JP2007187760A - レンズ基板の製造方法、レンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタ - Google Patents
レンズ基板の製造方法、レンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】コントラストに優れた画像を表示することができるとともに、光の利用効率に優れ、かつ、信頼性の高いレンズ基板を提供すること、当該レンズ基板を効率良く製造することができる製造方法を提供すること、また、前記レンズ基板を備えた透過型スクリーン、リア型プロジェクタを提供すること。
【解決手段】本発明のレンズ基板の製造方法は、基板本体の出射側の面に、銀感光性材料を付与し、遮光膜形成用膜を形成する銀感光性材料付与工程と、基板本体の凸レンズが設けられた面側から光を照射し、遮光膜形成用膜の凸レンズの集光部に対応する部位を露光する露光工程と、露光した遮光膜形成用膜に現像処理を施すことにより、遮光膜形成用膜に開口部を形成する現像工程とを有し、銀感光性材料付与工程の前に、基板本体の凸レンズが設けられた側とは反対の面に、銀感光性材料との親和性を向上させる親和性向上処理を施すことを特徴とする。
【選択図】なし
【解決手段】本発明のレンズ基板の製造方法は、基板本体の出射側の面に、銀感光性材料を付与し、遮光膜形成用膜を形成する銀感光性材料付与工程と、基板本体の凸レンズが設けられた面側から光を照射し、遮光膜形成用膜の凸レンズの集光部に対応する部位を露光する露光工程と、露光した遮光膜形成用膜に現像処理を施すことにより、遮光膜形成用膜に開口部を形成する現像工程とを有し、銀感光性材料付与工程の前に、基板本体の凸レンズが設けられた側とは反対の面に、銀感光性材料との親和性を向上させる親和性向上処理を施すことを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明は、レンズ基板の製造方法、レンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタに関するものである。
近年、リア型プロジェクタは、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。
リア型プロジェクタに用いられる透過型スクリーンには、レンチキュラレンズ(レンズ部)を備えたレンズ基板が一般的に用いられている。そして、このようなレンズ基板(レンズシート)でにおいて、画像のコントラストを向上させる目的で、レンズ部が設けられた側とは反対側に遮光性層が設けられている。
リア型プロジェクタに用いられる透過型スクリーンには、レンチキュラレンズ(レンズ部)を備えたレンズ基板が一般的に用いられている。そして、このようなレンズ基板(レンズシート)でにおいて、画像のコントラストを向上させる目的で、レンズ部が設けられた側とは反対側に遮光性層が設けられている。
このようなレンズ基板(レンズシート)の製造においては、レンズ部での集光を利用して、開口部(光透過性部分)を有する遮光性層が形成されている(例えば、特許文献1参照)。このような方法で、遮光性層を形成することにより、レンズ部の焦点に対応する部位に開口部(光透過性部分)を形成することができるため、コントラストの向上を図る上で有利である。
特許文献1に記載の銀塩感光材料(銀感光性材料)は、遮光性に優れるとともに、容易に開口部を形成することができる点で優れた材料である。
しかしながら、銀塩感光材料は、ベース(基板本体)との親和性が低く、均一な厚さの遮光性膜を形成するのが困難であった。また、得られる遮光性膜は、ベースとの密着性に劣るため、レンズ基板の信頼性を低下させてしまうといった問題があった。
しかしながら、銀塩感光材料は、ベース(基板本体)との親和性が低く、均一な厚さの遮光性膜を形成するのが困難であった。また、得られる遮光性膜は、ベースとの密着性に劣るため、レンズ基板の信頼性を低下させてしまうといった問題があった。
本発明の目的は、コントラストに優れた画像を表示することができるとともに、光の利用効率(入射側からの照射した光の透過率)に優れ、かつ、信頼性の高いレンズ基板を提供すること、当該レンズ基板を効率良く製造することができる製造方法を提供すること、また、前記レンズ基板を備えた透過型スクリーン、リア型プロジェクタを提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のレンズ基板の製造方法は、多数の凸レンズを有する基板本体と、遮光性を有する材料で構成され、開口部を有する遮光膜とを有するレンズ基板を製造する方法であって、
前記基板本体を準備する基板本体準備工程と、
前記基板本体の前記凸レンズが設けられた側とは反対の面に、銀感光性材料を付与し、遮光膜形成用膜を形成する銀感光性材料付与工程と、
前記基板本体の前記凸レンズが設けられた面側から光を照射し、前記遮光膜形成用膜の前記凸レンズの集光部に対応する部位を露光する露光工程と、
露光した前記遮光膜形成用膜に現像処理を施すことにより、前記遮光膜形成用膜に前記開口部を形成する現像工程とを有し、
前記銀感光性材料付与工程の前に、前記基板本体の前記凸レンズが設けられた側とは反対の面に、前記銀感光性材料との親和性を向上させる親和性向上処理を施すことを特徴とする。
これにより、コントラストに優れた画像を表示することができるとともに、光の利用効率(入射側からの照射した光の透過率)に優れ、かつ、信頼性の高いレンズ基板を効率良く製造することができるレンズ基板の製造方法を提供することができる。
本発明のレンズ基板の製造方法は、多数の凸レンズを有する基板本体と、遮光性を有する材料で構成され、開口部を有する遮光膜とを有するレンズ基板を製造する方法であって、
前記基板本体を準備する基板本体準備工程と、
前記基板本体の前記凸レンズが設けられた側とは反対の面に、銀感光性材料を付与し、遮光膜形成用膜を形成する銀感光性材料付与工程と、
前記基板本体の前記凸レンズが設けられた面側から光を照射し、前記遮光膜形成用膜の前記凸レンズの集光部に対応する部位を露光する露光工程と、
露光した前記遮光膜形成用膜に現像処理を施すことにより、前記遮光膜形成用膜に前記開口部を形成する現像工程とを有し、
前記銀感光性材料付与工程の前に、前記基板本体の前記凸レンズが設けられた側とは反対の面に、前記銀感光性材料との親和性を向上させる親和性向上処理を施すことを特徴とする。
これにより、コントラストに優れた画像を表示することができるとともに、光の利用効率(入射側からの照射した光の透過率)に優れ、かつ、信頼性の高いレンズ基板を効率良く製造することができるレンズ基板の製造方法を提供することができる。
本発明のレンズ基板の製造方法では、前記親和性向上処理は、ヘキサメチルジシラザンを用いて行うことが好ましい。
これにより、銀感光性材料と基板本体との親和性を効果的に向上させることができる。 本発明のレンズ基板の製造方法では、前記親和性向上処理は、プラズマを照射することにより行うことが好ましい。
これにより、銀感光性材料と基板本体との親和性を効果的に向上させることができる。
これにより、銀感光性材料と基板本体との親和性を効果的に向上させることができる。 本発明のレンズ基板の製造方法では、前記親和性向上処理は、プラズマを照射することにより行うことが好ましい。
これにより、銀感光性材料と基板本体との親和性を効果的に向上させることができる。
本発明のレンズ基板の製造方法では、前記銀感光性材料付与工程の前に、前記基板本体の前記凸レンズが設けられた側とは反対の面の表面に微小の凹凸を形成することが好ましい。
これにより、基板本体と遮光膜との密着性をより効果的に向上させることができるとともに、開口部において、出射する光が拡散され、視野角特性をより優れたものとすることができる。
これにより、基板本体と遮光膜との密着性をより効果的に向上させることができるとともに、開口部において、出射する光が拡散され、視野角特性をより優れたものとすることができる。
本発明のレンズ基板の製造方法では、前記微小の凹凸は、前記基板本体の前記凸レンズが設けられた側とは反対の面の表面に、前記凸レンズよりも小さい多数個のレンズであることが好ましい。
これにより、基板本体と遮光膜との密着性をさらに向上させることができるとともに、開口部において、出射する光が拡散され、視野角特性をより優れたものとすることができる。
これにより、基板本体と遮光膜との密着性をさらに向上させることができるとともに、開口部において、出射する光が拡散され、視野角特性をより優れたものとすることができる。
本発明のレンズ基板の製造方法では、前記遮光膜の平均厚さは、1〜10μmであることが好ましい。
これにより、遮光膜としての機能をより効果的に発揮させることができる。
本発明のレンズ基板の製造方法では、前記露光工程において、前記基板本体の主面の法線方向に対して所定の角度θだけ傾斜した方向から、前記光を前記基板本体に入射することが好ましい。
これにより、視野角特性、光の利用効率を効果的に向上させることができる。
これにより、遮光膜としての機能をより効果的に発揮させることができる。
本発明のレンズ基板の製造方法では、前記露光工程において、前記基板本体の主面の法線方向に対して所定の角度θだけ傾斜した方向から、前記光を前記基板本体に入射することが好ましい。
これにより、視野角特性、光の利用効率を効果的に向上させることができる。
本発明のレンズ基板の製造方法では、前記光を複数の方向から入射することが好ましい。
これにより、複数の方向についての視野角特性を特に優れたものとすることができるとともに、光の利用効率を特に優れたものとすることができる。また、形成すべき開口部の形状が、略長円形、略楕円形のような形状を有する場合であっても、容易かつ確実に好適な開口部を形成することができる。
これにより、複数の方向についての視野角特性を特に優れたものとすることができるとともに、光の利用効率を特に優れたものとすることができる。また、形成すべき開口部の形状が、略長円形、略楕円形のような形状を有する場合であっても、容易かつ確実に好適な開口部を形成することができる。
本発明のレンズ基板の製造方法では、前記角度θおよび/または前記光の入射方向を、経時的に変化させることが好ましい。
これにより、視野角特性、光の利用効率が特に優れたレンズ基板をより効率良く製造することができる。
本発明のレンズ基板の製造方法では、前記光の入射方向が、前記基板本体の主面の法線を中心に回転するように、前記光の入射方向を変化させることが好ましい。
これにより、視野角特性、光の利用効率が特に優れたレンズ基板をさらに効率良く製造することができる。
これにより、視野角特性、光の利用効率が特に優れたレンズ基板をより効率良く製造することができる。
本発明のレンズ基板の製造方法では、前記光の入射方向が、前記基板本体の主面の法線を中心に回転するように、前記光の入射方向を変化させることが好ましい。
これにより、視野角特性、光の利用効率が特に優れたレンズ基板をさらに効率良く製造することができる。
本発明のレンズ基板の製造方法では、前記角度θが、3〜8°であることが好ましい。
これにより、レンズ基板の視野角特性、光の利用効率を十分に優れたものとしつつ、製造されるレンズ基板を用いて、より高いコントラストの画像を好適に表示することができる。
本発明のレンズ基板の製造方法では、前記レンズ基板は、前記凸レンズとしてマイクロレンズを備えたマイクロレンズ基板であることが好ましい。
これにより、各方向(例えば、縦方向および横方向)での視野角特性を特に優れたものとすることができる。
これにより、レンズ基板の視野角特性、光の利用効率を十分に優れたものとしつつ、製造されるレンズ基板を用いて、より高いコントラストの画像を好適に表示することができる。
本発明のレンズ基板の製造方法では、前記レンズ基板は、前記凸レンズとしてマイクロレンズを備えたマイクロレンズ基板であることが好ましい。
これにより、各方向(例えば、縦方向および横方向)での視野角特性を特に優れたものとすることができる。
本発明のレンズ基板は、本発明の方法を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、コントラストに優れた画像を表示することができるとともに、光の利用効率(入射側からの照射した光の透過率)に優れ、かつ、信頼性の高いレンズ基板を提供することができる。
本発明の透過型スクリーンは、本発明のレンズ基板を備えたことを特徴とする。
これにより、コントラストに優れた画像を表示することができるとともに、光の利用効率(入射側からの照射した光の透過率)に優れ、かつ、信頼性の高い透過型スクリーンを提供することができる。
これにより、コントラストに優れた画像を表示することができるとともに、光の利用効率(入射側からの照射した光の透過率)に優れ、かつ、信頼性の高いレンズ基板を提供することができる。
本発明の透過型スクリーンは、本発明のレンズ基板を備えたことを特徴とする。
これにより、コントラストに優れた画像を表示することができるとともに、光の利用効率(入射側からの照射した光の透過率)に優れ、かつ、信頼性の高い透過型スクリーンを提供することができる。
本発明のリア型プロジェクタは、本発明の透過型スクリーンを備えたことを特徴とする。
これにより、コントラストに優れた画像を表示することができるとともに、光の利用効率(入射側からの照射した光の透過率)に優れ、かつ、信頼性の高いリア型プロジェクタを提供することができる。
これにより、コントラストに優れた画像を表示することができるとともに、光の利用効率(入射側からの照射した光の透過率)に優れ、かつ、信頼性の高いリア型プロジェクタを提供することができる。
以下、本発明のレンズ基板の製造方法、レンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタについて、添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
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、リア型プロジェクタを構成する部材として用いるものとして説明する。
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、リア型プロジェクタ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の製造方法の説明に先立ち、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。
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。
マイクロレンズ基板(レンズ基板)1は、後述する透過型スクリーン10を構成する部材であり、図1に示すように、所定のパターンで配列された複数個のマイクロレンズ(凸レンズ)21を備えた基板本体2と、遮光性を有する材料で構成されたブラックマトリックス(遮光膜)3と、入射した光を乱反射させることにより拡散させる機能を有する拡散部4とを備えている。また、マイクロレンズ基板1の光の入射側(すなわち、マイクロレンズ21の光の入射側)には、着色部(外光吸収部)22が設けられている。
基板本体2は、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。
基板本体2は、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。
基板本体2の具体的な構成材料としては、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(例えば、ブレンド樹脂、ポリマーアロイ、積層体等として)用いることができる。
基板本体2の構成材料(固化した状態の材料)は、一般に、各種気体(マイクロレンズ基板1が用いられる雰囲気)より大きな絶対屈折率を有するものであるが、絶対屈折率の具体的な値は、1.35〜1.9であるのが好ましく、1.40〜1.75であるのがより好ましい。基板本体2の構成材料の絶対屈折率が前記範囲内の値であると、光(入射光)の利用効率を特に優れたものとしつつ、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は、光の入射する面側に凸面を有する凸レンズとしてのマイクロレンズ21を複数個備えている。
マイクロレンズ基板1は、光の入射する面側に凸面を有する凸レンズとしてのマイクロレンズ21を複数個備えている。
本実施形態において、マイクロレンズ(凸レンズ)21は、マイクロレンズ基板1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。マイクロレンズ21がこのような形状を有することにより、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。特に、水平方向および鉛直方向の視野角特性をともに優れたものとすることができる。
平面視したときのマイクロレンズ21の短軸方向(縦方向)の長さをL1[μm]、長軸方向(横方向)の長さをL2[μm]としたとき、0.10≦L1/L2≦0.99の関係を満足するのが好ましく、0.50≦L1/L2≦0.95の関係を満足するのがより好ましく、0.60≦L1/L2≦0.80の関係を満足するのがさらに好ましい。上記のような関係を満足することにより、上述したような効果がさらに顕著なものとなる。
平面視したときのマイクロレンズ21の短軸方向の長さ(マイクロレンズ21の縦幅)は、10〜500μmであるのが好ましく、30〜300μmであるのがより好ましく、50〜100μmであるのがさらに好ましい。マイクロレンズ21の短軸方向の長さが前記範囲内の値であると、モアレ等の不都合の発生を効果的に防止しつつ、スクリーンに投影される画像において十分な解像度を得ることができるとともに、マイクロレンズ基板1(透過型スクリーン10)の生産性をさらに高めることができる。
また、平面視したときのマイクロレンズ21の長軸方向の長さ(マイクロレンズ21の横幅)は、15〜750μmであるのが好ましく、45〜450μmであるのがより好ましく、70〜150μmであるのがさらに好ましい。マイクロレンズ21の短軸方向の長さが前記範囲内の値であると、モアレ等の不都合の発生を効果的に防止しつつ、スクリーンに投影される画像において十分な解像度を得ることができるとともに、マイクロレンズ基板1(透過型スクリーン10)の生産性をさらに高めることができる。
また、マイクロレンズ21の曲率半径は、7.5〜375μmであるのが好ましく、22.5〜225μmであるのがより好ましく、35〜75μmであるのがさらに好ましい。マイクロレンズ21の曲率半径が前記範囲内の値であると、視野角特性を特に優れたものとすることができる。特に、水平方向および鉛直方向の視野角特性をとも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は、短軸方向についての曲率半径と、長軸方向の曲率半径が異なるものであってもよいが、このような場合、長軸方向の曲率半径が上記の範囲内の値であるのが好ましい。
また、マイクロレンズ21の高さは、7.5〜375μmであるのが好ましく、22.5〜225μmであるのがより好ましく、35〜75μmであるのがさらに好ましい。マイクロレンズ21の高さが前記範囲内の値であると、光の利用効率および視野角特性を、特に優れたものとすることができる。
また、マイクロレンズ21の高さは、7.5〜375μmであるのが好ましく、22.5〜225μmであるのがより好ましく、35〜75μmであるのがさらに好ましい。マイクロレンズ21の高さが前記範囲内の値であると、光の利用効率および視野角特性を、特に優れたものとすることができる。
また、これら複数個のマイクロレンズ21は、千鳥状(千鳥格子状)に配列している。このようにマイクロレンズ21が配列することにより、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、マイクロレンズが正方格子状等に配列したものであると、マイクロレンズ21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場合がある。また、マイクロレンズをランダムに配した場合、マイクロレンズ21の大きさ等によっては、マイクロレンズが形成されている有効領域におけるマイクロレンズ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。
上記のように、本実施形態において、マイクロレンズ21は、マイクロレンズ基板1を平面視したときに、千鳥格子状に配列しているが、複数のマイクロレンズ21で構成される第1の行25と、それに隣接する第2の行26とが、縦方向に半ピッチ分だけずれているのが好ましい。これにより、光の干渉によるモアレの発生等をより効果的に防止するとともに、かつ、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。
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。
また、マイクロレンズ基板1を光の入射面側(図2で示した方向)から平面視したときの、マイクロレンズ21が形成されている有効領域において、マイクロレンズ21の占有率は、90〜100%であるのが好ましい。マイクロレンズ21の占有率が前記範囲内の値であると、光利用効率をさらに向上させることができ、投影させる画像の輝度、コントラスト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の占有率は、平面視したときのマイクロレンズ21の中心211と、当該マイクロレンズ21に隣接する、マイクロレンズ21が形成されていない部位の中心部とを結ぶ線分において、マイクロレンズ21が形成されている部位の長さL3[μm]と、前記線分の長さL4[μm]との比率(L3/L4×100[%])として求めることができる(図2参照)。
上記のように、マイクロレンズの形状や配列方式等を厳密に規定することにより、光の干渉によるモアレの発生を効果的に防止しつつ、視野角特性等を特に優れたものとすることができる。特に、マイクロレンズの形状や配列方式等を上記のように厳密に規定することにより、上記のような形状、配列方式のマイクロレンズを有することによる効果と、後に詳述するような方法により形成されたブラックマトリックス3を有することによる効果とが相乗的に作用し合い、特に優れた効果(例えば、特に優れた視野角特性、光利用効率等)が得られる。
また、各マイクロレンズ21は、入射側に突出した凸レンズとして形成されており、焦点fが、ブラックマトリックス(遮光膜)3に設けられた開口部(非遮光部)31の近傍に位置するように設計されている。すなわち、マイクロレンズ基板1に対して、ほぼ垂直な方向から入射した平行光La(後述するフレネルレンズ部5からの平行光La)は、マイクロレンズ基板1の各マイクロレンズ21によって集光され、ブラックマトリックス3の開口部31近傍で焦点fを結ぶ。このように、ブラックマトリックス3の開口部31の近傍でマイクロレンズ21が焦点を結ぶことにより、光の利用効率を特に優れたものとすることができる。その結果、マイクロレンズ基板を透過した光により形成される画像のコントラストを特に優れたものとすることができる。
また、基板本体2の光の出射側の面には、ブラックマトリックス3が設けられている。ブラックマトリックス3は、遮光性を有する材料で構成され、膜状に形成されたものである。このようなブラックマトリックス3を有することにより、当該ブラックマトリックス3に、外光(投影画像を形成する上で好ましくない外光)を吸収させることができ、スクリーンに投影される画像を、コントラストに優れたものとすることができる。特に、前述したような着色部22を有するとともに、ブラックマトリックス3を有することにより、マイクロレンズ基板1による画像のコントラストを特に優れたものとすることができる。
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。
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。
開口部31は、後に詳述するように(後に詳述するような方法により)、ブラックマトリックス3の開口部31以外の部位で外光の反射を効果的に防止しつつ、画像形成用の光がブラックマトリックス3により吸収、反射されるのを十分に防止するような大きさで設けられている。
ブラックマトリックス3の開口部31は、いかなる形状のものであってもよいが、平面視したときの形状が略円形であるのが好ましい。開口部31が略円形である場合、開口部31の大きさは、特に限定されないが、その直径が、5〜100μmであるのが好ましく、15〜90μmであるのがより好ましく、20〜70μmであるのがさらに好ましい。これにより、スクリーンに投影される画像を、よりコントラストに優れたものとすることができる。
ブラックマトリックス3の開口部31は、いかなる形状のものであってもよいが、平面視したときの形状が略円形であるのが好ましい。開口部31が略円形である場合、開口部31の大きさは、特に限定されないが、その直径が、5〜100μmであるのが好ましく、15〜90μmであるのがより好ましく、20〜70μmであるのがさらに好ましい。これにより、スクリーンに投影される画像を、よりコントラストに優れたものとすることができる。
また、ブラックマトリックス3の厚さ(平均厚さ)は、1〜10μmであるのが好ましく、3〜9μmであるのがより好ましく、4〜8μmであるのがさらに好ましい。ブラックマトリックス3の厚さが前記範囲内の値であると、ブラックマトリックス3の不本意な剥離、クラック等をより確実に防止しつつ、ブラックマトリックス3としての機能(すなわち、画像のコントラストを向上させる機能)をより効果的に発揮させることができ、例えば、マイクロレンズ基板1を備えた透過型スクリーン10において、投影される画像のコントラストを特に優れたものとすることができる。
また、ブラックマトリックス(遮光膜)3の開口部31は、光の出射側に向かって断面積が大きくなるような形状(テーパ状)をなすものである。これにより、基板本体2を透過してきた光(画像形成用の光)がブラックマトリックス3の開口部31の側面(周面)に入射し、光の利用効率が低下することをより効果的に防止することができる。
また、ブラックマトリックス(遮光膜)3の開口部31は、光の出射側に向かって断面積が大きくなるような形状(テーパ状)をなすものである。これにより、基板本体2を透過してきた光(画像形成用の光)がブラックマトリックス3の開口部31の側面(周面)に入射し、光の利用効率が低下することをより効果的に防止することができる。
図1(図3についても同様)中、θ’で示されるブラックマトリックス3の開口部31におけるテーパ角(ブラックマトリックス3の主面の法線(垂線)と、開口部31における傾斜面とのなす角)は、1〜10°であるのが好ましく、2〜8°であるのがより好ましく、3〜5°であるのがさらに好ましい。テーパ角が前記範囲内の値であると、外光(例えば、光の入射側とは反対側から不本意に入射した外光等)が、出射側に反射するのを十分に低く抑えることができ、光の利用効率を特に優れたものとしつつ、映り込みを防止して、得られる画像のコントラストを特に優れたものとすることができるとともに、マイクロレンズ基板1の視野角特性を特に優れたものとすることができる。このようなテーパ角を有する開口部31は、後述するような方法により、容易かつ確実に形成することができる。
また、平面視したときの開口部31のブラックマトリックス3に対する面積比(開口率)は、10〜50%であるのが好ましく、20〜47%であるのがより好ましく、25〜44%であるのがさらに好ましい。開口率が前記範囲内の値であると、外光(例えば、光の入射側とは反対側から不本意に入射した外光等)が、出射側に反射するのを十分に低く抑えることができ、光の利用効率を特に優れたものとしつつ、映り込みを防止して、得られる画像のコントラストを特に優れたものとすることができるとともに、マイクロレンズ基板1の視野角特性を特に優れたものとすることができる。これに対し、開口率が前記下限値未満であると、光の利用効率、視野角特性を十分に優れたものとするのが困難となる可能性がある。また、開口率が前記上限値を越えると、外光反射を十分に低く抑えることが困難となり、映り込みを防止して、得られる画像のコントラストを十分に優れたものとするのが困難となる可能性がある。
また、マイクロレンズ基板1の光の出射側の面には、拡散部4が設けられている。拡散部4は、入射した光(入射光)を乱反射させることにより拡散させる機能を有するものである。このような拡散部4を有することにより、視野角特性を優れたものとすることができる。また、拡散部4は、ブラックマトリックス3より光の出射側に形成された領域を有するものである。このような構成であることにより、拡散部4に入射した光を、出射側(光の入射側とは反対側の方向)に効率よく向かわせることができ、透過型スクリーン10の視野角特性を特に優れたものにすることができる(スクリーンに投影される画像を好適に視認することができる視野角を特に大きいものとすることができる)。本実施形態では、拡散部4は、光透過性に優れた実質的に透明な材料(例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂等)中に、拡散材が分散した構成になっている。拡散材としては、例えば、微粒子状(ビーズ状)のシリカ、ガラス、樹脂等を用いることができる。拡散材の平均粒径は、特に限定されないが、1〜50μmであるのが好ましく、2〜10μmであるのがより好ましい。
また、拡散部4の厚さは、特に限定されないが、0.05〜5mmであるのが好ましく、0.7〜4mmであるのがより好ましく、1.0〜3mmであるのがさらに好ましい。拡散部4の厚さが前記範囲内の値であると、光の利用効率を十分に高いものとしつつ、視野角特性を特に優れたものとすることができる。これに対し、拡散部4の厚さが前記下限値未満であると、拡散部4を設けることによる効果が十分に発揮されない可能性がある。また、拡散部4の厚さが前記上限値を超えると、光(光子)と拡散材とが衝突する確率(頻度)が急激に高くなる傾向を示し、消光が起こり易く、また、光拡散部内に入射した光(光子)が、再び入射側に戻る可能性も高くなる。その結果、光の利用効率を十分に高めるのが困難になる可能性がある。
本発明のマイクロレンズ基板(レンズ基板)は、後に詳述するような方法で製造されたものであるため、光の利用効率に優れている。マイクロレンズ基板1の光の利用効率(マイクロレンズ基板1の入射面側から入射する光の光量に対する、出射面側から出射する光の光量の割合)は、65%以上であるのが好ましく、75%以上であるのがより好ましく、85%以上であるのがさらに好ましい。
次に、上述したようなマイクロレンズ基板1を備えた透過型スクリーン10について説明する。
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。
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。
以上のように構成された透過型スクリーン10では、投射レンズからの映像光が、フレネルレンズ部5によって屈折し、平行光Laとなる。そして、この平行光Laは、マイクロレンズ基板1の着色部が形成された面側から入射し、各マイクロレンズ21によって集光し、焦点を結んだ後に拡散する。このとき、ブラックマトリックス3は必要かつ十分な大きさの開口部31を有するものであるため、マイクロレンズ基板1に入射した光は、十分な透過率でマイクロレンズ基板1を透過する。開口部31を通過した光は、拡散し、観察者に平面画像として観測される。
次に、前述したマイクロレンズ基板1の製造方法の一例(第1実施形態)について説明する。
図4は、マイクロレンズ基板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製造方法を示す模式的な縦断面図である。図6、図7、図8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、図9、図10、図11は、基板本体に光を照射する際の光の入射方向(銀感光性材料を露光する際の光の照射方法)を説明するための図、図12は、マイクロレンズによる光の屈折と、基板本体から出射する光の光度分布とを説明するための図である。なお、以下の説明では、図6〜図8および図12中の下側、図9〜図11中の上側を「(光の)入射側」、図6〜図8および図12中の上側、図9〜図11中の下側を「(光の)出射側」と言う。
また、凹部付き部材の製造においては、実際には基板上に多数の凹部(マイクロレンズ用凹部)を形成し、マイクロレンズ基板(基板本体)の製造においては、実際には多数の凸部(凸レンズ)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。
図4は、マイクロレンズ基板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製造方法を示す模式的な縦断面図である。図6、図7、図8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、図9、図10、図11は、基板本体に光を照射する際の光の入射方向(銀感光性材料を露光する際の光の照射方法)を説明するための図、図12は、マイクロレンズによる光の屈折と、基板本体から出射する光の光度分布とを説明するための図である。なお、以下の説明では、図6〜図8および図12中の下側、図9〜図11中の上側を「(光の)入射側」、図6〜図8および図12中の上側、図9〜図11中の下側を「(光の)出射側」と言う。
また、凹部付き部材の製造においては、実際には基板上に多数の凹部(マイクロレンズ用凹部)を形成し、マイクロレンズ基板(基板本体)の製造においては、実際には多数の凸部(凸レンズ)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、マイクロレンズ基板の製造方法の説明に先立ち、マイクロレンズ基板の製造に用いる凹部付き部材(マイクロレンズ形成用凹部付き部材)の構成およびその製造方法について説明する。
凹部付き部材(マイクロレンズ形成用凹部付き部材)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。このため、凹部付き部材6が有する凹部61の形状の安定性(信頼性)や、当該凹部61を用いて形成されるマイクロレンズ21の寸法精度等を特に優れたものとすることができ、レンズ基板としての光学特性を特に信頼性の高いものとすることができる。また、ガラス材料は、一般に、形状の安定性に優れているため、後に詳述するマイクロレンズ基板1の製造方法において、製造された基板本体2の取り扱い性が向上する。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。
凹部付き部材(マイクロレンズ形成用凹部付き部材)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。このため、凹部付き部材6が有する凹部61の形状の安定性(信頼性)や、当該凹部61を用いて形成されるマイクロレンズ21の寸法精度等を特に優れたものとすることができ、レンズ基板としての光学特性を特に信頼性の高いものとすることができる。また、ガラス材料は、一般に、形状の安定性に優れているため、後に詳述するマイクロレンズ基板1の製造方法において、製造された基板本体2の取り扱い性が向上する。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。
凹部付き部材(マイクロレンズ形成用凹部付き部材)6は、マイクロレンズ21の配列方式に対応する方式(転写された位置関係)で配列した、複数個の凹部(マイクロレンズ形成用凹部)61を備えている。そして、これらの凹部61は、マイクロレンズ21が凸部であるのに対し凹部である以外は、マイクロレンズ21に対応する形状(転写された形状である以外は実質的に同一の形状)、寸法を有している。
より詳しく説明すると、本実施形態において、凹部(マイクロレンズ形成用凹部)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、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の製造に好適に用いることができる。
また、平面視したときの凹部61の短軸方向(縦方向)の長さをL1[μm]、長軸方向(横方向)の長さをL2[μm]としたとき、0.10≦L1/L2≦0.99の関係を満足するのが好ましく、0.50≦L1/L2≦0.95の関係を満足するのがより好ましく、0.60≦L1/L2≦0.80の関係を満足するのがさらに好ましい。上記のような関係を満足することにより、上述したような効果がさらに顕著なものとなる。
また、平面視したときの凹部61の短軸方向の長さは、10〜500μmであるのが好ましく、30〜300μmであるのがより好ましく、50〜100μmであるのがさらに好ましい。凹部61の短軸方向の長さが前記範囲内の値であると、製造されるマイクロレンズ基板1の視野角特性、およびマイクロレンズ基板1により投影される画像のコントラスト、輝度を特に優れたものとしつつ、投影される画像において十分な解像度を得ることができる。また、凹部61の短軸方向の長さが前記範囲内の値であると、製造されるマイクロレンズ基板1を用いた際に、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とともに、マイクロレンズ基板1(凹部付き部材6)の生産性をさらに高めることができる。
また、平面視したときの凹部61の長軸方向の長さは、15〜750μmであるのが好ましく、45〜450μmであるのがより好ましく、70〜150μmであるのがさらに好ましい。凹部61の長軸方向の長さが前記範囲内の値であると、製造されるマイクロレンズ基板1の視野角特性、およびマイクロレンズ基板1により投影される画像のコントラスト、輝度を特に優れたものとしつつ、投影される画像において十分な解像度を得ることができる。また、凹部61の長軸方向の長さが前記範囲内の値であると、製造されるマイクロレンズ基板1を用いた際に、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とともに、マイクロレンズ基板1(凹部付き部材6)の生産性をさらに高めることができる。
また、凹部61の曲率半径は、7.5〜375μmであるのが好ましく、22.5〜225μmであるのがより好ましく、35〜75μmであるのがさらに好ましい。凹部61の曲率半径が前記範囲内の値であると、製造されるマイクロレンズ基板1の視野角特性を特に優れたものとすることができる。特に、水平方向および鉛直方向の視野角特性をともに優れたものとすることができる。なお、凹部61は、短軸方向についての曲率半径と、長軸方向の曲率半径が異なるものであってもよいが、このような場合、長軸方向の曲率半径が上記の範囲内の値であるのが好ましい。
また、凹部61の深さは、7.5〜375μmであるのが好ましく、22.5〜225μmであるのがより好ましく、35〜75μmであるのがさらに好ましい。凹部61の深さが前記範囲内の値であると、製造されるマイクロレンズ基板1の視野角特性を、特に優れたものとすることができる。
また、凹部61の深さは、7.5〜375μmであるのが好ましく、22.5〜225μmであるのがより好ましく、35〜75μmであるのがさらに好ましい。凹部61の深さが前記範囲内の値であると、製造されるマイクロレンズ基板1の視野角特性を、特に優れたものとすることができる。
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、製造されるマイクロレンズ基板1を用いた際に、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(マイクロレンズ)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(マイクロレンズ)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。
また、上記のように、凹部61は、凹部付き部材6を平面視したときに、千鳥格子状に配列しているが、複数の凹部61で構成される第1の行と、それに隣接する第2の行とが、縦方向に半ピッチ分だけずれているのが好ましい。これにより、製造されるマイクロレンズ基板1を用いた際に、光の干渉によるモアレの発生等をより効果的に防止することができるとともに、かつ、視野角特性を特に優れたものとすることができる。
なお、上記の説明では、凹部61が、凹と凸の関係である以外は、マイクロレンズ21と、実質的に同一の形状(寸法)、配列方式を有しているものとして説明したが、例えば、基板本体2の構成材料が収縮し易いものである場合(基板本体2を構成する組成物が固化等により収縮する場合)、その収縮率等を考慮し、マイクロレンズ21と凹部61とについて、これらの間で、形状(寸法)、占有率等が異なるようにしてもよい。
次に、凹部付き部材の製造方法について、図5を参照しながら説明する。なお、実際には基板上に多数の凹部(マイクロレンズ形成用凹部)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、凹部付き部材6を製造するに際し、基板7を用意する。
この基板7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7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。
まず、凹部付き部材6を製造するに際し、基板7を用意する。
この基板7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7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。
<A1>用意した基板7の表面に、多数個の初期孔(開口部)81を有するマスク8を形成するとともに、基板7の裏面(マスク8が形成される面と反対側の面)に裏面保護膜89を形成する(マスキング工程、図5(a)、図5(b)参照)。
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7の裏面に裏面保護膜89を形成するとともに、基板7の表面にマスク形成用膜9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9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9および裏面保護膜89は同時に形成することもできる。
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7の裏面に裏面保護膜89を形成するとともに、基板7の表面にマスク形成用膜9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9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9および裏面保護膜89は同時に形成することもできる。
マスク形成用膜9は、レーザ光の照射等により、後述する初期孔81を形成することができるとともに、後述するエッチング工程におけるエッチングに対する耐性を有するものが好ましい。換言すれば、マスク形成用膜9(マスク8)は、エッチングレートが、基板7と略等しいか、または、基板7に比べて小さくなるように構成されるのが好ましい。
かかる観点からは、マスク形成用膜9(マスク8)を構成する材料としては、例えばCr、Au、Ni、Ti、Pt等の金属やこれらから選択される2種以上を含む合金、前記金属の酸化物(金属酸化物)、シリコン、樹脂等が挙げられる。
また、マスク形成用膜9(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。
かかる観点からは、マスク形成用膜9(マスク8)を構成する材料としては、例えばCr、Au、Ni、Ti、Pt等の金属やこれらから選択される2種以上を含む合金、前記金属の酸化物(金属酸化物)、シリコン、樹脂等が挙げられる。
また、マスク形成用膜9(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。
上記のように、マスク形成用膜9(マスク8)の構成は、特に限定されるものではないが、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のが好ましい。このような構成のマスク形成用膜9は、後述するようなレーザ光の照射等により、所望の形状の開口部を容易かつ確実に形成することができるものであり、また、このような構成のマスク形成用膜9を用いて得られるマスク8は、様々な組成のエッチング液に対して優れた安定性を有している(後述するエッチング工程において基板7をより確実に保護することができる)。また、基板7がガラスで構成されたものであり、かつマスク形成用膜9(マスク8)が上記のような構成のものであると、例えば、後述するエッチング工程において、エッチング液として一水素二フッ化アンモニウムを含む液体を好適に用いることができる。一水素二フッ化アンモニウムは毒劇物ではないため、作業中の人体や環境への影響をより確実に防止することができる。また、上記のような構成のマスク形成用膜9(マスク8)は、マスクの内部応力を効率良く緩和することができ、基板7との密着性(特に、エッチング工程における密着性)に特に優れている。このようなことから、上記のような構成のマスク形成用膜9(マスク8)を用いることにより、所望の形状の凹部61を容易かつ確実に形成することができる。
マスク形成用膜9の形成方法は特に限定されないが、マスク形成用膜9(マスク8)をクロム(Cr)、金(Au)等の金属材料(合金を含む)や金属酸化物(例えば酸化クロム)、またはこれらの複合材料(例えば、金属材料で構成された金属層と、金属酸化物で構成された金属酸化物層とを有する積層体等)で構成されたものとする場合、マスク形成用膜9は、例えば、蒸着法やスパッタリング法等により、好適に形成することができる。また、マスク形成用膜9(マスク8)をシリコンで構成されたものとする場合、マスク形成用膜9は、例えば、スパッタリング法やCVD法等により、好適に形成することができる。
マスク形成用膜9(マスク8)の厚さは、マスク形成用膜9(マスク8)を構成する材料によっても異なるが、0.01〜2.0μm程度が好ましく、0.01〜0.3μm程度がより好ましい。厚さが前記下限値未満であると、マスク形成用膜9の構成材料等によっては、後述する初期孔形成工程(開口部形成工程)において形成される初期孔81の形状が歪んでしまう可能性がある。また、後述するエッチング工程でウェットエッチングを施す際に、基板7のマスクした部分を十分に保護できない可能性がある。一方、上限値を超えると、マスク形成用膜9の構成材料等によっては、後述する初期孔形成工程において、貫通する初期孔81を形成するのが困難になるほか、マスク形成用膜9(マスク8)の内部応力によりマスク形成用膜9(マスク8)が剥がれ易くなる場合がある。
裏面保護膜89は、次工程以降で基板7の裏面を保護するためのものである。この裏面保護膜89により、基板7の裏面の侵食、劣化等が好適に防止される。この裏面保護膜89は、例えば、マスク形成用膜9(マスク8)と同様の構成を有している。このため、裏面保護膜89は、マスク形成用膜9の形成と同時に、マスク形成用膜9と同様に設けることができる。
次に、図5(b)に示すように、マスク形成用膜9に、複数個の初期孔(開口部)81を形成し、マスク8を得る(初期孔形成工程)。本工程で形成される初期孔81は、後述するエッチングの際のマスク開口として機能するものである。
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9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。
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9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。
また、レーザ光の照射により初期孔81を形成する場合、使用するレーザ光の種類は、特に限定されないが、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。
本工程で形成する初期孔81は、その形状、大きさは特に限定されないが、略円形で、その直径が、0.5〜30μmであるのが好ましく、1.0〜10μmであるのがより好ましく、1.5〜5μmであるのがさらに好ましい。初期孔81の直径が前記範囲内の値であると、後述するエッチング工程において、前述したような形状の凹部61を確実に形成することができる。ただし、初期孔81が、略楕円形のように扁平形状のものである場合、短軸方向の長さを、直径の値として代用することができる。すなわち、本工程で形成する初期孔81が扁平形状のものである場合、初期孔81の幅(短軸方向の長さ)は、特に限定されないが、0.8〜30μmであるのが好ましく、1.0〜10μmであるのがより好ましく、1.5〜5μmであるのがさらに好ましい。初期孔81の幅が前記範囲内の値であると、後述するエッチング工程において、前述したような形状の凹部61を確実に形成することができる。
また、本工程で形成する初期孔81が扁平形状のものである場合、初期孔81の長さ(長軸方向の長さ)は、0.5〜30μmであるのが好ましく、1.0〜15μmであるのがより好ましく、1.5〜10μmであるのがさらに好ましい。初期孔81の長さが前記範囲内の値であると、後述するエッチング工程において、前述したような形状の凹部61をより確実に形成することができる。
<A2>次に、図5(c)に示すように、初期孔81が形成されたマスク8を用いて基板7にエッチングを施し、基板7上に多数の凹部61を形成する(エッチング工程)。
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。
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。
初期孔81が形成されたマスク8で被覆された基板7に対して、エッチング(ウェットエッチング)を施すことにより、図5(c)に示すように、基板7は、マスク8が存在しない部分(マスク8の初期孔81に対応する部位)より食刻され、基板7上に多数の凹部61が形成される。上述したように、マスク8に形成された初期孔81が千鳥状(千鳥格子状)の配置であるため、形成される凹部61は、基板7の表面に千鳥状(千鳥格子状)に配置されたものとなる。
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7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。
マスク8(マスク形成用膜9)が主としてクロム、酸化クロムで構成されたものである場合、フッ酸系エッチング液としては、一水素二フッ化アンモニウムを含む液体が特に好適である。一水素二フッ化アンモニウム溶液は毒劇物ではないため、作業中の人体や環境への影響を防止することができる。また、エッチング液として、一水素二フッ化アンモニウムを用いる場合、該エッチング液中には、例えば、過酸化水素および/または硫酸が含まれていてもよい。これにより、エッチングスピートをより速くすることができる。
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(マスク形成用膜9)が主としてクロム、酸化クロムで構成されたものである場合、フッ酸系エッチング液としては、一水素二フッ化アンモニウムを含む液体が特に好適である。一水素二フッ化アンモニウム溶液は毒劇物ではないため、作業中の人体や環境への影響を防止することができる。また、エッチング液として、一水素二フッ化アンモニウムを用いる場合、該エッチング液中には、例えば、過酸化水素および/または硫酸が含まれていてもよい。これにより、エッチングスピートをより速くすることができる。
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。
<A3>次に、図5(d)に示すように、マスク8を除去する(マスク除去工程)。また、この際、マスク8の除去とともに、裏面保護膜89も除去することにより、凹部付き部材6が得られる。
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。
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。
また、例えば、凹部付き部材6の凹部61が設けられている面側に、離型処理を施してもよい。これにより、後に詳述するマイクロレンズ基板1の製造方法において、基板本体2が有するマイクロレンズ21にカケ等の欠陥が生じるのを十分に防止しつつ、凹部付き部材6を容易に取り外すことができ、結果として、最終的なマイクロレンズ基板1において、マイクロレンズ21の欠陥を防止することができる。離型処理としては、アルキルポリシロキサン等のシリコーン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂等の離型性を有する物質で構成される被膜の形成、ヘキサメチルジシラザン([(CH3)3Si]2NH)等のシリル化剤による表面処理、フッ素系ガスによる表面処理等が挙げられる。
以上により、図5(d)および図4に示すように、基板7上に多数の凹部61が千鳥状に形成された凹部付き部材6が得られる。
基板7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9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7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。
すなわち、レーザ光の照射によりマスク形成用膜9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開口部を形成する場合に比べて簡単かつ安価に、所定パターンで開口部(初期孔81)を有するマスクを得ることができる。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。
基板7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9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7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。
すなわち、レーザ光の照射によりマスク形成用膜9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開口部を形成する場合に比べて簡単かつ安価に、所定パターンで開口部(初期孔81)を有するマスクを得ることができる。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。
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。
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、上述した凹部付き部材6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。
<B1>まず、図6(a)に示すように、凹部付き部材6の凹部61が形成された側の面に、流動性を有する状態の組成物23(例えば、軟化状態の樹脂材料、未重合(未硬化)の樹脂材料)を付与し、その上に、基材フィルム24を載せ、この基材フィルム24を介して、組成物23を平板(押圧部材)11で押圧する(押圧工程)。
<B1>まず、図6(a)に示すように、凹部付き部材6の凹部61が形成された側の面に、流動性を有する状態の組成物23(例えば、軟化状態の樹脂材料、未重合(未硬化)の樹脂材料)を付与し、その上に、基材フィルム24を載せ、この基材フィルム24を介して、組成物23を平板(押圧部材)11で押圧する(押圧工程)。
基材フィルム24は、組成物23(固化後の組成物23)と同程度の屈折率を有する材料で構成されているのが好ましく、より具体的には、基材フィルム24の構成材料の絶対屈折率と固化後の組成物23の絶対屈折率との差の絶対値が、0.20以下であるのが好ましく、0.10以下であるのがより好ましく、0.02以下であるのがさらに好ましい。基材フィルム24は、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、ポリエチレンテレフタレートで構成されたものであるのが好ましい。また、基材フィルム24は、比較的厚いものを用いてもよいし、実質的に可撓性を有さないものを用いてもよい。
なお、平板11による押圧は、例えば、凹部付き部材6と、基材フィルム24との間に、スペーサーを配した状態で、行ってもよい。これにより、形成される基板本体2の厚さをより確実に制御することができる。また、スペーサーを用いる場合、組成物23を固化する際に、凹部付き部材6と基材フィルム24との間にスペーサーが配されていればよく、スペーサーを供給するタイミングは特に限定されない。例えば、凹部付き部材6の凹部61が形成された側の面に、付与する樹脂として予めスペーサーが分散された組成物23を用いてもよいし、凹部付き部材6上にスペーサーを配した状態で組成物23を付与してもよいし、組成物23の供給後にスペーサーを付与してもよい。
スペーサーを用いる場合、当該スペーサーは、固化後の組成物23と同程度の屈折率を有する材料で構成されているのが好ましく、より具体的には、スペーサーの構成材料の絶対屈折率と固化後の組成物23の絶対屈折率との差の絶対値が、0.20以下であるのが好ましく、0.10以下であるのがより好ましく、0.02以下であるのがさらに好ましく、固化後の組成物23とスペーサーとが同一の材料で構成されたものであるのが最も好ましい。
スペーサーの形状は、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。
スペーサーの形状は、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。
<B2>次に、組成物23を固化(ただし、硬化(重合)を含む)させ、マイクロレンズ21を備えた基板本体2を得る(固化工程。図6(b)参照)。
組成物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。
なおここで、必要に応じて組成物23および/または基材フィルム24の中には、光源からの入射光を拡散させるために、あらかじめ拡散材として例えばポリスチレンビーズ、ガラスビーズ、有機架橋ポリマーなどを混ぜても良い。ここで拡散材は組成物23および/または基材フィルム24全体に混入しても良いし、一部にのみ混入しても良い。
組成物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。
なおここで、必要に応じて組成物23および/または基材フィルム24の中には、光源からの入射光を拡散させるために、あらかじめ拡散材として例えばポリスチレンビーズ、ガラスビーズ、有機架橋ポリマーなどを混ぜても良い。ここで拡散材は組成物23および/または基材フィルム24全体に混入しても良いし、一部にのみ混入しても良い。
<B3>次に、形成された基板本体2から、凹部付き部材6および平板11を取り除く(押圧部材・凹部付き部材除去工程。図6(c)参照)。本工程で除去された凹部付き部材6および平板11は、マイクロレンズ基板1の製造に繰り返し使用することができる。これにより、製造されるマイクロレンズ基板1の品質の安定性を高めることができるとともに、製造コスト面でも有利となる。
<B4>次に、基板本体2の出射側表面に、後述する銀感光性材料との親和性を向上させる処理(親和性向上処理)を施す(親和性向上処理工程)。
このように本発明では、基板本体の凸レンズが設けられた側とは反対の面に、銀感光性材料との親和性を向上させる親和性向上処理を施すことに特徴を有している。これにより、後述する銀感光性材料付与工程において、銀感光性材料を基板本体上に均一に付与することができる。また、得られる遮光膜(ブラックマトリックス)と基板本体との密着性を向上させることができる。その結果、コントラストに優れた画像を表示することができるとともに、光の利用効率(入射側からの照射した光の透過率)に優れ、かつ、信頼性の高いレンズ基板を提供することができる。
このように本発明では、基板本体の凸レンズが設けられた側とは反対の面に、銀感光性材料との親和性を向上させる親和性向上処理を施すことに特徴を有している。これにより、後述する銀感光性材料付与工程において、銀感光性材料を基板本体上に均一に付与することができる。また、得られる遮光膜(ブラックマトリックス)と基板本体との密着性を向上させることができる。その結果、コントラストに優れた画像を表示することができるとともに、光の利用効率(入射側からの照射した光の透過率)に優れ、かつ、信頼性の高いレンズ基板を提供することができる。
前述したような親和性向上処理は、例えば、ヘキサメチルジシラザンを付与することにより行うことができる(HMDS処理)。これにより、銀感光性材料と基板本体2との親和性を効果的に向上させることができる。その結果、得られるマイクロレンズ基板1の信頼性をより効果的に向上させることができる。
また、親和性向上処理は、例えば、基板本体2の出射側表面に、プラズマを照射することにより行うことができる。これにより、銀感光性材料と基板本体2との親和性を効果的に向上させることができる。その結果、得られるマイクロレンズ基板1の信頼性をより効果的に向上させることができる。
プラズマを発生させるのに用いるガスとしては、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン等を用いることができる。
また、親和性向上処理は、例えば、基板本体2の出射側表面に、プラズマを照射することにより行うことができる。これにより、銀感光性材料と基板本体2との親和性を効果的に向上させることができる。その結果、得られるマイクロレンズ基板1の信頼性をより効果的に向上させることができる。
プラズマを発生させるのに用いるガスとしては、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン等を用いることができる。
また、基板本体2とブラックマトリックス3(遮光膜形成用膜32)との密着性を向上させるために、基板本体2の出射側表面に、上記のような親和性向上処理を施す他に、微小の凹凸を形成してもよい。このように微小の凹凸を形成することにより、基板本体2とブラックマトリックス3(遮光膜形成用膜32)との密着性をより効果的に向上させることができるとともに、後述するような開口部31において、出射する光が拡散され、視野角特性をより優れたものとすることができる。
このような微小の凹凸は、いかなる形状で形成されていてもよいが、前述したマイクロレンズ21よりも小さい多数個のレンズとして形成されているのが好ましい。これにより、基板本体2とブラックマトリックス3(遮光膜形成用膜32)との密着性をさらに向上させることができるとともに、後述するような開口部31において、出射する光がより効果的に拡散され、視野角特性をさらに優れたものとすることができる。
微小の凹凸をマイクロレンズ21よりも小さい多数個のレンズとして形成する場合、マイクロレンズ21の平均径(短軸方向の長さ)をA[μm]、マイクロレンズ21よりも小さいレンズの平均径をB[μm]としたとき、B/A≦0.2の関係を満足するのが好ましく、0.05≦B/A≦0.15の関係を満足するのがより好ましい。これにより、微小な凹凸を設けることによる効果をより顕著なものとすることができる。
また、微小の凹凸をマイクロレンズ21よりも小さい多数個のレンズとして形成する場合、形成するレンズの平均径は、150μm以下であるのが好ましく、60〜100μmであるのがより好ましい。これにより、微小な凹凸を設けることによる効果をより顕著なものとすることができる。
また、このように基板本体2の出射側表面に微小な凹凸を形成した場合、基板本体2の出射側表面の表面粗さRaは、0.5μm以上であるのが好ましく、0.5〜1μmであるのがより好ましい。これにより、基板本体2とブラックマトリックス3(遮光膜形成用膜32)との密着性をより効果的に向上させることができる。
また、このように基板本体2の出射側表面に微小な凹凸を形成した場合、基板本体2の出射側表面の表面粗さRaは、0.5μm以上であるのが好ましく、0.5〜1μmであるのがより好ましい。これにより、基板本体2とブラックマトリックス3(遮光膜形成用膜32)との密着性をより効果的に向上させることができる。
<B5>次に、上記のように、親和性向上処理が施された基板本体2の出射側表面に、銀感光性材料を付与し、図7(d)に示すように、遮光膜形成用膜32を形成する(銀感光性材料付与工程)。
基板本体2表面への銀感光性材料の付与方法としては、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等を用いることができる。
このような銀感光性材料としては、ネガ型、ポジ型が上げられるが、いずれを使用してもよい。
基板本体2表面への銀感光性材料の付与方法としては、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等を用いることができる。
このような銀感光性材料としては、ネガ型、ポジ型が上げられるが、いずれを使用してもよい。
<B6>次に、基板本体2に光(露光用光)Lbを照射する(図7(e)参照)。
照射された光(露光用光)Lbはマイクロレンズ21に入射することにより屈折し、集光する。そして、集光されることにより、光度(光束)の大きくなった光が照射された部位の銀感光性材料(遮光膜形成用膜32)が露光され、それ以外の部分の銀感光性材料は露光されないか、または露光量が少なくなり、光度(光束)の大きくなった光が照射された部位の銀感光性材料のみが感光する。
ここで、本実施形態では、図7(e)および図9に示すように、基板本体2の主面の法線方向(垂線方向)に対して所定の角度θだけ傾斜した方向から、光を基板本体2に入射させる。
照射された光(露光用光)Lbはマイクロレンズ21に入射することにより屈折し、集光する。そして、集光されることにより、光度(光束)の大きくなった光が照射された部位の銀感光性材料(遮光膜形成用膜32)が露光され、それ以外の部分の銀感光性材料は露光されないか、または露光量が少なくなり、光度(光束)の大きくなった光が照射された部位の銀感光性材料のみが感光する。
ここで、本実施形態では、図7(e)および図9に示すように、基板本体2の主面の法線方向(垂線方向)に対して所定の角度θだけ傾斜した方向から、光を基板本体2に入射させる。
従来は、開口部を形成する際、露光用光Lbを基板本体の入射側表面に垂直な方向(基板本体の主面の法線方向(垂線方向))に照射していた。しかしながら、このような場合、以下のような問題点があった。すなわち、レンズ部(マイクロレンズ)により集光された光は、光の照射部位において、その光度(光束)が均一なものではなく、所定の光度分布を有している(図12参照)。このため、光が照射される部位であっても、その光度(光束)が比較的低い部位(露光に必要な光度Z0より低い部位)においては、銀感光性材料を露光することはできない。言い換えると、基板本体の光の出射面側における光のスポットの大きさ(屈折した光のスポット径)は、形成される開口部(非遮光部)の大きさよりも大きいものとなる。その結果、最終的に得られるレンズ基板(マイクロレンズ基板)において、平行光Lbを入射させた際に、遮光膜に吸収される光(屈折した光)の割合は高いものとなり、光の利用効率は低いものとなってしまう。また、レンズ部により比較的大きく屈折された光の成分(集光により形成されるスポットの周縁部付近の成分)が遮光膜に吸収されてしまうため、レンズ基板の視野角特性は低いものとなってしまう。
これに対し、図7(e)および図9に示すように、露光工程において、基板本体2の主面の法線方向(垂線方向)に対して所定の角度θだけ傾斜した方向から光(露光用光)Lbを基板本体2に入射させることで、基板本体2の入射側表面に垂直な方向(基板本体2の主面の法線方向)に光を照射した場合には、開口部を形成することができなかった部位にも、十分に高い光度(エネルギー)の光を照射することができ、当該部位をブラックマトリックス(遮光膜)3の開口部31とすることができる。
光(露光用光)Lbを照射するに際し、基板本体2の主面の法線方向に対して所定の角度θだけ傾斜した方向から光(露光用光)Lbを基板本体2に入射させるためには、例えば、露光用光Lbの光源を斜めに設置してもよいし、基板本体2側を傾けてもよい。また、光源と基板本体2との間に偏光フィルターやスリット等を介して照射する場合、当該偏光フィルターやスリット等を斜めに傾けてもよい。
基板本体2を斜めに傾ける方法としても、特に限定されるものではなく、例えば、支持部材等を用いて基板本体2の一端部を持ち上げて支持することにより傾けてもよいし、また、くさび形等の傾斜形状を有する傾斜部材を基板本体2の下側に配することで基板本体2を斜めに傾けてもよい。この場合、上記傾斜部材の材質としては、露光用光Lbを反射しないものが好ましい。
光の入射方向と基板本体2の主面の法線方向とでなす角度θは、特に限定されないが、2〜8°であるのが好ましく、3〜7°であるのがより好ましく、5〜6°であるのがさらに好ましい。角度θが前記範囲内の値であると、開口部31を十分に大きく形成することができ、マイクロレンズ基板1の視野角特性、光の利用効率を十分に優れたものとしつつ、投影される画像のコントラストを特に優れたものとすることができる。これに対し、角度θが前記下限値未満であると、開口部31を十分に大きく形成することが困難となり、マイクロレンズ基板1の視野角特性、光の利用効率を十分に高くするのが困難となる可能性がある。一方、角度θが前記上限値を超えると、ブラックマトリックス3の外光反射防止の特性が低下してしまい、得られる画像のコントラストを十分に優れたものとするのが困難となる可能性がある。また、角度θが前記上限値を超えると、マイクロレンズ21形状等によっては、マイクロレンズ21の頂部に対応する部位に開口部31を確実に形成することが困難となり、マイクロレンズ基板1としての光の利用効率が低下する可能性がある。
基板本体2に照射する光(露光用光)Lbは、特に限定されないが、平行光であるのが好ましい。これにより、形成すべき開口部31の大きさをより確実に制御することができ、その結果、より確実に、マイクロレンズ基板1の視野角特性、光の利用効率を特に優れたものとすることができるとともに、投影される画像のコントラストをより高いものとすることができる。
また、開口部形成用の光(露光用光)Lbは一方向からだけではなく、基板本体2に対し複数の方向から入射させるのが好ましい。これにより、より広い領域に効率良く十分な光度(光束)の光を照射することができ、必要十分な大きさの開口部31をより効率良く形成することができる。
また、開口部形成用の光(露光用光)Lbは一方向からだけではなく、基板本体2に対し複数の方向から入射させるのが好ましい。これにより、より広い領域に効率良く十分な光度(光束)の光を照射することができ、必要十分な大きさの開口部31をより効率良く形成することができる。
複数の方向から光を入射させる方法としては、例えば、複数の光源を用意し、これらを異なる部位に設置し、これら複数の光源から同時または順番に光を照射する方法や、光源から照射された光を分岐させ、これらの分岐した光を異なる方向から基板本体2に入射させる方法も挙げられるが、例えば、基板本体2と光源とを相対的に移動(変位)させつつ、光源から光(露光用光)Lbを照射する方法が挙げられる。基板本体2と光源とを相対的に移動(変位)させる方法としては、例えば、基板本体2を固定した状態で光源を移動(変位)させる方法、光源を固定した状態で基板本体2を移動(変位)させる方法、光源および基板本体2をともに移動(変位)させる方法が挙げられる。中でも、基板本体2を移動(変位)させる場合、光源を固定する従来の露光装置をそのまま使用しやすいという効果が得られる。
以下、基板本体2を移動(変位)させる方法について、より具体的に説明する。
基板本体側を動かす具体的な方法としては、例えば、図10に模式的に示すように、少なくとも、互いに直交する4方向に、それぞれ角度θずつ基板本体2を傾ける方法が挙げられる。
このように、基板本体2を動かすことにより、例えば、得られるマイクロレンズ基板1を各方向(左右方向および上下方向)での視野角特性が特に優れたものとすることができるとともに、光の利用効率が特に優れたものとすることができる。
基板本体側を動かす具体的な方法としては、例えば、図10に模式的に示すように、少なくとも、互いに直交する4方向に、それぞれ角度θずつ基板本体2を傾ける方法が挙げられる。
このように、基板本体2を動かすことにより、例えば、得られるマイクロレンズ基板1を各方向(左右方向および上下方向)での視野角特性が特に優れたものとすることができるとともに、光の利用効率が特に優れたものとすることができる。
また、光(露光用光)Lbの照射は、基板本体2が所定の角度に傾いた状態においてのみ行うものであってもよいが、基板本体2を動かしている間、連続的または断続的に行うものであってもよい。すなわち、角度θの値は、経時的に変化するものであってもよい。これにより、例えば、角度θの値(角度θの最大値)が比較的大きい場合であっても、マイクロレンズ21の頂部に対応する部位に開口部31を確実に形成することができる。このように、角度θの値が経時的に変化する場合、その最大値が前述した範囲に含まれるものであるのが好ましい。また、例えば、光(露光用光)Lbの照射時に、角度θがゼロとなる時点が存在してもよい。
また、光(露光用光)Lbを複数の方向から照射する際に、各方向についての光(露光用光)Lbの入射角度θの最大値が異なるものとなるようにしてもよい。これにより、例えば、形状が非対称な(例えば、点対称ではない)開口部31等のように、複雑な形状の開口部31も容易かつ確実に形成することができる。これにより、例えば、透過型スクリーン10や後述するようなリア型プロジェクタ300の仕様、使用環境(設置場所等)に応じて、容易に、各方向における視野角特性を最適なものとすることができる。
また、光の入射方向を変化させる方法の他の一例(基板本体側を動かす他の一例)を、図11に模式的に示す。
また、光の入射方向を変化させる方法の他の一例(基板本体側を動かす他の一例)を、図11に模式的に示す。
図11に示す例では、基板本体2の主面の法線と軸90の長手方向とのなす角が、所定の角度θを維持するように、基板本体2を、軸90上でこまのように回転させる構成になっている。言い換えると、図11に示す例では、軸90の延長線が基板本体2の表面(入射面)に接触する部位における基板本体の主面の法線が、軸90を中心とした円錐の周面を形成するように、基板本体が回転する。このような構成であることにより、例えば、光(露光用光)Lbの入射方向に対して、基板本体2の主面の法線が角度θだけ傾斜した状態を維持しつつ、光Lbの入射方向を経時的に変化させることができる。これにより、光の利用効率が特に優れたマイクロレンズ基板1を生産性良く製造することができる。また、各方向での視野角特性のばらつきをより小さいものとすることができる。
<B7>次に、上記のような方法等により光Lbを照射した後、現像を行う(現像工程)。なお、銀感光性材料としてネガ型を用いた場合、反転現像を行う。また、銀感光性材料としてポジ型を用いた場合、銀感光性材料の種類等に従った現像を行う。
このように現像処理を施すことにより、前述した露光工程において露光された部位以外が黒化し、遮光性を有するものとなる。そして、露光工程において露光された部位は、光透過性を示すものとなり、開口部31を構成する(図7(f)参照)。
以上のようにしてブラックマトリックス3が形成される。
このように現像処理を施すことにより、前述した露光工程において露光された部位以外が黒化し、遮光性を有するものとなる。そして、露光工程において露光された部位は、光透過性を示すものとなり、開口部31を構成する(図7(f)参照)。
以上のようにしてブラックマトリックス3が形成される。
本実施形態のように、銀感光性材料にマイクロレンズ21によって集光させた光(露光用光)を照射しブラックマトリックス3(開口部を有する遮光膜)を形成することにより、例えばフォトリソグラフィ技術を使用するのに比べて、簡易な工程でブラックマトリックスを形成することができる。
なお、現像後、必要に応じて、例えば、ポストベーク処理等の熱処理を施してもよい。
なお、現像後、必要に応じて、例えば、ポストベーク処理等の熱処理を施してもよい。
<B8>次に、図8(g)に示すように、基板本体2のブラックマトリックス3が設けられた面側に、拡散部4を形成し、マイクロレンズ基板1を得る。
拡散部4は、例えば、予め、板状に成形された拡散板を接合したり、拡散材を含み、流動性を有する拡散部形成用材料を付与した後に、当該材料を固化させること等により形成することができる。
拡散部形成用材料の付与方法としては、例えば、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や、基板本体2を拡散部形成用材料中に浸漬するディッピング等の方法が挙げられる。
拡散部4は、例えば、予め、板状に成形された拡散板を接合したり、拡散材を含み、流動性を有する拡散部形成用材料を付与した後に、当該材料を固化させること等により形成することができる。
拡散部形成用材料の付与方法としては、例えば、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や、基板本体2を拡散部形成用材料中に浸漬するディッピング等の方法が挙げられる。
以下、前記透過型スクリーンを用いたリア型プロジェクタについて説明する。
図13は、本発明のリア型プロジェクタの構成を模式的に示す図である。
同図に示すように、リア型プロジェクタ300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。
そして、このリア型プロジェクタ300は、上記のような透過型スクリーン10を備えているので、コントラストに優れた画像を得ることができるとともに、視野角特性、光利用効率等も特に優れたものとなる。
図13は、本発明のリア型プロジェクタの構成を模式的に示す図である。
同図に示すように、リア型プロジェクタ300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。
そして、このリア型プロジェクタ300は、上記のような透過型スクリーン10を備えているので、コントラストに優れた画像を得ることができるとともに、視野角特性、光利用効率等も特に優れたものとなる。
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、リア型プロジェクタ300では、モアレ等の問題が特に発生し難い。
以上、本発明について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
以上、本発明について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、レンズ基板(マイクロレンズ基板)、透過型スクリーン、リア型プロジェクタを構成する各部は、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、前述した実施形態では、凹部付き部材の表面に樹脂を付与するものとして説明したが、例えば、平板の表面に樹脂を付与し、これを凹部付き部材で押圧することにより、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、凹部付き部材の表面に樹脂を付与するものとして説明したが、例えば、平板の表面に樹脂を付与し、これを凹部付き部材で押圧することにより、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、板状の凹部付き部材(凹部付き基板)を用いて、基板本体を製造するものとして説明したが、基板本体は、例えば、ロール状の成形型(凹部付き部材)を用いて製造してもよい。
また、前述した実施形態では、凹部付き部材を除去するものとして説明したが、凹部付き部材は、必ずしも除去しなくてもよい。すなわち、凹部付き部材は、レンズ基板の一部を構成するものであってもよい。
また、前述した実施形態では、露光工程において、基板本体の主面の法線方向に対して所定の角度θだけ傾斜した方向から、光を基板本体に入射するものとして説明したが、傾斜させなくてもよい。
また、前述した実施形態では、凹部付き部材を除去するものとして説明したが、凹部付き部材は、必ずしも除去しなくてもよい。すなわち、凹部付き部材は、レンズ基板の一部を構成するものであってもよい。
また、前述した実施形態では、露光工程において、基板本体の主面の法線方向に対して所定の角度θだけ傾斜した方向から、光を基板本体に入射するものとして説明したが、傾斜させなくてもよい。
また、前述した実施形態では、マイクロレンズ基板が、層状の拡散部を有するものとして説明したが、拡散部の形状はこれに限定されるものではない。例えば、拡散部は、ブラックマトリックスの開口部に対応する部位に凸状に設けられたものであってもよい。このような場合であっても、前述したような効果が得られる。また、このような拡散部を形成することにより、ブラックマトリックスの開口部以外の部位での外光の反射をより効果的に防止することができるため、得られる画像のコントラストを特に優れたものとすることができる。また、マイクロレンズ基板は、前述したような拡散部を備えていなくてもよい。
また、前述した実施形態では、レンズ基板がマイクロレンズを備えるマイクロレンズ基板であるものとして説明したが、本発明において、レンズ基板は、例えば、レンチキュラレンズ基板等であってもよい。
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。
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。
また、前述した実施形態では、レンズ基板は、透過型スクリーン、リア型プロジェクタを構成する部材であるものとして説明したが、本発明のレンズ基板の用途は、前記のようなものに限定されず、いかなるものであってもよい。例えば、本発明のレンズ基板は、拡散板、ブラックマトリックススクリーン、投射型表示装置(フロントプロジェクタ)のスクリーン(フロントプロジェクションスクリーン)、投射型表示装置(フロントプロジェクタ)の液晶ライトバルブの構成部材等に適用されるものであってもよい。
[マイクロレンズ基板および透過型スクリーンの作製]
(実施例1)
以下のように、マイクロレンズ形成用の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。
(実施例1)
以下のように、マイクロレンズ形成用の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。
次に、このソーダガラス基板上に、スパッタリング法にて、クロム/酸化クロムの積層体(クロムの外表面側に酸化クロムが積層された積層体)を形成した。すなわち、ソーダガラス基板の表面に、クロム/酸化クロムの積層体で構成されたのマスク形成用膜および裏面保護膜を形成した。クロム層の厚さは0.03μm、酸化クロム層の厚さは0.01μmであった。
次に、マスク形成用膜に対してレーザ加工を行い、マスク形成用膜の中央部113cm×65cmの範囲に多数の初期孔を形成し、マスクとした。
なお、レーザ加工は、エキシマレーザを用いて、エネルギー密度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、レーザ加工は、エキシマレーザを用いて、エネルギー密度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。
次に、ソーダガラス基板にウェットエッチングを施し、ソーダガラス基板上に多数の平面視したときの形状が扁平形状(略楕円形状)の凹部(マイクロレンズ形成用凹部)を形成した。形成された多数の凹部は、互いにほぼ同一の形状を有していた。形成された凹部の短軸方向の長さ(ピッチ)は54μm、長軸方向の長さが82μm、曲率半径が37.5μm、高さが36.5μm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100%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。
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、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸との混合物を用いてエッチングすることにより、マスクおよび裏面保護膜を除去した。
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、離型処理部を形成した。
これにより、ソーダガラス基板上に、マイクロレンズ形成用の多数の凹部が千鳥状に配列された凹部付き部材を得た。得られた凹部付き部材を平面視したときに、凹部が形成されている有効領域において、凹部が占める面積の割合が100%であった。
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、離型処理部を形成した。
これにより、ソーダガラス基板上に、マイクロレンズ形成用の多数の凹部が千鳥状に配列された凹部付き部材を得た。得られた凹部付き部材を平面視したときに、凹部が形成されている有効領域において、凹部が占める面積の割合が100%であった。
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))で構成された組成物を付与し、その上に、ポリエチレンテレフタレート(PET)で構成された基材フィルム(厚さ:0.1mm)を載せた。基材フィルムを構成するポリエチレンテレフタレートの屈折率(絶対屈折率n1)は、1.550であった。
次に、ソーダガラスで構成された平板で、基材フィルムを介して、前記組成物を押圧した。この際、基材フィルムと組成物との間に、空気が侵入しないようにした。
その後、平板で押圧した状態で、組成物に紫外線を照射することにより、組成物を完全に硬化させ、基板本体を得た。得られた基板本体は、凹部付き部材が有する凹部に対応する形状のマイクロレンズを有するものであった。形成されたマイクロレンズは、扁平形状(略楕円形状)をなすものであり、その短軸方向の長さ(直径)が54μm、長軸方向の長さが82μm、曲率半径が37.5μm、高さが36.5μmであった。また、マイクロレンズが形成されている有効領域におけるマイクロレンズの占有率は100%であった。また、形成された硬化部を構成する材料の屈折率(絶対屈折率n1)は、1.557であった。
その後、平板で押圧した状態で、組成物に紫外線を照射することにより、組成物を完全に硬化させ、基板本体を得た。得られた基板本体は、凹部付き部材が有する凹部に対応する形状のマイクロレンズを有するものであった。形成されたマイクロレンズは、扁平形状(略楕円形状)をなすものであり、その短軸方向の長さ(直径)が54μm、長軸方向の長さが82μm、曲率半径が37.5μm、高さが36.5μmであった。また、マイクロレンズが形成されている有効領域におけるマイクロレンズの占有率は100%であった。また、形成された硬化部を構成する材料の屈折率(絶対屈折率n1)は、1.557であった。
次に、平板および凹部付き部材を取り除いた。
次に、前述した凹部付き部材の凹部よりも小さい多数個の凹部を有する第2の凹部付き部材を用意した。第2の凹部付き部材は、凹部がハニカム状に配列したものであり、隣接する凹部の中心間距離が10μmで、凹部の平均径は10μmであった。なお、第2の凹部付き部材は、前述した凹部付き部材と同様の方法により形成したものを用いた。
次に、前述した凹部付き部材の凹部よりも小さい多数個の凹部を有する第2の凹部付き部材を用意した。第2の凹部付き部材は、凹部がハニカム状に配列したものであり、隣接する凹部の中心間距離が10μmで、凹部の平均径は10μmであった。なお、第2の凹部付き部材は、前述した凹部付き部材と同様の方法により形成したものを用いた。
次に、第2の凹部付き部材を用いて、基板本体の出射側(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、第2の凹部付き部材の表面形状を熱転写した。
基板本体の出射側表面に形成された多数個の凸部(凸レンズ)は、ハニカム状に配列したものであり、隣接する凸レンズの中心間距離(ピッチ)が、10μmで、凸レンズの平均径は、10μmであった。
これにより、基板本体の出射側表面に微小の凹凸が形成された。なお、基板本体の出射側表面の表面粗さRaは、0.7μmであった。
基板本体の出射側表面に形成された多数個の凸部(凸レンズ)は、ハニカム状に配列したものであり、隣接する凸レンズの中心間距離(ピッチ)が、10μmで、凸レンズの平均径は、10μmであった。
これにより、基板本体の出射側表面に微小の凹凸が形成された。なお、基板本体の出射側表面の表面粗さRaは、0.7μmであった。
次に、基板本体の微小の凹凸が形成された側の表面に、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)を用いて親和性向上処理を施した。
次に、親和性向上処理を施した基板本体の出射側表面に、ハロゲン化銀感光性乳剤(銀感光性材料)を、ロールコーターにより付与し、遮光膜形成用膜を形成した。遮光膜形成用膜の平均厚さは、5μmであった。
次に、親和性向上処理を施した基板本体の出射側表面に、ハロゲン化銀感光性乳剤(銀感光性材料)を、ロールコーターにより付与し、遮光膜形成用膜を形成した。遮光膜形成用膜の平均厚さは、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面側から、60mJ/cm2の平行光としての紫外線を照射した。このとき、図10に示すように、基板本体の4つの辺に対応する4方向について、基板本体の主面の法線方向が、基板本体への光の入射方向が所定角度(θ=6°)だけ傾斜するように、基板本体を動かしつつ、紫外線の照射を行った。
その結果、照射した紫外線は、各マイクロレンズで集光され、集光された紫外線が照射された部位のハロゲン化銀感光性乳剤を選択的に露光した。
その結果、照射した紫外線は、各マイクロレンズで集光され、集光された紫外線が照射された部位のハロゲン化銀感光性乳剤を選択的に露光した。
その後、公知の反転現像処理を施した。
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。これにより、各マイクロレンズに対応した開口部を有するブラックマトリックスが形成された。開口部は、略円形であり、その直径は20μm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。また、形成されたブラックマトリックスは、その開口部が、光の出射側に向かって断面積が大きくなるようなテーパ状をなすものであった。ブラックマトリックスの開口部3おけるテーパ角(ブラックマトリックスの主面の法線(垂線)と、開口部における傾斜面とのなす角)θ’は、3°であった。
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。これにより、各マイクロレンズに対応した開口部を有するブラックマトリックスが形成された。開口部は、略円形であり、その直径は20μm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。また、形成されたブラックマトリックスは、その開口部が、光の出射側に向かって断面積が大きくなるようなテーパ状をなすものであった。ブラックマトリックスの開口部3おけるテーパ角(ブラックマトリックスの主面の法線(垂線)と、開口部における傾斜面とのなす角)θ’は、3°であった。
次に、基板本体のブラックマトリックスが形成された面側に、拡散部を形成し、マイクロレンズ基板を得た。拡散部の形成は、アクリル系樹脂中に、拡散材(平均粒径8μmのシリカ粒子)が分散した構成の拡散板を熱融着により接合することにより行った。なお、拡散部の厚さは、2.0mm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。
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。
(実施例2〜4)
第2の凹部付き部材の凹部のピッチ等を変更することにより、凹凸の構成を表1に示すようにし、また、マイクロレンズ基板の紫外線の照射条件(基板本体への入射角度θ)を表1に示すように変更した以外は、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。
第2の凹部付き部材の凹部のピッチ等を変更することにより、凹凸の構成を表1に示すようにし、また、マイクロレンズ基板の紫外線の照射条件(基板本体への入射角度θ)を表1に示すように変更した以外は、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5)
紫外線(光)の照射条件を表1に示すようにし、親和性向上処理を、プラズマの照射により行った以外は、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、プラズマの照射は、マイクロ波電力:0.5kW、ヘリウムガスの流量:15L/minの条件で行った。
紫外線(光)の照射条件を表1に示すようにし、親和性向上処理を、プラズマの照射により行った以外は、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、プラズマの照射は、マイクロ波電力:0.5kW、ヘリウムガスの流量:15L/minの条件で行った。
(実施例6〜8)
第2の凹部付き部材の凹部のピッチ等を変更することにより、凹凸の構成を表1に示すようにし、また、マイクロレンズ基板の紫外線の照射条件(基板本体への入射角度θ)を表1に示すように変更した以外は、前記実施例5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。
第2の凹部付き部材の凹部のピッチ等を変更することにより、凹凸の構成を表1に示すようにし、また、マイクロレンズ基板の紫外線の照射条件(基板本体への入射角度θ)を表1に示すように変更した以外は、前記実施例5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9)
基板本体の出射側表面に微小の凹凸を形成しなかった以外は、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10)
紫外線(光)の照射条件を表1に示すようにし、基板本体の出射側表面に微小の凹凸を形成しなかった以外は、前記実施例5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。
基板本体の出射側表面に微小の凹凸を形成しなかった以外は、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10)
紫外線(光)の照射条件を表1に示すようにし、基板本体の出射側表面に微小の凹凸を形成しなかった以外は、前記実施例5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。
(比較例)
微小の凹凸を形成せず、また、親和性向上処理を行わなかった以外は、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、親和性向上処理の種類、銀感光性材料を露光してブラックマトリックスを形成する際の紫外線の基板本体への入射角度(θ)等の製造条件、ブラックマトリックスの開口部形状(大きさ)、開口率等のマイクロレンズ基板の構成等を表1にまとめて示す。
微小の凹凸を形成せず、また、親和性向上処理を行わなかった以外は、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、親和性向上処理の種類、銀感光性材料を露光してブラックマトリックスを形成する際の紫外線の基板本体への入射角度(θ)等の製造条件、ブラックマトリックスの開口部形状(大きさ)、開口率等のマイクロレンズ基板の構成等を表1にまとめて示す。
[光の利用効率の評価]
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、光の利用効率の評価を行った。
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について、光の利用効率の評価を行った。
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。
[リア型プロジェクタの作製]
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13に示すようなリア型プロジェクタを、それぞれ作製した。
[コントラストの評価]
前記各実施例および比較例のリア型プロジェクタについて、コントラストの評価を行った。
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13に示すようなリア型プロジェクタを、それぞれ作製した。
[コントラストの評価]
前記各実施例および比較例のリア型プロジェクタについて、コントラストの評価を行った。
コントラスト(CNT)として、暗室において413lxの全白光が入射した時の白表示の正面輝度(白輝度)LW[cd/m2]と、明室において光源を全消灯した時の黒表示の正面輝度の増加量(黒輝度増加量)LB[cd/m2]との比LW/LBを求めた。なお、黒輝度増加量は、暗室の黒表示の輝度に対する増加量をいう。また、明室での測定は、外光照度が約185lxの環境下で行った。暗室での測定は、外光照度が0.1lx以下の環境下で行った。
[視野角の測定]
前記各実施例および比較例のリア型プロジェクタ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、鉛直方向および水平方向での視野角の測定を行った。
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。
前記各実施例および比較例のリア型プロジェクタ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、鉛直方向および水平方向での視野角の測定を行った。
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。
[輝度ムラ(色ムラ)の評価]
前記各実施例および比較例のリア型プロジェクタの透過型スクリーンのY値(D65/2°視野)を面内20ポイント測定し、その透過率の最大値と最小値の差ΔT(Y)(%)を、輝度ムラ(色ムラ)と定義し、輝度ムラ(色ムラ)の発生状況を以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:ΔT(Y)(%)3%未満。
○:ΔT(Y)(%)3%以上5%未満。
△:ΔT(Y)(%)5%以上10%未満。
×:ΔT(Y)(%)10%以上。
これらの結果を表2にまとめて示す。
前記各実施例および比較例のリア型プロジェクタの透過型スクリーンのY値(D65/2°視野)を面内20ポイント測定し、その透過率の最大値と最小値の差ΔT(Y)(%)を、輝度ムラ(色ムラ)と定義し、輝度ムラ(色ムラ)の発生状況を以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:ΔT(Y)(%)3%未満。
○:ΔT(Y)(%)3%以上5%未満。
△:ΔT(Y)(%)5%以上10%未満。
×:ΔT(Y)(%)10%以上。
これらの結果を表2にまとめて示す。
表2から明らかなように、本発明では、いずれも、光の利用効率に優れるとともに、優れたコントラストが得られ、また、視野角特性にも優れていた。また、本発明では、輝度ムラのない優れた画像を表示することができた。すなわち、本発明では、優れた画像を安定的に表示することができた。これに対し、比較例では、満足な結果が得られなかった。これは、基板本体に対して銀感光性材料を十分均一に付与することができなかったためであると考えられる。
1…マイクロレンズ基板(レンズ基板) 2…基板本体 21…マイクロレンズ(凸レンズ) 211…中心 23…組成物 24…基材フィルム 25…第1の行 26…第2の行 3…ブラックマトリックス(遮光膜) 31…開口部 32…遮光膜形成用膜 4…拡散部 5…フレネルレンズ部 51…フレネルレンズ 6…凹部付き部材(マイクロレンズ形成用凹部付き部材) 61…凹部(マイクロレンズ形成用凹部) 9…マスク形成用膜 7…基板 8…マスク 81…初期孔(開口部) 89…裏面保護膜 11…平板 10…透過型スクリーン 90…軸 300…リア型プロジェクタ 310…投写光学ユニット 320…導光ミラー 340…筐体
Claims (15)
- 多数の凸レンズを有する基板本体と、遮光性を有する材料で構成され、開口部を有する遮光膜とを有するレンズ基板を製造する方法であって、
前記基板本体を準備する基板本体準備工程と、
前記基板本体の前記凸レンズが設けられた側とは反対の面に、銀感光性材料を付与し、遮光膜形成用膜を形成する銀感光性材料付与工程と、
前記基板本体の前記凸レンズが設けられた面側から光を照射し、前記遮光膜形成用膜の前記凸レンズの集光部に対応する部位を露光する露光工程と、
露光した前記遮光膜形成用膜に現像処理を施すことにより、前記遮光膜形成用膜に前記開口部を形成する現像工程とを有し、
前記銀感光性材料付与工程の前に、前記基板本体の前記凸レンズが設けられた側とは反対の面に、前記銀感光性材料との親和性を向上させる親和性向上処理を施すことを特徴とするレンズ基板の製造方法。 - 前記親和性向上処理は、ヘキサメチルジシラザンを用いて行う請求項1に記載のレンズ基板の製造方法。
- 前記親和性向上処理は、プラズマを照射することにより行う請求項1または2に記載のレンズ基板の製造方法。
- 前記銀感光性材料付与工程の前に、前記基板本体の前記凸レンズが設けられた側とは反対の面の表面に微小の凹凸を形成する請求項1ないし3のいずれかに記載のレンズ基板の製造方法。
- 前記微小の凹凸は、前記基板本体の前記凸レンズが設けられた側とは反対の面の表面に、前記凸レンズよりも小さい多数個のレンズである請求項4に記載のレンズ基板の製造方法。
- 前記遮光膜の平均厚さは、1〜10μmである請求項1ないし5のいずれかに記載のレンズ基板の製造方法。
- 前記露光工程において、前記基板本体の主面の法線方向に対して所定の角度θだけ傾斜した方向から、前記光を前記基板本体に入射する請求項1ないし6のいずれかに記載のレンズ基板の製造方法。
- 前記光を複数の方向から入射する請求項7に記載のレンズ基板の製造方法。
- 前記角度θおよび/または前記光の入射方向を、経時的に変化させる請求項7または8に記載のレンズ基板の製造方法。
- 前記光の入射方向が、前記基板本体の主面の法線を中心に回転するように、前記光の入射方向を変化させる請求項7ないし9のいずれかに記載のレンズ基板の製造方法。
- 前記角度θが、3〜8°である請求項7ないし10のいずれかに記載のレンズ基板の製造方法。
- 前記レンズ基板は、前記凸レンズとしてマイクロレンズを備えたマイクロレンズ基板である請求項1ないし11のいずれかに記載のレンズ基板の製造方法。
- 請求項1ないし12のいずれかに記載の方法を用いて製造されたことを特徴とするレンズ基板。
- 請求項13に記載のレンズ基板を備えたことを特徴とする透過型スクリーン。
- 請求項14に記載の透過型スクリーンを備えたことを特徴とするリア型プロジェクタ。
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JP2006004251A JP2007187760A (ja) | 2006-01-11 | 2006-01-11 | レンズ基板の製造方法、レンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタ |
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WO2016125824A1 (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-11 | 大日本印刷株式会社 | 透過型スクリーン及びそれを用いたヘッドアップディスプレイ装置 |
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2006
- 2006-01-11 JP JP2006004251A patent/JP2007187760A/ja active Pending
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WO2016125824A1 (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-11 | 大日本印刷株式会社 | 透過型スクリーン及びそれを用いたヘッドアップディスプレイ装置 |
JPWO2016125824A1 (ja) * | 2015-02-04 | 2017-12-14 | 大日本印刷株式会社 | 透過型スクリーン及びそれを用いたヘッドアップディスプレイ装置 |
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