JPH0815687A - 液晶表示素子およびこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示素子およびこれを用いた液晶表示装置Info
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- JPH0815687A JPH0815687A JP6147388A JP14738894A JPH0815687A JP H0815687 A JPH0815687 A JP H0815687A JP 6147388 A JP6147388 A JP 6147388A JP 14738894 A JP14738894 A JP 14738894A JP H0815687 A JPH0815687 A JP H0815687A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】一対の透明基板間に液晶を注入し該液晶の電気
光学効果により画像情報を表示する透過型の液晶表示素
子及びこれを用いた液晶表示装置において、該液晶表示
素子の光源から放射された光束が入射する側に平板マイ
クロンズアレイを配置し、光線の入射側に正の屈折率を
有するマイクロレンズアレイ、出射側に負の屈折率を有
するマイクロレンズを形成した液晶表示装置。 【効果】本発明によれば、マイクロレンズを用いてもコ
ントラストの低下がなく開口率の高い液晶表示素子が得
られ、明るくかつ見やすい液晶表示装置を得られる。
光学効果により画像情報を表示する透過型の液晶表示素
子及びこれを用いた液晶表示装置において、該液晶表示
素子の光源から放射された光束が入射する側に平板マイ
クロンズアレイを配置し、光線の入射側に正の屈折率を
有するマイクロレンズアレイ、出射側に負の屈折率を有
するマイクロレンズを形成した液晶表示装置。 【効果】本発明によれば、マイクロレンズを用いてもコ
ントラストの低下がなく開口率の高い液晶表示素子が得
られ、明るくかつ見やすい液晶表示装置を得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一対の透明基板間に液
晶を注入し該液晶の電気光学効果により画像情報を表示
する透過型の液晶表示素子と、該透過型の液晶表示素子
をライトバルブとして用いた液晶表示装置に関するもの
である。
晶を注入し該液晶の電気光学効果により画像情報を表示
する透過型の液晶表示素子と、該透過型の液晶表示素子
をライトバルブとして用いた液晶表示装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子の代表例であるツイステッ
ド・ネマティック（ＴＮ）型液晶表示素子の構造は、透
明な電極被膜をもつ一対の透明基板間に液晶を注入して
成る液晶セルの前後に、各々の偏光方向が互いに９０°
異なるように２枚の偏光板を配置したものであり、液晶
の電気光学効果により偏光面を回転させる作用と、偏光
板の偏光成分の選択作用を組み合わせることにより、入
射光の透過光量を制御して画像情報を表示している。液
晶表示素子については、例えば佐々木編「液晶エレクト
ロニクスの基礎と応用」オーム社（１９７９）などにて
詳細に説明されている。上述の様な液晶表示素子におい
て、各画素中に電極の金属配線、個々の画素を個別に制
御する手段として付加された非線形素子あるいはスイッ
チング素子、画素電極の周囲のギャップなど表示に寄与
しない部分（遮光部）がある。そのため特に透過型の液
晶表示素子においては、光源を出射し該液晶表示素子に
照射された光の内こうした遮光部に到達した光は該液晶
表示素子を通過しないので光利用効率を低下させること
になる。通常前記光利用効率を液晶表示素子の開口率で
表し、これが課題であった。開口率は次のように定義さ
れる。
ド・ネマティック（ＴＮ）型液晶表示素子の構造は、透
明な電極被膜をもつ一対の透明基板間に液晶を注入して
成る液晶セルの前後に、各々の偏光方向が互いに９０°
異なるように２枚の偏光板を配置したものであり、液晶
の電気光学効果により偏光面を回転させる作用と、偏光
板の偏光成分の選択作用を組み合わせることにより、入
射光の透過光量を制御して画像情報を表示している。液
晶表示素子については、例えば佐々木編「液晶エレクト
ロニクスの基礎と応用」オーム社（１９７９）などにて
詳細に説明されている。上述の様な液晶表示素子におい
て、各画素中に電極の金属配線、個々の画素を個別に制
御する手段として付加された非線形素子あるいはスイッ
チング素子、画素電極の周囲のギャップなど表示に寄与
しない部分（遮光部）がある。そのため特に透過型の液
晶表示素子においては、光源を出射し該液晶表示素子に
照射された光の内こうした遮光部に到達した光は該液晶
表示素子を通過しないので光利用効率を低下させること
になる。通常前記光利用効率を液晶表示素子の開口率で
表し、これが課題であった。開口率は次のように定義さ
れる。
【０００３】開口率＝１画素中の表示に寄与する有効面
積／１画素全領域の面積 さらに、液晶表示素子を用いた表示装置をコンパクトな
ものにするために液晶表示素子を小形化した場合、液晶
表示素子の画素数が同じであるとすると該液晶表示素子
が小型化されればされる程１画素の面積が小さくなり、
上記した遮光部の影響が大きくなり明るくすることが難
しくなるし、また、液晶表示素子を同一サイズで精細度
を高くし該液晶表示素子を用いた表示装置の解像度を高
くするには画素ピッチを小さくする必要があるが、その
場合該液晶表示素子の構成要素全てを相似的に縮小でき
れば遮光部の影響は変わらず開口率は変化しないが、エ
ッチング精度、位置合わせ精度等の点から電極の金属配
線の幅や付加素子の大きさはある程度以下には小さくで
きなくなり、その結果精細度を高くしていくと開口率が
悪くなっていた。
積／１画素全領域の面積 さらに、液晶表示素子を用いた表示装置をコンパクトな
ものにするために液晶表示素子を小形化した場合、液晶
表示素子の画素数が同じであるとすると該液晶表示素子
が小型化されればされる程１画素の面積が小さくなり、
上記した遮光部の影響が大きくなり明るくすることが難
しくなるし、また、液晶表示素子を同一サイズで精細度
を高くし該液晶表示素子を用いた表示装置の解像度を高
くするには画素ピッチを小さくする必要があるが、その
場合該液晶表示素子の構成要素全てを相似的に縮小でき
れば遮光部の影響は変わらず開口率は変化しないが、エ
ッチング精度、位置合わせ精度等の点から電極の金属配
線の幅や付加素子の大きさはある程度以下には小さくで
きなくなり、その結果精細度を高くしていくと開口率が
悪くなっていた。
【０００４】ここで、上記開口率を改善した透過型の液
晶表示素子及び液晶表示装置としては、例えば特開昭６
２−１７９２８３号公報、特開平２−１１５８８９号公
報に記載のようなマイクロレンズアレイを設けたものが
ある。
晶表示素子及び液晶表示装置としては、例えば特開昭６
２−１７９２８３号公報、特開平２−１１５８８９号公
報に記載のようなマイクロレンズアレイを設けたものが
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、いずれも正の屈折率を有するマイクロレンズアレイ
を液晶表示素子の光線入射側の基板上に形成する構成で
あり、液晶パネルのコントラスト特性については考慮さ
れていなかった。そのため、以下に示す課題を生じる。
は、いずれも正の屈折率を有するマイクロレンズアレイ
を液晶表示素子の光線入射側の基板上に形成する構成で
あり、液晶パネルのコントラスト特性については考慮さ
れていなかった。そのため、以下に示す課題を生じる。
【０００６】図７、図８は従来技術の課題を説明すため
に液晶表示素子の１画素にあたる部分の概略断面図であ
り、液晶層からもう一方の透明基板までは省略してい
る。
に液晶表示素子の１画素にあたる部分の概略断面図であ
り、液晶層からもう一方の透明基板までは省略してい
る。
【０００７】図７において、液晶パネルに入射する光線
１０は平板マイクロレンズアレイ１の個々のマイクロレ
ンズにより屈折し開口部に入射するので液晶パネルの見
かけ上の開口率が向上する。しかし、マイクロレンズを
出射する光線１１は液晶パネルへの入射光線１０の角度
より大きくなる。この光線の角度はマイクロレンズの屈
折率が大きくなるほど大きくなる。
１０は平板マイクロレンズアレイ１の個々のマイクロレ
ンズにより屈折し開口部に入射するので液晶パネルの見
かけ上の開口率が向上する。しかし、マイクロレンズを
出射する光線１１は液晶パネルへの入射光線１０の角度
より大きくなる。この光線の角度はマイクロレンズの屈
折率が大きくなるほど大きくなる。
【０００８】図８は通常の液晶パネルの入射光線の角度
に対するコントラスト特性を示したものであるが、液晶
に入射する光線はマイクロレンズを出射する光線１１で
あるのでコントラスト特性は低下する。
に対するコントラスト特性を示したものであるが、液晶
に入射する光線はマイクロレンズを出射する光線１１で
あるのでコントラスト特性は低下する。
【０００９】このように、上記従来技術においは、前記
マイクロレンズアレイを設けた液晶表示素子と照明光学
系を用いた表示装置、あるいは、該表示装置による像を
投写レンズによりスクリーン上に投写する投写型表示装
置を構成する場合には液晶パネルのコントラスト特性に
ついては考慮されていなかった。従って、本発明の目的
はこうした従来の問題点を解決し、マイクロレンズを用
いて開口率を向上して、かつ、液晶に入射する光線の平
行度を向上して、コントラスト特性が良好な液晶表示装
置を提供することにある。
マイクロレンズアレイを設けた液晶表示素子と照明光学
系を用いた表示装置、あるいは、該表示装置による像を
投写レンズによりスクリーン上に投写する投写型表示装
置を構成する場合には液晶パネルのコントラスト特性に
ついては考慮されていなかった。従って、本発明の目的
はこうした従来の問題点を解決し、マイクロレンズを用
いて開口率を向上して、かつ、液晶に入射する光線の平
行度を向上して、コントラスト特性が良好な液晶表示装
置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するため、一対の透明基板間に液晶を注入し、該液
晶の電気光学効果により画像情報を表示する透過型の液
晶表示素子において、平板マイクロレンズを入射光線側
は正の屈折率を有するマイクロレンズ、出射光線側は正
の屈折率を有するマイクロレンズを形成し、液晶へ入射
する光線の平行度を向上したことを特徴とする。
解決するため、一対の透明基板間に液晶を注入し、該液
晶の電気光学効果により画像情報を表示する透過型の液
晶表示素子において、平板マイクロレンズを入射光線側
は正の屈折率を有するマイクロレンズ、出射光線側は正
の屈折率を有するマイクロレンズを形成し、液晶へ入射
する光線の平行度を向上したことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の上記構成の液晶表示素子によれば、入
射光線が有効に開口部に導かれ、各電極の金属配線、個
々の画素を個別に制御する手段として付加された非線形
素子あるいはスイッチング素子、画素電極の周囲のギャ
プなどの表示に寄与しない部分（遮光部）で遮断される
ことによる前記入射光の「ケラレ」がほとんど生じない
ために、開口率が悪く（小さく）ても明るい画像情報表
示が得られる。さらに、本発明の構成によれば入射光線
が正の屈折率を有するマイクロレンズにより集束し、負
の屈折率を有するマイクロレンズによりほぼ平行光とな
り液晶に入射するので明るくコントラストの良好な液晶
表示装置が得られる。
射光線が有効に開口部に導かれ、各電極の金属配線、個
々の画素を個別に制御する手段として付加された非線形
素子あるいはスイッチング素子、画素電極の周囲のギャ
プなどの表示に寄与しない部分（遮光部）で遮断される
ことによる前記入射光の「ケラレ」がほとんど生じない
ために、開口率が悪く（小さく）ても明るい画像情報表
示が得られる。さらに、本発明の構成によれば入射光線
が正の屈折率を有するマイクロレンズにより集束し、負
の屈折率を有するマイクロレンズによりほぼ平行光とな
り液晶に入射するので明るくコントラストの良好な液晶
表示装置が得られる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を図１から図６に示した各実施
例によって説明する。図１は本発明の第１実施例に係る
液晶表示素子９の断面図を示したものである。
例によって説明する。図１は本発明の第１実施例に係る
液晶表示素子９の断面図を示したものである。
【００１３】図１において、１は一対の平板マイクロレ
ンズアレイで、単位レンズ部１ａ，１ｂが画素に対応し
て多数個縦横に隣接配置された２次元配列のレンズアレ
イとなっている。また、前記平板マイクロレンズアレイ
の単位レンズ部１ａ，１ｂ間は各レンズの光軸を一致さ
せている。平板マイクロレンズアレイ１の単位レンズ部
１ｂ側にはブラックマトリクスと呼ばれる金属薄膜の遮
光部２（この遮光部２の間が前記開口部になる）、カラ
ーフィルタ３、透明電極４をそれぞれ形成している。一
方の透明基板６の対向面側には透明電極４及び個々の画
素を個別に制御する手段として付加された非線形素子あ
るいはスイッチング素子７を形成し、前記平板マイクロ
レンズアレイ１と前記透明基板６の間に液晶５が封入さ
れている。８，８は一対の偏光板であり、図示では該偏
光板８と各マイクロレンズアレイ１と透明基板６とは密
着しているが、離した構成であっても差し支えない。こ
れらをまとめて、液晶表示素子９を構成する。
ンズアレイで、単位レンズ部１ａ，１ｂが画素に対応し
て多数個縦横に隣接配置された２次元配列のレンズアレ
イとなっている。また、前記平板マイクロレンズアレイ
の単位レンズ部１ａ，１ｂ間は各レンズの光軸を一致さ
せている。平板マイクロレンズアレイ１の単位レンズ部
１ｂ側にはブラックマトリクスと呼ばれる金属薄膜の遮
光部２（この遮光部２の間が前記開口部になる）、カラ
ーフィルタ３、透明電極４をそれぞれ形成している。一
方の透明基板６の対向面側には透明電極４及び個々の画
素を個別に制御する手段として付加された非線形素子あ
るいはスイッチング素子７を形成し、前記平板マイクロ
レンズアレイ１と前記透明基板６の間に液晶５が封入さ
れている。８，８は一対の偏光板であり、図示では該偏
光板８と各マイクロレンズアレイ１と透明基板６とは密
着しているが、離した構成であっても差し支えない。こ
れらをまとめて、液晶表示素子９を構成する。
【００１４】次に本実施例における平板マイクロレンズ
アレイ１の製法を説明する。図２は前記図１の平板マイ
クロレンズアレイを模式的に示した部分斜視図である。
アレイ１の製法を説明する。図２は前記図１の平板マイ
クロレンズアレイを模式的に示した部分斜視図である。
【００１５】図２に示す平板マイクロレンズアレイ１
は、例えば屈折率Ｎ0の透明の平行平板ガラス基板内
（本実施例では厚さｔ1を約１ｍｍのホウケイ酸系光学
ガラス基板を用いた）の両面に該屈折率Ｎ0と異なる屈
折率Ｎ1，Ｎ2の領域を周期性を持って形成している、所
謂屈折率分布型の平板マイクロレンズアレイである。こ
の、屈折率分布型マイクロレンズアレイは、例えばイオ
ン交換法により形成することができる。このイオン交換
法は透明の平行平板ガラス基板に所要のパターンのマス
ク層を例えば金属によって形成し、これを溶融塩槽に浸
すことにより、ガラス中に含まれるＮａ＋（ナトリウム
イオン）、Ｋ＋（カリウムイオン）等の陽イオンが容融
塩中に含まれるＴｌ＋（タリウムイオン）等の陽イオン
とガラスの露出面を通して交換される。こうしてイオン
交換された領域は、元のガラスと屈折率が異なるように
なり、光を屈折させる作用を有する屈折率分布領域にな
る。さらに、平行平板ガラス基板を溶融塩に浸す際にそ
れぞれの面について異なる溶融塩を用いることにより、
それぞれの面に異なる屈折率のマイクロレンズを形成す
ることができる。
は、例えば屈折率Ｎ0の透明の平行平板ガラス基板内
（本実施例では厚さｔ1を約１ｍｍのホウケイ酸系光学
ガラス基板を用いた）の両面に該屈折率Ｎ0と異なる屈
折率Ｎ1，Ｎ2の領域を周期性を持って形成している、所
謂屈折率分布型の平板マイクロレンズアレイである。こ
の、屈折率分布型マイクロレンズアレイは、例えばイオ
ン交換法により形成することができる。このイオン交換
法は透明の平行平板ガラス基板に所要のパターンのマス
ク層を例えば金属によって形成し、これを溶融塩槽に浸
すことにより、ガラス中に含まれるＮａ＋（ナトリウム
イオン）、Ｋ＋（カリウムイオン）等の陽イオンが容融
塩中に含まれるＴｌ＋（タリウムイオン）等の陽イオン
とガラスの露出面を通して交換される。こうしてイオン
交換された領域は、元のガラスと屈折率が異なるように
なり、光を屈折させる作用を有する屈折率分布領域にな
る。さらに、平行平板ガラス基板を溶融塩に浸す際にそ
れぞれの面について異なる溶融塩を用いることにより、
それぞれの面に異なる屈折率のマイクロレンズを形成す
ることができる。
【００１６】さらに、平行平板ガラス基板の屈折率Ｎ0
対して、液晶５側の屈折率Ｎ2、液晶５の反対側の屈折
率Ｎ1が下記条件式を満たすときに液晶５側は負の屈折
率を有するマイクロレンズ、液晶５の反対側は正の屈折
率を有するマイクロレンズを形成することができる。
対して、液晶５側の屈折率Ｎ2、液晶５の反対側の屈折
率Ｎ1が下記条件式を満たすときに液晶５側は負の屈折
率を有するマイクロレンズ、液晶５の反対側は正の屈折
率を有するマイクロレンズを形成することができる。
【００１７】図３は上記した本実施例の平板マイクロレ
ンズアレイ１の効果を説明するための原理説明図であ
る。
ンズアレイ１の効果を説明するための原理説明図であ
る。
【００１８】図３の（ａ）は、従来実施例の平板マイク
ロレンズアレイ１が正の屈折率を有する場合における単
位レンズ１ａを示しており、θiはマイクロレンズへの
入射角でありθ0はマイクロレンズからの出射角であ
る。マイクロレンズへの入射光線の高さをｈ、マイクロ
レンズの焦点距離をｆとするとマイクロレンズからの出
射角θ0は下式（２）で表される。
ロレンズアレイ１が正の屈折率を有する場合における単
位レンズ１ａを示しており、θiはマイクロレンズへの
入射角でありθ0はマイクロレンズからの出射角であ
る。マイクロレンズへの入射光線の高さをｈ、マイクロ
レンズの焦点距離をｆとするとマイクロレンズからの出
射角θ0は下式（２）で表される。
【００１９】 ｔａｎθ0＝ｔａｎθi＋ｈ／ｆ ……………………（２） 上式のように、単位レンズ１ａが正の屈折率を有する場
合はθ0はθiよりも大きくなる。したがって、マイクロ
レンズを用いると液晶への入射角度が大きくなるためコ
ントラスト特性が低下する。
合はθ0はθiよりも大きくなる。したがって、マイクロ
レンズを用いると液晶への入射角度が大きくなるためコ
ントラスト特性が低下する。
【００２０】本実施例では、図３（ｂ）のように平板マ
イクロレンズアレイ１を正の屈折率を有するマイクロレ
ンズと負の屈折率を有するマイクロレンズとにより構成
するするので、平板マイクロレンズ１に入射する光線１
１は正の屈折率を有するマイクロレンズにより集束し、
負の屈折率を有するマイクロレンズによりほぼ平行光と
なって液晶５に入射するので、本発明ではマイクロレン
ズを用いても液晶への入射角度が大きくならないのでコ
ントラスト特性が低下することはない。
イクロレンズアレイ１を正の屈折率を有するマイクロレ
ンズと負の屈折率を有するマイクロレンズとにより構成
するするので、平板マイクロレンズ１に入射する光線１
１は正の屈折率を有するマイクロレンズにより集束し、
負の屈折率を有するマイクロレンズによりほぼ平行光と
なって液晶５に入射するので、本発明ではマイクロレン
ズを用いても液晶への入射角度が大きくならないのでコ
ントラスト特性が低下することはない。
【００２１】図４において、本実施例の特徴は正の屈折
率を有する平板マイクロレンズと負の屈折率を有する平
板マイクロレンズの２枚により構成している点にある。
率を有する平板マイクロレンズと負の屈折率を有する平
板マイクロレンズの２枚により構成している点にある。
【００２２】本実施例に用いるマイクロレンズの製法は
実施例１と同様であり、異なる点は平行平板ガラス基板
の片側面のみを溶融塩に浸して屈折率のマイクロレンズ
を形成していることである。
実施例１と同様であり、異なる点は平行平板ガラス基板
の片側面のみを溶融塩に浸して屈折率のマイクロレンズ
を形成していることである。
【００２３】次に、本実施例の液晶表示素子をライトバ
ルブとして用いた液晶表示装置に関し実施例を用いて説
明する。図５は、図１から図４に示した本発明の実施例
に係る液晶表示素子をライトバルブとして用いた液晶表
示装置の第１実施例を示す原理構成断面図である。図５
（ａ）は光源を含む照明系を有した液晶表示装置の原理
構成断面図、図５（ｂ）は光源を含む照明系と投写系を
有した投写型液晶表示装置の原理構成断面図をそれぞれ
表している。
ルブとして用いた液晶表示装置に関し実施例を用いて説
明する。図５は、図１から図４に示した本発明の実施例
に係る液晶表示素子をライトバルブとして用いた液晶表
示装置の第１実施例を示す原理構成断面図である。図５
（ａ）は光源を含む照明系を有した液晶表示装置の原理
構成断面図、図５（ｂ）は光源を含む照明系と投写系を
有した投写型液晶表示装置の原理構成断面図をそれぞれ
表している。
【００２４】図５（ａ）において、１２は、例えばメタ
ルハライドランプ、ハロゲンランプ等の光源（白色光
源）、１３は、凹面鏡、１４は、集光レンズ群であり、
ライトバルブは、前記した図１から図４の液晶表示素子
９で構成される。図において白色光を発する光源１２か
ら出射した光は、例えば凹面鏡１３である様な反射鏡で
反射されるか、あるいは光の一部は該反射鏡で反射され
ることなく、それぞれ集光レンズ群１４を通過後液晶表
示素子９に入射される。該液晶表示素子９では前記した
平板マイクロレンズアレイの作用によって入射光が有効
に画素電極（開口部）に導かれ、遮光部による光利用効
率のロスを起こさずに液晶面上の像を拡散板３９に写し
明るい画像情報が得られる。また、前記液晶表示素子９
の駆動回路としては、例えばレーザーディスク、ＶＴＲ
等から入力されるビデオ入力をビデオクロマ処理回路１
６により処理し、ＲＧＢ出力回路１７に入力される。Ｒ
ＧＢ出力回路１７ではＲ，Ｇ，Ｂに対応する映像信号及
び液晶表示素子９をＡＣ駆動するため、垂直期間ごとに
極性反転し、Ｘドライバ１８を介して液晶表示素子９の
電極に入力される。前記ビデオクロマ処理回路１６、Ｒ
ＧＢ出力回路１７、Ｘドライバ１８、及びＹドライバ１
９は同期処理回路２０、コントローラ２１により同期が
とられている。
ルハライドランプ、ハロゲンランプ等の光源（白色光
源）、１３は、凹面鏡、１４は、集光レンズ群であり、
ライトバルブは、前記した図１から図４の液晶表示素子
９で構成される。図において白色光を発する光源１２か
ら出射した光は、例えば凹面鏡１３である様な反射鏡で
反射されるか、あるいは光の一部は該反射鏡で反射され
ることなく、それぞれ集光レンズ群１４を通過後液晶表
示素子９に入射される。該液晶表示素子９では前記した
平板マイクロレンズアレイの作用によって入射光が有効
に画素電極（開口部）に導かれ、遮光部による光利用効
率のロスを起こさずに液晶面上の像を拡散板３９に写し
明るい画像情報が得られる。また、前記液晶表示素子９
の駆動回路としては、例えばレーザーディスク、ＶＴＲ
等から入力されるビデオ入力をビデオクロマ処理回路１
６により処理し、ＲＧＢ出力回路１７に入力される。Ｒ
ＧＢ出力回路１７ではＲ，Ｇ，Ｂに対応する映像信号及
び液晶表示素子９をＡＣ駆動するため、垂直期間ごとに
極性反転し、Ｘドライバ１８を介して液晶表示素子９の
電極に入力される。前記ビデオクロマ処理回路１６、Ｒ
ＧＢ出力回路１７、Ｘドライバ１８、及びＹドライバ１
９は同期処理回路２０、コントローラ２１により同期が
とられている。
【００２５】図５（ｂ）に示した投写型液晶表示装置で
は、前記同様に光源より出射し前記液晶表示素子９に入
射し通過した後の画像情報を投射レンズ２２によって拡
大し、スクリーン２３上に拡大投影することによって明
るい画像情報が得られる。
は、前記同様に光源より出射し前記液晶表示素子９に入
射し通過した後の画像情報を投射レンズ２２によって拡
大し、スクリーン２３上に拡大投影することによって明
るい画像情報が得られる。
【００２６】図６は、本発明の実施例に係る液晶表示素
子をライトバルブとして用いた液晶表示装置の第２実施
例を示す構成図である。
子をライトバルブとして用いた液晶表示装置の第２実施
例を示す構成図である。
【００２７】図６は、本発明による液晶表示素子を所謂
色の３原色であるＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）
の３色にそれぞれ対応して、合計３枚用いた３板式投写
型液晶表示装置を示している。図において、例えばメタ
ルハライド、キセノン、ハロゲン等を用いた光源１２よ
り出射した光線は直接あるいは凹面鏡１３で反射され、
熱線を反射し可視光を通過させる赤外カットフィルタ２
４を通過し、集光レンズ群１４に入射した後該光線の光
軸に対してほぼ平行となる様に出射され、その後光線
は、該光線の光軸に対して４５°の角度に配置されたＢ
（青色）反射ダイクロイックミラー２５ａにより、Ｂの
光は反射され、Ｒ（赤色）とＧ（緑色）の光は透過す
る。
色の３原色であるＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）
の３色にそれぞれ対応して、合計３枚用いた３板式投写
型液晶表示装置を示している。図において、例えばメタ
ルハライド、キセノン、ハロゲン等を用いた光源１２よ
り出射した光線は直接あるいは凹面鏡１３で反射され、
熱線を反射し可視光を通過させる赤外カットフィルタ２
４を通過し、集光レンズ群１４に入射した後該光線の光
軸に対してほぼ平行となる様に出射され、その後光線
は、該光線の光軸に対して４５°の角度に配置されたＢ
（青色）反射ダイクロイックミラー２５ａにより、Ｂの
光は反射され、Ｒ（赤色）とＧ（緑色）の光は透過す
る。
【００２８】反射したＢ光線は、全反射ミラー２６によ
りその光路を折り曲げられて液晶表示素子９に入射され
る。一方、Ｂ反射ダイクロイックミラー２５ａを透過し
たＲ及びＧ光線は、該光線の光軸に対して４５°の角度
に配置されたＧ反射ダイクロイックミラー２５ｂに入射
し該Ｇ反射ダイクロイックミラー２５ｂによりＧ光線は
反射され、Ｒ光線は透過する。反射したＧ光線はそのま
ま液晶表示素子９に入射される。一方、Ｇ反射ダイクロ
イックミラー２５ｂを透過したＲ光線は、全反射ミラー
２６によりその光路を折り曲げられて液晶表示素子９に
入射される。
りその光路を折り曲げられて液晶表示素子９に入射され
る。一方、Ｂ反射ダイクロイックミラー２５ａを透過し
たＲ及びＧ光線は、該光線の光軸に対して４５°の角度
に配置されたＧ反射ダイクロイックミラー２５ｂに入射
し該Ｇ反射ダイクロイックミラー２５ｂによりＧ光線は
反射され、Ｒ光線は透過する。反射したＧ光線はそのま
ま液晶表示素子９に入射される。一方、Ｇ反射ダイクロ
イックミラー２５ｂを透過したＲ光線は、全反射ミラー
２６によりその光路を折り曲げられて液晶表示素子９に
入射される。
【００２９】さらに、各液晶表示素子９の液晶面上に表
示されるＲ，Ｇ，Ｂそれぞれに対応する画像を、Ｂ反射
面２７及びＲ反射面２８を有し、かつその反射面は各色
の光線の光軸に対して４５°の角度の角度となるように
構成されたダイクロイックプリズム２９によって合成
し、この合成された画像を投写レンズ２２によって拡大
し、スクリーン２３上に拡大した実像を得ている。
示されるＲ，Ｇ，Ｂそれぞれに対応する画像を、Ｂ反射
面２７及びＲ反射面２８を有し、かつその反射面は各色
の光線の光軸に対して４５°の角度の角度となるように
構成されたダイクロイックプリズム２９によって合成
し、この合成された画像を投写レンズ２２によって拡大
し、スクリーン２３上に拡大した実像を得ている。
【００３０】また、同図に示す実施例における液晶表示
素子の駆動回路としては、例えば図中の下方に示す如き
回路がある。すなわち、レーザーディスク、ＶＴＲなど
から入力されるビデオ入力をビデオ・クロマ処理回路１
６により処理し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色に対応した出力回路１
７に入力する。ＲＧＢ出力回路１７では各色に対応する
映像信号及び液晶表示素子をＡＣ駆動するため、垂直期
間ごとに極性反転し、各色に対応したＸドライバ１８を
介して液晶表示素子９に入力する。上記ビデオ・クロマ
処理回路１６、各色に対応した出力回路１７、Ｘドライ
バ１８、及びＹドライバ１９は、同期処理回路２０と各
色に対応したコントローラ２１により同期が取られてい
る。なお、本実施例に使用される液晶表示素子９の構成
で前記図１〜図５に示した中でカラーフィルター３３が
いらないことは当然である。
素子の駆動回路としては、例えば図中の下方に示す如き
回路がある。すなわち、レーザーディスク、ＶＴＲなど
から入力されるビデオ入力をビデオ・クロマ処理回路１
６により処理し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色に対応した出力回路１
７に入力する。ＲＧＢ出力回路１７では各色に対応する
映像信号及び液晶表示素子をＡＣ駆動するため、垂直期
間ごとに極性反転し、各色に対応したＸドライバ１８を
介して液晶表示素子９に入力する。上記ビデオ・クロマ
処理回路１６、各色に対応した出力回路１７、Ｘドライ
バ１８、及びＹドライバ１９は、同期処理回路２０と各
色に対応したコントローラ２１により同期が取られてい
る。なお、本実施例に使用される液晶表示素子９の構成
で前記図１〜図５に示した中でカラーフィルター３３が
いらないことは当然である。
【００３１】
【発明の効果】上記の様に、本発明によれば、従来では
液晶表示素子の光利用効率を劣化させる主要因の一つで
ある開口率が悪く（小さく）てもその影響をほとんど受
けることの無い、見かけ上開口率の高い、すなわち、明
るい画像情報の得られる液晶表示素子を提供すると共に
液晶面への入射光線の平行度を向上させてコントラスト
性能のよい液晶表示装置を提供することができる。
液晶表示素子の光利用効率を劣化させる主要因の一つで
ある開口率が悪く（小さく）てもその影響をほとんど受
けることの無い、見かけ上開口率の高い、すなわち、明
るい画像情報の得られる液晶表示素子を提供すると共に
液晶面への入射光線の平行度を向上させてコントラスト
性能のよい液晶表示装置を提供することができる。
【図１】本発明の第１実施例に係る液晶表示素子の断面
図である。
図である。
【図２】図１の平板マイクロレンズアレイを模式的に示
す外観斜視図である。
す外観斜視図である。
【図３】図１の平板マイクロレンズアレイを模式的に示
す部分断面図である。
す部分断面図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る液晶表示素子の要部
断面図である。
断面図である。
【図５】本発明の第１、第２実施例に係る液晶表示素子
を用いた本発明の第１実施例に係る液晶表示装置及び投
写型液晶表示装置の構成説明図である。
を用いた本発明の第１実施例に係る液晶表示装置及び投
写型液晶表示装置の構成説明図である。
【図６】本発明の第１、第２実施例に係る液晶表示素子
を用いた本発明の第２実施例に係る液晶表示装置の構成
説明図である。
を用いた本発明の第２実施例に係る液晶表示装置の構成
説明図である。
【図７】従来技術の課題を説明する液晶表示素子の概略
断面図である。
断面図である。
【図８】従来技術の課題を説明する液晶表示素子の概略
断面図である。
断面図である。
１，１…平板マイクロレンズアレイ、 １ａ，１ｂ…単位レンズ部、 ２…遮光部、 ３…カラーフィルター、 ４…透明電極、 ５…液晶、 ６…透明基板、 ７…スイッチング素子、 ８…偏光板、 ９…液晶表示素子、 １０…入射光線、 １１…出射光線、 １２…光源、 １３…凹面鏡、 １４…集光レンズ群、 １５…拡散板、 １６…ビデオ・クロマ処理回路、 １７…ＲＧＢ出力回路、 １８…Ｘドライバー、 １９…Ｙドライバー、 ２０…同期処理回路、 ２１…コントローラ、 ２２…投射レンズ、 ２３…スクリーン、 ２４…赤外カットフィルタ、 ２５…ダイクロイックミラー、 ２６…全反射ミラー、 ２７…Ｂ反射面、 ２８…Ｒ反射面、 ２９…ダイクロイックプリズム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 太志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像メディア研究所内
Claims (8)
- 【請求項１】一対の透明基板間に液晶を注入し、該液晶
の電気光学効果により画像情報を表示する透過型の液晶
表示素子において、 光源から放射された光線が入射する側の透明基板を平板
マイクロレンズアレイ（１）により構成すると共に、該
平板マイクロレンズアレイは正の屈折率を有するマイク
ロレンズと負の屈折率を有するマイクロレンズとが光軸
上に配置されており各々の単位レンズ部（１ａ）（１
ｂ）が液晶の画素配列と同一配列で配置されるように構
成したことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項２】一対の透明基板間に液晶を注入し、該液晶
の電気光学効果により画像情報を表示する透過型の液晶
表示素子において、 光源から放射された光線が入射する側の透明基板を平板
マイクロレンズアレイ（１）を密着した基板により構成
すると共に、該平板マイクロレンズアレイは正の屈折率
を有するマイクロレンズと負の屈折率を有するマイクロ
レンズとが光軸上に配置されており各々の単位レンズ部
（１ａ）（１ｂ）が液晶の画素配列と同一配列で配置さ
れるように構成したことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項３】請求項１又は請求項２において、平板マイ
クロレンズアレイ（１）として屈折率Ｎ0の基板の光源
から放射された光線が入射する側に該屈折率Ｎ0と異な
る屈折率Ｎ1の領域を周期性を持って形成し、出射側に
該屈折率Ｎ0，Ｎ1と異なる屈折率Ｎ2の領域を周期性を
持って形成して成る２元マトリクス状の屈折率分布型平
板マイクロレンズアレイを用いたことを特徴とする液晶
表示素子。 - 【請求項４】請求項３において、屈折率Ｎ0，Ｎ1，Ｎ2
が下記条件式を満たすことを特徴とする液晶表示素子。 Ｎ1〉Ｎ0〉Ｎ2 ………………………（１） - 【請求項５】請求項１又は請求項２において、平板マイ
クロレンズアレイ（１）を正の屈折率を有する平板マイ
クロレンズアレイと負の屈折率を有する平板マイクロレ
ンズアレイの２枚により構成したことを特徴とする液晶
表示素子。 - 【請求項６】請求項５において、平板マイクロレンズア
レイ（１）として屈折率Ｎ0の基板内に該屈折率Ｎ0と異
なる屈折率Ｎ1の領域を周期性を持って形成して成る２
元マトリクス状の屈折率分布型平板マイクロレンズアレ
イを用いたことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項７】請求項１から請求項６のいずれか１項に記
載の液晶表示素子をライトバルブとして用い、少なくと
も該液晶表示素子（９）と照明光学系とで構成されるこ
とを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項８】請求項１から請求項６のいずれか１項に記
載の液晶表示素子をライトバルブとして用い、少なくと
も該液晶表示素子（９）と照明光学系と投写光学系とで
構成されることを特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6147388A JPH0815687A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 液晶表示素子およびこれを用いた液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6147388A JPH0815687A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 液晶表示素子およびこれを用いた液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815687A true JPH0815687A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15429138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6147388A Pending JPH0815687A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 液晶表示素子およびこれを用いた液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815687A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5990992A (en) * | 1997-03-18 | 1999-11-23 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Image display device with plural planar microlens arrays |
| JP2001022284A (ja) * | 1999-07-12 | 2001-01-26 | Seiko Epson Corp | 電気光学装置およびその製造方法ならびに投射型表示装置 |
| US6618200B2 (en) | 2000-04-25 | 2003-09-09 | Seiko Epson Corporation | System and method for providing a substrate having micro-lenses |
| CN106932954A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-07-07 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示装置及其制作方法 |
-
1994
- 1994-06-29 JP JP6147388A patent/JPH0815687A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5990992A (en) * | 1997-03-18 | 1999-11-23 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Image display device with plural planar microlens arrays |
| JP2001022284A (ja) * | 1999-07-12 | 2001-01-26 | Seiko Epson Corp | 電気光学装置およびその製造方法ならびに投射型表示装置 |
| US6618200B2 (en) | 2000-04-25 | 2003-09-09 | Seiko Epson Corporation | System and method for providing a substrate having micro-lenses |
| US6850368B2 (en) | 2000-04-25 | 2005-02-01 | Seiko Epson Corporation | System and method for providing a substrate having micro-lenses |
| US7006296B2 (en) | 2000-04-25 | 2006-02-28 | Seiko Epson Corporation | System and method for providing a substrate having micro-lenses |
| US7054066B2 (en) | 2000-04-25 | 2006-05-30 | Seiko Epson Corporation | Projection display device having micro-lenses |
| CN106932954A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-07-07 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示装置及其制作方法 |
| WO2018205992A1 (zh) * | 2017-05-12 | 2018-11-15 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示装置及其制作方法 |
| US10962832B2 (en) | 2017-05-12 | 2021-03-30 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Display device and method for fabricating the same |
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