JP2012198432A - 光学シートの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】所望する配列ピッチとのズレを極力抑え、ピッチの精度の高い単位レンズを容易に形成可能な光学シートの製造方法を提供する。
【解決手段】片面に凸形状の単位レンズ122が複数配列されたレンズシート部12の製造方法は、単位レンズ122を成形する凹状の型531aが複数配列された型形状部531を有する第2ロール53に、単位レンズ122を形成する樹脂Rを充填した状態でレンズ基材層123を圧着する圧着工程と、樹脂Rを硬化させて単位レンズ122の形状を賦形する硬化工程と、硬化工程の後に、第2ロール53から樹脂R及びレンズ基材層123を剥離する離型工程とを備え、凹状の型531aの配列ピッチP1は、単位レンズ122の配列ピッチの設計値Pに対して、単位レンズ122の配列ピッチの硬化後の変化量に対応する補正量ΔPを与えた大きさであり、P1=(1+ΔP)×Pを満たすものとした。
【選択図】図3

Description

本発明は、光学シートの製造方法に関するものである。
近年、3次元映像を観察可能な表示装置への需要が高まっており、3次元映像を表示可能な様々な表示装置が開発されている。
例えば、表示画素がマトリクス状に配列された表示パネルの前面(観察者側)に、レンチキュラーレンズシートを配置し、観察者が立体視用の眼鏡等を用いることなく3次元映像を観察可能とする表示装置が知られている。
この表示装置では、明瞭な3次元映像を表示するために、単位レンズと表示画素の配列ピッチとの位置合わせを精度よく行う必要がある。そのため、特許文献1では、レンチキュラーレンズシートに位置合わせ用のマーカーを設け、表示パネル側の基板等に設けられたマーカーと位置合わせを行っている。
特開2004−280087号公報
しかし、レンチキュラーレンズシートと表示パネルとの位置合わせを精度よく行ったとしても、表示パネルが大画面である場合や、レンチキュラーレンズシートに配列される単位レンズのピッチ数が多い場合には、単位レンズのピッチ(レンズ幅)が、所望する値で精度よく形成されていないと、画素と単位レンズとの位置がずれ、明瞭な3次元映像を表示できないという問題がある。そのため、単位レンズのピッチの精度の高いレンチキュラーレンズシートが必要とされている。
レンチキュラーレンズシートは、レンズ部分やその基材となる部分等は樹脂で形成されているものが多く、レンズ部分の成形後に、単位レンズのピッチ等が変化する場合がある。このような単位レンズのピッチ等の変化は、製造時に基材にかかるテンションが開放されることや、レンズ部分の成形時とは異なる温度や湿度の環境で保管及び使用されること等、様々な要因が考えられ、これらが複合的な原因となって生じていると考えられる。
そして、上述のような単位レンズのピッチの変化が生じたレンチキュラーレンズシートを3次元映像表示装置に用いた場合、画素と単位レンズの位置が合わず、明瞭な3次元映像を表示できないという問題がある。
特許文献1の画像表示装置では、単位レンズのピッチの精度の管理や、その単位レンズのピッチの変化等に関しては、一切開示されていない。
本発明の課題は、所望する配列ピッチとのズレを極力抑え、ピッチの精度の高い単位レンズを容易に形成可能な光学シートの製造方法を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項1の発明は、片面に凸形状の単位光学形状(122)が複数配列された光学シート(12)の製造方法であって、前記単位光学形状を成形する凹状の型(531a)が複数配列された型形状部(531)を有する成形型(53)に、前記単位光学形状を形成する樹脂(R)を充填した状態で基材層(123)を圧着する圧着工程と、前記樹脂を硬化させて前記単位光学形状の形状を成形する硬化工程と、前記硬化工程の後に、前記成形型から前記樹脂及び前記基材層を剥離する離型工程と、を備え、前記凹状の型の配列ピッチP1は、前記単位光学形状の配列ピッチの設計値Pに対して、硬化後の前記単位光学形状の配列ピッチの変化量に対応する補正量ΔPを与えた大きさであり、P1=(1+ΔP)×Pを満たすこと、を特徴とする光学シートの製造方法である。
請求項2の発明は、請求項1に記載の光学シートの製造方法において、前記離型工程の後に、前記単位光学形状(122)の形状を安定させるために所定の環境下に放置する安定化工程を備えること、を特徴とする光学シートの製造方法である。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の光学シートの製造方法において、前記補正量ΔPは、−150×10−6〜−400×10−6であること、を特徴とする光学シートの製造方法である。
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の光学シートの製造方法において、前記単位光学形状(122)は、略円柱形状の一部形状又は略楕円柱形状の一部形状であること、を特徴とする光学シートの製造方法である。
請求項5の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の光学シートの製造方法において、成形型(53)は、略円筒形状であり、その外周面に型形状部(531)が形成されていること、を特徴とする光学シートの製造方法である。
請求項6の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の光学シートの製造方法において、成形型は、平板状であること、を特徴とする光学シートの製造方法である。
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)本発明の光学シートの製造方法は、単位光学形状を成形する凹状の型が複数配列された型形状部を有する成形型に、単位光学形状を形成する樹脂を充填した状態で基材層を圧着する圧着工程と、樹脂を硬化させて単位光学形状の形状を賦形する硬化工程と、硬化工程の後に、成形型から樹脂及び基材層を剥離する離型工程とを備え、凹状の型の配列ピッチP1は、単位光学形状の配列ピッチの設計値Pに対して、硬化後の単位光学形状の配列ピッチ変化量に対応する補正量ΔPを与えた大きさであり、P1=(1+ΔP)×Pを満たすものとした。これにより、樹脂により単位光学形状を成形した後に単位光学形状のピッチが変化した場合にも、設計ピッチPとの差が極力小さいピッチを有する単位光学形状が配列された光学シートを作製することができ、精度の高い光学シートを容易に作製できる。
(2)離型工程の後に、単位光学形状の形状を安定させるために所定の環境下に放置する安定化工程を備えるので、単位光学形状の形状が安定し、設計ピッチとの差を極力小さく抑えることができる。
(3)補正量ΔPは、−150×10−6〜−400×10−6であるので、単位光学形状が成形後に配列方向におけるピッチが大きくなった場合にも、所望する設計ピッチとの差が極力小さい、高精度の光学シートを提供できる。
(4)単位光学形状は、略円柱形状の一部形状又は略楕円柱形状の一部形状であるので、ピッチの精度の高いレンチキュラーレンズシートを容易に作製できる。
(5)成形型は、略円筒形状であり、その外周面に型形状部が形成されているので、光学シートの大量生産が可能である。
(6)成形型は、平板状であるので、枚葉状態の光学シートを容易に作製可能である。
3次元映像を表示可能な表示装置の構成を説明する図である。 レンズシート部を説明する図である。 レンズシート部の製造方法を説明する図である。 第2ロールを説明する図である。 単位レンズのピッチの変化を示す図である。
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、特許請求の範囲の記載は、シートという記載で統一して使用した。従って、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。例えば、光学シートは、光学フィルムとしてもよいし、光学板としてもよい。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
(実施形態)
図1は、3次元映像を表示可能な表示装置の構成を説明する図である。図1(a)は、表示装置の構成を示し、図1(b)は、使用状態の表示装置10の様子を示している。
表示装置10は、表示部11とレンズシート部12とを備えている。表示装置10は、その観察画面(映像表示面)が略矩形状であり、3次元映像の表示が可能である。また、不図示の制御部での切り替えにより、2次元映像も表示可能である。
なお、以下の明細書中において、特に断りが無い場合、画面上下方向及び画面左右方向とは、表示部11の使用状態における観察画面の上下方向(鉛直方向)及び観察画面の左右方向(水平方向)であるとする。
表示部11は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)パネルを背面側から照明して映像を表示する液晶透過型表示装置や、PDP(Plasma Display Panel)、OLED(Organic Light Emitting Diode)ディスプレイ等の表示装置を用いることができ、表示画素がマトリクス状に配列されて映像を表示する不図示の表示パネルを備えている。
本実施形態の表示部11は、表示画素が配列されたLCDパネルと、LCDパネルを背面から照明する面光源部(バックライト)とを備えている。本実施形態LCDパネルは、観察画面に沿って、画面上下方向及び画面左右方向に表示画素が配列されおり、この表示画素は、赤色、青色、緑色の3つの副画素(不図示)が1組となって形成されている。面光源部は、直下型としてもエッジライト型としてもよく、その光源も、冷陰極管やLED(Light Emitting Diode)光源、有機EL(Electro Luminescence)光源や無機EL光源等、適宜選択してよい。
表示部11は、その観察画面に映像を表示可能であり、不図示の制御部の指示によって表示画素の表示する映像を切り替えることにより、3次元映像と2次元映像とを切り替え可能である。この表示部11は、3次元映像表示時には、同一フレーム上に複数の視差を有する映像(視差映像)を表示する。
本実施形態では、一例として、3次元映像表示時には、右眼用映像及び左眼用映像の2つの視差映像を表示する表示部11を挙げて説明するが、表示部11が3次元映像表示時に表示する視差映像の数は4つや8つとしてもよい。
図2は、レンズシート部12を説明する図である。図2(a)は、レンズシート部12の単位レンズ122の配列方向に平行であってシート面に直交する断面の一部を拡大して示した図であり、図2(b)は、3次元映像表示時のレンズシート部12の機能を説明する図である。ここで、シート面とは、レンチキュラーレンズシート等において、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであり、本明細書中においても同一の定義として用いている。例えば、レンズシート部12のシート面は、レンズシート部12全体として見たときにおける、レンズシート部12の平面方向となる面である。また、図2(b)では、理解を容易にするために、レンズシート部12及び表示部11の表示画素116のみを示している。
レンズシート部12は、その出射側の面に単位レンズ122が複数配列された光学シートであり、表示部11の観察者O側に配置されている。図1では、表示部11とレンズシート部12との間には所定の距離を離して配置されている様子を示しているが、表示部11とレンズシート部12とが距離をあけずに積層されている形態としてもよい。
レンズシート部12は、レンズ層121と、レンズ基材層123と、接合層124と、ガラス基板層125とを備えている。
レンズ層121は、単位レンズ122が複数配列されて形成された層であり、このレンズシート部12の出射側に設けられている。
単位レンズ122は、出射側に凸となる形状であり、このレンズシート部12のシート面に沿って一方向に配列されている。単位レンズ122は、略円柱形状の一部形状であり、所謂、シリンドリカルレンズであり、図1(b)に示すように、その長手方向を画面上下方向とし、シート面に沿って画面左右方向に複数配列されている。図2戻り、単位レンズ122は、単位レンズ122が隣接して配列されており、その配列ピッチは、配列方向における幅に等しい。この単位レンズ122の配列ピッチ(配列方向の幅)は、Prである。本実施形態のレンズ層121(単位レンズ122)は、紫外線硬化型樹脂製であるが、これに限らず、例えば、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂を用いてもよい。
レンズ基材層123は、レンズ層121を形成する基材(ベース)となる層であり、一方の面にレンズ層121が一体に形成されている。レンズ基材層123は、光透過性を有する熱可塑性樹脂等の樹脂製のシート状の部材を用いることができる。
接合層124は、レンズ基材層123の表示部11側の面(レンズ層121とは反対側の面)に形成された層であり、ガラス基板層125とレンズ基材層123とを接合する機能を有している。
この接合層124は、例えば、感圧接着剤や紫外線硬化型の粘着剤や接着剤等が用いられる。
ガラス基板層125は、接合層124を介してレンズ基材層123の入射側(表示部11側)に設けられる。このガラス基板層125は、単位レンズ122の焦点距離に略等しい位置に表示部11の表示画素が位置するように設けられる。また、ガラス基板層125は、その剛性により、レンズシート部12の平面性を維持する作用を有する。
図2(b)に示すように、本実施形態の表示部11の表示画素116は、画面左右方向において、3次元映像表示時に右眼用映像を表示する表示画素116Rと左眼用映像を表示する表示画素116Lとが交互に配列されている。この表示画素116は、図2(b)に示すように、例えば、画素を形成する赤(R)、緑(G)、青(B)色を表示する副画素がそれぞれ該当している。
レンズシート部12は、3次元映像表示時には、表示部11が表示するこれらの視差映像の映像光を、それぞれ所望の方向へ向けて出射させる機能を有している。画面左右方向において、表示部11の右眼用映像を表示する表示画素116Rと左眼用映像を表示する表示画素116Lとは1つの組117となっており、単位レンズ122は、その配列方向(画面左右方向)における位置が、この画素の組117と対応するように配列されている。なお、本実施形態では、表示部11が表示する視差映像が2つであるため、画素の組117は表示画素116R及び表示画素116Lの2つの表示画素から構成される例を示したが、これに限らず、例えば、表示部11が表示する視差映像が4つ、6つ等の場合には、画素の組117を構成する表示画素も4つ、6つとなる。
図2(b)に示す形態の場合、紙面左側から2つめの表示画素116R(G)と4つ目の表示画素116R(B)と6つ目の表示画素116R(R)で1つの画素(ピクセル)となり、映像を表示する。
3次元映像表示時には、面光源部からの光が各表示画素116を透過し、各表示画素116からの映像光が表示部11から出射してレンズシート部12へ入射する。各表示画素116からの映像光は、各表示画素116の画素の組117が対応する単位レンズ122の界面で屈折して出射することにより、左眼用映像の映像光は観察者Oの左眼側へ、右眼用映像の映像光は観察者Oの右眼側へ出射する。そして、観察者Oは、右眼用映像の映像光を右眼で観察し、それと同時に左眼用映像の映像光を左眼で観察することにより、立体視用の眼鏡等を用いることなく、3次元映像を裸眼で観察することができる。
(レンズシート部12の製造方法について)
図3は、レンズシート部12の製造方法を説明する図である。図3(a)は、レンズ層121の形成方法を示し、図3(b)は、単位レンズ122の形状を賦形する成形型である第2ロール53を示している。
図3(a)中に示す製造装置50は、レンズ層121をレンズ基材層123の片面に形成する装置であり、ノズル51、第1ロール52、第2ロール53、第3ロール54、紫外線照射部55、不図示の裁断部等を有している。
ノズル51は、不図示の樹脂タンクからレンズ層121を形成する未硬化の紫外線硬化型樹脂Rを供給する。本実施形態のノズル51は、紫外線硬化型樹脂Rを第2ロール53の外周面上に吐出するが、これに限らず、レンズ基材層123上に吐出してもよい。
第1ロール52、第2ロール53、第3ロール54は、略円柱形状であり、その中心軸を回転軸として回転駆動可能となっている。また、不図示の温度調整部によって、第2ロール等の温度が調整され、また、不図示の圧力調整部によって、第1ロール52の第2ロール53との間の寸法等が調整されている。
第1ロール52は、レンズ基材層123を第2ロール53に押し当てる押圧ロールである。
図3(b)は、製造装置50の第2ロール53をその中心軸53a方向に直交する方向から見た図である。
第2ロール53は、図3(b)に示すように、その外周面に、型形状部531と鏡面部532とを有する成形ロール(ロール状成形型)である。
型形状部531は、レンズ層121の単位レンズ122の形状を賦形するための型となる部分であり、単位レンズ122の形状を賦形する凹状の型531aが複数配列されて形成されている。この凹状の型531aの配列ピッチ(配列方向の幅)は、P1であり、この値P1は、レンズシート部12の単位レンズ122として設計された設計上の単位レンズ122の配列ピッチの値(設計ピッチ)Pとは異なる値であり、本実施形態では、P1<Pとなっている。また、この値P1は、この型を用いて作製されたレンズシート部12の単位レンズ122の配列ピッチ(配列方向の幅)Prとも異なる値であり、本実施形態では、P1<Prとなっている。型531aの配列ピッチの詳細については、後述する。
本実施形態の第2ロール53は、図3(b)に示すように、単位レンズ122を賦形する凹状の型531aが第2ロール53の中心軸53a方向に配列されて形成されている。しかし、これに限らず、単位レンズ122を賦形する凹状の型531aの配列方向が、第2ロール53の周方向あるいは斜め方向(周方向に対して角度をなす方向)となるように形成されている形態としてもよい。
鏡面部532は、第2ロール53の中心軸53a方向において型形状部531を挟んで第2ロール53の両端部に形成されており、その表面は略平滑面となっている。
第3ロール54は、図3(a)に示すように、第2ロール53に隣接して設けられ、第2ロール53からレンズ基材層123を剥離する剥離ロールである。
紫外線照射部55は、紫外線硬化型樹脂を硬化させる紫外線を照射する装置である。なお、本実施形態のレンズ層121は、紫外線硬化型樹脂製であるので、紫外線照射部を用いているが、レンズ層121を形成する樹脂にあわせて、各種電離放射線、例えば、電子線や可視光線、X線、γ線、荷粒子線を照射するものを用いてもよい。
予め形成され、ロール状に巻き取られていたレンズ基材層123は、ロール123Rから巻き出され、搬送ローラ56等を経て第2ロール53に供給される。
第2ロール53には、その外周面の型形状部531及び鏡面部532に、レンズ層121を形成する紫外線硬化型樹脂Rがノズル51から供給されて充填される。レンズ基材層123は、第1ロール52によって未硬化の紫外線硬化型樹脂Rが充填された第2ロール53に圧着され、第2ロール53に巻き取られる(圧着工程)。そして、第2ロール53の型形状部531に紫外線硬化型樹脂Rを介してレンズ基材層123が圧着された状態で、紫外線照射部55は、レンズ基材層123側から紫外線を照射する。照射された紫外線により、紫外線硬化型樹脂Rが硬化し、単位レンズ122の形状が賦形され、かつ、レンズ基材層123の片面にレンズ層121が接着される(硬化工程)。
紫外線硬化型樹脂Rが硬化した後に、レンズ基材層123を第2ロール53から剥離する。第3ロール54は第2ロール53に密着したレンズ基材層123に接触するように設けられており、その回転によって、硬化した紫外線硬化型樹脂R(レンズ層121)とともにレンズ基材層123は、第2ロール53から剥離する(離型工程)。
レンズ層121が一体に形成されたレンズ基材層123は、第3ロール54で第2ロールから剥離された後、不図示の引き取りロールや調整ロール等へ移動した後、不図示の裁断部によって、流れ方向における寸法が所定の寸法となるように所定の寸法にされてシート状の部材とされる。
そして、このレンズ基材層123にレンズ層121一体に形成されたシート状の部材を、所定の環境下に配置して単位レンズ122の形状を安定化させた後(安定化工程)、接合層124によりガラス基板層125と接合することより、レンズシート部12が作製される。
なお、レンズ層121が片面に形成されたレンズ基材層123を所定の環境下に配置して単位レンズ122の形状を安定化させ、一旦巻き取って所定の環境下に保管する等した後、裁断部よって所定の寸法に裁断してもよい。なお、レンズ層121の成形から、レンズ形状の安定化、ガラス基板層125との接合までの工程は、なるべく同一の環境下で行われることが、形状精度の高い単位レンズ122を成形する観点から好ましい。
(第2ロール53について)
ここで、上述のレンズ層121の成形に用いる第2ロール53について説明する。
図4は、第2ロールを説明する図である。図4(a)は、第2ロール53に、単位レンズ122を賦形する凹状の型531aを形成する様子を示し、図4(b)は、第2ロール53の軸53a方向における型形状部531の断面の一部を拡大して示している。
まず、金属製のロール状の母材の表面に硬質銅メッキ等を施した後、中心軸53aを回転軸として回転させながら、その外周面に凹状の型531aを作製するためのバイトbを当て、所定の深さまで切削して型531aを形成する。そして、バイトbを第2ロール53から離して中心軸53a方向に所定の寸法だけ移動させ、再度所定の深さまで切削する。これらの工程を繰り返す等により、図4(a)に示すように、第2ロール53の外周面に、凹状の型531aが複数配列された型形状部531を形成する。
本実施形態の単位レンズ122の凹状の型531aは、その配列ピッチ(配列方向における凹形状の底となる点の間隔)がP1となるように形成されている。
一般的に、上述のような切削加工で型形状部531を作製する場合、単位レンズ122のレンズ高さの寸法よりも多少大きめ(深め)に切削するため、図4(b)に示すように、単位レンズ122間の谷部を形成する凸部531cの頂部は、第2ロール53の外周面(鏡面部532表面)よりも低くなり、この状態で、凹状の型531aの配列ピッチがP1となるように形成する。そのため、型形状部531の両端部に位置する型531bは、型形状部531を切削加工で形成する場合、他の凹状の型531aのレンズ幅W1(配列ピッチP1に等しい)よりもそのレンズ幅W2が大きくなる(W2>W1)傾向がある。
なお、上記の例に限らず、型形状部531の両端部に位置する型531bもレンズ幅がW1となるように鏡面部532の型形状部531近傍を所定の深さだけ切削して作製した型等を作製して用いてもよい。
図5は、単位レンズ122のピッチの変化を示す図である。
単位レンズ122は、第2ロール53等の成形型によって成形された直後は、図5(a),(b)に示すように、型形状部531の配列ピッチPdに等しいピッチPdを維持している。しかし、レンズ層121(単位レンズ122)の硬化後に、レンズ層121が形成されたレンズ基材層123を所定の寸法に裁断したり、巻き取ったりして、成形時とは異なる環境下に保管していると、硬化した単位レンズ122のピッチが変化し、図5(c)に示すように、そのピッチが型形状のピッチPdよりも大きいピッチPfになったり、小さくなったりする場合がある。
これは、レンズ層121を形成する際にレンズ基材層123にかかるテンションが開放されることや、レンズ層121成形時には室温より高い温度(例えば、40℃程度)環境下で成形されるが、使用環境や保管環境は成形時の環境とは異なること(例えば、室温20〜25℃程度)等が原因として推察される。また、レンズ層121は、樹脂製であり、硬化により収縮や、反対に吸湿により膨張する現象も生じている。このような様々な原因が複合的に結びついて、上述のような単位レンズ122のピッチの変化が生じていると考えられる。しかも、このような単位レンズのピッチの変化は、図3(a)に示した成形方法に限らず、枚葉状のレンズ基材層に平板の成形型を用いた場合にも生じることが観察されている。
配列ピッチが所望の値から大きく離れた値となった単位レンズを有するレンズシート部を表示装置10に用いた場合、配列方向(画面左右方向)における単位レンズと表示画素との位置ずれが生じ、明瞭な3次元映像の表示が困難になる。
そこで、本実施形態では、第2ロール53に形成される凹状の型531aのピッチP1は、3次元映像を表示可能なレンズシート部12の単位レンズ122として設計された配列ピッチ(設計ピッチ)Pに対して、補正量ΔPを与えたものとした。即ち、単位レンズ122を賦形する凹状の型531aの配列ピッチP1は、単位レンズ122の設計ピッチPに対して、P1=(1+ΔP)×Pを満たしている。
この補正量ΔPは、−150×10−6〜−400×10−6(−150ppm〜−400ppm)の範囲内とすることが好ましい。
例えば、補正量ΔP=+100×10−6=+0.0001(即ち、+100ppm)である場合、1m(=1000000μm)あたり、+100μmの寸法補正を加えることを意味する。
前述のように、この補正量ΔPは、−150×10−6〜−400×10−6(即ち、−150ppm〜−400ppm)の範囲内であることが好ましい。これは、1mあたりでは、−150μm〜−400μmの範囲内の補正量を加える寸法補正を行うことを意味する。この補正量ΔPは、成形条件等において、適宜異なる値を選択してもよい。
この補正量ΔPは、例えば、以下のような方法で算出可能である。
まず、第2ロール53の作製の準備工程として、試作のロール型に所望する配列ピッチ(設計値の配列ピッチ)で凹状の型が配列された型形状部を作製し、型の配列方向における型の所定の個数分となる2点間の寸法を計測する。なお、この型での2点間の寸法は、上記のように測定せず、設計値の配列ピッチに型の個数をかけて算出すると容易である。
次に、試作のロール型を用いて、実際にレンズ基材層上にレンズ層を形成し、単位レンズの形状が安定するまで所定の環境下に保管する。その後、レンズ層において、単位レンズの配列方向における上記2点間の寸法を計測する。
そして、試作のロール型における2点間の寸法と、形成されたレンズ層における2点間の寸法との差から単位長当たりの変化量を求め、補正量ΔPを算出可能である。このとき、補正量ΔPの精度を高める観点から、測定に用いる2点間には、型形状部の型及び単位レンズの配列方向における両端部の型(図4(b)の型531bに相当)及びその型によって成形された単位レンズが含まれないことが好ましい。これは、前述のように、型形状部の型の配列方向における両端部の型は、他の型よりもピッチが大きくなる傾向を有するからである。
また、補正量ΔPの算出において、上記2点間の寸法の際には、単位レンズ間の谷部に、凸状かつ略点状に形成した不図示のマーク部を用いてもよい。このマーク部は、単位レンズを成形する凹状の型の配列方向における型形状部の両端部を、ロール型の中心軸方向に直線状に切削する(けがく)ことにより、型形状部にマーク部を賦形する型を形成することができ、単位レンズ122形成時に同時に形成できる。また、上記のような方法でマーク部の型を作製することにより、型形状部の型の配列方向の両端部に位置する凹状の型よりも配列方向において内側に位置するため、測定時に、型形状部の両端部に位置する型(図4(b)の型531b)によって形成された単位レンズを含むことがなく、容易に高精度の測長が行える。
ここで、上述のように、凹状の型531aの配列ピッチがP1(P1=(1+ΔP)×P)である第2ロール53を用いて実際にレンズ層121をレンズ基材層123に形成し、単位レンズ122の配列方向における単位レンズ122の所定の本数を含む2点間の寸法を調べた。
なお、単位レンズ122の配列方向における2点間の測定に用いた測定機は、(株)ブイ・テクノロジー社製測長機Venus 1100−001である。測定は、レンズ基材層123にレンズ層121を形成(単位レンズ122の成形時、温度20±1℃、湿度50±5%)した後、室温23.5±0.5℃、湿度50±3%の環境下に168時間、枚葉状態で形状を安定化した後、その環境下において測定した。
(実施例1)
レンズ基材シート:PET樹脂、厚さ100μm
レンズ層:紫外線硬化型樹脂(ウレタンアクリレート)
設計上の単位レンズ122:設計ピッチP=約120μm、(レンズ高さ約10μm、ランド厚約30μm)、配列方向における2点間(単位レンズ122が11600個)の設計寸法約1400mm
金型:型531aのピッチP1=約120μm、補正量ΔP=−275×10−6(−275ppm)
作製された単位レンズ122:ピッチPr=約120μm、(レンズ高さ約10μm、ランド厚約30μm)、配列方向における2点間(単位レンズ122が11600個)の寸法約1400mm
2点間の寸法の設計寸法との差の許容範囲:約1400±150μm
(実施例2)
レンズ基材層:PET樹脂、厚さ188μm
レンズ層:紫外線硬化型樹脂(ウレタンアクリレート)
設計上の単位レンズ122:配列ピッチP=約950μm、配列方向における2点間(単位レンズ122が1470本)の設計寸法約1400mm
金型:型531aのピッチP1=約950μm、補正量ΔP=−275×10−6(−275ppm)
作製された単位レンズ122:ピッチPr=約950μm、(レンズ高さ約20μm、ランド厚約30μm)、配列方向における2点間(単位レンズ122が1470本)の寸法約1400mm
2点間の寸法の設計寸法との差の許容範囲:約1400±100μm
実施例1,2に示すように、単位長あたりに加えるべき補正量である補正量ΔPを、−150×10−6〜−400×10−6(−150ppm〜−400ppm)とすることにより、設計値の配列ピッチPとの差が極力小さい単位レンズ122が作製された。
なお、上記以外にも、レンズ基材層の厚さや樹脂、レンズ層の樹脂等を変えて測定を行ったが、いずれも、補正量ΔPを、−150×10−6〜−400×10−6(−150ppm〜−400ppm)程度とすることにより、単位レンズ122のピッチは設計値Pとの差が許容範囲内であり、かつ、その差が極力小さいものが得られた。
以上のことから、本実施形態によれば、補正量を加えたピッチとなるように切削された金型を用いて単位レンズを成形しているので、完成した状態の単位レンズは、設計値のピッチと同様又は略同等の値のピッチを有する。従って、より精度のよいレンズシート部12を作製することができる。
本実施形態によれば、切削加工時に補正量を加えたピッチで作製するだけでよいので、レンズ層の形成が容易である。
本実施形態によれば、3次元映像を表示可能な表示装置10の前面に設けるレンズシート部12のように、表示画素116及び単位レンズ122の配列方向における位置合わせも精度よく行うことができる。従って、明瞭かつ高品位な3次元映像を提供することができる。
(変形形態)
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
(1)本実施形態において、略円柱形状の一部形状である単位レンズ122が一方向に配列されたレンズシート部12を用いる例を示したが、これに限らず、例えば、単位レンズ122は、略三角柱状のプリズムレンズとしてもよいし、長軸がシート面に直交する略楕円柱形状の一部形状としてもよい。また、単位レンズ122、マイクロレンズアレイ(ハエの目レンズ)としてもよい。さらに、単位レンズ122は、出射側に凹となる形状としてもよい。
また、本実施形態において、レンズシート部12は、片面側にのみ単位レンズ122が形成される例を示したが、両面に単位レンズ122が配列された光学シートとしてもよい。
さらに、本実施形態において、単位レンズ122は、画面左右方向に配列され、単位レンズ122の長手方向が画面上下方向に平行に延在する例を示したが、これに限らず、例えば、単位レンズ122の長手方向が画面上下方向に対して角度α(ただし、0°<α<90°)をなす方向に延在し、画面左右方向に対して角度αをなす方向に平行に配列する形態としてもよい。単位レンズ122をこのように配列することによって、画面左右方向における解像度の低下を低減することができる。
単位レンズの形状等に合わせて、その補正量は、適宜最適なものを選択することができ、これにより、上記のような形態の光学シートであっても、寸法精度の高い光学シートを作成することができる。
(2)本実施形態において、レンズ層121を賦形する成形型は、第2ロール53であり、ロール状である例を示したが、これに限らず、例えば、平板状の成形型とし、枚葉状のレンズ基材層123の片面にレンズ層121を形成するものとしてもよい。
(3)本実施形態において、レンズ基材層123上にレンズ層121が紫外線硬化型樹脂を用いて紫外線成形法により形成される例を示したが、これに限らず、例えば、押し出し成形法や、キャスト法、熱プレス法等によってレンズ層を形成してもよい。
各製造方法によって、その補正量として適宜最適なものを選択することにより、上記のような形態の光学シートであっても、寸法精度の高い光学シートを作成することができる。
(4)本実施形態において、レンズシート部12は、レンズ基材層123に接合層124を介してガラス基板層125が接合される例を示したが、これに限らず、レンズ基材層123の厚さを十分に厚くする等により、ガラス基板層125及び接合層124を備えない形態としてもよい。また、ガラス基板層125ではなく、アクリル板等の樹脂製の透明基板と接合する形態としてもよい。
(5)本実施形態において、表示部11は、面光源部とLCDパネルとを備える液晶透過型表示装置である例を示したが、これに限らず、PDPやOLEDディスプレイとしてもよい。PDPやOLEDディスプレイのように、表示パネルに配列された表示画素が自発光する表示部を用いた場合には、映像の明るさをより向上させることができる。
(6)本実施形態において、レンズシート部12の表面に、ハードコート処理や、反射防止処理等を適宜施してもよい。反射防止処理は、WET方式やDRY方式等の処理によるものや、モスアイ型の微小形状を形成する方式等、適宜選択して用いることができる。反射防止処理をレンズシートの表面に施す事により、光の透過率を高め、より明るい映像の表示を行うことができる。また、ハードコート処理を行うことにより、単位レンズ122の表面が傷つくことを低減できる。
(7)レンズシート部12と表示部11との間に、単位レンズ122の配列方向に平行な方向に光透過部と光吸収部とを交互に配置した光制御シートを配置してもよい。この光制御シートは、汎用のルーバーシートを用いてもよいし、光吸収部の配列方向における断面形状が略楔形形状のものを用いてもよい。このような形態とする場合、光制御シートの光吸収部の配列ピッチが、単位レンズの配列ピッチと同等又は大きいことが好ましい。
また、このような光制御シートは、レンズシート部12より観察者側に(即ち、表示装置10において最も観察者O側)に配置してもよい。また、表示部11が、LCDパネルと面光源部とを備える液晶透過型表示装置の場合には、面光源部とLCDパネルとの間に配置してもよい。
(8)本実施形態において、LCDパネルの表示画素116は、3つ(R,G,B)の副画素(サブピクセル)が画面左右方向(ストライプ配列)に並んで1画素(ピクセル)116を形成する例を示したが、1画素中の3つの副画素の配列方向は画面上下方向でもよいし、3つの副画素がデルタ配列される形態等としてもよい。
また、本実施形態において、1つの画素を形成する副画素は、3つ(R,G,B)である例を示したが、これに限らず、例えば、4つ以上としてもよい。
(9)本発明において、レンズシート部12は、3次元映像を表示可能な表示装置10に用いられる例を示したが、これに限らず、例えば、透過型スクリーンや、面光源装置内の光学部材にも適用可能である。
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
10 表示装置
11 表示部
12 レンズシート部
121 レンズ層
122 単位レンズ
123 レンズ基材層
124 接合層
125 ガラス基板層
50 製造装置
51 ディスペンサー
52 第1ロール
53 第2ロール
531 型形状部
531a 型
54 第3ロール
55 紫外線照射部

Claims (6)

  1. 片面に凸形状の単位光学形状が複数配列された光学シートの製造方法であって、
    前記単位光学形状を成形する凹状の型が複数配列された型形状部を有する成形型に、前記単位光学形状を形成する樹脂を充填した状態で基材層を圧着する圧着工程と、
    前記樹脂を硬化させて前記単位光学形状の形状を成形する硬化工程と、
    前記硬化工程の後に、前記成形型から前記樹脂及び前記基材層を剥離する離型工程と、
    を備え、
    前記凹状の型の配列ピッチP1は、前記単位光学形状の配列ピッチの設計値Pに対して、硬化後の前記単位光学形状の配列ピッチの変化量に対応する補正量ΔPを与えた大きさであり、P1=(1+ΔP)×Pを満たすこと、
    を特徴とする光学シートの製造方法。
  2. 請求項1に記載の光学シートの製造方法において、
    前記離型工程の後に、前記単位光学形状の形状を安定させるために所定の環境下に放置する安定化工程を備えること、
    を特徴とする光学シートの製造方法。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の光学シートの製造方法において、
    前記補正量ΔPは、−150×10−6〜−400×10−6であること、
    を特徴とする光学シートの製造方法。
  4. 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の光学シートの製造方法において、
    前記単位光学形状は、略円柱形状の一部形状又は略楕円柱形状の一部形状であること、
    を特徴とする光学シートの製造方法。
  5. 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の光学シートの製造方法において、
    前記成形型は、略円筒形状であり、その外周面に型形状部が形成されていること、
    を特徴とする光学シートの製造方法。
  6. 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の光学シートの製造方法において、
    前記成形型は、平板状であること、
    を特徴とする光学シートの製造方法。
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