專利名稱:透鏡片、透射型屏幕以及背投型顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透鏡片，該透鏡片優(yōu)選用作例如背投型電視機(jī)的透射型屏幕，本發(fā)明還涉及使用該透鏡片的透射型屏幕以及使用該透射型屏幕的背投型顯示器。
發(fā)明背景近年來，背投電視機(jī)(背投型顯示器)得到迅速推廣，在背投電視機(jī)中，經(jīng)由液晶顯示器件、數(shù)字反射鏡器件等調(diào)制的圖像光通過投影到透射型屏幕上并被投影部件例如投影透鏡放大而顯示出來。在使用背投電視機(jī)時，圖像光透射穿過屏幕，在屏幕的前表面附近形成圖像，從而觀眾可以從系統(tǒng)前側(cè)識別形成圖像的圖像光。
用于背投電視機(jī)的透射型屏幕具有兩個彼此鄰近且兩者之間具有合適的間隔的片狀的元件。其中一個片狀元件是在其背側(cè)具有透鏡陣列的微透鏡片(lenticular lens sheet)，另一個片狀元件是在其前側(cè)形成有菲涅耳透鏡的菲涅耳透鏡，該菲涅耳透鏡面向微透鏡片的背側(cè)(形成有透鏡的表面)。
微透鏡片具有這樣的結(jié)構(gòu)，即由UV固化型樹脂形成的透鏡層層疊在聚對苯二甲酸乙二醇酯等的透明塑料片基上。而菲涅耳透鏡片通常由玻璃或透明合成樹脂如丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂等的注塑模制體構(gòu)成。
同時，在背投電視屏幕中，若兩個片狀元件之間的間隔過大，則形成的圖像會模糊不清，成為重像，而且畫面會失真或不清晰。因此，理想的是，這些片狀元件的透鏡在其中央部分相互接觸。
鑒于此，將該兩個片狀元件例如微透鏡片中的一個或兩個預(yù)先形成為拱形的狀態(tài)。然后，將處于拱形狀態(tài)的微透鏡片放置在用作另一個片狀元件的菲涅耳透鏡片上，隨后施加壓力，使得微透鏡片的圍緣部分剛好放置在菲涅耳透鏡片的圍緣部分上，并將兩個片材的圍緣部分固定起來。在兩個片狀元件的圍緣部分整體地固定起來的情形下，可以避免微透鏡片與菲涅耳透鏡片之間的間隔過大。
然而，微透鏡片和菲涅耳透鏡片的形成有透鏡的表面之間彼此抵靠的擠壓會導(dǎo)致微透鏡片一側(cè)的透鏡元件發(fā)生變形。如果透鏡元件發(fā)生變形，則會導(dǎo)致光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，從而出射光的光路會變化，形成的圖像會模糊不清，并且畫面會失真或不清晰。
此外，即使透鏡元件之間的接觸壓力并不至于能夠引起微透鏡片發(fā)生變形，然而，在振動連續(xù)施加在該系統(tǒng)上的情形下，例如運(yùn)輸過程中，這些透鏡元件之間的接觸會在微透鏡片的表面上引起摩擦和擦傷，從而顯示的圖像可能會由于這些擦傷而變成重像或三重像。
為了解決這個問題，迄今為止，已經(jīng)提出各種對構(gòu)成微透鏡片的樹脂合成物的改進(jìn)。然而對于近年來受人關(guān)注的蠅眼透鏡(一種微透鏡)所需要的性能而言，根據(jù)這些改進(jìn)獲得的性能是不夠的。
具體來說，日本專利公開No.2005-49795描述了一種由熱塑樹脂構(gòu)成的透鏡片，其中詳細(xì)說明了通用硬度(universal hardness)、壓縮模量和損耗因數(shù)。然而，由于使用的是熱塑樹脂，因此從精確的形狀再現(xiàn)和熱應(yīng)變的角度考慮，這種構(gòu)造并不令人滿意。此外，在日本專利公開No.2003-313445和JP2005-503578中，披露了一種用于光學(xué)元件的樹脂合成物，該樹脂合成物具有特定的蠕變系數(shù)和特定的壓縮模量。然而，在長時間施加低壓力的情形下，就與形變的對應(yīng)性(correspondence)方面而言，這些指數(shù)并不令人滿意。
另一方面，日本專利公開No.2003-84101披露了一種確定樹脂化合物的損耗因數(shù)與溫度之間的關(guān)系并且具體限定峰寬度的范圍的技術(shù)。然而，在長時間施加低壓力的情形中，就與形變的對應(yīng)性方面而言，這也是不充分的。另外，日本專利公開No.2001-228549披露了一種透鏡片，該透鏡片具有特定的動態(tài)粘彈性損耗因數(shù)和特定的動態(tài)摩擦系數(shù)。然而，這些指數(shù)與摩擦損耗有關(guān)，因此在長時間施加低壓力的情形下，不可能確定與形變的對應(yīng)性。
在傳統(tǒng)用作微透鏡的柱面透鏡的情形中，其與菲涅耳透鏡相接觸的部分是多個線形部分。而在蠅眼透鏡的情形中，相接觸的部分是多個點(diǎn)形接觸部分，從而接觸區(qū)域變小。因此，在蠅眼透鏡的情形中施加在透鏡元件上的壓力比在柱面透鏡的情形中要大。相應(yīng)地，蠅眼透鏡需要的耐壓性能和耐擦傷性能比柱面透鏡需要的要高。然而，本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，在上述專利文獻(xiàn)中披露的物理性能無法確保長時間特性和短時間特性。
因此，需要這樣一種透鏡片，該透鏡片是具有由例如蠅眼透鏡構(gòu)成的透鏡表面的微透鏡，并且該透鏡片能夠消除由于接觸菲涅耳透鏡而引起的透鏡元件的變形以及由于振動而引起的擦傷，還需要一種使用這種透鏡片的透射型屏幕以及使用這種透射型屏幕的背投型顯示器。

發(fā)明內(nèi)容依照本發(fā)明的一個實(shí)施方式，提供一種透鏡片，包括周期地排列在透明基材的至少一側(cè)上的微透鏡元件，所述透鏡元件由UV固化型樹脂構(gòu)成，并且在根據(jù)測量所述樹脂的動態(tài)粘彈性得到的主曲線中，在25℃的基準(zhǔn)溫度和10-6Hz的頻率下，存儲彈性模量處于1×107～1×109Pa的范圍內(nèi)。
通過由具有這些物理性質(zhì)的UV固化型樹脂形成透鏡元件，就可以得到具有穩(wěn)定性質(zhì)的透鏡片，在其上長時間施加負(fù)載時，不會出現(xiàn)任何變形或擦傷。因而，這就可以提高蠅眼透鏡片的耐壓性能和耐擦傷性能，例如該蠅眼透鏡片具有以不超過200μm的節(jié)距和不超過100μm的透鏡高度二維地排列的蠅眼透鏡，并且還可以長時間地保持期望的性能。
當(dāng)將如上配置的透鏡片作為背投型顯示器的透射型屏幕的微透鏡片時，透鏡片可以避免由于接觸菲涅耳透鏡片而引起變形或擦傷(產(chǎn)生裂紋)，因此，可以顯示出清晰的圖像，而不會出現(xiàn)圖像光形成的圖像的模糊不清。
如上所述，依照本發(fā)明一個實(shí)施方式的透鏡片，可以消除由于振動或其他原因而引起的透鏡元件的變形和裂紋。而且，當(dāng)這種透鏡片被用作背投型顯示器的透射型屏幕時，還可以顯示出清晰的圖像。
圖1A和1B是依照本發(fā)明一實(shí)施方式的蠅眼透鏡片1的結(jié)構(gòu)的示意性透視圖；圖2A至2C是圖解制作蠅眼透鏡片1的方法的步驟圖；圖3是背投型顯示器40的示意結(jié)構(gòu)圖；圖4是運(yùn)用到背投型顯示器40上的屏幕單元的示意性結(jié)構(gòu)；圖5A至5D是用于描述本發(fā)明的實(shí)例的蠅眼透鏡元件的結(jié)構(gòu)的視圖；圖6是本發(fā)明的實(shí)例中使用的UV固化型樹脂的主曲線的示例圖。
具體實(shí)施方式現(xiàn)在，參看附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。在下面的實(shí)施方式中，將以用作微透鏡片的蠅眼透鏡片作為本發(fā)明的一個例子加以描述。
圖1A和1B是示出依照本發(fā)明一個實(shí)施方式的蠅眼透鏡片1的示意性結(jié)構(gòu)的透視圖。蠅眼透鏡片1具有這樣的透鏡表面，由UV固化型樹脂構(gòu)成的蠅眼透鏡元件(以下稱作“透鏡元件”)3二維地周期性排列在片狀透明基材2的一側(cè)。透明基材2的另一側(cè)是設(shè)有遮光層5的平面，該遮光層5在面對著透鏡元件3的光會聚部分的位置上具有開口部分4。
并不特別限定透鏡元件3的形狀、尺寸、節(jié)距以及其他。在本實(shí)施方式中，透鏡元件3呈四方形的平面形狀，并且形成為具有不超過200μm的節(jié)距以及不超過100μm的透鏡高度。另外，透鏡元件3可以具有球形或非球形表面。
圖2A至2C是圖解制作上述結(jié)構(gòu)的蠅眼透鏡片1的方法的步驟圖。首先，如圖2A所示，使UV固化型樹脂流進(jìn)形狀與由預(yù)定凹進(jìn)和突起構(gòu)成的蠅眼透鏡互補(bǔ)的模具內(nèi)，隨后將透明基材2放置在其上。然后，通過從透明基材2上側(cè)用UV射線照射來固化該UV固化型樹脂，隨后脫模，從而在透明基材2一側(cè)制造出透明元件3。
并不特別限定制造透鏡元件3的方法。透鏡元件3可以通過使用母版進(jìn)行制造，其中母版通過利用諸如切割、使用液晶曝光技術(shù)進(jìn)行抗蝕劑成形、使用準(zhǔn)分子激光器進(jìn)行掩模成像技術(shù)等這些技術(shù)進(jìn)行制造。
并不特別限定構(gòu)成透鏡元件3的UV固化型樹脂，只要如后面所述該樹脂透光并且具有預(yù)定的動態(tài)粘彈性即可。然而，應(yīng)當(dāng)注意，由于著色或陰霾而引起透射光的色調(diào)或透射光的量發(fā)生變化是不希望的。UV固化型樹脂的優(yōu)選例子包括丙烯酸酯基樹脂，例如聚氨脂丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、多元醇丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、蜜胺丙烯酸酯等。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，如果需要，UV固化型樹脂可以與光穩(wěn)定劑、UV吸收劑、抗靜電劑、阻燃劑、抗氧化劑等混合。在本發(fā)明中，還可以在UV固化型樹脂上設(shè)置用以增強(qiáng)抗擦傷性的硬涂層或用以減小由于反射而引起的光損失的防反射層。
順便提及，用以固化的能源的例子包括電子束、UV射線、可見光以及伽馬射線，從生產(chǎn)便利的角度考慮，UV射線是優(yōu)選的。另外，并不特別限定UV射線源，高壓汞燈、金屬鹵素?zé)舻榷伎梢院线m地使用。
可以適當(dāng)?shù)剡x擇UV射線的累積照射量，以便使所用樹脂的固化以及所用樹脂在透明基材2上的粘附都可以令人滿意地實(shí)現(xiàn)，并且樹脂或透明基材2不會出現(xiàn)泛黃。可以根據(jù)樹脂固化的場所適當(dāng)?shù)剡x擇照射用的氣體，從而，可以在空氣中或在惰性氣氛如氮?dú)?、氬氣等中進(jìn)行照射。
另一方面，公知的聚合基材材料可以用作構(gòu)成透明基材2的材料。聚合基材料的優(yōu)選例子包括聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚脂樹脂、聚丙烯等聚烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂、氯乙烯樹脂、聚酰亞胺、聚酰胺、芳族聚酰胺、三乙酰纖維素的片材和膜，等等。
透明基材2的厚度優(yōu)選在20～200μm的范圍內(nèi)。厚度小于20μm會致使強(qiáng)度不夠，而厚度大于200μm會導(dǎo)致制造時操作性降低。另外，在后一種情形中，透鏡的焦點(diǎn)位于基材內(nèi)，從而會降低畫面質(zhì)量。為了增強(qiáng)透明基材2與透鏡元件3的粘結(jié)性，在透明基材2的表面上設(shè)置一層容易粘結(jié)的層，或者對該表面進(jìn)行各種表面處理，如電暈放電處理、等離子體處理等。
接下來，如圖2B所示，在透明基材2的另一側(cè)上形成光敏膠粘層6。形成光敏膠粘層6的方法的例子包括向透明基材2直接施加光敏膠粘材料的方法，以及將預(yù)先在具有脫模效應(yīng)的支撐基材上形成的光敏膠粘層層疊在透明基材2上。
在本實(shí)施方式中，光敏膠粘層6由曝光時粘性降低的正型(positive type)UV固化光敏膠粘材料構(gòu)成。然后，從透明基材2上形成有透鏡元件3的一側(cè)用準(zhǔn)直UV射線進(jìn)行照射。照射的UV射線被透鏡元件3會聚，從而光敏膠粘層6的預(yù)定部分(光會聚部分)曝光于UV射線，由此粘性降低。結(jié)果，光敏膠粘層6上就形成了由無膠粘部分和膠粘部分構(gòu)成的圖案。
這里，光敏膠粘層6包含作為主要成分的膠粘粘合劑，該膠粘粘合劑由至少一種有機(jī)聚合物、具有烯屬不飽和的光聚合化合物以及至少一種光聚合引發(fā)劑構(gòu)成。
理想的，由有機(jī)聚合物組成的膠粘粘合劑是與上述成分相適合。有機(jī)聚合物的一般例子包括聚氯乙烯、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯、聚乙烯基醚、聚乙烯醇縮醛、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰胺、聚脂、偏二氯乙烯-丙烯腈共聚物、偏二氯乙烯-甲基丙烯酸脂共聚物、偏二氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、纖維素衍生物、聚烯烴、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂以及各種合成橡膠，例如丁二烯-丙烯腈共聚物。
具有自由基聚合烯屬不飽和的可加聚的或可交聯(lián)的公知單體以及低聚物可以用作光聚合引發(fā)劑，并沒有任何限制。這些例子有具有乙烯基或丙烯?；膯误w和低聚物，或在其末端或側(cè)鏈具有烯屬不飽和基的聚合物。具體的例子包括丙烯酸以及鹽、丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸及其鹽、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺、順丁烯二酸酐、順丁烯二酸酯、衣康酸酯、苯乙烯、乙烯基醚、乙烯基酯、N-乙烯基雜環(huán)、丙烯?；选⒈；ゼ捌溲苌?。這些化合物可以單個地使用或者可以兩種或多種組合使用。
隨后，將遮光層5形成在光敏膠粘層6上。在形成遮光層5時，如圖2C所示，將具有支撐在支撐基材8上的黑層(遮光層)的黑轉(zhuǎn)印膜的黑層(遮光層)一側(cè)層疊在光敏膠粘層6上。在按壓之后，剝落支撐基材8。由此，形成遮光圖案，即黑層轉(zhuǎn)印在光敏膠粘層6的膠粘部分上，而對應(yīng)于無膠粘部分的區(qū)域則敞開。
如將下文所述，在透鏡片1用作背投型顯示器的透射型屏幕的情形中，設(shè)置在屏幕觀看側(cè)的遮光層5具有避免外部光反射并由此增強(qiáng)畫面對比度的功能。形成圖像的光穿過遮光層5的開口部分4。開口部分4的形狀依據(jù)透鏡元件3的形狀確定，在這個實(shí)施方式中，其形狀是四方形(參見圖1A)。
通過以下方法獲得構(gòu)成遮光層5的黑轉(zhuǎn)印膜的黑層，即，將通過黑色顏料(如炭黑)與粘合劑樹脂混合而制得的涂覆材料涂覆在支撐基材8上。除炭黑和粘合劑樹脂外，根據(jù)需要黑層還可以包含諸如有機(jī)顏料、無機(jī)顏料、Uv吸收劑等之類的添加劑。
黑層或遮光層5的厚度優(yōu)選地在0.5～2.0μm的范圍內(nèi)。厚度低于0.5μm會導(dǎo)致黑色密度降低，從而外部光不能被充分地遮蔽；另外，還會導(dǎo)致密度顯著不均勻，這是不期望的。另一方面，若厚度超過2.0μm，則當(dāng)黑轉(zhuǎn)印層層疊在光敏膠粘層6并被壓向光敏膠粘層6時，會導(dǎo)致涂覆膜破裂，這種情形也是不期望的。黑層的厚度最優(yōu)選地位于0.7～1.2μm的范圍內(nèi)。
順便提及，公知的塑料膜可以用作支撐基材。如果需要，還可以在塑料膜的表面上形成脫模層，以便調(diào)節(jié)塑料膜與黑層之間的剝離強(qiáng)度。
在本實(shí)施方式中，如上制作的透鏡片1被用作圖3所示的背投型顯示器40的屏幕單元43。該屏幕單元43對應(yīng)于本發(fā)明的透射型屏幕。
如圖3所示，這種背投型顯示器40的結(jié)構(gòu)為在主體41的內(nèi)部設(shè)置圖像投射源42、以及用以將從圖像投射源42投影的圖像光朝向位于主體41前面的屏幕單元43反射的反射器44。如圖4所示，屏幕單元43由菲涅耳透鏡片10以及用作微透鏡片的蠅眼透鏡片1構(gòu)成。
在屏幕單元43內(nèi)，菲涅耳透鏡片10將從反射器44反射的圖像光(用箭頭P表示)轉(zhuǎn)換成平行光，并促使平行光出射到蠅眼透鏡片1。蠅眼透鏡片1的透鏡元件3面對著菲涅耳透鏡片10形成有透鏡的一側(cè)。從菲涅耳透鏡片10出射的光透射穿過透鏡元件3，并穿過蠅眼透鏡片1的開口部分4發(fā)散地出射，在屏幕前表面上形成圖像。
菲涅耳透鏡片10與蠅眼透鏡片1彼此面對，并且彼此鄰近地設(shè)置或彼此相接觸。若該兩個透鏡片之間的間隔過大，則形成的圖像將會模糊不清形成重像，從而畫面不清晰。因此，通過施加一定壓力使該兩個透鏡片彼此抵靠互壓而集成所述兩個透鏡片。在這種情形下，蠅眼透鏡片1的透鏡元件3可能會發(fā)生變形，或者它們的表面由于與菲涅耳透鏡片10的透鏡結(jié)構(gòu)部分(如圖所示)相接觸而可能會被刮傷或擦傷。在這種情形中，圖像光形成的圖像會模糊不清，從而畫面不清晰。
考慮到這個問題，在本實(shí)施方式中，增強(qiáng)了蠅眼透鏡片1的透鏡元件3的耐壓性能和耐擦傷性能，由此限制了透鏡元件3由于與菲涅耳透鏡片10相接觸而引起的變形或擦傷，并且避免了畫面不清晰。
具體地，在本實(shí)施方式中，蠅眼透鏡片1的透鏡元件3由UV固化型樹脂構(gòu)成，并且在測量該樹脂的動態(tài)粘彈性獲得的主曲線(master curve)中，在25℃的基準(zhǔn)溫度和10-6Hz的頻率下，存儲彈性模量在1×107～1×109Pa的范圍內(nèi)，優(yōu)選在5×107～1×109Pa的范圍內(nèi)。
若在25℃的基準(zhǔn)溫度和10-6Hz的頻率下，存儲彈性模量低于1×107Pa，則透鏡元件3會太軟，并且會顯著地變形或擦傷，從而在該蠅眼透鏡片1用到透射型屏幕上時，圖像會失真并會不清晰。另一方面，若在25℃的基準(zhǔn)溫度和10-6Hz的頻率下，存儲彈性模量超過1×109Pa，則透鏡元件3會太硬，并且在脫模時會破裂，從而不可能合適地在透明基材2上形成透鏡元件3。
此處，測量動態(tài)粘彈性指的是這種測試方法，即在頻率ω下向樣品給定應(yīng)力或應(yīng)變，然后測量相應(yīng)的應(yīng)力或應(yīng)變。彈性的模量(彈性模量)被定義為這種情形下應(yīng)力與應(yīng)變之間的比，所述彈性模量是頻率ω的函數(shù)并且是復(fù)數(shù)，其實(shí)部被稱作存儲彈性模量，其虛部被稱作損耗彈性模量。
通常，在給定溫度下測量聚合物材料時，其在較高頻率下表現(xiàn)得較硬，而在給定頻率(時標(biāo))下測量時，其在較低溫度下表現(xiàn)得較硬。當(dāng)將在某一溫度下測量的值依據(jù)溫度換算(轉(zhuǎn)換)成頻率(時間)時，換算值與在另一溫度下測量的結(jié)果相符，這一事實(shí)就是通常所說的時間-溫度轉(zhuǎn)換規(guī)則。因此，這可以確保通過測量頻散并改變測量時的溫度，就能夠獲得在無法實(shí)施實(shí)驗(yàn)的低頻率或高頻率下的那些值的替代值。通過利用時間-溫度轉(zhuǎn)換規(guī)則，將在窄范圍內(nèi)觀察到的結(jié)果合成到在寬范圍內(nèi)觀察到的結(jié)果而得到的曲線稱作主曲線。
在本發(fā)明中，在-50～200℃范圍(頻率范圍0.1～100Hz)變化的溫度下，對50～200μm厚的樹脂膜在0.1％應(yīng)變限制張力模式下進(jìn)行動態(tài)粘彈性測量，可以獲得存儲彈性模量的主曲線。
在如上配置的本實(shí)施方式的蠅眼透鏡片中，可以獲得穩(wěn)定的性質(zhì)，在長時間施加負(fù)載下不會出現(xiàn)變形或模糊不清。因此，這可以提高具有以窄節(jié)距二維地周期性排列的蠅眼透鏡元件的蠅眼透鏡片的耐壓性能和耐擦傷性能，并且可以長時間地保持著蠅眼透鏡片的期望性能。
另外，通過將上述配置的蠅眼透鏡片1作為背投型顯示器40的透射型屏幕，可以避免蠅眼透鏡片1由于與菲涅耳透鏡片相接觸而出現(xiàn)變形或擦傷，從而可以使形成的圖像不會出現(xiàn)圖像光的失真或模糊不清，由此顯示出清晰的圖像。
另一方面，如上所述，借助下面的方法進(jìn)行UV固化型樹脂的成型，即，將未固化的UV固化型樹脂裝入由金屬等形成的模具上，然后用放置在樹脂上的透明基材覆蓋裝入的樹脂，通過用UV射線照射而將樹脂固化，最后從模具取出模制好的樹脂和透明基材。如果由于操作中出現(xiàn)的一些問題，使固化的UV固化型樹脂并沒有脫模而是留在模具內(nèi)，那么就需要在不損壞模具的情況下去除樹脂。在這種情形中，由于機(jī)械去除剩余的樹脂可能會損壞模具，因此，使用溶劑等化學(xué)地去除剩余的樹脂。傳統(tǒng)地，使用含有氯或溴的鹵素基溶劑，例如二氯甲烷，進(jìn)行UV固化樹脂的去除。然而，由于這種鹵素基溶劑會對環(huán)境施加較重的負(fù)擔(dān)，因此必須限制它們的使用。
相反，在本實(shí)施方式中，使用具有如上所述的動態(tài)粘彈性特性的UV固化型樹脂可便于用非鹵素基溶劑像丙酮和甲基乙基酮去除模具內(nèi)剩余的附著樹脂。因而，這可以在不對環(huán)境造成太大負(fù)擔(dān)的情形下進(jìn)行模具的清潔工作。
(實(shí)例)現(xiàn)在，在下文將描述本發(fā)明的一些實(shí)例，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)例或被這些實(shí)例所限制。
首先，遵循下面所述的過程制造具有如下結(jié)構(gòu)的蠅眼透鏡，在這種結(jié)構(gòu)中，如圖5A至5D所示形狀的透鏡元件3二維地周期性排列。
借助于使用準(zhǔn)分子激光器的掩模成像法，將中空柱形的聚碳酸酯基質(zhì)材材料加工形成具有節(jié)距為60μm(沿Y向)和100μm(沿X向)、深度為50μm的非球面蠅眼透鏡形狀。將由此加工成的基質(zhì)材料用作母版，通過進(jìn)行作為向表面賦予電導(dǎo)性處理的化學(xué)噴鍍來形成鎳層，然后進(jìn)行鎳電鑄，從而在中空柱體外表面處制造出具有模腔的模具。
使具有表1給出的存儲彈性模量值的各種UV固化型樹脂(ARONIX，由Toagosei Co.，Ltd.制造)中的每一種都流進(jìn)由此制成的模具內(nèi)，然后在其上放置50μm厚的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(產(chǎn)品代碼A4300，由Toyobo Co.，Ltd.制造)，通過用橡膠輥施加9.8N(1kgf)的負(fù)載使樹脂厚度均勻化，從而蠅眼透鏡元件的厚度很均勻。通過用UV射線以1000mJ/cm2從PET膜上方照射，固化UV固化樹脂，從而制造出蠅眼透鏡片。
接著，向如上制造的蠅眼透鏡片的平面施加光敏膠粘劑(由Toagosei Co.，Ltd.制造)，并從透鏡側(cè)用UV平行光(300mJ/cm2)進(jìn)行照射，形成具有膠粘部分和無膠粘部分的精細(xì)圖案。
隨后，向蠅眼透鏡片的光敏膠粘表面一側(cè)施加黑轉(zhuǎn)印膜。然后，從蠅眼透鏡片剝落黑轉(zhuǎn)印膜，僅在光敏膠粘劑的膠粘部分上留下黑層，從而形成遮光層。將這樣得到的蠅眼透鏡片介由透明膠粘劑粘附在尺寸為15cm×15cm的擴(kuò)散板上。
<長時間透鏡破裂實(shí)驗(yàn)>
保持著如上所述制造的尺寸為15cm×15cm的蠅眼透鏡片使得它的透鏡表面面對著菲涅耳透鏡片(15cm×15cm)的透鏡表面，該菲涅耳透鏡片是與為由Sony Corp.制造的產(chǎn)品-投影電視機(jī)“KDF-60HD900”所設(shè)的菲涅耳透鏡片相同的類型，并且在該蠅眼透鏡片上施加100g的負(fù)載。在將該組件在25℃下保持負(fù)載狀態(tài)一個月之后，將其安裝在為實(shí)驗(yàn)而制備的背投電視機(jī)內(nèi)，觀察顯示的圖像。結(jié)果如表1所示。
<透鏡耐擦傷性測試>
在200g的負(fù)載下，使如上所述制造的一塊1cm2的蠅眼透鏡片抵靠位于表面性質(zhì)測試器TRIBOGEAR(由HEIDON(Shinto Scientific Co.，Ltd.)制造的產(chǎn)品)上的菲涅耳透鏡的表面，進(jìn)行100次100mm/min的往復(fù)滑動。在測試之后，觀察透鏡表面的擦傷狀態(tài)。結(jié)果如表1所示。
<主曲線測量>
使用金屬鹵化物UV照射裝置(由Eye Graphics Co.，Ltd.制造的產(chǎn)品)，用UV射線以1000mJ/cm2的總照射量進(jìn)行照射，固化100μm厚的UV固化型樹脂膜，并將固化膜沖切成5mm×50mm的矩形形狀。接下來，將這樣得到的膜設(shè)在動態(tài)粘彈性測量裝置(由I.T.Keisoku Seigyo KK制造的產(chǎn)品)上，并且在-50～200℃變化的溫度(頻率范圍1～100Hz)下，在0.1％應(yīng)變限制張力模式下進(jìn)行測試。從而得到在25℃的基準(zhǔn)溫度和10-6(10E-6)Hz的頻率下的存儲彈性模量。得到的主曲線的一個例子示出在圖6中。
<粘附樹脂清潔測試>
將表1所示的每種UV固化型樹脂的0.1g部分滴在如上制造的模具上，并通過用UV射線以20J/cm2的總照射量照射，固化UV固化型樹脂。將“BEMCOT”(由Asahi Kasei Fibers Corp.制造的產(chǎn)品的商標(biāo)名)和甲基乙基酮施加到其上粘附留有樹脂的模具，并用PET膜覆蓋該模具。將該組件保持放置60分鐘，同時以5分鐘的時間間隔向其補(bǔ)充甲基乙基酮，然后去除“BEMCOT”。在蒸發(fā)掉溶劑之后，觀察樹脂是否被剝落去除，或通過轉(zhuǎn)化成粉末而被去除。結(jié)果示出在表1中。
表1
如表1所示，在透鏡元件的動態(tài)粘彈性特性中，在25℃的基準(zhǔn)溫度和10-6Hz的頻率下，存儲彈性模量處于1×107(1×10E7)～1×109(1×10E9)Pa(實(shí)例1至8)，此時沒有識別出任何圖像的失真，或者識別出微小的失真，但這是實(shí)際允許的水平。特別地，存儲彈性模量在5×10E7～1×10E9Pa(實(shí)例3至8)的條件是優(yōu)選的，在這些條件下沒有識別出任何失真。
另一方面，在存儲彈性模量如比較例1那樣低于1×10E7Pa時，識別出圖像失真，這主要是因?yàn)橥哥R元件太軟，容易變形。
至于透鏡的耐擦傷性，如表1所示，在透鏡元件的動態(tài)粘彈性特性中，在25℃的基準(zhǔn)溫度和10-6Hz的頻率下，存儲彈性模量處于1×107(1×10E7)～1×109(1×10E9)Pa(實(shí)例1至8)，此時沒有識別出任何擦傷。而在存儲彈性模量如比較例1那樣低于1×10E7時，識別出擦傷，這在實(shí)際使用時會成為問題。另外，當(dāng)存儲彈性模量超過1×10E9時，在對膜進(jìn)行脫模時會出現(xiàn)膜破裂，因此，根本不可能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
此外，還可以看出，當(dāng)存儲彈性模量處于上述優(yōu)選的范圍內(nèi)時，透鏡元件的膜成型性是良好的。當(dāng)存儲彈性模量超過1×10E9時，透鏡元件太硬，在形成膜時會出現(xiàn)膜破裂，從而不可能制造出屏幕(比較例2和3)。
另外，還評價了在膜形成之后模具內(nèi)粘附的樹脂的可清潔性。在存儲彈性模量超過上述的優(yōu)選范圍時，如比較例2和3那樣，不可能通過使用甲基乙基酮將剩余的樹脂去除。
如上所述，在透鏡元件的動態(tài)粘彈性特性中，在25℃的基準(zhǔn)溫度和10-6Hz的頻率下，存儲彈性模量處于1×107(1×10E7)～1×109(1×10E9)Pa，此時形成蠅眼透鏡片的透鏡元件，則可以配置出沒有圖像失真的良好屏幕。另外，還可以得到優(yōu)良的膜成型性，因而能夠獲得較高的生產(chǎn)率。此外，通過使用非鹵素基溶劑，可以清除掉模具內(nèi)剩余的粘附樹脂。
盡管上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是自然地本發(fā)明并不限于該實(shí)施方式，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的基礎(chǔ)上，各種改變都是可能的。
例如，在上述實(shí)施方式中以蠅眼透鏡片作為微透鏡片的例子描述，但是這并非限制性的。本發(fā)明還可以應(yīng)用于諸如柱面透鏡片等微透鏡片。
另外，盡管在上面的實(shí)施方式中蠅眼透鏡片的其他側(cè)面被形成為平面，但是透鏡元件還可以排列在其他的側(cè)面上。
雖然使用專門的術(shù)語描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是這些描述僅僅是用于說明的目的，應(yīng)當(dāng)理解，只要不脫離權(quán)利要求
書的精神或范圍，可以對本發(fā)明作出各種改變和變化。
本發(fā)明包含2005年11月28日向日本專利局提交的日本專利申請JP2005-341463的主題，該申請的整個內(nèi)容被引入在此作參考。
權(quán)利要求
1.一種透鏡片，包括周期地排列在透明基材的至少一側(cè)上的微透鏡元件，其中所述透鏡元件由UV固化型樹脂構(gòu)成，并且在根據(jù)測量所述樹脂的動態(tài)粘彈性得到的主曲線中，在25℃的基準(zhǔn)溫度和10-6Hz的頻率下，存儲彈性模量處于1×107～1×109Pa的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求
1所述的透鏡片，其中所述存儲彈性模量處于5×107～1×109Pa的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求
1所述的透鏡片，其中所述透鏡元件是蠅眼透鏡元件。
4.如權(quán)利要求
3所述的透鏡片，其中所述蠅眼透鏡元件以不超過200μm的節(jié)距和不超過100μm的透鏡高度二維地排列。
5.如權(quán)利要求
1所述的透鏡片，其中所述透明基材的另一側(cè)是平面。
6.一種透射型屏幕，包括第一透鏡片和第二透鏡片，所述第一透鏡片和第二透鏡片排列成它們的形成有透鏡的側(cè)面彼此面對，其中所述第一透鏡片的透鏡元件由UV固化型樹脂構(gòu)成，并且在根據(jù)測量所述樹脂的動態(tài)粘彈性得到的主曲線中，在25℃的基準(zhǔn)溫度和10-6Hz的頻率下，存儲彈性模量處于1×107～1×109Pa的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求
6所述的透射型屏幕，其中所述第一透鏡片是微透鏡片，所述第二透鏡片是菲涅耳透鏡片。
8.一種背投型顯示器，包括具有菲涅耳透鏡片和微透鏡片的透射型屏幕，所述菲涅耳透鏡片和微透鏡片排列成它們的形成有透鏡的側(cè)面彼此面對，其中所述微透鏡片的透鏡元件由UV固化型樹脂構(gòu)成，并且在根據(jù)測量所述樹脂的動態(tài)粘彈性得到的主曲線中，在25℃的基準(zhǔn)溫度和10-6Hz的頻率下，存儲彈性模量處于1×107～1×109Pa的范圍內(nèi)。
專利摘要
一種透鏡片，包括周期地排列在透明基材的一側(cè)上的微透鏡元件，其中所述透鏡元件由UV固化型樹脂構(gòu)成，并且在根據(jù)測量所述樹脂的動態(tài)粘彈性得到的主曲線中，在25℃的基準(zhǔn)溫度和10－6Hz的頻率下，存儲彈性模量處于1×10
文檔編號G02B1/04GK1991412SQ200610064052
公開日2007年7月4日 申請日期2006年11月28日
發(fā)明者宮木幸夫, 木曾弘之, 芳賀友美, 長浜勉 申請人:索尼株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan