JP2010181640A - Liquid crystal display panel and method for manufacturing liquid crystal display panel - Google Patents
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Abstract
Description
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.
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、液晶パネルにマトリクス状に規則的に配列された画素のそれぞれに対し、画像信号に対応した表示電圧を印加して、各画素の透過率(又は反射率)を変化させることにより表示を行う。 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 changes the transmittance (or reflectance) of each pixel by applying a display voltage corresponding to an image signal to each of the pixels regularly arranged in a matrix on the liquid crystal panel. Display.
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の液晶表示装置や、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の液晶表示装置(プロジェクタ)などがある。直視型の液晶表示装置には、表示面側から入射した光を反射させて表示を行う反射型の液晶表示装置、バックライト等の光源から発せられた光を透過して表示を行う透過型の液晶表示装置、及び反射型と透過型を組み合わせた半透過型(反射−透過型)の液晶表示装置がある。 The liquid crystal display device includes a direct-view type liquid crystal display device that directly observes an image displayed on the liquid crystal display panel, and a projection type liquid crystal display that projects an image displayed on the display panel on a screen by a projection lens. There is a device (projector). The direct-view type liquid crystal display device includes a reflection type liquid crystal display device that displays light by reflecting light incident from the display surface side, and a transmission type that transmits light emitted from a light source such as a backlight and performs display. There are liquid crystal display devices and transflective (reflective-transmissive) liquid crystal display devices in which a reflective type and a transmissive type are combined.
一般的な透過型または半透過型の液晶表示装置は、液晶表示パネルのTFT基板及び対向基板の外側に配置された一対の偏光素子(典型的には偏光板)を備えており、偏光素子によって各画素の透過光を調光することで表示を行う。このような液晶表示装置においては、TFT、ゲートバスライン、ソースバスライン、及び遮光層(BM)によって透過光が遮光されるため、全表示領域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。画素のサイズを小さくしても、TFT、バスライン等は、電気的性能や製造技術等の制約から細く形成することが難しいため、高精細または小型の液晶表示装置において開口率の低下は顕著となる。 A typical transmissive or transflective liquid crystal display device includes a pair of polarizing elements (typically polarizing plates) arranged outside a TFT substrate and a counter substrate of a liquid crystal display panel. Display is performed by dimming the transmitted light of each pixel. In such a liquid crystal display device, since the transmitted light is shielded by the TFT, the gate bus line, the source bus line, and the light shielding layer (BM), the ratio of the effective pixel area to the entire display region, that is, the aperture ratio decreases. . Even if the pixel size is reduced, it is difficult to form TFTs, bus lines, etc. thin due to restrictions on electrical performance, manufacturing technology, etc., so the aperture ratio is significantly reduced in high-definition or small-sized liquid crystal display devices. Become.
液晶表示装置の光利用効率を改善するために、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、例えば特許文献1に記載されている。特許文献1の液晶表示装置においては、TFT基板のバックライト光入射側に凸形状のマイクロレンズが設けられている。 In order to improve the light utilization efficiency of the liquid crystal display device, a method of improving the effective aperture ratio of the liquid crystal display panel by providing a microlens for condensing light on each pixel in the liquid crystal display panel is disclosed in, for example, Patent Document 1. It is described in. In the liquid crystal display device of Patent Document 1, a convex microlens is provided on the backlight incident side of the TFT substrate.
特許文献1のマイクロレンズは、基板上に塗布した光硬化性樹脂にCF基板(カラーフィルタ基板)側から画素開口部を介して光を照射した後、現像、加熱等のフォトリソグラフィ工程を施すことによって形成されるが、その光照射工程においては、画素開口部を透過する光の入射角度を変化させて露光を行う、いわゆるセルフアライメント露光が採用される。この露光方法によれば、マイクロレンズが各画素に対応して自己整合的に形成されるため(セルフアライメント方式によるマイクロレンズの形成)、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となり、画素開口部とマイクロレンズアレイとの位置合わせを極めて高い精度で行うことが出来る。 The microlens of Patent Document 1 irradiates a photocurable resin applied on a substrate from the CF substrate (color filter substrate) side through a pixel opening, and then performs a photolithography process such as development and heating. However, in the light irradiation process, so-called self-alignment exposure, in which exposure is performed by changing the incident angle of light transmitted through the pixel opening, is employed. According to this exposure method, since the microlens is formed in a self-aligned manner corresponding to each pixel (formation of the microlens by the self-alignment method), alignment of the mask for forming the microlens becomes unnecessary, and the pixel Positioning of the opening and the microlens array can be performed with extremely high accuracy.
マイクロレンズの他の形成方法が特許文献2から5に記載されている。特許文献2のマイクロレンズは、基板の窪みに充填した紫外線硬化性樹脂に、バックライト照射側から(CF基板と反対側から)マスクを介して紫外線を照射することによって形成される。したがって、このマイクロレンズの形成方法は、特許文献1に記載された自己整合的にマイクロレンズを形成する方法とは異なる。特許文献3及び4のマイクロレンズは、光硬化性樹脂にスタンパで押圧してマイクロレンズの形状を転写した後、光硬化性樹脂に光を照射することによって形成される。特許文献5には、光の利用効率を向上させるために、均一な凸部と凹部とが交互形成されたマイクロレンズを用いることが記載されている。 Other methods for forming microlenses are described in Patent Documents 2 to 5. The microlens of Patent Document 2 is formed by irradiating an ultraviolet curable resin filled in a depression of a substrate with ultraviolet rays from the backlight irradiation side (from the side opposite to the CF substrate) through a mask. Therefore, the method for forming the microlens is different from the method for forming the microlens in a self-aligned manner described in Patent Document 1. The microlenses of Patent Documents 3 and 4 are formed by irradiating a photocurable resin with light after transferring the shape of the microlens by pressing the photocurable resin with a stamper. Patent Document 5 describes the use of a microlens in which uniform convex portions and concave portions are alternately formed in order to improve the light utilization efficiency.
特許文献3及び4のマイクロレンズアレイは、紫外線硬化性樹脂にスタンパを押圧して形成されるが、このような型押し成型による方法では、スタンパと基板との位置合わせが難しく、マイクロレンズと画素の位置を特許文献1の方法ほど精度よく一致させることは困難である。また、スタンパ押圧後の紫外線硬化性樹脂に伸びが発生することもあり、これによってマイクロレンズと画素の位置が一致しなくなるという問題もある。 The microlens arrays of Patent Documents 3 and 4 are formed by pressing a stamper onto an ultraviolet curable resin. However, in such a method using the stamping molding, it is difficult to align the stamper and the substrate. It is difficult to make the positions of the two coincide with each other as accurately as the method of Patent Document 1. Further, the ultraviolet curable resin after pressing the stamper may be stretched, which causes a problem that the positions of the microlens and the pixel are not matched.
図7はマイクロレンズを備えた透過型の液晶表示パネル100を表した断面図であり、図8は液晶表示パネル100の図7におけるD−D’断面を表している。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a transmissive liquid
図7及び図8に示すように、液晶表示パネル100は、貼り合せ基板112と、貼り合せ基板112の下面(バックライト光入射側の面)に配置された複数のマイクロレンズ114aからなるマイクロレンズアレイ114とを備えている。貼り合せ基板112は、TFT基板130、対向基板であるCF基板(カラーフィルタ基板)132、及びTFT基板130とCF基板132とに挟まれた液晶層134を含んでいる。液晶層134の側面は液晶を封入するためのシール材136で覆われている。各マイクロレンズ114aは、画素配列方向に沿って延びるレンチキュラーレンズである。
As shown in FIGS. 7 and 8, the liquid
貼り合せ基板112の下面には、さらにマイクロレンズアレイ114を取り囲むように支持体126が形成されており、マイクロレンズアレイ114の下側には、マイクロレンズ114aの頂点部と支持体126の下端とに接するように保護層135が貼り付けられている。保護層135の下面には接着層137を介して光学フィルム123が貼り付けられており、CF基板132の上面には、接着層124を介して光学フィルム122が貼り付けられている。光学フィルム122及び123のそれぞれには偏光板が含まれる。光学フィルム122及び123が、位相差板、光拡散シート等の光学素子を含むこともあり得る。
A
保護層135がマイクロレンズ114aの頂点部と支持体126とによって支持されるため、光学フィルム123がマイクロレンズアレイ114上に安定して保持される。しかし、この場合、マイクロレンズアレイ114と保護層135との間に閉ざされた内部空間(空隙)が形成されるため、温度や気圧などの環境の変化によりマイクロレンズ114aの面に水滴が付着するという問題、あるいは内部空間の空気の膨張収縮により光学フィルム123の周辺部材が変形するという問題が発生し得る。
Since the
この問題を解決するためには、内部空間と装置外部との間で空気の移動を可能にする通気孔を、支持体126の一部に形成することが考えられる。しかし、単に支持体126に通気孔を設けただけでは、支持体126に隣接するマイクロレンズによって通気孔が塞がれるため、内部空間の全てを外部空間に繋げることはできなかった。
In order to solve this problem, it is conceivable to form a vent hole in a part of the
このような内部空間や通気孔に関する問題の考察は、上述の特許文献1乃至5のいずれにおいても全くなされておらず、この問題を解決するための手段はこれらの特許文献には全く示されていない。 None of the above-mentioned Patent Documents 1 to 5 discuss the problem concerning the internal space and the vent hole, and means for solving this problem is not shown in these Patent Documents. Absent.
内部空間と外部空間とで空気の移動を可能にするには、マイクロレンズアレイ114の周囲と支持体126との間にも空隙を形成することが考えられる。そのような構成を有する液晶表示パネル100の変形例を図9に示す。図9は、図8における液晶表示パネル100のE−E’断面に対応する変形例の断面をあらわしている。
In order to enable movement of air between the internal space and the external space, it is conceivable to form a gap between the periphery of the
図9に示すように、変形例の液晶表示パネル100’は、マイクロレンズアレイ114の周囲と支持体126との間に空隙127が設けられている。支持体126には、図示しない通気孔が設けられているので、内部の全ての空間(空隙127及びマイクロレンズアレイ114の上の空隙128)は、通気孔を介して外部空間に繋がっている。これにより液晶表示パネル100’では上述の問題が解決されている。
As shown in FIG. 9, in the liquid
しかし、本願の発明者が実験を行なったところ、このような液晶表示パネル100’においては、図9に示すように、支持体126付近のマイクロレンズ114aと保護層135との間で剥がれや接着不良といった問題が発生し得ることがわかった。また、マイクロレンズ114aと保護層135とが接していたとしても、接触面積がマイクロレンズ114a毎に異なり、輝度や色調がばらつくという問題もあった。
However, when the inventor of the present application conducted an experiment, in such a liquid
さらに、マイクロレンズ14aの高さが支持体よりもある程度以上低い場合、保護層135および保護層135の上に貼り付けられた偏光板等の剥がれ、歪み、撓み等が生じて、光漏れや視野角低下等の不具合を引き起こすことがわかった。さらに、マイクロレンズ114aの頂点位置がレンチキュラーレンズの稜線方向に沿ってある程度以上異なると、マイクロレンズ114aと保護層135との接触面の幅が異なり、画素毎に透過光の光路に差が生じて輝度や色調がばらつくという問題もあった。
Furthermore, when the height of the
図10(a)は、マイクロレンズ114aと保護層135との接触面150が広い場合の透過光の光路を、図10(b)は接触面150が狭い場合の透過光の光路を、それぞれ表している。図10(a)及び(b)に示すように、マイクロレンズ114aと保護層135との接触面150が広い場合、接触面150を通って直進する光が増えるため、接触面が狭い場合に比べて正面輝度が高くなり、その分拡散光が減る。したがって、マイクロレンズ114aと保護層135との接触面積が異なれば、画素によって視野角特性が異なり、表示ムラ等の不具合が発生する。
10A shows an optical path of transmitted light when the
図11(a)及び図11(b)は、基板面鉛直方向から見た3本のマイクロレンズ114aを表しており、図11(a)はレンチキュラーレンズの稜線方向に沿って接触面150が変化する場合を、図11(b)は接触面150が変化しない場合を、それぞれ表している。図11(a)における90a、90b、90cは、それぞれ赤、緑、青を表示するための画素(それぞれ赤画素、緑画素、及び青画素と呼ぶ)を表している。これら3つの画素90a、90b、及び90cにより1つの表示単位90が構成される。複数の表示単位90が、マイクロレンズ114aの延びる方向及びそれに垂直な方向に沿ってマトリクス状に配置されている。
11A and 11B show three
図11(a)に示すように、マイクロレンズ114aの延びる方向に沿って接触面150の幅が変化すると、赤画素90a、緑画素90b、及び青画素90cの間、または表示単位の間で透過光の光路が異なり、表示ムラなどの不具合が発生する。したがって、液晶表示パネルにおいては、図11(b)に示すように、接触面150の幅はマイクロレンズ114aの延びる方向に沿ってより均一であることが好ましい。
As shown in FIG. 11A, when the width of the
従来、上述した構成を有する液晶表示パネル100に対して、マイクロレンズ114aと保護層135との接触形態をどのようにすれば品質の高い表示が得られるかという問題の検討はなされておらず、両者の良好な接触形態を得るためのマイクロレンズ114a周辺の構成要件の検討もなされていなかった。
Conventionally, with respect to the liquid
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、表示ムラまたは光漏れの発生が抑えられた表示品質の高いマイクロレンズ付き液晶表示パネル、あるいは視野角特性の優れた液晶表示パネルを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object thereof is a liquid crystal display panel with a microlens with high display quality in which occurrence of display unevenness or light leakage is suppressed, or an excellent viewing angle characteristic. The object is to provide a liquid crystal display panel.
本発明による液晶表示パネルは、一対の基板、及び前記一対の基板の間に配置された液晶層を有する貼り合せ基板と、前記貼り合せ基板の面上に設けられ、それぞれが前記貼り合せ基板とは反対の側に膨らむ凸面を有する複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイと、前記貼り合せ基板の前記面上に、前記マイクロレンズアレイを囲むように設けられた支持体と、前記マイクロレンズアレイの前記貼り合せ基板とは反対の側に、前記支持体の端部及び前記複数のマイクロレンズの各頂点部分に接するように配置された保護層と、前記保護層の前記マイクロレンズアレイとは反対の側に配置された光学フィルムと、を備え、前記貼り合せ基板の面鉛直方向における、前記支持体の前記端部と前記複数のマイクロレンズの前記凸面の先端部との位置の差が、0μmよりも大きく5μm以下である。 A liquid crystal display panel according to the present invention is provided on a surface of a bonded substrate having a pair of substrates, a liquid crystal layer disposed between the pair of substrates, and each of the bonded substrates, Is a microlens array composed of a plurality of microlenses having convex surfaces bulging on the opposite side, a support provided on the surface of the bonded substrate so as to surround the microlens array, and the microlens array A protective layer disposed on the opposite side of the bonded substrate so as to be in contact with an end portion of the support and each apex portion of the plurality of microlenses, and the microlens array of the protective layer is opposite to the microlens array An optical film disposed on the side, and the end of the support and the tips of the convex surfaces of the plurality of microlenses in the surface vertical direction of the bonded substrate The difference between the positions of the parts is a large 5μm or less than 0 .mu.m.
ある実施形態では、前記複数のマイクロレンズが、複数の画素それぞれの開口を介して光を照射することにより硬化された光硬化性樹脂からなる。 In one embodiment, the plurality of microlenses are made of a photocurable resin cured by irradiating light through the openings of the plurality of pixels.
ある実施形態では、前記マイクロレンズアレイの端部と前記支持体との間に空隙が存在する。 In one embodiment, an air gap exists between an end of the microlens array and the support.
ある実施形態では、前記マイクロレンズアレイの端部と前記支持体との間の前記空隙の幅が50μm以上250μm以下である。 In one embodiment, the width of the gap between the end of the microlens array and the support is 50 μm or more and 250 μm or less.
ある実施形態では、前記支持体に、前記支持体によって囲まれた内部空間と外部空間とを繋ぐ間隙又はスリットが形成されている。 In one embodiment, a gap or a slit that connects an internal space surrounded by the support and an external space is formed in the support.
ある実施形態は、前記マイクロレンズアレイと前記貼り合せ基板の前記面との間に形成された、略均一な厚さを有する透明層を備えている。 An embodiment includes a transparent layer having a substantially uniform thickness, which is formed between the microlens array and the surface of the bonded substrate.
ある実施形態では、前記複数のマイクロレンズのそれぞれが画素の配列方向に沿って延びるレンチキュラーレンズであり、前記レンチキュラーレンズの先端部の、前記光学フィルムに最も近い位置と最も遠い位置との差が2μm以下である。 In one embodiment, each of the plurality of microlenses is a lenticular lens extending along an arrangement direction of pixels, and a difference between a position closest to the optical film and a position farthest from the optical film at a tip portion of the lenticular lens is 2 μm. It is as follows.
本発明による液晶表示パネルの製造方法は、一対の基板、及び前記一対の基板の間に配置された液晶層を備え、複数の画素を有する貼り合せ基板と、前記貼り合せ基板の面上に設けられ、それぞれが前記貼り合せ基板とは反対の側に膨らむ凸面を有する複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイと、前記貼り合せ基板の前記面上に、前記マイクロレンズアレイを囲むように設けられた支持体と、を備えた液晶表示パネルの製造方法であって、前記貼り合せ基板の前記面上に光硬化性樹脂を配置するステップと、前記複数の画素のそれぞれの開口を介して光を照射することによって前記光硬化性樹脂を硬化させて前記マイクロレンズアレイを形成するステップと、前記貼り合せ基板の前記面上に前記支持体を形成するステップと、を含み、前記マイクロレンズアレイの前記貼り合せ基板とは反対の側に、前記支持体の端部及び前記複数のマイクロレンズの各頂点部分に接するように保護層を形成するステップと、前記保護層の前記マイクロレンズアレイとは反対の側に光学フィルムを配置するステップと、を含み、前記貼り合せ基板の面鉛直方向における、前記支持体の前記端部と前記複数のマイクロレンズの前記凸面の先端部との位置の差が、0μmよりも大きく5μm以下となるように、前記支持体及び前記マイクロレンズアレイが形成される。 A method of manufacturing a liquid crystal display panel according to the present invention includes a pair of substrates, a liquid crystal layer disposed between the pair of substrates, a bonding substrate having a plurality of pixels, and a surface provided on the surface of the bonding substrate. A microlens array composed of a plurality of microlenses each having a convex surface that swells on the opposite side of the bonded substrate, and provided on the surface of the bonded substrate so as to surround the microlens array. A liquid crystal display panel comprising: a support; and a step of disposing a photocurable resin on the surface of the bonded substrate; and irradiating light through each opening of the plurality of pixels. Curing the photo-curable resin to form the microlens array, and forming the support on the surface of the bonded substrate. Forming a protective layer on the side of the microlens array opposite to the bonded substrate so as to be in contact with the end of the support and each apex of the plurality of microlenses; Disposing an optical film on the side opposite to the microlens array, and in the surface vertical direction of the bonded substrate, the end of the support and the tip of the convex surface of the plurality of microlenses The support and the microlens array are formed so that the difference in position between the support and the microlens array is greater than 0 μm and less than or equal to 5 μm.
ある実施形態では、前記マイクロレンズアレイの端部と前記支持体との間に空隙が形成される。 In one embodiment, a gap is formed between an end of the microlens array and the support.
ある実施形態は、前記支持体に、前記支持体によって囲まれた内部空間と外部空間とを繋ぐ間隙又はスリットを形成するステップを含む。 An embodiment includes a step of forming a gap or a slit in the support that connects an internal space surrounded by the support and an external space.
ある実施形態では、前記空隙の幅が50μm以上250μm以下である。 In one embodiment, the gap has a width of 50 μm or more and 250 μm or less.
ある実施形態は、前記光硬化性樹脂を硬化させて、前記マイクロレンズアレイと前記貼り合せ基板の前記面との間に略均一な厚さを有する透明層を形成するステップを含む。 An embodiment includes the step of curing the photocurable resin to form a transparent layer having a substantially uniform thickness between the microlens array and the surface of the bonded substrate.
ある実施形態では、前記複数のマイクロレンズのそれぞれが画素の配列方向に沿って延びるレンチキュラーレンズであり、前記レンチキュラーレンズの先端部の、前記光学フィルムに最も近い位置と最も遠い位置との差が2μm以下となるように前記複数のマイクロレンズが形成される。 In one embodiment, each of the plurality of microlenses is a lenticular lens extending along an arrangement direction of pixels, and a difference between a position closest to the optical film and a position farthest from the optical film at a tip portion of the lenticular lens is 2 μm. The plurality of microlenses are formed as follows.
本発明によれば、光抜け(光漏れ)および表示ムラが低減された、表示品質の高い液晶表示パネル、または視野角特性の向上した液晶表示パネルが得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal display panel with high display quality or improved viewing angle characteristics in which light leakage (light leakage) and display unevenness are reduced.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態による液晶表示パネル10を説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限られるものではない。
Hereinafter, a liquid
図1は、液晶表示パネル10の構成を模式的に示した断面図であり、図2は、液晶表示パネル10の、図1におけるA−A’断面を表した図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the liquid
図1及び図2に示すように、液晶表示パネル10は、貼り合せ基板12と、貼り合せ基板12のバックライト光入射側(図1の下側)の面上に配置された樹脂層16と、貼り合せ基板12の観察者側(図1の上側)に設けられた光学フィルム22と、樹脂層16のバックライト光入射側に設けられた保護層35及び光学フィルム23とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid
樹脂層16は、複数のマイクロレンズ14a(マイクロレンズアレイ14)と、図3を用いて後述する平坦層(透明層)15とを含んでいる。複数のマイクロレンズ14aは、それぞれがバックライト光入射側方向を凸とした半円柱形状のレンチキュラーレンズであり、マトリクス状に配置された画素の一列にそれぞれが対応するように配置されている。
The
貼り合せ基板12は、画素毎に形成された画素電極及びスイッチング素子を含むTFT基板30、対向基板であるCF基板32、及びTFT基板30とCF基板32との間に配置された液晶層34を備える。液晶層34は、TFT基板30とCF基板32との間の表示外周部に設けられたシール材36によって封入されている。
The bonded
光学フィルム22及び光学フィルム23は、それぞれ、図示しない接着層を介して貼り合せ基板12及び保護層35に貼り付けられている。光学フィルム22及び光学フィルム23は、それぞれが偏光板を含んでいる。光学フィルム22及び光学フィルム23は、視野角補償板、位相差板等の光学素子を含み得る。
The
樹脂層16のマイクロレンズアレイ14及び平坦層15は、TFT基板30のバックライト光入射側に貼り付けたUV硬化性樹脂(紫外線硬化性樹脂)からなるドライフィルムを、CF基板32側からUV光(紫外線)を照射して硬化させることによって得られる。このとき、各マイクロレンズ14aの半円柱状のレンズ形状を実現するために、複数の画素のそれぞれの開口を介してUV光を照射すると共に、そのUV光の液晶表示パネルへの入射角度を段階的にあるいは連続的に変化させる、例えば特許文献1に記載されたようなセルフアライメント方式が用いられる。樹脂層16は、可視光の透過率が高いアクリル系のUV硬化型樹脂からなるが、これをエポキシ系のUV硬化型樹脂や他の種類の光硬化性樹脂によって形成してもよい。
The
貼り合せ基板12の面上には、マイクロレンズアレイ14を取り囲むように柱状の支持体26が形成されている。支持体26は、たとえば、TFT基板30のバックライト光入射側にUV硬化性樹脂からなるドライフィルムを貼り付け、このドライフィルムにフォトマスクを介してUV光を照射することによって得られる。図2に示すように、貼り合せ基板12の角部に対応する支持体26の部分には、通気孔(間隙又はスリット)26a及び26bが形成されている。通気孔26a及び26bは、支持体26によって囲まれた内部空間と液晶表示パネル10の外部空間とを繋いでおり、支持体26とマイクロレンズアレイ14の端部との間には、樹脂層16が存在しない空隙27が形成されている。
A
なお、図2には、通気孔の一形態を通気孔26a及び26bによって示しているが、通気孔の数及び位置は、この形態に限られることはない。通気孔は、他の角部にも形成してもよく、角部以外の部分に形成することもできる。また、さらに多くの数の通気孔を形成してもよい。通気孔の形状も、直線状に延びるものに限られることはなく、曲線形状、途中で折れ曲がった形状など、他の形状でも形成され得る。 In FIG. 2, one form of the air holes is shown by the air holes 26 a and 26 b, but the number and positions of the air holes are not limited to this form. The air holes may be formed at other corners or may be formed at portions other than the corners. Further, a larger number of ventilation holes may be formed. The shape of the vent is not limited to a linearly extending shape, and may be formed in other shapes such as a curved shape or a bent shape in the middle.
保護層35は、マイクロレンズアレイ14と同様、可視光の透過率が高いアクリル系のUV硬化型樹脂によって形成されているが、保護層35にも、エポキシ系のUV硬化性樹脂等を適用することも可能である。保護層35は、マイクロレンズ14aと同じ材料、あるいはマイクロレンズ14aを構成する材料の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する材料によって形成することが好ましいが、互いに異なる材料で形成されていてもよい。また、支持体26もマイクロレンズ14aと同じ材料で形成することが好ましいが、異なる材料で形成されていてもよい。
The
図3は、図2のB−B’断面におけるマイクロレンズアレイ14、平坦層15、支持体26、及び保護層35を表している。
FIG. 3 shows the
図3に示すように、平坦層15は、マイクロレンズアレイ14の下全体において略均一な厚さaを有している。平坦層15の厚さaとは、言い換えれば、平坦層15の面上におけるマイクロレンズ14aの端部と貼り合せ基板12の面との間の距離ということもできる。平坦層15の厚さaは本実施形態では約10μmである。
As shown in FIG. 3, the
マイクロレンズアレイ14の厚さ、すなわち、マイクロレンズ14aにおいて最も大きな厚さを有する頂点部分の厚さbは、本実施形態では約18μmである。よって、マイクロレンズ14aの頂点部分におけるマイクロレンズ14aと平坦層15とを加えた厚さは約28μmである。支持体26の厚さ、すなわち支持体26の保護層35側の端部と貼り合せ基板12の面との間の距離は約30.5μmである。従って、支持体の厚さとマイクロレンズ14aの頂点部分における樹脂層の厚さの差、つまり、貼り合せ基板12の面鉛直方向における、支持体26の端部とマイクロレンズ14aの凸面の先端部との位置の差dは約2.5μmである。この位置の差dは、0μmよりも大きく5μm以下であることが好ましい。
The thickness of the
平坦層15の厚さaは、2.0μm以上であることが好ましく、これによって、マイクロレンズの剥がれや基板への密着不良が防止されることが実験により確かめられている。なお、剥がれや密着不良を高い精度で確実に防止するには、平坦層15の厚さaは3.0μm以上であることが好ましい。また、樹脂層16を不必要に厚く形成することは光学特性や製造コストの観点から好ましくないため、平坦層15の厚さaは20.0μm以下とすることが好ましい。
The thickness a of the
特許文献1の方法によってマイクロレンズアレイ14を製造した場合、各マイクロレンズ14aの端部に対応する部分への露光量を少なくすることにより、バックライト光入射側に凸形状をした複数のマイクロレンズ14aが形成される。このとき、各マイクロレンズ14aの端部付近(隣り合うマイクロレンズ14aの境界部分)では露光量が非常に少なくなり、場合によってはゼロとなるため、樹脂厚が極めて薄い部分や樹脂層が欠けた部分、あるいは樹脂層が形成されない部分が生じる恐れがある。
In the case where the
また、特許文献2の方法によれば、バックライト光入射側からマスクを介して光を照射することにより形成されるが、このマスクには、各マイクロレンズ14aの中心部に対応する部分にのみ透過部が形成されている。したがって、ここでも各マイクロレンズ14aの端部付近では露光量が非常に少なくなるか、場合によってはゼロとなるため、樹脂厚が極めて薄い部分や欠けた部分、あるいは樹脂層が形成されない部分が生じる。
Further, according to the method of Patent Document 2, it is formed by irradiating light from the backlight light incident side through a mask. This mask is formed only on a portion corresponding to the central portion of each
上述の方法によって形成された樹脂厚が極めて薄い部分には割れが発生しやすく、現像段階あるいはその後の製造過程において、その割れや樹脂層の欠けた部分、あるいは樹脂層が形成されなかった部分を基点として、マイクロレンズ14a自体に割れが発生するという問題や、マイクロレンズ14aと貼り合せ基板12との間に剥がれ等の密着不良が発生することが分かった。このような割れや密着不良は、液晶表示装置における表示ムラや輝度低下の原因となる。
Cracks are likely to occur in the extremely thin part formed by the above-described method. In the development stage or the subsequent manufacturing process, the cracks, the part lacking the resin layer, or the part where the resin layer was not formed As a starting point, it has been found that the
さらに、本実施形態の支持体26には、図2に示すように、内部空間と外部空間とを繋ぐ通気孔26a及び26bが形成されており、支持体26とマイクロレンズアレイ14の端部との間には空隙27が存在する。空隙27の幅c、つまり図3に示した支持体26とマイクロレンズアレイ14の端部との間の距離cは、本実施形態では約75μmである。
Further, as shown in FIG. 2, the
通気孔26a及び26bを塞ぐことなく、内部空間(本実施形態では、空隙27及びマイクロレンズアレイ14と保護層35との間の空隙28)と外部空間との間で空気の移動をスムーズに行うためには、空隙27の幅dは50μm以上であることが好ましい。また、液晶表示パネルを不必要に大きくしないために、空隙27の幅dは250μm以下であることが好ましい。支持体26とマイクロレンズアレイ14の端部との間の距離は幅dよりも大きく、空気移動の容易さ及び液晶表示パネルの大きさの観点から、この距離も50μm以上250μm以下とすることが好ましい。
The air smoothly moves between the internal space (in this embodiment, the
このような構成を採ることにより、内部空間における気泡の発生、マイクロレンズ周辺部材の変形が防止され、輝度及びコントラストの優れた信頼性の高い液晶表示パネルを提供することが可能となる。 By adopting such a configuration, generation of bubbles in the internal space and deformation of the peripheral members of the microlens are prevented, and a highly reliable liquid crystal display panel with excellent brightness and contrast can be provided.
図4(a)は、マイクロレンズ14aの形状を表した斜視図であり、図4(b)は図2及び図4(a)のC−C’断面におけるマイクロレンズ14aの形状を表している。マイクロレンズ14aは、マトリクス状に配置された画素の1つの配列方向に沿って延びるレンチキュラーレンズである。各マイクロレンズ14aは、図3及び図4(a)に示すように、凸状に膨らんだ曲面(凸面)14bを有している。曲面14bの頂点(先端部)を14cとする。図4(b)は、レンチキュラーレンズの延びる方向に沿った頂点14cの位置におけるマイクロレンズ14aの断面形状を表している。
4A is a perspective view showing the shape of the
レンチキュラーレンズの延びる方向に沿って頂点14cの位置を見た場合、図4(b)に示すように、頂点14cの位置(または、頂点14cの位置に置けるマイクロレンズ14aの厚さ)が変化する(図4(b)では、その変化を極端に表している)。1つのマイクロレンズ14aにおける頂点14cの位置の最大値、つまり光学フィルムに最も近い位置と最も遠い位置との差分をeとする。本実施形態では、差分eが2.0μm以下となるようにマイクロレンズ14aが形成されている。測定によれば、本実施形態における差分eは0.6μmであった。
When the position of the
図5(a)は、図3に示した距離dと液晶表示パネル10の品質との関係を表しており、図5(b)は、図4(b)に示した差分eと液晶表示パネル10の品質との関係を表している。図5(a)では、液晶表示パネル10において発生する光抜け(偏光板の歪みまたは撓みによって発生する光漏れ)及び保護層35の剥がれの度合いが許容範囲内であることを「○」で、これらが許容範囲を超えていることを「×」で、それぞれ表している。また、図5(b)では、マイクロレンズ14aと保護層35との密着力及び表示における色変化(色むらあるいは表示むら)の発生度合いが許容範囲内であることを「○」で、これらが許容範囲を超えていることを「×」で、それぞれ表している。
5A shows the relationship between the distance d shown in FIG. 3 and the quality of the liquid
距離dの異なる液晶表示パネル10を実験的に製作して品質を確かめたところ、図5(a)に示すように、光抜け(光漏れ)及び保護層35の剥がれは、距離dが5μm以下である場合に許容範囲内に収まることがわかった。ただし、距離dが0(ゼロ)の場合、マイクロレンズ14aと保護層35との接触面が大きくなり過ぎる。よって距離dは0μmよりも大きく5μm以下にすることが好ましい。また、差分eの異なる液晶表示パネル10を実験的に製作して品質を確かめたところ、図5(b)に示すように、密着力及び色変化は、差分eが2μm以下である場合に許容範囲内に収まることがわかった。
When liquid
距離d及び差分eをこれらの範囲内とすることで、図10(b)及び図11(b)に示したように、マイクロレンズ14aと保護層35と接触面150を望ましいものとすることができる。よって、液晶表示パネル10の表示ムラ及び光漏れの発生を抑え、視野角特性を向上させることが可能となる。
By setting the distance d and the difference e within these ranges, it is preferable that the
次に、図6を用いて、液晶表示パネル10の製造方法を説明する。
Next, the manufacturing method of the liquid
図6の(a)〜(d)は、液晶表示パネル10の製造方法を模式的に示した断面図であ る。
6A to 6D are cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing the liquid
まず、画素毎にスイッチング素子が形成されたTFT基板30と対向基板であるCF基板32とを備えた貼り合せ基板12を用意し、貼り合せ基板12のバックライト光入射側(図の下側)の面にUV硬化性樹脂からなる厚さが、例えば30μmのドライフィルム39を貼り付ける。その後、図6(a)に示すように、UV光をCF基板32側から画素開口部を透過させて照射し、マイクロレンズアレイ14を形成する。具体的には、UV光を照射するときに、貼り合せ基板12または図示しないUV光源を移動させることによって、画素開口部に対するUV光の相対的位置を変化させるセルフアライメント露光を行い、各画素に位置合わせされたマイクロレンズ14aを形成する。
First, a bonded
セルフアライメント露光においては、UV光を、半円柱形状をしたマイクロレンズ14aの延びる方向、及びそれに直交する方向にスキャンする。このとき、レンズの頂上付近では、光量が50mJ/cm2(10mW/cm2×5秒)程度のUV光を照射し、マイクロレンズ14aの端部では、光量が46mJ/cm2(10mW/cm2×4.6秒)程度の光量を照射する。このような露光によって、図3に示す平坦層15が10μm程度の高さに形成され、マイクロレンズ14aの頂点部分の厚さは18μm程度の高さとなる。尚、UV光の入射角は、連続的に変化するものでも、段階的に変化するものでも、どちらでも構わない。このとき、図4(b)に示した差分eが2μm以下となるようにマイクロレンズ14aが整形される。
In self-alignment exposure, UV light is scanned in the direction in which the
次に、図6(b)に示すように、支持体26に対応した透過部を有するフォトマスク40を介してバックライト照射側からUV光を照射することにより、支持体26を形成する。支持体を形成するときには、レンズの頂上付近と支持体26の位置の差dを出来る限り小さくするため、レンズ頂上付近と同等の50mJ/cm2(10mW/cm2×5秒)程度のUV光を照射する。これにより位置の差dを0μmより大きく5μm以下となるように形成できる。
Next, as shown in FIG. 6B, the
また、このとき、支持体26は、基板面に垂直に見た場合、外周及び内周が略矩形となるように形成され、その内面とマイクロレンズアレイ14との間には、図2及び図3にて示した空隙27が形成される。また、支持体26の角部には、図2に示したように、内部空間と外部空間とを繋ぐための通気孔26a及び26bが形成される。ただし、通気孔26a及び26bの外側の端部は、この時点ではUV樹脂によって覆われており、後の切断工程においてそのUV樹脂部分を切断することにより、通気孔26a及び26bが外部空間に開放される。
At this time, the
その後、現像処理によって未硬化のドライフィルム39を除去する。これにより、マイクロレンズ14a及び平坦層15を有する樹脂層16、及び支持体26が残される。その後、ドライフィルム39を加熱して、樹脂層16及び支持体26の硬化を更に進行させる。ここで、支持体26は、マイクロレンズ14aの頂点部分と支持体26端部との位置の差dは、0μmより大きく5μm以下となるように形成される。
Thereafter, the uncured
次に、図6(c)に示すように、ドライフィルム39と同じ材料からなるドライフィルム41を各マイクロレンズ14aの頂点および支持体26に接するように貼り付ける。その後、フォトマスク42を介してUV光を照射することによってドライフィルム41を硬化させ、保護層35を形成する。ここで、保護層35はマイクロレンズ14aの頂点および支持部26の下端部分に固定される。これによって、保護層35、及び後に保護層35上に貼り付けられる光学フィルム23を歪みなく平坦に配置することが可能となる。
Next, as shown in FIG. 6C, a
その後、現像処理を施して、未硬化のドライフィルム41が除去され、さらに、加熱を行って保護層35の硬化を更に進行させる。その後、支持体26の通気孔26a及び26bの外端部分の樹脂層を切除して、通気孔26a及び26bを外部空間に開放する。
Thereafter, development processing is performed to remove the uncured
次に、図6(d)に示すように、保護層35に接着層を介して光学フィルム23を貼り付ける。また、CF基板32に接着層を介して光学フィルム22を貼り付けて、液晶表示パネル10が完成する。
Next, as shown in FIG. 6D, the
本実施形態においては、一つの液晶表示パネル上にマイクロレンズアレイ14、保護層35を形成し、光学フィルム23を貼り付けているが、これに限らず、複数の液晶表示セルを含む大板基板上にマイクロレンズアレイ14、保護層35を形成し、各液晶表示パネルに分断して複数の液晶表示パネルを同時に製造してもよい。更に、マイクロレンズアレイ14及び保護層35を形成した大板基板上に大判の光学フィルムを貼りつけ、その後、光学フィルムの切断・剥離、および、基板の分断を行うことも可能である。
In this embodiment, the
本発明によれば、マイクロレンズを有する液晶表示パネル及び液晶表示装置の表示品質を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the display quality of the liquid crystal display panel and liquid crystal display device which have a microlens can be improved.
10、100 液晶表示パネル
12、112 貼り合せ基板
14、114 マイクロレンズアレイ
14a、114a マイクロレンズ
15 平坦層
16 樹脂層
22、23、122、123 光学フィルム
26、126 支持体
26a、26b 通気孔
27、28、127、128 空隙
30、130 TFT基板
32、132 CF基板
34、134 液晶層
35、135 保護層
36、136 シール材
124、137 接着層
10, 100 Liquid
Claims (13)
前記貼り合せ基板の面上に設けられ、それぞれが前記貼り合せ基板とは反対の側に膨らむ凸面を有する複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイと、
前記貼り合せ基板の前記面上に、前記マイクロレンズアレイを囲むように設けられた支持体と、
前記マイクロレンズアレイの前記貼り合せ基板とは反対の側に、前記支持体の端部及び前記複数のマイクロレンズの各頂点部分に接するように配置された保護層と、
前記保護層の前記マイクロレンズアレイとは反対の側に配置された光学フィルムと、を備え、
前記貼り合せ基板の面鉛直方向における、前記支持体の前記端部と前記複数のマイクロレンズの前記凸面の先端部との位置の差が、0μmよりも大きく5μm以下である、液晶表示パネル。 A bonded substrate having a pair of substrates and a liquid crystal layer disposed between the pair of substrates;
A microlens array comprising a plurality of microlenses provided on the surface of the bonded substrate, each having a convex surface that swells on the opposite side of the bonded substrate;
A support provided on the surface of the bonded substrate so as to surround the microlens array;
A protective layer disposed on the opposite side of the bonded substrate of the microlens array so as to be in contact with an end of the support and each vertex of the plurality of microlenses;
An optical film disposed on the side of the protective layer opposite to the microlens array,
The liquid crystal display panel, wherein a difference in position between the end portion of the support and the tip end portions of the convex surfaces of the plurality of microlenses in the surface vertical direction of the bonded substrate is greater than 0 μm and not more than 5 μm.
前記レンチキュラーレンズの先端部の、前記光学フィルムに最も近い位置と最も遠い位置との差が2μm以下である、請求項1から6のいずれかに記載の液晶表示パネル。 Each of the plurality of microlenses is a lenticular lens extending along a pixel arrangement direction,
The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein a difference between a position closest to the optical film and a position farthest from the tip of the lenticular lens is 2 μm or less.
前記貼り合せ基板の面上に設けられ、それぞれが前記貼り合せ基板とは反対の側に膨らむ凸面を有する複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイと、
前記貼り合せ基板の前記面上に、前記マイクロレンズアレイを囲むように設けられた支持体と、を備えた液晶表示パネルの製造方法であって、
前記貼り合せ基板の前記面上に光硬化性樹脂を配置するステップと、
前記複数の画素のそれぞれの開口を介して光を照射することによって前記光硬化性樹脂を硬化させて前記マイクロレンズアレイを形成するステップと、
前記貼り合せ基板の前記面上に前記支持体を形成するステップと、を含み、
前記マイクロレンズアレイの前記貼り合せ基板とは反対の側に、前記支持体の端部及び前記複数のマイクロレンズの各頂点部分に接するように保護層を形成するステップと、
前記保護層の前記マイクロレンズアレイとは反対の側に光学フィルムを配置するステップと、を含み、
前記貼り合せ基板の面鉛直方向における、前記支持体の前記端部と前記複数のマイクロレンズの前記凸面の先端部との位置の差が、0μmよりも大きく5μm以下となるように、前記支持体及び前記マイクロレンズアレイが形成される、液晶表示パネルの製造方法。 A bonded substrate having a plurality of pixels, the substrate including a pair of substrates and a liquid crystal layer disposed between the pair of substrates;
A microlens array comprising a plurality of microlenses provided on the surface of the bonded substrate, each having a convex surface that swells on the opposite side of the bonded substrate;
A support provided on the surface of the bonded substrate so as to surround the microlens array, and a method for manufacturing a liquid crystal display panel,
Disposing a photocurable resin on the surface of the bonded substrate;
Curing the photocurable resin by irradiating light through each of the plurality of pixels to form the microlens array; and
Forming the support on the surface of the bonded substrate, and
Forming a protective layer on the side of the microlens array opposite to the bonded substrate so as to be in contact with an end of the support and each apex of the plurality of microlenses;
Placing an optical film on the opposite side of the protective layer from the microlens array,
The support so that a difference in position between the end of the support and the tips of the convex surfaces of the plurality of microlenses in the surface vertical direction of the bonded substrate is greater than 0 μm and less than or equal to 5 μm. And the manufacturing method of the liquid crystal display panel in which the said micro lens array is formed.
前記レンチキュラーレンズの先端部の、前記光学フィルムに最も近い位置と最も遠い位置との差が2μm以下となるように前記複数のマイクロレンズが形成される、請求項8から12のいずれかに記載の製造方法。 Each of the plurality of microlenses is a lenticular lens extending along a pixel arrangement direction,
The plurality of microlenses are formed so that a difference between a position closest to the optical film and a position farthest from the optical film at a tip portion of the lenticular lens is 2 μm or less. Production method.
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CN114325900A (en) * | 2015-10-29 | 2022-04-12 | 迪睿合株式会社 | Diffusion plate, method for designing diffusion plate, method for manufacturing diffusion plate, display device, projection device, and illumination device |
-
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