JP2006259569A - 半透過型液晶表示パネルおよび半透過型液晶表示パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 低消費電力の半透過型液晶表示パネルを提供する。
【解決手段】 半透過型液晶表示パネルは、バックライト部３と、複数の色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを含むカラーフィルタ層１３と、開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを有する反射電極層７と、マイクロレンズ９とを備える。バックライト部３は、光源１０と、光源１０からの光を平面的に導く導光板と、導光板から出射された光を複数の色の波長領域ごとに分離するための回折格子１２とを含み、マイクロレンズ９は、複数の色の絵素の配列方向および配列方向に垂直な方向に集光作用を有するように形成されている。マイクロレンズ９は、それぞれの画素ごとに１個ずつ形成されている。回折格子１２は、分離された一の色の波長領域の光が、一の色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに向かうように形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半透過型液晶表示パネルおよび半透過型液晶表示パネルの製造方法に関する。

液晶表示パネルは、２枚の基板の間に液晶が封入された構成を有する。カラー液晶表示パネルは、マトリックス状に配置された画素を備え、それぞれの画素は、赤色、緑色、青色（赤を「Ｒ」、緑を「Ｇ」、青を「Ｂ」で示す）の絵素（または、サブ画素とも言う）を含む。

カラー液晶表示パネルの一方の基板には、Ｒ、ＧまたはＢの色を発現させるために、それぞれの絵素に対応するように配置されたカラーフィルタが形成されている。また、他方の基板には、それぞれの絵素における液晶を駆動するためのＴＦＴ（Thin Film Transistor）を含む層が形成されている。光を透過させたり不透過にしたりする制御は、液晶層で行なわれる。

光源としては、貼り合された２枚の基板の外側に、白色光を発光するバックライトが配置されている。バックライトからの光は、液晶層でそれぞれの絵素の輝度の調整が行なわれ、カラーフィルタを通ることによって発色する。カラー液晶表示パネルは、ＴＦＴなどを駆動することにより、Ｒの絵素、Ｇの絵素、およびＢの絵素の輝度が調整されて１個の画素の色が定められ、これらの画素が複数組み合わさって映像や画像が表示される。

バックライトが発する白色光は、カラーフィルタを透過することによりそれぞれの色になるために、理論上カラーフィルタに２／３の光が吸収される。すなわち、バックライトが発する光は、理論上１／３のみ利用されていることになる。

特開２０００−２４１８１２号公報においては、カラーフィルタを用いずにカラー表示が行なえる透過型の液晶表示パネルが開示されている。この液晶表示パネルにおいては、バックライトからの光を、Ｒ、Ｇ、またはＢの波長領域の光に分離した後に、それぞれの波長領域ごとに集光して絵素を形成する。

この公報に開示された液晶表示パネルにおいては、バックライトとして蛍光灯を用いている。まず、蛍光灯の光を導光板に出射して、導光板の表面において臨界角を超えて出射した光を導光板の表面に配置した回折格子に導き、回折格子に入射した光をＲ、Ｇ、およびＢの波長領域の光に分離する。分離されたそれぞれの色の波長領域の光は、基板の表面に形成されたシリンドリカルレンズアレイによって、それぞれの色ごとに集光されて絵素が形成される。液晶層をそれぞれの絵素ごとに駆動することにより、それぞれの絵素における光の遮断または透過の制御が行なわれる。

液晶表示パネルの中には、バックライトからの光が液晶層を通過して表示を行なう透過型液晶表示パネルの他に、一方の基板において液晶と対向する側の表面に反射電極層が形成され、外側からの光を反射させることによって、表示を行なう反射型液晶表示パネルがある。透過型液晶表示パネルにおいては、バックライトが必要であるため消費電力が大きいという問題がある。また、反射型液晶表示パネルにおいては、暗い環境下で表示を確認することが難しいという問題がある。

近年においては、反射型表示と透過型表示との両方の機能を有する半透過型液晶表示パネルが開発されている。半透過型液晶表示パネルは、モバイル用途などの電気機器に広く採用されている。半透過型液晶表示パネルは、明るい環境下においては、外光を反射させて反射型表示を行なうように形成されている。一方で、暗い環境下においては、バックライトを点灯して透過型表示を行なうように形成されている。
特開２０００−２４１８１２号公報

半透過型液晶表示パネルにおいては、明るい環境下においては反射型表示を行なうことにより消費電力を削減することができ、暗い環境下においてはバックライトを点灯させることにより、容易に映像や画像を視認することができる。しかし、半透過型液晶表示パネルにおいても、透過型表示の際には、バックライトの光がカラーフィルタを通るため、バックライトの光が吸収されて光の損失になる。

ここで、特開２０００−２４１８１２号公報に開示された液晶表示パネルのように、光を複数の波長領域の光に分離する波長分離手段と、波長分離手段により分離された光を受光して、所定の絵素に所定の波長領域の光を集光させる集光手段とを備えることによって、カラーフィルタを排除することが考えられる。しかしながら、半透過型液晶表示パネルの反射型表示においては、外側から入射する光、すなわち外光を用いて、波長ごとに光を分離することは困難である。このため、半透過型液晶表示パネルには、カラーフィルタが必要になる。

また、半透過型液晶表示パネルにおいては、それぞれの絵素において、外光を反射させるための反射電極層が形成されているため、透過型液晶表示パネルよりも開口率が小さくなる。すなわち、反射電極層に開口部が形成され、この開口部を通してバックライトの光が照射されるため、透過型液晶表示パネルよりも開口率が小さくなるという問題があった。

上記の特開２０００−２４１８１２号公報に開示されているように、レンズを用いた集光手段により、バックライトの光の利用効率を上げることが考えられる。上記の公報においては、回折格子により分離されたＲ、ＧまたはＢのそれぞれの色の波長の光を、シリンドリカルレンズアレイによって集光して、それぞれの絵素に入射させている。シリンドリカルレンズアレイによって集光する際に、それぞれのレンズの光軸と、緑色の絵素の中心との位置関係が重要になる。シリンドリカルレンズアレイのアライメントにずれが生じていると、光量が損失したり、混色の原因になったりする。

しかしながら、大きさが１００μｍ程度の画素に対応するようにマイクロレンズを形成して、さらに、位置ずれがサブミクロン程度以下になるようにアライメントのずれを排除することは困難であるという問題があった。上記の公報においても、シリンドリカルレンズアレイの製造方法に関しての記述はない。たとえば、画素を有し２枚の基板が貼り合せられた貼り合せ基板に対して、別途形成されたマイクロレンズアレイ板を貼り付ける方法が考えられるが、アライメント精度の非常に高い高価な製造装置が必要になるという問題がある。

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、低消費電力の半透過型液晶表示パネルおよび半透過型液晶表示パネルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に基づく半透過型液晶表示パネルは、バックライト部と、画素に含まれる絵素に対応するように形成され、複数の色のカラーフィルタを含むカラーフィルタ層と、上記絵素に対応するように形成された開口部を有する反射層と、上記バックライト部と上記反射層との間に配置されたマイクロレンズとを備える。上記バックライト部は、光源と、上記光源からの光を平面的に導く導光板と、上記導光板から出射された光を上記複数の色の波長領域ごとに分離するための波長分離手段とを含み、上記マイクロレンズは、上記複数の色の上記絵素の配列方向および上記配列方向に垂直な方向に集光作用を有するように形成されている。上記マイクロレンズは、それぞれの上記画素ごとに１個ずつ形成されている。上記波長分離手段は、分離された一の色の波長領域の上記光が、上記一の色の上記カラーフィルタに向かうように形成されている。この構成を採用することにより、低消費電力の半透過型液晶表示パネルを提供することができる。

上記発明において好ましくは、上記マイクロレンズは、上記開口部を透過した平行光を用いて感光性樹脂を露光した後に、上記感光性樹脂を現像することによって形成されている。この構成を採用することにより、容易に上記マイクロレンズを形成することができる。さらに、位置精度の高い上記マイクロレンズを備えた半透過型液晶表示パネルを提供することができる。

上記発明において好ましくは、上記画素は赤色、緑色および青色の上記絵素を有するように形成され、上記マイクロレンズは、一の上記マイクロレンズの光軸が、緑色の上記絵素に対応する上記開口部の中心を通るように形成されている。この構成を採用することにより、光量損失を抑制したり混色を抑制したりすることができる。

上記発明において好ましくは、それぞれの上記マイクロレンズは、平面形状が四角形になるように形成されている。この構成を採用することにより、上記マイクロレンズを隙間なく配置することができて開口率が向上する。

本発明に基づく半透過型液晶表示パネルの製造方法は、絵素に対応するように形成された開口部を有する反射層を、基板の一方の側に形成する工程と、上記絵素の複数の色の配列方向および上記配列方向に垂直な方向の断面形状がそれぞれ山形のマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成工程とを含む。上記マイクロレンズ形成工程は、上記基板の他方の側に感光性樹脂層を配置する工程と、上記開口部を通して上記感光性樹脂層に平行光を照射する露光工程と、上記感光性樹脂の一部分を取り除く現像工程とを含む。上記露光工程は、上記配列方向および上記配列方向に垂直な方向において、上記平行光の入射角度を変化させながら露光を行なう角度変更工程を含み、上記角度変更工程は、上記入射角度を画素の大きさに対応するように変更しながら行なう工程を含む。この方法を採用することにより、低消費電力の半透過型液晶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、上記開口部に対応する赤色、緑色および青色のカラーフィルタを含むカラーフィルタ層を配置する工程を含み、上記露光工程は、一の画素に対応する上記マイクロレンズを形成するために、上記一の画素に隣接する他の画素の赤色または青色の上記カラーフィルタを透過する光によって露光を行なう。この方法を採用することにより、容易に位置精度の高い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、上記角度変更工程は、上記入射角度の変更速度を連続的または断続的に変化させる工程を含み、上記角度変更工程は、上記マイクロレンズの周辺部よりも中央部の積算露光量が大きくなるように行なう。この方法を採用することにより、断面形状が山形の上記マイクロレンズを容易に形成することができる。

上記目的を達成するため、本発明に基づく半透過型液晶表示パネルは、バックライト部と、画素に含まれる絵素に対応するように形成され、複数の色のカラーフィルタを含むカラーフィルタ層と、上記絵素に対応するように形成された開口部を有する反射層と、上記バックライト部と上記反射層との間に配置されたプリズムとを備える。上記バックライト部は、光源と、上記光源からの光を平面的に導く導光板と、上記導光板から出射された光を上記複数の色の波長領域ごとに分離しながら上記波長領域ごとに集光するための波長分離集光手段とを含む。上記波長分離集光手段は、分離された一の色の波長領域の上記光が、上記一の色の上記カラーフィルタに向かうように形成され、上記プリズムは、上記波長分離集光手段により分離された一の色の波長領域の上記光の光軸が、上記カラーフィルタの表面に対して垂直な方向から入射するように屈折作用を有する。この構成を採用することにより、低消費電力の半透過型液晶表示パネルを提供することができる。

上記発明において好ましくは、上記プリズムは、上記開口部を透過した平行光を用いて感光性樹脂を露光した後に、上記感光性樹脂を現像することによって形成されている。この構成を採用することにより、容易に上記プリズムを形成することができる。さらに、位置精度の高い上記プリズムを備えた半透過型液晶表示パネルを提供することができる。

上記発明において好ましくは、上記画素は赤色、緑色および青色の上記絵素を有するように形成され、上記プリズムは、赤色、緑色および青色の上記絵素が配列する方向の切断面で見たときに、緑色の波長領域の上記光が直進するように形成され、赤色および青色の波長領域の上記光がそれぞれ屈折するように形成されている。この構成を採用することにより、カラー表示が行なえる上記半透過型液晶表示パネルに本発明を適用することができる。

上記目的を達成するため、本発明に基づく半透過型液晶表示パネルの製造方法は、画素に含まれる絵素に対応するように形成された開口部を有する反射層を、基板の一方の側に形成する工程と、上記絵素の複数の色の配列方向において、上記複数の色のうち少なくとも一の色の波長領域の光を屈折するためのプリズムを形成するプリズム形成工程とを含む。上記プリズム形成工程は、上記基板の他方の側に感光性樹脂層を配置する工程と、上記開口部を通して上記感光性樹脂層に平行光を照射する露光工程と、上記感光性樹脂の一部分を取り除く現像工程とを含む。上記露光工程は、上記配列方向および上記配列方向に垂直な方向において、上記平行光の入射角度を変化させながら露光を行なう角度変更工程を含む。上記角度変更工程は、上記入射角度を上記画素の大きさに対応するように変更しながら行なう工程を含む。この方法を採用することにより、低消費電力の半透過型液晶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、上記開口部に対応する赤色、緑色および青色のカラーフィルタを含むカラーフィルタ層を配置する工程を含み、上記露光工程は、一の画素に対応する上記プリズムを形成するために、上記一の画素に隣接する他の画素の赤色または青色の上記カラーフィルタを透過する光によって露光を行なう。この方法を採用することにより、この方法を採用することにより、容易に位置精度の高い上記プリズムを形成することができる。

上記発明において好ましくは、上記開口部に対応する赤色、緑色および青色のカラーフィルタを含むカラーフィルタ層を配置する工程を含み、上記角度変更工程は、上記入射角度の変更速度を連続的または断続的に変化させる工程を含む。上記角度変更工程は、赤色および青色の上記絵素に形成される部分よりも緑色の上記絵素に形成される部分の積算露光量が大きくなるように行なう。この方法を採用することにより、上記プリズムを容易に形成することができる。

本発明によれば、低消費電力の半透過型液晶表示パネルおよび半透過型液晶表示パネルの製造方法を提供することができる。

（実施の形態１）
図１から図１９を参照して、本発明に基づく実施の形態１における半透過型液晶表示パネルおよび半透過型液晶表示パネルの製造方法について説明する。

液晶表示装置は、液晶表示パネルや外部電気回路などが筐体に配置された構成を有する。たとえばテレビジョン受像機などの液晶表示装置は、映像の表示部である液晶表示パネルを備える。液晶表示パネルは、２枚の基板が貼り合せられた貼り合せ基板を含む。液晶表示パネルは、貼り合せ基板に接続された駆動ドライバを含む。駆動ドライバの制御によって、各絵素に配置されたＴＦＴが駆動される。ＴＦＴが駆動することによって、各絵素の液晶が駆動される。

図１に、本実施の形態における液晶表示パネルの分解概略斜視図を示す。本実施の形態における液晶表示パネルは、半透過型液晶表示パネルである。

液晶表示パネル１は、バックライト部３と貼り合せ基板２とを備える。貼り合せ基板２は、ＴＦＴ基板４と対向基板５とを含む。ＴＦＴ基板４と対向基板５とは、主表面同士が互いに対向するように貼り合せられている。ＴＦＴ基板４および対向基板５は、たとえば、透光性を有するガラス基板によって形成されている。

ＴＦＴ基板４の表面には、それぞれの絵素の液晶を駆動するためのＴＦＴ層が形成されている。ＴＦＴ層においては、ＴＦＴに接続されたゲートバスラインおよびソースバスラインなどの回路要素が形成されている（図示せず）。

ＴＦＴ層の表面には、平坦化絶縁膜を介して、反射層としての反射電極層７が形成されている。反射電極層７は、それぞれの絵素に対応するように形成された複数の絵素電極を含む。１個の絵素に対して１個の絵素電極および１個のＴＦＴが形成されている。絵素電極は、対応するＴＦＴに接続されている。反射電極層７は、対向基板５を通って入射する外光を反射するように形成されている。反射電極層７は、それぞれの絵素電極に形成された開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを有する。開口部８Ｒは赤色の絵素に対応するように、開口部８Ｇは緑色の絵素に対応するように、開口部８Ｂは青色の絵素に対応するように形成されている。

本実施の形態の液晶表示パネルにおいて、１個の画素は、赤色の絵素、緑色の絵素および青色の絵素を１個ずつ含む。ＲＧＢの３色の絵素が一列に並ぶように配置され、この列が複数互いに平行に配列されている。本実施の形態においては、Ｙ方向において、赤色、緑色および青色の絵素がこの順に配置され、Ｙ方向に延びる列がＸ方向に複数本形成されている。以下、赤色、緑色および青色の絵素が配列する方向（複数の色の絵素が配列する方向）を「Ｙ方向」といい、Ｙ方向に垂直な方向（同じ色の絵素が配列する方向）を「Ｘ方向」という。

複数の画素は、映像や画像を表示するための表示領域に形成されている。表示領域の周りにはシール材が配置され、シール材によってＴＦＴ基板４および対向基板５とが貼り合せられる。液晶がＴＦＴ基板４、対向基板５およびシール材に囲まれるように封入されることによって液晶層が形成されている。

ＴＦＴ基板４において、反射電極層７が配置されている面と反対側の表面には、マイクロレンズ９が形成されている。マイクロレンズ９は、それぞれの画素に１個ずつ形成されている。複数のマイクロレンズ９が配列することによってマイクロレンズアレイが形成されている。１個のマイクロレンズ９は、平面形状が正方形に形成されている。

本実施の形態においては、マイクロレンズ９は、Ｘ方向およびＹ方向に並ぶように配置されている。本実施の形態におけるマイクロレンズアレイは、ＴＦＴ基板４の表面において、マイクロレンズ９同士の間に隙間が生じないように形成されている。

対向基板５の主表面のうち一方の主表面の側には、カラーフィルタ層１３が配置されている。対向基板５とカラーフィルタ層１３との間には、カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ同士の間で遮光を行なうためのブラックマトリックス層が形成されている。また、カラーフィルタ層１３の表面には、対向電極層が形成されている（図示せず）。液晶層は、対向電極層および反射電極層７との間に形成されている。また、これらの２つの電極層の液晶層に接する面には配向膜が形成されている（図示せず）。

カラーフィルタ層１３は、赤色のカラーフィルタ６Ｒ、緑色のカラーフィルタ６Ｇおよび青色のカラーフィルタ６Ｂを含む。カラーフィルタ層１３は、カラーフィルタ６Ｒ、カラーフィルタ６Ｇおよびカラーフィルタ６Ｂが、Ｙ方向にこの順に繰返し配置された構成を有する。それぞれのカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂは、Ｘ方向に長手方向を有し、複数の絵素に跨るように帯状に形成されている。それぞれのカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの長手方向に垂直な方向の幅は、それぞれの絵素の幅に対応するように形成されている。

本実施の形態におけるバックライト部３は、光源１０と、光源１０からの光を平面的に導くための導光板１１とを含む。また、バックライト部３は、導光板１１の主表面に配置され、導光板１１から出射される光を３つの色の波長領域ごとに分離するための波長分離手段としての回折格子１２を含む。

光源１０は、導光板１１の一方の端面において、端面の幅方向に延びるように形成されている。光源１０は、白色の光を発することができるように形成されている。光源１０としては、たとえば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含む白色光源が配置されている。

回折格子１２としては、たとえば、体積型ホログラムや導波路型ホログラムなどのホログラムが配置されている。光源からの光波、矢印３７に示すように導光板の内部を進行する。導光板１１から出射された光は、矢印３８に示す向きに進行して、マイクロレンズ９、反射電極層７の開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ、およびカラーフィルタ層１３を通って、映像などを表示する。それぞれの絵素においては、絵素に対応するＴＦＴが駆動することにより、液晶の駆動が行なわれ、光の透過および不透過が制御される。

図２に、本実施の形態の液晶表示パネルにおいて、１個の画素における反射電極層の開口部と、カラーフィルタとの位置関係を示す拡大概略平面図を示す。１画素領域４１は、平面形状がほぼ正方形になるように形成されている。１画素領域４１の内部には、開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが１個ずつ形成されている。それぞれの開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ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８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、Ｘ方向に長手方向を有するように形成されている。カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂは、それぞれの開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂに対応するように配置されている。

図３に、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に対応するマイクロレンズの部分の概略断面図を示す。また、図４に、図２におけるＩＶ−ＩＶ線に関するマイクロレンズの部分の概略断面図を示す。マイクロレンズ９は、ＴＦＴ基板４の表面に形成され、１画素領域全体を覆うように形成されている。マイクロレンズ９は、それぞれの画素同士の間で隙間がないように、互いに接して形成されている。

マイクロレンズ９は、Ｘ方向およびＹ方向における断面形状が山形になるように形成されている。マイクロレンズ９は、それぞれの画素を平面的に見たときに、平面形状の正方形の重心位置において、最も厚くなるように形成されている。マイクロレンズ９は、Ｘ方向およびＹ方向に、集光作用を有するように形成されている。

図５に、液晶表示パネルを複数の色の絵素が配列する方向（Ｙ方向）に平行な面で切断したときの第１の概略断面図を示す。

本実施の形態における貼り合せ基板２は、バックライト部３から離れて配置されている。マイクロレンズ９は、回折格子１２から離れて配置されている。光源１０からの光は、矢印２３に示すように、導光板１１の一方の主表面と他方の主表面とで、全反射を繰返しながら進んでいく。０次の回折光は、導光板１１の内部を全反射しながら進むが、１次回折光はマイクロレンズ９に向かって進行する。回折格子１２で回折される光は、それぞれの光の波長に応じた回折角度を有する。回折格子１２に入射した光源１０からの光は、回折格子で回折されることによって、赤色の波長領域の光、緑色の波長領域の光および青色の波長領域の光に分離される。

マイクロレンズ９および回折格子１２は、矢印２５ａ，２５ｂに示すように、青色の波長領域の１次回折光が、マイクロレンズ９によって集光され、開口部８Ｂに向かうように形成されている。また、矢印２６ａ，２６ｂに示すように、緑色の波長領域の１次回折光が、マイクロレンズ９によって集光され、開口部８Ｇに向かうように形成されている。さらに、矢印２７ａ，２７ｂに示すように、赤色の波長領域の１次回折光が、マイクロレンズ９によって集光され、開口部８Ｒに向かうように形成されている。

このように、回折格子１２は、分離された一の色の波長領域の光が、一の色のカラーフィルタに向かうように形成されている。また、マイクロレンズ９は、それぞれの波長領域の光を、対応する色のカラーフィルタにおいて集光することができるように形成されている。

図６に、液晶表示パネルを複数の色の絵素が配列する方向（Ｙ方向）に平行な面で切断したときの第２の概略断面図を示す。図６においては、図５におけるそれぞれの波長領域の光の光軸を示している。

回折格子１２で回折した赤色の波長領域の光は、矢印２７に示すように、マイクロレンズ９を通って、カラーフィルタ６Ｒにおける絵素の中心部に向かう。また、回折格子１２で回折した緑色の波長領域の光は、矢印２６に示すように、マイクロレンズ９を通って、カラーフィルタ６Ｇにおける絵素の中心部に向かう。さらに、回折格子１２で回折した青色の光は、矢印２５に示すように、マイクロレンズ９を通って、カラーフィルタ６Ｂにおける絵素の中心部に向かう。

本実施の形態におけるマイクロレンズ９は、矢印２６に示すように、緑色の波長領域の回折光の光軸が、緑色の絵素に対応する開口部８Ｇの中心を通るように形成されている。また、本実施の形態におけるマイクロレンズ９は、断面形状の山形の頂部の真上に、緑の絵素に対応する開口部８Ｇの中心が配置されるように形成されている。

図７に、本実施の形態における液晶表示パネルにおいて、３つの色が配列する方向と垂直な方向（Ｘ方向）に平行な面で切断したときの概略拡大断面図を示す。

Ｘ方向においては、一の色のカラーフィルタが配置されている。図７においては、緑色のカラーフィルタ６Ｇが配置されている。光源からの光は、矢印２１に示すように、導光板１１の高さ方向において反射を繰返しながら進行する。矢印２２は、緑色の波長領域の光の光軸を示す。回折格子１２は、矢印２２に示すように、緑色の波長領域の１次回折光の光軸が開口部８Ｇの中心を通るように形成されている。

マイクロレンズ９は、Ｘ方向においても断面形状の山形の頂部の真上に、緑の絵素に対応する開口部８Ｇの中心が配置されるように形成されている。マイクロレンズ９は、矢印２２ａ，２２ｂに示すように、マイクロレンズ９の断面形状の山形の裾野部に到達した光が、レンズ作用によって集光され、カラーフィルタ６Ｇにおける絵素の中心部に向かって進行するように形成されている。

図１を参照して、本実施の形態における半透過型液晶表示パネルにおいて、反射型表示の場合には、対向基板５の側から入射する外光を反射電極層７によって反射させて、カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを透過させることによりカラー表示を行なう。

一方で、透過型表示の場合には、バックライト部３からの光を、開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂに入射させて、カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを透過させることによりカラー表示を行なう。

反射型表示を行なう場合、高輝度な表示を実現するためには、開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを小さくして反射面積を大きくする。開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの開口面積は小さくなるため、透過型表示においての実開口率が小さくなる。しかしながら、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９によって、開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂに向かってバックライト部の光を集光することができ、実開口率を高くすることができる。この結果、高輝度な透過型の表示を行なうことができる。

図５および図６を参照して、本実施の形態においては、光源１０からの光が、回折格子１２においてそれぞれの色の波長領域に応じた回折角度で回折され、それぞれの波長領域の色と同じ色のカラーフィルムに向かうように形成されている。たとえば、図６において、矢印２７に示すように、赤色の波長領域の１次回折光が、赤色のカラーフィルタ６Ｒに向かうように形成されている。

従来の技術においては、白色光をカラーフィルタに入射させるため、光の吸収が生じていたが、本実施の形態においては、カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂと同じ色の波長帯域の光が入射するため、それぞれの色の光はほとんど吸収されることなく出射する。このため、透過表示における光利用効率は格段に向上して、低消費電力を達成することができる。また、カラーフィルタが配置されていることにより、赤色、緑色、および青色のそれぞれの絵素の領域が明確になるため、回折格子の製作誤差などから生じる白色光の分離のばらつきが生じていても、混色が生じることを抑制できる。

本実施の形態におけるマイクロレンズ９は、平面形状が四角形になるように形成されている。この構成を採用することにより、マイクロレンズ９同士の間に隙間なくマイクロレンズアレイを形成することができて、効率よくバックライトの光を集光することができる。すなわち、実開口率を高めることができて、輝度が向上する。または、消費電力を小さくすることができる。

さらに、図５から図７を参照して、マイクロレンズ９は、複数の絵素が配列する方向および複数の絵素が配列する方向に垂直な方向において、集光作用を有するように形成されている。この構成を採用することにより、絵素が配列する方向のみならず、絵素が配列する方向に垂直な方向においてもレンズの集光効果が得られるため、実開口率を高めることができて輝度がさらに向上する。または、消費電力を小さくすることができる。

本実施の形態における液晶表示パネルにおいては、マイクロレンズの光軸が、緑色の絵素の中心を通るように配置されている。すなわち、本実施の形態においては、それぞれのマイクロレンズの光軸が、それぞれの画素の中心を通るように形成されている。

図８に、画素の中心からマイクロレンズの光軸がずれたときの概略断面図を示す。図８は、複数の絵素が配列する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６に示すように、マイクロレンズの光軸が画素の中心を通る場合には、赤色の光軸および青色の光軸は、緑色の光軸を対称軸とした対称な放射状に広がるように配置される。

しかしながら、図８に示すように、マイクロレンズ１４の光軸が、画素の中心（開口部８Ｇの中心）からずれた場合においては、それぞれの色の光が不規則な方向に放出される。図８においては、マイクロレンズ１４が向かって右側にずれて配置されているため、矢印２６に示すように、緑色の波長領域の光軸は垂直上側に向かわずに傾斜する。この場合、開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを透過した後に混色などが生じてしまう。本実施の形態においては、マイクロレンズの光軸が画素の中心を通るように形成されていることによって、これらの混色の影響を抑制することができる。

さらに、図５および図７を参照して、本実施の形態における液晶表示パネルは、対向基板５の主表面に対して、出射角度を有するように光が放出される。たとえば、図５においては、矢印２６ａ，２６ｂに示すように、緑の光が傾斜角度を有して放出される。図７においては、矢印２２ａ，２２ｂに示すように、緑の光が傾斜角度を有して放出される。

従来の技術においては、バックライトからの光は、対向基板の主表面に垂直な方向に出射されていた。本実施の形態における液晶表示パネルは、それぞれの光が傾斜角度を有して出射され、または、広がりを有して出射されるため、視野角を大きくすることができる。視野角をさらに大きくするためには、マイクロレンズの画角が広くなるように設計することが好ましい。

本実施の形態における液晶表示パネルのマイクロレンズは、反射電極層における開口部を透過した平行光を用いて、感光性樹脂を露光した後に、感光性樹脂を現像することによって形成されている。この構成を採用することにより、自己整合的にマイクロレンズを形成することができ、マイクロレンズとそれぞれの画素との位置合せ精度を高くすることができる。この結果、赤色、緑色、青色の混色の影響を抑制することができ、色再現性の優れたなフルカラー表示を行なうことができる。また、マイクロレンズを形成するためのマスクのアライメントが不要になって製造工程を簡略化することができる。

次に、図９から図１９を参照して、本実施の形態における液晶表示パネルの製造方法について説明する。図９から図１２は、それぞれの製造工程における同じ色の絵素が配列する方向（Ｘ方向）の概略断面図であり、図１３から図１６は、それぞれの製造工程における異なる色の絵素が配列する方向（Ｙ方向）の概略断面図である。

図９および図１３を参照して、はじめに、液晶表示パネルの貼り合せ基板２を形成する。本実施の形態においては、ＴＦＴ基板４の表面に、ＴＦＴ層および平坦化絶縁膜層、反射電極層７などを形成する。反射電極層７には、それぞれの絵素に対応する位置に開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを形成する。本実施の形態においては、Ｘ方向に長手方向を有するように開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを形成する。

対向基板５の表面には、カラーフィルタ層１３を配置する。カラーフィルタ層１３には、カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂが、それぞれの色の絵素の位置に対応するように形成する。本実施の形態においては、それぞれのカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの長手方向がＸ方向と平行になるように形成する。また、カラーフィルタ層１３の表面に対向電極などを形成する。次に、シール材による基板同士の貼り合せおよび液晶の封入を行なって貼り合せ基板２を形成する。

次に、図１０および図１４を参照して、ＴＦＴ基板４の主表面のうち、反射電極層７が配置されている側と反対側の主表面に、感光性樹脂層１５を形成する。感光性樹脂層１５としては、４００ｎｍ以上４２０ｎｍ未満の波長帯の光に感度を有するものが好ましい。後に感光性樹脂の露光を行なう光はカラーフィルタを通るため、４００ｎｍ以下の波長のほとんどの光が遮断される。このため、４００ｎｍ以上の波長の光に感度を有する感光性樹脂が好ましい。

また、マイクロレンズを形成したときに、マイクロレンズが、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。このため、形成する感光性樹脂層１５は、可視光領域４２０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域において、光の吸収性を有さない樹脂で形成することが好ましい。すなわち、可視光の領域においては感度の低いものが好ましい。このため、４２０ｎｍ未満の波長の光に感度を有する感光性樹脂が好ましい。

本実施の形態においては、感光性樹脂層１５の形成に、４０５ｎｍ近傍に感度を有する感光性樹脂を用いている。ここで、本実施の形態の感光性樹脂において、カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに対する波長が４０５ｎｍ近傍の光の透過率は、それぞれＲＧＢの順に、約３０％、約０％、および約５０％である。このため、感光性樹脂の露光には、カラーフィルタ６Ｒおよびカラーフィルタ６Ｂを透過した光のみが関与する。換言すると、カラーフィルタ６Ｒおよびカラーフィルタ６Ｂを透過した光によって、感光性樹脂層１５を露光してマイクロレンズを形成する。

感光性樹脂層１５の配置においては、マイクロレンズを形成すべき領域全体において、均一な厚さで形成する。すなわち、Ｘ方向およびＹ方向において、厚さが一定になるように感光性樹脂層１５を配置する。

本実施の形態においては、感光性樹脂層としてネガ型のドライフィルムレジストを用いている。また、本実施の形態においては、光硬化型の樹脂を用いているが、熱硬化を併用した感光性樹脂を用いても構わない。

感光性樹脂層１５の配置においては、ＴＦＴ基板４と感光性樹脂層１５との接着性を高めるために、感光性樹脂層１５を配置する前に、ＴＦＴ基板４の表面にシランカップリング材を塗布するなどの方法によって表面改質を行なうことが好ましい。

次に、図１１および図１５を参照して、反射電極層７に形成した開口部を通して、感光性樹脂層に光を照射する露光工程を行なう。本実施の形態においては、平行光を用いて露光を行なう。露光工程を行なうことによって、感光性樹脂層１５に、硬化部１６が形成される。硬化部１６は、マイクロレンズの形状を有する。

図１１に示すＸ方向においては、矢印３１ａ〜３１ｃに示すように対向基板５の側から露光を行なう。この際、矢印５１に示すように、平行光の向きを変更しながら露光を行なう。図１５に示すＹ方向においては、矢印２２ａ，２２ｂに示すように露光を行なう。この際、矢印５２に示すように、平行光の向きを変更しながら露光を行なう。このように、Ｘ方向およびＹ方の光の向きを変更しながら露光を行なうことにより、Ｘ方向およびＹ方向において断面形状が山形のマイクロレンズを形成することができる。

次に、図１２および図１６を参照して、感光性樹脂層の硬化部１６を残して、硬化していない部分を取り除く現像工程を行なう。現像工程を行なうことによって、感光性樹脂層をマイクロレンズ９の形状に形成することができる。

現像工程の後には、マイクロレンズ９に対して、再度、露光工程における照射光を露光することが好ましい。この方法を採用することによって、感光性樹脂の硬化をさらに進行させることができ、マイクロレンズ９を完全硬化状態に近づけることができる。

このように、反射電極層の開口部を利用して露光工程を行なうことにより、自己整合的にマイクロレンズを形成することができ、位置精度の高いマイクロレンズを形成することができる。

次に、感光性樹脂層に対して露光を行なう露光工程について詳細に説明する。

本実施の形態においては、前述の通り、カラーフィルタ６Ｒ，６Ｂを透過した光が感光性樹脂層の硬化に寄与する。本実施の形態においては、カラーフィルタ６Ｒ，６Ｂを透過して、開口部８Ｒ，８Ｂから出射した光の積算露光量を調整することにより、断面形状が山形で平面形状が正方形のマイクロレンズを形成する。本発明において、ここで、積算露光量とは、照射される光の強さと照射時間との積で示される量の積算を示す。

図１７に、露光工程におけるＸ方向に平行な面で切断したときの概略断面図を示す。露光工程においては、平行光を用いて感光性樹脂層１５の露光を行なう。破線で示す露光量分布４７は、それぞれの位置における必要な積算露光量の分布を示す。それぞれの位置における積算露光量の調整は、貼り合せ基板に対する光の入射角度の変更速度および光の強度のうち少なくとも一方を変化させることで行なう。

本実施の形態における露光工程は、複数の色の絵素の配列方向および配列方向に垂直な方向において、感光性樹脂層を硬化させる平行光の入射角度を変更させながら露光を行なう角度変更工程を含む。

図１７に示すように、Ｘ方向における断面において、矢印３１ａ〜３１ｃが露光を行なう平行光の向きの例である。角度変更工程においては、矢印５１に示すように、平行光の入射角度を変更しながら露光を行なう。本実施の形態における入射角度θは、反射電極層７の主表面に垂直な方向に対する角度を示す。

Ｘ方向においては、それぞれの画素の中心で積算露光量が一番多くなり、画素の中心を対称軸として、積算露光量が左右対称になるように露光を行なう。角度変更工程においては、入射角度θ_１から入射角度θ_２まで連続的または断続的に入射角度を変更しながら露光を行なう。

露光の開始時においては、矢印３１ａに示すように平行光を入射することにより、２本の矢印３２ａに挟まれる領域を露光する。このときの入射角度θ_１は、矢印３２と反射電極層７の主表面の法線とのなす角度である。露光量分布４２は、開口部８Ｒを通って入射角度θ_１で露光を行なったときの露光量分布の例である。入射角度を変更する終了時においては、矢印３１ｃに示すように平行光を入射することにより、２本の矢印３３ａに挟まれる領域を露光する。このときの入射角度θ_２は、矢印３３と反射電極層７の主表面とのなす角度である。

本実施の形態においては、Ｘ方向における入射角度の変更速度は一定であるが、必要に応じて、入射角度の変更速度を変化させてもよい。この方法を採用することにより、Ｘ方向において断面形状を調整することができる。たとえば、矢印３１ｂに対応する山形の頂部の部分の露光を行なう場合には、積算露光量が多くなるように、入射角度の変更速度を遅くしてもよい。

図１８に、露光工程におけるＹ方向に平行な面で切断したときの第１の概略断面図を、図１９に、露光工程におけるＹ方向に平行な面で切断したときの第２の概略断面図を示す。

図１８は、露光工程において入射角度の変更開始時の概略断面図である。図１８を参照して、前述のとおり、感光性樹脂層１５の露光は、カラーフィルタ６Ｒおよびカラーフィルタ６Ｂを透過する光で行なう。本実施の形態における露光工程においては、一の画素に対応するマイクロレンズを形成するために、Ｙ方向に隣接する他の画素の赤色のカラーフィルタを透過する光を用いて露光を行なう。

図１８において、平行光は矢印３６ａに示す向きに入射する。１画素領域４１において、上記の１画素領域４１に含まれるカラーフィルタ６Ｂを透過する光、および隣接する他の１画素領域４１に含まれるカラーフィルタ６Ｒを透過する光によって、上記の１画素領域４１における感光性樹脂層１５の露光を行なう。矢印３４，３４ａは、カラーフィルタ６Ｂを透過する光を示す。矢印３５，３５ａは、隣接する画素に形成されたカラーフィルタ６Ｒを透過する光を示す。矢印３４または矢印３５は、それぞれの色の光軸を示し、入射角度の変更開始時には、反射電極層７の主表面の法線とのなす入射角度θ_３で露光が行なわれている。

たとえば、カラーフィルタ６Ｂを透過した光の所定強度および所定時間における積算露光量は、露光量分布４３で示される。また、カラーフィルタ６Ｒを透過した光の所定強度および所定時間における積算露光量は、露光量分布４４で示される。本実施の形態においては、カラーフィルタ６Ｒよりもカラーフィルタ６Ｂの方が光の透過率が高いため、露光量分布４３は、露光量分布４４よりも高さが高くなっている。

次に、Ｘ方向と同様にＹ方向についても、平行光の入射角度を変更する角度変更工程を行なう。角度変更工程においては、図１８に示す入射角度θ_３の角度を変更しながら露光を行なう。図１９は、露光工程において、Ｙ方向の入射角度の変更が終了した時の概略断面図である。本実施の形態においては、入射角度θ_３から入射角度θ_４まで角度を変更しながら露光を行なっている。

図１９に示すように、Ｙ方向における入射角度の変更の終了時には、平行光は、矢印３６ｂに示す向きに照射されている。矢印３７，３７ａは、カラーフィルタ６Ｂを透過した平行光を示し、矢印３８，３８ａは、カラーフィルタ６Ｒを透過した平行光を示す。矢印３７，３８に示すように、それぞれの光は入射角度θ_４になるように照射されている。

たとえば、カラーフィルタ６Ｂを透過した光の所定強度および所定時間における積算露光量は、露光量分布４５で示される。また、カラーフィルタ６Ｒを透過した光の所定の強度および所定時間における積算露光量は、露光量分布４６で示される。

本実施の形態においては、必要な露光量分布４７において、断面形状の山形の裾野の部分の露光を行なう場合には、積算露光量が少なくなるように入射角度の変更速度を早くする。一方で、断面形状の山形の頂部の部分の露光を行なう場合には、積算露光量が多くなるように入射角度の変更速度を遅くする。

Ｙ方向において、入射角度を変更しながら連続的または断続的に露光を行なうことによって、積算露光量がそれぞれの画素の中心位置で最も高くなり、それぞれの画素の中心を対称軸として、左右対称の山形の形状になるように露光を行なう。

また、それぞれの絵素が配列する方向において、隣接する他の画素の赤色のカラーフィルタを透過する光を用いて一の画素のマイクロレンズを形成するための露光を行なうことによって、Ｙ方向においても、断面形状が山形のマイクロレンズアレイを形成することができる。また、Ｙ方向において、隙間のないマイクロレンズアレイを形成することができる。さらに、マイクロレンズの光軸が画素の緑色の絵素の中心を通るように、それぞれの画素に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、隣接する他の画素の赤色のカラーフィルタを透過する光を用いたが、この形態に限られず、隣接する他の画素の青色のカラーフィルタの透過光を用いても構わない。

上記のように、本実施の形態においては、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれの入射角度の変更速度は、画素の中心（緑色の絵素の中心）上の積算露光量が、他の部分と比較して多くなるように速度を変更している。

Ｙ方向においては、入射角度の変更範囲内において、変更範囲のほぼ中央付近の積算露光量が最も多くなるように、また、画素の中心を対称軸として左右対称の形状になるように変更速度を設定している。さらに、積算露光量の調整においては、カラーフィルタ６Ｒおよびカラーフィルタ６Ｂとの透過率の差を考慮して変更速度を設定することが好ましい。

図２を参照して、露光工程においては、Ｘ方向およびＹ方向に入射角度を変更しながら、矢印３９に示すように平行光を移動させて露光を行なう。図２に示す例においては、複数の色の絵素が配列する方向に垂直な方向（Ｘ方向）に露光を行なう光源を移動しながら、Ｘ方向およびＹ方向における入射角度を変更している。露光においては、この形態に限られず、Ｙ方向に光源を移動させながら露光を行なっても構わない。または、光源を移動せずに貼り合せ基板を移動させながら露光を行なっても構わない。

上記の露光工程においては、入射角度の変更速度を調整して、積算露光量の調整を行なったが、この形態に限られず、照射を行なう平行光の強度を変更することによって、積算露光量を調整しても構わない。また、１回の露光に限られず、同一の部分に対して繰り返し複数回の露光を行なっても構わない。この場合には、露光量の総和が積算露光量になる。

本実施の形態においては、平面形状が四角形のマイクロレンズを形成したが、マイクロレンズとしては、この形態に限られず、集光作用を有していれば構わない。

次に、液晶表示パネルに対して本実施の形態におけるマイクロレンズを形成した例について説明する。

本実施の形態においては、ＴＦＴ基板として、厚さＴが０．４ｍｍ、屈折率Ｎが１．５３の基板を用いた。反射電極層の開口部を、Ｘ方向の長さＷ_Ｘが８０μｍ、Ｙ方向の長さＷ_Ｙが、５０μｍになるように形成した。Ｘ方向またはＹ方向における画素のピッチＰ_Ｘ，Ｐ_Ｙは、それぞれが１９８μｍになるように形成した。

図１７から図１９を参照して、この場合の入射角度θ_ｉ（ｉ＝１〜４）は、それぞれ以下の様になる。

θ_１＝θ_２＝ｔａｎ^−１（（Ｐ_Ｘ−Ｗ_Ｘ）／２）／（Ｔ／ｎ））＝約１３° …（１）
θ_３＝ｔａｎ^−１（（Ｐ_Ｙ×２／３）／（Ｔ／ｎ））＝約２７° …（２）
θ_４＝ｔａｎ^−１（（Ｐ_Ｙ×１／３）／（Ｔ／ｎ））＝約１４° …（３）
Ｘ方向における入射角度θ_Ｘは、−１３°≦θ_Ｘ≦１３°になり、Ｙ方向の入射角度θ_Ｙは、１４°≦θ_Ｙ≦２７°になった。

ここで、光は入射する角度が水平に近くなるほど（本実施の形態においては、入射角度の大きさが大きくなるほど）照射面での照射面積が広がるために照射強度が弱くなる。本実施の形態においては、上記の入射角度θに対して、感光性樹脂層に形成するマイクロレンズの形状に応じた補正を検討した。平行光が傾斜して入射した場合の光の強度の低下を考慮した結果、Ｘ方向の入射角度の変更範囲は、−１４°≦θ_Ｘ≦１４°、およびＹ方向の変更範囲は、８°≦θ_Ｙ≦３０°になった。

本実施の形態においては、Ｘ方向においては、２°ずつ入射角度を変更して、一定の時間の露光を行なった。Ｙ方向においては、緑色の絵素の中心上にレンズの光軸が通るようにマイクロレンズを形成するため、入射角度の変更速度を変化させた。入射角度が８°≦θ_Ｙ＜１０°の範囲内では変更速度を０．９°／ｓｅｃ、入射角度が１０°≦θ_Ｙ＜２３°の範囲内では変更速度を１．０°／ｓｅｃ、入射角度が２３°≦θ_Ｙ≦３０°の範囲内では変更速度を１．４°／ｓｅｃにした。

このように、微小部分における光の照射強度と露光時間とを掛け合せて得られる積算露光量の分布を予測して入射角度の変更速度を変化させることによって、断面形状が山形のマイクロレンズを形成することができる。さらに、緑色の絵素の中心とレンズの光軸とが一致した平面形状が正方形のマイクロレンズを形成することができる。形成されたマイクロレンズのＸ方向およびＹ方向のピッチは、ともに１９８ｎｍ、マイクロレンズの高さは２０μｍであった。

本実施の形態におけるマイクロレンズの製造方法は、アライメントの精度の高い高価な装置を用いることなく、自己整合的に画素の中心とマイクロレンズの光軸とを一致させることができる。このため、混色を抑制することができ、色再現の優れたフルカラー表示を行なえる液晶表示パネルを提供することができる。さらに、平面形状が四角形の隙間のないマイクロレンズアレイを容易に形成することができ、高輝度および高視野角の液晶表示パネルを提供することができる。

（実施の形態２）
図２０から図２２を参照して、本発明に基づく実施の形態２における半透過型液晶表示パネルおよび半透過型液晶表示パネルの製造方法について説明する。

液晶表示パネルが、バックライト部および貼り合わせ基板を含み、反射型表示の場合には、対向基板の側から入射する外光を反射電極層によって反射させて、カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを透過させることによりカラー表示を行なうことは実施の形態１と同様である。画素の平面形状が正方形に形成され、Ｙ方向において、赤色、緑色および青色の絵素がこの順に配置され、Ｙ方向に延びる列がＸ方向に複数本形成されていることも実施の形態１と同様である（図１参照）。

図２０は、本実施の形態における半透過型液晶表示パネルをＹ方向に切断したときの一の概略断面図である。図２１は、半透過型液晶表示パネルをＹ方向に切断したときの他の概略断面図である。図２２は、半透過型液晶表示パネルをＸ方向に切断したときの概略断面図である。

バックライト部１９は、光源１０、導光板１１および回折格子１８を含む。回折格子１８は、波長分離集光手段として形成され、１個の画素に１個ずつ形成されている。すなわち、本実施の形態における回折格子１８は、画素ごとに分離されて孤立している。回折格子１８は、それぞれの画素に対応するように配置され、本実施の形態においてはカラーフィルタ６Ｇの真下に配置されている。回折格子１８は、導光板１１の表面に配置されている。

図２０において、矢印５３ａ，５３ｂは青色の波長領域の光を示し、矢印５４ａ，５４ｂは緑色の波長領域の光を示し、矢印５５ａ，５５ｂは赤色の波長領域の光を示す。矢印５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂに示すように、回折格子１８は、Ｙ方向において、分離された一の色の波長領域の光が対応する一の色のカラーフィルタに向かうように形成されている。たとえば、矢印５３ａ，５３ｂに示す青色の波長領域の光は、青色のカラーフィルタ６Ｂに向かうように形成されている。

また、矢印５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂに示すように、本実施の形態における回折格子１８は、Ｙ方向に切断して見たときに、赤色、緑色および青色の波長領域に光を分離する機能のみではなく、それぞれの波長領域の光を、波長領域ごとに集光する機能を有するように形成されている。

図２２において、矢印５７は、光源からの光を示す。矢印５６ａ，５６ｂは、緑色の波長領域の光を示す。矢印５６ａ，５６ｂに示すように、回折格子１８は、Ｘ方向において、分離された一の色の波長領域の光が対応する一の色のカラーフィルタに向かうように形成されている。また、回折格子１８は、Ｘ方向において、それぞれの波長領域の光を波長領域ごとに集光する機能を有するように形成されている。このような回折格子１８は計算機ホログラム等で形成することができる。

図２１を参照して、バックライト部１９と反射電極層７との間には、プリズム１７が配置されている。本実施の形態においては、ＴＦＴ基板４の表面にプリズム１７が配置されている。プリズム１７は、複数の色の絵素が配列する方向（Ｙ方向）に平行な面で切断したときに、ほぼ台形の形状を有する。

図２１において、矢印５３は青色の波長領域の光の光軸を示し、矢印５４は緑色の波長領域の光の光軸を示し、矢印５５は赤色の波長領域の光の光軸を示す。プリズム１７は、矢印５３，５５に示すように、青色および赤色の波長領域の光を表面で屈折させることができるように形成されている。プリズム１７は、矢印５４に示すように、緑色の波長領域の光を直進させるように形成されている。プリズム１７は、矢印５３〜５５に示すように、それぞれの色の波長領域の光の光軸が、それぞれの色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの表面に対して垂直な方向から入射するように形成されている。

図２２において、矢印５６は緑色の波長領域の光の光軸を示す。プリズム１７は、絵素が配列する方向に垂直な方向（Ｘ方向）に平行な面で切断したときに、長方形になるように形成されている。プリズム１７は、Ｘ方向において、複数の画素にまたがるように形成されている。プリズム１７は、Ｘ方向においては、どの色の波長領域の光も屈折せずに直進するように形成されている。

図２０を参照して、光源１０からの光は、矢印５８に示すように導光板１１の内部を進行する。回折格子１８は、１個の画素に対して１個ずつ形成され、画素ごとに孤立している。このため、回折格子１８に入射しない光源１０からの光および回折格子１８から出射される０次回折光は、導光板１１の内部を全反射しながら進行する。

回折格子１８に入射した導光板１１からの光は、回折格子１８によりそれぞれの色の波長領域に分離され、それぞれの色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに向かう。それぞれの色の波長領域の光は、絵素が配列する方向（Ｙ方向）に平行な断面において、それぞれの波長領域ごとに集光されながらプリズム１７に入射する。

矢印５３ａ，５３ｂ，５５ａ，５５ｂに示すように、青色および赤色の波長領域の光は、プリズム１７のＹ方向における断面形状の台形のうち、上底と下底とを結ぶ斜辺に到達して屈折する。これに対して緑色の波長領域の光は、矢印５４ａ，５４ｂに示すように、Ｙ方向において上底に到達して直進する。

図２１を参照して、それぞれの色の波長領域の光の光軸は、開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの中心およびカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの中心を通る。また、それぞれの光の光軸は、カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの表面に垂直な方向から入射する。このとき、赤色および青色の波長領域の光は、プリズム１７の表面において、それぞれ角度θ_５または角度θ_６で屈折して、カラーフィルタ６Ｒまたはカラーフィルタ６Ｂに入射する。

図２２を参照して、それぞれの色の波長領域の光は、絵素が配列する方向に垂直な方向（Ｘ方向）に平行な断面において、それぞれの波長領域ごとに集光されながらプリズム１７に入射する。青色、緑色および赤色の波長領域の光は、Ｘ方向においてプリズム１７の表面で屈折せずに直進する。

このように、プリズム１７は、絵素が配列する方向（Ｙ方向）に対して断面形状が台形の形状を有する。Ｙ方向に切断して見たときに、緑色の波長領域の光はプリズム１７において、屈折することなく直進して、カラーフィルタ６Ｇの表面に垂直な方向から入射する。赤色および青色の波長領域の光は、プリズム１７において、屈折して進行する向きを変える。絵素が配列する方向に垂直な方向（Ｘ方向）に対しては、屈折作用を有する必要はなくそれぞれの色の光は直進する。

本実施の形態においては、波長分離手段に集光機能を有する波長分離集光手段を採用している。この集光作用により実開口率を高めることができて輝度が向上する。または、消費電力を小さくすることができる。さらに、マイクロレンズが不要になる。

また、プリズム１７の屈折作用によって、分離された各波長領域の光が対応する開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂに入射する際、それぞれの光の光軸がカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの表面に垂直になるように入射する。このため、使用者（視聴者）の位置に関わらず、混色を低減した鮮やかな画像や映像を表示することができる。また、実施の形態１と同様に、回折格子の回折角度を大きくすることにより、視野角を大きくすることができる。

回折格子１８を開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの近傍に配置することにより、開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂへの入射光量を大きくすることができる。すなわち、実開口率を上げることができる。回折格子の位置は、この形態に限られず、開口部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂでのそれぞれの色の波長領域の光の広がりが、開口部の大きさよりも小さくなっていればよい。

また、本実施の形態においては、回折格子の大きさを変更することによって、回折格子１８に入射する光量を調節することができる。この結果、液晶表示パネルにおける光の強度分布を制御することができる。たとえば、光源に近い側の回折格子を小さくして、光源から離れるにつれて徐々に回折格子を大きくすることにより、表示パネル全体における光の強度分布を一様にできる。さらに、それぞれの画素に形成された回折格子は、全て同じ構成である必要はなく、画素の位置によって構成を変更しても構わない。

本実施の形態におけるプリズムの製造方法は、実施の形態１におけるマイクロレンズの製造方法と同様である。すなわち、開口部を通じて感光性樹脂を露光する露光工程において、複数の色の絵素の配列方向および配列方向に垂直な方向において、平行光の入射角度を変化させながら露光を行なう角度変更工程を含む。角度変更工程は、入射角度を画素の大きさに対応するように変更しながら行なう。また、一の画素に対応するプリズムを形成するために、一の画素に隣接する他の画素の赤色または青色のカラーフィルタを透過する光によって露光を行なう。また、角度変更工程は、赤色および青色の絵素に形成される部分よりも緑色の絵素に形成される部分の積算露光量が大きくなるように行なう。

このように、本実施の形態においても、開口部を通過した平行光を用いて、自己整合的にプリズムを形成することができる。したがって、位置精度の高い装置を用いることなく、画素の位置とプリズムの位置とを一致させることができる。特に、それぞれの画素で異なる形状を有するプリズムを形成する場合、それぞれの画素に対応した最適な形状のプリズムを開口部の位置に合せて形成することができる。このため、表示画面において、混色を抑制することができ、色再現の優れたフルカラー表示を行なえる液晶表示パネルを提供することができる。

その他の構成、作用、効果および製造方法については、実施の形態１と同様であるのでここでは説明を繰り返さない。

上記のそれぞれの図面において、同一または相当する部分には、同一の符号を付している。

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１における液晶表示パネルの概略分解斜視図である。 実施の形態１における画素の拡大概略平面図である。 実施の形態１における画素の一の方向の拡大概略断面図である。 実施の形態１における画素の他の方向の拡大概略断面図である。 実施の形態１における液晶表示パネルのＹ方向の一の拡大概略断面図である。 実施の形態１における液晶表示パネルのＹ方向の他の拡大概略断面図である。 実施の形態１における液晶表示パネルのＸ方向の拡大概略断面図である。 実施の形態１において、液晶表示パネルのマイクロレンズアレイの位置がずれたときの拡大概略断面図である。 実施の形態１における液晶表示パネルの製造方法の一の第１工程説明図である。 実施の形態１における液晶表示パネルの製造方法の一の第２工程説明図である。 実施の形態１における液晶表示パネルの製造方法の一の第３工程説明図である。 実施の形態１における液晶表示パネルの製造方法の一の第４工程説明図である。 実施の形態１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１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１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１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１における露光工程のＸ方向の拡大概略断面図である。 実施の形態１における露光工程のＹ方向の第１の概略拡大断面図である。 実施の形態１における露光工程のＹ方向の第２の概略拡大断面図である。 実施の形態２における液晶表示パネルのＹ方向の一の拡大概略断面図である。 実施の形態２における液晶表示パネルのＹ方向の他の拡大概略断面図である。 実施の形態２における液晶表示パネルのＸ方向の拡大概略断面図である。

符号の説明

１ 液晶表示パネル、２ 貼り合せ基板、３，１９ バックライト部、４ ＴＦＴ基板、５ 対向基板、６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ カラーフィルタ、７ 反射電極層、８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ 開口部、９，１４ マイクロレンズ、１０ 光源、１１ 導光板、１２ 回折格子、１３ カラーフィルタ層、１５ 感光性樹脂層、１６ 硬化部、１７ プリズム、１８ 回折格子、２１，２２，２２ａ，２２ｂ，２３，２５，２５ａ，２５ｂ，２６，２６ａ，２６ｂ，２７，２７ａ，２７ｂ，３１ａ〜３１ｃ，３２，３２ａ，３３，３３ａ，３４，３４ａ，３５，３５ａ，３６ａ，３６ｂ，３７，３７ａ，３８，３８ａ，３９，５１，５２，５３，５３ａ，５３ｂ，５４，５４ａ，５４ｂ，５５，５５ａ，５５ｂ，５６，５６ａ，５６ｂ，５７，５８ 矢印、４１ １画素領域、４２〜４７ 露光量分布、θ_１〜θ_４ 入射角度、θ_５，θ_６ 角度。

Claims (13)

1. バックライト部と、
   画素に含まれる絵素に対応するように形成され、複数の色のカラーフィルタを含むカラーフィルタ層と、
   前記絵素に対応するように形成された開口部を有する反射層と、
   前記バックライト部と前記反射層との間に配置されたマイクロレンズと
   を備え、
   前記バックライト部は、光源と、
   前記光源からの光を平面的に導く導光板と、
   前記導光板から出射された光を前記複数の色の波長領域ごとに分離するための波長分離手段とを含み、
   前記マイクロレンズは、前記複数の色の前記絵素の配列方向および前記配列方向に垂直な方向に集光作用を有するように形成され、
   前記マイクロレンズは、それぞれの前記画素ごとに１個ずつ形成され、
   前記波長分離手段は、分離された一の色の波長領域の前記光が、前記一の色の前記カラーフィルタに向かうように形成された、半透過型液晶表示パネル。
2. 前記マイクロレンズは、前記開口部を透過した平行光を用いて感光性樹脂を露光した後に、前記感光性樹脂を現像することによって形成された、請求項１に記載の半透過型液晶表示パネル。
3. 前記画素は赤色、緑色および青色の前記絵素を有するように形成され、
   前記マイクロレンズは、一の前記マイクロレンズの光軸が、緑色の前記絵素に対応する前記開口部の中心を通るように形成された、請求項１に記載の半透過型液晶表示パネル。
4. それぞれの前記マイクロレンズは、平面形状が四角形になるように形成された、請求項１に記載の半透過型液晶表示パネル。
5. 絵素に対応するように形成された開口部を有する反射層を、基板の一方の側に形成する工程と、
   前記絵素の複数の色の配列方向および前記配列方向に垂直な方向の断面形状がそれぞれ山形のマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成工程と
   を含み、前記マイクロレンズ形成工程は、
   前記基板の他方の側に感光性樹脂層を配置する工程と、
   前記開口部を通して前記感光性樹脂層に平行光を照射する露光工程と、
   前記感光性樹脂の一部分を取り除く現像工程と
   を含み、
   前記露光工程は、前記配列方向および前記配列方向に垂直な方向において、前記平行光の入射角度を変化させながら露光を行なう角度変更工程を含み、
   前記角度変更工程は、前記入射角度を画素の大きさに対応するように変更しながら行なう工程を含む、半透過型液晶表示パネルの製造方法。
6. 前記開口部に対応する赤色、緑色および青色のカラーフィルタを含むカラーフィルタ層を配置する工程を含み、
   前記露光工程は、一の画素に対応する前記マイクロレンズを形成するために、前記一の画素に隣接する他の画素の赤色または青色の前記カラーフィルタを透過する光によって露光を行なう、請求項５に記載の半透過型液晶表示パネルの製造方法。
7. 前記角度変更工程は、前記入射角度の変更速度を連続的または断続的に変化させる工程を含み、
   前記角度変更工程は、前記マイクロレンズの周辺部よりも中央部の積算露光量が大きくなるように行なう、請求項５に記載の半透過型液晶表示パネルの製造方法。
8. バックライト部と、
   画素に含まれる絵素に対応するように形成され、複数の色のカラーフィルタを含むカラーフィルタ層と、
   前記絵素に対応するように形成された開口部を有する反射層と、
   前記バックライト部と前記反射層との間に配置されたプリズムと
   を備え、
   前記バックライト部は、光源と、
   前記光源からの光を平面的に導く導光板と、
   前記導光板から出射された光を前記複数の色の波長領域ごとに分離しながら前記波長領域ごとに集光するための波長分離集光手段と
   を含み、
   前記波長分離集光手段は、分離された一の色の波長領域の前記光が、前記一の色の前記カラーフィルタに向かうように形成され、
   前記プリズムは、前記波長分離集光手段により分離された一の色の波長領域の前記光の光軸が、前記カラーフィルタの表面に対して垂直な方向から入射するように屈折作用を有する、半透過型液晶表示パネル。
9. 前記プリズムは、前記開口部を透過した平行光を用いて感光性樹脂を露光した後に、前記感光性樹脂を現像することによって形成された、請求項８に記載の半透過型液晶表示パネル。
10. 前記画素は赤色、緑色および青色の前記絵素を有するように形成され、
    前記プリズムは、赤色、緑色および青色の前記絵素が配列する方向の切断面で見たときに、緑色の波長領域の前記光が直進するように形成され、赤色および青色の波長領域の前記光がそれぞれ屈折するように形成された、請求項８に記載の半透過型液晶表示パネル。
11. 画素に含まれる絵素に対応するように形成された開口部を有する反射層を、基板の一方の側に形成する工程と、
    前記絵素の複数の色の配列方向において、前記複数の色のうち少なくとも一の色の波長領域の光を屈折するためのプリズムを形成するプリズム形成工程と
    を含み、前記プリズム形成工程は、
    前記基板の他方の側に感光性樹脂層を配置する工程と、
    前記開口部を通して前記感光性樹脂層に平行光を照射する露光工程と、
    前記感光性樹脂の一部分を取り除く現像工程と
    を含み、
    前記露光工程は、前記配列方向および前記配列方向に垂直な方向において、前記平行光の入射角度を変化させながら露光を行なう角度変更工程を含み、
    前記角度変更工程は、前記入射角度を前記画素の大きさに対応するように変更しながら行なう工程を含む、半透過型液晶表示パネルの製造方法。
12. 前記開口部に対応する赤色、緑色および青色のカラーフィルタを含むカラーフィルタ層を配置する工程を含み、
    前記露光工程は、一の画素に対応する前記プリズムを形成するために、前記一の画素に隣接する他の画素の赤色または青色の前記カラーフィルタを透過する光によって露光を行なう、請求項１１に記載の半透過型液晶表示パネルの製造方法。
13. 前記開口部に対応する赤色、緑色および青色のカラーフィルタを含むカラーフィルタ層を配置する工程を含み、
    前記角度変更工程は、前記入射角度の変更速度を連続的または断続的に変化させる工程を含み、
    前記角度変更工程は、赤色および青色の前記絵素に形成される部分よりも緑色の前記絵素に形成される部分の積算露光量が大きくなるように行なう、請求項１１に記載の半透過型液晶表示パネルの製造方法。

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