JP2001066584A - 表示装置 - Google Patents

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JP2001066584A
JP2001066584A JP23871599A JP23871599A JP2001066584A JP 2001066584 A JP2001066584 A JP 2001066584A JP 23871599 A JP23871599 A JP 23871599A JP 23871599 A JP23871599 A JP 23871599A JP 2001066584 A JP2001066584 A JP 2001066584A
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incident light
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Toru Sasaya
亨 笹谷
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】マイクロレンズアレイによる入射光の利用効率
を保ちつつ、品質の高い画像表示を可能とする表示装置
を提供する。 【解決手段】表示装置は、大きくは入射光側透明基板1
0、表示電極側透明基板20及びこれら基板間に注入さ
れる液晶によって形成される液晶層LCを有して構成さ
れている。入射光側透明基板10の入射光面側には、中
央部がそれら基板と平行な面30aに、周辺部が凸形状
の曲率面30bに形成された複数のマイクロレンズ30
からなるマイクロレンズアレイが設けられている。マイ
クロレンズ30の平行面30aは、当該表示装置の表示
領域である画素表示電極21の各々に対応している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロレンズアレ
イを備えた表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、マイクロレンズアレイを備えた表
示装置として、例えば液晶プロジェクタに使用される液
晶表示装置が知られている。このような表示装置の断面
構造の一例を図6に示す。
【0003】同図6に示すように、この液晶表示装置
は、大きくは入射光側透明基板10、表示電極側透明基
板20及びこれら基板間に注入される液晶によって形成
される液晶層LCを有して構成されている。
【0004】前記入射光側透明基板10の入射光面側に
は、その断面が半円形を成し凸形状の曲面を有する複数
のマイクロレンズ50からなるマイクロレンズアレイが
設けられている。また、同基板10の入射光面と反対側
の面には、ブラックマトリクス11、ITO(Indium T
in Oxide)等にて形成されている対向電極12、及び配
向膜13が設けられている。
【0005】一方、前記表示電極側透明基板20の液晶
層LC側面には、薄膜トランジスタ(TFT;Thin Fil
m Transistor)等の駆動素子や配線(いずれも図示略)
等が形成されている非表示領域22、及びこの非表示領
域22を介して1画素毎にマトリクス状に区画されてい
るITO等からなる画素表示電極21が設けられてい
る。さらに、その上面には配向膜23等が設けられてい
る。
【0006】そして、これら両基板10,20がスペー
サ(図示略)にて所定間隔に保持され、その端部が接着
(シール)された状態で液晶が注入され、その注入口が
封止されて液晶表示装置が構成されている。
【0007】このように構成された液晶表示装置に、光
源から光が、例えばコンデンサレンズにて平行入射光と
して上記マイクロレンズ50に入射されると、同図6に
示すように、その平行入射光はマイクロレンズ50の集
光作用により集光され、上記ブラックマトリクス11に
よって遮光されることなく各画素表示電極21に導かれ
ようになる。その結果、入射光の利用効率が向上して、
明度の高い表示画面が得られるようになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
液晶表示装置にあっては、マイクロレンズ50を使用す
ることによって、画素表示電極21への入射光量を増加
することはできるものの、それら入射光は、同マイクロ
レンズ50により屈折され、その中心部を除いては全て
斜光されて液晶層LCを透過し、画素表示電極21に受
光されることともなる。
【0009】そして、このように入射光が斜光されて液
晶層LCを透過し、画素表示電極21に受光される場合
には、その視野角特性に起因するコントラストの低下や
視認性の悪化等、表示品質の低下を招くようになる。
【0010】なお、上記液晶表示装置に限らず、マイク
ロレンズアレイを備えて入射光の利用効率向上を図るよ
うにした表示装置にあっては、こうした実情も概ね共通
したものとなっている。
【0011】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、マイクロレンズアレイ
による入射光の利用効率を保ちつつ、品質の高い画像表
示を可能とする表示装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の発明では、入射光をマイクロレ
ンズアレイにより集光して表示領域に受光せしめる表示
装置において、前記マイクロレンズアレイを構成する各
マイクロレンズは前記表示領域の受光面と平行な面を有
して形成されてなることをその要旨とする。
【0013】また、請求項2に記載の発明では、請求項
1記載の表示装置において、前記表示領域は非表示領域
を介して1画素毎にマトリクス状に区画されてなるもの
であり、前記各マイクロレンズは、前記各表示領域に対
応してこれと平行な面を有してなり、前記各非表示領域
に対応して前記入射光を各対応する表示領域に集光する
曲率面を有してなることをその要旨とする。
【0014】また、請求項3に記載の発明では、表示領
域が非表示領域を介して1画素毎にマトリクス状に区画
されてなる表示装置において、前記各表示領域に対応し
て入射光を直進せしめ、前記各非表示領域に対応して各
隣接する表示領域側に入射光を屈折せしめるマイクロレ
ンズのアレイを備えることをその要旨とする。
【0015】また、請求項4に記載の発明にかかる表示
装置では、画素表示電極が非表示領域を介してマトリク
ス状に区画形成された第1の基板と、透明対向電極を有
し、液晶層を介して前記第1の基板と対向配設される第
2の基板と、前記第2の基板の裏面に配設され、前記各
画素表示電極に対応しては同第2の基板と平行な面を有
し、前記各非表示領域に対応しては光源からの入射光を
各隣接する画素表示電極に集光する曲率面を有するマイ
クロレンズアレイと、を備えることをその要旨とする。
【0016】また、請求項5に記載の発明にかかる表示
装置では、画素表示電極が非表示領域を介してマトリク
ス状に区画形成された第1の基板と、透明対向電極を有
し、液晶層を介して前記第1の基板と対向配設される第
2の基板と、前記第1若しくは第2の基板に配設されて
前記非表示領域をマスクするブラックマトリクスと、前
記第2の基板の裏面に配設され、前記各画素表示電極に
対応しては同第2の基板と平行な面を有し、前記各非表
示領域に対応しては光源からの入射光を各隣接する画素
表示電極に集光する曲率面を有するマイクロレンズアレ
イと、を備えることをその要旨とする。
【0017】この発明にかかる表示装置によれば、マイ
クロレンズアレイが設けられる場合であっても、表示領
域(画素表示電極)に対応する入射光は基本的に直進光
として同表示領域(画素表示電極)に受光され、非表示
領域に対応する入射光のみがマイクロレンズアレイによ
り集光されて斜光として表示領域(画素表示電極)に受
光される。このため、マイクロレンズアレイによる入射
光の利用効率はそのまま確保され、上記直進光として表
示領域(画素表示電極)に受光される入射光が増加する
分だけ、コントラストや視認性も向上されるようにな
る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の表示装置を液晶プ
ロジェクタ用の液晶表示装置、例えば多結晶シリコン形
TFT方式アクティブマトリクス液晶表示装置に具体化
した一実施の形態を図1及び図2に基づき詳細に説明す
る。なお、図1において、先の図6に例示した従来の液
晶表示装置と同一の要素にはそれぞれ同一の符号を付し
て示している。
【0019】本実施の形態の表示装置にあっても、同図
1に示すように、大きくは入射光側透明基板(例えば、
ガラス基板)10、表示電極側透明基板(例えば、ガラ
ス基板)20及びこれら基板間に注入される液晶によっ
て形成される液晶層LCを有して構成される。
【0020】そして、本実施の形態にあって、前記表示
電極側透明基板20の液晶層LC側の表面には、各表示
画素に対応して、多結晶シリコン形TFT、ドレイン線
等の液晶駆動にかかる部品(いずれも図示略)を有して
構成され表示には直接寄与しない非表示領域22と、I
TO等にて形成され画素の表示に直接寄与する画素表示
電極21とが形成されている。さらに、その上面に配向
膜23等が設けられている。
【0021】一方、前記入射光側透明基板10の入射光
面側には、その入射光側頭部が当該表示装置の表示領域
である上記画素表示電極21と平行をなす平行面30a
として形成され、その周辺部が凸形状の曲率面30bと
して形成されている複数のマイクロレンズ30からなる
マイクロレンズアレイが設けられている。このマイクロ
レンズ30は、上記非表示領域22を介してマトリクス
状に形成されている各画素表示電極21に対応するかた
ちで形成されている。
【0022】また、同基板10の入射光面と反対側の面
には、ブラックマトリクス11、ITO等にて形成され
ている対向電極12、及び配向膜13が設けられてい
る。ここでブラックマトリクス11は、例えば金属クロ
ム、酸化クロム、樹脂ブラック等で形成され、平面的に
は上記表示電極側透明基板20の非表示領域22をマス
クするかたちで配設されている。
【0023】そして、これら両基板10,20がスペー
サ(図示略)にて所定間隔に保持され、その端部が接着
(シール)された状態で液晶が注入され、その注入口が
封止されて液晶表示装置からなる本実施の形態の表示装
置が構成されている。
【0024】このように構成された本実施の形態の表示
装置にあっては、光源からの光が例えばコンデンサレン
ズにて平行入射光として、上記マイクロレンズ30に入
射される場合、同図1に示すように、その平行入射光
は、上記マイクロレンズ30の周辺部(凸形状曲率面)
30bではその集光作用によりブラックマトリクス11
により遮光されることなく各画素表示電極21に導かれ
ようになる。また、上記マイクロレンズ30の平行面3
0aに入射した平行入射光は、そのまま平行光として直
進して上記各画素表示電極21に受光されるようにな
る。
【0025】すなわち、本実施の形態においては、入射
光側透明基板10にマイクロレンズ30を備える場合に
あっても、画素表示電極21と平行になるように形成さ
れた同マイクロレンズ30の平行面30aに入射した平
行入射光はそのまま直進光として同画素表示電極21に
受光され、マイクロレンズ30の周辺部(凸形状曲率
面)30bに入射した光のみがその集光作用により集光
されて斜光として画素表示電極21に受光されるように
なる。
【0026】その結果、入射光の利用効率は従来同様に
確保されて明度の高い表示画面が得られるとともに、上
記直進光として同画素表示電極21に受光される入射光
が増加する分だけ、コントラストや視認性も向上される
ようになる。
【0027】次に、上記マイクロレンズ30の製造方法
の一例を図2を参照して説明する。まず、図2(a)に
示すように、入射光側透明基板10上に、公知の技術を
用いてブラックマトリクス11を形成し、その後スパッ
タリング法等にて対向電極12を基板10の全面に形成
する。
【0028】次に、図2(b)に示すように、マイクロ
レンズ材料として、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂
等の樹脂、あるいはSOG(Spin on Glass)等の酸
化シリコンを形成し、所定の曲率を有した凸形状のマイ
クロレンズ30’に成形する。なお、上記マイクロレン
ズ材料としては、入射光側透明基板10の屈折率に近い
屈折率を有するものが望ましい。
【0029】続いて、図2(c)に示すように、マイク
ロレンズ30’の表面をCMP(Chemical Mechanical
Polishing)法等によって研磨し、画素表示電極21
(図1)に対応する部分を平坦化して上記平行面30a
とし、他の部分を上記曲率面30bとしてマイクロレン
ズ30を完成する。なお、同マイクロレンズ30の製造
に際しては、鋳型等を利用して直接図3(c)に示す形
状を得るようにしてもよい。
【0030】以上説明したように、本実施の形態の表示
装置によれば、以下のような効果を得ることができる。 (1)本実施の形態では、入射光側透明基板10にマイ
クロレンズ30を備える場合にあっても、画素表示電極
21と平行になるように形成された同マイクロレンズ3
0の平行面30aに入射した平行入射光は、そのまま直
進光として同画素表示電極21に受光される。また、マ
イクロレンズ30の周辺部(凸形状曲率面)30bに入
射した光のみがその集光作用により集光されて斜光とし
て画素表示電極21に受光されるようになる。その結
果、従来と同様に入射光の利用効率が確保されて明度の
高い表示画面が得られるとともに、コントラストや視認
性も向上されるようになる。
【0031】なお、上記実施の形態は以下のようにその
構成を変更して実施することもできる。 ・上記実施の形態においては、ブラックマトリクス11
を入射光側透明基板10に設ける例を示したがこれに限
られず、その他、例えば図3に示すように、表示電極側
透明基板20に設ける構成としてもよい。この場合にあ
っては、同ブラックマトリクス11は例えば平坦膜24
上に形成される。さらに、図4に示すように、ブラック
マトリクス11を設けない液晶表示装置にも本発明を適
用することはできる。
【0032】・マイクロレンズ30の入射光側透明基板
10上への配設形態は、図5に示すように、上記実施の
形態とは逆のかたちに形成して配設するものであっても
よい。
【0033】・上記実施の形態においては、液晶プロジ
ェクタ用に使用される多結晶シリコン形TFT方式アク
ティブマトリクス液晶表示装置に本発明を適用する場合
について示したが、本発明の適用はこれに限定されな
い。他に例えば、アモルファスシリコン形TFT方式ア
クティブマトリクス液晶表示装置、あるいは画素表示電
極をアルミニウム等の反射電極にした反射型液晶表示装
置、さらには液晶表示装置に限定されず、要は、表示画
素領域及び非表示画素領域を有する複数の表示画素から
構成される表示装置の入射光面側に、当該表示装置に入
射する平行入射光を前記表示画素領域に集光させるマイ
クロレンズが各表示画素に対応して設けられる表示装置
であればどのような表示装置についても本発明を適用す
ることはできる。
【0034】
【発明の効果】本発明の表示装置によれば、マイクロレ
ンズアレイが設けられる場合であっても、表示領域(画
素表示電極)に対応する入射光は基本的に直進光として
同表示領域(画素表示電極)に受光され、非表示領域に
対応する入射光のみがマイクロレンズアレイにより集光
されて斜光として表示領域(画素表示電極)に受光され
る。このため、マイクロレンズアレイによる入射光の利
用効率はそのまま確保され、上記直進光として表示領域
(画素表示電極)に受光される入射光が増加する分だ
け、コントラストや視認性も向上されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる表示装置の一実施の形態を示
す部分断面図。
【図2】同実施の形態に採用されるマイクロレンズアレ
イの製造方法を示す断面図。
【図3】この発明にかかる表示装置の他の実施形態を示
す部分断面図。
【図4】この発明にかかる表示装置の他の実施形態を示
す部分断面図。
【図5】この発明にかかる表示装置の他の実施形態を示
す部分断面図。
【図6】従来の表示装置を示す部分断面図。
【符号の説明】
10…入射光側透明基板(第2の基板)、11…ブラッ
クマトリクス、12…対向電極(ITO)、13…配向
膜、20…表示電極側透明基板(第1の基板)、21…
画素表示電極(表示領域)、22…非表示領域、23…
配向膜、30…マイクロレンズ、30a…マイクロレン
ズの平行面、30b…マイクロレンズの曲率面、LC…
液晶層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H091 FA29Z FA35Y FA41Z FB02 FD01 GA13 LA03 LA16 LA17 MA07 5C094 AA01 AA06 AA10 AA48 BA03 BA43 CA19 EA04 EA05 EB02 ED01 ED15 FA01 FA04 5G435 AA01 AA02 AA03 BB12 BB15 CC09 DD13 EE25 FF02 FF07 FF13 GG02 HH02 KK03 KK07

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入射光をマイクロレンズアレイにより集光
    して表示領域に受光せしめる表示装置において、 前記マイクロレンズアレイを構成する各マイクロレンズ
    は前記表示領域の受光面と平行な面を有して形成されて
    なることを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項2】前記表示領域は非表示領域を介して1画素
    毎にマトリクス状に区画されてなるものであり、前記各
    マイクロレンズは、前記各表示領域に対応してこれと平
    行な面を有してなり、前記各非表示領域に対応して前記
    入射光を各対応する表示領域に集光する曲率面を有して
    なる請求項1記載の表示装置。
  3. 【請求項3】表示領域が非表示領域を介して1画素毎に
    マトリクス状に区画されてなる表示装置において、 前記各表示領域に対応して入射光を直進せしめ、前記各
    非表示領域に対応して各隣接する表示領域側に入射光を
    屈折せしめるマイクロレンズのアレイを備えることを特
    徴とする表示装置。
  4. 【請求項4】画素表示電極が非表示領域を介してマトリ
    クス状に区画形成された第1の基板と、 透明対向電極を有し、液晶層を介して前記第1の基板と
    対向配設される第2の基板と、 前記第2の基板の裏面に配設され、前記各画素表示電極
    に対応しては同第2の基板と平行な面を有し、前記各非
    表示領域に対応しては光源からの入射光を各隣接する画
    素表示電極に集光する曲率面を有するマイクロレンズア
    レイと、 を備えることを特徴とする表示装置。
  5. 【請求項5】画素表示電極が非表示領域を介してマトリ
    クス状に区画形成された第1の基板と、 透明対向電極を有し、液晶層を介して前記第1の基板と
    対向配設される第2の基板と、 前記第1若しくは第2の基板に配設されて前記非表示領
    域をマスクするブラックマトリクスと、 前記第2の基板の裏面に配設され、前記各画素表示電極
    に対応しては同第2の基板と平行な面を有し、前記各非
    表示領域に対応しては光源からの入射光を各隣接する画
    素表示電極に集光する曲率面を有するマイクロレンズア
    レイと、 を備えることを特徴とする表示装置。
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