JPH04177219A - 液晶表示装置およびそれに用いるマイクロレンズの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、プラスチックフィルム基板を用いた液晶表示
装置に関する。

〔従来技術〕

特開昭６１−２０８０８０号公報には、赤、緑、青に着
色したマイクロレンズをガラス基板上に各画素毎に対応
して配置したカラー液晶表示装置が記載されており、該
マイクロレンズは、ゼラチン、カゼイン、ニカワ、紫外
線硬化型アクリル樹脂、紫外線硬化型スピロアセタール
樹脂、ポリイミド樹脂またはポリアミド樹脂を染色した
ものにより形成されている。

一方、特開昭５６−１５５９２０号公報により液晶表示
装置における基板としてプラスチックフィルムを用いる
ことも提案されている。

しかしながら、特開昭６１−２０８０８０号公報の技術
において、ガラス基板のかわりにプラスチックフィルム
基板を使用することはできない。なんとなれば、特開昭
６１−２０８０８０号公報の技術は、前記マイクロレン
ズ形成用材料を凸状に積層し、１５０〜３５０℃の高温
で３０分〜１時間加熱処理することによりマイクロレン
ズを形成しなければならない。

このような高温熱履歴は、到底プラスチックフィルム基
板の耐えられるところではないからである。

したがって、従来技術においては、プラスチックフィル
ム上にマイクロレンズを形成するなどということは思い
もつかなかったのである。

〔目　　的〕

本発明の目的は、プラスチックフィルム基板上にマイク
ロレンズを形成した液晶表示装置を提供する点にある。

〔構　　成〕

本発明は、透明電極層を有するプラスチックフィルム基
板同志を液晶層を介して対向配置してなる液晶表示装置
において、プラスチックフィルム基板上にマイクロレン
ズを有することを特徴とする液晶表示装置に関する。

前記マイクロレンズは、ケイ素アルコキシド、金属アル
コキシドおよびこれと類似の結合をもつ化合物よりなる
群から選らばれた少くとも１種の化合物を主成分とする
ゲル状材料の焼成物であることが好ましい。

ケイ素アルコキシドは１式 ％式％ （式中、Ｒ，〜Ｒ４はＣＨ３，Ｃ２Ｈ５，Ｃ，Ｈ，。

Ｃ４Ｈｇ等のアルキル基であり、Ｒ１−Ｒ４は同一の基
でも異なった基でもよ い。） で表わされるものである。

金属アルコキシドは、前記式中のＳｉが金属、例えばＴ
ｉにおきかわった１式 ％式％ （式中Ｒ８〜Ｒ１については前記と同じ）を意味する。

また、これと類似の結合をもつ化合物とは、金属−酸素
−炭素の結合をもつ、いわゆる全翼有機化合物を意味す
る。

また、前記マイクロレンズが着色されていてもよく、三
色に着色されておれば、必要に応じてカラーフィルタを
兼ねることもできる。前記着色は、ゲル状材料にイオン
発色団、染料、顔料等を添加することにより行う。

前記透明電極に接続した補助電極を有するタイプのもの
は、従来、その存在により開口率が低下し、明るさの低
下を招いていたが、本発明は、マイクロレンズの存在に
より、その欠点を解消できるので９本発明の効果が大い
に生かせるケースである。

また、本発明の他の１つは、プラスチックフィルム基板
上のマイクロレンズ形成用個所のみをレジストして前記
プラスチックフィルム表面の撥水化処理を行い、レジス
トを除去後、請求項２記載のゲル状材料をマイクロレン
ズ形成用個所にのみ付着させ、ついでこれを焼成するこ
とを特徴とするプラスチックフィルム基板上のマイクロ
レンズの形成方法に関する。

第４図には、マイクロレンズの着色方法を示す、これは
５前述のゲル状材料母材にイオン発色団材料を添加する
ことにより達成できる。例えば、Ｃｒ”＋黄色、Ｃｏ”
青、Ｕ１澄、ＣｄＳｅ赤などがイオン発色団と着色の関
係例モある。

第４図の場合は、プラスチックフィルム基板３の表面を
フォトリソグラフィーによりマイクロレンズ形成用個所
にレジストパターンを形成し、フッ素プラズマ処理を行
った後（あるいは。

カップリング剤としてＳｉ系の溶液を塗布し、２００℃
程度でベークする表面処理等の表面活性化処理で代替す
ることができる。）、例えばＣｒ６　＊を添加したガラ
ス前駆体を塗布する。黄色のガラス前駆体はレジストパ
ターンのあった個所にのみ付着する。これを焼成すると
、第４図（ａ）のように黄色のマイクロレンズ（Ｙ）が
完成する。つぎに、第４図（ｂ）で示すように０□プラ
ズマ処理により表面の発水性を解き、つぎに、第４図（
ｃ）に示すように青のマイクロレンズ形成用個所にレジ
ストパターン３１を形成する。以下、黄色のマイクロレ
ンズ（Ｙ）と同様の方法で青色のマイクロレンズ（Ｂ）
を形成し〔第４図（ｄ））、さらに同様にして赤色のマ
イクロレンズ（Ｒ）を形成する〔第４図（ｅ）〕。

このように、マイクロレンズを着色すると、マイクロレ
ンズによりカラーフィルタを兼ねさせることもできるし
１着色の具合によりカラーフィルタと併用することもで
きる。マイクロレンズとカラーフィルタを兼用させれば
、工程のＷＩｇ！８化と光透過率の向上を計ることがで
きる。

〔実施例〕

ＴＥ０１　（Ｓｉ　　（ＱＣ２Ｈ，）４）に、１５％モ
ルＣｓとエタノール希釈Ｈ２０を加えて加水分解重合を
行う、Ｃｓは、硝酸セシウム（Ｃｓ　ＮＯ，）をエチレ
ングリコールに溶解させ、規定量を与える。さらに表面
張力を減少させるためにジメチルフォルムアミド（ＤＭ
Ｆ）をくわえる。この時均−分散させるために超音波を
利用した。このガラス前駆体を８０℃５時間以上熟成さ
せた。脱脂洗浄したＰＦ基板３上にフォトリソグラフィ
ーによりマイクロレンズのレジストパターン２１を東京
応化社製のノボラックである０ＦＰＲ８００により形成
し、フッ素ラジカルによる基板の表面改質を行った。こ
の処理により基板の臨界表面張力は２０ｄｙｎ／ｃｎ以
下に成り、超発水性を示した。次にし゛シスト剥離後、
前述の前駆体をスピンナーを用いて塗布し、仮焼きを行
いゲル溶媒を乾燥させた。塗布により表面改質を行って
ないところは、すなわちレジストのあったところのみに
ガラス前駆体が凝集する。

最後に、２２０℃程度で焼成固化すると透明なマイクロ
レンズ１１が得られた。。

第２図に本発明の断面図を示す。図中１１はマイクロレ
ンズ、７は補助電極を示す。拡散板１を通った光は、マ
イクロレンズ１１によって屈折し、ＩＴＯ部６を通過し
て液晶部９に達する。

このとき画像信号に応じて液晶素子が回転し。

この透過光を制御する。マイクロレンズ１１がない従来
例の場合には、透明電極６上に設けられた補助電極７に
よって光が遮られ画像が暗くなってしまう（第１図参照
）が、マイクロレンズ１１を設けることにより光を屈折
させ入射光を完全に利用することができる。

ポリマーフィルムを基板（以下ＰＦ基板と称する）３と
する場合には、その耐熱性が２４０”Ｃ程度なので通常
のマイクロレンズ１１（イオン交換法など）は用いるこ
とはできない。

第３図にマイクロレンズの作製方法を示す。

ＰＦ基板３上にフォトリソグラフィー法を用いて、マイ
クロレンズを作成する場所にレジスト２１をマスクとし
て残し、他をフッ素プラズマにより表面改質を行った後
〔第３図（ａ）］、レジスト２１を除去し〔第３１ｆｆ
ｌ　（ｂ）　）ケイ素アルコキシド、金属アルコキシド
及びこれと類似の結合をもつ化合物を主体とするゲル状
材料を。

所望とする個所に付着させ、焼成することでマイクロレ
ンズ１１を形成するものである〔第３図（ｃ））、曲率
により焦点距離を決定でき、またケイ素アルコキシド、
金属アルコキシド及びこれと類似の結合を持つ化合物を
主体とするゲル状材料の屈折率を調製するため、イオン
半径の大きい金属イオンをゲルに分散して屈折率と半球
形状により焦点深度を決定する。屈折率を大きくしたい
場合、ガラス前駆体作成時に、表１に示したイオン半径
の大きい材料を添加することで得られる。１例を挙げる
とＣｓ＋イオンを１５モル％程度このガラス前駆体に入
れることで屈折率は１．８〜２．０のものが得られる。

表１　各種イオンのイオン半径と電子分極率次に印刷法
を用いてカラーフィルタ４を作製し、保護膜５としてア
クリル系樹脂をスピンナーをもちいて作製した。その上
に透明電極（ＪＴ○）６を１５００人スパッタリング法
で作製しレジストを塗布して上下電極をパターニングす
る。

配線抵抗の低抵抗化のためにアルミニウムを１０００人
をスパッタ法を用いて作成し、フォトリソグラフィー法
を用いてパターニングして、補助電極１２を形成した。

ポリイミド系の配向剤を塗布し配向膜７を形成したのち
、ラビング処理を行う。スクリーン印刷法を用いてシー
ル剤（エポキシ系接着剤）印刷し、２枚の基板を張り合
わせたのち真空脱気して、液晶（メルク社製：　Ｚ　Ｌ
　ｌ−２２９３）を注入した。注入口を接着剤で封止し
たのち、補償板９．偏光板２、拡散板１を張り合わせて
液晶ユニットを作成した。ＴＡＢ法を用いて駆動回路に
実装した。この製品を従来品と比較したところ明るさが
２０％程度向上したことが明らかになった。

〔効　　果〕

本発明により、今まで製造できなかった問題点を解決し
、プラスチックフィルム基板上にマイクロレンズを形成
することを可能とした。そのため、補助電極により開口
率が低くなっても。

光透過率を低下させることがなくなった。

ガラス前駆体（ゲル）を用いることで、プラスチックフ
ィルム基板上のマイクロレンズのサイズ及び曲率が自由
に操作することが出来るので、任意の仕様が検討、設計
できる。工程中の高温処理やイオン注入機、拡散炉、溶
融炉等を必要とせず、簡易なプロセスで、容易に作成が
可能になった。

マイクロレンズの曲率のみでは困難な焦点距離が必要と
なる場合、任意のイオン濃度添加ができる。また金属イ
オンの種類も、自由に選択できる。イオン交換法ではイ
オン半径が大きすぎると、溶融塩中でも拡散係数が小さ
くて目標値のモル％の含有が不可能な場合がある（溶融
塩中とは、例えばＣ１のイオン交換を行うときＣ１の硝
酸塩を６００℃に加熱し溶融させてイオン交換を行うこ
とを指す。）。カラー化については、これも任意にその
イオン発色団が添加できる。さらにＲ（赤）、Ｇ（緑）
、Ｂ（青）などカラー化の形成プロセスでもカラーフィ
ルタ作成プロセスに変更を加えること無く行えるため、
多種のカラーマイクロレンズが同一基板に形成できた。

マイクロレンズを着色して、カラーフィルタを省略する
ことができるので、工程の簡略化、構造の簡素化、コス
トの低下をはかることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、マイクロレンズを持たない従来型の液晶表示
装置の断面図、第２図は１本発明実施例の液晶表示装置
の断面図、第３図（ａ）。 （ｂ）　、　　（ｃ）　、第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ
）（ｄ）、（ｅ）は、それぞれ本発明方法によりプラス
チックフィルム基板上にマイクロレンズを形成するため
の工程図である。 １・・・拡散板　　　　　２・・・偏光板３・・・プラ
スチックフィルム基板 ４・・・カラーフィルター

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明電極層を有するプラスチックフィルム基板同志
   を液晶層を介して対向配置してなる液晶表示装置におい
   て、プラスチックフィルム基板上にマイクロレンズを有
   することを特徴とする液晶表示装置。 ２、前記マイクロレンズが、ケイ素アルコキシド、金属
   アルコキシドおよびこれと類似の結合をもつ化合物より
   なる群から選らばれた少くとも１種の化合物を主成分と
   するゲル状材料の焼成物である請求項１記載の液晶表示
   装置。 ３、前記マイクロレンズが着色されている請求項１また
   は２記載の液晶表示装置。 ４、前記透明電極に接続した補助電極を有する請求項１
   、２または３記載の液晶表示装置。 ５、プラスチックフィルム基板上のマイクロレンズ形成
   用個所のみをレジストして前記プラスチックフィルム表
   面の発水化処理を行い、レジストを除去後、請求項２記
   載のゲル状材料をマイクロレンズ形成用個所にのみ付着
   させ、ついでこれを焼成することを特徴とするプラスチ
   ックフィルム基板上のマイクロレンズの形成方法。