JP2013068696A - マイクロレンズアレイの製造方法、及びマイクロレンズアレイ - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロレンズを形成するために配置したレンズ液状体の外形面を、大きな曲率の曲面面にすることによって、外形面の曲率が小さいマイクロレンズを形成することができるマイクロレンズアレイの製造方法、及びマイクロレンズを提供する。
【解決手段】マイクロレンズアレイの製造方法は、マイクロレンズを配設するレンズ形成区画を基材の面に区画形成する区画体を形成する区画体形成工程と、マイクロレンズを形成するためのレンズ液状体を、レンズ形成区画に配置するレンズ形成工程と、を有し、区画体は複数の区画体層を備えており、区画体形成工程では、複数の区画体層の中の第一の区画体層に積層して、レンズ液状体に対する撥液性が第一の区画体層の撥液性より高い第二の区画体層を形成し、レンズ形成工程では、レンズ形成区画の容積を超える量のレンズ液状体を、レンズ形成区画に配置する。
【選択図】図６

Description

本発明は、基材上に複数のマイクロレンズが２次元的に並べられて形成されているマイクロレンズアレイ、及び当該マイクロレンズアレイの製造方法に関する。

従来から、基材上に複数のマイクロレンズが２次元的に並べられて形成されているマイクロレンズアレイが知られている。所定の機能を有するマイクロレンズアレイを形成するためには、正確な形状のマイクロレンズを、所定の位置に正確に配置することが必要である。
また、液状体を吐出する吐出ヘッドを備え、吐出した液滴を被描画媒体の任意の位置に着弾させることによって、被描画媒体上に任意の画像などを描画する描画装置（液滴吐出装置）が知られている。例えばインクジェット方式の吐出ヘッドを備える描画装置（液滴吐出装置）は、所定の量のインクを所定の位置に精度よく配置することができる。配置したインクを硬化させることによって、精密な形状を有する機能膜や、微細な画像などを形成することができる。光学材料を含む液状体を吐出して、レンズを形成することもできる。

特許文献１には、レンズ形成区画をレンズ材料と相溶しない材料で印刷し、レンズ材料のはじきと表面張力により、平凸レンズ形状を形成することによって、大型サイズのレンズ付印刷物の製造が簡単、確実に行え、製造コストの大幅な低減を可能とするレンズ印刷物の製造方法及びレンズ印刷物が開示されている。
特許文献２には、光学樹脂材料を、インクジェットヘッドを用いて吐出し、ガラス板上に吐出された半休状の微小液滴を硬化して、アレイ状のマイクロレンズを形成することで、金型や特別大掛かりな設備を必要とせずに、ユーザーカスタマイズに多種対応可能なマイクロレンズアレイの製造方法が開示されている。
特許文献３には、光透過性樹脂を、液滴吐出ヘッドを用いて塗布し、基板上の略同一箇所に複数個の液滴を塗布してマイクロレンズを形成することによってマイクロレンズの形状を制御することで、金型などを不要にしてコストを低減することができ、形状を任意に制御し得るマイクロレンズの製造方法、マイクロレンズ、光学膜、プロジェクション用スクリーン、及びプロジェクターシステムが開示されている。

特開平５−３０３１５３号公報 特開２０００−１０８２１６号公報 特開２００３−２４０９１１号公報

しかしながら、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に開示された方法では、ベースシートやガラス板や基板などの基材の、光学樹脂材料などに対する撥液性によって、塗布された光学樹脂材料などを半球形状にすることで、レンズの形状を形成していた。レンズ形状は基材の撥液性によって定まるため、必ずしも大きな曲率の外形面を有するレンズを形成することができないという課題があった。外形面の曲率が小さいレンズは、焦点距離が長いため、マイクロレンズを備える装置が厚くなるという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかるマイクロレンズアレイの製造方法は、マイクロレンズを配設するレンズ形成区画を基材の面に区画形成する区画体を形成する区画体形成工程と、前記マイクロレンズを形成するためのレンズ液状体を、前記レンズ形成区画に配置するレンズ形成工程と、を有し、前記区画体は複数の区画体層を備えており、前記区画体形成工程では、前記複数の区画体層の中の第一の区画体層に積層して、前記レンズ液状体に対する撥液性が前記第一の区画体層の撥液性より高い第二の区画体層を形成し、前記レンズ形成工程では、前記レンズ形成区画の容積を超える量の前記レンズ液状体を、前記レンズ形成区画に配置することを特徴とする。

本適用例にかかるマイクロレンズアレイの製造方法によれば、区画体形成工程では、第一の区画体層に積層して、レンズ液状体に対する撥液性が第一の区画体層の撥液性より高い第二の区画体層を形成する。これにより、区画体は上側（基材から遠い方）ほど徐々に撥液性が高くなる。
上側の区画体層より撥液性が低い下側の区画体層において、レンズ液状体と馴染ませて、形成されたレンズを保持し易くすることができる。このため、区画体層の上面を構成する区画体層は、レンズ液状体と馴染むことが必須ではないため、区画体層の上面は、高い撥液性を有する面にすることができる。
区画体層の上面が高い撥液性を有するため、レンズ形成工程においてレンズ形成区画の容積を超えて配置されたレンズ液状体が区画体層の上面に流出することを実質的に阻止することができる。したがって、レンズ形成区画におけるレンズ液状体の面を球状に盛上った形状にすることができる。さらに、区画体は上側ほど徐々に撥液性が高くなるため、レンズ液状体の区画体の上面からの突出量をより多くすることができる。すなわち、レンズ液状体が球状に盛上る球状面の曲率を大きくして、形成されるマイクロレンズの焦点距離を短くすることができる。

［適用例２］上記適用例にかかるマイクロレンズアレイの製造方法において、前記区画体形成工程では、表面配向性を有する撥液性剤を含有する区画層液状体を用いて前記区画体層を形成し、前記第一の区画体層を形成するために配置した前記区画層液状体が硬化する前に、前記第二の区画体層を形成するための前記区画層液状体を配置することが好ましい。

このマイクロレンズアレイの製造方法によれば、区画体層は、表面配向性を有する撥液性剤を含有する区画層液状体を用いて形成される。配置された区画層液状体において、表面配向性を有する撥液性剤は、区画層液状体の表面近くに位置する。第一の区画体層を形成するために配置した区画層液状体を第一区画層液状体と表記し、第二の区画体層を形成するために配置した区画層液状体を第二区画層液状体と表記する。第一区画層液状体が硬化する前に、第一区画層液状体に積層して第二区画層液状体が配置される。第一区画層液状体に含まれる撥液性剤は表面配向性を有するため、第一区画層液状体における第二区画層液状体が覆うことで表面が消滅した部分の撥液性剤は、第二区画層液状体の表面近くに移動する。これにより、第一の区画体層にくらべて、第二の区画体層における撥液性剤の密度が高くなり、第一の区画体層にくらべて、第二の区画体層のレンズ液状体に対する撥液性を高くすることができる。

［適用例３］上記適用例にかかるマイクロレンズアレイの製造方法において、前記区画体形成工程では、前記基材の面に平行な方向の断面における断面積が前記第一の区画体層にくらべて小さい前記第二の区画体層を、前記第一の区画体層に積層して形成することが好ましい。

このマイクロレンズアレイの製造方法によれば、基材の面に平行な方向の断面における断面積が、第一の区画体層にくらべて小さい第二の区画体層を第一の区画体層に積層する。これにより、区画体を、上の方ほど断面積が小さい安定した形状にすることができる。

［適用例４］上記適用例にかかるマイクロレンズアレイの製造方法において、前記区画体形成工程では、前記第二の区画体層の形成面における前記レンズ形成区画の断面積が前記第一の区画体層の形成面における前記レンズ形成区画の断面積にくらべて大きくなるように、前記第二の区画体層を、前記第一の区画体層に積層して形成することが好ましい。

このマイクロレンズアレイの製造方法によれば、レンズ形成区画の断面積が第一の区画体層にくらべて大きい第二の区画体層を、第一の区画体層に積層して形成する。これにより、レンズ形成区画に形成されるマイクロレンズは下面も凸の形状となる。マイクロレンズの下面も凸の形状を有することで、マイクロレンズの焦点距離を短くすることができる。

［適用例５］上記適用例にかかるマイクロレンズアレイの製造方法において、前記区画体の屈折率が、前記マイクロレンズの屈折率より小さい前記区画体層を形成することが好ましい。

このマイクロレンズアレイの製造方法によれば、区画体の屈折率がマイクロレンズの屈折率より小さいため、光がマイクロレンズから区画体に入射する際に、当該光を屈折させることができる。マイクロレンズと区画体との境界において光を屈折させることにより、マイクロレンズの焦点距離を短くすることができる。

［適用例６］上記適用例にかかるマイクロレンズアレイの製造方法において、前記レンズ形成工程では、液状体を液滴として吐出する液滴吐出装置を用いて、前記レンズ液状体を配置することが好ましい。

このマイクロレンズアレイの製造方法によれば、液滴吐出装置を用いることで、正確な量のレンズ液状体を、所定のレンズ形成区画に配置することができる。

［適用例７］上記適用例にかかるマイクロレンズアレイの製造方法において、前記区画体形成工程では、液状体を液滴として吐出する液滴吐出装置を用いて、前記区画層液状体を配置することが好ましい。

このマイクロレンズアレイの製造方法によれば、液滴吐出装置を用いることで、正確な量の区画層液状体を、所定の位置に正確に配置することができる。これにより、形状及び位置が正確なレンズ形成区画を形成することができる。

［適用例８］本適用例にかかるマイクロレンズアレイは、マイクロレンズと、前記マイクロレンズが配設されているレンズ形成区画を区画形成している区画体と、を備え、前記区画体は、表面配向性撥液性剤を含む複数の区画体層を備えていることを特徴とする。

本適用例にかかるマイクロレンズアレイによれば、区画体は、表面配向性撥液性剤を含む複数の区画体層を備えている。すなわち、区画体層が積層されて区画体が形成されている。表面配向性撥液性剤は、区画体層の表面近くに位置する。ひとつの区画体層の上に区画体層が形成されると、下の区画体層において上の区画体層に覆われることによって表面ではなくなった部分に位置した表面配向性撥液性剤は、上の区画体層に移動する。これにより、下の区画体層にくらべて、上の区画体層における撥液性剤の密度が高くなり、下の区画体層にくらべて、上の区画体層のマイクロレンズを形成するための液状体に対する撥液性を高くすることができる。このように、区画体は上側ほど徐々に撥液性が高くなるため、レンズ形成区画に配置されたマイクロレンズを形成するための液状体の、区画体の上面からの突出量をより多くすることができる。すなわち、マイクロレンズを形成するための液状体が球状に盛上る球状面の曲率を大きくして、形成されるマイクロレンズの焦点距離を短くすることができる。

（ａ）は、液滴吐出装置全体の概略構成を示す外観斜視図。（ｂ）は、液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッドの概略構成を示す外観斜視図。 （ａ）は、吐出ノズルの配置位置を示す説明図。（ｂ）は、液滴をノズル列の延在方向に直線状に着弾させた状態を示す説明図。（ｃ）は、液滴を吐出走査方向に直線状に着弾させた状態を示す説明図。（ｄ）は、液滴を面状に着弾させた状態を示す説明図。 （ａ）は、虚像現出装飾体の構成の要部を示す断面図。（ｂ）は、虚像現出装飾体に形成される虚像を示す模式平面図。 （ａ）は、虚像現出装飾体のレンズアレイの構成を示す平面図。（ｂ）は、レンズアレイの拡大平面図。（ｃ）は、虚像現出装飾体の画素集合体の構成を示す平面図。（ｄ）は、画素集合体の拡大平面図。（ｅ）は、虚像現出装飾体のレンズアレイと画素集合体との構成を示す平面図。（ｆ）は、レンズアレイと画素集合体との拡大平面図。 マイクロレンズアレイの形成工程を示すフローチャート。 マイクロレンズアレイの形成工程における要部の断面形状を示す断面図。

以下、本発明に係るマイクロレンズアレイの製造方法、及びマイクロレンズアレイの一実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態は、インクジェット方式の液滴吐出装置を用いてマイクロレンズを形成することによって、マイクロレンズアレイを形成する工程を例にして説明する。液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッドと被描画媒体とを相対移動させると共に、液滴吐出ヘッドの吐出ノズルから機能液の液滴を吐出して、被描画媒体上の所定の位置に着弾させることによって、所定の画像などを形成する装置である。機能液は、例えば紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化型の機能液を用いる。なお、以下の説明において参照する図面では、図示の便宜上、部材又は部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。

＜液滴吐出装置＞
最初に、マイクロレンズを形成するための機能液を吐出してマイクロレンズを形成する位置に配置する液滴吐出装置１について、図１を参照して説明する。図１は、液滴吐出装置の概略構成を示す外観斜視図である。図１（ａ）は、液滴吐出装置全体の概略構成を示す外観斜視図であり、図１（ｂ）は、液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッドの概略構成を示す外観斜視図である。

図１に示すように、液滴吐出装置１は、ヘッド機構部２と、ワーク機構部３と、機能液供給部４と、メンテナンス装置部５と、吐出装置制御部７と、を備えている。ヘッド機構部２は、機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド２０を備えている。ヘッド機構部２は、また、図示省略した紫外線照射部を有している。ワーク機構部３は、液滴吐出ヘッド２０から吐出された液滴の吐出対象（描画対象物）であるワークＷを載置するワーク載置台３３を備えている。機能液供給部４は、液滴吐出ヘッド２０へ機能液を供給する。メンテナンス装置部５は、液滴吐出ヘッド２０の保守を行う。吐出装置制御部７は、これら各機構部などを総括的に制御する。さらに、液滴吐出装置１は、床上に設置された複数の支持脚８と、支持脚８の上側に設置された定盤９とを備えている。

定盤９の上面には、ワーク機構部３が配設されている。ワーク機構部３は、定盤９の長手方向（Ｘ軸方向）に延在している。ワーク機構部３の上方には、定盤９に固定された２本の支持柱で支持されているヘッド機構部２が配設されている。ヘッド機構部２は、ワーク機構部３と略直交する方向（Ｙ軸方向）に延在している。定盤９の傍らには、ヘッド機構部２の液滴吐出ヘッド２０に連通する供給管を有する機能液供給部４の機能液タンクなどが配置されている。ヘッド機構部２の一方の支持柱の近傍には、メンテナンス装置部５がワーク機構部３と並んでＸ軸方向に延在して配設されている。さらに、定盤９の下側に、吐出装置制御部７が収容されている。

ヘッド機構部２は、液滴吐出ヘッド２０を有するヘッドユニット２１と、ヘッドユニット２１を支持するヘッドキャリッジ２２とを備えている。ヘッドキャリッジ２２をＹ軸方向に移動させることで、液滴吐出ヘッド２０をＹ軸方向に自在に移動させる。また、移動した位置に保持する。ワーク機構部３は、ワーク載置台３３をＸ軸方向に移動させることで、ワーク載置台３３に載置されたワークＷをＸ軸方向に自在に移動させる。また、移動した位置に保持する。

液滴吐出ヘッド２０を、Ｙ軸方向の吐出位置まで移動させて停止させ、下方にあるワークＷのＸ軸方向の移動に同調させて、機能液を液滴として吐出させる。液滴吐出ヘッド２０からの機能液の吐出をともなう、液滴吐出ヘッド２０とワークＷとの相対移動方向（走査方向）であるＸ軸方向を、吐出走査方向と表記する。
Ｘ軸方向に移動させるワークＷと、Ｙ軸方向に移動させる液滴吐出ヘッド２０とを相対的に制御することにより、ワークＷ上の任意の位置に液滴を着弾させることで、所望する描画などを行うことが可能である。

図１（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド２０は、ノズル基板２５を備えている。ノズル基板２５には、多数の吐出ノズル２４が略一直線状に並んだノズル列２４Ａが２列形成されている。吐出ノズル２４から機能液を液滴として吐出し、対向する位置にあるワークＷなどに着弾させることで、当該位置に機能液を配置する。ノズル列２４Ａは、液滴吐出ヘッド２０が液滴吐出装置１に装着された状態で、図１（ａ）に示したＹ軸方向に延在している。ノズル列２４Ａにおいて吐出ノズル２４は等間隔のノズルピッチで並んでおり、２列のノズル列２４Ａ間で、吐出ノズル２４の位置がＹ軸方向に半ノズルピッチずれている。したがって、液滴吐出ヘッド２０としては、Ｙ軸方向に半ノズルピッチ間隔で機能液の液滴を配置することができる。

Ｙ軸方向の描画範囲を広げるためには、液滴吐出ヘッド２０をＹ軸方向に連ねてもよいし、液滴吐出ヘッド２０をＹ軸方向に移動させて、液滴吐出ヘッド２０のＹ軸方向における位置ごとに、ワークＷのＸ軸方向の移動と液滴吐出ヘッド２０からの吐出を実施してもよい。
Ｙ軸方向の液滴の配置ピッチを小さくするためには、複数の液滴吐出ヘッド２０を、Ｙ軸方向における吐出ノズル２４の位置を互いにずらしてＸ軸方向に並べてもよいし、３列以上のノズル列を備える液滴吐出ヘッドを用いてもよい。もちろん、製造可能な範囲であれば、ノズルピッチが小さい液滴吐出ヘッドを用いることもできる。

＜着弾位置＞
次に、液滴吐出ヘッド２０の吐出ノズル２４と、それぞれの吐出ノズル２４から吐出された液滴の着弾位置と、の関係について、図２を参照して説明する。図２は、吐出ノズルと、それぞれの吐出ノズルから吐出された液滴の着弾位置と、の関係を示す説明図である。図２（ａ）は、吐出ノズルの配置位置を示す説明図であり、図２（ｂ）は、液滴をノズル列の延在方向に直線状に着弾させた状態を示す説明図であり、図２（ｃ）は、液滴を吐出走査方向に直線状に着弾させた状態を示す説明図であり、図２（ｄ）は、液滴を面状に着弾させた状態を示す説明図である。図２に示したＸ軸方向及びＹ軸方向は、ヘッドユニット２１が液滴吐出装置１に取り付けられた状態において、図１に示したＸ軸方向又はＹ軸方向と一致している。Ｘ軸方向が吐出走査方向であって、図２に示した矢印ａの方向に吐出ノズル２４（液滴吐出ヘッド２０）を相対移動させながら、任意の位置において機能液の液滴を吐出することによって、Ｘ軸方向の任意の位置に液滴を着弾させることができる。

図２（ａ）に示すように、ノズル列２４Ａを構成する吐出ノズル２４は、Ｙ軸方向にノズルピッチＰの中心間距離で配列されている。上述したように、２列のノズル列２４Ａをそれぞれ構成する吐出ノズル２４同士は、Ｙ軸方向において、相互に、ノズルピッチＰの１／２ずつ位置がずれている。

図２（ｂ）に示すように、着弾位置を示す着弾点９１と、着弾した液滴の濡れ広がり状態を示す着弾円９１Ａとで、着弾した１滴の液滴の状態を示している。２列のノズル列２４Ａの全部の吐出ノズル２４から、図２（ｂ）に二点鎖線で示した仮想線Ｌ上に着弾させるタイミングで、それぞれ液滴を吐出させることによって、ノズルピッチＰの１／２の中心間間隔で着弾円９１Ａが連なる直線が形成される。

図２（ｃ）に示すように、一つの吐出ノズル２４から連続して液滴を吐出させることによって、Ｘ軸方向に着弾円９１Ａが連なる直線が形成される。Ｘ軸方向における着弾点９１間の中心間距離の最小値を、最小着弾距離ｄと表記する。最小着弾距離ｄは、主走査方向の相対移動速度と、吐出ノズル２４の最小吐出間隔（時間）との積である。

図２（ｄ）に示すように、二点鎖線で示した仮想線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３上に着弾させるタイミングで、それぞれ液滴を吐出させることによって、ノズルピッチＰの１／２の中心間間隔で着弾円９１Ａが連なる直線が、Ｘ軸方向に並列した着弾面が形成される。図２（ｄ）に示した仮想線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３間の距離が最小着弾距離ｄの場合のそれぞれの着弾点９１が、液滴吐出装置１によって機能液の液滴を配置可能な位置である。

画像の描画に際しては、画像の情報に従って、図２（ｄ）に示したそれぞれの着弾点９１の位置について、液滴を配置する位置を定める。例えば、当該配置位置、及び配置位置に液滴を吐出する吐出ノズル２４を指定した配置表を形成し、配置表に従って機能液を着弾させることによって、画像の情報によって規定される画像を描画する。なお、図２（ｄ）に示した例では、着弾円９１Ａの間に隙間が存在するが、ノズルピッチＰや最小着弾距離ｄに対して、吐出する液滴の１滴あたりの吐出重量を適切に定めることによって、隙間なく機能液を配置することが可能である。もちろん、他の液滴と重ねることなく、１滴を配置することも可能である。

＜虚像現出装飾体＞
次に、マイクロレンズアレイを備える虚像現出装飾体の構成について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、虚像現出装飾体の構成を示す模式図である。図３（ａ）は、虚像現出装飾体の構成の要部を示す断面図であり、図３（ｂ）は、虚像現出装飾体に形成される虚像を示す模式平面図である。図４は、虚像現出装飾体を構成する要素の構成を示す模式図である。図４（ａ）は、虚像現出装飾体のレンズアレイの構成を示す平面図であり、図４（ｂ）は、レンズアレイの拡大平面図であり、図４（ｃ）は、虚像現出装飾体の画素集合体の構成を示す平面図であり、図４（ｄ）は、画素集合体の拡大平面図であり、図４（ｅ）は、虚像現出装飾体のレンズアレイと画素集合体との構成を示す平面図であり、図４（ｆ）は、レンズアレイと画素集合体との拡大平面図である。

図３（ａ）に示すように、虚像現出装飾体５１は、基材５３と、撥液層体５５と、マイクロレンズアレイ６１と、画素集合体７１とを備えている。基材５３は、透明な素材で形成されたフィルム状の部材である。基材５３の素材としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などが挙げられる。
基材５３の一面には、撥液層体５５が形成されている。撥液層体５５は、撥液層５６が積層されて形成されている。撥液層体５５の表面（基材５３に接する面の反対側の面）には、撥液層凹部５７が形成されている。撥液層凹部５７は、撥液層体５５の表面に形成された凹みである。撥液層凹部５７のそれぞれには、マイクロレンズアレイ６１を構成するマイクロレンズ６２が形成されている。マイクロレンズ６２は、撥液層凹部５７に盛上るように配置された機能液を硬化させることによって形成されている。
基材５３の撥液層体５５が形成されている面の反対側の面には、画素集合体７１を構成する画素ユニット７２が形成されている。撥液層体５５が、区画体に相当する。

図３（ａ）に示した矢印ｓの方向から見ると、図３（ｂ）に示すように、画素虚像７３を視認することができる。図３（ｂ）には、画素虚像７３として、文字Ａ、文字Ｂ、文字Ｃ、及び文字Ｄが例示してある。文字Ａ、文字Ｂ、文字Ｃ、又は文字Ｄの形状を有する画素虚像７３を、画素虚像７３Ａ、画素虚像７３Ｂ、画素虚像７３Ｃ、又は画素虚像７３Ｄと表記する。１個の画素虚像７３が形成される領域を虚像領域７１０と表記する。画素虚像７３Ａ、画素虚像７３Ｂ、画素虚像７３Ｃ、又は画素虚像７３Ｄが形成される虚像領域７１０を、虚像領域７１０ａ、虚像領域７１０ｂ、虚像領域７１０ｃ、又は虚像領域７１０ｄと表記する。

マイクロレンズアレイ６１は、マイクロレンズ６２が格子状に等ピッチ間隔で並べられて形成されている。１個の虚像領域７１０に形成されているマイクロレンズ６２の集合をマイクロレンズアレイ６１と表記し、虚像現出装飾体５１全体に形成されているマイクロレンズ６２の集合をマイクロレンズアレイ６１０と表記する。図４（ａ）に二点鎖線で示した領域に、マイクロレンズアレイ６１０が形成されている。図４（ｂ）に示すように、マイクロレンズアレイ６１は、マイクロレンズ６２がピッチＰ１で、縦横に配列されている。マイクロレンズアレイ６１には、例えば、４５行×４５列で、２０２５個のマイクロレンズ６２が形成されている。ピッチＰ１は、例えば１８０μｍである。

図４（ｃ）に示した二点鎖線で囲まれた領域が、１個所の虚像領域７１０を示している。１個所の虚像領域７１０には、１個の画素集合体７１が形成されている。虚像領域７１０ａ、虚像領域７１０ｂ、虚像領域７１０ｃ、又は虚像領域７１０ｄに形成されている画素集合体７１を、画素集合体７１ａ、画素集合体７１ｂ、画素集合体７１ｃ、又は画素集合体７１ｄと表記する。図４（ｄ）に示すように、画素集合体７１は、画素ユニット７２がピッチＰ２で、縦横に配列されている。ピッチＰ２と、ピッチＰ１とは、ピッチＰ１×（マイクロレンズアレイ６１におけるマイクロレンズ６２の行数又は列数−１）＝ピッチＰ２×（画素集合体７１における画素ユニット７２の行数又は列数）の関係を満たす値に設定されている。図４（ｄ）に示した画素集合体７１は、画素集合体７１ａであり、画素虚像７３Ａと略相似形状を有する画素ユニット７２ａがピッチＰ２で配列されている。図４（ｃ）に示した画素集合体７１ｂ、画素集合体７１ｃ、及び画素集合体７１ｄは、画素虚像７３Ｂ、画素虚像７３Ｃ、又は画素虚像７３Ｄと略相似形状を有する画素ユニット７２ｂ、画素ユニット７２ｃ、又は画素ユニット７２ｄがピッチＰ２で配列されている。
画素集合体７１には、例えば、４５行×４５列で、２０２５個の画素ユニット７２が形成されている。ピッチＰ２は、例えば１７６μｍである。

図４（ｅ）に示すように、虚像現出装飾体５１では、マイクロレンズアレイ６１と画素集合体７１とが、基材５３の面に平行な方向において重なる状態で形成されている。画素虚像７３を現出させるマイクロレンズアレイ６１と画素集合体７１との組を、虚像ユニット７６と表記する。画素虚像７３Ａ、画素虚像７３Ｂ、画素虚像７３Ｃ、又は画素虚像７３Ｄを現出させる虚像ユニット７６を、虚像ユニット７６ａ、虚像ユニット７６ｂ、虚像ユニット７６ｃ、虚像ユニット７６ｄと表記する。

図４（ｆ）に示すように、虚像ユニット７６（虚像ユニット７６ａ）において、マイクロレンズアレイ６１のマイクロレンズ６２０と、画素集合体７１の画素ユニット７２０とが、中心が合致している。マイクロレンズ６２０は、マイクロレンズアレイ６１の中央のマイクロレンズ６２であり、画素ユニット７２０は、画素集合体７１の中央の画素ユニット７２である。マイクロレンズ６２０の隣のマイクロレンズ６２と、画素ユニット７２０の隣の画素ユニット７２とは、中心位置が、ピッチＰ１とピッチＰ２との差に相当する量だけずれている。Ｐ１が１８０μｍであり、ピッチＰ２が１７６μｍである場合、４μｍずれている。
虚像ユニット７６の端においては、画素集合体７１が有する画素ユニット７２の行又は列における端の行又は列を構成する画素ユニット７２の中心位置は、マイクロレンズアレイ６１が有するマイクロレンズ６２の行又は列における端の行又は列を構成するマイクロレンズ６２の中心位置と端から２番目の行又は列を構成するマイクロレンズ６２の中心位置との中点に位置する。
このように構成された虚像現出装飾体５１において、画素ユニット７２と対応するマイクロレンズ６２とによって、画素ユニット７２の一部分の虚像が形成される。虚像ユニット７６において、画素ユニット７２と対応するマイクロレンズ６２ごとに、虚像として形成する画素ユニット７２の部分が異なっている。このため、虚像ユニット７６において、マイクロレンズ６２によって画素ユニット７２が拡大された画素虚像７３が、視認可能に形成される。

＜マイクロレンズアレイ形成工程＞
次に、上述したマイクロレンズアレイ６１を形成するマイクロレンズアレイ形成工程について、図５及び図６を参照して説明する。マイクロレンズアレイ６１は、上述した液滴吐出装置１を用いて、基材５３上に撥液層機能液６５やレンズ機能液６４を配置して形成する。図５は、マイクロレンズアレイの形成工程を示すフローチャートである。図６は、マイクロレンズアレイの形成工程における要部の断面形状を示す断面図である。

図５のステップＳ２１では、基材５３の一面に撥液層体５５を形成するための撥液層機能液６５を配置する。マイクロレンズ６２は、レンズ機能液６４を配置し、硬化させることで形成する。レンズ機能液６４として、例えば、紫外線硬化型のエポキシ系樹脂材料を用いる。当該エポキシ系樹脂材料に対して適切な撥液性を有する撥液層体５５を形成する。撥液層体５５は、撥液層機能液６５を配置し、硬化させることで形成する。撥液層機能液６５は、表面配向性を有する撥液性剤を含有している。撥液層機能液６５は、例えば、レンズ機能液６４と同様の、紫外線硬化型のエポキシ系樹脂材料を用いる。
レンズ機能液６４が、レンズ液状体に相当する。撥液層機能液６５が、区画層液状体に相当する。

図６（ａ）に示したように、基材５３に対して液滴吐出ヘッド２０を矢印ｂの方向に相対移動させると共に、吐出ノズル２４から撥液層機能液６５の液滴６５ａを吐出し、基材５３上に着弾させる。図２（ｄ）を参照して説明したように、基材５３の面を、撥液層機能液６５によって隙間無く覆うように液滴６５ａを着弾させることが可能である。
基材５３の面を、撥液層機能液６５によって隙間無く覆うように液滴６５ａを着弾させることで、図６（ｂ）に示すように、基材５３の面を覆う軟撥液層６５０が形成される。軟撥液層６５０は、撥液層機能液６５の層であり、硬化させることによって、撥液層体５５を構成する撥液層５６となる。基材５３上に形成される最初の撥液層５６を、撥液層５６１と表記する。硬化させることによって、撥液層５６１となる軟撥液層６５０を、軟撥液層６５１と表記する。同様に、２層目、３層目、４層目、５層目の撥液層５６を、撥液層５６２、撥液層５６３、撥液層５６４、撥液層５６５と表記する。硬化させることによって、撥液層５６２、撥液層５６３、撥液層５６４、又は撥液層５６５となる軟撥液層６５０を、軟撥液層６５２、軟撥液層６５３、軟撥液層６５４、又は軟撥液層６５５と表記する。
軟撥液層６５１において、撥液層機能液６５に含有されている表面配向性を有する撥液性剤が、軟撥液層６５１の表面近くに移動して、軟撥液層６５１は、レンズ機能液６４に対して撥液性となる。軟撥液層６５１が硬化した撥液層５６１も、レンズ機能液６４に対して撥液性となる。
撥液層５６が、区画体層に相当する。

次に、軟撥液層６５１に重ねて、軟撥液層６５２を形成する。軟撥液層６５２は、撥液層凹部５７を形成する位置に、平面視円形の開口５７２が、開口している。軟撥液層６５２は、開口５７２の位置を除く位置に、軟撥液層６５１を隙間無く覆うように液滴６５ａを着弾させることで形成する。
軟撥液層６５２が軟撥液層６５１に積層されて軟撥液層６５２が軟撥液層６５１を覆っている部分では、軟撥液層６５１の面が、大気に接触する表面ではなくなる。これにより、軟撥液層６５１の表面近くに位置していた撥液性剤が、軟撥液層６５１から軟撥液層６５２に移動する。軟撥液層６５１から軟撥液層６５２に移動した撥液性剤、及び軟撥液層６５２を構成する撥液層機能液６５に含有されていた撥液性剤は、軟撥液層６５２の表面近くに移動して、軟撥液層６５２は、レンズ機能液６４に対して撥液性となる。軟撥液層６５２は、軟撥液層６５２を構成する撥液層機能液６５に含有されていた撥液性剤に加えて、軟撥液層６５１から軟撥液層６５２に移動した撥液性剤を有する。このため、軟撥液層６５２における撥液性剤の密度は、軟撥液層６５１における撥液性剤の密度より高くなり、軟撥液層６５２は、レンズ機能液６４に対して、軟撥液層６５１より強い撥液性を有する。軟撥液層６５２が硬化した撥液層５６２も、レンズ機能液６４に対して、撥液層５６１より強い撥液性を有する。

次に、軟撥液層６５２と同様にして、軟撥液層６５２に重ねて軟撥液層６５３を、軟撥液層６５３に重ねて軟撥液層６５４を、軟撥液層６５４に重ねて軟撥液層６５５を形成する。軟撥液層６５３、軟撥液層６５４、及び軟撥液層６５５を形成して、図６（ｄ）に示すように、軟撥液層体５５０が形成される。軟撥液層体５５０は、軟撥液層６５１、軟撥液層６５２、軟撥液層６５３、軟撥液層６５４、及び軟撥液層６５５が積層されたものである。軟撥液層６５３、軟撥液層６５４、又は軟撥液層６５５が硬化した撥液層５６を、撥液層５６３、撥液層５６４、又は撥液層５６５と表記する。撥液層５６１、撥液層５６２、撥液層５６３、撥液層５６４、及び撥液層５６５は、撥液層体５５を構成する。すなわち、軟撥液層体５５０が硬化して、撥液層体５５となる。
撥液層５６１、撥液層５６２、撥液層５６３、撥液層５６４、及び撥液層５６５が、区画体層に相当する。撥液層体５５が、区画体に相当する。

軟撥液層６５３、軟撥液層６５４、及び軟撥液層６５５は、軟撥液層６５２と同様に、撥液層凹部５７を形成する位置に、平面視円形の開口５７３、開口５７４、又は開口５７５が、開口している。開口５７３は開口５７２より、開口５７４は開口５７３より、開口５７５は開口５７４より、開口径が大きい。このため、開口５７２、開口５７３、開口５７４、及び開口５７５で形成される撥液層凹部５７は、軟撥液層６５１側が膨出した凸形状を有している。軟撥液層体５５０が硬化した撥液層体５５においても、撥液層凹部５７は、撥液層５６１側が膨出した凸形状を有している。
撥液層凹部５７が、レンズ形成区画に相当する。

軟撥液層６５２が軟撥液層６５１に積層されて軟撥液層６５２が軟撥液層６５１を覆っている部分と同様に、上に積層された軟撥液層６５０が下の軟撥液層６５０を覆っている部分では、撥液性剤が、下の軟撥液層６５０から上の軟撥液層６５０に移動する。これにより、軟撥液層６５１、軟撥液層６５２、軟撥液層６５３、軟撥液層６５４、及び軟撥液層６５５は、上の軟撥液層６５０の方が下の軟撥液層６５０より、レンズ機能液６４に対して、強い撥液性を有している。
軟撥液層６５１、軟撥液層６５２、軟撥液層６５３、軟撥液層６５４、及び軟撥液層６５５を有する軟撥液層体５５０が硬化した撥液層体５５においても、上の撥液層５６の方が下の撥液層５６より、レンズ機能液６４に対して、より強い撥液性を有する。
下の撥液層５６が、第一の区画体層に相当し、上の撥液層５６が、第二の区画体層に相当する。

次に、図５のステップＳ２２では、配置した撥液層機能液６５、すなわち形成した軟撥液層体５５０を硬化させる。撥液層機能液６５は、例えば紫外線硬化型の機能液であって、軟撥液層体５５０は、紫外線を照射することによって、硬化させる。軟撥液層体５５０を硬化させて、図６（ｅ）に示すように、撥液層５６１、撥液層５６２、撥液層５６３、撥液層５６４、及び撥液層５６５を有する、撥液層体５５を形成する。

次に、図５のステップＳ２３では、レンズ機能液６４を配置する。レンズ機能液６４は、図６（ｅ）に示したように、撥液層体５５に形成された撥液層凹部５７に配置する。１個の撥液層凹部５７に対して、当該撥液層凹部５７の容積を超える量のレンズ機能液６４を配置する。撥液層凹部５７を形成している撥液層体５５は、レンズ機能液６４に対して、撥液性を有しているため、レンズ機能液６４の撥液層凹部５７の容積を超える部分は、撥液層凹部５７に収容された部分の上に盛上った状態となる。レンズ機能液６４が盛上った状態となることで、マイクロレンズ６２の形状が凸レンズの形状となる。
上述したような構成を有する撥液層体５５の撥液層凹部５７にレンズ機能液６４を配置した場合、例えば、開口５７５の径が１６０μｍの撥液層凹部５７において、突出量が５０μｍとなる量のレンズ機能液６４を配置できることが、本実施形態を一例とする発明の発明者らによって、確認されている。なお、撥液性を有する基材平面上に平凸形状のマイクロレンズを形成する場合、基材平面から脱落しない平凸形状のマイクロレンズの高さは、例えば、レンズ径が１６０μｍの平凸形状のマイクロレンズにおいて４０μｍ以下である。

次に、図５のステップＳ２４では、撥液層凹部５７に配置されてマイクロレンズ６２の形状を有するレンズ機能液６４を硬化させる。レンズ機能液６４として、例えば、紫外線硬化型のエポキシ系樹脂材料を用いてマイクロレンズ６２を形成する場合、紫外線を照射することで、レンズ機能液６４を硬化させる。マイクロレンズ６２の形状を有するレンズ機能液６４を硬化させることで、図３（ａ）、図４（ａ）、及び図４（ｂ）を参照して説明したような、マイクロレンズ６２を有するマイクロレンズアレイ６１（マイクロレンズアレイ６１０）が形成される。
ステップＳ２４を実施して、マイクロレンズアレイ形成工程を終了する。

以下、実施形態による効果を記載する。本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）撥液層機能液６５は、表面配向性を有する撥液性剤を含有している。撥液層機能液６５を用いて形成された軟撥液層６５０が硬化する前に、当該軟撥液層６５０の上に、次の軟撥液層６５０を形成する。最初の軟撥液層６５０に含有されていた撥液性剤は、表面配向性によって、上に形成された軟撥液層６５０の表面に配向する。これにより、後に形成された軟撥液層６５０を、先に形成された軟撥液層６５０より、レンズ機能液６４に対して、強い撥液性にすることができる。

（２）後に形成された軟撥液層６５０を、先に形成された軟撥液層６５０より、レンズ機能液６４に対して、強い撥液性にすることができる。これにより、撥液層体５５を構成する撥液層５６を上側の撥液層５６ほど、レンズ機能液６４に対して、強い撥液性にすることができる。

（３）軟撥液層６５３などに形成された平面視円形の開口５７３などは、上の軟撥液層６５０に形成された開口ほど径が大きい。これにより、上の軟撥液層６５０の全体を下の軟撥液層６５０に、平面方向にはみ出すことなく、載せることができる。これにより、撥液層体５５を、上の方ほど断面積が小さい安定した形状にすることができる。

（４）撥液層体５５において、撥液層凹部５７は、撥液層５６１側が膨出した凸形状を有している。これにより、レンズ機能液６４を撥液層凹部５７に配置して形成するマイクロレンズ６２の下側（基材５３側）の面を、下側（基材５３側）に膨出した曲面にすることができる。
マイクロレンズ６２の下側の面を、下側に膨出した曲面にすることで、当該面が平面であるマイクロレンズにくらべて、焦点距離を短くすることができる。

以上、添付図面を参照しながら好適な実施形態について説明したが、好適な実施形態は、前記実施形態に限らない。実施形態は、要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であり、以下のように実施することもできる。

（変形例１）前記実施形態においては、撥液層体５５の屈折率とマイクロレンズ６２の屈折率との関係については特に記載してないが、虚像現出装飾体５１のように、マイクロレンズを透過する光が区画体も透過する構成のマイクロレンズアレイにおいては、区画体の屈折率が、マイクロレンズの屈折率より小さいことが好ましい。区画体の屈折率が、マイクロレンズの屈折率と異なることで、区画体とマイクロレンズとの境界において、光を屈折させることができる。区画体の屈折率を、マイクロレンズの屈折率より小さくすることでマイクロレンズの焦点距離を短くすることができる。

（変形例２）前記実施形態においては、マイクロレンズアレイ６１は、虚像現出装飾体５１を構成するマイクロレンズアレイであった。しかし、前記実施形態において説明したマイクロレンズアレイの製造方法を用いて好適に形成できるマイクロレンズアレイは、虚像現出装飾体５１を構成するマイクロレンズアレイに限らない。画像投射用のスクリーンに形成するマイクロレンズアレイや、表示装置のバックライト用の光拡散用部材に形成するマイクロレンズアレイなど、他の装置を構成するマイクロレンズアレイであってもよい。

（変形例３）前記実施形態においては、基材５３は、透明な素材で形成されたフィルム状の部材であった。しかし、マイクロレンズアレイを形成する基材が透明な素材で形成されていることは必須ではない。マイクロレンズアレイを備える装置において、基材が透明であることを必要としない場合には、他の素材を用いてもよい。例えば、一般的な印刷用紙や、金属や、金属箔や、ダンボールであってもよい。印刷用のインクの吸収特性を向上させるインク受容層などのコーティング層を形成したものであってもよい。

（変形例４）前記実施形態においては、撥液層５６１が基材５３の全面を覆っていた。しかし、区画体層が基材の全面を覆うことは必須ではない。レンズ形成区画の底に、基材の面が露出する構成であってもよい。レンズ形成区画の底に、基材の面が露出する構成の場合、基材の屈折率と区画体の屈折率とが近い値であることが好ましい。

（変形例５）前記実施形態においては、撥液層５６に形成された開口５７２などは、基材５３から遠い撥液層５６に形成された開口ほど径が大きくなっていた。すなわち、開口５７２などによって形成される撥液層凹部５７は、軟撥液層６５１側が膨出した凸形状を有していた。撥液層凹部５７にレンズ機能液６４が充填されて形成されるマイクロレンズ６２の基材５３側の面も、基材５３側に膨出した凸形状を有していた。しかし、マイクロレンズが、基材側も膨出した凸形状を有することは必須ではない。マイクロレンズは、いわゆる平凸レンズであってもよい。

（変形例６）前記実施形態においては、撥液層体５５は、マイクロレンズ６２を形成するためのエポキシ系樹脂材料と同じ機能液を塗布することによって形成していた。しかし、撥液層を形成するための素材が、マイクロレンズを形成するための素材と同じであることは必須ではない。撥液層を形成するための素材は、マイクロレンズを形成するための素材とは異なる素材であってもよい。

（変形例７）前記実施形態においては、虚像現出装飾体５１のマイクロレンズアレイ６１におけるマイクロレンズ６２の配設ピッチＰ１と、画素集合体７１における画素ユニット７２の配設ピッチＰ２との関係は、ピッチＰ１＞ピッチＰ２であった。また、ピッチＰ１×（マイクロレンズアレイ６１におけるマイクロレンズ６２の行数又は列数−１）＝ピッチＰ２×（画素集合体７１における画素ユニット７２の行数又は列数）を満たす関係であった。マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの配設ピッチＰ１と、画素集合体における画素ユニットの配設ピッチＰ２との関係は、ピッチＰ１＜ピッチＰ２であってもよい。ピッチＰ１＜ピッチＰ２の場合、ピッチＰ１×（マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの行数又は列数＋１）＝ピッチＰ２×（画素集合体における画素ユニットの行数又は列数）となるように、ピッチＰ１、ピッチＰ２、マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの行数及び列数、及び画素集合体における画素ユニットの行数及び列数を設定する。
ピッチＰ１＞ピッチＰ２の場合、形成される虚像は、画素集合体の位置より沈んで（奥側に）見える。ピッチＰ１＜ピッチＰ２の場合、形成される虚像は、画素集合体の位置より浮かんで（手前側に）見える。

（変形例８）前記実施形態においては、マイクロレンズ６２を形成するための機能液は紫外線硬化型のエポキシ系樹脂材料であった。マイクロレンズを形成するための液状体は、他の材料であってもよい。例えば、紫外線硬化型のアクリル系樹脂材料であってもよいし、他の周波数の硬化光によって硬化が促進される材料であってもよいし、光以外の硬化促進手段を用いる材料であってもよい。

１…液滴吐出装置、２…ヘッド機構部、３…ワーク機構部、７…吐出装置制御部、２０…液滴吐出ヘッド、２４…吐出ノズル、３３…ワーク載置台、５１…虚像現出装飾体、５３…基材、５５…撥液層体、５６…撥液層、５７…撥液層凹部、６１…マイクロレンズアレイ、６２…マイクロレンズ、６４…レンズ機能液、６５…撥液層機能液、６５ａ…液滴、７１…画素集合体、７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ…画素集合体、７２…画素ユニット、７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ…画素ユニット、７３…画素虚像、７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃ，７３Ｄ…画素虚像、７６…虚像ユニット、９１…着弾点、９１Ａ…着弾円、５５０…軟撥液層体、５６１，５６２，５６３，５６４，５６５…撥液層、５７２，５７３，５７４，５７５…開口、６１０…マイクロレンズアレイ、６２０…マイクロレンズ、６５０…軟撥液層、６５１，６５２，６５３，６５４，６５５…軟撥液層、７１０…虚像領域、７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃ，７１０ｄ…虚像領域、７２０…画素ユニット。

Claims (8)

1. マイクロレンズを配設するレンズ形成区画を基材の面に区画形成する区画体を形成する区画体形成工程と、
   前記マイクロレンズを形成するためのレンズ液状体を、前記レンズ形成区画に配置するレンズ形成工程と、を有し、
   前記区画体は複数の区画体層を備えており、前記区画体形成工程では、前記複数の区画体層の中の第一の区画体層に積層して、前記レンズ液状体に対する撥液性が前記第一の区画体層の撥液性より高い第二の区画体層を形成し、
   前記レンズ形成工程では、前記レンズ形成区画の容積を超える量の前記レンズ液状体を、前記レンズ形成区画に配置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。
2. 前記区画体形成工程では、表面配向性を有する撥液性剤を含有する区画層液状体を用いて前記区画体層を形成し、前記第一の区画体層を形成するために配置した前記区画層液状体が硬化する前に、前記第二の区画体層を形成するための前記区画層液状体を配置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の製造方法。
3. 前記区画体形成工程では、前記基材の面に平行な方向の断面における断面積が前記第一の区画体層にくらべて小さい前記第二の区画体層を、前記第一の区画体層に積層して形成することを特徴とする、請求項１又は２に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
4. 前記区画体形成工程では、前記第二の区画体層の形成面における前記レンズ形成区画の断面積が前記第一の区画体層の形成面における前記レンズ形成区画の断面積にくらべて大きくなるように、前記第二の区画体層を、前記第一の区画体層に積層して形成することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
5. 前記区画体の屈折率が、前記マイクロレンズの屈折率より小さい前記区画体層を形成することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
6. 前記レンズ形成工程では、液状体を液滴として吐出する液滴吐出装置を用いて、前記レンズ液状体を配置することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
7. 前記区画体形成工程では、液状体を液滴として吐出する液滴吐出装置を用いて、前記区画層液状体を配置することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
8. マイクロレンズと、
   前記マイクロレンズが配設されているレンズ形成区画を区画形成している区画体と、を備え、
   前記区画体は、表面配向性撥液性剤を含む複数の区画体層を備えていることを特徴とするマイクロレンズアレイ。

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