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JP4269381B2 - Microlens substrate for liquid crystal display - Google Patents

Microlens substrate for liquid crystal display Download PDF

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JP4269381B2
JP4269381B2 JP00447099A JP447099A JP4269381B2 JP 4269381 B2 JP4269381 B2 JP 4269381B2 JP 00447099 A JP00447099 A JP 00447099A JP 447099 A JP447099 A JP 447099A JP 4269381 B2 JP4269381 B2 JP 4269381B2
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liquid crystal
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明基板上に複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズ基板に係わり、中でも特に、液晶プロジェクション装置等の液晶表示装置に用いられる液晶表示装置用マイクロレンズ基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置は、一般に、偏光膜と透明電極が各々配設された対向する一対の基板と、これら基板間に封入された液晶物質とでその主要部が構成されている。また、カラー画像を表示するカラー液晶表示装置にあっては、上記一対とした基板のいずれか一方に偏光を着色するためのカラーフィルター層を設けている。
【0003】
画面表示を行なう際、対向する透明電極間に電圧を印加することにより電極基板間に封入された液晶物質の配向状態を変化させて、この液晶物質を透過する光の偏光面を制御すると共に、偏光フィルムによりその透過、不透過を制御している。なお、以下の記述で画素部とは、挟持した液晶へ電圧を印加し、液晶の配向状態を変化させる部位(すなわち、光の透過、不透過が制御される部位であり、通常は、対向した電極が平面視で重なる部位)を示し、非画素部は、各画素部間の領域を示す。
【0004】
また、上記一対とした基板の少なくとも一方の基板には、ブラックマトリクスと呼称される、各画素部に対向する部位に光透過用の開口を形成した遮光層を配設することが一般的となっている。ブラックマトリクスは画素部の外周領域の不要な光を遮光することで、画面表示のコントラストを向上させるものであり、さらには、液晶表示素子への配線や液晶駆動用の電極等を遮光部にて保護する役目を持たせる場合もある。
【0005】
液晶表示装置の種類として液晶表示画像をスクリーン上に拡大投影するプロジェクションテレビや、データプロジェクション等の液晶プロジェクション装置が知られている。液晶プロジェクション装置においては、内蔵式の光源(ライト)を配置し、内蔵式の光源より照射された光線を液晶パネル(上記液晶を挟持した一対の基板)に入射し表示画面を得る方式が広く普及している。
【0006】
近年、画像表示装置では、表示画像を高精細化する要求が高まっており、この要求は液晶表示装置においても高まっている。周知のように、高精細な画像を得るためには、画素数を増やすことが必要である。
しかるに、高精細な画像を得るために液晶プロジェクション装置の画素数を増やした場合、表示画像が暗くなり、表示される画像の品位が低下するという問題が生じていたものである。
【0007】
なぜならば、液晶プロジェクション装置を構成する上記一対とした基板の大きさは、内蔵式光源の出力効率上、対角0.9〜1.3インチ程度のものが一般的に用いられている。基板の大きさが決まっているため、基板に形成する画素数を増やした場合、画素間のピッチは狭まることになる。
さらに、液晶表示素子の配線や液晶駆動用電極にはある程度の領域が必要であり、そのためそれらを保護するために形成されるブラックマトリクスの遮光部領域の大きさは、たとえ画素数が増えたとしても小さくすることができず、従来と同じ程度の大きさとせざるをえない。
【0008】
そのため、画素数が増え画素間のピッチが狭まると、ブラックマトリクスに形成する個々の開口の面積を狭くせざるをえない。すなわち、ブラックマトリクスの開口率を小さくせざるをえないといえる。
液晶プロジェクション装置の画素数を増やしブラックマトリクスの開口率が小さくなると、開口を通過する光量が減り、表示画像が暗くなり、表示される画像の品位が低下することになる。
【0009】
この様な、ブラックマトリクスの開口率が小さくなることで生じる画像品位の低下を防止する手段として、上記液晶を挟持した一対の基板の片面にマイクロレンズを配設することが知られている。マイクロレンズを配設することで、従来ブラックマトリクスの遮光部で遮られていた光をマイクロレンズにより画素領域(ブラックマトリクスの開口領域)に集光することが可能となり、光の利用効率を上げ、明るい画像表示とすることができる。
【0010】
なお、マイクロレンズの形成方法として、以下に記す方法等が知られている。すなわち、ガラス基板に所定の開口パターンを形成した金属マスクを被せ、このガラス基板を特定の処理液に浸漬して、金属マスクより露出したガラス基板部位の屈折率をレンズ状に変化させレンズパターンとするガラス拡散法であり、また、ガラス基板を直接エッチングしレンズパターンを得るウェットエッチング法である。また、ガラス上に所定の形状としたレジストパターンもしくは金属膜パターンを設け、ガラスを直接ドライエッチしてレンズパターンを得るガラスドライエッチング法や、ガラス上に所定の形状としたレジストパターンを形成した後に加熱を行い、溶融したレジストパターンの表面張力によりレジストパターンをレンズ化する熱フロー法、ガラス上に透明樹脂を形成した後に金型等で圧着し、さらに熱硬化させてレンズとするスタンパ法等も知られている。
【0011】
ここで、レンズの集光性はレンズの曲率で決まる。また、図3に示すように、透明基板32上にマイクロレンズ33を形成した場合、接着剤層34を介してマイクロレンズ33上にガラス等からなる透明薄板35を貼り付け平坦化を行ない、しかる後、ブラックマトリクス37および、導電膜38を形成することが一般的となっている。すなわち、マイクロレンズの形成で生じた凹凸面を平坦化することで、対向する基板とのギャップ不良を防止し、また、ブラックマトリクスおよび、導電膜を形成する際の精度を向上させる等の目的のためである。
マイクロレンズ33上に接着剤層34を介して透明薄板35を貼り付けた場合、マイクロレンズ33と接着剤層34との屈折率差も集光性に関係することになる。しかし、マイクロレンズ33の曲率は、各マイクロレンズ33間のピッチとレンズの高さとで決まるといえ、マイクロレンズの集光性を上げるためレンズの曲率を大きくしようとしても、液晶パネル(液晶を挟持した一対の基板)の厚みの制約等、曲率の増加には限界があるといえる。一方、レンズと接着剤との屈折率差を大きくする程レンズの集光性が上がるといえる。このため、レンズの集光性を上げたいが、レンズの曲率増加に制限がある場合、マイクロレンズ33と接着剤層34との屈折率差を大きくすることが集光性向上の上で容易といえる。
【0012】
マイクロレンズの材質として屈折率1.65程度の樹脂が、また、接着剤層の材質として屈折率1.35程度のものが市販され実際に用いられている。しかし、集光性を上げるためマイクロレンズと接着剤層との屈折率差を大きくすべく、より低屈折率の接着剤を用いようとすると、液晶表示装置の信頼性が低下するという問題が生じるものである。
【0013】
すなわち、屈折率1.5以下の低屈折率の接着剤にはフッ素を多く含有しているものが多く、一般的に、屈折率の低い接着剤ほどフッ素の含有量が多くなっているが、フッ素の含有量が多くなるにつれ、接着剤の接着性(特に、ガラスからなる透明薄板との接着性)は低下していくものである。このため、フッ素の含有量が多い低屈折率の接着剤を用いると、液晶表示装置の製造工程で行われる加熱処理(例えば200℃程度)または、液晶表示装置に組み込まれた光源から発せられる熱、光で、接着剤の接着性が低下し、接着剤界面での透明薄板の剥離等によるマイクロレンズ基板の歪みが生じ、液晶表示装置の信頼性が低下することになる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような問題に鑑みなされたものであり、その課題とするところは、液晶表示装置の製造工程で加熱処理が行われても、また、光源から発せられる光や熱に晒されても、歪みや接着剤界面での剥離等が生じない信頼性の高い液晶表示装置用マイクロレンズ基板を提供しようとするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行い、本発明に至ったものである。すなわち、本発明、透明基板上に少なくとも、複数のマイクロレンズと接着剤層と透明薄板とが順次配設され、別途作成された所定の電極パターンを有する対向基板とで液晶物質を挟持する液晶表示装置用マイクロレンズ基板において、前記接着剤層と透明薄板との間に平坦に形成した溶剤を含有する透明樹脂層を配設し、前記透明樹脂層と前記接着剤層がフッ素を含有し、前記接着剤層の屈折率が前記マイクロレンズより低く、前記接着剤層は前記透明樹脂層よりフッ素の含有量を多くして、前記接着剤層の屈折率を前記透明樹脂層の屈折率より低くして前記マイクロレンズとの屈折率差を大きくし、前記接着剤層はマイクロレンズを被着し、かつ、前記透明樹脂層との界面を平坦にしていることを特徴とする液晶表示装置用マイクロレンズ基板としたものである。
【0016】
一般的に、平坦化を目的とするマイクロレンズ上への透明薄板の貼り付けに用いる接着剤(接着剤層)の屈折率は、1.5以下が望ましい。しかるに前述したように、接着剤層の屈折率が低いほどフッ素の含有率が高くなり、接着剤層と透明薄板との接着性が低下するものである。接着性の低い接着剤層を用いた場合に、ガラス等からなる透明薄板と接着剤層との密着性を向上させる手段として、接着剤層と接する透明薄板の面を粗面化することが考えられる。しかし、その場合、透明薄板が光散乱を起こすこととなり、光の利用効率を低下させるという問題が生じ好ましくない。
【0017】
そのため本発明者らは、上述したように、透明薄板と接着剤層との間に透明樹脂層を配設することに想達したものである。
すなわち透明樹脂層は、透明薄板と接着剤層との接着性を増す、密着層(もしくは接着層)としての役割をもたせたものである。
【0018】
ここで、マイクロレンズと透明薄板との貼り付けを透明樹脂層のみで行うことが考えられるかもしれない。しかし、透明樹脂層中には流動性を出す等の理由で溶剤が含まれており、硬化の際に透明樹脂層中の溶剤により気泡が発生してしまう。一般的に接着剤中には溶剤は含まれておらず、接着剤が硬化しても気泡が発生することはない。このため、気泡発生を防止するために、マイクロレンズと透明薄板との貼り付けにあたり、薄く形成したフッ素の含有量の少ない透明樹脂層を介して接着剤層と透明薄板との密着性を増すことが望ましいといえる。
【0019】
なお、本発明のマイクロレンズ基板に配設形成する上記透明樹脂層の材質としては熱硬化性樹脂、UV(紫外線)硬化性樹脂等があげられるが、フッ素含有量が少なくガラス等の透明基板との密着性の高いものであれば、特に限定するものではなく、接着剤層の材質、液晶表示装置の製造工程での加熱温度等に応じて適宜選択して構わない。
すなわち、樹脂を主材とする透明樹脂層と接着剤層とは接着性が良好であり、また、フッ素含有量の少ない透明樹脂層はガラス等の透明基板との密着性も良いため、透明樹脂層を介することで、接着剤層と透明薄板との接着性が向上することになる。
【0020】
また、本発明、透明樹脂層の屈折率を、透明薄板の屈折率と同等もしくは、透明薄板の屈折率以下としたのである。これにより、透明樹脂層と透明薄板との界面に入射した光が反射し液晶パネルを透過する光が減少するという入射光のロスが低減されることになり、液晶パネルを通過する光量の低下が防止され、明るい画像表示を実現できる。
【0021】
また、本発明は、前記マイクロレンズがガラスからなり、前記マイクロレンズと前記接着剤層との間に前記マイクロレンズの曲面に合わせた曲面を有する薄膜状の明樹脂を設けたことを特徴とする上記の液晶表示装置用マイクロレンズ基板としたものである。
【0022】
接着剤層の主材として用いられる樹脂としては、一般的に、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等があげられるが、接着剤層と透明薄板との間に設ける透明樹脂層の材質を接着剤層の主材となる樹脂に近いものにすれば(例えば、接着剤層がアクリル系接着剤であった場合にはアクリル系樹脂を透明樹脂層として用い、また、接着剤層がエポキシ系接着剤であった場合にはエポキシ系樹脂を透明樹脂層として用いれば)、接着剤層と透明薄板との接着性、密着性を向上でき、また、接着剤層と透明樹脂層との物性(例えば、熱膨張率、伸縮率、化学結合等)が略同一となる。この場合、液晶表示装置の製造工程で行われる加熱処理の際に生じる両者(接着剤層および透明樹脂層)の伸縮が略同一となり、加熱処理で生じる歪みを小さく抑制できる等の効果を奏することとなる。
【0023】
なお、本発明のマイクロレンズ基板に形成するマイクロレンズは、前述した(従来の技術)に記した方法等、従来と同様の形成方法を用いて構わない。
このため、マイクロレンズの形成方法によっては、マイクロレンズが樹脂からなる場合と、マイクロレンズがガラスからなる場合(支持体であるガラス基板にエッチング加工を行い、ガラス基板表面にマイクロレンズ状の凹凸を形成した場合)とがある。
【0024】
マイクロレンズが樹脂からなる場合は、マイクロレンズと接着剤層とが樹脂同士のため、マイクロレンズと接着剤層とは実用上問題無い程度の接着度を有するといえ、上述したように透明薄板と接着剤層との間に透明樹脂層を設ければ良いといえる。しかし、図2に示すように、マイクロレンズ23がガラスからなる場合は、ガラスと接着剤層との接着度が不十分であることから、透明薄板(図2の例中に示す薄板ガラス25)と接着剤層24との間に加えて、ガラスからなるマイクロレンズ23と接着剤層24との接着性の低下を防止するために、マイクロレンズ23と接着剤層24との間にも透明樹脂層26を設けることであっても構わない。
【0025】
上述したように、本発明によれば、フッ素の含有量が多い低屈折率の接着剤を使用しても、接着性の低下による歪みや接着剤界面での剥離等の無い、信頼性の高いマイクロレンズ基板が得られる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態の例につき、説明を行う。
【0027】
透明基板2として日本電気硝子(株)製、商品名「ネオセラムガラス」を用い、この透明基板2上にマイクロレンズ母材としてジェイエスアール(JSR)社製ポジ型レジスト、商品名「MFR−352」(粘度80cp)を1800rpmにて60秒間の条件でスピンコートした。次いで、透明基板2に90℃、3分間のプレベークを行った後、ニコン(株)製ステッパーにてレジストにパターン露光を行った。
【0028】
次いで、ジェイエスアール(JSR)社製現像液、商品名「PD523AD」(1.2%液)を用い透明基板2をディップ現像(液温23℃、現像時間約40秒)した。現像後、透明基板2に十分な水洗洗浄を行った後、リンサー乾燥を行った。
【0029】
次いで、透明基板2上に残ったマイクロレンズ母材に主波長を 365nmとする紫外線光を 600mJ/cm2 程度照射し、マイクロレンズ母材中の感光性レジストの感光基を消去するブリーチング処理を施した。これにより感光基による光吸収を防止した、透明なマイクロレンズとすることができる。
【0030】
次いで、ホットプレートにて透明基板2に90℃から 190℃まで段階的に加熱を行い、図1に示すように、断面形状を凸型とした複数の樹脂からなるマイクロレンズ3を得た。
【0031】
次いで、本実施例では透明薄板5として薄板ガラスを用いたものであり、透明薄板5のマイクロレンズ3と対向する面側にアクリル系熱硬化性透明樹脂(日本化薬(株)製、商品名「AR7468−410N」、屈折率n=1.44)を膜厚0.4μmとなるようスピンコートした。次いで、透明薄板5をホットプレート上で 100℃にて5分間加熱した後、 200℃にて5分間加熱を行なう2段階のベーク処理を行い、透明薄板5上に透明樹脂層6を形成した。
【0032】
次いで、上記樹脂で形成した複数のマイクロレンズ3を配設した透明基板2と透明樹脂層6を形成した透明薄板5とを、樹脂同士(すなわち、マイクロレンズ3と透明樹脂層6)が対向するよう接着剤層4にて貼り合わせた。接着剤層4には上記透明樹脂と同じアクリル系の接着剤(アーデル社製UV硬化性接着剤、商品名「L−102」(屈折率n=1.42))を用いた。なお、本実施例では、接着剤層4の硬化にあたり、主波長が 365nmの紫外線光を 15000mJ/cm2 程度照射した。
【0033】
次いで、貼り合わせが終了した後、透明薄板5上に金属クロム膜(膜厚約1500Å)を形成した後、公知のフォトエッチング法にてブラックマトリクス7を形成した。
ブラックマトリクス7の形成後、公知のスパッタリング成膜によりITO(酸化スズと酸化インジウムからなる混合酸化物)からなる透明導電膜8を形成し、図1に示すマイクロレンズ基板1を得た。
【0034】
本実施例で得られたマイクロレンズ基板1に、液晶表示装置の製造工程を想定して、 200℃の温度にて3時間の加熱を行った。また、信頼性の評価として温度60℃、湿度95%の雰囲気中にマイクロレンズ基板1を1000時間放置した。
加熱後および放置後いずれの場合も、透明薄板5の剥離は認められず、また、透明薄板5の表面にうねり等の変化も生じておらず、本実施例に係わるマイクロレンズ基板1は歪みの小さなマイクロレンズ基板といえた。
【0035】
以上、本発明の実施形態の一例につき説明したが、本発明の実施の形態は上述した説明および図面に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形を行っても構わないことは言うまでもない。例えば、上述した説明では、ブラックマトリクスをマイクロレンズ基板側に形成したが、対向する基板側に設けることであっても構わない。さらに、マイクロレンズ基板もしくは対向基板のいずれか一方にカラーフィルターを形成することであっても構わない。
また、図2に示すように、マイクロレンズはガラスで構成されていても構わない。
【0036】
【発明の効果】
上述したように、本発明のマイクロレンズ基板においては、接着剤層と透明薄板との間に、接着剤層の主材である樹脂に近い構造の透明樹脂を密着層として配設している。これにより、液晶表示装置の製造工程で行われる加熱処理(例えば200℃程度)または、液晶表示装置に組み込まれた光源から発せられる熱、光による歪みや剥離の無い、信頼性の高いマイクロレンズ基板とすることができる。
また、本発明のマイクロレンズ基板においては、透明樹脂層の屈折率を透明薄板の屈折率より小さくすることで、マイクロレンズ基板へ光が入射した際の反射を抑えている。さらに、接着剤層と透明薄板との接着性の問題が無くなるため、フッ素含有量が多いより低屈折率の接着剤の使用が可能であり、レンズと接着剤との屈折率差を大きくとれ、マイクロレンズ基板の集光性を上げることが可能となる。すなわち、本発明のマイクロレンズ基板は、基板に入射する光を反射によるロスを生じさせることなく所定の部位(例えば、画素領域)に集光できる。このため、本発明のマイクロレンズ基板を用いることで、光の利用効率の高い液晶パネルを得ることができ、ひいては明るい画面表示を可能とした信頼性の高い液晶表示装置を提供できる。
【0037】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置用マイクロレンズ基板の一実施例の要部を示す断面説明図。
【図2】本発明の液晶表示装置用マイクロレンズ基板の他の実施例の要部を示す断面説明図。
【図3】従来の液晶表示装置用マイクロレンズ基板の一例の要部を示す断面説明図。
【符号の説明】
1、21、31 マイクロレンズ基板
2、22、32 透明基板
3、23、33 マイクロレンズ
4、24、34 接着剤層
5、25、35 透明薄板
6、26 透明樹脂層
7、27、37 ブラックマトリクス
8、28、38 導電膜
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microlens substrate having a plurality of microlenses formed on a transparent substrate, and more particularly to a microlens substrate for a liquid crystal display device used in a liquid crystal display device such as a liquid crystal projection device.
[0002]
[Prior art]
In general, a liquid crystal display device mainly includes a pair of opposing substrates on which a polarizing film and a transparent electrode are respectively disposed, and a liquid crystal substance sealed between the substrates. In a color liquid crystal display device for displaying a color image, a color filter layer for coloring polarized light is provided on one of the pair of substrates.
[0003]
When performing screen display, by changing the alignment state of the liquid crystal substance sealed between the electrode substrates by applying a voltage between the opposing transparent electrodes, and controlling the polarization plane of the light transmitted through the liquid crystal substance, The transmission and non-transmission are controlled by the polarizing film. In the following description, the pixel portion is a portion that changes the alignment state of the liquid crystal by applying a voltage to the sandwiched liquid crystal (that is, a portion where transmission and non-transmission of light are controlled. A region where the electrodes overlap in plan view), and a non-pixel portion indicates a region between the pixel portions.
[0004]
Further, at least one of the pair of substrates is generally provided with a light shielding layer called a black matrix, in which a light transmitting opening is formed at a portion facing each pixel portion. ing. The black matrix improves the contrast of screen display by blocking unnecessary light in the outer peripheral area of the pixel portion, and further, the wiring to the liquid crystal display element, the electrodes for driving the liquid crystal, etc. are provided at the light blocking portion. Sometimes it has a protective role.
[0005]
As types of liquid crystal display devices, there are known a projection television for enlarging and projecting a liquid crystal display image on a screen, and a liquid crystal projection device such as a data projection. In a liquid crystal projection apparatus, a system in which a built-in light source (light) is arranged and a light beam emitted from the built-in light source is incident on a liquid crystal panel (a pair of substrates sandwiching the liquid crystal) to obtain a display screen is widely spread. is doing.
[0006]
In recent years, there has been an increasing demand for high-definition display images in image display apparatuses, and this demand is also increasing in liquid crystal display apparatuses. As is well known, in order to obtain a high-definition image, it is necessary to increase the number of pixels.
However, when the number of pixels of the liquid crystal projection device is increased in order to obtain a high-definition image, the display image becomes dark and the quality of the displayed image is deteriorated.
[0007]
This is because the size of the pair of substrates constituting the liquid crystal projection apparatus is generally about 0.9 to 1.3 inches diagonal from the output efficiency of the built-in light source. Since the size of the substrate is determined, when the number of pixels formed on the substrate is increased, the pitch between the pixels is narrowed.
Furthermore, the wiring of the liquid crystal display element and the electrodes for driving the liquid crystal require a certain amount of area. Therefore, the size of the light blocking area of the black matrix formed to protect them is assumed even if the number of pixels increases. However, it cannot be reduced, and must be as large as the conventional one.
[0008]
Therefore, as the number of pixels increases and the pitch between pixels decreases, the area of each opening formed in the black matrix must be reduced. That is, it can be said that the aperture ratio of the black matrix must be reduced.
When the number of pixels of the liquid crystal projection device is increased and the aperture ratio of the black matrix is reduced, the amount of light passing through the aperture is reduced, the display image becomes dark, and the quality of the displayed image is degraded.
[0009]
As a means for preventing such a reduction in image quality caused by a reduction in the aperture ratio of the black matrix, it is known that a microlens is provided on one side of a pair of substrates sandwiching the liquid crystal. By arranging the microlens, it becomes possible to condense the light that has been blocked by the light blocking portion of the black matrix in the pixel area (opening area of the black matrix) by the microlens, increasing the light utilization efficiency, Bright image display can be achieved.
[0010]
As a method for forming a microlens, the following methods are known. That is, the glass substrate is covered with a metal mask having a predetermined opening pattern, and the glass substrate is immersed in a specific processing solution, and the refractive index of the glass substrate portion exposed from the metal mask is changed to a lens shape to form a lens pattern. A glass diffusion method, and a wet etching method in which a glass substrate is directly etched to obtain a lens pattern. Also, after a resist pattern or metal film pattern having a predetermined shape is formed on glass and a glass pattern is formed by directly dry etching the glass to obtain a lens pattern, or after a resist pattern having a predetermined shape is formed on the glass. A heat flow method in which a resist pattern is formed into a lens by the surface tension of the melted resist pattern by heating, a stamper method in which a transparent resin is formed on glass and then pressure-bonded with a mold or the like and further thermally cured to form a lens Are known.
[0011]
Here, the light condensing property of the lens is determined by the curvature of the lens. As shown in FIG. 3, when the microlens 33 is formed on the transparent substrate 32, a transparent thin plate 35 made of glass or the like is pasted on the microlens 33 via the adhesive layer 34, and flattened. Thereafter, it is common to form a black matrix 37 and a conductive film 38. In other words, by flattening the uneven surface generated by the formation of the microlens, a gap defect with the opposing substrate is prevented, and the accuracy in forming the black matrix and the conductive film is improved. Because.
When the transparent thin plate 35 is attached on the microlens 33 via the adhesive layer 34, the refractive index difference between the microlens 33 and the adhesive layer 34 is also related to the light collecting property. However, the curvature of the microlens 33 is determined by the pitch between the microlenses 33 and the height of the lens. Even if an attempt is made to increase the curvature of the lens in order to increase the light condensing property of the microlens 33, the liquid crystal panel It can be said that there is a limit to the increase in curvature, such as the limitation of the thickness of the pair of substrates). On the other hand, it can be said that the greater the difference in refractive index between the lens and the adhesive, the higher the light collecting property of the lens. For this reason, when it is desired to increase the light condensing performance of the lens, but there is a limit to the increase in the curvature of the lens, it is easy to increase the refractive index difference between the microlens 33 and the adhesive layer 34 in order to improve the light condensing performance. I can say that.
[0012]
A resin having a refractive index of about 1.65 is commercially available as a material for the microlens, and a material having a refractive index of about 1.35 is commercially available as a material for the adhesive layer. However, if an adhesive having a lower refractive index is used to increase the difference in refractive index between the microlens and the adhesive layer in order to improve the light condensing property, there arises a problem that the reliability of the liquid crystal display device is lowered. Is.
[0013]
That is, many low-refractive index adhesives having a refractive index of 1.5 or less contain a lot of fluorine, and generally, the lower the refractive index adhesive, the higher the fluorine content. As the fluorine content increases, the adhesiveness of the adhesive (particularly, the adhesiveness with a transparent thin plate made of glass) decreases. For this reason, when a low refractive index adhesive with a high fluorine content is used, heat treatment (for example, about 200 ° C.) performed in the manufacturing process of the liquid crystal display device or heat generated from a light source incorporated in the liquid crystal display device Then, the adhesiveness of the adhesive is lowered by light, and the microlens substrate is distorted due to peeling of the transparent thin plate at the adhesive interface, and the reliability of the liquid crystal display device is lowered.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and the problem is that the heat treatment is performed in the manufacturing process of the liquid crystal display device and the light and heat emitted from the light source are exposed. However, it is an object of the present invention to provide a highly reliable microlens substrate for a liquid crystal display device that does not cause distortion or peeling at the adhesive interface.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have intensively studied to solve the above-mentioned problems and have arrived at the present invention. That is, the present invention provides a liquid crystal in which at least a plurality of microlenses, an adhesive layer, and a transparent thin plate are sequentially disposed on a transparent substrate, and a liquid crystal material is sandwiched between a counter substrate having a predetermined electrode pattern that is separately prepared. In the microlens substrate for a display device, a transparent resin layer containing a solvent formed flat between the adhesive layer and the transparent thin plate is disposed, and the transparent resin layer and the adhesive layer contain fluorine, The refractive index of the adhesive layer is lower than that of the microlens, the adhesive layer has a higher fluorine content than the transparent resin layer, and the refractive index of the adhesive layer is lower than the refractive index of the transparent resin layer. The difference in refractive index with the microlens is increased, the adhesive layer is coated with a microlens, and the interface with the transparent resin layer is flattened. Les It is obtained by the board's.
[0016]
Generally, the refractive index of an adhesive (adhesive layer) used for attaching a transparent thin plate on a microlens for planarization is desirably 1.5 or less. However, as described above, the lower the refractive index of the adhesive layer, the higher the fluorine content, and the lower the adhesiveness between the adhesive layer and the transparent thin plate. When using an adhesive layer with low adhesiveness, it is considered to roughen the surface of the transparent thin plate in contact with the adhesive layer as a means of improving the adhesion between the transparent thin plate made of glass and the adhesive layer. It is done. However, in that case, the transparent thin plate causes light scattering, which causes a problem of reducing the light use efficiency, which is not preferable.
[0017]
Therefore, the present inventors have conceived of disposing a transparent resin layer between the transparent thin plate and the adhesive layer as described above.
That is, the transparent resin layer has a role as an adhesive layer (or adhesive layer) that increases the adhesion between the transparent thin plate and the adhesive layer.
[0018]
Here, it may be considered that the microlens and the transparent thin plate are attached only by the transparent resin layer. However, a solvent is contained in the transparent resin layer for reasons such as providing fluidity, and bubbles are generated by the solvent in the transparent resin layer during curing. Generally, no solvent is contained in the adhesive, and no bubbles are generated even when the adhesive is cured. For this reason, in order to prevent the generation of bubbles, the adhesion between the adhesive layer and the transparent thin plate should be increased through the transparent resin layer having a small fluorine content when the microlens is attached to the transparent thin plate. Is desirable.
[0019]
The material of the transparent resin layer disposed on the microlens substrate of the present invention includes a thermosetting resin, a UV (ultraviolet) curable resin, and the like. The adhesive layer is not particularly limited as long as it has high adhesiveness, and may be appropriately selected according to the material of the adhesive layer, the heating temperature in the manufacturing process of the liquid crystal display device, and the like.
That is, the transparent resin layer mainly composed of a resin and the adhesive layer have good adhesion, and the transparent resin layer with a low fluorine content also has good adhesion to a transparent substrate such as glass. By interposing the layer, the adhesiveness between the adhesive layer and the transparent thin plate is improved.
[0020]
Further, the present invention is that the refractive index of the transparent resin layer, equal to the refractive index of the transparent thin plate or is also of the less refractive index of the transparent thin plate. As a result, the incident light loss that the light incident on the interface between the transparent resin layer and the transparent thin plate is reflected and the light transmitted through the liquid crystal panel is reduced is reduced, and the amount of light passing through the liquid crystal panel is reduced. Therefore, a bright image display can be realized.
[0021]
Further, the present invention, the a micro lens is glass, the between the micro lens and the adhesive layer, providing the thin-film transparency resin layer having a curved surface to fit the curved surface of the microlenses This is a microlens substrate for a liquid crystal display device as described above.
[0022]
The resin used as the main material of the adhesive layer generally includes acrylic resin, epoxy resin, etc., but the material of the transparent resin layer provided between the adhesive layer and the transparent thin plate is the main material of the adhesive layer. If it is close to the resin used as the material (for example, when the adhesive layer was an acrylic adhesive, an acrylic resin was used as the transparent resin layer, and the adhesive layer was an epoxy adhesive) In the case of using an epoxy resin as a transparent resin layer), the adhesiveness and adhesion between the adhesive layer and the transparent thin plate can be improved, and the physical properties (for example, thermal expansion coefficient) between the adhesive layer and the transparent resin layer , Stretching rate, chemical bond, etc.) are substantially the same. In this case, the expansion and contraction of the two (adhesive layer and transparent resin layer) generated during the heat treatment performed in the manufacturing process of the liquid crystal display device is substantially the same, and there is an effect that distortion generated by the heat treatment can be suppressed to be small. It becomes.
[0023]
The microlens formed on the microlens substrate of the present invention may use the same formation method as the conventional one, such as the method described in the above (conventional technology).
For this reason, depending on the method of forming the microlens, the microlens is made of resin or the microlens is made of glass (etching is performed on the glass substrate as a support, and microlens-like irregularities are formed on the surface of the glass substrate. If formed).
[0024]
When the microlens is made of resin, since the microlens and the adhesive layer are made of resin, it can be said that the microlens and the adhesive layer have a degree of adhesion that has no practical problem. It can be said that a transparent resin layer may be provided between the adhesive layer. However, as shown in FIG. 2, when the microlens 23 is made of glass, since the degree of adhesion between the glass and the adhesive layer is insufficient, a transparent thin plate (thin plate glass 25 shown in the example of FIG. 2). Transparent resin between the microlens 23 and the adhesive layer 24 in order to prevent a decrease in the adhesion between the microlens 23 made of glass and the adhesive layer 24. The layer 26 may be provided.
[0025]
As described above, according to the present invention, even if a low refractive index adhesive having a large fluorine content is used, there is no distortion due to a decrease in adhesiveness, peeling at the adhesive interface, etc., and high reliability. A microlens substrate is obtained.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described.
[0027]
Nippon Electric Glass Co., Ltd., trade name “Neoceram Glass” is used as the transparent substrate 2, and a positive resist manufactured by GS (JSR) is used as a microlens base material on the transparent substrate 2, and the trade name “MFR-352”. (Viscosity 80 cp) was spin-coated at 1800 rpm for 60 seconds. Next, the transparent substrate 2 was pre-baked at 90 ° C. for 3 minutes, and then the resist was subjected to pattern exposure using a stepper manufactured by Nikon Corporation.
[0028]
Next, the transparent substrate 2 was subjected to dip development (liquid temperature: 23 ° C., development time: about 40 seconds) using a developer (trade name “PD523AD”, 1.2% liquid) manufactured by JSR (JSR). After the development, the transparent substrate 2 was washed with sufficient water and then rinsed.
[0029]
Next, the microlens base material remaining on the transparent substrate 2 is irradiated with ultraviolet light having a main wavelength of 365 nm of about 600 mJ / cm 2 to perform bleaching processing for erasing the photosensitive group of the photosensitive resist in the microlens base material. gave. As a result, a transparent microlens that prevents light absorption by the photosensitive group can be obtained.
[0030]
Next, the transparent substrate 2 was heated stepwise from 90 ° C. to 190 ° C. with a hot plate to obtain a microlens 3 made of a plurality of resins having a convex cross section as shown in FIG.
[0031]
Next, in this example, a thin glass was used as the transparent thin plate 5, and an acrylic thermosetting transparent resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name) on the surface of the transparent thin plate 5 facing the microlens 3. “AR7468-410N”, refractive index n = 1.44) was spin-coated to a thickness of 0.4 μm. Next, the transparent thin plate 5 was heated on a hot plate at 100 ° C. for 5 minutes and then heated at 200 ° C. for 5 minutes to perform a two-stage baking process, whereby a transparent resin layer 6 was formed on the transparent thin plate 5.
[0032]
Next, the resins (that is, the microlens 3 and the transparent resin layer 6) face each other between the transparent substrate 2 on which the plurality of microlenses 3 formed of the resin are disposed and the transparent thin plate 5 on which the transparent resin layer 6 is formed. The adhesive layer 4 was bonded together. For the adhesive layer 4, the same acrylic adhesive as the transparent resin (Adel UV curable adhesive, trade name “L-102” (refractive index n = 1.42)) was used. In this example, when the adhesive layer 4 was cured, ultraviolet light having a dominant wavelength of 365 nm was irradiated at about 15000 mJ / cm 2 .
[0033]
Next, after the bonding was completed, a metal chromium film (film thickness of about 1500 mm) was formed on the transparent thin plate 5, and then a black matrix 7 was formed by a known photoetching method.
After the formation of the black matrix 7, a transparent conductive film 8 made of ITO (mixed oxide of tin oxide and indium oxide) was formed by a known sputtering film formation, and the microlens substrate 1 shown in FIG. 1 was obtained.
[0034]
The microlens substrate 1 obtained in this example was heated at a temperature of 200 ° C. for 3 hours assuming a manufacturing process of a liquid crystal display device. For evaluation of reliability, the microlens substrate 1 was left for 1000 hours in an atmosphere at a temperature of 60 ° C. and a humidity of 95%.
In both cases after heating and after standing, peeling of the transparent thin plate 5 was not observed, and no change such as waviness occurred on the surface of the transparent thin plate 5, and the microlens substrate 1 according to this example was not distorted. It was a small microlens substrate.
[0035]
As mentioned above, although an example of the embodiment of the present invention has been described, the embodiment of the present invention is not limited to the above description and drawings, and various modifications may be made based on the gist of the present invention. Needless to say. For example, in the above description, the black matrix is formed on the microlens substrate side, but it may be provided on the opposite substrate side. Furthermore, a color filter may be formed on either the microlens substrate or the counter substrate.
Moreover, as shown in FIG. 2, the microlens may be made of glass.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, in the microlens substrate of the present invention, a transparent resin having a structure close to the resin that is the main material of the adhesive layer is disposed as an adhesive layer between the adhesive layer and the transparent thin plate. Thereby, a heat treatment (for example, about 200 ° C.) performed in the manufacturing process of the liquid crystal display device, or a highly reliable microlens substrate that is free from distortion and peeling due to heat, light emitted from a light source incorporated in the liquid crystal display device. It can be.
Further, in the microlens substrate of the present invention, the reflection when the light enters the microlens substrate is suppressed by making the refractive index of the transparent resin layer smaller than the refractive index of the transparent thin plate. Furthermore, since there is no problem of adhesiveness between the adhesive layer and the transparent thin plate, it is possible to use an adhesive having a lower refractive index than that having a large fluorine content, and the difference in refractive index between the lens and the adhesive can be greatly increased. It becomes possible to improve the light condensing property of the microlens substrate. That is, the microlens substrate of the present invention can collect light incident on the substrate at a predetermined portion (for example, a pixel region) without causing loss due to reflection. Therefore, by using the microlens substrate of the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal panel with high light utilization efficiency, and thus to provide a highly reliable liquid crystal display device that enables bright screen display.
[0037]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view showing a main part of an embodiment of a microlens substrate for a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view showing the main part of another embodiment of the microlens substrate for a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view showing a main part of an example of a conventional microlens substrate for a liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
1, 21, 31 Micro lens substrate 2, 22, 32 Transparent substrate 3, 23, 33 Micro lens 4, 24, 34 Adhesive layer 5, 25, 35 Transparent thin plate 6, 26 Transparent resin layer 7, 27, 37 Black matrix 8, 28, 38 conductive film

Claims (2)

透明基板上に少なくとも、複数のマイクロレンズと接着剤層と透明薄板とが順次配設され、別途作成された所定の電極パターンを有する対向基板とで液晶物質を挟持する液晶表示装置用マイクロレンズ基板において、前記接着剤層と透明薄板との間に平坦に形成した溶剤を含有する透明樹脂層を配設し、前記透明樹脂層と前記接着剤層がフッ素を含有し、前記接着剤層の屈折率が前記マイクロレンズより低く、前記接着剤層は前記透明樹脂層よりフッ素の含有量を多くして、前記接着剤層の屈折率を前記透明樹脂層の屈折率より低くして前記マイクロレンズとの屈折率差を大きくし、前記接着剤層はマイクロレンズを被着し、かつ、前記透明樹脂層との界面を平坦にしていることを特徴とする液晶表示装置用マイクロレンズ基板。  A microlens substrate for a liquid crystal display device, in which at least a plurality of microlenses, an adhesive layer, and a transparent thin plate are sequentially arranged on a transparent substrate, and a liquid crystal substance is sandwiched between a counter substrate having a predetermined electrode pattern that is separately prepared A transparent resin layer containing a solvent formed flat between the adhesive layer and the transparent thin plate, wherein the transparent resin layer and the adhesive layer contain fluorine, and the refractive index of the adhesive layer The adhesive layer has a higher fluorine content than the transparent resin layer, and the refractive index of the adhesive layer is lower than the refractive index of the transparent resin layer. A microlens substrate for a liquid crystal display device, wherein the difference in refractive index is increased, the adhesive layer is covered with a microlens, and the interface with the transparent resin layer is flattened. 前記マイクロレンズがガラスからなり、前記マイクロレンズと前記接着剤層との間に前記マイクロレンズの曲面に合わせた曲面を有する薄膜状の明樹脂を設けたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用マイクロレンズ基板。Wherein a micro lens is glass, the between the micro lens and the adhesive layer, according to claim 1, characterized in that a thin-film transparency resin layer having a curved surface to fit the curved surface of the microlenses 2. A microlens substrate for a liquid crystal display device according to 1.
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