JPH06148622A - 単板式液晶プロジェクション用液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パネルギャップ不良の発生を抑制でき、かつ
剥がれ等の不具合を生じるおそれがなく、しかも実効開
口率を高くでき、高精細、高品質および高信頼性の単板
式液晶プロジェクション用液晶表示装置を実現する。 【構成】 マイクロレンズアレイ１の側面１２、１２…
を黒インクで塗り潰して遮光領域１３を形成する。これ
により、マイクロレンズアレイ１の上方から紫外線を入
射させた場合に、側面１２から回り込む紫外線を遮光で
きるので、結局、マイクロレンズアレイ１と液晶表示パ
ネルとの貼り合わせ面に塗布された紫外線硬化型接着剤
に対して紫外線が上方のみから入射することになり、紫
外線の強度ムラを生じず、紫外線硬化型接着剤の硬化速
度を全面にわたって均一にできる。従って、パネルギャ
ップ不良を招来することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の表示画素を有す
る液晶表示パネルと、該表示画素に光を集光し、レンズ
面にカラーフィルタが形成された多数のマイクロレンズ
を基板に搭載したマイクロレンズアレイとを貼り合せた
単板式液晶プロジェクション用液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示パネルは、一般にＴＦＴ等のス
イッチング素子や絵素電極等が形成されたスイッチング
素子側基板と、対向面側に対向電極等が形成された対向
側基板とを貼り合わせ、両基板間に表示媒体としての液
晶を注入して作製される。この種の液晶表示パネルは、
従来主として直視型の液晶表示装置に使用されていた
が、最近では、プロジェクションテレビ等の投影型の液
晶表示装置としても使用される傾向にある。

【０００３】ところで、液晶表示パネルを投影型の液晶
表示装置に使用する場合には、直視型で使用する場合に
比べて画面の拡大率を高くする必要があり、例えば画素
数をそのままにして拡大率を高めようとすれば、画面の
粗さが目立ち表示品位が低下する。従って、高い拡大率
で、詳細な画像を得るためには、画素数を増やす必要が
ある。

【０００４】しかるに、液晶表示装置の画素数を増やす
と、特にアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置
では、画素以外の部分の占める面積が相対的に大きくな
り、非画素領域を覆うブラックマトリクスの面積が大き
くなる。このため、表示に寄与する面積が減少し、液晶
表示装置の開口率が低下する。開口率が低下すると、画
面が暗くなり、画像品位が低下する。

【０００５】このような画素数の増大による開口率の低
下を防止する先行技術として、特開昭６０−１６５６２
１号公報〜特開昭６０−１６５６２４号公報で提案され
たものがある。この先行技術は、液晶表示パネルの一方
の外側の面に多数のマイクロレンズを設け、このマイク
ロレンズで画素に光を集光することにより画面が暗くな
るのを防止する構成をとる。

【０００６】また、各画素に対応してマイクロレンズが
配設されたマイクロレンズアレイを液晶表示パネルの一
方の基板面に貼り合わせ、マイクロレンズアレイによ
り、ブラックマトリクスによって遮光されていた光を画
素内に集光させることにより光の利用効率を高め、これ
によって画面が暗くなるのを防止することが本願出願人
によって提案されている（特開平３−５１８１７号公
報、特開平４−９９２８号公報）。

【０００７】図３はこの液晶表示装置を示しており、マ
イクロレンズアレイ１と液晶表示パネル３とを紫外線硬
化型接着剤を硬化した紫外線硬化型接着剤層４により貼
り合わせて作製される。紫外線硬化型接着剤の硬化は、
マイクロレンズアレイ１の上方から紫外線（ＵＶ光）を
照射して行われる。

【０００８】液晶表示パネル３は一対のガラス基板３
０、３１を貼り合わして作製され、両基板３０、３１間
に表示媒体としての液晶が封入されている。両基板３
０、３１間には、スペーサ３２を介在させてある。ガラ
ス基板３０の表面には、図示しない絵素電極、スイッチ
ング素子として機能するＴＦＴ、ゲートバスライン（走
査線）およびソースバスライン（信号線）等が配設され
ている。また、上側のガラス基板３１の内面側には、図
示しないブラックマトリクス、対向電極等が形成されて
いる。

【０００９】一方、マイクロレンズアレイ１は、ガラス
基板１０に多数のマイクロレンズ１１、１１…を搭載し
て形成されている。マイクロレンズ１１は半球状をな
し、底面にカラーフィルタ２が設けられている。カラー
フィルタ２は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）三原色の
カラーフィルタを規則正しく配列して形成されている。
このようなマイクロレンズアレイ１の製造方法として
は、イオン交換法（Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ ２１
（６）ｐ１０５２（１９８２））、膨潤法（”プラステ
ィックマイクロレンズの新しい作成法”第２４回微小光
学研究会）、熱だれ法（Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ ２７
ｐ１２８２（１９８８））、蒸着法（特開昭５５−１
３５８０８号）、熱転写法（特開昭６１−６４１５８
号）および機械加工法等が挙げられる。

【００１０】これらの方法で作製されたマイクロレンズ
アレイ１と液晶表示パネル３は、紫外線硬化型接着剤を
液晶表示パネルの一方の基板の全面に塗布し、続いてこ
の基板面にマイクロレンズアレイ１が搭載された基板１
０を押し付け、しかる後、紫外線１４を照射して紫外線
硬化型接着剤を硬化させた紫外線硬化型接着剤層４でマ
イクロレンズアレイ１を液晶表示パネル３に貼り合わせ
る。接着工程に先立ってマイクロレンズ１１と各画素を
精度良く位置合わせし、貼り合わせ面全体のゴミ検査を
行って、良品のみを硬化させる。

【００１１】ここで、紫外線硬化型接着剤を用いるのは
以下の理由による。すなわち、液晶表示パネル３に用い
られる基板と、マイクロレンズアレイ１が搭載される基
板１０の材質が異なるときがあり、例えば接着剤として
熱硬化型樹脂を用いる場合には、両基板の熱膨張係数の
差に起因して位置ズレや剥がれ等の不具合を生じるおそ
れがあるからである。

【００１２】また、接着剤として、常温硬化型樹脂を用
いる場合には、この常温硬化型樹強度が劣るという難点
がある。このような理由により、接着剤としては、紫外
線硬化型接着剤が最も好ましい。

【００１３】なお、液晶表示パネル３側から紫外線１４
を照射して紫外線硬化型接着剤を硬化させることも考え
られるが、紫外線１４がＴＦＴ、配向膜および液晶の特
性に悪影響を及ぼすおそれがあるため、液晶表示パネル
３側から照射するのは好ましくない。

【００１４】ところで、このようにマイクロレンズを貼
り合わせた液晶表示パネルを三枚用いてＲＧＢ各色に対
応させる三枚パネル方式に対し、マイクロレンズ１１の
レンズ面にカラーフィルタ２を付けると、一枚の液晶表
示パネルでカラー液晶プロジェクション装置を製作でき
るので、小型軽量化及びコストダウンが図れる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】三枚パネル方式のカラ
ー液晶プロジェクション装置に使用される三板式マイク
ロレンズアレイと、一枚パネル方式のカラー液晶プロジ
ェクション装置に使用される単板式マイクロレンズアレ
イとの違いを今少し具体的に説明すると、単板式マイク
ロレンズアレイでは、三板式マイクロレンズアレイとは
異なり、マイクロレンズ１１のレンズ面にカラーフィル
タ２が設けられている点にある。

【００１６】ここで、三板式マイクロレンズアレイは全
体として透明であるので、マイクロレンズアレイ側から
紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤を接着させる場合
に紫外線強度にムラがなく、全面が均一に硬化されるの
で問題はない。

【００１７】ところが、単板式マイクロレンズアレイの
場合は、図３に示すように、カラーフィルタ２をマイク
ロレンズ１１のレンズ面に設けているため、この部分を
透過する紫外線の透過率がカラーフィルタ２によって大
幅に低下される。一方、図４に示すように、マイクロレ
ンズアレイ１の側面１２は透明である。従って、マイク
ロレンズアレイ１の側面１２近傍に位置するマイクロレ
ンズ１１のレンズ面の端（マイクロレンズアレイ１の外
周数ｍｍ程度）まで紫外線１４が入射するため、紫外線
強度にムラを生じる。このため、マイクロレンズアレイ
１の中央部に比べて外周部の硬化速度が極めて速くな
る。

【００１８】従って、紫外線硬化型接着剤の硬化が不均
一に行われるため、紫外線硬化型接着剤の硬化収縮の違
いにより、貼り合わされた後の液晶表示パネルに、図３
に示すような歪み２０が発生する。この結果、セルギャ
ップが局所的に変化したパネルギャップ不良を招来し、
高品位の画像を実現できないという問題がある。また、
セルギャップが局所的に変化すると、紫外線硬化型接着
剤とガラス基板とに過大な応力がかかり、剥がれ等が生
じ易いため、液晶表示装置の信頼性が低下するという問
題もある。

【００１９】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、パネルギャップ不良の発生を抑制で
き、かつ剥がれ等の不具合を生じるおそれがなく、しか
も実効開口率を高くでき、高精細、高品質および高信頼
性の単板式液晶プロジェクション用液晶表示装置を提供
することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の単板式液晶プロ
ジェクション用液晶表示装置は、複数の表示画素を有す
る液晶表示パネルと、該表示画素に光を集光し、レンズ
面にカラーフィルタが形成された多数のマイクロレンズ
を基板に搭載したマイクロレンズアレイとを貼り合せた
単板式液晶プロジェクション用液晶表示装置において、
該マイクロレンズアレイの側面に紫外線を遮断する遮光
領域が形成され、かつ該カラーフィルタと該液晶表示パ
ネルとが紫外線硬化型接着剤で接着されており、そのこ
とにより上記目的が達成される。

【００２１】好ましくは、前記遮光領域を前記側面に紫
外線を通さないインク又は樹脂を塗布して形成する。

【００２２】また、好ましくは、前記遮光領域を前記側
面に紫外線を通さないフィルム状部材を貼着して形成す
る。

【００２３】

【作用】上記のようにマイクロレンズアレイの側面に遮
光領域を設けると、この部分を通って紫外線がパネル内
部に侵入することがない。従って、紫外線硬化型接着剤
の硬化時に、紫外線強度にムラを生じることがない。従
って、紫外線硬化型接着剤を液晶表示パネルとマイクロ
レンズアレイの貼り合わせ面の全体においてた均一に硬
化させることができる。従って、パネルギャップ不良や
剥がれ等の不具合を生じることがない。

【００２４】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図１は本
発明単板式液晶プロジェクション用液晶表示装置を示
す。この液晶表示装置は、多数の画素をマトリクス状に
有する液晶表示パネル３の表面側に紫外線硬化型接着剤
を用いてマイクロレンズアレイ１を貼り合わせて作製さ
れる。紫外線硬化型接着剤が硬化した紫外線硬化型接着
剤層４は所定の厚みを有する。以下にこの液晶表示装置
の詳細を説明する。

【００２５】まず、液晶表示パネル３は、一対のガラス
基板３０、３１を貼り合わせた後、両ガラス基板３０、
３１間に表示媒体としての液晶（図示せず）を封入して
作製される。両基板３０、３１間にはスペーサ３２を介
在させてある。下側のガラス基板３０の表面には、図示
しない絵素電極、スイッチング素子として機能するＴＦ
Ｔ、ゲートバスラインおよびソースバスライン等が配設
されている。また、上側のガラス基板３１の内面側に
は、図示しないブラックマトリクス、対向電極等が形成
されている。

【００２６】マイクロレンズアレイ１は、ガラス基板１
０に多数のマイクロレンズ１１、１１…を搭載して作製
されている。すなわち、マイクロレンズアレイ１は全体
としてた基板部とレンズ部で構成されている。マイクロ
レンズ１１は半球状をなし、底面に相当するレンズ面に
カラーフィルタ２が設けられている。このような形状
故、各マイクロレンズ１１、１１…は凸レンズ効果、す
なわち集光性を有する。各マイクロレンズ１１、１１…
は前記絵素電極に対応した位置に設けられている。換言
すれば、各マイクロレンズ１１、１１…および各カラー
フィルタ２、２…は、表示画素に対応した位置に精度よ
く設けられている。すなわち、これらの配設ピッチは等
しくなっている。

【００２７】カラーフィルタ２は、ＲＧＢ三原色のカラ
ーフィルタを規則正しく配列して形成されている。この
ようなカラーフィルタ２の材料としては、一例として耐
光性の高い顔料が用いられる。

【００２８】液晶表示パネル３とマイクロレンズアレイ
１とを貼り合わせる紫外線硬化型接着剤は、マイクロレ
ンズアレイ１と液晶表示パネル３との貼り合わせ面およ
びマイクロレンズアレイ１の側面下部に塗布され、マイ
クロレンズアレイ１の上方から入射される紫外線（ＵＶ
光）１４によって硬化される。これにより両者の貼り合
わせが行われて液晶表示装置が作製される。貼り合わせ
に先立って両者の位置合わせが行われる。

【００２９】このような紫外線硬化型接着剤として、本
実施例では、「日本ロックタイト社」製の商品番号＃３
６３の紫外線硬化型接着剤を用いた。また、紫外線硬化
型接着剤層４には、厚み調整用のスペーサーとして、例
えば真球型プラスティックスペーサーが予め混入されて
いる。

【００３０】このような真球型プラスティックスペーサ
ーは、高い伸縮性を有するので、マイクロレンズアレイ
１と液晶表示パネル３との貼り合わせ時に、両者の熱膨
張率の差に起因して発生する応力による悪影響、すなわ
ち、位置ズレや剥がれ等を防止する機能を有する。従っ
て、このような真球型プラスティックスペーサーが混入
された紫外線硬化型接着剤層４によれば、液晶表示装置
の温度差に対する信頼性を向上できる利点がある。

【００３１】なお、紫外線硬化型接着剤としては、他に
「ＮＯＲＬＡＮＤ社」製の商品番号ＮＯＡ−６１の紫外
線硬化型接着剤、「ＴＨＲＥＥＢＯＮＤ社」製の商品番
号ＡＶＲ−１００の紫外線硬化型接着剤等を用いること
が可能である。

【００３２】上記構成に加えて、本発明単板式液晶プロ
ジェクション用液晶表示装置では、図２に示すように、
マイクロレンズアレイ１の４つの側面１２、１２…全て
に遮光領域１３、１３…が形成されている。この遮光領
域１３は、紫外線を通さない、例えば黒インク又は黒色
の樹脂を側面１２に塗布して形成されている。すなわ
ち、側面１２を黒く塗り潰して形成されている。

【００３３】このような遮光領域１３、１３を形成する
と、紫外線硬化型接着剤の硬化時にマイクロレンズアレ
イ１の上方から照射される紫外線がこの部分を通って内
部に入射することがない。従って、このような構成によ
れば、図１に示すように、紫外線（ＵＶ光）１４の紫外
線硬化型接着剤層４に対する照射は、マイクロレンズア
レイ１の上面からのみ行われるため、従来例のようにマ
イクロレンズアレイ１の中央部と外周部との間に紫外線
強度ムラを生じることがない。

【００３４】なお、図示例では紫外線硬化型接着剤層４
に入射する紫外線１４にはその入射方向を示す矢印に○
を付してあり、入射しない紫外線１４には矢印に×を付
してある。

【００３５】それ故、本発明によれば、紫外線硬化型接
着剤をマイクロレンズアレイ１の全面にわたって均一に
硬化させることができるので、液晶表示パネル３に上記
した従来例のような歪が発生せず、パネルギャップ不良
を招来することがない。従って、本発明によれば、高品
位、かつ高信頼性の液晶表示装置を実現できる。

【００３６】上記実施例では、マイクロレンズアレイ１
の側面１２をインク又は樹脂で黒く塗り潰すことにより
遮光領域１３を形成することとしたが、側面１３に紫外
線を通さない材質のフィルムやテープ、例えばアクリル
製のテープ又は短波長をカットする色味のテープを貼着
して遮光領域１３を形成することにしてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上の本発明単板式液晶プロジェクショ
ン用液晶表示装置によれば、マイクロレンズアレイの側
面に、この部分から紫外線が入射するのを禁じる遮光領
域を設ける構成をとるので、マイクロレンズアレイと液
晶表示パネルとを貼り合わせる紫外線硬化型接着剤に対
して紫外線がマイクロレンズアレイの上方からのみ入射
することになる。従って、紫外線硬化型接着剤の硬化速
度をマイクロレンズアレイの全面にわたって均一にする
ことができ、中央部と外周部との紫外線強度ムラを発生
することがない。

【００３８】それ故、パネルギャップ不良の発生を抑制
でき、かつ剥がれ等の不具合を生じるおそれがない。こ
の結果、実効開口率を高くでき、高精細、高品質および
高信頼性の単板式液晶プロジェクション用液晶表示装置
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明単板式液晶プロジェクション用液晶表示
装置の貼り合わせ工程を示す正面図。

【図２】本発明単板式液晶プロジェクション用液晶表示
装置のマイクロレンズアレイを示す斜視図。

【図３】従来の単板式液晶プロジェクション用液晶表示
装置の貼り合わせ工程を示す正面図。

【図４】従来の単板式液晶プロジェクション用液晶表示
装置のマイクロレンズアレイを示す斜視図。

【符号の説明】

１ マイクロレンズアレイ ２ カラーフィルタ ３ 液晶表示パネル ４ 紫外線硬化型接着剤層 １０ 基板 １１ マイクロレンズ １２ マイクロレンズアレイの側面 １３ 遮光領域 １４ 紫外線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の表示画素を有する液晶表示パネル
   と、該表示画素に光を集光し、レンズ面にカラーフィル
   タが形成された多数のマイクロレンズを基板に搭載した
   マイクロレンズアレイとを貼り合せた単板式液晶プロジ
   ェクション用液晶表示装置において、 該マイクロレンズアレイの側面に紫外線を遮断する遮光
   領域が形成され、かつ該カラーフィルタと該液晶表示パ
   ネルとが紫外線硬化型接着剤で接着されている単板式液
   晶プロジェクション用液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記遮光領域が前記側面に紫外線を通さ
   ないインク又は樹脂を塗布して形成されている請求項１
   記載の単板式液晶プロジェクション用液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記遮光領域が紫外線を通さないフィル
   ム状部材を前記側面に貼着して形成されている請求項１
   記載の単板式液晶プロジェクション用液晶表示装置。