JP4865801B2 - マイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル、その製造方法、および液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示パネルおよび液晶表示装置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およびその製造方法に関する。

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、液晶表示パネルの透過率（又は反射率）を駆動信号によって変化させ、液晶表示パネルに照射される光源からの光の強度を変調して画像や文字を表示する。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表示装置（プロジェクタ）などがある。

液晶表示装置は、マトリクス状に規則的に配列された画素に画像信号に対応した駆動電圧をそれぞれ印加することによって、各画素における液晶層の光学特性を変化させ、その前後に配置された偏光素子（典型的には偏光板）により、液晶層の光学特性に合わせて、透過する光を調光することで、画像や文字などを表示する。この偏光板は通常、直視型液晶表示装置では、液晶表示パネルの光入射側基板（背面基板）及び光出射側基板（前面基板または観察者側基板）のそれぞれに直接貼り合わされる。

各画素に独立した駆動電圧を印加する方式としては、単純マトリクス方式と、アクティブマトリクス方式とがある。このうち、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルには、スイッチング素子と画素電極に駆動電圧を供給するための配線とを設ける必要がある。スイッチング素子としては、ＭＩＭ（金属−絶縁体−金属）素子などの非線形２端子素子やＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子等の３端子素子が用いられている。

ところで、アクティブマトリクス方式の液晶表示装置では、表示パネルに設けたスイッチング素子（特にＴＦＴ）に強い光が入射すると、ＯＦＦ状態における素子抵抗が下がり、電圧印加時に画素容量に充電された電荷が放電され、所定の表示状態が得られないため、黒状態でも光が漏れてコントラスト比が低下するという問題がある。

そこで、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルでは、例えば、ＴＦＴ（特にチャネル領域）に光が入射するのを防止するために、ＴＦＴや画素電極が設けられたＴＦＴ基板や、ＴＦＴ基板に対して液晶層を介して対向する対向基板に、遮光層（ブラックマトリクスと称される。）が設けられる。

ここで、液晶表示装置が反射型液晶表示装置である場合には、反射電極を遮光層として用いれば、有効画素面積が低下することがない。しかしながら、透過光を利用して表示を行う液晶表示装置においては、光を透過しないＴＦＴ、ゲートバスラインおよびソースバスラインに加えて遮光層を設けることによって有効画素面積が低下し、表示領域の全面積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。

なお、液晶表示パネルの高精細化、小型化が進むに連れてこの傾向は顕著になる。これは、画素のピッチを小さくしても、ＴＦＴやバスラインなどは、電気的性能や製造技術等の制約からある程度の大きさよりも小さくすることができないからである。

特に、近年、携帯電話などモバイル機器の表示装置として、暗い照明下では液晶表示パネルを透過するバックライトの光を利用して表示を行い、明るい照明下では液晶表示パネルの周囲から表示面に入射された光を反射することによって表示を行う、半透過型の液晶表示装置が普及している。半透過型液晶表示装置では、個々の画素に反射モードで表示する領域（反射領域）と透過モードで表示する領域（透過領域）とを有しているので、画素ピッチを小さくすることによって、表示領域の全面積に対する透過領域の面積の比率（透過領域の開口率）が著しく低下する。このため、半透過型液晶表示装置は、周囲の明るさに拘らず、コントラスト比の高い表示を実現できるという利点があるが、透過領域の開口率が小さくなると、輝度が低下するという問題があった。

このような透過領域を有する液晶表示装置の光利用効率を改善するための一つの方法として、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特許文献１及び特許文献２に開示されている。また、本出願人は、透過型または半透過型の液晶表示装置などに好適に用いられるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの製造方法を特許文献３に開示している。特許文献３に記載された製造方法によれば、画素に対して自己整合的に高い位置精度でマイクロレンズを形成することができる。また、特許文献４には、フレキシブルプリント基板をＴＦＴ基板に取り付けるための熱圧着装置が示されている。
特開２００５−１９５７３３号公報 特開２００５−２０８５５３号公報 特開２００５−１９６１３９号公報 特開平８−１４８２５４号公報

特許文献２の図５〜９に示されるように、従来の液晶表示パネルでは、マイクロレンズアレイはＴＦＴ基板の光源側の面に形成された窪みの中に配置されている。この窪みはＴＦＴ基板における、スイッチング素子が形成された面とは反対側の面に対しエッチング処理を施すことによって形成される。マイクロレンズアレイは、この窪みが形成された後、窪みの内側にマイクロレンズ形成材料を充填し、充填したマイクロレンズ形成材料を、フォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングすることによって形成されている。ＴＦＴ基板の周辺部は、エッチングによって除去されることなく層厚部（あるいは土手部）として残され、この層厚部の光源側の面に偏光板が貼り付けられている。

もし層厚部を形成しないとすれば、偏光板はマイクロレンズアレイに貼り付けられることになるが、その場合、偏光板とマイクロレンズアレイとの接触面積が小さく、且つ偏光板の端部がマイクロレンズアレイと接することなくフリーとなるため、偏光板が剥がれやすいといった問題が生じる。しかし、マイクロレンズアレイの周囲に上述の層厚部を設け、その層厚部に偏光板を貼り付けることにより、この問題は解決される。

しかし、特許文献２に示されるような従来の液晶表示パネルを製造する場合、エッチングによってＴＦＴ基板に窪みを形成する工程に加えて、その後、フォトリソグラフィプロセスによってマイクロレンズアレイを形成する工程が必要であるため、製造工程数が多いという問題があった。

この工程数の問題を解決するためには、ＴＦＴ基板に上述のような窪みを形成することをせず、フォトリソグラフィプロセスによって、ＴＦＴ基板の面上にマイクロレンズアレイを形成し、その後、同じ工程のなかで、上述の層厚部の代わりに、マイクロレンズアレイの周辺に、マイクロレンズアレイ形成部材と同じ材料によって偏光板を取り付けるための支持体を形成することが考えられる。この場合、支持体は上述の層厚部とほぼ同じ位置にほぼ同じサイズで形成されることになる。

図６は、そのような支持体を有するマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの構成を模式的に表した図である。

図に示すように、このマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル１は、液晶表示パネル１２の光入射側（図の下側）に設けられた複数のマイクロレンズ１４ａを含むマイクロレンズアレイ１４と、液晶表示パネル１２の観察者側（図の上側）に設けられた前面側光学フィルム２２と、マイクロレンズアレイ１４の光入射側に設けられた背面側光学フィルム２３と、背面側光学フィルム２３を保持するためにマイクロレンズアレイ１４の周辺領域に設けられた支持体１６とを備える。前面側光学フィルム２２は液晶表示パネル１２に接着層２４を介して貼り付けられており、背面側光学フィルム２３は支持体１６に接着層２５を介して貼り付けられている。

液晶表示パネル１２は、画素毎にスイッチング素子（例えばＴＦＴ、ＭＩＭ素子など）が形成された電気素子基板３１と、対向基板３２と、液晶層３４とを含んでいる。液晶層３４は、電気素子基板３１と対向基板３２との間に封入された液晶を含んでおり、外周部に設けられたシール材３６によって密閉されている。

しかし、本願発明者は、上述のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル１の製造過程において、次のような問題が発生することに気が付いた。

液晶表示パネルには、液晶表示パネルの信号線を外部の駆動回路に接続するために、フレキシブルプリント基板が取り付けられる。特許文献２の図３に示されるように、従来の液晶表示パネルでは、フレキシブルプリント基板はＴＦＴ基板の周囲の層厚部に取り付けられている。

フレキシブルプリント基板の取り付けは、例えば特許文献４に示されるような熱圧着装置を用いて行われる。具体的には、以下の方法で取り付けが行われる。まず、ＴＦＴ基板の層厚部に形成された接続電極（端子部）と、フレキシブルプリント基板の接続電極とを正確に位置合わせしながら、異方性導電膜を介して、フレキシブルプリント基板の一端がＴＦＴ基板の層厚部に重ね合わせられる。次に、この状態のＴＦＴ基板及びフレキシブルプリント基板が熱圧着装置のステージに乗せられ、熱圧着ヘッドのヒータツールの先端部がフレキシブルプリント基板とＴＦＴ基板との接続部に圧接される。その後、ヒータツールを加熱し、異方性導電膜を溶融することにより、フレキシブルプリント基板がＴＦＴ基板に熱圧着されると共に両者の配線が電気的に接続される。

図６に示すマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル１は、層厚部の代わりに支持体１６を有しているため、フレキシブルプリント基板１３は、電気素子基板３１の上面の端部であって、支持体１６が形成された面の裏側の面１７に取り付けられることになる。しかしながら、上述の熱圧着装置によってフレキシブルプリント基板１３を取り付ける場合、支持体１６に欠けや割れが発生するという問題があることがわかった。本願発明者がこの問題を調査したところ、フレキシブルプリント基板１３との圧着工程において、支持体１６の凹凸によりガラスの角部などに欠けや割れが、約６０％という非常に高い割合で発生することがわかった。その原因としては、支持体１６における微小突起の存在、支持体１６表面の傾斜、支持体１６の厚さの違いなどにより、圧着時に基板にかかる圧力に偏りが生じることなどが考えられる。

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、製造効率が良く、製造工程における不具合の発生が少ない、高品質のマイクロレンズ付き液晶表示パネル、その製造方法、及びそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。

本発明によるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルは、画素毎にスイッチング素子が形成された電気素子基板を含む液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの光入射側に設けられたマイクロレンズアレイと、前記液晶表示パネルの光入射側であって前記マイクロレンズアレイの周辺領域に設けられた支持体と、前記支持体を介して前記液晶表示パネルに貼り付けられた背面側光学フィルムと、前記電気素子基板に取り付けられた配線接続基板と、を備え、前記電気素子基板は前記支持体よりも前記配線接続基板の方向に突出した突出部を含み、前記配線接続基板が前記突出部に取り付けられている。

ある実施形態において、前記突出部は前記支持体よりも０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下だけ前記配線接続基板の方向に突出している。

ある実施形態では、前記配線接続基板の端部が前記突出部の上に位置する。

ある実施形態では、前記配線接続基板の前記端部と前記支持体の前記配線接続基板の側の端部との間の距離が０．３ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。

ある実施形態では、前記支持体が前記マイクロレンズアレイと同じ材料によって形成されている。

ある実施形態では、前記突出部の面上に前記電気素子基板の電気接続端子が形成されている。

ある実施形態では、前記マイクロレンズアレイと前記背面側光学フィルムとの間に複数の凸部が設けられている。

本発明によるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの製造方法は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの光入射側に設けられたマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの光入射側に設けられた背面側光学フィルムとを備えるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの製造方法であって、（ａ）画素毎にスイッチング素子が形成された電気素子基板を有する液晶表示パネルを用意する工程と、（ｂ）前記液晶表示パネルの面に樹脂層を形成する工程と、（ｃ）前記樹脂層を加工することによって、マイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの周辺領域に位置する支持体を形成する工程と、（ｄ）前記支持体を介して背面側光学フィルムを前記液晶表示パネルに貼り付ける工程と、（ｅ）前記電気素子基板に配線接続基板を取り付ける工程とを含み、前記工程（ｃ）において、前記支持体の外側の一端が前記電気素子基板の端部から所定の距離だけ内側に形成され、前記工程（ｅ）において、前記配線接続基板は、前記電気素子基板における前記支持体の前記一端と前記電気素子基板の前記端部との間の部分に取り付けられる。

ある実施形態では、前記工程（ｃ）において、前記支持体の前記一端は前記電気素子基板の前記端部から０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下だけ内側に形成される。

ある実施形態では、前記工程（ｅ）において、前記配線接続基板は、前記配線接続基板の端部が前記支持体の前記一端と前記電気素子基板の前記端部との間に位置するように取り付けられる。

ある実施形態では、前記支持体の前記一端と前記配線接続基板の前記端部との間の距離が０．３ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。

ある実施形態において、前記工程（ｂ）で形成される樹脂層は光硬化性樹脂層であって、前記工程（ｃ）は、前記液晶表示パネルを介して前記光硬化性樹脂層を露光する工程を含む。

ある実施形態は、前記電気素子基板における前記支持体の前記一端と前記電気素子基板の前記端部との間の部分に、前記電気素子基板の電気接続端子を形成する工程を含む。

ある実施形態は、前記樹脂層を加工することによって、前記マイクロレンズアレイの表面に複数の凸部を形成する工程を含む。

本発明による液晶表示装置は、画素毎に液晶層の光透過率を制御するためのスイッチング素子が形成された電気素子基板を含む液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの光入射側に設けられたマイクロレンズアレイと、前記液晶表示パネルの光入射側であって前記マイクロレンズアレイの周辺領域に設けられた支持体と、前記支持体を介して前記液晶表示パネルに貼り付けられた背面側光学フィルムと、前記電気素子基板に取り付けられた配線接続基板とを備え、前記電気素子基板は前記支持体よりも前記配線接続基板の方向に突出した突出部を含み、前記配線接続基板が前記突出部に取り付けられている。

ある実施形態では、前記配線接続基板の端部が前記突出部の上に位置する。

ある実施形態では、前記支持体が前記マイクロレンズアレイと同じ材料によって形成されている。

また、本発明による液晶表示パネルは、画素毎にスイッチング素子が形成された電気素子基板を含む液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの光入射側に設けられたマイクロレンズアレイと、前記液晶表示パネルの光入射側であって前記マイクロレンズアレイの周辺領域に設けられた支持体と、前記支持体を介して前記液晶表示パネルに貼り付けられた背面側光学フィルムと、前記電気素子基板に取り付けられた配線接続基板とを備え、前記配線接続基板が取り付けられた位置における前記電気素子基板の厚さが、前記マイクロレンズアレイが形成された位置における前記電気素子基板の厚さと実質的に同じである。

本発明によれば、配線接続基板は電気素子基板の支持体が形成されていない部分（突出部）に取り付けられるので、フレキシブルプリント基板の取り付け工程において生じ得る部材の欠けや割れの発生を防止することができる。これにより、製造効率が良く、製造工程における不具合の発生が少ない、高品質のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル及び液晶表示装置が提供される。また、本発明によれば、そのような液晶表示パネルおよび液晶表示装置を効率良く製造する方法が提供される。

本実施形態のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルを模式的に示した平面図である。 図１のＡ−Ａ’断面における本実施形態のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの構成を示す断面図である。 本実施形態のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの変形例を模式的に示した断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、本実施形態のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの製造方法を模式的に示した断面図である。 （ａ）は、本発明によるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルを備えた液晶表示装置を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、その液晶表示装置の貼り合わせ領域を示す平面図である。 本発明が解決しようとする課題を説明するために用いるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの一例を示す断面図である。

符号の説明

１ マイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル
１２ 液晶表示パネル
１３ フレキシブルプリント基板
１４ マイクロレンズアレイ
１４ａ マイクロレンズ
１４ａ’ マイクロレンズの潜像
１６ 支持体
２２ 前面側光学フィルム
２３ 背面側光学フィルム
２４、２５ 接着層
２６ 支持体
２６’ 支持体の潜像
３０ 電気素子基板
３１ 電気素子基板
３２ 対向基板
３４ 液晶層
３７ 突出部
３８ 凸部
４０ フォトマスク
４１ バックライト
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ マイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル
２００ 液晶表示装置

以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの構造を説明する。

図１は、本実施形態のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルを模式的に示した平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’断面における本実施形態のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの構成を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル１００Ａは、マトリクス状に配置された複数の画素を有する表示領域１０及びその周辺領域１１を含む液晶表示パネル（「液晶セル」とも呼ぶ。）１２と、配線接続基板であるフレキシブルプリント基板（フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）とも呼ぶ。）１３を備えている。フレキシブルプリント基板１３は、液晶表示パネル１２の信号線を図示しない液晶駆動回路に接続するために用いられる。

さらに、図２に示すように、マイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル１００Ａは、液晶表示パネル１２の光入射側（図の下側）に設けられた複数のマイクロレンズ１４ａを含むマイクロレンズアレイ１４と、液晶表示パネル１２の観察者側（図の上側）に設けられた前面側光学フィルム２２と、マイクロレンズアレイ１４の光入射側に設けられた背面側光学フィルム２３と、液晶表示パネル１２と背面側光学フィルム２３との間であってマイクロレンズアレイ１４の周辺領域に設けられた支持体２６とを備える。

前面側光学フィルム２２は液晶表示パネル１２に接着層２４を介して貼り付けられており、背面側光学フィルム２３は支持体２６に接着層２５を介して貼り付けられている。なお、前面側光学フィルム２２および背面側光学フィルム２３は、それぞれ少なくとも直線偏光を透過する偏光フィルムを備えている。支持体２６は、マイクロレンズ１４ａと同じ材料で形成することが好ましく、後述するように同一の工程で形成することが好ましい。

液晶表示パネル１２は、画素毎にスイッチング素子（例えばＴＦＴ、ＭＩＭ素子など）が形成された電気素子基板３０と、対向基板３２と、液晶層３４を含んでいる。液晶層３４は、電気素子基板３０と対向基板３２との間に封入された液晶材料を含み、外周部に設けられたシール材３６によって密閉されている。

電気素子基板３０は支持体２６よりもフレキシブルプリント基板１３の方向に突出した突出部３７を含んでいる。突出部３７には、その上面（液晶層３４側の面）に電気素子基板３０の接続電極が形成されている。フレキシブルプリント基板１３は突出部３７の上面に取り付けられており、電気素子基板３０及びフレキシブルプリント基板１３の接続電極どうしが電気的に接続されている。

突出部３７の長さＬは２．５ｍｍであり、好ましくは０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。フレキシブルプリント基板１３の液晶表示パネル１２の側の端部は突出部３７の面上に位置する。また、基板面に垂直に見たときのこの端部と支持体２６の外側の端部との間の距離Ｍは１．０ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。

なお、本実施形態において、マイクロレンズアレイ１４のマイクロレンズ１４ａは、各画素に対応して設けられているが、マイクロレンズアレイ１４をレンチキュラーレンズによって構成しても良い。また、フレキシブルプリント基板１３は電気素子基板３０の突出部３７の上面に取り付けられるとしているが、電気素子基板３０の接続電極を突出部３７の下面（マイクロレンズアレイ１４側の面）に形成し、フレキシブルプリント基板１３を突出部３７の下面に取り付けてもよい。

次に、本実施形態の変形例について図３を用いて説明する。

図３に示すように、変形例のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル１００Ｂは、図２に示したマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル１００Ａに、マイクロレンズアレイ１４と背面側光学フィルム２３との間に配置された複数の凸部３８を加えたものであり、それ以外の点は図２に示した実施形態と同じである。同じ構成要素には同じ参照番号を振り、その説明を省略している。

凸部３８はマイクロレンズ１４ａ毎に、マイクロレンズ１４ａの頂上部に形成されている。各凸部３８の先端（背面側光学フィルム２３の側の端部）は背面側光学フィルム２３に達している。したがって、背面側光学フィルム２３は支持体２６のみならず凸部３８によっても保持され、マイクロレンズ１４ａと背面側光学フィルム２３との間の距離がより均一に一定に保たれる。

液晶表示パネル１００Ｂにおいては、支持体２６と複数の凸部３８とが、背面側光学フィルム２３とマイクロレンズ１４との間隔を一定に保つように作用するので、両者が密着することに起因する輝度むらの発生や信頼性の低下を抑制・防止することが出来る。さらに、支持体２６および凸部３８をマイクロレンズ１４と同じ材料を用いて形成すると、比較的簡単な方法でマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルを製造することができるので、製造コストを低減することができる。

なお、凸部３８は、背面側光学フィルム２３のマイクロレンズアレイ１４側の表面に設けてもよい。また、凸部３８は必ずしも各マイクロレンズ１４ａに対応して設ける必要はなく、複数のマイクロレンズ１４ａの内の幾つかに選択的に設けてもよい。例えば、３つのマイクロレンズに対して１つの凸部を設けても良い。さらに、凸部はマイクロレンズ１４ａの頂上部に設ける必要はなく、隣接するマイクロレンズの間に設けても良い。

上述のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル１００Ａ及び１００Ｂでは、フレキシブルプリント基板１３が電気素子基板３０の突出部３７に取り付けられているので、取り付け時における基板の欠けや割れの発生が防止される。従来のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルと比較した結果、欠けや割れなどの不具合の発生頻度は、従来のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルでは約６０％であったが、本願発明によるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル１００Ａ及び１００Ｂではほぼ０％であった。

本発明は、画素ピッチが７０μｍ〜２５０μｍの液晶表示パネルに好適に適用され、特に、画素ピッチが２００μｍ以下の液晶表示パネルに好適に適用される。マイクロレンズの直径（レンズ機能を発現する方向の幅）は、画素ピッチとほぼ等しく設定される。マイクロレンズの高さは、約１０μｍ〜３５μｍであり、マイクロレンズの直径にほぼ比例する。

なお、本実施形態の他の変形例として、上述のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル１００Ａあるいは１００Ｂにおいて支持体を形成しない構成もあり得る。その場合、背面側光学フィルム２３は、図２におけるマイクロレンズアレイ１４の各マイクロレンズ１４ａの頂点部分、あるいは図３における各凸部３８に貼り付けられる。この場合も、フレキシブルプリント基板１３は、下面に樹脂層等が形成されていない電気素子基板３０の突出部３７の上面に形成される。従って、フレキシブルプリント基板１３が取り付けられた位置における電気素子基板３０の厚さは、マイクロレンズアレイ１４が形成された位置における電気素子基板３０の厚さと実質的に同じである。

次に、図４を参照して、本発明によるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの好ましい製造方法を説明する。

まず、図４（ａ）に示すようにマトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示パネル１２を用意する。ここで、液晶表示パネル１２の電気素子基板３０の一方の端は、対向基板３２の端よりも外側に突出している。この工程は、電気素子基板３０における支持体２６の外部の端と電気素子基板３０の端部との間の部分（上述の突出部３７に対応する部分）に、電気素子基板３０の電気接続端子を形成する工程を含む。

次に、図４（ｂ）に示すように液晶表示パネル１２の外側の一対の主面の一方に樹脂層１１を形成する。

続いて、図４（ｃ）〜（ｅ）に示すように、樹脂層１１を加工することによって、複数のマイクロレンズ１４ａを備えるマイクロレンズアレイ１４と支持体２６とを形成する。

樹脂層１１は、光硬化性樹脂によって形成することが好ましい。光硬化性樹脂を用いれば、図４（ｃ）に示すように、液晶表示パネル１２を介して光硬化性樹脂層１１を露光することによって、マイクロレンズ１４ａ（マイクロレンズの潜像１４ａ’）を形成することができる。この時、図４（ｃ）において、突出部３７は遮光する。マイクロレンズ１４ａの形成は、特許文献３に記載された方法で行うことが好ましい。

その後、図４（ｄ）に示すように、樹脂層１１を液晶表示パネル１２とは反対側からフォトマスク４０を介して露光することによって支持体２６（支持体の潜像２６’）を形成する。ここで、電気素子基板３０の一方の端（図の右側の端）付近の支持体の潜像２６’は、電気素子基板３０の端から所定の距離だけ内側に形成される。なお、図３に示した複数の凸部３８を有するマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル１００Ｂを製造する場合、フォトマスク４０の開口部（透光部）のパターンを変えることにより、支持体２６と同時に凸部３８（凸部の潜像）を形成することが出来る。

露光工程に引き続いて現像工程を行うことにより、図４（ｅ）に示すように、複数のマイクロレンズ１４ａを備えるマイクロレンズアレイ１４が形成されると共に、マイクロレンズアレイ１４の周辺領域に支持体２６が形成される。電気素子基板３０の一端には、支持体２６の外側の端よりもさらに外側に突出した突出部３７が形成される。

このとき、支持体２６および凸部３８の高さは、樹脂層１１の厚さで規定される。よって、たとえば、ドライフィルムレジストを用いれば、厚さの均一性の高い樹脂層１１が得られるので、支持体２６および凸部３８の高さ（最高高さ）を精密に制御できるという利点が得られる。

この後、図４（ｆ）に示すように、背面側光学フィルム２３を接着層２５及び支持体２６を介して液晶表示パネル１２に貼り合わせるとともに、前面側光学フィルム２２を接着層２４を介して液晶表示パネル１２に貼り合わせる。なお、前面側光学フィルム２２は、上記のプロセスの任意の時点で、液晶表示パネル１２に貼り合せることができる。

なお、複数の液晶表示パネル１２を含む大板の液晶表示基板（貼り合せ基板）において、上述したものと同様の方法によってマイクロレンズアレイ１４を作成し、その後、例えば国際公開第０３／０４００４９号パンフレットに示される方法によって液晶表示基板を分断して、図４（ｆ）に示した貼り合せ基板を作成することもできる。

最後に、図４（ｇ）に示すように、電気素子基板３０の突出部３７の上面にフレキシブルプリント基板１３が貼り付けられる。フレキシブルプリント基板１３の貼り付けは、例えば特許文献４に記載された方法によって行われる。

具体的には、まず、電気素子基板３０の突出部３７の上面に形成された接続電極（端子部）と、フレキシブルプリント基板１３の接続電極とを正確に位置合わせしながら、異方性導電膜を介して、フレキシブルプリント基板１３の一端が電気素子基板３０の突出部３７の上面に重ね合わせられる。電気素子基板３０及びフレキシブルプリント基板１３は、この状態で熱圧着装置のステージに乗せられ、熱圧着ヘッドのヒータツールの先端部がフレキシブルプリント基板１３と電気素子基板３０との接続部に圧接される。その後、ヒータツールを加熱することにより、電気素子基板３０にフレキシブルプリント基板１３が熱圧着されると共に、両者の配線が電気的に接続される。

フレキシブルプリント基板１３が貼り付けられる突出部３７の裏側には、マイクロレンズ１４ａと同じ材料で形成された層厚部である支持体２６が存在しないので、基板等に割れや欠けが発生することはほとんどない。なお、電気素子基板３０の接続端子を、突出部３７の下面に形成することも可能であり、その場合、フレキシブルプリント基板１３は突出部３７の下面に貼り付けられる。

上述の図４（ｃ）〜（ｅ）の工程では、例えば、転写法などの方法によって、マイクロレズアレイ１４等を形成することもできる。転写法を用いる場合、樹脂層１１にスタンパーを押し当ててスタンパーの型を転写することによって、マイクロレンズアレイ１４及び支持体２６（凸部３８が形成される場合は凸部３８も）が形成される。これによって、図４（ｅ）に示したものと同等の構造を有する液晶表示パネルが得られる。

本発明のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルにおけるマイクロレンズアレイ１４は、例えば、特許文献３に記載されている方法によって形成することができる。この方法によれば、図４の（ｃ）に示すように、露光照射光が液晶表示パネル１２を介して光硬化性樹脂層１１に照射される。このとき、露光照射光の液晶表示パネル１２への入射角度を段階的あるいは連続的に変化させ、光硬化性樹脂層１１への照射強度を部分的に変化させることにより、各画素に対応したマイクロレンズ１４ａが形成される。マイクロレンズ１４ａの頂点部に平坦部を設けることによって、マイクロレンズによる輝度向上効果をさらに増大させることもできる。

図５に本発明による実施形態の液晶表示パネル１００Ｃを備える液晶表示装置２００の構成を模式的に示す。液晶表示パネル１００Ｃは、本実施形態のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル１００Ａ及び１００Ｂに対応するものであるが、ここでは、電気素子基板３０の突出部３７及びフレキシブルプリント基板１３の図示を省略している。

液晶表示装置２００は、液晶表示パネル１００Ｃと、高指向性のバックライト４１とを備えている。高指向性のバックライト４１は、光源４２、光源４２から出射された光を受けてその中を伝搬させながら液晶表示パネル１００Ｃに向けて出射する導光板４３、導光板４３の裏面から出射された光あるいは液晶表示装置２００の外部から入射され液晶表示パネル１００Ｃや導光板４３を透過した光を導光板４３に向けて反射する反射板４４を有している。

このバックライト４１は、光源４２として用いたＬＥＤの配列方向の指向性が低く、それに直交する方向の指向性が高い光を出射する。なお、指向性とはバックライト４１からの光の発散の程度（平行度）を示す指標であり、通常正面方向の輝度の半分の輝度になる角度を指向性半値角として定義する。従って、この指向性半値角が小さいほど、正面方向にピーク（指向性が高い）をもったバックライトとなる。

液晶表示装置２００に好適に用いられるバックライト４１としては、例えば、ＩＤＷ’０２「Ｖｉｅｗｉｎｇ Ａｎｇｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｓｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｎ Ｌｉｇｈｔ−Ｇｕｉｄｅ Ｐｌａｔｅ ｆｏｒ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ ＬＣＤ Ｍｏｄｕｌｅ 」，Ｋ．ＫＡＬＡＮＴＡＲ，ｐ５４９−５５２、ＩＤＷ’０４「Ｐｒｉｓｍ−ｓｈｅｅｔｌｅｓｓ Ｈｉｇｈ Ｂｒｉｇｈｔ Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｈｏｎｅ 」Ａ．Ｆｕｎａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．ｐ．６８７−６９０、特開２００３−３５８２４号公報、特表平８−５１１１２９号公報などに記載されているバックライトを挙げることができる。

マイクロレンズアレイ１４を設けることにより、画素（開口部）以外のエリアを照明する光、すなわちバックライト４１から画素周辺に形成された遮光膜ＢＭに向かって出射された光が、マイクロレンズ１４ａによって画素に導かれ、液晶表示パネル１００Ｃから出射される。このため、バックライト４１の光利用効率が向上する。

液晶表示パネル１００Ｃのようなマイクロレンズアレイ付表示パネルにおいて高い光利用効率を得ようとする場合、バックライト４１の指向性は高い方が好ましい。すなわち、バックライト４１からの出射光の指向性半値角が小さい方が好ましい。

一方、画素については、開口が大きいほうが光利用効率を高くすることができる。しかし、半透過型液晶表示パネルでは、反射型としての特性も重要であり、画素のうちの一部（透過領域）だけが透過表示に用いられるので、開口率（透過領域の面積比率）が制限される。半透過型液晶表示パネルでは、多くの場合、開口率は２０〜６０％である。このように、半透過型液晶表示パネルなどの開口率が低い液晶表示パネルに、本発明は好適に用いられる。

液晶表示パネル１００Ｃは、液晶表示パネル１２の両側に前面側光学フィルム２２および背面側光学フィルム２３を有している。背面側光学フィルム２３は、液晶表示パネル１２の画像表示エリアの外側、いわゆる額縁部分に形成された接着層を介して、液晶表示パネル１２の支持体２６と貼り合わされている。なお、接着層としては、例えば接着テープを用いることができるがこれに限られず、接着性を有するものであれば、その他の接着剤を用いることもできる。例えば、液晶表示パネル１２または背面側光学シート２３の周辺部にディスペンサーなどを用いて接着剤を塗布しても良いし、印刷してもよい。

本発明によれば、支持体２６がマイクロレンズアレイ１４と同じフォトリソグラフィプロセスによって形成され、しかも、フレキシブルプリント基板１３が支持体２６よりも外側に突出した突出部３７に取り付けられる。したがって、製造効率が良く、しかも製造工程における不具合の発生が少ない、高品質のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル、その製造方法、及びそれを用いた液晶表示装置を提供することができる。

本発明は、液晶表示パネル及び液晶表示装置の品質及び製造効率を向上させ、特に半透過型液晶表示パネルなど開口率の比較的小さな液晶表示パネル及び液晶表示装置の品質および製造効率を向上させる。

Claims (18)

1. 画素毎にスイッチング素子が形成された電気素子基板を含む液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルの光入射側に設けられたマイクロレンズアレイと、
   前記液晶表示パネルの光入射側であって前記マイクロレンズアレイの周辺領域に設けられた支持体と、
   前記支持体を介して前記液晶表示パネルに貼り付けられた背面側光学フィルムと、
   前記電気素子基板に取り付けられた配線接続基板と、を備え、
   前記電気素子基板は前記支持体よりも前記配線接続基板の方向に突出した突出部を含み、前記配線接続基板が前記突出部に取り付けられているマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル。
2. 前記突出部は前記支持体よりも０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下だけ前記配線接続基板の方向に突出している、請求項１に記載のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル。
3. 前記配線接続基板の端部が前記突出部の上に位置する、請求項１または２に記載のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル。
4. 前記配線接続基板の前記端部と、前記支持体の前記配線接続基板の側の端部との間の距離が０．３ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である、請求項３に記載のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル。
5. 前記支持体が前記マイクロレンズアレイと同じ材料によって形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル。
6. 前記突出部の面上に前記電気素子基板の電気接続端子が形成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル。
7. 前記マイクロレンズアレイと前記背面側光学フィルムとの間に複数の凸部が設けられている、請求項１から６のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル。
8. 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの光入射側に設けられたマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの光入射側に設けられた背面側光学フィルムとを備えるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの製造方法であって、
   （ａ）画素毎にスイッチング素子が形成された電気素子基板を有する液晶表示パネルを用意する工程と、
   （ｂ）前記液晶表示パネルの面に樹脂層を形成する工程と、
   （ｃ）前記樹脂層を加工することによって、マイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの周辺領域に位置する支持体を形成する工程と、
   （ｄ）前記支持体を介して背面側光学フィルムを前記液晶表示パネルに貼り付ける工程と、
   （ｅ）前記電気素子基板に配線接続基板を取り付ける工程と、を含み、
   前記工程（ｃ）において、前記支持体の外側の一端が前記電気素子基板の端部から所定の距離だけ内側に形成され、
   前記工程（ｅ）において、前記配線接続基板は、前記電気素子基板における前記支持体の前記一端と前記電気素子基板の前記端部との間の部分に取り付けられる、マイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの製造方法。
9. 前記工程（ｃ）において、前記支持体の前記一端は前記電気素子基板の前記端部から０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下だけ内側に形成される、請求項８に記載の製造方法。
10. 前記工程（ｅ）において、前記配線接続基板は、前記配線接続基板の端部が前記支持体の前記一端と前記電気素子基板の前記端部との間に位置するように取り付けられる、請求項８または９に記載の製造方法。
11. 前記支持体の前記一端と前記配線接続基板の前記端部との間の距離が０．３ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である、請求項１０に記載の製造方法。
12. 前記工程（ｂ）で形成される樹脂層は光硬化性樹脂層であって、
    前記工程（ｃ）は、前記液晶表示パネルを介して前記光硬化性樹脂層を露光する工程を含む、請求項８から１１のいずれか１項に記載の製造方法。
13. 前記電気素子基板における前記支持体の前記一端と前記電気素子基板の前記端部との間の部分に、前記電気素子基板の電気接続端子を形成する工程を含む、請求項８から１２のいずれか１項に記載の製造方法。
14. 前記樹脂層を加工することによって、前記マイクロレンズアレイの表面に複数の凸部を形成する工程を含む、請求項８から１３のいずれか１項に記載の製造方法。
15. 画素毎に液晶層の光透過率を制御するためのスイッチング素子が形成された電気素子基板を含む液晶表示パネルと、
    前記液晶表示パネルの光入射側に設けられたマイクロレンズアレイと、
    前記液晶表示パネルの光入射側であって前記マイクロレンズアレイの周辺領域に設けられた支持体と、
    前記支持体を介して前記液晶表示パネルに貼り付けられた背面側光学フィルムと、
    前記電気素子基板に取り付けられた配線接続基板と、を備え、
    前記電気素子基板は前記支持体よりも前記配線接続基板の方向に突出した突出部を含み、前記配線接続基板が前記突出部に取り付けられている液晶表示装置。
16. 前記配線接続基板の端部が前記突出部の上に位置する、請求項１５に記載の液晶表示装置。
17. 前記支持体が前記マイクロレンズアレイと同じ材料によって形成されている、請求項１５または１６に記載の液晶表示装置。
18. 前記配線接続基板が取り付けられた位置における前記電気素子基板の厚さが、前記マイクロレンズアレイが形成された位置における前記電気素子基板の厚さと実質的に同じである、請求項１から７のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル。

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