JPH0534655A - 貼り合わせ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱膨張率が相異なる２枚の板状部材を接着剤
で貼り合わせる貼り合わせ構造において、接着された板
状部材に反りや剥がれが発生するのを防止し、貼り合わ
せの信頼性を向上する。 【構成】 熱膨張率が異なるマイクロレンズアレイ１と
液晶表示素子２を接着剤３で貼り合わせる構造におい
て、接着剤３に接するマイクロレンズアレイ１又は液晶
表示素子２の少なくとも一方の端面に、外方に向かって
開いた面取り加工２０を施し、これにより両部材間の熱
膨張率の差に起因する熱応力を緩和し、且つ両部材の端
面間における接着力を増強する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱膨張率が異なる２枚
の板状部材を接着剤で貼り合わしてなる貼り合わせ構造
に関し、詳しくは、例えば投影型画像表示装置に用いら
れる透過型液晶表示素子とマイクロレンズアレイとのよ
うな光学部品同士の貼り合わせ構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数枚の透光板を貼り合わせる技術は、
光学部品の接着や液晶表示素子の貼り合わせに利用され
ている。この内、アクロマート等の複合レンズ、各種プ
リズム、偏光ビームスプリッタ等の光学部品の接着に
は、接着剤として紫外線（以下、ＵＶと略す。）硬化樹
脂が多用されている。接着剤としては、他に常温硬化樹
脂を使用する場合もあるが、該常温硬化樹脂は硬化時間
が長いために量産には適さない。

【０００３】これらの光学部品のなかには、異種のガラ
スを貼り合わせるものもあるが、その熱膨張率の差は僅
かである。また、接着剤の厚さは単に薄く塗布するだけ
でよく、厳密に接着剤の厚さを管理する必要はない。

【０００４】これに対して、液晶表示素子においては、
電気光学特性の均一性が要求されるため、該液晶表示素
子の厚さを均一にする必要がある。そのためには、液晶
表示素子を構成する２枚の基板を貼り合わせる際に、両
基板間に球状のスペーサを多数散布し、これにより両基
板間の間隔を均一に保持し、しかる後、両基板を接着
し、その後液晶を注入する。そして、液晶注入後、両基
板の端部をシール樹脂で密封する。シール樹脂として
は、一般に熱硬化性エポキシ系接着剤が使用されてい
る。通常の液晶表示素子では、材質の異なる２枚の基板
を貼り合わせることは希であるので、熱膨張率の差に起
因する熱応力の問題を考慮する必要はない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば特開
昭60ー262131号公報に開示されている液晶表示素子で
は、次に述べるように投影型液晶表示素子用の基板と平
板マイクロレンズアレイ用の基板の材質が異なり、その
熱膨張率が異なる。なお、マイクロレンズは、投影型液
晶表示素子のブラックマトリクス部分に入射する光を、
マイクロレンズアレイの各レンズで絵素内に集光するこ
とによって表示の明るさを高め、等価的な開口率を上げ
るために用いられる。

【０００６】このマイクロレンズアレイの製法は種々あ
るが、イオン交換法により屈折率分布を持たせる平板マ
イクロレンズアレイの場合、基板はＮａイオンを多く含
むソーダガラスが用いられる。一方、液晶表示素子用の
基板としては、液晶にイオンが溶出すると特性の劣化を
引き起こすので、ソーダガラスのようなものは好ましく
なく、イオン成分の少ないほうけい酸ガラスが用いられ
る。

【０００７】ここで、ソーダガラスの熱膨張率は８〜10
×10^ー6／degであり、ほうけい酸ガラスの熱膨張率は４
〜５×10^ー6／degである。従って、双方の熱膨張率に差
があるので、両基板を貼り合わせた後に加熱すると、熱
膨張率の差に起因して反りが発生し、信頼性の面で問題
になる。このような熱膨張率の差に起因する熱的な不具
合として、他に貼り合わせ部における剥がれがある。こ
のような反りや剥がれを防止するには、熱応力を緩和す
る対策を講じる必要がある。

【０００８】この種の貼り合わせ構造の他の従来例とし
て、本願出願人等が特開平01-326456号公報で提案した
ものがある。そこでは、接着剤に伸縮性を有するスペー
サを混入し、それによって接着剤層の厚みを制御する方
法をとる。この方法によれば、スペーサの直径以上の厚
さに設定された接着剤層が、貼り合わせられた両基板間
に発生する熱応力を緩和するので、熱応力による剥がれ
を防止できる。

【０００９】ところで、この方法では、スペーサの直径
以上の接着剤層の厚さで熱応力の緩和を図るので、接着
剤の硬度が高い場合には熱応力を緩和し難く、接着剤層
をより厚くする必要がある。しかるに、スペーサはその
製造技術上の制約により大きさに上限があるので、所望
の直径のスペーサを入手できない場合がある。すなわ
ち、真球状スペーサは、凝集反応によって製造されるの
で、大径になるほど、その直径を精密に管理することが
困難になるからである。

【００１０】その一方、例え、所望の直径のスペーサが
入手できたとしても、接着層が厚くなると、接着層を硬
化させるのに必要なＵＶの照射量が増加するので、液晶
の特性に悪影響を与えることになる。また、硬化時に接
着層の厚さ方向の不均一を生じ、透明な硬化物を得るこ
とができないという問題もある。

【００１１】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するものであり、熱膨張率が異なる板状部材を接着剤
で貼り合わせた場合に、熱膨張率の差に起因する反りや
剥がれの発生を確実に防止でき、貼り合わせ信頼性の向
上が図れる貼り合わせ構造を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の貼り合わせ構造
は、熱膨張率が異なる２枚の板状部材を接着剤で貼り合
わせてなる貼り合わせ構造において、少なくとも一方の
板状部材の端面に面取り加工を施してなり、そのことに
より上記目的が達成される。

【００１３】

【作用】上記構成において、２つの板状部材間に接着剤
を塗布し、この状態で両基板を押し当てて貼り合わせる
と、接着剤が押し出され、面取り加工部に溜る。すなわ
ち、面取り加工部は接着剤溜りとして機能する。

【００１４】ここに、２つの平面を貼り合わせる場合に
は、両面の周縁部に最も大きな応力が発生するが、貼り
合わせ面に対してＲ（アール）面取りまたは４５度の糸
面取り（糸程に小さい面取り）を施すと、両面を引き剥
がす方向に作用していた応力の作用方向が分散されるた
め、該応力が低減される。加えて、面取り加工面は一般
に表面凹凸精度が粗くなるため、接着力が増大する。

【００１５】従って、以上２点の効果により、周縁部に
おける接着力が向上するので、反りや剥がれといった不
具合を生じることがない。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例について以下に説明する。

【００１７】図１は本発明の一実施例にかかる投影型画
像表示装置を示す。光源からの平行光は平板状のマイク
ロレンズアレイ１に入射し、続いて該マイクロレンズア
レイ１に規則正しく組み込まれた凸レンズ状をなす多数
の集光レンズ１０に集光され、液晶表示素子２の絵素領
域を透過した後、出射側に配置される投影レンズを介し
てスクリーン（いずれも図示せず）上に拡大投影され
る。集光レンズ１０は絵素領域に光を集め、表示の明る
さを向上するべく機能する。

【００１８】マイクロレンズアレイ１は、イオン交換法
によって屈折率が分布されたＮａイオンを多く含むソー
ダガラスによって形成される。一方、液晶表示素子２
は、相対向する２つの基板２ａ、２ｂ間に液晶６を封入
してなり、両基板２ａ、２ｂはほうけい酸ガラスで形成
されている。封入された液晶６は両基板２ａ、２ｂの周
縁部に配設されたシール部材７によってシールされてい
る。

【００１９】マイクロレンズアレイ１と一方の基板２ａ
とは、両者間に塗布充填された接着剤３によって貼り合
わされる。ここで、接着剤３としては、屈折率が１．４
〜１．６でガラスの屈折率とほぼ等しく、100〜500ｃｐ
ｓの適度の粘度を有し、接着力が強いものが好ましい。
このような接着剤としては、アクリル系またはエポキシ
系合成樹脂が好ましく、具体例として、THREEBOND社製
のAVRー100、SONY CHEMICAL社製のUVー1003、NORLAND社
製のNOA-61、日本ロックタイト社製の363、ダイキン工
業社製UV-3000、UV-4000等（いずれも商品名）が挙げら
れる。

【００２０】接着層の厚みとしては、これを厚くすれば
する程硬化に必要なＵＶ照射量が増加するので、100μ
ｍ以下の厚みに設定するのが好ましい。100μｍ程度の
厚さであれば、200Ｗの高圧水銀ランプで３０秒間照射
すれば、実用上十分な接着力を発揮できる。上記例の接
着剤はいずれもＵＶ照射により硬化する樹脂であるが、
熱硬化性樹脂を用いることもできる。

【００２１】加えて、マイクロレンズアレイ１の端面に
は、該端面を外側方に向かって開くように約４５度の角
度で切り落とした面取り加工２０が施されている。この
面取り加工２０は接着剤３の厚さが薄くなるにつれて起
こり易くなる剥れを防止するために設けられる。面取り
加工２０の大きさとしては、マイクロレンズアレイ１の
ガラスエッジから０．１〜０．５ｍｍ程度の糸面取りが
好ましい。

【００２２】また、面取り加工２０は接着される２枚の
基板の貼り合わせ面の大きさが異なる場合には、貼り合
わせ面が小さい方に形成するのが好ましく、貼り合わせ
面の大きさが等しい場合には、どちらか一方もしくは両
方に形成すればよい。

【００２３】また、接着剤３の厚みを決定し、かつ均一
性を向上するには、接着剤層に適当な直径を有する眞球
状のスペーサ５を混入すればよい。スペーサ５の材質と
しては、その屈折率が接着剤３と等しいものを選定す
る。

【００２４】上記構成の画像表示装置において、液晶表
示素子２とマイクロレンズアレイ１とを貼り合わせる際
には、接着剤３が少なくとも面取り加工２０を施された
部分を満たし得る十分な量を塗布する必要がある。この
ように十分な量の接着剤３を塗布すると、その後に、マ
イクロレンズアレイ１と基板２ａ間に適当な圧力を加え
て接着剤３の厚みを調節すると、その際に押し出された
接着剤３が面取り加工２０を施された部分に溜る。すな
わち、この部分に接着剤溜り４が形成される。続いて、
ＵＶ照射により接着剤３を硬化させる。このように接着
剤３が硬化されることによって、基板２ａとマイクロレ
ンズアレイ１とが接着され貼り合わせられる。この時、
接着剤溜り４の接着剤３がこの部分を強固に接着する。

【００２５】基板２ａまたはマイクロレンズアレイ１と
接着剤３との界面での光の反射ロスを低減するために、
接着剤３と基板２ａまたはマイクロレンズアレイ１との
屈折率の差が小さいことが必要である。

【００２６】図２はマイクロレンズアレイ１と液晶表示
素子２を貼り合わせた後に、加熱して、両者の熱膨張率
の差に起因してマイクロレンズアレイ１と液晶表示素子
２が反った状態を示す。この状態において、上記従来例
では接着部が剥がれる不具合がある。

【００２７】しかるに、本実施例では面取り加工２０を
施したことにより、この部分において接着部を引き剥が
す方向に作用する応力が上記作用の項で述べた理由によ
り、分散され、且つこの部分に溜った接着剤３が両者を
強固に接着するので、基板２ａとマイクロレンズアレイ
１との剥離を確実に防止することができる。また、この
ことは両者間における反りを低減できることを意味して
いる。

【００２８】なお、本発明は光学部品や液晶表示素子を
貼り合わせるために適用される場合に限らず、その他の
熱膨張率が異なる板状部材を接着し貼り合わせる場合に
も適用できる。また、面取り加工２０については、上記
した４５度面取りに限定されず、例えばＲ面取りであっ
てもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上の本発明貼り合わせ構造は、少なく
とも一方の板状部材に接着剤溜りとなる面取り加工を施
すので、熱膨張率が異なる複数の板状部材を接着剤で貼
り合わせ、その後に加熱する際に、両部材間の熱膨張率
の差に起因する熱応力が緩和され、且つ両部材の端面に
おける接着力を増強できるので、反りや剥がれといった
不具合の発生を確実に防止できる。従って、貼り合わせ
構造の信頼性を格段に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる投影型画像表示装置
を示す断面図。

【図２】図１に示す投影型画像表示装置に反りが発生し
た状態を示す断面図。

【符号の説明】

１ マイクロレンズアレイ ２ 液晶表示素子 ２ａ、２ｂ 基板 ３ 接着剤 ４ 接着剤溜り ６ 液晶 ２０ 面取り加工

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】熱膨張率が異なる２枚の板状部材を接着剤
   で貼り合わせてなる貼り合わせ構造において、 少なくとも一方の板状部材の端面に面取り加工を施した
   貼り合わせ構造。