(57)【要約】【課題】  低コスト化を達成し、画像表示の劣化を防止可能なマイクロレンズアレイ付き透明基板及び液晶表示装置を提供すること。【解決手段】  本発明にかかる透明基板１２は、液晶表示装置において用いられ、ＴＦＴ素子１１や透明電極１０が形成されている。透明基板１２の面上には複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ１２２が形成されているとともに、マイクロレンズアレイ１２２の周囲の一部又は全部にマイクロレンズの頂点と同じか又は高いリム１２１が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子及び透明電極が形成された透明基板と前記透明基板上に載置される偏光板からなる液晶表示装置用部材であって、
前記透明基板は、
背面側の面上に形成された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、
前記背面側の面上において前記マイクロレンズアレイの周囲の一部又は全部に形成され、前記マイクロレンズの頂点と同じか又は高いリムとを備えた透明基板。
【請求項２】
前記リムのマイクロレンズアレイ側の側面は、斜面であることを特徴とする請求項１記載の透明基板。
【請求項３】
前記リムの上面は、凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の透明基板。
【請求項４】
前記リムの上面は、粗面であることを特徴とする請求項１記載の透明基板。
【請求項５】
前記リムは、前記マイクロレンズアレイと同一の材料により形成されていることを特徴とする請求項１記載の透明基板。
【請求項６】
前記透明基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項１記載の透明基板。
【請求項７】
液晶表示装置において前面側に配置され、透明電極が形成された透明基板であって、前記透明基板の前面側には偏光板が載置されており、前記透明基板は、
前面側の面上に形成された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、
前記前面側の面上において前記マイクロレンズアレイの周囲の一部又は全部に形成され、前記マイクロレンズの頂点と同じか又は高いリムとを備えた透明基板。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかの透明基板を備えた液晶表示装置。
【請求項９】
液晶表示装置においてスイッチング素子及び透明電極が形成されて用いられるガラス性の透明基板の製造方法であって、
板状ガラスの一面に複数組のマイクロレンズアレイを形成する工程と、
前記複数組のマイクロレンズアレイが分離するように、前記板状ガラスを切断する工程とを備えた透明基板の製造方法。
【請求項１０】
前記板状ガラスの一面にそれぞれのマクロレンズアレイを囲むようにリムを形成する工程をさらに備えた透明基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズアレイを有する液晶表示装置用の透明基板及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶表示装置の構成を図１０に示す。液晶表示装置は、２枚の透明基板２、１２の間に液晶層７が挟持されている。そして、透明基板２の前面側には偏光フィルム１が設けられている。透明基板２の背面側にはブラックマトリクス３、カラーフィルタ層４、透明電極５、配向膜６が形成されている。透明基板２と透明基板１２の間には、スペーサ８が設けられている。透明基板１２の前面側には、ＴＦＴ素子１１、透明電極１０、配向膜９が形成されている。その他、導光板、光源、反射層等が偏光フィルム１３の背面側に設けられている。液晶層７に印加する電圧を制御することによって情報の表示を実現している。
【０００３】
このような構成を有する液晶表示装置では、背面側の透明基板１２に設けられたＴＦＴ素子１１によって背面側からの光が遮られ、光の利用効率が低下するという問題点があった。かかる問題点を解決するために、透明基板１２の背面側にマイクロレンズアレイシートを配置することにより、背面側からの光がＴＦＴ素子１１に当たらないようにして光の利用効率を高める技術が提案されている。
【０００４】
マイクロレンズアレイは、例えば、特許文献１に記載された製造方法により製造される。
【特許文献１】特開平８−１６６５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の液晶表示装置においては、光の利用効率を高めるためのマイクロレンズアレイシートは、独立した一つの部材として透明基板１２の背面側に設けられていたため、部品点数が増え、コスト増をもたらすものであった。
【０００６】
また、マイクロレンズアレイシートに対して偏光フィルムを固定する場合には、マイクロレンズアレイシートの周辺領域は、マイクロレンズの頂点よりも低いため、その部分において偏光フィルムが屈曲し、その平坦性を確保できず、画像表示の劣化を招くという問題点があった。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、部品点数を少なくし、低コスト化を達成できるマイクロレンズアレイ付き透明基板、液晶表示装置を提供することを第１の目的とする。
【０００８】
また、画像表示の劣化を防止可能なマイクロレンズアレイ付き透明基板及び液晶表示装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる透明基板は、スイッチング素子及び透明電極が形成された透明基板と前記透明基板上に載置される偏光板からなる液晶表示装置用部材であって、背面側の面上に形成された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、前記背面側の面上において前記マイクロレンズアレイの周囲の一部又は全部に形成され、前記マイクロレンズの頂点と同じか又は高いリムとを備えたものである。
【００１０】
ここで、前記リムのマイクロレンズアレイ側の側面は、斜面であることが好ましい。
【００１１】
また、前記リムの上面は、凹部が形成されているとよい。
【００１２】
さらに、前記リムの上面は、粗面であることが望ましい。
【００１３】
好適な実施の形態におけるリムは、前記マイクロレンズアレイと同一の材料により形成されている。
【００１４】
また、好適な実施の形態における透明基板は、ガラス基板である。
【００１５】
本発明にかかる他の透明基板は、液晶表示装置において前面側に配置され、透明電極が形成された透明基板であって、前記透明基板の前面側には偏光板が載置されており、前記透明基板は、前面側の面上に形成された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、前記前面側の面上において前記マイクロレンズアレイの周囲の一部又は全部に形成され、前記マイクロレンズの頂点と同じか又は高いリムとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、部品点数を少なくし、低コスト化を達成できるマイクロレンズアレイ付き透明基板、液晶表示装置を提供することができる。また、画像表示の劣化を防止可能なマイクロレンズアレイ付き透明基板及び液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
発明の実施の形態１．
図１に本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の断面図を示す。この液晶表示装置では、２枚の透明基板２、１２の間に液晶７が挟持されている。透明基板２の前面側（観察者側）には偏光フィルム１が設けられている。透明基板２の液晶層７が設けられた側（背面側）にはブラックマトリクス３、カラーフィルタ層４、透明電極５、配向膜６が形成されている。透明基板２と透明基板１２の間には、スペーサ８が設けられている。透明基板１２の前面側には、ＴＦＴ素子１１、透明電極１０、配向膜９が形成されている。
【００１８】
この実施の形態１では、特に透明基板１２の背面側にマイクロレンズアレイ１２２が形成されるとともに、リム１２１が形成されていることを特徴としている。
【００１９】
ここで、液晶表示装置における各構成について説明する。
【００２０】
偏光フィルム１は、偏光層を形成するものである。この偏光フィルム１は、透過軸と吸収軸が互いに直交し、透過軸と平行な直線偏光を透過し、吸収軸と平行な直線偏光を吸収する。
【００２１】
透明基板２は、前面側に配置された透明基板である。当該透明基板２は、例えばガラスや透明樹脂により構成されている。この偏光フィルム１と透明基板２との間には、さらに、位相差層を設けるようにしてもよい。この位相差層は、位相差板や位相差フィルム及びこれらの積層体により構成され、直線偏光を楕円偏光に変換する。
【００２２】
ブラックマトリクス３は、カラーフィルタ層４の領域間に配置される遮光膜である。カラーフィルタ層４は、カラー表示を実現するために設けられた層であり、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの色表示を行う３種類の領域により構成される。
【００２３】
透明電極５は、共通電極等を構成するための電極であり、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）により形成される。配向膜６は、透明基板２上に設けられ、液晶層７における液晶分子を液晶の動作モードに適した配列や傾きに制御する機能を有する層である。液晶層７は、例えばネマチック液晶からなる層である。スペーサ８は、透明基板２と透明基板１２の距離、即ちセルギャップを一定に保つために挿入される。
【００２４】
配向膜９は、透明基板１２上に設けられ、液晶層７における液晶分子を液晶の動作モードに適した配列や傾きに制御する機能を有する層である。透明電極１０は、表示電極等を構成するための電極であり、例えば、ＩＴＯにより形成される。ＴＦＴ素子１１は、液晶層７への電圧の印加を制御するためのスイッチング素子である。
【００２５】
透明基板１２は、例えばガラスや、ポリカーボネートやアクリル樹脂等の透明樹脂により構成されている。この透明基板１２には、その背面側にリム１２１及びマイクロレンズアレイ１２２が設けられているが、これらの構成については後に詳述する。偏光フィルム１３は、偏光フィルム１と同等の構成を有するものである。
【００２６】
その他、導光板、光源、反射層等が偏光フィルム１３の背面側に設けられるが、これらの構成については、周知の構成であるため説明を省略する。
【００２７】
続いて、図２に透明基板１２の背面図を示す。透明基板１２には、その周辺を囲うようにしてリム１２１が設けられている。即ち、図２に示すリム１２１は、透明基板１２の全周に亘って途切れることなく連続的に略同じ高さで形成された凸状部である。但し、リム１２１は、透明基板１２の全周に亘って設けられている必要はなく、一部において途切れていてもよい。また、４辺全てにおいて設ける必要はなく、対向する２辺において設けるようにしてもよい。リム１２１は、マイクロレンズアレイ１２２の頂点（最も高い点）と同じかそれ以上の高さを有している。リム１２１は透明基板１２と一体化されている。
【００２８】
リム１２１は、透明基板１２と同一の材料にて構成されている場合もあるし、異なる材料にて構成されている場合もある。好適な実施の形態においては、リム１２１はマイクロレンズアレイ１２２と同じ材料により構成される。例えば、透明樹脂やガラスにより構成されるが、必ずしも透明である必要はない。
【００２９】
マイクロレンズアレイ１２２は、画素単位でマイクロレンズが設けられている。即ち、画素と同じ数だけ設けられている。例えば、携帯端末用の液晶表示装置の場合には、約２０万個のマイクロレンズによって一組のマイクロレンズアレイ１２２を構成する。マイクロレンズは、正六角形からなる領域より凸状に突出しており、これにより凸レンズを構成している。従って、透明基板に直接マイクロレンズアレイが設けられているため、画素とレンズの位置が合致しており、また、別部材で構成した場合のようにアライメントも不要である。
【００３０】
マイクロレンズアレイ１２２は、背面側からの光がＴＦＴ素子１１に当たることがないように屈折させる。これにより、光の利用効率が高められ、高輝度表示が可能となる。
【００３１】
本発明の実施の形態１では、透明基板１２の背面側にマイクロレンズアレイ１２２とともに、リム１２１を構成しているが、これは次のような理由による。透明基板１２の背面側には、上述のように偏光フィルム１３が設けられるが、リム１２１を構成しないと、周辺領域において当該偏光フィルム１３が変形し、平坦性が失われる。より具体的には、偏光フィルム１３は、周辺領域においてガラス基板１２に接する方向（前面側）に屈曲する。偏光フィルム１３の平坦性が失われると、所望の光学性能を得ることができず、画像表示の劣化を招く。
【００３２】
そこで、本発明の実施の形態１では、リム１２１を形成して、周辺領域における偏光フィルムの平坦性を維持することとし、これによって高画像表示を実現している。
【００３３】
ところで、透明基板１２は、図３に示されるように、大型の板状ガラス１２０より多数個取りされている。即ち、まず板状ガラス１２０上に複数組のリム１２１及びマイクロレンズアレイ１２２を形成する。次に、各組が分離するように板状ガラス１２０を切断する。これによって、一つの板状ガラス１２０より複数の透明基板１２を製造することができる。
【００３４】
続いて、図４を用いて、本発明にかかる透明基板１２の製造方法の一例について説明する。図４では工程毎に一部断面図が示されている。先ず、図４（ａ）に示されるように、基板１０１上にスピンコート法等によりポジ型フォトレジスト１０２を塗布する。次に、レーザ光をレジスト１０２に照射する。このとき、レーザ装置から照射されるレーザ光の強度に応じてレジスト１０２の反応が異なることを利用して、リム１２１及びマイクロレンズアレイ１２２に対応する形状が構成されるように順次レーザ光の強度を調節しながらレジスト１０２上の走査（スキャン）を行なう。図５にレーザ光の照射動作の様子を示す。図５においては、レジスト１０２の上面にレーザ装置２００からレーザ光を照射している。かかるレーザ光の照射によって図４（ｂ）に示されるように照射部分１０２１と未照射部分１０２２が形成される。このようにレーザ光を用いて透明基板１２を加工しているため、リム１２１とマイクロレンズアレイ１２２を一体に形成でき、かつリム１２１の形状を任意に加工できる。
【００３５】
次に現像液によって照射部分１０２１のレジストを溶解除去する。これにより、図４（ｃ）に示されるような基板１０１と、リム１２１及びマイクロレンズアレイ１２２に対応した形状を有するレジスト１０２２が形成される。
【００３６】
さらに、レジスト１０２２上にスパッタ等により導電膜を形成した後、電解メッキにより金型（メッキスタンパ）１０３を形成する。かかる金型１０３は例えばＮｉ、Ｃｕ、Ａｕにより形成される。金型１０３は、電解メッキでなくとも無電解メッキにより形成することも可能である。金型１０３が形成された状態を図４（ｄ）に示す。
【００３７】
その後、基板１０１及びレジスト１０２２を金型１０３から分離する。さらに、金型１０３に溶融状態のＵＶ（紫外線）硬化性樹脂１０４を流しこむ（図４（ｅ））。ＵＶ硬化性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル、シクロオレフィン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等がある。ＵＶ硬化性樹脂の代わりに熱硬化性樹脂を用いてもよい。さらに、例えばガラス基板である透明基板１２をＵＶ硬化性樹脂１０４上に載置し、紫外線を照射して、ＵＶ硬化性樹脂１０４を硬化させる（図４（ｆ））。そして、金型１０３を分離すると、リム１２１及びマイクロレンズアレイ１２２が表面に形成された透明基板１２が製造される(図４（ｇ））。
【００３８】
その後、当該透明基板１２上のＴＦＴ素子や透明電極等を形成し、他の層と組み合わせて液晶パネルが製造される。このとき、リム１２１は、その上面が接着剤によって偏光フィルム１３と接着されて固定される。そして、液晶パネルを組み込み液晶表示装置が完成する。
【００３９】
尚、図４に示す製造方法では、透明基板１２毎に製造しているが、図３を用いて説明した通り板状ガラス上に図４に示す製造方法によりリム１２１やマイクロレンズアレイ１２２を形成した後に切断して透明基板１２を製造するようにしてもよい。
【００４０】
発明の実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる透明基板は、リムの形状に特徴を有する。図６に透明基板１２の一部断面図を示す。図６に示されるように当該リム１２１は、上面１２１２と側面１２１１を有するが、マイクロレンズアレイ１２２側の側面１２１１が斜面である。即ち、側面１２１１が上面１２１２に対して垂直ではなく、一定の傾斜を持つテーパ面として形成されている。このように、リム１２１のマイクロレンズアレイ１２２側の側面を斜面とすると、金型から離型しやすく、製造歩留りを向上させることができる。
【００４１】
発明の実施の形態３．
本発明の実施の形態３にかかる透明基板は、リムの形状に特徴を有する。図７に透明基板１２の一部断面図を示す。図７に示されるように当該リム１２１は、上面１２１２に凹部１２１３が設けられている。この凹部１２１３には、偏光フィルム１３とリム１２１を接着するために用いられる接着剤がたまり、接着強度を高めることができる。また、接着剤が押出されてマイクロレンズアレイ１２２に付着するのを防止できる。
【００４２】
発明の実施の形態４．
本発明の実施の形態４にかかる透明基板は、リムの形状に特徴を有する。図８に透明基板１２の一部断面図を示す。図８に示されるように当該リム１２１は、その上面１２１２が粗面としている。これによっても偏光フィルム１３とリム１２１との接着強度を高めることが可能となる。
【００４３】
発明の実施の形態５．
本発明の実施の形態５にかかる液晶表示装置では、リム及びマイクロレンズアレイを前面側の透明基板に設けている。図９に液晶表示装置の一部断面図を示す。図に示されるように、前面側の透明基板２の前面にリム２１及びマイクロレンズアレイ２２が設けられている。このリム２１及びマイクロレンズアレイ２２を形成した透明基板２は、発明の実施の形態１において説明した透明基板１２と同様の構成であるため詳細な説明は省略する。
【００４４】
このように前面側の透明基板２の前面にマイクロレンズアレイ２２を設けることによって、視野角を広げることが可能となる。同時に、リム２１が設けられているため、偏光フィルム１等のフィルムの平坦性を確保することが可能となり、さらに光学特性を向上させることができる。
【００４５】
その他の実施の形態．
上述の液晶表示装置は、透過型液晶表示装置のみならず、反射型液晶表示装置に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明にかかる液晶表示装置の一部断面図である。
【図２】本発明にかかる透明基板の背面図である。
【図３】本発明にかかる透明基板が分離される前のガラス基板を示す図である。
【図４】本発明にかかる透明基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明にかかる透明基板の製造方法における一工程の様子を示す斜視図である。
【図６】本発明にかかる透明基板の一部断面図である。
【図７】本発明にかかる透明基板の一部断面図である。
【図８】本発明にかかる透明基板の一部断面図である。
【図９】本発明にかかる液晶表示装置の一部断面図である。
【図１０】従来の液晶表示装置の一部断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  偏光フィルム
２  透明基板
３  ブラックマトリクス
４  カラーフィルタ層
５  透明電極
６  配向膜
７  液晶層
８  スペーサ
９  配向膜
１０  透明電極
１１  ＴＦＴ素子
１２  透明基板
１３  偏光フィルム
１２１  リム
１２２  マイクロレンズアレイ
【図１】
2005195733.tif 000003
【図２】
2005195733.tif 000004
【図３】
2005195733.tif 000005
【図４】
2005195733.tif 000006
【図５】
2005195733.tif 000007
【図６】
2005195733.tif 000008
【図７】
2005195733.tif 000009
【図８】
2005195733.tif 000010
【図９】
2005195733.tif 000011
【図１０】
2005195733.tif 000012