JPH10333144A - バックライトを備えた直視型液晶表示装置 - Google Patents
バックライトを備えた直視型液晶表示装置Info
- Publication number
- JPH10333144A JPH10333144A JP9141583A JP14158397A JPH10333144A JP H10333144 A JPH10333144 A JP H10333144A JP 9141583 A JP9141583 A JP 9141583A JP 14158397 A JP14158397 A JP 14158397A JP H10333144 A JPH10333144 A JP H10333144A
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- crystal display
- display device
- backlight
- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直視型液晶表示装置においてバックライト光
の利用効率を上げて明るいカラー表示等が可能な表示装
置。 【解決手段】 透過型の表示画素２５列からなる液晶表
示パネル２０の背後にバックライト３０を備えた直視型
液晶表示装置において、液晶表示パネル２０とバックラ
イト３０の間に液晶表示パネル３０の各表示画素２５に
対応してマイクロレンズアレイ２６を配置し、かつ、液
晶表示パネル３０の観察面側に前方拡散光学素子１０を
配置した直視型液晶表示装置。
の利用効率を上げて明るいカラー表示等が可能な表示装
置。 【解決手段】 透過型の表示画素２５列からなる液晶表
示パネル２０の背後にバックライト３０を備えた直視型
液晶表示装置において、液晶表示パネル２０とバックラ
イト３０の間に液晶表示パネル３０の各表示画素２５に
対応してマイクロレンズアレイ２６を配置し、かつ、液
晶表示パネル３０の観察面側に前方拡散光学素子１０を
配置した直視型液晶表示装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バックライトを備
えた直視型液晶表示装置に関し、特に、直視型の透過型
カラー液晶表示装置に関する。
えた直視型液晶表示装置に関し、特に、直視型の透過型
カラー液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、透過型液晶表示装置は、バックラ
イトの照明光の中液晶表示パネル開口部を透過した光の
みが表示に寄与しており、それ以外のブラックマトリッ
クスで遮光される光、液晶表示パネルの各層で全反射に
より外部に出てこない光等は無駄になっていた。また、
上記の透過した光の中でも、画面に対して極端に浅い角
度（大きな入射角）で透過する光は実用上表示には関係
がなかった。このような透過型液晶表示装置において
は、バックライト光の利用効率は十分とは言えなかっ
た。
イトの照明光の中液晶表示パネル開口部を透過した光の
みが表示に寄与しており、それ以外のブラックマトリッ
クスで遮光される光、液晶表示パネルの各層で全反射に
より外部に出てこない光等は無駄になっていた。また、
上記の透過した光の中でも、画面に対して極端に浅い角
度（大きな入射角）で透過する光は実用上表示には関係
がなかった。このような透過型液晶表示装置において
は、バックライト光の利用効率は十分とは言えなかっ
た。
【０００３】また、液晶表示装置において、マイクロレ
ンズアレイ等の集光光学素子を用いて、各画素の開口部
へ集光させてバックライト光の利用効率を上げる方法、
異なった角度でマイクロレンズに入射するＲ（赤色）、
Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）光を所定の角度と焦点で投射す
ることによりバックライト光の利用効率を上げる方法等
があるが、透過光路が一義的に決定されてしまうため、
光路を厳密に決める必要のある投影型液晶表示装置に用
いられており、直視型液晶表示装置には余り用いられて
いない。
ンズアレイ等の集光光学素子を用いて、各画素の開口部
へ集光させてバックライト光の利用効率を上げる方法、
異なった角度でマイクロレンズに入射するＲ（赤色）、
Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）光を所定の角度と焦点で投射す
ることによりバックライト光の利用効率を上げる方法等
があるが、透過光路が一義的に決定されてしまうため、
光路を厳密に決める必要のある投影型液晶表示装置に用
いられており、直視型液晶表示装置には余り用いられて
いない。
【０００４】図５は、このような従来の投影型液晶表示
装置の一つの断面図であり、液晶表示パネル２０は、例
えば、２枚のガラス基板２１、２２の間に挟持されたツ
イストネマチック等の液晶層２４からなり、一方のガラ
ス基板２２内表面には一様な透明対向電極が設けられ、
他方のガラス基板２１内表面には画素２５毎に独立に透
明表示電極とブラックマトリックス２３が設けられてい
る。なお、カラー表示装置の場合は、他方のガラス基板
２１内表面には各画素２５毎にＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィ
ルターが設けられる。そして、そのバックライト３０側
にマクロレンズアレイ２６が配置され、その各マイクロ
レンズ面が各画素２５に対して整列される。そのため、
バックライト３０からの略平行な光は、マクロレンズア
レイ２６のマイクロレンズ面により対応する画素２５の
ブラックマトリックス２３内の開口部へ集光され、液晶
表示パネル２０を透過した光は投影光学系により投影表
示される。
装置の一つの断面図であり、液晶表示パネル２０は、例
えば、２枚のガラス基板２１、２２の間に挟持されたツ
イストネマチック等の液晶層２４からなり、一方のガラ
ス基板２２内表面には一様な透明対向電極が設けられ、
他方のガラス基板２１内表面には画素２５毎に独立に透
明表示電極とブラックマトリックス２３が設けられてい
る。なお、カラー表示装置の場合は、他方のガラス基板
２１内表面には各画素２５毎にＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィ
ルターが設けられる。そして、そのバックライト３０側
にマクロレンズアレイ２６が配置され、その各マイクロ
レンズ面が各画素２５に対して整列される。そのため、
バックライト３０からの略平行な光は、マクロレンズア
レイ２６のマイクロレンズ面により対応する画素２５の
ブラックマトリックス２３内の開口部へ集光され、液晶
表示パネル２０を透過した光は投影光学系により投影表
示される。
【０００５】また、従来、バックライトの平行度を向上
させるために、マイクロプリズム面を一面に設けてなる
集光板を液晶表示装置に用いることが行われている。図
６はその集光板３３の断面図であり、透明板３１の一面
にマイクロプリズム面３２が設けられ、そのマイクロプ
リズム面３２の屈折作用により図５のようなバックライ
ト３０からの光の平行度を向上させるもので、図５のマ
クロレンズ２６の位置に配置される。
させるために、マイクロプリズム面を一面に設けてなる
集光板を液晶表示装置に用いることが行われている。図
６はその集光板３３の断面図であり、透明板３１の一面
にマイクロプリズム面３２が設けられ、そのマイクロプ
リズム面３２の屈折作用により図５のようなバックライ
ト３０からの光の平行度を向上させるもので、図５のマ
クロレンズ２６の位置に配置される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来、
ブラックマトリックスで遮光される光等無駄な光を有効
に利用するために、マイクロレンズアレイ等の集光光学
素子を用いて各画素の開口部へ集光させる方法は知られ
ていたが、視角特性が制限される等の理由で直視型液晶
表示装置には余り用いられていなかった。
ブラックマトリックスで遮光される光等無駄な光を有効
に利用するために、マイクロレンズアレイ等の集光光学
素子を用いて各画素の開口部へ集光させる方法は知られ
ていたが、視角特性が制限される等の理由で直視型液晶
表示装置には余り用いられていなかった。
【０００７】本発明は従来技術のこのような状況に鑑み
てなされたものであり、その目的は、直視型液晶表示装
置においてバックライト光の利用効率を上げて明るいカ
ラー表示等が可能な表示装置を提供することである。
てなされたものであり、その目的は、直視型液晶表示装
置においてバックライト光の利用効率を上げて明るいカ
ラー表示等が可能な表示装置を提供することである。
【０００８】
【解題を解決しようとする手段】上記目的を達成する本
発明のバックライトを備えた直視型液晶表示装置は、透
過型の表示画素列からなる液晶表示パネルの背後にバッ
クライトを備えた直視型液晶表示装置において、液晶表
示パネルとバックライトの間に液晶表示パネルの各表示
画素に対応して集光光学素子を配置し、かつ、液晶表示
パネルの観察面側に前方拡散光学素子を配置したことを
特徴とするものである。
発明のバックライトを備えた直視型液晶表示装置は、透
過型の表示画素列からなる液晶表示パネルの背後にバッ
クライトを備えた直視型液晶表示装置において、液晶表
示パネルとバックライトの間に液晶表示パネルの各表示
画素に対応して集光光学素子を配置し、かつ、液晶表示
パネルの観察面側に前方拡散光学素子を配置したことを
特徴とするものである。
【０００９】この場合、集光光学素子がマイクロレンズ
アレイであり、前方拡散光学素子が前方拡散フィルムで
あってもよく、また、前方拡散光学素子が凹マイクロレ
ンズアレイであってもよい。さらには、集光光学素子が
マイクロレンズアレイとカラーフィルターとの積層体で
あってもよい。
アレイであり、前方拡散光学素子が前方拡散フィルムで
あってもよく、また、前方拡散光学素子が凹マイクロレ
ンズアレイであってもよい。さらには、集光光学素子が
マイクロレンズアレイとカラーフィルターとの積層体で
あってもよい。
【００１０】本発明においては、液晶表示パネルとバッ
クライトの間に液晶表示パネルの各表示画素に対応して
集光光学素子を配置し、かつ、液晶表示パネルの観察面
側に前方拡散光学素子を配置したので、視野角が広がる
と同時に輝度が向上し、広い視野角で明るい直視型の液
晶表示装置が得られる。
クライトの間に液晶表示パネルの各表示画素に対応して
集光光学素子を配置し、かつ、液晶表示パネルの観察面
側に前方拡散光学素子を配置したので、視野角が広がる
と同時に輝度が向上し、広い視野角で明るい直視型の液
晶表示装置が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明のバックライトを備
えた直視型液晶表示装置を実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の一つの実施例の直視型液晶表示装置の
断面図であり、液晶表示パネル２０は、例えば、２枚の
ガラス基板２１、２２の間に挟持されたツイストネマチ
ック等の液晶層２４からなり、一方のガラス基板２２内
表面には一様な不図示の透明対向電極が設けられ、他方
のガラス基板２１内表面には画素２５毎に独立に不図示
の透明表示電極とブラックマトリックス２３が設けられ
ている。なお、カラー表示装置の場合は、他方のガラス
基板２１内表面には各画素２５毎に不図示のＲ、Ｇ、Ｂ
のカラーフィルターが設けられる。また、上記の透明対
向電極と透明表示電極の液晶層２４側には不図示の配向
層も設けられており、さらに、観察面側ガラス基板２２
外表面には一方の偏光板が、バックライト３０側のガラ
ス基板２１外表面には他方の偏光板がそれぞれ貼り付け
られており、例えばそれらの透過軸は相互に直交するよ
うに配置されている。そして、液晶表示パネル２０のバ
ックライト３０側にマクロレンズアレイ２６が配置さ
れ、その各マイクロレンズ面が各画素２５に対して整列
される。そのため、バックライト３０からのある程度指
向性を有する光は、マクロレンズアレイ２６のマイクロ
レンズ面により対応する画素２５のブラックマトリック
ス２３内の開口部へ集光される。
えた直視型液晶表示装置を実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の一つの実施例の直視型液晶表示装置の
断面図であり、液晶表示パネル２０は、例えば、２枚の
ガラス基板２１、２２の間に挟持されたツイストネマチ
ック等の液晶層２４からなり、一方のガラス基板２２内
表面には一様な不図示の透明対向電極が設けられ、他方
のガラス基板２１内表面には画素２５毎に独立に不図示
の透明表示電極とブラックマトリックス２３が設けられ
ている。なお、カラー表示装置の場合は、他方のガラス
基板２１内表面には各画素２５毎に不図示のＲ、Ｇ、Ｂ
のカラーフィルターが設けられる。また、上記の透明対
向電極と透明表示電極の液晶層２４側には不図示の配向
層も設けられており、さらに、観察面側ガラス基板２２
外表面には一方の偏光板が、バックライト３０側のガラ
ス基板２１外表面には他方の偏光板がそれぞれ貼り付け
られており、例えばそれらの透過軸は相互に直交するよ
うに配置されている。そして、液晶表示パネル２０のバ
ックライト３０側にマクロレンズアレイ２６が配置さ
れ、その各マイクロレンズ面が各画素２５に対して整列
される。そのため、バックライト３０からのある程度指
向性を有する光は、マクロレンズアレイ２６のマイクロ
レンズ面により対応する画素２５のブラックマトリック
ス２３内の開口部へ集光される。
【００１２】本発明に基づき、液晶表示パネル２０の観
察面側に、スリガラスのような前方拡散素子１０が密着
あるいは若干離間して配置されており、各画素２５を透
過した光を前方へ拡散し、散乱角度を広げるようにして
いる。
察面側に、スリガラスのような前方拡散素子１０が密着
あるいは若干離間して配置されており、各画素２５を透
過した光を前方へ拡散し、散乱角度を広げるようにして
いる。
【００１３】したがって、液晶表示パネル２０の画素２
５毎に透明表示電極と透明表示電極間に印加する電圧を
制御してその透過状態を変化させると、バックライト３
０からの光は、マクロレンズアレイ２６の各マイクロレ
ンズにより対応する各画素２５のブラックマトリックス
２３内の開口部へ集光され、各画素２５の透過状態に応
じて変調され、画素２５を透過した光は、前方拡散素子
１０により散乱角度が広げられ、バックライト光を有効
に利用して広い視野角（液晶表示パネル２０の法線に対
して見る方向のなす角度）で従来より明るい表示像が得
られるものである。すなわち、バックライト光利用効率
の向上をマクロレンズアレイ２６が担い、マクロレンズ
アレイ２６を用いたことによる視野の狭角化を前方拡散
素子１０により解消させるようにしたものである。
５毎に透明表示電極と透明表示電極間に印加する電圧を
制御してその透過状態を変化させると、バックライト３
０からの光は、マクロレンズアレイ２６の各マイクロレ
ンズにより対応する各画素２５のブラックマトリックス
２３内の開口部へ集光され、各画素２５の透過状態に応
じて変調され、画素２５を透過した光は、前方拡散素子
１０により散乱角度が広げられ、バックライト光を有効
に利用して広い視野角（液晶表示パネル２０の法線に対
して見る方向のなす角度）で従来より明るい表示像が得
られるものである。すなわち、バックライト光利用効率
の向上をマクロレンズアレイ２６が担い、マクロレンズ
アレイ２６を用いたことによる視野の狭角化を前方拡散
素子１０により解消させるようにしたものである。
【００１４】図４は、本発明によりマクロレンズアレイ
２６と前方拡散素子１０を用いる場合ａと、バックライ
ト３０のみの場合ｂと、マクロレンズアレイ２６を用い
る場合ｃと、図６のような集光板３３を用いる場合ｄ
に、視野角に応じて表示の輝度分布がいかになるかを比
較して示す図であり、この図から、本発明により視野角
を広げると同時に輝度の向上を図り、広い視野角で明る
い表示像が得られることが分かる。
２６と前方拡散素子１０を用いる場合ａと、バックライ
ト３０のみの場合ｂと、マクロレンズアレイ２６を用い
る場合ｃと、図６のような集光板３３を用いる場合ｄ
に、視野角に応じて表示の輝度分布がいかになるかを比
較して示す図であり、この図から、本発明により視野角
を広げると同時に輝度の向上を図り、広い視野角で明る
い表示像が得られることが分かる。
【００１５】本発明において用いる前方拡散素子１０と
しては、スリガラスのような拡散板でもよいが、図２
（ａ）に示すように、透明板１１中に屈折率の異なる粒
子１２を分散した前方拡散フィルム、図２（ｂ）に示す
ように、凹マイクロレンズアレイ１３、あるいは、凹マ
イクロレンズアレイ１３の凹レンズ面上に屈折率がより
小さい透明媒体１４を塗布してシート状あるいは板状に
したものを用いることができる。なお、凹マイクロレン
ズアレイ１３の繰り返しピッチは画素２５のピッチと一
致させる必要はない。
しては、スリガラスのような拡散板でもよいが、図２
（ａ）に示すように、透明板１１中に屈折率の異なる粒
子１２を分散した前方拡散フィルム、図２（ｂ）に示す
ように、凹マイクロレンズアレイ１３、あるいは、凹マ
イクロレンズアレイ１３の凹レンズ面上に屈折率がより
小さい透明媒体１４を塗布してシート状あるいは板状に
したものを用いることができる。なお、凹マイクロレン
ズアレイ１３の繰り返しピッチは画素２５のピッチと一
致させる必要はない。
【００１６】また、本発明に用いる集光光学素子として
マクロレンズアレイ２６の代わりに、集光性のホログラ
ムアレイを用いてもよい。また、図３に断面を示すよう
に、マクロレンズアレイ２６とＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィ
ルター２７を整列一体化したマクロレンズアレイ・カラ
ーフィルター積層体２８を利用することもできる。な
お、このマクロレンズアレイ・カラーフィルター積層体
２８を用いる場合は、液晶表示パネル２０にカラーフィ
ルターを設ける必要がなくなる。
マクロレンズアレイ２６の代わりに、集光性のホログラ
ムアレイを用いてもよい。また、図３に断面を示すよう
に、マクロレンズアレイ２６とＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィ
ルター２７を整列一体化したマクロレンズアレイ・カラ
ーフィルター積層体２８を利用することもできる。な
お、このマクロレンズアレイ・カラーフィルター積層体
２８を用いる場合は、液晶表示パネル２０にカラーフィ
ルターを設ける必要がなくなる。
【００１７】また、本発明において、バックライト３０
からの光路中に図６に示したような集光板３３等を配置
してバックライト光の平行度を上げることにより、さら
にバックライト光の利用効率を向上させることができ
る。
からの光路中に図６に示したような集光板３３等を配置
してバックライト光の平行度を上げることにより、さら
にバックライト光の利用効率を向上させることができ
る。
【００１８】以上、本発明のバックライトを備えた直視
型液晶表示装置をいくつかの実施例に基づいて説明して
きたが、本発明はこれらに限定されず種々の変形が可能
である。
型液晶表示装置をいくつかの実施例に基づいて説明して
きたが、本発明はこれらに限定されず種々の変形が可能
である。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のバックライトを備えた直視型液晶表示装置によると、
液晶表示パネルとバックライトの間に液晶表示パネルの
各表示画素に対応して集光光学素子を配置し、かつ、液
晶表示パネルの観察面側に前方拡散光学素子を配置した
ので、視野角が広がると同時に輝度が向上し、広い視野
角で明るい直視型の液晶表示装置が得られる。
のバックライトを備えた直視型液晶表示装置によると、
液晶表示パネルとバックライトの間に液晶表示パネルの
各表示画素に対応して集光光学素子を配置し、かつ、液
晶表示パネルの観察面側に前方拡散光学素子を配置した
ので、視野角が広がると同時に輝度が向上し、広い視野
角で明るい直視型の液晶表示装置が得られる。
【図１】本発明の一つの実施例の直視型液晶表示装置の
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明において用いる前方拡散素子の変形例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】本発明において用いる集光光学素子の変形例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】本発明の場合と他の場合の視野角対輝度分布を
比較して示す図である。
比較して示す図である。
【図５】従来の投影型液晶表示装置の一つの断面図であ
る。
る。
【図６】集光板の断面図である。
１０…前方拡散素子 １１…透明板 １２…屈折率の異なる粒子 １３…凹マイクロレンズアレイ １４…屈折率がより小さい透明媒体 ２０…液晶表示パネル ２１、２２…ガラス基板 ２３…ブラックマトリックス ２４…液晶層 ２５…画素 ２６…マクロレンズアレイ ２７…Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルター ２８…マクロレンズアレイ・カラーフィルター積層体 ３０…バックライト ３１…透明板 ３２…マイクロプリズム面 ３３…集光板
Claims (4)
- 【請求項１】 透過型の表示画素列からなる液晶表示パ
ネルの背後にバックライトを備えた直視型液晶表示装置
において、液晶表示パネルとバックライトの間に液晶表
示パネルの各表示画素に対応して集光光学素子を配置
し、かつ、液晶表示パネルの観察面側に前方拡散光学素
子を配置したことを特徴とするバックライトを備えた直
視型液晶表示装置。 - 【請求項２】 前記集光光学素子がマイクロレンズアレ
イであり、前記前方拡散光学素子が前方拡散フィルムで
あることを特徴とする請求項１記載のバックライトを備
えた直視型液晶表示装置。 - 【請求項３】 前記前方拡散光学素子が凹マイクロレン
ズアレイであることを特徴とする請求項１記載のバック
ライトを備えた直視型液晶表示装置。 - 【請求項４】 前記集光光学素子がマイクロレンズアレ
イとカラーフィルターとの積層体であることを特徴とす
る請求項１記載のバックライトを備えた直視型液晶表示
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9141583A JPH10333144A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | バックライトを備えた直視型液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9141583A JPH10333144A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | バックライトを備えた直視型液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10333144A true JPH10333144A (ja) | 1998-12-18 |
Family
ID=15295382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9141583A Pending JPH10333144A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | バックライトを備えた直視型液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10333144A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7658502B2 (en) | 2003-12-29 | 2010-02-09 | Lg Display Co., Ltd. | Back light structure of liquid crystal display device |
-
1997
- 1997-05-30 JP JP9141583A patent/JPH10333144A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7658502B2 (en) | 2003-12-29 | 2010-02-09 | Lg Display Co., Ltd. | Back light structure of liquid crystal display device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
| A977 | Report on retrieval |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061122 |