JPH10160905A - Production of microlens substrate and liquid crystal display device - Google Patents

Production of microlens substrate and liquid crystal display device

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JPH10160905A
JPH10160905A JP8324463A JP32446396A JPH10160905A JP H10160905 A JPH10160905 A JP H10160905A JP 8324463 A JP8324463 A JP 8324463A JP 32446396 A JP32446396 A JP 32446396A JP H10160905 A JPH10160905 A JP H10160905A
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microlens
substrate
light
liquid crystal
microlenses
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Yoshihiro Mizuguchi
義弘 水口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify the production of a substrate and to reduce the cost of an optical device by selectively forming light shielding films in the spacing parts of microlenses by a self-alignment method using the microlenses as a mask. SOLUTION: A transparent electrode 11 for electroplating is formed on one surface of the transparent substrate 10 and the surface thereof is provided with the plural microlenses 15. Next, the substrate 10 formed with the microlenses 15 and a nickel electrode 22 are immersed into a nickel sulfamate bath 21 which is an electrolyte dissolved with nickel ions 20. The plus side of an external DC power 25 is connected to a nickel power source 22 and the transparent electrode 11 of the microlens substrate is connected to the minus side. When the power source is turned on, the nickel ions are eluted from the nickel electrode 22 and the nickel is deposited on the exposed part of the transparent electrode 11 immersed into the liquid. On the other hand, the nickel is not deposited on the surfaces of the microlenses 15 which are insulators and, therefore, the light shielding films 27 are selectively formed in the parts where the microlenses 15 are not formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばCCD等
の固体撮像素子やファクシミリ等に使用される一次元イ
メージセンサまたはコンパクトな投影型カラー液晶表示
装置や薄型カラー液晶表示装置等の表示装置に用いられ
るマイクロレンズ基板を製造する方法およびそのマイク
ロレンズ基板を用いた液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a one-dimensional image sensor used for a solid-state image pickup device such as a CCD or a facsimile or a display device such as a compact projection type color liquid crystal display device or a thin color liquid crystal display device. The present invention relates to a method for manufacturing a microlens substrate to be obtained and a liquid crystal display device using the microlens substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】上述の各種光学装置においては、各種の
光学素子や光学部品等と組み合わせてマイクロレンズが
使用される。例えば、レーザーディスク、コンパクトデ
ィスクまたは光磁気ディスク等に使用される光ピックア
ップ手段や、CCD等の固体撮像素子またはファクシミ
リ等に使用される一次元イメージセンサの感度を高める
ために入射光を光電変換領域に集光させる手段としてマ
イクロレンズが用いられている。また、液晶表示装置の
実効開口率を高めるために入射光を画素開口部に集光さ
せる手段としてもマイクロレンズが用いられている。
2. Description of the Related Art In the above-mentioned various optical devices, microlenses are used in combination with various optical elements and optical components. For example, incident light is converted into a photoelectric conversion area in order to increase the sensitivity of an optical pickup means used for a laser disk, a compact disk or a magneto-optical disk, a solid-state image sensor such as a CCD, or a one-dimensional image sensor used for a facsimile or the like. A microlens is used as a means for condensing light into the light. Microlenses are also used as means for converging incident light to pixel openings in order to increase the effective aperture ratio of liquid crystal display devices.

【0003】このマイクロレンズの直径は極めて小さい
ため、通常のレンズのように研磨により製造したり、機
械加工で製造したりすることが難しく、リソグラフィー
技術による製造方法が提案されている。このリソグラフ
ィー技術を用いてマイクロレンズを製造する方法は各種
存在するが、大量のマイクロレンズを簡単に製造する方
法としては、熱ダレ法(Zoran D. Popov
ic et al.,Appl. Optics, 2
7p.1281(1988))が最も適している。この
熱ダレ法は、基板上にフォトレジストを塗布してフォト
リソグラフィー技術により膜状のマイクロレンズパター
ンを形成した後、そのマイクロレンズパターンをそのフ
ォトレジストのガラス転移点以上の温度で加熱して流動
化させて、その表面張力により外表面を半球面に変形さ
せることにより凸型のマイクロレンズを得る方法であ
る。
[0003] Since the diameter of the microlens is extremely small, it is difficult to manufacture the microlens by polishing or machining like a normal lens, and a manufacturing method using a lithography technique has been proposed. There are various methods for manufacturing a microlens using this lithography technique. As a method for easily manufacturing a large number of microlenses, a heat sagging method (Zoran D. Popov) is used.
ic et al. , Appl. Optics, 2
7p. 1281 (1988)). In this heat sagging method, a photoresist is coated on a substrate, a film-like microlens pattern is formed by photolithography technology, and the microlens pattern is heated at a temperature equal to or higher than the glass transition point of the photoresist to flow. And deforming the outer surface into a hemispherical surface by the surface tension to obtain a convex microlens.

【0004】ところで、上述の各種光学装置において
は、マイクロレンズをアレイ配列させてマイクロレンズ
アレイとするのが一般的である。このようなマイクロレ
ンズアレイにおいて、隣接するマイクロレンズの隙間
(マイクロレンズが形成されていない部分)に集光に寄
与しない部分が存在すると、マイクロレンズに入射する
べき光がその部分から迷光として入射するので、マイク
ロレンズやこれと組み合わせて用いられる光学素子や光
学部品等の性能を大幅に低下させる原因となる。例え
ば、液晶表示装置の場合には、この迷光が画素開口部に
集光されるので色純度が低下したり、画質が低下すると
いう問題が生じる。
By the way, in the above-mentioned various optical devices, it is general to form a microlens array by arranging microlenses in an array. In such a microlens array, if there is a portion that does not contribute to light collection in a gap between adjacent microlenses (a portion where the microlens is not formed), light to be incident on the microlens is incident as stray light from that portion. Therefore, the performance of the microlens, the optical element and the optical component used in combination with the microlens is greatly reduced. For example, in the case of a liquid crystal display device, since this stray light is condensed on the pixel opening, there arises a problem that the color purity is lowered and the image quality is lowered.

【0005】これを防ぐためには、各マイクロレンズア
レイの形状に応じた開口部を有する遮光膜を形成するの
が望ましい。このような遮光膜を形成する方法として
は、例えば特開平7−174902号公報に開示されて
いるような方法が考えられる。即ち、マイクロレンズが
形成される基板表面にAl膜等を蒸着し、その上にレジ
ストを塗布してリソグラフィー技術によりマイクロレン
ズ形成部分に所定の開口部を有するレジストマスクを形
成する。このレジストマスクを用いて上記Al膜等をエ
ッチングすることにより遮光膜パターンを形成し、レジ
スト剥離後、その上に上述の熱ダレ法等によりマイクロ
レンズを形成することにより、隙間部分が遮光膜で覆わ
れたマイクロレンズアレイが得られる。
In order to prevent this, it is desirable to form a light-shielding film having an opening corresponding to the shape of each microlens array. As a method for forming such a light-shielding film, for example, a method disclosed in JP-A-7-174902 can be considered. That is, an Al film or the like is vapor-deposited on the surface of a substrate on which a microlens is formed, and a resist is applied thereon, and a resist mask having a predetermined opening in a microlens formation portion is formed by lithography. Using the resist mask, the Al film or the like is etched to form a light-shielding film pattern, and after removing the resist, a microlens is formed thereon by the above-described heat sagging method or the like, so that the gap is formed by the light-shielding film. A covered microlens array is obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の特開平
7−174902号公報に開示されている遮光膜の形成
方法は工程数が多く、また、遮光膜パターンとマイクロ
レンズパターンとのアライメントを高い精度で行う必要
があるため、効率的な方法ではない。また、このアライ
メントの誤差を考慮すると遮光膜の開口部を狭くする必
要があるが、その場合にはマイクロレンズを透過する光
量が減少して集光性能が低下するという問題もある。
However, the method for forming a light-shielding film disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-174902 has a large number of steps and a high alignment between the light-shielding film pattern and the microlens pattern. It is not an efficient method because it needs to be done with precision. In addition, in consideration of the alignment error, it is necessary to narrow the opening of the light-shielding film. In that case, however, there is a problem that the amount of light transmitted through the microlens is reduced and the light-collecting performance is reduced.

【0007】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、集光性能が優れたマイク
ロレンズを容易に作製することができるマイクロレンズ
基板の製造方法および色純度が良好で画質の優れた液晶
表示装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and has a method of manufacturing a microlens substrate capable of easily manufacturing a microlens having excellent light-collecting performance and a color purity. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device having good and excellent image quality.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロレンズ
基板の製造方法は、基板上に電解めっき用電極を形成す
る工程と、該電解めっき用電極の上に複数のマイクロレ
ンズを形成する工程と、該電解めっき用電極を一方の電
極として電解めっきを行い、該電解めっき用電極の該マ
イクロレンズ非形成部上に該マイクロレンズパターンに
相補的な金属遮光膜パターンを形成する工程とを含み、
そのことにより上記目的が達成される。
A method of manufacturing a microlens substrate according to the present invention comprises the steps of forming an electrode for electrolytic plating on a substrate, and forming a plurality of microlenses on the electrode for electrolytic plating. Performing electroplating using the electrode for electroplating as one electrode, and forming a metal light-shielding film pattern complementary to the microlens pattern on the microlens non-formed portion of the electrode for electroplating,
Thereby, the above object is achieved.

【0009】前記マイクロレンズを形成する工程が、前
記電解めっき用電極上にフォトレジストからなる膜状の
マイクロレンズ用パターンを形成し、該膜状のマイクロ
レンズ用パターンをガラス転移点以上の温度に加熱して
外表面が球の一部となった前記マイクロレンズを作製す
るものであってもよい。
In the step of forming the microlenses, a film-like microlens pattern made of a photoresist is formed on the electrode for electrolytic plating, and the film-like microlens pattern is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition point. The microlens whose outer surface has become a part of a sphere by heating may be manufactured.

【0010】本発明の液晶表示装置は、一対の基板の間
に液晶層が挟持された液晶表示素子の該一対の基板の一
方に、本発明のマイクロレンズ基板の製造方法により製
造されたマイクロレンズ基板が貼り合わせられており、
そのことにより上記目的が達成される。
A liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates. The substrates are bonded,
Thereby, the above object is achieved.

【0011】以下に、本発明の作用について説明する。The operation of the present invention will be described below.

【0012】本発明にあっては、マイクロレンズが電解
めっきの際のマスクとして機能し、マイクロレンズが形
成されずに電解めっき用電極が露出している部分上に選
択的に金属遮光膜が形成される。このため、従来のマイ
クロレンズ基板の製造方法のようにマイクロレンズパタ
ーンと遮光膜パターンとを位置合わせする必要がなく、
工程が非常に簡単になる。
In the present invention, the microlens functions as a mask during electrolytic plating, and a metal light-shielding film is selectively formed on a portion where the electrode for electrolytic plating is exposed without forming the microlens. Is done. Therefore, there is no need to align the microlens pattern and the light-shielding film pattern as in the conventional method of manufacturing a microlens substrate,
The process becomes very simple.

【0013】また、マイクロレンズを形成する工程を熱
ダレ法により行うと、大量のマイクロレンズを簡単に形
成することができる。
Further, when the step of forming the microlenses is performed by a heat sag method, a large number of microlenses can be easily formed.

【0014】このようにして製造されたマイクロレンズ
基板を液晶表示素子を構成する一方の基板に貼り合わせ
ることにより、マイクロレンズの隙間部から入射する迷
光を遮光膜により遮光して、色純度の低下や画質の低下
を防ぐことができる。
By bonding the microlens substrate manufactured as described above to one of the substrates constituting the liquid crystal display element, stray light incident from the gap between the microlenses is shielded by the light shielding film, and the color purity is reduced. And deterioration of image quality can be prevented.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】(実施形態1)図1(h)は実施形態1の
マイクロレンズ基板28を示す断面図である。
(Embodiment 1) FIG. 1H is a sectional view showing a microlens substrate 28 of Embodiment 1.

【0017】このマイクロレンズ基板28は、透明基板
10の一方の面上に電解めっき用の透明電極11が設け
られ、その上に複数のマイクロレンズ15が設けられて
いる。透明電極11のマイクロレンズ15が形成されて
いない部分上には、電解めっき法により金属からなる遮
光膜27が形成されている。
The microlens substrate 28 has a transparent electrode 11 for electrolytic plating provided on one surface of the transparent substrate 10 and a plurality of microlenses 15 provided thereon. On a portion of the transparent electrode 11 where the microlenses 15 are not formed, a light-shielding film 27 made of metal is formed by electrolytic plating.

【0018】このマイクロレンズ基板28は、例えば以
下のようにして作製される。
The microlens substrate 28 is manufactured, for example, as follows.

【0019】まず、図1(a)に示すように、透明基板
10の一方の面上にスパッタリング法等により電解めっ
き用の透明電極11を形成する。この実施形態ではIT
O(インジウム酸化スズ)を用いて透明電極11を形成
した。
First, as shown in FIG. 1A, a transparent electrode 11 for electrolytic plating is formed on one surface of a transparent substrate 10 by a sputtering method or the like. In this embodiment, the IT
The transparent electrode 11 was formed using O (indium tin oxide).

【0020】次に、図1(b)に示すように、透明電極
11の上にスピナーにてフォトレジスト12を塗布し、
前焼成を行う。この実施形態ではフォトレジスト12と
してシップレイ社製TF−20を用いた。
Next, as shown in FIG. 1B, a photoresist 12 is applied on the transparent electrode 11 by a spinner.
Pre-firing is performed. In this embodiment, TF-20 manufactured by Shipley was used as the photoresist 12.

【0021】続いて、図1(c)に示すように、フォト
リソグラフィー法によりマイクロレンズパターン13を
形成する。この実施形態ではマイクロレンズパターン1
3の形状をストライプ型とした。
Subsequently, as shown in FIG. 1C, a microlens pattern 13 is formed by photolithography. In this embodiment, the micro lens pattern 1
The shape of No. 3 was a stripe type.

【0022】その後、図1(d)に示すように、ホット
プレート14を用いてレンズパターンをガラス転移点以
上の温度に加熱して流動化させ、その表面張力により外
表面が球面の一部となったマイクロレンズ15を形成す
る。このマイクロレンズ15の外表面の形状は、透明電
極11からのマイクロレンズ15の高さ(またはマイク
ロレンズパターン13の膜厚)により変動するものの、
その外表面が球面の一部となっているようにすればよ
い。なお、本実施形態では、後述する実施形態2の単板
方式液晶表示装置においてマイクロレンズ基板として用
いるため、液晶表示素子のストライプ状画素配列に対応
させてマイクロレンズ形状をレンチキュラー型とした。
また、マイクロレンズの外表面は半球面とし、レンズピ
ッチは90μm、中心厚さは10μmとした。上記フォ
トレジストの屈折率は1.60であり、レンチキュラー
レンズの焦点距離は空気中の測定で0.35mmとなっ
た。
Thereafter, as shown in FIG. 1 (d), the lens pattern is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition point using a hot plate 14 to fluidize the lens pattern. The resulting microlens 15 is formed. Although the shape of the outer surface of the microlens 15 varies depending on the height of the microlens 15 from the transparent electrode 11 (or the thickness of the microlens pattern 13),
What is necessary is just to make it the outer surface become a part of spherical surface. In the present embodiment, a lenticular type microlens is used in accordance with the stripe-shaped pixel arrangement of the liquid crystal display element in order to use the microlens substrate in the single-panel liquid crystal display device of the second embodiment described later.
The outer surface of the microlens was a hemisphere, the lens pitch was 90 μm, and the center thickness was 10 μm. The refractive index of the photoresist was 1.60, and the focal length of the lenticular lens was 0.35 mm as measured in air.

【0023】次に、図1(e)に示すように、ニッケル
イオン20を溶解させた電解液であるスルファミン酸ニ
ッケル浴21中に、マイクロレンズ15が形成された基
板10とニッケル電極22とを浸漬する。スルファミン
酸ニッケル浴21はスルファミン酸ニッケルを主成分と
して塩化ニッケルおよび硼酸からなり、恒温槽24の温
度は40℃〜60℃の範囲に設定する。また、外部に設
けた直流電源25のプラス側をニッケル電極22に接続
し、マイナス側にマイクロレンズ基板の透明電極11を
接続する。
Next, as shown in FIG. 1E, the substrate 10 on which the microlenses 15 are formed and the nickel electrode 22 are placed in a nickel sulfamate bath 21 which is an electrolytic solution in which nickel ions 20 are dissolved. Immerse. The nickel sulfamate bath 21 is composed of nickel chloride and boric acid with nickel sulfamate as a main component, and the temperature of the thermostat 24 is set in a range of 40 ° C to 60 ° C. In addition, the plus side of the externally provided DC power supply 25 is connected to the nickel electrode 22, and the minus side is connected to the transparent electrode 11 of the microlens substrate.

【0024】続いて、図1(f)に示すように、直流電
源25をオン状態にすると、ニッケル電極22からニッ
ケルイオンが溶出して液中に浸漬した透明電極11の露
出部上にニッケルが析出する。一方、絶縁体であるマイ
クロレンズ15の表面にはニッケルが析出しないので、
マイクロレンズ15の非形成部に選択的に遮光膜27が
形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 1F, when the DC power supply 25 is turned on, nickel ions are eluted from the nickel electrode 22 and nickel is deposited on the exposed portion of the transparent electrode 11 immersed in the liquid. Precipitates. On the other hand, since nickel does not precipitate on the surface of the microlens 15 which is an insulator,
The light-shielding film 27 is selectively formed in a portion where the microlens 15 is not formed.

【0025】その後、図1(g)に示すように、遮光膜
27の膜厚が遮光のために必要な厚みに達した時点で直
流電源25をオフ状態にしてマイクロレンズ基板を引き
上げる。
Thereafter, as shown in FIG. 1 (g), when the thickness of the light shielding film 27 reaches a thickness necessary for light shielding, the DC power supply 25 is turned off and the microlens substrate is pulled up.

【0026】最後に、超純水洗浄によりマイクロレンズ
基板に付着した電解溶液を洗い流して乾燥させることに
より、図1(h)に示すように、マイクロレンズ15の
隙間部分に遮光膜27が形成されたマイクロレンズ基板
28が完成する。
Finally, the electrolytic solution adhering to the microlens substrate is washed away with ultrapure water and dried to form a light-shielding film 27 in the gap between the microlenses 15 as shown in FIG. The completed microlens substrate 28 is completed.

【0027】このように、マイクロレンズをマスクとし
たセルフアライメントな方法によりマイクロレンズの形
成されていない部分に選択的に遮光膜を形成することが
できるので、高性能なマイクロレンズ基板を容易に作製
することができる。
As described above, a light-shielding film can be selectively formed on a portion where a microlens is not formed by a self-alignment method using a microlens as a mask, so that a high-performance microlens substrate can be easily manufactured. can do.

【0028】なお、本実施形態では、耐食性が良く化学
的に安定しているという観点から遮光膜材料としてニッ
ケルを用いたが、これに限定されず、各種金属を用いる
ことができる。また、電解めっき液も上述したものに限
られず、めっきされる金属に対応した金属イオンを溶解
した電解めっき液を用いることができる。例えば、めっ
き材料が銅の場合には硫酸銅と硫酸の混合溶液等を用い
ることができ、めっき材料が鉄の場合には塩化第一鉄と
塩化カルシウムの混合溶液等を用いることができる。
In this embodiment, nickel is used as a light shielding film material from the viewpoint of good corrosion resistance and chemical stability. However, the present invention is not limited to this, and various metals can be used. Further, the electrolytic plating solution is not limited to the above-described one, and an electrolytic plating solution in which metal ions corresponding to the metal to be plated are dissolved can be used. For example, when the plating material is copper, a mixed solution of copper sulfate and sulfuric acid can be used, and when the plating material is iron, a mixed solution of ferrous chloride and calcium chloride can be used.

【0029】(実施形態2)図2は実施形態2の投影型
カラー液晶表示装置を示す模式図である。このような液
晶表示装置の詳細な構造は、例えば特開平4−6053
8号公報に示されている。なお、以下の説明において、
R、G、Bは各々赤、緑、青を表すこととする。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a schematic diagram showing a projection type color liquid crystal display device of Embodiment 2. The detailed structure of such a liquid crystal display device is described in, for example, JP-A-4-6053.
No. 8 discloses this. In the following description,
R, G, and B represent red, green, and blue, respectively.

【0030】この液晶表示装置は、白色光源30からの
光が直接、または球面鏡31により反射され、コンデン
サーレンズ32を介してダイクロイックミラー33R、
33G、33Bに入射する。ダイクロイックミラー33
R、33G、33Bに入射した光は各波長帯により選択
的に透過または反射されてR、G、Bの光束となり、マ
イクロレンズ基板34および液晶表示素子35を透過し
た後、フィールドレンズ36および投影レンズ37を経
て投影スクリーン38に投影される。
In this liquid crystal display device, the light from the white light source 30 is reflected directly or by the spherical mirror 31, and the light is reflected by the dichroic mirror 33R through the condenser lens 32.
The light enters 33G and 33B. Dichroic mirror 33
Light incident on R, 33G, and 33B is selectively transmitted or reflected by each wavelength band to become a light flux of R, G, and B. After passing through the microlens substrate 34 and the liquid crystal display element 35, the field lens 36 and the projection The light is projected on a projection screen 38 via a lens 37.

【0031】白色光源30は、メタルハライドランプ、
ハロゲンランプやキセノンランプ等を用いることがで
き、本実施形態では白色光源30として150W、アー
ク長5mmのメタルハライドランプを用いた。
The white light source 30 is a metal halide lamp,
A halogen lamp, a xenon lamp, or the like can be used. In this embodiment, a metal halide lamp having a power of 150 W and an arc length of 5 mm is used as the white light source 30.

【0032】球面鏡31はその中心が白色光源30と一
致するように白色光源30の背面に配置され、コンデン
サーレンズ32はその焦点が白色光源30と一致するよ
うに白色光源30の前面に配置されている。このように
配置することにより、白色光源30から発せられてコン
デンサーレンズ32を出射した光は、ほぼ平行な白色光
束となる。白色光源30から平行光束を得る方法として
は、このような方法に限られず、回転放物面鏡を用いる
方法や回転楕円面鏡とインテグレーターとを併用する方
法等、適宜選択することができる。
The spherical mirror 31 is arranged on the back of the white light source 30 so that its center coincides with the white light source 30, and the condenser lens 32 is arranged on the front of the white light source 30 so that its focus coincides with the white light source 30. I have. With this arrangement, the light emitted from the white light source 30 and emitted from the condenser lens 32 becomes a substantially parallel white light flux. The method of obtaining a parallel light beam from the white light source 30 is not limited to such a method, and a method using a paraboloid of revolution or a method using a spheroidal mirror and an integrator in combination can be appropriately selected.

【0033】ダイクロイックミラー33R、33G、3
3Bは、各々赤、緑、青の各波長帯の光を選択的に反射
し、他の波長帯の光を透過する特性を有している。これ
らは光軸上に33R、33G、33Bの順に異なる角度
で配置され、扇形に配列されている。
Dichroic mirrors 33R, 33G, 3
3B has a characteristic of selectively reflecting light in each of red, green, and blue wavelength bands and transmitting light in other wavelength bands. These are arranged at different angles in the order of 33R, 33G, and 33B on the optical axis, and are arranged in a fan shape.

【0034】マイクロレンズ基板34および液晶表示素
子35は、図3の断面図に示すような構成となってい
る。なお、この図3では、簡略化のために液晶表示素子
35の構成要素である偏光板や配向膜は省略して示して
いる。
The microlens substrate 34 and the liquid crystal display element 35 have a structure as shown in the sectional view of FIG. In FIG. 3, a polarizing plate and an alignment film, which are components of the liquid crystal display element 35, are omitted for simplification.

【0035】液晶表示素子35は、ガラス板からなるア
クティブマトリクス基板41と対向基板40との間にツ
イステッドネマティック(TN)液晶を封入した液晶層
42が設けられている。アクティブマトリクス基板41
には、マトリクス状に配置された矩形状の画素43R、
43B、43Gをスイッチングする薄膜トランジスタ
(図示せず)が設けられ、この薄膜トランジスタを介し
て上記TN液晶がダイナミック表示駆動される構成とな
っている。本実施形態では、画素ピッチを縦90μm×
横30μm、画素数を縦450×横600のストライプ
配列とし、赤、緑、青に対応する画素43R、43G、
43Bをガラス基板41の液晶層42側面に配置した。
The liquid crystal display element 35 has a liquid crystal layer 42 filled with twisted nematic (TN) liquid crystal between an active matrix substrate 41 made of a glass plate and a counter substrate 40. Active matrix substrate 41
Has rectangular pixels 43R arranged in a matrix.
A thin film transistor (not shown) for switching between 43B and 43G is provided, and the TN liquid crystal is driven for dynamic display via the thin film transistor. In the present embodiment, the pixel pitch is 90 μm × vertical.
Pixels 43R, 43G corresponding to red, green, and blue are arranged in a stripe arrangement of 30 μm in width and 450 × 600 pixels.
43B was disposed on the side surface of the liquid crystal layer 42 of the glass substrate 41.

【0036】この液晶表示素子35は、対向基板40が
接着剤48によりマイクロレンズ基板34に貼り合わせ
られている。マイクロレンズ基板34には、液晶表示素
子35のR、G、Bの3画素にまたがる幅90μmの縦
長のレンチキュラーレンズ44が設けられ、カラーフィ
ルタを用いずにカラー表示を行う構成となっている。す
なわち、ダイクロイックミラー33R、33G、33B
から互いに異なる角度で入射するR、G、Bの光束を、
レンチキュラーレンズ44により対応する画素43R、
43G、43Bへと各々分配照射して、各画素43R、
43G、43Bへを透過した光をフィールドレンズ36
および投影レンズ37を経て投影スクリーン38に投影
することによりカラー表示が得られる。このマイクロレ
ンズ基板34は、実施形態1で説明したように、透明基
板46上に熱ダレ法によりレンチキュラーレンズ44を
形成し、電解めっき法により透明電極47のレンチキュ
ラーレンズ44が形成されていない部分上に遮光膜45
を形成したものである。
In the liquid crystal display element 35, the opposite substrate 40 is bonded to the microlens substrate 34 with an adhesive 48. The microlens substrate 34 is provided with a vertically long lenticular lens 44 having a width of 90 μm and extending over three pixels of R, G, and B of the liquid crystal display element 35, and is configured to perform color display without using a color filter. That is, the dichroic mirrors 33R, 33G, 33B
R, G, and B light beams incident at different angles from
A pixel 43R corresponding to the lenticular lens 44,
43G and 43B are respectively distributed and radiated to each pixel 43R,
The light transmitted through 43G and 43B is transmitted to the field lens 36.
Then, the light is projected on the projection screen 38 via the projection lens 37, whereby a color display is obtained. As described in the first embodiment, the lenticular lens 44 is formed on the transparent substrate 46 by a heat sagging method, and the microlens substrate 34 is formed on a portion of the transparent electrode 47 where the lenticular lens 44 is not formed by the electrolytic plating method. Light shielding film 45
Is formed.

【0037】この液晶表示装置において、マイクロレン
ズ基板34に設けられた遮光膜の効果を図4および図5
を用いて説明する。なお、ここではGの画素を例に挙げ
て説明を行うが、RとBの画素についても同様である。
In this liquid crystal display device, the effect of the light shielding film provided on the microlens substrate 34 is shown in FIGS.
This will be described with reference to FIG. Note that the description will be made by taking the G pixel as an example, but the same applies to the R and B pixels.

【0038】マイクロレンズ基板34に遮光膜を設けな
かった場合には、以下のように混色が生じる。図4に示
すように、Gの光束はレンチキュラーレンズ50に垂直
入射してGの画素51に集光される。一方、Rの光束
は、レンチキュラーレンズ50に入射したものは図3に
示したようにRの画素に集光されるが、レンチキュラー
レンズ50の隙間部52に入射したものは図4に示すよ
うに隙間部52を通過する。Bの光束についても同様
に、レンチキュラーレンズ50に入射したものは図3に
示したようにBの画素に集光されるが、レンチキュラー
レンズ50の隙間部53に入射したものは図4に示すよ
うに隙間部53を通過する。隙間部52を透過したRの
光束および隙間部53を透過したBの光束は、レンチキ
ュラーレンズ50により屈曲されないため、そのまま直
進してGの画素51に入射する。このようにGの画素5
1に入射されるべきでないRの光束およびBの光束が入
射するため混色が生じ、その結果、Gの画素51が本来
表示すべき色の純度が低下して画質が低下する。
When no light-shielding film is provided on the microlens substrate 34, color mixing occurs as follows. As shown in FIG. 4, the G light flux is perpendicularly incident on the lenticular lens 50 and is collected on the G pixel 51. On the other hand, the R light flux incident on the lenticular lens 50 is condensed on the R pixel as shown in FIG. 3, but the R light flux incident on the gap 52 of the lenticular lens 50 is shown in FIG. It passes through the gap 52. Similarly, as for the light flux of B, the light incident on the lenticular lens 50 is condensed on the pixel of B as shown in FIG. 3, while the light incident on the gap 53 of the lenticular lens 50 is shown in FIG. Pass through the gap 53. The R light flux transmitted through the gap portion 52 and the B light flux transmitted through the gap portion 53 are not bent by the lenticular lens 50, and proceed straight as they are to enter the G pixel 51. Thus, the G pixel 5
Since the R light beam and the B light beam that should not be incident on 1 are incident, color mixing occurs. As a result, the purity of the color that the G pixel 51 should originally display is reduced, and the image quality is reduced.

【0039】これに対して、マイクロレンズ基板34に
遮光膜を設けた場合には、以下のように混色を防ぐこと
ができる。図5に示すように、レンチキュラーレンズ5
0の隙間部にRの光束が入射しても隙間部に設けられた
遮光膜62により反射または吸収される。また、レンチ
キュラーレンズ50の隙間部にBの光束が入射しても隙
間部に設けられた遮光膜63により反射または吸収され
る。このようにRの光束およびBの光束のどちらの光束
もGの画素61には到達しないため、混色が生じない。
その結果、x−y色度座標図上におけるGの画素の色度
座標は(0.350,0.620)となり、高い色純度
が確保できた。また、Rの画素およびGの画素について
も同様であり、Rの画素の色度座標は(0.630,
0.340)、Gの画素の色度座標は(0.160,
0.108)となり、いずれも高い色純度が確保でき
た。
On the other hand, when a light shielding film is provided on the microlens substrate 34, color mixing can be prevented as follows. As shown in FIG. 5, the lenticular lens 5
Even if the R light flux enters the zero gap, it is reflected or absorbed by the light shielding film 62 provided in the gap. Further, even if the light flux B enters the gap of the lenticular lens 50, it is reflected or absorbed by the light shielding film 63 provided in the gap. As described above, since neither the R light beam nor the B light beam reaches the G pixel 61, color mixing does not occur.
As a result, the chromaticity coordinates of the G pixel on the xy chromaticity coordinate diagram were (0.350, 0.620), and high color purity was secured. The same applies to the R pixel and the G pixel. The chromaticity coordinates of the R pixel are (0.630,
0.340), and the chromaticity coordinates of the G pixel are (0.160,
0.108), and high color purity could be secured in each case.

【0040】なお、本実施形態ではマイクロレンズ基板
を備えた投影形カラー液晶表示装置について説明した
が、本発明のマイクロレンズ基板の製造方法により作製
されたマイクロレンズ基板は、他の光学装置に適用する
ことも可能である。例えば、CCD等の固体撮像素子や
ファクシミリ等に使用される一次元イメージセンサまた
は薄型の液晶表示装置等が挙げられる。
In this embodiment, a projection type color liquid crystal display device having a microlens substrate has been described. However, a microlens substrate manufactured by the method of manufacturing a microlens substrate according to the present invention is applicable to other optical devices. It is also possible. For example, a solid-state image sensor such as a CCD, a one-dimensional image sensor used for a facsimile, or the like, a thin liquid crystal display device, and the like can be given.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
マイクロレンズをマスクとしたセルフアライメントな方
法によりマイクロレンズの隙間部に選択的に遮光膜を形
成することができるので、従来のマイクロレンズ基板の
製造方法のように遮光膜形成のためのレジストマスクを
別途形成する必要がない。従って、マイクロレンズ基板
の製造が著しく簡略化され、マイクロレンズ基板を備え
た光学装置の低廉化を図ることができる。また、従来の
マイクロレンズ基板の製造方法のように遮光膜の開口部
を狭くする必要が無いので、レンズの集光性能を高くす
ることができる。
As described in detail above, according to the present invention,
Since a light-shielding film can be selectively formed in a gap between microlenses by a self-alignment method using a microlens as a mask, a resist mask for forming a light-shielding film can be used as in a conventional method of manufacturing a microlens substrate. There is no need to form separately. Accordingly, the manufacture of the microlens substrate is significantly simplified, and the cost of the optical device having the microlens substrate can be reduced. Further, since it is not necessary to narrow the opening of the light-shielding film unlike the conventional method for manufacturing a microlens substrate, the light-collecting performance of the lens can be improved.

【0042】本発明により製造されるマイクロレンズ基
板を液晶表示素子に貼り合わせることにより、明るく色
再現性の良い、高画質の液晶表示装置を得ることができ
る。
By bonding the microlens substrate manufactured according to the present invention to a liquid crystal display device, a bright, high-quality liquid crystal display device with good color reproducibility can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態1に係るマイクロレンズ基板の製造工
程を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view illustrating a manufacturing process of a microlens substrate according to a first embodiment.

【図2】実施形態2に係る液晶表示装置の模式構成図で
ある。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a liquid crystal display device according to a second embodiment.

【図3】実施形態2の液晶表示装置における液晶表示素
子とマイクロレンズ基板との構成を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display element and a microlens substrate in a liquid crystal display device according to a second embodiment.

【図4】実施形態2においてマイクロレンズ基板に遮光
膜を設けなかった場合の混色を説明するための断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining color mixing when a light blocking film is not provided on a microlens substrate in a second embodiment.

【図5】実施形態2においてマイクロレンズ基板に遮光
膜を設けた場合の効果を説明するための断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining an effect when a light shielding film is provided on a microlens substrate in the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、46 透明基板 11、47 透明電極 15 マイクロレンズ 27、45、62、63 遮光膜 28、34 マイクロレンズ基板 30 白色光源 31 球面鏡 32 コンデンサーレンズ 33R、33G、33B ダイクロイックミラー 35 液晶表示素子 36 フィールドレンズ 37 投影レンズ 38 スクリーン 43R、43G、43B、51 画素 44、50 レンチキュラーレンズ 52、53 隙間部 10, 46 Transparent substrate 11, 47 Transparent electrode 15 Micro lens 27, 45, 62, 63 Light shielding film 28, 34 Micro lens substrate 30 White light source 31 Spherical mirror 32 Condenser lens 33R, 33G, 33B Dichroic mirror 35 Liquid crystal display element 36 Field lens 37 Projection lens 38 Screen 43R, 43G, 43B, 51 Pixel 44, 50 Lenticular lens 52, 53 Gap

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に電解めっき用電極を形成する工
程と、 該電解めっき用電極の上に複数のマイクロレンズを形成
する工程と、 該電解めっき用電極を一方の電極として電解めっきを行
い、該電解めっき用電極の該マイクロレンズ非形成部上
に該マイクロレンズパターンに相補的な金属遮光膜パタ
ーンを形成する工程とを含むマイクロレンズ基板の製造
方法。
A step of forming an electrode for electrolytic plating on a substrate; a step of forming a plurality of microlenses on the electrode for electrolytic plating; and performing electrolytic plating using the electrode for electrolytic plating as one electrode. Forming a metal light-shielding film pattern complementary to the microlens pattern on the non-microlens-formed portion of the electrode for electrolytic plating.
【請求項2】 前記マイクロレンズを形成する工程が、
前記電解めっき用電極上にフォトレジストからなる膜状
のマイクロレンズ用パターンを形成し、該膜状のマイク
ロレンズ用パターンをガラス転移点以上の温度に加熱し
て外表面が球面の一部となった前記マイクロレンズを作
製する請求項1に記載のマイクロレンズ基板の製造方
法。
2. The step of forming the micro lens,
A film-like microlens pattern made of photoresist is formed on the electrode for electrolytic plating, and the film-like microlens pattern is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition point to make the outer surface part of a spherical surface. The method for manufacturing a microlens substrate according to claim 1, wherein the microlens is manufactured.
【請求項3】 一対の基板の間に液晶層が挟持された液
晶表示素子の該一対の基板の一方に、請求項1または2
に記載のマイクロレンズ基板の製造方法により製造され
たマイクロレンズ基板が貼り合わせられている液晶表示
装置。
3. A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates.
A liquid crystal display device, to which a microlens substrate manufactured by the method for manufacturing a microlens substrate according to 1 is bonded.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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