JPH05346578A - 液晶表示パネル - Google Patents

液晶表示パネル

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Publication number
JPH05346578A
JPH05346578A JP4155359A JP15535992A JPH05346578A JP H05346578 A JPH05346578 A JP H05346578A JP 4155359 A JP4155359 A JP 4155359A JP 15535992 A JP15535992 A JP 15535992A JP H05346578 A JPH05346578 A JP H05346578A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
display panel
crystal display
substrate
glass
Prior art date
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Pending
Application number
JP4155359A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenjiro Hamanaka
賢二郎 浜中
Takashi Kishimoto
隆 岸本
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.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority to JP4155359A priority Critical patent/JPH05346578A/ja
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  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶層の画素開口部に照明光をレンズで集光
透過させるタイプの液晶表示パネルにおいて、透過後の
光束の広がりを小さく抑えることができる改良構造を提
供する。 【構成】 液晶表示パネル5を構成する2枚のガラス基
板11、12のうち照明光入射側の基板11の両面(第
1面S1、第2面S2)に微小レンズ13、14を各画素
開口部16に対応させて配列形成するとともに、他方の
基板12の液晶層とは反対側の面(第4面S4)にも同
様に微小レンズ15を配列形成する。ここで、両基板1
1、12の厚みをt1、t2、屈折率をn1、n2、レンズ
13、14、15の焦点距離をf1、f2、f3とすると
き、f1〜f3を、f1=t1/n1、f2=t1/(2
1)、f3=t2/n2となるように作製する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、テレビ画面、コンピュ
ータ出力画面等を拡大表示するための液晶投影装置、い
わゆる液晶プロジェクタあるいは液晶プロジェクション
テレビに有用な液晶表示パネルに関する。
【0002】
【従来の技術】液晶プロジェクタ光学系の代表例を図4
に示す。メタルハライドランプ1から射出した光束を凹
面鏡2で反射させた後又は直接にコンデンサレンズ3で
コリメートし、リレーレンズ4を介して液晶表示パネル
5(以下LCDと略記する)を照明する。LCD5に
は、テレビ映像やパソコン画面等が表示されており、こ
の表示画面が投影レンズ6によってスクリーン7上に拡
大投影される。
【0003】リレーレンズ4は、LCD5を照明した光
を投影レンズ6の位置に絞り込むようにすることによ
り、投影レンズ6の口径が大きくなくても、光のケラレ
がそれほど大きくならないようになっている。実際のラ
ンプ1は点光源ではなく有限の大きさを持っているた
め、図中点線で示されるような光線は投影レンズ6上で
光軸から離れた位置に到達する。従って、投影レンズ6
の口径をこの分だけ大きくする必要がある。
【0004】例えば、照明光の平行度を±θ=±6°程
度とし、リレーレンズ4と投影レンズ6との間隔をL=
200mmとすると、 投影レンズ6上での光束の広が
りはおよそ、
【数1】 2Ltanθ=42mm (1) 程度となり、従って投影レンズ6の口径は42mm以上
必要となる。
【0005】一方、LCD5は、配線領域、画素毎のT
FT(薄膜トランジスタ)領域など、光を透過できない
部分いわゆるブラックマトリクスを持ち、一般に開口率
は全液晶パネル面積の30%ないし40%程度と低く、
これ以外の部分に入射する光は上記ブラックマトリクス
によりカットされて利用できないといった問題がある。
【0006】これを解決する一方法として、図5に示す
ように、LCDを構成する2枚のガラス基板11、12
のうち光の入射する側のガラス基板11に、各画素に対
向して微小レンズ13を設け、入射光を微小レンズ13
により画素開口部16に集光させることにより、LCD
を透過する光量を増加させる方法が従来から提案されて
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
素子構造ではLCD透過後の光束は、照明光の広がり角
±θに加え、微小レンズ13のNA(開口数)に相当す
る角度±αが足されて±(θ+α)だけ広がることにな
る。αは微小レンズ13の各レンズ径をd、ガラス基板
11の厚みをt、屈折率をnとすれば、
【数2】 α=tan-1[dn/2t] (2) と表され、例えば、d=140μm、n=1.53、t
=1.1mmとすれば、α=5.6°と、θとほぼ同程
度の大きさになる。従って、明るさを向上させるために
微小レンズ13を挿入する場合、投影レンズ6の口径を
【数3】 2ltan(θ+α)=82mm (3) と大きくする必要があり、装置の小型化が難しい、投影
レンズのコスト高になる等の問題が生じる。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述のような従来技術の
問題点を解決するため、本発明ではLCDを構成する2
枚のガラス基板の三面(第1面、第2面、第4面)にそ
れぞれ微小レンズのアレイを設け、かつ第1面と第4面
のレンズアレイをアフォーカル構成に配置した。
【0009】
【作用】本発明によれば、LCDガラス基板の片面のみ
に微小レンズのアレイを設ける場合に比べて、LCD透
過後の光束の広がりを小さく抑えることができ、投影レ
ンズの口径を従来より大幅に小さくすることができる。
【0010】
【実施例】以下本発明を図面に示した実施例に基づき詳
細に説明する。図1は本発明の一実施例を示すLCDの
拡大断面図であり、液晶プロジェクタにおけるLCD5
の配置は前述の図4と同様でよい。図1においてLCD
5は、2枚の透明ガラス基板11、12間に液晶層15
を挟み周辺を封止して構成され、両ガラス基板11、1
2のうち照明光入射側の基板11の両面(第1面S1
第2面S2)に微小レンズ13、14が、各画素開口部
16に対応させて配列形成されているとともに、他方の
基板12の液晶層とは反対側の面(第4面S4)にも同
様の配列で微小レンズ15が形成されている。
【0011】上記の微小レンズ13、14、15は、例
えばソーダライムガラスからなる基板11の表面に、公
知のイオン交換法を用いて屈折率分布型レンズとして作
製できる。すなわち、基板ガラスの両面ないしは片面を
イオン透過防止の機能を有する金属膜等のマスク膜で被
覆し、このマスク膜にフォトリソグラフィにより所定の
レンズ配列パターンで開口を設け、この開口を通してガ
ラスの屈折率を高めるイオンをガラス中のアルカリイオ
ンとの交換で拡散させる方法で作製することができる。
この方法で得られるレンズは、屈折率が基板表面で最大
で、基板肉厚内に向け放射方向に次第に減少する屈折率
分布を有する。
【0012】ここで、両基板11、12の厚みをt1
2、屈折率をn1、n2、レンズ13、14、15の焦
点距離をf1、f2、f3とするとき、f1〜f3
【数4】f1=t1/n1 (4)
【数5】f2=t1/(2n1) (5)
【数6】f3=t2/n2 (6) となるように作製する。例えばt1=t2=1.1mm、
1=n2=1.53のときf1=f3=719μm、f2
=359μmとする。
【0013】このような形で基板の三面S1、S2、S4
にそれぞれ微小レンズのアレイを形成すると、第1面S
1のレンズ13に入射する平行光線は、第1面S1と第4
面S4の微小レンズとがアフォーカル配置となっている
ので、第4面S4のレンズ15を射出したあと平行に伝
搬する(図1中実線の光線)。また角度θだけ傾いた光
線も第2面S2のレンズ14で屈折し、主光線の方向が
曲げられて第4面レンズ15の瞳面全面に入射し、この
レンズ15を通過後主光線が角度θだけ傾いた平行光線
として射出する(図中点線の光線)。
【0014】従って、LCD5から射出する光束の広が
り角は、従来図4の構成において±(θ+α)であった
ものが±θと大幅に小さくでき、従って投影レンズ6の
口径は、L、θと(1)式と同じにすると、
【数7】 2Ltanθ=42mm (7) と大幅に小口径化できる。
【0015】また図1では省略したが、各面S1、S2
4にレンズ13、14、15のアレイを備えたガラス
基板11、12を用いてLCD5を実際に構成する場
合、図2に示すような具体的構造がその代表例として挙
げられる。図2で、ガラス基板11の液晶層と対向する
面にアルカリ溶出防止膜20がコーティングされ、その
上にブラックマトリクス21、カラーフィルタ22、レ
ベルコート材23、透明導電膜24が設けられる。
【0016】また他方のガラス基板12の液晶層と対向
する側の面にもアルカリ溶出防止膜20がコーティング
されたあと、配線部28、TFT部26、画素電極27
が設けられ、これと前記ガラス基板11との間に液晶を
封入してLCDとする。微小レンズ13、14、15の
各アレイが図のように三層構成のアフォーカル配置とな
る。
【0017】アルカリ溶出防止膜20は、例えばSiO
2を液相でディッピングしたあと焼成して膜とすること
によって得られ、透明導電膜24、画素電極27は例え
ばITO膜等が用いられる。
【0018】図3に本発明の他の実施例を示す。本例で
は、ガラス基板11、12に無アルカリガラス(例えば
コーニング社製#7059ガラス、石英ガラス等)を用
い、このガラス基板の表面に、透明樹脂材料からなる微
小な凸レンズ13、14、15の各アレイを、Niスタ
ンパを用いて型成形すると同時にガラス表面に接着させ
ることにより形成している。そして、第2面レンズ14
の樹脂材料中に赤、緑、青といった色に対応する色素顔
料を含有させることにより、レンズ機能と共に色フィル
タとしての機能を持たせている。凸レンズ効果は、上記
レンズ14の樹脂材料の屈折率をレベルコート材23の
屈折率より高くすることによって得られる。
【0019】以上に述べた実施例では、両ガラス基板1
1、12として単板ガラスを用いたが、一方あるいは両
方の基板を複数枚のガラス板の貼り合わせて構成しても
よい。すなわち、片面側に微小レンズアレイを形成した
2枚のガラス板を、レンズ面を外側にして貼り合わせる
ことにより第1の基板11を構成することができる。ま
た第2の基板12は、上記の片面レンズアレイ形成ガラ
ス板とレンズを形成していないガラス板とを貼り合わせ
て構成することができる。
【0020】
【発明の効果】従来は、LCDの光利用効率を上げるた
めに微小レンズのアレイをLCD直前に配置すると、投
影レンズ上での光束の広がりが大きくなり、従って投影
レンズの口径を大きくする必要があり、また図6で述べ
たような改良構造によっても、光軸と傾いた光線が第2
面レンズ14に正しく入射しないため明るさが低下する
という問題があったが、本発明によれば、LCDの光利
用効率を大きく保ちつつ、投影レンズの口径を小さくで
き、装置の小型化と低コスト化に極めて有効である。
【0021】また本発明のように微小レンズアレイを三
層構造にすると、TFTを成膜する面にレンズアレイを
設ける必要がないため、ガラス基板の高い平坦性が確保
でき、TFTの安定動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図
【図2】本発明の他の実施例を示す断面図
【図3】本発明の別の実施例を示す断面図
【図4】液晶プロジェクタの概略断面図
【図5】従来のレンズ付き液晶表示パネルの第1例を示
す断面図
【図6】従来のレンズ付き液晶表示パネルの第2例を示
す断面図
【符号の説明】
1 光源ランプ 2 凹面鏡 3 コンデンサレンズ 4 リレーレンズ 5 液晶表示パネル(LCD) 6 投影レンズ 11 ガラス基板 12 ガラス基板 13 第1面微小レンズ 14 第2面微小レンズ 15 第4面微小レンズ 16 液晶開口部 20 アルカリ溶出防止膜 21 ブラックマトリクス 22 カラーフィルタ 23 レベルコート層 24 透明導電膜 25 液晶層 26 TFT(画素トランジスタ) 27 画素透明電極 28 配線部 100 利用できる光線 101 利用できない光線 S1 第1面 S2 第2面 S3 第3面 S4 第4面

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対のガラス基板と、これら基板間に設
    けられた液晶層とを有する液晶表示パネルにおいて、前
    記基板の各面を照明光の照射側からそれぞれ第1、2、
    3、4面と表すとき、第1面、第2面及び第4面の計三
    面に、正のパワーを持つ微小レンズがその軸線を共通と
    して多数二次元的に配列形成されており、かつ第1面の
    微小レンズと第3面の微小レンズとは略アフォーカルに
    構成、配置されていることを特徴とする液晶表示パネ
    ル。
  2. 【請求項2】 前記基板の第2面に、透明導電膜、多数
    個の光透過開口部を備えた遮光コーティング層、及び各
    画素に対応した複数色のカラーフィルタ、のうち1種以
    上を備えるとともに、前記第3面にTFTを備えた請求
    項1に記載の液晶表示パネル。
  3. 【請求項3】 前記第1面と第3面との距離をt1、前
    記第3面と第4面との距離をt2、第1の基板の屈折率
    をn1、第2の基板の屈折率をn2、基板の第1面、第2
    面、及び第3面の前記微小レンズの焦点距離をそれぞれ
    1、f2、f3とするとき、概略f1=t1/n1、f2
    1/(2n1)、f3=t2/n2なる関係が満たされて
    いる請求項1又は2に記載の液晶表示パネル。
  4. 【請求項4】 前記1対のガラス基板のうち少なくとも
    一方は、微小レンズのアレイを形成したガラス板と、同
    様にレンズアレイを形成したまたは無形成のガラス板と
    を貼り合わせて構成されている請求項1、2、3のいず
    れかに記載の液晶表示パネル。
  5. 【請求項5】 前記各面の微小レンズアレイのうち少な
    くとも1つの面のレンズアレイは、ガラス板表面に接着
    された透明樹脂材料からなる微小凸レンズのアレイで構
    成されている請求項1、2、3、4のいずれかに記載の
    液晶表示パネル。
  6. 【請求項6】 前記ガラス基板の少なくとも1つの面
    に、ガラス中のアルカリ分の溶出を防止する保護被膜を
    設けた請求項1、2、3、4、5のいずれかに記載の液
    晶表示パネル。
  7. 【請求項7】 前記ガラス基板の少なくとも1つの面
    に、透明導電膜をコーティングした請求項1、2、3、
    4、5、6のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  8. 【請求項8】 前記ガラス基板の少なくとも一つの面
    に、ブラックマトリクスを設けた請求項1、2、3、
    4、5、6、7のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  9. 【請求項9】 前記ガラス基板の少なくとも1つの面
    に、各画素に対応した複数色のカラーフィルタを設けた
    請求項1、2、3、4、5、6、7、8のいずれかに記
    載の液晶表示パネル。
JP4155359A 1992-06-15 1992-06-15 液晶表示パネル Pending JPH05346578A (ja)

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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5500692A (en) * 1992-12-28 1996-03-19 Sony Corporation Image projecting apparatus for producing an image for display on a projection screen
US5555476A (en) * 1993-08-30 1996-09-10 Toray Industries, Inc. Microlens array sheet for a liquid crystal display, method for attaching the same and liquid crystal display equipped with the same
US5731857A (en) * 1995-11-02 1998-03-24 U.S. Philips Corporation Picture display device with microlens array and beam refracting element array on each side or opposite reflector
US5900982A (en) * 1987-12-31 1999-05-04 Projectavision, Inc. High efficiency light valve projection system
US5990992A (en) * 1997-03-18 1999-11-23 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Image display device with plural planar microlens arrays
JP2008003466A (ja) * 2006-06-26 2008-01-10 Mitsutoyo Corp レンズ光学系及び光電式エンコーダ
JP2011022311A (ja) * 2009-07-15 2011-02-03 Panasonic Corp 液晶パネル及びそれを用いた投写型表示装置
JP2014157282A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Seiko Epson Corp 照明装置、及びプロジェクター
JP2014164175A (ja) * 2013-02-26 2014-09-08 Seiko Epson Corp 照明装置、及びプロジェクター
JP2016075797A (ja) * 2014-10-07 2016-05-12 セイコーエプソン株式会社 液晶装置、及び投写型表示装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5900982A (en) * 1987-12-31 1999-05-04 Projectavision, Inc. High efficiency light valve projection system
US5500692A (en) * 1992-12-28 1996-03-19 Sony Corporation Image projecting apparatus for producing an image for display on a projection screen
US5555476A (en) * 1993-08-30 1996-09-10 Toray Industries, Inc. Microlens array sheet for a liquid crystal display, method for attaching the same and liquid crystal display equipped with the same
US5731857A (en) * 1995-11-02 1998-03-24 U.S. Philips Corporation Picture display device with microlens array and beam refracting element array on each side or opposite reflector
US5990992A (en) * 1997-03-18 1999-11-23 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Image display device with plural planar microlens arrays
JP2008003466A (ja) * 2006-06-26 2008-01-10 Mitsutoyo Corp レンズ光学系及び光電式エンコーダ
JP2011022311A (ja) * 2009-07-15 2011-02-03 Panasonic Corp 液晶パネル及びそれを用いた投写型表示装置
JP2014157282A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Seiko Epson Corp 照明装置、及びプロジェクター
JP2014164175A (ja) * 2013-02-26 2014-09-08 Seiko Epson Corp 照明装置、及びプロジェクター
JP2016075797A (ja) * 2014-10-07 2016-05-12 セイコーエプソン株式会社 液晶装置、及び投写型表示装置

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