JP2980830B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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- JP2980830B2 JP2980830B2 JP7193806A JP19380695A JP2980830B2 JP 2980830 B2 JP2980830 B2 JP 2980830B2 JP 7193806 A JP7193806 A JP 7193806A JP 19380695 A JP19380695 A JP 19380695A JP 2980830 B2 JP2980830 B2 JP 2980830B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス基板に形成
した凹部に高屈折率の透明樹脂等を充填してなる平板型
マイクロレンズをその一部とした液晶表示装置に関す
る。
した凹部に高屈折率の透明樹脂等を充填してなる平板型
マイクロレンズをその一部とした液晶表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】透過型の液晶表示装置を用いたプロジェ
クタテレビジョン（ＰＴＶ）が、実用化されている。こ
のプロジェクタテレビジョンの概略構成は、図４に示す
ように、液晶表示装置１００を照射光源とコンデンサレ
ンズ１０１との間に配置し、液晶表示装置１００を透過
した光をコンデンサレンズ１０１及び投影レンズ１０２
を介して壁等のスクリーンに映し出すようにしている。
尚、液晶表示装置１００をコンデンサレンズ１０１の図
４において右側に配置する構造のものもある。
クタテレビジョン（ＰＴＶ）が、実用化されている。こ
のプロジェクタテレビジョンの概略構成は、図４に示す
ように、液晶表示装置１００を照射光源とコンデンサレ
ンズ１０１との間に配置し、液晶表示装置１００を透過
した光をコンデンサレンズ１０１及び投影レンズ１０２
を介して壁等のスクリーンに映し出すようにしている。
尚、液晶表示装置１００をコンデンサレンズ１０１の図
４において右側に配置する構造のものもある。
【０００３】従来の液晶表示装置１００は２枚の透明パ
ネル１０３，１０４間に液晶層１０５を保持し、この液
晶層１０５のうち、５〜７割程度が配線やＴＦＴ（薄膜
トランジスタ）、ブラックマトリクス等によって照射光
の透過が阻止される部分で、残りの５〜３割程度が照射
光が透過する画素開口部１０５ａとなっている。
ネル１０３，１０４間に液晶層１０５を保持し、この液
晶層１０５のうち、５〜７割程度が配線やＴＦＴ（薄膜
トランジスタ）、ブラックマトリクス等によって照射光
の透過が阻止される部分で、残りの５〜３割程度が照射
光が透過する画素開口部１０５ａとなっている。
【０００４】従来のＰＴＶにあっては、平行な照射光の
うち約５〜７割が液晶層１０５の部分でその透過を阻止
されるので、画面が暗くなってしまう。一方、画面を明
るくするために照射光の強度を上げると、温度が上昇
し、液晶層に悪影響を及ぼす。
うち約５〜７割が液晶層１０５の部分でその透過を阻止
されるので、画面が暗くなってしまう。一方、画面を明
るくするために照射光の強度を上げると、温度が上昇
し、液晶層に悪影響を及ぼす。
【０００５】そこで、特開平３−２１４１０１号公報、
特開平３−２１４１２１号公報、特開平４−５０８１７
号公報、特開平５−３４６５７７号公報等に平板型マイ
クロレンズを用いて上記の不利を解消する提案がなされ
ている。これら先行例に記載される内容は、図５に示す
ように、液晶表示装置１００を構成する２枚の透明パネ
ルの一方のパネル１０３を２枚のガラス基板１０３ａ、
１０３ｂで構成し、この２枚のガラス基板の少なくとも
一方を平板型マイクロレンズ１０６とし、照射光を画素
開口部１０５ａに集光し、照射光の殆どが画素開口部１
０５ａを通過するようにして画面が暗くなるのを防止し
ている。
特開平３−２１４１２１号公報、特開平４−５０８１７
号公報、特開平５−３４６５７７号公報等に平板型マイ
クロレンズを用いて上記の不利を解消する提案がなされ
ている。これら先行例に記載される内容は、図５に示す
ように、液晶表示装置１００を構成する２枚の透明パネ
ルの一方のパネル１０３を２枚のガラス基板１０３ａ、
１０３ｂで構成し、この２枚のガラス基板の少なくとも
一方を平板型マイクロレンズ１０６とし、照射光を画素
開口部１０５ａに集光し、照射光の殆どが画素開口部１
０５ａを通過するようにして画面が暗くなるのを防止し
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、平板
型マイクロレンズ１０６をその一部に組込んだ液晶表示
装置は、レンズの焦点が画素開口部１０５ａに一致する
ように設計している。しかしながら、画素開口部の１点
に照射光を集光せしめると、集光した１点が高温になり
液晶層に悪影響を及ぼす。
型マイクロレンズ１０６をその一部に組込んだ液晶表示
装置は、レンズの焦点が画素開口部１０５ａに一致する
ように設計している。しかしながら、画素開口部の１点
に照射光を集光せしめると、集光した１点が高温になり
液晶層に悪影響を及ぼす。
【０００７】また、平板型マイクロレンズ１０６の焦点
を液晶面に設定すると、投影レンズの大口径化及びコス
トアップにつながる。即ち、レンズのＦNo.は（空気中
での焦点距離／レンズ最大径）で定義され、平板型マイ
クロレンズの焦点を液晶面に設定すると、焦点距離が短
くなるので平板型マイクロレンズのＦNo.が小さくな
り、この平板型マイクロレンズのＦNo.に対応して投影
レンズのＦNo.も小さくしなければならず、その結果投
影レンズの口径を大きくしなければならない。
を液晶面に設定すると、投影レンズの大口径化及びコス
トアップにつながる。即ち、レンズのＦNo.は（空気中
での焦点距離／レンズ最大径）で定義され、平板型マイ
クロレンズの焦点を液晶面に設定すると、焦点距離が短
くなるので平板型マイクロレンズのＦNo.が小さくな
り、この平板型マイクロレンズのＦNo.に対応して投影
レンズのＦNo.も小さくしなければならず、その結果投
影レンズの口径を大きくしなければならない。
【０００８】尚、平板型マイクロレンズを構成する基板
のうち、液晶層側の基板の厚みを厚くして焦点を液晶面
に設定すれば、平板型マイクロレンズのＦNo.は大きく
なるのであるが、照射光として完全に平行でなく３〜６
°傾いたまま入射する照射光もある。このような平行光
でない照射光を想定すると、液晶層側の基板の厚みを厚
くして焦点を液晶面に設定した場合には、液晶面におけ
る照射光のずれが大きくなり、照射光の多くの部分が画
素開口部から外れ、画素開口部を透過する光量が低下す
る。
のうち、液晶層側の基板の厚みを厚くして焦点を液晶面
に設定すれば、平板型マイクロレンズのＦNo.は大きく
なるのであるが、照射光として完全に平行でなく３〜６
°傾いたまま入射する照射光もある。このような平行光
でない照射光を想定すると、液晶層側の基板の厚みを厚
くして焦点を液晶面に設定した場合には、液晶面におけ
る照射光のずれが大きくなり、照射光の多くの部分が画
素開口部から外れ、画素開口部を透過する光量が低下す
る。
【０００９】そこで、画素開口部の位置から焦点をずら
すことが考えられる。しかしながら焦点の位置を画素開
口部よりも照射光源側（図５において左側）にずらした
場合には、光の広がり角θが大きくなるので、コンデン
サレンズ及び投影レンズの径を更に大きくしなければな
らず、逆にコンデンサレンズ側（図５において右側）に
ずらした場合には、光の広がり角θは小さくなるもの
の、あまりずらすと照射光の一部が光の不透過部分にか
かってしまう。
すことが考えられる。しかしながら焦点の位置を画素開
口部よりも照射光源側（図５において左側）にずらした
場合には、光の広がり角θが大きくなるので、コンデン
サレンズ及び投影レンズの径を更に大きくしなければな
らず、逆にコンデンサレンズ側（図５において右側）に
ずらした場合には、光の広がり角θは小さくなるもの
の、あまりずらすと照射光の一部が光の不透過部分にか
かってしまう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、液晶表示装置
に組込まれる平板型マイクロレンズを構成するガラス基
板の屈折率、レンズとなる高屈折率材料の屈折率、高屈
折率材料が充填される凹部の曲率半径、平板型マイクロ
レンズを構成するガラス基板のうち液晶層側のガラス基
板の厚みと焦点距離との関係に着目してなしたものであ
る。
に組込まれる平板型マイクロレンズを構成するガラス基
板の屈折率、レンズとなる高屈折率材料の屈折率、高屈
折率材料が充填される凹部の曲率半径、平板型マイクロ
レンズを構成するガラス基板のうち液晶層側のガラス基
板の厚みと焦点距離との関係に着目してなしたものであ
る。
【００１１】即ち、一対の透光性パネルの間に液晶層を
設けてなる液晶表示装置の、前記一対の透光性パネルの
うち照射光が入射する側の透光性パネルを２枚のガラス
基板を接合して構成し、この２枚のガラス基板のうち一
方のガラス基板の他方のガラス基板との接合面に多数の
凹部を規則的に形成し、この凹部に高屈折率材料を充填
して平凸レンズとした液晶表示装置の場合には、平凸レ
ンズが形成される一方のガラス基板の屈折率をｎ1、平
凸レンズとなる高屈折率材料の屈折率をｎ2、他方のガ
ラス基板の屈折率をｎ3、高屈折率材料が充填される凹
部の曲率半径をｒ、前記２枚のガラス基板のうち液晶層
側のガラス基板の厚みをｔ、焦点距離をｆとすると、１
／ｆ＝（１／ｒ）（ｎ2−ｎ1）／ｎ3で表わされる。そ
して、ｆ＝ｔのときに焦点が液晶面に位置していること
なので、前記したようにｆ＞ｔでなければならない、ま
たｆ＞ｔとした場合でも焦点位置が液晶面から離れ過ぎ
ると照射光の一部が光の不透過部分にかかってしまう。
効率よく照射が行われるのは０．６ｆ＝ｔまでであるこ
とが実験の結果判明した。したがって、０．６／ｔ≦
（１／ｒ）（ｎ2−ｎ1）／ｎ3＜１／ｔとする。
設けてなる液晶表示装置の、前記一対の透光性パネルの
うち照射光が入射する側の透光性パネルを２枚のガラス
基板を接合して構成し、この２枚のガラス基板のうち一
方のガラス基板の他方のガラス基板との接合面に多数の
凹部を規則的に形成し、この凹部に高屈折率材料を充填
して平凸レンズとした液晶表示装置の場合には、平凸レ
ンズが形成される一方のガラス基板の屈折率をｎ1、平
凸レンズとなる高屈折率材料の屈折率をｎ2、他方のガ
ラス基板の屈折率をｎ3、高屈折率材料が充填される凹
部の曲率半径をｒ、前記２枚のガラス基板のうち液晶層
側のガラス基板の厚みをｔ、焦点距離をｆとすると、１
／ｆ＝（１／ｒ）（ｎ2−ｎ1）／ｎ3で表わされる。そ
して、ｆ＝ｔのときに焦点が液晶面に位置していること
なので、前記したようにｆ＞ｔでなければならない、ま
たｆ＞ｔとした場合でも焦点位置が液晶面から離れ過ぎ
ると照射光の一部が光の不透過部分にかかってしまう。
効率よく照射が行われるのは０．６ｆ＝ｔまでであるこ
とが実験の結果判明した。したがって、０．６／ｔ≦
（１／ｒ）（ｎ2−ｎ1）／ｎ3＜１／ｔとする。
【００１２】また、図６に示すように平板型マイクロレ
ンズの平凸レンズ１０６で絞られた照射光は液晶層１０
５を通過した後、発散光となって投影レンズ１０２に入
射するが、平凸レンズ１０６のＦNo.（f／ｎ3・ｐ）が投
影レンズ１０２のＦNo.（f0／ｐ0）よりも大きくなる
と、発散光が投影レンズでケラれてしまう。ここで、図
６ではコンデンサレンズを省略しているが、上記の関係
はコンデンサレンズがある場合でも成立する。また、平
凸レンズ１０６のＦNo.＝f／ｎ3・ｐとしたのは空気中で
の焦点距離に換算するためであり、またｐは稠密状に配
列された互いに隣接する凹部の中心間の最長距離をい
う。例えば図７に示すような場合には凹部の中心間距離
が２種類あるが、長い方を指す。
ンズの平凸レンズ１０６で絞られた照射光は液晶層１０
５を通過した後、発散光となって投影レンズ１０２に入
射するが、平凸レンズ１０６のＦNo.（f／ｎ3・ｐ）が投
影レンズ１０２のＦNo.（f0／ｐ0）よりも大きくなる
と、発散光が投影レンズでケラれてしまう。ここで、図
６ではコンデンサレンズを省略しているが、上記の関係
はコンデンサレンズがある場合でも成立する。また、平
凸レンズ１０６のＦNo.＝f／ｎ3・ｐとしたのは空気中で
の焦点距離に換算するためであり、またｐは稠密状に配
列された互いに隣接する凹部の中心間の最長距離をい
う。例えば図７に示すような場合には凹部の中心間距離
が２種類あるが、長い方を指す。
【００１３】そして、ｐ（１／ｒ）（ｎ2−ｎ1）は平凸
レンズのＦNo.の逆数を表わしており、一方投影レンズ
としてはＦNo.は１．８〜８の間である。即ちＦNo.＝
１．８以下のレンズは製作困難であり、ＦNo.＝８以上
はＮＡが小さいことを意味し、集光効果が不十分とな
る。まとめると、平凸レンズのＦNo.は投影レンズのＦN
o.より小さく、投影レンズのＦNo.は１．８〜８の間
で、しかも平凸レンズのＦNo.の逆数はｐ（１／ｒ）
（ｎ2−ｎ1）であるので、１／８≦ｐ（１／ｒ）（ｎ2
−ｎ1）≦１／１．８で表わされる関係式を満足するこ
とが好ましい。
レンズのＦNo.の逆数を表わしており、一方投影レンズ
としてはＦNo.は１．８〜８の間である。即ちＦNo.＝
１．８以下のレンズは製作困難であり、ＦNo.＝８以上
はＮＡが小さいことを意味し、集光効果が不十分とな
る。まとめると、平凸レンズのＦNo.は投影レンズのＦN
o.より小さく、投影レンズのＦNo.は１．８〜８の間
で、しかも平凸レンズのＦNo.の逆数はｐ（１／ｒ）
（ｎ2−ｎ1）であるので、１／８≦ｐ（１／ｒ）（ｎ2
−ｎ1）≦１／１．８で表わされる関係式を満足するこ
とが好ましい。
【００１４】図８〜図１３は平板型マイクロレンズを形
成する手順を示したものであり、このうち図１２は図９
の平面図、図１３は図１０の平面図である。先ず、図８
に示すようにガラス基板の一面側にＣr等を蒸着して成
膜し、このＣr膜にパターニング（穴開け）を施してマ
スクとし、ガラス基板をフッ酸等のエッチャントに浸漬
しエッチングする。すると、マスクの穴からエッチャン
トが侵入して等方性エッチングがなされ、略半球状の凹
部が形成される。
成する手順を示したものであり、このうち図１２は図９
の平面図、図１３は図１０の平面図である。先ず、図８
に示すようにガラス基板の一面側にＣr等を蒸着して成
膜し、このＣr膜にパターニング（穴開け）を施してマ
スクとし、ガラス基板をフッ酸等のエッチャントに浸漬
しエッチングする。すると、マスクの穴からエッチャン
トが侵入して等方性エッチングがなされ、略半球状の凹
部が形成される。
【００１５】ここで、凹部の形状が半球に近くなるまで
エッチングを行おうとすると、マスクを支持している部
分の面積が小さくなり、Ｃr膜が割れて均一な球面状の
エッチングができなくなったり、エッチングの際の生成
物である金属フッ化物の沈殿が凹部内に堆積し、エッチ
ング面が荒れてしまう。このような不利が生じないエッ
チング深さは６０μｍ以下であった。
エッチングを行おうとすると、マスクを支持している部
分の面積が小さくなり、Ｃr膜が割れて均一な球面状の
エッチングができなくなったり、エッチングの際の生成
物である金属フッ化物の沈殿が凹部内に堆積し、エッチ
ング面が荒れてしまう。このような不利が生じないエッ
チング深さは６０μｍ以下であった。
【００１６】また、図９に示すようにエッチングによっ
て略半球状の凹部を形成した後に、Ｃr膜を除去し、更
にエッチングの際の生成物も取り除く。この後図１０に
示すように、再度エッチングを施し、更に図１１に示す
ように凹部に高屈折率材料を充填してレンズ部にする。
前記の２回目のエッチングによってガラス基板表面は均
等にエッチングされ、図１２に示すように、平面視で三
角形状をしていた支持部はなくなり、図１３に示す稠密
状態となり、更に最初のエッチングでは略半球状をなし
ていた凹部はその曲率半径が大きくなる。
て略半球状の凹部を形成した後に、Ｃr膜を除去し、更
にエッチングの際の生成物も取り除く。この後図１０に
示すように、再度エッチングを施し、更に図１１に示す
ように凹部に高屈折率材料を充填してレンズ部にする。
前記の２回目のエッチングによってガラス基板表面は均
等にエッチングされ、図１２に示すように、平面視で三
角形状をしていた支持部はなくなり、図１３に示す稠密
状態となり、更に最初のエッチングでは略半球状をなし
ていた凹部はその曲率半径が大きくなる。
【００１７】ところで、前記凹部の深さをｈとすると、
ｈ＝ｒ−（ｒ2−ｐ2／４）1/2となる。そして、前記し
たように２回目のエッチングでは均一な厚さでエッチン
グがなされるのであるから、ｈ＝ｒ−（ｒ2−ｐ2／４）
1/2≦６０μｍとなるようにするのが好ましい。
ｈ＝ｒ−（ｒ2−ｐ2／４）1/2となる。そして、前記し
たように２回目のエッチングでは均一な厚さでエッチン
グがなされるのであるから、ｈ＝ｒ−（ｒ2−ｐ2／４）
1/2≦６０μｍとなるようにするのが好ましい。
【００１８】また、凹部（レンズ）が完全な半球の場
合、つまりｈ＝０．５ｐの場合には、レンズ面への入射
角が大きくなり過ぎ、境界面での反射が大きくなった
り、球面収差が大きくなって、液晶層の開口部に集光す
る光が減少してしまう。このような不利を解消するため
には、ｈ＝ｒ−（ｒ2−ｐ2／４）1/2≦０．４５ｐとす
るのが好ましい。
合、つまりｈ＝０．５ｐの場合には、レンズ面への入射
角が大きくなり過ぎ、境界面での反射が大きくなった
り、球面収差が大きくなって、液晶層の開口部に集光す
る光が減少してしまう。このような不利を解消するため
には、ｈ＝ｒ−（ｒ2−ｐ2／４）1/2≦０．４５ｐとす
るのが好ましい。
【００１９】以上の条件は、平板型マイクロレンズとし
て両凸レンズを形成した場合にも当てはまる。即ち、一
対の透光性パネルの間に液晶層を設けてなる液晶表示装
置の、前記一対の透光性パネルのうち照射光が入射する
側の透光性パネルを２枚のガラス基板を接合して構成
し、これら２枚のガラス基板の接合面に互いに一致する
凹部を規則的に形成し、これら凹部に高屈折率材料を充
填して両凸レンズとした液晶表示装置の場合には、前記
ガラス基板の屈折率をｎ1、両凸レンズとなる高屈折率
材料の屈折率をｎ2、前記２枚のガラス基板のうちの一
方のガラス基板に形成された凹部の曲率半径をｒ1、前
記２枚のガラス基板のうちの他方のガラス基板に形成さ
れた凹部の曲率半径をｒ2、前記２枚のガラス基板のう
ち液晶層側のガラス基板の厚みをｔとするとき、１／ｆ
＝（１／ｒ1＋１／ｒ2）（ｎ2−ｎ1）／ｎ3で表わされ
る。したがって、前記と同様の理由により、０．６／ｔ
≦（１／ｒ1＋１／ｒ2）（ｎ2−ｎ1）／ｎ1＜１／ｔを
満足するようにする。
て両凸レンズを形成した場合にも当てはまる。即ち、一
対の透光性パネルの間に液晶層を設けてなる液晶表示装
置の、前記一対の透光性パネルのうち照射光が入射する
側の透光性パネルを２枚のガラス基板を接合して構成
し、これら２枚のガラス基板の接合面に互いに一致する
凹部を規則的に形成し、これら凹部に高屈折率材料を充
填して両凸レンズとした液晶表示装置の場合には、前記
ガラス基板の屈折率をｎ1、両凸レンズとなる高屈折率
材料の屈折率をｎ2、前記２枚のガラス基板のうちの一
方のガラス基板に形成された凹部の曲率半径をｒ1、前
記２枚のガラス基板のうちの他方のガラス基板に形成さ
れた凹部の曲率半径をｒ2、前記２枚のガラス基板のう
ち液晶層側のガラス基板の厚みをｔとするとき、１／ｆ
＝（１／ｒ1＋１／ｒ2）（ｎ2−ｎ1）／ｎ3で表わされ
る。したがって、前記と同様の理由により、０．６／ｔ
≦（１／ｒ1＋１／ｒ2）（ｎ2−ｎ1）／ｎ1＜１／ｔを
満足するようにする。
【００２０】また、両凸レンズの場合には、ＦNo.と投
影レンズのＦNo.との関係から、１／８≦ｐ（１／ｒ1＋
１／ｒ2）（ｎ2−ｎ1）≦１／１．８を満足することが
好ましい。
影レンズのＦNo.との関係から、１／８≦ｐ（１／ｒ1＋
１／ｒ2）（ｎ2−ｎ1）≦１／１．８を満足することが
好ましい。
【００２１】また、両凸レンズの場合には、エッチング
深さとの関係は、ｒ1−（ｒ1 2−ｐ2／４）1/2≦６０μ
ｍ且つｒ2−（ｒ2 2−ｐ2／４）1/2≦６０μｍを満足す
ることが好ましい。
深さとの関係は、ｒ1−（ｒ1 2−ｐ2／４）1/2≦６０μ
ｍ且つｒ2−（ｒ2 2−ｐ2／４）1/2≦６０μｍを満足す
ることが好ましい。
【００２２】更に、両凸レンズの場合には、凹部の中心
間の最長距離ｐとの関係は、ｒ1−（ｒ1 2−ｐ2／４）
1/2≦０．４５ｐ且つｒ2−（ｒ2 2−ｐ2／４）1/2≦０．
４５ｐの関係を満足することが好ましい。
間の最長距離ｐとの関係は、ｒ1−（ｒ1 2−ｐ2／４）
1/2≦０．４５ｐ且つｒ2−（ｒ2 2−ｐ2／４）1/2≦０．
４５ｐの関係を満足することが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る
液晶表示装置を組込んだプロジェクタテレビジョン（Ｐ
ＴＶ）の概念図、図２は同液晶表示装置の拡大断面図で
あり、プロジェクタテレビジョン（ＰＴＶ）は本発明に
係る液晶表示装置１を照射光源とコンデンサレンズ２１
との間に配置し、液晶表示装置１を透過した光をコンデ
ンサレンズ２１及び投影レンズ２２を介して壁等のスク
リーンに映し出すようにしている。
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る
液晶表示装置を組込んだプロジェクタテレビジョン（Ｐ
ＴＶ）の概念図、図２は同液晶表示装置の拡大断面図で
あり、プロジェクタテレビジョン（ＰＴＶ）は本発明に
係る液晶表示装置１を照射光源とコンデンサレンズ２１
との間に配置し、液晶表示装置１を透過した光をコンデ
ンサレンズ２１及び投影レンズ２２を介して壁等のスク
リーンに映し出すようにしている。
【００２４】液晶表示装置１は一対の透光性パネル２，
３の間に液晶層４を設けている。液晶層４の一面側（入
射側）には透明電極５が設けられ、他面側（出射側）に
は配線やＴＦＴ等からなる光不透過部６と光が透過する
画素開口部７が形成されている。
３の間に液晶層４を設けている。液晶層４の一面側（入
射側）には透明電極５が設けられ、他面側（出射側）に
は配線やＴＦＴ等からなる光不透過部６と光が透過する
画素開口部７が形成されている。
【００２５】一方、透光性パネル２は２枚のガラス基板
８，９を接合して構成され、この２枚のガラス基板８，
９のうち一方のガラス基板８の他方のガラス基板９との
接合面には多数の凹部１０が規則的に形成され、この凹
部１０には高屈折率材料が充填されて平凸レンズ１１と
なっている。
８，９を接合して構成され、この２枚のガラス基板８，
９のうち一方のガラス基板８の他方のガラス基板９との
接合面には多数の凹部１０が規則的に形成され、この凹
部１０には高屈折率材料が充填されて平凸レンズ１１と
なっている。
【００２６】ここで、前記した各部材の材質、寸法、特
性（屈折率）などは以下の通りである。 （ガラス基板８） 材質：無アルカリガラス（ボロシリケート系ガラス） 厚み：１．１ｍｍ 屈折率ｎ1：１．５２ （凹部１０） 中心間の最長距離：１１２μｍ 深さ：４０μｍ 配列：デルタ配列（六角稠密アレイ） 配列ピッチ：Ｘ方向１００μｍ、Ｙ方向１００μｍ 曲率半径ｒ：５９．２μｍ （レンズ１１） 材質：熱硬化性樹脂 屈折率ｎ2：１．６６ （ガラス基板９） 材質：無アルカリガラス（ボロシリケート系ガラス） 厚み：４００μｍ 屈折率ｎ3：１．５２ （画素開口部７） 開口寸法：□６０μｍ 画素面積に対する開口部面積の比：３６％ （透光性パネル３） 材質：無アルカリガラス（コーニング社 ＃７０５９） 厚み：１．１ｍｍ
性（屈折率）などは以下の通りである。 （ガラス基板８） 材質：無アルカリガラス（ボロシリケート系ガラス） 厚み：１．１ｍｍ 屈折率ｎ1：１．５２ （凹部１０） 中心間の最長距離：１１２μｍ 深さ：４０μｍ 配列：デルタ配列（六角稠密アレイ） 配列ピッチ：Ｘ方向１００μｍ、Ｙ方向１００μｍ 曲率半径ｒ：５９．２μｍ （レンズ１１） 材質：熱硬化性樹脂 屈折率ｎ2：１．６６ （ガラス基板９） 材質：無アルカリガラス（ボロシリケート系ガラス） 厚み：４００μｍ 屈折率ｎ3：１．５２ （画素開口部７） 開口寸法：□６０μｍ 画素面積に対する開口部面積の比：３６％ （透光性パネル３） 材質：無アルカリガラス（コーニング社 ＃７０５９） 厚み：１．１ｍｍ
【００２７】以上において、平凸レンズ１１に入射した
照射光はある程度絞られて画素開口部７を透過し、コン
デンサレンズ２１及び投影レンズ２２を介して壁等のス
クリーンに投影される。
照射光はある程度絞られて画素開口部７を透過し、コン
デンサレンズ２１及び投影レンズ２２を介して壁等のス
クリーンに投影される。
【００２７】図３は液晶表示装置の別実施例を示す断面
図であり、この液晶表示装置は、液晶層４を保持する一
対の透光性パネル４０，３のうち透光性パネル３につい
ては前記と同じであるが、透光性パネル４０を構成する
２枚のガラス基板４１，４２は互いの接合面に１対１で
対応する凹部４３，４４を形成し、これら凹部４３，４
４に高屈折率材料が充填され、ガラス基板４１，４２を
突き合せて接合することで、凹部４３，４４の部分が両
凸レンズ４５になるように構成されている。
図であり、この液晶表示装置は、液晶層４を保持する一
対の透光性パネル４０，３のうち透光性パネル３につい
ては前記と同じであるが、透光性パネル４０を構成する
２枚のガラス基板４１，４２は互いの接合面に１対１で
対応する凹部４３，４４を形成し、これら凹部４３，４
４に高屈折率材料が充填され、ガラス基板４１，４２を
突き合せて接合することで、凹部４３，４４の部分が両
凸レンズ４５になるように構成されている。
【００２８】ここで、前記した各部材の材質、寸法、特
性（屈折率）などは以下の通りである。 （ガラス基板４１） 材質：無アルカリガラス（ボロシリケート系ガラス） 厚み：１．１ｍｍ 屈折率ｎ1：１．５２ （ガラス基板４２） 材質：無アルカリガラス（ボロシリケート系ガラス） 厚み：５００μｍ 屈折率ｎ1：１．５２ （凹部４３） 中心間の最長距離：１１２μｍ 深さ：４０μｍ 曲率半径ｒ1：５９．２μｍ （凹部４４） 中心間の最長距離：１１２μｍ 深さ：４０μｍ 曲率半径ｒ2：５９．２μｍ （レンズ４５） 材質：光硬化性樹脂 屈折率ｎ2：１．５９５
性（屈折率）などは以下の通りである。 （ガラス基板４１） 材質：無アルカリガラス（ボロシリケート系ガラス） 厚み：１．１ｍｍ 屈折率ｎ1：１．５２ （ガラス基板４２） 材質：無アルカリガラス（ボロシリケート系ガラス） 厚み：５００μｍ 屈折率ｎ1：１．５２ （凹部４３） 中心間の最長距離：１１２μｍ 深さ：４０μｍ 曲率半径ｒ1：５９．２μｍ （凹部４４） 中心間の最長距離：１１２μｍ 深さ：４０μｍ 曲率半径ｒ2：５９．２μｍ （レンズ４５） 材質：光硬化性樹脂 屈折率ｎ2：１．５９５
【００２９】尚、液晶層及び透明電極の厚みは極めて薄
いので、本発明の説明では液晶層側のガラス基板の厚み
ｔの中にこれらを含めた。
いので、本発明の説明では液晶層側のガラス基板の厚み
ｔの中にこれらを含めた。
【００３０】また、平板型マイクロレンズのレンズ部と
なる凹部の形状については、平面視でその輪郭形状は正
方形、長方形、正六角形、六角形あるいは帯状（レンチ
キュラータイプ）等液晶層の画素開口部の形状に合せて
選定することができる。尚、レンチキュラータイプにあ
っては、曲率半径ｒは帯状凹部の幅方向に沿った断面を
基準として測定する。
なる凹部の形状については、平面視でその輪郭形状は正
方形、長方形、正六角形、六角形あるいは帯状（レンチ
キュラータイプ）等液晶層の画素開口部の形状に合せて
選定することができる。尚、レンチキュラータイプにあ
っては、曲率半径ｒは帯状凹部の幅方向に沿った断面を
基準として測定する。
【００３１】尚、図示例にあっては平板型マイクロレン
ズを構成する２枚のガラス基板の凹部に予め樹脂を充填
し、研磨、ラミネート処理を施して平滑面とし、この
後、他方のガラス基板を接着するか、或いは高屈折率樹
脂を接着剤として用い、充填と同時に２枚のガラス基板
を接着してもよい。
ズを構成する２枚のガラス基板の凹部に予め樹脂を充填
し、研磨、ラミネート処理を施して平滑面とし、この
後、他方のガラス基板を接着するか、或いは高屈折率樹
脂を接着剤として用い、充填と同時に２枚のガラス基板
を接着してもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
液晶表示装置に組込まれる平板型マイクロレンズを構成
するガラス基板の屈折率、レンズとなる高屈折率材料の
屈折率、高屈折率材料が充填される凹部の曲率半径、平
板型マイクロレンズを構成するガラス基板のうち液晶層
側のガラス基板の厚みと焦点距離との関係を適切なもの
としたので、液晶層に照射光が集中せず、高温にならな
いので液晶に液影響を与えない。しかも、照射光の殆ん
どが画素開口部を通るので画面が暗くなることもない。
液晶表示装置に組込まれる平板型マイクロレンズを構成
するガラス基板の屈折率、レンズとなる高屈折率材料の
屈折率、高屈折率材料が充填される凹部の曲率半径、平
板型マイクロレンズを構成するガラス基板のうち液晶層
側のガラス基板の厚みと焦点距離との関係を適切なもの
としたので、液晶層に照射光が集中せず、高温にならな
いので液晶に液影響を与えない。しかも、照射光の殆ん
どが画素開口部を通るので画面が暗くなることもない。
【００３３】即ち、従来のように平板型マイクロレンズ
の焦点を液晶面からＦNo.が大きくなる側にずらすこと
で投影レンズの口径を大きくすることもなく、照射光の
殆んどを有効利用でき、また照射光が多少傾いている場
合であっても画素開口部を透過する光量がそれほど低減
することがなくなる。
の焦点を液晶面からＦNo.が大きくなる側にずらすこと
で投影レンズの口径を大きくすることもなく、照射光の
殆んどを有効利用でき、また照射光が多少傾いている場
合であっても画素開口部を透過する光量がそれほど低減
することがなくなる。
【図１】本発明に係る液晶表示装置を組込んだプロジェ
クタテレビジョンの概念図
クタテレビジョンの概念図
【図２】同液晶表示装置の拡大断面図
【図３】液晶表示装置の別実施例を示す断面図
【図４】従来のプロジェクタテレビジョンの概念図
【図５】液晶表示装置に平板型マイクロレンズを組み合
わせた従来例の断面図
わせた従来例の断面図
【図６】凸レンズのＦNo.と投影レンズのＦNo.との関係
を説明した図
を説明した図
【図７】凹部の中心間距離の概念図
【図８】Ｃr膜にて最初のエッチングを施している状態
を示す拡大断面図
を示す拡大断面図
【図９】最初のエッチング後の状態を示す拡大断面図
【図１０】２回目のエッチング後の状態を示す拡大断面
図
図
【図１１】凹部に高屈折率材料を充填した状態の拡大断
面図
面図
【図１２】図９の状態の平面図
【図１３】図１０の状態の平面図
１…液晶表示装置、２，３，３０，４０…透光性パネ
ル、４…液晶層、５…透明電極、６…光不透過部、７…
画素開口部、８，９，３１，３２，４１，４２…ガラス
基板、１０，３３，４３，４４…凹部、１１，３４…平
凸レンズ、４５…両凸レンズ。
ル、４…液晶層、５…透明電極、６…光不透過部、７…
画素開口部、８，９，３１，３２，４１，４２…ガラス
基板、１０，３３，４３，４４…凹部、１１，３４…平
凸レンズ、４５…両凸レンズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 厚範 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11 号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 仲間 健一 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11 号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 森尾 健二 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11 号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 岸本 隆 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11 号 日本板硝子株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−174820（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−50817（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/1335
Claims (6)
- 【請求項１】 一対の透光性パネルの間に液晶層を設け
てなる液晶表示装置において、前記一対の透光性パネル
のうち照射光が入射する側の透光性パネルは２枚のガラ
ス基板を接合して構成され、この２枚のガラス基板のう
ち一方のガラス基板の他方のガラス基板との接合面には
多数の凹部が規則的に形成され、この凹部には高屈折率
材料が充填されて平凸レンズとなっており、更に前記２
枚のガラス基板のうち平凸レンズが形成される一方のガ
ラス基板の屈折率をｎ1、平凸レンズとなる高屈折率材
料の屈折率をｎ2、他方のガラス基板の屈折率をｎ3、高
屈折率材料が充填される凹部の曲率半径をｒ、前記２枚
のガラス基板のうち液晶層側のガラス基板の厚みをｔと
するとき、これらは以下の関係式（１ａ）を満足し、ま
た前記高屈折率材料が充填される凹部は稠密状に配列さ
れ、且つ隣接する凹部の中心間の最長距離をｐとすると
き、以下の関係式（２ａ）を満足することを特徴とする
液晶表示装置。 ０．６／ｔ≦（１／ｒ）（ｎ2−ｎ1）／ｎ3＜１／ｔ・・・・・・（１ａ） １／８≦ｐ（１／ｒ）（ｎ 2 −ｎ 1 ）≦１／１．８ ・・・・・・・（２ａ） - 【請求項２】 請求項１に記載の液晶表示装置におい
て、以下の関係式（３ａ）を満足することを特徴とする
液晶表示装置。 ｒ−（ｒ2−ｐ2／４）1/2≦６０μｍ・・・・・・・・・・・・・（３ａ） - 【請求項３】 請求項１に記載の液晶表示装置におい
て、以下の関係式（４ａ）を満足することを特徴とする
液晶表示装置。 ｒ−（ｒ2−ｐ2／４）1/2≦０．４５ｐ・・・・・・・・・・・・（４ａ） - 【請求項４】 一対の透光性パネルの間に液晶層を設け
てなる液晶表示装置において、前記一対の透光性パネル
のうち照射光が入射する側の透光性パネルは２枚のガラ
ス基板を接合して構成され、これら２枚のガラス基板は
接合面に互いに一致する凹部が規則的に形成され、これ
ら凹部には高屈折率材料が充填されて両凸レンズとなっ
ており、更に前記ガラス基板の屈折率をｎ1、両凸レン
ズとなる高屈折率材料の屈折率をｎ2、前記２枚のガラ
ス基板のうちの一方のガラス基板に形成された凹部の曲
率半径をｒ1、前記２枚のガラス基板のうちの他方のガ
ラス基板に形成された凹部の曲率半径をｒ2、前記２枚
のガラス基板のうち液晶層側のガラス基板の厚みをｔと
するとき、これらは以下の関係式（１ｂ）を満足し、ま
た前記高屈折率材料が充填される凹部は稠密状に配列さ
れ、且つ隣接する凹部の中心間の最長距離をｐとすると
き、以下の関係式（２ｂ）を満足することを特徴とする
ことを特徴とする液晶表示装置。 ０．６／ｔ≦（１／ｒ1＋１／ｒ2）（ｎ2−ｎ1）／ｎ1＜１／ｔ・・（１ｂ） １／８≦ｐ（１／ｒ 1 ＋１／ｒ 2 ）（ｎ 2 −ｎ 1 ）≦１／１．８ ・・・（２ｂ） - 【請求項５】 請求項４に記載の液晶表示装置におい
て、以下の関係式（３ｂ）を満足することを特徴とする
液晶表示装置。 ｒ1−（ｒ1 2−ｐ2／４）1/2≦６０μｍ 且つｒ2−（ｒ2 2−ｐ2／４）1/2≦６０μｍ・・・・・・・・・・・・（３ｂ） - 【請求項６】 請求項４に記載の液晶表示装置におい
て、以下の関係式（４ｂ）を満足することを特徴とする
液晶表示装置。 ｒ1−（ｒ1 2−ｐ2／４）1/2≦０．４５ｐ 且つｒ2−（ｒ2 2−ｐ2／４）1/2≦０．４５ｐ・・・・・・・・・・・（４ｂ）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7193806A JP2980830B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7193806A JP2980830B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 液晶表示装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20265999A Division JP3595203B2 (ja) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | 液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0943587A JPH0943587A (ja) | 1997-02-14 |
| JP2980830B2 true JP2980830B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=16314086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7193806A Expired - Fee Related JP2980830B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2980830B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4049854B2 (ja) * | 1997-09-18 | 2008-02-20 | リコー光学株式会社 | 液晶プロジェクタ用の液晶デバイスおよび液晶デバイス用の対向基板 |
| JP4074389B2 (ja) * | 1998-10-06 | 2008-04-09 | セイコーエプソン株式会社 | 液晶装置および投写型表示装置 |
| WO2000033130A1 (fr) | 1998-11-30 | 2000-06-08 | Seiko Epson Corporation | Dispositif a cristaux liquides et systeme de projection l'utilisant |
| US7329611B2 (en) | 2002-04-11 | 2008-02-12 | Nec Corporation | Method for forming finely-structured parts, finely-structured parts formed thereby, and product using such finely-structured part |
| JP2006171051A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Sony Corp | レンズ設計方法、並びに光学装置および投射型の表示装置 |
| JP2007212609A (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Seiko Epson Corp | 液晶装置及びプロジェクタ |
| US8009251B2 (en) | 2006-06-13 | 2011-08-30 | Au Optronics Corporation | High brightness liquid crystal display |
| CN110361892A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-10-22 | 惠州市慧联智显工业***有限公司 | 一种高对比度液晶屏 |
-
1995
- 1995-07-28 JP JP7193806A patent/JP2980830B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0943587A (ja) | 1997-02-14 |
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