JP2922947B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
液晶表示素子Info
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- JP2922947B2 JP2922947B2 JP1322928A JP32292889A JP2922947B2 JP 2922947 B2 JP2922947 B2 JP 2922947B2 JP 1322928 A JP1322928 A JP 1322928A JP 32292889 A JP32292889 A JP 32292889A JP 2922947 B2 JP2922947 B2 JP 2922947B2
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- glass substrate
- liquid crystal
- crystal display
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液晶ディスプレイ、液晶シャッタアレイ、
液晶テレビ等に使用される液晶パネル光学系に関し、特
に、液晶プロジェクタに有用な光学系に関するものであ
る。
液晶テレビ等に使用される液晶パネル光学系に関し、特
に、液晶プロジェクタに有用な光学系に関するものであ
る。
［従来の技術］ 液晶テレビ等に使用されている液晶マトリクスアレイ
は、数μｍ程度の液晶層を２枚のガラス基板ではさみ込
み、これに電極、信号線、TFT等を成膜、パターニング
して作製される。
は、数μｍ程度の液晶層を２枚のガラス基板ではさみ込
み、これに電極、信号線、TFT等を成膜、パターニング
して作製される。
一般的な構成は、第３図に示されるようなものであ
る。図中、（１），（２）はガラス基板、（３）は液晶
層、（４）は透明電極、（５）は液晶窓、（６）は配線
パターン、TFT等の不透光部分、（７）は照明光であ
る。各画素のスイッチングのためのTFTは、α−Si又はp
oly−Siで作製される事が多く、このためガラス基板と
しては無アルカリのもの、即ち、α−Siに対しては例え
ばコーニング社＃7059ガラス、poly−Siに対しては石英
ガラス等が使用される事が多い。
る。図中、（１），（２）はガラス基板、（３）は液晶
層、（４）は透明電極、（５）は液晶窓、（６）は配線
パターン、TFT等の不透光部分、（７）は照明光であ
る。各画素のスイッチングのためのTFTは、α−Si又はp
oly−Siで作製される事が多く、このためガラス基板と
しては無アルカリのもの、即ち、α−Siに対しては例え
ばコーニング社＃7059ガラス、poly−Siに対しては石英
ガラス等が使用される事が多い。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、液晶面はこのように、電極、信号線、
TFTがパターニングされているため、１画素の面積に対
し、実際に光が通過する領域（本明細書では、液晶窓と
呼ぶ）が小さい。特に画素数を増やす場合、１画素の面
積が小さくなり、このような、場合、開口率（液晶窓面
積/1画素面積）が20〜30％程度と極めて低くなる事が多
く、結果的にディスプレイが暗くなるという欠点があっ
た。
TFTがパターニングされているため、１画素の面積に対
し、実際に光が通過する領域（本明細書では、液晶窓と
呼ぶ）が小さい。特に画素数を増やす場合、１画素の面
積が小さくなり、このような、場合、開口率（液晶窓面
積/1画素面積）が20〜30％程度と極めて低くなる事が多
く、結果的にディスプレイが暗くなるという欠点があっ
た。
このような欠点に対する改善案として、これまで、各
液晶画素に対して微小レンズを１対１に対向させて配置
し、その微小レンズの集光効果により照明光を液晶窓に
有効に導き、液晶窓の通過光量を向上させようとする方
法が幾つか提案されている（特開昭60−165621等）。
液晶画素に対して微小レンズを１対１に対向させて配置
し、その微小レンズの集光効果により照明光を液晶窓に
有効に導き、液晶窓の通過光量を向上させようとする方
法が幾つか提案されている（特開昭60−165621等）。
このような微小レンズアレイの作製方法としては、例
えばイオン効果法を用いてガラス基板表面近傍に、略半
球状の屈折率分布領域を作製し、この屈折率分布によっ
て入射光線に対して凸レンズ効果を持たせようとする方
法があった。
えばイオン効果法を用いてガラス基板表面近傍に、略半
球状の屈折率分布領域を作製し、この屈折率分布によっ
て入射光線に対して凸レンズ効果を持たせようとする方
法があった。
イオン交換法による微小レンズアレイの作製は、フォ
トリソグラフィ技術を用いて作製された、極めて均一な
円形窓を介してイオン交換を行うため、樹脂材等の成形
による凸レンズ作製に比べ、各レンズの性能ばらつきや
位置精度の点で、非常に優れた性能を有しているが、そ
の反面、表面が平坦であるため、このような微小レンズ
アレイ板を液晶パネルを構成するガラス基板に接着しよ
うとすると接着強度が十分に取れないという問題点があ
った。
トリソグラフィ技術を用いて作製された、極めて均一な
円形窓を介してイオン交換を行うため、樹脂材等の成形
による凸レンズ作製に比べ、各レンズの性能ばらつきや
位置精度の点で、非常に優れた性能を有しているが、そ
の反面、表面が平坦であるため、このような微小レンズ
アレイ板を液晶パネルを構成するガラス基板に接着しよ
うとすると接着強度が十分に取れないという問題点があ
った。
［問題点を解決するための手段］ 上記従来の問題点を解決する本発明は、１次元又は２
次元に多数個配列させた光透過窓のアレイを備えた液晶
表示パネルと、前記液晶表示パネルを構成する１対のガ
ラス基板のうち一方のガラス基板（第１のガラス基板）
の外側に密接して固定された第２のガラス基板を備え、
前記第２のガラス基板の前記第１のガラス基板に密接す
る側の面には、全面又は部分的に粗面あるいは凹凸が付
与されているとともに、基板内部に屈折率分布型レンズ
アレイを備え、前記第１のガラス基板と前記屈折率分布
型レンズアレイを備えている第２のガラス基板を屈折率
分布型レンズの中心部の屈折率と周縁部の屈折率との間
の屈折率をもつ接着剤を用いてマッチングさせ一体化
し、前記第２のガラス基板の屈折率分布領域のレンズ効
果によって、液晶表示パネルに入射する照明光を有効
に、前記光透過窓に集光させるように、前記屈折率分布
型レンズと光透過窓を１対１に対応するように配列し
た。
次元に多数個配列させた光透過窓のアレイを備えた液晶
表示パネルと、前記液晶表示パネルを構成する１対のガ
ラス基板のうち一方のガラス基板（第１のガラス基板）
の外側に密接して固定された第２のガラス基板を備え、
前記第２のガラス基板の前記第１のガラス基板に密接す
る側の面には、全面又は部分的に粗面あるいは凹凸が付
与されているとともに、基板内部に屈折率分布型レンズ
アレイを備え、前記第１のガラス基板と前記屈折率分布
型レンズアレイを備えている第２のガラス基板を屈折率
分布型レンズの中心部の屈折率と周縁部の屈折率との間
の屈折率をもつ接着剤を用いてマッチングさせ一体化
し、前記第２のガラス基板の屈折率分布領域のレンズ効
果によって、液晶表示パネルに入射する照明光を有効
に、前記光透過窓に集光させるように、前記屈折率分布
型レンズと光透過窓を１対１に対応するように配列し
た。
［作用］ 本発明によれば、各画素に対して屈折率分布型レンズ
が設けられているため、面積の小さい液晶窓に照明光が
有効に絞り込まれ、実効的な開口率を向上させる事がで
き、且つ、表面が全面又は部分的に粗面、或いは凹凸形
状である屈折率分布型レンズアレイを液晶表示素子と接
着剤を用いて貼合せるため、接着強度が大となる構造を
実現できる。
が設けられているため、面積の小さい液晶窓に照明光が
有効に絞り込まれ、実効的な開口率を向上させる事がで
き、且つ、表面が全面又は部分的に粗面、或いは凹凸形
状である屈折率分布型レンズアレイを液晶表示素子と接
着剤を用いて貼合せるため、接着強度が大となる構造を
実現できる。
［実施例］ 以下、本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
第１図に本発明の実施例を断面図で示す。参照番号
（１）〜（７）は第３図と同一であるが、ガラス基板
（１）（以下第１のガラス基板と呼ぶ）の外側にさらに
第２のガラス基板（８）が設けられている。第２のガラ
ス基板（８）の第１のガラス基板（１）に近接する側の
面には、略球面形状の多数個の屈折率分布型レンズ
（９）が形成されている。
（１）〜（７）は第３図と同一であるが、ガラス基板
（１）（以下第１のガラス基板と呼ぶ）の外側にさらに
第２のガラス基板（８）が設けられている。第２のガラ
ス基板（８）の第１のガラス基板（１）に近接する側の
面には、略球面形状の多数個の屈折率分布型レンズ
（９）が形成されている。
このような屈折率分布型レンズ（９）をを備えた第２
のガラス基板（８）は、各屈折率分布型レンズ（９）の
位置が、各液晶窓（５）の位置に対向する様にして、接
着層（10）を介して第１のガラス基板（１）に密接して
固定されている。
のガラス基板（８）は、各屈折率分布型レンズ（９）の
位置が、各液晶窓（５）の位置に対向する様にして、接
着層（10）を介して第１のガラス基板（１）に密接して
固定されている。
各々の屈折率分布型レンズ（９）は、照明光（７）を
屈折させ、照明光（７）を有効に液晶窓（５）に集光さ
せ、その結果これまで、液晶パネルの配線パターニン
グ、TFT部（６）によって遮光されていた照明光も液晶
窓（５）を通して後方に伝達する事が出来、照明の利用
効率の高い、明るい液晶表示素子を実現できる。
屈折させ、照明光（７）を有効に液晶窓（５）に集光さ
せ、その結果これまで、液晶パネルの配線パターニン
グ、TFT部（６）によって遮光されていた照明光も液晶
窓（５）を通して後方に伝達する事が出来、照明の利用
効率の高い、明るい液晶表示素子を実現できる。
ここで、各屈折率分布型レンズ（９）は、表面が全面
又は部分的に粗面であったり、凹凸形状のガラス基板に
作製されるが、接着剤（10）によって、粗面或いは凹凸
形状が埋められて散乱等が抑えられ、照明光（７）を液
晶窓（５）へ集光させることが出来る。
又は部分的に粗面であったり、凹凸形状のガラス基板に
作製されるが、接着剤（10）によって、粗面或いは凹凸
形状が埋められて散乱等が抑えられ、照明光（７）を液
晶窓（５）へ集光させることが出来る。
例えば、第１のガラス基板（１）として、厚味1.1mm
のコーニング社製＃7059ガラスを用い、屈折率分布型レ
ンズ（９）は、例えば、ガラス基板面を多数の点状開口
を設けたマスク材で被覆し、この面に、タリウム（Tl）
イオン、セシウム（Cs）イオン等の基板ガラス屈折率を
増大させるイオンを含む溶融塩等の媒体を接触させ、ガ
ラス中のナトリウム（Na）イオン、カイウム（Ｋ）イオ
ン等のイオンとの交換により、前記媒体中のイオンを基
板内に拡散させて製作することにより、表面が全面又は
部分的に粗面であったり、凹凸形状であったりする屈折
率分布型レンズアレイを得ることができる。
のコーニング社製＃7059ガラスを用い、屈折率分布型レ
ンズ（９）は、例えば、ガラス基板面を多数の点状開口
を設けたマスク材で被覆し、この面に、タリウム（Tl）
イオン、セシウム（Cs）イオン等の基板ガラス屈折率を
増大させるイオンを含む溶融塩等の媒体を接触させ、ガ
ラス中のナトリウム（Na）イオン、カイウム（Ｋ）イオ
ン等のイオンとの交換により、前記媒体中のイオンを基
板内に拡散させて製作することにより、表面が全面又は
部分的に粗面であったり、凹凸形状であったりする屈折
率分布型レンズアレイを得ることができる。
このような粗面又は凹凸形状を有する屈折率分布型レ
ンズアレイの作製方法の一例として、ソーダライム等の
ガラス基板の表裏に形成されたTi,Cr等の金属膜からな
るイオン拡散防止マスクに対して、直径80μｍの開口部
をフォトリソグラフィ技術により形成する。
ンズアレイの作製方法の一例として、ソーダライム等の
ガラス基板の表裏に形成されたTi,Cr等の金属膜からな
るイオン拡散防止マスクに対して、直径80μｍの開口部
をフォトリソグラフィ技術により形成する。
次いで、このガラス基板を溶融塩（TlNO360mol％,NaN
O340mol％）中に浸漬して、約100時間のイオン交換処理
を行った。その後ガラス基板を溶融塩から取り出し、基
板表裏のマスクを除去すると、第２図（ａ）（ｂ）に示
すようなレンズ表面が粗面であったり、又は凸形状のふ
くらみを有する屈折率分布型レンズアレイが得られる。
O340mol％）中に浸漬して、約100時間のイオン交換処理
を行った。その後ガラス基板を溶融塩から取り出し、基
板表裏のマスクを除去すると、第２図（ａ）（ｂ）に示
すようなレンズ表面が粗面であったり、又は凸形状のふ
くらみを有する屈折率分布型レンズアレイが得られる。
そして、第１図に示すように、接着剤（10）を介して
屈折率分布型レンズアレイ（９）を備えたガラス基板
（８）と液晶表示パネルを貼合せる。この時本実施例で
は、接着剤としてスリーボンド社製の屈折率ｎ＝1.46の
紫外線硬化樹脂（品名:AVR−100）を用いたが、屈折率
がガラス基板の屈折率近傍（ｎ＝1.43〜1.63）であれ
ば、他にシリコーン樹脂、熱硬化性樹脂等を用いること
ができる。尚、ガラス基板表面の粗面は、表面粗さRmax
＝0.01〜1.0μｍが望ましく、又、凸形状に関しては、
高さｈ＝１〜50μｍが望ましい。
屈折率分布型レンズアレイ（９）を備えたガラス基板
（８）と液晶表示パネルを貼合せる。この時本実施例で
は、接着剤としてスリーボンド社製の屈折率ｎ＝1.46の
紫外線硬化樹脂（品名:AVR−100）を用いたが、屈折率
がガラス基板の屈折率近傍（ｎ＝1.43〜1.63）であれ
ば、他にシリコーン樹脂、熱硬化性樹脂等を用いること
ができる。尚、ガラス基板表面の粗面は、表面粗さRmax
＝0.01〜1.0μｍが望ましく、又、凸形状に関しては、
高さｈ＝１〜50μｍが望ましい。
［発明の効果］ 本発明によれば、従来液晶表示パネルの配線パターニ
ング、TFT等によって遮光されていた照明光が、屈折率
分布型レンズアレイを用いることにより、液晶窓に集光
させることが出来、その集光性能を従来の約２〜３倍に
高めることができ、極めて明るい液晶表示素子を実現で
きる。
ング、TFT等によって遮光されていた照明光が、屈折率
分布型レンズアレイを用いることにより、液晶窓に集光
させることが出来、その集光性能を従来の約２〜３倍に
高めることができ、極めて明るい液晶表示素子を実現で
きる。
また、本発明で使用される屈折率分布型レンズアレイ
の表面が粗面化ないしは凹凸化されているため、接着剤
を用いた液晶表示パネルとの一体化に於いて機械的強度
を有しており、且つ低コストな明るい液晶表示素子が実
現出来る。
の表面が粗面化ないしは凹凸化されているため、接着剤
を用いた液晶表示パネルとの一体化に於いて機械的強度
を有しており、且つ低コストな明るい液晶表示素子が実
現出来る。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図（ａ）
（ｂ）は、本発明で使用する屈折率分布型レンズアレイ
の表面状態の例について示す断面図、第３図は従来の液
晶表示素子を示す断面図である。 １……第１ガラス基板、３……液晶層、４……透明電
極、５……液晶窓、６……不透光部分、７……照明光、
８……第２ガラス基板、９……屈折率分布型レンズ、10
……接着層。
（ｂ）は、本発明で使用する屈折率分布型レンズアレイ
の表面状態の例について示す断面図、第３図は従来の液
晶表示素子を示す断面図である。 １……第１ガラス基板、３……液晶層、４……透明電
極、５……液晶窓、６……不透光部分、７……照明光、
８……第２ガラス基板、９……屈折率分布型レンズ、10
……接着層。
Claims (1)
- 【請求項１】１次元又は２次元に多数個配列させた光透
過窓のアレイを備えた液晶表示パネルと、前記液晶表示
パネルを構成する１対のガラス基板のうち一方のガラス
基板（第１のガラス基板）の外側に密接して固定された
第２のガラス基板を備え、前記第２のガラス基板の前記
第１のガラス基板に密接する側の面には、全面又は部分
的に粗面あるいは凹凸が付与されているとともに、ガラ
ス基板内部に屈折率分布型レンズアレイを備え、前記第
１のガラス基板と前記屈折率分布型レンズアレイを備え
ている第２のガラス基板を、屈折率分布型レンズの中心
部の屈折率と周縁部の屈折率との間の屈折率をもつ接着
剤を用いてマッチングさせ一体化し、前記第２のガラス
基板の屈折率分布領域のレンズ効果によって、液晶表示
パネルに入射する照明光を有効に、前記光透過窓に集光
させるように、前記屈折率分布型レンズと光透過窓を１
対１に対応するように配列した事を特徴とする液晶表示
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1322928A JP2922947B2 (ja) | 1989-12-13 | 1989-12-13 | 液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1322928A JP2922947B2 (ja) | 1989-12-13 | 1989-12-13 | 液晶表示素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03182719A JPH03182719A (ja) | 1991-08-08 |
| JP2922947B2 true JP2922947B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=18149195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1322928A Expired - Fee Related JP2922947B2 (ja) | 1989-12-13 | 1989-12-13 | 液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2922947B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69216340T2 (de) * | 1991-09-26 | 1997-06-26 | Canon Kk | Flüssigkristallanzeige und damit versehener Projektor |
| US5377027A (en) * | 1992-10-02 | 1994-12-27 | Motorola, Inc. | Liquid crystal display device with pixel registration illumination |
| JP2004145329A (ja) * | 2002-10-04 | 2004-05-20 | Keiwa Inc | 光学シート及びこれを用いたバックライトユニット |
| JP2010078774A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Gamma Optical Co Ltd | 光学膜片、及び、光学膜片を使用したバックライトモジュール |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01189685A (ja) * | 1988-01-26 | 1989-07-28 | Seiko Epson Corp | 液晶ライトバルブ及び液晶ライトバルブを備えたビデオプロジェクター |
-
1989
- 1989-12-13 JP JP1322928A patent/JP2922947B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03182719A (ja) | 1991-08-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |