JPH04251221A - 液晶表示装置及びこれを用いる投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関し、特
にアクティブマトリクス液晶パネルを用いた表示装置の
高輝度化と画質向上に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の液晶パネルを用いた投写型
表示装置の光学系の説明図である。図において、１は光
源、１２０はランプ、１３０は反射鏡、２は光源１から
出射する照明光束、３は液晶パネル、８、９は液晶パネ
ル３の前後に配置された偏光板、４は投写レンズ、５は
スクリーン、１０はコンデンサレンズである。

【０００３】次に動作について説明する。光源１はラン
プ１２０と反射鏡１３０から成り、液晶パネル３に照明
光束２を照射する。ランプ１２０としては、例えばメタ
ルハライドランプ、キセノンランプ等の放電ランプや、
ハロゲンランプ等が用いられる。又、反射鏡１３０の反
射面は放物面であり、公知のように放物面の焦点位置に
ランプ１２０の発光中心１２１を配置することにより、
平行照明光束２が得られる。液晶パネル３の面上には後
述するように画像が表示され、画像の濃淡及び色に応じ
て面内の透過率が変化する。液晶パネル３を透過した光
束はさらに投写レンズ４を透過して投写光１１０となり
、スクリーン５上に拡大結像され鑑賞に供される。なお
コンデンサレンズ１０は、照明光束を高効率で投写レン
ズに入射し高輝度の投写画像を得るために設けられてい
る。

【０００４】次に液晶パネル３の構成と動作について、
図８〜図１１により説明する。図８において、液晶６は
２枚のガラス基板７ａ，７ｂに挟まれ、さらに両側に偏
光板８，９を配している。電圧無印加時Ｖ＝０（図８（
ａ））においては、入射側偏光板８を透過した直線偏光
２ａは、液晶６を透過する際に液晶の旋光性によって偏
光方向が９０°回転し、入射側偏光板８と偏光軸が直交
するように配された出射側偏光板９を透過する。一方、
しきい値電圧Ｖｔｈ以上の電圧Ｖを印加する（図８（ｂ
））と、液晶の旋光性が小さくなって、透過側偏光板９
を透過する光量が電圧の増加に伴って減少する。この様
な透過率の制御作用を利用し、さらに２次元アレイ状に
電極を構成することにより、２次元の画像表示素子が形
成できる。尚、上記液晶は旋光角が９０°のＴＮ（Ｔｗ
ｉｓｔｅｄ　　Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶をノーマリーホワ
イトモードで使用した例について説明した。液晶相の種
類、旋光角の大きさ等については公知のごとく、上記の
他にも変形例が知られている。また、液晶の動作モード
によっては偏光板８，９がなくても画像表示が可能な方
式も公知であるが、本発明の主題に直接関係することが
無いので説明を省略する。

【０００５】図９は液晶パネルの各画素に薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）を配置したＴＦＴアクティブマトリクス
液晶パネル３の構成図である。図において、２００は２
次元アレイ状に周期的に配置されたＴＦＴ、２０２はＴ
ＦＴ２００のゲート電極を横方向に共通に接続するゲー
ト線、２０１はＴＦＴ２００のソース電極を縦方向に共
通に接続するソース線である。２２０は２次元アレイ状
に配置された画素電極であり、各ＴＦＴ２００のドレイ
ン電極に接続されている。２５０はガラス基板７ａ，７
ｂ間に保持された液晶層であり、典型的には１〜１０μ
ｍ程度の微小な厚みを有している。２１０はガラス基板
７ａ上に形成された共通電極であり、各画素電極２２０
に対する共通の基準電位を提供する。図９のように各画
素電極２２０毎にＴＦＴ２００を配置することにより、
画素数が増加してもＴＦＴ２００のスイッチング作用を
利用して画素電極２２０に電荷の蓄積効果を持たせるこ
とができ、高コントラストの画像表示が実現できること
が公知である。図９はＴＦＴ２００を用いたアクティブ
マトリクス液晶パネルの構成図であるが、スイッチング
素子としてＴＦＴ２００の代わりにダイオードを配置す
る方式も公知である。

【０００６】液晶パネル上部のガラス基板７ａには、不
要光がＴＦＴ２００及び画素電極２２０の周辺に照射さ
れて黒レベルを劣化させるのを防ぐ為に、図１０（ａ）
中に２３０で示す遮光層（斜線部）が設けられている。 液晶パネル３を照明する光源は遮光層２３０中に設けら
れた透明の開口部２４０を透過して画素電極２２０を照
射する。ここで、１個の画素は隣合うゲート線２０２、
及びソース線２０１で囲まれた領域２６０である。図１
０（ｂ）は液晶パネルの断面図である。共通電極２１０
は遮光層２３０を設置した上部ガラス基板７ａに設けら
れた透明電極である。図１１は画素の配列法の説明図で
ある。図９の画素配列は、図１１（ｂ）に示した如く画
素２６０が縦・横に碁盤の目状にならんだ画素構成（ス
トライプ配列）であった。しかし、画像の表示特性を考
慮して、１行おきに１／２画素づつ画素２６０がずれた
デルタ配列（図１１（ａ））も公知である。

【０００７】さらに、従来の液晶パネルを用いた第２の
投写型表示装置として、図７に３枚の液晶パネルを用い
た装置の光学系を示す。図において１は光源であり、白
色光を発生するランプ１２０と、反射鏡１３０から成る
。２は光源１を出射する平行照明光束である。１４Ｒ，
１４Ｂは色分離用ダイクロイックミラー、１５Ｂ，１５
Ｇは色合成用ダイクロイックミラー、１１、１２はミラ
ー、３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは液晶パネル、８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ
は入射側偏光板、９Ｒ，９Ｇ，９Ｂは出射側偏光板、１
０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂはコンデンサレンズ、４は投写レ
ンズ、５はスクリーンである。

【０００８】次に、従来の液晶パネルを用いた第２の従
来装置の動作について説明する。照明光束２は、放物面
反射鏡１３０の焦点位置に置かれた白色光源ランプ１２
０を出射後、反射鏡１３０で反射され、平行光束となっ
て光源１を出射する。ダイクロイックミラー１４Ｒは赤
色光を反射し青・緑光を透過する。又、ダイクロイック
ミラー１４Ｂは青色光を反射し、緑色光を透過させる。 従って、液晶パネル３Ｇ，３Ｂ，３Ｒには、各々緑・青
・赤の照明光束が照射される。液晶パネル３Ｇ，３Ｂ，
３Ｒには、特に図示しない外部回路によって緑・青・赤
の色光に相当する画像が形成され、照射光をパネル面内
で透過変調する。液晶パネル３Ｇ，３Ｂ，３Ｒの出射光
は、青色光を反射するダイクロイックミラー１５Ｂ、緑
色光を反射するダイクロイックミラー１５Ｇ、及び反射
ミラー１２によって合成光束１００として投写レンズ４
に入射し、投写光束１１０としてスクリーン５上に結像
され、拡大されたカラー画像が鑑賞に供される。なおコ
ンデンサレンズ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、各々赤・緑
・青色光を高効率で投写レンズ４に入射させるために用
いられる。又、各液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの構成及
び動作は、先に図８〜図１１を用いて説明したアクティ
ブマトリクス型液晶パネルと同様である。

【０００９】以上の例は、液晶パネルを投写型表示装置
に応用したものであるが、この他に液晶パネルに表示さ
れる画像を直接鑑賞する装置（直視型液晶表示装置）も
公知であった。直視型液晶表示装置では、画像の視認性
を上げるために、例えば図９のような液晶パネルの上側
（ガラス基板７ａの上側）に照明用のバックライト光源
を配置し、液晶パネルの下側（ガラス基板７ｂの下側）
から表示画像を鑑賞する構成が知られている（図示せず
）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のアクティブマト
リクス型液晶パネルは図１０の遮光層２３０によって開
口部２４０の面積が決定されている。一方、液晶パネル
を用いた表示装置を高輝度化する場合には開口部２４０
の面積と画素２６０の面積の比（開口率）をできるだけ
大きくして透過率を高める必要がある。しかし、斜線で
示した遮光層の不透明部の面積を小さくすると■画素電
極２２０の周辺部からの光のもれ，■ＴＦＴへの光照射
によるトランジスタのスイッチング特性の劣化により表
示特性が劣化するという問題があった。また、開口率の
向上にはＴＦＴ２００の微細化が有効であるが、作成精
度の制約があるために微細化には限度があり、画素数を
増加させると開口率は小さくなり高輝度化を妨げる要因
となっていた。

【００１１】そこで、液晶パネル３の入射側（ガラス基
板７ａ側）に、各液晶開口部２４０に略光軸が合わされ
たレンズアレイを配置することによって、透過率を向上
する方法が特開平１ー１８９６８５号公報によって提案
されている。以下に、図１２を用いてこの方法について
説明する。図において３００がレンズアレイであり、１
点鎖線で示した各レンズ光軸が開口部２４０の中心付近
に合わせられている。３８０はレンズアレイ３００を保
持するガラス基板であり、レンズアレイ３００とガラス
基板３８０とで、レンズアレイ基板４００を構成してい
る。３９０はレンズアレイ基板４００を液晶パネル３の
入射側ガラス基板７ａに固定する接着材である。また、
３６０は入射光（照明光）、３７０は液晶パネル３から
の出射光である。このような構成によって、図示したよ
うに入射光３６０はレンズアレイ３００を構成する各レ
ンズで集束されて開口部２４０に入射させられる。した
がって、レンズアレイの焦点距離を適切に設計すること
によって、遮光層２３０によって光束がけられることな
く光を透過させられるので、液晶パネル３の透過率を大
幅に改善できる。

【００１２】しかし、上記の改良法には以下のような欠
点があった。 （１）平行入射光３６０がレンズアレイ３００によって
集束光に変換されるので、液晶パネル３を透過した光束
３７０が発散状態となってしまう。このために、従来の
単純な平行平板の液晶パネルと異なり、表示装置を設計
する上での制約条件がふえ、使用しにくくなる。 （２）出射側（図１２の右側）から液晶パネル３を観察
すると遮光層２３０の格子模様（ブラックマトリクス）
が見える。したがって、直視型、投写型の別なく格子模
様が画像を鑑賞する際の障害になる。

【００１３】本発明は、上記のような従来の改良法の問
題点を解消するためになされたもので、液晶パネルの透
過光が入射光とほぼ同じ状態で出射し、しかも表示画像
の鑑賞の際にブラックマトリクスが目だたなくなるよう
に、液晶パネルを改善する手段を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶表示装
置は、（１）第１の基板側に第１のレンズアレイを配置
し、第２の基板側に第２のレンズアレイを配置し、該第
１のレンズアレイ及び第２のレンズアレイは画素電極の
配列と等しい周期構造でレンズを配列しており、前記第
１及び第２のレンズアレイ間の対応する単位レンズ素子
の集光点が前記遮光層による開口部の中央付近で共通と
なるように構成した。また、（２）第１のレンズアレイ
の各単位レンズ素子の光軸と、第２のレンズアレイの各
単位レンズ素子の光軸を一致させた。さらに、（３）第
１のレンズアレイの単位レンズ素子の中心と、これに対
応する第２のレンズアレイの単位レンズ素子の中心とが
、前記共通の集光点を基準に互いにレンズアレイ面内で
反対方向にずれており、対応する一対の単位レンズ素子
の中心を結ぶ直線上に前記共有集光点があるようにした
。そして、（４）本発明に係る投射型液晶表示装置は、
投射レンズと、光源手段と、液晶表示装置とを備え、上
記液晶表示装置は、平行に微小間隔を保って配置した第
１の基板及び第２の基板、該第２の基板面内に周期的に
構成したスイッチング素子及び該スイッチング素子の電
極を前記第２の基板面内で縦・横に接続するマトリクス
配線、前記第２の基板上で前記各スイッチング素子の電
極の１つに接続してアレイ状に周期的に配列した画素電
極、前記第１の基板上に形成し、前記第２の基板上の画
素電極以外の部分を覆い前記画素電極上を光が透過する
開口部となるように構成した遮光層、前記第１の基板上
に共通的に設けた共通電極、前記第１の基板及び第２の
基板間の微小間隔内に保持し液晶層とから構成し、前記
第１の基板側に第１のレンズアレイを配置し、前記第２
の基板側に第２のレンズアレイを配置し、該第１のレン
ズアレイ及び第２のレンズアレイは前記画素電極の配列
と等しい周期構造でレンズを配列しており、前記第１及
び第２のレンズアレイ間の対応する単位レンズ素子の集
光点が前記遮光層による開口部の中央付近で共通となる
ように構成した。

【００１５】

【作用】この発明における液晶表示装置は、上記のよう
な２組のレンズアレイで液晶パネルを挟んだ構成とした
ので、遮光層によって光束がけられることがなくしかも
パネルの透過光は入射光とほぼ同じ状態で出射する。し
かも、出射側のレンズアレイの集光点位置が開口部の中
央付近に設定されているので、表示画像を鑑賞する際に
遮光層によるブラックマトリクスが目だたなくなる。

【００１６】

【実施例】実施例１．図１は本発明の一実施例による液
晶パネルの構成例である。図において８，９は入射側、
及び出射側の偏光板、７ａ，７ｂはガラス基板、２２０
は画素電極、２１０は共通電極、２３０は遮光層、２５
０は液晶層、２０１はソース線、３００はガラス基板７
ａ側に設けられたレンズアレイ、３０５はレンズアレイ
３００を構成する単位レンズ素子、３１０はガラス基板
７ｂ側に設けられたレンズアレイ、３１５はレンズアレ
イ３１０を構成する単位レンズ素子である。２組のレン
ズアレイ３００、３１０は後述するように、液晶パネル
の画素と略等しい配列で構成されている。しかも各単位
レンズ素子３０５、３１５の光軸（１点鎖線）は開口部
２４０の略中心付近で一致するように設定されている。 また、上下の対応する単位レンズ素子は、図示したよう
に共通の集光点ｆを有している。本実施例では、入射光
３６０は平行光なので、集光点ｆは単位レンズ素子３０
５、３１５の共有焦点とすればよい。また、集光点ｆは
液晶層２５０内に位置している。なお、記号３で示した
従来の液晶パネルに相当する部分は、図９〜図１０に示
した構造と同一であり、ＴＦＴ２００及びマトリクス状
の配線２０１、２０２の関係等については説明を省略す
る。

【００１７】次に動作について説明する。平行な入射光
３６０は単位レンズ素子３０５により集光点ｆに集光さ
れた後、出射側の対応する単位レンズ素子３１５を透過
して再び平行な出射光束３７０に変換されて偏光板９を
透過する。図１中ではレンズアレイ３００、３１０のう
ち一対の単位レンズ素子に関する光線の様子のみを図示
したが、他の画素に対応する単位レンズ素子対について
も同様である。以上の様に、入射側のレンズアレイ３０
０によって入射光束３６０は集光点位置ｆに集束される
ので遮光層２３０で光がけられることはない。又、出射
側のレンズアレイ３１０の集光点は、入射側のレンズア
レイの集光点位置ｆと合わせられているので、出射光３
７０は再び平行光となる。すなわち、本発明の液晶パネ
ルを挿入しても出射光の状態は入射光の状態と同じく平
行光のままであり、従来の平行平板の液晶パネルと同等
に扱うことができ、表示装置設計上の制約を増やすこと
はない。又、開口部２４０は出射側レンズアレイ３１０
の集光点（焦点）近傍に有るので、ほぼ無限大の大きさ
に拡大される。このため、遮光層２３０が出射光３７０
の側から見えなくなる。すなわち直視型或は投写型のい
ずれの表示装置に図１の液晶パネルを適用しても、表示
画像にブラックマトリクスが重畳されることがなくなる
。なお、以上の動作説明は平行光が入射した場合につい
てのべたが、やや集束気味もしくは発散気味の光が入射
した場合にもほぼ同等の改善効果が得られる。しかも、
集束光が入射した場合には出射光も同等の集束状態であ
り、発散光が入射した場合には出射光も同等の発散状態
で出射する。レンズアレイ３００、及び３１０はプラス
チックやガラス素材を所定の曲率半径のレンズアレイと
なるように成型して作成するのが好適である。また、レ
ンズアレイ３００、３１０の平面形状は画素の配列と同
等の形状とするのが好適である。

【００１８】本発明の液晶パネルを従来の投写型表示装
置の光学系に適用すれば、高輝度でしかもブラックマト
リクスの目だたない装置が実現できる。そのためには図
１に示した液晶パネルを図６の液晶パネル３と偏光板８
、９に置き換えるだけでよい。３板式の投写型液晶表示
装置に適用するには、図７の液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３
Ｂと偏光板８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ，９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを図１
の構成のパネル３枚に置き換えるだけでよい。図１に示
した液晶パネルは平行平板と同等に作用するので、レン
ズアレイを付加したことによる新たな制約は生じない。 図１の液晶パネルは、垂直入射する光束に対して、本発
明の効果を最大限に発揮出来るので、図６の液晶パネル
３、もしくは図７の液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂにおき
かえる場合には各液晶パネルを照明光の光軸（図６、図
７に一点鎖線で図示）に対して垂直に配置するのが好適
である。この場合、投写レンズ４の光軸を液晶パネルの
中心に立てた法線に一致して配置できるので投写レンズ
の必要像高が最小化でき、投写レンズを最小限の枚数で
構成できる等の付加的な利点も得られる。

【００１９】また、図１の液晶パネルを直視型の液晶表
示装置に適用した場合にも、入射光３６０の側に配置し
たバックライト光源（図示せず）の光利用効率が高まる
ので、高輝度でブラックマトリクスが目立たない表示装
置が実現できる。直視型表示装置においては、液晶パネ
ルの真正面から表示画像を観察する状態が最も重要であ
る場合が多い。このため、図１のように２つの単位レン
ズ素子３０５、３１５の一点鎖線で示す光軸を一致させ
、平行光３６０を液晶層２５０に垂直入射させる構成が
好適である。これにより、出射光の方向と観察者の視線
が一致する場合に最も高輝度で良好な画像が観察できる
ようになる。

【００２０】実施例２．図２は本発明の実施例２による
液晶パネルの構成例である。実施例１との違いは、２つ
のレンズアレイ３００、３１０をフレネルレンズで構成
したことである。レンズアレイをフレネルレンズにする
ことにより、薄型の液晶パネルとすることができる。フ
レネルレンズは、公知のようにガラスもしくは樹脂材料
を成型するか、旋削することにより作成可能である。 又、ガラス基板上に塗布したレジストに電子ビームでフ
レネルレンズパターンを描画して作成する方法（Ｔ．Ｓ
ｈｉｏｎｏ　　ｅｔ　　ａｌ．：Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｏ
ｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．３（１９８７）ｐ．
５８７）も公知である。動作原理、及び液晶表示装置に
適用したときの効果等は、実施例１と同様なので説明を
省略する。

【００２１】実施例３．図３は本発明の実施例３による
液晶パネルの構成例である。実施例１との違いは、２つ
のレンズアレイ３００、３１０を分布屈折率型の平板マ
イクロレンズアレイで構成したことである。図では、入
射光３６０が単位レンズ素子３０５を透過して点ｆに集
光され、対応する単位レンズ素子３１５によって平行な
出射光３７０となる様子を図示した。上下のレンズの集
光点は、開口部２４０の中央部近傍の点ｆに合わせられ
ているので、実施例１の場合と同等の効果を得ることが
出来る。平板マイクロレンズアレイの作成は、■ガラス
基板上に薄膜マスクを設けてイオン交換を行う方法（伊
賀，及川：「光学」１０（１９８１）ｐ．３２８），■
透明な樹脂材料のポリマー組成を共重合等により連続的
に変化させる方法（大塚；Ｍｉｃｒｏｏｐｔｉｃｓ　　
Ｎｅｗｓ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．４（１９８８，ｐ．１
２）等が公知であり、ここでは詳細な説明を省略する。 又、図３では特に分布屈折率レンズアレイ３００、３１
０の両面が平面にできることを利用して、レンズアレイ
３００の両面に偏光板８とガラス基板７ａを密着配置し
、レンズアレイ３１０の両面に偏光板９とガラス基板７
ｂを密着配置する構成とした。しかし、レンズアレイと
偏光板、ガラス基板が分離して配置されても、上記共有
集光点ｆが正しく設定されれば問題ない。これは他の実
施例についても同様である。また、図３ではガラス基板
７ａ，７ｂとレンズアレイ３００、３１０が別の部品と
して描いたが、ガラス基板７ａがレンズアレイ３００を
兼用し、ガラス基板７ｂがレンズアレイ３１０を兼用し
てもよい。この場合、ガラス基板７ａ，７ｂが省略でき
るので、低コストな液晶パネルが実現できる。

【００２２】実施例４．以上の各実施例（図１〜３）は
、いずれも上下の対応する単位レンズ素子の光軸が開口
部２４０の中心付近で一致するように配置されていた。 従って、入射光３６０が液晶層２５０に垂直に入射する
場合に最も好ましい結果が得られる。しかし、液晶パネ
ルを照明する光束を斜めに入射させる場合には図４のよ
うな構成とすることが好適である。図４の構成要素は図
１と同様である。但しレンズアレイ３００、３１０がレ
ンズアレイ面内で左右に位置ずれしており、開口２４０
の中心近傍の点ｆと上下の一対の単位レンズ素子３０５
、３１５の中心Ｃ１，Ｃ２が一点鎖線で示した直線上に
ある。ここに、ｆは平行光３６０を入射角θで単位レン
ズ素子３０５に入射した場合の集光点位置である。 又、単位レンズ素子３１５の位置及び焦点距離は、出射
光３７０が入射光３６０と同じ進行方向の平行光となる
ように設定されている。例えばガラス基板７ａ，７ｂが
同じ材料で等しい厚みを有する場合には、等しい厚みと
焦点距離を有するレンズアレイ３００、３１０を、点ｆ
に対して左右の反対方向にレンズアレイ面内で等距離だ
けずらして配置すればよい。レンズアレイとしてフレネ
ルレンズアレイ、又は平板マイクロレンズアレイを使用
する場合も、図４と同じように上下のレンズアレイを液
晶層２５０にそってレンズアレイ面内で左右にずらせば
よい。図４の液晶パネルを投写型液晶表示装置に適用す
ると、図６に於いて一点鎖線で示す照明光束の光軸を、
液晶面に垂直な状態から傾けることが可能である。この
ように斜め方向から照明することにより、例えば床に置
いた投写型表示装置の出射光を高い位置（例えば床と天
井の中間付近に中心を有するスクリーン）に投写するこ
とが可能になる。逆に、天井に取り付けた投写型表示装
置の出射光を斜め下のスクリーン中心に向かって投写す
る場合にも、図４の液晶パネルの構成が有利である。し
かも、実施例１と同様に高輝度でブラックストライプの
目だたない画像の投写型表示装置が実現できる。

【００２３】なお以上の各実施例では、共有集光点ｆは
液晶層内に位置している場合について図示・説明した。 これは、一般に液晶層が数μｍ程度の微小な厚みであり
、液晶層内に集光点を配置すれば遮光層２３０による開
口部２４０の中心に光束を集光するのと等価だからであ
る。しかし、本発明の精神を逸脱しない範囲で液晶層よ
りも上または下（ガラス基板７ａ，７ｂ内）、または遮
光層２３０の面内に設定してもかまわない。すなわち、
集光点ｆが開口部２４０の中心付近にあって遮光層２３
０による入射光３６０のけられがなく、出射光３７０側
から液晶パネルを観察した場合に、ブラックストライプ
が殆ど見えない範囲で点ｆの位置を変更してもかまわな
い。

【００２４】又、各実施例ではガラス基板７ａ，７ｂ上
にレンズアレイ３００，３１０を配置したが、ガラス基
板７ａ，７ｂと分離していても差し支えない。また、液
晶としては図８に示したＴＮ液晶を使用することを想定
し、実施例には偏光板８、９を示したが、偏光板が画像
表示に不要な液晶の他の動作モードを使用する場合には
偏光板は省略可能である。つまり、スイッチング素子を
設けたアクティブマトリクス型の液晶パネルでありさえ
すれば、本発明は汎用的に適用できる。

【００２５】又、本発明の液晶パネルを図７に示した３
板式の投写型表示装置に適用する場合、３原色のパネル
毎に照明光の波長が異なるので、同一のレンズアレイを
用いても照明光の色に応じて焦点距離が変化する。この
ような場合には、原色ごとに各レンズアレイ３００の焦
点距離が等しくなるようにし、原色ごとに各レンズアレ
イ３１０の焦点距離が等しくなるようにすべく、各原色
に対応するレンズアレイの設計を変えて最適化すればよ
い。又、レンズアレイ表面の反射を最小に抑え、より光
を有効に投写するには、レンズアレイの表面に公知の如
く誘電体による反射防止コーティングを施せばよい。

【００２６】図５は、本発明に使用されるレンズアレイ
３００の配列例（平面図）を、フレネルレンズアレイの
場合を例にとって示したものである。図５（ａ）は画素
２６０がデルタ配列（図１１（ａ）参照）の場合であり
、図５（ｂ）は画素２６０がストライプ配列（図１１（
ｂ）参照）の場合である。レンズアレイ３１０も図と同
様の配列とすればよい。また、画素が上記２例以外の配
列となる場合にはレンズアレイの配列を画素に合わせれ
ばよい。図５では各画素の矩形領域内を完全に埋めつく
して、光利用効率を最大にした例を示したが、製造上こ
のような密配列が難しければ、例えば円形もしくは楕円
形のレンズを密に配列してもよい。要は、遮光層２３０
で決まる開口率よりもレンズの１画素内での面積占有割
合が大きければ輝度の改善効果が期待出来、しかもブラ
ックストライプも目だちにくくなる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば液晶パ
ネルの入射側、及び出射側の両方に画素の配列と等しい
配列を有する２組のレンズアレイを配置し、２つのレン
ズアレイ間の対応する単位レンズ素子の集光点が共有さ
れるようにし、しかも共有集光点が遮光層による開口の
中心付近に位置する構成を有する。この結果、本発明の
液晶パネルは、遮光層によって光束がけられることがな
いので透過率が向上する。しかも液晶パネルの透過光は
入射光とほぼ同じ状態で出射するので、従来の平行平板
による液晶パネルと同様に他の光学系に影響を与えるこ
となく使用できる。さらに、出射側のレンズアレイの集
光点位置が開口部の中央付近に設定されているので、表
示画像を鑑賞する際に遮光層によるブラックマトリクス
が目だたなくなる。よって、本発明の液晶パネルを用い
た表示装置は、高輝度でかつ画素間の格子模様の目だた
ない高品位な画像表示が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例２を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例３を示す断面図である。

【図４】本発明の実施例４を示す断面図である。

【図５】本発明に使用されるマイクロレンズアレイの配
列例を示す平面図である。

【図６】従来の第１の投写型表示装置の光学系の構成図
である。

【図７】　　従来の第２の投写型表示装置の光学系の構
成図である。

【図８】　　従来のＴＮ型液晶パネルの動作説明図であ
る。

【図９】　　従来のＴＦＴアクティブマトリクス液晶パ
ネルの構成図である。

【図１０】従来のＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネ
ルの詳細構成図である。

【図１１】従来の液晶パネルの画素配列例である。

【図１２】従来のレンズアレイを用いた液晶パネルの透
過率向上法の説明図である。

【符号の説明】

７ａ　　第１の基板 ７ｂ　　第２の基板 ２００　　スイッチング素子（ＴＦＴ）２０１　　ソー
ス線 ２０２　　ゲート線 ２１０　　共通電極 ２２０　　画素電極 ２３０　　遮光層（斜線部） ２４０　　開口部 ２５０　　液晶層 ３００　　第１のレンズアレイ ３１０　　第２のレンズアレイ ３０５，３１５　　単位レンズ素子 ｆ　　集光点 １　　光源手段 ３，３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ　　従来の液晶パネル４　　投写
レンズ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　平行に微小間隔を保って配置した第１
   の基板及び第２の基板、該第２の基板面内に周期的に構
   成されたスイッチング素子、及び該スイッチング素子の
   電極を前記第２の基板面内で縦・横に接続するマトリク
   ス配線、前記第２の基板上で前記各スイッチング素子の
   電極の１つに接続されアレイ状に周期的に配列された画
   素電極、前記第１の基板上に形成され、前記第２の基板
   上の画素電極以外の部分を覆い前記画素電極上を光が透
   過する開口部となるように構成された遮光層、前記第１
   の基板上に共通的に設けられた共通電極、前記第１の基
   板及び第２の基板間の微小間隔内に保持された液晶層と
   からなる液晶表示装置において、前記第１の基板側に第
   １のレンズアレイを配置し、前記第２の基板側に第２の
   レンズアレイを配置し、該第１のレンズアレイ及び第２
   のレンズアレイは前記画素電極の配列と等しい周期構造
   でレンズを配列しており、前記第１及び第２のレンズア
   レイ間の対応する単位レンズ素子の集光点が前記遮光層
   による開口部の中央付近で共通となるように構成したこ
   とを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載の液晶表示装置におい
   て、第１のレンズアレイの各単位レンズ素子の光軸と、
   第２のレンズアレイの各単位レンズ素子の光軸が一致し
   ていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】　　請求項１に記載の液晶表示装置におい
   て、第１のレンズアレイの単位レンズ素子の中心と、こ
   れに対応する第２のレンズアレイの単位レンズ素子の中
   心とが、前記共通の集光点を基準に互いにレンズアレイ
   面内で反対方向にずれており、対応する一対の単位レン
   ズ素子の中心を結ぶ直線上に前記共有集光点があること
   を特徴とする液晶表示装置。
4. 【請求項４】　　画像を表示する液晶表示装置と、該液
   晶表示装置に形成された画像を拡大投写する投写レンズ
   と、該液晶表示装置を照明する光束を出射する光源手段
   よりなる光学系を有する投写型表示装置において、前記
   液晶表示装置は、平行に微小間隔を保って配置した第１
   の基板及び第２の基板、該第２の基板面内に周期的に構
   成したスイッチング素子及び該スイッチング素子の電極
   を前記第２の基板面内で縦・横に接続するマトリクス配
   線、前記第２の基板上で前記各スイッチング素子の電極
   の１つに接続してアレイ状に周期的に配列した画素電極
   、前記第１の基板上に形成し、前記第２の基板上の画素
   電極以外の部分を覆い前記画素電極上を光が透過する開
   口部となるように構成した遮光層、前記第１の基板上に
   共通的に設けた共通電極、前記第１の基板及び第２の基
   板間の微小間隔内に保持し液晶層とから構成し、　　前
   記第１の基板側に第１のレンズアレイを配置し、前記第
   ２の基板側に第２のレンズアレイを配置し、該第１のレ
   ンズアレイ及び第２のレンズアレイは前記画素電極の配
   列と等しい周期構造でレンズを配列しており、前記第１
   及び第２のレンズアレイ間の対応する単位レンズ素子の
   集光点が前記遮光層による開口部の中央付近で共通とな
   るように構成したことを特徴とする投写型表示装置。