带有微透镜阵列的液晶显示面板、其制造方法和液晶显示装置的制作方法

专利名称：带有微透镜阵列的液晶显示面板、其制造方法和液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示面板和液晶显示装置，尤其涉及具有微透镜阵列的液晶显示面板和液晶显示装置。
背景技术：
近年，作为监视器、投影机、便携式信息终端、便携式电话等的显示装置，广泛使用液晶显示装置。液晶显示装置一般利用驱动信号使液晶显示面板的透过率(或反射率)变化，调制照射到液晶显示面板的来自光源的光的强度而显示图像和文字。作为液晶显示装置，有直接观察显示在液晶显示面板上的图像等的直视型显示装置、和利用投影透镜将显示在液晶显示面板上的图像等放大投影在屏幕上的投影型显示装置(投影机)等。
液晶显示装置，通过对呈矩阵状规则排列的像素的各个施加与图像信号对应的驱动电压使各像素的液晶层的光学特性变化，利用在其前后配置的偏光元件(典型地为偏光板)，与液晶层的光学特性一致地调制透过的光，由此，显示图像和文字等。在直视型液晶显示装置中，该偏光板通常分别直接贴合在液晶显示面板的光入射侧基板(背面基板)和光出射侧基板(前面基板或观察者侧基板)上。
作为对各像素施加独立的驱动电压的方式，有单纯矩阵方式和有源矩阵方式。其中，在有源矩阵方式的液晶显示面板中，需要设置开关元件和用于向像素电极供给驱动电压的配线。作为开关元件，可使
用MIM (金属-绝缘体-金属)元件等非线形2端子元件或TFT (薄膜晶体管)元件等3端子元件。
在有源矩阵方式的液晶显示装置中，当对设置于显示面板的开关元件(尤其是TFT)入射强光时，OFF (断开)状态的元件电阻下降，在施加电压时被充电至像素电容的电荷放电，不能得到规定的显示状态，因此，有即使在黑状态下也漏光而导致对比度下降的问题。因此，在有源矩阵方式的液晶显示面板中，例如，为了防止光入
射到TFT (尤其是沟道区域)，在设置有TFT和像素电极的TFT基板、 或隔着液晶层与TFT基板相对的对置基板上设置有遮光层(被称为黑 矩阵)。
在此，在液晶显示装置为反射型液晶显示装置的情况下，如果使 用反射电极作为遮光层，则有效像素面积不会下降。但是，在利用透 过光进行显示的液晶显示装置中，由于在不透过光的TFT、栅极总线 和源极总线以外还设置遮光层，有效像素面积下降，有效像素面积相 对于显示区域总面积的比率、即开口率降低。
液晶显示装置具有轻量并且薄型、耗电低的特点，因此，广泛用 作便携式电话和便携式信息终端等移动设备的显示装置，但是，因显 示信息量的增大、画质提高等目的，对显示装置的高精细化的要求越 来越强烈。以往，例如对于2 3英寸级别的液晶显示装置，240X320 像素的QVGA是标准的，但是，近年来也在制造进行480X640像素 的VGA显示的装置。
随着液晶显示面板的高精细化、小型化的发展，上述的开口率降 低成为更大的问题。这是因为即使縮小像素间距，由于电气性能和 制造技术等的制约，也无法使TFT和总线等小于某个程度的尺寸。为 了补偿透过率的降低，也考虑了提高背光源的亮度，但是，这会导致 耗电的增大，因此，尤其对于移动设备成为问题。
另外，近年来，作为移动设备的显示装置，在暗的照明下利用背 光源的光进行显示、在亮的照明下通过反射向液晶显示面板的显示面 入射的光而进行显示的半透过型液晶显示装置正在普及。在半透过型 液晶显示装置中，在各个像素中具有以反射模式进行显示的区域(反 射区域)和以透过模式进行显示的区域(透过区域)，因此，通过减小 像素间距，透过区域面积相对于显示区域总面积的比率(透过区域的 开口率)显著下降。因此，半透过型液晶显示装置具有能够与周围的 亮度无关地实现对比度高的显示的优点，但是，当透过区域的开口率 变小时，存在亮度降低的问题。
作为改善具有这样的透过区域的液晶显示装置的光利用效率的方 法，在专利文献1和专利文献2中公开了在液晶显示面板中对各个像
7素设置对光进行聚光的微透镜，提高液晶显示面板的有效开口率的方 法。另外，本申请人在专利文献3中公开了能够适合用于透过型或半 透过型的液晶显示装置等的带有微透镜阵列的液晶显示面板的制造方
法。根据专利文献3中记载的制造方法，能够自匹配地以高的位置精
度对像素形成微透镜。
专利文献1:特开2003-337207号公报 专利文献2:特开2005-275142号公报 专利文献3:特开2005-196139号公报(专利第3708112号)

发明内容
与用于投影机那样的投射型显示装置的液晶显示装置不同，在移 动设备或数字静态照相机(digital still camera)等中所使用的直视型的 液晶显示装置容易受到来自外部的按压。当液晶显示装置受到按压时， 在液晶显示装置的显示部会产生变形或压力差，与此相伴会发生显示 不均匀。因此，在直视型的液晶显示装置中需要即使受到按压也不发 生显示不均匀的坚固的构造。
上述专利文献1中所记载的液晶显示装置，为了防止覆盖玻璃 (coverglass)的破损或变形，采用在微透镜阵列与覆盖玻璃之间配置 低折射率材料的结构。但是，对为了解决按压问题而能够配置在微透 镜阵列与覆盖玻璃之间的低折射率材料进行了研究，得知在现实中， 作为那样的低折射率材料，只存在折射率为1.40左右的材料。
作为微透镜材料，通常使用折射率为1.60左右的树脂。因此，当 在微透镜与覆盖玻璃之间配置有折射率为1.4左右的材料时，两者的折 射率差仅为0.20左右，无法得到很大的聚光特性。因而，折射率为1.4 左右的材料即使能够应用于像投影型液晶显示装置那样能够使用较长 焦距的微透镜的液晶显示装置，对于需要短焦距的微透镜的薄型的直 视型液晶显示装置，也不能得到充分的聚光能力，因此难以应用。
另一方面，在专利文献2的图12中，记载有在微透镜阵列与偏光 板之间形成有充满空气的间隙的液晶显示装置。在此，在偏光板的微 透镜阵列一侧的面上，在其整个面上形成有粘接层，各微透镜的顶端 部陷入该粘接层，由此使微透镜阵列与偏光板粘接。各微透镜的周边部(顶端部的周边区域)与偏光板之间的间隙充满空气，由此，在各 微透镜的周边部能够得到比较大的聚光效果。
但是，本申请发明人研究了按压对液晶显示装置的影响，结果得 知，这样的结构的液晶显示装置按压强度低，容易因来自外部的按压 而产生显示不均匀。其原因是，由于按压，具有粘接性的粘接层的粘 接材料进入到微透镜周围的空隙(空气层)，在粘接层表面形成凸凹， 或粘接层的厚度变得不均匀，另外，因情况不同，粘接剂埋入空气层 的一部分。另外，还会发生以下不良情况因按压而进入间隙中的粘 接材料保持原样地残留在间隙中，由此发生的显示不均匀在此后还继 续残留。通过该研究可知，尤其是对于要求小型、高精细化并且容易 受到按压的移动用等液晶显示装置，这样粘接层与微透镜接触的结构 是不适当的。
本发明有鉴于上述问题而做出，其目的在于提供在微透镜阵列与 其覆盖层之间形成空气层以得到充分的聚光效果、并且即使受到来自 外部的按压也难以发生显示不均匀的带有微透镜的液晶显示面板和使 用其的液晶显示装置。
本申请发明的带有微透镜阵列的液晶显示面板包括具有多个像 素的液晶显示面板；设置在上述液晶显示面板的光入射侧的微透镜阵 列；与上述微透镜阵列和在上述微透镜阵列的周边区域设置的支撑体 的至少一个接触设置、由固化树脂形成的保护层；和隔着上述保护层 粘贴在上述液晶显示面板上的背面侧光学膜，在上述微透镜阵列与上 述保护层之间形成有间隙。
在某个实施方式中，上述保护层由与构成上述微透镜阵列的材料 实质上相同的材料形成。
在某个实施方式中，上述保护层由具有与构成上述微透镜阵列的 材料的折射率大致相同的折射率的材料形成。
在某个实施方式中，上述保护层隔着上述微透镜阵列粘贴在上述 液晶显示面板上，并粘贴成使得上述保护层与上述微透镜阵列仅在构 成上述微透镜阵列的微透镜的顶点附近接触。
在某个实施方式中，上述保护层形成为与上述支撑体接触，并仅 隔着上述支撑体粘贴在上述液晶显示面板上。在某个实施方式中，上述支撑体由与上述微透镜阵列相同的材料 形成。
在某个实施方式中，上述支撑体由光固化树脂形成。 在某个实施方式中，上述背面侧光学膜通过粘接层粘贴在上述保 护层上。
本申请发明的液晶显示装置包括上述的带有微透镜阵列的液晶显 示面板。
本申请发明提供一种带有微透镜阵列的液晶显示面板的制造方 法，上述带有微透镜阵列的液晶显示面板包括液晶显示面板、设置在 上述液晶显示面板的光入射侧的微透镜阵列和设置在上述微透镜阵列
的光入射侧的背面侧光学膜，上述制造方法的特征在于，包括(a) 在液晶显示面板的面上形成微透镜阵列的工序；(b)在上述微透镜阵 列的光入射侧形成由固化树脂构成的树脂层的工序；和(c)通过使上 述树脂层固化而形成保护层的工序，在上述工序(b)中，上述树脂层 以与上述微透镜阵列和在上述微透镜阵列的周边区域设置的支撑体的 至少一个接触的方式形成，在上述微透镜阵列与上述树脂层之间形成 间隙。
在某个实施方式中，在上述工序(b)中，上述树脂层以干膜的形 态被粘贴在上述微透镜阵列和上述支撑体的至少一个上。
在某个实施方式中，在上述工序(b)中，上述树脂层形成为使得 上述树脂层与上述微透镜阵列仅在构成上述微透镜阵列的微透镜的顶 点附近接触。
在某个实施方式中，在上述工序(b)中，上述树脂层形成为仅与 上述支撑体接触。
某个实施方式包括在上述工序(c)之后，将背面侧光学膜粘贴 在上述保护层上的工序。
某个实施方式包括在上述工序(b)之前，将上述树脂层粘贴在 背面侧光学膜上的工序。
在某个实施方式中，上述工序(a)包括在液晶显示面板的面上 形成光固化树脂层的工序；和通过隔着上述液晶显示面板对上述光固 化树脂层进行曝光而形成上述微透镜阵列的工序。
10在某个实施方式中，上述工序(a)包括通过隔着掩模对上述光固 化树脂层进行曝光而形成上述支撑体的工序。
在某个实施方式中，上述保护层由与构成上述微透镜阵列的材料 实质上相同的材料形成。
在某个实施方式中，上述保护层由具有与构成上述微透镜阵列的 材料的折射率大致相同的折射率的材料形成。
某个实施方式包括在上述工序(C)之后，通过将包括液晶显示 面板、上述微透镜阵列、上述保护层和上述背面侧光学膜的贴合基板 切断而作成多个带有微透镜阵列的液晶显示面板的工序。
发明效果
根据本发明，在微透镜阵列的光入射侧配置有由固化树脂构成的 保护层，粘接层不与微透镜阵列接触，因此，即使液晶显示面板或液 晶显示装置受到按压，也能够防止间隙(或空气层)的变形、或者防 止粘接材料等进入间隙。由此，能够提供强度高、在整个显示面上显 示不均匀的发生少的、高品质的带有微透镜的液晶显示面板和液晶显 示装置。另外，根据本发明，能够高效地制造这样的液晶显示面板和 液晶显示装置。


图1为示意性地表示本实施方式的带有微透镜阵列的液晶显示面 板的结构的剖面图。
图2为示意性地表示本实施方式的变形例的带有微透镜阵列的液 晶显示面板的结构的剖面图。
图3 (a) (e)为示意性地表示本实施方式的制造方法的前半部 分的剖面图。
图4 (a) (d)为示意性地表示本实施方式的制造方法的后半部 分的剖面图。
图5 (a) (e)为示意性地表示利用本实施方式的制造方法形成 的微透镜的形状的图。图6 (a) (e)为示意性地表示本实施方式的第二制造方法的前 半部分的剖面图。
图7 (a) (d)为示意性地表示本实施方式的第二制造方法的后 半部分的剖面图。
图8为示意性地表示具有本发明的带有微透镜阵列的液晶显示面 板的液晶显示装置的剖面图。
符号说明
12液晶显示面板
14微透镜阵列
14a微透镜
14a，微透镜的潜像
15间隙
15,间隙
17像素开口部
22前面侧光学膜
23背面侧光学膜
24粘接层
26支撑体
26,支撑体的潜像
30电气元件基板
32对置基板
34液晶层
35保护层
36密封材料
37粘接层
38树脂层
39树月旨层
40光掩模
41背光源
42光源43 导光板
44 反射板
45 叠层基板
100A、 IOOB、 100C 带有微透镜阵列的液晶显示面板 200液晶显示装置
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的带有微透镜阵列的液晶显 示面板的构造进行说明。
图1为示意性地表示本实施方式的带有微透镜阵列的液晶显示面 板100A的结构的剖面图。如图所示，本实施方式的带有微透镜阵列的 液晶显示面板100A (以下，有时也仅称为液晶显示面板100A)包括
具有呈矩阵状配置的多个像素的液晶显示面板(也称为"液晶单元") 12;设置在液晶显示面板12的光入射侧(图中的下侧)的包括多个微 透镜14a的微透镜阵列14;设置在微透镜阵列14的周边区域的支撑体 26;设置在液晶显示面板12的观察者侧(图中的上侧)的前面侧光学 膜22;和设置在微透镜阵列14的光入射侧的背面侧光学膜23。
液晶显示面板12包括对每个像素形成有开关元件(例如TFT、 MIM元件等)的电气元件基板30、作为例如彩色滤光片基板(CF基 板)的对置基板32、和液晶层34。液晶层34包括被封入在电气元件 基板30与对置基板32之间的液晶材料，由设置在外周部的密封材料 36密闭。
另外，带有微透镜阵列的液晶显示面板100A包括由光固化树脂形 成的保护层35。保护层35与微透镜阵列14和支撑体26接触设置。在 此，保护层35和微透镜阵列14形成为使得保护层35仅与各微透镜14a 的顶点附近接触，在微透镜阵列14与保护层35之间形成有包含空气 的间隙15。
前面侧光学膜22通过粘接层24粘贴在液晶显示面板12上，背面 侧光学膜23通过粘接层37粘贴在保护层35上。此外，前面侧光学膜 22和背面侧光学膜23分别包括至少透过直线偏振光的偏光膜。保护层35由可见光透过率高的丙烯酸类或环氧类的UV固化树脂 形成，但是也能够由热固化树脂形成。优选保护层35由与微透镜14a 相同的材料形成、或者由具有与构成微透镜14a的材料的折射率大致 相同的折射率的材料形成。另外，如后所述，优选支撑体26也由与微 透镜14a相同的材料形成，由此能够简化制造工序。
此外，在本实施方式中，微透镜阵列14的微透镜14a与各像素对 应地设置，但是也可以利用覆盖多个像素的双凸透镜构成微透镜阵列 14。
根据本实施方式的液晶显示面板100A，保护层35由支撑体26和 多个微透镜14a的顶部固定，因此按压强度高，即使液晶显示面板12 受到按压也能够防止间隙15的变形。另外，背面侧光学膜23与微透 镜阵列14的间隔也保持一定，因此能够抑制、防止由两者的间隔变化 而引起的亮度不均匀的发生。
接着，使用图2对本实施方式的变形例的带有微透镜阵列的液晶 显示面板100B (以下，也仅称为液晶显示面板100B)进行说明。对该 变形例的构成要素中与上述图1所示的实施方式的构成要素相同的构 成要素，标注相同的参照编号，并省略其说明。
在图1所示的液晶显示面板100A中，保护层35通过微透镜14a 的顶点附近和支撑体26粘贴在液晶显示面板12上，但是，在变形例 的液晶显示面板100B中，如图2所示，保护层35仅通过支撑体26粘 贴在液晶显示面板12上。因此，保护层35不与微透镜14a接触，在 微透镜阵列14与支撑体26之间，跨越微透镜阵列14整个表面形成间 隙15，。
图2所示的液晶显示面板100B,虽然与图1所示的液晶显示面板 100A相比按压强度稍微下降，但是微透镜14a与保护层35不接触， 因此，即使液晶显示面板12受到按压，也不会发生微透镜14a的变形 以及微透镜14a与保护层35的接触部的变形，能够防止因这些变形而 可能发生的亮度不均匀。
根据上述的液晶显示面板100A和100B，在微透镜阵列14的光入 射侧配置有由UV固化树脂形成的保护层，粘接层不与微透镜阵列14 接触。因此，即使液晶显示面板或液晶显示装置受到按压，粘接层材
14料也不会进入间隙15和15'，因此能够在整个显示面的范围内防止显
示不均匀的发生。
另外，因为在保护层35中使用固化树脂，所以能够不使用粘接层 而将保护层35与微透镜阵列14牢固地固定粘合。由此，能够实现按 压强度高、显示不均匀少的液晶显示面板。另外，通过在保护层35中 使用与微透镜材料相同的材料、或者具有与微透镜材料的折射率相同 的折射率的材料的固化树脂，能够提供更牢固、显示不均匀少的液晶 显示面板。
本发明适合应用于像素间距为5(Him 25(Him的液晶显示面板，尤 其适合用于像素间距为200pm以下的液晶显示面板。微透镜的直径(表 现透镜功能的方向的宽度)被设定为与像素间距大致相等。微透镜的 高度约为1(^m 35pm，由微透镜的直径和像素间距确定。
接着，使用图3 (a) (e)和图4 (a) (d)对本发明的带有 微透镜阵列的液晶显示面板的优选制造方法进行说明。在此，图3(a) (e)和图4 (a) (c)表示在1个大块基板上同时形成多个图1所 示的液晶显示面板100A的工序，图4 (d)表示通过将在大块基板上 形成的多个液晶显示面板100A切断而形成相互独立的多个液晶显示 面板100A的工序。因此，在图3 (a) (e)和图4 (a) (c)中， 作为多个液晶显示面板100A的构成要素的电气元件基板30、对置基 板32、保护层35、光学膜22和23等，分别表示为连续的一个层。
首先，如图3 (a)所示，准备具有呈矩阵状配置的多个像素的液 晶显示面板12。液晶显示面板12具有TFT基板等电气元件基板30、 彩色滤光片基板等对置基板32、和含有液晶材料的液晶层34。液晶层 34使用液晶滴下方式形成，并利用密封材料36密闭在电气元件基板 30与对置基板32之间。
作为液晶层34的形成方式，也能够采用液晶注入方式，但通过使 用液晶滴下方式，能够容易地以短时间在大块基板上同时形成多个液 晶显示面板。另外，在采用液晶注入方式的情况下，在形成液晶显示 面板后注入液晶，但此时可能会因微透镜材料等与液晶接触而发生液 晶的污染问题。如果采用液晶滴下方式，则能够防止这样的污染问题。接着，如图3 (b)所示，通过在液晶显示面板12的外侧的一对主 面的一个上粘贴干膜(干膜抗蚀剂)，形成树脂层39。作为树脂层39 的材料，可使用光固化树脂。作为干膜(树脂层39)，优选使用透过率 高的UV固化型树脂，但是也能够使用其它的光固化树脂、热固化树 脂或光固化热固化并用型的树脂。在后面的工序中，对树脂层39进行 加工而形成微透镜14a。为了液晶显示装置的薄型化，在能够得到由微 透镜产生的聚光效果的范围内，优选使树脂层39的厚度尽可能地薄。
接着，如图3 (c) (e)所示，通过对树脂层39进行加工，形 成包括多个微透镜14a的微透镜阵列14和支撑体26。优选利用专利文 献3中记载的自匹配型(自对准(selfalignment)方式)的方法形成微 透镜14a。根据该方法，能够容易地形成与像素对应的光轴不偏离的微 透镜14a，从而能够得到高的聚光效果。
根据该方法，在图3 (c)所示的工序中，隔着液晶显示面板12向 由UV固化树脂构成的树脂层39照射UV光。在照射UV光时，通过 移动基板或UV光源，使照射光向液晶显示面板12的入射角度分阶段 地或连续地变化。由此，照射光向树脂层39的照射强度部分地变化， 形成与各像素对应的微透镜14a (微透镜的潜像14a')。
然后，如图3 (d)所示，通过从与液晶显示面板12相反一侧隔着 光掩模40对树脂层39进行曝光，在微透镜阵列14的周边区域形成支 撑体26 (支撑体的潜像26')。
通过接着该曝光工序进行显影工序，如图3 (e)所示，形成具有 多个微透镜14a的微透镜阵列14，并且在微透镜阵列14的周边区域形 成支撑体26。支撑体26和微透镜14a的高度能够由树脂层39的厚度 规定，因此，通过在树脂层39中使用干膜，能得到厚度均匀性高的树 脂层39，并能得到能够将支撑体26和微透镜14a的高度(最高高度) 精密地控制为相同高度的优点。
此后，如图4 (a)所示，通过以与各微透镜14a的顶点部分和支 撑体26接触的方式粘贴与用于形成树脂层39的干膜相同的干膜，形 成树脂层38。此时，当粘贴压力过高时，有时干膜会进入到微透镜14a 的凹部，相反，当粘贴压力过低时，密着性下降，因此优选粘贴压力 为0.05 1MPa的范围内。
16优选干膜的粘贴温度为50度以上、且为干膜的玻璃化转变点(在 本实施方式中为110度)以下。在50度以下时，干膜与微透镜14a和 支撑体26的密着性下降，容易发生剥落，当超过玻璃化转变点时，干 膜变得过软，干膜容易埋入微透镜阵列。另外，优选将干膜压接于微 透镜阵列14时的速度为0.5 4m/min的范围内。当速度过快时，密着 性变低，当速度过慢时，生产效率下降。
接着，如图4 (b)所示，通过对树脂层38进行UV照射以进行烧 制而形成保护层35。在此，保护层35固着于各微透镜14a的顶点部分 和支撑体26上，因此能够防止保护层35和在以后的工序中形成的背 面侧光学膜23的剥落、以及由保护层35的变形所引起的显示不均匀 的发生。
然后，如图4 (c)所示，隔着粘接层37和支撑体26将背面侧光 学膜23贴合在液晶显示面板12上，并且，隔着粘接层24将前面侧光 学膜22贴合在液晶显示面板12上。优选在形成保护层35后立刻粘贴 背面侧光学膜23。由此，能够防止对保护层35造成损伤，并且在接下 来的工序中的处理也变得容易。此外，前面侧光学膜22能够在上述工 序中的任意时刻贴合在液晶显示面板12上。
最后，如图4 (d)所示，使用例如特开2004-4636号公报中公开 的方法，切断图4 (c)所示的叠层基板，完成多个带有微透镜阵列的 液晶显示面板IOOA。
在上述的图3 (c) (e)的工序中，也能够利用例如转印法等方 法形成微透镜阵列14等。在使用转印法时，通过将印模(stamper)按 压在树脂层39上以转印印模的模型，形成微透镜阵列14和支撑体26。 由此，能够得到具有与图3 (e)所示相同的构造的液晶显示面板。
此外，在制造图2所示的变形例的液晶显示面板100B时，只要在 上述图3 (c)的曝光工序中调节照射光，对树脂层39进行曝光，使得 微透镜的潜像14a，的顶点部的厚度比树脂层39的厚度薄即可。
接着，对在上述工序中形成的微透镜14a的形状进行说明。
图5为示意性地例示在图3 (a) (c)所示的工序中形成的微透 镜14a的形状的图。在该工序中，通过调整向树脂层39的照射光量分 布，能够形成如图5 (a)和(b)所示的跨越多个像素开口部(或像素)17的双凸透镜、或如图5 (c) (e)所示的对每个像素开口部17设 置的微透镜。图5 (a)所示的透镜为半圆柱状的双凸透镜，图5 (b) 所示的透镜是在顶点附近具有平坦部的双凸透镜。另外，图5 (c)所 示的透镜是对每个像素形成为半圆柱状的微透镜，图5 (d)所示的透 镜是对每个像素形成的半球状的微透镜，图5 (e)所示的透镜是顶点 部平坦化的半球状的微透镜。
接着，使用图6 (a) (e)和图7 (a) (d)对本发明的带有 微透镜阵列的液晶显示面板的第二制造方法进行说明。在第二制造方 法中，图6 (a) (e)表示的工序与上述的图3 (a) (e)表示的 工序相同，因此省略其说明。
在第二制造方法中，如图7 (a)所示，在具有由图6 (e)所示的 工序形成的微透镜阵列14和支撑体26的液晶显示面板12上安装背面 侧光学膜23与树脂层38的叠层基板45。叠层基板45是通过粘接层 37在背面侧光学膜23上粘贴与形成树脂层39所使用的干膜相同的干 膜(树脂层38)而形成的。
在此，通过以干膜与各微透镜14a的顶点部分和支撑体26接触的 方式进行压接，将叠层基板45粘贴在液晶显示面板12上。在此也是， 当粘贴压力过高时，有时干膜会埋入微透镜14a的凹部，因此优选粘 贴压力为10MPa以下。
在第二制造方法中，树脂层38与背面侧光学膜23在成为一体后 被粘贴在液晶显示面板12上，因此，能够防止在粘贴时树脂层38变 形和进入间隙15，具有能防止显示不均匀的发生的优点。
接着，如图7 (b)所示，通过隔着背面侧光学膜23向树脂层38 进行UV照射，树脂层38被烧制而成为保护层35。在此，保护层35 固着于各微透镜14a的顶点部分和支撑体26上，结果，叠层基板45 整体固定于液晶显示面板12上。
然后，如图7 (c)所示，通过粘接层24将前面侧光学膜22贴合 在液晶显示面板12上。前面侧光学膜22也能够在上述工序中的任意 时刻贴合在液晶显示面板12上。最后，如图7 (d)所示，使用例如特幵2004-4636号公报中公开 的方法切断图4 (c)所示的叠层基板，完成多个带有微透镜阵列的液 晶显示面板100A。
此外，在上述两个制造方法中，微透镜阵列14通过对树脂层39 进行曝光而形成，但是，也可以像例如美国专利6989874号所记载的 那样，在液晶显示面板的玻璃基板的面上一体形成微透镜阵列。对于 这样的液晶显示面板，也能够利用上述方法粘贴保护层35。利用这样 的方法形成的带有微透镜阵列的液晶显示面板也包含在本申请发明的 范围内。
在图8中示意性地表示包括本发明的实施方式的液晶显示面板 100C的液晶显示装置200的结构。液晶显示面板100C对应于本实施 方式的带有微透镜阵列的液晶显示面板100A和100B。
液晶显示装置200包括液晶显示面板100C和高指向性的背光源 41。背光源41具有光源42;导光板43，该导光板43接受从光源42 射出的光，使该光在该导光板43中传播并向液晶显示面板100C射出； 将从导光板43的背面射出的光或者从液晶显示装置200的外部入射并 透过液晶显示面板100C和导光板43的光向导光板43进行反射的反射 板44。
背光源41射出在用作光源42的LED的排列方向上的指向性低、 且在与其正交的方向上的指向性高的光。此外，所谓指向性是表示来 自背光源41的光的发散程度(平行度)的指标，通常将亮度成为正面 方向亮度的一半的角度定义为指向性半值角。因此，该指向性半值角 越小，越成为在正面方向具有峰(指向性高)的背光源。
作为适合用于液晶显示装置200的背光源41，能够举出例如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 、特开 2003-35824号公报、特表平8-511129号公报等所记载的背光源。
通过设置微透镜阵列14，能够利用微透镜14a，将对像素(开口 部)以外的区域进行照明的光、即从背光源41向在像素周边形成的遮光膜BM射出的光引导至像素，并从液晶显示面板100C射出。因此， 背光源41的光利用效率提高。
当要在液晶显示面板100C那样的带有微透镜的显示面板中得到 高的光利用效率时，优选背光源41的指向性高。即，优选来自背光源 41的射出光的指向性半值角小。
另一方面，对于像素，开口越大越能够提高光利用效率。但是， 在半透过型液晶显示面板中，作为反射型的特性也很重要，仅像素中 的一部分(透过区域)用于透过显示，因此，开口率(透过区域的面 积比率)受到限制。在半透过型液晶显示面板中，多数情况下开口率 为20 60%。这样，本发明适合应用于半透过型液晶显示面板等开口 率低的液晶显示面板。
根据本发明，在微透镜阵列的光入射侧粘贴有由固化树脂构成的 保护层，因此，粘接材料等不与微透镜阵列接触，而且能够提高微透 镜阵列附近的强度。从而，在制造工序或产品使用时，即使液晶显示 面板受到按压，粘接材料等也不会进入微透镜阵列与保护层之间的间 隙，也可防止间隙的变形。由此，能够提供强度高、在整个显示面上 显示不均匀的发生少的、高品质的带有微透镜的液晶显示面板和液晶 显示装置。另外，根据本发明，能够高效地制造这样的液晶显示面板 和液晶显示装置。
产业上的可利用性
本发明能够提高液晶显示面板和液晶显示装置的显示品质、尤其 能够提高半透过型液晶显示面板等开口率比较小的液晶显示面板和液 晶显示装置的品质。
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权利要求
1.一种带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于，包括具有多个像素的液晶显示面板；设置在所述液晶显示面板的光入射侧的微透镜阵列；与所述微透镜阵列和在所述微透镜阵列的周边区域设置的支撑体的至少一个接触设置、由固化树脂形成的保护层；和隔着所述保护层粘贴在所述液晶显示面板上的背面侧光学膜，在所述微透镜阵列与所述保护层之间形成有间隙。
2. 如权利要求1所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征 在于所述保护层由与构成所述微透镜阵列的材料实质上相同的材料形成。
3. 如权利要求1或2所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于所述保护层由具有与构成所述微透镜阵列的材料的折射率大致相 同的折射率的材料形成。
4. 如权利要求1 3中任一项所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于所述保护层隔着所述微透镜阵列粘贴在所述液晶显示面板上，并 粘贴成使得所述保护层与所述微透镜阵列仅在构成所述微透镜阵列的 微透镜的顶点附近接触。
5. 如权利要求1 3中任一项所述的带有微透镜阵列的液晶显示 面板，其特征在于-所述保护层形成为与所述支撑体接触，并仅隔着所述支撑体粘贴 在所述液晶显示面板上。
6. 如权利要求1 5中任一项所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于所述支撑体由与所述微透镜阵列相同的材料形成。
7. 如权利要求1 6中任一项所述的带有微透镜阵列的液晶显示 面板，其特征在于所述支撑体由光固化树脂形成。
8. 如权利要求1 7中任一项所述的带有微透镜阵列的液晶显示 面板，其特征在于所述背面侧光学膜通过粘接层粘贴在所述保护层上。
9. 一种液晶显示装置，其特征在于包括权利要求1 8中任一项所述的带有微透镜阵列的液晶显示面板。
10. —种带有微透镜阵列的液晶显示面板的制造方法，所述带有微 透镜阵列的液晶显示面板包括液晶显示面板、设置在所述液晶显示面 板的光入射侧的微透镜阵列和设置在所述微透镜阵列的光入射侧的背 面侧光学膜，所述制造方法的特征在于，包括(a) 在液晶显示面板的面上形成微透镜阵列的工序；(b) 在所述微透镜阵列的光入射侧形成由固化树脂构成的树脂层 的工序；和(c) 通过使所述树脂层固化而形成保护层的工序，在所述工序(b)中，所述树脂层以与所述微透镜阵列和在所述微 透镜阵列的周边区域设置的支撑体的至少一个接触的方式形成，在所 述微透镜阵列与所述树脂层之间形成间隙。
11. 如权利要求IO所述的制造方法，其特征在于 在所述工序(b)中，所述树脂层以干膜的形态被粘贴在所述微透镜阵列和所述支撑体的至少一个上。
12. 如权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于在所述工序(b)中，所述树脂层形成为使得所述树脂层与所述微 透镜阵列仅在构成所述微透镜阵列的微透镜的顶点附近接触。
13. 如权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于在所述工序(b)中，所述树脂层形成为仅与所述支撑体接触。
14. 如权利要求10 13中任一项所述的制造方法，其特征在于，包括在所述工序(c)之后，将背面侧光学膜粘贴在所述保护层上的工序。
15. 如权利要求10 13中任一项所述的制造方法，其特征在于，包括在所述工序(b)之前，将所述树脂层粘贴在背面侧光学膜上的工序。
16. 如权利要求10 15中任一项所述的制造方法，其特征在于 所述工序(a)包括在液晶显示面板的面上形成光固化树脂层的工序；和通过隔着所述液晶显示面板对所述光固化树脂层进行曝光而形成所述微透镜阵列的工序。
17. 如权利要求16所述的制造方法，其特征在于所述工序(a)包括通过隔着掩模对所述光固化树脂层进行曝光而 形成所述支撑体的工序。
18. 如权利要求10 17中任一项所述的制造方法，其特征在于所述保护层由与构成所述微透镜阵列的材料实质上相同的材料形成。
19. 如权利要求10 18中任一项所述的制造方法，其特征在于所述保护层由具有与构成所述微透镜阵列的材料的折射率大致相 同的折射率的材料形成。
20.如权利要求10 19中任一项所述的制造方法，其特征在于，包括在所述工序(c)之后，通过将包括液晶显示面板、所述微透镜阵列、所述保护层和所述背面侧光学膜的贴合基板切断而作成多个带有 微透镜阵列的液晶显示面板的工序。
全文摘要
本发明的目的是提供按压强度高、并防止显示不均匀的发生的带有微透镜阵列的液晶显示面板、其制造方法和液晶显示装置。本发明的带有微透镜阵列的液晶显示面板(100A)包括具有多个像素的液晶显示面板(12)；设置在液晶显示面板(12)的光入射侧的微透镜阵列(14)；与微透镜阵列(14)和在微透镜阵列(14)的周边区域设置的支撑体的至少一个接触设置、由固化树脂形成的保护层(35)；和隔着保护层(35)粘贴在液晶显示面板(12)上的背面侧光学膜(23)，在微透镜阵列(14)与保护层(35)之间形成有充满空气的间隙(15)。
文档编号G09F9/00GK101517462SQ20078003380
公开日2009年8月26日 申请日期2007年7月23日 优先权日2006年9月12日
发明者友利拓马, 吉水敏幸, 村尾岳洋, 柴田谕, 浦久保荣一, 臼仓奈留 申请人:夏普株式会社