WO2013094710A1 - 光学部材の製造方法 - Google Patents

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WO2013094710A1
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microlens
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light
lens forming
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Inventor
仲島　厚志
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00365—Production of microlenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
    • G02B3/0018—Reflow, i.e. characterized by the step of melting microstructures to form curved surfaces, e.g. manufacturing of moulds and surfaces for transfer etching

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an optical member, and more particularly, to a method for manufacturing an optical member including a microlens on a light input / output surface of a substrate.
  • a method of forming a microlens array on a light input / output surface of a light guide plate, a light diffusing plate, an LED or the like is known for the purpose of improving light input / output efficiency.
  • plastic molding using a mold is generally used, but the cost of the mold is high and the degree of freedom of design change is low.
  • Patent Document 1 discloses a microlens formation method that does not use a mold.
  • a transparent curable resin composition is applied to the light entrance / exit surface by an ink jet method to form an ink drop, which is cured to form a lens.
  • a method is disclosed.
  • the lens curvature is adjusted by performing a surface coating treatment on the light entrance / exit surface and adjusting a surface energy difference with respect to the resin composition.
  • the present inventor has paid attention to the fact that the shape of the microlens formed on the light entrance / exit surface of the substrate can be a factor that determines optical functions such as light entrance / exit efficiency and photo-alignment.
  • the present inventor tried to give a desired shape to the microlens by adjusting the amount of ink applied using the method described in Patent Document 1, but mainly the range of ink drop wetting and spreading (ink The contact area between the drop and the light entrance / exit surface only changed. As a result, the microlens only changes in two-dimensional size, and does not give a desired shape.
  • an object of the present invention is to provide an optical member manufacturing method capable of forming a microlens having a desired shape in an optical member comprising a microlens on a light input / output surface of a base material.
  • the present inventor has intensively studied a method for imparting a desired shape to the microlens formed on the light input / output surface of the substrate, for example, a hard coat treatment It was noticed that some of the base materials such as the base material and the LED sealing material (silicone etc.) have poor affinity with ink.
  • the present inventor increases the ink affinity only in the region where the lens is formed on the light entrance / exit surface with poor ink affinity, thereby reducing the contact area (two-dimensional shape) between the ink drop and the light entrance / exit surface.
  • a configuration has been conceived in which the three-dimensional shape of the ink drop is adjusted according to the amount of ink applied.
  • An optical member having an optical function such as photo-alignment can be designed.
  • An optical member manufacturing method comprising a step of forming a microlens by applying ink by an inkjet method on a light entrance / exit surface of a substrate, Prepare a substrate having a low affinity for the ink on the light entrance and exit surfaces as the substrate, Next, a surface treatment for increasing the affinity for the ink is performed selectively on a lens forming region where the microlenses on the light entrance / exit surface are formed, Next, a method of manufacturing an optical member, wherein the microlens is formed by applying the ink with the applied amount adjusted to the lens forming region having an increased affinity for the ink.
  • an optical member capable of forming a microlens having a desired shape very easily in an optical member including a microlens on a light entrance / exit surface of a substrate.
  • the present invention it is possible to adjust the contact angle and / or the curvature of the microlens, which is an important factor for determining the optical function of the optical member, such as the light input / output efficiency and the photo-alignment property, extremely easily and with high accuracy.
  • a method for manufacturing an optical member can be provided.
  • the figure explaining an example of the manufacturing method of the optical member which concerns on this invention The top view which shows an example of the light entrance / exit surface provided with several lens formation area
  • region The top view which shows an example of the light entrance / exit surface provided with the lens formation area formed in the polygonal shape
  • a base material 1 having a light entrance / exit surface 10 is prepared as a material constituting an optical member.
  • a substrate such as a substrate on which the light entrance / exit surface 10 is hard-coated or an LED sealing material (silicone or the like) can be preferably exemplified.
  • the prepared substrate 1 has a low affinity for the ink on the light entrance / exit surface 10. This affinity changes relatively depending on the properties of the ink used. Specifically, the ink should have a contact angle with respect to the light entrance / exit surface 10 in the range of 60 to 120 degrees. Is preferred.
  • the contact angle is a value measured by a droplet method using a contact angle meter CA-DT-A type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
  • reference numeral 12 in the figure denotes a non-lens forming area where no microlens is formed, and the non-lens forming area 12 is not subjected to a surface treatment that increases the affinity for ink.
  • the affinity of the lens forming region 11 for the ink is specifically increased until the contact angle of the ink with respect to the lens forming region 11 is preferably in the range of 0 to 50 degrees.
  • the contact angle is a value measured by a droplet method using a contact angle meter CA-DT-A type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
  • hydrophilic treatment or hydrophobic treatment can be used according to the properties of the ink. Specifically, visible light irradiation, UV light irradiation, infrared irradiation, ozone treatment or plasma treatment can be used. It is preferable to use at least one or a combination of two or more.
  • the non-lens forming region 12 can be selectively masked with a mask M as shown in the figure.
  • the mask M is removed when the surface treatment is completed. It is also preferable to directly expose a light source such as ultraviolet light, visible light, or infrared light using a laser or the like without using a mask.
  • the surface treatment is performed by bringing the lens formation region 11 into contact with a liquid treatment agent
  • a method in which the treatment agent is selectively attached to and contacted with the lens formation region 11 by an ink jet method is used.
  • the selective surface treatment can be performed by omitting the above-described masking process.
  • the attached treatment agent is appropriately removed by washing or evaporation as necessary.
  • the ink affinity is increased so that the contact angle of the ink with respect to the light entrance / exit surface 10 is preferably in the range of 0 to 50 degrees.
  • a non-lens forming region having a small ink affinity in which the contact angle of the ink with respect to the light entrance / exit surface 10 is preferably in the range of 60 degrees to 120 degrees. 12 are formed.
  • the ink 2 with the applied amount adjusted is applied to the lens forming region 11 by the inkjet method.
  • the ink drop 20 quickly wets and spreads over the entire lens forming region 11, but outside the lens forming region 11. It is prevented from spreading wet.
  • the contact area of the ink drop 20 with respect to the light entrance / exit surface 10 mainly changes (two-dimensional change).
  • the change in the contact area is suppressed as described above, and the two-dimensional shape is defined, and the three-dimensional shape of the ink drop 20, specifically, according to the applied amount of the ink 2.
  • the contact angle of the ink drop 20 with respect to the light entrance / exit surface and the curvature of the ink drop 20 change.
  • the ink lens 20 is preferably cured by supplying active energy such as UV irradiation to form the microlens L.
  • active energy such as UV irradiation
  • the microlens L is fixed integrally with the substrate 1 on the lens forming region 11 of the light entrance / exit surface 10.
  • an optical member OP comprising the microlens L on the light entrance / exit surface 10 of the substrate 1 is obtained.
  • the contact angle of the ink drop 20 with respect to the light entrance / exit surface and / or the curvature of the ink drop 20 change according to the amount of ink 2 applied.
  • the contact angle of the obtained microlens L with respect to the light entrance / exit surface and / or the curvature of the microlens L can be easily adjusted to a desired value.
  • the adjustment of the application amount of the ink 2 to the lens forming region 11 is performed by adjusting the number of ink 2 applied drops or per ink ink 2 applied drop.
  • the capacity By adjusting the capacity, it can be carried out easily and with extremely high accuracy. Thereby, the effect that the contact angle and / or curvature of the microlens L can be adjusted with extremely high accuracy is obtained.
  • the contact angle and / or curvature which are factors that determine the shape of the microlens L, are factors that are particularly important in determining optical functions such as light entry / exit efficiency from the substrate 1 and photo-alignment. It becomes. Therefore, according to the present invention, an optical function that cannot be achieved by the conventional method can be appropriately given to the optical member OP.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of lens forming regions 11 are provided on one light entrance / exit surface 10.
  • the present invention is also preferably applied to a case where a plurality of microlenses L are provided.
  • the plurality of lens forming regions 11 formed on one light entrance / exit surface 10 include two or more lens forming regions 11 having the same area and surface shape.
  • the ink 2 may be applied with the same application amount to two or more lens forming regions 11 having the same area and surface shape, but it is also preferable to apply the ink 2 with different application amounts.
  • an optical member OP formed as described above can be obtained.
  • Such an optical member OP is particularly suitable for applications such as a light diffusing plate, a light guide plate, and an LED light emitting device, for controlling a light emitting area, controlling a light emitting luminance distribution, reducing light emitting luminance unevenness, controlling light emitting color unevenness, and extracting light.
  • achieve the improvement of efficiency etc. suitably is produced.
  • the plurality of lens forming regions 11 formed on one light entrance / exit surface 10 include two or more lens forming regions 11 having different areas or surface shapes.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the lens forming region 11 having different areas, and shows a state where the light entrance / exit surface 10 is viewed from above.
  • the plurality of lens forming regions 11 formed on one light entrance / exit surface 10 all have a circular shape.
  • the lens forming regions 11 arranged in parallel in the vertical direction have the same area, but the lens forming regions 11 arranged in parallel in the horizontal direction change in steps.
  • the ink 2 may be applied with the same application amount to the lens forming regions 11 having different areas, but it is also preferable to apply the ink 2 with different application amounts.
  • an optical member OP formed by juxtaposing two or more microlenses L having different optical characteristics such as light input / output efficiency and photo-alignment property on one light input / output surface 10 is provided. Obtainable.
  • the optical properties such as the light input / output efficiency and the photo-alignment property can be increased by increasing the application amount according to the area even if the area of the lens formation region 11 is different.
  • an optical member OP formed by juxtaposing two or more microlenses L that are similar to each other on one light entrance / exit surface 10.
  • Such an optical member OP is particularly suitable for applications such as a light diffusing plate, a light guide plate, and an LED light emitting device, for controlling a light emitting area, controlling a light emitting luminance distribution, reducing light emitting luminance unevenness, controlling light emitting color unevenness, and extracting light.
  • achieve the improvement of efficiency etc. suitably is produced.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the lens forming region 11 having a different area and surface shape, and shows a state where the light entrance / exit surface 10 is viewed from above.
  • the plurality of lens forming regions 11 formed on one light entrance / exit surface 10 include elliptical shapes having different major axes (some of which are circular because the major axis is equal to the minor axis). It has a shape.)
  • the lens forming regions 11 arranged in parallel in the vertical direction have the same area and shape, but the lens forming regions 11 arranged in parallel in the horizontal direction are surfaced by changing the major axis of the ellipse stepwise. The shape has changed, and the area has also changed step by step.
  • the ink 2 may be applied with the same application amount to the lens forming regions 11 having different areas and surface shapes, or the ink 2 may be applied with different application amounts. It is also preferable to give.
  • An optical member OP in which two or more microlenses L having similar optical characteristics are arranged in parallel on one light entrance / exit surface 10 can be obtained.
  • Such an optical member OP is particularly suitable for applications such as a light diffusing plate, a light guide plate, and an LED light emitting element, and controls a light emitting region, controls a light emission luminance distribution, reduces light emission luminance unevenness, controls light emission color unevenness, and emits light. There is an effect that it is possible to suitably realize the control of the sex.
  • that the surface shapes of the lens forming regions 11 are different from each other includes the case where the forming directions of the surface shapes are different from each other.
  • the ink 2 can be applied with the same application amount or the ink 2 can be applied with different application amounts to the lens formation regions 11 having different surface shapes.
  • the optical member OP obtained in this way is used to control the light emitting area, control the light emission luminance distribution, reduce the light emission luminance unevenness, and control the light emission color unevenness, particularly in applications such as a light diffusion plate, a light guide plate, and an LED light emitting element.
  • a light diffusion plate, a light guide plate, and an LED light emitting element is used to control the light emitting area, control the light emission luminance distribution, reduce the light emission luminance unevenness, and control the light emission color unevenness, particularly in applications such as a light diffusion plate, a light guide plate, and an LED light emitting element.
  • the case where the plurality of lens forming regions 11 are arranged in a grid pattern along the vertical and horizontal directions in the drawing is not limited to this.
  • a plurality of lens forming regions 11 may be arranged radially.
  • a plurality of lens forming regions 11 formed on one light entrance / exit surface 10 are arranged radially along the six directions from the center, and the surface shape changes to an elliptical shape as the distance from the center increases. In addition, the area is increased.
  • the optical characteristics can be set by adjusting the amount of ink 2 applied to each lens forming region 11.
  • the shape of the lens forming region 11 is a circle or an ellipse has been described.
  • the shape is not limited thereto, and for example, by using the mask M described above, a triangle, a quadrangle, or a polygonal shape having five or more corners is used. It can be set as arbitrary shapes, such as.
  • the surface shape of the lens forming region 11 is set to a non-circular shape such as an elliptical shape or a polygonal shape, so that it is possible to set the photo-orientation property to the obtained lens L.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the case where the lens forming region 11 has a triangular shape, and shows a state where the light entrance / exit surface 10 is viewed from above.
  • the plurality of lens forming regions 11 are all formed in a right isosceles triangular shape having the same forming direction.
  • the optical orientation of the microlens L can be set in an arbitrary direction by appropriately selecting the surface shape as a polygonal shape or the like. Further, at this time, the light entrance / exit efficiency is also suitably set by adjusting the amount of ink 3 applied.
  • the lens forming region 11 has a shape different from a circular shape, such as a polygonal shape such as a triangular shape (for example, FIG. 6) or an elliptical shape (for example, FIGS. 3 to 5), that is, a shape.
  • the microlens L has a shape different from the hemispherical shape obtained by the circular lens forming region 11 by appropriately adjusting the application amount of the ink 2 as shown in FIG.
  • the three-dimensional height can be provided with anisotropy.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing an optical member provided with a microlens L having anisotropy in a three-dimensional height.
  • a lens forming region 11 having a shape different from a circular shape (here, a triangular shape as shown in the plan view of FIG. 7A) on the light entrance / exit surface 10 of the substrate 1.
  • a non-lens forming area 12 surrounding the periphery of the lens forming area 11.
  • the ink 2 is applied to the lens forming region 11 in an arbitrary application amount by the ink jet method to form the ink drop 20, and then the microlens L is cured by curing the ink drop 20. Form.
  • an optical member OP including a microlens L having anisotropy in three-dimensional height is obtained.
  • the plan view of FIG. 7C illustrates the three-dimensional height of the microlens L, and the thickness of the lens is expressed by the dot density.
  • the degree of anisotropy in the three-dimensional height of the micro lens L is adjusted by adjusting the application amount of the ink 2. It is preferable to control. Specifically, as shown in FIG. 7C, the degree of anisotropy in the three-dimensional height of the microlens L can be increased as the applied amount of the ink 2 is increased. The degree of anisotropy in the three-dimensional height of the microlens L can be reduced as the applied amount of the ink 2 is reduced.
  • the optical member OP provided with the microlens L having anisotropy in three-dimensional height preferably has optical characteristics such as allowing light passing through the microlens L to pass in an arbitrary direction.
  • optical characteristics such as allowing light passing through the microlens L to pass in an arbitrary direction.
  • control of a light emitting region control of light emission luminance distribution, reduction of light emission luminance unevenness, control of light emission color unevenness, light emission directivity control, etc. It is effective.
  • the ink used in the present invention is not particularly limited as long as it is an ink that can be finally cured.
  • it can be preferably used even if it is an ink that is cured by polymerization over time.
  • the ink is preferably an active energy curable ink that can be cured by supplying an active energy such as UV irradiation, infrared irradiation, or heating.
  • the active energy curable ink by using the active energy curable ink, it is possible to obtain an effect of obtaining the microlens L with higher accuracy by curing the ink drop 20 while suitably maintaining the shape of the ink drop 20.
  • the ink drop 20 is preferably cured by UV irradiation or infrared irradiation, whereby the entire ink drop 20 can be cured at an equal speed without unevenness, and a highly accurate microlens L can be obtained. It becomes possible.
  • Substrate 10 Light entrance / exit surface 11: Lens formation area 12: Non-lens formation area 2: Ink 20: Ink drop L: Lens OP: Optical member

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Abstract

　基材の光入出面上にマイクロレンズを備えてなる光学部材において、所望する形状のマイクロレンズを形成できる光学部材の製造方法を提供することを目的とし、基材１の光入出面１０上に、インクジェット方式によりインクを付与してマイクロレンズを形成する工程を含む光学部材の製造方法であって、基材１として光入出面１０の前記インクに対する親和性が小さい基材を用意し、次いで、光入出面１０のマイクロレンズが形成されるレンズ形成領域１１に対して選択的に、前記インクに対する親和性を増大する表面処理を施し、次いで、前記インクに対する親和性が増大されたレンズ形成領域に、付与量が調整された前記インクを付与してマイクロレンズを形成することを特徴とする。

Description

光学部材の製造方法
　本発明は、光学部材の製造方法に関し、詳しくは、基材の光入出面上にマイクロレンズを備えてなる光学部材の製造方法に関する。
　光導光板、光拡散板、ＬＥＤ等の光入出面に、光入出効率の向上を目的として、マイクロレンズアレイを形成する手法が知られている。
　光学的に適切なレンズ形状を形成する方法としては、金型によるプラスチック成形が一般的であるが、金型費用が高く、設計変更などの自由度も低い。
　特許文献１は、金型を用いないマイクロレンズ形成方法として、光入出面に、透明な硬化性樹脂組成物をインクジェット方式により付与してインクドロップを形成し、これを硬化させることによってレンズとする方法を開示している。また、光入出面に表面コーティング処理を施し、樹脂組成物に対する表面エネルギー差を調整してレンズ曲率の調整を行うことが記載されている。
特開２００７－２４９７０号公報
　本発明者は、基材の光入出面上に形成されるマイクロレンズの形状が、光入出効率や光配向性などのような光学的機能を決定する因子になり得ることに着目した。
　しかるに、従来、インクジェット方式を用いてレンズ形成を行う場合において、マイクロレンズに所望の形状を付与するための技術は存在しなかった。
　本発明者は、特許文献１に記載の方法を用い、インクの付与量を調整して、マイクロレンズに所望の形状を付与することを試みたが、主にインクドロップの濡れ広がりの範囲（インクドロップと光入出面との接触面積）が変化するだけであった。その結果、マイクロレンズは２次元的なサイズが変化するだけで、所望の形状を付与するには至らなかった。
　そこで、本発明の課題は、基材の光入出面上にマイクロレンズを備えてなる光学部材において、所望する形状のマイクロレンズを形成できる光学部材の製造方法を提供することにある。
　また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
　本発明者は、光学部材に対して所望する光学的機能を付与するために、基材の光入出面上に形成するマイクロレンズに所望する形状を付与する方法について鋭意検討し、例えばハードコート処理された基材や、ＬＥＤの封止材（シリコーン等）などのような一部の基材が、インクとの親和性に乏しいことに着目した。
　インクとの親和性に乏しい基材を用いれば、通常であれば、所望する形状を付与する以前に、マイクロレンズの形成自体が困難となるが、本発明者は、逆に親和性の乏しさを有効利用することによって、所望する形状のマイクロレンズを形成できることを見出した。
　即ち、本発明者は、インク親和性に乏しい光入出面において、レンズが形成される領域のみインク親和性を増大させることによって、インクドロップと光入出面との接触面積（２次元的形状）を強制的に規定し、これにより、インクの付与量に応じて、インクドロップの３次元的形状を調節する構成に想到した。
　これにより、マイクロレンズの２次元的形状だけでなく３次元的形状（マイクロレンズの接触角や曲率等）についても高精度に制御することが可能となり、従来では成し得なかった光入出効率や光配向性などのような光学的機能を備えた光学部材をデザインできるようになる。
１．
　基材の光入出面上に、インクジェット方式によりインクを付与してマイクロレンズを形成する工程を含む光学部材の製造方法であって、
　前記基材として前記光入出面の前記インクに対する親和性が小さい基材を用意し、
　次いで、前記光入出面のマイクロレンズが形成されるレンズ形成領域に対して選択的に、前記インクに対する親和性を増大する表面処理を施し、
　次いで、前記インクに対する親和性が増大されたレンズ形成領域に、付与量が調整された前記インクを付与してマイクロレンズを形成することを特徴とする光学部材の製造方法。
２．
　前記表面処理は、可視光照射、ＵＶ光照射、赤外線照射、オゾン処理又はプラズマ処理の少なくとも１又は２以上の組合せにより成されることを特徴とする前記１記載の光学部材の製造方法。
３．
　１つの前記光入出面に、互いに面積又は面形状が異なるレンズ形成領域を少なくとも２以上形成し、
　該２以上の互いに面積又は面形状が異なるレンズ形成領域に対して、付与量が調整された前記インクを付与してマイクロレンズを形成することを特徴とする前記１又は２記載の光学部材の製造方法。
４．
　前記インクは、活性エネルギー硬化型であることを特徴とする前記１～３の何れかに記載の光学部材の製造方法。
　本発明によれば、基材の光入出面上にマイクロレンズを備えてなる光学部材において、所望する形状のマイクロレンズを極めて簡単に形成できる光学部材の製造方法を提供することができる。
　特に本発明によれば、光入出効率や光配向性などのような光学部材の光学的機能を決定する重要な因子となるマイクロレンズの接触角及び又は曲率を、極めて容易且つ高精度に調節できる光学部材の製造方法を提供することができる。
本発明に係る光学部材の製造方法の一例を説明する図 複数のレンズ形成領域を備える光入出面の一例を示す平面図 複数のレンズ形成領域を備える光入出面の他の例を示す平面図 複数のレンズ形成領域を備える光入出面の他の例を示す平面図 複数のレンズ形成領域を備える光入出面の他の例を示す平面図 多角形状に形成されたレンズ形成領域を備える光入出面の一例を示す平面図 立体的な高さに異方性を有するマイクロレンズＬを備えた光学部材の製造方法の一例を説明する図
　以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
　図１を参照して、本発明に係る光学部材の製造方法の一例について説明する。
　まず、図１（ａ）に示す通り、光学部材を構成する材料として、光入出面１０を有する基材１を用意する。
　基材１としては、例えば光入出面１０がハードコート処理された基材や、ＬＥＤの封止材（シリコーン等）などのような基材を好ましく例示することができる。
　本発明において、用意される基材１は、光入出面１０のインクに対する親和性が小さい。この親和性は、用いるインクの性質により相対的に変化するものであり、具体的には、当該インクの光入出面１０に対する接触角が、６０度～１２０度の範囲となるものを用意することが好ましい。ここで、接触角は、接触角計ＣＡ－ＤＴ－Ａ型（協和界面科学社製）を用い、液滴法にて測定した値である。
　次いで、図１（ｂ）に示す通り、光入出面１０のマイクロレンズが形成されるレンズ形成領域１１に対して選択的に、インクに対する親和性を増大する表面処理を施す。一方、図中１２は、マイクロレンズが形成されない非レンズ形成領域であり、該非レンズ形成領域１２には、インクに対する親和性を増大する表面処理は施されない。
　表面処理によって、レンズ形成領域１１のインクに対する親和性は、具体的には、当該インクのレンズ形成領域１１に対する接触角が、好ましくは０度～５０度の範囲となるまで増大される。ここでも、接触角は、接触角計ＣＡ－ＤＴ－Ａ型（協和界面科学社製）を用い、液滴法にて測定した値である。
　表面処理としては、インクの性質に合わせて公知の親水化処理、あるいは疎水化処理等を用いることができ、具体的には、可視光照射、ＵＶ光照射、赤外線照射、オゾン処理又はプラズマ処理の少なくとも１又は２以上を組合せて用いることが好ましい。
　表面処理をレンズ形成領域１１に対して選択的に行うためには、例えば、図示するように、非レンズ形成領域１２を選択的にマスクＭによりマスキングする等により行うことができる。マスクＭは、表面処理が終了したら除去される。なお、マスクを使わずに紫外光、可視光、赤外光などの光源を、レーザー等を用いてダイレクトに露光することも好ましいことである。
　なお、レンズ形成領域１１を液体の処理剤と接触させることによって表面処理する場合は、該処理剤を、インクジェット方式によって当該レンズ形成領域１１に選択的に付着させて接触させる方法を用いることができる。これにより、上述したマスキング等を行う工程を省いて選択的な表面処理を行うことができる。付着させた処理剤は、必要に応じて洗浄や蒸発によって適宜除去される。
　このようにして、図１（ｃ）に示す通り、光入出面１０に、インクの光入出面１０に対する接触角が、好ましくは０度～５０度の範囲となるようにインク親和性が増大されたレンズ形成領域１１と、該レンズ形成領域１１周囲を取り囲むように配置され、インクの光入出面１０に対する接触角が、好ましくは６０度～１２０度の範囲のインク親和性が小さい非レンズ形成領域１２とが形成される。
　次いで、図１（ｄ）に示す通り、レンズ形成領域１１に、インクジェット方式により、付与量が調整されたインク２を付与する。
　このとき、レンズ形成領域１１と非レンズ形成領域１２とでインク親和性が異なっていることにより、インクドロップ２０は、レンズ形成領域１１の全体に亘って速やかに濡れ広がるが、レンズ形成領域１１外に向けて濡れ広がることが防止される。
　従来の方法では、インク２の付与量を調整しても、主にインクドロップ２０の光入出面１０に対する接触面積が変化（２次元的な変化）するだけである。これに対して、本発明では、上述の通り接触面積の変化が抑止され、２次元的形状が規定されると共に、インク２の付与量に応じて、インクドロップ２０の３次元的形状、具体的には、インクドロップ２０の光入出面に対する接触角や、インクドロップ２０の曲率が変化する。
　次いで、図１（ｅ）に示す通り、好ましくはＵＶ照射等の活性エネルギーの供給によってインクドット２０を硬化させてマイクロレンズＬを形成する。この硬化に伴って、マイクロレンズＬは、光入出面１０のレンズ形成領域１１上に、基材１と一体に固着される。
　このようにして、基材１の光入出面１０上にマイクロレンズＬを備えて成る光学部材ＯＰが得られる。
　本発明では、図１（ｄ）に示したように、インク２の付与量に応じて、インクドロップ２０の光入出面に対する接触角、及び又は、インクドロップ２０の曲率が変化するため、インク２の付与量の調整により、得られるマイクロレンズＬの光入出面に対する接触角、及び又は、マイクロレンズＬの曲率を、所望の値に、簡単に調整することが可能となる効果を奏する。
　特に本発明では、インク２の付与に際してインクジェット方式を用いるため、レンズ形成領域１１に対するインク２の付与量の調整を、インク２の打ち込みドロップ数の調整か、あるいは、インク２の打ち込み１ドロップあたりの容量の調整により、容易且つ極めて高精度に行うことができる。これにより、マイクロレンズＬの接触角及び又は曲率を極めて高精度に調整することが可能となる効果が得られる。
　光学部材ＯＰにおいて、マイクロレンズＬの形状を決める要素である接触角及び又は曲率は、基材１からの光入出効率や光配向性などのような光学的機能を決定する上で特に重要な因子となる。そのため、本発明によれば、光学部材ＯＰに対して、従来の方法では成し得なかった光学的機能を適宜付与することが可能となる。
　以上の説明では、１つの光入出面１０に、１つのマイクロレンズＬを付設する場合を示したが、本発明はこれに限定されず、１つの光入出面１０に、レンズ形成領域１１を複数形成して、複数のマイクロレンズＬを付設する場合にも好ましく適用される。
　本発明においては、１つの光入出面１０に形成される複数のレンズ形成領域１１が、互いに面積及び面形状が同一である２以上のレンズ形成領域１１を含むことも好ましいことである。
　この場合、互いに面積及び面形状が同一である２以上のレンズ形成領域１１に対して、同じ付与量でインク２を付与してもよいが、異なる付与量でインク２を付与することも好ましい。
　これにより、レンズ形成領域１１の面積及び面形状が同一であっても、互いに光入出効率や光配向性などの光学特性が異なる２以上のマイクロレンズＬを、１つの光入出面１０に並設してなる光学部材ＯＰを得ることができる。このような光学部材ＯＰは、特に、光拡散板、導光板、ＬＥＤ発光素子等の用途において、発光領域の制御、発光輝度分布の制御、発光輝度ムラの低減、発光色ムラの制御、光取出し効率の向上等を好適に実現できる効果を奏する。
　また、本発明においては、１つの光入出面１０に形成される複数のレンズ形成領域１１が、互いに面積又は面形状が異なる２以上のレンズ形成領域１１を含むことも好ましいことである。
　図２は、互いに面積が異なるレンズ形成領域１１の一例を示す図であり、光入出面１０を上方から見た様子を示している。
　図２の例において、１つの光入出面１０に形成された複数のレンズ形成領域１１は、何れも円形状を備えている。
　図中縦方向に並設されたレンズ形成領域１１は、互いに面積が同一であるが、横方向に並設されたレンズ形成領域１１は、面積が段階的に変化している。
　本発明においては、これら互いに面積が異なるレンズ形成領域１１に対して、同じ付与量でインク２を付与してもよいが、異なる付与量でインク２を付与することも好ましい。
　同じ付与量でインク２を付与する場合は、互いに光入出効率や光配向性などの光学特性が異なる２以上のマイクロレンズＬを、１つの光入出面１０に並設してなる光学部材ＯＰを得ることができる。
　一方、異なる付与量でインク２を付与する場合は、面積に伴って付与量を増加させることにより、レンズ形成領域１１の面積が異なっていても、互いに光入出効率や光配向性などの光学特性が類似する２以上のマイクロレンズＬを、１つの光入出面１０に並設してなる光学部材ＯＰを得ることができる。このような光学部材ＯＰは、特に、光拡散板、導光板、ＬＥＤ発光素子等の用途において、発光領域の制御、発光輝度分布の制御、発光輝度ムラの低減、発光色ムラの制御、光取出し効率の向上等を好適に実現できる効果を奏する。
　また、図３は、互いに面積及び面形状が異なるレンズ形成領域１１の一例を示す図であり、光入出面１０を上方から見た様子を示している。
　図３の例において、１つの光入出面１０に形成された複数のレンズ形成領域１１は、互いに長軸が異なる楕円形状を含んでいる（一部は長軸が短軸と等しくなることで円形状を呈している。）。
　図中縦方向に並設されたレンズ形成領域１１は、面積及び形状が同一であるが、横方向に並設されたレンズ形成領域１１は、楕円の長軸が段階的に変化することで面形状が変化しており、それに伴って面積も段階的に変化している。
　本発明においては、図２の場合と同様に、これら互いに面積及び面形状が異なるレンズ形成領域１１に対して、同じ付与量でインク２を付与してもよいし、異なる付与量でインク２を付与することも好ましい。
　特に、異なる付与量でインク２を付与する場合は、面積に伴って付与量を増加させることにより、レンズ形成領域１１の面積及び形状が異なっていても、互いに光入出効率や光配向性などの光学特性が類似する２以上のマイクロレンズＬを、１つの光入出面１０に並設してなる光学部材ＯＰを得ることができる。このような光学部材ＯＰは、特に、光拡散板、導光板、ＬＥＤ発光素子等の用途において、発光領域の制御、発光輝度分布の制御、発光輝度ムラの低減、発光色ムラの制御、発光指向性の制御等を好適に実現できる効果を奏する。
　本発明において、レンズ形成領域１１の面形状が互いに異なるとは、面形状の形成方向が互いに異なる場合も含む。
　具体的には、例えば図４に示すように、１つの光入出面１０に形成された複数のレンズ形成領域１１が、同一の楕円形状を備える場合であっても、その長軸の角度が互いに異なっていれば、面形状の形成方向が互いに異なるため、面形状が互いに異なるものとみなす。
　このように、面形状の形成方向が互いに異なるレンズ形成領域１１に対しても、同じ付与量でインク２を付与するか、あるいは異なる付与量でインク２を付与することができる。
　このようにして得られる光学部材ＯＰは、特に、光拡散板、導光板、ＬＥＤ発光素子等の用途において、発光領域の制御、発光輝度分布の制御、発光輝度ムラの低減、発光色ムラの制御、発光指向性の制御等を好適に実現できる効果を奏する。
　図２～４の説明では、図中縦横方向に沿って複数のレンズ形成領域１１が碁盤目状に配される場合について示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図５に示すように複数のレンズ形成領域１１が放射状に配されてもよい。
　図５の例において、１つの光入出面１０に形成された複数のレンズ形成領域１１は、中心から放射状に６方向に沿って並設され、中心から離れるに伴って面形状が楕円形状に変化すると共に、面積が増大するように設けられている。
　このような場合においても、各々のレンズ形成領域１１に対するインク２の付与量を調整することによって、光学特性の設定を行うことが可能である。
　以上の説明では、レンズ形成領域１１の形状が、円形ないし楕円形の場合について説明したが、これらに限定されず、例えば上述したマスクＭを用いることにより三角形、四角形、あるいは５角以上の多角形状等の任意の形状とすることができる。
　本発明においては、レンズ形成領域１１の面形状を、例えば楕円形状や多角形状のような非円形状とすることによって、得られるレンズＬに光配向性を設定することが可能となる。
　図６は、レンズ形成領域１１が三角形状である場合の一例を示す図であり、光入出面１０を上方から見た様子を示している。
　図６において、複数のレンズ形成領域１１は、何れも形成方向が同一の直角二等辺三角形状に形成されている。
　本発明においては、このように面形状を多角形状等に適宜選択することによって、マイクロレンズＬの光配向性を任意の方向に設定することが可能である。更に、このとき、インク３の付与量を調整することにより、光入出効率についても好適に設定される。
　また、本発明においては、レンズ形成領域１１が、三角形状（例えば図６）等の多角形状や楕円形状（例えば図３～図５）等のように円形状とは異なる形状の場合、つまり形状に異方性がある場合には、図７に示すように、インク２の付与量を適宜調整することによって、円形状のレンズ形成領域１１によって得られる半球形状とは異なる形状をマイクロレンズＬに付与することができ、立体的な高さにも異方性を持たせることができる。
　図７は、立体的な高さに異方性を有するマイクロレンズＬを備えた光学部材の製造方法の一例を説明する図である。
　まず、図７（ａ）に示すように、基材１の光入出面１０上に、円形状とは異なる形状（ここでは図７（ａ）平面図に示す通り三角形状）のレンズ形成領域１１と、該レンズ形成領域１１周囲を取り囲む非レンズ形成領域１２とを形成する。
　次いで、図７（ｂ）に示すように、レンズ形成領域１１に、インクジェット方式により、任意の付与量でインク２を付与し、インクドロップ２０を形成した後、これを硬化させてマイクロレンズＬを形成する。
　その結果、図７（ｃ）に示すように、立体的な高さに異方性を有するマイクロレンズＬを備えた光学部材ＯＰが得られる。図７（ｃ）の平面図は、マイクロレンズＬの立体的な高さを説明しており、レンズ厚の厚さをドットの濃さで表現している。
　このようにして立体的な高さに異方性を有するマイクロレンズＬを形成する場合、インク２の付与量を調節することにより、マイクロレンズＬの立体的な高さにおける異方性の度合いを制御することが好ましい。具体的には、図７（ｃ）に示したように、インク２の付与量を大きくするほど、マイクロレンズＬの立体的な高さにおける異方性の度合いを大きくすることができ、逆に、インク２の付与量を小さくするほど、マイクロレンズＬの立体的な高さにおける異方性の度合いを小さくすることができる。
　立体的な高さに異方性を有するマイクロレンズＬを備えた光学部材ＯＰは、例えば当該マイクロレンズＬを通過する光を任意の方向に偏らせて通過させる等の光学特性を好適に備えることができるため、特に、光拡散板、導光板、ＬＥＤ発光素子等の用途において、発光領域の制御、発光輝度分布の制御、発光輝度ムラの低減、発光色ムラの制御、発光指向性の制御等に効果的である。
　本発明で用いられるインクは、最終的に硬化することが可能なインクであれば格別限定されず、例えば経時的に重合が進行して硬化するインク等であっても好ましく用いることができるが、ＵＶ照射、赤外線照射、あるいは加熱等の活性エネルギーの供給によって硬化可能な活性エネルギー硬化型のインクであることが好ましい。
　本発明においては、活性エネルギー硬化型のインクを用いることにより、インクドロップ２０の形状を好適に保持したまま硬化させて、より高精度なマイクロレンズＬを得ることができる効果が得られる。
　特に本発明においては、インクドロップ２０をＵＶ照射あるいは赤外線照射により硬化させることが好ましく、これにより、インクドロップ２０全体をムラなく等しい速度で硬化させることができ、更に高精度なマイクロレンズＬを得ることが可能となる。
　１：基材
　　１０：光入出面
　　１１：レンズ形成領域
　　１２：非レンズ形成領域
　２：インク
　　２０：インクドロップ
　Ｌ：レンズ
　ＯＰ：光学部材

Claims (4)

  1. 　基材の光入出面上に、インクジェット方式によりインクを付与してマイクロレンズを形成する工程を含む光学部材の製造方法であって、
    　前記基材として前記光入出面の前記インクに対する親和性が小さい基材を用意し、
    　次いで、前記光入出面のマイクロレンズが形成されるレンズ形成領域に対して選択的に、前記インクに対する親和性を増大する表面処理を施し、
    　次いで、前記インクに対する親和性が増大されたレンズ形成領域に、付与量が調整された前記インクを付与してマイクロレンズを形成することを特徴とする光学部材の製造方法。
  2. 　前記表面処理は、可視光照射、ＵＶ光照射、赤外線照射、オゾン処理又はプラズマ処理の少なくとも１又は２以上の組合せにより成されることを特徴とする請求項１記載の光学部材の製造方法。
  3. 　１つの前記光入出面に、互いに面積又は面形状が異なるレンズ形成領域を少なくとも２以上形成し、
    　該２以上の互いに面積又は面形状が異なるレンズ形成領域に対して、付与量が調整された前記インクを付与してマイクロレンズを形成することを特徴とする請求項１又は２記載の光学部材の製造方法。
  4. 　前記インクは、活性エネルギー硬化型であることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の光学部材の製造方法。
     
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