JP3152041B2

JP3152041B2 - 液晶パネルとその製造方法およびそれを用いた液晶投写型テレビ

Info

Publication number: JP3152041B2
Application number: JP30792993A
Authority: JP
Inventors: 秀樹大前; 博司高原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-08
Filing date: 1993-12-08
Publication date: 2001-04-03
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: JPH07159762A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光散乱状態の変化とし
て光学像を形成する高分子分散液晶パネル、ならびにこ
の液晶パネルの製造方法、およびこの液晶パネルに表示
された画像をスクリーン上に拡大投影する投写型テレビ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年ホームシアター、プレゼンテーショ
ンと大画面表示がにわかに注目を集めてきている。従来
よりライトバルブを用いた投写装置は多くの方式が提案
されてきたが、最近では小型の液晶パネルの表示画像を
投写レンズなどにより拡大投影し、大画面の表示画像を
得る液晶投写型テレビが商品化されている。

【０００３】液晶パネルは主に電気的にその光学特性を
変化させて表示を行うもので、その動作原理には多くの
種類がある。現在商品化されている液晶投写装置に用い
られているツイストネマチック（以下、ＴＮと呼ぶ）液
晶パネルは、液晶の旋光性が電界により変化する現象を
利用したものである。ところがＴＮ液晶パネルは、光の
変調のために入射側と出射側に偏光板が必要であり、こ
の結果有効に利用される光量が減少し、そのため光利用
効率が低くなるという問題があった。偏光板を用いずに
光を制御する方法としては散乱現象を用いる方法があ
る。光散乱状態の変化により光学像を形成する液晶パネ
ルとして、例えば相変化（ＰＣ）、動的散乱（ＤＳ
Ｍ）、高分子分散液晶等があげられる。中でも近年、明
るさ向上への期待感から特公平３−５２８４３号公報等
に示されるような高分子分散液晶パネルが盛んに研究さ
れている。

【０００４】以下、簡単に高分子分散液晶について説明
しておく、高分子分散液晶は、液晶と高分子の分散状態
によって大きく２つのタイプに分けられる。１つは、水
滴状の液晶が高分子中に分散しているタイプである。液
晶は、高分子中に不連続な状態で存在する。以後、この
ような液晶をＰＤＬＣと呼ぶ。もう１つは、液晶層に高
分子のネットワークを張り巡らせたような構造を採るタ
イプである。ちょうどスポンジに液晶を含ませたような
格好になる。液晶は、水滴状とならず連続に存在する。
以後、このような液晶をＰＮＬＣと呼ぶ。前記２種類の
液晶パネルで画像を表示するためには光の散乱・透過を
制御することにより行なう。本発明では主にＰＤＬＣを
例にあげて説明する。

【０００５】このような分散タイプの液晶表示素子の液
晶層となる高分子分散液晶層におけるポリマーマトリク
スとしては、基本的には透明であれば、熱可塑性樹脂で
も熱硬化性樹脂であってもさしつかえないが、紫外線硬
化型の樹脂が最も簡便で、性能も良く一般に使用される
ことが多い。その理由として従来のＴＮモード液晶バネ
ルの製造方法がそのまま応用できる為である。従来の液
晶パネルの製造方法としては、まず上下２枚の基板にあ
らかじめ所定の電極パターンを形成しておき、該電極同
士が対向するように２枚の基板を重ね合わせる。この際
に所定の大きさの粒径の揃ったスペーサを基板間にはさ
みこみ、２枚の基板の間隙を保持できるようにした状態
で２枚の基板をエポキシ樹脂のシール材で固定させる。
次に、このようにして得られた空セルの中に液晶を注入
する、といった製造方法が多く用いられている。

【０００６】この製造方法を応用して分散タイプの液晶
パネルを製造する為には、ポリマーマトリクスの材料を
紫外線硬化型の樹脂、特にその一例としてアクリル系の
樹脂を用いれば、注入前に於いてはモノマーあるいは／
及びオリゴマーといった比較的低粘度な前駆体として存
在し、液晶とのブレンド物（これを液晶溶液と呼ぶ）は
常温で注入するのに十分な流動性を有しているので、従
来の液晶パネルの製造方法を応用して、注入後に光照射
して硬化反応を進めて高分子分散液晶層を形成するとい
う方法を用いれば容易に分散タイプの液晶パネルを作成
できる。

【０００７】また、注入した後にパネルに紫外線を照射
することによって樹脂のみ重合反応を起こしてポリマー
となり、液晶のみ相分離して、樹脂分と比較して液晶の
量が少ない場合は独立した粒子状の液晶滴が形成され、
一方液晶の量が多い場合は高分子マトリクスが液晶材料
中に粒子状又はネットワーク状に存在し液晶が連続層を
成すように形成される。この際に液晶滴の粒子径、もし
くはポリマーネットワークの孔径がある程度均一で尚且
つ大きさとしては０．１μｍ〜数μｍの範囲でなければ
光の散乱性能は悪く、コントラストが上がらない。この
為には比較的短時間で硬化が終了しうる材料でなければ
ならず紫外線硬化型樹脂が望ましい。

【０００８】高分子分散液晶の動作について（図９
（ａ）（ｂ））を用いて簡単に述べる。（図９（ａ）
（ｂ））は高分子分散液晶パネルの動作の説明図であ
る。（図９（ａ）（ｂ））において、９１はアレイ基
板、９２は画素電極、９３は対向電極、９４は水滴状液
晶、９５はポリマー、９６は対向電極基板である。画素
電極９２にはＴＦＴ（図示せず）等が接続され、ＴＦＴ
のオン・オフにより画素電極に電圧が印加されて、画素
電極上の液晶配向方向を可変させて光を変調する。（図
９（ａ））に示すように電圧を印加していない状態で
は、それぞれの水滴状液晶９４は不規則な方向に配向し
ている。この状態ではポリマー９５と水滴状液晶９４と
に屈折率差が生じ入射光は散乱する。ここで（図９
（ｂ））に示すように画素電極９２に電圧を印加すると
液晶の方向がそろう。液晶が一定方向に配向したときの
屈折率をあらかじめポリマーの屈折率と合わせておく
と、入射光は散乱せずにアレイ基板９１より出射する。
なお、ＰＤＬＣのように液晶が水滴状にあらわされると
き、水滴状の液晶の直径の平均を平均粒子径と呼ぶ。

【０００９】高分子分散液晶パネルを用いた液晶投写型
テレビの構成例を（図１０）に示す。ランプ１０１から
出た光は、凹面鏡１０２により集光されて液晶パネル１
０３に入射する。液晶パネル１０３に入射した光は何等
変調されない場合は全て投写レンズ１０４に入射するよ
う構成されている。液晶パネル１０３は高分子分散液晶
パネルであり、ガラス基板１０５、１０６により液晶層
１０７が狭持されている。一方のガラス基板１０５、１
０６の液晶層１０７側の面にはマトリクス状の画素電極
が設けられており、映像信号に応じて散乱状態の変化と
して液晶パネル１０３に光学像を形成することができ
る。十分な電圧を印加された画素から出る光は全て投写
レンズ１０４に入射してスクリーン１０８上に到達する
ので、スクリーン１０８上の対応する位置には明るい画
素が表示される。電圧の印加されない画素からは散乱光
が出射し、投写レンズ１０４から外れてスクリーン１０
８には到達せず、スクリーン１０８上の対応する位置に
は暗い画素が表示される。このようにして、液晶パネル
１０３上に散乱状態の変化として形成された光学像は、
投写レンズによりスクリーン１０８上に拡大投写され
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のＴＮ液晶パネル
では画素間の非表示部にブラックマトリクスと呼ばれる
遮光層を形成していた。スイッチング素子を備えたアク
ティブマトリクス液晶パネルにおいては、スイッチング
素子ならびに信号線と対向する基板上に前記ブラックマ
トリクスを配していた。これらはコントラストの向上を
図るためであり、さらにはアクティブマトリクス液晶パ
ネルにおいてはＴＦＴのホトコン防止および信号線と電
極間の横電界によって起こる液晶のリバースティルトに
よる光漏れを遮る目的もある。

【００１１】ところが、紫外線硬化型の樹脂を高分子マ
トリクスとして用いる高分子分散液晶の場合は、このブ
ラックマトリクスを形成することができない。なぜなら
ブラックマトリクスを形成した空セルに、先に説明した
方法で高分子分散液晶パネルを作成すると、紫外線照射
の際にブラックマトリクスによって光が遮蔽され、遮蔽
された部分の樹脂は未硬化のまま残留してしまう。

【００１２】一方、ブラックマトリクスを形成しない高
分子分散液晶パネルでは、信号線と電極間の電界によっ
て液晶分子が立ち上がり、散乱能が弱まり光漏れが発生
する。画素間から漏れてくる光のために画像のぼけた、
シャープさの欠けた表示になる。さらにスイッチング素
子にＴＦＴを用いた場合、ＴＦＴの半導体層にこの漏れ
た光が飛び込み、ホトコンと呼ばれる光伝導による漏れ
電流が発生し、クロストークなどの表示不良が発生す
る。

【００１３】また、出射角度の大きい散乱光は基板と空
気の界面で全反射して再び液晶層へ戻る。特に画素間の
非表示部へ戻る光線により、ＴＦＴがホトコンを起こす
とともに、この部分で再度散乱を起こしてその後方散乱
光が出射側へ戻り、表示コントラストを低下させるとと
もに表示品位を低下させる。

【００１４】さらに高分子分散液晶パネルの散乱特性は
波長依存性が大きい。特に長波長である赤色光に対する
散乱特性は緑、青色光のそれと比べて劣る。そのため特
にカラーフィルタを具備し、画素毎に赤、緑、青色光を
変調する液晶パネルにおいては赤色のみコントラストが
悪くなる。

【００１５】本発明は、散乱状態の変化として光学像を
形成する高分子分散液晶パネルにおいてブラックマトリ
クスを形成することなく、また赤、緑、青色光を変調す
る画素における液晶の特性を等しくして表示品位を向上
し、さらにはこれを用いた液晶投写型テレビのコントラ
ストを改善することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の液晶パネルは、少なくとも一方は光透過性を有
しかつ互いに対向する第１の基板と第２の基板と、前記
第１の基板の前記第２の基板に対する面に形成した画素
電極およびその画素電極への印加信号を制御するスイッ
チング素子と、前記第２の基板の前記第１の基板に対す
る面に形成した対向電極と、前記第１の基板と第２の基
板間に挟持された高分子分散液晶層とから少なくともな
る液晶パネルにおいて、前記第２の基板上には前記第１
の基板の画素電極に対応して紫外線を反射または吸収す
る層が形成されている。

【００１７】さらに前記紫外線反射層の形成された基板
側から光を照射して高分子分散液晶層を形成し、紫外線
反射層の形成されている基板部分の高分子分散液晶層の
液晶粒子径が紫外線反射層の形成されていない基板部分
の液晶粒子径とは異なる構成になっている。

【００１８】前記紫外線反射層は具体的には紫外線反射
フィルタあるいは紫外線反射膜等があげられる。

【００１９】また紫外線反射層は紫外線吸収膜あるいは
紫外線吸収フィルタであっても良く、反射あるいは吸収
により紫外線の透過率を減ずるものであれば良い。

【００２０】さらに本発明の高分子分散液晶パネルにお
いて、液晶層を狭持している２つの基板のうち少なくと
も一方はその透明基板の中心厚をｔ、屈折率をｎ、前記
液晶パネルの有効表示領域の最大径をｄとして、次の条
件を満足するようにしたものである。

【００２１】

【数３】

【００２２】さらに本発明の他の液晶パネルは、透明板
が液晶パネルの光入射側または出射側または両側に配置
され、前記液晶パネルと前記透明板の間は透明結合体に
より光学的に結合されたものでもよい。

【００２３】さらにカラーフィルタにより画素毎に赤、
緑、青色光を変調する液晶パネルにおいては、緑色及び
青色光を変調する画素上に紫外線を反射あるいは吸収す
る層を形成するか、あるいは各画素上に前記層が形成さ
れており、画素上に形成された前記層の紫外線の反射率
あるいは吸収率が各画素の変調する光線波長によって異
なるように形成したものでもよい。特に赤色を変調する
画素上に形成する層の紫外線の反射率あるいは吸収率が
他の画素に形成する層に比べて低くなるようにする。

【００２４】本発明の液晶投写型テレビは、光発生手段
と、前記光発生手段からの出射光が入射し光散乱状態の
変化として光学像を形成する液晶パネルと、前記光発生
手段が発生した光を前記液晶パネルに導く第１の光学要
素部品と、前記液晶パネルで変調された光を投影する第
２の光学要素部品を備え、液晶パネルとして上記の液晶
パネルを用いたものである。

【００２５】

【作用】本発明は、高分子マトリクスが光硬化性樹脂か
らなる高分子分散液晶層を形成する際に、液晶層に照射
される紫外線の光量が異なるように紫外線を反射あるい
は吸収する層を一方の基板上の画素表示領域の一部に形
成する。前記層の形成された部分の紫外線の透過率は低
くなる。それに比べて層の形成されていない部分の紫外
線の透過率は高い。よって、前記層の形成された基板側
から光を照射して高分子分散液晶層を形成すれば、層の
無い部分の液晶層は層下の液晶層に比べて紫外線の光量
が多いために高分子マトリクスの重合速度が速く、液晶
との相分離が速く行われる。そのため高分子分散液晶層
の組成が異なり、層の無い部分の高分子分散液晶層はそ
の液晶粒子径が非常に細かく、散乱性能が極めて高く、
駆動電圧も高くなる。そこで、液晶パネルの画素にあた
る部分にのみ紫外線を反射あるいは吸収する層を形成
し、層を形成した基板側から光を照射すると、非表示部
の液晶層は表示部の液晶層に比べて散乱性能及び駆動電
圧ともに高くなる。このような構成であれば、非表示部
にブラックマトリクスがなくても常にこの部分では高品
位の黒表示となる。さらには信号線と電極間の電界に対
しても駆動し難い。

【００２６】高分子分散液晶で散乱して出射する光線
は、基板と空気層の界面で一部反射して再び高分子分散
液晶層で散乱する、いわゆる拡散反射による２次光源で
あり、これは本来黒表示する液晶層の輝度を高くする。
特に、画素間の非表示部の高分子分散液晶層に入射する
反射光を防がなくてはならない。それは１つは画素間に
ブラックマトリクスがないので、この部分の液晶層の輝
度をできるだけ低くするためと、もう１つは反射光によ
るＴＦＴのホトコン防止のためである。

【００２７】基板の屈折率をｎとすると、基板と空気の
屈折率より得られる全反射の臨界角は次のように与えら
れる。

【００２８】

【数４】

【００２９】この角度より大きな角度で出射される散乱
光は全て再度高分子分散液晶層に到達し散乱する。前記
臨界角で全反射した光が再度液晶層に到達しないような
基板の厚みを与えれば良い。それは基板の厚みをｔ、有
効表示領域の距離をｄとすれば、次のように与えられ
る。

【００３０】

【数５】

【００３１】次に、無効面で光が反射されると、その光
は液晶層に戻り画素間の非表示部の輝度上昇を招く。こ
の問題は出射側透明基板の無効面に光吸収手段を施し、
不要光が吸収されるようにすれば解決できる。さらに、
出射側透明基板の出射面の有効領域に反射防止膜を付け
れば、小さな角度で液晶層から出射する光の出射面にお
ける反射率が減少するので、画素間の非表示部ならびに
黒表示部の輝度上昇を低減できる。

【００３２】以上のようにすれば、ブラックマトリクス
が無くとも液晶パネル上の画素間の非表示部の輝度を低
減し、高品位な黒表示が維持できるので、シャープで明
るくしかも高コントラストの画像を表示する液晶パネル
を提供することができる。また、この液晶パネルを投写
型テレビに用いれば、明るくコントラストの良好な画像
を得ることができる。

【００３３】一方、カラーフィルタを具備し、画素毎に
赤、緑、青色光を変調する液晶パネルにおいても同様の
作用を用いて、緑色及び青色光を変調する画素上に紫外
線を反射あるいは吸収する層を形成して同時に光照射し
て高分子分散液晶層を形成すると、赤色光を変調する画
素の高分子分散液晶層は青、緑色光を変調する画素の高
分子分散液晶層に比べて液晶粒子径が細かく、散乱性能
が高くなる。このようにして各画素で制御する光線の各
波長における液晶層の散乱特性を等しくすることでコン
トラストの均一性をとることができる。これは各画素上
に前記層が形成されており、少なくとも赤色光を変調す
る画素上に形成された前記層の紫外線の反射率あるいは
吸収率が低いものであっても同様の作用をもたらす。

【００３４】

【実施例】本発明の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

【００３５】本発明の液晶パネルの第１の実施例の構成
を（図１（ａ））、（図１（ｂ））に示す。（図１
（ａ））は本発明の第１の実施例における液晶パネルの
断面図であり、（図１（ｂ））は本実施例の液晶パネル
の対向基板を示す平面図である。本実施例の液晶パネル
は２枚の透明な基板１１、１２の間に高分子分散液晶層
１３を狭持している。基板１１、１２の液晶層側には透
明な電極としてそれぞれ対向電極１６、画素電極１７が
形成されている。対向電極１６、画素電極１７はＩＴＯ
膜と呼ばれる酸化インジウムと酸化錫の合金を用いてお
り、対向電極１６は全面ベタに、画素電極１７はマトリ
クス状に形成されている。各画素電極１７の近傍にはス
イッチング素子としてＴＦＴ１８が設けられている。各
ＴＦＴ１８はソース信号線（図示せず）ならびにゲート
信号線（図示せず）に接続され、それぞれ信号供給回路
ならびに走査回路に接続されており、各画素に信号電圧
が供給される。高分子分散液晶１３は、充分な電界が印
加されると入射光を直進させ、電界が印加されない場合
は入射光を散乱させるので、各画素の液晶層は印加電圧
によって光散乱状態を制御することができる。

【００３６】対向電極１６上にはブラックマトリクスの
様な遮光層は形成されない。ＴＦＴのホトコンを防ぐた
めに本実施例ではＴＦＴ１８上にのみ直接遮光層２０を
配している。本実施例で用いた遮光層２０はアクリル系
の樹脂にカーボンを混ぜたものであるが、絶縁層を介し
てクロムなどのメタルを配しても良い。ただしこれは投
写型テレビのライトバルブとして用いるような強い光線
が入射する場合にＴＦＴのホトコンを防ぐために設けら
れたものであり、無くても構わない。

【００３７】さらに対向基板１１の表面には各画素電極
１７上にあたる部分にのみ紫外線反射層１９が形成され
ている。さらに判り易くするために（図１（ｂ））に対
向基板１１の平面図を示す。本実施例では紫外線反射層
１９としてＳｉＯ₂とＴｉＯ₂の誘電体薄膜を交互に積層
した多層膜を用いている。それ以外に例えばＡｌ₂Ｏ₃、
ＣｅＦ₃、ＷＯ₃、ＬａＦ₃、ＮｄＦ₃等の低屈折率の誘電
体薄膜とＣｅＯ₂、ＨｆＯ₂、Ｎｄ₂Ｏ₅等の高屈折率の誘
電体薄膜を交互に積層した多層膜であってもよい。

【００３８】本発明の液晶パネルに用いる液晶材料とし
てはネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリッ
ク液晶が好ましく、単一もしくは２種類以上の液晶性化
合物や液晶性化合物以外の物質も含んだ混合物であって
もよい。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
ル系のネマチック液晶が最も好ましい。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、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂
のいずれであっても良いが、製造工程の容易さ、液晶相
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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】高分子分散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２０％〜９０％程度が
よく、好ましくは５０％〜８５％程度がよい。２０％未
満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％超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％以下では液晶滴は独立したドロ
ップレット状として存在し、６０％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。液晶層１３の
膜厚は５〜２５μｍ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、ドライブＩＣ設計な
どが困難となる。

【００４３】次に、本発明の液晶パネルの製造方法につ
いて説明する。２枚の基板１１、１２を互いの電極面が
向かい合うように所定の間隔を保持したまま重ね合わ
せ、位置合わせをして周囲をシールして固定する。その
際に入口のみ残し、ここより基板間に前述の未硬化の光
硬化性樹脂と液晶の混合溶液を注入する。あるいは上下
２枚の基板を重ねる際に、混合溶液を滴下して所定間隔
を保持したまま周囲をシールしてもよい。以上のよう
に、上下２枚の基板間に未硬化の光硬化性樹脂と液晶の
混合溶液が満たされた液晶パネルを作成する。これに対
向基板１１側から紫外線を照射し、混合溶液を硬化させ
高分子マトリクスの形成ならびに液晶の相分離を行い、
高分子分散液晶層１３を形成する。その際に、紫外線反
射層１９が形成された部分と形成されていない部分とで
は液晶層に照射される紫外線光量が異なる。

【００４４】（図２）に本実施例で用いた紫外線反射膜
の光線波長による透過率をグラフに示す。これを見ると
明らかなように、５００ｎｍ以下の波長の光線透過率が
非常に悪くなっている。紫外線反射層１９の形成されな
い部分は形成された部分と比べると紫外線の照射量が非
常に多い。従って、紫外線反射層１９の形成されない部
分では液晶と高分子の相分離が非常に速く行われる。

【００４５】また、紫外線反射層１９は紫外線を透過さ
せない他の手段でも良く、例えば紫外線吸収層あるいは
紫外線吸収フィルタなどでもよい。ヒドロキシベンゾフ
ェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリチル酸エステル
系等の紫外線吸収剤を混ぜた樹脂層あるいは高屈折率の
無機薄膜を用いてもよい。

【００４６】上記のように液晶パネルを作成すること
で、（図１（ａ））に示すように画素間の非表示部の高
分子分散液晶層１４の液晶粒子径を、表示部の高分子分
散液晶層１５の液晶粒子径に比べて非常に小さく形成す
ることができる。ＴＦＴ駆動を行うためには液晶層の駆
動電圧は５、６Ｖでなければならない。すなわちこれく
らいの印加電圧で、液晶層は散乱状態から透明状態にな
らなければならない。このとき液晶粒子径は約１〜２μ
ｍであり、粒子径が小さくなるほど駆動電圧が高くな
る。それとともに散乱特性も高くなる。よって画素間の
信号線上にブラックマトリクスがなくても、この部分の
液晶層が良好な黒表示をする。さらに、画素電極と信号
線間に発生する横電界に対しても液晶層の駆動電圧が高
いので光漏れにならない。

【００４７】次に、本発明の液晶パネルの第２の実施例
の断面図を（図３）に示す。本実施例の液晶パネルは各
画素に対応してＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）のカラーフィ
ルターが形成され、１枚でカラー表示ができるように構
成されている。従来の液晶パネルは、各カラーフィルタ
ー間にブラックマトリクスと呼ばれる遮光層も形成され
ているが、本実施例ではカラーフィルタ間には遮光層は
いっさい形成されていない。他の構成は第１の実施例と
ほぼ同じであるので説明を省略する。各画素電極１７に
相対する位置の対向基板１１上にそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの
光線のみを透過するようなカラーフィルタ２１、２２、
２３が形成されており、アレイ基板１２上には紫外線反
射層２９が形成されている。さらにＧおよびＢに対応す
る画素に形成された紫外線反射層２９ａとＲに対応する
画素に形成された紫外線反射層２９ｂは紫外線の透過率
が異なり、紫外線反射層２９ｂの方が紫外線反射層２９
ａより紫外線の透過率が高い。（図３）においてはアレ
イ基板１２の外側表面上に紫外線反射層２９が形成され
ているが、それ以外にもアレイ基板１２と画素電極１７
の間または液晶層１３と接する画素電極１７上であって
もよい。また紫外線反射層２９ａは形成されていなくて
も構わない。

【００４８】本発明の液晶パネルを製造する工程は、紫
外線反射層２９が形成されているアレイ基板１２側から
液晶層１３を紫外線照射によって相分離形成する。なぜ
なら対向基板１１側にはカラーフィルタが形成されてお
り、紫外線が透過しないからである。その際に、紫外線
反射層２９が形成された部分と形成されていない部分と
では、液晶層に照射される紫外線光量が異なる。以上の
ように形成された高分子分散液晶層１３は、ＧおよびＢ
を表示する画素電極の液晶層と、Ｒを表示する画素電極
の液晶層との液晶粒子径の大きさが異なり、散乱特性な
らびに駆動電圧がＲを表示する画素電極の液晶層の方が
高くなる。一方、液晶層１３には波長依存性があり、特
にＲ光での散乱特性が悪く、駆動電圧は低くなる。本発
明に従って、紫外線反射層２９の紫外線透過率を調整す
れば、ＲＧＢで同一の特性を有する液晶層を形成するこ
とができる。

【００４９】次に、本発明の第３の実施例の液晶表示装
置の断面図を（図４）に示す。本発明の液晶表示装置
は、本発明の第１もしくは第２の実施例で示した液晶パ
ネル４２、透明板４３、透明体４４により構成される。
液晶パネル４２の出射側には、透明体４４を介して透明
板４３が結合されている。ガラス基板１２と透明板４３
との間には周囲にスペーサが設けられており、このスペ
ーサにより透明体４４の厚さを規制している。透明板４
３の側面４６には黒色塗料４７が塗布され、透明板４３
の出射面４８の有効領域には反射防止膜４９が施されて
いる。ガラス基板１２は厚さ１ｍｍのガラス板であり、
透明板４３は厚さ１０ｍｍのガラス板であり、屈折率は
いずれも１．５２である。透明体４４は信越化学工業
（株）製の透明シリコーン樹脂ＫＥ１０５１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。

【００５０】透明板４３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４４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１２と透明板４３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。

【００５１】第１の実施例及び第２の実施例で述べたよ
うな方法で液晶パネルを作成する場合、紫外線照射の際
に（図８）に示すように、液晶層１３を通過した紫外線
が基板と空気の界面で反射して再び液晶層１３へ戻り、
この光線により液晶層の相分離がさらに進む。このた
め、紫外線反射層１９を形成した部分の液晶層もこの反
射した紫外線により硬化が進み、層１９の有無による液
晶層の特性の差が小さくなってしまう。ところが、基板
１１および１２に透明板４３をはりつけ、（図４）に示
したような構成にすると、高分子分散液晶層１３から空
気に接する境界面４８までの厚さが厚くなるので、液晶
層１３から出射する散乱光が透明板４３の出射面４８で
反射されて液晶層１３に戻る光の輝度は小さくなる。

【００５２】また、この構成で液晶パネルとして用いれ
ば液晶層１３により再び散乱する光の輝度は、透明板４
３がない場合に比較して小さくなる。これにより画素間
の非表示部の黒浮きを防止できる。また、透明板４３の
側面４６に入射する光は、側面４６に塗布されている黒
色塗料４７により吸収され、液晶層１３に戻る反射光が
減少するので、液晶層１３上の表示画像のコントラスト
が向上する。また、透明板４３の出射面４８には反射防
止膜４９を施しているので、液晶層１３から小さな出射
角で出射する光の出射面４８における反射が低減し、こ
れも表示画像のコントラスト向上に寄与する。

【００５３】さらには、液晶層１３から出射する散乱光
が透明板４３の出射面４８で反射されてＴＦＴ１８へ入
射する光線も減少することができるのでホトコン防止も
できる。

【００５４】また本実施例では、所定の厚みを得るため
に透明板４３を基板１２に透明体４４を用いて光学的に
結合したが、基板そのものが所定の厚みを満足するよう
なものであってもよい。また、透明板の厚みを薄くする
ためにパネルから遠い面を凹面にしてもよい。さらには
これらを液晶パネル４２の入射側すなわち対向基板１１
にも形成するとなお好ましい。以上の構成については本
出願人が特願平４−１４５２７７号にて提案したものを
採用している。本実施例の液晶パネルは前記公報の技術
的思想である透明板または特定の厚みの基板などの構成
を含むものである。

【００５５】本発明の液晶投写型テレビの第１の実施例
の構成を（図５）に示す。本実施例の液晶投写型テレビ
は上記第１の実施例または第２の実施例で示した液晶パ
ネル４２、ならびに光源５１、投写レンズ５４、スクリ
ーン５６より構成される。

【００５６】光源５１はランプ５２と凹面鏡５３で構成
され、ランプ５２から出た光は凹面鏡５３により集光さ
れて、指向性の比較的狭い光が出射する。フィールドレ
ンズ５５は、液晶パネル４２の表示領域の周辺部を通過
する光を内側に屈折させて投写レンズ５４の瞳に入射さ
せ、投写画像の周辺部が暗くならないようにするために
用いる。

【００５７】液晶パネル４２には映像信号に応じて散乱
状態の変化として光学像が形成される。投写レンズ５４
は、各画素から出射する光のうちある立体角に含まれる
光を取り込む。各画素からの出射光の散乱状態が変化す
れば、その立体角に含まれる光量が変化するので、液晶
パネル４２上に散乱状態の変化として形成された光学像
はスクリーン５６上で照度の変化に変換される。こうし
て、液晶パネル４２に形成された光学像は、投写レンズ
５４によりスクリーン５６上に拡大投写される。

【００５８】本実施例の液晶投写型テレビは、液晶パネ
ル４２にブラックマトリクスが形成されていなくても、
信号線上ならびにＴＦＴ上の液晶層は常に良好な黒表示
がなされ、コントラストが良好な表示が得られる。ま
た、液晶パネル４２が第２の実施例で示したカラーフィ
ルター付きの液晶パネルの場合はＲＧＢともにコントラ
ストが高く、良好な白表示が得られる。またどちらの場
合も紫外線反射層１９ならびに２９は可視光線が透過す
るので問題はなく、むしろ液晶に照射される紫外線を除
去するので液晶の劣化が起こり難く、液晶パネルの信頼
性が向上する。

【００５９】本発明の液晶投写型テレビの第２の実施例
の構成を（図６）に示す。４１は液晶表示装置であり、
液晶パネル４２および透明板４３および透明体４４より
構成され、５１は光源、５４は投写レンズ、５６はスク
リーンである。液晶表示装置４１は実施例３で示したも
のである。

【００６０】光源５１からの出射光は、フィールドレン
ズ５５、液晶パネル４２、透明体４４、透明板４３の順
に透過し、投写レンズ５４に入射する。投写レンズ５４
の瞳の大きさは、液晶パネル４２の画面中心にある画素
が透明状態の場合に、その画素から拡がって出射する光
のうち光量で約９０％が入射する大きさにしている。投
写レンズ５４は、透明板４３と組み合わせることによ
り、良好な結像特性が得られるようにしている。投写画
像のフォーカス調整は、投写レンズ５４を光軸５７に沿
って移動することにより行う。

【００６１】本実施例の液晶投写型テレビは、液晶パネ
ル４２で散乱した光のうち基板と空気の界面で反射した
光が再度液晶層で散乱する２次散乱を防止しているの
で、コントラストの良い表示が提供できる。また、２次
散乱による画素間の黒浮きも防げるのでシャープな表示
が得られる。

【００６２】本発明の液晶投写型テレビの第３の実施例
の構成を（図７）に示す。４２ａ、４２ｂ、４２ｃは液
晶パネル、５１は光源、５４は投写レンズ、７０ａ、７
０ｂ、７０ｃは透明板、７１ａ、７１ｂ、７１ｃは透明
板、７４、７６、７７、７９はダイクロイックミラー、
７５、７８は平面ミラーである。

【００６３】液晶パネル４２ａ、４２ｂ、４２ｃは高分
子分散液晶パネルであり、いずれも（図１）に示したも
のと同一である。透明板７０ａ、７０ｂ、７０ｃは、そ
れぞれ液晶パネルの入射側に透明接着剤を用いて結合さ
れ、透明板７１ａ、７１ｂ、７１ｃは、それぞれ液晶パ
ネルの出射側に透明接着剤を用いて結合されている。透
明板７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ
の側面には黒色塗料７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７３ａ、
７３ｂ、７３ｃが塗布されている。

【００６４】光源５１はランプ５２、凹面鏡５３、フィ
ルタ５７で構成される。ランプ５２は、メタルハライド
ランプであり、赤、緑、青の３原色の色成分を含む光を
出射する。凹面鏡５３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。フィルタ５７は、ガラス基板の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。ランプ５２からの放射光に含まれる可視光は、凹面
鏡５３の反射面により反射し、その反射光は平行に近い
光になる。凹面鏡５３から出射する反射光は、フィルタ
５７により赤外光と紫外光とが除去されて出射する。

【００６５】光源５１からの光はダイクロイックミラー
７６、７７と平面ミラー７８を組み合わせた色分解光学
系に入射し、３つの原色光に分解される。各原色光は、
それぞれフィールドレンズ（図では省略）を透過して液
晶パネル４２ａ、４２ｂ、４２ｃに入射する。液晶パネ
ル４２ａ、４２ｂ、４２ｃから出射する光は、ダイクロ
イックミラー７４、７９と平面ミラー７５とを組み合わ
せた色合成光学系により１つの光に合成された後、投写
レンズ５４に入射する。液晶パネル４２ａ、４２ｂ、４
２ｃは、それぞれ映像信号に応じて散乱状態の変化とし
て光学像が形成され、その光学像は投写レンズ５４によ
りスクリーン上に拡大投写される。

【００６６】液晶パネル４２ａ、４２ｂ、４２ｃの入射
側と出射側に迷光を抑制する透明板７０ａ、７０ｂ、７
０ｃ、７１ａ、７１ｂ、７１ｃを結合しているので、迷
光によるコントラスト低下が抑制される。また、３つの
液晶パネル４２ａ、４２ｂ、４２ｃをそれぞれ赤用、緑
用、青用として用いるので、明るさと解像度の良好な投
写画像が得られる。高分子分散液晶の散乱特性は波長依
存性を持っている、特に赤色光に対する散乱特性が劣っ
ている。３つの液晶パネル４２ａ、４２ｂ、４２ｃのう
ち、少なくとも１枚のパネルの液晶層の厚みあるいは表
示部の液晶粒子径のいずれかを他のパネルと異なる構成
にして、それぞれの散乱特性を等しくすることが好まし
い。

【００６７】なお、本発明においては、色分解および色
合成光学系に用いたダイクロイックミラーは単に色フィ
ルターであってもよいし、また色合成光学系を用いず
に、赤、緑、青光の変調系に対してそれぞれ投写レンズ
系を１つずつ設けて、計３本の投写レンズを用いてスク
リーン上に重ね合わせて投写してもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高分子
分散液晶パネルにおいて、ブラックマトリクスがなくて
も画素間の非表示部で常に高品位の黒表示を行うことが
でき、シャープな画像を表示する液晶パネルを提供でき
る。カラーフィルタを用いた１枚でカラー表示できる液
晶パネルでは、ＲＧＢの各画素でコントラストが良く、
明るい液晶パネルを提供できる。また透明基板を厚くす
ることにより、また透明基板に透明板を組み合わせるこ
とにより、明るくコントラストが良好で、ホトコンによ
るクロストークの起こらない高品位な画像を表示する液
晶パネルを提供することができる。

【００６９】また、この液晶パネルを用いて液晶投写型
テレビを構成すれば、明るく高コントラストの画像を表
示できる液晶投写型テレビを提供することができ、非常
に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶パネルの第１の実施例における概
略図

【図２】紫外線反射膜の各波長における光線透過率を示
すグラフ

【図３】本発明の液晶パネルの第２の実施例における概
略図

【図４】本発明の液晶パネルの第３の実施例における概
略図

【図５】本発明の液晶投写型テレビの第１の実施例にお
ける概略構成図

【図６】本発明の液晶投写型テレビの第２の実施例にお
ける概略構成図

【図７】本発明の液晶投写型テレビの第３の実施例にお
ける概略構成図

【図８】高分子分散液晶パネルの作用を説明するための
概略図

【図９】高分子分散液晶パネルの動作を説明するための
概略図

【図１０】従来の液晶投写型テレビの構成を示す概略構
成図

【符号の説明】

１１、１２ガラス基板１３高分子分散液晶層１４、１５高分子分散液晶１６対向電極１７画素電極１８ＴＦＴ１９紫外線反射層２０遮光層２１、２２、２３カラーフィルタ２９ａ、２９ｂ紫外線反射層４２液晶パネル４３透明板４４透明体４７黒色塗料４９反射防止膜５１光源５４投写レンズ５５フィールドレンズ５６スクリーン７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ透
明板７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７３ａ、７３ｂ、７３ｃ黒
色塗料７４、７６、７７、７９ダイクロイックミラー７５、７８平面ミラー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方は光透過性を有しかつ互い
に対向する第１の基板と第２の基板と、前記第１の基板
の前記第２の基板に対する面に形成した画素電極および
その画素電極への印加信号を制御するスイッチング素子
と、前記第２の基板の前記第１の基板に対する面に形成
した対向電極と、前記第１の基板と第２の基板間に挟持
された高分子分散液晶層とから少なくともなる液晶パネ
ルにおいて、前記第２の基板上には前記第１の基板の画
素電極に対応して紫外線を反射または吸収する層が形成
されていることを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】高分子分散液晶層の画素電極上の液晶粒子
径が他の部分の液晶粒子径とは異なっていることを特徴
とする請求項１記載の液晶パネル。
【請求項３】第１の基板上に形成されたスイッチング素
子上に直接または絶縁層を介して遮光層が形成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
【請求項４】第１の基板と第２の基板のうち少なくとも
一方は、その光透過性を有する基板の中心厚をｔ、屈折
率をｎ、液晶パネルの有効表示領域の最大径をｄとし
て、次の条件を満足していることを特徴とする請求項１
記載の液晶パネル。【数１】
【請求項５】少なくとも一方は光透過性を有しかつ互い
に対向する第１の基板と第２の基板と、前記第１の基板
の前記第２の基板に対する面に形成した画素電極および
その画素電極への印加信号を制御するスイッチング素子
と、前記第２の基板の前記第１の基板に対する面に形成
した対向電極と、前記第１の基板と第２の基板の少なく
とも一方に形成した画素に対応した赤色、緑色、青色の
３原色のカラーフィルターと、前記第１の基板と第２の
基板間に挟持された高分子分散液晶層とから少なくとも
なる液晶パネルにおいて、前記カラーフィルタを形成し
ていない基板上に少なくとも青色および緑色を変調する
画素に対応して紫外線を反射または吸収する層が形成さ
れていることを特徴とする液晶パネル。
【請求項６】少なくとも一方は光透過性を有しかつ互い
に対向する第１の基板と第２の基板のうち前記第１の基
板の前記第２の基板に対する面に画素電極およびその画
素電極への印加信号を制御するスイッチング素子を形成
する工程と、前記第２の基板の前記第１の基板に対する
面に対向電極を形成する工程と、前記第１の基板または
第２の基板上に画素に対応した紫外線を反射または吸収
する層を形成する工程と、前記第１の基板と第２の基板
間に液晶と未硬化の樹脂を混合した溶液を挟持する工程
と、前記紫外線を反射または吸収する層が形成された基
板側から光を照射して液晶と樹脂の相分離による高分子
分散液晶層を形成する工程とから少なくともなることを
特徴とする液晶パネルの製造方法。
【請求項７】請求項１記載の液晶パネルと、光発生手段
と、前記光発生手段が発生した光を前記液晶パネルに導
く第１の光学要素部品と、前記液晶パネルで変調された
光を投影する第２の光学要素部品とを具備し、前記液晶
パネルには紫外線を反射または吸収する層を形成した基
板側から光を入射させるように構成したことを特徴とす
る液晶投写型テレビ。