JPH05323305A

JPH05323305A - 表示装置およびそれを用いた液晶投写型テレビ

Info

Publication number: JPH05323305A
Application number: JP4129147A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; 博司高原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-05-21
Filing date: 1992-05-21
Publication date: 1993-12-07

Abstract

(57)【要約】【目的】輝度を大きくすることができ、コントラスト
を高くすることができる表示装置及びそれを用いた投写
型テレビを提供すること。【構成】表面に電極１３，１５が形成され、光透過性
を有する一対の電極基板１１，１２と、それら電極基板
１１，１２の間に狭持され、電圧を印加したときの屈折
率と電圧を印加しないときの屈折率が異なる高分子分散
液晶１７と、電極１５上に形成され、回折機能を有する
回折格子１６とを備え、回折格子１６の屈折率は、高分
子分散液晶１７に電圧を印加したときの屈折率又は高分
子分散液晶１７に電圧を印加しないときの屈折率に実質
上同じ又は近いものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として小型の液晶パ
ネルなどの表示装置に表示された画像をスクリーン上に
拡大投写する投写型テレビと、主としてその投写型テレ
ビに用いる表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルは軽量、薄型など数多くの特
徴を有するため、研究開発が盛んである。しかし、大画
面化が困難であるなどの問題点も多い。そこで近年、小
型の液晶パネルの表示画像を投写レンズなどにより拡大
投影し、大画面の表示画像を得る液晶投写型テレビがに
わかに注目をあつめてきている。現在、商品化されてい
る液晶投写型テレビは液晶の旋光特性を利用したツイス
トネマチック（以後、ＴＮと呼ぶ）液晶パネルが用いら
れている。液晶投写型テレビに用いる液晶パネルの一例
として「フラットカラーディスプレイ’９１Ｐ１９４
〜Ｐ２０５日経ＢＰ社出版」がある。

【０００３】図１６は液晶パネルの等価回路図である。
Ｇ₁〜Ｇ_mはゲート信号線であり、その一端はゲートドラ
イブＩＣ１６１に接続されている。Ｓ₁〜Ｓ_nはソース信
号線であり、一端はソースドライブＩＣ１６２に接続さ
れている。各画素はそれぞれ画素電極に信号を印加する
ためのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１６３を有してお
り、そのＴＦＴ１６３の一端子には、信号を保持するた
めの付加コンデンサ１６４及び液晶１６５が接続されて
いる。液晶１６５は画素電極と対向電極間に挟持され、
電気回路的にはコンデンサと見なすことができる。

【０００４】以下、従来の液晶パネルについて説明す
る。ただし、説明に不要な箇所は省略しており、また、
図面を見易くするためにモデル的に描いている。以上の
ことは以後の図面に対しても同様である。

【０００５】図１７は従来の液晶パネルの断面図であ
る。アレイ基板１６２と対向電極基板１６１は４〜６μ
ｍの間隔で保持され、それら基板１６１，１６２間にＴ
Ｎ液晶１６４が注入されている。表示領域の周辺部は封
止樹脂（図示せず）で封止されている。アレイ基板１６
２上には画素電極１３及びソース信号線１４が形成さ
れ、その上に配向膜１６６ｂが形成されている。一方、
対向電極基板１６１上にはＩＴＯなどの透明物質で形成
された対向電極１６５が設けられ、対向電極１６５上の
ソース信号線１４に対面部位にはクロムなどで形成され
たブラックマトリックス１６３が形成され、更にその上
には配向膜１６６ａが形成されている。

【０００６】以下、従来の液晶パネルの製造方法につい
て説明する。まず、アレイ基板１６２と対向電極基板１
６１には配向膜１６６ａ、１６６ｂが塗布され、ラビン
グ工程により配向処理される。その後、アレイ基板１６
２の周辺部にＴＮ液晶の注入口を残して封止樹脂が塗布
される。また、対向電極基板１６１上に均一な液晶膜厚
を得るためのビーズを散布する。次に、対向電極基板１
６１とアレイ基板１６２を貼り合わせる。その後、紫外
線を照射、または加熱することにより封止樹脂を硬化さ
せる。次に貼り合わせたそれら基板を真空室に入れ、ア
レイ基板１６２と対向電極基板１６１のギャップ内を真
空状態にした後、液晶の注入口を液晶に浸す。その後、
真空室の真空を破ると、液晶は注入口からギャップ内に
注入される。最後に注入口を封止して完成する。

【０００７】次に上記の液晶パネルを用いた、従来の液
晶投写型テレビについて図面を参照しながら説明する。

【０００８】図１８は従来の液晶投写型テレビの構成図
である。液晶投写型テレビは、投影用の光を発射する集
光光学系１８１、発射された光の赤外線および紫外線を
透過させ、可視光を反射するＵＶＩＲカットミラー１８
２、青色光を反射する青色光反射ダイクロイックミラー
（以後、ＢＤＭと呼ぶ）１８３ａ、緑色光を反射する緑
色光反射ダイクロイックミラー（以後、ＧＤＭと呼ぶ）
１８３ｂ、赤色光を反射する赤色光反射ダイクロイック
ミラー（以後、ＲＤＭと呼ぶ）１８３ｃ、直線偏光を得
る偏光板１８４ａ，１８４ｂ，１８４ｃ、光を映像信号
によって変調する透過型のＴＮ液晶パネル１８５ａ，１
８５ｂ，１８５ｃ、変調された光を通過させる偏光板１
８６ａ，１８６ｂ，１８６ｃ、スクリーンに映像を投写
する投写レンズ系１８７ａ，１８７ｂ，１８７ｃ等によ
り構成されている。

【０００９】以下、従来の液晶投写型テレビの動作につ
いて図１８を参照しながら説明する。まず、集光光学系
１８１から出射された白色光は、ＵＶＩＲカットミラー
１８２により可視光がＢＤＭ１８３ａ側に反射される。
可視光はＢＤＭ１８３ａにより青色光（以後、Ｂ光と呼
ぶ）が反射され、前記Ｂ光は偏光板１８４ａに入射され
る。ＢＤＭ１８３ａを透過した光はＧＤＭ１８３ｂによ
り緑色光（以後、Ｇ光と呼ぶ）が反射され偏光板１８４
ｂに入射され、また、ＲＤＭ１８４ｃにより赤色光（以
後、Ｒ光と呼ぶ）が反射され偏光板１８４ｃに入射され
る。各偏光板１８４ａ、１８４ｂ、１８４ｃでは各色光
の縦波成分または横波成分の一方の光のみを透過させ、
光の偏光方向をそろえて各液晶パネル１８５ａ、１８５
ｂ、１８５ｃに照射させる。この際、５０％以上の光は
偏光板１８４ａ、１８４ｂ、１８４ｃで吸収され、透過
光の明るさは最大でも半分以下となってしまう。

【００１０】各液晶パネル１８５ａ、１８５ｂ、１８５
ｃは映像信号により透過光を変調する。変調された光は
その変調度合により各偏光板１８６ａ，１８６ｂ，１８
６ｃを透過し、各投写レンズ系１８７ａ，１８７ｂ，１
８７ｃに入射してスクリーン（図示せず）に拡大投映さ
れる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述の説明でも明らか
なように、ＴＮ液晶を用いた液晶パネルでは、直線偏光
の光を入射させる必要がある。したがって、液晶パネル
の前後には偏光板を配置する必要がある。この偏光板は
理論的にも５０％以上の光を吸収してしまう。従って、
スクリーンに拡大投影した際、低輝度画面しか得られな
いという課題がある。この課題を解決するため、高分子
分散液晶を用いることが考えられる。高分子分散液晶を
用いた液晶パネルは偏光板を用いないため光利用効率を
非常に高くできる。また、ラビング工程等も不要であ
る。

【００１２】以下、簡単に高分子分散液晶について説明
しておく。高分子分散液晶は、液晶と高分子の分散状態
によって大きく２つのタイプに分けられる。１つは、水
滴状の液晶が高分子中に分散しているタイプである。液
晶は、高分子中に不連続な状態で存在する。以後、この
ような液晶をＰＤＬＣと呼び、また、その液晶を用いた
液晶パネルをＰＤ液晶パネルと呼ぶ。もう１つは、液晶
層に高分子のネットワークを張り巡らせたような構造を
採るタイプである。ちょうどスポンジに液晶を含ませた
ような格好になる。液晶は、水滴状とならず連続に存在
する。以後、このような液晶をＰＮＬＣと呼び、また、
その液晶を用いた液晶パネルをＰＮ液晶パネルと呼ぶ。
前記２種類の液晶パネルで画像を表示するためには光の
散乱・透過を制御することにより行なう。

【００１３】ＰＤＬＣは、液晶が配向している方向で屈
折率が異なる性質を利用する。電圧を印加していない状
態では、それぞれの水滴状液晶は不規則な方向に配向し
ている。この状態では、高分子と液晶に屈折率の差が生
じ、入射光は散乱する。ここで電圧を印加すると液晶の
配向方向がそろう。液晶が一定方向に配向したときの屈
折率をあらかじめ高分子の屈折率と合わせておくと、入
射光は散乱せずに透過する。

【００１４】これに対して、ＰＮＬＣは液晶分子の配向
の不規則さそのものを使う。不規則な配向状態、つまり
電圧を印加していない状態では入射した光は散乱する。
一方、電圧を印加し配列状態を規則的にすると光は透過
する。なお、前述のＰＤＬＣおよびＰＮＬＣの液晶の動
きの説明はあくまでもモデル的な考え方である。本発明
においてはＰＤ液晶パネルとＰＮ液晶パネルのうち一方
に限定するものではないが、説明を容易にするためＰＤ
液晶パネルを例にあげて説明する。また、ＰＤＬＣおよ
びＰＮＬＣを総称して高分子分散液晶と呼び、ＰＤ液晶
パネルおよびＰＮ液晶パネルを総称して高分子分散液晶
パネルと呼ぶ。また、高分子分散液晶パネルに注入する
液晶を含有する液体を総称して液晶溶液と呼び、液晶溶
液中の樹脂成分が重合硬化した状態をポリマーと呼ぶ。

【００１５】高分子分散液晶の動作について図１９
（ａ）、（ｂ）を用いて簡単に述べる。図１９（ａ）、
（ｂ）は高分子分散液晶パネルの動作の説明図である。
高分子分散液晶パネルには、画素電極１９２が形成され
たアレイ基板１９１及び対向電極１９３が形成された対
向電極基板１９６が設けられ、それら基板１９１，１９
６の間には、水滴状液晶１９４及びポリマー１９５が配
置されている。画素電極１９２にはＴＦＴ（図示せず）
等が接続され、ＴＦＴのオン・オフにより画素電極１９
２に電圧が印加されて、画素電極１９２上の液晶配向方
向を可変させて光を変調する。図１９（ａ）に示すよう
に電圧を印加していない状態では、それぞれの水滴状液
晶１９４は不規則な方向に配向している。この状態では
ポリマー１９５と液晶１９４との間に屈折率の差が生じ
入射光は散乱する。ここで図１９（ｂ）に示すように画
素電極１９２に電圧を印加すると液晶１９４の方向がそ
ろう。液晶１９４が一定方向に配向したときの屈折率を
あらかじめポリマー１９５の屈折率と合わせておくと、
入射光は散乱せずにアレイ基板１９１より出射する。

【００１６】高分子分散液晶を用いて高品位の表示パネ
ルを構成しようとすると、散乱状態での光の透過量と、
透過状態での光の透過量の比（以後、コントラストと呼
ぶ）を大きくとる必要がある。コントラストが小さいと
階調表示特性が悪くなる。液晶投写型テレビではコント
ラストは１００以上必要である。高分子分散液晶パネル
の最大透過率は対向電極のＩＴＯ膜などで規制されるが
８０〜８５％程度もある。

【００１７】しかしながら、高分子分散液晶の散乱時の
光透過量は大きい。コントラストを大きくするためには
散乱状態での透過量（以後、散乱透過率と呼ぶ）を小さ
くする必要があり、散乱状態での透過量を小さくするた
めには液晶層の膜厚を厚くする必要があるが、厚くする
と透過状態にするための印加電圧が高くなって液晶を駆
動することができない。従って、光透過量の減少を散乱
状態によって行う方法では限界があり、光透過量を余り
減少できない。高分子分散液晶を用いれば輝度は大きく
できるが、コントラストを高くすることができず、良好
な表示品位の液晶パネルおよび液晶投写型テレビを構成
することは困難であるという課題がある。

【００１８】またＴＦＴに光があたるとホトコンにより
誤動作が生じる。その為通常はブラックマトリックスと
呼ばれる遮光層が対向基板に設けられるが、分散液晶パ
ネルの作成上、特に紫外線を照射して相分離を起こさせ
る場合にはこのブラックマトリックスの下層部分におい
て硬化しないという問題が起こった。

【００１９】本発明は、従来のこのような課題を考慮
し、輝度を大きくすることができ、コントラストを高く
することができる表示装置及びそれを用いた投写型テレ
ビを提供することを目的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、表
面に電極が形成され、少なくとも一方が光透過性を有す
る一対の電極基板と、それら電極基板の間に狭持され、
電圧を印加したときの屈折率と電圧を印加しないときの
屈折率が異なる屈折率変更部材と、その屈折率変更部材
内の所定部位に配置され、回折機能を有する回折部材と
を備え、回折部材の屈折率は、屈折率変更部材に電圧を
印加したときの屈折率又は屈折率変更部材に電圧を印加
しないときの屈折率に実質上同じ又は近いものである表
示装置である。

【００２１】請求項１２の本発明は、請求項１又は２記
載の表示装置と、光発生手段と、光発生手段が発生した
光を表示装置に導く第１光学手段と、表示装置で変調さ
れた光を投写する第２光学手段とを備えた投写型テレビ
である。

【００２２】

【作用】本発明は、回折部材の屈折率が、電圧を印加し
ないときの屈折率変更部材の屈折率と実質上同じ又は近
い場合、屈折率変更部材に電圧を印加しないとき回折部
材の回折機能がなくなり透過光を直進させ、屈折率変更
部材に電圧を印加したとき回折部材の回折機能が生じて
透過光を回折し、回折部材の屈折率が、電圧を印加した
ときの屈折率変更部材の屈折率と実質上同じ又は近い場
合、屈折率変更部材に電圧を印加したとき回折部材の回
折機能がなくなり透過光を直進させ、屈折率変更部材に
電圧を印加しないとき回折部材の回折機能が生じて透過
光を回折する。

【００２３】

【実施例】以下に、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。

【００２４】図１は、本発明にかかる一実施例の液晶パ
ネルの一画素部の断面図である。なお、図面ではモデル
的に描いている。たとえば回折格子１６のピッチ、作製
個数および高さ等はこれに限定されるものではない。以
上のことは以下の図面に対しても同様である。液晶パネ
ルのアレイ基板１２上にはＩＴＯなどの透明物質からな
る画素電極１３、その画素電極１３への印加信号を制御
するためのＴＦＴ（図示せず）、及びソース信号線１４
等が形成されている。一方、アレイ基板１２に対向する
側には対向電極基板１１が配置され、その対向電極基板
１１上にはＩＴＯなどの透明物質からなる対向電極１５
が形成され、その対向電極１５上には台形状の回折格子
１６及び薄膜１８が形成されている。以上のアレイ基板
１２及び対向電極基板１１の間には高分子分散液晶１７
が狭持されている。

【００２５】図２は回折格子１６の形状を示す斜視図で
ある。ここで、回折格子１６のピッチとして１μｍ〜２
０μｍの範囲が好ましい。さらには２〜１０μｍの範囲
が好ましい。また、高さは０．５μｍ〜８μｍの範囲が
好ましく、さらには１μｍ〜６μｍの範囲が好ましい。

【００２６】回折格子１６の材料としてはＳｉＯｘ、Ｓ
ｉＮｘ、ＴａＯｘ、ガラス系物質などの無機物質、レジ
ストとして用いられる材料、ポリイミド、アクリル系樹
脂などの有機物質などが例示される。材料の選定として
は高分子分散液晶層のポリマーの屈折率に対応して決め
る。各材料の屈折率は液晶の常光屈折率ｎ_oは１．４５
〜１．５５、液晶の異常光屈折率ｎ_eは１．６５〜１．
８０、ポリマーの屈折率ｎ_pは１．４５〜１．５５のも
のがよく用いられる。またｎ_p≒ｎ_oにしておく場合が多
い。また、薄膜１８は回折格子１６と同一材料を用い、
回折格子のパターニングと同時に形成する方が工数もか
からない。薄膜１８の幅は隣接した画素間距離と対向電
極基板１１の位置あわせ精度により決定される。高さは
回折格子１６と同時にパターニングを行った場合は当然
のことながら回折格子と同一高さとなる。しかし、高さ
は薄膜の誘電率によっても制約をうける。高分子分散液
晶１７の誘電率に比較して薄膜１８の誘電率が小さいほ
ど薄膜１８の膜厚は薄くてよい。薄膜上の液晶の膜厚を
ｄ₂、薄膜の膜厚をｄ₁、液晶の誘電率をε_e、薄膜の誘
電率をε_kとすればε₂・ｄ₁／（ε₁・ｄ₂＋ε₂・ｄ₁）
の値が１／３以上、好ましくは１／２以上とするのがよ
い。

【００２７】本発明の液晶パネルに用いる液晶材料とし
てはネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリッ
ク液晶が好ましく、単一もしくは２種類以上の液晶性化
合物や液晶性化合物以外の物質も含んだ混合物であって
もよい。なお、先に述べた液晶材料のうち異常光屈折率
ｎ_eと常光屈折率ｎ_oの差の比較的大きいシアノビフェニ
ル系のネマチック液晶が最も好ましい。高分子マトリッ
クス材料としては透明なポリマーが好ましく、ポリマー
としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂
のいずれであっても良いが、製造工程の容易さ、液晶相
との分離等の点より紫外線硬化タイプの樹脂を用いるの
が好ましい。具体的な例として紫外線硬化性アクリル系
樹脂が例示され、特に紫外線照射によって重合硬化する
アクリルモノマー、アクリルオリゴマーを含有するもの
が好ましい。

【００２８】このような高分子形成モノマーとしては、
２−エチルヘキシルアクリレート、２−ヒドロキシエチ
ルアクリレート、ネオペンチルグリコールドアクリレー
ト、ヘキサンジオールジアクリート、ジエチレングリコ
ールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアク
リレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ト
リメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリス
リトールアクリレート等々である。

【００２９】オリゴマーもしくはプレポリマーとして
は、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレー
ト、ポリウレタンアクリレート等が挙げられる。

【００３０】また重合を速やかに行なう為に重合開始剤
を用いても良く、この例として、２−ヒドロキシ−２−
メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（メルク社製
「ダロキュア１１７３」）、１−（４−イソプロピルフ
ェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−
オン（メルク社製「ダロキュア１１１６」）、１−ビド
ロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバガイキー社
製「イルガキュア１８４」）、ベンジルメチルケタール
（チバガイギー社製「イルガキュア６５１」）等が掲げ
られる。その他に任意成分として連鎖移動剤、光増感
剤、染料、架橋剤等を適宜併用することができる。

【００３１】散乱能の目標としては、目標膜厚になるよ
うに２枚のガラス基板にはさみこんだ高分子分散液晶に
光を入射させた場合、入射側にでる光量（以後、後方散
乱光と呼ぶ）と、出射側に透過する光量（以後、前方散
乱光と呼ぶ）の比が１：２以上となるようにする。特に
１：３前後の時、回折機能が良好に働く割合が大きい。

【００３２】例えば正の誘電異方性を持つ液晶材料を用
いた場合、液晶がオフ状態の時の液晶相１７の屈折率ｎ
_offは一般的に（２ｎ_o＋ｎ_e）／３で示される。逆にオ
ン状態の時の屈折率ｎ_onはｎ_oとなる。従って、液晶が
オフ状態のとき回折格子を出現させ、オン状態のとき回
折格子を消滅させる為には、回折格子の屈折率ｎ_k＝ｎ_p
もしくは、その近傍の値となるようにすればよい。つま
り、液晶がオフ状態の時は液晶層の屈折率ｎ_off＝（２
ｎ_o＋ｎ_e）／３であるから、ｎ_k≠ｎ_offであり回折格子
１６と液晶層１７に屈折率差Δｎが生じる。逆に液晶が
オン状態の時は液晶層の屈折率はｎ_oとなるから、ｎ_o＝
ｎ_pとするとｎ_k＝ｎ_pとなる。つまり、回折格子１６と
液晶層１７に屈折率差がなくなる。回折格子の屈折率ｎ
_kとポリマーの屈折率ｎ_pの屈折率差は０．１以内にする
ことが望ましく、０．１以内の材料を選定すべきであ
る。以上の検討から、回折格子の形成材料としては、現
状の無機材料としては、プロセス上形成・加工が容易な
らＳｉＯ₂が適していると考えられる。ＳｉＯ₂の屈折率
は通常１．４５〜１．５０程度である。また、形成方法
としてはＳｉＯ₂を蒸着後、パターンマスクを形成しエ
ッチングすればよい。あるいはガラス基板をフォトリソ
グラフィとドライエッチングの手法を用い直接回折格子
を形成しても良い。また、有機材料としては液晶層１７
に用いるものと同一の透明なポリマーを用いるのが最適
である。通常ネガ型のレジストの屈折率は１．５〜１．
５５である。また、通常の半導体の製造に用いるレジス
ト材料なども用いることができる。上記のような材料を
用いた回折格子の形成方法としては、ロールクォーター
あるいはスピンナー等で基板上に塗布し、パターンマス
クを用いて必要な部分のみ重合するなどすればよい。ま
た、ポリマー＋ドーパントからなる感光性樹脂を基板に
スピンコートし、パターンマスクを介して露光したの
ち、減圧加熱によりドーパントを昇華させる方式でドラ
イ現像する方法もある。また、薄膜１８も前述の技術を
用いて形成すれば工数を減少させることができる。

【００３３】逆にオン状態で回折格子を生成し、オフ状
態で消滅させるためには、回折格子の屈折率ｎはｎ_k＝
ｎ_offとする必要がある。このような屈折率を示す材料
は数多く存在する。たとえばポジ型のレジストは屈折率
が１．５５〜１．６５のものが多い。ここでは説明を容
易にするため、特にことわりがないかぎりｎ_k≒ｎ_onと
して説明する。しかしながら、回折効率および回折の動
作はｎ_k＝ｎ_xとする方が良好な結果が得られる。それは
回折格子の凸部上の液晶が電圧無印加状態でｎ_xである
から、見かけ上回折格子の高さが高くなったようにふる
まうからである。

【００３４】なお、従来より、ネマチック液晶と回折格
子を組み合わせた素子が提案されている。（特公昭５３
−３９２８号公報）。実現されていなかったのは基板表
面に回折格子のような凹凸があっては液晶分子の配向制
御が不可能でモノドメイン化し得なかったことによる。
これは２μｍ以上の回折格子の凹凸上に配向膜を塗布す
ること、ラビング処理を行うことが容易でないことから
理解できる。前記の課題に対処するため、本発明は高分
子分散液晶を用いている。高分子分散液晶はポリマーに
よりランダム状能を作ることができ、電圧により配向さ
せることができるため、配向、ラビング処理が全く不要
である。

【００３５】回折格子１６のピッチｐ、高さｄは変調す
る光の波長λ、液晶層１７の屈折率及び光学系の光の指
向性および必要とする回折効率などによりかなり異な
る。電圧は無印加の状態で、出射光線は回折格子の影響
を受けている。例えば回折格子が矩形断面形状の場合は
回折角度θ、及び０次回折光の効率ηοは以下のように
与えられる。

【００３６】ｓｉｎθ＝ｍλ／ｐ（但しｍは回折次数） ηο＝０．５＊（１＋ｃｏｓδ）（但しδ＝２πΔｎｄ／λ）従って、ピッチｐ・高さｄは光学系の光の指向性、回折
角度θ、波長λにより決定すべきである。しかし回折格
子形成上のプロセス条件などに左右されることも多い。
およそピッチｐは１μｍ〜１５μｍであり、中でも１μ
ｍ〜１０μｍが最適である。これは本発明の液晶パネル
を液晶投写型テレビに用いる際の投写レンズのＦ値を考
慮して定めるべきである。およそＦ値が５．０のときピ
ッチｐは５μｍ以下、７．０のときピッチは８μｍ以下
に設定する。なお、プロセス上、回折格子の形状はサイ
ンカーブ状あるいは台形状となることが多いが、所望の
回折格子の効率、回折角度にあわせて設計すればよい。

【００３７】高さｄは、回折効率に大きく依存する。回
折格子の屈折率ｎ_kと液晶層の屈折率ｎ_offの差、つまり
△ｎが０．１であれば、回折格子の形状に大きく左右さ
れるが、高さｄは０次光を０にしようとすると３〜５μ
ｍ必要である。しかし、通常、０次光を完全に０にする
必要はなく、回折効率が４０〜７０％でもよく、高さｄ
は２〜３μｍでよい。回折効率が４０〜７０％でも投写
型テレビを構成したときのコントラストは実用的な値が
得られる。

【００３８】また、回折格子の高さｄとピッチｐは以下
に示すことから制限をうける。図４は、回折格子１６近
傍の電気力線をモデル的に示している。いま、説明を容
易にするために、電気力線は対向電極１５から発し、画
素電極１３で終了するとする。回折格子１６間の対向電
極１５から発した電気力線Ａは、対向電極基板１１に垂
直方向つまり法線方向にのびる。しかし、回折格子１６
の近傍の電気力線Ｂは回折格子１６の凸部、つまり斜面
にそってのび、法線方向とθの角度が生じる。これは、
液晶１７の誘電率ε_eと回折格子１６の誘電率ε_kが大き
く異なるためにおこる。通常液晶１７の誘電率ε_eは、
電圧印加状態と非印加状態とで異なるがおよそ１５〜２
５である。一方、回折格子１６の誘電率は４〜６であ
る。つまり、電気力線は液晶中を透過しやすく回折格子
１６内は透過しにくい。

【００３９】液晶分子は一定以上の電界が印加されると
電気力線に沿って配向する。また、配向方向により液晶
は屈折率が異なる。液晶が対向電極基板１１の法線に平
行、つまりθ＝０のとき液晶屈折率は常光屈折率のｎ_o
となる。一方、θが９０度のとき屈折率は理論的には
（ｎ_o＋ｎ_e）／２となる。θが０〜９０度の範囲ではそ
の中間状態の屈折率を示す。したがって、液晶分子４１
ａはθ＝０であるから屈折率はｎ_oとなる。液晶分子４
１ｂの屈折率はｎ_oと（ｎ_o＋ｎ_e）／２の中間的な値と
なる。

【００４０】本発明の液晶パネルでは電圧の印加状態で
回折格子１６間の液晶１７の屈折率と回折格子１６の屈
折率を一致させ、回折効果を消滅させるものである。液
晶分子４１ｂがθの角度をもって配向すると回折格子１
６間の液晶１７と回折格子１６の屈折率が一致しない。
しかし、ここで回折格子の凸部の傾斜角度が対向電極基
板の法線に対して垂直に近ければ電気力線も垂直に発生
するからほぼ液晶層の屈折率はｎ_on＝ｎ_oとなり、ｎ_k＝
ｎ_oとなる。つまり、回折格子のピッが短く、かつ高さ
が高ければ回折格子の凸部の傾斜角度が大きくなり、電
気力線はほぼ対向電極基板の法線方向に発生することに
なる。θが小さい時、液晶分子４１ｂの屈折率はほぼｎ
_oとみなせる。理解を容易にするためにポリマー量が液
晶層１７の屈折率に寄与しないとみなすと、液晶分子の
屈折率はθ＝０のときｎ_o，θ＝９０度のとき（ｎ_o＋ｎ
_e）／２であるが、その間の屈折率はθに対して非線形
カーブで屈折率が変化する。具体的にはおよそサインカ
ーブ状である。つまりθが０〜２０度では液晶分子の屈
折率はおよそｎ_oとみなすことができ、７０〜９０度で
は液晶分子の屈折率はおよそ（ｎ_o＋ｎ_e）／２の値とみ
なすことができる。したがって、θが小さいとみなせる
時ｎ_oとみなせる。ゆえに、回折格子１６の傾斜角度は
少なくとも４５度つまりθ＝４５度、好ましくは傾斜角
度は６０度以上つまりθ＝３０度、さらに好ましくは傾
斜角度は７０度以上つまりθ＝２０度以下にするのがよ
い。

【００４１】このことから、回折格子の高さとピッチｐ
の比ｄ／ｐは１／３以上にすることが好ましい。さらに
はｄ／ｐは１／２以上がよい。具体的な設計値としては
ｄ＝３〜４μｍの時ｐ＝５〜８μｍの範囲で回折格子を
形成する。この時、回折角度θは５〜７度となり液晶投
写型テレビを構成した場合、投写レンズにＦ５前後のも
のを用いることができる。当然のことながら、Ｆ値は大
きいほどコントラストは高くなる。

【００４２】回折格子の屈折率ｎ_kがｎ_k＝ｎ_offの場合
は前述の電気力線の屈曲の影響をあまり受けない。それ
は回折格子の斜面にそった電気力線で配向する液晶分子
の屈折率がｎ_kに近くなったためである。つまり、見か
け上、回折格子の幅が多少大きくあるいは高さが高くな
ったようにふるまう。回折格子上の電気力線は垂直にの
びるから、回折格子上の液晶の屈折率はｎ_oとなる。し
たがって、オン状態の時に回折効果は十分に機能する。

【００４３】しかしながら、回折格子１６に沿って電気
力線が曲がることは入射角依存、回折効率に影響を与え
ることから、発生しなくすることが好ましい。そのため
に、以下の２つの構造を採用することが好ましい。

【００４４】別の実施例の構造を図６に示す。図６にお
いて６１は回折格子である。図では矩形形状に図示して
いるが、先にも説明したように回折格子形状はこれに限
定するものではない。６２はくし電極である。くし電極
６２は回折格子６１が対向電極１５上に形成されている
場合は、画素電極をくしの歯状に加工して形成する。回
折格子６１が画素電極上に形成されている場合はその逆
である。くし電極６２は図６に示すように回折格子６１
の凹部に相対して配置する。それは図８に示すように、
対向電極１５から発した電気力線Ｃが垂直にのびるよう
にするためである。なお、図８に示す距離ｈは極力短い
方が望ましい。好ましくは１０μｍ以下、さらには５μ
ｍ以下にするほうが良い。特にｈ＝０の場合は所望液晶
膜厚を得るためにビーズ等を用いる必要がなく、回折格
子の高さｄで所望膜圧を得ることができる。しかし、ｈ
が１μｍ以下の場合は液晶が注入されにくくなり、注入
不良が発生しやすい。前述の距離ｈに関する事項は図１
および図７に関しても同様である。

【００４５】又別の実施例の構造を図７に示す。図７は
画素電極１３上に低誘電率物質からなる膜７１を形成し
ている。この膜７１は回折格６１子が一次元の時ストラ
イプ状に、二次元の時ドット状に形成する。膜７１の誘
電率は液晶の比誘電率の１／２以下であればよい。した
がって、通常用いるポリマー材料、レジスト材料の比誘
電率は３〜５であるので該当する。膜圧は１μｍ以上、
好ましくは２μｍ以上にする。形成位置は回折格子６１
の凸部と相対する位置に形成する。なお、膜７１は回折
格子６１と対向する電極上に形成すればよく、したがっ
て、対向電極上あるいは画素電極上のいずれであっても
よい（ここでは画素電極１３上に形成している）。

【００４６】膜７１を形成することにより膜中で電圧降
下を発生する。したがって図９に示すように回折格子６
１の凸部上には電気力線はほとんど発生せず、対向電極
１５から発生した電気力線は垂直にのびる。

【００４７】また、先に説明したとおり、薄膜１８（図
１又は図５参照）の膜厚は厚い方が液晶層１７に電圧が
印加されず都合がよい。その説明図を図５に示す。薄膜
１８の誘電率が液晶の誘電率に比較して十分小さければ
電界強度は薄膜１８中で強く、液晶１７中では弱くな
る。したがって電気力線Ｃは液晶１７中では微弱とな
り、液晶１７中の液晶分子を配向させない。ゆえにソー
ス信号線１４上の液晶は、ソース信号線１４に印加され
る映像信号で配向されない。先にも説明したとおり、液
晶の誘電率は１５〜２５、回折格子を形成する有機材料
の誘電率は３〜５程度である。液晶１７の膜厚を１５μ
ｍとすると液晶１７中に印加される電圧がソース信号線
１４に印加される電圧の１／２以下となるようにするに
は薄膜１８の膜厚は２〜４μｍとなる。この膜厚は回折
効率を５０％以上にする回折格子１６の高さにほぼ一致
する。この意味からも、薄膜１８と回折格子１６は同一
材料を用い、かつ同時にパターニングして形成すること
が望ましい。薄膜１８はブラックマトリックスにして流
用できるためブラックマトリックスは必要でなく、ブラ
ックマトリックスのように画素表示には目立ちにくく、
また、画素開口率も向上させることができる。また、薄
膜１８を光透過性物質で形成することにより、パネル製
造時においても、光照射相分離によって高分子分散液晶
層を形成する際に、この薄膜１８の下の液晶層も十分に
光があたり、相分離が行われる。なお、必要に応じて薄
膜１８はゲート信号線（図示せず）上およびＴＦＴ（図
示せず）上に形成してもよい。また、ＴＦＴ上の対向電
極１５上にはホトコンを完全に防止するためクロム等を
用いてブラックマトリックスを形成してもよい。

【００４８】回折格子１６は図３に示すような２次元回
折格子の方が一次回折格子より適する。これは、液晶１
７の体積割合が回折格子１６の体積より十分大きくな
り、配向動作を行える液晶分子が多くなる点および対向
電極１５が露出する面積が大きくなり液晶層に電圧が印
加されやすくなるためである。また、回折像も八方向に
発生し、球形の投写レンズ等のマッチングもよくなる。

【００４９】以下、本発明の液晶パネルの動作について
説明する。図１０は本発明の液晶パネルに光線が入射し
た際の出射光線の強度をモデル時に示した図である。ま
ず、オフ状態の時、回折格子１６の屈折率ｎ_k≠液晶層
１７の屈折率ｎ_offであるから、回折格子６１が生成さ
れた状態となる。したがって、入射光は回折される。回
折された光はマスク１０１によって一次光がその間から
出射される。以上のことより、白表示を行うことができ
る。逆に、オン状態の時、回折格子１６の屈折率ｎ_k≒
液晶層１７の屈折率ｎ_onとなる。したがって、ｎ_k≒ｎ_p
≒ｎ_oとなるから回折格子は消滅する。したがって、入
射光は直進する。直進先はマスク１０１で遮光される。
マスク１０１の配置をずらすことによりオフ状態で黒表
示にすることもできる。また、回折格子の屈折率ｎ_kを
ｎ_k＝ｎ_offとすることによっても実現できる。オン状態
とオフ状態の中間での電圧印加状態では中間的な光の散
乱・透過状態となる。以上のように印加電圧により回折
格子を生成あるいは消滅させることができるため、表示
コントラストを非常に高くすることができる。

【００５０】以上のように、液晶パネルに高分子分散液
晶を用いているため、ＴＮ液晶を用いた液晶パネルに比
較して２倍以上の高輝度画面を得ることができる。ま
た、液晶パネル内に回折格子を形成しているため、その
液晶層での散乱効果と回折効果により、液晶のオフ状態
での光の直進透過量を大幅に小さくすることができる。
逆に液晶がオン状態では回折格子は消滅するので、入射
光はそのまま直進する。従って、コントラストは１００
以上を容易に達成でき、階調表示特性が非常に良好な高
品位画像表示を実現できる。また、ソース信号線上には
薄膜を形成し、ソース信号線に印加される映像信号によ
り液晶が変調され不要な表示が画像としてあらわれるこ
とを防止でき、画素の切れ目を目立ちにくくでき、か
つ、開口率も向上させている。また、液晶層内の未硬化
部分を少なくできる。

【００５１】液晶として高分子分散液晶を用いることに
よって配向処理が不必要であるので基板上に回折格子の
ような凹凸があっても問題にならない。また、回折格子
は光透過性物質で形成しているので、画素の開口率を低
下することがない。従来、液晶層と対向電極及び画素電
極との密着性が悪いため剥離という問題を発生させてい
たが、本発明において回折格子は液晶パネルの対向電極
とが電極のうち少なくとも一方に凹凸を形成しているの
でこの課題を除去することができる。

【００５２】本発明では散乱効果が不必要であるので高
分子分散液晶層の厚みを従来の高分子分散液晶パネルに
比べて薄くできる。よって駆動電圧を低くすることがで
きるとともに応答速度も速くなる。

【００５３】なお、上記実施例では、屈折率変更部材に
高分子分散液晶を用いたが、これに限らず、電圧を印加
したときの屈折率と電圧を印加しないときの屈折率が異
なる材料であれば、他の材料を用いてもよい。

【００５４】また、上記実施例では、回折部材である回
折格子を一方の電極上に形成したが、これに限らず、屈
折率変更部材内であればどの位置に配置してもよい。

【００５５】また、回折格子１６は図面では台形形状に
図示したが、これに限定されるものではなく、ノコギリ
形状、三角形状、サインカーブ形状、矩形形状等のいず
れであってもよい。また、一次元回折格子だけでなくた
とえば図３に示すように２次元回折格子でもよい。

【００５６】以下、図面を参照しながら本発明の液晶投
写型テレビについて説明する。図１１は本発明の液晶投
写型テレビの構成図である。ただし、説明に不要な構成
要素は省略している。図１１において、１１１は集光光
学系であり、内部に凹面鏡および光発生手段として良好
な点光源であるキセノンランプを用いる。なお、消費電
力は５００ｗ〜１ｋｗのものがよい。また、凹面鏡は可
視光のみを反射させるように構成されている。１１２は
赤外線および紫外線を透過させ可視光のみを反射させる
ＵＶＩＲカットミラーである。また、１１３ａはＢＤ
Ｍ、１１３ｂはＧＤＭ、１１３ｃはＲＤＭである。な
お、ＢＤＭ１１３ａからＲＤＭ１１３ｃの配置は前記の
順序に限定するものではなく、また、最後のＲＤＭ１１
３ｃは全反射ミラーにおきかえてもよいことは言うまで
もない。

【００５７】１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは本発明の
表示装置である液晶パネルである。回折格子の高さ・ピ
ッチ等は赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）用のそれぞれの
液晶パネルに対して変化させてもよい。その場合はＲ用
の液晶パネルの回折格子の高さを高くＢ用は低くすると
良い。また、Ｒ用に最適な回折格子高さに形成し、Ｇ、
Ｂ用は画素に印加する電圧により最適回折効率となるよ
うにしてもよい。１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１
７ａ，１１７ｂ，１１７ｃはレンズ、１１６ａ，１１６
ｂおよび１１６ｃは、しぼりとしてのアパーチャであ
る。なお、１１５，１１６および１１７で投写光学系を
構成している。また、特に支障のないかぎり１１５，１
１６および１１７の組を投写レンズ系と呼ぶ。また、ア
パーチャはレンズ１１５等のＦ値が大きいとき必要がな
いことは明らかであり、投写レンズ系を１つのレンズに
置きかえることができることも明らかである。

【００５８】投写レンズ系は各液晶パネルを透過した平
行光線を透過させ、回折等により各液晶パネルで散乱し
た光を遮光させる役割を果たす。その結果、スクリーン
上に高コントラストのフルカラー表示が実現できる。ア
パーチャ１１６の開口径Ｄを小さくすればコントラスト
は向上する。しかし、スクリーン上の画像輝度は低下す
る。

【００５９】次に上記実施例の液晶投写型テレビの動作
について説明する。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂ光のそれぞれの変
調系については、ほぼ同一動作であるのでＢ光の変調系
についてのみ例をあげて説明する。まず、集光光学系１
１１から白色光が照射され、白色光のＢ光成分はＢＤＭ
１１３ａにより反射される。Ｂ光は高分子分散液晶パネ
ル１１４ａに入射する。高分子分散液晶パネルは図１９
（ａ）、（ｂ）に示すように、画素電極に印加された信
号により入射した光の散乱と透過状態とを制御して光を
変調し、同時に回折格子によって入射光を回折させる。

【００６０】回折した光はアパーチャ１１６ａで遮光さ
れ、逆に、所定角度内の光はアパーチャ１１６ａを通過
する。変調された光は投写レンズ１１７ａによりスクリ
ーン（図示せず）に拡大投映される。以上のようにし
て、スクリーンには画像のＢ光成分が表示される。同様
に高分子分散液晶パネル１１４ｂはＧ光成分の光を変
調、回折し、また、高分子分散液晶パネル１１４ｃはＲ
光成分の光を変調、回折して、スクリーン上にはカラー
画像が表示される。

【００６１】図１１は簡易的なシュリーレン光学系と考
えることができる。さらに良好にコントラストを実現す
るためには図１３に示す光学系を用いる必要がある。図
１３はシュリーレン光学系を用いた液晶投写型テレビの
原理的な構成を概念的に示す模式図である。図１３にお
いて本発明の液晶パネル１３１をライトバルブとして用
い、多数の開口部を有するシュリーレン入力マスク１３
２と出力マスク１３２の間にシュリーレンレンズ１３４
を設置し、入力マスク１３２の像を出力マスク１３３上
に結像させるようにした構造のシュリーレン光学系を構
成する。上記液晶パネル１３１をシュリーレン光学系の
中に配置する。本発明ではシュリーレンレンズ１３４は
入力マスク１３２と液晶パネル１３１の間に設置した
が、液晶パネル１３１と出力マスク１３３の間にあって
も構わない。また本発明では省略したが、入力マスク１
３２と光源１３５の間にフライアイレンズのようなマイ
クロレンズアレイを光源像が入力マスク１３２の開口部
に形成されるように設け、光利用効率を上げてもよい。
なお、凹面鏡１３８も光利用効率を上げるために用いた
のであっても無くてもよい。光源１３５からの光を上記
シュリーレン光学系の入力マスク１３２とシュリーレン
レンズ１３４を介して液晶パネル１３１に入射し、液晶
パネル１３１における投写画像に応じた光の回折により
出力マスク１３３の開口パターンより漏れる光として、
投写レンズ１３６を介してスクリーン１３７に上記画像
を投写するようにしたものである。

【００６２】図１３に示すシュリーレン光学系を用いた
液晶投写型テレビの構成図を図１４に示す。ただし、説
明に不要な構成要素は省略している。１４１ａ、１４１
ｂ、１４１ｃは入力マスク、１４３ａ、１４３ｂおよび
１４３ｃは出力マスク、１４２ａ、１４２ｂおよび１４
２ｃはシュリーレンレンズである。なお、１４１、１４
２および１４３でシュリーレン光学系を構成している。
また１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃは投写レンズであ
る。

【００６３】動作は図１１の実施例とほぼ同様である。
集光光学系１１１から白色光が照射され、白色光のＲ光
成分はＲＤＭ１１３ａにより反射される。このＲ光は入
力マスク１４１ａ、シュリーレンレンズ１４２ａを通っ
て液晶パネル１１４ａに入射し、液晶パネル１１ａは映
像信号により液晶層の屈折率を制御し、光を変調する。
液晶層と回折格子との屈折率差がなくなると入射した光
は回折され、出力マスク１４３ａを通過する。変調され
た光は投写レンズ１１４ａによりスクリーン（図示せ
ず）に拡大投影される。以上のようにして、スクリーン
には画像のＲ光成分が表示される。同様に液晶パネル１
１４ｂはＧ光成分の光を変調、回折し、また、液晶パネ
ル１１４ｃはＢ光成分の光を変調、回折して、スクリー
ン上にはカラー画像が表示される。

【００６４】以上のように液晶投写型テレビは、本発明
の液晶パネルを用いているために、画質の高輝度化およ
び高コントラスト表示を実現できる。高品位映像表示を
実現できる。光の回折効果により画像のコントラストを
大幅に向上できたばかりでなく、電源のオン、オフ時の
ヒートショックより発生する剥離の問題が生じない。さ
らに、本発明では、特に主としてＲ用の液晶パネルの回
折格子の高さ・ピッチを他のパネルと変化させることに
より画像全体としてのコントラストを大幅に向上させる
ことができる。

【００６５】なお、図１１において投写レンズ系をこれ
に限定するものではなく、たとえば平行光成分を遮光体
で遮光し、散乱光をスクリーンに投映する中心遮へい型
の光学系を用いてもよいことは言うまでもない。

【００６６】また、本発明の液晶投写型テレビの実施例
においてはリア型液晶投写型テレビのように表現した
が、これに限定するものではなく反射型スクリーンに画
像を投映するフロント型液晶投写型テレビでもよいこと
は言うまでもない。さらに、本実施例の液晶投写型テレ
ビにおいては、ダイクロイックミラーにより色分離を行
なうとしたがこれに限定するものではなく、たとえば吸
収型色フィルタを用いて、色分離を行なってもよい。

【００６７】また、本実施例の液晶投写型テレビにおい
ては、Ｒ，ＧおよびＢ光の変調系において投写レンズ系
をそれぞれ１つずつ設けているが、これに限定するもの
ではなく、たとえばミラーなどを用いて液晶パネルによ
り変調された表示画像を１つにまとめてから１つの投写
レンズ系に入射させて投映する構成であってもよいこと
は言うまでもない。さらに、Ｒ・Ｇ・Ｂ光それぞれを変
調する３枚の液晶パネルを設けることに限定するもので
もない。例えば、一枚の液晶パネルにモザイク状のカラ
ーフィルタを取付け、前記パネルの画像を投映するテレ
ビでもよい。

【００６８】また、本発明の液晶パネルは透過型液晶パ
ネルのように説明したが、これに限定するものではな
く、反射型に形成してもよい。その場合は、画素電極等
を金属物質で反射電極にすればよい。反射型液晶パネル
を用いて投写型テレビを構成する場合は図１２のごとく
構成すればよい。

【００６９】また、図１４に示す光学系に限定するもの
ではなく、反射型のシュリーレン光学系を用いてもよ
い。その構成図を図１５に示す。光の変調素子として先
に説明した本発明の液晶パネルを反射構成にして用い
る。投写光源１５３から発した投写光は、コンデンサレ
ンズ１５４でミラー１５２に集束される。集光光はミラ
ー１５２で反射され、シュリーレンレンズ１５５で平行
光線となって液晶パネル１５６に入射する。回折格子が
完全に生成されている画素に入射した光は回折され、シ
ュリーレンレンズ１５５により拡大されてスクリーン１
５１に投映される。回折格子が完全に消滅した画素に入
射した光はそのまま反射し、１５２のミラー兼シュリー
レンストップで遮光される。前述の回折格子生成と消滅
の中間的状態の時は回折状態に応じた光がスクリーン１
５１に投映される。なお、前述の液晶投写型テレビにお
いて回折された光をシュリーレンレンズ１５５でスクリ
ーンに投映するとしたが、これに限定するものではな
く、回折された光をシュリーレンストップで遮光される
シュリーレン光学系に構成してもよいことは言うまでも
ない。

【００７０】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明にかかる表示装置及び液晶投写型テレビは、輝度を
大きくすることができ、コントラストを高くすることが
できるという長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる一実施例の液晶パネルの一部断
面図である。

【図２】同実施例の液晶パネルの一部斜視図である。

【図３】別の実施例の液晶パネルの一部斜視図である。

【図４】同実施例の液晶パネルの動作を説明する断面図
である。

【図５】同実施例の液晶パネルの動作を説明する断面図
である。

【図６】別の実施例の液晶パネルの一部断面図である。

【図７】別の実施例の液晶パネルの一部断面図である。

【図８】図６の実施例の液晶パネルの動作を説明する断
面図である。

【図９】図７の実施例の液晶パネルの動作を説明する断
面図である。

【図１０】本発明の液晶パネルの動作原理を説明する図
である。

【図１１】本発明にかかる一実施例の液晶投写型テレビ
の構成図である。

【図１２】別の実施例の液晶投写型テレビの構成図であ
る。

【図１３】別の実施例の液晶投写型テレビの構成図であ
る。

【図１４】別の実施例の液晶投写型テレビの構成図であ
る。

【図１５】別の実施例の液晶投写型テレビの構成図であ
る。

【図１６】液晶パネルの等価回路図である。

【図１７】従来の液晶パネルの一部断面図である。

【図１８】従来の液晶投写型テレビの構成図である。

【図１９】従来の高分子分散液晶の動作を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１１対向電極基
板１２アレイ基板１３画素電極１６，３１，６１回折格子１７高分子分散
液晶６２くし電極７１低誘電率膜１０１，１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ１４３ａ，１４
３ｂ，１４３ｃマスク１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃアパーチャ１２１スクリーン１３１液晶パネル１３２入力マスク１３３出力マスク１３４，１５５シュリーレ
ンレンズ１３５光源１３６，１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ投写レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に電極が形成され、少なくとも一方
が光透過性を有する一対の電極基板と、それら電極基板
の間に狭持され、電圧を印加したときの屈折率と電圧を
印加しないときの屈折率が異なる屈折率変更部材と、そ
の屈折率変更部材内の所定部位に配置され、回折機能を
有する回折部材とを備え、前記回折部材の屈折率は、前
記屈折率変更部材に電圧を印加したときの屈折率又は前
記屈折率変更部材に電圧を印加しないときの屈折率に実
質上同じ又は近いものであることを特徴とする表示装
置。
【請求項２】屈折率変更部材は、高分子分散液晶であ
ることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】光が出射する側に、前記回折部材により
回折されて強められた光を、通過又は遮弊する機能を有
するマスク部材が配置されていることを特徴とする請求
項１記載の表示装置。
【請求項４】回折部材は、最大傾斜角度が、前記電極
基板の法線に対して０度以上４５度以下であり、かつ、
電圧無印加状態の前記高分子分散液晶に入射した光の反
射光量が透過光量の２分の１以下となるように前記高分
子分散液晶の透過量が設定されていることを特徴とする
請求項２記載の表示装置。
【請求項５】回折部材は、前記一方の電極基板の電極
上に形成され、その電極基板に対向する他方の前記電極
基板の電極が、前記回折部材の凹部に対応する箇所に形
成され、凸部に対応する箇所には形成されていないこと
を特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項６】回折部材が形成された電極基板に対向す
る電極基板の電極上の、前記回折部材の凸部に対応する
箇所に高分子分散液晶の誘電率よりも低い誘電率の膜が
形成されていることを特徴とする請求項５記載の表示装
置。
【請求項７】回折部材は、凸部のピッチが２０μｍ以
下であることを特徴とする請求項２又は５記載の表示装
置。
【請求項８】回折部材は、凸部の高さが０．５μｍ以
上８μｍ以下であることを特徴とする請求項２又は５記
載の表示装置。
【請求項９】高分子分散液晶は、膜厚が２μｍ以上１
５μｍ以下であることを特徴とする請求項２又は５記載
の表示装置。
【請求項１０】少なくとも一方の電極基板に画素電
極、及びその画素電極に信号を印加するための信号線が
形成され、他方の電極基板上の、前記信号線と相対する
位置に高分子分散液晶の誘電率よりも低い誘電率の膜が
形成されていることを特徴とする請求項２又は５記載の
表示装置。
【請求項１１】膜は、前記回折部材が形成された電極
面に形成されていることを特徴とする請求項１０記載の
表示装置。
【請求項１２】請求項１又は２記載の表示装置と、光
発生手段と、前記光発生手段が発生した光を前記表示装
置に導く第１光学手段と、前記表示装置で変調された光
を投写する第２光学手段とを備えたことを特徴とする投
写型テレビ。
【請求項１３】表示装置で回折される光の回折角度
が、前記第２光学手段の集光角度近傍もしくはそれ以上
であることを特徴とする請求項１２記載の投写型テレ
ビ。
【請求項１４】青色光を変調する表示装置の光学像
と、緑色光を変調する表示装置の光学像と、赤色光を変
調する表示装置が合成光学系により、スクリーンの同一
位置に投映されることを特徴とする請求項１２記載の投
写型テレビ。
【請求項１５】表示装置は、青色光、緑色光及び赤色
光の各色の光に対して配置され、前記表示装置のうち少
なくとも一枚以上の表示装置の前記回折部材の高さとピ
ッチのうち少なくとも一方が、他の表示装置と異なって
いることを特徴とする請求項１２記載の投写型テレビ。