JP3274244B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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- JP3274244B2 JP3274244B2 JP22089093A JP22089093A JP3274244B2 JP 3274244 B2 JP3274244 B2 JP 3274244B2 JP 22089093 A JP22089093 A JP 22089093A JP 22089093 A JP22089093 A JP 22089093A JP 3274244 B2 JP3274244 B2 JP 3274244B2
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133621—Illuminating devices providing coloured light
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータのディス
プレイや小型テレビに用いられる薄型軽量の表示装置と
して液晶表示装置が多用されている。また、要求が高ま
っている壁掛けテレビやデスクトップ型コンピュータの
ディスプレイにも、液晶表示装置を適用することが考え
られている。
プレイや小型テレビに用いられる薄型軽量の表示装置と
して液晶表示装置が多用されている。また、要求が高ま
っている壁掛けテレビやデスクトップ型コンピュータの
ディスプレイにも、液晶表示装置を適用することが考え
られている。
【０００３】従来のカラー表示ディスプレイでは、図１
５に示すようにアレイ基板２４１に対向させた対向基板
２４８に、透過波長以外の光を吸収する吸収型のカラー
フィルタ２４７を設けていた。このために、光に含まれ
るＲ、Ｇ、Ｂ成分のうちのいずれかしか利用できず、光
の利用効率が１／３に低下していた。
５に示すようにアレイ基板２４１に対向させた対向基板
２４８に、透過波長以外の光を吸収する吸収型のカラー
フィルタ２４７を設けていた。このために、光に含まれ
るＲ、Ｇ、Ｂ成分のうちのいずれかしか利用できず、光
の利用効率が１／３に低下していた。
【０００４】特に、携帯用のコンピュータのディスプレ
イでは電池動作の駆動時間を長くする要請があるため、
ディスプレイの光利用効率を向上させることが重要であ
る。また、吸収型のカラーフィルタは、Ｒ，Ｇ，Ｂを形
成するために多数の工程を必要とし、コストが高いとい
う問題があった。
イでは電池動作の駆動時間を長くする要請があるため、
ディスプレイの光利用効率を向上させることが重要であ
る。また、吸収型のカラーフィルタは、Ｒ，Ｇ，Ｂを形
成するために多数の工程を必要とし、コストが高いとい
う問題があった。
【０００５】一方、投射型の液晶ディスプレイでは、光
の利用効率を良くするためにダイクロイックミラーによ
り光をＲ、Ｇ、Ｂ成分に分解し、３枚の液晶ディスプレ
イにより各色ごとに表示制御し、その後で再び３原色を
合成していた。このために、ディスプレイおよび光学系
が３組必要となるなど構成が複雑となり、装置の価格が
高くなるという問題点があった。
の利用効率を良くするためにダイクロイックミラーによ
り光をＲ、Ｇ、Ｂ成分に分解し、３枚の液晶ディスプレ
イにより各色ごとに表示制御し、その後で再び３原色を
合成していた。このために、ディスプレイおよび光学系
が３組必要となるなど構成が複雑となり、装置の価格が
高くなるという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
カラー表示機能を有する液晶表示装置では、吸収型のカ
ラーフィルタにより光の利用効率が低下するという問題
点があった。
カラー表示機能を有する液晶表示装置では、吸収型のカ
ラーフィルタにより光の利用効率が低下するという問題
点があった。
【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、光利用効率を向上させた液晶表示装
置を提供することを目的とする。
されたものであり、光利用効率を向上させた液晶表示装
置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の液晶表示装置は外部から入射する光を集光
する集光手段と、この集光手段により集光された光を複
数の波長成分に分光する分光手段と、この分光手段によ
り分光された各波長成分の光に対して変調を施す液晶層
と、この液晶層を透過した光を反射させて液晶層に入射
させる反射手段とを備えたことを特徴とする。
に、本発明の液晶表示装置は外部から入射する光を集光
する集光手段と、この集光手段により集光された光を複
数の波長成分に分光する分光手段と、この分光手段によ
り分光された各波長成分の光に対して変調を施す液晶層
と、この液晶層を透過した光を反射させて液晶層に入射
させる反射手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】本発明においては、集光手段により集光さ
れた光をそれぞれほぼ平行光に変換して分光手段に導く
手段をさらに有していてもよい。
れた光をそれぞれほぼ平行光に変換して分光手段に導く
手段をさらに有していてもよい。
【００１０】分光手段は、例えば集光手段により集光さ
れた光のうち、赤の成分を液晶層の三原色画素のうちの
赤画素領域方向に透過させ、緑及び青の成分を反射させ
る第１の干渉フィルタと、この第１の干渉フィルタによ
り反射された緑及び青の成分のうち緑の成分を液晶層の
三原色画素のうちの緑画素領域方向に反射させ、青の成
分を透過させる第２の干渉フィルタと、この第２の干渉
フィルタにより反射された青の成分を液晶層の三原色画
素のうちの青画素領域方向に反射させるミラーとにより
構成される。
れた光のうち、赤の成分を液晶層の三原色画素のうちの
赤画素領域方向に透過させ、緑及び青の成分を反射させ
る第１の干渉フィルタと、この第１の干渉フィルタによ
り反射された緑及び青の成分のうち緑の成分を液晶層の
三原色画素のうちの緑画素領域方向に反射させ、青の成
分を透過させる第２の干渉フィルタと、この第２の干渉
フィルタにより反射された青の成分を液晶層の三原色画
素のうちの青画素領域方向に反射させるミラーとにより
構成される。
【００１１】
【作用】このように、本発明では光源からの光を光束の
１／３以下の範囲に集光した後にＲＧＢに分光し、各波
長の光をそれぞれ液晶層で変調するので、従来のカラー
フィルタを用いた方式よりも光の利用率を約３倍向上で
きる。
１／３以下の範囲に集光した後にＲＧＢに分光し、各波
長の光をそれぞれ液晶層で変調するので、従来のカラー
フィルタを用いた方式よりも光の利用率を約３倍向上で
きる。
【００１２】従って、本発明によれば、高輝度、低消費
電力、低コストのカラー液晶表示装置を実現することが
できる。
電力、低コストのカラー液晶表示装置を実現することが
できる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。なお、以下の説明で、場合によ
って、赤、緑、および青のことを、それぞれＲ、Ｇ、お
よびＢと略記する。
ながら詳細に説明する。なお、以下の説明で、場合によ
って、赤、緑、および青のことを、それぞれＲ、Ｇ、お
よびＢと略記する。
【００１４】＜第１の実施例＞ 図１に、本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図を示す。本実施例の液晶表示装置では、
図１のようにディスプレイ表面に、外部からの入射光１
を集光するための凸レンズアレイ１１を設ける。凸レン
ズアレイ１１における各レンズの幅Ｌは、ＲＧＢ画素の
１セット分の幅にほぼ等しくなるように形成する。各レ
ンズの形状は、図２に示すように縦方向（図１の紙面に
対して垂直方向）には直線状に連なった蒲鉾状でも良
い。あるいは、図３に示すように各レンズを各画素に対
応するような形で横方向にも分離して形成してもよい
が、この場合には各レンズの縦方向の幅は画素の縦方向
の幅より小さく設定するのが好ましい。
部の概略断面図を示す。本実施例の液晶表示装置では、
図１のようにディスプレイ表面に、外部からの入射光１
を集光するための凸レンズアレイ１１を設ける。凸レン
ズアレイ１１における各レンズの幅Ｌは、ＲＧＢ画素の
１セット分の幅にほぼ等しくなるように形成する。各レ
ンズの形状は、図２に示すように縦方向（図１の紙面に
対して垂直方向）には直線状に連なった蒲鉾状でも良
い。あるいは、図３に示すように各レンズを各画素に対
応するような形で横方向にも分離して形成してもよい
が、この場合には各レンズの縦方向の幅は画素の縦方向
の幅より小さく設定するのが好ましい。
【００１５】ここで、液晶セル１４に入射する光束を上
部から見た様子を図２および図３に示す。蒲鉾型のレン
ズアレイを用いた場合には、図２のように光束３１Ｒ，
３１Ｇ，３１Ｂが画素中央部を縦に結ばれる。一方、分
離型のレンズアレイを用いた場合には、図３のように光
束３１Ｒ´，３１Ｇ´，３１Ｂ´は、各画素の中央を通
過する。なお、図２および図３において、７ａはゲート
線、７ｂは信号線、７ｃはＴＦＴを示す。表示電極の周
囲をブラックマトリックスで覆うことも可能である。
部から見た様子を図２および図３に示す。蒲鉾型のレン
ズアレイを用いた場合には、図２のように光束３１Ｒ，
３１Ｇ，３１Ｂが画素中央部を縦に結ばれる。一方、分
離型のレンズアレイを用いた場合には、図３のように光
束３１Ｒ´，３１Ｇ´，３１Ｂ´は、各画素の中央を通
過する。なお、図２および図３において、７ａはゲート
線、７ｂは信号線、７ｃはＴＦＴを示す。表示電極の周
囲をブラックマトリックスで覆うことも可能である。
【００１６】一方、凸レンズアレイ１１の下部には、集
光された光２を平行光３に戻すための凹レンズアレイ１
２を設ける。この時の光束の幅Ｌ′は、単位画素の横方
向の幅より小さくするのが好ましい。
光された光２を平行光３に戻すための凹レンズアレイ１
２を設ける。この時の光束の幅Ｌ′は、単位画素の横方
向の幅より小さくするのが好ましい。
【００１７】各レンズアレイ１１，１２は、ガラスで形
成しても良いし、プラスチックを用いれば一体形成して
も良い。また、凸レンズアレイ１１については屈折率の
大きいプラスチックやガラスと空気の組み合わせで形成
しても良く、屈折率の大きいプラスチックと屈折率の小
さいプラスチックの組み合わせで形成しても良い。凹レ
ンズアレイ１２については、その逆の組み合わせで形成
しても良い。
成しても良いし、プラスチックを用いれば一体形成して
も良い。また、凸レンズアレイ１１については屈折率の
大きいプラスチックやガラスと空気の組み合わせで形成
しても良く、屈折率の大きいプラスチックと屈折率の小
さいプラスチックの組み合わせで形成しても良い。凹レ
ンズアレイ１２については、その逆の組み合わせで形成
しても良い。
【００１８】次に、凹レンズアレイ１２の下には、入射
する平行光のＲ成分のみを透過し、他の波長の光を反射
させる干渉フィルタ１３Ｒを４５°に傾けて設けてあ
る。また、同様にＢ成分のみを透過し、他の波長の光を
反射させる干渉フィルタ１３Ｇ、および単純ミラーまた
は赤外透過フィルタからなる干渉フィルタ１３Ｂを４５
°に傾けて設けてある。
する平行光のＲ成分のみを透過し、他の波長の光を反射
させる干渉フィルタ１３Ｒを４５°に傾けて設けてあ
る。また、同様にＢ成分のみを透過し、他の波長の光を
反射させる干渉フィルタ１３Ｇ、および単純ミラーまた
は赤外透過フィルタからなる干渉フィルタ１３Ｂを４５
°に傾けて設けてある。
【００１９】図１に示されるように、干渉フィルタアレ
イ１３（干渉フィルタ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ）は、鋸
歯状に形成したガラスまたは透明有機材料からなる透明
材料層８の４５度の各面にフィルタ要素やミラーを蒸着
などによって形成して構成される。個々のフィルタ要素
やミラーの水平幅Ｈは、単位画素の幅とほぼ同じとす
る。
イ１３（干渉フィルタ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ）は、鋸
歯状に形成したガラスまたは透明有機材料からなる透明
材料層８の４５度の各面にフィルタ要素やミラーを蒸着
などによって形成して構成される。個々のフィルタ要素
やミラーの水平幅Ｈは、単位画素の幅とほぼ同じとす
る。
【００２０】各干渉フィルタ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの
下部には、透明材料層５を介してガラス基板１０上に設
けた液晶セル１４が配設され、各干渉フィルタ１３Ｒ、
１３Ｇ、１３Ｂの直下に液晶セル１４のＩＴＯ電極９が
配置されている。なお、図１では液晶セル１４の詳細な
構成は省略してあるが、例えば図示しない偏光板につい
ては液晶セルの上下または上に設けれる。また、ガラス
基板１０の下方には反射板１５を設けてある。
下部には、透明材料層５を介してガラス基板１０上に設
けた液晶セル１４が配設され、各干渉フィルタ１３Ｒ、
１３Ｇ、１３Ｂの直下に液晶セル１４のＩＴＯ電極９が
配置されている。なお、図１では液晶セル１４の詳細な
構成は省略してあるが、例えば図示しない偏光板につい
ては液晶セルの上下または上に設けれる。また、ガラス
基板１０の下方には反射板１５を設けてある。
【００２１】以上のような構成において、外部から入射
した光は、凸レンズアレイ１１によって集光された後、
凹レンズアレイ１２によって平行光に戻され、Ｒ透過干
渉フィルタ１３Ｒに入射する。このＲ透過干渉フィルタ
１３Ｒにおいて入射光のＲ成分は透過した後、透明材料
層５を通して液晶セル１４に入射し、また、Ｇ成分とＢ
成分は反射して次のＢ透過干渉フィルタ１３Ｇに入射す
る。Ｂ透過干渉フィルタ１３Ｇでは、Ｇ成分が反射して
透明材料層５を通して液晶セル１４に入射する。Ｂ透過
干渉フィルタ１３Ｇを透過したＢ成分は、単純ミラーま
たは赤外透過フィルタによる干渉フィルタ１３Ｂによっ
て反射され、液晶セル１４に入射する。
した光は、凸レンズアレイ１１によって集光された後、
凹レンズアレイ１２によって平行光に戻され、Ｒ透過干
渉フィルタ１３Ｒに入射する。このＲ透過干渉フィルタ
１３Ｒにおいて入射光のＲ成分は透過した後、透明材料
層５を通して液晶セル１４に入射し、また、Ｇ成分とＢ
成分は反射して次のＢ透過干渉フィルタ１３Ｇに入射す
る。Ｂ透過干渉フィルタ１３Ｇでは、Ｇ成分が反射して
透明材料層５を通して液晶セル１４に入射する。Ｂ透過
干渉フィルタ１３Ｇを透過したＢ成分は、単純ミラーま
たは赤外透過フィルタによる干渉フィルタ１３Ｂによっ
て反射され、液晶セル１４に入射する。
【００２２】液晶セル１４は、入射したＲＧＢの各波長
成分に対する透過率が制御される。液晶セル１４を透過
したＲＧＢの各波長成分の光は、ガラス基板１０を透過
した後、反射板１５によって反射される。この反射板１
５で反射された各波長成分の光は、反射板１５への入射
経路と逆の経路、即ち、液晶セル１４、各アレイ１３
Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ、凹レンズ１２、凸レンズ１１の順
に通過して外部に出射され、この外部に出射された光が
画像として認識される。
成分に対する透過率が制御される。液晶セル１４を透過
したＲＧＢの各波長成分の光は、ガラス基板１０を透過
した後、反射板１５によって反射される。この反射板１
５で反射された各波長成分の光は、反射板１５への入射
経路と逆の経路、即ち、液晶セル１４、各アレイ１３
Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ、凹レンズ１２、凸レンズ１１の順
に通過して外部に出射され、この外部に出射された光が
画像として認識される。
【００２３】ここで、光束１は液晶セル１４に対して垂
直に入射させるように構成する方が反射光が入射時と同
じ場所を通過するために、光束の分布の変動が少ないの
で好ましいが、完全に垂直でなく、多少はずれていても
ほぼ同じ効果が得られる。
直に入射させるように構成する方が反射光が入射時と同
じ場所を通過するために、光束の分布の変動が少ないの
で好ましいが、完全に垂直でなく、多少はずれていても
ほぼ同じ効果が得られる。
【００２４】液晶セル１４は、透明なモードであればア
クティブマトリックスでも良いし、単純マトリックスで
も良い。また、液晶表示装置の用途は直視型のディスプ
レイでも良いし、投射型のディスプレイでも良い。この
液晶表示装置により画像化され外部に照射される光に色
が付くことを問題としない場合は、ＴＮ以外の液晶表示
モードを用いても良い。なお、本発明を透過モードの液
晶表示装置に適用する場合は、本実施例の液晶表示装置
において、反射板１５を省いて光を透過させるように構
成を変更するだけで良い。
クティブマトリックスでも良いし、単純マトリックスで
も良い。また、液晶表示装置の用途は直視型のディスプ
レイでも良いし、投射型のディスプレイでも良い。この
液晶表示装置により画像化され外部に照射される光に色
が付くことを問題としない場合は、ＴＮ以外の液晶表示
モードを用いても良い。なお、本発明を透過モードの液
晶表示装置に適用する場合は、本実施例の液晶表示装置
において、反射板１５を省いて光を透過させるように構
成を変更するだけで良い。
【００２５】このように本実施例では、光源からの光を
光束の１／３以下の範囲に集光した後にＲＧＢの各波長
成分に分光し、各波長成分の光をそれぞれ液晶セル１４
で変調した後、反射板１５で反射させてから入射光と逆
の光路を辿らせ、集光した後に表示光として利用する
か、あるいは反射させないで透過モードで利用すること
により、光源からの可視光全てを利用することができ、
従来のカラーフィルタを用いた方式よりも光の利用率を
約３倍向上できる。また、ＴＮ液晶を用いる場合には光
の入射角が垂直に近づくために視野角依存性が小さくな
る。
光束の１／３以下の範囲に集光した後にＲＧＢの各波長
成分に分光し、各波長成分の光をそれぞれ液晶セル１４
で変調した後、反射板１５で反射させてから入射光と逆
の光路を辿らせ、集光した後に表示光として利用する
か、あるいは反射させないで透過モードで利用すること
により、光源からの可視光全てを利用することができ、
従来のカラーフィルタを用いた方式よりも光の利用率を
約３倍向上できる。また、ＴＮ液晶を用いる場合には光
の入射角が垂直に近づくために視野角依存性が小さくな
る。
【００２６】＜第２の実施例＞ 次に、本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置につい
て説明する。図４に、本実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図を示す。
て説明する。図４に、本実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図を示す。
【００２７】本実施例の液晶表示装置では、第１の実施
例と同様に、図４のようにディスプレイ表面に凸レンズ
アレイ１１を設け、その下に凹レンズアレイ１２を設け
る。なお、各レンズアレイ１１，１２は、前述した図１
のものと同様であるので、ここでは詳細な説明は省略す
る。
例と同様に、図４のようにディスプレイ表面に凸レンズ
アレイ１１を設け、その下に凹レンズアレイ１２を設け
る。なお、各レンズアレイ１１，１２は、前述した図１
のものと同様であるので、ここでは詳細な説明は省略す
る。
【００２８】次に、凹レンズアレイ１２の下には分光用
のプリズムアレイ１６1，１６2を設ける。図中の１６3
の部分は、エアーギャップあるいは低屈折の透明材料に
すると好ましい。プリズムは単一の構成でも良いが、光
線の方向を基板に垂直に近ずけるために図のように２つ
以上を組み合わせるのが望ましい。後者の場合、プリズ
ムを組み合わせる際には、スペーサを設けるなどの方法
によりエアーギャップ６を設けても良いし、接着剤など
で密着させても良い。
のプリズムアレイ１６1，１６2を設ける。図中の１６3
の部分は、エアーギャップあるいは低屈折の透明材料に
すると好ましい。プリズムは単一の構成でも良いが、光
線の方向を基板に垂直に近ずけるために図のように２つ
以上を組み合わせるのが望ましい。後者の場合、プリズ
ムを組み合わせる際には、スペーサを設けるなどの方法
によりエアーギャップ６を設けても良いし、接着剤など
で密着させても良い。
【００２９】プリズム１６1，１６2によりＲＧＢに分光
された光は、ガラス透明材料層５の下部に設けられたプ
リズム１７（１７Ｒ，１７Ｂ）によりほぼガラス基板４
に垂直に向きを変えられ、液晶セル１４に入射する。液
晶セル１４は入射したＲＧＢの各波長成分に対する透過
率が制御される。液晶セル１４を透過したＲＧＢの各波
長成分の光は、ガラス基板１０を透過した後、反射板１
５によって反射され、この反射した光は入射時との逆の
経路、即ち液晶セル１４、プリズム１６2，１６1、凹レ
ンズ１２、凸レンズ１１の順に通過して外部に出射され
る。
された光は、ガラス透明材料層５の下部に設けられたプ
リズム１７（１７Ｒ，１７Ｂ）によりほぼガラス基板４
に垂直に向きを変えられ、液晶セル１４に入射する。液
晶セル１４は入射したＲＧＢの各波長成分に対する透過
率が制御される。液晶セル１４を透過したＲＧＢの各波
長成分の光は、ガラス基板１０を透過した後、反射板１
５によって反射され、この反射した光は入射時との逆の
経路、即ち液晶セル１４、プリズム１６2，１６1、凹レ
ンズ１２、凸レンズ１１の順に通過して外部に出射され
る。
【００３０】本実施例においても、光束１は液晶セル１
４に対して垂直に入射させるように構成する方が反射光
が入射時と同じ場所を通過するために、光束の分布の変
動が少ないので好ましいが、完全に垂直でなく、多少は
ずれていてもほぼ同じ効果が得られる。光束を液晶セル
１４に垂直にするためにプリズム１６2，１６1に代えて
レンズやミラーを用いても良い。
４に対して垂直に入射させるように構成する方が反射光
が入射時と同じ場所を通過するために、光束の分布の変
動が少ないので好ましいが、完全に垂直でなく、多少は
ずれていてもほぼ同じ効果が得られる。光束を液晶セル
１４に垂直にするためにプリズム１６2，１６1に代えて
レンズやミラーを用いても良い。
【００３１】液晶セル１４は、透明なモードであればア
クティブマトリックスでも良いし、単純マトリックスで
も良い。また、液晶表示装置の用途は直視型のディスプ
レイでも良いし、投射型のディスプレイでも良い。この
液晶表示装置により画像化され外部に照射される光に色
が付くことを問題としない場合は、ＴＮ以外の液晶表示
モードを用いても良い。
クティブマトリックスでも良いし、単純マトリックスで
も良い。また、液晶表示装置の用途は直視型のディスプ
レイでも良いし、投射型のディスプレイでも良い。この
液晶表示装置により画像化され外部に照射される光に色
が付くことを問題としない場合は、ＴＮ以外の液晶表示
モードを用いても良い。
【００３２】また、透過モードの液晶表示装置に適用す
る場合は、本実施例の液晶表示装置において、反射板１
５を省いて光を透過させるように構成を変更すれば良
い。
る場合は、本実施例の液晶表示装置において、反射板１
５を省いて光を透過させるように構成を変更すれば良
い。
【００３３】＜第３の実施例＞ 次に、本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置につい
て説明する。図５に、本実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図を示す。なお、図５では、３画素分に対
応する部分のみを示している。
て説明する。図５に、本実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図を示す。なお、図５では、３画素分に対
応する部分のみを示している。
【００３４】本実施例の液晶表示装置では、第１の実施
例と同様に、図５のようにディスプレイ表面に凸レンズ
アレイ１１を設け、その下に凹レンズのアレイ１２を同
様に設ける。なお、各レンズアレイ１１，１２は、前述
した図１のものと同様であるので、ここでは詳細な説明
は省略する。
例と同様に、図５のようにディスプレイ表面に凸レンズ
アレイ１１を設け、その下に凹レンズのアレイ１２を同
様に設ける。なお、各レンズアレイ１１，１２は、前述
した図１のものと同様であるので、ここでは詳細な説明
は省略する。
【００３５】凹レンズアレイ１２の下には、分光用の回
折格子１８を形成する。この回折格子１８はプラスチッ
クで形成してもよいし、ガラスで形成しても良い。回折
格子１８によりＲＧＢに分光された光は、透明材料層５
の下部に設けられたプリズム１９（１９Ｒ，１９Ｇ，１
９Ｂ）によりほ基板１０に垂直に向きを変えられ、液晶
セル１４に入射する。液晶セル１４は、入射したＲＧＢ
の各波長成分に対する透過率が制御される。液晶セル１
４を透過したＲＧＢの各波長成分の光は、ガラス基板１
０を透過した後、反射板１５によって反射され、この反
射した光は入射時との逆の経路、即ち液晶セル１４、回
折格子１８、凹レンズ１２、凸レンズ１１の順に通過し
て外部に出射される。従って、本実施例によっても前述
の実施例と同様の効果が得られる。
折格子１８を形成する。この回折格子１８はプラスチッ
クで形成してもよいし、ガラスで形成しても良い。回折
格子１８によりＲＧＢに分光された光は、透明材料層５
の下部に設けられたプリズム１９（１９Ｒ，１９Ｇ，１
９Ｂ）によりほ基板１０に垂直に向きを変えられ、液晶
セル１４に入射する。液晶セル１４は、入射したＲＧＢ
の各波長成分に対する透過率が制御される。液晶セル１
４を透過したＲＧＢの各波長成分の光は、ガラス基板１
０を透過した後、反射板１５によって反射され、この反
射した光は入射時との逆の経路、即ち液晶セル１４、回
折格子１８、凹レンズ１２、凸レンズ１１の順に通過し
て外部に出射される。従って、本実施例によっても前述
の実施例と同様の効果が得られる。
【００３６】本実施例においても、光束１は液晶セル１
４に対して垂直に入射させるように構成する方が反射光
が入射時と同じ場所を通過するために、光束の分布の変
動が少ないので好ましいが、完全に垂直でなく、多少は
ずれていてもほぼ同じ効果が得られる。光束を液晶セル
１４に垂直にするためにプリズム１６2，１６1に代えて
レンズやミラーを用いても良い。
４に対して垂直に入射させるように構成する方が反射光
が入射時と同じ場所を通過するために、光束の分布の変
動が少ないので好ましいが、完全に垂直でなく、多少は
ずれていてもほぼ同じ効果が得られる。光束を液晶セル
１４に垂直にするためにプリズム１６2，１６1に代えて
レンズやミラーを用いても良い。
【００３７】液晶セル１４は、透明なモードであればア
クティブマトリックスでも良いし、単純マトリックスで
も良い。また、液晶表示装置の用途は直視型のディスプ
レイでも良いし、投射型のディスプレイでも良い。この
液晶表示装置により画像化され外部に照射される光に色
が付くことを問題としない場合は、ＴＮ以外の液晶表示
モードを用いても良い。また、透過モードの液晶表示装
置に適用する場合は、本実施例の液晶表示装置におい
て、反射板１５を省いて光を透過させるように構成を変
更すれば良い。
クティブマトリックスでも良いし、単純マトリックスで
も良い。また、液晶表示装置の用途は直視型のディスプ
レイでも良いし、投射型のディスプレイでも良い。この
液晶表示装置により画像化され外部に照射される光に色
が付くことを問題としない場合は、ＴＮ以外の液晶表示
モードを用いても良い。また、透過モードの液晶表示装
置に適用する場合は、本実施例の液晶表示装置におい
て、反射板１５を省いて光を透過させるように構成を変
更すれば良い。
【００３８】＜第４の実施例＞ 次に、本発明の第４の実施例に係る液晶表示装置につい
て説明する。図６に、本実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図を示す。
て説明する。図６に、本実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図を示す。
【００３９】本実施例は、第３の実施例（図５）と類似
の構成を有するが、図５のようにディスプレイ表面に凸
レンズアレイ１１および凹レンズのアレイ１２や分光用
の回折格子１８を形成する代わりに、回折格子２０が回
折光を集光するように凹状に形成されている点に特徴が
ある。
の構成を有するが、図５のようにディスプレイ表面に凸
レンズアレイ１１および凹レンズのアレイ１２や分光用
の回折格子１８を形成する代わりに、回折格子２０が回
折光を集光するように凹状に形成されている点に特徴が
ある。
【００４０】この回折格子２０によりＲＧＢに分光され
た光は、透明材料層５の下部に設けられた変形レンズ２
１（２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ）により垂直に近い光束に
変換されガラス基板４に垂直に向けられる。そして、液
晶セル１４に入射した光はＲＧＢの波長の透過率を制御
される。液晶セル１４を透過した光が表示に用いられ
る。
た光は、透明材料層５の下部に設けられた変形レンズ２
１（２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ）により垂直に近い光束に
変換されガラス基板４に垂直に向けられる。そして、液
晶セル１４に入射した光はＲＧＢの波長の透過率を制御
される。液晶セル１４を透過した光が表示に用いられ
る。
【００４１】液晶セル１４の下部に反射板を設けること
によって、反射型の表示装置として用いることができ
る。この場合、反射板で反射した光は入射光と逆の経
路、すなわち液晶セル１４、変形レンズ２１Ｒ，２１
Ｇ，２１Ｂ、凹レンズの順に通過して外部に出射され
る。
によって、反射型の表示装置として用いることができ
る。この場合、反射板で反射した光は入射光と逆の経
路、すなわち液晶セル１４、変形レンズ２１Ｒ，２１
Ｇ，２１Ｂ、凹レンズの順に通過して外部に出射され
る。
【００４２】本実施例においても、光束１は液晶セル１
４に対して垂直に入射させるように構成する方が反射光
が入射時と同じ場所を通過するために、光束の分布の変
動が少ないので好ましいが、完全に垂直でなく、多少は
ずれていてもほぼ同じ効果が得られる。
４に対して垂直に入射させるように構成する方が反射光
が入射時と同じ場所を通過するために、光束の分布の変
動が少ないので好ましいが、完全に垂直でなく、多少は
ずれていてもほぼ同じ効果が得られる。
【００４３】液晶セル１４は、透明なモードであればア
クティブマトリックスでも良いし、単純マトリックスで
も良い。また、液晶表示装置の用途は直視型のディスプ
レイでも良いし、投射型のディスプレイでも良い。この
液晶表示装置により画像化され外部に照射される光に色
が付くことを問題としない場合は、ＴＮ以外の液晶表示
モードを用いても良い。
クティブマトリックスでも良いし、単純マトリックスで
も良い。また、液晶表示装置の用途は直視型のディスプ
レイでも良いし、投射型のディスプレイでも良い。この
液晶表示装置により画像化され外部に照射される光に色
が付くことを問題としない場合は、ＴＮ以外の液晶表示
モードを用いても良い。
【００４４】本実施例のような構成を採用しても、前述
した実施例と同様の効果が得られるとともに、特に本実
施例では凹レンズ及びプリズムが必要でないため、より
簡単で低価格の液晶ディスプレイが実現できるという利
点がある。なお、より屈折率の大きいガラスの代わりに
第３の実施例のようにプリズムを用いて平行光線に変換
してもよい。
した実施例と同様の効果が得られるとともに、特に本実
施例では凹レンズ及びプリズムが必要でないため、より
簡単で低価格の液晶ディスプレイが実現できるという利
点がある。なお、より屈折率の大きいガラスの代わりに
第３の実施例のようにプリズムを用いて平行光線に変換
してもよい。
【００４５】＜第５の実施例＞ 次に、本発明の第５の実施例に係る液晶表示装置につい
て説明する。図７に、本実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図を示す。
て説明する。図７に、本実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図を示す。
【００４６】本実施例は、第４の実施例（図６）とほぼ
同様の構成を有するが、図７に示すように、図６の変形
レンズ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの代わりに、より屈折率
の大きい透明基板２２によりＲＧＢに分光された光を垂
直に近い光束に変換してほぼ基板に垂直な光束に変換し
たものである。このように構成しても、同様の効果が得
られるとともに、構造が簡略化されるので、その分製造
工程が容易になるという利点がある。
同様の構成を有するが、図７に示すように、図６の変形
レンズ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの代わりに、より屈折率
の大きい透明基板２２によりＲＧＢに分光された光を垂
直に近い光束に変換してほぼ基板に垂直な光束に変換し
たものである。このように構成しても、同様の効果が得
られるとともに、構造が簡略化されるので、その分製造
工程が容易になるという利点がある。
【００４７】＜第６の実施例＞ 次に、本発明の第６の実施例に係る液晶表示装置につい
て説明する。図８に、本実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図を示す。
て説明する。図８に、本実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図を示す。
【００４８】本実施例では、第２の実施例（図４）にお
いて凸レンズ１２で集光した光を凹レンズで平行光に戻
さずにそのまま分光し、セル基板４１で反射する際に凹
ミラー２３（２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ）で元の光軸に戻
るように反射するように構成したものである。この凹ミ
ラー２３は画素電極４５または対向基板の共通電極を兼
ねても良いし、下側基板４１の下部に表示用の電極とは
別に設けても良い。なお、同様の構成が他の分光法を用
いた各実施例に対しても適用できるのは明かである。
いて凸レンズ１２で集光した光を凹レンズで平行光に戻
さずにそのまま分光し、セル基板４１で反射する際に凹
ミラー２３（２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ）で元の光軸に戻
るように反射するように構成したものである。この凹ミ
ラー２３は画素電極４５または対向基板の共通電極を兼
ねても良いし、下側基板４１の下部に表示用の電極とは
別に設けても良い。なお、同様の構成が他の分光法を用
いた各実施例に対しても適用できるのは明かである。
【００４９】＜第７の実施例＞ 次に、本発明の第７の実施例に係る液晶表示装置につい
て説明する。図９に、本実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図を示す。３画素分に対応する部分のみを
示している。本実施例では、図９に示すように、第５の
実施例（図７）の変形した回折格子２０の代わりに、変
形プリズム２４を用いて分光された光束が集光するよう
に構成したものである。
て説明する。図９に、本実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図を示す。３画素分に対応する部分のみを
示している。本実施例では、図９に示すように、第５の
実施例（図７）の変形した回折格子２０の代わりに、変
形プリズム２４を用いて分光された光束が集光するよう
に構成したものである。
【００５０】なお、上述した第１〜第７の各実施例にお
いて、レンズや回折格子の代わりに、図１０（ａ）〜
（ｃ）に示すようにフレネル型の構成の凹レンズ、凸レ
ンズ、あるいは回折格子にすることにより、全体の厚さ
を薄くすることができる。
いて、レンズや回折格子の代わりに、図１０（ａ）〜
（ｃ）に示すようにフレネル型の構成の凹レンズ、凸レ
ンズ、あるいは回折格子にすることにより、全体の厚さ
を薄くすることができる。
【００５１】以上説明したように、本発明の上述した各
実施例では、光源からの光を光束の１／３以下の範囲に
集光した後にＲＧＢに分光し、各波長の光をそれぞれ液
晶で変調する。これを反射板で反射した後に逆の光路を
辿らせ、集光した後に表示光として利用するか、または
反射させないで透過モードで利用することにより、光源
からの可視光全てを利用することができる。このため、
従来のカラーフィルタを用いた方式よりも光の利用率を
約３倍向上できる。また、ＴＮ液晶を用いる場合には光
の入射角が垂直に近づくために視野角依存性が小さくな
る。
実施例では、光源からの光を光束の１／３以下の範囲に
集光した後にＲＧＢに分光し、各波長の光をそれぞれ液
晶で変調する。これを反射板で反射した後に逆の光路を
辿らせ、集光した後に表示光として利用するか、または
反射させないで透過モードで利用することにより、光源
からの可視光全てを利用することができる。このため、
従来のカラーフィルタを用いた方式よりも光の利用率を
約３倍向上できる。また、ＴＮ液晶を用いる場合には光
の入射角が垂直に近づくために視野角依存性が小さくな
る。
【００５２】＜第８の実施例＞ 次に、本発明の第８の実施例に係る液晶表示装置につい
て説明する。図１１に、本実施例に係る液晶表示装置の
要部の概略断面図を示す。この液晶表示装置では、透明
ガラス基板１１１の上に薄膜トランジスタアレイ１１
２、波長選択干渉フィルタ１１４、ＩＴＯ画素電極１１
５を形成する。透明ガラス基板１１１に対向する対向基
板１１８には、全面に透明電極（図示せず）を形成す
る。これら二つの基板１１１，１１８の表面に配向層を
形成し、その間に液晶１１６を封入してＴＦＴ−ＬＣＤ
を作成する。
て説明する。図１１に、本実施例に係る液晶表示装置の
要部の概略断面図を示す。この液晶表示装置では、透明
ガラス基板１１１の上に薄膜トランジスタアレイ１１
２、波長選択干渉フィルタ１１４、ＩＴＯ画素電極１１
５を形成する。透明ガラス基板１１１に対向する対向基
板１１８には、全面に透明電極（図示せず）を形成す
る。これら二つの基板１１１，１１８の表面に配向層を
形成し、その間に液晶１１６を封入してＴＦＴ−ＬＣＤ
を作成する。
【００５３】ここに、対向基板１１８には図１１のよう
に干渉フィルタ１１４による外光の反射を防ぐため透過
光と同じ色のカラーフィルタ（色分解フィルタ）１１７
（１１７Ｒ，１１７Ｇ，１１７Ｂ）を設けても良い。ま
た、このカラーフィルタ１１７は、干渉フィルタ１１４
に積層して設けても良い。なお、図中の１１２はＴＦＴ
であり、１１３は反射層である。
に干渉フィルタ１１４による外光の反射を防ぐため透過
光と同じ色のカラーフィルタ（色分解フィルタ）１１７
（１１７Ｒ，１１７Ｇ，１１７Ｂ）を設けても良い。ま
た、このカラーフィルタ１１７は、干渉フィルタ１１４
に積層して設けても良い。なお、図中の１１２はＴＦＴ
であり、１１３は反射層である。
【００５４】次に、バックライト光源１１９をアレイ１
０１の横に設け、導光板１２１によりアレイ下部を照射
する。導光板１２１の内側には、反射膜１２２を設け
る。反射膜１２２は平面でも良いが、散乱面にするのが
好ましく、アレイ１０１からの光を反射して再びアレイ
１０１に照射する機能があれば良い。
０１の横に設け、導光板１２１によりアレイ下部を照射
する。導光板１２１の内側には、反射膜１２２を設け
る。反射膜１２２は平面でも良いが、散乱面にするのが
好ましく、アレイ１０１からの光を反射して再びアレイ
１０１に照射する機能があれば良い。
【００５５】このような構成にすることにより、光１０
０は透明ガラス基板１１１と導光板１２１との間での反
射を繰り返しつつ、逐次所定の色成分が干渉フィルタ１
１４を透過していく。例えば、光源からの光１００の内
で赤の波長の光のみＲ透過用のカラーフィルタ１１７Ｒ
を透過し、他の波長の光は反射する。反射した緑と青の
光は、反射膜１２２との間で反射を繰り返し、Ｇ透過用
のカラーフィルタ１１７Ｇに入射する。その際、緑の波
長の光のみＧ透過用のカラーフィルタ１１７Ｇを透過
し、青の波長の光は反射する。さらに、反射した青の光
は、反射膜１２２との間で反射を繰り返し、Ｂ透過用の
カラーフィルタ１１７Ｂに入射し、透過する。
０は透明ガラス基板１１１と導光板１２１との間での反
射を繰り返しつつ、逐次所定の色成分が干渉フィルタ１
１４を透過していく。例えば、光源からの光１００の内
で赤の波長の光のみＲ透過用のカラーフィルタ１１７Ｒ
を透過し、他の波長の光は反射する。反射した緑と青の
光は、反射膜１２２との間で反射を繰り返し、Ｇ透過用
のカラーフィルタ１１７Ｇに入射する。その際、緑の波
長の光のみＧ透過用のカラーフィルタ１１７Ｇを透過
し、青の波長の光は反射する。さらに、反射した青の光
は、反射膜１２２との間で反射を繰り返し、Ｂ透過用の
カラーフィルタ１１７Ｂに入射し、透過する。
【００５６】このように、本実施例の液晶表示装置によ
れば、光源からの光１００はカラーフィルタ１１７と反
射膜１２２との間で反射を繰り返し、最終的に赤、緑お
よび青のいずれの成分も対応するカラーフィルタ１１７
Ｒ，１１７Ｇ，１１７Ｂから透過していくので、３原色
を全て利用することが可能となり、従来のカラーフィル
タを用いた方式よりも光の利用率を約３倍向上できる。
従って、光の利用率が増し、液晶表示装置の高輝度化、
低消費電力化が実現できる。
れば、光源からの光１００はカラーフィルタ１１７と反
射膜１２２との間で反射を繰り返し、最終的に赤、緑お
よび青のいずれの成分も対応するカラーフィルタ１１７
Ｒ，１１７Ｇ，１１７Ｂから透過していくので、３原色
を全て利用することが可能となり、従来のカラーフィル
タを用いた方式よりも光の利用率を約３倍向上できる。
従って、光の利用率が増し、液晶表示装置の高輝度化、
低消費電力化が実現できる。
【００５７】＜第９の実施例＞ 次に、本発明の第９の実施例に係る液晶表示装置につい
て説明する。図１２に、本実施例に係る液晶表示装置の
要部の概略断面図を示す。
て説明する。図１２に、本実施例に係る液晶表示装置の
要部の概略断面図を示す。
【００５８】この液晶表示装置では、図１１のアレイ１
０１の向きを逆にし、対向電極基板１１８に干渉フィル
タ１４を設け、対向電極基板１１８側より光を照射して
いる。また、光源１１９と逆側の基板１２３には、反射
防止膜２３を設けている。なお、偏光板に反射防止機能
を持たせても良い。
０１の向きを逆にし、対向電極基板１１８に干渉フィル
タ１４を設け、対向電極基板１１８側より光を照射して
いる。また、光源１１９と逆側の基板１２３には、反射
防止膜２３を設けている。なお、偏光板に反射防止機能
を持たせても良い。
【００５９】本実施例のように構成しても、第８の実施
例と同様の効果が得られる。
例と同様の効果が得られる。
【００６０】＜第１０の実施例＞ 次に、本発明の第１０の実施例に係る液晶表示装置につ
いて説明する。図１３に、本実施例に係る液晶表示装置
の要部の概略断面図を示す。この液晶表示装置は、本発
明を投射型の液晶ディスプレイに適用したものである。
いて説明する。図１３に、本実施例に係る液晶表示装置
の要部の概略断面図を示す。この液晶表示装置は、本発
明を投射型の液晶ディスプレイに適用したものである。
【００６１】本実施例では、図１３のようにＴＦＴ−Ｌ
ＣＤ基板１０１の後方に、投射光源１０２およびミラー
１０３が設けられている。光源１０２から出た光はミラ
ー１０３で反射し、Ｒ成分透過用の干渉フィルタ１１４
Ｒで赤成分の光のみが透過し、緑および青成分の光は反
射する。反射した緑および青成分の光は次にミラー１０
３で反射し、Ｂ成分透過用の干渉フィルタ１１４Ｂで青
の光のみが透過し、緑成分の光は反射する。反射した緑
成分の光はミラー１０３で反射し、次に緑成分透過用の
干渉フィルタ１１４Ｇで透過する。このようにして、光
源１０２から出た光のＲＧＢ全部の波長成分の光が利用
される。
ＣＤ基板１０１の後方に、投射光源１０２およびミラー
１０３が設けられている。光源１０２から出た光はミラ
ー１０３で反射し、Ｒ成分透過用の干渉フィルタ１１４
Ｒで赤成分の光のみが透過し、緑および青成分の光は反
射する。反射した緑および青成分の光は次にミラー１０
３で反射し、Ｂ成分透過用の干渉フィルタ１１４Ｂで青
の光のみが透過し、緑成分の光は反射する。反射した緑
成分の光はミラー１０３で反射し、次に緑成分透過用の
干渉フィルタ１１４Ｇで透過する。このようにして、光
源１０２から出た光のＲＧＢ全部の波長成分の光が利用
される。
【００６２】ここに、干渉フィルタ１１４Ｒ、１１４
Ｇ、１１４Ｂの反射率は１００％に近くした方が良い。
この場合、赤、緑、青の成分がＲＧＢの干渉フィルタ１
１４Ｒ、１１４Ｇ、１１４Ｂを１回で透過せずに、数回
反射を繰り返してから対応する干渉フィルタを透過して
も、光の利用率は１００％に近づけることができる。
Ｇ、１１４Ｂの反射率は１００％に近くした方が良い。
この場合、赤、緑、青の成分がＲＧＢの干渉フィルタ１
１４Ｒ、１１４Ｇ、１１４Ｂを１回で透過せずに、数回
反射を繰り返してから対応する干渉フィルタを透過して
も、光の利用率は１００％に近づけることができる。
【００６３】上記構成を採用することによって、従来の
３板式に比べてＬＣＤを１／３にできるためプリズム，
ミラー，レンズ等の部品、アレイ、駆動回路を１／３に
できて低コスト化ができる。
３板式に比べてＬＣＤを１／３にできるためプリズム，
ミラー，レンズ等の部品、アレイ、駆動回路を１／３に
できて低コスト化ができる。
【００６４】＜第１１の実施例＞ 次に、本発明の第１１の実施例に係る液晶表示装置につ
いて説明する。図１４に、本実施例に係る液晶表示装置
の要部の概略断面図を示す。この液晶表示装置は、透明
ガラス基板１６１の上に、波長選択干渉フィルタ１１４
（１１４Ｒ，１１４Ｇ，１１４Ｂ）、ＴＦＴに接続され
たＩＴＯ画素電極１１５を形成する。別の対向基板１１
８に全面透明電極１２４を形成し、２つの基板１６１，
１１８の表面に図示しない配向層を形成して、その間に
液晶１１６を封入してＴＦＴ−ＬＣＤを作成する。対向
基板１１８上にはマイクロレンズアレイ１２５（１２５
Ｒ，１２５Ｇ，１２５Ｂ）を形成する。
いて説明する。図１４に、本実施例に係る液晶表示装置
の要部の概略断面図を示す。この液晶表示装置は、透明
ガラス基板１６１の上に、波長選択干渉フィルタ１１４
（１１４Ｒ，１１４Ｇ，１１４Ｂ）、ＴＦＴに接続され
たＩＴＯ画素電極１１５を形成する。別の対向基板１１
８に全面透明電極１２４を形成し、２つの基板１６１，
１１８の表面に図示しない配向層を形成して、その間に
液晶１１６を封入してＴＦＴ−ＬＣＤを作成する。対向
基板１１８上にはマイクロレンズアレイ１２５（１２５
Ｒ，１２５Ｇ，１２５Ｂ）を形成する。
【００６５】外部から入射した光１２６は例えば緑画素
に対しては光１２６Ｇが入射し、レンズ１２５Ｇで集光
され、干渉フィルタ１１４Ｒと干渉フィルタ１１４Ｇと
の間のスリット１３０を通過して反射板１６３で反射
し、緑透過の干渉フィルタ１１４Ｇを透過し、液晶１１
６で変調された後、集光レンズ１２８Ｇで集光され、レ
ンズ１２５Ｇとレンズ１２５Ｂとの間を通過して外部を
照射する。
に対しては光１２６Ｇが入射し、レンズ１２５Ｇで集光
され、干渉フィルタ１１４Ｒと干渉フィルタ１１４Ｇと
の間のスリット１３０を通過して反射板１６３で反射
し、緑透過の干渉フィルタ１１４Ｇを透過し、液晶１１
６で変調された後、集光レンズ１２８Ｇで集光され、レ
ンズ１２５Ｇとレンズ１２５Ｂとの間を通過して外部を
照射する。
【００６６】一方、緑透過の干渉フィルタ１１４Ｇで反
射された光は緑以外の波長を有し、反射を繰り返して、
同様に赤透過の干渉フィルタ１１４Ｒあるいは青透過の
干渉フィルタ１１４Ｂを通過して外部に照射される。
射された光は緑以外の波長を有し、反射を繰り返して、
同様に赤透過の干渉フィルタ１１４Ｒあるいは青透過の
干渉フィルタ１１４Ｂを通過して外部に照射される。
【００６７】このように構成することにより、前述した
実施例と同様の効果を有する反射型のＬＣＤが実現でき
る。なお、外部光の直接反射を防止するための散乱体１
２９を設けても良い。
実施例と同様の効果を有する反射型のＬＣＤが実現でき
る。なお、外部光の直接反射を防止するための散乱体１
２９を設けても良い。
【００６８】ここに、前記干渉フィルタは、屈折率の異
なる透明膜を積層して形成すれば良く、透明膜としては
金属酸化膜、透明樹脂を用いれば良い。赤，青，緑の画
素は画素毎にそれぞれの色の干渉フィルタを設ければ良
く、基板全面にある色の干渉フィルタを形成した後に、
所望の画素以外をエッチング除去してもよく、電着等に
より必要な画素の上だけにその色の干渉フィルタを形成
しても良い。干渉フィルタの形成法は、真空中での蒸
着、スパッタのほかに電着を用いても良い。液晶ディス
プレイとしては実施例で示したＴＦＴ−ＬＣＤの他に、
ＭＩＭ，単純マトリックスでも良く、またカラーフィル
タを用いる他の方式のディスプレイにも適用できる。
なる透明膜を積層して形成すれば良く、透明膜としては
金属酸化膜、透明樹脂を用いれば良い。赤，青，緑の画
素は画素毎にそれぞれの色の干渉フィルタを設ければ良
く、基板全面にある色の干渉フィルタを形成した後に、
所望の画素以外をエッチング除去してもよく、電着等に
より必要な画素の上だけにその色の干渉フィルタを形成
しても良い。干渉フィルタの形成法は、真空中での蒸
着、スパッタのほかに電着を用いても良い。液晶ディス
プレイとしては実施例で示したＴＦＴ−ＬＣＤの他に、
ＭＩＭ，単純マトリックスでも良く、またカラーフィル
タを用いる他の方式のディスプレイにも適用できる。
【００６９】用途は直視タイプでも良いし、投射型でも
良い。光源としては、ＲＧＢに限らず、必要な波長を含
めれば良いが、分光器（プリズム、干渉フィルタ、グレ
ーティング）の性能を落としてコストを下げるために
は、線光源のほうが好ましい。線光源の波長はＲＧＢの
中心波長に近いほうが良い。
良い。光源としては、ＲＧＢに限らず、必要な波長を含
めれば良いが、分光器（プリズム、干渉フィルタ、グレ
ーティング）の性能を落としてコストを下げるために
は、線光源のほうが好ましい。線光源の波長はＲＧＢの
中心波長に近いほうが良い。
【００７０】
【発明の効果】本発明の液晶表示装置では、光源からの
光を光束の１／３以下の範囲に集光した後にＲＧＢに分
光して各波長の光をそれぞれ液晶セルで変調し、さらに
反射型では反射板で反射させた後に逆の光路を辿らせて
集光した後に表示光として利用することにより、光源か
らの光全てを利用することができる。このため、従来の
カラーフィルタを用いた方式よりも光の利用率を約３倍
向上できる。また、ＴＮ液晶を用いる場合には、光の入
射角が垂直に近づくために視野角依存性が小さくなる。
光を光束の１／３以下の範囲に集光した後にＲＧＢに分
光して各波長の光をそれぞれ液晶セルで変調し、さらに
反射型では反射板で反射させた後に逆の光路を辿らせて
集光した後に表示光として利用することにより、光源か
らの光全てを利用することができる。このため、従来の
カラーフィルタを用いた方式よりも光の利用率を約３倍
向上できる。また、ＴＮ液晶を用いる場合には、光の入
射角が垂直に近づくために視野角依存性が小さくなる。
【００７１】また、本発明の他の液晶表示装置では、光
源からの光を分離するための干渉フィルタと反射板を設
け、干渉フィルタと反射板との間で光の反射を繰り返し
て、最終的に各色成分が対応する干渉フィルタを透過す
るようにしたことによって、赤，青，緑の全ての波長の
光を表示に利用することが可能となる。
源からの光を分離するための干渉フィルタと反射板を設
け、干渉フィルタと反射板との間で光の反射を繰り返し
て、最終的に各色成分が対応する干渉フィルタを透過す
るようにしたことによって、赤，青，緑の全ての波長の
光を表示に利用することが可能となる。
【００７２】従って、本発明によれば、高輝度、低消費
電力、低コストカラーの直視または投射型の液晶表示装
置を実現することができる。
電力、低コストカラーの直視または投射型の液晶表示装
置を実現することができる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図
部の概略断面図
【図２】液晶セルに入射する光束を上部から見た様子を
説明するための図
説明するための図
【図３】液晶セルに入射する光束を上部から見た様子を
説明するための他の図
説明するための他の図
【図４】本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図
部の概略断面図
【図５】本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図
部の概略断面図
【図６】本発明の第４の実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図
部の概略断面図
【図７】本発明の第５の実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図
部の概略断面図
【図８】本発明の第６の実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図
部の概略断面図
【図９】本発明の第７の実施例に係る液晶表示装置の要
部の概略断面図
部の概略断面図
【図１０】フレネル型のレンズおよび回折格子を示す図
【図１１】本発明の第８の実施例に係る液晶表示装置の
要部の概略断面図
要部の概略断面図
【図１２】本発明の第９の実施例に係る液晶表示装置の
要部の概略断面図
要部の概略断面図
【図１３】本発明の第１０の実施例に係る液晶表示装置
の要部の概略断面図
の要部の概略断面図
【図１４】本発明の第１１の実施例に係る液晶表示装置
の要部の概略断面図
の要部の概略断面図
【図１５】従来の液晶表示装置の要部の概略断面図
５…透明材料層 ８…透明材料層 ９…ＩＴＯ電極 １０…ガラス基板 １１…凸レンズアレイ １２…凹レンズアレイ １３…干渉フィルタ １３Ｒ…干渉フィルタ １３Ｇ…干渉フィルタ １３Ｂ…干渉フィルタ １４…液晶セル １５…反射板 １６…プリズムアレイ １７…プリズムアレイ １８…回折格子 １９…プリズムアレイ ２０…変形回折格子アレイ ２１…変形凹レンズアレイ ２２…高屈折率基板 ２３…変形凹ミラー ２４…変形プリズムアレイ ３１，３２…光束 １０１…ＴＦＴ−ＬＣＤ基板 １０２…光源 １０３…光源ミラー １１１…アレイ基板 １１２…ＴＦＴ １１３…反射層 １１４…干渉フィルタ １１５…ＩＴＯ電極 １１６…液晶 １１７…カラーフィルタ １１８…対向基板 １１９…光源 １２０…光源ミラー １２１…ミラー １２２…反射膜 １２３…反射防止膜 １２４…対向ＩＴＯ電極 １２５…外部光集光レンズ １２６…外部光 １２７…反射光 １２８…反射集光レンズ １２９…散乱体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−146590（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−88153（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/13357 G02F 1/1335 505
Claims (3)
- 【請求項１】外部から入射する光を集光する集光手段
と、 前記集光手段により集光された光を複数の波長成分に分
光する干渉フィルタを用いた分光手段と、 前記分光手段により分光された各波長成分の光がそれぞ
れ波長別に異なる領域に入射されると共に、この入射さ
れた光に対して変調を施す液晶層と、 前記液晶層を透過した光を反射させて前記液晶層に入射
させる反射手段とを備え、 前記反射手段により反射されて液晶層に入射する光が前
記分光手段および集光手段中を、前記外部からの入射の
際の経路を辿って外部に戻されるべく、これら分光手段
および集光手段が設定されている ことを特徴とする液晶
表示装置。 - 【請求項２】前記集光手段により集光された光をそれぞ
れほぼ平行光に変換して前記分光手段に導く手段をさら
に有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装
置。 - 【請求項３】前記分光手段は、前記集光手段により集光
された光のうち、赤の成分を前記液晶層の三原色画素の
うちの赤画素領域方向に透過させ、緑及び青の成分を反
射させる第１の干渉フィルタと、この第１の干渉フィル
タにより反射された緑及び青の成分のうち緑の成分を前
記液晶層の三原色画素のうちの緑画素領域方向に反射さ
せ、青の成分を透過させる第２の干渉フィルタと、この
第２の干渉フィルタにより反射された青の成分を前記液
晶層の三原色画素のうちの青画素領域方向に反射させる
ミラーとからなることを特徴とする請求項１または２い
ずれか１項記載の液晶表示装置。
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