JP3718218B2 - フィルムスクリーンの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベースフィルムの両面に光学要素を形成するフィルムスクリーンの製造装置及び製造方法に関するものである。

図８は、従来のフィルムスクリーンの製造装置の一例（特許文献１）を示した図である。
第１金型ロール１は、その表面に入光側レンズ型が形成されたロールである。第２金型ロール２は、その表面に出光側レンズ型が形成されたロールである。
第１塗工部３は、第１金型ロール１とベースフィルム１０１の入光面側との間に、紫外線硬化樹脂１０２Ａを塗布する部分である。第２塗工部４は、第２金型ロール２とベースフィルム１０１の出光面側との間に、紫外線硬化樹脂１０３Ａを塗布する部分である。

第１，第２紫外線ランプ５，６は、軟化状態の紫外線硬化樹脂１０２Ａ，１０３Ａに紫外線を照射して硬化させるための光源である。
印刷部７は、成形されたフィルムスクリーン１００の出光側の非出光部に、光吸収部（ブラックストライプ）ＢＳ等を形成するための部分である。
なお、Ｒ１，Ｒ２は、ゴムロール，Ｒ３は、巻き取りロール，Ｒ４は、ガイドロールである。

紫外線硬化樹脂１０２Ａは、ベースフィルム１０１と第１金型ロール１との間に、第１塗工部３によって塗布され、ベースフィルム１０１によって密封される第１金型ロール１の右側の部分で、第１紫外線ランプ５の照射によって硬化される。従って、ベースフィルム１０１の入光側には、第１金型ロール１のレンズ型が転写されて、入光側レンズ部１０２が形成される。

同様に、紫外線硬化樹脂１０３Ａは、ベースフィルム１０１と第２金型ロール２との間に、第２塗工部４によって塗布され、ベースフィルム１０１によって密封される第２金型ロール２の左側の部分で、第２紫外線ランプ６の照射によって硬化される。従って、ベースフィルム１０１の出光側には、第２金型ロール２のレンズ型が転写されて、出光側レンズ部１０３が形成される。

このときに、フィルムスクリーン１００は、ベースフィルム１０１の両側に形成される入光側レンズ部１０２と出光側レンズ部１０３とが、光学的に位置決めして、成形するようにしている。

しかし、前述した従来の技術において、入光側のレンズ部１０２と出光側のレンズ部１０３は、以下の原因によって位置ずれが生ずることが考えられる。
（１）第１の原因は、ベースフィルム１０１の熱挙動（収縮）によるの位置ずれである。
第１金型ロール１上のベースフィルム１０１は、第１紫外線ランプ５により加熱され（Ａ点）、ベースフィルム１０１が膨張した状態で形状形成されるが、第２金型ロール２に乗り移るときに供給される紫外線硬化樹脂１０３Ａにより冷却されることによって収縮する。その後に、第２紫外線ランプ６により加熱されるが（Ｂ点）、このときのベースフィルム１０１の温度と、Ａ点でのベースフィルム１０１の温度を等しくすることは困難である。
このように、金型ロールを乗り移る場合に、レンズ成形地点が異なるために、ベースフィルム１０１の熱挙動の影響を受けるので、位置ずれが生ずる原因となる。

また、ベースフィルム１０１の熱挙動は、各金型ロール１，２自身の温度のむら（ばらつき）にも影響を受ける。しかし、第１，第２金型ロール１，２の温度を均一にすることが困難であるので、位置ずれが生ずると考えられる。現状の金型ロールは、精度±１℃程度で温度調節が行なわれている。

ベースフィルム１０１の熱挙動は、１℃の温度変化によって、１ｍのフィルムが１０〜３０μｍ収縮することが分かっており、ベースフィルム１０１の両面にレンズ部を成形する場合に、両面のレンズ部の位置を必要精度±３μｍ程度まで合わせることは困難である。

（２）第２の原因は、第１，第２金型ロール１，２に対するベースフィルム１０１の横移動によるレンズ位置のずれである。
ベースフィルム１０１は、第１金型ロール１と第２金型ロール２の傾き（図９（Ａ）参照）、面精度、ベースフィルム１０１のくせ等により、ベースフィルム１０１が各金型ロール１，２に乗り移るときに、横移動する可能性がある。
このために、図９（Ｂ）に示すように、入光側レンズ部１０２の中心Ｏ１と、出光側レンズ部１０３の中心Ｏ２とのずれが生ずることとなる。
特開平３−６４７０１号公報

本発明の課題は、ベースフィルムの両面に、電離放射線硬化樹脂を用いてレンズ等の光学要素を形成する場合に、ベースフィルムの熱挙動（熱膨張・収縮）の影響を少なく（キャンセル）でき、簡単に必要精度の位置合わせを行うことを可能とするフィルムスクリーンの製造装置及び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。
請求項１の発明は、第１及び第２の光学要素を成形する第１及び第２の成形ロールと、前記第１及び第２の成形ロールに電離放射線硬化樹脂を塗布する第１及び第２の塗布手段と、前記第１及び第２の塗布手段によって塗布された電離放射線硬化樹脂に電離放射線を照射して硬化させる第１及び第２の硬化用光源とを含み、前記第１及び第２の光学要素をベースフィルムの第１及び第２の面に成形するフィルムスクリーンの製造装置において、前記ベースフィルムは、一方側に粘着面のある第１及び第２のベースフィルムからなり、前記第１及び第２の光学要素は、前記第１及び第２のベースフィルムのそれぞれ他方側の面に接合されるように、前記第１及び第２の成形ロール内で成形され、前記第１及び第２のベースフィルムの合流点で、前記第１及び第２の成形ロールから離型されると共に、前記第１及び第２のベースフィルムの粘着面同士が接合されることを特徴とするフィルムスクリーンの製造装置である。
請求項２の発明は、第１及び第２の光学要素を成形する第１及び第２の成形ロールと、前記第１及び第２の成形ロールに電離放射線硬化樹脂を塗布する第１及び第２の塗布手段と、前記第１及び第２の塗布手段によって塗布された電離放射線硬化樹脂に電離放射線を照射して硬化させる第１及び第２の硬化用光源とを含み、前記第１及び第２の光学要素をベースフィルムの第１及び第２の面に成形するフィルムスクリーンの製造装置において、前記ベースフィルムは、両側に第１及び第２の粘着面を備え、前記第１及び第２の光学要素は、前記第１及び第２の成形ロール内で成形され、前記第１及び第２の成形ロールから離型される地点で、前記ベースフィルムの第１及び第２の粘着面に接合されることを特徴とするフィルムスクリーンの製造装置である。
請求項３の発明は、請求項２に記載のフィルムスクリーンの製造装置において、前記第１及び第２の硬化用光源の照射位置で前記電離放射線硬化樹脂をフィルムによって覆う遮蔽手段を備えたことを特徴とするフィルムスクリーンの製造装置である。
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項に記載のフィルムスクリーンの製造装置において、前記ベースフィルムは、その粘着面を保護するマスキング部材が設けられていることを特徴とするフィルムスクリーンの製造装置である。
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項に記載のフィルムスクリーンの製造装置において、前記ベースフィルムに粘着面を形成するコーティング手段を備えたことを特徴とするフィルムスクリーンの製造装置である。
請求項６の発明は、第１及び第２の成形ロールに、電離放射線硬化樹脂を塗布し、電離放射線を照射して硬化させることにより、第１及び第２の光学要素をベースフィルムの第１及び第２の面に成形するフィルムスクリーンの製造方法において、前記ベースフィルムは、一方側に粘着面のある第１及び第２のベースフィルムからなり、前記第１及び第２の光学要素は、前記第１及び第２のベースフィルムのそれぞれ他方側の面に接合されるように、前記第１及び第２の成形ロール内で成形され、前記第１及び第２のベースフィルムの合流点で、前記第１及び第２の成形ロールから離型されると共に、前記第１及び第２のベースフィルムの粘着面同士が接合されることを特徴とするフィルムスクリーンの製造方法である。
請求項７の発明は、第１及び第２の成形ロールに、電離放射線硬化樹脂を塗布し、電離放射線を照射して硬化させることにより、第１及び第２の光学要素をベースフィルムの第１及び第２の面に成形するフィルムスクリーンの製造方法において、前記ベースフィルムは、両側に第１及び第２の粘着面を備え、前記第１及び第２の光学要素は、前記第１及び第２の成形ロール内で成形され、前記第１及び第２の成形ロールから離型される地点で、前記ベースフィルムの第１及び第２の粘着面に接合されることを特徴とするフィルムスクリーンの製造方法である。

本発明によれば、電離放射線硬化樹脂の硬化点において、成形した第１及び第２の光学要素を、第１及び第２の成形ロール内に残したままにして同一点で合流させ、離型と同時に第１及び第２の光学要素を合わせる（第１及び第２の光学要素が設けられた第１及び第２のベースフィルムを接合する、又は、第１の光学要素が設けられたベースフィルムに第２の光学要素を接合する）ようにしたので、ベースフィルムの横移動及び／又は熱挙動（熱膨張・収縮）を防止でき、ベースフィルムの両面に成形される光学要素の位置精度を向上させることができるという効果がある。

ベースフィルムの両面に、電離放射線硬化樹脂を用いてレンズ等の光学要素を形成する場合に、ベースフィルムの熱挙動（熱膨張・収縮）の影響を少なく（キャンセル）でき、簡単に必要精度の位置合わせを行うことを可能とするフィルムスクリーンの製造装置及び製造方法を提供するという目的を、以下のようにして実現した。

図１は、本発明によるフィルムスクリーンの製造装置の実施形態を示す模式図である。
以下に説明する各実施形態では、前述の従来例と同様な機能を果たす部分には、末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。

この実施形態の製造装置１０では、第１，第２金型ロール１１，１２は、水平にＡ点で接するように配置されており、レンチキュラーレンズ形状などの入光側レンズ部１０２の型形状、出光側レンズ部１０３の型形状（図１（Ｂ）参照）がそれぞれ形成されている。なお、各金型ロール１１，１２は、レンチキュラーレンズ形状の他に、フレネルレンズ、ハエの目レンズなど他のレンズ形状であってもよい。

ベースフィルム１０１は、一方の面に粘着加工を施した粘着面１０１−１ａ，１０１−２ａを有する第１，第２ベースフィルム１０１−１，１０１−２を接合して使用するようにしたものである。第１，第２ベースフィルム１０１−１，１０１−２は、第１及び第２金型ロール１１，１２に、それぞれ粘着面１０１−１ａ，１０１−２ａを外側にして巻き付けられ、ニップロールＲ１１，Ｒ１２によって、挟まれている。
粘着面１０１−１ａ，１０１−２ａは、セパレータ（マスキングフィルム）によって、カバーされており、各ベースフィルム１０１−１，１０１−２の合流点の手前で、セパレータ巻取り部１８によって、巻き取られる。

なお、ベースフィルム１０１−１，１０１−２は、あらかじめ粘着加工を施された場合を例にしているが、インラインによって、粘着（接着）加工するようにしてもよい。

次に、第１実施形態に係るフィルムスクリーンの製造方法の動作を、製造装置の細部の構成と共に説明する。
第１，第２ベースフィルム１０１−１，１０１−２は、それぞれ入光側レンズ部１０２用、出光側レンズ部１０３用であって、左右からそれぞれ別々に供給されてくる。
第１及び第２紫外線硬化樹脂（以下、単にＵＶ樹脂という）１０２Ａ，１０３Ａは、第１及び第２塗工部１３，１４によって、第１及び第２金型ロール１１，１２にそれぞれ供給される。
各ＵＶ樹脂１０２Ａ，１０３Ａは、それぞれの金型ロール１１，１２の回転方向に沿って、各金型ロール１１，１２に接するニップロールＲ１１，Ｒ１２において、余剰分が除去される。

各ＵＶ樹脂１０２Ａ，１０３Ａは、第１及び第２の金型ロール１１，１２の凹凸形状のレンズ型に充填されたのちに、ニップロールＲ１１，Ｒ１２によって、各金型ロール１１，１２と、ベースフィルム１０１−１，１０１−２とが合わされることになる。ついで、各ＵＶ樹脂１０２Ａ，１０３Ａは、ベースフィルム側から紫外線ランプ（以下、ＵＶランプという）１５，１６によって紫外線（以下、ＵＶという）が照射されることにより、硬化する。

そして、各ＵＶ樹脂１０２Ａ，１０３Ａは、ベースフィルム１０１−１，１０１−２に密着して硬化し、その上に所定のレンズ形状が形成される。
ベースフィルム１０１−１，１０１−２は、その裏面が粘着（接着）処理されており、ＵＶ硬化後に、その粘着（接着）面を保護するセパレータ（マスキングフィルム）が巻き取られ、各金型ロール１１，１２の接する面において、ラミネート加工される。

第１実施形態は、金型ロール１１，１２の接点（Ａ）において、入光側レンズ部１０２，出光側レンズ部１０３がそれぞれ形成されたベースフィルム１０１−１，１０１−２がラミネートされる。
このときに、Ｂ₁ 点からＡ点及びＢ₂ 点からＡ点の間は、成形されたレンズ部１０２，１０３が各金型ロール１１，１２の型の中に入ったままであるから、各金型ロール１１，１２の位置を合わせるだけで、レンズ位置のずれのないフィルムスクリーンが得られる。

ここで、ベースフィルム１０１は、ＰＥＴ，アクリル，ＰＣ（ポリカーボネート），ＰＶＣなどであって、厚さが１５〜３００μｍのフィルムを用いることができ、透明であっても、半透明（拡散材入り）であってもよく、また、着色されていてもよい。
第１及び第２ＵＶ樹脂１０２Ａ，１０３Ａは、ウレタン系，アクリル系，ウレタンアクリレート系，エポキシ系等の放射線硬化性樹脂が用いられる。

また、この製造方法によって製造されるフィルムスクリーンは、例えば、図６に示すように、ベースフィルム１０１の両側に、レンチキュラーレンズが入光側及び出光側レンズ部１０２，１０３として形成され、出光側の非出光部（突状部）に光吸収層ＢＳが形成されたフィルムスクリーン１００Ａ、ベースフィルム１０１の入光側に、レンチキュラーレンズが入光側レンズ部１０２として形成され、出光側の非出光部（突状部）に光吸収層ＢＳが形成されたフィルムスクリーン１００Ｂ、ベースフィルム１０１の入光側に、レンチキュラーレンズが入光側レンズ部１０２として形成され、出光側に、全反射型の凸レンズが出光側レンズ部１０３として形成され、非出光部に光吸収層ＢＳが形成されたフィルムスクリーン（ハイコントラストスクリーン）１００Ｃなどが挙げられる。
また、その他にも、特開平８−１２２９２２号，特開平８−１９０１４９号に記載の入光側マイクロレンチキュラーレンズを有するリニアフレネルレンズのフィルムスクリーンなどが挙げられる。

また、本実施形態のフィルムスクリーンが用いられるプロジェクションテレビとしては、図７に示すように、光源７０側から、フレネルレンズシート６１，本実施形態のフィルムスクリーンである水平拡散用のフィルムレンチキュラーレンズシート６２と，垂直拡散用のレンチキュラーレンズシート６３と，フラットなフロントパネル６４を組み合わせたものとして使用できる。
なお、光源７０がＬＣＤ，ＤＭＤ等の単管式の場合には、フィルムレンチキュラーレンズシート６２の出光側レンズ部は、なくてもよい。

図２は、本発明によるフィルムスクリーンの製造装置の第２実施形態を示した図である。
第２実施形態の製造装置２０は、ベースフィルム２０１として、両面粘着フィルムを用いており、ＵＶ樹脂２０２Ａ，２０３Ｂの硬化点Ｂ₁ ，Ｂ₂ では、各レンズ部２０２，２０３のみを成形し、ベースフィルム２０１の両面に形成された粘着材により、Ａ点において、ベースフィルム２０１に各レンズ部２０２，２０３を転写する点が第１実施形態と相異する。

硬化点Ｂ₁ ，Ｂ₂ では、ＵＶ樹脂２０２Ａ，２０３Ｂの硬化阻害を防止するために、破線によって示したように、ＵＶ照射時のみ、カバーフィルムで覆うフィルム供給部２９−１，２９−２を設けてもよい。

第２実施形態によれば、ベースフィルム２０１を１枚とすることによって、第１実施形態と比較して、フィルムスクリーン２００の厚さを薄くすることができるという利点がある。

図３は、本発明によるフィルムスクリーンの製造装置の第３実施形態を示した図である。
第３実施形態の製造装置３０は、第１実施形態と第２実施形態を合わせた形態であり、ベースフィルム３０１として、片面粘着フィルムを用いて、ＵＶ樹脂３０２Ａの硬化点Ｂ₁ では、入光側レンズ部２０２のみを成形し、マスキングフィルムを剥離する。一方、第２ＵＶ樹脂３０３Ａは、第２金型ロール３２の凹凸形状のレンズ型に充填されたのちに、ＵＶランプ３６で硬化され、ベースフィルム３０１の片面に形成された粘着材により、Ａ点において、ベースフィルム３０１にレンズ部３０３が転写される。
第３実施形態は、第２実施形態と比較して、ＵＶ照射時のカバーフィルムを１枚少なくできるという利点がある。

図４は、本発明によるフィルムスクリーンの製造装置の第４実施形態を示した図である。
第４実施形態の製造装置４０は、ベースフィルム４０１の片面に、コーティングユニット４８によって、粘着（接着）処理をアフターコートする点が第１実施形態１と相異する。
第４実施形態によれば、マスキングレス化が図れるという利点がある。

図５は、本発明によるフィルムスクリーンの製造装置の第５実施形態を示した図である。
第５実施形態の製造装置５０は、ベースフィルム５０１−１，５０１−２として、粘着（接着）フィルムを使用する代わりに、コーティングユニット５８−１，５８−２によって、アフターコーティングして、粘度（接着）加工を施す点が第１実施形態と相異する。
第５実施形態も、マスキングレス化が図れるという利点がある。

以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更は可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
紫外線硬化樹脂を例にあげたが、電子線硬化樹脂などの他の電離放射線硬化樹脂であってもよい。

本発明によるフィルムスクリーンの製造装置の第１実施形態を示した模式図である。 本発明によるフィルムスクリーンの製造装置の第２実施形態を示した模式図である。 本発明によるフィルムスクリーンの製造装置の第３実施形態を示した模式図である。 本発明によるフィルムスクリーンの製造装置の第４実施形態を示した模式図である。 本発明によるフィルムスクリーンの製造装置の第５実施形態を示した模式図である。 各実施形態に係る製造装置によって製造されるフィルムスクリーンの例を示した図である。 各実施形態に係る製造装置によって製造されるフィルムスクリーンを用いた透過型スクリーンの例を示した図である。 従来例に係るフィルムスクリーンの製造装置を示す図である。 従来例に係るフィルムスクリーンの問題点を説明する図である。

符号の説明

１，１１，２１，３１，４１，５１ 第１金型ロール
２，１２，２２，３２，４２，５２ 第２金型ロール
３，１３，２３，３３，４３，５３ 第１塗工部
４，１４，２４，３４，４４，５４ 第２塗工部
５，１５，２５，３５，４５，５５ 第１紫外線ランプ
６，１６，２６，３６，４６，５６ 第２紫外線ランプ
７，１７ 印刷部
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１ ベースフィルム
１０２Ａ，１０３Ａ 紫外線硬化樹脂
１０２ 入光側レンズ部
１０３ 出光側レンズ部
ＢＳ 光吸収層（ブラックストライプ）

Claims (7)

1. 第１及び第２の光学要素を成形する第１及び第２の成形ロールと、
   前記第１及び第２の成形ロールに電離放射線硬化樹脂を塗布する第１及び第２の塗布手段と、
   前記第１及び第２の塗布手段によって塗布された電離放射線硬化樹脂に電離放射線を照射して硬化させる第１及び第２の硬化用光源とを含み、
   前記第１及び第２の光学要素をベースフィルムの第１及び第２の面に成形するフィルムスクリーンの製造装置において、
   前記ベースフィルムは、一方側に粘着面のある第１及び第２のベースフィルムからなり、
   前記第１及び第２の光学要素は、前記第１及び第２のベースフィルムのそれぞれ他方側の面に接合されるように、前記第１及び第２の成形ロール内で成形され、前記第１及び第２のベースフィルムの合流点で、前記第１及び第２の成形ロールから離型されると共に、前記第１及び第２のベースフィルムの粘着面同士が接合されること
   を特徴とするフィルムスクリーンの製造装置。
2. 第１及び第２の光学要素を成形する第１及び第２の成形ロールと、
   前記第１及び第２の成形ロールに電離放射線硬化樹脂を塗布する第１及び第２の塗布手段と、
   前記第１及び第２の塗布手段によって塗布された電離放射線硬化樹脂に電離放射線を照射して硬化させる第１及び第２の硬化用光源とを含み、
   前記第１及び第２の光学要素をベースフィルムの第１及び第２の面に成形するフィルムスクリーンの製造装置において、
   前記ベースフィルムは、両側に第１及び第２の粘着面を備え、
   前記第１及び第２の光学要素は、前記第１及び第２の成形ロール内で成形され、前記第１及び第２の成形ロールから離型される地点で、前記ベースフィルムの第１及び第２の粘着面に接合されること
   を特徴とするフィルムスクリーンの製造装置。
3. 請求項２に記載のフィルムスクリーンの製造装置において、
   前記第１及び第２の硬化用光源の照射位置で前記電離放射線硬化樹脂をフィルムによって覆う遮蔽手段を備えたこと
   を特徴とするフィルムスクリーンの製造装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のフィルムスクリーンの製造装置において、
   前記ベースフィルムは、その粘着面を保護するマスキング部材が設けられていること
   を特徴とするフィルムスクリーンの製造装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のフィルムスクリーンの製造装置において、
   前記ベースフィルムに粘着面を形成するコーティング手段を備えたこと
   を特徴とするフィルムスクリーンの製造装置。
6. 第１及び第２の成形ロールに、電離放射線硬化樹脂を塗布し、電離放射線を照射して硬化させることにより、第１及び第２の光学要素をベースフィルムの第１及び第２の面に成形するフィルムスクリーンの製造方法において、
   前記ベースフィルムは、一方側に粘着面のある第１及び第２のベースフィルムからなり、
   前記第１及び第２の光学要素は、前記第１及び第２のベースフィルムのそれぞれ他方側の面に接合されるように、前記第１及び第２の成形ロール内で成形され、前記第１及び第２のベースフィルムの合流点で、前記第１及び第２の成形ロールから離型されると共に、前記第１及び第２のベースフィルムの粘着面同士が接合されること
   を特徴とするフィルムスクリーンの製造方法。
7. 第１及び第２の成形ロールに、電離放射線硬化樹脂を塗布し、電離放射線を照射して硬化させることにより、第１及び第２の光学要素をベースフィルムの第１及び第２の面に成形するフィルムスクリーンの製造方法において、
   前記ベースフィルムは、両側に第１及び第２の粘着面を備え、
   前記第１及び第２の光学要素は、前記第１及び第２の成形ロール内で成形され、前記第１及び第２の成形ロールから離型される地点で、前記ベースフィルムの第１及び第２の粘着面に接合されること
   を特徴とするフィルムスクリーンの製造方法。
   

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