JP2005331536A - 遮光帯を有するレンズシートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも片面にレンズ面が設けられているレンズシートの非レンズ面に、遮光性および光吸収性を有する層を形成した後、前記レンズ面側よりビーム状の光を光偏向手段によって前記レンズシートの全幅方向に走査し照射することにより、前記非レンズ面の前記各レンズの集光部において、前記遮光性および光吸収性を有する層をアブレーション、溶融、昇華、燃焼、爆融もしくは削摩により除去し、前記非レンズ面に遮光帯を形成することを特徴とする。
【選択図】 図3
Description
上記の特許文献3に記載の方式ならば、特許文献2のような垂直方向への無駄な光の広がりという課題もなく、レンズ自身が結ぶ焦点によって正確にブラックストライプをパターニング形成させることが出来る。
請求項2の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記レンズシートは、溶融押出しされた熱可塑性樹脂により少なくとも片面にレンズ面が設けられていることを特徴とするものである。
請求項3の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記レンズシートは、光透過性のシート基材上に、紫外線硬化型樹脂により少なくとも片面にレンズ面が設けられていることを特徴とするものである。
請求項4の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記ビーム状の光は、可視または赤外のレーザ光であることを特徴とするものである。
請求項6の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記レンズシートのレンズ面は、二次元方向に配列されたマイクロレンズアレイの形態であることを特徴とするものである。
請求項7の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記ビーム状の光は、前記レンズシートに対してほぼ垂直で入射することを特徴とするものである。
請求項9の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記ビーム状の光を複数の光束に分け、該複数の光束をそれぞれ入射角度を変えて前記レンズシートに照射することを特徴とするものである。
請求項10の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記レンズシートの前記ビーム状の光の入射側に光拡散層を設け、該光拡散層を通して前記レンズシートを照射することを特徴とするものである。
請求項11の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記走査するビーム状の光は、前記レンズシート近傍に集光されていることを特徴とするものである。
請求項13の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記レンズ面のレンズピッチが50μm〜200μmの範囲であることを特徴とするものである。
請求項14の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記レンズシートは、紫外線吸収剤を含む透明樹脂を一部の材料もしくは全ての材料として用いることを特徴とするものである。
請求項15の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記レンズシートは、複屈折性を持たない透明樹脂を一部の材料もしくは全ての材料として用いることを特徴とするものである。
請求項16の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記レンズシートに光拡散性をもたせたことを特徴とするものである。
請求項17の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記遮光層の光学濃度が2以上であることを特徴とするものである。
請求項18の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記遮光性および光吸収性を有する層のガラス転移温度Tgが、前記レンズシートのTgよりも低いことを特徴とするものである。
請求項20の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記走査するビーム状の光の走査速度が500mm/秒を超える値であり、かつ前記走査するビーム状の光の走査速度と、ビーム幅と、照射強度の積が2J/cm2 以下の値であることを特徴とするものである。
請求項21の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記走査するビーム状の光の走査速度が、走査方向で速度の場所による差を1:2以下に抑えることを特徴とするものである。
請求項23の発明に係わる遮光帯を有するレンズシートの製造方法は、前記レンズシートを正負いずれかに帯電させておき、前記ビーム状の光の照射部近傍に前記レンズシートが帯電した符号と逆の電圧に帯電させた電極を設置することを特徴とするものである。
本発明の遮光帯を有するレンズシートの製造方法を、レンチキュラーレンズシートの場合を例として、以下に図面を用いて説明する。図1(a)〜(d)は、本発明の遮光帯を有するレンズシートの製造方法を示す工程断面図である。
レンズシート12の少なくとも光学機能層であるレンズ面を形成する熱可塑性樹脂は、ホッパーから例えばペレット状で投入され、バレル内で所定温度に加熱され、ダイスから溶融状態で押圧ロール、型ロールとの間の圧着点部付近に供給される。上記の型ロール表面の賦形パターンを熱可塑性樹脂に転写することによって熱可塑性樹脂を成型し、このように成型された熱可塑性樹脂を連続的に押出し、次いで成型された熱可塑性樹脂を硬化させることにより、レンチキュラーレンズ12aが並んだレンズ面が設けられたレンズシート12が準備される。
上記の熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、四フッ化エチレン(PTFE)、ポリルロピレン(PP)等、およびこれらの樹脂の少なくとも一種を含む共重合樹脂を例示することが出来る。
この明細書および添付図面においては、レンズシート12を、概ね、シートの片面にレンチキュラーレンズ12aが設けられたものとして説明するが、両面にレンズ面を有するものでもよいし、その場合、片面のレンチキュラーレンズは、他方のレンチキュラーレンズの焦点近傍にのみ設けられてあってもよい。また、レンズシート12は、例えば図2に示すように、透明基材シート12bにレンチキュラーレンズ12aが並んだレンズ面が設けられたような多層の積層構造を有するものであってもよい。
また、本発明において、既に形成された透明基材シート12b上に熱可塑性樹脂を溶融押出ししてレンチキュラーレンズ12aを形成してもよい。既に形成された透明基材シート12b上にレンズ面を設ける場合、透明基材シート12bは、熱可塑性樹脂を溶融押出しで成型したものであってもよいし、溶融押出し以外の他の方法、例えば紫外線硬化型樹脂を用いる方法で形成されたものであつてもよい。
更に、本発明において、透明基材シート12b上に紫外線硬化型樹脂により少なくとも片面にレンチキュラーレンズ12aを形成してもよい。
透明基材シート12bとしては、フィルム状基材シート、板状基材シートが用いられ、フィルム状基材シートの場合には、シート上に連続してレンチキュラーレンズ12aを形成することが可能である。
遮光性/光吸収性層13aは、バインダ成分、例えば、透明樹脂と、遮光性物質および光吸収性物質の両方の物質、もしくは遮光性物質および光吸収性物質の両方の物質の性質を兼ね備える物質とからなる樹脂組成物からなり、好ましくは、一様な厚みで形成される。
遮光性/光吸収性層13aには、上記の樹脂組成物中に、遮光性を付与する目的で、カーボンブラックや暗色系の顔料、または/および染料からなる遮光性物質が適宜に配合されている。
遮光性物質としては、光を遮る効果が大きく、しかも画像の表示の妨げとなるような色相を遮光帯に付与することがない色相を有していることが好ましく、色相としては、黒色、灰色、もしくは白色であるが、明度が高いと外光反射を伴なうので、黒色が好ましい。従って、カーボンブラック、Fe3 O4 、もしくは濃色の染料の混合物等により着色して黒色とするが、黒色の度合いが高く、かつ、加工時に熱吸収もあるカーボンブラックを使用するのがより好ましい。
外光を吸収して、映像のコントラストを向上させるためには、遮光性/光吸収性層13aより形成される遮光帯の光学濃度(OD:Optical Density)の値は2以上であるのが好ましい。
光吸収性物質は、次の工程において、レンズシート12のレンズ面側からのレーザ光等の照射により遮光性/光吸収性層13aを部分的に除去して遮光帯を作成する際に、照射されたレーザ光等のエネルギーを高い効率で熱エネルギーに変換することを目的として添加されるものである。
光吸収性物質としては、具体的には、近赤外光(波長域700〜2000nm)に対する光吸収性物質として、銅または鉄を含有する化合物の微粉体あるいは錯体、カーボンブラック、アントラキノン化合物、シアニン化合物、フタロシアニン化合物、クロム,コバルト金属錯塩化合物、六塩化タングステンと塩化スズをメチルメタクリレート(MMA)シロップに溶解させ重合させた材料、ジチオール系の金属錯体(主にニッケル錯体)、スクアリリウム化合物、アセチレン系ポリマーに酸化剤を気相もしくは液相でドーピングした材料、チオ尿素に硫化第二銅を作用させた材料、イモニュウム系材料等の多くの無機錯体や有機化合物等を挙げることができる。
遮光性/光吸収性層13aに含有されるバインダ成分としては、モノマーとして酢酸ビニル、ビニルアルコール、スチレン、α−メチルスチレン、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、例えばメタクリル酸メチル、フッ素含有(メタ)アクリル酸誘導体、アクリロニトリル、エチレン、プロピレン、ブテン、ブタジエン等のオレフィン等から選ばれる少なくとも1種類のモノマーを重合させた重合体、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートブチレート、エチルセルロース、ニトロセルロース等のセルロース誘導体、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、石油系樹脂、天然ゴム類もしくはブタジエン系ゴム等の合成ゴム類、シリコン樹脂、またはフッ素樹脂等のポリマーから選ばれた透明樹脂を挙げることができ、これらを単独、あるいは、2種以上の組み合わせで使用することができる。
遮光性/光吸収性層13aには、酸化剤として、硝酸アンモニウム、硝酸カリウム、もしくは過塩素酸カリウム等を加えると、レーザ光照射時の燃焼性が向上する。なお、遮光性/光吸収性層13aには、レーザ光照射による遮光帯形成時の膜切れ性を向上させるために、平均粒径1μm以下のフィラーを30重量%以下の割合で含有させてもよい。
ところで、遮光性/光吸収性層13aに、遮光性物質および光吸収性物質の両方の物質を配合すると、遮光性物質が光吸収性物質の光吸収を妨げることが有り得る。そのような場合には、光吸収性物質を含有する樹脂組成物からなる光吸収性層をレンズシート12の非レンズ面に先に形成し、その後、光吸収性層を覆って、遮光性物質を含有する樹脂組成物からなる遮光性層を形成するとよい。
本発明においては、好ましい形態として、レンズシートを形成する透明樹脂に紫外線吸収剤を含ませることができ、レンズ面、基板シートのいずれか、あるいはレンズ面、基板シートの両方に用いられる。このような紫外線吸収剤としては、ヒドロキシベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類、サリチル酸エステル類、アクリロニトリル誘導体類等の有機系のもの、あるいは微粒子の二酸化チタン、酸化セリウム等の無機系のものが用いられる。
レーザ光源14としては、可視光レーザもしくは赤外光レーザが用いられるが、半導体レーザ、YAGレーザ、CO2 レーザ等の赤外光レーザがパターニングにより効果的であり好ましい。スクリーンに使用する際に、レンズシート12に入射する光として平行光を想定している場合には、遮光性/光吸収性層13aに加工するためのレーザ光15は、スクリーンに対して、常に垂直な方向から照射すればよい。
図3は、図1(c)のレーザ光学系を更に詳しく説明する模式図である。
本発明において、図3に示すように、レーザ光源14より出たレーザ光15のスキャニング装置16としては、ポリゴンスキャナや、ガルバノスキャナ、リゾナントスキャナ等の回転や往復運動によりレーザビームを走査させる装置が用いられる。
更には、走査ビームの場所による走査速度の差を抑えて等速性を維持させ、場所によるビーム幅の差を抑えるために、fθレンズまたはテレセントリック光学系18を使用しても良い。これらを光学系に加えることで、レンズシート12の遮光帯とレンズピッチとの比や遮光性/光吸収性層13aの開口部の形状、透過率等の特性の場所による差を無くし、より均一にすることが可能である。
また、本発明においては、加工部を均一にするために、走査するレーザ光の走査速度が、走査方向で速度の場所による差を1:2以下に抑えるのが好ましい。
また、レンズシート12を正負いずれかに帯電させておき、レーザ光の照射部近傍にレンズシート12が帯電した符号と逆の電圧に帯電させた電極を設置して、アブレーションにより発生した飛沫、ミスト等を吸引させることも、飛沫、ミスト等による汚染防止の好ましい方法である。
なおレンズシート12のレンズのピッチは、必要とする精度、レンズシート12の大きさによっても異なるが、実用的には、大きいもので1mm前後以下であり、高精細のものでは、300μm以下であり、例えば、100μm〜200μm程度であり、本発明では200μm以下がより好ましい。微細なレンズピッチは製作精度の確保の観点から、20μm以上、より好ましくは50μm以上である。これに対し、遮光帯13の幅は、レンチキュラーレンズ12aのピッチの30〜90%、より好ましくは、50%〜90%程度である。30%未満であると、遮光帯13を形成する意味がなく、また、レンズに対して斜めに光を入射させると、コマ収差が生じるので、精度良く遮光帯13を形成することができない。他方、入光レンズの焦点にもある程度光が広がるため、90%を超える遮光帯13は製法上困難である。
本発明の製造方法により得られるレンズシート12は、レンチキュラーレンズ12aの構造に基づいて、映像光を水平方向に拡散させることができるが、垂直方向の拡散については、レンズシート12を構成する素材、例えば、透明基材シート12bの素材、もしくはレンチキュラーレンズ12aの素材に、適宜な光拡散剤を含有させて行なわせることができる。光拡散剤としては、例えば、レンズシートと屈折率の異なる粒形状のガラス、シリカ、アルミナ、不溶性プラスチック、タルク等を分散して用いることができる。
レンズシート12には、スクリーンとして使用する際に、さらに付加した方が好ましい様々な機能の層を積層することができ、レンズシート12の観察側面上に直接、もしくは、上記の光拡散性シートを介して、適宜な塗布方法等により直接積層してもよいし、別の透明基材シート12上に塗布する等して、一旦別の積層体としてから、適宜な接着方法、例えば、粘着剤を使用したラミネーション等により、積層することができる。本発明のレンズシート12の厚みが薄くなると、レンズシート12の自立性が低下する傾向がある。このため、観察者側に、比較的厚みのある透明板もしくは透明シートの支持体(前面板と称する。)を設けて補強することが好ましく、あるいは、前記したような光拡散性シートを、厚みのある透明シートを基材として構成し、レンズシート12に積層することが好ましい。
JISK7210に規定されるメルトフロート(MRF)5g/10分のポリプロピレンパレットを押出し成型機のホッパーに投入した。この装置の6分割されたバレルの各分割部の温度をホッパーに近い順に165℃→205℃→225℃→235℃→245℃→245℃に順次昇温設定し、ダイス部の温度は245℃に設定した。このダイスから溶融したポリプロピレンを0.16kg/36秒の流量でレンチキラーレンズ形状を付与した型ロールと押圧ロールに供給し型押しした。これによりレンズピッチ155μm、最大厚み約45μmのレンチキュラーレンズシートを得た。
続いて下記組成の光吸収性層形成用インキ組成物を、ボールミルを用いて充分、混練して作成し、ブレードコーターを利用して、上記により得られたレンチキュラーレンズシートのレンチキュラーレンズの無い方の側に、一面に均一に塗布し、乾燥させて、厚み0.7μmの光吸収性層を形成した。なお、以降における「部」は質量基準である。
(光吸収性層形成用インキ組成物)
・ニトロセルロース樹脂 5部
(旭化成工業(株)製、HIG 1/8)
・カーボンブラック微粒子 5部
(三菱化学(株)製、ダイアブラックLR)
・メチルエチルケトン 45部
・トルエン 45部
レーザ光としては、YAGレーザ(波長1064nm、出力15W、使用時出力;0.15W、走査面でのビーム幅(スポット径);φ0.2mm)を用い、ポリゴンスキャナをもちいた走査光学系を使用し、レンチキュラーレンズシートの法線方向から各々のレンチキュラーレンズに照射した。このとき走査速度は照射面において3000mm/秒、走査ピッチは0.1mmとした。これにより各々のレンチキュラーレンズの集光位置に対応する位置の光吸収性層がアブレーションされて除去され、開口部を生じ、130μm幅の遮光帯(ブラックストライプ)が、レンズピッチと同じピッチで形成されたレンチキュラーレンズシートを得た。
(実施例2)
12a レンチキュラーレンズ
12b 透明基材シート
13 遮光帯(ブラックストライプ)
13a 遮光性/光吸収性層
14 レーザ光源
15 レーザ光
16 スキャニング装置
17 ミラー
18 fθレンズまたはテレセントリック光学系
19 吸引ダクト
Claims (23)
- 少なくとも片面にレンズ面が設けられているレンズシートの非レンズ面に、遮光性および光吸収性を有する層を形成した後、前記レンズ面側よりビーム状の光を光偏向手段によって前記レンズシートの全幅方向に走査し照射することにより、前記非レンズ面の前記各レンズの集光部において、前記遮光性および光吸収性を有する層をアブレーション、溶融、昇華、燃焼、爆融もしくは削摩により除去し、前記非レンズ面に遮光帯を形成することを特徴とする遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記レンズシートは、溶融押出しされた熱可塑性樹脂により少なくとも片面にレンズ面が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記レンズシートは、光透過性のシート基材上に、紫外線硬化型樹脂により少なくとも片面にレンズ面が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記ビーム状の光は、可視または赤外のレーザ光であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記レンズシートのレンズ面は、一次元方向に配列されたシリンドリカルレンズを配列した形態であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記レンズシートのレンズ面は、二次元方向に配列されたマイクロレンズアレイの形態であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記ビーム状の光は、前記レンズシートに対してほぼ垂直で入射することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記レンズシートを巻き出し、巻き取り装置に掛け、該装置で搬送されている前記レンズシートの搬送方向と平行に前記レンズ面が成型されており、前記レンズシートの搬送方向にほぼ垂直方向に前記ビーム状の光の走査を繰り返すことで前記レンズシート全面を照射することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記ビーム状の光を複数の光束に分け、該複数の光束をそれぞれ入射角度を変えて前記レンズシートに照射することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記レンズシートの前記ビーム状の光の入射側に光拡散層を設け、該光拡散層を通して前記レンズシートを照射することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記走査するビーム状の光は、前記レンズシート近傍に集光されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記遮光帯の幅は、前記レンズ面のレンズピッチの50%〜90%であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記レンズ面のレンズピッチが50μm〜200μmの範囲であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記レンズシートは、紫外線吸収剤を含む透明樹脂を一部の材料もしくは全ての材料として用いることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記レンズシートは、複屈折性を持たない透明樹脂を一部の材料もしくは全ての材料として用いることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記レンズシートに光拡散性をもたせたことを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記遮光帯の光学濃度が2以上であることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記遮光性および光吸収性を有する層のガラス転移温度Tgが、前記レンズシートのTgよりも低いことを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記走査するビーム状の光のビーム幅あるいは走査ピッチのいずれか、もしくは両方の大きさが、投影される拡大映像光の1画素分以下の大きさであることを特徴とする請求項1〜18のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記走査するビーム状の光の走査速度が500mm/秒を超える値であり、かつ前記走査するビーム状の光の走査速度と、ビーム幅と、照射強度の積が2J/cm2 以下の値であることを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記走査するビーム状の光の走査速度が、走査方向で速度の場所による差を1:2以下に抑えることを特徴とする請求項1〜20のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記レンズシートの前記ビーム状の光の照射部近傍に吸引ダクトを設けることを特徴とする請求項1〜21のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
- 前記レンズシートを正負いずれかに帯電させておき、前記ビーム状の光の照射部近傍に前記レンズシートが帯電した符号と逆の電圧に帯電させた電極を設置することを特徴とする請求項1〜22のいずれかに記載の遮光帯を有するレンズシートの製造方法。
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