JP4168664B2 - Microlens array sheet, method for manufacturing the same, and rear projection screen using the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロレンズアレイシ−ト及びその製造方法、ならびにそれを用いた背面投写型スクリ−ンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のリア型プロジェクションテレビは一般的に、プロジェクタから投射される光をフレネルレンズシートのレンズ成形面裏面の平坦面より入光してレンズ面より出光する光を平行光（厳密には平行光ではない）とした後、透明基材表面に球面状または非球面状のファインピッチなシリンドリカルレンズを形成したレンチキュラーレンズシ−トで水平方向へ光線を拡散して視野を拡げ、さらに透明基材中に分散混合した光拡散性微粒子により垂直方向にも光線を拡散させて画像を投影するものである。また、レンチキュラーレンズシートの構成としては、レンズ形成面反対面（観測者の対向面）のレンチキュラーレンズによる非集光部に遮光部を形成して、外光反射を抑制することにより、映像のコントラストを高める構成、さらには３管式のＣＲＴプロジェクタ等を使用する際、レンズ形成面反対面のレンチキュラーレンズによる集光部（開口部）に、先に述べたレンチキュラーレンズよりは形状の小さなレンチキュラーレンズを設けて両面レンズとし、色ズレ補正を可能にした構成、またレンズ形成面反対面に反射防止層やハードコート層を設けた構成のものなど様々なものが挙げられる。
【０００３】
しかしながら、上記レンチキュラーレンズシートは基本的には垂直方向の視野角を拡げる必要性からスクリーン基材中へ光拡散性微粒子を混入することが前提となっており、このような構成では光線透過率の低下に伴う輝度低下、光の乱拡散による解像度低下を招いてしまう。またこれらのデメリットと比べて垂直視野角の制御・改善効果も十分なものではない。
【０００４】
これらのレンチキュラ−レンズシ−トの抱える課題を解決可能とするのがマイクロレンズアレイシ−トである。マイクロレンズアレイシ−トにおいては、レンズ形状を制御することによって配光特性を容易に制御することが可能である。即ち、スクリ−ン基材中へ光拡散性微粒子を混入すること無く、所望の配光特性を得ることが可能であり、輝度低下、光の乱拡散による解像度低下等のレンチキュラ−レンズシ−トの有するデメリットを解決することが可能となる。
【０００５】
従来、提案されているマイクロレンズアレイシート製造方法としては、ポジ型フォトレジスト、即ち感光部分が分解し溶剤に対する溶解性が向上するタイプの感光性樹脂をパターン露光、現像して円柱状などの立体形状を得た後、ポジ型ゆえの熱可塑性を利用して加熱溶融し、溶融時の表面張力を利用して求めるドーム状立体に形成する方法、また電子線やレーザービームを用いて部分毎にエッチング強度を変化させて求める立体を得る方法を始め多岐に渡っている。しかしながらこれらの製造法は、用途的特性から大面積かつ安価に大量生産を行う必要性を有する背面投写型スクリーンには不向きな手法でもあり、最近では２Ｐ法（基板表面に放射線等により重合硬化する硬化型樹脂の反応硬化物からなるレンズ部を重合接着させる手法であり、ファインピッチのレンズ部形成に好適）の適用も提案されている。
【０００６】
しかし、２Ｐ法を適用する際には円柱状のレンズが１次元的に配列されたレンチキュラーレンズシートに比べ、単位レンズが独立したセル状で２次元的に配列しているマイクロレンズアレイシートにおいては、樹脂硬化後の成形型からの剥離処理などが困難なものとなる。また前記のようにマイクロレンズアレイシートに関しても、３管式のＣＲＴプロジェクタへの対応を考慮すると両面レンズ構成にすることが望ましい。両面レンズに関しても様々な構成、製造方法が提案されているものの、背面投写型スクリーンに好適と思われる構成、製造方法の提案は見られない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来の技術的背景を考慮してなされたものであり、使用するプロジェクタの種類の如何を問わない、両面型のマイクロレンズアレイシートとそれを用いた背面投写型スクリ−ン、及び前記マイクロレンズアレイシートをサイズの大小に拘わらず、高効率で生産することのできる製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、まず請求項１に係る発明におけるマイクロレンズアレイシ−トは、透光性樹脂基材の片面に、単位レンズが回転対称非球面形状であるマイクロレンズを２次元的にマトリクス状に多数配列したレンズシートにおいて、単位マイクロレンズの非集光部にあたる箇所に遮光部を、また集光部にあたる箇所、即ち前記単位マイクロレンズと光軸を同一とした箇所に微小立体部を多数形成した構成であることを特徴としたものである。
【０００９】
また、請求項２に係る発明におけるマイクロレンズアレイシ−トは、請求項１に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記マイクロレンズは、第１の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂の反応硬化物からなることを特徴としたものである。
【００１０】
また、請求項３に係る発明におけるマイクロレンズアレイシ−トは、請求項１に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記マイクロレンズは、第１の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂にフィラ−又は離型剤の少なくとも１種類以上を分散混合した後、紫外線または電離放射線を照射して硬化させた反応硬化物からなることを特徴としたものである。
【００１１】
また、請求項４に係る発明におけるマイクロレンズアレイシ−トは、請求項１〜３の何れか１項に記載のマイクロレンズアレイシ−トにおいて、前記マイクロレンズは、第１の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂に帯電防止剤を分散混合した後、紫外線または電離放射線を照射して硬化させた反応硬化物からなることを特徴としたものである。
【００１２】
また、請求項５に係る発明におけるマイクロレンズアレイシ−トは、請求項１〜４の何れか１項に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、単位レンズの配列が、デルタ配列、千鳥配列、ハニカム配列の群から選択された配列であることを特徴としたものである。
【００１３】
また、請求項６に係る発明におけるマイクロレンズアレイシ−トは、請求項１〜５の何れか１項に記載のマイクロレンズアレイシ−トにおいて、単位レンズの配列ピッチが、１００μｍ以下であることを特徴としたものである。
【００１４】
また、請求項７に係る発明におけるマイクロレンズアレイシ−トは、請求項１〜６の何れか１項に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記微小立体部は、第２の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂の反応硬化物からなることを特徴としたものである。
【００１５】
また、請求項８に係る発明におけるマイクロレンズアレイシ−トは、請求項１〜７の何れか１項に記載のマイクロレンズアレイシ−トにおいて、前記微小立体部は、第２の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂に帯電防止剤を分散混合した後、紫外線または電離放射線を照射して硬化させた反応硬化物からなることを特徴としたものである。
【００１６】
また、請求項９に係る発明におけるマイクロレンズアレイシ−トの製造方法は、透光性樹脂基材の片面に第１の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂を塗工する工程と、前記透光性樹脂基材の第１の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂塗工面と、前記成形型とを押圧・密着してレンズ形状を賦形する工程と、第１の紫外線又は電離放射線を照射して紫外線又は電離放射線硬化型樹脂を硬化させ、賦形したレンズ形状を固着して第１の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂と透光性樹脂基材とを接着することによりレンズシートとする工程と、前記レンズシートと前記成形型とを剥離する工程と、前記レンズシートのマイクロレンズ形成面とは反対側の基材表面に粘着性を有する感光性樹脂層を形成する工程と、前記マイクロレンズ形成面側から紫外線平行光を照射して、マイクロレンズの集光作用により、集光部に当たる前記感光性樹脂層を硬化・非粘着部とした後、前記感光性樹脂層の全面に黒色インキ層を有する転写箔を押圧する工程と、前記転写箔を剥離して前記感光性樹脂層の未硬化部である非集光部のみに黒色インキ層を転写することにより遮光部を形成する工程と、前記遮光部形成工程後のレンズシ−トにおいて、マイクロレンズ形成面とは反対側表面全面に第３の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂を塗工した後、該第３の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂塗工面側から紫外線又は電離放射線を照射・硬化して保護層を形成する工程と、前記保護層形成後のレンズシートのマイクロレンズ形成面とは反対側表面全面に第２の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂を塗工する工程と、前記レンズシートのマイクロレンズ形成面側から紫外線又は電離放射線平行光を照射して、前記第２の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂を部分的に硬化させた後、該第２の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂の未硬化部のみを溶解除去することにより、微小立体部を形成する工程、とからなることを特徴としたものである。
【００１７】
また、請求項１１に係る発明における背面投写型スクリ−ンは、プロジェクタ投射側に、レンズ基材の観測者側表面にレンズ部を設けたフレネルレンズシ−トを、観測者側に前記マイクロレンズ形成面がプロジェクタ投射側を向くように配置した請求項１〜８の何れか一項に記載のマイクロレンズアレイシ−トとを、組み合わせた構成であることを特徴としたものである。
【００１８】
また、請求項１２に係る発明における背面投写型スクリ−ンは、請求項１１に記載の背面投写型スクリ−ンにおいて、観測者側最外部に前面板を組み合わせて配置した構成であり、該前面板の観測者側表面には反射防止層、防眩性帯電防止機能付きハ−ドコ−ト層の少なくとも１種類以上を設けたこと特徴としたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１、２，４に本発明のマイクロレンズアレイシ−トの断面図を、図３に本発明のマイクロレンズアレイシ−トの斜視図を、図５〜７に本発明のマイクロレンズアレイシ−トの製造方法について、それぞれマイクロレンズ成形方法、遮光層形成方法、微小立体部成形方法を断面図を用いて示す。また、図８、図９に本発明の背面投写型スクリ−ンの断面図を示す。尚、図１、２、４〜９はいずれも観測者、プロジェクタに対して法線方向に切った場合の断面図を示したものである。
【００２０】
請求項１に関わる本発明のマイクロレンズアレイシ−トの断面図を図１に示す。透光性樹脂基材の片面にマイクロレンズが２次元的にマトリクス状に多数配列されており、透光性樹脂基材のマイクロレンズ形成面反対面には、感光性樹脂層を介してマイクロレンズによる非集光部に遮光部を、また遮光部上層の保護層を介してマイクロレンズによる集光部に微小立体部を形成した構成となっている。単位マイクロレンズは回転対称非球面形状であり、レンズ形状を非球面形状にすることにより光学設計の自由度が大幅に拡大され、光学的収差を低減することができる。マイクロレンズはフレネルレンズシ−トを介して平行光となったプロジェクタからの映像光線を、マイクロレンズアレイシ−ト内へ一旦集光した後、開口部より等方向（視野角は設計に応じて）へ拡散させる役割、非集光部に設けられた遮光部は映像光線を遮ることなく、外光反射を抑制することにより、映像のコントラストを高める役割、微小立体部は、入射側のマイクロレンズとの相乗効果により３管式ＣＲＴプロジェクタ使用時等に発生する色ズレを補正する役割をそれぞれ担っている。
【００２１】
次に、請求項９に関わる本発明のマイクロレンズアレイシ−トの製造方法について図５〜７を用いて詳細に説明する。
図５は、本発明のマイクロレンズアレイシ−トの製造方法の中で、透光性樹脂基材上に第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂の反応硬化物によるマイクロレンズを形成する工程の一例を示したものである。まず透光性樹脂基材上に第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂を塗工する。塗工方式は特に限定されるものではないが、成形するマイクロレンズの大きさによって要求される塗工厚は異なるため、塗工厚調整の可能な方式が好適である。
【００２２】
第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂塗工後は酸素阻害の起こらないよう成形型に押圧し、紫外線または電離放射線を照射して硬化させることによりレンズ形状の賦形及び透光性樹脂基材と接着させる。塗工した第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂を成形型へ押圧する際には、あらかじめ成形型上へ第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂を塗工する方法、減圧下にて押圧するなどの方法によりレンズ内へ気泡を抱き込まないようにすることが肝要である。
【００２３】
レンズ形状を賦形した後、透光性樹脂基材と一体となったレンズシ−トを成形型から剥離する際には、第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂の硬化後、できるだけ速やかに行うのがよい。
【００２４】
本発明でマイクロレンズ部に用いる第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂としては、ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー、エポキシ（メタ）アクリレートオリゴマー、反応希釈剤、光重合開始剤、増感剤の成分を含む組成物があげられる。
【００２５】
ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、例えば、エチレングリコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチグリコール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネイトジオール、ポリテトラメチレングリコール等のポリオール類とヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシレンイソシアネート等の有機ポリイソシアネート類とを反応させて得ることができる。しかし、特に限定されるものではない。
【００２６】
エポキシ（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型プロピレンオキサイド付加物の末端グリシジルエーテル、フルオレンエポキシ樹脂等のエポキシ樹脂類と（メタ）アクリル酸とを反応させて得ることができる。しかし、特にこれらに限定されるものではない。
【００２７】
本発明で用いる透光性樹脂基材としては紫外線または電離放射線透過性を有するものが好ましく、またレンズアレイ部が形成される面は第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂との密着力向上のための表面処理（易接着処理）が施されていることが好ましい。樹脂素材としてはポリエステル、ポリカーボネイト、ポリ塩化ビニル等が挙げられ、基材厚さ・透明性・強度の観点からは５０〜２５０μｍのポリエステルフィルム、０．１〜０．７ｍｍのポリカーボネイトフィルムが好適である。
【００２８】
本発明で用いるマイクロレンズ成形型の素材としては、アルミニウム、黄銅、銅等の金属や、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリメチルペンタン樹脂、セラミックの合成樹脂から作製したものを用いることができる。また、成形型の素材と第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂との密着力が強く、第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂硬化後の剥離に不利になる場合は、あらかじめ成形型表面に軽剥離表面処理を施しておけばよい。
【００２９】
図６は、本発明のマイクロレンズアレイシ−トの製造方法の中で、透光性樹脂基材のマイクロレンズ形成面の反対側表面に、マイクロレンズによる非集光部に遮光部を形成する工程の一例を示したものである。まず、透光性樹脂基材のマイクロレンズ形成面の反対側表面に粘着性を有する感光性樹脂層を設ける。次にマイクロレンズ形成面側より紫外線平行光を照射し、感光性樹脂層のマイクロレンズによる集光部のみを感光・硬化させて非粘着部を形成後、全面に黒色インキ層を有する転写箔を押圧して、感光性樹脂層の未硬化部にあたる粘着部にのみ黒色インキ層を転写して遮光部を形成する。
【００３０】
本発明で用いる感光性樹脂層の材料としては、クロマリン等があげられる。感光性樹脂層の材料は、未硬化時は粘着性を有し、硬化後は粘着性を失う特性を持つものであれば特に限定はされないが、紫外線硬化型のものが好適である。また、感光性樹脂層を設ける手法としては、感光性樹脂層を透光性樹脂基材表面に直接塗布する手法、あらかじめドライフィルム状にした感光性樹脂層を透光性樹脂基材表面に貼り付ける手法などがあげられるが特に限定されるものではない。また黒色インキ層の材料としてはクロマリンブラック等があげられるが特に限定されるものではない。
【００３１】
図７は、本発明のマイクロレンズアレイシ−トの製造方法の中で、透光性樹脂基材のマイクロレンズ形成面の反対側表面に遮光部を形成後、マイクロレンズによる集光部に微小立体部を形成する工程の一例を示したものである。まず、遮光部の形成された透光性樹脂基材のマイクロレンズ形成面の反対側表面に保護層を設ける。保護層は遮光部を保護するためのものであり、保護層を設ける手法としては透光性樹脂基材のマイクロレンズ形成面の反対側表面に第３の紫外線または電離放射線硬化型樹脂を薄く塗工した後、紫外線または電離放射線を照射・硬化させて形成する手法があげられる。第３の紫外線または電離放射線硬化型樹脂の塗工手法は特に限定されるものではない。保護層に用いる第３の紫外線または放射線硬化型樹脂は、前記第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂の項において列記したものの中から選択することが可能であり、第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂と同一のものでも異なるものであっても構わない。
【００３２】
また、請求項１０に関わる本発明のマイクロレンズアレイシ−トの製造方法は、前記保護層を第３の紫外線または電離放射線硬化型樹脂により形成するのではなく、粘着層を介して透光性樹脂フィルムを貼合することにより形成することを特徴としている。保護層に用いる透光性樹脂フィルムとしては紫外線または電離放射線透過性を有するものが好ましく、また粘着層反対面は第２の紫外線または電離放射線硬化型樹脂との密着力向上のための表面処理（易接着処理）が施されていることが好ましい。樹脂素材としてはポリエステル、ポリカーボネイト、ポリ塩化ビニル等が挙げられるが、いずれも５μｍ以下の厚さのものが好適である。
【００３３】
本発明の微小立体部に用いる第２の紫外線または放射線硬化型樹脂は、第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂の項において列記したものの中から選択することが可能であり、第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂あるいは第３の紫外線または電離放射線硬化型樹脂と同一のものでも異なるものであっても構わない。但し、微小立体部を形成手法は、第２の紫外線または放射線硬化型樹脂の未硬化部を溶解除去する工程を経て行われる。従って、溶解除去工程で用いる溶剤等の除去液の種類に応じて、硬化部は不溶性、未硬化部は高い溶解性を有するものを選択する必要がある。
【００３４】
図２は、請求項４に関わる本発明のマイクロレンズアレイシ−トの断面図をした一例である。第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂内にあらかじめフィラ−または離型剤の少なくとも１種類以上を分散混合することにより、紫外線または電離放射線による硬化させ、レンズ形状賦形後の成形型よりの剥離を容易なものとすることが可能である。
【００３５】
本発明の第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂内に分散混合するフィラ−としては、バインダーにあたる第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂の反応硬化物と近似の屈折率（屈折率差０．０２未満）を有するガラスビ−ズやシリカ、カルシウム、アルミニウムの酸化物等の無機フィラ−、あるいはバインダ−と近似の屈折率差に調整したアクリル樹脂、ポリスチレン、ＭＳ樹脂（メチルメタクリレ−トとスチレンとを共重合させた樹脂）等の有機フィラ−が例示される。フィラーは特にこれらに限定されるものではないが、成形型との間に密着性を有さないものを選択する必要はある。第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂と近似の屈折率を有するフィラ−を選択することにより、フィラ−の光拡散性微粒子としての効果を消し去り、離型補助剤としての効力のみを引き出すことが可能である。
【００３６】
本発明の第１の紫外線または電離放射線硬化型樹脂内に分散混合する離型剤としては、シリコン系、フロン系のものが挙げられるが、特に限定されるものではない。また、本発明の第１および第２の紫外線または電離放射線硬化型樹脂内に分散混合する帯電防止剤としては、汎用の帯電防止剤を使用することができ、第１および第２の紫外線または電離放射線硬化型樹脂内に分散混合する帯電防止剤は同一のものであっても異なるものであってもよく、また使用する帯電防止剤は特に限定されるものではない。帯電防止剤を分散混合することにより、レンズ面へのほこり等の付着を防止することが可能である。
【００３７】
図３に請求項５に関わる本発明のマイクロレンズアレイシ−トの斜視図の一例を示す。図３はハニカム配列の一例を示したものであるが、請求項５記載のようにデルタ配列、千鳥配列、ハニカム配列からなる群から選択することができる。マイクロレンズアレイシ−トと組み合わせて用いるフレネルレンズシ−トに応じ、レンズ配列を適宜選択することにより、モアレを防止することが可能である。
【００３８】
請求項６に関わる本発明のマイクロレンズアレイシ−トは、単位マイクロレンズのピッチを１００μｍ以下としたものであり、ピッチを微細化することによって、ハイビジョン等の高い解像度を要する映像に対応することが可能である。
【００３９】
図８は、請求項１１に関わる本発明の背面投写型スクリ−ンの一例を示したものである。前記した各構成のマイクロレンズアレイシ−ト、フレネルレンズシ−トと組み合わせることにより、垂直、水平方向共に広視野角の背面投写型スクリ−ンを得ることが可能である。
【００４０】
図９は、請求項１２に関わる本発明の背面投写型スクリ−ンの一例を示したものである。反射防止層、防眩性帯電防止機能付きハ−ドコ−ト層の少なくとも１種類以上を施した前面板と前記した各構成のマイクロレンズアレイシ−トをフレネルレンズシ−トとを組み合わせることにより、垂直、水平方向共に広視野角であり、かつスクリ−ン面の反射を防止して明るい部屋でも映像を見やすくすると同時に、高い物理的強度、外光の映り込み防止、ほこり等の付着防止機能を付与した背面投写型スクリ−ンを得ることが可能である。
【００４１】
本発明の背面投写型スクリ−ンに用いる前面板の作成方法を説明する。まず、反射防止層を設けた前面板は、アクリル板等の透明な基板上に屈折率の異なる無機化合物を２層以上積層した構成であり、これらの層は蒸着、塗工、スパッタリングなどの公知手法の採用により形成可能である。形成手法は特に限定されるものではない。防眩性帯電防止機能付きハ−ドコ−ト層を設けた前面板は、放射線硬化型樹脂に帯電防止剤と光拡散性微粒子を分散混合した樹脂インキを塗布又は積層した後、露光することにより得るのが一般的であるが、特にこの方法に限定されるものではない。
【００４２】
【発明の効果】
本発明のマイクロレンズアレイシ−トの製造方法により、使用するプロジェクタの種類の如何を問わない、両面型のマイクロレンズアレイシートが安価、かつ高効率に作成可能である。また、このマイクロレンズアレイシートを背面投写型スクリ−ンに用いることにより、垂直、水平方向ともに視野角が広く、高解像度の背面投写型スクリ−ンを得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１に係る一実施例としてのマイクロレンズアレイシートを示す断面図である。
【図２】本発明の請求項４に係る一実施例としてのマイクロレンズアレイシートを示す断面図である。
【図３】本発明の請求項５に係る一実施例としてのマイクロレンズアレイシートを示す斜視図である。
【図４】本発明の請求項８に係る一実施例としてのマイクロレンズアレイシートを示す断面図である。
【図５】本発明の請求項９に係る一実施例としてのマイクロレンズアレイシートの製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の請求項９に係る一実施例としてのマイクロレンズアレイシートの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の請求項９に係る一実施例としてのマイクロレンズアレイシートの製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の請求項１１に係る一実施例としての背面投写型スクリーンを示す断面図である。
【図９】本発明の請求項１２に係る一実施例としての背面投写型スクリーンを示す断面図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ … マイクロレンズアレイシ−ト
１１ … マイクロレンズ
１２ … 透光性樹脂基材
１３ａ，１３ｂ … 感光性樹脂層
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ … 紫外線または放射線硬化型樹脂
１５ … 遮光部
１６ … 保護層
１７ … 微小立体部
２１ … フィラ−
２２ … 離型剤
２３ａ，２３ｂ … 帯電防止剤
３０ … 成形型
４０ … 紫外線または電離放射線
５０ … フレネルレンズシ−ト
５１ … 透明基板
５２ … フレネルレンズ
６０ … 前面板
６１ … 透明基板
６２ … 反射防止層
６３ … 防眩性帯電防止機能付きハ−ドコ−ト層
１００，１００ａ … 背面投写型スクリ−ン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microlens array sheet, a manufacturing method thereof, and a rear projection type screen using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventional rear projection television generally emits light projected from a projector from a flat surface on the rear surface of the lens molding surface of a Fresnel lens sheet and emits light emitted from the lens surface as parallel light (strictly speaking, in parallel light, After that, the lenticular lens sheet in which a spherical or aspherical fine pitch cylindrical lens is formed on the surface of the transparent substrate spreads the field of view by diffusing light rays in the horizontal direction. An image is projected by diffusing light rays in the vertical direction with the light diffusing fine particles dispersed and mixed. In addition, the lenticular lens sheet is configured such that a light-shielding portion is formed on a non-condensing portion by a lenticular lens on the surface opposite to the lens forming surface (facing the surface of the observer) to suppress external light reflection, thereby contrasting the image. When using a three-tube CRT projector, etc., a lenticular lens with a smaller shape than the lenticular lens described above is used for the condensing part (opening) of the lenticular lens opposite to the lens forming surface. There are various types such as a double-sided lens that can correct color misregistration, and a configuration in which an antireflection layer and a hard coat layer are provided on the opposite side of the lens forming surface.
[0003]
However, the above lenticular lens sheet is basically premised on mixing light diffusing fine particles into the screen base material because of the necessity of widening the viewing angle in the vertical direction. This results in a decrease in luminance due to the decrease, and a decrease in resolution due to turbulent diffusion of light. Compared with these disadvantages, the effect of controlling and improving the vertical viewing angle is not sufficient.
[0004]
The microlens array sheet can solve the problems of these lenticular lens sheets. In the microlens array sheet, the light distribution characteristic can be easily controlled by controlling the lens shape. That is, it is possible to obtain a desired light distribution characteristic without mixing light diffusing fine particles into the screen base material, and the lenticular lens sheet such as luminance reduction and resolution reduction due to turbulent diffusion of light. It becomes possible to solve the disadvantages.
[0005]
A conventionally proposed method for producing a microlens array sheet includes a positive photoresist, that is, a photosensitive resin of a type in which a photosensitive portion is decomposed to improve solubility in a solvent, and is subjected to pattern exposure and development to form a three-dimensional shape such as a cylindrical shape. After obtaining the shape, heat-melt using the thermoplastic due to the positive mold and form into a dome-shaped solid using the surface tension at the time of melting, and each part using an electron beam or laser beam There are various methods including a method of obtaining a desired solid by changing the etching strength. However, these production methods are also unsuitable for rear projection screens that have the necessity of mass production at a large area and at low cost because of their application characteristics. Recently, the 2P method (polymerized and cured by radiation or the like on the substrate surface) is used. This is a technique in which a lens portion made of a reaction cured product of a curable resin is polymerized and bonded, which is also suitable for forming a fine pitch lens portion.
[0006]
However, when applying the 2P method, in comparison with a lenticular lens sheet in which cylindrical lenses are one-dimensionally arranged, in a microlens array sheet in which unit lenses are two-dimensionally arranged in independent cells. , It becomes difficult to perform a peeling process from the mold after the resin is cured. As described above, it is desirable that the microlens array sheet has a double-sided lens configuration in consideration of the correspondence to the three-tube CRT projector. Although various configurations and manufacturing methods have been proposed for double-sided lenses, no configuration or manufacturing method that seems to be suitable for a rear projection screen has been found.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in consideration of the above-described conventional technical background, and regardless of the type of projector used, a double-sided microlens array sheet and a rear projection type screen using the same. An object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of producing the microlens array sheet with high efficiency regardless of the size.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, first, the microlens array sheet according to the first aspect of the present invention has a two-dimensionally arranged microlens in which a unit lens has a rotationally symmetric aspherical shape on one side of a translucent resin base material. In a lens sheet arranged in a matrix, a light shielding portion is provided at a portion corresponding to a non-condensing portion of a unit microlens, and a micro three-dimensional portion is provided at a portion corresponding to a condensing portion, that is, a portion where the optical axis is the same as the unit microlens. This is characterized in that a large number of structures are formed.
[0009]
The microlens array sheet in the invention according to
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a microlens array sheet according to the first aspect of the present invention, wherein the microlens is filled with a first ultraviolet or ionizing radiation curable resin. It is characterized by comprising a reaction cured product obtained by dispersing and mixing at least one kind of agent and then irradiating with ultraviolet rays or ionizing radiation.
[0011]
The microlens array sheet in the invention according to
[0012]
The microlens array sheet in the invention according to
[0013]
The microlens array sheet in the invention according to
[0014]
The microlens array sheet in the invention according to
[0015]
The microlens array sheet in the invention according to claim 8 is the microlens array sheet according to any one of
[0016]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a microlens array sheet manufacturing method comprising: applying a first ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin to one side of a translucent resin substrate; A step of pressing and adhering the first ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin coating surface of the resin base material to the mold and shaping the lens shape; Curing the ionizing radiation curable resin, fixing the shaped lens shape, and bonding the first ultraviolet or ionizing radiation curable resin and the translucent resin base material to form a lens sheet; and the lens A step of peeling the sheet and the mold, a step of forming a photosensitive resin layer having adhesiveness on the surface of the base material opposite to the microlens formation surface of the lens sheet, and the microlens formation surface side. UV flat After irradiating light, the photosensitive resin layer that hits the condensing part is cured and non-adhesive by the condensing action of the microlens, and then the transfer foil having a black ink layer is pressed on the entire surface of the photosensitive resin layer A step of forming a light shielding portion by peeling off the transfer foil and transferring a black ink layer only to a non-light-collecting portion that is an uncured portion of the photosensitive resin layer, and after the light shielding portion forming step In this lens sheet, the third ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin is applied to the entire surface opposite to the microlens forming surface, and then the ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin coating surface is applied from the third ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin coating surface side. A process of forming a protective layer by irradiating and curing ionizing radiation, and applying a second ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin to the entire surface of the lens sheet after the formation of the protective layer opposite to the microlens forming surface. Process and before After irradiating ultraviolet light or ionizing radiation parallel light from the microlens forming surface side of the lens sheet to partially cure the second ultraviolet light or ionizing radiation curable resin, the second ultraviolet light or ionizing radiation curable resin is used. A step of forming a micro three-dimensional part by dissolving and removing only an uncured part of the resin.
[0017]
In the rear projection type screen according to the invention of claim 11, the Fresnel lens sheet provided with a lens portion on the observer side surface of the lens base is provided on the projector projection side, and the microlens is provided on the observer side. The microlens array sheet according to any one of
[0018]
Further, the rear projection type screen in the invention according to claim 12 is the rear projection type screen according to claim 11, wherein the front plate is arranged in combination on the outermost part on the observer side. The face plate is provided with at least one kind of antireflection layer and antiglare antistatic function hard coat layer on the observer side surface.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1, 2 and 4 are sectional views of the microlens array sheet of the present invention, FIG. 3 is a perspective view of the microlens array sheet of the present invention, and FIGS. 5 to 7 are microlens array sheets of the present invention. -About the manufacturing method of G, a microlens shaping | molding method, a light shielding layer formation method, and a micro solid part shaping | molding method are each shown using sectional drawing. 8 and 9 are sectional views of the rear projection screen of the present invention. 1, 2 and 4 to 9 are cross-sectional views taken in the normal direction with respect to the observer and the projector.
[0020]
A cross-sectional view of the microlens array sheet of the present invention according to
[0021]
Next, a method for manufacturing the microlens array sheet of the present invention according to claim 9 will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 5 shows a process of forming a microlens by a reaction cured product of a first ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin on a translucent resin base material in the method for producing a microlens array sheet of the present invention. An example is shown. First, a first ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin is applied on a translucent resin substrate. The coating method is not particularly limited, but the required coating thickness varies depending on the size of the microlens to be molded. Therefore, a method capable of adjusting the coating thickness is preferable.
[0022]
After coating with the first ultraviolet or ionizing radiation curable resin, it is pressed against the mold so as not to inhibit oxygen, and is cured by irradiating with ultraviolet or ionizing radiation to form a lens shape and a translucent resin base material. Adhere with. When the coated first ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin is pressed to the mold, the first ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin is previously applied onto the mold, and the pressure is applied under reduced pressure. It is important not to embed bubbles in the lens by such a method.
[0023]
After shaping the lens shape, the lens sheet integrated with the translucent resin base material is peeled off from the mold as soon as possible after the first ultraviolet or ionizing radiation curable resin is cured. It is good.
[0024]
As the first ultraviolet or ionizing radiation curable resin used for the microlens portion in the present invention, urethane (meth) acrylate oligomer, epoxy (meth) acrylate oligomer, reaction diluent, photopolymerization initiator, and sensitizer are used. The composition containing is mention | raise | lifted.
[0025]
Examples of the urethane (meth) acrylate oligomer include, for example, polyols such as ethylene glycol, 1,4 butanediol, neopentyl glycol, polycaprolactone polyol, polyester polyol, polycarbonate diol, polytetramethylene glycol, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, It can be obtained by reacting with organic polyisocyanates such as tolylene diisocyanate and xylene isocyanate. However, it is not particularly limited.
[0026]
Examples of the epoxy (meth) acrylate oligomer include epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, terminal glycidyl ether of bisphenol A type propylene oxide adduct, and fluorene epoxy resin. It can be obtained by reacting with (meth) acrylic acid. However, it is not particularly limited to these.
[0027]
The translucent resin substrate used in the present invention preferably has ultraviolet or ionizing radiation transparency, and the surface on which the lens array portion is formed has improved adhesion with the first ultraviolet or ionizing radiation curable resin. It is preferable that surface treatment (easy adhesion treatment) is performed. Examples of the resin material include polyester, polycarbonate, and polyvinyl chloride. From the viewpoint of the substrate thickness, transparency, and strength, a polyester film of 50 to 250 μm and a polycarbonate film of 0.1 to 0.7 mm are suitable. .
[0028]
The microlens mold used in the present invention is made of a metal such as aluminum, brass or copper, or a silicon resin, urethane resin, epoxy resin, fluororesin, polymethylpentane resin, or ceramic synthetic resin. be able to. In addition, if the adhesion between the mold material and the first ultraviolet or ionizing radiation curable resin is strong and disadvantageous for peeling after the first ultraviolet or ionizing radiation curable resin is cured, the surface of the mold is preliminarily formed. A light release surface treatment may be applied.
[0029]
FIG. 6 shows a method for manufacturing a microlens array sheet according to the present invention, in which a light-shielding portion is formed on a non-light-collecting portion by a microlens on the surface opposite to the microlens formation surface of a translucent resin base material. An example of the process is shown. First, the photosensitive resin layer which has adhesiveness is provided in the surface on the opposite side to the microlens formation surface of a translucent resin base material. Next, ultraviolet parallel light is irradiated from the microlens formation surface side, and only the condensing part by the microlens of the photosensitive resin layer is exposed and cured to form a non-adhesive part, and then a transfer foil having a black ink layer on the entire surface is formed. By pressing, the black ink layer is transferred only to the adhesive part corresponding to the uncured part of the photosensitive resin layer to form a light shielding part.
[0030]
Examples of the material for the photosensitive resin layer used in the present invention include chromalin and the like. The material of the photosensitive resin layer is not particularly limited as long as it has an adhesive property when not cured and loses the adhesive property after curing, but an ultraviolet curable material is preferable. In addition, as a method for providing the photosensitive resin layer, a method in which the photosensitive resin layer is directly applied to the surface of the translucent resin base material, or a photosensitive resin layer that has been formed into a dry film in advance is attached to the surface of the translucent resin base material. There are no particular restrictions on the method. Further, examples of the material for the black ink layer include chromalin black, but are not particularly limited.
[0031]
FIG. 7 shows a microlens array sheet manufacturing method according to the present invention, in which a light-shielding portion is formed on the surface opposite to the microlens forming surface of the translucent resin base material, and then a microlens condensing portion is microscopically formed. An example of the process of forming a three-dimensional part is shown. First, a protective layer is provided on the surface opposite to the microlens forming surface of the translucent resin base material on which the light shielding portion is formed. The protective layer is for protecting the light-shielding portion. As a method for providing the protective layer, a third ultraviolet or ionizing radiation curable resin is thinly applied to the surface of the translucent resin substrate opposite to the microlens forming surface. There is a method of forming by irradiating and curing ultraviolet rays or ionizing radiation after processing. The method for applying the third ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin is not particularly limited. The third ultraviolet ray or radiation curable resin used for the protective layer can be selected from those listed in the section of the first ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin, and the first ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin. It may be the same as or different from the mold resin.
[0032]
In the method for producing a microlens array sheet of the present invention according to
[0033]
The second ultraviolet ray or radiation curable resin used for the micro three-dimensional part of the present invention can be selected from those listed in the section of the first ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin. It may be the same as or different from the ionizing radiation curable resin or the third ultraviolet or ionizing radiation curable resin. However, the method for forming the micro three-dimensional portion is performed through a step of dissolving and removing the uncured portion of the second ultraviolet ray or radiation curable resin. Therefore, it is necessary to select a hardened part that is insoluble and an uncured part that has high solubility, depending on the type of removal liquid such as a solvent used in the dissolution and removal process.
[0034]
FIG. 2 is an example of a cross-sectional view of the microlens array sheet of the present invention according to
[0035]
As the filler dispersed and mixed in the first ultraviolet or ionizing radiation curable resin of the present invention, the refractive index approximate to the reaction cured product of the first ultraviolet or ionizing radiation curable resin corresponding to the binder (
[0036]
Examples of the release agent dispersed and mixed in the first ultraviolet or ionizing radiation curable resin of the present invention include silicon-based and fluorocarbon-based resins, but are not particularly limited. As the antistatic agent dispersed and mixed in the first and second ultraviolet or ionizing radiation curable resins of the present invention, a general antistatic agent can be used, and the first and second ultraviolet or ionizing agents can be used. The antistatic agent dispersed and mixed in the radiation curable resin may be the same or different, and the antistatic agent to be used is not particularly limited. By dispersing and mixing the antistatic agent, it is possible to prevent adhesion of dust and the like to the lens surface.
[0037]
FIG. 3 shows an example of a perspective view of the microlens array sheet of the present invention according to
[0038]
The microlens array sheet of the present invention according to
[0039]
FIG. 8 shows an example of a rear projection screen according to the present invention. By combining with the microlens array sheet and Fresnel lens sheet having the above-described configurations, it is possible to obtain a rear projection screen having a wide viewing angle in both the vertical and horizontal directions.
[0040]
FIG. 9 shows an example of a rear projection screen according to the present invention. By combining a front plate provided with at least one of an antireflection layer and an antiglare hard coat layer with antistatic function and a microlens array sheet having the above-described configurations with a Fresnel lens sheet. It has a wide viewing angle in both vertical and horizontal directions, prevents reflection of the screen surface, makes it easy to view images even in a bright room, and at the same time has high physical strength, prevention of external light reflection, and prevention of dust adhesion Can be obtained.
[0041]
A method for producing a front plate for use in the rear projection screen of the present invention will be described. First, the front plate provided with the antireflection layer has a structure in which two or more inorganic compounds having different refractive indexes are laminated on a transparent substrate such as an acrylic plate, and these layers are publicly known such as vapor deposition, coating, and sputtering. It can be formed by adopting a technique. The forming method is not particularly limited. The front plate provided with a hard coat layer with an antiglare antistatic function is obtained by applying or laminating a resin ink in which an antistatic agent and light diffusing fine particles are dispersed and mixed to a radiation curable resin, and then exposing it. Generally, it is not limited to this method.
[0042]
【The invention's effect】
According to the method for manufacturing a microlens array sheet of the present invention, a double-sided microlens array sheet can be produced at low cost and with high efficiency regardless of the type of projector used. Further, by using this microlens array sheet for a rear projection screen, it is possible to obtain a rear projection screen with a high resolution and a wide viewing angle in both the vertical and horizontal directions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a microlens array sheet as one embodiment according to
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a microlens array sheet as an embodiment according to
FIG. 3 is a perspective view showing a microlens array sheet as one embodiment according to
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a microlens array sheet as an embodiment according to claim 8 of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a microlens array sheet as an embodiment according to claim 9 of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a microlens array sheet as an embodiment according to claim 9 of the present invention.
7 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a microlens array sheet as an embodiment according to claim 9 of the present invention. FIG.
FIG. 8 is a sectional view showing a rear projection screen as an embodiment according to claim 11 of the present invention;
FIG. 9 is a sectional view showing a rear projection screen as an embodiment according to claim 12 of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
22 ... Release agents 23a, 23b ... Antistatic agent 30 ...
Claims (1)
前記第２の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂を部分的に硬化させた硬化部は不溶性であり、
第２の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂の未硬化部のみに高い溶解性を有する除去液を用いて、前記第２の紫外線又は電離放射線硬化型樹脂の未硬化部溶解除去することにより、微小立体部を形成する工程、とからなるマイクロレンズシートの製造方法。A step of applying a first ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin to one side of the translucent resin substrate; a first ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin coating surface of the translucent resin substrate; A step of shaping a lens shape by pressing and closely adhering a molding die (hereinafter simply referred to as a molding die) in which a number of unit microlens shapes and inverted die shapes are two-dimensionally arranged in a matrix on the surface; The ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin is cured by irradiating the ultraviolet ray or ionizing radiation, the shaped lens shape is fixed, and the first ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin and the translucent resin base material are bonded. Forming a lens sheet, separating the lens sheet and the mold, and forming a photosensitive resin layer having adhesiveness on the surface of the lens sheet opposite to the microlens forming surface And the process of After irradiating parallel ultraviolet light from the side where the black lens is formed, the photosensitive resin layer hitting the condensing portion is cured by the condensing action of the microlens to form a non-adhesive portion, and then black ink is applied to the entire surface of the photosensitive resin layer. A step of pressing a transfer foil having a layer, and a step of peeling off the transfer foil and forming a light shielding portion by transferring a black ink layer only to a non-light-collecting portion that is an uncured portion of the photosensitive resin layer; In the lens sheet after the light shielding portion forming step, the third ultraviolet or ionizing radiation curable resin is applied to the entire surface opposite to the microlens forming surface, and then the third ultraviolet or ionizing radiation curable resin is applied. A step of forming a protective layer by irradiating ultraviolet rays or ionizing radiation from the coated surface side to form a protective layer, and a second ultraviolet ray or ionizing release on the entire surface of the lens sheet on the side opposite to the microlens formation surface of the protective layer. The step of applying a linear curable resin and the irradiation of ultraviolet rays or ionizing radiation parallel light from the microlens forming surface side of the lens sheet partially cured the second ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin. rear,
The cured portion obtained by partially curing the second ultraviolet or ionizing radiation curable resin is insoluble,
By using a removing solution having high solubility only in the uncured portion of the second ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin, by dissolving and removing the uncured portion of the second ultraviolet ray or ionizing radiation curable resin, a micro three-dimensional structure is obtained. Forming a portion, and a method of manufacturing a microlens sheet.
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