JPH04134321A - Liquid crystal display device - Google Patents
Liquid crystal display deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
本発明は液晶表示装置、特に液晶パネルを原画とした液
晶プロジェクタに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application The present invention relates to a liquid crystal display device, and particularly to a liquid crystal projector using a liquid crystal panel as an original image.
(ロ)従来の技術
近年、手軽に大型の映像表示が得られる装置として、液
晶パネルを用いた液晶プロジェクタが普及し始めている
。このような液晶プロジェクタに用いられている液晶パ
ネルとしては、現在、コントラストや応答などの表示特
性の良好なアクティブマトリク型のものが殆どである。(b) Prior Art In recent years, liquid crystal projectors using liquid crystal panels have become popular as devices that can easily display large images. Currently, most liquid crystal panels used in such liquid crystal projectors are active matrix type panels that have good display characteristics such as contrast and response.
しかしながら、アクティブマトリク型液晶表示パネルの
場合、1画素に対応して1つのアクティブ素子、たとえ
ばTPT (薄膜トランジスタ)やMIM構造の非線形
素子を作り込んでいるため、有効画素開口率が小さくな
りがちである。However, in the case of active matrix liquid crystal display panels, one active element, such as a TPT (thin film transistor) or a nonlinear element with an MIM structure, is built into each pixel, so the effective pixel aperture ratio tends to be small. .
従って、このような液晶パネルを用いて液晶プロジェク
タを構成すると、その有効画素開口率が小さい為、光の
利用効率が低くなり、スクリーン」二で得られる表示画
像に十分な輝度が得られないといった欠点があった。Therefore, when a liquid crystal projector is constructed using such a liquid crystal panel, the effective pixel aperture ratio is small, so the light utilization efficiency is low, and the display image obtained on the screen cannot have sufficient brightness. There were drawbacks.
この欠点は、液晶プロジェクタの光源として大輝度のも
のを用いることである程度解消できると考えられるが、
この場合には、装置全体の消費電力の増大、あるいは、
大輝度光源の使用による高熱発生がアクティブマトリク
型液晶表示パネルのアクティブ素子の動作特性に支障を
来す危惧があった。It is thought that this drawback can be alleviated to some extent by using a high-brightness light source for the liquid crystal projector.
In this case, the power consumption of the entire device increases, or
There was a concern that the high heat generated by the use of a high-intensity light source would impede the operating characteristics of active elements in active matrix liquid crystal display panels.
一方、第4図に示すような通常の液晶表示パネルに於て
は、パネルPの垂直方向よりもこれから傾斜した角度(
例えば6度程度)に、矢印で示す優先視角方向(高コン
トラスト軸方向)が存在する。尚、同図に於て、lは透
明な画素電極基板、2は透明な対向電極基板、3はこれ
ら両基板の周囲をシールしたシール剤であり、これらに
よって構成されたセル内に液晶4が封入されている。こ
の液晶4は、上記対向電極基板に設けられた遮光マスク
によって遮光された部分(図の71ツチング位置)40
で画素分離が行われている。On the other hand, in a normal liquid crystal display panel as shown in FIG. 4, the angle (
For example, about 6 degrees), there is a preferred viewing angle direction (high contrast axis direction) indicated by an arrow. In the figure, l is a transparent pixel electrode substrate, 2 is a transparent counter electrode substrate, and 3 is a sealant that seals the periphery of both of these substrates, and a liquid crystal 4 is inside the cell constituted by these. It is enclosed. This liquid crystal 4 has a light-shielded portion 40 (position 71 in the figure) that is light-shielded by a light-shielding mask provided on the counter electrode substrate.
Pixel separation is performed in
このような高コントラスト軸方向を持つ液晶パネルを用
いてプロジェクタを構成する場合には、第5図の模式構
成図に示す如く、このパネルPに対する透過光軸に垂直
配置するのではなく、その優先視角方向を合わせるので
、このパネルが斜めに装備されることになる。即ち、光
源りからの光を平行光線に変える光源用レンズR1から
の平行光線が斜めに設けられたパネルPの優先視角方向
に沿って効率良く透過され、この透過光が拡大投影レン
ズR2を介してスクリーンS上に投影される。When configuring a projector using a liquid crystal panel with such a high contrast axis direction, as shown in the schematic configuration diagram in Fig. This panel will be installed diagonally to match the viewing direction. That is, the parallel light from the light source lens R1, which converts light from the light source into parallel light, is efficiently transmitted along the preferred viewing angle direction of the obliquely provided panel P, and this transmitted light is transmitted through the enlarged projection lens R2. and is projected onto the screen S.
このようなプロジェクタに於ては、液晶パネルPを傾斜
配置しなければならず、この為装置構造を複雑にする欠
点があるばかりか、このパネルPの傾斜角度調節が煩雑
になる危惧があった。In such a projector, the liquid crystal panel P must be arranged at an angle, which not only has the drawback of complicating the structure of the device, but also poses a risk that adjustment of the angle of inclination of the panel P may become complicated. .
(ハ)発明が解決しようとする課題
本発明は、上述の欠点に鑑みてなされたものであって、
表示画像に十分な輝度が得られないといった欠点を解消
するべく光の利用効率を高めて、より明るい画面が得ら
れる液晶表示装置を提供するものである。(c) Problems to be Solved by the Invention The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and includes:
An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that improves light utilization efficiency and provides a brighter screen to eliminate the drawback that sufficient brightness cannot be obtained for displayed images.
また、本発明は、高コントラスト軸方向を見かけ上、液
晶パネルに対して垂直方向とすることができる液晶表示
装置を提供するものである。Further, the present invention provides a liquid crystal display device in which the high contrast axis direction can be apparently perpendicular to the liquid crystal panel.
(ニ)課題を解決するための手段
本発明の液晶表示装置は、行列配置された多数の画素毎
に透過光量調整を行う光透過型液晶パネルを光源と組み
合わせたものであって、液晶パネルの各画素の少なくと
も片面に各画素の面積より大きい面積の凸レンズを備え
、該凸レンズにより光源からの光を集光して液晶パネル
の各画素に供給する構造を備える。(d) Means for Solving the Problems The liquid crystal display device of the present invention combines a light transmission type liquid crystal panel that adjusts the amount of transmitted light for each of a large number of pixels arranged in rows and columns with a light source. A convex lens having an area larger than the area of each pixel is provided on at least one side of each pixel, and a structure is provided in which the convex lens condenses light from a light source and supplies it to each pixel of the liquid crystal panel.
又、本発明の液晶表示装置は、上記凸レンズとして、液
晶パネルの高コントラスト軸方向に沿った方向に焦点を
備えるべく非球面非対称断面形状凸レンズを用いる。Further, the liquid crystal display device of the present invention uses an aspherical asymmetrical cross-sectional convex lens as the convex lens so as to have a focal point in a direction along the high contrast axis direction of the liquid crystal panel.
更に、本発明の液晶表示装置は、上記液晶パネルに画素
以外の領域からの光漏れを遮光するための遮光マスクを
備えており、上記凸レンズは、液晶パネルの全面に塗布
された光硬化樹脂に対して液晶パネル自身を透過した光
での露光パターニングによって形成されている。Further, in the liquid crystal display device of the present invention, the liquid crystal panel is provided with a light-shielding mask for blocking light leakage from areas other than pixels, and the convex lens is attached to a photocurable resin coated on the entire surface of the liquid crystal panel. On the other hand, it is formed by exposure patterning using light transmitted through the liquid crystal panel itself.
(ホ)作用
本発明の液晶表示装置によれば、凸レンズにより光源か
らの光を集光して液晶パネルの各画素に供給する構造で
あるので、光の利用効率が大幅に高まる。(E) Function According to the liquid crystal display device of the present invention, the light from the light source is condensed by the convex lens and supplied to each pixel of the liquid crystal panel, so the efficiency of light utilization is greatly increased.
また、本発明の液晶表示装置によれば、液晶パネルの前
後に1画素毎に対応して一対の非球面非対称の集光凸レ
ンズを配置することができる。このレンズ形状によって
、入射光が液晶パネルの高コントラスト軸方向に沿って
屈折し、このパネルからの出射光が再度屈折して入射光
と同じ方向の光、即ち平行光となって透過することにな
る。Further, according to the liquid crystal display device of the present invention, a pair of aspherical asymmetric light condensing convex lenses can be arranged in front and behind the liquid crystal panel, corresponding to each pixel. Due to this lens shape, the incident light is refracted along the high contrast axis direction of the liquid crystal panel, and the outgoing light from this panel is refracted again and transmitted as light in the same direction as the incident light, that is, parallel light. Become.
更に、本発明の液晶表示装置によれば、表示コントラス
ト向上にの為に液晶パネルに元々装備されている画素間
遮光マスクを上記のレンズ形成に利用できる。即ち、液
晶パネルに塗布された光硬化柑脂をこの画素間遮光マス
ク付き液晶パネルを透過してきた光で露光バターニング
することで、非球面非対称断面形状凸レンズが得られる
。Furthermore, according to the liquid crystal display device of the present invention, the inter-pixel light-shielding mask that is originally provided in the liquid crystal panel in order to improve display contrast can be used to form the above-mentioned lenses. That is, by exposing and patterning the photocured citrus resin coated on the liquid crystal panel with the light that has passed through the liquid crystal panel with the inter-pixel light-shielding mask, an aspherical asymmetrical cross-sectional convex lens can be obtained.
(へ)実施例
第1図に本発明の液晶表示装置の液晶パネルの断面図を
示す。同図に於て、1は透明な画素電極基板、2は透明
な対向電極基板、3はこれら両基板の周囲をシールした
シール剤、4は液晶、40は上記対向電極基板2に設け
られた遮光マスクによって遮光された部分(図のハツチ
ング位置)を示しており、これらは第4図の従来装置と
同じものであってよい。(F) Embodiment FIG. 1 shows a sectional view of a liquid crystal panel of a liquid crystal display device of the present invention. In the figure, 1 is a transparent pixel electrode substrate, 2 is a transparent counter electrode substrate, 3 is a sealant that seals the periphery of both substrates, 4 is a liquid crystal, and 40 is provided on the counter electrode substrate 2. The portions (hatched positions in the figure) blocked by the light blocking mask are shown, and these may be the same as the conventional device shown in FIG. 4.
同図の本発明の液晶表示装置に於て、第4図の従来装置
と異なる処は、液晶パネルPの両面に、各画素の面積よ
り大きい面積の凸レンズ5.5・・・を備え、該凸レン
ズ5.5・・・により光源からの光を集光して各画素に
供給する点にある。The liquid crystal display device of the present invention shown in the same figure is different from the conventional device shown in FIG. The convex lenses 5.5 condense light from the light source and supply it to each pixel.
しかも、この凸レンズ5.5・・・は、液晶パネルの高
コントラスト方向軸に沿った方向に焦点を備えるべく非
球面非対称断面形状に形成されているので、パネルPに
対して垂直に入射して来る光は集光しながら高コントラ
スト軸方向に屈折され、さらにパネルPからの出射光は
再度凸レンズ5.5・・・によって集光しながらパネル
Pに対して垂直な方向に屈折されることになる。Furthermore, the convex lenses 5.5... are formed with an aspherical asymmetrical cross-sectional shape so as to have a focal point in the direction along the high-contrast direction axis of the liquid crystal panel. The incoming light is condensed and refracted in the high-contrast axis direction, and the outgoing light from the panel P is again condensed by the convex lens 5.5 and refracted in the direction perpendicular to the panel P. Become.
従って、このような液晶パネルPをプロジェクタに採用
すると、第2図の模式構成図に示す如くこのパネルPに
対する透過光軸に垂直配置するだけで、この透過光軸と
見かけ上の高コントラスト軸方向が一致させることがで
きる。即ち、光源りからの光を平行光線に変える光源用
レンズR1からの平行光線が垂直配置されたパネルPの
見かけ上の高コントラスト軸方向に沿って効率良く透過
され、この透過光が拡大投影レンズR2を介してスクリ
ーンS上に投影されるのである。Therefore, when such a liquid crystal panel P is adopted in a projector, as shown in the schematic configuration diagram in FIG. can be matched. That is, the parallel light from the light source lens R1, which converts the light from the light source into parallel light, is efficiently transmitted along the apparent high-contrast axis direction of the vertically arranged panel P, and this transmitted light is transmitted through the enlarged projection lens. It is projected onto the screen S via R2.
而して、TPTやMIMなどのアクティブスイッチング
素子を用いた液晶パネルでは、素子の大きさや配線によ
り画素の開口率が小さくなりそのため光透過率も小さく
なるが、本発明の液晶表示装置に於ては、この画素の開
口部即ち、有効表示部以外の部分に照射された光を無駄
にすることなく、これを画素表面に配置したレンズ5.
5・・により集光して液晶の高コントラスト軸方向に沿
って画素開口部内を通過させ、パネル通過後はさらにレ
ンズ5.5・・・により平行光とすることができるので
、光の利用効率が大幅に向上される。In a liquid crystal panel using an active switching element such as TPT or MIM, the aperture ratio of the pixel becomes small depending on the size of the element and the wiring, and therefore the light transmittance becomes small, but in the liquid crystal display device of the present invention, The lens 5. is arranged on the surface of the pixel without wasting the light irradiated to the aperture of the pixel, that is, the part other than the effective display area.
The light is focused by 5. and passed through the pixel aperture along the high-contrast axis direction of the liquid crystal, and after passing through the panel, it can be further parallelized by lens 5.5, which improves the efficiency of light utilization. is greatly improved.
次に、上述したレンズ5.5・・・の製法の一例につい
て第3図(イ)(ロ)に基すいて概説する。Next, an example of a manufacturing method for the lenses 5,5, etc. described above will be outlined based on FIGS. 3(a) and 3(b).
まず、第3図(イ)に示す如く、液晶パネルPの一面に
偏光板(図示せず)を被着した状態で、この偏光板上に
紫外線硬化型の樹脂を塗布し、このパネルPの反対面か
ら光照射を行う。このように照射された光は、画素以外
の領域からの光漏れを遮光するための遮光マスクによっ
て、画素領域のみ透過され、この透過光は図中の矢印で
示す如く、パネルP内で高コントラスト軸方向に屈折し
て、上記の紫外線硬化型の樹脂層に入射され、これを硬
化せしめる。First, as shown in FIG. 3(a), a polarizing plate (not shown) is attached to one surface of the liquid crystal panel P, and an ultraviolet curing resin is applied to the polarizing plate. Light is irradiated from the opposite side. The light irradiated in this way is transmitted only to the pixel area by a light-shielding mask that blocks light leakage from areas other than the pixel, and this transmitted light has a high contrast inside the panel P, as shown by the arrow in the figure. The light is refracted in the axial direction and is incident on the ultraviolet curable resin layer, where it is cured.
尚、この時の光照射は、パネルPの反対面からパネルP
に対して主に垂直な角度で行われるが、画素面積より大
きく、しかも非球面非対称型断面形状を得るために、パ
ネルPに対して垂直方向から若干ずらした角度から補足
して光照射される。Note that the light irradiation at this time is from the opposite side of panel P.
However, in order to obtain an aspherical asymmetric cross-sectional shape that is larger than the pixel area, additional light is irradiated from an angle slightly offset from the perpendicular direction to the panel P. .
斯して同図(ロ)に示す如く、液晶パネルPの一面にレ
ンズ5.5・・・のアレーが製造できる。In this way, an array of lenses 5, 5, . . . can be manufactured on one surface of the liquid crystal panel P, as shown in FIG.
更に、液晶パネルPの他方にもレンズアレーを形成する
場合には、同図(ロ)の第1のレンズアレーをこのパネ
ルPの表面に被着されている偏光板(図示せず)ごと剥
離し、続いて他方の面に第2の偏光板を被着した状態で
、この偏光板上に紫外線硬化型の樹脂を塗布し、上述と
同様の露光パターニングを行って第2のレンズアレーを
形成する。そして、前記第1のレンズアレーを再度パネ
ルPの一面に被着すればよい。Furthermore, if a lens array is to be formed on the other side of the liquid crystal panel P, the first lens array shown in FIG. Then, with a second polarizing plate attached to the other surface, an ultraviolet curable resin is applied onto this polarizing plate, and exposure patterning is performed in the same manner as described above to form a second lens array. do. Then, the first lens array may be attached to one surface of the panel P again.
(ト)発明の効果
本発明の液晶表示装置は、画素ごとに凸レンズにより光
源からの光を集光して液晶パネルの各画素に供給する構
造であるので、光の利用効率が高まって、表示画像の輝
度を増すことができる。(G) Effects of the Invention The liquid crystal display device of the present invention has a structure in which the light from the light source is collected by a convex lens for each pixel and supplied to each pixel of the liquid crystal panel, so the efficiency of light utilization is increased and the display The brightness of the image can be increased.
また、本発明の液晶表示装置によれば、液晶パネルの前
後に1画素毎に対応して一対の非球面非対称の集光凸レ
ンズを配置できるので、入射光が液晶パネルの高コント
ラスト軸方向に沿って屈折し、このパネルからの出射光
が再度屈折して入射光と同じ方向の光、即ち平行光とな
って透過することになり、これを用いたプロジェクタの
構成の簡略化が小型化が図れる。Furthermore, according to the liquid crystal display device of the present invention, since a pair of aspherical asymmetric condensing convex lenses can be arranged for each pixel in front and behind the liquid crystal panel, the incident light is directed along the high contrast axis direction of the liquid crystal panel. The light emitted from this panel is refracted and transmitted in the same direction as the incident light, that is, as parallel light. Using this, the structure of the projector can be simplified and miniaturized. .
更に、表示コントラスト向上にの為に液晶パネルに元々
装備されている画素間遮光マスクを上記のレンズ形成に
利用できるので、簡単な製法で本発明の液晶表示装置を
実現できる。Furthermore, since the inter-pixel light-shielding mask that is originally provided in the liquid crystal panel to improve display contrast can be used to form the above-mentioned lenses, the liquid crystal display device of the present invention can be realized by a simple manufacturing method.
第1図は本発明の液晶表示装置に用いる液晶パネルの断
面図、第2図は本発明の液晶表示装置を搭載したプロジ
ェクタの概念構成図、第3図は本発明装置の製造工程を
示した断面図、第4図は従来の液晶パネルの断面図、第
5図は従来のプロジェクタの概念構成図である。
4・・・液晶、5・・・レンズ、50・・紫外線硬化樹
脂層、P・・・液晶パネル。Fig. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal panel used in the liquid crystal display device of the present invention, Fig. 2 is a conceptual configuration diagram of a projector equipped with the liquid crystal display device of the present invention, and Fig. 3 shows the manufacturing process of the device of the present invention. 4 is a sectional view of a conventional liquid crystal panel, and FIG. 5 is a conceptual diagram of a conventional projector. 4...Liquid crystal, 5...Lens, 50...Ultraviolet curing resin layer, P...Liquid crystal panel.
Claims (3)
う光透過型液晶パネルを光源と組み合わせてなる液晶表
示装置に於て、 液晶パネルの各画素の少なくとも片面に各画素の面積よ
り大きい面積の凸レンズを備え、該凸レンズにより光源
からの光を集光して液晶パネルの各画素に供給する事を
特徴とした液晶表示装置。(1) In a liquid crystal display device that combines a light transmission type liquid crystal panel that adjusts the amount of transmitted light for each of a large number of pixels arranged in rows and columns with a light source, at least one side of each pixel of the liquid crystal panel has an area larger than the area of each pixel. A liquid crystal display device comprising a convex lens having a large area, the convex lens condensing light from a light source and supplying it to each pixel of a liquid crystal panel.
ズは、液晶パネルの高コントラスト方向軸に沿った方向
に焦点を備えるべく非球面非対称断面形状に形成されて
なる液晶表示装置。(2) A liquid crystal display device according to claim 1, wherein the convex lens is formed to have an aspheric asymmetric cross-sectional shape so as to have a focal point in a direction along a high contrast direction axis of the liquid crystal panel.
記液晶パネルは画素以外の領域からの光漏れを遮光する
ための遮光マスクを備えており、上記凸レンズは、液晶
パネルの全面に塗布された光硬化樹脂に対して液晶パネ
ル自身を透過した光で露光パターニングしてなる液晶表
示装置。(3) In the liquid crystal display device according to claim 1 or 2, the liquid crystal panel is provided with a light shielding mask for blocking light leakage from areas other than pixels, and the convex lens is arranged on the entire surface of the liquid crystal panel. A liquid crystal display device that is formed by exposing and patterning a photocurable resin coated on the liquid crystal panel using light that has passed through the liquid crystal panel itself.
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Publications (2)
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JPH04134321A true JPH04134321A (en) | 1992-05-08 |
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Cited By (3)
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-
1990
- 1990-09-26 JP JP2257694A patent/JP2883430B2/en not_active Expired - Fee Related
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