JP4161590B2

JP4161590B2 - Microlens manufacturing method, microlens, optical film, projection screen, and projector system

Info

Publication number: JP4161590B2
Application number: JP2002046292A
Authority: JP
Inventors: 宏宣長谷井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: JP2003240911A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロレンズの製造方法とこれによって得られたマイクロレンズ、及びこのマイクロレンズを備えた光学膜とこの光学膜を備えたプロジェクション用スクリーン、プロジェクターシステムに関し、特にマイクロレンズの大きさや形状を任意に制御できるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクロレンズと呼ばれる微小レンズを多数配置した、光学素子が提供されている。このような光学素子としては、例えば液晶プロジェクターシステムのスクリーン表面に形成されて像を明るくするもの、光ファイバの光インタコネクションやレーザー用の集光素子、さらには固体撮像素子において入射光を集めるためのものなどがある。
【０００３】
ところで、このような光学素子を構成するマイクロレンズは、従来では金型を用いた成形法や、フォトリソグラフィー法によって成形されていた。
また、近年では、プリンタなどに用いられているインクジェット法を応用し、微細パターンであるマイクロレンズを形成するといった提案もなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金型を用いた成形法やフォトリソグラフィー法では、マイクロレンズ形成のために金型や複雑な製造工程を必要とすることから、その分コストが高くなってしまい、また、任意の形状のマイクロレンズを任意の位置に形成するのが困難であるといった不満があった。
また、インクジェット法を応用した技術によれば、マイクロレンズを任意の位置に形成するのは容易であるものの、その形状を所望する形状に制御するのが困難であった。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、金型などを不要にしてコストを低減することができ、しかも形状を任意に制御し得るマイクロレンズの製造方法及びマイクロレンズ、さらにはこのマイクロレンズを備えた光学膜、プロジェクション用スクリーン、プロジェクターシステムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明のマイクロレンズの製造方法では、光透過性を有する基板上に光透過性樹脂を塗布し、これを硬化させて凸形状のマイクロレンズを形成するに際し、光透過性を有する基板上の略同一箇所に、一つあるいは複数の液滴吐出ヘッドから複数個の液滴を吐出してこれを塗布し、マイクロレンズの形状を制御することを特徴としている。
このマイクロレンズの製造方法によれば、液滴吐出ヘッドを用いて光透過性樹脂からなる凸形状のマイクロレンズを形成するので、金型成形法やフォトリソグラフィー法を用いた場合のように成形金型や複雑な製造工程を必要とすることがなくなり、したがって製造コストの低減化を図ることができる。また、光透過性を有する基板上の略同一箇所に、一つあるいは複数の液滴吐出ヘッドから複数個の液滴を吐出するので、この液滴の吐出個数などによって形成するマイクロレンズの大きさや形状を任意に決定し得るよう制御することができる。
【０００７】
また、このマイクロレンズの製造方法においては、予め光透過性を有する基板表面に撥液パターンと親液パターンとを形成しておき、その親液パターン上の略同一箇所に、一つあるいは複数の液滴吐出ヘッドから複数個の液滴を吐出してこれを塗布するのが好ましい。
このようにすれば、親液パターン上に吐出され塗布された光透過性樹脂が、親液パターン上で接触角が小さく広がった状態となるので、比較的径の大きい凸形状のものとなり、したがって径が大きいマイクロレンズを形成することができる。
【０００８】
また、前記マイクロレンズの製造方法においては、予め光透過性を有する基板表面に撥液パターンと親液パターンとを形成しておき、その撥液パターン上の略同一箇所に、一つあるいは複数の液滴吐出ヘッドから複数個の液滴を吐出してこれを塗布するのが好ましい。
このようにすれば、撥液パターン上に吐出され塗布された光透過性樹脂が、撥液パターン上で接触角が大きく広がらずに高い状態となるので、比較的径が小さく厚みのある凸形状のものとなり、したがって径が小さく高さの高いマイクロレンズを形成することができる。
【０００９】
また、前記マイクロレンズの製造方法においては、液滴吐出ヘッドから複数個の液滴を吐出してこれを塗布する際に、これら液滴の吐出と吐出との間に硬化処理を行うことなく、吐出する液滴の全量を塗布した後、初めて硬化処理を行うのが好ましい。
このようにすれば、各液滴が吐出された後その自重によって光透過性を有する基板上で広がることから、その後硬化処理することにより、比較的径の大きいマイクロレンズを形成することができる。
【００１０】
また、前記マイクロレンズの製造方法においては、液滴吐出ヘッドから複数個の液滴を吐出してこれを塗布する際に、これら液滴を少なくとも１回以上吐出してから少なくとも一回硬化処理を行い、吐出する液滴の全量を塗布した後、再度硬化処理を行うのが好ましい。
このようにすれば、液滴を少なくとも１回以上吐出してから少なくとも一回硬化処理を行うことにより、液滴がその自重で十分に広がる前に硬化処理し、さらにその後これの上に吐出された液滴も十分に広がる前に硬化処理することができ、したがって全体として径が小さく高さの高いマイクロレンズを形成することができる。
【００１１】
本発明のマイクロレンズでは、前記の方法によって製造されたことを特徴としている。
このマイクロレンズによれば、前述したように成形金型を必要としないことなどによって製造コストの低減化を図ることができ、また液滴の吐出個数によって形成するマイクロレンズの大きさや形状が任意に決定できるよう制御されているので、所望する大きさや形状のものとなることにより、設計通りの特性を発揮するものとなる。
【００１２】
本発明の光学膜では、前記光透過性を有する基板が光透過性シートあるいは光透過性フィルムからなり、該光透過性シートあるいは光透過性フィルム上に前記のマイクロレンズが形成されてなることを特徴としている。
この光学膜によれば、マイクロレンズが設計通りの特性を発揮するものとなっていることにより、光学膜としても所望の特性を有するものとなる。
【００１３】
本発明のプロジェクション用スクリーンでは、フレネルンレンズとレンチキュラーシートとを備えて構成されるプロジェクションスクリーンにおいて、レンチキュラーシートとして前記の光学膜が用いられてなることを特徴としている。
このプロジェクション用スクリーンによれば、レンチキュラーシートとして前記の所望特性を有する光学膜が用いられているので、このレンチキュラーシートとなる光学膜が例えば良好な拡散性能を有することにより、スクリーン上に投射される像の画質を高めることができる。
【００１４】
本発明のプロジェクターシステムでは、光源と、この光源から出射される光の光軸上に配置されて該光源からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段により変調された光を結像する結像光学系と、該結像光学系で結像された画像を写して投射像を形成するスクリーンとを備えてなるプロジェクターシステムにおいて、スクリーンとして、前記した本発明のプロジェクション用スクリーンを用いてなることを特徴としている。
このプロジェクターシステムによれば、前記のプロジェクション用スクリーンを用いているので、前述したように投射される像の画質を高めることができ、これによりスクリーン上への投射像形成を良好にすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
まず、本発明のマイクロレンズの製造方法について説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は本発明のマイクロレンズの製造方法の第１の例を説明するための図であり、これらの図において符号１は液滴吐出ヘッド、２は光透過性を有する基板である。
この第１の例では、まず、図１（ａ）に示すように基板２の表面の、マイクロレンズの非形成箇所に撥液パターン３を、またマイクロレンズの形成箇所に親液パターン４を形成する。
【００１６】
ここで、基板２としては、得られるマイクロレンズを例えばスクリーン用の光学膜などに適用する場合、酢酸セルロースやプロピルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなどの透明樹脂（光透過性樹脂）からなる光透過性シートあるいは光透過性フィルムが用いられる。また、マイクロレンズをマイクロレンズアレイなどに適用する場合には、基板として、ガラス、ポリカーボネイト、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、アモルファスポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレートなどの透明材料（光透過性材料）からなる基板が使用される。
【００１７】
このような撥液パターン３と親液パターン４との形成については、例えば以下のようなプラズマ重合による手法が好適に採用される。
まず、このプラズマ重合による撥液処理について説明する。この処理では、撥液処理のための原料液を用意する。原料液としては、Ｃ₄ Ｆ₁₀やＣ₈ Ｆ₁₆などの直鎖状ＰＦＣからなる液体有機物が好適に用いられる。
このような原料液を用意したら、これの蒸気をプラズマ処理装置においてプラズマ化する。すると、この直鎖状ＰＦＣの蒸気はプラズマ化されたことにより、直鎖ＰＦＣの結合が一部切断されて活性化する。このようにして結合の一部が切断され、活性化したＰＦＣが基板２の表面に到達すると、これらＰＦＣは基板２上にて互いに重合し、撥液性を有するフッ素樹脂重合膜となる。
【００１８】
なお、撥液処理の原料液としては例えばデカトリエンを用いることもできる。その場合、プラズマ処理によって活性化させたＣＦ₄ または酸素を添加することにより、得られる重合膜に撥液性を付与することができ、これによって撥液の重合膜を形成することができる。
また、撥液処理の原料液としてはフルオロカーボンを用いることもできる。その場合、プラズマ化によって活性化したＣＦ₄ を添加することにより、プラズマ化によって原料液であるフルオロカーボン中のフッ素の一部が離脱したとしても、前記の活性なフッ素が得られる重合膜中に取り込まれるため、形成するフッ素樹脂重合膜の撥液性を高めることができる。
【００１９】
また、このようにして得られた重合膜に対して紫外線を照射すると、このフッ素樹脂重合膜が分解して基板２表面から除去されることにより、照射部分を親液性にすることができる。したがって、このような紫外線照射処理によって親液処理を行うことができるのである。そして、このような紫外線照射を、予め所望のパターニングがなされたマスクを用いて行うことにより、撥液面に所望の親液パターンを容易に形成することができるのである。
【００２０】
このようなプラズマ重合による手法により、前述したように基板２表面に撥液パターン３と親液パターン４とを形成する。具体的には、まず、基板２表面をオゾン水等によって洗浄し、表面に付着している有機物等を除去する。次に、この基板２表面、すなわち非処理面となる上面の全面に、前述のプラズマ重合による撥液処理を施し、基板２の表面を撥液面とする。
【００２１】
次いで、撥液面となった基板２の表面に、予め形成する親液パターン４に対応するマスクを用いて紫外線照射を行い、図１（ａ）に示したように撥液面内に多数の親液パターン４を形成する。ここで、これら親液パターン４については、例えば直径が１０μｍ程度の円形状とし、縦横に多数整列配置して形成する。なお、このように紫外線照射によって親液パターン４を形成することにより、形成した親液パターン４以外の領域、すなわち撥液処理がなされたままの領域は、そのまま撥液パターン３となる。また、このようなマスクを用いることによる紫外線照射については、予め基板２にアライメントマークを形成しておき、このアライメントマークを基準にマスクを位置決めすることによって行う。
【００２２】
このようにして撥液パターン３と親液パターン４とを形成したら、図１（ｂ）に示すように液滴吐出ヘッド１より、その親液パターン４上の略同一箇所に、光透過性樹脂からなる液滴複数個を吐出してこれを塗布する。使用する液滴吐出ヘッド１としては、例えば以下に示すような構造のものが用いられる。
【００２３】
この液滴吐出ヘッド１は、図２（ａ）に示すように例えばステンレス製のノズルプレート１２と振動板１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１４を介して接合したものである。ノズルプレート１２と振動板１３との間には、仕切部材１４によって複数の空間１５と液溜まり１６とが形成されている。各空間１５と液溜まり１６の内部は光透過性樹脂を含む液状材料で満たされており、各空間１５と液溜まり１６とは供給口１７を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート１２には、空間１５から光透過性樹脂を含む液状材料を噴射するためのノズル１８が形成されている。一方、振動板１３には、液溜まり１６に液状材料を供給するための孔１９が形成されている。
【００２４】
また、振動板１３の空間１５に対向する面と反対側の面上には、図２（ｂ）に示すように圧電素子（ピエゾ素子）２０が接合されている。この圧電素子２０は、一対の電極２１の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子２０が接合されている振動板１３は、圧電素子２０と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間１５の容積が増大するようになっている。したがって、空間１５内に増大した容積分に相当する液状材料が、液溜まり１６から供給口１７を介して流入する。また、このような状態から圧電素子２０への通電を解除すると、圧電素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻る。したがって、空間１５も元の容積に戻ることから、空間１５内部の液状材料の圧力が上昇し、ノズル１８から基板に向けて光透過性樹脂を含む液滴２２が吐出される。
なお、液滴吐出ヘッド１の吐出方式としては、前記の圧電素子２０を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、例えば、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式を採用してもよい。
【００２５】
このような構成の液滴吐出ヘッド１を用いて、本例では図１（ｂ）に示したように基板２表面の親液パターン４上に、光透過性樹脂を含む液状材料、すなわちレンズ材料となる光透過性樹脂の液滴２２を複数個吐出し、図１（ｃ）に示すようにレンズ材料５を形成する。このとき、本例においては、各液滴の吐出と吐出との間に硬化処理を行うことなく全ての液滴を吐出し、塗布するようにする。なお、液滴吐出ヘッド１から吐出される液滴２２の一滴当たりの容量は、液滴吐出ヘッド１や吐出する材料によっても異なるものの、通常は１ｐｌ〜２０ｐｌ程度とされる。また、吐出する液滴の個数については、形成するマイクロレンズの大きさ等に応じて、例えば３個、５個などのように予め設定しておく。
【００２６】
レンズ材料となる光透過性樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリジエチレングリコールビスアリルカーボネート、ポリカーボネートなどのアリル系樹脂、メタクリル樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂などの熱可塑性または熱硬化性の樹脂が挙げられ、これらのうちの一種が用いられ、あるいは複数種が混合されて用いられる。
【００２７】
このような光透過性樹脂にビイミダゾール系化合物などの光重合開始剤を配合することにより、使用する光透過性樹脂を放射線照射硬化型のものとして用いてもよい。すなわち、このような光重合開始剤を配合することにより、前記光透過性樹脂に放射線照射硬化性を付与することができるのである。ここで、放射線とは可視光線、紫外線、遠紫外線、Ｘ線、電子線等の総称であり、特に紫外線が一般的に用いられる。
【００２８】
前述したようにして、予め設定した個数の液滴を全て吐出すると、吐出された液滴からなるレンズ材料５は、円形状の親液パターン４全体に濡れてこのパターン上に載ると同時に、この親液パターン４から外れた撥液パターン３上からははじかれるようにして親液パターン４側に戻されるため、結果として親液パターン４上にて良好な凸レンズ形状、すなわち略半球状を形成する。
【００２９】
その後、このようにして略半球状に形成したレンズ材料５に対して、加熱処理、減圧処理、加熱減圧処理などの乾燥処理、あるいは前述したように光透過性樹脂が放射線照射硬化型である場合に、紫外線等の放射線照射処理を行うことにより、これを硬化して本発明のマイクロレンズ６とする。
【００３０】
このようなマイクロレンズ６の製造方法にあっては、親液パターン４上に吐出され塗布された光透過性樹脂が、親液パターン４上で接触角が小さく広がった状態となることにより、親液パターン４の大きさに対応して比較的径の大きい良好な凸形状のものとなり、したがって硬化後得られるマイクロレンズ６を、径が大きく良好な凸形状のものとすることができる。また、吐出する全ての液滴２２を塗布した後、初めて硬化処理を行うようにしたので、各液滴２２が吐出された後その自重によって基板２の親液パターン４上に十分広がるようになり、したがってこのことからも、得られるマイクロレンズ６を比較的径が大きく良好な凸形状のものとすることができる。また、成形金型を必要とせず、材料のロスもほとんどなくなることから、製造コストの低減化を図ることができる。
【００３１】
また、この製造方法によって得られてなる本発明のマイクロレンズ６は、比較的径が大きく良好な凸形状のものとなることから、このような形状に応じた良好な拡散性能、あるいは集光性能を有するものとなる。また、このような大きさや形状が液滴の吐出個数によってさらに調整可能となっていることにより、設計通りの特性を十分に発揮するものとなる。
【００３２】
なお、このような製造方法において、例えば親液パターン４上に最初の液滴２２を吐出した後、全部の液滴を塗布するまでの間（すなわち各液滴の吐出と吐出との間）に、一度以上の硬化処理、例えば各液滴２２の吐出毎に硬化処理を行うようにしてもよい。このようにすれば、液滴２２がその自重で十分に広がる前に硬化処理され、さらにその後これの上に吐出された液滴も十分に広がる前に硬化処理されることにより、広がりが抑えられる分高さの高いマイクロレンズを形成することができる。したがって、このような方法によれば、各液滴２２が吐出された直後に硬化させられることから、硬化後得られるマイクロレンズを、親液パターン４の大きさに対応して比較的径の大きいものにできると同時に、高さの高い凸形状のものにすることができる。
【００３３】
また、前記の光透過性樹脂の液滴２２の吐出については、各液滴２２間において液滴吐出ヘッド１として同一のものを用いてもよく、またこれとは異なるものを用いてもよい。同一のものを用いた場合には、液滴吐出ヘッド１を含む装置構成を簡略化することができる。一方、異なるものを用いた場合には、これら異なる液滴吐出ヘッド１から順次液滴を吐出することにより、多数のマイクロレンズをむらなく均一に形成することができる。すなわち、例えば一つのマイクロレンズを３個の液滴で形成するとした場合に、三つの液滴吐出ヘッド１を用意し、これら液滴吐出ヘッドを１個目の液滴の吐出用、２個目の液滴の吐出用、３個目の液滴の吐出用に分ける。そして、これら三つの液滴吐出ヘッド１を連続させて多数の親液パターン４上で順次吐出を行わせることにより、形成する多数のマイクロレンズ間において、その各液滴２２の吐出と吐出との時間間隔をほぼ同じにすることができる。したがって、形成する多数のマイクロレンズ間において、時間の経過に伴う各液滴の流動の度合いをほぼ同一にすることができ、結果として硬化後に得られるマイクロレンズの形状を、ほぼ同じに形成することができる。
【００３４】
次に、本発明のマイクロレンズの製造方法の第２の例を、図３（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。この第２の例が図１（ａ）〜（ｃ）に示した第１の例と異なるところは、親液パターン上でなく、撥液パターン上に液滴を吐出し、ここにマイクロレンズを形成する点にある。すなわち、この第２の例ではまず、第１の例と同様にして、基板２表面をオゾン水等によって洗浄し、表面に付着している有機物等を除去する。続いて、この基板２表面、すなわち非処理面となる上面の全面に、前述のプラズマ重合による撥液処理を施し、基板２の表面を撥液面とする。
【００３５】
次いで、撥液面となった基板２の表面に、予め形成する親液パターンに対応するマスクを用いて紫外線照射を行い、図３（ａ）に示すように撥液面内に親液パターン７を形成する。なお、このように紫外線照射によって親液パターン７を形成することにより、形成したこれら親液パターン７以外の領域、すなわち撥液処理がなされたままの領域をそのまま撥液パターン８とする。したがって、本例では、先の第１の例と異なり、撥液パターン８上にマイクロレンズを形成することから、第１の例とは逆に、これら撥液パターン８をそれぞれ円形状のパターンとし、これらを縦横に多数整列配置して形成する。ただし、その大きさについては、後述するように撥液パターン８はこの上に吐出された液滴（光透過性樹脂）に対する濡れ性が悪く、これを広がらせない性状を有することから、第１の例と同等の大きさのマイクロレンズを形成しようとする場合、第１の例の親液パターン４の大きさ（直径）より大きくする必要がある。
【００３６】
このようにして撥液パターン８と親液パターン７とを形成したら、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように液滴吐出ヘッド１より、その撥液パターン８上の略同一箇所に、光透過性樹脂からなる液滴２２複数個を吐出してこれを塗布する。このとき、本例においては、各液滴の吐出と吐出との間毎に硬化処理を行う。そして、全ての液滴を吐出したら、最終的な硬化処理を行う。
【００３７】
撥液パターン８上に最初の液滴２２を吐出すると、この液滴２２は、図３（ｂ）に示したように撥液パターン８によって基板２の面方向への広がりが制限される。すなわち、撥液パターン８は光透過性樹脂からなる液滴２２に対しての濡れ性が悪く、したがって液滴２２はその表面積をできるだけ小さくしようとするため、液滴２２が撥液パターン８を濡らしてその面方向に広がるのが抑えられるからである。しかも、本例においては、液滴２２の吐出後、次の吐出を行う前に基板２上の液滴２２を硬化処理するので、時間の経過によって液滴２２が面方向に広がってしまうことも抑えられている。
【００３８】
また、この最初の液滴２２の後に吐出された液滴２２は、硬化した液滴２２のほぼ直上に着弾されることから、この硬化後の液滴２２が、当然新たに吐出された液滴２２に対しての濡れ性が良いことにより、新たに吐出された液滴２２は、撥液パターン８上にはみ出して広がることがほとんどなく、図３（ｃ）に示したように硬化した液滴２２上に載るようになる。そして、このようにして予め設定した個数分の液滴２２の吐出が順次繰り返されることにより、図３（ｄ）に示すように高さが十分に高いマイクロレンズ９が得られる。
【００３９】
このようなマイクロレンズ９の製造方法にあっては、撥液パターン８上に吐出され塗布された光透過性樹脂が、撥液パターン８上で接触角が大きく広がらずに高い状態となることにより、比較的径が小さく厚み（高さ）のある凸形状のものとなり、したがって径が小さく高さの高いものとすることができる。また、各液滴２２の吐出と吐出との間毎に硬化処理を行うようにしたので、液滴２２がその自重で十分に広がる前に硬化処理され、さらにその後これの上に吐出された液滴２２も十分に広がる前に硬化処理される。したがって、このことからも、全体として径が小さく高さの高いマイクロレンズ９を形成することができる。
【００４０】
また、この製造方法によって得られてなる本発明のマイクロレンズ９は、径が小さく高さの高いものとなることから、このような形状に応じた良好な拡散性能、あるいは集光性能を有するものとなる。また、このような大きさや形状が液滴の吐出個数によってさらに調整可能となっていることにより、設計通りの特性を十分に発揮するものとなる。
【００４１】
なお、この製造方法においては、各液滴の吐出と吐出との間毎に硬化処理を行うようにしたが、本例の方法においては、全部の液滴を塗布するまでの間（すなわち各液滴の吐出と吐出との間）に、少なくも一度の硬化処理を行うようにすればよく、このようにしても、液滴２２がその自重で十分に広がる前に硬化処理されることにより、広がりが抑えられる分高さの高いマイクロレンズを形成することができる。
【００４２】
また、この第２の例では、全部の液滴を吐出するまでの間には硬化処理を行わず、吐出する液滴の全量を塗布した後、初めて硬化処理を行うようにしてもよい。このようにすれば、各液滴が吐出された後その自重によって基板上で広がるものの、撥液パターン８上であることからその広がりが制限されることにより、比較的径が小さく高さの高いマイクロレンズを形成することができる。
なお、本例における液滴２２の吐出についても、先の第１の例と同様に液滴吐出ヘッド１として同一のものを用いても行ってもよく、これとは異なるものを用いて行ってもよい。
【００４３】
また、本発明のマイクロレンズの製造方法では、光透過性樹脂からなる液滴２２を親液パターン上または撥液パターン上に吐出したが、このような親液または撥液の処理を行うことなく、液滴２２を基板２上に直接吐出するようにしてもよく、その場合にも、吐出する液滴の個数によって形成するマイクロレンズの大きさや形状を任意に決定し得るようこれを制御することができ、したがって求められる拡散性能あるいは集光性能を備えたマイクロレンズを形成することができる。
【００４４】
また、本発明では、屈折率の異なる光透過性樹脂を二種類以上用意し、これら液滴をその光透過性樹脂毎に分けて基板２上に吐出塗布することにより、異なる光透過性樹脂が二層あるいは三層以上に積層されてなるマイクロレンズを形成するようにしてもよい。このようにして形成すれば、得られたマイクロレンズは基板とマイクロレンズとの間、及びマイクロレンズとこれの外側環境との間で透過光に屈折を起こさせるだけでなく、マイクロレンズ内においてもその層間で屈折を起こさせることができ、したがってより高い拡散性能、あるいは集光性能を発揮するものとなる。
【００４５】
また、撥液処理及び親液処理についても、前記のプラズマ重合法に限定されることなく、他の種々の手法を採用することが可能である。例えば、特開平１１−３４４８０４号公報に開示されたパターン形成方法に用いられるような、塗れ性を変化させることによる撥液処理あるいは親液処理も採用可能である。
【００４６】
このパターン形成方法は、光学的にパターンを形成する方法であり、基材上に光触媒の作用により塗れ性が変化する物質を含有した光触媒含有層を設けたパターン形成体、基材上に形成した光触媒含有層上に光触媒の作用により塗れ性が変化する物質の含有量を形成したパターン形成体、基材上に光触媒含有層を有し光触媒含有層上にパターンの露光によって光触媒の作用により分解除去される層を有するパターン形成体、もしくは基材上に、光触媒、パターンの露光によって光触媒の作用により分解される物質、及び結着剤からなる組成物層を形成したパターン形成体にパターンの露光をし、光触媒の作用によって表面の塗れ性を変化させる方法である。
このような方法によっても、基板上に光触媒含有層を形成し、光照射を行って光触媒を作用させ、表面の塗れ性を変化させることにより、撥液処理、あるいは親液処理を行うことができるのである。
【００４７】
次に、このような製造方法によって得られたマイクロレンズ６（９）を光学膜に適用した場合の例について説明する。
この光学膜は、基板１１として光透過性シートまたは光透過性フィルムが用いられて形成されたもので、図４（ａ）、（ｂ）に示すようにこの基板１１上に多数のマイクロレンズ３０（前記マイクロレンズ６、９によって構成されたもの）が縦横に配設されたことにより、本発明の光学膜３１ａ、３１ｂに構成されたものである。
【００４８】
ここで、図４（ａ）に示した光学膜３１ａは、マイクロレンズ３０が縦横に密に、すなわち隣合うマイクロレンズ３０、３０の間隔がこのマイクロレンズ３０の径（底面の外径）に比べて十分に小となるように互いに近接した状態に配設されたもので、後述するようにスクリーンのレンチキュラーシートとして用いられるものであり、一方図４（ｂ）に示した光学膜３１ｂは、前記光学膜３１ａに比べマイクロレンズ３０が疎に、すなわち前記光学膜３１ａに比べて単位面積あたりのマイクロレンズ３０の密度が低く形成配置されたもので、後述するようにスクリーンの散乱膜として用いられるものである。
【００４９】
このような光学膜３１ａ、３１ｂにあっては、前述したように良好な拡散効果を発揮する前記のマイクロレンズ３０（６、９）が形成されて構成されているので、良好な拡散性能を有する膜となる。
特に、図４（ａ）に示した光学膜３１ａでは、マイクロレンズ３０が縦横に密に配設されているので、より良好な拡散性能を発揮するものとなり、スクリーンのレンチキュラーシートとして極めて良好なものとなる。
一方、図４（ｂ）に示した光学膜３１ｂでは、マイクロレンズ３０が縦横に疎に配設されているので、特に一旦スクリーンに入射した後の反射光を散乱させるための散乱膜とすれば、投射側から入射する光についてはこれを過度に散乱させることなく、反射光について良好に散乱させるものとなる。
【００５０】
図５は、これら光学膜３１ａ、３１ｂを備えたプロジェクター用スクリーンの一例を示す図であり、図５中符号４０はプロジェクター用スクリーン（以下、スクリーンと略称する）である。このスクリーン４０は、フィルム基材４１上に、粘着層４２を介してレンチキュラーシート４３が貼設され、さらにその上にフレネルレンズ４４、散乱膜４５がこの順に配設されて構成されたものである。
【００５１】
レンチキュラーシート４３は、図４（ａ）に示した光学膜３１ａによって構成されたもので、光透過性シート（基板１１）上に多数のマイクロレンズ３０を密に配置して構成されたものである。また、散乱膜４５は、図４（ｂ）に示した光学膜３１ｂによって構成されたもので、前記のレンチキュラーシート４３の場合に比べ、光透過性シート（基板１１）上にマイクロレンズ３０を疎に配置して構成されたものである。
【００５２】
このようなスクリーン４０にあっては、レンチキュラーシート４３として前記の光学膜３１ａを、また散乱膜４５として前記の光学膜３１ｂを用いていることから、比較的安価なものとなる。また、レンチキュラーシート４３となる光学膜３１ａが良好な拡散性能を有することにより、スクリーン４０上に投射される像の画質を高めることができ、さらに、散乱膜４５となる光学膜３１ｂが良好な拡散性能を有することにより、スクリーン４０上に投射される像の視認性を高めることができる。また、散乱膜は基本的にプロジェクターからの投射光を透過させる必要があるが、この散乱膜４５ではレンチキュラーシートに比べ、単位面積あたりの個々の凸形状のマイクロレンズの密度が低く形成されているので、後述するようにプロジェクターからの投射光の良好な透過性を十分に確保することができる。
【００５３】
なお、本発明のスクリーンとしては、図５に示した例に限定されることなく、例えばレンチキュラーシート４３としてのみ前記の光学膜３１ａを用いてもよく、また散乱膜４５としてのみ前記の光学膜３１ｂを用いるようにしてもよい。
これらのスクリーンにあっても、例えばレンチキュラーシート４３として前記の光学膜３１ａを用いることにより、このレンチキュラーシート４３が良好な拡散性能を有することから、スクリーン上に投射される像の画質を高めることができる。また、散乱膜４５として前記の光学膜３１ｂを用いることにより、この散乱膜４５が良好な拡散性能を有することから、この散乱膜４５を透過した光が反射して再度この散乱膜４５に入射した（反射してきた）際、この入射光（反射光）を散乱膜４５で散乱させることによってこれの正反射を抑えることができ、したがってスクリーン上に投射される像の視認性を高めることができる。
【００５４】
図６は、図５に示したプロジェクター用スクリーン４０を備えたプロジェクターシステムの一例を示す図であり、図６中符号５０はプロジェクターシステムである。このプロジェクターシステム５０は、プロジェクター５１と前記のスクリーン４０とを備えて構成されたものである。プロジェクター５１は、光源５２と、この光源５２から出射される光の光軸上に配置されて該光源５２からの光を変調する液晶ライトバルブ５３と、該液晶ライトバルブ５３を透過した光の画像を結像する結像レンズ（結像光学系）５４とから構成されている。
ここで、液晶ライトバルブに限らず、光を変調する手段であればよく、例えば微小な反射部材を駆動（反射角度を制御）して光源からの光を変調する手段を用いても良い。
【００５５】
このプロジェクターシステム５０にあっては、スクリーンとして図５に示したプロジェクション用スクリーン４０を用いているので、前述したように投射される像の視認性を高め、かつスクリーン４０上に投射される像の画質を高めることができ、さらには光学膜３１ｂからなる散乱膜４５により、プロジェクター５１からの投射光の良好な透過性を十分に確保することができる。
【００５６】
なお、このプロジェクターシステム５０においても、使用するスクリーンとしては図５に示したスクリーン４０に限定されることなく、前述したようにレンチキュラーシート４３としてのみ前記の光学膜３１ａを用いたものでもよく、また散乱膜４５としてのみ前記の光学膜３１ｂを用いたものでもよい。
【００５７】
また、本発明のマイクロレンズは、前述したような光学膜３１ａ、３１ｂにのみ適用されるのでなく、他の種々の光学素子や光学部品に適用可能である。例えば、光ファイバの光インタコネクションやレーザー用の集光素子、さらには液晶装置や固体撮像素子における集光用のマイクロレンズなどとしても適用可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のマイクロレンズの製造方法によれば、製造コストの低減化を図ることもでき、また、光透過性を有する基板上の略同一箇所に、一つあるいは複数の液滴吐出ヘッドから複数個の液滴を吐出するので、液滴の吐出個数によって形成するマイクロレンズの大きさや形状を任意に決定し得るよう制御することができる。
本発明のマイクロレンズによれば、製造コストの低減化が図られたものとなり、また、液滴の吐出個数によって形成するマイクロレンズの大きさや形状が任意に決定できるよう制御されているので、所望する大きさや形状のものとなることにより、設計通りの特性を発揮するものとなる。
【００５９】
本発明の光学膜によれば、マイクロレンズが設計通りの特性を発揮するものとなっていることにより、光学膜としても所望の特性を有するものとなる。
本発明のプロジェクション用スクリーンによれば、レンチキュラーシートとして前記の所望特性を有する光学膜が用いられているので、このレンチキュラーシートとなる光学膜が良好な拡散性能を有することにより、スクリーン上に投射される像の画質を高めることができる。
本発明のプロジェクターシステムによれば、前記のプロジェクション用スクリーンを用いているので、前述したように投射される像の画質を高めることができ、これによりスクリーン上への投射像形成を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明のマイクロレンズの製造方法の第１の例を工程順に説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）、（ｃ）は要部側断面図である。
【図２】液滴吐出ヘッドの概略構成を説明するための図であり、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は要部側断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明のマイクロレンズの製造方法の第２の例を工程順に説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）〜（ｄ）は要部側断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はいずれも本発明の光学膜の例を示す要部斜視図である。
【図５】本発明のプロジェクター用スクリーンの一例を示す要部側断面図である。
【図６】本発明のプロジェクターシステムの一例の概略構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１…液滴吐出ヘッド
２…光透過性を有する基板
３、８…撥液パターン
４、７…親液パターン
６、９、３０…マイクロレンズ
２２…液滴
３１ａ、３１ｂ…光学膜
４０…プロジェクター用スクリーン
４３…レンチキュラーシート
４５…散乱膜
５０…プロジェクターシステム
５１…プロジェクター
５２…光源
５３…液晶ライトバルブ
５４…結像レンズ（結像光学系）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microlens manufacturing method, a microlens obtained thereby, an optical film provided with the microlens, a projection screen provided with the optical film, and a projector system, and more particularly, the size and shape of the microlens. It relates to what can be controlled arbitrarily.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an optical element in which a large number of microlenses called microlenses are arranged has been provided. Examples of such an optical element include an element formed on the screen surface of a liquid crystal projector system to brighten an image, an optical fiber optical interconnection, a laser condensing element, and a solid-state imaging element for collecting incident light. There are things.
[0003]
By the way, the microlens which constitutes such an optical element has been conventionally molded by a molding method using a mold or a photolithography method.
In recent years, proposals have been made to apply the ink jet method used in printers and the like to form microlenses that are fine patterns.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, a molding method using a mold or a photolithography method requires a mold or a complicated manufacturing process for forming a microlens, which increases the cost, and an arbitrary shape. There was dissatisfaction that it was difficult to form the microlens at an arbitrary position.
In addition, according to a technique to which the ink jet method is applied, although it is easy to form the microlens at an arbitrary position, it is difficult to control the shape to a desired shape.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to reduce the cost by eliminating the need for a mold and the like, and to provide a microlens manufacturing method and a microlens whose shape can be arbitrarily controlled. Another object is to provide a lens, an optical film including the microlens, a projection screen, and a projector system.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the method of manufacturing a microlens of the present invention, a light-transmitting resin is applied on a substrate having light transmittance and cured to form a convex microlens. It is characterized in that a plurality of droplets are ejected from one or a plurality of droplet ejection heads and applied to substantially the same location on a substrate having a substrate, and the shape of the microlens is controlled.
According to this method of manufacturing a microlens, a convex microlens made of a light-transmitting resin is formed using a droplet discharge head, so that a molding die is used as in the case of using a mold molding method or a photolithography method. A mold and a complicated manufacturing process are not required, and therefore the manufacturing cost can be reduced. In addition, since a plurality of droplets are ejected from one or a plurality of droplet ejection heads at substantially the same location on the light-transmitting substrate, the size of the microlens formed by the number of ejected droplets, etc. The shape can be controlled to be arbitrarily determined.
[0007]
In this microlens manufacturing method, a liquid-repellent pattern and a lyophilic pattern are formed in advance on the surface of a light-transmitting substrate, and one or a plurality of lyophilic patterns are formed at substantially the same location on the lyophilic pattern. Preferably, a plurality of droplets are ejected from the droplet ejection head and applied.
In this way, since the light-transmitting resin discharged and applied onto the lyophilic pattern has a small contact angle on the lyophilic pattern, it becomes a convex shape having a relatively large diameter. A micro lens having a large diameter can be formed.
[0008]
In the method for manufacturing the microlens, a liquid repellent pattern and a lyophilic pattern are formed in advance on the surface of a substrate having light transmittance, and one or a plurality of the liquid repellent patterns are formed at substantially the same location on the liquid repellent pattern. Preferably, a plurality of droplets are ejected from the droplet ejection head and applied.
In this way, the light-transmitting resin ejected and applied onto the liquid repellent pattern is in a high state without a large contact angle on the liquid repellent pattern, so that a convex shape having a relatively small diameter and thickness. Therefore, a microlens having a small diameter and a high height can be formed.
[0009]
Further, in the microlens manufacturing method, when a plurality of droplets are ejected from the droplet ejection head and applied, a curing process is not performed between the ejection and ejection of these droplets. It is preferable to perform the curing process for the first time after the entire amount of droplets to be discharged is applied.
In this way, after each droplet is ejected, it spreads on the light-transmitting substrate by its own weight, so that a microlens having a relatively large diameter can be formed by subsequent curing treatment.
[0010]
In the method of manufacturing a microlens, when a plurality of droplets are ejected from a droplet ejection head and applied, a curing process is performed at least once after ejecting these droplets at least once. It is preferable to perform the curing process again after applying the entire amount of droplets to be discharged.
In this case, by performing the curing process at least once after discharging the droplet at least once, the curing process is performed before the droplet is sufficiently spread by its own weight, and then the droplet is further discharged onto this. The liquid droplets can also be cured before spreading sufficiently, so that a microlens having a small diameter and a high height as a whole can be formed.
[0011]
The microlens of the present invention is manufactured by the above-described method.
According to this microlens, the manufacturing cost can be reduced by not requiring a molding die as described above, and the size and shape of the microlens to be formed can be arbitrarily determined depending on the number of ejected droplets. Since it is controlled so as to be able to be determined, it becomes a desired size and shape, thereby exhibiting the designed characteristics.
[0012]
In the optical film of the present invention, the light-transmitting substrate is made of a light-transmitting sheet or light-transmitting film, and the microlens is formed on the light-transmitting sheet or light-transmitting film. It is a feature.
According to this optical film, since the microlens exhibits the designed characteristics, the optical film has desired characteristics.
[0013]
The projection screen of the present invention is characterized in that the optical film is used as a lenticular sheet in a projection screen configured to include a Fresnel lens and a lenticular sheet.
According to this projection screen, since the optical film having the above-mentioned desired characteristics is used as the lenticular sheet, the optical film to be the lenticular sheet is projected onto the screen by having, for example, good diffusion performance. The image quality can be improved.
[0014]
In the projector system of the present invention, a light source, a light modulation unit that is arranged on the optical axis of the light emitted from the light source and modulates the light from the light source, and forms an image of the light modulated by the light modulation unit In the projector system comprising: an imaging optical system that performs imaging, and a screen that forms a projection image by copying an image formed by the imaging optical system, the projection screen of the present invention described above is used as the screen. It is characterized by becoming.
According to this projector system, since the projection screen is used, it is possible to improve the image quality of the projected image as described above, thereby improving the formation of the projected image on the screen. .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in detail below.
First, the manufacturing method of the microlens of this invention is demonstrated. FIGS. 1A to 1C are diagrams for explaining a first example of a method for manufacturing a microlens according to the present invention. In these drawings, reference numeral 1 denotes a droplet discharge head, and 2 denotes light transmittance. It is a substrate which has.
In this first example, first, as shown in FIG. 1A, the liquid-repellent pattern 3 is formed on the surface of the substrate 2 where the microlens is not formed, and the lyophilic pattern 4 is formed where the microlens is formed. To do.
[0016]
Here, as the substrate 2, when the obtained microlens is applied to an optical film for a screen, for example, a cellulose resin such as cellulose acetate or propyl cellulose, a transparent resin such as polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene, polyester ( A light transmissive sheet or a light transmissive film made of a light transmissive resin) is used. When the microlens is applied to a microlens array or the like, the substrate is made of a transparent material (light transmissive material) such as glass, polycarbonate, polyarylate, polyethersulfone, amorphous polyolefin, polyethylene terephthalate, or polymethyl methacrylate. A substrate consisting of
[0017]
For the formation of the liquid repellent pattern 3 and the lyophilic pattern 4, for example, the following plasma polymerization method is preferably employed.
First, the liquid repellent treatment by plasma polymerization will be described. In this process, a raw material liquid for a liquid repellent process is prepared. As raw material liquid, C _Four F _Ten Or C ₈ F ₁₆ A liquid organic material composed of linear PFC such as is preferably used.
When such a raw material liquid is prepared, the vapor is converted into plasma in a plasma processing apparatus. Then, since the vapor | steam of this linear PFC was made into plasma, the coupling | bonding of a linear PFC is partly cut | disconnected and activated. When a part of the bond is cut in this way and the activated PFC reaches the surface of the substrate 2, these PFCs are polymerized with each other on the substrate 2 to form a fluororesin polymer film having liquid repellency.
[0018]
In addition, as a raw material liquid for the liquid repellent treatment, for example, decatriene can be used. In that case, CF activated by plasma treatment _Four Alternatively, by adding oxygen, liquid repellency can be imparted to the resulting polymer film, whereby a liquid-repellent polymer film can be formed.
Moreover, fluorocarbon can also be used as a raw material liquid for the liquid repellent treatment. In that case, CF activated by plasmatization _Four Even if a part of the fluorine in the fluorocarbon which is the raw material liquid is released by the plasma, the active fluorine is taken into the polymer film to be obtained, so that the fluororesin polymer film to be formed is repelled. Liquidity can be increased.
[0019]
In addition, when the polymer film thus obtained is irradiated with ultraviolet rays, the fluororesin polymer film is decomposed and removed from the surface of the substrate 2, whereby the irradiated part can be made lyophilic. Therefore, the lyophilic process can be performed by such an ultraviolet irradiation process. Then, by performing such ultraviolet irradiation using a mask that has been subjected to desired patterning in advance, a desired lyophilic pattern can be easily formed on the liquid repellent surface.
[0020]
By the plasma polymerization method, the liquid repellent pattern 3 and the lyophilic pattern 4 are formed on the surface of the substrate 2 as described above. Specifically, first, the surface of the substrate 2 is washed with ozone water or the like to remove organic substances adhering to the surface. Next, the surface of the substrate 2, that is, the entire upper surface serving as a non-processed surface, is subjected to the above-described liquid repellent treatment by plasma polymerization to make the surface of the substrate 2 a liquid repellent surface.
[0021]
Next, the surface of the substrate 2 that has become a liquid repellent surface is irradiated with ultraviolet rays using a mask corresponding to the lyophilic pattern 4 that is formed in advance, and a large number of liquid repellent surfaces are formed within the liquid repellent surface as shown in FIG. A lyophilic pattern 4 is formed. Here, these lyophilic patterns 4 are formed, for example, in a circular shape having a diameter of about 10 μm and arranged in a large number in the vertical and horizontal directions. In addition, by forming the lyophilic pattern 4 by ultraviolet irradiation in this way, the region other than the formed lyophilic pattern 4, that is, the region that has been subjected to the lyophobic treatment, becomes the lyophobic pattern 3 as it is. Further, the ultraviolet irradiation by using such a mask is performed by previously forming an alignment mark on the substrate 2 and positioning the mask with reference to the alignment mark.
[0022]
When the lyophobic pattern 3 and the lyophilic pattern 4 are formed in this way, a light-transmitting resin is disposed at substantially the same location on the lyophilic pattern 4 from the droplet discharge head 1 as shown in FIG. A plurality of droplets composed of the above are ejected and applied. As the droplet discharge head 1 to be used, for example, one having the following structure is used.
[0023]
As shown in FIG. 2A, the droplet discharge head 1 includes a nozzle plate 12 made of, for example, stainless steel and a vibration plate 13, and both are joined via a partition member (reservoir plate) 14. A plurality of spaces 15 and a liquid reservoir 16 are formed between the nozzle plate 12 and the diaphragm 13 by the partition member 14. Each space 15 and the liquid reservoir 16 are filled with a liquid material containing a light-transmitting resin, and each space 15 and the liquid reservoir 16 communicate with each other via a supply port 17. The nozzle plate 12 is formed with nozzles 18 for injecting a liquid material containing a light transmissive resin from the space 15. On the other hand, a hole 19 for supplying a liquid material to the liquid reservoir 16 is formed in the diaphragm 13.
[0024]
Further, a piezoelectric element (piezo element) 20 is joined to the surface of the diaphragm 13 opposite to the surface facing the space 15 as shown in FIG. The piezoelectric element 20 is positioned between a pair of electrodes 21 and is configured to bend so that when it is energized, it projects outward. The diaphragm 13 to which the piezoelectric element 20 is bonded in such a configuration is bent integrally with the piezoelectric element 20 at the same time so that the volume of the space 15 is increased. It is going to increase. Therefore, the liquid material corresponding to the increased volume in the space 15 flows from the liquid reservoir 16 through the supply port 17. Further, when energization to the piezoelectric element 20 is released from such a state, both the piezoelectric element 20 and the diaphragm 13 return to their original shapes. Therefore, since the space 15 also returns to its original volume, the pressure of the liquid material in the space 15 rises, and the droplet 22 containing the light transmissive resin is discharged from the nozzle 18 toward the substrate.
As a discharge method of the droplet discharge head 1, a method other than the piezo jet type using the piezoelectric element 20 may be used. For example, a method using an electrothermal transducer as an energy generating element may be adopted. .
[0025]
By using the droplet discharge head 1 having such a configuration, in this example, as shown in FIG. 1B, a liquid material containing a light-transmitting resin on the lyophilic pattern 4 on the surface of the substrate 2, that is, a lens material. As shown in FIG. 1C, the lens material 5 is formed by discharging a plurality of light-transmitting resin droplets 22. At this time, in this example, all droplets are ejected and applied without performing a curing process between the ejection of each droplet. In addition, although the capacity | capacitance per droplet 22 discharged from the droplet discharge head 1 changes also with the droplet discharge head 1 and the material to discharge, it is normally about 1pl-20pl. Further, the number of droplets to be ejected is set in advance, for example, three or five according to the size of the microlens to be formed.
[0026]
The light-transmitting resin used as the lens material includes acrylic resins such as polymethyl methacrylate, polyhydroxyethyl methacrylate and polycyclohexyl methacrylate, allyl resins such as polydiethylene glycol bisallyl carbonate and polycarbonate, methacrylic resins, polyurethane resins and polyesters. Thermoplastic resins or thermosetting resins such as resin, polyvinyl chloride resin, polyvinyl acetate resin, cellulose resin, polyamide resin, fluorine resin, polypropylene resin, and polystyrene resin. One kind of them is used, or a plurality of kinds are mixed and used.
[0027]
By blending such a light-transmitting resin with a photopolymerization initiator such as a biimidazole compound, the light-transmitting resin to be used may be used as a radiation irradiation curable type. That is, by blending such a photopolymerization initiator, radiation curable properties can be imparted to the light transmissive resin. Here, the radiation is a general term for visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, electron beams, and the like, and particularly ultraviolet light is generally used.
[0028]
As described above, when all of the preset number of droplets are ejected, the lens material 5 composed of the ejected droplets wets the entire circular lyophilic pattern 4 and is placed on this pattern. Since it is returned to the lyophilic pattern 4 side so as to be repelled from the top of the lyophobic pattern 3 deviated from the lyophilic pattern 4, a good convex lens shape, that is, a substantially hemispherical shape is formed on the lyophilic pattern 4. .
[0029]
After that, the lens material 5 thus formed into a substantially hemispherical shape is subjected to a drying treatment such as a heat treatment, a decompression treatment, a heat decompression treatment, or the light transmissive resin is a radiation irradiation curable type as described above. In addition, by performing irradiation treatment with ultraviolet rays or the like, this is cured to obtain the microlens 6 of the present invention.
[0030]
In such a manufacturing method of the microlens 6, the light-transmitting resin discharged and applied onto the lyophilic pattern 4 is in a state where the contact angle is small and widened on the lyophilic pattern 4. The convex shape has a relatively large diameter corresponding to the size of the liquid pattern 4, and thus the microlens 6 obtained after curing can have a large convex shape having a large diameter. In addition, since the curing process is performed for the first time after all the droplets 22 to be ejected are applied, the droplets 22 are sufficiently spread on the lyophilic pattern 4 on the substrate 2 after being ejected. Therefore, also from this, the obtained microlens 6 can have a relatively large diameter and a good convex shape. In addition, since no molding die is required and there is almost no loss of material, the manufacturing cost can be reduced.
[0031]
In addition, since the microlens 6 of the present invention obtained by this manufacturing method has a relatively large diameter and a favorable convex shape, a good diffusion performance or a light collecting performance according to such a shape. It will have. In addition, since the size and shape can be further adjusted by the number of ejected droplets, the designed characteristics can be sufficiently exhibited.
[0032]
In such a manufacturing method, for example, after the first droplet 22 is ejected onto the lyophilic pattern 4, the entire droplet is applied (that is, between the ejection and ejection of each droplet). The curing process may be performed once or more, for example, each time each droplet 22 is discharged. By doing so, the liquid droplet 22 is cured before it sufficiently spreads by its own weight, and then the liquid droplets discharged thereon are also cured before sufficiently spreading, thereby suppressing the spread. A microlens with a high height can be formed. Therefore, according to such a method, since each droplet 22 is cured immediately after being ejected, the microlens obtained after curing has a relatively large diameter corresponding to the size of the lyophilic pattern 4. At the same time, it can have a high convex shape.
[0033]
Further, for the discharge of the light-transmitting resin droplets 22, the same droplet discharge head 1 may be used between the droplets 22, or a different one may be used. When the same one is used, the apparatus configuration including the droplet discharge head 1 can be simplified. On the other hand, when different ones are used, a large number of microlenses can be uniformly formed by ejecting droplets sequentially from these different droplet ejection heads 1. That is, for example, when one microlens is formed by three droplets, three droplet ejection heads 1 are prepared, and these droplet ejection heads are used for ejecting the first droplet, the second one And for the third droplet. Then, these three droplet discharge heads 1 are made to continuously discharge on a large number of lyophilic patterns 4 so that each droplet 22 is discharged and discharged between a large number of microlenses to be formed. The time interval can be made approximately the same. Accordingly, the degree of flow of each droplet over time can be made almost the same among a large number of microlenses to be formed, and as a result, the shape of the microlens obtained after curing can be made almost the same. Can do.
[0034]
Next, a second example of the microlens manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. This second example differs from the first example shown in FIGS. 1A to 1C in that droplets are ejected not on the lyophilic pattern but on the liquid-repellent pattern, and a microlens is provided here. The point is to form. That is, in this second example, first, as in the first example, the surface of the substrate 2 is washed with ozone water or the like to remove organic substances adhering to the surface. Subsequently, the surface of the substrate 2, that is, the entire upper surface serving as a non-processed surface, is subjected to the above-described liquid repellent treatment by plasma polymerization to make the surface of the substrate 2 a liquid repellent surface.
[0035]
Next, the surface of the substrate 2 having a liquid repellent surface is irradiated with ultraviolet rays using a mask corresponding to a lyophilic pattern formed in advance, and the lyophilic pattern 7 is formed in the liquid repellent surface as shown in FIG. Form. In addition, by forming the lyophilic pattern 7 by ultraviolet irradiation in this way, the region other than the formed lyophilic pattern 7, that is, the region that has been subjected to the lyophobic treatment, is used as the lyophobic pattern 8 as it is. Therefore, in the present example, unlike the first example, microlenses are formed on the liquid repellent pattern 8. In contrast to the first example, these liquid repellent patterns 8 are each formed into a circular pattern. These are formed by arranging a large number of them vertically and horizontally. However, as will be described later, the liquid repellent pattern 8 has a property that the liquid repellent pattern 8 has poor wettability with respect to the liquid droplets (light-transmitting resin) discharged thereon and does not spread. In order to form a microlens having the same size as that of the example, it is necessary to make it larger than the size (diameter) of the lyophilic pattern 4 of the first example.
[0036]
When the liquid repellent pattern 8 and the lyophilic pattern 7 are formed in this way, as shown in FIGS. 3B and 3C, the droplet discharge head 1 places the liquid repellent pattern 8 at substantially the same location on the liquid repellent pattern 8. A plurality of droplets 22 made of a light-transmitting resin are discharged and applied. At this time, in this example, the curing process is performed every time between the ejection of each droplet. Then, when all the droplets have been ejected, a final curing process is performed.
[0037]
When the first droplet 22 is ejected onto the liquid repellent pattern 8, the spread of the droplet 22 in the surface direction of the substrate 2 is restricted by the liquid repellent pattern 8 as shown in FIG. That is, the liquid repellent pattern 8 has poor wettability with respect to the liquid droplet 22 made of a light-transmitting resin. Therefore, the liquid droplet 22 attempts to make its surface area as small as possible, so that the liquid droplet 22 wets the liquid repellent pattern 8. This is because it can be prevented from spreading in the surface direction. In addition, in this example, after the droplet 22 is discharged, the droplet 22 on the substrate 2 is cured before the next discharge, so that the droplet 22 may spread in the surface direction over time. It is suppressed.
[0038]
In addition, since the droplet 22 ejected after the first droplet 22 is landed almost immediately above the cured droplet 22, the cured droplet 22 is naturally a newly ejected droplet. Due to the good wettability with respect to 22, the newly ejected droplet 22 hardly protrudes and spreads on the liquid repellent pattern 8, and is a cured droplet as shown in FIG. 22 will be put on. Then, the discharge of the preset number of droplets 22 is sequentially repeated in this way, thereby obtaining a microlens 9 having a sufficiently high height as shown in FIG.
[0039]
In such a manufacturing method of the microlens 9, the light-transmitting resin discharged and applied on the liquid-repellent pattern 8 is in a high state without having a large contact angle on the liquid-repellent pattern 8. A convex shape having a relatively small diameter and thickness (height) is obtained, and therefore, the diameter can be small and the height can be increased. In addition, since the curing process is performed every time between the ejection of each droplet 22, the curing process is performed before the droplet 22 sufficiently spreads by its own weight, and then the liquid ejected on this The droplet 22 is also cured before it is sufficiently spread. Therefore, also from this, the microlens 9 having a small diameter and a high height as a whole can be formed.
[0040]
Moreover, since the microlens 9 of the present invention obtained by this manufacturing method has a small diameter and a high height, the microlens 9 has good diffusion performance or light collection performance according to such a shape. It becomes. In addition, since the size and shape can be further adjusted by the number of ejected droplets, the designed characteristics can be sufficiently exhibited.
[0041]
In this manufacturing method, the curing process is performed between the ejections of the respective droplets. However, in the method of this example, until all the droplets are applied (that is, each liquid is discharged). It is only necessary to perform at least one curing process between the ejection of the droplets). Even in this case, the curing process is performed before the droplet 22 sufficiently spreads by its own weight, A microlens with a high height can be formed so that the spread is suppressed.
[0042]
In the second example, the curing process may not be performed until all the droplets are ejected, and the curing process may be performed for the first time after the entire amount of ejected droplets is applied. In this way, after each droplet is ejected, it spreads on the substrate by its own weight, but since it is on the liquid repellent pattern 8, its spread is limited, so that the diameter is relatively small and the height is high. Microlenses can be formed.
It should be noted that the discharge of the droplet 22 in this example may be performed using the same droplet discharge head 1 as in the first example, or using a different one. Also good.
[0043]
Further, in the method for manufacturing a microlens of the present invention, the droplets 22 made of a light-transmitting resin are ejected onto a lyophilic pattern or a liquid-repellent pattern, but without such lyophilic or liquid-repellent treatment. The droplet 22 may be directly discharged onto the substrate 2, and in this case, the size and shape of the microlens to be formed can be arbitrarily determined depending on the number of droplets to be discharged. Therefore, a microlens having the required diffusion performance or light collection performance can be formed.
[0044]
Further, in the present invention, two or more kinds of light transmissive resins having different refractive indexes are prepared, and these droplets are divided for each light transmissive resin and applied onto the substrate 2 so that different light transmissive resins can be obtained. You may make it form the microlens laminated | stacked on two layers or three layers or more. If formed in this way, the obtained microlens not only refracts the transmitted light between the substrate and the microlens and between the microlens and the outside environment thereof, but also within the microlens. Refraction can be caused between the layers, so that higher diffusion performance or light collection performance is exhibited.
[0045]
Further, the liquid repellent treatment and the lyophilic treatment are not limited to the plasma polymerization method, and various other methods can be employed. For example, liquid repellent treatment or lyophilic treatment by changing the wettability as used in the pattern forming method disclosed in JP-A-11-344804 can be employed.
[0046]
This pattern forming method is a method of optically forming a pattern. A pattern forming body provided with a photocatalyst containing layer containing a substance whose wettability is changed by the action of a photocatalyst is formed on a base material. A pattern forming body in which the content of a substance whose paintability is changed by the action of the photocatalyst is formed on the photocatalyst-containing layer, the photocatalyst-containing layer is formed on the base material, and the photocatalyst-containing layer is decomposed and removed by the action of the photocatalyst The pattern forming body having a layer formed thereon, or the pattern forming body in which a composition layer comprising a photocatalyst, a substance decomposed by the action of the photocatalyst by exposure of the pattern, and a binder is formed on the substrate is exposed to the pattern. In this method, the paintability of the surface is changed by the action of the photocatalyst.
Even by such a method, a liquid repellent treatment or a lyophilic treatment can be performed by forming a photocatalyst-containing layer on a substrate, irradiating light to act a photocatalyst, and changing the wettability of the surface. It is.
[0047]
Next, an example in which the microlens 6 (9) obtained by such a manufacturing method is applied to an optical film will be described.
This optical film is formed by using a light transmissive sheet or a light transmissive film as the substrate 11, and as shown in FIGS. 4A and 4B, a large number of microlenses 30 are formed on the substrate 11. The optical films 31a and 31b of the present invention are configured by arranging the microlenses 6 and 9 vertically and horizontally.
[0048]
Here, in the optical film 31a shown in FIG. 4A, the microlenses 30 are densely vertically and horizontally, that is, the distance between the adjacent microlenses 30 is smaller than the diameter of the microlens 30 (the outer diameter of the bottom surface). Are arranged in close proximity to each other so as to be sufficiently small and used as a lenticular sheet for a screen as will be described later, while the optical film 31b shown in FIG. The microlens 30 is sparser than the optical film 31a, that is, the microlens 30 has a lower density per unit area than the optical film 31a, and is used as a screen scattering film as described later. It is.
[0049]
Such optical films 31a and 31b are formed with the microlenses 30 (6, 9) exhibiting a good diffusion effect as described above, and thus have a good diffusion performance. Become a film.
In particular, in the optical film 31a shown in FIG. 4 (a), since the microlenses 30 are densely arranged in the vertical and horizontal directions, the optical film 31a exhibits better diffusion performance and is extremely good as a lenticular sheet for a screen. It becomes.
On the other hand, in the optical film 31b shown in FIG. 4B, since the microlenses 30 are sparsely arranged vertically and horizontally, a scattering film for scattering the reflected light once incident on the screen is used. The light incident from the projection side is favorably scattered with respect to the reflected light without being excessively scattered.
[0050]
FIG. 5 is a view showing an example of a projector screen provided with these optical films 31a and 31b. Reference numeral 40 in FIG. 5 denotes a projector screen (hereinafter abbreviated as a screen). The screen 40 is configured such that a lenticular sheet 43 is affixed on a film base 41 via an adhesive layer 42, and a Fresnel lens 44 and a scattering film 45 are further disposed in this order on the screen 40. .
[0051]
The lenticular sheet 43 is configured by the optical film 31a shown in FIG. 4A, and is configured by densely arranging a large number of microlenses 30 on a light transmitting sheet (substrate 11). . Further, the scattering film 45 is constituted by the optical film 31b shown in FIG. 4B. Compared with the lenticular sheet 43, the microlens 30 is sparsely disposed on the light transmitting sheet (substrate 11). It is arranged and arranged.
[0052]
In such a screen 40, since the optical film 31a is used as the lenticular sheet 43 and the optical film 31b is used as the scattering film 45, the screen 40 is relatively inexpensive. Further, since the optical film 31a that becomes the lenticular sheet 43 has a good diffusion performance, the image quality of the image projected on the screen 40 can be improved, and the optical film 31b that becomes the scattering film 45 has a good diffusion. By having the performance, the visibility of the image projected on the screen 40 can be enhanced. Further, the scattering film basically needs to transmit the projection light from the projector, but in this scattering film 45, the density of the individual convex microlenses per unit area is lower than that of the lenticular sheet. Therefore, as described later, it is possible to sufficiently ensure good transparency of the projection light from the projector.
[0053]
The screen of the present invention is not limited to the example shown in FIG. 5. For example, the optical film 31 a may be used only as the lenticular sheet 43, and the optical film 31 b is used only as the scattering film 45. May be used.
Even in these screens, for example, by using the optical film 31a as the lenticular sheet 43, since the lenticular sheet 43 has a good diffusion performance, the image quality of the image projected on the screen can be improved. it can. Further, by using the optical film 31b as the scattering film 45, since the scattering film 45 has a good diffusion performance, the light transmitted through the scattering film 45 is reflected and is incident on the scattering film 45 again. When the light is reflected (reflected), the incident light (reflected light) is scattered by the scattering film 45, so that regular reflection of the incident light can be suppressed. Therefore, the visibility of the image projected on the screen can be improved.
[0054]
FIG. 6 is a diagram showing an example of a projector system including the projector screen 40 shown in FIG. 5, and reference numeral 50 in FIG. 6 denotes a projector system. The projector system 50 includes a projector 51 and the screen 40 described above. The projector 51 includes a light source 52, a liquid crystal light valve 53 that is disposed on the optical axis of the light emitted from the light source 52 and modulates the light from the light source 52, and an image of the light that has passed through the liquid crystal light valve 53. And an imaging lens (imaging optical system) 54.
Here, it is not limited to a liquid crystal light valve, and any means that modulates light may be used. For example, a means that modulates light from a light source by driving a minute reflecting member (controlling a reflection angle) may be used.
[0055]
In the projector system 50, since the projection screen 40 shown in FIG. 5 is used as the screen, the visibility of the projected image is enhanced as described above, and the image projected on the screen 40 is also improved. The image quality can be improved, and furthermore, good scattering of the projection light from the projector 51 can be sufficiently secured by the scattering film 45 made of the optical film 31b.
[0056]
In the projector system 50 as well, the screen to be used is not limited to the screen 40 shown in FIG. 5, and as described above, the screen using the optical film 31 a only as the lenticular sheet 43 may be used. The optical film 31b may be used only as the scattering film 45.
[0057]
The microlens of the present invention is not only applied to the optical films 31a and 31b as described above, but can be applied to other various optical elements and optical components. For example, the present invention can be applied to optical interconnection of optical fibers, a condensing element for laser, and a condensing microlens in a liquid crystal device or a solid-state imaging element.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing a microlens of the present invention, the manufacturing cost can be reduced, and one or a plurality of droplets are disposed at substantially the same location on a light-transmitting substrate. Since a plurality of droplets are ejected from the ejection head, it is possible to control so that the size and shape of the microlens formed can be arbitrarily determined according to the number of ejected droplets.
According to the microlens of the present invention, the manufacturing cost can be reduced, and the size and shape of the microlens to be formed can be arbitrarily determined according to the number of ejected droplets. By having the size and shape, the characteristics as designed are exhibited.
[0059]
According to the optical film of the present invention, since the microlens exhibits the designed characteristics, the optical film has desired characteristics.
According to the projection screen of the present invention, since the optical film having the desired characteristics is used as the lenticular sheet, the optical film to be the lenticular sheet has a good diffusing performance, and is projected on the screen. Image quality can be improved.
According to the projector system of the present invention, since the projection screen is used, the image quality of the projected image can be improved as described above, thereby improving the formation of the projected image on the screen. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C are views for explaining a first example of a manufacturing method of a microlens according to the present invention in the order of steps, FIG. 1A is a plan view of a main part, and FIGS. c) is a sectional side view of an essential part.
2A and 2B are diagrams for explaining a schematic configuration of a droplet discharge head, in which FIG. 2A is a perspective view of a main part, and FIG.
FIGS. 3A to 3D are views for explaining a second example of the microlens manufacturing method of the present invention in the order of steps, FIG. 3A is a plan view of a main part, and FIGS. d) is a sectional side view of an essential part.
4 (a) and 4 (b) are perspective views of a main part showing an example of an optical film of the present invention.
FIG. 5 is a side sectional view of an essential part showing an example of a projector screen of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a schematic configuration of an example of a projector system according to the invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Droplet discharge head
2 ... Substrate having optical transparency
3, 8 ... Liquid repellent pattern
4, 7 ... lyophilic pattern
6, 9, 30 ... micro lens
22: Droplet
31a, 31b ... Optical film
40 ... Screen for projector
43 ... Lenticular sheet
45. Scattering film
50 ... Projector system
51 ... Projector
52 ... Light source
53 ... Liquid crystal light valve
54 ... Imaging lens (imaging optical system)

Claims

When a light-transmitting resin is applied onto a substrate having light transmittance and cured to form a convex microlens,
A liquid-repellent pattern and a lyophilic pattern are formed in advance on the surface of a light-transmitting substrate, and a plurality of droplets are ejected from one or a plurality of droplet discharge heads at substantially the same location on the liquid-repellent pattern. It is characterized in that it is discharged and applied, and at least once the droplets are discharged and then cured at least once, after the entire amount of discharged droplets is applied, the curing process is performed again. Manufacturing method of a micro lens.

A microlens manufactured by the method according to claim 1.

The optical substrate, wherein the light-transmitting substrate comprises a light-transmitting sheet or a light-transmitting film, and the microlens according to claim 2 is formed on the light-transmitting sheet or light-transmitting film. film.

A projection screen comprising a Fresnel lens and a lenticular sheet, wherein the optical film according to claim 3 is used as the lenticular sheet.

A light source, a light modulation unit that is arranged on the optical axis of the light emitted from the light source and modulates the light from the light source, and an imaging optical system that forms an image of the light modulated by the light modulation unit, In a projector system comprising a screen that forms a projected image by copying an image formed by the imaging optical system,
5. A projector system comprising the projection screen according to claim 4 as the screen.