JP2007003983A - 光学シートの製造方法、光学シート、バックライトユニット、表示装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 成形型を使用せずに焦点距離の短いマイクロレンズを形成した光学シートの製造方法、光学シート、バックライトユニット、表示装置、電子機器を提供することにある。
【解決手段】 基材シート１７の上にレンズ材料の微小液滴１９を液滴吐出装置で吐出して液滴２０で半球状の凸部を作り、硬化し、第１層のマイクロレンズ２１を形成する。その上にレンズ材料の液滴２４を塗布して凸部を高くして硬化する。マイクロレンズ２５の凸部が高く、焦点距離が短いので、屈折効果により集光できる。液滴吐出装置で塗布するので、多品種の拡散板７を型がなくても製造できる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、マイクロレンズを備えた光学シートの製造方法、光学シート、バックライトユニット、表示装置、電子機器に関する。

近年、パーソナルコンピュータ、携帯電話などの電子機器の普及により、屋外など明るい環境にて使用される機会も増えており、外光が明るい所でも見易い表示装置が望まれている。又、室内においても、ＴＶ、モニターなどの大画面化に伴い、大画面であっても明るい表示装置が望まれている。その中において、液晶表示装置は、その背面に投光装置であるバックライトを備え、そのバックライトからの光により、液晶パネルの画像を認識できるようになっている。従って、明るいバックライトユニットが望まれている。

バックライトユニットは、蛍光灯の光線の強度分布を一様に制御するため、導光板または拡散板に印刷または成形にて、光線を乱反射させるパターンが形成されている。そのパターンで乱反射した光を拡散する機能と、光線の方向を液晶パネル側に屈折させる機能を、マイクロレンズアレイにて実現した拡散板が特許文献１で公開されている。

その拡散板の製造方法として次の方法が紹介されている。
（ａ）マイクロレンズアレイの表面の反転形状を有するシート型に合成樹脂を積層し、
そのシート型を剥がすことで当該光学シートを形成する方法。
（ｂ）マイクロレンズアレイの表面の反転形状を有する金型に溶融樹脂を注入する射出
成型法。
（ｃ）シート化された樹脂を再加熱して前記と同様の金型と金属板との間にはさんでプレスして形状を転写する方法。

（ｄ）マイクロレンズアレイの表面の反転形状を周面に有するロール型と他のロールとのニップに溶融状態の樹脂を通し、上記形状を転写する押出しシート成形法。
（ｅ）基材層に紫外線硬化型樹脂を塗布し、上記と同様の反転形状を有するシート型、金型又はロール型に押さえ付けて未硬化の紫外線硬化型樹脂に形状を転写し、紫外線をあてて紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法。
（ｆ）上記と同様の反転形状を有する金型又はロール型に未硬化の紫外線硬化性樹脂を充填塗布し、基材層で押さえ付けて均し、紫外線をあてて紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法。
（ｇ）紫外線硬化型樹脂の代わりに電子線硬化型樹脂を使用する方法。

特開２００４−１９１６１１号公報（５〜８頁、図１〜図２）

しかしながら、上記拡散板を製造する場合であっては、製品に合わせて金型もしくは、ロール型を製作しなければならないので、多品種の製品の製造をする場合に生産性が悪いという問題があった。
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、成形型を使用せずに焦点距離の短いマイクロレンズを形成した光学シートの製造方法、光学シート、バックライトユニット、表示装置、電子機器を提供することにある。

本発明は、基材シートの表面に複数のマイクロレンズを備えた光学シートの製造方法であって、前記基材シートの表面に前記マイクロレンズの液状材料を半球状に塗布する第１層塗布工程と、前記マイクロレンズの液状材料を硬化し第１層のマイクロレンズを形成する第１層形成工程と、前記第一層のマイクロレンズの上に前記マイクロレンズの液状材料を重ねて塗布する第２層塗布工程と、重ねて塗布した前記マイクロレンズの液状材料を硬化する第２層形成工程と、を備えたことをを要旨とする。
これによれば、マイクロレンズの材料を半球状に塗布した後、硬化し、その上からマイクロレンズの材料を重ねて塗布して、レンズ厚を厚くしていることから、基材シート上に焦点距離の短いマイクロレンズを形成することができる。さらに、レンズ成形用の型を用意する必要がないことから、多種類のシートを製造するときでも、生産性良く光学シートが形成できる。

本発明の光学シートの製造方法は、前記第２層塗布工程では、前記第１層のマイクロレンズと同位置に前記マイクロレンズの液状材料を重ねて塗布してもよい。
これによれば、マイクロレンズの光軸に対して、対称的形状とすることができるので、通常の凸レンズとして機能するマイクロレンズを形成することができる。レンズ材料を重ね塗りしたことから、レンズの焦点距離が短くなり、屈折効果の大きいマイクロレンズとすることができる。

本発明の光学シートの製造方法は、前記第２層塗布工程では、前記第１層のマイクロレンズ位置から所定量ずらした位置に前記マイクロレンズの液状材料を重ねて塗布してもよい。
これによれば、マイクロレンズは、半球状で硬化した上からそのマイクロレンズの中心からずれたところに重ねて塗布されるので、頂点は最初に硬化したマイクロレンズと所定量ずれた所にできる。最初に硬化したマイクロレンズの頂点と、重ね塗りした後硬化したマイクロレンズの頂点の両方を通る断面を見ると、２つの曲率の異なる凸部が備わり、焦点距離の異なる部位が複数できるので、多焦点レンズとなる。したがって、多焦点レンズとして機能するマイクロレンズを形成することができる。

本発明の光学シートの製造方法は、第２層塗布工程では、前記第１層のマイクロレンズを複数の領域に分けて、前記第１層のマイクロレンズ位置と第２層塗布工程で塗布する前記所定量ずらす位置を前記領域毎に設定して塗布してもよい。
尚、一つの領域に含まれるマイクロレンズは、１個でもよく、複数でもよい。
これによれば、マイクロレンズは、光学シートの複数の領域毎に、第１層のマイクロレンズ位置と第２層塗布工程で塗布する所定量ずらす位置を設定して塗布することで、多焦点レンズの光学特性を設定することができる。従って、光学シートの各場所に入射する光線の入射角に応じて、マイクロレンズは短焦点距離のレンズを含む多焦点レンズとすることができる。その結果、光学シートに入射する光線の入射角が大きい場所では、多くの光線がマイクロレンズの短焦点の部位を通過するように配置して、光線がより大きく屈折するように、光線の進行方向を制御することができる。

本発明の光学シートの製造方法は、前記複数の領域のうち一部の領域では、前記第１層のマイクロレンズと同位置に前記マイクロレンズの液状材料を重ねて塗布してもよい。
これによれば、第１層のマイクロレンズと同位置にマイクロレンズの液状材料を塗布することから、光学シート内に単焦点のマイクロレンズを形成できる。従って、光学シートに入射する入射角の小さい光線に対して単焦点レンズで集光することができるので、光線の進行方向をより大きな屈折角が得られるように、制御することができる。

本発明の光学シートの製造方法は、前記マイクロレンズが凸レンズに形成されてもよい。
これによれば、レンズが凸状であるので、屈折効果により、光を集光させることができる。

本発明の光学シートの製造方法では、前記マイクロレンズの材料を塗布する工程は、前記マイクロレンズの材料を含む液滴を吐出して塗布するようにしてもよい。
これによれば、液滴を吐出してマイクロレンズを成形することから、レンズ成形用の型が不要である。基材シート上でマイクロレンズを形成する場所、マイクロレンズの大きさを所定の範囲内で自由に設定できるので、多種生産しても生産性良く製造することができる。

本発明の光学シートは、前記の光学シートの製造方法によって製造されたことを要旨とする。
これによれば、この光学シートは、焦点距離の短いマイクロレンズを備えているので、集光性がよい光学シートとすることができる。さらに、マイクロレンズを成形するための型が不要なため、多種類の光学シートを製造するときでも、生産性良く製造することができる。

本発明の光学シートは、前記第１層のマイクロレンズ位置から所定量ずらした位置に前記マイクロレンズの液状材料を重ねて塗布して形成された多焦点レンズを含むことを要旨とする。
これによれば、この光学シートは、焦点距離の短い部位をもつ多焦点レンズを含んだマイクロレンズを備えているので、特定の場所で特定の方向の光線に対して集光性がよい光学シートとすることができる。さらに、マイクロレンズを成形するための型が不要なため、多種類の光学シートを製造するときでも、生産性良く製造することができる。

本発明の光学シートは、基材シートの表面に複数の凸状のマイクロレンズを備えた光学シートであって、前記マイクロレンズのうち一つは、大きさの異なる２つの凸部が連なる多焦点レンズであることを要旨とする。
尚、大きさの異なる２つの凸部は、基材シートからの高さが異なり、必然的に形状が異なる部分が含まれる。従って、２つの凸部は曲率の異なる部分が含まれる。また、大きさの異なる２つの凸部は、基材シートからの高さは同じであるが、曲率の異なる２つの凸形状の場合も含まれる。
これによれば、大きさの異なる２つの凸部を備えることから、２つ以上の曲率の異なる凸部が備わり、焦点距離の異なる部位が複数できるので、多焦点レンズとなる。したがって、多焦点レンズとして機能するマイクロレンズを備えた光学シートとすることができる。

本発明のバックライトユニットは、前記光学シートを拡散板として具備していることを要旨とする。
これによれば、このバックライトユニットは、集光性のよい光学シートを備えているので、高輝度な平面光を照射できるバックライトユニットとすることができる。さらに、マイクロレンズの成形に型が不要であることから、多品種でも生産性良く製造できるバックライトユニットとすることができる。

本発明のバックライトユニットでは、前記光学シートが有する複数の前記マイクロレンズのうちの少なくとも一つは多焦点レンズであり、多焦点レンズである前記マイクロレンズは、長焦点と短焦点の部位を持ち、短焦点の部位より長焦点の部位が光源に近くなるように配置されていてもよい。
尚、光源が複数ある場合には、マイクロレンズに到達する光線の強度が強い方の光源に対して、短焦点の部位より長焦点の部位が近くなるように配置されるのが好ましい。
これによれば、このバックライトユニットの光学シートに配置されたマイクロレンズは、光源に遠い側に短焦点の部位が形成される。バックライトユニットの光源から照射される光線の内、光学シートに入射する入射角が大きい光線は、マイクロレンズの光源から遠い方にある短焦点の部位を通過し出射するので、マイクロレンズの屈折効果が強く得られる。従って、集光性のよいマイクロレンズ特性を有する光学シートとなるので、この光学シートを備えたバックライトユニットは、高輝度な平面光を照射できる。さらに、マイクロレンズの形成に型が不要であることから、多品種でも生産性よく製造できるバックライトユニットとすることができる。

本発明の表示装置は、前記のバックライトユニットを具備していることを要旨とする。
これによれば、この表示装置は、集光性のよい光学シートを備えたバックライトユニットを具備しているので、明るく見易い表示装置とすることができる。さらに、光学シートのマイクロレンズの形成に型が不要なので、多種類の表示装置を生産性良く製造できる。

本発明の電子機器は、前記の表示装置を具備していることを要旨とする。
これによれば、この電子機器は、明るく見易い表示装置を備えている。さらに、内蔵している光学シートは、マイクロレンズに型が不要なので、多種類の電子機器を生産性良く製造できる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した表示装置の一実施形態について図１〜図５に従って説明する。
図１は、本発明の表示装置の斜視断面図であり、図２は、表示装置の正面断面図であり、図３は光線の動作説明図である。
図１に示すように、表示装置１は、液晶パネル２と、該液晶パネル２の下側部に配置されたバックライトユニット３と、液晶パネル２とバックライトユニット３を支持するフレーム４から構成されている。

図２に示すようにバックライトユニット３は、ＡＢＳ樹脂にて成形された箱状のフレーム４の内部に形成される。フレーム４の内部の上面には、ポリカーボネイトを微細発泡し、円弧を２つ連結した形状に成形した反射シート５が配置される。反射シート５の上には、光源である円柱状の蛍光灯６が、その両端をフレーム４に支持され、反射シート５と所定の間隔をあけて２本平行に配置される。蛍光灯６は図示しない電源部より電力が供給され発光するようになっている。

蛍光灯６の上側には、その蛍光灯６と所定の間隔をあけて、四角の透明な平板状の光学シートとしての拡散板７がフレーム４に支持されて配置されている。拡散板７は、蛍光灯６側の面（図中矢印Ｚの逆側）に白色塗料でドットパターン８が印刷されている。ドットパターン８は、蛍光灯６に近い領域の密度が濃く、蛍光灯６に遠い領域の密度を薄くすることで、拡散板７を通過する光線の光量分布が均一になるように制御されるようになっている。

また、拡散板７の上面（図中矢印Ｚ側）には、半球を凸方向に伸張した形状で、その凸方向が図中上側（図中矢印Ｚ方向）を向いた微細なマイクロレンズ９が全面に形成されている。マイクロレンズ９の大きさは、ドットパターン８のドットに比べて小さく、細かく形成されており、操作者が液晶パネル２から見たとき、ドットパターン８の形状がぼやけて見えにくくなっている。さらに、マイクロレンズ９の屈折効果により蛍光灯６および、反射シート５からの光線の進行方向を上側（図中矢印Ｚ側）に曲げるようになっている。

詳述すると、図３（ａ）に示すようにマイクロレンズがない場合、図中左下（図中矢印Ｘ逆、Ｚ逆側）から右上（図中矢印Ｘ、Ｚ側）に向かう光線が、拡散板１０に入射したとき、拡散板１０が平板であるため、入射角と出射角は同角となり、屈折効果は得られない。
拡散板１１にマイクロレンズ１２が形成されている場合は図３（ｂ）に示すように、図中左下から入射した光線は拡散板１１から出射するとき、マイクロレンズ１２の屈折効果により、上方向（図中矢印Ｚ方向）に曲げられる。光線の曲げられる角度は、出射するマイクロレンズ１２の上側表面の法線の角度により影響を受け、入射角が大きいとき、その法線の方向が横向き（図中矢印Ｘ方向）になる程、屈折効果が得られる。
従って、図３（ｃ）に示すように、拡散板１３に形成されたマイクロレンズ１４の凸量が大きく、焦点距離の短いレンズのとき、図中左下から入射した光線は大きく屈折し、図中上側（図中矢印Ｚ側）に進むことになる。

拡散板７の上側には、所定の間隔をおいて液晶パネル２がフレーム４に支持され、配置されている。液晶パネル２は、内側に透明電極のパターンが配置された２枚のガラス板の内部に液晶が封入されており、そのガラス板の一方は内側にカラーフィルタが形成されている。図示しない駆動回路により電気信号が液晶パネル２の透明電極に印加され、液晶と図示しない偏光板により部分的に光線が遮断され、画像が形成される。また、カラーフィルタが配置されているので、表示装置１はカラー画像を表示する。

蛍光灯６から発せられた光線は、直接または、反射シート５に反射した後、拡散板７に到達する。拡散板７の下面には、白色のドットパターン８が形成されており、そのドットパターン８に到達した光線は反射シート５側に反射する。一方、拡散板７に進入した光線は、マイクロレンズ９に到達し図中上側に屈折することで、液晶パネル２を図中下側から照射する。操作者は、液晶パネル２を通過した光線を見ることで、液晶パネル２に表示された画像を認知する。

次に、前記のような構成を有する拡散板７の製造方法の一例について図４〜図５に従って説明する。図４は、拡散板７の形成方法の説明図であり、図５は形成方法を示すフローチャートである。
表示装置１において、拡散板７以外のユニットの形成方法は、公知の方法によって、形成されるものである。拡散板７は、本実施形態においては、液滴吐出法（インクジェット法）によって形成される。まず、下面にドットパターン８（図２参照）が印刷され、上面に撥液処理された基材シート１７を液滴吐出装置にセットし、図４（ａ）に示すように、基材シート１７の上面に液滴吐出装置の吐出ヘッド１８のノズルより紫外線硬化性のレンズ材料液の微小液滴１９を吐出して塗布する（ステップＳ１）。図４（ｂ）に示すように、レンズ材料液の液滴２０が重ならない距離で等間隔に塗布する。尚、図では、一列のみの表示となっているが、基材シート１７は平面的に広がっており、複数列に渡って塗布する。次に紫外線を照射して硬化させ、第１層のマイクロレンズ２１ができる（ステップＳ２）。

続いて、図４（ｃ）に示すように、第１層のマイクロレンズ２１上でステップ１にて吐出した位置と同位置に、吐出ヘッド２２のノズルより紫外線硬化性のレンズ材料液の微小液滴２３を吐出し、重ねて塗布する（ステップＳ３）。その結果、図４（ｄ）に示すように、第１層のマイクロレンズ２１の上にレンズ材料の液滴２４が積層された形となる。次に、紫外線を照射して硬化させ（ステップＳ４）、基材シート１７の上にマイクロレンズ２５が形成され拡散板７が完成する。

上記したように、第１の実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、基材シート１７上にレンズ材料の液滴２０を塗布、硬化し、第１層のマイクロレンズ２１を形成後、その上に、レンズ材料の液滴２４を塗布、硬化して、マイクロレンズ２５を形成している。従って、一回の塗布で形成可能な厚みのレンズより、厚いレンズを形成することができる。
（２）本実施形態によれば、基材シート１７上にレンズ材料の液滴２０を吐出して塗布後、硬化し形成している。従って、マイクロレンズ２５は凸レンズであり、蛍光灯６から照射された光を屈折させ、液晶パネル２へ集めることができる。その結果明るい表示装置１とすることができる。

（３）本実施形態によれば、マイクロレンズ２５は、焦点距離の短い凸レンズであることから、屈折効果が高く、さらに、明るい表示装置１とすることができる。
（４）本実施形態によれば、拡散板７の集光能力が高いことから、拡散板７の上に別途プリズムシートなどの光学シートを配置する必要がないので、バックライトユニット３は薄くすることができる。さらに、光学シートを省くことで構成部品を減らすことが可能であり、生産性を上げることができる。
（５）本実施形態によれば、マイクロレンズ２５は、液滴吐出装置にて塗布し形成している。従って、マイクロレンズ２５のレンズ厚み、レンズ径、レンズの間隔は、液滴吐出装置の設定で変更できる。この結果、レンズ形成用の型を用意する必要がなく、多種類の拡散板７を容易に製造することができる。さらに、短納期で製造することができる。

（６）本実施形態によれば、マイクロレンズ２５は、液滴吐出装置にて塗布し形成している。従って、マイクロレンズ２５の形成範囲は自由に設定できるので、自由度の高い設計ができる。
（７）本実施形態によれば、マイクロレンズ２５は、液滴吐出装置にて塗布し形成しているので、マイクロレンズ２５は微細なサイズで、密に形成できる。拡散板７で光の輝度を均一にするためのドットパターン８より微細なパターンにて形成しているので、液晶パネル２から観察時、拡散板７のドットパターン８をぼかすことができる。したがって、液晶パネル２を観察し易くすることができる。
（８）本実施形態によれば、マイクロレンズ２５は、液滴吐出装置にて塗布し形成しているので、マイクロレンズ２５はレンズ径と隣り合うレンズとの距離のばらつきを少なく形成できる。拡散板７で輝度調節した光をばらつき少なく、液晶パネル２に投光しているので、液晶パネル２から観察時、背景となる光の面の輝度のばらつきを少なくすることができる。したがって、液晶パネル２を観察し易くすることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した表示装置の一実施形態について図６〜図７に従って説明する。
図６は、本発明の表示装置の斜視断面図であり、図７は、表示装置の正面断面図である。
図６に示すように、表示装置２６は、液晶パネル２７と、該液晶パネル２７の下側部に配置されたサイドライト方式のバックライトユニット２８と、液晶パネル２７とバックライトユニット２８を支持するフレーム２９から構成されている。

図７に示すようにバックライトユニット２８は、ＡＢＳ樹脂にて成形されたフレーム２９の内部に形成される。フレーム２９の上面には、ポリカーボネイトを微細発泡して成形した反射シート３０が配置される。反射シート３０の上方には、下面（図中Ｚ矢印逆側）に白色塗料でパターンが印刷された透明なアクリル板からなる導光板３１が配置される。導光板３１の側面（図中Ｘ矢印逆側）には、光源である円柱状の蛍光灯３２が、導光板３１と所定の間隔をあけて配置される。蛍光灯３２に隙間をあけて取り囲むように、片面にアルミニウムを蒸着して形成されたシート状の反射鏡３３が配置されている。反射鏡３３の両端は、導光板３１に接続され、蛍光灯３２が発光した光線は、直接もしくは反射鏡３３を反射した後、導光板３１の内部へ進入するようになっている。

導光板３１の上には、透明なポリカーボネイトのシートの上面に、凸状のマイクロレンズが第１の実施形態と同じ製造方法で形成された拡散板３４が配置され、導光板３１を通過した光は屈折し、上側（図中Ｚ矢印側）に向かうようになっている。
つまり、蛍光灯３２にて発光した光は、直接または、反射鏡３３で反射して導光板３１に入り、導光板３１の表面で反射し右側（図中Ｘ矢印側）へ移動する。導光板３１の下面に印刷されたパターンを照射した光は乱反射し、導光板３１の上面（図中Ｚ矢印側）に到達し、入射角が臨界角以下の光は、導光板３１を通過し、拡散板３４に到る。拡散板３４の上面は、透明な合成樹脂の凸状マイクロレンズが形成されており屈折作用により、上側方向（図中Ｚ矢印方向）に光線が曲げられる。尚、蛍光灯３２、導光板３１、拡散板３４は、Ｙ方向に幅を有しており、拡散板３４を通過した光は、平面光となっている。

拡散板３４の上側には、液晶パネル２７が配置される。液晶パネル２７は、マトリックス表示の液晶表示体であり、フレーム２９内にその駆動回路が格納されている。駆動回路は、コントロール装置（図示しない）と配線にて接続され、コントロール装置の信号により液晶表示体を駆動する。バックライトユニット２８により照射される平面光は、液晶パネル２７の画素毎に透過光量が制御されるので、観察者は液晶パネル２７の画像を認識できるようになっている。

上記したように、第２の実施形態によれば、上記実施形態の作用及び効果に加えて以下の効果を有する。
（１）第２の実施形態によれば、拡散板３４は、サイドライト方式のバックライトユニット２８においても、導光板３１の印刷ドットパターンを拡散することで、液晶パネル２７を見やすくしている。さらに、拡散板３４は、光線の進行方向を液晶パネル２７に屈折させるので、高輝度な表示装置２６とすることができる。
（２）サイドライト方式にして、蛍光灯３２を左側に配置し、導光板３１で光線を分布させたので、表示装置２６を薄くすることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明を具体化した表示装置の一実施形態について図８〜図１１に従って説明する。
図８は、本発明の表示装置の正面断面図であり、図９は、マイクロレンズの動作説明図である。
図８に示すように、表示装置３５は、拡散板３６以外が、第１の実施形態と同じ構成となっている。拡散板３６は、マイクロレンズ９の形成されている面が６個の領域Ｒ１〜Ｒ６に分割され、各領域内のマイクロレンズ９の形状は同形であり、領域毎にマイクロレンズ９の形状が設定されている。蛍光灯６の真上に位置する領域Ｒ１，Ｒ２のマイクロレンズ９は、単焦点レンズであり、その光軸はレンズの中心を通る形状に形成されている。

領域Ｒ１，Ｒ２の図中右側（図中Ｘ矢印側）は、別の領域Ｒ３，Ｒ４に区切られている。領域Ｒ３，Ｒ４のマイクロレンズ９は、左右非対称に形成され、図中右側（図中Ｘ矢印側）の焦点距離が、図中左側より短い多焦点レンズとなっている。
蛍光灯６から発した光線は、直接または反射シート５を反射した後、拡散板３６に入射する。図９に示すように、図中左下から右上に進行する光線は、マイクロレンズ９の図中右側の焦点距離が短く形成された部位を通過するので、高い屈折効果が得られる。よって、液晶パネル２方向（図中Ｚ矢印側）へ光線が曲げられ、高輝度な表示装置３５となる。逆に、図中右下から左上に進行する光線は、マイクロレンズ９の図中左側で焦点距離が長く形成された部位を通過するので、屈折効果が得られない。
この領域Ｒ３，Ｒ４は、図８に示すように、近い方の蛍光灯６の図中右上に位置するので、拡散板３６に入射する光線の多くは図中左下から右上に進行するように分布している。従って、拡散板３６に入射した光線の多くは、マイクロレンズ９の焦点距離の短い部位を通過するので、屈折して液晶パネル２の方向へ進行する。

同様に、領域Ｒ１，Ｒ２の図中左側（図中Ｘ矢印逆側）は、別の領域Ｒ５，Ｒ６に区切られている。領域Ｒ５，Ｒ６のマイクロレンズ９は、図中左側（図中Ｘ矢印逆側）の部位の焦点距離が、図中右側より短い多焦点レンズとなっている。また、この領域Ｒ５，Ｒ６は、図８に示すように、近い方の蛍光灯６の図中左上に位置するので、拡散板３６に入射する光線の多くは図中右下から左上に進行するように分布している。従って、拡散板３６に入射した光線の多くは、マイクロレンズ９の焦点距離の短い部位を通過するので、屈折して液晶パネル２の方向へ進行する。

次に、前記のような構成を有する拡散板３６の製造方法の一例について図１０及び図１１に従って説明する。図１０は、拡散板３６の形成方法の説明図であり、図１１は形成方法を示すフローチャートである。
まず、下面にドットパターン８（図８参照）が印刷され、上面に撥液処理された基材シート１７を液滴吐出装置にセットし、図１０（ａ）に示すように、基材シート１７に液滴吐出装置の吐出ヘッド１８のノズルより紫外線硬化性のレンズ材料液の微小液滴１９を吐出して塗布する（ステップＳ１１）。図１０（ｂ）に示すように、レンズ材料の液滴２０が重ならない距離で等間隔に塗布する。尚、図では、一列のみの表示となっているが、基材シート１７は平面的に広がっており、複数列に渡って塗布する。次に紫外線を照射して硬化させ、第１層のマイクロレンズ２１ができる（ステップＳ１２）。

続いて、図１０（ｃ）に示すように、第１層のマイクロレンズ２１上に吐出ヘッド２２のノズルより紫外線硬化性のレンズ材料液の微小液滴２３を吐出して、重ねて塗布する（ステップＳ１３）。その際、領域Ｒ１，Ｒ２では、第１層のマイクロレンズ２１の中心とレンズ材料液の微小液滴２３の中心を合わせて、吐出する。領域Ｒ３，Ｒ４では、第１層のマイクロレンズ２１の中心とレンズ材料液の微小液滴２３の中心を図中矢印Ｘ方向へ所定量ずらして、吐出する。また、領域Ｒ５，Ｒ６では、第１層のマイクロレンズ２１の中心とレンズ材料液の微小液滴２３の中心を図中矢印Ｘ逆方向へ所定量ずらして、吐出する。

その結果、領域Ｒ１，Ｒ２では、第１の実施形態と同じ形状のマイクロレンズ２５が形成される。領域Ｒ３，Ｒ４では、図１０（ｄ）に示すように、硬化した第１層のマイクロレンズ２１上の図中右側にレンズ材料の液滴２４が積層された形となる。領域Ｒ５，Ｒ６では、硬化した第１層のマイクロレンズ２１上の図中左側にレンズ材料の液滴２４が積層された形となる。次に、紫外線を照射して硬化させ（ステップＳ１４）、基材シート１７の上にマイクロレンズ２５が形成され拡散板３６が完成する。この領域Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６のマイクロレンズ２５は、大きさの異なる半球が連なった形状となる。従って、大きさの異なる凸レンズが連なった形態の多焦点レンズとして機能する。

上記したように、第３の実施形態によれば、上記実施形態の作用及び効果に加えて以下の効果を有する。
（１）拡散板３６に入射する光線の方向の分布にあわせて、拡散板３６上を複数の領域に分け、単焦点のマイクロレンズ９と、多焦点のマイクロレンズ９を配置した。拡散板３６に入る光線の入射角が大きい光線が多く分布する領域には、多焦点なマイクロレンズ９の焦点距離の短い部位を通過するように、マイクロレンズ９を配置したことにより、多くの光線が屈折する角度が大きくなった。その結果、液晶パネル２方向に光線が集まり、高輝度な表示装置３５とすることができる。
（２）液滴吐出装置を用いて、第１層のマイクロレンズ２１を形成した上に、中心から所定量ずらした位置にレンズ材料の液滴２４を塗布することにより多焦点のマイクロレンズ２５を形成することができた。単焦点のマイクロレンズ９より焦点距離の短いレンズ形状を有するマイクロレンズ２５を形成することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明を具体化した表示装置の一実施形態について図１２に従って説明する。図１２は、本発明の表示装置の正面断面図である。
図１２に示すように、表示装置３７は、拡散板３８以外が第２の実施形態と同じ構成となっており、サイドライト方式のバックライトユニット２８を備えている。拡散板３８は、マイクロレンズ９の形成されている面を３つの領域Ｒ１１〜Ｒ１３に分割され、各領域内のマイクロレンズ９の形状は同形となっている。

蛍光灯３２に近い場所に位置する領域Ｒ１１のマイクロレンズ９は、単焦点レンズであり、その光軸がレンズの中心を通る形状に形成されている。蛍光灯３２を発した光線は、導光板３１に入射し、その導光板３１に印刷されたドットパターン３９で乱反射し、拡散板３８のマイクロレンズ９に到達する。領域Ｒ１１は、蛍光灯３２に近いので、領域Ｒ１１に到達する光線は蛍光灯３２に近い側の導光板３１のドットパターン３９にて乱反射した光がほとんどとなる。蛍光灯３２に近い側の導光板３１のドットパターン３９から拡散板３８の領域Ｒ１１に到る光線の入射角は鋭角であり、その場所における拡散光は、図中上方向（図中矢印Ｚ方向）に分布した光となる。領域Ｒ１１には、単焦点のマイクロレンズ９が配置されているので、図中上方向に対して若干図中左右に角度を持って進行している光線は屈折し、さらに図中上方向に進行するようになる。

拡散板３８の中央部に位置する領域Ｒ１２のマイクロレンズ９は図中右側が短焦点の多焦点レンズに形成されている。領域Ｒ１２に到達する光線は、蛍光灯３２から離れた位置のドットパターン３９で乱反射した光線である。蛍光灯３２から直接ドットパターン３９に到達した光線と、導光板３１内を反射してドットパターン３９に到達した光線の、ドットパターン３９への入射角は鈍角になるので、ドットパターン３９で乱反射する光線の分布は、図中左下から右上に進行し反射角が鈍角な光線の分布となる。拡散板３８へ入射する光線は、入射角が鈍角な分布となり、マイクロレンズ９を通過するときは、図中右側の部位を通過することとなる。
この領域Ｒ１２において、マイクロレンズ９は、図中右側が短焦点である多焦点レンズに形成されていることから、このマイクロレンズ９の図中右側の部位を通過した光線は、屈折効果が強く働き、図中上方向に進行するようになる。

拡散板３８の図中右端に位置する領域Ｒ１３のマイクロレンズ９は、単焦点レンズであり、その光軸がレンズの中心を通る形状に形成されている。領域Ｒ１３に到達する光線は、図中左側から導光板３１にて反射を繰り返して、ドットパターン３９で乱反射して到達した光線と、導光板３１の右端面、もしくはその右端面に隣接するフレーム２９で反射してドットパターン３９に到達し、乱反射した光線である。したがって、領域Ｒ１３のマイクロレンズ９は、図中左下側からの入射光と図中右下側からの入射光が入射する。この領域Ｒ１３では、単焦点のマイクロレンズ９が配置されているので、図中左下側および図中右下側からの光線は共に、屈折効果により図中上方向に進行するようになる。

上記したように、第４の実施形態によれば、上記実施形態の作用及び効果に加えて以下の効果を有する。
（１）サイドライト方式のバックライトユニット２８において、拡散板３８に入射する光線の方向の分布にあわせて、拡散板３８上を３つの領域に分け、単焦点のマイクロレンズ９と、多焦点のマイクロレンズ９を配置した。拡散板３８に入る光線の入射角が大きい光線が多く分布する領域には、多焦点なマイクロレンズ９の短焦点距離の部位を通過するように、マイクロレンズ９を配置したことにより、光線が屈折する角度が大きくなった。その結果、液晶パネル２７方向に光線が集まり、高輝度な表示装置３７とすることができる。
（２）サイドライト方式のバックライトユニット２８において、蛍光灯３２に近い領域のマイクロレンズ９と、蛍光灯３２と離れている側の拡散板３８の端面に近い領域のマイクロレンズ９は、単焦点レンズとした。従って、図中左側からの入射光線と、図中右側からの入射光線は、共に図中上方向に屈折し、進行するので、液晶パネル２７の両端部でも明るい表示装置３７とすることができる。
次に前記実施形態により製造された表示装置のいずれかを備えた電子機器について説明する。

図１３は、携帯電話などの電子機器４０の一例を示した斜視図である。電子機器４０の本体は情報を表示する表示装置４１を備え、この表示装置４１に、前記第１〜４の実施形態により製造された表示装置のいずれかが配置されている。電子機器４０に配置されている表示装置４１は、前記第１〜４の実施形態により製造されている。従って、表示部が明るく、生産性の高い電子機器となる。

尚、発明の実施形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように実施してもよい。
・前記第２および第４の実施形態では、拡散板３４，３８の下側の面（図中Ｙ矢印逆方向）の面は、平坦のままであったが、凹凸を付けても良い。導光板３１とのスティッキングが防止される。
・前記実施形態では、拡散板７の基材シート１７にポリカーボネイトを使用したが、特に限定されるものではなく、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル等の合成樹脂であってもよい。透明で光透過率の高いシートが望ましい。
・前記実施形態では、マイクロレンズは合成樹脂で形成されたが、これに加えて、フィラー、可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤等が配合されてもよい。安定した液滴の吐出ができる。さらに、品質劣化が防止できる。

・前記実施形態では、マイクロレンズは合成樹脂で形成されたが、これに加えて、光拡散剤としてシリカ系材料の微粒子が配合されてもよい。光の拡散効果を高めることができる。
・前記実施形態では、反射シート５はポリカーボネイトを微細発泡して成形したが、特に限定されるものではなく、例えば、酸化チタンの顔料を添加したポリエステル系樹脂白色プラスチックシートを使用してもよい。その際、添加する白色塗料材として硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、酸化アルミニウム、樹脂材料としてポリオレフィン系樹脂や発泡プラスチックシート、銀箔、アルミ箔等反射率のよい材質を使用してもよい。

・前記実施形態では、光源に蛍光灯６を使用したが、白色灯、ＬＥＤ、冷陰極管を使用してもよい。
・前記第１及び第３の実施形態では蛍光灯６を２本使用したが、特に限定されるものではなく、表示装置の大きさ、必要とされる明るさに応じて設定し、１本でもよく、３本以上でもよい。
・前記第２及び第４の実施形態では、蛍光灯３２を１本使用したが、導光板３１の側面に複数の蛍光灯３２を設置してもよい。

・前記第２及び第４の実施形態では、導光板３１下面に白色の塗料にてパターンを形成したが、凹凸を付けて乱反射させてもよい。
・前記第２及び第４の実施形態では、導光板３１の材質にアクリル樹脂を使用したが、特に限定されるものではなく、透明な材質であればよい。たとえば、ポリカーボネイト、メタクリル樹脂、ポリカーボネイト、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、ポリエーテルスルホンなどでもよい。
・前記実施形態では、マイクロレンズの材料の塗布にインクジェット法で行なったがこれに限定されない。スクリーン印刷、オフセット印刷、ディスペンサーによる塗布、マスキングして吹き付けする塗装でも良い。

・前記実施形態では、マイクロレンズの材料に紫外線硬化性樹脂を使用し、硬化するのに、紫外線を照射して硬化したが、これに限らない。マイクロレンズの材料に紫外線硬化性樹脂以外の放射線硬化性樹脂を使用して、紫外線以外の放射線を照射して硬化してもよい。ここで放射線とは、可視光線、遠紫外線、Ｘ線、電子線の総称である。また、マイクロレンズの材料に熱硬化性樹脂を使用して、熱硬化してもよい。
・前記実施形態では、隣接するマイクロレンズが接触しないように形成したが、これにかぎらない。隣接するマイクロレンズとつながっても、拡散作用、集光作用が得られれば良い。

・前記実施形態では、第１層のマイクロレンズ２１を硬化した後、次の工程でマイクロレンズの液状材料を重ねて塗布したが、第１層のマイクロレンズ２１を硬化する工程と、マイクロレンズの液状材料を重ねて塗布する工程の間に、撥液処理を施す工程をいれてもよい。重ね塗りするマイクロレンズの液状材料が広がりすぎるのを防止できる。

・前記実施形態では、一つの領域に複数のマイクロレンズが配置された構成としたが、一つの領域に一つのマイクロレンズが配置された構成にしても良い。マイクロレンズに入射する光線の強度分布と、出射させたい光線の強度分布に合わせて、マイクロレンズの光学特性を個々に設定することができるので、集光することができる。
・前記発明のマイクロレンズは、前記した用途以外にも種々の光学装置に適用可能であり、例えば、固体撮像装置の受光面、プロジェクタのスクリーン、レーザプリンタの光学ヘッドなどに設けられる光学部品としても使用可能である。

第１の実施形態の表示装置の斜視図。 第１の実施形態の表示装置の断面図。 第１の実施形態のマイクロレンズ内の光線の動作を説明するための図。 第１の実施形態の光学シートの製造方法を説明するための図。 第１の実施形態の光学シートの製造工程をしめすフローチャート。 第２の実施形態の表示装置の斜視図。 第２の実施形態の表示装置の断面図。 第３の実施形態の表示装置の断面図。 第３の実施形態のマイクロレンズ内の光線の動作を説明するための図。 第３の実施形態の光学シートの製造方法を説明するための図。 第３の実施形態の光学シートの製造工程をしめすフローチャート。 第４の実施形態の表示装置の断面図。 電子機器の斜視図。

符号の説明

１…表示装置、３，２８…バックライトユニット、７，３４，３６，３８…光学シートとしての拡散板、９，２５…マイクロレンズ、１７…基材シート、２１…第１層のマイクロレンズ、４０…電子機器、Ｒ１〜Ｒ６…領域。

Claims (14)

1. 基材シートの表面に複数のマイクロレンズを備えた光学シートの製造方法であって、
   前記基材シートの表面に前記マイクロレンズの液状材料を半球状に塗布する第１層塗布工程と、
   前記マイクロレンズの液状材料を硬化し第１層のマイクロレンズを形成する第１層形成工程と、
   前記第一層のマイクロレンズの上に前記マイクロレンズの液状材料を重ねて塗布する第２層塗布工程と、
   重ねて塗布した前記マイクロレンズの液状材料を硬化する第２層形成工程と、を備えたことを特徴とする光学シートの製造方法。
2. 請求項１に記載の光学シートの製造方法において、前記第２層塗布工程では、前記第１層のマイクロレンズと同位置に前記マイクロレンズの液状材料を重ねて塗布することを特徴とする光学シートの製造方法。
3. 請求項１に記載の光学シートの製造方法において、前記第２層塗布工程では、前記第１層のマイクロレンズ位置から所定量ずらした位置に前記マイクロレンズの液状材料を重ねて塗布することを特徴とする光学シートの製造方法。
4. 請求項３に記載の光学シートの製造方法において、前記第２層塗布工程では、前記第１層のマイクロレンズを複数の領域に分けて、前記第１層のマイクロレンズ位置と第２層塗布工程で塗布する前記所定量ずらす位置を前記領域毎に設定して塗布することを特徴とする光学シートの製造方法。
5. 請求項４に記載の光学シートの製造方法において、前記複数の領域のうち一部の領域では、前記第１層のマイクロレンズと同位置に前記マイクロレンズの液状材料を重ねて塗布することを特徴とする光学シートの製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学シートの製造方法において、前記マイクロレンズが凸レンズに形成されることを特徴とする光学シートの製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学シートの製造方法において、前記マイクロレンズの材料を塗布する工程は、前記マイクロレンズの材料を含む液滴を吐出して塗布することを特徴とする光学シートの製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学シートの製造方法によって製造された光学シート。
9. 請求項３〜５のいずれか一項に記載の光学シートの製造方法によって製造され、前記第１層のマイクロレンズ位置から所定量ずらした位置に前記マイクロレンズの液状材料を重ねて塗布して形成された多焦点レンズを含む光学シート。
10. 基材シートの表面に複数の凸状のマイクロレンズを備えた光学シートであって、
    前記マイクロレンズのうち一つは、大きさの異なる２つの凸部が連なる多焦点レンズであることを特徴とする光学シート。
11. 請求項８〜１０のいずれか一項に記載の光学シートを拡散板として具備してなることを特徴とするバックライトユニット。
12. 請求項９または１０に記載の光学シートを拡散板として具備したバックライトユニットにおいて、
    前記光学シートが有する複数の前記マイクロレンズのうちの少なくとも一つは多焦点レンズであり、多焦点レンズである前記マイクロレンズは、長焦点と短焦点の部位を持ち、短焦点の部位より長焦点の部位が光源に近くなるように配置されることを特徴とするバックライトユニット。
13. 請求項１１または１２に記載のバックライトユニットを具備してなることを特徴とする表示装置。
14. 請求項１３に記載の表示装置を具備してなることを特徴とする電子機器。
    

Images