JPH01187502A - 平板レンズアレイ及び平板レンズアレイを備えた液晶表示素子 - Google Patents
平板レンズアレイ及び平板レンズアレイを備えた液晶表示素子Info
- Publication number
- JPH01187502A JPH01187502A JP63012055A JP1205588A JPH01187502A JP H01187502 A JPH01187502 A JP H01187502A JP 63012055 A JP63012055 A JP 63012055A JP 1205588 A JP1205588 A JP 1205588A JP H01187502 A JPH01187502 A JP H01187502A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens array
- liquid crystal
- light
- crystal display
- display element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims description 45
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 14
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 5
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- -1 etc. Substances 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical group COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 2
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 description 1
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 229920003217 poly(methylsilsesquioxane) Polymers 0.000 description 1
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、合成樹脂、ガラス等から成る透明平板中に屈
折率分布型レンズ部分を形成した平板レンズプレイ、及
び平板レンズアレイを備えた液晶表示素子に関する。
折率分布型レンズ部分を形成した平板レンズプレイ、及
び平板レンズアレイを備えた液晶表示素子に関する。
透明平板中に屈折率分布型レンズ部分を形成した平板レ
ンズアレイとしては特開昭５７−５３７０２に記載され
たものがある。これは第３図に示すように透明平板中に
中心軸方向（平板の厚さ方向）及び中心軸と直行する仮
想面において、屈折率分布が３次元的である屈折率分布
型レンズ部分をライン状あるいはマトリックス状に配設
したものであり、複写機、ファクシミリ及び光フアイバ
コネクタ等の光の１対１の結合等に使用されている。
ンズアレイとしては特開昭５７−５３７０２に記載され
たものがある。これは第３図に示すように透明平板中に
中心軸方向（平板の厚さ方向）及び中心軸と直行する仮
想面において、屈折率分布が３次元的である屈折率分布
型レンズ部分をライン状あるいはマトリックス状に配設
したものであり、複写機、ファクシミリ及び光フアイバ
コネクタ等の光の１対１の結合等に使用されている。
しかし、第３図に示すような断面形状が円形である屈折
率分布型レンズにより構成した平板レンズアレイでは、
レンズ部分と非レンズ部分が必然的に生じ、非レンズ部
分に照射した光は何等東光に関与しない。従って、レン
ズに求められる最大の条件を集光能力とした場合、必ず
しも高性能なレンズアレイ体とは言えない。そこで、本
発明は以上のような問題点を解決するもので、その目的
とするところは非レンズ部分を持たず集光能力が著しく
高い屈折率分布型平板レンズアレイを提供することにあ
る。
率分布型レンズにより構成した平板レンズアレイでは、
レンズ部分と非レンズ部分が必然的に生じ、非レンズ部
分に照射した光は何等東光に関与しない。従って、レン
ズに求められる最大の条件を集光能力とした場合、必ず
しも高性能なレンズアレイ体とは言えない。そこで、本
発明は以上のような問題点を解決するもので、その目的
とするところは非レンズ部分を持たず集光能力が著しく
高い屈折率分布型平板レンズアレイを提供することにあ
る。
ところで、高分解能液晶表示素子の解決すべき課題の一
つに表示面での明るさの改善が挙げられる。一般に液晶
表示素子は、第４図で示すように透明開口部、液晶駆動
部、配線部等から液晶セルが構成されており、液晶駆動
部及び配線部は液晶セルに対して常に一定の面積（５０
−７０％）を占めている。従って、液晶表示素子のドツ
ト密度が向上すればする程、セル面積に対する透明開口
部の占有割合は減小し、液晶セルを透過する光は増々減
少する事から、液晶表示素子としては非常に暗い光学系
となる。そこで本発明の他の目的は上記平板レンズアレ
イと液晶表示素子とを一体化して、透明開口部以外で遮
断されている光を透明開口部に集めることにより、光の
利用効率を向上させた明るい液晶表示素子を提供するこ
とにある。
つに表示面での明るさの改善が挙げられる。一般に液晶
表示素子は、第４図で示すように透明開口部、液晶駆動
部、配線部等から液晶セルが構成されており、液晶駆動
部及び配線部は液晶セルに対して常に一定の面積（５０
−７０％）を占めている。従って、液晶表示素子のドツ
ト密度が向上すればする程、セル面積に対する透明開口
部の占有割合は減小し、液晶セルを透過する光は増々減
少する事から、液晶表示素子としては非常に暗い光学系
となる。そこで本発明の他の目的は上記平板レンズアレ
イと液晶表示素子とを一体化して、透明開口部以外で遮
断されている光を透明開口部に集めることにより、光の
利用効率を向上させた明るい液晶表示素子を提供するこ
とにある。
上記課題を解決するために本発明の平板レンズアレイは
、透明平板の相対向する第１の面と第２の面に屈折率分
布型レンズアレイを形成して成る平板レンズアレイにお
いて、複数の帯状レンズ体が形成された第１の面と、前
記第１の面に形成された複数の帯状レンズ体による焦点
面とが交差するように複数の帯状レンズ体が形成された
第２の面から成ることを特徴とする。また、液晶表示素
子の明るさを改善するために上記平板レンズアレイを、
一対の基板間に液晶を保持してなる液晶表示素子の光透
過部に画素と各レンズの光軸とが１対１に対応するよう
に設置したことを特徴とする。
、透明平板の相対向する第１の面と第２の面に屈折率分
布型レンズアレイを形成して成る平板レンズアレイにお
いて、複数の帯状レンズ体が形成された第１の面と、前
記第１の面に形成された複数の帯状レンズ体による焦点
面とが交差するように複数の帯状レンズ体が形成された
第２の面から成ることを特徴とする。また、液晶表示素
子の明るさを改善するために上記平板レンズアレイを、
一対の基板間に液晶を保持してなる液晶表示素子の光透
過部に画素と各レンズの光軸とが１対１に対応するよう
に設置したことを特徴とする。
この場合帯状レンズは直線状でなくてもよく、また、第
１の面に形成されている帯状レンズの焦点面と第２の面
に形成されている帯状レンズの焦点面は、必ずしも直交
している必要はなく９ｏ０以外の角度で交差していても
よい。
１の面に形成されている帯状レンズの焦点面と第２の面
に形成されている帯状レンズの焦点面は、必ずしも直交
している必要はなく９ｏ０以外の角度で交差していても
よい。
平板レンズアレイを液晶表示素子の明るさ改善のために
使用する場合、平板レンズアレイに要求される条件は、
まず集光性能が高いこと。次ぎに、各マイクロレンズ間
の集光性能にバラツキが無いことである。このためには
、レンズアレイとして非レンズ部分を持たないレンズア
レイ構造であること、各マイクロレンズの作り込みにお
いてその製造が容易であることが重要である。本発明の
平板レンズアレイは、レンズアレイ層を２層に分離し集
光方向（Ｘ方向、Ｘ方向）を２つのレンズアレイ層に振
り分け、全体としては非レンズ部分を持たない構造とす
ることにより、非常に集光性能の高いレンズアレイ体と
なる。さらに、各マイクロレンズ間の集光性能のバラツ
キという点においても、本来特性にバラツキが生じにく
い複数の帯状レンズ体を直交させてレンズアレイ体を形
成していることから、各マイクロレンズ間でレンズ特性
を揃えることは容易に行なえるなど上記条件をよく満足
したものと言える。
使用する場合、平板レンズアレイに要求される条件は、
まず集光性能が高いこと。次ぎに、各マイクロレンズ間
の集光性能にバラツキが無いことである。このためには
、レンズアレイとして非レンズ部分を持たないレンズア
レイ構造であること、各マイクロレンズの作り込みにお
いてその製造が容易であることが重要である。本発明の
平板レンズアレイは、レンズアレイ層を２層に分離し集
光方向（Ｘ方向、Ｘ方向）を２つのレンズアレイ層に振
り分け、全体としては非レンズ部分を持たない構造とす
ることにより、非常に集光性能の高いレンズアレイ体と
なる。さらに、各マイクロレンズ間の集光性能のバラツ
キという点においても、本来特性にバラツキが生じにく
い複数の帯状レンズ体を直交させてレンズアレイ体を形
成していることから、各マイクロレンズ間でレンズ特性
を揃えることは容易に行なえるなど上記条件をよく満足
したものと言える。
上記平板レンズアレイの製法としては、透明平板として
ガラス材料を用いた場合には （ａｌイオン交換拡散法
、 （ｂｌイオン電界移入法等が、また、合成樹脂材料
を用いた場合には（ｃ）拡散重合法、＋（］ｌ光共重合
法等があり、レンズアレイの性能及び使用目的に応じて
選択が可能である。
ガラス材料を用いた場合には （ａｌイオン交換拡散法
、 （ｂｌイオン電界移入法等が、また、合成樹脂材料
を用いた場合には（ｃ）拡散重合法、＋（］ｌ光共重合
法等があり、レンズアレイの性能及び使用目的に応じて
選択が可能である。
第１図は本発明の平板レンズアレイの斜視図であり、こ
の第１図に基づいて本発明の詳細な説明する。ガラスあ
るいは合成樹脂からなる透明基板１０１の相対向する２
つの面に、各々帯状のマイクロレンズ１０２及び１０３
が形成されている。平板レンズアレイに入射した光１０
４は、まず帯状のマイクロレンズ１０２によりｙ軸方向
にのみ集光され、つまり、２次元的な広がりを持つ入射
光線がＸ軸方向に沿った１次元の焦線上に集光される。
の第１図に基づいて本発明の詳細な説明する。ガラスあ
るいは合成樹脂からなる透明基板１０１の相対向する２
つの面に、各々帯状のマイクロレンズ１０２及び１０３
が形成されている。平板レンズアレイに入射した光１０
４は、まず帯状のマイクロレンズ１０２によりｙ軸方向
にのみ集光され、つまり、２次元的な広がりを持つ入射
光線がＸ軸方向に沿った１次元の焦線上に集光される。
次いで帯状のマイクロレンズ１０３によりＸ軸方向にも
集光され、焦点面における光束の形状はほぼ魚形となっ
て焦点を形成する。つまり、２つの平面に存在する帯状
マイクロレンズの列数の積と等しい個数の焦点数を有し
、且つ焦点が離散的である焦点面を形成する。例えば第
１の面に帯状マイクロレンズ１０２が５０列存在し、第
２の面に帯状マイクロレンズ１０３が４０列存在する平
板レンズアレイを用いた場合、この平板レンズアレイを
透過した光線は入射光線の光軸の法線を含む平面上に２
０００個の焦点を形成する。以上のように、２層のレン
ズ群を用いて光を２段階に分けて集光することにより、
はとんど全ての入射光をほぼ一点に集光することができ
、逆に、集光されない光はほとんど無いと言える。
集光され、焦点面における光束の形状はほぼ魚形となっ
て焦点を形成する。つまり、２つの平面に存在する帯状
マイクロレンズの列数の積と等しい個数の焦点数を有し
、且つ焦点が離散的である焦点面を形成する。例えば第
１の面に帯状マイクロレンズ１０２が５０列存在し、第
２の面に帯状マイクロレンズ１０３が４０列存在する平
板レンズアレイを用いた場合、この平板レンズアレイを
透過した光線は入射光線の光軸の法線を含む平面上に２
０００個の焦点を形成する。以上のように、２層のレン
ズ群を用いて光を２段階に分けて集光することにより、
はとんど全ての入射光をほぼ一点に集光することができ
、逆に、集光されない光はほとんど無いと言える。
また、第２図に示すように平板レンズアレイ中の各レン
ズの光軸と液晶表示素子の画素とが、１対１に対応する
ように上記平板レンズアレイを設置することにより、入
射光は全て平板レンズアレイにより液晶表示素子の透明
開口部に集光される。
ズの光軸と液晶表示素子の画素とが、１対１に対応する
ように上記平板レンズアレイを設置することにより、入
射光は全て平板レンズアレイにより液晶表示素子の透明
開口部に集光される。
従って、実質上液晶駆動部、配線部等の領域には光はあ
たらず、はとんど全ての入射光は透明開口部を通り且つ
その光量を制御できるため、高コントラスト比を維持し
つつ明るい液晶表示素子を得ることができる。
たらず、はとんど全ての入射光は透明開口部を通り且つ
その光量を制御できるため、高コントラスト比を維持し
つつ明るい液晶表示素子を得ることができる。
以下、実施例に基付き本発明の詳細な説明する。
但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない
。
。
〔実施例１〕
表面を光学研磨したガラス体（ＢＫ−７，４０ｍｍｘ
３０ｍｍ ｘ １ｍｍ ）の両表面に第５図に示すよう
な二酸化チタンのマスクパターンをスパッタリングによ
り形成した。つまり、ガラス体の表裏でマスクパターン
が直交しつつ、幅５０μｍの開口部（長方形のマスクレ
ス部分）が１００μｍピッチで連続して形成されている
。このガラス体を５９５°Ｃに加熱熔解した熔融塩（Ｔ
ｌ２ＳＯ４２５ｍｏ１％、ＺｌｌＳＯ４４５ｍｏ１％、
Ｋ２Ｓ○４３０ｆｆｉｏ１％）中に浸漬し、上記マスク
開口部から上記熔融塩中のイオンを交換拡散させ、透明
基板の屈折率を部分的に高めるる処理を約４時間行なっ
た。その後、徐冷過程を経てガラス体を熔融塩中から取
り出し、ＴｉＣｈ膜を熱リン酸液で除去した後にガラス
表面を研磨して、第１図に示すような複数の帯状の屈折
率分布型レンズ部分を有する平板レンズアレイを得た。
３０ｍｍ ｘ １ｍｍ ）の両表面に第５図に示すよう
な二酸化チタンのマスクパターンをスパッタリングによ
り形成した。つまり、ガラス体の表裏でマスクパターン
が直交しつつ、幅５０μｍの開口部（長方形のマスクレ
ス部分）が１００μｍピッチで連続して形成されている
。このガラス体を５９５°Ｃに加熱熔解した熔融塩（Ｔ
ｌ２ＳＯ４２５ｍｏ１％、ＺｌｌＳＯ４４５ｍｏ１％、
Ｋ２Ｓ○４３０ｆｆｉｏ１％）中に浸漬し、上記マスク
開口部から上記熔融塩中のイオンを交換拡散させ、透明
基板の屈折率を部分的に高めるる処理を約４時間行なっ
た。その後、徐冷過程を経てガラス体を熔融塩中から取
り出し、ＴｉＣｈ膜を熱リン酸液で除去した後にガラス
表面を研磨して、第１図に示すような複数の帯状の屈折
率分布型レンズ部分を有する平板レンズアレイを得た。
この平板レンズアレイは隣接するレンズ間の境界部分に
おいて、若干の光損失があるもののほとんど全ての光を
集光でき、集光性能は極めて高いと言える。
おいて、若干の光損失があるもののほとんど全ての光を
集光でき、集光性能は極めて高いと言える。
〔実施例２〕
実施例１と同様に表面を光学研磨したガラス体の両表面
にマスクパターンを形成した。但し、実施例１の場合と
は異なり、開口部幅を５５μｍそのピッチを８０μｍと
したマスクパターン１と、開口部幅を３０μｍそのピッ
チを６５μｍとしたマスクパターン２とを、開口部の長
平方向が互いに直交するようにガラス体の表裏に形成し
た。このガラス体を５５０°Ｃの熔融塩（Ｋ Ｎ Ｏ３
） 中に浸漬し、上記マスク開口部から上記熔融塩中
のイオンを交換拡散させ、透明基板の屈折率を部分的に
高めるる処理を約１２４時間行なった。その後、徐冷過
程を経てガラス体を熔融塩中から取り出し、ＴｉＯ２膜
を熱リン酸液で除去した後にガラス表面を研磨して、第
１図に示すような複数の帯状の屈折率分布型レンズ部分
を有する平板レンズアレイを得た。本実施例では先の実
施例１とは異なり焦点距離の比較的長いもの（１０ｍｍ
）が作製できた。
にマスクパターンを形成した。但し、実施例１の場合と
は異なり、開口部幅を５５μｍそのピッチを８０μｍと
したマスクパターン１と、開口部幅を３０μｍそのピッ
チを６５μｍとしたマスクパターン２とを、開口部の長
平方向が互いに直交するようにガラス体の表裏に形成し
た。このガラス体を５５０°Ｃの熔融塩（Ｋ Ｎ Ｏ３
） 中に浸漬し、上記マスク開口部から上記熔融塩中
のイオンを交換拡散させ、透明基板の屈折率を部分的に
高めるる処理を約１２４時間行なった。その後、徐冷過
程を経てガラス体を熔融塩中から取り出し、ＴｉＯ２膜
を熱リン酸液で除去した後にガラス表面を研磨して、第
１図に示すような複数の帯状の屈折率分布型レンズ部分
を有する平板レンズアレイを得た。本実施例では先の実
施例１とは異なり焦点距離の比較的長いもの（１０ｍｍ
）が作製できた。
〔実施例３〕
高屈折率プラスチックのイソフタル酸デイアリルモノマ
ー（屈折率ｎ＝１．５７０）に４ｖｔ％の過酸化ベンゾ
イルを重合開始剤として加えたものをポリエチレン製ケ
ースに所定量を流し込み、密閉状態にして８０°Ｃの恒
温槽中に約９０分間保持することにより、半重合状態に
ある４０ｍｍ ｘ ３０ｍｍｘ ２ｍｍの大きさの透明
基板を得た。この透明基板の片面に幅０，５ｍｍ、長さ
４０ｍｍ、厚さ２ｍｍのポリエチレン製マスクを、また
反対側には前記ポリエチレン製マスクと直交するように
幅０゜５ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの同様なマス
クを形成した。その後、この基板を約８０°Ｃに加熱し
た低屈折率プラスチックであるメタクリル酸メチルモノ
マー（屈折率ｎ＝１．４９４）中に約６０分間浸漬して
、基板上に形成したマスク以外の開口部からメタクリル
酸メチルを拡散重合させ、屈折率分布を形成した。最後
に、上記透明基板を空気中に取り出し約７５°Ｃの恒温
槽中に約２０時間保持して重合反応を完結させた後、両
表面のマスクを除去して第１図に示すような複数の帯状
の屈折率分布型レンズ部分を有する平板レンズアレイを
得た。前記実施例１及び２とは異なり、本実施例のよう
に高屈折率を有する透明基板中に、屈折率を下げるドー
パントを拡散させることによっても、目的とする屈折率
分布型レンズ部分を透明基板中に形成できることがわか
る。
ー（屈折率ｎ＝１．５７０）に４ｖｔ％の過酸化ベンゾ
イルを重合開始剤として加えたものをポリエチレン製ケ
ースに所定量を流し込み、密閉状態にして８０°Ｃの恒
温槽中に約９０分間保持することにより、半重合状態に
ある４０ｍｍ ｘ ３０ｍｍｘ ２ｍｍの大きさの透明
基板を得た。この透明基板の片面に幅０，５ｍｍ、長さ
４０ｍｍ、厚さ２ｍｍのポリエチレン製マスクを、また
反対側には前記ポリエチレン製マスクと直交するように
幅０゜５ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの同様なマス
クを形成した。その後、この基板を約８０°Ｃに加熱し
た低屈折率プラスチックであるメタクリル酸メチルモノ
マー（屈折率ｎ＝１．４９４）中に約６０分間浸漬して
、基板上に形成したマスク以外の開口部からメタクリル
酸メチルを拡散重合させ、屈折率分布を形成した。最後
に、上記透明基板を空気中に取り出し約７５°Ｃの恒温
槽中に約２０時間保持して重合反応を完結させた後、両
表面のマスクを除去して第１図に示すような複数の帯状
の屈折率分布型レンズ部分を有する平板レンズアレイを
得た。前記実施例１及び２とは異なり、本実施例のよう
に高屈折率を有する透明基板中に、屈折率を下げるドー
パントを拡散させることによっても、目的とする屈折率
分布型レンズ部分を透明基板中に形成できることがわか
る。
〔実施例４〕
第２図に示すように平板レンズアレイ中の各レンズの光
軸と液晶表示素子の画素とが、１対１に対応するように
前記実施例２で作製した平板レンズアレイを設置し、集
光性能つまり液晶表示素子における明るさの改善度を求
めた。平板レンズアレイを設置した液晶表示素子の前方
（平板レンズアレイ側）より平行性の良い光線を入射し
たところ、平板レンズアレイ前面位置での全光束量は３
００１ｍであり、液晶表示素子を透過した全光束量とし
ては２６８１ｍが得られた。この値は理論値の約８９％
に相当し、本発明の平板レンズアレイの集光性能は極め
て高いと言える。それに対して、上記平板レンズアレイ
を設置していない構成においては全透過光束量は１１２
１ｍＬか得られないことから、本発明の平板レンズアレ
イを用いることにより液晶表示素子の明るさを約２．４
倍と著しく高められることが確認された。
軸と液晶表示素子の画素とが、１対１に対応するように
前記実施例２で作製した平板レンズアレイを設置し、集
光性能つまり液晶表示素子における明るさの改善度を求
めた。平板レンズアレイを設置した液晶表示素子の前方
（平板レンズアレイ側）より平行性の良い光線を入射し
たところ、平板レンズアレイ前面位置での全光束量は３
００１ｍであり、液晶表示素子を透過した全光束量とし
ては２６８１ｍが得られた。この値は理論値の約８９％
に相当し、本発明の平板レンズアレイの集光性能は極め
て高いと言える。それに対して、上記平板レンズアレイ
を設置していない構成においては全透過光束量は１１２
１ｍＬか得られないことから、本発明の平板レンズアレ
イを用いることにより液晶表示素子の明るさを約２．４
倍と著しく高められることが確認された。
第３図に示すような形状のマイクロレンズからなる平板
レンズアレイを実施例５と同様な構成で用いた場合の液
晶表示素子を透過した全光束量を求めると１７４１ｍで
あった。この場合の集光性能がそれほど高くないのはマ
イクロレンズの形状によるもので、円形状または楕円形
状のマイクロレンズによりレンズアレイを構成する限り
においては、集光性能を著しく高めることはできない。
レンズアレイを実施例５と同様な構成で用いた場合の液
晶表示素子を透過した全光束量を求めると１７４１ｍで
あった。この場合の集光性能がそれほど高くないのはマ
イクロレンズの形状によるもので、円形状または楕円形
状のマイクロレンズによりレンズアレイを構成する限り
においては、集光性能を著しく高めることはできない。
さらに、平板レンズアレイのマイクロレンズ配列パター
ンは液晶表示素子の画素配列パターンに合わせて決定さ
れるため、レンズアレイの集光性能を最大とするような
最適設計が不可能であることによる。以上の比較例から
、液晶表示素子の明るさ改善を主目的として平板レンズ
アレイを設計する場合、液晶表示素子の画素配列パター
ンに影響されない、つまり設計自由度の高いレンズ構成
とすることが必要であり、本発明の平板レンズアレイは
この条件に良く合致したものであることがねかる。
ンは液晶表示素子の画素配列パターンに合わせて決定さ
れるため、レンズアレイの集光性能を最大とするような
最適設計が不可能であることによる。以上の比較例から
、液晶表示素子の明るさ改善を主目的として平板レンズ
アレイを設計する場合、液晶表示素子の画素配列パター
ンに影響されない、つまり設計自由度の高いレンズ構成
とすることが必要であり、本発明の平板レンズアレイは
この条件に良く合致したものであることがねかる。
〔実施例５〕
本実施例は第６図に示すように、全く特性の等しい平板
レンズアレイを液晶表示素子の両側に配置したものであ
る。この構成において、液晶表示素子に平行光線を入射
した場合、出射光もほぼ完全な平行光線となる。但し、
この場合は平板レンズアレイの焦点位置を液晶表示素子
の厚さ方向の中央部に合わせることが必要である。
レンズアレイを液晶表示素子の両側に配置したものであ
る。この構成において、液晶表示素子に平行光線を入射
した場合、出射光もほぼ完全な平行光線となる。但し、
この場合は平板レンズアレイの焦点位置を液晶表示素子
の厚さ方向の中央部に合わせることが必要である。
以上説明したように本発明の平板レンズアレイは、透明
平板の相対向する第１の面と第２の面に屈折率分布型レ
ンズアレイを形成して成る平板レンズアレイにおいて、
複数の帯状レンズ体が形成された第１の面と、前記第１
の面に形成された複数の帯状レンズ体による焦点面とが
交差するように複数の帯状レンズ体が形成された第２の
面から成る構成とすることにより、非レンズ部分を生じ
ない極めて集光性能の高い平板レンズアレイが得られる
。特に本発明の平板レンズアレイ製造が簡単な帯状レン
ズにより構成されているため、各マイクロレンズ間でレ
ンズ性能のバラツキが小さいレンズアレイを容易に製造
できると言う特徴がある。また、本発明の平板レンズア
レイを液晶表示素子の最大の解決課題である明るさ改善
のために使用した場合、その集光性能の高さから液晶表
示素子の透過光量を従来の約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得ることができる。さ
らに、本発明の平板レンズアレイは液晶表示素子だけに
限定されず、２次元的な光処理を伴う、例えばＣ，Ｃ，
Ｄ、 、光センサ−、レーザーアレイなど様々な光応
用機器にも十分応用が可能である。
平板の相対向する第１の面と第２の面に屈折率分布型レ
ンズアレイを形成して成る平板レンズアレイにおいて、
複数の帯状レンズ体が形成された第１の面と、前記第１
の面に形成された複数の帯状レンズ体による焦点面とが
交差するように複数の帯状レンズ体が形成された第２の
面から成る構成とすることにより、非レンズ部分を生じ
ない極めて集光性能の高い平板レンズアレイが得られる
。特に本発明の平板レンズアレイ製造が簡単な帯状レン
ズにより構成されているため、各マイクロレンズ間でレ
ンズ性能のバラツキが小さいレンズアレイを容易に製造
できると言う特徴がある。また、本発明の平板レンズア
レイを液晶表示素子の最大の解決課題である明るさ改善
のために使用した場合、その集光性能の高さから液晶表
示素子の透過光量を従来の約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得ることができる。さ
らに、本発明の平板レンズアレイは液晶表示素子だけに
限定されず、２次元的な光処理を伴う、例えばＣ，Ｃ，
Ｄ、 、光センサ−、レーザーアレイなど様々な光応
用機器にも十分応用が可能である。
第１図は本発明の平板レンズアレイの原理構造を説明す
るための斜視図。 第２図は液晶表示素子の明るさ改善を目的として、平板
レンズアレイを液晶表示素子と組み合わせた場合の構成
を示す断面図。 第３図（ａ）は屈折率分布型平板レンズアレイの原理を
説明する斜視図。また、第３図（ｂ）は平板レンズアレ
イ中のマイクロレンズの屈折率分布を示す図。ｎ軸は屈
折率の大きさを示している。 第４図は透過型液晶表示素子の画素構造を示す平面図。 第５図（ａ）は実施例１で透明基板の表面に付けたマス
クパターンの平面図。また、第５図（ｂ）は実施例１で
透明基板の裏面に付けたマスクパターンの平面図。 第６図は実施例５に示した液晶表示素子の両側に平板レ
ンズアレイを構成した場合の原理図。 １０１・・・透明基板 １０２・・・Ｘ軸方向帯状レンズ １０３・・・Ｙ軸方向帯状レンズ １０４・・・平行光線 １０５・・・マイクロレンズの中心軸 ２０１・・・平板レンズアレイ ２０２・・・Ｘ軸方向帯状レンズ ２０３・・・Ｙ軸方向帯状レンズ ２１０・・・透明基板 ２１１・・・透明電極 ２１２・・・遮光膜 ２２０・・・液晶層 ２３１・・・スイッチング素子 ２３２・・・画素電極 ３０１・・・ガラス基板 ３０２・・・屈折率分布型レンズ部 ３１０・・・平行光線 ３１１・・・焦点 ４０１・・・信号線ａ ４０２・・・信号線ｂ ４０３・・・スイッチング素子 ４０４・・・画素電極 ５０１・・・マスク部分 ５０２・・・マスク開口部 ６０１・・・光線 ６１０・・・平板レンズアレイ ６１１・・・Ｘ軸方向帯状レンズ ６１２・・・Ｙ軸方向帯状レンズ ６２０・・・液晶表示素子 ６２１・・・画素電極 ６２２・・・不透明部 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 う１１ ｎ 第３図（ｂ） Ｙ 第５図（α） ６２／
るための斜視図。 第２図は液晶表示素子の明るさ改善を目的として、平板
レンズアレイを液晶表示素子と組み合わせた場合の構成
を示す断面図。 第３図（ａ）は屈折率分布型平板レンズアレイの原理を
説明する斜視図。また、第３図（ｂ）は平板レンズアレ
イ中のマイクロレンズの屈折率分布を示す図。ｎ軸は屈
折率の大きさを示している。 第４図は透過型液晶表示素子の画素構造を示す平面図。 第５図（ａ）は実施例１で透明基板の表面に付けたマス
クパターンの平面図。また、第５図（ｂ）は実施例１で
透明基板の裏面に付けたマスクパターンの平面図。 第６図は実施例５に示した液晶表示素子の両側に平板レ
ンズアレイを構成した場合の原理図。 １０１・・・透明基板 １０２・・・Ｘ軸方向帯状レンズ １０３・・・Ｙ軸方向帯状レンズ １０４・・・平行光線 １０５・・・マイクロレンズの中心軸 ２０１・・・平板レンズアレイ ２０２・・・Ｘ軸方向帯状レンズ ２０３・・・Ｙ軸方向帯状レンズ ２１０・・・透明基板 ２１１・・・透明電極 ２１２・・・遮光膜 ２２０・・・液晶層 ２３１・・・スイッチング素子 ２３２・・・画素電極 ３０１・・・ガラス基板 ３０２・・・屈折率分布型レンズ部 ３１０・・・平行光線 ３１１・・・焦点 ４０１・・・信号線ａ ４０２・・・信号線ｂ ４０３・・・スイッチング素子 ４０４・・・画素電極 ５０１・・・マスク部分 ５０２・・・マスク開口部 ６０１・・・光線 ６１０・・・平板レンズアレイ ６１１・・・Ｘ軸方向帯状レンズ ６１２・・・Ｙ軸方向帯状レンズ ６２０・・・液晶表示素子 ６２１・・・画素電極 ６２２・・・不透明部 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 う１１ ｎ 第３図（ｂ） Ｙ 第５図（α） ６２／
Claims (2)
- （１）透明平板の相対向する第１の面と第２の面に屈折
率分布型レンズアレイを形成して成る平板レンズアレイ
において、複数の帯状レンズ体が形成された第１の面と
、前記第１の面に形成された複数の帯状レンズ体による
焦点面とが交差するように複数の帯状レンズ体が形成さ
れた第２の面から成ることを特徴とする平板レンズアレ
イ。 - （２）第１項記載の平板レンズアレイが一対の基板間に
液晶を保持してなる液晶表示素子の光透過部に画素と各
レンズの光軸とが１対１に対応するように設置されてい
ることを特徴とする液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63012055A JPH01187502A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 平板レンズアレイ及び平板レンズアレイを備えた液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63012055A JPH01187502A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 平板レンズアレイ及び平板レンズアレイを備えた液晶表示素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01187502A true JPH01187502A (ja) | 1989-07-26 |
Family
ID=11794917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63012055A Pending JPH01187502A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 平板レンズアレイ及び平板レンズアレイを備えた液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01187502A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0425251A2 (en) * | 1989-10-23 | 1991-05-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image display apparatus |
| JPH03140920A (ja) * | 1989-10-26 | 1991-06-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 投写型表示装置及び該投写型表示装置に用いる液晶表示装置 |
| JPH03170911A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-24 | Pioneer Electron Corp | 液晶表示装置 |
| JPH03233417A (ja) * | 1989-10-30 | 1991-10-17 | Sharp Corp | 光学装置 |
| US5187599A (en) * | 1990-02-01 | 1993-02-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Display including two microlens arrays with unequal focal lengths and congruent focal points |
| US5359440A (en) * | 1989-10-23 | 1994-10-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image display apparatus with microlens plate having mutually fused together lenses resulting in hexagonal shaped microlenses |
-
1988
- 1988-01-22 JP JP63012055A patent/JPH01187502A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0425251A2 (en) * | 1989-10-23 | 1991-05-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image display apparatus |
| EP0425251A3 (en) * | 1989-10-23 | 1992-03-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image display apparatus |
| US5359440A (en) * | 1989-10-23 | 1994-10-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image display apparatus with microlens plate having mutually fused together lenses resulting in hexagonal shaped microlenses |
| JPH03140920A (ja) * | 1989-10-26 | 1991-06-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 投写型表示装置及び該投写型表示装置に用いる液晶表示装置 |
| US5126863A (en) * | 1989-10-26 | 1992-06-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Liquid crystal projection display apparatus having two microlens arrays |
| JPH03233417A (ja) * | 1989-10-30 | 1991-10-17 | Sharp Corp | 光学装置 |
| JPH03170911A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-24 | Pioneer Electron Corp | 液晶表示装置 |
| US5187599A (en) * | 1990-02-01 | 1993-02-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Display including two microlens arrays with unequal focal lengths and congruent focal points |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4572611A (en) | Apparatus including an integral optical device | |
| KR100458546B1 (ko) | 코너 큐브 역반사기와 같은 광학 요소 및 이러한 광학요소를 포함하는 반사식 디스플레이 장치 | |
| KR100413404B1 (ko) | 액정표시장치및그제조방법 | |
| EP0444872A2 (en) | A liquid crystal display device | |
| GB2102145A (en) | Optical plane circuits and methods for manufacturing such circuits | |
| JP4845290B2 (ja) | マイクロレンズアレイ、光学機器および光学ファインダー | |
| CN109613644B (zh) | 一种导光装置及其制作方法、显示装置 | |
| KR101080397B1 (ko) | 광학 시트 | |
| US20010036014A1 (en) | Lens array | |
| US5062688A (en) | Flat plate optical element and method for preparing the same | |
| JPH01187502A (ja) | 平板レンズアレイ及び平板レンズアレイを備えた液晶表示素子 | |
| JPH01222221A (ja) | 液晶表示素子 | |
| JP2005070073A (ja) | 光ファイバコリメータ | |
| EP0133788B1 (en) | Integral optical device and method | |
| JPH04119339A (ja) | 焦点板 | |
| JPH06208006A (ja) | マイクロレンズアレイ | |
| JPS58198001A (ja) | 屈折率分布型平板マイクロレンズアレイ | |
| CN210181311U (zh) | 光波导单元、阵列及平板透镜 | |
| JP2922947B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
| JPS60235102A (ja) | 透過型光散乱素子 | |
| JPH0442641B2 (ja) | ||
| JP3012500B2 (ja) | 平板型レンズアレイの製造方法 | |
| JP4498884B2 (ja) | 光導波路及び光導波路の製造方法並びに当該光導波路を用いた液晶表示装置 | |
| JPH0450802A (ja) | 平板レンズアレイ及びそれを用いた液晶パネル素子 | |
| JP2005017919A (ja) | 透過型スクリーン |