JPS63118125A

JPS63118125A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPS63118125A
Application number: JP61262641A
Authority: JP
Inventors: Kyohei Fukuda; 京平福田; Nobuaki Kabuto; 展明甲; Kozo Sato; 剛三佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-11-06
Filing date: 1986-11-06
Publication date: 1988-05-23

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〕本発明は液晶表示装置に関し、特に光の利用効率を向上
させた液晶表示装置に関する。

〔従来の技術〕

液晶表示装置は、薄形でかつ低消費電力であるとのこと
で、大きく普及する兆しを見せている。

この液晶表示装置は自発光性でないため、暗い環境で見
る場合、あるいはより明るい画面を必要とする場合には
、光源を別に準備する必要がある。

例えばこの構成として、実公昭５８−４６４４７号公報
で示されているものがある。第１３図にこの構造を示す
。

光源１からの光を、導光板２により液晶５に照射する。

液晶５の両側には、各絵素（各画素）に対応する液晶の
配向状態を変化させるために、下電極板４．上電極板６
が設けられている。導光板２から出た光は偏光子３を介
することにより直線偏光となって液晶５を通過する。上
記した液晶５の配向状態の違いにより、液晶５を通過す
る光の偏光状態は変化し、その後、偏光子７を介するこ
とにより、その配向状態の違いを光の明暗として観測す
ることができる。

ところで、上記した上電極板６には対向駆動電極が設け
られており、下電極板４には画素駆動電極がマトリクス
状に配置されている。下電極板４の構造としては、例え
ば特開昭５９−６０４６９号公報に示されているものが
使われており、各絵素（各画素）は第１４図に示す構成
となっている。

第１４図において、８はデータ信号線、９はタイミング
信号線、１０は画素駆動電極である。光はこの面に均一
に照射されるが、画素駆動電極１０部に照射した光のみ
有効に使われる。一般にこの光の利用率は７０％位であ
る。しかし、現在、液晶表示装置は高解像度化の方向に
あり、ドツト数（画素数）を増していく必要がおる。各
信号線の幅は製作技術により制限され、数ミクロンが限
界である。その結果、必然的に画素駆動電極の面積比率
（開口率）が小さくなり、光の利用率が悪くなる。

また、一方において、近年では、この液晶表示装置から
の像をレンズによって拡大し、別に設けたスクリーン上
に実像を得る構成とした液晶グロジエクタが製品化され
ている。これは、上記したレンズによってさらに光の利
用率が悪くなるため、ますます明るい画面を得たいとい
う要求が強い。

また、カラー表示を行う場合には、第１３図に示す上電
極板６中に、第１５図に示す様な、各絵素に対して赤（
Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）が対応するカラーフィルタが
設けられる。即ち、上電極板６は、ガラス基板上に前述
した対向駆動電極となる透明電極が設けられて構成され
ているが、カラーフィルタはこのガラス基板と透明電極
との間に設けられる。この場合、均一な白色光がこのカ
ラーフィルタに照射されると、例えばＲの部分に着眼す
ると、白色光のうち、赤のスペクトル分布のみ透過し、
他は吸収される。それは、他のＧ。

Ｂの部分についても同様である。従って、全体としてこ
のカラーフィルタを設けたことによる光の、透過率は約
２０％となり、大きな光損失が生じている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した様に、従来技術では、カラー表示を行う場合、
面に均一に、しかも白色光のまま照射しているため、カ
ラーフィルタでの不要波長光の光損失が生じており、光
の利用率が悪く、その結果、明るい画像を得ることがで
きない。また明るくしようとすると、入力光量を多くす
る必要があり、光源のパワーを増加させる必要があり、
低消費電力とならないという問題があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、
カラーフィルタには、対応する光の波長成分のみ照射さ
せることにより、光の利用率を向上し、明るい画像を得
ることができ、かつ低消費電力化が可能な液晶表示装置
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記した目的を達成するために、本発明では、光源から
の白色光を略平行光に整える光整形手段と、該光整形手
段と液晶パネルとの間に配設され該光整形手段からの白
色光をスペクトルに分解するプリズムと、同一平面上に
設けられた多数のレンズ群から成り、前記プリズムと液
晶パネルとの間に配設される平面形レンズと、を設け、
前記プリズムにより分解して得られた赤、青、緑の各党
が、前記平面形レンズにより、前記液晶パネルにおける
赤、青、緑用の画素駆動電極にそれぞれ対応して照射さ
れるようにしたものである。

〔作用〕

本発明では、先ず、前記光整形手段により、光源からの
白色光を平行光に整える。この白色光は前記プリズムに
よって、スペクトル、即ち、赤。

青、緑に分解される。この３色の光は、それぞれある角
度をなして、前記平面レンズのレンズ群に入射する。こ
のレンズ群によって、入射された光はそれぞれ集束され
、各画素駆動電極上に照射される。したがって、光は信
号線等に到達せず、有効に利用することができ、明るい
画面を実現することができる。

また、各色については平行光であるため、それぞれ異っ
た点に集束し、しかも、赤、緑、青用の画素駆動電極に
それぞれ、赤色光、緑色光、青色光が対応するように照
射される。

従って、その赤、緑、青用の画素駆動電極に対応して、
カラーフィルタを配置することにより、例えば、赤フィ
ルターには、赤色光線のみが到達するようになる。した
がって、赤フィルターで吸収される光量は非常に少なく
なり、光を有効に利用することができ、明るい画像を実
現することができる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は本発明の一実施例を模式的に示した断面図であ
る。

第１図において、１１は光源、１２は放物面鏡、１５は
プリズム、１４はレンチキュラレンズ、１５は偏光子、
１６は下電極板、１７は液晶、１８は対向駆動電極、１
９はカラーフィルタ、２０は偏光子である。尚、対向駆
動電極１８とカラーフィルタ１９とで上電極板が構成さ
れている。また、本実施例では光源１１としてキセノン
ランプを用いている。

第１図に示す様に、光源１１から発した光は、放物面鏡
１２によって平行光となり、更に、平行となった光は、
プリズム１３によってスペクトル、すなわち赤、青、緑
に分解される。このプリズム１６の正面図を第２図に示
す。第２図に示す様に、プリズム１６は、横方向に長い
、不連続プリズムとなっている。

次に、このプリズム１６によって分解されだ各色の光は
、互いに異なる角度でレンチキュラレンズ１４に入射す
る。レンチキュラレンズ１４の焦点は、下電極板１６内
の画素〆３駆動電極面にほぼある。

第６図は第１図のプリズム及びレンチキュラレンズにお
ける光の通過軌跡を示す説明図である。

第３図において、５７．３８．５９は、それぞれ赤、緑
、青の光線である。

第６図に示す様に、各光線は平行状態でプリズム１３に
入射する。プリズム通過後は、赤、緑。

青の各光線は平行とならず、一定の角度θ１．θ２を有
する。レンチキュラレンズ１４の焦点距離をｆｌ、ｆ２
（レンチキュラレンズ１４の焦点距離は波長依存性を有
しており、赤と青とでは焦点距離が異なる。）とした“
寺、次式で与えられるｄｌ　＋　ｄ２だけ各光線は分離
する。

ｄ、−ｆ１°θ１ｊ　　　ｄ２−’２°θ２第４図は、
第１図における下電極板の画素駆動電極面上に照射され
る光束を示した説明図である。

尚、第４図は、第１図における下電極板を、その面内で
９０°回転させて示しである。

第４図において、２１，２２．２３はそれぞれ、第１図
に示すカラーフィルｐ１９における赤、緑。

青の各フィルタの対応する位置を示しており、また、２
４．２５．２６は、それぞれこの電極面上で集束された
光束を示しており、２４は赤色光。

２５は緑色光、２６は青色光である。

第４図に示す様に、画素駆動電極に照射された赤色光２
４は、その後、赤色のフィルタを通過するため、吸収さ
れる光は少ない。従来例では赤色フィルタに照射される
光は白色光であり、このフィルタにより、青及び緑色成
分は吸収されていたのに対して、本実施例では、光の利
用率が大幅に向上する。従来はこのフィルタ一部による
光の透過率が２０％位であったものが、本実施例では６
０％位となり、約３倍効率が向上する。

尚、本実施例において、プリズム１３を構成する各小プ
リズムと、レンチキュラレンズ１４を構成する各マイク
ロレンズとの画面垂直方向の位置関係即ち、言い換えれ
ば、プリズム１６の小プリズムのピッチと、レンチキュ
ラレンズ１４のマイクロレンズのピッチとは、第３図に
示す様に、どの様な関係であってもかまわない。また、
レンチキュラレンズ１４の各マイクロレンズと、下電極
板１６の各画素駆動電極との画面垂直方向の位置関係は
、原理的にはどの様な位置関係であっても動作し得るが
、実際的には、画面垂直方向において、第６図に示す様
にマイクロレンズ１個に対して赤、緑、青の６画素が対
応する様、構成する方が望しい。

次に、第５図及び第６図を用いて本発明の他の実施例に
ついて説明をする。

本実施例における構成は、全体的には第１図に示した実
施例とほぼ同じであるが、用いられるカラーフィルタ１
９の赤、緑、青のフィルタ配置が異なり、それに伴い、
プリズム１３．Ｖンチキュラレンズ１４が異なる。

第５図は本発明の他の実施例における下電極板の画素駆
動電極面上に照射される光束を示した説明図である。

第５図において、２７．２８．２９はそれぞれ本実施例
におけるカラーフィルタ１９の、赤、緑。

青の各フィルタの対応する位置を示しており、また、３
０，５１．３２はそれぞれ赤色光、緑色光。

青色光を示している。

本実施例では、カラーフィルタ１９における赤。

緑、青の各フィルタを第５図に示すような配置とするこ
とによって、前述の実施例における第４図に示したフィ
ルタ配置に比べ、同じ絵素数であっても見かけの解像度
、特に画面水平方向の解像度を向上させることができる
。また、このとき、レンチキュラレンズ１４は、その長
さ方向を第６図に示すような傾けた構造とする。このよ
うな構成にすることによって、画素駆動電極上の光は、
第５図に示すように集束される。またこのときには、不
連続プリズムであるプリズム１５も、レンチキュラレン
ズ１４．あるいはカラーフィルタ１９の向きと対応させ
て、傾けることによって、各色の分離度を良くすること
ができる。

次に、第７図を用いて本発明の別の実施例について説明
をする。

本実施例における全体の構成は第１図に示すものと大体
同じであるが、カラーフィルタ１９を用いていない点で
異なっている。

第７図は本発明の別の実施例における下電極板の画素駆
動電極面上に照射される光束を示した説明図でおる。

第７図において、５０．３１．３２は集束されている赤
、緑、青の光でちる。５３．５４．５５は各絵素を示し
ているが、それぞれ、赤、緑、青の画素駆動電極に対応
している。

すなわち、本実施例では、プリズム１３及びレンチキュ
ラレンズ１４によって、第７図に示す様に完全女色分解
が行なわれているため、必ずしも、カラーフィルタ１９
を用いなくても、カラー画像を再生することができる。

したがって、カラー化が簡単で、安く液晶パネルを製作
できるという長所がある。

尚、以上の実施例において、レンチキュラレンズ１４の
かわりに、第８図に示す様なマトリクス状のレンズを用
いても良い。この様なレンズを用いた場合、光束を点、
ないしは丸く絞れるため、光の利用率は一層向上する。

次に、本発明の更に別の実施例について説明する。

第９図は本発明の更に別の実施例において用いられるカ
ラーフィルタを示す正面図、第１０図は第９図のカラー
フィルタと共に用いられるレンチキュラレンズを示す正
面図である。

本実施例における全体的な構成は、第１図に示した実施
例とほぼ同様であるが、用いられるカラーフィルタ１９
の赤、緑、青のフィルタ配置が異なり、第９図に示す如
くになっている。また、その場合、レンチキュラレンズ
１４は第１０図に示すように傾ける必要がある。

こうすることによって、本実施例では、第５図及び第６
図を用いて示した実施例と同様の効果が得られる。

また、本実施例では、レンチキュラレンズ１４の代りと
して、第１１図に示されるような７−二〇目レンズを用
いることができる。このノ・工の目レンズは、各ブロッ
ク４０が微小なレンズとなってイル。このハエの目レン
ズ及びプリズム１６によって、画素駆動電極面上で、光
は第１２図に示すように、小さく絞ることができる。第
１２図において、４１，４２．４３はそれぞれ絞られた
、赤。

緑、青の各党である。

またこのようにしたときに、光の照射されない領域４４
を黒く塗ることにより、外光に対する反射率を少なくす
ることができ、コントラストを向上させることができる
。

尚、ハエの目レンズを用いた場合の他、前述したレンチ
キュラレンズ、マトリクス状のレンズを用いた場合にも
、光の照射しない領域を黒く塗装することにより、同様
に、外光に対する反射率を低減し、コントラストを改善
させることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光源からの光を効率良く、画素駆動電
極部に照射して、カラーフィルタには対応する光の波長
成分のみ照射することができるため、光の利用率が向上
し、明るい画像を得ることができ、しかも、省電力な液
晶表示装置を実現できる。例えば、カラーフィルタ単独
の透過は従来約２０％でちったものが、本発明によれば
、約６０％と火傷に向上する。また、プリズム及びレン
チキュラレンズ等により、光を完全に分離することがで
きれば、カラーフィルタを用いなくても済み、構造の簡
素化、低価格が因れる。

また、光の照射しない部分を黒く塗装するようにした場
合には、外光に対する反射率が少なくなりコントラスト
をより改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を模式的に示した断面図、第
２図は第１図のプリズムを示す正面図、第３図は第１図
のプリズム及びレンチキュラレンズにおける光の通過軌
跡を示す説明図、第４図は第１図における下電極板の画
素駆動電極面上に照射される光束を示した説明図、第５
図は本発明の他の実施例における下電極板の画素駆動電
極面上に照射される光束を示した説明図、第６図は本発
明の他の実施例において用いられるレンチキュラレンズ
を示す正面図、第７図は本発明の別の実施例における下
電極板の画素駆動電極面上に照射される光束を示した説
明図、第８図はレンチキュラレンズの代りとして用いる
マトリクス状レンズを示す正面図、第９図は本発明の更
に別の実施例において用いられるカラーフィルタを示す
正面図、第１０図は第９図のカラーフィルタと共に用い
られるレンチキュラレンズを示す正面図、第１１図は第
１０図のレンチキュラレンズの代りとして用いられるハ
エの目レンズを示す正面図、第１２図は第１１図のハエ
の目レンズを用いた場合における下電極板の画素駆動電
極面上に照射される光束を示した説明図、第１３図は従
来の液晶表示装置を模式的に示した断面図、第１４図は
第１３図の下電極板における各絵素の構成を示した正面
図、第１５図は第１３図においてカラー表示を行う場合
に用いられるカラーフィルタを示した正面図、である。符号説明１１・・・・・・光源、１２・・・・・・放物面鏡、１
３・・・・・・プリズム、１４・・・・・・レンチキュ
ラレンズ、１５．２０・・・・・・偏光子、１６・・・
・・・下電極板、１７・・・・・・液晶、１８・・・・
・・対向駆動電極、１９・・・・・・カラーフィルタ代
理人　弁理士　並　木　昭　夫范　１　図！Ｒ２ｖ！Ｊｌｆａ図！４　　図ｚ４　　ｚｂ　　ｚ。ｌＩ！５！ｌＩｆｌｆｆｌ第　７図＠８　　図薯　０　図膚１０図＋１！１１　　！！！！ｇ１２　図第１３図 π、尿第１４囚ｆ：Ｘ１５図

Claims

【特許請求の範囲】１、対向駆動電極とドットマトリクス状に配された画素
駆動電極との間に液晶を挾んで成る液晶パネルを有し、
前記駆動電極で該液晶を駆動しつつ該液晶パネルに光を
照射することにより画像を表示する液晶表示装置におい
て、光源からの白色光を略平行光に整える光整形手段と、該
光整形手段と前記液晶パネルとの間に配設され該光整形
手段からの白色光をスペクトルに分解するプリズムと、
同一平面上に設けられた多数のレンズ群から成り、前記
プリズムと液晶パネルとの間に配設される平面形レンズ
と、を設け、前記プリズムにより分解して得られた赤、
青、緑の各光が、前記平面形レンズにより、前記液晶パ
ネルにおける赤、青、緑用の前記画素駆動電極にそれぞ
れ対応して照射されるようにしたことを特徴とする液晶
表示装置。２、特許請求の範囲第１項に記載の液晶表示装置におい
て、前記平面形レンズは、レンチキュラレンズからなる
ことを特徴とする液晶表示装置。３、特許請求の範囲第１項に記載の液晶表示装置におい
て、前記液晶パネルにおける前記光源光の照射されない
部分を黒色塗装するようにしたことを特徴とする液晶表
示装置。４、特許請求の範囲第２項に記載の液晶表示装置におい
て、前記液晶パネルにおける赤、青、緑用の前記画素駆
動電極の配置に応じて前記プリズム及びレンチキュラレ
ンズを傾けるようにしたことを特徴とする液晶表示装置
。