JPS60201326A - 多色液晶表示装置 - Google Patents

多色液晶表示装置

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JPS60201326A
JPS60201326A JP59057386A JP5738684A JPS60201326A JP S60201326 A JPS60201326 A JP S60201326A JP 59057386 A JP59057386 A JP 59057386A JP 5738684 A JP5738684 A JP 5738684A JP S60201326 A JPS60201326 A JP S60201326A
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JP
Japan
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color
liquid crystal
light
image
primary
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JP59057386A
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English (en)
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Munehiro Shinabe
宗博 品部
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Citizen Watch Co Ltd
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Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133553Reflecting elements

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、透過型の液晶パネルと3原色の色フィルタを
組合わせ、液晶パネルをライトバルブとして用いるカラ
ーrl!Il像用多色液晶表示装置に関する。
従来技術 液晶を利用したカラー画像装置としては、従来白色に近
い入射光を色フィルタを透過させて3原色の光線に色分
けし、この色フィルタの6原色の各組に対応するマトリ
クス配置の信号電極を液晶パネルに設け、この信号電極
の電圧によって光の透過量を制御するライトバルブ方式
の装置が知られている。高能率の光源を用いると、輝度
の高いカラー画像が得られる。
天然色写真フィルムの場合には、フィルム面に重ねて発
色層群をおくことで、フィルム面のすべての位置につい
て、三原色の混合がみられ天然色を呈する。しかし上記
の液晶利用装置では、平面上に6原色の色フィルタが各
色について分離された形で一組となって画素を形成して
いる。従って各原色光は液晶パネル面より各自分離され
透過する。色フィルタおよび信号1!極が微細につくら
れており、前記の分離された3原色光が極めて近接した
状態であれば人間が眼で受容したとき、色識別分解能以
下とな凱 3原色が混色された天然色として認識される
。この程度にするだめの色フィ1 ルタや信号電極の微
a構造は、現在技術ではコスト高になり、微細化の程度
に制限がある。そのため、色フィルタの呈色が直接的に
目に感じられることが避けられない。そこで通常、光散
乱板を液晶パネル表面に設け、液晶パネルを透過した3
原色光を散乱し、3原色光を空間的にまぜ合わせる方法
をとっている。しかし光散乱板の光透過率がわるいだめ
著しく画像の輝度が低下するという欠点があった。
発明の目的 本発明の目的は、上記の欠点を除去し、色フィルタによ
り分解された3原色光倉透過率を減少せず混色すること
で、色フィルタ・信号電極の微細化を極端にす\めなく
ても、高品質のカラー画像を表示することのできる透過
型の多色液晶表示装置を提供することにある。
発明の構成 本発明の多色液晶表示装#け、マド17クス状に配置さ
れた多数の液晶セルを備えた液晶パネル上に、各液晶セ
ルに3原色のうちのいずれか1色が対応する3原色のフ
ィルタ部分が1組となって隣接する合フィルタを配設し
、色フイルタ側から白色光を照射する透過型カラー液晶
パネルに、該カラー液晶パネルの光透過側表面士に、光
屈折用部側を設け、前記色フィルタの6原色の1組のフ
ィルタ部分をとおる3原色光の光路を震災して、該3原
色光が混色したカラー1画素像を形成するようにしたも
のである。
前記混色のカラーの1画素像の形成は、前記3原色光を
人の色識別分解能以下になるように、近接した状態にし
て実現できる。また別の形成方法として、前記3原色光
を分離状態でなく、合成した1画素1徹とすることで実
現できる。
実施例 第1図は、透過型カラー液晶パネルの狭部断面図である
。液晶パネル3に接して3原色(赤、緑。
査lΣ1Tヤ)+ u Q $I Lえ【八^)の岳フ
ィル波クシζしけられている。液晶パネル6はガラス基
板18上に蒸着された信号電極5.6間に液晶物質4が
充填されて構成される。なお図示してないが、液晶がT
Nモードの場合にはガラス基板18に偏光板をとりつけ
る。色フィルタ2はマトリクス状に区画して3原色フィ
ルタ部分が隣接するようになっていて、その各区画に信
号電極5が個別的に対応して配設される2そして、5つ
の@接する信号電極5の部分の液晶セルが例えば9に示
すよう3原色のフィルタ部分が1つのカラー画素を形成
する。
この3原色のフィルタ部分9の各液晶セルの光透過量を
信号電極5,6で制御することにより、このフィルタ部
分9がハ[足の色相を構成する3原色光を透過する。入
間の眼は3原色光を受容すると。
色識別分解能以下であれば合成されて混色と認識する。
本発明では、発明の目的で述べたように色フィルタ2.
信号電極5の微細構造が不充分で人間の眼に色フィルタ
2の呈色がみられるような場合でも、空間的に3原色光
の像が充分に近接するか。
あるいは3原色光を合成した像とすることで1つのカラ
ー画素像を形成する。
第1の実施例は、カラー1画素像を構成する3原色光像
を実効的に極めて近接した位置に虚像として生成する場
合である。第2図は、第1の実施例で液晶パネル3上に
設けた光屈折用部材14の要部断面図を示すものである
。同図で10〜13は第1図の各液晶セルであって、こ
のうち液晶セル10〜12は隣りあった3原色のフィル
タ部分9に相当するものとする。液晶パネル3上に設け
た光屈折用部材14は凹レンズ形状のプリズム群15〜
18からなり、各プリズム15〜18はそれぞれ液晶セ
ル10〜15 と対向した位置に配設されている。この
光屈折用部材14は第1図のガラス基板8に接着するか
、あるいはガラス基板8を光屈折用部材14で置換えて
もよい。
このカラー液晶パネルを、はぼ白色の、完全な点光源で
ある必要はないが、さまさまな角度で入射する光源で照
射する。液晶セル10〜12 から、それぞれ3原色G
、B、R光が液晶パネル3の信号電極5,6により、そ
の光量を制御されてプリズム15〜17に入射する。液
晶セル11から入射される青色(B)光による光像の生
成を代表的光路をなす光線(1〕〜〔4〕をたどり、以
下に説明する。液晶セル11の端部aから液晶面に直角
方向にす\む光線〔1〕とプリズム16の中心Mに向か
う光線〔2〕Kついて考えると、光線〔1〕はプリズム
16がら空気中に出る際に、屈折され焦点Fからの延長
線方向へ進む。光線(2Jはプリズム16の中心Mに入
射し、屈折されず直進する。光線〔りの処長方向と光線
[2〕との交点に、液晶セル11の端部aの虚像a′が
生ずる。液晶セル11の他の端部すについても、この端
部すから入射する光m r−s〕(4Jの光路を考える
と、b′点に虚像が生ずる。この結果、液晶セル11の
青色の虚像11r(a’b’)が図示の位置に結像する
次に液晶セル10からの入射する緑色(G)光について
、端部Cからの2光線[51J [52Jおよび他端部
dからの2光線[61) (62]の光路をたどれは、
図示のようにそれぞれ01点 df点に写され、液晶セ
ル10の緑色の虚像10F(c’d’)が前記青色の虚
像11Fvc隣接して生ずる。同様に液晶セlし12の
赤色の虚像12Fが図示の位置に生ずる。
この結果、プリズム16ヲ外側から晃ると、そのプリズ
ム16に対応する液晶セlし11 (B、以下対応する
色名′?!記す)と、隣接する2つの液晶セlし10(
す。
12(R)との5組の3原色像が観察されることになる
0この5原色1隊は間隔は狭く、人間の色識別分解能力
以下になり、混色された色として受容されるO 上述の6原色の縮少塚の形成は谷プリズムごとに生ずる
0例えはプリズム17では、液晶セIし11(B)12
(L)、 13(りについての縮少1駅がみられる。従
って色フィルタによる3原色像か液晶)(ネlし3の全
面にわたり、混色して、カラー+u IJが僧られるこ
とになる。
第2の実施例として、混色の1@素像が実像として衣わ
れる場合を第6図で説明する。第5図は死刑折用、部材
14の1部のWr面を図示したものである。カラー漱晶
パネルにほぼ平行な元−?照射する。第3図に、液晶パ
ネル3を透過した3原色の1組のフィルタ部分90幅の
ある3原色光束20(IJ21(B)、 22(R)の
光路を示しである。光屈折用部材14は前記3原色のフ
ィルタ部分9に対応して凸レンズの形状をなしている。
この凸レンズII′i3つのプリズム50〜32からな
るものと考えられ、各プリズム50〜32vcそれぞれ
3原色光束20(G)、21 (8)。
22(Iりが入射される。光束21(B)は直進するが
、光束20(す、22(幻は空気中に透過するとき屈折
する。
その結果、3光束シロ(G入21(B)、 22(R)
は平面35で合成され1つのカラー画像35Fを形成す
る。カラー画1115Fは3原色光束20(す、 21
(H,l、 22(幻が合成されて混色されたものであ
るから、カラ一液晶パネル透過直後に3原色光束20(
G)〜z2(R)の占める面積より小となる。平面35
で斜線部分には光が米ない。
第3の実施例は、第2の実施例Q改良であって、第4図
によって説明する。
幅のある3原色光束20(すi 21(B)、 22(
幻は、凸レンズ4へ41,42 の平面41J& 41
& 42aよジ入射する。
このとき光束21(B)Fi直進し、光束2o(a)、
 22(R)は光路ケ光軸方向Xに傾斜させる。次に凸
レンズ40、41.42(D凸面4(]l)、 4ib
、 42bよジ各光束20((1)。
21(B)、 22(R)が空気中に透過するとき、凸
レンズのため一度集束してから拡が9、平面4bにおい
て実像45Fを結イ数する。実像45Fは、各光束20
(G)〜22(R)が集束後払がってつくったものであ
るから、図示のようにカラー液晶パネル全透過するとき
の占有面積と略々同じ面積にすることができる。
第4の実施例は、第5図に示すように光屈折用部材14
として、光ファイバを用いた場合である。
同図では、1つの3原色のフィルタ部分9のみ描でおい
たが、各液晶パネル5に接して、光ファイバ5LI、 
51.52ケ設けておく。この元ファイバ50,51゜
52 の他端は融合させて1つのファイバ面56を露出
しておく。点線に示すように、各党ファイバ50〜52
の元軸はファイバ面56では一致する。従って、液晶パ
ネル6からの3原色光211(G)、 zl(B)。
22(R)は元ファイバ50.51.52 iとおって
合成され、ファイバ面53がカラー1画系源として外か
ら観察される。この実施例では光が光ファイバーに沿っ
て伝達され、7伐晶パネル6からのすべての光が光ファ
イバにより伝達される。従って照射する光源は点光源、
平行光線のいずれでもよい。像は実像で、合成による混
色像である。なお、液晶パネル3上に配置し、光ファイ
バーを内蔵する箱状体54内には、光を透過しない例え
ば黒色の物質を光填すれば、外側から見える光線はすべ
てファイバ面56からだけであるから、カラー画像は極
めて鮮明なものとなる。筐た図示していなりが箱状体5
4の表面55上には適当なガラス風防全おいて光ファイ
バの保護をする必要がある。
上記説明の元ファイバは、性能上高度のものである必要
はなく、プラスチック光ファイバテ十分である。
次に、第2実施例、第3実施例では、第3図の平面35
、第4図の平面45という一足の距離のところにカラー
画像が結像され、この距離より近くなりあるいは遠くな
ると光線の合成がくずれ、画像の形も色相もくずれてく
る。そこで、人間の眠の位置と無関係にする手段を第6
図で説明する。
同図で61はカラー液晶パネル、62は光屈折用部材、
カラー液晶パネル61i1411から平行光線60で照
射すると、光屈折用部材620面より一定の距離[あり
、平均的にもつとも結像がシャープになる場所にスクリ
ーン、散乱反射板なとの投影用部材63をおけば、眼6
4をどの位置においても明確なカラー画i#を見ること
ができる。
]…常、晃易いように、投影用部材63の斜め上に傾斜
してカラー液晶パネル61を配置する。
発明の効果 上述したように、本発明によれは、各画素全構成する3
原色光の光路に’&えて極めて近接させ、色識別分解能
以下の3原色像奮虚鍼として形成し、あるいIi3原色
源葡実像として合成することで、3原色の混色した1つ
のカラー画像ヶつくる0従って従来のように色フィルタ
の呈色か人間のVに感ぜられることがなく良好なカラー
画像會うろことができる。光路変更のための光屈折用部
材の材料として、プラスチックを使用すれは、最適な光
路変更のための形状設計は容易であり、コストも低くで
きる。筐た、光屈折用部材として光ファイハラ利用する
ときは、プラスチックファイバで充分間に合うので安価
に生産可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は透過型カラー液晶パネルの従来例の要部断面図
、第2図以下は本発明の実施例を示し、第2図は画素と
して虚像全結稼させる場合、第3図、第4図は実像全結
像させる場合の実施例の各要部断面図、第5図は光ファ
イバを用いた実施例を示す図、第6図は投影画像を表示
画像とする場合を示した図である。 1・・・入射光、2・・・色フィルタ、 6・・・液晶
パネル、10〜15・・・液晶セル、14・・・光屈折
用部材、15〜18・・・プリズム、 20(G)、 
21(B)、 22(R)・・・光束、60〜32・・
・プリズム、 3へ45・・・画像の結1家する平面、
35F、45F・・・カラー1画系源、40〜42・・
・凸レンズ、50〜52・・・光ファイバ、 56・・
・ ヌアイ?(面、54・・・光フアイバ収納箱状体、
 60・・・入射光、61・・・カラー液晶パネル、6
2・−・光屈折用部材、66・・・投影用部材、64・
・・眼 。 第1目 ↓〜1 つ 第3図 第2図 色 第4ii1 4 +1 1′食5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) マトリクス状に配置された多数の液晶セルを備
    えた液晶パネル上に、各液晶セルに3原色のうちのいず
    れか1色が対応する3原色のフィルタ部分が1組となっ
    て隣接する色フィルタを配設し、色フイルタ側から白色
    光を照射する透過型カラー液晶バネ、ルに、該カラー液
    晶パネルの光透過側表面上に、光屈折用部材を設け、前
    記色フィルタの3原色の1組のフィルタ部分をとおる3
    原色光の光路を変更して、該3原色光が混色のカラー1
    画素像を形成することを特徴とする多色液晶表示装置。 (2)前記混色のカラー1画素像が、照射角度の広い光
    源で照射して、前記3原色の虚像を各液晶セル前面に色
    雌別分解能以下に近接して形成したものである特許請求
    の範囲第1項記載の多色液晶表示装置。 (8)前記′#5合のカラー1ii!II素像が、はぼ
    平行な光線を照射光として、前記3原色光を前記光屈折
    用部材の前面の一定の距離で合成して結像させた実像で
    ある特許請求の範囲第1項記載の多色液晶表示装置。 (4)前記光屈折用部材が光ファイバより形成され、前
    記光ファイバは前記カラー液晶パネルに接した端部にお
    いて前記3原色光をそれぞれ別々に入射するように分岐
    し、他の端部において融合していて、混色のカラー1画
    素像を形成するものである特許請求の範囲第1項記載の
    多色液晶表示装置。 (5)前記光屈折用部材の前面より一定の距離を置いて
    配置され、前記3原色光の合成してなるカラー画像を投
    影する部材を設けた特許請求の範囲第2項または第3項
    記載の多色液晶表示装置。
JP59057386A 1984-03-27 1984-03-27 多色液晶表示装置 Pending JPS60201326A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5151801A (en) * 1989-11-30 1992-09-29 Pioneer Electronic Corporation Liquid crystal display apparatus providing improved illumination via trucated prisms
US5161041A (en) * 1990-04-26 1992-11-03 Ois Optical Imaging Systems, Inc. Lighting assembly for a backlit electronic display including an integral image splitting and collimating means
US5396350A (en) * 1993-11-05 1995-03-07 Alliedsignal Inc. Backlighting apparatus employing an array of microprisms
US5521725A (en) * 1993-11-05 1996-05-28 Alliedsignal Inc. Illumination system employing an array of microprisms
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US6129439A (en) * 1993-11-05 2000-10-10 Alliedsignal Inc. Illumination system employing an array of multi-faceted microprisms
JP2009204930A (ja) * 2008-02-28 2009-09-10 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 立体映像表示装置

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