[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JPH0815687A - Liquid crystal display element and liquid crystal display device using element - Google Patents

Liquid crystal display element and liquid crystal display device using element

Info

Publication number
JPH0815687A
JPH0815687A JP6147388A JP14738894A JPH0815687A JP H0815687 A JPH0815687 A JP H0815687A JP 6147388 A JP6147388 A JP 6147388A JP 14738894 A JP14738894 A JP 14738894A JP H0815687 A JPH0815687 A JP H0815687A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
crystal display
refractive index
display device
microlens array
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP6147388A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Tsunoda
隆史 角田
Hisao Inage
久夫 稲毛
Masaharu Deguchi
雅晴 出口
Futoshi Yamazaki
太志 山崎
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP6147388A priority Critical patent/JPH0815687A/en
Publication of JPH0815687A publication Critical patent/JPH0815687A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve an aperture ratio using a microlens, to improve the parallelism of a light ray incident on a liquid crystal and to ameliorate the contrast characteristic by forming a microlens having a positive refractive index on the side of an entrance light ray and a microlens having a negative refractive index on the side of an outgoing light ray. CONSTITUTION:A transparent substrate 4 on the side on which a light ray radiated from a light source is made incident is composed of a planar microlens array 1. The planar microlens array 1 is formed so that a microlens 1a having a positive refractive index and a microlens 1b having a negative refractive index are arranged on an optical axis and the respective unit lenses 1a, 1b are arranged as the same arrangement as the pixel arrangement of a liquid crystal 5. Consequently, the incident light ray is effectively introduced to the aperture part, not interrupted by a light shielding part not contributed to display, the incident light ray is converged by the microlens 1a of a positive refractive index, made to be a parallel beam by the microlens 1b of a negative refractive index and made incident on the liquid crystal 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、一対の透明基板間に液
晶を注入し該液晶の電気光学効果により画像情報を表示
する透過型の液晶表示素子と、該透過型の液晶表示素子
をライトバルブとして用いた液晶表示装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmissive liquid crystal display element for injecting liquid crystal between a pair of transparent substrates and displaying image information by the electro-optical effect of the liquid crystal, and a light source for the transmissive liquid crystal display element. The present invention relates to a liquid crystal display device used as a valve.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示素子の代表例であるツイステッ
ド・ネマティック(TN)型液晶表示素子の構造は、透
明な電極被膜をもつ一対の透明基板間に液晶を注入して
成る液晶セルの前後に、各々の偏光方向が互いに90°
異なるように2枚の偏光板を配置したものであり、液晶
の電気光学効果により偏光面を回転させる作用と、偏光
板の偏光成分の選択作用を組み合わせることにより、入
射光の透過光量を制御して画像情報を表示している。液
晶表示素子については、例えば佐々木編「液晶エレクト
ロニクスの基礎と応用」オーム社(1979)などにて
詳細に説明されている。上述の様な液晶表示素子におい
て、各画素中に電極の金属配線、個々の画素を個別に制
御する手段として付加された非線形素子あるいはスイッ
チング素子、画素電極の周囲のギャップなど表示に寄与
しない部分(遮光部)がある。そのため特に透過型の液
晶表示素子においては、光源を出射し該液晶表示素子に
照射された光の内こうした遮光部に到達した光は該液晶
表示素子を通過しないので光利用効率を低下させること
になる。通常前記光利用効率を液晶表示素子の開口率で
表し、これが課題であった。開口率は次のように定義さ
れる。
2. Description of the Related Art The structure of a twisted nematic (TN) type liquid crystal display element, which is a typical example of a liquid crystal display element, has a structure in which liquid crystal is injected between a pair of transparent substrates having transparent electrode coatings before and after a liquid crystal cell. , Each polarization direction is 90 ° to each other
The two polarizing plates are arranged differently, and the amount of incident light transmitted is controlled by combining the action of rotating the plane of polarization by the electro-optical effect of liquid crystal and the action of selecting the polarization component of the polarizing plate. Image information is displayed. The liquid crystal display device is described in detail, for example, in "Basics and Applications of Liquid Crystal Electronics" edited by Sasaki, Ohmsha (1979). In the liquid crystal display element as described above, a portion that does not contribute to display, such as a metal wiring of an electrode in each pixel, a non-linear element or switching element added as means for individually controlling each pixel, a gap around the pixel electrode ( There is a light shield. Therefore, particularly in a transmissive liquid crystal display element, the light emitted from the light source and reaching the light-shielding portion out of the light emitted to the liquid crystal display element does not pass through the liquid crystal display element, so that the light utilization efficiency is reduced. Become. Usually, the light utilization efficiency is expressed by the aperture ratio of the liquid crystal display element, which is a problem. The aperture ratio is defined as follows.

【0003】開口率=1画素中の表示に寄与する有効面
積/1画素全領域の面積 さらに、液晶表示素子を用いた表示装置をコンパクトな
ものにするために液晶表示素子を小形化した場合、液晶
表示素子の画素数が同じであるとすると該液晶表示素子
が小型化されればされる程1画素の面積が小さくなり、
上記した遮光部の影響が大きくなり明るくすることが難
しくなるし、また、液晶表示素子を同一サイズで精細度
を高くし該液晶表示素子を用いた表示装置の解像度を高
くするには画素ピッチを小さくする必要があるが、その
場合該液晶表示素子の構成要素全てを相似的に縮小でき
れば遮光部の影響は変わらず開口率は変化しないが、エ
ッチング精度、位置合わせ精度等の点から電極の金属配
線の幅や付加素子の大きさはある程度以下には小さくで
きなくなり、その結果精細度を高くしていくと開口率が
悪くなっていた。
Aperture ratio = effective area contributing to display in 1 pixel / area of 1 pixel whole area Further, when the liquid crystal display element is miniaturized in order to make the display device using the liquid crystal display element compact, If the liquid crystal display element has the same number of pixels, the smaller the liquid crystal display element is, the smaller the area of one pixel is,
The influence of the above-mentioned light-shielding portion becomes large and it becomes difficult to make it bright. Further, in order to increase the definition of the liquid crystal display element with the same size and to increase the resolution of the display device using the liquid crystal display element, the pixel pitch is It is necessary to reduce the size, but in that case, if all the constituent elements of the liquid crystal display element can be reduced in size, the influence of the light-shielding portion does not change and the aperture ratio does not change. The width of the wiring and the size of the additional element cannot be reduced to a certain extent or less, and as a result, the aperture ratio becomes worse as the definition is increased.

【0004】ここで、上記開口率を改善した透過型の液
晶表示素子及び液晶表示装置としては、例えば特開昭6
2−179283号公報、特開平2−115889号公
報に記載のようなマイクロレンズアレイを設けたものが
ある。
The transmission type liquid crystal display element and the liquid crystal display device having the improved aperture ratio are disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
There are those provided with a microlens array as described in JP-A-2-179283 and JP-A-2-115889.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、いずれも正の屈折率を有するマイクロレンズアレイ
を液晶表示素子の光線入射側の基板上に形成する構成で
あり、液晶パネルのコントラスト特性については考慮さ
れていなかった。そのため、以下に示す課題を生じる。
In the above-mentioned prior art, the microlens array having a positive refractive index is formed on the substrate on the light incident side of the liquid crystal display element, and the contrast characteristics of the liquid crystal panel are considered. Was not considered. Therefore, the following problems occur.

【0006】図7、図8は従来技術の課題を説明すため
に液晶表示素子の1画素にあたる部分の概略断面図であ
り、液晶層からもう一方の透明基板までは省略してい
る。
7 and 8 are schematic cross-sectional views of a portion corresponding to one pixel of a liquid crystal display element for explaining the problems of the prior art, and the liquid crystal layer and the other transparent substrate are omitted.

【0007】図7において、液晶パネルに入射する光線
10は平板マイクロレンズアレイ1の個々のマイクロレ
ンズにより屈折し開口部に入射するので液晶パネルの見
かけ上の開口率が向上する。しかし、マイクロレンズを
出射する光線11は液晶パネルへの入射光線10の角度
より大きくなる。この光線の角度はマイクロレンズの屈
折率が大きくなるほど大きくなる。
In FIG. 7, the light rays 10 incident on the liquid crystal panel are refracted by the individual microlenses of the flat plate microlens array 1 and are incident on the openings, so that the apparent aperture ratio of the liquid crystal panel is improved. However, the light ray 11 emitted from the microlens is larger than the angle of the light ray 10 incident on the liquid crystal panel. The angle of this ray increases as the refractive index of the microlens increases.

【0008】図8は通常の液晶パネルの入射光線の角度
に対するコントラスト特性を示したものであるが、液晶
に入射する光線はマイクロレンズを出射する光線11で
あるのでコントラスト特性は低下する。
FIG. 8 shows the contrast characteristic with respect to the angle of the incident light ray of a normal liquid crystal panel. However, since the light ray incident on the liquid crystal is the light ray 11 emitted from the microlens, the contrast characteristic is deteriorated.

【0009】このように、上記従来技術においは、前記
マイクロレンズアレイを設けた液晶表示素子と照明光学
系を用いた表示装置、あるいは、該表示装置による像を
投写レンズによりスクリーン上に投写する投写型表示装
置を構成する場合には液晶パネルのコントラスト特性に
ついては考慮されていなかった。従って、本発明の目的
はこうした従来の問題点を解決し、マイクロレンズを用
いて開口率を向上して、かつ、液晶に入射する光線の平
行度を向上して、コントラスト特性が良好な液晶表示装
置を提供することにある。
As described above, in the above prior art, the display device using the liquid crystal display element provided with the microlens array and the illumination optical system, or the projection by projecting the image by the display device on the screen by the projection lens is used. The contrast characteristic of the liquid crystal panel was not taken into consideration when constructing the type display device. Therefore, an object of the present invention is to solve the above conventional problems, improve the aperture ratio by using a microlens, and improve the parallelism of light rays incident on the liquid crystal, thereby providing a liquid crystal display with good contrast characteristics. To provide a device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するため、一対の透明基板間に液晶を注入し、該液
晶の電気光学効果により画像情報を表示する透過型の液
晶表示素子において、平板マイクロレンズを入射光線側
は正の屈折率を有するマイクロレンズ、出射光線側は正
の屈折率を有するマイクロレンズを形成し、液晶へ入射
する光線の平行度を向上したことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides a transmissive liquid crystal display device in which liquid crystal is injected between a pair of transparent substrates and image information is displayed by the electro-optical effect of the liquid crystals. , A flat plate microlens having a positive refractive index on the incident light side and a microlens having a positive refractive index on the outgoing light side are formed to improve the parallelism of light rays incident on the liquid crystal. .

【0011】[0011]

【作用】本発明の上記構成の液晶表示素子によれば、入
射光線が有効に開口部に導かれ、各電極の金属配線、個
々の画素を個別に制御する手段として付加された非線形
素子あるいはスイッチング素子、画素電極の周囲のギャ
プなどの表示に寄与しない部分(遮光部)で遮断される
ことによる前記入射光の「ケラレ」がほとんど生じない
ために、開口率が悪く(小さく)ても明るい画像情報表
示が得られる。さらに、本発明の構成によれば入射光線
が正の屈折率を有するマイクロレンズにより集束し、負
の屈折率を有するマイクロレンズによりほぼ平行光とな
り液晶に入射するので明るくコントラストの良好な液晶
表示装置が得られる。
According to the liquid crystal display device having the above-described structure of the present invention, the incident light beam is effectively guided to the opening, and the metal wiring of each electrode and the non-linear element or switching added as means for individually controlling each pixel are provided. A bright image even if the aperture ratio is poor (small) because "vignetting" of the incident light due to being blocked by a portion (light-shielding portion) that does not contribute to display, such as a gap around the element or the pixel electrode, is generated. Information display is obtained. Further, according to the configuration of the present invention, the incident light beam is focused by the microlens having a positive refractive index, and becomes substantially parallel light by the microlens having a negative refractive index and is incident on the liquid crystal, so that a liquid crystal display device having a bright and good contrast is obtained. Is obtained.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を図1から図6に示した各実施
例によって説明する。図1は本発明の第1実施例に係る
液晶表示素子9の断面図を示したものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the embodiments shown in FIGS. FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display element 9 according to the first embodiment of the present invention.

【0013】図1において、1は一対の平板マイクロレ
ンズアレイで、単位レンズ部1a,1bが画素に対応し
て多数個縦横に隣接配置された2次元配列のレンズアレ
イとなっている。また、前記平板マイクロレンズアレイ
の単位レンズ部1a,1b間は各レンズの光軸を一致さ
せている。平板マイクロレンズアレイ1の単位レンズ部
1b側にはブラックマトリクスと呼ばれる金属薄膜の遮
光部2(この遮光部2の間が前記開口部になる)、カラ
ーフィルタ3、透明電極4をそれぞれ形成している。一
方の透明基板6の対向面側には透明電極4及び個々の画
素を個別に制御する手段として付加された非線形素子あ
るいはスイッチング素子7を形成し、前記平板マイクロ
レンズアレイ1と前記透明基板6の間に液晶5が封入さ
れている。8,8は一対の偏光板であり、図示では該偏
光板8と各マイクロレンズアレイ1と透明基板6とは密
着しているが、離した構成であっても差し支えない。こ
れらをまとめて、液晶表示素子9を構成する。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a pair of flat plate microlens arrays, which are two-dimensionally arranged lens arrays in which a large number of unit lens portions 1a and 1b are adjacently arranged vertically and horizontally corresponding to pixels. Further, the optical axes of the respective lenses are made to coincide between the unit lens portions 1a and 1b of the flat plate microlens array. On the unit lens portion 1b side of the flat plate microlens array 1, a light shielding portion 2 of a metal thin film called a black matrix (the space between the light shielding portions 2 is the opening), a color filter 3 and a transparent electrode 4 are formed. There is. A transparent electrode 4 and a non-linear element or a switching element 7 added as means for individually controlling each pixel are formed on the opposing surface side of one transparent substrate 6, and the flat plate microlens array 1 and the transparent substrate 6 are formed. Liquid crystal 5 is enclosed between them. Reference numerals 8 and 8 denote a pair of polarizing plates. In the figure, the polarizing plate 8, each microlens array 1 and the transparent substrate 6 are in close contact with each other, but they may be separated from each other. Together, these constitute the liquid crystal display element 9.

【0014】次に本実施例における平板マイクロレンズ
アレイ1の製法を説明する。図2は前記図1の平板マイ
クロレンズアレイを模式的に示した部分斜視図である。
Next, a method of manufacturing the flat plate microlens array 1 in this embodiment will be described. FIG. 2 is a partial perspective view schematically showing the flat plate microlens array of FIG.

【0015】図2に示す平板マイクロレンズアレイ1
は、例えば屈折率N0の透明の平行平板ガラス基板内
(本実施例では厚さt1を約1mmのホウケイ酸系光学
ガラス基板を用いた)の両面に該屈折率N0と異なる屈
折率N1,N2の領域を周期性を持って形成している、所
謂屈折率分布型の平板マイクロレンズアレイである。こ
の、屈折率分布型マイクロレンズアレイは、例えばイオ
ン交換法により形成することができる。このイオン交換
法は透明の平行平板ガラス基板に所要のパターンのマス
ク層を例えば金属によって形成し、これを溶融塩槽に浸
すことにより、ガラス中に含まれるNa+(ナトリウム
イオン)、K+(カリウムイオン)等の陽イオンが容融
塩中に含まれるTl+(タリウムイオン)等の陽イオン
とガラスの露出面を通して交換される。こうしてイオン
交換された領域は、元のガラスと屈折率が異なるように
なり、光を屈折させる作用を有する屈折率分布領域にな
る。さらに、平行平板ガラス基板を溶融塩に浸す際にそ
れぞれの面について異なる溶融塩を用いることにより、
それぞれの面に異なる屈折率のマイクロレンズを形成す
ることができる。
The flat plate microlens array 1 shown in FIG.
Is a transparent parallel flat plate glass substrate having a refractive index N 0 (for example, a borosilicate optical glass substrate having a thickness t 1 of about 1 mm is used in this embodiment) on both surfaces, and a refractive index different from the refractive index N 0. This is a so-called gradient index type flat plate microlens array in which the regions N 1 and N 2 are formed with periodicity. The gradient index microlens array can be formed by, for example, an ion exchange method. In this ion exchange method, a mask layer having a required pattern is formed on a transparent parallel flat glass substrate by using, for example, a metal, and the mask layer is immersed in a molten salt bath to obtain Na + (sodium ion) and K + (potassium ion) contained in the glass. ) Are exchanged with cations such as Tl + (thallium ion) contained in the molten salt through the exposed surface of the glass. The region thus ion-exchanged has a refractive index different from that of the original glass and becomes a refractive index distribution region having a function of refracting light. Furthermore, by using a different molten salt for each surface when immersing the parallel plate glass substrate in the molten salt,
Microlenses having different refractive indexes can be formed on each surface.

【0016】さらに、平行平板ガラス基板の屈折率N0
対して、液晶5側の屈折率N2、液晶5の反対側の屈折
率N1が下記条件式を満たすときに液晶5側は負の屈折
率を有するマイクロレンズ、液晶5の反対側は正の屈折
率を有するマイクロレンズを形成することができる。
Further, the refractive index N 0 of the parallel plate glass substrate
On the other hand, when the refractive index N 2 on the liquid crystal 5 side and the refractive index N 1 on the opposite side of the liquid crystal 5 satisfy the following conditional expressions, the liquid crystal 5 side is a microlens having a negative refractive index, and the opposite side of the liquid crystal 5 is positive. It is possible to form a microlens having a refractive index of.

【0017】図3は上記した本実施例の平板マイクロレ
ンズアレイ1の効果を説明するための原理説明図であ
る。
FIG. 3 is a principle explanatory view for explaining the effect of the flat plate microlens array 1 of the present embodiment described above.

【0018】図3の(a)は、従来実施例の平板マイク
ロレンズアレイ1が正の屈折率を有する場合における単
位レンズ1aを示しており、θiはマイクロレンズへの
入射角でありθ0はマイクロレンズからの出射角であ
る。マイクロレンズへの入射光線の高さをh、マイクロ
レンズの焦点距離をfとするとマイクロレンズからの出
射角θ0は下式(2)で表される。
FIG. 3A shows the unit lens 1a in the case where the flat plate microlens array 1 of the conventional embodiment has a positive refractive index, and θ i is the incident angle to the microlens θ 0. Is the exit angle from the microlens. When the height of the light beam incident on the microlens is h and the focal length of the microlens is f, the exit angle θ 0 from the microlens is expressed by the following equation (2).

【0019】 tanθ0=tanθi+h/f ……………………(2) 上式のように、単位レンズ1aが正の屈折率を有する場
合はθ0はθiよりも大きくなる。したがって、マイクロ
レンズを用いると液晶への入射角度が大きくなるためコ
ントラスト特性が低下する。
Tan θ 0 = tan θ i + h / f (2) When the unit lens 1a has a positive refractive index, θ 0 becomes larger than θ i as in the above formula. Therefore, when the microlens is used, the incident angle to the liquid crystal becomes large, so that the contrast characteristic deteriorates.

【0020】本実施例では、図3(b)のように平板マ
イクロレンズアレイ1を正の屈折率を有するマイクロレ
ンズと負の屈折率を有するマイクロレンズとにより構成
するするので、平板マイクロレンズ1に入射する光線1
1は正の屈折率を有するマイクロレンズにより集束し、
負の屈折率を有するマイクロレンズによりほぼ平行光と
なって液晶5に入射するので、本発明ではマイクロレン
ズを用いても液晶への入射角度が大きくならないのでコ
ントラスト特性が低下することはない。
In this embodiment, as shown in FIG. 3B, the flat plate microlens array 1 is composed of microlenses having a positive refractive index and microlenses having a negative refractive index. Ray 1 incident on
1 is focused by a microlens having a positive refractive index,
Since the microlens having a negative refractive index makes almost parallel light and enters the liquid crystal 5, in the present invention, even if the microlens is used, the incident angle to the liquid crystal does not become large, so that the contrast characteristic is not deteriorated.

【0021】図4において、本実施例の特徴は正の屈折
率を有する平板マイクロレンズと負の屈折率を有する平
板マイクロレンズの2枚により構成している点にある。
In FIG. 4, the feature of this embodiment is that it is composed of two flat plate microlenses having a positive refractive index and a flat plate microlens having a negative refractive index.

【0022】本実施例に用いるマイクロレンズの製法は
実施例1と同様であり、異なる点は平行平板ガラス基板
の片側面のみを溶融塩に浸して屈折率のマイクロレンズ
を形成していることである。
The manufacturing method of the microlens used in this embodiment is the same as that of the first embodiment, except that only one side surface of the parallel plate glass substrate is dipped in the molten salt to form the microlens having the refractive index. is there.

【0023】次に、本実施例の液晶表示素子をライトバ
ルブとして用いた液晶表示装置に関し実施例を用いて説
明する。図5は、図1から図4に示した本発明の実施例
に係る液晶表示素子をライトバルブとして用いた液晶表
示装置の第1実施例を示す原理構成断面図である。図5
(a)は光源を含む照明系を有した液晶表示装置の原理
構成断面図、図5(b)は光源を含む照明系と投写系を
有した投写型液晶表示装置の原理構成断面図をそれぞれ
表している。
Next, a liquid crystal display device using the liquid crystal display element of this embodiment as a light valve will be described with reference to embodiments. FIG. 5 is a sectional view showing the principle configuration of a first embodiment of a liquid crystal display device using the liquid crystal display element according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 4 as a light valve. Figure 5
FIG. 5A is a sectional view showing the principle structure of a liquid crystal display device having an illumination system including a light source, and FIG. 5B is a sectional view showing the principle structure of a projection type liquid crystal display device having an illumination system including a light source and a projection system. It represents.

【0024】図5(a)において、12は、例えばメタ
ルハライドランプ、ハロゲンランプ等の光源(白色光
源)、13は、凹面鏡、14は、集光レンズ群であり、
ライトバルブは、前記した図1から図4の液晶表示素子
9で構成される。図において白色光を発する光源12か
ら出射した光は、例えば凹面鏡13である様な反射鏡で
反射されるか、あるいは光の一部は該反射鏡で反射され
ることなく、それぞれ集光レンズ群14を通過後液晶表
示素子9に入射される。該液晶表示素子9では前記した
平板マイクロレンズアレイの作用によって入射光が有効
に画素電極(開口部)に導かれ、遮光部による光利用効
率のロスを起こさずに液晶面上の像を拡散板39に写し
明るい画像情報が得られる。また、前記液晶表示素子9
の駆動回路としては、例えばレーザーディスク、VTR
等から入力されるビデオ入力をビデオクロマ処理回路1
6により処理し、RGB出力回路17に入力される。R
GB出力回路17ではR,G,Bに対応する映像信号及
び液晶表示素子9をAC駆動するため、垂直期間ごとに
極性反転し、Xドライバ18を介して液晶表示素子9の
電極に入力される。前記ビデオクロマ処理回路16、R
GB出力回路17、Xドライバ18、及びYドライバ1
9は同期処理回路20、コントローラ21により同期が
とられている。
In FIG. 5A, 12 is a light source (white light source) such as a metal halide lamp or a halogen lamp, 13 is a concave mirror, and 14 is a condenser lens group.
The light valve is composed of the liquid crystal display element 9 shown in FIGS. In the figure, the light emitted from the light source 12 that emits white light is reflected by a reflecting mirror such as a concave mirror 13, or a part of the light is not reflected by the reflecting mirror, and each of them is a condensing lens group. After passing through 14, the light enters the liquid crystal display element 9. In the liquid crystal display element 9, the incident light is effectively guided to the pixel electrode (opening) by the action of the flat plate microlens array described above, and the image on the liquid crystal surface is diffused without causing the loss of light utilization efficiency due to the light shielding portion. As shown in FIG. 39, bright image information can be obtained. In addition, the liquid crystal display element 9
As a drive circuit of, for example, laser disk, VTR
Video chroma processing circuit 1 for video input from
6, and is input to the RGB output circuit 17. R
In the GB output circuit 17, since the video signals corresponding to R, G, and B and the liquid crystal display element 9 are AC-driven, the polarities are inverted every vertical period and are input to the electrodes of the liquid crystal display element 9 via the X driver 18. . The video chroma processing circuit 16, R
GB output circuit 17, X driver 18, and Y driver 1
9 is synchronized by the synchronization processing circuit 20 and the controller 21.

【0025】図5(b)に示した投写型液晶表示装置で
は、前記同様に光源より出射し前記液晶表示素子9に入
射し通過した後の画像情報を投射レンズ22によって拡
大し、スクリーン23上に拡大投影することによって明
るい画像情報が得られる。
In the projection type liquid crystal display device shown in FIG. 5B, the image information after being emitted from the light source, incident on the liquid crystal display element 9 and passing therethrough is enlarged by the projection lens 22 in the same manner as described above, and is projected on the screen 23. Bright image information can be obtained by enlarging and projecting on.

【0026】図6は、本発明の実施例に係る液晶表示素
子をライトバルブとして用いた液晶表示装置の第2実施
例を示す構成図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of a liquid crystal display device using the liquid crystal display element according to the embodiment of the present invention as a light valve.

【0027】図6は、本発明による液晶表示素子を所謂
色の3原色であるR(赤色)、G(緑色)、B(青色)
の3色にそれぞれ対応して、合計3枚用いた3板式投写
型液晶表示装置を示している。図において、例えばメタ
ルハライド、キセノン、ハロゲン等を用いた光源12よ
り出射した光線は直接あるいは凹面鏡13で反射され、
熱線を反射し可視光を通過させる赤外カットフィルタ2
4を通過し、集光レンズ群14に入射した後該光線の光
軸に対してほぼ平行となる様に出射され、その後光線
は、該光線の光軸に対して45°の角度に配置されたB
(青色)反射ダイクロイックミラー25aにより、Bの
光は反射され、R(赤色)とG(緑色)の光は透過す
る。
FIG. 6 shows a liquid crystal display device according to the present invention, which is a so-called three primary color R (red), G (green), B (blue).
The three-plate projection type liquid crystal display device using a total of three sheets is shown for each of the three colors. In the figure, for example, a light beam emitted from a light source 12 using metal halide, xenon, halogen, etc. is reflected directly or by a concave mirror 13,
Infrared cut filter 2 that reflects heat rays and passes visible light
4 and then enters the condenser lens group 14 and then exits so as to be substantially parallel to the optical axis of the ray, and the ray is then arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the ray. B
The (blue) reflection dichroic mirror 25a reflects the B light and transmits the R (red) and G (green) lights.

【0028】反射したB光線は、全反射ミラー26によ
りその光路を折り曲げられて液晶表示素子9に入射され
る。一方、B反射ダイクロイックミラー25aを透過し
たR及びG光線は、該光線の光軸に対して45°の角度
に配置されたG反射ダイクロイックミラー25bに入射
し該G反射ダイクロイックミラー25bによりG光線は
反射され、R光線は透過する。反射したG光線はそのま
ま液晶表示素子9に入射される。一方、G反射ダイクロ
イックミラー25bを透過したR光線は、全反射ミラー
26によりその光路を折り曲げられて液晶表示素子9に
入射される。
The reflected B ray has its optical path bent by the total reflection mirror 26 and enters the liquid crystal display element 9. On the other hand, the R and G rays transmitted through the B-reflecting dichroic mirror 25a are incident on the G-reflecting dichroic mirror 25b arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the ray, and the G-rays are changed by the G-reflecting dichroic mirror 25b. It is reflected and the R ray is transmitted. The reflected G ray enters the liquid crystal display element 9 as it is. On the other hand, the R ray that has passed through the G reflection dichroic mirror 25b is incident on the liquid crystal display element 9 with its optical path bent by the total reflection mirror 26.

【0029】さらに、各液晶表示素子9の液晶面上に表
示されるR,G,Bそれぞれに対応する画像を、B反射
面27及びR反射面28を有し、かつその反射面は各色
の光線の光軸に対して45°の角度の角度となるように
構成されたダイクロイックプリズム29によって合成
し、この合成された画像を投写レンズ22によって拡大
し、スクリーン23上に拡大した実像を得ている。
Further, an image corresponding to each of R, G, and B displayed on the liquid crystal surface of each liquid crystal display element 9 has a B reflecting surface 27 and an R reflecting surface 28, and the reflecting surface has each color. The dichroic prism 29 configured so as to form an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam synthesizes the synthesized image with the projection lens 22 to obtain a magnified real image on the screen 23. There is.

【0030】また、同図に示す実施例における液晶表示
素子の駆動回路としては、例えば図中の下方に示す如き
回路がある。すなわち、レーザーディスク、VTRなど
から入力されるビデオ入力をビデオ・クロマ処理回路1
6により処理し、R,G,B各色に対応した出力回路1
7に入力する。RGB出力回路17では各色に対応する
映像信号及び液晶表示素子をAC駆動するため、垂直期
間ごとに極性反転し、各色に対応したXドライバ18を
介して液晶表示素子9に入力する。上記ビデオ・クロマ
処理回路16、各色に対応した出力回路17、Xドライ
バ18、及びYドライバ19は、同期処理回路20と各
色に対応したコントローラ21により同期が取られてい
る。なお、本実施例に使用される液晶表示素子9の構成
で前記図1〜図5に示した中でカラーフィルター33が
いらないことは当然である。
Further, as a drive circuit of the liquid crystal display element in the embodiment shown in the figure, there is a circuit shown in the lower part of the figure, for example. That is, a video input from a laser disk, a VTR, etc. is connected to the video / chroma processing circuit 1
Output circuit 1 processed by 6 and corresponding to each color of R, G, B
Type in 7. Since the RGB output circuit 17 AC-drives the video signal and the liquid crystal display element corresponding to each color, the polarities are inverted every vertical period and input to the liquid crystal display element 9 via the X driver 18 corresponding to each color. The video / chroma processing circuit 16, the output circuit 17 corresponding to each color, the X driver 18, and the Y driver 19 are synchronized by the synchronization processing circuit 20 and the controller 21 corresponding to each color. It should be understood that the liquid crystal display element 9 used in this embodiment does not require the color filter 33 in the configuration shown in FIGS.

【0031】[0031]

【発明の効果】上記の様に、本発明によれば、従来では
液晶表示素子の光利用効率を劣化させる主要因の一つで
ある開口率が悪く(小さく)てもその影響をほとんど受
けることの無い、見かけ上開口率の高い、すなわち、明
るい画像情報の得られる液晶表示素子を提供すると共に
液晶面への入射光線の平行度を向上させてコントラスト
性能のよい液晶表示装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, even if the aperture ratio, which is one of the main factors that deteriorates the light utilization efficiency of the liquid crystal display device, is poor (small), it is almost affected by the conventional technique. It is possible to provide a liquid crystal display device having a high apparent aperture ratio, that is, a liquid crystal display device having bright image information, and improving the parallelism of incident light rays to a liquid crystal surface to provide a liquid crystal display device having good contrast performance. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る液晶表示素子の断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の平板マイクロレンズアレイを模式的に示
す外観斜視図である。
FIG. 2 is an external perspective view schematically showing the flat plate microlens array of FIG.

【図3】図1の平板マイクロレンズアレイを模式的に示
す部分断面図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically showing the flat plate microlens array of FIG.

【図4】本発明の第2実施例に係る液晶表示素子の要部
断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part of a liquid crystal display element according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1、第2実施例に係る液晶表示素子
を用いた本発明の第1実施例に係る液晶表示装置及び投
写型液晶表示装置の構成説明図である。
FIG. 5 is a configuration explanatory diagram of a liquid crystal display device and a projection type liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention using the liquid crystal display elements according to the first and second embodiments of the present invention.

【図6】本発明の第1、第2実施例に係る液晶表示素子
を用いた本発明の第2実施例に係る液晶表示装置の構成
説明図である。
FIG. 6 is a structural explanatory view of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention using the liquid crystal display element according to the first and second embodiments of the present invention.

【図7】従来技術の課題を説明する液晶表示素子の概略
断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device for explaining the problems of the prior art.

【図8】従来技術の課題を説明する液晶表示素子の概略
断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display element for explaining the problems of the conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1…平板マイクロレンズアレイ、 1a,1b…単位レンズ部、 2…遮光部、 3…カラーフィルター、 4…透明電極、 5…液晶、 6…透明基板、 7…スイッチング素子、 8…偏光板、 9…液晶表示素子、 10…入射光線、 11…出射光線、 12…光源、 13…凹面鏡、 14…集光レンズ群、 15…拡散板、 16…ビデオ・クロマ処理回路、 17…RGB出力回路、 18…Xドライバー、 19…Yドライバー、 20…同期処理回路、 21…コントローラ、 22…投射レンズ、 23…スクリーン、 24…赤外カットフィルタ、 25…ダイクロイックミラー、 26…全反射ミラー、 27…B反射面、 28…R反射面、 29…ダイクロイックプリズム。 1, 1 ... Flat plate microlens array, 1a, 1b ... Unit lens part, 2 ... Shading part, 3 ... Color filter, 4 ... Transparent electrode, 5 ... Liquid crystal, 6 ... Transparent substrate, 7 ... Switching element, 8 ... Polarizing plate , 9 ... Liquid crystal display element, 10 ... Incident light beam, 11 ... Outgoing light beam, 12 ... Light source, 13 ... Concave mirror, 14 ... Condenser lens group, 15 ... Diffuser plate, 16 ... Video / chroma processing circuit, 17 ... RGB output circuit , 18 ... X driver, 19 ... Y driver, 20 ... Synchronous processing circuit, 21 ... Controller, 22 ... Projection lens, 23 ... Screen, 24 ... Infrared cut filter, 25 ... Dichroic mirror, 26 ... Total reflection mirror, 27 ... B reflective surface, 28 ... R reflective surface, 29 ... Dichroic prism.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 太志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像メディア研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Taishi Yamazaki 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一対の透明基板間に液晶を注入し、該液晶
の電気光学効果により画像情報を表示する透過型の液晶
表示素子において、 光源から放射された光線が入射する側の透明基板を平板
マイクロレンズアレイ(1)により構成すると共に、該
平板マイクロレンズアレイは正の屈折率を有するマイク
ロレンズと負の屈折率を有するマイクロレンズとが光軸
上に配置されており各々の単位レンズ部(1a)(1
b)が液晶の画素配列と同一配列で配置されるように構
成したことを特徴とする液晶表示素子。
1. A transmissive liquid crystal display device in which liquid crystal is injected between a pair of transparent substrates and the image information is displayed by the electro-optical effect of the liquid crystal, wherein a transparent substrate on the side on which a light beam emitted from a light source is incident. The flat plate microlens array (1) is formed, and the flat plate microlens array has microlenses having a positive refractive index and microlenses having a negative refractive index arranged on the optical axis, and each unit lens portion (1a) (1
A liquid crystal display device characterized in that b) is arranged in the same arrangement as the liquid crystal pixel arrangement.
【請求項2】一対の透明基板間に液晶を注入し、該液晶
の電気光学効果により画像情報を表示する透過型の液晶
表示素子において、 光源から放射された光線が入射する側の透明基板を平板
マイクロレンズアレイ(1)を密着した基板により構成
すると共に、該平板マイクロレンズアレイは正の屈折率
を有するマイクロレンズと負の屈折率を有するマイクロ
レンズとが光軸上に配置されており各々の単位レンズ部
(1a)(1b)が液晶の画素配列と同一配列で配置さ
れるように構成したことを特徴とする液晶表示素子。
2. A transmissive liquid crystal display device in which a liquid crystal is injected between a pair of transparent substrates to display image information by the electro-optical effect of the liquid crystal, wherein the transparent substrate on the side on which a light beam emitted from a light source is incident. The flat plate microlens array (1) is composed of a closely attached substrate, and the flat plate microlens array has a microlens having a positive refractive index and a microlens having a negative refractive index arranged on the optical axis. 2. The liquid crystal display device, wherein the unit lens portions (1a) and (1b) of (1) are arranged in the same arrangement as the liquid crystal pixel arrangement.
【請求項3】請求項1又は請求項2において、平板マイ
クロレンズアレイ(1)として屈折率N0の基板の光源
から放射された光線が入射する側に該屈折率N0と異な
る屈折率N1の領域を周期性を持って形成し、出射側に
該屈折率N0,N1と異なる屈折率N2の領域を周期性を
持って形成して成る2元マトリクス状の屈折率分布型平
板マイクロレンズアレイを用いたことを特徴とする液晶
表示素子。
3. The flat plate microlens array (1) according to claim 1, wherein a refractive index N 0 different from the refractive index N 0 is incident on a side of a substrate having a refractive index N 0 on which a light beam emitted from a light source is incident. A binary matrix type refractive index distribution type in which a region 1 is formed with periodicity and a region with a refractive index N 2 different from the refractive indices N 0 and N 1 is formed on the output side with periodicity. A liquid crystal display device using a flat microlens array.
【請求項4】請求項3において、屈折率N0,N1,N2
が下記条件式を満たすことを特徴とする液晶表示素子。 N1〉N0〉N2 ………………………(1)
4. The refractive index N 0 , N 1 , N 2 according to claim 3.
Satisfying the following conditional expression: a liquid crystal display device. N 1 > N 0 > N 2 ………………………… (1)
【請求項5】請求項1又は請求項2において、平板マイ
クロレンズアレイ(1)を正の屈折率を有する平板マイ
クロレンズアレイと負の屈折率を有する平板マイクロレ
ンズアレイの2枚により構成したことを特徴とする液晶
表示素子。
5. The flat plate microlens array (1) according to claim 1 or 2, wherein the flat plate microlens array (1) comprises a flat plate microlens array having a positive refractive index and a flat plate microlens array having a negative refractive index. Liquid crystal display device characterized by.
【請求項6】請求項5において、平板マイクロレンズア
レイ(1)として屈折率N0の基板内に該屈折率N0と異
なる屈折率N1の領域を周期性を持って形成して成る2
元マトリクス状の屈折率分布型平板マイクロレンズアレ
イを用いたことを特徴とする液晶表示素子。
6. The flat microlens array (1) according to claim 5, wherein a region having a refractive index N 1 different from said refractive index N 0 is periodically formed in a substrate having a refractive index N 0.
A liquid crystal display device characterized by using a gradient index flat plate microlens array in the form of an original matrix.
【請求項7】請求項1から請求項6のいずれか1項に記
載の液晶表示素子をライトバルブとして用い、少なくと
も該液晶表示素子(9)と照明光学系とで構成されるこ
とを特徴とする液晶表示装置。
7. A liquid crystal display device according to claim 1, which is used as a light valve, and is composed of at least the liquid crystal display device (9) and an illumination optical system. Liquid crystal display device.
【請求項8】請求項1から請求項6のいずれか1項に記
載の液晶表示素子をライトバルブとして用い、少なくと
も該液晶表示素子(9)と照明光学系と投写光学系とで
構成されることを特徴とする液晶表示装置。
8. A liquid crystal display element according to claim 1, which is used as a light valve, and which comprises at least the liquid crystal display element (9), an illumination optical system, and a projection optical system. A liquid crystal display device characterized by the above.
JP6147388A 1994-06-29 1994-06-29 Liquid crystal display element and liquid crystal display device using element Pending JPH0815687A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6147388A JPH0815687A (en) 1994-06-29 1994-06-29 Liquid crystal display element and liquid crystal display device using element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6147388A JPH0815687A (en) 1994-06-29 1994-06-29 Liquid crystal display element and liquid crystal display device using element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0815687A true JPH0815687A (en) 1996-01-19

Family

ID=15429138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6147388A Pending JPH0815687A (en) 1994-06-29 1994-06-29 Liquid crystal display element and liquid crystal display device using element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0815687A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5990992A (en) * 1997-03-18 1999-11-23 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Image display device with plural planar microlens arrays
JP2001022284A (en) * 1999-07-12 2001-01-26 Seiko Epson Corp Electro-optical device, method of manufacturing the same, and projection display device
US6618200B2 (en) 2000-04-25 2003-09-09 Seiko Epson Corporation System and method for providing a substrate having micro-lenses
CN106932954A (en) * 2017-05-12 2017-07-07 京东方科技集团股份有限公司 Display device and preparation method thereof

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5990992A (en) * 1997-03-18 1999-11-23 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Image display device with plural planar microlens arrays
JP2001022284A (en) * 1999-07-12 2001-01-26 Seiko Epson Corp Electro-optical device, method of manufacturing the same, and projection display device
US6618200B2 (en) 2000-04-25 2003-09-09 Seiko Epson Corporation System and method for providing a substrate having micro-lenses
US6850368B2 (en) 2000-04-25 2005-02-01 Seiko Epson Corporation System and method for providing a substrate having micro-lenses
US7006296B2 (en) 2000-04-25 2006-02-28 Seiko Epson Corporation System and method for providing a substrate having micro-lenses
US7054066B2 (en) 2000-04-25 2006-05-30 Seiko Epson Corporation Projection display device having micro-lenses
CN106932954A (en) * 2017-05-12 2017-07-07 京东方科技集团股份有限公司 Display device and preparation method thereof
WO2018205992A1 (en) * 2017-05-12 2018-11-15 京东方科技集团股份有限公司 Display device and manufacturing method therefor
US10962832B2 (en) 2017-05-12 2021-03-30 Boe Technology Group Co., Ltd. Display device and method for fabricating the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2831510B2 (en) Liquid crystal display element and liquid crystal display device using the same
JPH03140920A (en) Projection type display device and liquid crystal display device used for this projection type display device
JP2714939B2 (en) Projection color display
EP0609055B1 (en) Light valve apparatus and display system using same
US20030020883A1 (en) Image display device
JPH05346578A (en) Liquid crystal display panel
JPH0815687A (en) Liquid crystal display element and liquid crystal display device using element
JP3151734B2 (en) Light source unit and display device using the same
JPH07199188A (en) Liquid crystal display element and liquid crystal display device using the element
JPH0430140A (en) Projection type color liquid crystal display device
JP3032084B2 (en) Liquid crystal display device
JPH05346566A (en) Projection type color image display device
JPH06308492A (en) Projection color liquid crystal display device
JPH0634963A (en) Light valve device and display device using the same
JPH04251221A (en) Liquid crystal display device and projection type display device using this device
JP3687351B2 (en) Video display device
JPH06118370A (en) Light valve device and display device using device concerned
JPH02311887A (en) Projection type liquid crystal display device
JPH083583B2 (en) Projection color display device
JP2823722B2 (en) Polarization combining element and liquid crystal display device using the same
JP3157599B2 (en) Display device
JPH06222355A (en) Light valve device and display device using it
JP4534443B2 (en) Optical unit and projection display device
JPH07209643A (en) Projection type liquid crystal display device
JPH06242411A (en) Light valve device and display device using it