JP2000098943A - 表示素子及び表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面複素型陰極線管に配設される非球面レン
ズの生産性及び歩留まりを向上させると共に、同レンズ
の清掃サイクルをより長期化する。 【解決手段】 表示素子５０の前面ガラス１の表面１Ｓ
１上であって発光素子の発光部に対応する領域に非球面
レンズ２が形成されている。レンズ２は、赤色、青色又
は緑色の染料を含む紫外線硬化性樹脂が滴下され、所定
の時間だけ放置した後に紫外線により硬化されて形成さ
れる。放置時間の制御によりレンズ２の利得が制御され
る。レンズ２自体がカラーフィルタの機能を備えている
ので、レンズとカラーフィルタとの位置ずれが生じな
い。レンズ２の表面２Ｓ及び上記表面１Ｓ１を覆うよう
に、傷つき防止用のハードコート層４が形成されてい
る。ハードコート層４中には導電性フィラー又は酸化チ
タン光触媒が混入されており、同層４上へのゴミの吸着
を防止又は吸着したゴミを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は大画面表示装置に用
いられる表示素子に関するものであり、特に、当該表示
素子の前面ガラス上に形成される非球面レンズの構造及
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、複数の平面複素型陰極線管が
マトリクス状（モザイク状）に配設されて構成される大
画面表示装置は、表示品質上において、（ｉ）外光の反
射や写り込みによってコントラストが低下してしまうと
いう問題点と、（ｉｉ）静電気によってゴミやホコリが
表示面上ないしは発光部上に吸着してしまい、画面が汚
れて見えにくくなるという問題点とを有している。

【０００３】上記の問題点（ｉ）を解決するための技術
としては、例えば特公平６−４２３６３号公報に開示さ
れる先行技術がある。かかる先行技術は、表示素子
にシェダー（ひさし）を配設することによって外光を遮
断して、コントラストの向上を図る技術である。

【０００４】更に、上記公報には、表示素子の表示面上
に印刷形成されて、コントラストの改善を目的とするカ
ラーフィルタ上に、予めに別途に樹脂成形された非球面
レンズ（以下、単に「レンズ」とも呼ぶ）を接着すると
いう先行技術が開示されている。かかる先行技術に
よれば、上記カラーフィルタによってコントラストを改
善し、更に、上記レンズによって外光の反射を拡散させ
ると共に外光の写り込みを点状にする。これによって、
表示素子ないしは大画面表示装置の良好な映像表示を得
ようとする技術である。

【０００５】他方、上記の問題点（ｉｉ）に対しては、
定期的な清掃によって表示素子の表示面に吸着したゴミ
等を除去することで対処している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術では、カラーフィルタの印刷工程において発光素子
の発光部とカラーフィルタとの位置合わせ工程が必要で
あり、且つ、レンズの接着工程において、カラーフィル
タと非球面レンズとの位置合わせ工程が必要である。こ
のため、かかる２つの工程では高い位置合わせ精度が要
求され、表示素子の製造工程を複雑化している。従っ
て、発光部とカラーフィルタとレンズとの相互に位置ず
れが生じやすいので、高い製造歩留まりを達成できなか
ったり、製造コストが高くなってしまうという問題点を
有している。

【０００７】更に、複数の表示素子から構成される大画
面表示装置では、表示装置の配設位置に応じて各表示素
子毎の又は各発光部毎のレンズに異なる利得を付与する
ことによって、大きな視野角を確保している。しかしな
がら、かかる場合には非常に多くの種類のレンズを準備
しなければならなず、これに対応してレンズを形成する
ための成形金型も非常に多くの種類が必要となる。この
ため、製造コストが非常に高くなってしまうという問題
点を有している。

【０００８】他方、静電気による表示素子の汚れを頻繁
に清掃して除去することは、多大な維持費用がかかるの
で好ましくない。しかも、清掃中には、大画面表示装置
が使用できないので、表示素子ないしは大画面表示装置
の稼働率が低下してしまうという問題点もある。

【０００９】本発明はかかる問題点を解決すべくなされ
たものであり、従来の製造方法よりも簡略化され、且
つ、生産性の高い製造方法で形成された非球面レンズを
備える表示素子を提供することを第１の目的とする。

【００１０】更に、従来の表示素子におけるカラーフィ
ルタを不要にしうる構造の表示素子を提供することを第
２の目的とする。

【００１１】また、耐摩耗性及び耐擦過性に優れ、更に
は従来の表示素子よりも清掃のサイクルを長期化しうる
構造の表示素子を提供することを第３の目的とする。

【００１２】加えて、本発明の第４の目的は、上記第１
乃至第３の目的を実現しつつ、上記非球面レンズの特性
を柔軟に制御できると共に、高い歩留まりを達成可能な
表示素子の製造方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】（１）請求項１記載の発
明に係る表示素子は、発光素子と、前記発光素子の前面
ガラス上に配設された非球面レンズとを備える表示素子
において、前記非球面レンズは、前記前面ガラスの表面
上であって、前記発光素子の発光部に対応する領域に直
接に滴下された所定の紫外線硬化性樹脂を紫外線照射に
よって硬化して形成されていることを特徴とする。

【００１４】（２）請求項２記載の発明に係る表示素子
は、請求項１に記載の表示素子であって、前記非球面レ
ンズは、前記表示素子の配設位置に基づいて設定される
所定の利得を有することを特徴とする。

【００１５】（３）請求項３記載の発明に係る表示素子
は、請求項２に記載の表示素子であって、前記非球面レ
ンズの前記所定の利得は１．１以上２．５以下の範囲内
の値であることを特徴とする。

【００１６】（４）請求項４記載の発明に係る表示素子
は、請求項１乃至３のいずれかに記載の表示素子であっ
て、前記非球面レンズは、所定の色の染料又は顔料を含
むことを特徴とする。

【００１７】（５）請求項５記載の発明に係る表示素子
は、請求項１乃至４のいずれかに記載の表示素子であっ
て、前記所定の紫外線硬化性樹脂は、アクリル系樹脂、
ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂又はシリコーン系樹脂
の内の少なくとも１種を含むことを特徴とする。

【００１８】（６）請求項６記載の発明に係る表示素子
は、請求項１乃至５のいずれかに記載の表示素子であっ
て、少なくとも前記非球面レンズの表面上にハードコー
ト層を更に備えることを特徴とする。

【００１９】（７）請求項７記載の発明に係る表示素子
は、請求項６に記載の表示素子であって、前記ハードコ
ート層は導電性を有することを特徴とする。

【００２０】（８）請求項８記載の発明に係る表示素子
は、請求項６又は７に記載の表示素子であって、前記ハ
ードコート層は酸化チタン光触媒を含むことを特徴とす
る。

【００２１】（９）請求項９記載の発明に係る表示素子
の製造方法は、発光素子と、前記発光素子の前面ガラス
上に配設された非球面レンズとを備える表示素子の製造
方法において、前記非球面レンズの製造方法は、所定の
紫外線硬化性樹脂を含むポッティング材を準備する第１
工程と、前記前面ガラスの表面上であって、前記発光素
子の発光部に対応する領域に直接に前記ポッティング材
を滴下する第２工程と、前記ポッティング材の滴下後か
ら所定の時間が経過した後に、滴下された前記ポッティ
ング材に紫外線を照射することによって、これを硬化さ
せて非球面レンズを形成する第３工程とを備えることを
特徴とする。

【００２２】（１０）請求項１０記載の発明に係る表示
素子の製造方法は、請求項９に記載の表示素子の製造方
法であって、前記所定の時間は、前記所定の紫外線硬化
性樹脂の種類及び前記表示素子の配設位置に基づいて設
定されることを特徴とする。

【００２３】（１１）請求項１１記載の発明に係る表示
素子の製造方法は、請求項９又は１０に記載の表示素子
の製造方法であって、前記ポッティング材は所定の色の
染料又は顔料を含むことを特徴とする。

【００２４】（１２）請求項１２記載の発明に係る表示
素子の製造方法は、請求項９乃至１１のいずれかに記載
の表示素子の製造方法であって、前記所定の紫外線硬化
性樹脂は、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ
系樹脂又はシリコーン系樹脂の内の少なくとも１種類を
含むことを特徴とする。

【００２５】（１３）請求項１３記載の発明に係る表示
素子の製造方法は、請求項９乃至１２のいずれかに記載
の表示素子の製造方法であって、少なくとも前記非球面
レンズの表面上にハードコート層を形成する第４工程を
更に備えることを特徴とする。

【００２６】（１４）請求項１４記載の発明に係る表示
素子の製造方法は、請求項１３に記載の表示素子の製造
方法であって、前記ハードコート層は、導電性部材又は
酸化チタン光触媒の内の少なくとも一方が混入されてい
ることを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は本実施の
形態１に係る平面複素型陰極線管である表示素子５０の
模式的な上面図であり、図２は図１中のＩ−Ｉ線におけ
る前面ガラス１の付近の縦断面を矢印の方向から見た様
子を模式的に示す縦断面図である。かかる表示素子５０
は、複数個がマトリクス状（モザイク状）に配設され
て、大画面の表示装置を構成する。

【００２８】図１又は図２に示すように、表示素子５０
は発光素子５を備える。発光素子５としては、例えば４
個×４個のマトリクス状に形成された円形の透光部ない
しは発光部５１を有し、それぞれの発光部５１に対応し
た複数の電子銃を有する小型ＣＲＴが用いられる。な
お、発光部５１は例えば正方形の形状であっても構わな
い。また、本表示素子５０は後述の非球面レンズ２の構
造に特徴があるので、図面の煩雑化を避けるために、図
２において発光素子５の内部構造の図示化は省略してい
る。

【００２９】上記発光素子５の発光面ないしは表示面を
成す前面ガラス１は、その表面１Ｓ１上であって、発光
部５１（図１参照）に対応する領域に非球面レンズ（以
下、単に「レンズ」とも呼ぶ）２を備える。当該レンズ
２は、赤色、青色又は緑色の染料３を含む紫外線硬化性
樹脂を上記表面１Ｓ１上の所定の領域に直接に滴下した
後に、紫外線照射により硬化して形成されている（詳細
な製造方法は後述する）。かかる紫外線硬化性樹脂は架
橋密度が従来の場合と比べて高いので、レンズ２は高い
硬度を有している。このため、レンズ２は、耐摩耗性及
び耐擦過性に優れている。なお、レンズ２中の染料３自
体を個々に目視することはできないため、図１及び２で
はこれを模式的に図示化している。この点は、後述の図
５及び図６においても同様である。

【００３０】更に、レンズ２中に混入された染料３がカ
ラーフィルタの機能を発揮するので、レンズ２自体がカ
ラーフィルタの機能を兼ね備えている。このように、レ
ンズ２は、従来の表示素子におけるレンズとカラーフィ
ルタとが一体的に形成された形態であるので、レンズと
カラーフィルタとの間に位置ずれを有することが全くな
い。

【００３１】なお、図１において、発光部５１とレンズ
２との表面１Ｓ１面内における大きさ（図１及び図２で
は円の直径と捉えることができる）は同一であるものと
して図示されているが、発光部５１がレンズ２によって
完全に覆われる寸法形状の関係を有していれば良いこと
は言うまでもない。

【００３２】また、レンズ２自体にカラーフィルタ機能
を与えるためには、上記の染料の代わりに顔料を用いる
こともできるし、染料及び顔料の両方を混入しても良
い。レンズ２中に顔料を混入する場合には、その粒径が
１μｍ以下であれば表示素子として実使用状態に適用可
能な透過率を得ることができ、特に、４００ｎｍ以下の
粒径の顔料を用いる場合には、可視光領域において十分
な透過率を確保することができる。かかる点を鑑みれ
ば、レンズ２にカラーフィルタ機能を付与するために
は、染料を用いた場合の方が顔料を用いる場合よりも製
造条件が緩やかであると言える。

【００３３】特に、本表示素子５０では、複数の表示素
子５０より成る大画面表示装置の大きさや配設位置、換
言すれば、表示素子５０の配設位置と視認者との位置に
基づいて、レンズ２の利得が所定の値に設定されてい
る。例えば、大画面表示装置内において中央部に配設さ
れる表示素子５０のレンズの利得は上下対称となるよう
に設定し、他方、当該表示装置内において下部に配設さ
れる表示素子５０のレンズの利得を中央部に位置するレ
ンズのそれよりも大きく設定する。このようにレンズの
利得を設定することによって大画面表示装置の上下視野
角をより広くすることができる。同様に、左右の視野角
も広くすることができる。更に、表示素子５０内におけ
る各レンズ毎に利得を異なった値に設定しても良い。こ
のようにして、大画面表示装置の優れた鮮映性を実現す
ることができる。

【００３４】更に、図２に示すように、表示素子５０は
レンズ２の表面２Ｓ上及び前面ガラス１の表面１Ｓ１上
であってレンズ２が形成されていない領域にハードコー
ト層４が形成されている。当該ハードコート層４は、例
えばアクリル系樹脂やウレタンアクリレート重合体やシ
リコーン系樹脂等の樹脂より成る高硬度の表面層であ
り、レンズ２ないしは前面ガラス１の表面１Ｓ１に傷が
付くことを防止するためのものである。

【００３５】特に、表示素子５０では、ハードコート層
４中に導電性フィラー（図示せず）が混入されており、
同層４を接地することにより静電気によってレンズ２あ
るいは表面１Ｓ１が帯電することを防止している。この
ため、ハードコート層４上に（即ち、レンズ２の表面２
Ｓ上及び前面ガラス１の表面１Ｓ１上に）ゴミやホコリ
等が吸着することを有効に抑制することができる。従っ
て、従来の表示素子のように表示素子の汚れを頻繁に清
掃して除去する必要性が無くなるので、清掃のサイクル
を大幅に長期化できる。その結果として、表示素子５０
によれば、かかる清掃のための多大な維持費用を削減す
ることができると共に、頻繁な清掃に起因する表示素子
ないしは大画面表示装置の稼働率の低下を格段に改善す
ることができる。なお、かかる効果を得るためには、ハ
ードコート層４に導電性を付与することができる限り、
導電性フィラー以外の導電性部材、例えば酸化インジウ
ム（ＩＴＯ）や微粒金属を混入しても良い。以下、これ
らの導電性材料を有するハードコート層を「汚れ防止ハ
ードコート層」と呼ぶ。

【００３６】更に、導電性フィラーに変えて、ハードコ
ート層４中に酸化チタン光触媒を混入させる場合には、
たとえハードコート層４上に（即ち、レンズ２の表面２
Ｓ上及び前面ガラス１の表面１Ｓ１上に）にゴミやホコ
リ等が吸着した場合であっても、酸化チタン光触媒の触
媒作用によってこれらの汚れを除去することができる。
従って、上述の導電性を有するハードコート層４と同様
に、清掃のための維持費の削減及び表示素子ないしは大
画面表示装置の稼働率の低下の改善という効果を得るこ
とができる。なお、以下、酸化チタン光触媒が混入され
たハードコート層を「汚れ除去ハードコート層」とも呼
ぶ。

【００３７】特に、ハードコート層４中に導電性部材及
び酸化チタン光触媒の両方を混入する場合には、上述の
効果を更に増大させることができる。

【００３８】以下に、レンズ２の材料である紫外線硬化
性樹脂及び染料について、具体的に説明する。

【００３９】（紫外線硬化性樹脂）ここでは、紫外線硬
化性樹脂として、（ａ）アクリル酸とメタクリル酸との
共重合体（例えば（株）スリーボンド製のもので平均分
子量３７００、粘度１２００ｃｐｓ）、（ｂ）シリコー
ンを主体としたシリコーンアクリレート重合体（例えば
信越化学工業（株）製のもので平均分子量３４００、粘
度１１００）、（ｃ）ウレタンを主体としたウレタンア
クリレート重合体（例えば大日本インキ化学工業（株）
製のもので平均分子量５６００、粘度２２００ｃｐ
ｓ）、（ｄ）ビスフェノール型のエポキシ樹脂（例えば
平均分子量２８００、粘度１４５０ｃｐｓ）、（ｅ）シ
リコーン樹脂の単体（例えば平均分子量７２００、粘度
３２００ｃｐｓ）のそれぞれを用いた場合のレンズの特
性を述べる。なお、高粘度の樹脂には溶剤を添加するこ
とによって、又、低粘度の樹脂は冷却することによっ
て、その粘度が１２００ｃｐｓになるように調節した。
そして、かかる粘度が調整された紫外線硬化性樹脂のそ
れぞれに、紫外線硬化性樹脂１００重量部（ないしはｗ
ｔ％）に対して５重量部の赤色の染料３（例えばオリエ
ント化学（株）製のバリオゾールＲ）を加えたものをレ
ンズ２の形成材料であるポッティング材（滴下材）とし
て準備した。

【００４０】かかるポッティング材を前面ガラス１の表
面１Ｓ１上の所定の位置に約０．８ｇ滴下した。そし
て、室温で２分間放置した後に、メタルハライドランプ
（８０Ｗ／ｃｍ）を用いて、当該前面ガラス１から約１
０ｃｍの距離だけ離れた位置から紫外線を約３０秒照射
して、ポッティング材ないしは紫外線硬化性樹脂を硬化
することによってレンズ２を形成した。

【００４１】かかるレンズ２のコントラスト及び透過率
のそれぞれを次の方法で測定して、評価した。

【００４２】コントラストは、染料が添加されたレンズ
を装着した発光素子における暗輝度に対する発光輝度の
比Ｌ１（＝発光輝度／暗輝度）と、染料が添加されてい
ないレンズを装着した発光素子における暗輝度に対する
発光輝度の比Ｌ２（＝発光輝度／暗輝度）とを用いて得
られる比Ｌ１／Ｌ２で以て評価した。なお、暗輝度と
は、表示素子が発光していない状態におけるその表面の
輝度、即ち、表示素子を消灯している時の素子表面の明
るさを言う。

【００４３】また、透過率は、染料が添加されたレンズ
を装着した発光素子の輝度と、レンズを装着していない
発光素子の輝度とをそれぞれ測定して、前者の後者に対
する比として評価した。

【００４４】図３に、レンズ２のコントラスト及び透過
率を、各ポッティング材ないしは紫外線硬化性樹脂毎に
評価した結果を示す。図３に示すように、いずれの紫外
線硬化性樹脂（ａ）〜（ｅ）についても、実使用状態に
適応しうる良好なコントラスト及び透過率を得ることが
できる。特に、透過率の点では、（ａ）アクリル酸とメ
タクリル酸との共重合体と、（ｃ）ウレタンアクリレー
ト重合体が良好であることが分かる。

【００４５】以上の結果から、紫外線硬化性樹脂として
は以下の材料を用いることができる。まず、アクリル
酸エステルとメタクリル酸との共重合体や、グリシジル
メタクリレートとアクリル酸エステルの共重合体などの
アクリル系樹脂が用いることができる。更に、ウレタ
ンを主体としたポリウレタンアクリレート、ポリエステ
ルポリオールとメチレンジイソシアネート（ＭＤｌ）系
イソシアネートの組み合わせ、アクリルポリオールとＭ
Ｄｌ、ポリエステルポリオールとトリレンジイソシアネ
ート（ＴＤｌ）アクリルポリオールとＴＤＩ、ポリエス
テルポリオールとヘキサメチレンジイソシアネート（Ｈ
ＭＤｌ）、アクリルポリオールとＨＭＤｌ、ポリエステ
ルポリオールとイソホロンジイソシアネート（ｌＰＤ
Ｉ）、アクリルポリオールとＩＰＤＩなどのウレタン系
樹脂、並びに、シリコーンを主体としたシリコーンア
クリレート、メチルフェニルシリコーンとシリコーンア
クリレートの共重合体、メチルエチルシリコーンとアク
リル酸エステルとの共重合体などのシリコーン系樹脂な
どを使用することができる。また、ビスフェノール型
などのエポキシ系樹脂も使用可能である。特に、上記紫
外線硬化性樹脂〜の内の少なくとも１種を含む紫外
線硬化性樹脂であれば、複数の紫外線硬化性樹脂を混合
しても良い。

【００４６】以上の材料の内で、特にアクリル酸とメタ
クリル酸との共重合体を用いて形成されるレンズ２は、
（ｉ）レンズのくもりが少なく（低ヘイズ）、（ｉｉ）
ガラスとの密着性が良く、しかも（ｉｉｉ）硬度が大き
いという利点を有する。

【００４７】また、エポキシ系樹脂により形成されるレ
ンズ２は太陽光線で変色する可能性があるが、エポキシ
系樹脂はガラスに対する密着性が非常に高いという利点
がある。しかも、それ自体が非常に高硬度であるためハ
ードコート層４を不要にすることも可能である。また、
耐薬品性に優れるという特長がある。このため、例えば
屋内で使用される大画面表示装置としては十分に利用可
能であり、特に上記の特長を活かすことができる配設場
所や用途については、他の樹脂より形成されるレンズに
対して優位性を有する。

【００４８】（染料）次に、レンズ２中の染料３の添加
量とコントラスト及び透過率との関係を述べる。

【００４９】ここでは、紫外線硬化性樹脂であるアクリ
ル系紫外線硬化性樹脂（例えば（株）スリーボンド製３
０４２Ｂ。平均分子量５７００、粘度１２００ｃｐｓ）
５６重量部と、２種類のフェノン系光重合開始剤（例え
ばチバガイギー製のイルガキュアＡおよびＢ）をそれぞ
れ０．３重量部と、赤色の染料、青色の染料、緑色の染
料（例えばオリエント化学（株）製バリオゾールＲ、バ
リオゾールＢ、バリオゾールＧ）の各染料３とを加えた
各表示色毎のポッティング材を準備した。このとき、各
色の染料の添加量はそれぞれ紫外線硬化性樹脂１００重
量部に対して０．００５重量部〜５０重量部の間で変化
させた。なお、上記の光重合開始剤は、光エネルギーを
吸収して、これをポテンシャルエネルギーに変換した
後、反応系を活性化する役割を果たす物質である。かか
るポッティング材を用いて、上述の形成方法によりレン
ズ２を形成した。

【００５０】このようにして形成された各レンズ２の利
得、コントラスト及び透過率のそれぞれを測定して、評
価した。このとき、レンズ２の利得は、染料が添加され
ていないレンズを装着した発光素子の輝度と、レンズを
装着していない発光素子の輝度とをそれぞれ測定して、
前者の後者に対する比として求めた。その測定結果とし
て、レンズの利得は１．６２という値を得た。コントラ
スト及び透過率は、上述と同様の方法により測定した。
図４に、このようにして得られたレンズ２のコントラス
ト及び透過率と染料の添加量との関係を示す。

【００５１】図４によれば、染料３のポッティング材へ
の混入量が少ない場合にはコントラストが低くなり、そ
れが多い場合には透過率が低くなることが分かる。逆に
言えば、染料の混入量によってコントラスト及び透過率
を制御して、これらの特性を設定することが可能であ
る。

【００５２】図４に示すように、従来の表示素子と同様
に、表示素子５０がカラーフィルタ（機能）を有するこ
とによって、いずれの場合においてもコントラストの向
上が見られる。特に、各染料の含有量が紫外線硬化性樹
脂１００重量部に対して０．０１重量部以上２０重量部
以下の範囲であれば、いずれの色の染料を紫外線硬化性
樹脂に混入した場合にも良好なコントラスト及び透過率
を得ることができる。

【００５３】そして、更に詳細な実験及び考察により、
以下の知見を得るに至った。即ち、レンズの利得が１．
１よりも小さい値のときにはカラーフィルタ（機能）に
よる輝度の低下が大きく、他方、利得が２．５よりも大
きい値のときには発光が分散し過ぎるので、レンズの利
得は１．１以上２．５以下の範囲内の値であることが望
ましい。また、コントラストの値が２．５よりも小さい
場合には鮮明な画像表示を得ることができず、他方、そ
の値が４．０よりも大きい場合には白色の認識が困難と
なるので、レンズのコントラストは２．５以上４．０以
下の範囲内の値であることが望ましい。更に、レンズの
透過率が８０％よりも低いときには、表示素子の十分な
輝度を確保するために、発光素子５のカソード電流を増
加させて輝度を増大させる必要があるので、発光素子５
の寿命が低下してしまう場合がある。このため、レンズ
の透過率は８０％以上であることが望ましい。

【００５４】従って、レンズの特性に関して、利得が
１．１以上２．５以下の範囲内の値であり、且つ、コン
トラストが２．５以上４．０以下の範囲内の値であり、
且つ、透過率が８０％以上の値を以て、当該レンズ２が
実使用状態に適用可能な基準とする場合には、各染料の
含有量は紫外線硬化性樹脂１００重量部に対して０．３
重量部以上８重量部以下の範囲が好ましいとの知見を得
た。

【００５５】次に、本実施の形態１に係る表示素子５０
の特徴部分である非球面レンズ２の製造方法を説明す
る。

【００５６】（第１工程）まず、既述の紫外線硬化性樹
脂〜の内の少なくとも１種類及び染料３（又は顔料
又はその両者）を含むポッティング材を準備する。

【００５７】（第２工程）次に、図５に示すように、前
面ガラス１の表面１Ｓ１上であって、発光素子５の発光
部５１（図１参照）に対応する領域のそれぞれに微細ノ
ズル１００から所定の量のポッティング材を滴下する。
以下、かかる滴下されたポッティング材を「樹脂滴２
１」と呼ぶ。なお、図５及び後述の図６は、図２中の前
面ガラス１の付近を抽出して図示している。

【００５８】このように、本製造方法では、ポッティン
グ材中に染料３を混入しているので、レンズ自体にカラ
ーフィルタの機能を付与することができる。即ち、従来
の表示素子におけるレンズとカラーフィルタとを一体的
に形成することができるので、従来の製造方法のよう
に、予め形成されたカラーフィルタ上に別途に形成され
たレンズを位置合わせして接着するという工程を全く必
要としない。このため、本製造方法によれば、製造工程
自体が簡略化されるばかりでなく、レンズとカラーフィ
ルタとの位置合わせ工程での両者の位置ずれが全く発生
しないという格段の効果を得ることができる。このよう
に、本製造方法は極めて生産性が良好なので、高い製造
歩留まりを達成することができる。

【００５９】（第３工程）そして、所定の時間（以下、
「放置時間」とも呼ぶ）だけ経過した後に、樹脂滴２１
に８０Ｗ／ｃｍの照度の紫外線を照射することにより、
これを重合させて硬化する。このように硬化した樹脂滴
２１がレンズ２として得られる（図６参照）。

【００６０】このように、本製造方法では、ポッティン
グ材の滴下後に放置時間を設けることによって、未硬化
の樹脂滴２１自体が有する流動性を利用してレンズの厚
み、即ち、レンズの利得を制御している。ここで、上記
の放置時間について詳述する。

【００６１】ポッティング材の滴下後の放置時間と形成
されたレンズの利得との関係を調べるために、放置時間
を変えて形成したレンズの利得を測定して、評価した。
即ち、所定の紫外線硬化性樹脂を前面ガラス１の所定の
領域上に０．８ｇ滴下し、室温下で１分〜１０分間放置
した後に硬化させて得られるレンズの利得を、既述の方
法で測定した。なお、紫外線硬化性樹脂として、アクリ
ル系紫外線硬化性樹脂（例えば（株）スリーボンド製の
もので平均分子量３７００、粘度１２００ｃｐｓ）と、
ウレタンアクリレート重合体（例えば大日本インキ化学
工業（株）製のもので平均分子量５６００、粘度２２０
０ｃｐｓ）とを用いた。

【００６２】図７は、かかる測定結果を示すグラフであ
る。図７において、曲線αはアクリル系紫外線硬化性樹
脂を用いた場合を示し、曲線βはウレタンアクリレート
重合体の場合を示している。

【００６３】図７に示すように、いずれの紫外線硬化性
樹脂においても同様な傾向のレンズ利得の放置時間依存
性を示しており、放置時間を制御するという簡便な方法
によって、レンズの利得を自由に調整できることが分か
る。

【００６４】図７によれば、１．１以上２．５以下の範
囲内のレンズ利得を得るためには、アクリル系紫外線硬
化性樹脂を用いた場合では２分以上５分以下の放置時間
が適切な範囲であり、ウレタンアクリレート重合体を用
いた場合では４分以上７分以下の放置時間が適切な時間
であることが分かる。

【００６５】従って、既述のように表示素子５０の配設
位置に基づいてレンズの利得を異なった所定の値に設定
する場合であっても、放置時間を制御するという簡便な
方法によって実現可能であるため、極めて生産性が高い
と言える。

【００６６】ここでは、上記の２種類の紫外線硬化性樹
脂を用いる場合について説明したが、放置時間は、紫外
線硬化性樹脂の種類にも基づいて設定されることは言う
までもない。

【００６７】更に、放置時間は当該放置工程における周
辺温度ないしは工程中の雰囲気温度にも基づいて設定さ
れる。図７のグラフを得るにあたり行ったレンズの形成
では、放置工程は２５℃の周辺温度で実施した。従っ
て、周辺温度が２５℃よりも高い場合には、上述の放置
時間はより短くなり、逆に周辺温度が２５℃よりも低い
場合には、上述の放置時間はより長くなることは言うま
でもない。

【００６８】（第４工程）その後に、以下の形成方法に
よって傷つき防止の表面層であるハードコート層４を形
成する。即ち、エアスプレーや刷毛塗り等の方法によっ
てレンズ２の表面２Ｓ上及び露出している前面ガラス１
の表面１Ｓ１上に、コーティング剤を均一に塗布する。

【００６９】この際、既述の汚れ防止ハードコート層４
を形成する場合には、上記コーティング剤としては、上
記ポッティング材と同様に、アクリル系樹脂やウレタン
アクリレート重合体やシリコーン系樹脂等の紫外線硬化
性樹脂中に、導電性フィラー等の導電性部材を混入した
ものを準備する。そして、かかるコーティング剤の塗布
後にコーティング剤中の溶剤が蒸発するまでこれを放置
した後に、８０Ｗ／ｃｍの照度の紫外線を照射して硬化
させることによって、汚れ防止ハードコート層４を形成
する。

【００７０】他方、汚れ除去ハードコート層４の形成に
関しては、シリコン（無機ケイ素）等の熱硬化性の無機
バインダー（ないしは樹脂）中に酸化チタン光触媒を混
入させたコーティング剤を準備する。そして、かかるコ
ーティング剤の塗布後にコーティング剤中の溶剤が蒸発
するまでこれを放置した後に、８０゜Ｃ〜２００°Ｃの
温度で以て１時間〜３０分間の加熱硬化を施すことによ
って、汚れ除去ハードコート層４を形成する。なお、上
記熱硬化性樹脂中に導電性フィラー等の導電性部材と酸
化チタン光触媒の両方を混入する場合には、汚れ防止効
果及び汚れ除去効果の両方を有するハードコート層を得
ることができる。

【００７１】以上の工程により、図１及び図２に示す表
示素子５０が製造される。

【００７２】

【発明の効果】（１）請求項１に係る発明によれば、当
該非球面レンズは架橋密度の高い紫外線硬化性樹脂を紫
外線照射によって硬化させて形成されるので、高硬度の
レンズ、即ち、耐摩耗性及び耐擦過性に優れたレンズを
提供することができる。

【００７３】（２）請求項２に係る発明によれば、非球
面レンズの利得は表示素子の配設位置に基づいて所定の
値に設定されているので、当該表示素子により構成され
る上記大画面表示装置の視野角を大きくして、優れた鮮
映性を実現することができる。例えば、当該表示素子よ
り構成される上記の大画面表示装置内において中央部に
配設される表示素子のレンズの利得を上下対称となるよ
うに設定し、当該表示装置内において下部に配設される
表示素子のレンズの利得を上記の中央部に位置するレン
ズのそれよりも大きく設定することによって、このよう
な設定を行わない場合と比べて、当該大画面表示装置の
上下視野角をより広くすることができる。同様の手法に
より、左右の視野角も広くすることができる。

【００７４】（３）請求項３に係る発明によれば、レン
ズの利得が１．１以上の値であるので、カラーフィルタ
（機能）を有する表示素子において当該カラーフィルタ
に起因する輝度の低下を抑制することができる。他方、
レンズの利得が２．５以下の値であるので、発光素子の
発光が分散し過ぎることが無い。従って、本発明に係る
表示素子ないしは上記大画面表示装置は、非常に良好な
画像表示を得ることができる。

【００７５】（４）請求項４に係る発明によれば、非球
面レンズは所定の色の染料又は顔料を含むので、従来の
表示素子におけるレンズとカラーフィルタとが一体的に
形成することができる。即ち、当該レンズ自体がカラー
フィルタの機能を発揮しうる。従って、従来の表示素子
とは異なり、レンズとカラーフィルタとの位置ずれを全
く有さない表示素子を提供することができる。

【００７６】勿論、非球面レンズが有するカラーフィル
タの機能により、カラーフィルタ（機能）を有さない表
示素子よりもコントラストを向上させることが可能であ
る。

【００７７】（５）請求項５に係る発明によれば、上記
（１）と同様の効果を得ることができる。

【００７８】（６）請求項６に係る発明によれば、少な
くとも非球面レンズの表面上にハードコート層を備える
ので、当該レンズが傷付くことを有効に防止することが
できる。

【００７９】（７）請求項７に係る発明によれば、ハー
ドコート層は導電性を有するので、非球面レンズの帯電
を防止することができる。このため、従来の表示素子と
比較して、当該ハードコート層上（即ち、非球面レンズ
の上方）にゴミやホコリが吸着すること自体を大幅に抑
制することができる。従って、表示素子の清掃サイクル
を長期化することができる。この結果として、表示素子
の維持費用を削減することができると共に、かかる清掃
に起因する表示素子の稼働率の低下を改善することがで
きる。

【００８０】（８）請求項８に係る発明によれば、ハー
ドコート層は酸化チタン光触媒を含むので、当該酸化チ
タン光触媒の光触媒作用によって、当該ハードコート層
上（即ち、非球面レンズの上方）に吸着したゴミやホコ
リ等の汚れを除去することができる。従って、上記
（７）と同様に、表示素子の維持費用の削減並びにかか
る清掃に起因する表示素子の稼働率の低下を改善するこ
とができる。

【００８１】このとき、ハードコート層が導電性を有
し、且つ、酸化チタン光触媒を含む場合には、上述の効
果をより確実に得ることができる。

【００８２】（９）請求項９に係る発明によれば、非球
面レンズは所定の紫外線硬化性樹脂を含むポッティング
材を以て形成されるので、上記（１）の効果を発揮しう
る表示素子を製造することができる。

【００８３】更に、前面ガラスの表面上に直接に滴下さ
れたポッティング材ないしは樹脂滴を以て非球面レンズ
を形成するので、従来の製造方法のように形成金型を用
いて予めレンズを製造する必要が全く無い。このため、
表示素子の製造工程を簡略することができ、その結果と
して、製造コストを削減することができる。

【００８４】特に、第２工程において所定の時間の経過
後にポッティング材ないしは紫外線硬化性樹脂を硬化さ
せるので、未硬化の樹脂滴自体が有する流動性を利用し
てレンズの厚みを制御することによって、レンズの利得
を調整することができる。このため、上記所定の時間
（放置時間）を制御するだけという簡便な方法によっ
て、所定の利得を有する非球面レンズを製造することが
できる。

【００８５】（１０）請求項１０に係る発明によれば、
上記所定の時間は紫外線硬化性樹脂の種類及び表示素子
の配設位置に基づいて設定されるため、確実に所定の利
得を有する非球面レンズを形成することができる。

【００８６】更に、例えば表示素子の配設位置に応じて
レンズの利得を異なる値に設定する場合には、上記
（２）の効果を発揮しうる表示素子を製造することがで
きる。しかも、従来の製造方法では利得の異なる複数の
種類のレンズを形成するためには、その種類毎の形成金
型を必要とするのに対して、既述のように本発明では金
型自体を必要としないので、製造コストを大幅に削減す
ることができる。

【００８７】（１１）請求項１１に係る発明によれば、
ポッティング材に染料又は顔料が混入されるので、それ
自体がカラーフィルタの機能を有する非球面レンズを製
造することができる。即ち、従来の表示装置におけるレ
ンズとカラーフィルタとを一体的に形成することができ
るので、従来の製造方法のように、予め形成されたカラ
ーフィルタ上に別途に形成されたレンズを位置合わせし
て接着するという工程が全く必要ない。このため、本発
明によれば、製造工程の簡略化を推進することができ
る。更に、レンズとカラーフィルタとの位置ずれが全く
生じないので、従来の表示素子の製造方法に比べて製造
歩留まりを格段に向上することができる。

【００８８】（１２）請求項１２に係る発明によれば、
上記（９）の効果を得ることができる。

【００８９】（１３）請求項１３に係る発明によれば、
上記（６）の効果を発揮しうる表示素子を製造すること
ができる。

【００９０】（１４）請求項１４に係る発明によれば、
ハードコート層は、導電性部材又は酸化チタン光触媒の
内の少なくとも一方が混入されているので、上記（７）
又は（８）の効果を発揮しうる表示素子を製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１に係る表示素子の構造を模式的
に示す上面図である。

【図２】 実施の形態１に係る表示素子の構造を模式的
に示す縦断面図である。

【図３】 種々の紫外線硬化性樹脂を用いて形成された
レンズのコントラスト及び透過率を示す図である。

【図４】 ポッティング材中の染料の添加量とレンズの
コントラスト及び透過率との関係を示す図である。

【図５】 実施の形態１に係る非球面レンズの製造工程
を示す縦断面図である。

【図６】 実施の形態１に係る非球面レンズの製造工程
を示す縦断面図である。

【図７】 放置時間とレンズの利得との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ 前面ガラス、１Ｓ１ 表面、２ 非球面レンズ、２
Ｓ 表面、３ 染料、４ ハードコート層、５ 発光素
子、５０ 表示素子、５１ 発光部、１００ノズル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室園 透 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5C012 AA05 BB07 5C032 AA01 EE04 5C096 AA06 AA24 AA27 BA04 BC20 CA06 CA17 CA22 CA32 CB06 CC13 CC24 CD14 CD19 CD28 CD59 CG02 CG07 EA00 EA01 EA04

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子と、前記発光素子の前面ガラス
   上に配設された非球面レンズとを備える表示素子におい
   て、 前記非球面レンズは、 前記前面ガラスの表面上であって、前記発光素子の発光
   部に対応する領域に直接に滴下された所定の紫外線硬化
   性樹脂を紫外線照射によって硬化して形成されているこ
   とを特徴とする、表示素子。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の表示素子であって、 前記非球面レンズは、前記表示素子の配設位置に基づい
   て設定される所定の利得を有することを特徴とする、表
   示素子。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の表示素子であって、 前記非球面レンズの前記所定の利得は１．１以上２．５
   以下の範囲内の値であることを特徴とする、表示素子。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の表示
   素子であって、 前記非球面レンズは、所定の色の染料又は顔料を含むこ
   とを特徴とする、表示素子。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の表示
   素子であって、 前記所定の紫外線硬化性樹脂は、アクリル系樹脂、ウレ
   タン系樹脂、エポキシ系樹脂又はシリコーン系樹脂の内
   の少なくとも１種を含むことを特徴とする、表示素子。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載の表示
   素子であって、 少なくとも前記非球面レンズの表面上にハードコート層
   を更に備えることを特徴とする、表示素子。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の表示素子であって、 前記ハードコート層は導電性を有することを特徴とす
   る、表示素子。
8. 【請求項８】 請求項６又は７に記載の表示素子であっ
   て、 前記ハードコート層は酸化チタン光触媒を含むことを特
   徴とする、表示素子。
9. 【請求項９】 発光素子と、前記発光素子の前面ガラス
   上に配設された非球面レンズとを備える表示素子の製造
   方法において、 前記非球面レンズの製造方法は、 所定の紫外線硬化性樹脂を含むポッティング材を準備す
   る第１工程と、 前記前面ガラスの表面上であって、前記発光素子の発光
   部に対応する領域に直接に前記ポッティング材を滴下す
   る第２工程と、 前記ポッティング材の滴下後から所定の時間が経過した
   後に、滴下された前記ポッティング材に紫外線を照射す
   ることによって、これを硬化させて非球面レンズを形成
   する第３工程とを備えることを特徴とする、表示素子の
   製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の表示素子の製造方法
    であって、 前記所定の時間は、前記所定の紫外線硬化性樹脂の種類
    及び前記表示素子の配設位置に基づいて設定されること
    を特徴とする、表示素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項９又は１０に記載の表示素子の
    製造方法であって、 前記ポッティング材は所定の色の染料又は顔料を含むこ
    とを特徴とする、表示素子の製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項９乃至１１のいずれかに記載の
    表示素子の製造方法であって、 前記所定の紫外線硬化性樹脂は、アクリル系樹脂、ウレ
    タン系樹脂、エポキシ系樹脂又はシリコーン系樹脂の内
    の少なくとも１種類を含むことを特徴とする、表示素子
    の製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項９乃至１２のいずれかに記載の
    表示素子の製造方法であって、 少なくとも前記非球面レンズの表面上にハードコート層
    を形成する第４工程を更に備えることを特徴とする、表
    示素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の表示素子の製造方
    法であって、 前記ハードコート層は、導電性部材又は酸化チタン光触
    媒の内の少なくとも一方が混入されていることを特徴と
    する、表示素子の製造方法。