JPH0634966A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶の特性を劣化させることなくマイクロレ
ンズアレイと液晶パネルとを貼り合わせでき、更にカラ
ーフィルターを備えていても貼り合わせできるようにす
る。 【構成】 絵素電極３が形成された表示画面に対応する
部分に、外側をシール部材としてのマイラースペーサ１
１で包囲されて光屈折材１３が存在し、そのマイラース
ペーサ１１の外側に紫外線硬化型接着剤１２が存在す
る。このため、適当な形状の紫外線遮光板１６を使用す
ると液晶層４に光をあてることなく接着剤１２を硬化さ
せることが可能となる。更に、カラーフィルター１７が
備わっていても、接着剤１２を設ける位置をカラーフィ
ルター１７とは非対向位置にすることにより、カラーフ
ィルター１７で紫外線が吸収されることなく、しかも液
晶層４に光をあてることなく接着剤１２を硬化させるこ
とが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投影型或はバックライ
トを使用する透過型の液晶パネルと、その液晶パネルの
絵素に光を集光させて表示を明るくすべくマイクロレン
ズを複数設けたマイクロレンズアレイとを備えた液晶表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述した液晶パネルの一つとして、アク
ティブマトリクス型の液晶パネルが知られている。この
液晶パネルは、各絵素に駆動電圧を供給するための信号
電極線、駆動電圧を制御する薄膜トランジスタ（以下
「ＴＦＴ」と略称する）及びＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎ
ｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）などのスイッチング素子
が各絵素の間に形成された構成をとる。この構成のた
め、画面中の絵素領域の占める割合、所謂開口率が小さ
くなる。また、電圧非印加時に透過、印加時に非透過と
なるノーマリホワイトモードにより表示を行う場合、表
示コントラスト及び色再現性を向上させるために絵素電
極と信号電極線との間の光漏れを防止する必要がある。
このため、アクティブマトリクス基板に対向する対向基
板上にＴＦＴ及び信号電極線に向き合う部分に金属など
からなる遮光マスクを設け、表示に寄与しない光を吸収
または反射する構成がとられていた。この遮光マスク
は、対向する２つの基板の貼り合わせ精度によりマージ
ンを含んだ大きさになっており、この理由に加えて前述
の構成により更に開口率は小さくなり、表示画面が暗く
なるという問題点があった。

【０００３】このような問題点を解決するために、表示
パネルを構成する２枚の基板のうち光源側に位置する基
板の表面に各絵素に個別に対応する位置配置で複数のマ
イクロレンズをマトリクス状に配列したり、表示パネル
の光源側に別に透明板を設け、その透明板の片面に同じ
く各絵素に個別に対応する位置配置で複数のマイクロレ
ンズをマトリクス状に配列したりして、光源から照射さ
れる光を各マイクロレンズで絵素領域にそれぞれ集光
し、それによって表示画面を明るくする方法が提案され
ている（特開昭６０−１６５６２１〜１６５６２４
号）。

【０００４】図３は、液晶パネルにマイクロレンズアレ
イが付設された従来の液晶表示装置を示す断面図であ
る。この液晶表示装置は、２つの基板１、６の間に液晶
層４が介装された液晶パネルと、その上にマイクロレン
ズ８ａを複数備えたマイクロレンズアレイ８とを有し、
液晶パネルとマイクロレンズアレイ８との間が、球状ス
ペーサ１０を混在する接着剤９により貼り合わせされて
いる。

【０００５】上記液晶パネルの２つの基板１、６のう
ち、下側のアクティブマトリクス基板１にはその内面側
（上側）にＴＦＴ２と絵素電極３とがマトリクス状に配
設され、上側の対向基板６にはその内面側（下側）には
遮光膜５が配設されている。この遮光膜５は、絵素電極
３以外の部分を主として遮光するためのものである。上
記アクティブマトリクス基板１と対向基板６との間に
は、その間に介装された液晶層４をシールすべくシール
材７が周囲に設けられており、マイクロレンズアレイ８
には液晶パネル側にカラーフィルター１７が設けられて
いる。

【０００６】ところで、かかる構成の液晶表示装置にお
ける液晶パネルとマイクロレンズアレイ８との貼り合わ
せは、以下のようにして行われる。球状スペーサ１０を
接着剤９に混合し、対向基板６上に塗布する。球状スペ
ーサ１０は、マイクロレンズアレイ８によって集光され
た光１４が絵素電極３にすべて集まるための焦点距離を
確保するためと、距離の均一性を得るために用いられ
る。次に、接着剤９が塗布された対向基板６上に、マイ
クロレンズアレイ８を乗せて圧力を加え、厚みを調製し
た後、紫外線１５を液晶パネルの全面に照射して接着剤
９を硬化させる。これにより、対向基板６とマイクロレ
ンズアレイ８とが貼り合わされる。この貼り合わせに使
用される接着剤９と球状スペーサ１０との屈折率は、対
向基板６のそれと同値であることが望ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、紫外線
硬化型接着剤を硬化させるために紫外線１５を照射する
とき、液晶パネルの全体を対象とするので液晶層４に紫
外線１５があたり、液晶の電圧保持特性の劣化が促進さ
れるという問題があった。

【０００８】また、カラーフィルター１７がマイクロレ
ンズアレイ８に形成されたカラー表示方式のマイクロレ
ンズアレイ８付き液晶表示装置においては、紫外線１５
を照射してもカラーフィルター１７が紫外線１５を吸収
してしまい接着剤９が硬化しにくい。又、アクティブマ
トリクス基板１側から紫外線１５を照射しても、信号電
極線（図示せず）や遮光膜５が存在するため、接着剤９
が十分に硬化しないため貼り合わせることができないこ
とがあった。

【０００９】更に、紫外線硬化型接着剤に代えて熱硬化
型の接着剤を用いた場合は、その硬化温度が１５０℃以
上であり、転移温度９０℃程度の液晶に対して悪影響を
与えることが知られている。

【００１０】本発明は、かかる従来技術の課題を解決す
べくなされたものであり、液晶の特性を劣化させること
なくマイクロレンズアレイと液晶パネルとを貼り合わせ
でき、更にカラーフィルターを備えていてもマイクロレ
ンズアレイと液晶パネルとを貼り合わせできる液晶表示
装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、２つの基板の間に液晶層が介装され、マトリクス状
に絵素が配設された領域を表示画面としてある液晶パネ
ルと、各絵素に光源からの光を集光させるマイクロレン
ズが複数設けられたマイクロレンズアレイとを有し、該
液晶パネルと該マイクロレンズアレイとが、両者間を一
定間隔で離隔して貼り合わされた液晶表示装置におい
て、貼り合わされた該液晶パネルと該マイクロレンズア
レイとの間の該表示画面に対応する部分に光屈折材が介
装されていると共に、該光屈折材の周囲を包囲してシー
ル部材が設けられ、該シール部材の外側に貼り合わせ用
紫外線硬化型接着剤が配設されており、そのことにより
上記目的が達成される。

【００１２】また、液晶パネルとマイクロレンズアレイ
との間にカラーフィルターが設けられている場合は、マ
イラースペーサの外側であって、該カラーフィルターと
は非対向位置に貼り合わせ用紫外線硬化型接着剤を配設
するとよい。

【００１３】

【作用】本発明によれば、表示画面に対応する部分に、
外側がシール部材にてシールされて光屈折材が存在し、
そのシール部材の外側に紫外線硬化型接着剤が存在す
る。このため、適当な形状のマスクを使用すると液晶層
部分に光をあてることなく紫外線硬化型接着剤を硬化さ
せることが可能となる。更に、マイクロレンズアレイと
液晶パネルとの間にカラーフィルターが備わっていて
も、紫外線硬化型接着剤を設ける位置をカラーフィルタ
ーとは非対向位置にすることにより、カラーフィルター
で紫外線が吸収されることなく、しかも液晶層に光をあ
てることなく紫外線硬化型接着剤を硬化させることが可
能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００１５】図１は本発明の液晶表示装置の実施例の平
面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ’線による断面図を示
す。この液晶表示装置は、上下に対向配設された下側の
アクティブマトリクス基板１と上側の対向基板６との間
に液晶層４が介装されてなる液晶パネルと、この液晶パ
ネルの上方に設けられ、マイクロレンズ８ａを複数有す
るマイクロレンズアレイ８とを備え、液晶パネルとマイ
クロレンズアレイ８とが、一定間隔で離隔して貼り合わ
されている。

【００１６】上記アクティブマトリクス基板１は、ベー
スとなる絶縁性基板１ａの上に走査線として複数のゲー
トバスライン（図示せず）と、信号線として複数のソー
スバスライン（図示せず）とが相互に交差する状態で設
けられている。各ゲートバスライン及び各ソースバスラ
インとによって囲まれた領域内には、絵素電極３がそれ
ぞれ配置されている。各絵素電極３が配置された領域内
の隅部には、該絵素電極３への駆動電圧を制御するスイ
ッチング素子としてのＴＦＴ２が形成されている。

【００１７】一方、対向基板６には、その液晶層４側に
図示しない透明な対向電極が形成され、その対向電極の
上には遮光膜５が配設されている。この遮光膜５は、絵
素電極３の上方を除いた部分、より具体的には上述した
ゲートバスライン、ソースバスライン及びＴＦＴ２等の
上方部分に形成され、絵素電極３への光の入射を妨げな
いようになっている。

【００１８】このようなアクティブマトリクス基板１、
対向基板６等で構成される液晶パネルの上方には、各絵
素電極３に対応する位置に微小なマイクロレンズ８ａが
二次元的に規則正しく配列されたマイクロレンズアレイ
８が対向状態で配設されている。このマイクロレンズア
レイ８の液晶層４側には、カラーフィルター１７が形成
され、カラーフィルター１７の各着色部分が各マイクロ
レンズ８ａに対応する位置配置となっている。なお、マ
イクロレンズアレイ８としては、イオン交換法によって
屈折率分布を持ったＮａイオンを多く含むソーダガラス
から成るものを用いた。

【００１９】かかるマイクロレンズアレイ８と液晶パネ
ルとの間には、球状スペーサ１０が混入された光屈折材
１３が介装され、その外側に光屈折材１３を包囲する状
態でシール部材としてのマイラースペーサ１１が設けら
れている。マイラースペーサ１１は、例えば東レ製のル
ミラーフィルムの厚さが２０μｍのものを使用してお
り、図１に示すように２箇所にはみ出し穴１８を有する
パターンで形成されている。上記光屈折材１３は絵素電
極３がマトリクス状に配設された表示画面に対応する部
分に存在し、かつ、マイラースペーサ１１は光屈折材１
３を包囲する状態で形成されている。マイラースペーサ
１１に設けた上記はみ出し穴１８は、貼合わせる際に発
生する余分な光屈折材１３や、熱により膨張した光屈折
材１３の放出を可能とすべく設けてある。

【００２０】上記球状スペーサ１０は、各マイクロレン
ズ８ａを透過した光１４がすべて絵素電極３に集光する
ような焦点距離を得るためと、その焦点距離を均一にす
るために使用しており、例えば真球形のプラスチックか
らなる。具体的には、積水ファインケミカル社製のミク
ロパールＳＰからなり、直径が２０μｍ、屈折率が１．
４〜１．５のものを使用している。また、光屈折材１３
は、対向基板６と同じ屈折率をもつ材料、例えば林純薬
製の屈折率が１．５２であるサリチル酸メチルを使用し
た。

【００２１】上記マイラースペーサ１１の外側には、貼
り合わせ用紫外線硬化型接着剤１２が設けられている。
紫外線硬化型接着剤１２を設けた箇所は、この例では６
箇所としてある。紫外線硬化型接着剤１２としては、例
えばスリーボンド社製のＡＶＲ−１００を使用した。

【００２２】かかる構成の液晶表示装置の貼り合わせ
は、以下のように行った。先ず、対向基板６の上面に、
図１のパターンをしたマイラースペーサ１１を、表示画
面の周囲に設置する。次に、対向基板６の上面であって
表示画面の中央部に、球状スペーサ１０が混入された光
屈折材１３を適量塗布し、その後マイラースペーサ１１
の外側に紫外線硬化型接着剤１２を適量塗布する。

【００２３】次に、この状態の対向基板６の上に、各絵
素とマイクロレンズ８ａとが位置合わせした状態でマイ
クロレンズアレイ２１を乗せ、圧力を加えて液晶パネル
とマイクロレンズアレイ２１との隙間を調整する。この
とき、余分に光屈折材１３が存在する場合は、余分な光
屈折材１３が前記はみ出し穴１８を介して外部に排出さ
れる。また、光屈折材１３に球状スペーサ１０が混入さ
れているので、この球状スペーサ１０により、液晶パネ
ルとマイクロレンズアレイ２１との隙間が全面にわたり
均一になる。なお、球状スペーサ１０は、本発明におい
ては必須ではなく、省略してもよい。

【００２４】その後、紫外線遮光板１６をマイクロレン
ズアレイ２１の上方に設置し、そのマイクロレンズアレ
イ２１に対して６ｃｍ上方に設置した２５０Ｗの高圧水
銀ランプから紫外線を含む光を、紫外線硬化型接着剤１
２に向けて約１０秒間、照射する。これにより紫外線硬
化型接着剤１２が硬化する。なお、光を照射する時、マ
イクロレンズアレイ２１に圧力を加えた状態としてお
く。これにより、紫外線硬化型接着剤１２が硬化すると
きにマイクロレンズアレイ２１が伸縮せず、表示用の光
をマイクロレンズアレイ２１に照射して表示を行う場合
に、ニュートンリングが発生するのを防止することがで
きる。

【００２５】したがって、本実施例による場合は、図２
に示すように、液晶層４の端部に光が照射されることと
なるが、その照射部分が表示画面領域を外れており、し
かもその照射時間がきわめて短いので、液晶の特性が劣
化する虞は少ない。また、カラーフィルター１７は、一
般的に表示画面領域とほぼ同じ大きさに形成されるた
め、カラーフィルター１７にて紫外線が吸収されること
がなく、紫外線硬化型接着剤１２を硬化させるのに支障
が生じない。更に、マイラースペーサ１１で光屈折材１
３がシールされているので、これにより製造工程中に受
ける熱に対する信頼性が高くなると共に、種々のパター
ンでのシールが可能となる。

【００２６】上記実施例においては上述したように液晶
層４の端部に光が照射されることにより液晶特性が劣化
する虞れがあるが、液晶特性の劣化の完全なる防止は、
紫外線硬化型接着剤１２を液晶層４とは全く対向しない
位置に設置し、適当な大きさの紫外線遮光板１６を使用
して、光が液晶層４を通らないようにすることにより可
能となる。

【００２７】また、上記実施例ではカラーフィルター１
７が表示画面とほぼ同じ大きさとなっており、しかもカ
ラーフィルター１７よりも大きい紫外線遮光板１６を使
用しているので、硬化用に照射した光に含まれる紫外線
がカラーフィルター１７に吸収されることはないが、本
発明はカラーフィルター１７が表示画面に対してきわめ
て大きく形成されている場合にも適用できる。この場合
における本発明の適用は、カラーフィルター１７とは対
向することが無い部分に紫外線硬化型接着剤１２を設け
ておき、その紫外線硬化型接着剤１２の部分にのみ硬化
用の光を照射するように行う。これにより、カラーフィ
ルター１７にて紫外線が吸収されず、しかも液晶に紫外
線をあてることなく紫外線硬化型接着剤１２を硬化させ
ることができる。

【００２８】上記実施例ではマイクロレンズアレイ８を
液晶パネル上に乗せるときに、余分な光屈折材１３をは
み出し穴１８から押し出して適量の光屈折材１３を封入
しているが、本発明はこれに限らない。例えば、対向基
板６の上に球状スペーサ１０を散布し、マイクロレンズ
アレイ２１を貼り合わせた後に、毛管現象を利用して光
屈折材１３をマイラースペーサ１１の内側に浸透させた
り、真空注入により封入しても実施できる。

【００２９】上記実施例では球状スペーサ１０として、
積水ファインケミカル社製のミクロパールＳＰからな
り、直径が２０μｍ、屈折率が１．４〜１．５のものを
使用しているが、本発明はこれに限らず、日本触媒社製
のエポスターＣＰなどのスチレン系またはアクリル系合
成樹脂からなるものを使用することができる。

【００３０】上記実施例では紫外線硬化型接着剤１２と
して、スリーボンド社製のＡＶＲ−１００を使用してい
るが、本発明はこれに限らず、アクリル系またはエポキ
シ系合成樹脂からなる接着剤などを使用できる。例とし
ては、ソニーケミカル社製ＵＶ−１００３、ノーランド
社製ＮＯＲ−６１，６３，６５などがある。

【００３１】また、本発明は、ＴＦＴ以外のアクティブ
素子をもつ液晶パネルや、単純マトリクス型やその他表
示モードの液晶パネルであっても、同様にして適用でき
ることはもちろんである。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶の特
性を劣化させることなく液晶パネルとマイクロレンズア
レイとを貼り合わせすることができ、またカラーフィル
ターを備える構成であっても支障なく貼り合わせができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の液晶表示装置を示す平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ’線による断面図。

【図３】従来の液晶表示装置を示す断面図。

【符号の説明】

１ アクティブマトリクス基板 １ａ 絶縁性基板 ２ ＴＦＴ ３ 絵素電極 ４ 液晶層 ５ 対向電極 ６ 対向基板 ７ シール材 ８ マイクロレンズアレイ ８ａ マイクロレンズ １０ 球状スペーサ １１ マイラースペーサ １２ 紫外線硬化型接着剤 １３ 光屈折材 １４ 光 １５ 紫外線を含む光 １６ 紫外線遮光板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの基板の間に液晶層が介装され、マ
   トリクス状に絵素が配設された領域を表示画面としてあ
   る液晶パネルと、各絵素に光源からの光を集光させるマ
   イクロレンズが複数設けられたマイクロレンズアレイと
   を有し、該液晶パネルと該マイクロレンズアレイとが、
   両者間を一定間隔で離隔して貼り合わされた液晶表示装
   置において、 貼り合わされた該液晶パネルと該マイクロレンズアレイ
   との間の該表示画面に対応する部分に光屈折材が介装さ
   れていると共に、該光屈折材の周囲を包囲してシール部
   材が設けられ、該シール部材の外側に貼り合わせ用紫外
   線硬化型接着剤が配設された液晶表示装置。
2. 【請求項２】 貼り合わされた前記液晶パネルと前記マ
   イクロレンズアレイとの間にカラーフィルターが設けら
   れ、前記マイラースペーサの外側であって、該カラーフ
   ィルターとは非対向位置に前記貼り合わせ用紫外線硬化
   型接着剤が配設された請求項１記載の液晶表示装置。