JP2007133037A - Liquid crystal display panel with microlens array and manufacturing method thereof - Google Patents
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Translated fromJapanese本発明は、液晶表示パネルに関するものであり、特に、マイクロレンズアレイを備えた液晶表示パネルおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display panel, and more particularly to a liquid crystal display panel including a microlens array and a method for manufacturing the same.
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。 In recent years, liquid crystal display devices have been widely used as display devices in monitors, projectors, portable information terminals, mobile phones, and the like. In general, a liquid crystal display device displays images and characters by changing the transmittance (or reflectance) of a liquid crystal display panel according to a drive signal and modulating the intensity of light from a light source irradiated on the liquid crystal display panel. The liquid crystal display device includes a direct-view display device that directly observes an image displayed on the liquid crystal display panel, and a projection display device (projector) that projects an image displayed on the display panel on a screen by a projection lens. and so on.
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に画像信号に対応した駆動電圧をそれぞれ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。この偏光板は通常、直視型液晶表示装置では、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。 The liquid crystal display device changes the optical characteristics of the liquid crystal layer in each pixel by applying a driving voltage corresponding to an image signal to pixels regularly arranged in a matrix, and polarizing elements arranged before and after the pixel An image, text, or the like is displayed by dimming transmitted light in accordance with the optical characteristics of the liquid crystal layer (typically a polarizing plate). Usually, in a direct-view liquid crystal display device, this polarizing plate is directly bonded to each of a light incident side substrate (back substrate) and a light emission side substrate (front substrate or observer side substrate) of the liquid crystal display panel.
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、アクティ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いる。 As a method of applying an independent driving voltage to each pixel, there are a simple matrix method and an active matrix method. Among these, an active matrix liquid crystal display panel needs to be provided with a switching element and wiring for supplying a driving voltage to the pixel electrode. As the switching element, a non-linear two-terminal element such as an MIM (metal-insulator-metal) element or a three-terminal element such as a TFT (thin film transistor) element is used.
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ッチング素子（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。 By the way, in an active matrix liquid crystal display device, when strong light is incident on a switching element (especially a TFT) provided in a display panel, the element resistance in the OFF state decreases, and the charge charged in the pixel capacitor is discharged when a voltage is applied. Since a predetermined display state cannot be obtained, there is a problem that light leaks even in a black state and the contrast ratio is lowered.
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（特にチャネル領域）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。 Therefore, in an active matrix liquid crystal display panel, for example, in order to prevent light from entering a TFT (particularly a channel region), a TFT substrate provided with a TFT or a pixel electrode, or a liquid crystal layer with respect to the TFT substrate. A light-shielding layer (referred to as a black matrix) is provided on a counter substrate that is opposed to each other.
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。しかしながら、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。 Here, when the liquid crystal display device is a reflective liquid crystal display device, if the reflective electrode is used as the light shielding layer, the effective pixel area does not decrease. However, in a liquid crystal display device that performs display using transmitted light, the effective pixel area is reduced by providing a light shielding layer in addition to TFTs, gate bus lines, and source bus lines that do not transmit light, and the entire display area is reduced. The ratio of the effective pixel area to the area, that is, the aperture ratio decreases.
なお、液晶表示パネルの高精細化、小型化が進むに連れてこの傾向は顕著になる。これは、画素のピッチを小さくしても、ＴＦＴやバスラインなどは、電気的性能や製造技術等の制約からある程度の大きさよりも小さくすることができないからである。 This tendency becomes more prominent as the liquid crystal display panel becomes higher in definition and size. This is because even if the pixel pitch is reduced, TFTs, bus lines, and the like cannot be made smaller than a certain size due to restrictions in electrical performance, manufacturing technology, and the like.
特に、近年、携帯電話などモバイル機器の表示装置として、暗い照明下では液晶表示パネルを透過するバックライトの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周囲から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、表示領域の全面積に対する透過領域の面積の比率（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が、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。 In particular, as a display device for mobile devices such as mobile phones in recent years, display is performed using light from a backlight that is transmitted through a liquid crystal display panel under dark illumination, and is incident on the display surface from around the liquid crystal display panel under bright illumination. A transflective liquid crystal display device that performs display by reflecting the reflected light is widely used. Since the transflective liquid crystal display device has a region (reflection region) for displaying in the reflective mode and a region (transmissive region) for displaying in the transmissive mode on each pixel, display can be achieved by reducing the pixel pitch. The ratio of the area of the transmissive region to the total area of the region (the aperture ratio of the transmissive region) is significantly reduced. For this reason, the transflective liquid crystal display device has an advantage that a display with a high contrast ratio can be realized regardless of the surrounding brightness. However, when the aperture ratio of the transmissive region becomes small, there is a problem that the luminance decreases. It was.
そこで、半透過型液晶表示装置の光利用効率を改善するための一つの方法として、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に開示されている。 Therefore, as one method for improving the light utilization efficiency of the transflective liquid crystal display device, the liquid crystal display panel is provided with a microlens that collects light on each pixel, and the effective aperture ratio of the liquid crystal display panel is provided. Patent Document 1 discloses a method for improving the above.
さらに、本出願人は、特許文献２に透過型または半透過型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開示している。特許文献２に記載されている製造方法を用いると、画素に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出来る。
しかしながら、マイクロレンズアレイを設けた従来の液晶表示パネルを用いても、その機能が十分に発揮されない場合があった。 However, even if a conventional liquid crystal display panel provided with a microlens array is used, its function may not be sufficiently exhibited.
図１５は、従来のマイクロレンズ付き液晶表示パネル３００の模式的な断面図である。液晶表示パネル１２は、一対の基板１２ａと１２ｂおよび、基板１２ａと１２ｂとの間に設けられた液晶層（不図示）とを有している。液晶表示パネル３００は、画素１３ａと遮光部１３ｂとを有する。背面側の基板１２ａのバックライト（不図示）側には、それぞれが画素１３ａに対応して配置された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が設けられている。背面側偏光板２２ａと前面側偏光板２２ｂは、接着層を介して、それぞれ基板１２ａおよび１２ｂに直接貼り合わされている。ここで、背面側偏光板２２ａは、マイクロレンズアレイ１４を介して基板１２ａに貼り合せられるので、マイクロレンズ１４ａは接着層２４ａに埋まってしまうことがある。 FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of a conventional liquid
マイクロレンズ１４ａは、図１６（ａ）に示すように、光の入射界面における媒体の屈折率ｎ１とマイクロレンズ１４ａの屈折率ｎ２との差（ｎ２−ｎ１）を利用して光を集光する。従って、マイクロレンズ１４ａが接着層２４ａに埋まってしまうと、上記屈折率差（ｎ２−ｎ１）が小さくなり、レンズとしての機能を十分に果たさなくなる。一般的なマイクロレンズ１４ａの材料の屈折率は１．４〜１．７程度であり、接着剤の屈折率も同程度なので、マイクレンズ１４ａが接着層２４ａに埋まると、図１６（ｂ）に示すように、レンズ効果がほとんどなくなる。 As shown in FIG. 16A, the
そこで上記の問題を解決するために、非特許文献１は、図１７に模式的に示すように、背面偏光板２２ａを液晶表示パネル１２の周辺部に選択的に設けた接着層２４ｃによって貼り合せた構造、すなわち、背面偏光板２２ａのマイクロレンズアレイ１４に対向する側の面には接着層を設けない構造を開示している。 Therefore, in order to solve the above problem, Non-Patent Document 1 discloses that a rear polarizing
本発明者の検討によると、液晶表示パネル１２の周辺部だけで偏光板２２ａを接着してしまうと、使用する環境（高温／高湿度）によっては偏光板２２ａが膨張又は収縮し、偏光板２２ａに反りが発生することがある。また、使用する環境中に含まれる水分５２がマイクロレンズアレイ１４と偏光板２２ａとの間に侵入すると、図１７に模式的に示すように、マイクロレンズ１４ａの表面と偏光板２２ａとが水分を介して密着することがある。偏光板２２ａがマイクロレンズ１４ａと密着した部分では、マイクロレンズ１４ａによる集光効果が低下する。従って、上記密着が発生すると、液晶表示パネルに輝度むらが発生することになる。この輝度むらの発生は、例えば特開平９−４９９２５号公報に記載されているような、マイクロレンズが頂上部に光の集光効果を有しない平坦部を有する場合に、特に顕著となる。非特許文献１には、この密着に起因する輝度むらの問題については一切開示されていない。 According to the study of the present inventor, if the polarizing
なお、偏光板を液晶表示パネルに接着せずに配置する方法も考えられるが、背面偏光板と液晶表示パネルおよび前面偏光板の光学軸は正確に位置あわせされなければ、液晶表示装置の表示品位（特にコントラスト比）が大きく低下してしまうため、一対の偏光板は液晶表示パネルに一体化することが望ましい。さらに、量産性の観点からは、マザー基板を用いて、複数の液晶表示パネルを含む大判パネルを形成し、これを分断することによって液晶表示装置を製造することが好ましく（例えば、特開２００４−４６３６号公報）、この場合には、大判パネルに対して偏光板を貼り合せることが好ましい。さらに、偏光板を液晶表示パネルに接着せずに配置する方法を採用すると、偏光板と液晶表示パネルとの間にある程度のスペースが必要となり、偏光板を含めた液晶表示パネル全体の厚さが大きくなるため、好ましくない。 Although it is possible to arrange the polarizing plate without adhering it to the liquid crystal display panel, if the optical axes of the rear polarizing plate, the liquid crystal display panel, and the front polarizing plate are not accurately aligned, the display quality of the liquid crystal display device Since (especially the contrast ratio) is greatly reduced, it is desirable that the pair of polarizing plates be integrated with the liquid crystal display panel. Further, from the viewpoint of mass productivity, it is preferable to manufacture a liquid crystal display device by forming a large panel including a plurality of liquid crystal display panels using a mother substrate and dividing the large panel (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-2004). In this case, it is preferable to attach a polarizing plate to the large panel. Furthermore, if the method of arranging the polarizing plate without adhering to the liquid crystal display panel is adopted, a certain amount of space is required between the polarizing plate and the liquid crystal display panel, and the total thickness of the liquid crystal display panel including the polarizing plate is Since it becomes large, it is not preferable.
なお、液晶表示パネルの最も観察者側（偏光板よりもさらに観察者側）にマイクロレンズアレイを接着層を介して貼り合せた構成を有する液晶表示装置において、十分な接着力が得られる程度にまで接着剤層の厚さを増大させるために、マイクロレンズと液晶表示パネル（基板または偏光板）との間にスペーサーを設けることが特許文献３に開示されている。しかしながら、特許文献３は、マイクロレンズを液晶表示パネルと背面側偏光板を設けた構成については言及されておらず、また、マイクロレンズの頂部を接着層で埋めることを必須としている。 In a liquid crystal display device having a configuration in which a microlens array is bonded to the most viewer side of the liquid crystal display panel (further to the viewer side than the polarizing plate) via an adhesive layer, sufficient adhesive force can be obtained. In order to increase the thickness of the adhesive layer, Patent Document 3 discloses that a spacer is provided between the microlens and the liquid crystal display panel (substrate or polarizing plate). However, Patent Document 3 does not mention a configuration in which a microlens is provided with a liquid crystal display panel and a back-side polarizing plate, and it is essential to fill the top of the microlens with an adhesive layer.
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、表示品位および信頼性の高いマイクロレンズ付液晶表示パネルおよびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display panel with a microlens having high display quality and reliability, and a method for manufacturing the same.
本発明の液晶表示パネルは、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と、前記液晶表示パネルの光入射側に設けられた複数のマイクロレンズを含む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、偏光フィルムを備える背面側光学フィルムと、前記液晶表示パネルと前記背面側光学フィルムとの間であって且つ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および／または前記マイクロレンズアレイと前記背面側光学フィルムとの間に設けられた複数の凸部とを備えることを特徴とする。 The liquid crystal display panel of the present invention includes a liquid crystal display panel having a plurality of pixels arranged in a matrix, a microlens array including a plurality of microlenses provided on a light incident side of the liquid crystal display panel, and the microlens A back side optical film provided with a polarizing film provided on the light incident side of the array, and a support provided between the liquid crystal display panel and the back side optical film and in a peripheral region of the microlens array And / or a plurality of convex portions provided between the microlens array and the back side optical film.
ある実施形態において、前記支持体を備え、前記支持体は前記複数のマイクロレンズと同じ材料から形成されており、前記液晶表示パネルの前記背面側光学フィルム側の表面を基準とする高さは、前記支持体の方が前記複数のマイクロレンズよりも高い。 In one embodiment, the support body is provided, the support body is formed of the same material as the plurality of microlenses, and the height with respect to the surface on the back side optical film side of the liquid crystal display panel is as follows: The support is higher than the plurality of microlenses.
ある実施形態において、前記複数の凸部を備え、前記複数の凸部は、前記複数のマイクロレンズと一体に形成されている。 In one embodiment, the plurality of protrusions are provided, and the plurality of protrusions are formed integrally with the plurality of microlenses.
ある実施形態において、前記複数の凸部を備え、前記複数の凸部は、前記背面側光学フィルムの前記マイクロレンズアレイ側の表面に設けられている。 In one embodiment, the plurality of convex portions are provided, and the plurality of convex portions are provided on the surface of the back side optical film on the microlens array side.
ある実施形態において、前記複数の凸部を備え、前記複数のマイクロレンズは所定の方向に対してピッチＰで規則的に配列されており、前記複数の凸部のそれぞれの前記所定の方向における幅Ｍが、Ｐ／２＜Ｍ＜３Ｐ／２の関係を満足する。 In one embodiment, the plurality of protrusions are provided, the plurality of microlenses are regularly arranged at a pitch P with respect to a predetermined direction, and the width of each of the plurality of protrusions in the predetermined direction is M satisfies the relationship P / 2 <M <3P / 2.
ある実施形態において、前記複数の凸部を備え、前記複数の凸部は、互いに平行なライン状に形成されている。 In one embodiment, the plurality of protrusions are provided, and the plurality of protrusions are formed in parallel lines.
ある実施形態において、前記複数のマイクロレンズはレンチキュラーレンズであって、前記複数の凸部は前記レンチキュラーレンズの長手方向に交差する方向に平行に形成されている。 In one embodiment, the plurality of microlenses are lenticular lenses, and the plurality of convex portions are formed in parallel to a direction intersecting a longitudinal direction of the lenticular lens.
ある実施形態において、前記複数のマイクロレンズはレンチキュラーレンズであって、前記複数の凸部は前記レンチキュラーレンズの長手方向に平行に形成されている。ある実施形態において、前記複数の凸部は、前記複数のマイクロレンズの間に配置されている。さらに、前記支持体および／または前記複数の凸部と前記背面側光学フィルムとの間に設けられた接着層を備えることが好ましい。 In one embodiment, the plurality of microlenses are lenticular lenses, and the plurality of convex portions are formed in parallel to a longitudinal direction of the lenticular lens. In one embodiment, the plurality of convex portions are disposed between the plurality of microlenses. Furthermore, it is preferable to provide an adhesive layer provided between the support and / or the plurality of convex portions and the back side optical film.
ある実施形態において、前記複数の凸部を備え、前記複数のマイクロレンズのそれぞれは、頂上部に光の集光効果を有しない平坦部を有する。 In one embodiment, the plurality of convex portions are provided, and each of the plurality of microlenses has a flat portion having no light condensing effect at the top.
ある実施形態において、前記支持体および／または前記複数の凸部と前記背面側光学フィルムとの間に設けられた接着層をさらに有する。 In a certain embodiment, it has further the contact bonding layer provided between the said support body and / or these several convex part, and the said back side optical film.
本発明の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）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を用意する工程と、（ｂ）前記液晶表示パネルの外側の一対の主面の内一方の主面に樹脂層を形成する工程と、（ｃ）前記樹脂層を加工することによって、複数のマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの周辺領域に配置される支持体および／または前記マイクロレンズアレイの表面に配置される複数の凸部を形成する工程と、（ｄ）偏光フィルムを備える背面側光学フィルムを用意する工程と、（ｅ）前記マイクロレンズアレイを介して、前記背面側光学フィルムを前記液晶表示パネルに貼り合せる工程と を包含することを特徴とする。 The method for producing a liquid crystal display panel of the present invention includes a liquid crystal display panel, a microlens array provided on the light incident side of the liquid crystal display panel, and a back side optical film provided on the light incident side of the microlens array. A liquid crystal display panel with a microlens array, comprising: (a) a step of preparing a liquid crystal display panel having a plurality of pixels arranged in a matrix; and (b) a pair of outer sides of the liquid crystal display panel. A step of forming a resin layer on one of the principal surfaces, (c) a microlens array having a plurality of microlenses by processing the resin layer, and a peripheral region of the microlens array Forming a plurality of protrusions disposed on the surface of the support and / or the microlens array, and (d) a polarizing film. Preparing a surface side optical film, characterized in that it comprises the step of bonding (e) through said microlens array, the rear-face side optical film to the liquid crystal display panel.
ある実施形態において、前記工程（ｂ）で形成される樹脂層は光硬化性樹脂層であって、前記工程（ｃ）は、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工程（ｃ１）を含む。 In one embodiment, the resin layer formed in the step (b) is a photocurable resin layer, and the step (c) is a step of exposing the photocurable resin layer through the liquid crystal display panel. (C1) is included.
ある実施形態において、前記工程（ｃ）は、前記工程（ｃ１）の後に、前記光硬化性樹脂層を前記液晶表示パネルとは反対側からフォトマスクを介して露光する工程（ｃ２）をさらに含む。 In one embodiment, the step (c) further includes a step (c2) of exposing the photocurable resin layer from a side opposite to the liquid crystal display panel through a photomask after the step (c1). .
ある実施形態において、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）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を用意する工程と、（ｂ）前記液晶表示パネルの外側の一対の主面の内一方の主面に樹脂層を形成する工程と、 （ｃ）前記樹脂層を加工することによって、複数のマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの周辺領域に支持体とを形成する工程と、（ｄ）表面に複数の凸部を有する、偏光フィルムを備える背面側光学フィルムを用意する工程と、（ｅ）前記マイクロレンズアレイおよび前記支持体を介して、前記複数の凸部を有する面で、前記背面側光学フィルムを前記液晶表示パネルに貼り合せる工程とを包含する。 In one embodiment, with a microlens array comprising: a liquid crystal display panel; a microlens array provided on the light incident side of the liquid crystal display panel; and a back side optical film provided on the light incident side of the microlens array. A method for manufacturing a liquid crystal display panel, comprising: (a) a step of preparing a liquid crystal display panel having a plurality of pixels arranged in a matrix; and (b) one of a pair of main surfaces outside the liquid crystal display panel. A step of forming a resin layer on the main surface of the substrate, and (c) a step of processing the resin layer to form a microlens array having a plurality of microlenses and a support in a peripheral region of the microlens array. And (d) preparing a back side optical film having a polarizing film and having a plurality of convex portions on the surface, and (e) the microlens Ray and through the support, a plane having the plurality of protrusions includes a step of bonding the rear-face side optical film to the liquid crystal display panel.
ある実施形態において、前記工程（ａ）において、前記液晶表示パネルは、複数の液晶表示パネルを含む大判パネルとして用意され、前記工程（ｅ）において、前記背面側光学フィルムは前記大判パネルに貼り合せられる。 In one embodiment, in the step (a), the liquid crystal display panel is prepared as a large format panel including a plurality of liquid crystal display panels. In the step (e), the back side optical film is bonded to the large format panel. It is done.
ある実施形態において、前記背面側光学フィルムは、全面に接着層を備えており、前記接着層を介して前記大判パネルに貼り合せられる。 In one embodiment, the back side optical film has an adhesive layer on the entire surface, and is bonded to the large panel through the adhesive layer.
本発明によると、液晶表示パネルと背面側光学フィルムとの間であって且つマイクロレンズアレイの周辺領域に設けられた支持体および／またはマイクロレンズアレイと背面側光学フィルムとの間に設けられた複数の凸部が、背面光学フィルムがマイクロレンズアレイと密着することを防止する。従って、表示品位および信頼性の高いマイクロレンズ付液晶表示パネルが提供される。また、本発明によると、そのような液晶表示パネルを効率良く製造する方法が提供される。 According to the present invention, the support provided in the peripheral area of the microlens array between the liquid crystal display panel and the backside optical film and / or provided between the microlens array and the backside optical film. The plurality of convex portions prevent the rear optical film from coming into close contact with the microlens array. Therefore, a liquid crystal display panel with a microlens having high display quality and reliability is provided. Further, according to the present invention, a method for efficiently manufacturing such a liquid crystal display panel is provided.
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。 The structure of a liquid crystal display panel with a microlens array according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１（ａ）に示す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は、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と、液晶表示パネル（「液晶セル」ということもある。）１２の光入射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、液晶表示パネル１２の観察者側に設けられた前面側光学フィルム２２ｂ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２２ａと、液晶表示パネル１２と背面側光学フィルム２２ａとの間であって且つ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１６と、マイクロレンズアレイ１４と背面側光学フィルム２２ａとの間に設けられた複数の凸部１８とを備える。なお、前面側光学フィルム２２ｂおよび背面側光学フィルム２２ａ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いる。 A liquid
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１６の、液晶表示パネル１２の背面側光学フィルム２２ａ側の表面を基準とする高さは、マイクロレンズ１４ａよりも高い方が好ましく、この支持体１６で、マイクロレンズ１４ａと背面側光学フィルム２２ａとの間隙とを制御することできる。図１（ａ）に示した液晶表示パネル１００Ａにおいては、支持体１６がマイクロレンズ１４ａよりも高く、かつ、支持体１６の高さに接着層２４ａの厚さを足した合計が、マイクロレンズ１４ａと凸部１８との高さの和に等しくなるように構成されている。このように構成することによって、背面側光学フィルム２２ａとマイクロレンズ１４ａとの距離をより均一に一定に保つことができる。ここでは、凸部１８をマイクロレンズ１４ａの頂上部上に設けているので、上述のような関係になるが、必ずしもその必要はなく、少なくとも支持体１６がマイクロレンズ１４ａよりも高ければ、背面側光学フィルム２２ａがマイクロレンズ１４ａと密着することを防止できる。 The height of the
支持体１６は、マイクロレンズ１４ａと同じ材料で形成することが好ましく、さらに、図３および図４を参照して後述するように、同一の工程で形成することが好ましい。このような構成を採用すると、支持体１６の高さを高い精度で制御することができる。特に、複数の凸部１８をマイクロレンズ１４と一体に形成する場合には、支持体１６の高さと凸部１８の高さとを高い精度で制御できるのでさらに好ましい。 The
液晶表示パネル１００Ａにおいては、支持体１６と複数の凸部１８とが、背面側光学フィルム２２ａとマイクロレンズ１４との間隔を一定に保つように作用するので、上述した密着に起因する輝度むらの発生や信頼性の低下を抑制・防止することが出来る。さらに、支持体１６および凸部１８をマイクロレンズ１４と同じ材料を用いて形成すると、後述するように、比較的簡単な方法でマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルを製造することができるので、製造コストを低減することができる。なお、凸部１８をマイクロレンズ１４と異なる材料で形成するとき、表示に用いられる光が凸部１８を通過する位置に凸部１８を配置する場合には、当然のことながら、凸部１８は複屈折性を有しない材料で形成することが好ましい。 In the liquid
なお、図１（ｃ）に示す液晶表示パネル１００Ｃのように凸部２８を背面側光学フィルム２２ａのマイクロレンズアレイ１４側の表面に設けてもよい。但し、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、凸部１８を液晶表示パネル１２に設けることによって、接着層付きの光学フィルムを用いることができるという利点が得られる。接着層付き光学フィルムを用いるとき、図１（ａ）に示すように、接着層２４ａは少なくとも支持体１６と背面側光学フィルム２２ａとの間に設ければよいが、十分な接着力が得られない場合などにおいては、図１（ｂ）に示す液晶表示パネル１００Ｂのように、背面側光学フィルム２２ａの全面に接着層２４ａ’を設けてもよい。この場合、マイクロレンズ１４ａの頂上部が接着層２４ａ’内に侵入することになるが、マイクロレンズ１４ａの頂上部より高い位置に凸部１８が設けられているので、凸部１８がない場合よりも接着層２４ａ’に侵入する体積が少なく、その分だけ集光効果の低下も抑制される。 In addition, you may provide the
マイクロレンズ１４ａの集光効果を損なわないためには、図１（ａ）に示すように、支持体１６の上面上にのみ接着層２４ａを設ける構成を採用すればよい。この場合には、例えば、背面側光学フィルム２２ａの所定の領域にだけ接着層２４ａを設ければよい。例えば、ディスペンサー等を用いて接着剤を描画しても良いし、印刷法や転写法を用いてもよい。これは、背面側光学フィルム２２ａのマイクロレンズアレイ１４側の表面に凸部２８を形成する場合も同様である。 In order not to impair the light condensing effect of the
図１（ｂ）に示した液晶表示装置１００Ｂのように、全面に接着層２４ａ’を有する背面側光学フィルム２２ａを用いると、接着層２４ａ’のパターニングが不要で、製造工程を簡略化できる。さらに、マザー基板を用いて、複数の液晶表示パネル１２を含む大判パネルを形成し、これを分断することによって液晶表示装置を製造するプロセスを採用する場合に、大判パネルに対して偏光板を貼り合せることが容易に行えるので、量産性に優れるという利点を有している。 When the back side
ここでは、図１（ａ）〜（ｃ）を参照して、支持部１６および凸部１８または凸部２８を備える液晶表示パネル１００Ａ〜１００Ｃを説明したが、背面側光学フィルム２２ａがマイクロレンズアレイ１４に密着することを抑制するためには、支持部１６または凸部１８（２８）のいずれかを有すればよい。もちろん、凸部１８（２８）を有することが好ましく、支持部１６とともに凸部１８（２８）を有することが最も好ましい。凸部１８（２８）は必ずしも例示したように、各マイクロレンズ１４ａに対応して設ける必要はなく、複数のマイクロレンズ１４ａの内の幾つかに選択的に設けてもよい。例えば、３つのマイクロレンズに対して１つの凸部を設けても良い。マイクレンズがレンチキュラーレンズのように画素の列に対して設けられている場合は、一定数の画素に対応するように凸部を設けてもよい。 Here, with reference to FIGS. 1A to 1C, the liquid
さらに、後述するように、凸部はマイクロレンズの頂上部に設ける必要はなく、隣接するマイクロレンズの間に設けても良い。 Further, as will be described later, the convex portion need not be provided on the top of the microlens, and may be provided between adjacent microlenses.
例えば、図２（ａ）および（ｂ）に示す液晶表示パネル１００Ｄのように、隣接するマイクロレンズの間に設けても良い。図２（ａ）は本発明による他の実施形態の液晶表示パネル１００Ｄの構成を模式的に示す断面図であり、（ｂ）はマイクロレンズアレイ、支持体および凸部の構成を模式的に示す斜視図である。 For example, a liquid
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、ストライプ状に配列されたライン状のレンチキュラーレンズ１４ａの間にライン状凸部２８ｅを設けることによって、接着層２４ａ’を背面光学フィルム２２ａのマイクロレンズアレイ１４側の全面に設ける構成を採用しても、接着層２４ａ’がレンチキュラーレンズ１４ａと接触することを防止することができる。また、凸部２８ｅの上面が接着層２４ａ’と接触するので、液晶表示パネル１００Ａや１００Ｃに比べて高い接着強度を得ることができる。もちろん、接着層２４ａ’を支持体１６と背面側光学フィルム２２ａとの間にのみ設ける構成を採用しても、水分の浸入によってレンチキュラーレンズ１４ａが背面側光学フィルム２２ａと密着することを防止できることは言うまでもない。 As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), by providing a line-shaped
さらに、隣接するレンチキュラーレンズ１４ａの間に凸部２８ｅを設ける構成を採用すると、レンチキュラーレンズ１４ａの頂上部に凸部を設けた場合に発生する凸部での光散乱による輝度の低下を抑制することができるので、輝度をさらに向上させることができるという利点が得られる。なお、凸部２８ｅはレンチキュラーレンズ１４ａの高さよりも高く形成する必要があり、また、レンチキュラーレンズ１４ａによる指向性拡大効果が低下しないように、凸部２８ｅの幅を狭くすることが好ましい。凸部２８ｅのサイズ（幅および高さ）が異なるサンプルを作製して実験した結果、凸部２８ｅの幅は、レンチキュラーレンズ１４ａのピッチをＰとすると、Ｐ／４以下、高さはレンチキュラーレンズ１４ａの高さより５μｍ以上高くすることが好ましい。なお、液晶表示パネルの接着層２４ａの厚さは、一般に１０μｍ〜３０μｍである。 Furthermore, when a configuration in which the
ここでは、ライン状のレンチキュラーレンズ１４ａとライン状の凸部２８ｅとの組み合わせを例示したが、マイクロレンズや凸部の形状に限られず、ドット状のマイクロレンズであっても、ドット状の凸部であっても、これらの組み合わせであっても、上記効果を得ることが出来る。 Here, the combination of the line-shaped
なお、マイクロレンズ１４ａに凸部１８を一体に形成する場合、凸部を含むマイクロレンズ１４ａと捕らえることもできる。但し、本発明の実施形態における凸部はレンズ機能を発現するためには不要な部分であり、マイクレンズと背面側光学フィルムとの密着を抑制するために配置される部材（またはマイクレンズの一部分）を指す。 In addition, when forming the
また、支持体１６の形状は、好ましくは、角柱状またはそれが連続した壁状であるが、これに限られない。但し、接着層２４ａとの接触面積は広い方が好ましいので、上面は平坦であることが好ましい。 Further, the shape of the
本発明は、画素ピッチが７０μｍ〜２５０μｍの液晶表示パネルに好適に適用され、特に、画素ピッチが２００μｍ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１０μｍ〜３５μｍであり、マイクロレンズの直径にほぼ比例する。凸部が接着層と接触する構成を採用する場合、実験によると、凸部は、接着層の厚さ（約１０μｍ〜約３０μｍ）の半分以上マイクロレンズの頂上部よりも高いことが好ましい。支持体は、マイクロレンズおよび凸部と一体に形成される場合、典型的には、凸部と同じ高さに設定される。すなわち、液晶表示パネルの背面側光学フィルム側の表面を基準としたときに、支持体の背面側光学フィルム側端面と凸部の背面側光学フィルム側端面とが同じ高さに位置するように設定される。支持体上にのみ接着層を設ける場合には、支持体の高さを凸部の高さよりも、接着層の厚さ程度だけ低く設定してもよい。 The present invention is preferably applied to a liquid crystal display panel having a pixel pitch of 70 μm to 250 μm, and particularly preferably applied to a liquid crystal display panel having a pixel pitch of 200 μm or less. The diameter of the microlens (the width in the direction in which the lens function is manifested) is set to be approximately equal to the pixel pitch. The height of the microlens is about 10 μm to 35 μm, and is almost proportional to the diameter of the microlens. In the case of adopting a configuration in which the convex portion is in contact with the adhesive layer, according to experiments, the convex portion is preferably higher than the top of the microlens by at least half of the thickness of the adhesive layer (about 10 μm to about 30 μm). When the support is formed integrally with the microlens and the convex portion, typically, the support body is set at the same height as the convex portion. In other words, when the surface on the back side optical film side of the liquid crystal display panel is used as a reference, the back side optical film side end surface of the support and the back side optical film side end surface of the convex portion are set at the same height. Is done. When the adhesive layer is provided only on the support, the height of the support may be set lower than the height of the protrusion by about the thickness of the adhesive layer.
次に、図３および図４を参照して、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好ましい製造方法を説明する。 Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the preferable manufacturing method of the liquid crystal display panel with a microlens array of embodiment by this invention is demonstrated.
図３（ａ）〜（ｆ）を参照して、図１（ｂ）に示した液晶表示パネル１００Ｂの製造方法を説明する。 With reference to FIGS. 3A to 3F, a method of manufacturing the liquid
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。 First, as shown in FIG. 3A, a liquid
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内一方の主面に樹脂層１１を形成する。 Next, as shown in FIG. 3B, the
続いて、図３（ｃ）〜（ｅ）に示すように、樹脂層１１を加工することによって、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と、マイクロレンズアレイ１４の周辺領域に支持体１６とを形成するとともに、マイクロレンズアレイ１４の表面に複数の凸部１８を形成する。 Subsequently, as shown in FIGS. 3C to 3E, by processing the
ここで、樹脂層１１として、光硬化性樹脂層１１を用いることが好ましい。光硬化性樹脂を用いれば、図３（ｃ）に示すように、液晶表示パネル１２を介して光硬化性樹脂層１１を露光することによって、マイクロレンズ１４ａ（マイクロレンズの潜像１４ａ’）を形成することができる。特に、上記特許文献２に記載の方法で行うことが好ましい。 Here, it is preferable to use the
その後、図３（ｄ）に示すように、光硬化性樹脂層１１を液晶表示パネル１２とは反対側からフォトマスク３２を介して露光することによって支持体１６（支持体の潜像１６’）を形成することができる。このとき、フォトマスクの開口部（透光部）のパターンを変えるだけで、凸部１８（凸部の潜像１８’）も同時に形成することも出来る。露光工程に引き続いて現像工程を行うことによって、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と、マイクロレンズアレイ１４の周辺領域に支持体１６とを形成するとともに、マイクロレンズアレイ１４の表面に複数の凸部１８が形成される。 Thereafter, as shown in FIG. 3 (d), the
このように、例えば上記特許文献２に記載の方法において、反対側からのフォトマスク３２を介した露光工程を追加するだけで、マイクロレンズアレイ１４と共に、支持体１６および／または凸部１８を形成することが出来る。 In this way, for example, in the method described in Patent Document 2, the
さらに、このとき、支持体１６および凸部１８の高さは、光硬化性樹脂層１１の厚さで規定されるため、たとえば、ドライフィルムレジストを用いれば、非常に厚さの均一性の高い光硬化性樹脂層１１が得られるので、支持体１６および凸部１８の高さ（最高高さ）を精密に制御できるという利点が得られる。 Furthermore, at this time, since the height of the
この後、図３（ｆ）に示すように、背面側光学フィルム２２ａを用意し、マイクロレンズアレイ１４および支持体１６を介して、背面側光学フィルム２２ａを液晶表示パネル１２に貼り合せる。貼り合せには、例示したように、全面に接着層２４ａを有する光学フィルム２２ａを用いればよい。もちろん、支持体１６に対応する領域に選択的に接着層２４ａを設けた光学フィルムを用いることによって図１（ａ）に示した液晶表示パネル１００Ａを得ることができる。 Thereafter, as shown in FIG. 3 (f), a back side
なお、前面側光学フィルムは、上記のプロセスの任意の時点で、液晶表示パネル１２に貼り合せればよい。 The front side optical film may be bonded to the liquid
もちろん、光硬化性樹脂を用いる方法に限られず、例えば、転写法などの方法によって、マイクロレズアレイ、支持体、および凸部を形成することもできる。 Needless to say, the method is not limited to the method using a photo-curable resin, and the microlens array, the support, and the convex portion can be formed by a method such as a transfer method.
例えば、図４に示すように、転写法を用いることができる。 For example, as shown in FIG. 4, a transfer method can be used.
まず、図４（ａ）に示すように、液晶表示パネル１２を用意する。 First, as shown in FIG. 4A, a liquid
次に、図４（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内一方の主面に樹脂層１１を形成する。 Next, as illustrated in FIG. 4B, the
続いて、樹脂層１１にスタンパー３４を押し当てスタンパー３４の型を転写することによって、マイクロレズアレイ、支持体および凸部を形成し、図３（ｅ）に示した液晶表示パネルと同等の構造を有するものが得られる。もちろん、支持体または凸部を省略することもできる。 Subsequently, the
上述したように液晶表示パネル１２に凸部１８を設ける代わりに、あるいは、それとともに、表面に複数の凸部２８を有する背面側光学フィルム２２ａを用いることもできる。すなわち、図１（ｃ）に示した液晶表示パネル１００Ｃを作製することができる。 As described above, the rear side
例えば、図５（ａ）に示すように、図３（ａ）〜（ｅ）または図４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明したプロセスを用いて凸部１８以外の構造を形成する。 For example, as shown in FIG. 5A, a structure other than the
その後、図５（ｂ）に示すような、表面上に凸部２８が形成された背面側光学フィルム２２ａを用意する。背面側光学フィルム２２ａの周辺部には接着層２４ａが選択的に設けられており、これを液晶表示パネル１２の背面に貼り合わせることによって、図５（ｃ）に示すように液晶表示パネルが得られる。 Thereafter, as shown in FIG. 5B, a back side
背面側光学フィルムの表面上に凸部２８を形成する方法は、例えば、ディスペンサー等を用いて硬化性樹脂を描画しても良いし、印刷法や転写法を用いてもよい。所定のパターンに硬化性樹脂を付与した後、光照射および／または加熱し樹脂を硬化することによって、凸部２８が形成される。周辺部にだけ設けられた粘着層２４ａは、例えば全面に形成された粘着層をフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングすることによって形成される。 As a method of forming the
なお、上述した前面側光学フィルム２２ｂおよび背面側光学フィルム２２ａ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いる。例えば、半透過型液晶表示装置においては、反射モードでも表示を行うので、図６に示すように、直線偏光を透過する偏光フィルムＰ１と２分の１波長板Ｒ１および４分の１波長板Ｒ２とが積層されたものが用いられることもある。また、他の位相差フィルムが偏光フィルムと積層されることもある。 The front side
また、凸部２８ａが形成された背面側光学フィルム２２ａとして、図７（ａ）および（ｂ）に示すものを用いることも出来る。 Moreover, what is shown to Fig.7 (a) and (b) can also be used as the back side
例えば、図７（ａ）に示した凸部２８ａは、ドット状であって、規則的に配置されている。ドット状の凸部２８ａは、個々のマイクロレンズに例えば１対１で対応するように配置されたり、一定数の画素に対して１つの割合で配置される。図７（ｂ）に示した凸部２８ｂは、ライン状であって、互いに平行なストライプ状に形成されている。ストライプ状の凸部２８ｂは、例えば、レンチキュラーレンズの長手方向に交差する方向に平行に形成されてもよいし、レンチキュラーレンズの長手方向に平行に形成されてもよい。なお、凸部２８ｂをレンチキュラーレンズの長手方向に交差するように配置すると、凸部２８ｂをレンチキュラーレンズに対して位置あわせをする必要がなく、設計の自由度が増すという利点がある。なお、ライン状の凸部２８ｂをレンチキュラーレンズの長手方向に平行に設ける場合には、後述するドット状の凸部２８ｃまたは２８ｄと同様に、凸部２８ｂの幅を設定すれば良い。 For example, the
図７（ａ）に示したドット状の凸部２８ａを設ける場合、図８に示すような凸部２８ｃを配置することが好ましい。例えば、凸部２８ｃの高さは約２０μｍで、直径がマイクロレンズのピッチＰと同じ（例えば２００μｍ）のものを用いる。このような凸部２８ｃを用いると、図８に示すように凸部２８ｃとマイクロレンズとの相対位置に拘わらず、凸部２８ｃが隣接するマイクロレンズ１４ａの間の谷間にはまり込むことがないので、マイクロレンズアレイ１４と背面光学フィルム２２ａとの間隙を一定に保つことが出来る。 When providing the dot-shaped
なお、凸部２８ｃが大きすぎると、凸部２８ｃ自体が、観察者側から視認されるため好ましくない。また、凸部２８ｃが、マイクロレンズ１４ａのピッチＰよりも極端に小さいと、凸部２８ｃとしての強度が弱くなるとともに、隣接するマイクロレンズ１４ａの間の谷間に凸部２８ｃがはまり込み、間隙を形成することができず、背面光学シート２２ａがマイクロレンズアレイ１４に密着することがある。 In addition, when the
凸部２８ｃの大きさを変えたサンプルを作製して実験した結果、凸部２８ｃの大きさ（基板面内の二次元的な大きさ、直径または最大幅）が、マイクロレンズ１４ａのピッチＰに対して、以下の関係にあるとき、密着が発生せず、また、観察者から凸部が視認されることもなかった。 As a result of producing and experimenting with samples in which the size of the
Ｐ／２＜Ｍ＜３Ｐ／２ P / 2 <M <3P / 2
但し、視認性の問題で、凸部２８ｄのピッチを小さくする必要がある場合は、凸部２８ｄの数を増やすことで強度を確保した上で、凸部２８ｄの高さをマイクロレンズ１４ａの高さより高くすることで、図９に示すように、凸部２８ｄがマイクロレンズ１４ａの間の谷間に位置しても、背面側光学フィルム２２ａとマイクロレンズアレイ１４との間に間隙を形成することができる。 However, when it is necessary to reduce the pitch of the
ここでは、図９に示したように、凸レンズ形状のものを例示したが、間隙を形成できるもの（スペーサーとして機能するもの）であれば、この形状に限らず柱状のものや多角形のものでも良く、外形が湾曲しているような形状でも良い。 Here, a convex lens shape is illustrated as shown in FIG. 9, but a columnar shape or a polygonal shape is not limited to this shape as long as it can form a gap (functions as a spacer). It may be a shape whose outer shape is curved.
上述したように、マイクロレンズアレイ１４と背面側光学フィルム２２ａとの間に凸部を設けることによって、どのような使用環境化においても、背面側光学フィルム２２ａとマイクロレンズアレイ１４との密着が発生せず、非常に表示品位の良い液晶表示パネルを得ることができる。 As described above, by providing a convex portion between the
次に、図１０〜図１２を参照しながら、本発明による液晶表示パネルにおけるマイクロレンズの好ましい構成および製造方法を説明する。ここでは、特許文献２に記載されている方法を説明する。 Next, a preferred configuration and manufacturing method of the microlens in the liquid crystal display panel according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the method described in Patent Document 2 will be described.
まず、図１０（ａ）から（ｃ）を参照しながら、画素に対応するレンチキュラーレンズを形成する例を説明する。図１０（ａ）は、マイクロレンズアレイ付き表示パネル１００の１つの画素に対応する部分を模式的に示す平面図および断面図であり、対向基板は省略している。図１０（ｂ）および（ｃ）は、図１０（ａ）に示したマイクロレンズアレイ付き表示パネルを作製するための露光工程の詳細を説明するための図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った模式的な断面図であり、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った模式的な断面図である。 First, an example of forming a lenticular lens corresponding to a pixel will be described with reference to FIGS. FIG. 10A is a plan view and a cross-sectional view schematically showing a portion corresponding to one pixel of the
図１０（ａ）に示すように、この表示パネル１００の１つの画素は、Ｒ絵素１０４Ｒ、Ｂ絵素１０４ＢおよびＧ絵素１０４Ｇで構成されている。各絵素の周囲にはブラックマトリクスＢＭ（遮光領域）が設けられている。画素は、行（Ｘ方向）および列（Ｙ方向）を形成するようにマトリクス状に配列されており、ここでは、Ｘ方向の画素ピッチＰXおよびＹ方向の画素ピッチＰYがいずれも１５０μｍの場合を例示している。ＴＦＴ型表示装置の場合、典型的には、行方向（Ｘ方向）はゲートバスラインに平行であり、列方向（Ｙ方向）はソースバスライン（ビデオライン）に平行である。As shown in FIG. 10A, one pixel of the
表示パネル１００が有するマイクロレンズアレイは、複数の画素の行に対応して配列された複数のレンチキュラーレンズ１０７を含む。レンチキュラーレンズ１０７は、行方向（Ｘ方向）に延び、列方向（Ｙ方向）には集光力を有するが、行方向（Ｘ方向）には集光力を有しない。 The microlens array included in the
図１０（ｂ）および（ｃ）を参照しながら、レンチキュラーレンズ１０７を形成するための露光工程を説明する。 The exposure process for forming the
図１０（ｂ）に示すように、照射光１０６が液晶表示パネル１０１に対する入射方向を、Ａ−Ａ’線を含む面内において入射角θ１で規定される方向から入射角θ２で規定される方向に変化させ、図１０（ｃ）に示すようにＢ−Ｂ’線を含む面内においては、入射角θ３で規定される方向から入射角θ４で規定される方向に変化させる。すなわち、照明光１０６の入射角をＡ−Ａ’線を含む面内においてθ１からθ２まで連続的にまたは段階的に変化させ、Ｂ−Ｂ’線を含む面内においてθ３からθ４まで連続的にまたは段階的に変化させる。露光照射光１０６としては平行光を用いることが好ましい。露光用照射光の平行度は、±３°以内であることが好ましく、マイクロレンズの形状を精度よく制御するためには、±１°以内であることが更に好ましい。 As shown in FIG. 10B, the incident direction of the
このとき、照射光１０６の入射角度θ１とθ２、およびθ３とθ４は、マイクロレンズが隙間なく形成されるように、設定することが好ましい。例えば、入射角θ１とθ２は、図１０（ｂ）に示すように、隣接する画素のＢ絵素を透過した光が、隣接する画素の間の中央部（図１０（ｂ）中のポイントａ）で一致し、隣り合う画素に対応したレンチキュラーレンズ間の膜厚が同じになるように、液晶表示パネル１０１の画素ピッチＰXおよび対向基板１０３の厚さに応じて、適宜設定する。また、入射角θ３とθ４は、図１０（ｃ）に示すように、隣接する画素のＢ絵素を透過した光が、隣接する画素の間の中央部（図１０（ｃ）中のポイントｂ）で一致し、レンズ間の境界ができるように（隣接する画素の間の中央部でレンズの膜厚が一番薄い状態になるように）、液晶表示パネル１０１の画素ピッチＰYおよび対向基板１０３の厚さに応じて、適宜設定する。At this time, it is preferable to set the incident angles θ1 and θ2 and θ3 and θ4 of the
ここで例示した液晶表示パネル１０１は、行方向（カラーフィルタの配列方向）の画素ピッチＰXが１５０μｍ、行方向に直交する列方向の画素ピッチＰYが１５０μｍ、対向基板１０３の物理的な厚さは４００μｍ（空気換算で４００／１．５２＝２６０μｍ）であるため、θ１とθ２、θ３とθ４は、
θ１＝θ２＝θ３＝θ４＝ ｔａｎ-1（７５／２６０）＝約１６°
となる。In the liquid
θ1 = θ2 = θ3 = θ4 = tan−1 (75/260) = about 16 °
It becomes.
また、光は斜めに入射させるほど（入射角が大きくなるほど）照射面での照射面積が広がるため、照射強度が弱くなる。従って、上記入射角θ１とθ２（θ３とθ４）は、光硬化性樹脂層１０５に形成すべき硬化度分布（マイクロレンズの形状）に応じて、上記計算で得られた角度から調整が必要な場合がある。 In addition, as the light is incident obliquely (as the incident angle increases), the irradiation area on the irradiation surface increases, and the irradiation intensity decreases. Therefore, the incident angles θ1 and θ2 (θ3 and θ4) need to be adjusted from the angles obtained by the above calculation according to the curing degree distribution (the shape of the microlens) to be formed in the
次に照射光１０６のスキャン方法について説明する。ここで「スキャン」とは、露光用照射光１０６が照射される領域を２次元的に走査すること、および、照射光の入射角度を変化させることを含む。また、スキャンは、照射光１０６と光硬化性樹脂層１０５との位置関係および角度が相対的に変化すれば良いので、光硬化性樹脂層１０５が形成された液晶表示パネル１０１を動かしても良いし、照射光（光源）を動かしてもよい。 Next, a method for scanning the
本実施形態では、カラーフィルタ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂの配列方向（行方向：Ｘ方向）には、集光力を有しないレンチキュラーレンズ１０７を形成するため、Ｘ方向（Ａ−Ａ’線に平行）に対しては、光量（照度×時間）の分布が均一になるようにスキャンを行い、Ｙ方向（Ｂ−Ｂ’線に平行）に対しては、照射光の入射角度が大きいほどスキャンスピードを速くし、入射角度が小さいほど（表示パネルの法線方向に近づくほど）、スキャンスピードを遅くする。例えば、入射角を表示パネルの法線に対して−３０°から＋３０°まで走査する場合、−３０°から−１０°までの角度範囲を５°／ｓｅｃの速度で走査し、−１０°から＋１０°の角度範囲を３°／ｓｅｃの速度で走査し、さらに、＋１０°から＋３０°までの角度範囲を５°／ｓｅｃの速度で走査する。 In the present embodiment, in the arrangement direction (row direction: X direction) of the
このように、照射光１０６をスキャンしながら、光硬化性樹脂層１０５を露光することによって、Ｘ方向に対しては曲率を有せず、Ｙ方向にのみ曲率を有するレンチキュラーレンズ１０７に対応する部分１０５’を硬化させることができる。 As described above, by exposing the
また、上記実施形態の液晶表示装置に用いたマイクロレンズの頂点部に平坦部を設けることによって、マイクロレンズによる輝度向上効果をさらに増大させることができる。 In addition, by providing a flat portion at the apex of the microlens used in the liquid crystal display device of the above embodiment, the brightness enhancement effect by the microlens can be further increased.
たとえば、図１１に示すマイクロレンズアレイ付き表示パネル１００’は、頂点部に平坦部１０７’ｆを有するマイクロレンズ１０７’を備えているので、図１０に示したマイクロレンズアレイ付き表示パネル１００よりも正面輝度を高くできる。 For example, since the
図１１に示すように、マイクロレンズがレンチキュラーレンズの場合は、平坦部１０７’ｆの幅は、絵素の開口部（１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂ）のレンズの集光方向の幅と略同じにすることが好ましい。もちろん、平坦部１０７’ｆの幅は絵素の開口部（１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂ）のレンズの集光方向の幅よりも小さくてもよいが、平坦部１０７’ｆを設けることによる効果が小さくなる。なお、ここでも簡単のために、各絵素の開口部（透過領域）に対応する領域を絵素１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂとして図示している。 As shown in FIG. 11, when the microlens is a lenticular lens, the width of the
このように平坦部１０７’ｆを有するマイクロレンズ１０７’を用いると、平坦部１０７’ｆを通過した光は、図１２（ａ）に示すように、マイクロレンズ１０７’で曲げられることなく、そのまま絵素の開口部を通過する。従って、正面輝度が高い高指向性のバックライトを用いると、高い正面輝度を得ることができる。一方、マイクロレンズ１０７’の平坦部１０７’ｆ以外の領域（マイクロレンズ１０７’の曲面部）に入射する光は、マイクロレンズ１０７’で屈折され絵素の開口部を通過する。マイクロレンズ１０７’の曲面部に入射する光は、マイクロレンズ１０７’を設けない場合にはＢＭ等で蹴られる光であるので、光の利用効率が向上する。 When the
これに対し、図１０に示した平坦部を有しないマイクロレンズ１０７を用いると、光の利用効率は向上するものの、図１２（ｂ）に示すように、高指向性バックライトから出射された平行度の高い光のほとんど全て（光軸を通る光以外）がマイクロレンズ１０７によって曲げられるため、正面輝度が多少低下することになる。すなわち、高指向性バックライトを用いることによる、正面輝度の向上効果が低減する。平坦部を設けることによる正面輝度の向上効果は、上記の例に限られず、表示パネルの各絵素に対応して配列され、縦・横の両方向に集光効果を有するマイクロレンズに平坦部を設けてもよい。この場合、平坦部のサイズは、縦横とも絵素の開口部の縦・横サイズと略同じにすることが好ましい。この場合も平坦部の幅は、絵素の開口部の幅より小さくても良いが、効果が低下するのは上述のとおりである。 On the other hand, when the
図１３に本発明による実施形態の液晶表示パネル１００Ｅを備える液晶表示装置２００の構成を模式的に示す。 FIG. 13 schematically shows a configuration of a liquid
液晶表示装置２００は、液晶表示パネル１００Ｅと、高指向性のバックライト４０とを備えている。 The liquid
高指向性のバックライト４０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１００Ｅに向けて出射する導光板４３、導光板４３の裏面から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１００Ｅ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。 The highly
また、このバックライト４０は、図１４に示すように光源４２として用いたＬＥＤの配列方向（Ｘ方向）の指向性が低く、それに直交する方向（Ｙ方向）の指向性が高い光を出射する。 Further, as shown in FIG. 14, the
尚、指向性とはバックライト４０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（指向性が高い）をもったバックライトとなる。 The directivity is an index indicating the degree of divergence (parallelism) of light from the
液晶表示装置２００に好適に用いられるバックライト４０としては、例えば、ＩＤＷ’０２「Ｖｉｅｗｉｎｇ Ａｎｇｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｓｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｎ Ｌｉｇｈｔ−Ｇｕｉｄｅ Ｐｌａｔｅ ｆｏｒ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ ＬＣＤ Ｍｏｄｕｌｅ 」，Ｋ．ＫＡＬＡＮＴＡＲ，ｐ５４９−５５２、ＩＤＷ’０２「Ｐｒｉｓｍ−ｓｈｅｅｔｌｅｓｓ Ｈｉｇｈ Ｂｒｉｇｈｔ Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｈｏｎｅ 」Ａ．Ｆｕｎａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．ｐ．６８７−６９０、特開２００３−３５８２４号公報、特表平８−５１１１２９号公報などに記載されているバックライトを挙げることができる。 As the
液晶表示パネル１００Ｅは、上述した液晶表示パネル１００Ａ〜１００Ｄを用いることができる。ここで、例えば、基板１２ａはＴＦＴや画素電極が設けられたＴＦＴ基板であり、基板１２ｂは、不図示の液晶層を介して、ＴＦＴ基板１２ａに対向するように配置された対向基板であり、カラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂを備える。基板１２ａの背面側（バックライト４０側）には、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が設けられている。 As the liquid
本実施例で用いたマイクロレンズアレイは、図１０または図１１に示したようなレンチキュラーレンズを用いた。このレンチキュラーレンズは、図１３のＹ方向（指向性半値角が小さい方向）にのみ集光機能を有する。これは、バックライト４０の指向性がＸ方向に対しては低いため、レンズに集光機能をもたせても、光を集光できないからである。もちろん、バックライト４０の特性によっては、液晶表示パネル１００Ｅの表示画素と１：１に対応したマイクロレンズを用いてもよい。 The microlens array used in this example was a lenticular lens as shown in FIG. This lenticular lens has a condensing function only in the Y direction of FIG. 13 (direction in which the directivity half-value angle is small). This is because the directivity of the
マイクロレンズアレイ１４を設けることにより、図１２（ａ）および（ｂ）に示したように、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４０から遮光膜ＢＭに向かって出射された光が、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１００Ｅから出射される。このため、バックライト４０の光利用効率が向上する。 By providing the
液晶表示パネル１００Ｅ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４０の指向性は高い方が好ましい。すなわち、バックライト４０からの出射光の指向性半値角が小さい方が好ましい。 When a high light utilization efficiency is to be obtained in a display panel with a microlens such as the liquid
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、上述したように、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なので、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。 On the other hand, with respect to pixels, the larger the aperture, the higher the light utilization efficiency. However, as described above, in the transflective liquid crystal display panel, since the characteristic as a reflective type is also important, only a part of the pixel (transmission region) is used for transmissive display, so the aperture ratio (area of the transmission region) Ratio) is limited. In many cases, a transflective liquid crystal display panel has an aperture ratio of 20 to 60%. Thus, the present invention is preferably used for a liquid crystal display panel having a low aperture ratio such as a transflective liquid crystal display panel.
液晶表示パネル１００Ｅは、液晶表示パネル１２の両側に、図６に示した構成を有する前面側光学フィルム２２ｂおよび背面側光学フィルム２２ａを有している。 The liquid
背面側光学フィルム２２ａは、図１３（ｂ）に示すように、液晶表示パネル１２の画像表示エリアの外側、いわゆる額縁の周囲をパターニングされた接着層を用いて、液晶表示パネル１２の支持体１６と貼り合わされている。背面側光学フィルム２２ａのマイクロレンズアレイ１４側には、例えばドット状の凸部２８が形成されている（図１（ｃ）および図７（ａ）参照）。 As shown in FIG. 13B, the back side
このように、凸部２８および支持体１６が設けられているので、上述したように、背面側光学フィルム２２ａがマイクロレンズアレイ１４と密着することが防止される。 Thus, since the
なお、接着層としては、例えば接着テープを用いることができるがこれに限られず、接着性を有するものであれば、その他の接着剤を用いることもできる。例えば、液晶表示パネル１２または背面側光学シート２２ａの周辺部にディスペンサーなどを用いて接着剤を塗布しても良いし、印刷してもよい。 As the adhesive layer, for example, an adhesive tape can be used, but is not limited thereto, and other adhesives can be used as long as they have adhesiveness. For example, an adhesive may be applied to the periphery of the liquid
本発明は、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の表示品位および信頼性を向上する。 The present invention improves the display quality and reliability of a liquid crystal display panel having a relatively small aperture ratio, such as a transflective liquid crystal display panel.
１２ 液晶表示パネル
１４ マイクロレンズアレイ
１４ａ マイクロレンズ
１６ 支持体
１８ 凸部
２２ａ 背面側光学フィルム
２２ｂ 前面側光学フィルム
２４ａ 接着層
２８ 凸部
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ マイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルDESCRIPTION OF
Claims (17)
Translated fromJapanese前記液晶表示パネルの光入射側に設けられた複数のマイクロレンズを含む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、偏光フィルムを備える背面側光学フィルムと、
前記液晶表示パネルと前記背面側光学フィルムとの間であって且つ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および／または前記マイクロレンズアレイと前記背面側光学フィルムとの間に設けられた複数の凸部と
を備えるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル。A liquid crystal display panel having a plurality of pixels arranged in a matrix;
A microlens array including a plurality of microlenses provided on the light incident side of the liquid crystal display panel;
A back side optical film provided with a polarizing film provided on the light incident side of the microlens array;
A support provided between the liquid crystal display panel and the back side optical film and in a peripheral region of the micro lens array and / or provided between the micro lens array and the back side optical film. A liquid crystal display panel with a microlens array comprising a plurality of convex portions.
（ａ）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を用意する工程と、
（ｂ）前記液晶表示パネルの外側の一対の主面の内一方の主面に樹脂層を形成する工程と、
（ｃ）前記樹脂層を加工することによって、複数のマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの周辺領域に配置される支持体および／または前記マイクロレンズアレイの表面に配置される複数の凸部を形成する工程と、
（ｄ）偏光フィルムを備える背面側光学フィルムを用意する工程と、
（ｅ）前記マイクロレンズアレイを介して、前記背面側光学フィルムを前記液晶表示パネルに貼り合せる工程と、
を包含す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。Manufacture of a liquid crystal display panel with a microlens array, comprising: a liquid crystal display panel; a microlens array provided on the light incident side of the liquid crystal display panel; and a back side optical film provided on the light incident side of the microlens array. A method,
(A) preparing a liquid crystal display panel having a plurality of pixels arranged in a matrix;
(B) forming a resin layer on one main surface of the pair of main surfaces outside the liquid crystal display panel;
(C) By processing the resin layer, a microlens array including a plurality of microlenses, a support disposed in a peripheral region of the microlens array, and / or a plurality disposed on the surface of the microlens array. Forming a convex portion of
(D) preparing a back side optical film comprising a polarizing film;
(E) bonding the back side optical film to the liquid crystal display panel via the microlens array;
For manufacturing a liquid crystal display panel with a microlens array.
前記工程（ｃ）は、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工程（ｃ１）を含む、請求項１２に記載の製造方法。The resin layer formed in the step (b) is a photocurable resin layer,
The manufacturing method according to claim 12, wherein the step (c) includes a step (c1) of exposing the photocurable resin layer through the liquid crystal display panel.
（ａ）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を用意する工程と、
（ｂ）前記液晶表示パネルの外側の一対の主面の内一方の主面に樹脂層を形成する工程と、
（ｃ）前記樹脂層を加工することによって、複数のマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの周辺領域に支持体とを形成する工程と、
（ｄ）表面に複数の凸部を有する、偏光フィルムを備える背面側光学フィルムを用意する工程と、
（ｅ）前記マイクロレンズアレイおよび前記支持体を介して、前記複数の凸部を有する面で、前記背面側光学フィルムを前記液晶表示パネルに貼り合せる工程と、
を包含す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。Manufacture of a liquid crystal display panel with a microlens array, comprising: a liquid crystal display panel; a microlens array provided on the light incident side of the liquid crystal display panel; and a back side optical film provided on the light incident side of the microlens array. A method,
(A) preparing a liquid crystal display panel having a plurality of pixels arranged in a matrix;
(B) forming a resin layer on one main surface of the pair of main surfaces outside the liquid crystal display panel;
(C) by processing the resin layer, forming a microlens array including a plurality of microlenses, and a support in a peripheral region of the microlens array;
(D) preparing a back side optical film having a polarizing film having a plurality of convex portions on the surface;
(E) a step of bonding the back side optical film to the liquid crystal display panel on the surface having the plurality of convex portions through the microlens array and the support;
For manufacturing a liquid crystal display panel with a microlens array.
前記工程（ｅ）において、前記背面側光学フィルムは前記大判パネルに貼り合せられる、請求項１２から１５のいずれかに記載の製造方法。In the step (a), the liquid crystal display panel is prepared as a large format panel including a plurality of liquid crystal display panels,
The manufacturing method according to claim 12, wherein, in the step (e), the back side optical film is bonded to the large panel.
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