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JPH03170911A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Publication number
JPH03170911A
JPH03170911A JP1308881A JP30888189A JPH03170911A JP H03170911 A JPH03170911 A JP H03170911A JP 1308881 A JP1308881 A JP 1308881A JP 30888189 A JP30888189 A JP 30888189A JP H03170911 A JPH03170911 A JP H03170911A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
light
crystal cell
cell
illumination light
Prior art date
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Pending
Application number
JP1308881A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasunori Hiroshima
広島　康則
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pioneer Electronic Corp filed Critical Pioneer Electronic Corp
Priority to JP1308881A priority Critical patent/JPH03170911A/ja
Priority to US07/619,641 priority patent/US5151801A/en
Publication of JPH03170911A publication Critical patent/JPH03170911A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL 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
    • G02F1/00—Devices 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
    • G02F1/01—Devices 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 
    • G02F1/13—Devices 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
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、アクティブマトリクス型液晶セルの背面から
照明光を照射するようにした液晶表示装置に係わり、特
に、液晶プロジェクタに用いるのに適した液晶表示装置
に関する。
〔発明の技術的背景およびその課題〕
従来、この種の液晶表示装置は例えば第１２図のような
構成になっている。光源５からの光はりフレクタ−６と
コンデンサーレンズ７で平行光にされ、アクティブマト
リクス型液晶セル８の背面に照射され、液晶セル８を透
過した光によって画像などが得られる。
第１３図はアクティブマトリクス型液晶セル８の構造を
示す図である。
ガラス基盤８ｌにはＩＴＯ等の透明な画素電極８２とこ
の画素電極８２に電圧を印加するマトリクス回路部８３
が形威されており、マトリクス回路部８３の薄膜トラン
ジスタ８３Ｔが画素電極８２に接続され、薄膜トランジ
スタ８３７にはゲート線８３Ｇとソース線８３，がそれ
ぞれ接続されている。また、ガラス基盤８４にはマトリ
クス回路部８３を覆うとともに画素電極８２に対向する
部分を開口８５ａとしたブラックマトリクス層８５が形
威され、さらに画素電極８２と対向するようにＩＴＯ等
の透明な共通電極８６が形威されている。また、画素電
極８２と共通電極８６との間には液晶層８７が挟まれて
おり、ブラックマトリクス層８５の開口８５ａと画素電
極８２の領域によって画素８８が形威されている。なお
、ガラス基盤８１，８４の外側には偏光板８９が配設さ
れている。
そして、ゲート線８３．とソース線８３３に印加される
画像信号に応じて画素電極８２と共通電極８６との間の
容量に画素情報が書き込まれる。
上記のようにアクティブマトリクス型液晶セル８では、
画素８８の面積はブラックマトリクス層８５の開口８５
ａの面積に相当するため、従来の表示装置においては画
像の明るさは開口８５ａの開口率によって決まる。した
がって、画素数を増やすとすると、画素数の増加に従っ
てマトリクス回路部８３の閉める面積が増大し、結果的
に画素８８の開口率が低下することになって画像の明る
さはますます低下する。
ところで、上記のような液晶セルを用いた装置として液
晶セルの画像をスクリーン等に拡大投影する液晶プロジ
ェクタが開発されているが、この種の装置では、拡大投
影することもあって液晶セルで高輝度の画像を得ること
が要求されている。
また、特に液晶プロジェクタでは光源としてメタルハラ
イド等の高出力のものが使用されるため、マトリクス回
路部とブラックマトリクス層に照射される光によって液
晶セルが加熱されやすく、温度上昇によって液晶セル自
体の動作に悪影響が生じることがある。
（発明の目的） 本発明は、アクティブマトリクス型液晶セルを用いた表
示装置において、照明光を有効利用して液晶セルの温度
上昇を抑えるとともに画像の輝度を高めることを目的と
する。
（発明の概要〕 本発明は、アクティブマトリクス型液晶セルとこの液晶
セルの背面に光を照射する光源とを有する液晶表示装置
において、液晶セルの光源側に画素に対向する光学素子
を配設し、光源からの光を画素に集光させることにより
照明光を有効利用して液晶セルの温度上昇を抑えるとと
もに画像の輝度を高めるようにした。
〔実施例〕
第１図は本発明実施例の液晶表示装置を示す図であり、
前記第１２図と同じものには同符号を付記してある。
図において、Ａは液晶セル８の裏面（光源側の面）に隣
接して配された光学シートであり、後述各実施例で説明
する光学シー｝１〜４のそれぞれを符号Ａで代表して示
してある。
光源５からの照明光は回転楕円面のりフレクター６とコ
ンデンサーレンズ７で千行光にされて光学シートＡに照
射される。
光学シートＡには後述説明するように液晶セル８の各画
素に対応して凸レンズあるいはプリズム等の光学素子が
多数形威されており、この光学素子は対応する各画素毎
に照明光を集光するように作用する。そして、コンデン
サーレンズ７からの照明光のほとんどの光が液晶セル８
の画素の部分に照射されて、画素を透過した光は液晶セ
ル８の表側に出射されて画像が得られる。
第２図は光学シ一トＡの第１実施例を示す図、第３図は
その配置状態と作用を示す図である。この光学シー１−
１は透明なアクリル材で形成されており、表面には液晶
セル８の画素ピッチと同しピッチで配列された多数の凸
レンズ１ａが形威されている。なお、第２図では簡単の
ために光学シ一トｌの一部を示してある。
第３図に示したように、光学シ一ト１は凸レンズ１ａを
液晶セル８側にして配設され、各凸レンズ１ａの径ｄは
画素８８のピッチｐに設定され、隣接する凸レンズｌａ
ｌｓｌａｇの境界Ｂは液晶セル８のマトリクス回路部８
３の位置に設定されている。そして、各凸レンズ１ａに
入射される照明光は、マトリクス回路部８３に対応する
部分の光も含めて全て対応する画素８８内に集光され、
液晶層８７を透過した光は開口８５ａから出射される。
したがって、光学シ一ト１がない場合にブラックマトリ
クス層８５に入射される照明光も、凸レンズｌａによっ
て画素内照射されるため、照明光が有効に利用されて明
るい画像が得られる。また、マトリクス回路部８３やブ
ラックマトリクス層８５に光が照射されないため液晶セ
ル８の温度上昇が抑えられる。
第４図は光学シートＡの第２実施例を示す図、第５図は
その配置状態と作用を示す図であり、第１実施例と同様
に透明なアクリル材でできている。
この実施例の光学シ一ト２の表面には液晶セル８の画素
ピッチと同じピッチで配列された多数の四角錐台形状の
プリズム２ａが形威されている。
第５図に示したように、プリズム２ａは液晶セル８側に
向けられ、隣接するプリズム２ａ＋　　，２ａ２の境界
Ｂはマトリクス回路部８３の位置に設定され、各プリズ
ム２ａに入射される照明光のうちマトリクス回路部８３
に対応する部分の光は側面２ａＡで反射されて上面２ａ
ｌ＋から画素８８内に集光される。すなわち、照明光は
マトリクス回路部８３に対応する部分の光も含めて全て
各プリズム２ａに対応する画素８８内に集光され、液晶
層８７を透過した光は開口８５ａから出射される。
したがって、第１実施例と同様に、照明光が有効に利用
されて明るい画像が得られ、さらに、液晶セル８の温度
上昇が抑えられる。
第６図は光学シ一トＡの第３実施例を示す図、第７図は
その配置状態と作用を示す図であり、この実施例におけ
る光学シ一ト３は、前記第２実施例と同様に四角錐台形
状のプリズム３ａを画素ピッチに合わせて形威したもの
であるが、このプリズム３ａは第２実施例のプリズム２
ａよりも高さが低い形状になっている。これによってマ
トリクス回路部８３に対応する部分の光を側面３ａＡで
屈折させることにより、照明光を画素８８内に導かれ、
明るい画像が得られるとともに液晶セル８の温度上昇が
抑えられる。
なお、上記各実施例の光学シート１〜３のように表面に
凹凸を形戒するものについては、アクリル樹脂等の射出
戒形処理やホットプレス処理あるいはフォトフォームガ
ラスに紫外線処理を施すなどして容易に威形することが
できる。
第８図は光学シートＡの第４実施例を示す図、第９図は
その配置状態と作用を示す図であり、この光学シ一ト４
は、ガラス板等に屈折率分布型レンズ４ａを液晶セル８
の画素ピッチと同じピッチで配列して形威されている。
なお、この屈折率分布型レンズ４ａはイオン交換技術と
フォトリソグラフィ技術によって形戊することができる
。
この場合も、第９図に示したように前記各実施例と同様
にマトリクス回路部８３に対応する部分の光を屈折率分
布型レンズ４ａによって画素８８内に集光させることが
でき、前記各実施例と同様の効果が得られる。
上記の各実施例では、凸レンズあるいはプリズム等の光
学素子を液晶セル８側に向けるようにしているが、例え
ば第１０図に示したように光学素子Ａａを光源側に向け
るようにいてもよい。また、第１１図に示したように凹
レンズにしてもよい。
また、光学素子を液晶セル８側に向ける場合は、裏面（
光源側）にコンデンサーレンズを一体に形或することも
できる。
上記の各実施例では光源５からの光は平行光にされ光学
素子に照射されているが、広がりを持った光についても
同様の効果が得られる。
なお、液晶セル８と光学シー｝Ａとの固定方法には接着
剤等による固定方法がある。
なお、上記実施例では光学素子を画面全面（全画素）に
設けているが、例えば液晶プロジェクタで拡大投影され
る画像の周辺光量を高める場合など、必要に応じて部分
的に設けるようにしてもよい。
また、前記第１図に示した液晶表示装置は、液晶セルを
１枚として説明しているが、本発明の液晶表示装置は、
３枚の液晶セルの赤，緑，青３色の画像をカラー合或す
るような液晶プロジェクタについて適用できることはい
うまでもない。
〔発明の効果］ 以上説明したように本考案の液晶表示装置によれば、液
晶セルの光源側に画素に対向する光学素子を配設し、光
源からの光を画素集光させるようにしたので、照明光を
有効利用して液晶セルの温度上昇を抑えるとともに画像
の輝度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明実施例の液晶表示装置を示す図、第２図
は光学シートの第１実施例を示す図、第３図は第１実施
例の光学シートの配置状態と作用を示す図、 第４図は光学シートの第２実施例を示す図、第５図は第
２実施例の光学シートの配置状態と作用を示す図、 第６図は光学シートの第３実施例を示す図、第７図は第
３実施例の光学シートの配置状態と作用を示す図、 第８図は光学シートの第４実施例を示す図、第９図は第
４実施例の光学シートの配置状態と作用を示す図、 第１０図および第１ｌ図は実施例における光学シートの
他の配置例を示す図、 第１２図は従来の液晶表示装置の一例を示す図、第１３
図はアクティブマトリクス型液晶セルの構造を示す図で
ある。 ８・・・アクティブマトリクス型液晶セル、８日・・・
画素、１，２，３，４・・・光学シート、１ａ・・・凸
レンズ、２ａ，３ａ・・・プリズム、４ａ・・・屈折率
分布型レンズ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 　アクティブマトリクス型液晶セルとこの液晶セルの背
    面に光を照射する光源とを有する液晶表示装置において
    、 前記液晶セルの光源側で該液晶セルの画素に対向して隣
    接され、前記光源からの光を対向する画素に集光する光
    学素子を備えてなることを特徴とする液晶表示装置。
JP1308881A 1989-11-30 1989-11-30 液晶表示装置 Pending JPH03170911A (ja)

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