專利名稱：液晶板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明是關于具備為了提高液晶板的開口率使用的微透鏡的液晶板及其制造方法。
近年來，液晶板不僅作為直視型的液晶板，而且作為投影電視等投影型顯示元件的需要也正在增加。在將液晶板作為投影型顯示元件使用的場合，要求十分明亮。為了提高液晶板的亮度，需要提高液晶板的像素的開口率。以往，為了提高該開口率，在液晶板的一個基板上設置微透鏡的方法是已知的(特開平3-248125)。
以往，具備微透鏡的液晶板像以下那樣制造。
首先，在具備微小的微透鏡的第1透明基板上用粘結劑粘結第2透明基板，形成透鏡基板(以下稱作“微透鏡陣列基板”)。這里，第2透明基板由玻璃板和塑料板等構成，在該第2透明基板上備有作為遮光膜的黑底。微透鏡陣列基板的厚度通常是1100μm，在薄的場合是600μm。
接著，在具備數個像素的薄膜晶體管基板和上述微透鏡陣列基板之間設置一定距離，利用粘結劑粘結基板的周圍部分將上述兩基板粘結，在兩基板間封入液晶，由此完成液晶板。在此，各個微透鏡對應于在薄膜晶體管基板上具備的各像素。
如果對不具備微透鏡的液晶板照射，光的一部分就被黑底遮光。但是，如果對具備有光的集光作用的微透鏡的液晶板照射，本來應該被黑底遮住的光就集光在沒有形成黑底的開口部，因此具備微透鏡的液晶板與不具備微透鏡的液晶板相比，實質上能夠增加集光量。
利用微透鏡進行集光的光，入射在液晶板上的光的角度分散，因此實際上不在像素的一點上集光，形成保持某種寬大的集光光點。因此，為了得到由微透鏡產生的集光效果，需要使集光光點的大小比像素的大小要小。為了使集光光點小，可以使微透鏡的焦點距離短。得到集光效果的條件以下式表示。
d＝2ftanθ、d＜1如圖3所示，d表示集光光點的的直徑，f表示微透鏡的焦點距離，θ表示向液晶板入射光的分散角，11表示像素1的開口部，12表示像素1的遮光部的大小。
近年來的投影型顯示元件要求高精細的液晶板，因為像素的大小要小，所以形成15μm的程度。另一方面，向液晶板入射光的分散角θ一般是5度～10度。因此，微透鏡的焦點距離f從上述式看，必須達到43μm以下。于是，在微透鏡的焦點位置設置黑底。因而，第1透明基板和第2透明基板的間隔(即粘結劑層的厚度)與第2透明基板的厚度的合計必須達到是微透鏡焦點距離的43μm以下。
在透明基板上粘結微透鏡的一般方法，例如是將微透鏡夾持在平行的透明基板中，邊加壓邊進行粘結的方法。但是，在使用該方法的情況下，使粘結劑層薄，而且使兩透明基板的間隔遍及整個面均勻是困難的。另外，若粘結劑層厚，兩透明基板的間隔就更容易不均勻。以往的方法，兩透明基板的平行精度通常是3μm～4μm。進而，如果在透明基板間即使存在一個數μm以上的異物，也不能夠使粘結劑層的厚度均勻化。因此，需要精度非常高且潔凈度高的粘結設備。
當制作液晶板時，如果粘結具備微透鏡的第1透明基板和第2透明基板的粘結劑層的厚度不均勻，從微透鏡至黑底的距離就不均勻，微透鏡的集光量在像素中就不均勻，因而發(fā)生顯示不勻。另外，相應于粘結劑的厚度不勻，透明基板的表面起伏，因而液晶的厚度不均勻，更發(fā)生顯示不勻。為了不發(fā)生顯示不勻，有必要將粘結劑層的厚度的不勻控制在1μm程度。
本發(fā)明的目的在于，通過使粘結劑層的厚度薄，并且使其厚度不勻小，提供各像素的開口率高、顯示不勻少的液晶板。另外，本發(fā)明的目的在于，提供以簡單方法能夠使粘結劑層的厚度薄、而且均勻化的液晶板的制造方法。
為了達到上述的目的，本發(fā)明形成以下的構成。
即，本發(fā)明的液晶板以下述作為特征包括透鏡基板，具有與上述透鏡基板相對配置的數個像素的基板，在上述透鏡基板和具有上述數個像素的基板間含有封入的液晶層，上述透鏡基板具有具備微透鏡的第1表面的第1透明基板，具有與上述第1表面相對的第2表面的第2透明基板，具有粘結上述第1透明基板和上述第2透明基板的粘結層，設上述微透鏡和上述第2表面之間的間隔為D(μm)時，具有
0＜D≤1的關系。通過形成這樣的構成，能夠使粘結劑層的厚度薄，因此能夠使粘結劑層的厚度不勻小。其結果，能使透明基板的起伏小，在微透鏡的焦點位置設置黑底變得容易。因而，最大地表現微透鏡的集光效果，能夠提供開口率高的液晶板。另外，因為能夠使粘結劑層的厚度不勻小，所以第1透明基板和第2透明基板的平行精度提高，并且，因為能夠使透明基板的表面不勻小，所以能夠提供顯示不勻少的液晶板。
在上述構成中，上述微透鏡和上述第2表面的間隔D(μm)最好具有0＜D≤0.5的關系。按照這樣的最佳構成，粘結劑層的厚度更薄，能夠使粘結劑層的厚度不勻更小，因而能夠提供微透鏡的集光效果的提高更顯著、開口率更高的液晶板。另外，基于粘結劑層的厚度不勻，能夠使顯示不勻更減低。
在上述構成中，上述第1透明基板和上述第2透明基板之間的平行精度最好是1μm以下。按照這樣的最佳構成，提供顯示不勻少的液晶板。在此，所謂第1透明基板和上述第2透明基板之間的平行精度是指第1透明基板和上述第2透明基板的間隔的最大值和最小值的差。
另外，本發(fā)明的液晶板以下述為特征包括透鏡基板，具有與上述透鏡基板相對配置的數個像素的基板，在上述透鏡基板和具有上述數個像素的基板間含有封入的液晶層，上述透鏡基板具有具備微透鏡的第1表面的第1透明基板，具有與上述第1表面相對的第2表面的第2透明基板，具有粘結上述第1透明基板和上述第2透明基板的粘結劑層，上述第1透明基板和上述第2透明基板之間的平行精度是1μm以下。通過形成這樣的構成，由在各像素的微透鏡產生的集光量變得均勻，并且，透鏡基板的表面起伏變小，液晶的厚度也能均勻化。因此能夠提供顯示不勻少的液晶板。
另一方面，本發(fā)明的液晶板的制造方法以具有下述過程為特征在具有具備微透鏡的第1表面的第1透明基板和具有第2表面的第2透明基板之間供給粘結劑、使上述第1表面和上述第2表面相對地配置的過程，使上述第1透明基板或者上述第2透明基板轉動、使上述粘結劑平坦化的過程，通過使上述粘結劑固化、將上述第1透明基板和上述第2透明基板粘結的過程，以及使上述第2透明基板與具有數個像素的基板相對置、在上述第2透明基板和具有上述數個像素的基板之間封入液晶的過程。
另外，有關本發(fā)明的其他構成的液晶板的制造方法以具有下述過程為特征在具有具備微透鏡的第1表面的第1透明基板和具有第2表面的第2透明基板之間供給粘結劑、上述第1表面和上述第2表面相對的配置的過程，使使上述第1透明基板或者上述第2透明基板轉動、使上述粘結劑平坦化的過程，通過使上述粘結劑固化、將上述第1透明基板和上述第2透明基板粘結的過程，以及使上述第1透明基板與具有數個像素的基板相對置、在上述第1透明基板和具有上述數個像素的基板之間封入液晶的過程。
無論在上述的任何構成中，都使上述第1透明基板或者上述第2透明基板轉動，借助離心力能夠使粘結劑全面且均勻地擴展，因而能夠使粘結劑的厚度薄且均勻。另外，即使像在兩透明基板之間存在異物的場合，由于透明基板的轉動，異物和粘結劑一起被擠出到周邊部，從而能夠防止異物最終殘存在兩透明基板之間。因此，即使不使用特別高的精度而且潔凈度高的粘結設備，也能制造異物的混入少的液晶板，能夠防止由異物引起的透明基板的平行精度惡化。于是，按照以上，若粘結劑層的厚度變得均勻，透明基板的表面也就成為沒有起伏的均勻平面。進而，使透明基板轉動，借助離心力矯正透明基板自身的平行度，促進粘結劑層的厚度均勻化和透明基板的表面起伏的降低。
再者，在上述中，在與具有數個像素的基板相對的側的第2透明基板表面或者第1透明基板表面上，也可以形成其他的層，例如黑底層。在此場合，在該其他層(例如黑底層)和具有數個像素的基板之間封入液晶。
在上述構成中，使上述第1透明基板或者上述第2透明基板轉動，在使上述粘結劑平坦化的過程中，使上述第1透明基板或者上述第2透明基板以100r/min以上、1000r/min以下的角速度轉動后，最好使上述第1透明基板或者上述第2透明基板以1000r/min以上、10000r/min以下的角速度轉動。按照這樣的最佳構成，最初在低速轉動區(qū)將粘結劑和兩透明基板磨合，在排出氣泡的同時，接著在高速轉動區(qū)可以調整粘結劑層的厚度和厚度不勻，因此能夠容易地得到本發(fā)明的液晶板。
以下，使用附圖詳細地說明本發(fā)明。
在

圖1中示出本發(fā)明的液晶板制造方法的一個例子的過程。
如圖1(a)所示，在由玻璃板和塑料板等構成的第1透明基板1的第1表面1a上形成微小的微透鏡2。作為構成微透鏡2的材料，使用丙烯酸樹脂等。接著，如圖1(b)所示，在微透鏡2上滴上一定量的粘結劑3。隨后，如圖1(c)所示，在微透鏡2上的粘結劑3上，使第2透明基板4的第2表面4a與第1透明基板1的第1表面1a相對地載置第2透明基板4。第2透明基板4由玻璃板和塑料板等構成。再者，在上述中，代替在第1透明基板1的微透鏡2上滴上粘結劑，也可以在第2透明基板4的第2表面4a上滴上粘結劑，使第1表面1a與第2表面4a相對地將第1透明基板載置在第2透明基板4的第2表面4a上。另外，也可以使第1透明基板1和第2透明基板4以第1表面1a與第2表面4a相對置地保持規(guī)定的間隔，在兩者之間注入粘結劑3。
接著，如圖1(d)所示，使第2透明基板4以100～1000r/min的低速轉動。然后，如圖1(e)所示，使第2透明基板4以1000～10000r/min的高速轉動，使第2透明基板4與第1透明基板1平行、而且成為給定的粘結劑層厚度地設置第2透明基板4。在此，在以低速轉動后，以高速轉動是為了防止向粘結劑3內殘留氣泡和異物。
通過使第2透明基板4轉動，粘結劑3借助離心力全面且均勻地擴散在第1透明基板1上。另外，第2透明基板4在粘結之前，大多具有數十μm的翹曲和起伏，借助離心力也可以矯正該翹曲和起伏。其結果，能夠使粘結劑3的厚度薄，并且使該厚度均勻，兩透明基板間的平行精度達到1μm以下的均勻性。
再者，在上述中，代替第2透明基板，也可以使第1透明基板轉動。另外，也可以使第1透明基板和第2透明基板沿相反方向或者相同方向轉動，以便使第1透明基板和第2透明基板雙方相對地產生轉動。通過使雙方的透明基板同時轉動，借助離心力可以分別矯正各透明基板具有的翹曲和起伏。
這樣之后，使粘結劑3固化。粘結劑3可以使用透明的、而且利用光和熱能夠控制固化進行的粘結劑。但是，利用熱進行固化的粘結劑3，產生由熱而引起的應變，有第2透明基板4存在翹曲的情況，因此希望使用利用光進行固化的粘結劑。
然后，如圖1(f)所示，例如將由鉻組成的黑底6與微透鏡2的焦點位置不重合地配置在第2透明基板4上，以In2O3·SnO2(以下稱為ITO)等形成像素1。這樣就得到微透鏡基板5。再者，如圖1(f)所示，代替黑底6設置在第2透明基板4上，也可以設置在第1透明基板上。
接著，利用圖2說明使用具有黑底6的微透鏡陣列基板5，制作液晶板的方法。
首先，如圖2所示，例如利用環(huán)氧樹脂組成的密封粘結劑8將具有數個像素的薄膜晶體管基板7和微透鏡陣列基板5粘結，這種粘結要使微透鏡2和在薄膜晶體管基板7上具備的各像素相對應地相對置，在薄膜晶體管基板7或者微透鏡陣列基板5的周圍部具有上述粘結劑，并在兩基板之間設定一定的距離。通過在兩基板間封入液晶9完成液晶板10。再者，在第1透明基板1上形成黑底6的微透鏡陣列基板的場合，使黑底6側與薄膜晶體管基板7相對置地粘結。
本發(fā)明的液晶板，如圖2所示，微透鏡2的尖端部和第2透明基板4的第2表面的間隔D(μm)是0＜D≤1。最好是0＜D≤0.5。按照這樣，能使粘結劑層薄，粘結劑層的厚度不勻相對的小，在微透鏡的焦點位置容易設置黑底。因此，最大地表現微透鏡的集光效果，能夠提供開口率高的液晶板。另外，若粘結劑層的厚度薄，粘結劑層的厚度不勻也能相對的小，從而提高第1透明基板和第2透明基板的平行精度，并且因為透明基板的表面起伏也小，能夠提供顯示不勻少的液晶板。
本發(fā)明的液晶顯示板，第1透明基板和第2透明基板之間的平行精度是1μm以下。在此，所謂第1透明基板和第2透明基板之間的平行精度是指在圖2中，第1透明基板1和第2透明基板4的間隔T的最大值和最小值的差。通過使平行精度達到1μm以下，微透鏡和黑底的距離成為一定，因此由在各像素的微透鏡產生集光量變得均勻。另外，微透鏡陣列基板5的表面起伏變小，也能使液晶的厚度均勻化。由此，能夠提供顯示不勻少的液晶板。
下面，按照實施例更具體地說明本發(fā)明。
實施例1按照圖1所示的制造方法制造成微透鏡陣列基板。在此，作為粘結劑使用紫外線固化型丙烯酸樹脂。另外，以200r/min的低速使第2透明基板轉動后，以2000r/nin的高速使其轉動。然后，使用紫外線使粘結劑固化。接著，在第2透明基板上配置由鉻組成的黑底，用ITO形成像素1。由這樣完成微透鏡陣列基板。
其結果，得到微透鏡和第2透明基板的第2表面的間隔D是0.5μm、第1透明基板和第2透明基板之間的平行精度是0.5μm的微透鏡陣列基板。也幾乎看不到黑底表面的起伏。
在此之后，如圖2所示，使用由環(huán)氧樹脂組成的密封粘結劑粘結薄膜晶體管基板和微透鏡陣列基板，這種粘結是微透鏡和在薄膜晶體管基板上具備的各像素相對應地對置、并且在兩基板間設置一定的距離。在兩基板間封入液晶，從而完成液晶板。
所得到的液晶板是遍及整個顯示面的開口率高、無顯示不勻的液晶板。
實施例2與實施例1同樣地制造，制成液晶板。但是，作為粘結劑使用是熱固化樹脂的環(huán)氧樹脂。另外，在室溫以800r/min的低速使第2透明基板轉動后，以8000r/min的高速使其轉動。與實施例1相比，轉數所以大，是因為環(huán)氧樹脂的粘度比紫外線固化型丙烯酸樹脂的粘度大。在此之后，在180℃加熱第2透明基板，使粘結劑固化，從而完成微透鏡陣列基板。
其結果，得到微透鏡和第2透明基板的第2表面的間隔D是1.0μm、第1透明基板和第2透明基板之間的平行精度是1.0μm的微透鏡陣列基板。也幾乎看不到黑底表面的起伏。
然后，與實施例1同樣地制造，得到液晶板。所得到的液晶板是遍及整個顯示面的開口率高、無顯示不勻的液晶板。
再者，在上述實施例中，雖然作為具有數個像素的基板，對使用薄膜晶體管基板的例子進行了說明，但即使矩陣狀地設置配線的STN型液晶板和MIM型液晶板也得到同樣的效果。
另外，在上述說明中，作為透鏡基板，雖然是采用設置像圖2所示的黑底6的微透鏡陣列基板5的例子進行了說明，但是黑底6在本發(fā)明中不一定是必須的。即使是不設置黑底的場合，通過使用微透鏡使光集中在薄膜晶體管基板的各像素上，提高各像素的開口率。能夠使利用透鏡向各像素的集光量最大而且均勻的本發(fā)明，即使對于像這樣的液晶板也能夠同樣地適用，達到同樣的效果。
進而，透明基板的轉動速度不限于上述實施例的轉動速度，根據所使用的粘結劑3的粘性，可以適宜地變更。即，最好最初以100r/min以上、1000r/min以下的任何角速度進行低速度轉動后，可以以1000r/min以上、10000r/min以下的任何角速度進行高速度轉動。
另外，進行轉動的透明基板通常不必要是相同的一側，也可以變更進行低速轉動的透明基板和進行高速轉動的透明基板。例如可以使第1透明基板低速轉動后，使第2透明基板高速轉動，相反也可以使第2透明基板低速轉動后，使第1透明基板高速轉動。
在以上所說明的實施方式，意圖是徹底使本發(fā)明的技術內容清楚，本發(fā)明不僅僅限定于這樣的具體例子進行解釋，在其發(fā)明的精神和權利要求中記載的范圍內可以進行種種變更而實施，應當廣義地解釋本發(fā)明。
本發(fā)明的效果本發(fā)明的液晶板，通過形成權利要求1中所記載的構成，最大地表現微透鏡的集光效果，能夠得到開口率高的液晶板。同時能夠提供顯示不勻少的液晶板。
另外，本發(fā)明的液晶板，通過形成權利要求4中所記載的構成，能夠提供顯示不勻少的液晶板。
本發(fā)明的液晶板的制造方法，通過形成權利要求5或6中所記載的構成，盡管不使用特別高的精度而且潔凈度高的粘結設備，也能夠制造異物的混入少的液晶板。并且，能夠制造結劑層的厚度均勻、無透明基板的表面起伏的液晶板。其結果，所得到的液晶板成為開口率高、顯示不勻少的液晶板。
對附圖的簡要說明圖1是表示在本發(fā)明的一種實施方式中的液晶板的制造方法圖。
圖2是本發(fā)明的一種實施方式中的液晶板的局部放大圖。
圖3是用于說明由微透鏡產生的集光效果的圖。
符號的說明1 第1透明基板1a第1表面2 微透鏡3 粘結劑4 第2透明基板4a第2表面5 微透鏡陣列基板(透鏡基板)
6 黑底7 薄膜晶體管基板(具有數個像素的基板)9 液晶10液晶板
權利要求
1.液晶板，其特征在于，包括透鏡基板，具有與上述透鏡基板相對配置的數個像素的基板，在上述透鏡基板和具有上述數個像素的基板之間含有封入的液晶層，上述透鏡基板具有具備微透鏡的第1表面的第1透明基板和具有與上述第1表面相對的第2表面的第2透明基板，粘結上述第1透明基板和上述第2透明基板的粘結劑層，設上述微透鏡和上述第2表面的間隔為D(μm)時，具有0＜D≤1的關系。
2.權利要求1所述的液晶板，其中，上述微透鏡和上述第2表面的間隔D(μm)具有0＜D≤0.5的關系。
3.權利要求1所述的液晶板，其中，上述第1透明基板和上述第2透明基板之間的平行精度是1μm以下。
4.液晶板，其特征在于，包括透鏡基板，具有與上述透鏡基板相對配置的數個像素的基板，在上述透鏡基板和具有上述數個像素的基板之間含有封入的液晶層，上述透鏡基板具有具備微透鏡的第1表面的第1透明基板和具有與上述第1表面相對的第2表面的第2透明基板，粘結上述第1透明基板和上述第2透明基板的粘結劑層，上述第1透明基板和上述第2透明基板之間的平行精度是1μm以下。
5.液晶板的制造方法，其特征在于，包括下述的過程在具有具備微透鏡的第1表面的第1透明基板和具有第2表面的第2透明基板之間供給粘結劑、使上述第1表面和上述第2表面相對地配置的過程，使上述第1透明基板或者上述第2透明基板轉動而使上述粘結劑層平坦化的過程，通過使上述粘結劑固化將上述第1透明基板和上述第2透明基板粘結的過程，以及使上述第2透明基板和具有數個像素的基板相對置、在上述第2透明基板和具有上述數個像素的基板之間封入液晶的過程。
6.液晶板的制造方法，其特征在于，包括下述的過程在具有具備微透鏡的第1表面的第1透明基板和具有第2表面的第2透明基板之間供給粘結劑、使上述第1表面和上述第2表面相對地配置的過程，使上述第1透明基板或者上述第2透明基板轉動而使上述粘結劑層平坦化的過程，通過使上述粘結劑固化將上述第1透明基板和上述第2透明基板粘結的過程，以及使上述第1透明基板和具有數個像素的基板相對置、在上述第1透明基板和具有上述數個像素的基板之間封入液晶的過程。
7.權利要求5或6所述的液晶板的制造方法，其特征在于，在具有具備微透鏡的第1表面的第1透明基板和具有第2表面的第2透明基板之間供給粘結劑、使上述第1表面和上述第2表面相對地配置的過程包括至少在上述微透鏡上滴上粘結劑的過程，使上述第2表面與上述第1表面相對置地將第2透明基板載置在上述粘結劑上的過程。
8.權利要求5或6所述的液晶板的制造方法，其特征在于，在使上述第1透明基板或者上述第2透明基板轉動而使上述粘結劑平坦化的過程中，以100r/min以上、1000r/min以下的角速度使上述第1透明基板或者上述第2透明基板轉動后，以1000r/min以上、10000r/min以下的角速度使上述第1透明基板或者上述第2透明基板轉動。
全文摘要
在已形成微透鏡(2)的第1透明基板(1)的微透鏡(2)上滴上一定量的粘結劑(3),載置第2透明基板(4),使第1或者第2透明基板轉動,從而使粘結劑層薄而且厚度均勻。然后,使粘結劑(3)固化,與薄膜晶體管基板(7)形成一體化,封入液晶(9),得到液晶板(10)。微透鏡(2)和第2透明基板(4)的間隔D達到0< D≤1μm,第1透明基板(1)和第2透明基板(4)的平行精度達到1μm以下。因為能使粘結劑層的厚度薄而且均勻,所以得到各像素的開口率高、顯示不勻少的液晶板。
文檔編號G02F1/1335GK1203378SQ98109789
公開日1998年12月30日 申請日期1998年3月26日 優(yōu)先權日1997年3月26日
發(fā)明者田村啟, 尾崎正義, 瀧川信一 申請人:松下電子工業(yè)株式會社