KR100828538B1 - 마이크로 렌즈, 광학판, 확산판, 도광판, 백라이트,프로젝션용 스크린, 프로젝션 시스템, 전기 광학 장치 및전자 기기, 및 마이크로 렌즈의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

복수 종의 색 요소에 대해서 고휘도를 갖고, 광선 지향성이 우수한 마이크로 렌즈, 광학판, 확산판, 도광판, 백라이트, 프로젝션용 스크린, 프로젝션 시스템, 전기 광학 장치 및 전자 기기, 및 마이크로 렌즈의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 광학판(10)은 광 투과성을 갖는 기판(11)과, 기판(11) 위에 형성된 복수 개의 마이크로 렌즈(15, 17)를 갖고, 복수 개의 마이크로 렌즈(15, 17) 중 적어도 하나가 다른 마이크로 렌즈(15, 17)와 곡률이 다르다.
광학판, 마이크로 렌즈, 백라이트, 프로젝션용 스크린, 렌티쿨라 시트, 프레넬 렌즈, 토출 헤드

Description

마이크로 렌즈, 광학판, 확산판, 도광판, 백라이트, 프로젝션용 스크린, 프로젝션 시스템, 전기 광학 장치 및 전자 기기, 및 마이크로 렌즈의 제조 방법{MICROLENS, OPTICAL PLATE, DIFFUSION PLATE, LIGHT GUIDING PLATE, BACKLIGHT, PROJECTION SCREEN, PROJECTION SYSTEM, ELECTRO-OPTICAL DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING MICROLENS}
도 1은 광학판을 모식한 구성도.
도 2는 확산판을 모식한 단면도.
도 3은 도광판을 모식한 단면도.
도 4는 백라이트를 모식한 단면도.
도 5는 전기 광학 장치로서의 액정 표시 장치를 모식한 단면도.
도 6은 전기 기기로서의 휴대 단말을 모식한 구성도.
도 7은 프로젝션용 스크린을 모식한 단면도.
도 8은 프로젝션 시스템을 모식한 구성도.
도 9는 토출 헤드의 구성을 나타내고, (a)는 일부 파단한 사시도, (b)는 요부 단면도.
도 10은 마이크로 렌즈의 제조 방법을 나타낸 공정도.
도 11은 변형예에서의 광학판을 모식한 단면도.
도 12는 변형예에서의 마이크로 렌즈의 제조 방법을 나타낸 공정도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10…광학판 11, 21, 34, 93…기판
13…볼록부 15, 17…마이크로 렌즈
19…오목부 20…광학판으로서의 확산판
30…광학판으로서의 도광판 32, 102…외부 광원
33…반사판 40…백라이트
50…전자 광학 장치로서의 액정 표시 장치 90…프로젝션용 스크린
94…광학판으로서의 렌티쿨라 시트 95…프레넬 렌즈
96…광학판으로서의 산란막 100…프로젝션 시스템
110…토출 헤드 129…노광기
130…마스크 160…자외선 조사기
본 발명은 마이크로 렌즈, 광학판, 확산판, 도광판, 백라이트, 프로젝션용 스크린, 프로젝션 시스템, 전기 광학 장치 및 전자 기기, 및 마이크로 렌즈의 제조 방법에 관한 것이다.
백라이트는 노트북 PC, 휴대 단말 등의 액정 디스플레이 장치 등의 광원으로서 사용되어, 광선 지향성이나 고휘도가 요구되고 있다.
종래의 백라이트의 구성은 상면에 마이크로 렌즈, 저면에 미소 돌기를 각각 형성한 확산판을 도광판의 상면에 접해서 설치한 것이다. 상기 구성에서 외부 광원으로부터 광을 조사해서 도광판 내에서 반사를 반복하는 광선은 상기 미소 돌기로부터 확산판 내로 유도되고, 유도된 광을 마이크로 렌즈에 의해 양호한 광선 지향성을 도모하려고 하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1).
[특허문헌 1] 일본국 공개특허 평10-39118호 공보
[특허문헌 2] 일본국 공개특허 2005-71928호 공보
그러나, 특허문헌 1의 확산판의 마이크로 렌즈는 금형 성형이나 포토리소그래피법에 의해 형성되므로 형성 공정이 많고 가공 비용이 비싸진다는 문제가 있었다. 특허문헌 2에서는 액적 토출에 의해 기판에 렌즈재를 부착해서 상기 렌즈재를 경화시키고, 용이하게 마이크로 렌즈를 형성하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 형성된 마이크로 렌즈의 곡률이 거의 동등하게 형성되어 있기 때문에 복수 종의 색 요소에 대해서 광선 지향성이나 휘도의 조정이 곤란했다.
본 발명의 목적은 상기의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 복수 종의 색 요소에 대해서 고휘도를 갖고 광선 지향성이 우수한 마이크로 렌즈, 광학판, 확산판, 도광판, 백라이트, 프로젝션용 스크린, 프로젝션 시스템, 전기 광학 장치 및 전자 기기, 및 마이크로 렌즈의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 광 투과성을 갖는 기판 위에 액상의 렌즈재를 토출하는 렌즈재 토출 공정과, 렌즈재를 경화해서 마이크로 렌즈를 형성하는 렌즈재 경화 공정을 갖고, 렌즈재 토출 공정의 토출 장소에 의해 곡률이 다른 마이크로 렌즈를 형성하는 것을 요지로 한다.
이에 의하면, 렌즈재 토출 공정에서는 기판 위에 렌즈재를 토출하고, 그 후 렌즈재 경화 공정에서 렌즈재를 경화해서 마이크로 렌즈를 형성한다. 여기에서, 마이크로 렌즈는 렌즈재 토출 공정에서 토출하는 장소에 의해 다른 곡률을 갖도록 형성된다. 곡률이 다른 마이크로 렌즈로부터 조사되는 집광성의 특성을 이용해서, 예를 들면 복수 종의 색 요소에 대해서 개별로 광선 지향성의 최적화를 도모할 수 있다.
본 발명의 마이크로 렌즈의 제조 방법은 렌즈재 토출 공정 전에 기판의 면에 발액 처리를 실시하는 발액 처리 공정을 갖고, 렌즈재 토출 공정에서는 발액 처리가 실시된 장소와 발액 처리가 실시된 장소 이외의 장소에 렌즈재를 토출해서 곡률이 다른 마이크로 렌즈를 형성해도 된다.
이에 의하면, 발액 처리 공정에 의해 기판에 발액 처리된 장소와 발액 처리되지 않은 장소를 설치하고, 발액 처리한 장소에 렌즈재를 토출함으로써 발액 효과에 의해 곡률이 큰 렌즈재가 형성된다. 발액 처리되지 않은 장소에 렌즈재를 토출함으로써 발액 처리된 장소에 토출된 렌즈에 비해서 곡률이 작은 렌즈재가 형성된다. 이들 렌즈재를 경화해서 곡률이 다른 마이크로 렌즈를 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 마이크로 렌즈의 제조 방법은 렌즈재 토출 공정 전에 기판 위에 광 투과성을 갖는 볼록부를 형성하고, 기판의 볼록부에 대해서 오목한 오목부를 볼록부 사이에 형성하는 요철부 형성 공정을 갖고, 렌즈재 토출 공정에서는 볼록부와 오목부에 렌즈재를 토출해서 곡률이 다른 마이크로 렌즈를 형성해도 된다.
이에 의하면, 요철부 형성 공정에 의해 기판에 오목부와 볼록부가 형성된다. 볼록부에 토출된 렌즈재는 볼록부의 상단면 가장자리의 에지(edge) 부분에서 렌즈재의 끝이 피닝(peening) 작용에 의해서 습윤 확장이 규제되어, 오목부에 토출한 렌즈재에 비해서 큰 곡률을 갖는 마이크로 렌즈를 형성할 수 있다. 또한, 마이크로 렌즈를 조밀하게 함으로써 고휘도를 실현할 수 있다.
본 발명의 마이크로 렌즈의 제조 방법은 기판으로부터의 출사 방향으로의 소정 거리의 위치에서의 집광률이 거의 동등해지도록 마이크로 렌즈의 곡률을 설정해도 된다. 이는 가령 마이크로 렌즈의 곡률이 기판의 측부로부터 조사된 외부 광원의 위치에 대해서 외부 광원으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 커지도록 함으로써 달성될 수 있다.
이에 의하면, 예를 들면 색 요소에 대해서 광을 조사했을 때에 마이크로 렌즈로부터 출사되는 집광률이 색 요소면에서 거의 동등해지므로 고휘도를 갖고, 휘도 편차를 저감할 수 있다.
본 발명의 마이크로 렌즈는 상기의 마이크로 렌즈의 제조 방법에 의해 제조되는 것을 요지로 한다.
이에 의하면, 곡률이 다른 마이크로 렌즈가 형성됨으로써 복수 종의 색 요소에 대해서 광선 지향성, 휘도의 최적화를 도모할 수 있다.
본 발명의 광학판은 광 투과성을 갖는 기판과, 기판 위에 형성된 복수 개의 마이크로 렌즈를 갖고, 복수 개의 마이크로 렌즈 중 적어도 하나가 다른 마이크로 렌즈와 곡률이 다른 것을 요지로 한다.
이에 의하면, 마이크로 렌즈는 기판 위에 다른 곡률로 형성되므로, 예를 들어 복수의 색 요소에 대해서 최적의 광선 지향 특성을 도모할 수 있다.
본 발명의 광학판은 기판에 형성된 볼록부와 볼록부에 형성된 마이크로 렌즈를 갖고, 기판 위에 형성된 마이크로 렌즈와 볼록부에 형성된 마이크로 렌즈의 곡률이 달라도 된다.
이에 의하면, 예를 들어 볼록부 위에 형성된 곡률이 큰 마이크로 렌즈와 기판에 형성된 곡률이 작은 마이크로 렌즈에 의해서, 색 요소면에서 거의 동등한 집광률을 얻을 수 있다.
본 발명의 광학판은 기판면에 대한 마이크로 렌즈의 높이에 의해 마이크로 렌즈의 곡률이 달라도 된다.
이에 의하면, 마이크로 렌즈는 기판면에 대해서 높이에 의해 곡률이 달라지므로 마이크로 렌즈의 높이를 기준으로 최적의 광선 지향 특성을 도모할 수 있다.
본 발명의 광학판의 마이크로 렌즈는 기판면에 대해서 낮을수록 곡률이 작아도 된다.
이에 의하면, 마이크로 렌즈는 기판면에 대해서 낮을수록 곡률이 작아지도록 형성되므로 집광점의 거리를 길게 할 수 있다.
본 발명의 광학판은 확산판이어도 된다.
이에 의하면, 곡률이 다른 마이크로 렌즈가 형성되므로, 예를 들어 색 요소에 조사하는 집광률을 거의 균일해지도록 최적의 조정을 행할 수 있다.
본 발명의 광학판은 외부 광원으로부터 조사된 광을 반사하는 반사판과 외부 광원으로부터 조사된 광을 면 전체로 유도하는 도광부를 갖는 도광판이어도 된다.
이에 의하면, 곡률이 다른 마이크로 렌즈가 형성되므로, 확산성을 높이고 광선 지향성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 도광판은 마이크로 렌즈의 곡률이 기판의 측부로부터 조사된 외부 광원의 위치에 대해서 외부 광원으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 커지도록 마이크로 렌즈를 형성해도 된다.
이에 의하면, 광원으로부터 멀어짐에 따라 마이크로 렌즈의 곡률이 커지도록 형성되므로, 광량의 저하를 억제하고 균일한 휘도를 얻을 수 있다.
본 발명은 프레넬 렌즈와 렌티쿨라 시트를 구비한 프로젝션용 스크린이며, 렌티쿨라 시트는 상기의 광학판이 사용되는 것을 요지로 한다.
이에 의하면, 양호한 확산성을 갖는 프로젝션용 스크린을 제공할 수 있다.
본 발명의 프로젝션 시스템은 상기의 프로젝션용 스크린을 구비하는 것을 요지로 한다.
이에 의하면, 투사되는 상의 시인성을 높여서 고화질의 프로젝션 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 백라이트는 상기의 광학판과 도광판 중 적어도 하나를 구비하는 것을 요지로 한다.
이에 의하면, 곡률을 바꾼 마이크로 렌즈를 형성함으로써 광의 확산 효율을 최적화할 수 있는 백라이트를 제공할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치는 상기의 백라이트를 구비하는 것을 요지로 한다.
이에 의하면, 광선 지향성이 좋은 전기 광학 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 전자 기기는 상기의 전기 광학 장치를 탑재한 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 광선 지향성이 좋은 전자 기기를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체화한 실시예에 대해서 도면에 따라 설명한다.
(광학판의 구성)
우선, 본 발명에 따른 광학판의 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 광학판(10)을 모식한 구성도이다.
도 1에서 광학판(10)은 광 투과성을 갖는 기판(11)과, 기판(11) 위에 형성된 광 투과성을 갖는 볼록부(13)와, 볼록부(13) 위에 형성된 마이크로 렌즈(15)와, 기판(11) 위에 형성된 마이크로 렌즈(17) 등으로 구성되어 있다.
기판(11)은 광을 투과시키는 투명성을 갖고, 예를 들면 석영, 글라스나 아크릴계 수지, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 등의 투명 수지 재료가 사용된다.
볼록부(13)는 거의 평탄 형상의 정상부를 갖는 거의 원주 형상을 이루고, 기판(11) 위에 거의 균등한 간격으로 복수 개 형성되어 있다. 또한, 볼록부(13)는 광을 투과시키는 투명성을 갖고, 예를 들면 아크릴계 수지, 폴리에스테 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리카보네이트 수지, 스틸렌 수지, 노볼락(novolak) 수지 등이 사용된다.
볼록부(13) 위에 형성된 마이크로 렌즈(15)는 형성 장소에 의해 곡률이 달라 지도록 형성되어 있다.
기판(11) 위에 형성된 마이크로 렌즈(17)는 거의 반구 형상을 이루고, 거의 균등하게 배치된 마이크로 렌즈(15)의 배열 사이에 거의 균등하게 형성되어 있다.
마이크로 렌즈(15, 17)는 예를 들어 자외선 경화형 아크릴계 수지, 자외선 경화형 에폭시 수지가 사용되고, 전구체(前驅體)로서는 폴리이미드 전구체를 들 수 있다.
자외선 경화형 수지는 프레폴리머(prepolymer), 올리고머(oligomer) 및 모노머(monomer) 중 적어도 한 종과 광중합 개시제를 포함하는 것으로 이루어진다.
자외선 경화형 아크릴계 수지에서는 프레폴리머 또는 올리고머로서, 예를 들면 에폭시 아크릴레이트(acrylate)류, 우레탄 아크릴레이트류, 폴리에스테르 아크릴레이트류, 폴리에테르 아크릴레이트류, 스피로 아세탈(spiro acetal)계 아크릴레이트류 등의 아크릴레이트류, 에폭시 메타크릴레이트(methacrylate)류, 우레탄 메타크릴레이트류, 폴리에스테르 메타크릴레이트류, 폴리에테르 메타크릴레이트류 등의 메타크릴레이트류 등을 이용할 수 있다.
모노머로서는, 예를 들면 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate), 2-에틸헥실 메타크릴레이트(2-ethylhexyl methacrylate), 2-히드록시에틸 아크릴레이트(hydroxyethyl acrylate), 2-히드록시에틸 메탈크릴레이트(hydroxyethyl methacrylate), N-비닐-2-피롤리돈(N-vinyl-2-pyrrolidone), 카비톨 아크릴레이트(carbitol acrylate), 테트라히드로푸르푸릴 아크릴레이트(tetrahydrofurfuryl acrylate), 이소보르닐 아크릴레이트(isobornyl acrylate), 디시클로펜테닐 아크릴 레이트(dicyclopentenyl acrylate), 1,3-부탄디올 아크릴레이트(1,3-butanediol acrylate) 등의 단관능성(單官能性) 모노머, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate), 1,6-헥산디올 메타크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 아크릴레이트(neopentyl glycol acrylate), 폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 펜타에리트리톨 디아크릴레이트(pentaerythritol diacrylate) 등의 2관능성 폴리머, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate), 트리메틸올프로판 트리메탈크릴레이트(trimethylolpropane trimethacrylate), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate) 등의 다관능성 모노머를 들 수 있다.
광중합 개시제로서는, 예를 들면 2,2-디메톡시-2-페닐 아세토페논(2,2-dimethyoxy-2-phenyl acetophenone) 등의 아세토페논류, ㅍ-히드록시 이소부틸페논(α-hydroxy isobutylphenone), ρ-이소프로필-α-히드록시 이소부틸페논(ρ-isopropyl-α-hydroxy isobutylphenone) 등의 부틸페논류, ρ-tert-부틸 디클로로 아세토페논(ρ-tert-butyl dichloro acetophenone), α,α-디클로-4-페녹시 아세토페논(α,α-dichlo-4-phenoxy acetophenone) 등의 할로겐화 아세토페논류, 벤조페논(benzophenone), N,N-테트라에틸-4,4-디아미노벤조페논(N,N-tetraethyle-4,4-diaminobenzophenone) 등의 벤조페논류, 벤질, 벤질 디메틸 케탈(benzyl dimethyl ketal) 등의 벤질류, 벤조인(benzoin), 벤조인 알킬 에테르(benzoin alkyl ether) 등의 벤조인류, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-에톡시카르보닐)옥심(1-phenyl-1,2-propanedione-2-(o-etoxycarbonyl)oxime) 등의 옥심류, 2-메틸티옥산톤(2-methyl tioxantone), 2-클로로티옥산톤(2-chloro tioxantone) 등의 크산톤류, 벤조인 에테르, 이소부틸 벤조인 에테르 등의 벤조인 에테르류, 미힐러 케톤(Michler's ketone)류의 라디칼 발생 화합물을 들 수 있다. 자외선 경화형 아크릴계 수지를 경화한 후의 수지는 투명도가 높다는 이점을 갖고 있다.
폴리이미드 전구체로서는 폴리아믹산(polyamic acid), 폴리아믹산의 장쇄 알킬 에스테르(long chain alkyl ester) 등을 들 수 있다. 폴리이미드 전구체를 열경화시켜서 얻어진 폴리이미드계 수지는 가시광 영역에서 80% 이상의 투과율을 갖고, 굴절률이 1.7 내지 1.9로 높기 때문에 큰 렌즈 효과를 얻을 수 있다.
(확산판의 구성)
다음으로, 본 발명에 따른 광학판으로서의 확산판의 구성에 대해서 설명한다. 도 2는 확산판을 모식한 단면도이다. 확산판(20)은 광원(도시 생략)의 광을 색 요소에 균일하게 조사하는 역할을 하는 것이다.
도 2에 있어서 확산판(20)은 광 투과성을 갖는 기판(21)과, 기판(21) 위에 형성된 광 투과성을 갖는 볼록부(13)와, 볼록부(13) 위에 형성된 마이크로 렌즈(15)와, 기판(21) 위에 형성된 마이크로 렌즈(17) 등으로 구성되어 있다.
기판(21)은 광을 투과시키는 투명성을 갖고, 예를 들면 석영, 글라스나 아크릴계 수지, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 등의 투과 수지 재료가 사용된다. 또한, 기판(21)의 표면은 집광성을 고려해서 매트(mat) 처리가 실시되어 있다.
볼록부(13)는 거의 평탄 형상의 정상부를 갖는 거의 원주 형상을 이루고, 기판(21) 위에 거의 균등한 간격으로 복수 개 형성되어 있다. 또한, 볼록부(13)는 광을 투과시키는 투명성을 갖고, 예를 들면 아크릴계 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리카보네이트 수지, 스틸렌 수지, 노볼락 수지 등이 사용된다.
볼록부(13) 위에 형성된 마이크로 렌즈(15)는 형성 장소에 의해 곡률이 다르게 형성되고, 예를 들면 광원(도시 생략)으로부터 멀어짐에 따라서 곡률이 큰 마이크로 렌즈(15)를 배치할 수 있다.
또한, 기판(21) 위에 형성된 마이크로 렌즈(17)는 거의 반구 형상을 이루고, 거의 균등하게 배치된 마이크로 렌즈(15)의 배열 사이에 거의 균등하게 형성되어 있다.
마이크로 렌즈(15, 17)는, 예를 들면 자외선 경화형 아크릴계 수지, 자외선 경화형 에폭시 수지가 사용되고, 전구체로서는 폴리이미드 전구체를 들 수 있다. 상세에 대해서는 상술한 광학판(10)에서의 마이크로 렌즈(15, 17)의 재료와 동일하므로 설명을 생략한다.
(도광판의 구성)
다음으로, 본 발명에 따른 광학판으로서의 도광판의 구성에 대해서 설명한다. 도 3은 도광판을 모식한 단면도이다. 도광판(30)은 도광판(30)의 측면에 배치된 광원(32)의 광을 도광판(30)의 면 전체에 확산시키는 것이다.
도 3에서 도광판(30)은 광 투과성을 갖는 기판(34)과, 외부 광원(32)의 광을 도광부(31) 방향으로 반사시키는 반사판(33)과, 반사판(33) 위에 형성된 볼록부(13)와, 볼록부(13) 위에 형성된 마이크로 렌즈(15)와, 반사판(33) 위에 형성된 마 이크로 렌즈(17) 등으로 구성되어 있다.
도광부(31)와 반사판(33)은 도광부(31)의 기판(34)을 연화시킨 상태에서 마이크로 렌즈(15, 17)가 형성된 반사판(33)과 가압 접속시키고, 그 후, 경화시켜서 일체화된다.
기판(34)은 표면이 거의 평탄화되고, 광을 투과시키는 투명성을 갖고, 예를 들면 석영, 글라스나 아크릴계 수지, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 등의 투명 수지 재료가 사용된다.
볼록부(13)는 거의 평탄 형상의 정상부를 갖는 거의 원주 형상을 이루고 있다. 또한, 도 3에서는 외부 광원(32)의 위치에 대해서 외부 광원(32)으로부터 멀어짐에 따라 볼록부(13)의 간격이 짧아지도록 배치되어 있다. 볼록부(13)는 광을 투과시키는 투명성을 갖고, 예를 들면 아크릴계 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리카보네이트 수지, 스틸렌 수지, 노볼락 수지 등이 사용된다.
마이크로 렌즈(15)는 형성 장소에 의해 곡률이 다르게 형성되고, 예를 들면 외부 광원(32)으로부터 멀어짐에 따라 곡률이 큰 마이크로 렌즈(15)가 배치되어 있다.
또한, 반사판(33) 위에 형성된 마이크로 렌즈(17)는 거의 반구 형상을 이루고, 거의 균등하게 배치된 마이크로 렌즈(15)의 배열 사이에 거의 균등하게 형성되어 있다.
마이크로 렌즈(15, 17)는, 예를 들면 자외선 경화형 아크릴계 수지, 자외선 경화형 에폭시 수지가 사용되고, 전구체로서는 폴리이미드 전구체를 들 수 있다. 재료에 대한 상세는 상술한 광학판(10)의 마이크로 렌즈(15, 17)의 재료와 같으므로 설명을 생략한다.
(백라이트의 구성)
다음으로, 본 발명에 따른 백라이트의 구성에 대해서 설명한다. 도 4는 백라이트를 모식한 단면도이다.
도 4에서 백라이트(40)는 외부 광원(32)의 바로 근처에 배치된 도광판(30)과, 도광판(30)에 면해서 배치된 확산판(20) 등으로 구성되어 있다. 외부 광원(32)은 조명 장치이며, 예를 들면 냉음극 형광관 등이 사용된다. 외부 광원(32)으로부터 조사된 광은 도광판(30)에 의해 면 전체로 확산되고, 확산판(20)에 조사된다. 확산판(20)은 도광판(30)으로부터 조사된 광을 받아서 마이크로 렌즈(15)로부터 광이 균일하게 조사된다. 마이크로 렌즈(15)는 외부 광원(32)으로부터 멀어짐에 따라 곡률이 커지도록 배치되어 있으므로, 외부 광원(32)으로부터 조사된 광을 반사시켜서 도광부(31)의 면 전체로부터 광이 출사되도록 광을 반사시킨다.
(전기 광학 장치의 구성)
다음으로, 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 구성에 대해서 설명한다. 도 5는 전기 광학 장치로서의 액정 표시 장치를 모식한 단면도이다.
도 5에서 액정 표시 장치(50)는 광을 조사하는 백라이트(40)와, 백라이트(40)로부터 조사된 광을 받아서 표시하는 액정 표시부(51)로 구성되어 있다.
백라이트(40)는 외부 광원(32)과, 외부 광원(32)의 바로 근방에 배치된 도광 판(30)과, 도광판(30)에 면하도록 배치된 확산판(20) 등으로 구성되어 있다.
액정 표시부(51)는 하측 기판부(60)가 백라이트(40)의 확산판(20) 근방에 설치되고, 하측 기판부(60)와 대향하도록 상측 기판부(70)를 갖고 있다. 하측 기판부(60)와 상측 기판부(70)는 실(seal)재(52)에 의해서 규정된 간격이 유지되고, 상기 간격 내에는 액정재(53)가 봉입되어 있다.
하측 기판부(60)는 하측 투명 기판(61)과, 하측 투명 기판(61)의 상면에 형성된 표시 전극(62)과, 표시 전극(62)의 상면에 형성된 배광막(63)을 갖고 있다. 또한, 하측 투명 기판(61)에 대해서 표시 전극(62)의 반대면에 편광판(64)이 배치되어 있다.
상측 기판부(70)는 상측 투명 기판(71)과 하측 투명 기판(61)에 대향하는 방향이며, 상측 투명 기판(71)의 면에 형성된 블랙 매트릭스(72)와 블랙 매트릭스(72)에 의해 구획된 영역에는 색 요소로서의 컬러 필터(73a(R), 73b(G), 73c(G))가 형성되어 있다. 또한, 블랙 매트릭스(72) 및 컬러 필터(73a, 73b, 73c)의 상면에 형성된 보호막(74)과, 보호막(74)의 상면에 형성된 공통 전극(75)과, 공통 전극(75)의 상면에 형성된 배광막(76)을 갖고 있다. 또한, 상측 투명 기판(71)의 컬러 필터(73a, 73b, 73c)의 반대면에는 편광판(77)이 배치되어 있다.
하측 기판부(60)와 상측 기판부(70)는 실재(52)의 접착력에 의해 접착되고, 실재(52)의 높이에 의해 규정된 양 기판부(60, 70) 사이에는 액정재(53)가 봉입되어 있다.
(전자 기기의 구성)
다음으로, 본 발명에 따른 전자 기기의 구성에 대해서 설명한다. 도 6은 전자 기기로서의 휴대 단말을 모식한 구성도이며, 도 6에서 휴대 단말(80)의 표시부에 액정 표시 장치(50)가 탑재되어 있다.
(프로젝션용 스크린의 구성)
다음으로, 본 발명에 따른 프로젝션용 스크린의 구성에 대해서 설명한다. 도 7은 프로젝션용 스크린(이하, 스크린이라 약칭)을 모식한 단면도이다.
도 7에서 스크린(90)은 필름 기판(91)과, 필름 기판(91) 위에 형성된 점착층(92)과, 점착층(92)의 점착력에 의해 접착된 상술한 광학판(10)으로서의 렌티쿨라 시트(94)와, 렌티쿨라 시트(94)의 위에 형성된 프레넬 렌즈(95) 위에 형성된 상술한 광학판으로서의 산란막(96) 등으로 구성되어 있다.
렌티쿨라 시트(94)는 광 투과성을 갖는 기판(93) 위에 복수의 볼록부(13)가 형성되고, 볼록부(13) 위에 마이크로 렌즈(15)가 형성되며, 형성 장소에 의해 곡률이 다르게 형성되어 있다. 예를 들면, 스크린(90)의 중앙부로부터 외측으로 감에 따라 마이크로 렌즈(15)의 곡률이 커지도록 형성되어 있다. 또한, 기판(93) 위에 마이크로 렌즈(17)가 거의 균등한 간격으로 형성되어 있다.
산란막(96)은 광 투과성을 갖는 기판(93) 위에 복수의 볼록부(13)가 형성되고, 볼록부(13) 위에 마이크로 렌즈(15)가 형성되어 있다. 또한, 기판(93) 위에 마이크로 렌즈(17)가 거의 균등한 간격으로 형성되어 있다.
또한, 본 발명에 따른 스크린(90)은 도 7에 나타낸 예에 한정되지 않고, 예를 들면 렌티쿨라 시트(94)만, 또는 산란막(96)만 사용해도 된다. 이렇게 해도, 렌티쿨라 시트(94)가 양호한 확산 기능을 가지므로, 스크린 위에 투사되는 상의 화질을 높일 수 있다. 또한, 산란막(96)이 양호한 확산 기능을 가지므로, 산란막(96)을 투과한 광이 반사돼서 다시 이 산란막(96)에 입사될(반사되어 올) 때, 이 입사광(반사광)을 산란막(96)에서 착란시킴으로써 정반사를 억제할 수 있고, 따라서, 스크린 위에 투사되는 상의 시인성(視認性)을 높일 수 있다.
(프로젝션 시스템의 구성)
다음으로, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 구성에 대해서 설명한다. 도 8은 프로젝션 시스템을 모식한 구성도이다.
도 8에서 프로젝션 시스템(100)은 프로젝터(101)와 스크린(90)(도 7 참조)을 구비하여 구성되어 있다. 프로젝터(101)는 외부 광원(102)과, 상기 외부 광원(102)으로부터 조사되는 광의 광축 위에 배치되어 외부 광원(102)으로부터의 광을 변조하는 액정 라이트 밸브(103)를 투과한 광의 화상을 결합하는 결합 렌즈(결상 광학계)(104)로 구성되어 있다. 액정 라이트 밸브(103)는, 예를 들면 RGB로 이루어지는 3장의 판에 의해 광을 변조할 수 있다. 또한, 액정 라이트 밸브(103)에 한하지 않고 광을 변조하는 수단이면 되어, 예를 들면 미소한 반사 부재를 구동(반사 각도를 제어)해서 광원으로부터의 광을 변조하는 수단을 사용해도 된다.
(마이크로 렌즈의 제조 방법)
다음으로, 마이크로 렌즈의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 10은 마이크로 렌즈의 제조 방법을 나타낸 공정도이다.
도 10에서 부호(110)는 토출 헤드이며, 도 9에 토출 헤드(110)의 구성을 나 타낸다. 도 9의 (a)는 토출 헤드의 일부 파단한 사시도이며, 도 9의 (b)는 요부 단면도이다.
도 9의 (a)에서 토출 헤드(110)는 진동판(114)과 노즐 플레이트(115)를 구비하고 있다. 진동판(114)과 노즐 플레이트(115) 사이에는 액체 저장소(116)가 배치되고, 구멍(118)을 통해서 공급되는 기능액이 항상 충전되도록 되어 있다. 또한, 진동판(114)과 노즐 플레이트(115) 사이에는 복수의 격벽(112)이 위치하고 있다. 그리고, 진동판(114)과 노즐 플레이트(115)와 한 쌍의 격벽(112)에 의해 둘러싸인 부분이 캐비티(111)이다. 캐비티(111)는 노즐(120)에 대응해서 설치되어 있기 때문에 캐비티(111)의 수와 노즐(120)의 수는 동일하다. 캐비티(111)에는 한 쌍의 격벽(112) 사이에 위치하는 공급구(117)를 통해서 액체 저장소(116)로부터 기능액이 공급된다.
도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 진동판(114) 위에는 각각의 캐비티(111)에 대응해서 진동자(113)가 부착되어 있다. 진동자(113)는 피에조 소자(113c)와 피에조 소자(113c)를 둘러싼 한 쌍의 전극(113a, 113b)을 갖는다. 이 한 쌍의 전극(113a, 113b)에 구동 전압을 가함으로써 대응하는 노즐(120)로부터 기능액이 액적(121)으로 돼서 토출된다. 노즐(120)의 주변부에는 액적(121)의 비행 휨이나 노즐(120)의 구멍 막힘 등을 방지하기 위해서, 예를 들면 Ni-테트라플루오르에틸렌 공석(共析) 도금층으로 이루어지는 발(撥)기능액층(119)이 설치되어 있다. 또한, 기능액을 토출시키기 위해서 진동자(113) 대신에 전기 열 변환 소자를 사용해도 되고, 전기 열 변환 소자에 의한 재료액의 열팽창을 이용해서 재료액을 토출시킬 수 있다.
다음으로, 도 10에 따라서 마이크로 렌즈(15, 17)의 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 10의 (a)에서 기판(11)의 상면에 볼록부 재료(12)를 거의 균등한 두께가 되도록 형성한다. 기판(11)은 표면이 거의 평탄화되고 광을 투과시키는 투명성을 가지며, 예를 들면 석영, 글라스나 아크릴계 수지, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 등의 투명 수지 재료가 사용된다. 볼록부 재료(12)는 광을 투과시키는 투명성을 갖고, 예를 들면 아크릴계 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리카보네이트 수지, 스틸렌 수지, 노볼락 수지 등이 포토레지스트(photoresist)로서 사용된다.
도 10의 (b)의 요철 형성 공정에서 노광기(129), 마스크(130), 현상기 등을 사용해서 도 10의 (c)와 같이 볼록부(13)를 형성한다. 볼록부(13)의 형성에 의해 볼록부(13)에 대해서 오목한 오목부(19)가 볼록부(13) 사이에 형성된다.
도 10의 (c)의 발액 처리 공정에서 기판(11)의 오목부(19)와 볼록부(13)의 표면에 발액 처리를 실시한다. 또한, 발액 처리는 적어도 오목부(19)에 해당하는 기판(11)의 표면에 처리를 실시하면 되고, 볼록부(13)로의 처리는 생략해도 된다. 발액 처리는, 예를 들면 CF4 등으로 처리된다.
도 10의 (d)의 오목부(19)로의 렌즈재 토출 공정에서 토출 헤드(110)로부터 오목부(19)를 향해서 렌즈재(14)의 액적(121)을 토출하여 오목부에 액상의 렌즈재 (14)를 부착시킨다. 렌즈재(14)는, 예를 들면 자외선 경화형 아크릴계 수지, 자외선 경화형 에폭시 수지가 사용되고, 전구체로서는 폴리이미드 전구체를 들 수 있다.
도 10의 (e)의 볼록부(13)로의 렌즈재 토출 공정에서 토출 헤드(110)로부터 볼록부(13)의 정상부를 향해서 렌즈재(14)의 액적(121)을 토출하여 볼록부(13)의 정상부에 액상의 렌즈재(14)를 부착시킨다. 렌즈재(14)는, 예를 들면 자외선 경화형 아크릴계 수지, 자외선 경화형 에폭시 수지가 사용되고, 전구체로서는 폴리이미드 전구체를 들 수 있다. 또한, 토출에 있어서, 토출하는 볼록부(13)의 장소에 의해 원하는 마이크로 렌즈(15)의 곡률을 고려해서 각각 토출량을 제어해서 토출을 행한다. 또한, 렌즈재(14)가 볼록부(13)의 정상부에서 기판(11)면에 흘러 떨어지지 않는 한도의 범위에서 토출량이나 토출 속도를 제어해서 토출을 행한다. 토출량이 많을수록 곡률이 큰 마이크로 렌즈(15)를 형성할 수 있다.
도 10의 (f)의 렌즈재 경화 공정에서 자외선 조사기(160)로부터 자외선을 조사함으로써 렌즈재(14)를 경화시켜서 마이크로 렌즈(15, 17)를 형성한다.
따라서, 상기 실시예에 의하면 이하에 나타내는 효과가 있다.
(1) 마이크로 렌즈(15)는 원하는 곡률로 형성되므로 복수의 색 요소에 따라서 확산 특성을 최적화시킬 수 있다.
(2) 확산판(20)은 마이크로 렌즈(15, 17)가 조밀하게 형성되어 있으므로 외부 광원(32)으로부터 조사된 광을 효율적으로 집광시켜서 고휘도 표시시킬 수 있다.
(3) 도광판(30)은 외부 광원(32)으로부터 멀어짐에 따라 마이크로 렌즈(15, 17)의 간격이 좁아지도록 형성되므로 도광부(31)의 면 전체에서 확산 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않고 이하와 같은 변형예를 들 수 있다.
(변형예 1) 도 10에서 볼록부(13)를 포토리소그래피법으로 형성했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 기판(11) 형상으로 형성된 볼록부 재료(12)에 대해서 가압 몰드 등을 사용해서 가압시킴으로써 볼록부(13) 및 오목부(19)를 형성해도 된다. 이렇게 해도 볼록부(13) 및 오목부(19)에 마이크로 렌즈(15, 17)를 형성할 수 있다.
(변형예 2) 도 10에서 오목부(19)와 볼록부(13)에 렌즈재(14)를 토출한 후에 경화시켰지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 오목부에 렌즈재(14)를 토출한 직후에 경화시켜도 된다. 이와 같이 하면, 오목부(19)의 렌즈재(14)에 볼록부(13)에 토출한 렌즈재(14)가 연결되는 것에 기인하는 공정 사이에서의 불량률을 저감시킬 수 있다.
(변형예 3) 도 10에서 거의 동일한 곡률을 갖는 마이크로 렌즈(17)를 형성했지만, 이에 한정되지 않고, 다른 곡률을 갖는 마이크로 렌즈(17)를 형성해도 된다. 이와 같이 함으로써, 더 상세하게 확산 특성의 최적화를 도모할 수 있다.
(변형예 4) 도 10에서 볼록부(13) 사이에 마이크로 렌즈(17)를 형성했지만, 이것을 없애도 된다. 이와 같이 해도, 확산 특성의 최적화를 도모할 수 있다.
(변형예 5) 본 실시에에서 볼록부(13)의 직경 크기는 거의 동일하게 했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 볼록부(13)의 직경 크기를 바꿔서 형성해도 된다. 이와 같이 하면, 다른 곡률을 갖는 마이크로 렌즈(15)를 용이하게 형성할 수 있다.
(변형예 6) 확산판(20)은 볼록부(13) 위에 다른 곡률을 갖는 마이크로 렌즈(17)를 형성했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 11에 나타낸 바와 같이 마이크로 렌즈의 높이에 따라 다른 곡률을 가져도 된다. 도 11에서는 마이크로 렌즈(17)의 곡률이 마이크로 렌즈(15)의 곡률보다도 작아지도록 형성되어 있다. 이와 같이 하면, 예를 들면 표시 패널 등의 표시 장치에 대해서 집광 거리를 균등화시키고, 휘도 편차가 없는 표시를 행할 수 있다. 이하, 도 12에서 변형예에서의 마이크로 렌즈의 제조 방법을 나타내는 공정도를 사용해서 설명한다.
도 12의 (a) 내지 (c)는 도 10의 (a) 내지 (c)의 설명과 동일하므로 생략한다.
도 12의 (d)의 오목부(19)로의 렌즈재 토출 공정에서 토출 헤드(110)로부터 오목부(19)를 향해서 렌즈재(14)의 액적(121)을 토출하고, 오목부(19)에 액상의 렌즈재(14)를 부착시킨다. 렌즈재(14)는 집광 거리를 고려해서 마이크로 렌즈(15)보다도 곡률이 작아지도록 토출 제어된다.
도 12의 (e)의 볼록부(13)로의 렌즈재 토출 공정에서 토출 헤드(110)로부터 볼록부(13)의 정상부를 향해서 렌즈재(14)의 액적(121)을 토출하고, 볼록부(13)의 정상부에 액상의 렌즈재(14)를 기판(11)면에 흘러 떨어지지 않는 한도의 범위에서 토출량이나 토출 속도를 제어해서 토출을 행한다. 토출량을 거의 균등하게 행해서, 곡률이 거의 동등한 마이크로 렌즈(15)를 형성한다.
도 12의 (f)의 렌즈재 경화 공정에서 자외선 조사기(160)로부터 자외선을 조사함으로써 렌즈재(14)를 경화시켜서 마이크로 렌즈(15, 17)를 형성한다.
본 발명에 따르면, 복수 종의 색 요소에 대해서 고휘도를 갖고 광선 지향성이 우수한 마이크로 렌즈, 광학판, 확산판, 도광판, 백라이트, 프로젝션용 스크린, 프로젝션 시스템, 전기 광학 장치 및 전자 기기, 및 마이크로 렌즈의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 광 투과성을 갖는 기판 위에 액상(液狀)의 렌즈재(材)를 토출하는 렌즈재 토출 공정과,
    상기 렌즈재를 경화해서 마이크로 렌즈를 형성하는 렌즈재 경화 공정을 갖고,
    상기 렌즈재 토출 공정의 토출 장소에 따라 상기 마이크로 렌즈의 곡률이 다르고, 상기 기판의 측부로부터 조사된 외부 광원의 위치에 대해서 상기 외부 광원으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 상기 마이크로 렌즈의 곡률이 커지도록 상기 마이크로 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈재 토출 공정 전에 상기 기판의 면에 발액(撥液) 처리를 실시하는 발액 처리 공정을 갖고,
    상기 렌즈재 토출 공정에서는 상기 발액 처리가 실시된 장소와 상기 발액 처리가 실시된 장소 이외의 장소에 상기 렌즈재를 토출해서 곡률이 다른 상기 마이크로 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈재 토출 공정 전에 상기 기판 위에 광 투과성을 갖는 볼록부를 형성하고, 상기 기판의 상기 볼록부에 대해서 오목한 오목부를 상기 볼록부 사이에 형성하는 요철부 형성 공정을 갖고,
    상기 렌즈재 토출 공정에서는 상기 볼록부와 상기 오목부에 상기 렌즈재를 토출해서 곡률이 다른 상기 마이크로 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판으로부터의 출사 방향으로의 소정 거리의 위치에서의 집광률이 동등해지도록 상기 마이크로 렌즈의 곡률을 설정하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 기재된 마이크로 렌즈의 제조 방법에 의해서 제조된 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈.
  6. 투과성을 갖는 기판과,
    상기 기판 위에 형성된 복수 개의 마이크로 렌즈를 갖고,
    상기 복수 개의 마이크로 렌즈 중 적어도 하나는 다른 상기 마이크로 렌즈와 곡률이 다르고,
    상기 마이크로 렌즈의 곡률이 상기 기판의 측부로부터 조사된 외부 광원의 위치에 대해서 상기 외부 광원으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 커지도록 상기 마이크로 렌즈가 형성된 것을 특징으로 하는 광학판.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판에 형성된 볼록부와,
    상기 볼록부에 형성된 마이크로 렌즈를 갖고,
    상기 기판 위에 형성된 상기 마이크로 렌즈와 상기 볼록부에 형성된 마이크로 렌즈의 곡률이 다른 것을 특징으로 하는 광학판.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 기판의 표면에 대한 상기 마이크로 렌즈의 높이에 따라 상기 마이크로 렌즈의 곡률이 달라지는 것을 특징으로 하는 광학판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈는 상기 기판의 표면에 대한 높이가 낮을수록 곡률이 작은 것을 특징으로 하는 광학판.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학판이 확산판인 것을 특징으로 하는 광학판.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학판은,
    상기 외부 광원으로부터 조사된 광을 반사하는 반사판과,
    상기 외부 광원으로부터 조사된 광을 면 전체로 유도하는 도광부를 갖는 도광판인 것을 특징으로 하는 광학판.
  12. 삭제
  13. 프레넬 렌즈(fresnel lens)와 렌티쿨라 시트(lenticular sheet)를 구비한 프로젝션용 스크린으로서,
    상기 렌티쿨라 시트는 제 6 항에 기재된 광학판이 사용되는 것을 특징으로 하는 프로젝션용 스크린.
  14. 제 13 항에 기재된 프로젝션용 스크린을 구비한 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  15. 제 6 항에 기재된 광학판을 구비한 것을 특징으로 하는 백라이트.
  16. 제 15 항에 기재된 백라이트를 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  17. 제 16 항에 기재된 전기 광학 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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