WO2017122651A1 - ディスプレイ用スクリーン - Google Patents

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WO2017122651A1
WO2017122651A1 PCT/JP2017/000551 JP2017000551W WO2017122651A1 WO 2017122651 A1 WO2017122651 A1 WO 2017122651A1 JP 2017000551 W JP2017000551 W JP 2017000551W WO 2017122651 A1 WO2017122651 A1 WO 2017122651A1
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WO
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light
screen
microlens array
microlens
resist
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PCT/JP2017/000551
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Inventor
淳史 渡邉
賢 唐井
朋宏 高橋
親史 倉橋
Original Assignee
株式会社クラレ
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Publication date
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Priority to JP2017561121A priority patent/JPWO2017122651A1/ja
Priority to KR1020187021403A priority patent/KR102164725B1/ko
Priority to US16/069,344 priority patent/US10901122B2/en
Priority to CN201780014969.6A priority patent/CN108700797B/zh
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    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
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    • G03B21/625—Lenticular translucent screens

Definitions

  • the present invention relates to a display screen, and more particularly to a transmissive screen.
  • Patent Document 1 discloses a transmissive screen for a head-up display (HUD). Such a screen includes a microlens array positioned on the laser beam incident side and an aperture array positioned on the output side (Claim 1 of Patent Document 1). The light shielding portion of the aperture array is formed of a material that absorbs visible light such as black resist (paragraph [0052] of Patent Document 1).
  • the light shielding part of the aperture array absorbs external light. Therefore, the light shielding portion functions as a heat collector for external light. For this reason, there is a possibility of overheating of the entire screen due to overheating of the light shielding portion.
  • a transmissive screen including a microlens array, An aperture array disposed on a surface opposite to the surface on which the microlens array is disposed;
  • the light shielding portion of the aperture array is a metal film, screen.
  • the metal film is a vapor deposition film.
  • the outer surface of the metal film has a mirror surface.
  • the outer surface of the metal film has a reflectance of 80% or more of light having a wavelength of 380 nm to 780 nm.
  • the screen according to any one of [1] to [3].
  • a head-up display comprising the screen according to any one of [1] to [4], Image light is projected onto the screen from the microlens array side, An inner diameter of the opening of the opening array is equal to or larger than a diameter of the spread of the image light on a cross section in the opening; Head-up display.
  • a head-up display comprising the screen according to any one of [1] to [4], The screen is inclined so that the screen is inclined with respect to the optical axis of the image light projected on the screen from the microlens array side; A light-absorbing part that absorbs external light reflected by the light-shielding part; Head-up display.
  • a method of manufacturing a transmission type screen comprising a microlens array and an aperture array disposed on the opposite side of the microlens array,
  • a negative resist is applied to the surface opposite to the surface on which the microlens array of the transparent substrate is disposed, Irradiate exposure light from the microlens array side toward the transparent substrate, Exposing the negative resist with the exposure light, further developing to form a resist pattern, Forming a metal film on the surface of the transparent substrate on which the resist pattern is formed; Forming an opening array of the metal film by removing the resist pattern; Screen manufacturing method.
  • the image point of the exposure light related to the microlens included in the microlens array is farther than the applied negative resist with respect to the microlens.
  • the metal film is formed by vapor deposition,
  • the resist pattern is removed by lift-off,
  • the direction of the vapor flow that collides with the surface of the transparent substrate is inclined by 20 ° to 60 ° with respect to the normal direction of the surface of the transparent substrate.
  • a screen is produced by the method according to any one of [7] to [10], A method of manufacturing a head-up display in which the screen is arranged so that image light is projected onto the screen from the microlens array side, Adjusting at least one of the exposure light and the image light so that the image point distance of the exposure light and the image point distance of the image light with respect to the microlens of the microlens array are equal; A method for manufacturing a head-up display.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a transmissive screen 20.
  • the screen 20 includes a microlens array 21 and an aperture array 24.
  • the aperture array 24 is disposed on the surface opposite to the surface on which the microlens array 21 is disposed.
  • the microlens array 21 and the aperture array 24 are disposed on a transparent substrate 28 made of resin.
  • the individual microlenses 22 included in the microlens array 21 cause diffusion 32 of the image light 31. Therefore, the screen 20 functions as an optical screen because the direction of the optical axis of the image light 31 is dispersed.
  • the microlens 22 can be designed to have a desired diffusion angle in the diffusion 32. You may define as a full angle the position which becomes the half value of the center brightness
  • the microlens 22 has a convex surface that projects outward from the screen 20, that is, downward in the drawing.
  • the opening array 24 shown in FIG. 1 includes a light shielding part 25 and an opening part 26. Therefore, the image light 31 diffused as described above finally passes through the screen 20 via the opening 26.
  • the light shielding portion 25 is preferably provided only in a portion other than the portion through which the image light 31 is transmitted.
  • the inner diameter of the opening 26 shown in FIG. 1 is preferably equal to or larger than the diameter of the spread of the image light 31 on the cross section of the image light 31 in the opening 26.
  • a head-up display with a screen 20 is designed as such. In this manner, the image light 31 reflected from the inner surface 29 of the light shielding unit 25 can be reduced.
  • the inner surface 29 is a surface that the light shielding unit 25 has and is a surface that is located on the top surface side of the transparent substrate 28. That is, the surface opposite to the outer surface 27.
  • FIG. 2 is an image obtained by photographing one of the examples of the aperture array 24. As shown in the photographed image, the openings 26 are arranged in a lattice pattern on the opening array 24. The opening 26 is surrounded by the light shielding portion 25.
  • the light shielding part 25 is a metal film.
  • the metal film is preferably a film formed by any of vapor deposition, sputtering and electroforming. The metal film is preferably a deposited film.
  • the outer surface 27 of the metal film constituting the light shielding portion 25 has a mirror surface.
  • the outer surface 27 is a surface far from the microlens array 21.
  • the reflectance of light having a wavelength of 380 nm to 780 nm is preferably 80% or more, more preferably 83% or more, and further preferably 87% or more.
  • the reflectance of the outer surface 27 shown in FIG. 1 is, for example, a metal film produced in the same manner as the light shielding portion 25 and having no opening, and light is reflected by a spectrophotometer. It is obtained from the value when the thickness is measured. In this measurement, the incident light is preferably incident on the outer surface 27 at an angle of 10 degrees with respect to the normal line of the outer surface 27.
  • U-4100 made by Hitachi High-Tech Science may be used as the spectrophotometer.
  • FIG. 3 shows the optical system 30 of the head-up display.
  • a head-up display includes a screen 20.
  • the screen 20 constitutes a part of the optical system 30.
  • the image light 31 represented by a solid line is projected onto the screen 20 from the microlens array 21 side.
  • the image light 31 is generated by, for example, PGU (Picture Generation Unit).
  • PGU Picture Generation Unit
  • the image light 31 is guided to the screen 20 by the projection optical system.
  • the image light 31 shown in FIG. 3 is diffused by the microlens array 21.
  • the image light 31 passes through the screen 20.
  • the image light 31 is emitted from the screen 20 as diffused light and is reflected by the concave mirror 35. Thereafter, the video light 31 is presented as a virtual image to an observer who views the head-up display.
  • the screen 20 includes a microlens array 21.
  • the diffusion angle and efficiency of the screen 20 can be easily controlled by the microlens array 21.
  • the image presented by the video light 31 can be adjusted to an angle of view that is easy for an observer to visually recognize.
  • a head-up display is mounted on a vehicle and the vehicle is placed outdoors.
  • sunlight may enter the optical system 30 shown in FIG.
  • external light 34 represented by a broken line is reflected by the concave mirror 35.
  • the external light 34 may reach the screen 20 after reflection.
  • the external light 34 entering from the opposite direction to the image light 31 is reflected by the screen 20. Specifically, the light is reflected by the microlens array 21 or the aperture array 24. At this time, since the optical axis of the video light 31 and the optical axis of the external light 34 are parallel, the external light 34 may be mixed with the video light 31.
  • the image presented by the video light 31 is whitened. Therefore, the contrast of the image is lowered.
  • a driver of a vehicle not only the visibility of the image is deteriorated, but also a dazzling part is visually recognized in the image.
  • Such a problem is not limited to the case where the external light 34 is sunlight. The same problem occurs even when the head-up display is not mounted on the vehicle.
  • the screen 20 is inclined so that the optical axis of the image light 31 emitted from the opening 26 and the optical axis of the external light 34 reflected by the light shielding unit 25 are not parallel. is there.
  • the screen 20 is tilted so that the screen 20 is inclined with respect to the optical axis of the image light 31 projected on the screen 20 from the microlens array 21 side.
  • the incoming external light 34 can escape in a direction different from the optical axis of the image light 31. Accordingly, since the external light 34 is not easily mixed with the video light 31, whitening of the image is suppressed.
  • the head-up display of this embodiment further includes a light absorption unit 36.
  • the light absorption unit 36 receives external light 34 reflected by the light shielding unit 25.
  • the light absorption part 36 is subjected to black coating, anodizing, or the like.
  • the light absorption unit 36 absorbs external light 34. For this reason, the external light 34 is suppressed from becoming stray light in the optical system 30.
  • the contrast of an image can be increased even when a black matrix such as a black resist is used as an alternative to the light shielding portion 25.
  • a black matrix such as a black resist
  • the external light 34 shown in FIG. 3 is collected on the screen by the concave mirror 35, the energy of the external light 34 is efficiently absorbed by the black matrix. Therefore, the screen tends to overheat with the black matrix.
  • the screen is made of a transparent substrate made of resin, there is a possibility that the screen may be deformed or ignited. For this reason, in a head-up display, an absorption type contrast improving means such as a black matrix is not suitable for the screen. Such a problem is not limited to the case where the external light 34 is sunlight. The same problem occurs even when the head-up display is not mounted on the vehicle.
  • the external light 34 that has reached the screen 20 can be released to the light absorber 36.
  • the screen 20 is provided with a light shielding portion 25 made of a metal film.
  • the light shielding unit 25 reflects the external light 34 by regular reflection. For this reason, since the light shielding part 25 is hard to overheat, the screen 20 is also hard to overheat.
  • the microlens array 21 shown in FIG. 1 can be formed as a sheet according to a known method.
  • the mold used for forming the microlens array sheet may be formed by cutting.
  • a mold may be formed by photolithography, and a mold may be formed based on the mold.
  • the mold may be produced by laser ablation. Any mold can be used as long as it can withstand the molding of the microlens array sheet.
  • a resin sheet such as injection molding, press molding, and molding by ultraviolet curing
  • a sheet obtained by molding may be attached to the transparent substrate 28.
  • self-alignment exposure it is preferable to use self-alignment exposure as a pattern forming method.
  • the photoresist is exposed using the condensing function of the microlens array 21 itself shown in FIGS.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of resist application.
  • the microlens array 21 is formed on one surface of the transparent substrate 28, that is, the bottom surface 38.
  • a resist 41 is applied to the top surface 39 of the transparent substrate 28.
  • the top surface 39 is a surface opposite to the bottom surface 38.
  • the resist 41 is a negative resist.
  • the resist 41 is preferably a photosensitive resin.
  • spin coating, die coating, spray coating, roll coating, or the like can be used. Further, drying is performed to volatilize the solvent of the applied resist 41. For drying, a hot plate, an oven, a vacuum dryer, an infrared heater, or the like can be used. As a method of not applying and drying, a method of laminating a film resist can be taken.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of resist exposure.
  • Exposure light 44 is irradiated from the microlens array 21 side toward the transparent substrate 28.
  • the exposure light 44 is preferably ultraviolet light.
  • the exposure light 44 is collected by each microlens of the microlens array 21.
  • the resist 41 is exposed with the exposure light 44.
  • the aperture diameter may change according to the focal length and the diffusion angle of the microlens.
  • the light source of the exposure light 44 is preferably a light source that can emit light having substantially the same projection angle and pupil diameter as the image light 31 shown in FIG.
  • the light source of the exposure light 44 is preferably a light source having a small viewing angle.
  • Performing self-alignment exposure as described above is suitable for transmitting exposure light in substantially the same optical path as the image light 31 as shown in FIG. That is, if the image light is irradiated onto the resist 41 shown in FIG. 4, it is suitable for exposing only a part of the resist 41 that is considered to transmit the image light. This portion of the resist 41 changes to an exposed resist 42 shown in FIG.
  • FIG. 6 shows a process of forming the metal film 43.
  • the resist 41 and the resist to be exposed 42 shown in FIG. 5 are developed.
  • the exposed resist is exposed to the developer together with the transparent base plate 28.
  • an alkali developer suitable for the material used for the resist 41 may be used.
  • an immersion method, a rocking method, a paddle method, a spray method, or the like can be used. After development, it is washed with pure water and dried.
  • a resist pattern 45 shown in FIG. 6 is formed.
  • a metal film 48 is formed on the top surface 39 on which the resist pattern 45 is formed.
  • the formation of the metal film 48 may be performed by any one of vapor deposition, sputtering, and electroforming, but is not limited thereto.
  • the resist pattern 45 shown in FIG. 6 is removed from the transparent substrate 28. By removing the resist pattern 45, an opening array 24 made of the metal film 48 (FIG. 6) is formed as shown in FIG. An opening 26 as shown in FIG. 2 is formed at the portion where the exposed resist 42 is removed. Thus, the screen 20 can be manufactured.
  • the transparent substrate 28 is preferably removed by lift-off.
  • the lift-off it is preferable to bring the solvent into contact with the resist 42 to be exposed. Further, it is preferable to remove the resist pattern 45 by immersing the transparent substrate 28 together in the lift-off solution.
  • the lift-off solution may be warmed to facilitate lift-off. In order to promote lift-off, the transparent substrate 28 may be vibrated.
  • the exposed portion of the exposed resist 42 shown in FIG. 6 that is not covered with the metal film 48 is required.
  • a vapor deposition method is suitable as a means for forming the metal film 48 shown in FIG.
  • the metal particles go straight as the vapor flow 47. For this reason, the metal particles rarely wrap around the side surface of the exposed resist 42. Therefore, the side surface of the exposed resist 42 is not easily covered with the metal film 48.
  • the aperture array shields light other than the portion through which the image light 31 passes. This is because the exposure light 44 shown in FIG. 5 passes through the site where the opening 26 through which the image light 31 shown in FIG. 7 passes should be formed by the self-alignment method. That is, the essential point of the resist pattern formation of the present embodiment is to provide the resist 42 to be exposed at the site where the opening 26 is to be formed by the self-alignment method.
  • a head-up display can be manufactured by producing a screen by the self-alignment method and disposing the screen in the head-up display.
  • the screen 20 is arranged so that the image light 31 is projected onto the screen 20 from the microlens array 21 side shown in FIG.
  • the image light 31 is efficiently transmitted through the opening 26. This is because, by the self-alignment method, the opening 26 is accurately provided in advance at a position where the image light 31 should be transmitted.
  • At least one of the exposure light 44 shown in FIG. 5 and the image light 31 shown in FIG. 7 may be adjusted.
  • the image point distance Ex of the exposure light 44 shown in FIG. 5 and the image point distance Im of the video light 31 shown in FIG. 7 may be adjusted to be equal.
  • the difference between these image point distances is preferably in the range of 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, and 1%.
  • the inner diameter of the opening 26 shown in FIG. 7 can be made substantially equal to the diameter of the spread of the image light 31 on the cross section in the opening 26. While reducing the image light 31 reflected by the inner surface 29 of the light shielding part 25, the efficiency of reflection of the external light 34 by the light shielding part 25 can also be increased.
  • the image point 50 is an image point of the exposure light 44 relating to the microlens included in the microlens array 21.
  • the image point 50 is in front of the applied resist 41 with respect to the microlens.
  • the image point 50 is in the transparent substrate 28 in the drawing, the image point 50 may be in the microlens array 21 in other embodiments.
  • the exposed resist 42 shown in FIG. 6 becomes tapered as the distance from the microlens array 21 increases.
  • the exposed resist 42 has a so-called reverse taper shape. This is because, as shown in FIG. 5, when the exposure light 44 reaches the resist to be exposed 42, the exposure light 44 has already passed the image point 50, and the exposure light 44 is in the process of diverging.
  • the angle of the steam flow 47 with respect to the top surface 39 is not limited. This is because the side surface of the exposed resist 42 having a reverse taper shape is always shaded in any direction with respect to the vapor flow 47.
  • the direction of the vapor flow 47 that collides with the top surface 39 shown in FIG. 6 is not inclined with respect to the normal direction of the top surface 39. Further, the direction of the vapor flow 47 may be inclined from 0 ° to 20 °. The range of such inclination is preferably 0 ° to 10 °, more preferably 0 ° to 5 °. The smaller the inclination, the more efficiently the metal film 46 can be made thicker.
  • the positional relationship between the image point 50 shown in FIG. 5 and the applied resist 41 can be arbitrarily adjusted. Such positional relationship can be adjusted, for example, by the thickness of at least one of the transparent substrate 28 and the base portion 19 of the microlens array 21. However, when the sum of these thicknesses increases and the image point distance Ex of the image point 50 does not change, the distance from the main surface of the microlens array 21 to the resist 41 becomes relatively large. In the figure, the image point distance Ex of the image point 50 also takes into account that the exposure light 44 is refracted at the interface between the microlens array 21 and the transparent substrate 28. The image point distance Im of the image light 31 shown in FIG.
  • each of the adjacent microlenses in the microlens array 21 has the same distance.
  • the diffused exposure light 44 may overlap each other in the resist 41. In this case, most of the resist 41 is exposed. Accordingly, as shown in FIG. 2, the opening 26 surrounded by the light shielding portion 25 cannot be formed. For this reason, the aperture array 24 shown in FIG. 3 cannot reflect the external light 34 efficiently.
  • FIG. 8 shows another aspect of resist exposure.
  • the exposure light 44 diffused by each microlens is partially omitted for convenience of explanation.
  • the distance from the main surface of the microlens array 21 to the resist 41 becomes relatively small.
  • the image point of the exposure light 44 relating to the microlens of the microlens array 21 is farther than the resist 41 with respect to the microlens.
  • the image point distance Ex of the image point 50 is that the exposure light 44 is refracted by the transparent substrate 28 and the resist 41.
  • the exposed resist 42 shown in FIG. 8 becomes tapered as the distance from the microlens array 21 increases.
  • the exposed resist 42 has a so-called forward tapered shape. This is because, as shown in the figure, when the exposure light 44 reaches the resist to be exposed 42, the exposure light 44 has not yet passed the image point, and the exposure light 44 is in the process of convergence.
  • the exposed portion of the side surface of the resist 42 to be exposed is not covered with the metal film 48.
  • the magnitude of the inclination in the direction of the vapor flow 51 impinging on the top surface 39 is indicated by the vapor deposition angle Va with reference to the normal direction of the top surface 39.
  • the vapor deposition angle Va exceeds 60 °, the portion of the top surface 39 that is the shadow of the resist to be exposed 42 may become large. For this reason, a sufficient amount of metal to form the light shielding portion cannot be sent to the shaded portion.
  • the exposed resist 42 has a substantially cylindrical shape with a diameter of 10 ⁇ m.
  • the pitch of the openings in the opening array formed on the exposed resist 42 is 20 ⁇ m.
  • the height of the exposed resist 42 is 1 ⁇ m or 5 ⁇ m. Compared with the height of 1 ⁇ m, the shadowed portion of the exposed resist 42 becomes larger in the case of the height of 5 ⁇ m. For this reason, when the height is 5 ⁇ m, the light blocking ratio is smaller than when the height is 1 ⁇ m. In the case where the height of the resist to be exposed 42 is 5 ⁇ m, the light shielding rate is drastically lowered when the deposition angle Va is larger than 60 °.
  • the resist exposure rate represents an exposure rate based on the area of the side surface of the exposed resist 42 shown in FIG. There is almost no difference in the exposure rate when the height of the exposed resist 42 is 1 ⁇ m and when it is 5 ⁇ m.
  • the deposition angle Va larger than 0 °, the side surface of the resist 42 to be exposed can be exposed.
  • the deposition angle Va shown in FIG. The thickness of the deposited film, The size of the portion to be exposed on the side surface of the exposed resist 42; The size of the portion of the top surface 39 that is not deposited behind the exposed resist 42; Can be determined in a complementary manner.
  • the deposition angle Va shown in FIG. 9 can be in the range of 20 ° to 60 °.
  • the vapor deposition angle Va is preferably 45 °. With this deposition angle Va, lift-off can be efficiently performed by suppressing metal deposition on the side surface of the resist 42 to be exposed. Furthermore, it is possible to efficiently deposit metal on a portion of the top surface 39 where the light shielding portion is to be formed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
  • the transparent substrate 28 and the microlens array 21 shown in FIG. 1 may be molded as a seamless integral member.
  • a microlens array sheet including the transparent substrate 28 and the microlens array 21 shown in FIG. 4 was formed.
  • the microlens array 21 was formed on a transparent substrate 28 made of polycarbonate film using an ultraviolet curable resin.
  • the thickness of the polycarbonate film was 100 ⁇ m.
  • An acrylic resin was used as the ultraviolet curable resin.
  • the irradiation amount of ultraviolet rays was 500 mJ / cm 2 .
  • a resist 41 was applied to the back side of the microlens array sheet, that is, the top surface 39. Application was performed by a spin coating method. The rotational speed of the microlens array sheet, which is a workpiece, was adjusted so that the film thickness of the resist 41 was 5 ⁇ m.
  • PMER N-CA3000 which is a negative type photoresist made by Tokyo Ohka, was used. The resist 41 was dried in an oven at 70 ° C. for 20 minutes.
  • the microlens array sheet was placed on the stage of the UV exposure apparatus. At this time, the microlens array 21 shown in FIG. Ultraviolet rays were irradiated from the microlens array 21 side. The exposure amount was 500 mJ / cm 2 . After the exposure, the microlens array sheet was subjected to a PEB (post exposure bake) treatment at 70 ° C. for 20 minutes in an oven.
  • PEB post exposure bake
  • the microlens array sheet was immersed in an organic alkali developer (TMAH 2.38%). The microlens array sheet was rocked for 3 minutes. The microlens array sheet taken out from the developer was washed with pure water and further dried.
  • TMAH organic alkali developer
  • the metal film 48 shown in FIG. 6 was formed with a vacuum deposition apparatus. However, the vapor deposition angle was 45 °. The weight of the vapor deposition source was 10.4 g. The thickness of the deposited film was about 200 nm.
  • the lift-off was performed by immersing the deposited microlens array sheet in NMP (n-methyl-2-pyrrolidone). The microlens array sheet was rocked for 180 seconds. As a result, the exposed resist 42 was dissolved to form the opening array 24 shown in FIG. This obtained the screen of the Example. The screen taken out from NMP was washed with pure water and then naturally dried.
  • a screen of a comparative example was made up to the formation of a microlens array with an ultraviolet curable resin in the examples.
  • the reflection characteristics of the back side of the microphone lens array sheet, that is, the top surface 39 side shown in FIG. 7 were evaluated.
  • FIG. 12 shows a schematic diagram of an apparatus for evaluating reflection characteristics.
  • This apparatus is a goniometer for measuring the intensity distribution of reflected light according to the reflection angle when the test screen 60 is irradiated with external light 64.
  • the test screen 60 was placed on the black sheet 59 with the microlens array side down.
  • LED pseudo-parallel light having a spread angle of 5 ° or less was used as the external light 64 shown in FIG. 12.
  • a light source 61 that emits such parallel light is disposed.
  • a part of the external light 64 is diffusely reflected by the test screen 60 and becomes diffusely reflected light 65.
  • Part of the external light 64 is specularly reflected by the test screen 60 and becomes specularly reflected light 66.
  • the regular reflection light 66 is inclined + 20 °.
  • the reflection angle was changed by changing the observation angle Ob of the surface luminance meter 62 from ⁇ 60 ° to + 60 °.
  • the observation angle Ob is set to 0 °.
  • the mounting angle of the test screen 60 when the test screen 60 is installed in the head-up display is assumed to be 20 °.
  • the optical axis of the light source 61 and the optical axis of the surface luminance meter 62 when the observation angle Ob is 0 ° are shifted by ⁇ 20 °.
  • FIG. 13 is a graph showing the correlation between the brightness of the diffuse reflected light and the observation angle.
  • the unit of brightness of the diffuse reflected light is cd / m 2 .
  • the inclination angle when attaching the screen to the head-up display is 20 °. Therefore, strong specular reflection light is prevented from entering the observer's eyes.

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Abstract

本発明はスクリーンの分野に属する。本発明はマイクロレンズアレイを備える透過型のスクリーンを提供することを課題とする。本発明のスクリーン（２０）はマイクロレンズアレイ（２１）の配置された面の反対側の面に配置された開口アレイ（２４）をさらに備える。開口アレイ（２４）の遮光部（２５）は金属膜である。本発明のスクリーンはディスプレイに用いることが出来る。

Description

ディスプレイ用スクリーン
　本発明はディスプレイ用スクリーンに関し、特に透過型のスクリーンに関する。
　特許文献１はヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）用の透過型のスクリーンを開示している。かかるスクリーンはレーザー光の入射側に位置するマイクロレンズアレイと、出射側に位置するアパーチャアレイとを備える（特許文献１の請求項１）。アパーチャアレイの遮光部はブラックレジストのような可視光を吸収する材料で形成されている（特許文献１の段落[0052]）。
　特許文献１のヘッドアップディスプレイでは、スクリーンに到達する外光を遮光部にて吸収することができる（同段落[0054]）。このため、スクリーンでの外光反射を低減することで表示画像のコントラストを高めることができる（同段落[0056]）。
特開２０１２－２０８４４０号公報
　上記アパーチャアレイの遮光部は外光を吸収する。したがって、遮光部は外光に対する集熱体として働く。このため遮光部の過熱によりスクリーン全体の過熱を招く可能性がある。
［１］　マイクロレンズアレイを備える透過型のスクリーンであって、
　前記マイクロレンズアレイの配置された面の反対側の面に配置された開口アレイをさらに備え、
　前記開口アレイの遮光部は金属膜である、
　スクリーン。
［２］　前記金属膜は蒸着膜である、
　［１］に記載のスクリーン。
［３］　前記金属膜の外表面は鏡面を有する、
　［１］又は［２］に記載のスクリーン。
［４］　前記金属膜の外表面は波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの光の反射率が８０％以上である、
　［１］～［３］のいずれかに記載のスクリーン。
［５］　［１］～［４］のいずれかに記載のスクリーンを備えるヘッドアップディスプレイであって、
　前記マイクロレンズアレイ側から前記スクリーンに映像光が投射され、
　前記開口アレイの開口部の内径は、前記開口部における断面上の映像光の拡がりの径と等しいか、又はこれより大きい、
　ヘッドアップディスプレイ。
［６］　［１］～［４］のいずれかに記載のスクリーンを備えるヘッドアップディスプレイであって、
　前記マイクロレンズアレイ側から前記スクリーンに投射される映像光の光軸に対して前記スクリーンが斜めになるように前記スクリーンが傾けてあり、
　前記遮光部で反射した外光を吸収する吸光部をさらに備える、
　ヘッドアップディスプレイ。
［７］　マイクロレンズアレイと前記マイクロレンズアレイの反対側に配置された開口アレイとを備える透過型のスクリーンの製造方法であって、
　片面にマイクロレンズアレイの形成された透明基材上に開口アレイを形成する際、
　前記透明基材のマイクロレンズアレイの配置された面の反対側の面にネガティブレジストを塗布し、
　前記マイクロレンズアレイ側から前記透明基材に向かって露光光を照射し、
　前記露光光で前記ネガティブレジストを露光し、さらに現像することでレジストパターンを形成し、
　前記レジストパターンを形成した前記透明基材の面上に金属膜を形成し、
　前記レジストパターンを除去することで前記金属膜からなる開口アレイを形成する、
　スクリーンの製造方法。
［８］　前記マイクロレンズアレイの有するマイクロレンズに関する前記露光光の像点は前記マイクロレンズに対して、前記塗布されたネガティブレジストよりも手前にあり、
　前記金属膜は蒸着により形成し、
　前記レジストパターンはリフトオフにより除去する、
　［７］に記載のスクリーンの製造方法。
［９］　前記蒸着において、前記透明基材の面に衝突する蒸気流の方向が、前記透明基材の面の法線方向を基準として傾斜していない、又は０°から２０°傾斜している、
　［８］に記載のスクリーンの製造方法。
［１０］　前記マイクロレンズアレイの有するマイクロレンズに関する前記露光光の像点は前記マイクロレンズに対して、前記塗布されたネガティブレジストよりも遠くにあり、
　前記金属膜は蒸着により形成し、
　前記レジストパターンはリフトオフにより除去し、
　前記蒸着において、前記透明基材の面に衝突する蒸気流の方向が、前記透明基材の面の法線方向を基準として２０°から６０°傾斜している、
　［７］に記載のスクリーンの製造方法。
［１１］　［７］～［１０］のいずれかに記載の方法でスクリーンを作製し、
　前記マイクロレンズアレイ側から前記スクリーンに映像光が投射されるように、前記スクリーンを配置するヘッドアップディスプレイの製造方法であって、
　前記マイクロレンズアレイの有するマイクロレンズに関する前記露光光の像点距離と、前記映像光の像点距離とが等しくなるように、前記露光光及び前記映像光の少なくともいずれか一方を調整する、
　ヘッドアップディスプレイの製造方法。
　本発明により透過型のスクリーンの過熱を抑制することができる。
スクリーンの断面図である。 開口アレイの撮影像である。 ヘッドアップディスプレイの光学系の模式図である。 レジストの塗布の模式図である。 レジストの露光の模式図である。 金属膜の形成の模式図である。 スクリーンへの入光の模式図である。 レジストの露光の模式図である。 金属膜の形成の模式図である。 蒸着角度と開口アレイの遮光率との相関を示すグラフである。 蒸着角度と露出率との相関を示すグラフである。 反射特性を評価する装置の模式図である。 反射光の強度と照射角度との相関を示すグラフである。
［スクリーン］
　図１には透過型のスクリーン２０の断面図が示されている。スクリーン２０はマイクロレンズアレイ２１及び開口アレイ２４を備える。開口アレイ２４はマイクロレンズアレイ２１の配置された面の反対側の面に配置されている。マイクロレンズアレイ２１及び開口アレイ２４は樹脂製の透明基材２８上に配置されている。
　図１に示すスクリーン２０は映像光３１を透過させる。この際マイクロレンズアレイ２１の有する個別のマイクロレンズ２２は映像光３１の拡散３２を生じる。したがって、映像光３１の光軸の向きが分散することで、スクリーン２０は光学的スクリーンとして機能する。またマイクロレンズ２２の設計により拡散３２における拡散角を所望のものとすることができる。拡散角を拡散した映像光３１の中心輝度の半値となる位置を全角で表したものとして定義してもよい。マイクロレンズ２２はスクリーン２０の外部方向、すなわち図中の下方に向かって張り出す凸面を有する。
　図１に示す開口アレイ２４は遮光部２５及び開口部２６を備える。したがって上述の通り拡散された映像光３１は最終的に開口部２６を経由してスクリーン２０を通り過ぎる。言い換えれば遮光部２５は映像光３１が透過する部分以外にだけ設けられることが好ましい。
　図１に示す開口部２６の内径は、開口部２６における映像光３１の断面上の、映像光３１の拡がりの径と等しいか、又はこれよりも大きいことが好ましい。例えばスクリーン２０を備えるヘッドアップディスプレイにおいてそのように設計する。かかる態様により遮光部２５の内表面２９で反射される映像光３１を減らすことができる。内表面２９とは遮光部２５の有する面であって透明基材２８の頂面側に位置する面である。すなわち外表面２７の反対側の面である。
　図２は開口アレイ２４の実例の一つを撮影して得た像である。撮影像に示すように開口アレイ２４上には開口部２６が格子状に並んでいる。開口部２６は遮光部２５に取り囲まれている。遮光部２５は金属膜である。金属膜は蒸着、スパッタ及び電鋳のいずれかの手段で形成された膜であることが好ましい。金属膜は蒸着膜であることが好ましい。
　図１に戻る。遮光部２５を構成する金属膜の外表面２７は鏡面を有することが好ましい。遮光部２５において外表面２７はマイクロレンズアレイ２１から遠い側の表面である。外表面２７において、波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの光の反射率は、好ましくは８０％以上、より好ましくは８３％以上、さらに好ましくは８７％以上である。
　図１に示す外表面２７の反射率は例えば、遮光部２５と同様に作製した金属膜であって、開口部を有しないものに対して光を照射し、分光光度計でその反射光の明るさを測定した時の値から求められる。この測定において、入射光は外表面２７の法線を基準として１０度の角度で外表面２７に入射することが好ましい。分光光度計として例えば日立ハイテクサイエンス製のU-4100を用いてもよい。
［ヘッドアップディスプレイ］
　図３にはヘッドアップディスプレイの光学系３０が示されている。かかるヘッドアップディスプレイはスクリーン２０を備える。スクリーン２０は光学系３０の一部を構成している。
　図３において実線で表される映像光３１はマイクロレンズアレイ２１側からスクリーン２０に投射される。映像光３１は例えばＰＧＵ（Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｕｎｉｔ）で生成される。映像光３１はプロジェクション光学系によってスクリーン２０に導かれる。
　図３に示す映像光３１はマイクロレンズアレイ２１にて拡散される。映像光３１はスクリーン２０を透過する。映像光３１はスクリーン２０から拡散光として出射するとともに凹面鏡３５で反射される。その後、映像光３１はヘッドアップディスプレイを視る観測者に対して虚像の画像として提示される。
　図３に示すように、スクリーン２０はマイクロレンズアレイ２１を備える。このためスクリーン２０の拡散角、効率などをマイクロレンズアレイ２１によって制御しやすい。またマイクロレンズアレイ２１を利用することで、映像光３１によって提示される画像を観測者が視認しやすい画角に調整することもできる。
　ここでヘッドアップディスプレイを車両に搭載して、その車両を屋外に配置した場合を考える。この場合、図３に示す光学系３０には外光３４として太陽光が侵入することがある。図３において破線で表される外光３４は凹面鏡３５で反射される。そして反射後に外光３４はスクリーン２０に到達する場合がある。
　図３に示すスクリーン２０を映像光３１の光軸に対して直角な面上に配置すると、映像光３１とは逆方向から進入してきた外光３４はスクリーン２０で反射される。具体的にはマイクロレンズアレイ２１又は開口アレイ２４で反射される。この際、映像光３１の光軸と外光３４の光軸とが平行になるため、映像光３１に外光３４が混ざる可能性がある。
　図３に示す映像光３１に外光３４が混ざることで、映像光３１によって提示される画像が白化する。したがって、画像のコントラストが低下する。観測者、例えば車両のドライバーにとっては、画像の視認性が悪化するのみならず、画像中に眩しい部分が視認されるようになる。かかる問題は外光３４が太陽光である場合に限定されない。またヘッドアップディスプレイが車両に搭載された場合以外であっても同様の問題が生じる。
　本実施形態では、図３に示すように開口部２６から出射する映像光３１の光軸と、遮光部２５で反射する外光３４の光軸とが平行にならないように、スクリーン２０が傾けてある。マイクロレンズアレイ２１側からスクリーン２０に投射される映像光３１の光軸に対してスクリーン２０が斜めになるようにスクリーン２０を傾ける。これにより、進入してきた外光３４を映像光３１の光軸とは別の方向に逃がすことが出来る。したがって、外光３４は映像光３１に混ざりにくいので画像の白化が抑制される。
　図３に示すように本実施形態のヘッドアップディスプレイはさらに吸光部３６を備える。吸光部３６は遮光部２５で反射した外光３４が当たる。吸光部３６には黒色塗装やアルマイト処理などが施されている。吸光部３６は外光３４を吸収する。このため外光３４が光学系３０において迷光となることは抑制される。
　なお背景技術で説明したようにブラックレジストのような、ブラックマトリックスを遮光部２５の代替として用いても画像のコントラストを高めることができる。しかしながら、図３に示す外光３４は凹面鏡３５でスクリーン上に集められるため、ブラックマトリックスで外光３４のエネルギーを効率的に吸収してしまう。したがってスクリーンはブラックマトリクスとともに過熱しやすくなる。
　ここでスクリーンが樹脂製の透明基材で構成されていれば、スクリーンの変形や発火を引き起こす可能性がある。このため、ヘッドアップディスプレイにおいて、スクリーンにはブラックマトリックスのような吸収型のコントラスト向上手段が適していない。かかる問題は外光３４が太陽光である場合に限定されない。またヘッドアップディスプレイが車両に搭載された場合以外であっても同様の問題が生じる。
　これに対して本実施形態では図３に示すように、スクリーン２０に到達した外光３４を吸光部３６に逃がすことができる。これはスクリーン２０に金属膜からなる遮光部２５を設けてあるからである。遮光部２５は、正反射により外光３４を反射させる。このため遮光部２５は過熱しにくいのでスクリーン２０も過熱しにくい。
［マイクロレンズアレイの形成方法］
　図１に示すマイクロレンズアレイ２１は公知の方法に従いシートとして形成できる。マイクロレンズアレイシートの成形に使用する金型は、切削で形成してもよい。またフォトリソグラフィで鋳型を作り、かかる鋳型を元にして金型を形成してもよい。金型はレーザアブレーションにより作製してもよい。マイクロレンズアレイシートの成形に耐えうる金型であればどのような金型でも使うことが出来る。
　図１に示すマイクロレンズアレイ２１の成形では、射出成形、プレス成形、及び紫外線硬化による成形など、樹脂シートの成形に好適な手段が広く利用できる。また成形して得られたシートを透明基材２８に貼り付けてもよい。また透明基材２８上に配置した樹脂を成形してもよい。
［開口アレイの形成方法］
　一方、開口アレイの形成では以下に留意する必要がある。すなわち図３に示すように開口アレイ２４は外光３４を遮るが、映像光３１を遮らない。したがってマイクロレンズアレイ２１におけるマイクロレンズ２２の配置に基づき、透明基材２８上に正確に開口アレイのパターンを形成する必要がある。
　本実施形態ではパターン形成法としてセルフアライメント露光を用いることが好ましい。セルフアライメント露光では図１及び３に示すマイクロレンズアレイ２１自身の集光機能を利用して、フォトレジストを露光する。セルフアライメント露光を用いる際には、不要な金属膜を選択的に除去することで、開口部２６を形成するためにリフトオフ法を組み合わせることが好ましい。
　図４－８を用いて、透明基材２８上に開口アレイを形成する方法を説明する。図４はレジストの塗布の模式図である。透明基材２８の片面、すなわち底面３８にはマイクロレンズアレイ２１が形成されている。レジスト４１を透明基材２８の頂面３９に塗布する。頂面３９は底面３８の反対側の面である。レジスト４１はネガティブレジストである。レジスト４１は感光性樹脂であることが好ましい。
　図４に示す頂面３９にレジスト４１を塗布する方法としては、スピンコート、ダイコート、スプレーコート、ロールコート、などを使うことができる。さらに塗布したレジスト４１の溶媒を揮発させるために乾燥を行う。乾燥には、ホットプレート、オーブン、真空乾燥機、赤外線ヒータなどを使うことができる。塗布及び乾燥を行わない方法として、フイルムレジストをラミネートする方法をとることができる。
　図５はレジストの露光の模式図である。マイクロレンズアレイ２１の側から透明基材２８に向かって露光光４４を照射する。露光光４４は紫外光であることが好ましい。露光光４４は、マイクロレンズアレイ２１の各マイクロレンズにて集光される。露光光４４でレジスト４１を露光する。このとき、マイクロレンズアレイ２１のマイクロレンズの種類が複数種類含まれる場合は、マイクロレンズの焦点距離、拡散角に応じて開口径が変化しても良い。
　図５に示す露光光４４として、レジスト４１を感光できる波長が含まれる光が使用できる。露光光４４の光源は、図３に示す映像光３１と投影角度および瞳直径が略同一の光を出射できる光源が好ましい。露光光４４の光源は、視角が小さい光源が好ましい。
　上記のようセルフアライメント露光を行うことは、後述する図７に示すような映像光３１の光路と略同一光路で露光光を透過させることに適する。すなわち、映像光が図４に示すレジスト４１に照射されたのであれば、レジスト４１のうち、かかる映像光が透過すると考えられる部分だけを感光させることに適する。かかる部分のレジスト４１は、図５に示す被露光レジスト４２に変化する。
　図６は、金属膜４３の形成の工程を示す。金属膜４３を形成する前に図５に示すレジスト４１及び被露光レジスト４２を現像する。現像に際して、露光が終わったレジストを透明基材板２８ごと、現像液に晒す。現像液は、レジスト４１に使用する材料に適したアルカリ現像液を使用すればよい。現像法は、浸漬法、揺動法、パドル法、及びスプレー法などが使用できる。現像後は、純水にて水洗し、乾燥させる。
　上記によりレジスト４１中の感光していない部分を除去する。その後、図６に示すレジストパターン４５が形成される。レジストパターン４５を形成した頂面３９の上に金属膜４８を形成する。金属膜４８の形成は、蒸着、スパッタ及び電鋳のいずれかの手段で行ってもよいがこれらに限定されない。
　図６に示すレジストパターン４５を透明基材２８上から除去する。レジストパターン４５の除去により、図７に示すように金属膜４８（図６）からなる開口アレイ２４が形成される。被露光レジスト４２は除去された箇所には図２に示すような開口部２６が生じる。以上によりスクリーン２０を作製できる。
　図６に示すレジストパターン４５の除去はリフトオフによって行うことが好ましい。リフトオフにおいては溶剤を被露光レジスト４２に接触させることが好ましい。またリフトオフ溶液内に透明基材２８ごと浸漬することでレジストパターン４５を除去することが好ましい。リフトオフを促進させるために、リフトオフ溶液を加温してもよい。リフトオフを促進させるために、透明基材２８に振動を与えてもよい。
　上記リフトオフにおいては図６に示す被露光レジスト４２の側面において、金属膜４８に被覆されず、露出している部分が必要である。上記観点から、図６に示す金属膜４８の形成手段として、蒸着法が好適である。蒸着法では金属粒子が蒸気流４７として直進する。このため、被露光レジスト４２の側面に金属粒子が回り込むことが少ない。したがって、被露光レジスト４２の側面が金属膜４８に被覆されにくい。
［セルフアライメント露光の効果］
　図７に示すように、開口アレイは映像光３１が通過する部分以外を遮光している。これは上記セルフアライメント法により、図７に示す映像光３１が通過する開口部２６が形成されるべき部位を、図５に示す露光光４４が通過するようにしたからである。すなわち上記セルフアライメント法により開口部２６が形成されるべき部位に被露光レジスト４２を設けることが本実施形態のレジストパターン形成の要点である。
　本実施形態では上記セルフアライメント法によりスクリーンを作製し、さらにかかるスクリーンをヘッドアップディスプレイ内に配置することでヘッドアップディスプレイを製造できる。
　このとき図７に示すマイクロレンズアレイ２１側からスクリーン２０に対して映像光３１が投射されるように、スクリーン２０を配置する。かかる方法により製造されたヘッドアップディスプレイでは、開口部２６での映像光３１の透過が効率的に行われる。なぜならセルフアライメント法により、開口部２６は映像光３１が透過すべき位置に予め正確に設けられているからである。
　さらに、セルフアライメント法を用いたヘッドアップディスプレイの製造方法では、図５に示す露光光４４及び図７に示す映像光３１の少なくともいずれか一方を調整してもよい。具体的には図５に示す露光光４４の像点距離Ｅｘと、図７に示す映像光３１の像点距離Ｉｍとが等しくなるように調整してもよい。あるいはこれらの像点距離の差が１０、９、８、７，６、５、４、３、２及び１％のいずれかの範囲内にあることが好ましい。
　上記により、図７に示す開口部２６の内径は、開口部２６における断面上の映像光３１の拡がりの径と実質的に等しくすることができる。遮光部２５の内表面２９で反射される映像光３１を減らしつつ、遮光部２５での外光３４の反射の効率も高めることができる。
　上記態様により、図３に示すヘッドアップディスプレイの光学系、すなわち図３に示す光学系３０の設計に応じて、映像光の透過効率と、外光の反射効率とのバランスをとることができる。したがってヘッドアップディスプレイの設計に基づく要求に応じて、映像光の透過効率の向上とコントラストの向上とを両立するよう調整できる。
［マイクロレンズの像点とリフトオフとの関係］
　図５に戻る。像点５０は、マイクロレンズアレイ２１の有するマイクロレンズに関する露光光４４の像点である。像点５０はマイクロレンズに対して、塗布されたレジスト４１よりも手前にある。図中では像点５０は透明基材２８中にあるが、他の態様において像点５０はマイクロレンズアレイ２１中にあってもよい。
　ここで図６に示す被露光レジスト４２は、マイクロレンズアレイ２１から離れるにつれて先太りになる。被露光レジスト４２はいわゆる逆テーパ形状を成している。これは図５に示すように被露光レジスト４２に露光光４４が到達する時点で、すでに露光光４４は像点５０を通り過ぎており、露光光４４は発散している途中だからである。
　図６に示す蒸気流４７が一方向から頂面３９に吹き付けられる場合、頂面３９に対する蒸気流４７の角度は制限されない。なぜなら逆テーパ形状をしている被露光レジスト４２の側面は、蒸気流４７に対して、いずれかの方向において、必ず陰になるからである。
　したがって図６に示す頂面３９に衝突する蒸気流４７の方向が、頂面３９の法線方向を基準として傾斜していないことが好ましい。また蒸気流４７の方向が０°から２０°傾斜していてもよい。かかる傾斜の範囲は、好ましくは０°から１０°、さらに好ましくは０°から５°である。かかる傾斜が小さいほど効率的に金属膜４６を厚くすることができる。
　図５に示す像点５０と、塗布されたレジスト４１との位置関係は任意に調整することができる。かかる位置関係は、例えば透明基材２８及びマイクロレンズアレイ２１の基部１９の少なくともいずれか一方の厚みで調整することができる。ただし、これらの厚みの合計が大きくなり、像点５０の像点距離Ｅｘが変わらない場合、マイクロレンズアレイ２１の主面からレジスト４１までの距離が相対的に大きくなる。なお図において像点５０の像点距離Ｅｘはマイクロレンズアレイ２１と透明基材２８との界面で露光光４４が屈折することも考慮されている。図７に示す映像光３１の像点距離Ｉｍも同様である。
　上記のように像点５０の像点距離Ｅｘよりも、マイクロレンズアレイ２１の主面からレジスト４１までの距離の方が著しく大きくなった場合、マイクロレンズアレイ２１中の隣接するマイクロレンズの各々で拡散された露光光４４が、レジスト４１において相互に重なる可能性がある。この場合、レジスト４１は大部分が露光される。したがって、図２に示すように遮光部２５に囲まれた開口部２６が形成できなくなる。このため、図３に示す開口アレイ２４は外光３４を効率的に反射することができなくなる。
［像点よりもレジストの方がマイクロレンズ主面に近い場合］
　図８はレジストの露光の他の態様を表す。各マイクロレンズで拡散される露光光４４は説明の便宜のために一部省略されている。透明基材２８及び基部１９の厚みの合計が小さくなり、像点５０の像点距離Ｅｘが変わらない場合、マイクロレンズアレイ２１の主面からレジスト４１までの距離が相対的に小さくなる。図中ではマイクロレンズアレイ２１の有するマイクロレンズに関する露光光４４の像点は、かかるマイクロレンズに対して、レジスト４１よりも遠くにある。なお図８において像点５０の像点距離Ｅｘは透明基材２８及びレジスト４１で露光光４４が屈折することも考慮されている。
　上記の場合、図８に示す被露光レジスト４２は、マイクロレンズアレイ２１から離れるにつれて先細りになる。被露光レジスト４２は、いわゆる順テーパ形状を成している。これは図に示すように被露光レジスト４２に露光光４４が到達する時点では、まだ露光光４４は像点を通り過ぎておらず、露光光４４は収束している途中だからである。
　この場合、上述したリフトオフにおいて問題が生じる可能性がある。図８に示すように被露光レジスト４２が順テーパの場合は、レジストパターンのリフトオフが出来ないことがある。図９に示すように頂面３９に対して直角な蒸気流４７が吹き付けるように蒸着を行うと、被露光レジスト４２が金属粒子によって完全に覆い尽くされる。これは被露光レジスト４２の側面において、蒸気流４７に対して、陰となる部分が出来ないことによる。
　上記の場合は、図９に示すように蒸気流５１のように蒸気流を傾斜させることで、被露光レジスト４２の側面において、金属膜４８に被覆されず、露出している部分が生じる。頂面３９に衝突する蒸気流５１の方向の傾斜の大きさは、頂面３９の法線方向を基準とする蒸着角度Ｖａに示される。蒸着角度Ｖａが６０°を超えると、頂面３９中で被露光レジスト４２の陰となる部分が大きくなる場合がある。このため、遮光部を形成するのに十分な量の金属を、陰となる部分には送ることができない。
　図１０のグラフに、蒸着角度Ｖａと、開口アレイの遮光率との関係を示す。グラフは図９に示す頂面３９に対して、蒸着角度Ｖａを変化させて蒸着を行った場合の開口アレイの遮光率を表す。被露光レジスト４２は直径１０μｍの略円柱形状を有する。被露光レジスト４２に依拠して形成される、開口アレイの開口部のピッチは２０μｍである。
　図１０に示す遮光率は、図９に示す頂面３９上において金属膜の形成された面積の割合を示す。被露光レジスト４２の高さは１μｍ及び５μｍのいずれかである。高さ１μｍの場合に比べて、高さ５μｍの場合においては、被露光レジスト４２の陰となる部分が大きくなる。このため、高さ５μｍの場合において、高さ１μｍの場合よりも遮光率が小さい。被露光レジスト４２の高さが５μｍの場合は、蒸着角度Ｖａを６０°より大きくすると急激に遮光率が低くなる。
　図１１のグラフに、蒸着角度Ｖａと、レジストの露出率との関係を示す。レジストの露出率とは、図９に示す被露光レジスト４２の側面における面積を基準とした露出率を表す。被露光レジスト４２の高さが１μｍの場合と、５μｍの場合とでは露出率に殆んど違いはない。蒸着角度Ｖａを０°より大きくすることで被露光レジスト４２の側面を露出させることができる。
　上記より図９に示す蒸着角度Ｖａは、
　　蒸着膜の厚みと、
　　被露光レジスト４２の側面において露出させたい部分の大きさと、
　　被露光レジスト４２の陰となって蒸着されない頂面３９の部分の大きさと、
　を相補的に加味して決定することができる。
　上記の方針に基づくことで、図９に示す蒸着角度Ｖａは２０°から６０°の範囲とすることができる。蒸着角度Ｖａは４５°が好適である。かかる蒸着角度Ｖａにより、被露光レジスト４２の側面への金属の蒸着を抑制することでリフトオフを効率的に行うことができる。さらに頂面３９において遮光部を形成すべき部分への金属の蒸着を効率よく行うことができる。
　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば図１に示す透明基材２８とマイクロレンズアレイ２１とは継ぎ目のない一体の部材として成形してもよい。
　図４に示す透明基材２８及びマイクロレンズアレイ２１を備えるマイクロレンズアレイシートを形成した。紫外線硬化樹脂を使いポリカーボネートフイルム製の透明基材２８上にマイクロレンズアレイ２１を成形した。ポリカーボネートフイルムの厚みは１００μｍとした。紫外線硬化樹脂としてアクリル系樹脂を使用した。紫外線の照射量は５００ｍＪ／ｃｍ２とした。
　図４に示すように、マイクロレンズアレイシートの裏側、すなわち頂面３９に、レジスト４１を塗布した。塗布はスピンコート法により行った。レジスト４１の膜厚が５μｍになるように、ワークであるマイクロレンズアレイシートの回転数を調整した。レジスト４１は東京応化製のネガ型フォトレジストであるＰＭＥＲ　Ｎ－ＣＡ３０００を用いた。レジスト４１をオーブンにて７０℃２０分乾燥させた。
　マイクロレンズアレイシートをＵＶ露光装置のステージに設置した。この時、図５に示すマイクロレンズアレイ２１を上にした。マイクロレンズアレイ２１側から紫外線を照射した。露光量は５００ｍＪ／ｃｍ２とした。露光後、マイクロレンズアレイシートをオーブン中にて、７０℃２０分間、ＰＥＢ（post exposure bake）処理を行った。
　現像のため、マイクロレンズアレイシートを有機アルカリ現像液（ＴＭＡＨ２．３８％）に浸漬した。またマイクロレンズアレイシートを３分間揺動した。現像液から取り出したマイクロレンズアレイシートを純水にて水洗し、さらに乾燥させた。
　図６に示す金属膜４８を真空蒸着装置にて形成した。ただし、蒸着角度は４５°とした。蒸着源の重量は１０．４ｇとした。蒸着膜の厚みは約２００ｎｍとした。リフトオフは、ＮＭＰ（ｎ－メチル－２－ピロリドン）内に蒸着後のマイクロレンズアレイシートを浸漬することで行った。マイクロレンズアレイシートを１８０秒間揺動させた。これにより被露光レジスト４２を溶解させることで、図７に示す開口アレイ２４を形成した。これにより実施例のスクリーンを得た。ＮＭＰから取り出したスクリーンを、純水にて水洗後、自然乾燥させた。
　実施例における紫外線硬化樹脂によるマイクロレンズアレイの成形まで行ったものを比較例のスクリーンとした。実施例と比較例とにおいて、マイクレンズアレイシートの裏側、すなわち図７に示す頂面３９側の反射特性を評価した。
　図１２に、反射特性を評価する装置の模式図を示す。本装置は、被験スクリーン６０に外光６４を照射したときの反射角度に応じた反射光の強度分布を測定するためのゴニオメータである。マイクロレンズアレイ側を下にして被験スクリーン６０を黒いシート５９上に設置した。
　図１２に示す外光６４として、広がり角５°以下のＬＥＤ擬似平行光を用いた。かかる平行光を発する光源６１を配置した。外光６４の一部は被験スクリーン６０にて乱反射し拡散反射光６５となる。外光６４の一部は被験スクリーン６０にて正反射し正反射光６６となる。正反射光６６は＋２０°傾いている。
　図１２に示す拡散反射光６５及び正反射光６６の強度は、面輝度計６２を用いて測定した。面輝度計６２の観測角度Ｏｂを－６０°から＋６０°まで変化させることで上記反射角度を変化させた。面輝度計６２が被験スクリーン６０に正対しているとき観測角度Ｏｂが０°とした。
　本測定では、ヘッドアップディスプレイ内に被験スクリーン６０を設置した時の、被験スクリーン６０の取り付け角度を２０°と想定している。このため、光源６１の光軸と、観測角度Ｏｂが０°における面輝度計６２の光軸とは－２０°ずれている。
　図１３に拡散反射光の明るさと観測角度との相関をグラフで示した。拡散反射光の明るさの単位はｃｄ／ｍ２である。観測角度Ｏｂが＋２０°のときに観測されるべき正反射光６６（図１２）の強度はグラフ範囲の上限を超えていた。
　図１３示すように実施例のスクリーンでは、正反射光の強度が比較例よりも大きいと考えられた。しかしながら、０°以下の領域において、拡散反射光の強度が比較例よりも小さかった。このため、マイクロレンズまで到達した外光が反射して生ずる内部反射光は開口アレイによって遮光されていると考えられる。
　上述の通り本測定では、ヘッドアップディスプレイにスクリーンを取り付ける時の傾斜角を２０°としている。したがって強い正反射光が観測者の目に入ることは防止される。
　比較例のスクリーンの場合は、マイクロレンズにより生ずる内部反射光の一部を観測者が視認できることが分かった。かかる内部反射光は映像コントラストを低下させる。比較例と実施例の比較は、本実施例の金属膜の開口アレイにより、この内部反射光の漏れを抑制することで、映像のコントラストの向上が期待できることを示している。
　この出願は、２０１６年１月１２日に出願された日本出願特願２０１６－００３４１０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１９　基部、　２０　スクリーン、　２１　マイクロレンズアレイ、　２２　マイクロレンズ、　２４　開口アレイ、　２５　遮光部、　２６　開口部、　２７　外表面、　２８　透明基材、　２９　内表面、　３０　光学系、　３１　映像光、　３２　拡散、　３４　外光、　３５　凹面鏡、　３６　吸光部、　３８　底面、　３９　頂面、　４１　レジスト、　４２　被露光レジスト、　４３　金属膜、　４４　露光光、　４５　レジストパターン、　４６　金属膜、　４７　蒸気流、　４８　金属膜、　５０　像点、　５１　蒸気流、　５９　シート、　６０　被験スクリーン、　６１　光源、　６２　面輝度計、　６４　外光、　６５　拡散反射光、　６６　正反射光、　Ｅｘ　露光光の像点距離、　Ｉｍ　映像光の像点距離、　Ｏｂ　観測角度、　Ｖａ　蒸着角度

Claims (11)

  1. 　マイクロレンズアレイを備える透過型のスクリーンであって、
    　前記マイクロレンズアレイの配置された面の反対側の面に配置された開口アレイをさらに備え、
    　前記開口アレイの遮光部は金属膜である、
    　スクリーン。
  2. 　前記金属膜は蒸着膜である、
    　請求項１に記載のスクリーン。
  3. 　前記金属膜の外表面は鏡面を有する、
    　請求項１又は２に記載のスクリーン。
  4. 　前記金属膜の外表面は波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの光の反射率が８０％以上である、
    　請求項１～３のいずれかに記載のスクリーン。
  5. 　請求項１～４のいずれかに記載のスクリーンを備えるヘッドアップディスプレイであって、
    　前記マイクロレンズアレイ側から前記スクリーンに映像光が投射され、
    　前記開口アレイの開口部の内径は、前記開口部における断面上の映像光の拡がりの径と等しいか、又はこれより大きい、
    　ヘッドアップディスプレイ。
  6. 　請求項１～４のいずれかに記載のスクリーンを備えるヘッドアップディスプレイであって、
    　前記マイクロレンズアレイ側から前記スクリーンに投射される映像光の光軸に対して前記スクリーンが斜めになるように前記スクリーンが傾けてあり、
    　前記遮光部で反射した外光を吸収する吸光部をさらに備える、
    　ヘッドアップディスプレイ。
  7. 　マイクロレンズアレイと前記マイクロレンズアレイの反対側に配置された開口アレイとを備える透過型のスクリーンの製造方法であって、
    　片面にマイクロレンズアレイの形成された透明基材上に開口アレイを形成する際、
    　前記透明基材のマイクロレンズアレイの配置された面の反対側の面にネガティブレジストを塗布し、
    　前記マイクロレンズアレイ側から前記透明基材に向かって露光光を照射し、
    　前記露光光で前記ネガティブレジストを露光し、さらに現像することでレジストパターンを形成し、
    　前記レジストパターンを形成した前記透明基材の面上に金属膜を形成し、
    　前記レジストパターンを除去することで前記金属膜からなる開口アレイを形成する、
    　スクリーンの製造方法。
  8. 　前記マイクロレンズアレイの有するマイクロレンズに関する前記露光光の像点は前記マイクロレンズに対して、前記塗布されたネガティブレジストよりも手前にあり、
    　前記金属膜は蒸着により形成し、
    　前記レジストパターンはリフトオフにより除去する、
    　請求項７に記載のスクリーンの製造方法。
  9. 　前記蒸着において、前記透明基材の面に衝突する蒸気流の方向が、前記透明基材の面の法線方向を基準として傾斜していない、又は０°から２０°傾斜している、
    　請求項８に記載のスクリーンの製造方法。
  10. 　前記マイクロレンズアレイの有するマイクロレンズに関する前記露光光の像点は前記マイクロレンズに対して、前記塗布されたネガティブレジストよりも遠くにあり、
    　前記金属膜は蒸着により形成し、
    　前記レジストパターンはリフトオフにより除去し、
    　前記蒸着において、前記透明基材の面に衝突する蒸気流の方向が、前記透明基材の面の法線方向を基準として２０°から６０°傾斜している、
    　請求項７に記載のスクリーンの製造方法。
  11. 　請求項７～１０のいずれかに記載の方法でスクリーンを作製し、
    　前記マイクロレンズアレイ側から前記スクリーンに映像光が投射されるように、前記スクリーンを配置するヘッドアップディスプレイの製造方法であって、
    　前記マイクロレンズアレイの有するマイクロレンズに関する前記露光光の像点距離と、前記映像光の像点距離とが等しくなるように、前記露光光及び前記映像光の少なくともいずれか一方を調整する、
    　ヘッドアップディスプレイの製造方法。
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