JPH05346579A - 画像表示素子 - Google Patents

画像表示素子

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JPH05346579A
JPH05346579A JP4154786A JP15478692A JPH05346579A JP H05346579 A JPH05346579 A JP H05346579A JP 4154786 A JP4154786 A JP 4154786A JP 15478692 A JP15478692 A JP 15478692A JP H05346579 A JPH05346579 A JP H05346579A
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JP
Japan
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image display
display element
color filter
display device
filter layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4154786A
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English (en)
Inventor
Kokichi Kenno
研野孝吉
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP4154786A priority Critical patent/JPH05346579A/ja
Publication of JPH05346579A publication Critical patent/JPH05346579A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示素子を斜めから観察する場合でも、明瞭
に高解像の表示が可能な特に高解像の画像表示素子。 【構成】 透明電極層18を有する透明基板12と、カ
ラーフィルター層13を有するもう透明基板11とを、
互いに一定の間隔dに保持し、相対して配置されたこの
2枚の透明基板11、12間に液晶組成物10を充填し
てなり、透明電極層18とカラーフィルター層13を表
示面内において相互に1方向にずらして(D)配置す
る。斜めから観察する場合、一方の基板の各マトリック
ス領域を通過した光は、カラーフィルター層の対応する
フィルターのみを通過し、隣のフィルターには漏れない
ので、色がにじんだりコントラストの低下が起きず、明
るい表示が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像表示素子に関し、
特に、斜め方向から明瞭な画像が観察できるようにした
画像表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高解像アクティブマトリックス液
晶表示素子(LCD)は、その配線部分、カラーフィル
ターのブラックマトリックス部分で透過光線が遮蔽され
るために、開口効率が減ると共に、視野角が狭かった。
従来の高解像アクティブマトリックスLCDの鳥瞰図を
図1に示す。これは、液晶10が2枚のガラス基板1
1、12の間に封入されており、一方の基板11の内面
にはカラーフィルター層13と共通電極14が、他方の
基板12の内面にはデータ線15と走査線16がマトリ
ックス状に配置され、それらの交点にTFT(薄膜トラ
ンジスター)17と透明駆動電極18が接続されてお
り、両基板11、12の外側には偏光板19、20が配
置された構造になっている。一般的に、高解像アクティ
ブマトリックスLCDの液晶層10の厚さは、約10μ
m程度を必要とする。一方、解像度の良い表示素子にす
るためには、2次元画像表示素子を高密度に配列するこ
とが必要になる。例えば、1mm当たり50本の解像力
を持たせようとした場合には、画素ピッチは10μmに
なり、ほぼ立方体の画素になる。仮に、立方体の画素に
なった場合は、その視野角が45°以上になると、完全
に隣の画素からの漏れ光を拾ってしまい、コントラスト
が極端に悪くなる。このように、画素の厚さと画素の大
きさがほぼ等しくなってくる場合には、斜めからの光線
が隣の画素まで通過してしまい、コントラストが低下し
たり、カラー表示の場合には、色がにじんだりしてしま
う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みてなされたものであり、その目的は、特に高解
像の画像表示素子において、表示素子を斜めから観察す
る場合でも、明瞭に高解像の表示が可能なものを提供す
ることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の画像表示素子は、少なくとも透明電極層を有する1
枚の透明基板と、少なくともカラーフィルター層を有す
るもう1枚の透明基板とを、互いに一定の間隔に保持
し、相対して配置された前記2枚の透明基板間に液晶組
成物を充填してなる画像表示素子において、相対して配
置される透明電極層とカラーフィルター層を表示面内に
おいて相互に1方向にずらして配置したことを特徴とす
るものである。
【0005】本発明は、例えばアクティブマトリックス
型液晶表示素子に適用する場合に、有効である。
【0006】
【作用】本発明においては、相対して配置される透明電
極層とカラーフィルター層を表示面内において相互に1
方向にずらして配置しているので、斜めから観察する場
合、一方の基板の各マトリックス領域を通過した光は、
カラーフィルター層の対応するフィルターのみを通過
し、隣のフィルターには漏れないので、色がにじんだり
コントラストの低下が起きず、明るい表示が得られる。
【0007】
【実施例】以下、図面を参照にして本発明の2次元画像
表示素子の原理と実施例について説明する。本発明にお
いては、LCDにおいて、互いに一定の間隔を保持して
相対して配置した透明電極層を有する基板とカラーフィ
ルターを有する基板を、予め設定した視野角に最も最適
となるように、両者の相対位置をずらして配置すること
により、その視野角方向の光線が両基板の対応する画素
の電極、カラーフィルターをずれずに、かつ、隣接する
画素に漏れずに通過できるようにすることである。
【0008】このずらし量Dは、2枚の基板間のギャッ
プ長d、液晶の屈折率n、予め設定した視野角θにおい
て、以下の式で近似できる。
【0009】 D=(d×sinθ)/n ・・・・(1) なお、Dは1画素の大きさ以下であることが好ましい。
これを越えて、ずらし量Dが大きくなると、隣の画素の
影響が大きくなり、コントラストの低下が起きる。
【0010】これを図2を参照にして説明する。構成要
素は図1と同様であるので、同じ符号を用いる。アクテ
ィブマトリックスLCDの構造としては、従来のものと
同じであり、液晶10が2枚のガラス基板11、12の
間に封入され、一方の基板11の内面にはカラーフィル
ター層13と共通電極14が、他方の基板12の内面に
はデータ線15と走査線16がマトリックス状に配置さ
れ、それらの交点にTFT(薄膜トランジスター)17
と透明駆動電極18が接続されており、両基板11、1
2の外側には偏光板19、20が配置されている。本発
明により、基板11のカラーフィルター13と基板12
の駆動電極18とを上記近似式(1)に従って相対的に
ずらして配置する。2枚の基板11、12間のギャップ
長dが10μmで、視野角θを45°にとる場合、上記
近似式(1)より、液晶の屈折率nを1.5とすると、
Dが4.7μmの画素ずらしを行うことにより、下側基
板12の各マトリックス領域を通過した光は、カラーフ
ィルター層13の対応するフィルターのみを通過し、隣
のフィルターには漏れないので、色がにじんだりコント
ラストの低下が起きず、明るい表示が得られる。
【0011】このような画像表示素子を頭部装着式画像
表示装置に適用する実施例について説明する。頭部装着
式画像表示装置は、図3に断面図を示すように、観察者
頭部Mに装着して、2次元画像を再生する装置で、2次
元画像表示素子21からの光束を反射凹面接眼光学系2
2で反射して観察者虹彩位置Pに入射させ、眼の網膜上
に表示画像を結像させるものである。このような頭部装
着式画像表示装置は、観察者の頭部に装着して用いるた
め、装置を小型、軽量化することが大変重要であり、そ
のため、図3のような簡単な光学系を採用する必要があ
る。
【0012】この頭部装着式画像表示装置の光学系が必
要とする働きは、大きく2つある。1つには、装置全体
を小型化するために、2次元画像表示素子21から射出
する光線を屈曲(角度偏向)させ、観察者眼球位置Pに
リレーする配置を実現するために屈曲作用を有するこ
と、2つ目は、物点となる2次元画像表示素子21の像
を観察者にとって無限遠に形成するためのアフォーカル
光学系としての働きである。
【0013】以上の2つの働きを平面鏡とリレーレンズ
の2つで別々に行わせることは、装置全体の小型化にと
って良い結果をもたらさない。そこで、凹面鏡(トーリ
ック面を含む。)22を使用して、2つの働きを1枚の
凹面鏡22で果たさせることが重要となる。しかし、単
に凹面鏡22を利用しただけでは、2次元画像表示素子
21を射出し観察者眼球位置Pに到達する光線が、2次
元画像表示素子21を斜めに射出する光線だけになって
しまう。
【0014】そこで、本発明のように、2次元画像表示
素子21自体が斜めの観察画角に対して最適化されてい
る画像表示素子が必要となる。図3においては、図2に
示したような画像表示素子21を用いている。
【0015】この画像表示素子21の視野角θと、凹面
鏡22の形状、両者の相対位置等の数値例を以下に示
す。図4はその1例の光学系のY軸方向断面を示す。座
標軸は、観察者眼球虹彩位置Pの中心を原点にとり、図
示のように、観察者眼球虹彩位置Pの中心を通る光軸方
向をZ軸とし、眼の左右方向をY軸とし、垂直方向をX
軸とする。各座標軸の+方向は図示のようにとる(X軸
の正方向は紙面の背後)。同図中、21は2次元画像表
示素子、22はアナモフィック−アスフェリカル面(ト
ーリック−アスフェリカル面)反射鏡、Pは観察者の眼
球虹彩位置又は眼球回旋点である。また、反射鏡22の
中心軸を22aとする。原点を通る光軸に対する反射鏡
22の頂点の偏心量をY1 、原点を通る光軸に対する2
次元画像表示素子21中心の偏心量をY2 、Z軸に対し
て反射鏡22中心軸22aのなす角をα1 (反時計回り
を正とする。)、Y軸に対して2次元表示素子21中心
に接する面のなす角をα2 (反時計回りを正とする。)
とする。
【0016】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は虹彩位置Pから2次元表示素子21へ向か
う逆追跡の面番号として示してある。非球面形状は、座
標系を図示のようにとり、反射鏡22の近軸の曲率半径
を、上下方向(X−Z面)をRx 、左右方向(Y−Z
面)をRy とすると、次の式で表される。 Z =[( X2/Rx )+ (Y2/Ry ) ]/[1+{ 1-(1+Kx ) ( X2/Rx 2) -(1+Ky ) ( Y2/Ry 2)}1/2 ] ここで、Kx はX方向の円錐係数、Ky はY方向の円錐
係数である。
【0017】 面番号 曲率半径 面間隔(1面からのZ方向距離) 偏心量・偏角 1 虹彩位置 (P) 2 Rx −120.212(22) 49.639 Y1 −45.937 Ry −78.406 α1 −0.276° (非球面) 3 ∞(画像表示素子) (21) 15.000 Y2 −30.000 α2 7.532° 非球面係数 Ky =1.376883 Kx =0.555651 なお、図4中のαは、光軸の屈曲角であり、本例の場合
は、50°である。また、θは、2次元画像表示素子2
1の視野角であり、本例の場合は、40°である。
【0018】以上、本発明の画像表示素子とそれを用い
た頭部装着式画像表示装置の実施例について説明してき
たが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が
可能である。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像表示素子によると、相対して配置される透明電極
層とカラーフィルター層を表示面内において相互に1方
向にずらして配置しているので、斜めから観察する場
合、一方の基板の各マトリックス領域を通過した光は、
カラーフィルター層の対応するフィルターのみを通過
し、隣のフィルターには漏れないので、色がにじんだり
コントラストの低下が起きず、明るい表示が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の高解像アクティブマトリックスLCDの
鳥瞰図である。
【図2】本発明の1実施例の高解像アクティブマトリッ
クスLCDの鳥瞰図である。
【図3】本発明の画像表示素子を適用する頭部装着式画
像表示装置の概略の構成を示す図である。
【図4】図3の1例の光学系の断面図である。
【符号の説明】
10…液晶 11、12…ガラス基板 13…カラーフィルター層 14…共通電極 15…データ線 16…走査線 17…TFT 18…透明駆動電極 19、20…偏光板 21…2次元画像表示素子 22…反射凹面接眼光学系(反射鏡) 22a…反射鏡の中心軸 M…観察者頭部 P…観察者虹彩位置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年7月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】 面番号 曲率半径 面間隔(1面からのZ方向距離) 偏心量・偏角 1 虹彩位置 (P) 2 Rx −78.406(22) 49.639 Y1 −45.937 Ry −120.212 α1 −0.276° (非球面) 3 ∞(画像表示素子) (21) 15.000 Y2 −30.000 α2 7.532° 非球面係数 Ky =1.376883 Kx =0.555651 なお、図4中のαは、光軸の屈曲角であり、本例の場合
は、50°である。また、θは、2次元画像表示素子2
1の視野角であり、本例の場合は、30°である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも透明電極層を有する1枚の透
    明基板と、少なくともカラーフィルター層を有するもう
    1枚の透明基板とを、互いに一定の間隔に保持し、相対
    して配置された前記2枚の透明基板間に液晶組成物を充
    填してなる画像表示素子において、相対して配置される
    透明電極層とカラーフィルター層を表示面内において相
    互に1方向にずらして配置したことを特徴とする画像表
    示素子。
  2. 【請求項2】 前記画像表示素子がアクティブマトリッ
    クス型液晶表示素子であることを特徴とする請求項1記
    載の画像表示素子。
JP4154786A 1992-06-15 1992-06-15 画像表示素子 Withdrawn JPH05346579A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4154786A JPH05346579A (ja) 1992-06-15 1992-06-15 画像表示素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4154786A JPH05346579A (ja) 1992-06-15 1992-06-15 画像表示素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05346579A true JPH05346579A (ja) 1993-12-27

Family

ID=15591872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4154786A Withdrawn JPH05346579A (ja) 1992-06-15 1992-06-15 画像表示素子

Country Status (1)

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JP (1) JPH05346579A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6043858A (en) * 1993-05-18 2000-03-28 Sony Corporation Liquid crystal display device capable of improving pattern aligment

Cited By (1)

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990831