JPH06175120A - 投影型カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラーフィルタの膜厚制御を容易にし、均一
な色の表示を行う。 【構成】 一対のガラス基板６，８のうち、ガラス基板
６の一方面にカラーフィルタ５を形成し、反対側の面に
ＩＴＯ膜を塗布して透明電極７を形成し、さらに配向膜
１１を形成する。ガラス基板８の一方面に複数の画素電
極９を形成し、２枚のガラス基板６，８の透明電極形成
面と画素電極形成面とを対向させて貼合わせ、間に液晶
１０を注入して封止し、液晶パネル３を形成する。さら
に液晶パネル３のカラーフィルタ５側の表面に、紫外線
硬化用接着剤４を塗布し、マイクロレンズ基板２と液晶
パネル３のカラーフィルタ５とを精度よく重ねる。マイ
クロレンズ基板２側から紫外線を照射させて紫外線硬化
用接着剤４を硬化させ、マイクロレンズ基板２と液晶パ
ネル３とを完全に接着させて投影型カラー液晶表示装置
１を作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透過型の液晶表示素子
と、液晶表示素子を挟んで配置される光源および投影レ
ンズとを含む投影型カラー液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大型画面表示を軽量な装置で実現するた
めに、透過型の表示装置に強い光を当てて投影レンズを
通してスクリーンに投影する表示方法があり、この方法
を用いた表示装置として、カラー液晶表示装置、エレク
トロクロミックディスプレイ、ＰＬＺＴなどの透光性セ
ラミックを用いたディスプレイなどが知られている。な
かでもカラー液晶表示装置は、小型テレビ受像機、ＯＡ
機器、家電製品などに広く利用されており、完成度も高
いので投影型表示装置に用いられる透過型表示素子とし
ても商品化されている。

【０００３】また、液晶表示パネルの絵素に独立した駆
動電圧を印加する方法には、単純マトリックス方式と、
非線形２端子素子や薄膜トランジスタなどの３端子スイ
ッチング素子を各画素に設けたアクティブマトリックス
方式とがある。アクティブマトリックス方式では、各画
素に薄膜トランジスタまたはＭＩＭなどの素子を設け、
それらに駆動信号を供給するラインを画素と画素との間
に配線しなければならない。そのため、画面中の画素領
域の占める割合（開口率）が小さくなる。液晶表示パネ
ルに照射された光の中で、画素領域以外の領域に入射し
た光は薄膜トランジスタや信号線、遮光マスクによって
吸収または反射されてスクリーンに到達しない。したが
って、同じ照度で照明された場合、液晶表示パネルの開
口率が低いほど投影画面が暗くなる。

【０００４】このような液晶表示パネルの開口率が低い
ために画面が暗くなるという問題を解決する手段とし
て、特開昭６０−１６５６２１〜１６５６２４に、マイ
クロレンズを液晶表示パネルの光源側に設け、照明光を
それぞれの絵素領域に集光して照明光の利用効率の向上
を図る技術が開示されている。

【０００５】また、現在の投影型カラー液晶表示装置
は、大きく分けて２つの方式がある。１つは白色光源か
らの光をダイクロイックミラーを通して赤、緑、青の３
色に分け、３枚の白黒液晶パネルを各色の光のシャッタ
として用い、この３枚の白黒液晶パネルからの映像を重
ね合わせてカラー画像を合成する３枚パネル方式であ
る。またもう１つは、１枚の液晶パネルを光シャッタと
して用い、その各々の画素に、赤、緑、青のカラーフィ
ルタを対応させて配置することによってカラー表示を行
う１枚パネル方式である。

【０００６】３枚パネル方式は、複数枚のダイクロイッ
クミラーと３枚の白黒液晶パネルとを使用するためにコ
ストが高くつき、投影型カラー液晶表示装置自体も大型
化し、一般家庭に普及しがたい原因の１つになってい
る。それに比べ１枚パネル方式は、カラー液晶パネルが
１枚であり、構造も３枚パネル方式に比べ簡単なためコ
ストが安く、投影型カラー液晶表示装置自体も小型化で
きるという特徴を有している。しかし、１枚パネル方式
は、３枚パネル方式に比べて３倍以上の照度の光が液晶
パネルに照射されることになる。したがって、カラーフ
ィルタが２枚の透光性基板の間に配置され、液晶層と接
している構造の液晶パネルにおいては、カラーフィルタ
が光を吸収してカラーフィルタの温度が上昇し、カラー
フィルタからの不純物が液晶層に溶け込んで、液晶の劣
化の原因となる。このような問題を解決する手段とし
て、カラーフィルタを形成したマイクロレンズ基板を液
晶パネルの外側に貼付ける外付け方式がある。

【０００７】図４は、外付け方式の投影型カラー液晶表
示装置２１の断面図である。一対のガラス基板２６，２
８のうち、一方のガラス基板２６の一面に一枚の透明電
極２７を形成し、他方のガラス基板２８の一面に薄膜ト
ランジスタ（以下「ＴＦＴ」と略す）を有する複数の画
素電極２９を形成する。２枚のガラス基板２６，２８
を、透明電極２７を形成した面と、画素電極２９を形成
した面との間に液晶３０を封入して貼合わせ、液晶パネ
ル２３を作製する。なお、透明電極２７および画素電極
２９の液晶３０側表面には、図示しない配向膜がそれぞ
れ形成されている。

【０００８】マイクロレンズ基板２２と前記液晶パネル
２３とを貼合わせる方法としては、液晶パネル２３の貼
合せ面に紫外線硬化用接着剤２４を塗布し、その上に、
マイクロレンズ側にカラーフィルタ層２５を形成したマ
イクロレンズ基板２２のカラーフィルタ層２５を、重ね
合わせる。このとき、液晶パネル２３の画素とマイクロ
レンズ基板２２の各レンズ部分とがずれないように重ね
合わせる。次に、紫外線によって液晶３０が劣化したり
分解したりしないように、マイクロレンズ基板２２側か
ら紫外線を照射させて紫外線硬化用接着剤２４を硬化さ
せて貼合わせを行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように外付け方
式の投影型カラー液晶表示装置２１では、液晶３０とカ
ラーフィルタ２５とが接していないために、カラーフィ
ルタ２５中に含まれている不純物が液晶３０中に溶け込
むことによる液晶保持率の劣化は防ぐことができる。

【００１０】しかしながら、液晶パネル２３とマイクロ
レンズ基板２２との間を、紫外線硬化用接着剤２４を硬
化させることによって貼合わせており、マイクロレンズ
基板２２側から照射された紫外線は、マイクロレンズ基
板２２とカラーフィルタ２５層とを介在させて紫外線硬
化用接着剤２４を硬化させる。このとき、カラーフィル
タ２５が紫外線をほとんど吸収してしまい、紫外線硬化
用接着剤２４に実際に照射される紫外線強度は弱くなる
ため、完全に硬化させるために要する紫外線照射時間が
長くなり、貼合わせが完了するまでに２０分〜３０分の
時間を要する。

【００１１】表１に紫外線波長が３６５ｎｍでのカラー
フィルタ２５の各色の透過率の一例を示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】表１に示すように、カラーフィルタ２５の
紫外線透過率は比較的小さく、従来のマイクロレンズ基
板２２上にカラーフィルタ２５を形成して、紫外線硬化
用接着剤２４によって液晶パネル２３と貼合わせる構造
では、マイクロレンズ基板２２だけを紫外線硬化用接着
剤２４で液晶パネル２３と貼合わせる場合と比較して、
赤色カラーフィルタの下の紫外線硬化用接着剤２４を完
全硬化させるのに約１２倍、青色カラーフィルタの下で
は約２００倍の時間を必要とし、生産性がかなり劣ると
いう課題を有している。

【００１４】また、マイクロレンズ基板２２上にカラー
フィルタ２５を形成する方法としては、染色法、顔料分
散法などの方法が挙げられる。耐光性の優れている顔料
分散法で形成されることが好ましいが、マイクロレンズ
基板２２上にスピナー法によってカラーフィルタ２５を
塗布し、フォトリソグラフィ法によってパターン形成を
行う場合には、マイクロレンズ基板２２の表面は１μｍ
〜３μｍの凹凸があり、カラーフィルタ２５の膜厚制御
が大変難しいという課題を有することになる。

【００１５】図５は、マイクロレンズ基板２２上に赤の
カラーフィルタ２５をスピナー法によって形成した場合
の波長５５０ｎｍの分光透過率のばらつきを示すグラフ
である。図５に示すように、５５０ｎｍの波長での分光
透過率は３％〜７％の範囲に分散しており、これはマイ
クロレンズ基板２２上の凹凸に沿って均一な膜厚となっ
ておらず、膜厚制御が困難であることを示している。し
たがって同一色のカラーフィルタであっても、明度に差
のある色が表示されることになり、表示品位が劣化す
る。

【００１６】本発明の目的は、均一な明度で色を表示す
ることができる投影型カラー液晶表示装置を提供するこ
とである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、対向する表面
に液晶駆動用電極を設けた一対の透光性基板間に液晶層
を介在した液晶表示パネルに、一方の透光性基板の液晶
層側とは反対側表面にカラーフィルタが形成され、マイ
クロレンズが形成された基板を、前記カラーフィルタと
マイクロレンズとが対向するように貼合わせたことを特
徴とする投影型カラー液晶表示装置である。

【００１８】

【作用】本発明に従えば、対向する表面に液晶駆動用電
極を設けた一対の透光性基板間に液晶層を介在し、一方
の基板の液晶層側とは反対側表面には、スピナー法など
によってカラーフィルタが形成されて液晶表示パネルが
構成される。この液晶表示パネルのカラーフィルタ側表
面には、マイクロレンズが形成された基板が、紫外線硬
化用接着剤を硬化させることによって貼合わされて投影
型カラー液晶表示装置が構成される。

【００１９】カラーフィルタを凹凸を有するマイクロレ
ンズ側の基板ではなく、平らな透光性基板表面に形成す
ることによって膜厚制御が容易になるため、入射した光
の分光透過率が同一色のカラーフィルタではどの部分に
おいても一定した値となる。したがって、明度にむらの
ない均一な色の表示が可能となる。

【００２０】また、紫外線硬化用接着剤の硬化のために
紫外線をマイクロレンズが形成された基板側から照射す
る際に、カラーフィルタが介在しないため入射する紫外
線強度が高く、短時間で硬化させることができる。

【００２１】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の投影型カラー液
晶表示装置１の断面図である。投影型カラー液晶表示装
置１は、大略的に透光性を有する２枚の対向するガラス
基板６，８で液晶１０を挟持して成る液晶パネル３と、
マイクロレンズ基板２とが紫外線硬化用接着剤４によっ
て貼合わされて構成される。液晶パネル３の２枚の対向
するガラス基板６，８のうち、一方のガラス基板６の一
方表面にはカラーフィルタ５が形成され、他方表面であ
る液晶１０層側には透明電極７が形成されており、透明
電極７の表面には配向膜１１が形成される。他方のガラ
ス基板８の液晶１０層側には、ＴＦＴを有する複数の画
素電極９さらに配向膜１２が形成され、これらの２枚の
ガラス基板６，８の間に液晶１０が注入されて液晶パネ
ル３が構成される。この液晶パネル３のカラーフィルタ
５側と、マイクロレンズ基板２とが紫外線硬化用接着剤
４によって貼合わせられて投影型カラー液晶表示装置１
が構成される。このとき、液晶パネル３の画素とマイク
ロレンズ基板２２の各レンズ部分とがずれないように貼
合わせる。

【００２２】図２は、平担基板上に赤のカラーフィルタ
５をスピナー法で形成した場合の波長５５０ｎｍの分光
透過率のばらつきを示すグラフである。前述のように構
成される投影型カラー液晶表示装置１では、平らなガラ
ス基板６上にカラーフィルタ５を形成するため、図２に
示すように、分光透過率は４％〜５．５％と限られた範
囲内に収まっており、そのほとんどが分光透過率４．５
％〜５．０％の値に集中している。つまり、従来技術に
よる分光透過率のばらつきを示した図５に比べ、１／２
〜１／３のばらつきに減少しており、カラーフィルタ５
の膜厚の状態がより均一に近くなっていることが分か
る。したがって、明度にむらが発生せず均一な色での表
示が可能となり、製品の質を向上させることができる。

【００２３】図３は、本発明の一実施例の投影型カラー
液晶表示装置１を作製する場合の工程図である。投影型
カラー液晶表示装置１の作製の手順を以下に述べる。ま
ず、工程ａ１において従来から行われている染色法、顔
料分散法、電着法、干渉法、印刷法などによって一対の
ガラス基板６の一方の面にカラーフィルタ５を形成する
が、カラーフィルタ形成精度や耐光性が良好である顔料
分散法をとることが好ましい。

【００２４】次に工程ａ２においてカラーフィルタ５を
形成した面とは反対側の面にスパッタ法やＣＶＤ（化学
気相成長）法によって透明電極７を形成する。透明電極
７としてはＩＴＯ（錫添加酸化インジウム）や酸化錫な
どが用いられているが、可視域（波長４００ｎｍ〜７０
０ｎｍ）で透明な導電性がある薄膜であれば、前述の材
料に限らない。本実施例においてはＩＴＯ膜を約１００
０Å形成した。

【００２５】さらに工程ａ３において、透明電極７の表
面に配向膜１１を塗布し、配向膜１１が硬化した後に配
向処理を行う。この配向処理においてガラス基板６に形
成した透明電極７とは反対側に形成されたカラーフィル
タ５に、保持板などによって傷がつく可能性があるた
め、配向処理前に工程ａ４においてカラーフィルタ５に
保護膜を塗布する。この保護膜は、可剥性を有した膜で
あればよく、たとえばプラスティコート（商品名：
（株）大京化学製）を用いることができる。

【００２６】その後、工程ａ５において、ラビング処理
装置によって配向処理を行う。さらに工程ａ６におい
て、他方のガラス基板８の一方の面にＴＦＴを有する複
数の画素電極９および配向膜１２を形成し、工程ａ７に
おいて、２枚のガラス基板６，８のそれぞれ透明電極７
形成面と画素電極形成面とを対面させ、カラーフィルタ
５と画素とがずれないように貼合わせ、工程ａ８におい
て液晶１０を注入して封止し、液晶パネル３を形成す
る。

【００２７】さらに工程ａ９において、この液晶パネル
３のカラーフィルタ５の表面に紫外線硬化用接着剤４を
塗布し、工程ａ１０においてマイクロレンズ基板２と液
晶パネル３のカラーフィルタ５とを精度よく重ね、高圧
水銀ランプを用いてマイクロレンズ基板２側から紫外線
を照射させて紫外線硬化用接着剤４を硬化させ、マイク
ロレンズ基板２と液晶パネル３とを完全に接着させる。

【００２８】本実施例では、紫外線硬化用接着剤４とし
て３６３（商品名：日本ロックタイト（株）製）を用い
た。この「３６３」は、３６５ｎｍの紫外線が２０００
ｍＪ照射されると完全硬化する接着剤であり、マイクロ
レンズ基板２上に照射される高圧水銀ランプからの紫外
線の照度を２００ｍＷ／ｃｍ²に調節することによっ
て、マイクロレンズ基板２と液晶パネル３とを貼合わせ
るのに１０秒程度の時間ですませることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、対向する
表面に液晶駆動用電極を設けた一対の透光性基板間に液
晶層を介在した液晶表示パネルの、一方の基板の液晶層
側とは反対側表面にカラーフィルタを形成することによ
って、膜厚制御が行いやすく、均一な膜厚形成が可能と
なる。したがって、同一色のカラーフィルタのどの部分
でも光の分光透過率が一定となり、明度にむらのない均
一な色での表示を行え、製品の質が向上する。

【００３０】また、液晶表示装置とマイクロレンズが形
成された基板とを貼合わせるため、紫外線硬化用接着剤
にマイクロレンズ側から紫外線を照射する場合、紫外線
がカラーフィルタを介さずに照射される。したがって、
紫外線がカラーフィルタに吸収されることなく強度が高
いまま照射されるため、従来に比べ硬化に要する時間が
かなり短くてすみ、生産効率が格段に高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の投影型カラー液晶表示装置
１の断面図である。

【図２】平坦基板上に赤のカラーフィルタをスピナー法
で形成した場合の波長５５０ｎｍの分光透過率のばらつ
きを示すグラフである。

【図３】本発明の一実施例の投影型カラー液晶表示装置
１を作製する場合の工程図である。

【図４】従来技術による投影型カラー液晶表示装置２１
の断面図である。

【図５】マイクロレンズ基板上に赤のカラーフィルタを
スピナー法で形成した場合の波長５５０ｎｍの分光透過
率のばらつきを示すグラフである。

【符号の説明】

１ 投影型カラー液晶表示装置 ２ マイクロレンズ基板 ３ 液晶パネル ４ 紫外線硬化用接着剤 ５ カラーフィルタ ６，８ ガラス基板 ７ 透明電極 ９ 画素電極 １０ 液晶

フロントページの続き (72)発明者 高松 敏明 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 小川 伸一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する表面に液晶駆動用電極を設けた
   一対の透光性基板間に液晶層を介在した液晶表示パネル
   に、一方の透光性基板の液晶層側とは反対側表面にカラ
   ーフィルタが形成され、マイクロレンズが形成された基
   板を、前記カラーフィルタとマイクロレンズとが対向す
   るように貼合わせたことを特徴とする投影型カラー液晶
   表示装置。