JP2004286906A - マイクロレンズシートの製造方法およびそのマイクロレンズシートを用いた投写スクリーンの製造方法、並びに投写スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ等のビームによるエッチング用穴の形成を確実に行うとともに、各マイクロレンズを確実に形成して、信頼性の高いマイクロレンズシートおよびそれを用いた投写スクリーン等を得ることのできるマイクロレンズシートの製造方法およびそのマイクロレンズシートを用いた投写スクリーンの製造方法、並びに投写スクリーンを提供する。
【解決手段】マイクロレンズを有するマイクロレンズシートの製造方法であって、マイクロレンズシートを作製する型１６に設けられた各マイクロレンズを形成するそれぞれの凹部１４を、各凹部１４に対応してレーザ等のビームの微細加工により設けた複数のエッチング用穴１３によって形成するマイクロレンズシートの製造方法であり、投写スクリーンはこの製造方法を用いて製造されたマイクロレンズシートを備えたものである。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶リア型プロジェクションテレビやＣＲＴリア型プロジェクションテレビなどの映像をスクリーンの背面より拡大投写して使用する映像投写装置の投写スクリーンに用いられるマイクロレンズを有するマイクロレンズシート（マイクロレンズアレイともいう）の製造方法およびそのマイクロレンズシートを用いた投写スクリーンの製造方法、並びに投写スクリーンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の映像投写装置（リアプロジェクションテレビ）の光学系は、投写レンズからある角度を持った光を出射し、フレネルレンズを有するフレネルシートによってある角度から平行光に変換し、マイクロレンズを有するマイクロレンズ層に照射する。マイクロレンズ層では光を拡散させ、ある一定の視野角を持った光を映像にしてユーザーの目に映し出す（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３５６１６号公報（第３〜４頁、図１、図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の映像投写装置の投写スクリーンは、投写レンズからの入射光を平行光に変換するフレネルレンズ（フレネルシート）と、フレネルレンズからの平行光を拡散させるマイクロレンズ（マイクロレンズ層）とからなり、マイクロレンズは熱可塑性樹脂などをマイクロレンズを形成する型で型抜きすることによって形成されていた。そして、このマイクロレンズの型を形成する場合、各マイクロレンズとなる凹部に対して、その各凹部を形成するためのエッチング用穴が型となる基材の表面のエッチングマスク膜に必要であった。しかしながら、エッチングマスク膜に形成されるエッチング用穴は、レーザ等のビームによって形成する場合に、エッチングマスク膜の加工点にレーザ等のビームを反射・散乱するような異物や汚れが付着していると、エッチング用穴を形成することができないという問題があった。また、エッチングマスク膜にエッチング用穴を形成することができたとしても、異物がエッチング用穴を塞いでいた場合にはマイクロレンズとなる凹部が形成されない、つまりエッチングされないという問題があった。そして、いずれの場合でも、各マイクロレンズが形成されたマイクロレンズ層を形成することができず、このマイクロレンズ層を用いた投写スクリーンは少なくとも一部で光を拡散させることができないため、一部映像が得られないことがあり、信頼性の低いものになってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、レーザ等のビームによるエッチング用穴の形成を確実に行うとともに、各マイクロレンズを確実に形成して、信頼性の高いマイクロレンズシートおよびこれを用いた投写スクリーン等を得ることのできるマイクロレンズシートの製造方法およびそのマイクロレンズシートを用いた投写スクリーンの製造方法、並びに投写スクリーンを提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法は、マイクロレンズを有するマイクロレンズシートの製造方法であって、マイクロレンズシートを作製する型に設けられた各マイクロレンズを形成するそれぞれの凹部を、各凹部に対応して微細加工により設けた複数のエッチング用穴によって形成する方法である。これによれば、エッチング用穴を介してウェットエッチングを行う場合に、異物がエッチング用穴を塞ぐなどの妨げがあった場合でも、複数のエッチング用穴によってマイクロレンズとなる凹部を確実に形成することができる。これにより、信頼性の高いマイクロレンズシートを製造することができる。
また、上記の製造方法において、微細加工に、レーザ加工法を用いる方法である。これにより、複数のエッチング用穴を短時間で確実に形成することができ、この複数のエッチング用穴によってマイクロレンズとなる凹部を確実に形成することができる。
【０００７】
本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法は、マイクロレンズを有するマイクロレンズシートの製造方法であって、マイクロレンズシートを作製する型に設けられた各マイクロレンズを形成するそれぞれの凹部を、型となる基材を透過したビームにより形成されたエッチング用穴によって形成する方法である。これによれば、異物によるエッチング用穴の形成の妨げを防止することができ、確実にエッチング用穴を形成することができる。これにより、高い歩留まりで信頼性の高いマイクロレンズシートを製造することができる。
【０００８】
本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法は、マイクロレンズを有するマイクロレンズシートとを備えたマイクロレンズシートの製造方法であって、マイクロレンズシートの型となる基材の表面に、エッチングマスク膜を形成する工程と、基材の一方の面のエッチングマスク膜のマイクロレンズを形成する部分となる位置に、複数のエッチング用穴を形成する工程とを含んでなる方法である。これによれば、エッチングマスク膜に形成された複数のエッチング用穴によってマイクロレンズとなる凹部を基材に確実に形成することができるので、信頼性の高いマイクロレンズシートを製造することができる。
また、上記の製造方法において、複数のエッチング用穴を形成した後に、複数のエッチング用穴を介して基材をエッチングし、各マイクロレンズを形成するそれぞれの凹部を形成する工程と、基材のエッチングマスク膜を除去してマイクロレンズシートの型を作製する工程と、マイクロレンズシートとなる樹脂を型に密着させて樹脂に型の形状を転写させる工程と、型を樹脂から剥離する工程とを含んでなる方法である。これによれば、マイクロレンズが確実に形成されたマイクロレンズシートを製造することができる。
【０００９】
本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法は、マイクロレンズを有するマイクロレンズシートとを備えたマイクロレンズシートの製造方法であって、マイクロレンズシートの型となる基材の表面に、エッチングマスク膜を形成する工程と、基材の一方の面のエッチングマスク膜のマイクロレンズを形成する部分となる位置に、基材を透過したビームを用いて基材側からエッチング用穴を形成する工程とを含んでなる方法である。これによれば、基板またはエッチングマスク膜に異物等が付着している場合でも、基材を透過したビームがエッチングマスク膜に到達して確実にエッチング用穴を形成することができるので、高い歩留まりで信頼性の高いマイクロレンズシートを製造することができる。
また、上記の製造方法において、基材を透過したビームを用いてエッチング用穴を形成した後に、エッチング用穴を介して基材をエッチングし、各マイクロレンズを形成するそれぞれの凹部を形成する工程と、基材のエッチングマスク膜を除去してマイクロレンズシートの型を作製する工程と、マイクロレンズシートとなる樹脂を型に密着させて樹脂に型の形状を転写させる工程と、型を樹脂から剥離する工程とを含んでなる方法である。これによれば、マイクロレンズが確実に形成されたマイクロレンズシートを製造することができる。
さらに、上記の製造方法において、エッチング用穴を各凹部に対応して複数設ける方法である。これにより、マイクロレンズを確実に形成することができる。
【００１０】
本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法は、各凹部に対応した複数のエッチング用穴を、回折格子を用いて分岐した複数のビームにより形成する方法である。これによれば、複数のエッチング用穴を短時間で形成することができ、製造効率を高めることができる。
【００１１】
本発明に係る投写スクリーンの製造方法は、上記のマイクロレンズシートの製造方法を用いて製造したマイクロレンズシートを備えた方法である。これによれば、確実にマイクロレンスが形成されたマイクロレンズシートを備えているため、高い歩留まりで信頼性の高い投写スクリーンを製造することができる。
【００１２】
本発明に係る投写スクリーンは、上記のマイクロレンズシートの製造方法を用いて製造したマイクロレンズシートを備えたものである。これによれば、高い製造効率で信頼性の高い投写スクリーンを得ることができる。
また、上記の投写スクリーンにおいて、マイクロレンズシートのマイクロレンズと対向するように配設されたフレネルレンズを有するフレネルシートを備えたものである。これにより、映像をスクリーンの背面より拡大投写して使用する映像投写装置の投写スクリーンとして、信頼性の高いものが得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る投写スクリーンの構成図である。図において、１は例えばリアプロジェクションテレビの如き映像投写装置の投写スクリーンで、フレネルレンズを有するフレネルシート２と、フレネルシート２側に対向するように複数のマイクロレンズ３ａを有するマイクロレンズシート３とによって構成されており、図示しない投写レンズからの入射光Ｌをフレネルシート２により平行光に変換し、平行光をマイクロレンズシート３により水平方向および垂直方向に拡散する。
【００１４】
次に、マイクロレンズシート３の製造工程について、図２の工程図を用いて説明する。
（Ａ）まず、マイクロレンズシートの型となる例えば石英基板によって構成された基材１１の外表面に、例えばＣｒ−Ａｕ膜（Ｃｒを成膜した後にＡｕを成膜したもの）などのエッチングマスク膜１２を塗布する。なお、ここでは、エッチングマスク膜１２を基材１１の上面および下面に塗布した場合を示したが、後述するエッチング用穴を形成する面（例えば上面）だけにエッチングマスク膜１２を塗布してもよい。
（Ｂ）ついで、基材１１の一方の面（上面）のエッチングマスク膜１２のマイクロレンズ３ａを形成する部分となる位置に、図３に示すレーザ加工装置２１を用いて例えばＹＡＧレーザによりエッチング用穴１３を形成する。
【００１５】
ここで、図３に示したレーザ加工装置２１の構成およびその動作について説明する。
レーザ加工装置２１は、例えばＹＡＧレーザが発振されるレーザ発振器２２と、レーザ発振器２２からのレーザビーム２４の進行路上に配置され、レーザビーム２４を被加工物である基材１１に向けて反射させる全反射ミラー２３と、全反射ミラー２３と基材１１との間に配置され、全反射ミラー２３により反射されたレーザビーム２４を集光して基材１１のエッチングマスク膜１２のエッチング用穴１３を形成する加工点１１ａに照射する集光レンズ２５と、基材１１が載置され、制御手段（図示せず）によりＸ軸またはＹ軸方向に移動可能なテーブル２６とによって構成されている。なお、テーブル２６を移動させず、レーザ発振器２２、全反射ミラー２３および集光レンズ２５をＸ軸またはＹ軸方向に移動可能に構成してもよい。また、基材１１が載置されたテーブル２６をガラスチャンバー等で囲い、基材１１への異物等の付着を防止するようにしてもよい。
【００１６】
このように構成されたレーザ加工装置２１を用いて基材１１のエッチングマスク膜１２にエッチング用穴１３を形成する場合、まず、外表面にエッチングマスク膜１２が塗布された基材１１をテーブル２６上に載置し、レーザビーム２４がエッチング用穴１３が形成される位置に照射されるようにテーブル２６を移動させる。ついで、レーザ発振器２２を駆動させ、エッチング用穴１３を形成する加工点１１ａに、レーザ発振器２２から照射されて全反射ミラー２３で反射し集光レンズ２５で集光したレーザビーム２４を照射して、エッチング用穴１３を形成する。そして、テーブル２６を次のエッチング用穴１３を形成する位置に移動させ、次のエッチング用穴１３を形成する加工点１１ａにレーザビーム２４を照射して、エッチング用穴１３を形成する。同様に複数のエッチング用穴１３を形成する加工を行い、図４に示すように、後述するウェットエッチングにより形成される各マイクロレンズ３ａとなる部分（凹部１４）に対して複数のエッチング用穴１３（ここでは５個）を有するようにする。なお、エッチング用穴１３は、マイクロレンズ３ａとなる凹部１４がエッチングできるものであれば、大きさ、形状、個数および配置等はこれに限定するものではない。
【００１７】
（Ｃ）図２において、上述したレーザ加工装置２１によりエッチング用穴１３を形成した後、基材１１をウェットエッチングして、マイクロレンズ３ａとなる凹部１４を形成する。このとき、エッチングマスク膜１２には、各マイクロレンズ３ａの凹部１４に対応して複数のエッチング用穴１３が形成されているため、図５に示すように、凹部１４に対応するエッチング用穴１３の１つが異物１５によって塞がれてしまっている場合でも、他のエッチング用穴１３よりエッチング液が基材１１に浸透してエッチングされる。また、異物１５によりエッチング用穴１３が塞がれていない場合は、図４（ｂ）に示すように、マイクロレンズ３ａとなる理想的な凹部１４が形成されるが、異物１５によりエッチング用穴１３の一部が塞がれている場合は、図５（ｂ）に示すように、図４（ｂ）のような理想的な凹部１４が形成されないおそれがある。しかしながら、図４（ｂ）に示す理想的な形状の凹部１４でなくてもある程度凹部１４が形成されていれば光を拡散するマイクロレンズ３ａは形成されているため、問題はない。
【００１８】
（Ｄ）ついで、エッチングマスク膜１２をウェットエッチングにより除去し、型１６を作製する。なお、このときにエッチング液は、上記（Ｃ）の工程における基材１１のエッチング液とは異なる。
（Ｅ）次に、型１６の凹部１４が設けられた面（上面）に、所定の厚さの例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などの熱可塑性の樹脂１７を熱を加えながら押し当てて、型１６の形状を樹脂１７に転写する。
（Ｆ）そして、樹脂１７を型１６から引き離し、一方の面にマイクロレンズ３ａが形成された樹脂１７からなるマイクロレンズシート３を作製する。
【００１９】
このように作製されたマイクロレンズシート３は、図１に示すように、マイクロレンズ３ａ側がフレネルシート２側に対向するように、フレネルシート２に平行に配設し、投写スクリーン１を構成する。そして、投写レンズから光が照射されると、フレネルシート２は入射光を平行光に変換し、マイクロレンズシート３はマイクロレンズ３ａにより平行光を水平方向および垂直方向に拡散して、ユーザに光（映像）を届ける。このとき、マイクロレンズ３ａの一部が形成時に異物１５によって理想的な形状になっていない場合でも、ある程度の拡散が得られるため、ユーザに映像を届けることができる。
【００２０】
このように、マイクロレンズシート３の製造工程において、マイクロレンズ３ａとなる型１６の凹部１４をウェットエッチングで形成する際に、異物１５によってエッチングマスク膜１２に形成されたエッチング用穴１３を塞ぐなどの妨げがあった場合でも、エッチング用穴１３を複数設けているため、凹部１４を確実に形成することができ、信頼性の高いマイクロレンズ３ａを有するマイクロレンズシート３を作製することができる。そして、このようなマイクロレンズシート３を用いることにより、信頼性の高い投写スクリーン１を製造することができる。
【００２１】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２に係るマイクロレンズシートの製造過程で用いられるレーザ加工装置の構成説明図である。この実施の形態２は、実施の形態１に係るレーザ加工装置２１の集光レンズ２５と基材１１との間に回折格子２７を設けたもので、全反射ミラー２３により基材１１側に反射されたレーザビーム２４を回折格子２７により複数のレーザビーム２４ａに分岐し、各分岐したレーザビーム２４ａを基材１１のエッチングマスク膜１２に照射して同時に複数のエッチング用穴１３を形成するようにしたものである。
【００２２】
このように構成したレーザ加工装置２１を用いてマイクロレンズ３ａを形成する型１６を作製する際に、型１６となる基材１１のマイクロレンズ３ａが形成される部分となる位置に分岐したレーザビーム２４ａを照射して、エッチングマスク膜１２に複数のエッチング用穴１３を同時に形成するようにしたので、複数のエッチング用穴１３を短時間で形成することができ、製造効率を高めることができる。
【００２３】
実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３に係るマイクロレンズシートの製造過程で用いられるレーザ加工装置の要部の構成説明図である。この実施の形態３は、実施の形態１に係るレーザ加工装置２１のテーブル２６に加工用にげ穴２６ａを設けたもので、エッチングマスク膜１２が下面で、かつエッチング用穴１３を形成する位置が加工用にげ穴２６ａに対応するように基材１１をテーブル２６上に載置し、基材１１を透過したレーザビーム２４によってエッチングマスク膜１２にエッチング用穴１３を形成するようにしたものである。なお、この実施の形態３では、基材１１をレーザビーム２４が透過する透明材料で構成する。
【００２４】
このように構成したレーザ加工装置２１を用いてマイクロレンズ３ａを形成する型１６を作製する際に、図７（ｃ）に示すように、基材１１のエッチングマスク膜１２のエッチング用穴１３を形成する位置に異物１５が付着して加工を妨げるおそれがある場合でも、図７（ａ）に示すように、レーザビーム２４を基材１１側から照射し、基材１１を透過したレーザビーム２４によってエッチング用穴１３を形成することができる。また、図７（ｂ）に示すように、基材１１の表面に異物１５が付着している場合でも、レーザビーム２４が基材１１を透過してエッチングマスク膜１２に到達するので、確実にエッチング用穴１３を形成することができる。これらにより、高い歩留まりで信頼性の高いマイクロレンズシート３を製造することができる。そして、このマイクロレンズシート３を用いることにより、信頼性の高い投写スクリーン１を製造することができる。
【００２５】
なお、上述の実施の形態３も実施の形態２に係る回折格子を用いてレーザビーム２４を複数に分岐させ、分岐したレーザビーム２４ａにより同時に複数のエッチング用穴１３を形成するようにしてもよい。この場合も確実にエッチング用穴１３を形成することができるとともに、短時間で複数のエッチング用穴１３を形成することができ、製造効率を高めることができる。
【００２６】
また、上述の実施の形態３では、エッチングマスク膜１２が直接テーブル２６に接触するように基材１１をテーブル２６上に載置する場合を示したが、エッチングマスク膜１２は、その膜厚が薄いので、基材１１の載置時または加工時等で傷が付いてしまうおそれがある。このため、図８に示すように、エッチングマスク膜１２の上面に例えば粘着性を有する合成樹脂材料によって構成された保護シート１８を貼り付け、保護シート１８がテーブル２６に接触するように基材１１をテーブル２６上に載置して、エッチング用穴１３を形成するようにしてもよく、また、テーブル２６の上面側（基材１１が載置される側）に保護シート１８を貼り付け、この保護シート１８上にエッチングマスク膜１２が接触するように基材１１をテーブル２６上に載置して、エッチング用穴１３を形成するようにしてもよい。これらの場合、図７（ｂ）に示すように、基材１１の表面に異物１５が付着している場合でも、エッチングマスク膜１２を保護シート１８で保護しながら確実にエッチング用穴１３を形成することができる。これにより、より高い歩留まりで信頼性の高いマイクロレンズシート３を製造することができる。
【００２７】
さらに、上述の実施の形態１乃至３では、エッチング用穴１３をレーザビーム２４または分岐したレーザビーム２４ａにより形成した場合を示したが、これに限定するものではなく、例えば集光した赤外線ビームなど、エッチングマスク膜１２にエッチング用穴１３を形成できるビームであれば、いずれのビームを用いてもよい。この場合も同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る投写スクリーンの構成図。
【図２】実施の形態１のマイクロレンズシートの製造工程図。
【図３】実施の形態１のレーザ加工装置の構成説明図。
【図４】図２におけるマイクロレンズシートの型の要部の構成説明図。
【図５】図４のマイクロレンズシートの型の異物がある場合の説明図。
【図６】実施の形態２のレーザ加工装置の構成説明図。
【図７】実施の形態３のレーザ加工装置の要部の構成説明図。
【図８】実施の形態３の変形例を示す図。
【符号の説明】
１ 投写スクリーン、２ フレネルシート、３ マイクロレンズシート、３ａマイクロレンズ、１１ 基材、１２ エッチングマスク膜、１３ エッチング用穴、１４ 凹部、１６ 型、１７ 樹脂、１８ 保護シート、２１ レーザ加工装置、２４ レーザビーム、２４ａ 分岐したレーザビーム、２７ 回折格子。

Claims (12)

1. マイクロレンズを有するマイクロレンズシートの製造方法であって、
   前記マイクロレンズシートを作製する型に設けられた前記各マイクロレンズを形成するそれぞれの凹部を、前記各凹部に対応して微細加工により設けた複数のエッチング用穴によって形成することを特徴とするマイクロレンズシートの製造方法。
2. 前記微細加工に、レーザ加工法を用いることを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズシートの製造方法。
3. マイクロレンズを有するマイクロレンズシートの製造方法であって、
   前記マイクロレンズシートを作製する型に設けられた前記各マイクロレンズを形成するそれぞれの凹部を、前記型となる基材を透過したビームにより形成されたエッチング用穴によって形成することを特徴とするマイクロレンズシートの製造方法。
4. マイクロレンズを有するマイクロレンズシートの製造方法であって、
   前記マイクロレンズシートの型となる基材の表面に、エッチングマスク膜を形成する工程と、
   前記基材の一方の面のエッチングマスク膜の前記マイクロレンズを形成する部分となる位置に、複数のエッチング用穴を形成する工程と
   を含んでなることを特徴とするマイクロレンズシートの製造方法。
5. 前記複数のエッチング用穴を形成した後に、
   前記複数のエッチング用穴を介して前記基材をエッチングし、前記各マイクロレンズを形成するそれぞれの凹部を形成する工程と、
   前記基材のエッチングマスク膜を除去して前記マイクロレンズシートの型を作製する工程と、
   前記マイクロレンズシートとなる樹脂を前記型に密着させて前記樹脂に型の形状を転写させる工程と、
   前記型を前記樹脂から剥離する工程と
   を含んでなることを特徴とする請求項４記載のマイクロレンズシートの製造方法。
6. マイクロレンズを有するマイクロレンズシートの製造方法であって、
   前記マイクロレンズシートの型となる基材の表面に、エッチングマスク膜を形成する工程と、
   前記基材の一方の面のエッチングマスク膜の前記マイクロレンズを形成する部分となる位置に、前記基材を透過したビームを用いて前記基材側からエッチング用穴を形成する工程と
   を含んでなることを特徴とするマイクロレンズシートの製造方法。
7. 前記基材を透過したビームを用いてエッチング用穴を形成した後に、
   前記エッチング用穴を介して前記基材をエッチングし、前記各マイクロレンズを形成するそれぞれの凹部を形成する工程と、
   前記基材のエッチングマスク膜を除去して前記マイクロレンズシートの型を作製する工程と、
   前記マイクロレンズシートとなる樹脂を前記型に密着させて前記樹脂に型の形状を転写させる工程と、
   前記型を前記樹脂から剥離する工程と
   を含んでなることを特徴とする請求項６記載のマイクロレンズシートの製造方法。
8. 前記エッチング用穴を前記各凹部に対応して複数設けることを特徴とする請求項３，６または７に記載のマイクロレンズシートの製造方法。
9. 前記各凹部に対応した複数のエッチング用穴を、回折格子を用いて分岐した複数のビームにより形成することを特徴とする請求項１，２，４，５または８記載のマイクロレンズシートの製造方法。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載のマイクロレンズシートの製造方法を用いて製造したマイクロレンズシートを備えたことを特徴とする投写スクリーンの製造方法。
11. 請求項１乃至９のいずれかに記載のマイクロレンズシートの製造方法を用いて製造したマイクロレンズシートを備えたことを特徴とする投写スクリーン。
12. 前記マイクロレンズシートのマイクロレンズと対向するように配設されたフレネルレンズを有するフレネルシートを備えたことを特徴とする請求項１１記載の投写スクリーン。

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