(57)【要約】  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。
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。【００１２】
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。【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
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。【００１６】
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。【００１７】
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。【００１８】
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。
【発明の効果】
【００１９】
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。【００２０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る光学部材の製造方法の一例を説明する図
【図２】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
【図３】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
【図４】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
【図５】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
【図６】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
【図７】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
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。）。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【符号の説明】
【００７９】
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
【図１】
2013094710.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2013094710.tif 000011
2013094710.tif 000012
2013094710.tif 000013