JP2006171284A - 表示パネルの製造方法および表示パネルの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 それぞれの画素に対応するように遮光部が形成された表示パネルの製造方法において、レンズ特性の優れたマイクロレンズを備える表示パネルの製造方法を提供する。
【解決手段】 表示パネルの製造方法は、ＴＦＴ基板２の表面に形成されたマイクロレンズと、開口部５Ｂの内側に対応するように形成された遮光部１１とを備える表示パネルの製造方法であって、ＴＦＴ基板２のバックライトが配置される側の表面に感光性樹脂８を配置する工程と、開口部５Ｂを通して光を照射して、感光性樹脂８の一部を硬化させて硬化部１５ａを形成する露光工程とを含む。露光工程は、光の入射角度を変化させながら露光を行なって、一の方向における光の入射角度の変更速度を変化させる工程を含む。
【選択図】 図７

Description

本発明は、表示パネルの製造方法および表示パネルの製造装置に関する。

液晶表示装置、プラズマ表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置、または電界放出表示装置などの表示装置は、平面的に形成することが可能であり、薄型化が可能である。これらの表示装置は、テレビジョン受像機などの主流になりつつある。これらの表示装置のうち、液晶表示装置は、軽量性、消費電力の低さなどの観点から他の薄型の表示装置よりも普及が進んでいる。液晶表示パネルは、テレビジョン受像機のみではなく、パーソナルコンピュータ、携帯電話、または個人用携帯情報端末（Personal Digital Assistance：ＰＤＡ）などにも用いられ、さらなる需要の拡大が期待できる表示パネルである。

液晶表示パネルには一層の性能向上が要求されている。たとえば、テレビジョン受像機においては表示画面の大型化が進み、大画面において高品位な画質を達成するために、表示画面の輝度を向上させることや、視野角をさらに広げることが切望されている。

表示品位を向上させるため、表面にマイクロレンズアレイが配置され、輝度の向上および視野角の向上が図られた液晶表示パネルが提案されている。ここで、マイクロレンズアレイを備える液晶表示パネルについて、携帯電話、ＰＤＡなどのモバイル用途の製品を例に取り挙げて説明する。これらのモバイル製品においては、バックライトを備え、バックライトの光を利用して表示を行なう透過型液晶表示パネルと、外光を利用して表示を行なう反射型液晶表示パネルの両方の機能を有する半透過型液晶表示パネルが好適に採用されている。

半透過型液晶表示パネルは、光を反射するための反射板に微小な開口部が形成され、反射板によって外光を反射する一方で、開口部を通じてバックライトの光を透過させることができるように形成されている。バックライトの光による透過表示を明るくしようとすると、反射板の開口部を大きくする必要がある。しかし、反射板の開口部を大きくすると、反射板の反射面の面積が小さくなるため、反射表示を行なったときに表示画面が暗くなるという問題が生じる。すなわち、正面輝度が低下する。

この問題を解消するために、たとえば、反射板の開口部に対応する位置に、マイクロレンズを形成して、実効的な開口率を高め、開口部を大きくすることなく、透過表示を明るくする方法が提案されている。開口部に対応するようにマイクロレンズを形成することにより、透過表示の明るさおよび反射表示の明るさの両方を向上させることができる（たとえば、特開２００２−６２８１８号公報参照）。

マイクロレンズの製造方法としては、ガラス基板の表面にフォトレジスト層を形成して、反射板の開口部を通した光でフォトレジスト層のパターニングを行なう。パターニングが行なわれたレジスト層を加熱して熱だれを起こさせ、マイクロレンズの形状に対応する形状に形成した後に、ガラス基板をドライエッチングすることにより、レジスト層の形状に対応させてマイクロレンズアレイ基板を得る方法がある。

特開２００２−６２８１８号公報においては、予め、画素パターンに対応したマイクロレンズ原盤（スタンパ）を製造しておき、マイクロレンズ原盤を紫外線硬化樹脂が配置された透明絶縁基板に押付けて高屈折率樹脂を展開する。次に、マイクロレンズ原盤を離型し、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、半円球状のマイクロレンズを形成する製造方法が開示されている。

また、特開２００２−６２８１８号公報においては、ＴＦＴ基板および対向基板を接合した後に、対向基板の接合面とは反対の表面に感光性材料を含む集光層を形成し、ＴＦＴ基板の側から光を照射することにより、遮光層の開口部に対向する集光層の部分を感光させ、集光層の感光していない部分を除去することにより、マイクロレンズを形成するマイクロレンズの製造方法が開示されている。

一方で、マイクロレンズを用いずに液晶表示パネルの視野角の向上を図るため、電圧印加時の液晶分子の配向状態が複数の領域でそれぞれ異なる液晶表示パネルが提案されている（たとえば、特開２００４−９３８４６号公報）。この液晶表示パネルにおいては、配向の向きが互いに異なる境界の領域において、遮光部が形成されている。遮光部が形成されていることにより、斜めの方向から液晶表示パネルを見たときに生じる漏れ光を遮断でき、表示品位を向上させることができると開示されている。
特開２００２−６２８１８号公報 特開２００４−９３８４６号公報

上記の特開２００２−６２８１８号公報に記載の技術においては、予めマイクロレンズ原盤を製造しておく必要があり、レンズの形状の自由度が小さく、大きなレンズ効果が得られないという問題がある。さらに、マイクロレンズをＴＦＴ基板の表面に形成した後にＴＦＴ基板と対向基板とを貼り合せるため、アライメントのずれが生じて、輝度が低下するという問題がある。また、マイクロレンズによるレンズ効果を十分に発揮するためには、マイクロレンズを表面に配置するための基板は薄いものが好ましい。しかし、撓みなどのハンドリングなどの制限が生じるため、基板を厚くしなければならず、レンズ効果が低下するという問題があった。

特開２００２−６２８１８号公報に開示されている製造方法においては、集光層を感光する光として紫外線を用いている。カラーフィルタは、紫外線を吸収するため、カラーフィルタを介して紫外線を感光性材料に照射することができない。このため、カラーフィルタが配置されている液晶表示パネルには、上記の公報の方法を適用できないという問題がある。

特開２００４−９３８４６号公報に開示された液晶表示パネルのように、遮光部を有する液晶表示パネルにおいては、通常の半透過型の液晶表示パネルよりも、さらに開口率が低下する。このため、正面輝度が低下する。バックライトの構造を変えることにより、正面輝度の低下を回避することが検討可能であるが、広い視野角を維持したまま、正面の輝度を上げることは、相当の困難を伴うという問題がある。したがって、マイクロレンズアレイをバックライトが配置されている側の基板に配置して実効的な開口率を高め、正面輝度および視野角の両方を両立させることが有効である。

マイクロレンズの形成においては、上記の特開２００２−６２８１８号公報に開示されているように、開口部から光を透過して感光性材料を硬化させ、マイクロレンズアレイを形成することが有効である。この製造方法は、低コストでマイクロレンズが形成できるとともに、開口部に対して自己整合的にマイクロレンズが配置されるので、マイクロレンズが精度よく配置されるという特徴を有する。したがって、マイクロレンズの集光機能が十分に発揮され、高輝度の表示が可能な液晶表示パネルを製造することができる。また、マイクロレンズによって集光された光は、反射板の開口部を通過した後に、その集光角のままで発散するため、視野角を広げる効果が得られる。

しかしながら、上記の特開２００２−６２８１８号公報に開示された製造方法を、遮光部を有する液晶表示パネルに適用すると、マイクロレンズアレイを形成する際に遮光部の部分において、感光性樹脂を硬化させる光の一部が遮断され、開口部を通過した光の波面が均一でなくなる。このため、形成されたマイクロレンズのレンズ面に段差が生じて、レンズ特性が悪化する。この結果、良好な輝度および良好な視野角を得ることができないという問題があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、それぞれの画素に対応するように遮光部が形成された表示パネルの製造方法において、レンズ特性の優れたマイクロレンズを備える表示パネルの製造方法および表示パネルの製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づく表示パネルの製造方法は、バックライトが配置される側の基板の表面に形成されたマイクロレンズと、画素を形成するための開口部の内側に対応するように形成された遮光部とを備える表示パネルの製造方法であって、上記基板の上記バックライトが配置される側の表面に感光性材料を配置する工程と、上記バックライトが配置される側と反対側から上記開口部を通して光を照射して、上記感光性材料の一部を硬化させる露光工程とを含む。上記露光工程は、上記光の入射角度を変化させながら露光を行なって、一の方向の断面が山形になるように上記感光性材料を硬化させる工程を含み、上記露光工程は、上記一の方向における上記入射角度の変更速度および上記光の強度のうち、少なくとも一方を変化させる工程を含む。この方法を採用することにより、レンズ特性の優れた上記マイクロレンズを備える表示パネルの製造方法を提供することができる。

上記発明において好ましくは、上記露光工程は、不連続的に露光を変化させる工程を含む。この方法を採用することにより、上記感光性樹脂の露光を不連続点で変化させるのみでよく、上記感光性樹脂への露光の制御が容易になる。

上記発明において好ましくは、上記露光工程は、上記山形の山麓部を含む部分における上記変更速度より、上記山形の山頂部を含む部分における上記変更速度が遅くなるように行なう。または、上記露光工程は、上記山形の山麓部を含む部分における上記光の強度により、上記山形の山頂部を含む部分における上記光の強度が強くなるように行なう。これらの方法のうちいずれかの方法を採用することにより、段差の発生を抑制して断面形状の優れた上記マイクロレンズを形成することができる。

上記発明において好ましくは、上記露光工程は、露光の変化が不連続的になる不連続点−θ_1aおよび不連続点＋θ_1bを有するように行ない、２つの上記不連続点が、それぞれ以下の２式により規定される範囲内になるように行なう。

−tan^-1｛（（Ｐ_X−Ｗ_X）/２）/（Ｔ/ｎ）｝≦−θ_1a≦−tan^-1｛（（Ｐ_X−Ｗ_X）/２−（Ｗ_X−Ｗ_A）/２）/（Ｔ/ｎ）｝・・・（１）
tan^-1｛（（Ｐ_X−Ｗ_X）/２−（Ｗ_X−ＷＡ）/２）/（Ｔ/ｎ）｝≦＋θ_1b≦tan^-1｛（（Ｐ_X−Ｗ_X）/２）/（Ｔ/ｎ）｝・・・（２）
上記の式において、Ｐ_Xは上記一の方向の上記開口部のピッチ、Ｗ_xは上記一の方向の上記開口部の幅、Ｗ_Aは上記一の方向の上記遮光部の幅、Ｔは上記マイクロレンズが配置される上記基板の厚さ、ｎは上記基板の屈折率、＋θ_1aおよび−θ_1bは上記一の方向において上記基板の主表面に垂直な方向に対する上記光の入射角度であり、一方の側をプラス、他方の側をマイナスとした角度である。この方法を採用することにより、上記マイクロレンズに生ずる段差をより効果的に抑制することができる。

上記発明において好ましくは、上記表示パネルとして、上記遮光部が上記開口部の略中央に対応する位置に配置され、上記遮光部が島状に形成されたものを用いる。この方法を採用することにより、上記の発明の効果が顕著になる。

上記目的を達成するため、本発明に基づく表示パネルの製造装置は、バックライトが配置される側の基板の表面に形成されたマイクロレンズと、画素を形成するための開口部の内側に対応するように形成された遮光部とを備える表示パネルの製造装置であって、感光性材料の露光を行なうための露光手段を備える。上記露光手段は、光の入射角度を変更できるように形成され、上記露光手段は、上記露光の入射角度の変更速度を変化させる手段、および上記光の強度を変化させる手段のうち少なくとも一方を含む。この構成を採用することにより、レンズ特性の優れた上記マイクロレンズを備える表示パネルの製造装置を提供することができる。

本発明によれば、レンズ特性の優れたマイクロレンズを備える表示パネルの製造方法および表示パネルの製造装置を提供することができる。

図１から図３０を参照して、本発明に基づく実施の形態における表示パネルの製造方法および表示パネルの製造装置について説明する。本実施の形態においては、表示パネルのうち、液晶表示パネルについて説明する。

図１から図４は、本実施の形態における製造方法によって製造される第１の液晶表示パネルの説明図である。

図１は、本実施の形態における第１の液晶表示パネルの概略断面図である。本実施の形態における液晶表示パネルは、カラー液晶表示パネルである。本実施の形態の液晶表示パネルは、視野角の向上のために液晶分子の配向状態が異なる領域が複数形成され、配向状態の異なる領域の境界に対応する位置に遮光部が形成されている。

液晶表示パネル１は、ＴＦＴが表面に形成されたＴＦＴ基板２と、対向基板４とを備える。ＴＦＴ基板２と対向基板４とは、主表面が互いに対向するように、図示しないシール材によって貼り合せられている。ＴＦＴ基板２、対向基板４およびシール材によって囲まれる部分には、液晶が封入されている。液晶層９は、数μｍ程度の厚さを有する。

ＴＦＴ基板２の表面には、図示しないＴＦＴが形成されている。また、ＴＦＴ基板２には、遮光層１０が形成され、遮光層１０の一部に遮光部１１が形成されている。ＴＦＴ基板２には、赤色、青色、緑色のそれぞれの絵素に対応するように、画素電極が形成されている。また、画素電極は、それぞれの画素電極に対応するように形成されたＴＦＴに接続されている。また、ＴＦＴ基板２には、ＴＦＴを駆動するためのゲートバスラインやソースバスラインなどの電気回路が形成されている（図示せず）。

対向基板４の表面には、カラーフィルタ７が配置されている。カラーフィルタ７には、開口部５Ｂが形成されている。開口部５Ｂには青色のフィルタが配置されている。

この液晶表示パネルにおいては、矢印５０に示すように、ＴＦＴ基板２の側からバックライトが照射される。ＴＦＴ基板２の主表面のうち、外側の主表面（バックライトが配置される側の主表面）には、マイクロレンズ３が形成されている。マイクロレンズ３は、断面形状が山形になるように形成されている。または、マイクロレンズ３は、レンズ面が曲面になるように形成されている。また、複数のマイクロレンズ３が配列され、マイクロレンズアレイが形成されている。

図２に、液晶表示パネルの斜視図を示す。図２はマイクロレンズが形成されている側から見たときの斜視図である。カラーフィルタ７は、赤色のフィルタが配置されている開口部５Ｒ、緑色のカラーフィルタが配置されている開口部５Ｇ、青色のカラーフィルタが配置されている開口部５Ｂを含む。それぞれの開口部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂが絵素になる。

それぞれの開口部は、赤色、緑色、および青色の順に繰返し並ぶように形成されている。すなわち、１つの列に対して、３つの絵素が順に直線状に並ぶように配置されている。図２においては、Ｘ方向に同じ色を有する絵素が配置され、Ｙ方向に３つの絵素が順に配列するように形成されている。

マイクロレンズ３は、開口部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの並ぶ方向に延びるように形成されている。すなわち、図２においてＹ方向に長手方向を有するように形成されている。マイクロレンズ３は、複数形成されている。それぞれのマイクロレンズ３は、長手方向が互いにほぼ平行になるように配置されている。

図２を参照して、本実施の形態における液晶表示パネルは、マイクロレンズが円柱を長手方向に一の面で切断した形状を有する。本発明においては、このマイクロレンズアレイの形状をシリンドリカルレンズアレイの形状という。本発明においては、断面形状が山形になる方向をレンズ方向といい、高さが一定な方向をレンズ稜線方向という。図２においては、Ｘ方向がレンズ方向であり、Ｙ方向がレンズ稜線方向である。

図３および図４に、１つの画素の説明図を示す。図３は、１つの画素の概略平面図である。図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に関する矢視断面図である。１つの画素は、１つの開口部５Ｒ、１つの開口部５Ｇおよび１つの開口部５Ｂによって形成されている。本実施の形態においては、それぞれの開口部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂは、平面形状が長方形になるように形成されている。それぞれの開口部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの内側に対応する位置に遮光部１１が配置されている。本実施の形態においては、遮光部１１は平面形状が円になるように形成されている。遮光部１１は、それぞれの開口部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの平面形状である長方形の重心位置に対応するように配置されている。遮光部１１は、液晶分子の配向の方向が互いに異なる境界の真上に配置されるように形成されている。

カラーフィルタ７のそれぞれの開口部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂにカラーフィルタが配置され、それぞれの絵素が形成されている。それぞれの開口部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ同士の間には、ブラックマトリクス部６が形成されている。または、ブラックマトリクス部に開口部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂが形成されている。それぞれの開口部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂは、ブラックマトリクス部６に囲まれている。ブラックマトリクス部６は、光を遮断するように形成されている。

図５から図１２に、本実施の形態におけるマイクロレンズの製造方法の工程図を示す。それぞれの図においては、記載の簡略化のために液晶層が省略されている。バックライトは、ＴＦＴ基板の側から照射される構成を有する。ＴＦＴ基板の主表面のうち、バックライトが配置される側の主表面にマイクロレンズアレイを形成する。図５から図８は、レンズ方向に平行な面で切断したときの概略断面図であり、図９から図１２は、レンズ稜線方向に平行な面で切断したときの概略断面図である。

図５および図９に示すように、遮光層１０が形成されたＴＦＴ基板２と、カラーフィルタ７が形成された対向基板４とを液晶層を介して貼り合せる。遮光部１１は、カラーフィルタ７の開口部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂのほぼ中央に対応する位置に配置され、島状に形成されているものが用いられている。

図６および図１０に示すように、はじめに、ＴＦＴ基板２の外側の主表面に、感光性材料としての感光性樹脂８を配置する。ここで、感光性樹脂８は、４００ｎｍ以上の波長の光に感度を有するものが好ましい。感光性樹脂８の露光を行なうための光は、対向基板４の側から開口部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを通して行なうため、開口部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂに配置されたカラーフィルタによっては４００ｎｍ以下の光は遮断されうる。このため、感光性樹脂８は、４００ｎｍ以上の波長に感度を有するものが好ましい。たとえば、一般的な感光性材料は、３６５〜４０５ｎｍ付近に感度を有する。本実施の形態における感光性樹脂８は、４０５ｎｍ付近に感度を有するものが好ましい。

一方で、硬化した感光性樹脂８が、赤色、緑色、または青色の光を吸収すると、液晶表示パネルの輝度が低下するため、可視光の領域である４２０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯の光を吸収しないものが好ましい。すなわち、可視光の波長帯において感度を有さないものが好ましい。本実施の形態においては、感光性樹脂８として、ネガ型のドライフィルムレジストを用いている。

次に、図７および図１１に示すように露光工程を行なう。本実施の形態においては、対向基板４が配置されている側から４０５ｎｍ付近の波長を有する平行光を矢印４１および矢印４２に示す向きに照射する。平行光は、カラーフィルタ７においてブラックマトリクス部６の領域では遮断される。

ここで、本実施の形態においては、露光に用いられる４０５ｎｍ付近の波長を含む光は、カラーフィルタ７の開口部５Ｂ，５Ｒを透過する。一方、開口部５Ｇにおいては、４０５ｎｍ付近の光がカラーフィルタに吸収されて硬化にほとんど関与しない。したがって、本実施の形態においては、開口部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂに入射する光のうち、主に開口部５Ｒ，５Ｂを透過した光によって感光性樹脂を硬化させ、マイクロレンズを形成する。

図７に示すように、レンズ方向において、ＴＦＴ基板２の主表面に垂直な方向に対する光の入射角度を変更することにより、感光性樹脂８の一部を硬化させ硬化部１５ａを形成する。矢印４１に示す光の入射角度を変更することにより、感光性樹脂８の一部を硬化して硬化部１５ａを形成する。硬化部１５ａは、シリンドリカルレンズアレイの形状を有する。未硬化部１５ｂは、感光性樹脂８の硬化しなかった部分である。

また、図１１を参照して、レンズ稜線方向においても、主に開口部５Ｂを通じて、感光性樹脂８の露光を行なう。感光性樹脂８のうち、光が照射されることにより硬化した硬化部１５ａが形成される。レンズ稜線方向において光の入射角度が変更されることにより、断面形状の高さがほぼ一様なマイクロレンズアレイを形成する。図１１においては、矢印４２に示す角度を変更することにより、硬化部１５ａをシリンドリカルレンズの形状に硬化する。感光性樹脂８には、マイクロレンズの外側の領域に未硬化部１５ｂが形成される。

図８および図１２に示すように、現像処理を行なうことにより感光性樹脂８のうち未硬化部１５ｂを除去することによりマイクロレンズ３を形成する。

次に、感光性材料の一部を硬化する露光工程について詳しく説明する。感光性樹脂の露光は、開口部を通して行なわれる。

図１３は、レンズ方向に平行な面で切断したときの拡大概略断面図である。この方向の断面においては、断面形状が山形になるようにマイクロレンズアレイが形成される。すなわち、硬化部１５ａのレンズ方向における断面形状が山形になるように露光を行なう。

露光工程においては、矢印４３ａに示す入射角度−θ₁から、矢印４３ｂに示す入射角度＋θ₁まで、入射角度を変更しながら連続的に露光を行なっている。本発明においては、光の入射角度は、基板の主表面に垂直な方向に対する角度であり、図１３においては、向かって左側に傾斜する角度がマイナスの角度、向かって右側に傾斜する角度がプラスの角度として表記している。このように、入射角度−θ₁から入射角度＋θ₁まで入射角度を変更しながら、連続的に光を照射して、または、断続的に光を照射して、断面形状が山形になるように硬化部１５ａを形成する。

図１４に、レンズ稜線方向に平行な面で切断したときの拡大概略断面図を示す。本実施の形態においては、レンズ稜線方向においても、光の入射角度を変更しながら露光を行なっている。すなわち、矢印４４ａで示される露光領域から矢印４４ｂで示される露光領域まで、平行光を回転させながら露光を行っている。図１４においては、入射角度−θ₂から入射角度＋θ₂まで入射角度を変更しながら露光を行なっている。光の入射角度の変更速度を調整することにより、硬化部１５ａの高さをほぼ一様にすることができ、レンズ稜線方向に沿って高さが一様なマイクロレンズアレイを形成することができる。

このように、本実施の形態においては、レンズ方向およびレンズ稜線方向に対して、入射角度をそれぞれ変更しながら露光を行なっている。本実施の形態における露光は、たとえば図３を参照して、矢印５５に示すように、平行光を移動させながら露光を行なっている。すなわち、レンズ稜線方向に平行光を移動させたのちに、レンズ方向に露光位置をずらした後に、レンズ稜線方向に平行光を移動させる。本実施の形態においては、露光を行なう光源からの光を反射するミラーを駆動することにより、低速で露光を行なう領域を移動させている。

図１５に、本実施の形態におけるレンズ方向における光の入射角度の変更速度を表わすグラフを示す。横軸が露光経過時間であり、縦軸が入射角度の変更速度である。図１３および図１５を参照して、矢印４３ａに示す入射角度のときの露光経過時間を０とする。また、矢印４３ｂで示す入射角度になったときの露光経過時間をｔ₃とする。入射角度の変更は、１回の入射角度の変更において、０からｔ₃までの時間内で行なわれている。

本実施の形態における露光工程においては、図１５に示すように、入射角度の変更速度が小さくなる期間がある。露光経過時間ｔ₁からｔ₂の間においては、その他の時間における変更速度よりも遅い変更速度で入射角度の変更が行なわれている。本実施の形態においては、露光経過時間ｔ₃のほぼ半分の時間を中心に、一定の時間幅のみ入射角度の変更速度が遅くなっている。すなわち、入射角度θ₁が９０°を中心とした、一定の角度幅において、入射角度の変更速度が遅くなっている。

図１６に、比較例のグラフを示す。図１６に示す露光方法においては、露光経過時間にかかわらず、一定の変更速度で入射角度θ₁の変更が行なわれている。

図１７に、感光性材料が受ける露光量の推移をグラフ化した模式図を示す。それぞれの露光量分布２２，２４は、矢印４３ａに示す入射角度−θ₁から矢印４３ｂに示す入射角度＋θ₁まで露光を行なったときの分布である。

露光量分布２４は、理想的なレンズ形状を得るための露光量分布であり、分布の形状が台形になる。これに対して、図１６に示すように、入射角度の変更速度が一定になるように露光を行なうと、露光量は、露光量分布２２に示すような形状となる。露光量分布２２は、入射角度がプラス側をマイナス側とで段差２６を有するようになる。したがって、マイクロレンズの断面形状である山形において、山頂部付近に段差を有するマイクロレンズが形成される。これは、露光を行なう光の経路上に遮光部１１が配置されているために生じ得る。

これに対して、図１５に示す本実施の形態における露光方法のように、入射角度の変更速度を一時的に遅くする。具体的には、レンズ方向において、断面形状が山形の山麓部を含む部分における入射角度の変更速度より、上記山形の山頂部を含む部分における入射角度の変更速度が遅くなるように露光を行なっている。このときの露光量分布２５は、段差２６の一部分が理想的な露光量分布２４に近い形状になる。すなわち段差２６が縮小され、理想的な露光量分布に近くなる。したがって、山頂部付近において滑らかな形状を有するマイクロレンズアレイを形成することができる。

また、図１５に示すように、本実施の形態においては、露光工程は、レンズ方向において、不連続的に露光を変化させるように行なっている。すなわち、露光経過時間ｔ₁および露光経過時間ｔ₂において、入射角度の変更速度を瞬時に変更している。この方法を採用することにより、露光を容易に不連続的に変化させることができる。

本発明における「露光が不連続的に変化する」とは、（光の照度）×（露光時間）の変化が、不連続的に変化することをいい、図１５に示すように入射角度の変更速度をある時間において瞬時に変更したり、後述するように光の照度を瞬時に変更したりすることをいう。

図１８に、本実施の形態における開口部５Ｂの部分のレンズ方向の拡大断面図を示す。図１３および図１８を参照して、入射角度の変更が開始されるときの入射角度−θ₁と、入射角度の変更が終了するときの入射角度＋θ₁は、レンズ方向において互いに隣接するマイクロレンズが隙間なく形成されるように設定されることが好ましい。

また、マイクロレンズアレイは、互いに隣り合うマイクロレンズ同士の境界が、ＴＦＴ基板２に接触するように形成されることが好ましい。すなわち、一のマイクロレンズに着目したときに矢印４３ａに示される露光領域の端部と、隣接するマイクロレンズアレイを形成するときの矢印４３ｂに示される露光領域の端部とが、ＴＦＴ基板２の外側の表面において、重ならず、かつ接していないことが好ましい。本実施の形態においては、互いに隣り合う絵素同士の間のブラックマトリクス部６の中点において、マイクロレンズの肉厚が０になり、隣り合うマイクロレンズが互いに接するように形成されることが好ましい。

図１８において、レンズ方向（Ｘ方向）における絵素のピッチ（開口部のピッチ）をＰ_X、絵素の幅（開口部の幅）をＷ_X、およびＴＦＴ基板２の厚さをＴ、およびＴＦＴ基板２の屈折率をｎとする。上記のように、互いに隣り合う山型のマイクロレンズの接触点が、隣接する絵素同士の間の中点になるようにマイクロレンズを形成するためには、下記の式を満たすように、θ₁を定める。下記の式により求められた角度により入射角度を−θ₁から＋θ₁まで変更する。

ｔａｎθ₁=（（Ｐ_X−Ｗ_X）／２）／（Ｔ／ｎ） …（３）
また、図示しないが、同様に、マイクロレンズのレンズ稜線方向（Ｙ方向）において、高さが一定になるようにマイクロレンズを形成するためには、たとえば、下記の式で算出されたθ₂で光の入射角度を設定する。マイクロレンズのレンズ稜線方向の絵素のピッチ（開口部のピッチ）をＰ_Y、レンズ稜線方向の絵素の幅（開口部の幅）をＷ_Yとすると、θ₂は下記の式により規定される角度になる。下記の式により求められた角度により入射角度を−θ₂から＋θ₂まで変更する。

ｔａｎθ₂=（Ｐ_Y／２）／（Ｔ／ｎ） …（４）
上記のθ₁の入射角度またはθ₂の入射角度のうち、少なくとも一方を採用することにより、レンズ効果の優れたマイクロレンズを形成することができる。

たとえば、本実施の形態においては、レンズ方向の開口部のピッチＰ_Xは２００μｍ、レンズ稜線方向における開口部のピッチＰ_Yは２００μｍ、レンズ方向における開口部の幅Ｗ_Xは８４μｍ、レンズ稜線方向における開口部の幅Ｗ_Yは５０μｍ、ＴＦＴ基板２の物理的な厚さＴは４００μｍ、ＴＦＴ基板２の屈折率ｎは１．５３である。このため、上記のθ₁およびθ₂は、それぞれ下記の式のようになる。

θ₁＝ｔａｎ^-1（５８／２６０）＝ 約１３° …（５）
θ₂＝ｔａｎ^-1（１００／２６０）＝ 約２１° …（６）
なお、絵素を形成するための開口部を透過した光に、回折の影響が生じて光が広がることがあり、このような場合には、上記のθ₁およびθ₂を算出した後に補正を行なう。

次に、露光量の変化が不連続にする不連続点について説明する。レンズ方向（Ｘ方向）において、形成されるべきマイクロレンズの山形の山麓部を含む部分においては、光の入射角度の変更速度を速くして、一方で、山形の山頂部を含む部分における入射角度の変更速度を遅くする。本実施の形態においては、この変更速度の不連続点を定めて、瞬時に入射角度の変更速度を変化させている（図１５参照）。

図１８を参照して、２つの矢印４３ａの間の領域が露光を行なう光の領域であり、矢印４５ａは、この領域の幅方向の中線である。または、矢印４５ａは、矢印４３ａに示す露光を行なっているときの開口部５Ｂを通過する光の幅方向の中線である。露光の走査の開始地点を示す点Ｑは、矢印４５ａとＴＦＴ基板２の表面との交点である。図１５を参照して、ＴＦＴ基板２の表面における入射角度の変更速度を遅くするための点は、点Ｑ（矢印４５ａ）の位置から、開口部５Ｂの幅Ｗ_Xから遮光部１１の幅Ｗ_Aを引いた値の半分の距離を走査したときの点Ｒ（矢印４６ａ）までの範囲内に設定されることが好ましい。すなわち、入射角度の変更速度が不連続になる不連続点の入射角度θ_1aが、以下の範囲内になることが好ましい。

−tan^-1｛((Ｐ_X−Ｗ_X）/２）/（Ｔ/ｎ）｝≦−θ_1a≦−tan^-1｛((Ｐ_X−Ｗ_X）/２−（Ｗ_X−Ｗ_A）/２)/（Ｔ/ｎ）) …（１）
また、入射角度θ₁が＋側になる範囲についても同様に、不連続点の入射角度＋θ_1bは、以下の範囲内に設定されることが好ましい。矢印４５ｂは、矢印４３ｂに示す露光を行なっているときの開口部５Ｂを通過する光の幅方向の中線である。矢印４３ｂで示す入射角度を変更させる走査の終点において、露光の幅方向の中線を示す矢印４５ｂとＴＦＴ基板２との交点をＱ′とすると、上記と同様の幅のみ内側に移行した点Ｒ’が設定される。入射角度の変更速度は、点Ｒ’（矢印４６ｂ）から点Ｑ’（矢印４５ｂ）までの間に変更されることが好ましい。

tan^-1｛((Ｐ_X−Ｗ_X）/２−（Ｗ_X−Ｗ_A）/２）/（Ｔ/ｎ）｝≦＋θ_1b≦tan^-1｛((Ｐ_X−Ｗ_X）/２）/（Ｔ/ｎ）｝ …（２）
不連続点の入射角度−θ_1aおよび＋θ_1bが、上記の２式の範囲内に設定されることにより、図１７に示すように、遮光部１１に起因する露光量分布２２の段差２６を、より効果的に小さくすることができる。

図１８を参照して、少なくとも点Ｒから点Ｒ′までの間において、入射角度の変更速度を相対的に遅くすることにより、露光量分布の段差が生じる部分において、露光量を多くすることができ、露光量分布の段差を小さくすることができる。

図１９に、本発明における入射角度の変更速度を変化させた場合と、比較例の光の入射角度の変更速度を等速にした場合における残膜厚のグラフを示す。横軸が、レンズ方向における絵素の中心からの距離であり、本実施の形態においては、遮光部の中心からの距離である。縦軸は、露光量に対応した感光性材料の残膜厚の厚さを示す。感光性材料の感度曲線と露光量とを掛け合わすことで硬化量（膜厚）が定まる。残膜厚は、現像を行なった後の膜厚である。

図１９に示すように、比較例の露光方法においては、残膜厚に段差２６が生じているが、本発明の露光方法を適用すると段差が小さくなって、全体的に滑らかな傾斜になっている。

図２０に、本発明の露光方法によってマイクロレンズを形成したときのレンズ高さのグラフを、図２１に、比較例の露光方法によってマイクロレンズを形成したときのレンズ高さのグラフを示す。横軸は、レンズ方向における絵素の中心からの距離であり、縦軸が、レンズ高さである。それぞれのグラフには、目標形状のグラフが併記してある。

本実施の形態においては、レンズ方向において、露光の開始時および終了時の入射角度の変更速度（走査速度）を７．２°／ｓｅｃにして、断面形状の山形の山頂部を含む領域の入射角度の変更速度（走査速度）を６．０°／ｓｅｃにしている。

図２０に示すように、本発明における露光方法を行なうと、目標形状に近いマイクロレンズを形成できることがわかる。これに対して、図２１に示すように、光の入射角度の変更速度を一定にした露光方法においては、レンズの形状が目標形状から離れて、段差が生じていることがわかる。

上記のように、本発明においては、画素を形成するための開口部の内側に遮光部が形成されている表示パネルであっても、入射角度の変更速度を適切な点で変化させることにより、または、適切な点で光の強さを変更することにより、段差を軽減した断面形状を有するマイクロレンズを形成することができる。また、集光効果の優れた、すなわち、レンズ特性の優れたマイクロレンズを形成することができる。この結果、より高輝度な表示が行なえる液晶表示パネルを製造することができる。たとえば、本実施の形態における製造方法によりマイクロレンズを形成したところ、視野角の特性を維持したまま、正面の輝度を１．３倍以上向上させることができた。

本実施の形態における液晶表示パネルの製造装置は、感光性材料の露光を行なうための露光手段を備え、露光手段は、光の入射角度を変化させることができるように形成されている。露光手段は、露光の入射角度を変化させる速度を変更するための手段が形成されている。本実施の形態においては、光源から発振された光を反射板（ミラー）で反射させている。このミラーを駆動することにより、光の入射角度の変更速度を変化させている。この構成を採用することにより、上記の入射角度の変更速度を変化させる露光方法を行なうことができ、レンズ特性の優れたマイクロレンズを形成することができる。

また、本実施の形態における液晶表示パネルの製造装置は、光源から開口部に入射する平行光の入射角度を連続的または断続的に変化させることができるように形成されている。さらに、入射角度の変更速度を連続的または不連続的に変化させることができるように形成されている。

また、本実施の形態における液晶表示パネルの製造装置は、光源からの光を反射板で反射させ、その反射板の動きをコンピュータで制御しながら、開口部に対する入射角度および入射角度の変更速度を変化させている。

光の入射角度の変更速度を変化させる手段としては、特にこの形態に限られず、光源自体が移動するように形成されていても構わない。または、液晶表示パネルを配置する載置台が移動するように形成されていても構わない。

また、本実施の形態においては、図１５に示すように、露光経過時間ｔ₁およびｔ₂において、入射角度の変更速度を瞬時に変更させている。すなわち、不連続的に露光を変化させているが、特にこの形態に限られず、図２２に示すように、連続的に（徐々に）光の入射角度の変更速度を変化させても構わない。たとえば、露光経過時間ｔ₁，ｔ₂を変更時間幅の中心として、入射角度の変更速度を徐々に遅くしたり徐々に速くしたりしても構わない。または、入射角度の変更速度を断続的に変化させても構わない。

また、本実施の形態においては、入射角度の変化速度を変化させたが、特にこの形態に限られず、光の強度を強くしたり、弱くしたりしても構わない。すなわち、液晶表示パネルの製造装置において、光の強度を変更するための手段を形成して、光の強度を変化させても構わない。

図２３に、光の強度を変化させる露光方法のグラフを示す。図２３に示すように、露光経過時間ｔ₁において、露光を行なっている光の強度を強くする。さらに、露光経過時間ｔ₂において、光の強度を弱くする。このときの入射角度の変更速度は一定とする。この方法を採用することによっても、優れた断面形状を有するマイクロレンズを形成することができる。このときの露光を変化させる点についても上記の式（１）および式（２）で規定される角度の範囲内で設定されることが好ましい。

さらに、本実施の形態においては、遮光部の平面形状が円であり、遮光部が島状に形成されているものを例に採り上げて説明したが、この形態に限られず、たとえば、遮光部の平面形状が任意のものに適用することができる。

図２４は、開口部に対向するように形成された他の遮光部の模式図である。開口部５は、平面形状がほぼ長方形になるように形成され、この長方形の重心位置に、平面形状が長方形の遮光部１２が形成されている。

図２５は、開口部に対向するように形成されたさらに他の遮光部の模式図である。開口部５は、平面形状がほぼ長方形になるように形成され、この長方形の重心位置に、平面形状がほぼ正六角形の遮光部１３が形成されている。

図２６は、開口部に対向するように形成された別の遮光部の模式図である。開口部５は、平面形状がほぼ長方形になるように形成され、この長方形の重心位置に、ほぼ正六角形の遮光部１４が形成されている。さらに、遮光部１４は、正六角形の部分から線状に延びる部分を有する。このように、開口部に対して島状に形成されている遮光部以外の遮光部に対しても、本発明における液晶表示パネルの製造方法を適用することができる。

また、図３の矢印５５に示すように、本実施の形態においては、レンズ稜線方向（Ｙ方向）に沿って、露光する領域を移動させながら露光を行なったが、特にこの形態に限られず、レンズ方向（Ｘ方向）に光を移動させながら、露光を行なっても構わない。

さらに、本実施の形態においては、シリンドリカル形状を有するマイクロレンズの製造方法について説明を行なったが、特にこの形態に限られず、それぞれの絵素またはそれぞれの画素に対して、マイクロレンズを形成する製造方法にも本発明を適用することができる。

図２７に、本実施の形態における第２の液晶表示パネルの概略斜視図を示す。液晶層９が、ＴＦＴ基板２および対向基板４に挟まれていることは、図２に示す第１の液晶表示パネルと同様である。図２７に示す液晶表示パネルにおいては、１つの画素に対して、１つずつマイクロレンズ１７が形成されている。

図２８に、１つの画素の概略断面図を示し、図２９に、図２８におけるＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に関する矢視断面図を、図３０に、図２８におけるＸＸＸ−ＸＸＸ線に関する矢視断面図を示す。

図２８から図３０に示すように、マイクロレンズ１７は、Ｘ方向およびＹ方向について、断面形状が山形の形状を有する。すなわち、マイクロレンズ１７は、Ｘ方向およびＹ方向がレンズ方向になるように形成されている。Ｙ方向に沿った３つの絵素により、１つの画素２０が形成されている。絵素としての開口部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを含む１つの画素２０に対して、１つの山形のマイクロレンズが形成されている。マイクロレンズ１７は、それぞれの画素に対応するように１つずつ形成されている。

このマイクロレンズ１７においては、Ｙ方向もレンズ方向であるため、Ｙ方向についても、Ｘ方向と同様の露光を行なって、Ｙ方向に平行な断面においても山形のマイクロレンズを形成することができる。

本実施の形態においては、カラーフィルタを有する液晶表示パネルを例に取上げて説明したが、特にこの形態に限られず、たとえば、画素を有する白黒液晶表示パネルに本発明を適用することができる。または、半透過型の液晶表示パネルに限られず、透過型の液晶表示パネルに本願発明を適用することができる。本願発明を適用することにより、視野角を狭めることなく輝度を向上させることができる。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

実施の形態における第１の液晶表示パネルの概略拡大断面図である。 実施の形態における第１の液晶表示パネルの概略斜視図である。 実施の形態における第１の液晶表示パネルの１つの画素を説明する模式図である。 実施の形態における第１の液晶表示パネルの概略拡大断面図である。 実施の形態における液晶表示パネルの製造方法の第１工程説明図である。 実施の形態における液晶表示パネルの製造方法の第２工程説明図である。 実施の形態における液晶表示パネルの製造方法の第３工程説明図である。 実施の形態における液晶表示パネルの製造方法の第４工程説明図である。 実施の形態における液晶表示パネルの製造方法の他の第１工程説明図である。 実施の形態における液晶表示パネルの製造方法の他の第２工程説明図である。 実施の形態における液晶表示パネルの製造方法の他の第３工程説明図である。 実施の形態における液晶表示パネルの製造方法の他の第４工程説明図である。 実施の形態における露光方法を説明するためのレンズ方向に平行な面で切断した概略断面図である。 実施の形態における露光方法を説明するためのレンズ稜線方向に平行な面で切断したときの概略断面図である。 実施の形態における露光方法を説明するためのグラフである。 実施の形態における比較例の露光方法を説明するためのグラフである。 実施の形態における露光方法による露光を説明するための模式図である。 実施の形態における露光方法の入射角度を説明するための拡大概略断面図である。 本発明に基づく露光方法および比較例の露光方法を行なったときの残膜厚を説明するグラフである。 本発明の露光方法を行なったときのレンズ高さを説明するグラフである。 比較例の露光方法を行なったときのレンズ高さを説明するグラフである。 実施の形態における他の露光方法を説明するグラフである。 実施の形態におけるさらに他の露光方法を説明するグラフである。 実施の形態における他の島状の遮光部を説明する模式図である。 実施の形態におけるさらに他の島状の遮光部を説明する模式図である。 実施の形態における別の遮光部を説明するための模式図である。 実施の形態における第２の液晶表示パネルの概略斜視図である。 実施の形態における第２の液晶表示パネルの１つの画素を説明する模式図である。 実施の形態における第２の液晶表示パネルのマイクロレンズの断面形状を説明する第１の概略断面図である。 実施の形態における第２の液晶表示パネルのマイクロレンズの断面形状を説明する第２の概略断面図である。

符号の説明

１ 液晶表示パネル、２ ＴＦＴ基板、３，１７ マイクロレンズ、４ 対向基板、５，５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ 開口部、６ ブラックマトリクス部、７ カラーフィルタ、８ 感光性樹脂、９ 液晶層、１０ 遮光層、１１〜１４ 遮光部、１５ａ 硬化部，１５ｂ 未硬化部、２０ 画素、２２ （走査速度一定の場合の）露光量分布、２４ （理想のレンズ形状を得るための）露光量分布、２５ （本発明の場合の）露光量分布、２６ 段差、４１，４２，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ，５０，５５ 矢印。

Claims (7)

1. バックライトが配置される側の基板の表面に形成されたマイクロレンズと、
   画素を形成するための開口部の内側に対応するように形成された遮光部と
   を備える表示パネルの製造方法であって、
   前記基板の前記バックライトが配置される側の表面に感光性材料を配置する工程と、
   前記バックライトが配置される側と反対側から前記開口部を通して光を照射して、前記感光性材料の一部を硬化させる露光工程と
   を含み、
   前記露光工程は、前記光の入射角度を変化させながら露光を行なって、一の方向の断面が山形になるように前記感光性材料を硬化させる工程を含み、
   前記露光工程は、前記一の方向における前記入射角度の変更速度および前記光の強度のうち、少なくとも一方を変化させる工程を含む、表示パネルの製造方法。
2. 前記露光工程は、前記一の方向において、不連続的に露光を変化させる工程を含む、請求項１に記載の表示パネルの製造方法。
3. 前記露光工程は、前記山形の山麓部を含む部分における前記変更速度より、前記山形の山頂部を含む部分における前記変更速度が遅くなるように行なう、請求項１に記載の表示パネルの製造方法。
4. 前記露光工程は、前記山形の山麓部を含む部分における前記光の強度より、前記山形の山頂部を含む部分における前記光の強度が強くなるように行なう、請求項１に記載の表示パネルの製造方法。
5. 前記露光工程は、前記露光の変化が不連続的になる不連続点−θ_1aおよび不連続点＋θ_1bを有するように行い、２つの前記不連続点が、それぞれ以下の式（１）および式（２）により規定される範囲内になるように行なう、請求項２に記載の表示パネルの製造方法。
   −tan^-1｛（（Ｐ_X−Ｗ_X）/２）/（Ｔ/ｎ）｝≦−θ_1a≦−tan^-1｛（（Ｐ_X−Ｗ_X）/２−（Ｗ_X−Ｗ_A）/２）/（Ｔ/ｎ）｝・・・（１）
   tan^-1｛（（Ｐ_X−Ｗ_X）/２−（Ｗ_X−ＷＡ）/２）/（Ｔ/ｎ）｝≦＋θ_1b≦tan^-1｛（（Ｐ_X−Ｗ_X）/２）/（Ｔ/ｎ）｝・・・（２）
   （ただし、Ｐ_Xは前記一の方向の前記開口部のピッチ、Ｗ_xは前記一の方向の前記開口部の幅、Ｗ_Aは前記一の方向の前記遮光部の幅、Ｔは前記基板の厚さ、ｎは前記基板の屈折率、＋θ_1aおよび−θ_1bは前記一の方向において前記基板の主表面に垂直な方向に対する前記光の入射角度であり、一方の側をプラス、他方の側をマイナスとした角度である。）
6. 前記表示パネルとして、前記遮光部が前記開口部の略中央に対応する位置に配置され、前記遮光部が島状に形成されたものを用いる、請求項１に記載の表示パネルの製造方法。
7. バックライトが配置される側の基板の表面に形成されたマイクロレンズと、画素を形成するための開口部の内側に対応するように形成された遮光部とを備える表示パネルの製造装置であって、
   感光性材料の露光を行なうための露光手段を備え、
   前記露光手段は、光の入射角度を変更できるように形成され、
   前記露光手段は、前記露光の入射角度の変更速度を変化させる手段、および前記光の強度を変化させる手段のうち少なくとも一方を含む、表示パネルの製造装置。

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