JP2003251634A - フライアイレンズシート製造用型およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易なフライアイレンズシート製造用
型およびその製造方法等を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明のフライアイレンズシート製造用
型１は、円筒状の外周面を有する本体２と、該本体の外
周に設けられ、レーザ加工された多数のレンズ形成用凹
部６を有するセラミックス層４と、を備えていることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フライアイレンズ
シート製造用型およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】背面投写型プロジェクションテレビ等で
使用される透過型スクリーンには、レンチキュラーレン
ズシートが用いられる。このレンチキュラーレンズシー
トを、ＬＣＤやＤＭＤといったマトリックス状の画素構
造を用いて表示を行うデバイスを用いた投写像源と組み
合わせて使用すると、モアレ現象や、レンチキュラーレ
ンズ内の光拡散材と投写光が干渉するスペックルが生じ
てしまう。

【０００３】モアレ現象を防止する技術として、投写画
素とレンチキュラーレンズのピッチ比を最適化させる技
術（例えば、特開平６２−２３６２８６号公報、特開平
３−１６８６３０号公報、特開平７−１１７８１８号公
報参照）、投写画素に対してレンチキュラーレンズを傾
斜させる技術（例えば、特開平２−１２３３４２号公
報、特開平２−２１２８８０号公報参照）が知られてい
る。

【０００４】しかしながら、このピッチ比を最適化させ
る技術では、投写画素がＸＧＡクラスやＳＸＧＡクラス
等の高画素数となった場合や、比較的小さいスクリーン
に投影する場合等に、加工が困難な、ピッチが０．１ｍ
ｍ以下のレンチキュラーレンズを使用しなければならな
いため、高画素数のシステム等には十分に対処できなか
った。

【０００５】また、スペックルを低減させる技術とし
て、光拡散層を分割する、或いは、板厚方向に光拡散材
の濃度勾配を設ける技術が提案されているが（例えば、
特開平８−３１３８６５号公報、米国特許第５６７５４
３５号公報、米国特許第３７１２７０７号明細書、特開
平５５−１２９８０号参照）、これらの技術では、スペ
ックルを十分に低減することができなかった。

【０００６】一方、フライアイレンズシートを使用する
ことによって、モアレ現象及びスペックルを防止する技
術が提案がされている（特開平第５０−５０４０号公
報）。そして、フライアイレンズシートの製造方法とし
て、熱転写等による賦形技術（特許第８５６５８３
号）、平板金型と放射線硬化型樹脂を使用した製造方法
（特開２０００−３５５５０１９号公報）等が提案され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の製造方法で用いるフライアイレンズシート製造用型
は、製造が難しく、特に、フライアイレンズシートの連
続生産を可能とし、生産性に優れた、円筒形状を有する
フライアイレンズシート製造用型の製造は、困難であっ
た。

【０００８】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、製造が容易なフライアイレンズシート製造用
型およびその製造方法等を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本件出願の第１の発明に
よれば、円筒状の外周面を有する本体と、該本体の外周
に設けられ、レーザ加工された多数のレンズ形成用凹部
を有するセラミックス層と、を備えていることを特徴と
するフライアイレンズシート製造用型が提供される。

【００１０】このような構成を有する本発明では、レン
ズ形成用凹部がレーザにより加工されるので、製造が容
易である。

【００１１】本発明の好ましい態様によれば、前記レン
ズ形成用凹部の表面に、微細凹凸部が、レーザ加工によ
り形成されている。このような構成によれば、高性能な
フライアイレンズシートを製造できる、安価な型が提供
される。

【００１２】本発明の好ましい態様によれば、前記微細
凹凸部が、前記レンズ形成用凹部の表面を、表面粗さＲ
ａ＝０．０５〜５μｍに加工することにより形成されて
いる。

【００１３】本件の第２の発明によれば、フライアイレ
ンズシート製造用型の製造方法であって、外周面にセラ
ミックス層を有する円筒状の型本体の前記セラミックス
層の表面に、前記フライアイレンズシートのレンズ形状
と相補的な形状を有する複数のレンズ形成用凹部をレー
ザ加工によって形成する凹部形成工程を備えている、こ
とを特徴とするフライアイレンズシート製造用型の製造
方法が提供される。

【００１４】このような構成を有する本発明では、正確
な加工が難しいセラミックス層の湾曲した表面に、表面
レンズ形成用凹部が形成されるが、この凹部形成が、レ
ーザ加工によるため、正確且つ容易に行われる。

【００１５】本発明の好ましい態様によれば、前記凹部
形成工程に先立って、前記セラミックス層の厚さを均一
に調整する厚さ調整工程を備えている。本発明の好まし
い態様によれば、前記レンズ形成用凹部の表面に、微細
凹凸部をレーザ加工により形成する工程をさらに備えて
いる。本発明の他の好ましい態様によれば、前記微細凹
凸部が、前記レンズ形成用凹部を、表面粗さＲａ＝０．
０５〜５μｍに加工することにより形成されている。

【００１６】本件の第３の発明によれば、上記第１の発
明のフライアイレンズシート製造用型を用いて、熱可塑
性樹脂または活性エネルギー線硬化型樹脂にレンズ形成
用凹部の形状を転写し凸レンズ部を形成する工程を備え
ていることを特徴とするフライアイレンズシートの製造
方法が提供される。本発明の好ましい態様は、前記凸レ
ンズ部の谷間に遮光部を形成する工程をさらに備えてい
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のフライアイレンズ
シート製造用型の実施形態を図面に沿って説明する。図
１は、本発明の一実施形態のフライアイレンズシート製
造用のロール型１の一部分を示す断面図であり、図２
は、ロール型１の表面の一部分の平面図である。

【００１８】図１および図２に示されているように、ロ
ール型１は、ロール材である円筒状の型本体２と、型本
体２の外周面に溶射されたセラミックス層４とを備えて
いる。型本体２は、セラミックス材料を溶射できる鉄系
材料で形成されている。セラミックス層４の表面には、
ロール型１を用いて製造されるフライアイレンズシート
の凸レンズ部と相補的な形状を有するレンズ形成用凹部
６が、多数、配置されている。レンズ形成用凹部６は、
図２に示されているように、その中心を結んだ直線の交
差角度が２０〜８０°となる亀甲状に連続して配置され
ている。

【００１９】本実施形態のレンズ形成用凹部６は、レー
ザ加工によって形成されたものであり、例えば、直径３
０μｍないし１５０μｍ、レンズ形成用凹部６の球面を
形成する球の半径の１／４から３／４程度の深さ寸法を
有する。

【００２０】これはレンズ形成用凹部６は、直径が、３
０μｍ未満であるとレーザによる加工が困難となる傾向
があり、逆に１５０μｍを越えるとフライアイレンズシ
ートでの凸レンズ部が視認され品位の低下を招く傾向が
あるためであり、この直径は３５μｍ〜１３０μｍの範
囲であることが特に好ましい。また、レンズ形成用凹部
６の深さが、前記球の半径の１／４未満であるとフライ
アイレンズシートの視野角が狭くなる傾向があり、逆に
３／４を越えるとフライアイレンズシートに投射した画
像にギラツキが発生し易くなる傾向があるため、３／１
０〜７／１０の範囲であることが特に好ましい。

【００２１】セラミックス層を形成するセラミックス材
料としては、ホワイトアルミナ、グレイアルミナ、酸化
クロム、アルミナ−チタニア、タングステンカーバイド
−ニッケルクロム、クロムカーバイド−ニッケルクロ
ム、タングステンカーバイド−コバルト等が使用され
る。

【００２２】本実施形態では、各レンズ形成用凹部６に
微細凹凸部（図示せず）が形成されている。この微細凹
凸部は、レンズ形成用凹部６の表面を、例えば、表面粗
さＲａ＝０．０５〜５μｍにレーザ加工することによっ
て形成されている。これは微細凹凸部の表面粗さＲａ
は、０．０５μｍ未満であると加工が困難となる傾向が
あり、逆に５μｍを越えるとフライアイレンズシートの
凸レンズ部のレンズ特性が低下する傾向があるためであ
り、表面粗さＲａを０．３〜３μｍの範囲とすることが
特に好ましい。

【００２３】ロール型１を製造するときには、まず、型
本体２の外周面に、上述したようなセラミックス材料を
溶射する。次いで、機械加工、熱処理等により、溶射し
たセラミックス材料が均一な厚さを有するように調整
し、型本体２の外周面上に均一且つ平滑なセラミックス
層４を形成する。このセラミックス層４は、ビッカース
硬度７００以上の硬度を有する。

【００２４】さらに、レーザ加工により、セラミックス
層４の表面に多数のレンズ形成用凹部６を形成する。レ
ーザ加工には、大出力のパルス発振の炭酸ガスレーザが
適しているが、必要な出力と短いパルス発振が可能であ
れば、他のレーザでもよい。

【００２５】次いで、各レンズ形成用凹部６の表面を、
例えば、表面粗さＲａ＝０．０５〜５μｍにレーザ加工
することにより、微細凹凸部（図示せず）を形成して、
ロール型１が完成する。

【００２６】レンズ形成用凹部６の表面への微細凹凸部
の形成は、レンズ形成用凹部６を形成した後に再びレー
ザ加工を施すことによって行っても、レンズ形成用凹部
６を形成する際のレーザ加工によって凹部６の形成と同
時に行っても良い。即ち、レンズ形成用凹部６のレーザ
加工の際に、集光された光線の熱によりセラミック層４
が爆発的に溶解または昇華され、その際にレンズ形成用
凹部６の表面に微細な凹凸が形成されたり、溶解時の熱
により表面に微細な気泡が同時に形成されたりするた
め、微細凹凸部形成のための加工を、特別に行う必要が
無くなる場合もある。

【００２７】セラミックスは、硬度が高く耐久性に優れ
るため、型の最外層の材料として好ましいが、ダイヤモ
ンドバイト等による機械加工が難しく、たとえ加工が可
能であっても正確に加工できず、さらに、多数の部位を
加工するのに多大な時間が必要であった。本実施形態の
フライアイレンズシート製造用金型によれば、加工にレ
ーザ加工を採用しているので、セラミックス層に正確且
つ迅速な加工が行われる。その結果、型の最外層に耐久
性に優れたセラミックス層を配置することが可能とな
り、成形中に異物が混入しても型の損傷が起こりにくく
なり、型寿命が延び、型交換のサイクルが長くなる。さ
らに、型交換による生産停止回数が減少することなどに
より、高い生産性を得ることができる。

【００２８】また、レンズ形成用凹部６の表面に微細凹
凸を付加することで、製造したフライアイレンズシート
のレンズ部に光線の広がりを増大させる微細な凸凹を形
成することができる。

【００２９】次に、上記実施形態のフライアイレンズシ
ート製造用金型１を使用して製造したフライアイレンズ
シートについて説明する。図３は、ロール型１を使用し
て製造されたフライアイレンズシート１０の断面図であ
る。

【００３０】図２に示されているように、フライアイレ
ンズシート１０は、シート状の基材１２と、基材１２上
に配置された多数の略半球状の凸レンズ部１４とを備え
ている。凸レンズ部１４は、ロール型１のレンズ形成用
凹部６に対応して亀甲状に配置されている。さらに、各
凸レンズ部１４間の谷部には、遮光層１６が充填配置さ
れている。

【００３１】基材１２には、メタクリル樹脂、アクリル
樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、塩化
ビニル樹脂、トリアセテート樹脂、アートンのようなポ
リオレフィン系樹脂等の光透過率の高い樹脂が使用され
る。凸レンズ部１４には、多官能（メタ）アクリル化合
物、ビニル化合物、（メタ）アクリル酸エステル類、ア
リル化合物、（メタ）アクリル酸の金属塩等からなる活
性エネルギー線硬化型樹脂が使用される。このような合
成樹脂で構成された基材１２の表面には、凸レンズ部１
４を形成するため配置される活性エネルギー線硬化型樹
脂との密着性を向上するアンカーコート層を配置するこ
とが望ましい。

【００３２】遮光層１６には、光吸収剤として染料系の
もの、カーボンブラック系のもの、金属酸化物あるいは
これらにより着色された樹脂ビーズとうを含有した樹脂
からなる光吸収材料が使用される。また、凸レンズ部１
４を形成する樹脂が活性エネルギー線硬化型樹脂である
場合には、遮光層１６の樹脂は、活性エネルギー線硬化
型樹脂で形成されるのが好ましい。凸レンズ部１４と遮
光層１６との密着性を向上させることができるからであ
る。

【００３３】凸レンズ部１４の表面には、ロール型１の
微細凹凸部（図示せず）と相補的な形状の凸凹部（微細
形状）が形成されている（図示せず）。このような凸凹
部により、光拡散材が不要となり、スペックルの発生を
完全に防止することができると共に配光特性を向上させ
ることができ、フライアイレンズを用いた光学スクリー
ンの光学特性をさらに向上させることができる。

【００３４】フライアイレンズシート１０を製造すると
きには、ロール型１と合成樹脂の基材との間に活性エネ
ルギー線硬化型樹脂を配置して、ロール型１を回転さ
せ、ロール型１のレンズ形成用凹部６の形状を活性エネ
ルギー線硬化型樹脂に転写する。この状態で、紫外線な
どの活性エネルギー線を照射して、活性エネルギー線硬
化型樹脂を合成樹脂基材上で重合・硬化させ、凸レンズ
部１４を基材１２上に形成する。このとき、ロール型１
のレンズ形成用凹部６の表面に形成された微細凹凸も、
凸レンズ部１４の表面に転写される。

【００３５】フライアイレンズシート１０は、上述した
ような活性エネルギー線硬化型樹脂を用いる方法の他、
ロール型１を用いてアクリル系樹脂や、ポリカーボネー
ト系樹脂などの熱可塑性樹脂を押出成形したり、熱可塑
性樹脂板に熱プレス成形したりする方法でも製造するこ
とができる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の１実施例のフライアイレンズ
シート製造用金型の製造方法およびこの金型を用いたフ
ライアイレンズシートの製造工程を説明する。

【００３７】直径２００ｍｍ、長さ６００ｍｍの鉄製の
ロールの表面に、酸化クロムを１ｍｍの厚さに溶射し、
その後、溶射した酸化クロムを機械加工により均一且つ
平滑に調整し、均一なセラミックス層（ビッカース硬度
１０００）とした。

【００３８】さらに、ＢＡＡＳＥＬ社製の炭酸ガスレー
ザ刻印機を使用して、セラミックス層の表面に、直径５
０μｍ、平均深さが１７μｍのレンズ形成用凹部を、５
００個／インチのピッチで、各レンズ形成用凹部の中心
を結んだ直線の公差角が６０°となる亀甲配列になるよ
うに形成した。尚、レンズ形成用凹部の平均深さ１７μ
ｍは、レンズ形成用凹部の球面を形成する球の半径の６
８％に相当する。その後、レーザ加工の際に形成された
レンズ形成用凹部周辺の突起などを研磨した。形成され
たレンズ形成用凹部の表面には、表面粗さＲａが０．８
〜２μｍ（平均Ｒａ＝１μｍ）の範囲の微細凹凸部が形
成されていた。

【００３９】このようにして製造したフライアイレンズ
シート製造用金型と、厚さ７５μｍの東洋紡社製ＰＥＴ
フィルムＡ４３００との間に、三菱レイヨン社製の電磁
線硬化型樹脂を配置した状態で、アイグラフィックス社
製の紫外線ランプを用いて１Ｊの紫外線を照射して、電
磁線硬化型樹脂を重合・硬化させる。これにより、フラ
イアイレンズシート製造用金型のレンズ形成用凹部の形
状を転写して、ＰＥＴフィルム上に凸レンズ部が形成さ
れる。

【００４０】さらに、三菱レイヨン社製電磁線硬化型樹
脂の中に平均粒子径１．５μｍのカーボンブラックを１
５％含有させたインクを、凸レンズ部が形成されたシー
トの凸レンズが形成された側に塗布し、その後に、スク
リーン印刷用のシリコン製樹脂製スキージで、インクを
掻き取る。この掻き取りで、凸レンズ部間の谷部のみに
インク層を残留させる。その後で、４００ｍｊの紫外線
を照射して、インクを重合硬化させて凸レンズ部間の谷
部に遮光層を形成し、フライアイレンズシートが完成す
る。

【００４１】このようにして得られたフライアイレンズ
シートを、三菱レイヨン社製のフレネルレンズと組合わ
せ、背面から解像度ＳＸＧＡのサンヨー社製プロジェク
ターＬＰ−ＳＸ３０００でＳＸＧＡ解像度の画像を投射
したところ、焦点が合わせられる範囲において、投射倍
率によらずモアレの発生が無く、スペックルのない画像
が観察できることが確認された。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、容易に
製造することができるフライアイレンズシート用金型お
よびその製造方法等が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のフライアイレンズシート
製造用のロール型の一部分を示す断面図である。

【図２】図１のロール型の表面の平面図である。

【図３】図１のロール型を使用して製造されたフライア
イレンズシートの断面図である。

【符号の説明】

１：ロール型 ２：型本体 ４：セラミックス層 ６：レンズ形成用凹部

フロントページの続き (72)発明者 松本 誠 神奈川県川崎市多摩区登戸3816番地 三菱 レイヨン株式会社東京・技術情報センター 内 Ｆターム(参考） 4F202 AH73 AJ06 CA30 CD07 CD14 CD18 CD22 4F204 AA24 AA44 AD08 AG01 AG03 AG05 AH73 AJ06 EA03 EB02 EB11 EB29 EF01 EK18 EW37

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の外周面を有する本体と、 該本体の外周に設けられ、レーザ加工された多数のレン
   ズ形成用凹部を有するセラミックス層と、 を備えていることを特徴とするフライアイレンズシート
   製造用型。
2. 【請求項２】 前記レンズ形成用凹部の表面に、微細凹
   凸部が、レーザ加工により形成されている、 請求項１に記載のフライアイレンズシート製造用型。
3. 【請求項３】 前記微細凹凸部が、前記レンズ形成用凹
   部の表面を、表面粗さＲａ＝０．０５〜５μｍに加工す
   ることにより形成されている、 請求項２に記載のフライアイレンズシート製造用型。
4. 【請求項４】 フライアイレンズシート製造用型の製造
   方法であって、 外周面にセラミックス層を有する円筒状の型本体の前記
   セラミックス層の表面に、前記フライアイレンズシート
   のレンズ形状と相補的な形状を有する複数のレンズ形成
   用凹部をレーザ加工によって形成する凹部形成工程を備
   えている、 ことを特徴とするフライアイレンズシート製造用型の製
   造方法。
5. 【請求項５】 前記凹部形成工程に先立って、前記セラ
   ミックス層の厚さを均一に調整する厚さ調整工程を備え
   ている、 請求項４に記載のフライアイレンズシート製造用型の製
   造方法。
6. 【請求項６】 前記レンズ形成用凹部の表面に、微細凹
   凸部をレーザ加工により形成する工程をさらに備えてい
   る、 請求項４又は５に記載のフライアイレンズシート製造用
   型の製造方法。
7. 【請求項７】 前記微細凹凸部が、前記レンズ形成用凹
   部を、表面粗さＲａ＝０．０５〜５μｍに加工すること
   により形成されている、請求項６に記載のフライアイレ
   ンズシート製造用型の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１ないし３のいずれか１項に記載
   のフライアイレンズシート製造用型を用いて熱可塑性樹
   脂または活性エネルギー線硬化型樹脂にレンズ形成用凹
   部の形状を転写し凸レンズ部を形成する工程を備えてい
   ること、 を特徴とするフライアイレンズシートの製造方法。
9. 【請求項９】 前記凸レンズ部の谷間に遮光部を形成す
   る工程をさらに備えている、 請求項８に記載のフライアイレンズシートの製造方法。