JPH0627455A - マイクロレンズアレイおよびそれを用いた液晶ディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 凸レンズ機能を有する部分と凹レンズ機能を
有する部分の双方を合わせ持つことで、レンズ機能面を
１つの連続曲面としたマイクロレンズアレイとする。ま
た、これを液晶セルの観察面側に設けた液晶ディスプレ
イとする。 【効果】 液晶表示素子の視野角が飛躍的に拡大され、
複数人で観察する場合や観察角度が制限されている場合
などに於いても、全く不都合なく表示を観察することが
出来るようになる。この結果、液晶表示素子の最大の問
題であった表示品位に対する不満、不都合を解消すると
ともに、従来不可能であった新しい用途にも展開するこ
とが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、マイクロレンズアレ
イおよびそれを用いた液晶ディスプレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】 凸レンズ、凹レンズなどの微小単位レ
ンズを面状に配列したマイクロレンズアレイは、液晶デ
ィスプレイ、光結合光学素子、画像入力装置などへの応
用が期待され、研究が進められている。

【０００３】マイクロレンズアレイは、大別して２種の
形態がある。１つは、微細加工技術によって面状基板上
に制御された凹凸形状単位（微小単位レンズ）を配列形
成したものであり、もう１つは、平面状基板中の任意の
微小単位部分に屈折率の分布を持たせた、いわゆる平板
マイクロレンズアレイである。

【０００４】液晶ディスプレイは液晶分子の電気光学効
果、すなわち光学異方性（屈折率異方性）、配向性、流
動性および誘電異方性などを利用して、任意の表示単位
に電界印加あるいは通電して光線透過率や反射率を変化
させる光シャッタを配列した液晶セルを用いて表示を行
うものである。この液晶ディスプレイには、液晶セルに
表示された像を直接観察する直視型ディスプレイと、表
示像を正面あるいは背面からスクリーンに投影して観察
する投射型ディスプレイがある。

【０００５】直視型の液晶ディスプレイの観察方向によ
る表示品位の変化を小さくし、良好な表示品位の得られ
る視野角を拡大するために、液晶ディスプレイとマイク
ロレンズアレイなどの光学素子を組み合わせることが提
案されている。

【０００６】液晶ディスプレイの観察面側にレンズなど
の光線透過方向を制御する光学素子を組み合わせて視野
角を拡大する方法としては、平凹レンズ群を配する方法
（特開昭５３−２５３９９）、多面体レンズを配する方
法（特開昭５６−６５１７５）、プリズム状突起透明板
を配する方法（特開昭６１−１４８４３０）、液晶セル
の表示単位にそれぞれレンズを設ける方法（特開昭６２
−５６９３０、特開平２−１０８０９３）などがあり、
さらにこれらに加え透過型ディスプレイの場合に背面光
源の光線出射方向を制御する手段を付加するもの（特開
昭５８−１６９１３２、特開昭６０−２０２４６４、特
開昭６３−２５３３２９）などがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】液晶ディスプレイは、
観察方向によって表示品位が変化するという欠点を持っ
ている。一般的には表示面の法線方向から観察した時に
最も良好な表示品位が得られるように設定されているの
で、表示面の法線方向と観察方向のなす角度が大きくな
るほど表示品位が低下し、ある角度を超えると観察者が
容認できる範囲を超えてしまうという欠点、すなわち良
好な表示品位の得られる視野角（以下、単に視野角とい
うことがある）が小さいという欠点を持っている。

【０００８】視野角が狭いという欠点は、比較的単純な
構成で生産性に優れ大容量表示が可能という優れた特長
を持つためパーソナルワードプロセッサ、パーソナルコ
ンピュータなどに多用されるスーパーツイステッドネマ
チックモードにおいて特に顕著で、ディスプレイ表示面
の法線方向から２０度から５０度（表示面に対して上下
方向、左右方向などによって異なる）の方向から観察し
た場合、表示内容が殆ど判読できなくなることが多い。
このため、事実上複数人で観察することができず、液晶
ディスプレイの応用展開の妨げとなっている。

【０００９】この欠点を解消するために、液晶ディスプ
レイの観察面にマイクロレンズアレイ等の光学素子を設
けることが提案されているが、いずれも実用性に乏しく
視野角の問題を解消するに至っていない。

【００１０】この理由は、本発明者の検討によれば、従
来提案されてきた方法では液晶ディスプレイの表示品位
を著しく低下してしまうという欠点があったためであ
る。

【００１１】すなわち、単凹レンズを配する方法では、
相当の曲率が必要であるのでディスプレイの厚みが厚く
なり、薄型という液晶ディスプレイの特徴が損なわれる
とともに、観察される表示が縮小されるので表示内容が
判別しにくくなるという欠点がある。

【００１２】また従来提案されている平凹レンズ群、平
板マイクロレンズアレイ、多面体レンズ群、レンチキュ
ラーレンズ、プリズム板を配する方法では、液晶ディス
プレイの外部から入射する光線を強く散乱反射するの
で、通常の室内照明などの外部からの入射光がある場合
には画面全体が白っぽくなり、最明色表示時と最暗色表
示時のコントラスト比が低下し表示が見にくくなるとい
う欠点がある。すなわち、液晶ディスプレイを正面（表
示面の法線方向）から観察した時の表示品位が低下する
とともに、表示面の法線方向と観察方向のなす角度が大
きくなるほど顕著になり、ある角度以上では殆ど表示内
容が判読できなくなるもので、結果的に当初の目的であ
る視野角を拡大することができていなかった。この欠点
は、原理的には液晶ディスプレイの背面光源の輝度を増
大することによって、表示品位を低下させる外光よりも
圧倒的に強い光量を背面から照射することによって、外
光の反射による悪影響を無視できるレベルにすることは
できるが、この場合、背面光源の出力を大きなものにす
る必要があり、液晶ディスプレイの小型、軽量、薄型、
低消費電力という大きな特徴が失われるため、実用性が
なくなる。

【００１３】なお液晶ディスプレイの視野角が狭いとい
う欠点は、液晶ディスプレイの原理的な問題であるた
め、液晶セル内部の改良によって視野角を拡大すること
は限界があり充分な効果は得られていない。

【００１４】本発明の目的は、上記の欠点を解消し、外
光がある通常の使用環境下においても充分な視野角拡大
効果のあるマイクロレンズアレイを提供すること、さら
に本発明は、それを用いて視野角が広く複数人での観察
を可能にする液晶ディスプレイを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の欠点を
解消するため、微小単位レンズを面状に配列したマイク
ロレンズアレイにおいて、微小単位レンズが凸レンズ機
能を有する部分と凹レンズ機能を有する部分とからな
り、前記マイクロレンズアレイの機能面が実質的に１つ
の連続曲面で構成されていることを特徴とするマイクロ
レンズアレイとしたものである。

【００１６】さらに本発明は、上記に記載のマイクロレ
ンズアレイを、液晶セルの観察面側に装着したことを特
徴とする液晶ディスプレイとしたものである。

【００１７】従来のレンチキュラーレンズ、平板マイク
ロレンズアレイなどのマイクロレンズアレイは、上述し
たように液晶ディスプレイの表面に装着して視野角を拡
大しようとしても、外光の反射によって画面全体が白っ
ぽくなり、特に斜め方向から観察すると殆ど表示内容が
判読できなくなってしまう。

【００１８】本発明者は上記の欠点に鑑み、詳細な検討
を行った結果、従来のマイクロレンズアレイをディスプ
レイ表面に装着すると画面が全体的に白っぽく見えてコ
ントラストが低下するのは、外光がレンズ表面でランダ
ムに拡散反射しているのではなく、多様な方向から入射
する光線が反射、屈折を繰り返し、多くの光束は最終的
にレンズ表面のとなりあう面の交線部分（「面の不連続
部分」）で反射して出射されているために発生している
ものであることを解明し、さらに検討を加えることによ
って液晶ディスプレイの表面に装着することによって視
野角を飛躍的に拡大できるマイクロレンズアレイの完成
に至ったものである。

【００１９】本発明に於いてマイクロレンズアレイ（以
下、ＭＬＡということがある）とは、レンズ機能を持つ
微小な単位部分を、ある周期をもって面状に配列したも
のである。これには、半円柱などの１側面が平面の柱状
立体を、該平面側面を配列面と一致させて一方向に配列
した１次元ＭＬＡと、矩型、三角形、六角形などの平面
低面をもつ立体を縦横に配列した２次元ＭＬＡがある。

【００２０】ここで「微小な」単位部分とは、単位部分
（単位レンズ）の大きさに対して配列体（ＭＬＡ）が充
分に大きいことをいい、ここでは配列体が１００以上の
単位部分からなる時に、単位部分が微小であるというも
のとする。

【００２１】さらにここで「レンズ機能を持つ」とは、
通常の単凸レンズ、単凹レンズなどのように、ある決ま
った焦点を有する必要はなく、入射する光線を制御され
た任意の方向へ屈折させる機能があれば良い。

【００２２】本発明のＭＬＡの機能面は実質的に１つの
連続曲面で形成される。面の連続性については、製造時
あるいは使用時に形成された表面の傷や微細な突起、段
差などによって不連続な面となっていても、ディスプレ
イに装着して観察する状態に於いて表示品位の欠陥とな
らないものであれば良い。

【００２３】ここで連続曲面とは、２つ以上の曲面が交
差する交線が存在しないことをいうが、この交線部分も
曲率半径がゼロの曲面ということもできるので、混乱を
避けるため、ここでは単位レンズ配列周期の５％以下の
曲率半径をもつ部分のないものと定義する。

【００２４】さらにここで機能面とは、レンズ機能を発
現せしめている屈折率の変化する点の集合として定義さ
れ、レンズ群が均一な屈折率をもつ物質で作られている
場合は該レンズ群の表面形状が機能面となり、ガラス平
板内部など透過性の平面状基板内部に屈折率分布を持た
せることによってレンズ機能を発現させる平板ＭＬＡな
どに於いては、レンズ機能部分と基材部分の境界面とな
る。

【００２５】このようなレンズ機能面とするために、１
つの微小単位レンズ部分には、レンズ機能面の下側（レ
ンズ側）に曲率中心を持つ凸レンズ機能部分と、レンズ
機能面の上側に曲率中心を持つ凹レンズ機能部分を合わ
せ持ち、かつそれらのレンズ機能面が１つの曲面で連続
している必要がある。なお、１つの連続曲面を形成して
いれば一部に平面が含まれることは差し支えないことは
言うまでもない。

【００２６】本発明のＭＬＡは、このような構成とする
ことによって、液晶ディスプレイなどのディスプレイの
視野角を拡大できることを見いだし完成したものであ
る。各単位レンズ部分の機能は、後述するように適用さ
れる液晶ディスプレイなどの特性にあわせて設計され
る。

【００２７】ＭＬＡが形成される基材は、使用方法に応
じて選ぶことができる。最も汎用性が高いのは、ガラス
や透明プラスティックフィルム上に形成したＭＬＡシー
トを用いる方法である。この場合、取り扱いやすさやレ
ンズ面の形成が比較的容易であることから透明なプラス
ティックフィルムを基材とすることが好ましい。また、
液晶ディスプレイに用いる場合は、液晶ディスプレイ表
面に直接形成することもできるし、液晶ディスプレイに
装着される偏光フィルムにＭＬＡを作り込むこともでき
る。特に、偏光子に保護フィルムを重ね合わせた構造の
偏光フィルムの場合に、該保護フィルムにあらかじめＭ
ＬＡを形成したものを用いてＭＬＡ付き偏光フィルムと
して用いることは、従来の液晶ディスプレイの製造工程
に全く手を加えることなく本発明のＭＬＡを装着した液
晶ディスプレイを製造できる点で好ましい。

【００２８】図１ないし図５に、本発明のＭＬＡのレン
ズ面形状の例を示す。図１ないし図３は、六角柱の１つ
の低面の中央部が盛り上がった形状の立体をハニカム状
に配列した２次元ＭＬＡの例である。また図４及び図５
は、四角柱の１つの側面が盛り上がった形状の柱状立体
を寝かして配列した１次元ＭＬＡの例である。なお、図
１及び図４中の細線は微小単位レンズの境界線を示し、
この場合は同時にレンズ面の最も低い位置の等高線を示
している。

【００２９】本発明のマイクロレンズアレイは、従来の
レンチキュラーレンズやフレネルレンズの製造方法を応
用することによって得ることができる。

【００３０】すなわち、あらかじめ求めるレンズ形状が
刻印された雌金型を用意し、樹脂などを充填してシート
表面上に転写する方法、同様の金型を用意し樹脂を注入
して基材部分とレンズ群部分を同時に成形する方法、紫
外線硬化樹脂などの光硬化樹脂をプラスティックフィル
ムなどの基材上に均一に塗布し求める部位のみに光線を
照射して硬化させた後、不要部分を除去する方法、プラ
スティックフィルム表面を機械的に切削してレンズ形状
を作成する方法、およびこれらを組合せた方法などが挙
げられるが、これらに限定されるものではない。

【００３１】これらのうち、連続的な製造でき生産性が
良く精密な加工ができる点で、金型に紫外線硬化樹脂を
充填し基材上に転写しながら紫外線を照射して硬化せし
める方法が好ましい。

【００３２】次に本発明の液晶ディスプレイについて述
べる。

【００３３】本発明の液晶ディスプレイは、上述したマ
イクロレンズアレイを、液晶セルの観察面側に装着した
ことを特徴とする液晶ディスプレイである。図８に、そ
の構成の一例を説明する模式図を示す。図８に於いて、
１は上記のＭＬＡであり、この場合、ＭＬＡは透明基材
２の表面に形成されてＭＬＡシートを形成している。こ
のＭＬＡシートが液晶セル３の観察面表面に装着されて
いる。

【００３４】液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤというこ
とがある）は、任意の形状の表示単位が組み合わされた
液晶セルによって任意の情報を表示するものであり、１
つの絵文字等により１つの情報を表示するものから、ド
ット状の表示単位を縦横に配列した液晶セルによって大
容量の情報を表示できるドットマトリクス方式のものま
で多種の表示形式があり、本発明の液晶ディスプレイは
いずれの形式でも構わないが、視野角を拡大することに
よる複数人での観察を可能にすることによって得られる
効果が大きいのは、情報容量の大きいドットマトリクス
方式の液晶ディスプレイである。

【００３５】ここで液晶セルとは、液晶分子の電気光学
効果、すなわち屈折率および誘電率異方性を持つ液晶分
子に電界印加あるいは通電することによって液晶分子の
配向状態を変化させることによって電圧印加部分と非印
加部分に生じる光学的性質の差を利用して光線透過率を
制御する光シャッタ機構を配列したものを言う。

【００３６】光シャッタ機構の様式を例示するなら、ダ
イナミックスキャッタリングモード（ＤＳ）、ゲストホ
ストモード（ＧＨ）、相転移モード、ツイステッドネマ
チックモード（ＴＮ）、強誘電性モード、スーパーツイ
ステッドネマチックモード（ＳＴＮ）、ポリマー分散モ
ード、ホメオトロピックモードなどがある。

【００３７】また、液晶セルの各表示単位を駆動する方
式として、各液晶セルを独立して駆動するセグメント駆
動、各表示単位を時分割駆動する単純マトリックス駆
動、各表示単位にトランジスタ、ダイオードなどの能動
素子を配したアクティブマトリックス駆動などがある。

【００３８】ＬＣＤを観察する方式として、ＬＣＤの背
面に光反射能を有する反射層を設け、ＬＣＤ前面から入
射した光を反射させて観察する反射型と、ＬＣＤ背面に
光源を設けて光源から出射された光をＬＣＤを透過させ
て観察する透過型ＬＣＤがある。また、両者を兼用する
ものもある。

【００３９】本発明の液晶ディスプレイは、上記のよう
ないくつかの表示様式、駆動方式、観察方式を求める特
性にあわせて適宜組み合わせて構成することができる
が、これらのうち偏光素子と液晶を組み合わせて光遮断
／透過させる表示様式のとき本発明の効果が大きい。特
に、透過型単純マトリックス駆動スーパーツイステッド
ネマチックモード、透過型アクティブマトリックス駆動
ツイステッドネマチックモード、反射型単純マトリック
ス駆動スーパーツイステッドネマチックモードの液晶デ
ィスプレイとき本発明の効果が大きく、さらに透過型単
純マトリックス駆動スーパーツイステッドネマチックモ
ードの液晶セルのとき効果が大きい。

【００４０】液晶セルの観察面側に先に述べたＭＬＡを
設けることによって、従来の液晶ディスプレイの表示品
位を殆ど低下させることなく、視野角が狭いという欠点
を解消することができる。

【００４１】ＭＬＡの単位レンズ部分（以下、単にレン
ズということがある）の機能は、該単位レンズ部分の配
列された面に対して、垂直な方向から単位レンズ部分に
入射する平行光線を、制御された散乱角度をもって拡大
出射する機能が必要である。

【００４２】ここで「制御された散乱角度を持つ」と
は、ＭＬＡの配列面法線方向から入射する平行光線の単
位レンズ部分を透過して散乱しながら進行する透過光の
強度分布を、単位レンズの大きさに対して充分大きい距
離をもって測定した時、法線方向からの角度の増加に対
して９０度未満のある角度（これを「散乱角度」とい
う）に於いて明確に強度が減少する角度が存在すること
を言う。

【００４３】すなわち、単位レンズの凹レンズ機能部分
では、レンズ部分を透過した平行光束は、レンズ形状に
従った散乱角度をもって拡大されるし、凸レンズ機能部
分では一旦焦点に集束された後、拡大される。凹レンズ
機能部分と凸レンズ機能部分の散乱角度は同一である必
要はないが、できるだけ近似させることが好ましい。

【００４４】液晶セルの視野角を、ディスプレイ観察面
の法線方向に於ける最暗色表示時と最明色表示時のコン
トラスト比が半減する方向の法線方向となす角度とした
時、単位レンズの散乱角度は下記式を満足する範囲とす
ることが好ましい。

【００４５】 ５≦α≦９０−β ・・・・・・（１） ここで、αは単位レンズの散乱角度（度）であり、βは
液晶セルの視野角（度）である。

【００４６】一般に、液晶セルの観察方向による表示品
位の変化は、観察方向とセル観察面の法線方向がなす角
度が一定であっても、観察方向が該法線を軸として回転
することによっても発生する。すなわち、セルの正面か
ら観察方向を移動する方向によって（表示面に対した時
の左方向、右方向、上方向、下方向など）、視野角は異
なるのが一般的である。あるいは、液晶ディスプレイの
使用目的によっては左右方向の視野角を拡大したいなど
優先的に一方向の視野角を拡大すべき場合もある。この
ような場合、レンズの機能を、液晶セルの各方向の視野
角特性、あるいは求める視野角拡大方向について（１）
式を満足するように、各方向によって異なる散乱角度を
持つように設計することによって、さらに高い表示品位
を持つ液晶ディスプレイとすることができる。

【００４７】すなわち、図１に示したような２次元ＭＬ
Ａでは、液晶ディスプレイに装着した時、上下左右各方
向について視野角が拡大されるが、図４に示したような
１次元ＭＬＡによれば、配列方向（図４左上正面図では
紙面左右方向）にのみ視野角を拡大することができる。

【００４８】本発明に用いられるＭＬＡの単位レンズの
大きさと位置は、液晶セルの表示単位の大きさによって
選ぶことができる。液晶ディスプレイがドットマトリク
ス方式である場合、１つの表示単位と単位レンズの対応
関係には２つの好ましい態様がある。ひとつは、液晶セ
ルの１表示単位にそれぞれ１つの単位レンズが正確に対
応しているもので、もうひとつは１表示単位に対して、
２つ以上のレンズが対応しているものである。これによ
って、ＭＬＡのレンズ配列ピッチとセルの表示単位ピッ
チの干渉によるモアレの発生を抑えることができる。こ
れらのうち後者の態様が、精密な位置合わせが不要であ
り、かつ何種類かのドットサイズを持つセルに対して同
一のＭＬＡが使えるようになることから生産性が向上す
る点で好ましい。さらに好ましくは１ドットに対して４
つ以上の単位レンズが対応しているこのが好ましく、さ
らには１表示単位に対して８つ以上の単位レンズが対応
していることが好ましい。ここで、１表示単位に対する
単位レンズの個数ｎの定義は１次元ＭＬＡの場合は下記
（２）式で、２次元ＭＬＡの場合は下記（３）式で定義
される。

【００４９】 ｎ＝Ｎ／（Ｌ／ｌ） ・・・・・・（２） ｎ＝Ｎ／（Ａ／ａ） ・・・・・・（３） ここで、ＮはＬＣＤ表示面上にある単位レンズの総数、
Ｌは液晶セルの１次元ＭＬＡ単位レンズ配列方向の長
さ、ｌは液晶セルの１表示単位のうち表示に寄与する部
分のレンズ配列方向の長さ、ＡはＬＣＤ表示面の面積、
ａは液晶セルの１表示単位のうち表示に寄与する部分の
面積である。これらの式は、ＬＣＤ表示面の配線スペー
スなどの表示には直接寄与しない部分を除いた表示単位
部分に対応しているレンズの、平均の個数を示すもので
ある。

【００５０】本発明に於いてＭＬＡは、解像度やコント
ラストなどの表示品位の低下がない点で、液晶セルにで
きるだけ接近させて装着することが好ましい。具体的に
いうと、セル表面とＭＬＡの最も接近した点に於ける距
離で示して、１．０mm以下が好ましく、より好ましくは
０．５mm以下、さらに好ましくは０．１mm以下である。

【００５１】ＭＬＡを液晶セルに装着する方法は、先に
述べたようにＭＬＡを透明プラスティックフィルム上に
設けたＭＬＡシートを別に用意して装着する方法、液晶
ディスプレイ上に直接ＭＬＡを形成する方法、ＭＬＡ付
き偏光フィルムを用いる方法などがある。

【００５２】ＭＬＡシートを用いる場合は、該ＭＬＡを
液晶セルにできるだけ接近させるためにＭＬＡ形成面を
液晶セル側にして設けることが好ましい。これによって
視野角を拡大する効果が大きいものとすることができ
る。さらに、ＭＬＡ形成面の反対面が観察面になるの
で、観察面上には、従来の液晶ディスプレイ表面に形成
されていたようなノングレア処理等を施すこともでき
る。

【００５３】ＭＬＡシートを液晶セルに固定する方法
は、該ＭＬＡシートを液晶セルに重ね合わせ、縁端部分
の数点で固定する方法でもよいし、接着剤をディスプレ
イあるいは表装フィルム全面に塗布して接着する方法で
もよい。また、ＭＬＡのレンズ部分を粘着性のある物質
として凸部分の頂点部分がディスプレイ表面と粘着する
ように装着する方法でも良い。

【００５４】接着剤を用いる場合は、ＭＬＡシート表面
と液晶ディスプレイ表面の間隙が、完全に接着剤で充填
されるようにしても良いし、空隙が残されるようにして
も良いが、前者の場合はＭＬＡシートのレンズ物質と接
着剤物質の屈折率の差によってレンズ機能を発現させる
ことになるので、あらかじめ、レンズ形状をそれぞれの
物質の屈折率に合わせて設計しておく必要がある。レン
ズ物質と同じ屈折率を持つ接着剤は用いることができな
いことは言うまでもない。

【００５５】本発明の液晶ディスプレイを、背面光源を
もつ透過型とする場合、背面光源の光束出射方向は、蛍
光管などの光源から出射された光束をレンズ、プリズム
などの手段を用いた指向性を持つものであることが、光
源から出射される光束の有効利用の点と、さらに広い視
野角を確保できる点で好ましい。すなわち、本発明は、
ＭＬＡの個々の単位レンズによって、液晶セルの表示品
位の悪い方向に透過してきた光束を屈折させて観察に影
響がでないようにすると同時に、良好な表示を示す方向
に透過してきた光束を、種々の方向から観察できるよう
にしているので、従来より一般的に用いられている指向
性のない背面光源では表示面の法線方向に対し大きな角
度で出射された光束は利用していない。このため、あら
かじめレンズ、プリズムなどによって、背面光源からの
出射光束に指向性をもたせることによって、光源から出
射される光束を有効に利用できることになる。光ファイ
バーシートやルーバーなどによっても指向性の光束を得
ることが出来るが、これらの方法は、不要な光束を吸収
することによって指向性を得ているため、光源出射光束
の有効利用にはならず、好ましくない。

【００５６】背面光源に指向性の光源を用いる場合、そ
の指向性は、背面光源から出射される光束の６０％以
上、より好ましくは８０％以上が、組み合わされる液晶
セルの視野角範囲に出射されていることが好ましい。

【００５７】本発明の液晶ディスプレイは、液晶セルと
ＭＬＡを必須の要件とするものであって、製造方法は、
特に問われるものではない。

【００５８】すなわち、液晶セルは従来の液晶ディスプ
レイと同様、液晶分子の電気光学効果を利用したもので
あるので、従来の液晶ディスプレイの製造方法がすべて
そのまま利用することができる。

【００５９】

【実施例】以下、本発明を実施例を挙げて具体的に説明
する。

【００６０】実施例 （１）マイクロレンズアレイの作成 波板状表面に刻印された金型をつくり、この金型に紫外
線硬化樹脂（硬化後の屈折率１．５）を充填し、さらに
この上に透明なポリエチレンテレフタレートフィルム
（東レ（株）製 厚さ１８８μｍ）を重ね合わせて、高
圧水銀灯によって紫外線を照射して樹脂を仮硬化せしめ
たのち金型よりとりはずし、再度、レンズ形成面より紫
外線を照射して本硬化させて、図４に示した形状の本発
明の１次元ＭＬＡをもつＭＬＡ付きフィルムを作成し
た。

【００６１】このＭＬＡの断面形状は開き角および曲率
半径の等しい上の凸の円弧と下に凸の円弧を組み合わせ
たもので、配列周期は５０μｍ、最低点と最高点の差
（山の高さ）１５μｍとした。また、単位レンズの配列
方向は液晶ディスプレイとして組み上がった時に表示面
の左右方向となるようにした。

【００６２】これとは別に比較対象として、金型を変更
し、その形態を図６及び図７に示した従来のレンチキュ
ラーレンズフィルムを同様の方法で作成した。このとき
配列周期および山の高さはそれぞれ５０μｍ、１５μｍ
と一致させた。

【００６３】このようにして、本発明のＭＬＡ付きフィ
ルム（これをフィルム１とする。以下、同）および比較
対象として従来のレンチキュラーレンズ付きフィルム
（フィルム２）を用意した。

【００６４】（２）液晶ディスプレイの作成および評価 市販のパーソナルコンピュータに搭載されたスーパーツ
イステッド液晶モノクロディスプレイ（表示色ブルーモ
ード、画面サイズ対角約１０インチ、画素数縦４００×
横６４０、ドットピッチ２９０μｍ、バックライト付
き）の観察面側に（１）で作成した本発明のＭＬＡ付き
フィルムをレンズ形成面を内側（液晶セル側）にして取
り付け、ＭＬＡが液晶セルの観察面側に装着された本発
明の液晶ディスプレイを作成した。

【００６５】これと同様にして、（１）で用意したレン
チキュラーレンズ付きフィルムを取り付けた液晶ディス
プレイ、および何も取り付けない状態の液晶ディスプレ
イを比較対象として用意した。

【００６６】なお、ここで本発明のＭＬＡおよびレンチ
キュラーレンズの単位レンズの配列方向は画面左右方向
と一致させた。

【００６７】このようにして得たディスプレイを、ディ
スプレイ表示面の法線方向（正面）および左６０度から
観察し表示品位を評価した。評価は、通常の使用環境で
ある室内照明下で行った。結果は表１にまとめて示し
た。

【００６８】

【表１】 以上のように、本発明のマイクロレンズアレイは、液晶
ディスプレイの正面からの表示品位を低下させることな
く視野角を拡大することができ、本発明の液晶ディスプ
レイは、従来にない広い視野角をもった液晶ディスプレ
イとなっていることがわかる。

【００６９】

【発明の効果】本発明のマイクロレンズアレイによって
液晶ディスプレイの良好な表示が観察される角度、すな
わち視野角が、飛躍的に拡大される。

【００７０】すなわち、液晶セルの観察面側に、マイク
ロレンズアレイを設けるだけの極めて単純な構成で、液
晶ディスプレイの視野角が狭いという欠点が解消される
ことによって、広い範囲の観察方向に於いて良好な表示
品位が得られるようになり、表示を複数人で観察する場
合や観察角度が制限されている場合などに於いても、全
く不都合なく表示を観察することが出来るようになり、
ＣＲＴ方式などの他の表示方式に対しても全く遜色ない
表示品位が得られるようになる。

【００７１】これにより、液晶ディスプレイの本来持っ
ている薄型、軽量、低消費電力などの優れた利点を更に
活かすことができるようになり、従来より問題であった
表示品位に対する不満、不都合を解消するとともに、従
来不可能であった新しい用途にも展開することが可能と
なる。

【００７２】

【作用】液晶ディスプレイの液晶セルは観察方向によっ
て光線透過率や表示色が変化し、表示面の法線方向から
ある角度（セルの臨界視野角）を超えると観察者が容認
できる範囲を超えてしまう。

【００７３】従来のマイクロレンズアレイを用いて液晶
ディスプレイの視野角を拡大する方法では、レンズ機能
面が不連続であるため、該不連続点（あるいは線）で強
く外光反射光が出射されるので、液晶ディスプレイのコ
ントラスト比が低下するとともに表示面の法線方向から
大きな角度をもつ方向から観察すると見かけ上、該不連
続点の密度が増大し、最終的には表示内容が認識できな
くなっていた。

【００７４】一方、本発明のマイクロレンズアレイを液
晶セルの観察面側に配した液晶ディスプレイは、上記の
ような不連続点がないので外光の散乱反射によるコント
ラスト比の低下は最小限に抑えられ、表示セルの臨界視
野角を超える角度から液晶表示素子を観察した場合で
も、そのとき観察される光線は、微小レンズアレイの各
単位レンズに於ける屈折によって、表示セル部分ではセ
ルの臨界視野角を超えない範囲の角で透過した光線が観
察されるようになるため、良好な表示品位が得られ液晶
表示素子の視野角が拡大されることになるものと考えら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＭＬＡの一例の１部分を拡大した模式
的拡大平面図である。

【図２】図１に示したマイクロレンズアレイのＶ方向矢
視図である。

【図３】図１に示したマイクロレンズアレイのVI方向矢
視図である。

【図４】本発明のＭＬＡの別の一例の１部分を拡大した
模式的拡大平面図である。

【図５】図４に示したマイクロレンズアレイのVII 方向
矢視図である。

【図６】従来のレンチキュラーレンズの一例の１部分を
拡大した模式的拡大平面図である。

【図７】図６に示したマイクロレンズアレイのVIII方向
矢視図である。

【図８】本発明の液晶ディスプレイの構成の一例を示し
た模式的側面図である。

【符号の説明】 １：マイクロレンズアレイ ２：透明基材 ３：液晶セル ４：観察方向例

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微小単位レンズを面状に配列したマイク
   ロレンズアレイにおいて、微小単位レンズが凸レンズ機
   能を有する部分と凹レンズ機能を有する部分とからな
   り、前記マイクロレンズアレイの機能面が実質的に１つ
   の連続曲面で構成されていることを特徴とするマイクロ
   レンズアレイ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のマイクロレンズアレイ
   を、液晶セルの観察面側に装着したことを特徴とする液
   晶ディスプレイ。