JPH07114014A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示装置に関し、光の利用率を高めるこ
とを目的とする。 【構成】 光源装置Ｌの光の出射部又はこの出射部に隣
接して配置され、液晶パネル５の画素の開口部とほぼ同
一形状の微小な開口部３ｃを有する高反射物質３ｂを備
える薄膜ミラー３と、この薄膜ミラー３の前方に配置さ
れ、この薄膜ミラー３の各開口部３ｃから出る光を上記
液晶パネル５の各画素に集光する分布屈折率型レンズを
アレイ状に形成した光学素子４とを設けた構成とする。

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、
特にバックライトの光の利用率を高めて画面を明るくで
きるようにした液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶表示装置は、画面を明るく
するために光源装置から出射される光を液晶パネルに照
射し、その透過光を直接観察したり、投写レンズでスク
リーンなどの画像形成面に拡大投写するようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶パ
ネルの各画素の間には光を遮断する部分が形成されてお
り、しかも、各画素が占める面積、即ち、開口率が小さ
いために、光源装置から出射される光の大部分がその遮
光部分（ブラックマトリックス）で遮断され、光の利用
率が悪くなり、表示画面が暗くなるという問題がある。

【０００４】本発明は、上記の事情を鑑みてなされたも
のであり、光源装置の光の利用率を高めて、画面を明る
くできるようにした液晶表示装置を提供することを目的
とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源装置の前
方に液晶パネルを配置し、光源装置から出射された光を
液晶パネルで光変調させる液晶表示装置において、上記
の目的を達成するため、次のような手段を講じている。
即ち、上記光源装置の光の出射部又はこの出射部に隣接
して配置され、液晶パネルの画素の開口部とほぼ同一形
状の微小な開口部を有する高反射物質よりなる薄膜ミラ
ーと、この薄膜ミラーの前方に配置され、この薄膜ミラ
ーの各開口部から出る光を上記液晶パネルの各画素に集
光する分布屈折率型レンズをアレイ状に形成した光学素
子とを設けたことを特徴としている。

【０００６】

【作用】光源装置から出射される光は薄膜ミラーの開口
部を通過する光と、非開口部で反射されて光源装置に向
かう光とに分けられる。非開口部で反射した光は光源装
置で反射され、その一部分が薄膜ミラーの開口部を通過
し、残りの部分は非開口部で反射されて再び光源装置に
向かい、再び光源装置で反射して薄膜ミラーに向かう。
このようにして、薄膜ミラーと光源装置とによって反射
が繰り返される度に開口部を通過する光が増幅され、理
論上は結果的に全ての光が開口部を通過することにな
る。

【０００７】この薄膜ミラーの開口部を通過した光は、
光学素子の各レンズによって対応する液晶パネルの各画
素に集光されるので、液晶パネルの遮光部分に照射して
無駄になることはない。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説
明すれば、以下の通りである。図１の模式図に示す本発
明の一実施例に係る液晶表示装置は、光源１とリフレク
タ２とを備える光源装置Ｌと、リフレクタ２の前面に隣
接して配置された薄膜ミラー３と、その前面に隣接して
設けられた光学素子４と、液晶パネル５と投写レンズ群
６とを備える。

【０００９】上記光源１は例えばメタルハライドランプ
からなり、リフレクタ２はいわゆる放物線リフレクタか
らなる。従って、この光源装置Ｌから出射する光は、光
源１が厳密には点光源ではないので、非平行な光を若干
含んでいるが、ほぼ平行光となる。

【００１０】上記薄膜ミラー３は、図２の斜視図に示す
ように、ガラス基板３ａに、アルミニウム等の高反射物
質３ｂをスパッタリング、蒸着、イオンプレーティング
などの薄膜形成方法で上記液晶パネル５の各画素の開口
部に対応する位置に、各画素の開口部と同一形状の微小
な開口部３ｃを有する所定のパターンに付着させた構造
を備える。

【００１１】図４の原理図に示すように、上記光源装置
Ｌから出射する光は、この薄膜ミラー３の開口部３ｃを
通過する光と、非開口部、即ち、高反射物質３ｂによっ
て反射されて光源装置Ｌに向かう光とに別れる。そし
て、光源装置Ｌに向かった光は、光源１あるいはリフレ
クタ２で反射して、再び薄膜ミラー３に向かい、その一
部分が開口部３ｃを通過し、残りの部分が再び高反射物
質３ｂに反射されて光源装置Ｌに向かう。

【００１２】このように高反射物質３ｂでの反射と光源
装置Ｌとでの反射とが繰り返される度に薄膜ミラー３の
開口部３ｃを通過する光が増幅され、理論上は、光源装
置Ｌから出射された全ての光が開口部３ｃを通過し、光
学素子４に入射することになる。

【００１３】なお、この薄膜ミラー３には図示はしない
が、その入射側、出射側、ああるいは、入射側と出射側
の両側に赤外線・紫外線カットフィルターが形成され
る。

【００１４】上記光学素子４は、図３の斜視図に示すよ
うに、細密に２次元に積層された多数のロッド状の分布
屈折率型レンズ４ａと、その隙間に充填された光遮断材
４ｂとからなり、図５の斜視図に示すように、２次元の
像を１対１の等倍正立結像するようにしている。

【００１５】これにより、図４に示すように、薄膜ミラ
ー３の開口部３ｃを通過した光が、ハッチングで示す遮
光部分に無駄に光が照射されることなく、全て液晶パネ
ル５の各画素の開口部５ｃに入射されることになり、光
の利用率が高められて、画面が明るくなる。

【００１６】なお、この実施例において、上記リフレク
タ２は放物線リフレクタが用いられたが、このリフレク
タ２は薄膜ミラー３の高反射物質３ｂで反射された光を
閉じ込めて繰り返し反射させるようにしてあればよく、
例えは球面鏡、楕円鏡、箱型形状など、種々の形状のリ
フレクタを用いることが可能である。

【００１７】図６に示す本発明の他の実施例では、光源
装置が電子線励起型平面蛍光ランプ７で構成される。電
子線励起型平面蛍光ランプ７とは、複数のライン状カソ
ード７ａを有し、該カソード７ａ群からの電子を、下部
に設けた背面電極７ｂの作用により電子軌道を修正し、
カソード７ａ上部に設けられたメッシュ状グリッド電極
７ｃに電圧を印加して電子を引き出し、該電子をメッシ
ュ状グリッド電極７ｃの上部に設けられた蛍光面７ｄの
片面に形成されたアルミの薄膜よりなるアノード７ｅに
印加された高電圧にて加速し、該蛍光面７ｄを照射し、
励起させて均一発光させるように構成したものである。

【００１８】この平面蛍光ランプ７の発光色は白色でも
よいが、この実施例では赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
の３原色のうちの一つが選ばれる。そして、この発光色
の指向性を高めるために、上記光源装置７の前面に多層
干渉フィルター９が配置され、更に、薄膜ミラー３’の
高反射物質３ｂのパターンが形成される。

【００１９】なお、この光源装置７には、上記カソード
７ａ、背面電極７ｂ、グリッド電極７ｃ、蛍光面７ｄ及
びアノード７ｅを収容するガラス製の真空容器７ｆの熱
応力による破損を防止するため、その前面を冷却する液
冷式冷却装置８が設けられ、この冷却装置８の前面ガラ
ス８ａの前方に順に上記光学素子４、液晶パネル５及び
投写レンズ群６が配置される。

【００２０】この実施例においては、Ｒ・Ｇ・Ｂ用の多
層干渉フィルター９の作用により薄膜ミラー３’の開口
部３ｃを通過する光の出射角を制限することが可能とな
るので、この多層干渉フィルター９の特性と、前記光学
素子４の開口角を最適化することにより、さらに光の利
用効率を高めることが可能となる。

【００２１】図７に示す本発明の又他の実施例では、上
記本発明の他の実施例のように多層干渉フィルター９、
薄膜ミラー３’及び冷却装置８を付設した赤色平面光源
１０、緑色平面光源１１及び青色平面光源１２の３枚の
平面光源をコ字形に配列し、これらの平面光源１０〜１
２の前面にそれぞれ光学素子４と液晶パネル５とを配置
し、各液晶パネル５から出力される画像をダイクロイッ
クプリズムで合成した後、投写レンズ群６で拡大投写す
るように構成している。

【００２２】この場合には、３原色の画像を合成したカ
ラー画像の表示が可能になることを除いては、各色ごと
に前例と同様の作用ないし効果を得ることができる。図
８の断面図に示す本発明の更に他の実施例に係る液晶表
示装置では、光源装置として冷陰極型平面蛍光ランプ１
４が用いられる。

【００２３】この冷陰極型平面蛍光ランプ１４は、図８
の断面図に示すように、前面パネル１４ａ、背面パネル
１４ｂ及び枠１４ｃからなる真空容器からなる密閉ガラ
ス筐体を備え、これら前面パネル１４ａ及び背面パネル
１４ｂの内面には、それぞれ蛍光体１４ｅ・１４ｆが塗
布され、ガラス筐体内に設けられた２つの冷陰極間１４
ｄでガス放電を起こすことにより、筐体内の水銀蒸気が
紫外線を発し、これにより蛍光体が励起され発光するよ
うに構成される。

【００２４】上記前面パネル１４ａの上面に、液晶パネ
ル５の画素の開口部とほぼ同等の開口３ｃを持つ薄膜ミ
ラー３’の高反射物質３ｂのパターンが形成され、この
パターンの前方に分布屈折率型レンズをアレイ状に配置
した光学素子４が配置され、さらにその前部に液晶パネ
ル５が配置される。光源、即ち、蛍光体１４ｅ・１４ｆ
より出る光は、前面パネル１４ａの上部に設けられた薄
膜ミラー３’と蛍光体１４ｅとの間で乱反射を繰り返
し、結局薄膜ミラー３’の開口部３ｃより外部に放出さ
れる。外部に放出された光は、その前方に配置された光
学素子４の働きにより、該光学素子４の更に前方に配置
された液晶パネル５の画素の開口部に集光される。従っ
て、光源装置１４に設けられた薄膜ミラー３’の開口部
３ｃより出る光は、ほとんど全部が液晶パネル５の画素
の開口部を通過することになる。よって液晶パネルのブ
ラックマトリックスでの光の吸収がなくなり、光の利用
効率が大きく増大する。

【００２５】上記の各実施例では光源装置として、反射
鏡方式の光源装置Ｌ、電子線励起型平面蛍光ランプから
なる光源装置７、冷陰極型平面蛍光ランプ１４を用いて
いるが、本発明は、外部の光を光ファイバ束で液晶パネ
ルに導く導光体方式にも適用することが可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、薄膜ミラーと光源との間に光源装置から出射される
光を閉じ込め、光源装置と薄膜ミラーとの間で反射を繰
り返させることにより、薄膜ミラーの開口部を通過する
光量を増幅し、しかも、薄膜ミラーの開口部を通過した
光を液晶パネルの各画素に集光させるので、光源からの
光が液晶パネルのブラックマトリックスに入射されるこ
とを防止でき、光源の光の利用率を高めて明るい液晶表
示ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図である。

【図２】本発明の一実施例の薄膜ミラーの斜視図であ
る。

【図３】本発明の一実施例の光学素子の斜視図である。

【図４】本発明の原理図である。

【図５】本発明の光学素子の作用説明図である。

【図６】本発明の他の実施例の断面図である。

【図７】本発明の又他の実施例の構成図である。

【図８】本発明の更に他の実施例の断面図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ リフレクタ ３ 薄膜ミラー ３ｂ 高反射物質 ３ｃ 開口部 ４ 光学素子 ４ａ レンズ ５ 液晶パネル ６ 投写レンズ群 ７ 平面蛍光ランプ ９ 多層干渉フィルター １０〜１２ 平面光源 １４ 平面蛍光ランプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源装置の前方に液晶パネルを配置し、
   光源装置から出射さされた光を液晶パネルで光変調させ
   る液晶表示装置において、 上記光源装置の光の出射部又はこの出射部に隣接して配
   置され、液晶パネルの画素の開口部とほぼ同一形状の微
   小な開口部を有する高反射物質よりなる薄膜ミラーと、
   この薄膜ミラーの前方に配置され、この薄膜ミラーの各
   開口部から出る光を上記液晶パネルの各画素に集光する
   分布屈折率型レンズをアレイ状に形成した光学素子とを
   設けたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 光源装置として、３原色のうちの何れか
   一つの発光色の電子線励起型平面蛍光ランプが用いら
   れ、上記薄膜ミラーに密接させて多層干渉フィルターが
   設けられることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示
   装置。