JPH0943588A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH0943588A
JPH0943588A JP7193905A JP19390595A JPH0943588A JP H0943588 A JPH0943588 A JP H0943588A JP 7193905 A JP7193905 A JP 7193905A JP 19390595 A JP19390595 A JP 19390595A JP H0943588 A JPH0943588 A JP H0943588A
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JP
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liquid crystal
curvature
shape
radius
crystal display
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JP7193905A
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English (en)
Inventor
Atsunori Matsuda
厚範 松田
Kenji Morio
健二 森尾
Kenichi Nakama
健一 仲間
Takashi Kishimoto
隆 岸本
Kenjiro Hamanaka
賢二郎 浜中
Daisuke Arai
大介 新井
Satoshi Taniguchi
敏 谷口
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 照射光の強度を上げないと液晶表示装置によ
るスクリーン上の輝度を上げることができず、強度を上
げると熱的悪影響が発生する。 【解決手段】 平板型マイクロレンズ8の一面側には完
全稠密に配列される多数の凹部9がエッチングにて形成
され、この凹部9には高屈折率材料が充填されて平凸レ
ンズ10となっている。また、凹部9の断面形状は底部
9aを平坦状にしている。即ち、底部9aの曲率半径を
側部9bの曲率半径よりも大きくなるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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14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10
2を介して壁等のスクリーンに映し出すようにしてい
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、約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15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103
a、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105a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】平板型マイクロレンズ106は図16に示
すようにガラス基板103aに形成した略半球状の凹部
107に高屈折率材料108を充填して構成される。
【0007】
【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、凹部107を均一な曲率半径にしてレンズの焦
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105に悪
影響を及ぼす。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明に係る液晶表示装置は、液晶層を保持する一対の
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
ス基板のうち少なくとも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するとと
もに、当該凹部に高屈折率材料を充填して凸レンズと
し、更に前記凹部の形状は底部の曲率半径が側部の曲率
半径よりも大きな例えば平坦状にした。このような構成
とすることで、画素開口部の1点に照射光が集光するこ
となく、ある程度の広がりをもった状態で照射光は画素
開口部を通過することになる。
【0009】ここで、前記凹部の配列としては、例えば
完全稠密に配列し、その輪郭形状は液晶層の画素開口部
の形状に合せて、平面視にて正方形、長方形、正六角
形、六角形または帯状とすることができる。更に凹部の
底部の平面視形状はについても凹部の輪郭形状に略相似
形となるようにすることが可能である。
【0010】尚、上記の如き形状の凹部を形成するに
は、湿式エッチングによる。具体的には、ガラス基板表
面に蒸着等の手段によってCr膜を形成し、このCr膜に
パターニング(穴開け)を施してマスクとし、次いでガ
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。そして、従来であれば、マスクの穴は小さく、こ
のためこの穴を出発点として等方性エッチングが行われ
るので、凹部の断面形状は略半円形となるが、本発明に
あっては、マスクの穴を広げ、ある程度広がった部分か
らエッチングを開始するので、底部の曲率半径が側部の
曲率半径よりも大きな凹部が形成できる。
【0011】
【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は液晶表示装置の一部を構成する
平板型マイクロレンズの平面図、図3は同平板型マイク
ロレンズの一部の拡大図、図4は図3のA−A線断面図
である。
【0012】プロジェクタテレビジョン(PTV)は液
晶表示装置1を照射光源とコンデンサレンズ2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2及び投影レンズ3を介して壁等のスクリーンに映し
出すようにしている。
【0013】液晶表示装置1は一対の透光性パネル4,
5の間に液晶層6を設けている。液晶層6は照射光が透
過しない光不透過部6aと照射光が透過する画素開口部
6bが形成されている。光不透過部6aは配線、TFT
(薄膜トタンジスタ)、ブラックストライプ等から構成
される。
【0014】一方、透光性パネル4は2枚のガラス基板
7,8を接合して構成され、この2枚のガラス基板7,
8のうち一方のガラス基板7を平板型マイクロレンズと
している。
【0015】平板型マイクロレンズ7の一面側には完全
稠密に配列される多数の凹部9がエッチングにて形成さ
れ、この凹部9には図4に示すように高屈折率材料が充
填されて平凸レンズ10となっている。
【0016】凹部9の輪郭形状は液晶層6の画素開口部
6bの形状に合せて形成され、この実施例では平面視で
正六角形をなすように形成している。尚、凹部9の輪郭
形状はエッチングの際にガラス基板7の表面を覆うレジ
ストマスクの開口の配列と形状によって決定される。
【0017】また、凹部9の断面形状は底部9aを平坦
状にしている。即ち、底部9aの曲率半径を側部9bの
曲率半径よりも大きくなるようにしている。尚、底部9
aについては曲面とせずに平面としてもよく、また底部
9aの平面視形状は凹部9の輪郭形状と相似形の正六角
形をなすようにしているが、円形でもよい。
【0018】以上において、平凸レンズ10に入射した
照射光は、液晶層で1点に集光することなく、ある程度
絞られた状態で画素開口部6bを透過し、コンデンサレ
ンズ2及び投影レンズ3を介して壁等のスクリーンに投
影される。
【0019】ここで、図2〜図4で示した実施例の具体
的な寸法の一例を以下に示す。 ・配列ピッチ:X方向100μm、Y方向86.6μm ・平坦部:一辺が10μmの正六角形(円形の場合には
φ11.5μm) ・断面円弧部:曲率半径60μm ・凹部深さ:30.1μm ・ガラス屈折率:1.52 ・樹脂屈折率:1.66 ・液晶面での集光スポット径:平行光を入射させたとき
約φ25μm ・ガラス基板の厚み:650μm ・レンズ配列数:640×480 ・レンズ有効領域面積:約64×55.4mm ・レンズ基板寸法:67×58mm 厚み:1.1mm ・液晶開口部形状:一辺60μmの正方形
【0020】図5は平板型マイクロレンズの別実施例を
示す平面図、図6は図5に示した平板型マイクロレンズ
の一部の拡大図、図7は図6のB−B線断面図であり、
この実施例にあっては、凹部9は完全稠密に配列され、
その輪郭形状は平面視で長方形となっており、平坦状底
部9aの平面視形状も略長方形となっており、底部9a
の曲率半径は側部9bの曲率半径よりも大きくなってい
る。尚、底部9aについては曲面とせずに平面としても
よく、また平面視円形でもよいのは前記と同様である。
【0021】次に、図5〜図7で示した実施例の具体的
な寸法の一例を以下に示す。尚、輪郭形状は平面視で正
方形となるものとした。 ・配列ピッチ:X方向、Y方向とも81.7μm ・平坦部:一辺が8.1μmの正方形(円形の場合には
φ11.5μm) ・断面円弧部:曲率半径60μm ・凹部深さ:30.1μm ・ガラス屈折率:1.52 ・樹脂屈折率:1.66 ・液晶面での集光スポット径:平行光を入射させたとき
約φ25μm ・ガラス基板の厚み:650μm ・レンズ配列数:800×600 ・レンズ有効領域面積:約65.4×49.0mm ・レンズ基板寸法:68×52mm 厚み:0.7mm ・液晶開口部形状:一辺50μmの正方形
【0022】図8は平板型マイクロレンズの別実施例を
示す平面図、図9は図8に示した平板型マイクロレンズ
の一部の拡大断面図、図10は図9のC−C線断面図で
あり、この実施例にあっては、凹部9は稠密に配列され
ず、凹部間に若干のスペースがあり、その輪郭形状は平
面視で楕円形となっており、平坦状底部9aの平面視形
状も楕円形となっており、底部9aの曲率半径は側部9
bの曲率半径よりも大きくなっている。
【0023】図11は平板型マイクロレンズの更なる別
実施例を示す平面図、図12は図11に示した平板型マ
イクロレンズの一部の拡大断面図、図13は図12のD
−D線断面図であり、この実施例にあっては、凹部9は
帯状に形成され、底部9aは側部9bより曲率半径が大
きくなっている。
【0024】尚、以上は実施の一例を示したものであ
り、透光性パネル4を構成する2枚のガラス基板7,8
の両方とも平板型マイクロレンズとし、これら平板型マ
イクロレンズのレンズを1対1に対応させて接合するこ
とで、両凸レンズとしてもよく、更に透光性パネル5側
に平板型マイクロレンズを配置してもよい。
【0025】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。
【0026】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明に係る液
晶表示装置は、液晶層を保持する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少
なくとも一方のガラス基板を平板型マイクロレンズとし
た際に、当該平板型マイクロレンズのレンズ部となる凹
部の形状を、底部の曲率半径が側部の曲率半径よりも大
きな、例えば平坦状にしたので、この平板型マイクロレ
ンズのレンズ部にて絞られた照射光は液晶層の画素開口
部の1点で集光することなく、ある程度の広がりをもっ
た状態で画素開口部を通過することになる。したがっ
て、照射光によって画素開口部が高温になることがな
く、液晶の寿命が延びる。
【0027】特に、凹部の配列として、完全稠密に配列
し、その輪郭形状を液晶層の画素開口部の形状に合せて
正方形、長方形、正六角形、六角形または帯状とするこ
とで、画素開口部でけられる照射光の割合が少なくな
る。更に、凹部の底部の平面視形状はについても凹部の
輪郭形状に略相似形となるようにすることで、効率よく
画素開口部を透過させることができる。
【図面の簡単な説明】
【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
【図2】本発明に係る液晶表示装置の一部を構成する平
板型マイクロレンズの平面図
【図3】同平板型マイクロレンズの一部の拡大図
【図4】図3のA−A線断面図
【図5】平板型マイクロレンズの別実施例を示す平面図
【図6】図5に示した平板型マイクロレンズの一部の拡
大図
【図7】図6のB−B線断面図
【図8】平板型マイクロレンズの別実施例を示す平面図
【図9】図8に示した平板型マイクロレンズの一部の拡
大断面図
【図10】図9のC−C線断面図
【図11】平板型マイクロレンズの別実施例を示す平面
【図12】図11に示した平板型マイクロレンズの一部
の拡大断面図
【図13】図12のD−D線断面図
【図14】従来のプロジェクタテレビジョンの概念図
【図15】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
【図16】従来の平板型マイクロレンズの一部の拡大断
面図
【符号の説明】
1…液晶表示装置、4,5…透光性パネル、6…液晶
層、6a…光不透過部、6b…画素開口部、7,8…ガ
ラス基板、9…凹部、9a…凹部の底部、9b…凹部の
側部、10…凸レンズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 浜中 賢二郎 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 新井 大介 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 谷口 敏 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

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の透光性パネルの間に液晶層を設
    け、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少なくとも一方のガラス基
    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
    に形成するとともに、当該凹部に高屈折率材料を充填し
    て凸レンズとした液晶表示装置において、前記凹部の形
    状は底部の曲率半径が側部の曲率半径よりも大きくなっ
    ていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の液晶表示装置におい
    て、前記凹部の底部形状は平坦状をなすことを特徴とす
    る液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の液晶表
    示装置において、前記凹部は完全稠密に配列され、その
    輪郭形状は液晶層の画素開口部の形状に合せて、平面視
    にて正方形、長方形、正六角形、六角形または帯状とし
    たことを特徴とする液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の液晶表示装置におい
    て、前記凹部の底部の平面視形状は、凹部の輪郭形状に
    略相似形となるようにしたことを特徴とする液晶表示装
    置。
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