JPH01178443A - マイクロレンズアレーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、透明基板上に複数の微小な凸レンズ体を配列
したマイクロレンズあれ−の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

マイクロレンズは最近光通信用の各種光学部品構成材料
として注目を集め、特にこのレンズを多数配列したマイ
クロレンズアレーは複写機やファクス用光学系の転写用
レンズとして使用され装置の小型化に寄与している。

マイクロレンズアレーの作成法は、従来直径１龍前後の
ロンド状のレンズを２〜３列に数百本配列してアレー化
する方法が一般的であったが、最近では第２図に示すよ
うに一枚の平板ガラス５上に金属膜６を蒸着し、フォト
リソグラフィー技術を利用して金属膜６上に多数個の孔
７−を配列した後これをＴＩなどの高屈折イオンを含む
溶融塩中に高温で浸漬して金属膜の孔７を通して高屈折
金属イオンを拡散させ、ガラス平板上に半球状の金属イ
オン拡散部８からなるマイクロレンズを配列する方法で
作成した平板マイクロレンズが注目を集めている。また
感光性ガラスの表面に円形のフォトマスクパターンのア
レーを配置し紫外線照射−後高温で熱処理して紫外線照
射部のみを結晶化させ、次いでこの部分のみをエツチン
グして未照射部を円柱形突起部とし、再熱処理により突
起部を球面状に軟化変形させ、凸レンズにする方法、光
学材料を加熱溶融させ、アレー状に配列した穴から滴下
させて基板上に付着させ固化し凸レンズにする方法等が
知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、ロンドレンズは直径１ａａ前後のガラス
柱に金属イオンを金属溶融塩中で拡散させるため製造期
間が長いという欠点があり、上述の平板マイクロレンズ
の製造法において、イオン拡散を用いる方法、感光性ガ
ラスを用いる方法は、工程数が長く生産性に劣り、例え
ばイオン拡散を用いて収差の少ないレンズを作成するた
めには、イオン拡散部の形状とイオン濃度分布を厳密に
制御する必要があり、時には電圧を印加して強制的にイ
オンを拡散移入することも必要となってくる。

また、大きなレンズを作成する場合、マスクの孔が小さ
いと作成にかなり時間を要し、マスク孔を大きくすると
拡散度の形状が半球状でなくなる等、作成時にイオンの
拡散挙動を微妙に制御しなければならないという問題点
があった。また光学材料を加熱溶解させ基板上に滴下す
る方法は、凸レンズの形状を制御することが難しくまた
密着性にも問題があった。

本発明は、従来のマイクロレンズアレー、特に１平４Ｊ
ｉマイクロレンズアレーの作成法を改良し、生産性の良
いマイクロレンズアレーの製造方法を提供することを目
的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上記問題点を解決するために鋭意研究を
重ねた結果、光学的に透明な光硬化性ポリマーが、凸面
体状もしくは球面体状に硬化した際にレンズ効果を示す
ことを利用し、該ポリマーを透明基板、特に平面状の基
板の面上に所望の配列層なるように滴下し、硬化せしめ
るという方法が、本発明の目的達成に極めて有力である
ということを見出し、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。

すなわち、本発明は、透明基板上に、光硬化性ポリマー
を滴下し、凸面体状の光硬化性ポリマー突起体を複数個
形成せしめ、次いで、該透明基板の片側もしくは両側か
らエネルギー線を照射し、該ポリマー突起体を硬、化し
、硬化凸レンズ体の配列を得るマイクロレンズアレーの
製造方法を提供すものである。

第１図は、本発明の製造方法の工程の部分を示す断面図
であり、１は透明基板、２は滴下された光硬化性ポリマ
ー突起体、３は該ポリマー突起体２を硬化するために照
射するエネルギー線、そして４は、凸面体状硬化ポリマ
ーすなわち凸面体状マイクロレンズ体を示す。

前記透明基板としては、通常平板が好適に使用でき、そ
の材質としては、光学的に透明な固体が使用でき、中で
も透明なガラス、透明なプラスチックなどが、好適に使
用できる。この透明プラスチックとしては、光透過性を
示すものであれば特に限定されるものではないが、通常
たとえば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂あるいはこれ
らの混合組成物、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポ
リスチレンなどが好適に使用できる。これらのプラスチ
ックは、本発明の目的に支障のない限り添加物を含有す
るものであってもよい。

この上記の中でも、特に、平板ガラス、ポリカーボネー
ト板などが好ましく使用できる。

前記光硬化性ポリマーとしては、公知のものが使用でき
るが、通常、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ
樹脂などが好適に使用できる。これらの樹脂は、一種単
独で用いてもよく、また本発明の目的に支障のない限り
、所望により２種以上を併用もしくは、配合して用いて
もよいし、さらに他の光学的に透明なポリマーを配合し
たり、変性して用いることも可能である。

なお、これらの光硬化性ポリマーには、所望により、光
重合開始剤、硬化促進剤、架橋剤や粘度調節剤あるいは
表面活性剤などの他の添加剤が適宜配合されているもの
であってもよい。

この光重合開始剤を適量配合することによって光硬化性
ポリマーのエネルギー線による硬化時間を短縮すること
ができ、一方、粘度調整剤を適量配合することによって
用いる光硬化性ポリマーの粘度を調節することができ、
これによって、光硬化性ポリマーの滴下特性を制御した
り、凸面体状のポリマー突起体の形状や、大きさをコン
トロールすることが可能である。なお、光重合開始剤は
、エネルギー線、特に紫外線による硬化を効果的に行う
ために配合することが望ましい。

この発明方法においては、前記光硬化性ポリマーを、前
記透明基板の面上に所望の精度の範囲内で所定量づつ速
続的もしくは断続的に滴下し、該基板上に、該ポリマー
の凸面体状に突起体を複数個を互いに接触しないよう所
望の配列となるように設ける。

この滴下に用いる装置としては、該光硬化性ポリマーを
所望の精度の範囲内で所定量づつ連続的もしくは断続的
にあるいは所望の数のポリマー液滴を同時に滴下できる
ものであれば特に限定されるものではないが、通常は、
１個または２個以上のポリマー突出孔を有するデイスペ
ンサー等が好適に用いられる。このデイスペンサー等の
滴下装置は、所望により数個用いてもよい。

この滴下の操作は、１個づつあるいは複数個づつを逐次
的に滴下することによって行ってもよく、あるいは所望
の数を同時に滴下することによって行ってもよい。

前記凸面体状の光硬化性ポリマーの突起体の形状、およ
び大きさは、用いる光硬化性ポリマーの粘度、用いるポ
リマー突出孔の大きさ、形状あるいは、滴下する際の光
硬化性ポリマーや透明平板の温度や雰囲気の温度などを
調整することによって容易に調節することができ、この
調整によって、所望の大きさのそして所望の焦点距離を
有する部分球面体状などの凸面体状のマイクロレンズを
、透明基板上に容易に得ることができる。

前記滴下する際の、光硬化性ポリマーの温度、透明な基
板の温度および雰囲気の温度は、互いに同じであっても
よく、異なっていてもよい。

それぞれの温度の好適な範囲は、用いる光硬化性ポリマ
ーの種類や組成、所望とするマイクロレンズアレイの焦
点距離あるいは他の温度などの条件によって異なるので
一様に規定することはできないが、たとえば、０〜１０
０°Ｃ１好ましくは常温付近　６０°Ｃとすることがで
きる。もっとも、通常は、上記各温度を常温として、滴
下を行う方法が、工程の単純化の点などから特に好適に
採用できる。

本発明方法においては、上記滴下により透明基板上に得
られた凸面体状のポリマー突起体を、エネルギー線を照
射することにより硬化する。このエネルギー線を照射す
ることにより硬化する。このエネルギー線は、通常、該
基板の片側すなわち上面側から照射してもよく、下面側
から照射してもよく、あるいは同時に両側から照射して
もよい。

用いるエネルギー線は、用いた光硬化性ポリマーを硬化
できるものであれば特に限定されるものではなく、具体
的にはたとえば、Ｔ線、Ｘ線、紫外線、可視光、熱線あ
るいは電子線、イオンビーム、中性子線などの粒子線な
どの放射線を挙げることができる。上記硬化には、これ
らの中から、適切なものを選択し、通常一種単独で、あ
るいは所望により二種以上を併用して用いることができ
る。もっとも、通常は、前記光硬化性ポリマーとして紫
外線硬化性ポリマーを用い、前記エネルギー線として紫
外線を用いる方法が、特に好適に採用できる。

上記硬化の条件は、用いる光硬化性ポリマーの種類、組
成、用いるエネルギー線の種類等に応じて異なるので適
宜選定すればよい。

以上のようにして、所定の透明基板上に所望の大きさ、
所望の焦点距離を有する部分球面体状等の凸面体状のマ
イクロレンズが所望の配列で配列した目的とするマイク
ロレンズアレーを得ることができる。

この方法によると、従来法に比べて、工程が短く、著し
く単純化されて、生産性が著しく向上しており、しかも
用いる光硬化性ポリマーの粘度やデイスペンサー等の滴
下装置のポリマー突出孔の大きさなどを調整することに
よって、得られるマイクロ凸レンズの形状や大きさを容
易に制御することができる。また、ガラス板やプラスチ
ック板等の密着性も向上させることができ、かつ、各マ
イクロレンズの配列が所望の配列となるように容易に制
御することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。

実施例１ 第１図に示す様に透明基板１として、平板ガラスを用い
、その面上に光硬化性ポリマー（日本曹達　ＴＥ−２０
００：共栄社製油脂型ＩＢＸ：メルク社製Ｄａｒｏ１１
７３＝５０：５０：４）をディスベンザ−を用い、互い
に接触することがない様に連続的に複数個滴下し、光硬
化性ポリマー突起体２の配列を得た。次いでエネルギー
線３として紫外線高温水銀灯（８０ｗＸ３）を用いて１
５秒照射を行い該ポリマー２を硬化せしめ凸面体状マイ
クロレンズ体４を有する平板マイクロレンズアレーを得
た。

実施例２ 実施例１で平板ガラスの代りにポリカーボネート製透明
板を用いたほかは同様の操作を行い平板マイクロレンズ
アレーを得た。

〔発明の効果〕

本発明の方法は、透明な基板上に、米硬化性樹脂を連続
的に滴下し、硬化するという単純な方法を用いているの
で工程が少なく、生産性に優れ、しかも得られる凸レン
ズの形状、配列状態を容易に制御することができ、さら
に基板と凸レンズとの密着性に優れたマイクロ凸レンズ
アレーを得ることができる実用上著しく優れた効果を有
している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のマイクロレンズアレーの製造方法の
部分的な工程を表す断面図である。 第２図は、従来のマイクロレンズアレーの製造方法に関
する断面図である。 １　透明基板 ２　光硬化性ポリマー突起体 ３　エネルギー線 ４　凸面体状マイクロレンズ体 ５　平板ガラス　　　　　６　金属膜 ７　孔　　　　　　　　　８　金属イオン拡散部第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明基板上に、光硬化性ポリマーを滴下し、凸面体
   状の光硬化性ポリマー突起体を複数個形成せしめ、次い
   で、該透明基板の片側もしくは両面からエネルギー線を
   照射し、該ポリマー突起体を硬化し、硬化凸レンズ体の
   配列を得ることを特徴とするマイクロレンズアレーの製
   造方法。 ２、透明基板が、透明平板である請求項１記載のマイク
   ロレンズアレーの製造方法。 ３、透明基板が、透明ガラス基板または透明プラスチッ
   ク基板である請求項１または２記載のマイクロレンズア
   レーの製造方法。 ４、透明プラスチックが、アクリル樹脂および／または
   メタクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネートある
   いはエポキシ樹脂である請求項３記載のマイクロレンズ
   アレーの製造方法。 ５、凸面体状の光硬化性ポリマー突起体が、部分球面状
   の光硬化性ポリマー突起体であり、かつ硬化凸レンズ体
   が硬化部分球面体状凸レンズ体である請求項１ないし４
   いずれか記載のマイクロレンズアレーの製造方法。 ６、滴下が常温で行う滴下である請求項１ないし５いず
   れか記載のマイクロレンズアレーの製造方法。 ７、光硬化性ポリマーが、アクリル樹脂および／または
   メタクリル樹脂あるいはエポキシ樹脂であり、かつ光重
   合開始剤を含有するものである請求項１ないし６いずれ
   か記載のマイクロレンズアレーの製造方法。