JP2000206894A - 平面表示装置 - Google Patents

平面表示装置

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JP2000206894A
JP2000206894A JP11295623A JP29562399A JP2000206894A JP 2000206894 A JP2000206894 A JP 2000206894A JP 11295623 A JP11295623 A JP 11295623A JP 29562399 A JP29562399 A JP 29562399A JP 2000206894 A JP2000206894 A JP 2000206894A
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light
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flat display
microlens
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Hiroyoshi Nakamura
村 弘 喜 中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロレンズの高性能化・高信頼性が可能
な平面表示装置を提供する。 【解決手段】 マイクロレンズ基板３１と液晶パネル１
０との装着において、マイクロレンズ３２よりも低屈折
率の液体層３４が間に介在するため、マイクロレンズの
性能を向上させ、かつ、高信頼性を達成できる。また、
空気層を介在させた場合における湿気や塵埃の混入が防
止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は平面表示装置に係わ
り、特に表示パネルの各画素に対応して集光手段として
のマイクロレンズが設けられた集光基板例えばマイクロ
レンズ基板が装着されている平面表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、高密度で大容量でありながら、高
度な表示品質を得ることのできる平面表示装置の実用化
が図られている。平面表示装置のうち、隣接する画素電
極の間でクロストークがなく、高いコントラスト表示が
得られると共に、透過型表示が可能で大画面化も容易で
ある等の理由から、画素を駆動する素子として薄膜トラ
ンジスタ（以下、ＴＦＴという）を用いたアクティブマ
トリクス型液晶表示装置が多用されるに至っている。
【０００３】このような液晶表示装置の駆動素子には、
アモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと称す）を用い
たａ−ＳｉＴＦＴと、ポリシリコン（以下、ｐ−Ｓｉと
称す）を用いたｐ−ＳｉＴＦＴとがあり、製品化される
に至っている。
【０００４】このうち、ｐ−ＳｉＴＦＴは、ａ−ＳｉＴ
ＦＴに比し電子の移動度が高く、駆動素子のサイズを小
型化することができ、画素電極上の画素開口率の向上が
可能である。さらに、走査線及び信号線を駆動する回路
をアクティブマトリクス基板上に一体に形成することが
できる。従って、駆動用のＩＣ等を液晶表示パネルに外
付けする作業が不要で実装工程が省力化され、コスト低
減が可能である。
【０００５】このようなｐ−ＳｉＴＦＴを用いて高精細
なアクティブマトリクス型液晶表示装置を作成し、投射
レンズを用いて拡大投影することにより、容易に大画面
表示を実現することが可能である。このため、画面の前
面側から投影するフロント型データプロジェクタや、画
面の背面側から投影するリア型プロジェクションＴＶ等
が開発されている。
【０００６】このような投射型液晶表示装置では、プロ
ジェクタ機構の寸法、重量、コストを低減するために、
液晶パネルの小型化が望まれている。その一方で、画面
を明るくするために液晶表示装置の開口率を高めると共
に、高輝度かつ高パワーな光源を用いて光学系の効率を
向上させることが行われている。
【０００７】そして、液晶パネルの寸法は小さいままで
高精細化を進めようとすると、開口率が小さくなること
から、マイクロレンズ基板を用いて入射光を画素開口部
に集光させることにより、実効的に画素開口率を向上さ
せることが行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の装置に
は次のような問題があった。マイクロレンズ基板とし
て、従来はイオン交換法によるものが用いられていた。
ところが、イオン交換法によるマイクロレンズは、ソー
ダガラス基板を用いる必要がある。ソーダガラス基板
は、液晶パネルに一般に用いられているガラスよりも熱
膨張係数が２倍以上大きい。このため、液晶パネルの高
精細化が進むにつれて、高い照度で光が照射されると、
熱膨張により液晶パネルの画素開口部とマイクロレンズ
基板のマイクロレンズとの位置関係にずれが生じるとい
う問題があった。このため、マイクロレンズ基板とし
て、ガラス基板の表面に凸状のレンズを形成したものが
種々開発されるようになってきた。
【０００９】図９に、このようなイオン交換法マイクロ
レンズ基板５１を用いた従来の平面表示装置の構成を示
す。スイッチング素子としてＴＦＴ１２が形成されたア
レイ基板１１と対向基板１５とが対向配置され、間に液
晶組成物１４が挟持された状態でシール部材１３により
装着されて、液晶パネル１０が構成されている。この液
晶パネル１０の表面上に、マイクロレンズ基板５１が装
着されている。マイクロレンズ基板５１は、ガラス基板
の一面内に屈折率の高い領域から成るマイクロレンズ５
２が形成されている。ここで、マイクロレンズ基板５１
の表面が平坦であるため、液晶パネル１０の対向基板１
５に接着する場合、紫外線硬化型接着剤５３を用いてい
た。
【００１０】イオン交換法マイクロレンズの場合は紫外
線硬化接着剤５３としてはガラスと同じ屈折率のものを
用いればよく接着剤の自由度は高い。しかし、イオン交
換法マイクロレンズは前記したような熱膨張係数が大き
い等の問題があり今後の高精細化には対応できなく、ま
た面全体で接着するためリワークが不可能である。
【００１１】そこで、液晶パネルの高精細化に対応でき
るマイクロレンズとして、ガラス基板の上に樹脂を用い
て凸状レンズを形成したり、ガラス基板にドライエッチ
ングを行って凸状のレンズを形成する方法が採用される
ようになってきた。この場合の構成を図１０に示す。ガ
ラス基板の表面上に凸状レンズ３２が形成してマイクロ
レンズ基板３１を作成する。このマイクロレンズ基板３
１を、凸状レンズ３２が液晶パネル１０の表面に対向す
るように配置して、その間に低屈折率接着剤３４を介在
させた状態で接着する。あるいは、液晶パネルとマイク
ロレンズ基板との間に空気層を介在させた状態で接着剤
により接着することも考えられる。
【００１２】しかし、前者のように低屈折率の接着剤で
対向基板とマイクロレンズ基板とを面全体で接着する場
合は、低屈折率の接着剤のコストが高く剥がれが生じや
すいという問題があった。また後者のように、空気層を
介して接着する場合は、空気層の存在により２か所の界
面で反射が生じて光量損失がその都度発生するという問
題があり、さらに基板間に水分が混入して曇りが生じや
すいという問題があった。
【００１３】上述のように、従来はマイクロレンズ基板
と表示パネルとの間で光量損失が生じたり、コストが高
いという問題があった。
【００１４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、マイクロレンズ基板と表示パネルとの間における光
量損失を抑制するとともに、高効率な平面表示装置を提
供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の平面表示装置
は、複数の画素を有する平面形状の表示パネルと、前記
表示パネルのそれぞれの画素に対応して設けられた複数
の集光手段としてのマイクロレンズを有する集光基板例
えばマイクロレンズ基板とを備え、前記表示パネルと前
記マイクロレンズ基板とは、液体層を介して装着されて
いることを特徴とする。
【００１６】このように、マイクロレンズ基板と液晶パ
ネルとの装着において、マイクロレンズよりも低屈折率
な液体層が間に介在することで、界面反射による光量損
失が抑制される。また、空気層を介在させた場合におけ
る湿気や塵埃の混入が防止され、装置としての信頼性が
向上する。さらに、接着剤によりマイクロレンズ基板を
表示パネルに面全体で接着した場合には、屈折率の大
小、また屈折率の最適化という屈折率の選択自由度が接
着剤では低いが本発明では液体の屈折率を制御すること
でマイクロレンズ特性の最適化が比較的容易である。ま
た更に、面接着による紫外線硬化時の体積収縮での歪み
により接着剤の複屈折の発生やマイクロレンズ特性への
影響が発生したり、周辺部で部分的な剥離が信頼性テス
トで生じたりする問題することで選択の自由度が狭まる
問題も本発明では発生しない。
【００１７】また、前記表示パネルと前記マイクロレン
ズ基板とは、前記表示パネルにおける表示領域の周辺部
に配置されたシール部材と、このシール部材の内側に注
入された前記マイクロレンズよりも屈折率が低い前記液
体層とを介して装着されていてもよい。
【００１８】さらに、前記シール部材に、前記表示パネ
ルと前記マイクロレンズ基板との間の間隙を制御する間
隙制御部材が混入されていてもよい。
【００１９】前記液体層が、エチレングリコール又はグ
リセリンの少なくともいずれか一方を含むものであって
もよく、或いはパーフルオロポリエーテル、フロロシリ
コ−ンオイルであってもよい。
【００２０】前記マイクロレンズが、有機材料を用いて
形成されていてもよい。
【００２１】前記マイクロレンズ基板におけるマイクロ
レンズ表面又は前記マイクロレンズ基板における前記表
示パネルと対向する面と反対側の面の少なくともいずれ
か一方の面に、保護膜又は光反射防止膜の少なくともい
ずれか一方が形成されていることが望ましい。
【００２２】本発明の平面表示装置は、複数の画素を有
する表示パネルと、前記表示パネルのそれぞれの画素に
対応して設けられた複数の集光手段としてのマイクロレ
ンズを有する集光基板例えばマイクロレンズ基板とを備
えた表示装置であって、前記マイクロレンズ基板におけ
る前記マイクロレンズが形成された領域の外周に前記マ
イクロレンズの頂点高さと異なる第１外周領域が形成さ
れ、さらにその外周に前記マイクロレンズの頂点高さと
略等しい第２外周領域が形成されていることを特徴とす
る。
【００２３】ここで、前記第２外周部と前記マイクロレ
ンズとが同一材料で形成されていることが望ましいが、
同一もしくは別の材料を用いて別工程で形成することも
できる。
【００２４】前記マイクロレンズ基板は、前記第２外周
領域を含む領域において前記液晶パネルに接着されてい
ることもできる。マイクロレンズと頂点高さが略等しい
第２外周領域においてマイクロレンズ基板と液晶パネル
とを固定することにより、マイクロレンズと液晶パネル
との距離を均一化することができる。
【００２５】前記第１外周領域に、前記表示パネルと前
記マイクロレンズ基板との位置合わせに用いられる位置
合わせマークが形成されていてもよい。
【００２６】前記表示パネルと前記マイクロレンズ基板
との間の少なくとも表示領域に液体層が介在されていて
もよい。
【００２７】前記表示パネルと前記マイクロレンズ基板
との間の少なくとも前記表示領域に前記液体層を注入す
ることを容易にするため、前記第１外周領域が前記マイ
クロレンズ基板端まで一部延長されていてもよい。
【００２８】本発明の平面表示装置は、複数の画素を有
する平面形状の表示パネルと、前記表示パネルのそれぞ
れの画素に対応して設けられた複数の集光手段としての
マイクロレンズを有する集光基板例えばマイクロレンズ
基板とを備え、前記表示パネルと前記マイクロレンズ基
板とは、間に液体層を介した状態で、紫外線硬化型樹脂
により装着されていることを特徴とする。
【００２９】前記マイクロレンズ基板の外周部が封止剤
で封止されていてもよい。
【００３０】前記封止剤が、前記平面表示装置を保持す
る保持部材と前記平面表示装置とを固定することもでき
る。
【００３１】前記液体層が、エチレングリコール又はグ
リセリンの少なくともいずれか一方を含むものであって
もよく、或いはパーフルオロポリエーテル、フロロシリ
コ−ンオイルであってもよい。
【００３２】前記マイクロレンズが有機材料で形成され
ていてもよい。
【００３３】前記マイクロレンズにおける前記液体層と
接する表面に、無機材料又は有機材料から成る保護層が
形成されていることが望ましい。
【００３４】また、前記マイクロレンズ基板における前
記表示パネルと対向する面と反対側の面に、光反射防止
膜が形成されていてもよい。
【００３５】また、前記集光基板はマイクロレンズ基板
或いはホログラフィックカラーフィルターであることを
特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
【００３７】本発明の第１の実施の形態による平面表示
装置は、図１に示されるような断面構造及び図２に示さ
れるような平面構造を有する。ここで、図１は図２にお
けるＡ−Ａ線に沿う縦断面図に相当する。
【００３８】液晶パネル１０は、ＴＦＴ１２が形成され
たアレイ基板１１と、シール部材１３によってアレイ基
板１１と対向配置された状態で接着された対向基板２１
と、アレイ基板１１と対向基板２１との間に注入口４１
から注入され封止剤４２により封止されて挟持された状
態にある液晶組成物１４とを有する。
【００３９】この液晶パネル１０における対向基板２１
の表面上に、集光基板としてマイクロレンズ基板３１が
装着されている。マイクロレンズ基板３１は、その表面
上に液晶パネル１０の各画素に対応して形成された集光
手段であるマイクロレンズ３２を有している。マイクロ
レンズ３２は、例えばガラス基板上にエポキシ系やアク
リル系等の紫外線硬化型樹脂を用いて型成形を行うこと
により、安価に形成することができる。
【００４０】液晶パネル１０とマイクロレンズ基板３１
とは、次のようにして装着される。液晶パネル１０の画
像表示領域３０を囲むように、紫外線硬化型シール部材
３３を対向基板２１上あるいはマイクロレンズ基板３１
上に塗布し、両者を貼り合わせる。マイクロレンズ基板
３１と液晶パネル１０との位置合わせを行った後、紫外
線を照射することでシール部材１３を硬化させ、接着固
定する。
【００４１】このマイクロレンズ基板３１と液晶パネル
１０との固定の際に、その間にマイクロレンズ３２より
も屈折率が低い液体層３４を介在させる。マイクロレン
ズ３２が、例えば屈折率１．５９のエポキシ系樹脂や屈
折率１．５４のアクリル系樹脂で形成されている場合に
は、この屈折率よりも低い液体層３４を用いる必要があ
る。例えば、エチレングリコールやグリセリン、若しく
はこれらの水溶液を液体層３４として用いてもよい。エ
チレングリコールやグリセリンを用いた５０％の水溶液
では、屈折率は約１．３８となる。また、パーフルオロ
ポリエーテル（屈折率１．３）、フロロシリコ−ンオイ
ル（屈折率１．３８）でもよい。
【００４２】また、マイクロレンズ基板３１と対向基板
２１との間隔を高精度で制御するには、例えばガラスフ
ァイバから成り厚みが３〜３０μｍの間隙制御部材をシ
ール部材３３の中に混入させる。そして、マイクロレン
ズ基板３１を対向基板１１上に固定した後、液体層３４
を注入口４３から減圧又は加圧注入することにより、所
望の間隔を得ることができる。この後、注入口４３を封
止剤４４により封止する。しかし、シール部を均一に加
工できるのであれば、必ずしも間隙制御部材はなくても
よい。もちろん、加圧注入の場合は注入口のみならず、
注出口も設けて注入し、その後同様に封止すればよい。
【００４３】ところで、マイクロレンズ基板３１を対向
基板２１上に装着する工程で、対向基板２１と対向配置
されるマイクロレンズ３２の表面は傷を受け易い。例え
ば、洗浄工程や基板搬送工程等において、ガラス基板の
端面から発生する塵埃等がマイクロレンズ３２の表面に
付着して損傷する場合がある。
【００４４】このようなレンズ表面を保護するために
は、例えばマイクロレンズ基板３１と対向基板２１との
間隙を、上述したような間隙制御部材を含むシール部材
３３によって確保することにより、レンズ表面が対向基
板２１に直接接触しないようにすることが考えられる。
さらに、レンズ表面にシロキサン系被膜若しくはフッ素
系樹脂被膜を形成することが望ましい。
【００４５】シロキサン系皮膜として、例えばコルコー
ト社製Ｎ−１０３Ｘ等を用いることができる。シロヘキ
サン系被膜は帯電防止効果と耐磨耗性を有するので、塵
埃が付着し難くなるとともに、レンズ表面が傷つくこと
が抑制される。レンズ表面のみならず、マイクロレンズ
基板３１における対向基板２１と対向する面と反対側の
光入射面にシロヘキサン系被膜を形成すると、この面の
界面反射率が低減される。これにより、実効的な光透過
率を向上することができる。
【００４６】フッ素樹脂被膜としては、例えば旭硝子製
のサイトップやＪＳＲ（株）のオプスター系等の樹脂被
膜を用いてもよい。これらのフッ素系樹脂被膜は、耐磨
耗性を有するのみならず、屈折率が１．３８程度という
ように小さい。このため、マイクロレンズ基板３１にお
ける光入射面に形成すると、界面反射率を低減する効果
が得られる。また、フッ素系樹脂被膜を用いる場合に
は、被膜強度を高めるためにカップリング剤処理後に樹
脂を塗布し、摂氏１５０度で約３０分間加熱乾燥を行う
方が望ましい。
【００４７】上記第１の本実施の形態によれば、マイク
ロレンズ基板３１と液晶パネル１０との間に低屈折率の
液体層３４が介在しているので、マイクロレンズ３２と
対向基板２１との間で界面反射による光量損失が低減さ
れる。また、従来のようにマイクロレンズ基板と対向基
板の間に接着剤を塗布して面全体で接着する場合には、
一度接着するとリワークが不可能である。
【００４８】これに対し、第１の実施の形態では対向基
板２１とマイクロレンズ基板３１とが面全体ではなく液
体層３４を介在させ周辺部のシール部材３３によって装
着されている。
【００４９】本発明の第２の実施の形態による平面表示
装置について、図３を参照して説明する。
【００５０】液晶パネル１０は上記第１の実施の形態と
同様に、ＴＦＴ１２が形成されたアレイ基板１１と、シ
ール部材１３によってアレイ基板１１と対向配置された
状態で接着された対向基板２１と、アレイ基板１１と対
向基板２１との間に挟持された状態にある液晶組成物１
４とを有する。
【００５１】この液晶パネル１０の対向基板２１の表面
上に、集光基板としてマイクロレンズ基板６１が装着さ
れている。マイクロレンズ基板６１は、その表面上に液
晶パネル１０の各画素に対応して形成された集光手段で
あるマイクロレンズ６２を有している。１画素に１個の
マイクロレンズもしくはＲ，Ｇ，Ｂの３画素に１個のマ
イクロレンズでもよい。図１は３画素に１個のマイクロ
レンズを形成した場合の断面図である。マイクロレンズ
６２は、例えばガラス基板上にエポキシ系やアクリル系
等の紫外線硬化型樹脂を用いて型成形を行うことによ
り、安価に形成することができる。
【００５２】マイクロレンズ基板６１の平面構造を図４
（ａ）に示し、図４（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面を図
４（ｂ）に示す。マイクロレンズ基板６１には、マイク
ロレンズ６２が設けられたマイクロレンズ領域７１と、
その外周に形成された第１外周領域７２と、さらにその
外周に形成された第２外周領域７３とが形成されてい
る。
【００５３】第２外周領域７３は、マイクロレンズ領域
７１内のマイクロレンズ６２の頂点と略等しい高さの領
域が外周枠のように形成されている。第１外周領域７２
は、マイクロレンズ６２の頂点及ぴ第２外周領域７３よ
り高さが低い領域であって、マイクロレンズ領域７１と
第２外周領域７３との間に枠状に形成されている。第１
外周領域７２の一部には、液晶パネル１０とマイクロレ
ンズ基板６１との位置合わせに用いられる位置合わせマ
ーク７４が形成されている。
【００５４】ここで、第２外周領域７３がマイクロレン
ズ基板６１の最外周の全域に渡って形成されている。し
かし、接着固定領域の周辺にだけ形成されていてもよ
い。
【００５５】このような構成を有するマイクロレンズ基
板６１を、図１に示されたように、液晶パネル１０にお
ける表示領域とマイクロレンズ６２とが対向するように
固定する。固定方法は、例えば紫外線硬化型のシール材
６５をマイクロレンズ基板６１もしくは液晶パネル１０
の対向基板２１に塗布し、マイクロレンズ基板６１と液
晶パネル１０との位置合わせを行った後、紫外線を照射
することでシール材６５を硬化させて接着固定する。
【００５６】このとき、マイクロレンズ基板６１と対向
基板２１との間に、マイクロレンズ６２の屈折率（エポ
キシ系樹脂で形成した場合は１．５９、アクリル系樹脂
で形成した場合は１．５４程度）よりも屈折率の小さい
液体層６４、例えばパーフルオロポリエーテル（例え
ば、アジウマウント社の商標名フォンブリン、屈折率
１．３０）を介在させる。
【００５７】また、マイクロレンズ基板６１と対向基板
２１との間隔を正確に制御するために、ガラスファイバ
ー等から成り長さ３〜３０μｍの間隙材をシール材６５
中に混入させてもよい。
【００５８】さらに、マイクロレンズ基板６１の平面構
造を示した図５のように、第２外周領域７３の少なくと
も一部に注入口７５を設けてもよい。この場合は、マイ
クロレンズ基板６１を液晶パネル１０に固定した後に、
両者の間に介在させる液体層６４を減圧もしくは加圧注
入することで、その間隔を正確に制御することができ
る。この場合、液体注入を容易に行うために、第２外周
領域６４をマイクロレンズ基板６１の外周全域に形成す
るのではなく、図５のように少なくとも注入口周辺部は
高さが低い第１外周部７２の高さに設定することで、第
１外周部１と連続的に表面が繋がるように形成してもよ
い。
【００５９】本実施の形態は、マイクロレンズ６２の頂
点高さと略同一高さの第２外周領域７３を最外周領域に
形成し、その領域において、凸状のマイクロレンズ６２
を有するマイクロレンズ基板６１と液晶パネル１０とを
接着固定している。このため、レンズ高さの高い凸状の
マイクロレンズ６２を有する場合にも、マイクロレンズ
６２と液晶パネル１０の対向基板２１との距離の均一化
が容易である。
【００６０】また、マイクロレンズ基板６１と液晶パネ
ル１０との間に液体層６４が介在しているが、従来は外
周領域において液体層６４に気泡が発生しやすく表示品
質に悪影響を与える場合があった。このような問題に対
しても、本実施の形態によればマイクロレンズ領域の外
周に第１外周領域７２のようなマイクロレンズとは高さ
の異なる領域が存在することにより、この第１外周領域
７２において気泡が捕獲されて表示領域内に入ることを
抑制することができるので、表示品質が向上する。
【００６１】第２外周領域７３とマイクロレンズ６２と
を同一工程において同一材料で形成することが望ましい
が、別工程で形成してもよい。
【００６２】次に、本発明の第３の実施の形態について
述べる。この実施の形態は、上記第２の実施の形態と比
較し、液晶パネル１０にマイクロレンズ基板６１を固定
する手法が異なる。
【００６３】図６に示されたように、液晶パネル１０の
対向基板２１上における表示領域の外周領域の一部に、
紫外線硬化型樹脂８１を塗布する。あるいは、図７に示
されたようにマイクロレンズ基板６１において、表示に
影響を与えない外周領域の一部に、紫外線硬化型樹脂８
２を塗布する。そして、液晶パネル１０とマイクロレン
ズ基板６１との間に低屈折率液体層を介在させた状態
で、位置合わせを行った後貼り合わせる。さらに、紫外
線硬化型樹脂８１又は８２に紫外線を照射して硬化させ
て固定する。
【００６４】マイクロレンズ基板６１と液晶パネル１０
の対向基板２１との間に介在させる液体層は、上記第１
の実施の形態と同様に、マイクロレンズ基板６１の屈折
率（エポキシ系樹脂では１．５９、アクリル系樹脂では
１．５４程度）より屈折率が小さいパーフルオロポリエ
ーテルを用いてもよい。
【００６５】また、紫外線硬化型樹脂は、通常用いられ
ているものであればどのようなものでも用いることがで
きる。但し、マイクロレンズ基板６１を貼り合わせ後に
マイクロレンズ基板６１のリワークを可能にするために
は、温水による剥離が可能な紫外線硬化型樹脂、例え
ば、アーデル社水溶性仮着剤、もしくは紫外線硬化型の
シリコーン・ゲルを用いるとよい。シリコーン・ゲル
は、粘着力があり固定作用を有するが、接着力は弱いの
でリワークが可能である。
【００６６】ここで、本第１の実施の形態では、紫外線
硬化型樹脂を液晶パネル１０の対向基板２１上、あるい
はマイクロレンズ基板６１上の４角に４箇所滴下して接
着固定している。しかし、紫外線硬化型樹脂を塗布する
パターンは点状でなくてもよく、表示領域外の部分にお
いて固定できるパターンであれば他のパターン、例えば
線状パターン、あるいは面状パターンでもあってもよ
い。
【００６７】ところで、上記第１、第２、第３の実施の
形態において、液晶パネル１の対向基板２１に対し、マ
イクロレンズ基板６１の凸状のマイクロレンズ６２を対
向させて貼り合わせて接着するまでの工程で、レンズ部
が傷つきやすい点に留意する必要がある。傷を発生させ
る原因となるものは、例えば、洗浄工程や基板搬送工程
等のハンドリング工程、あるいはこれらを含む工程中に
おいてガラス基板の端面から発生する屑や塵埃等が考え
られる。
【００６８】このような損傷からレンズ部を守るため
に、マイクロレンズ基板６１の少なくとも凸状のマイク
ロレンズ６２の表面に、例えばシロキサン系皮膜もしく
はフッ素系樹脂皮膜を形成して保護してもよい。
【００６９】シロキサン系皮膜として、例えばコルコー
ト社製Ｎ−１０３Ｘ等を用いると、シロキサン系皮膜が
有する帯電防止効果と耐磨耗性とにより、塵埃が付着し
にくくなるとともに、レンズ部が傷つくことが抑制され
る。
【００７０】さらに、凸状のレンズ部の表面のみなら
ず、ガラス基板６０においてマイクロレンズ基板６１が
形成された面と反対側の光入射面にも同様な保護膜を形
成すると、この面における界面反射率を低減することが
できる。よって、実効的な透過率の向上が可能となる。
【００７１】また、シロキサン系皮膜の替わりに、旭硝
子製のサイトップや、ＪＳＲ(株)のオプスター系等のフ
ッ素樹脂皮膜を用いてもよい。フッ素系樹脂皮膜を形成
する場合には、塗布膜強度を高めるために、カップリン
グ剤処理後に塗布して加熱乾燥（摂氏約１５０度、約３
０分間）することが望ましい。
【００７２】上述した実施の形態は一例であり、本発明
を限定するものではない。例えば、上記第１の実施の形
態ではマイクロレンズ基板３１を液晶パネル１０に装着
した後に、低屈折率の液体層３４を注入口４３から注入
している。しかし、注入口４３を設けずに、液晶パネル
１０の表面上におけるシール部材３３で囲まれた領域の
内側に液体層３４を滴下してから、マイクロレンズ基板
３１を貼り合わせてもよい。
【００７３】また、上記第１の実施の形態では樹脂でマ
イクロレンズ３２を形成しているが、凸状のガラスから
成るマイクロレンズを用いることもできる。ここで、ガ
ラスマイクロレンズはガラスの屈折率がｎ＝１．４６、
または１．５４というように低く、かつ材質の特性が湿
気等により変質し難しいという好ましい点がある。さら
に、本実施の形態では液晶表示装置として説明している
が、液晶パネルに限らず平面形状の表示パネルにマイク
ロレンズ基板を装着する平面表示装置全般に適用するこ
とができる。
【００７４】上記実施の形態では、マイクロレンズ基板
３１、６１を液晶パネル１０に装着・固定した後に、低
屈折率の液体層３４、６４をマイクロレンズ基板の周囲
を封止剤で囲むように封止している。封止剤の材料とし
てＵＶ硬化型樹脂を用いると高い生産性が得られるが、
他の材料、例えば水分硬化型樹脂を用いてもよい。
【００７５】さらに上記実施の形態では、樹脂で形成さ
れたマイクロレンズ６２を用いているが、樹脂製に限ら
ずガラス製のマイクロレンズを用いてもよい。ここで、
マイクロレンズ基板６１と対向基板２１との間には、マ
イクロレンズ６２より屈折率の低い層を介在させること
が望ましい。しかし、ガラス製のマイクロレンズでは、
ガラスの屈折率ｎが１．４６〜１．５４というように樹
脂製のマイクロレンズよりも低い。よって、マイクロレ
ンズ基板６１と対向基板２１との間を空気層とせずに低
屈折率の液体層を介在させることは、光学特性上有効で
ある。
【００７６】マイクロレンズとして凹型のものを用いて
もよく、この場合にはマイクロレンズ部よりも屈折率の
高い液体層を用いる必要がある。
【００７７】また、凸型のマイクロレンズの屈折力を高
めるためには、低屈折率の材料を用いて光学カップリン
グさせることが望ましい。しかし、紫外線硬化型の接着
剤では、現在入手可能なものとしてはフッ素系アクリル
接着剤で１．３８のものが最も屈折率が低くかつコスト
が高い。これに対し、パーフルオロポリエーテルは屈折
率が１．３０とさらに屈折率が低く、レンズ特性として
特に球面収差を低減することができると いう長所があ
る。
【００７８】さらに、パーフルオロポリエーテルは熱伝
導係数も高いことから、光入射により生じる液晶パネル
内の温度むらを低減することができる。このため、画面
表示においてコントラストのむらを抑制することができ
る。またこの材料は化学的に非常に不活性な液体であ
り、水の溶解度も非常に低いので、装置の信頼性の向上
に寄与する。
【００７９】その他の液体材料として、屈折率が１．３
８であるフッ素系アクリル接着剤の替わりに、屈折率が
同じフロロシリコーンオイルを用いてもよい。
【００８０】また、図８に示されたように、マイクロレ
ンズ基板６１の外周部封止剤６３を、液晶表示装置を固
定する保持部材であるフレーム８３との接着固定手段を
兼ねるように構成してもよい。
【００８１】また、今までは集光基板としてマイクロレ
ンズ基板を用いた例を示したが、代わりにホログラフィ
ックカラーフィルターを用いてもよい。
【００８２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の平面表示
装置によれば、平面表示パネルとマイクロレンズ基板と
の間に、マイクロレンズよりも低屈折率の液体層を介し
て装着しているので、両者の界面での反射による光量損
失が低減され、また、空気層を介在させた場合における
湿気や塵埃の混入が防止され、装置としての信頼性が向
上する。さらに、接着剤によりマイクロレンズ基板を表
示パネルに面全体で接着した場合には、屈折率の小さい
もしくは大きい、また最適な屈折率という屈折率の選択
自由度が低いが、本発明では液体層の屈折率を制御する
ことで、マイクロレンズ特性の最適化が比較的容易であ
る。
【００８３】また、本発明の平面表示装置によれば、マ
イクロレンズ基板と表示パネルの対向基板に接着する部
分が、レンズ部と略同一高さであるために、マイクロレ
ンズ基板と対向基板との間の距離の均一性がよくなり、
透過率特性のばらつきを低減し表示むら等の表示品位低
下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置
の断面構造を示す縦断面図。
【図２】同液晶表示装置の平面構造を示した平面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置
の断面構造を示す縦断面図。
【図４】同液晶表示装置におけるマイクロレンズ基板の
平面及び縦断面を示す平面及び縦断面図。
【図５】同液晶表示装置におけるマイクロレンズ基板に
液晶を注入する注入口を設けた場合の構成を示した平面
図。
【図６】本発明の第４の実施の形態による液晶表示装置
において液晶パネルに紫外線硬化型樹脂を塗布した状態
を示す縦断面図。
【図７】同液晶表示装置においてマイクロレンズ基板に
紫外線硬化型樹脂を塗布した状態を示す縦断面図。
【図８】上記第２〜第４の実施の形態による液晶表示装
置をフレームに固定した場合の縦断面を示す縦断面図。
【図９】従来の液晶表示装置の断面構造を示す縦断面
図。
【図１０】従来の他の液晶表示装置の断面構造を示す縦
断面図。
【符号の説明】
１０ 液晶パネル １１ アレイ基板 １２ ＴＦＴ １３、３３ シール部材 １４ 液晶組成物 ２１ 対向基板 ３１、６１ マイクロレンズ基板 ３２、６２ マイクロレンズ ３４、６４ 液体層 ４１、４３、７５ 注入口 ４２、４４ 封止剤 ６５、８１、８２ 紫外線硬化剤 ７１ マイクロレンズ領域 ７２ 第１外周領域 ７３ 第２外周領域 ７４ 位置合わせマーク ８３ フレーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1335 Ｇ０２Ｆ 1/1335

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の画素を有する平面形状の表示パネル
    と、 前記表示パネルのそれぞれの画素に対応して設けられた
    複数の集光手段を有する集光基板とを備え、 前記表示パネルと前記集光基板とは、液体層を介して装
    着されていることを特徴とする平面表示装置。
  2. 【請求項２】前記表示パネルと前記集光基板とは、前記
    表示パネルにおける表示領域の周辺部に配置されたシー
    ル部材と、このシール部材の内側に注入された前記集光
    手段よりも屈折率が低い前記液体層とを介して装着され
    ていることを特徴とする請求項１記載の平面表示装置。
  3. 【請求項３】前記シール部材に、前記表示パネルと前記
    集光基板との間の間隙を制御する間隙制御部材が混入さ
    れていることを特徴とする請求項１又は２記載の平面表
    示装置。
  4. 【請求項４】前記液体層が、エチレングリコール又はグ
    リセリンの少なくともいずれか一方を含むことを特徴と
    する請求項１乃至３のいずれかに記載された平面表示装
    置。
  5. 【請求項５】前記液体層が、パーフルオロポリエーテル
    を含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
    に記載の平面表示装置。
  6. 【請求項６】前記液体層が、フロロシリコ−ンオイルを
    含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに
    記載の平面表示装置。
  7. 【請求項７】前記集光手段が有機材料で形成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の平
    面表示装置。
  8. 【請求項８】前記集光基板における集光手段表面又は前
    記集光基板における前記表示パネルと対向する面と反対
    側の面の少なくともいずれか一方の面に、保護膜又は光
    反射防止膜の少なくともいずれか一方が形成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の平
    面表示装置。
  9. 【請求項９】前記集光基板はマイクロレンズ基板或いは
    ホログラフィックカラーフィルターであることを特徴と
    する請求項１乃至８のいずれかに記載の平面表示装置。
  10. 【請求項１０】複数の画素を有する表示パネルと、前記
    表示パネルのそれぞれの画素に対応して設けられた複数
    の集光手段を有する集光基板とを備えた表示装置であっ
    て、 前記集光基板における前記集光手段が形成された領域の
    外周に前記集光手段の頂点高さと異なる第１外周領域が
    形成され、さらにその外周に前記集光手段の頂点高さと
    略等しい第２外周領域が形成されていることを特徴とす
    る平面表示装置。
  11. 【請求項１１】前記第２外周領域と前記集光手段とが同
    一材料で形成されていることを特徴とする請求項１０記
    載の平面表示装置。
  12. 【請求項１２】前記集光基板が、前記第２外周領域を含
    む領域において前記液晶パネルに接着されていることを
    特徴とする請求項１０又は１１記載の平面表示装置。
  13. 【請求項１３】前記第１外周領域に、前記表示パネルと
    前記集光基板との位置合わせに用いられる位置合わせマ
    ークが形成されていることを特徴とする請求項１０乃至
    １２のいずれかに記載の表示装置。
  14. 【請求項１４】前記表示パネルと前記集光基板との間の
    少なくとも表示領域に液体層が介在されていることを特
    徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の表示装
    置。
  15. 【請求項１５】前記表示パネルと前記集光基板との間の
    少なくとも前記表示領域に前記液体層を注入することを
    容易にするため、前記第１外周領域が前記集光基板端ま
    で一部延長されていることを特徴とする請求項１４記載
    の表示装置。
  16. 【請求項１６】複数の画素を有する平面形状の表示パネ
    ルと、前記表示パネルのそれぞれの画素に対応して設け
    られた複数の集光手段を有する集光基板とを備えた平面
    表示装置であって、 前記表示パネルと前記集光基板とは、間に液体層を介し
    た状態で、紫外線硬化型樹脂により装着されていること
    を特徴とする平面表示装置。
  17. 【請求項１７】前記集光基板の外周部が封止剤で封止さ
    れていることを特徴とする請求項１６記載の平面表示装
    置。
  18. 【請求項１８】前記封止剤が、前記平面表示装置を保持
    する保持部材と前記平面表示装置とを固定していること
    を特徴とする請求項１７記載の平面表示装置。
  19. 【請求項１９】前記液体層が、エチレングリコール又は
    グリセリンの少なくともいずれか一方を含むことを特徴
    とする請求項１６乃至１８のいずれかに記載された平面
    表示装置。
  20. 【請求項２０】前記液体層が、パーフルオロポリエーテ
    ルを含有することを特徴とする請求項１６乃至１８のい
    ずれかに記載の平面表示装置。
  21. 【請求項２１】前記液体層が、フロロシリコ−ンオイル
    を含有することを特徴とする請求項１６乃至１８のいず
    れかに記載の平面表示装置。
  22. 【請求項２２】前記集光手段が有機材料で形成されてい
    ることを特徴とする請求項１６乃至２１のいずれかに記
    載の平面表示装置。
  23. 【請求項２３】前記集光手段における前記液体層と接す
    る表面に、無機材料又は有機材料から成る保護層が形成
    されていることを特徴とする請求項１６乃至２２のいず
    れかに記載の平面表示装置。
  24. 【請求項２４】前記集光基板における前記表示パネルと
    対向する面と反対側の面に、光反射防止膜が形成されて
    いることを特徴とする請求項１６乃至２３のいずれかに
    記載の平面表示装置。
  25. 【請求項２５】前記集光基板はマイクロレンズ基板或い
    はホログラフィックカラーフィルターであることを特徴
    とする請求項１６乃至２４のいずれかに記載の平面表示
    装置。
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