(57)【要約】本発明は、構造高さがさまざまな位置で異なり、好ましくは光学的に有効な構造化表面を有する物体を作製する方法、特にレンチキュラスクリーンを作製する方法に関する。本発明によれば、その方法は、エネルギーの入力により硬化するプラスチックから成る液体プラスチック層（２）を基板（１）に塗布する工程と、液体プラスチック層（２）の表面を平滑化する工程と、プラスチックにエネルギーを入力する工程とを含み、時間単位当たりに加えられるエネルギー量は、さまざまな位置に対して、これらの位置で形成される構造高さに応じて指定され、エネルギーを入力した結果、さまざまな量の未硬化プラスチックと硬化したプラスチックとが、表面のさまざまな位置で異なる量で存在し、未硬化プラスチックは除去され、残存する硬化したプラスチックは光学的に有効な構造を形成する。
2012525996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
好ましくは光学的に有効な構造化表面を有する物体を作製する方法であって、前記構造化表面は、異なる位置において異なる特定の構造高さを有し、
エネルギーの入力により硬化するプラスチックから成る、まだ液体であるプラスチック層（２）を基板（１）に塗布する工程と、
前記プラスチックにエネルギーを入力する工程とを含み、
時間単位当たりに加えられるエネルギー量は、異なる位置および時間の少なくとも一方に対して、これらの位置で形成される構造高さに応じて指定され、前記エネルギーを入力した結果、未硬化プラスチックと既に硬化したプラスチックとが、表面の異なる位置において異なる量で存在し、
前記未硬化プラスチックが除去される、方法。
【請求項２】
光学的に有効な構造化表面を有する光学素子、特にレンチキュラスクリーンを作製するための請求項１に記載の方法であって、
硬化可能な光透過性プラスチックを基板（１）に塗布する工程と、
その結果形成されるプラスチック層（２）の表面を平滑化する工程と、
前記プラスチック層（２）にエネルギーを入力する工程とを含み、
前記エネルギーを入力した結果、最大構造高さが望ましい位置には、最少量のまだ液体であるプラスチックが残存し、最小構造高さが望ましい位置には、最大量のまだ液体であるプラスチックが残存し、
前記未硬化プラスチックが除去され、これにより、前記光学的に有効な構造化表面は、前記プラスチック上に残存し、前記基板（１）は、前記硬化したプラスチックとともに前記光学素子を構成することを特徴とする方法。
【請求項３】
光学的に有効な構造化表面を有する光学素子、特にレンチキュラスクリーンを作製するための請求項１に記載の方法であって、
硬化可能なプラスチックを基板に塗布する工程と、
その結果形成されるプラスチック層（７）の表面を平滑化する工程と、
プラスチック層（７）にエネルギーを入力する工程とを含み、
前記エネルギーを入力した結果、最小構造高さが望ましい位置には、最少量のまだ液体であるプラスチックが残存し、最大構造高さが望ましい位置には、最大量のまだ液体であるプラスチックが残存し、
前記未硬化プラスチックは除去されるが、硬化したプラスチックは、光学的に有効な構造化表面のネガ型形状として残存し、
前記ネガ型形状には、硬化可能な光透過性プラスチックが追加され、
前記光透過性プラスチックは、エネルギーの作用で硬化し、その後、前記ネガ型形状から除去され、光学素子を構成することを特徴とする方法。
【請求項４】
前記硬化可能な光透過性プラスチックを追加する前に、分離層、好ましくは軟質プラスチック箔（８）が、最初にネガ型形状に置かれる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記硬化したプラスチックは、前記ネガ型形状から分離される前または後に、透明基板、特にガラスパネル（１０）に接合し、これにより固定される、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記エネルギーの入力は、
形状化される表面（３）全体に走査するように誘導されるレーザ光により達成され、加えられる前記エネルギー量は、照射強度によって変化するか、あるいは、
露光マスク（５）を通して達成され、加えられる前記エネルギー量は、透明性がマスクの領域全体で不均一であることによって変化する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
使用される前記プラスチックは、ＵＶ照射またはＩＲ照射の影響下で固化するモノマーである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
使用される前記基板（１）は、好ましくは透明ガラスプレートであり、特にフロートガラスの１つである、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
画像の空間表示のための装置における、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法によって作製する光学素子の使用であって、特に、ＬＣディスプレイと組み合わせて、３Ｄメガネなどの支援装置なしで、前記ＬＣディスプレイに表示される画像の三次元視を可能にする目的で、前記方法によって作製するレンチキュラスクリーンの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造高さが異なる位置において異なり、好ましくは光学的に有効な構造化表面を有する物体を作製する方法、特にレンチキュラスクリーンを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンチキュラスクリーンは、レンズアレイ、レンチキュラまたはレンチキュラシートとしても知られており、視聴者が他の種類の３Ｄディスプレイにこれまでのところ必須である３Ｄメガネのような視覚支援装置を必要としないで、３Ｄディスプレイの画像において空間的な印象を受けることが可能となる。これに関連して、近年、コンピュータモニタは、レンチキュラスクリーンと組み合せれば、３Ｄメガネなどの支援装置なしで、表示画像を三次元かつ高品質で見ることが可能となることが知られるようになった。
【０００３】
これに基づくデジタル画像の３Ｄディスプレイの成長発展により、レンチキュラスクリーンの重要性が高まっている。この種類の現在利用可能な製品は、相対的に高価であり、光学的に有効な構造を有するシートの表面を提供する技術も同じように高価であることが、３次元視を可能にする映写幕の急速な普及の妨げとなっている。
【０００４】
現在のところ、レンズやプリズムの形状の光学的に有効な構造化表面は、直接法、すなわちダイヤモンド工具で引っかくか、あるいは、ニッケル合金製の鋳型で間接的に鋳造するかによって作製されるが、鋳型は従来処理によって最初に製造する必要がある。
【０００５】
作製コストが高いという欠点のほかにも、現在の製造法では、工具のサイズを小さくする可能性が限られているため、構造がますます微細化し、微小化する要件を満たすことができないということが欠点である。しかし、微細化（微小化）構造は、３Ｄディスプレイの動画像の品質を向上させるために必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これにより、本発明は、上に記載する種類の物体のコストが同じように低い作製方法を創製するという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、その方法は、
エネルギーの入力により硬化するプラスチックから成るまだ液体であるプラスチック層を基板に塗布する工程と、
プラスチックにエネルギーを入力する工程とを含み、
時間単位当たりに加えられるエネルギー量は、さまざまな位置に対して、これらの位置で形成される構造高さに応じて指定され、エネルギーを入力した結果、未硬化プラスチックと硬化したプラスチックとが、表面の異なる位置において異なる量で存在し、
未硬化プラスチックは除去され、残存する硬化したプラスチックの表面は構造を形成する。
【０００８】
「構造高さ」は、構造化表面の任意の位置における基板上方のプラスチック層の高さを意味することを理解されたい。
光学素子、特にレンチキュラスクリーン作製に適した本発明の第１の実施形態は、
硬化可能な光透過性プラスチックを基板に塗布する工程と、
プラスチック層の表面を平滑化する工程と、
プラスチック層にエネルギーを入力する工程を含み、
エネルギーを入力した結果、最大構造高さが望ましい位置には、最少量のまだ液体であるプラスチックが残存し、最小構造高さが望ましい位置には、最大量のまだ液体であるプラスチックが残存し、
未硬化プラスチックは除去され、これにより光学的に有効な構造化表面は、硬化したプラスチック上に残存し、基板は硬化したプラスチックとともに、光学素子を形成する。
【０００９】
光学素子、特にレンチキュラスクリーン作製に同じく適した本発明の第２の実施形態は、
硬化可能なプラスチックを基板に塗布する工程と、
プラスチック層の表面を平滑化する工程と、
プラスチック層にエネルギーを入力する工程を含み、
エネルギーを入力した結果、最小構造高さが望ましい位置には、最少量のまだ液体であるプラスチックが残存し、最大構造高さが望ましい位置には、最大量のまだ液体であるプラスチックが残存し、
未硬化プラスチックは除去されるが、硬化したプラスチックは、光学的に有効な構造化表面のネガ型形状として残存し、
ネガ型形状には、硬化可能な光透過性プラスチックが追加され、
光透過性プラスチックは、エネルギーの作用で硬化し、その後、ネガ型形状から除去され、光学素子を形成する。
【００１０】
分離層は、硬化可能な光透過性プラスチックを追加する前にネガ型形状に塗布すべきであるのが有利である。これは、ネガ型形状に、たとえば薄いプラスチック箔を置くか、あるいは、プラスチックまたは金属の膜をスパッタリングまたは蒸着することによって実現される。
【００１１】
別の好ましい実施形態では、硬化したプラスチックは、ネガ型形状から分離する前または後に、基板の表面と接合し、これにより固定される。これは、特にプラスチック層が極めて薄い場合に推奨される。
【００１２】
上に示す各実施形態では、エネルギーを入力することは、
構造化する表面全体に走査するように誘導されるレーザ光により達成することができ、加えられるエネルギー量は、照射強度によって変化するか、あるいは、
マスクを通して達成することができ、加えるエネルギーの量の変化は、使用した照射に対するマスクの透過性が、マスクの領域全体で不均一となることによる。
【００１３】
使用できるプラスチックは、電磁照射、好ましくはＵＶ照射または可視光領域の光の作用下で固化するモノマーが好ましい。基板としては、透明ガラスプレートが好適である。
以下に、本発明を、さまざまな例示的な実施形態を参照してさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の方法の第１の態様を説明する例示的な実施形態を示す図であり、光学的に有効な構造化表面が、レンチキュラスクリーン上のポジ型形状として直接形成される図である。
【図２】本発明の方法の第２の態様を説明する例示的な実施形態を示す図であり、光学的に有効な構造化表面が、レンチキュラスクリーン上のポジ型形状として直接形成される図である。
【図３】本発明の方法の第３の態様を説明する例示的な実施形態を示す図であり、最初に光学的に有効な構造のネガ型形状が形成され、その後、このネガ型形状から多数のレンチキュラスクリーンが成形される図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
方法の第１の態様は、図１において加工処理のさまざまな段階において示されている。
図１ａは、厚さｄ１、好ましくは厚さ１〜３ｍｍを有するフロートガラスの透明板の形状の基板１を示す。
【００１６】
同じように、図１ｂは基板１を示すが、この図では、まだ液体であるが、たとえば市販のＵＶ硬化接着剤などのＵＶ照射の作用によって硬化する光透過性モノマーから成るプラスチック層２によって既にコーティングされている。プラスチック層２の被膜厚さｄ２が、０．１〜０．５ｍｍであるのが有利である。基板１から外側を向くプラスチック層２の表面３は、可能な限り滑らかである必要があり、これは、たとえば液体モノマーの均一塗布によって、あるいは、基板１とプラスチック層２との複合体を振動または遠心運動にかけることによって実現する。
【００１７】
図１ｃは、矢印４によって示すプラスチック層２へＵＶ照射を説明する。ＵＶ照射は、適切なマスクを通して、または、最大構造高さが望まれる位置を標的とするレーザ照射によって実施する。この図に示すように、基板１を通して照射する必要はない。これにより、照射強度が損失しないようになり、比較的短い露光時間を指定するか、あるいは、低い照射強度の光源を使用することができるようになる。さらに、基板１を通した照射と比較した場合、このような方法であれば、ＵＶ光によって作業員が負傷する危険性を許容可能なレベルに下げることがさらに可能となる。
【００１８】
照射によって開始した重合は、表面３の露光位置で開始する硬化処理となる。やがて、硬化は、露光位置からプラスチック層２まで進む。
プラスチックの特性と、照射露光の強度および持続時間と、基板物質、プラスチックおよび周囲の温度とに依存して、照射を停止する時間が決まり、未固化プラスチック部分は、たとえば、溶媒による洗浄およびすすぎによって除去される。
【００１９】
洗浄およびすすぎ後に、硬化したプラスチック部分は、基板１に残存し、図１ｄに示すように、光学的に有効なレンチキュラ構造を形成する。得られるものは、硬化したプラスチック層２と基板１とから成るレンチキュラスクリーンである。
【００２０】
図２に示す本発明の方法の第２の態様は、光学的に有効な構造化表面も、プラスチック層２上のポジ型形状として直接生成される。図２ａは、露光マスク５によるエネルギー入力の一例を示す。この露光マスク５の結果、基板１から外側を向くプラスチック層２の表面３に入射するＵＶ照射は、最大構造高さが望まれる位置に到達する。露光マスク５は、好ましくは、分離層、たとえば軟質プラスチック箔６によって、最初は完全に液体であるプラスチック層２と分離されるべきである。露光で開始した重合によって、表面張力と平衡状態にある硬化構造は、まだ液体であるプラスチック層２に拡大する。
【００２１】
この面からのエネルギー入力後に、露光マスク５は除去され、同じように、プラスチックの特性と、照射露光の強度および持続時間と、基板物質、プラスチックおよび周囲の温度とに依存して、照射を停止する時間が決まり、未固化プラスチック部分は、洗浄およびすすぎによって除去される。
【００２２】
次に、第１の態様とは異なり、残存エネルギー入力は、基板１を通してプラスチック層２に行われる。基板１を通すこの第２の露光は、プラスチックの内部体積部分がまだ液体でありうる場合に、これを硬化することが意図される。
【００２３】
ここで再び、硬化したプラスチック層２と基板１とから成るレンチキュラスクリーンが得られる。
この方法のこれらの最初の２つの態様は、単一のレンチキュラスクリーンをきわめて少しずつ作製するのに特に適している。大規模生産や大量生産では、本発明の方法の第３の態様が良好に適合する。それは、以下図３を参照して説明する。
【００２４】
図３ａで示し、図１ａ〜１ｃに従う処理工程と同じように、最初は完全に液体であり、エネルギーの影響下で固化するプラスチックから成るプラスチック層７が基板１に塗布されるが、この場合は、透明である必要はない。このプラスチックは、好ましくは、ＵＶ照射下で硬化するモノマー、たとえば市販のＵＶ硬化接着剤であってもよい。
【００２５】
この場合、プラスチック層７へのエネルギー入力は、エネルギーを入力した結果、最小構造高さが望ましい位置には、最少量のまだ液体であるプラスチックが残存し、最大構造高さが望ましい位置には、最大量のまだ液体であるプラスチックが残存するような方法で制御される。未硬化プラスチックを除去した後、硬化したプラスチックは、図３ｂに示すように、光学的に有効な構造化表面のネガ型形状として残存する。
【００２６】
次に、構造を変形させない薄いプラスチック箔８を、分離層（図３ｃ）としてネガ型形状に置き、その後、成形を目的として、ネガ型形状は硬化可能な光透過性プラスチックが追加され、こうしてプラスチック層９を作製する。ここで使用するプラスチックは、たとえば、この方法の最初の２つの態様で使用したものと同じモノマーであってもよい。
【００２７】
まだ液体である光透過性プラスチックは、ネガ型形状に均一に広げられ、プラスチックから外側を向く側が好ましくは反射防止コーティングされたガラスパネル１０で覆われ、ガラスパネル１０（図３ｄ）に浸透する際に、ＵＶ照射（この図でも矢印４で示す）の強度を減少させることのないようにする。
【００２８】
露光硬化後、ネガ型形状およびプラスチック層９とガラスパネル１０とで形成されるレンチキュラスクリーンは、互いに分離される。成形の結果として、高価なダイヤモンド工具や高価なニッケル鋳型を用いずに作製したレンチキュラスクリーン（図３ｅ）が得られる。
【００２９】
上に説明するように、プラスチックの固化処理は、ＵＶ照射強度を変化させることによって、かつ、空間的および／または時間的にモノマーにＵＶ照射することによって、あるいは、材料と周囲の温度を変化させることによって、影響を受けるか、あるいは、制御することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  基板
２  プラスチック層
３  表面
４  ＵＶ照射を示す矢印
５  露光マスク
６  プラスチック箔
７  プラスチック層
８  プラスチック箔
９  プラスチック層
１０  ガラスパネル
【図１ａ）】
2012525996.tif 000003
【図１ｂ）】
2012525996.tif 000004
【図１ｃ）】
2012525996.tif 000005
【図１ｄ）】
2012525996.tif 000006
【図２ａ）】
2012525996.tif 000007
【図２ｂ）】
2012525996.tif 000008
【図３ａ）】
2012525996.tif 000009
【図３ｂ）】
2012525996.tif 000010
【図３ｃ）】
2012525996.tif 000011
【図３ｄ）】
2012525996.tif 000012
【図３ｅ）】
2012525996.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月6日(2012.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造化表面を有する物体を作製する方法であって、前記構造化表面は、異なる位置において異なる特定の構造高さを有し、
エネルギーの入力により硬化するプラスチックから成る、まだ液体であるプラスチック層（２）を基板（１）に塗布する工程と、
前記プラスチックにエネルギーを入力する工程とを含み、
時間単位当たりに加えられるエネルギー量は、異なる位置および時間の少なくとも一方に対して、これらの位置で形成される構造高さに応じて指定され、
表面（３）の露光位置での照射により開始される硬化処理は、時間の経過とともに、露光位置から前記プラスチック層（２）の体積部分まで進み、
前記照射が、前記硬化処理の進捗に応じて決定される時点において停止され、
前記エネルギーを入力した結果、未硬化なプラスチックと既に硬化したプラスチックとが、表面の異なる位置において異なる量で存在し、
その時点で未硬化なプラスチックが除去される、方法。
【請求項２】
前記照射が停止される時点は、前記プラスチックの特性と、照射露光の強度及び持続時間と、基板物質、プラスチック及び周囲の温度とに応じて決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記構造化表面は、光学的に有効な構造化表面である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
光学的に有効な構造化表面を有する光学素子を作製するための請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法であって、
硬化可能な光透過性プラスチックを基板（１）に塗布する工程と、
その結果形成されるプラスチック層（２）の表面を平滑化する工程と、
前記プラスチック層（２）にエネルギーを入力する工程とを含み、
前記エネルギーを入力した結果、最大構造高さが望ましい位置には、最少量のまだ液体であるプラスチックが残存し、最小構造高さが望ましい位置には、最大量のまだ液体であるプラスチックが残存し、
未硬化なプラスチックが除去され、これにより、前記光学的に有効な構造化表面は、前記プラスチック上に残存し、前記基板（１）は、前記硬化したプラスチックとともに前記光学素子を構成することを特徴とする方法。
【請求項５】
光学的に有効な構造化表面を有する光学素子を作製するための請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法であって、
硬化可能なプラスチックを基板に塗布する工程と、
その結果形成されるプラスチック層（７）の表面を平滑化する工程と、
プラスチック層（７）にエネルギーを入力する工程とを含み、
前記エネルギーを入力した結果、最小構造高さが望ましい位置には、最少量のまだ液体であるプラスチックが残存し、最大構造高さが望ましい位置には、最大量のまだ液体であるプラスチックが残存し、
未硬化なプラスチックは除去されるが、硬化したプラスチックは、光学的に有効な構造化表面のネガ型形状として残存し、
前記ネガ型形状には、硬化可能な光透過性プラスチックが追加され、
前記光透過性プラスチックは、エネルギーの作用で硬化し、その後、前記ネガ型形状から除去され、光学素子を構成することを特徴とする方法。
【請求項６】
前記硬化可能な光透過性プラスチックを追加する前に、分離層が、最初にネガ型形状に置かれる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記分離層は、軟質プラスチック箔（８）である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記硬化したプラスチックは、前記ネガ型形状から分離される前または後に、透明基板に接合し、これにより固定される、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記方法は、レンチキュラスクリーンを作成するための方法である、請求項４乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記エネルギーの入力は、
形状化される表面（３）全体に走査するように誘導されるレーザ光により達成され、加えられる前記エネルギー量は、照射強度によって変化するか、あるいは、
露光マスク（５）を通して達成され、加えられる前記エネルギー量は、透明性がマスクの領域全体で不均一であることによって変化する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
使用される前記プラスチックは、ＵＶ照射またはＩＲ照射の影響下で固化するモノマーである、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
使用される前記基板（１）は、透明ガラスプレートである、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
画像の空間表示のための装置における、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法によって作製する光学素子の使用。
【請求項１４】
前記光学素子の使用は、ＬＣディスプレイと組み合わせて、３Ｄメガネのような支援装置なしで、前記ＬＣディスプレイに表示される画像の三次元視を可能にする目的での、前記方法によって作製するレンチキュラスクリーンの使用である、請求項１３に記載の光学素子の使用。
【国際調査報告】
2012525996.tif 000014
2012525996.tif 000015
2012525996.tif 000016
2012525996.tif 000017
2012525996.tif 000018
2012525996.tif 000019