JP4517602B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズシートの反レンズ部側に遮光パターンを形成する際に、レンズシート自身の集光特性を利用して、反レンズ部側に形成した感光性層を変性させることにより、遮光層の形成箇所を規定する、所謂セルフアライメント法による遮光パターンの形成のために用いられる露光装置に関する。

単位レンズ部が並設されたレンチキュラ−シ−トを透過型プロジェクションテレビ用スクリ−ンに適用する際、コントラストを向上するために、レンチキュラ−シ−トの片面に並設された各シリンドリカルレンズの非集光部に相当する位置に遮光層を形成することが行われている。

以下、本明細書では、単位レンズが半円柱状シリンドリカルレンズであり、半円柱状シリンドリカルレンズ群が１方向に並設されてなる構成のレンズシートを「レンチキュラーシート」と称し、レンチキュラ−シ−トの半レンズ部側に形成されるストライプ状の遮光パターンを「ブラックストライプ＝ＢＳ」と称することにする。

ＢＳの形成方法として、オフセット、グラビア、スクリーン等の印刷方法が慣用的に用いられているが、印刷法では、画線部が光吸収部となる位置精度の高い印刷版の作製を要し、レンチキュラ−シ−トのシリンドリカルレンズが微細化したり、レンチキュラ−シ−トが大型化すると、印刷版の作製および見当（位置）合わせが一層困難となる。

印刷版の作製および見当（位置）合わせを伴わない手法として、セルフアライメント法が有効であり、特に現像処理を要さない乾式のセルフアライメント法によるＢＳ形成法として、平坦面に電離放射線硬化樹脂層を形成したレンチキュラ−シ−トと光源とを、シリンドリカルレンズの並設方向に相対移動させながら、シリンドリカルレンズの長手方向に延びた帯状の光線を、シリンドリカルレンズ側から垂直に照射し、集光部分の前記樹脂を硬化させる方法が提案されている。（特許文献１参照）
上記の提案によれば、シリンドリカルレンズの長手方向に延びた帯状の光線を得るために、光源からの光を、帯状のスリットを有するマスクによって遮蔽した場合、大部分の光がカットされることになり光量損失を招き、所望のＢＳを形成するに必要な露光量を照射するためには露光時間を要することになる。

また、ウエブ状のレンチキュラ−シ−トは、一般にシリンドリカルレンズの並設方向がシ−トの搬送方向と平行に並設ており、シリンドリカルレンズの並設方向に相対移動させながら、シリンドリカルレンズの長手方向に延びた帯状の光線を、シリンドリカルレンズ側から垂直に照射し、集光部分の前記樹脂を硬化させる。

上記の露光方法では、ウエブ状のレンチキュラ−シ−トに連続的にＢＳを形成することができず、ウエブ状のレンチキュラ−シ−トの搬送を一時停止し、露光するという間欠露光をせざるをえない。そのために、ＢＳ形成の生産速度が著しく遅く、効率が悪くなり、生産性の高い、効率の良くＢＳを形成するための露光方法とその装置が望まれている。

また、レンチキュラーシート以外に、単位レンズとなる半円柱状シリンドリカルレンズが、同一レンズシート上で交叉する方向に配列されているクロスレンチキュラーシートや、単位レンズが２次元的に配列された構成のマイクロレンズ等の場合、それぞれＢＳ形成時の露光方法においてコリメーション半角が異なる。

すなわち、レンチキュラーシートの露光では、単位レンズが並設する方向（半円柱状シリンドリカルレンズの長手方向とは直交する方向）には、照射光の拡散性が低い必要があるが、半円柱状シリンドリカルレンズの長手方向では、照射光の拡散性が高くても問題とはならない。

しかし、クロスレンチキュラーシートやマイクロレンズの露光では、照射光の平行性が高く（拡散性は低く）要求される。

さもなければ、クロスレンチキュラーシートやマイクロレンズに形成される遮光パターンは、遮光層の形成箇所が、特定方向では均一であっても、他方向ではバラツキを伴ってしまうためである。

照射光の平行性を制御する露光方法として、光学系内で拡散板を用いてコリメーション半角（平行性の指標であり、光線の広がる角度の１／２の角度）を制御する方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照）
しかしながら、上記提案に係る方法では、レンズシートの面積以上の拡散板が必要であり、かつ、セルフアライメント法での露光で主に用いられるＵＶ光に対する耐久性をもった拡散板が必要となる。このような要求を満たす拡散板の材質としては、例えば耐熱ガラスが挙げられるが、レンズシート（対角30インチ以上のような）サイズの大きいガラスに拡散性を付与する方法は難しくコストが高い。

一方、アクリルなどの透明性の高いプラスチックシートでは、拡散性の付与は簡単であるが、ＵＶ光への耐久性に欠ける。

このため、コスト上昇を招かず、ＵＶ光に対する耐久性についても問題が少ないような、他のコリメーション半角の制御方法が望まれている。

また、光源の円筒面の周囲に中空を介して、同心円状に拡散層を設けた円筒状の光源を備えた構成であり、レンズシートを前記円筒状の光源の周囲に面するように撓ませた状態で固定した上で、レンズシートの全面を略一括的に露光する光学系についても提案されている。（例えば、特許文献３参照）
しかし、上記光学系では、同心円状の拡散層（ガラス）を有する光源の作製が困難で、コスト上昇は免れられないだけでなく、照射光の平行性（コリメーション半角）の制御はできないという問題がある。

また、レンズシートは、膜厚が200μｍ以下と薄いため、上記提案のような搬送が行なわれる場合には、シワやたわみが発生しやすく、僅かなたわみでも遮光層の形成時のムラとなってしまう問題も伴うことになり、やはり有効な手法ではない。
特開平９−１２０１０２号公報 特開２０００−１４７６６３号公報 特開２０００−１４７６６７号公報

本発明は、レンチキュラ−シ−ト、特にウエブ状で連続的に供給されるレンチキュラ−シ−トの各シリンドリカルレンズや、あるいはマイクロレンズやクロスレンチキュラ−シ−トの反レンズ部側の非集光部に相当する位置に精度良く、連続的に遮光パターンを形成でき、露光時間の短縮が図れる生産性に優れた露光装置、およびこの露光装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を鑑み、照射光の平行性（コリメーション半角など）の制御が容易でありながらも、光学系のコスト上昇を招かず、しかも露光にあたっては、レンズシートへの略一括的な露光が可能であり、レンズシートの搬送機構の改良による露光時間の短縮化についてまでも目標として鋭意検討した結果、本発明に至ったものである。

本発明は、
片面に単位レンズが並設されたレンズシートの反対面に、各単位レンズの集光特性を利用して、各単位レンズの非集光部に相当する位置に遮光パターンを形成するために用いられる露光装置であり、
光源と被露光体であるレンズシートとの間に、フライアイレンズと凹面鏡が設置されており、
光源から出射した光が、フライアイレンズを透過して凹面鏡によって反射され、略平行光束とされて、レンズシートを照射する光学系を有することを特徴とする。

上記露光装置では、
被露光体であるレンズシートは、連続的もしくは間欠的に移動して照射されるように、搬送部に（吸着するなどして）搭載される構成であることが好ましい。

本発明による効果を以下に列挙する。
（１）本発明の露光装置によれば、レンズ側からレンチキュラーシートやマイクロレンズシートの前面に一括露光できることにより、形成されるＢＳやＢＭ（ブラックマトリクス）は、レンズ毎に等しい位置に形成でき、然も実際のレンチキュラーシートへの紫外線照射によるレンズの非集光部に対してであるために、真にＢＳの形成が必要な部位に確実な位置精度でパターン形成が行われる。
（２）吸着板で吸着搬送露光することによりシリンドリカルレンズや２次元的にレンズが配列されたマイクロレンズアレイレンズ等が形成されたウェブ状のシートがヨレや浮きが発生せずＢＳ形成が連続的に行われる。
（３）また、本発明によれば、コリメーション半角θを、大サイズの拡散板を用いることなく、フライアイレンズのマスキングにより可変にでき、レンズの形状に合わせた露光が可能である。

本発明の実施の形態について、図１に基づいて説明する。

超高圧水銀ランプのような光源（１）を用いて、直射光をフライアイレンズ（２）を通して凹面鏡（３）によって反射される照射光（４）を、指定したコリメーション半角θで、搬送部（５）上のウエブ状のレンチキュラ−シ−ト（６）に照射させる。

ここで、搬送部（５）の吸着板は、レンチキュラーシートを吸着させるために表面に微細な吸引穴（７）が加工されており、露光搬送時は吸着板内部の内圧を低下させることによりレンチキュラーシートを吸着させ、吸着板前後のニップロール（８）によってレンズシートを張った状態でフィルムを搬送する。

コリメーション半角θは、レンチキュラーシートの露光では、３度〜５度が好ましく、マイクロレンズシートの場合は、1.5度以下が好ましい。

この時のコリメーション半角θの可変にする方法は、コリメーション半角θが５度になるようなフライアイレンズ（２）と、凹面鏡（３）を設置し、シリンドリカルレンチキュラーレンズの場合この状態で露光できる。

マイクロレンズアレイの場合は、フライアイレンズ（２）の外周部分をコリメーション半角θ＝1.5°に設定する場合、1.5：5.0の比率で外周部分から中心部分にマスキング板にて遮光することにより変角できる。

このようにマスキングのサイズによりコリメーション半角θを任意に設定することができる。

紫外光に感光域がある感光樹脂を用いる場合には、光源として水銀灯、メタルハライド等の紫外光源が用いられる。

レンズシートを露光する略平行光束の平行度の指標となる「コリメーション半角θ」，「デクリネーション角α」を図３に示す。デクリネーション角αは、基準となる平面＝レンズシート主面の法線に対して、入射光の主方向がずれる量（角度）である。

同図中で、他の符号が示す要素は、図１に等しい。

照射面（レンズシートの主面）の法線に対して、±３°以内のデクリネーション角αを有するように制御することで、平行光よりも発散光に近づくが、照射面への距離が離れるにつれて照射されるエリアが広がるため、大サイズのレンズシートへの対応が可能となる。露光幅（紙面に垂直な方向）を１１３０ｍｍ以上とすることで、７０インチサイズのレンズシートへの対応も可能となる。

次に、図２に基づいて、本発明による露光装置を使用して、レンチキュラーシートの反レンズ部側に、単位レンズの非集光部に相当する部分にＢＳを形成する手順について説明する。

レンチキュラーシート（9）としては、ポエステル、アクリル樹脂、アクリルスチレン、塩化ビニル樹脂、ポリカーボート樹脂などの透明な熱可塑性樹脂を任意の方法で成形したものでも良いし、または、ＵＶ硬化型樹脂やＥＢ硬化型樹脂などの電離放射線硬化型樹脂を用いた前記樹脂の硬化物からなるもの、更にレンチキュラーシートのシリンドリカルレンズのみを該電離放射線硬化型樹脂の硬化物からなり、透明樹脂基材の表面に該シリンドリカルレンズを形成したものでも良い。

図２（ａ）
片面にシリンドリカルレンズが並設され、反対面が平坦面であるレンチキュラーシート（９）を成形する工程。

図２（ｂ）
片面に、シリンドリカルレンズが並設され、他面が平坦面であるレンチキュラーシート（９）の平坦面に、紫外線硬化型樹脂層（１０）を形成する工程。

図２（ｃ）
図１に示すように、本発明による露光装置の搬送部（５）に、図２（ｂ）の工程で得られたウエブ状レンチキュラーシート（９）を吸着穴にて吸着しながら、シリンドリカルレンズ側から垂直に照射することにより、各シリンドリカルレンズによって集光された部分（１２）の紫外線硬化型樹脂（１０）を連続的に硬化させる工程。

図２（ｄ）
図２（ｃ）に示される工程の後、紫外線硬化型樹脂（１０）の保護フィルム（１７）を剥離し、紫外線硬化型樹脂層を形成したレンズシートの紫外線硬化型樹脂層面（１０）に、基材（１６）の全面に黒色の着色層（１５）が形成された転写シート（１４）を前記着色層（１５）側で重ね合わせる工程。

図２（ｅ）
未硬化部分の前記樹脂（１３）の粘性を利用して、着色層（１５）を未硬化部分にのみ付着させ、硬化部分の着色層をレンズシートから剥離することにより遮光パターン（１８）が形成される。

図２（ｂ）の露光プロセスによれば、各シリンドリカルレンズに対しては、シリンドリカルレンズ側からレンチキュラーシートの全面に平行光を一括的に照射することになる。

形成される遮光パターン（ＢＳ）は、実際のレンチキュラーシートへの紫外線の照射による非集光部に対してであり、真に遮光パターンの形成が必要な箇所に、確実な位置精度でパターン形成が行なわれる。

以下に本発明の実施例について説明する。本発明は下記に使用するものに限るものではない。
＜レンチキュラ−シ−ト＞
厚さ１．０ｍｍの透明基材上に紫外線硬化型樹脂の硬化物からなるシリンドリカルレンズ群を形成したものである。

ピッチ０．４ｍｍ，球面半径０．３５ｍｍ，レンズ部厚み０．０６３ｍｍである。

コリメーション半角５．０度の条件で行った
＜紫外線硬化樹脂＞
クロマリンフィルム（商品名：デュポン製）
＜転写シ−ト＞
基材ポリエチレンテレフタレ−トの一方の面に、以下の処方の着色層をワイヤ−バ−により１．５μの膜厚をコ−ティングし転写箔とする。
＜着色層＞
アクリル樹脂（三菱レイヨン製ＢＲ８０）
カ？ボンブラック
硬化反応抑制剤（2, 2, 4 ？トリメチル−1,2−？ジヒドロキノン）
溶媒（MEK ／トルエン=1／1 ）
（ａ）前記レンチキュラ−シ−トのレンズと反対面に、
（ｂ）クロマリンフィルムをラミロールにて加圧ラミネートすることにより積層させる。
（ｃ）図１に示す本発明の連続搬送型露光装置の照射部吸着板上にレンチキュラーシートに積層したクロマリンフィルム保護フィルム面が接するように吸着搬送しながら、レンズ側からレンチキュラ−シ−トの平坦面に対して垂直に照射して、各レンズによって集光された部分の未硬化状態のクロマリン層を硬化させる。
（ｄ）前記転写シートの着色剤層をクロマリン層の上に積層する。
（ｅ）上記転写シートを剥離し、硬化部分の着色層をレンズシ−トから剥離することにより、クロマリンの未硬化部分を黒色に着色し、ストライプパタ−ンが形成される。

＜マイクロレンズアレイシ−ト＞
厚さ０．２ｍｍの透明基材上に紫外線硬化型樹脂の硬化物からなるマイクロレンズアレイレンズ群を形成したものである。

ピッチ０．１ｍｍ，球面半径０．３５ｍｍ，レンズ部厚み０．０６３ｍｍである。

フライアイレンズにマスキングを行ない、コリメーション半角１．５°に設定し、実施例１と同様のＢＳ形成工程を行なった。

レンチキュラ−シ−トを、吸着搬送を行なわない以外は、実施例と同様の工程にて搬送露光、ＢＳ形成を行なった。

実施例１，２，３に基づくＢＳ形成結果を表１に示す。

レンズシートの吸着搬送を行ないながらの露光（実施例１，２）の方が、露光ムラが少なく、良好な遮光パターンが形成されることが確認された。

本発明の露光装置の概略を示す説明図。 本発明の露光装置を使用して、レンチキュラーシートの平坦面にＢＳを形成する手順を示す説明図。 レンズシートを露光する略平行光束の平行度の指標となるコリメーション半角θ，デクリネーション角αを示す説明図。

符号の説明

１…光源
２…フライアイレンズ
３…凹面鏡
４…照射光
５…吸着板
６…レンズシート
７…吸着口
８…ニップロール
９…レンチキュラーシート
１０…紫外線硬化型樹脂層
１１…ＵＶ光
１２…硬化した紫外線硬化樹脂層
１３…未硬化の紫外線硬化樹脂層
１４…転写シート
１５…着色剤層
１６…基材
１７…保護フィルム
１８…遮光パターン（ＢＳ）
α…デクリネーション角
θ…コリメーション半角

Claims (1)

1. 片面に単位レンズが並設されたレンズシートの反対面に、各単位レンズの集光特性を利用して、各単位レンズの非集光部に相当する位置に遮光パターンを形成するために用いられる露光装置であり、
   光源と被露光体であるレンズシートとの間に、フライアイレンズと凹面鏡が設置されており、
   光源から出射した光が、フライアイレンズを透過して凹面鏡によって反射され、略平行光束とされて、レンズシートを照射する光学系を有し、
   前記レンズシートは、連続的もしくは間欠的に移動して照射されるように、搬送部に搭載される構成であり、
   表面に微細な吸引孔を備えた吸着板が設けられていることにより、前記搬送部はレンズシートを吸着した状態で搭載移動が可能であり、
   前記フライアイレンズの外周部分から中心部分にマスキング板にて遮光することにより、前記略平行光束は、照射面（レンズシートの主面）の法線に対して、±３°以内のデクリネーション角と、±５°以内の範囲で可変なコリメーション半角を有することを特徴とする露光装置。