(57)【要約】【課題】  表示ムラが防止され視野角特性が良好な液晶表示パネルを提供する。【解決手段】  本発明の液晶表示パネルは、一対の基板と液晶層とを有する貼り合せ基板１２と、貼り合せ基板１２の面上に設けられ、それぞれが貼り合せ基板１２とは反対の側に膨らむ凸面を有する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と、貼り合せ基板１２の面上に、マイクロレンズアレイ１４を囲むように設けられた支持体２６と、支持体２６の端部及び複数のマイクロレンズ１４ａの各頂点部分に接するように配置された保護層３５と、保護層３５のマイクロレンズアレイ１４とは反対の側に配置された光学フィルム２３と、を備え、支持体２６の端部と複数のマイクロレンズ１４ａの凸面の先端部との位置の差が、０μｍよりも大きく５μｍ以下である、液晶表示パネル。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板、及び前記一対の基板の間に配置された液晶層を有する貼り合せ基板と、
前記貼り合せ基板の面上に設けられ、それぞれが前記貼り合せ基板とは反対の側に膨らむ凸面を有する複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイと、
前記貼り合せ基板の前記面上に、前記マイクロレンズアレイを囲むように設けられた支持体と、
前記マイクロレンズアレイの前記貼り合せ基板とは反対の側に、前記支持体の端部及び前記複数のマイクロレンズの各頂点部分に接するように配置された保護層と、
前記保護層の前記マイクロレンズアレイとは反対の側に配置された光学フィルムと、を備え、
前記貼り合せ基板の面鉛直方向における、前記支持体の前記端部と前記複数のマイクロレンズの前記凸面の先端部との位置の差が、０μｍよりも大きく５μｍ以下である、液晶表示パネル。
【請求項２】
前記複数のマイクロレンズが、複数の画素それぞれの開口を介して光を照射することにより硬化された光硬化性樹脂からなる、請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
前記マイクロレンズアレイの端部と前記支持体との間に空隙が存在する、請求項１または２に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
前記マイクロレンズアレイの端部と前記支持体との間の前記空隙の幅が５０μｍ以上２５０μｍ以下である、請求項３に記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
前記支持体に、前記支持体によって囲まれた内部空間と外部空間とを繋ぐ間隙又はスリットが形成されている、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示パネル。
【請求項６】
前記マイクロレンズアレイと前記貼り合せ基板の前記面との間に形成された、略均一な厚さを有する透明層を備えた、請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示パネル。
【請求項７】
前記複数のマイクロレンズのそれぞれが画素の配列方向に沿って延びるレンチキュラーレンズであり、
前記レンチキュラーレンズの先端部の、前記光学フィルムに最も近い位置と最も遠い位置との差が２μｍ以下である、請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示パネル。
【請求項８】
一対の基板、及び前記一対の基板の間に配置された液晶層を備え、複数の画素を有する貼り合せ基板と、
前記貼り合せ基板の面上に設けられ、それぞれが前記貼り合せ基板とは反対の側に膨らむ凸面を有する複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイと、
前記貼り合せ基板の前記面上に、前記マイクロレンズアレイを囲むように設けられた支持体と、を備えた液晶表示パネルの製造方法であって、
前記貼り合せ基板の前記面上に光硬化性樹脂を配置するステップと、
前記複数の画素のそれぞれの開口を介して光を照射することによって前記光硬化性樹脂を硬化させて前記マイクロレンズアレイを形成するステップと、
前記貼り合せ基板の前記面上に前記支持体を形成するステップと、を含み、
前記マイクロレンズアレイの前記貼り合せ基板とは反対の側に、前記支持体の端部及び前記複数のマイクロレンズの各頂点部分に接するように保護層を形成するステップと、
前記保護層の前記マイクロレンズアレイとは反対の側に光学フィルムを配置するステップと、を含み、
前記貼り合せ基板の面鉛直方向における、前記支持体の前記端部と前記複数のマイクロレンズの前記凸面の先端部との位置の差が、０μｍよりも大きく５μｍ以下となるように、前記支持体及び前記マイクロレンズアレイが形成される、液晶表示パネルの製造方法。
【請求項９】
前記マイクロレンズアレイの端部と前記支持体との間に空隙が形成される、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記支持体に、前記支持体によって囲まれた内部空間と外部空間とを繋ぐ間隙又はスリットを形成するステップを含む、請求項８または９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記空隙の幅が５０μｍ以上２５０μｍ以下である、請求項９に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記光硬化性樹脂を硬化させて、前記マイクロレンズアレイと前記貼り合せ基板の前記面との間に略均一な厚さを有する透明層を形成するステップを含む、請求項８から１１のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１３】
前記複数のマイクロレンズのそれぞれが画素の配列方向に沿って延びるレンチキュラーレンズであり、
前記レンチキュラーレンズの先端部の、前記光学フィルムに最も近い位置と最も遠い位置との差が２μｍ以下となるように前記複数のマイクロレンズが形成される、請求項８から１２のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネル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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モニター、プロジェクタ、携帯情報端末、携帯電話などにおける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、液晶パネルにマトリクス状に規則的に配列された画素のそれぞれに対し、画像信号に対応した表示電圧を印加して、各画素の透過率（又は反射率）を変化させることにより表示を行う。
【０００３】
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の液晶表示装置や、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の液晶表示装置（プロジェクタ）などがある。直視型の液晶表示装置には、表示面側から入射した光を反射させて表示を行う反射型の液晶表示装置、バックライト等の光源から発せられた光を透過して表示を行う透過型の液晶表示装置、及び反射型と透過型を組み合わせた半透過型（反射−透過型）の液晶表示装置がある。
【０００４】
一般的な透過型または半透過型の液晶表示装置は、液晶表示パネルのＴＦＴ基板及び対向基板の外側に配置された一対の偏光素子（典型的には偏光板）を備えており、偏光素子によって各画素の透過光を調光することで表示を行う。このような液晶表示装置においては、ＴＦＴ、ゲートバスライン、ソースバスライン、及び遮光層（ＢＭ）によって透過光が遮光されるため、全表示領域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。画素のサイズを小さくしても、ＴＦＴ、バスライン等は、電気的性能や製造技術等の制約から細く形成することが難しいため、高精細または小型の液晶表示装置において開口率の低下は顕著となる。
【０００５】
液晶表示装置の光利用効率を改善するために、液晶表示パネル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、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１の液晶表示装置においては、ＴＦＴ基板のバックライト光入射側に凸形状のマイクロレンズが設けられている。
【０００６】
特許文献１のマイクロレンズは、基板上に塗布した光硬化性樹脂にＣＦ基板（カラーフィルタ基板）側から画素開口部を介して光を照射した後、現像、加熱等のフォトリソグラフィ工程を施すことによって形成されるが、その光照射工程においては、画素開口部を透過する光の入射角度を変化させて露光を行う、いわゆるセルフアライメント露光が採用される。この露光方法によれば、マイクロレンズが各画素に対応して自己整合的に形成されるため（セルフアライメント方式によるマイクロレンズの形成）、マイクロレンズを形成するためのマスクのアライメントが不要となり、画素開口部とマイクロレンズアレイとの位置合わせを極めて高い精度で行うことが出来る。
【０００７】
マイクロレンズの他の形成方法が特許文献２から５に記載されている。特許文献２のマイクロレンズは、基板の窪みに充填した紫外線硬化性樹脂に、バックライト照射側から（ＣＦ基板と反対側から）マスクを介して紫外線を照射することによって形成される。したがって、このマイクロレンズの形成方法は、特許文献１に記載された自己整合的にマイクロレンズを形成する方法とは異なる。特許文献３及び４のマイクロレンズは、光硬化性樹脂にスタンパで押圧してマイクロレンズの形状を転写した後、光硬化性樹脂に光を照射することによって形成される。特許文献５には、光の利用効率を向上させるために、均一な凸部と凹部とが交互形成されたマイクロレンズを用いることが記載されている。
【０００８】
特許文献３及び４のマイクロレンズアレイは、紫外線硬化性樹脂にスタンパを押圧して形成されるが、このような型押し成型による方法では、スタンパと基板との位置合わせが難しく、マイクロレンズと画素の位置を特許文献１の方法ほど精度よく一致させることは困難である。また、スタンパ押圧後の紫外線硬化性樹脂に伸びが発生することもあり、これによってマイクロレンズと画素の位置が一致しなくなるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１９６１３９号公報
【特許文献２】特開２００５−２０８５５３号公報
【特許文献３】特開２００６−４７７０８号公報
【特許文献４】特開２００４−１２９４１号公報
【特許文献５】特開２００３−２６２７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図７はマイクロレンズを備えた透過型の液晶表示パネル１００を表した断面図であり、図８は液晶表示パネル１００の図７におけるＤ−Ｄ’断面を表している。
【００１１】
図７及び図８に示すように、液晶表示パネル１００は、貼り合せ基板１１２と、貼り合せ基板１１２の下面（バックライト光入射側の面）に配置された複数のマイクロレンズ１１４ａからなるマイクロレンズアレイ１１４とを備えている。貼り合せ基板１１２は、ＴＦＴ基板１３０、対向基板であるＣＦ基板（カラーフィルタ基板）１３２、及びＴＦＴ基板１３０とＣＦ基板１３２とに挟まれた液晶層１３４を含んでいる。液晶層１３４の側面は液晶を封入するためのシール材１３６で覆われている。各マイクロレンズ１１４ａは、画素配列方向に沿って延びるレンチキュラーレンズである。
【００１２】
貼り合せ基板１１２の下面には、さらにマイクロレンズアレイ１１４を取り囲むように支持体１２６が形成されており、マイクロレンズアレイ１１４の下側には、マイクロレンズ１１４ａの頂点部と支持体１２６の下端とに接するように保護層１３５が貼り付けられている。保護層１３５の下面には接着層１３７を介して光学フィルム１２３が貼り付けられており、ＣＦ基板１３２の上面には、接着層１２４を介して光学フィルム１２２が貼り付けられている。光学フィルム１２２及び１２３のそれぞれには偏光板が含まれる。光学フィルム１２２及び１２３が、位相差板、光拡散シート等の光学素子を含むこともあり得る。
【００１３】
保護層１３５がマイクロレンズ１１４ａの頂点部と支持体１２６とによって支持されるため、光学フィルム１２３がマイクロレンズアレイ１１４上に安定して保持される。しかし、この場合、マイクロレンズアレイ１１４と保護層１３５との間に閉ざされた内部空間（空隙）が形成されるため、温度や気圧などの環境の変化によりマイクロレンズ１１４ａの面に水滴が付着するという問題、あるいは内部空間の空気の膨張収縮により光学フィルム１２３の周辺部材が変形するという問題が発生し得る。
【００１４】
この問題を解決するためには、内部空間と装置外部との間で空気の移動を可能にする通気孔を、支持体１２６の一部に形成することが考えられる。しかし、単に支持体１２６に通気孔を設けただけでは、支持体１２６に隣接するマイクロレンズによって通気孔が塞がれるため、内部空間の全てを外部空間に繋げることはできなかった。
【００１５】
このような内部空間や通気孔に関する問題の考察は、上述の特許文献１乃至５のいずれにおいても全くなされておらず、この問題を解決するための手段はこれらの特許文献には全く示されていない。
【００１６】
内部空間と外部空間とで空気の移動を可能にするには、マイクロレンズアレイ１１４の周囲と支持体１２６との間にも空隙を形成することが考えられる。そのような構成を有する液晶表示パネル１００の変形例を図９に示す。図９は、図８における液晶表示パネル１００のＥ−Ｅ’断面に対応する変形例の断面をあらわしている。
【００１７】
図９に示すように、変形例の液晶表示パネル１００’は、マイクロレンズアレイ１１４の周囲と支持体１２６との間に空隙１２７が設けられている。支持体１２６には、図示しない通気孔が設けられているので、内部の全ての空間（空隙１２７及びマイクロレンズアレイ１１４の上の空隙１２８）は、通気孔を介して外部空間に繋がっている。これにより液晶表示パネル１００’では上述の問題が解決されている。
【００１８】
しかし、本願の発明者が実験を行なったところ、このような液晶表示パネル１００’においては、図９に示すように、支持体１２６付近のマイクロレンズ１１４ａと保護層１３５との間で剥がれや接着不良といった問題が発生し得ることがわかった。また、マイクロレンズ１１４ａと保護層１３５とが接していたとしても、接触面積がマイクロレンズ１１４ａ毎に異なり、輝度や色調がばらつくという問題もあった。
【００１９】
さらに、マイクロレンズ１４ａの高さが支持体よりもある程度以上低い場合、保護層１３５および保護層１３５の上に貼り付けられた偏光板等の剥がれ、歪み、撓み等が生じて、光漏れや視野角低下等の不具合を引き起こすことがわかった。さらに、マイクロレンズ１１４ａの頂点位置がレンチキュラーレンズの稜線方向に沿ってある程度以上異なると、マイクロレンズ１１４ａと保護層１３５との接触面の幅が異なり、画素毎に透過光の光路に差が生じて輝度や色調がばらつくという問題もあった。
【００２０】
図１０（ａ）は、マイクロレンズ１１４ａと保護層１３５との接触面１５０が広い場合の透過光の光路を、図１０（ｂ）は接触面１５０が狭い場合の透過光の光路を、それぞれ表している。図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、マイクロレンズ１１４ａと保護層１３５との接触面１５０が広い場合、接触面１５０を通って直進する光が増えるため、接触面が狭い場合に比べて正面輝度が高くなり、その分拡散光が減る。したがって、マイクロレンズ１１４ａと保護層１３５との接触面積が異なれば、画素によって視野角特性が異なり、表示ムラ等の不具合が発生する。
【００２１】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、基板面鉛直方向から見た３本のマイクロレンズ１１４ａを表しており、図１１（ａ）はレンチキュラーレンズの稜線方向に沿って接触面１５０が変化する場合を、図１１（ｂ）は接触面１５０が変化しない場合を、それぞれ表している。図１１（ａ）における９０ａ、９０ｂ、９０ｃは、それぞれ赤、緑、青を表示するための画素（それぞれ赤画素、緑画素、及び青画素と呼ぶ）を表している。これら３つの画素９０ａ、９０ｂ、及び９０ｃにより１つの表示単位９０が構成される。複数の表示単位９０が、マイクロレンズ１１４ａの延びる方向及びそれに垂直な方向に沿ってマトリクス状に配置されている。
【００２２】
図１１（ａ）に示すように、マイクロレンズ１１４ａの延びる方向に沿って接触面１５０の幅が変化すると、赤画素９０ａ、緑画素９０ｂ、及び青画素９０ｃの間、または表示単位の間で透過光の光路が異なり、表示ムラなどの不具合が発生する。したがって、液晶表示パネルにおいては、図１１（ｂ）に示すように、接触面１５０の幅はマイクロレンズ１１４ａの延びる方向に沿ってより均一であることが好ましい。
【００２３】
従来、上述した構成を有する液晶表示パネル１００に対して、マイクロレンズ１１４ａと保護層１３５との接触形態をどのようにすれば品質の高い表示が得られるかという問題の検討はなされておらず、両者の良好な接触形態を得るためのマイクロレンズ１１４ａ周辺の構成要件の検討もなされていなかった。
【００２４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、表示ムラまたは光漏れの発生が抑えられた表示品質の高いマイクロレンズ付き液晶表示パネル、あるいは視野角特性の優れた液晶表示パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明による液晶表示パネルは、一対の基板、及び前記一対の基板の間に配置された液晶層を有する貼り合せ基板と、前記貼り合せ基板の面上に設けられ、それぞれが前記貼り合せ基板とは反対の側に膨らむ凸面を有する複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイと、前記貼り合せ基板の前記面上に、前記マイクロレンズアレイを囲むように設けられた支持体と、前記マイクロレンズアレイの前記貼り合せ基板とは反対の側に、前記支持体の端部及び前記複数のマイクロレンズの各頂点部分に接するように配置された保護層と、前記保護層の前記マイクロレンズアレイとは反対の側に配置された光学フィルムと、を備え、前記貼り合せ基板の面鉛直方向における、前記支持体の前記端部と前記複数のマイクロレンズの前記凸面の先端部との位置の差が、０μｍよりも大きく５μｍ以下である。
【００２６】
ある実施形態では、前記複数のマイクロレンズが、複数の画素それぞれの開口を介して光を照射することにより硬化された光硬化性樹脂からなる。
【００２７】
ある実施形態では、前記マイクロレンズアレイの端部と前記支持体との間に空隙が存在する。
【００２８】
ある実施形態では、前記マイクロレンズアレイの端部と前記支持体との間の前記空隙の幅が５０μｍ以上２５０μｍ以下である。
【００２９】
ある実施形態では、前記支持体に、前記支持体によって囲まれた内部空間と外部空間とを繋ぐ間隙又はスリットが形成されている。
【００３０】
ある実施形態は、前記マイクロレンズアレイと前記貼り合せ基板の前記面との間に形成された、略均一な厚さを有する透明層を備えている。
【００３１】
ある実施形態では、前記複数のマイクロレンズのそれぞれが画素の配列方向に沿って延びるレンチキュラーレンズであり、前記レンチキュラーレンズの先端部の、前記光学フィルムに最も近い位置と最も遠い位置との差が２μｍ以下である。
【００３２】
本発明による液晶表示パネルの製造方法は、一対の基板、及び前記一対の基板の間に配置された液晶層を備え、複数の画素を有する貼り合せ基板と、前記貼り合せ基板の面上に設けられ、それぞれが前記貼り合せ基板とは反対の側に膨らむ凸面を有する複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイと、前記貼り合せ基板の前記面上に、前記マイクロレンズアレイを囲むように設けられた支持体と、を備えた液晶表示パネルの製造方法であって、前記貼り合せ基板の前記面上に光硬化性樹脂を配置するステップと、前記複数の画素のそれぞれの開口を介して光を照射することによって前記光硬化性樹脂を硬化させて前記マイクロレンズアレイを形成するステップと、前記貼り合せ基板の前記面上に前記支持体を形成するステップと、を含み、前記マイクロレンズアレイの前記貼り合せ基板とは反対の側に、前記支持体の端部及び前記複数のマイクロレンズの各頂点部分に接するように保護層を形成するステップと、前記保護層の前記マイクロレンズアレイとは反対の側に光学フィルムを配置するステップと、を含み、前記貼り合せ基板の面鉛直方向における、前記支持体の前記端部と前記複数のマイクロレンズの前記凸面の先端部との位置の差が、０μｍよりも大きく５μｍ以下となるように、前記支持体及び前記マイクロレンズアレイが形成される。
【００３３】
ある実施形態では、前記マイクロレンズアレイの端部と前記支持体との間に空隙が形成される。
【００３４】
ある実施形態は、前記支持体に、前記支持体によって囲まれた内部空間と外部空間とを繋ぐ間隙又はスリットを形成するステップを含む。
【００３５】
ある実施形態では、前記空隙の幅が５０μｍ以上２５０μｍ以下である。
【００３６】
ある実施形態は、前記光硬化性樹脂を硬化させて、前記マイクロレンズアレイと前記貼り合せ基板の前記面との間に略均一な厚さを有する透明層を形成するステップを含む。
【００３７】
ある実施形態では、前記複数のマイクロレンズのそれぞれが画素の配列方向に沿って延びるレンチキュラーレンズであり、前記レンチキュラーレンズの先端部の、前記光学フィルムに最も近い位置と最も遠い位置との差が２μｍ以下となるように前記複数のマイクロレンズが形成される。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、光抜け（光漏れ）および表示ムラが低減された、表示品質の高い液晶表示パネル、または視野角特性の向上した液晶表示パネルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態による液晶表示パネル１０の構成を模式的に示した断面図である。
【図２】液晶表示パネル１０の図１におけるＡ−Ａ’断面を表した図である。
【図３】液晶表示パネル１０の図２におけるＢ−Ｂ’断面を表した図である。
【図４】（ａ）は液晶表示パネル１０のマイクロレンズ１４ａの形状を表した斜視図であり、（ｂ）は図２及び図４（ａ）のＣ−Ｃ’断面におけるマイクロレンズ１４ａの形状を表した図である。
【図５】（ａ）はマイクロレンズ１４ａの高さと液晶表示パネル１０の品質との関係を表しており、（ｂ）はマイクロレンズ１４ａの頂点位置のばらつきと液晶表示パネル１０の品質との関係を表している。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、液晶表示パネル１０の製造方法を表した図である。
【図７】マイクロレンズを備えた液晶表示パネル１００の構成を模式的に表した断面図である。
【図８】液晶表示パネル１００のＤ−Ｄ'断面における構成を表した図である。
【図９】液晶表示パネル１００の変形例である液晶表示パネル１００’の、図８のＥ−Ｅ'断面に対応する構成を表した図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、マイクロレンズ１１４ａと保護層１３５との接触面と透過光との関係を表した図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、マイクロレンズ１１４ａと保護層１３５との接触面を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態による液晶表示パネル１０を説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限られるものではない。
【００４１】
図１は、液晶表示パネル１０の構成を模式的に示した断面図であり、図２は、液晶表示パネル１０の、図１におけるＡ−Ａ’断面を表した図である。
【００４２】
図１及び図２に示すように、液晶表示パネル１０は、貼り合せ基板１２と、貼り合せ基板１２のバックライト光入射側（図１の下側）の面上に配置された樹脂層１６と、貼り合せ基板１２の観察者側（図１の上側）に設けられた光学フィルム２２と、樹脂層１６のバックライト光入射側に設けられた保護層３５及び光学フィルム２３とを備える。
【００４３】
樹脂層１６は、複数のマイクロレンズ１４ａ（マイクロレンズアレイ１４）と、図３を用いて後述する平坦層（透明層）１５とを含んでいる。複数のマイクロレンズ１４ａは、それぞれがバックライト光入射側方向を凸とした半円柱形状のレンチキュラーレンズであり、マトリクス状に配置された画素の一列にそれぞれが対応するように配置されている。
【００４４】
貼り合せ基板１２は、画素毎に形成された画素電極及びスイッチング素子を含むＴＦＴ基板３０、対向基板であるＣＦ基板３２、及びＴＦＴ基板３０とＣＦ基板３２との間に配置された液晶層３４を備える。液晶層３４は、ＴＦＴ基板３０とＣＦ基板３２との間の表示外周部に設けられたシール材３６によって封入されている。
【００４５】
光学フィルム２２及び光学フィルム２３は、それぞれ、図示しない接着層を介して貼り合せ基板１２及び保護層３５に貼り付けられている。光学フィルム２２及び光学フィルム２３は、それぞれが偏光板を含んでいる。光学フィルム２２及び光学フィルム２３は、視野角補償板、位相差板等の光学素子を含み得る。
【００４６】
樹脂層１６のマイクロレンズアレイ１４及び平坦層１５は、ＴＦＴ基板３０のバックライト光入射側に貼り付けたＵＶ硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂）からなるドライフィルムを、ＣＦ基板３２側からＵＶ光（紫外線）を照射して硬化させることによって得られる。このとき、各マイクロレンズ１４ａの半円柱状のレンズ形状を実現するために、複数の画素のそれぞれの開口を介してＵＶ光を照射すると共に、そのＵＶ光の液晶表示パネルへの入射角度を段階的にあるいは連続的に変化させる、例えば特許文献１に記載されたようなセルフアライメント方式が用いられる。樹脂層１６は、可視光の透過率が高いアクリル系のＵＶ硬化型樹脂からなるが、これをエポキシ系のＵＶ硬化型樹脂や他の種類の光硬化性樹脂によって形成してもよい。
【００４７】
貼り合せ基板１２の面上には、マイクロレンズアレイ１４を取り囲むように柱状の支持体２６が形成されている。支持体２６は、たとえば、ＴＦＴ基板３０のバックライト光入射側にＵＶ硬化性樹脂からなるドライフィルムを貼り付け、このドライフィルムにフォトマスクを介してＵＶ光を照射することによって得られる。図２に示すように、貼り合せ基板１２の角部に対応する支持体２６の部分には、通気孔（間隙又はスリット）２６ａ及び２６ｂが形成されている。通気孔２６ａ及び２６ｂは、支持体２６によって囲まれた内部空間と液晶表示パネル１０の外部空間とを繋いでおり、支持体２６とマイクロレンズアレイ１４の端部との間には、樹脂層１６が存在しない空隙２７が形成されている。
【００４８】
なお、図２には、通気孔の一形態を通気孔２６ａ及び２６ｂによって示しているが、通気孔の数及び位置は、この形態に限られることはない。通気孔は、他の角部にも形成してもよく、角部以外の部分に形成することもできる。また、さらに多くの数の通気孔を形成してもよい。通気孔の形状も、直線状に延びるものに限られることはなく、曲線形状、途中で折れ曲がった形状など、他の形状でも形成され得る。
【００４９】
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が、保護層３５にも、エポキシ系のＵＶ硬化性樹脂等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が、互いに異なる材料で形成されていてもよい。また、支持体２６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いが、異なる材料で形成されていてもよい。
【００５０】
図３は、図２のＢ−Ｂ’断面におけるマイクロレンズアレイ１４、平坦層１５、支持体２６、及び保護層３５を表している。
【００５１】
図３に示すように、平坦層１５は、マイクロレンズアレイ１４の下全体において略均一な厚さａを有している。平坦層１５の厚さａとは、言い換えれば、平坦層１５の面上におけるマイクロレンズ１４ａの端部と貼り合せ基板１２の面との間の距離ということもできる。平坦層１５の厚さａは本実施形態では約１０μｍである。
【００５２】
マイクロレンズアレイ１４の厚さ、すなわち、マイクロレンズ１４ａにおいて最も大きな厚さを有する頂点部分の厚さｂは、本実施形態では約１８μｍである。よって、マイクロレンズ１４ａの頂点部分におけるマイクロレンズ１４ａと平坦層１５とを加えた厚さは約２８μｍである。支持体２６の厚さ、すなわち支持体２６の保護層３５側の端部と貼り合せ基板１２の面との間の距離は約３０．５μｍである。従って、支持体の厚さとマイクロレンズ１４ａの頂点部分における樹脂層の厚さの差、つまり、貼り合せ基板１２の面鉛直方向における、支持体２６の端部とマイクロレンズ１４ａの凸面の先端部との位置の差ｄは約２．５μｍである。この位置の差ｄは、０μｍよりも大きく５μｍ以下であることが好ましい。
【００５３】
平坦層１５の厚さａは、２．０μｍ以上であることが好ましく、これによって、マイクロレンズの剥がれや基板への密着不良が防止されることが実験により確かめられている。なお、剥がれや密着不良を高い精度で確実に防止するには、平坦層１５の厚さａは３．０μｍ以上であることが好ましい。また、樹脂層１６を不必要に厚く形成することは光学特性や製造コストの観点から好ましくないため、平坦層１５の厚さａは２０．０μｍ以下とすることが好ましい。
【００５４】
特許文献１の方法によってマイクロレンズアレイ１４を製造した場合、各マイクロレンズ１４ａの端部に対応する部分への露光量を少なくすることにより、バックライト光入射側に凸形状をした複数のマイクロレンズ１４ａが形成される。このとき、各マイクロレンズ１４ａの端部付近（隣り合うマイクロレンズ１４ａの境界部分）では露光量が非常に少なくなり、場合によってはゼロとなるため、樹脂厚が極めて薄い部分や樹脂層が欠けた部分、あるいは樹脂層が形成されない部分が生じる恐れがある。
【００５５】
また、特許文献２の方法によれば、バックライト光入射側からマスクを介して光を照射することにより形成されるが、このマスクには、各マイクロレンズ１４ａの中心部に対応する部分にのみ透過部が形成されている。したがって、ここでも各マイクロレンズ１４ａの端部付近では露光量が非常に少なくなるか、場合によってはゼロとなるため、樹脂厚が極めて薄い部分や欠けた部分、あるいは樹脂層が形成されない部分が生じる。
【００５６】
上述の方法によって形成された樹脂厚が極めて薄い部分には割れが発生しやすく、現像段階あるいはその後の製造過程において、その割れや樹脂層の欠けた部分、あるいは樹脂層が形成されなかった部分を基点として、マイクロレンズ１４ａ自体に割れが発生するという問題や、マイクロレンズ１４ａと貼り合せ基板１２との間に剥がれ等の密着不良が発生することが分かった。このような割れや密着不良は、液晶表示装置における表示ムラや輝度低下の原因となる。
【００５７】
さらに、本実施形態の支持体２６には、図２に示すように、内部空間と外部空間とを繋ぐ通気孔２６ａ及び２６ｂが形成されており、支持体２６とマイクロレンズアレイ１４の端部との間には空隙２７が存在する。空隙２７の幅ｃ、つまり図３に示した支持体２６とマイクロレンズアレイ１４の端部との間の距離ｃは、本実施形態では約７５μｍである。
【００５８】
通気孔２６ａ及び２６ｂを塞ぐことなく、内部空間（本実施形態では、空隙２７及びマイクロレンズアレイ１４と保護層３５との間の空隙２８）と外部空間との間で空気の移動をスムーズに行うためには、空隙２７の幅ｄは５０μｍ以上であることが好ましい。また、液晶表示パネルを不必要に大きくしないために、空隙２７の幅ｄは２５０μｍ以下であることが好ましい。支持体２６とマイクロレンズアレイ１４の端部との間の距離は幅ｄよりも大きく、空気移動の容易さ及び液晶表示パネルの大きさの観点から、この距離も５０μｍ以上２５０μｍ以下とすることが好ましい。
【００５９】
このような構成を採ることにより、内部空間における気泡の発生、マイクロレンズ周辺部材の変形が防止され、輝度及びコントラストの優れた信頼性の高い液晶表示パネルを提供することが可能となる。
【００６０】
図４（ａ）は、マイクロレンズ１４ａの形状を表した斜視図であり、図４（ｂ）は図２及び図４（ａ）のＣ−Ｃ’断面におけるマイクロレンズ１４ａの形状を表している。マイクロレンズ１４ａは、マトリクス状に配置された画素の１つの配列方向に沿って延びるレンチキュラーレンズである。各マイクロレンズ１４ａは、図３及び図４（ａ）に示すように、凸状に膨らんだ曲面（凸面）１４ｂを有している。曲面１４ｂの頂点（先端部）を１４ｃとする。図４（ｂ）は、レンチキュラーレンズの延びる方向に沿った頂点１４ｃの位置におけるマイクロレンズ１４ａの断面形状を表している。
【００６１】
レンチキュラーレンズの延びる方向に沿って頂点１４ｃの位置を見た場合、図４（ｂ）に示すように、頂点１４ｃの位置（または、頂点１４ｃの位置に置けるマイクロレンズ１４ａの厚さ）が変化する（図４（ｂ）では、その変化を極端に表している）。１つのマイクロレンズ１４ａにおける頂点１４ｃの位置の最大値、つまり光学フィルムに最も近い位置と最も遠い位置との差分をｅとする。本実施形態では、差分ｅが２．０μｍ以下となるようにマイクロレンズ１４ａが形成されている。測定によれば、本実施形態における差分ｅは０．６μｍであった。
【００６２】
図５（ａ）は、図３に示した距離ｄと液晶表示パネル１０の品質との関係を表しており、図５（ｂ）は、図４（ｂ）に示した差分ｅと液晶表示パネル１０の品質との関係を表している。図５（ａ）では、液晶表示パネル１０において発生する光抜け（偏光板の歪みまたは撓みによって発生する光漏れ）及び保護層３５の剥がれの度合いが許容範囲内であることを「○」で、これらが許容範囲を超えていることを「×」で、それぞれ表している。また、図５（ｂ）では、マイクロレンズ１４ａと保護層３５との密着力及び表示における色変化（色むらあるいは表示むら）の発生度合いが許容範囲内であることを「○」で、これらが許容範囲を超えていることを「×」で、それぞれ表している。
【００６３】
距離ｄの異なる液晶表示パネル１０を実験的に製作して品質を確かめたところ、図５（ａ）に示すように、光抜け（光漏れ）及び保護層３５の剥がれは、距離ｄが５μｍ以下である場合に許容範囲内に収まることがわかった。ただし、距離ｄが０（ゼロ）の場合、マイクロレンズ１４ａと保護層３５との接触面が大きくなり過ぎる。よって距離ｄは０μｍよりも大きく５μｍ以下にすることが好ましい。また、差分ｅの異なる液晶表示パネル１０を実験的に製作して品質を確かめたところ、図５（ｂ）に示すように、密着力及び色変化は、差分ｅが２μｍ以下である場合に許容範囲内に収まることがわかった。
【００６４】
距離ｄ及び差分ｅをこれらの範囲内とすることで、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）に示したように、マイクロレンズ１４ａと保護層３５と接触面１５０を望ましいものとすることができる。よって、液晶表示パネル１０の表示ムラ及び光漏れの発生を抑え、視野角特性を向上させることが可能となる。
【００６５】
次に、図６を用いて、液晶表示パネル１０の製造方法を説明する。
【００６６】
図６の（ａ）〜（ｄ）は、液晶表示パネル１０の製造方法を模式的に示した断面図であ  る。
【００６７】
まず、画素毎にスイッチング素子が形成されたＴＦＴ基板３０と対向基板であるＣＦ基板３２とを備えた貼り合せ基板１２を用意し、貼り合せ基板１２のバックライト光入射側（図の下側）の面にＵＶ硬化性樹脂からなる厚さが、例えば３０μｍのドライフィルム３９を貼り付ける。その後、図６（ａ）に示すように、ＵＶ光をＣＦ基板３２側から画素開口部を透過させて照射し、マイクロレンズアレイ１４を形成する。具体的には、ＵＶ光を照射するときに、貼り合せ基板１２または図示しないＵＶ光源を移動させることによって、画素開口部に対するＵＶ光の相対的位置を変化させるセルフアライメント露光を行い、各画素に位置合わせされたマイクロレンズ１４ａを形成する。
【００６８】
セルフアライメント露光においては、ＵＶ光を、半円柱形状をしたマイクロレンズ１４ａの延びる方向、及びそれに直交する方向にスキャンする。このとき、レンズの頂上付近では、光量が５０ｍＪ／ｃｍ2（１０ｍＷ／ｃｍ2×５秒）程度のＵＶ光を照射し、マイクロレンズ１４ａの端部では、光量が４６ｍＪ／ｃｍ2（１０ｍＷ／ｃｍ2×４．６秒）程度の光量を照射する。このような露光によって、図３に示す平坦層１５が１０μｍ程度の高さに形成され、マイクロレンズ１４ａの頂点部分の厚さは１８μｍ程度の高さとなる。尚、ＵＶ光の入射角は、連続的に変化するものでも、段階的に変化するものでも、どちらでも構わない。このとき、図４（ｂ）に示した差分ｅが２μｍ以下となるようにマイクロレンズ１４ａが整形される。
【００６９】
次に、図６（ｂ）に示すように、支持体２６に対応した透過部を有するフォトマスク４０を介してバックライト照射側からＵＶ光を照射することにより、支持体２６を形成する。支持体を形成するときには、レンズの頂上付近と支持体２６の位置の差ｄを出来る限り小さくするため、レンズ頂上付近と同等の５０ｍＪ／ｃｍ2（１０ｍＷ／ｃｍ2×５秒）程度のＵＶ光を照射する。これにより位置の差ｄを０μｍより大きく５μｍ以下となるように形成できる。
【００７０】
また、このとき、支持体２６は、基板面に垂直に見た場合、外周及び内周が略矩形となるように形成され、その内面とマイクロレンズアレイ１４との間には、図２及び図３にて示した空隙２７が形成される。また、支持体２６の角部には、図２に示したように、内部空間と外部空間とを繋ぐための通気孔２６ａ及び２６ｂが形成される。ただし、通気孔２６ａ及び２６ｂの外側の端部は、この時点ではＵＶ樹脂によって覆われており、後の切断工程においてそのＵＶ樹脂部分を切断することにより、通気孔２６ａ及び２６ｂが外部空間に開放される。
【００７１】
その後、現像処理によって未硬化のドライフィルム３９を除去する。これにより、マイクロレンズ１４ａ及び平坦層１５を有する樹脂層１６、及び支持体２６が残される。その後、ドライフィルム３９を加熱して、樹脂層１６及び支持体２６の硬化を更に進行させる。ここで、支持体２６は、マイクロレンズ１４ａの頂点部分と支持体２６端部との位置の差ｄは、０μｍより大きく５μｍ以下となるように形成される。
【００７２】
次に、図６（ｃ）に示すように、ドライフィルム３９と同じ材料からなるドライフィルム４１を各マイクロレンズ１４ａの頂点および支持体２６に接するように貼り付ける。その後、フォトマスク４２を介してＵＶ光を照射することによってドライフィルム４１を硬化させ、保護層３５を形成する。ここで、保護層３５はマイクロレンズ１４ａの頂点および支持部２６の下端部分に固定される。これによって、保護層３５、及び後に保護層３５上に貼り付けられる光学フィルム２３を歪みなく平坦に配置することが可能となる。
【００７３】
その後、現像処理を施して、未硬化のドライフィルム４１が除去され、さらに、加熱を行って保護層３５の硬化を更に進行させる。その後、支持体２６の通気孔２６ａ及び２６ｂの外端部分の樹脂層を切除して、通気孔２６ａ及び２６ｂを外部空間に開放する。
【００７４】
次に、図６（ｄ）に示すように、保護層３５に接着層を介して光学フィルム２３を貼り付ける。また、ＣＦ基板３２に接着層を介して光学フィルム２２を貼り付けて、液晶表示パネル１０が完成する。
【００７５】
本実施形態においては、一つの液晶表示パネル上にマイクロレンズアレイ１４、保護層３５を形成し、光学フィルム２３を貼り付けているが、これに限らず、複数の液晶表示セルを含む大板基板上にマイクロレンズアレイ１４、保護層３５を形成し、各液晶表示パネルに分断して複数の液晶表示パネルを同時に製造してもよい。更に、マイクロレンズアレイ１４及び保護層３５を形成した大板基板上に大判の光学フィルムを貼りつけ、その後、光学フィルムの切断・剥離、および、基板の分断を行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明によれば、マイクロレンズを有する液晶表示パネル及び液晶表示装置の表示品質を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０、１００  液晶表示パネル
１２、１１２  貼り合せ基板
１４、１１４  マイクロレンズアレイ
１４ａ、１１４ａ  マイクロレンズ
１５  平坦層
１６  樹脂層
２２、２３、１２２、１２３  光学フィルム
２６、１２６  支持体
２６ａ、２６ｂ  通気孔
２７、２８、１２７、１２８  空隙
３０、１３０  ＴＦＴ基板
３２、１３２  ＣＦ基板
３４、１３４  液晶層
３５、１３５  保護層
３６、１３６  シール材
１２４、１３７  接着層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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