JP2005308973A

JP2005308973A - レンズアレイの製造方法及びレンズアレイ

Info

Publication number: JP2005308973A
Application number: JP2004124169A
Authority: JP
Inventors: Makoto Iwahara; 誠岩原; Koon Ryo; 洪恩廖; Nobuhiko Namita; 伸彦波多; Ichiro Sakuma; 一郎佐久間; Takesumi Doi; 健純土肥; Takafumi Koike; 崇文小池; Yutaka Yokoyama; 豊横山; Kenichi Yoshikawa; 健一吉川
Original assignee: Hitachi Ltd; Sanichi Kogeisha KK
Current assignee: Hitachi Ltd; Sanichi Kogeisha KK
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】スクリーン印刷でありながらレンズ外形が正確な円形でかつ気泡の減少した高性能なレンズアレイの製造方法を提供する。
【解決手段】透明基板上にレンズ形成用硬化性インクをはじく遮光パターンを印刷・硬化させてから、レンズ形成用硬化性樹脂インクを印刷し、印刷後のレンズ形成用硬化性樹脂インク内の気泡を除去するため、常圧あるいは減圧下で所定時間放置し、気泡除去後所定の波長で基板を照射するか所定の温度で加熱してレンズ形成用硬化性樹脂インクを硬化させる工程を含むレンズアレイの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明はインテグラルフォトグラフィ等の三次元画像表示用レンズアレイの製造方法に関するもので、スクリーン印刷にもかかわらず、外形が正確な円形で、ほぼ気泡を無くした高性能な凸レンズの形成を可能とするものである。

従来のスクリーン印刷は、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、被印刷物１１の上にメッシュ１３と一体化した印刷すべき模様を形成した孔版１２を設置し、その孔版１２上にインク１４を載せ、メッシュ１３を通して孔版１２にインク１４が均一に流れるようにインク１４をスキジー１５で押圧して被印刷物１１に孔版１２の模様を印刷する方法である。図４（ａ）は印刷直前の状態を、そして図４（ｂ）は印刷終了直後の状態を示す。孔版１２を被印刷物１１から取り去った直後にインクは図４（ｃ）に示すように孔版の形状のまま保たれるが、時間を経るに従い、インクの表面張力の影響を受けインクの角の部分が丸みを帯びた形状を呈するようになる（図４（ｄ）参照）。この方法は大掛かりな設備を必要とせず、簡便にしかも低コストで印刷が可能なため、比較的少量の印刷に適した方法である。

孔版が円形の場合、所定時間後には、印刷されたインクは平面でカットした球の一部のようになる。この現象を応用して、通常印刷物の上にスクリーン印刷を用いて透明インクを突起状に点字とし形成する方法が開発されている（特許文献１、非特許文献１）。この点字印刷の方法を更に発展させ、三次元画像表示用レンズアレイ（図５参照）の製造も試みられている。すなわち、透明基板上に、透明な光硬化性インクを用いてレンズアレイのパターンをスクリーン印刷し、印刷されたインクを光硬化させてレンズアレイを形成する方法である。これにより、従来用いていた精密な金型が不用となり、簡単にしかも低コストでレンズアレイを得ることが可能となった。
登録実用新案第３００４３２５号公報トヨタ技術会、「透明立体点字タッチプリント」、ＴＥＳＭａｇａｚｉｎｅｐｐ６６―７１、（２００１年１２月）

しかし、スクリーン印刷ではインクはメッシュの編み目の間及び孔版を通って被印刷物に印刷されるので、印刷後、被印刷物から版を外す時、被印刷物に印刷された（付着した）インクの中からメッシュを抜き取る形になり、メッシュの交点のあった位置に気泡が残っていて、三次元画像表示用レンズアレイのレンズとしての性能が劣るという欠点があった。

また、印刷後、印刷したインクが表面張力でほぼ滑らかな球面になるのを待ち光を照射して硬化させるが、この待ち時間にインクがダレて、円形が崩れたり、隣のインクと繋がったりしやすく、この場合は正確な球面にならないので高性能なレンズアレイが形成されないという欠点があった（図６参照）。

従って、従来の方法でインクのダレを抑えようと、印刷後はまだ上記のスクリーン及び孔版の影響が残っているので、表面張力によっても正確な球面を呈するまでには到らず、光硬化してもレンズとしての性能は劣る。また、表面張力で正確な球面を形成しようとして光を照射するまでの待ち時間を長くすると印刷時には正確な円形であったレンズがインクの流れにより変形したり、隣のレンズと繋がることもしばしば発生し、高性能なレンズが形成されないこととなる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、レンズを形成する硬化性インクがその表面張力で正確な球面レンズになるまで待ってもインクが流れてレンズの形状が変形したり、隣と繋がることを防止し、高性能なレンズアレイを得ることができる製造方法を提供することを目的としている。

また、スクリーン印刷特有の、メッシュの交点に気泡が残ることも防止することを目的としている。

本発明による下記の構成の製造方法を用いることによって高性能で且つ安価なレンズアレイを得ることが可能となる。

（１）所定の大きさの凸レンズを所定のパターンに配列したレンズアレイを形成する方法であって、所定の大きさの透明基板上に該レンズアレイの凸レンズ部を除いた部分を遮光インクで印刷後、硬化あるいは乾燥させ、該遮光インクで前記パターンを形成した前記基板に凸レンズに対応する丸孔を所定のパターンに配列した所定の厚みの孔版を載置し、メッシュ通して硬化性樹脂インクをスクリーン印刷により塗布し、前記孔版を取り外し、前記硬化性樹脂インクに所定の波長の光を照射するか所定の温度で加熱して硬化させる一連の工程を含み、硬化前の前記硬化性樹脂インクと硬化あるいは乾燥した前記遮光パターンとは互いに濡れず、且つ硬化後の前記硬化性樹脂インクは可視光線に対し透明であることを特徴とするレンズアレイの製造方法。

（２）印刷後所定時間減圧下に放置し、硬化性樹脂インク内部の気泡を除去した後、所定の波長の光を照射するか所定の温度で加熱して硬化させることを特徴とする（１）記載のレンズアレイの製造方法。

（３）前記所定のパターンを正方格子状に形成することを特徴とする（１）あるいは（２）記載のレンズアレイの製造方法。

（４）前記所定のパターンを六方格子状に形成することを特徴とする（１）あるいは（２）記載のレンズアレイの製造方法。

（５）前記遮光インクがシリコン樹脂あるいはフッ素樹脂を含むことを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のレンズアレイ製造方法。

本発明によれば、レンズ形成用の硬化性樹脂が自身の表面張力により正確な球面になるのを待っても、レンズ外形が円形から崩れることもなく、隣のレンズと繋がってしまうことも防止でき、高性能なレンズアレイが製作できる。

また、遮光パターンがレンズ形成用の硬化性樹脂の流れ出すのを防いでいるので、さらに長時間をかけて真空（減圧）にしてインク内部の気泡を減少させてもその外形は正確な円形を保ち、表面張力で正確な球面が形成されるとともに内部の気泡が減少（ほぼ無くなる）し、さらに高性能なレンズアレイが形成できる。
三次元画像用のレンズアレイとしては、レンズ作用の無い部分を通して裏の平面画像が見えると、三次元画像の画質を劣化させているが、本発明ではレンズ作用の無い部分を遮光パターンで覆っているので、この点からも高性能な三次元画像が表示できるレンズアレイになる。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図１に本発明によるレンズアレイの製造工程の流れを示す。先ず所定の大きさのアクリル樹脂、ガラス等の透明基板を準備する。この基板上に図２（ａ）に示すような可視光を通さないインクで遮光パターンを印刷する（工程１）。図２（ａ）には正方格子状の遮光パターンを示しているが、代わりに図２（ｂ）の六方格子状の遮光パターンを使用しても良い。遮光パターンは、簡便なスクリーン印刷法がコストの点からも適しているが、これに限定せず、別の印刷法あるいは別途作成した遮光パターンを印刷したシートを転写しても構わない。

基板に印刷された遮光パターンに所定の時間乾燥後に硬化させる（工程２）。用いるインクの性質によっては硬化の工程は省くことも出来る。また硬化させる場合には熱あるいは光いずれを用いて硬化させても良い。遮光パターンが形成された基板に硬化性樹脂インクを例えばスクリーン印刷法を用いて塗布する（工程３）。簡便さを考慮するとインクの塗布法としてはスクリーン印刷が好適であるが、これに限定する必要はなく、インクが塗布出来れば何れの方法でも良い。レンズアレイを形成する硬化性樹脂インクは基板に塗布した際、既に形成されている遮光パターンと互いにはじき合う（濡れない）性質を有することが必須である。すなわち、硬化性樹脂インクをはじくシリコン樹脂あるいはフッ素樹脂などを含むインクにより遮光パターンを生成することが必要である。このようなフッ素樹脂としては、溶剤可溶型フッ素樹脂があげられる。硬化性樹脂インクとしては、ウレタンアクリレートがあげられる。レンズアレイの個々のレンズ位置に形成したインク滴は遮光パターンが硬化性樹脂インクをはじくため、隣接する液滴とは繋がらずに独立しており、その表面張力により球面に保たれる。そのため従来の方法に見られたインクのダレは完全に防止出来、同一形状の球形レンズで構成されたレンズアレイが形成可能となる。

硬化性樹脂インク塗布した基板はインク内に生成した気泡を除去し且つレンズの形状を整えるため所定時間放置することが好ましい（工程４）。また、硬化性樹脂インクの粘性が高くてインク内の気泡が抜け難い場合には、減圧下で所定時間放置して脱気することも必要である（工程５）。

所定の時間放置した基板に所定の波長の光を照射するかあるいは所定の温度で加熱し、基板に塗布された硬化性樹脂インクを硬化させる（工程６）。硬化性樹脂インクはレンズとして使用するので、硬化後は可視光に対して透明な性質を有するものであれば、いずれの樹脂でも使用可能である。

以上の工程を経て、均一な球形レンズが所定のパターンに配列された三次元画像表示用のレンズアレイが得られる。図３には本発明によるレンズアレイの外観写真（図３（ａ））及び従来法で製造したレンズアレイの外観写真（図３（ｂ））を対比して示す。この写真から従来法によるレンズアレイには気泡及びダレが認められレンズ形状が不均一であるのに対し、本発明によるレンズアレイはレンズが均一に配列されていることがわかる。

上記の方法で製造したレンズアレイは次のような分野でなどで幅広く利用が可能である。
医療用三次元ディスプレイ
立体テレビ
立体写真
立体広告
イベント用ディスプレイ

レンズアレイの製造工程レンズアレイの遮光パターン本発明及び従来法によるレンズアレイの外観比較スクリーン印刷法を示す方法レンズアレイを示す斜視図従来法によるレンズアレイの欠陥を示す図

符号の説明

１１被印刷物
１２孔版
１３メッシュ（スクリーン）
１４インク
１５スキジー

Claims

所定の大きさの凸レンズを所定のパターンに配列したレンズアレイを形成する方法であって、所定の大きさの透明基板上に該レンズアレイの凸レンズ部を除いた部分を遮光インクで印刷後、硬化あるいは乾燥させ、該遮光インクで前記パターンを形成した前記基板に凸レンズに対応する丸孔を所定のパターンに配列した所定の厚みの孔版を載置し、メッシュ通して硬化性樹脂インクをスクリーン印刷により塗布し、前記孔版を取り外し、前記硬化性樹脂インクに所定の波長の光を照射するか所定の温度で加熱して硬化させる一連の工程を含み、硬化前の前記硬化性樹脂インクと硬化あるいは乾燥した前記遮光パターンとは互いに濡れず、且つ硬化後の前記硬化性樹脂インクは可視光線に対し透明であることを特徴とするレンズアレイの製造方法。
印刷後所定時間減圧下に放置し、硬化性樹脂インク内部の気泡を除去した後、所定の波長の光を照射するか所定の温度で加熱して硬化させることを特徴とする請求項１記載のレンズアレイの製造方法。
前記所定のパターンを正方格子状に形成することを特徴とする請求項１あるいは２記載のレンズアレイの製造方法。
前記所定のパターンを六方格子状に形成することを特徴とする請求項１あるいは２記載のレンズアレイの製造方法。
前記遮光インクがシリコン樹脂あるいはフッ素樹脂を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載のレンズアレイ製造方法。
請求項１ないし５のいずれか１項記載の方法を用いて製造したレンズアレイ。