JPH0829758A

JPH0829758A - 表示パネルおよびそれを用いた投写型表示装置

Info

Publication number: JPH0829758A
Application number: JP16206894A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; 博司高原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1994-07-14
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】画素電極の周辺で発生する横電界が原因となる
不必要な光抜けを阻止できる表示パネルを提供するこ
と。【構成】光変調層４を備えるサンドイッチ構造のＰＤ表
示パネル１において、第２基板３の内面において第１基
板２にマトリックス状に設けられる画素電極５それぞれ
の間の位置に対応して、マイクロレンズ９が設けられて
いる。【効果】これにより、画素電極５間で発生するいわゆる
横電界が原因となる入射光はマイクロレンズ９により屈
折されるので、真っすぐに出射されなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サンドイッチ構造の表
示パネルおよびそれをライトバルブとして用いて画像を
スクリーン上に拡大投映する投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば液晶表示パネルは、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。こ
れに対して、近年では、小型の液晶表示パネルの表示画
像を投写レンズなどによりスクリーンに拡大投映し、大
画面の表示画像を得る投写型表示装置が注目をあつめて
いる。現在、商品化されている投写型表示装置に備える
液晶表示パネルは、光変調層として液晶の旋光特性を利
用したツイストネマティック（以後、ＴＮと称する）モ
ード液晶を用いている。

【０００３】このＴＮモード液晶を用いた表示パネル
（以下、ＴＮ液晶表示パネルと称する）を図１３および
図１４に示して説明する。図１３は、ＴＮ液晶表示パネ
ルの縦断面図、図１４は、第１基板の平面図である。図
例のＴＮ液晶表示パネル５０は、主として、透明なガラ
ス基板からなる第１基板５１と、透明なガラス基板から
なる第２基板５２と、ＴＮモード液晶からなる光変調層
５３とを具備している。第１基板５１と第２基板５２と
は、互いに平行に非接触例えば４〜６μｍの隙間を介し
て対向されており、この対向隙間に光変調層５３が介装
されている。

【０００４】第１基板５１の内面には、ＩＴＯなどから
なる透明な画素電極５４がマトリックス状に形成されて
おり、これら各画素電極５４間には金属薄膜からなるソ
ース信号線５５、ゲート信号線５６が画素電極５４に対
して非接触に形成され、画素電極５４の個々と両信号線
５５，５６との間にそれぞれ信号印加用のスイッチング
素子（ＴＦＴと称する薄膜トランジスタ）５７が形成さ
れている。

【０００５】第２基板５２の内面全面には、ＩＴＯなど
からなる透明な対向電極５８が形成されており、この対
向電極５８上において第１基板５１の画素電極５４それ
ぞれの離間領域に対応した位置にはクロムなどで形成さ
れた遮光性を有するブラックマトリックス（以下、ＢＭ
と称する）５９が形成されている。

【０００６】これら、第１基板５１の内面の最外表面お
よび第２基板５２の内面の最外表面は、配向膜６０，６
１で被覆されている。

【０００７】このようなＴＮ液晶表示パネル５０を備え
る従来の投写型表示装置７０を図１５に示して説明す
る。図１５は、投写型表示装置の概略構成図である。図
中、７１は集光光学系、７２は赤外線および紫外線を反
射させるＵＶＩＲカットフィルタ、７３Ａは青色光を反
射し緑色光および赤色光を透過するダイクロイックミラ
ー（以下、第１ＤＭと称する）、７３Ｂは緑色光を反射
し赤色光および青色光を透過するダイクロイックミラー
（以下、第２ＤＭと称する）、７３Ｃは赤色光を反射し
緑色光および青色光を透過するダイクロイックミラー
（以下、第３ＤＭと称する）、７４Ａ〜７４Ｃは入射光
を直線偏光にするための偏光板、７５Ａ〜７５ＣはＴＮ
表示パネル５０で変調された光を検出するための検光用
偏光板、７６Ａ〜７６Ｃは入射光を図示省略のスクリー
ンの同一位置に重ね合わせるように拡大投映する投写レ
ンズである。

【０００８】ここでＴＮ液晶表示パネル５０は、偏光板
７４Ａ〜７４Ｃと検光用偏光板７５Ａ〜７５Ｃとの間に
それぞれ配置されており、その第２基板５２を光入射側
つまり偏光板７４Ａ〜７４Ｃ側に向けた状態とされる
が、その反対の状態とする場合もある。

【０００９】次に、動作を説明する。まず、集光光学系
７１から出射された白色光は第１ＤＭ７３Ａにより青色
光が反射され、この青色光は偏光板７４Ａに入射され
る。第１ＤＭ７３Ａを透過した光は第２ＤＭ７３Ｂによ
り緑色光が反射され偏光板７４Ｂに入射する。また、第
３ＤＭ７３Ｃにより赤色光が反射され偏光板７４Ｃに入
射する。偏光板７４Ａ〜７４Ｃ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
を揃えて各ＴＮ液晶表示パネル５０の第２基板５２側か
ら照射させる。この際、５０％以上の光は偏光板７４Ａ
〜７４Ｃで吸収され、透過光は入射光の半分以下となっ
てしまう。各ＴＮ液晶表示パネル５０では、入射光を映
像信号に基づいて変調する。この変調された光はその変
調度合により検光用偏光板７５Ａ〜７５Ｃを透過し、投
写レンズ７６Ａ〜７６Ｃに入射して、この投写レンズ７
６Ａ〜７６Ｃにより図示省略のスクリーンの同一位置に
重ね合わせるようにして拡大投映される。

【００１０】このように、ＴＮ液晶表示パネル５０を用
いる投写型表示装置７０では、ＴＮ液晶表示パネル５０
の前後に、偏光板（７４Ａ〜７４Ｃ）および検光用偏光
板（７５Ａ〜７５Ｃ）の２枚の偏光板を配置する必要が
あり、これら全体の光の透過率が低減されるために、高
輝度表示ができなくなる。なぜなら、ＴＮ液晶表示パネ
ル５０の画素開口率を１００％とし、偏光板（７４Ａ〜
７４Ｃ）に入射する光量を１とすると、偏光板（７４Ａ
〜７４Ｃ）より出射する光量が４０％となり、ＴＮ液晶
表示パネル５０の透過率が８０％となり、検光用偏光板
（７５Ａ〜７５Ｃ）の透過率は８０％となるから、全体
としての透過率は０．４×０．８×０．８＝約２５％と
なる。

【００１１】なお、偏光板（７４Ａ〜７４Ｃ、７５Ａ〜
７５Ｃ）で損失した光は、ほとんどが偏光板（７４Ａ〜
７４Ｃ、７５Ａ〜７５Ｃ）に吸収されて熱に変換される
ために、この熱によって偏光板自身が加熱されだけでな
く、輻射熱等によりＴＮ液晶表示パネル５０も加熱され
るようになる。特に、前述の投写型表示装置７０の場
合、一般的に、偏光板に入射する光量が数万ルクス以上
となるため、偏光板およびＴＮ液晶表示パネル等が高温
状態となり、短期間で著しい性能劣化を引き起こしやす
くなる。

【００１２】このような理由から、ＴＮ液晶表示パネル
５０に代わるものとして、高分子分散液晶表示パネルが
考えられている。この高分子分散液晶表示パネルでは、
ＴＮ液晶表示パネル５０では必要不可欠な偏光板を用い
ずに済むため、高輝度表示を実現できるようになる。

【００１３】従来の高分子分散液晶表示パネルの構成
は、図１３および図１４に示したＴＮ液晶表示パネル５
０の構成とほぼ同じである。差異としては、高分子分散
液晶表示パネルの場合、配向膜６０，６１が不要である
ことと、光変調層５３を高分子分散液晶としていること
である。

【００１４】この高分子分散液晶は、大きく分けて、水
滴状の液晶が高分子中に不連続な状態で分散しているタ
イプ（ＰＤＬＣタイプと称する）と、液晶中に高分子の
ネットワークを張り巡らせてあたかもスポンジに液晶を
含ませたようなタイプ（ＰＮＬＣタイプと称する）とが
ある。そして、前者のタイプを用いたものをＰＤ表示パ
ネルと称し、後者のタイプを用いたものをＰＮ表示パネ
ルと称する。これらＰＤＬＣタイプおよびＰＮＬＣタイ
プを総称して高分子分散液晶と称し、ＰＤ表示パネルお
よびＰＮ表示パネルを総称して高分子分散液晶表示パネ
ルと称する。

【００１５】これらの高分子分散液晶表示パネルで画像
を表示するためには、光の散乱・透過を制御することに
より行う。つまり、ＰＤＬＣタイプは、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揃う。液晶が一定方向に配向し
たときの屈折率を予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。一方のＰＮＬＣタイ
プは、液晶分子の配向の不規則さそのものを使う。電圧
を印加していない状態つまり不規則な配向状態では入射
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。

【００１６】なお、前述のＰＤＬＣタイプやＰＮＬＣタ
イプ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。そこで、高分子分散液晶の具体的な動作につい
て、ＰＤ表示パネルを例に挙げて説明する。図１６およ
び図１７は、ＰＤ表示パネルでの動作説明図である。図
示するように、光変調層５３は、ポリマー５３１中に水
滴状液晶５３２を分散させた構成であり、図示省略のス
イッチング素子のオン、オフにより画素電極５４に電圧
を印加させて、画素電極５４上の水滴状液晶５３２の液
晶配向方向を可変させて光を変調するようになってい
る。つまり、電圧を印加していない状態では、図１６に
示すように、それぞれの水滴状液晶４２の液晶分子が不
規則な方向に配向している。この状態ではポリマー５３
１と水滴状液晶５３２とに屈折率差が生じ、入射光は散
乱する。ここで画素電極５４に電圧を印加すると、図１
７に示すように、水滴状液晶５３２の液晶分子が規則的
な一定方向に配向される。この状態での水滴状液晶５３
２の屈折率をあらかじめポリマー５３１の屈折率と合わ
せておくと、入射光は散乱せずに第１基板５１側から出
射する。

【００１７】このようなＰＤ表示パネルの製造方法とし
ては、第１基板５１と第２基板５２との間の隙間に、紫
外線硬化樹脂と水滴状液晶４２を混合させた溶液を注入
してから、第２基板５２または第１基板５１側より紫外
線光を照射する。紫外線光が照射されると、紫外線硬化
樹脂はその樹脂成分が硬化してポリマー５３１となり、
水滴状液晶５３２それぞれが分散されるようになる。

【００１８】なお、ＰＮ表示パネルの場合も、製造時に
紫外線光が照射される。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した高
分子分散液晶表示パネルの場合、下記するような不都合
がある。

【００２０】つまり、高分子分散液晶表示パネルにおい
て、ＴＮ液晶表示パネル５０と同様に、第２基板５２の
対向電極５８にＢＭ５９を形成していると、第２基板５
２側から紫外線光を照射したときは、ＢＭ５９の下の領
域の高分子分散液晶の溶液に対して紫外線光が照射され
なくなる。一方、第１基板５１側から紫外線光を照射し
たときは、金属薄膜からなるソース信号線５５およびゲ
ート信号線５６の上の領域の高分子分散液晶の溶液に対
して紫外線光が照射されなくなる。この紫外線光が照射
されない領域の前記溶液中の樹脂は硬化されないので、
硬化しない部分周辺での水滴状液晶５３２の大きさが大
きくなるなど、表示パネルの安定性を悪化させるととも
に経時変化を引き起こす。そのため、光変調層５３の散
乱特性が低下して光透過時においてＢＭ５９周辺から光
もれが発生することになる。

【００２１】これに対して、ＢＭ５９を形成せずに、紫
外線光の照射を第２基板５２側から行うようにすれば、
高分子分散液晶の溶液の樹脂硬化を均一に行えるように
なるけれども、この場合、下記するような理由により発
生する画素電極５４とソース信号線５５およびゲート信
号線５６との間の離間領域からの光抜けを遮断すること
ができない。この光抜けは、表示コントラストの低下に
直結するので、好ましくない。また、入射光や光変調層
５３で散乱された光がスイッチング素子５７に入射し
て、誤動作を誘発することも懸念される。

【００２２】つまり、必要に応じて電圧が印加される画
素電極５４と、スイッチング素子５７への信号電圧が常
時印加されるソース信号線５５およびゲート信号線５６
との間に電位差が生じていると、図１８に示すような電
気力線Ｅが発生する。このように光変調層５３内を第１
基板５１と平行に発生する電界を横電界と呼ぶ。この電
気力線Ｅの強度が所定値以上の時（例えば画素電極５４
に電圧を印加していない光遮断状態の時）、水滴状液晶
５３２の液晶分子５３３が、図１９に示すように、電気
力線Ｅに沿うａ−ａ’方向に配向する。

【００２３】ここで、液晶分子５３３の長軸方向の屈折
率はｎ_eであり、短軸方向の屈折率はｎ_oであり、ｎ_e＞
ｎ_oなる関係がある。ポリマー５３１の屈折率ｎ_pと前述
の屈折率ｎ_oとは略一致させている。今、液晶分子５３
３の長軸がａ−ａ’方向に配向しているとすると、光の
成分のうちｂ−ｂ’方向はｎ_o≒ｎ_pとなるから、入射光
はほぼそのまま透過する。ａ−ａ’方向は液晶分子の屈
折率はｎ_eでポリマー５３１の屈折率はｎ_pであるから、
ｎ_p≠ｎ_eであるから、入射光は散乱する。要するに、横
電界が発生してそれに沿って液晶分子５３３が配向すれ
ば理論上は５０％の光が透過する。実際は、液晶分子５
３３は横電界に完全に配向するものではないから、それ
よりは小さくなる。いずれにせよ、横電界が発生した箇
所に入射した光は偏光依存性をもって出射される。

【００２４】以上説明したように、高分子分散液晶表示
パネルにおいて、ＢＭ５９を形成していると、ＢＭ５９
の下方に高分子分散液晶の未硬化部分が残って散乱特性
が低下するためにＢＭ５９の周辺から光もれが発生する
ことになり、また、ＢＭ５９を形成していないと、画素
電極５４とソース信号線５５およびゲート信号線５６と
の間に発生する横電界が原因となる画素電極５４の周辺
からの光抜けを遮断できなくなる。このような従来の高
分子分散液晶表示パネルを投写型表示装置に用いると、
高分子分散液晶表示パネルからの不必要な光抜け（正規
の映像信号で変調した光でない）が画像ノイズとなり、
鮮明な画像表示ができなくなる。このような理由から、
現状では、投写型表示装置には、ＴＮ液晶表示パネル５
０を使用せざるを得ず、高輝度表示が実現できない。

【００２５】なお、ＴＮ液晶表示パネル５０の場合で
も、ＢＭ５９を形成していないと、やはり、前述した高
分子分散液晶表示パネルと同様、画素電極と信号線との
間に発生する横電界が原因となる画素電極５４の周辺か
らの光抜けを遮断できなくなるので、このＢＭ５９は必
要不可欠となっている。また、このＢＭ５９は、表示パ
ネルの開口面積を狭めることにもなっている。

【００２６】したがって、本発明は、画素電極の周辺で
発生する横電界が原因となる不必要な光抜けを阻止でき
る表示パネルを提供することを課題としている。また、
本発明は、画素電極の周辺で横電界を発生させないよう
にして、画素電極周辺からの不必要な光抜けを阻止でき
る表示パネルを提供することを課題としている。さら
に、本発明は、鮮明な画像表示を実現できる投写型表示
装置を提供することを課題としている。さらにまた、本
発明は、高輝度表示を実現できる投写型表示装置を提供
することを課題としている。

【００２７】

【発明を解決するための手段】本発明の第１の表示パネ
ルは、片面に透明な画素電極がマトリックス状に設けら
れた透明な第１基板と、第１基板とほぼ平行に離間して
対向配置されかつ第１基板の画素電極形成面と対向する
片面のほぼ全面に透明な対向電極が設けられた透明な第
２基板と、前記両基板間の対向隙間に介装される光変調
層とを具備し、前記第１基板の各画素電極の間または前
記第２基板において第１基板の各画素電極の間に対応し
た位置に光屈折手段が設けられている。なお、前述の光
屈折手段はマイクロレンズとすることができ、この光屈
折手段は第２基板の対向電極形成面側に埋設することが
できる。

【００２８】本発明の第２の表示パネルは、片面に透明
な画素電極がマトリックス状に設けられた透明な第１基
板と、第１基板とほぼ平行に離間して対向配置されかつ
第１基板の画素電極形成面と対向する片面のほぼ全面に
透明な対向電極が設けられた透明な第２基板と、前記両
基板間の対向隙間に介装される光変調層とを具備し、前
記第２基板において第１基板の各画素電極の間に対応し
た位置に光回折手段が設けられている。なお、前述の光
回折手段は回折格子とすることができる。

【００２９】本発明の第３の表示パネルは、片面に透明
な画素電極がマトリックス状に設けられるとともに各画
素電極間に信号線が非接触に設けられた透明な第１基板
と、第１基板とほぼ平行に離間して対向配置されかつ第
１基板の画素電極形成面と対向する片面のほぼ全面に透
明な対向電極が設けられた透明な第２基板と、前記両基
板間の対向隙間に介装される光変調層とを具備し、少な
くとも前記信号線に前記光変調層の比誘電率よりも低い
比誘電率を有する低誘電体膜が被覆されている。

【００３０】本発明の第４の表示パネルは、片面に透明
な画素電極がマトリックス状に設けられるとともに各画
素電極間に信号線が非接触に設けられかつ信号線と前記
画素電極個々との間にそれぞれ信号印加用のスイッチン
グ素子が設けられた透明な第１基板と、第１基板とほぼ
平行に離間して対向配置されかつ第１基板の画素電極形
成面と対向する片面のほぼ全面に透明な対向電極が設け
られた透明な第２基板と、前記両基板間の対向隙間に介
装される光変調層とを具備し、少なくとも信号線および
スイッチング素子に、前記光変調層の比誘電率よりも低
い比誘電率を有する低誘電体膜が被覆されている。

【００３１】なお、前述の第３、第４の表示パネルでの
低誘電体膜は、光変調層で変調する光を遮光する性質を
有するものとすることができる。

【００３２】本発明の第５の表示パネルは、片面に透明
な画素電極がマトリックス状に設けられるとともに各画
素電極間に信号線が非接触に設けられかつ信号線と前記
画素電極個々との間にそれぞれ信号印加用のスイッチン
グ素子が設けられた透明な第１基板と、第１基板とほぼ
平行に離間して対向配置されかつ第１基板の画素電極形
成面と対向する片面のほぼ全面に透明な対向電極が設け
られた透明な第２基板と、前記両基板間の対向隙間に介
装される光変調層とを具備し、少なくとも前記信号線お
よびスイッチング素子に、前記光変調層の比誘電率より
も低い比誘電率を有する低誘電体膜が被覆されていると
ともに、前記スイッチング素子の上方に、当該素子への
光入射を遮断する遮光膜が被覆されている。

【００３３】本発明の第６の表示パネルは、片面に透明
な画素電極がマトリックス状に設けられるとともに各画
素電極間に信号線が非接触に設けられかつ信号線と前記
画素電極個々との間にそれぞれ信号印加用のスイッチン
グ素子が設けられた透明な第１基板と、第１基板とほぼ
平行に離間して対向配置されかつ第１基板の画素電極形
成面と対向する片面のほぼ全面に透明な対向電極が設け
られた透明な第２基板と、前記両基板間の対向隙間に介
装される光変調層とを具備し、前記第１基板において少
なくとも前記画素電極と信号線との間の離間領域に、光
を遮断する遮光膜が被覆されている。

【００３４】本発明の第７の表示パネルは、片面に透明
な画素電極がマトリックス状に設けられるとともに各画
素電極間に信号線が非接触に設けられかつ信号線と前記
画素電極個々との間にそれぞれ信号印加用のスイッチン
グ素子が設けられた透明な第１基板と、第１基板とほぼ
平行に離間して対向配置されかつ第１基板の画素電極形
成面と対向する片面のほぼ全面に透明な対向電極が設け
られた透明な第２基板と、前記両基板間の対向隙間に介
装される光変調層とを具備し、前記第１基板において前
記画素電極と信号線との間の離間領域および前記スイッ
チング素子に、光を遮断する遮光膜が被覆されている。

【００３５】なお、第５、第６、第７の表示パネルの遮
光膜は、光を反射または散乱する性質を有するものとす
るのが好ましい。また、上記第１ないし第７の表示パネ
ルでの光変調層は、ＰＤＬＣ、ＰＮＬＣなどの高分子分
散液晶とするのが好ましいが、当該高分子分散液晶と同
様の性質の動的散乱モード（ＤＳＭ）の液晶あるいは一
種の強誘電液晶などとしたり、ＴＮモードやＳＴＮモー
ドの液晶とすることもできる。これら液晶の他、ＰＬＺ
Ｔと称するセラミックスからなる光変調層を用いること
ができる。さらに、光変調層を高分子分散液晶とする場
合、第１基板と第２基板との離間間隔を確保しかつ黒色
または光変調層で変調する光色の補色に着色されている
保持手段を備えるのが好ましい。

【００３６】本発明の第１の投写型表示装置は、第１な
いし第７のいずれかの表示パネルと、光発生手段と、前
記光発生手段が発生した光を前記表示パネルに導く光学
手段と、前記表示パネルで変調した光を投映する投写手
段とを具備する。

【００３７】本発明の第２の投写型表示装置は、一つの
光発生手段と、前記光発生手段が放射する光を、青色、
緑色および赤色の３つの光路に分離する色分離手段と、
前記３つの光路のそれぞれに配置された第１ないし第７
のいずれかの表示パネルと、前記表示パネルが変調した
光を投映する投写手段を具備する。

【００３８】

【作用】本発明では、要するに、第２基板にＢＭを形成
しない構造として、表示パネルとしての開口面積を大き
くできるようにしながら、画素電極周辺からの不必要な
光抜けを無くせるようにしている。特に、光変調層を高
分子分散液晶とする場合においては、製造時において紫
外線をむらなく照射できて均一に硬化できるようにな
る。

【００３９】本発明の第１、第２の表示パネルでは、画
素電極と信号線との間に横電界が発生するのを許容する
が、垂直方向に入射する光を屈折または回折させるか
ら、例えば光の入射方向を第２基板側からとする場合、
光が前記横電界発生部位へ到達しなくなって画素電極周
辺から第１基板側へ通り抜けできなくなる一方、光の入
射方向を第１基板側からとする場合には、第２基板から
の光の出射方向が垂直方向にならずに所定角度を持つよ
うになり、光変調層で散乱される。

【００４０】本発明の第３、第４の表示パネルでは、低
誘電体膜により画素電極と信号線との間に横電界を発生
させないようにしているから、例えば光の入射方向を第
２基板側からとする場合、垂直方向に入射する光が画素
電極周辺から第１基板側へ通り抜けできなくなる一方、
光の入射方向を第１基板側からとする場合には、光が画
素電極周辺から光変調層へ入射されなくなる。

【００４１】本発明の第５の表示パネルでは、第４の表
示パネルの作用に加えて、光変調層で散乱された光がス
イッチング素子上の遮光膜で遮断されるようになるか
ら、スイッチング素子に対して誤動作を誘発しうる光が
照射されなくなる。

【００４２】本発明の第６の表示パネルでは、画素電極
周辺で光が遮断されるようになるから、例えば光の入射
方向を第２基板側からとする場合、入射する光が画素電
極周周辺から第１基板側へ通り抜けできなくなる一方、
光の入射方向を第１基板側からとする場合には、画素電
極周辺から光が光変調層へ入射されなくなる。

【００４３】本発明の第７の表示パネルでは、第６の表
示パネルの作用に加えて、光変調層で散乱された光がス
イッチング素子上の遮光膜で遮断されるようになるか
ら、スイッチング素子に対して誤動作を誘発しうる光が
照射されなくなる。

【００４４】第５ないし第７の表示パネルの遮光膜とし
て、入射光を散乱もしくは反射する性質のものとすれ
ば、光を吸収する性質のもののような熱変換作用がない
から、表示パネルが内部から加熱されずに済む。

【００４５】本発明の第１、第２の投写型表示装置で
は、前述したように不必要な光抜け（正規の映像信号で
変調した光でないもの）のない表示パネルを用いるか
ら、画像ノイズがなくなる。また、表示パネルの光変調
層を高分子分散液晶とした場合には、高輝度表示が行え
るようになる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明の詳細を図１ないし図１２に示
す実施例に基づいて説明する。ここでは、表示パネルと
して、ＰＤＬＣタイプの高分子分散液晶からなる光変調
層を用いたいわゆるＰＤ表示パネルを例に挙げる。

【００４７】図１ないし図３は、本発明の請求項１，
２，３に対応する第１実施例にかかり、図１は、ＰＤ表
示パネルの縦断面図、図２は、第１基板の平面図、図３
は、動作説明に用いる図１の要部拡大図である。

【００４８】図例のＰＤ表示パネル１は、主として、透
明なガラス基板などからなる第１基板２と、透明なガラ
ス基板などからなる第２基板３と、高分子分散液晶から
なる光変調層４とを具備している。第１基板２と第２基
板３とは、互いに平行に非接触例えば４〜６μｍの隙間
を介して対向されており、この対向隙間に光変調層４が
介装されている。なお、ＰＤ表示パネル１は、従来の図
１３および図１４に示すＴＮ液晶表示パネル５０と異な
り、第１基板２の内面の最外表面および第２基板３の内
面の最外表面に配向膜６０，６１が設けられていない。

【００４９】第１基板２の内面には、ＩＴＯなどからな
る透明な画素電極５がマトリックス状に形成されてお
り、これら各画素電極５間の格子状の離間領域には金属
薄膜からなる帯状のソース信号線６、ゲート信号線７が
画素電極５に対して非接触に形成され、画素電極５の個
々と両信号線６，７との間にそれぞれ信号印加用のスイ
ッチング素子（ＴＦＴと称する薄膜トランジスタ）８が
形成されている。

【００５０】第２基板３の内面において第１基板２の画
素電極５それぞれの離間領域に対応した位置（図２の仮
想線参照）には、光屈折手段としてのマイクロレンズ９
が埋設されており、この第２基板３の内面全面には、Ｉ
ＴＯなどからなる透明な対向電極１０が形成されてい
る。このマイクロレンズ９は、平面的に見ると、従来の
ＴＮ液晶表示パネル５０でのＢＭ５９の形成位置とほぼ
同じ位置に形成されている。このマイクロレンズ９は、
図示するように断面半球状に形成されており、その屈折
率の分布がシリンドリカル状になっている。これはマイ
クロレンズ９の製造方法に起因している。つまり、第２
基板３のもとになるソーダガラス基板にマスクとしての
Ｔｉ膜を蒸着してから、このＴｉ膜においてマイクロレ
ンズ９を形成する箇所にフォトリソグラフィ技術により
窓を開け、１価イオンの硝酸塩の溶融液に浸し、４００
度以上に加熱処理を行なう。加熱時、溶融中の陽イオン
が前記窓からガラス基板内に等方拡散しイオン交換が行
われる。イオン交換された部分は屈折率分布を生じ、こ
こがマイクロレンズ９となる。屈折率は１．５〜１．７
である。こうしてから前記Ｔｉ膜をエッチングにより除
去する。この後、前述の対向電極１０が形成される。

【００５１】光変調層４は、従来例の項目で詳細に説明
したＰＤＬＣタイプの高分子分散液晶が用いられてい
る。このＰＤＬＣタイプの高分子分散液晶は、従来例の
説明に用いた図１６および図１７に示すように、高分子
マトリックスとしてのポリマー４１中に水滴状液晶４２
を分散させた構成であり、水滴状液晶４２は、電圧印加
時に透明状態となり、非電圧印加時に散乱（白濁）状態
となる。もちろん、印加電圧に応じて中間状態にもでき
る。

【００５２】水滴状液晶４２の材料としては、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。
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
もしくはクロル系のネマティック液晶を選定するのが好
ましい。中でも、クロル系のネマティック液晶は耐光性
等が良好で最も好ましい。本実施例ではクロル系の液晶
が採用されている。

【００５３】一方、ポリマー４１の材料としては、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よいが、製造工程の容
易さ、液晶相との分離等の点より紫外線硬化タイプの樹
脂を用いるのが好ましい。具体的には、紫外線硬化性ア
クリル系樹脂が挙げられ、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、フッ素系の樹脂が好まし
い。

【００５４】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などが挙げられる。また、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
レートなどが挙げられる。

【００５５】また、ポリマー４１の重合を速やかに行な
う為に重合開始剤を用いてもよく、この重合開始剤の例
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１１７
３」）、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」）などが挙げられる。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
などを適宜併用することができる。

【００５６】そして、光変調層４中の液晶材料の割合は
ここで規定してないが、一般には２０重量％〜９０重量
％程度が良く、好ましくは５０重量％〜８０重量％程度
が良い。２０重量％以下であると液晶滴の量が少なく、
屈折率変化の効果が乏しくなる。また、９０重量％以上
となるとポリマー４１と水滴状液晶４２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液晶の
散乱性能が低下する。光変調層４の構造は液晶比率によ
って変わり、ほぼ５０重量％以下では液晶は独立したド
ロップレット状つまり水滴状液晶４２として存在し、５
０重量％以上となるとポリマー４１と水滴状液晶４２が
互いに入り組んだ連続相となる。

【００５７】このような構成の光変調層４では、紫外線
硬化性化合物中に液晶材料を均一に溶解させた液状ない
しは粘稠物を、第１、第２基板２，３の間の対向隙間に
注入した後に、紫外線照射を行って紫外線硬化性化合物
のみを硬化させ、その際に液晶材料のみ相分離させるこ
とにより、光変調層４を形成する。この紫外線照射時に
は、特に第２基板３側から行うことにより、従来のよう
なＢＭ５９が原因となる照射漏れがないから、樹脂硬化
を均一に行えるようになる。

【００５８】以上説明した構成のＰＤ表示パネル１にお
いて、第１基板２および第２基板３の屈折率ｎ₂は１．
５程度、光変調層４の屈折率ｎ₃は１．５程度、画素電
極５および対向電極１０の屈折率ｎ₁は２．０程度、マ
イクロレンズ９の屈折率は１．５〜１．７であり、この
ように屈折率が異なるとその界面で反射が生じる。屈折
率ｎ_xと屈折率ｎ_yの材料での界面の反射率Ｒは下記数式
１で示される。

【００５９】

【数１】

【００６０】数式１にｎ₁、ｎ₂、およびｎ₁、ｎ₃の値を
代入すれば、それぞれ２％程度となる。界面は４箇所あ
るから、全体として２×４＝８％の反射光が生じる。反
射光は光損失となる。また、反射光はハレーションの原
因にもなり好ましくない。

【００６１】反射光を防止するためには画素電極５およ
び対向電極１０となるＩＴＯの光学的膜厚をλ／２にす
ればよい。λは設計主波長である。通常は設計主波長は
表示パネルで変調する光の中心波長である。もしくは、
エネルギー分布の平均値に値する波長である。光学的膜
厚をλ／２にすれば干渉が生じ、反射率を低減できる。
このときの波長と反射率との関係はＶ字カーブとなる。
つまり、設計主波長で最も反射率が低減し、設計主波長
をはなれるにしたがって反射率は上昇する。

【００６２】投写型表示装置に３枚の表示パネルをライ
トバルブとして用いる場合、各表示パネルが分担する光
の帯域幅は狭い。したがって、波長と反射率との関係が
Ｖ字カーブであっても、谷の部分を使用するため、低反
射率を実現できる。

【００６３】次に、動作を説明する。ここでのＰＤ表示
パネル１では、画素電極５とソース信号線６およびゲー
ト信号線７との間に従来例で説明したような横電界が発
生するのを回避するものではなく、この横電界の発生が
原因となって画素電極５周辺で不必要な光抜けが起こる
のを阻止するものである。つまり、このような光抜けは
光線が光変調層４内を直進することにより生じるのであ
るが、光入射方向を第２基板３側からとする場合、マイ
クロレンズ９のない位置では光が光変調層４に対して垂
直方向から入射するけれども、マイクロレンズ９の存在
する位置では入射光がマイクロレンズ９によって屈折さ
れるため、光変調層４で散乱されて画素電極５とソース
信号線６およびゲート信号線７との間の離間領域へ向け
て真っすぐ進行することがなくなり、したがって、この
離間領域から光が出射されなくなる。仮に、散乱光が前
記離間領域から出射されたとしても、この光は第１基板
２に対して垂直方向でないから、有効光として扱われ
ず、光変調層４で光が散乱されたのと同じになる。一
方、光入射方向を第１基板２側からとする場合、画素電
極５とソース信号線６との間の離間領域から光が入射し
て光変調層４を真っすぐに進行すると、マイクロレンズ
９のない位置では必要な光が第２基板３から出射するけ
れども、マイクロレンズ９の存在する位置ではマイクロ
レンズ９によって光が屈折されて出射される。この出射
光は、有効光として扱われないので、光変調層４で光が
散乱されたのと同じになる。

【００６４】特にこの効果は、本発明にかかるＰＤ表示
パネル１を後述する投写型表示装置のライトバルブとし
て用いたときに特に発揮する。つまり、投写型表示装置
の投写レンズは光変調層４から所定角度以内で出射した
光のみをスクリーンに投映するように構成されており、
前述のようにマイクロレンズ９で角度を所定角度以上に
曲げられた光は投写レンズに入射しないから、スクリー
ンに到達しなくなり、したがって、画像ノイズが発生し
なくなって良好な画像表示を実現できるようになる。

【００６５】ところで、第１実施例でのＰＤ表示パネル
１のように、従来のＴＮ液晶表示パネル５０において必
要不可欠な配向膜６０，６１を形成しない構造であれ
ば、次のような利点がある。つまり、従来のＴＮ液晶表
示パネル５０において必要不可欠な配向膜６０，６１の
膜厚としては、光学的干渉の効果により反射率を低減さ
せるために１０Åの精度で膜厚制御して形成する必要が
あるが、そのような制御は実質的に困難であるので、Ｔ
Ｎ液晶表示パネル５０では良好な光学的干渉を生じさせ
ることができず、反射率を低減できないとされる。これ
に対して、本実施例のＰＤ表示パネル１では、画素電極
５および対向電極１０とするＩＴＯの膜厚を設計主波長
にすることにより光学的干渉効果を発揮することができ
て、低反射率化を実現できる。反射率の低減は光変調層
４内でのハレーション低減につながり画素のにじみなど
も防止でき、表示品位も向上する。

【００６６】なお、上記第１実施例では、マイクロレン
ズ９を第２基板３に形成しているけれども、マイクロレ
ンズ９を第１基板２に形成してもよいし、また、第１基
板２と第２基板３の両方に形成してもよい。マイクロレ
ンズ９を第１基板２に形成する場合、第１基板２におい
てソース信号線６やゲート信号線７の下方に形成するの
がよい。また、第１基板２と第２基板３との対向隙間
は、図示しないが透明ビーズやファイバーなどの封止部
材（請求項１４の保持手段に相当）により確保されるよ
うになっており、この封止部材により光変調層４が密封
されるようになっている。この封止部材は光変調層４の
層厚に応じた寸法に設定される。この封止部材として
は、黒色または光変調層４に入射する光の色と補色の関
係を持つ色（例えば入射光が青色の場合、黄色）に着色
するのが好ましい。この封止部材が透明であれば、光変
調層４が白濁の散乱状態であっても、封止部材から光抜
けが生じるけれども、前述のような着色がされていれば
前述の光抜けは無くなり、表示コントラストが良好に維
持されるようになる。黒色の着色をすれば、光変調層４
で変調する光（入射光）を吸収する。これらの事項は、
本発明の表示パネルを投写型表示装置のライトバルブと
して用いる場合に特に有効である。この投写型表示装置
は後で詳細に説明するが、青色、緑色および赤色を変調
する三つの表示パネルを具備しており、三つの表示パネ
ルは青色、緑色または赤色の対応する一色を変調するよ
うになっているから、封止部材の着色としては入射光に
対して補色の関係にある色に設定される。

【００６７】図４ないし図６は、本発明の請求項４，５
に対応する第２実施例にかかり、図４は、ＰＤ表示パネ
ルの縦断面図、図５は、回折格子の斜視図、図６は、動
作説明に用いる図４の要部拡大図である。第２実施例の
図において第１実施例の図１ないし図３と同じ符号は対
応する部分を指している。

【００６８】第２実施例では、第２基板３の対向電極１
０の表面において第１基板２の画素電極５それぞれの離
間領域に対応した位置（図２の仮想線参照）には、光回
折手段としての回折格子１１が形成されている。

【００６９】この回折格子１１は、図５（ａ）に示すよ
うなストライプ状や、図５（ｂ）に示すようなドットマ
トリックス状のものが考えられる。なお、回折格子１１
の断面形状は、矩形に限定されるものではなく、サイン
カーブ状、ノコギリ歯状、三角状等のいずれであっても
よい。また、回折格子１１は、対向電極１０の下方に形
成してもよい。これはつまり、第２基板３上に前述のよ
うな回折格子１１を形成し、その上に対向電極１０を形
成する構成を言う。

【００７０】また、回折格子１１の材料としては、光変
調層４の屈折率と差異がある方が好ましい。差がある方
が回折格子１１の高さを低くでき、形成が容易だからで
ある。例えば、ＩＴＯ、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、Ｍ
ｇＦ₂などが挙げられ、また、ＳｉＯ₂なども用いること
ができるであろう。また、通常の半導体の製造に用いる
レジスト材料なども用いることができる。このレジスト
材料を用いた回折格子１１の形成方法としては、ロール
クォーターあるいはスピンナー等で基板上に塗布し、パ
ターンマスクを用いて必要な部分のみ重合するなどすれ
ばよい。また、ポリマー＋ドーパントからからなる感光
性樹脂を基板にスピンコートし、パターンマスクを介し
て露光したのち、減圧加熱によりドーパントを昇華させ
る方式でドライ現像する方法もある。

【００７１】さらに、回折格子１１のピッチｐ、高さｄ
は、変調する光の波長λ、光変調層４の屈折率、回折格
子１１の凹凸の屈折率および光学系の光の指向性および
必要とする回折効率などによりかなり異なる。電圧無印
加の状態で、出射光線は散乱及び回折の影響を受けてい
る。図例のように、回折格子１１の断面形状が矩形の場
合は回折角度θおよび０次回折光の効率η₀は以下のよ
うに与えられる。

【００７２】

【数２】

【００７３】

【数３】

【００７４】したがって、回折格子１１のピッチｐ、高
さｄは、光学系の光の指向性、回折角度θ、波長λによ
り決定すべきである。しかし、回折格子１１形成上のプ
ロセス条件などに左右されることも多い。およそ回折格
子１１のピッチｐは２μｍ〜６０μｍであり、中でも４
μｍ〜２０μｍが最適である。回折格子１１の高さｄ
は、回折効率に大きく依存する。△ｎが０．１であれ
ば、回折格子１１の断面形状が矩形の場合、高さｄは０
次光を０にしようとすると３〜５μｍ必要である。しか
し、通常、０次光を完全に０にする必要はなく、回折効
率が４０〜７０％よいならば高さｄは２〜３μｍでよ
い。△ｎが大きければ回折格子１１の高さｄも低くて済
み、形成も容易である。

【００７５】このような第２実施例のＰＤ表示パネル１
では、回折格子１１が第１実施例でのマイクロレンズ９
と同様に入射した光を屈折させるので、第１実施例と同
様の作用、効果を奏する。

【００７６】図７および図８は、本発明の請求項６，７
に対応する第３実施例にかかり、図７は、ＰＤ表示パネ
ルの縦断面図、図８は、動作説明に用いる図７の要部拡
大図である。第３実施例の図において第１実施例の図１
ないし図３と同じ符号は対応する部分を指している。

【００７７】第３実施例では、横電界が発生しうる箇所
つまり画素電極５それぞれの間の離間領域（図２の仮想
線参照）上に低誘電体膜１２を被覆形成している。この
低誘電体膜１２は、光変調層４の比誘電率よりも低い比
誘電率の材料で形成されており、光変調層４との対比に
より低誘電体と表現されている。具体的に、光変調層４
は、前述しているようにポリマー４１と水滴状液晶４２
の混合物からなり、ポリマー４１の比誘電率は５前後
で、水滴状液晶４２の比誘電率は１５〜３０であるか
ら、光変調層４の比誘電率としては５以上３０以下とな
る。つまり、低誘電体膜１２は、通常の光変調層４の比
誘電率が１５〜４０程度であることを考慮して、例えば
比誘電率１０以下の材料で形成するのが好ましい。

【００７８】低誘電体膜１２の材料としては、例えばポ
リマー４１と同じ材料、ＳｉＯ₂などの無機材料、ある
いは半導体プロセスに用いるレジスト材料が挙げられ
る。なお、低誘電体膜１２は、比較的厚く形成する必要
があるため、ポリマー４１あるいはレジストなどの有機
材料を用いることが好ましい。

【００７９】次に、動作を説明する。つまり、低誘電体
膜１２が無ければ、従来例で説明したように、画素電極
５とソース信号線６およびゲート信号線７との間に所定
以上の電位差が生じたときに横電界が生じるのである
が、低誘電体膜１２の内部では、ソース信号線６および
ゲート信号線７から発生する電気力線Ｅが減衰されるた
め、光変調層４におよばない。したがって、横電界が原
因となる画素電極５周辺での光抜けは発生しなくなる。
また、一部の電気力線Ｅが低誘電体膜１２の上方の光変
調層４の水滴状液晶４２を通過するようになっても、ご
く弱くなり水滴状液晶４２の液晶分子４３は配向しな
い。

【００８０】ところで、低誘電体膜１２の膜厚を厚く設
定すればする程、横電界の発生を防止する効果が大とな
り、直進光抜けを防止する効果が大きくなる。したがっ
て、低誘電体膜１２は、第１基板２と第２基板３との間
の対向隙間全体を埋めるような膜厚に設定してもよい。
このように低誘電体膜１２の膜厚を厚く形成することに
よって第１基板２などに凹凸が生じても、ＰＤ表示パネ
ル１はラビング等の配向処理が必要ないので、さしたる
支障はない。しかし、ＴＮ液晶表示パネル５０の場合で
は、第１基板２などに凹凸が生じると、機能的な支障が
あるので、ＴＮ液晶表示パネル５０に第３実施例を適用
する場合には、低誘電体膜１２の膜厚を比較的小さく設
定するか、あるいは第１基板２と第２基板３との間の対
向隙間全体を埋めるような膜厚に設定するのが好まし
い。また、低誘電体膜１２は、画素電極５の外周縁上に
またがるように形成するほうが光抜け防止を図る上で効
果的である。

【００８１】なお、この第３実施例での低誘電体膜１２
は、光変調層４内で乱反射する光を吸収する性質を有す
るものとすることができる。この場合には、画像品位の
向上に貢献できる。具体的に、例えば、低誘電体膜１２
の材料として、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てもよいし、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。また、この実施例のＰＤ表示パネル１を投写型表示
装置のライトバルブとして用いる場合は、光が赤色、緑
色、青色となるから、それぞれの光を吸収できるように
低誘電体膜１２を設定すれば良い。つまり、光の色に対
して、補色の関係にある色素を低誘電体膜１２に含有さ
せればよい。また、低誘電体膜１２としては、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。但し、黒色色素は光変
調層４に悪影響を与える材料が多いので、前述のように
特定波長を吸収できる色素を光吸収薄膜の含有色素とし
て採用するほうが好ましい。

【００８２】図９は、本発明の請求項１０に対応する第
４実施例にかかり、図９は、ＰＤ表示パネルの縦断面図
である。第４実施例の図において第１実施例の図１ない
し図３と同じ符号は対応する部分を指している。

【００８３】第４実施例では、画素電極５とソース信号
線６およびゲート信号線７との間の離間領域に光を遮断
する遮光膜１３を被覆形成している。この遮光膜１３
は、入射光を反射または散乱する性質を持つものが好ま
しく、光を吸収する性質を持つものは光吸収によって熱
変換されるために昇温するなど好ましくない。

【００８４】具体的に、遮光膜１３の材料としては、例
えばアクリル樹脂に、このアクリル樹脂と屈折率が異な
るガラスの微粉末またはＴｉＯ₂の微粉末などを拡散混
合させたものなどが挙げられる。

【００８５】このような第４実施例では、光入射方向が
第１基板２側や第２基板側のいずれであっても、画素電
極５とソース信号線６およびゲート信号線７との間に横
電界が発生したときでも、画素電極５とソース信号線６
およびゲート信号線７との間の離間領域つまり画素電極
５周辺での不必要な光抜けを阻止することができる。な
お、本発明は上記実施例のみに限定されない。つまり、
第１実施例ないし第４実施例を相互に組み合わせること
ができる。

【００８６】具体的に、例えば第１実施例や第２実施例
に対して、それぞれ第３、第４実施例のいずれか一方ま
たは両方の構成を付加することができる。また、第３実
施例での低誘電体膜１２上に第４実施例での遮光膜１３
を被覆形成することができる。この場合、低誘電体膜１
２を通過する光を完全に防止することができる。さら
に、第３実施例での低誘電体膜１２の材料に遮光膜１３
での分散剤を混合するなどして、第４実施例での遮光膜
１３の性質を持つようにすることができる。さらに、第
１実施例ないし第４実施例において、図１０に示すよう
に、スイッチング素子８の上に遮光膜１４を被覆形成し
てもよい。この遮光膜１４は、光変調層４で散乱した光
を吸収または反射して、スイッチング素子８を構成する
半導体層への光入射を阻止するものである。これは、ス
イッチング素子８の半導体層への光入射によりホトコン
ダクタ現象が発生してスイッチング素子８のオフ特性が
悪くなることを考慮したものであり、このようなスイッ
チング素子８の誤動作を阻止する上で有利となる。この
遮光膜１４の材料としては、例えばアクリル樹脂にカー
ボンを分散させたものが挙げられる。試作した結果によ
れば、遮光膜１４の膜厚が２μｍのときの光透過率は
０．３％以下であった。なお、遮光膜１４としては、Ｓ
ｉＯ₂などの無機薄膜などと、この無機薄膜上に積層さ
れる金属薄膜（Ｃｒ、Ａｌなど）とで構成することもで
きる。金属薄膜としてＣｒを用いる場合、十分な遮光性
能を発揮させるには遮光膜１４としての膜厚を１０００
Å程度に設定するのがよい。一方、金属薄膜としてＡｌ
を用いる場合、十分な遮光性能を発揮させるには遮光膜
１４としての膜厚を５０００Å以上に設定する必要があ
る。また、上記実施例では、光変調層４を高分子分散液
晶を用いた構成としたが、これに限定されず、高分子分
散液晶と同様の性質の動的散乱モード（ＤＳＭ）の液
晶、あるいは一種の強誘電液晶などとしたり、ＴＮモー
ドやＳＴＮモードの液晶などとすることができる。した
がって、本発明は、上記各実施例で例示したＰＤ表示パ
ネル１のみに限定されるものではない。

【００８７】そして、上記各実施例のＰＤ表示パネル１
は、投写型表示装置のライトバルブとして用いることが
できる。その例を図１１および図１２に示して説明す
る。

【００８８】図１１は、本発明の請求項１５，１６に対
応する第１の投写型表示装置の実施例にかかり、概略構
成図を示している。第１の投写型表示装置２０は、３つ
の投写レンズによりスクリーンに拡大投映する方式であ
る。

【００８９】図中、２１は集光光学系、２２は赤外線お
よび紫外線を反射させるＵＶＩＲカットフィルタ、２３
Ａは青色光を反射し赤色光および緑色光を透過するダイ
クロイックミラー（以下、第１ＤＭと称する）、２３Ｂ
は緑色光を反射し赤色光および青色光を透過するダイク
ロイックミラー（以下、第２ＤＭと称する）、２３Ｃは
赤色光を反射し緑色光および青色光を透過するダイクロ
イックミラー（以下、第３ＤＭと称する）、２４Ａ〜２
４Ｃはレンズ、２５Ａ〜２５Ｃはしぼりとしてのアパー
チャ、２６Ａ〜２６Ｃは入射光を図示省略のスクリーン
の同一位置に重ね合わせるように拡大投映する投写レン
ズである。なお、２４Ａ〜２４Ｃ、２５Ａ〜２５Ｃおよ
び２６Ａ〜２６Ｃで投写光学系を構成している。

【００９０】ここでＰＤ表示パネル１は、第１ＤＭ２３
Ａ〜第３ＤＭ２３Ｃとレンズ２４Ａ〜２４Ｃとの間に配
置されており、第２基板２３を光入射側である第１ＤＭ
２３Ａ〜第３ＤＭ２３Ｃに向けた状態とされるが、反対
の状態とする場合もある。

【００９１】なお、集光光学系２１は、内部に凹面鏡お
よび光発生手段としてのメタルハライドランプあるいは
キセノンランプを配置している。前記ランプはアーク長
が３ｍｍ以上６ｍｍ以下のものを用いる。メタルハライ
ドランプは２５０Ｗクラスのものでアーク長は略６．５
ｍｍ、１５０Ｗクラスのものでアーク長は略５ｍｍのも
のが販売されている。凹面鏡はランプのアーク長にあわ
せて適正値に設計する。凹面鏡は楕円面鏡あるいは放物
面鏡を用いる。

【００９２】集光光学系２１からの出射された白色光は
ＵＶＩＲカットフィルタ２２により不要な青色光および
赤色光成分はカットされる。フィルタ２２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。緑色光の帯域は５１０
〜５７０ｎｍ、青色光の帯域は４３０ｎｍ〜４９０ｎ
ｍ、赤色光の帯域は６００ｎｍ〜６９０ｎｍである。こ
れらの光の帯域は本発明の投写型表示装置２０の第２実
施例についても同様である。各ＰＤ表示パネル１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を
形成する。

【００９３】なお、第１ＤＭ２３Ａ〜第３ＤＭ２３Ｃの
配置は、同図の順序に限定するものではなく、第３ＤＭ
２３Ｃは全反射ミラーで代用してもよい。また、第１Ｄ
Ｍ２３Ａ〜第３ＤＭ２３Ｃに代わりに、ダイクロイック
フィルタ、ダイクロイックプリズム等を用いてもよい。

【００９４】三つのＰＤ表示パネル１において、赤色光
を変調するＰＤ表示パネル１の光変調層４の膜厚を他の
緑色光および青色光を変調するＰＤ表示パネル１の光変
調層４の膜厚に比較して厚めに設定している。また、変
調する光の波長に応じて、光変調層４の水滴状液晶４２
の液晶分子４３の平均粒子径またはポリマーネットワー
ク４１の平均孔径を変化させている。これは光が長波長
になるほど散乱特性が低下しコントラストが低くなる傾
向があるからである。

【００９５】アパーチャ２５Ａ〜２５Ｃは、投写レンズ
の集光角を規定するものであるから、投写レンズの機能
に含まれるものとして考えることができる。つまりＦ値
が大きければアパーチャ２５Ａ〜２５Ｃの穴径は小さい
と考えることができる。高コントラスト表示を得るため
には投写レンズのＦ値は大きいほどよい。しかし、大き
くなると白表示の輝度は低下する。通常はアパーチャは
なく、図示例のようにアパーチャ２５Ａ〜２５Ｃと投写
レンズ２６Ａ〜２６Ｃで１つの投写レンズを構成する。

【００９６】次に、動作を説明する。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
ので青色光の変調系について例にあげて説明する。

【００９７】集光光学系２１から白色光が照射され、こ
の白色光の青色光成分は第１ＤＭ２３Ａにより反射され
る。この青色光はＰＤ表示パネル１に入射する。ＰＤ表
示パネル１は、従来例の説明で用いた図１６および図１
７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。散乱
した光はアパーチャ２５Ａで遮光され、逆に平行光また
は所定角度内の光はアパーチャ２５Ａを通過する。変調
された光は投写レンズ２６Ａ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
には画像の青色光成分が表示される。なお、緑色光成分
および赤色光成分の光も同様にＰＤ表示パネル１で変調
されて、スクリーン上に三つの光成分が重なるように拡
大投映されて、カラー画像が表示される。

【００９８】このような第１の投写型表示装置２０で
は、ＰＤ表示パネル１の画素電極５周辺からの不必要な
光抜けがないので、非常に良好な画像表示を実現でき
る。

【００９９】図１２は、本発明の請求項１５，１６に対
応する第２の投写型表示装置の実施例にかかり、概略構
成図を示している。第２の投写型表示装置３０は、一つ
の投写レンズでスクリーンに拡大投映する方式である。

【０１００】図中、３１は光発生手段としてのランプ、
３２Ａ〜３２Ｃは全反射ミラー、３３は赤外線および紫
外線を反射させるＵＶＩＲカットフィルタ、３４Ａは赤
色光を反射し緑色光と青色光を透過するダイクロイック
ミラー（以下、第１ＤＭと称する）、３４Ｂは緑色光を
反射し赤色光を透過するダイクロイックミラー（以下、
第２ＤＭと称する）、３４Ｃは緑色光を反射し青色光を
透過するダイクロイックミラー（以下、第３ＤＭと称す
る）、３４Ｄは青色光を反射し緑色光および赤色光を透
過するダイクロイックミラー（以下、第４ＤＭと称す
る）、３５Ａ〜３５Ｃはフィールドレンズ、３６は入射
光を図示省略のスクリーンの同一位置に重ね合わせるよ
うに拡大投映する投写レンズである。

【０１０１】ここで、ＰＤ表示パネル１は、Ｒ・Ｇ・Ｂ
光の３原色の光路に個別にそれぞれ配置されており、第
２基板２３を光入射側であるフィールドレンズ３５Ａ〜
３５Ｃに向けた状態とされるが、反対の状態とする場合
もある。

【０１０２】次に、動作を説明する。ランプ３１から出
射された光は、全反射ミラー３２Ａにより反射され、光
の方向を変化させられる。この光は、ＵＶＩＲカットフ
ィルタ３３により紫外線領域および赤外線領域の波長の
光がカットされる。紫外線および赤外線をカットされた
光は、第１ＤＭ３４Ａ、第２ＤＭ３４ＢによりＲ・Ｇ・
Ｂ光の３原色の光路に分離され、赤色光はフィールドレ
ンズ３５Ａに、緑色光はフィールドレンズ３５Ｂに、青
色光はフィールドレンズ３５Ｃに入射する。各フィール
ドレンズ３５Ａ〜３５Ｃは各光を集光し、各ＰＤ表示パ
ネル１はそれぞれ映像信号に対応して液晶の配向を変化
させ、光を変調する。このように変調されたＲ・Ｇ・Ｂ
光は、第３ＤＭ３４Ｃ、第４ＤＭ３４Ｄにより合成さ
れ、投写レンズ３６によりスクリーン（図示せず）に拡
大投映されて、カラー画像が表示される。

【０１０３】ところで、ＰＤ表示パネル１をライトバル
ブとして用いる場合、光発生手段としてのランプ３１
は、アーク長ができるだけ短いものを使用することが望
ましい。このことから、キセノンランプ（アーク長は２
ｍｍ以下）を用いればよいのであるが、寿命が短いとい
う欠点がある。また、メタルハライドランプは２５０Ｗ
クラスのもので、アーク長は６ｍｍ程度である。これは
アーク長が長すぎ、好ましくない。アーク長は５ｍｍ以
下が好ましく、さらには４ｍｍ以下がさらに好ましい。
アーク長が長いと光の指向性を狭くすることができな
い。また、無理に狭くすると光集光能力が低下する。メ
タルハライドランプは、消費電力が小さいものであれば
短アーク長３ｍｍ強のものがある。一例として岩崎電気
株式会社より１２１Ｗでアーク長３ｍｍ強のものが製作
されている。そしてアーク長が４ｍｍであれば、投写レ
ンズ３６のＦ値は８程度にし、３ｍｍであればＦ値はＦ
１０程度に設定する。したがって、ランプ３１として、
４ｍｍ以下のメタルハライドランプを採用するのがよ
い。

【０１０４】このような投写型表示装置３０では、ＰＤ
表示パネル１の画素電極５周辺からの光抜けがないの
で、非常に良好な画像表示を実現できる。

【０１０５】なお、本発明は、上述した投写型表示装置
２０、３０のように三枚の表示パネルを用いてカラー表
示を実現するものに限定されず、一枚の表示パネルを用
いてカラー表示を実現する投写型表示装置にも適用する
ことができる。この場合は、表示パネルにモザイク状の
カラーフィルタを取り付ければよい。これだと、スクリ
ーン輝度や解像度が低下するけれども、低コスト及びコ
ンパクト化を実現できる。

【０１０６】

【発明の効果】本発明の表示パネルでは、ＢＭ等の遮光
物を形成せずに表示パネルとしての開口面積を大きくで
きるようにしながら、画素電極周辺からの不必要な光抜
けを無くすことができる。したがって、表示パネルの光
変調層を高分子分散液晶とする場合、その製造過程で必
要な紫外線照射時において紫外線を全樹脂成分に対して
むらなく照射できて樹脂成分を均一に硬化させることが
できるので、安定性および信頼性を良好にできる。

【０１０７】特に、本発明の第１、第２、第６の表示パ
ネルでは、横電界の発生を許容するものの、この横電界
が原因となる不必要な光抜けを無くすことができる。本
発明の第３、第４の表示パネルでは、横電界の発生を阻
止して、横電界が原因となる不必要な光抜けを無くすこ
とができる。本発明の第５の表示パネルでは、第４の表
示パネルの作用に加えて、光変調層で散乱された光によ
ってスイッチング素子が誤動作するのを阻止することが
できる。本発明の第７の表示パネルでは、第６の表示パ
ネルの作用に加えて、光変調層で散乱された光によって
スイッチング素子が誤動作するのを阻止することができ
る。

【０１０８】第５ないし第７の表示パネルの遮光膜とし
て、入射光を散乱もしくは反射する性質のものとすれ
ば、光を吸収する性質のもののような熱変換作用がない
から、表示パネルの昇温を回避できるようになる。

【０１０９】そして、本発明の第１、第２の投写型表示
装置では、前述のような不必要な光抜け（正規の映像信
号で変調した光でないもの）のない表示パネルをライト
バルブとして用いるから、画像ノイズを無くして良好な
表示コントラストを実現できる。また、高分子分散液晶
からなる光変調層を有する表示パネルを用いた投写型表
示装置では、従来のＴＮ液晶表示パネルを用いた投写型
表示装置に比べて高輝度表示を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のＰＤ表示パネルの縦断面
図。

【図２】第１実施例の第１基板の平面図。

【図３】第１実施例の動作説明に用いる図１の要部拡大
図。

【図４】本発明の第２実施例のＰＤ表示パネルの縦断面
図。

【図５】第２実施例の回折格子の斜視図。

【図６】第２実施例の動作説明に用いる図４の要部拡大
図。

【図７】本発明の第３実施例のＰＤ表示パネルの縦断面
図。

【図８】第３実施例の動作説明に用いる図７の要部拡大
図。

【図９】本発明の第４実施例のＰＤ表示パネルの縦断面
図。

【図１０】本発明の他の実施例のＰＤ表示パネルの縦断
面図。

【図１１】本発明の第１実施例の投写型表示装置の概略
構成図。

【図１２】本発明の第２実施例の投写型表示装置の概略
構成図。

【図１３】従来のＴＮ液晶表示パネルの縦断面図。

【図１４】図１３の第１基板の平面図。

【図１５】従来の投写型表示装置の構成図。

【図１６】従来のＰＤ表示パネルの光遮断状態を示す要
部の縦断面図。

【図１７】従来のＰＤ表示パネルの光透過状態を示す要
部の縦断面図。

【図１８】従来のＰＤ表示パネルでの横電界発生状態を
示す要部の縦断面図。

【図１９】図１８において第２基板を省略した平面図。

【符号の説明】

１ＰＤ表示パネル２第１基板３第２基板４光変調層５画素電極６ソース信号線７ゲート信号線８スイッチング素子９マイクロレンズ１０対向電極４１光変調層のポリマー４２光変調層の水滴状液晶４３光変調層の液晶分子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】片面に透明な画素電極がマトリックス状
に設けられた透明な第１基板と、第１基板とほぼ平行に離間して対向配置されかつ第１基
板の画素電極形成面と対向する片面のほぼ全面に透明な
対向電極が設けられた透明な第２基板と、前記両基板間の対向隙間に介装される光変調層とを具備
し、前記第１基板の各画素電極の間または前記第２基板にお
いて第１基板の各画素電極の間に対応した位置に光屈折
手段が設けられている、ことを特徴とする表示パネル。
【請求項２】前記光屈折手段がマイクロレンズからな
る、ことを特徴とする請求項１の表示パネル。
【請求項３】前記光屈折手段が第２基板の対向電極形
成面側に埋設されている、ことを特徴とする請求項１ま
たは２の表示パネル。
【請求項４】片面に透明な画素電極がマトリックス状
に設けられた透明な第１基板と、第１基板とほぼ平行に離間して対向配置されかつ第１基
板の画素電極形成面と対向する片面のほぼ全面に透明な
対向電極が設けられた透明な第２基板と、前記両基板間の対向隙間に介装される光変調層とを具備
し、前記第２基板において第１基板の各画素電極の間に対応
した位置に光回折手段が設けられている、ことを特徴と
する表示パネル。
【請求項５】光回折手段が回折格子からなる、ことを
特徴とする請求項４の表示パネル。
【請求項６】片面に透明な画素電極がマトリックス状
に設けられるとともに各画素電極間に信号線が非接触に
設けられた透明な第１基板と、第１基板とほぼ平行に離間して対向配置されかつ第１基
板の画素電極形成面と対向する片面のほぼ全面に透明な
対向電極が設けられた透明な第２基板と、前記両基板間の対向隙間に介装される光変調層とを具備
し、少なくとも前記信号線に前記光変調層の比誘電率よりも
低い比誘電率を有する低誘電体膜が被覆されている、こ
とを特徴とする表示パネル。
【請求項７】片面に透明な画素電極がマトリックス状
に設けられるとともに各画素電極間に信号線が非接触に
設けられかつ信号線と前記画素電極個々との間にそれぞ
れ信号印加用のスイッチング素子が設けられた透明な第
１基板と、第１基板とほぼ平行に離間して対向配置されかつ第１基
板の画素電極形成面と対向する片面のほぼ全面に透明な
対向電極が設けられた透明な第２基板と、前記両基板間の対向隙間に介装される光変調層とを具備
し、少なくとも前記信号線およびスイッチング素子に、前記
光変調層の比誘電率よりも低い比誘電率を有する低誘電
体膜が被覆されている、ことを特徴とする表示パネル。
【請求項８】前記低誘電体膜が、光変調層で変調する
光を遮光する性質を有するものである、ことを特徴とす
る請求項６または７の表示パネル。
【請求項９】片面に透明な画素電極がマトリックス状
に設けられるとともに各画素電極間に信号線が非接触に
設けられかつ信号線と前記画素電極個々との間にそれぞ
れ信号印加用のスイッチング素子が設けられた透明な第
１基板と、第１基板とほぼ平行に離間して対向配置されかつ第１基
板の画素電極形成面と対向する片面のほぼ全面に透明な
対向電極が設けられた透明な第２基板と、前記両基板間の対向隙間に介装される光変調層とを具備
し、少なくとも前記信号線およびスイッチング素子に、前記
光変調層の比誘電率よりも低い比誘電率を有する低誘電
体膜が被覆されているとともに、前記スイッチング素子
の上方に、当該素子への光入射を遮断する遮光膜が被覆
されている、ことを特徴とする表示パネル。
【請求項１０】片面に透明な画素電極がマトリックス
状に設けられるとともに各画素電極間に信号線が非接触
に設けられかつ信号線と前記画素電極個々との間にそれ
ぞれ信号印加用のスイッチング素子が設けられた透明な
第１基板と、第１基板とほぼ平行に離間して対向配置されかつ第１基
板の画素電極形成面と対向する片面のほぼ全面に透明な
対向電極が設けられた透明な第２基板と、前記両基板間の対向隙間に介装される光変調層とを具備
し、前記第１基板において少なくとも前記画素電極と信号線
との間の離間領域に、光を遮断する遮光膜が被覆されて
いる、ことを特徴とする表示パネル。
【請求項１１】片面に透明な画素電極がマトリックス
状に設けられるとともに各画素電極間に信号線が非接触
に設けられかつ信号線と前記画素電極個々との間にそれ
ぞれ信号印加用のスイッチング素子が設けられた透明な
第１基板と、第１基板とほぼ平行に離間して対向配置されかつ第１基
板の画素電極形成面と対向する片面のほぼ全面に透明な
対向電極が設けられた透明な第２基板と、前記両基板間の対向隙間に介装される光変調層とを具備
し、前記第１基板において前記画素電極と信号線との間の離
間領域および前記スイッチング素子に、光を遮断する遮
光膜が被覆されている、ことを特徴とする表示パネル。
【請求項１２】前記遮光膜が、光を反射または散乱す
る性質を有するものである、ことを特徴とする請求項９
ないし１１のいずれかの表示パネル。
【請求項１３】前記光変調層が、高分子分散液晶から
なる、ことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか
の表示パネル。
【請求項１４】前記第１基板と第２基板との離間間隔
を確保しかつ黒色または光変調層で変調する光色の補色
に着色されている保持手段を備えている、ことを特徴と
する請求項１３の表示パネル。
【請求項１５】請求項１ないし１４のいずれかの表示
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表示パネルに導く光
学手段と、前記表示パネルで変調した光を投映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１６】一つの光発生手段と、前記光発生手段が放射する光を、青色、緑色および赤色
の３つの光路に分離する色分離手段と、前記３つの光路のそれぞれに配置された請求項１ないし
１４のいずれかの表示パネルと、前記表示パネルが変調した光を投映する投写手段を具備
する、ことを特徴とする投写型表示装置。