JPH063670A - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
- Publication number
- JPH063670A JPH063670A JP4186056A JP18605692A JPH063670A JP H063670 A JPH063670 A JP H063670A JP 4186056 A JP4186056 A JP 4186056A JP 18605692 A JP18605692 A JP 18605692A JP H063670 A JPH063670 A JP H063670A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- array plate
- display device
- crystal display
- optical fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 透過型の液晶表示装置において光源光の利用
効率を高める。 【構成】 透過型の液晶表示装置１は液晶パネル２を備
えており、一対の基板間に液晶層１０を保持するととも
に、マトリクス状に配列された複数の画素７を有する。
光源４側即ち入射側に微細集光光学系を配置するととも
に、この微細集光光学系側に配置された一方の基板が光
ファイバアレイ板６からなる。微細集光光学系はマイク
ロレンズ１６を各画素７に対応して配列したマイクロレ
ンズアレイ板３から構成されている。光ファイバアレイ
板６を構成する光ファイバ１１の直径は画素７間の平均
配列ピッチの３分の１以下に設定されている。マイクロ
レンズ１６により集光された光源光は光ファイバ１１を
導光した後開口部１３を介して画素７を効率的に照明す
る。
効率を高める。 【構成】 透過型の液晶表示装置１は液晶パネル２を備
えており、一対の基板間に液晶層１０を保持するととも
に、マトリクス状に配列された複数の画素７を有する。
光源４側即ち入射側に微細集光光学系を配置するととも
に、この微細集光光学系側に配置された一方の基板が光
ファイバアレイ板６からなる。微細集光光学系はマイク
ロレンズ１６を各画素７に対応して配列したマイクロレ
ンズアレイ板３から構成されている。光ファイバアレイ
板６を構成する光ファイバ１１の直径は画素７間の平均
配列ピッチの３分の１以下に設定されている。マイクロ
レンズ１６により集光された光源光は光ファイバ１１を
導光した後開口部１３を介して画素７を効率的に照明す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自然光源あるいは人工光
源からの入射光をスイッチングして表示を行なう透過型
の液晶表示装置に関する。より詳しくは入射光の効率的
な利用技術に関する。
源からの入射光をスイッチングして表示を行なう透過型
の液晶表示装置に関する。より詳しくは入射光の効率的
な利用技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来透過型の液晶表示装置としては、例
えば図６に示す構造が知られている。この従来例では、
ガラス基板２０の上にマトリクス状に配列された表示画
素が形成されている。図では１個の表示画素のみが示さ
れている。この表示画素は画素電極２１とこれを駆動す
る薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２２と補助容量２３等か
ら構成されている。さらにＴＦＴ２２に対して画像信号
を供給する為の信号ライン２４と選択信号を供給する為
のゲートライン２５も形成されている。この様な素子が
形成された基板２０を以下アクティブマトリクス基板と
呼ぶ事にする。このアクティブマトリクス基板２０に対
して所定の間隙を介して対向基板２６が配置されてい
る。対向基板２６の内面には順に対向電極２７、遮光層
２８、カラーフィルタ２９が形成されている。両基板２
０，２６の間には例えばツイストネマティック配向され
た液晶層３０が保持されている。
えば図６に示す構造が知られている。この従来例では、
ガラス基板２０の上にマトリクス状に配列された表示画
素が形成されている。図では１個の表示画素のみが示さ
れている。この表示画素は画素電極２１とこれを駆動す
る薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２２と補助容量２３等か
ら構成されている。さらにＴＦＴ２２に対して画像信号
を供給する為の信号ライン２４と選択信号を供給する為
のゲートライン２５も形成されている。この様な素子が
形成された基板２０を以下アクティブマトリクス基板と
呼ぶ事にする。このアクティブマトリクス基板２０に対
して所定の間隙を介して対向基板２６が配置されてい
る。対向基板２６の内面には順に対向電極２７、遮光層
２８、カラーフィルタ２９が形成されている。両基板２
０，２６の間には例えばツイストネマティック配向され
た液晶層３０が保持されている。
【０００３】かかる構成を有する透過型液晶表示装置の
入射側即ち対向基板２６側には光源３１が配置されてい
る。画素部を透過した光は出射側即ちアクティブマトリ
クス基板２０側から目視され画像表示が行なわれる。遮
光膜２８には画素電極２１に整合する開口部３２が形成
されている。即ち画素電極２１上の有効表示領域を光源
３１に対して露出させるとともに、非有効表示領域を入
射光線から遮蔽している。この非有効表示領域には前述
したＴＦＴ２２、補助容量２３、信号ライン２４、ゲー
トライン２５等が含まれる。
入射側即ち対向基板２６側には光源３１が配置されてい
る。画素部を透過した光は出射側即ちアクティブマトリ
クス基板２０側から目視され画像表示が行なわれる。遮
光膜２８には画素電極２１に整合する開口部３２が形成
されている。即ち画素電極２１上の有効表示領域を光源
３１に対して露出させるとともに、非有効表示領域を入
射光線から遮蔽している。この非有効表示領域には前述
したＴＦＴ２２、補助容量２３、信号ライン２４、ゲー
トライン２５等が含まれる。
【０００４】遮光膜２８は所謂ブラックマスクの機能を
果たし有効表示領域のみに入射光を照射して表示コント
ラストを改善する。しかしながら遮光膜２８は入射光を
部分的に遮るものである為光源光の利用効率が犠牲にな
り画像面の明度が低下する。従って実用レベルの明度を
確保する為には大光量の光源が必要となり装置の大型化
や消費電力の増大を招いていた。
果たし有効表示領域のみに入射光を照射して表示コント
ラストを改善する。しかしながら遮光膜２８は入射光を
部分的に遮るものである為光源光の利用効率が犠牲にな
り画像面の明度が低下する。従って実用レベルの明度を
確保する為には大光量の光源が必要となり装置の大型化
や消費電力の増大を招いていた。
【０００５】そこで入射光の利用効率を上げる為に、マ
イクロレンズアレイを用いて表示画素の開口部以外に入
射する光を開口方向に屈折集光させる方法が、例えば特
開昭６０−２４１０２４号公報や特開昭６２−９４８２
６号公報に提案されている。例えば図７に示す構造で
は、入射側に位置する対向基板２６の外面に沿ってマイ
クロレンズ３３が形成されている。個々のマイクロレン
ズ３３は画素開口部３２に整合しており光源からの入射
光を開口部に集光する。
イクロレンズアレイを用いて表示画素の開口部以外に入
射する光を開口方向に屈折集光させる方法が、例えば特
開昭６０−２４１０２４号公報や特開昭６２−９４８２
６号公報に提案されている。例えば図７に示す構造で
は、入射側に位置する対向基板２６の外面に沿ってマイ
クロレンズ３３が形成されている。個々のマイクロレン
ズ３３は画素開口部３２に整合しており光源からの入射
光を開口部に集光する。
【０００６】図８に示す構造では、マイクロレンズ３３
が対向基板２６の内面に形成されている。個々のマイク
ロレンズ３３はアクティブマトリクス基板２０の上に形
成された各画素３４に整合しており、入射光を有効表示
領域即ち画素電極２１の部分に集光する。
が対向基板２６の内面に形成されている。個々のマイク
ロレンズ３３はアクティブマトリクス基板２０の上に形
成された各画素３４に整合しており、入射光を有効表示
領域即ち画素電極２１の部分に集光する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図７の構造の様に、対
向基板２６の外面側にマイクロレンズ３３を設けた場合
には、その開口数ＮＡを小さく設定する必要がある。対
向基板２６は一般に０．６〜１．１mm程度の厚みを有す
る。アクティブマトリクス基板２０の上に形成された画
素３４の配列ピッチが例えば２００μｍ程度の場合に
は、効率的な集光を行なう為にマイクロレンズ３３の開
口数ＮＡが計算上０．１以下程度になる。さらに、画素
の配列ピッチが４０μｍ程度の場合には開口数ＮＡが
０．０２程度と極端に小さくなる。つまり、対向基板２
６の厚みが大きい為マイクロレンズの焦点距離が大きく
なる一方、画素配列ピッチが小さい為これに合わせてマ
イクロレンズの口径が小さくなるので、開口数が必然的
に小さくなり比較的暗いレンズとなる。ＮＡの小さなレ
ンズの場合には、入射光が光軸から傾くにつれて対応す
る表示画素の開口部３２から大きく外れた位置に集光さ
れてしまう。従って、実質的に入射光が光軸に対して平
行に近い場合にしか利用効率の改善が達成できない。
向基板２６の外面側にマイクロレンズ３３を設けた場合
には、その開口数ＮＡを小さく設定する必要がある。対
向基板２６は一般に０．６〜１．１mm程度の厚みを有す
る。アクティブマトリクス基板２０の上に形成された画
素３４の配列ピッチが例えば２００μｍ程度の場合に
は、効率的な集光を行なう為にマイクロレンズ３３の開
口数ＮＡが計算上０．１以下程度になる。さらに、画素
の配列ピッチが４０μｍ程度の場合には開口数ＮＡが
０．０２程度と極端に小さくなる。つまり、対向基板２
６の厚みが大きい為マイクロレンズの焦点距離が大きく
なる一方、画素配列ピッチが小さい為これに合わせてマ
イクロレンズの口径が小さくなるので、開口数が必然的
に小さくなり比較的暗いレンズとなる。ＮＡの小さなレ
ンズの場合には、入射光が光軸から傾くにつれて対応す
る表示画素の開口部３２から大きく外れた位置に集光さ
れてしまう。従って、実質的に入射光が光軸に対して平
行に近い場合にしか利用効率の改善が達成できない。
【０００８】一方図８の構造の様に、対向基板２６の内
面側にマイクロレンズ３３を形成した場合には逆に開口
数ＮＡが極端に大きくなるという問題点がある。一般に
対向基板２６とアクティブマトリクス基板２０の間隙距
離は１０μｍ以下である。さらにマイクロレンズ３３に
重ねてカラーフィルタ２９や対向電極２７も形成される
為、液晶層３０の厚みはより小さいものとなる。従って
マイクロレンズから画素電極２１までの距離が非常に短
かい光学系となってしまう。平行入射光を表示画素３４
に集光させるだけでも、例えば画素配列ピッチが４０μ
ｍ程度の場合開口数ＮＡが０．５以上になる。さらに表
示画素の配列ピッチが２００μｍ程度の場合にはＮＡが
１．０以上の大きなマイクロレンズを形成する必要があ
る。さらに斜め入射光を集光させる為には開口数ＮＡを
例えば２以上に設定する必要がある。しかしながら、加
工技術の観点からこの様にＮＡの大きなマイクロレンズ
アレイを形成する事は極めて困難である。仮に形成でき
たとしても、画素に対して斜めに入射する成分ばかりが
大きくなり、正面の観察者には出射光が届かない為、実
質的に入射光は有効利用されない事になる。
面側にマイクロレンズ３３を形成した場合には逆に開口
数ＮＡが極端に大きくなるという問題点がある。一般に
対向基板２６とアクティブマトリクス基板２０の間隙距
離は１０μｍ以下である。さらにマイクロレンズ３３に
重ねてカラーフィルタ２９や対向電極２７も形成される
為、液晶層３０の厚みはより小さいものとなる。従って
マイクロレンズから画素電極２１までの距離が非常に短
かい光学系となってしまう。平行入射光を表示画素３４
に集光させるだけでも、例えば画素配列ピッチが４０μ
ｍ程度の場合開口数ＮＡが０．５以上になる。さらに表
示画素の配列ピッチが２００μｍ程度の場合にはＮＡが
１．０以上の大きなマイクロレンズを形成する必要があ
る。さらに斜め入射光を集光させる為には開口数ＮＡを
例えば２以上に設定する必要がある。しかしながら、加
工技術の観点からこの様にＮＡの大きなマイクロレンズ
アレイを形成する事は極めて困難である。仮に形成でき
たとしても、画素に対して斜めに入射する成分ばかりが
大きくなり、正面の観察者には出射光が届かない為、実
質的に入射光は有効利用されない事になる。
【０００９】入射光の有効利用を図る為にはマイクロレ
ンズの開口数を適切に設定する必要がある。この為に
は、画素配列ピッチの略２倍程度の距離だけ表示画素か
ら離間した位置にマイクロレンズを形成する事が最も望
ましい。例えば、画素配列ピッチが４０μｍ程度の場合
には最適距離が８０μｍ程度になり、画素配列ピッチが
２００μｍ程度の時には最適距離が４００μｍ程度にな
る。しかしながら、図７及び図８の従来構造に示す様
に、基板の外面あるいは内面に直接マイクロレンズアレ
イを形成した場合には、液晶表示装置の構造上の制約か
ら最適距離を確保する事は極めて困難である。
ンズの開口数を適切に設定する必要がある。この為に
は、画素配列ピッチの略２倍程度の距離だけ表示画素か
ら離間した位置にマイクロレンズを形成する事が最も望
ましい。例えば、画素配列ピッチが４０μｍ程度の場合
には最適距離が８０μｍ程度になり、画素配列ピッチが
２００μｍ程度の時には最適距離が４００μｍ程度にな
る。しかしながら、図７及び図８の従来構造に示す様
に、基板の外面あるいは内面に直接マイクロレンズアレ
イを形成した場合には、液晶表示装置の構造上の制約か
ら最適距離を確保する事は極めて困難である。
【００１０】上述した従来の技術の問題点あるいは課題
に鑑み、本発明は表示画素に対するマイクロレンズアレ
イの相対的な距離を制御可能とし入射光を表示画素に効
率良く集光させ、光源光の利用効率を高める事により、
特に大光量の光源を用いる事なく明度の高い画面を表示
できる液晶表示装置を提供する事を目的とする。
に鑑み、本発明は表示画素に対するマイクロレンズアレ
イの相対的な距離を制御可能とし入射光を表示画素に効
率良く集光させ、光源光の利用効率を高める事により、
特に大光量の光源を用いる事なく明度の高い画面を表示
できる液晶表示装置を提供する事を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述した本発明の目的を
達成する為に以下の手段を講じた。即ち、一対の基板間
に液晶層を保持しマトリクス状に配列された複数の画素
を有する透過型の液晶表示装置において、入射側に微細
集光光学系を備えるとともに、この微細集光光学系側に
配置された一方の基板を光ファイバアレイ板で構成する
様にした。具体的には、前記微細集光光学系は、例えば
マイクロレンズを各画素に対応して配列したマイクロレ
ンズアレイ板からなり、前述した入射側に位置する一方
の基板とは別体の部材である。好ましくは、光ファイバ
アレイ板を構成する光ファイバの直径は画素の平均配列
ピッチの３分の１以下に設定されている。
達成する為に以下の手段を講じた。即ち、一対の基板間
に液晶層を保持しマトリクス状に配列された複数の画素
を有する透過型の液晶表示装置において、入射側に微細
集光光学系を備えるとともに、この微細集光光学系側に
配置された一方の基板を光ファイバアレイ板で構成する
様にした。具体的には、前記微細集光光学系は、例えば
マイクロレンズを各画素に対応して配列したマイクロレ
ンズアレイ板からなり、前述した入射側に位置する一方
の基板とは別体の部材である。好ましくは、光ファイバ
アレイ板を構成する光ファイバの直径は画素の平均配列
ピッチの３分の１以下に設定されている。
【００１２】
【作用】本発明によれば、マイクロレンズアレイ板等の
微細集光光学系が入射側の基板から分離して設けられて
おり、光源と当該基板との間に介在している。別体部品
である為、マイクロレンズアレイ板と液晶表示装置基板
との間の距離を自由に設定できる。マイクロレンズと画
素を整合させる為レンズ口径に制約がある一方レンズ距
離を調整できる為、製造上及び集光効率の観点から最適
なマイクロレンズの開口数ＮＡを設定できる。即ち、光
源光に含まれる平行入射成分及び斜め入射成分の比率に
合わせて適当なＮＡや焦点距離を有するマイクロレンズ
アレイ板を使用する事ができる。
微細集光光学系が入射側の基板から分離して設けられて
おり、光源と当該基板との間に介在している。別体部品
である為、マイクロレンズアレイ板と液晶表示装置基板
との間の距離を自由に設定できる。マイクロレンズと画
素を整合させる為レンズ口径に制約がある一方レンズ距
離を調整できる為、製造上及び集光効率の観点から最適
なマイクロレンズの開口数ＮＡを設定できる。即ち、光
源光に含まれる平行入射成分及び斜め入射成分の比率に
合わせて適当なＮＡや焦点距離を有するマイクロレンズ
アレイ板を使用する事ができる。
【００１３】一方入射側の基板は光ファイバアレイ板か
ら構成されている。これは優れた導光機能を有してお
り、マイクロレンズによって基板表面に集光された光源
光を実質上損失を生じる事なく画素の有効表示領域に導
く事ができる。換言すると、個々のマイクロレンズは光
ファイバアレイ板の表面に光源像を結ぶ。この光源像を
疑似的な二次光源として対応する画素の効率的な照明を
行なう。従って、照明効率を大きくする為には二次光源
像に対するマイクロレンズアレイ板受光面の解像度が高
い程良い。光ファイバアレイ板を構成する光ファイバの
直径が小さい程受光面の目が細かくなるので解像度が良
くなる。しかしながら、光ファイバを細くする程光ファ
イバアレイ板の価格が高くなる。実際上十分な照明効率
を得る為には、光ファイバの直径を画素間の平均配列ピ
ッチの３分の１以下に設定すれば良い。
ら構成されている。これは優れた導光機能を有してお
り、マイクロレンズによって基板表面に集光された光源
光を実質上損失を生じる事なく画素の有効表示領域に導
く事ができる。換言すると、個々のマイクロレンズは光
ファイバアレイ板の表面に光源像を結ぶ。この光源像を
疑似的な二次光源として対応する画素の効率的な照明を
行なう。従って、照明効率を大きくする為には二次光源
像に対するマイクロレンズアレイ板受光面の解像度が高
い程良い。光ファイバアレイ板を構成する光ファイバの
直径が小さい程受光面の目が細かくなるので解像度が良
くなる。しかしながら、光ファイバを細くする程光ファ
イバアレイ板の価格が高くなる。実際上十分な照明効率
を得る為には、光ファイバの直径を画素間の平均配列ピ
ッチの３分の１以下に設定すれば良い。
【００１４】
【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は本発明にかかる透過型液晶表示
装置の構造を示す模式的な断面図である。液晶表示装置
１は液晶パネル２とマイクロレンズアレイ板３と光源４
とを順に配置した構造を有している。本例では、液晶パ
ネル２はアクティブマトリクス型のものを使用し、マイ
クロレンズアレイ板３は液晶パネル２と別体になってい
る。又、本例では光源４として偏平形状のバックライト
を使用している。
詳細に説明する。図１は本発明にかかる透過型液晶表示
装置の構造を示す模式的な断面図である。液晶表示装置
１は液晶パネル２とマイクロレンズアレイ板３と光源４
とを順に配置した構造を有している。本例では、液晶パ
ネル２はアクティブマトリクス型のものを使用し、マイ
クロレンズアレイ板３は液晶パネル２と別体になってい
る。又、本例では光源４として偏平形状のバックライト
を使用している。
【００１５】液晶パネル２はアクティブマトリクス基板
５と対向基板とを所定の間隙を介して貼り合わせた構造
を有している。光源４に関し入射側にある対向基板は光
ファイバアレイ板６から構成されている。出射側のアク
ティブマトリクス基板５の内表面にはマトリクス状に配
列された画素７が形成されている。個々の画素７は画素
電極８とこれを駆動するＴＦＴ９とから構成されてい
る。アクティブマトリクス基板５と光ファイバアレイ板
６との間には例えばツイストネマティック配向された液
晶層１０が封入充填されている。本例では、マトリクス
状の画素７は横方向に３４μｍ及び縦方向に５０μｍの
配列ピッチで形成されている。
５と対向基板とを所定の間隙を介して貼り合わせた構造
を有している。光源４に関し入射側にある対向基板は光
ファイバアレイ板６から構成されている。出射側のアク
ティブマトリクス基板５の内表面にはマトリクス状に配
列された画素７が形成されている。個々の画素７は画素
電極８とこれを駆動するＴＦＴ９とから構成されてい
る。アクティブマトリクス基板５と光ファイバアレイ板
６との間には例えばツイストネマティック配向された液
晶層１０が封入充填されている。本例では、マトリクス
状の画素７は横方向に３４μｍ及び縦方向に５０μｍの
配列ピッチで形成されている。
【００１６】一方光ファイバアレイ板６は光ファイバ１
１の集合体から構成されており、両端面は精密研磨され
ている。光ファイバアレイ板６の内面には遮光膜１２が
形成されており、画素開口部１３を規定する。この開口
部１３は個々の画素７に整合しておりその有効表示領域
のみを光源４に対して露出させる。本例では、開口部１
３の寸法は横方向に２０μｍ及び縦方向に３０μｍに設
定されている。光ファイバ板６の内表面には、さらに開
口部１３を覆う様にＲ，Ｇ，Ｂ三原色のカラーフィルタ
１４が形成されている。カラーフィルタ１４の表面は対
向電極１５によって被覆されている。本例では、光ファ
イバアレイ板６を構成する光ファイバ１１の直径は１０
μｍに設定されている。
１の集合体から構成されており、両端面は精密研磨され
ている。光ファイバアレイ板６の内面には遮光膜１２が
形成されており、画素開口部１３を規定する。この開口
部１３は個々の画素７に整合しておりその有効表示領域
のみを光源４に対して露出させる。本例では、開口部１
３の寸法は横方向に２０μｍ及び縦方向に３０μｍに設
定されている。光ファイバ板６の内表面には、さらに開
口部１３を覆う様にＲ，Ｇ，Ｂ三原色のカラーフィルタ
１４が形成されている。カラーフィルタ１４の表面は対
向電極１５によって被覆されている。本例では、光ファ
イバアレイ板６を構成する光ファイバ１１の直径は１０
μｍに設定されている。
【００１７】マイクロレンズアレイ板３はスペーサ（図
示せず）を介して所定の距離だけ離間して光ファイバア
レイ板６に対向配置されている。本例ではこの距離は５
０μｍに設定されている。マイクロレンズアレイ板３は
マトリクス状に配列された平面矩形形状を有するマイク
ロレンズ１６の集合体からなる。マイクロレンズ１６は
画素７の配列ピッチに対応して３４μｍの横寸法及び５
０μｍの縦寸法を有する。又その焦点距離は約８０μｍ
に設定されている。個々のマイクロレンズ１６と画素７
が互いに整合する様に予めマイクロレンズアレイ板３は
位置決めされる。本例ではマイクロレンズアレイ板３は
ガラス材料からなり表面からのイオン拡散処理により屈
折率分布型のマイクロレンズ１６が形成される。なお、
これに代えて拡散重合法を用いてプラスチック製のマイ
クロレンズアレイ板を作成しても良い。
示せず）を介して所定の距離だけ離間して光ファイバア
レイ板６に対向配置されている。本例ではこの距離は５
０μｍに設定されている。マイクロレンズアレイ板３は
マトリクス状に配列された平面矩形形状を有するマイク
ロレンズ１６の集合体からなる。マイクロレンズ１６は
画素７の配列ピッチに対応して３４μｍの横寸法及び５
０μｍの縦寸法を有する。又その焦点距離は約８０μｍ
に設定されている。個々のマイクロレンズ１６と画素７
が互いに整合する様に予めマイクロレンズアレイ板３は
位置決めされる。本例ではマイクロレンズアレイ板３は
ガラス材料からなり表面からのイオン拡散処理により屈
折率分布型のマイクロレンズ１６が形成される。なお、
これに代えて拡散重合法を用いてプラスチック製のマイ
クロレンズアレイ板を作成しても良い。
【００１８】図２に図１に示した液晶表示装置１の平面
配置構成を示す。点線で区画された四角形の領域が個々
の画素７を表わしている。又、図示しないがマイクロレ
ンズも画素７と同一の形状を有しているとともに、平面
的に見て完全に重なり合っている。個々の画素７に含ま
れる実線で示した四角形状の領域が画素開口部１３を表
わしている。前述した様に、この開口部１３は画素の有
効表示領域を露出させるとともに非有効表示領域を遮蔽
して表示コントラストを高めている。又、最密充填配列
した円形部分は光ファイバ１１の端面部を表わしてい
る。前述した様に、本例では光ファイバ１１は１０μｍ
の直径を有し、一画素当たり縦方向に５本及び横方向に
４本配列されている。実用的な導光効率を確保する上で
光ファイバ１１の配列ピッチは画素７の配列ピッチの３
分の１以下に設定される。
配置構成を示す。点線で区画された四角形の領域が個々
の画素７を表わしている。又、図示しないがマイクロレ
ンズも画素７と同一の形状を有しているとともに、平面
的に見て完全に重なり合っている。個々の画素７に含ま
れる実線で示した四角形状の領域が画素開口部１３を表
わしている。前述した様に、この開口部１３は画素の有
効表示領域を露出させるとともに非有効表示領域を遮蔽
して表示コントラストを高めている。又、最密充填配列
した円形部分は光ファイバ１１の端面部を表わしてい
る。前述した様に、本例では光ファイバ１１は１０μｍ
の直径を有し、一画素当たり縦方向に５本及び横方向に
４本配列されている。実用的な導光効率を確保する上で
光ファイバ１１の配列ピッチは画素７の配列ピッチの３
分の１以下に設定される。
【００１９】図３に光ファイバアレイ板６の斜視構造を
示す。短かく切断された光ファイバ１１の束が最密充填
されており、板６の厚み方向に優れた導光機能を有する
とともに、面方向に対する光の分散は殆ど生じない。
示す。短かく切断された光ファイバ１１の束が最密充填
されており、板６の厚み方向に優れた導光機能を有する
とともに、面方向に対する光の分散は殆ど生じない。
【００２０】図４はマイクロレンズアレイ板の他の例を
示す。図１に示す屈折率分布型マイクロレンズと異な
り、図４のマイクロレンズアレイ板１０３では透明材料
で凸部１１６を形成し、空気との界面で光を屈折させ集
光を行なっている。この凸部１１６は画素の配列ピッチ
と同一のピッチで形成されていればよく、必ずしも円形
である必要はない。この為、縦と横でマイクロレンズの
瞳径や焦点が異なっていても良い。
示す。図１に示す屈折率分布型マイクロレンズと異な
り、図４のマイクロレンズアレイ板１０３では透明材料
で凸部１１６を形成し、空気との界面で光を屈折させ集
光を行なっている。この凸部１１６は画素の配列ピッチ
と同一のピッチで形成されていればよく、必ずしも円形
である必要はない。この為、縦と横でマイクロレンズの
瞳径や焦点が異なっていても良い。
【００２１】図５は本発明に用いられる微細集光光学系
の他の例を表わしており、マイクロプリズムアレイ板２
０３である。マイクロプリズム２１６は屈折作用により
入射光を対応する画素の開口部に集光させる。
の他の例を表わしており、マイクロプリズムアレイ板２
０３である。マイクロプリズム２１６は屈折作用により
入射光を対応する画素の開口部に集光させる。
【００２２】最後に再び図１を参照して本発明にかかる
液晶表示装置の動作を詳細に説明する。前述した様に、
液晶パネル２を構成する対向基板が導光機能を有する光
ファイバアレイ板６から構成されている。又、光ファイ
バアレイ板６を構成する光ファイバ１１の直径が液晶表
示画素７の平均配列ピッチの３分の１以下に設定されて
いる。さらに光源４と光ファイバアレイ板６との間にマ
イクロレンズアレイ板３からなる微細集光光学系を介在
させ、画素７の開口部１３に対応する光ファイバアレイ
板６の表面領域に光源光を集光させている。集光された
光は光ファイバ１１の内部を通過し液晶パネル２内部の
画素開口部１３に到達するので、光の利用効率を改善す
る事ができる。この集光方法によれば、マイクロレンズ
アレイ板３と光ファイバアレイ板６の間隔を自由に設定
する事ができる。光源４からの光の平行成分及び斜行成
分の比率に合わせてマイクロレンズ１６の開口数ＮＡや
焦点距離を最適に設計する事ができる。つまり、本発明
においては、液晶パネル２と別体である微細集光光学系
を画素７に対して位置合わせするだけで容易に開口部１
３に集光させる事ができ、特別に大光量の光源を用いる
事なく明るい表示画面が実現できる。
液晶表示装置の動作を詳細に説明する。前述した様に、
液晶パネル２を構成する対向基板が導光機能を有する光
ファイバアレイ板６から構成されている。又、光ファイ
バアレイ板６を構成する光ファイバ１１の直径が液晶表
示画素７の平均配列ピッチの３分の１以下に設定されて
いる。さらに光源４と光ファイバアレイ板６との間にマ
イクロレンズアレイ板３からなる微細集光光学系を介在
させ、画素７の開口部１３に対応する光ファイバアレイ
板６の表面領域に光源光を集光させている。集光された
光は光ファイバ１１の内部を通過し液晶パネル２内部の
画素開口部１３に到達するので、光の利用効率を改善す
る事ができる。この集光方法によれば、マイクロレンズ
アレイ板３と光ファイバアレイ板６の間隔を自由に設定
する事ができる。光源４からの光の平行成分及び斜行成
分の比率に合わせてマイクロレンズ１６の開口数ＮＡや
焦点距離を最適に設計する事ができる。つまり、本発明
においては、液晶パネル２と別体である微細集光光学系
を画素７に対して位置合わせするだけで容易に開口部１
３に集光させる事ができ、特別に大光量の光源を用いる
事なく明るい表示画面が実現できる。
【００２３】この様な構成により、従来利用されていな
かった遮光膜１２に入射した光源光をマイクロレンズ１
６で画素開口部１３に対応する光ファイバアレイ板６の
表面領域に集光させ、さらに光ファイバ１１内を導光し
そのまま対応する画素開口部１３に入射させる事ができ
る。この為、光の利用効率を改善する事ができた。例え
ば、図１に示すＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタを含む液晶
表示装置において、平均の透過率を測定したところ約
４．０％であった。一方、比較例として対向基板を通常
のガラス基板とし且つマイクロレンズアレイ板を介在さ
せない液晶表示装置を作成し、平均の透過率を測定した
ところ約２．０％であった。
かった遮光膜１２に入射した光源光をマイクロレンズ１
６で画素開口部１３に対応する光ファイバアレイ板６の
表面領域に集光させ、さらに光ファイバ１１内を導光し
そのまま対応する画素開口部１３に入射させる事ができ
る。この為、光の利用効率を改善する事ができた。例え
ば、図１に示すＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタを含む液晶
表示装置において、平均の透過率を測定したところ約
４．０％であった。一方、比較例として対向基板を通常
のガラス基板とし且つマイクロレンズアレイ板を介在さ
せない液晶表示装置を作成し、平均の透過率を測定した
ところ約２．０％であった。
【００２４】なお上述した実施例においては、光ファイ
バアレイ板の光ファイバの直径を１０μｍに設定してい
たが、本発明はこれに限られるものではなく、画素の寸
法に合わせて適切な直径を選択する事ができる。画素の
横方向の配列ピッチと縦方向の配列ピッチの平均を画素
間の平均配列ピッチと定義すると、この平均配列ピッチ
の３分の１以下の直径の光ファイバであれば本発明の効
果を得る事ができる。もちろんこの直径は小さい方がよ
り効果的である為、さらに好ましくは５分の１以下が良
い。又、本実施例においては光ファイバを最密充填した
光ファイバアレイ板を用いたが、本発明はこれに限られ
るものではなく碁盤目状に充填したものでも良い。もち
ろん最密充填の方が光ファイバ外に逃げる光が少ない為
好ましいが、画素開口部との位置関係により碁盤目充填
が好ましい場合もあり得る。さらに、本実施例において
は対向基板を光ファイバアレイ板で構成しているが、本
発明はこれに限られるものではなく、アクティブマトリ
クス基板を光ファイバアレイ板としても良い。この場合
にはアクティブマトリクス基板側から光源光を入射させ
る事になる。
バアレイ板の光ファイバの直径を１０μｍに設定してい
たが、本発明はこれに限られるものではなく、画素の寸
法に合わせて適切な直径を選択する事ができる。画素の
横方向の配列ピッチと縦方向の配列ピッチの平均を画素
間の平均配列ピッチと定義すると、この平均配列ピッチ
の３分の１以下の直径の光ファイバであれば本発明の効
果を得る事ができる。もちろんこの直径は小さい方がよ
り効果的である為、さらに好ましくは５分の１以下が良
い。又、本実施例においては光ファイバを最密充填した
光ファイバアレイ板を用いたが、本発明はこれに限られ
るものではなく碁盤目状に充填したものでも良い。もち
ろん最密充填の方が光ファイバ外に逃げる光が少ない為
好ましいが、画素開口部との位置関係により碁盤目充填
が好ましい場合もあり得る。さらに、本実施例において
は対向基板を光ファイバアレイ板で構成しているが、本
発明はこれに限られるものではなく、アクティブマトリ
クス基板を光ファイバアレイ板としても良い。この場合
にはアクティブマトリクス基板側から光源光を入射させ
る事になる。
【００２５】上述した実施例においてはＴＦＴを用いて
液晶表示装置を構成しているが、本発明はこれに限られ
るものではなく、二端子素子を利用した液晶表示装置で
も良い。又、アクティブマトリクス型に限らず単純マト
リクス型の液晶表示装置であっても全く同様の効果が得
られる。さらに、液晶モードもツイストネマティックモ
ードに限らず、スーパーツイストネマティックモードで
も散乱モードでも良い。ネマティック液晶に代えて強誘
電性液晶を用いても良い。
液晶表示装置を構成しているが、本発明はこれに限られ
るものではなく、二端子素子を利用した液晶表示装置で
も良い。又、アクティブマトリクス型に限らず単純マト
リクス型の液晶表示装置であっても全く同様の効果が得
られる。さらに、液晶モードもツイストネマティックモ
ードに限らず、スーパーツイストネマティックモードで
も散乱モードでも良い。ネマティック液晶に代えて強誘
電性液晶を用いても良い。
【００２６】本実施例においては遮光層は対向基板側に
形成されているが、本発明はこれに限られるものではな
くアクティブマトリクス基板側に形成しても良い。又単
純マトリクス型も含めて、遮光層を形成していない液晶
表示装置に対しても本発明は有用である。
形成されているが、本発明はこれに限られるものではな
くアクティブマトリクス基板側に形成しても良い。又単
純マトリクス型も含めて、遮光層を形成していない液晶
表示装置に対しても本発明は有用である。
【００２７】又上述した実施例においては対向基板にカ
ラーフィルタを形成して液晶表示装置を構成している
が、本発明はこれに限られるものではなくアクティブマ
トリクス基板にカラーフィルタを形成しても良いし、カ
ラーフィルタを全く設けなくとも良い。
ラーフィルタを形成して液晶表示装置を構成している
が、本発明はこれに限られるものではなくアクティブマ
トリクス基板にカラーフィルタを形成しても良いし、カ
ラーフィルタを全く設けなくとも良い。
【００２８】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、液
晶パネルを構成する基板が導光機能を有する光ファイバ
アレイ板からなるとともに、光ファイバアレイ板を構成
する光ファイバの直径を画素寸法に対して十分小さく設
定してある。光源と光ファイバアレイ板との間に微細集
光光学系を介在させ、画素開口部に対応する光ファイバ
アレイ板の表面領域に光源光を集光させる。集光された
光は光ファイバの内部を導光し液晶パネル内部の画素開
口部に到達するので光の利用効率を改善する事ができる
という効果が得られる。この様な集光方法によれば、互
いに別体部材である微細集光光学系と光ファイバアレイ
板との間隔を自由に設定する事ができる為微細集光光学
系の設計が容易になるという効果がある。液晶パネルと
一体化していない微細集光光学系を画素に対して位置合
わせするだけで、容易に画素の開口部に光源光を集光さ
せる事ができ、特別に大光量の光源を用いる事なしに画
面の明度を改善する事ができるという効果がある。
晶パネルを構成する基板が導光機能を有する光ファイバ
アレイ板からなるとともに、光ファイバアレイ板を構成
する光ファイバの直径を画素寸法に対して十分小さく設
定してある。光源と光ファイバアレイ板との間に微細集
光光学系を介在させ、画素開口部に対応する光ファイバ
アレイ板の表面領域に光源光を集光させる。集光された
光は光ファイバの内部を導光し液晶パネル内部の画素開
口部に到達するので光の利用効率を改善する事ができる
という効果が得られる。この様な集光方法によれば、互
いに別体部材である微細集光光学系と光ファイバアレイ
板との間隔を自由に設定する事ができる為微細集光光学
系の設計が容易になるという効果がある。液晶パネルと
一体化していない微細集光光学系を画素に対して位置合
わせするだけで、容易に画素の開口部に光源光を集光さ
せる事ができ、特別に大光量の光源を用いる事なしに画
面の明度を改善する事ができるという効果がある。
【図１】本発明にかかる液晶表示装置の基本的な構成を
示す模式的な断面図である。
示す模式的な断面図である。
【図２】同じく平面配置構造を示す模式図である。
【図３】光ファイバアレイ板の模式的な斜視図である。
【図４】マイクロレンズアレイ板の他の例を示す断面図
である。
である。
【図５】微細集光光学系の他の例であるマイクロプリズ
ムアレイ板を示す模式的な断面図である。
ムアレイ板を示す模式的な断面図である。
【図６】従来の液晶表示装置の一例を示す断面図であ
る。
る。
【図７】従来の液晶表示装置の他の例を示す断面図であ
る。
る。
【図８】従来の液晶表示装置のさらに他の例を示す断面
図である。
図である。
１ 液晶表示装置 ２ 液晶パネル ３ マイクロレンズアレイ板 ４ 光源 ５ アクティブマトリクス基板 ６ 光ファイバアレイ板 ７ 画素 ８ 画素電極 ９ ＴＦＴ １０ 液晶層 １１ 光ファイバ １２ 遮光膜 １３ 開口部 １４ カラーフィルタ １５ 対向電極 １６ マイクロレンズ
Claims (4)
- 【請求項１】 一対の基板間に液晶層を保持しマトリク
ス状に配列された複数の画素を有する透過型の液晶表示
装置において、 入射側に微細集光光学系を備えるとともに、この微細集
光光学系側に配置された一方の基板が光ファイバアレイ
板からなる事を特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項２】 前記微細集光光学系は、マイクロレンズ
を各画素に対応して配列したマイクロレンズアレイ板で
ある事を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。 - 【請求項３】 前記光ファイバアレイ板を構成する光フ
ァイバの直径が、画素間の平均ピッチの３分の１以下で
ある事を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。 - 【請求項４】 マトリクス状に配列された複数個の画素
電極及び個々の画素電極を動作するためのスイッチング
素子を有するアクティブマトリクス基板と、対向電極を
有し前記アクティブマトリクス基板に対向配置された対
向基板と、この対向基板と前記アクティブマトリクス基
板との間に保持された液晶層とを備えた透過型の液晶表
示装置において、 入射側に微細集光光学系を備えるとともに、この微細集
光光学系側に配置された一方の基板が光ファイバアレイ
板からなる事を特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4186056A JPH063670A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4186056A JPH063670A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063670A true JPH063670A (ja) | 1994-01-14 |
Family
ID=16181626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4186056A Pending JPH063670A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063670A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10500528A (ja) * | 1994-05-13 | 1998-01-13 | アライドシグナル・インコーポレーテッド | マイクロプリズムのアレイを用いる照明系 |
| JP2001519925A (ja) * | 1997-04-14 | 2001-10-23 | ディーコン エー／エス | 媒体の局所的照明のための照明ユニット及び方法 |
| FR2821439A1 (fr) * | 2001-02-28 | 2002-08-30 | Koninkl Philips Electronics Nv | Appareil comportant une unite de visualisation et unite de visualisation convenant a un tel appareil |
| WO2006027934A1 (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 透光型表示パネルとその製造方法 |
| US7999987B2 (en) | 2007-12-03 | 2011-08-16 | Seiko Epson Corporation | Electro-optical display device and electronic device |
| JP5894715B1 (ja) * | 2014-09-22 | 2016-03-30 | 山富電機株式会社 | 構造色ディスプレイ |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP4186056A patent/JPH063670A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10500528A (ja) * | 1994-05-13 | 1998-01-13 | アライドシグナル・インコーポレーテッド | マイクロプリズムのアレイを用いる照明系 |
| JP2001519925A (ja) * | 1997-04-14 | 2001-10-23 | ディーコン エー／エス | 媒体の局所的照明のための照明ユニット及び方法 |
| JP2001521672A (ja) * | 1997-04-14 | 2001-11-06 | ディーコン エー／エス | 光電性媒体を照明する装置及び方法 |
| FR2821439A1 (fr) * | 2001-02-28 | 2002-08-30 | Koninkl Philips Electronics Nv | Appareil comportant une unite de visualisation et unite de visualisation convenant a un tel appareil |
| EP1237037A2 (fr) * | 2001-02-28 | 2002-09-04 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Plaque frontale fibre optique d'une unité d'affichage |
| EP1237037A3 (fr) * | 2001-02-28 | 2004-05-26 | Cellon France SAS | Plaque frontale fibre optique d'une unité d'affichage |
| WO2006027934A1 (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 透光型表示パネルとその製造方法 |
| JPWO2006027934A1 (ja) * | 2004-09-10 | 2008-05-08 | 住友電気工業株式会社 | 透光型表示パネルとその製造方法 |
| JP4645595B2 (ja) * | 2004-09-10 | 2011-03-09 | 住友電気工業株式会社 | 透光型表示パネルとその製造方法 |
| US7999987B2 (en) | 2007-12-03 | 2011-08-16 | Seiko Epson Corporation | Electro-optical display device and electronic device |
| JP5894715B1 (ja) * | 2014-09-22 | 2016-03-30 | 山富電機株式会社 | 構造色ディスプレイ |
| WO2016047122A1 (ja) * | 2014-09-22 | 2016-03-31 | 山富電機株式会社 | 構造色ディスプレイ |
| JP2016118803A (ja) * | 2014-09-22 | 2016-06-30 | 山富電機株式会社 | 構造色ディスプレイ |
| JP2019144571A (ja) * | 2014-09-22 | 2019-08-29 | 和浩 山本 | 構造色ディスプレイ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10768472B2 (en) | Display device | |
| JP2950219B2 (ja) | 面光源装置、当該面光源装置を用いた画像表示装置及び当該面光源装置に用いるプリズムアレイ | |
| US5719706A (en) | Illuminating apparatus, projection lens, and display apparatus including the illumination apparatus and the projection lens | |
| JP2005275142A (ja) | 表示パネルおよびその製造方法 | |
| JP2760915B2 (ja) | 画像表示装置 | |
| JPH09127496A (ja) | 透過型表示装置 | |
| JPH10301110A (ja) | 画像表示装置 | |
| JPH01189685A (ja) | 液晶ライトバルブ及び液晶ライトバルブを備えたビデオプロジェクター | |
| US5430562A (en) | Liquid crystal light valve including between light and light valve microlenses and two reflecting layers with a matrix of openings | |
| JPH07104276A (ja) | 液晶表示装置 | |
| JPH063670A (ja) | 液晶表示装置 | |
| JPH10293542A (ja) | 画像表示装置 | |
| KR100815827B1 (ko) | 광학 패널 장치용 마이크로-렌즈의 위치 설계 방법, 광학패널 장치 제조 방법 및 광학 패널 장치 | |
| JPS6111788A (ja) | 画像表示装置 | |
| JPH0289025A (ja) | 液晶パネル | |
| JPH07104271A (ja) | 液晶表示装置 | |
| JP2000305472A5 (ja) | ||
| KR100559528B1 (ko) | 투과율이 향상된 액정디스플레이 패널 | |
| JPH07114015A (ja) | 液晶表示装置 | |
| JPH06208112A (ja) | 直視型表示装置 | |
| JPH03278026A (ja) | 反射型液晶表示素子 | |
| JPH04251221A (ja) | 液晶表示装置及びこれを用いる投写型表示装置 | |
| JPH0255384A (ja) | 投写型表示装置 | |
| JP2001066584A (ja) | 表示装置 | |
| JPH0210317A (ja) | 液晶表示装置 |