KR100819411B1 - 광학 시트의 제조 방법, 광학 시트, 백라이트 유닛, 표시장치, 전자 기기 - Google Patents

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아키라 이나가키
미츠루 구리바야시
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 성형 몰드를 사용하지 않고 초점거리가 짧은 마이크로렌즈를 형성할 수 있는 광학 시트의 제조 방법, 광학 시트, 백라이트 유닛, 표시 장치, 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
기재 시트(17) 위에 렌즈 재료액의 미소 액적(19)을 액적 토출 장치에 의해 토출하여 반구(半球) 형상의 렌즈 재료의 액적(20)을 다수 형성한다. 기재 시트(17)를 반전(反轉)시키고, 렌즈 재료의 액적(20)의 도포면을 중력가속도 방향으로 향하게 한 상태에서 렌즈 재료의 액적(20)을 경화시켜, 마이크로렌즈(21)를 형성한다. 렌즈 재료의 액적(20)은 중력에 의해 반구가 돌출 방향으로 신장시킨 형상으로 되어, 초점거리가 짧은 렌즈로 되기 때문에 굴절 효과가 커져, 집광(集光) 작용이 큰 확산판에 응용할 수 있다. 액적 토출 장치에 의해 도포하기 때문에, 몰드가 불필요하며 다품종의 확산판을 생산적으로 제조할 수 있다.
액적 토출 장치, 마이크로렌즈, 기재 시트, 백라이트 유닛

Description

광학 시트의 제조 방법, 광학 시트, 백라이트 유닛, 표시 장치, 전자 기기{METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL SHEET, OPTICAL SHEET, BACKLIGHT UNIT, DISPLAY DEVICE, AND ELECTRONIC APPARATUS}
도 1은 제 1 실시예의 표시 장치의 사시도.
도 2는 제 1 실시예의 표시 장치의 단면도.
도 3의 (a) 내지 (c)는 각각, 제 1 실시예의 마이크로렌즈 내의 광선의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 4의 (a) 내지 (d)는 각각, 제 1 실시예의 광학 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 제 1 실시예의 광학 시트의 제조 공정을 나타낸 플로차트.
도 6은 제 2 실시예의 표시 장치의 사시도.
도 7은 제 2 실시예의 표시 장치의 단면도.
도 8은 제 3 실시예의 표시 장치의 단면도.
도 9는 제 3 실시예의 마이크로렌즈 내의 광선의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 10의 (a) 내지 (e)는 각각, 제 3 실시예의 광학 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 11은 제 3 실시예의 광학 시트의 제조 공정을 나타낸 플로차트.
도 12는 제 4 실시예의 표시 장치의 단면도.
도 13의 (a) 내지 (d)는 각각, 제 4 실시예의 광학 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 14는 제 4 실시예의 광학 시트의 제조 공정을 나타낸 플로차트.
도 15는 전자 기기의 사시도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 22, 32, 35 : 표시 장치 3, 24 : 백라이트 유닛
9, 21 : 마이크로렌즈 7, 31, 33, 36 : 광학 시트로서의 확산판
17 : 기재 시트 19 : 액적으로서의 미소 액적
37 : 전자 기기
본 발명은, 마이크로렌즈를 구비한 광학 시트의 제조 방법, 광학 시트, 백라이트 유닛, 표시 장치, 전자 기기에 관한 것이다.
최근, PC, 휴대 전화 등의 전자 기기가 보급됨에 따라, 옥외 등 밝은 환경에서 사용되는 기회도 증가하고 있어, 외광이 밝은 곳에서도 보기 쉬운 표시 장치가 요구되고 있다. 또한, 실내에서도, TV, 모니터 등의 대화면화에 따라, 대화면이면서 밝은 표시 장치가 요구되고 있다. 그 중에서, 액정 표시 장치는 그 뒷면에 투 광 장치인 백라이트를 구비하여, 그 백라이트로부터의 광에 의해, 액정 패널의 화상을 인식할 수 있게 되어 있다. 따라서, 밝은 백라이트 유닛이 요구되고 있다.
백라이트 유닛은 형광등의 광선의 강도 분포를 균일하게 제어하기 위해서, 도광판(導光板) 또는 확산판에 인쇄 또는 성형에 의해, 광선을 난반사(亂反射)시키는 패턴이 형성되어 있다. 그 패턴에 의해 난반사시킨 광을 확산시키는 기능과, 광선의 방향을 액정 패널 측으로 굴절시키는 기능을 마이크로렌즈 어레이에 의해 실현한 확산판이 특허문헌 1에 의해 공개되어 있다.
그 확산판의 제조 방법으로서 다음 방법이 소개되어 있다.
(a) 마이크로렌즈 어레이 표면의 반전(反轉) 형상을 갖는 시트형에 합성 수지를 적층하여, 그 시트형를 벗김으로서 상기 광학 시트를 형성하는 방법.
(b) 마이크로렌즈 어레이 표면의 반전 형상을 갖는 금형(金型)에 용융 수지를 주입하는 사출 성형법.
(c) 시트화된 수지를 재가열하여 상기와 동일한 금형과 금속판의 사이에 끼워 가압하여 형상을 전사하는 방법.
(d) 마이크로렌즈 어레이의 표면의 반전 형상을 둘레면에 갖는 롤형과 다른 롤의 닙에 용융 상태의 수지를 통과시키고, 상기 형상을 전사하는 압출 시트 성형법.
(e) 기재층에 자외선 경화형 수지를 도포하고, 상기와 동일한 반전 형상을 갖는 시트형, 금형 또는 롤형에 가압하여 미경화의 자외선 경화형 수지에 형상을 전사하여, 자외선을 조사하여 자외선 경화형 수지를 경화시키는 방법.
(f) 상기와 동일한 반전 형상을 갖는 금형 또는 롤형에 미경화의 자외선 경화성 수지를 충전 도포하고, 기재층에 의해 가압하여 고르게 하여, 자외선을 조사하여 자외선 경화형 수지를 경화시키는 방법.
(g) 자외선 경화형 수지 대신에 전자선 경화형 수지를 사용하는 방법.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허2004-191611호 공보(p5∼p8, 도 1 내지 도 2)
그러나, 상기 확산판을 제조하는 경우에서는 제품에 맞춰 금형 또는 롤형을 제작해야 하기 때문에, 다품종의 제품을 제조할 경우에 생산성이 떨어진다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 성형 몰드를 사용하지 않고 초점거리가 짧은 마이크로렌즈를 형성한 광학 시트의 제조 방법, 광학 시트, 백라이트 유닛, 표시 장치, 전자 기기를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 기재 시트의 표면에 복수의 마이크로렌즈를 구비한 광학 시트의 제조 방법으로서, 상기 기재 시트의 표면에 상기 마이크로렌즈의 액상(液狀) 재료를 반구(半球) 형상으로 복수 도포하는 도포 공정과, 도포된 상기 마이크로렌즈의 액상 재료가 상기 기재 시트로부터 이간(離間)되는 방향으로 중력가속도를 작용시키는 것이 가능한 소정의 방향으로 상기 기재 시트를 향하게 하는 기판 배치 공정과, 상기 마이크로렌즈 재료를 경화(硬化)시키는 경화 공정을 구비한 것을 요지로 한다.
이것에 의하면, 기재 시트 위에 마이크로렌즈의 액상 재료를 반구 형상으로 복수 도포하고, 그 도포한 액상 재료가 기재 시트로부터 이간되는 방향으로 중력가속도를 작용시키는 것이 가능한 소정의 방향으로 도포한 면을 향하게 하는 상태에서, 마이크로렌즈를 경화시키기 때문에, 마이크로렌즈 재료가 중력에 의해 기재 시트로부터 이간되는 방향으로 당겨진 형상 그대로 경화되어, 마이크로렌즈는 두꺼워진다. 따라서, 표면의 곡률이 크고 초점거리가 짧은 마이크로렌즈를 형성할 수 있다. 마이크로렌즈 재료를 반구 형상으로 도포한 후, 중력을 이용하여, 렌즈 두께를 두껍게 하고 있기 때문에, 렌즈 성형용의 몰드를 사용할 필요가 없어, 다양한 종류의 광학 시트를 제조할 때에도, 생산적인 렌즈를 형성할 수 있다.
본 발명의 광학 시트의 제조 방법은, 상기 기판 배치 공정에서는 상기 기재 시트를 중력가속도 방향과 소정의 각도를 이루는 방향으로 경사지게 하고, 상기 경화 공정에서는 상기 기재 시트를 경사지게 한 상태에서 상기 마이크로렌즈의 액상 재료를 경화시킬 수도 있다.
이것에 의하면, 기재 시트를 중력가속도 방향과 소정의 각도를 이루는 방향으로 경사지게 한 상태에서, 마이크로렌즈의 액상 재료를 경화시키고 있기 때문에, 렌즈 재료가 한쪽으로 기울어진 상태에서 경화된다. 렌즈는 렌즈 재료가 많이 기울어진 부위가 단초점인 다초점 렌즈로 되고, 렌즈 재료가 적게 기울어진 부위가 장초점 렌즈로 된다. 또한, 마이크로렌즈의 단초점의 부위와 장초점의 부위가 생기기 때문에, 마이크로렌즈의 단초점의 부위를 사용하면, 적은 렌즈 재료로 단초점의 마이크로렌즈로서 사용할 수 있다.
본 발명은, 기재 시트의 표면에 복수의 마이크로렌즈를 구비한 광학 시트의 제조 방법으로서, 상기 기재 시트의 표면에 도포하는 상기 마이크로렌즈의 액상 재료가 상기 기재 시트로부터 이간되는 방향으로 중력가속도를 작용시키는 것이 가능한 소정의 방향으로 배치된 상기 기재 시트의 상기 표면에 상기 마이크로렌즈의 액상 재료를 반구 형상으로 복수 도포하는 도포 공정과, 상기 마이크로렌즈 재료를 경화시키는 경화 공정을 구비한 것을 요지로 한다.
이것에 의하면, 기재 시트의 표면에 도포하는 마이크로렌즈의 액상 재료가 중력가속도에 의해 기재 시트로부터 이간되는 쪽의 기재 시트의 표면에 마이크로렌즈의 액상 재료를 반구 형상으로 복수 도포하기 때문에, 그 상태로 경화시킴으로써, 렌즈 두께가 두꺼운 마이크로렌즈를 형성할 수 있다. 따라서, 기재 시트의 표면이 중력가속도 방향과 역방향으로 향하게 하여, 마이크로렌즈의 액상 재료를 기재 시트의 표면에 도포했을 때는, 도포한 후, 기재 시트를 반전시키는 공정이 필요하지만, 이 방법에서는 도포면을 반전시키는 공정이 불필요해지기 때문에, 생산적으로 광학 시트를 생산할 수 있다.
본 발명의 광학 시트의 제조 방법은, 상기 도포 공정과 상기 경화 공정 사이에, 상기 기재 시트를 중력가속도 방향과 소정의 각도를 이루는 방향으로 경사지게 하는 기판 배치 공정을 구비할 수도 있다.
이것에 의하면, 기재 시트를 경사지게 한 상태에서, 마이크로렌즈의 액상 재료를 경화시키고 있기 때문에, 렌즈 재료가 한쪽으로 기울어진 상태에서 경화된다. 렌즈는 렌즈 재료가 많이 기울어진 부위가 단초점인 다초점 렌즈로 되고, 렌즈 재 료가 적게 기울어진 부위가 장초점 렌즈로 된다. 초점거리가 연속적으로 변화하는 렌즈가 형성되기 때문에, 다초점 렌즈의 광학적 효과를 이용할 수 있다. 또한, 마이크로렌즈의 단초점의 부위와 장초점의 부위가 생기기 때문에, 마이크로렌즈의 단초점의 부위를 사용하면, 적은 렌즈 재료로 단초점의 마이크로렌즈로서 사용할 수도 있다.
본 발명의 광학 시트의 제조 방법은, 상기 도포 공정에서는 상기 기판 시트의 상기 표면에서 도포할 예정인 전체 영역에 도포하고, 상기 기판 배치 공정에서는 상기 기재 시트를 중력가속도 방향과 소정의 각도를 이루는 방향으로 경사지게 하며, 상기 경화 공정에서는 일부 영역의 상기 마이크로렌즈 재료를 경화시키고, 상기 기판 배치 공정과 상기 경화 공정을 반복하여, 전체 영역의 상기 마이크로렌즈의 액상 재료를 영역마다 경사 조건을 설정하여 경화시킬 수도 있다.
이것에 의하면, 기재 시트에 마이크로렌즈 재료를 전면(全面)에 도포한 후, 도포한 면을 중력가속도 방향과 소정의 각도를 설정하여 경사지게 하며, 영역마다 경사각을 설정하여 마이크로렌즈 재료를 경화시킴으로써, 영역마다 초점거리 특성이 설정된 다초점 렌즈를 기재 시트 위에 다수 배치한 광학 시트를 제조할 수 있다. 따라서, 1매의 광학 시트에 복수의 광학 특성을 갖는 광학 시트를 제조할 수 있다. 이 광학 시트에 의하면, 예를 들어 광원으로부터 광학 시트에 입사되는 입사각이 큰 광선에 대하여, 단초점의 부위를 통과하도록 마이크로렌즈를 배치함으로써 입사 광선을 굴절시켜, 원하는 광로로 할 수 있기 때문에, 광원으로부터 광학 시트에 입사되는 광선의 강도 분포를 원하는 출사 광선의 강도 분포로 변환하는 광 학 시트로 할 수 있다.
본 발명의 광학 시트의 제조 방법은, 상기 도포 공정에서는 도포할 예정인 전체 영역 중 일부 영역에 도포하고, 상기 기판 배치 공정에서는 상기 기재 시트를 중력가속도 방향과 소정의 각도를 이루는 방향으로 경사지게 하며, 상기 경화 공정에서는 상기 마이크로렌즈의 액상 재료를 도포한 영역의 상기 마이크로렌즈의 액상 재료를 경화시키고, 상기 도포 공정과 상기 기판 배치 공정과 상기 경화 공정을 반복하여, 전체 영역의 상기 마이크로렌즈를 형성할 수도 있다.
이것에 의하면, 기재 시트의 소정의 영역에 마이크로렌즈 액상 재료를 도포한 후, 도포한 면을 중력가속도 방향과 소정의 각도를 설정하여 경사지게 하여 경화시킨다. 영역마다 마이크로렌즈 재료를 도포하고, 경사각을 변화시켜 경화시킴으로써, 영역마다 초점거리 특성이 설정된 다초점 렌즈를 기재 시트 위에 다수 배치한 광학 시트를 형성할 수 있다. 따라서, 1매의 광학 시트 내에 복수의 광학 특성을 갖는 마이크로렌즈를 형성할 수 있다. 또한, 경화 공정에서는, 기재 시트의 복수의 부분에 동일한 광학 특성을 갖는 마이크로렌즈를 형성할 때, 복수의 부분에 마이크로렌즈 액상 재료를 도포하고, 그 도포된 마이크로렌즈 액상 재료를 동시에 경화시킬 수 있기 때문에, 특정 영역을 선택적으로 경화시킬 필요가 없다. 따라서, 생산적인 경화 공정으로 할 수 있다.
본 발명의 광학 시트의 제조 방법은 상기 마이크로렌즈가 볼록 렌즈로 형성될 수도 있다.
이것에 의하면, 렌즈가 볼록 형상이기 때문에, 굴절 효과에 의해 집광(集光) 할 수 있다.
본 발명의 광학 시트의 제조 방법에서는, 상기 마이크로렌즈 재료를 도포하는 공정은 상기 마이크로렌즈 재료를 포함하는 액적을 토출하여 도포할 수도 있다.
이것에 의하면, 액적을 토출하여 마이크로렌즈를 형성함으로써, 렌즈 성형용의 몰드가 불필요하다. 기재 시트 위에서 마이크로렌즈를 형성하는 장소와, 마이크로렌즈의 크기를 소정의 범위 내에서 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 다종 생산하여도 생산성이 저하되지 않는다.
본 발명의 광학 시트는 전기 광학 시트의 제조 방법에 의해 제조한 것을 요지로 한다.
이것에 의하면, 이 광학 시트는 초점거리가 짧은 마이크로렌즈를 구비하고 있기 때문에, 집광성이 우수한 광학 시트로 할 수 있다. 또한, 마이크로렌즈를 성형하기 위한 몰드가 불필요하기 때문에, 다양한 종류의 광학 시트를 제조할 때에도, 생산적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 광학 시트는, 상기 기재 시트의 표면에 상기 마이크로렌즈의 액상 재료를 도포하고, 상기 기재 시트를 중력가속도 방향과 소정의 각도를 이루는 방향으로 경사지게 하여 경화시킨 다초점 렌즈를 포함하는 것을 요지로 한다.
이것에 의하면, 이 광학 시트는 초점거리가 짧은 부위를 갖는 다초점 렌즈를 포함한 마이크로렌즈를 구비하고 있기 때문에, 광학 시트에 큰 입사각으로 광선이 입사될 때, 원하는 방향으로 광선을 굴절시키기 때문에, 집광성이 우수한 광학 시트로 할 수 있다. 또한, 마이크로렌즈를 성형하기 위한 몰드가 불필요하기 때문 에, 다양한 종류의 광학 시트를 제조할 때에도, 생산적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 광학 시트는 기재 시트의 표면에 복수의 볼록 형상의 마이크로렌즈를 구비한 광학 시트로서, 상기 복수의 마이크로렌즈는 상기 마이크로렌즈와 상기 기재 시트가 접하는 접촉면의 중심과, 상기 마이크로렌즈의 중심을 통과하는 직선 방향이 상기 기재 시트의 법선(法線) 방향에 대하여 경사진 다초점 렌즈를 포함하고 있는 것을 요지로 한다.
이것에 의하면, 이 광학 시트의 마이크로렌즈 어레이는 마이크로렌즈와 기재 시트가 접하는 접촉면의 중심과, 마이크로렌즈의 중심을 통과하는 직선 방향이 기재 시트의 법선 방향에 대하여 경사진 다초점인 마이크로렌즈를 구비하고 있다. 따라서, 이 마이크로렌즈는 단초점의 부위와 장초점의 부위를 포함하고 있고, 광학 시트에 입사되는 광선의 입사각에 따라, 굴절 효과가 변하고, 출사각이 변하는 특성을 갖는 광학 시트로 할 수 있다. 예를 들어, 마이크로렌즈에 입사되는 광선의 대부분이 단초점의 부위를 통과하도록 마이크로렌즈를 배치하여, 광선의 출사 방향을 제어할 수 있다. 그 결과, 광선을 굴절시켜, 원하는 방향으로 변화시킬 수 있다.
본 발명의 백라이트 유닛은 전기 광학 시트를 확산판으로서 구비하고 있는 것을 요지로 한다.
이것에 의하면, 이 백라이트 유닛은 집광성이 우수한 광학 시트를 구비하고 있기 때문에, 고휘도인 평면광(平面光)을 조사할 수 있는 백라이트 유닛으로 할 수 있다. 또한, 마이크로렌즈의 성형에 몰드가 불필요하기 때문에, 다품종에서도 생 산적으로 제조할 수 있는 백라이트 유닛으로 할 수 있다.
본 발명의 백라이트 유닛에서는, 전기 광학 시트를 확산판으로서 구비하고 있으며, 상기 광학 시트는 상기 마이크로렌즈를 복수 포함하고, 그 중 적어도 하나는 다초점 렌즈이며, 다초점 렌즈인 상기 마이크로렌즈는 장초점과 단초점의 부위를 갖고, 단초점의 부위보다 장초점의 부위가 광원에 근접하도록 배치할 수도 있다.
이것에 의하면, 이 백라이트 유닛 위의 마이크로렌즈 중 적어도 하나는 장초점과 단초점의 부위를 갖고, 단초점의 부위는 광원으로부터 이간된 방향으로 배치된다. 따라서, 광원으로부터 발광한 광선은 마이크로렌즈의 광원으로부터 먼쪽의 단초점의 부위를 통과하는 비율이 많기 때문에, 마이크로렌즈의 강한 굴절 효과가 얻어진다. 그 결과, 집광성이 우수한 마이크로렌즈 특성을 갖는 광학 시트로 되기 때문에, 이 광학 시트를 구비한 백라이트 유닛은 고휘도인 평면광을 조사할 수 있다.
본 발명의 표시 장치는 상기 백라이트 유닛을 구비하고 있는 것을 요지로 한다.
이것에 의하면, 이 표시 장치는 집광성이 우수한 광학 시트를 구비한 백라이트 유닛을 구비하고 있기 때문에, 밝고 보기 쉬운 표시 장치로 할 수 있다. 또한, 광학 시트의 마이크로렌즈에 몰드가 불필요하기 때문에, 다양한 종류의 표시 장치를 생산적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 전자 기기는 상기 표시 장치를 구비하고 있는 것을 요지로 한다.
이것에 의하면, 이 전자 기기는 밝고 보기 쉬운 표시 장치를 구비하고 있다. 또한, 내장되어 있는 광학 시트는, 마이크로렌즈에 몰드가 불필요하기 때문에, 다양한 종류의 전자 기기를 생산적으로 제조할 수 있다.
(제 1 실시예)
이하, 본 발명을 구체화한 표시 장치의 일 실시예에 대해서 도 1 내지 도 5에 따라 설명한다.
도 1은 본 발명의 표시 장치의 사시 단면도이고, 도 2는 표시 장치의 정단면도이며, 도 3은 광선의 동작을 설명하는 모식 단면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(1)는 액정 패널(2)과, 상기 액정 패널(2)의 하측부에 배치된 백라이트 유닛(3)과, 액정 패널(2)과 백라이트 유닛(3)을 지지하는 프레임(4)으로 구성되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이 백라이트 유닛(3)은 ABS 수지로 성형된 박스 형상의 프레임(4) 내부에 형성되어 있다. 프레임(4) 내부의 상면(上面)에는 폴리카보네이트를 미세 발포하고, 원호를 2개 연결한 형상으로 성형한 반사 시트(5)가 배치되어 있다. 반사 시트(5) 위에는 광원인 원기둥 형상의 형광등(6)이 그 양쪽 끝에서 프레임(4)에 의해 지지되고, 반사 시트(5)와 소정의 간격을 두어 2개 평행하게 배치되어 있다. 형광등(6)은 전원부(도시 생략)로부터 전력이 공급되어 발광하게 되어 있다.
형광등(6)의 상측에는, 그 형광등(6)과 소정의 간격을 두어, 사각인 투명한 평판 형상의 광학 시트로서의 확산판(7)이 프레임(4)에 의해 지지되어 배치되어 있 다. 확산판(7)은 형광등(6) 측의 면(도면 중 화살표 Z의 반대 측)에 백색 도료로 도트 패턴(8)이 인쇄되어 있다. 도트 패턴(8)은 형광등(6)에 근접한 영역의 밀도가 짙게, 형광등(6)에 먼 영역의 밀도를 얕게 함으로써, 확산판(7)을 통과하는 광선의 광량 분포가 제어되게 되어 있다.
또한, 확산판(7)의 상면(도면 중 화살표 Z측)에는 반구를 돌출 방향으로 신장시킨 형상에서, 그 돌출 방향이 도면 중 상측(도면 중 화살표 Z방향)을 향한 미세한 마이크로렌즈(9)가 전면에 형성된다. 마이크로렌즈(9)의 크기는 도트 패턴(8)의 도트에 비하여 작고, 세밀하게 형성되어 있어, 조작자가 액정 패널(2)로부터 봤을 때, 도트 패턴(8) 형상이 흐려져 보이기 어렵게 되어 있다. 또한, 마이크로렌즈(9)의 굴절 효과에 의해 형광등(6) 및, 반사 시트(5)로부터의 광선의 진행 방향을 상측(도면 중 화살표 Z측)으로 굴절시키게 된다.
상술하면, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이 마이크로렌즈가 없을 경우, 도면 중 좌측 아래(도면 중 화살표 X, Z의 반대 측)로부터 우측 위(도면 중 화살표 X, Z측)로 향하는 광선이 기재 시트(10)에 입사된 때, 기재 시트(10)가 평판이기 때문에, 입사각과 출사각은 동일각으로 되어, 굴절 효과는 얻어지지 않는다.
도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 돌출량이 작은 마이크로렌즈(12)가 형성되어 있는 확산판(11)의 경우에는 도면 중 좌측 아래로부터 입사된 광선은 확산판(11)으로부터 출사할 때, 마이크로렌즈(12)의 굴절 효과에 의해, 상방(도면 중 화살표 Z 방향)으로 굴절된다. 광선이 굴절되는 각도는 출사하는 마이크로렌즈(12) 상측 표면의 법선의 각도에 의해 영향을 받아, 그 법선 방향이 횡방향(도면 중 화 살표 X방향)으로 되는 정도, 굴절 효과가 얻어진다.
따라서, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 돌출량이 크고, 초점거리가 짧은 마이크로렌(14)가 형성된 확산판(13)의 경우는, 도면 중 좌측 아래로부터 입사된 광선은 크게 굴절하여, 도면 중 상측(도면 중 화살표 Z측)으로 진행하게 된다.
확산판(7)의 상측에는 소정의 간격을 두어 액정 패널(2)이 프레임(4)에 의해 지지되어 배치된다. 액정 패널(2)은 내측에 투명 전극의 패턴이 배치된 2매의 유리판의 내부에 액정이 봉입되어 있고, 그 유리판의 한쪽은 내측에 칼라 필터가 형성되어 있다. 구동 회로(도시 생략)에 의해 전기 신호가 액정 패널(2)의 투명 전극에 인가되고, 액정과 편광판(도시 생략)에 의해 부분적으로 광선이 차단되어 화상이 형성된다. 또한, 칼라 필터가 배치되어 있기 때문에, 표시 장치(1)는 칼라 화상을 표시한다.
형광등(6)으로부터 발광된 광선은 직접 또는 반사 시트(5)에 반사시킨 후, 확산판(7)에 도달한다. 확산판(7)의 하면에는 백색의 도트 패턴(8)이 형성되고 있고, 그 도트 패턴(8)에 도달한 광선은 반사 시트(5) 측으로 반사한다. 한편, 확산판(7)에 진입한 광선은 마이크로렌즈(9)에 도달하여 도면 중 상측으로 굴절함으로써, 액정 패널(2)을 도면 중 하측으로부터 조사한다. 조작자는 액정 패널(2)을 통과한 광선을 봄으로써, 액정 패널(2)에 표시된 화상을 인지한다.
다음으로, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 확산판(7)의 제조 방법의 일례에 대해서 도 4 및 도 5의 플로차트에 따라 설명한다.
표시 장치(1)에서, 확산판(7) 이외의 유닛의 형성 방법은 공지의 방법에 의 해 형성되는 것이다. 확산판(7)은 본 실시예에서는 액적 토출법(잉크젯법)에 의해 형성된다. 우선, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기재 시트(17)에 액적 토출 장치 헤드(18)의 노즐로부터 마이크로렌즈 재료액(이하, 「렌즈 재료액」이라고 함)의 미소 액적(19)을 토출하여 도포한다(스텝 S1). 이 때, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 렌즈 재료액의 액적(20)은 반구 형상으로 인접한 액적과 겹지치 않는 거리에서 등간격으로 도포한다. 또한, 도면에서는 1열만의 표시로 되어 있지만, 기재 시트(17)는 평면적으로 확대되어 있어, 복수열에 걸쳐 도포한다.
이어서 기재 시트(17)를 반전시키고, 렌즈 재료액의 액적(20)이 도포된 면(도포면)을 도면 중 하측(중력가속도 방향)으로 향하게 한다(스텝 S2). 그 결과, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 렌즈 재료액의 액적(20)이 중력의 영향을 받아, 반구 형상의 돌출부를 신장시킨 형태로 된다.
이어서, 그대로의 상태에서 렌즈 재료액의 액적(20)을 경화시켜(스텝 S3), 기재 시트(17)의 하면에 마이크로렌즈(21)가 형성된다. 기재 시트(17)를 반전시켜(스텝 S4) 도 4의 (d)에 나타낸 바와 같이, 확산판(7)을 완성한다.
상기한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 이하의 효과를 나타낸다.
(1) 본 실시예에 의하면, 기재 시트(17) 상면에 렌즈 재료액의 액적(20)을 도포한 후, 반전시켜 렌즈 재료액의 액적(20)이 중력가속도의 영향을 받아, 반구의 돌출부를 신장시킨 형태로 된 후, 건조시켜, 마이크로렌즈(21)를 형성하고 있다. 따라서, 기재 시트(17)의 상면(중력가속도 방향과 반대 측의 면)에 도포하여 건조시켰을 때에 형성되는 렌즈의 두께보다, 두꺼운 렌즈를 형성할 수 있다. 따라서, 초점거리가 짧은 마이크로렌즈(21)를 형성할 수 있다.
(2) 본 실시예에 의하면, 기재 시트(17) 위에 렌즈 재료액의 액적(20)을 반구 형상으로 토출하여 도포한 후, 경화시켜 형성하고 있다. 따라서, 마이크로렌즈(21)는 볼록 렌즈이고, 형광등(6)으로부터 조사된 광을 굴절시켜, 액정 패널(2)에 집광할 수 있다. 그 결과 밝은 표시 장치(1)로 할 수 있다.
(3) 본 실시예에 의하면, 마이크로렌즈(21)는 초점거리가 짧은 볼록 렌즈이기 때문에, 굴절 효과가 높고, 또한, 밝은 표시 장치(1)로 할 수 있다.
(4) 본 실시예에 의하면, 확산판(7)의 집광 능력이 높아, 확산판(7) 위에 별도 프리즘 시트 등 집광을 위한 광학 시트를 배치할 필요가 없기 때문에, 백라이트 유닛(3)은 얇게 할 수 있다. 또한, 집광을 위한 프리즘 시트를 제거함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.
(5) 본 실시예에 의하면, 마이크로렌즈(21)는 액적 토출 장치에 의해 도포하여 형성하고 있다. 따라서, 마이크로렌즈(21)의 렌즈 두께, 렌즈 직경, 렌즈 간격은 액적 토출 장치의 설정으로 변경할 수 있다. 따라서, 렌즈 형성용의 몰드를 사용할 필요가 없어, 다양한 종류의 확산판(7)을 용이하게 생산적으로 제조할 수 있다. 또한, 단납기(短納期)로 제조할 수 있다.
(6) 본 실시예에 의하면, 마이크로렌즈(21)는 액적 토출 장치에 의해 도포하여 형성하고 있다. 따라서, 마이크로렌즈(21)의 형성 범위는 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 자유도가 높은 설계를 할 수 있다.
(7) 본 실시예에 의하면, 마이크로렌즈(21)는 액적 토출 장치에 의해 도포하 여 형성하고 있기 때문에, 마이크로렌즈(21)는 미세한 사이즈로, 빽빽하게 형성할 수 있다. 확산판(7)에 의해 광을 산란시키기 위한 인쇄 패턴보다 미세한 패턴으로 형성하고 있기 때문에, 액정 패널(2)로부터 관찰할 때, 확산판(7)의 인쇄 패턴을 흐리게 할 수 있다. 따라서, 액정 패널(2)을 관찰하기 쉽게 할 수 있다.
(8) 본 실시예에 의하면, 마이크로렌즈(21)는 액적 토출 장치에 의해 도포하여 형성하고 있기 때문에, 마이크로렌즈(21)는 렌즈 직경과 인접하는 렌즈와의 거리의 편차를 적게 형성할 수 있다. 확산판(7)에 의해 산란된 광은 편차가 적고, 액정 패널(2)에 투광하고 있기 때문에, 액정 패널(2)로부터 관찰할 때, 배경으로 되는 광면의 휘도의 편차를 적게 할 수 있다. 따라서, 액정 패널(2)을 관찰하기 쉽게 할 수 있다.
(제 2 실시예)
다음으로, 본 발명을 구체화한 표시 장치의 일 실시예에 대해서 도 6 내지 도 7에 따라 설명한다.
도 6은 본 발명의 표시 장치의 사시 단면도이며, 도 7은 표시 장치의 정면 단면도이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(22)는 액정 패널(23)과, 상기 액정 패널(23)의 하측부에 배치된 사이드 라이트 방식의 백라이트 유닛(24)과, 액정 패널(23)과 백라이트 유닛(24)을 지지하는 프레임(25)으로 구성되어 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이 백라이트 유닛(24)은 ABS 수지로 박스 형상으로 성형된 프레임(25)의 내부에 형성된다. 프레임(25) 저부의 상면에는 폴리카보네이트 를 미세 발포하여 성형한 반사 시트(26)가 배치된다. 반사 시트(26)의 상방에는 하면(도면 중 Z화살표 반대 측)에 백색 도료로 도트 패턴(27)이 인쇄된 투명한 아크릴판으로 이루어지는 도광판(28)이 배치된다. 도광판(28)의 측면(도면 중 X화살표 반대 측)에는 광원인 원기둥 형상의 형광등(29)이 도광판(28)과 소정의 간격을 두어 배치된다. 형광등(29)에 틈을 두어 둘러싸도록, 한쪽 면에 알루미늄을 증착하여 형성된 시트 모양의 반사경(30)이 배치되어 있다. 반사경(30)의 양끝은 도광판(28)에 접속되고, 형광등(29)이 발광한 광선은 직접 또는 반사경(30)을 반사시킨 후, 도광판(28)의 내부에 진입하게 되어 있다.
도광판(28) 위에는, 투명한 폴리카보네이트의 기재 시트(17)의 상면에 볼록 형상의 마이크로렌즈가 제 1 실시예와 동일한 제조 방법에 의해 형성된 확산판(31)이 배치되고, 도광판(28)을 통과한 광은 굴절하여, 상측(도면 중 Z화살표 측)을 향하게 되어 있다.
즉, 형광등(29)에서 발광한 광은 직접 또는 반사경(30)에 의해 반사되어 도광판(28)에 들어가고, 도광판(28)의 표면에서 반사되어 우측(도면 중 X화살표 측)으로 이동한다. 도광판(28)의 하면에 인쇄된 패턴을 조사한 광은 난반사되어, 도광판(28)의 상면(도면 중 Z화살표 측)에 도달하고, 입사각이 임계각 이하인 광은 도광판(28)을 통과하여, 확산판(31)에 이른다. 확산판(31)의 상면은 투명한 합성 수지의 볼록 형상의 마이크로렌즈가 형성되어 있어 굴절 작용에 의해, 상측 방향(도면 중 Z화살표 방향)으로 광선이 굴절된다. 또한, 형광등(29), 도광판(28), 확산판(31)은 Y방향으로 폭을 갖고 있어, 확산판(31)을 통과한 광은 평면광으로 되어 있다.
확산판(31)의 상측에는 액정 패널(23)이 배치된다. 액정 패널(23)은 매트릭스 표시의 액정 표시체이며, 프레임(25) 내에 그 구동 회로가 저장되어 있다. 구동 회로는 컨트롤 장치(도시 생략)와 배선에 의해 접속되어, 컨트롤 장치의 신호에 의해 액정 표시체를 구동한다. 백라이트 유닛(24)에 의해 조사되는 평면광은 액정 패널(23)의 화소마다 투과 광량이 제어되기 때문에, 관찰자는 액정 패널(23)의 화상을 인식할 수 있게 되어 있다.
상기한 바와 같이, 제 2 실시예에 의하면, 상기 제 1 실시예의 작용 및 효과에 더하여 이하의 효과를 나타낸다.
(1) 제 2 실시예에 의하면, 확산판(31)은 사이드 라이트 방식의 백라이트 유닛(24)에서도, 도광판(28)의 인쇄 도트 패턴을 확산시킴으로써, 액정 패널(23)을 보기 쉽게 하고 있다. 또한, 확산판(31)은 광선의 진행 방향을 액정 패널(23)로 굴절시키기 때문에, 고휘도인 표시 장치(22)로 할 수 있다.
(2) 사이드 라이트 방식으로 하여, 형광등(29)을 도광판(28)의 끝쪽으로 배치하여, 도광판(28)의 도트 패턴(27)에 의해 광선을 균일하게 분포시키기 때문에, 표시 장치(22)를 얇게 할 수 있다.
(제 3 실시예)
다음에 본 발명을 구체화한 표시 장치의 일 실시예에 대해서 도 8 내지 도 11에 따라 설명한다.
도 8은 본 발명의 표시 장치의 정단면도이며, 도 9는 마이크로렌즈의 동작을 설명하는 모식 단면도이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(32)는 확산판(33) 이외의 것이 제 1 실시예와 동일한 구성으로 되어 있다. 확산판(33)은 마이크로렌즈(9)가 형성되어 있는 면이 6개의 영역(R1∼R6)으로 분할되고, 각 영역에서 동일한 영역 내의 마이크로렌즈(9)의 형상은 동일 형상으로 되어 있다. 형광등(6)의 바로 위에 위치하는 영역(R1, R2)의 마이크로렌즈(9)는 단일 초점 렌즈의 형상으로 형성되어 있다.
영역(R1, R2)의 도면 중 우측(도면 중 X화살표 측)은 다른 영역(R3, R4)으로 구획되어 있다. 영역(R3, R4)의 마이크로렌즈(9)는 형광등(6)의 배열 방향으로 비대칭되어 형성되며, 도면 중 우측(도면 중 X화살표 측)의 초점거리가 도면 중 좌측보다 짧은 다초점 렌즈로 되어 있다.
형광등(6)으로부터 발광된 광선은 직접 또는 반사 시트(5)를 반사시킨 후, 확산판(33)에 입사된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 도면 중 좌측 아래로부터 우측 위로 진행하는 광선은 마이크로렌즈(9)의 도면 중 우측의 초점거리가 짧게 형성된 부위를 통과하기 때문에, 높은 굴절 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 액정 패널(2) 방향(도면 중 Z화살표 측)으로 광선이 굴절되어, 고휘도인 표시 장치(32)로 된다. 반대로, 도면 중 우측 아래로부터 좌측 위로 진행하는 광선은, 마이크로렌즈(9)의 도면 중 좌측에서 초점거리가 길게 형성된 부위를 통과하기 때문에, 굴절 효과가 얻어지지 않는다.
이 영역(R3, R4)은 도 8에 나타낸 바와 같이, 가까운 쪽의 형광등(6)의 도면 중 우측 위에 위치하기 때문에, 확산판(33)에 입사되는 광선의 대부분은 도면 중 좌측 아래로부터 우측 위로 진행하도록 분포되어 있다. 따라서, 확산판(33)에 입사된 광선의 대부분은 마이크로렌즈(9)의 초점거리가 짧은 부위를 통과하기 때문에, 굴절하여 액정 패널(2)의 방향으로 진행한다.
마찬가지로, 영역(R1, R2)의 도면 중 좌측(도면 중 X화살표 반대 측)은 다른 영역(R5, R6)으로 구획되어 있다. 영역(R5, R6)의 마이크로렌즈(9)는 도면 중 좌측(도면 중 X화살표 반대 측) 부위의 초점거리가 도면 중 우측보다 짧은 다초점 렌즈로 되어 있다. 또한, 이 영역(R5, R6)은 도 8에 나타낸 바와 같이, 가까운 쪽의 형광등(6)의 도면 중 좌측 위에 위치하기 때문에, 확산판(33)에 입사되는 광선의 대부분은 도면 중 우측 아래로부터 좌측 위로 진행하도록 분포되어 있다. 따라서, 확산판(33)에 입사된 광선의 대부분은 마이크로렌즈(9)의 초점거리가 짧은 부위를 통과하기 때문에, 굴절하여 액정 패널(2)의 방향으로 진행한다.
다음으로, 상기한 바와 동일한 구성을 갖는 확산판(33)의 제조 방법의 일례에 대해서 도 10 내지 도 11에 따라 설명한다. 도 10은 확산판(33)의 형성 방법에 대한 설명도이며, 도 11은 형성 방법을 나타낸 플로차트이다.
우선, 상면에 도트 패턴이 인쇄되고, 하면에 발액 처리된 기재 시트(17)를 액적 토출 장치에 셋팅하여, 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기재 시트(17)에서 도포 예정인 전체 영역에 도면 중 하측으로부터 액적 토출 장치의 헤드(34)의 노즐보다 렌즈 재료액의 미소 액적(19)을 토출하여 도포한다(스텝 S11). 렌즈 재료액은 자외선 경화성 수지를 사용하여, 기재 시트(17)에 도포할 예정인 전체 영역에 도포한다.
그 결과, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 렌즈 재료액의 액적(20)이 겹치지 않는 거리에서 등간격으로 도포된다. 또한, 도면에서는 1열만의 표시로 되어 있지만, 기재 시트(17)는 평면적으로 확대되어 있고, 복수열에 걸쳐 도포한다.
이어서 기재 시트(17)를 중력가속도 방향으로 향하게 한다(스텝 S12). 그 상태에서 영역(R1, R2)에 자외선을 조사하여, 렌즈 재료액의 액적(20)을 경화시킨다(스텝 S13). 상세하게는, 자외선 램프와 기재 시트(17) 사이에 마스크를 배치하고, 자외선 램프로부터 발광한 자외선이 특정한 영역에만 조사되며, 일부 영역의 렌즈 재료액의 액적(20)을 경화시켜, 마이크로렌즈(21)를 형성한다.
전체 영역의 렌즈 재료액의 액적(20)을 경화시켰는지 확인하고, 다른 것이 있을 때(스텝 S14에서 NO), 이어서 영역(R3, R4)의 경화 공정에 착수한다. 도 10의 (c)에 나타낸 바와 같이, 기재 시트(17)를 중력가속도 방향에 대하여 소정의 각도로 경사시킨다(스텝 S12). 그 상태에서, 영역(R3, R4)의 렌즈 재료액의 액적(20)을 경화시켜 마이크로렌즈(21)를 형성한다(스텝 S13). 전체 영역의 렌즈 재료액의 액적(20)을 경화시켰는지 확인하고, 다른 것이 있을 때(스텝 S14에서 NO), 이어서 영역(R5, R6)의 경화 공정에 착수한다.
도 10의 (d)에 나타낸 바와 같이, 영역(R5, R6)에 대해서도 동일하게 경사(스텝 S12)와 경화(스텝 S13)를 행하여, 기재 시트(17)의 하면에 마이크로렌즈(21)를 형성한다. 전체 영역의 렌즈 재료액의 액적(20)을 경화시켰는지 확인하고, 다른 것이 없기 때문에(스텝 S14에서 YES), 기재 시트(17)를 반전시켜(스텝 S15), 도 10의 (e)에 나타낸 확산판(33)을 완성한다.
영역(R1, R2)에서는 기재 시트(17)를 중력 방향을 향하여 렌즈 재료액의 액적(20)을 경화시켰기 때문에, 단일 초점 렌즈로 된다. 영역(R3, R4, R5, R6)에서는 기재 시트(17)를 경사시킨 상태에서, 렌즈 재료액의 액적(20)을 경화시켰기 때문에, 마이크로렌즈(21)의 한쪽으로 렌즈 재료액의 액적(20)이 치우쳐진 형상으로 되어, 다초점 렌즈로서 기능한다.
상기한 바와 같이, 제 3 실시예에 의하면, 상기 제 1 및 제 2 실시예의 작용 및 효과에 더하여 이하의 효과를 나타낸다.
(1) 확산판(33)에 입사되는 광선의 방향 분포에 맞춰, 확산판(33) 위를 복수개 영역으로 나누고, 단일 초점의 마이크로렌즈(9)와, 다초점의 마이크로렌즈(9)를 배치했다. 확산판(33)에 입사되는 광선의 입사각이 큰 광선이 많이 분포되는 영역(R3, R4, R5, R6)에는 다초점인 마이크로렌즈(9)의 초점거리가 짧은 측을 통과하도록, 마이크로렌즈(9)를 배치함으로써, 광선이 굴절하는 각도가 커진다. 따라서, 액정 패널(2) 방향으로 광선이 집광되어, 고휘도인 표시 장치(32)로 할 수 있다.
(2) 영역(R3, R4, R5, R6)의 확산판(33)의 제조 방법에서는 액적 토출 장치 을 사용하여, 렌즈 재료액의 액적(20)을 도포한 후, 기재 시트(17)를 경사시킨 상태에서, 렌즈 재료액의 액적(20)을 경화시켰기 때문에, 마이크로렌즈(21)의 한쪽에 렌즈의 액상 재료가 치우쳐진 형상으로 된다. 따라서, 단초점거리의 부위와 장초점거리의 부위를 포함한 렌즈로 된다.
(제 4 실시예)
다음으로, 본 발명을 구체화한 표시 장치의 일 실시예에 대해서 도 12에 따 라 설명한다. 도 12는 본 발명의 표시 장치의 정단면도이다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(35)는 사이드 라이트 방식의 백라이트 유닛(24)을 배치하고, 확산판(36) 이외가 제 2 실시예와 동일한 구성으로 되어 있다. 확산판(36)은 마이크로렌즈(9)가 형성되어 있는 면이 3개의 영역(R11∼R13)으로 분할되고, 각 영역 내의 마이크로렌즈(9)의 형상은 동일 형상으로 되어 있다.
형광등(29)에 근접한 장소에 위치하는 영역(R11)의 마이크로렌즈(9)는 단일 초점 렌즈의 형상으로 형성되어 있다. 형광등(29)으로부터 발광한 광선은 도광판(28)에 입사되고, 그 도광판(28)에 인쇄된 도트 패턴(27)에 의해 난반사되어, 확산판(36)의 마이크로렌즈(9)에 도달한다. 영역(R11)은 형광등(29)에 가깝기 때문에, 영역(R11)에 도달하는 광선은 형광등(29)에 가까운 측의 도광판(28)의 도트 패턴(27)에 의해 난반사된 광이 점유하는 비율이 높다. 형광등(29)에 가까운 측의 도광판(28)의 도트 패턴(27)으로부터 확산판(36)의 영역(R11)에 이르는 광선의 입사각은 예각이며, 그 장소에서의 확산광은 도면 중 상방(도면 중 화살표 Z방향)에 분포된 광으로 된다. 영역(R11)에는 단일 초점의 마이크로렌즈(9)가 배치되어 있기 때문에, 도면 중 상방에 대하여 약간 좌우(도광판(28)에서의 광전파 방향)(도면 중 화살표 X방향, 역X방향)로 각도를 갖고 진행하고 있는 광선은 굴절하고, 또한 도면 중 상방으로 진행하게 된다.
확산판(36)의 중앙부에 위치하는 영역(R12)의 마이크로렌즈(9)는 도면 중 우측이 단초점의 다초점 렌즈로 형성되어 있다. 영역(R12)에 도달하는 광선은 형광등(29)으로부터 이간된 위치의 도트 패턴(27)에 의해 난반사된 광선이다. 형광등 (29)으로부터 직접 도트 패턴(27)에 도달한 광선과, 도광판(28) 내를 반사하여 도트 패턴(27)에 도달한 광선의 도트 패턴(27)에 대한 입사각은 둔각이 되기 때문에, 도트 패턴(27)에 의해 난반사된 광선의 분포는 도면 중 좌측 아래로부터 우측 위로 진행하여 반사각이 둔각인 광선이 점유하는 비율이 높다. 확산판(36)에 입사되는 광선은, 입사각이 둔각인 광선이 점유하는 비율이 높은 분포로 되어, 마이크로렌즈(9)를 통과할 때는 도면 중 우측의 부위를 통과하게 된다.
이 영역(R12)에서, 마이크로렌즈(9)는 도면 중 우측의 부위가 단초점인 다초점 렌즈로 형성되어 있기 때문에, 이 마이크로렌즈(9)의 도면 중 우측의 부위를 통과한 광선은 굴절 효과가 강하게 작용하여, 도면 중 상방으로 진행하게 된다.
확산판(36)의 도면 중 오른쪽 끝에 위치하는 영역(R13)의 마이크로렌즈(9)는 단일 초점 렌즈의 형상으로 형성되어 있다. 영역(R13)에 도달하는 광선은, 도면 중 좌측으로부터 도광판(28)에서 반사를 반복하여, 도트 패턴(27)에 의해 난반사되어 도달한 광선과, 도광판(28)의 오른쪽 끝면, 또는 그 오른쪽 끝면에 인접하는 프레임(25)에 의해 반사되어 도트 패턴(27)에 도달하여, 난반사된 광선이다. 따라서, 영역(R13)의 마이크로렌즈(9)는 도면 중 왼쪽 하측으로부터의 입사광과 도면 중 오른쪽 하측으로부터의 입사광이 입사된다. 이 영역(R13)에서는 단일 초점의 마이크로렌즈(9)가 배치되어 있기 때문에, 도면 중 왼쪽 하측 및 도면 중 오른쪽 하측으로부터의 광선은 모두, 굴절 효과에 의해 도면 중 상방으로 진행하게 된다.
다음으로, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 확산판(36)의 제조 방법의 일례에 대해서, 도 13 내지 도 14에 따라 설명한다. 도 13은 확산판(36)의 제조 방법의 설명도이며, 도 14는 형성 방법을 나타낸 플로차트이다. 우선, 상면에 도트 패턴이 인쇄되고, 하면에 발액 처리된 기재 시트(17)를 액적 토출 장치에 셋팅한다. 도 13의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기재 시트(17)의 영역(R11, R13)에 도면 중 하측에서 액적 토출 장치의 헤드(34)로부터 렌즈 재료액의 미소 액적(19)을 토출하여 도포한다(스텝 S21). 렌즈 재료액은 자외선 경화성 수지를 사용한다.
그 결과, 도 13의 (b)에 나타낸 바와 같이, 렌즈 재료액의 액적(20)이 겹치지 않는 거리에서 등간격으로 도포된다. 이어서 기재 시트(17)를 중력가속도 방향으로 향하게 한다(스텝 S22). 그 상태에서 영역(R11, R13)에 자외선을 조사하여, 렌즈 재료액의 액적(20)을 경화시킨다(스텝 S23).
전체 영역의 렌즈 재료액의 액적(20)을 경화시켰는지 확인하고, 다른 것이 있기 때문에(스텝 S24에서 NO), 이어서 영역(R12)의 도포 공정에 착수한다. 도 13의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기재 시트(17)의 영역(R12)에 도면 중 하측에서 액적 토출 장치의 헤드(34)로부터 렌즈 재료액의 미소 액적(19)을 토출하여 도포한다(스텝 S21). 이어서 도 13의 (c)에 나타낸 바와 같이, 기재 시트(17)를 중력 방향에 대하여 소정의 각도로 경사시킨다(스텝 S22). 그 상태에서 영역(R12)에 자외선을 조사하여, 렌즈 재료액의 액적(20)을 경화시킨다(스텝 S23).
전체 영역의 렌즈 재료액의 액적(20)을 경화시켰는지 확인하고, 다른 것이 없기 때문에(스텝 S24에서 YES), 기재 시트(17)를 반전시켜(스텝 S25), 도 13의 (d)에 나타낸 확산판(36)을 완성한다.
상기한 바와 같이, 제 4 실시예에 의하면, 상기 실시예의 작용 및 효과에 더 하여 이하의 효과를 나타낸다.
(1) 사이드 라이트 방식의 백라이트 유닛(24)을 구비한 표시 장치(35)에서, 확산판(36)에 입사되는 광선 방향의 분포에 맞춰, 확산판(36) 위를 3개의 영역으로 나누고, 단일 초점의 마이크로렌즈(9)와, 다초점의 마이크로렌즈(9)를 배치했다. 확산판(36)에 들어가는 광선의 입사각이 큰 광선이 많이 분포되는 영역(R12)에는, 다초점인 마이크로렌즈(9)의 단초점거리의 부위를 광선이 통과하도록, 마이크로렌즈(9)를 배치함으로써, 광선이 굴절하는 각도가 커졌다. 그 결과, 액정 패널(2) 방향으로 광선이 집광되어, 고휘도인 표시 장치(35)로 할 수 있다.
(2) 사이드 라이트 방식의 백라이트 유닛(24)을 구비한 표시 장치(35)에서, 형광등(29)에 근접한 영역(R11)의 마이크로렌즈(9)와, 형광등(29)과 이간되어 있는 측의 확산판(36)의 단면에 근접한 영역(R13)의 마이크로렌즈(9)는 단일 초점 렌즈로 했다. 따라서, 도면 중 좌측으로부터의 입사 광선, 도면 중 우측으로부터의 입사 광선 모두에, 도면 중 상방으로 굴절시켜, 진행하기 때문에, 액정 패널(23)의 양단부에서도 밝은 표시 장치(35)로 할 수 있다.
다음으로 상기 실시예에 의해 제조된 표시 장치 중 어느 하나를 구비한 전자 기기에 대해서 설명한다.
도 15는 휴대 전화 등의 전자 기기(37)의 일례를 나타낸 사시도이다. 전자 기기(37)의 본체는 정보를 표시하는 표시 장치(38)를 구비하고, 이 표시 장치(38)에, 상기 제 1 내지 제 4 실시예에 의해 제조된 표시 장치 중 어느 하나가 배치되어 있다. 전자 기기(37)에 배치되어 있는 표시 장치(38)는 상기 제 1 내지 제 4의 실시예에 의해 제조되어 있다. 따라서, 표시부가 밝고, 생산성이 높은 전자 기기로 된다.
또한, 발명의 실시예는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 이하에서 설명한 바와 같이 실시할 수도 있다.
·상기 제 2 및 제 4 실시예에서는 확산판(31, 36)의 하측의 면(마이크로렌즈 형성면과 반대 측의 면)(도 2 중 Z화살표 역방향)은 평탄한 상태였지만, 요철(凹凸)을 부여할 수도 있다. 도광판(28)과의 스티킹이 방지된다.
·상기 실시예에서는 확산판(7, 31, 33, 36)의 기재 시트(17)에 폴리카보네이트를 사용했지만, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 아크릴수지, 폴리스틸렌, 폴리올레핀, 셀룰로오스아세테이트, 내후성염화비닐 등의 합성 수지일 수도 있다. 투명하며 광투과율이 높은 시트가 바람직하다.
·상기 실시예에서는 마이크로렌즈는 합성 수지로 형성되었지만, 이것에 추가하여, 필러, 가소제(可塑劑), 안정화제, 열화 방지제, 분산제 등이 배합될 수도 있다. 안정된 액적 토출을 할 수 있다. 또한, 품질 열화를 방지할 수 있다.
·상기 실시예에서는 마이크로렌즈는 합성 수지로 형성되었지만, 이것에 추가하여, 광확산제로서 실리카계 재료의 미립자가 배합될 수도 있다. 광의 확산 효과를 향상시킬 수 있다.
·상기 실시예에서는, 반사 시트(5, 26)는 폴리카보네이트를 미세 발포하여 성형한 플라스틱 시트를 사용했지만, 특별히 한정되는 것이 아니다. 백색의 염료, 안료를 첨가한 플라스틱 시트일 수도 있다. 예를 들어, 백색 도료재로서 산화티탄, 황산바륨, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 탄산마그네슘, 산화알루미늄. 수지 재료로서 폴리에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지. 은박, 알루미늄박 등 반사율이 좋은 재질을 사용할 수도 있다.
·상기 실시예에서는 광원에 형광등(6, 29)을 사용했지만, 백색등, LED, 냉음극관을 사용할 수도 있다.
·상기 제 1 및 제 3 실시예에서는 형광등(6)을 2개 사용했지만, 표시 장치(1, 32)의 크기, 밝기에 따라 형광등(6)의 개수는 적절히 설정할 수도 있다.
·상기 제 2 및 제 4 실시예에서는 형광등(29)을 도광판(28)의 1개의 측면에 배치했지만, 필요로 하는 밝기에 따라, 도광판(28)의 4개의 측면 중 복수의 측면에 적절하게, 형광등(29)을 설치할 수도 있다.
·상기 제 2 및 제 4 실시예에서는 형광등(29)을 도광판(28)의 1개의 측면에 1개 배치했지만, 도광판(28)의 크기와 형광등(29)의 길이와 필요로 하는 밝기에 따라, 도광판(28)의 1측면당 복수의 형광등(29)을 설치할 수도 있다.
·상기 제 2 및 제 4 실시예에서는 도광판(28) 하면에 백색의 도료로 패턴을 형성했지만, 요철을 부여하여 난반사시킬 수도 있다.
·상기 제 2 및 제 4 실시예에서는 도광판(28)의 재질에 아크릴수지를 사용했지만, 특별히 한정되는 것이 아니라, 투명한 재질이면 된다. 예를 들어, 폴리카보네이트, 메타크릴수지, 폴리카보네이트, 폴리스틸렌, 아크릴로니트릴스틸렌 공중합체 수지, 메타크릴산메틸스틸렌 공중합체 수지, 폴리에테르설폰 등일 수도 있다.
·상기 실시예에서는 마이크로렌즈 재료의 도포에 잉크젯법에 의해 행했지만 이것에 한정되지 않는다. 스크린 인쇄, 오프셋, 디스펜서에 의한 도포, 마스킹하여 분무 도장(塗裝)할 수도 있다.
·상기 실시예에서는 마이크로렌즈 재료를 경화하는데도, 건조 및, 자외선을 조사하여 경화시켰지만, 이것이 한정되지 않는다. 마이크로렌즈 재료에 자외선 이외의 방사선 경화성 수지를 사용하고, 자외선 이외의 방사선을 조사하여 경화시킬 수도 있다. 여기서 방사선은 가시광선, 원자외선, X선, 전자선의 총칭이다.
·상기 실시예에서는 인접하는 마이크로렌즈가 접촉하지 않도록 형성했지만, 이것에 한정되지 않는다. 인접하는 마이크로렌즈와 연결되어도, 확산 작용, 집광 작용이 얻어지면 된다.
·상기 발명의 광학 시트는 상술한 용도 이외에도 다양한 광학 장치에 적용가능하며, 예를 들어, 고체 촬상 장치의 수광면, 프로젝터 스크린, 레이저 프린터의 광학 헤드 등에 설치되는 광학 부품으로서도 사용 가능하다.
·상기 제 3 실시예의 백라이트 유닛(3)의 확산판(33)에서는 단일 초점의 마이크로렌즈와 경사가 상이한 2종류의 다초점 렌즈에 의해 3종류의 마이크로렌즈를 3종류의 영역에서 배치하여 구성했다. 이에 한정되지 않아, 형광등(6)의 배열 방향으로 렌즈의 경사가 연속적으로 변화하도록 마이크로렌즈(9)를 형성할 수도 있다. 그 형성 방법의 일례로서, 우선, 자외선 경화성 수지 등으로 이루어지는 렌즈 재료의 액적(20)을 기재 시트(17)의 도포 예정 영역인 전체 영역에 도포하여, 도포면을 중력가속도 방향으로 향하게 한다. 이어서, 기재 시트(17)의 경사각을 변경 하면서, 렌즈 재료의 액적(20)을 경화시키기 위하여 조사한 자외선의 라인 형상의 스풋을 서서히 이동시킴으로써, 마이크로렌즈(9)의 경사가 연속적으로 변화하도록 성형할 수도 있다. 또한, 상기 제 4 실시예의 사이드 라이트형의 백라이트 유닛(24)에서도 동일하게, 도광판(28)의 광이 전파하는 방향으로 렌즈의 경사가 연속적으로 변화하도록 마이크로렌즈(9)를 형성할 수도 있다.
이것에 의하면, 확산판(33, 36)의 각 지점에서 확산판(33, 36)에 입사되는 광선의 입사각과 강도의 분포에 따라 마이크로렌즈(9)의 경사 각도가 설정이 되기 때문에, 굴절 효과를 더 얻을 수 있는 확산판(33, 36)으로 할 수 있다.
·상기 제 3 실시예의 백라이트 유닛(3)의 확산판(33)에서는 기재 시트(17)의 마이크로렌즈(9)를 형성하는 면을 중력가속도 방향으로 향하게 하여, 마이크로렌즈(9)를 형성할 예정인 영역 전체에 자외선 경화성 수지 등으로 이루어지는 렌즈 재료의 액적(20)을 도포했다. 이에 한정하지 않고, 기재 시트(17)에서 마이크로렌즈(9)를 형성하는 면을 중력가속도 방향과 역방향으로 향하게 하여, 마이크로렌즈(9)를 형성할 예정인 영역 전체에 자외선 경화성 수지의 렌즈 재료의 액적(20)을 도포할 수도 있다. 이어서, 기재 시트(17)를 반전시켜, 순차적으로 도포면을 중력가속도와 소정의 각도가 설정된 상태에서, 일부 영역에 자외선을 조사하여 경화시킬 수도 있다.
이것에 의하면, 중력가속도 방향으로 액적을 토출하는 일반적인 액적 토출 장치를 활용할 수 있기 때문에, 생산 설비를 용이하게 준비할 수 있다.
·상기 제 4 실시예의 백라이트 유닛(24)의 확산판(36)에서는 마이크로렌즈 (9)를 형성하는 면을 중력가속도 방향으로 향하게 하고, 일부 영역에 렌즈 재료의 액적(20)을 도포하여, 경화시켰다. 이에 한정하지 않고, 기재 시트(17)에서 마이크로렌즈(9)를 형성하는 면을 중력가속도 방향과 역방향으로 향하게 하여, 마이크로렌즈(9)를 형성할 예정인 영역의 일부에 렌즈 재료의 액적(20)을 도포하고, 그 도포면을 반전시킨 후 경화시킬 수도 있다.
제조 방법의 일례로서, 기재 시트(17)를 중력가속도 방향과 역방향으로 향하게 하고, 일부 영역에 자외선 경화성 수지 등으로 이루어지는 렌즈 재료의 액적(20)을 도포한다. 그 기재 시트(17)를 반전시켜 도포면을 중력가속도 방향으로 향하게 한 상태에서 자외선을 조사하여 경화시켜, 반전시킨다. 이어서, 다른 영역에서 동일하게 렌즈 재료의 액적(20)을 도포하여 반전시키고 도포면을 중력가속도 방향으로 향하게 하여, 자외선을 조사하여 경화시킬 수도 있다.
이것에 의하면, 중력가속도 방향에 액적을 토출하는 일반적인 액적 토출 장치를 활용할 수 있기 때문에, 생산 설비를 용이하게 준비할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 성형 몰드를 사용하지 않고 초점거리가 짧은 마이크로렌즈를 형성한 광학 시트의 제조 방법, 광학 시트, 백라이트 유닛, 표시 장치, 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims (15)

  1. 기재(基材) 시트의 표면에 복수의 마이크로렌즈를 구비한 광학 시트의 제조 방법으로서,
    상기 기재 시트의 표면에 상기 마이크로렌즈의 액상(液狀) 재료를 반구(半球) 형상으로 복수 도포하는 도포 공정과,
    도포된 상기 마이크로렌즈의 액상 재료가 상기 기재 시트로부터 이간(離間)되는 방향으로 중력가속도를 작용시키는 것이 가능한 소정의 방향으로 상기 기재 시트를 향하게 하는 기판 배치 공정과,
    상기 마이크로렌즈 재료를 경화(硬化)시키는 경화 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 배치 공정에서는 상기 기재 시트를 중력가속도 방향과 소정의 각도를 이루는 방향으로 경사지게 하고,
    상기 경화 공정에서는 상기 기재 시트를 경사지게 한 상태에서 상기 마이크로렌즈의 액상 재료를 경화시키는 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
  3. 기재 시트의 표면에 복수의 마이크로렌즈를 구비한 광학 시트의 제조 방법으로서,
    상기 기재 시트의 표면에 도포하는 상기 마이크로렌즈의 액상 재료가 상기 기재 시트로부터 이간되는 방향으로 중력가속도를 작용시키는 것이 가능한 소정의 방향으로 배치된 상기 기재 시트의 상기 표면에 상기 마이크로렌즈의 액상 재료를 반구 형상으로 복수 도포하는 도포 공정과,
    상기 마이크로렌즈 재료를 경화시키는 경화 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 도포 공정과 상기 경화 공정 사이에, 상기 기재 시트를 중력가속도 방향과 소정의 각도를 이루는 방향으로 경사지게 하는 기판 배치 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
  5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 도포 공정에서는 상기 기판 시트의 상기 표면에서 도포할 예정인 전체 영역에 도포하고,
    상기 기판 배치 공정에서는 상기 기재 시트를 중력가속도 방향과 소정의 각도를 이루는 방향으로 경사지게 하며,
    상기 경화 공정에서는 일부 영역의 상기 마이크로렌즈 재료를 경화시키고,
    상기 기판 배치 공정과 상기 경화 공정을 반복하여, 전체 영역의 상기 마이크로렌즈의 액상 재료를 영역마다 경사 조건을 설정하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
  6. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 도포 공정에서는 도포할 예정인 전체 영역 중 일부 영역에 도포하고,
    상기 기판 배치 공정에서는 상기 기재 시트를 중력가속도 방향과 소정의 각도를 이루는 방향으로 경사지게 하며,
    상기 경화 공정에서는 상기 마이크로렌즈의 액상 재료를 도포한 영역의 상기 마이크로렌즈의 액상 재료를 경화시키고,
    상기 도포 공정과 상기 기판 배치 공정과 상기 경화 공정을 반복하여, 전체 영역의 상기 마이크로렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈가 볼록 렌즈로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈 재료를 도포하는 공정에서는, 상기 마이크로렌즈 재료를 포함하는 액적을 토출하여 도포하는 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 3 항에 기재된 광학 시트의 제조 방법에 의해 제조한 광학 시트.
  10. 제 2 항 또는 제 4 항에 기재된 광학 시트의 제조 방법에 의해 제조되며, 상기 기재 시트의 표면에 상기 마이크로렌즈의 액상 재료를 도포하고, 상기 기재 시트를 중력가속도 방향과 소정의 각도를 이루는 방향으로 경사지게 하여 경화시킨 다초점 렌즈를 포함하는 광학 시트.
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