JPH08160377A - 投射型液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ３種の液晶パネルで変調された光を合成した
際の色バランスのくずれがなくしかも３種の液晶パネル
を簡易に形成できるようにする。 【構成】 赤用、緑用、青用の３種の液晶パネルを備え
た３板方式の投射型液晶表示装置の製造方法において、
一対のガラス基板の表面にそれぞれ配向膜を形成し、こ
れらガラス基板内における配向膜間に液晶を注入、封止
して上記した３種の液晶パネルを形成する工程（ＳＴ
４、ＳＴ５）に際し、予め、３種の液晶パネルごとの電
圧−透過率特性と液晶のプレチルト角との関係を調べる
（ＳＴ１）。その結果に基づき、３種の液晶パネルのす
べての電圧−透過率特性が所定の電圧の範囲でほぼ一致
するときの液晶のプレチルト角を３種の液晶パネルごと
に求める（ＳＴ２）。そして、３種の液晶パネルの形成
ごとに、その液晶が上記求めたプレチルト角を発現する
ように上記した配向膜を形成する（ＳＴ３、ＳＴ４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤用、緑用、青用の３
種の液晶パネルを備えた３板方式の投射型液晶表示装置
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】赤用、緑用、青用の３種の液晶パネルを
備えたいわゆる３板方式の投射型液晶表示装置は、赤、
緑、青の各色光となる所定波長の光を各色用の液晶パネ
ルにそれぞれ入射させ、これら液晶パネルで変調された
光を合成してスクリーン上に投射するものである。

【０００３】このような３板方式の投射型液晶表示装置
では、３種の液晶パネルごとの電圧−透過率特性が所定
の電圧の範囲、すなわちダイナミックレンジにおいて３
種の液晶パネルすべてで一致しないと、液晶パネルで変
調された光を合成した際に色バランスがくずれて色むら
が生じ、画質が低下する。このため従来では、透過率の
波長依存性を考慮しつつ液晶パネルごとに、透過率を決
定するパラメータとなる液晶の屈折率異方性（Δｎ）や
セルギャップ（ｄ）を調整することにより、３種の液晶
パネルすべての電圧−透過率特性がダイナミックレンジ
でほぼ一致するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記投射型
の液晶表示装置では、その液晶パネルを形成する場合、
通常、１つの液晶パネルに用いる液晶として複数種の液
晶材料の混合物を用いるので、混合された液晶の屈折率
異方性のみが所定の値になり、他の物性値が同一となる
ように液晶材料を選定するのは非常に困難である。

【０００５】また、液晶パネルごとにセルギャップを調
整する方法、すなわちマルチギャップとする方法では、
例えば高精細の液晶表示装置を製造する場合に以下の問
題がある。すなわち、高精細の液晶表示装置では、液晶
セル面内においてスペーサを使用しないことが前提とな
ることからギャップの制御が難しく、液晶パネルごとに
ギャップを作り分けできにくくなる。本発明は上記課題
を解決するためになされたものであり、３種の液晶パネ
ルで変調された光を合成した際の色バランスのくずれが
なくしかも３種の液晶パネルを簡易に形成できる投射型
液晶表示装置の製造方法を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成すべく鋭意研究の結果、以下の知見を得た。一般に液
晶パネルでは、例えばねじれネマティック液晶を用いた
場合、セルギャップ（ｄ）などのパネル構造や使用され
ている液晶の物性値が同一であれば、その電圧−透過率
特性は液晶のプレチルト角が大きくなるのに伴って低電
圧側にシフトするだけであり、急峻度値（γ）やその他
の基本的特性は３種の液晶パネルでほとんど変化しな
い。そして、このような知見に基づき、本発明を完成さ
せたのである。

【０００７】すなわち、本発明では、液晶パネルの形成
に際し、予め、３種の液晶パネルごとの電圧−透過率特
性と液晶のプレチルト角との関係に基づき、３種の液晶
パネルのすべての電圧−透過率特性が所定の電圧の範囲
でほぼ一致するときの液晶のプレチルト角を３種の液晶
パネルごとに求め、３種の液晶パネルの形成ごとに、そ
の液晶が上記求めたプレチルト角を発現するように配向
膜を形成することを前記課題の解決手段としている。

【０００８】

【作用】本発明の投射型液晶表示装置の製造方法によれ
ば、各液晶パネルの配向膜の形成を、３種の液晶パネル
のすべての電圧−透過率特性が所定の電圧の範囲でほぼ
一致するように行うものである。したがって、得られた
３種の液晶パネルを備えてなる投射型液晶表示装置にあ
っては、各液晶パネルで変調しこれから合成した光の色
バランスのくずれることなく、良好なものとなる。また
本発明の投射型液晶表示装置の製造方法では、３種の液
晶パネルごとに液晶のプレチルト角を調整することによ
って、３種の液晶パネルのすべての電圧−透過率特性を
ほぼ一致させることから、パネル構造や液晶の物性値を
同一とするので、液晶パネルごとにセルギャップを作り
分けたり、液晶パネルごとに用いる液晶材料を選定する
必要がなくなる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る投射型液晶表示装置の製
造方法の実施例を図面に基づいて説明するが、これに先
立ち、本実施例方法が適用される３板方式の投射型液晶
表示装置の一構成例を図４を用いて説明する。なお、図
４においてＲは赤色光、Ｇは緑色光、Ｂは青色光をそれ
ぞれ示している。

【００１０】図４に示すように、３板方式の投射型液晶
表示装置は主に、光源１、コールドミラー２、ＵＶ／Ｉ
Ｒカットフィルタ３、赤色光反射ダイクロイックミラー
４、青色光反射ダイクロイックミラー５、緑色光反射ダ
イクロイックミラー６、全反射ミラー７、赤色用の液晶
パネル８、青色用の液晶パネル９、緑色用の液晶パネル
１０、コンデンサーレンズ１１および投射レンズ１２か
ら構成されている。

【００１１】このような投射型液晶表示装置の動作を説
明すると、まず、光源１から発光された光がコールドミ
ラー２で反射されてＵＶ／ＩＲカットフィルタ３を通過
し、赤色光反射ダイクロイックミラー４に入射する。赤
色光反射ダイクロイックミラー４では、赤色光Ｒとなる
所定の波長の光だけが反射によって分離され、分離され
たこの赤色光Ｒはさらに全反射ミラー７およびコンデン
サーレンズ１１を介して赤色用の液晶パネル８に入射
し、そこで変調される。

【００１２】また、赤色光反射ダイクロイックミラー４
を通過した光は、青色光反射ダイクロイックミラー５に
入射し、そこで青色光Ｂとなる所定の波長の光だけが反
射によって分離される。この分離された青色光Ｂは、コ
ンデンサーレンズ１１を介して青色用の液晶パネル９に
入射し、変調される。そして、上記赤色用の液晶パネル
８にて変調された赤色光Ｒと青色用の液晶パネル９にて
変調された青色光Ｂとは、青色光反射ダイクロイックミ
ラー５に入射し、そこで合成されて緑色光反射ダイクロ
イックミラー６に入射する。

【００１３】一方、青色光反射ダイクロイックミラー５
を通過した光、つまり緑色光Ｇは、コンデンサーレンズ
１１を介して緑色用の液晶パネル１０に入射してそこで
変調された後、全反射ミラー７で反射され、さらに緑色
光反射ダイクロイックミラー６に入射する。そして、緑
色光反射ダイクロイックミラー６にて、前述した赤色光
Ｒおよび青色光Ｂの合成光に緑色光Ｇが合成され、得ら
れた赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの合成光は、投射レ
ンズ１２で拡大されて図示しないスクリーンに投射され
る。

【００１４】なお、上記装置では、各液晶パネル８、
９、１０の光の入射側にぞれぞれコンデンサーレンズ１
１を配置しているが、各液晶パネル８、９、１０の光の
入射側に配置せずに光源１とＵＶ／ＩＲカットフィルタ
３との間にのみコンデンサーレンズ１１を配置させるこ
とも可能である。

【００１５】ところで、本発明は、前述したごとくこの
ような３種の液晶パネル８、９、１０を備えた３板方式
の投射型液晶表示装置の製造に適用される方法である。
なお、本発明は特に赤用、緑用、青用の３種の液晶パネ
ルの形成工程についてのみ従来の製造方法と異なるもの
であり、他の工程については従来と同様であるので、そ
の説明は省略する。以下に、本発明の一実施例を図１に
示す工程図を用いて説明する。なお、ここでは、フッ素
系のねじれネマティク（ＴＮ）液晶を用いたＴＦＴ（薄
膜トランジスタ）型液晶パネルを形成する場合について
述べる。

【００１６】まず図１のステップ（以下、ＳＴと記す）
１に示すように、液晶パネルの形成工程に先立ち、予
め、３種の液晶パネルごとの電圧−透過率特性と液晶の
プレチルト角との関係をシュミレーション解析などを行
うことによって調べる。具体的には、形成しようとする
各液晶パネルにおいて、液晶のプレチルト角が１°変化
すると、電圧−透過率特性を示す曲線（以下、電圧−透
過率曲線と記す）がどのくらい電圧シフトするのか、そ
の電圧シフト量を見積もる。このとき、赤用の液晶パネ
ルへの入射光として６２０ｎｍ付近の波長の赤色光を用
い、緑用の液晶パネルへの入射光として５５０ｎｍ付近
の波長の緑色光、青用の液晶パネルへの入射光として４
６０ｎｍ付近の波長の青色光を用いる。

【００１７】次いでＳＴ２では、ＳＴ１で調べた３種の
液晶パネルごとの電圧−透過率特性と液晶のプレチルト
角との関係に基づいて、３種の液晶パネルのすべての電
圧−透過率特性が所定の電圧の範囲、すなわちダイナミ
ックレンジ（１．５Ｖ〜５．０Ｖ）でほぼ一致するとき
の液晶のプレチルト角を、３種の液晶パネルごとに求め
る。

【００１８】ＳＴ２で求められる３種の液晶パネルにお
ける液晶のプレチルト角の組合せ例を表１に示す。

【表１】

【００１９】表１に示した３種の液晶パネルにおける液
晶のプレチルト角の組合せ例では、赤用の液晶パネルの
プレチルト角をＮ°とすると、緑用の液晶パネルではプ
レチルト角が（Ｎ＋１）°、青用の液晶パネルではプレ
チルト角が（Ｎ＋５）°の関係が得られている。

【００２０】次に、ＳＴ３では、３種の液晶パネルの各
液晶がＳＴ２で求めたプレチルト角を発現するような配
向膜を形成する配向剤をそれぞれ選定する。配向剤とし
ては、該配向剤を用いて配向膜を形成した場合に１〜１
０°相当まで安定的に液晶がプレチルト角を発現するポ
リイミド系樹脂のものがすでに実用化されており、その
中から各液晶パネルごとに所望の配向剤を選定すること
ができる。

【００２１】配向剤の一例を以下に示す。

【化１】 上記に示す配向剤は、脂環式テトラカルボン酸無水物の
構造を有していることにより溶媒に対する可溶性を備え
たものであり、主骨格の一部を形成するジアミン（上記
式中のＲ）の種類によって、液晶のプレチルト角の発現
レベルが変化するものである。ここでは、上記に示す構
造を有しかつ式中のＲに異なる種類のジアミンが付加さ
れた３種のポリイミド系樹脂を各液晶パネルごとの配向
剤として用いる。

【００２２】次に、ＳＴ４では、各液晶パネル形成用の
一対のガラス基板の表面にそれぞれ、ＳＴ３で液晶パネ
ルごとに選定した配向剤を用いて配向膜を形成する。配
向膜の形成方法は、一般に行われている転写式印刷な
ど、公知の手法が採用される。その後、各液晶パネル形
成用の一対のガラス基板に形成された配向膜に、一定の
ラビング処理を施す。なお、配向膜を形成する一対のガ
ラス基板については、予めその表面にトランジスタアレ
イやダイオードアレイなどが作製されているものを用い
る。

【００２３】ＳＴ４に示す配向膜の形成後は、通常の液
晶パネルの形成工程と同様に、各一対のガラス基板にお
いて液晶の注入、封止を行う。すなわち、ＳＴ５に示す
ように、一対のガラス基板を配向膜を対向させかつ所定
のギャップ（ｄ）を隔てて貼り合わせた後、配向膜間に
フッ素系液晶を注入し、封止する。このとき、３種の液
晶パネルそれぞれの一対のガラス基板間のギャップはほ
ぼ同一とし、また３種の液晶パネルで同じフッ素系液晶
を用いる。以上の工程により、赤用、緑用、青用の３種
の液晶パネルが形成される。

【００２４】上記実施例方法においては、予め、３種の
液晶パネルのすべての電圧−透過率特性がダイナミック
レンジでほぼ一致するときの液晶のプレチルト角を３種
の液晶パネルごとに求め、３種の液晶パネルの各液晶が
求めたプレチルト角を発現する配向剤で各液晶パネルの
配向膜を形成する。このため、形成された３種の液晶パ
ネルにおいては、３種の液晶パネルのすべての電圧−透
過率特性がダイナミックレンジでほぼ一致するので、こ
のような３種の液晶パネルを備えた投射式液晶表示装置
では各液晶パネルで変調された光を合成した際の色バラ
ンスのくずれがなくなる。

【００２５】図２は第１実施例により形成される３種の
液晶パネルの電圧−透過率特性を示すグラフであり、各
液晶パネルにおける液晶のプレチルト角を赤用を４．０
°、緑用を５．０、青用を９．０°に調整した場合を示
したものである。また、３種の液晶パネルに用いるフッ
素系液晶材料の屈折率異方性（Δｎ）を０．１２０と
し、セルギャップ（ｄ）を４．０μｍとした場合につい
て示している。

【００２６】また図３は比較例としての赤用、緑用、青
用の３種の液晶パネルセルの電圧−透過率特性を示すグ
ラフであり、３種の液晶パネルにおけるセルギャップや
液晶材料を同一とし、いずれの液晶パネルにおいても液
晶のプレチルト角を４．０°とした場合を示したもので
あり、第１実施例と同様、液晶材料の屈折率異方性（Δ
ｎ）は０．１２とし、セルギャップ（ｄ）は最も視認度
の高い波長５５０ｎｍを使用したときに１次最小条件と
なる値、すなわちｄ＝４．０μｍとしている。

【００２７】なお、図２および図３においては、電圧
（Ｖ）を横軸にとり、透過率（Ｔ）を縦軸にとってお
り、赤用の液晶パネルの曲線をＲ、緑用の液晶パネルの
曲線をＧ、青用の液晶パネルの曲線をＢで示している。

【００２８】図２から明らかなように、赤用、緑用、青
用の３種の液晶パネルにおける電圧−透過率特性は、ダ
イナミックレンジ（１．５Ｖ〜５．０Ｖ）においてほぼ
一致する結果が得られている。実際に３種の液晶パネル
からの光を合成して投射したところ、色むらのない映
像、すなわちコントラストが明確で色純度の高い映像が
得られた。またスクリーン上に映し出された映像は、階
調表示時も色むらのない鮮明なものとなった。

【００２９】一方、図３に示す比較例では、ダイナミッ
クレンジ（１．５Ｖ〜５．０Ｖ）における電圧−透過率
特性が３種の液晶パネルで大きくずれ、特に青用の液晶
パネルではその傾向が著しい。実際に３種の液晶パネル
からの光を合成して投射した映像では、色バランスのく
ずれにより生じる各色混合による画質劣化が確認され
た。

【００３０】以上の結果からも明らかなように、第１実
施例で形成される液晶パネルでは、３種の液晶パネルの
すべての電圧−透過率特性が所定の電圧の範囲でほぼ一
致することから、このような液晶パネルを備えた３板方
式の投射式液晶表示装置では各液晶パネルで変調された
光を合成した際の色バランスのくずれがなくなるので、
色むらのない高画質の映像を得ることができる。

【００３１】また上記した方法では、３種の液晶パネル
ごとにその液晶プレチルト角を調整することから、３種
の液晶パネルすべてでセルギャップを同一としかつ同じ
液晶を用いることができるので、従来のように液晶パネ
ルごとにセルギャップを作り分けたり、液晶パネルごと
に用いる液晶材料を選定する必要がなく、３種の液晶パ
ネルを非常に簡易に形成することができる。

【００３２】なお、本実施例では、３種の液晶パネルに
おける液晶のプレチルト角を、液晶パネルごとに異なる
配向剤を用いることによって調整しているが、３種の液
晶パネルの各液晶が所望のプレチルト角を発現するよう
に配向膜が形成されれば上記実施例方法に限定されな
い。例えば斜め蒸着法やラビング処理を制御することに
よって、３種の液晶パネルの各液晶が所望のプレチルト
角を発現するような配向膜を形成することができる。ま
た、本実施例ではダイナミックレンジを１．５Ｖ〜５．
０Ｖとしたが、液晶のタイプが低電圧用であれば上記よ
り低い電圧、例えば１．２Ｖ〜がダイナミックレンジと
して適用される。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の投射型液晶
表示装置の製造方法では、予め、３種の液晶パネルのす
べての電圧−透過率特性が所定の電圧の範囲でほぼ一致
するときの液晶のプレチルト角を３種の液晶パネルごと
に求め、３種の液晶パネルの各液晶が求めたプレチルト
角を発現するように各液晶パネルの配向膜を形成するこ
とにより、３種の液晶パネルの各液晶のプレチルト角を
調整し、形成した３種の液晶パネルのすべての電圧−透
過率特性を所定の電圧の範囲でほぼ一致させる。このた
め、上記３種の液晶パネルを備えた投射式液晶表示装置
では各液晶パネルで変調された光を合成した際の色バラ
ンスのくずれがなくなるので、例えば３色を構成してな
る白色などにも色むらがなくなり、したがって高画質の
映像を得ることができる。また本発明では、３種の液晶
パネルごとに液晶のプレチルト角を調整することによっ
て、３種の液晶パネルのすべての電圧−透過率特性をほ
ぼ一致させることから、３種の液晶パネルすべてでセル
ギャップを同一としかつ同じ液晶を用いることができる
ので、３種の液晶パネルを非常に簡易に形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す工程図である。

【図２】３種の液晶パネルの電圧−透過率特性のグラフ
である。

【図３】比較例における電圧−透過率特性のグラフであ
る。

【図４】投射型液晶表示装置の一構成例を示す模式図で
ある。

【符号の説明】

８ 赤用の液晶パネル ９ 緑用の液晶パネル １０ 青用の液晶パネル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤用、緑用、青用の３種の液晶パネルを
   備えた３板方式の投射型液晶表示装置の製造方法におい
   て、 一対のガラス基板の表面にそれぞれ配向膜を形成し、こ
   れらガラス基板内における配向膜間に液晶を注入、封止
   して３種の液晶パネルを形成するに際し、 予め、前記３種の液晶パネルごとの電圧−透過率特性と
   前記液晶のプレチルト角との関係に基づき、前記３種の
   液晶パネルのすべての前記電圧−透過率特性が所定の電
   圧の範囲でほぼ一致するときの前記液晶のプレチルト角
   を前記３種の液晶パネルごとに求め、 該３種の液晶パネルの形成ごとに、その液晶が前記求め
   たプレチルト角を発現するように前記配向膜を形成する
   ことを特徴とする投射型液晶表示装置の製造方法。