JPH0973080A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH0973080A
JPH0973080A JP7229433A JP22943395A JPH0973080A JP H0973080 A JPH0973080 A JP H0973080A JP 7229433 A JP7229433 A JP 7229433A JP 22943395 A JP22943395 A JP 22943395A JP H0973080 A JPH0973080 A JP H0973080A
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JP
Japan
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liquid crystal
light
spectroscopic
substrate
substrates
Prior art date
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JP7229433A
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English (en)
Inventor
Masao Ueki
将雄 上木
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】液晶パネルの低消費電力化及び高輝度化を図
る。 【解決手段】バックライト装置(不図示)から出射され
た白色光9は、階段状の位相格子5を透過する際に分光
され、所望の中心波長λをもつ波長領域の光束が光拡散
層6上に結像される。したがって、バックライト装置
(不図示)からの白色光9をほとんど無駄なく所望の分
光スペクトルに分解でき、従来のカラーフィルタに比べ
て格段に高い透過率を得ることができる。そして、液晶
部7は、不図示の駆動装置から電界が適宜印加されて、
微小領域毎に光学的に開閉されており、光学的開状態に
ある領域を透過した光束は上側基板1から出射される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低消費電力ながら
高輝度な液晶表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、液晶表示素子、すなわち液晶
を利用して情報を表示する液晶パネルは、種々の分野で
用いられている。
【0003】この種の液晶パネルは、平行に配置された
一対の基板を有しており、これらの基板間隙には液晶が
挟持されている。そして、この液晶パネルは多数の画素
(以下、“セル領域”とする)に分割されており、各セ
ル領域に対応して3色のカラーフィルタが配置されてい
る。なお、各セル領域は、電界を印加することにより光
学的開閉単位として機能するようになっている。
【0004】かかる液晶パネルは、一般に、透過型と反
射型とに分類されるが、透過型の液晶パネルの場合に
は、液晶パネルの近傍にバックライト装置が配置されて
おり、このバックライト装置から液晶パネルへは白色光
が照射されるようになっている。そして、この白色光の
うち、赤・青・緑に相当する三色の光のみが液晶部を透
過し、これら赤・青・緑の3色の組み合わせによって種
々のカラー画像が表示されるようになっている。
【0005】ところで、このような液晶パネルにおいて
は、近年、軽量化等の観点から低消費電力化という要求
が高まってきており、そのため、低出力のバックライト
装置を使用したものや、或はバックライト装置を全く使
用しない反射型の液晶パネルが注目されている。そし
て、この低消費電力化を達成するためには液晶パネルの
高輝度化を達成する必要があり、そのために種々の試み
がなされている。
【0006】その一つとして、駆動回路やバックライト
装置を改善する方法が採られている。
【0007】また、照射光が液晶パネルを透過する率
(すなわち、セル透過率)を改善する方法も採られてお
り、具体的には、カラーフィルタを仕切るブラックマト
リクスの幅を狭くしたり、基板のアライメント精度を向
上させたりしてパネル開口率を向上させる方法や、顔料
分散材の開発や耐熱性を向上した染料型カラーフィルタ
の開発によってカラーフィルタ材透過率を向上させる方
法が採られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
液晶パネルにおいては三色のカラーフィルタ材が用いら
れていたため、液晶部を透過する光は、液晶パネルに照
射される光の全てではなく、カラーフィルタ材を透過す
る赤・青・緑の三色の光のみであり、これら三色以外の
光はカラーフィルタ材に吸収されていた。つまり、従来
の液晶パネルにおいては、照射される光全体の3分の1
の光しか利用されていなかった。
【0009】したがって、カラーフィルタ材の透過率が
向上されて仮に100%になったところで、これら三色
の光の透過光量が増加されるだけであり、セル透過率の
飛躍的な増加には結びつかない。例えば、TFTカラー
液晶の場合、セル透過率が5%から10%程度に向上さ
れるだけである。
【0010】このような事情は、高開口率化を図ったと
ころで同じであり、大幅な高輝度化や低消費電力化を達
成できなかった。
【0011】なお、近年、液晶パネルの高精細化及び高
解像度化が図られているが、高精細及び高解像度化に伴
ってセル透過率の向上がより必要になってきている。
【0012】そこで、本発明は、高輝度かつ低消費電力
の液晶表示素子を提供することを目的とするものであ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みなされたものであって、一対の基板と、これらの基板
間隙に配置されて光学的開閉を行なう液晶部と、前記基
板間隙に配置されて色分解を行なう分光部と、を備えた
液晶表示素子において、前記液晶部が、光学的開閉単位
となるセル領域を多数有すると共に、前記一対の基板間
隙に配置されて、光束を分光する位相格子を備えてな
る、ことを特徴とする。
【0014】この場合、前記分光部が、前記一対の基板
のいずれか一方に取り付けられ、かつ、光束が、前記分
光部にて色分解されると共に、前記一側の基板から前記
他側の基板に透過される、ようにしてもよい。また、前
記一対の基板の内の一側の基板に、前記分光部及び光拡
散層が順に形成され、該光拡散層と他側の基板との間に
前記液晶部が配置され、前記分光部に位相格子が形成さ
れ、かつ、所望の波長領域の光束が前記セル領域に収束
される、ようにしてもよい。
【0015】さらに、前記一対の基板の内の一側の基板
に反射部が形成され、前記一対の基板のいずれか一方に
前記分光部が取り付けられ、かつ、光束が、前記反射部
の形成されていない側の基板、前記液晶部、及び前記分
光部を透過した上で前記反射部にて反射され、前記反射
部の形成されていない側の基板を再び透過した上で出射
される、ようにしてもよい。また、前記一対の基板の内
の一側の基板に反射部が取り付けられ、該反射部に接す
るように前記分光部が取り付けられ、他側の基板に光拡
散層が取り付けられ、これら分光部及び光拡散層に接す
るように前記液晶部が配置され、前記分光部に位相格子
が形成され、所望の波長領域の光束が前記セル領域に収
束され、かつ、前記他側の基板の側から入射された光束
が、前記光拡散層、前記液晶部、及び前記分光部を透過
して前記反射部にて反射されてなる、ようにしてもよ
い。さらに、前記一対の基板の内の一側の基板に反射部
が取り付けられ、他側の基板に、前記分光部及び光拡散
層が取り付けられ、前記分光部に位相格子が形成され、
所望の波長領域の光束が前記セル領域に収束され、か
つ、前記他側の基板の側から入射された光束が、前記光
拡散層、前記液晶部、及び前記分光部を透過して前記反
射部にて反射されてなる、ようにしてもよい。
【0016】なお、以上構成に基づき、液晶表示素子に
白色光が照射されると、該白色光は、基板を透過して、
分光部に到達する。そして、この白色光は、この分光部
にて分光され、ほとんど無駄なく所望の分光スペクトル
に分解される。さらに、分光スペクトルは、前記液晶部
を透過し、任意の画像が表示される。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。
【0018】まず、本発明の第1の実施の形態につい
て、図1に沿って説明する。
【0019】液晶パネル(液晶表示素子)P1 は、透過
型であり、図1に示すように、平行に配置された一対の
基板1,2を備えている(以下、“上側基板1”及び
“下側基板2”とする)。この内、下側基板2には分光
部3が形成されており、分光部3には、階段状の位相格
子5が形成されている。つまり、本実施の形態において
は、従来のカラーフィルタに替えて、新規な色分解フィ
ルタを使用している。また、この分光部3の上面には光
拡散層6が形成されている。そして、この光拡散層6と
上側基板1との間には液晶部7が配置されており、液晶
部7は、電界印加によって光学的開閉単位となるセル領
域7a,…(図2参照)が多数設けられて構成されてい
る。なお、上述した光拡散層6は、セル領域7a,…に
合わせて配置されている。
【0020】さらに、この液晶パネルP1 の下方にはバ
ックライト装置(不図示)が配置されており、液晶パネ
ルP1 に対して白色光(光束)9を照射するようになっ
ている。
【0021】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。
【0022】いま、不図示のバックライト装置から白色
光9が照射されると、この白色光9は下側基板2を透過
する。そして、この白色光9は、階段状の位相格子5を
透過する際に分光され、所望の第1の分光スペクトルが
0次回折光として所望の第1の空間領域に結像され、第
2の分光スペクトルが+1次回折光として第2の空間領
域に結像され、第3の分光スペクトルが−1次回折光と
して第3の空間領域に結像される。例えば、階段状の位
相格子の断面において透過部分の厚さを図示のようにL
とし、分光スペクトルの中心波長をλとし、誘電体の屈
折率をnとした場合、λの整数倍に(n−1)Lがなる
ようにすることで0次回折光が得られ、その他の回折光
はその中心波長λに応じた回折光となる。そして、所望
の中心波長λをもつ波長領域の光束が、上述した光拡散
層6上に結像される。つまり、本実施の形態によれば、
バックライト装置からの白色光9をほとんど無駄なく所
望の分光スペクトルに分解でき、従来のカラーフィルタ
に比べて格段に高い透過率を得ることができる。
【0023】一方、各セル領域7a,…は不図示の駆動
装置によって電界が印加されて、所定の組み合わせにO
N/OFFされており、色分解された光束は、開状態の
セル領域7a,…を透過し、上側基板1から出射され
る。
【0024】次に、本実施の形態の効果について説明す
る。
【0025】本実施の形態によれば、従来のカラーフィ
ルタに比べて格段に高い透過率を得ることができるた
め、低消費電力化と高輝度化とを達成できる。したがっ
て、バックライト装置の軽量化及び廃止が可能となり、
携帯用に好適な液晶パネルを得ることができる。
【0026】なお、上述した実施の形態においては白色
光9を下側から入射させるものとしたが、もちろんこれ
に限る必要はなく、液晶パネルP1 の上側から入射させ
るようにしてもよい。また、上述した実施の形態におい
ては分光部3を下側基板2に設けるようにしたが、もち
ろんこれに限る必要はなく、上側基板1に設けるように
しても良い。
【0027】さらに、上述した実施の形態においては、
白色光9の分光は、階段状の反射面に白色光を入反射さ
せることにより行なってもよく、厚さが繰り返し変化す
る階段状の誘電体に白色光を透過させることによって行
なうようにしてもよい。なお、反射の場合は、階段の高
さをL、空気の屈折率をnとすると、λの整数倍に(n
−1)2Lを設計することで0次回折光が得られる。
【0028】またさらに、0次、+1次、−1次以外の
多次回折光として所望の分光スペクトルを選択あるいは
追加し、それぞれ所望の空間領域に結像させることも可
能である。
【0029】また、上述した実施の形態においては、光
拡散層6を下側基板2の側に設けたが、もちろんこれに
限る必要はなく、図2に示すように上側基板1の側に設
けるようにしてもよい。
【0030】ついで、図3に沿って、本発明の第2の実
施の形態について説明する。なお、図1に示すものと同
一部分は同一符号を付して重複説明を省略する。
【0031】本実施の形態に係る液晶パネルP3 は、反
射型であり、入出力側基板である上側基板1の側から外
光11が入射するようになっている。また、この上側基
板1の下面には光拡散層6が形成されており、該光拡散
層6に接して液晶部7が形成されている。さらに、下側
基板12には、液晶部7の側から分光部3と階段状の反
射部10とが順に形成されており、この分光部3には位
相格子5が形成されて、所望の波長領域の光束のみがセ
ル領域7a,…に収束するようになっている。
【0032】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。
【0033】いま、液晶パネルP3 の上側から外光11
が照射されると、この外光11は、上側基板1、光拡散
層6、及び液晶部7を透過して、分光部3に到達する。
そして、この外光11は、階段状の反射部10にて反射
されて分光され、所望の波長領域の光束のみがセル領域
7a,…に収束される。つまり、本実施の形態によれ
ば、外光11をほとんど無駄なく所望の分光スペクトル
に分解でき、従来のカラーフィルタに比べて格段に高い
透過率を得ることができる。
【0034】次に、本実施の形態の効果について説明す
る。
【0035】本実施の形態によれば、バックライト装置
を用いないため、携帯用に好適な、低消費電力かつ軽量
な液晶パネルを得ることができる。
【0036】また、従来のカラーフィルタに比べて格段
に高い透過率を得ることができるため、外光11を利用
する反射型の液晶パネルP3 にかかわらず高輝度化を達
成できる。
【0037】ついで、図4に沿って、本発明の第3の実
施の形態について説明する。なお、図1乃至図3に示す
ものと同一部分は同一符号を付して重複説明を省略す
る。
【0038】本実施の形態に係る液晶パネルP4 は、反
射型であり、上側基板1の下面には分光部3が形成され
ている。また、下側基板22には反射部23が形成され
ており、この反射部23に接するように液晶部7が配置
されている。さらに、液晶部7の上面に接するように光
拡散層6が配置されている。
【0039】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。
【0040】いま、液晶パネルP4 の上側から外光11
が照射されると、この外光11は、上側基板1及び分光
部3を透過する。そして、この外光11は、位相格子5
を透過する際に分光され、所望の波長領域の光束のみが
光拡散層6のセル領域7a,…に収束する。さらに、収
束された光束は、液晶部7を透過して反射部23にて反
射され、液晶部7、光拡散層6、分光部3、及び上側基
板1を透過した上で出射される。つまり、本実施の形態
によれば、外光11をほとんど無駄なく所望の分光スペ
クトルに分解でき、従来のカラーフィルタに比べて格段
に高い透過率を得ることができる。
【0041】次に、本実施の形態の効果について説明す
る。
【0042】本実施の形態によれば、バックライト装置
を用いないため、携帯用に好適な、低消費電力かつ軽量
な液晶パネルを得ることができる。
【0043】また、従来のカラーフィルタに比べて格段
に高い透過率を得ることができるため、外光11を利用
する反射型の液晶パネルP4 にかかわらず高輝度化を達
成できる。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
白色光は分光部にてほとんど無駄なく所望の分光スペク
トルに分解される。したがって、従来のカラーフィルタ
に比べて格段に高い透過率を得ることができ、高輝度な
液晶表示素子を提供できる。また、高輝度であることか
ら、バックライト装置を低出力のものとしたり、廃止す
ることができ、携帯等に便利な軽量の液晶表示素子を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る液晶パネルの構造
を示す模式図。
【図2】本発明の一実施の形態に係る液晶パネルの構造
を示す模式図。
【図3】本発明の一実施の形態に係る液晶パネルの構造
を示す模式図。
【図4】本発明の一実施の形態に係る液晶パネルの構造
を示す模式図。
【符号の説明】
1 上側基板 2 下側基板 3 分光部 5 位相格子 6 光拡散層 7 液晶部 7a,… セル領域 9 白色光 11 外光 12 下側基板 22 下側基板 23 反射部 P1 液晶パネル(液晶表示素子) P2 液晶パネル(液晶表示素子) P3 液晶パネル(液晶表示素子) P4 液晶パネル(液晶表示素子)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の基板と、これらの基板間隙に配置
    されて光学的開閉を行なう液晶部と、前記基板間隙に配
    置されて色分解を行なう分光部と、を備えた液晶表示素
    子において、 前記液晶部が、光学的開閉単位となるセル領域を多数有
    すると共に、 前記一対の基板間隙に配置されて、光束を分光する位相
    格子を備えてなる、 液晶表示素子。
  2. 【請求項2】 前記分光部が、前記一対の基板のいずれ
    か一方に取り付けられ、かつ、 光束が、前記分光部にて色分解されると共に、前記一側
    の基板から前記他側の基板に透過される、 ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項3】 前記一対の基板の内の一側の基板に、前
    記分光部及び光拡散層が順に形成され、 該光拡散層と他側の基板との間に前記液晶部が配置さ
    れ、 前記分光部に位相格子が形成され、かつ、 所望の波長領域の光束が前記セル領域に収束される、 ことを特徴とする請求項2記載の液晶表示素子。
  4. 【請求項4】 前記一対の基板の内の一側の基板に反射
    部が形成され、 前記一対の基板のいずれか一方に前記分光部が取り付け
    られ、かつ、 光束が、前記反射部の形成されていない側の基板、前記
    液晶部、及び前記分光部を透過した上で前記反射部にて
    反射され、前記反射部の形成されていない側の基板を再
    び透過した上で出射される、 ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。
  5. 【請求項5】 前記一対の基板の内の一側の基板に反射
    部が取り付けられ、 該反射部に接するように前記分光部が取り付けられ、 他側の基板に光拡散層が取り付けられ、 これら分光部及び光拡散層に接するように前記液晶部が
    配置され、 前記分光部に位相格子が形成され、所望の波長領域の光
    束が前記セル領域に収束され、かつ、 前記他側の基板の側から入射された光束が、前記光拡散
    層、前記液晶部、及び前記分光部を透過して前記反射部
    にて反射されてなる、 ことを特徴とする請求項4記載の液晶表示素子。
  6. 【請求項6】 前記一対の基板の内の一側の基板に反射
    部が取り付けられ、 他側の基板に、前記分光部及び光拡散層が取り付けら
    れ、 前記分光部に位相格子が形成され、所望の波長領域の光
    束が前記セル領域に収束され、かつ、 前記他側の基板の側から入射された光束が、前記光拡散
    層、前記液晶部、及び前記分光部を透過して前記反射部
    にて反射されてなる、 ことを特徴とする請求項4記載の液晶表示素子。
JP7229433A 1995-09-06 1995-09-06 液晶表示素子 Pending JPH0973080A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100427755B1 (ko) * 2001-05-08 2004-04-27 (주)해빛정보 위상회절격자형 광 저대역 통과 필터
CN106959543A (zh) * 2016-01-08 2017-07-18 京东方科技集团股份有限公司 一种显示器
CN109709720A (zh) * 2019-02-25 2019-05-03 京东方科技集团股份有限公司 背光模组和显示装置

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