JP2005208553A - Method for manufacturing liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置の製造方法に関する。より詳しくは、フラットパネルディスプレイ等の液晶表示装置における光学部材の製造方法に関し、特に光学部材としてのマイクロレンズアレイを樹脂成形により作製する工程を含む製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing an optical member in a liquid crystal display device such as a flat panel display, and more particularly to a manufacturing method including a step of manufacturing a microlens array as an optical member by resin molding.
液晶表示装置は、プロジェクター、携帯電話等における表示手段として幅広く用いられているが、より表示品位を高めるために、表示輝度を向上させることが求められている。
このような技術で注目されるものとしては、液晶プロジェクターの光利用効率を高める技術があり、例えば、マイクロレンズアレイを光源と液晶パネルとの間に配置する技術が知られている。これは、マイクロレンズを各画素の透過領域に1対1で対応させて配置させることにより、光源の光を各マイクロレンズによって各画素の透過領域に集光して、選択的に入射させることができるものである。
Liquid crystal display devices are widely used as display means in projectors, mobile phones, and the like. However, in order to further improve display quality, it is required to improve display luminance.
As a technique that attracts attention, there is a technique for increasing the light utilization efficiency of a liquid crystal projector. For example, a technique for arranging a microlens array between a light source and a liquid crystal panel is known. This is because the microlenses are arranged in a one-to-one correspondence with the transmission regions of the respective pixels, so that the light from the light source can be condensed and selectively incident on the transmission regions of the respective pixels by the respective microlenses. It can be done.
このような液晶表示装置においては、偏光を用いて表示を行うため、マイクロレンズアレイと光源との間、又は、マイクロレンズアレイと液晶パネルとの間に光学部材である偏光板を配置する必要がある。そのために、それぞれの光学部材を平行に、たわみや反り等が起こらないように配置することが重要である。 In such a liquid crystal display device, since display is performed using polarized light, it is necessary to dispose a polarizing plate as an optical member between the microlens array and the light source or between the microlens array and the liquid crystal panel. is there. For this purpose, it is important to arrange the optical members in parallel so as not to bend or warp.
従来のマイクロレンズアレイを備えた液晶表示装置に関して、シート状マイクロレンズアレイ等のシート状光学素子を液晶パネル等の光学素子貼付面に貼着して固定することができる技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。これによれば、シート状光学素子に保護フィルムを設け、光学素子貼付面へ貼着後に保護フィルムを除去すると、光学的機能部の周囲にスペーサーとして機能する残存部が残るような保護フィルムを用いることで、新たにスペーサーを挿入することなく、偏光板等の光学素子を簡単に貼着して固定することが可能となる。
また周辺部に突起部又は段差部等が形成されたマイクロレンズアレイ等の光学フィルターの構成が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。これによれば、マイクロレンズアレイとディスプレイパネルとを貼り合わせる際に、間隔を均一かつ最適にすることが可能となる。
Regarding a liquid crystal display device having a conventional microlens array, a technique is disclosed in which a sheet-like optical element such as a sheet-like microlens array can be attached and fixed to an optical element attaching surface of a liquid crystal panel or the like ( For example, see
Moreover, the structure of optical filters, such as a microlens array in which the protrusion part or the level | step-difference part was formed in the peripheral part is disclosed (for example, refer patent document 2). According to this, when the microlens array and the display panel are bonded together, the interval can be made uniform and optimal.
ところで、近年、透過反射両用液晶表示装置(以下、「半透過型LCD」ともいう)が注目され、携帯電話等に用いられている。この半透過型LCDは、一つの画素に外光を反射させる反射電極と、バックライト光が透過する透明電極とを有しているため、通常の透過型LCDのように明るい外光下で表示が見にくくなるということがなく、更に、バックライトを消して反射型LCDとして用いることが可能という優れた特徴を有している。このような構造の代表的な例としては、反射領域と透過領域での液晶層における光の特性の変化を揃えたものを挙げることができる(例えば、特許文献3参照。)。 Incidentally, in recent years, a transflective liquid crystal display device (hereinafter also referred to as “semi-transmissive LCD”) has attracted attention and is used in mobile phones and the like. This transflective LCD has a reflective electrode that reflects external light to one pixel and a transparent electrode that transmits backlight, so that it can be displayed under bright external light like a normal transmissive LCD. Further, it has an excellent feature that it can be used as a reflective LCD with the backlight turned off. A typical example of such a structure is one in which changes in light characteristics in the liquid crystal layer in the reflective region and the transmissive region are made uniform (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、このような半透過型LCDにおいては、反射電極が形成された領域をバックライト光源の光が透過することができないため、明るい外光の無い場所では、表示輝度が透過型LCDと比較して暗くなってしまうことから、この点において工夫の余地があった。更に、市場要求として表示容量は増加する傾向にあるが、高解像度化に伴い開口率が低下していくためにバックライトの透過率が低下し、表示輝度が低下することから、これらの基本性能の向上が求められていた。 However, in such a transflective LCD, the light from the backlight light source cannot pass through the region where the reflective electrode is formed. Therefore, in a place where there is no bright external light, the display luminance is higher than that of the transmissive LCD. There is room for improvement in this respect. Furthermore, the display capacity tends to increase as a market requirement, but since the aperture ratio decreases as resolution increases, the backlight transmittance decreases and the display brightness decreases. There was a need for improvement.
これに対して、バックライトと液晶パネルの間にマイクロレンズを設置することにより、
光反射層により遮られるバックライト光源の光をマイクロレンズによって開口部近傍に集光させ、周囲光が乏しい環境でも明るい表示を実現する技術が開示されている(例えば、特許文献4参照。)。この中で、バックライト光源の光の平行度を高める手段として、バックライト上にプリズムシート又はBEF板を配置することもできると記載されているが、プリズムシートの構成や、マイクロレンズアレイの具体的な仕様については開示されていない。
In contrast, by installing a microlens between the backlight and the liquid crystal panel,
There is disclosed a technique for realizing bright display even in an environment where ambient light is scarce by condensing light from a backlight source blocked by a light reflection layer in the vicinity of an opening by a microlens (see, for example, Patent Document 4). Among them, it is described that a prism sheet or a BEF plate can be arranged on the backlight as a means for increasing the parallelism of the light from the backlight light source. However, the configuration of the prism sheet and the specifics of the microlens array are described. No specific specifications are disclosed.
またマイクロレンズの焦点距離に合わせた厚さに基板を研磨するマイクロレンズ基板の製造方法が開示されている(例えば、特許文献5参照。)。この方法による液晶パネルの製造においては、マイクロレンズのレンズ面にカバーガラスを貼り付けてマイクロレンズ基板を製造した後、マイクロレンズ基板を対向基板としてアクティブマトリックス基板と貼り合わせて液晶パネルを製造することとなる。しかしながら、マイクロレンズの作製方法等を更に好適なものとし、マイクロレンズによるバックライト光源の光利用効率を高める技術について更に工夫する余地があった。 In addition, a method for manufacturing a microlens substrate is disclosed in which the substrate is polished to a thickness that matches the focal length of the microlens (see, for example, Patent Document 5). In manufacturing a liquid crystal panel by this method, a cover glass is attached to the lens surface of the microlens to manufacture a microlens substrate, and then the liquid crystal panel is manufactured by bonding the microlens substrate to the active matrix substrate as a counter substrate. It becomes. However, there is room to further devise a technique for improving the light utilization efficiency of the backlight light source by the microlens by making the microlens manufacturing method more suitable.
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、バックライト光源の光を透過領域に効率よく集光できるマイクロレンズアレイを形成することができ、表示輝度等の基本性能に優れた液晶表示装置を効果的に製造する方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and can form a microlens array capable of efficiently condensing light from a backlight light source in a transmission region, and is excellent in basic performance such as display luminance. It is an object of the present invention to provide a method for effectively manufacturing a device.
本発明者らは、バックライト光源と透過領域との間にマイクロレンズアレイが形成されてなる液晶表示装置の製造方法について検討したところ、マイクロレンズアレイの集光効果は、バックライト光源の光の平行度によって決まり、現在一般的に用いられているバックライト光源の光は輝度半値角が±25〜30°の拡散光であるため、単にバックライト光源と液晶パネルとの間にマイクロレンズアレイを設置するだけでは、ほとんど集光効果が得られないことに着目した。そして、(1)バックライト光源の光が高い指向性を持っていること、(2)レンズの焦点距離が短いこと、(3)液晶パネルが薄いこと、という特徴を有するものが効果的であることを見いだした。本発明は、特に(2)及び(3)において有利な液晶表示装置の製造方法を提供するものである。なお、マイクロレンズアレイを用いて効率よく光を集光するためには、レンズに入射する光の平行度を好ましくは±15°以下、より好ましくは±5°以下と高くすればよい。
一方、このような焦点距離の短いマイクロレンズアレイと薄い液晶パネルとから液晶表示装置を製造する場合、例えば、マイクロレンズアレイの焦点距離の250μmに合わせた薄い基板厚の液晶パネルを作製する過程では、パネル強度が低下するため、基板が割れやすくなり、また、液晶パネル上の駆動電極取り出し部にプリント基板を実装する際に行う熱圧着の工程等においても基板が割れやすくなるが、マイクロレンズアレイの形成工程において、マイクロレンズ形成材料層を形成する工程と、マイクロレンズアレイ形成領域の厚みが基板の最大厚みを超えないようにマイクロレンズアレイを形成する工程とを行うことにより、バックライト光源の光を透過領域に効率よく集光できるマイクロレンズアレイを形成することができ、しかも該マイクロレンズアレイを形成した基板等の製造工程における破損を防止して、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
The inventors of the present invention have studied a manufacturing method of a liquid crystal display device in which a microlens array is formed between a backlight light source and a transmissive region, and the condensing effect of the microlens array is related to the light from the backlight light source. The light of the backlight light source that is generally used at present is diffused light having a luminance half-value angle of ± 25 to 30 °, so a microlens array is simply placed between the backlight light source and the liquid crystal panel. We focused on the fact that the light collection effect could hardly be obtained simply by installing. It is effective to have (1) the light of the backlight light source has high directivity, (2) the short focal length of the lens, and (3) the thin liquid crystal panel. I found out. The present invention provides a method for manufacturing a liquid crystal display device particularly advantageous in (2) and (3). Note that in order to efficiently collect light using the microlens array, the parallelism of the light incident on the lens is preferably set to ± 15 ° or less, more preferably ± 5 ° or less.
On the other hand, when manufacturing a liquid crystal display device from such a microlens array with a short focal length and a thin liquid crystal panel, for example, in the process of manufacturing a liquid crystal panel with a thin substrate thickness that matches the focal length of the microlens array of 250 μm. Since the strength of the panel is reduced, the substrate is easily cracked, and the substrate is also easily cracked in the thermocompression bonding process performed when the printed circuit board is mounted on the drive electrode take-out portion on the liquid crystal panel. Forming the microlens forming material layer, and forming the microlens array so that the thickness of the microlens array forming region does not exceed the maximum thickness of the substrate. A microlens array that can efficiently collect light in the transmission area can be formed. To prevent damage in the manufacturing process, such as a substrate formed with the microlens array, conceive that can be admirably solved the above problems, it is the present invention has been completed.
すなわち本発明は、バックライト光源の光を透過領域から透過させる構造を有し、バックライト光源と透過領域との間にマイクロレンズアレイが形成されてなる液晶表示装置の製造方法であって、上記マイクロレンズアレイの形成工程は、光源側の基板のマイクロレンズアレイ形成領域にマイクロレンズ形成材料層を形成する工程と、マイクロレンズアレイ形成領域の厚みが基板の最大厚みを超えないようにマイクロレンズアレイを形成する工程とを含んでなる液晶表示装置の製造方法である。
以下に本発明を詳述する。
That is, the present invention is a method for manufacturing a liquid crystal display device having a structure in which light from a backlight light source is transmitted from a transmission region, and a microlens array is formed between the backlight light source and the transmission region, The microlens array forming process consists of forming a microlens forming material layer in the microlens array forming area of the substrate on the light source side and microlens array so that the thickness of the microlens array forming area does not exceed the maximum thickness of the substrate. Forming a liquid crystal display device.
The present invention is described in detail below.
本発明により製造される液晶表示装置は、バックライト光源の光を透過領域から透過させる構造を有し、バックライト光源と透過領域との間にマイクロレンズアレイが形成されてなる構成を必須とするものである。このような液晶表示装置において、バックライト光源の光を、マイクロレンズアレイにより透過領域に理想的に集光するためには、上述したように下記の特徴を有するものが有効である。
(1)バックライト光源の光が高い指向性を持っていること。
発散角の大きな発散光は、レンズを用いても効果的に集光することはできない。レンズに入射する光の発散角θと、レンズの焦点距離fと、集光スポットの大きさφは、φ=2f・tanθの関係にあり、θが小さい、すなわち平行光に近い指向性を持った光の方が小さなスポットに集光することが可能であり、レンズ効果も大きい。
(2)レンズの焦点距離が短いこと。
レンズの集光効果は、焦点距離の短いレンズの方が高い。焦点距離の短いレンズは、入射した光をより小さなスポットに集光することができる。レンズの焦点距離fと、レンズの有効径Dと、スポット径wと、入射波長λは、w=(2λ/π)・(f/D)の関係があ
り、焦点距離fが小さいほど、得られる集光効果も高い。
(3)液晶パネルが薄いこと。
焦点距離の短いマイクロレンズアレイを液晶パネル裏面に配置し、透過領域に集光スポットを結像させるためには、液晶パネルの基板厚をマイクロレンズアレイの焦点距離程度に薄くすることが好ましい。
The liquid crystal display device manufactured by the present invention has a structure in which the light of the backlight light source is transmitted from the transmission region, and a configuration in which a microlens array is formed between the backlight light source and the transmission region is essential. Is. In such a liquid crystal display device, in order to ideally collect the light of the backlight light source in the transmission region by the microlens array, those having the following characteristics as described above are effective.
(1) The light from the backlight source has high directivity.
Even divergent light having a large divergence angle cannot be collected effectively. The divergence angle θ of the light incident on the lens, the focal length f of the lens, and the size φ of the focused spot have a relationship of φ = 2f · tan θ, and θ is small, that is, has directivity close to that of parallel light. The light can be focused on a small spot, and the lens effect is great.
(2) The focal length of the lens is short.
The condensing effect of the lens is higher with a lens having a shorter focal length. A lens with a short focal length can collect incident light into a smaller spot. The focal length f of the lens, the effective diameter D of the lens, the spot diameter w, and the incident wavelength λ have a relationship of w = (2λ / π) · (f / D). The light collecting effect is high.
(3) The liquid crystal panel is thin.
In order to arrange a microlens array with a short focal length on the back surface of the liquid crystal panel and form a focused spot in the transmissive region, it is preferable to make the substrate thickness of the liquid crystal panel as thin as the focal length of the microlens array.
本発明においては、光源側の基板のマイクロレンズアレイ形成領域にマイクロレンズ形成材料層を形成する工程と、マイクロレンズアレイ形成領域の厚みが基板の最大厚みを超えないようにマイクロレンズアレイを形成する工程とを行うことにより、上記(1)〜(3)のうち、特に(2)及び(3)の特徴を満たすことが可能であり、しかも該マイクロレンズアレイを形成した基板等の製造工程における破損を防止して、表示輝度等の基本性能に優れた液晶表示装置を効率的に製造することが可能である。 In the present invention, the step of forming a microlens forming material layer in the microlens array forming region of the substrate on the light source side and the microlens array are formed so that the thickness of the microlens array forming region does not exceed the maximum thickness of the substrate. Among the above (1) to (3), it is possible to satisfy the characteristics (2) and (3), and in the manufacturing process of the substrate on which the microlens array is formed. It is possible to efficiently manufacture a liquid crystal display device that is excellent in basic performance such as display luminance and the like by preventing breakage.
本発明のマイクロレンズアレイの形成工程においては、マイクロレンズアレイが形成される基板である液晶表示装置を構成する光源側の基板の表示領域に、マイクロレンズアレイ形成領域としての窪みを形成する工程を含んでなることが好ましい。この場合、基板の端部よりも表示領域における基板の厚みを薄くして、例えば、基板の断面形状が凹状となるように窪みを形成することが好ましい。本発明の好ましい形態としては、マイクロレンズアレイが形成される基板が、エッチングされたものである形態が挙げられ、これにより該基板の厚みを効果的に薄くすることができる。また、マイクロレンズアレイが形成される基板としては、基板上に枠形状等のスペーサーを有するものを用いてもよい。マイクロレンズアレイ形成領域においては、基板の厚みは、均一であることが好ましい。
なお、マイクロレンズアレイ形成領域は、通常では表示領域に相当し、基板の強度を確保することができれば表示領域に相当する範囲よりも広くしてもよい。
In the microlens array forming step of the present invention, a step of forming a depression as a microlens array forming region in the display region of the light source side substrate constituting the liquid crystal display device which is a substrate on which the microlens array is formed. Preferably it comprises. In this case, it is preferable that the thickness of the substrate in the display region is made thinner than the end portion of the substrate, and for example, the depression is formed so that the cross-sectional shape of the substrate becomes concave. A preferable embodiment of the present invention includes an embodiment in which the substrate on which the microlens array is formed is etched, whereby the thickness of the substrate can be effectively reduced. Moreover, as a substrate on which the microlens array is formed, a substrate having a frame-shaped spacer on the substrate may be used. In the microlens array formation region, the thickness of the substrate is preferably uniform.
Note that the microlens array formation region usually corresponds to the display region, and may be wider than the range corresponding to the display region as long as the strength of the substrate can be secured.
上記マイクロレンズ形成材料層の形成工程において、マイクロレンズ形成材料層は、均一な厚さであることが好ましい。これにより、後の工程において、均一な大きさや形状のマ
イクロレンズにより構成されるマイクロレンズアレイを形成するのに有利となる。またマイクロレンズ形成材料層の厚さは、マイクロレンズアレイ形成領域の窪みの深さよりも小さいことが好ましい。
上記マイクロレンズアレイ形成領域の基板の厚さは、マイクロレンズアレイの焦点距離に相当することが好ましく、例えば、150〜450μmとすることが好適である。これにより、マイクロレンズアレイ形成領域の基板の厚みをマイクロレンズアレイの焦点距離に近付けることができ、透過領域への集光効果を高めることができる。上記マイクロレンズアレイ形成領域以外の領域の基板の厚さは、例えば、500〜700μmとすることが好適である。
In the step of forming the microlens forming material layer, the microlens forming material layer preferably has a uniform thickness. This is advantageous in forming a microlens array composed of microlenses having a uniform size and shape in a subsequent process. The thickness of the microlens forming material layer is preferably smaller than the depth of the depression in the microlens array forming region.
The thickness of the substrate in the microlens array formation region preferably corresponds to the focal length of the microlens array, and is preferably 150 to 450 μm, for example. Thereby, the thickness of the substrate in the microlens array formation region can be made closer to the focal length of the microlens array, and the light collection effect on the transmission region can be enhanced. The thickness of the substrate in the region other than the microlens array formation region is preferably 500 to 700 μm, for example.
上記マイクロレンズ形成材料としては、レンズの材料として使用可能なものであれば特に限定されず、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を必須とするもの等が挙げられる。中でも、光硬化性樹脂を必須とするものが好適に用いられる。光硬化性樹脂としては、紫外線や可視光線等が照射されることにより硬化する材料であればよく、(メタ)アクリレートモノマー、アクリレートオリゴマー等の光硬化性モノマー及び/又は光硬化性オリゴマーと、光重合開始剤とを含有するもの等が挙げられる。アクリレートオリゴマーとしては、例えば、エポキシ系アクリレート、ウレタン系アクリレート等が挙げられる。中でも、硬化後の可視光域での透明性に優れ、400〜700nmの波長領域全域での透過率が90%以上のものがより好ましく、例えば、ウレタン系アクリレートに光重合開始剤を添加したもの等が好適である。 The microlens forming material is not particularly limited as long as it can be used as a lens material, and examples thereof include a material requiring a photocurable resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like. Among these, those requiring a photocurable resin are preferably used. The photocurable resin may be any material that can be cured by being irradiated with ultraviolet rays, visible light, or the like. A photocurable monomer such as a (meth) acrylate monomer or an acrylate oligomer and / or a photocurable oligomer, and light. The thing containing a polymerization initiator etc. are mentioned. Examples of acrylate oligomers include epoxy acrylates and urethane acrylates. Especially, it is excellent in transparency in the visible light region after curing, and preferably has a transmittance of 90% or more in the entire wavelength region of 400 to 700 nm, for example, a photopolymerization initiator added to urethane acrylate Etc. are suitable.
上記マイクロレンズ形成材料層を形成する方法としては特に限定されず、シリンジからの注入、塗布等の方法が挙げられる。本発明においては、例えば、基板の凹部分にマイクロレンズアレイの形成材料を注入する方法を用いれば、平坦な基板上に樹脂等を成膜させる方法と比べて、マイクロレンズアレイの形成材料として幅広い材料を選択することが可能であり、例えば、透明性は高いものの、粘度を高くすることができないため、平坦面上では必要な厚さで成膜させることができない材料を用いることも可能である。 The method for forming the microlens forming material layer is not particularly limited, and examples thereof include injection from a syringe and application. In the present invention, for example, if a method of injecting a microlens array forming material into the concave portion of the substrate is used, the microlens array forming material is wider than a method of forming a resin or the like on a flat substrate. The material can be selected. For example, although the transparency is high but the viscosity cannot be increased, it is also possible to use a material that cannot be formed with a required thickness on a flat surface. .
本発明におけるマイクロレンズアレイの形成工程において、マイクロレンズアレイ形成領域の厚みが基板の最大厚みを超えないようにマイクロレンズアレイを形成することになるが、マイクロレンズアレイ形成領域の厚みが基板の最大厚みを超えないとは、マイクロレンズアレイの厚みと、マイクロレンズアレイ形成領域における基板の厚みとの合計が、マイクロレンズアレイ形成領域以外の領域における基板の最大厚みを超えないことを意味する。基板の断面形状が凹状の窪みを有する形態である場合においては、凹状の窪みの深さを超えない厚みでマイクロレンズアレイを形成することになる。
なお、基板上に枠形状等のスペーサー等を有する形態の場合には、スペーサー等の厚みも基板の厚みに含めて、マイクロレンズアレイ形成領域の厚みが基板の最大厚みを超えないようにすることが好ましい。このようにマイクロレンズアレイ形成領域以外の領域を厚くすることにより、フレキシブルプリント基板の熱圧着等が可能な基板強度を確保することができ、また、偏光板等の光学部材を貼り付ける際に、マイクロレンズアレイ形成領域に形成されたマイクロレンズアレイが傷つくことを防止することができる。
In the formation process of the microlens array in the present invention, the microlens array is formed so that the thickness of the microlens array formation region does not exceed the maximum thickness of the substrate, but the thickness of the microlens array formation region is the maximum of the substrate. The thickness not exceeding means that the sum of the thickness of the microlens array and the thickness of the substrate in the microlens array formation region does not exceed the maximum thickness of the substrate in the region other than the microlens array formation region. In the case where the cross-sectional shape of the substrate has a concave depression, the microlens array is formed with a thickness that does not exceed the depth of the concave depression.
If the substrate has a frame-shaped spacer or the like on the substrate, the thickness of the spacer should be included in the thickness of the substrate so that the thickness of the microlens array formation region does not exceed the maximum thickness of the substrate. Is preferred. By thickening the region other than the microlens array formation region in this way, it is possible to ensure substrate strength capable of thermocompression bonding of the flexible printed circuit board, and when attaching an optical member such as a polarizing plate, It is possible to prevent the microlens array formed in the microlens array formation region from being damaged.
上記マイクロレンズアレイの形成工程としては、透過領域に対応する開口部を有するフォトマスクを用いて光を照射して、光硬化性樹脂を必須とするマイクロレンズ形成材料層を硬化させ、未硬化部を除去することにより、マイクロレンズアレイを形成してなることが好ましい。この場合、フォトマスクの開口部のパターンとしては、形成するマイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの配列パターン、すなわち透過領域の配列パターンに応じて、好ましくは開口部が透過領域と1対1で対応するように適宜設定され、例えば、円形の開口部が等間隔で設けられたもの等を用いることができる。また、フォトマスクの開口部の開口径は、各マイクロレンズの大きさ、各マイクロレンズの配置、照射する光の平
行度、光照射時のフォトマスクとマイクロレンズ形成材料層との間隔等に応じて適宜設定される。例えば、2.4インチのQVGAパネルにマイクロレンズアレイを埋設する場合
、透過領域の透過開口部の開口径は通常、40〜45μmに設定され、対応するマイクロレンズの大きさは直径50〜100μmに設定されることが好ましく、マイクロレンズ形成に用いるフォトマスクの開口径は20〜60μmに設定されることが好ましい。フォトマスクの開口径は、所望のマイクロレンズの大きさによって適宜決定することが出来るが、形成するマイクロレンズの直径に対して25〜60%である開口径のフォトマスクを用いることが好ましい。すなわち、フォトマスクの開口径をマイクロレンズの直径よりも小さくすることが好ましく、形成するマイクロレンズの直径を100%とすると、フォトマスクの開口径を25〜60%とするのが好適である。この理由は、光照射によってマイクロレンズ形状を形成する際に、フォトマスクとマイクロレンズ形成材料との間に間隔を設けて、照射した光を拡散させるために、フォトマスクの開口径よりも大きな径のマイクロレンズが形成されるためである。
As the formation process of the microlens array, light is irradiated using a photomask having an opening corresponding to the transmission region to cure the microlens forming material layer indispensable for the photocurable resin, and the uncured portion It is preferable to form a microlens array by removing. In this case, the opening pattern of the photomask preferably corresponds to the transmissive area in one-to-one correspondence according to the arrangement pattern of the microlenses in the microlens array to be formed, that is, the arrangement pattern of the transmissive area. For example, a circular opening having circular openings provided at equal intervals can be used. The opening diameter of the photomask opening depends on the size of each microlens, the arrangement of each microlens, the parallelism of the light to be irradiated, the distance between the photomask and the microlens forming material layer at the time of light irradiation, etc. Is set as appropriate. For example, when a microlens array is embedded in a 2.4-inch QVGA panel, the aperture diameter of the transmission aperture in the transmission region is usually set to 40 to 45 μm, and the corresponding microlens size is 50 to 100 μm in diameter. Preferably, the aperture diameter of the photomask used for forming the microlens is preferably set to 20 to 60 μm. The opening diameter of the photomask can be appropriately determined depending on the size of the desired microlens, but it is preferable to use a photomask having an opening diameter of 25 to 60% with respect to the diameter of the microlens to be formed. That is, the opening diameter of the photomask is preferably smaller than the diameter of the microlens. When the diameter of the microlens to be formed is 100%, the opening diameter of the photomask is preferably 25 to 60%. The reason for this is that when forming a microlens shape by light irradiation, a gap is provided between the photomask and the microlens forming material so that the irradiated light is diffused and the diameter is larger than the opening diameter of the photomask. This is because the microlens is formed.
上記マイクロレンズ形成材料層に照射する光としては特に限定されず、紫外線、可視光等が好適に用いられる。フォトマスク越しに照射された光は、その平行度に応じて拡散しながら進行するため、露光は開口部よりも広い領域に行われることとなる。マイクロレンズ形成材料層に到達した光の強度は、フォトマスクの開口部直下から遠くなるに従って弱くなるため、硬化部の膜厚は、フォトマスクの開口部直下から同心円状かつ連続的に小さくなり、硬化部の形状は、照射する光の平行度、及び、フォトマスクとマイクロレンズ形成材料層との間隔により調整することが可能である。照射する光の輝度半値角の好ましい下限は、1°であり、好ましい上限は、5°である。1°未満であると、マイクロレンズ形成材料層に到達するまでに充分に拡散されず、得られるマイクロレンズの形状がバックライト光源の光を透過領域に充分に効率よく集光させることができる形状とならないおそれがある。逆に、5°を超えると、マイクロレンズ形成材料層に到達するまでに拡散され過ぎて、得られるマイクロレンズの形状がバックライト光源の光を透過領域に充分に効率よく集光させることができる形状とならないおそれがある。 The light applied to the microlens forming material layer is not particularly limited, and ultraviolet light, visible light, and the like are preferably used. Since the light irradiated through the photomask travels while diffusing according to the parallelism, exposure is performed in a region wider than the opening. Since the intensity of the light that has reached the microlens forming material layer becomes weaker as it is farther from just below the opening of the photomask, the film thickness of the cured portion decreases concentrically and continuously from just below the opening of the photomask, The shape of the hardened portion can be adjusted by the parallelism of the light to be irradiated and the distance between the photomask and the microlens forming material layer. The preferable lower limit of the luminance half-value angle of the irradiated light is 1 °, and the preferable upper limit is 5 °. If the angle is less than 1 °, the microlens forming material layer is not sufficiently diffused until it reaches the microlens forming material layer, and the shape of the obtained microlens is a shape that allows the light from the backlight light source to be condensed sufficiently efficiently in the transmission region. There is a risk that it will not. On the other hand, when the angle exceeds 5 °, the microlens forming material layer is excessively diffused until reaching the microlens forming material layer, and the shape of the obtained microlens can condense the light from the backlight light source sufficiently efficiently in the transmission region. There is a risk of not being in shape.
上記フォトマスクとマイクロレンズ形成材料層との間隔の好ましい下限は、100μmであり、好ましい上限は、1000μmである。より好ましい上限は、600μmであり、更に好ましい上限は、500μmである。この間隔は、以下の方法で概算することが出来る。形成するマイクロレンズの直径をR1、フォトマスクの開口径をR2とすると、(R1−R2)/2の幅のリング状の領域は、フォトマスクに照射した光が直接当たらない領域であり、フォトマスクで回折された光が拡散することによって照射される部分となる。輝度半値角1.5°の光を照射する場合、フォトマスクで回折した光の広がり角は、およそ±5°となる。フォトマスクで回折した光が、フォトマスクとマイクロレンズ形成材料層との間隔dだけ離れた場所ではd×tan5°だけ広がるため、(R1−R2)/2=d×tan5°により、dの値を概算することができる。携帯電話用の液晶パネルにおける、透過領域の透過開口部の開口径は通常、40〜45μmに設定され、対応するマイクロレンズの大きさは直径50〜100μmに設定されることが好ましく、マイクロレンズ形成に用いるフォトマスクの開口径は、マイクロレンズの直径に対して25〜60%に設定されることが好ましいため、上式からマイクロレンズアレイの形成工程においては、フォトマスクとマイクロレンズ形成材料層との間隔は、100μm以上、500μm以下であることが特に好ましい。なお、フォトマスクとマイクロレンズ形成材料層との間隔の上限値は、形成するマイクロレンズの直径に従って大きくすることができ、マイクロレンズの直径が150μm程度のときは、フォトマスクとマイクロレンズ形成材料層との間隔は750μm程度であることが好ましい。間隔が100μm未満であると、マイクロレンズ形成材料層に到達する光が充分に拡散されておらず、得られるマイクロレンズの直径が設計値よりも小さくなり、バックライト光源の光を透過領域に充分に効率よく集光させることができる形状とならないおそれがある。逆に、1000μmを超えると、マイクロレンズ形成材料層に到達する光が拡散され過ぎており、得られるマイクロレンズの形状がバックライト光源の光を透過領域に充分に効率よく集光させることができる形状とならないおそれがある。 A preferable lower limit of the distance between the photomask and the microlens forming material layer is 100 μm, and a preferable upper limit is 1000 μm. A more preferable upper limit is 600 μm, and a further preferable upper limit is 500 μm. This interval can be estimated by the following method. When the diameter of the microlens to be formed is R1 and the opening diameter of the photomask is R2, the ring-shaped region having a width of (R1-R2) / 2 is a region where the light irradiated to the photomask is not directly applied. The light diffracted by the mask is irradiated and diffused. When irradiating light with a half-value luminance of 1.5 °, the spread angle of the light diffracted by the photomask is approximately ± 5 °. Since the light diffracted by the photomask spreads by d × tan 5 ° at a distance d between the photomask and the microlens forming material layer, (R1−R2) / 2 = d × tan5 ° Can be estimated. In a liquid crystal panel for a cellular phone, the aperture diameter of the transmissive opening in the transmissive region is usually set to 40 to 45 μm, and the size of the corresponding microlens is preferably set to 50 to 100 μm. Since the opening diameter of the photomask used for the above is preferably set to 25 to 60% with respect to the diameter of the microlens, the photomask, the microlens forming material layer, Is particularly preferably not less than 100 μm and not more than 500 μm. Note that the upper limit of the distance between the photomask and the microlens forming material layer can be increased according to the diameter of the microlens to be formed. When the diameter of the microlens is about 150 μm, the photomask and the microlens forming material layer are Is preferably about 750 μm. When the distance is less than 100 μm, the light reaching the microlens forming material layer is not sufficiently diffused, the diameter of the obtained microlens becomes smaller than the design value, and the light from the backlight light source is sufficient in the transmission region. There is a possibility that the shape cannot be efficiently condensed. On the other hand, when the thickness exceeds 1000 μm, the light reaching the microlens forming material layer is excessively diffused, and the shape of the obtained microlens can concentrate the light of the backlight light source sufficiently efficiently in the transmission region. There is a risk of not being in shape.
上記マイクロレンズ形成材料層の未硬化部を除去する方法としては特に限定されず、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン等の有機溶剤で、硬化部を残して未硬化部を溶解除去する現像処理等が挙げられる。また、光硬化性樹脂としてエポキシ系アクリレート等を用いる場合には、アルカリ現像も可能である。 The method for removing the uncured portion of the microlens forming material layer is not particularly limited, and a development process for dissolving and removing the uncured portion while leaving the cured portion with an organic solvent such as methyl isobutyl ketone (MIBK) or toluene. Is mentioned. Further, when an epoxy acrylate or the like is used as the photocurable resin, alkali development is possible.
上記マイクロレンズアレイの形成工程としてはまた、マイクロレンズ形成材料層を押圧した状態で硬化させることにより、マイクロレンズアレイを形成してなることが好ましい。この場合、型を押しつけることによりマイクロレンズ形成材料層を押圧することが好ましく、マイクロレンズアレイの形状をマイクロレンズ形成材料層に転写させた状態で、マイクロレンズ形成材料層を硬化させることになる。このような方法における型としては、マイクロレンズアレイの反転形状を有するものであれば特に限定されず、表面に離型処理が施されたものであることが好ましい。表面に離型処理が施されていると、マイクロレンズ形成材料層を硬化させた後、型を容易に取り外すことができる。 As the microlens array forming step, the microlens array is preferably formed by curing the microlens forming material layer in a pressed state. In this case, the microlens forming material layer is preferably pressed by pressing the mold, and the microlens forming material layer is cured in a state where the shape of the microlens array is transferred to the microlens forming material layer. The mold in such a method is not particularly limited as long as it has a reversal shape of the microlens array, and it is preferable that the surface is subjected to a mold release treatment. When the mold release treatment is performed on the surface, the mold can be easily removed after the microlens forming material layer is cured.
上記マイクロレンズ形成材料層を硬化させる方法としては、マイクロレンズ形成材料層の材質に応じて適宜選択され、透明な型越しに紫外線又は可視光等の光を照射する方法、型を加熱する方法等が挙げられる。中でも、取り扱い性よく硬化させることが可能なことから、透明な型越しに光を照射する方法が好適に用いられる。なお、透明な型越しに光を照射する方法を用いる場合には、マイクロレンズ形成材料層として光硬化性樹脂を必須とするものを用いることになる。 The method for curing the microlens forming material layer is appropriately selected according to the material of the microlens forming material layer, and a method of irradiating light such as ultraviolet light or visible light through a transparent mold, a method of heating the mold, etc. Is mentioned. Among these, a method of irradiating light through a transparent mold is preferably used because it can be cured with good handleability. In addition, when using the method of irradiating light through a transparent type | mold, the thing which requires a photocurable resin as a microlens formation material layer is used.
なお、本発明では、フォトマスクや型等を用いてマイクロレンズアレイ形成材料層を硬化させることにより、各マイクロレンズの凸面方向をバックライト側にして形成する形態が好ましいが、凸面方向を透過領域側にする場合には、光源側の基板のマイクロレンズアレイ形成領域にマイクロレンズアレイの反転形状を形成させることとなる。このような方法では、基板のマイクロレンズアレイ形成領域を薄くするエッチングを行った後、更に、薄くなったマイクロレンズアレイ形成領域にマイクロレンズアレイの反転形状に合わせた窪みを形成するエッチングを行い、基板よりも屈折率の高い透明材料で窪みを埋める方法等が用いられる。 In the present invention, it is preferable that the microlens array forming material layer is cured by using a photomask, a mold, or the like, so that the convex surface direction of each microlens is formed on the backlight side. In the case of the side, the inverted shape of the microlens array is formed in the microlens array formation region of the substrate on the light source side. In such a method, after performing etching to thin the microlens array forming region of the substrate, further performing etching to form a recess according to the inverted shape of the microlens array in the thinned microlens array forming region, For example, a method of filling the dent with a transparent material having a higher refractive index than the substrate is used.
上記液晶表示装置において、バックライト光源としては特に限定されず、例えば、マイクロレンズアレイの集光効果を高めることができるように、輝度半値角±3〜15°の光を照射することができるものを用いることが好ましい。また、上記透過領域としては、バックライト光源の光を透過させることができる領域であればよく、通常、液晶パネルの画素毎に設けられる。なお、光源側の基板としては、例えば、ガラス基板等が好適に用いられる。 In the above liquid crystal display device, the backlight light source is not particularly limited, and for example, can emit light having a luminance half-value angle of ± 3 to 15 ° so as to enhance the light condensing effect of the microlens array. Is preferably used. The transmissive region may be a region that can transmit light from the backlight light source, and is usually provided for each pixel of the liquid crystal panel. In addition, as a board | substrate by the side of a light source, a glass substrate etc. are used suitably, for example.
本発明はまた、バックライト光源の光を透過領域から透過させる構造を有し、バックライト光源と透過領域との間にマイクロレンズアレイが形成されてなる液晶表示装置の製造方法であって、上記マイクロレンズアレイの形成工程は、マイクロレンズアレイが形成される基板をエッチングする工程を含んでなる液晶表示装置の製造方法でもある。マイクロレンズアレイが形成される基板をエッチングすることにより、効果的に基板の厚みをマイクロレンズアレイの焦点距離にまで薄くすることができることから、マイクロレンズによるバックライト光源の光利用効率を高める技術にとって有用な方法である。 The present invention is also a method for manufacturing a liquid crystal display device having a structure in which light from a backlight light source is transmitted from a transmission region, and a microlens array is formed between the backlight light source and the transmission region, The step of forming the microlens array is also a method for manufacturing a liquid crystal display device including a step of etching a substrate on which the microlens array is formed. By etching the substrate on which the microlens array is formed, the thickness of the substrate can be effectively reduced to the focal length of the microlens array. This is a useful method.
本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、光源側の基板のマイクロレンズアレイ形成領域を薄くすることにより、マイクロレンズアレイの焦点距離を短くして高い集光効果を得て、バックライト光源の光利用効率を向上させることが可能であり、かつ、液晶表示装置を薄型化することが可能である。一方、マイクロレンズアレイ形成領域以外の領域を厚く確保することにより、フレキシブルプリント基板等を熱圧着する際に、割れ等が発生しないように液晶パネルの基板強度を確保することが可能であり、かつ、マイクロレンズアレイを傷つけることなく偏光板等の光学部材を貼り付けることが可能である。
また、光源側の基板上にマイクロレンズアレイを直接形成することから、液晶パネルとマイクロレンズアレイとを貼り合わせる必要がなく、そのため、貼り合わせ時に、位置ずれが生じたり、マイクロレンズアレイの寸法、形状等が変化してしまったりすることを防止することができる。
更に、マイクロレンズ形成材料層を成膜させる際に、マイクロレンズアレイ形成領域に流し込む方法等を用いることが可能となることから、マイクロレンズアレイの形成材料として、粘度、成膜性等の特性による制約が少なく、より幅広い材料を選択することが可能である。
According to the manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention, the microlens array forming region of the substrate on the light source side is thinned, thereby shortening the focal length of the microlens array and obtaining a high light condensing effect. The light utilization efficiency of the liquid crystal display device can be improved, and the liquid crystal display device can be thinned. On the other hand, it is possible to ensure the substrate strength of the liquid crystal panel so that cracks do not occur when thermocompression bonding of a flexible printed circuit board by securing a region other than the microlens array formation region, and It is possible to attach an optical member such as a polarizing plate without damaging the microlens array.
In addition, since the microlens array is directly formed on the substrate on the light source side, there is no need to bond the liquid crystal panel and the microlens array. It is possible to prevent the shape and the like from changing.
Furthermore, when the microlens forming material layer is formed, it is possible to use a method of pouring into the microlens array forming region, etc., so that the microlens array forming material depends on characteristics such as viscosity and film forming properties. There are few restrictions and it is possible to select a wider range of materials.
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
バックライト光源の光を効果的に透過領域に集光させるために、下記方法により、焦点距離が250μmのマイクロレンズアレイを液晶パネルの表示領域裏面に形成した。
(Example 1)
In order to effectively collect the light from the backlight light source in the transmission region, a microlens array having a focal length of 250 μm was formed on the back surface of the display region of the liquid crystal panel by the following method.
まず、図1〜3を参照して実施例で製造した液晶表示装置の構成について簡単に説明する。
図1は、実施例で製造した半透過型LCDを模式的に示した平面図である。図2は、図1の破線部Bで囲まれた領域の拡大平面図であり、15個の画素を図示してある。図3は、図1、2のA−A’線断面を模式的に示した断面図である。なお、図3では、分かりやすくするために、画素の繰り返しを一部省略して図示してあり、また、基板の厚さ、各部材の大きさ等は、実際の比率と異なっている。
First, the configuration of the liquid crystal display device manufactured in the example will be briefly described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a plan view schematically showing a transflective LCD manufactured in an embodiment. FIG. 2 is an enlarged plan view of a region surrounded by a broken line portion B in FIG. 1, and illustrates 15 pixels. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along line AA ′ of FIGS. In FIG. 3, for the sake of clarity, the pixel repetition is partially omitted, and the thickness of the substrate, the size of each member, and the like are different from the actual ratio.
図1〜3に示した半透過型LCDにおける液晶パネル1は、多数の画素3からなる表示領域1aの周囲に、非表示領域1bを有しており、その構造は、液晶材料からなる液晶層11が、TFTアレイ基板10と、これに対向するカラーフィルタ9を備えたカラーフィルタ基板8との間に挟持され、その外周部がシール材12及び封止材により気密封着されたセル構造となっている。表示領域1aを構成する各画素3は、透過領域4の周囲に反射領域5が形成された構成となっており、透過領域4は、TFTアレイ基板10上に透明電極が形成されてなり、反射領域5は、TFTアレイ基板10上にバスライン13、Al等からなる金属反射板等が形成されてなる。TFTアレイ基板10とカラーフィルタ基板8とのギャップは、液晶層11内に配置されたスペーサー(図示せず)により均一に調整されているが、反射領域5におけるセルギャップは、透過領域4におけるセルギャップの半分に設定されている。TFTアレイ基板10及びカラーフィルタ基板8の外側には、偏光板7が設けられており、更に、液晶パネル1の裏面側となるTFTアレイ基板10側の偏光板7の外側には、バックライト光源14が設けられている。また、液晶パネル1の端部には、駆動回路を接続するためのフレキシブルプリント基板2が接続されている。
The
TFTアレイ基板10の外側の面には、表示領域1aに対応する部分にマイクロレンズ形成領域として断面凹状の窪みが形成されており、該窪み内に、マイクロレンズアレイ6が設けられている。図2において、その外形を破線で示しているように、マイクロレンズアレイ6は、各画素3に対応して多数のマイクロレンズが配列されたものであり、バックライト光源14の光は、偏光板7を透過した後、マイクロレンズアレイ6の各マイクロレンズに入射し、液晶パネル1の透過領域4に集光されることとなる。
On the outer surface of the
次に、図4〜11を参照して実施例1の液晶表示装置の製造方法について説明する。
図4〜9は、実施例1の各製造工程における液晶表示装置の状態を模式的に示した断面図である。図10は、実施例1において、マイクロレンズ形成材料層に光を照射して硬化させる際に用いたフォトマスクを模式的に示した平面図である。図11は、実施例1で製造した液晶表示装置において、バックライト光源の光が液晶パネルを透過する様子を示した断面図である。
Next, the manufacturing method of the liquid crystal display device of Example 1 will be described with reference to FIGS.
4 to 9 are cross-sectional views schematically showing the state of the liquid crystal display device in each manufacturing process of the first embodiment. FIG. 10 is a plan view schematically showing a photomask used in Example 1 when the microlens forming material layer is irradiated with light and cured. FIG. 11 is a cross-sectional view showing how the light from the backlight light source passes through the liquid crystal panel in the liquid crystal display device manufactured in the first embodiment.
(1)光源側の基板(TFTアレイ基板)10として500μm厚のガラス基板を用いた液晶パネルを準備した(図4参照)。このガラス基板10の非表示領域1bの表面に、ガラスエッチング用のレジストをスクリーン印刷により塗布し、湿式エッチングにより、表示領域1aに深さ230μmの断面凹状の窪みを形成した後、レジストを除去した(図5参照)。エッチングによりガラス基板10の厚さは、断面凹状の窪みを形成した表示領域1a(マイクロレンズ形成領域)では、230μmとなり、表示領域1aの周囲の非表示
領域1bでは、500μmとなった。
なお、レジストを非表示領域1bに成膜させるためにスクリーン印刷を用いる代りに、フォトリソグラフィ等の他の手法を用いてもよい。
(1) A liquid crystal panel using a 500 μm thick glass substrate as a light source side substrate (TFT array substrate) 10 was prepared (see FIG. 4). A glass etching resist was applied to the surface of the non-display area 1b of the
Instead of using screen printing to form the resist in the non-display area 1b, other techniques such as photolithography may be used.
ガラス基板10の断面凹状の窪みにマイクロレンズアレイ6の形成材料をマイクロレンズ形成材料層15が厚さ30μmとなるように充填した(図6参照)。マイクロレンズ形成材料層15としては、光重合性モノマーであるウレタン系アクリレート材料(新中村化学工業社製、ウレタンメタクリレート)90重量部に、粘度調整用モノマー(新中村化学工業社製、ポリエチレングリコールジアクリレート)10重量部添加し、重合開始剤(チバガイギー社製、商品名:イルガキュア369)を1重量部添加したものを用いた。
A recess having a concave cross section of the
(2)ガラス基板10の断面凹状の窪みに充填したマイクロレンズ形成材料層15の表面と、フォトマスク16の対向面との間隔を300μmに保ち、フォトマスク16の開口部20と液晶パネル1の透過領域4とが一致するように位置合わせをした状態で、フォトマスク16を固定した。フォトマスク16としては、透過領域の配列パターン及び形成する各マイクロレンズの中心の位置に1対1で対応するように、35μm径の円形開口部20が50μm間隔でマトリクス状に設けてあるものを用いた。
(2) The distance between the surface of the microlens forming
次に、水銀灯を用いて、固定したフォトマスク16越しにマイクロレンズ形成材料層15に対して輝度半値角±1.5°のGHI混合線を300mJ/cm2の照射量で照射した(図7参照)。紫外線を露光したことで、マイクロレンズ形成材料層15には、マイクロレンズアレイ6の形状に対応した硬化部18と未硬化部19とが形成された(図8参照)。なお、GHI混合線とは、主にg線(波長436nm)、h線(波長405nm)及びi線(波長365nm)からなる光である。
Next, using a mercury lamp, the microlens forming
次いで、メチルイソブチルケトン(MIBK)で、マイクロレンズ形成材料層15の未硬化部19を溶解除去する現像処理を行い、液晶パネル1の表示領域1a裏面側に、マイクロレンズアレイ6を形成した(図9参照)。得られたマイクロレンズアレイ6は、シート状の基材部上に直径50μmのマイクロレンズが連続して多数配列されたものであり、各マイクロレンズは、中心部から同心円状に連続的に厚みが変化したレンズ形状で、中心の厚みが20μm、曲率半径が80μm、焦点距離が250μmであり、基材部の厚みは2.5μmであった。
Next, development treatment was performed to dissolve and remove the
(3)マイクロレンズアレイ6を形成した後、ガラス基板10の非表示領域1bに偏光板7を貼り付け、駆動回路が設けられたフレキシブルプリント基板2を熱圧着により実装し、バックライト光源14を配設して液晶表示装置とした(図3参照)。なお、マイクロレンズアレイ6と偏光板7との間の空間には、樹脂等を充填してもよい。また、マイクロレンズアレイ6と偏光板7との間の空間が充填されることなく、密封される場合には、熱による空気の膨張を防ぐために空気穴を設ける手法、湿気を防ぐために窒素を充填する手法等を用いることができる。これらの手法は、単独で用いてもよいし、必要に応じて複数組み合わせて用いてもよい。
(3) After the
実施例1により得られた液晶表示装置では、マイクロレンズ形成領域におけるガラス基板10の厚さが230μm、その表面に形成されたマイクロレンズアレイ6の厚さの最大値が20μm、焦点距離が250μmである。このため、マイクロレンズアレイの焦点距離を短くして高い集光効果を得て、バックライト光源の光をマイクロレンズアレイによって画素の透過領域に効率よく集光することができ、光利用効率を向上させることができ、かつ、液晶表示装置を薄型化することができた(図11参照)。
また、実施例1では、基板強度の強い非表示領域において、フレキシブルプリント基板等を取り付けたので、ガラス基板10が破損することはなく、マイクロレンズ形成領域における、ガラス基板10とマイクロレンズアレイ6との厚さの合計を、マイクロレンズ形成
領域の周囲の非表示領域におけるガラス基板10の厚さ500μmよりも薄くすることができたため、偏光板7等の光学部材をマイクロレンズアレイ6に対して均一なギャップを保って取り付けることができ、マイクロレンズアレイ6が傷つくこともなく、モアレが発生することもなかった。
In the liquid crystal display device obtained in Example 1, the thickness of the
Moreover, in Example 1, since the flexible printed circuit board etc. were attached in the non-display area | region with strong board | substrate strength, the
(実施例2)
図12〜14を参照して実施例2の液晶表示装置の製造方法について説明する。
図12〜14は、実施例2の各製造工程における液晶表示装置の状態を模式的に示した断面図である。
(Example 2)
A method for manufacturing the liquid crystal display device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
12-14 is sectional drawing which showed typically the state of the liquid crystal display device in each manufacturing process of Example 2. FIG.
実施例1の(1)と同様にして、ガラス基板10の断面凹状の窪みにマイクロレンズ形成材料層15を厚さ30μmとなるように充填した。
また、ガラス基板10の断面凹状の窪みに挿嵌可能な大きさの突出部を有し、全体が凸形状の透明な型21を準備した。なお、型21の突出部は、マイクロレンズアレイ6の反転形状を有し、表面に離型処理が施されたものとした(図12参照)。
In the same manner as in Example 1 (1), the microlens-forming
Moreover, the transparent mold |
マイクロレンズ形成材料層15に、型21を押し当て、マイクロレンズアレイ6の形状を転写し、そのまま押圧しながら紫外線を照射することにより(図13参照)、マイクロレンズ形成材料層15を硬化させ、型21を取り外した。これにより、液晶パネル1の表示領域1a裏面側に、マイクロレンズアレイ6を形成した(図14参照)。得られたマイクロレンズアレイ6は、シート状の基材部上に直径50μmのマイクロレンズが連続して多数配列されたものであり、各マイクロレンズは、中心部から同心円状に連続的に厚みが変化したレンズ形状で、中心の厚みが20μm、曲率半径が80μm、焦点距離が250μmであり、基材部の厚みは2.5μmであった。
The
実施例1の(3)と同様にして、組み立てを行い、液晶表示装置を作製した。実施例2により得られた液晶表示装置は、実施例1により得られた液晶表示装置と同様の機能を示した。 Assembling was performed in the same manner as (3) of Example 1 to produce a liquid crystal display device. The liquid crystal display device obtained in Example 2 exhibited the same function as the liquid crystal display device obtained in Example 1.
1:液晶パネル
1a:表示領域
1b:非表示領域
2:フレキシブルプリント基板
3:画素
4:透過領域
5:反射領域
6:マイクロレンズアレイ
7:偏光板
8:カラーフィルタ基板
9:カラーフィルタ
10:光源側の基板(TFTアレイ基板)
11:液晶層
12:シール材
13:バスライン
14:バックライト光源
15:マイクロレンズ形成材料層
16:フォトマスク
17:光
18:硬化部
19:未硬化部
20:開口部
21:型
1: liquid crystal panel 1a: display region 1b: non-display region 2: flexible printed circuit board 3: pixel 4: transmission region 5: reflection region 6: microlens array 7: polarizing plate 8: color filter substrate 9: color filter 10: light source Side substrate (TFT array substrate)
11: Liquid crystal layer 12: Sealing material 13: Bus line 14: Back light source 15: Microlens forming material layer 16: Photomask 17: Light 18: Cured portion 19: Uncured portion 20: Opening portion 21: Mold
Claims (8)
該マイクロレンズアレイの形成工程は、光源側の基板のマイクロレンズアレイ形成領域にマイクロレンズ形成材料層を形成する工程と、マイクロレンズアレイ形成領域の厚みが基板の最大厚みを超えないようにマイクロレンズアレイを形成する工程とを含んでなる
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 A method for manufacturing a liquid crystal display device having a structure that transmits light from a backlight light source from a transmission region, and a microlens array is formed between the backlight light source and the transmission region,
The microlens array forming step includes a step of forming a microlens forming material layer in the microlens array forming region of the substrate on the light source side, and a microlens so that the thickness of the microlens array forming region does not exceed the maximum thickness of the substrate. And a step of forming an array. A method of manufacturing a liquid crystal display device.
ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置の製造方法。 2. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the substrate on which the microlens array is formed is etched.
ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置の製造方法。 2. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the thickness of the substrate in the microlens array formation region corresponds to a focal length of the microlens array.
ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置の製造方法。 The step of forming the microlens array includes irradiating light using a photomask having an opening corresponding to the transmissive region, curing the microlens forming material layer that requires a photocurable resin, and removing the uncured portion. 2. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1, wherein a microlens array is formed by removing the microlens array.
ことを特徴とする請求項4記載の液晶表示装置の製造方法。 5. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 4, wherein the microlens array forming step uses a photomask having an opening diameter of 25 to 60% with respect to the diameter of the microlens to be formed.
ことを特徴とする請求項5記載の液晶表示装置の製造方法。 6. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 5, wherein in the step of forming the microlens array, an interval between the photomask and the microlens forming material layer is 100 [mu] m or more.
ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置の製造方法。 2. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the microlens array forming step forms the microlens array by curing the microlens forming material layer in a pressed state.
該マイクロレンズアレイの形成工程は、マイクロレンズアレイが形成される基板をエッチングする工程を含んでなる
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 A method for manufacturing a liquid crystal display device having a structure that transmits light from a backlight light source from a transmission region, and a microlens array is formed between the backlight light source and the transmission region,
The method of manufacturing a liquid crystal display device, wherein the step of forming the microlens array includes a step of etching a substrate on which the microlens array is formed.
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