JP5003069B2 - レンズ基板形成用型の製造方法 - Google Patents
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Description
近年、リア型プロジェクションTVは、ホームシアター用モニター、大画面テレビ等に好適なディスプレイとして、需要が高まりつつある。
リア型プロジェクションTVに用いられる透過型スクリーンにおいては、表示画像のコントラストを向上させる目的で、レンズ基板のレンズ部による集光部以外の部位に、遮光部(ブラックマトリックス)を設けることがある。
ところで、このようなレンズ基板は、一般に、多数の凹部を有する凹部付き基板を用いて製造される。この凹部付き基板の製造方法としては、所定パターンの開口を有するマスクを用いたエッチングにより製造する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
本発明のレンズ基板形成用型の製造方法は、多数の凸レンズを有するレンズ基板の形成に用いるレンズ基板形成用型を製造する方法であって、
多数の球面形状の凹部を有する凹部付き部材を用意する凹部付き部材準備工程と、
前記凹部付き部材を型として用い、前記凹部付き部材の前記凹部の形状に対応する多数の球面形状の球面凸部を有する球面凸部付き部材を形成する球面凸部付き部材形成工程と、
前記球面凸部の一部を除去することにより、非球面形状の非球面凸部を形成し、非球面凸部付き部材を形成する非球面凸部付き部材形成工程と、
前記非球面凸部付き部材の前記非球面凸部が形成された側の表面に、導電膜を形成する工程と、
電鋳法により、前記導電膜の表面に、金属を電着させ、レンズ基板形成用型を形成する工程とを有することを特徴とする。
これにより、光の利用効率および視野角特性に優れたレンズ基板を形成することが可能なレンズ基板形成用型を提供することができる。
これにより、非球面形状の凸部を有する非球面凸部付き部材を容易に形成できるとともに、この非球面凸部付き部材を型として用いることにより、非球面形状の凹部を有するレンズ基板形成用型を容易に形成することができる。
これにより、非球面形状の凸部を有する非球面凸部付き部材を容易に形成できるとともに、この非球面凸部付き部材を型として用いることにより、非球面形状の凹部を有するレンズ基板形成用型を容易に形成することができる。
なお、本発明において、「基板」とは、実質的に可撓性を有さない、比較的肉厚の大きいものから、シート状のものや、フィルム状のもの等の含む概念のことを指す。
本発明のレンズ基板の用途は、特に限定されないが、以下の説明では、レンズ基板を、主に、透過型スクリーン、リア型プロジェクションTVを構成する部材として用いるものとして説明する。
まず、本発明のレンズ基板形成用型の製造方法、レンズ基板形成用型の説明に先立ち、本発明のレンズ基板(凸レンズ基板)および透過型スクリーンの構成について説明する。
図1は、本発明のレンズ基板(マイクロレンズ基板)の好適な実施形態を示す模式的な縦断面図、図2は、図1に示すレンズ基板(マイクロレンズ基板)の平面図、図3は、図1に示すレンズ基板(マイクロレンズ基板)を備えた、本発明の透過型スクリーンの好適な実施形態を示す模式的な縦断面図である。なお、以下の説明では、図1、図3中の左側を「(光の)入射側」、右側を「(光の)出射側」と言う。また、本発明においては、特に断りのない限り、「(光の)入射側」、「(光の)出射側」とは、それぞれ、画像光(映像光)を得るための光の「入射側」、「出射側」のことを指し、外光等の「入射側」、「出射側」のことを指すものではない。
基板本体2は、後述する本発明のレンズ基板形成用型を用いて製造されたものであり、通常、透明性を有する材料で構成される。
基板本体2の構成材料は、特に限定されないが、主として樹脂材料で構成され、所定の屈折率を有する透明な材料で構成されている。
マイクロレンズ21は、非球面形状を有している。マイクロレンズ21の形状が非球面形状であることにより、球面収差を小さいものとすることができ、マイクロレンズ基板1は、視野角特性および光の利用効率に優れたものとなる。
また、このとき、マイクロレンズ21の近軸曲率半径Rが下記式(II)であることに着目する。球面収差の補正負担の大部分を2次項(2次係数A1)に負わせ、円錐定数A≧0.1の下で、基準球面の曲率半径R0、非球面係数A1を適宜選択することにより、マイクロレンズ21の球面収差を制御し、光の集光状態を考慮し、マイクロレンズ21の形状を選択することができる。
また、マイクロレンズ21の高さをH[μm]、マイクロレンズ21の短軸方向の長さをS[μm]としたとき、0.9≦S/H≦2.5の関係を満足するのが好ましく、1.0≦S/H≦1.8の関係を満足するのがより好ましく、1.2≦S/H≦1.6の関係を満足するのがさらに好ましい。このような関係を満足することにより、光の干渉によるモアレの発生を効果的に防止しつつ、視野角特性を特に優れたものとすることができる。
なお、マイクロレンズ21の配列方式は、上記のようなものに限定されず、例えば、正方格子状の配列であっても、光学的にランダムな配列(マイクロレンズ基板1の主面側から平面視したときに、各マイクロレンズ21が互いにランダムな位置関係となるように配されたもの)であってもよい。
このようなブラックマトリックス3は、各マイクロレンズ21を透過した光の光路上に開口部31を有している。これにより、各マイクロレンズ21で集光された光を、効率良く、ブラックマトリックス3の開口部31を通過させることができる。その結果、マイクロレンズ基板1の光利用効率を高いものとすることができる。
図3に示すように、透過型スクリーン10は、フレネルレンズ部5と、前述したマイクロレンズ基板1とを備えている。フレネルレンズ部5は、光(画像光)の入射側に設置されており、フレネルレンズ部5を透過した光が、マイクロレンズ基板1に入射する構成になっている。
フレネルレンズ部5は、出射側表面に、ほぼ同心円状に形成されたプリズム形状のフレネルレンズ51を有している。このフレネルレンズ部5は、投射レンズ(図示せず)からの画像光を屈折させ、マイクロレンズ基板1の主面の垂直方向に平行な平行光Laにするものである。
次に、前述したマイクロレンズ基板1を製造するのに用いるレンズ基板形成用型の製造方法について説明する。
図4は、レンズ基板形成用型の製造に用いる凹部付き部材を示す模式的な縦断面図、図5は、図4に示す凹部付き部材の形成工程を示す模式的な模式図、図6、図7は、非球面凸部付き部材の形成工程を示す模式図、図8は、レンズ基板形成用型の形成工程を示す模式図、図9は、本発明のレンズ基板形成用型を示す模式的な縦断面図である。
なお、以下に説明する製造工程においては、実際には基板上に多数の凹部、凸部、マイクロレンズ等を形成するが、ここでは、説明をわかりやすくするために、その一部分を強調して示した。
まず、レンズ基板形成用型の製造に用いる凹部付き部材の準備工程の説明に先立ち、凹部付き部材の構成について説明する。
凹部付き部材6は、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、たわみを生じ難く、傷つき難い材料で構成されたものであるのが好ましい。凹部付き部材6の構成材料としては、例えば、各種ガラス材料、各種樹脂材料等が挙げられる。ガラス材料としては、例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等が挙げられ、また、樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド(例:ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6−12、ナイロン6−66)、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート(PC)、ポリ−(4−メチルペンテン−1)、アイオノマー、アクリル系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリシクロヘキサンテレフタレート(PCT)等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の各種樹脂材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。この中でも、凹部付き部材6の構成材料としては、ガラス材料が好ましく、ソーダガラス、結晶性ガラス(例えば、ネオセラム等)、無アルカリガラスがより好ましい。このような材料は、一般に、形状の安定性に優れている。また、ソーダガラス、結晶性ガラス、無アルカリガラスは、加工が容易であるとともに、比較的安価であり、製造コストの面からも有利である。
より詳しく説明すると、本実施形態において、凹部61は、凹部付き部材6を平面視した際の縦幅(鉛直方向の幅)が横幅(水平方向の幅)よりも小さい扁平形状(略楕円形、略俵形)を有している。凹部61がこのような形状を有することにより、得られるレンズ基板形成用型K1を、モアレ等の不都合の発生を効果的に防止しつつ、視野角特性を特に優れたものとすることができるマイクロレンズ基板1の製造により好適に用いることができる。
また、これら複数個の凹部61は、千鳥状(千鳥格子状)に配列している。このように凹部61が配列することにより、得られるレンズ基板形成用型K1を用いて製造されるマイクロレンズ基板1を使用した際に、モアレ等の不都合の発生を効果的に防止することができる。これに対し、例えば、凹部が正方格子状等に配列したものであると、凹部の大きさ等によっては、モアレ等の不都合の発生を十分に防止することが困難となる。また、凹部をランダムに配した場合、凹部の大きさ等によっては、凹部が形成されている有効領域における凹部の占有率を十分に高めるのが困難となり、マイクロレンズ基板の光の透過率(光の利用効率)を十分に高めるのが困難となり、得られる画像が暗いものとなる可能性がある。
<A1>まず、凹部付き部材6を製造するに際し、基板60を用意する。
この基板60は、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に用いられる。また、基板60は、洗浄等により、その表面が清浄化されているものが好ましい。
特に、本実施形態では、まず、図5(a)に示すように、用意した基板60の裏面に裏面保護膜89を形成するとともに、基板60の表面にマスク形成用膜80を形成し(マスク形成用膜形成工程)、その後、図5(b)に示すように、マスク形成用膜80に初期孔81を形成すること(初期孔形成工程)によりマスク8を得る。マスク形成用膜80および裏面保護膜89は同時に形成することもできる。
また、マスク形成用膜80(マスク8)は、例えば、実質的に均一な組成を有するものであってもよいし、異なる複数の層を有する積層体等であってもよい。
初期孔81の形成方法は、特に限定されないが、レーザ光の照射による方法であるのが好ましい。これにより、所望のパターンに配列した所望の形状の初期孔81を容易かつ精確に形成することができる。その結果、凹部61の形状、配列方式等をより確実に制御することができる。また、初期孔81をレーザの照射により形成することにより、凹部付き部材を生産性良く製造することができる。特に、大面積の基板にも簡単に凹部を形成することができる。また、レーザ光の照射でマスク形成用膜80に初期孔81を形成することで、従来のようなフォトリソグラフィ法によってレジスト膜に開口部を形成する場合に比べて、簡単かつ安価に開口部(初期孔81)を形成することができる。
エッチングの方法は、特に限定されず、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチング等が挙げられる。以下の説明では、ウェットエッチングを用いる場合を例に挙げて説明する。
また、ウェットエッチング法を用いると、凹部61を好適に形成できる。そして、エッチング液として、例えば、一水素二フッ化アンモニウムを含むエッチング液を用いると、基板60をより選択的に食刻することができ、凹部61を好適に形成することができる。
また、ウェットエッチングによれば、ドライエッチングに比べて簡単な装置で処理を行うことができ、さらに、一度に多くの基板に対して処理を行うことができる。これにより生産性が向上し、安価に凹部付き部材6を提供することができる。
マスク8が、前述したような主としてクロムで構成される層と、主として酸化クロムで構成される層とを有する積層体である場合、マスク8の除去は、例えば、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含む混合物を用いたエッチングにより好適に行うことができる。
基板60上に千鳥状に配された複数個の凹部61を形成する方法は、特に限定されるものではないが、上述したような方法(レーザ光の照射によりマスク形成用膜80に初期孔81を形成してマスク8を得、その後、そのマスク8を用いてエッチングを行うことにより、基板60上に凹部61を形成する方法)により形成した場合、以下のような効果が得られる。
また、上述したような方法によれば、大型の基板に対する処理も容易に行うことができる。大型の基板(凹部付き部材、レンズ基板)を製造する場合に、従来のように複数の基板を貼り合わせる必要がなくなり、貼り合わせの継ぎ目をなくすことができる。これにより高品質で大型の基板(凹部付き部材、レンズ基板)を簡便な方法で安価に製造することができる。
また、初期孔81の形成をレーザの照射により行う場合、形成される初期孔81の形状、大きさ、配列等を、容易かつ確実に管理することができる。
次に、上記のような凹部付き部材6を用いて、多数の球面形状の凸部を有する凸部付き部材を形成する工程(凸部付き部材形成工程)について説明する。
凸部付き部材4’は、前述した凹部付き部材6を型として用いて形成される(凸部付き部材形成工程)。
具体的には、凸部付き部材4’は、以下のようにして形成される。
このように、凹部付き部材4’を形成する材料として、樹脂材料を用いることにより、後述する非球面凸部付き部材形成工程において、凸部41’の表面付近の一部を容易に除去することができる。
なお、平板9は、樹脂材料40を押圧する側の面に、前述したような離型処理が施されたものであってもよい。これにより、後述する工程において、平板9を効率良く凸部付き部材4’の表面から取り除くことができる。
樹脂材料40の固化を硬化(重合)により行う場合、その方法としては、例えば、紫外線等の光の照射、電子線の照射、加熱等の方法が挙げられる。
次に、上記のような凸部付き部材4’の凸部41’の一部を除去することにより、非球面形状の凸部(非球面凸部)41を有する非球面凸部付き部材4を形成する(非球面凸部付き部材形成工程)。
このように本発明は、上記のようにして形成した球面形状の凸部の一部を除去することにより、非球面形状の凸部(非球面凸部)を形成する点に特徴を有している。これにより、非球面形状の凸部を有する非球面凸部付き部材を容易に形成できるとともに、この非球面凸部付き部材を型として用いることにより、非球面形状の凹部を有するレンズ基板形成用型K1を容易に形成することができる。そして、このようにして形成されたレンズ基板形成用型K1を用いてレンズ基板を製造することにより、得られるレンズ基板のレンズの球面収差を小さいものとすることができ、その結果、光の利用効率および視野角特性に優れたレンズ基板を提供することができる。
凸部41’の表面付近の一部を除去する方法としては、特に限定されないが、本実施形態では、レーザ光の照射によって除去する場合について説明する。
本実施形態のように、凸部41’の中心部近傍を除いた部位の一部を除去する場合、例えば、リング状に開口部が形成されたマスクを介して凸部41’にレーザ光を照射することにより行うことができる。
以上のようにして、前述したマイクロレンズ基板1と同様の表面形状を有する非球面凸部付き部材4が得られる(図7(d)参照)。
次に、上記のような非球面凸部付き部材4を用いて、多数の非球面形状の凹部を有するレンズ基板形成用型K1を形成する工程(レンズ基板形成用型形成工程)について説明する。
レンズ基板形成用型K1は、前述した非球面凸部付き部材4を型として用いて形成される。
<C1>まず、非球面凸部付き部材4の非球面凸部41が形成された側の表面に、導電膜(図示せず)を形成する。
導電膜を構成する材料としては、導電性材料であれば特に限定されず、例えば、ニッケル、アルミニウム、銅、鉄、亜鉛等およびそれらの合金等が挙げられる。
導電膜の形成は、例えば、蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の気相成膜法、電解めっき、無電解めっき等の湿式めっき法等により行うことができる。なお、湿式めっき法による導電膜の形成は、予め、非球面凸部41が設けられた側の表面に、パラジウム等の粒子を付着させてから行うことができる。
電鋳金属としては、例えば、ニッケル、銅、鉄、銀、金等およびそれらの合金等が挙げられる。
次に、上述したレンズ基板形成用型K1を用いて、マイクロレンズ基板1を製造する方法について説明する。
図10、図11は、図1に示すマイクロレンズ基板の製造方法の一例を示す模式的な縦断面図である。なお、以下の説明では、図10、図11中の下側を「(光の)入射側」、上側を「(光の)出射側」と言う。
スペーサー20の形状は、特に限定されないが、略球状、略円柱状であるのが好ましい。スペーサー20がこのような形状のものである場合、その直径は、10〜300μmであるのが好ましく、30〜200μmであるのがより好ましく、30〜170μmであるのがさらに好ましい。
また、平板9”は、樹脂材料23を押圧する側の面に、前述したような離型処理が施されたものであってもよい。これにより、後述する工程において、平板9”を効率良く基板本体2の表面から取り除くことができる。
樹脂材料23の固化を硬化(重合)により行う場合、その方法としては、例えば、紫外線等の光の照射、電子線の照射、加熱等の方法が挙げられる。
基板本体2表面へのブラックマトリックス形成用材料の付与方法は、特に限定されないが、例えば、ディップコート、ドクターブレード、スピンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、静電塗装、電着塗装、ロールコーター等の各種塗布法、蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の気相成膜法、電解めっき、無電解めっき等の湿式めっき法等を適用することができる。特に、ブラックマトリックス3を、主としてクロムで構成された層と、主として酸化クロムで構成された層とを有する積層体として形成する場合、膜32は、気相成膜法により形成するのが好ましい。また、ブラックマトリックス3を、顔料または染料を含む材料で構成されたもの(特に、顔料、染料に加えて、樹脂材料を含む材料で構成されたもの)として形成する場合、塗布法により形成するのが好ましい。これにより、均一な厚さの膜32を、容易に形成することができる。
本工程で形成される膜32の厚さは、通常、また、ブラックマトリックス3の厚さと実質的に同一である。したがって、膜32の厚さ(平均厚さ)は、0.3〜8.0μmであるのが好ましく、0.8〜7.0μmであるのがより好ましく、1.4〜6.0μmであるのがさらに好ましい。
本工程で用いるレーザ光の種類は、特に限定されないが、例えば、ルビーレーザ、半導体レーザ、YAGレーザ、フェムト秒レーザ、ガラスレーザ、YVO4レーザ、Ne−Heレーザ、Arレーザ、CO2レーザ、エキシマレーザ等が挙げられる。また、各レーザのSHG、THG、FHG等の波長を使っても良い。
なお、上記のような遮光膜形成用材料の付与、レーザ光の照射の一連の処理を、繰り返し行ってもよい。これにより、遮光膜(ブラックマトリックス)をより厚いものとして形成することができ、コントラストの更なる向上を図ることができる。
次に、前述した透過型スクリーンを用いたリア型プロジェクションTVについて説明する。
図12は、本発明のリア型プロジェクションTVの構成を模式的に示す図である。
同図に示すように、リア型プロジェクションTV300は、投写光学ユニット310と、導光ミラー320と、透過型スクリーン10とが筐体340に配置された構成を有している。
また、特に、前述したマイクロレンズ基板1では、楕円形状のマイクロレンズ21が千鳥状(千鳥格子状)に配されているので、リア型プロジェクションTV300では、モアレ等の問題が特に発生し難い。
例えば、レンズ基板形成用型、レンズ基板(マイクロレンズ基板)、透過型スクリーン、リア型プロジェクションTVを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成を追加してもよい。例えば、レンズ基板は、その表面付近に、所定の濃度で着色された着色部を有するものであってもよい。これにより、表示される画像のコントラストをさらに優れたものとすることができる。
また、レンズ基板形成用型およびレンズ基板の製造方法における各工程の順序は、前述したようなものに限定されず、必要に応じて、その順序を変更してもよい。
また、前述した実施形態では、凹部付き部材、レンズ基板形成用型の表面に組成物を付与するものとして説明したが、例えば、平板の表面(または平板上に載置された基材フィルム)に組成物を付与し、これを凹部付き部材、レンズ基板形成用型で押圧することにより、凸部付き部材、マイクロレンズ基板を製造してもよい。
また、前述した実施形態では、透過型スクリーンが、マイクロレンズ基板とフレネルレンズ部とを備えるものとして説明したが、本発明の透過型スクリーンは、必ずしも、フレネルレンズ部を備えたものでなくてもよい。例えば、本発明の透過型スクリーンは、実質的に、本発明のマイクロレンズ基板のみで構成されたものであってもよい。
[凹部付き部材準備工程]
以下のように、凹部を備えた凹部付き部材を製造した。
まず、基板として、横1.2m×縦0.7m角、厚さ4.8mmのソーダガラス基板(絶対屈折率n2:1.50)を用意した。
このソーダガラス基板を、4wt%の一水素二フッ化アンモニウムと、8wt%の過酸化水素とを含む洗浄液に浸漬して6μmエッチングを行い、その表面を清浄化した。
その後、純水洗浄およびN2ガスを用いた乾燥(純水の除去)を行った。
なお、レーザ加工は、エキシマレーザを用いて、エネルギ密度1.2J/cm2、加工点でのビーム直径2μm、走査速度0.1m/秒という条件で行った。
これにより、マスク形成用膜の上記範囲全面に亘って、略円形の初期孔が、千鳥状に配されたパターンで形成された。初期孔の直径は2μmであった。
なお、ウェットエッチングは、エッチング液として、4wt%の一水素二フッ化アンモニウムと、8wt%の過酸化水素とを含む水溶液を用い、浸漬時間は2.0時間とした。
次に、純水洗浄およびN2ガスを用いた乾燥(純水の除去)を行った。
その後、基板の凹部が形成されている面側に、ヘキサメチルジシラザンによる気相表面処理(シリル化処理)を行い、離型処理を施した。
これにより、ソーダガラス基板上に、多数の球面形状の凹部が千鳥状に配列された凹部付き部材を得た。
次に、凹部付き部材の凹部が形成された側の面に、未重合(未硬化)のアクリル系樹脂(PMMA樹脂(メタクリル樹脂))を付与した。
次に、ソーダガラスで構成された平板で、前記アクリル系樹脂を押圧した。この際、平板とアクリル系樹脂との間に、空気が侵入しないようにした。また、平板としては、アクリル系樹脂を押圧する側の面に、ヘキサメチルジシラザンによる気相表面処理(離型処理)が施されたものを用いた。
次に、凹部付き部材および平板を取り除いた。
次に、凸部付き部材の凸部に対して、レーザ光を照射することにより、凸部の一部を除去し、非球面形状の凸部を形成した。なお、照射したレーザ光は、内径26μm、外径70μmのリング状のもので、リングの中心と凸部を平面視した際の中心とが一致するように照射した。また、レーザ光のエネルギ密度を、1.2J/cm2とし、1つの凸レンズに対するレーザ光のショット数を2ショットとした。
これにより、非球面形状の非球面凸部を有する非球面凸部付き部材を得た。
その後、非球面凸部が形成されている面側に、ヘキサメチルジシラザンによる気相表面処理(シリル化処理)を行い、離型処理を施した。
次に、非球面凸部付き部材の非球面凸部が形成されている側の表面に、パラジウム粉末を付着させた。
次に、無電解めっきにより、非球面凸部付き部材の非球面凸部が形成されている側の表面にNi−Pで構成された導電膜を形成した。
その後、非球面凸部付き部材を除去し、非球面形状の非球面凹部を有するレンズ基板形成用型を得た。形成された凹部の短軸方向の長さ(ピッチ)は75μm、長軸方向の長さは100μm、曲率半径は50μm、深さは50μmであった。また、凹部が形成されている有効領域における凹部の占有率は98%であった。また、凹部は、上記非球面凸部付き部材の非球面凸部と対応する形状を有するものであった。
次に、非球面凸部付き部材および平板を取り除いた。
次に、レンズ基板形成用型の凹部が形成された側の面に、未重合(未硬化)のアクリル系樹脂(PMMA樹脂(メタクリル樹脂))を付与した。
次に、ソーダガラスで構成された平板で、前記アクリル系樹脂を押圧した。この際、平板とアクリル系樹脂との間に、空気が侵入しないようにした。また、平板としては、アクリル系樹脂を押圧する側の面に、ヘキサメチルジシラザンによる気相表面処理(離型処理)が施されたものを用いた。
次に、基板の出射側(マイクロレンズが形成されている面とは反対側の面)表面に、黒色顔料を含む有色の遮光膜形成用材料を、ロールコーターにより付与した(遮光膜形成用材料付与工程)。遮光膜形成用材料としては、10wt%の黒色顔料と、20wt%のダンマル樹脂と、70wt%のキシレン(液性媒体)とを含む混合物を用いた。
その後、基板に付与された遮光膜形成用材料からキシレンを除去することにより、基板の出射側の全面を被覆する膜を形成した。形成された膜の平均厚さは、5μmであった。
次に、基板本体のマイクロレンズが形成されている側の面から、基板本体の入射側表面に対して垂直方向のレーザ光を照射した(開口部形成工程)。これにより、レーザ光は、マイクロレンズにより集光され、前記膜のうち、マイクロレンズの集光部付近のみが選択的に除去され、基板本体上に、多数個の開口部を有するブラックマトリックスが被覆されたマイクロレンズ基板が得られた。開口部は、扁平形状(略楕円形状)であり、その短軸方向の長さ(直径)が23μm、長軸方向の長さが30μmであった。また、形成されたブラックマトリックスの厚さは5μmであった。
以上のようにして製造されたマイクロレンズ基板と、押出成形により作製したフレネルレンズ部とを組み立てることにより、図3に示すような透過型スクリーンを得た。
非球面凸部付き部材形成工程において、レーザ光の照射条件を表1に示すように変更し、これにより、基準球面の曲率半径、円錐係数、非球面係数を表1に示すような値とした以外は、前記実施例1と同様にしてマイクロレンズ基板、透過型スクリーンを製造した。
(実施例6)
非球面凸部付き部材形成工程において、レーザ光の代わりにイオンビームを照射した以外は、前記実施例1と同様にしてマイクロレンズ基板、透過型スクリーンを製造した。なお、イオンビームの照射は、イオンビーム照射装置を用いて、前記実施例1でレーザ光を照射した部位に対して、装置の真空チャンバ内の圧力:5×10−3Pa、イオン加速電圧:200Vの条件で行った。
前述した実施例1で得られた凹部付き部材をレンズ基板形成用型として用いて基板本体を作製した以外は、前記実施例1と同様にしてマイクロレンズ基板、透過型スクリーンを製造した。
前記各実施例および比較例について、非球面凸部付き部材形成工程におけるレーザ光の照射条件、非球面凸部に関する基準球面の曲率半径、円錐係数、非球面係数、製造されたマイクロレンズ基板が有するマイクロレンズの基準球面の曲率半径、円錐係数、非球面係数等を表1にまとめて示す。
前記各実施例および比較例の透過型スクリーンについて、画像の輝度(光の利用効率)の評価を行った。
画像の輝度(光の利用効率)の評価は、A(=300)[cd/m2]の白色光を入射させた際、透過型スクリーンの光の出射面側で測定される光の輝度B[cd/m2]の比率(B/A)を求めることにより行った。B/Aの値が大きいほど、光の利用効率が優れているといえる。
前記各実施例および比較例の透過型スクリーンを用いて、図12に示すようなリア型プロジェクションTVを、それぞれ作製した。
[視野角特性の評価]
前記各実施例および比較例のリア型プロジェクションTVの透過型スクリーンにサンプル画像を表示させた状態で、鉛直方向(上下方向)および水平方向(左右方向)での視野角の測定を行い、α角(1/2ゲイン)、β角(1/3ゲイン)、γ角(1/10ゲイン)を求めた。
視野角の測定は、変角光度計(ゴニオフォトメータ)で、1度間隔で測定するという条件で行った。
これらの結果を表2にまとめて示す。
Claims (4)
- 多数の凸レンズを有するレンズ基板の形成に用いるレンズ基板形成用型を製造する方法であって、
多数の球面形状の凹部を有する凹部付き部材を用意する凹部付き部材準備工程と、
前記凹部付き部材を型として用い、前記凹部付き部材の前記凹部の形状に対応する多数の球面形状の球面凸部を有する球面凸部付き部材を形成する球面凸部付き部材形成工程と、
前記球面凸部の一部を除去することにより、非球面形状の非球面凸部を形成し、非球面凸部付き部材を形成する非球面凸部付き部材形成工程と、
前記非球面凸部付き部材の前記非球面凸部が形成された側の表面に、導電膜を形成する工程と、
電鋳法により、前記導電膜の表面に、金属を電着させ、レンズ基板形成用型を形成する工程とを有することを特徴とするレンズ基板形成用型の製造方法。 - 前記非球面凸部付き部材形成工程において、レーザ光の照射により前記凸部の一部を除去する請求項1に記載のレンズ基板形成用型の製造方法。
- 前記非球面凸部付き部材形成工程において、イオンビームの照射により前記凸部の一部を除去する請求項1に記載のレンズ基板形成用型の製造方法。
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