JP2006065333A - ブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、従来技術の問題点を解決するために案出されたものであって、マイクロレンズアレイシートのコントラストを向上させるブラックマトリクス及びその形成方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、マイクロレンズアレイシートの輝度及び視野角に影響を及ぼさないブラックマトリクス及びその製造方法を提供することにある。
【解決手段】 本発明は、ブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシート及びその製造方法に関するものであって、ａ）マイクロレンズアレイ層、透明支持体基板又はフィルム層、ネガ型感光性樹脂層を順次積層した後、平行光線を照射、集光することによってネガ型感光性樹脂層に集光された光が透過する開口部の領域を定義する段階、及び、ｂ）ネガ型感光性樹脂層に形成された光出射口領域を除く残りの部分を除去し、該部分が除去された領域にブラックマトリクス層を形成する段階を含む。
【選択図】 図３ｄ

Description

本発明はディスプレイシステムのスクリーンなどに適用可能な光学シートに関し、より詳細には、光出射口以外の領域を遮蔽する光遮断層であるブラックマトリクスを形成するために、マイクロレンズシートに対して実行される露光過程によって、マイクロレンズシートの下部の光感光性樹脂層上に光射出口パターンが形成され、光出射口パターン以外の領域が光反射度及び透過度の顕しく低い黒色顔料で充填されていることを特徴とする、ブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシートの構造、及び、その製造方法に関する。

プロジェクション方式のディスプレイシステムに使用されるスクリーンは、光学系を経て収束された出射光が所望の視野角を有することが出来るように、該出射光を空間上で分配するマイクロレンズアレイシートと、外部光を吸収し、外部光による反射を最小化させて、コントラストを向上させるブラックマトリクス層と、出射光を分散させ、スペックルを除去する光拡散層などで構成される。特に、現在コントラストを向上させるために使用されているブラックマトリクスは、クロム/酸化クロム（Ｃｒ／ＣｒＯｘ）金属化法、樹脂ブラックマトリクス法、ブラックマトリクス転写法などの方法で製造されている。

主に、液晶表示装置（ＬＣＤ）で使用されるクロム/酸化クロム（Ｃｒ／ＣｒＯｘ）を用いたブラックマトリクス形成法は、光学密度３．５以上のクロム（Ｃｒ）を使用することによって、優れた遮光性能及び耐化学性に関する特性を有する。しかし、厚さ０．１〜０．２μｍのクロム/酸化クロム（Ｃｒ／ＣｒＯｘ）層をスパッタリングなどの工程によって順次積層して蝕刻しなければならないので、工程が複雑で設備コストが高く、製造コストが増大するという短所がある。さらに、クロムは反射率が高いので、低反射率の特性を得るための付加的な処理も必要である。

黒色顔料を含む樹脂を利用する樹脂ブラックマトリクス法は、樹脂をコーティングした後、フォトリソグラフィ工程によってブラックマトリクスを形成するので、比較的に工程が単純であるという長所がある。しかし、高い光学密度を得るためには多量の黒色顔料を使用とし、フォトリグラフィのための紫外線などの露光された光が、一般的に高密度物質をその深さ方向に透過できないため、フォトリソグラフィ工程を実行することが困難であるという短所がある。所望の光学密度を得るためには、黒色顔料の量を増加させ、樹脂成分の量を減少させなければならない。樹脂成分の比率が比較的低くなると、現像工程で形成されたパターニングされた形状が粗くなって、上述の方法によって形成されたブラックマトリクスが具備された光学シートの輝度及び視野角の低下を引き起こす。

パターン転写工程によるブラックマトリクス形成法は、感光性密着層を利用する方法と光熱転換層を利用する方法がある。

感光性密着層を利用する方法は、光が照射される部分が密着性を失う物質特性を利用する方法であって、感光性密着層が具備されたマイクロレンズシートに対して光を照射した後、ブラックマトリクスを転写する方法であるが、ブラックマトリクスの転写によって形成される光出射口の境界面が粗くなり、光出射口を通過する光の損失が生じるという短所がある。

一方、光熱転換層を利用する方法は、基板、光熱転換層、転写層などが具備されたドナー基板からブラックマトリクスが形成されるアクセプタ基板にブラックマトリクスを転写する方法であるが、ドナー基板が相対的に複雑に構成されるため、その製造コストが増大するという短所がある。

本発明の目的は、従来技術に於ける上述の問題点を解決するために案出されたものであって、マイクロレンズアレイシートのコントラストを向上させることが出来るブラックマトリクス及びその形成方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、マイクロレンズアレイシートの輝度及び視野角に影響を及ぼさないブラックマトリクス及びその形成方法を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明に係るブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシートの製造方法は、ａ）マイクロレンズアレイ層、透明支持体基板又はフィルム層、ネガ型感光性樹脂層を順次積層した後、平行光線を照射、集光することによって、ネガ型感光性樹脂層に集光された光が透過する光出射口領域を形成する段階と、ｂ）ネガ型感光性樹脂層に形成された光出射口領域を除く部分を除去し、該部分が除去された領域にブラックマトリクス層を形成する段階を含む。

本発明は、ｃ)ネガ型感光性樹脂層に形成され、集光された光が透過する光出射口領域を除去する段階をさらに含むことが好ましい。

本発明は、ブラックマトリクス層の底面に光拡散層をさらに有することが好ましい。

本発明に於いて、ネガ型感光性樹脂層に形成され、集光された光が透過する光出射口領域は、集光された光が入射する各領域の面積が、集光された光が出射される領域の面積より小さくなるように形成されることが好ましい。

本発明に於いて、ネガ型感光性樹脂層は光透過率が９０％以上であることが好ましい。

上述のように本発明によると、マイクロレンズアレイシートの出射光がブラックマトリクス層によって遮断される際に発生する光量の損失を防止し、使用者に高輝度及びより広い視野角を提供するプロジェクションスクリーンなどに適用可能なマイクロレンズアレイシートの構造及びその製造方法を提供する。

特に、既存の複雑な工程に比べて、フォトリソグラフィの後、所要の領域に光透過率及び光反射率が顕しく低い黒色顔料を充填する本発明の工程には、より単純であり、光学シートが適用されるしたプロジェクションスクリーンの大量生産に適している。

以下、添付の図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。下記の説明では具体的な構成要素など、特定事項を示しているが、これは本発明のより全般的な理解のために提供されるのみであり、当業者にとって本発明の範囲内で所定の変形や変更が可能であることは自明である。

（１）第１実施形態
先ず、図２は、本発明の第１実施形態に係るブラックマトリクス層が具備されたマイクロレンズアレイシートの斜視図である。

本実施形態に於いて、マイクロレンズアレイシートは、マイクロレンズアレイ層３１、ブラックマトリクス層３６、及び、光拡散層３７を含む。

本実施形態では、マイクロレンズとして円形の凸レンズを使用し、ブラックマトリクスが積層される順序を概略的に示したものである。

図２を参照すると、マイクロレンズアレイシートに於いて、マイクロレンズアレイ層３１、個別のマイクロレンズと整列して形成された光出射口を有するブラックマトリクス層３６、及び、光拡散層３７が順次積層されてプロジェクションスクリーンが構成される。

（２）第２実施形態
図３ａ乃至図３ｄは、本発明の第２実施形態に係るマイクロレンズアレイシートにおけるブラックマトリクスの形成過程を示している。

本実施形態において、マイクロレンズアレイシートは、マイクロレンズアレイ層３１、透明支持体基板又はフィルム層３２、ブラックマトリクス層３６を有している。

本実施形態では、光出射口３５が空洞になっているブラックマトリクス層３６の形成過程を概略的に説明する。

図３ａは、ネガ型感光性樹脂層３３に光出射口３５を形成する過程であって、マイクロレンズアレイ層３１、透明支持体基板又はフィルム層３２、ネガ型感光性樹脂層３３を順次積層した後、平行光線３４を照射すると、該平行光線３４がマイクロレンズアレイ層３１によって集光され、自己整合された状態で、集光された光が透過される光出射口領域３５がネガ型感光性樹脂層３３に於いて定義される。

図３ｂは、ネガ型感光性樹脂層３３に形成される光出射口３５を除く残りの部分を除去する過程を示しており、該過程に於いて、現像工程を利用して露光された部分以外の部分が除去される。

図３ｃ及び図３ｄは、ブラックマトリクス層３６の形成過程と、光出射口３５を形成する感光性樹脂層３３の除去過程を示しており、該過程に於いて、現像工程を利用して露光された領域以外の部分が除去され、該部分が除去された領域に光透過率及び光反射率が顕しく低い黒色物質が充填される。光出射口３５と自己整合してパターニングされた感光性樹脂層を選択的に除去してブラックマトリクス層３６を形成する。

前述の通り、光出射口３５のパターンを自己整合方式によって定義し、光出射口３５以外の領域にブラックマトリクス層３６を形成することによって、工学的損失が最小化され、マイクロレンズアレイシートの透過率が増加されるため、輝度を向上させることが出来る。さらに、光出射口３５の形状が台形であるので、ブラックマトリクスによる視野角の損失を防止する効果がある。

（３）第３実施形態
図４ａ乃至４ｃは、本発明の第３実施形態に係るマイクロレンズアレイシートにおけるブラックマトリクスの形成過程を示す。

本実施形態において、マイクロレンズアレイシートは、マイクロレンズアレイ層３１、透明支持体基板又はフィルム層３２、ブラックマトリクス層３６、個別のマイクロレンズと自己整合され、露光されるネガ型感光性樹脂層３３を有している。

本実施形態は、光出射口３５が充填されるブラックマトリクス層３６の形成過程を概略的に示す。

図４ａは、ネガ型感光性樹脂層３３に光出射口３５を定義する過程であって、該過程に於いて、マイクロレンズアレイ層３１、透明支持体基板又はフィルム層３２、ネガ型感光性樹脂層３３を順次積層した後、平行光線を照射すると、平行光線３４はマイクロレンズアレイ層３１によって自己整合され、集束された配列形態でネガ型感光性樹脂層３３に光出射口３５を定義する。

図４ｂ及び図４ｃは、ネガ型感光性樹脂層３３に定義された光出射口３５以外の部分の除去工程、及び、ブラックマトリクス層３６の形成過程であって、該工程に於いて、現像工程に於いて露光された部分以外の部分が除去され、該除去された部分に光透過率及び光反射率が顕しく低い黒色物質を充填して、ブラックマトリクス層３６が形成される。マイクロレンズアレイシートの透過率を向上させるために、ネガ型感光性樹脂層３３は９０％以上の光透過率を有することが好ましい。これは、光出射口として残された感光性樹脂層の光透過率を向上させるためである。

本実施形態に於いては、第２実施形態に於ける図３ｄに示されたブラックマトリクス形成工程のようにネガ型感光膜を除去することなく、ブラックマトリクスの形成を完了することができる。

（４）第４実施形態
図５は、本発明の第４実施形態に係る光拡散層が具備されたプロジェックションスクリーンの断面図を示している。

本実施形態において、プロジェックションスクリーンは、マイクロレンズアレイ層３１、透明支持体基板又はフィルム層３２、ブラックマトリクス層３６、光出射口３５、光拡散層３７を有している。

本実施形態は、マイクロレンズアレイシートに光拡散層３７を含むプロジェックションスクリーンを概略的に示す。

図５を参照すると、図３ａ乃至図３ｄの工程によって形成されたブラックマトリクス層３６を具備するマイクロレンズアレイシートの底面に光拡散層３７を追加することによって、スペックルの防止、及び、視野角の調節が可能である。所望の輝度及び視野角特性を得るためには、光出射口３５を特定反射率を有する物質に代替しても良い。特に、レンチキュラ形状又はホログラフィックな表面型光拡散層３７は、拡散機能を担当する表面凹凸を有するレンチキュラ形状又はホログラフィックな表面に密着層が接触する場合、視野角特性が大きく低下するという特徴を有するため、光出射口３５が空洞であり、ブラックマトリクス層３６の底面に光拡散層３７を接合して設ける場合、光出射口３５には、光拡散層３７のレンチキュラ形状又はホログラフィックな表面と接触する面が存在しないため、レンチキュラ形状又はホログラフィックな表面型光拡散層によって提供される所望の視野角特性を得ることができる。

上述のように本発明の好適な実施例を図面を参照して説明したが、当業者であれば、本発明の特許請求範囲に記載された発明の思想及び領域から外れない範囲内で多様に修正変更が可能であることは勿論である。

従来のディスプレイ用スクリーンの断面図。 本発明の一実施例に係るブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシートの分離斜視図。 本発明の一実施例に係るブラックマトリクスの形成過程を示す図。 本発明の一実施例に係るブラックマトリクスの形成過程を示す図。 本発明の一実施例に係るブラックマトリクスの形成過程を示す図。 本発明の一実施例に係るブラックマトリクスの形成過程を示す図。 本発明の他の実施例に係るブラックマトリクスの形成過程を示す図。 本発明の他の実施例に係るブラックマトリクスの形成過程を示す図。 本発明の他の実施例に係るブラックマトリクスの形成過程を示す図。 本発明の一実施例に係る光拡散層が具備されたプロジェクションディスプレイ用スクリーンの断面図。

符号の説明

３１ マイクロレンズアレイ層
３２ 透明支持体基板又はフィルム層
３３ ネガ型感光性樹脂層
３４ 平行光線
３５ 光出射口
３６ ブラックマトリクス層
３７ 光拡散層

Claims (17)

1. マイクロレンズアレイ層と、透明支持体基板又はフィルム層と、ネガ型感光性樹脂層と、を順次積層した後、平行光線を照射、集光することによって、前記ネガ型感光性樹脂層に前記集光された光が透過する光出射口領域を定義する段階と、
   前記ネガ型感光性樹脂層に定義された前記光出射口領域を除く部分を除去し、前記部分が除去された領域にブラックマトリクス層を形成する段階と、
   で構成される、ブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシートの製造方法。
2. 前記ブラックマトリクス層の底面に光拡散層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシートの製造方法。
3. 前記光拡散層は、レンチキュラ形状又はホログラフィックな表面型光拡散層であることを特徴とする、請求項２に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシートの製造方法。
4. 前記ネガ型感光性樹脂層に定義され、前記集光された光が透過する前記光出射口領域は、前記集光された光が入射する各領域の面積が前記集光された光が出射する領域の面積より小さくなるように形成されることを特徴とする、請求項１に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシートの製造方法。
5. 前記ネガ型感光性樹脂層は、光透過率が９０％以上であることを特徴とする、請求項１に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシートの製造方法。
6. 前記光出射口領域に形成された前記ネガ型感光性樹脂層の部分を除去する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシートの製造方法。
7. 前記ブラックマトリクス層の底面に光拡散層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシートの製造方法。
8. 前記光拡散層は、レンチキュラ形状又はホログラフィックな表面型光拡散層であることを特徴とする、請求項７に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシートの製造方法。
9. 前記ネガ型感光性樹脂層に定義され、前記集光された光が透過する前記光出射口領域は、前記集光された光が入射する各領域の面積が前記集光された光が出射する領域の面積より小さいことを特徴とする、請求項７に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシートの製造方法。
10. 前記ネガ型感光性樹脂層は、光透過率が９０％以上であることを特徴とする、請求項７に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシートの製造方法。
11. マイクロレンズアレイ層と、透明支持体基板又はフィルム層と、集光された光が入射する各領域の面積が集光された光が出射する領域の面積より小さくなるように光出射口領域が定義されたブラックマトリクス層と、で構成され、
    前記マイクロレンズアレイ層と、前記透明支持体基板又はフィルム層と、前記ブラックマトリクス層が順次積層されることを特徴とする、ブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシート。
12. 前記ブラックマトリクス層の底面に光拡散層をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシート。
13. 前記光拡散層は、レンチキュラ形状又はホログラフィックな表面型光拡散層であることを特徴とする、請求項１２に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシート。
14. 前記光出射口領域にはネガ型感光性樹脂層が充填されることを特徴とする、請求項１１に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシート。
15. 前記ブラックマトリクス層の底面に光拡散層をさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシート。
16. 前記光拡散層は、レンチキュラ形状又はホログラフィックな表面型光拡散層であることを特徴とする、請求項１５に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシート。
17. 前記ネガ型感光性樹脂層は、光透過率が９０％以上であることを特徴とする、請求項１４に記載のブラックマトリクスが具備されたマイクロレンズアレイシート。

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