JPH1039109A - Microlens array sheet, and liquid crystal display device using it - Google Patents

Microlens array sheet, and liquid crystal display device using it

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Publication number
JPH1039109A
JPH1039109A JP8191165A JP19116596A JPH1039109A JP H1039109 A JPH1039109 A JP H1039109A JP 8191165 A JP8191165 A JP 8191165A JP 19116596 A JP19116596 A JP 19116596A JP H1039109 A JPH1039109 A JP H1039109A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
microlens array
material layer
array sheet
liquid crystal
Prior art date
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Pending
Application number
JP8191165A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motoyuki Suzuki
基之 鈴木
Tomoko Mikami
友子 三上
Tetsuo Uchida
哲夫 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
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Publication of JPH1039109A publication Critical patent/JPH1039109A/en
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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microlens array sheet capable of remarkably enlarging its angle of visual field and holding excellent display quality without lowering display picture quality provided in a liquid crystal cell if it is used in a liquid crystal display device, and the liquid crystal display device. SOLUTION: The microlens array sheet arranges minute unit lenses in a surface shape, and a light diffusion degree when luminous flux is made incident from the normal direction of at least one side surface is 20 deg. or below, and further, the microlens array sheet is provided with a layer that a first material layer 1 and a second material layer 2 with a refractive index smaller than the first material layer 1 are held between two parallel planes and the unit lenses with an optically projective shape are arranged by making a boundary between the first material layer 1 and the second material layer 2 a periodical rugged shape, and light shielding layers 6 are provided on respective unit lenses in the first material layer 1 side from the rugged surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズア
レイシートおよびそれを用いた液晶表示装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a microlens array sheet and a liquid crystal display device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置は、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、任意の表示単位に
電界印加あるいは通電して液晶の配向状態を変化させる
ことによって光線透過率や反射率を変化させる液晶光シ
ャッタの配列体を用いて表示された画像を観察するもの
であり、パソコン、ワープロ、テレビ受像機、携帯電子
機器、ゲーム機、車載用情報表示装置、各種情報表示装
置として広く使われている。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display device uses an electro-optical effect of liquid crystal molecules, that is, optical anisotropy (refractive index anisotropy), orientation, fluidity, dielectric anisotropy, and the like, and can be used as an arbitrary display unit. Observes images displayed using an array of liquid crystal optical shutters that change the light transmittance and reflectivity by changing the alignment state of the liquid crystal by applying or applying an electric field. Devices, portable electronic devices, game machines, in-vehicle information display devices, and various information display devices.

【0003】液晶表示装置の表示原理として、約90度
ねじられたネマチック液晶層に印加する電圧を制御し
て、液晶層の旋光性の変化を偏光素子と組み合わせて表
示を行うツイステッドネマチック液晶が、その表示性能
の高さから広く用いられている。
As a display principle of a liquid crystal display device, a twisted nematic liquid crystal that performs display by controlling a voltage applied to a nematic liquid crystal layer twisted by about 90 degrees and combining a change in the optical rotation of the liquid crystal layer with a polarizing element is known. It is widely used because of its high display performance.

【0004】しかし、液晶表示装置には観察方向によっ
て表示品位が変化する視角依存性があり、特にツイステ
ッドネマチック液晶の場合、表示明暗が反転したり、色
調が変化するといった問題、すなわち視野角が狭いとい
う欠点があった。
However, the liquid crystal display device has a viewing angle dependency in which the display quality changes depending on the viewing direction. In particular, in the case of a twisted nematic liquid crystal, the problem that the display brightness is inverted or the color tone changes, that is, the viewing angle is narrow. There was a disadvantage.

【0005】この欠点に対して、マイクロレンズアレイ
シート等の光学素子を液晶表示装置観察面に設けること
によって解消することが特開平5−249453号公報
等で提案されている。
It has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-249453 or the like that this disadvantage can be solved by providing an optical element such as a microlens array sheet on the observation surface of a liquid crystal display device.

【0006】また、特開平6−27454号公報では、
マイクロレンズアレイシートの単位レンズに遮光層を組
み合わせることによって観察環境に左右されないで良好
な表示品位を得る方法が提案されている。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-27454,
There has been proposed a method of obtaining good display quality without being affected by an observation environment by combining a light shielding layer with a unit lens of a microlens array sheet.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来技術では、視野角は拡大されるもののマイクロレン
ズアレイシートの拡散効果によって、表示コントラスト
の低下、特に表示画素の小さい高精細表示装置において
は、画像がにじむといった表示画質に関する欠点があっ
た。
However, in such prior art, although the viewing angle is enlarged, the display contrast is reduced due to the diffusion effect of the microlens array sheet, and in particular, in a high-definition display device having small display pixels, an image is not displayed. There are drawbacks related to display quality such as blurring.

【0008】本発明は、かかる欠点を解消し、液晶表示
装置としたとき、その視野角を飛躍的に拡大でき、か
つ、液晶セルのもつ表示画質を低下させることなく、良
好な表示品位を保つことができるマイクロレンズアレイ
シートおよび高画質・広視野角の液晶表示装置を提供せ
んとするものである。
According to the present invention, when such a disadvantage is solved and a liquid crystal display device is formed, the viewing angle can be greatly expanded, and good display quality can be maintained without deteriorating the display quality of the liquid crystal cell. And a liquid crystal display device having a high image quality and a wide viewing angle.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明のマイクロレンズアレイシート
は、微小単位レンズを面状に配列したマイクロレンズア
レイシートであって、少なくとも一方の面の法線方向か
ら光束を入射させたときの光線拡散度が20度以下であ
ることを特徴とするものである。
The present invention employs the following means in order to solve the above-mentioned problems. That is, the microlens array sheet of the present invention is a microlens array sheet in which minute unit lenses are arranged in a plane, and has a light diffusion degree of 20 degrees when a light beam is incident from at least one surface normal direction. It is characterized by the following.

【0010】また、本発明のマイクロレンズアレイシー
トは、第1物質層と、第1物質層より屈折率の小さな第
2物質層とが、平行な2つの平面に挟まれ、該第1物質
層と該第2物質層の界面を周期的な凹凸形状とすること
によって光学的に凸形状の単位レンズが配列された層を
有するマイクロレンズアレイシートであって、それぞれ
の単位レンズに遮光層が凹凸面より第1物質層側に遮光
層に設けられており、該遮光層はマイクロレンズアレイ
シートを単位レンズ配列面の法線方向に第1物質層側か
ら見たときに、単位レンズ配列面の法線方向に平行で第
2物質層側から入射した光線が第1物質層内部に進行す
るとき、第1物質層と第2物質層の屈折率差および光線
進行方向と凹凸面の角度に基く凹凸面での屈折によって
進行方向が変化した角度が、20度を超える領域が遮光
層で覆われるように配列されたものであることを特徴と
するものである。
In the microlens array sheet according to the present invention, the first material layer and the second material layer having a smaller refractive index than the first material layer are sandwiched between two parallel planes. And a microlens array sheet having a layer in which unit lenses having an optically convex shape are arranged by periodically forming an interface between the second material layer and the second material layer. The light shielding layer is provided on the first material layer side from the surface, and the light shielding layer is provided on the unit lens array surface when the microlens array sheet is viewed from the first material layer side in the normal direction of the unit lens array surface. When a light ray parallel to the normal direction and incident from the second material layer travels inside the first material layer, it is determined based on the difference between the refractive index of the first material layer and the second material layer and the angle between the light traveling direction and the uneven surface. The direction of travel changes due to refraction on uneven surfaces. Angle, in which the region exceeding 20 degrees is characterized in that arranged so as to be covered by the light shielding layer.

【0011】マイクロレンズアレイシート。[0011] Microlens array sheet.

【0012】また、本発明の液晶表示装置は、かかるマ
イクロレンズアレイシートを液晶セル観察面に装着した
ことを特徴とするものである。
Further, the liquid crystal display device of the present invention is characterized in that such a microlens array sheet is mounted on a liquid crystal cell observation surface.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明は、従来技術の欠点につい
て詳細な検討を加えた結果、マイクロレンズアレイシー
トの特定の方向で測定したときの光線拡散度が液晶表示
装置としたときの画質と強く相関があることを見出し、
またこの光線拡散度を制御するためにマイクロレンズア
レイシートの単位レンズ配列に対応した遮光層を設け、
該遮光層の配設位置、形状を制御することによって、か
かる欠点を解決することができることを究明したもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As a result of a detailed study of the drawbacks of the prior art, the present invention shows that the degree of light diffusion when measured in a specific direction of a microlens array sheet is lower than that of a liquid crystal display. I found that there was a strong correlation,
In addition, a light-shielding layer corresponding to the unit lens array of the microlens array sheet is provided to control this light diffusion degree,
It has been found that such a disadvantage can be solved by controlling the arrangement position and shape of the light shielding layer.

【0014】本発明において、液晶表示装置とは、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、
任意の表示単位に電界印加あるいは通電して液晶の配向
状態を変化させることによって光線透過率や反射率を変
化させる光シャッタの配列体である液晶セルを用いて表
示を行うものをいう。
In the present invention, the liquid crystal display device utilizes the electro-optical effect of liquid crystal molecules, ie, optical anisotropy (refractive index anisotropy), alignment, fluidity, dielectric anisotropy, and the like.
A display is performed using a liquid crystal cell which is an array of optical shutters that changes the alignment state of liquid crystal by applying or applying an electric field to an arbitrary display unit to change the light transmittance or the reflectance.

【0015】なお本発明において、特に断らず単に「光
線」、「光束」、あるいは「屈折率」という場合、それ
ぞれ550nmの光線、光束あるいは550nmにおけ
る屈折率のことを言うものとする。
In the present invention, the terms “light beam”, “luminous flux”, and “refractive index” simply refer to a 550 nm light beam, a luminous flux, or a refractive index at 550 nm, respectively, unless otherwise specified.

【0016】本発明のマイクロレンズアレイシートは、
微小単位レンズを面状に配列したものである。ここで微
小単位レンズとは、レンズ、プリズム、非円筒型ライト
パイプ、屈折率分布体、散乱素子など、透過する光線の
進行方向を変化させるものをいう。
The microlens array sheet of the present invention comprises:
The micro unit lenses are arranged in a plane. Here, the minute unit lens refers to a lens, a prism, a non-cylindrical light pipe, a refractive index distribution body, a scattering element, or the like that changes the traveling direction of a transmitted light beam.

【0017】本発明のマイクロレンズアレイシートは、
第1物質層と、第1物質層より屈折率の小さい第2物質
層都が、平行な2つの面に挟まれ、該第1物質と該第2
物質の界面(以下、単に「凹凸面」という)を周期的綯
おうと津形状とすることによって、単位レンズ配列体が
構成されている(以下、このような構成の単位レンズ配
列体を、単に「凹凸面を持つマイクロレンズアレイシー
ト」という)ことが好ましい。両物質は実質的に無色透
明であることが好ましいが、用途や液晶表示装置の表示
品位を向上させるために着色せしめることもできる。第
1物質としては、加工性や取扱性などの点で透明プラス
ティック材料が好ましく用いられるが、第2物質として
は、このような透明プラスティックの他に空気などの気
体、水などの液体を用いることもできる。
The microlens array sheet of the present invention comprises:
A first material layer and a second material layer having a lower refractive index than the first material layer are sandwiched between two parallel surfaces.
A unit lens array is formed by periodically forming an interface (hereinafter, simply referred to as an “irregular surface”) of a substance into an irregular shape. A microlens array sheet having an uneven surface "). Preferably, both substances are substantially colorless and transparent, but they may be colored to improve the application and the display quality of the liquid crystal display device. As the first substance, a transparent plastic material is preferably used in terms of workability and handling properties. As the second substance, a gas such as air and a liquid such as water are used in addition to such a transparent plastic. Can also.

【0018】該第1物質と第2物質の屈折率差は0.2
以上、さらには0.3以上であることが大きな視野角拡
大効果を得やすい点で好ましい。
The difference in refractive index between the first substance and the second substance is 0.2
Above, more preferably 0.3 or more in that it is easy to obtain a large viewing angle enlarging effect.

【0019】凹凸面の形状としては、レンチキュラーレ
ンズのように円弧などの曲線を平行移動させた軌跡で示
される曲面を一方向に配列した1次元レンズアレイシー
トと、矩型、三角形、六角形などの低面をもつドーム状
の曲面を縦横に配列した2次元レンズアレイシートを使
用することができる。また、種々の角度を持つ平面が組
み合わされた多面体形状をしたものも使用することがで
きる。
As the shape of the uneven surface, a one-dimensional lens array sheet in which curved surfaces represented by trajectories obtained by translating a curve such as an arc like a lenticular lens are arranged in one direction, a rectangular shape, a triangle shape, a hexagon shape, etc. A two-dimensional lens array sheet in which dome-shaped curved surfaces having a low surface are arranged vertically and horizontally can be used. Also, a polyhedron in which planes having various angles are combined can be used.

【0020】本発明は、これらのいずれの形状のものも
使用することができるが、光学的に凸形状であること、
すなわち単位レンズの凹凸面形状は高屈折率物質である
第1物質層側の単位レンズ配列面と凹凸面上のある点で
の接面とのなす角度が大きくなるほど、凹凸面は第1物
質層側の単位レンズ配列面の近くに位置するような形状
とすることが好ましい。
In the present invention, any of these shapes can be used.
That is, as the angle between the unit lens array surface on the first material layer side, which is a high-refractive index material, and the contact surface at a certain point on the uneven surface increases, the uneven surface shape of the unit lens increases. The shape is preferably such that it is located near the unit lens array surface on the side.

【0021】ただし、光学的な不連続面での光散乱によ
る迷光の発生を抑えるなどの目的で単位レンズ周期の2
0%未満の幅であれば光学的に凹形状または平坦状の領
域が、光学的に凸形状の領域に連続して形成されている
凹凸面であることが好ましい。
However, for the purpose of suppressing the generation of stray light due to light scattering on an optically discontinuous surface, a unit lens period of 2
If the width is less than 0%, it is preferable that the optically concave or flat region is an uneven surface formed continuously with the optically convex region.

【0022】本発明のマイクロレンズアレイシートの特
徴が最も発揮されるのは、液晶セルに装着したとき、単
位レンズの最大最終屈折角を好ましくは30度以上、さ
らに好ましくは40度以上という大きな視野角にした場
合である。
The characteristics of the microlens array sheet of the present invention are most exhibited when the unit lens is mounted on a liquid crystal cell, and the maximum final refraction angle of the unit lens is preferably 30 degrees or more, more preferably 40 degrees or more. This is the case when the corner is set.

【0023】ここで単位レンズの最大最終屈折角とは、
マイクロレンズアレイシートの法線方向から光束が入射
し単位レンズから出射されるとき、最も進行方向が大き
く変化して出射される光線について、その入射方向と出
射方向のなす角度として定義される。
Here, the maximum final refraction angle of the unit lens is
When a light beam enters from the normal direction of the microlens array sheet and exits from the unit lens, it is defined as the angle between the incident direction and the exit direction for the light beam whose traveling direction changes most greatly and exits.

【0024】また、単位レンズが凹凸面を持つ場合に
は、該凹凸面上のある点の接面とレンズ配列面のなす角
のうち広くない方の角をαとし、αが最大値αmaxと
なる界面上の点を点Aとするとき、第2物質層側単位レ
ンズ配列面法線方向からマイクロレンズアレイシートに
入射して点Aに到達した光線が第1物質層を透過して第
1物質層側の表面から大気中に出射したときの進行方向
と単位レンズ配列面法線方向のなす角として定義され
る。
When the unit lens has a concave-convex surface, the smaller of the angles formed by the contact surface of a point on the concave-convex surface and the lens array surface is α, and α is the maximum value αmax. When a point on the interface is point A, a light beam incident on the microlens array sheet from the normal direction of the unit lens array surface on the second material layer side and reaching point A passes through the first material layer and becomes first light. It is defined as the angle between the direction of travel when emitted from the surface on the material layer side to the atmosphere and the normal direction of the unit lens array surface.

【0025】本発明のマイクロレンズアレイシートの第
1の態様は、上述のようなマイクロレンズアレイシート
の少なくとも一方の面の法線方向から光束を入射させた
ときの光線拡散度が20度以下であることを第1の態様
とする。特に本発明のマイクロレンズアレイシートが凹
凸面を持つマイクロレンズアレイシートであるとき、単
位レンズを単位レンズの配列面の法線方向に第1物質層
側から光束を入射させたときのマイクロレンズアレイシ
ートによる光線拡散度(以下、これを「逆方向光線拡散
度」という)が20度以下であることが好ましい。
In a first aspect of the microlens array sheet of the present invention, the degree of light diffusion when a light beam is incident from the normal direction of at least one surface of the microlens array sheet is 20 degrees or less. This is a first mode. In particular, when the microlens array sheet of the present invention is a microlens array sheet having an uneven surface, a microlens array in which a unit lens receives a light beam from the first material layer side in a direction normal to the arrangement surface of the unit lenses. It is preferable that the light diffusion degree by the sheet (hereinafter, referred to as “reverse light diffusion degree”) is 20 degrees or less.

【0026】本発明において、「単位レンズ配列面」と
は、第1物質層と第2物質層の界面である凹凸面に少な
くとも1点で接しかつ交わらない凹凸面の両側にある互
いに平行な2つの平面のいずれか一方をいい、両者を区
別する必要があるときは、第1物質層側にある単位レン
ズ配列面と第2物質層側にある単位レンズ配列面をそれ
ぞれ第1物質層側単位レンズ配列面、第2物質層側単位
レンズ配列面という。なお、第2物質として空気を用い
る場合には第2物質層側単位レンズ配列面は大気中の仮
想平面となる。
In the present invention, the “unit lens array surface” is defined as two parallel surfaces on both sides of an uneven surface which is in contact with at least one point and does not intersect with the uneven surface which is an interface between the first material layer and the second material layer. When it is necessary to distinguish between the two planes, the unit lens array surface on the first material layer side and the unit lens array surface on the second material layer side are respectively the first material layer side unit. The lens arrangement surface is referred to as a second material layer side unit lens arrangement surface. When air is used as the second substance, the unit lens array surface on the second substance layer side is a virtual plane in the atmosphere.

【0027】本発明において、「マイクロレンズアレイ
シートによる光線拡散度」とは、指向角が半値全幅で示
して6度の光束をマイクロレンズアレイシートに入射さ
せ、入射面の反対側から入射光方向を中心に観察角度を
走査して種々の方向から観測される輝度を測定し、ある
観察角度χ(度)においてχ−10(度)、χ−5
(度)、χ(度)、χ+5(度)、χ+10(度)の5
点の平均輝度を観察角度χでの拡散光輝度とするとき、
測定される最大の拡散光輝度の1/2以上の拡散光輝度
が観測される観察角度のうち、最大の拡散光輝度が得ら
れる観察角度との差の絶対値で示して最大のものをい
う。
In the present invention, the "light diffusivity by the microlens array sheet" means that a luminous flux having a directivity angle of full width at half maximum of 6 degrees is incident on the microlens array sheet, and the incident light direction is opposite to the incident surface. , The luminance observed from various directions is measured by scanning the observation angle, and at a certain observation angle χ (degree), 輝 度 -10 (degree), χ-5
(Degree), χ (degree), χ + 5 (degree), χ + 10 (degree)
When the average luminance of a point is the diffused light luminance at the observation angle χ,
Among the observation angles at which the diffused light luminance equal to or more than 最大 of the measured maximum diffused light luminance is observed, the maximum value is indicated by the absolute value of the difference from the observation angle at which the maximum diffused light luminance is obtained. .

【0028】本発明は、マイクロレンズアレイシート面
内方向のいずれかの方向において、光線拡散度が20度
以下であれば効果があるが、好ましくはいずれの方向に
おいても20度以下となるようなマイクロレンズアレイ
シートとすると、ほぼ完全に画質の維持ができるように
なる。ただし、組み合わせる液晶セル画素の配列などに
よってはこの限りではない。
The present invention is effective as long as the degree of light diffusion is 20 degrees or less in any direction within the plane of the microlens array sheet, but is preferably 20 degrees or less in any direction. When a microlens array sheet is used, image quality can be maintained almost completely. However, this is not always the case depending on the arrangement of the liquid crystal cell pixels to be combined.

【0029】このようなマイクロレンズアレイシートと
するために、レンズ形状をコントロールして大きな角度
で屈折する成分を少なくする方法があるが、この方法で
は液晶表示装置としたときの視野角拡大効果が小さくな
りやすくなるので好ましくない。すなわち、この方法で
は、マイクロレンズアレイシートの第1物質層側の単位
レンズ配列面の法線方向から光束を入射させたときの光
線拡散度と第2物質層側の単位レンズ配列面の法線方向
から光束を入射させたときの光線拡散度(以下、これを
「正方向光線拡散度」という)がほぼ一致するようにな
る。正方向光線拡散度は視野角拡大効果に大きな影響を
与えるために、逆方向光線拡散度を小さくすると同時に
視野角拡大効果も小さくなるのである。
In order to obtain such a microlens array sheet, there is a method of controlling a lens shape to reduce a component refracted at a large angle. However, this method has an effect of enlarging a viewing angle in a liquid crystal display device. It is not preferable because it tends to be small. That is, in this method, the degree of light diffusion when a light beam is incident from the normal direction of the unit lens array surface on the first material layer side of the microlens array sheet and the normal line of the unit lens array surface on the second material layer side The degree of light diffusion when a light beam is incident from the direction (hereinafter, this is referred to as “positive direction light diffusion degree”) substantially coincides. Since the forward direction light diffusivity has a large effect on the viewing angle widening effect, the viewing angle widening effect is also reduced at the same time as the backward direction light diffusivity is reduced.

【0030】したがって、正方向光線拡散度は視野角拡
大効果と密接な関係があるから、正方向光線拡散度が逆
方向光線拡散度より大きなマイクロレンズアレイシート
である場合に、大きな視野角拡大効果を維持しながら、
画質の劣化を招かなくすることができるのである。
Therefore, since the forward light diffusivity is closely related to the viewing angle widening effect, when the microlens array sheet has the forward light diffusivity larger than the backward light diffusing degree, a large viewing angle widening effect is obtained. While maintaining
It is possible to prevent the image quality from deteriorating.

【0031】すなわち、本発明では、大きな視野角拡大
効果を持つマイクロレンズアレイシートに、遮光層を用
いて不要な光束を遮断する方法を採用して、上記第1の
態様を満たすものである。
That is, the present invention satisfies the first aspect by adopting a method of blocking unnecessary light beams by using a light shielding layer in a microlens array sheet having a large viewing angle expanding effect.

【0032】遮光層によって不要な光束を遮断する方法
として、少なくとも単位レンズ凸部頂部が開口している
遮光層とし、該遮光層はマイクロレンズアレイシートの
凹凸面より第1物質層側に設けられているものとする方
法が好ましい。
As a method for blocking unnecessary light beams by the light-shielding layer, a light-shielding layer having an opening at least at the top of the unit lens convex portion is provided on the first material layer side from the uneven surface of the microlens array sheet. Are preferred.

【0033】ここで「遮光層」とは、そこを通過しよう
とする光線を吸収および/または反射させる機能をもつ
ものをいう。
Here, the "light-shielding layer" means a layer having a function of absorbing and / or reflecting light rays passing therethrough.

【0034】本発明のマイクロレンズアレイシートの第
2の態様は、第1物質層と該第1物質層より屈折率の小
さな第2物質層が平行な2つの平面に挟まれ、該第1物
質層と該第2物質層の界面を周期的な凹凸形状とするこ
とによって光学的に凸形状の単位レンズが配列された層
を有するマイクロレンズアレイシートであって、それぞ
れの単位レンズに遮光層が凹凸面より第1物質層側に設
けられており、該遮光層はマイクロレンズアレイシート
を単位レンズ配列面の法線方向に第1物質層側から見た
ときに、凹凸面での屈折角が20度を超える領域が遮光
層で覆われるように配設されたマイクロレンズアレイシ
ートとしたものである。
According to a second aspect of the microlens array sheet of the present invention, the first material layer and the second material layer having a smaller refractive index than the first material layer are sandwiched between two parallel planes. A microlens array sheet having a layer in which unit lenses having an optically convex shape are arranged by forming an interface between a layer and the second material layer into a periodic uneven shape, and a light shielding layer is provided on each unit lens. The light shielding layer is provided on the first material layer side from the uneven surface, and the light-shielding layer has a refraction angle on the uneven surface when the microlens array sheet is viewed from the first material layer side in the normal direction of the unit lens array surface. This is a microlens array sheet provided so that a region exceeding 20 degrees is covered with a light shielding layer.

【0035】また、さらに好ましくは、遮光層をマイク
ロレンズアレイシートの内面方向において、少なくとも
単位レンズの凸部頂部に対応する部分が開口した形状と
することによって、単位レンズ配列体面の法線方向に平
行で第2物質層側から入射する光線のうち単位レンズの
凸部分領域における屈折が20度以下の光線を、遮光層
が遮断しないものとしたものである。
More preferably, the light-shielding layer has a shape in which at least a portion corresponding to the top of the convex portion of the unit lens is opened in the inner surface direction of the microlens array sheet, so that the light-shielding layer is formed in the normal direction of the unit lens array surface. The light-shielding layer does not block light rays that are parallel and incident from the second material layer side and have a refraction of 20 degrees or less in the convex portion region of the unit lens.

【0036】以下、これらの要件を、条件(1)および
条件(2)として説明する。繰り返しになるが、条件
(1)、条件(2)とは以下の通りである。
Hereinafter, these requirements will be described as condition (1) and condition (2). Again, conditions (1) and (2) are as follows.

【0037】条件(1):マイクロレンズアレイシート
を単位レンズ配列面の法線方向に第1物質層側から見た
ときに、凹凸面での屈折角が20度を超える領域が遮光
層で覆われていること。
Condition (1): When the microlens array sheet is viewed from the first material layer side in the normal direction of the unit lens array surface, a region where the refraction angle on the uneven surface exceeds 20 degrees is covered with a light shielding layer. Being done.

【0038】条件(2):単位レンズ配列面の法線方向
に平行で第2物質層側から入射する光線のうち単位レン
ズの凹凸面に於ける屈折が20度以下の光線は遮光層を
通過しないこと。先に述べた「正方向光線拡散度」およ
び「逆方向光線拡散度」を制御するために、遮光層の配
設位置を規定したものがこれらの条件である。
Condition (2): Of the light rays parallel to the normal direction of the unit lens array surface and incident from the second material layer side, the light rays whose refraction on the concave and convex surface of the unit lens is 20 degrees or less pass through the light shielding layer. Don't do it. These conditions prescribe the arrangement position of the light-shielding layer in order to control the “forward light diffusivity” and “reverse light diffusivity” described above.

【0039】以下、これらの条件を図を用いて順を追っ
て説明する。図1は、本発明のマイクロレンズアレイシ
ートの断面の一例を示したものである。まず条件(1)
は、マイクロレンズアレイシートを単位レンズ配列面の
法線方向に第1物質層側から見たときに、凹凸面での屈
折角が20度を超える領域が遮光層で覆われていること
である。
Hereinafter, these conditions will be described step by step with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a cross section of the microlens array sheet of the present invention. First, condition (1)
Means that when the microlens array sheet is viewed from the first material layer side in the normal direction of the unit lens arrangement surface, a region where the refraction angle on the uneven surface exceeds 20 degrees is covered with a light shielding layer. .

【0040】ここで、「凹凸面での屈折角」とは単位レ
ンズ配列面の法線方向に平行で第2物質層側から入射し
た光線が第1物質層内部に進行するとき、第1物資層と
第2物質層の屈折率差および光線進行方向と凹凸面の角
度に基づく凹凸面での屈折によって進行方向が変化した
角度をいう。
Here, the "refraction angle on the concave and convex surface" means that when a light ray parallel to the normal direction of the unit lens array surface and incident from the second material layer advances into the first material layer, the first material The angle at which the traveling direction changes due to refraction on the uneven surface based on the refractive index difference between the layer and the second material layer and the angle between the light traveling direction and the uneven surface.

【0041】図2は、本発明のマイクロレンズアレイシ
ートに採用される単位レンズの、一つの好ましい形状の
例を示したもので、第1物質層1と第2物質層2が2つ
の平行な平面である第1物質層側単位レンズ配列面3と
第2物質層側単位レンズ配列面4に挟まれ、その界面が
凸形状の凹凸面5となっている。
FIG. 2 shows an example of one preferable shape of the unit lens used in the microlens array sheet of the present invention, wherein the first material layer 1 and the second material layer 2 are two parallel materials. The first material layer-side unit lens array surface 3 and the second material layer-side unit lens array surface 4 which are flat surfaces are sandwiched between them, and the interface between them is a convex-concave surface 5.

【0042】この単位レンズを第1物質層側単位レンズ
配列面の法線10の方向から見たとき、凹凸面の屈折角
が20度を超える領域は、第2物質層側から進行してき
た光線が凹凸面で屈折して進行するとき、法線10と進
行方向のなす角度、すなわり凹凸面での屈折角30が2
0度以上となる凹凸面上の領域20および20’とな
る。
When this unit lens is viewed from the direction of the normal line 10 of the unit lens array surface on the first material layer side, the region where the refraction angle of the uneven surface exceeds 20 degrees is the light beam traveling from the second material layer side. When the refraction proceeds on the uneven surface, the angle between the normal 10 and the traveling direction, that is, the refraction angle 30 on the uneven surface is 2
The regions 20 and 20 ′ on the uneven surface having an angle of 0 ° or more are obtained.

【0043】条件(1)によって、本発明のマイクロレ
ンズアレイシートは、領域20、20’が遮光層によっ
て覆われているのが好ましい。すなわち、図2に斜線で
示した領域21および21’それぞれを横切るように遮
光帯が設けられているのがよい。
According to the condition (1), in the microlens array sheet of the present invention, it is preferable that the regions 20 and 20 'are covered with a light shielding layer. That is, a light-shielding band is preferably provided so as to cross each of the hatched regions 21 and 21 'in FIG.

【0044】ここで、凹凸面が光学的に凹形状または平
坦状の領域(以下、「単位レンズ境界領域」という)
が、光学的に凸形状の領域に連続して形成されている凹
凸面の場合には、該単位レンズ境界領域も同様に遮光層
で覆われていることが、液晶表示装置としたときの表示
の「にじみ」を抑える上で好ましい。
Here, an area where the uneven surface is optically concave or flat (hereinafter referred to as a "unit lens boundary area").
However, in the case of an uneven surface which is continuously formed in an optically convex region, the unit lens boundary region is also covered with a light-shielding layer, which is a display when a liquid crystal display device is used. This is preferable in suppressing the “smearing”.

【0045】条件(1)のさらに好ましい態様は、凹凸
面での屈折角30が15度を超える領域が遮光層で覆わ
れていることである。しかし、凹凸面での屈折角30が
5度以下の領域まで遮光層で覆うことは、表示装置とし
たときの画質の点で効果がなくなる一方、光束利用効率
が低下するので好ましくない。
A more preferable aspect of the condition (1) is that a region where the refraction angle 30 on the uneven surface exceeds 15 degrees is covered with a light shielding layer. However, covering a region having a refraction angle 30 of 5 degrees or less with a light-shielding layer on an uneven surface is not preferable because it has no effect in terms of image quality when a display device is used, but lowers light flux utilization efficiency.

【0046】次に条件(2)を説明する。図3は、図2
と同じ単位レンズである。この単位レンズに単位レンズ
配列面4の法線方向に平行で第2物質層側から入射する
光線で、凹凸面5における屈折角31が20度となるの
は、凹凸面上の点51を通過する光線12と点52を通
過する光線13である。点51と点52の間の凹凸面を
通過した光線は、いずれも屈折角が20度以下となり、
これらの光線が通過する領域は領域22である。条件
(2)から、これらの光線が、遮光層を通過してはなら
ないので領域23に遮光層の一部でもあってはならな
い。
Next, condition (2) will be described. FIG. 3 shows FIG.
This is the same unit lens. A ray incident on the unit lens from the second material layer side in parallel with the normal direction of the unit lens array surface 4 and having a refraction angle 31 of 20 degrees on the uneven surface 5 passes through a point 51 on the uneven surface. And the light beam 13 passing through the point 52. Light rays that have passed through the uneven surface between the points 51 and 52 have a refraction angle of 20 degrees or less,
The area through which these light beams pass is the area 22. From condition (2), these rays must not pass through the light-shielding layer, so that the area 23 must not be part of the light-shielding layer.

【0047】条件(2)のさらに好ましい態様は、単位
レンズ配列面の法線方向に平行で第2物質層側から入射
する光線のうち単位レンズの凹凸面に於ける屈折が25
度以下の光線は遮光層を通過しないことである。これに
より、単位レンズの配列方向に於いて液晶表示装置の視
角依存性を事実上、完全に解消することができるマイク
ロレンズアレイシートとすることができる。
A more preferred embodiment of the condition (2) is that the refraction on the concave / convex surface of the unit lens is 25 among rays incident from the second material layer side parallel to the normal direction of the unit lens arrangement surface.
The light rays of the degree or less do not pass through the light shielding layer. This makes it possible to provide a microlens array sheet that can substantially completely eliminate the viewing angle dependence of the liquid crystal display device in the arrangement direction of the unit lenses.

【0048】条件(1)および条件(2)を同時に満足
するものとしては、図1に示したものが採用される。図
1は、図2および図3に示した単位レンズと同じ凹凸面
形状および屈折率をもつ単位レンズを透明プラスティッ
ク基板7に配列したものであり、遮光帯6は、領域21
に相当する部分を横切ることによって覆っており、領域
22に相当する部分には進入しておらず、単位レンズ配
列面の法線方向に平行で第2物質層側から入射する光線
のうち単位レンズの凹凸面に於ける屈折が28度以下の
光線は遮光層を通過しない。なお、図1に示したマイク
ロレンズアレイシートの場合、第2物質層として空気を
用いているので、第2物質層側単位レンズ配列面は大気
中の仮想平面4になる。
The condition shown in FIG. 1 is adopted as the condition that satisfies the conditions (1) and (2) at the same time. FIG. 1 shows an arrangement in which unit lenses having the same concavo-convex surface shape and refractive index as those of the unit lenses shown in FIGS. 2 and 3 are arranged on a transparent plastic substrate 7.
And does not enter the portion corresponding to the region 22, and is incident on the unit material lens from the second material layer side in a direction parallel to the normal direction of the unit lens array surface. Light rays having a refraction of 28 degrees or less on the uneven surface do not pass through the light shielding layer. In the case of the microlens array sheet shown in FIG. 1, since air is used as the second material layer, the unit lens array surface on the second material layer side is a virtual plane 4 in the atmosphere.

【0049】マイクロレンズアレイシートの厚み方向の
遮光層の配設位置は、単位レンズの集光点距離をFとし
たとき第1物質層側単位レンズ配列面から0.5Fない
し2.0Fの距離とすることが好ましい。また、集光点
距離Fは単位レンズ幅の0.5倍以上1.3倍以下とす
ることが好ましい。
The position of the light-shielding layer in the thickness direction of the microlens array sheet is a distance of 0.5F to 2.0F from the unit lens array surface on the first material layer side when the focal point distance of the unit lens is F. It is preferable that Further, it is preferable that the focal point distance F is 0.5 times or more and 1.3 times or less of the unit lens width.

【0050】ここで集光点距離とは、マイクロレンズア
レイシートが十分な厚みを持っていると仮定したときの
単位レンズ配列面と集光点の距離をいう。
Here, the focal point distance means the distance between the unit lens array surface and the focal point assuming that the microlens array sheet has a sufficient thickness.

【0051】また、ここで「集光点」とは、マイクロレ
ンズアレイシートの第2物質層側の法線方向から単位レ
ンズに入射した光束が単位レンズによって集光され、最
も光束密度が密になる点(1次元レンズアレイの場合に
は「線」になるが、ここでは慣例に従いこれも「集光
点」という)をいう。
Here, the “condensing point” means that the light beam incident on the unit lens from the normal direction on the second material layer side of the microlens array sheet is condensed by the unit lens, and the light beam density is the highest. (In the case of a one-dimensional lens array, it is a “line”, but here, according to a custom, this is also referred to as a “focus point”).

【0052】さらに、大きな視野角拡大効果と画質維持
機能を発現させるために集光点距離を単位レンズ幅の
1.0倍以下とし、遮光層の開口部の幅を単位レンズ幅
の1/2以下とすることが好ましい。
Further, in order to exhibit a large viewing angle expanding effect and a function of maintaining image quality, the focal point distance is set to 1.0 times or less of the unit lens width, and the width of the opening of the light shielding layer is set to 1 / of the unit lens width. It is preferable to set the following.

【0053】また遮光層の端部が、単位レンズ配列面の
法線方向に平行で第2物質層側から入射する光線であっ
て単位レンズの縁端部またはその近傍で最も大きく屈折
される2つの光線の交点より凹凸面側にあることが好ま
しい。これによって、液晶表示装置としたとき、より深
い視角方向に光束を出射させることができる。
The end of the light-shielding layer is a light ray that is parallel to the normal direction of the unit lens array surface and is incident from the second material layer side and is most refracted at or near the edge of the unit lens. It is preferable to be on the side of the uneven surface from the intersection of the two light beams. Thus, when the liquid crystal display device is used, a light beam can be emitted in a deeper viewing angle direction.

【0054】本発明のマイクロレンズアレイシートは、
光学的に凸形状の単位レンズが配列されたものであるか
ら単位レンズの縁端部ほど凹凸の傾斜が強くなってお
り、単位レンズ配列面の法線方向に平行で第2物質層側
から入射する光線は、理想的には縁端部で最も大きく屈
折される。また実際の実施に於いては製造法上の制限か
ら縁端部からやや内側で最も大きく屈折される場合もあ
る。(以下、この「最も大きく屈折する光線」を「最大
屈折光線」という) このとき最大屈折光線は、凹凸面を通過した後、それぞ
れ単位レンズの内側に向かって進行し、ある点Pで交差
する。
The microlens array sheet of the present invention
Since unit lenses having an optically convex shape are arrayed, the inclination of the irregularities becomes stronger toward the edge of the unit lens, and is incident from the second material layer side in parallel with the normal direction of the unit lens arrangement surface. That light is ideally refracted most at the edges. Further, in actual practice, the light beam may be refracted most a little inside from the edge portion due to a limitation in the manufacturing method. (Hereinafter, the “most refracted light beam” is referred to as the “maximally refracted light beam.”) At this time, the maximum refracted light beam travels toward the inside of the unit lens after passing through the uneven surface, and intersects at a certain point P. .

【0055】本発明のマイクロレンズアレイシートの遮
光層の端部は、この交点Pより凹凸面側あることが好ま
しい。さらに好ましくは遮光層全体が交点Pより凹凸面
側にあることである。
It is preferable that the edge of the light-shielding layer of the microlens array sheet of the present invention is on the uneven surface side from the intersection P. More preferably, the entire light-shielding layer is on the uneven surface side of the intersection P.

【0056】ここで「交点Pより凹凸面側にある」と
は、交点Pを含み単位レンズ配列面に平行な平面と凹凸
面に挟まれる空間にあることをいう。
Here, "being on the uneven surface side from the intersection point P" means that it is in a space between the plane including the intersection point P and parallel to the unit lens array surface and the uneven surface.

【0057】なお、単位レンズが対称である場合には、
一方の縁端部の最大屈折光線が凹凸面で屈折する角度と
他方の縁端部で屈折する角度は同じ値になり、交点Pは
単位レンズの中心線上にあるが、単位レンズが非対称の
場合は、一方の縁端部の最大屈折光線の屈折する角度と
他方の屈折する角度が異なる場合があり、この場合、交
点Pは単位レンズの中心線とは一致しない。
When the unit lens is symmetric,
The angle at which the maximum refracted ray at one edge is refracted at the uneven surface and the angle at which the refraction is refracted at the other edge have the same value, and the intersection P is on the center line of the unit lens, but the unit lens is asymmetric. In some cases, the angle of refraction of the maximum refraction ray at one edge may be different from the angle of refraction at the other end. In this case, the intersection point P does not coincide with the center line of the unit lens.

【0058】次に、本発明のマイクロレンズアレイシー
トが遮光層を有するものである場合において、第1の態
様および第2の態様のそれぞれの特性を発揮させるため
に共通する好ましい遮光層の態様について説明する。
Next, in the case where the microlens array sheet of the present invention has a light-shielding layer, the preferred light-shielding layer common to exhibit the characteristics of the first and second embodiments will be described. explain.

【0059】本発明において「遮光層」とは、そこを通
過しようとする光線を吸収および/または反射させる機
能をもつものをいうが、液晶表示装置としたときの外観
の点から可視光を吸収するものであることが好ましい。
In the present invention, the term "light-shielding layer" means a layer having a function of absorbing and / or reflecting a light beam passing therethrough. It is preferable that

【0060】このような遮光層は、金属膜およびその酸
化物、顔料や染料を添加した樹脂組成物等の公知の材質
によって構成することができるが、これらのうち顔料や
染料を添加した樹脂組成物によって構成されることが液
晶表示装置としたときの外観の点から可視光を吸収する
ものであることが好ましい。
Such a light-shielding layer can be made of a known material such as a metal film and its oxide, and a resin composition to which a pigment or a dye is added. It is preferable that the liquid crystal display device absorbs visible light from the viewpoint of the appearance of the liquid crystal display device.

【0061】また、遮光層の色調としては実質的に無彩
色すなわち黒色であることが好ましい。このような色調
を得るためにはカーボンブラック、チタンブラック等の
顔料、あるいは黒色染料等を樹脂組成物へ添加したもの
が好ましく用いられる。さらにここで染料を用いる場合
には耐光性などの点から日光堅牢度が5以上の黒色染料
を使用することが好ましく、さらには分散性、溶解性、
汎用性などの点からアゾ系の黒色染料を使用するのが最
も好ましい。
The color tone of the light-shielding layer is preferably substantially achromatic, that is, black. In order to obtain such a color tone, a pigment obtained by adding a pigment such as carbon black or titanium black or a black dye to a resin composition is preferably used. Further, when a dye is used here, it is preferable to use a black dye having a light fastness of 5 or more from the viewpoint of light resistance and the like, and further, dispersibility, solubility,
It is most preferable to use an azo black dye from the viewpoint of versatility and the like.

【0062】遮光層の形状としては、平たい膜状や特開
平7−72809号公報で提案されている立体形状のも
のなど、いずれも用いることができる。
As the shape of the light shielding layer, any of a flat film shape and a three-dimensional shape proposed in JP-A-7-72809 can be used.

【0063】該遮光層の遮光能としては、組み合わされ
る液晶セルからの光束の効率的活用の点から、遮光帯全
体の平均で示して、視感度補正後の可視光平均透過率で
示して0.5%以上であることが好ましく、また、外光
反射抑制の点から同じく20%以下、さらに好ましくは
10%以下であることが好ましい。
The light-shielding ability of the light-shielding layer is expressed as an average of the entire light-shielding band and expressed as an average visible light transmittance after visibility correction from the viewpoint of efficient use of the light flux from the liquid crystal cell to be combined. It is preferably at least 0.5%, and also preferably at most 20%, more preferably at most 10% from the viewpoint of suppressing external light reflection.

【0064】この遮光層は、凹凸面より第1物質層側に
設けられる。遮光層断面が平膜状でなく三角形や逆さT
字形など立体的な異形断面である場合には、該遮光層の
一部が凹凸面と接していたり、第2物質層側に突出して
ることも許されるが、少なくとも最も幅の広い部分は第
1物質層側にある必要があり、遮光層と凹凸面は接して
いないことが好ましい。
This light shielding layer is provided on the first material layer side from the uneven surface. The cross-section of the light-shielding layer is not flat but triangular or inverted T
In the case of a three-dimensional irregular cross section such as a letter shape, a part of the light shielding layer may be in contact with the uneven surface or protrude toward the second material layer side, but at least the widest part is the first material layer. It is necessary to be on the material layer side, and it is preferable that the light-shielding layer and the uneven surface are not in contact with each other.

【0065】本発明のマイクロレンズアレイシートの、
液晶表示装置に装着した際に観察面表面となる面、例え
ば図1に示した構成の場合の透明プラスティック基板7
の、遮光層6が設けられた面3の反対の面8には、必要
に応じて、従来の液晶表示装置の観察面表面になされて
いるような、表面硬度化処理や反射防止処理、防眩(ノ
ングレア)処理などを施すことができる。
The micro lens array sheet of the present invention
A surface serving as an observation surface when mounted on a liquid crystal display device, for example, a transparent plastic substrate 7 in the configuration shown in FIG.
The surface 8 opposite to the surface 3 on which the light-shielding layer 6 is provided may have a surface hardening treatment, an anti-reflection treatment, or an anti-reflection treatment as required on the observation surface of a conventional liquid crystal display device. A glare (non-glare) treatment or the like can be performed.

【0066】また、マイクロレンズアレイシートを液晶
セルに装着しやすくするために、第2物質層もしくは、
第2物質層を貫通した第1物質層の凸部分頂部を粘着性
もしくは接着性を持つ物質で形成したり、第2物質の表
面もしくは第1物質層の凸部分頂部に粘着性もしくは接
着性を持つ物質層を追加することもできる。
In order to easily mount the microlens array sheet on the liquid crystal cell, the second material layer or
The top of the convex portion of the first material layer penetrating the second material layer may be formed of an adhesive or adhesive material, or the surface of the second material or the top of the convex portion of the first material layer may be provided with tack or adhesive. It is also possible to add a material layer to have.

【0067】本発明のマイクロレンズアレイシートにお
いて、遮光層はマイクロレンズアレイシート内部に埋設
されたものであることが、マイクロレンズアレイシート
の機械的強度を大きくすることができ、取り扱い性に優
れたものとなる点で好ましい。このためには、第1物質
層内部に遮光層を埋め込む方法と、別に用意された透明
基板上に遮光層/第1物質層/第2物質層の順で各層を
形成する方法を採用することができる。
In the microlens array sheet of the present invention, when the light shielding layer is embedded in the microlens array sheet, the mechanical strength of the microlens array sheet can be increased, and the microlens array sheet is excellent in handleability. It is preferable in that it becomes. For this purpose, a method of embedding a light-shielding layer inside the first material layer and a method of forming each layer in the order of a light-shielding layer / first material layer / second material layer on a separately prepared transparent substrate are adopted. Can be.

【0068】本発明のマイクロレンズアレイシートは、
透明なシートまたはフィルムを基板として作成されるこ
ともできる。このとき、取り扱い性や液晶表示装置とし
たときの耐衝撃性の点から可撓性プラスティックフィル
ムを基板とすることが好ましい。このようなプラスティ
ックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフ
ィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアリレートフ
ィルム、ポリスルフォンフィルム、アクリル樹脂フィル
ム等が好ましく用いられる。
The microlens array sheet of the present invention
It can also be made using a transparent sheet or film as a substrate. At this time, it is preferable to use a flexible plastic film as the substrate from the viewpoint of handleability and impact resistance when the liquid crystal display device is used. As such a plastic film, a polyethylene terephthalate film, a polycarbonate film, a polyarylate film, a polysulfone film, an acrylic resin film and the like are preferably used.

【0069】本発明のマイクロレンズアレイシートは、
以下に詳しく述べる液晶表示装置のみならず、投写型画
像表示装置のスクリーンや光線を一方へのみ透過させる
機能を用いた種々の装置に用いることもできる。
The microlens array sheet of the present invention
The present invention can be applied not only to a liquid crystal display device described in detail below, but also to various devices using a screen of a projection type image display device or a function of transmitting light rays to only one side.

【0070】次に、本発明の液晶表示装置について説明
する。本発明の液晶表示装置(以下、LCDという)
は、上述した本発明のマイクロレンズアレイシートを用
いた視野角が拡大された液晶表示装置である。すなわ
ち、液晶分子の電気光学効果によって光学特性を変化さ
せる光シャッターを配列した液晶セルによって任意の画
像を表示する液晶表示装置であって、該液晶表示装置は
液晶セルより観察面側に、上述した第1の態様のマイク
ロレンズアレイシートの場合には、法線方向から光束を
入射させたときの光線拡散度が20度以下となる面を観
察面側、他方の面を液晶セル側にして、液晶セル観察面
に装着したもの、あるいは、第2の態様のマイクロレン
ズアレイシートの場合には、第1物質層側を観察面側
に、第2物質層側を液晶セル側になるようにして設けら
れていることを特徴とする液晶表示装置としたものであ
る。
Next, the liquid crystal display of the present invention will be described. Liquid crystal display device of the present invention (hereinafter referred to as LCD)
Is a liquid crystal display device using the above-described microlens array sheet of the present invention and having a wide viewing angle. That is, a liquid crystal display device that displays an arbitrary image by a liquid crystal cell in which an optical shutter that changes optical characteristics by an electro-optical effect of liquid crystal molecules is arranged, and the liquid crystal display device is described above on the observation surface side of the liquid crystal cell. In the case of the microlens array sheet of the first embodiment, the surface on which the light diffusivity is 20 degrees or less when a light beam is incident from the normal direction is set to the observation surface side, and the other surface is set to the liquid crystal cell side. In the case of the microlens array sheet of the second embodiment, which is mounted on the liquid crystal cell observation surface, the first material layer side is on the observation surface side, and the second material layer side is on the liquid crystal cell side. A liquid crystal display device characterized by being provided.

【0071】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たとき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
ものをいう。
Here, the liquid crystal cell is generated when the alignment state of the liquid crystal molecules is changed by applying an electric field or applying an electric current to the liquid crystal molecules having an electro-optical effect, that is, a refractive index and a dielectric anisotropy. It refers to an array of optical shutter mechanisms that control the light transmittance by utilizing the difference in optical properties.

【0072】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。
Examples of the mode of the optical shutter mechanism include a dynamic scattering mode (DS), a guest host mode (GH), a phase transition mode, a twisted nematic mode (TN), a ferroelectric mode, and a super twisted nematic mode (STN). ), Polymer dispersion mode, homeotropic mode and the like.

【0073】また、液晶セルの各表示単位を駆動する方
式として、各表示単位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、プラズマ
ガス室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。
As a method of driving each display unit of the liquid crystal cell, a segment drive for independently driving each display unit, a simple matrix drive for time-divisionally driving each display unit, a transistor, a diode, and a plasma for each display unit There is an active matrix drive in which an active element such as a gas chamber is arranged.

【0074】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。
As a method of observing the LCD, a reflective layer having a light reflecting ability is provided on the back surface of the LCD, and a reflection type in which light incident from the front surface of the LCD is reflected and observed, and a light source is provided on the back surface of the LCD and emitted from the light source. There is a transmissive LCD for observing transmitted light through an LCD. In addition, there is a type that uses both of them.

【0075】本発明の液晶表示装置は、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
ードの液晶表示装置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、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の液晶セルのとき効果が大き
い。
The liquid crystal display device of the present invention can be constructed by appropriately combining several display modes, drive modes, and observation modes as described above in accordance with the required characteristics. Matrix drive super twisted nematic mode, transmission type active matrix drive twisted nematic mode, reflection type simple matrix drive super twisted nematic mode liquid crystal display device, the effect of the present invention is great, furthermore, transmission type simple matrix drive super twisted nematic mode, transmission type The effect is great when the liquid crystal cell is in the active matrix driven twisted nematic mode.

【0076】液晶セルの観察面側に先に述べた本発明の
マイクロレンズアレイシートを設けることによって、従
来の液晶表示装置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効率よく解消することが
できる。
By providing the above-described microlens array sheet of the present invention on the observation surface side of the liquid crystal cell, the disadvantage that the viewing angle is narrow can be efficiently reduced without substantially deteriorating the display quality of the conventional liquid crystal display device. Can be eliminated.

【0077】一般に液晶セルの視野角特性、すなわち観
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、
液晶表示装置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、マイクロレンズアレイシー
トのレンズの機能を、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、各方向によっ
て異なる特性を持たせることによって、さらに高い表示
品位を持つ液晶表示装置とすることができる。
In general, the viewing angle characteristics of a liquid crystal cell, that is, the change in display quality depending on the observation direction, can be determined even if the angle between the observation direction and the normal direction of the cell observation surface is constant. It is also caused by rotation. That is, the viewing angle is generally different depending on the direction in which the observation direction is moved from the front of the cell (left direction, right direction, upward direction, downward direction, etc., with respect to the display surface). Or,
Depending on the purpose of use of the liquid crystal display device, there is a case where the viewing angle in one direction should be preferentially expanded, such as to increase the viewing angle in the left-right direction. In such a case, the function of the lens of the microlens array sheet is changed to the viewing angle characteristics in each direction of the liquid crystal cell,
Alternatively, a liquid crystal display device with higher display quality can be provided by giving different characteristics to the desired viewing angle enlargement direction in each direction.

【0078】すなわち、上下方向あるいは左右方向など
一方向だけの視野角特性を拡大したい場合は、1次元レ
ンズアレイシートを用い、単位レンズの配列方向を視野
角を拡大したい方向に一致させて装着することによって
達成できる。また、2方向の視野角特性を拡大したい時
は、2枚の1次元レンズアレイシートの単位レンズ配列
方向に角度を持たせて重ね合わせる方法、2次元レンズ
アレイシートを用いる方法などがあるが、それぞれの方
向の視野角を拡大したい程度にあわせてレンズ形状を制
御して設計することができる。
That is, when it is desired to increase the viewing angle characteristics in only one direction, such as the vertical direction or the horizontal direction, a one-dimensional lens array sheet is used, and the unit lenses are mounted so that the arrangement direction matches the direction in which the viewing angle is to be expanded. Can be achieved by: When it is desired to enlarge the viewing angle characteristics in two directions, there is a method in which two one-dimensional lens array sheets are superposed with an angle in the unit lens array direction, and a method using a two-dimensional lens array sheet. The lens shape can be controlled and designed so that the viewing angle in each direction is desired to be increased.

【0079】本発明の液晶表示装置において、単位レン
ズの形状、配列方向、液晶セルへの装着方向の好ましい
関係は、該マイクロレンズアレイシートを筋状の単位レ
ンズを一方向に配列した1次元マイクロレンズアレイと
し、その単位レンズ配列方向を該液晶セルの液晶配向方
向と一致させるものである。これにより事実上、全方向
での視野角の問題が解消される。
In the liquid crystal display device of the present invention, the preferred relationship between the shape of the unit lenses, the arrangement direction, and the mounting direction to the liquid crystal cell is such that the microlens array sheet is a one-dimensional micro array in which streak-like unit lenses are arranged in one direction. A lens array is used, and the unit lens arrangement direction of the lens array coincides with the liquid crystal alignment direction of the liquid crystal cell. This virtually eliminates the problem of viewing angles in all directions.

【0080】ここで「液晶セルの液晶配向方向」とは、
電圧を印加していない液晶セルを観察面法線方向から観
察したときの、各液晶分子の長軸配向方向を平均した方
向であり、いい換えれば、液晶層を一つの複屈折体と見
なしたときの屈折率楕円の長軸方向である。この方向
は、ツイステッドネマチック液晶の場合、2つの基板に
挟まれた液晶層の、両基板から等距離にある液晶分子の
平均配向方向と一致する。またここで、「一致させる」
とは、実際の実施に当たっては幾何学的に定義される唯
一無二の方向に正確に一致させる必要はなく、±10度
のずれは許容される。この方法は、特に液晶セルがツイ
ステッドネマチック液晶を用いたものであるときに効果
が大きい。
Here, “the liquid crystal alignment direction of the liquid crystal cell” means
When the liquid crystal cell to which no voltage is applied is observed from the normal direction of the observation surface, this is the direction in which the long-axis alignment directions of each liquid crystal molecule are averaged. In other words, the liquid crystal layer is regarded as one birefringent body. This is the major axis direction of the refractive index ellipse. In the case of a twisted nematic liquid crystal, this direction coincides with the average alignment direction of liquid crystal molecules equidistant from both substrates in a liquid crystal layer sandwiched between two substrates. Also here, "Match"
This means that in actual implementation, it is not necessary to exactly match the geometrically defined unique directions, and a deviation of ± 10 degrees is acceptable. This method is particularly effective when the liquid crystal cell uses a twisted nematic liquid crystal.

【0081】本発明のLCDに用いられる、レンズアレ
イシート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。液晶表示装
置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、平均して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、レンズアレイシー
トの単位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マ
イクロレンズアレイシート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次元レン
ズアレイシートの場合は下記(1)式で、2次元レンズ
アレイシートの場合は下記(2)式で定義される。
The size and position of the unit lens of the lens array sheet used in the LCD of the present invention can be selected according to the size of the display unit of the liquid crystal cell. When the liquid crystal display device is of a dot matrix type, there are two preferable modes for the correspondence between one display unit and a unit lens. One is that one unit lens corresponds exactly to one display unit of the liquid crystal cell, and the other is that two or more lenses correspond on average to one display unit. is there. As a result, it is possible to suppress the occurrence of moire due to interference between the unit lens array pitch of the lens array sheet and the display unit pitch of the cells. Among these, the latter aspect does not require precise alignment, and improves productivity because the same microlens array sheet can be used for cells having several types of dot sizes. preferable. More preferably, four or more unit lenses correspond to one dot, and more preferably, eight or more unit lenses correspond to one display unit. Here, the definition of the number n of unit lenses for one display unit is defined by the following equation (1) for a one-dimensional lens array sheet, and defined by the following equation (2) for a two-dimensional lens array sheet.

【0082】 n=N/(L/l) ・・・・・・(1) n=N/(A/a) ・・・・・・(2) 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。
N = N / (L / l) (1) n = N / (A / a) (2) where N is on the LCD display surface Total number of unit lenses,
L is the length of the liquid crystal cell in the one-dimensional MLA unit lens array direction, l is the length of one display unit of the liquid crystal cell that contributes to display in the lens array direction, A is the area of the LCD display surface,
a is the area of a portion contributing to display in one display unit of the liquid crystal cell. These equations show the average number of lenses corresponding to the display unit portion excluding the portion that does not directly contribute to the display such as the wiring space on the LCD display surface.

【0083】本発明のLCDに於いて、マイクロレンズ
アレイシート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、セル表面とレン
ズアレイシートの凹凸面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。
In the LCD of the present invention, it is preferable to mount the microlens array sheet as close as possible to the liquid crystal cell, since there is no reduction in display quality such as resolution and contrast. More specifically, it is preferably 1.0 mm or less, more preferably 0.5 mm or less, and still more preferably 0.1 mm or less, as the distance at the point where the cell surface and the uneven surface of the lens array sheet are closest to each other. It is.

【0084】マイクロレンズアレイシートを液晶セルに
装着する方法は特に問われないが、マイクロレンズアレ
イシートを曲げ剛性の高い透明基板上に形成し、液晶セ
ルに重ね合わせるようにして装着する方法、およびマイ
クロレンズアレイシートの第2物質層もしくは、第2物
質層を貫通した第1物質層の凸部分頂部を粘着性もしく
は接着性を持つ物質で形成する、あるいは、第2物質の
表面もしくは第1物質層の凸部分頂部に粘着性もしくは
接着性を持つ物質層を追加しておき、該粘着性もしくは
接着性を利用して液晶セルに装着する方法が好ましく用
いられる。
The method of mounting the microlens array sheet on the liquid crystal cell is not particularly limited, but a method of forming the microlens array sheet on a transparent substrate having high bending rigidity and mounting the microlens array sheet on the liquid crystal cell, and The second material layer of the microlens array sheet or the top of the convex portion of the first material layer penetrating the second material layer is formed of a material having tackiness or adhesiveness, or the surface of the second material or the first material A method in which a material layer having tackiness or adhesiveness is added to the top of the convex portion of the layer, and the layer is attached to a liquid crystal cell using the tackiness or adhesiveness is preferably used.

【0085】本発明のLCDは、背面光源を有する透過
型LCDとするときには、該背面光源として、発光面の
法線方向に指向性を持つものとすることが好ましい。こ
れによって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。
When the LCD of the present invention is a transmissive LCD having a back light source, it is preferable that the back light source has directivity in the normal direction of the light emitting surface. Thereby, a light beam emitted from a light source such as a fluorescent tube can be effectively used.

【0086】すなわち本発明の液晶表示装置は、レンズ
アレイシート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は屈折させて観
察に影響がでないようにする、あるいは遮光層によって
吸収または反射させると同時に、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。そこで、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。
That is, in the liquid crystal display device of the present invention, the individual unit lens of the lens array sheet refracts the light flux transmitted in the direction of poor display quality of the liquid crystal cell so as not to affect the observation, or to shield the light beam. At the same time as being absorbed or reflected by the layer, the luminous flux transmitted in the direction showing good display can be observed from various directions. The light flux emitted at a large angle with respect to the normal direction of the display surface is not used. Therefore, by giving directivity to the light beam emitted from the rear light source, the light beam emitted from the light source can be used effectively.

【0087】したがって、背面光源の指向性として30
度以下であることが好ましい。一方、指向性が5度以下
とすることは、背面光源の構造が複雑になる一方、事実
上、上記の効果がなくなり、またマイクロレンズアレイ
に高度な均一性が要求されるようになるので好ましくな
い。
Therefore, the directivity of the back light source is 30
Degree or less. On the other hand, when the directivity is set to 5 degrees or less, the structure of the back light source becomes complicated, but the above-mentioned effect is practically lost, and a high degree of uniformity is required for the microlens array. Absent.

【0088】ここで「指向性」とは、背面光源上の、あ
る1点に於いて、最大輝度を示す方向から微小単位レン
ズ配列方向に傾けていったときに、輝度が最大輝度の半
分になるまでの角度を表す。
Here, the “directivity” means that when a certain point on the back light source is tilted from the direction showing the maximum brightness to the direction of arrangement of the minute unit lenses, the brightness becomes half of the maximum brightness. Indicates the angle up to.

【0089】このような指向性を持つ背面光源とするた
めには、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手段を用いる方法
や、反射鏡として微小反射面を組み合わせたマルチリフ
レクタを用いる手段などがあり、またこれらに限られな
いが、これらの内、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微小レンズ
や微小プリズムをシート状に配列したフレネルシート
を、背面光源の液晶セルに近接する発光面に設ける方法
が好ましい。
In order to provide a rear light source having such directivity, a light beam emitted from a light source such as a fluorescent tube is converted to a method using a Fresnel lens, a Fresnel prism, or the like, or a combination of a minute reflecting surface as a reflecting mirror. There are, but not limited to, means using a multi-reflector, and among these, a micro lens or a lens is used because the light emitted from a light source such as a fluorescent tube is effectively used and the thin and light weight is easily achieved. It is preferable to provide a Fresnel sheet in which micro prisms are arranged in a sheet shape on a light emitting surface close to a liquid crystal cell of a back light source.

【0090】図4に、本発明の液晶表示装置の構成の一
例を説明する液晶表示装置の断面模式図を示した。液晶
セル60の観察面側に、マイクロレンズアレイシート6
1が設けられ、また液晶セルの背面には背面光源62が
設けられている。本発明の液晶表示装置が背面光源を用
いないものである場合は、背面光源62のかわりに反射
板(図示せず)が設けられる。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a liquid crystal display device for explaining an example of the structure of the liquid crystal display device of the present invention. The microlens array sheet 6 is provided on the observation surface side of the liquid crystal cell 60.
1 is provided, and a back light source 62 is provided on the back of the liquid crystal cell. When the liquid crystal display device of the present invention does not use a back light source, a reflector (not shown) is provided instead of the back light source 62.

【0091】[0091]

【実施例】以下、本発明を実施例に従って詳しく説明す
るが、これに限られるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to embodiments, but is not limited thereto.

【0092】(A)マイクロレンズアレイシートの作成 曲面溝が平行に多数刻印された金型(パターンのピッチ
はいずれも43μm、溝の深さ6.5μm、10.5μ
m、13.5μm、19.5μmの4種、刻印部の大き
さはいずれも300mm×500mmの平板状スタンパー)
に紫外線硬化樹脂(硬化後の屈折率1.50)を充填
し、さらにこの上に平板状透明基板として透明ポリエス
テルフィルム“ルミラー”(東レ(株)製、厚み6μ
m、25μm、38μmの3種、幅300mm)に厚み2
μmの易接着化塗剤をコーティングしたフィルムを重ね
合わせたのち、その上から金型の稜線部がポリエステル
フィルムに接するようにポリエステルフィルム上からゴ
ムローラーで過剰の紫外線硬化樹脂をしごき出し、フィ
ルムを金型に密着させた。
(A) Preparation of Microlens Array Sheet A mold in which a large number of curved grooves are marked in parallel (the pattern pitch is 43 μm, the groove depth is 6.5 μm, and the groove depth is 10.5 μm).
4 types of m, 13.5 μm, 19.5 μm, and the size of the engraved part is 300 mm × 500 mm flat stamper)
Is filled with an ultraviolet curable resin (refractive index of 1.50 after curing), and a transparent polyester film "Lumirror" (manufactured by Toray Industries, Inc., having a thickness of 6 μm) is further formed thereon as a flat transparent substrate.
m, 25 μm, 38 μm, width 300 mm) and thickness 2
After laminating the film coated with the μm easy-to-adhesive coating agent, the excess UV curable resin is squeezed out from above the polyester film with a rubber roller so that the ridge of the mold contacts the polyester film, and the film is removed. It was adhered to the mold.

【0093】市販のカーボンブラック添加黒色レジスト
(東京応化工業(株)製)を、得られた金型/紫外線効
果樹脂層/フィルム積層体のフィルム表面にスピンコー
タを用いて塗布し、乾燥した後、ストライプ状のパター
ン(パターンのピッチ43μm)を持ったフォトマスク
を介して高圧水銀灯によって紫外線を露光し、現像液に
よって未硬化部分を溶解除去した。
A commercially available carbon black-added black resist (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied to the film surface of the obtained mold / ultraviolet effect resin layer / film laminate using a spin coater and dried. Ultraviolet light was exposed by a high-pressure mercury lamp through a photomask having a striped pattern (pattern pitch: 43 μm), and an uncured portion was dissolved and removed by a developer.

【0094】この際、金型とフォトマスクに記されたア
ライメントマークを重ね合わせることで遮光層の開口部
の中心線が各単位レンズの稜線に一致するようにし、フ
ォトマスクは3種用意し開口幅10μm、13μm、2
3μmの遮光層を形成し、金型から取り外して種々のマ
イクロレンズアレイシートを作成した。
At this time, the mold and the alignment mark written on the photomask are overlapped so that the center line of the opening of the light-shielding layer coincides with the ridge line of each unit lens. 10 μm width, 13 μm, 2
A light-shielding layer having a thickness of 3 μm was formed and removed from the mold to produce various microlens array sheets.

【0095】また、一部は遮光層を形成しないマイクロ
レンズアレイシートも作成した。
Further, a microlens array sheet partially having no light-shielding layer was prepared.

【0096】次に、ここで得られたマイクロレンズアレ
イシートの遮光層側(遮光層を形成しなかったものは、
フィルム側)を厚さ0.8mmのアクリル平板(透明プラ
スティック基板)に貼り合わせた。
Next, on the light shielding layer side of the microlens array sheet obtained here (for those without the light shielding layer,
The film side) was bonded to a 0.8 mm thick acrylic flat plate (transparent plastic substrate).

【0097】このようにして得られた種々のマイクロレ
ンズアレイシートの特性を表1にまとめて示した。表1
において、「遮光層配設位置」の「間隙」とは第1物質
層側の単位レンズ配列面と遮光層形成面の距離を示して
いる。また、同じく表1において「条件との対応」と
は、形成した遮光層が上述した条件(1)および条件
(2)に対して、それぞれ満足する場合に「○」、満足
しない場合「×」で示している。
Table 1 summarizes the characteristics of the various microlens array sheets thus obtained. Table 1
In the above, the "gap" of the "position of the light shielding layer" indicates the distance between the unit lens array surface on the first material layer side and the light shielding layer forming surface. Similarly, in Table 1, “correspondence to conditions” means “○” when the formed light-shielding layer satisfies the above-described conditions (1) and (2), and “x” when the formed light-shielding layer does not satisfy the above conditions (1) and (2), respectively. Indicated by.

【0098】実施例3に用いたマイクロレンズアレイシ
ートの凹凸面形状および遮光層配設位置は、図1に示し
た形状で、マイクロレンズアレイシートの法線方向から
入射する光線が一つの直線に集光するように6次式で表
される断面を持つ非円柱側面の一部分を一方向に配列し
た1次元マイクロレンズアレイである。また、このマイ
クロレンズアレイシートの単位レンズの集光点距離は2
9μmである。
The microlens array sheet used in Example 3 has the concavo-convex surface shape and the light-shielding layer disposing position shown in FIG. 1 in which the light rays incident from the normal direction of the microlens array sheet become one straight line. This is a one-dimensional microlens array in which a part of a non-cylindrical side surface having a cross section expressed by a 6th order equation is arranged in one direction so as to condense light. The focal point distance of the unit lens of this microlens array sheet is 2
9 μm.

【0099】(B)液晶表示装置の作成 市販のパーソナルコンピュータに搭載されたツイステッ
ドネマチック液晶TFTカラーディスプレイ(画面対角
11.3インチ、画素数縦600ドット×横800ドッ
ト、バックライト付き)を液晶セルとして用い、該液晶
セルの観察面側に上記(1)で作成したマイクロレンズ
アレイシートのレンズ形成面を液晶セル側にして装着し
て液晶表示装置を得た。このとき、マイクロレンズアレ
イシートの単位レンズ配列方向は、液晶セルの液晶配向
方向である画面上下方向とした。また比較対象として、
マイクロレンズアレイシートを装着しない従来の液晶表
示装置も用意した。
(B) Preparation of Liquid Crystal Display Device A twisted nematic liquid crystal TFT color display (11.3 inches diagonal, 600 pixels vertically 800 pixels horizontally, equipped with a backlight) mounted on a commercially available personal computer is a liquid crystal display. The microlens array sheet prepared in (1) was mounted on the observation surface side of the liquid crystal cell with the lens forming surface facing the liquid crystal cell to obtain a liquid crystal display device. At this time, the unit lens arrangement direction of the microlens array sheet was the screen vertical direction which is the liquid crystal alignment direction of the liquid crystal cell. As a comparison object,
A conventional liquid crystal display device without a microlens array sheet was also prepared.

【0100】(C)評価 このようにして得た液晶表示装置に「白」、「50%グ
レイ」、「黒」の3色で構成されたテストパターンを表
示させ、視野角および正面から観察したときの画質を以
下の基準に従って評価した。評価は暗室内で行った。結
果を表1に併せて示す。
(C) Evaluation A test pattern composed of three colors “white”, “50% gray”, and “black” was displayed on the liquid crystal display device thus obtained, and observed from the viewing angle and from the front. The image quality at the time was evaluated according to the following criteria. The evaluation was performed in a dark room. The results are shown in Table 1.

【0101】[特性の評価方法] (a)視野角 液晶表示装置の観察面の法線方向から画面上下方向に観
察方向を走査して表示面の輝度を測定していったとき、
「50%グレイ」が表示されている領域の輝度が「白」
が表示されている領域の輝度に対して20%〜80%の
範囲にある観察角度範囲を視野角とした。これは、「中
間調」の表示が「中間調」として観察される視角範囲を
示している。
[Characteristic Evaluation Method] (a) Viewing Angle When the luminance of the display surface was measured by scanning the viewing direction in the vertical direction of the screen from the normal direction of the observation surface of the liquid crystal display device,
The brightness of the area where “50% gray” is displayed is “white”
The viewing angle range in the range of 20% to 80% with respect to the luminance of the region where is displayed was defined as the viewing angle. This indicates a viewing angle range in which the display of “halftone” is observed as “halftone”.

【0102】またこのとき、「白」表示領域の輝度が法
線方向での輝度に対して5%以下となる場合は、この観
察角までを視野角とする。
At this time, if the luminance of the “white” display area is 5% or less of the luminance in the normal direction, the viewing angle up to the observation angle is set.

【0103】(b)画質 液晶表示装置観察面の正面(法線方向)から観察したと
き、コントラスト比(「黒」表示領域の輝度に対する
「白」表示領域の輝度)が50以上であること、および
各画素が隣り合う画素に対して独立して観察できるこ
と、のいずれもが満足される場合に、画質を「○」と評
価し、いずれかでも満足されない場合には「×」とし
た。
(B) Image quality When observed from the front (normal direction) of the observation surface of the liquid crystal display device, the contrast ratio (the luminance of the “white” display area relative to the luminance of the “black” display area) is 50 or more; The image quality was evaluated as “O” when both of the above and that each pixel can be independently observed with respect to the adjacent pixels were evaluated as “、”, and when none of them was satisfied, it was evaluated as “×”.

【0104】[0104]

【表1】 表からわかるように、本発明のマイクロレンズアレイシ
ートを装着した本発明の液晶表示装置は、画質を維持し
ながら視野角の拡大されたものとなっていることがわか
る。特に、遮光層を適切に配したものは、事実上いずれ
の方向からでも良好な画像が観察でき、広い視野角と良
好な画質が得られるものとなっていることがわかる。
[Table 1] As can be seen from the table, it is understood that the liquid crystal display device of the present invention equipped with the microlens array sheet of the present invention has a wide viewing angle while maintaining image quality. In particular, it can be seen that when the light-shielding layer is appropriately arranged, a good image can be observed from virtually any direction, and a wide viewing angle and good image quality can be obtained.

【0105】[0105]

【発明の効果】本発明によれば、マイクロレンズアレイ
シートを観察面に装着するという簡単な操作で、従来の
液晶表示装置が持っていた視野角が狭いという欠点を、
表示品位を落とすことなく、効率よく解消することがで
きる。
According to the present invention, the disadvantage that the viewing angle of the conventional liquid crystal display device is narrow by the simple operation of mounting the microlens array sheet on the observation surface is obtained.
The display can be efficiently eliminated without deteriorating the display quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明のマイクロレンズアレイシートの断面
の一例を示したものである。
FIG. 1 shows an example of a cross section of a microlens array sheet of the present invention.

【図2】 条件(1)を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a condition (1).

【図3】 条件(2)を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a condition (2).

【図4】 本発明の液晶表示装置の構成の一例を説明す
る図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a configuration of a liquid crystal display device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:第1物質層 2:第2物質層 3:第1物質層側単位レンズ配列面 4:第2物質層側単位レンズ配列面 5:凹凸面 6:遮光層 7:透明プラスティック基板 8:透明プラスティック基板の表面 10:単位レンズ配列面の法線 11:凹凸面の法線 12:屈折角が20度になる光線 13:屈折角が20度になる別の光線 14:屈折角が20度未満の光線 21、21’:条件(1)を満足する領域 22:条件(2)を満足する領域 30:凹凸面における屈折角 50:凹凸面上の点 51:凹凸面上の点 52:遮光層の端部 60:液晶セル 61:マイクロレンズアレイシート 62:背面光源 1: 1st material layer 2: 2nd material layer 3: 1st material layer side unit lens arrangement surface 4: 2nd material layer side unit lens arrangement surface 5: uneven surface 6: light shielding layer 7: transparent plastic substrate 8: transparent Surface of the plastic substrate 10: normal to the unit lens array surface 11: normal to the uneven surface 12: light beam with a refraction angle of 20 degrees 13: another light beam with a refraction angle of 20 degrees 14: refraction angle of less than 20 degrees 21, 21 ': Area satisfying condition (1) 22: Area satisfying condition (2) 30: Refraction angle on uneven surface 50: Point on uneven surface 51: Point on uneven surface 52: Light shielding layer End 60: liquid crystal cell 61: microlens array sheet 62: back light source

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】微小単位レンズを面状に配列したマイクロ
レンズアレイシートであって、少なくとも一方の面の法
線方向から光束を入射させたときの光線拡散度が20度
以下であることを特徴とするマイクロレンズアレイシー
ト。
1. A microlens array sheet in which minute unit lenses are arranged in a plane, wherein a light diffusion degree when a light beam is incident from at least one surface normal direction is 20 degrees or less. Microlens array sheet.
【請求項2】該微小単位レンズは、第1物質層と、これ
より屈折率の小さな第2物質層とが、平行な2つの平面
に挟まれ、該第1物質層側と該第2物質層の界面を周期
的な凹凸形状とすることによって構成される微小光学素
子である請求項1記載のマイクロレンズアレイシート。
2. The micro unit lens according to claim 1, wherein the first material layer and a second material layer having a smaller refractive index are sandwiched between two parallel planes, and the first material layer side and the second material layer are sandwiched between the first material layer and the second material layer. 2. The microlens array sheet according to claim 1, wherein the microlens array sheet is a micro-optical element formed by forming an interface of a layer into a periodic uneven shape.
【請求項3】該微小単位レンズは、光学的に凸形状の単
位レンズである請求項2記載のマイクロレンズアレイシ
ート。
3. The microlens array sheet according to claim 2, wherein said minute unit lens is an optically convex unit lens.
【請求項4】該第1物質層側の面の法線方向から光束を
入射させたときの光線拡散度が、20度以下である請求
項2または3記載のマイクロレンズアレイシート。
4. The microlens array sheet according to claim 2, wherein a light diffusion degree when a light beam is incident from a normal direction of the surface on the first material layer side is 20 degrees or less.
【請求項5】一方の面の法線方向から光束を入射させた
ときの光線拡散度が、他方の面の法線方向から光束を入
射させたときの光線拡散度より小さいものである請求項
1〜4のいずれかに記載のマイクロレンズアレイシー
ト。
5. A light diffusing degree when a light beam is incident from a normal direction of one surface is smaller than a light diffusing degree when a light beam is incident from a normal direction of the other surface. The microlens array sheet according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】該マイクロレンズアレイシートが、その凹
凸面より第1物質層側に遮光層を有するものである請求
項2〜4のいずれかに記載のマイクロレンズアレイシー
ト。
6. The microlens array sheet according to claim 2, wherein the microlens array sheet has a light-shielding layer on the first material layer side from the uneven surface.
【請求項7】該遮光層が、該マイクロレンズアレイシー
トの面内方向において、少なくとも単位レンズの凸部頂
部に対応する部分が開口した形状を有するものである請
求項6記載のマイクロレンズアレイシート。
7. The microlens array sheet according to claim 6, wherein the light-shielding layer has a shape in which at least a portion corresponding to the top of the convex portion of the unit lens is opened in the in-plane direction of the microlens array sheet. .
【請求項8】第1物質層と、第1物質層より屈折率の小
さな第2物質層とが、平行な2つの平面に挟まれ、該第
1物質層と該第2物質層の界面を周期的な凹凸形状とす
ることによって光学的に凸形状の単位レンズが配列され
た層を有するマイクロレンズアレイシートであって、そ
れぞれの単位レンズに遮光層が凹凸面より第1物質層側
に遮光層に設けられており、該遮光層はマイクロレンズ
アレイシートを単位レンズ配列面の法線方向に第1物質
層側から見たときに、単位レンズ配列面の法線方向に平
行で第2物質層側から入射した光線が第1物質層内部に
進行するとき、第1物質層と第2物質層の屈折率差およ
び光線進行方向と凹凸面の角度に基く凹凸面での屈折に
よって進行方向が変化した角度が、20度を超える領域
が遮光層で覆われるように配列されたものであることを
特徴とするマイクロレンズアレイシート。
8. A first material layer and a second material layer having a smaller refractive index than the first material layer are sandwiched between two parallel planes, and an interface between the first material layer and the second material layer is provided. A microlens array sheet having a layer in which unity lenses having an optically convex shape are arranged by forming a periodic uneven shape, wherein each unit lens has a light-shielding layer that shields light from the uneven surface to the first material layer side. The light-shielding layer is provided on the microlens array sheet in a direction normal to the unit lens arrangement surface from the first material layer side, and is parallel to the normal direction of the unit lens arrangement surface. When a light beam incident from the layer side travels inside the first material layer, the traveling direction is changed by the refractive index difference between the first material layer and the second material layer and the refraction on the uneven surface based on the angle between the light traveling direction and the uneven surface. The area where the changed angle exceeds 20 degrees is covered with the light shielding layer. Microlens array sheet, characterized in that arranged as.
【請求項9】該遮光層をマイクロレンズアレイシートの
内面方向において、少なくとも単位レンズの凸部頂部に
対応する部分が開口した形状とすることによって、単位
レンズ配列面の法線方向に平行で第2物質層側から入射
する光線のうち単位レンズの凸部分領域における屈折が
20度以下の光線を、該遮光層が遮断しないものである
請求項8記載のマイクロレンズアレイシート。該遮光層
が、該マイクロレンズアレイシートを単位レンズ配列面
の法線方向に第1物質層側から見たときに、該凹凸面で
の屈折角が20度を超える領域を被覆しているものであ
る請求項4〜5のいずれかに記載のマイクロレンズアレ
イシート。
9. The light-shielding layer has a shape in which at least a portion corresponding to the top of the convex portion of the unit lens is opened in the inner surface direction of the microlens array sheet, so that the light-shielding layer is parallel to the normal direction of the unit lens array surface. 9. The microlens array sheet according to claim 8, wherein the light-shielding layer does not block rays of light having a refraction of 20 degrees or less in the convex portion area of the unit lens among rays incident from the two material layers. The light-shielding layer covers a region where the refraction angle on the uneven surface exceeds 20 degrees when the microlens array sheet is viewed from the first material layer side in a direction normal to the unit lens array surface. The microlens array sheet according to any one of claims 4 to 5, wherein
【請求項10】該第1物質層側の面の法線方向から光線
を入射させたときの光線拡散度が、20度以下である請
求項8または9記載のマイクロレンズアレイシート。
10. The microlens array sheet according to claim 8, wherein a light beam diffusing degree when light is incident from a normal direction of the surface on the first material layer side is 20 degrees or less.
【請求項11】該第1物質層側の面の法線方向から光線
を入射させたときの光線拡散度が、該第2物質層側の面
の法線方向から光線を入射させたときの光線拡散度より
小さいものである請求項8〜10のいずれかに記載のマ
イクロレンズアレイシート。
11. The degree of light diffusion when a light beam is incident from the normal direction of the surface on the first material layer side is different from that when the light beam is incident from the normal direction of the surface on the second material layer side. The microlens array sheet according to any one of claims 8 to 10, wherein the microlens array sheet is smaller than a light diffusion degree.
【請求項12】請求項1〜7のいずれかに記載のマイク
ロレンズアレイシートを、該マイクロレンズアレイシー
トの法線方向から光線を入射させたときの光線拡散度
が、20度以下となる観察面側とし、他方の面を液晶セ
ル観察面に装着したことを特徴とする液晶表示装置。
12. Observation of the microlens array sheet according to any one of claims 1 to 7, wherein the degree of light diffusion is 20 degrees or less when light is incident from the normal direction of the microlens array sheet. A liquid crystal display device comprising: a surface side; and the other surface mounted on a liquid crystal cell observation surface.
【請求項13】請求項8〜11のいずれかに記載のマイ
クロレンズアレイシートを、該マイクロレンズアレイシ
ートの第1物質層側を観察面側とし、第2物質層側を液
晶セル側にして、液晶セル観察面に装着したことを特徴
とする液晶表示装置。
13. The microlens array sheet according to claim 8, wherein the first material layer side of the microlens array sheet is the observation surface side and the second material layer side is the liquid crystal cell side. A liquid crystal display device mounted on a liquid crystal cell observation surface.
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