JPH08254641A

JPH08254641A - 光学素子及び当該光学素子を用いた画像表示装置

Info

Publication number: JPH08254641A
Application number: JP7084933A
Authority: JP
Inventors: Yutaro Okuno; 雄太郎奥野; Shigeru Aoyama; 茂青山; Osamu Nishizaki; 修西崎; Norisada Horie; 教禎堀江
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1996-10-01
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: JP3380945B2

Abstract

(57)【要約】【目的】光学素子表面にスペースを設け、画像表示装
置への組み立て等を容易に行なう。【構成】所定パターン状に光学的機能面１３が形成さ
れた回折格子などのシート状光学素子本体１２の表面
に、光学的機能面１３の外周域に粘着剤からなる枠状の
粘着部１４を形成し、光学素子１１を作製する。【効果】スペーサ等を用いることなく偏光板と可干渉
距離以上の充分なスペースを隔てて貼着でき、画像表示
装置の組み立てが容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学素子及び当該光学素
子を用いた画像表示装置に関する。具体的にいうと、液
晶プロジェクタ、ビューファインダー、液晶ディスプレ
イ、ヘッドマウントディスプレイなどの画像表示装置に
用いられる回折格子やマイクロレンズアレイなどの光学
的機能部を形成された光学素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１に示すものは、液晶テレビや液晶
プロジェクタなどの従来の画像表示装置Ｂを一部破断し
た断面構造図である。５１は液晶表示パネル、５２は筐
体、５３は光学素子である。液晶表示パネル５１の両面
には偏光板５４が貼り合わせられており、液晶表示パネ
ル５１の一方の側に配置されたバックライト光源５５か
ら出射された光は入射側の偏光板５４によって直線偏光
に変えられた後、液晶表示パネル５１の各画素を通過し
て再び出射側の偏光板５４を通過する。この時、出射側
の偏光板５４の偏光方向と一致した光だけが偏光板５４
を通過できるので、各画素に対応する液晶表示パネルの
液晶層の偏光特性を制御することにより液晶表示パネル
５１を通過した光が画像として表示される。この画像表
示装置Ｂにあっては、いわゆるブラックマトリックス
（液晶表示パネル５１の配線領域）による画面のザラツ
キを少なくするため、偏光板５４の出射側に回折格子な
どの光学素子（光学的ローパスフィルター）５３を配置
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光学素
子５３のうねりや反りなどのために光学素子５３と偏光
板５４の間に光の波長程度のわずかな隙間を生じ、この
わずかな隙間によって干渉縞（ニュートンリング）が発
生するため画像が却って見苦しくなる。これを防止する
ため、画像表示装置Ｂでは図１１に示すようにスペーサ
５６を用いて偏光板５４と光学素子５３の間に可視光線
の波長に比べて充分に大きな隙間５９を設けて光学素子
５３を装着していた。このため、スペーサ５６を光学素
子５３と偏光板５４との間に挿入して筐体５２内に納め
なければならず、組み立て工程が増え手間がかかってい
た。また、光学素子５３と筐体５２との間にクッション
５７材を挿入して固定しているが、振動によるガタツキ
等によって光学素子５３と偏光板５４との距離が変化
し、画像が乱れるなどの悪影響を生じるという問題点も
あった。

【０００４】また、図１２に示す画像表示装置Ｃでは光
学素子５３と偏光板５４との間に隙間５９を設けるため
筐体５２に予めスペーサ部５８を突設しておき、スペー
サ５６の挿入を不要にしているが、この場合にも振動に
よるガタツキ等のため画像が乱れるという問題点があっ
た。

【０００５】さらに、光学素子５３の表面が露出してい
るので、光学素子５３の搬送中や使用時にも光学素子５
３の表面に傷やほこりがつきやすく、その光学素子５３
を組込まれた画像表示装置Ｂ、Ｃの信頼性が低下すると
いう問題点もあった。

【０００６】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、液晶表示パ
ネル等の光学素子対向面との間に容易にスペースを設け
て配置することができる光学素子を提供することにあ
る。また、同時に搬送中や製品への組込工程等において
光学素子の表面に傷やほこりを付きにくくすることにあ
る。

【０００７】

【発明の開示】本発明の第１の光学素子は、光学的機能
部が形成された光学素子本体表面の当該光学的機能部の
周囲に枠状の粘着部を設けたことを特徴としている。し
たがって、光学的機能部の粘着部を液晶表示パネル等に
装着することで、回折格子などの光学素子との間に可干
渉距離以上の隙間を容易に確保できる。このため、専用
のスペーサ等の部品が不要となり、部品点数を削減し
て、画像表示装置の組み立てを簡単に行なえる。また、
粘着部であるのでその粘着力によって液晶表示パネル等
へ直ちに貼り合わせることができ、光学素子の装着も容
易になる。さらに光学的機能部の周囲には粘着部が枠状
に設けられているので、光学的機能部への不用意な接触
を避け光学的機能部を保護できる。また、製造直後に離
型シートなどで覆っておけば、保存中や運搬中に光学的
機能部の表面に傷やほこりが付いたりしない。しかも実
装後にも光学的機能部は保護され画像表示装置の信頼性
を高められる。

【０００８】請求項２に記載の実施態様は、前記粘着部
の一部に切欠を設けたことを特徴としている。このた
め、光学素子を偏光板に貼り合わせた後には粘着部によ
って囲まれた空間内を外部に開放できる。したがって、
光学的機能部の表面と液晶表示パネル等の光学素子貼付
面との間の空気層が温度変化によって膨張収縮すること
により、当該空気層の厚み、すなわち光学素子と光学素
子貼付面との間の距離が変化するのを防止でき、温度変
化による画像の乱れ等を防ぐことができる。

【０００９】本発明の第２の光学素子は、光学的機能部
が形成された光学素子本体表面に、当該光学的機能部の
周囲に対応する部分を残して当該光学的機能部に対応す
る部分が除去可能となった削除部を有する保護フィルム
を設けたことを特徴としている。この光学素子にあって
は削除部を取り除くことによって、光学的機能部の周囲
に保護フィルムが枠状に残される。このため、スペーサ
等を用いることなく液晶表示パネル等との間に隙間を設
けて貼着でき、画像表示装置の組み立てを簡単にでき
る。また、貼着前においては、光学的機能部を密閉した
状態で保存できるので、傷やほこりが付かず、光学素子
の品質を担保できる。

【００１０】請求項４に記載の実施態様は、前記光学的
機能面の周囲に対応する前記保護フィルムの一部に切欠
を設けたことを特徴としている。このため、光学素子を
偏光板に貼着させた後には保護フィルムによって囲まれ
た空間内を外部に開放できる。したがって、光学的機能
部の表面と液晶表示パネル等の光学素子貼付面との間の
空気層が温度変化によって膨張収縮することにより、当
該空気層の厚み、すなわち光学素子と光学素子貼付面と
の間の距離が変化するのを防止でき、温度変化による画
像の乱れ等を防ぐことができる。

【００１１】これらの光学素子本体にはシート状マイク
ロレンズアレイ、シート状回折格子、シート状フレネル
レンズ、シート状光拡散素子などさまざまな光学的機能
を有するシート状光学素子を用いることができる。又、
シート状光学素子を用いた場合には、シート状光学素子
は薄くて撓み易いが、シート状光学素子の粘着部を光学
素子貼付面に貼着したり、保護シートを光学素子貼付面
に密着させたりすることによって、シート状光学素子を
光学素子貼付面に撓みなく真直ぐに張って貼着すること
ができ、画像の歪みを防止できる。

【００１２】本発明の画像表示装置は、画像を生成する
ための液晶表示パネルと、前記粘着部又は前記保護フィ
ルムの残存部分をスペーサとして前記液晶表示パネルに
貼着された請求項１又は３の光学素子とを備えたことを
特徴としている。このため、画像表示装置の組み立てが
非常に簡単になり、部品点数の削減などにより製造コス
トの削減を図ることができる。さらに、光学素子が保護
され、あるいは、温度変化による画像の乱れが少なく、
信頼性のよい画像表示装置とすることができる。

【００１３】

【実施例】図１に示すものは本発明の一実施例である画
像表示装置Ａを示す一部破断した断面構成図である。画
像表示装置Ａは、ビデオカメラ等のビューファインダー
や液晶プロジェクタなどのように、バックライト光源２
から出射された光を、液晶表示パネル１の一定のパター
ン領域のみを通過させることによって、さまざまな画像
を表示することができる。この画像表示装置Ａは、両面
に偏光板３が張り合わされた液晶表示パネル１が筐体４
内に納められており、液晶表示パネル１の出射側の偏光
板３に本発明の光学素子１１が貼り合わせられている。

【００１４】図２（ａ）は本発明の光学素子１１を示す
斜視図であって、図２（ｂ）は画像表示装置Ａに実装さ
れた状態を示す断面説明図である。光学素子１１は、表
面に回折格子やマイクロレンズアレイ、アンチグレア処
理面のような光学的機能面１３が形成されたシート状光
学素子本体１２と、偏光板３との間のスペーサの役割を
有する粘着部１４とから構成されている。図１及び図２
にはシート状光学素子本体１２としてシート状マイクロ
レンズアレイを示しているが（図３、図４も同様）、こ
のシート状光学素子本体１２は従来の光学素子５３とは
異なり、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）やポリカー
ボネイト（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）などの透明なシート基材、あるいはこれらのシート
基材上に塗布された紫外線硬化型樹脂などのレンズ用樹
脂材料に、光学的機能面１３の反転パターンが形成され
た金型（スタンパ）を押圧して作製したものであって、
厚さ０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度で、光学パターンも深
さ約０．５μｍ程度、パターン周期は約３〜３０μｍ程
度という薄型のものである。粘着部１４は粘着性樹脂な
どの粘着剤を塗布することにより、シート状光学素子本
体１２表面の光学的機能面１３の外周域に枠状に薄く形
成されている。製造直後には紙やテープなどの離型シー
ト（図示せず）が光学素子１１の表面に貼り合わせられ
ており、実装時には離型シートを剥がし、粘着部１４の
粘着性を利用して粘着部１４を偏光板３に貼着させて、
光学素子１１を偏光板３に直ちに貼り合わせることがで
きる。こうして、光学的機能面１３と偏光板３との間に
はほぼ粘着部１４の厚さ分（例えば、数十μｍ）、すな
わち光の可干渉距離以上の充分な隙間１５を設けること
ができる（図２（ｂ））。

【００１５】この光学素子１１を用いることにより、従
来のようにスペーサ５６やクッション材５７などを用い
ることなく、偏光板３と光学素子１１とを隙間１５を隔
てて貼り合わせることができ、画像表示装置Ａの組み立
て作業を容易にできる。また、粘着部１４は粘着性を有
しているので偏光板３への装着も容易で、しかも振動に
よるガタツキによって位置がずれたり、偏光板３と光学
的機能面１３との距離の変動も少なくなる。また、実装
前は離型シートを貼っておくと運搬時や保存時に光学的
機能面１３に傷やほこりが付かず、光学素子１１の信頼
性を高められる。また、偏光板３と光学素子１１とを貼
り合わせた後にも、光学的機能面１３の表面に傷やほこ
りが付くことがなく、画像表示装置Ａの信頼性を高めら
れる。さらに、粘着部１４で偏光板３に貼り付けておけ
ば、薄くて柔軟なシート状光学素子１１の場合にもシー
ト状光学素子１１をピンと張って偏光板３に貼り付けて
おくことができ、シート状光学素子１１の弛みによって
干渉縞が発生したり、画像が歪んだりする恐れがなくな
る。なお、図１及び図２においては粘着部１４の厚みは
誇張して示しているが、光の干渉を防止できればよいの
で非常に薄いもので充分である（以下、同じ）。

【００１６】図３（ａ）は本発明の光学素子１１の他例
を示す斜視図であって、枠状の粘着部１４は光学的機能
面１３の外周域に光学素子１１よりも狭い領域に形成さ
れている。この光学素子１１にあっては、図３（ｂ）に
示すように、粘着部１４の外周部に粘着剤の付着されて
いない非粘着領域１６が形成されるので、この非粘着領
域１６をピンセット等の治具で挟めば、治具に粘着剤が
付着せず容易に組み立て作業を行なえる。また、光学的
機能面１３にも傷が付きにくい。

【００１７】図４は本発明の光学素子１１のさらに他例
を示す斜視図であって、粘着剤の塗布されていない切欠
１７を設けた粘着部１４を光学的機能面１３の外周域に
切欠環状に形成している。この切欠１７のために光学素
子１１と偏光板３との間にできる空間（隙間１５）は外
部に開放され、熱膨張、熱収縮による空気の移動が空間
内部と空間外部との間で自由に行なわれる。したがっ
て、常に空間内の空気層の厚みが一定に保たれ、温度変
化による画像の乱れを防止することができる。

【００１８】図５（ａ）は本発明の光学素子１１のさら
に他例を示す斜視図であって、シート状光学素子本体１
２の表面には薄い保護フィルム２１が重ねられており、
光学的機能面１３に対向する領域の周囲に保護フィルム
２１の貼着後にブレード等により切込２３を入れられて
いる。切込２３は全周に事後的に設けてもよく、微小部
分で弱くつながったミシン目状でもよい。保護フィルム
２１は、例えばビニールシートや養生紙のようなシート
状もしくはフィルム状のものであって容易に剥離可能な
ものが望ましい。切込２３により周囲から切り離された
状態で貼着されている削除部２２は、予め周囲に設けら
れた切込２３に沿って簡単に引き剥がして取り除くこと
ができる。例えば、エアにより吸引する治具を用いて削
除部２２を吸着することにより除去することができ、削
除部２２を除去した後は図５（ｂ）に示すように保護フ
ィルム２１が枠状に残り、光学的機能面１３の表面と偏
光板３との間には保護フィルム２１の厚さ分だけ隙間１
５を設けることができる。ここで、保護フィルム２１の
周囲両面には粘着剤が塗布してあってもよい。したがっ
て、この光学素子１１にあっては削除部２２を除去し、
光学素子１１の表面に残された部分をスペーサとして光
学素子１１と偏光板３との間に隙間１５を設けることが
でき、干渉縞の発生を防止することができる。また、ス
ペーサの役割をする保護フィルム２１が光学素子１１と
一体となっているので、画像表示装置Ａを容易に組み立
て可能にできる。しかも、貼着直前まで保護フィルム２
１によって密閉状態に保つことができるので、光学素子
１１の保存中に光学的機能面１３の表面に傷やほこりが
付いたりせず、さらに画像表示装置Ａの信頼性を高める
ことができる。また、偏光板３に貼り合わせた後も光学
的機能面１３を保護できる。もちろん、保護フィルム２
１の外側全面あるいは外周域に粘着剤を予め塗布して製
造時に離型シートを貼り合わせておくと、貼着時に離型
シートを剥がせば直ちに偏光板３に貼り合わせることで
き、さらに光学素子１１の実装を容易にすることもでき
る。

【００１９】図６（ａ）に示すものは本発明の光学素子
１１の他例を示す斜視図、図６（ｂ）は削除部２２を除
去した場合を示す斜視図であって、保護フィルム２１に
は切込２３の両端が保護フィルム２１の端部に達するま
で切込２３が設けられ、つまみ部２４が一体となった削
除部２２が設けられている。この削除部２２は、ピンセ
ット等の治具でつまみ部２４の端部を捲り上げるように
してつまみ部２４を挟むことができ、つまみ部２４を引
っ張り上げて削除部２２を切込２３に沿って容易に取り
除くことができる。また、削除部２２を取り除いた後に
は、光学的機能面１３の外周域に保護フィルム２１が切
欠環状に残り、つまみ部２４があった部分には切欠２５
が形成される。したがって、偏光板３と光学素子１１と
の間に出来る空間（隙間１５）は外部に開放され、温度
変化による画像の乱れを防止することができるので都合
がよい。

【００２０】本発明の光学素子には、シート状マイクロ
レンズアレイ（シート状光学素子本体１２）以外にも、
例えば図７（ａ）（ｂ）に示すような断面正弦波状のシ
ート状回折格子３１（シート状光学素子本体１２）や図
８（ａ）に示す断面三角形状あるいは図８（ｂ）に示す
断面矩形状のシート状回折格子３１（シート状光学素子
本体１２）、あるいは図９に示すシート状フレネルレン
ズ３２（シート状光学素子本体１２）などのさまざまな
光学素子本体を用いることができ、これらは光学的ロー
パスフィルタとして用いられるものである。また、マイ
クロフレネルレンズはバックライト側に設けることによ
りバックライトの光を画素部分に集めて光利用効率を向
上させるためにも用いることができる。さらに、図１０
に示すように、すりガラス状のようにアンチグレア処理
（ノングレア処理）３４が施されたアンチグレアフィル
ムのようなシート状光拡散素子３３（シート状光学素子
本体１２）を用いることもできる。このアンチグレア処
理３４とは、フィルムや基板の表面をエッチングまたは
サンドブラスト加工を施すことによって粗面化する処理
をいい、入射された光を散乱させることによって、液晶
表示パネルが光って見にくくなるのを防止できる。

【００２１】なお、上記実施例にあってはシート状光学
素子本体１２を用いて説明しているため、図示の都合
上、シート状光学素子本体１２や粘着部１４、保護フィ
ルム２１をかなり誇張して表わしているが、このシート
状光学素子本体１２の外形は例えば厚みが１ｍｍ以下、
縦横が数ｃｍ角から１０数ｃｍ角の薄いものであって、
粘着部１４の厚みも１ｍｍ以下の薄いものである。ま
た、例えば２Ｐ法(Photopolymerization-Method)や射出
成形法などにより作製されたマイクロレンズアレイや回
折格子などの光学素子についても応用できるのは言うま
でもない。

【００２２】

【発明の効果】本発明の光学素子にあっては、光の可干
渉距離以上の充分な隙間を隔てて液晶表示パネル等に簡
単に貼着して固定することができる。したがって、画像
表示装置への組み立てが容易になる。また、光学的機能
部表面には傷やほこりが付きにくく、取り扱いも容易に
なる。本発明の画像表示装置によれば、組み立てが容易
で製造コストの削減が図れ、しかも、画像表示装置の信
頼性を高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である画像表示装置を一部破
断した断面構造図である。

【図２】（ａ）は本発明の光学素子の一実施例を示す斜
視図、（ｂ）は液晶表示パネルに装着された状態を示す
断面説明図である。

【図３】（ａ）は同上の光学素子の他例を示す斜視図、
（ｂ）は液晶表示パネルに装着された状態を示す断面説
明図である。

【図４】本発明の同上のさらに他例を示す斜視図であ
る。

【図５】（ａ）は同上の光学素子のさらに他例を示す斜
視図、（ｂ）は削除部を除去した光学素子を示す斜視図
である。

【図６】（ａ）は同上の光学素子のさらに他例を示す斜
視図、（ｂ）は削除部を除去した光学素子を示す斜視図
である。

【図７】（ａ）はシート状回折格子の一例を示す斜視
図、（ｂ）はその断面図である。

【図８】（ａ）（ｂ）はそれぞれシート状回折格子の他
例を示す断面図である。

【図９】シート状フレネルレンズの一例を示す断面図で
ある。

【図１０】シート状光拡散素子の一例を示す断面図であ
る。

【図１１】従来例である画像表示装置を示す断面構成図
である。

【図１２】別な従来例である画像表示装置を示す断面構
成図である。

【符号の説明】

１液晶表示パネル３偏光板１１光学素子１２シート状光学素子本体１４粘着部２１保護フィルム２２削除部３４アンチグレア処理

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｂ 21/10 Ｇ０３Ｂ 21/10 Ｚ (72)発明者堀江教禎京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学的機能部が形成された光学素子本体
表面の当該光学的機能部の周囲に枠状の粘着部を設けた
ことを特徴とする光学素子。
【請求項２】前記粘着部の一部に切欠を設けたことを
特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】光学的機能部が形成された光学素子本体
表面に、当該光学的機能部の周囲に対応する部分を残し
て当該光学的機能部に対応する部分が除去可能となった
削除部を有する保護フィルムを設けたことを特徴とする
光学素子。
【請求項４】前記光学的機能部の周囲に対応する前記
保護フィルムの一部に切欠を設けたことを特徴とする請
求項３に記載の光学素子。
【請求項５】前記光学素子本体は、シート状レンズア
レイ、シート状フレネルレンズ、シート状回折格子、シ
ート状光拡散素子等のシート状光学素子であることを特
徴とする請求項１又は３に記載の光学素子。
【請求項６】画像を生成するための液晶表示パネル
と、前記粘着部又は前記保護フィルムの残存部分をスペ
ーサとして前記液晶表示パネルに貼着された請求項１又
は３の光学素子とを備えたことを特徴とする画像表示装
置。