JP2004045586A - 遮光層を有するマイクロレンズアレイシート - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、マイクロレンズシートを提供することを目的とする。
【解決手段】透明な支持体の一方の面にマイクロレンズが形成され、反対面に、透光性の感光性層もしくは熱可塑性樹脂層と、黒色に着色された粘着性を有する紫外線硬化型樹脂層と、保護フィルム層とがこの順に積層されてなるマイクロレンズアレイシートのレンズ面側から、紫外線を照射することにより、マイクロレンズにより集光した部分に対応する前記紫外線硬化型樹脂層を硬化させて、該集光部の硬化樹脂層を前記保護フィルム層に転移させ、該保護フィルム層を剥離することにより、前記集光部の硬化樹脂層を透光性の感光性層もしくは熱可塑性樹脂層から剥離し、一方、透光性の感光性層に密着して残る非集光部に対応する前記紫外線硬化型樹脂層からなる遮光パターンを形成する方法により得られることを特徴とする遮光層を有するマイクロレンズアレイシートである。
【選択図】図1
【解決手段】透明な支持体の一方の面にマイクロレンズが形成され、反対面に、透光性の感光性層もしくは熱可塑性樹脂層と、黒色に着色された粘着性を有する紫外線硬化型樹脂層と、保護フィルム層とがこの順に積層されてなるマイクロレンズアレイシートのレンズ面側から、紫外線を照射することにより、マイクロレンズにより集光した部分に対応する前記紫外線硬化型樹脂層を硬化させて、該集光部の硬化樹脂層を前記保護フィルム層に転移させ、該保護フィルム層を剥離することにより、前記集光部の硬化樹脂層を透光性の感光性層もしくは熱可塑性樹脂層から剥離し、一方、透光性の感光性層に密着して残る非集光部に対応する前記紫外線硬化型樹脂層からなる遮光パターンを形成する方法により得られることを特徴とする遮光層を有するマイクロレンズアレイシートである。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光することで粘着性が変化し基材への密着力が変化する性質を利用して、黒色に着色された粘着性を有する紫外線硬化型樹脂層からなる遮光層を形成したマイクロレンズアレイシートに関する。この遮光性を有するマイクロレンズアレイシートは、液晶プロジェクター等に用いられる背面投射型スクリーンに好適に用いられるものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、液晶プロジェクター等に用いられる背面投射型スクリーンとして、フレネルレンズシートと組み合わせて用いられる凸シリンドリカルレンズは1次元的に並設されてなるレンチキュラーシートが主流であり、遮光層を形成するパターンは、シリンドリカルレンズの非集光部に相当するストライプ状のパターン(ブラック・ストライプ[BS]という)である。
【0003】
画素数の多い高精細な映像を視覚する上で、レンチキュラーシートの凸シリンドリカルレンズピッチをファイン化することも行われており、それに伴い遮光パターン(BS)もファインピッチ化が行われる。高精細な遮光パターンを実現するには、解像度の高い、精細なパターンで転移可能な転写層を実現する必要がある。
【0004】
すなわち、レンチキュラーシートのレンズ部とは反対側の平坦面に遮光層を形成するにあたっては前記平坦面に感光層(感光することで粘着性が消失するような既知の材料)を全面に形成した後レンズ側より露光することで、集光部分にあたる部分の感光層を変性させ、非集光部にあたる粘着性の残る部分に、インキやトナーを付着させたり、あるいは転写層を転移させるなどの手法(所謂、レンズ自身によるセルフアライメントと呼ばれる公知の手法)により正確な位置に遮光層を形成する上で好ましく実施されている。(特開平9−120102号公報などに例示されている)特に、上記転写形成法による遮光層を形成するパターンは遮光層やパターン輪郭の鮮明性に優れている。
【0005】
一方、液晶プロジェクター等に用いられる背面投射型スクリーンとして、レンチキュラーシートに代えて、単位凸レンズが2次元的にマトリクス状に配列されてなる構成のマイクロレンズシートを採用した場合、遮光パターンは、スポット状の単位凸レンズの集光部を除いたパターンとなる。
【0006】
視覚される表示映像のコントラストを向上させるためには、レンズアレイ部とは反対側(観察者側)の平坦部に、各単位レンズによる非集光部にあたる個所に遮光層(ブラック・マトリクス「BM」という)を形成することが好適であり、慣用的に行われている。
【0007】
微少な単位レンズがファインピッチに2次元的にマトリクス状に配列されてなる構成のマイクロレンズシートにおいても、映像を高いコントラストで視覚する上では、高い遮光率でパターンを形成することが好ましいが、微少なスポットである単位凸レンズの集光部を除いたパターンとする必要があるが、レンチキュラーシートを用いたストライプ状の遮光層を形成する場合に比較して、より一層、解像度の高い、精細なパターンで転移可能な転写層からなる遮光層を形成できる技術が求められていた。
【0008】
レンチキュラーを用いたレンズには、ブラックストライプ(BS)、ブラックマトリクス(BM)のような遮光パターンを形成するが、従来の形成方法である感光性の樹脂の粘着性を利用しインキやトナーを付着させる方法が好ましく実施されていたが、BSのファインピッチ化やBMのようなマトリクス状な場合、特に転写法において、転写箔のインキ層の切れ性が悪く剥離方向に対する方向性が発生し、剥離時の尾引きやギザツキ現象が起こり精細なパターンが形成できないという問題がある。またこの方法の場合、感光層である感材と転写箔の二つの材料が必要でありコスト的にも高いという問題があった。ファインピッチ化した場合レンズの集光を利用したセルフアライメント法であるためレンズによる集光位置の精度が重要である。しかしながら感光層の厚みが通常は10μm以上あることからレンズ支持体であるフィルムの厚みが制限されてしまい製造時の歩留まりを悪くする原因であった。
【0009】
また、これを解決する方法としてインキプルーフ法をもちいたBM製造方法があげられるが、この方法であると感光層の厚みが10μ以下にすることができることから、フィルムの制限が受けにくく、また解像度が優れておることから有用な方法である。しかしながらBM本来の目的である遮光性、画像のコントラストはBM層の透過濃度に依存し、従来の1層構成(レンズ/基材/黒色感光層)であると硬化性のコントロールをするために感材/着色層の比率において着色剤量を多く分布させることが難しく充分な遮光性を有するための透過濃度を得ることが難しかった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の技術的背景を考慮してなされたものであって、100μ以下の高精細なパターンに高い遮光率で、所定の位置に高精度かつ高濃度な遮光層を形成した、使用する部材を減らすことのできる、より安価なマイクロレンズシートを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、透明な支持体の一方の面にマイクロレンズが形成され、反対面に、透光性の感光性層もしくは熱可塑性樹脂層と、黒色に着色された粘着性を有する紫外線硬化型樹脂層と、保護フィルム層とがこの順に積層されてなるマイクロレンズアレイシートのレンズ面側から、紫外線を照射することにより、マイクロレンズにより集光した部分に対応する前記紫外線硬化型樹脂層を硬化させて、該集光部の硬化樹脂層を前記保護フィルム層に転移させ、該保護フィルム層を剥離することにより、前記集光部の硬化樹脂層を透光性の感光性層もしくは熱可塑性樹脂層から剥離し、一方、透光性の感光性層に密着して残る非集光部に対応する前記紫外線硬化型樹脂層からなる遮光パターンを形成する方法により得られることを特徴とする遮光層を有するマイクロレンズアレイシートである。
【0012】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記集光部の硬化樹脂層を保護フィルム層に転移させ、該保護フィルム層を剥離することにより、集光部の硬化樹脂層が、透光性の感光性層の破断剥離により剥離することを特徴とする。
【0013】
請求項3に係る発明は、請求項1または2記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記透光性の感光性層の膜厚が0.1〜5μmであり、黒色に着色された粘着性を有する紫外線硬化型樹脂層の膜厚が0.1〜10μmであることを特徴とする。
【0014】
請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記透光性の感光性層が、光重合性化合物と有機重合体との混合物からなることを特徴とする。
【0015】
請求項5に係る発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記黒色に着色された粘着性を有する紫外線硬化型樹脂層が、紫外線硬化型樹脂と有機重合体との混合物からなることを特徴とする。
【0016】
請求項6に係る発明は、請求項4または5記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記有機重合体が、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする。
【0017】
請求項7に係る発明は、請求項4記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記有機重合体と光重合性化合物との重量比が40:60〜90:10の範囲を満たすこと特徴とする。
【0018】
請求項8に係る発明は、請求項5のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記有機重合体と紫外線硬化型樹脂層との重量比が40:60〜90:10の範囲を満たすこと特徴とする。
【0019】
請求項9に係る発明は、請求項1〜8のいずれか1項に記載のマイクロレンズシートにおいて、前記マイクロレンズの単位レンズが、100μ以下のピッチで2次元的にマトリクスが状に配列されている、紫外線または電離照射線硬化型樹脂の反応硬化物からなることを特徴とする。
【0020】
請求項10に係る発明は、請求項1〜9のいずれか1項にマイクロレンズアレイシートにおいて、前記マイクロレンズとして、シリンドリカルレンズが並設されている、紫外線または電離照射線硬化型樹脂の反応硬化物なるレンチキュラーレンズを用いたことを特徴とする。
【0021】
請求項11に係る発明は、請求項1〜10のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記透明な支持体の片面もしくは両面に、コロナ処理あるいは易接着処理のいずれか一方もしくは両方の処理が施されていることを特徴とする。
【0022】
請求項12に係る発明は、請求項1〜11のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記保護フィルムの表面にコロナ処理、易接着処理、離型処理のいずれかの処理が施されていることを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい一実施例としての実施形態を説明する。
図1は、本発明の遮光層を有するマイクロレンズアレイシートの一例を示した模式斜視図である。図に示すように、レンズ面反対側表面の各単位レンズによる非集光部にあたる箇所に遮光部を形成したものの波線で切られた右側はレンズアレイ部のみを取り除いた状態を示したものである。基材4の片面にプロジェクターからの入射光を各方向へ屈折させて拡げる機能を持つ複数のマイクロレンズアレイ部1が形成されており、レンズアレイ部内には必要に応じて、フィラー、離型剤、帯電防止剤がそれぞれ分散させることもできる。基材4のレンズ面とは反対側の表面には、マイクロレンズアレイ部1側から平行光を入光した際の、各単位レンズによる集光部3以外の非集光部にあたる箇所に、遮光部層2を形成したものである。
【0024】
本発明で用いられるマイクロレンズアレイシートとしては、図2に示すように下記のものが使用できる。
本発明のマイクロレンズアレイシートの一例を示す図であり、(a)はマイクロレンズアレイシートの断面図である。(b)はマイクロレンズアレイシートにおいて、単位レンズが碁盤目状のマトリクス配列である場合の平面図である。(c)はマイクロレンズアレイシートにおいて、単位レンズがデルタ配列である場合の平面図である。(d)は本発明のレンズ配列がハニカム配列のマイクロレンズアレイシートの平面図である。
【0025】
遮光層を形成するために基材4の一方の面にマイクロレンズ形成する。マイクロレンズの製造にあたっては、成型用スタンパを作製した上で、2P法(Photo−Polymer法)による成型が採用される。
【0026】
上記スタンパは、マイクロレンスシートの逆型(すなわち、単位レンズ部が凹部となる表面形状)であり、金属層の表面に機械的に前記凹部を彫る。(あるいは化学的に腐食する)などの手法やレーザー加工で前記凹部を彫るなどの手法が用いられる。
【0027】
何れの手法においても、単位レンズの曲面の形状を正確に加工することが必要であることは言うまでもなく、精細度に応じて選択される。
【0028】
透明樹脂フィルム基材4の少なくとも片面に、単位レンズ1が2次元的にマトリクス状に配列されている、紫外線または電離放射線硬化型樹脂の反応硬化物からなるマイクロレンズアレイ部を構成してなるマイクロレンズアレイシートである。前記マイクロレンズアレイ部は、非球面形状もしくは球面形状の曲面を持つ単位レンズを含み、単位レンズの配列ピッチが100μ以下であることを特徴とするものである。
【0029】
前記単位レンズの配列が、碁盤目状もしくはデルタ配列またはハニカム配列のマトリクス配列をなしている。
【0030】
前記マイクロレンズアレイ部は、該反応硬化物と近似の屈折率を有するフィラー、離型剤及び帯電防止剤等を含有することができる。
【0031】
本発明における遮光層を形成する方法としては、図3に示すように、基材6上と保護フィルム9の間に、透光性の感光性層7と黒色に着色された粘着性を有する感光性樹脂8が塗布及びラミネートする(図3(a)参照)。レンズ面より感光することにより、黒色に着色された感光性層8の集光部分が硬化し、非集光部分が未硬化になるようなパターンが形成される(図3(b)参照)。この状態で、保護フィルム9を剥離すると、黒色感光層8の保護フィルム9への密着力より透光性の感光性層7の凝集力が小さいため、感光性層7で破断破壊され保護フィルム9に転移する。また、未硬化部分は透光性の感光性層7との密着力が保護フィルム9より大きいため、黒色感光層8が保護フィルム9と界面剥離し、透光性の感光性層7に残ることにより遮光パターン11を形成することができる(図3(c)参照)。
【0032】
本発明のレンズシートに用いられる基材6の具体例としては、ポリエステル、ポリプロピレン、セロハン、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ナイロン、ポリイミド、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー等のプラスチックフィルムが挙げられる。またそれらの基材の表面には、感光性樹脂の密着性を調整するために、片面もしくは両面に、コロナ処理、易接着処理が施されていることが望ましい。
【0033】
マイクロレンズアレイシートに塗布及びラミネートするものとしては、透明な感光層及び黒色に着色された粘着性を有する紫外線感光性樹脂材料であるが特に限定されるものではない。例えば、
(1)モノマー、オリゴマー及びもしくはプレポリマーの光重合性化合物
(2)必要に応じて光重合性のない熱可塑性樹脂
(3)活性光線によって活性化される光重合開始剤
(4)黒色の顔料もくは染料
からなり必要に応じて熱重合禁止剤を含有する。
【0034】
本発明に使用できる光重合化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、カルビトール(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、スチレン、アクリロニトリル、N−ビニルピロリドン、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1.4−ブタンジオールジアクリレート、1.6−ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメリロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、フェノールのアルキレンオキサイド付加体の(メタ)アクリレート等の低分子量の光重合化合物、あるいはエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、アルキッドアクリレート、石油樹脂のアクリレート変性体、不飽和ポリエステル等の高分子量の光重合化合物である。これらの1種または2種以上の混合物が使用される。
【0035】
有機重合体結合体としては、熱可塑性でかつ光重合性化合物と相溶性に優れた光重合性を有しないポリマーが仕様できる。例えポリ塩化ビニル、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリビニルエーテル、ポリビニルアセタール、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポアミド樹脂、ジアクリルフタレート、エチレン酢酸ビニル、スチレン樹脂、エポキシアクリル樹脂等が挙げられる。
【0036】
これらの有機重合結合体と光重合化合物とは基材への密着性、剥離性、重合時の粘着力調整を考慮すると混合が好ましく、最適なBM形成性を得るためには40:60〜90:10が良好である。
【0037】
光重合開始剤としては、可視光部における吸収の少ないものがより好ましいが、例えばベンゾフェノン、4.4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4.−メトキシ−4−ジメチルアミノベンゾフェノン、2−エチルアントラキノン、フェナントラキノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等の従来より知られている光重合開始剤の1種または2種以上が使用できる。
【0038】
また、熱重合禁止剤としては、P−メトキシフェノール、ハイドロキノン、t−ブチルカテコール、ヒロガノール、ビリジン、アリールホスファイト等が必要に応じて使用できる。
【0039】
透光性の感光性層6は、0.1ミクロン以下であると十分な層内破断ができなくなり、5μ以上であると破断位置が安定しないため、0.1〜1.0μが好ましい。また黒色の感光性樹脂層は膜厚が厚過ぎると保護フィルムを剥離する時に膜切れ性が悪くなってしまう。また膜厚が薄すぎると充分な黒濃度が得られないことから、膜厚が0.1μ〜10μであることが好ましい。
【0040】
また、保護フィルム剥離時の膜切れ性を調整するために感光性樹脂内にフィラーを添加することが好ましく、シリカ、ガラスビーズ、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、各種粘度等の無機粉末また架橋重合体樹枝微粉末等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【0041】
保護フィルム9として用いられるフィルムの具体例としては、ポリエステル、ポリプロピレン、セロハン、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ナイロン、ポリイミド、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー等のプラスチックフィルムが挙げられる。またそれらの基材の表面には、紫外線露光時の感光性樹脂の密着性を調整するために、片面もしくは両面に、コロナ処理、帯電防止処理、易接着処理、離型処理が施されていることが好ましい。
【0042】
【実施例】
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
【0043】
<実施例1>
1)下記の組成からなる透明な感光層溶液を調整した。
ポリマーとしてポリエステル(バイロン300東洋坊製固形分30%)20部、、モノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学製)4部、開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェン(メルク社製)1部を高速ディスパーにて攪拌混合し作製した。
2)下記の組成からなる黒色な感光層溶液を調整した。
ポリマーとしてポリエステル(バイロン300東洋坊製固形分30%)20部、モノマーとしてテトラエチレングリコールジアクリレート(新中村化学製)1部、モノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学製)3部、開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェン(メルク社製)1部、顔料として三菱カーボンMA71部を高速ディスパーにて攪拌混合シ作製した。
以上の透明層溶液をレンズシートのレンズ面との反対面ワイヤーバーにて1μ塗工し、更に黒色の感光層溶液をワイヤーバーにて5μ塗工積層した。また塗工面には保護フィルムとしてPETフィルム25μをラミネートした
【0044】
<比較例2>
下記の組成からなる黒色な感光層溶液を調整した。
ポリマーとしてポリエステル(バイロン300東洋坊製固形分30%)20部、モノマーとしてテトラエチレングリコールジアクリレート(新中村化学製)1部、モノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学製)3部、開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェン(メルク社製)1部、顔料として三菱カーボンMA71部を高速ディスパーにて攪拌混合シ作製した。
以上の黒色の感光層溶液をワイヤーバーにて5μ塗工した。また塗工面には保護フィルムとしてPETフィルム25μをラミネートした
【0045】
<BM形成及び濃度測定>
以上の実施例と比較例のサンプルをUV露光機にてレンズ面より適性露光し、それぞれ保護フィルムを剥離しBM形成した後、1ドット当たりの透過濃度を測定した。その結果、実施例 1のサンプルの透過濃度は、2.40であり、一方、比較例1のサンプルの透過濃度は、1.35であった。このことから、本発明における遮光層の濃度が高く、精度の高いBMが形成できることを確認した。
【0046】
【発明の効果】
本発明により、100μ以下の解像度の高い、精細なパターンからなる高い遮光率で、所定の位置に高精度かつ高濃度な遮光層を形成した、使用する部材を減らすことのできる、より安価なマイクロレンズシートを提供することができる。本発明の遮光層を有するマイクロレンズアレイシートは、フレネルレンズシートと組み合わせて水平視野角、垂直視野角が共に広く、高解像度の背面投射型スクリーンの光学部品として好適に使用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の遮光層を有するマイクロレンズアレイシートの一例を示した模式斜視図である。
【図2】本発明で用いられるマイクロレンズアレイシートの一例を示したものであり、(a)は、マイクロレンズアレイシートの断面図である。(b)は、レンズ配列が碁盤目状配列のマイクロレンズアレイシートの平面図である。(c)は、レンズ配列がデルタ配列のマイクロレンズアレイシートの平面図である。(d)は、レンズ配列がハニカム配列のマイクロレンズアレイシートの平面図である。
【図3】本発明の遮光層を有するマイクロレンズアレイシートのその遮光性を形成する方法の一例について説明するための説明図であり、(a)は、片面にマイクロレンズアレイを形成し、紫外線感光樹脂及び保護フィルムを積層する工程である。(b)は、紫外線感光性樹脂層にマイクロレンズアレイ側よりUVを照射し、紫外線感光樹脂層に感光パターンと非感光パターンを形成する工程である。(c)は、保護フィルムを剥離する工程である。
【符号の説明】
1、5・・・マイクロレンズ
2・・・遮光層透明感光性樹脂層
3・・・開口部黒色感光性樹脂層
4、6・・・基材
7・・・透光性の感光層
8・・・黒色に着色された紫外線硬化型樹脂層
9・・・保護フィルム
10・・・紫外線照射装置
11・・・非感光パターン部
12・・・感光パターン部
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光することで粘着性が変化し基材への密着力が変化する性質を利用して、黒色に着色された粘着性を有する紫外線硬化型樹脂層からなる遮光層を形成したマイクロレンズアレイシートに関する。この遮光性を有するマイクロレンズアレイシートは、液晶プロジェクター等に用いられる背面投射型スクリーンに好適に用いられるものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、液晶プロジェクター等に用いられる背面投射型スクリーンとして、フレネルレンズシートと組み合わせて用いられる凸シリンドリカルレンズは1次元的に並設されてなるレンチキュラーシートが主流であり、遮光層を形成するパターンは、シリンドリカルレンズの非集光部に相当するストライプ状のパターン(ブラック・ストライプ[BS]という)である。
【0003】
画素数の多い高精細な映像を視覚する上で、レンチキュラーシートの凸シリンドリカルレンズピッチをファイン化することも行われており、それに伴い遮光パターン(BS)もファインピッチ化が行われる。高精細な遮光パターンを実現するには、解像度の高い、精細なパターンで転移可能な転写層を実現する必要がある。
【0004】
すなわち、レンチキュラーシートのレンズ部とは反対側の平坦面に遮光層を形成するにあたっては前記平坦面に感光層(感光することで粘着性が消失するような既知の材料)を全面に形成した後レンズ側より露光することで、集光部分にあたる部分の感光層を変性させ、非集光部にあたる粘着性の残る部分に、インキやトナーを付着させたり、あるいは転写層を転移させるなどの手法(所謂、レンズ自身によるセルフアライメントと呼ばれる公知の手法)により正確な位置に遮光層を形成する上で好ましく実施されている。(特開平9−120102号公報などに例示されている)特に、上記転写形成法による遮光層を形成するパターンは遮光層やパターン輪郭の鮮明性に優れている。
【0005】
一方、液晶プロジェクター等に用いられる背面投射型スクリーンとして、レンチキュラーシートに代えて、単位凸レンズが2次元的にマトリクス状に配列されてなる構成のマイクロレンズシートを採用した場合、遮光パターンは、スポット状の単位凸レンズの集光部を除いたパターンとなる。
【0006】
視覚される表示映像のコントラストを向上させるためには、レンズアレイ部とは反対側(観察者側)の平坦部に、各単位レンズによる非集光部にあたる個所に遮光層(ブラック・マトリクス「BM」という)を形成することが好適であり、慣用的に行われている。
【0007】
微少な単位レンズがファインピッチに2次元的にマトリクス状に配列されてなる構成のマイクロレンズシートにおいても、映像を高いコントラストで視覚する上では、高い遮光率でパターンを形成することが好ましいが、微少なスポットである単位凸レンズの集光部を除いたパターンとする必要があるが、レンチキュラーシートを用いたストライプ状の遮光層を形成する場合に比較して、より一層、解像度の高い、精細なパターンで転移可能な転写層からなる遮光層を形成できる技術が求められていた。
【0008】
レンチキュラーを用いたレンズには、ブラックストライプ(BS)、ブラックマトリクス(BM)のような遮光パターンを形成するが、従来の形成方法である感光性の樹脂の粘着性を利用しインキやトナーを付着させる方法が好ましく実施されていたが、BSのファインピッチ化やBMのようなマトリクス状な場合、特に転写法において、転写箔のインキ層の切れ性が悪く剥離方向に対する方向性が発生し、剥離時の尾引きやギザツキ現象が起こり精細なパターンが形成できないという問題がある。またこの方法の場合、感光層である感材と転写箔の二つの材料が必要でありコスト的にも高いという問題があった。ファインピッチ化した場合レンズの集光を利用したセルフアライメント法であるためレンズによる集光位置の精度が重要である。しかしながら感光層の厚みが通常は10μm以上あることからレンズ支持体であるフィルムの厚みが制限されてしまい製造時の歩留まりを悪くする原因であった。
【0009】
また、これを解決する方法としてインキプルーフ法をもちいたBM製造方法があげられるが、この方法であると感光層の厚みが10μ以下にすることができることから、フィルムの制限が受けにくく、また解像度が優れておることから有用な方法である。しかしながらBM本来の目的である遮光性、画像のコントラストはBM層の透過濃度に依存し、従来の1層構成(レンズ/基材/黒色感光層)であると硬化性のコントロールをするために感材/着色層の比率において着色剤量を多く分布させることが難しく充分な遮光性を有するための透過濃度を得ることが難しかった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の技術的背景を考慮してなされたものであって、100μ以下の高精細なパターンに高い遮光率で、所定の位置に高精度かつ高濃度な遮光層を形成した、使用する部材を減らすことのできる、より安価なマイクロレンズシートを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、透明な支持体の一方の面にマイクロレンズが形成され、反対面に、透光性の感光性層もしくは熱可塑性樹脂層と、黒色に着色された粘着性を有する紫外線硬化型樹脂層と、保護フィルム層とがこの順に積層されてなるマイクロレンズアレイシートのレンズ面側から、紫外線を照射することにより、マイクロレンズにより集光した部分に対応する前記紫外線硬化型樹脂層を硬化させて、該集光部の硬化樹脂層を前記保護フィルム層に転移させ、該保護フィルム層を剥離することにより、前記集光部の硬化樹脂層を透光性の感光性層もしくは熱可塑性樹脂層から剥離し、一方、透光性の感光性層に密着して残る非集光部に対応する前記紫外線硬化型樹脂層からなる遮光パターンを形成する方法により得られることを特徴とする遮光層を有するマイクロレンズアレイシートである。
【0012】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記集光部の硬化樹脂層を保護フィルム層に転移させ、該保護フィルム層を剥離することにより、集光部の硬化樹脂層が、透光性の感光性層の破断剥離により剥離することを特徴とする。
【0013】
請求項3に係る発明は、請求項1または2記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記透光性の感光性層の膜厚が0.1〜5μmであり、黒色に着色された粘着性を有する紫外線硬化型樹脂層の膜厚が0.1〜10μmであることを特徴とする。
【0014】
請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記透光性の感光性層が、光重合性化合物と有機重合体との混合物からなることを特徴とする。
【0015】
請求項5に係る発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記黒色に着色された粘着性を有する紫外線硬化型樹脂層が、紫外線硬化型樹脂と有機重合体との混合物からなることを特徴とする。
【0016】
請求項6に係る発明は、請求項4または5記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記有機重合体が、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする。
【0017】
請求項7に係る発明は、請求項4記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記有機重合体と光重合性化合物との重量比が40:60〜90:10の範囲を満たすこと特徴とする。
【0018】
請求項8に係る発明は、請求項5のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記有機重合体と紫外線硬化型樹脂層との重量比が40:60〜90:10の範囲を満たすこと特徴とする。
【0019】
請求項9に係る発明は、請求項1〜8のいずれか1項に記載のマイクロレンズシートにおいて、前記マイクロレンズの単位レンズが、100μ以下のピッチで2次元的にマトリクスが状に配列されている、紫外線または電離照射線硬化型樹脂の反応硬化物からなることを特徴とする。
【0020】
請求項10に係る発明は、請求項1〜9のいずれか1項にマイクロレンズアレイシートにおいて、前記マイクロレンズとして、シリンドリカルレンズが並設されている、紫外線または電離照射線硬化型樹脂の反応硬化物なるレンチキュラーレンズを用いたことを特徴とする。
【0021】
請求項11に係る発明は、請求項1〜10のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記透明な支持体の片面もしくは両面に、コロナ処理あるいは易接着処理のいずれか一方もしくは両方の処理が施されていることを特徴とする。
【0022】
請求項12に係る発明は、請求項1〜11のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシートにおいて、前記保護フィルムの表面にコロナ処理、易接着処理、離型処理のいずれかの処理が施されていることを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい一実施例としての実施形態を説明する。
図1は、本発明の遮光層を有するマイクロレンズアレイシートの一例を示した模式斜視図である。図に示すように、レンズ面反対側表面の各単位レンズによる非集光部にあたる箇所に遮光部を形成したものの波線で切られた右側はレンズアレイ部のみを取り除いた状態を示したものである。基材4の片面にプロジェクターからの入射光を各方向へ屈折させて拡げる機能を持つ複数のマイクロレンズアレイ部1が形成されており、レンズアレイ部内には必要に応じて、フィラー、離型剤、帯電防止剤がそれぞれ分散させることもできる。基材4のレンズ面とは反対側の表面には、マイクロレンズアレイ部1側から平行光を入光した際の、各単位レンズによる集光部3以外の非集光部にあたる箇所に、遮光部層2を形成したものである。
【0024】
本発明で用いられるマイクロレンズアレイシートとしては、図2に示すように下記のものが使用できる。
本発明のマイクロレンズアレイシートの一例を示す図であり、(a)はマイクロレンズアレイシートの断面図である。(b)はマイクロレンズアレイシートにおいて、単位レンズが碁盤目状のマトリクス配列である場合の平面図である。(c)はマイクロレンズアレイシートにおいて、単位レンズがデルタ配列である場合の平面図である。(d)は本発明のレンズ配列がハニカム配列のマイクロレンズアレイシートの平面図である。
【0025】
遮光層を形成するために基材4の一方の面にマイクロレンズ形成する。マイクロレンズの製造にあたっては、成型用スタンパを作製した上で、2P法(Photo−Polymer法)による成型が採用される。
【0026】
上記スタンパは、マイクロレンスシートの逆型(すなわち、単位レンズ部が凹部となる表面形状)であり、金属層の表面に機械的に前記凹部を彫る。(あるいは化学的に腐食する)などの手法やレーザー加工で前記凹部を彫るなどの手法が用いられる。
【0027】
何れの手法においても、単位レンズの曲面の形状を正確に加工することが必要であることは言うまでもなく、精細度に応じて選択される。
【0028】
透明樹脂フィルム基材4の少なくとも片面に、単位レンズ1が2次元的にマトリクス状に配列されている、紫外線または電離放射線硬化型樹脂の反応硬化物からなるマイクロレンズアレイ部を構成してなるマイクロレンズアレイシートである。前記マイクロレンズアレイ部は、非球面形状もしくは球面形状の曲面を持つ単位レンズを含み、単位レンズの配列ピッチが100μ以下であることを特徴とするものである。
【0029】
前記単位レンズの配列が、碁盤目状もしくはデルタ配列またはハニカム配列のマトリクス配列をなしている。
【0030】
前記マイクロレンズアレイ部は、該反応硬化物と近似の屈折率を有するフィラー、離型剤及び帯電防止剤等を含有することができる。
【0031】
本発明における遮光層を形成する方法としては、図3に示すように、基材6上と保護フィルム9の間に、透光性の感光性層7と黒色に着色された粘着性を有する感光性樹脂8が塗布及びラミネートする(図3(a)参照)。レンズ面より感光することにより、黒色に着色された感光性層8の集光部分が硬化し、非集光部分が未硬化になるようなパターンが形成される(図3(b)参照)。この状態で、保護フィルム9を剥離すると、黒色感光層8の保護フィルム9への密着力より透光性の感光性層7の凝集力が小さいため、感光性層7で破断破壊され保護フィルム9に転移する。また、未硬化部分は透光性の感光性層7との密着力が保護フィルム9より大きいため、黒色感光層8が保護フィルム9と界面剥離し、透光性の感光性層7に残ることにより遮光パターン11を形成することができる(図3(c)参照)。
【0032】
本発明のレンズシートに用いられる基材6の具体例としては、ポリエステル、ポリプロピレン、セロハン、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ナイロン、ポリイミド、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー等のプラスチックフィルムが挙げられる。またそれらの基材の表面には、感光性樹脂の密着性を調整するために、片面もしくは両面に、コロナ処理、易接着処理が施されていることが望ましい。
【0033】
マイクロレンズアレイシートに塗布及びラミネートするものとしては、透明な感光層及び黒色に着色された粘着性を有する紫外線感光性樹脂材料であるが特に限定されるものではない。例えば、
(1)モノマー、オリゴマー及びもしくはプレポリマーの光重合性化合物
(2)必要に応じて光重合性のない熱可塑性樹脂
(3)活性光線によって活性化される光重合開始剤
(4)黒色の顔料もくは染料
からなり必要に応じて熱重合禁止剤を含有する。
【0034】
本発明に使用できる光重合化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、カルビトール(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、スチレン、アクリロニトリル、N−ビニルピロリドン、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1.4−ブタンジオールジアクリレート、1.6−ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメリロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、フェノールのアルキレンオキサイド付加体の(メタ)アクリレート等の低分子量の光重合化合物、あるいはエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、アルキッドアクリレート、石油樹脂のアクリレート変性体、不飽和ポリエステル等の高分子量の光重合化合物である。これらの1種または2種以上の混合物が使用される。
【0035】
有機重合体結合体としては、熱可塑性でかつ光重合性化合物と相溶性に優れた光重合性を有しないポリマーが仕様できる。例えポリ塩化ビニル、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリビニルエーテル、ポリビニルアセタール、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポアミド樹脂、ジアクリルフタレート、エチレン酢酸ビニル、スチレン樹脂、エポキシアクリル樹脂等が挙げられる。
【0036】
これらの有機重合結合体と光重合化合物とは基材への密着性、剥離性、重合時の粘着力調整を考慮すると混合が好ましく、最適なBM形成性を得るためには40:60〜90:10が良好である。
【0037】
光重合開始剤としては、可視光部における吸収の少ないものがより好ましいが、例えばベンゾフェノン、4.4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4.−メトキシ−4−ジメチルアミノベンゾフェノン、2−エチルアントラキノン、フェナントラキノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等の従来より知られている光重合開始剤の1種または2種以上が使用できる。
【0038】
また、熱重合禁止剤としては、P−メトキシフェノール、ハイドロキノン、t−ブチルカテコール、ヒロガノール、ビリジン、アリールホスファイト等が必要に応じて使用できる。
【0039】
透光性の感光性層6は、0.1ミクロン以下であると十分な層内破断ができなくなり、5μ以上であると破断位置が安定しないため、0.1〜1.0μが好ましい。また黒色の感光性樹脂層は膜厚が厚過ぎると保護フィルムを剥離する時に膜切れ性が悪くなってしまう。また膜厚が薄すぎると充分な黒濃度が得られないことから、膜厚が0.1μ〜10μであることが好ましい。
【0040】
また、保護フィルム剥離時の膜切れ性を調整するために感光性樹脂内にフィラーを添加することが好ましく、シリカ、ガラスビーズ、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、各種粘度等の無機粉末また架橋重合体樹枝微粉末等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【0041】
保護フィルム9として用いられるフィルムの具体例としては、ポリエステル、ポリプロピレン、セロハン、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ナイロン、ポリイミド、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー等のプラスチックフィルムが挙げられる。またそれらの基材の表面には、紫外線露光時の感光性樹脂の密着性を調整するために、片面もしくは両面に、コロナ処理、帯電防止処理、易接着処理、離型処理が施されていることが好ましい。
【0042】
【実施例】
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
【0043】
<実施例1>
1)下記の組成からなる透明な感光層溶液を調整した。
ポリマーとしてポリエステル(バイロン300東洋坊製固形分30%)20部、、モノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学製)4部、開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェン(メルク社製)1部を高速ディスパーにて攪拌混合し作製した。
2)下記の組成からなる黒色な感光層溶液を調整した。
ポリマーとしてポリエステル(バイロン300東洋坊製固形分30%)20部、モノマーとしてテトラエチレングリコールジアクリレート(新中村化学製)1部、モノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学製)3部、開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェン(メルク社製)1部、顔料として三菱カーボンMA71部を高速ディスパーにて攪拌混合シ作製した。
以上の透明層溶液をレンズシートのレンズ面との反対面ワイヤーバーにて1μ塗工し、更に黒色の感光層溶液をワイヤーバーにて5μ塗工積層した。また塗工面には保護フィルムとしてPETフィルム25μをラミネートした
【0044】
<比較例2>
下記の組成からなる黒色な感光層溶液を調整した。
ポリマーとしてポリエステル(バイロン300東洋坊製固形分30%)20部、モノマーとしてテトラエチレングリコールジアクリレート(新中村化学製)1部、モノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学製)3部、開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェン(メルク社製)1部、顔料として三菱カーボンMA71部を高速ディスパーにて攪拌混合シ作製した。
以上の黒色の感光層溶液をワイヤーバーにて5μ塗工した。また塗工面には保護フィルムとしてPETフィルム25μをラミネートした
【0045】
<BM形成及び濃度測定>
以上の実施例と比較例のサンプルをUV露光機にてレンズ面より適性露光し、それぞれ保護フィルムを剥離しBM形成した後、1ドット当たりの透過濃度を測定した。その結果、実施例 1のサンプルの透過濃度は、2.40であり、一方、比較例1のサンプルの透過濃度は、1.35であった。このことから、本発明における遮光層の濃度が高く、精度の高いBMが形成できることを確認した。
【0046】
【発明の効果】
本発明により、100μ以下の解像度の高い、精細なパターンからなる高い遮光率で、所定の位置に高精度かつ高濃度な遮光層を形成した、使用する部材を減らすことのできる、より安価なマイクロレンズシートを提供することができる。本発明の遮光層を有するマイクロレンズアレイシートは、フレネルレンズシートと組み合わせて水平視野角、垂直視野角が共に広く、高解像度の背面投射型スクリーンの光学部品として好適に使用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の遮光層を有するマイクロレンズアレイシートの一例を示した模式斜視図である。
【図2】本発明で用いられるマイクロレンズアレイシートの一例を示したものであり、(a)は、マイクロレンズアレイシートの断面図である。(b)は、レンズ配列が碁盤目状配列のマイクロレンズアレイシートの平面図である。(c)は、レンズ配列がデルタ配列のマイクロレンズアレイシートの平面図である。(d)は、レンズ配列がハニカム配列のマイクロレンズアレイシートの平面図である。
【図3】本発明の遮光層を有するマイクロレンズアレイシートのその遮光性を形成する方法の一例について説明するための説明図であり、(a)は、片面にマイクロレンズアレイを形成し、紫外線感光樹脂及び保護フィルムを積層する工程である。(b)は、紫外線感光性樹脂層にマイクロレンズアレイ側よりUVを照射し、紫外線感光樹脂層に感光パターンと非感光パターンを形成する工程である。(c)は、保護フィルムを剥離する工程である。
【符号の説明】
1、5・・・マイクロレンズ
2・・・遮光層透明感光性樹脂層
3・・・開口部黒色感光性樹脂層
4、6・・・基材
7・・・透光性の感光層
8・・・黒色に着色された紫外線硬化型樹脂層
9・・・保護フィルム
10・・・紫外線照射装置
11・・・非感光パターン部
12・・・感光パターン部
Claims (12)
- 透明な支持体の一方の面にマイクロレンズが形成され、反対面に、透光性の感光性層と、黒色に着色された粘着性を有する紫外線硬化型樹脂層と、保護フィルム層とがこの順に積層されてなるマイクロレンズアレイシートのレンズ面側から、紫外線を照射することにより、マイクロレンズにより集光した部分に対応する前記紫外線硬化型樹脂層を硬化させて、該集光部の硬化樹脂層を前記保護フィルム層に転移させ、該保護フィルム層を剥離することにより、前記集光部の硬化樹脂層を透光性の感光性層から剥離し、一方、透光性の感光性層に密着して残る非集光部に対応する前記紫外線硬化型樹脂層からなる遮光パターンを形成する方法により得られることを特徴とする遮光層を有するマイクロレンズアレイシート。
- 前記集光部の硬化樹脂層を保護フィルム層に転移させ、該保護フィルム層を剥離することにより、集光部の硬化樹脂層が、透光性の感光性層の破断剥離により剥離することを特徴とする請求項1に記載のマイクロレンズアレイシート。
- 前記透光性の感光性層の膜厚が0.1〜5μmであり、黒色に着色された粘着性を有する紫外線硬化型樹脂層の膜厚が0.1〜10μmであることを特徴とする請求項1または2記載のマイクロレンズアレイシート。
- 前記透光性の感光性層が、光重合性化合物と有機重合体との混合物からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシート。
- 前記黒色に着色された粘着性を有する紫外線硬化型樹脂層が、紫外線硬化型樹脂と有機重合体との混合物からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシート。
- 前記有機重合体が、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項4または5記載のマイクロレンズアレイシート。
- 前記有機重合体と光重合性化合物との重量比が40:60〜90:10の範囲を満たすこと特徴とする請求項4記載のマイクロレンズアレイシート。
- 前記有機重合体と紫外線硬化型樹脂層との重量比が40:60〜90:10の範囲を満たすこと特徴とする請求項5のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシート。
- 前記マイクロレンズの単位レンズが、100μ以下のピッチで2次元的にマトリクスが状に配列されている、紫外線または電離照射線硬化型樹脂の反応硬化物からなることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のマイクロレンズシート。
- 前記マイクロレンズとして、シリンドリカルレンズが並設されている、紫外線または電離照射線硬化型樹脂の反応硬化物なるレンチキュラーレンズを用いたことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項にマイクロレンズアレイシート。
- 前記透明な支持体の片面もしくは両面に、コロナ処理あるいは易接着処理のいずれか一方もしくは両方の処理が施されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシート。
- 前記保護フィルムの表面にコロナ処理、易接着処理、離型処理のいずれかの処理が施されていることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイシート。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050621 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070806 |