JPH09269483A - 液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents
液晶表示素子およびその製造方法Info
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- JPH09269483A JPH09269483A JP8078562A JP7856296A JPH09269483A JP H09269483 A JPH09269483 A JP H09269483A JP 8078562 A JP8078562 A JP 8078562A JP 7856296 A JP7856296 A JP 7856296A JP H09269483 A JPH09269483 A JP H09269483A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レンズアレイ層を１層のみ備えた液晶表示素
子において、液晶層に有効に入射する光量を増大し、明
るい映像表示を実現することを目的とする。 【解決手段】 複数の凸レンズ１０５を配列したレンズ
アレイ層１０４と、レンズアレイ層１０４に密着し、光
透過能を有する２層以上の薄膜とからなる分離層１０６
と、分離層１０６に密着した液晶層１０３と、液晶層１
０３に密着した液晶保持基板１０１より液晶表示素子を
構成し、分離層１０６を構成する２層以上の薄膜のう
ち、前記液晶層に近い薄膜ほど高い屈折率にする。これ
により入射光線１１３ないし１１５は、ブラックマトリ
クス１１１で遮断されることなく、また平行光線として
効率よく液晶層１０３へ入射する。
子において、液晶層に有効に入射する光量を増大し、明
るい映像表示を実現することを目的とする。 【解決手段】 複数の凸レンズ１０５を配列したレンズ
アレイ層１０４と、レンズアレイ層１０４に密着し、光
透過能を有する２層以上の薄膜とからなる分離層１０６
と、分離層１０６に密着した液晶層１０３と、液晶層１
０３に密着した液晶保持基板１０１より液晶表示素子を
構成し、分離層１０６を構成する２層以上の薄膜のう
ち、前記液晶層に近い薄膜ほど高い屈折率にする。これ
により入射光線１１３ないし１１５は、ブラックマトリ
クス１１１で遮断されることなく、また平行光線として
効率よく液晶層１０３へ入射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、投射型または直視
型の映像表示素子等に用いられる液晶表示素子およびそ
の製造方法に関するものである。
型の映像表示素子等に用いられる液晶表示素子およびそ
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、複数のレンズを配列してなるレン
ズアレイ層をガラス基板上に一体形成して構成される液
晶表示素子が、投射型または直視型の映像表示素子等に
利用されるようになってきた。
ズアレイ層をガラス基板上に一体形成して構成される液
晶表示素子が、投射型または直視型の映像表示素子等に
利用されるようになってきた。
【０００３】まず、従来の液晶表示素子について説明す
る。従来の液晶表示素子は、例えば特開平５−１９６９
２８号公報等に開示されている。図４は、従来の液晶表
示素子の断面図である。図４において、ガラス基板１、
２は有極性分子により構成された液晶層３を挟持してい
る。レンズアレイ基板４はガラス基板２に貼り合わされ
ている。レンズアレイ層５およびレンズアレイ層６は凸
レンズ７および凸レンズ８の配列をそれぞれ指してい
る。また、９に示す区間を画素と呼ぶことにする。
る。従来の液晶表示素子は、例えば特開平５−１９６９
２８号公報等に開示されている。図４は、従来の液晶表
示素子の断面図である。図４において、ガラス基板１、
２は有極性分子により構成された液晶層３を挟持してい
る。レンズアレイ基板４はガラス基板２に貼り合わされ
ている。レンズアレイ層５およびレンズアレイ層６は凸
レンズ７および凸レンズ８の配列をそれぞれ指してい
る。また、９に示す区間を画素と呼ぶことにする。
【０００４】遮光部材で構成されるブラックマトリクス
１０は、液晶層３に配されたスイッチング素子等（図示
せず）に光が入射することを防止している。スイッチン
グ素子に光が入射してしまうと、このスイッチング素子
が誤動作を起こし液晶層３に正確な映像信号電圧が印加
されなくなる。このような現象を回避し、所望の画質を
確保するため、画素境界周辺領域や配線周辺領域、能動
素子を遮光することを目的としてブラックマトリクス１
０が設けられている。
１０は、液晶層３に配されたスイッチング素子等（図示
せず）に光が入射することを防止している。スイッチン
グ素子に光が入射してしまうと、このスイッチング素子
が誤動作を起こし液晶層３に正確な映像信号電圧が印加
されなくなる。このような現象を回避し、所望の画質を
確保するため、画素境界周辺領域や配線周辺領域、能動
素子を遮光することを目的としてブラックマトリクス１
０が設けられている。
【０００５】画素開口部１１はブラックマトリクス１０
の開口として個々の画素９に割り当てられている。光線
１２ないし１４は光源（図示せず）から射出され、レン
ズアレイ層５に入射する光束の一部を代表して図示した
光線である。なお、図４では光線１２ないし１４の軌跡
を明示するため、ブラックマトリクス１０以外の部分に
ついてハッチングを省略している。凸レンズ７および凸
レンズ８は、同一の光軸上で１対１に対応するようにレ
ンズアレイ基板４の表裏に相対向して形成されている。
さらに、この光軸上に画素開口部１１と凸レンズ８が１
対１に対応して配列されるように画素９およびブラック
マトリクス１０が形成されている。
の開口として個々の画素９に割り当てられている。光線
１２ないし１４は光源（図示せず）から射出され、レン
ズアレイ層５に入射する光束の一部を代表して図示した
光線である。なお、図４では光線１２ないし１４の軌跡
を明示するため、ブラックマトリクス１０以外の部分に
ついてハッチングを省略している。凸レンズ７および凸
レンズ８は、同一の光軸上で１対１に対応するようにレ
ンズアレイ基板４の表裏に相対向して形成されている。
さらに、この光軸上に画素開口部１１と凸レンズ８が１
対１に対応して配列されるように画素９およびブラック
マトリクス１０が形成されている。
【０００６】また、凸レンズ７の後側焦点距離はF1、凸
レンズ８の前側焦点距離はF2、レンズアレイ基板４の厚
さはF1+F2である。また、凸レンズ７、８の開口数（N
A）は同じである。すなわち、凸レンズ７に入射した平
行光束の径は、凸レンズ８から射出される平行光束の径
よりも小さい。
レンズ８の前側焦点距離はF2、レンズアレイ基板４の厚
さはF1+F2である。また、凸レンズ７、８の開口数（N
A）は同じである。すなわち、凸レンズ７に入射した平
行光束の径は、凸レンズ８から射出される平行光束の径
よりも小さい。
【０００７】互いに平行光である光線１２ないし１４
は、ガラス基板２を透過した後、液晶層３に入射する。
液晶層３の液晶分子の配向状態は、液晶層３に印加され
る映像信号電圧に従って画素９毎に独立に制御される。
ガラス基板２から液晶層３へ伝搬してきた光は、この液
晶分子の配向状態に応じて旋光、複屈折、あるいは散乱
等の変調を受け、ガラス基板１に到達する。ガラス基板
１を透過した光は、偏光板等の光学素子において液晶層
３で変調された偏光状態や光量から明暗が決定される。
このような原理によって、液晶表示素子を利用した投射
型または直視型の映像表示が実現される。
は、ガラス基板２を透過した後、液晶層３に入射する。
液晶層３の液晶分子の配向状態は、液晶層３に印加され
る映像信号電圧に従って画素９毎に独立に制御される。
ガラス基板２から液晶層３へ伝搬してきた光は、この液
晶分子の配向状態に応じて旋光、複屈折、あるいは散乱
等の変調を受け、ガラス基板１に到達する。ガラス基板
１を透過した光は、偏光板等の光学素子において液晶層
３で変調された偏光状態や光量から明暗が決定される。
このような原理によって、液晶表示素子を利用した投射
型または直視型の映像表示が実現される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、レンズアレイ層５で集束された入射光が
レンズアレイ層６で平行光に再び戻された光が液晶層３
に入射するため、液晶層３の入射角依存性によるコント
ラスト比低下の問題は回避されるものの、レンズアレイ
層５とレンズアレイ層６とを、各々の凸レンズ７と凸レ
ンズ８の光軸を完全に一致させなければならないという
製造上の困難さが課題として挙げられる。
来の技術では、レンズアレイ層５で集束された入射光が
レンズアレイ層６で平行光に再び戻された光が液晶層３
に入射するため、液晶層３の入射角依存性によるコント
ラスト比低下の問題は回避されるものの、レンズアレイ
層５とレンズアレイ層６とを、各々の凸レンズ７と凸レ
ンズ８の光軸を完全に一致させなければならないという
製造上の困難さが課題として挙げられる。
【０００９】そこで本発明は、コントラストの低下およ
び、光軸調整の困難さを回避できる液晶表示装置および
その製造方法を提供することを目的とする。
び、光軸調整の困難さを回避できる液晶表示装置および
その製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の凸レン
ズを配列したレンズアレイ層と、２層以上の薄膜を有す
る分離層と、極性を有する分子よりなる液晶層と、液晶
層保持基板とから構成される液晶表示素子である。レン
ズアレイ層、分離層、液晶層、液晶保持層は、これらの
順でそれぞれ密着されており、レンズアレイ層から入射
した光を前記液晶保持基板より射出させることができ
る。ここで、前記分離層を構成する薄膜のそれぞれの屈
折率は液晶層に近いほど高い。
ズを配列したレンズアレイ層と、２層以上の薄膜を有す
る分離層と、極性を有する分子よりなる液晶層と、液晶
層保持基板とから構成される液晶表示素子である。レン
ズアレイ層、分離層、液晶層、液晶保持層は、これらの
順でそれぞれ密着されており、レンズアレイ層から入射
した光を前記液晶保持基板より射出させることができ
る。ここで、前記分離層を構成する薄膜のそれぞれの屈
折率は液晶層に近いほど高い。
【００１１】本発明により、レンズアレイ層を構成する
それぞれの凸レンズにより集束された集束光が、順次屈
折率の高くなる分離層を通過することによって、より平
行光に近い形で液晶層に入射する。なお、分離層を構成
する薄膜としては、光透過能を有する無機媒質、または
有機媒質を用いることができる。無機媒質にあってはガ
ラス、有機媒質にあっては樹脂等の材料を用いることが
できる。
それぞれの凸レンズにより集束された集束光が、順次屈
折率の高くなる分離層を通過することによって、より平
行光に近い形で液晶層に入射する。なお、分離層を構成
する薄膜としては、光透過能を有する無機媒質、または
有機媒質を用いることができる。無機媒質にあってはガ
ラス、有機媒質にあっては樹脂等の材料を用いることが
できる。
【００１２】また、分離層として、屈折率が、光の伝搬
方向に向かって徐々に高くなる媒体を用いることもでき
る。この媒体として、イオン交換法により厚み方向に屈
折率勾配をもたせたガラス板を使用することができる。
方向に向かって徐々に高くなる媒体を用いることもでき
る。この媒体として、イオン交換法により厚み方向に屈
折率勾配をもたせたガラス板を使用することができる。
【００１３】本発明により、レンズアレイ層を構成する
それぞれの凸レンズにより集束された集束光が、順次屈
折率の高くなる分離層を通過することによって、より平
行光に近い形で液晶層に入射する。
それぞれの凸レンズにより集束された集束光が、順次屈
折率の高くなる分離層を通過することによって、より平
行光に近い形で液晶層に入射する。
【００１４】また、前記レンズアレイ層を構成する凸レ
ンズの、分離層との密着面が凸曲面であり、前記２層以
上の薄膜どうしの境界面が、前記レンズアレイ層の凹凸
形状に類似した凹凸形状であり、かつ凹凸のピッチが同
一であるような分離層によって前記液晶表示装置を構成
することもできる。例えばレンズアレイ層を構成する凸
レンズの、分離層に密着すべき面を凸曲面とし、この凸
曲面形状を利用して、レンズアレイ層上に、屈折率の異
なる複数種類の樹脂を、屈折率の低い樹脂から順にコー
ティングすることにより、コーティングされた複数の樹
脂間の境界面が前記凸レンズの凸曲面の形状に応じた凸
形状となるものである。
ンズの、分離層との密着面が凸曲面であり、前記２層以
上の薄膜どうしの境界面が、前記レンズアレイ層の凹凸
形状に類似した凹凸形状であり、かつ凹凸のピッチが同
一であるような分離層によって前記液晶表示装置を構成
することもできる。例えばレンズアレイ層を構成する凸
レンズの、分離層に密着すべき面を凸曲面とし、この凸
曲面形状を利用して、レンズアレイ層上に、屈折率の異
なる複数種類の樹脂を、屈折率の低い樹脂から順にコー
ティングすることにより、コーティングされた複数の樹
脂間の境界面が前記凸レンズの凸曲面の形状に応じた凸
形状となるものである。
【００１５】この方法により、前記境界面が、入射して
くる集束光に対して凹レンズ効果を果たし、より平行光
に近い光束を液晶層に入射させることができる。
くる集束光に対して凹レンズ効果を果たし、より平行光
に近い光束を液晶層に入射させることができる。
【００１６】
（実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における
液晶表示素子の断面図である。図１(a)において、液晶
層１０３は有極性分子で構成され、液晶保持基板１０１
およびガラス基板１０２で挟持されている。凸レンズ１
０５はガラス基板１０２の内部にイオン交換法により形
成されており、レンズアレイ層１０４は凸レンズ１０５
の配列になっている。分離層１０６はガラスで構成され
る第１の薄膜１０７、およびガラスで構成される第２の
薄膜１０８を光学接着剤で貼り合わせたものである。
液晶表示素子の断面図である。図１(a)において、液晶
層１０３は有極性分子で構成され、液晶保持基板１０１
およびガラス基板１０２で挟持されている。凸レンズ１
０５はガラス基板１０２の内部にイオン交換法により形
成されており、レンズアレイ層１０４は凸レンズ１０５
の配列になっている。分離層１０６はガラスで構成され
る第１の薄膜１０７、およびガラスで構成される第２の
薄膜１０８を光学接着剤で貼り合わせたものである。
【００１７】境界面１０９は隣接する第１の薄膜１０７
と第２の薄膜１０８との境界を指す。画素開口部１１２
は遮光部材で構成されるブラックマトリクス１１１の開
口として、個々の画素１１０に割り当てられたものであ
る。
と第２の薄膜１０８との境界を指す。画素開口部１１２
は遮光部材で構成されるブラックマトリクス１１１の開
口として、個々の画素１１０に割り当てられたものであ
る。
【００１８】光線１１３ないし１１５は、光源（図示せ
ず）から射出され、レンズアレイ層１０４に入射する光
束の一部を代表して図示した光線である。なお、図１で
は光線１１３ないし１１５の軌跡を明示するため、ブラ
ックマトリクス１１１以外の部分についてハッチングを
省略している。
ず）から射出され、レンズアレイ層１０４に入射する光
束の一部を代表して図示した光線である。なお、図１で
は光線１１３ないし１１５の軌跡を明示するため、ブラ
ックマトリクス１１１以外の部分についてハッチングを
省略している。
【００１９】個々の凸レンズ１０５の光軸上には、画素
開口部１１２が１対１に対応して配列されるように画素
１１０およびブラックマトリクス１１１が形成される。
光線１１３は凸レンズ１０５の光軸上を伝搬して凸レン
ズ１０５に入射する。
開口部１１２が１対１に対応して配列されるように画素
１１０およびブラックマトリクス１１１が形成される。
光線１１３は凸レンズ１０５の光軸上を伝搬して凸レン
ズ１０５に入射する。
【００２０】凸レンズ１０５射出端、第１の薄膜１０
７、第２の薄膜の屈折率を各々、ｎ0、ｎ1、ｎ2とする
と、それらの間には、ｎ0＞ｎ1、かつ、ｎ2＞ｎ1なる関
係が成り立つように構成されている。
７、第２の薄膜の屈折率を各々、ｎ0、ｎ1、ｎ2とする
と、それらの間には、ｎ0＞ｎ1、かつ、ｎ2＞ｎ1なる関
係が成り立つように構成されている。
【００２１】以上のように構成された本実施の形態の液
晶表示素子について、以下その動作および作用を説明す
る。
晶表示素子について、以下その動作および作用を説明す
る。
【００２２】本発明における、液晶表示素子の映像表示
の原理、およびブラックマトリクス１１１の果たす役割
は、従来技術の液晶表示素子と同様である。
の原理、およびブラックマトリクス１１１の果たす役割
は、従来技術の液晶表示素子と同様である。
【００２３】互いに平行な光線１１３ないし１１５は、
ガラス基板１０２を透過し、レンズアレイ層１０４内に
配列された１つの凸レンズ１０５に入射する。光線１１
４および１１５は凸レンズ１０５により屈折し、光軸方
向へ集束される。ここで、凸レンズ１０５の収差を無視
すると、光線１１４、１１５を近軸光線として取り扱う
ことができる。そこで、図１(b)に示すように、光線１
１４、１１５の凸レンズ１０５による集束角（光線と光
軸のなす角度）をθ1と定義する。集束角θ1は凸レンズ
１０５の形状、屈折率ｎ0、および第１の絶縁物質層１
０７の屈折率ｎ1によって一意的に決定される。
ガラス基板１０２を透過し、レンズアレイ層１０４内に
配列された１つの凸レンズ１０５に入射する。光線１１
４および１１５は凸レンズ１０５により屈折し、光軸方
向へ集束される。ここで、凸レンズ１０５の収差を無視
すると、光線１１４、１１５を近軸光線として取り扱う
ことができる。そこで、図１(b)に示すように、光線１
１４、１１５の凸レンズ１０５による集束角（光線と光
軸のなす角度）をθ1と定義する。集束角θ1は凸レンズ
１０５の形状、屈折率ｎ0、および第１の絶縁物質層１
０７の屈折率ｎ1によって一意的に決定される。
【００２４】次に、光線１１３ないし１１５で代表され
る集束光は第１の薄膜１０７中を伝搬し、第１の薄膜１
０７と第２の薄膜１０８との境界面１０９に到達する。
る集束光は第１の薄膜１０７中を伝搬し、第１の薄膜１
０７と第２の薄膜１０８との境界面１０９に到達する。
【００２５】境界面１０９に入射した光線１１４、１１
５は、再度屈折し、集束角が変化する。境界面１０９を
通過して第２の薄膜１０８へ伝搬する光線１１４、１１
５の集束角θ2は、屈折率ｎ1、ｎ2によってのみ決定さ
れる。つまり、屈折の法則に従って、 ｓｉｎθ2＝（ｎ1／ｎ2）・ｓｉｎθ1 が成立する。ここでｎ2＞ｎ1であるから、 ｓｉｎθ2＜ｓｉｎθ1 ∴ θ2＜θ1 となる。
５は、再度屈折し、集束角が変化する。境界面１０９を
通過して第２の薄膜１０８へ伝搬する光線１１４、１１
５の集束角θ2は、屈折率ｎ1、ｎ2によってのみ決定さ
れる。つまり、屈折の法則に従って、 ｓｉｎθ2＝（ｎ1／ｎ2）・ｓｉｎθ1 が成立する。ここでｎ2＞ｎ1であるから、 ｓｉｎθ2＜ｓｉｎθ1 ∴ θ2＜θ1 となる。
【００２６】すなわち、光線１１４、１１５は境界面１
０９においてより小さな集束角θ2をもつ集束光、すな
わちより平行光に近い集束光に変換され、これが液晶層
１０３に入射する。
０９においてより小さな集束角θ2をもつ集束光、すな
わちより平行光に近い集束光に変換され、これが液晶層
１０３に入射する。
【００２７】このようにして、本実施の形態において
は、分離層１０６内の第１の薄膜１０７と第２の薄膜１
０８との境界面１０９での屈折作用によって、液晶層１
０３に入射する光の集束角を小さくすることができる。
この結果、従来技術とは異なり、分離層内に２層のレン
ズアレイ層を設ける必要がなく、光軸調整等の困難性を
回避した液晶表示素子を得ることができる。
は、分離層１０６内の第１の薄膜１０７と第２の薄膜１
０８との境界面１０９での屈折作用によって、液晶層１
０３に入射する光の集束角を小さくすることができる。
この結果、従来技術とは異なり、分離層内に２層のレン
ズアレイ層を設ける必要がなく、光軸調整等の困難性を
回避した液晶表示素子を得ることができる。
【００２８】なお、分離層１０６は、ガラスのような無
機絶縁性物質で形成されていても、樹脂のような有機絶
縁性物質で形成されていても、あるいは、それらが混在
して形成されていてもよい。
機絶縁性物質で形成されていても、樹脂のような有機絶
縁性物質で形成されていても、あるいは、それらが混在
して形成されていてもよい。
【００２９】また、本実施の形態では分離層１０６の内
部での屈折作用を、図１に示す第１の薄膜１０７と第２
の薄膜１０８の２つの層の積層で構成された分離層１０
６を例として説明したが、分離層１０６は３層以上の薄
膜の積層で構成されていてもよい。
部での屈折作用を、図１に示す第１の薄膜１０７と第２
の薄膜１０８の２つの層の積層で構成された分離層１０
６を例として説明したが、分離層１０６は３層以上の薄
膜の積層で構成されていてもよい。
【００３０】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２における液晶表示素子の断面図である。図２におい
て、液晶表示素子の構成要素のうち分離層１０６以外
は、図１に示した実施の形態１における構成要素と同じ
である。
態２における液晶表示素子の断面図である。図２におい
て、液晶表示素子の構成要素のうち分離層１０６以外
は、図１に示した実施の形態１における構成要素と同じ
である。
【００３１】図２において、分離層１０６は、イオン交
換法により片面にイオン交換を施したガラス板１０６ａ
であり、このガラス板１０６ａはイオン交換を施した面
に近い部分ほど屈折率が高く、この面が液晶層１０３に
対向するように配されている。
換法により片面にイオン交換を施したガラス板１０６ａ
であり、このガラス板１０６ａはイオン交換を施した面
に近い部分ほど屈折率が高く、この面が液晶層１０３に
対向するように配されている。
【００３２】凸レンズ１０５の射出端の屈折率をｎ0、
イオン交換を施す前のガラス板１０６ａの屈折率をｎ
1、イオン交換を施したガラス板の端面の屈折率をｎ2と
すると、これらの間には、ｎ0＞ｎ1、かつ、ｎ2＞ｎ1な
る関係が成り立つ。
イオン交換を施す前のガラス板１０６ａの屈折率をｎ
1、イオン交換を施したガラス板の端面の屈折率をｎ2と
すると、これらの間には、ｎ0＞ｎ1、かつ、ｎ2＞ｎ1な
る関係が成り立つ。
【００３３】図２の左側には、分離層１０６のうち、光
線１１３が伝搬する光路における屈折率を示す。
線１１３が伝搬する光路における屈折率を示す。
【００３４】本実施の形態においても、実施の形態１に
おいて示した理由と同様の理由により、光線１１３ない
し１１５は分離層を伝搬することにより集束角が小さく
なるが、本実施の形態においては、光の伝搬方向に向か
って屈折率がなめらかに高くなっているため、分離層を
伝搬する集束光１１３ないし１１５の集束角は徐々に小
さくなる。
おいて示した理由と同様の理由により、光線１１３ない
し１１５は分離層を伝搬することにより集束角が小さく
なるが、本実施の形態においては、光の伝搬方向に向か
って屈折率がなめらかに高くなっているため、分離層を
伝搬する集束光１１３ないし１１５の集束角は徐々に小
さくなる。
【００３５】このようにして、本実施の形態において
は、イオン交換法により作成したガラス板１０６ａ独特
の性質を利用し、ガラス基板１０６ａ内の随所で生じる
折作用によって、液晶層１０３に入射する光の集束角を
小さくすることができる。この結果、従来技術のように
２層のレンズアレイ層を設ける必要がなく、光軸調整等
の困難性を回避した液晶表示素子を得ることができる。
は、イオン交換法により作成したガラス板１０６ａ独特
の性質を利用し、ガラス基板１０６ａ内の随所で生じる
折作用によって、液晶層１０３に入射する光の集束角を
小さくすることができる。この結果、従来技術のように
２層のレンズアレイ層を設ける必要がなく、光軸調整等
の困難性を回避した液晶表示素子を得ることができる。
【００３６】（実施の形態３）図３は本発明の実施の形
態３における液晶表示素子の断面図である。図３におい
て、液晶表示素子の構成要素のうち分離層１０６、レン
ズアレイ層１０４、およびこれを構成する凸レンズ１０
５以外は、図１に示した実施の形態１における構成要素
と同じである。
態３における液晶表示素子の断面図である。図３におい
て、液晶表示素子の構成要素のうち分離層１０６、レン
ズアレイ層１０４、およびこれを構成する凸レンズ１０
５以外は、図１に示した実施の形態１における構成要素
と同じである。
【００３７】凸レンズ１０５は図３に示すように、ガラ
ス基板１０２の射出端上に金型転写等の方法により、分
離層に密着すべき面、すなわち凸レンズ１０５の射出端
面が凸曲面になっている。本実施の形態では、凸レンズ
１０５は球形レンズ（すなわち、曲面の曲率が一定であ
り、全体として球をある平面で切り取ったような表面形
状をしている）であり、屈折率ｎ0が一様な物質で形成
されているものとする。
ス基板１０２の射出端上に金型転写等の方法により、分
離層に密着すべき面、すなわち凸レンズ１０５の射出端
面が凸曲面になっている。本実施の形態では、凸レンズ
１０５は球形レンズ（すなわち、曲面の曲率が一定であ
り、全体として球をある平面で切り取ったような表面形
状をしている）であり、屈折率ｎ0が一様な物質で形成
されているものとする。
【００３８】このように構成されたレンズアレイ層１０
４上に、まず第１の樹脂１１６をスピンコートする。ス
ピンコーティングされた第１の樹脂１１６の表面はレン
ズアレイ層１０４の形状を反映して、光の伝搬方向に向
かって凸曲面状となっている。さらに、この第１の樹脂
１１６上に第１の樹脂よりも屈折率の高い第２の樹脂１
１７をスピンコートする。このとき、第１の樹脂１１６
と第２の樹脂１１７との境界面１０９は、高屈折率媒体
側に対して凸となる。すなわち、第１の樹脂１１６から
入射する光線１１３ないし１１５にとっては、境界面１
０９は凹レンズとしてはたらき、本実施の形態の凸形の
境界面１０９に入射した集束光は、実施の形態１のよう
に、境界面１０９が平面である場合よりもさらに小さな
集束角の光束すなわち、平行光に近い光束に変換され
る。
４上に、まず第１の樹脂１１６をスピンコートする。ス
ピンコーティングされた第１の樹脂１１６の表面はレン
ズアレイ層１０４の形状を反映して、光の伝搬方向に向
かって凸曲面状となっている。さらに、この第１の樹脂
１１６上に第１の樹脂よりも屈折率の高い第２の樹脂１
１７をスピンコートする。このとき、第１の樹脂１１６
と第２の樹脂１１７との境界面１０９は、高屈折率媒体
側に対して凸となる。すなわち、第１の樹脂１１６から
入射する光線１１３ないし１１５にとっては、境界面１
０９は凹レンズとしてはたらき、本実施の形態の凸形の
境界面１０９に入射した集束光は、実施の形態１のよう
に、境界面１０９が平面である場合よりもさらに小さな
集束角の光束すなわち、平行光に近い光束に変換され
る。
【００３９】境界面１０９の形状は、第１の樹脂１１６
の粘度、スピンコーティング機器の回転速度、処理温度
等の条件を選択することにより制御することができる。
これにより、平行光を液晶層１０３に入射させることが
できる。
の粘度、スピンコーティング機器の回転速度、処理温度
等の条件を選択することにより制御することができる。
これにより、平行光を液晶層１０３に入射させることが
できる。
【００４０】以上のように、本発明は、従来技術とは異
なり、２層のレンズアレイ層を設ける必要がなく、光軸
調整等の困難性を回避した液晶表示素子を得ることがで
きる。
なり、２層のレンズアレイ層を設ける必要がなく、光軸
調整等の困難性を回避した液晶表示素子を得ることがで
きる。
【００４１】なお、本実施の形態では凸レンズ１０５は
屈折率の一様な球形レンズであるとしたが、本発明が対
象とする凸レンズの形状には特に制限はない。すなわ
ち、凸レンズ１０５は回転楕円体や円柱をある平面で切
り取ったような表面形状をしていたり、底面が多角形を
しているような凸レンズでもよい。
屈折率の一様な球形レンズであるとしたが、本発明が対
象とする凸レンズの形状には特に制限はない。すなわ
ち、凸レンズ１０５は回転楕円体や円柱をある平面で切
り取ったような表面形状をしていたり、底面が多角形を
しているような凸レンズでもよい。
【００４２】また、上記各実施の形態では個々の凸レン
ズ１０５の光軸上には画素開口部１１２が１対１に対応
して配列される場合について説明したが、１つの凸レン
ズ１０５に対して複数の画素開口部１１２、または複数
の凸レンズ１０５に対して１つの画素開口部１１２が配
列されていてもよい。
ズ１０５の光軸上には画素開口部１１２が１対１に対応
して配列される場合について説明したが、１つの凸レン
ズ１０５に対して複数の画素開口部１１２、または複数
の凸レンズ１０５に対して１つの画素開口部１１２が配
列されていてもよい。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の凸レンズを配列したレンズアレイ層と、前記レン
ズアレイ層に密着し、２層以上の薄膜とからなる分離層
と、前記分離層に密着した液晶層と、前記液晶層に密着
した液晶層保持基板より液晶表示素子を構成し、前記分
離層を構成する２層以上の薄膜のうち、前記液晶層に近
い薄膜ほど高い屈折率をもたせることにより、レンズア
レイ層を構成するそれぞれの凸レンズにより集束された
集束光が、順次屈折率の高くなる分離層を通過すること
によって、より平行光に近い形で液晶層に入射し、液晶
層の入射角依存性によるコントラスト低下を抑制し、明
るい映像表示が得られるという有利な効果を有する液晶
表示素子が実現できる。
複数の凸レンズを配列したレンズアレイ層と、前記レン
ズアレイ層に密着し、２層以上の薄膜とからなる分離層
と、前記分離層に密着した液晶層と、前記液晶層に密着
した液晶層保持基板より液晶表示素子を構成し、前記分
離層を構成する２層以上の薄膜のうち、前記液晶層に近
い薄膜ほど高い屈折率をもたせることにより、レンズア
レイ層を構成するそれぞれの凸レンズにより集束された
集束光が、順次屈折率の高くなる分離層を通過すること
によって、より平行光に近い形で液晶層に入射し、液晶
層の入射角依存性によるコントラスト低下を抑制し、明
るい映像表示が得られるという有利な効果を有する液晶
表示素子が実現できる。
【００４４】また、分離層として、イオン交換法により
厚み方向に屈折率勾配をもたせた一枚のガラス板を使用
し、この分離層としてのガラス板を、ガラス板の屈折率
の高い面が液晶層に対向するように配することにより、
レンズアレイ層を構成するそれぞれの凸レンズにより集
束された集束光が、順次屈折率の高くなる分離層を通過
することによって、より平行光に近い形で液晶層に入射
し、液晶層の入射角依存性によるコントラスト低下を抑
制し、明るい映像表示が得られるという有利な効果を有
する液晶表示素子が実現できる。
厚み方向に屈折率勾配をもたせた一枚のガラス板を使用
し、この分離層としてのガラス板を、ガラス板の屈折率
の高い面が液晶層に対向するように配することにより、
レンズアレイ層を構成するそれぞれの凸レンズにより集
束された集束光が、順次屈折率の高くなる分離層を通過
することによって、より平行光に近い形で液晶層に入射
し、液晶層の入射角依存性によるコントラスト低下を抑
制し、明るい映像表示が得られるという有利な効果を有
する液晶表示素子が実現できる。
【００４５】さらに、レンズアレイ層を構成する凸レン
ズの、分離層に密着すべき面を凸曲面とし、この凸曲面
形状を利用して、レンズアレイ層上に、屈折率の異なる
複数種類の樹脂を、屈折率の低い樹脂から順にコーティ
ングすることにより、コーティングされた複数の樹脂間
の境界面を前記凸レンズの凸曲面の形状に応じた凸形状
とすることにより、前記境界面が入射してくる集束光に
対して、凹レンズ効果を果たし、集束光が、より平行光
に近い形で液晶層に入射し、液晶層の入射角依存性によ
るコントラスト低下を抑制し、明るい映像表示が得られ
るという有利な効果を有する液晶表示素子が実現でき
る。
ズの、分離層に密着すべき面を凸曲面とし、この凸曲面
形状を利用して、レンズアレイ層上に、屈折率の異なる
複数種類の樹脂を、屈折率の低い樹脂から順にコーティ
ングすることにより、コーティングされた複数の樹脂間
の境界面を前記凸レンズの凸曲面の形状に応じた凸形状
とすることにより、前記境界面が入射してくる集束光に
対して、凹レンズ効果を果たし、集束光が、より平行光
に近い形で液晶層に入射し、液晶層の入射角依存性によ
るコントラスト低下を抑制し、明るい映像表示が得られ
るという有利な効果を有する液晶表示素子が実現でき
る。
【００４６】本発明は、以上の効果に加えて、レンズア
レイ層を１層のみ用いているために、２層以上のレンズ
アレイ層を用いる方法に比して、光学系の調整の困難さ
を回避することができるという効果を有する。
レイ層を１層のみ用いているために、２層以上のレンズ
アレイ層を用いる方法に比して、光学系の調整の困難さ
を回避することができるという効果を有する。
【図１】(a)本発明の実施の形態１における液晶表示素
子の断面図 (b)本発明の実施の形態１における液晶表示素子の境界
面付近の断面の拡大図
子の断面図 (b)本発明の実施の形態１における液晶表示素子の境界
面付近の断面の拡大図
【図２】本発明の実施の形態２における液晶表示素子の
断面図
断面図
【図３】本発明の実施の形態３における液晶表示素子の
断面図
断面図
【図４】従来の液晶表示素子の断面図
１０１ 液晶保持基板 １０２ ガラス基板 １０３ 液晶層 １０４ レンズアレイ層 １０５ 凸レンズ １０６ 分離層 １０６ａ ガラス板 １０７ 第１の薄膜 １０８ 第２の薄膜 １０９ 境界面 １１０ 画素 １１１ ブラックマトリクス １１２ 画素開口部 １１３、１１４、１１５ 光線 １１６ 第１の樹脂 １１７ 第２の樹脂
Claims (9)
- 【請求項１】 複数の凸レンズを配列してなるレンズア
レイ層と、前記レンズアレイ層に密着し、２層以上の薄
膜よりなる分離層と、前記分離層に密着した液晶層と、
前記液晶層に密着した液晶層保持基板とを備え、前記レ
ンズアレイ層から入射した光を前記液晶保持基板より射
出させる液晶表示素子であって、前記分離層を構成する
２層以上の薄膜のうち、前記液晶層に近い薄膜ほど高い
屈折率を有することを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項２】 前記分離層を構成する２層以上の薄膜が
屈折率の異なる無機媒質で構成されたことを特徴とする
請求項１記載の液晶表示素子。 - 【請求項３】 前記分離層を構成する２層以上の薄膜が
屈折率の異なるガラスで構成されたことを特徴とする請
求項２記載の液晶表示素子。 - 【請求項４】 前記分離層を構成する２層以上の薄膜が
屈折率の異なる有機媒質で構成されたことを特徴とする
請求項１記載の液晶表示素子。 - 【請求項５】 前記分離層を構成する２層以上の薄膜が
屈折率の異なる樹脂で構成されたことを特徴とする請求
項４記載の液晶表示素子。 - 【請求項６】 前記分離層として、屈折率が光の伝搬方
向に向かって徐々に高くなる媒体を用いたことを特徴と
する請求項１記載の液晶表示素子。 - 【請求項７】 請求項６記載の媒体として、イオン交換
法により厚み方向に屈折率勾配をもたせたガラス板を用
い、前記ガラス板を、前記ガラス板の屈折率の高い面が
前記液晶層に対向するように配設することを特徴とする
液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項８】 前記レンズアレイ層の凸レンズの、分離
層との密着面が凸曲面になっているとともに、前記２層
以上の薄膜どうしの境界面が、前記レンズアレイ層の凹
凸形状に類似した形状を有し、かつ前記境界面の凹凸の
ピッチが、前記レンズアレイ層の、分離層との密着面の
凹凸のピッチと同一であることを特徴とする請求項１記
載の液晶表示素子。 - 【請求項９】 請求項８記載のレンズアレイ層の分離層
との密着面上に、屈折率の異なる複数種類の樹脂を、屈
折率の低い樹脂から順に、コーティングし、コーティン
グされた樹脂どうしの境界面が、前記凸レンズの凸曲面
の形状に応じた凸形状となるような分離層を形成するこ
とを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8078562A JPH09269483A (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 液晶表示素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8078562A JPH09269483A (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 液晶表示素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09269483A true JPH09269483A (ja) | 1997-10-14 |
Family
ID=13665354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8078562A Pending JPH09269483A (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 液晶表示素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09269483A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001022284A (ja) * | 1999-07-12 | 2001-01-26 | Seiko Epson Corp | 電気光学装置およびその製造方法ならびに投射型表示装置 |
| JP2003186036A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Ricoh Co Ltd | 光路偏向素子及び画像表示装置 |
| US6618200B2 (en) | 2000-04-25 | 2003-09-09 | Seiko Epson Corporation | System and method for providing a substrate having micro-lenses |
| JP2007226075A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | 対向基板、液晶表示素子及び液晶プロジェクタ並びに対向基板製造方法 |
| JP2016090957A (ja) * | 2014-11-11 | 2016-05-23 | セイコーエプソン株式会社 | マイクロレンズアレイ基板、電気光学装置、及び電子機器 |
| JP2021060516A (ja) * | 2019-10-08 | 2021-04-15 | セイコーエプソン株式会社 | 電気光学装置の製造方法、電気光学装置および電子機器 |
| JP2021135319A (ja) * | 2020-02-25 | 2021-09-13 | セイコーエプソン株式会社 | 光学基板、電気光学装置、電子機器、及び光学基板の製造方法 |
-
1996
- 1996-04-01 JP JP8078562A patent/JPH09269483A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001022284A (ja) * | 1999-07-12 | 2001-01-26 | Seiko Epson Corp | 電気光学装置およびその製造方法ならびに投射型表示装置 |
| US6618200B2 (en) | 2000-04-25 | 2003-09-09 | Seiko Epson Corporation | System and method for providing a substrate having micro-lenses |
| US6850368B2 (en) | 2000-04-25 | 2005-02-01 | Seiko Epson Corporation | System and method for providing a substrate having micro-lenses |
| US7006296B2 (en) | 2000-04-25 | 2006-02-28 | Seiko Epson Corporation | System and method for providing a substrate having micro-lenses |
| US7054066B2 (en) | 2000-04-25 | 2006-05-30 | Seiko Epson Corporation | Projection display device having micro-lenses |
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| JP2021060516A (ja) * | 2019-10-08 | 2021-04-15 | セイコーエプソン株式会社 | 電気光学装置の製造方法、電気光学装置および電子機器 |
| US11294222B2 (en) | 2019-10-08 | 2022-04-05 | Seiko Epson Corporation | Manufacturing method for electro-optical device, electro-optical device, and electronic apparatus |
| JP2021135319A (ja) * | 2020-02-25 | 2021-09-13 | セイコーエプソン株式会社 | 光学基板、電気光学装置、電子機器、及び光学基板の製造方法 |
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