WO2008032490A1 - Panneau d'affichage à cristaux liquides muni d'une matrice de microlentilles, procédé de fabrication du panneau d'affichage à cristaux liquides, et dispositif d'affichage à cristaux liquides - Google Patents

Description

明 細 書

マイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル、その製造方法、および液晶表 示装置

技術分野

[0001] 本発明は、液晶表示パネルおよび液晶表示装置に関するものであり、特に、マイク 口レンズアレイを備えた液晶表示パネルおよび液晶表示装置に関する。 背景技術

[0002] 近年、モニター、プロジェクタ、携帯情報端末、携帯電話などにおける表示装置とし て液晶表示装置が広く利用されている。液晶表示装置は、一般に、液晶表示パネル の透過率（又は反射率）を駆動信号によって変化させ、液晶表示パネルに照射され る光源からの光の強度を変調して画像や文字を表示する。液晶表示装置には、液晶 表示パネルに表示された画像などを直接観察する直視型表示装置や、表示パネル に表示された画像等を投影レンズによってスクリーン上に拡大投影する投影型表示 装置 (プロジェクタ）などがある。

[0003] 液晶表示装置は、マトリクス状に規則的に配列された画素のそれぞれに画像信号 に対応した駆動電圧を印加することによって、各画素における液晶層の光学特性を 変化させ、その前後に配置された偏光素子（典型的には偏光板）により、液晶層の光 学特性に合わせて、透過する光を調光することで、画像や文字などを表示する。この 偏光板は、直視型液晶表示装置では、通常、液晶表示パネルの光入射側基板 (背 面基板)及び光出射側基板 (前面基板または観察者側基板）のそれぞれに直接貼り 合わされる。

[0004] 各画素に独立した駆動電圧を印加する方式としては、単純マトリクス方式と、ァクテ イブマトリクス方式とがある。このうち、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルには 、スイッチング素子と画素電極に駆動電圧を供給するための配線とを設ける必要があ る。スイッチング素子としては、 MIM (金属 絶縁体 金属）素子などの非線形 2端 子素子や TFT (薄膜トランジスタ）素子等の 3端子素子が用いられて!/、る。

[0005] ところで、アクティブマトリクス方式の液晶表示装置では、表示パネルに設けたスイツ チング素子（特に TFT)に強い光が入射すると、 OFF状態における素子抵抗が下が り、電圧印加時に画素容量に充電された電荷が放電され、所定の表示状態が得られ ないため、黒状態でも光が漏れてコントラスト比が低下するという問題がある。

[0006] そこで、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルでは、例えば、 TFT (特にチヤ ネル領域）に光が入射するのを防止するために、 TFTや画素電極が設けられた TFT 基板や、 TFT基板に対して液晶層を介して対向する対向基板に、遮光層（ブラック マトリクスと称される。）が設けられる。

[0007] ここで、液晶表示装置が反射型液晶表示装置である場合には、反射電極を遮光層 として用いれば、有効画素面積が低下することがない。し力もながら、透過光を利用 して表示を行う液晶表示装置においては、光を透過しない TFT、ゲートバスラインお よびソースバスラインに加えて遮光層を設けることによって有効画素面積が低下し、 表示領域の全面積に対する有効画素面積の比率、すなわち開口率が低下する。

[0008] 液晶表示装置は軽量かつ薄型であり、消費電力が低いという特徴を有しているの で、携帯電話や携帯情報端末等のモパイル機器の表示装置として広く用いられてい るが、表示情報量の増大、画質向上等の目的から、表示装置に対する高精細化の 要望はますます強くなつてきている。従来、例えば、 2〜3インチクラスの液晶表示装 置に対しては、 240 X 320画素による QVGA表示が標準的であった力 近年は 480 X 640画素による VGA表示を行う装置も製造されて!/、る。

[0009] 液晶表示パネルの高精細化、小型化が進むに連れて、上述した開口率の低下は より大きな問題となる。画素ピッチを小さくしょうとしても、電気的性能や製造技術等の 制約から、 TFTやバスライン等をある程度のサイズより小さくすることができな!/、から である。透過率の低下を補うためにはバックライトの輝度を向上させることも考えられ る力 これは消費電力の増大を招くため、特にモパイル機器にとって問題となる。

[0010] また、近年、モパイル機器の表示装置として、暗い照明下ではバックライトによる光 を利用して表示を行い、明るい照明下では液晶表示パネルの表示面に入射された 光を反射することによって表示を行う、半透過型の液晶表示装置が普及している。半 透過型液晶表示装置では、個々の画素に反射モードで表示する領域 (反射領域）と 透過モードで表示する領域 (透過領域）とを有しているので、画素ピッチを小さくする ことによって、表示領域全面積に対する透過領域面積の比率 (透過領域の開口率） が著しく低下する。このため、半透過型液晶表示装置は、周囲の明るさに拘らず、コ ントラスト比の高い表示を実現できるという利点がある力 透過領域の開口率が小さく なると、輝度が低下するという問題があった。

[0011] このような透過領域を有する液晶表示装置の光利用効率を改善する方法として、液 晶表示パネルに、個々の画素に光を集光するマイクロレンズを設け、液晶表示パネ ルの実効的な開口率を向上させる方法が特許文献 1及び特許文献 2に開示されて いる。さらに、本出願人は、透過型または半透過型の液晶表示装置などに好適に用 いられるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの製造方法を特許文献 3に開示し ている。特許文献 3に記載された製造方法によれば、画素に対して自己整合的に高 い位置精度でマイクロレンズを形成することができる。

特許文献 1 :特開 2003— 337207号公報

特許文献 2 :特開 2005— 275142号公報

特許文献 3 :特開 2005— 196139号公報（特許第 3708112号）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0012] プロジェクタのような投射型の表示装置に用いられる液晶表示装置と違って、モバ ィル機器やデジタルスチルカメラなどに用いられる直視型の液晶表示装置は外部か らの押圧を受け易い。液晶表示装置が押圧を受けると、液晶表示装置の表示部に変 形あるいは圧力差が生じ、それに伴って表示ムラが発生し得る。したがって、直視型 の液晶表示装置には、たとえ押圧を受けたとしても表示ムラが発生しない強固な構 造が必要とされる。

[0013] 上述の特許文献 1に記載された液晶表示装置は、カバーガラスの破損や変形を防 止するために、マイクロレンズアレイとカバーガラスとの間に低屈折率材料を配置する 構成を採用している。しかし、押圧問題を解決するためにマイクロレンズアレイとカバ 一レンズとの間に配置され得る低屈折率材料を検討した力 現実には、そのような低 屈折率材料としては屈折率が 1. 40程度の材料しか存在しないことがわ力、つた。

[0014] マイクロレンズの材料には、通常、屈折率が 1. 60程度の樹脂が用いられる。よって 、マイクロレンズとカバーガラスとの間に屈折率が 1 · 4程度の材料を配置した場合、 両者の屈折率差は 0. 20程度しかなぐあまり大きな集光特性を得ることはできない。 したがって、屈折率が 1. 4程度の材料は、投影型液晶表示装置のように比較的長い 焦点距離のマイクロレンズが使用可能な液晶表示装置に適用することはできても、短 い焦点距離のマイクロレンズが必要とされる薄型の直視型液晶表示装置に対しては 、十分な集光能力が得られないため、適用することが困難であった。

[0015] 一方、特許文献 2の図 12には、マイクロレンズアレイと偏光板との間に空気で満たさ れた間隙を形成した液晶表示装置が記載されている。ここで、偏光板のマイクロレン ズアレイ側の面には、その全面に接着層が形成されており、この接着層に各マイクロ レンズの頂上部がめり込むことによってマイクロレンズアレイと偏光板とが接着されて いる。各マイクロレンズの周辺部（頂上部の周辺領域）と偏光板との間の間隙は空気 で満たされており、これにより、各マイクロレンズの周辺部において比較的大きな集光 効果が得られる。

[0016] しかし、本願の発明者が液晶表示装置に対する押圧の影響を検討した結果、この ような構成の液晶表示装置は押圧強度が低ぐ外部からの押圧により容易に表示ム ラが発生することがわかった。押圧によって粘着性を有する接着層の接着材がマイク 口レンズ周囲の間隙（空気層）に入り込み、接着層面に凹凸ができることや、接着層 の厚さが不均一になること、また場合によっては、接着剤が空気層の一部を埋めてし まうことがその原因であった。さらに、押圧によって間隙に入り込んだ接着材がそのま ま間隙の中に残ってしまい、それにより発生した表示ムラがその後も残り続けるという 不具合も発生し得る。この検討によって、特に、小型で高精細化が要求され、且つ押 圧を受け易いモパイル用等の液晶表示装置に対しては、このように接着層がマイクロ レンズと接する構成は不適当であることがわかった。

[0017] 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、マイクロレンズ アレイとそのカバー層との間に空気層を形成して充分な集光効果を得ると共に、外部 力、らの押圧によっても表示ムラが発生し難いマイクロレンズ付き液晶表示パネル、及 びそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。

課題を解決するための手段 [0018] 本願発明によるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルは、複数の画素を有する 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの光入射側に設けられたマイクロレンズァ レイと、前記マイクロレンズアレイ及び前記マイクロレンズアレイの周辺領域に設けら れた支持体の少なくとも一方に接して設けられ、硬化性樹脂によって形成された保護 層と、前記保護層を介して前記液晶表示パネルに貼り付けられた背面側光学フィノレ ムとを備え、前記マイクロレンズアレイと前記保護層との間に間隙が形成されている。

[0019] ある実施形態にお!/、て、前記保護層は、前記マイクロレンズアレイを構成する材料 と実質的に同じ材料によって形成されている。

[0020] ある実施形態にお!/、て、前記保護層は、前記マイクロレンズアレイを構成する材料 の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する材料によって形成されている。

[0021] ある実施形態において、前記保護層は、前記マイクロレンズアレイを介して前記液 晶表示パネルに貼り付けられており、前記保護層と前記マイクロレンズアレイとが、前 記マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの頂点付近のみで接するように貼り 付けられている。

[0022] ある実施形態において、前記保護層は、前記支持体に接するように形成されており 、前記支持体のみを介して前記液晶表示パネルに貼り付けられて!/、る。

[0023] ある実施形態において、前記支持体は、前記マイクロレンズアレイと同じ材料によつ て形成されている。

[0024] ある実施形態において、前記支持体は、光硬化性樹脂によって形成されている。

[0025] ある実施形態にお!/、て、前記背面側光学フィルムは、接着層を介して前記保護層 に貼り付けられている。

[0026] 本願発明による液晶表示装置は、上述のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル を備えた液晶表示装置である。

[0027] 本願発明によるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの製造方法は、液晶表示 パネルと、前記液晶表示パネルの光入射側に設けられたマイクロレンズアレイと、前 記マイクロレンズアレイの光入射側に設けられた背面側光学フィルムとを備えるマイク 口レンズアレイ付き液晶表示パネルの製造方法であって、（_a)液晶表示パネルの面 にマイクロレンズアレイを形成する工程と、 (b)前記マイクロレンズアレイの光入射側 に、硬化性樹脂による樹脂層を形成する工程と、（c)前記樹脂層を硬化させることに よって保護層を形成する工程とを含み、前記工程 (b)において、前記樹脂層は、前 記マイクロレンズアレイ及び前記マイクロレンズアレイの周辺領域に設けられた支持 体の少なくとも一方に接するように形成され、前記マイクロレンズアレイと前記樹脂層 との間には間隙が形成される。

[0028] ある実施形態では、前記工程 (b)において、前記樹脂層はドライフィルムの形態で 前記マイクロレンズアレイ及び前記支持体の少なくとも一方に貼り付けられる。

[0029] ある実施形態では、前記工程 (b)において、前記樹脂層は、前記樹脂層と前記マ イク口レンズアレイとが、前記マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの頂点、付 近のみで接するように形成される。

[0030] ある実施形態では、前記工程 (b)において、前記樹脂層は、前記支持体のみに接 するように形成される。

[0031] ある実施形態は、前記工程 (c)の後に、背面側光学フィルムを前記保護層に貼り付 ける工程を含む。

[0032] ある実施形態は、前記工程 (b)の前に、前記樹脂層を背面側光学フィルムに貼り付 ける工程を含む。

[0033] ある実施形態において、前記工程 (a)は、液晶表示パネルの面に光硬化性樹脂層 を形成する工程と、前記液晶表示パネルを介して前記光硬化性樹脂層を露光するこ とによって前記マイクロレンズアレイを形成する工程を含む。

[0034] ある実施形態において、前記工程 (a)は、前記光硬化性樹脂層をマスクを介して露 光することによって前記支持体を形成する工程を含む。

[0035] ある実施形態にお!/、て、前記保護層は、前記マイクロレンズアレイを構成する材料 と実質的に同じ材料によって形成される。

[0036] ある実施形態にお!/、て、前記保護層は、前記マイクロレンズアレイを構成する材料 の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する材料によって形成される。

[0037] ある実施形態は、前記工程 (c)の後に、液晶表示パネルと、前記マイクロレンズァレ ィと、前記保護層と、前記背面側光学フィルムとを含む貼合せ基板を分断して複数の マイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルを作成する工程を含む。 発明の効果

[0038] 本発明によれば、マイクロレンズアレイの光入射側に硬化性樹脂による保護層が配 置され、マイクロレンズアレイに接着層が接することがないので、液晶表示パネルや 液晶表示装置が押圧を受けたとしても、間隙（あるいは空気層）の変形、あるいは間 隙に接着材等が入り込むことを防止することができる。これにより、強度が高ぐ表示 面全体に渡って表示ムラの発生が少ない、高品質のマイクロレンズ付き液晶表示パ ネル及び液晶表示装置が提供される。また、本発明によれば、そのような液晶表示 パネルおよび液晶表示装置を効率良く製造することができる。

図面の簡単な説明

[0039] [図 1]本実施形態のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの構成を模式的に示す 断面図である。

[図 2]本実施形態の変形例のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの構成を模式 的に示す断面図である。

[図 3] (a)〜（e)は、本実施形態の製造方法の前半部分を模式的に示した断面図で ある。

[図 4] (a)〜（d)は、本実施形態の製造方法の後半部分を模式的に示した断面図で ある。

[図 5] (a)〜（e)は、本実施形態の製造方法によって形成され得るマイクロレンズの形 状を例示的に示した図である。

[図 6] (a)〜（e)は、本実施形態の第 2の製造方法の前半部分を模式的に示した断面 図である。

[図 7] (a)〜（d)は、本実施形態の第 2の製造方法の後半部分を模式的に示した断面 図である。

[図 8]本発明によるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルを備えた液晶表示装置 を模式的に示す断面図である。

符号の説明

[0040] 12 液晶表示パネル 14a マイクロレンズ

14a' マイクロレンズの潜像

15 間隙

15 ' 間隙

17 画素開口部

22 前面側光学フィルム

23 背面側光学フィルム

24 接着層

26 支持体

26 ' 支持体の潜像

30 電気素子基板

32 対向基板

34 液晶層

35 保護層

36 シール材

37 接着層

38 樹脂層

39 樹脂層

40 フォトマスク

41 ノ ックライト

42 光源

43 導光板

44 反射板

45 積層基板

100A、 100B、 100C マイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル

200 液晶表示装置

発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態のマイクロレンズアレイ付き液晶 表示パネルの構造を説明する。

[0042] 図 1は、本実施形態のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル 100Aの構成を模 式的に示した断面図である。図に示すように、本実施形態のマイクロレンズアレイ付き 液晶表示パネル 100A (以下、単に液晶表示パネル 100Aと呼ぶこともある。）は、マ トリタス状に配置された複数の画素を有する液晶表示パネル（「液晶セル」とも呼ぶ。 ) 12と、液晶表示パネル 12の光入射側（図の下側）に設けられた複数のマイクロレンズ 14aを含むマイクロレンズアレイ 14と、マイクロレンズアレイ 14の周辺領域に設けられ た支持体 26と、液晶表示パネル 12の観察者側（図の上側）に設けられた前面側光 学フィルム 22と、マイクロレンズアレイ 14の光入射側に設けられた背面側光学フィル ム 23とを備えている。

[0043] 液晶表示パネル 12は、画素毎にスイッチング素子（例えば TFT、 MIM素子など） が形成された電気素子基板 30、例えばカラーフィルタ基板（CF基板）である対向基 板 32、及び液晶層 34を含んでいる。液晶層 34は、電気素子基板 30と対向基板 32 との間に封入された液晶材料を含み、外周部に設けられたシール材 36によって密閉 されている。

[0044] さらに、マイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル 100Aは、光硬化性樹脂によって 形成された保護層 35を備えている。保護層 35はマイクロレンズアレイ 14及び支持体 26に接して設けられている。ここで、保護層 35とマイクロレンズアレイ 14とは、保護層 35が各マイクロレンズ 14aの頂点付近にのみ接するように形成されており、マイクロレ ンズアレイ 14と保護層 35との間には、空気を含む間隙 15が形成されている。

[0045] 前面側光学フィルム 22は接着層 24を介して液晶表示パネル 12に貼り付けられて おり、背面側光学フィルム 23は接着層 37を介して保護層 35に貼り付けられている。 なお、前面側光学フィルム 22および背面側光学フィルム 23は、それぞれ少なくとも 直線偏光を透過する偏光フィルムを備えてレ、る。

[0046] 保護層 35は、可視光の透過率が高いアクリル系あるいはエポキシ系の UV硬化性 樹脂で形成されているが、熱硬化性樹脂によって形成することも可能である。保護層 35は、マイクロレンズ 14aと同じ材料、あるいはマイクロレンズ 14aを構成する材料の 屈折率とほぼ同じ屈折率を有する材料によって形成することが好ましい。また、後述 するように、支持体 26もマイクロレンズ 14aと同じ材料で形成することが好ましぐこれ により、製造工程を簡略化することができる。

[0047] なお、本実施形態において、マイクロレンズアレイ 14のマイクロレンズ 14aは、各画 素に対応して設けられている力 マイクロレンズアレイ 14を複数の画素を覆うレンチキ ユラ一レンズによって構成してもよ!/、。

[0048] 本実施形態の液晶表示パネル 100Aによれば、保護層 35が支持体 26と複数のマ イク口レンズ 14aの頂上部によって固定されるので押圧強度が強ぐたとえ液晶表示 パネル 12が押圧を受けたとしても、間隙 15の変形を防止することができる。また、背 面側光学フィルム 23とマイクロレンズアレイ 14との間隔も一定に保たれるので、両者 の間隔が変化することに起因する輝度ムラの発生を抑制 ·防止することができる。

[0049] 次に、図 2を用いて本実施形態の変形例によるマイクロレンズアレイ付き液晶表示 パネル 100B (以下、単に液晶表示パネル 100Bとも呼ぶ。）について説明する。この 変形例の構成要素のうち、上述した図 1に示した実施形態の構成要素と同じものに は同じ参照番号を付し、その説明を省略する。

[0050] 図 1に示した液晶表示パネル 100Aでは、保護層 35は、マイクロレンズ 14aの頂点 付近と支持体 26とを介して液晶表示パネル 12に貼り付けられていた力 S、変形例の液 晶表示パネル 100Bでは、図 2に示すように、保護層 35は支持体 26のみを介して液 晶表示パネル 12に貼り付けられる。よって、保護層 35はマイクロレンズ 14aに接する ことはなく、マイクロレンズアレイ 14と支持体 26との間には、マイクロレンズアレイ 14 全面に渡って間隙 15'が形成される。

[0051] 図 2に示した液晶表示パネル 100Bは、図 1に示した液晶表示パネル 100Aよりも 押圧強度は若干落ちるものの、マイクロレンズ 14aと保護層 35とが接することがない ので、たとえ液晶表示パネル 12が押圧を受けたとしても、マイクロレンズ 14aの変形 及びマイクロレンズ 14aと保護層 35との接触部の変形が発生せず、これらの変形に 起因して発生し得る輝度ムラを防止することができる。

[0052] 上述の液晶表示パネル 100A及び 100Bによれば、マイクロレンズアレイ 14の光入 射側には UV硬化性樹脂による保護層が配置され、マイクロレンズアレイ 14に接着層 が接することがない。よって、液晶表示パネルや液晶表示装置が押圧を受けたとして も、接着層材料が間隙 15及び 15 'に入り込むことがないので、表示面全体に渡って 表示ムラの発生を防止することができる。

[0053] また、保護層 35に硬化性樹脂を用いているので、保護層 35とマイクロレンズアレイ 14とを、接着層を用いることなく強固に固着することができる。これにより、押圧強度 が高ぐ表示ムラの少ない液晶表示パネルが実現される。さらに、保護層 35にマイク 口レンズ材料と同じ材料、あるいは同じ屈折率を有する材料の硬化性樹脂を用いるこ とにより、より強固で表示ムラの少ない液晶表示パネルを提供することが可能となる。

[0054] 本発明は、画素ピッチが 50 μ m〜250 μ mの液晶表示パネルに好適に適用され、 特に、画素ピッチが 200 m以下の液晶表示パネルに好適に適用される。マイクロレ ンズの直径（レンズ機能を発現する方向の幅）は、画素ピッチとほぼ等しく設定される 。マイクロレンズの高さは、約 10 μ m〜35 μ mであり、マイクロレンズの直径および画 素ピッチによって決定する。

[0055] 次に、図 3 (a)〜（e)及び図 4 (a)〜（d)を用いて、本発明によるマイクロレンズアレイ 付き液晶表示パネルの好ましい製造方法を説明する。ここで、図 3 (a)〜（e)及び図 4 (a)〜（c)は、図 1に示した液晶表示パネル 100A力 枚の大板基板上に同時に複数 形成される工程を表しており、図 4 (d)は、大板基板上に形成された複数の液晶表示 パネル 100Aを分断して互いに独立した複数の液晶表示パネル 100Aとする工程を 表している。したがって、図 3 (a)〜（e)及び図 4(a)〜（c)では、複数の液晶表示パネ ノレ 100Aの構成要素である電気素子基板 30、対向基板 32、保護層 35、光学フィノレ ム 22及び 23等は、それぞれが連続する一枚の層として表される。

[0056] まず、図 3 (a)に示すようにマトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示 パネル 12を用意する。液晶表示パネル 12は、 TFT基板等の電気素子基板 30と、力 ラーフィルタ基板等の対向基板 32と、液晶材料を含む液晶層 34とを有している。液 晶層 34は液晶滴下方式を用いて形成され、シール材 36によって電気素子基板 30と 対向基板 32との間に密閉されている。

[0057] 液晶層 34の形成には液晶注入方式を採用することも可能ではある力 S、液晶滴下方 式を用いることにより、大板基板上に複数の液晶表示パネルを同時に短時間で容易 に形成することが可能となる。また、液晶注入方式を採用する場合は、液晶表示パネ ルの形成後に液晶が注入されることになる力、このときマイクロレンズ材料等と液晶と が接することにより液晶の汚染問題が発生し得る。液晶滴下方式を採用すれば、そ のような汚染問題も防止することができる。

[0058] 次に、図 3 (b)に示すように、液晶表示パネル 12の外側の一対の主面の一方にドラ ィフィルム（ドライフィルムレジスト）を貼り付けることによって、樹脂層 39を形成する。 樹脂層 39の材料には、光硬化性樹脂が用いられる。ドライフィルム（樹脂層 39)には 、透過率の高い UV硬化型樹脂を使用することが好ましいが、他の光硬化性樹脂、 熱硬化性樹脂、あるいは光硬化性熱硬化性併用型の樹脂を用いることもできる。後 の工程において、樹脂層 39を加工してマイクロレンズ 14aが形成される。樹脂層 39 の厚みは、液晶表示装置の薄型化のため、マイクロレンズによる集光効果を得ること ができる範囲内で、できる限り薄くすることが望ましい。

[0059] 続いて、図 3 (c)〜（e)に示すように、樹脂層 39を加工することによって、複数のマ イク口レンズ 14aを備えるマイクロレンズアレイ 14と支持体 26とを形成する。マイクロレ ンズ 14aの形成は、特許文献 3に記載された自己整合型 (セルファライメント方式）に よる方法で行うことが好ましい。この方法によれば、画素に対応した光軸ずれのない マイクロレンズ 14aを容易に形成することができ、高い集光効果を得ることができる。

[0060] この方法に基づいて、図 3 (c)に示す工程では、 UV硬化性樹脂による樹脂層 39に 液晶表示パネル 12を介して UV光が照射される。 UV光照射の際に、基板もしくは U V光源を動かすことで、照射光の液晶表示パネル 12への入射角度を段階的ある!/、 は連続的に変化させる。これにより、照射光の樹脂層 39への照射強度が部分的に変 化し、各画素に対応したマイクロレンズ 14a (マイクロレンズの潜像 14a' )が形成され

[0061] その後、図 3 (d)に示すように、樹脂層 39を液晶表示パネル 12とは反対側からフォ トマスク 40を介して露光することにより、マイクロレンズアレイ 14の周辺領域に支持体 26 (支持体の潜像 26 ' )を形成する。

[0062] この露光工程に続いて現像工程を行うことにより、図 3 (e)に示すように、複数のマイ クロレンズ 14aを備えるマイクロレンズアレイ 14が形成されると共に、マイクロレンズァ レイ 14の周辺領域に支持体 26が形成される。支持体 26およびマイクロレンズ 14aの 高さは、樹脂層 39の厚さによって規定され得るので、樹脂層 39にドライフィルムを用 いることにより、厚さの均一性の高い樹脂層 39が得られ、支持体 26およびマイクロレ ンズ 14aの高さ（最高高さ）を精密に同じ高さに制御できるという利点が得られる。

[0063] この後、図 4 (a)に示すように、樹脂層 39の形成に用いたドライフィルムと同じドライ フィルムを、各マイクロレンズ 14aの頂点部分および支持体 26に接するように貼り付 けることによって樹脂層 38を形成する。このとき、貝占り付け圧力が高すぎるとドライフィ ルムがマイクロレンズ 14aの凹部に入り込むことがあり、逆に低すぎると密着性が低下 するため、貼付け圧力は 0. 05〜lMPaの範囲内とすることが望ましい。

[0064] ドライフィルムの貼り付け温度は、 50度以上、ドライフィルムのガラス転移点（本実施 形態では 110度）以下とすることが望ましい。 50度以下ではドライフィルムとマイクロレ ンズ 14a及び支持体 26との密着性が低下して剥がれが起こりやすぐガラス転移点 を上回ると、ドライフィルムが軟ら力べなり過ぎてドライフィルムがマイクロレンズアレイ に埋まりやすくなるからである。また、ドライフィルムをマイクロレンズアレイ 14に圧着 する時の速度は、 0. 5〜4m/minの範囲内であることが好ましい。速度が速すぎる と密着性が低くなり、遅すぎると生産効率が落ちる。

[0065] 次に、図 4 (b)に示すように、樹脂層 38に UV照射して焼成を行うことによって保護 層 35が形成される。ここで、保護層 35は、各マイクロレンズ 14aの頂点部分および支 持体 26に固着されるので、保護層 35及び後の工程で形成される背面側光学フィノレ ム 23の剥がれや、保護層 35の変形による表示ムラの発生が防止される。

[0066] その後、図 4 (c)に示すように、背面側光学フィルム 23を接着層 37及び支持体 26 を介して液晶表示パネル 12に貼り合わせるとともに、前面側光学フィルム 22を接着 層 24を介して液晶表示パネル 12に貼り合わせる。背面側光学フィルム 23は、保護 層 35の形成後すぐに貼り付けることが好ましい。それにより、保護層 35に傷がつくこ とが防止されるとともに、次の工程での取り扱いも容易となる。なお、前面側光学フィ ノレム 22は、上記の工程における任意の時点で、液晶表示パネル 12に貼り合わせる こと力 Sでさる。

[0067] 最後に、図 4 (d)に示すように、例えば特開 2004— 4636号公報に示された方法を 用いて、図 4 (c)に示した積層基板が分断され、複数のマイクロレンズアレイ付き液晶 表示パネル 100Aが完成する。

[0068] 上述の図 3 (c)〜（e)の工程では、例えば、転写法などの方法によって、マイクロレ ズアレイ 14等を形成することもできる。転写法を用いる場合、樹脂層 39にスタンパー を押し当ててスタンパーの型を転写することにより、マイクロレンズアレイ 14及び支持 体 26が形成される。これによつて、図 3 (e)に示したものと同等の構造を有する液晶 表示パネルが得られる。

[0069] なお、図 2に示した変形例の液晶表示パネル 100Bを製造する場合は、上述の図 3

(c)の露光工程において照射光を調節し、マイクロレンズの潜像 14a'の頂点部の厚 さが樹脂層 39の厚さよりも薄くなるように樹脂層 39を露光すればよい。

[0070] 次に、上述の工程で形成されるマイクロレンズ 14aの形状について説明する。

[0071] 図 5は、図 3 (a)〜（c)に示した工程で形成されるマイクロレンズ 14aの形状を模式 的に例示した図である。この工程では、樹脂層 39への照射光量分布を調整すること により、図 5 (a)及び (b)に示すような、複数の画素開口部（ある!/、は画素） 17に渡る レンチキュラーレンズあるいは、図 5 (c)〜（e)に示すような、画素開口部 17毎に設け られたマイクロレンズを形成することができる。図 5 (a)に示すレンズは、半円柱状のレ ンチキユラ一レンズであり、図 5 (b)に示すレンズは、頂点付近に平坦部を有するレン チキユラ一レンズである。また、図 5 (c)に示すレンズは、画素毎に半円柱状に形成さ れたマイクロレンズ、図 5 (d)に示すレンズは、画素毎に形成された半球状のマイクロ レンズであり、図 5 (e)に示すレンズは、頂点部が平坦化された半球状のマイクロレン ズ ある。

[0072] 次に、図 6 (a)〜（e)及び図 7 (a)〜（d)を用いて、本発明によるマイクロレンズアレイ 付き液晶表示パネルの第 2の製造方法を説明する。第 2の製造方法において、図 6 ( a)〜（e)で示す工程は、上述の図 3(a)〜（e)で示した工程と同じであるので、その説 明を省略する。

[0073] 第 2の製造方法では、図 7 (a)に示すように、図 6 (e)で示す工程にて形成されたマ イク口レンズアレイ 14と支持体 26とを有する液晶表示パネル 12に、背面側光学フィ ルム 23と樹脂層 38との積層基板 45が取り付けられる。積層基板 45は、背面側光学 フィルム 23に、樹脂層 39の形成に用いたドライフィルムと同じドライフィルム（樹脂層 38)を、接着層 37を介して貼り付けたものである。

[0074] ここで、積層基板 45は、ドライフィルムが各マイクロレンズ 14aの頂点部分および支 持体 26に接するように圧着されることにより、液晶表示パネル 12に貼り付けられる。こ こでも、貼り付け圧力が高過ぎるとドライフィルムがマイクロレンズ 14aの凹部を埋めて しまうことがあるため、貼付け圧力は lOMPa以下とすることが望ましい。

[0075] 第 2の製造方法では、樹脂層 38と背面側光学フィルム 23とが一体となった後、液 晶表示パネル 12に貼り付けられるので、貼り付け時に樹脂層 38の変形および間隙 1 5への進入が防止され、表示ムラの発生が防止されると!/、う利点がある。

[0076] 次に、図 7 (b)に示すように、樹脂層 38に背面側光学フィルム 23を介して UV照射 を行うことにより、樹脂層 38が焼成されて保護層 35となる。ここで、保護層 35は各マ イク口レンズ 14aの頂点部分および支持体 26に固着され、その結果、積層基板 45全 体が液晶表示パネル 12に固定される。

[0077] その後、図 7 (c)に示すように、前面側光学フィルム 22を接着層 24を介して液晶表 示パネル 12に貼り合わせる。前面側光学フィルム 22は、上記の工程における任意の 時点で、液晶表示パネル 12に貼り合わせることも可能である。

[0078] 最後に、図 7 (d)に示すように、例えば特開 2004— 4636号公報に示された方法を 用いて、図 4 (c)に示した積層基板が分断され、複数のマイクロレンズアレイ付き液晶 表示パネル 100Aが完成する。

[0079] なお、上述の 2つの製造方法では、マイクロレンズアレイ 14は樹脂層 39を露光する ことにより形成された力 S、例えば米国特許 6989874号に記載されるように、マイクロレ ンズアレイを液晶表示パネルのガラス基板の面に一体形成してもよレ、。そのような液 晶表示パネルに対しても、上述の方法により保護層 35を貼り付けることができる。こ のような方法で形成されたマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルも本願発明の範 囲に含まれる。

[0080] 図 8に本発明による実施形態の液晶表示パネル 100Cを備える液晶表示装置 200 の構成を模式的に示す。液晶表示パネル 100Cは、本実施形態のマイクロレンズァ レイ付き液晶表示パネル 100A及び 100Bに対応するものである。

[0081] 液晶表示装置 200は、液晶表示パネル 100Cと、高指向性のバックライト 41とを備 えている。バックライト 41は、光源 42、光源 42から出射された光を受けてその中を伝 搬させながら液晶表示パネル 100Cに向けて出射する導光板 43、導光板 43の裏面 力 出射された光あるいは液晶表示装置 200の外部から入射され液晶表示パネル 1 00Cや導光板 43を透過した光を導光板 43に向けて反射する反射板 44を有している

〇

[0082] ノ ックライト 41は、光源 42として用いた LEDの配列方向の指向性が低ぐそれに直 交する方向の指向性が高い光を出射する。なお、指向性とはバックライト 41からの光 の発散の程度（平行度）を示す指標であり、通常正面方向の輝度の半分の輝度にな る角度を指向性半値角として定義する。従って、この指向性半値角が小さいほど、正 面方向にピーク（指向性が高!/、)をもったバックライトとなる。

[0083] 液晶表示装置 200に好適に用いられるバックライト 41としては、例えば、 IDW' 02「 Viewing Angle Control using Optical Microstructures on Light— Gu ide Plate for Illumination System of Mobile Transmissive LCD Mo dule 」， K. KALANTAR, p549— 552、 IDW，02「Prism— sheetless High B right Backlight System for Mobile Phone 」A. Funamoto et al. p. 6 87— 690、特開 2003— 35824号公報、特表平 8— 511129号公報などに記載され TV、るバックライトを挙げること力 Sできる。

[0084] マイクロレンズアレイ 14を設けることにより、画素（開口部）以外のエリアを照明する 光、すなわちバックライト 41から画素周辺に形成された遮光膜 BMに向力 て出射さ れた光が、マイクロレンズ 14aによって画素に導かれ、液晶表示パネル 100Cから出 射される。このため、バックライト 41の光利用効率が向上する。

[0085] 液晶表示パネル 100Cのようなマイクロレンズ付表示パネルにおいて高い光利用効 率を得ようとする場合、バックライト 41の指向性は高い方が好ましい。すなわち、バッ クライト 41からの出射光の指向性半値角が小さい方が好ましい。

[0086] 一方、画素については、開口が大きいほうが光利用効率を高くすることができる。し かし、半透過型液晶表示パネルでは、反射型としての特性も重要であり、画素のうち の一部（透過領域)だけが透過表示に用いられるので、開口率 (透過領域の面積比 率）が制限される。半透過型液晶表示パネルでは、多くの場合、開口率は 20〜60% である。このように、半透過型液晶表示パネルなどの開口率が低い液晶表示パネル に、本発明は好適に用いられる。

[0087] 本発明によれば、マイクロレンズアレイの光入射側に硬化性樹脂による保護層が貼 り付けられるので、マイクロレンズアレイに接着材料等が接することがなぐし力、もマイ クロレンズアレイ近傍の強度を強めることができる。したがって、製造工程あるいは製 品使用時に液晶表示パネルが押圧を受けたとしても、マイクロレンズアレイと保護層 との間の間隙に接着材料等が入ることがなぐ間隙の変形も防止される。これにより、 強度が高ぐ表示面全体に渡って表示ムラの発生が少ない、高品質のマイクロレンズ 付き液晶表示パネル及び液晶表示装置が提供される。また、本発明によれば、その ような液晶表示パネルおよび液晶表示装置を効率良く製造することができる。

産業上の利用可能性

[0088] 本発明は、液晶表示パネル及び液晶表示装置の表示品質を向上させ、特に半透 過型液晶表示パネルなど開口率の比較的小さな液晶表示パネル及び液晶表示装 置の品質を向上させる。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の画素を有する液晶表示パネルと、

前記液晶表示パネルの光入射側に設けられたマイクロレンズアレイと、

前記マイクロレンズアレイ及び前記マイクロレンズアレイの周辺領域に設けられた支 持体の少なくとも一方に接して設けられ、硬化性樹脂によって形成された保護層と、 前記保護層を介して前記液晶表示パネルに貼り付けられた背面側光学フィルムと、 を備え、

前記マイクロレンズアレイと前記保護層との間に間隙が形成されているマイクロレン ズアレイ付き液晶表示パネル。

[2] 前記保護層は、前記マイクロレンズアレイを構成する材料と実質的に同じ材料によ つて形成されて!/、る、請求項 1に記載のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル。

[3] 前記保護層は、前記マイクロレンズアレイを構成する材料の屈折率とほぼ同じ屈折 率を有する材料によって形成されている、請求項 1または 2に記載のマイクロレンズァ レイ付き液晶表示パネル。

[4] 前記保護層は、前記マイクロレンズアレイを介して前記液晶表示パネルに貼り付け られており、前記保護層と前記マイクロレンズアレイと力 前記マイクロレンズアレイを 構成するマイクロレンズの頂点付近のみで接するように貼り付けられている、請求項 1 力、ら 3のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル。

[5] 前記保護層は、前記支持体に接するように形成されており、前記支持体のみを介し て前記液晶表示パネルに貼り付けられて!/、る、請求項 1から 3の!/、ずれかに記載のマ イク口レンズアレイ付き液晶表示パネル。

[6] 前記支持体は、前記マイクロレンズアレイと同じ材料によって形成されている、請求 項 1から 5のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル。

[7] 前記支持体は、光硬化性樹脂によって形成されている、請求項 1から 6のいずれか に記載のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル。

[8] 前記背面側光学フィルムは、接着層を介して前記保護層に貼り付けられている、請 求項 1から 7のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル。

[9] 請求項 1から 8の!/、ずれかに記載のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルを備 えた液晶表示装置。

[10] 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの光入射側に設けられたマイクロレンズ アレイと、前記マイクロレンズアレイの光入射側に設けられた背面側光学フィルムとを 備えるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの製造方法であって、

(a)液晶表示パネルの面にマイクロレンズアレイを形成する工程と、

(b)前記マイクロレンズアレイの光入射側に、硬化性樹脂による樹脂層を形成する 工程と、

(c)前記樹脂層を硬化させることによって保護層を形成する工程と、を含み、 前記工程 (b)において、前記樹脂層は、前記マイクロレンズアレイ及び前記マイクロ レンズアレイの周辺領域に設けられた支持体の少なくとも一方に接するように形成さ れ、前記マイクロレンズアレイと前記樹脂層との間には間隙が形成される、マイクロレ ンズアレイ付き液晶表示パネルの製造方法。

[11] 前記工程 (b)において、前記樹脂層はドライフィルムの形態で前記マイクロレンズァ レイ及び前記支持体の少なくとも一方に貼り付けられる、請求項 10に記載の製造方 法。

[12] 前記工程 (b)において、前記樹脂層は、前記樹脂層と前記マイクロレンズアレイと 力 S、前記マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの頂点付近のみで接するよう に形成される、請求項 10または 11に記載の製造方法。

[13] 前記工程 (b)において、前記樹脂層は、前記支持体のみに接するように形成される

、請求項 10または 11に記載の製造方法。

[14] 前記工程 (c)の後に、背面側光学フィルムを前記保護層に貼り付ける工程を含む、 請求項 10から 13のいずれかに記載の製造方法。

[15] 前記工程 (b)の前に、前記樹脂層を背面側光学フィルムに貼り付ける工程を含む、 請求項 10から 13のいずれかに記載の製造方法。

[16] 前記工程 (a)は、液晶表示パネルの面に光硬化性樹脂層を形成する工程と、前記 液晶表示パネルを介して前記光硬化性樹脂層を露光することによって前記マイクロ レンズアレイを形成する工程を含む、請求項 10から 15のいずれかに記載の製造方 法。

[17] 前記工程 (a)は、前記光硬化性樹脂層をマスクを介して露光することによって前記 支持体を形成する工程を含む、請求項 16に記載の製造方法。

[18] 前記保護層は、前記マイクロレンズアレイを構成する材料と実質的に同じ材料によ つて形成される、請求項 10から 17のいずれかに記載の製造方法。

[19] 前記保護層は、前記マイクロレンズアレイを構成する材料の屈折率とほぼ同じ屈折 率を有する材料によって形成される、請求項 10から 18のいずれかに記載の製造方 法。

[20] 前記工程 (c)の後に、液晶表示パネルと、前記マイクロレンズアレイと、前記保護層 と、前記背面側光学フィルムとを含む貼合せ基板を分断して複数のマイクロレンズァ レイ付き液晶表示パネルを作成する工程を含む、請求項 10から 19のいずれかに記 載の製造方法。