JPH0921903A - マイクロレンズアレイ板およびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】直視型ディスプレイの視野角範囲を拡大し、良
好な表示品位の得られるマイクロレンズアレイ板の開発 【解決手段】微小レンズを多数有するマイクロレンズア
レイ板において、レンズ部と非レンズ部を設けたことを
特徴とするマイクロレンズアレイ板

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズア
レイ板およびそれを用いた液晶表示装置（液晶ディスプ
レイ）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイは液晶分子の電気光学
効果、即ち光学異方性（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
せる光シャッター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として、液晶セル
に表示された像を直接視る直視型ディスプレイが知られ
ているが、視る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（正
面）から視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視る方向のな
す角度が大きくなるほど表示品位が低下し、ある角度を
越えると視る人が視認できる範囲を越えてしまうという
欠点、即ち、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）が狭い欠点を持っている。例えば、
直視型液晶ディスプレイは比較的単純な構成で生産性に
優れ、また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ッセサ、パーソナルコンピュー
タ、液晶テレビなどに多用されているが、視野角が狭い
という欠点は、スーパーツィステッドネマチックモード
やテレビ受像機などに用いられる中間調表示を行うツイ
ステッドネマチックモードにおいて特に顕著であり、デ
ィスプレイ表示面の法線方向から１０度から６０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）
の方向から視た場合、表示内容が殆ど判読できなくなる
ことが多い。

【０００３】この欠点を改善し、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。マイクロレンズアレイは、例えば凸レ
ンズ、凹レンズなどの単位レンズを配置、または面状に
配列したものである（このマイクロアレイレンズアレイ
は、大別して２種類の形態、１つは、微細加工技術によ
り面状基板上などに凹凸形状レンズを制御して配置形成
したもの、もう一つは、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
レンズがあり、液晶表示体、光結合光学素子、画像入力
装置等への応用が期待され、研究が行われている）。こ
の液晶ディスプレイの視る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５
３−２５３９９号、特開平７−６４０７１号公報）、多
面体レンズを配する方法（特開昭５６−６５１７５号公
報）、レンチキュラーレンズを配する方法（特開平７−
４３７０４号公報）、プリズム状突起透明板を配する方
法（特開昭６１−１４８４３０号公報）、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６２−５
６９３０号、特開平２−１０８０９３号公報）などがあ
り、さらにこれらに加え透過型ディスプレイの背面光源
の光線出射方向を制御する手段を付加する方法（特開昭
５８−１６９１３２号、特開昭６０−２０２４６４号、
特開昭６３−２５３３２９号公報）などがある。また、
ガラス基板などの内部に屈折率分布領域を設けた平板マ
イクロレンズ、単凹レンズを配する方法などもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らの
検討によれば、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従来のマイクロレンズアレイ板
は、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、視野角拡大効果が小さかったり、液晶デ
ィスプレイの表示品位を著しく低下してしまう（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
ら視ると殆ど表示内容が判読できない状態になる）、い
ずれも実用性に乏しく、問題を解決するに至っていな
い。

【０００５】例えば、平凹レンズ群、多面体レンズ群、
レンチキュラーレンズ、プリズム状突起透明板を配する
方法では、液晶ディスプレイの視る面にそれぞれの光学
素子の凹凸面が露出するため、視野角を拡大する効果が
小さいばかりでなく、液晶ディスプレイを正面（視る面
の法線方向）から視た時の表示コントラストが低下す
る。また視る方向によって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。即
ち、液晶ディスプレイを正面から視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視る方向のなす角
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。

【０００６】また、液晶セルの表示単位にそれぞれレン
ズを設ける方法では、視野角改善効果は大きいが、画素
毎にレンズを設ける必要があり、現実性に乏しい。さら
に、背面光源の光線出射方向を制御する手段を付加する
方法では、直下型バックライトでの視野角改善効果は大
きいが、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いう欠点がある。

【０００７】また、ガラス基板などの内部に屈折率分布
領域を設けた平板マイクロレンズでは、上記の欠点はほ
ぼ解決できるが、十分な屈折率差をとることができない
ので、視野角拡大効果が小さいという欠点がある。ま
た、単凹レンズを配する方法では、相当の曲率を要し、
レンズが厚くなるため、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、ま
た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。

【０００８】本発明の目的は、上記の欠点を解消し、充
分な視野角拡大効果を有し、外光がある通常の使用環境
下においても液晶ディスプレイの表示品位の低下を防止
するマイクロレンズアレイ板を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記欠点
に鑑み鋭意検討の結果、視野角の拡大と、外光の反射を
防止するためには、マイクロレンズアレイ板において、
レンズ部と非レンズ部を設けることにより、液晶ディス
プレイの視野角が拡大し、また外部からの入射光が散乱
反射することを防止し、外光の反射によって画面全体が
白っぽくなり、特に斜め方向から視ると殆ど表示内容が
判読できない状態になることを軽減することを見出し
た。本発明はこのような知見に基いて完成されたもので
ある。即ち、本発明は、（１）微小レンズを多数有する
マイクロレンズアレイ板において、レンズ部と非レンズ
部を設けたことを特徴とするマイクロレンズアレイ板、
（２）隣接する微小レンズ同士をそれらが互いに接触し
ないように配置して非レンズ部を設けたことを特徴とす
る（１）のマイクロレンズアレイ板、（３）微小レンズ
の縦方向と横方向の両ピッチがそれぞれ１０〜２００μ
ｍ、非レンズ部の縦方向と横方向の両ピッチがそれぞれ
５〜１５０μｍとなるように交互に繰り返し配置したこ
とを特徴とする（２）のマイクロレンズアレイ板、
（４）マイクロレンズアレイ板における微小レンズ部の
占有面積比率が０．７８〜０．４０の範囲であり、非レ
ンズ部の占有面積比率が０．２２〜０．６０の範囲であ
ることを特徴とする（１）ないし（３）のマイクロレン
ズアレイ板、（５）着色された（１）ないし（４）のマ
イクロレンズアレイ板、（６）（１）ないし（５）に記
載のマイクロレンズアレイ板のレンズ側を液晶セルの観
察側の面に設置したことを特徴とする液晶表示装置、に
関する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のマイクロレンズアレイ板
はレンズ部と非レンズ部からなる。レンズ部は微小レン
ズによりレンズ機能を有する部分である。ここで「レン
ズ機能を有する」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
があればよい。非レンズ部は、隣接する微小レンズ同士
が接触しないように配置することにより生ずる部分で、
レンズ機能を有しない部分である。微小レンズの縦方
向、横方向の両ピッチはそれぞれ１０〜２００μｍ、好
ましくは３０〜１５０μｍ程度がよい。レンズ部の高さ
は５〜５０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍ程度がよ
い。本発明における微小レンズは、正面から視た時、円
形，楕円形、矩形、三角形、六角形など、形状に制限な
いが、製造の容易さからすると矩形、円形，楕円形が好
ましい。また、それぞれの液晶表示体に合わせて形状を
変えることで、一層の視野角改善をはかることができ
る。また、隣接する微小レンズ同士が接触しないように
配置することにより生ずる非レンズ部の縦方向、横方向
の両ピッチはそれぞれ５〜１５０μｍ、好ましくは３０
〜１００μｍ程度がよい。本発明のマイクロレンズアレ
イ板はこのような大きさの微小レンズと非レンズ部を交
互に繰り返し配置したものである。マイクロレンズアレ
イ板全面積中のレンズ部の面積比率は、好ましくは０．
７８〜０．４０、さらに好ましくは０．７０〜０．５０
の範囲であり、非レンズ部の占有面積比率は、好ましく
は０．２２〜０．６０、さらに好ましくは０．３０〜
０．５０の範囲である。なお、本発明のマイクロレンズ
アレイ板は、別の見方をすると、レンズ側と支持体側に
大別される。レンズ側と支持体側は同一の材質でも、異
なる材質でもよい。

【００１１】本発明のマイクロレンズアレイ板は、光を
通過させるものであれば、硬い板状のものでも、柔軟な
フィルム状のものでもよいが、液晶表示装置に使用する
場合は、軽量化が要求されるため、柔軟なフィルム状の
ものが好ましい。その厚さは使用目的に応じ異なるが、
液晶表示装置に使用する場合は好ましくは５０〜５００
μｍ、より好ましくは１００〜３００μｍ、さらに好ま
しくは１５０〜２５０μｍ程度がよい。

【００１２】また、その材質は、透明なものがよく、例
えばプラスチック等があげられるが、特に制限はない。
プラスチックとしては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、
紫外線等のエネルギー線硬化性樹脂等が使用でき、例え
ばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹
脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹
脂、ポリスチレン、ポリウレタン、塩化ビニル、アクリ
ル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリレート樹脂等が
あげられるが、製造上の容易さを考慮すると、紫外線等
のエネルギー線硬化性のプラスチック（樹脂）が好まし
い。エネルギー線硬化性樹脂としては、例えばポリエス
テル系アクリレート、ウレタン系アクリレート、エポキ
シ系アクリレート等のアクリレート樹脂があげられる。
また、重さを問題としない用途では無機系のガラスも使
用しうる。

【００１３】本発明のマイクロレンズアレイ板は、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。即ち、求める
レンズ形状が刻印された雌金型を予め用意し、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
形成する方法、紫外線硬化樹脂などの光硬化樹脂をプラ
スチックフィルムなどの基材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、プラスチックまたはガラスなどの基材表面を機
械的に切削してレンズ形状を作成する方法、およびこれ
らを組み合わ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。これらのうち、連続的な製造が
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プラスチックフィルム基材上に転
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。

【００１４】本発明のマイクロレンズアレイ板の代表的
な製法をさらに詳細に説明すると、一体成型法、ツーピ
ース法のいずれでも製造可能である。一体成型法により
得られるプリズムシートは一層のシートになっており、
ツーピース法により得られるプリズムシートは二層にな
っている。一体成型法は上記の樹脂製のフィルムを金型
に押し当てるか、または軟化もしくは溶融した上記の樹
脂を金型に入れて成型する方法で、例えば鋳造、溶剤キ
ャスティング法、押出成型しながらのロールエンボス
法、平板への熱プレス法、モノマーキャスティング法、
射出成型法等があげられる。ツーピース法はベースフィ
ルム上にレンズ部を形成する方法で、具体的には上記の
樹脂の溶液を金型に入れ、ついでその上を上記の樹脂製
のベースフィルムで覆い、樹脂溶液を硬化させて成型す
る方法である。このツーピース法で使用する樹脂として
は熱硬化性樹脂も使用できるが、硬化性の点から紫外線
等のエネルギー線硬化性樹脂が好ましい。このような種
々の製造法のうち、特に製造上の容易さを考慮すると、
上記のエネルギー線硬化性樹脂等を使用しベースフィル
ム上にプリズムを形成するツーピース法が好ましい。具
体的には、例えばレーザー加工等により製作した金型に
上記のエネルギー線硬化性樹脂を塗布し、ついでその上
にベースフィルムを重ね、紫外線等のエネルギー線を照
射し硬化させ、その後、金型から硬化物を取り出せばよ
い。又、連続的にはロールエンボス法等が採用される
が、製造方法は特に限定されない。液晶表示装置に使用
する場合は、特に液晶セルと偏光板の間に設置されるこ
とを考えると、ベースフィルムとしては屈折率や異方性
の小さなプラスチック材料が好ましく、例えば三酢酸セ
ルロースフィルム、ポリカーボネートフィルム、ノルボ
ルネン系フィルム、アモルファスポリオレフィン系フィ
ルム等があげられる。

【００１５】本発明のマイクロレンズアレイ板は着色す
ることにより外光の反射をいっそう防止することができ
る。着色剤としては染料、顔料等が挙げられるが、着色
剤粒子の光散乱による表示品位の低下を防ぐため、染料
が最も好ましい。また画像品位保持性等の点から実質的
に灰色から黒色系または青色系の染料を用いることが好
ましく、用いうる染料の例としては、例えばカヤセット
ブラックＡＮ、カヤセットブルーＦＲ、カヤセットブル
ーＮ（いずれも日本化薬株式会社製）があげられる。使
用する染料の濃度範囲はレンズ材料の固形分に対して
０．０５〜５％、好ましくは０．１〜３％程度がよい。

【００１６】次に本発明の液晶表示装置（以下、ＬＣＤ
と略す）について説明する。ＬＣＤは、任意の形状の表
示単位を組み合わせ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
トリッ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って得られる効果の大きいド
ットマトリックス方式が好ましい。本発明のＬＣＤは、
上述したマイクロレンズアレイ板を液晶セル側に装着し
たことを特徴とするものである。本発明のマイクロレン
ズアレイ板をＬＣＤに用いる場合は、ＬＣＤ表面に直接
形成することもできるし、ＬＣＤに装着される偏光フィ
ルムに作り込むこともできる。特に、偏光子に支持体を
重ね合わせた構造の偏光フィルムの場合に、該支持フィ
ルムに予めマイクロレンズアレイを形成したものを用い
てマイクロレンズアレイ板付き偏光フィルムとして用い
ることは、従来のＬＣＤの製造工程に全く手を加えるこ
となく本発明のマイクロレンズアレイ板を装着したＬＣ
Ｄを製造できる点で好ましい。

【００１７】なお、ここで液晶セルとは、液晶分子の電
気光学効果、即ち屈折率および誘電率異方性を持つ液晶
分子に電気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表示として配列したものを
言う。光シャッタ機構の様式としては、相転移モード、
ツイステッドネマッチクモード（ＴＮ）、スーパーツイ
ストネマッチクモード（ＳＴＮ）強誘電性モード、ダイ
ナミックスキャタリングモード（ＤＳ）、ゲストホスト
モード（ＧＨ）、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。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チブマトリックス駆動などがあ
る。

【００１８】ＬＣＤの視認方式として、ＬＣＤの背面に
光反射能を有する反射層を設け、ＬＣＤ全面から入射し
た光を反射させて視る反射型と、ＬＣＤの背面に光源を
設けて光源から出射された光をＬＣＤを透過させて視る
透過型ＬＣＤがある。また、両者を兼用した半透過型も
ある。本発明のＬＣＤは、上記のようないくつかの表示
様式、駆動方式、視認方式を求める特性に合わせて適宜
組み合わせて構成することができるが、これらのうち、
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ＬＣＤのと
き本発明の効果が大きい。なお、本発明に用いられるマ
イクロレンズアレイ板の微小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。ＬＣＤがドットマトリクス方式である場合、１つの
表示単位と微小レンズが正確に対応しているか、１表示
単位に対して、二つ以上の微小レンズを対応させマイク
ロレンズアレイの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。

【００１９】図２は、本発明の液晶表示装置の一実施例
の部分断面図である。図２において、５は上記のマイク
ロレンズアレイ板であり、この場合、マイクロレンズア
レイが透明基材の表面に形成されたマイクロレンズアレ
イ板である。本発明の液晶表示装置は、光源装置（蛍光
灯１、導光板２、反射板３からなる）の上に液晶表示素
子４、さらにその上にマイクロレンズアレイ板５が設置
されたものである。光源装置と液晶表示素子との間には
集光板が設置されていてもよい（所望により、光源装置
と集光板の間に拡散板を使用してもよい）。集光板を使
用すると光源は指向性を持つ背面光源となり、本発明の
効果がより発揮されるので好ましい。液晶表示素子４
は、例えば、スペーサーにより一定の間隔を隔てて設け
られた２枚のガラス基板の間に液晶が充填され、さら
に、この２枚の上下ガラス基板のそれぞれの外面には偏
光板が設けられており、上部ガラス基板の内側と下部の
ガラス基板の内面にはそれぞれ内部電極が設けられてい
る。内部電極は、微小な画素電極が多数縦横に配列され
て構成されている。液晶表示素子４がカラー液晶表示素
子である場合には、上部ガラス基板の内側にはカラーフ
ィルター層と、このカラーフィルター層の外面に内部電
極が設けられ、下部のガラス基板の内面には内部電極が
設けられている。また、カラーフィルター層は、赤、
緑、青の３色の色フィルターを画素電極に対応して配列
して、各々の画素を形成している。

【００２０】本発明においてマイクロレンズアレイ板
は、解像度やコントラストなどの表示品位の低下をさけ
るため、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。具体的には、セル表面とマイクロレンズア
レイ板の最も接近した点における距離で示すと、１．０
ｍｍ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。本発明のＬＣ
Ｄは、背面光源を有する透過型ＬＣＤであるとき、該背
面光源は、組み合わされる液晶セルの有効視角範囲に、
光束の８０％以上が出射されるものであることが好まし
い。ここで液晶セルの有効視野角範囲とは、液晶セルを
視るときに良好な表示品位が得られる視野角範囲のこと
をいい、ここでは最良の表示品位がえられる視認方向で
の最大のコントラスト比に対して、１／１０のコントラ
スト比が得られる視認方向の範囲とする。

【００２１】マイクロレンズアレイ板を液晶セルに装着
する方法は、液晶セルの観察側の面にマイクロレンズア
レイ板を単に置く方法、ＬＣＤ上に直接マイクロレンズ
アレイ板を形成する方法、マイクロレンズアレイ板付き
偏光フィルムを用いる方法などがある。なお、該マイク
ロレンズアレイ板を液晶セルにできるだけ接近させるた
めにレンズ側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、支持体側が視る面になるの
で、視る面にはノングレア処理等の従来のＬＣＤ表面に
形成されていたものの他に、帯電防止処理、ハードコー
ト処理等を施してもよい。

【００２２】マイクロレンズアレイ板を液晶セルに固定
する方法は、該マイクロレンズアレイ板を液晶セルに重
ね合わせ、縁端部の数点で固定する方法でも良いし、接
着剤を液晶セルあるいはマイクロレンズアレイ板全面に
塗布して両者を接着する方法でもよい。また、予めマイ
クロレンズアレイ板のレンズ側に粘着性または硬化性を
もつ材料を付与構成しておいて、液晶セルに装着するこ
とができる。

【００２３】本発明のＬＣＤは、液晶セルとマイクロレ
ンズアレイ板を必須の要件とするものであって、製造方
法は特に限定されるものではない。即ち、液晶セルは従
来のＬＣＤ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ＬＣＤの製造方法がすべてその
まま利用できる。

【００２４】

【作用】液晶セルの観察側の面に本発明のマイクロレン
ズアレイ板を設けることによって、液晶ディスプレイの
視野角が拡大し、また外部からの入射光が散乱反射する
ことを防止し、外光の反射によって画面全体が白っぽく
なり、特に斜め方向から視ると殆ど表示内容が判読でき
ない状態になることを軽減することができる。一般に、
液晶セルの視る方向による表示品位の変化は、視る方向
とセル前面の法線方向がなす角度が一定であっても、視
る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。即ち、セルの正面から視る方向を移動する方向に
よって（表示面に対した時の左右方向、上下方向な
ど）、視野角が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、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、レン
ズの機能を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ＬＣ
Ｄとすることができる。即ち、マイクロレンズアレイ板
において、レンズ部以外に非レンズ部を設けることによ
り、各液晶セルの特徴に対応した視野角の拡大と外光の
反射により画面が白っぽくなることを防止できる。本発
明では、マイクロレンズアレイ板全面積中の該レンズ部
の面積比率を好ましくは０．７８〜０．４０、さらに好
ましくは０．７０〜０．５０とすることにより外光の反
射を制御し、外光の散乱反射により画面が白っぽくなる
ことを軽減した。さらに本発明は、非レンズ部を設ける
こと、及びレンズ部のピッチを１０〜２００μｍの範囲
にすることによりマイクロレンズ部での透過率を上げる
こと、またマイクロレンズアレイ板を着色することによ
り、外光の散乱反射により画面が白っぽくなることをさ
らに軽減した。

【００２５】本発明のマイクロレンズアレイ板は、指向
性を持つ背面光源を使用すると、よりよい効果が発揮す
る。その効果は二つあり、一つは蛍光管などの光源体か
ら出射される光束が有効に利用できる点である。即ち、
本発明の液晶ディスプレイは、マイクロレンズアレイ板
の個々の微小レンズによって、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、視ることに影響
がでないようにすると同時に、良好な表示となる方向に
透過してきた光束を、種々の方向から視ることができる
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できないのに対し、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、
光束を有効に利用できるようになるのである。

【００２６】さらに、もう一つの効果は、本発明のマイ
クロレンズアレイ板をできるだけ液晶セルに接近させて
設けることにより、表示画像のにじみを防止することが
できる点である。液晶セルの液晶層の表示単位とレンズ
アレイシートの凹凸面の間には一般には液晶を封入する
ための基板や偏光素子の厚みに相当する距離があるた
め、充分に接近させることができないことが多い。この
ため、指向性を持たない背面光源を用いると、液晶セル
の一つの表示単位を透過した光束は、該表示単位部分に
相当する微小レンズ部分だけでなく、やや離れた位置に
ある微小レンズにも達し、微小レンズの効果で液晶セル
の一つの表示単位の輪郭が、ぼやけながら大きくなった
ように視られるため表示画像がにじんだように視られ
る。これに対し、指向性を持った背面光源を用いると、
液晶層の表示単位部分とマイクロレンズアレイ板の凹凸
面の間に多少距離があっても、該表示単位部分を透過し
た光束には指向性があるので、主に相当する微小レンズ
部分だけにしか到達せず、上記のように表示画像がにじ
むことはない。

【００２７】このような指向性を持つ背面光源を得る方
法には、蛍光管などの光源から出射された光束をフレネ
ルレンズ、フレネルプリズムなどの集光レンズ板を用い
る方法、反射鏡として微小反射面を組み合わせたマルチ
レフレクタなどの集光反射板を用いる方法等の集光板を
使用する方法、光ファイバーシートやルーバーなどの導
光体にによって不要な光束を吸収する手段などがあり、
またこれらに限定されないが、蛍光管などの光源の出射
光を有効に利用する点と薄型化、軽量化がしやすい点で
集光板、特に集光レンズ板を背面光源の液晶セルに近接
する発光面に設けるのが好ましい。集光レンズ板として
は、例えば特開昭６２−１４４１０２号記載の弾性フィ
ルム等があげられる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を実施例を挙げてさらに具体的
に説明する。 （１）マイクロレンズアレイ板の作成 各実施例に対応する形状が表面に刻印された金型を用意
し、これらの金型に紫外線硬化樹脂（硬化後の屈折率
１．５７）を充填し、さらにこの上に透明な三酢酸セル
ロースフィルム（富士フィルム（株）製、厚さ８０μ
ｍ）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取り出し、再度
レンズ形成面より紫外線を照射して本硬化させる方法で
実施例、比較例のマイクロレンズアレイ板を作成した。

【００２９】（２）液晶ディスプレイの作成及び評価 市販のＴＦＴ型液晶テレビの前面に（１）で作成した種
々のマイクロレンズアレイ板のレンズ側を内側にして装
着して、本発明の液晶ディスプレイを得た。このように
して作成したディスプレイを、ディスプレイ表示面の法
線方向（正面）および左右方向、上下方向の角度を変え
てみて表示品位及び画像の反転等を、従来の液晶ディス
プレイを基準として評価した。

【００３０】実施例１ 図１に示したパターンを上記（１）の方法によりマイク
ロレンズアレイ板を作成した。正円状の微小レンズのピ
ッチは縦、横とも１００μｍ、高さ２０μｍ、曲率１４
であり、隣接する微小レンズ間のピッチは縦、横とも３
５μｍで、レンズ部の占有面積は４５％であった。また
上記（２）の方法で表示体とし、上下、左右方向で視る
角度を変えて表示品位及び画像の反転を評価した。上
下、左右方向各５０度での結果を表１に記載した。

【００３１】実施例２ 図３に示したパターンを使用した以外は実施例１と同様
に実施した。なお、楕円状の微小レンズのピッチは縦４
０μｍ、横１００μｍ、高さ１６μｍ、曲率１１．６で
あり、隣接する微小レンズ間のピッチは縦、横とも８５
μｍで、レンズ部の占有面積は５５％であった。

【００３２】実施例３ 図１に示したパターンを使用し、染料で着色した以外が
実施例１と同様に実施した。レンズ部の占有面積は４５
％であった。着色染料としてはカヤセットＢＬＡＣＫ−
ＡＮ（日本化薬製）を樹脂固形分に対して１％使用し
た。

【００３３】比較例１ 図４に示したパターン（ウェーブ（４５μ））を使用し
た以外は実施例１と同様に実施した。

【００３４】

【表１】 表１ 装着方向 上下方向 水平方向 実施例１ 画像反転なし 画像反転なし コントラスト変化なし コントラスト変化なし 実施例２ 画像反転なし 画像反転なし コントラスト変化なし コントラスト変化なし 実施例３ 画像反転なし 画像反転なし コントラスト変化なし コントラスト変化なし 比較例１ 平行 画像反転なし 画像反転なし コントラスト変化なし 外光反射あり 直交 画像反転 画像反転なし

【００３５】装着方向は蛍光管に対してのウェーブの畝
との方向を表す。

【００３６】

【発明の効果】本発明のマイクロレンズアレイ板によっ
て、液晶ディスプレイの良好な表示が視れる角度、即
ち、視野角が飛躍的に拡大される。即ち、液晶セルの前
面側にマクロレンズアレイ板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。さらに、本発明のマイクロレンズアレイ
板のレンズ側を液晶セル側に設けると、凹凸面が露出し
ないため、正面での表示コントラストが低下しないとい
う効果を発揮する。レンズ部と非レンズ部を設けること
により外光の散乱反射が軽減され、さらに着色すること
により外光の散乱反射がさらに軽減された。また、厚さ
を数百ミクロン程度にすることができるので、液晶ディ
スプレイの薄型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマイクロレンズアレイの一実施態を拡
大した模式図

【図２】本発明に係る液晶ディスプレイの構成の一例を
説明する概略図

【図３】実施例２に用いたマイクロレンズアレイのパタ
ーン

【図４】比較例１に用いたマイクロレンズアレイの模式
図

【符号の説明】

１ 蛍光灯 ２ 導光板 ３ 反射板 ４ 液晶セル ５ マイクロレンズアレイ板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微小レンズを多数有するマイクロレンズア
   レイ板において、レンズ部と非レンズ部を設けたことを
   特徴とするマイクロレンズアレイ板。
2. 【請求項２】隣接する微小レンズ同士をそれらが互いに
   接触しないように配置して非レンズ部を設けたたことを
   特徴とする請求項１のマイクロレンズアレイ板。
3. 【請求項３】微小レンズの縦方向と横方向の両ピッチが
   それぞれ１０〜２００μｍ、非レンズ部の縦方向と横方
   向の両ピッチがそれぞれ５〜１５０μｍとなるように交
   互に繰り返し配置したことを特徴とする請求項２のマイ
   クロレンズアレイ板。
4. 【請求項４】マイクロレンズアレイ板における微小レン
   ズ部の占有面積比率が０．７８〜０．４０の範囲であ
   り、非レンズ部の占有面積比率が０．２２〜０．６０の
   範囲であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   か一項のマイクロレンズアレイ板。
5. 【請求項５】着色された請求項１ないし４のいずれか一
   項のマイクロレンズアレイ板。
6. 【請求項６】請求項１ないし５のいずれか一項に記載の
   マイクロレンズアレイ板のレンズ側を液晶セルの観察側
   の面に設置したことを特徴とする液晶表示装置。