JPH0588152A

JPH0588152A - 液晶パネルおよびその製造方法と液晶投写型テレビ

Info

Publication number: JPH0588152A
Application number: JP3249015A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; 博司高原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-04-09
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: JP3241761B2

Abstract

(57)【要約】【構成】対向電極１５上に絶縁膜３１を介してブラッ
クマトリクス１７ａ、１７ｂを形成する。アレイ基板１
２と対向電極規基板１１間に液晶を含有する樹脂を注入
する。樹脂を重合させる際、ブラックマトリクス１７
ａ、１７ｂ間に電圧を印加する。ブラックマトリクス１
７ａと１７ｂ間の液晶は電界により、対向電極１５上で
配向された状態で固定される。配向固定された液晶の屈
折率ｎ_aは電界無印加状態で樹脂が重合させた場合の屈
折率ｎ_bよりも高くなる。対向電極１５と画素電極１３
間に電圧が印加されると液晶の屈折率はｎ_oとなる。【効果】ｎ_a＞ｎ_b、ｎ_b＞ｎ_oより液晶層が光の散乱状
態と透過状態の光量差が大きくなる。したがって、コン
トラストが大きくなる。また、偏光板が不要であるた
め、画面輝度もＴＮ液晶パネルに比較して画面輝度も２
倍以上にすることができる。

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
ネルに表示された画像をスクリーン上に拡大投映する液
晶投写型テレビと、前記液晶投写型テレビに用いる液晶
パネルおよびその製造方法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
投映し、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
トネマステック（以後、ＴＮと呼ぶ）液晶パネルが用い
られている。

【０００３】（図１０）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ＩＣ１０１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ＩＣ１０２に接
続されている。各画素はそれぞれ画素電極に信号の印加
するためのＴＦＴ１０３を有しており、また信号を保持
するための付加コンデンサ１０４が形成されている。１
０５は画素電極と対向電極間に挟持された液晶であり、
電気回路的にはコンデンサと見なすことができる。

【０００４】（図１１）は従来の液晶パネルの断面用で
ある。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
下のことは以後の図面に対しても同様である。（図１
１）において、１４はソース信号線、１３は画素電極で
ある。また、１７はクロムなどで形成されたブラックマ
トリックス、１５はＩＴＯなどの透明電極で形成された
対向電極である。アレイ基板１２と対向電極基板１１は
４〜６μｍの間隔で保持され、前記基板間にＴＮ液晶１
１１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。

【０００５】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１２と対向電極基板１１
には配向膜が塗布され、ラビングにより配向処理され
る。その後、アレイ基板１２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１
１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１１とアレイ基板１２を貼り合わせ
る。その後、紫外線を照射すること、または、加熱によ
り前記封止樹脂を硬化させる。次に貼り合わせた前記基
板を真空室に入れ、アレイ基板１２と対向電極基板１１
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。

【０００６】以下、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。（図１２）は従来の液晶投
写型テレビの構成図である。（図１２）において、１２
１は集光光学系、１２２は赤外線および紫外線を透過さ
せる赤外線および紫外線カットミラー（以後、ＵＶＩＲ
カットミラーと呼ぶ）、１２３ａは青色光反射ダイクロ
イックミラー（以後、ＢＤＭと呼ぶ）、１２３ｂは緑色
光反射ダイクロイックミラー（以後、ＧＤＭと呼ぶ）、
１２３ｃは赤色光反射ダイクロイックミラー（以後、Ｒ
ＤＭと呼ぶ）、１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２６
ａ，１２６ｂ，１２６ｃは偏光板、１２５ａ，１２５
ｂ，１２５ｃは透過型のＴＮ液晶パネル、１２７ａ，１
２７ｂ，１２７ｃは投写レンズ系である。

【０００７】以下、従来の液晶投写型テレビの動作につ
いて（図１２）を参照しながら説明する。まず、集光光
学系１２１から出射された白色光はＢＤＭ１２３ａ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１２４ａに入射される。ＢＤＭ１２３ａを透過し
た光はＧＤＭ１２３ｂにより緑色光（以後、Ｇ光と呼
ぶ）が反射され偏光板１２４ｂに、また、ＲＤＭ１２３
ｃにより赤色光（以後、Ｒ光と呼ぶ）が反射され偏光板
１２４ｃに入射される。偏光板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
をそろえて各液晶表示装置に照射させる。この際、５０
％以上の光は前記偏光板で吸収され、透過光の明るさは
最大でも半分以下となってしまう。

【０００８】各液晶パネルは映像信号に応じて前記透過
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１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃを透過し、各投写レ
ンズ系１２７ａ，１２７ｂ，１２７ｃに入射して、前記
レンズ系によりスクリーン（図示せず）に拡大投映され
る。

【０００９】

【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映した際、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、本発明
では高分子分散液晶を用いる。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。

【００１０】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、前記液晶を用いた
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、
前記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。

【００１１】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。

【００１２】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、前記液
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。

【００１３】高分子分散液晶の動作について（図１３
（ａ）（ｂ））を用いて簡単に述べる。（図１３（ａ）
（ｂ））は高分子分散液晶パネルの動作の説明図であ
る。（図１３（ａ）（ｂ））において、１３１はアレイ
基板、１３２は画素電極、１３３は対向電極、１３４は
水滴状液晶、１３５はポリマー、１３６は対向基板であ
る。画素電極１３２にはＴＦＴ等が接続され、ＴＦＴの
オン・オフにより画素電極に電圧が印加されて、画素電
極上の液晶配向方向を可変させて光を変調する。（図１
３（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１３４は不規則な方向に配向
している。この状態ではポリマー１３５と液晶１３４と
に屈折率差が生じ入射光は散乱する。ここで（図１３
（ｂ））に示すように画素電極に電圧を印加すると液晶
の方向がそろう。液晶が一定方向に配向したときの屈折
率をあらかじめポリマー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１３１より出射する。

【００１４】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。しかし、散乱時の光透過量も
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
がある。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。以上のことより、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った。

【００１５】

【課題を解決するための手段】ＴＮ液晶を用いると偏光
板により５０％以上の光が吸収されてしまうため利用率
が低く、高輝度画像表示が行えない。そこで、本発明で
は高分子分散液晶を用いる。

【００１６】本発明の液晶パネルは、対向電極上に前記
対向電極と絶縁状態にしてストライプ状のブラックマト
リクス（以後、ＢＭと呼ぶ）を形成している。さらに、
隣接したＢＭ間も絶縁状態となるようにパターニングさ
れている。したがって、隣接したＢＭ間に電圧を印加で
き、ＢＭ間に電界を発生できる。また、本発明の液晶投
写型テレビは、本発明の液晶パネルを用いて構成したも
のである。

【００１７】本発明の液晶パネルの製造方法は、対向電
極基板とアレイ基板間に液晶溶液を注入後、互いに絶縁
状態の隣接したＢＭ間に信号を印加し、ＢＭ間の液晶を
所定方向に配向するとともに光を照射して液晶溶液を重
合させるものである。重合後、隣接したＢＭ間と、ＢＭ
と対向電極間は電気的に導通状態となるように接続処理
が行なわれる。

【００１８】

【作用】隣接したＢＭ間に電圧を印加すると、ＢＭ間に
液晶には対向電極基板に平行な電界が印加される。した
がって、液晶は対向電極基板に平行に配向する。前記状
態で液晶層の樹脂成分を重合させると、配向状態で固定
される液晶の比率が高くなる。液晶の常光屈折率を
ｎ_o、異常光屈折率をｎ_eとし、ｎ_o＜ｎ_eとする。また、
ポリマー成分の割合が無視できるとする。すべての液晶
が配向して固定されたとすると、その屈折率ｎ_aは（ｎ_e
＋ｎ_o）／２程度となる。前述の如く電界を印加せず重
合させた時の屈折率ｎ_xは（２ｎ_o＋ｎ_e）／３である。
したがって、ｎ_a＞ｎ_xとなる。画素と対向電極間に電界
が印加されたときの液晶の屈折率はｎ_oである。この屈
折率ｎ_oと画素と対向電極間に電界が印加されていない
ときの液晶の屈折率との差が大きいほど、液晶パネルの
透過時の光量（以後、オン光量と呼ぶ）と散乱時の光量
（以後、オフ光量と呼ぶ）の比（以後、コントラストと
呼ぶ）は大きくなる。以上のことにより、本発明の液晶
パネルの構成をとることにより、コントラストを高くす
ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の液晶パ
ネルについて説明する。（図１）は本発明の液晶パネル
の断面図である。なお、図面において、作図を容易にす
るため、あるいは、説明を容易にするために、省略した
箇所あるいは誇張して表現した部分がある。また、同一
番号を付したものは同一内容あるいは類似の構成であ
る。以上のことは以下の図面に対しても同様である。

【００２０】アレイ基板１２上にはＩＴＯなどの透明物
質で形成された画素電極１３、ソース信号線１４などの
信号線、ＴＦＴ（図示せず）等が形成されている。一
方、対向電極基板１１上にはＩＴＯなどの透明物質で形
成された画素電極１３が形成され、前記対向電極１５上
には膜厚が２０００Å以下の絶縁膜１６が形成されてい
る。前記絶縁膜１６としてはＳｉＯ₂，ＳｉＮ_xなどの無
機絶縁物質が例示される。さらに、絶縁膜１６上にはＢ
Ｍが形成されている。前記ＢＭの平面図である。ただ
し、モデル的に作図している。（図２）の記号アの部分
はＴＦＴ上に、記号イの部分はソース信号線１４上に位
置すること配置されている。なお、ＢＭはこの形状に限
定するものではなく、ゲート信号線（図示せず）上に延
長して形成してもよい。１８は高分子分散液晶である。

【００２１】（図１）で明かなように、ＢＭ１７は対向
電極と絶縁状態に形成される。また、ＢＭ１７ａと１７
ｂ間も絶縁状態に形成される。さらに、ＢＭは１本ごと
に電気的に接続状態に形成されている。つまり、ＢＭ１
７ａと１７ｃは導通状態である。したがってＢＭ１７ａ
とＢＭ１７ｂ間に電圧を印加できる。

【００２２】ＢＭ１７と対向電極１５間の絶縁は（図
１）の構成に限定されるものではなく、多種の変形が考
えられる。（図３）は本発明の液晶パネルの他の実施例
における断面図である。（図３）ではＢＭ以外の部分の
絶縁膜を取り除いている。画素電極１３上の対向電極１
５にＳｉＯ₂等の絶縁膜が形成されていると、液晶１８
に電圧が印加されにくくなる。（図３）に示す実施例で
は画素電極１３の対向電極１５上に絶縁膜がないため、
液晶１８に十分電圧が印加される。また、（図４）に示
すように対向電極をＢＭに沿ってパターニングを行なう
方式もある。パターニングにより取り除いた対向電極間
にＢＭを形成する。（図１）の実施例では絶縁膜１６の
ピンホール等により、対向電極１６、１５とＢＭ１７が
ショートする可能性があったが（図４）の実施例では発
生しない。

【００２３】高分子分散液晶層１８の液晶としてはネマ
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良い。
なお、先に述べた液晶材料のうちシアンビフェニル系の
ネマスチック液晶が最も好ましい。樹脂材料としては透
明なポリマーが好ましく、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、液晶層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。これらは、紫外線を照射
することによって樹脂のみ重合反応を起こしてポリマー
となり、液晶のみ相分離する。この際、樹脂分と比較し
て液晶の量が少ない場合には独立した粒子状の水滴状液
晶が形成されるし、一方、液晶の量が多い場合は、樹脂
マトリクスが液晶材料中に粒子状、または、ネットワー
ク状に存在し、液晶が連続層を成すように形成される。

【００２４】水滴状液晶の粒子径、もしくはポリマーネ
ットワークの孔径がある程度均一で、かつ大きさとして
は０．１μｍ〜数μｍの範囲でなければ入射光の散乱性
能が悪くコントラストが上がらない。なお、好ましくは
水滴状液晶の粒子径もしくはポリマーネットワークの孔
径は０．５μｍ〜２．０μｍの範囲がよい。この為にも
紫外線硬化樹脂のように短時間で硬化が終了しうる材料
でなければならない。また、液晶材料と樹脂材料の配向
比は９：１〜１：９である。

【００２５】液晶層１８の膜厚としては５μｍ〜２０μ
ｍに形成され、中でも８μｍ〜１５μｍの範囲が散乱特
性および駆動する上での印加電圧の範囲が最適である。
前記膜厚は６〜８Ｖの印加電圧で最大透過率９０％が得
られるように設定すればよい。

【００２６】液晶層１８の液晶はＢＭ間で、対向電極１
５に平行におよそ配向している。ここで、ポリマーの割
合が少ない場合、液晶層１８に電界が印加されている状
態（以後、オフ状態と呼ぶ）の液晶の屈折率ｎ_offは
（ｎ_o＋ｎ_e）／２程度近くになる。なお、液晶層１８に
電界が印加されている状態（以後、オン状態と呼ぶ）の
液晶の屈折率ｎ_onはｎ_oである。通常、液晶が正の誘電
率を持つ場合、ｎ_o＝１．５０〜１．５５、ｎ_e＝１．７
０〜１．７５である。

【００２７】以下、本発明の液晶パネルの動作について
説明する。動作は（図１３）に示したとおりであるがオ
フ状態での液晶層１８の屈折率が異なる。従来の液晶パ
ネルではｎ_off＝（２ｎ_o＋ｎ_e）／３であるか、本液晶
パネルではｎ_off＝（ｎ_o＋ｎ_e）／２程度となってい
る。したがって、ｎ_off’＜ｎ_offなる関係となる。ｎ
_offはｎ_onつまりｎ_oと差が大きいほど、コントラストは
高くなる。したがって、本発明の液晶パネルではｎ_off
を高いことより、コントラストが改善される。

【００２８】以下、本発明の液晶パネルの製造方法につ
いて説明する。まず、対向電極基板１１上にＩＴＯから
なる対向電極１５を形成する。つぎに、前記対向電極１
５上にＳｉＯ₂を用いて絶縁膜１６を形成する。絶縁膜
１６は極力薄い方が望ましいが、ピンホール等の発生を
考慮すると５００Åは必要である。つぎにＣｒもしくは
Ａｌ等を用いて前記絶縁膜上にＢＭ１７を形成する。

【００２９】次に、対向電極基板１１上に所定の液晶膜
厚を得るためのビーズを散布する。一方、アレイ基板１
２上に封止樹脂（図示せず）が塗布される。その後、対
向電極基板１１とアレイ基板１２は位置合わせされ、貼
り合わされる。液晶液晶の注入方法としては真空注入と
加圧注入方式がある。真空注入方式は貼り合わせた前記
基板を真空室に入れ、アレイ基板１２と対電電極基板１
１間を真空状態にした後、液晶の注入口を液晶溶液に浸
す。真空室の真空を破ると、液晶溶液は両基板間に注入
される。一方、加圧注入方式は対向電極基板１１の周辺
部に形成した０．８〜１．２ｍｍの注入口より加圧によ
り液晶溶液を注入する。

【００３０】次にＢＭに信号を印加し、液晶層に電界を
印加する。その状態のモデル図を（図７）に示す。信号
は矩形波、サイン波、三角波等のいずれであってもよい
か、その振幅はＢＭ間距離、液晶溶液７１の材質、液晶
層の膜厚等を考慮して実験的に定める。ＢＭ１７ａと１
７ｂ間に電圧を印加すると（図７）の矢印で示すよう
に、液晶層に電界が発生する。すると液晶溶液７１中の
液晶は前記電界にそって配向する。配向したところで、
液晶溶解７１を加熱あるいは、光を照射することにより
重合させる。通常は液晶溶液７１の樹脂成分には紫外線
硬化樹脂を用いる。重合させることにより、液晶は配向
した状態で固定されるものが多くなる。ＢＭ間の電界を
取り除くと一部の液晶はランダムな方向を示すものもあ
る。その後、ＢＭ１７ａと１７ｂ間、対向電極１５とＢ
Ｍ間は電気的に接続される。これは、液晶パネルの周辺
部のパットを用いて短絡することにより容易に実現でき
る。

【００３１】ＢＭ間に印加する電圧を低くするために
は、（図５）に示す液晶パネルの構成をとればよい。
（図５）はＢＭ１７間に導電膜５１を形成している。対
向電極基板１１の平面図を（図６）に示す。導電膜５１
はＩＴＯ等の透明電極あるいはＡｌ、Ｃｒなどの金属物
質で形成する。（図５）に示す実施例では導電膜５１ａ
・５１ｂとＢＭ１７ａ・１７ｂ・１７ｃとを絶縁状態に
形成し、導電膜とＢＭ間に電圧を印加できるようにし
て、液晶層の液晶を配向させる。

【００３２】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８）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８）において、８１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２
５０Ｗのメタルハライドランプを有している。また、凹
面鏡は有視光のみを反射させるように構成されている。
８２はＵＶＩＲカットミラーである。また、８３ａはＢ
ＤＭ、８３ｂはＧＤＭ、８３ｃはＲＤＭである。なお、
ＢＤＭ８３ａからＲＤＭ８３ｃ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ＲＤＭ８３ｃ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。

【００３３】８４ａ，８４ｂ，８４ｃは本発明の液晶パ
ネルである。なお、前記液晶パネルのうち、Ｒ光を変調
する液晶パネル８４ｃは他の液晶パネルに比較して水滴
状液晶粒子径を大きく、もしくは液晶膜厚も厚めに構成
している。これは光が長波長になるほど散乱特性が低下
するためである。水滴状液晶の粒子径は、重合させると
きの紫外線光の強度を制御することあるいは使用材料を
変化させることにより制御できる。液晶膜厚はビーズ径
を変化することにより調整できる。また、Ｒ・Ｇ・Ｂそ
れぞれの液晶パネルは製作時、ＢＭ間の印加電圧を調整
して、オフ状態での散乱特性を同一になるように調整し
てもよい。その場合はＲ・Ｇ・Ｂそれぞれの液晶パネル
の液晶層の膜厚、水滴状液晶の粒子径を同一に形成し、
硬化時のＢＭの印加電圧により液晶層の屈折率を調整す
る。Ｒ用の液晶パネルは電圧を強くしかけ、Ｂ用の液晶
パネルは弱くする。８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８７ａ，
８７ｂ，８７ｃはレンズ、８６ａ，８６ｂおよび８６ｃ
は、しぼりとしてのアパーチャである。なお、８５，８
６および８７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８５，８６および８７の組を投写レン
ズ系と呼ぶ。また、アパーチャはレンズ８５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。

【００３４】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、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。

【００３５】本発明の液晶パネルの液晶層の膜厚が、１
０〜１５μｍの時、レンズの集光角は６度前後が最適で
あり、その時、コントラストは画面中心部で１００：１
であり、リア方式テレビで４０インチスクリーンに投写
した際、スクリーンゲイン５で２００［ｆｔ］以上であ
り、ＣＲＴ投写型テレビと比較して、同等以上の画面輝
度を得ることができた。

【００３６】以下、本発明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
ついて例にあげて説明する。まず、集光光学系８１から
白色光が照射され、前記白色光のＢ光成分はＢＤＭ８３
ａにより反射される。前記Ｂ光は高分子分散液晶パネル
８４ａに入射する。前記高分子分散液晶パネルは（図９
（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、光を
変調する。

【００３７】散乱した光はアパーチャ８６ａで遮光さ
れ、逆に、所定角度内の光はアパーチャ８６ａを通過す
る。変調された光は投写レンズ８７ａ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８４ｂはＧ光成分の光を変調し、ま
た、高分子分散液晶パネル８４ｃはＲ光成分の光を変調
して、スクリーン上にはカラー画像が表示される。

【００３８】また、（図８）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。

【００３９】また、（図８）においては光は対向基板１
１側から入射させるとしたが、これに限定するものでは
なく、アレイ基板１２から入射させても同様の効果が得
られることは明らかである。以上のように、本発明の液
晶パネルおよび液晶投写型テレビは光の入射方向に左右
されるものではない。

【００４０】さらに、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。

【００４１】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。

【００４２】さらに、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、画素電極を
金属物質で反射電極にすればよい。その場合は（図９）
のごとく構成すればよい。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明の液晶パネルは高
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、本発明の液晶パネルの製造方法により、従
来の液晶パネルに比較してオフ状態での屈折率を高くし
ているため、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。従って、コントラストは１
００以上を達成でき、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。

【００４４】本発明の液晶投写型テレビでは、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。さらに、本発明の液
晶投写型テレビではＲ・Ｇ・Ｂの波長それぞれに対応し
て、水滴状液晶の平均粒径または孔子径を変化させるこ
と、また、液晶層の屈折率を変化させることにより、そ
れぞれの波長でのコントラストを大幅に改善しており、
高品位映像表示を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における液晶パネルの断面図
である。

【図２】本発明の一実施例における液晶パネルの対向電
極基板の平面図である。

【図３】本発明の一実施例における液晶パネルの断面図
である。

【図４】本発明の一実施例における液晶パネルの断面図
である。

【図５】本発明の一実施例における液晶パネルの断面図
である。

【図６】本発明の一実施例における液晶パネルの対向電
極基板の平面図である。

【図７】本発明の液晶パネルの製造方法の説明図であ
る。

【図８】本発明の液晶投写型テレビの一実施例の構成図
である。

【図９】本発明の液晶投写型テレビの一実施例の構成図
である。

【図１０】液晶パネルの等価回路図である。

【図１１】従来の液晶パネルの断面図である。

【図１２】従来の液晶投写型テレビの構成図である。

【図１３】高分子分散液晶パネルの動作の説明図であ
る。

【符号の説明】

１１対向電極基板１２アレイ基板１３画素電極１４ソース信号線１５，４１対向電極１６，３１絶縁膜１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃブラックマトリックス１８高分子分散液晶２１画素５１，５１ａ，５１ｂ導電膜７１液晶溶液８１集光光学系８２，１２２ＵＶＩＲカットミラー８４ａ，８４ｂ，８４ｃ高分子分散液晶パネル１１１ＴＮ液晶１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃＴＮ液晶パネル１３４水滴状液晶１３５ポリマー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の基板上に対向電極が形成され、前
記対向電極上で画素ピッチに比例するピッチで第１の電
極パターンと第２の電極パターンが形成され、前記第１
および第２の電極パターンが対向電極と絶縁性を有する
ように形成され、かつ、前記第１の基板と画素電極が形
成された第２の基板間に高分子分散液晶を挟持している
ことを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】第１と第２の電極パターンは交互に形成
され、かつ非導通状態に形成されたことを特徴とする請
求項１記載の液晶パネル。
【請求項３】第１と第２の電極パターンの略中央位置
に第３の電極パターンが形成され、かつ前記第３の電極
パターンと第１および第２の電極パターンとが非導通状
態に形成されたことを特徴とする請求項１記載の液晶パ
ネル。
【請求項４】第１の基板上に対向電極を形成する第１
の工程と、前記対向電極と絶縁を有するように第１およ
び第２の電極パターンを形成する第２の工程と、前記第
１の基板と画素電極が形成された第２の基板とを所定間
隔おいて保持する第３の工程と、前記第１と第２の基板
間に液晶を含有する樹脂を注入する第４の工程と、前記
第１と第２の電極パターン間に電位差を生じるように信
号を印加するとともに、光照射手段または加熱手段のう
ち少なくとも一方の手段を用いて前記樹脂を硬化させる
第５の工程を行なうことを特徴とする液晶パネルの製造
方法。
【請求項５】樹脂は紫外線硬化樹脂であることを特徴
とする請求項４記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項６】請求項１記載の液晶パネルと、光発生手
段と、前記光発生手段が発生した光を前記液晶パネルに
導く第１の光学要素部品と、前記液晶パネルで変調され
た光を投映する第２の光学要素部品を具備することを特
徴とする液晶投写型テレビ。
【請求項７】光発生手段が発生する光は色フィルタで
青色光、緑色光および赤色光の３つの所定範囲の波長の
光に分割され、かつ液晶パネルは前記３つの所定範囲の
波長の光のうち少なくとも１つに対して配置されている
ことを特徴とする請求項６記載の液晶投写型テレビ。
【請求項８】色フィルタはダイクロミックミラーであ
ることを特徴とする請求項７記載の液晶投写型テレビ。
【請求項９】青色光を変調する液晶パネルの光学像
と、緑色光を変調する液晶パネルの光学像と、赤色光を
変調する液晶パネルの光学像とが光学要素部品により、
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８記載の液晶投写型テレビ。