JP2002122706A - マイクロレンズアレイ及びその製造方法 - Google Patents
マイクロレンズアレイ及びその製造方法Info
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- JP2002122706A JP2002122706A JP2000311647A JP2000311647A JP2002122706A JP 2002122706 A JP2002122706 A JP 2002122706A JP 2000311647 A JP2000311647 A JP 2000311647A JP 2000311647 A JP2000311647 A JP 2000311647A JP 2002122706 A JP2002122706 A JP 2002122706A
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- microlens array
- lens
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- microlens
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- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガラスと同等の熱膨張係数を持ち、樹脂レン
ズと同等の大きなスループットが期待出来、コスト低減
が図られたマイクロレンズアレイと、その製造方法を提
供すること。そして、これにより、高輝度化、低消費電
力化等の優れた効果をもたらすこと。 【解決手段】 マイクロレンズアレイ１を、レンズ部８
と基板部９に分けて構成し、使用する材料も分け、レン
ズ部８には、より成形性がよい材料を用い、基板部９に
はマイクロレンズアレイ１を適用する機器、例えば、液
晶ディスプレイの基板ガラスと同等の熱膨張係数を有す
る材料を用いることによって、更には、レンズ形状も従
来レンズと同等以上の性能を有しながら、金型を加工し
易い形とすることで、達成出来る。
ズと同等の大きなスループットが期待出来、コスト低減
が図られたマイクロレンズアレイと、その製造方法を提
供すること。そして、これにより、高輝度化、低消費電
力化等の優れた効果をもたらすこと。 【解決手段】 マイクロレンズアレイ１を、レンズ部８
と基板部９に分けて構成し、使用する材料も分け、レン
ズ部８には、より成形性がよい材料を用い、基板部９に
はマイクロレンズアレイ１を適用する機器、例えば、液
晶ディスプレイの基板ガラスと同等の熱膨張係数を有す
る材料を用いることによって、更には、レンズ形状も従
来レンズと同等以上の性能を有しながら、金型を加工し
易い形とすることで、達成出来る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、複数のマイクロ
レンズを配したマイクロレンズアレイに関する。より詳
細には、液晶ディスプレイや液晶プロジェクタ等の集光
部品等として好適に用いることが出来、全樹脂製に比べ
熱膨張係数が低く、全ガラス製に比べ安価に製造するこ
とが出来るマイクロレンズアレイと、その製造方法に関
する。
レンズを配したマイクロレンズアレイに関する。より詳
細には、液晶ディスプレイや液晶プロジェクタ等の集光
部品等として好適に用いることが出来、全樹脂製に比べ
熱膨張係数が低く、全ガラス製に比べ安価に製造するこ
とが出来るマイクロレンズアレイと、その製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】 マイクロレンズアレイは、球面状の凸
部を有する複数の小レンズ（マイクロレンズ）を、基板
の一方の面に縦横に並列に配した構造を有しており、例
えば、ＴＦＴ−ＬＣＤでは、画素の１つ１つにマイクロ
レンズを対応させ、照明光を画素領域に集光して、実効
的に開口率の向上を図るためのフライアイ（ハエの目）
レンズとして用いられている。従来のフライアイレンズ
とは、一般に図８に示すような半球状小レンズ８２が基
板の一方の面に多数配列された形状である。このような
マイクロレンズアレイ８１（フライアイレンズ）は、液
晶プロジェクタにおいても、光源からの照明光を集光す
る目的に使用され、更には、集光して結像されたそれぞ
れの光を、再び拡散する目的にも使用されている。
部を有する複数の小レンズ（マイクロレンズ）を、基板
の一方の面に縦横に並列に配した構造を有しており、例
えば、ＴＦＴ−ＬＣＤでは、画素の１つ１つにマイクロ
レンズを対応させ、照明光を画素領域に集光して、実効
的に開口率の向上を図るためのフライアイ（ハエの目）
レンズとして用いられている。従来のフライアイレンズ
とは、一般に図８に示すような半球状小レンズ８２が基
板の一方の面に多数配列された形状である。このような
マイクロレンズアレイ８１（フライアイレンズ）は、液
晶プロジェクタにおいても、光源からの照明光を集光す
る目的に使用され、更には、集光して結像されたそれぞ
れの光を、再び拡散する目的にも使用されている。
【０００３】 一般に、マイクロレンズアレイは、ポリ
カーボネートやアクリル、ポリオレフィン、ポリエステ
ル等の透光性の良好な非晶性高分子からなるものが多く
用いられており、フォトリソグラフィ、鋳型重合、光硬
化、ロール成形、射出成形等により製造されている。
カーボネートやアクリル、ポリオレフィン、ポリエステ
ル等の透光性の良好な非晶性高分子からなるものが多く
用いられており、フォトリソグラフィ、鋳型重合、光硬
化、ロール成形、射出成形等により製造されている。
【０００４】 しかしながら、上記した種々の非晶性高
分子からなるマイクロレンズアレイにあっては、熱膨張
係数が大きく、特に液晶ディスプレイにおいては、ガラ
ス基板上に画素が形成されており、バックライトの熱や
周囲の温度により膨張収縮する。全樹脂製マイクロレン
ズアレイはガラス製に比べ熱膨張係数が５〜１０倍にな
り、画素に合わせたマイクロレンズの配置を設計すると
温度変化によりディスプレイ周辺で画素とマイクロレン
ズの相対位置がずれる。又、全ガラス製マイクロレンズ
は、設備コスト、生産性を考慮すると、安価であるとは
言い難い。
分子からなるマイクロレンズアレイにあっては、熱膨張
係数が大きく、特に液晶ディスプレイにおいては、ガラ
ス基板上に画素が形成されており、バックライトの熱や
周囲の温度により膨張収縮する。全樹脂製マイクロレン
ズアレイはガラス製に比べ熱膨張係数が５〜１０倍にな
り、画素に合わせたマイクロレンズの配置を設計すると
温度変化によりディスプレイ周辺で画素とマイクロレン
ズの相対位置がずれる。又、全ガラス製マイクロレンズ
は、設備コスト、生産性を考慮すると、安価であるとは
言い難い。
【０００５】 近年、薄型ディスプレイとして急激に需
要が増大しているＬＣＤ（液晶ディスプレイ）において
は、高輝度化のために使用出来るマイクロレンズアレイ
が切望されている。このためには、熱膨張係数をマイク
ロレンズアレイと液晶パネルとでマッチングさせること
が対処の一方法であるが、液晶パネルの熱膨張係数が約
５×１０-6であるのに対し、例えば、ポリカーボネート
では７０×１０-6と約１０倍も大きいため、ポリカーボ
ネート単体では、その適用に限界がある。
要が増大しているＬＣＤ（液晶ディスプレイ）において
は、高輝度化のために使用出来るマイクロレンズアレイ
が切望されている。このためには、熱膨張係数をマイク
ロレンズアレイと液晶パネルとでマッチングさせること
が対処の一方法であるが、液晶パネルの熱膨張係数が約
５×１０-6であるのに対し、例えば、ポリカーボネート
では７０×１０-6と約１０倍も大きいため、ポリカーボ
ネート単体では、その適用に限界がある。
【０００６】 又、図８のような形状のマイクロレンズ
アレイ８１は、その１０μｍ〜１００μｍの高さの小さ
な半球状小レンズ８２に用いる金型の窪み部分の研磨処
理が困難であり、研磨に時間を要し生産性が上がらず、
又、研磨処理品の光線透過率にも限界があって、コスト
面、性能面ともに改善すべき課題を抱えていた。
アレイ８１は、その１０μｍ〜１００μｍの高さの小さ
な半球状小レンズ８２に用いる金型の窪み部分の研磨処
理が困難であり、研磨に時間を要し生産性が上がらず、
又、研磨処理品の光線透過率にも限界があって、コスト
面、性能面ともに改善すべき課題を抱えていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】 上記したように、今
後更に需要が伸びていくであろう液晶ディスプレイや液
晶プロジェクタ等においては、長期にわたり、光源の熱
を受けても画素ズレなどの性能低下がなく、生産性がよ
く低コストなマイクロレンズアレイが求められていた。
後更に需要が伸びていくであろう液晶ディスプレイや液
晶プロジェクタ等においては、長期にわたり、光源の熱
を受けても画素ズレなどの性能低下がなく、生産性がよ
く低コストなマイクロレンズアレイが求められていた。
【０００８】 本発明者らは、係る従来の問題に鑑み、
特開２０００−５６１０１号公報において、ガラス若し
くは透光性樹脂から一体的になるフライアイレンズ及び
その作製方法を提案したが、従来の問題を解決しなが
ら、尚且つ、更なる性能及び生産性の向上を図るために
検討を続け、本発明を考案するに至った。本発明の目的
とするところは、ガラスと同等の熱膨張係数を持ち、樹
脂レンズと同等の大きなスループットが期待出来、安価
なマイクロレンズアレイと、その製造方法を提供するこ
とにある。そして、これにより、高輝度化、低消費電力
化等の優れた効果をもたらすことにある。
特開２０００−５６１０１号公報において、ガラス若し
くは透光性樹脂から一体的になるフライアイレンズ及び
その作製方法を提案したが、従来の問題を解決しなが
ら、尚且つ、更なる性能及び生産性の向上を図るために
検討を続け、本発明を考案するに至った。本発明の目的
とするところは、ガラスと同等の熱膨張係数を持ち、樹
脂レンズと同等の大きなスループットが期待出来、安価
なマイクロレンズアレイと、その製造方法を提供するこ
とにある。そして、これにより、高輝度化、低消費電力
化等の優れた効果をもたらすことにある。
【０００９】 本発明者らは、上記の目的を達成するた
めに、マイクロレンズアレイについて種々検討した結
果、マイクロレンズアレイをレンズ部分と基板部分に分
けて構成し、使用する材料も分け、レンズ部分にはより
成形性がよい材料を用い、基板部分には適用する機器、
例えば液晶ディスプレイの基板ガラスと同等の熱膨張係
数を有する材料を用いることで、更には、レンズ形状も
従来レンズと同等以上の性能を有しながら金型を加工し
易い形とすることで、上記の目的を達成出来ることを見
出した。
めに、マイクロレンズアレイについて種々検討した結
果、マイクロレンズアレイをレンズ部分と基板部分に分
けて構成し、使用する材料も分け、レンズ部分にはより
成形性がよい材料を用い、基板部分には適用する機器、
例えば液晶ディスプレイの基板ガラスと同等の熱膨張係
数を有する材料を用いることで、更には、レンズ形状も
従来レンズと同等以上の性能を有しながら金型を加工し
易い形とすることで、上記の目的を達成出来ることを見
出した。
【００１０】
【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、基板部と、基板部の片面若しくは両面に接合された
レンズ部からなるマイクロレンズアレイであって、基板
部は、ガラス又は透光性樹脂からなり、レンズ部は、マ
イクロレンズを形成した樹脂膜からなることを特徴とす
るマイクロレンズアレイが提供される。
ば、基板部と、基板部の片面若しくは両面に接合された
レンズ部からなるマイクロレンズアレイであって、基板
部は、ガラス又は透光性樹脂からなり、レンズ部は、マ
イクロレンズを形成した樹脂膜からなることを特徴とす
るマイクロレンズアレイが提供される。
【００１１】 レンズ部が、基板部の片面のみに接合さ
れた場合には、基板部のレンズ部とは反対の面にアルミ
ニウム膜が形成され、アルミニウム膜には、レンズ部の
マイクロレンズの垂直方向中心と中心を同じくした概ね
円形の集光透過部を有するマイクロレンズアレイが提供
される。アルミニウム膜は、例えば、蒸着によって形成
することが出来、液晶ディスプレイにおいてバックライ
トの集光と自然光の反射に好適に利用することが出来
る。
れた場合には、基板部のレンズ部とは反対の面にアルミ
ニウム膜が形成され、アルミニウム膜には、レンズ部の
マイクロレンズの垂直方向中心と中心を同じくした概ね
円形の集光透過部を有するマイクロレンズアレイが提供
される。アルミニウム膜は、例えば、蒸着によって形成
することが出来、液晶ディスプレイにおいてバックライ
トの集光と自然光の反射に好適に利用することが出来
る。
【００１２】 本発明においては、以下に示すような、
良好な形状精度を有し、用途が同じで光学特性も同等で
ある二種類のマイクロレンズアレイが提供される。第一
に、レンズ部が、基板部の両面に接合され、レンズ部の
マイクロレンズが、複数の蒲鉾状突起が所定のピッチで
並列に配置された形状をなしていて、基板部の、一方の
面に接合されたレンズ部の蒲鉾状突起の長さ方向が、他
方の面に接合されたレンズ部の蒲鉾状突起の長さ方向と
直交し、基板部の、一方の面に接合されたレンズ部の蒲
鉾状突起のピッチが、他方の面に接合されたレンズ部の
蒲鉾状突起のピッチと同一若しくは異なるマイクロレン
ズアレイである。
良好な形状精度を有し、用途が同じで光学特性も同等で
ある二種類のマイクロレンズアレイが提供される。第一
に、レンズ部が、基板部の両面に接合され、レンズ部の
マイクロレンズが、複数の蒲鉾状突起が所定のピッチで
並列に配置された形状をなしていて、基板部の、一方の
面に接合されたレンズ部の蒲鉾状突起の長さ方向が、他
方の面に接合されたレンズ部の蒲鉾状突起の長さ方向と
直交し、基板部の、一方の面に接合されたレンズ部の蒲
鉾状突起のピッチが、他方の面に接合されたレンズ部の
蒲鉾状突起のピッチと同一若しくは異なるマイクロレン
ズアレイである。
【００１３】 第二に、レンズ部が、基板部の片面に接
合され、レンズ部のマイクロレンズが、互いに直交する
同一若しくは異なるピッチを有する蒲鉾状突起の重複体
積部分に相応していて、各面に膨らみを有する概ね四角
錐形の複数の凸型曲面レンズが縦横に並列に配置された
形状であるマイクロレンズアレイである。
合され、レンズ部のマイクロレンズが、互いに直交する
同一若しくは異なるピッチを有する蒲鉾状突起の重複体
積部分に相応していて、各面に膨らみを有する概ね四角
錐形の複数の凸型曲面レンズが縦横に並列に配置された
形状であるマイクロレンズアレイである。
【００１４】 本発明のマイクロレンズアレイにおいて
は、ピッチは好適には５μｍ〜４００μｍに設定され
る。又、マイクロレンズアレイ自体は、好適には、１イ
ンチ以上４０インチ以下の対角長さを有する大きさとさ
れる。
は、ピッチは好適には５μｍ〜４００μｍに設定され
る。又、マイクロレンズアレイ自体は、好適には、１イ
ンチ以上４０インチ以下の対角長さを有する大きさとさ
れる。
【００１５】 マイクロレンズアレイの基板部に使用す
る材料としては、透光性、低熱膨張性といった種々の特
性から、ガラスが最も好ましく、そのガラスの熱膨張係
数は、１ｐｐｍ以上８ｐｐｍ以下で、液晶ディスプレイ
のガラス基板に合わせることが好ましい。
る材料としては、透光性、低熱膨張性といった種々の特
性から、ガラスが最も好ましく、そのガラスの熱膨張係
数は、１ｐｐｍ以上８ｐｐｍ以下で、液晶ディスプレイ
のガラス基板に合わせることが好ましい。
【００１６】 一方、マイクロレンズアレイの基板部に
透光性樹脂を用いる場合は、耐熱性、耐光性の点でガラ
スに劣ることは否定出来ない。しかし、半球状の小レン
ズを一面に縦横に配した従来フライアイレンズとして使
用されている形状のマイクロレンズアレイと、上記した
第一及び第二の二種類の本発明によるマイクロレンズア
レイとを比較すると、このような透光性樹脂を用いた場
合であっても、その形状に基づき、成形性がよく寸法精
度に優れ、又、金型加工性が良好である点で、生産歩留
まりの向上、ひいては生産コストの低下に効果がある。
透光性樹脂を用いる場合は、耐熱性、耐光性の点でガラ
スに劣ることは否定出来ない。しかし、半球状の小レン
ズを一面に縦横に配した従来フライアイレンズとして使
用されている形状のマイクロレンズアレイと、上記した
第一及び第二の二種類の本発明によるマイクロレンズア
レイとを比較すると、このような透光性樹脂を用いた場
合であっても、その形状に基づき、成形性がよく寸法精
度に優れ、又、金型加工性が良好である点で、生産歩留
まりの向上、ひいては生産コストの低下に効果がある。
【００１７】 本発明によるマイクロレンズアレイのレ
ンズ部の樹脂膜には、アクリル、ポリカーボネート、ポ
リオレフィン、ポリエステルの何れかを好適に使用する
ことが出来る。
ンズ部の樹脂膜には、アクリル、ポリカーボネート、ポ
リオレフィン、ポリエステルの何れかを好適に使用する
ことが出来る。
【００１８】 更に本発明によれば、以下に示す四通り
のマイクロレンズアレイの製造方法が提供される。先
ず、ガラス又は透光性樹脂からなる基板部の片面若しく
は両面に、マイクロレンズを形成した樹脂膜を接合して
なるマイクロレンズアレイの製造方法であって、基板部
を金型内に配置し、基板部の片面若しくは両面に、膜原
料を射出成形してマイクロレンズを形成することを特徴
とするマイクロレンズアレイの製造方法が提供される
（第一の製造方法）。
のマイクロレンズアレイの製造方法が提供される。先
ず、ガラス又は透光性樹脂からなる基板部の片面若しく
は両面に、マイクロレンズを形成した樹脂膜を接合して
なるマイクロレンズアレイの製造方法であって、基板部
を金型内に配置し、基板部の片面若しくは両面に、膜原
料を射出成形してマイクロレンズを形成することを特徴
とするマイクロレンズアレイの製造方法が提供される
（第一の製造方法）。
【００１９】 次いで、ガラス又は透光性樹脂からなる
基板部の片面若しくは両面に、マイクロレンズを形成し
た樹脂膜を接合してなるマイクロレンズアレイの製造方
法であって、膜材料を金型でプレス成形してマイクロレ
ンズを形成した樹脂膜を得た後に、基板部の片面若しく
は両面に、樹脂膜を貼付することを特徴とするマイクロ
レンズアレイの製造方法が提供される（第二の製造方
法）。
基板部の片面若しくは両面に、マイクロレンズを形成し
た樹脂膜を接合してなるマイクロレンズアレイの製造方
法であって、膜材料を金型でプレス成形してマイクロレ
ンズを形成した樹脂膜を得た後に、基板部の片面若しく
は両面に、樹脂膜を貼付することを特徴とするマイクロ
レンズアレイの製造方法が提供される（第二の製造方
法）。
【００２０】 更には、ガラス又は透光性樹脂からなる
基板部の片面若しくは両面に、マイクロレンズを形成し
た樹脂膜を接合してなるマイクロレンズアレイの製造方
法であって、基板部の片面若しくは両面に、平板状樹脂
膜を貼付してプレス材料を得た後に、プレス材料の平板
状樹脂膜面を金型でプレス成形しマイクロレンズを形成
することを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法
も提供される（第三の製造方法）。
基板部の片面若しくは両面に、マイクロレンズを形成し
た樹脂膜を接合してなるマイクロレンズアレイの製造方
法であって、基板部の片面若しくは両面に、平板状樹脂
膜を貼付してプレス材料を得た後に、プレス材料の平板
状樹脂膜面を金型でプレス成形しマイクロレンズを形成
することを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法
も提供される（第三の製造方法）。
【００２１】 更に又、ガラス又は透光性樹脂からなる
基板部の片面若しくは両面に、マイクロレンズを形成し
た樹脂膜を接合してなるマイクロレンズアレイの製造方
法であって、基板部を金型内に配置し、基板部の片面若
しくは両面に、ＵＶ硬化樹脂を流し込み、ＵＶ照射によ
り硬化してマイクロレンズを形成することを特徴とする
マイクロレンズアレイの製造方法も提供される（第四の
製造方法）。
基板部の片面若しくは両面に、マイクロレンズを形成し
た樹脂膜を接合してなるマイクロレンズアレイの製造方
法であって、基板部を金型内に配置し、基板部の片面若
しくは両面に、ＵＶ硬化樹脂を流し込み、ＵＶ照射によ
り硬化してマイクロレンズを形成することを特徴とする
マイクロレンズアレイの製造方法も提供される（第四の
製造方法）。
【００２２】 本発明によるマイクロレンズアレイの何
れの製造方法においても、樹脂膜が、アクリル、ポリカ
ーボネート、ポリオレフィン、ポリエステルの何れかを
原料とすることが好ましい。
れの製造方法においても、樹脂膜が、アクリル、ポリカ
ーボネート、ポリオレフィン、ポリエステルの何れかを
原料とすることが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】 以下に、本発明のマイクロレン
ズアレイ及びその製造方法について、実施の形態を具体
的に説明するが、本発明は、これらに限定されて解釈さ
れるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにお
いて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改
良を加え得るものである。
ズアレイ及びその製造方法について、実施の形態を具体
的に説明するが、本発明は、これらに限定されて解釈さ
れるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにお
いて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改
良を加え得るものである。
【００２４】 本発明においては、マイクロレンズアレ
イをレンズ部と基板部に分けて構成し、使用する材料
を、レンズ部には膜状樹脂材料を用い、基板部には平板
状ガラス材料を用いるところに特徴がある。
イをレンズ部と基板部に分けて構成し、使用する材料
を、レンズ部には膜状樹脂材料を用い、基板部には平板
状ガラス材料を用いるところに特徴がある。
【００２５】 レンズ部を形成する樹脂膜は、より成形
性がよく生産効率に優れるため、より低コスト化が図れ
る。レンズ部もガラスの一体化成形で作製する場合で
は、例えば、リヒートプレスで行うと、５００℃以上に
加熱しガラスを軟化させた後に、１０分間程度プレスを
継続する必要があるが、樹脂膜を用いれば、例えば、ア
クリル樹脂の場合に、温度は２００℃前後であり、プレ
ス時間は１分以内で完了する。従って、スループットは
格段に向上し、より安価に製造することが可能となる。
性がよく生産効率に優れるため、より低コスト化が図れ
る。レンズ部もガラスの一体化成形で作製する場合で
は、例えば、リヒートプレスで行うと、５００℃以上に
加熱しガラスを軟化させた後に、１０分間程度プレスを
継続する必要があるが、樹脂膜を用いれば、例えば、ア
クリル樹脂の場合に、温度は２００℃前後であり、プレ
ス時間は１分以内で完了する。従って、スループットは
格段に向上し、より安価に製造することが可能となる。
【００２６】 基板部には、熱膨張係数の点からガラス
を用いることが好ましい。マイクロレンズアレイを適用
する機器、例えば液晶ディスプレイの基板ガラスと同等
の熱膨張係数を有することになり、バックライトの熱や
周囲温度の変化に対し、マイクロレンズアレイの個々の
レンズ中心と液晶ディスプレイの個々の画素中心がずれ
ることを防止出来る。
を用いることが好ましい。マイクロレンズアレイを適用
する機器、例えば液晶ディスプレイの基板ガラスと同等
の熱膨張係数を有することになり、バックライトの熱や
周囲温度の変化に対し、マイクロレンズアレイの個々の
レンズ中心と液晶ディスプレイの個々の画素中心がずれ
ることを防止出来る。
【００２７】 レンズ部が基板部と接合されてマイクロ
レンズアレイとなるが、上記したようにレンズ部は樹脂
膜なので、ガラスに比べ熱によって膨張収縮し易い。し
かしながら、本発明によるマイクロレンズアレイの構造
のように、基板の片面あるいは両面に、マイクロレンズ
が形成された薄い膜を接合したマイクロレンズアレイで
は、例えば、液晶ディスプレイに適用した場合に、バッ
クライトの熱や周囲温度の変化に対し、殆ど画素ズレが
起きないことが確認されている。
レンズアレイとなるが、上記したようにレンズ部は樹脂
膜なので、ガラスに比べ熱によって膨張収縮し易い。し
かしながら、本発明によるマイクロレンズアレイの構造
のように、基板の片面あるいは両面に、マイクロレンズ
が形成された薄い膜を接合したマイクロレンズアレイで
は、例えば、液晶ディスプレイに適用した場合に、バッ
クライトの熱や周囲温度の変化に対し、殆ど画素ズレが
起きないことが確認されている。
【００２８】 この理由として、ガラス基板上に接合さ
れた樹脂膜からなるマイクロレンズが膨張収縮しても、
膜が薄いために、水平方向、即ち、光線に対してブレる
方向への膨張収縮量が、より小さく抑えられることが挙
げられる。このような形状では、より抑えられた膨張収
縮変化量を吸収する部分は、同じく整列した小レンズと
小レンズの境界部となって、各小レンズの中心と中心と
の間隔、即ち、レンズたる突起間のピッチは殆ど変化し
ないため、画素ズレが生じないと考えられる。
れた樹脂膜からなるマイクロレンズが膨張収縮しても、
膜が薄いために、水平方向、即ち、光線に対してブレる
方向への膨張収縮量が、より小さく抑えられることが挙
げられる。このような形状では、より抑えられた膨張収
縮変化量を吸収する部分は、同じく整列した小レンズと
小レンズの境界部となって、各小レンズの中心と中心と
の間隔、即ち、レンズたる突起間のピッチは殆ど変化し
ないため、画素ズレが生じないと考えられる。
【００２９】 さて、基板部に透光性樹脂を用いる場合
には、耐熱性、耐光性の点でガラスに劣る。しかしなが
ら、本発明のもう一つの特徴としてレンズ形状を従来レ
ンズと同等以上の性能を有しながら金型の加工性を容易
にしているので、図８に示すような半球状小レンズ８２
を一面に縦横に配したマイクロレンズアレイ８１と比較
すると、透光性樹脂を用いた場合であっても、より成形
性もよく寸法精度にも優れ、上記の通り金型が加工し易
いために生産歩留まりが向上し、生産コストの低下に効
果がある点で従来技術と比べて優位性がある。当然なが
ら、この優位性は、基板部にガラスを用いた場合にも発
揮される。今後、普及するプラスチック製液晶ディスプ
レイにおいて、そのプラスチック基板の熱膨張係数に合
わせる必要があり、それに対応出来る。
には、耐熱性、耐光性の点でガラスに劣る。しかしなが
ら、本発明のもう一つの特徴としてレンズ形状を従来レ
ンズと同等以上の性能を有しながら金型の加工性を容易
にしているので、図８に示すような半球状小レンズ８２
を一面に縦横に配したマイクロレンズアレイ８１と比較
すると、透光性樹脂を用いた場合であっても、より成形
性もよく寸法精度にも優れ、上記の通り金型が加工し易
いために生産歩留まりが向上し、生産コストの低下に効
果がある点で従来技術と比べて優位性がある。当然なが
ら、この優位性は、基板部にガラスを用いた場合にも発
揮される。今後、普及するプラスチック製液晶ディスプ
レイにおいて、そのプラスチック基板の熱膨張係数に合
わせる必要があり、それに対応出来る。
【００３０】 以下、本発明の実施の形態について、基
板にガラスを用いたマイクロレンズアレイについて説明
する。図１は、本発明のマイクロレンズアレイの一実施
形態を示す斜視図である。マイクロレンズアレイ１は、
液晶ディスプレイ用レンズとして好適に用いることが可
能であり、基板部９と、その両面に接合したレンズ部８
とから構成され、レンズ部８は樹脂膜、基板部９はガラ
スを材料とする。一方の面のレンズ部８には、複数の蒲
鉾状突起２が並列に形成され、且つ、その蒲鉾状突起２
の長さ方向と直交するように、他方の面のレンズ部８に
は、複数の蒲鉾状突起３が並列に形成されている。換言
すれば、蒲鉾状突起２の長さ方向はＹ軸方向に、蒲鉾状
突起３の長さ方向はＸ軸方向に、それぞれ一致するよう
に形成されており、蒲鉾状突起２，３がレンズの役割を
担う。
板にガラスを用いたマイクロレンズアレイについて説明
する。図１は、本発明のマイクロレンズアレイの一実施
形態を示す斜視図である。マイクロレンズアレイ１は、
液晶ディスプレイ用レンズとして好適に用いることが可
能であり、基板部９と、その両面に接合したレンズ部８
とから構成され、レンズ部８は樹脂膜、基板部９はガラ
スを材料とする。一方の面のレンズ部８には、複数の蒲
鉾状突起２が並列に形成され、且つ、その蒲鉾状突起２
の長さ方向と直交するように、他方の面のレンズ部８に
は、複数の蒲鉾状突起３が並列に形成されている。換言
すれば、蒲鉾状突起２の長さ方向はＹ軸方向に、蒲鉾状
突起３の長さ方向はＸ軸方向に、それぞれ一致するよう
に形成されており、蒲鉾状突起２，３がレンズの役割を
担う。
【００３１】 さて、蒲鉾状突起とは、下辺が直線状で
あって上辺が弧状である断面形状が、一軸方向に連接し
てなる突起をいい、上辺と下辺とは側辺によってその両
端が接続されていてもよい。この上辺を形成する弧の代
表的なものとしては、円や楕円の弧が挙げられるが、こ
れらの近似曲線や関数曲線の一部等の形状としてもよ
く、光学的に焦点を結び、あるいは光の集光、分散を行
える形状であれば、特に制限されるものではない。
あって上辺が弧状である断面形状が、一軸方向に連接し
てなる突起をいい、上辺と下辺とは側辺によってその両
端が接続されていてもよい。この上辺を形成する弧の代
表的なものとしては、円や楕円の弧が挙げられるが、こ
れらの近似曲線や関数曲線の一部等の形状としてもよ
く、光学的に焦点を結び、あるいは光の集光、分散を行
える形状であれば、特に制限されるものではない。
【００３２】 図１に示すマイクロレンズアレイ１にお
いて、一方の面の蒲鉾状突起２と他方の面の蒲鉾状突起
３は、同一若しくは異なるピッチを有する。換言すれ
ば、一方の面における蒲鉾状突起２のピッチＡと、他方
の面における蒲鉾状突起３のピッチＢとは、同じ幅であ
ってもよく、又、異なる幅に設定されてもよい。尚、ピ
ッチＡは、隣接する蒲鉾状突起２の頂上部の稜線の間隔
を示しており、ピッチＢについても同様に定義される。
尚、この稜線の間隔は蒲鉾状突起自体の幅、即ち、隣接
する蒲鉾状突起間に形成される溝の間隔でもある。
いて、一方の面の蒲鉾状突起２と他方の面の蒲鉾状突起
３は、同一若しくは異なるピッチを有する。換言すれ
ば、一方の面における蒲鉾状突起２のピッチＡと、他方
の面における蒲鉾状突起３のピッチＢとは、同じ幅であ
ってもよく、又、異なる幅に設定されてもよい。尚、ピ
ッチＡは、隣接する蒲鉾状突起２の頂上部の稜線の間隔
を示しており、ピッチＢについても同様に定義される。
尚、この稜線の間隔は蒲鉾状突起自体の幅、即ち、隣接
する蒲鉾状突起間に形成される溝の間隔でもある。
【００３３】 続いて、マイクロレンズアレイ１の集光
のメカニズムを、図２を参照しながら説明する。図２に
おいて、左側はＺ−Ｘ平面における断面を示し、右側は
Ｙ−Ｚ平面における断面を示している。左側図におい
て、Ｘ−Ｙ平面に入射する光４は、蒲鉾状突起２なるレ
ンズにより集光されて、紙面に垂直なＹ軸方向に延びる
線状光５として集光される。この線状光５は右側図にお
いてはＹ軸に平行な直線６で示され、線状光５は他方の
面の蒲鉾状突起３なるレンズにより更に一点に集光さ
れ、点７において焦点を結ぶ。
のメカニズムを、図２を参照しながら説明する。図２に
おいて、左側はＺ−Ｘ平面における断面を示し、右側は
Ｙ−Ｚ平面における断面を示している。左側図におい
て、Ｘ−Ｙ平面に入射する光４は、蒲鉾状突起２なるレ
ンズにより集光されて、紙面に垂直なＹ軸方向に延びる
線状光５として集光される。この線状光５は右側図にお
いてはＹ軸に平行な直線６で示され、線状光５は他方の
面の蒲鉾状突起３なるレンズにより更に一点に集光さ
れ、点７において焦点を結ぶ。
【００３４】 次に、図３は、本発明によるマイクロレ
ンズアレイの別の実施形態を示す斜視図であり、マイク
ロレンズアレイ１１も、又、液晶ディスプレイ用レンズ
として適用可能なもので、基板部９と、その片面に接合
したレンズ部８とから構成され、レンズ部８は樹脂膜、
基板部９はガラスを材料とする。そして、同一若しくは
異なるピッチを有する蒲鉾状突起が互いに一平面上にお
いて直交している場合を想定すると、各蒲鉾状突起が重
複する体積部分は、その面が稍膨らんだ略四角錐形を有
することとなるが、マイクロレンズアレイ１１において
は、この略四角錐形状の複数の凸型曲面レンズ１２が一
方の面において縦横に並列に形成されている。
ンズアレイの別の実施形態を示す斜視図であり、マイク
ロレンズアレイ１１も、又、液晶ディスプレイ用レンズ
として適用可能なもので、基板部９と、その片面に接合
したレンズ部８とから構成され、レンズ部８は樹脂膜、
基板部９はガラスを材料とする。そして、同一若しくは
異なるピッチを有する蒲鉾状突起が互いに一平面上にお
いて直交している場合を想定すると、各蒲鉾状突起が重
複する体積部分は、その面が稍膨らんだ略四角錐形を有
することとなるが、マイクロレンズアレイ１１において
は、この略四角錐形状の複数の凸型曲面レンズ１２が一
方の面において縦横に並列に形成されている。
【００３５】 尚、凸型曲面レンズ１２の縦ピッチＣ、
即ち、隣接する凸型曲面レンズ１２のＹ軸方向における
頂点間、若しくは、溝間の間隔と、横ピッチＤ、即ち、
隣接する凸型曲面レンズ３のＸ軸方向における頂点間、
若しくは、溝間の間隔は、それぞれ同じ幅であっても、
又、異なる幅であってもよい。縦ピッチＣと横ピッチＤ
は、上記したように、互いに一平面上において直交して
いる蒲鉾状突起を想定した場合の各蒲鉾状突起のピッチ
によって定まる値である。
即ち、隣接する凸型曲面レンズ１２のＹ軸方向における
頂点間、若しくは、溝間の間隔と、横ピッチＤ、即ち、
隣接する凸型曲面レンズ３のＸ軸方向における頂点間、
若しくは、溝間の間隔は、それぞれ同じ幅であっても、
又、異なる幅であってもよい。縦ピッチＣと横ピッチＤ
は、上記したように、互いに一平面上において直交して
いる蒲鉾状突起を想定した場合の各蒲鉾状突起のピッチ
によって定まる値である。
【００３６】 次に、マイクロレンズアレイ１１の集光
のメカニズムを図４、図５を参照しながら説明する。図
４において、左側図は一つの凸型曲面レンズ１２をＺ軸
方向から見た平面図であり、右側図は凸型曲面レンズ１
２の頂点の位置をＰ、頂点Ｐを通りＺ−Ｘ平面における
断面を断面Ｍ、Ｙ−Ｚ平面のおける断面を断面Ｎとした
ときの各断面Ｍ，Ｎにおける集光の様子を示している。
のメカニズムを図４、図５を参照しながら説明する。図
４において、左側図は一つの凸型曲面レンズ１２をＺ軸
方向から見た平面図であり、右側図は凸型曲面レンズ１
２の頂点の位置をＰ、頂点Ｐを通りＺ−Ｘ平面における
断面を断面Ｍ、Ｙ−Ｚ平面のおける断面を断面Ｎとした
ときの各断面Ｍ，Ｎにおける集光の様子を示している。
【００３７】 マイクロレンズアレイ１１の他方の面、
即ち、平面な側からの入射光１３は、凸型曲面レンズ１
２により断面Ｍにおいては断面Ｎ上に、一方、断面Ｎに
おいては断面Ｍ上にそれぞれ集光される。尚、図４中の
点Ｘ1、Ｘ2、Ｙ1、Ｙ2はそれぞれ凸型曲面レンズ１２の
底面外周と各断面Ｍ、Ｎとの交点の位置を示している。
即ち、平面な側からの入射光１３は、凸型曲面レンズ１
２により断面Ｍにおいては断面Ｎ上に、一方、断面Ｎに
おいては断面Ｍ上にそれぞれ集光される。尚、図４中の
点Ｘ1、Ｘ2、Ｙ1、Ｙ2はそれぞれ凸型曲面レンズ１２の
底面外周と各断面Ｍ、Ｎとの交点の位置を示している。
【００３８】 このときの集光面における光の強度分布
を示したものが図５である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向の集
光の強さは、何れも三角形状の分布を有し、集光面内、
凸型曲面レンズ１２の頂点位置Ｐ上空において集光強度
が大きくなるため、結果的に集光面内、頂点位置Ｐ上空
において最も集光し、焦点を結ぶこととなる。
を示したものが図５である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向の集
光の強さは、何れも三角形状の分布を有し、集光面内、
凸型曲面レンズ１２の頂点位置Ｐ上空において集光強度
が大きくなるため、結果的に集光面内、頂点位置Ｐ上空
において最も集光し、焦点を結ぶこととなる。
【００３９】 さて、上記した二種類のマイクロレンズ
アレイ１，１１において、ピッチＡ〜Ｄは、好適にはそ
れぞれ５μｍ〜４００μｍの範囲に設定される。又、マ
イクロレンズアレイ１，１１自体の好適な厚みは、レン
ズ部と基板部をあわせて０．２ｍｍ〜４ｍｍであり、対
角長さは、好ましくは１インチ以上４０インチ以下の大
きさとされる。このような形状を有するマイクロレンズ
アレイ１，１１は、液晶ディスプレイや液晶プロジェク
タ用の光学部品（フライアイレンズ）として特に好適に
使用することが出来る。又、立体画像表示ディスプレイ
における指向性スクリーンとして用いることも可能であ
る。但し、ピッチの間隔や対角長さは、使用目的によっ
て変化することを考慮すれば、このような範囲に限定さ
れるものではないことはいうまでもない。
アレイ１，１１において、ピッチＡ〜Ｄは、好適にはそ
れぞれ５μｍ〜４００μｍの範囲に設定される。又、マ
イクロレンズアレイ１，１１自体の好適な厚みは、レン
ズ部と基板部をあわせて０．２ｍｍ〜４ｍｍであり、対
角長さは、好ましくは１インチ以上４０インチ以下の大
きさとされる。このような形状を有するマイクロレンズ
アレイ１，１１は、液晶ディスプレイや液晶プロジェク
タ用の光学部品（フライアイレンズ）として特に好適に
使用することが出来る。又、立体画像表示ディスプレイ
における指向性スクリーンとして用いることも可能であ
る。但し、ピッチの間隔や対角長さは、使用目的によっ
て変化することを考慮すれば、このような範囲に限定さ
れるものではないことはいうまでもない。
【００４０】 マイクロレンズアレイ１，１１の基板に
用いられるガラスとしては、液晶ディスプレイの基板ガ
ラスと同一組成、同一熱膨張係数のものが好ましく、例
えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスが用いら
れる。
用いられるガラスとしては、液晶ディスプレイの基板ガ
ラスと同一組成、同一熱膨張係数のものが好ましく、例
えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスが用いら
れる。
【００４１】 以下に、本発明のマイクロレンズアレイ
の製造方法について説明する。先ず、第一の製造方法に
ついて、マイクロレンズアレイ１を例にとり説明する。
マイクロレンズアレイ１を、射出成形法によって製造す
るもので、例えば、スクリュー式射出成形機を用いて、
基板たるガラス平板を金型内に配置し、型締めを行い、
加熱し溶融させた樹脂である膜原料をガラス基板の裏表
となる金型キャビティ内へ射出、充填して、冷却するこ
とで、基板上にマイクロレンズを形成する。
の製造方法について説明する。先ず、第一の製造方法に
ついて、マイクロレンズアレイ１を例にとり説明する。
マイクロレンズアレイ１を、射出成形法によって製造す
るもので、例えば、スクリュー式射出成形機を用いて、
基板たるガラス平板を金型内に配置し、型締めを行い、
加熱し溶融させた樹脂である膜原料をガラス基板の裏表
となる金型キャビティ内へ射出、充填して、冷却するこ
とで、基板上にマイクロレンズを形成する。
【００４２】 基板に用いる平板ガラスとしては、市販
のガラスを用いることが出来る。又、目的に応じた組成
を有する溶融ガラスを製造し、公知の種々の方法により
所望する形状のガラス基板を製造してもよい。
のガラスを用いることが出来る。又、目的に応じた組成
を有する溶融ガラスを製造し、公知の種々の方法により
所望する形状のガラス基板を製造してもよい。
【００４３】 図６は、平板状のガラス基板２０を用い
たマイクロレンズアレイ１の製造工程の一実施形態を示
す説明図であり、図６（ａ）はＹ軸方向から見た場合
（Ｙ軸方向視野）、図６（ｂ）はＸ軸方向から見た場合
（Ｘ軸方向視野）をそれぞれ示している。表面及び裏面
にカップリング剤を塗布したガラス基板２０を、下型２
１上に載置して、上型２２を所定条件にて当て、型締め
を行う。そして形成された金型キャビティ内に、溶融さ
れた膜原料（樹脂）２９を射出して冷却することで、マ
イクロレンズアレイ１が製造される。
たマイクロレンズアレイ１の製造工程の一実施形態を示
す説明図であり、図６（ａ）はＹ軸方向から見た場合
（Ｙ軸方向視野）、図６（ｂ）はＸ軸方向から見た場合
（Ｘ軸方向視野）をそれぞれ示している。表面及び裏面
にカップリング剤を塗布したガラス基板２０を、下型２
１上に載置して、上型２２を所定条件にて当て、型締め
を行う。そして形成された金型キャビティ内に、溶融さ
れた膜原料（樹脂）２９を射出して冷却することで、マ
イクロレンズアレイ１が製造される。
【００４４】 ここで、上型２２としてはプレス面に、
マイクロレンズアレイ１における一方の面の蒲鉾状突起
２に相補する蒲鉾溝２５を形成した金型を用い、一方、
下型２１としてはプレス面にマイクロレンズアレイ１に
おける他方の面の蒲鉾状突起３に相補する蒲鉾溝２６を
形成した金型を用いて、プレス時には上型２２における
蒲鉾溝２５の長さ方向と下型２１における蒲鉾溝２６の
長さ方向とを互いに直交せしめる。換言すれば、上型２
２における蒲鉾溝２５の長さ方向と、下型２１における
蒲鉾溝２６の長さ方向とを、互いに直交する方向に形成
する。尚、こうして製造されたマイクロレンズアレイ１
において、その外周部に平板ガラス基板２０の変形に伴
う余剰部２７が形成された場合には、冷却後に外周形状
を整える切削加工等を施して製品とする。
マイクロレンズアレイ１における一方の面の蒲鉾状突起
２に相補する蒲鉾溝２５を形成した金型を用い、一方、
下型２１としてはプレス面にマイクロレンズアレイ１に
おける他方の面の蒲鉾状突起３に相補する蒲鉾溝２６を
形成した金型を用いて、プレス時には上型２２における
蒲鉾溝２５の長さ方向と下型２１における蒲鉾溝２６の
長さ方向とを互いに直交せしめる。換言すれば、上型２
２における蒲鉾溝２５の長さ方向と、下型２１における
蒲鉾溝２６の長さ方向とを、互いに直交する方向に形成
する。尚、こうして製造されたマイクロレンズアレイ１
において、その外周部に平板ガラス基板２０の変形に伴
う余剰部２７が形成された場合には、冷却後に外周形状
を整える切削加工等を施して製品とする。
【００４５】 第一の製造方法を用いて、マイクロレン
ズアレイ１１も作製することが出来る。上記のマイクロ
レンズアレイ１と同様に、射出成形法によって製造する
もので、例えば、スクリュー式射出成形機を用いて、基
板たるガラス平板を金型内に配置し、型締めを行い、加
熱し溶融させた樹脂である膜原料をガラス基板の裏表と
なる金型キャビティ内へ射出、充填して、冷却すること
で、基板上にマイクロレンズを形成する。
ズアレイ１１も作製することが出来る。上記のマイクロ
レンズアレイ１と同様に、射出成形法によって製造する
もので、例えば、スクリュー式射出成形機を用いて、基
板たるガラス平板を金型内に配置し、型締めを行い、加
熱し溶融させた樹脂である膜原料をガラス基板の裏表と
なる金型キャビティ内へ射出、充填して、冷却すること
で、基板上にマイクロレンズを形成する。
【００４６】 従って、マイクロレンズアレイ１１の製
造については、その特殊な形状を有する金型の作製方法
を、図７を参照しながら説明する。先ず、図７（ａ）に
示すような滑らかな凹部を有する形状の切削用ダイヤモ
ンドツール３１を用いて、無酸素銅の平板を切削し、蒲
鉾状突起を有する中間型３２を得る。次いで、中間型３
２を９０度回転させ、再びダイヤモンドツール３１を用
いて、作製した中間型３２の蒲鉾状突起に対して垂直方
向に切削することで、マイクロレンズアレイ１１と同形
状の現型３３を得る。得られた無酸素銅製の現型３３
に、長時間のニッケル電解メッキを施した後、ニッケル
メッキ層から現型３３を取り外して得られる成形体に裏
打ちすることにより、マイクロレンズアレイ１１を射出
成形して作製するための金型が得られる。
造については、その特殊な形状を有する金型の作製方法
を、図７を参照しながら説明する。先ず、図７（ａ）に
示すような滑らかな凹部を有する形状の切削用ダイヤモ
ンドツール３１を用いて、無酸素銅の平板を切削し、蒲
鉾状突起を有する中間型３２を得る。次いで、中間型３
２を９０度回転させ、再びダイヤモンドツール３１を用
いて、作製した中間型３２の蒲鉾状突起に対して垂直方
向に切削することで、マイクロレンズアレイ１１と同形
状の現型３３を得る。得られた無酸素銅製の現型３３
に、長時間のニッケル電解メッキを施した後、ニッケル
メッキ層から現型３３を取り外して得られる成形体に裏
打ちすることにより、マイクロレンズアレイ１１を射出
成形して作製するための金型が得られる。
【００４７】 第二の製造方法は、金型プレスと接着に
よって製造するもので、例えば、軟化点以上に加熱した
膜材料を金型でプレス成形してマイクロレンズを形成し
た樹脂膜を得て、その樹脂膜を基板上に貼付すること
で、マイクロレンズアレイを得る。
よって製造するもので、例えば、軟化点以上に加熱した
膜材料を金型でプレス成形してマイクロレンズを形成し
た樹脂膜を得て、その樹脂膜を基板上に貼付すること
で、マイクロレンズアレイを得る。
【００４８】 第三の製造方法は、上記の第二の製造方
法と同じ金型プレスによるもので、第二の製造方法では
レンズ部のみを作製した後に基板部と接合したが、第三
の製造方法においては、先に、基板の片面若しくは両面
に平板状樹脂膜を貼付してプレス材料を作製し、その
後、そのプレス材料の平板状樹脂膜面を、加熱した金型
でプレス成形することで、樹脂膜部分にマイクロレンズ
を形成する方法である。これらの方法でも、マイクロレ
ンズアレイ１，１１を得ることが出来る。
法と同じ金型プレスによるもので、第二の製造方法では
レンズ部のみを作製した後に基板部と接合したが、第三
の製造方法においては、先に、基板の片面若しくは両面
に平板状樹脂膜を貼付してプレス材料を作製し、その
後、そのプレス材料の平板状樹脂膜面を、加熱した金型
でプレス成形することで、樹脂膜部分にマイクロレンズ
を形成する方法である。これらの方法でも、マイクロレ
ンズアレイ１，１１を得ることが出来る。
【００４９】 更に、第四の製造方法として、基板部を
金型内に配置し、基板部の片面若しくは両面に、ＵＶ硬
化樹脂を流し込み、ＵＶ照射により硬化してマイクロレ
ンズを形成する方法によってもマイクロレンズアレイを
製造することが出来る。
金型内に配置し、基板部の片面若しくは両面に、ＵＶ硬
化樹脂を流し込み、ＵＶ照射により硬化してマイクロレ
ンズを形成する方法によってもマイクロレンズアレイを
製造することが出来る。
【００５０】 さて、本発明のマイクロレンズアレイを
得るために、樹脂膜に蒲鉾状突起を形成するための金型
のプレス面は、マイクロレンズアレイが所定の光学特性
を有するように、一方の面粗さや寸法精度、蒲鉾状凸部
の曲率半径や蒲鉾状凸部間の溝の形状等、種々の形状精
度が確保されるように、加工がなされる必要がある。
得るために、樹脂膜に蒲鉾状突起を形成するための金型
のプレス面は、マイクロレンズアレイが所定の光学特性
を有するように、一方の面粗さや寸法精度、蒲鉾状凸部
の曲率半径や蒲鉾状凸部間の溝の形状等、種々の形状精
度が確保されるように、加工がなされる必要がある。
【００５１】 このような金型におけるプレス面の加工
方法としては、先ず、エッチング等の化学反応加工やサ
ンドブラスト等の吹き付け加工が考えられるが、これら
の方法では、深さ方向や曲率半径の寸法精度をだすこと
が困難であるといった欠点がある。そこで、本発明にお
いて使用される金型は、主にダイヤモンドツールによる
切削によりプレス面の加工が行われる。上記したよう
に、各金型には、一方向に蒲鉾溝が形成されるが、ダイ
ヤモンドツールによる切削では、一方向の切削によって
深さ方向や曲率半径の寸法出しが出来る利点がある。
方法としては、先ず、エッチング等の化学反応加工やサ
ンドブラスト等の吹き付け加工が考えられるが、これら
の方法では、深さ方向や曲率半径の寸法精度をだすこと
が困難であるといった欠点がある。そこで、本発明にお
いて使用される金型は、主にダイヤモンドツールによる
切削によりプレス面の加工が行われる。上記したよう
に、各金型には、一方向に蒲鉾溝が形成されるが、ダイ
ヤモンドツールによる切削では、一方向の切削によって
深さ方向や曲率半径の寸法出しが出来る利点がある。
【００５２】 尚、金型の材質としては、内部欠陥の少
ない無酸素銅等を用い、表面を加工した後にニッケル電
鋳により金型を作る方法が好ましい。
ない無酸素銅等を用い、表面を加工した後にニッケル電
鋳により金型を作る方法が好ましい。
【００５３】 以上、基板にガラスを用いた場合を例
に、本発明のマイクロレンズアレイ、及び、その製造方
法について説明してきたが、本発明のマイクロレンズア
レイにおいて、基板としてポリカーボネートやアクリ
ル、ポリオレフィン、ポリエステル等の透光性樹脂を用
いて、同様に製造することが可能である。
に、本発明のマイクロレンズアレイ、及び、その製造方
法について説明してきたが、本発明のマイクロレンズア
レイにおいて、基板としてポリカーボネートやアクリ
ル、ポリオレフィン、ポリエステル等の透光性樹脂を用
いて、同様に製造することが可能である。
【００５４】 このような透光性樹脂を基板としたとき
の本発明のマイクロレンズアレイは、レンズ部もあわせ
て全て樹脂で構成されることとなり、プラスチック基板
が使用された液晶ディスプレイと同じ熱膨張係数の樹脂
基板をマイクロレンズアレイの基板とすることにより、
熱等による画素ずれを防止出来る。
の本発明のマイクロレンズアレイは、レンズ部もあわせ
て全て樹脂で構成されることとなり、プラスチック基板
が使用された液晶ディスプレイと同じ熱膨張係数の樹脂
基板をマイクロレンズアレイの基板とすることにより、
熱等による画素ずれを防止出来る。
【００５５】
【実施例】 以下に、本発明のマイクロレンズアレイに
ついて、製造方法もあわせて実施例に基づき説明する
が、本発明は、これらの実施例に限定されるものではな
い。 （実施例）必要な材料は、ガラス基板と光学用樹脂、及
び、これらを接合するためのカップリング剤であり、
又、必要な設備は、射出成形機と金型である。図９は、
使用した射出成形機７５を示す図で、図９（ａ）は射出
成形機７５の側面図を示し、図９（ｂ）は図９（ａ）の
ＡＡ断面図を示し、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＢＢ断面
図を示している。金型７２は、基材として縦７８ｍｍ、
横６６ｍｍ、厚さ１０ｍｍのステンレス材を用い、表面
に厚さ０．２ｍｍのニッケルリンのメッキを施したもの
に、先端を曲率半径０．６５ｍｍ、幅０．２３ｍｍの凸
型円弧に成形したダイヤモンドツールで、ニッケルリン
表面をピッチ０．２３ｍｍで多数の溝を加工したもので
ある。これをダイセットに組み込み、型締め力４９０ｋ
Ｎ、シリンダー内径２５ｍｍの射出成形機７５に取り付
けた。
ついて、製造方法もあわせて実施例に基づき説明する
が、本発明は、これらの実施例に限定されるものではな
い。 （実施例）必要な材料は、ガラス基板と光学用樹脂、及
び、これらを接合するためのカップリング剤であり、
又、必要な設備は、射出成形機と金型である。図９は、
使用した射出成形機７５を示す図で、図９（ａ）は射出
成形機７５の側面図を示し、図９（ｂ）は図９（ａ）の
ＡＡ断面図を示し、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＢＢ断面
図を示している。金型７２は、基材として縦７８ｍｍ、
横６６ｍｍ、厚さ１０ｍｍのステンレス材を用い、表面
に厚さ０．２ｍｍのニッケルリンのメッキを施したもの
に、先端を曲率半径０．６５ｍｍ、幅０．２３ｍｍの凸
型円弧に成形したダイヤモンドツールで、ニッケルリン
表面をピッチ０．２３ｍｍで多数の溝を加工したもので
ある。これをダイセットに組み込み、型締め力４９０ｋ
Ｎ、シリンダー内径２５ｍｍの射出成形機７５に取り付
けた。
【００５６】 次に、線膨張係数５×１０-6／℃で、縦
７８ｍｍ、横６６ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板の
表面に、メタクリル系シランカップリング剤を塗付し
て、１００℃で加熱乾燥させた後、金型７２内部に取り
付けた。その後で、熱変形温度１００℃、光線透過率９
３％、屈折率１．４９、比重１．１９のアクリル樹脂
を、材料温度２２０℃、圧力２９４００ｋＰａ、射出速
度２００ｃｃ／ｓｅｃで、７０℃の金型７２内に射出成
形して、本発明のマイクロレンズアレイを作製した。得
られたマイクロレンズアレイは、光線透過率９０％、線
膨張係数５×１０-6／℃であり、良好な性能を示した。
７８ｍｍ、横６６ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板の
表面に、メタクリル系シランカップリング剤を塗付し
て、１００℃で加熱乾燥させた後、金型７２内部に取り
付けた。その後で、熱変形温度１００℃、光線透過率９
３％、屈折率１．４９、比重１．１９のアクリル樹脂
を、材料温度２２０℃、圧力２９４００ｋＰａ、射出速
度２００ｃｃ／ｓｅｃで、７０℃の金型７２内に射出成
形して、本発明のマイクロレンズアレイを作製した。得
られたマイクロレンズアレイは、光線透過率９０％、線
膨張係数５×１０-6／℃であり、良好な性能を示した。
【００５７】（比較例１）線膨張係数５×１０-6／℃
で、縦７８ｍｍ、横６６ｍｍ、厚さ１．６ｍｍのガラス
基板を、５００℃にて加熱し軟化させるリヒートプレス
を行い成形し、ガラス一体型のマイクロレンズアレイを
作製した。金型は、実施例と同じものを使用した。得ら
れたマイクロレンズアレイは、光線透過率８０％、線膨
張係数５×１０-6／℃であった。光線透過率が本発明の
マイクロレンズアレイより低下しているのは、プレス成
形時にガラスと金型の離型性が必ずしもよくないので、
マイクロレンズ表面の面粗度が粗くなるためと考えられ
た。このように、全ガラス製マイクロレンズアレイは、
光線透過率が低いが、耐熱性は高く４００℃でも使用可
能である。
で、縦７８ｍｍ、横６６ｍｍ、厚さ１．６ｍｍのガラス
基板を、５００℃にて加熱し軟化させるリヒートプレス
を行い成形し、ガラス一体型のマイクロレンズアレイを
作製した。金型は、実施例と同じものを使用した。得ら
れたマイクロレンズアレイは、光線透過率８０％、線膨
張係数５×１０-6／℃であった。光線透過率が本発明の
マイクロレンズアレイより低下しているのは、プレス成
形時にガラスと金型の離型性が必ずしもよくないので、
マイクロレンズ表面の面粗度が粗くなるためと考えられ
た。このように、全ガラス製マイクロレンズアレイは、
光線透過率が低いが、耐熱性は高く４００℃でも使用可
能である。
【００５８】（比較例２）熱変形温度１００℃、光線透
過率９３％で、縦７８ｍｍ、横６６ｍｍ、厚さ２．０ｍ
ｍのアクリル樹脂を、２００℃にて加熱し軟化させるリ
ヒートプレスを行い成形し、樹脂一体型のマイクロレン
ズアレイを作製した。金型は、実施例と同じものを使用
した。得られたマイクロレンズアレイは、光線透過率９
２％、線膨張係数６０×１０ -6／℃であった。線膨張係
数が本発明のマイクロレンズアレイより大きいのは、当
然ながら材質によるところであり、画素ズレの問題が懸
念された。この結果から、本発明のマイクロレンズアレ
イが、ガラス基板を使用した液晶ディスプレイに組み込
むのに最も適したレンズであるといえた。
過率９３％で、縦７８ｍｍ、横６６ｍｍ、厚さ２．０ｍ
ｍのアクリル樹脂を、２００℃にて加熱し軟化させるリ
ヒートプレスを行い成形し、樹脂一体型のマイクロレン
ズアレイを作製した。金型は、実施例と同じものを使用
した。得られたマイクロレンズアレイは、光線透過率９
２％、線膨張係数６０×１０ -6／℃であった。線膨張係
数が本発明のマイクロレンズアレイより大きいのは、当
然ながら材質によるところであり、画素ズレの問題が懸
念された。この結果から、本発明のマイクロレンズアレ
イが、ガラス基板を使用した液晶ディスプレイに組み込
むのに最も適したレンズであるといえた。
【００５９】
【発明の効果】 上記の通り、本発明のマイクロレンズ
アレイは、熱膨張係数が低く、又、液晶ディスプレイの
基板と同等の熱膨張係数の基板を使用してマイクロレン
ズアレイを成形することにより、温度変化による画素ず
れを防止出来るのみならず、レンズ部の形状から金型加
工処理が容易で、又、レンズ部に樹脂膜を用いているた
めスループットが大きく安価に製造出来る。従って、液
晶プロジェクタや液晶パネルの光源光の高出力化等に寄
与し、又、液晶プロジェクタ、液晶パネル等の製品のコ
ストダウンも図られるという優れた効果を奏する。
アレイは、熱膨張係数が低く、又、液晶ディスプレイの
基板と同等の熱膨張係数の基板を使用してマイクロレン
ズアレイを成形することにより、温度変化による画素ず
れを防止出来るのみならず、レンズ部の形状から金型加
工処理が容易で、又、レンズ部に樹脂膜を用いているた
めスループットが大きく安価に製造出来る。従って、液
晶プロジェクタや液晶パネルの光源光の高出力化等に寄
与し、又、液晶プロジェクタ、液晶パネル等の製品のコ
ストダウンも図られるという優れた効果を奏する。
【図１】 本発明のマイクロレンズアレイの一実施形態
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】 本発明における図１記載のマイクロレンズア
レイの集光メカニズムを示す説明図である。
レイの集光メカニズムを示す説明図である。
【図３】 本発明におけるマイクロレンズアレイの別の
実施形態を示す斜視図である。
実施形態を示す斜視図である。
【図４】 本発明における図３記載のマイクロレンズア
レイの集光メカニズムを示す説明図である。
レイの集光メカニズムを示す説明図である。
【図５】 図４中の集光面における光の強度分布を示し
た説明図である。
た説明図である。
【図６】 本発明におけるマイクロレンズアレイの製造
工程の一実施形態を示す説明図であり、（ａ）はＹ軸方
向視野を示し、（ｂ）はＸ軸方向視野を示す。
工程の一実施形態を示す説明図であり、（ａ）はＹ軸方
向視野を示し、（ｂ）はＸ軸方向視野を示す。
【図７】 本発明におけるマイクロレンズアレイの製造
方法の一実施形態を示す説明図であり、（ａ）は金型を
作製するために用いる工具の例を示す説明図であり、
（ｂ）は金型を作製する工程の説明図である。
方法の一実施形態を示す説明図であり、（ａ）は金型を
作製するために用いる工具の例を示す説明図であり、
（ｂ）は金型を作製する工程の説明図である。
【図８】 従来のマイクロレンズアレイの一例を示す斜
視図である。
視図である。
【図９】 本発明におけるマイクロレンズアレイの製造
方法の、更に別の実施形態を示す説明図であり、（ａ）
は射出成形機の側面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡＡ断
面図を示し、（ｃ）は（ｂ）のＢＢ断面図を示す。
方法の、更に別の実施形態を示す説明図であり、（ａ）
は射出成形機の側面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡＡ断
面図を示し、（ｃ）は（ｂ）のＢＢ断面図を示す。
１…マイクロレンズアレイ、２…蒲鉾状突起、３…蒲鉾
状突起、４…光、５…線状光、６…直線、７…点（焦
点）、８…レンズ部、９…基板部、１１…マイクロレン
ズアレイ、１２…凸型曲面レンズ、１３…入射光、２０
…ガラス基板、２１…下型、２２…上型、２５…蒲鉾
溝、２６…蒲鉾溝、２７…余剰部、２９…膜原料（樹
脂）、３１…ダイヤモンドツール、３２…中間型、３３
…現型、７０…基板部、７２…金型、７５…射出成形
機、７６…スプル、７７…ゲート、７８…レンズ部、８
１…マイクロレンズアレイ、８２…半球状小レンズ。
状突起、４…光、５…線状光、６…直線、７…点（焦
点）、８…レンズ部、９…基板部、１１…マイクロレン
ズアレイ、１２…凸型曲面レンズ、１３…入射光、２０
…ガラス基板、２１…下型、２２…上型、２５…蒲鉾
溝、２６…蒲鉾溝、２７…余剰部、２９…膜原料（樹
脂）、３１…ダイヤモンドツール、３２…中間型、３３
…現型、７０…基板部、７２…金型、７５…射出成形
機、７６…スプル、７７…ゲート、７８…レンズ部、８
１…マイクロレンズアレイ、８２…半球状小レンズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｋ 33:00 Ｂ２９Ｋ 33:00 67:00 67:00 69:00 69:00 Ｂ２９Ｌ 11:00 Ｂ２９Ｌ 11:00 Ｆターム(参考） 4F204 AA03 AA21 AA24 AA28 AD04 AD05 AD08 AG03 AH75 EA03 EB01 EB12 EK18 EW50 4F206 AA03 AA21 AA24 AA28 AD04 AD05 AD08 AG03 AH75 JA07 JB12 4F209 AA03 AA21 AA24 AA28 AD04 AD05 AD08 AG03 AH75 PA02 PB01 PC01 PC05 PW43
Claims (13)
- 【請求項１】 基板部と、前記基板部の片面若しくは両
面に接合されたレンズ部からなるマイクロレンズアレイ
であって、 前記基板部は、ガラス又は透光性樹脂からなり、 前記レンズ部は、マイクロレンズを形成した樹脂膜から
なることを特徴とするマイクロレンズアレイ。 - 【請求項２】 前記レンズ部が、前記基板部の片面に接
合され、 前記レンズ部のマイクロレンズが、互いに直交する同一
若しくは異なるピッチを有する蒲鉾状突起の重複体積部
分に相応し各面に膨らみを有する略四角錐形の複数の凸
型曲面レンズが縦横に並列に配置された形状である請求
項１に記載のマイクロレンズアレイ。 - 【請求項３】 前記レンズ部が、前記基板部の片面に接
合され、 前記基板部のレンズ部とは反対の面には、アルミニウム
膜が形成され、 前記アルミニウム膜には、前記レンズ部のマイクロレン
ズの垂直方向中心と中心を同じくした略円形の集光透過
部を有する請求項１又は２に記載のマイクロレンズアレ
イ。 - 【請求項４】 前記レンズ部が、前記基板部の両面に接
合され、 前記レンズ部のマイクロレンズが、複数の蒲鉾状突起が
所定のピッチで並列に配置された形状であり、 前記基板部の、一方の面に接合されたレンズ部の蒲鉾状
突起の長さ方向が、他方の面に接合されたレンズ部の蒲
鉾状突起の長さ方向と直交し、 前記基板部の、一方の面に接合されたレンズ部の蒲鉾状
突起のピッチが、他方の面に接合されたレンズ部の蒲鉾
状突起のピッチと同一若しくは異なる請求項１に記載の
マイクロレンズアレイ。 - 【請求項５】 前記ピッチが５μｍ〜４００μｍである
請求項１〜４の何れか一項に記載のマイクロレンズアレ
イ。 - 【請求項６】 １インチ以上４０インチ以下の対角長さ
を有する請求項１〜５の何れか一項に記載のマイクロレ
ンズアレイ。 - 【請求項７】 前記ガラスの熱膨張係数が、１ｐｐｍ以
上８ｐｐｍ以下である請求項１〜６の何れか一項に記載
のマイクロレンズアレイ。 - 【請求項８】 前記樹脂膜が、アクリル、ポリカーボネ
ート、ポリオレフィン、ポリエステルの何れかを原料と
する請求項１〜７の何れか一項に記載のマイクロレンズ
アレイ。 - 【請求項９】 ガラス又は透光性樹脂からなる基板部の
片面若しくは両面に、マイクロレンズを形成した樹脂膜
を接合してなるマイクロレンズアレイの製造方法であっ
て、 前記基板部を金型内に配置し、前記基板部の片面若しく
は両面に、膜原料を射出成形してマイクロレンズを形成
する工程を含むことを特徴とするマイクロレンズアレイ
の製造方法。 - 【請求項１０】 ガラス又は透光性樹脂からなる基板部
の片面若しくは両面に、マイクロレンズを形成した樹脂
膜を接合してなるマイクロレンズアレイの製造方法であ
って、 膜材料を金型でプレス成形してマイクロレンズを形成し
た樹脂膜を得た後に、前記基板部の片面若しくは両面
に、前記樹脂膜を貼付する工程を含むことを特徴とする
マイクロレンズアレイの製造方法。 - 【請求項１１】 ガラス又は透光性樹脂からなる基板部
の片面若しくは両面に、マイクロレンズを形成した樹脂
膜を接合してなるマイクロレンズアレイの製造方法であ
って、 前記基板部の片面若しくは両面に、平板状樹脂膜を貼付
してプレス材料を得た後に、前記プレス材料の平板状樹
脂膜面を金型でプレス成形しマイクロレンズを形成する
工程を含むことを特徴とするマイクロレンズアレイの製
造方法。 - 【請求項１２】 ガラス又は透光性樹脂からなる基板部
の片面若しくは両面に、マイクロレンズを形成した樹脂
膜を接合してなるマイクロレンズアレイの製造方法であ
って、 前記基板部を金型内に配置し、前記基板部の片面若しく
は両面に、ＵＶ硬化樹脂を流し込み、ＵＶ照射により硬
化してマイクロレンズを形成する工程を含むことを特徴
とするマイクロレンズアレイの製造方法。 - 【請求項１３】 前記樹脂膜が、アクリル、ポリカーボ
ネート、ポリオレフィン、ポリエステルの何れかを原料
とする請求項９〜１２の何れか一項に記載のマイクロレ
ンズアレイの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000311647A JP2002122706A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | マイクロレンズアレイ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000311647A JP2002122706A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | マイクロレンズアレイ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002122706A true JP2002122706A (ja) | 2002-04-26 |
Family
ID=18791373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000311647A Withdrawn JP2002122706A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | マイクロレンズアレイ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002122706A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-10-12 JP JP2000311647A patent/JP2002122706A/ja not_active Withdrawn
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