JPH10133203A - 液晶表示素子及び液晶表示素子を備えた液晶プロジェクタ - Google Patents

液晶表示素子及び液晶表示素子を備えた液晶プロジェクタ

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JPH10133203A
JPH10133203A JP8291418A JP29141896A JPH10133203A JP H10133203 A JPH10133203 A JP H10133203A JP 8291418 A JP8291418 A JP 8291418A JP 29141896 A JP29141896 A JP 29141896A JP H10133203 A JPH10133203 A JP H10133203A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
light
display element
groove
Prior art date
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Pending
Application number
JP8291418A
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English (en)
Inventor
Atsushi Hatayama
淳 畑山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH10133203A publication Critical patent/JPH10133203A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光利用効率の高い新規な構造の液晶表示素子
を提供すること、また、前記液晶表示素子を用いること
により明るい表示画像の液晶プロジェクタを提供する。 【解決手段】 画素開口部を含まない遮光領域と重なる
領域にのみ、マトリクス状に二等辺三角形の溝あるいは
シリンドリカルレンズ形状の溝を形成した液晶表示素
子。また、前記液晶表示素子を用いて構成したものであ
り、プリズム作用あるいは拡散作用により従来BM膜で
遮光され映像表示に寄与できなかった光を画素開口部に
導くことができ、結果として光利用率の高い液晶表示素
子を実現することができる。また、前記液晶表示素子を
用いて構成した液晶プロジェクタは、明るい画像表示を
得ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子及び液
晶表示素子を備えた液晶プロジェクタに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子は、液晶の電気光学効果を
利用して透過光量を制御し、画像情報等の伝達を行う素
子である。小型軽量化及び駆動時の低消費電力化が可能
なことから、薄型表示素子としての実用化が急速に進ん
でいる。また、液晶表示素子と照明用の高輝度光源を用
いて大画面投射が可能な液晶プロジェクタの実用化が進
められている。
【0003】液晶表示素子の表示画像品位を向上させる
ためには、素子の高精細化が必要不可欠であるが、一
方、液晶表示素子の高精細化は表示画像の明るさ及びコ
ントラストの低下を招く。一般に液晶表示素子の構造は
光が透過する透明画素開口部と、遮光される液晶駆動部
及び配線部等(遮光膜により入射光から保護されてお
り、以下その遮光部をBM膜と呼ぶ)から成り、且つそ
れらは平面的に構成されている。
【0004】また、液晶駆動部及び配線部は機能及び製
造プロセス上、常にある有限の大きさを有しているた
め、液晶表示素子の画素密度を上げれば上げるほど、開
口率(光が透過する透明画素開口部の画素に対する面積
比)は減少し、液晶表示素子における光利用率が低下
し、表示画像が暗くなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、液晶表示素子
の高精細化に際しては、光利用率を落とさずに、いかに
画素密度を向上させるかが重要なポイントとなる。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、照明用光源からの入射光を表示
に有効に利用し得る、つまり、光利用率の高い新規な構
造の液晶表示素子を提供することにあり、また、前記液
晶表示素子を用いることにより明るい表示画像が得られ
る液晶プロジェクタを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第1の手段として、映像信号を光変調する液晶表示素
子の光の入射する側に、画素開口部を含まない空間位置
であって、且つ前記液晶表示素子の遮光領域と重なる領
域にのみ、マトリクス状に断面が二等辺三角形の溝を形
成した基板を備えたことを特徴とする。
【0007】遮光部であるBM膜と対応する位置のみに
断面が二等辺三角形の溝を形成したのは、本来画素開口
部に入射する光の光路を変えないためであり、二等辺三
角形の溝が形成されていない時に比べて、光利用効率が
逆に低下するという障害は何ら発生しないという特徴も
兼ね備える。
【0008】また、前記液晶表示素子を用いて、画像情
報を大画面に投射する液晶プロジェクタが構成される。
【0009】前記課題を解決するための第2の手段とし
て、本発明の液晶表示素子は、光が入射する側の、且つ
前記液晶表示素子の画素開口部を含まない空間位置にあ
って、前記液晶表示素子の遮光領域と重なる領域にの
み、マトリクス状に断面が二等辺三角形の溝を形成した
ことを特徴とする。BM膜と対応する位置のみに断面が
二等辺三角形の溝を形成したのは、本来画素開口部に入
射する光の光路を変えないためであり、二等辺三角形の
溝が形成されていない時に比べて、光利用効率が逆に低
下するという障害は何ら発生しないという特徴も兼ね備
える。
【0010】また、前記液晶表示素子を用いて、画像情
報を大画面に投射する液晶プロジェクタが構成される。
【0011】前記課題を解決するための第3の手段とし
て、映像信号を光変調する液晶表示素子の光の入射する
側に、画素開口部を含まない空間位置であって、且つ前
記液晶表示素子の遮光領域と重なる領域にのみ、マトリ
クス状にシリンドリカルレンズ形状の溝を形成した基板
を備えたことを特徴とする。BM膜と対応する位置のみ
にシリンドリカルレンズ形状の溝を形成したのは、本来
画素開口部に入射する光の光路を変えないためであり、
シリンドリカルレンズ形状の溝が形成されていない時に
比べて、光利用効率が逆に低下するという障害は何ら発
生しないという特徴も兼ね備える。
【0012】また、前記液晶表示素子を用いて、画像情
報を大画面に投射する液晶プロジェクタが構成される。
【0013】前記課題を解決するための第4の手段とし
て、本発明の液晶表示素子は、光が入射する側の、且つ
前記液晶表示素子の画素開口部を含まない空間位置にあ
って、前記液晶表示素子の遮光領域と重なる領域にの
み、マトリクス状にシリンドリカルレンズ形状の溝を形
成したことを特徴とする。BM膜と対応する位置のみに
シリンドリカルレンズ形状の溝を形成した理由は、本来
画素開口部に入射する光の光路を変えないためであり、
シリンドリカルレンズ形状の溝が形成されていない時に
比べて、光利用効率が逆に低下するという障害は何ら発
生しないという特徴も兼ね備える。また、前記液晶表示
素子を用いて、画像情報を大画面に投射する液晶プロジ
ェクタが構成される。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明は、映像信号を光変調する
液晶表示素子において、光の入射する側の前記液晶表示
素子の画素開口部を含まない空間位置で、且つ前記液晶
表示素子の遮光領域と重なる領域に、マトリクス状に断
面が二等辺三角形の溝を形成した基板を備えたことを特
徴とするものであり、このように構成することでBM膜
で遮光されていた光は、断面が二等辺三角形の溝のプリ
ズム作用により、その光路を曲げられ、画素開口部を透
過する。結果として、光利用効率が向上し、明るい表示
画像を得ることが可能となる。
【0015】本発明は上記発明において、断面が二等辺
三角形の溝を形成した基板に代えて、シリンドリカルレ
ンズ形状の溝を形成した基板を設けたことを特徴とする
ものであり、このように構成することでBM膜で遮光さ
れていた光はシリンドリカルレンズのレンズ拡散作用に
より、その一部は光路を曲げられ、画素開口部を透過す
る。結果として、光利用効率が向上し、明るい表示画像
を得ることが可能となる。
【0016】断面が二等辺三角形の溝は原理上から、シ
リンドリカルレンズ形状の溝を用いるより明るくできる
が、その形状を製造するプロセスが非常に難しい。従っ
て、ドライエッティング等で簡易に製造可能なシリンド
リカルレンズ形状の溝を用いたものである。
【0017】以下、本発明の実施の形態について図1〜
図6を用いて説明する。但し、本発明は以下の実施の形
態に限定されるものではない。
【0018】(実施の形態1)図6は実施の形態1〜4
で薄膜トランジスタ(TFT)を能動スイッチング素子
として用いた液晶表示素子の平面概略図である。28.
5μm×28.5μmの大きさを有する多数の画素60
1がマトリクス状に配列しており、各々の画素の中央部
には20μm×20μmの大きさの光が透過する画素開
口部602が、また、画素開口部602の周辺には遮光
するBM膜603が形成されている。
【0019】図1は実施の形態1の液晶表示素子タイプ
サの断面図である。断面が二等辺三角形の溝102が前
記BM膜603と平面的には同じ位置に重なるようにマ
トリクス状に形成された第1の透明基板103と、一般
的な液晶表示素子を構成する偏光板104と第2の透明
基板105と第1のオプティカルカップリング層106
と第2のオプティカルカップリング層107と能動スイ
ッチング層110に光が当たらないように遮光するBM
膜108と液晶層109と第3の透明基板111とが、
一体化された構成になっている。入射する光のうち、B
M膜108で遮光されていた光は、入射する側の空気と
第1の透明基板の屈折率差によるプリズム作用で画素開
口部602を透過する。
【0020】従って、従来BM膜108で遮光され利用
できなかって光をプリズム作用により画素開口部602
へと導くことが可能になり、液晶表示素子における光利
用効率が向上し、結果として明るい表示画像を得ること
が可能となった。
【0021】(実施の形態2)図2は実施形態2の液晶
表示素子タイプザの断面図である。
【0022】第1の透明基板103に貼付された偏光板
104と、断面が二等辺三角形の溝202がBM膜60
3と平面的には同じ位置に重なるようにマトリクス状に
形成された第2の透明基板105と第1のオプティカル
カップリング層106と第2のオプティカルカップリン
グ層107と能動スイッチング層110に光が当たらな
いように遮光するBM膜108と液晶層109と第3の
透明基板111とが、空気層203で分離された構成に
なっている。
【0023】入射する光のうち、BM膜108で遮光さ
れていた光は、空気層203と第2の透明基板の屈折率
差によるプリズム作用で画素開口部602を透過する。
従って、従来BM膜108で遮光され利用できなかって
光をプリズム作用により画素開口部602へと導くこと
が可能になり、液晶表示素子における光利用効率が向上
し、結果として明るい表示画像を得ることが可能となっ
た。分離した理由は偏光板104で選択透過されない光
が熱に変わるため、光源の出力を上げると液晶表示素子
として熱信頼性が保てなくなるためである。分離した構
成により空気層203に沿って冷却風を入れることが可
能となり、熱信頼性は確保され、且つ明るい表示画像を
得ることが可能となった。
【0024】また、第1の透明基板103に二等辺三角
形の溝を形成させることも原理的には可能であるが、分
離された構成のため精密な調整機構が必要となり現実的
でなくなる。
【0025】(実施の形態3)図3は実施形態3の液晶
表示素子タイプシの断面図である。
【0026】図1のように断面が二等辺三角形の溝10
2が前記BM膜603と平面的には同じ位置に重なるよ
うにマトリクス状に形成された第1の透明基板103で
成り立つが、製造プロセス上、二等辺三角形の形状を製
造することは非常に難しい。この形状をシリンドリカル
レンズ形状にすることでドライエッチング等で簡易に製
造可能となる。
【0027】但し、原理上、二等辺三角形の溝の効果よ
り明るさを向上させることはできない。しかしながら、
レンズの有する拡散効果により光利用効率を向上させ、
且つ簡易な製造プロセスで構成可能となった。
【0028】(実施の形態4)図4は実施形態4の液晶
表示素子タイプジの断面図である。
【0029】図2のように断面が二等辺三角形の溝20
2が前記BM膜603と平面的には同じ位置に重なるよ
うにマトリクス状に形成された第2の透明基板105で
成り立つが、製造プロセス上、二等辺三角形の形状を製
造することは非常に難しい。この形状をシリンドリカル
レンズ形状にすることでドライエッチング等で簡易に製
造可能となる。
【0030】但し、原理上、二等辺三角形の溝の効果よ
り明るさを向上させることはできない。しかしながら、
光源の出力を上げることが可能となり、レンズの有する
拡散効果により光利用効率を向上させ、且つ簡易な製造
プロセスで構成可能となった。
【0031】(実施の形態5)前記4タイプの液晶表示
素子を用いて、図5に示す光学系を有する投射型液晶プ
ロジェクタを構成した。
【0032】光源502から出た光は色分解ダイクロイ
ックミラー503により3つの波長帯の青、赤、緑に色
分解され、全反射ミラー504等を介在して、各々の対
応する液晶表示素子501に入射する。液晶表示素子5
01では映像信号に基づき液晶表示素子を透過する光量
を制御し、光量の強度により映像情報を表現する。青、
赤、緑の各々の液晶表示素子501を透過した3波長帯
の光は色合成プリズム505により色合成され、投射レ
ンズ506によりスクリーン507に拡大投射される。
液晶表示素子タイプサ〜ジを用いて液晶プロジェクタを
構成した結果、従来の液晶表示素子を用いた液晶プロジ
ェクタに比べ約1.1倍〜1.5倍の明るさを達成でき
た。
【0033】
【発明の効果】以上のように本発明によれば液晶表示素
子の光が入射する側の、且つ液晶表示素子の画素開口部
を含まない空間位置に液晶表示素子のBM膜と重なるよ
うに溝状の二等辺三角形あるいはシリンドリカルレンズ
を形成したことにより、そのプリズム作用あるいは拡散
作用により従来BM膜で遮光され映像表示に寄与できな
かった光を画素開口部へと導くことができ、結果とし
て、光利用効率が高い液晶表示素子を実現するころがで
きる。
【0034】また、本発明の液晶表示素子を用いて構成
した液晶プロジェクタは、光利用効率が高くなることか
ら、明るい画像表示の大画面を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1の液晶表示素子タイプサの断面図
【図2】実施の形態2の液晶表示素子タイプザの断面図
【図3】実施の形態3の液晶表示素子タイプシの断面図
【図4】実施の形態4の液晶表示素子タイプジの断面図
【図5】実施の形態1〜4の液晶表示素子を用いた液晶
プロジェクタの概念図
【図6】実施の形態1〜4で用いた液晶表示素子の平面
概略図
【符号の説明】
101 液晶表示素子タイプサ 102 断面が二等辺三角形の溝 103 第1の透明基板 104 偏光板 105 第2の透明基板 106 第1オプティカルカップリング層 107 第2オプティカルカップリング層 108 BM膜 109 液晶層 110 能動スイッチング素子 111 第3の透明基板 112 出射光 201 液晶表示素子タイプザ 202 断面が二等辺三角形の溝 203 空気層 301 液晶表示素子タイプシ 302 シリンドリカルレンズ形状の溝 401 液晶表示素子タイプジ 402 シリンドリカルレンズ形状の溝 501 液晶表示素子タイプサ〜ジ 502 ランプ光源 503 色分解ダイクロイックミラー 504 全反射ミラー 505 色合成プリズム 506 投射レンズ 507 スクリーン 601 画素 602 画素開口部 603 BM膜

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 映像信号を光変調する液晶表示素子にお
    いて、光の入射する側の前記液晶表示素子の画素開口部
    を含まない空間位置で、且つ前記液晶表示素子の遮光領
    域と重なる領域に、マトリクス状に断面が二等辺三角形
    の溝を形成した基板を備えたことを特徴とする液晶表示
    素子。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の液晶表示素子を用いて構
    成した液晶プロジェクタ。
  3. 【請求項3】 断面が二等辺三角形の溝を形成した基板
    に代えて、断面が二等辺三角形の溝を形成したことを特
    徴とする請求項1記載の液晶表示素子。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の液晶表示素子を用いて構
    成した液晶プロジェクタ。
  5. 【請求項5】 断面が二等辺三角形の溝を形成した基板
    に代えて、シリンドリカルレンズ形状の溝を形成した基
    板を設けたことを特徴とする液晶表示素子。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の液晶表示素子を用いて構
    成した液晶プロジェクタ。
  7. 【請求項7】 断面が二等辺三角形の溝を形成した基板
    に代えて、シリンドリカルレンズ形状の溝を形成したこ
    とを特徴とする液晶表示素子。
  8. 【請求項8】 請求項6記載の液晶表示素子を用いて構
    成した液晶プロジェクタ。
JP8291418A 1996-11-01 1996-11-01 液晶表示素子及び液晶表示素子を備えた液晶プロジェクタ Pending JPH10133203A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008145730A (ja) * 2006-12-11 2008-06-26 Seiko Epson Corp 電気光学装置用基板及び電気光学装置、並びに電子機器
WO2014015634A1 (zh) * 2012-07-25 2014-01-30 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及显示装置
US11927846B2 (en) 2019-07-19 2024-03-12 Sony Group Corporation Liquid crystal display device and electronic apparatus

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JP2008145730A (ja) * 2006-12-11 2008-06-26 Seiko Epson Corp 電気光学装置用基板及び電気光学装置、並びに電子機器
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