JPH0540252A - 液晶表示装置及び投射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】液晶固化物複合体を用いた液晶表示装置に、複
数の電圧を繰り返し印加する。具体的には、図１のよう
な波形が例示され、２種類の振幅の電圧V₁、V₂が用いら
れ、＋V₂→＋V₁→−V₂→−V₁が１組になり、繰り返され
る。これにより、透過状態からの変化においても、散乱
状態からの変化においても、ほぼ同じ透過状態に到達
し、ヒステリシスが目立ちにくくなり、それによる焼き
付き現象が減少する。 【効果】明るく高コントラスト比を有する液晶固化物複
合体を用いた透過散乱型の液晶表示装置において、その
駆動方法を改善したので、ヒステリシスに基づく焼き付
き現象が低減した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画素電極毎に能動素子
を配置した液晶表示装置及び投射型液晶表示装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイは、近年その低消費電
力、低電圧駆動等の特長を生かしてパーソナルワードプ
ロセッサー、ハンドヘルドコンピューター、ポケットテ
レビ等に広く利用されている。中でも注目され、盛んに
開発されているのが、画素電極毎に能動素子を配置した
液晶表示素子である。

【０００３】このような液晶表示素子は当初は、ＤＳＭ
（動的散乱）型の液晶を用いた液晶表示素子も提案され
ていたが、ＤＳＭ型では液晶中を流れる電流値が高いた
め、消費電流が大きいという欠点があり、現在ではＴＮ
（ツイストネマチック）型液晶を用いるものが主流とな
っており、ポケットテレビとして市場に現われている。
ＴＮ型液晶では、漏れ電流は極めて小さく、消費電力が
少ないので、電池を電源とする用途には適している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示素子をＤＳＭ
型で使用する場合には、液晶自身の漏れ電流が大きい。
このため、各画素と並列に大きな蓄積容量を設けなくて
はならなく、かつ、液晶表示素子自体の消費電力が大き
くなるという問題点を有していた。

【０００５】ＴＮ型においては、液晶自身の漏れ電流は
極めて小さいので、大きな蓄積容量を付加する必要はな
いし、液晶表示素子自体の消費電力は小さくできる。

【０００６】しかし、ＴＮ型では、２枚の偏光板を必要
とするので、光の透過率が小さいという問題点を有して
いる。特に、カラーフィルターを用いてカラー表示を行
う場合には、入射する光の数％しか利用できないことと
なり、強い光源を必要とし、そのため結果として消費電
力を増加させてしまう。

【０００７】また、画像の投影を行う際には極めて強い
光源を必要とし、投影スクリーン上で高いコントラスト
が得られにくいことや、光源の発熱による液晶表示素子
への影響という問題点を有している。

【０００８】そこで、ＴＮ型の課題を解決すべく、ネマ
チック液晶を樹脂マトリクス中に分散保持した液晶樹脂
複合体を使用して、その散乱−透過特性を利用した10Ｖ
以下の低電圧で駆動できるモードが提案されている。

【０００９】しかし、従来の液晶樹脂複合体において
は、その電圧−透過率特性にヒステリシスが存在する、
すなわち、昇圧時と降圧時において透過率が異なるとい
う課題を有しており、そのため、表示画面の変化時に前
画面の情報が残ってしまうという焼き付き現象が生ずる
ことがあるという問題点を有していた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決すべくなされたものであり、液晶樹脂複合体のヒス
テリシスに基づく焼き付き現象を低減した液晶表示装置
及び投射型液晶表示装置を提供するものである。

【００１１】即ち、画素電極毎に能動素子を設けたアク
ティブマトリクス基板と、対向電極を設けた対向電極基
板との間に、ネマチック液晶が固化物マトリクス中に分
散保持され、電圧の印加状態により液晶の屈折率が変化
し、一方の状態では固化物マトリクスの屈折率とほぼ一
致して光が透過し、他方の状態では固化物マトリクスの
屈折率と一致しなく光が散乱するようにされた液晶固化
物複合体を挟持してなる液晶表示素子とその駆動回路と
からなり、液晶表示素子の画素の特定状態を表示するの
に複数の電圧を切り替えて印加することを特徴とする液
晶表示装置を提供するものである。

【００１２】また、その液晶固化物複合体が、アクティ
ブマトリクス基板と対向電極基板との間に、誘電異方性
が正のネマチック液晶が樹脂マトリクス中に分散保持さ
れ、その樹脂マトリクスの屈折率が使用する液晶の常光
屈折率(n_O)とほぼ一致するようにされたものであること
を特徴とする液晶表示装置、及び、それらの液晶表示装
置において、少なくとも低電圧領域では交互に印加され
る電圧群がV₁とV₂（V₁＜V₂）であり、用いる液晶表示素
子の隣接する行または列で２種類の電圧群の印加順序が
逆であることを特徴とする液晶表示装置を提供するもの
である。

【００１３】また、それらの液晶表示装置において、隣
接画素の少なくとも１方向において印加される電圧群の
位相をずらすことを特徴とする液晶表示装置、及び、そ
れらの液晶表示装置を用いた投射型液晶表示装置、及
び、それらの液晶表示装置を色毎に３個用いたカラー投
射型液晶表示装置を提供するものである。

【００１４】本発明で用いる液晶表示素子は、アクティ
ブマトリクス基板と対向電極基板との間に挟持される液
晶材料として、電気的に散乱状態と透過状態とを制御し
うる液晶固化物複合体を用いているため、偏光板が不要
であり、透過時の光の透過率を大幅に向上できる。この
ため、明るい表示が可能であり、特に投射型表示に用い
た場合、明るくコントラストの良い投射型表示が得られ
る。

【００１５】また、ＴＮ型液晶表示素子に必須の配向処
理や発生する静電気による能動素子の破壊といった問題
点も避けられるので、液晶表示素子の製造歩留りを大幅
に向上させることができる。

【００１６】さらに、この液晶固化物複合体は、固化後
はフィルム状の固体になっているので、基板の加圧によ
る基板間短絡やスペーサーの移動による能動素子の破壊
といった問題点も生じにくい。また、この液晶固化物複
合体は、比抵抗が従来のＴＮ型の場合と同等であり、Ｄ
ＳＭ型のように大きな蓄積容量を画素電極毎に設けなく
てもよく、能動素子の設計が容易で、かつ、液晶表示素
子の消費電力を少なく保つことができる。従って、ＴＮ
型の従来の液晶表示素子の製造工程から、配向膜形成工
程を除くだけで製造が可能になるので、生産が容易であ
る。

【００１７】液晶固化物複合体の比抵抗としては、 5×
10⁹ Ωcm以上のものが好ましい。さらに、漏れ電流等に
よる電圧降下を最小限にするために、10¹⁰Ωcm以上がよ
り好ましく、この場合には大きな蓄積容量を画素電極毎
に付与する必要がない。

【００１８】画素電極に設けられる能動素子としては、
トランジスタ、ダイオード、非線形抵抗素子等があり、
必要に応じて１つの画素に２以上の能動素子が配置され
ていてもよい。このような能動素子とこれに接続された
画素電極とを設けたアクティブマトリクス基板と、対向
電極を設けた対向電極基板との間に、上記液晶固化物複
合体を挟んで液晶表示素子とする。

【００１９】この液晶表示素子は、直視型表示装置、投
射型表示装置の両方で用いることができる。直視型表示
装置として用いる場合、得たい表示特性に応じて、光
源、レンズ、プリズム、ミラー、拡散板、光吸収体、カ
ラーフィルターなどを組み合わせて表示装置を構成すれ
ば良い。

【００２０】本発明の液晶表示装置は、特に、投射型表
示装置に適しており、投射用光源、投射光学系などと組
み合わせて、投射型液晶表示装置とすることができる。
投射用光源、投射光学系は従来から公知の投射用光源、
レンズ等の投射光学系が使用でき、通常は上記液晶表示
素子を投射用光源と投射レンズとの間に配置して用いれ
ばよい。

【００２１】これにより、本発明では、液晶表示素子と
して、画素電極毎に能動素子を設けたアクティブマトリ
クス基板と、対向電極を設けた対向電極基板との間に、
誘電異方性が正のネマチック液晶が樹脂マトリクス等の
固化物マトリクス中に分散保持され、電圧の印加状態に
より液晶の屈折率が変化し、それが固化物マトリクスの
屈折率とほぼ一致して光が透過し、一致せずに光が散乱
する液晶固化物複合体を挟持した液晶表示素子を用いて
いるため、明るく、高いコントラスト比が容易に得られ
るという特長を有している。

【００２２】特に、固化物マトリクスの屈折率が使用す
る液晶の常光屈折率(n_o)とほぼ一致するようにされるこ
とにより、隣接画素間の電極が対向していない部分から
の光の透過が防止でき、かつ透過時における透過率が大
きいのでより明るく、高いコントラスト比が得られ易
い。

【００２３】また、固化物マトリクスとして樹脂マトリ
クスを用いることにより、所望の特性を有する液晶樹脂
複合体の製造が容易となり好ましい。

【００２４】具体的には、本発明では、液晶表示素子と
して細かな孔の多数形成された固化物マトリクスとその
孔の部分に充填されたネマチック液晶とからなる液晶固
化物複合体を、アクティブマトリクス基板と対向電極基
板との間に挟持し、その電極間への電圧の印加状態によ
り、その液晶の屈折率が変化し、固化物マトリクスの屈
折率と液晶の屈折率との関係が変化し、両者の屈折率が
一致した時には透過状態となり、屈折率が異なった時に
は散乱状態となるような液晶表示素子が使用できる。

【００２５】この細かな孔の多数形成された固化物マト
リクスとその孔の部分に充填された液晶とからなる液晶
固化物複合体は、樹脂等のマイクロカプセルのような液
泡内に液晶が封じ込められたような構造であるが、個々
のマイクロカプセルが完全に独立していなくてもよく、
多孔質ガラスや多孔質樹脂等の多孔質体のように個々の
液晶の液泡が細隙を介して連通していてもよい。

【００２６】この液晶固化物複合体の固化物は、ガラ
ス、セラミック、樹脂等公知のものが使用できるが、前
述のごとく製造面からみて樹脂の使用が好ましい。この
ため、以下の説明では樹脂を用いた例、即ち、液晶樹脂
複合体を用いるとして説明する。

【００２７】この液晶表示素子の液晶樹脂複合体は、ネ
マチック液晶と、樹脂マトリクスを構成する材料とを混
ぜ合わせて溶液状またはラテックス状にしておいて、こ
れを光硬化、熱硬化、溶媒除去による硬化、反応硬化等
させて樹脂マトリクスを分離し、樹脂マトリクス中にネ
マチック液晶が分散した状態をとるようにすればよい。

【００２８】使用する硬化性化合物を、光硬化または熱
硬化タイプにすることにより、密閉系内で硬化できるた
め好ましい。特に、光硬化タイプの硬化性化合物を用い
ることにより、熱による影響を受けなく、短時間で硬化
させることができ、好ましい。

【００２９】具体的な製法としては、従来の通常のＴＮ
型液晶表示素子と同様にシール材を用いてセルを形成
し、注入口からネマチック液晶と硬化性化合物との未硬
化の混合物を注入し、注入口を封止して後、光照射をす
るか加熱して硬化させることもできる。

【００３０】また、空セルを形成せずに、対向電極とし
ての透明電極を設けた基板上にネマチック液晶と硬化性
化合物との未硬化の混合物を供給し、その後、画素電極
毎に能動素子を設けたアクティブマトリクス基板を重ね
て、光照射等により硬化させてセル化することもでき
る。

【００３１】また、これらのネマチック液晶と硬化性化
合物との未硬化の混合物には、基板間隙制御用のセラミ
ック粒子、プラスチック粒子、ガラス繊維等のスペーサ
ー、顔料、色素、粘度調整剤、その他本発明の性能に悪
影響を与えない添加剤を添加してもよい。

【００３２】この素子に、この硬化工程の際に特定の部
分のみに充分高い電圧を印加した状態で硬化させること
により、その部分を常に光透過状態または光散乱状態に
することができるので、固定表示したいものがある場合
には、そのような常透過部分、常散乱部分を形成しても
よい。

【００３３】本発明では、電圧の印加状態により液晶の
屈折率が変化し、一方の状態では両者の屈折率がほぼ一
致して光が透過し、他方の状態では両者の屈折率が一致
しなく光が散乱（白濁）する。特に、電圧を印加してい
る状態で、マトリクスの屈折率が、使用する液晶の常光
屈折率(n_o)と一致するようにされることが好ましい。

【００３４】この素子の散乱性は、従来のＤＳＭ型の液
晶表示素子の場合よりも高く、高いコントラスト比の表
示が得られる。

【００３５】本発明の最も大きな目的は、この液晶固化
物複合体を用いた液晶表示装置において、その駆動方法
を改善することにより、ヒステリシスに基づく焼き付き
現象を低減することである。

【００３６】また、従来の液晶固化物複合体において
は、電圧−透過率特性にヒステリシスが存在し、それが
階調表示をする際の問題点となっていた。ヒステリシス
とは、電圧を上昇する過程と電圧を降下させる過程にお
いて透過率が異なるといった現象である。もし、ヒステ
リシスが存在すると、階調表示の際に前画面の情報が残
ってしまう、即ち、画像が焼き付くという現象が生じや
すく、これが画質を低下させていた。

【００３７】図３は、液晶固化物複合体の電圧−透過率
特性のヒステリシスと、それによる画像の焼き付きの原
理を示したものである。この例では、電圧印加時に液晶
の屈折率が常光屈折率となって固化物マトリクスの屈折
率とほぼ一致して、光が透過するものを用いている。

【００３８】図３に示されるように、液晶固化物複合体
の透過率は、電圧の昇圧過程と降圧過程において異な
り、一般に透過率は降圧時に昇圧時より高くなる。

【００３９】このため、２つの画素を図３中Ａ（透過状
態）、Ｂ（散乱状態）で示すような透過率状態とする。
次いで、透過状態にする電圧よりも低いある電圧V₀を加
えて半透過状態にすると、Ａ、Ｂの画素の透過率は等し
くならず、それぞれ図中Ａ´、Ｂ´となる。このよう
に、同じ電圧V₀に対して同じ透過率を示すべきところ異
なる透過率状態となってしまい、前の画像情報が残って
しまう。これが、ヒステリシスに基づく焼き付き現象で
ある。このようなヒステリシスがあると、階調駆動が充
分にできないという問題を生じる。

【００４０】この液晶固化物複合体においてヒステリシ
スが存在する原因の一つは、液晶固化物複合体が、液晶
が固化物マトリクス中に分散保持されているという構造
による。即ち、分離して固化物マトリクス中に存在する
液晶粒子同士の相互作用によってヒステリシスが存在す
ると考えられる。このヒステリシスの大小は、固化物マ
トリクス中に保持される液晶中に蓄えられる弾性エネル
ギー、外から印加される電界による電気的エネルギー
と、分離して固化物マトリクス中に存在する液晶同士の
相互作用エネルギーによって決定されるものである。

【００４１】従って、このエネルギーバランスを最適化
することによってヒステリシスは低減することができ、
階調表示の際にも焼き付きのない優れた表示を得ること
ができる。

【００４２】本発明の目的は、高いコントラスト比、高
い輝度、優れた応答性を有し、ヒステリシスを低減した
液晶表示装置を得ることである。本発明の最大の目的
は、駆動方法を改良することにより、低電圧で駆動で
き、高輝度、高コントラストで比、かつ、焼き付きのほ
とんどない表示を得ることである。

【００４３】本発明の駆動としては、その画素を特定状
態に表示するために、複数の電圧を切り替えて印加す
る。具体的には、２種類以上の異なる電圧レベルの振幅
変調のかかった映像信号を１フィールド毎または複数フ
ィールド毎に切り替えて画素を駆動する。特には、１フ
ィールド毎に切り替えて画素を駆動することにより効果
が大きい。

【００４４】なお、本発明でいう１フィールドは、テレ
ビ放送の１フィールド（ＮＴＳＣの場合、１秒間に60フ
ィールド）とは異なり、電圧印加の最小単位を意味し、
テレビとして使用する場合には、テレビ放送の１フィー
ルド期間中にこのフィールドが複数存在してもかまわな
い。

【００４５】１フィールド毎に切り替えて画素を駆動す
る例について説明する。即ち、ある１画素に着目した場
合、同一の画面を表示している際にも、フィールド毎に
異なる電圧が印加される。

【００４６】具体的には、図１、図２のような波形が例
示される。ここでは、2種類の振幅の電圧V₁、V₂が用い
られ、図１では＋V₂→＋V₁→−V₂→−V₁と繰り返され
る。この場合、フィールド周期T_fと、液晶固化物複合体
のV₁とV₂の電圧変化における光学応答に要する時間（応
答時間）との関係で静的な光学特性（透過特性）は決定
される。

【００４７】以下の説明においては、分かりやすくする
ために、V₁＜V₂とする。なお、高透過率の領域ではヒス
テリシスが少ないので、V₁とV₂を区別しないで、即ち、
V₁＝V₂とすることもあるが、本発明では、少なくとも低
透過率の領域でのヒステリシスの改善のため、V₁とV₂の
２つの電圧を用いる。

【００４８】なお、この説明では電圧印加で透過状態の
液晶固化物複合体を用いているので、低透過率の領域は
低電圧領域であり、高透過率の領域は高電圧領域とな
る。この低透過率の領域とは、透過率が低い側の領域、
しいて数値で限定する場合には透過率が50％以下の領域
とすればよい。

【００４９】本発明においては、低透過率の領域でのヒ
ステリシスが問題であるので、電圧印加によるオン時間
(T_r)、電圧を取り去った際のオフ時間(T_d)を以下のよう
に定義する。また、 0Ｖ印加の状態でも光は抜けてくる
が、この状態での透過率を 0％と定義し、充分に高い電
圧を印加した状態での透過率を 100％と定義し、低透過
率領域の透過率として、透過率を20％とする。この透過
率は本発明の液晶表示装置の実際の使用状態で測るもの
であり、投射型液晶表示装置の場合には、投射スクリー
ン上で測って定義する。

【００５０】T_rは、透過率の20％を得るための印加電圧
V₁とV₂（V₁＜V₂）を用いた場合、V₁印加状態からV₂印加
状態への透過率が向上する光学的変化が90％に達するま
での時間を表し、T_dは、V₂印加状態からV₁印加状態への
透過率が減少する光学的変化が90％に達するまでの時間
を表す。

【００５１】液晶固化物複合体のT_r、T_dは、低透過率領
域においては、印加する電圧が低いため、通常T_rが遅く
なり、T_r＞T_dとなる。

【００５２】本発明では、低透過率領域におけるヒステ
リシスによる焼き付き現象を低減することを目的として
おり、このためには、 T_d ＜ 1.5・T_f (1A) を満足するようにされる。また、同時に画像のちらつき
（フリッカー）の抑制のためには、 1.5・T_f ＜ T_r (2A) を満足するようにされることが好ましい。即ち、両方合
わせて以下のようにすることが好ましい。 T_d ＜ 1.5・T_f ＜ T_r (3A)

【００５３】将来T_r、T_dの特性が逆のものがでた場合に
は、低透過率領域におけるヒステリシスによる焼き付き
現象を低減するためには、 T_r ＜ 1.5・T_f (1B) を満足するようにされる。また、同時にフリッカーの抑
制のためには、 1.5・T_f ＜ T_d (2B) を満足するようにされることが好ましい。即ち、両方合
わせて以下のようにすることが好ましい。 T_r ＜ 1.5・T_f ＜ T_d (3B)

【００５４】T_r、T_dが共にT_fよりも充分に長い場合、光
学応答は印加される電圧の実効値によって決定される。
このため、電気光学特性はその実効値と同じ電圧振幅を
持つ方形波を加えた場合と大差なく、従って、ヒステリ
シスに基づく焼き付き現象を低減することは期待できな
い。

【００５５】T_r、T_dが共に、T_fと同程度かそれ以下であ
る場合、光学的にも加えられる電圧に追従するため透過
率は時間的に揺らぐこととなる。このため、ヒステリシ
スに基づく焼き付き現象は低減できるが、フリッカーを
生ずることとなる。

【００５６】以上のように、焼き付き現象の低減には、
(1A)または(1B)式を満たすことが好ましく、同時にフリ
ッカーを抑制するには、(3A)式、(3B)式のいずれかを満
足するようにされることが好ましい。

【００５７】この場合、前述したようにV₁とV₂（V₁＜
V₂）を印加した場合、V₁とV₂間の変化の一方（(3A)式の
場合V₂→V₁、(3B)式の場合V₁→V₂) では、電圧の変化に
光学的に追従しその透過率が変化するが、もう一方（(3
A)式の場合V₁→V₂、(3B)式の場合V₂→V₁) では光学的に
追従しない。従って、T_fに比べて早く変化した先の光学
状態で光学特性（透過率）は決定され、V₁とV₂の組を用
いる液晶固化物複合体の静的な電気光学特性に合わせて
適当に選ぶことにより、フリッカーの発生を抑制してヒ
ステリシスに基づく焼き付き現象を低減することができ
る。

【００５８】図１は、本発明の特定画素におけるV₁、V₂
の印加状態を示す例の波形図であり、＋V₂→＋V₁→−V₂
→−V₁の４フィールドの繰り返し駆動する。各フィール
ドの時間はT_fで表されており、４T_fで１走査期間T_sとな
る。各画素において各映像信号で完全に交流化するため
には、この例では４T_fで１走査期間T_sとしなくてはなら
ないが、平均的にみて交流化できれば良い時には、２T_f
で１走査期間T_sとしてもよい。

【００５９】図２は、本発明の特定画素におけるV₁、V₂
の印加状態を示す他の例の波形図であり、＋V₂→−V₂→
＋V₁→−V₁の４フィールドの繰り返し駆動する。これら
の例では、＋V₂から印加しているが、−V₂、＋V₁、−V₁
のいずれから印加し始めても良いし、印加順序も変えて
もよい。

【００６０】図４、図５は、(3A)式の条件下で、図１の
駆動波形で、V₁、V₂を交互に加えた場合の透過率変化を
示したものである。図４、図５の縦軸は透過率、横軸は
経過時間を示している。図４は、当初の状態が透過状態
の場合を、図５は、当初の状態が散乱状態の場合を示し
ている。透過率のT_a、T_bは夫々図１の駆動波形を継続し
て印加し続けた場合の見かけ上の到達透過率を示してお
り、ほぼ等しい。なお、ここではV₁、V₂は所望の透過率
Ｔ≒T_a≒T_bを得るとしている。これは、前述の20％の透
過率には限られなく、低い透過率領域で所望の透過率で
有ればよく、以下におけるV₁、V₂の説明も、異なる２つ
の電圧の意味で、前述の20％の透過率の場合のV₁、V₂と
同じではない。

【００６１】図４においては、最初のT_f期間終了後の透
過率はまだかなり高い値となっているが、２フィールド
目以降徐々にT_aに近づいていくことがわかる。同様に、
図５においても、時間が経過するにつれて徐々にT_bに近
づいていくことがわかる。T_a及びT_bは図に示すようにほ
ぼ等しい値となり、見かけ上ヒステリシスによる焼き付
き現象がほとんどなくなる。また、フリッカーも少な
い。

【００６２】もちろん、用いる液晶固化物複合体として
もヒステリシスを低減しておくことが望ましい。これ
は、極端にヒステリシスが大きい場合には、駆動による
補正も不完全となり、焼き付きを画像の劣化にならない
程度に抑えることが困難となるためである。従って、液
晶固化物複合体の材料並びに構造の最適化も併用するこ
とが好ましい。

【００６３】通常の駆動方法を用いる場合、液晶固化物
複合体の特性を厳密に制御する必要があり、用いること
のできる液晶固化物複合体は限定されてしまう。しか
し、この駆動方法と組み合わせれば、若干のヒステリシ
スの存在する液晶固化物複合体も用いることができ、他
の特性（コントラスト、駆動電圧等）をも考慮した上
で、液晶固化物複合体の材料並びに構成を決めることが
できるという利点を有する。

【００６４】液晶固化物複合体の応答時間はV₁とV₂の組
によって異なるため、最も焼き付きの低減効果が大き
く、かつ、フリッカーの発生が抑制されるような駆動に
は、V₁、V₂を適切に設定することが必要である。即ち、
用いる２つ（またはそれ以上）の電圧をどのように設定
するかが重要である。また、これは階調表示の各段階毎
に設定することになる。

【００６５】本発明では、階調表示の少なくとも低透過
率領域では複数の電圧を印加するものではあるが、高透
過率領域ではヒステリシスが少ないので、１つの電圧の
みとしてもよい。

【００６６】この複数の電圧の組は、表示したい階調、
用いる液晶固化物複合体の特性に応じて決定すれば良い
が、特に、具体的には次のような関係を満たすことが好
ましい。

【００６７】ある画素の特定状態を表示する時に印加さ
れる電圧群の最も高い電圧をV₂、最も低い電圧をV₁、印
加電圧昇圧時に飽和透過率の50％及び90％に到達する電
圧をV_50A及びV_90Aとする。 V_X ＝0.5 ×V_90A×( V₂−V_50A)/( V_90A−V_50A) (4) V_Xを上記の式(4) で表される値か 0Ｖのいずれか大きい
方とした場合に、V₁、V₂の値が、以下の式(5) を満足す
るようにされることが好ましい。 V_X ≦ V₁ ＜ V₂ (5)

【００６８】さらに、本発明の効果が特に有効であるの
は、ヒステリアスの大きな階調領域において、V₁とV₂と
の電圧の差ΔV があるレベル以上ある場合である。具体
的には、降圧時に透過率が飽和透過率の50％になる電圧
をV_50Bとした時に、閾値電圧V_th ＜V₂＜V_50Aの領域での
V₁とV₂の平均的な電圧の差ΔV_AV が、ΔV₅₀ ＝V_50A−V
_50Bよりも大きい場合である。この条件下では、ヒステ
リシスの持つ電圧幅よりもV₁とV₂との電圧の差が大きく
なり、ヒステリシスを見かけ上低減し、焼き付きを低減
する効果が大きくなる。ここでV_th は昇圧時の電圧透過
率特性の閾値電圧を示す。

【００６９】以下に、V₁とV₂の組合せの例を示し期待さ
れる効果について説明する。階調のステップｘは任意変
数であり、最終的な画像において優れた階調性が得られ
るように変調して用いることができる。具体的には、 8
階調、16階調、64階調等がある。

【００７０】図６の例は、V₁が常にV₂より一定電圧ΔV
だけ低い駆動方法である。なお、この例ではV₁が左端で
0Ｖとされているが、もう少し右側で 0Ｖとされる場合
には、V₁≧ 0Ｖの領域で一定電圧ΔV だけ低くする。図
７の例は、ある一定電圧以上でV₁＝V₂となる駆動方法で
ある。即ち、少なくとも低電圧領域では２種類の電圧V₁
とV₂との２つの電圧の差ΔV が、V₁≧ 0Ｖの領域で、印
加電圧が低下するにつれて徐々に大きくされている。電
圧印加で透過状態になる場合には、電圧の差ΔVが、透
過率が低下するにつれて徐々に大きくされている。

【００７１】ここで、期待される効果を考えるには、液
晶固化物複合体の応答性の電圧依存性を考慮する必要が
ある。一般に、液晶固化物複合体では、応答時間は、用
いる材料の物性、分散する液晶粒子のサイズ、形状など
に依存するが、これらを変化させることにより、大きく
変化させることができる。

【００７２】例えば、表１のような応答特性の液晶固化
物複合体においては、全領域で(3A)式の関係が成り立っ
ているので、前に述べた焼き付きの低減効果が全領域で
期待できるため、図６の例の組合せで駆動することによ
り全体的に焼き付きを低減することができる。

【００７３】なお、この表１及び後記の表２における印
加電圧V₁、V₂の「低、中、高」は透過率状態の低透過率
状態（印加電圧が 0Ｖ時に近い状態）、中程度の透過率
状態、高透過率状態（飽和透過率に近い状態）に対応す
る電圧を示しており、透過率の絶対値を規定しているも
のではない。

【００７４】

【表１】

【００７５】一方、表２のような応答特性の液晶固化物
複合体においては、透過率の低い領域でのみ(3A)式の関
係を満たしている。従って、印加電圧の組合せ（V₁、
V₂）が（低、中）または（低、高）の場合には、焼き付
きの低減効果が期待される。ただし、（低、高）の組合
せでは、フリッカーが生じ易い。このような場合、一般
に図７の例の組合せが有効である。表２のような応答特
性の液晶固化物複合体において、図６の組合せを用いた
場合は、焼き付きは低減されるが、透過率の高い領域で
大きなフリッカーが発生し易くなる。

【００７６】

【表２】

【００７７】この２例に示したように、V₁とV₂の組合せ
は、用いる液晶固化物複合体の特性に応じて、適切に設
定することができる。10Ｖ以下の低い実効電圧で駆動可
能で高いコントラスト比を達成できる液晶固化物複合体
では、一般に、ヒステリシスが顕著であるのは、低い透
過率状態（透過率＜40％）の領域である。従って、この
領域で焼き付きを低減するためには、少なくとも、この
低透過率領域で、(3A)式の関係を満たすことが重要であ
る。特に、前述のように透過率の20％を得るための印加
電圧V₁とV₂（V₁＜V₂）を用いた場合の応答時間T_r、T
_dが、フィールド周期T_fと、 T_d ＜ 1.5・T_f ＜ 0.7・T_r (3C) の関係を満たすことがより望ましい。

【００７８】この条件を満たす場合には、最もヒステリ
シスの大きな透過率状態でヒステリシスに基づく焼き付
きを低減することが可能である。このように低透過率領
域でのみヒステリシスが顕著な場合には、ヒステリシス
の小さな高透過率領域においては複数の電圧を用いず
に、V₁＝V₂としておけば、フリッカーの発生を抑制でき
る。

【００７９】以上のように、用いる液晶固化物複合体の
ヒステリシス特性、応答特性に応じて、どのような印加
電圧を用いるかを決定することができ、階調表示のため
のγ補正をも考慮して複数の電圧を階調毎に決めればよ
い。

【００８０】以上に述べたように、この駆動方法におい
ては、応答時間の関係によりフリッカーが生ずる。特に
(3A) または(3B)式の関係を完全には満たさない状態で
焼き付きを低減しようとすると顕著なフリッカーが生ず
るし、満たしている場合でも、若干ながら時間的な透過
率の変動が起こりうる。このようなフリッカーは、従来
から知られている他の駆動方法と組み合わせることによ
り、観察者に対して抑えることができる。

【００８１】図８は、画素の配列状態を示す例である。
必ずしもこのように縦横に整列している必要はなく、各
画素が千鳥状に配置されていてもよいし、中心から全方
向に向かって放射状に（各画素は扇状）配置されていて
も良い。説明の都合上、横方向を行（ｍ）、縦方向を列
（ｎ）とし、例えば行ｎ＝２、列ｍ＝３の画素を画素Ａ
₂₃と表すことにする。

【００８２】本発明では、印加される複数の電圧を隣接
する画素の少なくとも１方向でずらして駆動することに
より、見かけ上、フリッカーが減少して見える。

【００８３】例えば、図８の隣接する４つの画素Ａ₁₁、
Ａ₁₂、Ａ₂₁、Ａ₂₂に着目した場合、その 4つの画素に表
３に示すような波形を加えることにより、平均的にフリ
ッカーを減ずることができる。即ち、隣接する４つの画
素での合計の透過光量がほとんど一定になり、個々の画
素ではフリッカーが発生しても４つの画素で平均化され
るため、フリッカーが目立たない。

【００８４】表３の例では、この近接する４画素に夫々
の階調に合わせた正の低い方の電圧V₁、正の高い方の電
圧V₂、負の低い方の電圧−V₁及び負の高い方の電圧−V₂
の４つの電圧が印加され、各画素が４フィールドで１巡
するようにされている。

【００８５】

【表３】

【００８６】この例では、V₁とV₂の印加する順番並びに
符号を画素毎にずらして４画素で空間的に平均してフリ
ッカーを軽減するものである。この例に限らず、得たい
画像に応じて、用いる液晶固化物複合体の特性、加える
映像信号の組合せ、行列に配置された画素への印加順
序、位相を最適に組み合わせることにより、フリッカー
を生じさせることなく、ヒステリシスに基づく焼き付き
を解消することができ、細やかな中間調をもつ動画表示
が可能である。

【００８７】また、＋V₂→＋V₁→−V₂→−V₁→＋V₂とな
るように４フィールドで１巡するようにし、画素Ａ₁₁で
は、そのまま＋V₂→＋V₁→−V₂→−V₁の順に印加し、画
素Ａ₁₂では位相を１つ進めて＋V₁→−V₂→−V₁→＋V₂の
順に印加し、画素Ａ₂₁の順に印加し、画素Ａ₂₂では位相
を１つ進めて＋V₁→−V₂→−V₁→＋V₂の順に印加し、画
素Ａ₂₁ではさらにでは位相を１つ進めて−V₂→−V₁→＋
V₂→＋V₁の順に印加し、画素Ａ₂₂ではさらにでは位相を
１つ進めて−V₁→＋V₂→＋V₁→−V₂の順に印加するよう
にしてもよい。

【００８８】上記例では、近接する４つの画素として隣
接する２行２列の田の字型の４つの画素でフリッカー対
策をとる例を示した。このような田の字型の画素群の場
合には、１巡するためのフィールド数が２、４、８の場
合には、フリッカーを特に目立ちにくくすることができ
る。このほか、１群に扱う画素数を２画素、３画素、さ
らにはより多くの画素としてもよいし、田の字型でなく
縦または横に連続して隣接した複数画素であってもよ
い。

【００８９】また、これは行または列単位であってもよ
い。具体的には、前記の電圧印加順＋V₂→＋V₁→−V₂→
−V₁を例にとると、奇数行では＋V₂→＋V₁→−V₂→−V₁
となるように、偶数行では−V₁→−V₂→＋V₁→＋V₂とな
るように駆動すればよい。また、この近接する画素が、
図８の行１、２、３、４の４行で１組にされても良い
し、列１、２、３、４の４列で１組にされても良い。

【００９０】なお、上記の説明では電圧印加で透過状態
の液晶固化物複合体を基に説明したので、低透過率の領
域は低電圧領域であり、高透過率の領域は高電圧領域と
なる。逆に、電圧印加で散乱状態の液晶固化物複合体を
用いた場合には、低透過率の領域は高電圧領域であり、
高透過率の領域は低電圧領域となる。この場合には、ヒ
ステリシスは低電圧領域である高透過率の領域で問題に
なる。また、式(4) の関係は、飽和透過率は充分に高い
電圧印加時の散乱状態での透過率（低透過状態）T_MINと
なり、 0Ｖ印加時の透過率（高透過状態）T_MAXとの間を
100等分した際に、90％不透過（10％透過）は（T_90%−
T_MIN）／（T_MAX−T_MIN）＝10％となる電圧をV_90Aと読
む。

【００９１】液晶固化物複合体を用いる液晶表示装置は
投射型表示装置として用いる場合、高いコントラスト
比、高い輝度を達成できるなどの利点を有する。本発明
の液晶表示装置を複数個用いて、それぞれの液晶表示装
置の画像を合成し投射する投射型液晶表示装置において
は、上記の１枚の液晶表示装置内で映像信号の画素への
印加順序、位相を最適に組み合わせることの他に、合成
画像としてフリッカーを抑制することができる。

【００９２】具体的には、本発明の液晶表示装置を複数
用いて構成される投射型表示装置において、前記液晶表
示装置を第１のグループと第２のグループに分けて、第
１のグループと第２のグループとで、前記２種類の映像
信号の印加順序が逆であるようにすることにより、合成
画像のフリッカーを抑制することができる。具体的に
は、前記の電圧印加順＋V₂→＋V₁→−V₂→−V₁を例にと
ると、第１のグループでは＋V₂→＋V₁→−V₂→−V₁、第
２のグループでは−V₁→−V₂→＋V₁→＋V₂とすることに
より、重ね合わせた際にほとんどフリッカーが目立たな
くなる。

【００９３】２つのグループに分ける場合には、２種類
の印加電圧は、それぞれの液晶表示装置で完全に一致し
ている必要はなく、第１グループの信号順序が高電圧→
低電圧の際に、第２グループでは低電圧→高電圧となる
ように、電圧の大小の順序を逆にすればよい。即ち、例
えば、第１グループでは＋V₂₁ →＋V₁₁ →−V₂₁ →−V
₁₁ （V₁₁ ＜V₂₁ ）、第２のグループでは−V₁₂ →−V₂₂
→＋V₁₂ →＋V₂₂ （V_{1 2}＜V₂₂ ）とする。

【００９４】より具体的には、各グループ内でも行、列
単位で位相をずらし、前記第１のグループの奇数行と前
記第２のグループの偶数行とに第１の電圧駆動順＋V₂→
＋V₁→−V₂→−V₁を適用し、前記第１のグループの偶数
行と前記第２のグループの奇数行に第２の電圧駆動順−
V₁→−V₂→＋V₁→＋V₂を適用することが好ましい。ま
た、液晶表示装置の行にかえて、列毎に、信号の印加順
序を逆にすることによっても同様の効果が得られる。

【００９５】また、ＲＧＢの３色用に３枚の液晶表示装
置を用いるカラー投射型液晶表示装置において、Ｇを第
１グループ、ＲとＢを第２グループとして、行毎（また
は列毎）に、２種類の振幅変調の映像信号を交互に印加
し、更に、グループによってその印加順序を逆にするこ
とによってフリッカーの発生を抑制して、焼き付きのな
い階調表示に優れたフルカラーの動画表示を得ることが
できる。

【００９６】もちろん、この場合には３つのグループに
分けて位相をずらして駆動することができる。図９は田
の字型の 4つの画素Ａ₁₁、Ａ₁₂、Ａ₂₁、Ａ₂₂のＲＧＢ３
個の液晶表示装置の夫々の駆動順を示しており、駆動順
の「１、２、３、４」は表４に記載の通りである。

【００９７】

【表４】

【００９８】このV₁、V₂は、階調表示がうまくいくよう
に実験的に定めればよいが、通常散乱状態からその階調
に相当するある透過率になる実効電圧V_xに対して、2V_x ²
＞V₂ ² ＞V_x ² 、V_x＞V₁≧0 程度とされる。なお、高透過
領域では前述のごとくV₁＝V₂とすることもある。また、
透過率が20％程度の低透過率領域では、一般的には 0.7
V₂＞V₁とすることが好ましい。

【００９９】また、V₁＝ 0Ｖとして必ず１度は散乱状態
に戻して駆動するようにしてもよい。この場合には平均
透過光強度は減少することになり、画像が暗くなる欠点
はあるが、ヒステリシスの改善の点では効果が大きい。
また、この場合には、V₁は交流駆動上影響を与えないの
で、３フィールドで１巡する、例えば、 0→V₂→−V₂と
いうような駆動順も可能である。

【０１００】オン時の透過率を大きく減少させたくない
ためには、ヒステリシスの小さな高透過領域で用いる電
圧を、 0.5V₂＜V₁とすることが好ましい。

【０１０１】また、２つの電圧で駆動する場合にも、１
巡を２フィールドまたは４フィールドとせずに、６フィ
ールドとし−V₁→＋V₂→＋V₁→−V₁→−V₂→＋V₁とし
て、V₁を４回、V₂を２回としてもよい。

【０１０２】上記の説明では、駆動順は一定としたが、
１巡目と２巡目で変えてもよく、例えば、表４の例でも
「１」の画素で、１巡目には「駆動順１」で駆動し、２
巡目には「駆動順３」で駆動してもよい。また、全て
V₁、V₂の２つの電圧を用いる例で説明したが、本発明は
３つ以上の電圧を用いてもよい。

【０１０３】本発明は、各種の液晶表示装置に応用する
ことが可能であり、ＮＴＳＣなどのテレビ画像表示や、
コンピューター表示などその他の高密度動画表示などに
用いることができる。テレビ表示の場合、基本周波数が
決まっているため、その周波数に応じて用いる液晶固化
物複合体の応答特性などを決めればよい。また、映像信
号を一旦メモリ等に取り込んで周波数を変換して用いる
こともできる。

【０１０４】その他の表示の場合にも、用いる基本周波
数、即ち、フィールド周波数に応じて用いる液晶固化物
複合体の特性、信号の変調法などを決めればよい。この
場合、得たい画像の階調数も考慮して用いる液晶固化物
複合体の特性、信号の駆動方法法などを決めることが望
ましい。

【０１０５】上記のように、液晶固化物複合体を最適化
し、駆動方式により液晶固化物複合体の持つヒステリシ
スを軽減することにより、階調表示に優れた動画表示を
従来のＴＮ型液晶表示素子用の能動素子や駆動用ＩＣを
用いて得ることができる。

【０１０６】本発明では、液晶表示素子として電界が印
加されていない場合は、電界方向に配列していない液晶
の屈折率と、固化物マトリクスの屈折率との違いによ
り、散乱状態（つまり白濁状態）を示すものを使用する
ことが好ましい。

【０１０７】このような液晶表示素子を本発明のように
投射型表示装置として用いる場合には、電極のない部分
は光が散乱され、画素部分以外の部分に遮光膜を設けな
くても、光が投射スクリーンに到達しないため、黒く見
える。このことにより、画素電極以外の部分からの光の
漏れを防止するために、画素電極以外の部分を遮光膜等
で遮光する必要がないこととなり、遮光膜の形成工程が
不要となるという利点も有する。もちろん、より誤動作
をなくすために、遮光膜を形成してもよい。

【０１０８】これに所望の画素に電界を印加する。この
電圧を印加された画素部分では、液晶が配列し、液晶の
常光屈折率(n_o)と樹脂マトリクスの屈折率(n_p)とが一致
することにより透過状態を示し、当該所望の画素で光が
透過することとなり、投射スクリーンに明るく表示され
る。

【０１０９】この素子に、この硬化工程の際に特定の部
分のみに充分に高い電圧を印加した状態で硬化させてや
ることにより、その部分を常に光透過状態とすることが
できるので、固定表示したいものがある場合には、その
ような常透過部分を形成してもよい。

【０１１０】また、液晶表示素子にカラーフィルターを
設けることによりカラー表示を行うことができる。この
カラーフィルターは、１個の液晶表示素子に３色設けて
もよいし、１個の液晶表示素子に１色設けてもこれを３
個組み合わせてもよい。このカラーフィルターは、基板
の電極面側に設けてもよいし、外側に設けてもよい。ま
た、液晶固化物複合体中に染料、顔料等を混入しておく
ことにより、カラー表示を行うようにしてもよい。

【０１１１】本発明に用いる液晶表示素子は、画素電極
毎に能動素子を設けたアクティブマトリクス基板と、対
向電極を設けた対向電極基板との間に、液晶固化物複合
体を挟持する。

【０１１２】図１０は、本発明のアクティブマトリクス
液晶表示素子の断面図である。図１０において、11は液
晶表示素子、12はアクティブマトリクス基板用のガラ
ス、プラスチック等の基板、13はＩＴＯ（In₂O₃-SnO₂)、
SnO₂等の画素電極、14はトランジスタ、ダイオード、非
線形抵抗素子等の能動素子、15は対向電極基板用のガラ
ス、プラスチック等の基板、16はＩＴＯ、SnO₂ 等の対向
電極、17は両基板間に挟持された液晶固化物複合体を示
している。そして図示されていない駆動回路により、画
素電極と対向電極との間に電圧が印加される。

【０１１３】この能動素子としてＴＦＴ（薄膜トランジ
スタ）等の３端子素子を使用する場合には、対向電極基
板は全画素共通のベタ電極を設ければよいが、ＭＩＭ素
子、ＰＩＮダイオード等の２端子素子を用いる場合に
は、対向電極基板はストライプ状のパターニングをされ
る。

【０１１４】また、能動素子として、ＴＦＴを用いる場
合には、半導体材料としてはシリコンが好適でありう
る。特に多結晶シリコンは、非結晶シリコンのように感
光性がないため、光源からの光を遮光膜により遮光しな
くても誤動作しにくく、好ましい。この多結晶シリコン
は、本発明のように投射型液晶表示装置として用いる場
合、強い投射用光源を利用でき、明るい表示が得られ
る。なお、アモルファスシリコンを用いても、その半導
体部分に遮光膜を形成すれば、使用することができる。

【０１１５】また、電極は通常は透明電極とされるが、
反射型の液晶表示装置として使用する場合には、クロ
ム、アルミニウム等の反射電極としてもよい。また、紫
外線カットフィルター等を積層したり、文字、図形等を
印刷したりしてもよいし、複数枚の液晶表示素子を用い
たりするようにしてもよい。さらに、本発明では、この
液晶表示素子の外側にガラス板、プラスチック板等の保
護板を積層してもよい。これにより、その表面を加圧し
ても、破損する危険性が低くなり、安全性が向上する。

【０１１６】本発明では、前述の液晶固化物複合体を構
成する硬化性化合物として光硬化性化合物を用いる場
合、光硬化ビニル系化合物の使用が好ましい。具体的に
は、光硬化性アクリル系化合物が例示され、特に、光照
射によって重合硬化するアクリルオリゴマーを含有する
ものが好ましい。

【０１１７】本発明で使用される液晶は、各種ネマチッ
ク液晶が使用でき、電圧の印加状態により、液晶の屈折
率が変化し、１つの状態で液晶と固化物マトリクスの屈
折率がほぼ一致し、他の状態で屈折率が不一致になる液
晶が使用できる。特に、正の誘電異方性を有するネマチ
ック液晶であって、固化物マトリクスの屈折率がその液
晶の常光屈折率(n_o)と一致するような液晶を使用するこ
とが好ましい。また、単独で用いても組成物を用いても
良いが、動作温度範囲、動作電圧など種々の要求性能を
満たすには組成物を用いた方が有利といえる。

【０１１８】また、液晶固化物複合体に使用される液晶
は、光硬化性化合物を用いた場合には、光硬化性化合物
を均一に溶解することが好ましく、光露光後の硬化物は
溶解しない、もしくは溶解困難なものとされ、組成物を
用いる場合は、個々の液晶の溶解度ができるだけ近いも
のが望ましい。

【０１１９】液晶固化物複合体を製造する場合、従来の
通常の液晶表示素子のようにアクティブマトリクス基板
と対向電極基板とを電極面が対向するように配置して、
周辺をシール材でシールして、注入口から液晶と硬化性
化合物との混合物を注入して、注入口を封止してもよい
し、一方の基板上に液晶と硬化性化合物との混合物を供
給して、他方の対向する基板を重ね合わせるようにして
製造してもよい。

【０１２０】本発明の液晶表示素子は、液晶中に２色性
色素や単なる色素、顔料を添加したり、硬化性化合物と
して着色したものを使用したりしてもよい。

【０１２１】このように液晶固化物複合体とすることに
より、上下の透明電極が短絡する危険性が低く、かつ、
通常のＴＮ型の表示素子のように配向や基板間隙を厳密
に制御する必要もなく、透過状態と散乱状態とを制御し
うる液晶表示素子を極めて生産性良く製造できる。

【０１２２】投射型液晶表示装置として使用する場合、
投射用光源、投射光学系、投射スクリーン等は従来から
の投射用光源、投射光学系、投射スクリーンが使用で
き、投射用光源と投射光学系との間に本発明の液晶表示
素子を配置すればよい。もちろん、複数の液晶表示素子
の像を光学系を用いて合成して表示するようにしてもよ
い。また、これに冷却系を付加したり、ＬＥＤ等のＴＶ
チャンネル表示等を付加したりしてもよい。

【０１２３】図１１は、図１０のアクティブマトリクス
液晶表示素子を用いた投射型アクティブマトリクス液晶
表示装置の模式図である。図１１において、21は投射用
光源、22は液晶表示素子、23はレンズ、アパーチャー等
を含む投射光学系、24は投射する投射スクリーンを示し
ている。なお、投射光学系はこの例では、アパーチャー
やスポット等の拡散光を減ずる装置25、集光レンズ26、
投射レンズ27を含んでいる。

【０１２４】図１２は、本発明のフルカラーの投射型ア
クティブマトリクス液晶表示装置のダイクロイックプリ
ズムを用いた例の模式図である。図１２において、31は
光源、32は凹面鏡、33はコンデンサーレンズ、34は分光
用ダイクロイックプリズム、35A、35B、35C、35D は鏡であ
り、31〜35D で光源を構成する。 36A、36B、36Cは各色に
対応した液晶固化物樹脂複合体を挟持した液晶表示素
子、37は合成用ダイクロイックプリズム、38は投射レン
ズ、39は直進光以外を除去するための拡散光を減ずる装
置、40は投射するスクリーンである。37〜39で投射光学
系を構成している。

【０１２５】特に、この投射型の表示をする場合、光路
上の焦点位置に散乱部分で散乱された拡散光を減ずる装
置、例えば、アパーチャー、スポット、小型の反射鏡を
設置することにより、表示コントラストを大きくするこ
とができる。

【０１２６】即ち、拡散光を減ずる装置とは、液晶表示
素子を通過した光の内、入射光に対して直進する光（画
素部分が透過状態の部分を透過する光）を取り出し、直
進しない光（液晶固化物複合体が散乱状態の部分で散乱
される光）を減ずるものであればよい。特に、直進する
光は減ずることなく、直進しない光である拡散光を減ず
ることが好ましい。

【０１２７】具体的な装置としては、液晶表示素子と投
射光学系とで構成され、液晶表示素子を通過した光が集
光レンズで集光され、孔のあいた板であるアパーチャー
やスポットの孔を通過し、投射レンズにより投射される
装置がある。この例によれば、投射用光源からでて液晶
表示素子を通過した光の内、入射光に対して直進する光
は集光レンズにより集光され、アパーチャーやスポット
に開けられた孔を通過して、投射レンズを通し投射され
る。一方、液晶表示素子で散乱させられた直進しない光
は、集光レンズにより集光されても、アパーチャーやス
ポットに開けられた孔を通過しない。このため、散乱光
が投射されないことになり、コントラスト比のよい投射
画像が得られる。

【０１２８】また、他の例としては、アパーチャーやス
ポットの代りに、小さな面積を有する鏡を同じ位置に斜
めに配置し、反射させてその光軸上に配置された投射レ
ンズを通して投射させることもできる。また、このよう
な集光レンズを用いることなく、投射レンズにより光線
が絞られる位置にスポット、鏡等を設置してもよい。ま
た、特別なアパーチャー等を用いなくとも、投射用レン
ズの焦点距離、口径を、散乱光が除去されるように選択
してもよい。

【０１２９】また、マイクロレンズ系なども用いること
もできる。具体的には、液晶表示素子の投射光学系側に
マイクロレンズアレイと細やかな穴がアレイ化されたス
ポットアレイを配置して、不要な散乱光を除去すること
ができる。この場合、散乱光除去に必要な光路長を非常
に短くすることができるため全体の投射型表示装置をコ
ンパクトにできるという利点を持つ。光路長の短縮に関
しては、投射光学系の中に散乱除去系を組み込むことも
有効である。この場合、独立に投射光学系と散乱除去系
を設置するより光学系がシンプルになるとともに、サイ
ズを小さく抑えることができる。

【０１３０】これらの光学系は、ミラー、ダイクロイッ
クミラー、プリズム、ダイクロイックプリズム、レンズ
などと組合せ、画像の合成、カラー化ができるととも
に、カラーフィルターと組み合わせることによっても画
像のカラー化が可能である。投射スクリーン上に到達す
る直進成分と散乱成分との比は、スポット、鏡等の径及
びレンズの焦点距離により制御可能で、所望の表示コン
トラスト、表示輝度を得られるように設定すれば良い。

【０１３１】拡散光を減ずる装置を用いる場合、表示の
輝度を上げるためには、投射用光源から液晶表示素子に
入射される光はより平行であることが好ましく、そのた
めには高輝度でかつできるだけ点光源に近い光源と、凹
面鏡、コンデンサーレンズ等を組み合わせて投射用光源
を構成することが好ましい。

【０１３２】また、上記の説明では、主として透過型で
説明したが、反射型の投射型表示装置であっても例え
ば、スポットの代わりに小型の鏡を配置して必要な光の
みを取り出すようにすることができる。

【０１３３】

【作用】本発明によれば、複数の電圧を印加することに
より、ヒステリシスにより生じる焼き付きを抑制でき、
高いコントラスト比の表示が得られ、投射型表示で用い
られた場合には、透過−散乱型の液晶表示素子が透過状
態の部分では光が透過し、投射スクリーンは明るく表示
され、散乱状態の部分では光が散乱され、投射スクリー
ンは暗く表示され、所望の高輝度、高コントラスト比の
表示が得られる。さらに、本発明では、従来のＴＮ型液
晶表示素子用の能動素子や駆動用ＩＣを用いて、階調の
細やかな表示が容易にできる。

【０１３４】

【実施例】

実施例１ ガラス基板（コーニング社製7059基板）上にクロムを60
nm蒸着して、パターニングしてゲート電極とした。引き
続きシリコンオキシナイトライド膜と非晶質シリコン膜
をプラズマＣＶＤ装置で堆積した。これをレーザーを用
いてアニールした後、パターニングして多結晶シリコン
とした。これにリンドープ非晶質シリコン、クロムを夫
々プラズマＣＶＤ、蒸着装置を用いて堆積し、多結晶シ
リコンを覆うようにパターニングして、第１層目のソー
ス電極、ドレイン電極とした。

【０１３５】さらに、ＩＴＯ(In₂O₃-SnO₂)を蒸着した
後、パターニングして画素電極を形成した。続いて、ク
ロム、アルミニウムを連続蒸着して、パターニングし
て、第２層目のソース電極、ドレイン電極とした。その
際、画素電極と、第１層目のドレイン電極及び第２層目
のドレイン電極とを接続するようにした。この後、再
び、シリコンオキシナイトライド膜をプラズマＣＶＤ装
置で堆積し保護膜とし、アクティブマトリクス基板を作
成した。

【０１３６】全面にベタのＩＴＯ電極を形成した同じガ
ラス基板による対向電極基板と、前に製造したアクティ
ブマトリクス基板とを電極面が対向するように配置し
て、内部に直径約11.0μｍのスペーサーを散布して、そ
の周辺を注入口部分を除き、エポキシ系のシール材でシ
ールして、基板間隙11.0μｍの空セルを製造した。

【０１３７】ネマチック液晶、アクリレートモノマー、
２官能ウレタンアクリレートオリゴマー、光硬化開始剤
を均一に溶解した溶液をセルに注入し、紫外線露光によ
り液晶固化物複合体を硬化させ、アクティブマトリクス
液晶表示素子を作成した。

【０１３８】図１に示される波形（４フィールドで１
巡）をビデオ信号より構成し、この素子を駆動した。こ
こで、最大駆動電圧は 8Ｖ、フィールド周期は約16.7ms
ec、V₁とV₂の関係は図７に示すようにした。なお、V₂が
電圧軸と交差する電圧を 1Ｖ、V₁とV₂とが一致する電圧
を 5.5Ｖ、V₁が0Ｖとなった時のV₂を 2.8Ｖとした。

【０１３９】この素子の応答時間（全透過率変化の90％
変化するのに要する時間）は、 0Ｖ→ 8Ｖが20msec、 0
Ｖ→ 4.5Ｖが 100msec、 8Ｖ→ 0Ｖが16msec、 4.5Ｖ→
0Ｖが15msecであった。

【０１４０】得られた画像は、焼き付きの無い、中間調
表示の優れたものであり、投射用光源と投射光学系を用
いて画像を投射したところ、コントラスト比が100 以上
の表示が得られた。また、フリッカーはほとんど見られ
なかった。

【０１４１】比較例１ 実施例１の液晶表示素子を通常のビデオ信号で駆動し
た。明暗の差の大きな画面からやや暗い画面に切り替わ
った場合に、若干前画像が焼き付いて残った。

【０１４２】実施例２ 実施例１の液晶表示素子を、実施例１とほぼ同様に駆動
した。但し、V₁とV₂の関係は図７を少し変更した。即
ち、V₂は図７と同じにし、V₁は階調軸と交差する点は同
じにして、V₂が 5.5Ｖのときに、V₁が 4.5Ｖとし、それ
よりも高透過率領域では常にV₂−V₁が 1Ｖとなるように
した。

【０１４３】得られた画像は、焼き付きの無い、中間調
表示の優れたものであり、投射用光源と投射光学系を用
いて画像を投射したところ、コントラスト比が100 以上
の表示が得られたが、若干フリッカーが見られた。

【０１４４】この同じ素子を、同じV₁とV₂の関係で、奇
数行はV₁→V₂の順、偶数行はV₂→V₁の順になるように駆
動を行ったところ、フリッカーが減少した。さらに、こ
の同じ素子を、同じV₁とV₂の関係で、奇数行はV₁→V₂の
順、偶数行はV₂→V₁の順、奇数列は符号が正→負の順、
偶数列は符号が負→正の順となるように駆動を行ったと
ころ、フリッカーはほとんど見られなかった。

【０１４５】実施例３ 実施例１の液晶表示素子をV₁＝ 0Ｖとし、３フィールド
を１巡として駆動した。この結果、実施例１よりも、焼
き付きの無い、中間調表示の優れたものであり、投射用
光源と投射光学系を用いて画像を投射したところ、コン
トラスト比が100 以上の表示が得られたが、画像が少し
暗くなった。

【０１４６】実施例４ 実施例１の液晶表示素子を３つの電圧V₁、V₂、V₃で駆動
した。この際、V₁とV₂は実施例１と同じとし、V₃はV₁と
V₂の中間の値とした。６フィールドで１巡するように駆
動した。この結果、焼き付きの無い、中間調表示の優れ
たものであり、投射用光源と投射光学系を用いて画像を
投射したところ、コントラスト比が100以上の表示が得
られた。

【０１４７】実施例５ 実施例１とほぼ同様に液晶表示素子を３枚作成し、それ
ぞれＲＧＢ用とした。それぞれの液晶表示素子の液晶固
化物複合体、電極間間隙は用いる色に対し最適化し、 0
〜 8Ｖの駆動で、ほぼ等しい電圧−透過率曲線を持つよ
うにした。この３枚の素子を投射用光源と、投射光学
系、色分離用ダイクロイックミラー、色合成用ダイクロ
イックミラーなどと組み合わせて、投射型液晶表示装置
とした。

【０１４８】ＲＧＢの素子に対し、実施例２と同様の変
調のかかった２種類のビデオ信号を、実施例２と同じ印
加順序で印加したところ、スクリーン上にフリッカーの
ほとんどないフルカラーの動画表示が得られた。

【０１４９】実施例６ 実施例５の液晶表示装置を実施例５とほぼ同様に駆動し
た。但し、Ｇ用の素子を第１グループ、ＲとＢ用の素子
を第２グループとし、V₁とV₂の行毎の印加順序を逆にし
た。スクリーン上に画像を投射したところ、観察者の目
には全くフリッカーを感じない焼き付きのないフルカラ
ーの動画表示が得られた。

【０１５０】実施例７ 液晶表示素子を実施例１と同様に作成し、V₁とV₂が図６
の関係となるように駆動した。V₂−V₁が常に 1Ｖとなる
ようにした。なお、使用した液晶固化物複合体の電圧−
透過率特性は、閾値電圧(V_th) が 3.5Ｖ、V_50Aが 5.5
Ｖ、V_50Bが 5.1Ｖであり、ΔV_AV は 1Ｖ（＝V₂−V₁）、
ΔV₅₀ は 0.4Ｖ（＝V_50A−V_50B）となり、ΔV_AV ＞ΔV
₅₀ の関係を満たしていた。この駆動においては、階調
の全領域でヒステリシスに基づく焼き付きはほぼ解消さ
れており、精細な階調表示が達成された。

【０１５１】実施例８ 実施例５とほぼ同様な液晶表示素子を作成し駆動した。
なお、ΔV_AV は 0.3Ｖ（＝V₂−V₁）、ΔV₅₀ は 0.4Ｖ
（＝V_50A−V_50B）となり、ΔV_AV ＜ΔV₅₀ の関係を満た
していた。この駆動においては、ヒステリシスに基づく
焼き付きはかなり改善されたが、特殊な画面間の変化時
には、若干の焼き付きが見られた。なお、V₂＝ 8Ｖ印加
時（完全オン時）の輝度は実施例７とほとんど変化はな
かった。

【０１５２】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子では、アクティブ
マトリクス基板と対向電極基板との間に挟持される液晶
材料として、電気的に散乱状態と透過状態とを制御しう
る液晶固化物複合体を挟持した液晶表示素子を用いてい
るため、偏光板が不要であり、透過時の光の透過率を大
幅に向上できる。

【０１５３】本発明の液晶表示素子は、電界が印加され
ない状態で高い散乱性を有し、能動素子により電界を印
加した状態で高い透過性を有するものであり、従来のＴ
Ｎ型液晶表示素子用の駆動用ＩＣを用いた駆動において
も、高コントラスト比を有し、かつ高輝度の表示が可能
になる。

【０１５４】さらに、階調駆動を行った際にも、残像を
生じにくく、中間調がきれいにでる階調表示ができ、ヒ
ステリシスに基づく焼き付き現象を低減することができ
る。このため、本発明の液晶表示素子は、投射型表示に
有効であり、画像の焼き付きがなく、明るくコントラス
トの良い投射型表示が得られる。また、光源も小型化で
きる。

【０１５５】また、偏光板を用いなくてもよいため、光
学特性の波長依存性が少なく、光源の色補正等がほとん
ど不要になるという利点も有している。また、ＴＮ型液
晶表示素子に必須のラビング等の配向処理やそれに伴う
静電気の発生による能動素子の破壊といった問題点も避
けられるので、液晶表示素子の製造歩留りを大幅に向上
させることができる。

【０１５６】さらに、この液晶固化物複合体は、硬化後
はフィルム状になっているので、基板の加圧による基板
間短絡やスペーサーの移動による能動素子の破壊といっ
た問題点も生じにくい。

【０１５７】また、この液晶固化物複合体は、比抵抗が
従来のＴＮモードの場合と同等であり、従来のＤＳＭ型
のように大きな蓄積容量を画素電極毎に設けなくてもよ
く、能動素子の設計が容易で、有効画素電極面積の割合
を大きくしやすく、かつ、液晶表示素子の消費電力を少
なく保つことができる。

【０１５８】また、この液晶固化物複合体を用いた液晶
表示素子は、応答時間が短いという特長も有しており、
動画の表示も容易なものである。さらに、この液晶表示
素子の電気光学特性（電圧−透過率）は、ＴＮモードの
液晶表示素子に比して比較的なだらかな特性であるの
で、階調表示への適用が容易である。

【０１５９】また、本発明の液晶表示素子は、電界を印
加しない部分では光が散乱されるため、画素以外の部分
を遮光膜により遮光しなくても投射時に光の漏れがな
く、隣接画素間の間隙を遮光する必要がない。このた
め、特に、能動素子として多結晶シリコンによる能動素
子を用いることにより、能動素子部分に遮光膜無しまた
は薄い遮光膜を設けるのみで高輝度の投射用光源を用い
ることができ、高輝度の投射型液晶表示装置を容易に得
ることができる。さらにこの場合には遮光膜を全く設け
なくてもよいことになり、さらに生産工程を簡便化する
ことができる。

【０１６０】本発明は、この外、本発明の効果を損しな
い範囲内で種々の応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の特定画素におけるV₁、V₂の印加状態を
示す例の波形図。

【図２】本発明の特定画素におけるV₁、V₂の印加状態を
示す他の例の波形図。

【図３】液晶固化物複合体の電圧−透過率特性のヒステ
リシスを示した図。

【図４】(3A)式の条件下で、透過状態から、図１の駆動
波形で、V₁、V₂を交互に加えた場合の透過率変化を示し
た図。

【図５】(3A)式の条件下で、散乱状態から、図１の駆動
波形で、V₁、V₂を交互に加えた場合の透過率変化を示し
た図。

【図６】本発明の例のV₁とV₂との関係を示す図。

【図７】本発明の他の例のV₁とV₂との関係を示す図。

【図８】画素の配列状態を示す図。

【図９】ＲＧＢ３個の液晶表示素子の各画素の駆動順を
示す図。

【図１０】本発明のアクティブマトリクス液晶表示素子
の断面図。

【図１１】図１０のアクティブマトリクス液晶表示素子
を用いた投射型アクティブマトリクス液晶表示装置の模
式図。

【図１２】本発明のフルカラーの投射型アクティブマト
リクス液晶表示装置の例の模式図。

【符号の説明】

図１及び図２の縦軸は電圧、横軸は時間を表す。 T_fは、１フィールド時間。 T_sは、１巡する時間。 V₁とV₂は、印加する２つの電圧。 11 ：液晶表示素子 12、15：基板 13 ：画素電極 14 ：能動素子 16 ：対向電極 17 ：液晶固化物複合体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画素電極毎に能動素子を設けたアクティブ
   マトリクス基板と、対向電極を設けた対向電極基板との
   間に、ネマチック液晶が固化物マトリクス中に分散保持
   され、電圧の印加状態により液晶の屈折率が変化し、一
   方の状態では固化物マトリクスの屈折率とほぼ一致して
   光が透過し、他方の状態では固化物マトリクスの屈折率
   と一致しなく光が散乱するようにされた液晶固化物複合
   体を挟持してなる液晶表示素子とその駆動回路とからな
   り、液晶表示素子の画素の特定状態を表示するのに複数
   の電圧を切り替えて印加することを特徴とする液晶表示
   装置。
2. 【請求項２】液晶固化物複合体が、アクティブマトリク
   ス基板と対向電極基板との間に、誘電異方性が正のネマ
   チック液晶が樹脂マトリクス中に分散保持され、その樹
   脂マトリクスの屈折率が使用する液晶の常光屈折率(n_O)
   とほぼ一致するようにされたものであることを特徴とす
   る請求項１の液晶表示装置。
3. 【請求項３】少なくとも低電圧領域では交互に印加され
   る電圧群がV₁とV₂（V₁＜V₂）であり、用いる液晶表示素
   子の隣接する行または列で２種類の電圧群の印加順序が
   逆であることを特徴とする請求項１または２の液晶表示
   装置。
4. 【請求項４】隣接画素の少なくとも１方向において印加
   される電圧群の位相をずらすことを特徴とする請求項
   １、２または３の液晶表示装置。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１の液晶表示装置
   を用いた投射型液晶表示装置。
6. 【請求項６】請求項１〜４のいずれか１の液晶表示装置
   を色毎に３個用いたカラー投射型液晶表示装置。