JPH0854627A - 液晶用照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示部のバックライトに、輝度が高く、
かつ均一で、視野角の制限の少ない照明が可能な集光シ
ートを使用することにより集光度と視野角のバランスが
とれた液晶用照明装置の提供。 【構成】 径または幅、高さおよびピッチがいずれも
０．１〜１００μｍの微細レンズ集合体からなる集光シ
ートを有することを特徴とする液晶用照明装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特定の集光シートを有
する液晶用照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピューターの液晶表示部
を背面から照らすバックライトは、表示部が薄型化され
るに伴い、それ迄の直下型に代ってサイドライト（エッ
ジライトともいう）型が多く使われるようになった。サ
イドライト型バックライトにおいては、側面にあるラン
プの光を導光板で液晶表示部全面に導き、裏面の反射板
の作用も加えて液晶側を照らすものである。光源の光を
より有効に利用するため、種々の工夫と改良が行われて
いる。例えば、導光板としてアクリル樹脂製の板の裏面
に白色顔料が入ったインクを用いて点を全面に印刷した
ものや、Ｖ字形状の平行溝を施したもの等が使用されて
いる。

【０００３】また、ランプの消費電力を増加させずに更
にバックライトを明るくするために集光シートが用いら
れている。従来の集光シートにはポリカーボネートなど
のプラスチックのシートの前面に頂角９０〜１００度の
プリズムをアレイにしたものが知られている。これはシ
ートの平面側から入った光をシートから出すときプリズ
ムによって狭い範囲の角度に集めるので輝度を増すが、
視野角が狭い不便がある。

【０００４】一方、大型計算機や通信機器における大容
量情報伝送手段としての光並列伝送や、カメラ一体型ビ
デオテープレコーダの電子の目としての小型ＣＣＤには
画素ピッチに対応したマイクロレンズアレイが用いられ
ている。

【０００５】マイクロレンズアレイの製造法としては、
光学ガラス基板の表面にレジストパターンを形成した後
にエッチングして円柱形の突部の配列を作成し、レジス
ト層を除去して加熱して凸部を球面状に変形させる方法
（特開昭５８−１８５４４５号、特開平５−１６４９０
４号）、半導体材料に対してフォトレジストパターンを
施してＡｒ⁺イオンエッチングしてレンズアレイを形成
する方法（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔ
ｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｏｃ．，ｖｏｌ．１３１，ｐ
ｐ．２３７３〜２３８０，１９８４）、等が知られてい
る。

【０００６】しかし、これら従来の製法によるマイクロ
レンズアレイは、無機材料であるので可撓性や軽量化に
難がありまた生産性が低いという問題がある。

【０００７】本発明者は、新しいマイクロレンズアレイ
またはバー状マイクロレンズアレイの製法を開発するこ
とにより、安価かつ高性能となったマイクロレンズアレ
イのシートまたはバー状マイクロレンズアレイシートを
液晶表示部のバックライトの集光シートとして使用する
ことを考えた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、液晶
表示部のバックライトに、輝度が高く、かつ均一で、視
野角の制限の少ない照明が可能な集光シートを使用する
ことにより集光度と視野角のバランスがとれた液晶用照
明装置を提供する点にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、径または幅、
高さおよびピッチがいずれも０．１〜１００μｍの微細
レンズ集合体からなる集光シートを有することを特徴と
する液晶用照明装置に関する。前記微細レンズ集合体
は、基体上に加熱流動性フォトレジスト材料により形成
された径またはピッチが０．１〜１００μｍの斑点また
は縞模様の立体パターン（レンズ層）を、加熱流動化し
て形成されたマイクロレンズアレイまたはバー状レンズ
アレイの表面に、導電性金属を被覆し、この上に電鋳に
より金属層を形成した後、該金属層を分離して得られた
金属製の光学シート製造用スタンパーを用い、透明樹脂
を成形したものであることができる。

【００１０】即ち、前記微細レンズ集合体は、基体上に
加熱流動性フォトレジスト材料により形成された直径ま
たは幅、高さおよびピッチのいずれもが０．１〜１００
μｍ、好ましくは０．１〜５０μｍの斑点または縞模様
の立体パターン（レジスト層）を加熱流動化することに
より形成されたマイクロレンズアレイまたはバー状レン
ズアレイの表面に、導電性金属を被覆し、この上に電鋳
により金属層を形成した後レジスト層と導電性金属層と
の界面から分離して得られた金属製の光学シート製造用
スタンパーを用いて成形することにより製造するもので
ある。なお、ここでいうシートは板状のものも含む。フ
ォトレジスト材料は加熱流動化するものであれば、どれ
でも使用可能であるが、１００〜２００℃で溶融して流
動化するものが好ましい。

【００１１】スタンパーの製造を図１を参照して説明す
る。図１における（ａ）〜（ｉ）により、本発明に係る
集光シート製造用のスタンパーの製造工程例が示され
る。

【００１２】（ａ）基体１は、たとえばシリコンウエ
ハ、ガラス板または金属板のようなフォトレジスト形成
用溶液を塗布するためのベースである。

【００１３】（ｂ）シリコン単結晶板やガラス板のよう
な基体１上にネガ型またはポジ型のフォトレジスト形成
用溶液を斑点状または縞状に塗布してフォトレジスト形
成用層２を形成した（レジスト塗布工程）。

【００１４】（ｃ）ガラス板４の上にクロム膜などの遮
光層３を有するフォトマスク５を、前記（ｂ）のレジス
ト形成用層２の上に置き、矢印のように紫外線あるいは
電子線などの活性光線を照射する（露光工程）。前記遮
光層は、径（図２のａで示す）または幅（図４のｂで示
す）、高さ（図３のｃで示す）およびピッチ（図４のｄ
で示す）のいずれもが０．１〜１００μｍ、好ましくは
０．１〜５０μｍの斑点（形状は、正方形、長方形、円
形、楕円形など任意）または縞状のパターンとする。径
または幅、高さおよびピッチが細かいほど輝度の面内均
一性が向上するので、最大でも１００μｍ、好ましくは
５０μｍ以下がよい。

【００１５】径をａμｍ、幅をｂμｍ、高さをｃμｍ、
ピッチをｄμｍとしたとき、マイクロレンズアレイ集合
体シートのときは、 ｄ≦２ａ …（１） ｃ≧ａ／４ …（２） の関係を満足するものであり、バーレンズアレイ集合体
のときは、 ｄ≦２ｂ …（３） ｃ≧ｂ／４ …（４） の関係を満足するものであることが好ましい。

【００１６】（ｄ）前記フォトレジスト形成用材料とし
てポジ型のものを使用したので、光の当った個所を現像
により溶出した。光が当らなかった部分はそのまま残
り、レジスト層２′となった（現像、リンス工程）。レ
ジスト層の厚みは０．１〜１００μｍが好ましい。な
お、ネガ型のものを用いれば、光が当った部分が残存す
る。現像液は、使用するレジスト材料によって選択され
る。

【００１７】（ｅ）レジスト層２′が溶融する温度に加
熱すると、レジスト層２′が溶融し、その表面張力によ
りレジスト層２′は図に示すように凸状または山脈状に
凸出し、上に凸のレンズ群（マイクロレンズアレイ）ま
たは断面が上に凸の曲線を有する立体縞（バー状レンズ
アレイ）のパターンが形成される（加熱凸状化工程）。
加熱の温度は、レジスト層の形成材料に依存するが、通
常１００〜２００℃である。

【００１８】（ｆ）冷却後、前記マイクロレンズアレイ
２′またはバー状レンズアレイ２′の表面を銀、ニッケ
ル等の導電性金属を蒸着、スパッタリング等の成膜法に
より被覆し、導電性金属層６を形成する（成膜工程）。
導電性金属層６の厚さは通常０．０１〜１μｍである。

【００１９】（ｇ）前記導電性金属層６の上に、電鋳に
より、ニッケル、銅などの金属層７を形成する（電鋳工
程）。金属層の厚さは通常０．０１〜５０ｍｍである
が、これに限定されるものではない。

【００２０】（ｈ）レジスト層２′をもつ基体１と、導
電性金属層６／電鋳金属層７よりなる積層体とを剥離す
る（剥離工程）。剥離手段に制限はなく、手でも剥離す
ることができる。

【００２１】（ｉ）ついで、導電性金属層６は、通常、
酸洗い等により除去する（導電性金属層の除去工程）。
この工程はすべての場合に必要なものではないが、導電
性金属としてＡｇを使用した場合は、スタンパーとして
用いる際汚れが転写する可能性があるので、除去するこ
とが好ましい。

【００２２】本発明に用いる微細レンズ集合体は、前記
スタンパーの凹凸模様を合成樹脂層に転写することによ
り製造することができるが、具体的な好ましい方法とし
てはつぎの三つの方法がある。

【００２３】その第一は、透明熱可塑性樹脂、好ましく
はポリカーボネート、メチルフタレート単重合体または
共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン
および熱可塑性ノルボルネン樹脂からなる群から選択さ
れた樹脂よりなる厚さ０．０１〜５ｍｍの樹脂シート
に、前記スタンパーを用いて熱プレス法により該スタン
パーの凹凸を樹脂シートに転写する製造方法である。

【００２４】その第二は、透明熱可塑性樹脂の組成物、
好ましくはポリカーボネート、メチルフタレート単重合
体または共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
スチレンおよび熱可塑性ノルボルネン樹脂からなる群か
ら選択された樹脂の組成物を、前記スタンパーを底面と
する金型に射出成形する製造方法である。

【００２５】その第三は、前記スタンパーを底面とする
金型に単量体またはオリゴマーよりなる樹脂形成材料お
よび光重合開始剤を注入した後、これを紫外線のような
光照射により重合する製造方法である。

【００２６】前記の樹脂成形用単量体又はオリゴマーと
しては、メチルメタクリレート；エチレングリコール、
１，３−プロパンジオール、トリメチロールプロパン等
のポリオール類とアクリル酸又はメタクリル酸とのエス
テルである多官能（メタ）アクリレート誘導体等の単量
体；メタクリレートオリゴマー、アクリレートオリゴマ
ー、前記多官能誘導体のオリゴマーなどのオリゴマーを
例示することができる。とりわけ、メチルメタクリレー
トに多官能（メタ）アクリレート誘導体および必要に応
じてさらにこれら単量体のオリゴマーを加えたものを使
用することがのぞましい。また光重合開始剤としては過
酸化ベンゾイル、ベンゾイン、ベンゾインエーテル等が
用いられる。

【００２７】前記スタンパーは、前記基体側を表、電鋳
側を裏とすれば、表側を用いれば凸状レンズアレイまた
はバー状レンズアレイの集光シートを製造することがで
き、裏側を用いれば凹状レンズアレイまたは溝状レンズ
アレイの集光シートを製造することができる。

【００２８】液晶用照明装置における集光シートとして
の利用態様としては、例えば図５に示すように液晶のバ
ックライトの一構成要素として使用するものであり、照
明装置の構成には格別の制限はない。図５では拡散シー
ト１１の下に集光シート１２を置いた形で使用している
が、拡散シートの上に集光シートを置く形でも使用でき
る。勿論、集光シートは複数枚使用することもできる。

【００２９】マイクロレンズアレイの形状としては、集
光シートにおける素レンズの占有面積率を高めるという
観点からは四角柱（正方形または矩形柱）を溶融して得
たものが好ましい。また、バー状レンズアレイの場合
は、複数枚を縦横交差して積層することにより、集光の
方向を調整することができる。

【００３０】本発明の実施態様を示せば、つぎのとおり
である。 （１） 径（ａμｍ）または幅（ｂμｍ）、高さ（ｃμ
ｍ）およびピッチ（ｄμｍ）がいずれも０．１〜１００
μｍの微細レンズ集合体からなる集光シートを有するこ
とを特徴とする液晶用照明装置。 （２） 径をａμｍ、幅をｂμｍ、高さをｃμｍ、ピッ
チをｄμｍとしたとき、マイクロレンズアレイ集合体シ
ートのときは、 ｄ≦２ａ …（１） ｃ≧ａ／４ …（２） の関係を満足するものであり、バーレンズアレイ集合体
のときは、 ｄ≦２ｂ …（３） ｃ≧ｂ／４ …（４） の関係を満足するものである前項（１）記載の液晶用照
明装置。 （３） 前記微細レンズ集合体が、基体上に加熱流動性
フォトレジスト材料により形成された径またはピッチが
０．１〜１００μｍの斑点または縞模様の立体パターン
（レンズ層）を、加熱流動化して形成されたマイクロレ
ンズアレイまたはバー状レンズアレイの表面に、導電性
金属を被覆し、この上に電鋳により金属層を形成した
後、該金属層を分離して得られた金属製の光学シート製
造用スタンパーを用い、透明樹脂を成形したものである
前項（１）または（２）記載の液晶用照明装置。 （４） 前記径または幅、高さおよびピッチがいずれも
０．１〜５０μｍである前項（１）、（２）または
（３）記載の液晶用照明装置。

【００３１】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れにより限定されるものではない。

【００３２】実施例１ １−１ マスターの作製 ４インチ径のシリコンウエハー上に、ノボラック系ポジ
型フォトレジスト（日本ゼオン株式会社製ＺＰＰ３２０
０）をスピン塗布し、ホットプレート上にて１００℃で
９０秒間乾燥して、膜厚２．３μｍのフォトレジスト層
を設けた。次いで、フォトレジスト層に所定のパターン
を有するフォトマスクを密着し、紫外線焼き付け装置
（キャノン株式会社製ＰＬＡ５０１Ｆ、２５０Ｗ超高圧
水銀灯付き）にて約７秒間紫外線を照射した。この後、
２．３８重量％のテトラメチルアンモニウムハイドロキ
サイド水溶液にて９０秒間現像し、次いで純水にてリン
スを行った。得られたパターンは、縦横各４μｍ、高さ
４μｍの寸法を有する略四角柱が、縦横両方向各０．５
μｍのスペースを介して配列されたものであった。次
に、上記レジストパターンを有するシリコンウエハーを
ホットプレート上で１８０℃で１０分間加熱し、所望の
曲面を有するレンズ状のパターンを得た。

【００３３】１−２ スタンパーの作製 実施例１−１で作製したマスター上に、蒸着により厚さ
２０００Åの銀の層を設けた後、スルファミン酸ニッケ
ルを主成分とする電解液中で厚さ１ｍｍのニッケルを電
着した。次いで、ニッケル層をレジスト層より分離した
後、表面の銀をクロム酸水溶液で除去して、所望のパタ
ーンを有するスタンパーを得た。

【００３４】１−３ 光学シートの製造 得られたスタンパーを金型表面に用い、射出成形法によ
りレンズ部以外の厚さが１ｍｍのポリカーボネート製の
マイクロレンズアレイのシートを作成した。

【００３５】１−４ 液晶用照明装置の製作 得られたマイクロレンズアレイシートを集光シートとし
て図５に示すような１灯エッジライト式液晶用照明装置
に組込んだ。導光板１３は下面に白色顔料の斑点１８が
施されたアクリル樹脂製のものであり、その下方に反射
板１４を置いた。集光シートの性能を調べるため拡散シ
ートは用いなかった。点灯した状態で集光シートの垂直
上方４０ｃｍの位置９点における輝度を測定したとこ
ろ、表１に示すように集光シートを装着しない場合に比
して平均で約７０％の向上を見た。

【００３６】

【００３７】

【発明の効果】

１） 本発明は、レジスト層を加熱により流動状となっ
たレジストの表面張力により発生する曲面を利用し、簡
単に微細、かつ均一な曲面を形成するので、径または
幅、高さおよびピッチを８０μｍ以下、とくに５０μｍ
以下とすることが可能となり、これにより従来の集光シ
ートより一層輝度の面内均一性を高めることができた。 ２） 本発明の液晶照明装置は、高輝度で面全体の均一
性に優れ、かつ視野角の制限が少なく、集光度と視野角
のバランスが極めてすぐれたものとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る集光シート製造用スタンパーの製
造工程（ａ）〜（ｉ）の概念図を示す。

【図２】本発明に用いる集光シートの１例であるマイク
ロレンズアレイの部分平面図である。

【図３】図２の断面図である。

【図４】本発明に用いる集光シートの１例であるバー状
マイクロレンズアレイの部分的斜視図である。

【図５】本発明の液晶用照明装置の１構成例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 基体 ２ フォトレジスト形成用層 ２′ レジスト層 ３ 遮光層 ４ ガラス板 ５ フォトマスク ６ 導電性金属層 ７ 金属層 １１ 拡散シート １２ 集光シート １３ 導光板 １４ 反射板 １５ 蛍光灯又は冷隠極管 １６ 反射板 １７ フレーム １８ 斑点 ａ 直径 ｂ 幅 ｃ 高さ ｄ ピッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 径または幅、高さおよびピッチがいずれ
   も０．１〜１００μｍの微細レンズ集合体からなる集光
   シートを有することを特徴とする液晶用照明装置。
2. 【請求項２】 前記微細レンズ集合体が、基体上に加熱
   流動性フォトレジスト材料により形成された径またはピ
   ッチが０．１〜１００μｍの斑点または縞模様の立体パ
   ターン（レンズ層）を、加熱流動化して形成されたマイ
   クロレンズアレイまたはバー状レンズアレイの表面に、
   導電性金属を被覆し、この上に電鋳により金属層を形成
   した後、該金属層を分離して得られた金属製の光学シー
   ト製造用スタンパーを用い、透明樹脂を成形したもので
   ある請求項１記載の液晶用照明装置。