带微透镜阵列的液晶显示面板和液晶显示装置的制作方法

专利名称：带微透镜阵列的液晶显示面板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，特别涉及具有微透镜 阵列的液晶显示面板和液晶显示装置。
背景技术：
近年来，液晶显示装置作为监视器、投影仪、便携式信息终端、 便携式电话等的显示装置被广泛应用。液晶显示装置一般根据驱动信 号使液晶显示面板的透过率(或反射率)变化，对照射液晶显示面板 的来自光源的光的强度进行调制，从而显示图像和文字。作为液晶显 示装置，存在直接观察显示于液晶显示面板的图像等的直视型显示装 置、和通过投影透镜将显示在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(投影仪)等。
液晶显示装置，通过对矩阵状规则排列的像素分别施加与图像信 号对应的驱动电压，使各像素的液晶层的光学特性变化，利用配置在 其前后的偏光元件(典型的是偏光板)，与液晶层的光学特性相配合地， 对透过的光进行调光，从而显示图像和文字等。该偏光板在直视型液 晶显示装置中，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。
作为对各像素独立施加驱动电压的方式，存在单纯矩阵方式和有 源矩阵方式。其中，在有源矩阵方式的液晶显示面板中必须设置对开
关元件和像素电极供给驱动电压的配线。作为开关元件，使用MIM(金 属一绝缘体一金属)元件等非线性2端子元件、TFT (薄膜晶体管)元 件等三端子元件。
但是，在有源矩阵方式的液晶显示装置中，如果对设置在显示面 板中的开关元件(特别是TFT)入射强光，则OFF状态下的元件电阻 下降，在电压施加时充电至像素电容的电荷被放电，不能够得到规定 的显示状态，因此具有在黑状态下也漏光导致对比度比下降的问题。于是，在有源矩阵方式的液晶显示面板中，例如，为了防止光入
射至TFT (特别是沟道区域)，在设置有TFT和像素电极的TFT基板、 隔着液晶层与TFT基板相对的相对基板上，设置有遮光层(称作黑矩 阵)。
此处，在液晶显示装置为反射型液晶显示装置的情况下，如果将 反射电极用作遮光层，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，在不透光的TFT、栅极总线和源极总 线之外还设置遮光层，于是有效像素面积下降，相对于显示区域的整 个面积的有效像素面积的比率即开口率下降。
液晶显示装置具有重量轻且薄、电力消耗低的特征，因此作为便 携式电话、便携式信息终端等移动设备的显示装置被广泛应用，但是 基于显示信息量的增大、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。在现有技术中，例如，对于2 3英寸等级的液晶显 示装置，240X320像素的QVGA显示是标准的，但是近年来也制造进 行480X640像素的VGA显示的装置。
液晶显示面板的高精细化、小型化不断发展，随之上述开口率的 下降成为更大的问题。这是因为，即使希望使像素间距变小，由于电 性能、制造技术等的制约，也不能够使TFT、总线等比某一定程度的 尺寸更小。为了补偿透过率的下降，也考虑提高背光源的亮度，但是 这会导致电力消耗的增大，因此特别对于移动设备成为问题。
此外，近年来，作为移动设备的显示装置，半透过型的液晶显示 装置逐渐普及，半透过型的液晶显示装置在暗的照明下利用背光源的 光进行显示，在亮的照明下通过对入射至液晶显示面板的显示面的光 进行反射而进行显示。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，通过使像素间距变小，相对于显示区域整个 面积的透过区域面积的比率(透过区域的开口率)显著降低。因此， 在半透过型液晶显示装置中，虽然具有不限于周围的亮度，能够实现 对比度比高的显示的优点，但是存在当透过区域的开口率变小时，亮 度下降的问题。
作为改善这样的具有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 像素设置聚光的微透镜，提高液晶显示面板的有效的开口率的方法。 进一步，本申请人在专利文献3中公开了适用于透过型或半透过型的 液晶显示装置等的带微透镜阵列的液晶显示面板的制造方法。根据专 利文献3记载的制造方法，能够对像素自我匹配性地以高的位置精度 形成微透镜。
一般地说，VA型(垂直取向型)的液晶显示装置，与TN型液晶 显示装置等相比具有高的视野角特性，通过在VA型液晶显示面板的两 面使用光学膜(偏光板+光学补偿元件)，能够得到广视野角且高对比 度的显示。此处，所谓的入射侧光学膜和出射侧光学膜， 一般使用相 同的光学膜，这样能够得到高的光学补偿效果。
作为VA型液晶显示装置的一个例子，在专利文献4中记载有，在 液晶层的两侧设置有粘贴与偏光膜不同的两个相位差层而形成的广视 角偏光板的液晶显示装置。此外，在专利文献5中记载有具有微透镜 的液晶显示装置的例子。此处，为了防止由设置微透镜产生的对比度 的下降，起偏器不是配置在微透镜的外侧，而是配置在微透镜与液晶 面板之间。
专利文献1:日本特开2003—337207号公报
专利文献2:日本特开2005—275142号公报
专利文献3:日本特开2005 —196139号公报(专利第3708112号)
专利文献4:日本特开2003 — 121642号公报
专利文献5:日本特开平5 — 188364号公报

发明内容
在投影仪这样的投射型显示装置中，因为从装置到屏幕的距离很 长，所以对于液晶显示面板并不要求高的视野角特性，但是在用于移 动设备、数字静态相机等的直视型的液晶显示装置中，要求高的视野 角特性。从而，对于目的不是应用于投射型显示装置的直视型用的液 晶显示装置，考虑应用VA型液晶显示装置。此外，为了提高亮度，也 考虑在这样的VA型液晶显示装置中应用微透镜。但是，虽然在VA型 液晶显示装置中应用微透镜，但能够以高水平实现视野角特性和对比
6度性能的液晶显示面板的结构一直以来并没有被提出。
为了提高VA型液晶显示装置的亮度，在假设将专利文献4所示的 液晶面板结构应用于带微透镜的液晶面板的情况下，透过起偏器被直 线偏光后的光，通过表面为球面状的微透镜，因此可认为在黑显示时 产生漏光，对比度下降。
为了防止对比度的下降，如专利文献5所示，在将起偏器配置在 微透镜阵列与液晶面板之间的情况下，产生下述问题。
(1) 需要在光学膜之上安装另外制作而成的微透镜阵列，因此在 制造工序中可能会对微透镜阵列造成损伤。
(2) 微透镜阵列位于液晶显示面板的外侧，因此特别是用于直视 型的液晶显示面板的情况下，可能会对微透镜阵列造成损伤，或者附 着污物。
(3) 与玻璃相比，光学膜的平坦度低、热膨胀大，因此配置在光 学膜上的微透镜阵列可能会产生变形、位置偏移。
(4) 难以使微透镜的焦点距离变短，不能够得到良好的光学特性。 与用于投影仪这样的投射型显示装置的液晶显示面板不同，在用
于移动设备、数字静态相机等的直视型的液晶显示装置中，需要使用 通过微透镜的光，保持高的视野角。因此，需要使液晶面板与微透镜 的间隔尽量小，使进入透镜的大致平行的光最大弯曲至60度左右。但 是，这样的利用透镜的急剧的光路变化，对于光学补偿元件的效果也 造成很大的影响。
因此，对于直视型液晶显示装置，决定具有高亮度、并且能够实 现优异的视野角特性和对比度性能的适宜的装置结构并不容易。
本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于提供视野角特性良好且 对比度高、能够进行高亮度的显示的直视型的带微透镜阵列的液晶显 示面板、和使用它的液晶显示装置。
本发明的带微透镜阵列的液晶显示面板包括具有多个像素的液 晶面板；设置在上述液晶面板的光入射侧的微透镜阵列；设置在上述 液晶面板的光出射侧的第一偏光板和第一光学补偿元件；和设置在上 述微透镜阵列的上述光入射侧的第二偏光板和第二光学补偿元件，上 述第一光学补偿元件的厚度方向的延迟比上述第二光学补偿元件的厚度方向的延迟大。
在一个实施方式中，上述第一光学补偿元件由配置在上述液晶面 板与上述第一偏光板之间的第一相位差板和第二相位差板构成，上述 第二光学补偿元件由配置在上述液晶面板与上述第二偏光板之间的一 个相位差板构成。
在一个实施方式中，上述带微透镜阵列的液晶显示面板是用于直 视型液晶显示装置的液晶显示面板。
在一个实施方式中，上述液晶面板包括垂直取向型液晶层，上述 带微透镜阵列的液晶显示面板是垂直取向型的液晶显示面板。
在一个实施方式中，上述第一光学补偿元件中的上述第一相位差
板具有面内方向的延迟，并且厚度方向的延迟实质上为o，上述第二相 位差板具有厚度方向的延迟，并且面内方向的延迟实质上为o，上述第
二光学补偿元件的上述一个相位差板具有面内方向的延迟，并且厚度
方向的延迟实质上为o。
在一个实施方式中，上述第一光学补偿元件中的上述第一相位差 板是在面内具有滞相轴的正的单轴性相位差板，上述第二相位差板是 在厚度方向具有滞相轴的负的单轴性相位差板，上述第二光学补偿元 件的上述一个相位差板是在面内具有滞相轴的正的单轴性相位差板。
在一个实施方式中，上述第二相位差板的厚度方向的延迟为
200nrn以上300nrn以下。
在一个实施方式中，上述第二相位差板的厚度方向的延迟为约 250nmc
本发明的液晶显示装置是具有上述带微透镜阵列的液晶显示面板 的液晶显示装置。
根据本发明，能够提供视野角特性良好、对比度高且能够进行高 亮度的显示的直视型的带微透镜阵列的液晶显示面板，和使用它的液 晶显示装置。


图1是示意性地表示本发明的带微透镜阵列的液晶显示面板的结 构的截面图。图2是示意性地表示参考例的带微透镜阵列的液晶显示面板的结 构的截面图。 —
图3 (a) (e)是示意性地表示本实施方式的制造方法的前半部 分的截面图。
图4 (a) (d)是示意性地表示本实施方式的制造方法的后半部 分的截面图。
图5 (a) (g)是例示通过本实施方式的制造方法形成得到的微 透镜的形状的图。
图6是示意性地表示具备本发明的带微透镜阵列的液晶显示面板 的液晶显示装置的截面图。
符号说明
12液晶面板
14微透镜阵列
14a微透镜
14a'微透镜的潜像
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支承体
26'支承体的潜像
27视野角补偿板
28相位差板
29偏光板
30电气元件基板
32相对基板
34液晶层
35保护层
36密封件
37粘接层39树脂层
40光掩模
41背光源
42光源
43导光板
44反射板
47视野角补偿板
48相位差板
49偏光板
100带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，说明本发明的带微透镜阵列的液晶显示面板的 实施方式。
图1是示意性地表示本实施方式的带微透镜阵列的液晶显示面板 ioo的结构的截面图。如图所示，本实施方式的带微透镜阵列的液晶显
示面板100 (以下也简称为液晶显示面板100)包括具有配置为矩阵
状的多个像素的液晶面板(也称作"液晶单元"或"液晶显示面板")
12;和包括设置在液晶面板12的光入射侧(图的下侧)的多个微透镜
14a的微透镜阵列14。
微透镜阵列14由可见光的透过率高的丙烯酸类的UV固化型树脂 形成，但也可以由环氧类的UV固化型树脂、热固化型树脂等形成。 作为微透镜阵列14的各微透镜14a，使用覆盖多个像素的双凸透镜型 透镜，但也可以由与每个像素对应的半球型的微透镜构成各微透镜 14a。
液晶面板12包括针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;例如作为彩色滤光片基板(CF基 板)的相对基板32;和垂直取向型的液晶层34。液晶层34包括封入 电气元件基板30与相对基板32之间的液晶材料，通过设置在外周部 的密封件36被密封。在液晶面板12的观察者侧(图的上侧)，通过未图示的粘接层粘 贴有前面侧光学膜22。前面侧光学膜22包括设置在相对基板32之 上的视野角补偿板27;设置在视野角补偿板27之上的相位差板28; 和设置在相位差板28之上的偏光板29。另外，在本说明书中，将相位 差板28称作第一相位差板，将视野角补偿板27称作第二相位差板， 相位差板28和视野角补偿板27合称为第一光学补偿元件。在微透镜阵列14的光入射侧，通过形成在微透镜阵列14的周边 区域的支承体26配置有保护层35，在保护层35的光入射侧，通过未 图示的粘接层粘贴有背面侧光学膜23。背面侧光学膜23包括设置在保 护层35之上的相位差板48，和设置在相位差板48之上的偏光板49。 也将相位差板48称作第二光学补偿元件。偏光板29和偏光板49采用 各自的透过轴相互90。交叉的正交尼科耳配置。保护层35和微透镜阵列14以保护层35仅与各微透镜14a的顶点 附近相接的方式形成，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。另外，也可以是保护层35仅由支承体26支承，微透 镜14a不与保护层35相接的结构。此外，也可以是在微透镜14a的前 端部分设置突起，该突起与保护层35相接的结构。保护层35与微透镜阵列14同样，由可见光的透过率高的丙烯酸 类的UV固化型树脂形成。作为保护层35也能够应用环氧类的UV固 化树脂、或热固化性树脂。保护层35优选由与微透镜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。此外，支承体26也优选由与微透镜14a相同的材料形 成，从而能够简化制造工序。作为偏光板29和49，使用以TAC (三醋酸纤维素)夹入由碘进 行染色并延伸的PVA (聚乙烯醇)的碘类偏光板。作为偏光板29和 49，也可以使用染料类的偏光板、代替TAC使用降冰片烯(norbornene) 类树脂等的偏光板等。作为相位差板28和48，使用降冰片烯类树脂。作为相位差板28 和48，也可以使用聚碳酸脂类的树脂等。作为视野角补偿板27，使用 涂敷有胆甾相液晶的膜，但也可以使用降冰片烯类树脂的膜等。也可 以由进行过2轴延伸的降冰片烯类树脂的一个膜代替相位差板28和视ii野角补偿板27的功能。对于相位差板28、视野角补偿板27、和相位差板48，分别使各元 件的厚度为d，使波长550nm的厚度方向的折射率为nz，使面内方向 的折射率为nx (滞相轴方向)和ny (进相轴方向)，则面内方向的延 迟(Re)表示为(nx-ny) Xd，厚度方向的延迟(Rth)表示为[(nx+ny) /2-nz]Xd。相位差板28和相位差板48分别是在面内具有滞相轴的正的单轴 性相位差板，是面内方向的延迟(Re)为140nm的:W4板。厚度方向 的延迟(Rth)实质上为O。视野角补偿板27是在厚度方向具有滞相轴 的负的单轴性相位差板，厚度方向的延迟(Rth)为250nm，面内方向 的延迟(Re)实质上为O。另外，视野角补偿板27的厚度方向的延迟 (Rth)优选是200nm以上300nm以下。相位差板28和相位差板48以面内滞相轴相互以90°交叉的方式 配置。此外，相位差板28的滞相轴与偏光板29的透过轴，以及相位 差板48的滞相轴与偏光板49的透过轴分别向相互差别45 °的方向延 伸。根据本实施方式的液晶显示面板，在沿着与聚光方向平行的方向 (双凸透镜的长度方向)和与其垂直的方向观察在显示面上对比度(或 对比度比)CR比IO大的视野角区域(CR〉10的区域)的情况下，均 为60度以上。此夕卜，从与显示面垂直的方向看时的CR (正面CR)为 400。另外，在本说明书中提及光学补偿元件的延迟值时，即使偏光板 29和49的TAC具有延迟，在光学补偿元件的延迟值中也不包括TAC 的延迟值。根据本实施方式的液晶显示面板，能够在广视野角范围内得到这 样的高对比度。但是，为了实现这样的高性能，本申请的发明者对液 晶显示面板的结构进行了各种研究。以下，作为其研究的一个例子， 使用液晶显示面板的参考例进行说明。图2是示意性地表示参考例的带微透镜阵列的液晶显示面板100' 的结构的截面图。液晶显示面板100'的光学膜的配置是将专利文献4 所示的配置方法直接应用于带微透镜的液晶显示面板的结构。在液晶显示面板100'的结构要素中，对与上述液晶显示面板100的结构要素相同的要素标注相同的参照符号，并省略其说明。如图所示，液晶显示面板ioo'具有与上述实施方式相同的液晶面板12和微透镜阵列14。在液晶面板12的观察者侧粘贴有前面侧光学 膜22'。前面侧光学膜22'包括视野角补偿板27'、相位差板28和偏光 板29。在保护层35的光入射侧粘贴有背面侧光学膜23'。背面侧光学 膜23，包括视野角补偿板47、相位差板48、偏光板49。作为偏光板29和49以及相位差板28和48，使用与上述实施方式 相同的材料。视野角补偿板27'和47是涂敷有胆甾相液晶的视野角补 偿板，是在厚度方向具有滞相轴的负的单轴性相位差板。两者均是厚 度方向的延迟(Rth)为130nm，面内方向的延迟(Re)实质上为0。在该参考例的液晶显示面板IOO'中，在与透镜的聚光方向垂直的 方向表示CR>10的视野角范围为60度以上，但在与聚光方向平行的 方向，表示CRM0的视野角范围为40度左右。此外，正面CR为290。对使用这样的参考例的液晶显示面板改善对比度和视野角特性进 行研究，结果确认通过增加出射侧的光学元件的视野角补偿成分能够 改善视野角特性。例如，使视野角补偿板27'的厚度方向的延迟为 Rth=250nm，使视野角补偿板47的厚度方向的延迟为Rth=120nm，此 时沿与聚光方向平行的方向的表示CR>10的视野角范围成为60度以 上，正面CR提高至330。但是，在该结构中，沿与聚光方向垂直的方 向的CR>10的视野角范围变窄至50度左右，在实际使用中存在问题。为了进一步改良该状况而进行研究，结果得出通过使出射侧的视 野角补偿板27'的厚度方向的延迟为Rth=250nm，除去入射侧的视野角 补偿板47，能够得到表示CRMO的视野角范围在与聚光方向平行的方 向和与聚光方向垂直的方向均为60度以上，正面CR为400的高特性。 从而，本发明的实施方式的液晶显示面板100采用这样的光学元件的 结构。本发明优选适用于像素间距为50 u m 250 u m的液晶显示面板， 特别优选适用于像素间距为200um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)设定得与像素间距大致相等。微透 镜的高度为约10um 35nm，根据微透镜的直径和像素间距决定。接着，使用图3 (a) (e)和图4 (a) (d)，说明本发明的带 微透镜阵列的液晶显示面板的优选制造方法。此处，图3 (a) (e) 和图4 (a) (c)表示在一块大板基板上同时形成多个图1所示的液 晶显示面板100的工序，图4 (d)表示切割形成在大板基板上的多个 液晶显示面板100，形成相互独立的多个液晶显示面板100的工序。于 是，在图3 (a) (e)和图4 (a) (c)中，作为多个液晶显示面 板100的结构要素的电气元件基板30、相对基板32、保护膜35、光学 膜22和23等分别表示为连续的一个层。首先，准备图3 (a)所示的具有配置为矩阵状的多个像素的液晶 面板12。液晶面板12具有TFT基板等电气元件基板30、彩色滤光片 基板等相对基板32、和包含液晶材料的液晶层34。液晶层34使用液 晶滴下方式形成，通过密封件36密封在电气元件基板30与相对基板 32之间。在液晶层34的形成中也能够采用液晶注入方式，但通过使用液晶 滴下方式，能够在大板基板上短时间且容易地同时形成多个液晶面板。 此外，在采用液晶注入方式的情况下，在形成液晶面板之后注入液晶， 此时由于微透镜材料等与液晶接触而产生液晶的污染问题。通过采用 液晶滴下方式，能够防止这样的污染问题。接着，如图3 (b)所示，通过在液晶面板12的外侧的一对主面的 一方粘贴干膜(干膜抗蚀剂)，形成树脂层39。作为树脂层39的材料， 使用光固化性树脂。作为干膜(树脂层39)，优选使用透过率高的UV 固化型树脂，但也能够使用其它的光固化性树脂、热固化性树脂、或 光固化性热固化性并用型的树脂。在之后的工序中，对树脂层39进行 加工形成微透镜14a。为了实现液晶显示装置的薄型化，树脂层39的 厚度优选在能够得到微透镜的聚光效果的范围内尽可能地薄。接着，如图3 (c) (e)所示，通过对树脂层39进行加工，形 成具有多个微透镜14a的微透镜阵列14和支承体26。微透镜14a的形 成优选由专利文献3所记载的自匹配型(sdf-alignment方式)的方法 进行。根据该方法，能够容易地形成与像素对应的没有光轴偏移的微 透镜14a，能够得到高聚光效果。根据该方法，在图3 (c)所示的工序中，隔着液晶面板12对UV固化性树脂的树脂层39照射UV光。在照射UV光时，通过移动基板 或UV光源，使照射光向液晶面板12的入射角度阶段性地或连续地变 化。从而，照射光向树脂层39的照射强度部分变化，形成与各像素对 应的微透镜14a (微透镜的潜像14a')。之后，如图3 (d)所示，对树脂层39从与液晶面板12相反的一 侧隔着光掩模40进行曝光，从而在微透镜阵列14的周边区域形成支 承体26 (支承体的潜像26')。接续该曝光工序进行显影工序，从而如图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 成支承体26。支承体26和微透镜14a的高度根据树脂层39的厚度被 规定，因此，通过使用干膜作为树脂层39，具有能够得到厚度均匀性 高的树脂层39，能够得到将支承体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。之后，如图4 (a)所示，将与在树脂层39的形成中使用的干膜相 同的干膜，以与各微透镜14a的顶点部分和支承体26相接的方式进行 粘贴，从而形成树脂层38。此时，如果粘贴压力过高则干膜可能陷入 微透镜14a的凹部，相反地，如果过低则密接性下降，因此粘贴压力 优选在0.05 1MPa的范围内。干膜的粘贴温度优选为50度以上、干膜的玻璃态转变点.(在本实 施方式中为110度)以下。这是因为，如果为50度以下，则干膜与微 透镜14a和支承体26的密接性下降，容易产生剥离，如果超过玻璃态 转变点，则干膜变得过软，干膜容易陷入微透镜阵列。此外，将干膜 压接于微透镜阵列14时的速度，优选为0.5 4m/min的范围内。如果 速度过快则密接性下降，如果过慢则生产效率下降。接着，如图4 (b)所示，通过对树脂层38照射UV进行烧制，形 成保护层35。此处，保护层35与各微透镜14a的顶点部分和支承体 26固接，因此能够防止保护层35与在后面的工序中形成的背面侧光学 膜23的剥离、保护层35的变形引起的显示不均的产生。之后，如图4 (c)所示，将包括上述视野角补偿板27、相位差板 28、和偏光板29的背面侧光学膜23通过粘接层37和支承体26贴合 在液晶面板12上。此外，将包括上述相位差板48和偏光板49的前面侧光学膜22通过粘接层24贴合在液晶面板12上。背面侧光学膜23 优选在形成保护层35之后立即进行粘贴。从而，能够防止对保护层35 的损伤，并且能够容易进行下一工序中的处理。另外，前面侧光学膜 22能够在上述工序中的任意时刻与液晶面板12贴合。最后，如图4(d)所示，例如使用在日本特开2004 —4636号公报 中公开的方法，对图4 (c)所示的叠层基板进行切割，完成多个带微 透镜阵列的液晶显示面板100。在上述的图3 (c) (e)的工序中，例如能够通过转印法等方法， 形成微透镜阵列14等。在使用转印法的情况下，对树脂层39按压压 模(stamper),转印压模的形状，从而形成微透镜阵列14和支承体26。 从而，得到具有与图3 (e)所示的结构相同的构造的液晶显示面板。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是示意性地表示在图3 (b) (d)所示的工序中形成的微透 镜14a的形状的图。在该工序中，通过调整对树脂层39的照射光量分 布，能够形成图5 (a)和(b)所示的跨多个像素开口部(或像素)17 的双凸透镜，或者图5 (c) (g)所示的针对每个像素开口部17设 置的微透镜。图5 (a)所示的透镜是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。此外，图5 (c)所 示的透镜是针对每个像素形成为半圆柱状的微透镜，图5 (d)所示的 透镜是针对每个像素形成的半球状的微透镜，图5 (e)所示的透镜是 顶点部被平坦化的半球状的微透镜。此外，图5 (f)所示的透镜是针 对每个像素形成的底面为六边形的微透镜，图5 (g)所示的透镜是顶 点部被平坦化的底面为六边形的微透镜。图6示意性地表示具有本发明的实施方式的液晶显示面板100的 液晶显示装置200的结构。液晶显示装置200具有液晶显示面板100和高指向性的背光源41 。 背光源41具有光源42;接受从光源42出射的光，使其在其中进行 传播并向液晶显示面板100射出的导光板43;和将从导光板43的背面 出射的光、或从液晶显示装置200的外部入射并透过液晶显示面板100 和导光板43的光，朝向导光板43反射的反射板44。背光源41射出用作光源42的LED的排列方向的指向性低、与其16正交的方向的指向性高的光。另外，指向性是表示来自背光源41的光 的发散的程度(平行度)的指标，通常将成为正面方向的亮度的一半 的亮度的角度定义为指向性半值角。从而，该指向性半值角越小，越 会成为在正面方向具有峰值(指向性高)的背光源。作为适用于液晶显示装置200的背光源41,例如能够举出在 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; 日本特开2003—35824号公报、日本特表平8—511129号公报等所记 载的背光源。通过设置微透镜阵列14，对像素(开口部)以外的区域进行照明 的光，即从背光源41朝向形成在像素周边的遮光膜BM出射的光，通 过微透镜14a被引导至像素，并从液晶显示面板100出射。因此，能 够提高背光源41的光利用效率。在液晶显示面板100这样的带微透镜阵列的液晶显示面板中希望 得到高的光利用效率的情况下，优选背光源41的指向性高。即，优选 来自背光源41的出射光的指向性半值角较小。另一方面，对于像素来说，开口越大越能够使光利用效率提高。 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，因 为仅将像素中的一部分(透过区域)用作透过显示，所以开口率(透 过区域的面积比率)被限制。在半透过型液晶显示面板中，在较多的 情况下，开口率为20 60%。如上所述，本发明优选适用于半透过型 液晶显示面板等开口率较低的液晶显示面板。根据本发明，能够利用微透镜提高液晶显示面板的亮度，并且能 够在广视野角范围内提高对比度。此外，根据本发明，能够容易地制 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，特别 能够提高半透过型液晶显示面板等开口率较小的直视型的液晶显示面 板和液晶显示装置的品质。
权利要求
1.一种带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面板；设置在所述液晶面板的光入射侧的微透镜阵列；设置在所述液晶面板的光出射侧的第一偏光板和第一光学补偿元件；和设置在所述微透镜阵列的所述光入射侧的第二偏光板和第二光学补偿元件，所述第一光学补偿元件的厚度方向的延迟比所述第二光学补偿元件的厚度方向的延迟大。
2. 如权利要求1所述的带微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于所述第一光学补偿元件由配置在所述液晶面板与所述第一偏光板 之间的第一相位差板和第二相位差板构成，所述第二光学补偿元件由配置在所述液晶面板与所述第二偏光板 之间的一个相位差板构成。
3. 如权利要求1或2所述的带微透镜阵列的液晶显示面板，其特 征在于所述带微透镜阵列的液晶显示面板是用于直视型液晶显示装置的 液晶显示面板。
4. 如权利要求1 3中任一项所述的带微透镜阵列的液晶显示面 板，其特征在于所述液晶面板包括垂直取向型液晶层，所述带微透镜阵列的液晶 显示面板是垂直取向型的液晶显示面板。
5. 如权利要求2所述的带微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于所述第一光学补偿元件中的所述第一相位差板具有面内方向的延迟，并且厚度方向的延迟实质上为o，所述第二相位差板具有厚度方向 的延迟，并且面内方向的延迟实质上为o，所述第二光学补偿元件的所述一个相位差板具有面内方向的延迟，并且厚度方向的延迟实质上为o。
6. 如权利要求5所述的带微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于所述第一光学补偿元件中的所述第一相位差板是在面内具有滞相 轴的正的单轴性相位差板，所述第二相位差板是在厚度方向具有滞相 轴的负的单轴性相位差板，所述第二光学补偿元件的所述一个相位差板是在面内具有滞相轴 的正的单轴性相位差板。
7. 如权利要求5或6所述的带微透镜阵列的液晶显示面板，其特 征在于所述第二相位差板的厚度方向的延迟为200nm以上300nm以下。
8. 如权利要求7所述的带微透镜阵列的液晶显示面板，其特征在于所述第二相位差板的厚度方向的延迟为约250nm。
9. 一种液晶显示装置，其特征在于具有权利要求1 8中任一项所述的带微透镜阵列的液晶显示面板。
全文摘要
本发明提供视野角特性和对比度高，且能够进行高亮度的显示的直视型的带微透镜阵列的液晶显示面板和液晶显示装置。本发明的带微透镜阵列的液晶显示面板包括具有多个像素的液晶面板；设置在液晶面板的光入射侧的微透镜阵列；设置在液晶面板的光出射侧的第一偏光板和第一光学补偿元件；和设置在微透镜阵列的光入射侧的第二偏光板和第二光学补偿元件，第一光学补偿元件的厚度方向的延迟比第二光学补偿元件的厚度方向的延迟大。
文档编号G02B5/02GK101578549SQ20078004969
公开日2009年11月11日 申请日期2007年10月26日 优先权日2007年1月11日
发明者臼仓奈留 申请人:夏普株式会社