CN101517463A - 带有微透镜阵列的液晶显示面板、其制造方法和液晶显示装置 - Google Patents

带有微透镜阵列的液晶显示面板、其制造方法和液晶显示装置 Download PDF

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CN101517463A CNA2007800346489A CN200780034648A CN101517463A CN 101517463 A CN101517463 A CN 101517463A CN A2007800346489 A CNA2007800346489 A CN A2007800346489A CN 200780034648 A CN200780034648 A CN 200780034648A CN 101517463 A CN101517463 A CN 101517463A
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Abstract

本发明的目的是提供光学膜的变形、剥落等难以发生、显示品质良好的带有微透镜的液晶显示面板、其制造方法和使用该液晶显示面板的液晶显示装置。本发明的带有微透镜阵列的液晶显示面板(100A)包括：设置在液晶显示面板(12)的光入射侧的微透镜阵列(14)；以包围微透镜阵列(14)的方式设置在液晶显示面板(12)的光入射侧的支撑体(26)；和隔着支撑体(26)粘贴在液晶显示面板(12)上的光学膜(23)，在微透镜阵列(14)与光学膜(23)之间形成有间隙(15)，在支撑体(26)中形成有连接支撑体(26)外侧的空间与间隙(15)的至少1个通气孔(16)，当与液晶显示面板(12)的面垂直地观看时，通气孔(16)曲折弯曲、或者通气孔(16)相对于支撑体(26)的内表面向倾斜方向延伸。

Description

带有微透镜阵列的液晶显示面板、其制造方法和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示面板和液晶显示装置，尤其涉及具有微透镜阵列的液晶显示面板和液晶显示装置。
背景技术
近年，作为监视器、投影机、便携式信息终端、便携式电话等的显示装置，广泛使用液晶显示装置。液晶显示装置一般利用驱动信号使液晶显示面板的透过率(或反射率)变化，调制照射到液晶显示面板的来自光源的光的强度而显示图像和文字。作为液晶显示装置，有直接观察显示在液晶显示面板上的图像等的直视型显示装置、和利用投影透镜将显示在液晶显示面板上的图像等放大投影在屏幕上的投影型显示装置(投影机)等。
液晶显示装置，通过对呈矩阵状规则排列的像素的各个施加与图像信号对应的驱动电压使各像素的液晶层的光学特性变化，利用在其前后配置的偏光元件(典型地为偏光板)，与液晶层的光学特性一致地调制透过的光，由此，显示图像和文字等。在直视型液晶显示装置中，该偏光板通常分别直接贴合在液晶显示面板的光入射侧基板(背面基板)和光出射侧基板(前面基板或观察者侧基板)上。
作为对各像素施加独立的驱动电压的方式，有单纯矩阵方式和有源矩阵方式。其中，在有源矩阵方式的液晶显示面板中，需要设置开关元件和用于向像素电极供给驱动电压的配线。作为开关元件，可使用MIM(金属-绝缘体-金属)元件等非线形2端子元件或TFT(薄膜晶体管)元件等3端子元件。
但是，在有源矩阵方式的液晶显示装置中，当对设置于显示面板的开关元件(尤其是TFT)入射强光时，OFF(断开)状态的元件电阻下降，在施加电压时被充电至像素电容的电荷放电，不能得到规定的显示状态，因此，有即使在黑状态下也漏光而导致对比度下降的问题。
因此，在有源矩阵方式的液晶显示面板中，例如，为了防止光入射到TFT(尤其是沟道区域)，在设置有TFT和像素电极的TFT基板、或隔着液晶层与TFT基板相对的对置基板上设置有遮光层(被称为黑矩阵)。
在此，在液晶显示装置为反射型液晶显示装置的情况下，如果使用反射电极作为遮光层，则有效像素面积不会下降。但是，在利用透过光进行显示的液晶显示装置中，由于在不透过光的TFT、栅极总线和源极总线以外还设置遮光层，有效像素面积下降，有效像素面积相对于显示区域总面积的比率、即开口率降低。
液晶显示装置具有轻量并且薄型、耗电低的特点，因此，广泛用作便携式电话和便携式信息终端等移动设备的显示装置，但是，因显示信息量的增大、画质提高等目的，对显示装置的高精细化的要求越来越强烈。以往，例如对于2～3英寸级别的液晶显示装置，240×320像素的QVGA显示是标准的，但是，近年来也在制造进行480×640像素的VGA显示的装置。
随着液晶显示面板的高精细化、小型化的发展，上述的开口率降低成为更大的问题。这是因为：即使缩小像素间距，由于电气性能和制造技术等的制约，也无法使TFT和总线等小于某个程度的尺寸。为了补偿透过率的降低，也考虑了提高背光源的亮度，但是，这会导致消耗电力的增大，因此，尤其对于移动设备成为问题。
另外，近年来，作为移动设备的显示装置，在暗的照明下利用背光源的光进行显示、在亮的照明下通过反射向液晶显示面板的显示面入射的光而进行显示的半透过型液晶显示装置正在普及。在半透过型液晶显示装置中，在各个像素中具有以反射模式进行显示的区域(反射区域)和以透过模式进行显示的区域(透过区域)，因此，通过减小像素间距，透过区域面积相对于显示区域总面积的比率(透过区域的开口率)显著下降。因此，半透过型液晶显示装置具有能够与周围的亮度无关地实现对比度高的显示的优点，但是，当透过区域的开口率变小时，存在亮度降低的问题。
作为改善具有这样的透过区域的液晶显示装置的光利用效率的方法，在专利文献1、专利文献2和专利文献3中公开了在液晶显示面板中对各个像素设置对光进行聚光的微透镜阵列，以提高液晶显示面板的有效开口率的方法。另外，本申请人在专利文献4中公开了能够适合用于透过型或半透过型的液晶显示装置等的带有微透镜阵列的液晶显示面板的制造方法。根据专利文献4中记载的制造方法，能够自匹配地以高的位置精度对像素形成微透镜。
专利文献1：特开2000-329906号公报
专利文献2：特开2005-195733号公报
专利文献3：特开2005-208553号公报
专利文献4：特开2005-196139号公报
发明内容
在具有微透镜阵列的液晶显示装置中，偏光板等光学膜粘贴在微透镜的凸面侧。在仅隔着微透镜粘贴光学膜的情况下，光学膜仅与凸面的顶点附近接触，因此，光学膜与微透镜的接触面积变小，存在光学膜容易剥落的问题。另外，光学膜的端部不与微透镜接触而处于自由状态，因此，存在光学膜更容易剥落的问题。
作为用于解决该问题的一个方案，可考虑如专利文献1所记载的那样，在微透镜阵列与光学膜之间的间隙中全部填充粘接剂。在该情况下，为了利用微透镜得到大的聚光特性，要求使用折射率比微透镜材料的折射率低的材料作为粘接剂。但是，作为这样的低折射率材料，在现实中只存在折射率为1.40左右的材料。
作为微透镜材料，通常使用折射率为1.60左右的树脂。因此，当在微透镜与覆盖玻璃(cover glass)之间配置有折射率为1.40左右的材料时，两者的折射率差仅为0.20左右，无法得到很大的聚光特性。因而，折射率为1.40左右的材料即使能够应用于像投影型液晶显示装置那样能够使用较长焦距的微透镜的液晶显示装置，对于需要短焦距的微透镜的薄型的直视型液晶显示装置，也不能得到充分的聚光能力，因此难以应用。
另一方面，在专利文献2和3所记载的液晶显示装置中，在微透镜阵列的周边设置有与微透镜相同高度或比其高的突出部(堤岸)，用粘接剂将光学膜粘贴在该突出部上。各微透镜的周边部(顶部以外的区域)与光学膜之间的间隙充满空气。利用该结构，能在各微透镜的周边部得到较大的聚光效果，并且光学膜的粘贴强度提高，能够使光学膜难以剥落。
但是，可知采用该结构时会产生以下问题。
通常，光学膜的粘贴通过使用加压装置的高压釜(autoclave)进行。利用高压釜，在高温高压下粘贴光学膜，因此，能够在短时间内进行牢固的粘接。另外，通过在高压釜中进行，可除去粘接剂等中包含的气泡，因此，由此能够进行牢固的粘接。
但是，本申请发明人的研究结果表明，上述结构的液晶显示装置，具有由微透镜、光学膜和突出部密闭的间隙(密闭空气层)，因此，当在高压釜中实施时在该间隙与装置外部之间产生温度差和压力差，会引起光学膜的变形或剥落。该变形或剥落可能使光学膜的粘接强度降低，还有可能成为产生显示不均匀的原因。另外可知，温度和压力难以传递至装置内部，因此，粘接剂中包含的气泡不能充分除去，还会产生粘接强度无法提高的问题。
为了解决该问题，可考虑在液晶显示装置中设置连接间隙与外部空间的空气孔。但是，通过本申请发明人的研究发现，当仅以与突出部的内表面垂直地延伸的方式设置空气孔时，在空气孔附近，光学膜与突出部之间的粘接强度下降，不能完全解决变形或剥落的问题。另外可知，在这样的空气孔中，在使用液晶显示装置时，外部空气的温度、湿度容易传递至显示区域，在显示区域产生结露，发生显示不均匀。另外可知，根据空气孔的形状不同，异物会通过空气孔混入显示区域，由此也可能发生显示不均匀。
本发明鉴于上述问题而做出，其目的在于提供光学膜的变形、剥落等难以发生、显示品质良好的带有微透镜的液晶显示面板和使用该液晶显示面板的液晶显示装置。
本申请发明的带有微透镜阵列的液晶显示面板包括：具有多个像素的液晶显示面板；设置在上述液晶显示面板的光入射侧的微透镜阵列；以包围上述微透镜阵列的方式设置在上述液晶显示面板的光入射侧的支撑体；和隔着上述支撑体粘贴在上述液晶显示面板上的光学膜，在上述微透镜阵列与上述光学膜之间形成有间隙，在上述支撑体中形成有连接上述支撑体外侧的空间与上述间隙的至少1个通气孔，上述通气孔曲折延伸或者相对于上述支撑体的内表面向倾斜方向延伸。
在某个实施方式中，当从与上述液晶显示面板的面垂直的方向观看时，上述通气孔的形状为曲柄形状或S字形。
在某个实施方式中，与上述通气孔延伸的方向垂直的面上的上述通气孔的剖面的宽度为25μm以上500μm以下。
在某个实施方式中，上述支撑体包括以包围上述微透镜阵列的方式形成的第一部分和以包围上述第一部分的方式设置的第二部分，在上述第一部分与上述第二部分之间形成有与上述通气孔相通的间隙。
在某个实施方式中，在上述支撑体的不同部位形成有多个上述通气孔。
在某个实施方式中，在上述支撑体的不同部位等间隔地形成有多个上述通气孔。
在某个实施方式中，在上述支撑体的不同部位空出1mm以上的间隔形成有多个上述通气孔。
在某个实施方式中，上述支撑体形成为离开上述微透镜阵列的端部规定距离，在某个实施方式中，上述规定距离为200μm以下。另外，在某个实施方式中，上述规定距离为50μm以上100μm以下。
本申请发明的液晶显示装置是包括上述带有微透镜阵列的液晶显示面板的液晶显示装置。
本申请发明提供一种带有微透镜阵列的液晶显示面板的制造方法，上述带有微透镜阵列的液晶显示面板包括液晶显示面板、设置在上述液晶显示面板的光入射侧的微透镜阵列、和设置在上述微透镜阵列的光入射侧的光学膜，在上述微透镜阵列与上述光学膜之间具有间隙，上述带有微透镜阵列的液晶显示面板的制造方法包括：(a)在液晶显示面板的面上形成树脂层的工序；(b)对上述树脂层进行加工以形成微透镜阵列的工序；(c)对上述树脂层进行加工，以包围上述微透镜阵列的方式形成支撑体的工序；和(d)在上述支撑体上粘贴光学膜的工序，在上述工序(c)中，在上述支撑体中，以曲折延伸的方式、或者以相对于上述支撑体的内侧的面向倾斜方向延伸的方式形成连接上述支撑体内侧的空间与上述支撑体外侧的空间的至少1个通气孔。
在某个实施方式中，当从与上述液晶显示面板的面垂直的方向观看时，上述通气孔被形成为曲柄形状或S字形。
在某个实施方式中，上述工序(c)包括以包围上述微透镜阵列的方式形成上述支撑体的第一部分的工序和以包围上述第一部分的方式形成上述支撑体的第二部分的工序，在上述第一部分与上述第二部分之间形成与上述通气孔相通的间隙。
在某个实施方式中，在上述工序(c)中，在上述支撑体的不同部分形成多个上述通气孔。另外，在某个实施方式中，在上述工序(c)中，在上述支撑体的不同部分等间隔地形成多个上述通气孔。
发明效果
根据本发明，在微透镜阵列与光学膜之间形成有间隙的液晶显示装置中，在支撑体中形成有通气孔，因此，可防止在液晶显示装置的制造过程中可能发生的光学膜的应变、翘曲、变形、剥落等。另外，通气孔曲折延伸、或者相对于支撑体的内表面或外表面向倾斜方向延伸，因此，粘贴强度弱的部分不会集中在支撑体的一部分，能够更有效地防止光学膜的应变、翘曲、变形、剥落等的发生，并且，空气不会通过通气孔急速流入，也能够防止液晶显示装置制造时或使用时可能发生的结露或异物混入，从而能够防止显示不均匀的发生。
由此，可提供强度高、光的利用效率优异、在整个显示面上显示品质高的带有微透镜的液晶显示面板和液晶显示装置。另外，根据本发明，能够高效地制造这样的液晶显示面板和液晶显示装置。
附图说明
图1(a)是示意性地表示本发明实施方式的带有微透镜阵列的液晶显示面板的结构的平面图，(b)为其剖面图。
图2是为了对本实施方式的周边区域的适当大小进行说明而作为参考使用的图。
图3(a)～(c)是表示本实施方式的通气孔的变形例的图。
图4是表示本实施方式的带有微透镜阵列的液晶显示面板的变形例的图。
图5(a)～(e)是示意性地表示本实施方式的制造方法的前半部分的剖面图。
图6(a)和(b)是示意性地表示本实施方式的制造方法的后半部分的剖面图。
图7(a)～(e)是示例性地表示能够由本实施方式的制造方法形成的微透镜的形状的图。
图8是示意性地表示包括本发明的带有微透镜阵列的液晶显示面板的液晶显示装置的剖面图。
符号说明
10   显示区域
12   液晶显示面板
14   微透镜阵列
14a  微透镜
14a’微透镜14a的潜像
15   间隙
15’ 间隙
16   通气孔
16’ 通气孔16的潜像
17   像素开口部
20   辅助孔
22   前面侧光学膜
23   背面侧光学膜
24   粘接层
26   支撑体
26’ 支撑体26的潜像
30   电气元件基板
32   对置基板
34   液晶层
35  周边区域
36  密封材料
37  粘接层
39  树脂层
40  光掩模
41  背光源
42  光源
43  导光板
44  反射板
100A、100B、100C  带有微透镜阵列的液晶显示面板
200  液晶显示装置
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的带有微透镜阵列的液晶显示面板的构造进行说明。
图1是示意性地表示本实施方式的带有微透镜阵列的液晶显示面板100A(以下，有时也仅称为液晶显示面板100A)的结构的图。图1(a)表示液晶显示面板100A的平面图，图1(b)表示图1(a)的A-A’剖面的液晶显示面板100A的结构。
如图所示，本实施方式的液晶显示面板100A包括：具有呈矩阵状配置的多个像素的液晶显示面板(也称为“液晶单元”)12；设置在液晶显示面板12的光入射侧(图1(b)的下侧)的包括多个微透镜14a的微透镜阵列14；设置在微透镜阵列14的周边区域的支撑体26；设置在液晶显示面板12的观察者侧(图1(b)的上侧)的前面侧光学膜22；和设置在微透镜阵列14的光入射侧的背面侧光学膜23。前面侧光学膜22和背面侧光学膜23分别包括至少透过直线偏振光的偏光膜。
微透镜阵列14设置在作为形成有像素的区域的显示区域10中，在显示区域10与支撑体26之间的周边区域35中没有形成微透镜阵列14。此外，在本实施方式中，微透镜阵列14的微透镜14a与各像素对应地设置，但是，也可以利用覆盖多个像素的双凸透镜构成微透镜阵列14。另外，如后所述，优选支撑体26由与微透镜14a相同的材料形成，由此能够简化制造工序。
液晶显示面板12包括：对每个像素形成有开关元件(例如TFT、MIM元件等)的电气元件基板30；作为例如彩色滤光片基板(CF基板)的对置基板32；和液晶层34。液晶层34包括被封入在电气元件基板30与对置基板32之间的液晶材料，由设置在外周部的密封材料36密闭。
前面侧光学膜22通过粘接层24粘贴在液晶显示面板12上，背面侧光学膜23通过粘接层37粘贴在支撑体26和各微透镜14a的顶点部分上。粘接层37与微透镜阵列14形成为使得粘接层37仅与各微透镜14a的顶点附近接触，在微透镜14a的周边部(顶点部以外的部分)与粘接层37之间以及周边区域35中，形成有充满空气的间隙15。
如图1(a)所示，在支撑体26中形成有将间隙15与液晶显示面板12外部的空间连接的曲柄形状的通气孔16。如后所述，在通过光刻工序形成支撑体26时，根据光掩模的开口形状形成通气孔16。
通气孔16的宽度(与通气孔16延伸的方向垂直的面上的通气孔16的剖面的宽度)为250μm。优选通气孔16的宽度为25μm以上500μm以下。当该宽度小于25μm时，外部的温度、湿度的变化难以通过通气孔16传递至间隙15及其周边的构成部件，因此，在液晶显示面板100A的内部容易产生结露，从而容易发生显示不均匀等问题。另外，通气孔16会由于该结露或从外部侵入的异物而堵塞，由此，还容易发生通气孔16的功能不能发挥的不良状况。另外，当该宽度大于500μm时，背面侧光学膜23与支撑体26的接触面积变小，背面侧光学膜23容易产生变形或弯曲。另外，还会产生通气孔16由于粘接层37的粘接部件而容易堵塞的问题。
关于通气孔16的配置，在图1(a)中，为了简化，表示为沿着液晶显示面板12的2条长边各自形成有2个通气孔16，沿着液晶显示面板12的2条短边各自形成有1个通气孔16。但是，在实际的实施方式中，通气孔16沿着支撑体26延伸的方向隔开10mm的间隔均匀地配置。此外，即使对液晶显示面板各配置1个通气孔16，另外，即使对液晶显示面板12的各边各配置1个通气孔16，也能够得到由配置通气孔16所产生的效果。但是，当通气孔16的数量过多时，背面侧光学膜23与支撑体26的粘接面积变小，因此，容易发生背面侧光学膜23的变形、剥落等不良状况。因此，优选通气孔16的配置间隔为1mm以上。
微透镜阵列14的端部与支撑体26之间的周边区域35的宽度(与支撑体26延伸的方向垂直的方向的宽度)，在本实施方式中被设定为80μm。当将周边区域35的宽度设定为大于200μm时，如图2所示，在周边区域35中，背面侧光学膜23容易产生弯曲，当产生弯曲时，在显示区域10的周边部分附近会发生显示不均匀。因此，优选周边区域35的宽度为200μm以下。另外，当将该宽度设定为小于50μm时，形成微透镜阵列14或支撑体26时的位置偏移余量不足。因此，优选周边区域35的宽度为50μm以上。最优选的周边区域35的宽度为50μm以上100μm以下。
根据本实施方式，能够利用通气孔16使液晶显示面板100A制造时(尤其是利用高压釜进行的背面侧光学膜23的粘贴工序)或制造后的装置内外的温度差、湿度差缓和，从而能够抑制由构成部件的膨胀、收缩以及间隙15内的空气的膨胀、收缩引起的对构成部件的影响。因此，能有效地防止光学膜的应变、翘曲、变形、剥落等的发生。
另外，如果采用本实施方式这样的通气孔16的形状和配置，则粘贴强度弱的部分不会集中于支撑体的一部分，因此，能有效地防止光学膜的应变、翘曲、变形、剥落等的发生。另外，可防止异物混入显示区域10和显示区域10内部的结露，因此能够提供难以发生显示不均匀的高品质的液晶显示面板。
特别地，通气孔16被形成为曲柄形状，因此，与单纯地垂直于支撑体26延伸的方向形成通气孔的情况相比，通气孔16的距离变长，也能够进一步提高对在通气孔16内部流动的空气流的阻力。由此，能够防止空气在间隙15与外部空间之间的急速的流出、流入，可有效地防止异物混入显示区域10、以及显示区域10内部的结露。另外，通气孔16在与支撑体26的内表面垂直的方向上不是在一条直线上延伸，因此，支撑体26不存在的区域不会集中于一部分，因此能够维持支撑体26与背面侧光学膜23的粘接强度较高。
接着，用图3对通气孔16的变形例进行说明。此外，在此，仅图示2个通气孔16和其周边的支撑体26，液晶显示面板12的其它部分省略图示。
图3(a)表示通气孔16的第一变形例。如图所示，第一变形例的通气孔16呈S字型延伸，在这一点上与上述的实施方式的通气孔16不同。但是，其尺寸、配置方法以及由此得到的效果等与上述的实施方式大致相同。
图3(b)表示通气孔16的第二变形例。如图所示，第二变形例的通气孔16相对于支撑体26的内表面和外表面(液晶显示面板100A的侧面)在倾斜方向上呈直线状延伸。通气孔16的尺寸、配置方法和得到的效果等也与上述的实施方式大致相同。
图3(c)表示通气孔16的第三变形例。如图所示，第三变形例的通气孔16，在上述的曲柄形状的通气孔的基础上，具有形成为与支撑体26平行地延伸的辅助孔20(是在曲柄形状中加入内沟形状的通气孔)。该辅助孔20是在以包围微透镜阵列14的方式形成的支撑体26的内侧部分(第一部分)与以包围该内侧部分的方式设置的支撑体26的外侧部分(第二部分)之间形成的间隙。根据第三变形例的通气孔16，能够利用辅助孔20进一步抑制急速的空气流入流出，因此能够更有效地防止异物混入显示区域10、和显示区域10内部的结露。
接着，用图4对本实施方式的带有微透镜阵列的液晶显示面板100B的变形例进行说明。在该变形例的构成要素中，对于与图1所示的实施方式的构成要素相同的构成要素，标注相同的参照编号，并省略其说明。
在图1所示的液晶显示面板100A中，背面侧光学膜23隔着微透镜14a的顶点附近和支撑体26粘贴在液晶显示面板12上，但是，在变形例的带有微透镜阵列的液晶显示面板100B(以下，有时也仅称为液晶显示面板100B)中，如图4所示，背面侧光学膜23仅隔着支撑体26粘贴在液晶显示面板12上。因此，在微透镜阵列14与背面侧光学膜23之间，跨越支撑体26的整个内侧形成间隙15’。此外，在该情况下，仅在背面侧光学膜23的周边(仅在与支撑体26相对的部分)形成粘接层37。其它结构与液晶显示面板100A相同。
图4所示的液晶显示面板100B，与图1所示的液晶显示面板100A相比按压强度稍微降低，但是背面侧光学膜23或粘接层37不与微透镜14a接触，因此，即使液晶显示面板12受到按压，微透镜14a也不会发生变形。因此，能够防止因微透镜14a的变形而可能发生的亮度不均匀。因通气孔16的存在而得到的效果与在液晶显示面板100A中得到的效果相同。
本发明的带有微透镜阵列的液晶显示面板100A适合用于像素间距为50μm～250μm的液晶显示面板，尤其适合用于像素间距为200μm以下的液晶显示面板。微透镜的直径(表现透镜功能的方向的宽度)被设定为与像素间距大致相等。微透镜的高度约为10μm～35μm，根据微透镜的直径和像素间距而决定。
接着，使用图5(a)～(e)与图6(a)和(b)对本发明的带有微透镜阵列的液晶显示面板的优选制造方法进行说明。在此，图5(a)～(e)和图6(a)表示在1个大块基板上同时形成多个图1所示的液晶显示面板100A的工序，图6(b)表示通过将在大块基板上形成的多个液晶显示面板100A切断而形成相互独立的多个液晶显示面板100A的工序。因此，在图5(a)～(e)和图6(a)中，作为多个液晶显示面板100A的构成要素的电气元件基板30、对置基板32、光学膜22和23等，分别被表示为连续的一个层。
首先，如图5(a)所示，准备具有呈矩阵状配置的多个像素的液晶显示面板12。液晶显示面板12具有TFT基板等电气元件基板30、彩色滤光片基板等对置基板32、和包含液晶材料的液晶层34。液晶层34使用液晶滴下方式形成，并利用密封材料36密闭在电气元件基板30与对置基板32之间。
作为液晶层34的形成方式，也能够采用液晶注入方式，但通过使用液晶滴下方式，能够容易地以短时间在大块基板上同时形成多个液晶显示面板。
接着，如图5(b)所示，通过在液晶显示面板12的一个主面上粘贴干膜(干膜抗蚀剂)，形成树脂层39。作为树脂层39的材料，可使用光固化树脂。作为干膜(树脂层39)，优选使用透过率高的UV固化型树脂，但是也能够使用其它的光固化树脂、热固化树脂或光固化热固化并用型的树脂。在后面的工序中，对树脂层39进行加工而形成微透镜14a。为了液晶显示装置的薄型化，在能够得到由微透镜产生的聚光效果的范围内，优选使树脂层39的厚度尽可能地薄。
接着，如图5(c)～(e)所示，通过对树脂层39进行加工，形成包括多个微透镜14a的微透镜阵列14和支撑体26。优选利用专利文献3中记载的自匹配型(自对准(self alignment)方式)的方法形成微透镜14a。根据该方法，能够容易地形成与像素对应的光轴不偏离的微透镜14a，从而能够得到高的聚光效果。
根据该方法，在图5(c)所示的工序中，隔着液晶显示面板12向由UV固化树脂构成的树脂层39照射UV光。在照射UV光时，通过移动基板或UV光源，使照射光向液晶显示面板12的入射角度分阶段地或连续地变化。由此，照射光向树脂层39的照射强度部分地变化，形成与各像素对应的微透镜14a的潜像14a’。
然后，如图5(d)所示，通过从与液晶显示面板12相反的一侧隔着光掩模40对树脂层39进行曝光，在微透镜阵列14的周边区域形成支撑体26的潜像26’和通气孔16的潜像16’。
通过接着该曝光工序进行显影工序，如图5(e)所示，形成包括多个微透镜14a的微透镜阵列14，并且在微透镜阵列14的周边区域形成具有通气孔16的支撑体26。支撑体26和微透镜14a的高度能够由树脂层39的厚度规定，因此，通过在树脂层39中使用干膜，能得到厚度均匀性高的树脂层39，并能够将支撑体26和微透镜14a的高度(最高高度)精密地控制为相同高度。
然后，如图6(a)所示，通过粘接层37将背面侧光学膜23粘贴在支撑体26和微透镜阵列14的顶点部分上，并且，通过粘接层24将前面侧光学膜22贴合在液晶显示面板12上。此外，前面侧光学膜22可以在上述工序中的任意时刻粘贴在液晶显示面板12上。
最后，如图6(b)所示，使用例如特开2004-4636号公报中所示的方法，切断图6(a)所示的叠层基板，完成多个带有微透镜阵列的液晶显示面板100A。
在上述的图5(c)～(e)的工序中，也能够利用例如转印法等方法形成微透镜阵列14等。在使用转印法时，通过将印模(stamper)按压在树脂层39上以转印印模的模型，形成微透镜阵列14、支撑体26和通气孔16。由此，可得到与图5(e)所示的液晶显示面板具有相同构造的液晶显示面板。
此外，在制造图4所示的变形例的液晶显示面板100B时，只要在上述图5(c)的曝光工序中调节照射光，对树脂层39进行曝光，使得微透镜的潜像14a’的顶点部的厚度比树脂层39的厚度薄即可。
接着，对在上述工序中形成的微透镜14a的形状进行说明。
图7是示意性地例示在图5(c)～(e)所示的工序中形成的微透镜14a的形状的图。在该工序中，通过调整对树脂层39的照射光量分布，能够形成如图7(a)和(b)所示的跨越多个像素开口部17的双凸透镜、或如图7(c)～(e)所示的对每个像素开口部17设置的微透镜。图7(a)所示的透镜为半圆柱状的双凸透镜，图7(b)所示的透镜是在顶点附近具有平坦部的双凸透镜。另外，图7(c)所示的透镜是对每个像素形成为半圆柱状的微透镜，图7(d)所示的透镜是对每个像素形成的半球状的微透镜，图7(e)所示的透镜是顶点部平坦化的半球状的微透镜。
此外，在上述的制造方法中，微透镜阵列14是通过对树脂层39进行曝光而形成的，但是，也可以像例如美国专利6989874号所记载的那样，在液晶显示面板的玻璃基板的面上一体形成微透镜阵列14和支撑体26。利用这样的方法形成的带有微透镜阵列的液晶显示面板也包含在本申请发明的范围内。
图8示意性地表示包括本发明的实施方式的液晶显示面板100C的液晶显示装置200的结构。液晶显示面板100C相当于本实施方式的带有微透镜阵列的液晶显示面板100A和100B。
液晶显示装置200包括液晶显示面板100C和高指向性的背光源41。背光源41具有：光源42；导光板43，该导光板43接受从光源42射出的光，使该光在该导光板43中传播并向液晶显示面板100C射出；将从导光板43的背面射出的光或者从液晶显示装置200的外部入射并透过液晶显示面板100C或导光板43的光向导光板43进行反射的反射板44。
背光源41射出在用作光源42的LED的排列方向上的指向性低、且在与其正交的方向上的指向性高的光。此外，所谓指向性是表示来自背光源41的光的发散程度(平行度)的指标，通常将亮度成为正面方向亮度的一半的角度定义为指向性半值角。因此，该指向性半值角越小，越成为在正面方向具有峰(指向性高)的背光源。
作为适合用于液晶显示装置200的背光源41，能够举出例如IDW’02“Viewing Angle Control using Optical Microstructures on Light-GuidePlate for Illumination System of Mobile Transmissive LCD Module”，K.KALANTAR，p549-552、IDW’02“Prism-sheetless High Bright BacklightSystem for Mobile Phone”A.Funamoto et al.p.687-690、特开2003-35824号公报、特表平8-511129号公报等所记载的背光源。
通过设置微透镜阵列14，能够利用微透镜14a，将对像素(开口部)以外的区域进行照明的光、即从背光源41向在像素周边形成的遮光膜BM射出的光引导至像素，并从液晶显示面板100C射出。因此，背光源41的光利用效率提高。
当要在液晶显示面板100C那样的带有微透镜的显示面板中得到高的光利用效率时，优选背光源41的指向性高。即，优选来自背光源41的射出光的指向性半值角小。
另一方面，对于像素，开口越大越能够提高光利用效率。但是，在半透过型液晶显示面板中，作为反射型的特性也很重要，仅像素中的一部分(透过区域)用于透过显示，因此，开口率(透过区域的面积比率)受到限制。在半透过型液晶显示面板中，多数情况下开口率为20～60％。这样，本发明适合应用于半透过型液晶显示面板等开口率低的液晶显示面板。
上述的实施方式和变形例中的通气孔16具有图1(a)和图3(a)～(c)所示的形态，但是，通气孔16的形态并不限定于这些形态，例如，也可以具有通气孔的中间变细(或粗)的形状、弯曲部的长度(支撑体延伸的方向的长度)更长的形状、曲柄形状的一部分倾斜地延伸的形状等。另外，通过对通气孔进行配置而能够得到上述那样的效果的通气孔，包括在本发明的通气孔中。
根据本发明，在微透镜阵列与光学膜之间形成有空气层的液晶显示装置中，通气孔弯曲、或者向倾斜方向延伸，因此，可防止液晶显示装置的制造过程中的光学膜的应变、翘曲、变形、剥落等的发生。另外，粘贴强度弱的部分不集中在支撑体的一部分，因此，可进一步防止光学膜的应变、翘曲、变形、剥落等的发生。另外，还可防止液晶显示装置制造时或使用时可能发生的结露、异物混入，从而可防止显示不均匀的发生。
因此，根据本发明，能够提供强度高、光的利用效率优异、在整个显示面上显示品质高的带有微透镜的液晶显示面板和液晶显示装置。另外，根据本发明，能够高效地制造这样的液晶显示面板和液晶显示装置。
产业上的可利用性
本发明使液晶显示面板和液晶显示装置的强度和显示品质提高，尤其使半透过型液晶显示面板等开口率较小的液晶显示面板和液晶显示装置的品质提高。

Claims (16)

1.一种带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于，包括：
具有多个像素的液晶显示面板；
设置在所述液晶显示面板的光入射侧的微透镜阵列；
以包围所述微透镜阵列的方式设置在所述液晶显示面板的光入射侧的支撑体；和
隔着所述支撑体粘贴在所述液晶显示面板上的光学膜，
在所述微透镜阵列与所述光学膜之间形成有间隙，
在所述支撑体中形成有连接所述支撑体外侧的空间与所述间隙的至少1个通气孔，
所述通气孔曲折延伸或者相对于所述支撑体的内表面向倾斜方向延伸。
2.如权利要求1所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于：
当从与所述液晶显示面板的面垂直的方向观看时，所述通气孔的形状为曲柄形状或S字形。
3.如权利要求1或2所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于：
与所述通气孔延伸的方向垂直的面上的所述通气孔的剖面的宽度为25μm以上500μm以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于：
所述支撑体包括以包围所述微透镜阵列的方式形成的第一部分和以包围所述第一部分的方式设置的第二部分，在所述第一部分与所述第二部分之间形成有与所述通气孔相通的间隙。
5.如权利要求1～4中任一项所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于：
在所述支撑体的不同部位形成有多个所述通气孔。
6.如权利要求5所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于：
在所述支撑体的不同部位等间隔地形成有多个所述通气孔。
7.如权利要求5所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于：
在所述支撑体的不同部位空出1mm以上的间隔形成有多个所述通气孔。
8.如权利要求1～7中任一项所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于：
所述支撑体形成为离开所述微透镜阵列的端部规定距离。
9.如权利要求8所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于：
所述规定距离为200μm以下。
10.如权利要求8所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于：
所述规定距离为50μm以上100μm以下。
11.一种液晶显示装置，其特征在于：
包括权利要求1～10中任一项所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板。
12.一种带有微透镜阵列的液晶显示面板的制造方法，所述带有微透镜阵列的液晶显示面板包括液晶显示面板、设置在所述液晶显示面板的光入射侧的微透镜阵列、和设置在所述微透镜阵列的光入射侧的光学膜，在所述微透镜阵列与所述光学膜之间具有间隙，所述带有微透镜阵列的液晶显示面板的制造方法的特征在于，包括：
(a)在液晶显示面板的面上形成树脂层的工序；
(b)对所述树脂层进行加工以形成微透镜阵列的工序；
(c)对所述树脂层进行加工，以包围所述微透镜阵列的方式形成支撑体的工序；和
(d)在所述支撑体上粘贴光学膜的工序，
在所述工序(c)中，在所述支撑体中，以曲折延伸的方式、或者以相对于所述支撑体的内侧的面向倾斜方向延伸的方式形成连接所述支撑体内侧的空间与所述支撑体外侧的空间的至少1个通气孔。
13.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于：
当从与所述液晶显示面板的面垂直的方向观看时，所述通气孔被形成为曲柄形状或S字形。
14.如权利要求12或13所述的制造方法，其特征在于：
所述工序(c)包括以包围所述微透镜阵列的方式形成所述支撑体的第一部分的工序和以包围所述第一部分的方式形成所述支撑体的第二部分的工序，在所述第一部分与所述第二部分之间形成与所述通气孔相通的间隙。
15.如权利要求12～14中任一项所述的制造方法，其特征在于：
在所述工序(c)中，在所述支撑体的不同部分形成多个所述通气孔。
16.如权利要求15所述的制造方法，其特征在于：
在所述工序(c)中，在所述支撑体的不同部分等间隔地形成多个所述通气孔。
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