JP2005010228A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】アレイ基板の強度と光センサの解像度とを確保しつつ製造を容易にできる液晶セルを提供する。
【解決手段】アレイ基板2の第1のガラス基板3の表面に複数の光センサ6を設ける。入射する光を集光して光センサ6の解像度を向上させるマイクロレンズアレイ43を第3のガラス基板41の表面に設ける。第1のガラス基板3の裏面に第3のガラス基板41の裏面を貼り合わせた際に、光センサ6の真上にマイクロレンズアレイ43が位置する。マイクロレンズアレイ43の第1のガラス基板3への取り付けを容易にできる。第1のガラス基板3の裏面側を薄くしても、第3のガラス基板41により第1のガラス基板3を補強できる。アレイ基板2の強度を確保しつつ、アレイ基板2の製造を容易にできる。
【選択図】 図1
【解決手段】アレイ基板2の第1のガラス基板3の表面に複数の光センサ6を設ける。入射する光を集光して光センサ6の解像度を向上させるマイクロレンズアレイ43を第3のガラス基板41の表面に設ける。第1のガラス基板3の裏面に第3のガラス基板41の裏面を貼り合わせた際に、光センサ6の真上にマイクロレンズアレイ43が位置する。マイクロレンズアレイ43の第1のガラス基板3への取り付けを容易にできる。第1のガラス基板3の裏面側を薄くしても、第3のガラス基板41により第1のガラス基板3を補強できる。アレイ基板2の強度を確保しつつ、アレイ基板2の製造を容易にできる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチ素子および光電変換素子を備えた液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、平面ディスプレイの発展は目覚しく、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイおよび有機発光ディスプレイなどが、パソコン、テレビジョン(TV)あるいは携帯電話などに実用化され急激に市場を伸ばしている。これらパソコンおよび携帯電話機などはモバイルユースとして今後ますます情報端末の機能を拡大することは明らかである。
【0003】
ところが、この種の平面ディスプレイは、機能的には単なる表示装置に過ぎない。現在、カメラ機能を有する液晶表示装置を具備した携帯電話機によって、画像を取り込んで送信することが可能であるが、このカメラ機能を有する携帯電話機では、例えば議事録などを入力して送信することはできないため、現在でもFAXが使用されている。このため、この携帯電話機などに用いられている液晶表示装置中に、光入力機能を有する新たな平面ディスプレイの開発が望まれている。
【0004】
そして、この種の液晶ディスプレイに用いられる液晶表示装置としては、略矩形平板状の第1の透光性基板としてのシリコン基板を備えている。このシリコン基板の一主面である裏面には、光電変換素子としての複数の光電変換部がマトリクス状に設けられている。また、このシリコン基板の他主面である表面には、カラーフィルタが積層されて設けられている。さらに、このカラーフィルタの表面には、入射する光を光電変換部へと集光させる集光体としての複数のマイクロレンズが取り付けられている。これら各マイクロレンズは、シリコン基板を介した各光電変換部上に設けた構成が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−19478号公報(第3−5頁、図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の液晶表示装置では、カラーフィルタの表面に複数のマイクロレンズを直接設けているため、これら複数のマイクロレンズを設ける際の位置合わせが容易ではないから、これら複数のマイクロレンズの製造が容易ではない。また、この液晶表示装置の光電変換素子による入力解像度を向上させるためにシリコン膜を薄くした場合には、このシリコン膜自体の強度が低下してしまうから、液晶表示装置の強度が低下してしまうという問題を有している。
【0007】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、強度を確保しつつ製造が容易な液晶表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第1の透光性基板の一主面に設けられたスイッチ素子および光電変換素子、前記第1の透光性基板の一主面にマトリクス状に設けられ前記スイッチ素子により制御される画素電極、前記第1の透光性基板の他主面に一主面を対向させて取り付けられた第2の透光性基板、およびこの第2の透光性基板の他主面に前記光電変換素子に対応させて設けられこの光電変換素子へと光を集光させる集光体を備えたアレイ基板と、このアレイ基板に対向して設けられた対向基板と、この対向基板および前記アレイ基板の間に介挿された液晶とを具備したものである。
【0009】
そして、第1の透光性基板の一主面に設けた光電変換素子に対応させてこれら光電変換素子へと入射する光を集光させる集光体を第2の透光性基板の他主面に設けた。このため、これら集光体を第2の透光性基板の他主面に設けてから、この第2の透光性基板の一主面を第1の透光性基板の他主面に対向させて取り付けることにより、これら集光体の第1の透光性基板への取り付けを容易にできる。また、これら集光体が設けられた第2の透光性基板によりアレイ基板の強度を確保できる。したがって、このアレイ基板の強度を確保しつつ、このアレイ基板の製造を容易にできる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶表示装置の一実施の形態の構成を図1ないし図9を参照して説明する。
【0011】
図1ないし図9において、1は液晶表示装置としての液晶セルで、この液晶セル1は、画像などを取り込む光入力機能を有するとともに、この取り込んだ画像を表示させるセル構造体である。そして、この液晶セル1は、略矩形平板状のアレイ基板2を備えている。このアレイ基板2は、第1の透光性基板であるアレイ側の第1のガラス基板3を備えている。この第1のガラス基板3は、厚さが0.7mmの略透明な矩形平板状の絶縁基板である。
【0012】
そして、この第1のガラス基板3の一主面である表面上には、図2に示すように、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)としてのNチャネル型のスイッチ素子4と、画素補助容量5とがマトリクス状に形成されている。なお、スイッチ素子4は、1画素構成要素として配設されており、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有する液晶表示用である。
【0013】
さらに、第1のガラス基板3の表面上には、光センサ6がマトリクス状に配置されている。この光センサ6は、液晶セル1に内蔵された光入力機能用であるPIN型の光電変換素子である。また、この光センサ6は、例えば縦方向のピッチが220μmであり、横方向のピッチが80μmである。さらに、この第1のガラス基板3の表面上には、光センサ6から信号を蓄積するセンサ補助容量7がマトリクス状に配置されている。ここで、これら各センサ補助容量7は、各光センサ6に電気的に並列に接続されている。さらに、これら光センサ6およびセンサ補助容量7には、スイッチ素子としてのnチャネル型のTFTにて構成された読み出しスイッチ8が接続されている。この読み出しスイッチ8は、センサ補助容量7に蓄積された信号電荷を表示状態において読み出す。
【0014】
そして、これらスイッチ素子4、画素補助容量5、光センサ6、センサ補助容量7および読み出しスイッチ8のそれぞれは、第1のガラス基板3上における同一平面上に形成されている。さらに、これらスイッチ素子4、画素補助容量5、光センサ6、センサ補助容量7および読み出しスイッチ8によって、第1の光電変換素子としての光入力機能素子9が構成されている。なお、この光入力機能素子9の光センサ6には、図示しないセンサ補助容量が並列に接続されており、このセンサ補助容量も光入力機能素子9の一部を構成する。
【0015】
ここで、この光入力機能素子9のスイッチ素子4および光センサ6のそれぞれは、厚さ500Åの多結晶半導体としてのポリシリコン膜により形成されている。なお、このポリシリコンは、非晶質半導体としてのアモルファスシリコンを脱水素化した後に、エキシマレーザビームでレーザアニールすることにより形成される。また、光センサ6は、第1のガラス基板3上に平面的にPIN型のP+P−N−N+構造により形成されており、暗電流を抑制するために逆バイアスが印加される。
【0016】
また、この光センサ6のP+P−N−N+構造のそれぞれの上側には、絶縁性を有するTEOS(正珪酸四エチル:Si(OC2H5)4)膜としての図示しないゲート絶縁膜が積層されている。さらに、この光センサ6のP−領域上であるゲート絶縁膜上には、光信号を制御するために図示しないゲート電極が積層されている。このゲート電極は、モリブデン−タングステン(MoW)により構成されており、スイッチ素子4のトランジスタ特性を確保するために、5μm程度の幅寸法にされている。
【0017】
さらに、図1に示すように、第1のガラス基板3の表面上には、画素透明電極(Indium Tin Oxide:ITO)としての画素電極11がマトリクス状に配置されている。これら画素電極11は、各スイッチ素子4により制御されており、これらスイッチ素子4および光センサ6の同一平面上に設けられている。また、これら画素電極11は、光センサ6におけるスイッチ素子4が設けられた側の反対側に並列されて設けられている。したがって、この光センサ6の幅方向における一側にスイッチ素子4が設けられており、この光センサ6の幅方向における他側に画素電極11が設けられている。
【0018】
そして、この画素電極11を除く第1のガラス基板3上、すなわち、スイッチ素子4および光センサ6上には、絶縁性を有する保護膜12が積層されて成膜されている。よって、この保護膜12は、スイッチ素子4および光センサ6のそれぞれを覆っている。また、光センサ6上に位置する保護膜12上には、光遮蔽層としての遮光膜13が設けられている。この遮光膜13は、この遮光膜13に対向して配設されたバックライト31からの光Lが光センサ6へと直接入射するのを防ぐ。
【0019】
また、この遮光膜13に対向する側である液晶セル1の対向側には、矩形平板状の対向基板21が配置されている。この対向基板21は、アレイ基板2に対向して設けられている。さらに、この対向基板21は、透光性基板である対向側の第2のガラス基板22を備えている。この第2のガラス基板22は、厚さが0.7mmの略透明な矩形平板状の絶縁基板である。そして、遮光膜13に対向した側である第2のガラス基板22の一主面である表面上には、複数のカラーフィルタ23が設けられている。また、このカラーフィルタ23上には、透明電極膜としての対向電極24が積層されて設けられている。
【0020】
そして、対向基板21の対向電極24とアレイ基板2の画素電極11および遮光膜13との間には、液晶25が介挿されて封止されている。この液晶25は、アレイ基板2の第1のガラス基板3の表面側と対向基板21の第2のガラス基板22の表面側とを互いに平行に向かい合わせて対向させた状態で、これら第1のガラス基板3と第2のガラス基板22との間に保持されている。
【0021】
さらに、対向基板21の第2のガラス基板22の他主面である裏面側には、この第2のガラス基板22に沿って略矩形平板状のバックライト31が平行に設置されている。このバックライト31は、第2のガラス基板22における対向電極24が形成された側の反対側に配設されている。
【0022】
一方、アレイ基板2の第1のガラス基板3の他主面である裏面側には、第2の透光性基板としての第3のガラス基板41が取り付けられている。この第3のガラス基板41は、厚さが0.1mmの略透明な矩形平板状の絶縁基板である。また、この第3のガラス基板41は、アレイ基板2の第1のガラス基板3と同形に形成されている。さらに、この第3のガラス基板41は、この第3のガラス基板41の一主面である裏面をアレイ基板2の第1のガラス基板3の表面に対向させた状態で、この第1のガラス基板3の表面に接着剤42を介して接着されて貼り付けられて固定されている。
【0023】
そして、この第3のガラス基板41の他主面である表面には、集光体としての複数のマイクロレンズアレイ43がマトリクス状に取り付けられている。これらマイクロレンズアレイ43は、各光センサ6の幅寸法よりも若干大きな径寸法を有している。そして、これらマイクロレンズアレイ43は、樹脂により凸状である球面状、すなわち半凸レンズ状に成形されている。言い換えると、これらマイクロレンズアレイ43は、平坦な円形状の底面部44上に球面状の球面部45が設けられて構成されている。この球面部45は、この球面部45の外側から入射した光を、この球面部45の裏面側の中心軸上に集光させる。
【0024】
さらに、これらマイクロレンズアレイ43は、第3のガラス基板41の裏面をアレイ基板2の第1のガラス基板3の表面に重ね合わせて取り付けた際に、このアレイ基板2の各光センサ6の幅方向における中心の上方、すなわち真上に、各マイクロレンズアレイ43の球面部45の中心が位置するように設けられている。言い換えると、これらマイクロレンズアレイ43は、第1のガラス基板3と第3のガラス基板41との幅方向および長手方向を一致させて、これら第1のガラス基板3と第3のガラス基板41とを貼り合わせた際に、各光センサ6に相対する位置に設けられている。よって、これらマイクロレンズアレイ43は、アレイ基板2上の各画素電極11、すなわち各画素に対して1つずつ設置される。
【0025】
ここで、これらマイクロレンズアレイ43は、これらマイクロレンズアレイ43の球面部45へとアレイ基板2の裏面側から入射した光Lを、これらマイクロレンズアレイ43の球面部45により屈折させて、各光センサ6の中心へと効率良く集光させる。言い換えると、これらマイクロレンズアレイ43は、バックライト31から照射されて画素電極11を透過して被写体Sにて反射された光Lを、これらマイクロレンズアレイ43の球面部45により屈折させて、各光センサ6の中心へと効率的に集光させる。
【0026】
次に、上記一実施の形態の液晶セルの製造方法を説明する。
【0027】
まず、アレイ基板2の第1のガラス基板3および対向基板21の第2のガラス基板22のそれぞれの厚さが0.7mmの液晶セル1を形成した後、この液晶セル1の第1のガラス基板3の裏面を機械研磨により、この第1のガラス基板3の厚さが0.2mmになるまで薄くする。
【0028】
ここで、この第1のガラス基板3の厚さを0.2mmと比較的厚くしたのは、この第1のガラス基板3自体の強度を考慮したためである。
【0029】
次いで、図3に示すように、厚さが0.7mmの第3のガラス基板41の表面に、感光性樹脂を塗布して厚さ3μmの感光性樹脂膜51を形成する。
【0030】
この後、この感光性樹脂膜51が形成された第3のガラス基板41の表面を露光してから現像して、図4に示すように、液晶セル1の光センサ6の縦方向および横方向のピッチに等しいピッチの円筒状の複数の樹脂アレイ52を第3のガラス基板41の表面に作成する。
【0031】
さらに、この第3のガラス基板41の表面に形成された複数の樹脂アレイ52を加熱して溶融化させて、図5に示すように、これら樹脂アレイ52のそれぞれを半凸レンズ状に成形してマイクロレンズアレイ43とする。
【0032】
このとき、これらマイクロレンズアレイ43のそれぞれを、各光センサ6の大きさよりも若干大きくする。
【0033】
次いで、図6に示すように、これら複数のマイクロレンズアレイ43が形成された側である第3のガラス基板41の表面にレジスト53を接着剤として第4のガラス基板54を重ね合わせて貼り付ける。ここで、この第4のガラス基板54は、厚さが0.7mmの略透明な矩形平板状の絶縁基板である第3の透光性基板であり、第3のガラス基板41と同形である。
【0034】
この状態で、図7に示すように、第3のガラス基板41の裏面を機械研磨により、この第3のガラス基板41の厚さが0.1mmになるまで薄くする。
【0035】
この後、この第3のガラス基板41の裏面を第1のガラス基板3の裏面に向かい合わせて位置させる。同時に、この第3のガラス基板41の表面に形成された各マイクロレンズアレイ43とアレイ基板2の光センサ6とを位置合わせする。
【0036】
この状態で、図8に示すように、アレイ基板2の第1のガラス基板3の裏面に第3のガラス基板41の裏面を透明な接着剤42を介して重ね合わせて貼り付ける。この接着剤42は、第1のガラス基板3および第3のガラス基板41それぞれの光の屈折率に略等しい屈折率を有している。
【0037】
この後、図示しない有機溶剤により第4のガラス基板54と第3のガラス基板41との間のレジスト53を溶かして、図1に示すように、第3のガラス基板41の表面から第4のガラス基板54を取り外す。
【0038】
次に、上記一実施の形態の液晶セルの光入力動作を図9を参照して説明する。
【0039】
まず、バックライト31から照射された光Lが画素電極11を通過した後、アレイ基板2側の被写体Sへと照射されて反射される。
【0040】
そして、この被写体Sにて反射された光Lがマイクロレンズアレイへ43と照射されると、図9に示すように、これらマイクロレンズアレイ43の球面部45による光の回析によって、この球面部45へと入射する光Lをマイクロレンズアレイ43の中心側に向けて屈折させる。
【0041】
さらに、このマイクロレンズアレイ43の球面部45にて屈折された光Lは、このマイクロレンズアレイ43と第3のガラス基板41との光の屈折率の相違によって、マイクロレンズアレイ43の径方向側に向けて屈折されて、これらマイクロレンズアレイ43へと照射された光を対応する光センサ6へと効率的に集光させて照射させる。
【0042】
ここで、これらマイクロレンズアレイ43がアレイ基板2の裏面に設けられていない場合には、図9に示すように、これらマイクロレンズアレイ43へと照射された光L1がより大きくマイクロレンズアレイ43の径方向側に向けて屈折される。
【0043】
このため、これらマイクロレンズアレイ43へと照射された光L1が、これらマイクロレンズアレイ43に対応した光センサ6とは異なる隣接した別個の光センサ6へと照射されてしまい、これら光センサ6による解像度を低下させてしまう。
【0044】
さらに、この光センサ6へと照射された光Lを、この光センサ6にて検知し、ゲート電極にバイアスを掛けることによって、この光センサ6のP+領域とP−領域との界面で発生した信号電荷をドレインとしてのN+領域へと掃き出す。
【0045】
さらに、この光センサ6のN+領域へと掃き出された信号電荷は、センサ補助容量7に蓄積される。ここで、この信号電荷の掃き出しは、入射光量に応じて繰り返される。さらに、センサ補助容量7に蓄積された信号電荷は、読み出しスイッチ8を介して読み出される。
【0046】
この結果、この読み出しスイッチ8にて読み出した信号電荷と同じ画素の画像が液晶セル1に表示される。
【0047】
上述したように、上記一実施の形態によれば、光入力機能を有する液晶セル1として要求される機能の1つである解像度特性は、実験の結果、この液晶セル1の解像度を決める要因として、この液晶セル1の光センサ6の配置ピッチ、すなわち画素ピッチとアレイ基板2の第1のガラス基板3の厚さが関係していることが判った。
【0048】
ここで、裏面に第3のガラス基板41およびマイクロレンズアレイ43が取り付けられていない液晶セル1を参照して、アレイ基板2の第1のガラス基板3の厚さが解像度特性に影響する原因を図10を参照して説明する。すなわち、この第1のガラス基板3が0.7mmである場合には、バックライト31から照射されて被写体Sにて反射された光L2は第1のガラス基板3により拡散する。このとき、この第1のガラス基板3によって拡散した光L2は、この第1のガラス基板3が厚い場合には、対応する光センサ6のみならず、この光センサ6に隣接する画素の光センサ6にも入射してしまう。これが解像度を落とす原因となっており、これら光センサ6によって取得される画像がぼけてしまう。
【0049】
したがって、この第1のガラス基板3の厚さを機械研磨などによって、例えば0.1mmまで薄くすると、図11に示すように、対応した光センサ6の上方へと入射した光L3が、この光センサ6に隣接する画素の光センサ6へと入射する割合が減少するから、これら光センサ6による画像のぼけが抑えられて、解像度が向上する。
【0050】
次いで、光センサ6の横方向の解像度特性について説明する。すなわち、これら光センサ6による横方向の解像度とは、何μm幅の線がくっきりと読み取れるかを指標としたものである。各光センサ6の横方向のピッチを80μmとしたので、これら光センサ6による限界解像度は理想的には80μmである。ところが、図12に示すように、第1のガラス基板3の厚さが薄くなるとほど、これら光センサ6による解像度特性が直線的に向上する。
【0051】
そして、これら光センサ6により得られる最大の解像度は、第1のガラス基板3の厚さが0.1mmのときに150μmであった。よって、現状の光センサ6による解像度では、限界解像度80μmの2倍程度であって満足できない。このため、これら光センサ6による解像度を少なくとも100μm以下にするために、第1のガラス基板3の厚さをより薄くすれば解像度が上がると考えられる。ところが、この第1のガラス基板3の強度と光センサ6の解像度とは反比例の関係にある。したがって、これら光センサ6による解像度を、例えば100μmにする場合には、理論的に第1のガラス基板3の厚さを0.03mmにしなければならず、液晶セル1の強度的の観点からは非現実的である。
【0052】
すなわち、液晶セル1の強度的観点からは、第1のガラス基板3の厚さを0.1mm以下にするのは事実上不可能である。また、この第1のガラス基板3の厚さを0.1mmにするのは実験的に可能であるが、歩留まり、信頼性および機械強度などの観点からの量産性を考慮すると、この第1のガラス基板3の厚さが0.1mmの場合であっても、この第1のガラス基板3の強度としては安心できない。
【0053】
そこで、上記一実施の形態に示すように、表面に複数のマイクロレンズアレイ43が設けられた第3のガラス基板41をアレイ基板2の第1のガラス基板3の裏面に貼り付けた。この結果、この第3のガラス基板41上の各マイクロレンズアレイ43によって各光センサ6へと入射する光Lが集光される。よって、第1のガラス基板3内での光Lの拡散を防止できるから、光センサ6による解像度を向上できる。
【0054】
同時に、第1のガラス基板3を機械研磨などにより薄くした場合であっても、この第1のガラス基板3に第3のガラス基板41を貼り合わせることにより、この第1のガラス基板3の強度が第3のガラス基板41によって補強されて、アレイ基板2の実質的なガラス厚が厚くなるから、このアレイ基板2を強度的にも向上できる。
【0055】
より具体的には、第1のガラス基板3および第3のガラス基板41を薄くして、この第1のガラス基板3の厚さを0.1μmにするとともに、第3のガラス基板41の厚さを0.3μmにした。この結果、これら第1のガラス基板3と第3のガラス基板41とを貼り合わせた際の合計の厚さが0.3μmとなるから、この第3のガラス基板41を第1のガラス基板3に貼り付けない場合に比べ、アレイ基板2の機械強度が向上する。
【0056】
ところが、第3のガラス基板41の表面にマイクロレンズアレイ43を設けない場合には、アレイ基板2の光センサ6の解像度が実質的に300μmまで下がってしまう。そこで、第3のガラス基板41の表面に複数のマイクロレンズアレイ43を設け、これらマイクロレンズアレイ43の球面部45の形状や曲率を所定の値に調整することにより、アレイ基板2の光センサ6の横方向のピッチに相当する80μmの限界解像度を得ることができる。この結果、アレイ基板2の強度を確保しつつ、このアレイ基板2の光センサ6の入力解像度を限界値まで向上できる。
【0057】
さらに、このアレイ基板2の第1のガラス基板3の裏面に第3のガラス基板41の裏面を貼り合わせた際に、この第3のガラス基板41上の各マイクロレンズアレイ43のそれぞれがアレイ基板2の各光センサ6の真上に位置するように、これらマイクロレンズアレイ43を第3のガラス基板41上に予め形成した。この結果、これらマイクロレンズアレイ43が形成された第3のガラス基板41を第1のガラス基板3に貼り合わせるだけで、これら各マイクロレンズアレイ43をアレイ基板2の各光センサ6の真上に位置合わせされて取り付けられる。したがって、アレイ基板2の第1のガラス基板3の裏面に直接マイクロレンズアレイ43を設ける場合に比べると、これらマイクロレンズアレイ43をアレイ基板2の第1のガラス基板3の裏面側の所定位置に設ける工程が容易になるから、液晶セル1の製造性を向上できる。
【0058】
また、複数のマイクロレンズアレイ43を設けた第3のガラス基板41の表面にレジスト53を接着剤として第4のガラス基板54を貼り付けてから、この第3のガラス基板41の裏面を機械研磨して、この第3のガラス基板41の厚さを0.2μmに薄くした。この結果、この第3のガラス基板41の裏面を機械研磨により薄くする際における、この第3のガラス基板41の破損や損傷などを防止できる。
【0059】
さらに、第4のガラス基板54が第3のガラス基板41の表面に取り付けられた状態で、この第3のガラス基板41の裏面を第1のガラス基板3の裏面に接着剤42にて貼り合わせた後に、この第3のガラス基板41から第4のガラス基板54を取り外すこととした。この結果、第3のガラス基板41が薄い場合であっても、この第3のガラス基板41を破損などさせることなく、この第3のガラス基板41を第1のガラス基板3の裏面に容易に貼り付けることができる。したがって、この第3のガラス基板41を第1のガラス基板3に貼り付ける工程を容易にできるから、液晶セル1の製造性をより向上できる。
【0060】
なお、上記一実施の形態では、アレイ基板2の第1のガラス基板3の表面に直接マイクロレンズアレイ43を設けることも考えられるが、これらマイクロレンズアレイ43を熱処理する際の液晶25に対する影響や、これらマイクロレンズアレイ43を作成する際のダストの付着などがあるため、容易ではない。
【0061】
また、第3のガラス基板41の表面にマイクロレンズアレイ43を設けて、この第3のガラス基板41をアレイ基板2の第1のガラス基板3に貼り付けたが、例えばこれらマイクロレンズアレイ43を図示しない偏光板内に組み込んだりしても、上記一実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【0062】
さらに、第1のガラス基板3および第3のガラス基板41のそれぞれを機械研磨にて薄くしたが、これら第1のガラス基板3および第3のガラス基板41のそれぞれを化学研磨にて薄くしてもよい。
【0063】
なお、マイクロレンズアレイ43を備えたアレイ基板2の外側に図示しない保護カバーを取り付ける場合には、この保護カバーの表側近傍に被写体Sを置き、マイクロレンズアレイ43のレンズの焦点を保護カバーの表面近傍に設けることが好ましい。
【0064】
【発明の効果】
本発明によれば、第1の透光性基板の一主面に設けた光電変換素子に対応させて集光体を第2の透光性基板の他主面に設けたため、これら集光体の第1の透光性基板への取り付けを容易にできるとともに、これら集光体が設けられた第2の透光性基板によりアレイ基板の強度を確保できるから、このアレイ基板の製造を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の一実施の形態を示す説明断面図である。
【図2】同上液晶表示装置の一部を示す説明上面図である。
【図3】同上液晶表示装置の第2の透光性基板上に感光性樹脂を塗布した状態を示す説明断面図である。
【図4】同上液晶表示装置の第2の透光性基板上の感光性樹脂を露光して現像した状態を示す説明断面図である。
【図5】同上液晶表示装置の第2の透光性基板上に集光体を形成した状態を示す説明断面図である。
【図6】同上第2の透光性基板上に第3の透光性基板を取り付けた状態を示す説明断面図である。
【図7】同上液晶表示装置の第2の透光性基板を薄くした状態を示す説明断面図である。
【図8】同上液晶表示装置の第2の透光性基板を第1の透光性基板上に取り付けた状態を示す説明断面図である。
【図9】同上液晶表示装置の集光体の光入力動作を示す説明図である。
【図10】同上液晶表示装置のアレイ側の透光性基板の厚さが0.7mmの場合の光入力動作を示す説明図である。
【図11】同上液晶表示装置のアレイ側の透光性基板の厚さが0.1mmの場合の光入力動作を示す説明図である。
【図12】同上液晶表示装置のアレイ側の透光性基板の厚さに対する光センサの解像度を示す2次グラフである。
【符号の説明】
1 液晶表示装置としての液晶セル
2 アレイ基板
3 第1の透光性基板としての第1のガラス基板
4 スイッチ素子
6 光電変換素子としての光センサ
11 画素電極
21 対向基板
25 液晶
41 第2の透光性基板としての第3のガラス基板
43 集光体としてのマイクロレンズアレイ
54 第3の透光性基板としての第4のガラス基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチ素子および光電変換素子を備えた液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、平面ディスプレイの発展は目覚しく、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイおよび有機発光ディスプレイなどが、パソコン、テレビジョン(TV)あるいは携帯電話などに実用化され急激に市場を伸ばしている。これらパソコンおよび携帯電話機などはモバイルユースとして今後ますます情報端末の機能を拡大することは明らかである。
【0003】
ところが、この種の平面ディスプレイは、機能的には単なる表示装置に過ぎない。現在、カメラ機能を有する液晶表示装置を具備した携帯電話機によって、画像を取り込んで送信することが可能であるが、このカメラ機能を有する携帯電話機では、例えば議事録などを入力して送信することはできないため、現在でもFAXが使用されている。このため、この携帯電話機などに用いられている液晶表示装置中に、光入力機能を有する新たな平面ディスプレイの開発が望まれている。
【0004】
そして、この種の液晶ディスプレイに用いられる液晶表示装置としては、略矩形平板状の第1の透光性基板としてのシリコン基板を備えている。このシリコン基板の一主面である裏面には、光電変換素子としての複数の光電変換部がマトリクス状に設けられている。また、このシリコン基板の他主面である表面には、カラーフィルタが積層されて設けられている。さらに、このカラーフィルタの表面には、入射する光を光電変換部へと集光させる集光体としての複数のマイクロレンズが取り付けられている。これら各マイクロレンズは、シリコン基板を介した各光電変換部上に設けた構成が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−19478号公報(第3−5頁、図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の液晶表示装置では、カラーフィルタの表面に複数のマイクロレンズを直接設けているため、これら複数のマイクロレンズを設ける際の位置合わせが容易ではないから、これら複数のマイクロレンズの製造が容易ではない。また、この液晶表示装置の光電変換素子による入力解像度を向上させるためにシリコン膜を薄くした場合には、このシリコン膜自体の強度が低下してしまうから、液晶表示装置の強度が低下してしまうという問題を有している。
【0007】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、強度を確保しつつ製造が容易な液晶表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第1の透光性基板の一主面に設けられたスイッチ素子および光電変換素子、前記第1の透光性基板の一主面にマトリクス状に設けられ前記スイッチ素子により制御される画素電極、前記第1の透光性基板の他主面に一主面を対向させて取り付けられた第2の透光性基板、およびこの第2の透光性基板の他主面に前記光電変換素子に対応させて設けられこの光電変換素子へと光を集光させる集光体を備えたアレイ基板と、このアレイ基板に対向して設けられた対向基板と、この対向基板および前記アレイ基板の間に介挿された液晶とを具備したものである。
【0009】
そして、第1の透光性基板の一主面に設けた光電変換素子に対応させてこれら光電変換素子へと入射する光を集光させる集光体を第2の透光性基板の他主面に設けた。このため、これら集光体を第2の透光性基板の他主面に設けてから、この第2の透光性基板の一主面を第1の透光性基板の他主面に対向させて取り付けることにより、これら集光体の第1の透光性基板への取り付けを容易にできる。また、これら集光体が設けられた第2の透光性基板によりアレイ基板の強度を確保できる。したがって、このアレイ基板の強度を確保しつつ、このアレイ基板の製造を容易にできる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶表示装置の一実施の形態の構成を図1ないし図9を参照して説明する。
【0011】
図1ないし図9において、1は液晶表示装置としての液晶セルで、この液晶セル1は、画像などを取り込む光入力機能を有するとともに、この取り込んだ画像を表示させるセル構造体である。そして、この液晶セル1は、略矩形平板状のアレイ基板2を備えている。このアレイ基板2は、第1の透光性基板であるアレイ側の第1のガラス基板3を備えている。この第1のガラス基板3は、厚さが0.7mmの略透明な矩形平板状の絶縁基板である。
【0012】
そして、この第1のガラス基板3の一主面である表面上には、図2に示すように、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)としてのNチャネル型のスイッチ素子4と、画素補助容量5とがマトリクス状に形成されている。なお、スイッチ素子4は、1画素構成要素として配設されており、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有する液晶表示用である。
【0013】
さらに、第1のガラス基板3の表面上には、光センサ6がマトリクス状に配置されている。この光センサ6は、液晶セル1に内蔵された光入力機能用であるPIN型の光電変換素子である。また、この光センサ6は、例えば縦方向のピッチが220μmであり、横方向のピッチが80μmである。さらに、この第1のガラス基板3の表面上には、光センサ6から信号を蓄積するセンサ補助容量7がマトリクス状に配置されている。ここで、これら各センサ補助容量7は、各光センサ6に電気的に並列に接続されている。さらに、これら光センサ6およびセンサ補助容量7には、スイッチ素子としてのnチャネル型のTFTにて構成された読み出しスイッチ8が接続されている。この読み出しスイッチ8は、センサ補助容量7に蓄積された信号電荷を表示状態において読み出す。
【0014】
そして、これらスイッチ素子4、画素補助容量5、光センサ6、センサ補助容量7および読み出しスイッチ8のそれぞれは、第1のガラス基板3上における同一平面上に形成されている。さらに、これらスイッチ素子4、画素補助容量5、光センサ6、センサ補助容量7および読み出しスイッチ8によって、第1の光電変換素子としての光入力機能素子9が構成されている。なお、この光入力機能素子9の光センサ6には、図示しないセンサ補助容量が並列に接続されており、このセンサ補助容量も光入力機能素子9の一部を構成する。
【0015】
ここで、この光入力機能素子9のスイッチ素子4および光センサ6のそれぞれは、厚さ500Åの多結晶半導体としてのポリシリコン膜により形成されている。なお、このポリシリコンは、非晶質半導体としてのアモルファスシリコンを脱水素化した後に、エキシマレーザビームでレーザアニールすることにより形成される。また、光センサ6は、第1のガラス基板3上に平面的にPIN型のP+P−N−N+構造により形成されており、暗電流を抑制するために逆バイアスが印加される。
【0016】
また、この光センサ6のP+P−N−N+構造のそれぞれの上側には、絶縁性を有するTEOS(正珪酸四エチル:Si(OC2H5)4)膜としての図示しないゲート絶縁膜が積層されている。さらに、この光センサ6のP−領域上であるゲート絶縁膜上には、光信号を制御するために図示しないゲート電極が積層されている。このゲート電極は、モリブデン−タングステン(MoW)により構成されており、スイッチ素子4のトランジスタ特性を確保するために、5μm程度の幅寸法にされている。
【0017】
さらに、図1に示すように、第1のガラス基板3の表面上には、画素透明電極(Indium Tin Oxide:ITO)としての画素電極11がマトリクス状に配置されている。これら画素電極11は、各スイッチ素子4により制御されており、これらスイッチ素子4および光センサ6の同一平面上に設けられている。また、これら画素電極11は、光センサ6におけるスイッチ素子4が設けられた側の反対側に並列されて設けられている。したがって、この光センサ6の幅方向における一側にスイッチ素子4が設けられており、この光センサ6の幅方向における他側に画素電極11が設けられている。
【0018】
そして、この画素電極11を除く第1のガラス基板3上、すなわち、スイッチ素子4および光センサ6上には、絶縁性を有する保護膜12が積層されて成膜されている。よって、この保護膜12は、スイッチ素子4および光センサ6のそれぞれを覆っている。また、光センサ6上に位置する保護膜12上には、光遮蔽層としての遮光膜13が設けられている。この遮光膜13は、この遮光膜13に対向して配設されたバックライト31からの光Lが光センサ6へと直接入射するのを防ぐ。
【0019】
また、この遮光膜13に対向する側である液晶セル1の対向側には、矩形平板状の対向基板21が配置されている。この対向基板21は、アレイ基板2に対向して設けられている。さらに、この対向基板21は、透光性基板である対向側の第2のガラス基板22を備えている。この第2のガラス基板22は、厚さが0.7mmの略透明な矩形平板状の絶縁基板である。そして、遮光膜13に対向した側である第2のガラス基板22の一主面である表面上には、複数のカラーフィルタ23が設けられている。また、このカラーフィルタ23上には、透明電極膜としての対向電極24が積層されて設けられている。
【0020】
そして、対向基板21の対向電極24とアレイ基板2の画素電極11および遮光膜13との間には、液晶25が介挿されて封止されている。この液晶25は、アレイ基板2の第1のガラス基板3の表面側と対向基板21の第2のガラス基板22の表面側とを互いに平行に向かい合わせて対向させた状態で、これら第1のガラス基板3と第2のガラス基板22との間に保持されている。
【0021】
さらに、対向基板21の第2のガラス基板22の他主面である裏面側には、この第2のガラス基板22に沿って略矩形平板状のバックライト31が平行に設置されている。このバックライト31は、第2のガラス基板22における対向電極24が形成された側の反対側に配設されている。
【0022】
一方、アレイ基板2の第1のガラス基板3の他主面である裏面側には、第2の透光性基板としての第3のガラス基板41が取り付けられている。この第3のガラス基板41は、厚さが0.1mmの略透明な矩形平板状の絶縁基板である。また、この第3のガラス基板41は、アレイ基板2の第1のガラス基板3と同形に形成されている。さらに、この第3のガラス基板41は、この第3のガラス基板41の一主面である裏面をアレイ基板2の第1のガラス基板3の表面に対向させた状態で、この第1のガラス基板3の表面に接着剤42を介して接着されて貼り付けられて固定されている。
【0023】
そして、この第3のガラス基板41の他主面である表面には、集光体としての複数のマイクロレンズアレイ43がマトリクス状に取り付けられている。これらマイクロレンズアレイ43は、各光センサ6の幅寸法よりも若干大きな径寸法を有している。そして、これらマイクロレンズアレイ43は、樹脂により凸状である球面状、すなわち半凸レンズ状に成形されている。言い換えると、これらマイクロレンズアレイ43は、平坦な円形状の底面部44上に球面状の球面部45が設けられて構成されている。この球面部45は、この球面部45の外側から入射した光を、この球面部45の裏面側の中心軸上に集光させる。
【0024】
さらに、これらマイクロレンズアレイ43は、第3のガラス基板41の裏面をアレイ基板2の第1のガラス基板3の表面に重ね合わせて取り付けた際に、このアレイ基板2の各光センサ6の幅方向における中心の上方、すなわち真上に、各マイクロレンズアレイ43の球面部45の中心が位置するように設けられている。言い換えると、これらマイクロレンズアレイ43は、第1のガラス基板3と第3のガラス基板41との幅方向および長手方向を一致させて、これら第1のガラス基板3と第3のガラス基板41とを貼り合わせた際に、各光センサ6に相対する位置に設けられている。よって、これらマイクロレンズアレイ43は、アレイ基板2上の各画素電極11、すなわち各画素に対して1つずつ設置される。
【0025】
ここで、これらマイクロレンズアレイ43は、これらマイクロレンズアレイ43の球面部45へとアレイ基板2の裏面側から入射した光Lを、これらマイクロレンズアレイ43の球面部45により屈折させて、各光センサ6の中心へと効率良く集光させる。言い換えると、これらマイクロレンズアレイ43は、バックライト31から照射されて画素電極11を透過して被写体Sにて反射された光Lを、これらマイクロレンズアレイ43の球面部45により屈折させて、各光センサ6の中心へと効率的に集光させる。
【0026】
次に、上記一実施の形態の液晶セルの製造方法を説明する。
【0027】
まず、アレイ基板2の第1のガラス基板3および対向基板21の第2のガラス基板22のそれぞれの厚さが0.7mmの液晶セル1を形成した後、この液晶セル1の第1のガラス基板3の裏面を機械研磨により、この第1のガラス基板3の厚さが0.2mmになるまで薄くする。
【0028】
ここで、この第1のガラス基板3の厚さを0.2mmと比較的厚くしたのは、この第1のガラス基板3自体の強度を考慮したためである。
【0029】
次いで、図3に示すように、厚さが0.7mmの第3のガラス基板41の表面に、感光性樹脂を塗布して厚さ3μmの感光性樹脂膜51を形成する。
【0030】
この後、この感光性樹脂膜51が形成された第3のガラス基板41の表面を露光してから現像して、図4に示すように、液晶セル1の光センサ6の縦方向および横方向のピッチに等しいピッチの円筒状の複数の樹脂アレイ52を第3のガラス基板41の表面に作成する。
【0031】
さらに、この第3のガラス基板41の表面に形成された複数の樹脂アレイ52を加熱して溶融化させて、図5に示すように、これら樹脂アレイ52のそれぞれを半凸レンズ状に成形してマイクロレンズアレイ43とする。
【0032】
このとき、これらマイクロレンズアレイ43のそれぞれを、各光センサ6の大きさよりも若干大きくする。
【0033】
次いで、図6に示すように、これら複数のマイクロレンズアレイ43が形成された側である第3のガラス基板41の表面にレジスト53を接着剤として第4のガラス基板54を重ね合わせて貼り付ける。ここで、この第4のガラス基板54は、厚さが0.7mmの略透明な矩形平板状の絶縁基板である第3の透光性基板であり、第3のガラス基板41と同形である。
【0034】
この状態で、図7に示すように、第3のガラス基板41の裏面を機械研磨により、この第3のガラス基板41の厚さが0.1mmになるまで薄くする。
【0035】
この後、この第3のガラス基板41の裏面を第1のガラス基板3の裏面に向かい合わせて位置させる。同時に、この第3のガラス基板41の表面に形成された各マイクロレンズアレイ43とアレイ基板2の光センサ6とを位置合わせする。
【0036】
この状態で、図8に示すように、アレイ基板2の第1のガラス基板3の裏面に第3のガラス基板41の裏面を透明な接着剤42を介して重ね合わせて貼り付ける。この接着剤42は、第1のガラス基板3および第3のガラス基板41それぞれの光の屈折率に略等しい屈折率を有している。
【0037】
この後、図示しない有機溶剤により第4のガラス基板54と第3のガラス基板41との間のレジスト53を溶かして、図1に示すように、第3のガラス基板41の表面から第4のガラス基板54を取り外す。
【0038】
次に、上記一実施の形態の液晶セルの光入力動作を図9を参照して説明する。
【0039】
まず、バックライト31から照射された光Lが画素電極11を通過した後、アレイ基板2側の被写体Sへと照射されて反射される。
【0040】
そして、この被写体Sにて反射された光Lがマイクロレンズアレイへ43と照射されると、図9に示すように、これらマイクロレンズアレイ43の球面部45による光の回析によって、この球面部45へと入射する光Lをマイクロレンズアレイ43の中心側に向けて屈折させる。
【0041】
さらに、このマイクロレンズアレイ43の球面部45にて屈折された光Lは、このマイクロレンズアレイ43と第3のガラス基板41との光の屈折率の相違によって、マイクロレンズアレイ43の径方向側に向けて屈折されて、これらマイクロレンズアレイ43へと照射された光を対応する光センサ6へと効率的に集光させて照射させる。
【0042】
ここで、これらマイクロレンズアレイ43がアレイ基板2の裏面に設けられていない場合には、図9に示すように、これらマイクロレンズアレイ43へと照射された光L1がより大きくマイクロレンズアレイ43の径方向側に向けて屈折される。
【0043】
このため、これらマイクロレンズアレイ43へと照射された光L1が、これらマイクロレンズアレイ43に対応した光センサ6とは異なる隣接した別個の光センサ6へと照射されてしまい、これら光センサ6による解像度を低下させてしまう。
【0044】
さらに、この光センサ6へと照射された光Lを、この光センサ6にて検知し、ゲート電極にバイアスを掛けることによって、この光センサ6のP+領域とP−領域との界面で発生した信号電荷をドレインとしてのN+領域へと掃き出す。
【0045】
さらに、この光センサ6のN+領域へと掃き出された信号電荷は、センサ補助容量7に蓄積される。ここで、この信号電荷の掃き出しは、入射光量に応じて繰り返される。さらに、センサ補助容量7に蓄積された信号電荷は、読み出しスイッチ8を介して読み出される。
【0046】
この結果、この読み出しスイッチ8にて読み出した信号電荷と同じ画素の画像が液晶セル1に表示される。
【0047】
上述したように、上記一実施の形態によれば、光入力機能を有する液晶セル1として要求される機能の1つである解像度特性は、実験の結果、この液晶セル1の解像度を決める要因として、この液晶セル1の光センサ6の配置ピッチ、すなわち画素ピッチとアレイ基板2の第1のガラス基板3の厚さが関係していることが判った。
【0048】
ここで、裏面に第3のガラス基板41およびマイクロレンズアレイ43が取り付けられていない液晶セル1を参照して、アレイ基板2の第1のガラス基板3の厚さが解像度特性に影響する原因を図10を参照して説明する。すなわち、この第1のガラス基板3が0.7mmである場合には、バックライト31から照射されて被写体Sにて反射された光L2は第1のガラス基板3により拡散する。このとき、この第1のガラス基板3によって拡散した光L2は、この第1のガラス基板3が厚い場合には、対応する光センサ6のみならず、この光センサ6に隣接する画素の光センサ6にも入射してしまう。これが解像度を落とす原因となっており、これら光センサ6によって取得される画像がぼけてしまう。
【0049】
したがって、この第1のガラス基板3の厚さを機械研磨などによって、例えば0.1mmまで薄くすると、図11に示すように、対応した光センサ6の上方へと入射した光L3が、この光センサ6に隣接する画素の光センサ6へと入射する割合が減少するから、これら光センサ6による画像のぼけが抑えられて、解像度が向上する。
【0050】
次いで、光センサ6の横方向の解像度特性について説明する。すなわち、これら光センサ6による横方向の解像度とは、何μm幅の線がくっきりと読み取れるかを指標としたものである。各光センサ6の横方向のピッチを80μmとしたので、これら光センサ6による限界解像度は理想的には80μmである。ところが、図12に示すように、第1のガラス基板3の厚さが薄くなるとほど、これら光センサ6による解像度特性が直線的に向上する。
【0051】
そして、これら光センサ6により得られる最大の解像度は、第1のガラス基板3の厚さが0.1mmのときに150μmであった。よって、現状の光センサ6による解像度では、限界解像度80μmの2倍程度であって満足できない。このため、これら光センサ6による解像度を少なくとも100μm以下にするために、第1のガラス基板3の厚さをより薄くすれば解像度が上がると考えられる。ところが、この第1のガラス基板3の強度と光センサ6の解像度とは反比例の関係にある。したがって、これら光センサ6による解像度を、例えば100μmにする場合には、理論的に第1のガラス基板3の厚さを0.03mmにしなければならず、液晶セル1の強度的の観点からは非現実的である。
【0052】
すなわち、液晶セル1の強度的観点からは、第1のガラス基板3の厚さを0.1mm以下にするのは事実上不可能である。また、この第1のガラス基板3の厚さを0.1mmにするのは実験的に可能であるが、歩留まり、信頼性および機械強度などの観点からの量産性を考慮すると、この第1のガラス基板3の厚さが0.1mmの場合であっても、この第1のガラス基板3の強度としては安心できない。
【0053】
そこで、上記一実施の形態に示すように、表面に複数のマイクロレンズアレイ43が設けられた第3のガラス基板41をアレイ基板2の第1のガラス基板3の裏面に貼り付けた。この結果、この第3のガラス基板41上の各マイクロレンズアレイ43によって各光センサ6へと入射する光Lが集光される。よって、第1のガラス基板3内での光Lの拡散を防止できるから、光センサ6による解像度を向上できる。
【0054】
同時に、第1のガラス基板3を機械研磨などにより薄くした場合であっても、この第1のガラス基板3に第3のガラス基板41を貼り合わせることにより、この第1のガラス基板3の強度が第3のガラス基板41によって補強されて、アレイ基板2の実質的なガラス厚が厚くなるから、このアレイ基板2を強度的にも向上できる。
【0055】
より具体的には、第1のガラス基板3および第3のガラス基板41を薄くして、この第1のガラス基板3の厚さを0.1μmにするとともに、第3のガラス基板41の厚さを0.3μmにした。この結果、これら第1のガラス基板3と第3のガラス基板41とを貼り合わせた際の合計の厚さが0.3μmとなるから、この第3のガラス基板41を第1のガラス基板3に貼り付けない場合に比べ、アレイ基板2の機械強度が向上する。
【0056】
ところが、第3のガラス基板41の表面にマイクロレンズアレイ43を設けない場合には、アレイ基板2の光センサ6の解像度が実質的に300μmまで下がってしまう。そこで、第3のガラス基板41の表面に複数のマイクロレンズアレイ43を設け、これらマイクロレンズアレイ43の球面部45の形状や曲率を所定の値に調整することにより、アレイ基板2の光センサ6の横方向のピッチに相当する80μmの限界解像度を得ることができる。この結果、アレイ基板2の強度を確保しつつ、このアレイ基板2の光センサ6の入力解像度を限界値まで向上できる。
【0057】
さらに、このアレイ基板2の第1のガラス基板3の裏面に第3のガラス基板41の裏面を貼り合わせた際に、この第3のガラス基板41上の各マイクロレンズアレイ43のそれぞれがアレイ基板2の各光センサ6の真上に位置するように、これらマイクロレンズアレイ43を第3のガラス基板41上に予め形成した。この結果、これらマイクロレンズアレイ43が形成された第3のガラス基板41を第1のガラス基板3に貼り合わせるだけで、これら各マイクロレンズアレイ43をアレイ基板2の各光センサ6の真上に位置合わせされて取り付けられる。したがって、アレイ基板2の第1のガラス基板3の裏面に直接マイクロレンズアレイ43を設ける場合に比べると、これらマイクロレンズアレイ43をアレイ基板2の第1のガラス基板3の裏面側の所定位置に設ける工程が容易になるから、液晶セル1の製造性を向上できる。
【0058】
また、複数のマイクロレンズアレイ43を設けた第3のガラス基板41の表面にレジスト53を接着剤として第4のガラス基板54を貼り付けてから、この第3のガラス基板41の裏面を機械研磨して、この第3のガラス基板41の厚さを0.2μmに薄くした。この結果、この第3のガラス基板41の裏面を機械研磨により薄くする際における、この第3のガラス基板41の破損や損傷などを防止できる。
【0059】
さらに、第4のガラス基板54が第3のガラス基板41の表面に取り付けられた状態で、この第3のガラス基板41の裏面を第1のガラス基板3の裏面に接着剤42にて貼り合わせた後に、この第3のガラス基板41から第4のガラス基板54を取り外すこととした。この結果、第3のガラス基板41が薄い場合であっても、この第3のガラス基板41を破損などさせることなく、この第3のガラス基板41を第1のガラス基板3の裏面に容易に貼り付けることができる。したがって、この第3のガラス基板41を第1のガラス基板3に貼り付ける工程を容易にできるから、液晶セル1の製造性をより向上できる。
【0060】
なお、上記一実施の形態では、アレイ基板2の第1のガラス基板3の表面に直接マイクロレンズアレイ43を設けることも考えられるが、これらマイクロレンズアレイ43を熱処理する際の液晶25に対する影響や、これらマイクロレンズアレイ43を作成する際のダストの付着などがあるため、容易ではない。
【0061】
また、第3のガラス基板41の表面にマイクロレンズアレイ43を設けて、この第3のガラス基板41をアレイ基板2の第1のガラス基板3に貼り付けたが、例えばこれらマイクロレンズアレイ43を図示しない偏光板内に組み込んだりしても、上記一実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【0062】
さらに、第1のガラス基板3および第3のガラス基板41のそれぞれを機械研磨にて薄くしたが、これら第1のガラス基板3および第3のガラス基板41のそれぞれを化学研磨にて薄くしてもよい。
【0063】
なお、マイクロレンズアレイ43を備えたアレイ基板2の外側に図示しない保護カバーを取り付ける場合には、この保護カバーの表側近傍に被写体Sを置き、マイクロレンズアレイ43のレンズの焦点を保護カバーの表面近傍に設けることが好ましい。
【0064】
【発明の効果】
本発明によれば、第1の透光性基板の一主面に設けた光電変換素子に対応させて集光体を第2の透光性基板の他主面に設けたため、これら集光体の第1の透光性基板への取り付けを容易にできるとともに、これら集光体が設けられた第2の透光性基板によりアレイ基板の強度を確保できるから、このアレイ基板の製造を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の一実施の形態を示す説明断面図である。
【図2】同上液晶表示装置の一部を示す説明上面図である。
【図3】同上液晶表示装置の第2の透光性基板上に感光性樹脂を塗布した状態を示す説明断面図である。
【図4】同上液晶表示装置の第2の透光性基板上の感光性樹脂を露光して現像した状態を示す説明断面図である。
【図5】同上液晶表示装置の第2の透光性基板上に集光体を形成した状態を示す説明断面図である。
【図6】同上第2の透光性基板上に第3の透光性基板を取り付けた状態を示す説明断面図である。
【図7】同上液晶表示装置の第2の透光性基板を薄くした状態を示す説明断面図である。
【図8】同上液晶表示装置の第2の透光性基板を第1の透光性基板上に取り付けた状態を示す説明断面図である。
【図9】同上液晶表示装置の集光体の光入力動作を示す説明図である。
【図10】同上液晶表示装置のアレイ側の透光性基板の厚さが0.7mmの場合の光入力動作を示す説明図である。
【図11】同上液晶表示装置のアレイ側の透光性基板の厚さが0.1mmの場合の光入力動作を示す説明図である。
【図12】同上液晶表示装置のアレイ側の透光性基板の厚さに対する光センサの解像度を示す2次グラフである。
【符号の説明】
1 液晶表示装置としての液晶セル
2 アレイ基板
3 第1の透光性基板としての第1のガラス基板
4 スイッチ素子
6 光電変換素子としての光センサ
11 画素電極
21 対向基板
25 液晶
41 第2の透光性基板としての第3のガラス基板
43 集光体としてのマイクロレンズアレイ
54 第3の透光性基板としての第4のガラス基板
Claims (6)
- 第1の透光性基板の一主面に設けられたスイッチ素子および光電変換素子、前記第1の透光性基板の一主面にマトリクス状に設けられ前記スイッチ素子により制御される画素電極、前記第1の透光性基板の他主面に一主面を対向させて取り付けられた第2の透光性基板、およびこの第2の透光性基板の他主面に前記光電変換素子に対応させて設けられこの光電変換素子へと光を集光させる集光体を備えたアレイ基板と、
このアレイ基板に対向して設けられた対向基板と、
この対向基板および前記アレイ基板の間に介挿された液晶と
を具備したことを特徴とした液晶表示装置。 - 集光体は、樹脂にて成形されている
ことを特徴とした請求項1記載の液晶表示装置。 - 第1の透光性基板の一主面に設けられたスイッチ素子および光電変換素子、前記第1の透光性基板の一主面にマトリクス状に設けられ前記スイッチ素子により制御される画素電極、前記第1の透光性基板の他主面に一主面を対向させて取り付けられた第2の透光性基板、およびこの第2の透光性基板の他主面に前記光電変換素子に対応させて設けられこの光電変換素子へと光を集光させる集光体を備えたアレイ基板と、このアレイ基板に対向して設けられた対向基板と、この対向基板および前記アレイ基板の間に介挿された液晶とを具備した液晶表示装置の製造方法であって、
前記集光体を前記第2の透光性基板の他主面に設け、
この第2の透光性基板を薄くし、
この第2の透光性基板を前記第1の透光性基板に取り付ける
ことを特徴とした液晶表示装置の製造方法。 - 集光体が設けられた第2の透光性基板の他主面に第3の透光性基板を取り付け、
前記第2の透光性基板を薄くし、
この第2の透光性基板の一主面を第1の透光性基板の他主面に取り付け、
前記第2の透光性基板から前記第3の透光性基板を取り外す
ことを特徴とした請求項3記載の液晶表示装置の製造方法。 - 集光体は、樹脂にて成形されている
ことを特徴とした請求項3または4記載の液晶表示装置の製造方法。 - 第1の透光性基板および第2の透光性基板のそれぞれを薄くし、
これら第1の透光性基板と第2の透光性基板とを取り付ける
ことを特徴とした請求項3ないし5いずれか記載の液晶表示装置の製造方法。
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- 2003-06-16 JP JP2003171301A patent/JP2005010228A/ja active Pending
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