WO2009081534A1

WO2009081534A1 - 液晶表示パネル、液晶表示装置、及び液晶表示パネルの製造方法

Info

Publication number: WO2009081534A1
Application number: PCT/JP2008/003744
Authority: WO
Inventors: Tadashi Nemoto; Seishi Kosegawa; Naru Usukura; Takehiro Murao; Satoshi Shibata; Takuma Tomotoshi
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2009-07-02
Also published as: CN101903824B; CN101903824A; US20100283941A1

Abstract

　本発明の目的は、表示ムラが少なく、視野角特性が良好で、高輝度の表示が可能な直視型且つＶＡ型のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルを提供することにある。本発明の液晶表示パネルは、垂直配向型（ＶＡ）の液晶層（３４）を挟んで対向する光入射側基板（３０）及び光出射側基板（３２）からなる液晶パネル（１２）と、前記光出射側基板の光出射側に設けられた複数のマイクロレンズ（１４ａ）を有するマイクロレンズアレイ（１４）と、前記マイクロレンズアレイの光出射側に設けられた第１の偏光板（２６）を含む光学フィルム（２２）と、前記光入射側基板の光入射側に設けられた第２の偏光板（２８）を含む光学フィルム（２３）と、を備えている。本発明は、直視型の液晶表示装置、とりわけモバイル用、ノートパソコン用の液晶表示装置に適している。

Description

液晶表示パネル、液晶表示装置、及び液晶表示パネルの製造方法

　本発明は、液晶表示パネル及び液晶表示装置に関するものであり、特に、マイクロレンズアレイを備えた液晶表示パネル及び液晶表示装置に関する。

　近年、モニター、プロジェクタ、携帯情報端末、携帯電話等の表示装置として液晶表示装置が広く利用されている。液晶表示装置は、一般に、液晶表示パネルの透過率（又は反射率）を駆動信号によって変化させ、液晶表示パネルに照射される光源からの光の強度を変調して画像や文字を表示する。液晶表示装置には、液晶表示パネルに表示された画像などを直接観察する直視型表示装置や、表示パネルに表示された画像等を投影レンズによってスクリーン上に拡大投影する投影型表示装置（プロジェクタ）などがある。

　液晶表示装置は、マトリクス状に規則的に配列された画素のそれぞれに画像信号に対応した駆動電圧を印加することによって、各画素における液晶層の光学特性を変化させ、その前後に配置された偏光素子（典型的には偏光板）により、液晶層の光学特性に合わせて、透過する光を調光することで、画像や文字などを表示する。この偏光板は、直視型液晶表示装置では、通常、液晶表示パネルの光入射側基板（背面基板）及び光出射側基板（前面基板または観察者側基板）のそれぞれに直接貼り合わされる。

　各画素に独立した駆動電圧を印加する方式としては、単純マトリクス方式と、アクティブマトリクス方式とがある。このうち、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルには、スイッチング素子と画素電極に駆動電圧を供給するための配線とを設ける必要がある。スイッチング素子としては、ＭＩＭ（金属－絶縁体－金属）素子などの非線形２端子素子やＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子等の３端子素子が用いられている。

　ところで、アクティブマトリクス方式の液晶表示装置では、表示パネルに設けたスイッチング素子（特にＴＦＴ）に強い光が入射すると、ＯＦＦ状態における素子抵抗が下がり、電圧印加時に画素容量に充電された電荷が放電され、所定の表示状態が得られないため、黒状態でも光が漏れてコントラスト比が低下するという問題がある。

　そこで、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルでは、例えば、ＴＦＴ（特にチャネル領域）に光が入射するのを防止するために、ＴＦＴや画素電極が設けられたＴＦＴ基板や、ＴＦＴ基板に対して液晶層を介して対向する対向基板に、遮光層（ブラックマトリクスと称される）が設けられる。

　観察者側から表示面に入射した光を反射することによって表示を行う反射型液晶表示装置においては、電極を反射層として用いれば有効画素面積が低下することはない。しかし、透過光を利用して表示を行う液晶表示装置においては、光を透過しないＴＦＴ、ゲートバスライン、ソースバスライン、遮光層などによって有効画素面積が低下し、表示領域の全面積に対する有効画素面積の比率、すなわち開口率が低下する。

　液晶表示装置は軽量かつ薄型であり、消費電力が低いという特徴を有しているので、携帯電話や携帯情報端末等のモバイル機器の表示装置として広く用いられているが、表示情報量の増大、画質向上等の目的から、表示装置に対する高精細化の要望はますます強くなってきている。従来、例えば、２～３インチクラスの液晶表示装置に対しては、２４０×３２０画素によるＱＶＧＡ表示が標準的であったが、近年は４８０×６４０画素によるＶＧＡ表示を行う装置も製造されている。

　液晶表示パネルの高精細化、小型化が進むに連れて、上述した開口率の低下はより大きな問題となる。画素ピッチを小さくしようとしても、電気的性能や製造技術等の制約から、ＴＦＴやバスライン等をある程度のサイズより小さくすることができないからである。透過率の低下を補うためにはバックライトの輝度を向上させることも考えられるが、これは消費電力の増大を招くため、特にモバイル機器にとって問題となる。

　また、近年、モバイル機器の表示装置として、暗い照明下ではバックライトによる光を利用して表示を行い、明るい照明下では液晶表示パネルの表示面に入射された光を反射することによって表示を行う、半透過型（反射・透過型）の液晶表示装置が普及している。半透過型液晶表示装置は、個々の画素に反射モードで表示する領域（反射領域）と透過モードで表示する領域（透過領域）とを有しているので、画素ピッチを小さくすると、表示領域全面積に対する透過領域面積の比率（透過領域の開口率）が著しく低下する。このため、半透過型液晶表示装置は、周囲の明るさに拘らず、コントラスト比の高い表示を実現できるという利点があるが、透過領域における開口率の減少に伴って輝度が低下するという問題があった。

　このような透過領域を有する液晶表示装置の光利用効率を改善する方法として、液晶表示装置に、個々の画素に光を集光するマイクロレンズを設け、液晶表示パネルの実効的な開口率を向上させる方法が特許文献１に開示されている。

　また、電圧無印加時に液晶が基板面に水平に配向するＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）型の液晶表示装置の視野角を広げるために、液晶表示パネルの光出射側にマイクロレンズを設けた液晶表示装置が特許文献２に開示されている。この液晶表示装置では、マイクロレンズは紫外線硬化樹脂を金型の中で硬化させることにより形成される。

　また、本出願人は、透過型または半透過型の液晶表示装置などに好適に用いられるマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネルの製造方法を特許文献３に開示している。特許文献３に記載された製造方法によれば、画素に対して自己整合的に高い位置精度でマイクロレンズを形成することができる。
特開平５－１８８３６４号公報特開平８－７６１２０号公報特開２００５－１９６１３９号公報（特許第３７０８１１２号）

　特許文献１の液晶表示装置は、コントラストを向上させるために液晶表示パネルの光入射側にマイクロレンズを設けたものであり、この装置では、マイクロレンズは広視野角を得る目的では用いられていない。なお、この液晶表示装置では偏光板等の光学フィルムは、マイクロレンズよりも液晶層側に設けられている。

　特許文献２の液晶表示装置はＴＮ型の液晶表示装置であり、ここでは出射光を拡散させるためのマイクロレンズが液晶表示パネルの光出射側に形成されている。しかし、このマイクロレンズは、レンズ面での散乱及び屈折を防止して外部から入射する光の全反射を低減するため、及びレンズ面と液晶表示パネルとの距離を短くして表示ぼけを防止するために、光入射面側に膨らんだ複数の凸面を有すると共に、凸面の間に形成された複数の平坦面を有している。また、マイクロレンズを固定するために、マイクロレンズと液晶表示パネルとの間に接着剤が充填されている。

　このような構成を有するため、特許文献２のマイクロレンズは紫外線硬化樹脂を金型の中で硬化させて形成する必要がある。したがって、この液晶表示装置では、特許文献３に記載されるような自己整合的方法（セルフアライメント方式と呼ぶ）を用いてマイクロレンズを形成することは困難であり、画素とマイクロレンズとを高い精度で位置合わせさせるのは難しかった。

　一般的に、ＶＡ型（垂直配向型）の液晶表示装置は、ＴＮ型液晶表示装置等に比べて高い視野角特性を有しているが、光学フィルム(偏光板及び光学補償素子)をＶＡ型液晶表示パネルの両面に用いることにより、さらに広視野角かつ高コントラストな表示を得ることが可能である。ここで、入射側光学フィルムと出射側光学フィルムとは、同一のものを用いることが一般的であり、そのようにすることで高い光学補償効果を得ることが可能である。

　プロジェクタのような投射型表示装置では、装置からスクリーンまでの距離が長いため、液晶表示パネルに高い視野角特性は求められないが、モバイル機器やデジタルスチルカメラなどに用いられる直視型の液晶表示装置には、高い視野角特性が要求される。したがって、投射型表示装置に用いられることを目的としない直視型用の液晶表示装置には、ＶＡ型液晶表示装置を適用することが考えられる。また、輝度を向上させるために、そのようなＶＡ型液晶表示装置にマイクロレンズを適用することも考えられる。しかし、ＶＡ型液晶表示装置にマイクロレンズを適用するとしても、視野角特性を高いレベルで実現できる液晶表示パネルの構成は、これまで提案されていなかった。また、ＶＡ型液晶表示装置にマイクロレンズを適用した場合の適切な光学フィルムの配置についても提案がなされてはいなかった。

　本発明の目的は、表示ムラが少なく、視野角特性が良好で、高輝度の表示が可能な直視型且つＶＡ型のマイクロレンズアレイ付き液晶表示パネル、及びそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。

　本発明による液晶表示パネルは、垂直配向型の液晶層と、前記液晶層を挟んで対向する光入射側基板及び光出射側基板と、前記光出射側基板の光出射側に設けられたマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの前記光出射側に設けられた第１の偏光板と、前記光入射側基板の光入射側に設けられた第２の偏光板とを備えている。

　ある実施形態では、前記マイクロレンズアレイが、光硬化性樹脂に画素の開口を介して光を照射することによって形成された複数のマイクロレンズを含む。

　ある実施形態では、前記マイクロレンズアレイが、前記光出射側に凸面を有する複数のマイクロレンズを含む。

　ある実施形態は、直視型の液晶表示パネルである。

　ある実施形態は、さらに視野角補償板を備えている。

　ある実施形態では、前記視野角補償板が、前記マイクロレンズアレイの前記光出射側に配置されている。

　ある実施形態では、前記視野角補償板が、前記マイクロレンズアレイの前記光入射側に配置されている。

　ある実施形態では、前記第１の偏光板が前記視野角補償板の前記光出射側に配置されている。

　ある実施形態では、前記マイクロレンズアレイの前記光出射側に位相差板が配置されている。

　ある実施形態では、前記位相差板が前記視野角補償板と前記第１の偏光板との間に配置されている。

　本発明による液晶表示装置は、上述の液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの前記光入射側に配置されたバックライトとを備えている。

　ある実施形態では、前記バックライトは、光源から出射された光を導光する導光板と、前記光源からの光を前記液晶表示パネルに向けて反射する反射板と、前記導光板と前記液晶パネルとの間に配置された逆プリズム型の複数のプリズムとを有する。

　本発明による液晶表示パネルの製造方法は、垂直配向型の液晶層を挟んで光入射側基板に対向する光出射側基板の光出射側に、マイクロレンズアレイを形成するステップと、前記マイクロレンズアレイの前記光出射側に第１の偏光板を配置するステップと、前記光入射側基板の光入射側に第２の偏光板を配置するステップとを含む。

　ある実施形態では、前記マイクロレンズアレイが、光硬化性樹脂に画素の開口を介して光を照射することによって形成される。

　ある実施形態では、前記マイクロレンズアレイが、前記光出射側に凸面を有するように形成される。

　ある実施形態は、さらに視野角補償板を配置するステップを含む。

　ある実施形態では、前記視野角補償板が、前記マイクロレンズアレイの前記光出射側に配置される。

　ある実施形態では、前記視野角補償板が、前記マイクロレンズアレイの前記光入射側に配置される。

　ある実施形態は、前記視野角補償板の光出射側に位相差板を配置するステップを含む。

　本発明による液晶表示パネルは、垂直配向型の液晶表示パネルであって、光出射側基板の光出射側にマイクロレンズが配置されているため、ＴＮ型の液晶表示パネルやマイクロレンズを備えていない垂直配向型の液晶表示パネルに比べて、極めて良好な視野角特性を得ることができる。また、本発明による液晶表示パネルでは、偏光板等の光学フィルムがマイクロレンズよりも光出射側に配置されているため、液晶層とマイクロレンズとの間の距離を短くすることができ、よって表示ぼけの少ない鮮明な表示を提供することが可能となる。また、マイクロレンズの外側が光学フィルムによって覆われているため、液晶表示パネル及び液晶表示装置の製造過程において、マイクロレンズに傷が付きにくいという利点も得られる。

　また、本発明によれば、偏光板等の光学フィルムがマイクロレンズよりも光出射側に形成されており、さらにマイクロレンズが光出射側に膨らんだ凸面を有していることから、マイクロレンズを自己整合的に形成することができるので、マイクロレンズと画素とが極めて高精度で位置合わせされた表示品質の高い液晶表示パネルを提供することが可能となる。また、製造工程におけるマイクロレンズと画素との位置合わせが不要であるため、製造コストを低減することも可能となる。

　また、本発明の液晶表示パネルによれば、マイクロレンズの光出射側に光学フィルムが形成され、且つマイクロレンズが光出射側に膨らんだ凸面を有していることから、入射する外光の全反射を防止することができ、外光下での使用においても高品質の表示を提供することが可能となる。

　また、本発明によれば、液晶表示装置が導光板と液晶パネルとの間に配置された逆プリズム型のプリズムを備えているため、液晶層を斜めに通過する光を少なくすることができる。よって、垂直配向型液晶表示装置の表示に発生しやすい白浮き現象が低減され、表示品位の低下を防止することができる。

　本発明によれば、表示むらや外光の反射が低減された広視野角の垂直配向型液晶表示パネル及び液晶表示装置を提供することが可能となる。また、本発明によれば、そのような液晶表示パネル及び液晶表示装置の製造効率が向上し、高品質の液晶表示パネル及び液晶表示装置を低コストで提供することが可能となる。

本発明による液晶表示パネルの構成を模式的に表した断面図である。（ａ）～（ｅ）は、本実施形態の製造方法の前半部分を模式的に示した断面図である。（ａ）～（ｄ）は、本実施形態の製造方法の後半部分を模式的に示した断面図である。（ａ）～（ｅ）は、本実施形態の製造方法によって形成され得るマイクロレンズの形状を例示的に示した図である。本発明の液晶表示パネルを備えた液晶表示装置を模式的に表した断面図である。

符号の説明

　１０　　液晶表示パネル
　１２　　液晶パネル
　１４　　マイクロレンズアレイ
　１４ａ　　マイクロレンズ
　１４ａ’　　マイクロレンズの潜像
　１５　　間隙
　１７　　画素開口部
　１８　　支持体
　１８’　　支持体の潜像
　２２、２３　　光学フィルム
　２４　　視野角補償板
　２５　　位相差板
　２６　　偏光板
　２８　　偏光板
　２９　　位相差板
　３０　　ＴＦＴ基板
　３２　　対向基板
　３４　　液晶層
　３５　　保護層
　３５’　　樹脂層
　３６　　シール材
　３７、３８　　接着層
　３９　　樹脂層
　４０　　フォトマスク
　４１　　バックライト
　４２　　光源
　４３　　導光板
　４４　　反射板
　５０　　ＵＶ光
　１００　　液晶表示装置

　以下、図面を参照しながら、本発明による液晶表示パネルの実施形態を説明する。

　図１は、本実施形態の液晶表示パネル１０の構成を模式的に示した断面図である。液晶表示パネル１０は、液晶表示パネル１０によって表示された画像を直接観察する直視型表示装置のためのものである。

　図に示すように、液晶表示パネル１０は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶パネル（「液晶セル」とも呼ぶ。）１２と、液晶パネル１２の光出射側（図の上側）に設けられた複数のマイクロレンズ１４ａを含むマイクロレンズアレイ１４と、マイクロレンズアレイ１４の周囲に形成された支持体１８と、マイクロレンズアレイ１４の光出射側に配置された保護層３５と、保護層３５の光出射側に配置された光学フィルム２２と、液晶パネル１２の光入射側（図の下側）に配置された光学フィルム２３とを備えている。

　ここで、液晶表示パネル１０の光入射側とは、透過表示用の光源として配置されたバックライト等からの光が入射する側を意味し、光出射側とは、その光が画素の開口を透過して出射する側を意味する。

　マイクロレンズアレイ１４は、可視光の透過率が高いアクリル系のＵＶ硬化型樹脂によって形成されているが、これをエポキシ系のＵＶ硬化型樹脂や熱硬化型樹脂等によって形成してもよい。また、マイクロレンズアレイ１４の各マイクロレンズ１４ａには、複数の画素を覆うレンチキュラー型レンズが用いられているが、各マイクロレンズ１４ａを画素毎に対応した半球型のマイクロレンズによって構成しても良い。

　後により詳細に説明するように、マイクロレンズアレイ１４の各マイクロレンズ１４ａは、光出射側に膨らんだ凸面を有し、いわゆるセルフアライメント方式を用いて、光硬化性樹脂に画素の開口を介して光を照射することによって形成されている。

　液晶パネル１２は、画素毎に画素電極及びＴＦＴ等のスイッチング素子を含むＴＦＴ基板（光入射側基板）３０、カラーフィルタ（ＣＦ）及び対向電極を含む対向基板（光出射側基板）３２、及びＴＦＴ基板３０と対向基板３２との間に配置された液晶層３４とを備えている。液晶層３４の液晶は、液晶層３４の外周部に設けられたシール材３６によって、ＴＦＴ基板３０と対向基板３２との間に密閉されている。

　液晶層３４は、例えば誘電率異方性が負の液晶を含む垂直配向型（Ｖａｒｔｉｃａｌｌｙ　Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｔｙｐｅ）の液晶層である。ＴＦＴ基板３０及び対向基板３２それぞれの液晶層３４側の面には図示しない垂直配向膜が形成されており、これより、画素電極と対向電極との間に電圧が印加されないとき、液晶は基板面に垂直に配向する。

　保護層３５は支持体１８によって固定されている。保護層３５とマイクロレンズアレイ１４とは、保護層３５が各マイクロレンズ１４ａの頂点付近にのみ接するように配置されており、マイクロレンズアレイ１４と保護層３５との間には、空気を含む間隙１５が形成されている。なお、保護層３５を支持体１８のみで支え、マイクロレンズ１４ａが保護層３５に接しないようにする構成もあり得る。また、マイクロレンズ１４ａの先端部分に突起を設け、その突起が保護層３５と接するような構成もあり得る。

　保護層３５は、マイクロレンズアレイ１４と同様、可視光の透過率が高いアクリル系のＵＶ硬化型樹脂によって形成されている。保護層３５にも、エポキシ系のＵＶ硬化樹脂、あるいは熱硬化性樹脂を適用することも可能である。保護層３５は、マイクロレンズ１４ａと同じ材料、あるいはマイクロレンズ１４ａを構成する材料の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する材料によって形成することが好ましい。また、支持体１８もマイクロレンズ１４ａと同じ材料で形成することが好ましく、これにより、製造工程を簡略化することができる。

　光学フィルム２２は、図示しない接着層を介して保護層３５に貼り付けられた視野角補償板２４と、視野角補償板２４の光出射側に貼り付けられた位相差板２５と、位相差板２５の光出射側に貼り付けられた偏光板２６とを備えている。また、光学フィルム２３は、ＴＦＴ基板３０に貼り付けられた位相差板２９と、位相差板２９の光入射側に貼り付けられた偏光板２８とを備えている。なお、視野角補償板２４はマイクロレンズアレイ１４よりも光入射側に設けてもよく、光学フィルム２３が視野角補償板を含んでいてもよい。

　次に、図２（ａ）～（ｅ）及び図３（ａ）～（ｄ）を参照しながら、液晶表示パネル１０の好ましい製造方法を説明する。ここで、図２（ａ）～（ｅ）及び図３(ａ)～（ｃ）は、図１に示した液晶表示パネル１０が１枚の大板基板上に同時に複数形成される工程を表しており、図３（ｄ）は、大板基板上に形成された複数の液晶表示パネル１０を分断して互いに独立した複数の液晶表示パネル１０とする工程を表している。したがって、図２（ａ）～（ｅ）及び図３(ａ)～（ｃ）では、複数の液晶表示パネル１０の構成要素であるＴＦＴ基板３０、対向基板３２、保護層３５、光学フィルム２２及び２３等は、それぞれが連続する一枚の層として表される。

　まず、図２（ａ）に示すようにマトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶パネル１２を用意する。液晶パネル１２は、ＴＦＴ基板３０と、対向基板３２と、液晶層３４とを有している。液晶層３４は液晶滴下方式を用いて形成され、シール材３６によってＴＦＴ基板３０と対向基板３２との間に密閉されている。

　液晶層３４の形成には液晶注入方式を採用することも可能ではあるが、液晶滴下方式を用いることにより、大板基板上に複数の液晶パネルを同時に短時間で容易に形成することが可能となる。また、液晶注入方式を採用する場合は、液晶パネルの形成後に液晶が注入されることになるが、このときマイクロレンズ材料等と液晶とが接することにより液晶の汚染問題が発生し得る。液晶滴下方式を採用すれば、そのような汚染問題も防止することができる。

　次に、図２（ｂ）に示すように、液晶パネル１２の外側の一対の主面の一方にドライフィルム（ドライレジストフィルム）を貼り付けて、樹脂層３９を形成する。樹脂層３９の材料には、光硬化性樹脂が用いられる。ドライフィルム（樹脂層３９）には、透過率の高いＵＶ硬化型樹脂を使用することが好ましいが、他の光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、あるいは光硬化性熱硬化性併用型の樹脂を用いることもできる。後の工程において、この樹脂層３９を加工することにより、マイクロレンズ１４ａが形成される。樹脂層３９の厚みは、液晶表示装置の薄型化のため、できる限り薄くすることが望ましい。

　続いて、図２（ｃ）～（ｅ）に示すように、樹脂層３９を加工することによって、複数のマイクロレンズ１４ａからなるマイクロレンズアレイ１４及び支持体１８を形成する。マイクロレンズ１４ａの形成は、特許文献３に記載された自己整合法（セルフアライメント方式）によって行われる。この方法によれば、各画素に対応した、光軸ずれのないマイクロレンズ１４ａを容易に形成することができる。

　この方法に基づいて、図２（ｃ）に示す工程では、ＵＶ硬化性樹脂による樹脂層３９に液晶パネル１２を介してＵＶ光が照射される。ＵＶ光照射の際に、基板もしくはＵＶ光源を動かすことで、照射光の液晶パネル１２への入射角度を段階的あるいは連続的に変化させる。これにより、照射光の樹脂層３９への照射強度が部分的に変化し、各画素に対応したマイクロレンズ１４ａ（マイクロレンズの潜像１４ａ’）が形成される。

　その後、図２（ｄ）に示すように、樹脂層３９を液晶パネル１２とは反対側からフォトマスク４０を介して露光することにより、マイクロレンズアレイ１４の周辺領域に支持体１８（支持体の潜像１８’）を形成する。

　この露光工程に続いて現像工程を行うことにより、図２（ｅ）に示すように、複数のマイクロレンズ１４ａを備えるマイクロレンズアレイ１４が形成されると共に、マイクロレンズアレイ１４の周辺領域に支持体１８が形成される。支持体１８およびマイクロレンズ１４ａの高さは、樹脂層３９の厚さによって規定され得るので、樹脂層３９にドライフィルムを用いることにより、厚さの均一性の高い樹脂層３９が得られ、支持体１８およびマイクロレンズ１４ａの高さ（最高高さ）を精密に同じ高さに制御できるという利点が得られる。

　この後、図３（ａ）に示すように、樹脂層３９の形成に用いたドライフィルムと同じドライフィルムを、各マイクロレンズ１４ａの頂点部分および支持体１８に接するように貼り付けることによって樹脂層３５’を形成する。このとき、貼り付け圧力が高すぎるとドライフィルムがマイクロレンズ１４ａの凹部に入り込むことがあり、逆に低すぎると密着性が低下するため、貼付け圧力は０．０５～１ＭＰａの範囲内とすることが望ましい。

　ドライフィルムの貼り付け温度は、５０度以上、ドライフィルムのガラス転移点（本実施形態では１１０度）以下とすることが望ましい。５０度以下ではドライフィルムとマイクロレンズ１４ａ及び支持体１８との密着性が低下して剥がれが起こりやすく、ガラス転移点を上回ると、ドライフィルムが軟らかくなり過ぎてドライフィルムがマイクロレンズアレイに埋まりやすくなるからである。また、ドライフィルムをマイクロレンズアレイ１４に圧着する時の速度は、０．５～４ｍ／ｍｉｎの範囲内であることが好ましい。速度が速すぎると密着性が低くなり、遅すぎると生産効率が落ちる。

　次に、図３（ｂ）に示すように、樹脂層３５’にＵＶ光を照射して焼成を行うことによって保護層３５が形成される。ここで、保護層３５は、各マイクロレンズ１４ａの頂点部分および支持体１８に固着されるので、保護層３５及び後の工程で形成される光学フィルム２２の剥がれや、保護層３５の変形による表示ムラの発生が防止される。

　その後、図３（ｃ）に示すように、光出射側の光学フィルム２２を接着層３８を介して保護層３５に貼り付けるとともに、光入射側の光学フィルム２３を接着層３７を介して液晶パネル１２に貼り合わせる。光学フィルム２２は、保護層３５の形成後すぐに貼り付けることが好ましい。それにより、保護層３５に傷がつくことが防止される為、次の工程でのパネルの取り扱いが容易となる。なお、光学フィルム２３は、上記の工程における任意の時点で、液晶パネル１２に貼り合わせることができる。

　最後に、図３（ｄ）に示すように、図３（ｃ）に示した積層基板が分断され、複数の液晶表示パネル１０が完成する。

　次に、上述の工程で形成されるマイクロレンズ１４ａの形状について説明する。

　図４は、図２（ｂ）～（ｄ）に示した工程で形成されるマイクロレンズ１４ａの形状を模式的に例示した図である。この工程では、樹脂層３９への照射光量分布を調整することにより、図４（ａ）及び（ｂ）に示すような、複数の画素開口部（あるいは画素）１７に渡るレンチキュラーレンズあるいは、図４（ｃ）～（ｅ）に示すような、画素開口部１７毎に設けられたマイクロレンズを形成することができる。図４（ａ）に示すレンズは、半円柱状のレンチキュラーレンズであり、図４（ｂ）に示すレンズは、頂点付近に平坦部を有するレンチキュラーレンズである。また、図４（ｃ）に示すレンズは、画素毎に半円柱状に形成されたマイクロレンズ、図４（ｄ）に示すレンズは、画素毎に形成された半球状のマイクロレンズであり、図４（ｅ）に示すレンズは、頂点部が平坦化された半球状のマイクロレンズである。

　次に、液晶表示パネル１０を備えた、本発明の実施形態による液晶表示装置１００について説明する。

　図５は、液晶表示装置１００の構成を模式的に示した断面図である。図に示すように、液晶表示装置１００は、上述した液晶表示パネル１０と、高指向性のバックライト４１とを備えている。バックライト４１は、ＬＥＤ等の光源４２と、光源４２から出射された光を伝搬させながら液晶表示パネル１０に向けて出射する導光板４３と、導光板４３の裏面から出射された光あるいは液晶表示装置１００の外部から入射され液晶表示パネル１０や導光板４３を透過した光を導光板４３に向けて反射する反射板４４とを備えている。

　バックライト４１は、光源４２として用いたＬＥＤの配列方向の指向性が低く、それに直交する方向の指向性が高い光を出射する。なお、指向性とはバックライト４１からの光の発散の程度（平行度）を示す指標であり、通常正面方向の輝度の半分の輝度になる角度を指向性半値角として定義する。従って、この指向性半値角が小さいほど、正面方向にピーク（指向性が高い）をもったバックライトとなる。

　液晶表示装置１００に好適に用いられるバックライト４１としては、例えば、ＩＤＷ’０２「Ｖｉｅｗｉｎｇ　Ａｎｇｌｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｕｓｉｎｇ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｏｎ　Ｌｉｇｈｔ－Ｇｕｉｄｅ　Ｐｌａｔｅ　ｆｏｒ　Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ　ＬＣＤ　Ｍｏｄｕｌｅ　」，Ｋ．ＫＡＬＡＮＴＡＲ，ｐ５４９－５５２、ＩＤＷ’０２「Ｐｒｉｓｍ－ｓｈｅｅｔｌｅｓｓ　Ｈｉｇｈ　Ｂｒｉｇｈｔ　Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｐｈｏｎｅ　」Ａ．Ｆｕｎａｍｏｔｏ　ｅｔ　ａｌ．ｐ．６８７－６９０、特開２００３－３５８２４号公報、特表平８－５１１１２９号公報などに記載されているバックライトを挙げることができる。

　プロジェクタのような投射型の表示装置に用いられる液晶表示装置と違って、モバイル機器やデジタルスチルカメラなどに用いられる直視型の液晶表示装置では、レンズを通過した光によって広い視野角を得る必要がある。そのため液晶パネルとレンズとの間隔をできるだけ小さくし、レンズに入るほぼ平行な光を最大６０度程度まで曲げて出射する必要がある。

　また、液晶表示装置用のバックライトには、表示パネルの真下に光源が配置される直下型のバックライトや、表示パネルの真下に設けた導光板の側面に光源を配置するエッジライト方式（導光板方式）のバックライトがある。エッジライト方式のバックライトは比較的薄型であるため、装置の小型化が要求される直視型の液晶表示装置、とりわけモバイル用、ノートパソコン用等の液晶表示装置に適している。

　また、直視型の液晶表示装置にマイクロレンズアレイを適用する場合、使用するバックライトには、出来る限り平行光に近く且つ指向性の強い光、すなわち表示面鉛直方向に強い指向性を有する光を出射し得るものを用いることが望ましい。そのようなバックライトの一例として、逆プリズム（ＴＬ：Ｔｕｒｎｎｉｎｇ　Ｌｅｎｓ又はＲＰ：Ｒｅｖｅｒｓｅｄ　Ｐｒｉｓｍ）を利用したエッジライト方式のバックライトがある。

　マイクロレンズを有する液晶表示装置によって高画質の表示を行うには、バックライトからマイクロレンズに入射する光が、できる限り表示面に垂直に入射する平行光であること、並びに輝度分布に偏りのない均一な光であることが要求される。

　本実施形態の液晶表示装置は、逆プリズム方式のバックライトを使用しているので、液晶層を斜めに通過する光が少なく、白浮きといった表示品位の低下を低減することが可能となる。

　本発明によれば、ＶＡ型液晶表示装置の視野角特性等の表示性能を向上させることができる。また、本発明によれば、マイクロレンズと画素とが高精度に位置合わせされた信頼性の高い液晶表示装置の製造コストを低減させることができる。

Claims

　垂直配向型の液晶層と、
　前記液晶層を挟んで対向する光入射側基板及び光出射側基板と、
　前記光出射側基板の光出射側に設けられたマイクロレンズアレイと、
　前記マイクロレンズアレイの前記光出射側に設けられた第１の偏光板と、
　前記光入射側基板の光入射側に設けられた第２の偏光板と、を備えた液晶表示パネル。
　前記マイクロレンズアレイが、光硬化性樹脂に画素の開口を介して光を照射することによって形成された複数のマイクロレンズを含む、請求項１に記載の液晶表示パネル。
　前記マイクロレンズアレイが、前記光出射側に凸面を有する複数のマイクロレンズを含む、請求項１又は２に記載の液晶表示パネル。
　前記液晶表示パネルが直視型の液晶表示パネルである、請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
　さらに視野角補償板を備えた、請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
　前記視野角補償板が、前記マイクロレンズアレイの前記光出射側に配置されている、請求項５に記載の液晶表示パネル。
　前記視野角補償板が、前記マイクロレンズアレイの前記光入射側に配置されている、請求項５に記載の液晶表示パネル。
　前記第１の偏光板が前記視野角補償板の前記光出射側に配置されている、請求項５から７のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
　前記マイクロレンズアレイの前記光出射側に位相差板が配置されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
　前記位相差板が前記視野角補償板と前記第１の偏光板との間に配置されている、請求項９に記載の液晶表示パネル。
　請求項１から１０のいずれか１項に記載の液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの前記光入射側に配置されたバックライトとを備えた液晶表示装置。
　前記バックライトは、光源から出射された光を導光する導光板と、前記光源からの光を前記液晶表示パネルに向けて反射する反射板と、前記導光板と前記液晶パネルとの間に配置された逆プリズム型の複数のプリズムとを有する、請求項１１に記載の液晶表示装置。
　垂直配向型の液晶層を挟んで光入射側基板に対向する光出射側基板の光出射側に、マイクロレンズアレイを形成するステップと、
　前記マイクロレンズアレイの前記光出射側に第１の偏光板を配置するステップと、
　前記光入射側基板の光入射側に第２の偏光板を配置するステップと、を含む液晶表示パネルの製造方法。
　前記マイクロレンズアレイが、光硬化性樹脂に画素の開口を介して光を照射することによって形成される、請求項１３に記載の製造方法。
　前記マイクロレンズアレイが、前記光出射側に凸面を有するように形成される、請求項１３又は１４に記載の製造方法。
　さらに視野角補償板を配置するステップを含む、請求項１３から１５のいずれか１項に記載の製造方法。
　前記視野角補償板が、前記マイクロレンズアレイの前記光出射側に配置される、請求項１６に記載の製造方法。
　前記視野角補償板が、前記マイクロレンズアレイの前記光入射側に配置される、請求項１６に記載の製造方法。
　前記視野角補償板の光出射側に位相差板を配置するステップを含む、請求項１６から１８のいずれか１項に記載の製造方法。