JPH095728A - シート状光学素子及びその製造方法並びに画像表示装置 - Google Patents

シート状光学素子及びその製造方法並びに画像表示装置

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JPH095728A
JPH095728A JP7174051A JP17405195A JPH095728A JP H095728 A JPH095728 A JP H095728A JP 7174051 A JP7174051 A JP 7174051A JP 17405195 A JP17405195 A JP 17405195A JP H095728 A JPH095728 A JP H095728A
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sheet
optical element
bent
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JP7174051A
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English (en)
Inventor
Atsumasa Fujii
淳将 藤井
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 シート状ローパスフィルタ1の四隅を切り欠
き、4辺に折り曲げ代7を設ける。対向する一組の折り
曲げ代7を加熱しながら90度に折り曲げてスペーサ3
を形成する。残る一組の折り曲げ代7を機械的に90度
より大きな角度に折り曲げてクッション部4を形成す
る。シート状ローパスフィルタ1は、クッション部4の
弾性によりスペーサ3を液晶表示パネル24に当接させ
て実装される。 【効果】 折り曲げ部分により、シート状光学素子の光
学的機能部の平面性を確保する。画像表示装置の画質を
良好にすると共に部品点数を削減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シート状光学素子及び
その製造方法並びに画像表示装置に関する。具体的にい
うと、本発明はシート状をした光学的ローパスフィルタ
等の光学素子とその製造方法に関する。さらに、当該光
学素子を備えた液晶テレビや液晶ビューファインダ、液
晶プロジェクタ等のドットマトリックス方式の画像表示
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図15に示すものは、従来例の液晶表示
装置(液晶ビューファインダ)51の構成を示す断面図
である。52は液晶表示パネル、53は回折格子などの
光学的機能面を形成された光学的ローパスフィルター
(以下、LPFと記す)、54は接眼レンズであって、
これらは筐体55内に納められている。液晶表示パネル
52は両面に偏光板56を有している(以下、偏光板を
含めたものを液晶表示パネルと呼ぶ)。液晶表示パネル
52の光入射側にはマイクロレンズアレイのような光拡
散板57が配置されており、バックライト光源58から
出射された光を液晶表示パネル52の画素開口領域に集
光させ、光利用効率を上げて画面を明るくしている。
【0003】液晶表示パネル52のようなドットマトリ
ックス方式の表示パネルを用いた場合には、ブラックマ
トリックス(液晶表示パネル52の配線領域)によって
画面の視覚的なザラツキが生じる。このような画面のザ
ラツキを少なくするため、画素のピッチと同じパターン
周期のLPF53を液晶表示パネル52の前に装着し、
視覚特性を向上させている。
【0004】このようなLPF53を実装する場合、L
PF53と液晶表示パネル52を接触させると、微小な
隙間のためにニュートンリング等の干渉縞が発生する。
そのため、液晶表示パネル52とLPF53の間に数十
μmの厚みのスペーサ59を介在させて十分な隙間を設
け、干渉縞の発生を防止している。また、LPF53の
装着時の押力を均一にするため、筐体55とLPF53
の間にクッション材60を挿入している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】LPFとしては透明な
光学用樹脂による成形品が一般的に用いられてきたが、
近年、コスト面で有利なシート状のLPFが用いられる
ようになってきた。このシート状LPFは、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(PET)などの透明なシ
ート基材にスタンパを押圧して光学的機能面を転写した
ものである(熱プレス法)。あるいは、透明なシート基
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をスタンパにより賦形し、紫外線を
照射することによって硬化させたものである(2P
法)。これらはいずれも、厚さ数十〜百数十μm程度の
非常に薄いものである。
【0006】このようなシート状LPFは、薄く、柔軟
で、撓み易いので、従来のように液晶表示パネルとの間
にスペーサを介在させるだけでは、光学的機能面の平面
性を保持することが困難であった。さらに、シート状L
PFが撓むと、光学的機能面の実装位置もずれるという
問題があった。
【0007】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、シート状L
PF等のシート状光学素子の平面性を確保しつつ、装着
性を容易にすることにある。また、画像表示装置のロー
コスト化を図りつつ画像品質の向上を図ることにある。
【0008】
【発明の開示】請求項1に記載のシート状光学素子は、
シート基材の少なくとも一方の面にレンズ配列や回折格
子等の光学的機能面を形成されたシート状光学素子であ
って、前記シート基材の少なくとも2辺に折り曲げ部分
を設けて成ることを特徴とする。
【0009】このシート状光学素子にあっては、シート
基材の少なくとも2辺に折り曲げ部分を設けているの
で、その折り曲げ効果によって強度が高くなり、強度の
低いシート状光学素子であっても光学的機能面の平面性
を向上させることができる。
【0010】請求項2に記載の実施態様は、請求項1に
記載のシート状光学素子において、前記折り曲げ部分の
一部ないし全体をスペーサとしたものである。
【0011】この実施態様においては、光学的機能面の
平面性を向上させるための折り曲げ部分がスペーサを兼
ねているので、スペーサを画像表示パネル等に当接させ
て実装することにより、光学的機能面と画像表示パネル
との距離を均一に保つことができる。また、別途スペー
サを不要にすることができるので、シート状光学素子を
組込む光学装置の部品点数を減らすことができ、組み立
ての手間も少なくなる。
【0012】請求項3に記載の実施態様は、請求項2に
記載のシート状光学素子において、前記スペーサとなる
折り曲げ部分を90度又は180度の角度に折り曲げた
ことを特徴としている。
【0013】この実施態様にあっては、折り曲げ部分を
90度又は180度に折り曲げてスペーサを形成してい
るので、スペーサの機械的強度を高くすることができ、
シート状光学素子を実装した時の押力によってスペーサ
が変形し、スペーサよって決まる間隙寸法にばらつきが
生じるのを防ぐことができる。
【0014】請求項4に記載の実施態様は、請求項1に
記載のシート状光学素子において、前記折り曲げ部分の
一部ないし全体をクッション部としたものである。
【0015】この実施態様においては、光学的機能面の
平面性を向上させるための折り曲げ部分がクッション材
を兼ねているので、クッション部の弾性によりシート状
光学素子を画像表示パネル等に確実に当接させて実装す
ることができる。従って、シート状光学素子をがたつき
なく確実に実装することができ、シート状光学素子の実
装位置精度を良好にできる。また、別途クッション材を
必要としないので、シート状光学素子を組込む光学装置
の部品点数を減らすことができ、組み立ての手間も少な
くなる。
【0016】請求項5に記載の実施態様は、請求項4に
記載のシート状光学素子において、前記クッション部と
なる折り曲げ部分を90度及び180度以外の角度に折
り曲げたものである。
【0017】この実施態様にあっては、折り曲げ部分を
90度及び180度以外の角度に折り曲げてクッション
部を形成しているので、クッション部に押力が加わると
折り曲げ部分の角度が弾性的に変化し、クッション部と
して働く。従って、シート基材にクッション材等を接着
したりすることなく、シート基材自体によってクッショ
ン部を形成することができ、シート状光学素子の構造を
簡単にし、コストも安価にできる。
【0018】請求項6に記載のシート状光学素子は、シ
ート基材の少なくとも一方の面にレンズ配列や回折格子
等の光学的機能面を形成されたシート状光学素子であっ
て、前記シート基材の少なくとも2辺に、折り曲げて使
用するための折り曲げ代を設けたことを特徴としてい
る。
【0019】このシート状光学素子は、折り曲げ代を有
しているので、シート状光学素子の実装に際して、折り
曲げ代を折り曲げることにより例えばスペーサやクッシ
ョン部となる折り曲げ部分を形成することができるの
で、シート状光学素子の光学的機能面の平面性を高める
ことができる。また、このシート状光学素子にあって
は、使用に際して折り曲げ代を曲げればよいので、輸送
時や在庫保管時等に平面状のままで取り扱うことがで
き、在庫管理時等に大きなスペースを占めず、輸送コス
ト等も低廉になる。
【0020】請求項7に記載のシート状光学素子の製造
方法は、シート基材の少なくとも一方の面にレンズ配列
や回折格子等の光学的機能面を形成され、シート基材の
少なくとも2辺に折り曲げ部分を設けられたシート状光
学素子の製造方法であって、前記シート基材の外周部分
の一部を加熱して折り曲げることによりスペーサとなる
折り曲げ部分を形成し、シート基材の別な一部を機械的
に折り曲げることによりクッション部となる折り曲げ部
分を形成することを特徴としている。
【0021】この方法においては、スペーサとなる折り
曲げ部分は加熱して折り曲げているので、スペーサとし
て必要な保形強度を持たせることができる。また、クッ
ション部となる折り曲げ部分は機械的に折り曲げている
ので、クッション部として必要な弾性を持たせることが
できる。
【0022】請求項8に記載の画像表示装置は、光学的
バンドパスフィルタである請求項1に記載のシート状光
学素子に形成された折り曲げ部分の少なくとも一部をド
ットマトリックス型画像表示パネルに当接させたことを
特徴としている。
【0023】この発明にあっては、請求項1に記載した
シート状光学素子を用いているから、安価なシート状光
学素子を用いることができ、さらに別途スペーサも必要
ないので、コストを安価にすることができる。しかも、
シート状光学素子の光学的機能面が撓む恐れがないの
で、干渉縞の発生などもなく良好な画質の直視型の画像
表示装置を製作することができる。例えば、液晶テレビ
や電子手帳等の用途に用いることができる。
【0024】請求項9に記載の画像表示装置は、液晶表
示パネルと、折り曲げ部分の少なくとも一部が前記液晶
表示パネルに当接した、光学的バンドパスフィルタであ
る請求項1に記載のシート状光学素子と、液晶表示パネ
ルの画像を投影させるための投影レンズと、を備えたこ
とを特徴としている。
【0025】この発明にあっては、請求項1に記載した
シート状光学素子を用いているから、安価なシート状光
学素子を用いることができ、さらに別途スペーサも必要
ないので、コストを安価にすることができる。しかも、
シート状光学素子の光学的機能面が撓む恐れがないの
で、干渉縞の発生などもなく良好な画質の投影あ型の画
像表示装置、例えば液晶プロジェクタ等を製作すること
ができる。
【0026】
【実施例】図1は本発明の一実施例によるシート状LP
F(シート状光学素子)1を示し、図1(a)はその斜
視図、図1(b)は図1(a)のX−X線断面図、図1
(c)は図1(a)のY−Y線断面図である。ここに示
すように、シート状LPF1は裏面中央部に回折格子な
どパターンからなる光学的機能面2を有し、光学的機能
面2の外側の領域において対向する一組の辺を所定幅a
だけ裏面側へ90度の角度で折り曲げてスペーサ(折り
曲げ部分)3を形成し、対向する別な一組の辺を表面側
へ90度よりも大きな角度で幅bだけ折り曲げてクッシ
ョン部(折り曲げ部分)4を形成している。このシート
状LPF1は、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
(PET)などの透明なシート基材5から作製されてい
る。スペーサ3の強度からいうとポリカーボネイトが好
ましいが、特に限定されるものではない。また、シート
基材5の典型的な厚さは、約数10〜数100μm程度
である。
【0027】図2は上記シート状LPF1の展開図であ
る。これは、矩形状をしたシート基材5の周囲の光学的
機能面2(破線による斜線で光学的機能面2の形成され
ている領域を示す。以下同じ)が設けられていない領域
において四隅部分を矩形状に切り欠いて切り欠き部6を
設け、4辺に折り曲げ可能な折り曲げ代7を形成したも
のである。図1のシート状LPF1は、この平らなシー
ト状LPF1の折り曲げ代7のうち対向する一対の折り
曲げ代7を裏面側へ折り曲げてスペーサ3とし、別な一
対の折り曲げ代7を表面側へ折り曲げてクッション部4
としたものである。シート状LPF1は、図1のように
折り曲げ代7を加工してスペーサ3とクッション部4と
を設けた状態でユーザに提供してもよいが、図2のよう
に平面状のままでユーザに提供し、ユーザにおいて実装
時に折り曲げ代7を加工してもよい。また、折り曲げ代
7の折り曲げ線となる部分は薄肉となるように加工して
あってもよい。
【0028】ここで、スペーサ3とクッション部4とで
は、その目的及び用途から以下のような相違がある。ス
ペーサ3は、変形することなく一定のギャップを形成す
る必要があるので、それなりの強度を必要とする。従っ
て、スペーサ3とする折り曲げ部は図1(b)に示すよ
うに90度の角度に折り曲げるのが好ましい。あるい
は、図3に示すように、180度の角度に折り曲げても
よい。これに対し、クッション部4は、適度の弾性を有
している必要があるので、図1(c)に示すように90
度よりも大きく、180度よりも小さな角度θに折り曲
げるのが好ましい。あるいは、図4に示すように、90
度より小さな角度θに折り曲げてもよい。
【0029】また、スペーサ3の折り曲げ幅a(好まし
くは、約1mm以下)はクッション部4の折り曲げ幅b
よりも短くするのがよい。さらに、折り曲げ代7を曲げ
加工してスペーサ3を形成する場合には、折り曲げ線に
沿って加熱ブレードを当て、折り曲げ部分を熱変形させ
ながらスペーサ3を形成すれば、スペーサ3の保形力と
強度を高くすることができる。これに対し、折り曲げ代
7を曲げ加工してクッション部4を形成する場合には、
加熱することなく機械的に折り曲げてクッション部4を
形成すれば、弾性を持たせることができる。
【0030】このようなシート状LPF1では、シート
基材5が非常に薄いものであるにも拘らず、4辺に折り
曲げ部分が形成されているので、その折り曲げ効果によ
って強度が高くなり、光学的機能面2を平面に保つこと
ができる。
【0031】図5に示すものは本発明の別な実施例によ
るシート状LPF11を示す平面図(もしくは展開図)
である。このシート状LPF12にあっては、シート基
材5の四隅を斜めにカットすることによって切り欠き部
6を形成しているので、矩形状のシート基材5からのカ
ットが容易になる。また、折り曲げ代7を曲げてスペー
サ3やクッション部4を形成し、ホルダー等の筐体内に
納めるとき、スペーサ3やクッション部4の角が筐体に
引っ掛からず、納入が容易になる。
【0032】図6は本発明のさらに別な実施例によるシ
ート状LPF12を示す斜視図である。この実施例で
は、四辺のすべての折り曲げ部分をスペーサ3としてい
る。
【0033】図7は本発明のさらに別な実施例によるシ
ート状LPF13を示す斜視図である。この実施例で
は、四辺のすべての折り曲げ部分をクッション部4とし
ている。
【0034】図8は本発明のさらに別な実施例によるシ
ート状LPF14を示す斜視図、図9はその展開図であ
る。この実施例では、シート基材5の各辺に2箇所のス
ペーサ3と1箇所のクッション部4とを設けている。こ
のシート状LPF1にあっては、各辺にスペーサ3とク
ッション部4とを設けているので、実装時の安定性が良
好となる。
【0035】但し、この実施例では、スペーサ3とクッ
ション部4との間の切込み線が一直線上に乗らないよう
にしている。具体的には、対向するスペーサ3同志の長
さが等しくならないようにしている。すなわち、図9に
おいて、 L1≠L6, L2≠L5, L3≠L8, L4≠L7 となっている。例えば、L1≠L6となっているので、図
9に示すように長さL1のスペーサ3と隣接するクッシ
ョン部4との間の切込み線を延長した線cと長さL6
スペーサ3と隣接するクッション部4との間の切込み線
を延長した線dとが互いにずれている。この延長した線
同志が一直線上に揃うと、その線上でシート状LPF1
が折れ曲がり易くなり、強度が低下して光学的機能面2
の平面性を保証できなくなるが、この実施例のように互
いにずれていれば、光学的機能面2の平面性を確保する
ことができる。
【0036】図10は本発明のさらに別な実施例による
シート状LPF15を示す斜視図、図11はその展開図
である。この実施例でも、シート基材5の各辺にそれぞ
れスペーサ3とクッション部4とを1つずつ設けること
により、実装時の安定性を良好にしている。
【0037】この実施例でも、スペーサ3とクッション
部4との間の切込み線が一直線上に乗らないようにして
ある。具体的には、対向するスペーサ3の長さL9とク
ッション部4の長さL11が等しくならないようにし(L
9≠L11)、対向するスペーサ3の長さL10とクッショ
ン部4の長さL12が等しくならないようにしている(L
10≠L12)。従って、スペーサ3とクッション部4との
間の切込み線により光学的機能面2の平面性が悪くなる
のを防止している。
【0038】このようにシート状LPF15には折り曲
げ部分が形成されているので、光学的機能面2が撓まな
いよう平面性が確保されている。しかも、この折り曲げ
部分はスペーサ3やクッション部4として用いられてい
るので、液晶表示装置などに組み込むときに、スペーサ
3やクッション材を不要にでき、部品点数を削減でき
る。従って、コストを安価にできると共に部品の組み込
み手間も低減する。
【0039】図12に本発明の画像表示装置の一実施例
である液晶テレビ21の構成を示す断面図である。22
はバックライト光源、23はマイクロレンズアレイのよ
うな光拡散板23、24は液晶表示パネル(25は偏光
板)、26は本発明によるシート状LPFであって、順
次ホルダー27内に納められている。ホルダー27に
は、表示窓を有するホルダーカバー28が被せられてお
り、ホルダーカバー28は係止爪29をホルダー27の
係止溝30に係合させることによってホルダー27に固
定されている。
【0040】シート状LPF26のスペーサ3は液晶表
示パネル24に当接して光学的機能面2と液晶表示パネ
ル24との間に均一なギャップを保っており、クッショ
ン部4をホルダーカバー28の内面に弾接させることに
より、スペーサ3を液晶表示パネル24にがたつきなく
当接させている。また、シート状LPF26の表面に
は、エッチング、サンドブラスト加工等により、あるい
は樹脂により凹凸を印刷することによりノングレア処理
(アンチグレア処理)を施してあり、外部からの光を乱
反射して周囲からの像の写り込みを防ぐことができ、表
示された画像を見易くしている。
【0041】しかして、バックライト光源22から出射
された光は光拡散板23によって液晶表示パネル24の
画素開口領域に入射され、液晶表示パネル24に入射し
た光は動画像として表示され、観察者はこの画像を直接
見ることができる。この液晶テレビ21においてはシー
ト状LPF26と液晶表示パネル24との間に均一な間
隙が保持されているので、干渉縞等が現われず、質の高
い画像を得ることができる。
【0042】図13は本発明の画像表示装置の別な実施
例である液晶プロジェクタ31の概略構成図である。液
晶プロジェクタ31は、反射鏡32付きの白色ランプ3
3からなる光源、光源からの光を集光させ液晶表示パネ
ル24に入射させるためのコンデンサレンズ34、液晶
表示パネル24、本発明によるシート状LPF26及び
投影レンズ35から構成されている。しかして、光源を
オンして光源からの光をコンデンサレンズ34により集
光させて液晶表示パネル24を照らせば動画像が液晶表
示パネル24に表示される。そして、液晶表示パネル2
4に表示された動画像が投影レンズ35によって拡大さ
れ、スクリーン36上に投影される。
【0043】また、図14は本発明の液晶表示装置のさ
らに別な実施例である液晶ビューファインダ37の構成
を示す断面図である。シート状LPF26、液晶表示パ
ネル24、光拡散板23及びバックライト光源22を順
次ホルダー27内に納めて底蓋38をスナップフィット
39により取り付けている。また、ホルダー27には、
接眼レンズ40を保持した円筒状の鏡筒部41が設けら
れ、爪42をホルダー27の溝43に係合させることに
よって固定されている。
【0044】しかして、VTR等において、液晶表示パ
ネル24の画像は接眼レンズ40を通して拡大画像とし
てみることができる。
【0045】ここでは液晶テレビ、液晶プロジェクタ、
液晶ビューファインダについて説明したが、本発明のシ
ート状LPFはこれら以外にもヘッドマウントディスプ
レイやパソコンや電子手帳の表示部など多様な用途に使
用することができる。また、液晶表示パネル以外のドッ
トマトリックス表示パネルを用いた製品にも用いること
ができることもいうまでもない。
【0046】なお、上記実施例においては、シート状光
学素子としてシート状ローパスフィルタの場合について
説明したが、シート状のマイクロレンズアレイ(光拡散
板)などであっても差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例によるシート状ロー
パスフィルタを示す斜視図、(b)は(a)のX−X線
断面図、(c)は(a)のY−Y線断面図である。
【図2】同上のシート状ローパスフィルタの展開図であ
る。
【図3】スペーサの別な形状を示す拡大断面図である。
【図4】クッション部の別な形状を示す拡大断面図であ
る。
【図5】本発明の別な実施例によるシート状ローパスフ
ィルタの展開図である。
【図6】本発明のさらに別な実施例によるシート状ロー
パスフィルタの斜視図である。
【図7】本発明のさらに別な実施例によるシート状ロー
パスフィルタの斜視図である。
【図8】本発明のさらに別な実施例によるシート状ロー
パスフィルタの斜視図である。
【図9】同上のシート状ローパスフィルタの展開図であ
る。
【図10】本発明のさらに別な実施例によるシート状ロ
ーパスフィルタの斜視図である。
【図11】同上のシート状ローパスフィルタの展開図で
ある。
【図12】本発明による液晶テレビの構成を示す断面図
である。
【図13】本発明による液晶プロジェクタの概略構成図
である。
【図14】本発明による液晶ビューファインダの構造を
示す断面図である。
【図15】従来例による液晶ビューファインダの構成を
示す断面図である。
【符号の説明】
2 光学的機能面 3 スペーサ(折り曲げ部分) 4 クッション部(折り曲げ部分) 5 シート基材 7 折り曲げ代

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シート基材の少なくとも一方の面にレン
    ズ配列や回折格子等の光学的機能面を形成されたシート
    状光学素子であって、 前記シート基材の少なくとも2辺に折り曲げ部分を設け
    て成るシート状光学素子。
  2. 【請求項2】 前記折り曲げ部分の一部ないし全体をス
    ペーサとして成る、請求項1に記載のシート状光学素
    子。
  3. 【請求項3】 前記スペーサとなる折り曲げ部分は、9
    0度又は180度の角度に折り曲げられている、請求項
    2に記載のシート状光学素子。
  4. 【請求項4】 前記折り曲げ部分の一部ないし全体をク
    ッション部として成る、請求項1に記載のシート状光学
    素子
  5. 【請求項5】 前記クッション部となる折り曲げ部分
    は、90度及び180度以外の角度に折り曲げられてい
    る、請求項4に記載のシート状光学素子。
  6. 【請求項6】 シート基材の少なくとも一方の面にレン
    ズ配列や回折格子等の光学的機能面を形成されたシート
    状光学素子であって、 前記シート基材の少なくとも2辺に、折り曲げて使用す
    るための折り曲げ代を設けたシート状光学素子。
  7. 【請求項7】 シート基材の少なくとも一方の面にレン
    ズ配列や回折格子等の光学的機能面を形成され、シート
    基材の少なくとも2辺に折り曲げ部分を設けられたシー
    ト状光学素子の製造方法であって、 前記シート基材の外周部分の一部を加熱して折り曲げる
    ことによりスペーサとなる折り曲げ部分を形成し、シー
    ト基材の別な一部を機械的に折り曲げることによりクッ
    ション部となる折り曲げ部分を形成することを特徴とす
    るシート状光学素子の製造方法。
  8. 【請求項8】 光学的バンドパスフィルタである請求項
    1に記載のシート状光学素子に形成された折り曲げ部分
    の少なくとも一部をドットマトリックス型画像表示パネ
    ルに当接させた、画像表示装置。
  9. 【請求項9】 液晶表示パネルと、 折り曲げ部分の少なくとも一部が前記液晶表示パネルに
    当接した、光学的バンドパスフィルタである請求項1に
    記載のシート状光学素子と、 液晶表示パネルの画像を投影させるための投影レンズ
    と、を備えた画像表示装置。
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