JP2001142059A

JP2001142059A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2001142059A
Application number: JP2000253238A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Aoyama; 茂青山; Hiroshi Fukui; 浩福井
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2001-05-25
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JP3553475B2

Abstract

(57)【要約】【課題】マイクロレンズアレイ形成面を液晶パネル側
に向けて実装可能な構成とし、液晶パネルの画素へ効率
よく光を集光させることができ、また、液晶パネルへの
マイクロレンズアレイの接着強度を高くする。【解決手段】マイクロレンズアレイ２を液晶パネル１
にスペーサ部材６１を介して配置するので、液晶パネル
１のガラス基板の平坦面とマイクロレンズアレイ２の平
坦面とを接着固定することができ、接着強度が高くな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示パネルによる
投影画面の高輝度化を目的として、該パネルにマイクロ
レンズアレイを装荷してなる画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示パネルの高輝度化を目的にマイ
クロレンズアレイを該液晶表示パネルに装荷した従来の
画像表示装置について、図１を参照して説明する。液晶
表示パネル（以下、液晶パネルという）１は、ＴＦＴ
（薄膜トランジスタ）１１が形成されたＴＦＴ透明基板
３と、これに対向する透明基板４と、液晶５とから構成
されている。そして、この液晶パネル１にマイクロレン
ズアレイ２が装荷されている。ＴＦＴ透明基板３には、
電極６が複数個、整列して配置されている。この電極６
は光が透過し得るように透明になっていて、以下では、
この電極６のことを液晶パネル１の開口ともいう。この
開口は画素の形状に対応して略長方形状となっている。

【０００３】液晶パネル１の構成を、図２、図３、図４
に示す。ＴＦＴ透明基板３の上には、透明電極６、ゲー
ト２４、絶縁膜２７、ＴＦＴ１１、ソース２２、ドレイ
ン２３が設けられている。また、液晶５を挟んで、対向
する透明基板４側には、絶縁膜２９、対向電極２０が設
けられている。図５は液晶パネル１の開口６及び配線７
を顕微鏡で見たときの図である。図６は液晶パネル１の
開口６を透過した光のパターン（白色部）を示す。図７
は液晶プロジェクタの光学系を示す。光源３１から出た
光は反射鏡３２で反射され、光軸Ｌ上のコンデンサレン
ズ３３により集光され、マイクロレンズアレイ２を装着
した液晶パネル１を透過した光は投影レンズ３７によっ
てスクリーン３８上に結像投影される。液晶パネル１の
前後には偏光板３５，３６が配置されている。

【０００４】次に、マイクロレンズアレイ２を液晶パネ
ル１に装荷しない場合と装荷した場合の画像表示につい
て、図８及び図９により説明する。装荷しない場合、図
８（ａ）に示すように、入射光は液晶パネル１の開口６
の部分のみを透過し、投影レンズ３７によってスクリー
ン３８上に、図９（ａ）に示すごとく、液晶パネル１の
略長方形状をした開口パターンの拡大投影像が形成され
る。一方、マイクロレンズアレイ２を液晶パネル１に装
荷した場合、図８（ｂ）に示すように、入射光はマイク
ロレンズアレイ２によって液晶パネル１の開口６位置に
集光され、集光スポットが形成され、液晶パネル１を透
過し、投影レンズ３７によってスクリーン３８上に、図
９（ｂ）に示すごとく、集光スポットが拡大投影され
る。マイクロレンズアレイ２のマイクロレンズの曲率は
等方性を持っているため、集光スポットの形状は円形と
なる。

【０００５】ところで、液晶パネルの高輝度、高効率化
を効果的に実現させるためには、この集光スポット形状
を液晶パネルの開口形状（開口の短辺長）以下にする必
要がある。このとき、開口形状は集光スポット形状と等
価になる。従って、スクリーン上に投影される開口パタ
ーン（集光スポットパターン）の形状は、マイクロレン
ズアレイを液晶パネルに装荷しない場合と比較して小さ
くなる。このため、画像に寄与しない領域が増加し、画
像の質が低下して、画像にザラツキが生じる。上記問題
点を解決する例としては、集光スポット形状を開口形状
以上にすることが考えられる。しかしながら、液晶パネ
ルの高効率化に対しては、集光スポットが開口にケラレ
るため効率が低下する。

【０００６】また、投影画面の高輝度化を目的に、液晶
パネルの光源側にマイクロレンズアレイが装荷されてあ
る。ここで、マイクロレンズアレイ２のピッチは液晶パ
ネル１のピッチと等しく設定されている。しかしなが
ら、マイクロレンズアレイ２のピッチと液晶パネル１の
ピッチとが等しい従来の構成においては、液晶プロジェ
クタの光軸Ｌから離れるにしたがって、マイクロレンズ
と液晶パネル１の開口６の位置がずれるため、画面の輝
度が低下するといった問題点があった。図１７に、この
画面輝度低下の原理を示す。コンデンサレンズ３３によ
って集光された光がマイクロレンズアレイ２に入射する
ため、液晶プロジェクタの光軸Ｌから離れる程マイクロ
レンズに入射する光は液晶プロジェクタの光軸Ｌに対し
て角度をもってくる。すなわち、各マイクロレンズの光
軸はコンデンサレンズ３３の焦点Ｆの方向を向くことに
なる。従って、各マイクロレンズの集光スポットはそれ
ぞれの光軸上に形成されるため、マイクロレンズによっ
て集光される光は液晶パネル１の開口６を通過しなくな
り、画面の輝度が低下するといった問題がある。

【０００７】また、図１に示したような画像表示装置に
おいては、マイクロレンズアレイ２は一般に２次元的な
曲率構造をもつものが用いられている。このようなマイ
クロレンズアレイ２を液晶パネル１に実装する場合、マ
イクロレンズアレイ２が形成された基板の裏面の平坦面
と液晶パネル１の透明基板４の平坦面とを接着固定する
方法がある。この方法によれば、互いに平坦面を合わせ
て接着しているため、接着用の樹脂を全面に充填でき、
接着強度が高いといった利点がある。一方、マイクロレ
ンズアレイ２を液晶パネル１に装荷する最大の目的は液
晶パネル１の高効率化にある。液晶パネル１の高効率化
の原理を図２０に示す。図２０の（ａ）はレンズ形成面
が開口面に近くない従来例を示し、（ｂ）は後述する本
発明の実施例で、レンズ形成面が開口面に近い場合を示
す。同図（ａ）の従来の場合、マイクロレンズアレイ２
の厚さが０．７μｍ、基板８の厚さが１．１ｍｍあり、
マイクロレンズアレイ２の１つのマイクロレンズ１０２
を通過した光は、液晶パネル１の開口６にとどくまでに
分散され、光の強度が弱められる。マイクロレンズアレ
イ２の形成面と液晶パネル１の開口面との光学距離はマ
イクロレンズアレイ２が構成された基板の厚みだけ離れ
た位置にあり、液晶パネル１の高効率化に対する効果は
望めない。

【０００８】また、上述したような液晶パネルにおい
て、ＴＦＴ透明基板３と対向基板４の位置合わせは、そ
れぞれの基板上の所定位置に形成されたアライメントマ
ークの相対位置ズレを画像処理を用いて検出し、このズ
レを修正することで行われている。このときの位置合わ
せ精度は数μｍ程度である。アライメントマークには、
画像としての認識特性を高めるために、光学的に不透明
で、かつパネル作製プロセスラインで作製が容易である
Ｃｒ等の無機材料が用いられている。この位置合わせの
概略手順を図３２に示しており、画像上において両者の
アライメントマークが重なり合うことで調整が終了す
る。

【０００９】図３３は２Ｐ法を用いて作製したマイクロ
レンズアレイ２のレプリカ構造を示す。マイクロレンズ
アレイ２と液晶パネル１との位置合わせ精度は、上述の
液晶パネル１のＴＦＴ透明基板３と対向基板４の位置合
わせ精度と同等レベル（数μｍ程度）が要求される。マ
イクロレンズアレイ２と液晶パネル１とを高精度に実装
する方法として、上述の画像処理を用いた液晶パネル１
の位置合わせ方法と同様の方法が考えられる。この方法
を用いたマイクロレンズの位置合わせ法として、図３４
に示すような以下のプロセスが考えられる。

【００１０】図３４（ａ）に示すように、まず、液晶パ
ネル１の場合と同様に、透明基板８上にＣｒ等を用いて
アライメントマーク７３を形成する。次に、図３４
（ｂ）に示すように、透明基板８上のアライメントマー
ク７３とスタンパ７１上のアライメントマークとの位置
合わせを行う。次に、透明基板８上に光硬化性樹脂を塗
布して、レンズパターンを硬化形成させる。次に、図３
４（ｃ）に示すように、液晶パネル１との位置合わせを
透明基板８上のアライメントマーク７３を用いて行う。

【００１１】しかしながら、図３４に示すような位置合
わせプロセスにおいては、次のような３つの問題点があ
る。マイクロレンズアレイ２と液晶パネル１との位置
合わせ精度を数μｍ程度にするためには、スタンパ７１
とガラス基板８との位置合わせ精度をサブミクロン程度
にする必要があり、実現性に欠ける。スタンパ７１材
は光学的に不透明で、かつＣｒと光反射強度が同程度で
あるＮｉが主流である。そのため、画像のコントラスト
がとれず、スタンパ７１とガラス基板８との位置合わせ
を行うのは非常に困難である。新たに、ガラス基板８
とスタンパ７１の位置合わせ工程が付加されるため液晶
パネル１のトータルコストが上がる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述したよう
な従来の問題点に着目してなされたもので、マイクロレ
ンズアレイ形成面を液晶パネル側に向けて実装可能な構
成とし、液晶パネルの画素へ効率よく光を集光させるこ
とができ、また、そのような構成にあって、液晶パネル
へのマイクロレンズアレイの接着強度を高くすることに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、光源と、画素群を有する液晶パネ
ルと、上記光源からの光を上記液晶パネルの各画素に集
光させるマイクロレンズアレイとを備えた画像表示装置
において、上記マイクロレンズアレイは、レンズ構成面
が上記液晶パネルに向けて配置され、上記マイクロレン
ズアレイの周辺部にはスペーサが形成され、該スペーサ
を介して上記マイクロレンズアレイを上記液晶パネルに
配置したものである。

【００１４】

【作用】上記の構成によれば、マイクロレンズアレイ形
成面が液晶パネル開口面に近いので、液晶パネルの画素
へ効率よく光を集光させることができる。また、スペー
サを介してマイクロレンズアレイを液晶パネルに配置す
るので、液晶パネルのガラス基板の平坦面とマイクロレ
ンズアレイの平坦面とを接着固定することができ、接着
強度が高くなる。

【００１５】

【実施例】本発明の第１実施例による、曲率の非対称性
を持つマイクロレンズアレイ２０２を液晶パネル１に装
荷した光学系を図１０に示す。本実施例は、請求項１，
２の発明に対応するものである。同図（ｂ）は同図
（ａ）のＡ−Ａ線断面、（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線
断面を示す。図示のように、マイクロレンズアレイ２０
２は、Ａ−Ａ線断面でのレンズ曲率と、Ｂ−Ｂ線断面で
のレンズ曲率とが異なった構成とされている。マイクロ
レンズアレイ２の設計例を図１１を参照して説明する。
いま、コンデンサレンズ３３とマイクロレンズの合成焦
点距離ｌ´を求める。コンデンサレンズ３３の焦点距離
をＦｃ、マイクロレンズの焦点距離をｆ、コンデンサレ
ンズ３３とマイクロレンズとの主平面間隔をｌとする
と、コンデンサレンズ３３とマイクロレンズの合成焦点
距離ｌ´は以下の計算式で求められる。

【００１６】

【数１】

【００１７】以上から、コンデンサレンズ３３とマイク
ロレンズの合成焦点距離ｌ´は近似的にマイクロレンズ
の焦点距離ｆと等しいものとして取扱えばよいことがわ
かる。実際に用いられる例としては、Ｆｃ＝１６０ｍ
ｍ、ｌ＝１０ｍｍ、ｆ＝０、５ｍｍが上げられる。

【００１８】図１２はマイクロレンズによる光源の結像
径を示す。光源とマイクロレンズによって結像される光
源３１の像は、反射鏡３２とマイクロレンズを介してコ
リメート型に接続されている。光源３１径をＤ、光源３
１から反射鏡３２の主平面までの光軸Ｌにそった距離を
Ｆｒ、コンデンサレンズ３３とマイクロレンズの合成焦
点距離をｆ、また液晶パネルの開口径をａ×ｂ（ａ：短
辺、ｂ：長辺）、マイクロレンズの開口径をｃ×ｄとす
る。マイクロレンズの曲率が等方性を持つ場合の集光ス
ポット径Ｗは、Ｗ＝Ｄ×ｆ／Ｆｒとなる。

【００１９】ここで、まず、Ｗ＞ａの場合におけるマイ
クロレンズの焦点距離を、図１３、図１５、図１６を参
照しながら示す。ここで、ｌａはマイクロレンズの主平
面から液晶パネル１の開口６までの光学距離、ｆｘ，ｆ
ｙはそれぞれ２軸対称性を持つマイクロレンズに対し
て、座標軸を対応させたときのｘ方向，ｙ方向の焦点距
離を表す。ｙ方向の焦点位置でのｘ方向の集光スポット
径の増加量ΔＷｘは、ΔＷｘ＝ｄ／ｆｘ×（ｆｘ−ｆ
ｙ）となる。このとき、ｘ方向の集光スポット径を開口
６のｘ方向の長さｂと等しくするためには、ΔＷｘ＝ｂ
−Ｗとすればよい。従って、マイクロレンズの焦点距離
ｆｘは、ｆｘ＝ｄ／（ｄ−ｂ＋Ｗ）×ｆｙｆｙ＝ｌａとなる。

【００２０】次に、Ｗ＜ａの場合におけるマイクロレン
ズの焦点距離を、図１４、図１５、図１６を参照しなが
ら示す。ｙ方向の焦点距離ｆｙ´（≠ｌａ）のときの集
光スポット径の増加量ΔＷｙは、ΔＷｙ＝ｃ／ｆｙ´×
（ｆｙ´−ｌａ）となる。このとき、ｙ方向の集光スポ
ット径を開口６のｙ方向の長さａと等しくするために
は、ΔＷｙ＝ａ−Ｗとすればよい。従って、焦点距離ｆ
ｙ´は、ｆｙ´＝ｃ×ｌａ／（ｃ−ａ＋Ｗ）となる。ま
た、このとき、ｘ方向の集光スポット径を開口径のｘ方
向と等しくするためには、ΔＷｘ＝ｄ／ｆｘ´×（ｆｘ
´−ｆｙ´）、ΔＷｘ＝ｂ−ａの２式より、マイクロレ
ンズの焦点距離ｆｙ´は、ｆｙ´＝ｃ×ｌａ／（ｃ−ａ＋Ｗ）ｆｘ´＝ｄ／（ｄ＋ａ−ｂ）×ｆｙ´ となる。なお、本実施例は、液晶パネル１の画素形状と
マイクロレンズアレイ２の開口形状が等しいと仮定して
計算している。

【００２１】上記のような焦点距離のマイクロレンズを
用いたマイクロレンズアレイ２０２を、液晶パネル１に
装荷することにより、マイクロレンズアレイ２０２の集
光スポットの形状を液晶パネル１の開口形状とほぼ等し
くすることができるため、マイクロレンズアレイ２０２
を装荷した場合の、スクリーンに投影される液晶パネル
１の開口パターンを、マイクロレンズアレイ２０２を液
晶パネル１に装荷しない場合の開口パターンと同形状に
できる。これにより、画像に寄与しない領域が少なくな
り、画質の低下を抑えることができる。なお、マイクロ
レンズの開口は矩形、円形、楕円形等で、長辺、短辺方
向によって焦点距離が異なっていればよい。レンズの開
口自体が楕円状で、光スポットが楕円状のまま集光され
るものが考えられる。また、マイクロレンズアレイ２を
液晶パネル１に装荷する向きはどちらでもよい。

【００２２】次に、第２実施例について図１８を参照し
て説明する。この実施例は液晶パネル全面にわたりマイ
クロレンズの光軸と液晶開口の光軸を一致させたもので
ある。液晶パネル１の開口６位置、及びマイクロレンズ
アレイ５２の形成面からコンデンサレンズ３３の焦点Ｆ
までの光学距離をそれぞれＬ１，Ｌ２とする。また、液
晶パネル１のピッチ及びマイクロレンズアレイ５２のピ
ッチをそれぞれΛ１，Λ２とすると、 Λ２／Λ１＝Ｌ２／Ｌ１の関係を満足するように構成することにより、マイクロ
レンズの全ての集光スポットを有効に液晶パネル１の開
口６に透過させることができる。これにより、投影画面
全域にわたり高輝度化を実現することができる。なお、
レンズの開口、集光スポットはどのような形でもよく、
マイクロレンズアレイ５２を液晶パネル１に装荷する向
きはどちらでもよい。

【００２３】次に、本発明の第３の実施例を説明する。
液晶プロジェクタの結像光学系を図１９に示し、液晶パ
ネルの高効率化の原理を図２０に示す。同図（ｂ）に示
すように、この実施例では、マイクロレンズアレイ２の
レンズ形成面を開口面に近くしている。この図２０
（ｂ）の場合、従来の図２０（ａ）の構成に比べて、マ
イクロレンズ１０２を通過した光は分散されず、光の強
度が弱められることはない。従って、支持基板８上に形
成されているマイクロレンズアレイ２の位置する面が液
晶パネル１の開口面に近い方がより集光スポット径が小
さくなり、高効率化に対して有利であることが分かる。
それ故、図２１に示すように、マイクロレンズアレイ２
をそのレンズ構成面が液晶パネル１に向かうように配置
することにより、液晶パネル１の高効率化が図れる。な
お、レンズの開口、集光スポットはどんな形でもよい。

【００２４】ここで、前述した図１２を用いて、従来の
図２０（ａ）の構成の場合の集光スポット径について説
明する。光源径をＤ＝２ｍｍ、反射鏡の焦点距離をＦｒ
＝１３ｍｍ、液晶パネル１のガラス基板厚みをｄｐ＝
１．１ｍｍ、マイクロレンズアレイ２の基板厚みをｄｍ
＝１．１ｍｍとする。また、基板の屈折率をｎ＝１．５
とすると液晶パネル１の開口面での集光スポット径Ｗ
は、Ｗ＝Ｄ×（ｄｐ＋ｄｍ）／（Ｆｒ×ｎ）＝２２５μｍとなる。液晶パネル１の開口形状ａ×ｂ＝１２０×９４
μｍ^２とすると、集光スポット径Ｗ＝２２５μｍに対し
て開口径が大きいため、効率は改善されないことにな
る。液晶パネル１のガラス基板の厚みは近年薄型化の傾
向にあるが、研磨の困難さから生じる基板の平面度の低
下、また液晶パネル１の製造プロセスでのハンドリン
グ、搬送時での基板のたわみから生じる洗浄ムラ等によ
り、薄型基板の実現は困難である。マイクロレンズアレ
イ２の基板も同様に、平面度、洗浄の難易度、強度から
考えて、薄型基板化は困難である。以上から従来の構成
では、液晶パネルの高効率化は困難であることが分る。

【００２５】それに対して、本発明では、上記のように
マイクロレンズアレイ２をそのレンズ構成面が液晶パネ
ル１に向かうように実装可能な構造として、上記問題を
解決している。以下、この実装例として、スペーサ部材
を用いた場合のスペーサ部材の構成例を説明する。図２
２には、液晶パネル１とマイクロレンズアレイ２の間
に、スペーサ部材６１を設けた例を示す。このスペーサ
部材６１は、平板、枠構造を持ち、枠の内径がマイクロ
レンズアレイ２の形成されている領域よりも大きく、か
つ枠の外径が実装される液晶パネル１のガラス基板の外
径よりも小さい。このようにすることにより、液晶パネ
ル１のガラス基板の平坦面とマイクロレンズアレイ２の
平坦面を接着固定できるため、接着強度を高くできる。
図２３、図２４には、スペーサ部材６１がマイクロレン
ズアレイ２の基板８面に固定されているものを示す。

【００２６】図２５にはスペーサ部材６２の枠構造の少
なくとも１つの領域が切断された例を示す。この図では
液晶パネルを省略している。マイクロレンズアレイ２を
液晶パネル１に実装した構成において、液晶パネル１と
マイクロレンズアレイ２の形成面の間に空気層ができる
が、上記のように、スペーサ部材６２に部分的に隙間を
設けることにより、この空気層は大気圧と等しくなるた
め、外圧変化に伴うマイクロレンズアレイ２の基板のソ
リをなくすことができる。

【００２７】図２６には、スタンパを用いてスペーサ部
材６１を設けたマイクロレンズアレイ２の複製を作製す
る方法を示す。この作製法は、スペーサ部材６１を設け
たマイクロレンズアレイ２を原盤として（ａ）、上から
スタンパ７１材を堆積させ（ｂ）、スタンパ７１を作製
する（ｃ）。このスタンパ７１を上下逆転させ、上から
溶融樹脂７２を注入して、さらに支持基板８を載せる
（ｄ）。以上の方法でレプリカを作製する（ｅ）。こう
することにより、スペーサ部材６１が基板８上に一体に
形成されたマイクロレンズアレイ２を作製できるため、
実装時の位置合わせプロセスの省力化、部品点数の低減
によるローコスト化が図れる。

【００２８】図２７には、基板８の平面内にスペーサ部
材６１の枠を少なくとも２枚以上設けた例を示す。こう
することにより、２−Ｐ法を用いて複製を行う場合、基
板外への樹脂のはみだしを効果的に防ぐことができる。
すなわち、溶融樹脂の充填法を示す図２８（ａ）のよう
に、マイクロレンズ面を上に向けてスタンパ７１と支持
基板８の間に溶融樹脂７２を充填した場合、溶融樹脂７
２がはみだす可能性があるが、図２８（ｂ）のように、
マイクロレンズ面を下に向けて溶融樹脂７２を充填した
場合、溝が２つ以上あるので、溶融樹脂７２のはみだし
を防止することができる。

【００２９】次に、上記のようなスペーサ部材を用いて
の実装プロセスを説明する。上述した図２４などに示さ
れるように、液晶パネル１のガラス基板の平坦面とマイ
クロレンズアレイ２の基板８の平坦面が、スペーサ部材
６１を介してスペーサ部材６１の厚み分だけ離れて接着
された構成において、両者間に形成される隙間に硬化性
樹脂を充填する。こうすることにより、互いに平坦面を
接着できるため、接着強度を高くできる。このとき、ス
ペーサ部材６１が硬化性樹脂のレンズ形成面への浸透を
防ぎ、歩留まりよく実装可能となる。

【００３０】図２９に示す実装構成においては、実装の
仮固定として光硬化性樹脂７４、本固定として、光硬化
性樹脂７４の上面を覆うようにエポキシ系硬化性樹脂７
５を用いて、液晶パネル１とマイクロレンズアレイ２を
接着する。光硬化性樹脂７４は硬化時間は短いが、接着
強度は他の硬化性樹脂と比較して相対的に弱い。一方、
エポキシ系硬化性樹脂７５は硬化時間は長いが、接着強
度は強い。そこで、光硬化性樹脂７４を仮固定に、エポ
キシ系硬化性樹脂７５を本固定に用いることにより、両
者の長所を積極的に用いることができるため、硬化時間
が短く、かつ強度的にも安定した接着実装が実現でき
る。

【００３１】次に、図３０及び図３１を用いて、液晶パ
ネル１とマイクロレンズアレイ２の間に充填材を充填し
た場合の作用を説明する。液晶パネル１とマイクロレン
ズアレイ２の間に、マイクロレンズアレイ２を形成して
いる材料の屈折率よりも小さい屈折率を持つ材料７４を
充填する。この場合、液晶パネル１とマイクロレンズア
レイ２の間に、スペーサ部材６１があっても（図３１の
場合）、なくても（図３０の場合）よい。このようにス
ペーサ部材６１は必ずしも必要なものではなく、上記の
ように充填材を充填すると、実装時の接着用樹脂として
機能するため、接着材として散布する方が周囲に塗付す
る場合よりも容易であり、かつ強度も強い。また、樹脂
で充填することにより、気圧差によるレンズ、液晶基板
のソリを防止できる。屈折率の低い材料７４を充填する
わけは、レンズ形状が凸の場合、周囲の屈折率がレンズ
屈折率よりも小さくなければ、集光機能を持たないから
である。

【００３２】本発明の第４実施例を説明する。図３５は
マイクロレンズアレイ２の構成を示す。光の進行方向を
変化させる機能を持つ光路変換素子８０が、原盤作製時
にガラス基板８上の、液晶パネル１のアライメントマー
クに対応した位置に形成されている。光路変換素子８０
は、図３６に示すように、上述したマイクロレンズアレ
イ２の作製と同様に、半導体作製プロセスを用いて作製
する。従って、光路変換素子８０とマイクロレンズアレ
イ２との相対位置はサブミクロン以下の精度を持つ程、
正確なものとなる。

【００３３】図３７、図３８には位置合わせプロセス原
理を示す。マイクロレンズアレイ２の上方には光量を測
定するカメラ９０が設けられている。光路変換素子８０
に照明された光はその進行方向が変化する。これによっ
て、カメラ９０に取り込まれる光量は光路変換素子８０
とその周囲とでは異なり、画像としてのコントラストが
得られることになるので、この光路変換素子８０の画像
と液晶パネル１のアライメントマークの画像との位置合
わせを容易に行えるようになる。

【００３４】このように光路変換素子８０を設けること
により、光路変換素子８０（アライメントマーク）とマ
イクロレンズアレイ２との位置合わせ精度をサブミクロ
ン以下で実現できるため、液晶パネル１とマイクロレン
ズアレイ２との位置合わせ精度を結果として低下させる
ことなく実装できる。また、光路変換素子８０（アライ
メントマーク）とマイクロレンズアレイ２とを同時に作
製するため、位置合わせプロセスが簡略化され、液晶パ
ネル１のローコスト化、歩留まり向上が可能となる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
液晶パネルの画素へ効率よく光を集光させることがで
き、液晶パネルの高効率化を図ることができる。また、
液晶パネルのガラス基板の平坦面とマイクロレンズアレ
イの平坦面を接着固定できるため、接着強度を高くでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の液晶パネル及びマイクロレンズアレイの
斜視図である。

【図２】液晶パネルの透明基板の平面図である。

【図３】透明電極の平面図である。

【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】液晶パネルの開口及び配線を示す顕微鏡で見た
図である。

【図６】液晶パネルの開口透過光のパターンを示す図で
ある。

【図７】液晶プロジェクタの光学系を示す図である。

【図８】光学系を示す図で、（ａ）はマイクロレンズア
レイを液晶パネルに装荷していない場合、（ｂ）はマイ
クロレンズアレイを液晶パネルに装荷した場合を示す。

【図９】スクリーン上の開口拡大パターンを示す図で、
（ａ）はマイクロレンズアレイを液晶パネルに装荷して
いない場合、（ｂ）はマイクロレンズアレイを液晶パネ
ルに装荷した場合を示す。

【図１０】本発明の第１実施例についての液晶パネル及
びマイクロレンズアレイを示す図で、（ａ）は斜視図、
（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図であ
る。

【図１１】コンデンサレンズとマイクロレンズの合成焦
点距離を導き出すための図である。

【図１２】マイクロレンズによる光源径を導き出すため
の図である。

【図１３】集光スポットと液晶パネルの開口径との関係
を示す図である。

【図１４】集光スポットと液晶パネルの開口径との関係
を示す図である。

【図１５】焦点距離に非対称性を持つ場合の集光特性を
示す図である。

【図１６】焦点距離に非対称性を持つ場合の集光特性を
示す図で、（ａ）はｘ方向、（ｂ）はｙ方向の集光状態
を示す。

【図１７】従来の画面輝度低下の原理を説明する図であ
る。

【図１８】本発明の第２実施例についての液晶パネル及
びマイクロレンズアレイを示す図である。

【図１９】液晶プロジェクタの結像光学系を示す図であ
る。

【図２０】液晶パネルの高効率化の原理を説明する図
で、（ａ）は従来例、（ｂ）は本発明の第３実施例を示
す。

【図２１】上記第３実施例におけるマイクロレンズアレ
イの配置を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）
のＢ−Ｂ線断面図である。

【図２２】第３実施例において、スペーサを用いる場合
の液晶パネル及びマイクロレンズアレイの斜視図であ
る。

【図２３】スペーサを用いる場合のマイクロレンズアレ
イの斜視図である。

【図２４】スペーサを用いる場合の液晶パネル及びマイ
クロレンズアレイの斜視図である。

【図２５】変形実施例によるマイクロレンズアレイの斜
視図である。

【図２６】マイクロレンズアレイの作製法を説明する図
である。

【図２７】マイクロレンズアレイの変形例を示す斜視図
である。

【図２８】溶融樹脂の充填方法を示す図である。

【図２９】マイクロレンズアレイと液晶パネルの接着構
成の他の例を示す図である。

【図３０】液晶パネルとマイクロレンズアレイの間に充
填材を充填した状態を示す側断面図である。

【図３１】スペーサを用い液晶パネルとマイクロレンズ
アレイの間に充填材を充填した状態を示す側断面図であ
る。

【図３２】従来の液晶パネルの各ガラス基板の位置合わ
せのプロセスを示すフローチャートである。

【図３３】マイクロレンズアレイの斜視図である。

【図３４】マイクロレンズアレイの位置合わせを説明す
る図である。

【図３５】本発明の第４実施例におけるマイクロレンズ
アレイの斜視図である。

【図３６】マイクロレンズアレイの作製プロセスを説明
する図である。

【図３７】上記実施例におけるマイクロレンズアレイの
位置合わせを説明するための斜視図である。

【図３８】上記実施例におけるマイクロレンズアレイの
位置合わせを説明するための側断面図である。

【符号の説明】

１液晶パネル２，５２，２０２マイクロレンズアレイ３１光源６１，６２スペーサ部材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、画素群を有する液晶パネルと、
上記光源からの光を上記液晶パネルの各画素に集光させ
るマイクロレンズアレイとを備えた画像表示装置におい
て、上記マイクロレンズアレイは、レンズ構成面が上記液晶
パネルに向けて配置され、上記マイクロレンズアレイの周辺部にはスペーサが形成
され、該スペーサを介して上記マイクロレンズアレイを上記液
晶パネルに配置したことを特徴とする画像表示装置。