JPH03278026A - 反射型液晶表示素子 - Google Patents
反射型液晶表示素子Info
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- JPH03278026A JPH03278026A JP2076642A JP7664290A JPH03278026A JP H03278026 A JPH03278026 A JP H03278026A JP 2076642 A JP2076642 A JP 2076642A JP 7664290 A JP7664290 A JP 7664290A JP H03278026 A JPH03278026 A JP H03278026A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、プロジェクション表示等に利用可能な、反射
型液晶表示素子に関するものである。 〔発明の概要〕 本発明に係る反射型液晶表示素子は、反射型ライトバル
ブの画素開口部に集光用の微小レンズアレイを具備する
ことにより、ライトバルブの光利用効率の向上と表示画
像の均質性の向上を図っている。 かくして、本発明を実施することにより、■高開口重化
が達成可能となる。 ■反射画素電極周辺部に存在する遮光性の絶縁部に照射
される光を利用でき、ライトバルブの反射光量を増加で
きる。 ■反射画素電極に対する微小レンズによる集光ポイント
（焦点）を位置選択的に制御可能であることから１反射
光量の増大化、素子自体の輝度ムラ（つまり、色ムラに
つながる）の低減が達成可能となる。
型液晶表示素子に関するものである。 〔発明の概要〕 本発明に係る反射型液晶表示素子は、反射型ライトバル
ブの画素開口部に集光用の微小レンズアレイを具備する
ことにより、ライトバルブの光利用効率の向上と表示画
像の均質性の向上を図っている。 かくして、本発明を実施することにより、■高開口重化
が達成可能となる。 ■反射画素電極周辺部に存在する遮光性の絶縁部に照射
される光を利用でき、ライトバルブの反射光量を増加で
きる。 ■反射画素電極に対する微小レンズによる集光ポイント
（焦点）を位置選択的に制御可能であることから１反射
光量の増大化、素子自体の輝度ムラ（つまり、色ムラに
つながる）の低減が達成可能となる。
近年、能動スイッチング素子を備えたアクティブマトリ
ックス型液晶表示素子は、ポケットテレビ、プロジェク
ションテレビ及び各種情報端末として盛んに利用されて
いる。反射型液晶表示素子は、特にプロジェクションテ
レビに有効であるため、高画素開口率（実際に光が透過
または反射する面積の画素面積に対する割合）化と素子
の小型化を目標に多方面で、精力的に実用化研究が進め
られている。 次に、従来の反射型液晶表示素子の典型的な構造及び映
像表示に関する動作原理について、簡単に説明する。 従来の反射型液晶表示素子の典型的な断面構造を第４図
に示す。 第４図において、絶縁性の素子基板２０上に配線部１９
及び能動スイッチング素子１８が形成され、更にそれら
を覆うように絶縁体層１７が形成されている。絶縁体層
１７の上部には反射画素電極１６がコンタクトホールな
介して能動スイッチング素子と接するように形成されて
いる。また、透明対向基板４１には透明な共通電極１４
が形成され、反射画素電極との間で液晶層１５を挟持す
るように液晶表示素子全体が構成されている。 この液晶表示素子において能動スイッチング素子がオン
状態になると、反射画素電極１６と共通電極１４を介し
て液晶層１５に電圧が印加され、液晶層１５の配向状態
が変化する。透明対向基板４１側から入射した光は液晶
層１５を往復（入射光は反射画素電極で反射され、入射
時とは逆方向に出射する）する間に、液晶の配向状態に
応じた偏光面の回転を受ける。従って、各画素間におい
て偏光面の回転状態が異なれば、それがコントラストの
差となって現れ、画像情報として認識される。
ックス型液晶表示素子は、ポケットテレビ、プロジェク
ションテレビ及び各種情報端末として盛んに利用されて
いる。反射型液晶表示素子は、特にプロジェクションテ
レビに有効であるため、高画素開口率（実際に光が透過
または反射する面積の画素面積に対する割合）化と素子
の小型化を目標に多方面で、精力的に実用化研究が進め
られている。 次に、従来の反射型液晶表示素子の典型的な構造及び映
像表示に関する動作原理について、簡単に説明する。 従来の反射型液晶表示素子の典型的な断面構造を第４図
に示す。 第４図において、絶縁性の素子基板２０上に配線部１９
及び能動スイッチング素子１８が形成され、更にそれら
を覆うように絶縁体層１７が形成されている。絶縁体層
１７の上部には反射画素電極１６がコンタクトホールな
介して能動スイッチング素子と接するように形成されて
いる。また、透明対向基板４１には透明な共通電極１４
が形成され、反射画素電極との間で液晶層１５を挟持す
るように液晶表示素子全体が構成されている。 この液晶表示素子において能動スイッチング素子がオン
状態になると、反射画素電極１６と共通電極１４を介し
て液晶層１５に電圧が印加され、液晶層１５の配向状態
が変化する。透明対向基板４１側から入射した光は液晶
層１５を往復（入射光は反射画素電極で反射され、入射
時とは逆方向に出射する）する間に、液晶の配向状態に
応じた偏光面の回転を受ける。従って、各画素間におい
て偏光面の回転状態が異なれば、それがコントラストの
差となって現れ、画像情報として認識される。
しかし、第４図に示したように従来の反射型液晶表示素
子では、配線部及び能動スイッチング素子の存在により
、反射画素電極の表面形状に凹凸を生じていた。この表
面形状における凹凸は、入射光を散乱させる要因となっ
たり、あるいは液晶層厚の差から反射率に差を生じる要
因となる。 その結果、出射光量が減少したり（つまり、光の利用効
率が低い暗い光学系となる）、各画素間において輝度の
差を生じる（つまり、輝度むらあるいは色むらとなる）
こととなり、表示画像の品位を著しく損なう結果となる
。 また、一般に反射型液晶表示素子では隣接する画素間隙
に絶縁体層（通常、遮光性材料で構成される）だけしか
存在させる必要がないため、隣接する画素間隙に絶縁体
層に加えて信号線などの配線部や能動スイッチングを存
在させる必要がある透過型の液晶表示素子に比べて、画
素開口率を大きくすることが可能である。しかし、画素
間の絶縁体層の幅を狭（し過ぎると、隣接する画素間で
漏れ電界の影響を受はクロストークを生じるため、絶縁
体層の幅をあまり狭くすることはできず、従って、実用
的な開口率の上限は約７０％以下となり、光の利用効率
は十分に高いとは言えない。 そこで本発明は以上のような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、光の利用効率が高（、表示画
像の輝度むらを解消することが可能な反射型液晶表示素
子を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明に係る反射型液晶表
示素子は、能動スイッチング素子上に反射画素電極を備
えた反射型液晶表示素子において、該反射型液晶表示素
子の各液晶開口部に略焦点を形成するように、透明対向
基板上に微小レンズ体をアレイ状に形成したことを特徴
とするものである。 【作 用】 本発明に係る反射型液晶表示素子では、反射型液晶表示
素子の透明対向基板上に集光作用を有する微小レンズ体
を構成することにより、■入射光を集光した状態で反射
画素電極に導けるため、画素間に存在する絶縁体層に入
射する光をも有効に反射画素電極に導くことができ、■
微小レンズの略焦点を反射画素電極の特定の場所に設定
できることから、反射画素電極の表面形状の凹凸に起因
する光散乱（乱反射）を低減することが出来ることなど
、−画素上及び画素間で輝度むらのない、また、光の利
用効率の高い明るい表示画像を得ることができる。 〔実施例〕 以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明する。但し、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 第１図に本発明を適用した反射型液晶表示素子の断面構
造を示す。本実施例については、透明対向基板１３に集
光性能を有する微小レンズ体をアレイ状に集積化して造
り込んであることを除けば、基本的な構造は、先に第４
図で示した従来の反射型液晶表示素子とほぼ同じである
。 第１図において、２０は絶縁性の素子基板、１９は配線
部、１８は能動スイッチング素子、１７は絶縁体層、１
６は反射画素電極、１５は液晶層である。透明対向基板
１３の片側（光が入射する側）には集光能力を有する微
小レンズ体１２がアレイ状に構成されており、反対側の
平坦な面には共通電極１４が形成され、この透明対向基
板１３と絶縁性素子基板２０を一対の基板として、微小
レンズ体１２により形成される焦点が反射画素電極の平
坦部（最も平坦性に優れ、且つ面積が広い部分）に位置
するように、反射型液晶表示素子が形成されている。 透明対向基板１３に形成される個々の微小レンズ体１２
は個々の反射画素電極１６とｌ対１で対応させる必要が
あるため、微小レンズ体１２の実装ピッチは反射画素電
極１６のそれと同じにする必要があり、また、集光効率
を最大にするという観点から、そのピッチ内で最大の寸
法をとる（つまり、レンズ径をピッチと同じにする）よ
うに微小レンズ体の大きさを設定することが望ましい。 微小レンズ体１２の形状については、−画素当りのレン
ズによる集光面積が反射画素電極１６の開口面積を上回
るものであれば、特に限定されるものではない。しかし
、集光効率の観点からは方形レンズ、楕円レンズ等が理
想的である。また、反射型液晶素子の画素配列が直交マ
トリックス形であれば、レンチキュラー形状のレンズ体
も使いやすい。 これらの微小レンズ体は透明対向基板の片面に直接造り
込む形で形成してもよいが、あるいは、第３図に示すよ
うに透明対向基板４１とは別に微小レンズアレイ板３１
を作製しておき、反射型液晶表示素子に外付けする形で
一体化してもよい。 第１図及び第３図に示した微小レンズ体は、均質なレン
ズ媒質を用いて形状により集光能を発揮するレンズ体で
あるが、その場合の微小レンズ体の製法としてはエツチ
ング法、金型を用いたプレス成形法、射出成形法及びレ
ジスト等の感光性材料をエツチングした後に熱変形させ
る方法などが利用可能である。 一方、第２図に示すように、媒質の屈折率が連続的に変
化することにより集光能を発揮する平板状の屈折率分布
型のレンズ体を用いてもよく、この場合の微小レンズ体
の製法としてはイオン拡散法、イオン電界移入法、 Ｃ
ＶＤ法及び拡散重合法などが利用可能である。 以上のように構成された反射型液晶表示素子について、
その動作は従来例（第４図参照）の動作と同じである。 本実施例の具体的な製作例について、次に述べる。 反射画素電極のピッチが縦５０μｍ及び横６５μ−１画
素の開口率が５８％である反射型液晶表示素子をベース
として、透明対向基板に長径６５μ印および短径５０μ
ｍの集光用楕円微小レンズを形成し、微小レンズによる
焦点が反射画素電極の中央部に位置するように反射型液
晶表示素子を構成したところ１表示画像の明るさは約２
２％向上し、スクリーン上における輝度むらは約３２％
減少し、輝度むら（色むら）の少ない明るい高品位な表
示画像を得ることか出来、本発明の有効性を確かめるこ
とができた。 【発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、反射型液晶表示素
子の透明対向基板上に、反射型液晶表示素子の各液晶開
口部に略焦点を形成するように、微小レンズ体をアレイ
状に形成することにより画素間に存在する絶縁体層に入
射する光を有効に反射画素電極に導くことができ、反射
型液晶表示素子の光の利用効率を一層向上させることが
可能である。 また、微小レンズの略焦点を反射画素電極の特定の場所
に設定できることから、反射画素電極の表面形状の凹凸
に起因する光散乱（乱反射）を低減でき、反射率を向上
させ、−画素上及び画素間で輝度むらのない、明るい高
品位な表示画像を得ることができる優れた反射型液晶表
示素子を実現できるものである。
子では、配線部及び能動スイッチング素子の存在により
、反射画素電極の表面形状に凹凸を生じていた。この表
面形状における凹凸は、入射光を散乱させる要因となっ
たり、あるいは液晶層厚の差から反射率に差を生じる要
因となる。 その結果、出射光量が減少したり（つまり、光の利用効
率が低い暗い光学系となる）、各画素間において輝度の
差を生じる（つまり、輝度むらあるいは色むらとなる）
こととなり、表示画像の品位を著しく損なう結果となる
。 また、一般に反射型液晶表示素子では隣接する画素間隙
に絶縁体層（通常、遮光性材料で構成される）だけしか
存在させる必要がないため、隣接する画素間隙に絶縁体
層に加えて信号線などの配線部や能動スイッチングを存
在させる必要がある透過型の液晶表示素子に比べて、画
素開口率を大きくすることが可能である。しかし、画素
間の絶縁体層の幅を狭（し過ぎると、隣接する画素間で
漏れ電界の影響を受はクロストークを生じるため、絶縁
体層の幅をあまり狭くすることはできず、従って、実用
的な開口率の上限は約７０％以下となり、光の利用効率
は十分に高いとは言えない。 そこで本発明は以上のような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、光の利用効率が高（、表示画
像の輝度むらを解消することが可能な反射型液晶表示素
子を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明に係る反射型液晶表
示素子は、能動スイッチング素子上に反射画素電極を備
えた反射型液晶表示素子において、該反射型液晶表示素
子の各液晶開口部に略焦点を形成するように、透明対向
基板上に微小レンズ体をアレイ状に形成したことを特徴
とするものである。 【作 用】 本発明に係る反射型液晶表示素子では、反射型液晶表示
素子の透明対向基板上に集光作用を有する微小レンズ体
を構成することにより、■入射光を集光した状態で反射
画素電極に導けるため、画素間に存在する絶縁体層に入
射する光をも有効に反射画素電極に導くことができ、■
微小レンズの略焦点を反射画素電極の特定の場所に設定
できることから、反射画素電極の表面形状の凹凸に起因
する光散乱（乱反射）を低減することが出来ることなど
、−画素上及び画素間で輝度むらのない、また、光の利
用効率の高い明るい表示画像を得ることができる。 〔実施例〕 以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明する。但し、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 第１図に本発明を適用した反射型液晶表示素子の断面構
造を示す。本実施例については、透明対向基板１３に集
光性能を有する微小レンズ体をアレイ状に集積化して造
り込んであることを除けば、基本的な構造は、先に第４
図で示した従来の反射型液晶表示素子とほぼ同じである
。 第１図において、２０は絶縁性の素子基板、１９は配線
部、１８は能動スイッチング素子、１７は絶縁体層、１
６は反射画素電極、１５は液晶層である。透明対向基板
１３の片側（光が入射する側）には集光能力を有する微
小レンズ体１２がアレイ状に構成されており、反対側の
平坦な面には共通電極１４が形成され、この透明対向基
板１３と絶縁性素子基板２０を一対の基板として、微小
レンズ体１２により形成される焦点が反射画素電極の平
坦部（最も平坦性に優れ、且つ面積が広い部分）に位置
するように、反射型液晶表示素子が形成されている。 透明対向基板１３に形成される個々の微小レンズ体１２
は個々の反射画素電極１６とｌ対１で対応させる必要が
あるため、微小レンズ体１２の実装ピッチは反射画素電
極１６のそれと同じにする必要があり、また、集光効率
を最大にするという観点から、そのピッチ内で最大の寸
法をとる（つまり、レンズ径をピッチと同じにする）よ
うに微小レンズ体の大きさを設定することが望ましい。 微小レンズ体１２の形状については、−画素当りのレン
ズによる集光面積が反射画素電極１６の開口面積を上回
るものであれば、特に限定されるものではない。しかし
、集光効率の観点からは方形レンズ、楕円レンズ等が理
想的である。また、反射型液晶素子の画素配列が直交マ
トリックス形であれば、レンチキュラー形状のレンズ体
も使いやすい。 これらの微小レンズ体は透明対向基板の片面に直接造り
込む形で形成してもよいが、あるいは、第３図に示すよ
うに透明対向基板４１とは別に微小レンズアレイ板３１
を作製しておき、反射型液晶表示素子に外付けする形で
一体化してもよい。 第１図及び第３図に示した微小レンズ体は、均質なレン
ズ媒質を用いて形状により集光能を発揮するレンズ体で
あるが、その場合の微小レンズ体の製法としてはエツチ
ング法、金型を用いたプレス成形法、射出成形法及びレ
ジスト等の感光性材料をエツチングした後に熱変形させ
る方法などが利用可能である。 一方、第２図に示すように、媒質の屈折率が連続的に変
化することにより集光能を発揮する平板状の屈折率分布
型のレンズ体を用いてもよく、この場合の微小レンズ体
の製法としてはイオン拡散法、イオン電界移入法、 Ｃ
ＶＤ法及び拡散重合法などが利用可能である。 以上のように構成された反射型液晶表示素子について、
その動作は従来例（第４図参照）の動作と同じである。 本実施例の具体的な製作例について、次に述べる。 反射画素電極のピッチが縦５０μｍ及び横６５μ−１画
素の開口率が５８％である反射型液晶表示素子をベース
として、透明対向基板に長径６５μ印および短径５０μ
ｍの集光用楕円微小レンズを形成し、微小レンズによる
焦点が反射画素電極の中央部に位置するように反射型液
晶表示素子を構成したところ１表示画像の明るさは約２
２％向上し、スクリーン上における輝度むらは約３２％
減少し、輝度むら（色むら）の少ない明るい高品位な表
示画像を得ることか出来、本発明の有効性を確かめるこ
とができた。 【発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、反射型液晶表示素
子の透明対向基板上に、反射型液晶表示素子の各液晶開
口部に略焦点を形成するように、微小レンズ体をアレイ
状に形成することにより画素間に存在する絶縁体層に入
射する光を有効に反射画素電極に導くことができ、反射
型液晶表示素子の光の利用効率を一層向上させることが
可能である。 また、微小レンズの略焦点を反射画素電極の特定の場所
に設定できることから、反射画素電極の表面形状の凹凸
に起因する光散乱（乱反射）を低減でき、反射率を向上
させ、−画素上及び画素間で輝度むらのない、明るい高
品位な表示画像を得ることができる優れた反射型液晶表
示素子を実現できるものである。
第１図は本発明を適用した反射型液晶素子の一実施例を
示す断面図、 第２図は微小レンズ体として屈折率分布型の平板状レン
ズ使用した場合の反射型液晶表示素子を示す断面図、 第３図は微小レンズアレイ板を備えた反射型液晶素子を
示す断面図、 第４図は従来から知られている典型的な反射型液晶表示
素子を示す断面図である。 １１・・・入射光及び出射光、 １２・・・微小レンズ体、 １３・・−微小レンズ体を備えた透明対向基板、１４・
・・共通電極、 １５・・・液晶層、 １６・・・反射画素電極、 １７・・・絶縁体層、 １８・・・能動スイッチング素子、 １９・・・配線部、 ２０・・・絶縁性素子基板、 ２１・・・屈折率分布型平板状レンズ、２２・・・屈折
率分布型平板状レンズを備えた透明対向基板、 ３１・・・微小レンズアレイ板、 ４１・・・透明対向基板。 第 図 第２ 図
示す断面図、 第２図は微小レンズ体として屈折率分布型の平板状レン
ズ使用した場合の反射型液晶表示素子を示す断面図、 第３図は微小レンズアレイ板を備えた反射型液晶素子を
示す断面図、 第４図は従来から知られている典型的な反射型液晶表示
素子を示す断面図である。 １１・・・入射光及び出射光、 １２・・・微小レンズ体、 １３・・−微小レンズ体を備えた透明対向基板、１４・
・・共通電極、 １５・・・液晶層、 １６・・・反射画素電極、 １７・・・絶縁体層、 １８・・・能動スイッチング素子、 １９・・・配線部、 ２０・・・絶縁性素子基板、 ２１・・・屈折率分布型平板状レンズ、２２・・・屈折
率分布型平板状レンズを備えた透明対向基板、 ３１・・・微小レンズアレイ板、 ４１・・・透明対向基板。 第 図 第２ 図
Claims (1)
- １）能動スイッチング素子上に反射画素電極を備えた反
射型液晶表示素子において、該反射型液晶表示素子の各
液晶開口部に略焦点を形成するように、透明対向基板上
に微小レンズ体をアレイ状に形成したことを特徴とする
反射型液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2076642A JPH03278026A (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 反射型液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2076642A JPH03278026A (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 反射型液晶表示素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03278026A true JPH03278026A (ja) | 1991-12-09 |
Family
ID=13611038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2076642A Pending JPH03278026A (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 反射型液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03278026A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5566007A (en) * | 1993-09-06 | 1996-10-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Reflection type liquid crystal display device capable of color display |
| GB2354899A (en) * | 1999-10-02 | 2001-04-04 | Sharp Kk | Optical device for projection display |
| US6563562B2 (en) * | 1997-10-24 | 2003-05-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal panel with holding substrate having fixing protuberances |
| JP2005345905A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Ricoh Co Ltd | 反射型液晶空間光変調素子及び画像表示装置 |
| KR100886157B1 (ko) * | 2001-12-29 | 2009-02-27 | 엘지디스플레이 주식회사 | 확산층을 가지는 반사형 액정표시장치 |
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Citations (3)
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| JPH03175429A (ja) * | 1989-12-05 | 1991-07-30 | Nec Corp | アクティブマトリクス型液晶ライトバルブ |
-
1990
- 1990-03-28 JP JP2076642A patent/JPH03278026A/ja active Pending
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