JPH0921999A

JPH0921999A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0921999A
Application number: JP17089295A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Tsuda; 英昭津田; Hideshi Yoshida; 秀史吉田; Kazutaka Hanaoka; 一孝花岡; Kimiaki Nakamura; 公昭中村; Hideo Senda; 秀雄千田; Takahiro Sasaki; 貴啓佐々木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-07-06
Filing date: 1995-07-06
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶表示装置、特に投射型液晶表示装置に関
し、使用時に生じる液晶の散乱性のムラを補償して表示
特性の向上を目的とする。【構成】一対の基板の間に液晶が含まれ、該液晶の散
乱と透過を利用して表示を行う液晶パネル１０を有し、
液晶パネル１０の表示領域１２の位置に応じて液晶の散
乱性を不均一とした構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリマー分散型液晶
等の液晶の散乱と透過を利用して表示を行う液晶表示装
置、特に投射型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、低消費電力、薄型、携
帯性の点で優れているので、この応用製品として投射型
液晶表示装置などが盛んに開発されている。ところが、
大画面表示を目的とする投射型液晶表示装置は、表示輝
度が比較的に低く、明るい環境下では表示がみずらいと
いう問題点があった。

【０００３】特に、ＴＮ型液晶表示装置では、偏光子を
使用するために、光源からの光の約半分が偏光子で吸収
され、光の利用効率が低い。そこで、偏光子を使用しな
いで、散乱と透過を利用して表示を行うポリマー分散型
液晶表示装置等が開発されている。高分子分散型液晶表
示装置では、例えば、電圧を印加しない状態で液晶が光
を散乱する状態と、電圧を印加すると液晶が光を透過す
る状態とを切り換えて表示を行う。

【０００４】投射型液晶表示装置は、こうして形成した
液晶パネルと、液晶パネルの後方に配置した光源と、投
射レンズとを含み、光源から液晶パネルに向かって光を
照射し、液晶パネルで画像変調した光を投射レンズを用
いてスクリーンに投射するものである。

【０００５】高分子分散型液晶を用いた投射型液晶表示
装置では、液晶の散乱状態がスクリーン上で暗状態のス
ポットを形成し、液晶の透過状態がスクリーン上で明状
態のスポットを形成する。表示のコントラスト比は、暗
状態を生成する液晶の散乱性に大きく係わっている。液
晶の散乱性が大きいほど暗状態がより黒くなり、コント
ラスト比は高くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、液晶の散乱
性は温度依存性があることが分かった。従来のＴＮ型液
晶の場合には液晶の散乱性の温度依存性は比較的に小さ
くてあまり問題にならなかった。しかし、高分子分散型
液晶を用いた投射型液晶表示装置では、大きな散乱性を
得るために屈折率異方性Δｎの大きい液晶を使用するこ
とが望ましく、アクティブマトリクスによって駆動する
必要から、比抵抗の大きい液晶を使用することが望まし
い。

【０００７】しかし、屈折率異方性Δｎが大きく、比抵
抗の大きい液晶を使用すると、液晶の散乱性の温度依存
性が大きくなる。光源から照射された光は液晶パネルに
おいて熱を発生し、液晶パネルにおいて温度分布が発生
する。そのため、液晶パネル表示領域内で液晶の散乱性
のムラができ、スクリーンに投射された画像にコントラ
スト比のムラができることが分かった。

【０００８】本発明は使用時に生じる液晶の散乱性のム
ラを補償できるようにした液晶表示装置、特に投射型液
晶表示装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は、少なくとも一方が透明である一対の基板の間に液
晶が含まれ、該液晶の散乱と透過を利用して表示を行う
液晶パネルを有し、液晶パネルの表示領域の位置に応じ
て液晶の散乱性を不均一としたことを特徴とするもので
ある。このような特徴を投射型液晶表示装置に利用する
ことができる。

【００１０】

【作用】上記した構成においては、液晶パネルは、液晶
の散乱性が液晶パネルの表示領域の位置に応じて不均一
となるように形成される。光源から照射された光は液晶
パネルにおいて熱を発生し、液晶パネルにおいて温度分
布が発生する。温度ムラがあると液晶の散乱性のムラが
できる。本発明においては、液晶の散乱性のムラを最初
に与えておき、使用時、つまり温度が上昇したときに温
度分布に依存して液晶の散乱性のムラができるのを補償
するようにしている。従って、使用時には液晶の散乱性
のムラがなくなり、スクリーンに投射された画像にコン
トラスト比のムラができない。

【００１１】

【実施例】図１及び図２を参照すると、本発明による液
晶表示装置は液晶パネル１０を含み、この液晶パネル１
０は表示領域１２とそのまわりの電極接続領域１４とを
有する。表示領域１２は画像が形成される領域であり、
電極接続領域１４は液晶を駆動するためにＴＡＢ等の駆
動回路が接続される領域である。

【００１２】液晶パネル１０の表示領域１２は、表示領
域１２の位置に応じて液晶の散乱性を不均一としてあ
る。特に、表示領域１２の中央部における液晶の散乱性
を表示領域１２の周辺部における液晶の散乱性よりも強
くしてある。図２においては、表示領域１２のうち、中
央部をＡで示し、周辺部をＢ、Ｃで示している。

【００１３】図２を参照すると、液晶パネル１０は、一
対の透明な基板１６、１８の間に液晶２０が含まれてい
るものである。基板１６には共通電極２２が設けられ、
基板１８には画素電極２４が設けられる。画素電極２４
は簡略化して連続的に示されているが、画素に応じた微
小な面積に区画されている。基板１８には画素電極２４
とともに、ＴＦＴを含むアクティブマトリクスが設けら
れている。

【００１４】図３に示されるように、液晶２０は高分子
分散型液晶からなる。高分子分散型液晶は液晶分子が粒
状の液晶カプセル２０ａとなって高分子２０ｂ中に分散
しているものである。（Ａ）に示されるように、電圧が
印加されていないときには、液晶分子は液晶カプセル２
０ａ内でランダムに配向し、よって光が入射すると液晶
カプセル２０ａ内の液晶分子に当たって散乱する。従っ
て、散乱状態は画像形成において暗状態となる。散乱光
は光が無数の方向に進行することであり、特定の方向の
光の強度は弱く、そして、散乱性が強くなるほど、特定
の方向の光の強度は弱くなる。

【００１５】図３の（Ｂ）に示されるように、電圧が印
加されると、液晶分子は液晶カプセル２０ａ内で基板面
に垂直に配向し、よって光が入射すると液晶カプセル２
０ａ内の液晶分子を透過する。従って、透過状態は画像
形成において明状態となる。このようにして、液晶の散
乱と透過を利用して表示を行うことができる。

【００１６】図４は反射型液晶表示装置の例を示し、一
方の基板１８側が反射面を備える。この場合には、一方
の基板１８は透明である必要はない。実施例において
は、画素電極１８の表面で入射光が反射するようになっ
ている。しかし、画素電極１８を透明にして、基板１８
の表面で入射光が反射するようにしてもよい。

【００１７】液晶２０は図３と同様に高分子分散型液晶
からなり、液晶分子が粒状の液晶カプセル２０ａとなっ
て高分子２０ｂ中に分散しているものである。図４の
（Ａ）は液晶の散乱状態を示し、図４の（Ｂ）は液晶の
透過状態を示す。基本的な特徴は図３と同様である。

【００１８】図１及び図２の液晶２０は図３又は図４の
特徴をもった高分子分散型液晶からなるものであり、液
晶が高分子中で連続相を形成しているもの、あるいは液
晶が連続層であり且つ高分子が網目構造をしているも
の、などを含むものとする。なお、液晶の散乱と透過を
利用して表示を行う液晶表示パネルは図３又は図４に示
されたものには限定されない。

【００１９】図５は図１及び図２の液晶表示パネル１０
を含む投射型液晶表示装置３０を示す図である。投射型
液晶表示装置３０は、光源３２と、液晶表示パネル１０
と、集光レンズ３４と、絞り３６と、投射レンズ３８
と、スクリーン４０とからなり、光源３２から照射され
た光が液晶表示パネル１０を通るときに画像変調され、
投射レンズ３８によってスクリーン４０に投射される。
（Ａ）は図３及び図４の（Ａ）に対応する電圧無印加時
の散乱状態を示し、（Ｂ）は図３及び図４の（Ｂ）に対
応する電圧印加時の透過状態を示している。なお、投射
型液晶表示装置は図示のものに限定されるものではな
い。

【００２０】図６は、使用時の投射型液晶表示装置３０
の液晶表示パネル１０における温度分布を説明する図で
ある。液晶表示パネル１０の表示領域１２の位置に応じ
て順番に番号を付けてある。番号は、左上をNo．１と
し、右に進むにつれてNo．２、No．３となり、それから
下段に進んで同様に番号を付けてある。中央がNo．５で
ある。

【００２１】このような位置毎に温度を測定したとこ
ろ、下記の結果が得られた。 No．１：４１℃ No．２：４８℃ No．３：４３℃ No．４：４９℃ No．５：５７℃ No．６：５０℃ No．７：４２℃ No．８：４８℃ No．９：４２℃

【００２２】図７（Ａ）は、種々の液晶材料の温度と屈
折率異方性Δｎとの関係を示す図である。（Ｂ）は散乱
性を示す図である。ＴＮ型で用いられる液晶の特性は曲
線ＴＮで示され、高分子分散型で用いられる液晶の特性
は曲線ＰＤで示されている。上記したように、高分子分
散型で用いられる液晶は、屈折率異方性Δｎが大きいた
めに、所定の温度変化に対する屈折率異方性Δｎの変化
が大きく、そのために液晶の散乱性の温度依存性が大き
くなる。

【００２３】そこで、本発明では、図６及び上記の表に
示した温度分布を補償するように、図１及び図２で説明
したように液晶の散乱性を異ならせ、最初に異ならせた
散乱性の分布と温度差により生じた散乱性の分布とが打
ち消しあって、ほぼ一様の散乱性の分布となるようにす
る。

【００２４】液晶の散乱性を異ならせるためには、液晶
の屈折率異方性Δｎと、液晶パネルのセルギャップｄと
の積Δｎ・ｄが、表示領域の中央部における値が表示領
域の周辺部における値よりも大きくするのがよい。この
ためには、液晶の屈折率異方性Δｎを変えてもよく、あ
るいは液晶パネルのセルギャップｄを変えてもよく、あ
るいは両者を変えてもよい。

【００２５】図８は、液晶パネルのセルギャップｄを変
える例を示す図である。この例では、液晶表示パネル１
０の表示領域１２の中央部の厚さをｄにし、液晶表示パ
ネル１０の表示領域１２の周辺部の厚さをｄ′、ｄ″と
し、ｄ＞ｄ′＝ｄ″としている。通常はセルギャップｄ
を一定にするために基板１６、１８間に一定の直径のス
ペーサを一様に挿入しているが、本発明では、液晶表示
パネル１０の表示領域１２の中央部においてスペーサの
散布密度を大きくし、液晶表示パネル１０の表示領域１
２においてスペーサの散布密度を小さくすることによ
り、セルギャップｄを変えている。また、セルギャップ
ｄを変えるために、スペーサの直径を変えることも可能
である。

【００２６】図９は、液晶の屈折率異方性Δｎを変える
例を示す図である。この例では、液晶表示パネル１０の
表示領域１２の中央部の領域Ａの液晶の屈折率異方性が
Δｎ _Aであり、表示領域１２の周辺部の領域Ｂ、Ｃの屈
折率異方性がそれぞれΔｎ_B、Δｎ_Cであり、Δｎ_A＞
Δｎ_B＝Δｎ_Cの関係がある。このように、液晶の屈折
率異方性Δｎを表示領域１２の中央部の領域Ａから周辺
部の領域Ｂ、Ｃにいくにつれて小さくする。

【００２７】図１０は図９の表示領域１２の中央部の領
域Ａ及び周辺部の領域Ｂ、Ｃを示す図である。図１０に
おいては、周辺部の領域Ｂ、Ｃの外側にさらに液晶の屈
折率異方性Δｎの小さい領域Ｄがある。

【００２８】また、液晶の散乱性を異ならせるために、
液晶２０の分散性を異ならせるようにすることができ
る。図１１は、高分子分散型液晶において、表示領域１
２の中央部における液晶の分散性を表示領域１２の周辺
部における液晶の分散性よりも密にした例を示してい
る。すなわち、液晶分子と高分子マトリックスとの割合
が中央部と周辺部で異なっている。

【００２９】図１２は、高分子分散型液晶において、表
示領域１２の中央部における液晶の粒径を表示領域１２
の周辺部における液晶の粒径よりも小さくし、それによ
って、液晶の散乱性を異ならせるようにしている。

【００３０】図１３は、液晶の散乱性を異ならせるため
に粒径を異ならせるようにした液晶パネル１０を製造す
る例を示す図である。一対の基板１６、１８の間には液
晶２０の前段階の状態である液晶材料と光硬化性樹脂と
の混合物２０_Mを注入してある。そこで、基板１６の上
から光を照射する。光を照射すると、光硬化性樹脂が硬
化し、液晶材料は光硬化性樹脂から相分離して高分子の
間に分散し、液晶カプセル２０ａ（図３、４）となる。

【００３１】液晶カプセル２０ａの大きさ（すなわち液
晶の粒径）は、照射された光の強度によって変わる。図
１３においては、光はフィルタ４２を介して照射され
る。フィルタ４２は中央部の領域Ａ及び周辺部の領域
Ｂ、Ｃ毎に透過量が異なるように形成されている。従っ
て、中央部の領域Ａに当たる光Ｉ_Aは周辺部よりも強
く、それによって形成される液晶カプセル２０ａの大き
さ（すなわち液晶の粒径）は小さくなる。周辺部の領域
Ｂ、Ｃに当たる光Ｉ_B、Ｉ_Cは中央部よりも弱く、それ
によって形成される液晶カプセル２０ａの大きさ（すな
わち液晶の粒径）は大きくなる。このようにして、図１
２の液晶パネル１０が製造される。

【００３２】図１４は、液晶の散乱性を異ならせるため
に、表示領域１２の中央部においては基板１６、１８界
面付近から液晶層２０が存在し、表示領域１２の周辺部
においては基板１６、１８界面と液晶層２０との間に散
乱しない透明な膜４４が存在するようにした例を示して
いる。散乱しない透明な膜４４は基板１６、１９にスピ
ンコートにより塗布し、膜厚が中央部Ａから周辺部Ｂ、
Ｃにかけて変化するようにする。

【００３３】例１液晶ＴＬ２０２（メルク製）と、光硬化性樹脂（２─エ
チルヘキシルアクリレート、ＥＨＡ、日本化薬製により
希釈されたエポキシアクリレート系オリゴマー、日本化
薬製）とを重量比７５対２５で混合したプレミクスチャ
ーを準備した。光重合開始剤イルガキュアー１８４（チ
バガイギー製）を樹脂に対して２パーセント含ませ、攪
拌した。電極２２、２４を有する基板１６、１８に、１
２ミクロンの大きさのスペーサ（積水ファインケミカル
製）を散布して空パネルを作製した。この際、表示領域
１２の中央部ではスペーサを８０個／平方ミリメートル
とし、周辺部ではスペーサを４０個／平方ミリメートル
とした。

【００３４】これにより、対角４インチの空パネルのセ
ルギャップｄは、中央部において１３．４ミクロン、周
辺部において１１．４ミクロンとなった。それから、上
記プレミクスチャーをこの空パネルに毛細管現象を利用
して注入した。注入後、この液晶パネルに紫外線を強度
３０ミリワット／平方センチメートルで５分間照射し
た。こうして形成した液晶パネルは、図８を参照して説
明した液晶パネル１０に相当する。

【００３５】こうして形成した液晶パネルを、図５の投
射型液晶表示装置３０に組み込み、２５０ワットの光源
を用いて対角４０インチの投射表示を行った。中央部で
のコントラスト比が５０であるのに対して、周辺部では
４２であった。１０ミクロンのスペーサを均一に散布し
た（液晶の散乱性を異ならせていない）液晶パネルを作
って、同様の投射表示を行うと、中央部でのコントラス
ト比が１８であるのに対して、周辺部では３６となり、
大きなコントラスト比のむらが生じた。本発明によれ
ば、このようなコントラスト比のむらを改善できる。

【００３６】例２例１と同様に、液晶ＴＬ２０２と、光硬化性樹脂とを混
合してプレミクスチャーを準備した。基板１６、１８
に、１２ミクロンの大きさのスペーサを８０個／平方ミ
リメートルで均一に散布して空パネルを作製した。空パ
ネルのセルギャップｄは、中央部において１３．３ミク
ロン、周辺部において１３．２ミクロンとなった。それ
から、上記プレミクスチャーをこの空パネルに注入した
後、この液晶パネル上にニュートラル・デンシティ・フ
ィルタ（ＦＪ−０１４、バイロン貿易製）を直接載せ
て、紫外線を強度３０ミリワット／平方センチメートル
で５分間照射した。

【００３７】こうして形成した液晶パネルは、図１２及
び図１３を参照して説明した液晶パネル１０に相当す
る。液晶パネル内の液晶の粒径をレーザ顕微鏡（レーザ
テック製）を用いて測定したところ、中央部の液晶の粒
径は１．２ミクロンであり、周辺央部の液晶の粒径は
１．８ミクロンであり、中央部から周辺部にかけて粒径
が大きく変化していた。こうして形成した液晶パネル
を、図５の投射型液晶表示装置３０に組み込み、２５０
ワットの光源を用いて対角４０インチの投射表示を行っ
た。中央部でのコントラスト比が４８であるのに対し
て、周辺部では４０であった。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
最初に液晶の散乱性を異ならせておくことにより、使用
時に液晶の散乱特性が補償されて、コントラスト比の均
一な液晶表示装置を得ることができ、階調表示を含めて
表示特性に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による液晶パネルの特徴を示す
図である。

【図２】図１の液晶パネルの断面図である。

【図３】高分子分散型液晶表示装置を説明する図であ
る。

【図４】反射型高分子分散型液晶表示装置を示す図であ
る。

【図５】投射型液晶表示装置を示す図である。

【図６】液晶パネルの温度分布を示す図である。

【図７】液晶の温度依存性を示す図である。

【図８】液晶の散乱性を異ならせる一例を示す図であ
る。

【図９】液晶の散乱性を異ならせる他の例を示す図であ
る。

【図１０】図９の各領域を示す図である。

【図１１】液晶の散乱性を異ならせる他の例を示す図で
ある。

【図１２】液晶の散乱性を異ならせる他の例を示す図で
ある。

【図１３】図１２の液晶パネルの製造を示す図である。

【図１４】液晶の散乱性を異ならせる他の例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０…液晶パネル１２…表示領域１６、１８…基板２０…液晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者花岡一孝神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者中村公昭神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者千田秀雄神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者佐々木貴啓神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明である一対の基板
（１６、１８）の間に液晶（２０）が含まれ、該液晶の
散乱と透過を利用して表示を行う液晶パネル（１０）を
有し、液晶パネル（１０）の表示領域（１２）の位置に
応じて液晶の散乱性を不均一としたことを特徴とする液
晶表示装置。
【請求項２】表示領域（１２）の中央部における液晶
の散乱性を表示領域の周辺部における液晶の散乱性より
も強くしたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示
装置。
【請求項３】液晶の屈折率異方性（Δｎ）と、液晶パ
ネルのセルギャップ（ｄ）との積（Δｎ・ｄ）を、表示
領域（１２）の中央部における値が表示領域の周辺部に
おける値よりも大きくなるようにしたことを特徴とする
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】液晶（２０）が高分子分散型液晶からな
ることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】液晶（２０）の分散性を表示領域（１
２）の位置に応じて異ならせ、表示領域の中央部におけ
る液晶の分散性が、表示領域の周辺部における液晶の分
散性よりも密になるようにしたことを特徴とする請求項
４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】液晶（２０）の粒径を表示領域（１２）
の位置に応じて異ならせ、表示領域の中央部における液
晶の粒径が、表示領域の周辺部における液晶の粒径より
も小さくなるようにしたことを特徴とする請求項４に記
載の液晶表示装置。
【請求項７】表示領域（１２）の中央部においては基
板（１６、１８）界面付近から液晶層（２０）が存在
し、表示領域の周辺部においては基板界面と液晶層との
間に散乱しない膜（４４）が存在することを特徴とする
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】光源（３２）と、少なくとも一方が透明
である一対の基板の間に液晶が含まれ、該液晶の散乱と
透過を利用して表示を行う液晶パネル（１０）と、投射
レンズ（３８）とを有し、液晶パネル（１０）の表示領
域（１２）の位置に応じて液晶（２０）の散乱性を不均
一としたことを特徴とする投射型液晶表示装置。