JPH07234406A

JPH07234406A - 表示パネルおよび投写型表示装置

Info

Publication number: JPH07234406A
Application number: JP6324944A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; 博司高原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1995-09-05
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JP3257311B2

Abstract

(57)【要約】【目的】散乱された光は光吸収膜で吸収され、再び各
液晶パネルの液晶層に戻ることがなく、したがって表示
コントラストが向上した表示パネルを提供すること。【構成】ランプ１１ｂから出射された光はＵＶＩＲカ
ットミラー１２ａにより紫外線および赤外線がカットさ
れ、平面ミラー１３で反射されて入射光２８３ｂとなっ
てダイクロイックプリズム１８１に入射する。ダイクロ
イックプリズム１８１には反射型の高分子分散液晶パネ
ル１５がプリズム１８１に貼りつけられている。前記プ
リズムの無効領域には光吸収膜が形成されている。それ
ぞれの液晶パネル１５はＲ，Ｇ，Ｂ光を変調し、変調さ
れた光はプリズム１８１の光分離合成面２０に入射し、
出射光２８３ａとなってレンズ１８１ｂおよび投写レン
ズ１８１で集光されてスクリーンに投射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表示パネルおよび投写
型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、小型の液晶表示パネルの表示画像
を投写レンズなどで拡大投映して大画面の表示画像を得
る液晶投写型表示装置が注目を集めており、研究開発が
盛んである。液晶投写型表示装置は下記のような特徴が
ある。 (1)小型の液晶表示パネルでも大画面表示が得られる。 (2)１／３の画像数でも直視型と同じ解像度が得られ
る。 (3)直視型液晶表示パネルの欠点である視野角の問題が
ない。 (4)陰極線管（以降ＣＲＴと記す）方式と比較して小型
軽量化ができる。

【０００３】以下、図面を参照しながら、従来の液晶投
写型表示装置について説明する。（図１３）は従来の液
晶投写型表示装置の構成図である。なお、図面において
フィールドレンズなど説明に不要な構成物は省略してあ
る。以上のことは以下の図面においても同様である。１
３１はハロゲンランプ・凹面鏡および集光レンズなどか
らなる光源、１３３は投写レンズ、１３４はスクリー
ン、１３２はカラーフィルタ付液晶表示パネルである。

【０００４】（図１４）は（図１３）のカラーフィルタ
付液晶表示パネルの断面図である。（図１４）におい
て、１４１は画素電極１４３、薄膜トランジスタ（以
後、ＴＦＴと呼ぶ。図示せず）およびソース信号線１４
４等が形成されたアレイ基板、１４２は対向電極１４５
等が形成された対向基板である。対向電極１４５上には
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）色の３原色からなる
モザイク状のカラーフィルタ１４６が形成されている。
カラーフィルタおよび画素電極１４３上には配向膜１４
８ａ、１４８ｂが形成され、ツイストネマティック（Ｔ
Ｎ）液晶１４７がホモジニアスに配向するように配向処
理がなされ、かつ、アレイ基板１４１と対向基板１４２
上でおよそ９０度方向が異なるように配向処理がなされ
ている。この結果、ＴＮ液晶１４７は液晶分子長軸方向
を基板と平行になし、上下基板間で９０度ねじれた状態
に配向している。通常、ＴＮ液晶パネルに用いられる液
晶は正の誘電率を有している。

【０００５】（図１５）はカラーフィルタの三原色であ
るＲ、ＧおよびＢ色の配置図である。カラーフィルタは
各画素に対応して全体の１／３がＲ色、１／３がＧ色、
残り１／３がＢ色であり、デルタ配置に形成されてい
る。

【０００６】光源１３１から出射された光は凹面鏡およ
び集光レンズにより集められ、平行光となり液晶表示パ
ネル１３２に入射する。光は液晶表示パネル１３２の入
射光側に配置された偏光フィルム（図示せず）により直
線偏光となり、また、カラーフィルタ１４６でＲ、Ｇ、
Ｂ色のそれぞれの光だけが透過する。それぞれの画素電
極１４３には映像信号に対応して電圧が印加されてお
り、画素電極１４３上の液晶層１４７に電界が印加され
るため、入射光が変調される。変調された光はその変調
度合に応じて出射側に配置された偏光フィルム（図示せ
ず）を透過し、投写レンズ１３３で集光されて、スクリ
ーン１３４に拡大投映される。

【０００７】次に、駆動回路系について説明する。（図
１６）は駆動回路系の説明図である。Ｒ₁，Ｒ₂は抵抗、
Ｑはトランジスタであり、抵抗Ｒ₁，Ｒ₂およびトランジ
スタＱでベース端子に入力されたビデオ信号の正極性と
負極性のビデオ信号を作る位相分割回路が構成されてい
る。１６２ａ，１６２ｂおよび１６２ｃは、フィールド
ごとに極性を反転した交流ビデオ信号を液晶表示パネル
１６１に印加する出力切り換え回路である。

【０００８】それぞれのビデオ信号Ｒ・Ｇ・Ｂは、所定
値にゲイン調整され、位相分割回路に入力される。位相
分割回路で正極性と負極性の２つのビデオ信号から作ら
れ、次の出力切り換え回路１６２に入力される。出力切
り換え回路１６２ではタイミング調整などを行い、出力
端子より映像信号を液晶表示パネル１６１に印加する。
この際、各画素に印加する信号電圧の極性は１フィール
ドごとに極性を反転させて印加する。このように電圧の
極性を切り換えるのは、液晶を交流駆動し、液晶の分解
劣化を防止するためである。液晶表示パネルでは制御回
路（図示せず）によりソースドライブＩＣ（図示せず）
およびゲートドライブＩＣ（図示せず）との同期がとら
れ、液晶パネルに映像が表示される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶投写型表示
装置は、光源からの出射光を偏光板により直線偏光にし
て用いている。つまり、偏光板によりＰ偏光もしくはＳ
偏光の光をとりだし、液晶表示パネルで光変調を行な
う。したがって、使用しない偏光は偏光板で吸収してい
る。吸収された光は偏光板を加熱し、偏光板自身あるい
は液晶表示パネルをも加熱し、偏光板およびパネルを劣
化させる。また、ＰまたはＳ偏光の光しか用いないか
ら、光利用効率は悪く、高輝度画像を表示することがで
きない。

【００１０】液晶表示パネルにはＲ、ＧおよびＢ色のカ
ラーフィルタが形成されている。９万画素の液晶表示パ
ネルを例にあげると、各画素をＲ、Ｇ、Ｂ色に分解する
と各３万画素しかなく、非常に画像の解像度が悪い。し
たがって、映画等の字幕が表示されても、読めないこと
さえある。その上、フリッカによるちらつきが表示され
やすい。フリッカが発生している画像表示は見るに耐え
るものではない。

【００１１】液晶表示パネルは数万以上の画素を具備
し、前記画素にはそれぞれＴＦＴが形成されている。前
記ＴＦＴのすべてを無欠陥に形成することは困難であ
る。欠陥ＴＦＴは映像表示を行わないから画像品位を低
下させ、また、欠陥数が多い場合、あるいは重大欠陥の
場合、液晶投写型表示装置が製品不良となる。

【００１２】また、ＴＮ液晶表示パネルは光の入射角依
存性がある。表示パネルに入射する光の広がり角が大き
くなると表示画像のコントラストが低下する。したがっ
て、ＴＮ液晶表示パネルを投写型表示装置のライトバル
ブとして用いる場合に、投写画像を明るくしようとし
て、前記パネルに入射させる光の広がり角を大きくする
と急激に表示画像のコントラストが低下するという課題
がある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の表示パネルは光変調層としてＰＤ液晶を採
用し、光散乱状態の変化として光変調を行なう。カラー
フィルタは画素電極上に形成し、好ましくは、前記カラ
ーフィルタで信号線上を被覆して、前記信号線からの電
気力線をシールドする。また、低誘電体材料を用いて前
記信号線上を被覆してもよい。

【００１４】対向電極上には画素形状に対応して紫外線
を吸収する薄膜を形成し、ＰＤ液晶パネルを製造時、各
赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の画素ごとに紫外線の照
射量を異なるようにする。したがって、Ｒ，Ｇ，Ｂの画
素ごとに水滴状液晶の平均粒子径等を異ならせている。

【００１５】本発明の表示パネルに偏光を入射される場
合において、画素電極は、列方向および行方向にマトリ
ックス状に配置されている。列方向に同極性の電圧を印
加する場合には、行方向に前記偏光の偏光方向（偏光
軸）に一致させる。行方向に同極性の電圧を印加する場
合には、列方向に前記偏光の偏光方向（偏光軸）を一致
させる。

【００１６】また、本発明の表示パネルを反射型の表示
パネルとして用いる場合は、対向電極の少なくとも一方
の面に誘電体薄膜を形成し、かつ対向電極および誘電体
薄膜を所定の光学的膜厚とすることにより反射防止膜と
する。

【００１７】さらに、対向基板等には厚い透明基板もし
くは凹レンズを配置し、前記部材により二次散乱光の発
生を防止して表示コントラストを向上させる。

【００１８】本発明の投写型表示装置は、偏光ビームス
プリッタ（ＰＢＳ）または、ダイクロイックプリズム等
のプリズム等に、ＰＤ液晶パネルを貼りつける。貼りつ
けるのには光結合層を用いる。つまり前記光結合層でＰ
Ｄ液晶パネルと前記プリズムとを光学的に接続する。ま
た前記プリズムの無効領域（主として、ＰＤ液晶パネル
への光入射面および光入出射面以外の領域）に黒色塗料
などの光吸収膜を塗布する。

【００１９】特に、本発明の投写型表示装置が反射型の
場合は、（図２９）に示すように、構成する。つまり、
ランプから放射され、前記ＰＤ液晶パネルに入射する第
１の光軸と前記ＰＤ液晶パネルにより反射され投射レン
ズに入射する第２の光軸とを含む平面と、前記ＰＤ液晶
パネルの中心法線と前記プリズムの光分離面の中心法線
とを含む平面とが互いに略直交するようにする。

【００２０】また、第２の本発明の投写型表示装置は、
ＰＢＳに、第１のＰＤ液晶パネルおよび第２のＰＤ液晶
パネルを光結合層を介して光学的に接続している。好ま
しくは前記ＰＤ液晶パネルの光入射面もしくは光入射面
に、透明基板もしくは凹レンズを貼りつける。

【００２１】前記第１のＰＤ液晶パネルからの第１の光
学像と第２のＰＤ液晶パネルの第２の光学像とを略同一
位置に重ねて拡大投写する。前記ＰＤ液晶パネルはＲ，
Ｇ，Ｂの３原色のカラーフィルタを有しており、好まし
くは、第１および第２のＰＤ液晶パネルの光学像は略一
画素ずらせて投射される。

【００２２】

【作用】ＰＤ液晶パネルでは、画素電極と信号線間に電
気力線が発生し、前記電気力線に液晶分子が配向し、画
素電極の周辺部から光ぬけが発生する。これは偏光依存
性が生じるためである。これを防止するには、信号線か
らの電気力線をシールドする。そのため本発明の表示パ
ネルでは、カラーフィルタもしくは低誘電体材料で前記
信号線上を被覆する。

【００２３】偏光依存性による光ぬけを防止する他の方
法として、液晶表示パネルに偏光依存性がない方の偏光
を入射させればよい。本発明の第２の本発明の投写型表
示装置では光分離手段としてＰＢＳを用いる。したがっ
て前記ＰＢＳからの出射光を変調するＰＤ液晶表示パネ
ルには偏光が入射する。前記偏光の偏光軸を偏光依存性
のない方に入射するように前記ＰＤ液晶表示パネルを配
置すればよい。

【００２４】偏光依存性の発生は、液晶表示パネルの駆
動方法にも影響する。信号線からの電気力線の発生を完
全に防止すれば、隣接画素電極間の電気力線によって、
液晶分子が配向する。列方向に同極性の信号を印加する
駆動（カラム反転駆動）方法では、列方向を偏光軸とす
る偏光が透過しやすくなる。したがって偏光手段（偏光
板、ＰＢＳ等）の偏光軸（偏光方向）は行方向とすれば
よい。また、行方向に同極性の信号を印加する駆動（Ｈ
反転駆動）方法では行方向を偏光軸とする偏光が透過し
やすくなる。したがって、偏光手段の偏光軸（偏光方
向）は列方向とすればよい。

【００２５】投写型表示装置が反射型の表示パネルを用
いる反射方式の場合は、プリズム内の光分離面でＰ偏光
とＳ偏光の反射率が異なるという課題が生じる。この課
題を解決するため（図２９）のように光分離面に入射す
る入射光角度と光分離面から出射する出射光の角度とが
光軸に対して対称となるようにしている。以上のように
配置すればＰ偏光とＳ偏光との分光反射率は同一とな
り、投写画像の色純度は向上する。

【００２６】また、２枚のＰＤ液晶パネルの投写画像を
一画素ずらせて重ねて投写すれば、加法混色を行なうこ
とができ、また、２枚の液晶表示パネルでの映像信号の
サンプリングを前記加法混色を行なうのに適するように
行なえば解像度を向上できる。また、重ねあわせた位置
での画素の極性を逆極性にしておけばフリッカの発生も
防止できる。

【００２７】投写型表示装置が一枚のＰＤ液晶パネルし
か持たず、前記ＰＤ液晶パネルに、画素欠陥があれば、
投写画像も欠陥表示となる。しかし、本発明のように投
写型表示装置が２枚のＰＤ液晶パネルを持ち、かつ重ね
合わせた画素の両方に欠陥が発生する確率は極めて少な
いので、欠陥画素はほとんど認識されることはなくな
る。

【００２８】

【実施例】まず、後ほど使用するのでＰ偏光とＳ偏光と
について（図３６）を用いて説明をしておく。Ｐ偏光３
６８とはダイクロイックミラー（光分離面３６６を有す
る光分離手段）３６４の光分離面３６６の法線３６２と
入射光線３６１の進光方向を含む面３６８上で振動する
光（振動方向３６３）をいう。また、Ｓ偏光とは前記Ｐ
偏光の振動方向３６３と垂直な方向に振動する光をい
う。なお、偏光板等偏光手段の偏光方向３６９（偏光
軸）とは偏光が最も透過しやすい方向をいう。

【００２９】以下、図面を参照しながら、本発明の投写
型表示装置のライトバルブとして用いる本発明の表示パ
ネルについて説明をする。

【００３０】（図７）は本発明のＰＤ表示パネルの断面
図である。ただし、プリズム等１４等に光結合層４２ａ
で光学的に接続した状態を示している。なお、各図面は
説明を容易あるいは理解を容易にするためモデル的に描
いている。したがって、図面において物理的な厚みある
いは形状は実際の表示パネルとは必ずしも一致しない。
また、説明に不要な箇所は省略している。

【００３１】対向基板１４２およびアレイ基板１４１は
ガラス基板であり、厚みは１．１ｍｍ、また、前記ガラ
ス基板の屈折率ｎは１．５２である。アレイ基板１４１
上にＩＴＯからなる画素電極１４３、および画素電極１
４３に信号を印加するスイッチング素子としてのＴＦＴ
７１、および各種信号線（図示せず）等が形成されてい
る。スイッチング素子としては、前記ＴＦＴの他、リン
グダイオード、ＭＩＭ等の２端子素子、あるいはバリキ
ャップ、サイリスタ素子等でもよい。

【００３２】なお、本明細書中あるいは請求項におい
て、基板（たとえば、基板１４１，１４２等）とは、ガ
ラス基板に限定するものではない。たとえば、アクリ
ル、ポリカーボネートなどの樹脂からなる板でもよい。
また、前記樹脂などからなるフィルムあるいはシートで
もよい。

【００３３】ＴＦＴ７１には遮光膜７３が形成されてい
る。遮光膜７３は主として、液晶層１２１で散乱した光
がＴＦＴ７１の半導体層に入射することを防止する。光
が半導体層に入射すると、ＴＦＴ７１がオフ状態となら
ない、あるいはＴＦＴ７１のオフ抵抗が低下するホトコ
ンダクタ現象（以後、ホトコンと呼ぶ）が発生する。遮
光膜７３の形成材料としては、アクリル樹脂にカーボン
を分散させたものが例示される。また、各種原色顔料
（赤、緑、青、シアン、マゼンダ、イエローの色素）を
最適に混合したもの、ＴＦＴ７１上にＳｉＯ₂などで絶
縁薄膜を形成し、前記絶縁薄膜上に遮光膜７３としての
金属薄膜をパターニングして形成する方法も例示され
る。また、アモルファスシリコンを厚く蒸着し遮光膜と
する方法もある。また、ＴＦＴ７１はゲートの下に半導
体層を形成するスタッガ構造を採用することが好まし
い。

【００３４】なお、ＰＤ表示パネルでは、ＴＦＴはホト
コンが発生しにくいようにポリシリコン技術で形成する
ことが好ましい。ポリシリコン技術とは、通常のＩＣを
作製する半導体技術である高温ポリシリコン技術、また
近年開発が盛んなアモルファスシリコン膜を形成し、前
記膜を結晶化させる低温ポリシリコン技術を含む。特
に、ドライブ回路を内蔵出来、かつ、低価格でパネルを
製造できる可能性のある低温ポリシリコン技術でＴＦＴ
７１等を形成することが好ましい。前記技術で形成した
ＴＦＴ７１はホトコンダクタ現象の発生がアモルファス
シリコン技術で形成したＴＦＴ７１に比較して格段に発
生しにくい。そのため、散乱−透過で光変調をおこなう
ＰＤ液晶パネルに最適である。

【００３５】遮光膜７３を樹脂で形成する場合におい
て、樹脂に含有させる光吸収材料としては電気絶縁性が
高く、液晶層１２１に悪影響を与えない材料であれば何
でもよい。例えば、黒色の色素あるいは顔料を樹脂中に
分散したものを用いても良いし、カラーフィルターの様
に、ゼラチンやカゼインを黒色の酸性染料で染色しても
よい。黒色色素の例としては、単一で黒色となるフルオ
ラン系色素を発色させて用いることもし、緑色系色素と
赤色系色素とを混合した配色ブラックを用いることもで
きる。

【００３６】以上の材料はすべて黒色の材料であるが、
本発明のＰＤ表示パネルを投写型表示装置のライトバル
ブとして用いる場合はこれに限定されるものではない。
投写型表示装置は３枚のＰＤ表示パネルでＲ，Ｇ，Ｂの
３色の光をそれぞれ変調するものである。Ｒ光を変調す
る表示パネルの遮光膜７３としてはＲ光を吸収させれば
良い。つまり特定波長を吸収できるように、例えば、カ
ラーフィルタ用の光吸収材料を望ましい光吸収特性が得
られるように改良して用いれば良い。基本的には前記し
た黒色吸収材料と同様に、色素を用いて天然樹脂を染色
したり、色素を合成樹脂中に分散した材料を用いること
ができる。色素の選択の範囲は黒色色素よりもむしろ幅
広く、アゾ染料、アントラキノン染料、フタロシアニン
染料、トリフェニルメタン染料などから適切な１種、も
しくはそれらのうち２種類以上の組み合わせでも良い。
また、光吸収膜７３の不純物の対策としては、色素（顔
料）中のアルカリ金属を取り除くことにより対策でき
る。

【００３７】黒色色素は液晶層１２１に悪影響を与える
材料が多い。そのため、使用は好ましくない。そこで、
前述のように特定波長を吸収できる色素を光吸収薄膜７
３の含有色素として採用することが好ましい。

【００３８】Ｒ光用、Ｂ光用およびＧ光用の３枚のＰＤ
表示パネルをライトバルブとして用いる投写型表示装置
では採用が容易である。つまり、変調する光の色に対し
て、補色の関係にある色素を遮光膜７３中に含有させれ
ばよい。補色の関係とは、たとえば、Ｂ光に対しては黄
色である。黄色に着色された遮光膜７３はＢ光を吸収す
る。したがって、Ｂ光を変調する表示パネルは黄色の遮
光膜７３を形成する。

【００３９】遮光膜７３を樹脂で形成すれば、液晶層１
２１とアレイ基板１４１との密着性がよくなる。ＰＤ液
晶層１２１は樹脂成分を含有しているためである。液晶
層１２１ととくに画素電極１４３等を構成するＩＴＯと
は剥離が生じやすい。ＴＦＴ７１等に樹脂からなる遮光
膜７３を形成すれば、前記遮光膜７３が緩衝層となり剥
離するということがなくなる。この点から、樹脂からな
る遮光膜を採用することが好ましい。

【００４０】対向電極１４５と画素電極１４３間にはＰ
Ｄ液晶１２１が挟持されている。本発明のＰＤ表示パネ
ルに用いる液晶材料としてはネマティック液晶、スメク
ティック液晶、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。

【００４１】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
フェニル系のネマティック液晶、または、経時変化に安
定なフッ素系、クロル系のネマティク液晶が好ましく、
中でもクロル系のネマティック液晶が散乱特性も良好で
かつ、経時変化も生じ難く最も好ましい。

【００４２】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、製造工程の容易
さ、液晶相との分離等の点より光硬化タイプの樹脂を用
いる。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。中でもフッ素基を有する光硬化性アクリル樹脂は
散乱特性が良好な光変調層１７を作製でき、経時変化も
生じ難く好ましい。

【００４３】また、前記液晶材料は、常光屈折率ｎ₀が
１．４９から１．５４のものを用いることがこのまし
く、中でも、常光屈折率ｎ₀が１．５０から１．５３の
ものを用いることがこのましい。また、屈折率差△ｎが
０．１５以上０．３０以下のものとを用いることが好ま
しい。ｎ₀，△ｎが大きくなると耐熱、耐光性が悪くな
る。ｎ₀，△ｎが小さければ耐熱、耐光性はよくなる
が、散乱特性が低くなり、表示コントラストが十分でな
くなる。

【００４４】以上のことから、光変調層１２１の構成材
料として、常光屈折率ｎ₀が１．５０から１．５３、か
つ、△ｎが０．１５以上０．３０以下のクロル系のネマ
ティック液晶を用い、樹脂材料としてフッ素基を有する
光硬化性アクリル樹脂を採用することが好ましい。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】なお、樹脂材料が硬化した時の屈折率ｎ_p
と、液晶の常光屈折率ｎ_oとは略一致するようにする。
液晶層に電界が印加された時に液晶分子が一方向に配向
し、液晶層の屈折率がｎ_oとなる。したがって、樹脂の
屈折率ｎ_pと一致し、液晶層は光透過状態となる。屈折
率ｎ_pとｎ_oとの差異が大きいと液晶層に電圧を印加して
も完全に液晶層が透明状態とならず、表示輝度は低下す
る。屈折率ｎ_pとｎ_oとの屈折率差は０．１以内が好まし
く、さらには０．０５以内が好ましい。

【００４９】ＰＤ液晶層中の液晶材料の割合はここで規
定していないが、一般には３０重量％〜９０重量％程度
がよく、好ましくは６０重量％〜８５重量％程度がよ
い。３０重量％以下であると液晶滴の量が少なく、散乱
の効果が乏しい。また９０重量％以上となると高分子と
液晶が上下２層に相分離する傾向が強まり、界面の割合
は小さくなり散乱特性は低下する。高分子分散液晶層の
構造は液晶分率によって変わり、だいたい６０重量％以
下では液晶滴は独立したドロップレト状として存在し、
６０重量％以上となると高分子と液晶が互いに入り組ん
だ連続層となる。

【００５０】水滴状液晶の平均粒子径または、ポリマー
ネットワークの平均孔径は、０．５μｍ以上２．０μｍ
以下にすることが好ましい。中でも、０．８μｍ以上
１．５μｍ以下が好ましい。ＰＤ液晶パネルが変調する
光が短波長（たとえば、Ｂ光）の場合は小さく、長波長
（たとえば、Ｒ光）の場合は大きくする。水滴状液晶の
平均粒子径もしくはポリマー・ネットワークの平均孔径
が大きいと、透過状態にする電圧は低くなるが散乱特性
は低下する。小さいと、散乱特性は向上するが、透過状
態にする電圧は高くなる。

【００５１】本発明のＰＤ液晶パネルにＰＤ液晶を用い
る場合は、青色光を変調するＰＤ液晶パネルの水滴状液
晶の平均粒子径もしくはポリマー・ネットワークの平均
孔径がは、赤色光を変調するＰＤ液晶パネルのそれより
も小さくしている。

【００５２】（図１２（ａ）（ｂ））において、１２２
は水滴状液晶、１２３はポリマーである。画素電極１４
３にはＴＦＴ等が接続され、ＴＦＴのオン・オフにより
画素電極１４３に電圧が印加される。電圧により画素電
極１４３上の水滴上液晶１２２の液晶配向方向を可変さ
せて光を変調する。（図１２（ａ））に示すように、電
圧を印加していない状態（ＯＦＦ）では、それぞれの水
滴状液晶１２２内の液晶分子は不規則な方向に配向して
いる。この状態ではポリマー１２３と液晶とに屈折率差
が生じ、入射光が散乱する。（図１２（ｂ））に示すよ
うに、画素電極１４３に電圧を印加すると液晶分子の方
向が揃う。液晶分子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１２３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１４１側から出射す
る。

【００５３】本発明にいうＰＤ液晶とは、液晶が水滴状
に樹脂中に分散されたもの（図３４参照）、樹脂がスポ
ンジ状（ポリマーネットワーク）となり、そのスポンジ
状間に液晶が充填されたもの等が該当し、他に特開平６
−２０８１２６号公報、特開平６−２０２０８５号公報
に開示されているような樹脂が層状となっているのも包
含する。また、特公平３−５２８４３号公報のように液
晶がカプセル状の収容媒体に封入されているものも含
む。さらには、液晶または樹脂１２３中に二色性、多色
性色素を含有されたものも含む。

【００５４】液晶層１２１の膜厚は５〜２０μｍの範囲
が好ましく、さらには８〜１５μｍの範囲が好ましい。
膜厚が薄いと散乱特性が悪くコントラストがとれず、逆
に厚いと高電圧駆動を行わなければならなくなり、ゲー
ト信号線にＴＦＴ７１をオンオフさせる信号を発生する
ゲートドライブ回路３１６、ソース信号線１４４に映像
信号を印加するソースドライブ回路３１４の設計などが
困難となる。

【００５５】液晶層１２１の膜厚制御としては、（図２
０）に示すような黒色のガラスビーズ２０２または黒色
のガラスファイバー、もしくは、黒色の樹脂ビーズまた
は黒色の樹脂ファイバーを用いる。特に、黒色のガラス
ビーズまたは黒色のガラスファイバーは、非常に光吸収
性が高く、かつ、硬質のため液晶層に散布する個数が少
なくてすむので好ましい。

【００５６】以上の説明においてビーズ、ファイバーは
黒色としたが、本発明のＰＤ液晶パネルを投写型表示装
置のライトバルブとして用いる場合はこれに限定される
ものではない。投写型表示装置は３枚のＰＤ液晶パネル
でＲ，Ｇ，Ｂの３色の光をそれぞれ変調するものであ
る。Ｒ光を変調するＰＤ液晶パネルに用いるビーズ１９
などは、Ｒ光を吸収させれば良い。つまり、変調する光
の色に対して、補色の関係にある色素を含有したビーズ
２０２を用いればよい。

【００５７】液晶層１２１は、電圧無印加状態で入射光
を散乱（黒表示）する。透明のビーズを用いると黒表示
であっても、前記ビーズの箇所から光漏れが生じ、表示
コントラストを低下させる。本発明のＰＤ液晶パネルの
ように、黒色のガラスビーズまたは黒色のガラスファイ
バーを用いれば光漏れは生じず、良好な表示コントラス
トを実現できる。

【００５８】本発明のＰＤ液晶パネルに共通して言える
ことであるが、（図２０）に示すように画素電極１４３
と対向電極１４５のうち少なくとも一方に絶縁膜２０１
を形成することは有効である。絶縁膜２０１としてはＴ
Ｎ液晶パネル等に用いられるポリイミド等の配向膜、ポ
リビニールアルコール（ＰＶＡ）等の有機物、ＳｉＯ ₂
等の無機物が例示される。好ましくは、密着性等の観点
からポリイミド等の有機物がよい。

【００５９】ＰＤ液晶１２１は比較的、比抵抗が低い。
そのため画素電極１４３に印加された電荷を１フィール
ド（１／３０または１／６０秒）の時間のあいだ完全に
保持できない場合がある。保持できないと液晶層１２１
が完全に透明状態とならず、表示輝度が低下する。ポリ
イミド等の有機物からなる薄膜は比抵抗が非常に高い。
したがって、有機物からなる薄膜を電極上に形成するこ
とにより電荷の保持率を向上できる。そのため、高輝度
表示および高コントラスト表示を実現できる。

【００６０】絶縁膜２０１は液晶層１２１を電極とが剥
離するのを防止する効果もある。それは液晶層１２１を
構成する材料の約半分近くは樹脂からなる有機物である
からである。そのため、前記絶縁膜２０１が接着層の役
割をはたし、基板１４１、１４２と液晶層１２１との剥
離が発生しにくくなる。

【００６１】また、有機物からなる絶縁膜２０１を形成
すれば、液晶層１２１のポリマーネットワークの孔径あ
るいは水滴状液晶の粒子径がほぼ均一になるという効果
もある。対向電極１４５上に有機残留物がのこっていて
も絶縁膜２０１で被覆するためと考えられる。その効果
はポリイミドよりもＰＶＡの方が良好である。これはポ
リイミドよりもＰＶＡの方がぬれ性が高いためと考えら
れる。しかし、パネルに各種の絶縁膜２０１を作製し、
おこなった信頼性（耐光性、耐熱性など）試験の結果で
は、ＴＮ液晶の配向膜等に用いるポリイミドが、経時変
化がほとんど発生せず良好である。そのため、ポリイミ
ドを絶縁膜２０１として用いることが好ましい。

【００６２】なお、有機物で絶縁膜を形成する際、その
膜厚は０．０２μｍ以上の０．１μｍの範囲が好まし
く、さらには０．０３μｍ以上０．０８μｍ以下が好ま
しい。

【００６３】以下、液晶層１２１に発生する偏光依存性
について（図３７）を用いて説明をする。液晶分子３７
１は長軸方向に異常光屈折率ｎ_eの屈折率を示し、短軸
方向には常光屈折率ｎ₀の屈折率を示す。つまり、屈折
率異方向性がある。また、ポリマー１２３の屈折率ｎ_p
は液晶分子の常光屈折率ｎ₀と略一致させる。

【００６４】（図２８）は、画素電極１４３に＋電圧が
印加され、ソース信号線１４４に−電圧が印加された状
態を示している。電気力線２１１は、画素電極１４３と
ソース信号線１４４間に発生する。このように、画素電
極１４３と信号線１４４間に発生する電界を横電界と呼
んでいる。液晶分子３７１は電気力線の強度（電界強
度）が所定値（液晶の立ち上がり電圧）以上のとき前記
電気力線２１１に沿って配向する。電気力線２１１がａ
ａ’方向に発生し、前記電気力線に沿って液晶分子３７
１が配向すれば、ｂｂ’方向の液晶層１２１の見かけ上
の屈折率は常光屈折率ｎ_oとなる。つまりｎ_oとポリマー
１２３の屈折率ｎ_pがｎ_o≒ｎ_pなる関係があるから、ｂ
ｂ’方向の偏光に対しては液晶層１２１は透明状態とみ
なせる。一方、ａａ’方向の偏光に対しては散乱状態で
ある。。異常光屈折率ｎ_eとポリマーの屈折率ｎ_pとが入
りまじった状態とみなせるからである。

【００６５】したがって、ａａ’方向を偏光軸とする偏
光は透過しにくく、ｂｂ’方向を偏光軸とする偏光は透
過しやすい。つまり、偏光依存性が発生する。偏光依存
性が発生すれば画素周辺部から光ぬけが生じ、ＰＤ液晶
パネルの表示コントラストを低下させる。

【００６６】（図２０）に示すようにソース信号線１４
４（好ましくはゲート信号線）上に低誘電体材料からな
る薄膜を形成すれば、信号線から発生する電気力線をシ
ールドでき、横電界を防止できる。低誘電体中では電圧
降下が大きいからである。

【００６７】低誘電体材料とは液晶層１２１の液晶の比
誘電率よりも小さい材料（低誘電体材料）である。たと
えば、ＳｉＯ2、ＳｉＮXなどの無機材料、液晶層１７の
ポリマー３３２、レジスト、ポリビニィールアルコール
（ＰＶＡ）などの有機材料などが例示される。

【００６８】前記低誘電体材料の内、有機材料を用いる
ことが好ましく、中でも、ポリマー１２３などに用いる
感光性の樹脂を用いることが好ましい。たとえば、紫外
線硬化性アクリル樹脂が例示される。これらの樹脂は、
液晶層１２１との密着性を良好にするため、液晶層１２
１とアレイ基板１４１との剥離などが発生しにくくする
効果がある。また、比較的厚く構成できる。樹脂の感
光、現像プロセスにより低誘電体膜を短時間かつ低コス
トで容易に形成できるからである。当然のことながら、
低誘電体膜の膜厚７３が厚いほどシールド効果、横電界
防止の効果は高くなる。

【００６９】なお、低誘電体膜７３に限定するものでは
ない。たとえば、（図２１）に示すように低誘電体柱２
１１としてもよい。前記低誘電体柱２１１は対向基板１
４２側に形成することが好ましい。対向基板１４２側は
対向電極１４５以外は形成されておらず、基板面に平滑
性があり、かつ、ＴＦＴ７１などの静電気による破壊な
どが生じるおそれがないからである。

【００７０】低誘電体柱２１１の効果は高く、（図２
１）に示す横電界２１２ｂを完全になくすることが可能
である。したがって、正常な電気力線２１２ａのみを発
生させることができ、画素電極１４３周辺部からの光ぬ
けがまったく生じず、表示コントラストを向上できる。
また、低誘電体柱２１１は黒色ビーズ２０２等の液晶層
１２１の膜厚規程手段として用いることができる。した
がって、黒ビーズ２０２等の散布の必要がなく、パネル
製造工程が簡略化でき、その上ビーズ等による影が生じ
ない。

【００７１】（図２１）の低誘電体柱２１１および（図
２０）の低誘電体膜７３は遮光機能をもたせることが好
ましい。つまり、（図７）の遮光膜７３と同一材料もし
くは低誘電体材料に色素を添加した材料を用いるべきで
ある。低誘電体膜にカーボン等の色素を添加しても比誘
電率はほとんど高くならない。遮光膜とすれば、横電界
の発生を防止できるうえに、画素電極１４３の周辺部か
らの光ぬけを完全に防止できる。

【００７２】ゲートおよびソース信号線から発生する電
気力線を完全に防止すると（図３９）の状態となる。な
お、（図３８）（図３９）および後に説明する（図１
０）（図１１）において画素電極に“＋”もしくは
“−”と表示しているがこれは、単に画素電極１４３に
印加される電圧の極性を示しているのにすぎない。つま
り画素電極に印加されている電圧の大きさは考慮してい
ない。また、（図３８）（図３９）において行方向に同
一の極性の電圧を印加しているところを示している。か
つ、２行に同一極性の電圧を印加するＰＤ液晶パネルの
駆動方法を示している。

【００７３】一般的に（図１０）に示すように列方向の
画素８２に同極性の電圧を印加する駆動方法をカラム反
転駆動と呼ぶ。（図１０（ａ））は第１フィールドでの
電圧印加状態であり、前記第１フィールドにつづく第２
フィールドでは（図１０（ｂ））のように反対極性の電
圧が印加されるようにする。つまり、画素は１フィール
ド期間で電圧極性が変化する。

【００７４】（図１１）に示すように行方向の画素８２
に同極性の電圧を印加する駆動方法をＨ反転駆動と呼
ぶ。（図１１（ｂ））は第１フィールドの電圧印加状態
であり、前記第１フィールドにつづく第２フィールドで
は（図１１（ｂ））のように反対極性の電圧が印加され
るようにする。

【００７５】（図３９）に示すようにＨ反転駆動ではｂ
ｂ’方向の横電界が発生する。前記横電界に沿って液晶
分子３７１が配向する。前記配向によりａａ’方向の偏
光が透過しやすくなる。ａａ’方向の偏光を防止するに
は、偏光手段から出射されＰＤ液晶パネルに入射する偏
光の偏光軸をｂｂ’方向（列方向）とすればよい。一
方、カラム反転駆動ではｂｂ’方向の偏光が透過しやす
くなるため、ＰＤ液晶パネルに入射する偏光軸はａａ’
方向（行方向）とすればよい。この技術的思想は（図
１）等に示すＰＤ液晶パネルで偏光を変調する装置にお
いて重要である。なぜならば、ＰＤ液晶パネルに入射す
るＰ偏光もしくはＳ偏光の偏光軸と、前記ＰＤ液晶パネ
ルの駆動方法（Ｈ反転駆動，カラム反転駆動）を選択し
て適正にする必要があるからである。つまり、カラム反
転駆動では偏光方向を行方向とし、Ｈ反転駆動では偏光
方向を列方向の偏光が入射するようにすればよい。

【００７６】以上、透過型のＰＤ液晶パネルについて説
明してきたが、以上の説明した技術的思想は透過型であ
ろうと反射型であろうとかまわない。以下、反射型のＰ
Ｄ液晶パネルについて（図２６）を用いて簡単に説明を
しておこう。

【００７７】ＴＦＴ７１上には絶縁膜２６３を介して反
射電極２６２が形成されている。反射電極２６２とＴＦ
Ｔ７１とは接続部２６３で電気的に接続されている。絶
縁膜２６４の材料としてはポリイミド等を代表とする有
機材料あるいはＳｉＯ₂，ＳｉＮｘなどの無機材料が用
いられる。反射電極２６２は表面をＡｌの薄膜で形成さ
れる。Ｃｒ等を用いて形成してもよいが、反射率がＡｌ
より低く、また硬質のため反射電極２６２周辺部の破れ
などが生じやすい。

【００７８】（図２６）に示す反射型のＰＤ液晶パネル
では、反射電極２６２の下層にＴＦＴ７１を形成してい
る。つまり、反射電極２６２はＰＤ液晶層１２１で散乱
した入射光がＴＦＴ７１の半導体層に入射することを防
止する遮光膜（ＢＭ）の機能と、液晶層１２１に電圧を
印加する電極としての機能とを合わせもっている。反射
電極２６２は金属材料で形成され、遮光効果も十分であ
り、また、構造も簡単であるため、低コスト化を実現で
きる。

【００７９】アレイ基板１４１にはソース信号線等（図
示せず）が形成されている。反射電極２６２は、前記信
号線から放射される電気力線が液晶層１２１に達するの
をシールドするという機能もある。したがって、前記ソ
ース信号線１４４からの電気力線による画像ノイズが発
生しない。

【００８０】反射電極２６２とＴＦＴ７１とは接続部２
６３で電気的に接続をとる。接続をとるためには絶縁膜
２６４の膜厚以上に金属薄膜（反射電極）２６２を蒸着
する必要がある。絶縁膜２６４の膜厚は１μｍ程度であ
る。そのため、接続部２６３に１μｍの段差が生じる。
また、反射電極２６２の膜厚も１μｍとなるため、隣接
した反射電極２６２間には１μｍの谷間が生じる。ＰＤ
液晶パネルはＰＤ液晶を用いているため、ラビングが必
要でないため、前記段差があってもなんら障害はなく、
高い製造歩留で液晶パネルを製造できる。

【００８１】接続端子部２６３には１μｍの段差が生じ
る。また、ＴＦＴ７１の形状が反射電極２６２にパター
ニングされ、１μｍ程度の凹凸が生じる。ＰＤ液晶パネ
ルはＰＤ液晶を用いているため、散乱状態の変化として
光変調を行う。したがって、前記段差およびＴＦＴ７１
の凹凸による液晶膜厚の１μｍ程度変化は、ほとんど光
変調に影響を与えない。ＴＮ液晶等のように旋光特性を
光変調に応用する液晶パネルでは前記凹凸は光変調に致
命傷となるであろう。

【００８２】対向基板１４２側から順に第１の誘電体薄
膜２６１ａ、ＩＴＯ薄膜２６１ｂ、第２の誘電体薄膜２
６１ｃで構成される３層構成であり、ＩＴＯ薄膜２６１
ｂの光学的膜厚はλ／２、第１の薄膜２６１ａ、および
第２の薄膜２６１ｃの光学的膜厚はそれぞれλ／４であ
る。なお、ＩＴＯ薄膜２６１ｂは対向電極としても機能
する。

【００８３】第１の薄膜２６１ａおよび第２の薄膜２６
１ｃの屈折率は１．６０以上１．８０以下が望ましい。
一例としてＳｉＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣｅＦ
₃、ＷＯ₃、ＰｂＦ₂が例示される。また、中でも、第１
の薄膜をＳｉＯに、第２の薄膜をＹ₂Ｏ₃にした場合、可
視光領域全般にわたり０．１％以下の極めてすぐれた反
射防止効果を実現できる。

【００８４】なお、第１および第２の誘電体薄膜の光学
的膜厚をλ／４、ＩＴＯ薄膜２６１ｂの光学的膜厚をλ
／２としたが、第１および第２の誘電体薄膜の光学的膜
厚をλ／４、ＩＴＯ薄膜の光学的膜厚をλ／４としても
よい。

【００８５】さらに、反射防止膜の理論で述べれば、Ｎ
を１以上の奇数、Ｍを１以上の整数としたとき、第１お
よび第２の誘電体薄膜の光学的膜厚は（Ｎ・λ）／４、
ＩＴＯ薄膜２６１ｂの光学的膜厚は（Ｎ・λ）／４であ
ればよい。もしくは、第１および第２の誘電体薄膜の光
学的膜厚は（Ｎ・λ）／４、ＩＴＯ薄膜の光学的膜厚は
（Ｍ・λ）／２であればよい。

【００８６】さらには、第１および第２の誘電体薄膜の
うち一方は省略することができる。その場合は、多少反
射防止としての性能は低下するが、実用上は十分である
ことが多い。この場合も、さきの反射防止の理論を適用
する事ができる。

【００８７】以上の２６１の構成により液晶層１２１に
入射せずに、反射する光を防止できるから、表示コント
ラストを大幅に向上できる。

【００８８】なお、以上の２６１の構成については特開
平５−１０９２３２号公報に詳細に記載しているので参
照されたい。前記公報の記載内容はすべて本明細書に適
用されるべきである。たとえば反射型のＰＤ液晶パネル
の構成として前記公報の（図２）（図３）にあげられる
ものもある。また特性図についても（図８）から（図１
８）に示している。

【００８９】反射型の液晶パネルは、透過型のそれに比
較して、薄い液晶１２１膜厚でコントラストも良好であ
り、画素開口率も高いので高輝度表示を行うことができ
る。その上、液晶パネルの裏面には障害物がないのでパ
ネル冷却が容易である。たとえば、裏面からの強制空
冷、液冷を容易に行え、また、裏面にヒートシンク等も
取り付けることができる。

【００９０】（図７）（図２６）でも明らかなように、
本発明のＰＤ液晶パネルでは従来のＴＮ表示パネルのよ
うに対向電極８８にはブラックマトリックス（ＢＭ）を
形成していない。本発明のＰＤ液晶パネルは、基本的に
は対向電極８８，２６１上にはパターニングして形成し
た構成物はない。そのため、対向基板１４２とアレイ基
板１４１とのとを貼り合わせる工程において、対向基板
１４２とアレイ基板１４１との位置合わせが不要となり
製造が容易となる。もし、ＢＭ等が形成されておれば前
記ＢＭを画素電極（１４３，２６２）と対向するように
μｍオーダーの位置合わせが必要となる。

【００９１】また、ＢＭが形成されておれば、ＰＤ液晶
パネルの液晶層１２１に紫外線光を照射して液晶層の樹
脂成分と液晶成分との相分離させる際、前記ＢＭが紫外
線光を遮光し、ＢＭ下の樹脂が未硬化で残るという問題
が発生する。前記未硬化の樹脂はＰＤ液晶パネルの安定
性を阻害し、経時変化が大きくなる。このような液晶パ
ネルはライトバルブとして実用上採用できない。

【００９２】ある特定の波長の光に対して、ＰＤ液晶１
２１の散乱特性が最適となる水滴状液晶の平均粒子径、
ポリマーネットワークの平均孔径がある。一般的に光の
波長が長い（赤色光）ほど、水滴状液晶の平均粒子径等
は大きくする。逆に光の波長が短い（青色光）ほど、水
滴状液晶の平均粒子径等は小さくする方が散乱特性は向
上する。したがって、赤色光を変調する表示パネルの平
均粒子径等は青色光を変調する表示パネルの平均粒子径
等よりも大きくする方が好ましい。平均粒子径を変化さ
せるには、混合溶液を注入後、紫外線を照射する際に、
前記紫外線の強度を可変することにより行なえる。短時
間に強い紫外線を照射すると水滴状液晶の平均粒子径等
は小さくなる。逆に長時間に弱い紫外線を照射すると水
滴状液晶の平均粒子径は大きくなる。

【００９３】一つのＰＤ液晶パネルで赤色、青色、およ
び緑色の３色を変調する場合はこの課題は重要である。
具体的には画素に対応したモザイク状のカラーフィルタ
を具備する場合である。画素電極ごとに最適な平均粒子
径等にしないと良好な表示コントラストは望めない。し
たがって、一律にＰＤ液晶パネルに紫外線を照射して液
晶層１２１を相分離させることはあまりよい結果が得ら
れない。水滴状液晶の平均粒子径等がカラーフィルタの
色にあわせた最適値にすることができないからである。

【００９４】前記課題に解決する構成が（図２２）に示
す構成である。画素電極１２１上にはカラーフィルタ７
２が配置されている。なお、説明を容易にするため、透
過型表示パネルではカラーフィルタ７２ａは赤色、７２
ｂは緑色、７２ｃは青色として説明をする。

【００９５】対向基板１４２上には誘電体薄膜２２１が
パターニングされて形成されている。前記薄膜２２１の
形成位置および形状は画素電極１２１の形状と略一致さ
せる。

【００９６】誘電体薄膜２２１の形状材料としてＴｉＯ
₂あるいはＳｉＯが例示される。ＴｉＯ₂の屈折率ｎは
２．３、ＳｉＯの屈折率ｎは１．７である。両材料は紫
外線領域の波長の光を吸収し、可視光を透過する。ただ
し、吸収する波長帯域および吸収率は蒸着条件により変
化するので、実験をくりかえして設定をする必要があ
る。一例として実験によれば、ＴｉＯ₂の場合、前記膜
の物理的膜厚が０．０７５μｍの時、光吸収率は３５０
ｎｍの波長の光に対して４０％、３６０ｎｍでは３７
％、３７０ｎｍでは３０％、３８０ｎｍでは１６％であ
り、可視光ではほとんど吸収がなかった。ＳｉＯは多少
可視光を吸収するので、この意味からＴｉＯ ₂の方が好
ましい。

【００９７】赤色のフィルタ７２ａ上の誘電体薄膜２２
１ａは最も厚く、緑色のフィルタ７２ｂ上の誘電体薄膜
２２１ｂはそれよりも薄く、青色のフィルタ７２ｃ上に
は誘電体薄膜を形成しない。したがって、混合溶液を重
合させる際、Ａ方向から紫外線を照射すれば、液晶層１
２１ｃに入射する紫外線強度が最も強く、次に液晶層１
２１ｂとなり、液晶層１２１ａは最も弱くなる。紫外線
が弱いほど水滴状液晶１２２は平均粒子径は大きくな
る。これはポリマーネットワークの平均孔径が大きくな
るのと同じである。

【００９８】以上の誘電体薄膜２２１の紫外線の吸収率
の差異により、液晶層１２１の水滴状液晶１２２の平均
粒子径は液晶層１２１ａ＞液晶層１２１ｂ＞液晶層１２１ｃとなる。液晶層の平均粒子径に対する最適に散乱する変
調する光の波長とはほぼ比例の関係にある。（図２２）
のようにカラーフィルタの光に対して、最適な平均粒子
径にすることにより良好な表示コントラストが得られ
る。

【００９９】なお、ポリマーネットワークの平均孔径ま
たは水滴状液晶の平均粒子径は、変調する光が赤色光の
場合は１．５〜２．０μｍ、緑色光の場合は１．３〜
１．７μｍ、青色光の場合は１．０〜１．５μｍにする
と表示コントラストは良好である。これらの平均粒子径
に制御するのは誘電体薄膜２２１の膜厚により行ない、
また、十分な実験を行ったのちに膜厚を決定する。

【０１００】（図２２）ではソース信号線１４４等上に
は遮光膜７３を形成したが、その他（図２４）に示すよ
うに遮光柱２１１としてもよい。

【０１０１】なお、（図２２）では低誘電体膜７３を形
成することにより横電界を防止する構成であるが、（図
２３）のように、カラーフィルタ７２でソース信号線１
４４等を被覆し、電磁シールドを行なってもよい。カラ
ーフィルタ７２を形成する際にソース信号線１４４等を
同時に被覆するだけであるから製造上も容易である。カ
ラーフィルタ７２は樹脂材料であり比較的比誘電率が低
く、低誘電体膜７３と同様の効果をもたせることができ
る。

【０１０２】紫外線を混合溶液に照射する際、極端に強
い光を照射すると、水滴状液晶の平均粒子径は非常に小
さくなる。極端に小さくなると、電圧を印加しても透過
状態とならなくなる。たとえば平均粒子径は０．６μｍ
以下となると透過状態となる電圧は１０（Ｖ）に近くな
る。

【０１０３】画素電極１４３上の液晶層は通常６（Ｖ）
以下の電圧で透明状態となるようにしている。１０
（Ｖ）で透過状態となる仕様であれば６（Ｖ）では散乱
状態である。散乱状態では黒表示である。したがって、
擬似的にＢＭがあるのと同様の作用が得られる。

【０１０４】以上のようにソース信号線１４４等の液晶
層１２１を常時散乱状態にし、前記擬似的にＢＭとする
構成を採用したのが（図２５）の構造である。ソース信
号線１４４と相対する対向電極８８上には誘電体薄膜２
２１は形成せず、画素電極１４３に相対する対向電極８
８上に誘電体薄膜２２１を形成している。赤色のカラー
フィルタ７２ａに相対する誘電体薄膜２２１ａが最も厚
く、緑色のカラーフィルタ７２ｂに相対する誘電体薄膜
２２１ｂが次に薄く、青色のカラーフィルタ７２ｃに相
対する誘電体薄膜２２１ｃが最も薄い。したがって、紫
外線を照射する際、液晶層１２１に入射する紫外線のエ
ネルギーは液晶層１２１ａ＜液晶層１２１ｂ＜液晶層１２１ｃ＜液
晶層１２１ｄにする。この紫外線のエネルギーの差異により、液晶層
の水滴状液晶等の平均粒子径等の大きさは液晶層１２１ａ＞液晶層１２１ｂ＞液晶層１２１ｃ＞液
晶層１２１ｄとなる。この際、液晶層１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ
は電圧６（Ｖ）で透明状態となるようにし、液晶層１２
１ｄは１０（Ｖ）近くでないと透明状態とならないよう
にする。

【０１０５】以上のように（図２５）の如くソース信号
線１４４上等の水滴液晶の平均粒子径等を非常に小さく
すれば電圧印加に対して応答しなくなくなる。ソース信
号線１４４上等に低誘電体柱２１１を形成したのと同様
の効果が得られる。つまり、平均粒子径が非常に小さけ
れば、横電界に対しても応答しない。したがって、画素
周辺部等からの光抜けがなくなる。また、常時散乱状態
であるから、ＢＭを形成したのと同様の効果が得られ
る。

【０１０６】反射型のＰＤ液晶パネルで粒子径変化構造
をとるには（図２７）のように構成を採用すればよい。
（図２４）等に示す透過型の液晶パネルの構造を反射型
に採用した構造であるから特に説明を要しないであろ
う。紫外線の照射はＡ方向から行えばよい。

【０１０７】以下、図面を参照しながら本発明の投写型
表示装置について説明する。まず、本発明の投写型表示
装置に共通する仕様について記載する。なお、以下の値
あるいは値の範囲は、特に高分子分散液晶を光変調層と
する表示パネルをライトバルブとして用いる投写型表示
装置として重要な事項である。

【０１０８】本発明の投写型表示装置において、光利用
率の向上の観点から、パネル有効表示サイズ（パネルの
表示領域）を小さくなれば、照明光のＦナンバーは大き
くする必要がある。パネル有効表示サイズｄを大きくす
れば、照明光のＦナンバーは小さくでき、結果として明
るい大画面表示を実現できる。しかし、パネル有効表示
サイズが大きくなると投写型表示装置のシステムサイズ
は大きくなり好ましくない。また、パネル有効表示サイ
ズが小さくなればパネルの表示領域に入射する単位面積
あたりの光束が増大し、パネルを加熱して好ましくな
い。

【０１０９】また、発光体輝度をランプ寿命を考慮して
１．２×１０⁸（ｎｔ）と一定とすると、アーク長とラ
ンプの消費電力はおよそ比例すると考えられる。メタル
ハライドランプの効率は８０（ｌｍ／Ｗ）である。５０
（Ｗ）のランプの全光束は４０００（ｌｍ）、１００
（Ｗ）のランプの全光束は８０００（ｌｍ）、１５０
（Ｗ）のランプの全光束は１２０００（ｌｍ）となる。
ランプのアーク長とランプ消費電力には相関があり、ア
ーク長とＦナンバーとは相関がある。

【０１１０】投写型表示装置において投写画像の画面サ
イズが４０インチ以上で、かつ実用域の視角および画像
の明るさを得るためには３００〜４００（ｌｍ）以上の
光束が必要である。したがって、ランプの光利用率が４
％程度とすると、１００（Ｗ）以上のランプを用いなけ
ればならない。このことから、表示コントラスト（Ｃ
Ｒ）を良好に得るためだけであればアーク長３（ｍｍ）
のランプを用いることができるが、十分な投写画像の輝
度を得るためには１００（Ｗ）以上のメタルハライドラ
ンプが必要である。

【０１１１】また、パネル有効表示サイズも小さいと十
分な表示輝度を得ることができない。パネル有効表示サ
イズはアーク長が５（ｍｍ）、照明光の有効Ｆ値を７と
すると、３．５インチ前後の大きさが必要である。アー
ク長が５（ｍｍ）程度、パネル有効表示サイズが２イン
チ強であれば、照明光の有効Ｆ値は５弱となる。この場
合、表示輝度は実用域となるが、良好な表示コントラス
ト（ＣＲ）は望めない。

【０１１２】各種の実験と検討の結果、照明光の有効Ｆ
値が５以上であれば実用域の表示輝度が得られる。しか
し、良好な表示輝度と表示コントラストおよび適正な消
費電力かつランプ寿命を得るためには照明光の有効Ｆ値
（＝投写光の有効Ｆ値）は７前後、ランプのアーク長は
５（ｍｍ）前後、ランプのＷは１５０Ｗ前後を用いなけ
ればならないという結果を得た。

【０１１３】投写レンズのＦナンバーを低下させるとス
クリーンに到達するスクリーン光束は高くなる。それに
ともない、ランプの消費電力も大きくしなければならな
い。また、ランプの長寿命化の観点からランプの消費電
力が大きくなると、アーク輝度を一定と考えると長アー
クになる。当然、表示コントラスト（ＣＲ）はＦナンバ
ーが小さくなると表示コントラストは悪くなる。逆に投
写光学系のＦナンバーを大きくすると表示コントラスト
は高くなるが、スクリーン光束は小さくなる。

【０１１４】各種の実験と検討の結果、ランプに関して
はアーク長は良好な表示コントラストを得るために３
（ｍｍ）以上６（ｍｍ）以下でなければならない。ま
た、消費電力の点から２５０（Ｗ）以下でなければなら
ない。かつ、スクリーン輝度を得るために１００（Ｗ）
以上のメタルハラドランプを用いなければならない。さ
らに好ましくは、スクリーン輝度および表示コントラス
トを考慮するとアーク長は３（ｍｍ）以上６（ｍｍ）以
下でなければならない。

【０１１５】パネルの有効表示領域の対角長はシステム
サイズの点から４．５インチ以下でなければならない。
また、光利用効率の点から２インチ以上でなければなら
ない。中でも十分な光集光効率を得、かつコンパクトに
するためには好ましくは３インチ以上４インチ以下にし
なければならない。

【０１１６】投写レンズのＦナンバー、広義には投写光
学系のＦナンバーは、良好なコントラスト（ＣＲ）を得
るために５以上でなければならない。また、十分なスク
リーン輝度を得るために９以下でなければならない。さ
らに前述のランプのアーク長を考慮すればＦナンバーは
６以上８以下でなければならない。

【０１１７】また、照明光の光の広がり角（Ｆナンバ
ー）を投写レンズの集光角（Ｆナンバー）は略一致させ
なければ光利用率は低下する。これは、Ｆナンバーが大
きい方に制約を受けるからである。本発明の投写型表示
装置の照明光のＦナンバーと投写レンズのＦナンバーは
一致させている。

【０１１８】なお、以上の記載において、たとえばラン
プのアーク長が５ｍｍとは、”実質的に５ｍｍ”である
ことを意味する。実質的に５ｍｍとは、アーク長が８ｍ
ｍであっても、前記アークから放射された光の内、投写
レンズが、アークの中央部の５ｍｍ付近から放射した光
しか集光できなければ、実質的にアーク長は５ｍｍとな
る。同様にＦナンバーとは有効Ｆナンバーを意味する。
たとえ物理的なＦナンバーが４でも、光が投写レンズの
瞳の中央付近しか通過していなければ、当然Ｆナンバー
は４以上である。

【０１１９】（図１）は本発明の投写型表示装置の一実
施例における構成図である。光源１１はランプ１１ｂと
凹面鏡１１ａで構成される。ランプ１１ｂとしてメタル
ハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプが例
示される。凹面鏡１１ａはガラス製で、反射面に可視光
を反射し赤外光を透過させる多層膜を蒸着したものであ
る。

【０１２０】フィルタ１２はガラス基板上に可視光を透
過し赤外光と紫外光を反射する多層膜を蒸着したもので
ある。以後、前記フィルタをＵＶＩＲカットフィルタ１
２と呼ぶ。ランプ１１ｂからの放射光に含まれる可視光
は、凹面鏡１１ａの反射面により反射する。凹面鏡１１
ａから出射する反射光は、ＵＶＩＲカットフィルタ１２
により赤外線と紫外線とが除去されて出射する。

【０１２１】前記可視光はミラー１３ａにより反射され
方向をＰＢＳ１４に入射する。ＰＢＳは、一対の直角プ
リズムの斜面どうしを接着したキューブ状の偏光子であ
り、斜面に誘電体多層膜コーティング層が形成されてい
る。前記コーティング層で入射光をＰ偏光とＳ偏光に分
離する。なお、前記コーティング層を光分離面２０と呼
ぶことにする。なお、本明細書では簡単のためにＰＢＳ
１４を直進する光をＰ偏光、光分離面でまげられる光を
Ｓ偏光とする。ＰＢＳ１４には２つの本発明のＰＤパネ
ル１５ａ、１５ｂが取り付けられている。

【０１２２】ＰＤ液晶パネル１５の出射側には、透明体
４２ｂを介して透明板１６が結合されている。ガラス基
板１４１と透明板４１との間には周囲にスペーサ（図示
せず）が設けられており、このスペーサにより透明体４
２ｂの厚さを規制している。透明板４１の側面には黒色
塗料３２が塗布され、透明板４１の出射面の有効領域に
は反射防止膜が施されている。透明板４１およびガラス
基板１４１の屈折率はいずれも１．５２である。透明体
４２は信越化学工業（株）製の透明シリコーン樹脂ＫＥ
１０５１であり、厚さは２ｍｍ、屈折率は１．４０であ
る。これは、２種類の液体で供給されており、２液を混
合して室温放置または加熱すると、付加重合反応により
ゲル状に硬化する。

【０１２３】透明板４１として、アクリル樹脂などの透
明樹脂を用いてもよい。透明体４１は透明であればよ
く、エチレングリコールなどの液体、エポキシ系透明接
着剤、紫外線照射によりゲル状に硬化する透明シリコー
ン樹脂などを用いることができる。いずれの場合も、ガ
ラス基板１４１と透明板４１の間に空気層があるとそこ
で画質異常を生じるので、空気層を含まないようにする
必要がある。なお、同様にＰＢＳ１４とも透明結合体４
２ａにより光学的に結合されている。

【０１２４】透明板４１の厚みｔは、光散乱状態の変化
として光学像を形成する液晶層１２１の有効表示領域の
最大径をｄとし透明基板４１の屈折率をｎとしたとき、
次式を満足するようにする。

【０１２５】

【数２】

【０１２６】（数２）の条件を満足すれば実用上は十分
であるが好ましくは次式

【０１２７】

【数３】

【０１２８】を満足するようにする。以下、透明板４１
の効果について説明しておく。その説明図を（図４）に
示す。まず、（図４（ａ））は、従来のＴＮ液晶パネル
のように約１ｍｍのガラス基板１４１、１４２に液晶層
１２１が挟持された場合である。入射光Ａは液晶層１４
２で散乱する。この散乱を１次散乱と呼ぶ。散乱した光
の一部は空気との界面３１で反射する。スネルの法則に
おいて臨界角以上となれば全反射する。反射した光ａは
再び液晶層１２１にもどり散乱する。この散乱を２次散
乱と呼ぶ。したがって前方には１次散乱と２次散乱によ
る光が出射されることになる。

【０１２９】（図４１（ｂ））のように、対向基板１４
１の厚みｔが厚くなると１次散乱し、かつ、空気との界
面３１で反射した光はａ’のように表示パネルの無効領
域（具体的には側面）に入射するようになる。側面に黒
色塗料を塗布し、前記光ａ’を吸収すれば、２次散乱が
発生しない。

【０１３０】以上のように厚みｔが増すにしたがい、２
次散乱が減少し、（数２）の条件を満足すると、ほとん
ど２次散乱は発生しない。２次散乱がなくなれば表示コ
ントラストは良好となる。

【０１３１】通常、対向基板１４１の厚みは１ｍｍ程度
であり、厚くなるとＰＤ液晶パネルの製造上、取扱いが
困難となる。そこで、（図４（ｄ））に示すように透明
板４１を透明結合体４２を介して対向基板１４１に貼り
つけるわけである。なお、（図４（ｃ））に示すよう
に、透明板４１または対向基板１４１の形状を凹面とす
れば、空気との界面３１で反射する光の角度は光線ｂで
示すように大きくなり、基板厚（中心厚）が薄くとも、
２次散乱の防止効果は高くなる。

【０１３２】以上の事項は特開平４−１４５２７７号公
報にさらに詳細に記載されているので参照されたい。本
明細書において前記公報の技術的思想、内容記載事項が
そのままあるいは適時適用される。たとえば（図６）に
おいて、（図６（ａ））の構成はもちろんのことなが
ら、（図６（ｂ））のように凹レンズ４３を用いた構
成、（図６（ｃ））のように凹レンズ４３に正レンズ６
１を組み合わした構成をも含む。これら凹レンズ等の構
成、効果等は前記公報に詳細に記載しているので参照さ
れたい。なお、（図６）において２つの液晶パネルのう
ち一方の液晶パネルは図示することを省略している。

【０１３３】また、（図１７）に示すようにＰＢＳ１４
等のプリズムの表面の無効領域には光吸収膜１７１を形
成する。光吸収膜１７１としては、レンズのこまに塗布
する黒色塗料が例示され、その他（図７）の遮光膜７３
の材料等でもよい。

【０１３４】その他、蒸着技術により薄膜をプリズム１
８１の無効領域に形成して光吸収膜１７１とする構成、
光吸収する板またはフィルムをプリズム１８１の無効領
域に張り付ける構成、プリズム１８１の無効領域を研磨
し散乱状態にした構成が例示される。

【０１３５】無効領域とはＰＤ液晶パネル１５および光
入出射面１７２以外の領域を主として指す。前記光吸収
膜１７１はＰＤ液晶パネル１５で散乱した光を吸収する
機能を有する。

【０１３６】次に、ＰＢＳ１４にＰＤ液晶パネル１５を
取りつけた効果について、（図５）を参照しながら説明
をする。

【０１３７】液晶パネル１５ａにはＳ偏光が入射する。
前記Ｓ偏光は液晶層１２１で散乱する。散乱するとＰ偏
光の成分が生じる。散乱し、かつ反射された光（Ｓ偏
光、Ｐ偏光）は再び対向基板１４１に入射し、ＰＢＳ１
４にもどってくる。もどってきた光のうちＳ偏光は再び
光分離面２０で反射し、ａ方向にもどる。つまり、光源
側にもどっていく。Ｐ偏光は光分離面２０を通過し、ｂ
方向に出射する。これは対向基板１４１側に透明板４１
を接続したのと同等の効果が得られる。ＰＢＳ１４と対
向基板１４１が光学的に結合されていなければ、散乱光
は対向基板１４１と空気との界面で反射され、再び液晶
層１２１にもどり２次散乱を引きおこす。ＰＢＳ１４が
厚い透明板とみなせることにより、反射光に対しても２
次散乱が生じないから、表示コントラストは向上する。
もちろん、ＰＤ液晶パネル１５で散乱し、ＰＢＳの無効
領域に入射した光は光吸収膜１７１で吸収される。

【０１３８】（図１）の場合は透明板４１の出射面に偏
光板１７が貼り付けられている。偏光板１７の偏光軸
は、液晶層１２１が透明状態（ＯＮ状態）のときに光が
透過するようにする。液晶層１２１が散乱状態（ＯＦＦ
状態）のときは偏光状態はくずされる（Ｐ偏光の一部は
Ｓ偏光に、Ｓ偏光の一部はＰ偏光に変換される）。偏光
状態をくずされた光は偏光板１７により吸収されるか
ら、透過状態と散乱状態でのコントラストは向上し、良
好な画像表示を行なえる。

【０１３９】２つの液晶パネル１５ａ、１５ｂを透過し
た光は投写レンズ１８により略同一位置に拡大投写さ
れ、画像が表示される。なお、（図３）に示すように偏
光板１７がなくとも、コントラストは低下するが、画像
を表示できることは言うまでもない。この場合、偏光板
１７がないから、前記偏光板による光吸収がなく、表示
画像は明るくなる。

【０１４０】（図２）に示すように、ＰＢＳ１４ａと１
４ｂを用いれば１つの投写レンズ１８で画像を拡大投映
できる。ランプ１１ｂから２つの液晶パネル１５を透過
し投写レンズに到する光路長も同一にすることができ
る。また、ＰＢＳ１４ｂが偏光板１７役割をするから表
示コントラストは（図３）の構成よりも高くなる。ま
た、ＰＢＳは偏光板のように光の吸収がないため、表示
画像は（図１）の構成よりも明るくなる。なお、ＰＤ液
晶パネル１５はＰＢＳ１４ｂに貼りつけてもよい。この
場合、透明基板４１等はパネルへの光入射面に配置す
る。

【０１４１】以上説明したように、本実施例の投写型表
示装置は、光源からの出射光をＰＢＳ１４によりＰ偏光
とＳ偏光の光路に分離し、前記それぞれの光路にＰＤ液
晶パネル１５を配置したものである。つまり、ＰＤ液晶
パネルは２枚使用している。また、投写レンズを具備
し、投写レンズは前記液晶パネルで変調された光をスク
リーンに拡大投写する。２枚の液晶パネル１５との像は
重ねあわせて、投写される。ただし、像の重ねあわせ
は、たとえば一画素行以上あるいは一画列以上ずらして
重ねあわされることが好ましい。

【０１４２】各液晶パネルはＲ、Ｇ、Ｂ色の３原色のカ
ラーフィルタを有しており、一画素ずらすことにより、
２色がスクリーン上に加法混色され、精細度が向上する
からである。

【０１４３】また、好ましくは加法混色が行なわれた２
つの画素に印加する映像信号の極性を互いに逆極性にす
る。以上の事項について、（図２）を参照しながら以下
にさらに詳しく説明をする。

【０１４４】各液晶パネル１５ａ、１５ｂで変調された
光は、ＰＢＳ１４ｂで合成され、投写レンズ１８に入射
してスクリーンに拡大投写される。なお、１３ａ、１３
ｂ、１３ｃはミラーである。

【０１４５】液晶パネル１５ａと１５ｂはスクリーン
（図示せず）上で重ねて投写されるが、重ね方は（図
８）のように行なう。（図８（ａ））は、投写画像８１
ａと８１ｂを一画素列ずらせて重ねあわせた場合であ
る。投像画像８１ａと８１ｂのカラーフィルタの配置が
（図９）に示すものと仮定すれば、画素ＡはＲ色とＧ色
が重なった色が、画素ＢはＧ色とＢ色が重なった色が、
画素ＣはＢ色とＲ色が重なった色が表示される。当然の
ことながら、液晶パネル１５ａと１５ｂでは映像信号の
サンプリングも一画素列分ずらせて行なう必要がある。
以上のように重ねて投写すれば、投写画像の解像度は従
来の１枚の液晶パネルを用いた投写型表示装置の投写画
像と比較して、解像度もあがるし、スクリーン輝度も向
上する。また、２枚の液晶パネルのうち一方の液晶パネ
ルに画素欠陥があっても画素欠陥が認識されにくい。た
とえば、投写画像８１ｂのＡの画素が点欠陥であって
も、投写画像８１ａの画素Ａと重ね合わされる液晶パネ
ルの画素も欠陥であることは極めてまれである。したが
って、一方の液晶パネルの画素が正常であれば画像が正
常に表示されるから欠陥とはみえない。しかし、画素欠
陥は黒欠陥（たえず黒表示の画素欠陥）でなければなら
ない。そのためには、ＴＦＴの形成プロセスで白欠陥
（たえず白表示となる画素欠陥）が発生しにくいように
プロセス制御を行わねばならない。また、レーザ光など
を用いて白欠陥を黒欠陥となるように欠陥修正を行って
も良い。

【０１４６】当然のことながら、（図８（ｂ））に示す
ように、投写画像８１ａと８１ｂを一画素行ずらせて重
ねあわせて投写する方法もある。画素のカラーフィルタ
の設置が（図９）の如くならば、画素Ｄの位置ではＲ色
とＧ色が、Ｅの位置ではＧ色とＢ色が、Ｆの位置ではＢ
色とＲ色が重なった表示となる。効果等は先と同様であ
るので省略する。

【０１４７】なお、前述の実施例では一画素行または一
画素列ずらせて投写画像を重ねあわすとしたがこれに限
定するものではなく、たとえば２画素ずらせて投写画像
を重ねあわせていもよい。なお、重ねあわされない領域
の投写画像は表示されないようにマスク等などの手段を
用いて遮光すればよい。

【０１４８】また、一画素単位ではなく、半画素ずらす
方法もある。半画素ずらせば、液晶パネル１５ａの画素
間に液晶パネル１５ｂの画素の像が投写されることにな
る。ブラックマトリックスが投写画像に表示されず、な
めらかな投写画像となる効果がでる。

【０１４９】さらに、以上は２枚の液晶パネル１５ａお
よび１５ｂに対し、同一のカラーフィルタを取り付ける
場合である。しかし、カラーフィルタに対策をほどこせ
ば、画素ずらしを行なわず画像を重ねあわせてもよい。
つまり、液晶パネル１５ａと１５ｂの投写画像を一致さ
せて投写してもよい。たとえば、液晶パネル１５ｂのカ
ラーフィルタの左上の画素がＲ色のカラーフィルタであ
れば、液晶パネル１５ａのカラーフィルタの左上の画素
をＧ色とする場合である。つまり、カラーフィルタが液
晶パネル１５ａと１５ｂで異なった色配置に形成されて
いる。この場合は２つの投写画像を完全に一致させる。
もちろん、一致させたときに液晶パネル１５ａのＲ色が
液晶パネルＧ色というように、異なる２色が加色混合さ
れるようにカラーフィルタは形成されていなければなら
ない。また、映像信号のサンプリングも２の液晶パネル
は共通のタイミングでよい。したがって、本発明の画素
をずらして投写するとは、前述のカラーフィルタのＲＧ
Ｂ色をずらして形成する場合も含めて考えるべきであ
る。

【０１５０】本発明の投写型表示装置では、フリッカの
発生を防止するため、液晶パネルに１行（Ｈ反転駆動）
あるいは１列（カラム反転駆動）ごとに極性の異なる信
号を印加している。もちろん、（図３９）に示すように
２列もしくは２行ごとに極性を変化してもよい。その説
明を（図１０）および（図１１）に示す。

【０１５１】（図１０）はカラム反転駆動と呼ぶ駆動方
法である。図では正極性の信号が書き込まれた画素を
‘＋’、負極性の信号が書き込まれた画素を‘−’で表
示している。（図１０（ａ））はある時刻のフィールド
で画素に書き込まれた信号の極性を示している。隣接し
た画素列は互いに逆極性の信号が書き込まれている。次
のフィールドでは（図１０（ｂ））に示す極性となる。
つまり、正極性の信号が書き込まれた画素は次のフィー
ルドで負極性の信号が、負極性の信号が書き込まれた画
素は次のフィールドで正極性の信号が書き込まれる。

【０１５２】（図１１）はＨ反転駆動と呼ぶ駆動方法で
ある。（図１１（ａ））はある時刻のフィールド画素に
書き込まれた信号の状態を示しており、一行ごとに正極
性と負極性の信号が書き込まれている。次のフィールド
では（図１１（ｂ））に示すようになる。つまり、先の
駆動方法と同様に信号の極性は反転する。

【０１５３】本発明の投写型表示装置では重ねあわさっ
た画素では、正極性と負極性が重ね合わさるようにして
いる。（図８）で、投写画像８１ｂの画素Ａが正極性の
信号により光変調されているならば、画素Ａと重なる投
写画像８１ａの画素は負極性の信号により光変調される
ようにする。以上のように駆動を行なうことにより、フ
リッカを大幅に低減できる。

【０１５４】以上のことから明らかであるが、（図８
（ａ））のように投写画像を重ねあわす時はカラム反転
駆動を行なう。また（図８（ｂ））のように投写画像を
重ねあわす時はＨ反転駆動を行なう。

【０１５５】（図１０）および（図１１）に示す駆動方
法の他に、疑似インタレース駆動方式と呼ばれる方法が
ある。前記方式は（図３９）に示すように、２画素行ご
とに同一極性の信号を書き込む方法である。より正確に
は、２画素行を同一の映像表示を行う。フリッカを低減
するには（図８（ｂ））に示すように画素行をずらす。
ただし、２画素行分ずらせて画素を重ね合わせる。

【０１５６】（図３９）を用いて以前にも説明したが、
Ｈ反転駆動の場合はｂｂ’方向に横電界が発生しやす
い。したがって、ａａ’方向の偏光の光が透過しやす
い。そのため偏光方向がｂｂ’となるようにＰＤ液晶パ
ネル１５に光を入射させるべきである。ＰＤ液晶パネル
１５においてＨ反転駆動で画像表示を行なっており、か
つ、前記パネルにＰ偏光の光が入射しているとすれば、
Ｐ偏光の偏光方向はｂｂ’方向となるようにすべきであ
る。また、カラム反転駆動の場合はａａ’方向に横電界
が発生しやすい。したがって、Ｐ偏光の偏光方向はａ
ａ’方向となるようにすべきである。

【０１５７】以上のようにＰＤ液晶パネルの駆動方式と
ＰＢＳ１４から出射される偏光の偏光方向（偏光軸）を
考慮して、（図１）から（図３）の投写型表示装置を構
成する。

【０１５８】（図２）は、液晶パネル１５ａおよび１５
ｂで光変調された光をＰＢＳ１４ａで合成して、１つの
投写レンズ１５でスクリーンに投映する構成であった。
しかし、前述の画素を重ねあわす技術思想はこれに限定
するものではなく、たとえば（図３）に示すように投写
レンズ１８ａと１８ｂの２本を用いてスクリーンに投写
する構成でもよい。（図３）の構成であれば、（図２）
のＰＢＳ１４ａは必要でない。

【０１５９】先に説明した投写型表示装置は光分離手段
としてＰＢＳ１４を用いるものであった。以下の第２の
本発明の投写型表示装置は光分離手段としてダイクロイ
ックプリズム１８１を用いるものである。つまり、プリ
ズム１８１に光結合層４２を介してＰＤ液晶パネル１５
を貼りつけ、かつ、前記プリズム１８１の無効領域に光
吸収手段１７１を配置するという本発明の技術的思想は
先の実施例と共通事項だからである。

【０１６０】（図２８）は（図２６）等に示した本発明
の反射型のＰＤ液晶パネル１５をライトバルブとして用
いた投写型表示装置の一実施例の構成図である。

【０１６１】投写レンズ１８１は表示パネル側の第１レ
ンズ群１８１ｂとスクリーン側の第２レンズ群１８１ａ
とで構成され、第１レンズ群１８１ａと第２レンズ群１
８１ｂとの間には平面ミラー１３が配置されている。Ｐ
Ｄ液晶パネル１５の画面中心にある画素から出射する散
乱光は、第１レンズ群１８１ｂを透過した後、約半分が
平面ミラー１３に入射し、残りが平面ミラー１３に入射
せずに第２レンズ群１８１ａに入射する。平面ミラー１
３の反射面の法線は投写レンズ１８１の光軸２８１に対
して４５°傾いている。光源１１からの光は平面ミラー
１３で反射されて第１レンズ群１８１ｂを透過し、ＰＤ
液晶パネル１５に入射する。ＰＤ液晶パネル１５からの
反射光は、第１レンズ群１８１ｂ、第２レンズ群１８１
ａの順に透過してスクリーン２８４に到達する。投写レ
ンズ１８１の絞りの中心から出てＰＤ液晶パネル１５に
向かう光線は、液晶層１２１にほぼ垂直に入射するよう
に、つまりテレセントリックとしている。

【０１６２】ここでは説明を容易にするために、１５ａ
をＲ光を変調するＰＤ液晶パネル、１５ｃをＢ光を変調
するＰＤ液晶パネル、１５ｂをＧ光を変調するＰＤ液晶
パネルであるとして説明する。

【０１６３】（図２８）において１８１はダイクロイッ
クプリズムであるが、これは色合成系と色分離系を兼用
している。光源からの出射された白色光は平面ミラー１
３によりおりまげられ、投写レンズ１８１の第１群１８
１ｂに入射する。この際フィルタ１２により不要なＢ光
およびＲ光はカットされる。フィルタ１２の帯域は半値
の値で４３０ｎｍ〜６９０ｎｍである。以後、光の帯域
を記述する際は半値で表現する。ダイクロイックプリズ
ム１８１の光分離面２０はＲ光を反射し、Ｇ光を透過さ
せる。Ｒ光はダイクロイックプリズム１８１の光分離面
２０ａで反射されＰＤ液晶パネル１５ｃに入射する。Ｇ
光の帯域は５１０〜５７０ｎｍとする。Ｇ光はＰＤ液晶
パネル１５ｂに、Ｒ光はＰＤ液晶パネル１５ａに入射す
る。入射するＢ光の帯域は４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ、Ｒ
光の帯域は６００ｎｍ〜６９０ｎｍである。各ＰＤ液晶
パネルはそれぞれの映像信号に応じて散乱状態の変化と
して光学像が形成する。各ＰＤ液晶パネルで形成された
光学像はダイクロイックプリズム１８１で再び合成さ
れ、投写レンズ１８１に入射し、スクリーン２８４上に
拡大投写される。

【０１６４】ＰＤ液晶パネルを反射構造にすることによ
り、アレイ基板１６１に直接、放熱板等を配置すること
ができる。放熱板はシリコーン系の接着剤でパネル１５
にはりつける。このように構成すればＰＤ液晶パネルの
冷却が容易になる。

【０１６５】また、表示パネルに入射する光は、対向電
極２６１ｂから反射電極２６２（入射経路）、反射電極
２６２から対向電極２６１ｂ（出射経路）と、２回にわ
たり、液晶層１２１を通過することになる。したがっ
て、見かけ上、透過型のＰＤ液晶パネルに比較して液晶
１２１膜厚が２倍に形成したのと同等になる。そのた
め、透過型のＰＤ液晶パネルに比較して、散乱性能が向
上し、高コントラスト表示を実現できる。

【０１６６】また、ダイクロイックプリズム１８１を色
分離機能と色合成機能とを、兼用することにより、投写
型表示装置のシステムサイズの小型化を実現している。
各ＰＤ液晶パネル１５は光結合層４２でオプティカルカ
ップリングされて貼り付けられている。

【０１６７】ダイクロイックプリズム１８１の無効領域
には、（図１８）に示すように光吸収膜１７１が塗布さ
れている。

【０１６８】ＰＤ液晶パネル１５はダイクロイックプリ
ズム１８１に貼りつけられ、前記ダイクロイックプリズ
ム１８１の無効領域に光吸収膜１７１が塗布されてい
る。この構成は（図５）でも説明したのと同様である。
つまり、ＰＢＳ１４をダイクロイックプリズム１８１と
おきかえて考えればよい。

【０１６９】たとえば、ＰＤ液晶パネル１５ａを中心に
考え、かつ、ＰＤ液晶パネル１５ａはＲ光を変調すると
考えれば、入射光２８３ａはダイクロイックプリズム１
８１の光入出射面１７２より入射し、光分離面２０ｂで
Ｒ光が反射される。ＰＤ液晶パネル１５ａは反射電極２
６２に印加された電圧の大きさに応じて光変調層１２１
の散乱度合を変化させる。そのうち透過光の成分は再び
光分離面２０ｂで反射し、光入出射面１７２より出射さ
れる。散乱した光はそのほとんどが光吸収膜１７１に入
射して吸収され、光変調層１２１に再びもどり、２次散
乱を発生させることはない。したがって表示コントラス
トが向上する。

【０１７０】（図２８）は理解を容易にするために２次
元図で記載したが、この構成には課題がある。なぜなら
ば、プリズム１８１の光分離面２０に入出射する光の角
度差があるためＰ偏光とＳ偏光の分光反射率の差がで
き、投写画像の色純度が低下するためである。したがっ
て、現実には（図２９）のように構成すべきである。こ
のことは、（図１９）においても同様である。

【０１７１】以下、（図２９）の構成について説明をし
ておく。（図２９）に示す構成では、光源１１から出射
する照明光の光軸２８３ｂとＰＤ液晶パネル１５によっ
て反射された投写光の光軸２８３ａとを含む平面が、Ｐ
Ｄ液晶パネル１５の中心法線とダイクロイックプリズム
１８１の光分離面２０の中心法線とを含む平面に対して
垂直に配置されている。そのため、光軸２８３ｂと光軸
２８３ａを含む面はダイクロイックプリズム１８１の色
分離合成面２０と４５゜の角度をなしている。従って、
照明光、投写光ともに同じ入射角４５゜でダイクロイッ
クプリズム１８１の光分離面に入射させることができ
る。

【０１７２】ダイクロイックプリズム１８１の分光透過
率を（図３４（ａ）（ｂ））に示す。（図３４（ａ））
はダイクロイックプリズムの光分離面２０への光線入射
角が４５゜の場合の分光透過率を示すもので、光分離面
２０はＲ光を反射し、Ｇ光、Ｂ光を透過するタイプであ
る。また、（図３４（ｂ））はダイクロイックプリズム
１８１の光分離面２０への光線入射角が４５゜の場合の
分光透過率を示すもので、光分離面２０はＢ光を反射
し、Ｇ光を透過するタイプである。

【０１７３】本実施例の構成によれば、色分離の場合の
分光性能の、色合成した場合の分光性能が一致するた
め、（図３４（ａ）（ｂ））に示した分光性能をそのま
ま投写画像に反映することができる。

【０１７４】比較のため、以下に（図２８）の場合につ
いて説明する。照明光の光軸２８３ａがＰＤ液晶パネル
１５へ仮に５゜で入射するように構成すると照明光の光
軸２８３ａと投写光の光軸２８３ｂは１０゜の角度をな
し、照明光のダイクロイックプリズムの光分離面への入
射角は４０゜、投写光のダイクロイックプリズムの光分
離面への入射角は５０゜となる。入射角が４０゜の場合
と入射角が５０゜の場合の分光透過率を（図３５（ａ）
（ｂ））に示す。（図３５（ａ））は光分離面２０ｂ、
（図３５（ｂ））は光分離面２０ａの分光透過率を示し
たもので、図中の実線は光線の入射角が４０゜の場合、
点線は光線の入射角が５０゜の場合を示している。（図
３５（ａ）（ｂ））より、入射角依存による波長シフト
のため照明光の分光性能と投写光の分光性能が大幅に異
なり、光の利用効率を低下させずに所望の色純度を得る
ことは困難であることがわかる。

【０１７５】ダイクロイックプリズム１８１部は（図１
９）の構成も考えられるであろう。立方体状の容器１９
１中にダイクロイックミラー（ガラス板などに誘電体多
層膜が形成され、光干渉現象により、光の波長を選択し
て光を反射するハーフミラー）１９３、ＰＤ表示パネル
１５が配置されている。容器１９１の内面もしくは外面
に光吸収手段としての光吸収膜１７ａが形成されてい
る。容器１９１の空間部にはエチレングリコールなどの
液体もしくはゲル１９２が充填されている。

【０１７６】以上のように構成すればＰＤ液晶パネル１
５はオプティカルカップリングをとる必要はなくなる。
（図１９）の光吸収膜１７１ａが、（図１８）に示す光
吸収膜１７１として機能する。また、液体もしくはゲル
１９２がＰＤ液晶パネル１５を液体冷却する機能を有す
ることから、ＰＤ液晶パネル１５の冷却が容易である。

【０１７７】（図２９）の構成は反射型の投写型表示装
置であった。しかし、反射型だけでなく、透過型の投写
型表示装置にも本発明の技術的思想は適用できる。

【０１７８】（図３０）は透過型の本発明の投写型表示
装置の構成図である。ダイクロイックプリズム１８１ｂ
には３枚のＰＤ液晶パネル１５が光結合層４２により光
学的に接続されている。光結合層４２はゲル状のものを
もちいることが好ましい。なぜならば、３枚のＰＤ液晶
パネル１５がスクリーン上で丁度重なるように位置あわ
せを行う必要があるからである。完全にＰＤ液晶パネル
１５の位置が固定されておれば位置合わせは不可能であ
る。ゲル状であれば、多少の位置変更が可能である。本
発明の投写型表示装置において、プリズムに表示パネル
を張り付ける構成を採用する時は表示パネルの位置変更
機構を付加する。なお、ＰＤ液晶パネル１５はダイクロ
イックプリズム１８１ａに貼りつけてもよいことは言う
までもない。

【０１７９】メタルハライドランプ１１ｂから出射され
た白色光はダイクロイックプリズム１８１ａの光分離面
２０ｃおよび２０ｄによりＲ，Ｇ，Ｂの３原色光の光路
に分離される。Ｒ光はミラー１３ｃおよび１３ｄで反射
され、ＰＤ液晶パネル１５ｃに入射する。Ｇ光は直進
し、ＰＤ液晶パネル１５ｂに入射する。一方、Ｂ光はミ
ラー１３ａおよび１３ｂで反射され、ＰＤ液晶パネル１
５ａに入射する。ＲおよびＢ光の光路長はＧ光の光路長
に比較して長いため、ＲおよびＢ光の光路にリレーレン
ズを配置する事が好ましい。なお、プリズム１８１ａの
光分離面２０ｄはＲ光を反射し、光分離面２０ｃはＢ光
を反射するとしたが、これに限定するものではなく、光
分離面２０ｄはＢ光を反射し、光分離面２０ｃはＧ光を
反射するなどとしてもよい。

【０１８０】各ＰＤ液晶パネル１５は、それぞれの入射
光を変調する。プリズム１８１ｂは変調された光を一つ
の光路に合成し、合成された光は投写レンズ１８１に入
射してスクリーンに投影される。

【０１８１】プリズム１８１ｂの無効面には光吸収膜１
７１が塗布されており、ＰＤ液晶パネル１５で散乱され
た光は、前記光吸収膜１７１で吸収されるため、２次散
乱光の発生は抑制され表示コントラストが向上する。ま
た、ウィンドコントラストも非常に良好である。また、
ＰＤ液晶パネル１５で発生する、後方散乱による２次散
乱を防止するには（図３０）の点線で示すように透明基
板４１もしくは凹レンズをＰＤ液晶パネル１５に光結合
層４２ａで接着すればよい。もちろん、透明基板４１の
無効領域には（図４）に示すように光吸収膜３２を形成
しておくことが好ましい。

【０１８２】赤、緑および青光を変調する３枚のライト
バルブを用いる場合の投写型表示装置の駆動回路および
駆動方法について説明する。（図３２）は本発明の投写
型表示装置の一実施例における駆動回路の説明図であ
る。（図３２）において、１５ａはＲ光を変調するＰＤ
液晶パネル、１５ｂはＧ光を変調するＰＤ液晶パネル、
１５ｃはＢ光を変調するＰＤ液晶パネル、また、Ｒ₁と
Ｒ₂およびトランジスタＱは、ベースに入力させたビデ
オ信号の正極性と負極性のビデオ信号を作る位相分割回
路を構成しており、（図３１）における３１２が該当す
る。３１３は一水平走査期間（１Ｈ）もしくは一垂直走
査期間（１Ｖ）ごとに極性を反転させた交流ビデオ信号
をＰＤ液晶パネルに出力する出力切り換え回路である。

【０１８３】ビデオ信号は所定値に利得調整された後、
Ｒ・Ｇ・Ｂ光に対応する信号に分割される。この分割さ
れたビデオ信号をそれぞれビデオ信号（Ｒ）、ビデオ信
号（Ｇ）、ビデオ信号（Ｂ）とする。ビデオ信号（Ｒ）
（Ｇ）（Ｂ）はそれぞれ位相分割回路に入力され、この
回路により正極性と負極性の２つのビデオ信号が作られ
る。次に、この２つのビデオ信号はそれぞれの出力切り
換え回路３１３に入力され、前記出力切り換え回路は１
Ｈまたは１Ｖごとに出力信号の極性をきりかえる。次
に、それぞれの出力切り換え回路３１３からのビデオ信
号は（図３１）に示すソースドライブ回路３１４に入力
される。ドライブ制御回路３１５はソースドライブ回路
３１４とゲートドライブ回路３１６との同期をとり、Ｐ
Ｄ液晶パネル１５に画像を表示させる。

【０１８４】次に人間の眼の視感度について説明する。
人間の眼は波長５５０ｎｍ付近が最高感度となってい
る。光の３原色では緑が一番高く、つぎが赤で、青が最
も鈍感である。この感度に比例した輝度信号を得るため
には、赤色を３０％、緑色を６０％、青色を１０％加え
ればよい。したがって、テレビ映像で白色を得るために
はＲ：Ｂ：Ｇ＝３：６：１の比率で加えればよい。ま
た、先にも述べたように液晶は交流駆動を行なう必要が
ある。この交流駆動はＰＤ液晶パネルの対向電極に印加
する電圧（以後、コモン電圧と呼ぶ）に対して、正極性
と負極性の信号が交互に印加されることにより行われ
る。本実施例ではＰＤ液晶パネルに正極性の信号が印加
され視感度ｎの強さの光を変調している状態を＋ｎ、負
極性の信号が印加され視感度ｎの強さの光を変調してい
る状態を−ｎとあらわす。

【０１８５】例えばＲ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１の光がＰＤ
液晶パネルに照射されており、ＲとＢ用のＰＤ液晶パネ
ル（１５ａ、１５ｃ）に正極性の信号が印加され、Ｇ用
のＰＤ液晶パネル１５ｂに負極性の信号が印加されてお
れば＋３・−６・＋１とあらわすものとする。なお、
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１はＮＴＳＣのテレビ映像の場合
であって、投写型表示装置では光源のランプ、ダイクロ
イックミラーの分光特性などにより上記比率は異なって
くる。（図３２）では＋３・−６・＋１と示されてい
る。これは、スクリーンの同一位置に重ねあわされた各
ＰＤ液晶パネルの任意の一画像に注目したとき、前記各
画素にＲ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１の光が照射され、ＲとＢ
用のＰＤ液晶パネルの画素には正極の信号が、Ｇ用のＰ
Ｄ液晶パネルの画素には負極性の信号が印加されている
ところを示している。前記各画素は１フィールド後は−
３・＋６・−１と表現される信号印加状態となる。

【０１８６】しかし、本発明の投写型表示装置では（図
１０）（図１１）または（図３９）に示す駆動方法に加
えて（図３２）に示すようにＧ光変調用の信号をＲ・Ｂ
光変調用の信号と逆極性にすることにより、フリッカが
視覚的に見えることを防止できる。なお、Ｇ光変調用の
信号を他と逆極性にしたのは、光の強度がＲ：Ｇ：Ｂ＝
３：６：１であり、信号の極性および人間の視覚を考慮
したとき（Ｒ＋Ｂ）：Ｇ＝（３＋１）：６＝４：６とな
り、ほぼ４：６（理想的には１：１がよい）でつりあう
ようにするためである。

【０１８７】以上の理由により、本発明の投写型表示装
置はフリッカが視覚的に認識されることなく、良好な画
像表示を実況している。

【０１８８】投写型表示装置は透過型スクリーン２８４
と投写装置３３２とが１つのキャビネット３３１内に収
容されたリア型投写型表示装置（図３３参照）と、反射
型スクリーンと投写装置が分離されたフロント型投写型
表示装置がある。本発明の投写型表示装置はリア型、フ
ロント型の双方に適用できるものである。たとえば、
（図１）、（図２９）、（図３０）の投写型表示装置を
（図３３）のキャビネット３３１内の光学系ブロック３
３２として配置し、ミラー１３ａおよび１３ｂで反射し
て透過型のスクリーン２８４に投写するように構成すれ
ばリア型投写型表示装置を構成できる。（図３７）（図
３８）および（図３９）において、液晶分子は正の誘電
率を持つものとして説明した。したがって、横電界がａ
ａ’の方向に生じると、液晶分子はａａ’の方向に配向
する。そのため、ｂｂ’方向の偏光が透過しやすくな
る。

【０１８９】しかし、液晶分子が負の誘電率を持つ場合
は、前記関係は逆になる。負の誘電率を持つ場合は横電
界がａａ’方向に生じると、ｂｂ’の方法に配向したの
と同等と見なすことができる。したがって、ａａ’方向
の偏光が透過しやすくなる。

【０１９０】液晶分子が正の誘電率を有する場合におい
て、（図３９）に示す駆動方法を実施すると、ａａ’方
向の偏光が透過しやすくなる。そのため、偏光板の偏光
軸を画素列方向（ｂｂ’方向）に略一致させる。また、
カラム反転駆動の場合は、前記偏光板の偏光軸を画素行
方向（ａａ’方向）に一致させる。

【０１９１】本明細書および特許請求の範囲の記載事項
は、液晶分子が正の誘電率を有するものとして記述して
いる。現実に、実用となる液晶は正の誘電率を有するも
のがほとんどである。しかし、負の誘電率の液晶を用い
ることもあり得る。したがって、負の誘電率の液晶を用
いた場合は、本発明の明細書および特許請求の範囲の記
載事項は読みかえる必要がある。具体的には、液晶が負
の誘電率を有する場合は、Ｈ反転駆動を行う場合は偏光
手段の偏光軸を画素行方法（ゲート信号線の形成方向）
とし、カラム反転駆動を行う場合は偏光手段の偏光軸を
画素列方法（ソース信号線の形成方向）にする。

【０１９２】以上のように、本明細書および特許請求の
範囲を、負の誘電率の場合に適合するように読み変えな
ければならない。本発明が意図する技術的思想として
は、変更がないからである。

【０１９３】

【発明の効果】本発明の液晶パネルは、（図２０）に示
すように信号線１４４等を遮光膜７３で被覆することに
より、信号線１４４等から発生する電界をシールドする
事ができ、さらに、横電界を防止でき、画素電極１４３
周辺部の光抜けを防止できる。したがって、表示コント
ラストを向上できる。

【０１９４】また、（図２１）に示すように遮光柱２１
１を形成することにより、信号線からの電界は、ほぼ完
全にシールドされるため、光抜けは全く発生しない。低
遮光柱２１１は液晶層１２１の膜厚を規定する機能をも
有する。つまり、液晶膜厚を規定するビーズとしての役
割をはたす。そのため、ビーズの散布は必要がない。し
たがって、ビーズ周辺部の光抜けがなく表示コントラス
トも良好である。

【０１９５】（図２２）等に示すようにカラーフィルタ
の色に対して、最適な平均粒子径にすることにより良好
な表示コントラストが得られる。また、（図２３）のよ
うに、カラーフィルタ７２でソース信号線１４４等を被
覆し、電磁シールドすれば、カラーフィルタ７２を形成
する際に、ソース信号線１４４等を同時に被覆するだけ
であるから製造上も容易である。カラーフィルタは樹脂
材料であり比較的比誘電率が低く、遮光膜７３と同様の
効果をもたせることができる。

【０１９６】（図２５）の如くソース信号線１４４上等
の水滴液晶の平均粒子径等を非常に小さくすれば電圧印
加に対して応答しなくなくなる。ソース信号線１４４上
等に遮光柱２１１を形成したのと同様の効果が得られ
る。つまり、平均粒子径が非常に小さければ、横電界に
対しても応答しない。したがって、画素周辺部等からの
光抜けがなくなる。また、常時散乱状態であるから、Ｂ
Ｍを形成したのと同様の効果が得られる。

【０１９７】ＰＢＳ等偏光手段を用いる場合は、偏光手
段の偏光軸は横電界の発生方向と一致させる。また、駆
動方式を考慮して横電界の発生方向を制御する。偏光手
段の偏光軸を横電界の発生方向と一致させることにより
画素電極１４３周辺部からの光抜けを完全に防止でき、
高コントラスト表示が行える。

【０１９８】また、本発明の表示パネルにおいて、（図
１０）（図１１）に示すようにＨ反転駆動、カラム反転
駆動を採用することにより、横電界の発生方向を規定で
きると共にフリッカの発生を防止できる。また、本発明
の投写型表示装置において、（図３２）で説明した駆動
方法を採用する事により、さらに、十分にフリッカを防
止でき、良好な画像表示を実現できる。

【０１９９】本発明の投写型表示装置において、ＰＢＳ
１４またダイクロイックプリズム１８１にＰＤ液晶パネ
ル１５が貼りつけられ、前記ＰＢＳ１４等の無効領域に
光吸収膜１７１が塗布されている。したがって、ＰＤ液
晶パネル１５で散乱された光はそのほとんどが光吸収膜
１７１に入射して吸収されるため、光変調層１２１に再
びもどり、２次散乱を発生させることはない。このた
め、表示コントラストは向上する。

【０２００】また、（図８）に示すように２枚のＰＤ液
晶パネル１５の投写画像を一画素ずらせて重ねて投写す
れば、加法混色を行なうことができ、また、２枚のＰＤ
液晶パネルでの映像信号のサンプリングを前記加法混色
を行なうのに適するように行なえば解像度を向上でき
る。また、重ねあわせた位置での画素の極性を逆極性に
しておけばフリッカの発生も防止できる。また、透明基
板４１およびＰＢＳ１４により、液晶層１２１で散乱し
た光が再び液晶層１２１にもどることがなく、表示コン
トラストを向上できる。

【０２０１】また、重ねあわせた位置での画素に印加す
る極性を互いに逆極性となるようにすることによりフリ
ッカの発生を大幅に低減でき、画像品位を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における投写型表示装置の構
成図

【図２】本発明の他の実施例における投写型表示装置の
構成図

【図３】本発明の他の実施例における投写型表示装置の
構成図

【図４】本発明のＰＤ液晶パネルの説明図

【図５】本発明の投写型表示装置の部分構成図

【図６】本発明の投写型表示装置の部分構成図

【図７】本発明のＰＤ液晶パネルの部分断面図

【図８】本発明の液晶投写型テレビの投写画像の説明図

【図９】カラーフィルタの説明図

【図１０】液晶パネルの駆動方法の説明図

【図１１】液晶パネルの駆動方法の説明図

【図１２】高分子分散液晶の説明図

【図１３】従来の投写型表示装置の構成図

【図１４】液晶パネルの断面図

【図１５】カラーフィルタの説明図

【図１６】液晶パネルの駆動回路の説明図

【図１７】本発明の投写型表示装置の光学部品の斜視図

【図１８】本発明の投写型表示装置の光学部品の斜視図

【図１９】本発明のＰＤ液晶パネルの断面図

【図２０】本発明のＰＤ液晶パネルの断面図

【図２１】本発明のＰＤ液晶パネルの断面図

【図２２】本発明のＰＤ液晶パネルの断面図

【図２３】本発明のＰＤ液晶パネルの断面図

【図２４】本発明のＰＤ液晶パネルの断面図

【図２５】本発明のＰＤ液晶パネルの断面図

【図２６】本発明のＰＤ液晶パネルの断面図

【図２７】本発明のＰＤ液晶パネルの断面図

【図２８】本発明の投写型表示装置の構成図

【図２９】本発明の投写型表示装置の構成図

【図３０】本発明の投写型表示装置の構成図

【図３１】液晶パネルの駆動回路のブロック図

【図３２】本発明の投写型表示装置の駆動回路の説明図

【図３３】リア型の投写型表示装置の説明図

【図３４】投写型表示装置の光学部品の特性図

【図３５】投写型表示装置の光学部品の特性図

【図３６】Ｐ偏光およびＳ偏光の説明図

【図３７】偏光依存性の説明図

【図３８】本発明の液晶パネルの駆動方法の説明図

【図３９】本発明の液晶パネルの駆動方法の説明図

【符号の説明】

１１ａ凹面鏡１１ｂランプ１２ＵＶＩＲカットフィルタ１２ａＵＶＩＲカットミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄミラー１４，１４ａ，１４ｂ偏光ビームスプリッタ１５ａ，１５ｂ，１３２液晶パネル１７ａ，１７ｂ偏光板１８ａ，１８ｂ，１３３投写レンズ１９匡体２０光分離面３１空気との界面３２黒色塗料４１透明板４２光結合層６１正レンズ７１ＴＦＴ７２，１５１カラーフィルタ７３遮光膜８１ａ，８１ｂ投写画面８２画素１２１，１４７液晶層１２２水滴状液晶１２３ポリマー１３１光源１３４スクリーン１４１アレイ基板１４２対向基板１４３画素電極１４４ソース信号線１４５対向電極１４６カラーフィルタ１４８ａ，１４８ｂ配向膜１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ出力切り換え回路１７１光吸収膜１７２光入出射面１８１ダイクロイックプリズム１９１容器１９２エチレングリコール液１９２ダイクロイックミラー２０１絶縁膜２０２黒ビーズ２１１遮光膜２１３電気力線２２１紫外線吸収膜２６１ａ，２６１ｂ誘電体薄膜２６１ｂ対向電極２６２反射電極２６３接続部２６４絶縁膜２８１光軸２８２補助レンズ２８３ａ入射光２８３ｂ出射光２８４スクリーン３３１キャビネット３３２光学ブロック３６１入射光３６２放線３６３振動方向３６４ダイクロイックミラー３６５Ｐ偏光軸３６６光分離面３６７Ｐ偏光３６８Ｐ偏光面３６９偏光板の偏光軸３７１液晶分子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光発生手段と、光散乱状態の変化として前記光放射手段から放射された
光を変調する複数の光変調手段と、前記光発生手段から放射される光を複数の光路に分離す
る機能と、前記複数の光変調手段からの光を合成する機
能のうち少なくとも一方の機能をもつ光分離面を有する
プリズムと、前記プリズムの無効領域に配置もしくは形成された光吸
収手段と、前記光変調手段で変調された光を投射する投射手段とを
具備し、前記光変調手段は、前記プリズムに光結合手段を介して
光学的に接続されていることを特徴とする投写型表示装
置。
【請求項２】光発生手段と、光散乱状態の変化として前記光放射手段から放射された
光を変調する複数の反射型の光変調手段と、前記光発生手段から放射される光を複数の光路に分離す
る機能と、前記複数の光変調手段からの光を合成する機
能をもつ光分離面を有するプリズムと、前記プリズムの無効領域に配置もしくは形成された光吸
収手段と、前記光変調手段で変調された光を投射する投射手段とを
具備し、前記光変調手段は、前記プリズムに光結合手段を介して
光学的に接続され、前記光変調手段は、前記光分離面で分離された光の光路
に配置され、前記光発生手段から放射され、前記光変調手段に入射す
る第１の光軸と、前記光変調手段により反射され、前記
投射手段に入射する第２の光軸とを含む平面と、前記光変調手段の中心法線と、前記プリズムの光分離合
成面の中心法線とを含む平面とが、互いに略直交するこ
とを特徴とする投写型表示装置。
【請求項３】光発生手段と、前記光発生手段が放射する光をＰ偏光の光路とＳ偏光の
光路に分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段からの光を変調する行方向および列方
向にマトリックス状に配置された画素電極を有する光変
調手段と、前記光変調手段を駆動する駆動手段と、前記光変調手段で変調された光を投射する投射手段とを
具備し、前記駆動手段は、前記光変調手段の画素電極に、行方向
または列方向に同極性の信号が保持されるように前記光
発生手段を駆動し、前記光変調手段の画素電極に行方向に同極性の信号が印
加されている際は、入射する偏光の偏光軸を列方向とな
るように、前記光変調手段が配置され、前記光変調手段の画素電極に列方向に同極性の信号が印
加されている際は、入射する偏光の偏光軸を行方向とな
るように、前記光変調手段が配置されていることを特徴
とする投写型表示装置。
【請求項４】光発生手段と、前記光発生手段が放射する光をＰ偏光の光路とＳ偏光の
光路に分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段の無効領域に配置もしくは形成された
光吸収手段と、前記偏光分離手段からの光を変調する行方向および列方
向にマトリックス状に配置された画素電極を有する光変
調手段と、前記光変調手段を駆動する駆動手段と、前記光変調手段で変調された光を投射する投射手段とを
具備し、前記光変調手段は、前記偏光分離手段に光結合手段を介
して光学的に接続され、前記駆動手段は、前記光変調手段の画素電極に、行方向
または列方向に同極性の信号が保持されるように前記光
発生手段を駆動し、前記光変調手段の画素電極に行方向に同極性の信号が印
加されている際は、入射する偏光の偏光軸を列方向とな
るように、前記光変調手段が配置され、前記光変調手段の画素電極に列方向に同極性の信号が印
加されている際は、入射する偏光の偏光軸を行方向とな
るように、前記光変調手段が配置され、前記光発生手段から放射され、前記光変調手段に入射す
る第１の光軸と、前記光変調手段により反射され、前記
投射手段に入射する第２の光軸とを含む平面と、前記光変調手段の中心法線と、前記プリズムの光分離合
成面の中心法線とを含む平面とが、互いに略直交するこ
とを特徴とする投写型表示装置。
【請求項５】複数の画素電極と、前記画素電極に接続さ
れたスイッチング素子とがマトリックス状に配置された
第１の基板と、対向電極が形成された第２の基板と、前記対向電極と画素電極間に挟持された、光散乱状態の
変化として光学像を形成する光変調層と、前記第１の基板と第２の基板のうち少なくとも一方に、
光結合手段を介して配置された透明基板と、前記画素電極に接して形成もしくは配置されたカラーフ
ィルタとを具備することを特徴とする表示パネル。
【請求項６】光変調層は高分子分散液晶からなることを
特徴とする請求項５記載の表示パネル。
【請求項７】スイッチング素子に接して遮光手段が形成
されていることを特徴とする請求項５記載の表示パネ
ル。
【請求項８】１つの光発生手段と、前記光発生手段が放射する光を第１の光路と第２の光路
に分離する光分離手段と、前記第１および第２の光路に配置され、かつ、前記光分
離手段と光学的に結合された光散乱状態の変化として光
学像を形成する第１の光変調手段および第２の光変調手
段と、前記第１および第２の光変調手段の光出射面に光学的に
結合された第１および第２の光学部品と、前記光変調手段が形成した光学像を投写する投写手段と
を具備することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項９】１つの光発生手段と、前記光発生手段が放射する光をＰ偏光の光路とＳ偏光の
光路に分離する偏光分離手段と、前記Ｐ偏光の光路に配置され、かつ、前記偏光分離手段
と光学的に結合された光散乱状態の変化として光学像を
形成する第１の光変調手段と、前記Ｓ偏光の光路に配置され、かつ前記偏光分離手段と
光学的に結合された光散乱状態の変化として光学像を形
成する第２の光変調手段と、前記第１および第２の光変調手段と光学的に結合された
第１および第２の光学部品と、前記光変調手段が形成した光学像を投写する投写手段と
を具備することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項１０】１つの光発生手段と、前記光発生手段が放射する光をＰ偏光の光路とＳ偏光の
光路に分離する第１の偏光分離手段と、前記Ｐ偏光の光路に配置され、かつ前記偏光分離手段と
光学的に結合された、光散乱状態の変化として光学像を
形成する第１の光変調手段と、前記Ｓ偏光の光路に配置され、かつ前記偏光分離手段と
光学的に結合された、光散乱状態の変化として光学像を
形成する第２の光変調手段と、前記第１の光変調手段と光学的に結合された第１の光学
部品と、前記第２の光変調手段と光学的に結合された第
２の光学部品と、前記第１および第２の光変調手段からの出射光を１つの
光路に合成する第２の偏光分離手段と、前記合成された光路の光を投写する投写手段とを具備す
ることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項１１】光変調手段は、複数の画素電極と、前記
画素電極に接続されたスイッチング素子とがマトリック
ス状に配置された第１の基板と、対向電極が形成された第２の基板と、前記対向電極と画素電極間に挟持された光散乱状態の変
化として光学像を形成する光変調層と、前記画素電極位置に対応した位置に形成されたカラーフ
ィルタとを具備することを特徴とする請求項８、９また
は１０記載の投写型表示装置。
【請求項１２】カラーフィルタは画素電極に接して形成
されていることを特徴とする請求項１１記載の投写型表
示装置。
【請求項１３】光変調層は高分子分散液晶からなること
を特徴とする請求項１１記載の投写型表示装置。
【請求項１４】光学部品は透明板であり、投写手段が集
光する光が通過する領域以外の部分に光吸収膜が形成さ
れていることを特徴とする請求項８、９または１０記載
の投写型表示装置。
【請求項１５】光学部品は透明板であり、投写手段が集
光する光が通過する領域以外の部分に光吸収膜が形成さ
れ、光変調手段の表示領域の最大径をｄ、透明板の屈折
率をｎとしたとき、前記透明板の厚みｔは次式の条件を
満足することを特徴とする請求項８、９または１０記載
の投写型表示装置。【数１】
【請求項１６】光学部品は凹レンズであることを特徴と
する請求項８、９または１０記載の投写型表示装置。
【請求項１７】光学部品は、凹レンズと前記凹レンズに
近接して配置された凸レンズの構成であることを特徴と
する請求項８、９または１０記載の投写型表示装置。
【請求項１８】光変調手段の光出射面から投写手段との
光路に偏光板または偏光フィルムが配置されていること
を特徴とする請求項９記載の投写型表示装置。
【請求項１９】スイッチング素子上に遮光手段が形成さ
れていることを特徴とする請求項１１記載の投写型表示
装置。
【請求項２０】光変調手段はモザイク状のカラーフィル
タを具備していることを特徴とする請求項８、９または
１０記載の投写型表示装置。
【請求項２１】１つの光発生手段と、前記光発生手段が放射する光を第１の光路と第２の光路
に分離する光分離手段と、前記第１および第２の光路に配置され、かつ前記光分離
手段と光学的に結合された第１および第２の光変調手段
と、前記光変調手段を駆動する駆動手段と、前記第１および第２の光変調手段が形成した第１および
第２の光学像を略同一位置に投写する投写手段とを具備
し、前記光変調手段は赤色、緑色および青色の３原色のモザ
イク状のカラーフィルタを具備して光散乱状態の変化と
して光学像を形成し、投写された第１の光学像の任意の第１の画素の色と、前
記画素位置に投写される第２の光学像の第２画素の色と
が異なっていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２２】駆動手段により第１の画素に書き込まれ
る映像信号の位相と、第２の画素の書き込まれる映像信
号の位相とが逆極性であることを特徴とする請求項２１
記載の投写型表示装置。
【請求項２３】第１の光学像と第２の光学像とが一画素
または半画素ずれた位置に投写されることを特徴とする
請求項２１記載の投写型表示装置。
【請求項２４】第１および第２の光変調手段は高分子分
散液晶パネルであることを特徴とする請求項２１記載の
投写型表示装置。
【請求項２５】第１の光変調手段のカラーフィルタの色
配置と、第２の光変調手段のカラーフィルタの色配置と
が異なることを特徴とする請求項２１記載の投写型表示
装置。
【請求項２６】第１および第２の光学像は一画素列以上
ずらせて同一面上に投写され、かつ第１および第２の光
変調手段は一カラム反転駆動方式で駆動されていること
を特徴とする請求項８、９、１０または１１記載の投写
型表示装置。
【請求項２７】第１および第２の光学像は一画素行以上
ずらせて同一面上に投写され、かつ第１および第２の光
変調手段は一ライン反転駆動方式で駆動されていること
を特徴とする請求項８、９、１０または１１記載の表示
装置。
【請求項２８】画素電極に接してカラーフィルタが形成
されていることを特徴とする請求項１１記載の投写型表
示装置。