JPH10339870A - 画像表示装置の製造方法 - Google Patents

画像表示装置の製造方法

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JPH10339870A
JPH10339870A JP9150622A JP15062297A JPH10339870A JP H10339870 A JPH10339870 A JP H10339870A JP 9150622 A JP9150622 A JP 9150622A JP 15062297 A JP15062297 A JP 15062297A JP H10339870 A JPH10339870 A JP H10339870A
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JP
Japan
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light
layer
display device
shielding layer
image display
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Application number
JP9150622A
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English (en)
Inventor
Shinichi Takigawa
信一 瀧川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロレンズと遮光層の位置合わせを不要
にすることにより、輝度むらのない優れた画質を有する
画像表示装置を提供する。 【解決手段】 ガラス基板1の一方の表面に、複数の開
口部14を有する遮光層6を配し、ガラス基板1の他方
の表面に、感光材料で構成される集光層12を配した
後、遮光層6側から光を入射させることにより、遮光層
6の開口部14を通過した光によって、遮光層6の開口
部14に対向する集光層12の部分を感光させることに
より、集光層12の感光した部分を、集光層12側から
入射する光を遮光層6の開口部14に集光させるための
マイクロレンズ2とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を画像表示領域
に透過させ、光の透過光量を強度変調させることによ
り、画像信号を表わす画像表示装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、高画質なハイビジョン放送の本格
的運用やDVD等の新メディアの出現により、従来より
大型の画面(50〜100型)が要求されるようになっ
てきた。そこで、CRTを用いたリアテレビが実現され
てきたが、地磁気によるコンバージェンス調整等の問題
があるため、液晶プロジェクタを用いたリアテレビが近
年急速に市場を拡大している。
【0003】一方、パーソナルコンピュータの普及に伴
い、従来のオーバーヘッドプロジェクタを用いたプレゼ
ンテーションとは異なるプレゼンテーションが最近増え
ている。例えば、パーソナルコンピュータに直接プロジ
ェクタを接続し、パーソナルコンピュータの画像を直接
拡大投写することにより、リアルタイムで画像を変化さ
せ、会議を進行させるものがある。このような場合、小
型かつ軽量で調整の少ないフロント型の液晶プロジェク
タが用いられ、コンピュータと接続可能な表示モード
(VGA、SVGA、XGA等)を有するものが要求され
ている。これらの液晶プロジェクタの液晶パネルは、ほ
とんどの場合、透過型構造が用いられるが、ここで最も
重要な性能は明るさである。
【0004】液晶パネルは、複数の画素がマトリクス状
に配置され、一画素内に開口部と遮光部とを有してい
る。開口部とは映像信号を映し出すための光透過部分で
あり、一方、遮光部とは電気的配線等により光が透過し
ない部分と薄膜トランジスタ等に光があたって誤動作す
る部分を遮光する部分と周囲の電界の影響を受けたり構
造的な理由により液晶分子が正常に動作しない部分とを
遮光するための光非透過部分である。画素の開口率は、
通常30%〜50%程度であり、光の利用効率が一般的
に悪い。そこで遮光部に進む光を微小レンズで開口部へ
集光させ、開口率を実効的に向上させるための集光素子
としてマイクロレンズが用いられている。
【0005】このマイクロレンズ付フィルタ基板の作製
方法については、例えば、PROCEEDINGS O
F THE 15TH INTERNATIONAL
DISPLAY RESEARCH CONFEREN
CE(1995) P.887に記載されている。
【0006】ここでマイクロレンズを備えた従来の画像
表示装置の製造方法について図18ないし図21を用い
て説明する。まず、図18に示すように、ガラス基板1
の表面にマイクロレンズ2をエポキシ樹脂等で形成す
る。その後、図19に示すように、ガラス基板1側から
マイクロレンズ2に入射した光を収束させるための光路
である、接着剤3および薄いガラス板4からなる厚膜層
5を、ガラス基板1のマイクロレンズ2側に貼り合わせ
て形成する。厚膜層5の厚みは、マイクロレンズの焦点
距離lとほぼ等しい場合が多い。次に、図20に示すよ
うに、厚膜層5上にCrにより構成され、マイクロレン
ズ2に対向する位置に形成された多数の開口部14を有
する遮光層6をパターニングにより形成した後、透明電
極7を形成する。
【0007】最後に図21に示すように、薄膜トランジ
スタ(図示せず)、配線8、画素電極9等を備えたTF
T基板10とマイクロレンズ2を備えたガラス基板1と
を、画素電極9と遮光層6の開口部14とが重なるよう
に相対向させ、これら二枚の基板間に液晶11を封入す
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】液晶プロジェクタから
液晶パネルに入射される光の平行度が一般的に4゜ 〜6
°と低く、また解像度を高くするために液晶パネルの画
素を小さくする(30μm〜50μm)必要があるた
め、マイクロレンズの効果を引き出すためには、焦点距
離lを短くすることが望ましい。しかし、焦点距離lが
短いと出射光の広がり角が大きくなるため、出射光の一
部が投写レンズ(図示せず)を通過させることができ
ず、システム全体として明るくならない。そこで、通常
画素の焦点距離lが100μm前後のものが通常使用さ
れ、したがって、厚膜層5の厚さも100μm前後のも
のが用いられている。
【0009】このようにマイクロレンズ2と遮光層6と
は、およそ厚膜層5の厚さ分、100μm前後離れてお
り、このため、マイクロレンズ2と遮光層6とを位置合
わせをしても、光軸に対して垂直方向に1μm以上のず
れが発生してしまう。マイクロレンズ2に対する遮光層
6にずれがあると、開口部14に入射すべき光が遮光層
6に入射するため、光が遮られ、実効開口率の低下や実
効開口率の面内不均一という輝度むらが発生してしま
う。
【0010】本発明はこのような問題を解決し、マイク
ロレンズと遮光層の位置合わせを不要にすることによ
り、輝度むらのない優れた画質を有する画像表示装置を
提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置の
製造方法は、光透過層の一方の表面に、複数の開口部を
有する遮光層を配し、前記光透過層の他方の表面に、感
光材料で構成される集光層を配した後、前記遮光層側か
ら光を入射させることにより、前記遮光層の開口部を通
過した光によって、前記遮光層の開口部に対向する前記
集光層の部分を感光させることにより、前記集光層の感
光した部分を、前記集光層側から入射する光を前記遮光
層の開口部に集光させるためのマイクロレンズとするこ
とを特徴とするものであり、遮光層の開口部に正確に対
向する位置にマイクロレンズを形成することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1ないし図17を用いて説明する。
【0013】(実施の形態1)図1ないし図7は、実施
の形態1における画像表示装置の製造工程を画像表示装
置の断面図により示したものである。
【0014】まず、図1に示すように光透過層であるガ
ラス基板1の表面に、Crからなる遮光層6を形成し、
これにホトリソグラフィー法により多数の開口部14を
形成し、次に遮光層6を含んでガラス基板1の全面にI
TO(Indium Thin Oxide)からなる
透明電極7を形成する。なお、ガラス基板1は、遮光層
6が形成されたガラス基板1の表面とは反対側の表面を
研磨することにより、厚みを70μmに調整した。
【0015】次に図2に示すように、アクリル系の紫外
線硬化樹脂からなる集光層12を、遮光層6とは反対側
のガラス基板1の表面全体に形成する。
【0016】その後、図3に示すように、紫外線13を
ガラス基板1に向かって遮光層6側から均一に照射す
る。紫外線13は遮光層6により一部が遮られるが、開
口部14を通過して集光層12に達し、図4に示すよう
に開口部14に対向する集光層12の部分に硬化部15
が形成される。なお、このとき紫外線13は平行光では
なく、ある角度、すなわち0゜より大きい角度α(図3
参照)をもって入射すると、開口部14を通過する光は
平行光の場合より、集光層12の広い面積を照射する。
例えば、紫外線13が入射角α3.3゜の角度をもって
集光層12に入射すると、開口部14の幅より8μm大
きな領域にわたって、集光層12を照射する。硬化部1
5はのちにマイクロレンズとして形成されるが、マイク
ロレンズの面積が広ければ、表示画面全体に対するマイ
クロレンズの充填率が向上し、より明るい画面を有する
画像表示装置を作製することができる。
【0017】次に図5に示すように、有機溶媒等の薬
液、例えば水酸化カリウムを用いて、紫外線13が照射
されなかった集光層12の未硬化部16(図4参照)を
除去すると、硬化部15が開口部14と対向する位置に
残った状態になる。この残った硬化部15は、わずかに
丸みを帯び、また周囲の空気より屈折率が高いため、マ
イクロレンズ効果(凸レンズ効果)を有しているが、さ
らにその効果を強めるため、硬化部15に熱アニール処
理を施すことにより、図6に示すように、硬化部15を
より焦点距離の短いマイクロレンズ17に形成する。な
お、硬化部15を所定の凸レンズ形状にする手段として
は、熱アニール処理の他にエッチング手段を用いること
ができる。
【0018】最後に、図7に示すように、薄膜トランジ
スタ(図示せず)、配線8、画素電極9等を備えたTF
T基板10と、マイクロレンズ17を備えたガラス基板
1とを、画素電極9と遮光層6の開口部14との位置が
一致するように相対向させ、TFT基板10とガラス基
板1との間に液晶11を封入し、実装工程を経て画像表
示装置を完成させる。
【0019】このようにして形成した画像表示装置のマ
イクロレンズ17の集光特性は、マイクロレンズの形状
・高さ・幅・内部屈折率・外部屈折率・開口までの距離
等によって決定される。例えば、マイクロレンズ17の
高さtmが20μm、焦点距離fが230μmであっ
て、かつマイクロレンズ17が形成されたガラス基板1
の厚みtが70μm、かつマイクロレンズ17に入射す
る光の入射光が平行度に対して7゜の広がり角度βをも
ち、さらに、液晶プロジェクタ光学系の投写レンズ(図
示せず)のFナンバーが2.4である場合、画像表示装
置の開口率が50%であるときのマイクロレンズの集光
量は、マイクロレンズを有さない場合の集光量に比べて
1.3倍になる。
【0020】(実施の形態2)図8ないし図15は、実
施の形態2における画像表示装置の製造工程を画像表示
装置の断面図により示したものである。
【0021】まず、図8に示すように、ガラス基板1表
面に多数の開口部14を有する遮光層6と透明電極7を
実施の形態1における画像表示装置の製造方法と同様の
方法で形成する。
【0022】次に、図9に示すように、ガラス基板1の
表面であって、遮光層6が形成された表面とは反対側の
表面に集光層18を形成する。この集光層18は光に感
光しない材料、例えば酸化ケイ素膜(SiO2)やガラ
ス基板材料を用いる。
【0023】次に、図10に示すように、集光層18上
にフォトレジスト層19を形成し、遮光層6をホトマス
クとして、フォトレジスト層19が感光する紫外線13
を遮光層6側からガラス基板1に向かってフォトレジス
ト層19に入射させる。
【0024】そうすると、図11に示すように、開口部
14を通過した光によってフォトレジスト層19が感光
するので、これを現像することにより、感光部20が形
成される。
【0025】次に図12に示すように、この感光部20
をフォトマスクとして集光層18をエッチングした後、
図13に示すように集光層18上の感光部20をフォト
レジスト剥離液等で溶解除去する。
【0026】その後、図14に示すように、第1の実施
の形態の場合と同様に、集光層18を熱アニール処理や
エッチング処理により、所定のレンズ形状のマイクロレ
ンズ21を形成する。
【0027】最後に、図15に示すようにTFT基板1
0とガラス基板1とを、画素電極9と遮光層6の開口部
14との位置が一致するように相対向させ、TFT基板
10とガラス基板1との間に液晶11を封入し、実装工
程を経て、画像表示装置を完成させる。
【0028】なお、第1の実施の形態においてマイクロ
レンズ17を形成した後(図6)、または第2の実施の
形態においてマイクロレンズ21を形成した後(図1
4)、図16に示すように、マイクロレンズ17または
マイクロレンズ21を備えたガラス基板1上に光学接着
剤22を全面に塗布し、その上に例えば約1mmの透明
基板である補強ガラス基板23を貼り付けることによ
り、ガラス基板1の機械的強度が増すことになり、マイ
クロレンズ17またはマイクロレンズ21を設けてもガ
ラス基板1が非常に取り扱いやすくなるので、図17に
示すようにTFT基板10を貼り合わせる工程で、加工
性・生産性を向上させることができる。さらに、この補
強ガラス基板23を設けることによって、マイクロレン
ズ17またはマイクロレンズ21を外部からの傷や汚れ
等から保護することができる。
【0029】なお、本発明の実施の形態では、集光手段
としてマイクロレンズを示したが、本発明は他の集光素
子、例えばマイクロプリズム等でも、適用することがで
きる。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、集光素子の位置と遮光
層の位置合わせを正確に制御することができるととも
に、実効開口率が高く、均一な明るさを有する画像表示
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における画像表示装置の
製造工程を示す図
【図2】本発明の実施の形態1における画像表示装置の
製造工程を示す図
【図3】本発明の実施の形態1における画像表示装置の
製造工程を示す図
【図4】本発明の実施の形態1における画像表示装置の
製造工程を示す図
【図5】本発明の実施の形態1における画像表示装置の
製造工程を示す図
【図6】本発明の実施の形態1における画像表示装置の
製造工程を示す図
【図7】本発明の実施の形態1における画像表示装置の
製造工程を示す図
【図8】本発明の実施の形態2における画像表示装置の
製造工程を示す図
【図9】本発明の実施の形態2における画像表示装置の
製造工程を示す図
【図10】本発明の実施の形態2における画像表示装置
の製造工程を示す図
【図11】本発明の実施の形態2における画像表示装置
の製造工程を示す図
【図12】本発明の実施の形態2における画像表示装置
の製造工程を示す図
【図13】本発明の実施の形態2における画像表示装置
の製造工程を示す図
【図14】本発明の実施の形態2における画像表示装置
の製造工程を示す図
【図15】本発明の実施の形態2における画像表示装置
の製造工程を示す図
【図16】本発明の実施の形態1または実施の形態2に
おける画像表示装置の製造工程を示す図
【図17】本発明の実施の形態1または実施の形態2に
おける画像表示装置の製造工程を示す図
【図18】従来の画像表示装置の製造工程を示す図
【図19】従来の画像表示装置の製造工程を示す図
【図20】従来の画像表示装置の製造工程を示す図
【図21】従来の画像表示装置の製造工程を示す図
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 マイクロレンズ 3 接着剤 4 ガラス板 5 厚膜層 6 遮光層 7 透明電極 8 配線 9 画素電極 10 TFT基板 11 液晶 12 集光層 13 紫外線 14 開口部 15 硬化部 16 未硬化部 17 マイクロレンズ 18 集光層 19 フォトレジスト層 20 感光部 21 マイクロレンズ 22 光学接着剤 23 補強ガラス基板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光透過層の一方の表面に、複数の開口部
    を有する遮光層を配し、前記光透過層の他方の表面に、
    感光材料で構成される集光層を配した後、前記遮光層側
    から光を入射させることにより、前記遮光層の開口部を
    通過した光によって、前記遮光層の開口部に対向する前
    記集光層の部分を感光させることにより、前記集光層の
    感光した部分を、前記集光層側から入射する光を前記遮
    光層の開口部に集光させるためのマイクロレンズとする
    ことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記集光層を紫外線硬化樹脂で構成する
    ことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 光透過層の一方の表面に、複数の開口部
    を有する遮光層を配し、前記光透過層の他方の表面に、
    非感光材料で構成される集光層を配した後、前記集光層
    上にフォトレジスト層を形成し、前記遮光層側から光を
    入射させることにより、前記遮光層の開口部を通過した
    光によって、前記遮光層の開口部に対向する前記フォト
    レジスト層の部分を感光させ、未感光部に接する前記集
    光層を前記未感光部分とともにエッチングによって除去
    した後、前記フォトレジスト層の感光部分を除去するこ
    とにより、残された前記集光層を、前記集光層側から入
    射する光を前記遮光層の開口部に集光させるためのマイ
    クロレンズとすることを特徴とする画像表示装置の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 前記マイクロレンズに熱アニール処理を
    施すことによって、前記マイクロレンズの焦点距離を短
    くすることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいず
    れかに記載の画像表示装置の製造方法。
JP9150622A 1997-06-09 1997-06-09 画像表示装置の製造方法 Pending JPH10339870A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010011655A (ko) * 1999-07-29 2001-02-15 김우연 평판형 표시장치의 도광판 및 그 제조방법
JP2005128517A (ja) * 2003-09-30 2005-05-19 Citizen Watch Co Ltd 電気光学変換部材を用いた装置の製造方法
FR3009132A1 (fr) * 2013-07-29 2015-01-30 Wysips Dispositif d'affichage avec cellules photovoltaiques integrees a luminosite amelioree

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