(57)【要約】【課題】  半透過或いは全透過型液晶表示装置において、機種により異なる色々な画素ピッチや表示サイズに対応して樹脂レンズの生成が大量かつ低コストで生成でき、それによって光源からの光を液晶表示装置の開口部に効率よく導いて液晶表示装置の開口効率を上昇させ得る。【解決手段】  半透過型或いは全透過型液晶表示装置の裏面の偏光板或いは光学シート上に透明な可視光、紫外線或いは熱硬化性の液体状樹脂組成物をインクジェット装置にて制御吐出し、吐出された液体状樹脂組成物と偏光板或いは光学シートの表面エネルギーの差を利用して樹脂レンズを生成し、該樹脂レンズは液晶表示装置の反射層或いは反射板の開口部の位置、サイズに従って千鳥状或いは互いの位置が三角形状の配置に生成され、液晶表示装置の背面に置かれた光源からの光を樹脂レンズを介して液晶表示装置の開口部に効率よく集光させる液晶表示装置の開口効率を上昇させるものである。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半透過或いは全透過型液晶表示装置の裏面の偏光板あるいは光学シート上に、透明な可視光、紫外線或いは熱硬化性の液体状樹脂組成物をインクジェット装置にて制御吐出するステップと、
上記の液体状樹脂組成物は液晶表示装置の色々な画素ピッチや表示サイズに対応させて偏光板あるいは光学シート上に吐出されるステップと、
吐出された液体状樹脂組成物と偏光板あるいは光学シートの表面エネルギーの差を用いて樹脂レンズを生成するステップと、
液晶表示装置の背面に置かれた光源からの光をを半透過或いは全透過型液晶表示装置の開口部に効率良く集光させるステップと、
を含む液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造法。
【請求項２】
樹脂レンズは液晶表示装置の色々な画素ピッチや表示サイズに対応して偏光板あるいは光学シート上に、千鳥状もしくは互いの位置が三角形状配置となるように生成される請求項１記載の液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造法。
【請求項３】
液体状樹脂組成物は、インクジェットプリンタ装置のインクジェットヘッドをバイアス角度θ移動させ、そのノズルピッチと液晶表示装置の開口部のピッチとを合致させて偏光板あるいは光学シート上に吐出されることからなる請求項１または２記載の液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造法。
【請求項４】
偏光板あるいは光学シートをＸ軸方向に移動させながら液体状樹脂組成物をＸ軸方向およびＹ軸方向に対して千鳥状あるいは互いの位置が三角形状配置となるように制御吐出してなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造法。
【請求項５】
吐出される液体状樹脂組成物と偏光板あるいは光学シートの表面エネルギーの差が５〜２０ｄｙｎｅ／ｃｍの範囲において樹脂レンズが生成されることからなる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造法。
【請求項６】
生成される樹脂レンズは、最大直径が１５０μ、レンズ高さが１０μである請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造を実施するための装置であって、
半透過あるいは全透過型液晶表示装置の裏面の偏光板あるいは光学シート上に、透明な可視光、紫外線あるいは熱硬化性の液体状樹脂組成物を吐出するインクジェット装置と、  液晶表示装置の色々な画素ピッチや表示サイズに対応して偏光板あるいは光学シートの上に液体状樹脂組成物を制御吐出する制御手段と、
吐出した液体状樹脂組成物と偏光板あるいは光学シートの表面エネルギーの差を用いて生成された樹脂レンズと、
液晶表示装置の背面に置かれかつ液晶表示装置の開口部に樹脂レンズを介して集光せしめられる光源と、
を含む液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズ製造装置。
【請求項８】
インクジェットヘッドのピッチと反射層あるいは反射板の千鳥状もしくは互いの位置が三角形状配置の開口部のピッチを合わせるために、インクジェットヘッドモジュールをバイアス角度θ移動させるインクジェットヘッドバイアス回転軸と、液晶パネルを保持する液晶ホルダーをθ角移動させるための液晶位置決め用θ回転軸とからなる請求項７記載の液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズ製造装置。
【請求項９】
液晶装置の開口部がＸ軸方向及びＹ軸方向に対して千鳥状あるいは互いの位置が三角形状の配置であり、前記開口部に対応して偏光板あるいは光学シートをＸ軸方向に移動させながら液体状樹脂組成物を制御吐出してなる請求項７または８記載の液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造装置。
【請求項１０】
吐出される液体状樹脂組成物と偏光板あるいは光学シートの表面エネルギーの差が、５〜２０ｄｙｎｅ／ｃｍの範囲において樹脂レンズが生成されることからなる請求項７ないし９のいずれか１項に記載の液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造装置。
【請求項１１】
生成される樹脂レンズは最大直径が１５０μ、レンズ高さが１０μである請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズ製造法及びその製造装置に関し、更に詳しくは半透過あるいは全透過型の液晶表示装置の裏面の偏光板あるいは光学シート上に、色々な画素ピッチや表示サイズに対応させて樹脂レンズを生成し、液晶表示装置の背面に置かれた光源からの光を液晶表示装置の開口部に効率良く導くことのできる液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズ製造法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置はあらゆる分野の製品に利用されており、中でも半透過型ＬＣＤは太陽光や室内光を反射して表示する能力と、バックライト光を利用して夜間や暗い場所で表示する能力を持ち、屋外及び屋内で使用される携帯機器に多く使用されている。この機能を満足するために、ＬＣＤの内部の反射層あるいは反射板に開口部を設け、その開口部からバックライト光を透過させ、かつまた、反射層あるいは反射板にて外光を反射させることにより目的の機能を達成している。しかし、周知のようにバックライトの光の内で反射層あるいは反射板の開口部を抜ける光は僅かであり、殆どの光は反射層あるいは反射板により遮られていた。
【０００３】
一般的に半透過型ＬＣＤの液晶部の概略は、図９及び図１０に示す構造であった。ＬＣＤは背面部に反射層あるいは反射板１００が配設され、この反射層あるいは反射板１００は内部の液晶層１０１の２分の１程度の厚さに設定されている。液晶層１０１はガラス板１０２にて挟まれ、ガラス板１０２の表面に偏光板１０３が設定されている。反射層あるいは反射板１００にはバックライト光を通すための開口部（穴）１０４が設けられ、その上方に赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の３原色のカラーフイルター１０５が設置されている。
【０００４】
光源からの透過光１０６は開口部（穴）１０４を通り抜け、かつまた、反射光１０７は反射層１００により反射される。通常、反射された光１０７が通る部分のカラーフイルター１０５の厚みは、透過光１０６が通る部分に比較して２分の１程度となっている。これは、反射光１０７の場合はカラーフイルター１０５を光が２回通るためであり、また反射層あるいは反射板１００の厚みが厚いのはバックライト光で表示される画像と、反射層あるいは反射板により表示される画像の光路距離の差がでないようにするためである。このように、開口部（穴）１０４を通り抜ける光は一部であり、大部分は反射層あるいは反射板１０６により遮られてしまうことになる。
【０００５】
半透過型ＬＣＤにおいて、反射性能を向上させて屋外での視認性を向上させるためには、開口部の面積を小さくして反射層の面積を大きくする必要があり、また逆に暗所での視認性を向上させるためには、開口部の面積をを広げてバックライト光が多く通るようにする必要がある。しかし、反射層の面積を上昇させれば開口部の面積が減り、逆に開口部の面積を上昇させれば反射層の面積が減ることになり、この両者の性能を両立させることはできず、このようにＬＣＤ表示装置では大半の光が反射層あるいは反射板にて遮光されてしまい使われていないことになる。
【０００６】
一般的に使用されている液晶表示装置にはレンズは取り付けられていないが、一部の液晶プロジェクター用液晶装置には、液晶表示装置のガラスの一部を化学処理（エッチングなど）を行ったり、金型を使用してレンズを生成する場合があった。しかし、通常使用される携帯電話などの液晶表示装置は、生産性、コストなどの問題や表示装置の解像度や大きさが、まちまちであるために、簡単にレンズ生成をして液晶表示装置の開口部に光を効率よく導くための処置は全く考慮されていなかった。
【０００７】
前述のレンズ生成を化学的方式や金型を使用して転写を行う方式で製造する場合、化学的方式ではエッチングなどのマスク型、金型を利用する方式ではＬＣＤ表示装置の各素子毎にレンズの形状をした金型を作成して行う必要があった。この金型やマスクの製造にはコストや時間がかかり、更に実際のＬＣＤ表示装置にレンズを生成する場合にも時間がかかる工程であることから、実際には液晶プロジェクト装置などの画素ピッチ及び画面表示サイズが標準化された製品についてのみ、このような処理をしたものが使用されているだけであった。
【０００８】
最近、光通信分野においてマイクロ樹脂レンズアレイを生成する場合、あるいは液晶パネル等の電気光学パネルの導光板に配光パターンを生成する場合、インクジェット方式により液状樹脂をターゲット部分に微少量だけ滴下し、硬化させて樹脂レンズを生成することが提案されている。しかし、このレンズ生成方法はインクジェットヘッドから液状樹脂をターゲット上に吐出し、硬化させ、一定の配光パターンにレンズを生成するものであった。従って、一般に使用される携帯機器などの液晶表示装置において問題となっていた反射層あるいは反射板により遮られていた光を有効に処理するものではなかった。
【特許文献１】特開平５−３０３０１７号公報
【特許文献２】特開２０００−１８０６０５号公報
【特許文献３】特開２００４−１１７９５５号公報
【特許文献４】特開２００４−２４０２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は半透過あるいは全透過型の携帯機器の液晶表示装置において、偏光板あるいは光学シートの上に樹脂レンズが、色々な画素ピッチやサイズに応じて大量かつ低コストで生成でき、しかも反射層あるいは反射板により遮られていた光を液晶表示装置の開口部に効率よく導くことができるようにした液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズ製造法及びその製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は液晶表示装置の裏面に貼り付けられた偏光板あるいは光学シート上に、インクジェットプリンタ装置から透明な光硬化、熱硬化性の液体状樹脂組成物を制御吐出し、その吐出された樹脂をレンズ形状に硬化させる。その際、樹脂レンズは反射層あるいは反射板の開口部の位置、サイズに対応して偏光板あるいは光学シート上に最大直径にて生成する。したがって、光源からの光は効率よく液晶表示装置の開口部に集光させることができる。本発明では金型やマスク等を使用せず、インクジェット装置から吐出される樹脂量および吐出位置を制御することにより樹脂レンズを生成できることから、色々な画素ピッチや表示サイズに対するレンズ生成が簡易に実現でき、しかも大量生成が可能となり生成コストを下げることができる。
【００１１】
本発明の課題を解決するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とするものである。すなわち、請求項１記載のように、半透過或いは全透過型液晶表示装置の裏面の偏光板あるいは光学シート上に、透明な可視光、紫外線或いは熱硬化性の液体状樹脂組成物をインクジェット装置にて制御吐出するステップと、上記の液体状樹脂組成物は液晶表示装置の色々な画素ピッチや表示サイズに対応させて偏光板あるいは光学シート上に吐出されるステップと、吐出された液体状樹脂組成物と偏光板あるいは光学シートの表面エネルギーの差を用いて樹脂レンズを生成するステップと、液晶表示装置の背面に置かれた光源からの光を半透過或いは全透過型液晶表意装置の開口部に効率良く集光させるステップと、を含む液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造法とするものである。
【００１２】
また請求項２記載のように、請求項１において樹脂レンズは液晶表示装置の色々な画素ピッチや表示サイズに対応して偏光板あるいは光学シートに、千鳥状もしくは互いの位置が三角形状配置となるように生成される液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造法とするものである。
【００１３】
また請求項３記載のように、請求項１または請求項２において液体状樹脂組成物は、インクジェット装置のインクジェットヘッドをバイアス角度θ移動させ、そのノズルピッチと液晶表示装置の開口部のピッチとを合致させて偏光板あるいは光学シート上に吐出されることからなる液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造法とするものである。
【００１４】
また請求項４記載のように、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において偏光板あるいは光学シートをＸ軸方向に移動させながら液体状樹脂組成組成物をＸ軸方向およびＹ軸方向に対して千鳥状あるいは互いの位置が三角形状配置となるように制御吐出してなる液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造法とするものである。
【００１５】
また請求項５記載のように、請求項１ないし請求項４のいずれか１項において吐出される液体状樹脂組成物と偏光板あるいは光学シートの表面エネルギーの差が５〜２０ｄｙｎｅ／ｃｍの範囲において樹脂レンズが生成されることからなる液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造法とするものである。
【００１６】
また請求項６記載のように、請求項１ないし請求項５のいずれか１項において生成される樹脂レンズは最大直径が１５０μ、レンズ高さが１０μである液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造法とするものである。
【００１７】
更に本発明は請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造を実施するための装置であって、請求項７記載のように半透過あるいは全透過型液晶表示装置の裏面の偏光板あるいは光学シート上に、透明な可視光、紫外線あるいは熱硬化性の液体状樹脂組成物を吐出するインクジェット装置と、液晶表示装置の色々な画素ピッチや表示サイズに対応して偏光板あるいは光学シートの上に液体状樹脂組成物を制御吐出する制御手段と、吐出した液体状樹脂組成物と偏光板あるいは光学シートの表面エネルギーの差を用いて生成された樹脂レンズと、液晶表示装置の背面に置かれかつ液晶表示装置の開口部に樹脂レンズを介して集光せしめられる光源と、を含む液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズ製造装置とするものである。
【００１８】
また請求項８記載のように、請求項７においてインクジェットヘッドのピッチと反射層あるいは反射板の千鳥状もしくは互いの位置が三角形状配置の開口部のピッチを合わせるために、インクジェットヘッドモジュールをバイアス角度θ移動させるインクジェットヘッドバイアス回転軸と、液晶パネルを保持する液晶ホルダーをθ角度移動させるための液晶位置決め用θ回転軸とからなる液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズ製造装置とするものである。
【００１９】
また請求項９記載のように、請求項７または請求項８において液晶装置の開口部がＸ軸方向及びＹ軸方向に対して千鳥状あるいは互いの位置が三角形状の配置であり、該開口部に対応して偏光板あるいは光学シートをＸ軸方向に移動させながら液体状樹脂組成物を吐出してなる液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造装置とするものである。
【００２０】
また請求項１０記載のように、請求項７ないし請求項９のいずれか１項において吐出される液体状樹脂組成物と偏光板あるいは光学シートの表面エネルギーの差が、５〜２０ｄｙｎｅ／ｃｍの範囲において樹脂レンズが生成されることからなる液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造装置とするものである。
【００２１】
また請求項１１記載のように、請求項７ないし請求項１０のいずれか１項において生成される樹脂レンズは最大直径が１５０μ、レンズ高さが１０μである液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズの製造装置とするものである。
【００２２】
本発明において可視光、紫外線あるいは熱硬化性の透明な液体状樹脂組成物は、硬化後の樹脂の屈折率が１．３０〜１．７０の範囲の樹脂を使用することにより、目的に合った焦点距離のレンズを生成することができる。本発明ではレンズの焦点距離を調節するために、上記樹脂の屈折率が異なる樹脂だけでなく、樹脂と液晶表示装置の裏面の偏光板あるいは光学シートの表面エネルギーの差により曲率の異なる樹脂レンズを生成することもできる。本発明において表面エネルギーの差とは、樹脂と光学シートの表面エネルギーの差が５〜２０ｄｙｎｅ／ｃｍの範囲において樹脂レンズが生成されることをいう。
【００２３】
通常は偏光板あるいは光学シートのベース材料であるトリアセテート樹脂（ＴＡＣ）上に樹脂レンズが生成される。偏光板あるいは光学シートの表面エネルギーは必要に応じて、表面コーテイング処理を施し、表面エネルギーを調製することもできる。表面処理には、フッソ系あるいはシリコン系の発油あるいは撥水機能をもった液体を薄膜として塗布することにより表面処理を行い、レンズ曲率の調整を行う。
【００２４】
本発明において用いられるアクリル系あるいはエポキシ系の透明な光硬化型、あるいは熱硬化性の好適な樹脂としては、特開２００４−１１７９５５号公報に開示されたビニルエーテル系樹脂、脂環型エポキシ系樹脂、綿状脂肪族エポキシ系樹脂、フッ素化エポキシ系樹脂、ブロム化エポキシ系樹脂、イオウ含有エポキシ系樹脂またはオキセタン類の内の少なくとも１種を必須成分として含む紫外線硬化樹脂組成物からなり、エポキシ樹脂は単独で用いても良いし、混合物として用いても良い。所定の屈折率の紫外線硬化樹脂を得るためには、混合物を用いる方が好適である。
【００２５】
ビニルエーテル系樹脂の例としては、例えば２−ヒドロキシエチルビニルエーテル、４−ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、１４−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル等が挙げられる。フッ素を分子内に含まない脂肪族環状エポキシ化合物として使用されるエポキシ化合物の例としては、例えば３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、３，４−エポキシシクロヘキシルエチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシド、アリルシクロヘキセンジオキシド等が挙げられる。フッ素化エポキシ樹脂としては、公知のエポキシ樹脂が挙げられる。
【００２６】
ブロム化エポキシ系樹脂の例としては、例えばジブロモメチルフェニルグリシジルエーテル、ジブロフェニルグリシジルエーテル、ブロモメチルフェニルグリシジルエーテル、ブロモフェニルグリシジルエーテル、ジブロモメタクレシジルエーテル、ジブロモネオベンチルグリコールジグリシジルエーテル、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。イオウ含有エポキシ系樹脂の例としては、例えばビス４−（２，３−エポキシプロピルチオ）フェニルサルファイド等が挙げられる。
【００２７】
アクリル系樹脂の例としては、アクリレート化合物と混合して炭素−炭素２重結合を分子内に少なくとも１個有する反応性オリゴマーまたはプレポリマーとして知られる公知の化合物を用いることも可能である。このような化合物の例としては、例えば無水マレイン酸、プロピレングリコール、（メタ）アクリル酸との縮合オリゴマリゼーションによって得られるオリゴエステル（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルに（メタ）アクリル酸を付加したエポキシ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールに過剰のジイソシアネートを反応させて得られる両末端にイソシアネート基を有するポリウレタンに２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートを反応させて得られるウレタン（メタ）アクリレート等が挙げられる。
【００２８】
本発明は、液晶表示装置の偏光板あるいは光学シート上に生成した樹脂レンズにより、本来、透過し得なかった光源からの光を液晶表示装置の開口部に効率良く誘導して疑似的な開口効率を上げるものである。すなわち、液晶表示装置の反射層あるいは反射板により遮光されている光を開口部に誘導する樹脂レンズを偏光板あるいは光学シートの上に生成し、遮られていた光を開口部に有効に集光することにより、一定の開口面積での高輝度化を図ったものである。この場合、樹脂レンズを短時間で多数生成するには、インクジェットプリンタ装置（又はインクジェット装置）を利用し、透明な液体状樹脂組成物を偏光板あるいは光学シート上に制御吐出させ、レンズ形状になった樹脂を紫外線などで硬化させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明は半透過或いは全透過型の液晶表示装置等の携帯機器を対象とするが、本実施例においては半透過型の液晶表示装置の開口効率を上昇させるための樹脂レンズ製造法及びその製造装置について説明する。
先ず、図１ないし図４を参照して本発明の原理を説明する。半透過型の液晶表示装置の液晶部の概略は図１に示すように構成されている。バックライト光源からの透過光１０６は開口部１０４から通り抜け、外光は反射層あるいは反射板１００により反射され表示部へ導かれることは図１１の構造と同じであるため、それと同じ部品には同じ番号を付し、説明は省略する。本発明では液晶装置の開口部に光源からの光を効率良く誘導するために樹脂レンズを液晶表示装置の偏光板あるいは光学シートに生成する。  
【００３０】
本発明の実施例ではバックライト光源側の偏光板あるいは光学シート１０３の上に樹脂レンズ１１０を設置する。樹脂レンズは液晶装置の反射層あるいは反射板１００の開口部（穴）１０４の位置、サイズに対応して生成される。バックライト光源からの透過光１０６は開口部（穴）１０４を通り抜けるとともに反射層あるいは反射板により遮られた光は樹脂レンズ１１０により開口部（穴）１０４に効率良く導かれるため、一定径の開口部を通り抜ける光量が増し、結果として高輝度化が図られることになる。
【００３１】
半透過型ＬＣＤにおいて、図２に示すように、反射層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ及び１０ｆの一端側に、かつ、同じ高さに開口部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ及び１１ｆの位置、サイズに対応して偏光板あるいは光学シート上に樹脂レンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆを生成した場合、開口部１１ａ〜１１ｆの存在する位置により、偏光板あるいは光学シートに生成される樹脂レンズ１２ａ〜１２ｆは互いに隣合うレンズが接触するためレンズの最大径は制限されることになる。      
【００３２】
本発明では図３に示すように、反射層あるいは反射板に千鳥状あるいは互いの位置が三角形状の配置となる開口部を設け、これに対応して樹脂レンズを偏光板あるいは光学フイルムに千鳥状あるいは互いの位置が三角形状に配置する。即ち、反射層１４ａの上方に開口部１５ａを、反射層１４ｂの下方に開口部１５ｂを、反射層１４ｃの上方に開口部１５ｃを、反射層１４ｄの下方に開口部１５ｄを、反射層１４ｅの上方に開口部１５ｅを設ける。更に、反射層１４ｆの上方に開口部１５ｆを、反射層１４ｇの下方に開口部１５ｇを、反射層１４ｈの上方に開口部１５ｈを、反射層１４ｉの下方に開口部１５ｉを、反射層１４ｊの上方に開口部１５ｊを設ける。
【００３３】
反射層あるいは反射板に設けた開口部１５ａ〜１５ｊの位置、サイズに対応じて偏光板あるいは光学シート上に樹脂レンズ１６ａ〜１６ｊを生成すれば、結果として樹脂レンズ１６ａ〜１６ｊは千鳥状あるいは互いの位置が三角形の配置となり、図２に示すレンズ配置に較べて樹脂レンズ１６ａ〜１６ｊの直径を最大にとることができる。従って、樹脂レンズ１６ａ〜１６ｊは隣り合う反射層或いは反射板の一部にまで跨がって生成されることになるから、反射層あるいは反射板で遮られていた光を効率的に開口部へ導くことができ、集光効率が高められる。
【００３４】
反射層あるいは反射板１４ａ〜１４ｊに設けた開口部と開口部を直線で結んだ最小距離の半分が、樹脂レンズ１５ａ〜１５ｊの最大直径となる。また、モジュールに際して樹脂レンズと樹脂レンズの間は最低１５ミクロン程度のクリアランスが必要となることから、曲率の大きなレンズが必要となる。更に、実際の樹脂レンズは液晶表示装置の偏光板あるいは光学シートの上に生成されるので、反射層あるいは反射板と樹脂レンズの距離は、ガラス厚と偏光板あるいは光学シート厚を合計した距離近傍に焦点を結ぶ必要があり、長焦点のレンズ生成が必要となる。
【００３５】
本発明者は現在使用されている一般的なガラス厚を０．４〜０．５ｍｍ、偏光板あるいは光学シートを１００μとして樹脂レンズの最適化について実験を行った。この条件で実際の偏光板あるいは光学シートに最適化したレンズを１５種類生成した。生成された１５種類の大きさ（１５種類の直径）の樹脂レンズは全て同じ曲率をもつことが確認された。本実験の結果、樹脂レンズ直径が約１５０μ、レンズ高さが１０μの形状の樹脂レンズが連続的に生成された。この生成されたレンズの検証は、レンズ形状をレーザ超深度顕微鏡（キーエンス社製、日本国）にて測定し、その形状を光線追跡解析ツール（サイバネットシステム社製、日本国）に入力して光線追跡を行った。
【００３６】
光線追跡の条件として、１００μの偏光板、５００μのガラス板等は通常のＬＣＤ装置に使用されている下記の屈折率及び材質のものを使用して解析を行った。また、解析を簡略化するため、入力される光源設定は平行光が入力されるとしてシュミレーションした。シュミレーションの条件は下記の通りであった。
───────────────────────────────────────
屈折率 材質 
ＴＡＣ        １．４７４                          トリアセテート
偏光素子      １．５１（１．４９〜１．５３）      ＰＶＡ
ガラス        １．５２                            無アルカリガラス
───────────────────────────────────────
【００３７】
図４は光線追跡解析ツール（サイバネットシステム社製、日本国）による樹脂レンズの光線追跡のシュミレーションである。生成された樹脂レンズの光線追跡結果を観察すると、６００μ以上離れた位置で焦点を結ぶ非常に大曲率な樹脂レンズとなることが解る。光線追跡では、ＬＣＤの開口部が一辺４０μ角の場合で、偏光板あるいは光学フイルム上に樹脂レンズがある場合と、無い場合での光線追跡結果は下記の通りであった。
【００３８】
───────────────────────────────────────
樹脂レンズ有り 樹脂レンズ無し 有／無  比
最大輝度比         165512832cd/m2     10496930cd/m2     １５．７６倍
透過全光束比         0.55805Lm          0.05111Lm       １０．９２倍
発光部平均輝度比   133753714cd/m2     5488203cd/m2      ２４．３７倍
───────────────────────────────────────
光線追跡の結果ではＬＣＤの開口部が一辺４０μの場合で偏光板あるいは光学シート上に樹脂レンズがある場合と無い場合では、全透過光束比で１０．９倍、発光部平均輝度で２４．４倍という結果が得られた。
【００３９】
画像処理による吐出位置割り出し：
実際の樹脂レンズは偏光板あるいは光学シートの上に生成されるため、画像処理による吐出位置割り出しが必要となる。レンズアレイを反射層あるいは反射板の開口部の位置に対応して生成するには、開口部の位置をオンラインで正確に検出する必要がある。この場合、ＬＣＤのガラス板切断は、寸法精度が粗く、開口部の位置検出をＬＣＤパネルの輪郭を基準として行うことはできない。よって、開口部の位置を画像処理により検出して位置決めし、更にＬＣＤパネルの置かれている傾き（回転方向）を計測するために、複数の開口部を測定しなければならない。
【００４０】
ＬＣＤは通電されていない状態では不透過である場合が多いので、開口部検出については透過光を利用せず、同軸落射出型の光源を利用して開口部の判別を行う。ＬＣＤに存在する開口部の数及び、そのピッチについては予めＬＣＤの仕様により明らかであることとし、この情報を踏まえてＬＣＤの位置を正確な位置に位置決めするための回転角と、Ｘ座標およびＹ座標位置を求めるためのアルゴリズムと画像処理条件を確立し、その指令を制御部に入力する。
【００４１】
吐出データの最適生成：
図５（ａ）に示した本例のインクジェットプリンタ装置の吐出部（ヘッド）２０には、１５０ＤＰＩ（ドットパーインチ）とインチあたり１５０個の吐出ノズル２０ａが配置される。しかしながら、ＬＣＤパネルの開口部は、機種によりまちまちなピッチに配置されているため、その開口部の間隔がインクジェットの吐出ノズル間隔と合わなくなる。開口部のピッチによっては、吐出ノズルの位置が、位置決めをした最初の開口部以外全く合わない場合も考えられる。その場合には、インクジェットの１吐出ノズルだけを使用して、ＬＣＤの位置を動かしながら、何回もインクジェッドを往復動してレンズを生成する必要があり、工程は非常に遅くなってしまう。
【００４２】
本発明ではこの問題を解消するため、ヘッド２０が図５（ａ）から（ｂ）に示すごとくある程度のバイアス角度で回転（移動）できる構造とした。即ち、インクジェットヘッド２０をバイアス角θ移動させることにより、図５（ｃ）に示すごとくすべてのノズル２０ａ〜２０ｎのピッチＰ１と反射層２１ａ〜２１ｎの開口部ピッチＰ２を簡単に合致させることが可能となる。図５（ｂ）に示すように開口部ピッチに合わせるようにインクジェットヘッド２０をバイアス角度θ移動させると、インクジェットヘッド２０の移動方向にバイアス角度θと吐出ノズル２０ａのピッチにより決定される遅れが発生するため、バイアス角θに応じた遅れ量を計算し、その指令を制御部に入力する。
【００４３】
反射層あるいは反射板を正確な位置に合わせ、インクジェットヘッド２０をバイアス角度θ移動させて、ノズル２０ａ〜２０ｎと反射層あるいは反射板２１ａ〜２１ｎの千鳥状もしくは互いの位置が三角形状の開口部２２ａ〜２２ｎとを合致させる。然るに、吐出位置、吐出量のアルゴリズムにしたがって液体状樹脂組成物を上記各開口部の位置、サイズに対応して偏光板あるいは光学シート上に吐出する。このように開口部に対応して樹脂レンズが最大直径で生成される。この生成は、偏光板あは光学シートをＸ軸方向に移動させながら行えばよい。
【００４４】
マイクロアクチュエータによるレンズ生成位置制御装置：
前述の場合において、反射層あるいは反射板の開口部の位置を検出してＬＣＤの姿勢を制御する必要性と、インクジェットヘッドのバイアス角度を制御する必要性がある。反射層あるいは反射板の開口部は３０〜５０ミクロン程度の角型あるいは丸型形状であり、ＬＣＤの姿勢を制御する場合も、或いはヘッドのバイアス角度を制御する場合についても、非常に精密に位置を制御できる機構が必要となる。ヘッドのバイアス角度が決定すると、次にＬＣＤパネルを送り、レンズを生成することになるが、この送り方向位置についても正確な制御が必要である。
【００４５】
本発明の原理説明に基づく樹脂レンズ製造装置について図６ないし図８を参照して説明する。図６においてインクジェットヘッド２０を搭載したインクジェットヘッドモジュール３０はインクジェットヘッドバイアス回転軸３１により図６において双頭の矢印で示す方向にバイアス角度θ移動［図５（ａ）から（ｂ）に示したバイアス角度θ］される。ＬＣＤパネル３２は液晶ホルダー３３（図７参照）に保持され、該液晶ホルダー３３は液晶位置決め用θ回転軸３４によりその全体を図６において双頭の矢印で示す方向に回転させ、回転方向の固定が位置決めθ回転軸３４にて行われる。液晶ホルダー３３及び液晶位置決め用θ回転軸３４は制御用Ｘ軸からなる液晶表示装置の搬送位置決め部によって所定位置への搬送と位置決めが行われる。
【００４６】
前記のインクジェットヘッドモジュール３０と液晶パネル３２の間隔は制御用Ｚ軸３６により調整され（図７参照）、かつまた、インクジェットヘッド２０のＹ軸方向の位置決めは制御用Ｙ軸３７からなるヘッド位置決め部によって行える（図７参照）。インクジェットヘッドからＬＣＤの偏光板あるいは光学シート上に吐出される透明な光硬化・熱硬化性樹脂組成物の硬化は光硬化・熱硬化ユニット３８（図８参照）からの紫外線硬化または熱硬化によって行われる。
【００４７】
液晶ホルダー３３にレンズを生成する面を上にして載せられた液晶の開口部は位置決め用カメラ３９（図８参照）により検出されて、その検出位置に位置決めされる。光硬化・熱硬化樹脂は樹脂タンク４０（図８参照）に貯められ、光硬化・熱硬化用電源４１を介してインクジェットヘッドに供給される。制御盤４２（図８参照）にはコンピュータにより画像処理されたレンズ生成に必要な種々の指令が入力される。４３はインクジェットコントローラである。
【００４８】
図７及び図８を参照して更に詳細に説明する。本発明のレンズ製造装置は符号５０として示してある。レンズ製造装置５０の上面中央部には液晶パネル３２（図６参照）を保持する液晶ホルダー３３が配設してある。液晶ホルダー３３は液晶位置決め用θ回転軸３４によりその全体をバイアス角度θ回転させて回転方向の位置決めが行われる。液晶ホルダー３３は制御用Ｘ軸からなる搬送位置決め部３５によって液晶表示装置全体の搬送と位置決めが行われる。
【００４９】
インクジェットヘッドモジュール３０が制御用Ｘ軸３５によってＸ座標方向に移動して位置決めされる。インクジェットヘッドモジュール３０と液晶の間隔は制御用Ｚ軸３６によって調整される。インクジェットヘッドのＹ軸方向の位置決めは制御用Ｙ軸からなるヘッド位置決め部３７により行われる。ヘッド位置決め部３７に隣接して配置された樹脂タンク４０には任意の透明な光硬化・熱硬化樹脂組成物が貯えられていて、液晶装置の偏光板あるいは光学シートの目的位置に吐出すべきインクジェットヘッドに供給される。吐出された液体状の樹脂組成物はレンズ形状に生成され光硬化・熱硬化ユニット３８によって熱硬化または紫外線硬化される。
【００５０】
次にレンズ生成手順について説明すると、先ず、図６に示すように液晶ホルダー３３にレンズを生成する面を上にして液晶パネル３２を置き、位置決め用カメラ３９のカメラ位置まで制御用Ｘ軸３５を移動させる。液晶の開口部がＸ方向およびＹ方向に整列するように、液晶位置決め用θ回転軸３４を回転させる。このθ回転の移動量は位置決め用カメラにて入力された画像をコンピュータにより処理して、その移動量を決定し、コンピュータから制御部４２に指令が送られることにより移動を行う。更にコンピュータは制御用Ｘ軸３５を移動させる指令を制御部４２に送り液晶表示装置の開口部の始まり位置まで制御用Ｘ軸を移動させる。
【００５１】
この時、液晶表示装置の厚みを考慮して、液晶表示装置面とインクジェットヘッド２０の距離を制御用Ｚ軸３６を移動させてあらかじめ適切な位置に調整しておく。しかして、位置決め用カメラ３９からの情報によりコンピュータは、液晶装置の開口部２２ａ〜２２ｎとインクジェットヘッド２０のノズル２０ａ〜２０ｎの位置が適切な関係となるように制御用Ｙ軸３７を移動する。この時点で、位置決め用カメラ３９から取り込まれた液晶表示装置の開口部のピッチ等の情報が明らかになる（場合によっては予め計測されたピッチを利用する場合もある）ので、どの位置で、インクジェットヘッドのノズルからレンズ生成樹脂を吐出するかのデータを生成する。この生成されたデータはインクジェットコントローラ４３に送られ格納される。
【００５２】
次に、制御用Ｘ軸３５が位置決め用カメラ部３９からインクジェットヘッド下部を移動すると同時にインクジェットコントローラ４３は、与えられたデータ通りにインクジェットヘッドより液体状の樹脂組成物を液晶表示装置開口部に吐出させる。開口部のピッチとインクジェットヘッドモジュールに実装されたインクジェットヘッドのピッチはすべて合致されているため、１回の吐出動作でレンズ生成が完了する。このように、液晶装置の開口部をＸ軸座標方向に移動させながら連続して樹脂組成物を吐出し、全ての液晶装置の開口部に樹脂レンズ生成を行えばよい。
【００５３】
本実施例では、例えば３１６ノズルが装備された１個のインクジェットヘッドを用いた場合であるが、上記のようなインクジェットヘッドを複数個用いて、それらのノズルを組み合わせることにより、一度に吐出できるノズルの数量を増やすことができるだけでなく、例えばインクジェットヘッドのノスルピッチの中間点に別のインクジェットヘッドのノズルが位置するように設置すると、見かけ上のノズルピッチは半分になる。このように、複数個を組み合わせることによりノズルピッチを調整することも可能である。更に、樹脂レンズは偏光板ルイハ光学シートの光源側に設置したが、場合によっては反射層あるいは反射板側に設置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
液晶表示装置の裏面に貼り付けられた偏光板あるいは光学シート上に、インクジェットプリンタ装置から透明の光硬化あるいは熱硬化型の樹脂を、ＬＣＤの反射層或いは反射板に設けられる開口部の位置、サイズに対応させて吐出し、硬化せしめて樹脂レンズを生成することにより、光源からの光を効率よく開口部に集光させることができる。従って、機種により色々な画素ピッチや表示サイズに対するレンズ生成が容易に実現でき、樹脂レンズは高速で大量生成が可能となり生成コストを下げることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の半透過型液晶表示装置における液晶部を概略的に示した拡大断面図である。
【図２】半透過型液晶表示装置における反射層あるいは反射板の開口部と樹脂レンズとの関係を説明するための拡大説明図である。
【図３】半透過型液晶表示装置における反射層あるいは反射板の開口部と最大直径にした樹脂レンズとの関係を説明するための拡大説明図である。
【図４】液晶表示装置の開口部と本発明により生成された樹脂レンズの焦点との関係を説明すための説明図である。
【図５】本発明のレンズ製造装置に用いられるインクジェットヘッドのノズルと反射層あるいは反射板の開口部との関係を説明するための説明図であり、（ａ）はインクジェットヘッドのノズルと反射層あるいは反射板の開口部とのピッチとが合致しない状態であり、（ｂ）はインクジェットヘッドをバイアス角θ移動させた状態であり、（ｃ）はインクジェットヘッドのノズルと反射層あるいは反射板の開口部のピッチとが合致した状態である。
【図６】本発明の樹脂レンズを液晶表示装置の偏光板あるいは光学シートに生成するにあたり、インクジェットモジュールの制御、ＬＣＤパネルの制御を行う制御部の説明図である。
【図７】本発明による液晶表示装置の偏光板あるいは光学シートに生成する樹脂レンズ製造装置の概略をフロント側から見た斜視図である。
【図８】図７の樹脂レンズ製造装置をバック側から見た概略斜視図である。
【図９】従来の一般的な半透過型の液晶表示装置における液晶部を概略的に示した拡大断面図である。
【図１０】図９の液晶表示装置の反射層あるいは反射板に設けらた開口部の説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０ａ〜１０ｆ  反射層あるいは反射板
１１ａ〜１１ｆ  開口部
１２ａ〜１２ｆ  樹脂レンズ
１４ａ〜１４ｊ  反射層あるいは反射板
１５ａ〜１５ｊ  開口部
１６ａ〜１６ｊ  樹脂レンズ
２０  インクジェットヘッド
２０ａ〜２０ｎ  ノズル
２１ａ〜２１ｎ  反射層或いは反射板
２２ａ〜２２ｎ  開口部
３０  インクジェットヘッドモジュール
３１  インクジェットヘッドバイアス回転軸
３２  液晶パネル
３４  ＬＣＤ位置決め用回転軸
１００  反射層
１０１  液晶
１０２  ガラス
１０３  偏光板
１０４  開口部
１１０  樹脂レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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