JP2008070760A - 光学素子アレイ、表示装置、ならびに表示装置、光学素子アレイおよび光学素子アレイ成型用金型の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで高精度のレンズ実装が可能な光学素子アレイ、それを用いて立体表示できる表示装置および表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のレンズシート１０は複数の単位レンズ１１と非周期平坦部１２とから構成され、非周期平坦部を位置決め用のレンズ基準マークとして機能させる。本発明の表示装置３０は、このレンズシート１０を用いて、表示パネル２０の位置決めマーク２２上にレンズシート１０の非周期平坦部１２が重なり合うように構成されている。位置決めマーク２２上にレンズ基準マークである非周期平坦部１２が配置されるため、アライメント時のレンズ効果による位置決めマークの観察ズレも発生せず、高精度のアライメントが可能となる。
【選択図】図９

Description

本発明は、複数の視点に向けた画像表示を提供するためのレンチキュラレンズまたはフライアイレンズを用いたレンズシートを含み、立体表示や視野角制御などの独特な表示を提供するための光学素子アレイ、表示装置、ならびに表示装置、光学素子アレイおよび光学素子アレイ成型用金型の製造方法に関する。

近年の表示装置の高機能化のニーズに伴い、液晶等の電気光学素子を用いた表示パネルにレンチキュラレンズやプリズムシートや拡散シート等の光学素子アレイを組合せ、立体画像表示や視野角制御などが可能な独特な表示装置が用いられるようになってきた。

このような表示装置の一例として、レンチキュラレンズシートを用いた表示装置について説明する。図１６はレンチキュラレンズシートの模式的斜視図であり、図１７はレンチキュラレンズシートを用いた表示装置の構成例と立体表示方法を示す模式図である。

図１６に示すようにレンチキュラレンズシート１１０は、一方の面が平面で、他方の面に円柱状の表面で蒲鉾状の断面を有するシリンドリカルレンズ１１１が連続して複数個並列方向に延設されている。

図１７に示すように、表示パネル１１４上には各シリンドリカルレンズ１１１の焦点に対応するように左目用画素１１５ａと右目用画素１１５ｂとが交互に配置されている。不図示の駆動回路によって、所定の信号に応じて左目用画素１１５ａおよび右目用画素１１５ｂを駆動させると、シリンドリカルレンズ１１１によって左目領域１２０ａに左目用画像が、右目領域１２０ｂに右目用画像が形成され、観察者に立体画像を認識させることが可能となる。もちろん、右目用画素１１５ａと左目用画素１１５ｂとを同一の信号で駆動することにより通常の二次元画像の表示も可能となる。

また、レンチキュラレンズシートを用いた表示装置として、複数の画像を同時に表示する複数画像同時表示装置がある。これも前述した立体表示と同様な方法で、シリンドリカルレンズによって観察方向に対して画像を振り分けることで、複数の観察者に対してそれぞれ異なる画像を同時に表示することが可能となっている。

このようなレンチキュラレンズシートを用いた表示装置においては、高品質の立体画像表示もしくは複数画像同時表示を得るために、表示パネルに対してレンチキュラレンズシートを高精度で実装することが要求される。この課題に対して特許文献１（特開平６−３２４３１７号公報）で提案されている技術を図１８に示す。

図１８は特許文献１の発明の基本構成を説明するための模式図であり、（ａ）は表示パネルの模式図であり、（ｂ）はレンチキュラレンズ板と位置合わせ用レンチキュラレンズの模式図であり、（ｃ）は表示パネルに対しレンチキュラレンズ板が傾斜して重なった状態の模式図であり、（ｄ）は正確に重なったときの模式図である。

表示パネル２１１に直線状の位置合わせマーク２１３が設けられ、レンチキュラレンズ板２１４のこのマークに対応する位置に位置合わせ用レンチキュラレンズ２１５を設けた構造が提案されている。本構造によりレンチキュラレンズ板２１４が表示パネル２１１に対して回転ズレを起こしている場合は、図１８（ｃ）に示すように直線状の位置合わせマーク２１３の一部のみ拡大されるため、図１８（ｄ）に示すように直線状の位置合わせマーク２１３の全体が拡大されるようにレンチキュラレンズ板２１４を移動させることによって位置合わせが容易にできるとしている。

また、特許文献２（特開平１０−１２３６３３号公報）でも類似の技術が提案されている。図１９は特許文献２の発明の基本構成を説明するための模式図であり、（ａ）はレンチキュラレンズ板の模式図であり、（ｂ）は画像シートの模式図であり、図２０は図１９の一部を拡大した模式図であり、（ａ）はレンチキュラレンズ板および画像シートの部分断面図であり、（ｂ）は画像シートの部分上面図である。

本構造においても画像シート３１５に基準線３１７が設けられ、レンチキュラレンズ板３１２には基準線３１７に対応する位置に位置決め用の溝３１４が設けられた構造となっており、基準線３１７が溝３１４を介して１本の直線として明瞭に観察されるように調整するとしている。
特開平６−３２４３１７号公報（第３ページ、［００１３］項〜［００１８］項、図１） 特開平１０−１２３６３３号公報（第３ページ、［００１６］項〜［００２３］項、図１）

しかしながら、上述の背景技術では、以下の点で課題を有していた。特許文献１並びに特許文献２に記載されているような、表示パネル内に直線状の基準マークを設け、レンチキュラレンズシートの基準マークに対応する位置にレンチキュラレンズもしくは溝を形成して表示パネルに実装するという技術は、目視レベルのアライメントを行う場合には有益な方法である。しかし、近年の表示パネルの高精細化に伴って、レンチキュラレンズの更なる高精度実装が要求される中で、基準マークをレンチキュラレンズや溝越しに観察するという従来技術では、実装精度の限界が見られるようになった。

図２１にその一例を示す。図２１は基準マークをレンチキュラレンズ越しに観察したときの誤差の発生を説明するための模式図であり、（ａ）は表示パネルに配置された基準マークの模式図であり、（ｂ）は基準マークをレンチキュラレンズを通して観察したときの模式図である。

表示パネル（不図示）に配置された基準マーク１３０をレンズを介在させない状態で観察すると図２１（ａ）に示すように直線状となっている。基準マーク１３０上の一部にはレンチキュラレンズ１１０を介在させないようにして、基準マーク１３０上にレンチキュラレンズ１１０を介在させて観察すると図２１（ｂ）の状態となる。レンズ越しに観察することでΔＬの差が発生していることが分かる。ΔＬの大きさは、レンズ形状やレンズ材料の屈折率などのレンズ仕様で変化する他に、基準マーク撮像位置ズレ（基準マークからの法線方向に対する変分）に対しても変化する。従って、レンズ越しでの高精度アライメントは非常に困難であることが分かる。

また、図２０に示したような溝パターンを用いる場合でも、幾つかの問題点が発生する。図２２はレンズに溝パターンを用いた場合に、基準パターンを溝を通して観察したときの模式図であり、（ａ）は溝の底部と基準線との干渉を示し、（ｂ）は溝形状と溝材料屈折率に起因した基準線の視認性の悪化を示す。

第１に、図２２（ａ）に示すように、溝底部１３１がパネル基準線３１７と干渉し、高精度アライメントを阻害する点が挙げられる。第２に、図２２（ｂ）に示すように、透過光１３２を用いてアライメントを行う際に、溝形状と溝材料屈折率に起因して基準線３１７の視認性の悪化を招く。

また、位置決め用レンチキュラレンズや溝パターンのピッチ精度、形状精度（レンズの場合は曲率精度）等のバラつきも存在するため、さらにアライメント精度の低下が発生する。

さらに、近年の表示パネルにおいては、表示部領域の外側にシステムオングラス技術を用いてゲートドライバ回路等の駆動回路を内蔵するものも出現している。このような表示パネルに対して、表示パネル内に直線状の基準マークを設ける公知技術の方法を適用しようとすると、駆動回路の外側に基準マークを設ける等の対応が必要となり、額縁が非常に大きくなるという問題もあった。

本発明の目的は、独特な表示機能を達成することができる光学素子アレイ、中でも優れた立体画像表示を達成することができる光学素子アレイ、表示装置および表示装置の製造方法を提供することにある。

本発明の光学素子アレイは、
複数の光学素子が形成されている光学素子アレイにおいて、表示パネルと組み合わせる際の位置合わせの基準となる非周期平坦部を少なくとも１つ有することを特徴とする。

各光学素子の外形とは異なった外形の非周期平坦部を有してもよく、光学素子アレイの全長に亘って直線状に設けられている非周期平坦部を有してもよく、各光学素子の厚さ以下の厚さの非周期平坦部を有してもよい。

光学素子が、円柱状の表面を有する凸型レンズであるシリンドリカルレンズであり、光学素子アレイが、シリンドリカルレンズが同一のレンズピッチで複数個並列配置されたレンチキュラレンズシートであり、非周期平坦部が、レンチキュラレンズシートの端部近傍に、シリンドリカルレンズの長さ方向と平行に直線状に設けられた非周期平坦部であってもよい。

光学素子が、球面状の表面を有する凸型レンズであるフライアイレンズであり、光学素子アレイが、フライアイレンズが第１の方向とその第１の方向に直交する第２の方向に独立したレンズピッチで複数個配置されたレンズ面を有するフライアイレンズシートであり、非周期平坦部が、フライアイレンズシートの端部近傍に、第１の方向に平行に直線状に設けられた第１の非周期平坦部と、第２の方向に平行に直線状に設けられた第２の非周期平坦部であってもよく、非周期平坦部の幅が各レンズの幅と異なってもよく、非周期平坦部の厚さは各レンズの厚さ以下であってもよい。非周期平坦部近傍の光学素子アレイの角部に、切り欠き部が設けられていてもよい。

本発明の表示装置は、
上述の光学素子アレイと、複数の光学素子からなる画素部と位置合わせ用の位置決めマークとを有する表示パネルとを有することを特徴とする。

表示パネルの位置決めマークが、光学素子アレイの非周期平坦部と重なり合う位置に配置されていてもよく、表示パネルの位置決めマークは、光学素子アレイの切り欠き部に重なる位置に配置されていてもよい。

光学素子アレイと表示パネルとは接着手段で固定されていてもよく、接着手段は光硬化樹脂であっても、両面透明接着フィルムであってもよく、光学素子アレイと表示パネルとの間に偏光板が設けられていてもよく、外形が光学素子アレイの外形よりも大きい偏光板が設けられていてもよい。

本発明の表示装置の製造方法は、
表示パネルの位置決めマークと光学素子アレイの非周期平坦部とを同時に撮像して位置決めするステップを有してもよく、表示パネルの位置決めマークと光学素子アレイの非周期平坦部と光学素子アレイに設けられた切り欠き部とを同時に撮影してもよく、さらに、光学素子アレイに形成された非周期平坦部の幅が各光学素子の幅と異なることを利用して位置合わせしてもよい。

本発明の光学素子アレイの製造方法は、
複数の光学素子が所定の周期で配置された光学素子アレイの製造方法であって、金型の一部に光学素子形状に対応する複数のパターンを所定の周期で形成する工程と、金型の他の一部に、パターンに隣接して平坦部を形成する工程と、金型のさらに他の一部に、平坦部に隣接して光学素子形状に対応するパターンを形成する工程と、金型を用いて光学素子アレイを成型する工程を有することを特徴とする。光学素子がシリンドリカルレンズであってもよく、フライアイレンズであってもよい。

本発明の光学素子アレイ成型用金型の製造方法は、
光学素子形状に対応した切削工具を用い所定の周期で切削すると同時に、所定の周期より大きい非周期な切削を行い金型に非周期平坦部を設けることを特徴とする。

本発明は、低コストでかつ高精度な非周期平坦部を光学素子アレイ内に設けることにより、位置合わせ基準を有する光学素子アレイを提供することができる。

本発明では、表示パネルの基準マークを光学素子アレイの非周期平坦部と重ねることにより誤差の少ない高精度のレンズ実装が実現できるため、高画質な立体表示装置を得ることができる。

さらに本発明は、光学素子アレイと表示パネルとの固定に光硬化樹脂もしくは両面透明接着フィルムを用いているため、低温プロセスを可能とする。それによって、高精度のレンズ実装に寄与すると同時に、耐熱性の低いプラスチック基板にも適用可能であるため、軽量かつ薄型でフレキシビリティを有する表示装置を提供することができる。

さらに本発明は、レンズシートのみならず他の光学素子アレイにも広く適用することができる。この際にも、光学素子アレイ上に少なくとも１つの非周期平坦部を設ける。この非周期平坦部と表示パネルの位置を整合させることにより高精度な光学素子アレイの実装が可能となる。

本発明のレンズシートを含む光学素子アレイ、表示装置および表示装置の製造方法では、低コストでかつ高精度な非周期平坦部を光学素子アレイ内に設けることにより、レンズの基準マーク機能を付与した光学素子アレイを低コストで提供することができるという効果がある。

また本発明は、表示パネルの基準マークを光学素子アレイの非周期平坦部と重ねることにより高精度のレンズ実装が実現できるため、高画質な立体表示装置を得ることができるという効果がある。

さらに本発明は、光学素子アレイと表示パネルとの固定に光硬化樹脂もしくは両面透明接着フィルムを用いているため、低温プロセスを可能とし、高精度のレンズ実装に寄与すると同時に、耐熱性の低いプラスチック基板にも適用可能であるため、軽量かつ薄型でフレキシビリティを有する表示装置を提供することができるという効果がある。

さらに本発明は、レンズシートのみならず他の光学素子アレイにも広く適用することができる。この際にも、光学素子アレイ上に少なくとも１つの非周期平坦部を設け、この非周期平坦部と表示パネルの位置を整合させることにより高精度な光学素子アレイの実装が可能となるという効果がある。

さらに、本発明は、複数の光学素子に対応したパターンが所定の周期に形成された金型を用いて成型する製造方法であって、光学素子形状に対応した切削工具を用い所定の周期で切削すると同時に、所定の周期より大きい非周期な切削を行い金型に非周期平坦部を設け、この金型を用いて光学素子アレイを成型するので、金型の製造が容易で、正確な形状の金型で光学素子アレイを製造できるという効果がある。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態のレンチキュラレンズシートの模式的斜視図であり、図２は図１のレンチキュラレンズシートの模式的上面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）における非周期平坦部を含むレンズシート端部Ｅ領域の部分拡大図であり、図３は図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。

今後の実施の形態ではレンチキュラレンズシートとフライアイレンズシートを例として説明するがこれに限定されるものではなく、所定のパターンが形成されたプリズムシートや、反射シートや、拡散シートなどを含む光学素子アレイに広く適用できる。

本発明のレンチキュラレンズシート１０は、円柱状の表面を有する凸型レンズである複数のシリンドリカルレンズ１１と、シート端部近傍に非周期の平坦部として直線状の非周期平坦部１２とを備えている。レンチキュラレンズシート１０は、複数の視点に向けた画像表示を提供する表示装置に使用され、表示パネルの表示面に当接されて、可視光領域の少なくとも一部の波長を透過するものである。

本実施の形態におけるレンチキュラレンズシート１０は、波長が４００〜８００ｎｍの少なくとも一部の光を通すものであればよく、材質は無機材でも有機材でも構わない。無機材としてはガラス等、有機材としてはプラスチック等を用いることができるが、一般的にはプラスチックを用いることが多い。プラスチックとしては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、シクロポリオレフィン（ＣＯＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等のエンジニアリングプラスチックが利用できる。レンチキュラレンズシート１０の厚さは特に限定されないが、実用上の観点から０．１〜０．５ｍｍ程度が望ましい。

レンチキュラレンズシート１０は上述のように複数のシリンドリカルレンズ１１と非周期平坦部１２とから構成される。ここで、非周期平坦部１２とはレンズ効果が発生しない形状を有する部分のことであり、ここでは表面が平面となっており、レンチキュラレンズシート１０の端部からシリンドリカルレンズ１１を２個隔てた位置に配置されている。端部に配置されてもよいが、位置決めの際非周期平坦部１２と幅の異なるシリンドリカルレンズ１１に挟まれていたほうが位置決めしやすい。非周期平坦部１２のシートの厚さは位置決め時の観察分解能確保の観点から、レンズ頂点部１４の厚さ以下であることが望ましい。また、非周期平坦部の厚さも一様である必要はなく、場合に応じて厚さに勾配を有していても構わない。

図１および図２で示した非周期平坦部１２はレンチキュラレンズシート１０の両側に設けられているが、どちらか片側だけに設けることもできる。非周期平坦部１２の幅Ｗ２はシリンドリカルレンズ１１の幅Ｗ１と異なるように形成されている。

図４はレンチキュラレンズシートの基準位置検出装置の模式的ブロック構成図である。基準位置検出装置９０はレンチキュラレンズシート１０の非周期平坦部１２を用いてシリンドリカルレンズ１１の基準位置を検出する装置の一例である。まず、適当なステージ（図示せず）に固定されたレンチキュラレンズシート１０の非周期平坦部１２を含む領域をレンズや照明等で構成される光学系９１で図４のｙ軸方向にスキャンしながら撮像し、ＣＣＤ９２によって得られた画像情報を画像処理ユニット９３に順次送る。次に、非周期平坦部１２の幅Ｗ２（図２）がシリンドリカルレンズ１１の幅Ｗ１と異なる点を利用してパターンマッチングを行う。それによってカメラの移動量Δｙに対する非周期平坦部１２のｘ軸方向のズレ量Δｘを画像処理ユニット９３より得る。ΔｙとΔｘからカメラ走査軸を基準としたときの回転ズレΔθの算出を行うことができ、シリンドリカルレンズ１１の光学系９１に対する相対位置を検出することができる。また、ステージがモーター９５によって駆動される構成の場合には、このΔｙ、Δｘ、Δθをシーケンサ９４に送り、シーケンサ９４からモーター９５を駆動することで、レンチキュラレンズシート１０をカメラ走査軸と同一な方向に並べる等の制御も可能となる。

図５はパターンマッチングの複数の方法を説明するためのレンチキュラレンズシートの部分上面図であり、（ａ）は非周期平坦部の幅を用いる場合、（ｂ）はシリンドリカルレンズの溝部の間隔を用いる場合、（ｃ）はシリンドリカルレンズの頂点部の間隔を用いる場合である。ここで、パターンマッチングは、図５（ｂ）に示すようなレンチキュラレンズの溝部１３の間隔（２Ｗ１＋Ｗ２）や、図５（ｃ）に示すような頂点部１４の間隔（Ｗ１＋Ｗ２）を活用することもできる。いずれのマッチングにおいても、非周期平坦部１２が存在する領域のみ溝ピッチもしくは頂点ピッチが異なる点が利用される。

また、レンチキュラレンズシート１０の裏面から撮像した情報を用いてパターンマッチングを行うことも可能である。この場合も、非周期平坦部１２の平坦部もしくはレンチキュラレンズ溝部１３や頂点部１４のピッチ変化を利用することができる。

なお、本実施の形態においては、レンチキュラレンズシート１０のシート端部の近傍に直線状の非周期平坦部１２を具備している構成について述べた。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば凸型レンズがマトリックス状に配置されたフライアイレンズシートや、所定のパターンが形成されたプリズムシートや、反射シートや、拡散シートにも適用することができる。

図６は、本発明のフライアイレンズシートの模式的斜視図である。すなわち、本発明のフライアイレンズシート４０は、上述したレンチキュラレンズシート１０と同様に、複数のフライアイレンズ４１と、シート端部近傍に設けられた直線状の第１の非周期平坦部４２と第１の非周期平坦部４２と直交する直線状の第２の非周期平坦部４３とを備えている。

次に、レンチキュラレンズシート１０を作成するのに必要な金型について説明する。図７はレンチキュラレンズシートを作成するのに必要な金型と切削工具の一例を示す模式的斜視図であり（ａ）は金型と切削工具を示し、（ｂ）はレンチキュラレンズシートの成形工程を示す。レンチキュラレンズシート１０は、図７（ｂ）に示すように、金型１００を用いて熱プレスや射出成形によって作成される。金型精度は、レンチキュラレンズシートの曲率半径やレンズピッチや表面粗さ等のレンズ形状精度を大きく決定する因子であり、高精度な金型を得るために一般的に切削工具１０１による表面加工が行われている。

切削工具１０１の先端にはレンズの曲率半径に対応した寸法を有するバイトが備えられており、レンズピッチと対応した送りピッチで矢印方向に切削加工が行われる。上述した非周期平坦部１２に対応する金型パターン１０２は、切削工具１０１の送りピッチをレンズピッチよりも大きくすることで簡単に形成することができる。

以上説明した通り、本実施の形態のレンチキュラレンズシートは、低コストでかつ高精度な非周期平坦部をレンズシート内に設けることにより、レンズ基準マークとして機能させることができる。
（第２の実施の形態）
本実施の形態では、第１の実施の形態で述べたレンチキュラレンズシート及びフライアイレンズシートを光学素子アレイとして用いた表示装置の例を示す。

図８は、第２の実施の形態の表示装置の一例の模式的分解斜視図である。すなわち、第２の実施の形態の表示装置３０は、表示部２１と位置決めマーク２２とを備える表示パネル２０とレンチキュラレンズシート１０とを少なくとも備えている。

図９は、図８の表示装置の一例を示す上面図であり、（ａ）はレンチキュラレンズシートを、（ｂ）は表示パネルを、（ｃ）はレンチキュラレンズシートと表示パネルとを組合せた表示装置を示している。ここで、図９（ｂ）に示す表示パネル２０には表示部２１と位置決めマーク２２と周辺回路部２３、２４、２５と端子部２６とが備えられている。周辺回路部２３、２４、２５は、例えば単なる配線を配置することも可能であるし、あるいは２３にゲート駆動回路、２４に画素保護回路、２５にソース駆動回路を配置することもできる。

図９（ｃ）に示すように、本実施の形態の表示装置３０は、表示パネル２０の位置決めマーク２２上にレンチキュラレンズシート１０の非周期平坦部１２が重なり合うように構成されている。位置決めマーク２２上にレンズ基準マークである非周期平坦部１２が配置されるため、図２０を参照して発明が解決しようとする課題で説明した、アライメント時のレンズ効果による位置決めマークの観察ズレも発生せず、高精度のアライメントが可能となる。

表示パネル２０とレンチキュラレンズシート１０との固定手段としては少なくとも可視光領域の一部の波長を透過するものであれば何でもよい。例えば熱硬化型、紫外線硬化型、可視光硬化型等の各種接着剤や、粘着剤を有する両面透明接着フィルムを用いることができる。接着剤の材料としてはアクリル系、エポキシ系、シリコン系樹脂などを、粘着剤の材料としてはアクリル系、シリコン系樹脂などを用いることができる。

固定する領域についても、シート全面での面状固定、線状固定、点状固定や画素領域外での周辺固定など、適用する製品によって様々な領域での固定の選択が可能である。

図１０は、表示装置における表示パネルの位置決めマークの例を示す模式的上面図であり、（ａ）は十字形マーク、（ｂ）は四角形マーク、（ｃ）は円形マーク、（ｄ）はＩ字型マークである。図１０に示すように位置決めマークは画像処理によってマークの重心位置が算出可能なものであれば何でもよい。

レンチキュラレンズシート１０のレンズ面を表示パネル２０側に固定することもできる。図１１は、レンチキュラレンズシートのレンズ面を表示パネル側に固定する例の模式的分解斜視図である。表示装置３２は、表示パネル２０の位置決めマーク２２上にレンチキュラレンズシート１０の非周期平坦部１２が重なり合うように構成される。

以上説明した通り、本実施の形態の表示装置は、表示パネルの基準マークをレンチキュラレンズシートの非周期平坦部と重ねることにより高精度のレンズ実装が実現できるため、高画質な立体表示装置を得ることができる。

なお、本実施の形態においては、レンチキュラレンズシート１０と表示パネル２０とを備えた表示装置について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第1の実施の形態で述べたフライアイレンズシートやプリズムシートや反射シートや拡散シートなどの光学素子アレイと表示パネル２０とを備えた表示装置についても適用することができる。

例えば、パターン化された反射板を有する反射シートを表示パネルの画素に整合させて実装することも可能となる。この場合、表示パネルの１画素に反射領域と非反射領域とを対応させるようにすることができる。これにより高画質な半透過表示装置を得ることができる。

また、表示パネルの画素とプリズムシートのプリズムとを整合させて実装することが可能となる。更に、パターン化された拡散板を有する拡散シートを表示パネルの画素に整合させて実装することも可能であり、１画素に拡散領域と非拡散領域とを対応させるようにすることができる。これらにより高画質な視野角制御表示装置もしくは多視点表示装置を得ることができる。

図１２は、本発明のフライアイレンズシートと表示パネルとを備える表示装置の模式的分解斜視図である。表示装置５０は本発明のフライアイレンズシート４０と表示パネル２０とを備えている。ここで、表示パネル２０は少なくとも表示部２１と位置決めマーク２２とを備えている。フライアイレンズシート４０を用いることで、上下左右の４方向に対して異なる画像を提供することができる。そのため、上下左右方向、言い換えるとx−y方向に対して高精度のアライメントが要求される。ここで第１の非周期平坦部４２はｘ方向の高精度アライメントに、第１の非周期平坦部４２と直交する第２の非周期平坦部４３はｙ方向の高精度アライメントに寄与している。

本実施の形態における表示装置の表示手段は特に限定されず、液晶素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、プラズマディスプレイ素子、フィールドエミッション素子、ＣＲＴ素子など様々な素子に適用することができる。駆動方法についても、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を用いたアクティブマトリクス方式や、パッシブマトリクス方式でも構わない。

次に、本実施の形態における表示装置の製造方法について説明する。図１３は本実施の形態における表示装置の製造方法を説明するための模式的斜視図であり、（ａ）はレンチキュラレンズシートに接着層を形成した状態、（ｂ）は接着層を取り付けたレンチキュラレンズシートを表示パネルに近接させた状態、（ｃ）はレンチキュラレンズシートを表示パネルに圧着して表示装置を完成させた状態である。

まず、図１３（ａ）に示すようにレンチキュラレンズシート１０の平坦面に接着層８０を形成する。接着層８０は、コーターや印刷やディスペンスなどの塗布方法によって熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤、可視光硬化型接着剤を用いることができるが、硬化時の熱的負荷が小さい紫外線硬化型接着剤か可視光型接着剤が望ましい。また、接着剤以外でも粘着剤を有する両面透明接着フィルムを適用することもできる。両面透明接着フィルムは熱的負荷も作用せず、レンズ端面からの接着剤はみ出しも発生しないという利点を有している。

次に、図１３（ｂ）に示すように、レンチキュラレンズシート１０の非周期平坦部１２を用いた画像処理によりレンチキュラレンズシート１０の基準位置を検出すると同時に、表示パネル２０内の位置決めマーク２２を用いて非周期平坦部１２との位置合わせを行う。ここで、レンチキュラレンズシート１０の基準位置検出としては、第１の実施の形態において図４で説明した方法を用いることができる。

また、レンズシートと表示パネルの位置合わせは、図１０に示すようにレンチキュラレンズシート１０の非周期平坦部１２の中心と位置決めマーク２２の中心が重なり合うように位置決めを行う。位置合わせの方法としては、位置決めマーク２２と非周期平坦部１２を同時に撮像して撮影画像から両者のパターンマッチングを行いながら位置合わせを行う方法も可能である。また、位置決めマーク２２と非周期平坦部１２を別々な手段で撮像してパターンマッチングを行ない、撮像位置を基準としてレンズシートと表示パネルの位置合わせを行うこともできる。

最後に、図１３（ｃ）に示すように、レンチキュラレンズシート１０と表示パネル２０との間に圧力を作用させながら接着剤の種類に応じて紫外線もしくは可視光照射を行い、両者を完全に固定する。接着層８０に両面透明接着フィルムを適用する場合は、光照射は不要である。

位置決めマーク２２上にレンズ基準マークである非周期平坦部１２が配置されるため、アライメント時のレンズ効果による位置決めマークの観察ズレも発生せず、高精度のアライメントが可能となる。また、位置合わせを上述したような別々に撮像した情報を基にした場合でも、レンズシートと表示パネルを完全に固定した後でのマーク確認により実装精度把握が可能となる。
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態では、第２の実施の形態で述べた表示装置において、レンチキュラレンズシートに切り欠きを設けた例を示す。図１４は、第３の実施の形態における表示装置の一例の模式的上面図である。すなわち、第３の実施の形態の表示装置３５におけるレンチキュラレンズシート１５は、表示パネル２０の位置決めマーク２２上にレンチキュラレンズシート１５が重ならないようにレンチキュラレンズシート１５のコーナー部に切り欠き部１８が設けられている。

一般的にレンズシートを含む光学素子アレイを射出成形で作成する際には、レンズシートの厚さが０．３ｍｍ以上必要となる場合が多い。また、光学設計上または表示装置としての構造力学的にレンズシートの厚さを厚くしたい場合もある。切り欠き部１８を設けることで、このようなケースにおいても、位置決めマーク２２の画像処理認識精度を低下させることなく、高精度のレンズ実装が実現できるため、高画質な立体表示装置を得ることができる。

なお、本実施の形態においては、光学素子アレイとしてレンチキュラレンズシートの場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第２の実施の形態で述べたフライアイレンズシートやプリズムシートや反射シートや拡散シートにも同様に適用することができる。
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る表示装置について説明する。図１５は、第４の実施の形態における表示装置の一例の斜視図である。すなわち、第４の実施の形態における表示装置７０は、少なくとも表示部２１と位置決めマーク２２とを備える表示パネル２０と偏光板６０とレンチキュラレンズシート１０とを備えている。

表示パネル２０として液晶素子を用いる場合は勿論のこと、有機ＥＬ素子等の自発光素子を用いる場合でも外光下での視認性を向上させるために表示パネル２０に偏光板６０を備えることができる。

本実施の形態に係る表示装置７０においても、第２の実施の形態で述べた表示装置３０と同様に、表示パネル２０の位置決めマーク２２上にレンチキュラレンズシート１０の非周期平坦部１２が重なり合うように構成されている。位置決めマーク２２上にレンズ基準マークである非周期平坦部１２が配置されるため、アライメント時のレンズ効果による位置決めマークの観察ズレも発生せず、高精度のアライメントが可能となる。ここで、位置決めマーク２２上の偏光板６０の介在はアライメントには関係しない。

一般的に、偏光板６０の表面には主にシリコン系からなるハードコート層が形成されており、レンチキュラレンズシート１０との接着親和性を有している。従って、偏光板６０の外形は、レンチキュラシート１０の外形よりも大きい方が望ましい。これはレンチキュラレンズシート１０の固定面を偏光板表面と一致させるためである。

また、表示パネルの種類によっては、表示パネル表面にチャージアップ防止用透明電極を設ける場合がある。このような場合は偏光板が介在することで、レンチキュラレンズシートとの接着力がより向上する。

以上説明した通り、本実施の形態の表示装置は、偏光板がありながらも表示パネルの基準マークをレンチキュラレンズシートの非周期平坦部と重ねることにより高精度のレンズ実装が実現できるため、高画質な立体表示装置を得ることができる。

なお、本実施の形態においては、光学素子アレイとしてレンチキュラレンズシートの場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第２の実施の形態で述べたフライアイレンズシートやプリズムシートや反射シートや拡散シートにも同様に適用することができる。

本発明の第１の実施の形態のレンチキュラレンズシートの模式的斜視図である。 図１のレンチキュラレンズシートの模式的上面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）における非周期平坦部を含むレンズシート端部Ｅ領域の部分拡大図である。 図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 レンチキュラレンズシートの基準位置検出装置の模式的ブロック構成図である。 パターンマッチングの複数の方法を説明するためのレンチキュラレンズシートの部分上面図であり、（ａ）は非周期平坦部の幅を用いる場合、（ｂ）はシリンドリカルレンズの溝部の間隔を用いる場合、（ｃ）はシリンドリカルレンズの頂点部の間隔を用いる場合である。 本発明のフライアイレンズシートの模式的斜視図である。 レンチキュラレンズシートを作成するのに必要な金型と切削工具の一例を示す模式的斜視図であり（ａ）は金型と切削工具を示し、（ｂ）はレンチキュラレンズシートの成形工程を示す。 第２の実施の形態の表示装置の一例の模式的分解斜視図である。 図８の表示装置の一例を示す上面図であり、（ａ）はレンチキュラレンズシートを、（ｂ）は表示パネルを、（ｃ）はレンチキュラレンズシートと表示パネルとを組合せた表示装置を示している。 表示装置における表示パネルの位置決めマークの例を示す模式的上面図であり、（ａ）は十字形マーク、（ｂ）は四角形マーク、（ｃ）は円形マーク、（ｄ）はＩ字型マークである。 レンチキュラレンズシートのレンズ面を表示パネル側に固定する例の模式的分解斜視図である。 本発明のフライアイレンズシートと表示パネルとを備える表示装置の模式的分解斜視図である。 本実施の形態における表示装置の製造方法を説明するための模式的斜視図であり、（ａ）はレンチキュラレンズシートに接着層を形成した状態、（ｂ）は接着層を取り付けたレンチキュラレンズシートを表示パネルに近接させた状態、（ｃ）はレンチキュラレンズシートを表示パネルに圧着して表示装置を完成させた状態である。 第３の実施の形態における表示装置の一例の模式的上面図である。 第４の実施の形態における表示装置の一例の斜視図である。 レンチキュラレンズシートの模式的斜視図である。 レンチキュラレンズシートを用いた表示装置の構成例と立体表示方法を示す模式図である。 特許文献１の発明の基本構成を説明するための模式図であり、（ａ）は表示パネルの模式図であり、（ｂ）はレンチキュラレンズ板と位置合わせ用レンチキュラレンズの模式図であり、（ｃ）は表示パネルに対しレンチキュラレンズ板が傾斜して重なった状態の模式図であり、（ｄ）は正確に重なったときの模式図である。 特許文献２の発明の基本構成を説明するための模式図であり、（ａ）はレンチキュラレンズ板の模式図であり、（ｂ）は画像シートの模式図である。 図１９の一部を拡大した模式図であり、（ａ）はレンチキュラレンズ板および画像シートの部分断面図であり、（ｂ）は画像シートの部分上面図である。 基準マークをレンチキュラレンズ越しに観察したときの誤差の発生を説明するための模式図であり、（ａ）は表示パネルに配置された基準マークの模式図であり、（ｂ）は基準マークをレンチキュラレンズを通して観察したときの模式図である。 レンズに溝パターンを用いた場合に、基準パターンを溝を通して観察したときの模式図であり、（ａ）は溝の底部と基準線との干渉を示し、（ｂ）は溝形状と溝材料屈折率に起因した基準線の視認性の悪化を示す。

符号の説明

１０、１５、１１０ レンチキュラレンズシート
１１、１１１ シリンドリカルレンズ
１２、１７ 非周期平坦部
１３ 溝部
１４ 頂点部
１８ 切り欠き部
２０、１１４、２１１ 表示パネル
２１ 表示部
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 位置決めマーク
２３、２４、２５ 周辺回路部
２６ 端子部
３０、３２、３５、５０、７０ 表示装置
４０ フライアイレンズシート
４１ フライアイレンズ
４２ 第１の非周期平坦部
４３ 第２の非周期平坦部
６０ 偏光板
８０ 接着層
９０ 基準位置検出装置
９１ 光学系
９２ ＣＣＤ
９３ 画像処理ユニット
９４ シーケンサ
９５ モータ
１００ 金型
１０１ 切削工具
１０２ 非周期平坦部対応金型パターン
１１５ａ 左目用画素
１１５ｂ 右目用画素
１２０ａ 左目領域
１２０ｂ 右目領域
１３０ 基準マーク
１３１ 溝底部
１３２ 透過光
２１３ 位置合わせマーク
２１４、３１２ レンチキュラレンズ板
２１５ 位置合わせ用レンチキュラレンズ
３１３ レンチキュラレンズ群
３１４ 溝
３１５ 画像シート
３１６ 圧縮画像
３１７ 基準線
３１８ 溝幅
３１９ レンズ幅

Claims (24)

1. 複数の光学素子が形成されている光学素子アレイにおいて、
   表示パネルと組み合わせる際の位置合わせの基準となる非周期平坦部を少なくとも１つ有することを特徴とする光学素子アレイ。
2. 請求項１に記載の光学素子アレイにおいて、
   各前記光学素子の外形とは異なった外形の前記非周期平坦部を有する光学素子アレイ。
3. 請求項１または請求項２に記載の光学素子アレイにおいて、
   前記光学素子アレイの全長に亘って直線状に設けられている前記非周期平坦部を有する光学素子アレイ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学素子アレイにおいて、
   各前記光学素子の厚さ以下の厚さの前記非周期平坦部を有する光学素子アレイ。
5. 請求項１に記載の光学素子アレイにおいて、
   前記光学素子が、円柱状の表面を有する凸型レンズであるシリンドリカルレンズであり、
   前記光学素子アレイが、前記シリンドリカルレンズが同一のレンズピッチで複数並列配置されたレンチキュラレンズシートであり、
   前記非周期平坦部が、前記レンチキュラレンズシートの端部近傍に、前記シリンドリカルレンズの長さ方向と平行に直線状に設けられた非周期平坦部である光学素子アレイ。
6. 請求項１に記載の光学素子アレイにおいて、
   前記光学素子が、球面状の表面を有する凸型レンズであるフライアイレンズであり、
   前記光学素子アレイが、前記フライアイレンズが第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向に独立したレンズピッチで複数個配置されたレンズ面を有するフライアイレンズシートであり、
   前記非周期平坦部が、前記フライアイレンズシートの端部近傍に、前記第１の方向に平行に直線状に設けられた第１の非周期平坦部と、前記第２の方向に平行に直線状に設けられた第２の非周期平坦部である光学素子アレイ。
7. 請求項５または請求項６に記載の光学素子アレイにおいて、
   前記非周期平坦部の幅が各前記レンズの幅と異なる光学素子アレイ。
8. 請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の光学素子アレイにおいて、
   前記非周期平坦部の厚さは各前記レンズの厚さ以下である光学素子アレイ。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光学素子アレイにおいて、
   前記非周期平坦部近傍の前記光学素子アレイの角部に、切り欠き部が設けられている光学素子アレイ。
10. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光学素子アレイと、
    複数の光学素子からなる画素部と位置合わせ用の位置決めマークとを有する表示パネルと、を有することを特徴とする表示装置。
11. 請求項１０に記載の表示装置において、
    前記表示パネルの前記位置決めマークが、前記光学素子アレイの前記非周期平坦部と重なり合う位置に配置されている表示装置。
12. 請求項９に記載の光学素子アレイと、複数の光学素子からなる画素部と位置合わせ用の位置決めマークとを有する表示パネルとを有する表示装置において、
    前記表示パネルの前記位置決めマークは、前記光学素子アレイの前記切り欠き部に重なる位置に配置されていることを特徴とする表示装置。
13. 請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の表示装置において、
    前記光学素子アレイと前記表示パネルとは接着手段で固定されている表示装置。
14. 請求項１３に記載の表示装置において、
    前記接着手段は光硬化樹脂である表示装置。
15. 請求項１３に記載の表示装置において、
    前記接着手段は両面透明接着フィルムである表示装置。
16. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光学素子アレイと、複数の光学素子からなる画素部と位置合わせ用の位置決めマークとを有する表示パネルとを有する表示装置において、
    前記光学素子アレイと前記表示パネルとの間に偏光板が設けられていることを特徴とする表示装置。
17. 請求項１６に記載の表示装置において、
    外形が前記光学素子アレイの外形よりも大きい前記偏光板が設けられている表示装置。
18. 請求項１０から請求項１７のいずれか１項に記載の表示装置の製造方法において、
    前記表示パネルの前記位置決めマークと前記光学素子アレイの前記非周期平坦部とを同時に撮像して位置決めするステップを有することを特徴とする表示装置の製造方法。
19. 請求項１２に記載の表示装置の製造方法において、
    前記表示パネルの前記位置決めマークと前記光学素子アレイの前記非周期平坦部と前記光学素子アレイに設けられた前記切り欠き部とを同時に撮影することを特徴とする表示装置の製造方法。
20. 請求項１８または請求項１９に記載の表示装置の製造方法において、
    さらに、前記光学素子アレイに形成された前記非周期平坦部の幅が各前記光学素子の幅と異なることを利用して位置合わせする表示装置の製造方法。
21. 複数の光学素子が所定の周期で配置された光学素子アレイの製造方法であって、
    金型の一部に前記光学素子形状に対応する複数のパターンを所定の周期で形成する工程と、
    前記金型の他の一部に、前記パターンに隣接して平坦部を形成する工程と、
    前記金型のさらに他の一部に、前記平坦部に隣接して前記光学素子形状に対応するパターンを形成する工程と、
    前記金型を用いて光学素子アレイを成型する工程を含むことを特徴とする光学素子アレイの製造方法。
22. 請求項２１に記載の光学素子アレイの製造方法において、
    前記光学素子がシリンドリカルレンズである光学素子アレイの製造方法。
23. 請求項２１に記載の光学素子アレイの製造方法において、
    前記光学素子がフライアイレンズである光学素子アレイの製造方法。
24. 光学素子アレイ成型用金型の製造方法において、
    光学素子形状に対応した切削工具を用いて所定の周期で前記光学素子アレイ成型用金型の表面を切削すると同時に、前記所定の周期より大きい非周期な切削を行って前記光学素子アレイ成型用金型に非周期平坦部を設けることを特徴とする光学素子アレイ成型用金型の製造方法。

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