JPH0436701A - Glass element, display element and production thereof - Google Patents
Glass element, display element and production thereofInfo
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- JPH0436701A JPH0436701A JP2143149A JP14314990A JPH0436701A JP H0436701 A JPH0436701 A JP H0436701A JP 2143149 A JP2143149 A JP 2143149A JP 14314990 A JP14314990 A JP 14314990A JP H0436701 A JPH0436701 A JP H0436701A
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- cutting
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、明るい画面を有した、液晶デイスプレィ、プ
ラズマデイスプレィ、エレクトロルミネセンスデイスプ
レィ等の表示素子、これらの表示素子に用いるガラス素
子及びこれらの製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to display elements with bright screens such as liquid crystal displays, plasma displays, and electroluminescent displays, glass elements used in these display elements, and glass elements used in these display elements. Regarding the manufacturing method.
従来の技術
近年、CRT (CATHOD RAY TUBE陰極
線管)にかわる薄型の表示素子として、種々のものが提
案されており、大表示容量でカラー表示ができる薄型の
表示素子として、各画素ごとにal膜トランジスター(
TPT)を形成したアクティブマトリックス方式の液晶
デイスプレィがとりわけ注目されている。2. Description of the Related Art In recent years, various thin display elements have been proposed to replace CRTs (CATHOD ray tubes). transistor(
Active matrix type liquid crystal displays formed with TPT have been attracting particular attention.
このような表示素子では、光源からの光は各画素の開口
部を通して透過されるので、光の透過率は画素の開口率
に依存する。高精細度の液晶デイスプレィにおいて、ひ
じょうに小さな画素が高密度に形成した場合、TPTの
大きさを小さくするには限界があり、画素に占めるTP
Tの面積は相対的に大きくなる。このことは言い換えれ
ば、光が透過する開口部が小さくなり(開口部の低下)
、透過光量が減少する。透過光量の減少により、画面が
暗くなり表示品質が悪くなる。In such a display element, light from a light source is transmitted through the aperture of each pixel, so the light transmittance depends on the aperture ratio of the pixel. In high-definition liquid crystal displays, when extremely small pixels are formed at high density, there is a limit to reducing the size of TPT, and the TP that occupies each pixel is limited.
The area of T becomes relatively large. In other words, the aperture through which light passes becomes smaller (decreased aperture).
, the amount of transmitted light decreases. As the amount of transmitted light decreases, the screen becomes darker and the display quality deteriorates.
このことを解決する方法として、TPT形成に必要な配
線や遮光体によってこれまで吸収されていた光を、レン
ズによって集光して有効利用する方法が考えられている
。例えば、特開昭60−165624号公報にはガラス
基板それ自身に従来からの機械的な加工を施して半円柱
形状、■溝形状1舎形形状のマイクロレンズを形成する
との記載がある。As a method to solve this problem, a method has been considered in which the light that has been absorbed until now by the wiring and light shielding body necessary for TPT formation is condensed by a lens and used effectively. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 165624/1983 describes that microlenses having a semi-cylindrical shape, a groove shape, and a single-shape shape are formed by subjecting the glass substrate itself to conventional mechanical processing.
発明が解決しようとする課題
しかしながら従来の場合、例えば3インチサイズの超高
密度の液晶デイスプレィにおいては約100万個のマイ
クロレンズが必要であり、約100万個にもおよぶ非常
に多くのマイクロレンズをこのような方法で、加工する
ことは極めて難しく、またそのようなマイクロレンズを
量産することは不可能である。Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional case, for example, a 3-inch ultra-high-density liquid crystal display requires approximately 1 million microlenses; It is extremely difficult to process microlenses using this method, and it is impossible to mass-produce such microlenses.
課題を解決するための手段
本発明は前記課題を解決するために、球を切断して得ら
れる一方の小切断体の切断面の垂直方向から複数カ所切
断することで得られる形状を有した微小光学素子を多数
個配列したガラス素子、球を切断して得られる一方の小
切断体の切断面の垂直方向から複数カ所切断することで
得られる形状を有した微小光学素子を、各画素に対応す
るように多数個配列した表示素子、球を切断して得られ
る一方の小切断体の切断面の垂直方向から複数カ所切断
することで得られる形状を有し、かつ多数個配列した微
小光学素子に対応したプレス成形用金型により、ガラス
を熱間でプレス成形したガラス素子の製造方法、及び球
を切断して得られる一方の小切断体の切断面の垂直方向
から複数カ所切断することで得られる形状を有し、かつ
各画素に対応するように多数配列した微小光学素子に対
応したプレス成形用金型により、ガラスを熱間でプレス
成形した表示素子の製造方法を提供するものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a micro-sized piece having a shape obtained by cutting a sphere at a plurality of locations perpendicular to the cut surface of one of the small pieces obtained by cutting the sphere. A glass element with a large number of optical elements arranged, and a micro optical element with a shape obtained by cutting a sphere at multiple locations perpendicular to the cut plane of one of the small pieces obtained by cutting the sphere, correspond to each pixel. A large number of micro optical elements having a shape obtained by cutting a sphere at multiple locations perpendicular to the cut plane of one of the small cut pieces obtained by cutting a sphere, and a large number of micro optical elements arranged in such a manner that A method for manufacturing a glass element by hot press-molding glass using a press-molding mold compatible with The present invention provides a method for manufacturing a display element in which glass is hot press-molded using a press-molding mold that has the shape obtained and is compatible with a large number of micro optical elements arranged to correspond to each pixel. .
作用
本発明のガラス素子9衷示素子及びこれらの製造方法は
、球を切断して得られる一方の小切断体の切断面の垂直
方向から複数カ所切断することで得られる形状を有した
微小光学素子を多数個配列したガラス素子、球を切断し
て得られる一方の小切断体の切断面の垂直方向から複数
カ所切断することで得られる形状を有した微小光学素子
を、各画素に対応するように多数個配列した表示素子に
よって、画素の開口部及び開口部近傍の光も集光される
。従って実質的に、画素の開口率が100%近くになっ
て、明るい画面、高い表示品質のデイスプレィにするこ
とができる。このような表示素子は、所望の微小光学素
子形状に対応したプレス成形用金型でガラスを熱間成形
することによって、高精度のガラス素子及び表示素子を
極めて量産性よく製造することができる。Function The glass element 9 display element and the manufacturing method thereof of the present invention provide a micro-optical device having a shape obtained by cutting one of the small cut pieces obtained by cutting a sphere at a plurality of locations in the vertical direction of the cut surface. A glass element in which a large number of elements are arranged, and a micro-optical element having a shape obtained by cutting a sphere at multiple locations perpendicular to the cut plane of one of the small pieces obtained by cutting the sphere, are attached to each pixel. By means of a large number of display elements arranged in this manner, light at the aperture of the pixel and in the vicinity of the aperture is also focused. Therefore, the pixel aperture ratio becomes substantially close to 100%, making it possible to provide a bright screen and display with high display quality. Such display elements can be manufactured with high precision in mass production with extremely good mass productivity by hot forming glass using a press molding die that corresponds to the desired shape of the microscopic optical element.
実施例 以下に本発明の一実施例を説明する。Example An embodiment of the present invention will be described below.
プレス成形用金型に被覆する薄膜は、低融点ガラスと反
応あるいは融着しない貴金属、タングステン タンタル
、レニウム、ハフニウムの単体あるいはそれらの合金で
あることが望ましい。The thin film coated on the press-forming mold is preferably a noble metal that does not react or fuse with low-melting glass, tungsten, tantalum, rhenium, or hafnium, or an alloy thereof.
また低融点ガラスとこれらの薄膜とが反応あるいは融着
しない雰囲気は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性
ガス、およびこれらの不活性ガスに水素、あるいは−酸
化炭素、二酸化炭素の炭素M(tJl、メタン、エタン
、エチレン、トルエン等の炭化水素類、トリクロロエチ
レン、トリクロルトリフルオルエタン等のハロゲン化炭
化水素類。The atmosphere in which the low melting point glass and these thin films do not react or fuse together is an inert gas such as nitrogen, argon, helium, etc., and these inert gases contain hydrogen, carbon oxide, or carbon M (tJl) such as carbon oxide or carbon dioxide. , hydrocarbons such as methane, ethane, ethylene, and toluene, and halogenated hydrocarbons such as trichloroethylene and trichlorotrifluoroethane.
エチレングリコール、グリセリン等のアルコール類、F
−113,F−11等のフルオロカーボン類を適宜混合
した非酸化性雰囲気であることが望ましい、これらの雰
囲気あるいはプレス成形条件(温度と時間と圧力)は、
低融点ガラス組成、プレス成形用金型に被覆するI膜組
成、あるいは微小光学素子アレー光学の形状等の条件に
よって適宜選択する。Alcohols such as ethylene glycol and glycerin, F
A non-oxidizing atmosphere containing an appropriate mixture of fluorocarbons such as -113 and F-11 is desirable; these atmospheres or press molding conditions (temperature, time, and pressure) are as follows:
It is selected as appropriate depending on conditions such as the composition of the low-melting glass, the composition of the I film coated on the press-molding mold, or the shape of the optical micro optical element array.
実施例1 第1図は本発明のガラス素子の斜視図である。Example 1 FIG. 1 is a perspective view of a glass element of the present invention.
本発明のガラス素子は、まず球を切断して小さい半球体
を得、この半球体の切断面9に垂直にさらに4カ所切断
することによって、切断面2と球面形状1とを有した微
小光学素子がガラス基板3上に多数個配列したものであ
る。第2図は本発明のガラス素子の平面図である。本発
明のガラス素子を上から見ると第2図のように、球面形
状工の微小光学素子が切断面9に対応した四角形に見え
、またこれらの四角形はガラス基板3上でお互いに隣接
している。第3図は本発明のガラス素子の側面図である
。本発明のガラス素子を側面から見ると第3図のように
、球面形状1と切断面2とを有した微小光学素子がガラ
ス基板3上に多数形成されていることがわかる。The glass element of the present invention is produced by first cutting a sphere to obtain a small hemisphere, and then cutting the hemisphere at four points perpendicular to the cut surface 9, thereby creating a micro-optical device having a cut surface 2 and a spherical shape 1. A large number of elements are arranged on a glass substrate 3. FIG. 2 is a plan view of the glass element of the present invention. When the glass element of the present invention is viewed from above, as shown in FIG. There is. FIG. 3 is a side view of the glass element of the present invention. When the glass element of the present invention is viewed from the side, as shown in FIG. 3, it can be seen that a large number of micro optical elements having a spherical shape 1 and a cut surface 2 are formed on a glass substrate 3.
次に本発明のガラス素子及び表示素子の製造方法につい
て述べる。Next, a method for manufacturing the glass element and display element of the present invention will be described.
プレス成形用金型の母材4として超硬合金(WC−57
iC−8Co)を50鵬本40閣*10■角の平板に切
断し、超微細なダイヤモンド粉末を用いてラツピング及
びポリッシングして、表面の表面粗さ(RMS)が約3
nmの鏡面にした。鏡面となった母材4に、ダイヤモン
ド圧子を高精度に数値切断した押し込み装置で、凹状の
マイクロレンズを40μmピッチで格子状に形成した。Cemented carbide (WC-57
iC-8Co) was cut into 50 x 40 x 10 square plates, wrapped and polished using ultra-fine diamond powder, and the surface roughness (RMS) was approximately 3.
It has a mirror surface of nm. Concave microlenses were formed in a lattice shape at a pitch of 40 μm on the mirror-surfaced base material 4 using an indentation device using a diamond indenter that was numerically cut with high precision.
この時ダイヤモンド圧子は、曲率半径が150μmであ
り、側面が底面と垂直な4面にカットした、一部球面形
状のものを用いた。この上にスパッタ法で白金−イリジ
ウム−オスミウム合金(Pt−1r−Os)の薄膜5を
被覆して、プレス成形用金型とした。At this time, the diamond indenter used had a partially spherical shape with a radius of curvature of 150 μm and four sides cut perpendicular to the bottom surface. This was coated with a thin film 5 of platinum-iridium-osmium alloy (Pt-1r-Os) by sputtering to obtain a mold for press molding.
第4図は本発明のガラス素子及び表示素子の製造方法を
示す断面図である。第4図において、8は表面を研磨し
た透明なガラス基板(40■*30m角)であり、6は
平面状のプレス成形用金型の母材であり、7は母材6の
上の白金−イリジウム−オスミウム合金薄膜であり、上
記のプレス成形用金型と同様の方法で作製した。第4図
のように、上から平面状のプレス成形用金型、ガラス基
板8、凹状の微小光学素子を形成したプレス成形用金型
の順序でセットし、窒素ガスを毎分20リツター流した
雰囲気に保持した成形機内で熱間でプレス成形した。プ
レス成形条件は金型温度760°C,プレス圧力30
k g /cj、プレス時間2分であった。第3図は本
発明の微小光学素子を示す断面図である。プレス成形後
プレス成形用金型とともに400℃まで徐冷することに
より、第1図に示したガラス基板3の上に切断面2と球
面形状1とを有した微小光学素子が多数形成されたガラ
ス素子を得た。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the glass element and display element of the present invention. In Fig. 4, 8 is a transparent glass substrate (40 cm x 30 m square) with a polished surface, 6 is a base material of a flat press mold, and 7 is a platinum plate on the base material 6. - It was an iridium-osmium alloy thin film, and was produced in the same manner as the press molding die described above. As shown in Figure 4, a flat press mold, a glass substrate 8, and a press mold with a concave micro-optical element were set in this order from above, and nitrogen gas was flowed at 20 liters per minute. Hot press molding was carried out in a molding machine maintained in an atmosphere. Press molding conditions are mold temperature 760°C, press pressure 30
kg/cj, press time was 2 minutes. FIG. 3 is a sectional view showing the micro optical element of the present invention. After press molding, the glass is slowly cooled to 400° C. together with the press mold, so that a large number of micro optical elements having a cut surface 2 and a spherical shape 1 are formed on the glass substrate 3 shown in FIG. I got the element.
第5図は本発明の表示素子を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing the display element of the present invention.
第5図のように画素を構成するITOからなる透明電極
14に対応するように、ガラス基板3の上に球面形状1
と切断面2とを有した微小光学素子を形成した。微小光
学素子を形成したガラス基板11の反対面に、アモルフ
ァスシリコンからなる薄膜トランジスター(TPT)1
3及び画素を構成するITOからなる透明電極14をそ
れぞれ形成し、微小光学素子の方の面に偏光板18を貼
りつけた。−吉事板状のガラス基板12の片方の全面に
ITOからなる共通電極16、及び画素を構成する透明
電極14と対応する位置にカラーフィルタ21を共通電
極16の上に設け、また他方の面には偏光板17を貼り
つけた。このような構成のガラス基板3及び12を接着
剤で固定しく不図示)、その隙間には液晶材料15を注
入充填した。As shown in FIG. 5, a spherical shape 1 is placed on the glass substrate 3 so as to correspond to the transparent electrode 14 made of ITO that constitutes the pixel.
A micro optical element having a cut surface 2 and a cut surface 2 was formed. A thin film transistor (TPT) 1 made of amorphous silicon is placed on the opposite side of the glass substrate 11 on which the micro optical element is formed.
3 and a transparent electrode 14 made of ITO constituting a pixel were respectively formed, and a polarizing plate 18 was attached to the surface facing the micro optical element. - A common electrode 16 made of ITO is provided on one entire surface of the plate-shaped glass substrate 12, and a color filter 21 is provided on the common electrode 16 at a position corresponding to the transparent electrode 14 constituting the pixel, and on the other surface. A polarizing plate 17 was attached. The glass substrates 3 and 12 having such a configuration were fixed with an adhesive (not shown), and a liquid crystal material 15 was injected into the gap therebetween.
このような表示素子において、入射光20が平行に入射
したとき、共通電極16と画素を構成する透明電極14
との間に印加される電圧がオンの場合、液晶材料15を
通過する光の偏波面は変化しないで通過し、印加される
電圧がオフの場合、液晶材料15を通過する光の偏波面
は90度回転して液晶材料15を通過できない。In such a display element, when the incident light 20 is incident in parallel, the common electrode 16 and the transparent electrode 14 constituting the pixel
When the voltage applied between is on, the plane of polarization of the light passing through the liquid crystal material 15 is unchanged, and when the voltage applied is off, the plane of polarization of the light passing through the liquid crystal material 15 is It rotates 90 degrees and cannot pass through the liquid crystal material 15.
微小光学素子は画素を構成する透明電極14の位置で焦
点を結ぶように曲率半径を決めてあり、微小光学素子を
通過した入射光20は、開口部である透明電極14に集
光され、その後共通電極16.ガラス基板12を透過す
る。第4図から明らかなように、入射光20が平行に入
射したとき、薄膜トランジスター13で遮光されること
なくほとんどすべての光が、開口部である画素を構成す
る透明電極14を透過し、表示に有効に寄与した。The radius of curvature of the micro-optical element is determined so that it is focused at the position of the transparent electrode 14 constituting the pixel, and the incident light 20 that has passed through the micro-optical element is focused on the transparent electrode 14, which is the opening, and then Common electrode 16. Transmits through the glass substrate 12. As is clear from FIG. 4, when the incident light 20 enters in parallel, almost all of the light passes through the transparent electrode 14 constituting the pixel, which is the aperture, without being blocked by the thin film transistor 13, and is displayed. contributed effectively to
従って実質的に、画素の開口率が大きくなって、明るい
画面、高い表示品質のデイスプレィにすることができた
。Therefore, the aperture ratio of the pixels is substantially increased, making it possible to create a bright screen and display with high display quality.
実施例2
実施例1と同様に、本発明のガラス素子は、まず球を切
断して小さい半球体を得、この半球体の切断面9に垂直
にさらに6カ所切断することによって、第1図と同様に
切断面2と球面形状lとを有した微小光学素子がガラス
基板3上に多数個配列したものである。第6図は本発明
のガラス素子の平面図である0本発明のガラス素子を上
から見ると第6図のように、球面形状1の微小光学素子
が切断面9に対応した六角形に見え、またこれらの六角
形はガラス基板3上でお互いに隣接してい次に本発明の
ガラス素子及び表示素子の製造方法について述べる。Example 2 Similar to Example 1, the glass element of the present invention was manufactured by first cutting a sphere to obtain a small hemisphere, and then cutting the hemisphere at six points perpendicular to the cut plane 9, as shown in FIG. Similarly, a large number of micro optical elements having a cut surface 2 and a spherical shape l are arranged on a glass substrate 3. FIG. 6 is a plan view of the glass element of the present invention. When the glass element of the present invention is viewed from above, as shown in FIG. , and these hexagons are adjacent to each other on the glass substrate 3. Next, a method for manufacturing the glass element and display element of the present invention will be described.
プレス成形用金型の母材4としてサーメット(TiC−
10Mo−9Ni)を50閤*40m*10膿角の平板
に切断し、超微細なダイヤモンド粉末を用いてラッピン
グ及びポリッシングして、表面の表面粗さ(RMS)が
約3nmの鏡面にした。鏡面となった母材4に、ダイヤ
モンド圧子を高精度に数値制御した押し込み装置で、凹
状のマイクロレンズを40μmピッチで格子状に約80
万個形成した。この時ダイヤモンド圧子は、曲率半径が
400μmであり、側面が底面と垂直な6面にカットし
た、一部球面形状のものを用いた。Cermet (TiC-
10Mo-9Ni) was cut into a 50 mm x 40 m x 10 pus angle flat plate, which was lapped and polished using ultrafine diamond powder to give a mirror surface with a surface roughness (RMS) of about 3 nm. Approximately 80 concave microlenses are injected onto the mirror-surfaced base material 4 in a lattice pattern at a pitch of 40 μm using a device that uses a diamond indenter and is numerically controlled with high precision.
A million pieces were formed. At this time, the diamond indenter used had a partially spherical shape with a radius of curvature of 400 μm and six sides cut perpendicular to the bottom surface.
この上にスパッタ法でロジウム−金−タングステン合金
(Rh−Au−W)の薄膜5を被覆して、プレス成形用
金型とした。This was coated with a thin film 5 of rhodium-gold-tungsten alloy (Rh-Au-W) by sputtering to form a press molding die.
第4図は本発明のガラス素子及び表面素子の製造方法を
示す断面図である。第4図において、8は表面を研磨し
た透明なガラス基板(40m*3〇−角)であり、6は
平面状のプレス成形用金型の母材であり、7は母材6の
上のロジウム−金−タングステン合金IMであり、上記
のプレス成形用金型と同様の方法で作製した。第4図の
ように、上から平面状のプレス成形用金型、透明ガラス
基板8、凹状の微小光学素子を形成したプレス成形用金
型の順序でセットし、窒素ガス20リツタ一/分、水素
ガス1リッター/分の割合で混合した雰囲気に保持した
成形機内で熱間でプレス成形した。プレス成形条件は金
型温度760°C,プレス圧力30 k g /c4.
プレス時間2分であった。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the glass element and surface element of the present invention. In Fig. 4, 8 is a transparent glass substrate (40 m * 30-square) with a polished surface, 6 is the base material of a flat press mold, and 7 is the base material on the base material 6. It was a rhodium-gold-tungsten alloy IM, and was produced in the same manner as the press molding die described above. As shown in Fig. 4, a flat press mold, a transparent glass substrate 8, and a press mold with a concave micro optical element are set in this order from above, and nitrogen gas is heated at 20 liters/min. Hot press molding was carried out in a molding machine maintained in an atmosphere containing hydrogen gas mixed at a rate of 1 liter/min. The press molding conditions were a mold temperature of 760°C and a press pressure of 30 kg/c4.
The pressing time was 2 minutes.
第3図は本発明の微小光学素子を示す断面図である。プ
レス成形後プレス成形用金型とともに400℃まで徐冷
することにより、第1図に示したガラス基板3の上に切
断面2と球面形状1とを存した微小光学素子が多数形成
されたガラス素子を得た。FIG. 3 is a sectional view showing the micro optical element of the present invention. After press molding, the glass is slowly cooled together with a press mold to 400°C, thereby forming a large number of micro optical elements having a cut surface 2 and a spherical shape 1 on the glass substrate 3 shown in FIG. I got the element.
実施例1と同様に、第5図のように画素を構成するIT
Oからなる透明電極14に対応するように、透明ガラス
基板3の上に球面形状1と切断面2とを有した微小光学
素子を形成した。微小光学素子を形成したガラス基板1
1の反対面に、アモルファスシリコンからなるf!膜ト
ランジスター(TPT)13及び画素を構成するITO
からなる透明電極14をそれぞれ形成し、微小光学素子
の方の面に偏光板18を貼りつけた。−吉事板状のガラ
ス基板12の片方の全面にITOからなる共通電極16
、及び画素を構成する透明電極14と対応する位置にカ
ラーフィルタ21を共通電極16の上に設け、また他方
の面には偏光板17を貼りつけた。このような構成のガ
ラス基板3及び12を接着剤で固定しく不図示)、その
隙間には液晶材料15を注入充填した。このような表示
素子において、入射光20が平行に入射したとき、共通
電極16と画素を構成する透明電極14との間に印加さ
れる電圧がオンの場合、液晶材料15を通過する光の偏
波面は変化しないで通過し、印加される電圧がオフの場
合、液晶材料15を通過する光の偏波面は90度回転し
て液晶材料15を通過できない。As in Example 1, the IT that configures the pixels as shown in FIG.
A micro optical element having a spherical shape 1 and a cut surface 2 was formed on a transparent glass substrate 3 so as to correspond to a transparent electrode 14 made of O. Glass substrate 1 on which micro optical elements are formed
On the opposite side of 1 is f! made of amorphous silicon. ITO forming the membrane transistor (TPT) 13 and pixels
Transparent electrodes 14 were respectively formed, and a polarizing plate 18 was attached to the surface facing the micro optical element. - A common electrode 16 made of ITO is formed on one entire surface of the glass substrate 12 in the form of a Kichiji plate.
, and a color filter 21 was provided on the common electrode 16 at a position corresponding to the transparent electrode 14 constituting the pixel, and a polarizing plate 17 was attached to the other surface. The glass substrates 3 and 12 having such a configuration were fixed with an adhesive (not shown), and a liquid crystal material 15 was injected into the gap therebetween. In such a display element, when the incident light 20 is incident in parallel and the voltage applied between the common electrode 16 and the transparent electrode 14 constituting the pixel is on, the light passing through the liquid crystal material 15 is polarized. The wavefront passes through unchanged, and when the applied voltage is off, the plane of polarization of the light passing through the liquid crystal material 15 is rotated by 90 degrees and cannot pass through the liquid crystal material 15.
微小光学素子は画素を構成する透明電極14の位置で焦
点を結ぶように曲率半径を決めてあり、微小光学素子を
通過した入射光20は、開口部である透明電極14に集
光され、その後共通電極16、ガラス基板12を透過す
る。第4図から明らかなように、入射光20が平行に入
射したとき、薄膜トランジスター13で遮光されること
なくほとんどすべての光が、開口部である画素を構成す
る透明電極14を透過し、表示に有効に寄与した。The radius of curvature of the micro-optical element is determined so that it is focused at the position of the transparent electrode 14 constituting the pixel, and the incident light 20 that has passed through the micro-optical element is focused on the transparent electrode 14, which is the opening, and then It passes through the common electrode 16 and the glass substrate 12. As is clear from FIG. 4, when the incident light 20 enters in parallel, almost all of the light passes through the transparent electrode 14 constituting the pixel, which is the aperture, without being blocked by the thin film transistor 13, and is displayed. contributed effectively to
従って実質的に、画素の開口率が大きくなって、明るい
画面、高い表示品質のデイスプレィにすることができた
。Therefore, the aperture ratio of the pixels is substantially increased, making it possible to create a bright screen and display with high display quality.
実施例3
実施例1と同様に、本発明のガラス素子は、まず球を切
断して小さい半球体を得、この半球体の切断面9に垂直
にさらに3カ所切断することによって、第1図と同様に
切断面2と球面形状1とを有した微小光学素子がガラス
基板3上に多数個配列したものである。第7図は本発明
のガラス素子の平面図である1本発明のガラス素子を上
から見ると第7図のように、球面形状1の微小光学素子
が切断面9に対応した三角形に見え、またこれらの三角
形はガラス基板3上でお互いに隣接している。Example 3 Similar to Example 1, the glass element of the present invention was manufactured by first cutting a sphere to obtain a small hemisphere, and then cutting the hemisphere at three points perpendicular to the cut plane 9, as shown in FIG. Similarly, a large number of micro optical elements having a cut surface 2 and a spherical shape 1 are arranged on a glass substrate 3. FIG. 7 is a plan view of the glass element of the present invention. 1 When the glass element of the present invention is viewed from above, as shown in FIG. Further, these triangles are adjacent to each other on the glass substrate 3.
次に本発明のガラス素子及び表示素子の製造方法につい
て述べる。Next, a method for manufacturing the glass element and display element of the present invention will be described.
プレス成形用金型の母材4としてサーメット(TiC−
10Mo−9Ni>を50m*40m*1.0m角の平
板に切断し、超微細なダイヤモンド粉末を用いてラッピ
ング及びポリッシングして、表面の表面粗さ(RM S
)が約3nmの鏡面にした。Cermet (TiC-
The surface roughness (RMS
) was made into a mirror surface with a thickness of about 3 nm.
鏡面となった母材4に、ダイヤモンド圧子を高精度に数
値制御した押し込み装置で、凹状のマイクロレンズを3
0μmピッチで格子状に約120万個形成した。この時
ダイヤモンド圧子は、曲率半径が250μmであり、側
面が底面と垂直な3面にカットした、一部球面形状のも
のを用いた。この上にスパッタ法で白金−タンタル−レ
ニウム合金(Pt−Ta−Re)の薄膜5を被覆して、
プレス成形用金型とした。3 concave microlenses are injected into the base material 4, which has become a mirror surface, using an indentation device using a diamond indenter that is numerically controlled with high precision.
Approximately 1.2 million pieces were formed in a grid pattern with a pitch of 0 μm. At this time, the diamond indenter used had a partially spherical shape with a radius of curvature of 250 μm and a side surface cut into three sides perpendicular to the bottom surface. A thin film 5 of platinum-tantalum-rhenium alloy (Pt-Ta-Re) is coated on this by sputtering,
This was used as a mold for press molding.
第4図は本発明のガラス素子及び表面素子の製造方法を
示す断面図である。第4図において、8は表面を研磨し
た透明なガラス基板(40m*30■角)であり、6は
平面状のプレス成形用金型の母材であり、7は母材6の
上の出合−タンタルーレニウム合金1膜であり、上記の
プレス成形用金型と同様の方法で作製した。第4図のよ
うに、上から平面状のプレス成形用金型、ガラス基板8
、凹状の微小光学素子を形成したプレス成形用金型の順
序でセントし、ヘリウムガス20リッター/分、二酸化
炭素ガス2リツタ一/分の割合で混合した雰囲気に保持
した成形機内で熱間でプレス成形した。プレス成形条件
は金型温度760℃、プレス圧力3okg/d、プレス
時間2分であった。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the glass element and surface element of the present invention. In Fig. 4, 8 is a transparent glass substrate (40 m x 30 mm square) with a polished surface, 6 is a base material for a flat press mold, and 7 is a surface of the base material 6. - A tantalum rhenium alloy 1 film, produced in the same manner as the press molding die described above. As shown in Fig. 4, from above, a flat press mold, a glass substrate 8
The press molding mold in which the concave micro-optical element was formed was placed in the order of 10 minutes, and heated in a molding machine maintained in an atmosphere containing 20 liters/minute of helium gas and 2 liters/minute of carbon dioxide gas. Press molded. The press molding conditions were a mold temperature of 760°C, a press pressure of 3 ok/d, and a press time of 2 minutes.
第3図は本発明の微小光学素子を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing the micro optical element of the present invention.
プレス成形後プレス成形用金型とともに400°Cまで
徐冷することにより、第1図に示したガラス基板3の上
に切断面2と球面形状1とを有した微小光学素子が多数
形成されたガラス素子を得た。After press molding, the material was slowly cooled to 400°C together with the press mold, thereby forming a large number of micro optical elements having a cut surface 2 and a spherical shape 1 on the glass substrate 3 shown in FIG. A glass element was obtained.
実施例1と同様に、第5図のように画素を構成するIT
Oからなる透明電極14に対応するように、ガラス基板
3の上に球面形状1と切断面2とを存した微小光学素子
を形成した。微小光学素子を形成した透明ガラス基板1
1の反対面に、アモルファスシリコンからなる薄膜トラ
ンジスター(TPT)13及び画素を構成するITOか
らなる透明電極14をそれぞれ形成し、微小光学素子の
方の面に偏光板18を貼りつけた。−吉事板状のガラス
基板12の片方の全面にITOからなる共通電極16、
及び画素を構成する透明電極14と対応する位置にカラ
ーフィルタ21を共通電極16の上に設け、また他方の
面には偏光板17を貼りつけた。このような構成のガラ
ス基板3及び12を接着剤で固定しく不図示)、その隙
間には液晶材料15を注入充填した。このような表示素
子において、入射光20が平行に入射したとき、共通電
極16と画素を構成する透明電極14との間に印加され
る電圧がオンの場合、液晶材料15を通過する光の偏波
面は変化しないで通過し、印加される電圧がオフの場合
、液晶材料15をi1遇する光の偏波面は90度面回転
て液晶材料15を通過できない。As in Example 1, the IT that configures the pixels as shown in FIG.
A micro optical element having a spherical shape 1 and a cut surface 2 was formed on a glass substrate 3 so as to correspond to the transparent electrode 14 made of O. Transparent glass substrate 1 on which micro optical elements are formed
A thin film transistor (TPT) 13 made of amorphous silicon and a transparent electrode 14 made of ITO constituting a pixel were respectively formed on the opposite surface of 1, and a polarizing plate 18 was attached to the surface facing the micro optical element. - A common electrode 16 made of ITO on one entire surface of the glass substrate 12 in the form of a Kichiji plate;
A color filter 21 was provided on the common electrode 16 at a position corresponding to the transparent electrode 14 constituting the pixel, and a polarizing plate 17 was attached to the other surface. The glass substrates 3 and 12 having such a configuration were fixed with an adhesive (not shown), and a liquid crystal material 15 was injected into the gap therebetween. In such a display element, when the incident light 20 is incident in parallel and the voltage applied between the common electrode 16 and the transparent electrode 14 constituting the pixel is on, the light passing through the liquid crystal material 15 is polarized. The wavefront passes through unchanged, and when the applied voltage is off, the plane of polarization of the light passing through the liquid crystal material 15 is rotated by 90 degrees and cannot pass through the liquid crystal material 15.
微小光学素子は画素を構成する透明電極14の位置で焦
点を結ぶように曲率半径を決めてあり、微小光学素子を
通過した入射光20は、開口部である透明電極14に集
光され、その後共通電極16、ガラス基板12を透過す
る。第4図から明らかなように、入射光20が平行に入
射したとき、薄膜トランジスター13で遮光されること
なくほとんどすべての光が、開口部である画素を構成す
る透明電極14を透過し、表示に有効に寄与した。The radius of curvature of the micro-optical element is determined so that it is focused at the position of the transparent electrode 14 constituting the pixel, and the incident light 20 that has passed through the micro-optical element is focused on the transparent electrode 14, which is the opening, and then It passes through the common electrode 16 and the glass substrate 12. As is clear from FIG. 4, when the incident light 20 enters in parallel, almost all of the light passes through the transparent electrode 14 constituting the pixel, which is the aperture, without being blocked by the thin film transistor 13, and is displayed. contributed effectively to
従って実質的に、画素の開口率が大きくなって、明るい
画面、高い表示品質のデイスプレィにすることができた
。Therefore, the aperture ratio of the pixels is substantially increased, making it possible to create a bright screen and display with high display quality.
比較例
比較例のガラス素子を第8図に示した。第8図ではガラ
ス基板3上に多数個の半円柱状31の微小光学素子を形
成したものであり、それ以外は第5図と同じ構成の表示
素子を作製した。このような構成からなる表示素子に入
射光20が平行に入射したとき、半円柱状31の微小光
学素子と平行な方向では開口部である透明電極I4に集
光されないので、開口率に対する集光効果が得られず、
明るい画面、高い表示品質のデイスプレィにすることが
できなかった。Comparative Example A glass element of a comparative example is shown in FIG. In FIG. 8, a large number of semi-cylindrical micro optical elements 31 were formed on a glass substrate 3, and a display element having the same configuration as that in FIG. 5 was manufactured except for this. When incident light 20 enters the display element having such a configuration in parallel, the light is not focused on the transparent electrode I4, which is the aperture, in the direction parallel to the semi-cylindrical micro optical element 31, so the light condensation is dependent on the aperture ratio. no effect,
It was not possible to create a bright screen and display with high display quality.
なお本発明のガラス素子1褒示素子及びこれらの製造方
法において、プレス成形条件(温度と時間と圧力と雰囲
気)、ガラス基板、プレス成形用金型母材やそれに被覆
する薄膜組成、あるいは微小光学素子の形状(半球体の
切断面9の形状が多角形あるいは正多角形であればよい
)、個数やその作製方法、表示素子の表示原理や素子構
成等は、本実施例に限定されるものではない。In addition, in the glass element 1 of the present invention and the manufacturing method thereof, press molding conditions (temperature, time, pressure, atmosphere), glass substrate, press mold base material, thin film composition coating it, or micro-optical The shape of the element (the shape of the cut surface 9 of the hemisphere may be a polygon or a regular polygon), the number of elements, the manufacturing method thereof, the display principle of the display element, the element configuration, etc. are limited to this example. isn't it.
発明の詳細
な説明したように、本発明のガラス素子、表示素子及び
これらの製造方法は、球を切断して得られる一方の小切
断体の切断面の垂直方向から複数カ所切断することで得
られる形状を有した微小光学素子を多数個配列したガラ
ス素子、球を切断して得られる一方の小切断体の切断面
の垂直方向から複数カ所切断することで得られる形状を
有した微小光学素子を、各画素に対応するように多数個
配列した表示素子によって、画素の開口部及び開口部近
傍の光も集光される。従って実質的に、画素の開口率が
100%近くになって、明るい画面、高い表示品質のデ
イスプレィにすることができる。このような表示素子は
、所望の微小光学素子形状に対応したプレス成形用金型
でガラスを熱間形成することによって、高精度のガラス
素子及び表示素子を極めて量産性よく製造することがで
きる。As described in detail of the invention, the glass element, display element, and manufacturing method thereof of the present invention can be obtained by cutting one of the small pieces obtained by cutting a sphere at multiple locations in the vertical direction of the cut surface. A glass element in which a large number of micro-optical elements each having a shape are arranged, and a micro-optical element having a shape obtained by cutting one of the small cut pieces obtained by cutting a sphere at multiple locations in a direction perpendicular to the cut surface. The light at and near the aperture of the pixel is also collected by the display elements in which a large number of the following are arranged so as to correspond to each pixel. Therefore, the pixel aperture ratio becomes substantially close to 100%, making it possible to provide a bright screen and display with high display quality. Such display elements can be manufactured with high precision glass elements and display elements with extremely good mass productivity by hot forming glass in a press molding mold corresponding to the desired shape of the microscopic optical element.
第1図は本発明のガラス素子の斜視図、第2図は本発明
のガラス素子の平面図、第3図は本発明のガラス素子の
側面図、第4図は本発明のガラス素子及び表示素子の製
造方法を示す断面図、第5図は本発明の表示素子を示す
断面図、第6図は本発明のガラス素子を表わす他の実施
例の平面図、第7図は本発明のガラス素子を表わす他の
実施例の平面図、第8図は比較例のガラス素子を示す断
面図である。
■・・・・・・球面形状、2・・・・・・切断面、3・
・・・・・ガラス基板、4・・・・・・母材、5・・・
・・・薄膜、6・・・・・・母材、7・・・・・・薄膜
、8・・・・・・ガラス基板、9・・・・・・切断面、
12・・・・・・ガラス基板、13・・・・・・薄膜ト
ランジスター、14・・・・・・透明電極、15・・・
・・・液晶材料、16・・・・・・共通電極、17・・
・・・・偏光板、18・・・・・・偏光板、20・・・
・・・入射光、21・・・・・・カラーフィルタ、31
・・・・・・半円柱状。
代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか1名O−
第
図
第
図
第
図FIG. 1 is a perspective view of the glass element of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the glass element of the present invention, FIG. 3 is a side view of the glass element of the present invention, and FIG. 4 is a glass element and display of the present invention. 5 is a cross-sectional view showing a display element of the present invention, FIG. 6 is a plan view of another embodiment of the glass element of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing the glass element of the present invention. FIG. 8 is a plan view of another example of the element, and a cross-sectional view of a glass element of a comparative example. ■... Spherical shape, 2... Cut surface, 3.
...Glass substrate, 4...Base material, 5...
... Thin film, 6 ... Base material, 7 ... Thin film, 8 ... Glass substrate, 9 ... Cut surface,
12...Glass substrate, 13...Thin film transistor, 14...Transparent electrode, 15...
...Liquid crystal material, 16...Common electrode, 17...
...Polarizing plate, 18...Polarizing plate, 20...
...Incoming light, 21...Color filter, 31
・・・・・・Semi-cylindrical shape. Name of agent: Patent attorney Shigetaka Awano (1 person)
Claims (4)
垂直方向から複数ヵ所切断することで得られる形状を有
した微小光学素子を多数個配列したガラス素子。(1) A glass element in which a large number of micro optical elements each having a shape obtained by cutting a sphere at multiple locations in a direction perpendicular to the cut surface of one of the small pieces obtained by cutting a sphere is arranged.
垂直方向から複数ヵ所切断することで得られる形状を有
した微小光学素子を、各画素に対応するように多数個配
列した表示素子。(2) A large number of micro optical elements each having a shape obtained by cutting one of the small cut bodies obtained by cutting a sphere at multiple locations in the vertical direction of the cut plane were arranged so as to correspond to each pixel. display element.
垂直方向から複数ヵ所切断することで得られる形状を有
し、かつ多数個配列した微小光学素子に対応したプレス
成形用金型により、ガラスを熱間でプレス成形したガラ
ス素子の製造方法。(3) A press-forming metal that has a shape obtained by cutting a sphere at multiple locations perpendicular to the cut surface of one of the small pieces obtained by cutting the sphere, and is compatible with a large number of arrayed micro optical elements. A method for manufacturing glass elements in which glass is hot press-molded using a mold.
垂直方向から複数ヵ所切断することで得られる形状を有
し、かつ各画素に対応するように多数配列した微小光学
素子に対応したプレス成形用金型により、ガラスを熱間
でプレス成形した表示素子の製造方法。(4) A micro optical element having a shape obtained by cutting a sphere at multiple points in the vertical direction of the cut surface of one of the small pieces obtained by cutting the sphere, and arranged in large numbers to correspond to each pixel. A method for manufacturing display elements in which glass is hot press-molded using a compatible press-molding mold.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2143149A JPH0436701A (en) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Glass element, display element and production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2143149A JPH0436701A (en) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Glass element, display element and production thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0436701A true JPH0436701A (en) | 1992-02-06 |
Family
ID=15332068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2143149A Pending JPH0436701A (en) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Glass element, display element and production thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0436701A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007065126A (en) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Hitachi Maxell Ltd | Microlens array substrate and method for manufacturing microlens array substrate |
| US7879630B2 (en) | 2003-02-24 | 2011-02-01 | Sony Corporation | Method for manufacturing a microlens substrate and method for manufacturing a liquid crystal panel |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP2143149A patent/JPH0436701A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7879630B2 (en) | 2003-02-24 | 2011-02-01 | Sony Corporation | Method for manufacturing a microlens substrate and method for manufacturing a liquid crystal panel |
| JP2007065126A (en) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Hitachi Maxell Ltd | Microlens array substrate and method for manufacturing microlens array substrate |
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