JP5539545B2 - レンズアレイシートの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、立体映像、立体写真、立体印刷、画像表示装置に用いられるレンズアレイシートといったように、表示に寸法精度や寸法安定性が要求される表示装置に用いられるレンズアレイシートの製造方法に関するものである。
近年、液晶表示パネルなどの平面状の表示装置の前面に、シリンドリカルレンズアレイからなるレンズアレイシート（レンチキュラーレンズ）を配置し、専用眼鏡無しで映像や画像を立体視できるようにしたものが提案されている。
このレンズアレイシートは、直視型或いは投影型の液晶表示装置やプラズマ表示装置や有機ＥＬ表示装置などのような画素位置が固定されている表示装置の前面に配置され、表示装置からの光線を制御して立体像を観察者に向けるように制御する光線制御素子である。このようなレンズアレイシートには、ガラス製、樹脂製、ガラス基板に樹脂シートを貼り付けたものなどが知られている。
図７は、立体映像や画像の表示装置の前面に配置されるガラス製のレンズアレイシート１００を示し、このレンズアレイシート１００は、基体１０１とレンズアレイ層１０２とが共にガラス製であり、基体１０１とレンズアレイ層１０２とが一体的に形成されたものである。基体１０１は、平坦なガラスで構成され、レンズアレイ層１０２は、ガラスを一方向平行に隣接並置された複数のシリンドリカルレンズで構成されている。
ガラス製のレンズアレイシート１００は、ガラス製基体１０１表面にプレス成型や物理的／化学的加工など各種加工を施すことで、基体無しで、ガラス製基体１０１に直接、ガラス製レンズアレイ層１０２を形成したものである。このような全体がガラス製のレンズアレイシート１００は、温度が変化しても、線膨張係数が小さくかつレンズガラスと画素を形成したガラスとの熱膨張係数（ＣＴＥ）が同等であるので、各シリンドリカルレンズの並置ピッチ等の変化が抑制され、各シリンドリカルレンズの並置ピッチと画素の配置ピッチ（画素はレンズアレイシート１００の立体視側（視点位置）とは反対側で配置される）とのアライメントが維持され、映像や画像の立体表示に必要な性能を長期安定に維持できるといった長所がある。しかしながら、レンズアレイ層にμｍオーダーの微細なガラス加工が要求される結果、製造コストが高くなるという欠点がある。
図８は、樹脂製のレンズアレイシート２００であり、このレンズアレイシート２００は、樹脂製の基体２０１と樹脂製のレンズアレイ層２０２とを一体的に形成したものや樹脂製基体２０１上に樹脂製レンズアレイ層２０２を直接形成したものである。樹脂製レンズアレイ層２０２は一方向平行に隣接並置された複数のシリンドリカルレンズにより構成されている。
レンズアレイシート２００は、例えばポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂によって形成されている。このようなレンズアレイシート２００は、ガラス製のそれとは異なって、押出成型や射出成型により安価に製造できるといった長所がある。しかしながら、樹脂材料が、温度変化の影響を受けて変形し易く、そのため、寸法精度が低下したり、サブミクロンオーダーでの成型精度が面内で得られなかったりし、さらにパネルとの貼合時にフィルムが伸縮して、高精細パネル、中大型パネルとのアライメントが合いにくく、映像や画像の立体表示に必要な性能を安定して維持することが困難である。
図９は、上記に鑑みてなされた、ガラスと樹脂とからなるハイブリッドタイプのレンズアレイシート３００の断面を示すものである。このレンズアレイシート３００は、基体３０１をガラス製とし、レンズアレイ層３０２を樹脂製としたうえで、ガラス製の基体３０１と樹脂製のレンズアレイ層３０２とを接着層３０３で接着したものである。この場合、レンズアレイ層３０２は、シリンドリカルレンズ部分３０２ａと、平面状ベース層３０２ｂとから構成される。平面状ベース層３０２ｂは、樹脂製レンズアレイ層３０２をプレス成型などで製造する際に、それ以上薄く製造できないために残存していたり、シリンドリカルレンズ部分３０２ａを保持しておくための基体として形成されたりしている。すなわち、図９のレンズアレイシート３００では、図７で示す全体がガラス製で性能の安定維持が可能であるが高価という欠点があるレンズアレイシート１００や、図８で示す全体が樹脂製で安価であるが性能の安定維持が難しいという欠点があるレンズアレイシート２００とは異なり、ガラスと樹脂とからなるハイブリッドタイプとして、安価でかつ性能も長期にわたり安定したものとしている。
しかしながら、図９のハイブリッドタイプのレンズアレイシート３００においては、樹脂製レンズアレイ層３０２の線膨張係数がガラス製基体３０１のそれよりも例えば１０倍程度と大きいために、温度が変化した場合に平面方向の伸縮量がガラス製基体３０１のそれよりも大幅に大きくなり、そのため、寸法精度が低下して、映像や画像の立体表示に必要な性能を安定して維持することが困難になるという欠点がある。さらに、ガラスが薄い場合には、ガラス製基体３０１が矢印Ａ方向や矢印Ｂ方向に反ったり、あるいはうねったりするなど変形し易いという欠点がある。
そこで、そうした欠点を無くすべくガラス製基体３０１の厚みを厚くしてその寸法安定性を向上させると、立体画像用の光を視点側でフォーカスして立体画像を表示するに際してのレンズアレイシートの向きなど、光学設計上の許容調整に制約をもたらすと共に、レンズアレイシートが厚型・重量化してしまううえ、レンズアレイシートの寸法精度がプラスチックの成型精度に依存してしまう。
そこで、本発明においては、ハイブリッドタイプとして前述した、安価であり寸法安定性が良いという長所を生かす一方で、ガラス製基体の厚みを薄くして前述した制約を緩和し、かつ薄型・軽量化の要求に応じ、また、ガラス製基体の厚みが薄くても、前述した温度変化による反り等の変形を抑制でき、立体映像や画像の表示用として長期にわたり安定した性能を維持できるレンズアレイシートおよびこれを備えた表示装置を提供することを解決すべき課題としている。
本発明のレンズアレイシートの製造方法は、
ガラス製基体と、前記ガラス製基体上に形成された樹脂製レンズアレイ層とを含み、前記樹脂製レンズアレイ層は、マトリクス樹脂にナノ粒子が添加された複合材からなるレンズアレイシートの製造方法であって、
前記マトリクス樹脂の屈折率とナノ粒子の屈折率とが同じである場合、前記ナノ粒子の粒径を前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚の２／１０以下とし、
前記マトリクス樹脂の屈折率とナノ粒子の屈折率とが相違する場合、前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１０μｍ未満であれば、前記ナノ粒子の粒径を１００ｎｍ以下とし、前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１０μｍ以上で１００μｍ未満であれば、前記ナノ粒子の粒径を５０ｎｍ以下とし、 前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１００μｍ以上であれば、前記ナノ粒子の粒径を２０ｎｍ以下とする。
ここで、本発明で用いられるレンズアレイシートは、ガラス製基体と、前記ガラス製基体上に形成された樹脂製レンズアレイ層とを含み、前記樹脂製レンズアレイ層は、複数のシリンドリカルレンズからなり、前記樹脂製レンズアレイ層と前記ガラス製基体との間には、前記ガラス製基体の厚みの４／１００以下となった平面状ベース層が設けられており、前記複数の樹脂製レンズは、前記ガラス製基体上に相互にほぼ独立した状態に形成されているのが好ましい。
ガラス製基体と、前記ガラス製基体上に形成された樹脂製レンズアレイ層とを含み、前記樹脂製レンズアレイ層は、マトリクス樹脂にナノ粒子が添加された複合材からなるレンズアレイシートの製造方法であって、
前記マトリクス樹脂の屈折率とナノ粒子の屈折率とが同じである場合、前記ナノ粒子の粒径を前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚の２／１０以下とし、
前記マトリクス樹脂の屈折率とナノ粒子の屈折率とが相違する場合、前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１０μｍ未満であれば、前記ナノ粒子の粒径を１００ｎｍ以下とし、前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１０μｍ以上で１００μｍ未満であれば、前記ナノ粒子の粒径を５０ｎｍ以下とし、 前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１００μｍ以上であれば、前記ナノ粒子の粒径を２０ｎｍ以下とする。
ここで、本発明で用いられるレンズアレイシートは、ガラス製基体と、前記ガラス製基体上に形成された樹脂製レンズアレイ層とを含み、前記樹脂製レンズアレイ層は、複数のシリンドリカルレンズからなり、前記樹脂製レンズアレイ層と前記ガラス製基体との間には、前記ガラス製基体の厚みの４／１００以下となった平面状ベース層が設けられており、前記複数の樹脂製レンズは、前記ガラス製基体上に相互にほぼ独立した状態に形成されているのが好ましい。
前記「ほぼ独立した状態」とは、平面状ベース層が温度変化により伸縮してもその伸縮力がガラス製基体に影響しないほどのごく薄い層としてガラス製基体上に形成されている場合をも含む。ここで、平面状ベース層の厚みは、レンズアレイシートのベース層厚の影響による反り量の許容値（レンズアレイシートとパネル等との貼り合わせギャップが例えば５０μｍである場合、当該許容値は５μｍ程度となる）からみて、ガラス製基体の厚みの４／１００以下、もしくは樹脂製レンズアレイ層の厚みの４／１０以下であるのが好ましい。
本発明で用いられるレンズアレイシートは、前記樹脂製レンズアレイ層が、そのマトリクス樹脂中にナノ粒子が添加された複合材からなることが好ましい。
ナノ粒子がマトリクス樹脂中に添加されていると、樹脂製レンズアレイ層の見掛け上の線膨張係数を小さくすることができるが、特に、ナノ粒子が濃度５〜６０容積（ｖｏｌ）％で添加されていると、樹脂製レンズアレイ層の見掛け上の線膨張係数が効果的に小さくなって、映像や画像の立体表示に必要な性能を安定して維持することができ、また、ガラス製基体の厚さを５００μｍ以下に薄くしても、温度変化でガラス製基体の変形を抑制できるという点で好ましい。このナノ粒子の添加濃度は好ましくは、５〜５５容積％であり、より好ましくは、５〜５０容積％である。
本発明で用いられるレンズアレイシートは、前記マトリクス樹脂の屈折率と前記ナノ粒子の屈折率との比較に基づいて前記ナノ粒子の粒径を設定するのが好ましい。
具体的には、前記マトリクス樹脂の屈折率とナノ粒子の屈折率とが同じである場合、前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚に関わりなく、前記ナノ粒子の粒径を前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚の２／１０以下とする。
一方、前記マトリクス樹脂の屈折率とナノ粒子の屈折率とが相違する場合、
・前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１０μｍ未満であれば、前記ナノ粒子の粒径を１００ｎｍ以下とし、
・前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１０μｍ以上で１００μｍ未満であれば、前記ナノ粒子の粒径を５０ｎｍ以下とし、
・前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１００μｍ以上であれば、前記ナノ粒子の粒径を２０ｎｍ以下とする。
・前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１０μｍ未満であれば、前記ナノ粒子の粒径を１００ｎｍ以下とし、
・前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１０μｍ以上で１００μｍ未満であれば、前記ナノ粒子の粒径を５０ｎｍ以下とし、
・前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１００μｍ以上であれば、前記ナノ粒子の粒径を２０ｎｍ以下とする。
これにより、樹脂製レンズアレイ層の見掛け上の線膨張係数の低下とレンズアレイ層の光の透過率を９０％以上確保することを同時に達成できる。
前記ガラス製基体のガラス材料は、特に限定されない。前記樹脂製レンズアレイ層を構成する樹脂製レンズは、球面レンズ、非球面レンズ等の各種レンズを含む。前記樹脂製レンズアレイ層を構成する樹脂製レンズには、シリンドリカルレンズに限定されず、これらが一次元的または二次元的に配列されたレンズアレイシートを含むことができる。
前記樹脂製レンズアレイ層の形成に用いる樹脂は、特に限定されない。前記ナノ粒子は、その材料に特に限定されないが、金属酸化物微粒子、金属微粒子、有機微粒子、有機・無機ハイブリッド微粒子等を例示することができる。金属酸化物微粒子は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化チタン等からなる。金属微粒子は、金、銀等からなる。有機微粒子は、メラミン・ホルムアルデヒド縮合物、ポリメタクリル酸メチル系架橋物、ハイパーブランチポリマー、デンドリマー等からなる。なお、ナノ粒子は、球状微粒子に限定されず、ロッド状、ワイヤー状、ファイバー状、シート状のものを含むことができる。なお、本発明のレンズアレイシートは、映像ないし画像の立体表示に用いる表示ユニットに実装することが好ましい。
本発明のレンズアレイシートの製造方法によれば、樹脂製レンズアレイ層をマトリクス樹脂にナノ粒子が添加された複合材から構成することで、ハイブリッドタイプのレンズアレイシートが有する安価等の長所を生かしつつ、樹脂製レンズアレイ層の見掛け上の線膨張係数が小さくなって、樹脂製レンズアレイ層の温度変化による伸縮量が抑制される。
以上のことにより、本発明のレンズアレイシートの製造方法では、ガラス製基体の厚みを薄くすることができ、これにより、立体映像表示における光学設計の自由度が広がると共に、薄型・軽量化を図ることができて、映像ないし画像の立体表示用として長期にわたって安定した性能を維持できるレンズアレイシートを提供することができる。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るレンズアレイシートの製造方法により製造された立体映像ないし画像表示装置用のレンズアレイシートを説明する。本実施の形態のレンズアレイシートは、この他、立体写真、立体印刷に用いられるレンズアレイシートといったように、表示に寸法精度や寸法安定性が要求される表示装置用として用いることができる。
図１は、同レンズアレイシートの斜視図、図２Ａは、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図２Ｂは、変形例の拡大断面図、図２Ｃは、平面状ベース層４の厚みとレンズアレイシート１のベース層厚の影響による反り量との関係を示す図、図３は、図２Ａの一部を拡大して示す断面図、図４は、さらに図３の一部を拡大して示すもので、樹脂レンズアレイ層の構成材料の説明に用いる断面図である。
これらの図を参照して、実施形態のレンズアレイシート１は、平坦な表面を有するガラス製基体２と、このガラス製基体２上に形成された樹脂製レンズアレイ層３とを備える。
樹脂製レンズアレイ層３は、図９で示した平面状ベース層が無く、複数のシリンドリカルレンズが一方向平行に隣接並置されてなるシリンドリカルレンズ部分３ａのみで構成されている。しかしながら、この樹脂製レンズアレイ層３は、平面状ベース層が無い構成の他、図２Ｂに示すように、複数のシリンドリカルレンズ部分３ａとガラス製基体２との間にごく薄い層として樹脂製の平面状ベース層４が設けられていてもよい。以上のどちらかの構成を有することで、樹脂製レンズアレイ層３は、複数のシリンドリカルレンズ部分３ａがガラス製基体２上に相互にほぼ独立した状態に形成されている。平面状ベース層４を設ける場合、平面状ベース層４の厚みの最大値は、レンズアレイシート１におけるベース層厚の影響による反り量の許容値によって規定される。すなわち、レンズアレイシート１をパネル等に貼り合わせる場合、貼り合わせギャップは、例えば、５０μｍとなる。この構成における平面状ベース層４の厚みとレンズアレイシート１のベース層厚の影響による反り量との関係は図２Ｃに示すようになる。図２Ｃにおいて、レンズアレイシート１のベース層厚の影響による反り量の許容値を５μｍとすると、平面状ベース層４の厚みの最大値は６μｍとなる。このように、レンズアレイシート１のベース層厚の影響による反り量を基にして、平面状ベース層４の厚みの最大値を算定することができる。この値をガラス製基体２の厚みやシリンドリカルレンズ部分３ａの厚みとの相対関係から普遍化すると次のようになる。すなわち、平面状ベース層４の厚みは、ガラス製基体２の厚みの４／１００以下、もしくは樹脂製レンズアレイ層３の厚みの４／１０以下となる。
以上の構成を備えることにより、樹脂製レンズアレイ層３は、従来の樹脂製レンズアレイ層に比して膜厚が薄くなっている。また、ガラス製基体２も、その厚さが薄く形成されている。なお、樹脂製レンズアレイ層３は、ガラス製基体２表面に対してその周辺部を残して配置形成されているが、ガラス製基体２表面の全体に配置形成されてもよい。
この場合の樹脂製レンズアレイ層３の膜厚は、例えば０．１〜２００μｍ、好ましくは、１〜１００μｍであり、ガラス製基体２の厚さは、例えば３０〜２０００μｍ、好ましくは、５０〜１０００μｍである。
ガラス製基体２は、材料としては、線膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の材料であれば、特に限定されず、アルミノ珪酸塩ガラス、ホウ珪酸ガラス、ソーダライムガラス、およびそれらの強化ガラス等を例示することができる。
樹脂製レンズアレイ層３に用いる樹脂材料としては、特に限定されず、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー等の熱可塑性樹脂、ジエチレングリコールジアリルカーボネート、シロキサニルメタクリレート、ポリシロキサン等の熱硬化性樹脂（室温硬化性樹脂を含む）、脂環式エポキシ、グリシジルエーテル、オキセタン、ビニルエーテル等のカチオン重合系、単官能／多官能アクリルモノマーや、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等のアクリルオリゴマー等のラジカル重合系、ポリエン・ポリチオール系、等の光硬化性樹脂、熱／光硬化性有機・無機ハイブリッド樹脂等を例示することができる。
本実施形態のレンズアレイシート１は、上記のように薄肉のガラス製基体２上に当該ガラス製基体２とは線膨張係数が相違しかつ膜厚が薄い樹脂製レンズアレイ層３が形成された構成になっている。このレンズアレイシート１は、温度変化時に、樹脂製レンズアレイ層３が平面方向に伸縮しても、ガラス製基体２が反り返るような変形をしないように、図４で示すように、樹脂製レンズアレイ層３は、マトリクス樹脂５中に、ナノ粒子６が添加されてコンポジット化された複合材から構成されている。ナノ粒子６が添加されて樹脂製レンズアレイ層３がコンポジット化されていることにより、樹脂製レンズアレイ層３の見掛け上の線膨張係数は小さくなっている。
ナノ粒子６としては、
・酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化チタン等の金属酸化物微粒子、
・金、銀等の金属微粒子、
・メラミン・ホルムアルデヒド縮合物、ポリメタクリル酸メチル系架橋物、ハイパーブランチポリマー、デンドリマー等の有機微粒子、
・有機・無機ハイブリッド微粒子、
等を例示することができる。
・酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化チタン等の金属酸化物微粒子、
・金、銀等の金属微粒子、
・メラミン・ホルムアルデヒド縮合物、ポリメタクリル酸メチル系架橋物、ハイパーブランチポリマー、デンドリマー等の有機微粒子、
・有機・無機ハイブリッド微粒子、
等を例示することができる。
樹脂製レンズアレイ層３は、図３で拡大して示すように、例えば１〜１００μｍ程度の膜厚で平面状ベース層が実質無く、かつ１〜１００μｍ程度の膜厚のシリンドリカルレンズ部分３ａがガラス製基体２上に相互にほぼ独立した状態で直接形成されているので、環境温度が変化しても、複数のシリンドリカルレンズ部分３ａ全体の伸縮が抑制されて伸縮がガラス製基体２に作用することが低減されている。加えて、樹脂製レンズアレイ層３のマトリクス樹脂５中に、ナノ粒子６が添加されたことにより、各シリンドリカルレンズ部分３ａの見掛け上の線膨張係数がさらに低下し、その結果、温度が変化した際の各シリンドリカルレンズ部分３ａの並置方向（図中のＸ−Ｘ方向）の伸縮量は大幅に抑制され、ガラス製基体２には、従来で説明した変形力が作用しなくなる。
これにより、実施形態のレンズアレイシート１では、ガラス製基体２と、樹脂製レンズアレイ層３とを備えたハイブリッドタイプとして安価等の長所を生かしつつ、次の効果がある。すなわち、樹脂レンズアレイ層３のマトリクス樹脂５中にナノ粒子６を添加したことで樹脂製レンズアレイ層３の見掛け上の線膨張係数が低下しており、その結果、樹脂製レンズアレイ層３の温度変化による伸縮が抑制されて、ガラス製基体２の厚みを薄くすることができるようになった。これにより、本実施形態のレンズアレイシート１では、ガラス製基体２の厚みが薄くなり、かつ、温度変化しても反りなどの変形を抑制することができるものとなった。これにより、映像ないし画像の立体表示用として長期にわたって安定した性能が維持できるレンズアレイシート１を提供することができる。
なお、樹脂製レンズアレイ層３の見掛け上の線膨張係数を確実に低下させるためには、ナノ粒子６のマトリクス樹脂５中における濃度を、５〜６０容積％にするのが好ましい。この濃度範囲未満であると、見掛け上の線膨張係数の低下に寄与できなくなる。一方この濃度範囲の上限はマトリクス樹脂中へのナノ粒子の充填限界であって、上限を超えると樹脂製レンズアレイ層３の強度が低下してしまう。以上のことから、ナノ粒子６の濃度範囲は、好ましくは、５〜５５容積％であり、より好ましくは、５〜５０容積％である。
ナノ粒子６の粒径は、シリンドリカルレンズ部分３ａの光透過率に影響する。本実施形態では、取り出し光のロスを低減できるように、表示装置側から放射されてレンズアレイシート１に入射する光が該レンズアレイシート１を９０％以上透過できるように、ナノ粒子６の粒径を設定する。なお、表示装置については後述する。
図５Ａ、図５Ｂでナノ粒子６の粒径の設定の一例を説明する。まず、マトリクス樹脂５の屈折率とナノ粒子６の屈折率とが相違する場合について、図５Ａを参照して説明する。図５Ａには、樹脂製レンズアレイ層３（屈折率１．５）の膜厚１μｍ、１０μｍ、１００μｍ、１ｍｍ、２ｍｍのときに、光が樹脂製レンズアレイ層３を９０％で透過するナノ粒子６（屈折率１．９、含有量３０ｖｏｌ％）の粒径を評価した結果を示す。この評価によれば、レンズアレイシート１に入射する光が該レンズアレイシート１を９０％以上で透過させることができるナノ粒子６の粒径は、樹脂製レンズアレイ層３の膜厚が厚くなれば、小さくする必要がある。また、ナノ粒子の屈折率や含有量も散乱による光のロスを低減する上で重要である。
次に、マトリクス樹脂５の屈折率とナノ粒子６の屈折率とが同じである場合（屈折率≒１．５）について、図５Ｂを参照して説明する。図５Ｂは、マトリクス樹脂５の膜厚が１０μｍでナノ粒子６の含有量が３０ｖｏｌ％である状態において光が樹脂製レンズアレイ層３を９０％で透過するナノ粒子６の粒径を評価した結果を示す。この評価によれば、ナノ粒子６の粒子径が２０００ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
また、図示はしないが、マトリクス樹脂５の屈折率とナノ粒子６の屈折率とが同じ（屈折率≒１．５）であり、かつナノ粒子６の含有量が３０ｖｏｌ％である状態において光が樹脂製レンズアレイ層３を９０％で透過するナノ粒子６の粒径を、マトリクス樹脂５の膜厚を１μｍ以下で種々違えて評価した結果は、次のようになる。
・マトリクス樹脂５の膜厚１００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が２０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚２００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が４０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚３００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が６０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚４００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が８０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚５００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が１００ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚６００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が１２０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚７００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が１４０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚８００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が１６０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚９００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が１８０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚１０００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が２００ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚１００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が２０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚２００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が４０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚３００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が６０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚４００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が８０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚５００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が１００ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚６００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が１２０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚７００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が１４０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚８００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が１６０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚９００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が１８０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚１０００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が２００ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
さらに、図示はしないが、マトリクス樹脂５の屈折率とナノ粒子６の屈折率とが相違し、かつナノ粒子６の含有量が３０ｖｏｌ％である状態において光が樹脂製レンズアレイ層３を９０％で透過するナノ粒子６の粒径を、マトリクス樹脂５の膜厚を１μｍ以下で種々違えて評価した結果は、次のようになる。
・マトリクス樹脂５の膜厚１００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が２０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚２００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が４０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚３００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が６０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚４００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が８０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚５００〜１０００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が１００ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚１００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が２０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚２００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が４０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚３００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が６０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚４００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が８０ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
・マトリクス樹脂５の膜厚５００〜１０００ｎｍでは、ナノ粒子６の粒子径が１００ｎｍ以下であれば、透過率９０％以上を確保することができる。
以上の評価結果を踏まえて実施形態のレンズアレイシートの製造方法では、次のようにナノ粒子６の粒径を設定している。まず、樹脂製レンズアレイ層３の膜厚が１０μｍ未満の場合を説明する。この場合、ナノ粒子６の屈折率がマトリクス樹脂５の屈折率と同じであれば、粒径は樹脂製レンズアレイ層３の膜厚の２／１０以下が好ましく、屈折率が相違すれば、粒径は１００ｎｍ以下が好ましい。
次に樹脂製レンズアレイ層３の膜厚が１０μｍ以上で１００μｍ未満の場合を説明する。この場合、ナノ粒子６の屈折率がマトリクス樹脂５の屈折率と同じであれば、ナノ粒子６の粒径は樹脂製レンズアレイ層３の膜厚の２／１０以下が好ましく、屈折率が相違すれば、粒径は５０ｎｍ以下が好ましい。
次に樹脂製レンズアレイ層３の膜厚が１００μｍ以上である場合を説明する。この場合、ナノ粒子６の屈折率がマトリクス樹脂５の屈折率と同じであれば、ナノ粒子６の粒径は樹脂製レンズアレイ層３の膜厚の２／１０以下が好ましく、屈折率が相違すれば、粒径は２０ｎｍ以下が好ましい。
上述した実施形態のレンズアレイシートの製造方法におけるナノ粒子６の粒子径設定を纏めると次のようになる。すなわち、マトリクス樹脂５の屈折率とナノ粒子６の屈折率とが同じである場合、樹脂製レンズアレイ層３の膜厚に関わりなく、ナノ粒子の粒径６を樹脂製レンズアレイ層３の膜厚の２／１０以下に設定する。
一方、マトリクス樹脂５の屈折率とナノ粒子６の屈折率とが相違する場合、
・樹脂製レンズアレイ層３の膜厚が１０μｍ未満であれば、ナノ粒子６の粒径は１００ｎｍ以下に設定し、
・樹脂製レンズアレイ層３の膜厚が１０μｍ以上で１００μｍ未満であれば、ナノ粒子６の粒径は５０ｎｍ以下に設定し、
・樹脂製レンズアレイ層３の膜厚が１００μｍ以上であれば、ナノ粒子６の粒径は２０ｎｍ以下に設定する。
・樹脂製レンズアレイ層３の膜厚が１０μｍ未満であれば、ナノ粒子６の粒径は１００ｎｍ以下に設定し、
・樹脂製レンズアレイ層３の膜厚が１０μｍ以上で１００μｍ未満であれば、ナノ粒子６の粒径は５０ｎｍ以下に設定し、
・樹脂製レンズアレイ層３の膜厚が１００μｍ以上であれば、ナノ粒子６の粒径は２０ｎｍ以下に設定する。
このように、ナノ粒子６の粒径は、マトリクス樹脂５の屈折率とナノ粒子６の屈折率との比較に基づいて設定される。
図６に実施形態のレンズアレイシート１を表示ユニットの一例である液晶表示パネル７に実装した表示装置の構成例を示す。液晶表示パネル７は、基板８，９の対向面間に行列方向に複数の画素を構成する液晶層１０を保持し、基板８，９の他面に偏光板を含む光学素子１１、１２を備えた構造である。液晶表示のためのバックライトは備えているが図示していない。表示装置としては、プラズマ表示装置、ＥＬ表示装置、その他の表示装置を含む。
基板８は、例えばガラス基板等の光透過性を有する絶縁基板を用いて形成されている。基板８は、絶縁基板上において、各画素に駆動信号を供給する各種配線を備えている。基板８は、配線として、画素の行方向に沿って配置された複数の走査線や、画素の列方向に沿って配置された複数の信号線等、また、複数の画素電極を備えている。
基板９は、例えばガラス基板等の光透過性を有する絶縁基板を用いて形成されている。基板９は、絶縁基板上において、複数の画素電極に対向して配置された対向電極、カラーフィルタ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ、ブラックマトリックス）などを備えている。対向電極は、ＩＴＯなどの光透過性を有する導電材料によって形成されている。
このような液晶表示パネル７に適用されるレンズアレイシート１においては、その樹脂製レンズアレイ層３における各シリンドリカルレンズ部分３ａは、一方向、すなわち画素配列と平行または垂直な方向に並置されている。この樹脂製レンズアレイ層３は、液晶表示パネル７の表面と接していても良いし、ギャップをもって配置されても良い。また、レンズアレイシート１は、向きを液晶表示パネル７に対して反転して実装してもよい。また、レンズアレイシート１は、画素配列に対して斜め方向に配置してもよい。
以上のように、本実施の形態では、ガラス製基体２と、ガラス製基体２上に形成された樹脂製レンズアレイ層３とを備え、レンズアレイ層３は、ガラス製基体２上に複数のシリンドリカルレンズが並置されてなるレンズアレイシート１であり、樹脂製レンズアレイ層３が、マトリクス樹脂５中にナノ粒子６が添加された層としている。これにより、樹脂製レンズアレイ層３が温度変化により伸縮しようとするとき、ナノ粒子６によりその伸縮が緩和されて、ガラス製基体２は温度変化しても樹脂製レンズアレイ層３による反り返るような変形作用力を受けなくなり、そのためにガラス製基体２の厚みを薄くすることができる。
そのため本実施形態では、ガラス製基体２の厚みを薄くして立体映像表示における光学設計の自由度を確保し、また、ガラス製基体２の厚みが薄くても、樹脂製レンズアレイ層３の温度変化による伸縮作用が緩和されて、背景技術で説明した寸法変形が抑制され、映像ないし画像の立体表示用として長期にわたって安定した性能が維持できるレンズアレイシートを提供することができる。
なお、実施形態のレンズアレイシート１において、樹脂製レンズアレイ層３は、球面レンズ、非球面レンズ（楕円、双曲線、４次偶関数等）等の樹脂製レンズを含む。また、実施形態のレンズアレイシート１は、樹脂製レンズとして一次元方向に複数のシリンドリカルレンズが隣接並置した形態であったが、これに限定されず、図示しないが、ガラス製基体上に二次元方向に複数の樹脂製レンズが配列されたレンズアレイシートを含むことができる。
１ レンズアレイシート
２ ガラス製基体
３ 樹脂製レンズアレイ層
５ マトリクス樹脂
６ ナノ粒子
２ ガラス製基体
３ 樹脂製レンズアレイ層
５ マトリクス樹脂
６ ナノ粒子
Claims (1)
- ガラス製基体と、前記ガラス製基体上に形成された樹脂製レンズアレイ層とを含み、前記樹脂製レンズアレイ層は、マトリクス樹脂にナノ粒子が添加された複合材からなるレンズアレイシートの製造方法であって、
前記マトリクス樹脂の屈折率とナノ粒子の屈折率とが同じである場合、前記ナノ粒子の粒径を前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚の２／１０以下とし、
前記マトリクス樹脂の屈折率とナノ粒子の屈折率とが相違する場合、前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１０μｍ未満であれば、前記ナノ粒子の粒径を１００ｎｍ以下とし、前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１０μｍ以上で１００μｍ未満であれば、前記ナノ粒子の粒径を５０ｎｍ以下とし、 前記樹脂製レンズアレイ層の膜厚が１００μｍ以上であれば、前記ナノ粒子の粒径を２０ｎｍ以下とする、
レンズアレイシートの製造方法。
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