(57)【要約】【課題】賦形型を使用しないため、賦形型原版の汚れによる形成不良が発生せずにマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成装置およびマイクロレンズ形成方法を提供する。【解決手段】マイクロレンズ被形成基材上に塗布したマイクロレンズ母材を変形させマイクロレンズを形成する装置であって、所望のマイクロレンズパターン位置に電極を形成した電極部材と、前記マイクロレンズ被形成基材をはさんで前記電極部材と対極に位置する対向電極と、前記電極部材に電圧を印加するための電源と、前記マイクロレンズ母材を硬化させるための硬化誘発装置とを備えることを特徴とするマイクロレンズ形成装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロレンズ被形成基材上に塗布したマイクロレンズ母材を変形させマイクロレンズを形成する装置であって、所望のマイクロレンズパターン位置に電極を形成した電極部材と、前記マイクロレンズ被形成基材をはさんで前記電極部材と対極に位置する対向電極と、前記電極部材に電圧を印加するための電源と、前記マイクロレンズ母材を硬化させるための硬化誘発装置とを備えることを特徴とするマイクロレンズ形成装置。
【請求項２】
前記電極部材に電圧を印加し、前記マイクロレンズ母材の形状を所望の形状に変形させる工程、該変形工程中に前記硬化誘発装置による紫外線、熱または乾燥によって前記マイクロレンズ母材を硬化させる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ形成装置。
【請求項３】
紫外線、熱または乾燥によって硬化する材料をマイクロレンズ母材としてマイクロレンズ被形成基材上に塗布し、電圧の印加により前記マイクロレンズ母材を所望の形状に変形し、該変形中に紫外線、熱または乾燥によってマイクロレンズ母材を硬化させ、マイクロレンズを形成することを特徴とするマイクロレンズ形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽光発電パネルや液晶ディスプレイなどの性能向上に用いられるマイクロレンズの形成方法の改良にかかる。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電パネルや液晶ディスプレイなどのエレクトロニクス製品ではレンズによる集光を利用して性能の向上を図る試みがなされている。例えば太陽光パネルでは、パネルの表面にマイクロレンズが形成されたフィルムを搭載し、小面積の発電素子にレンズで集光した光を入射し、設置面積あたりの発電素子面積を縮小するなどしてコストを下げている。また、液晶ディスプレイではマイクロレンズによりバックライトを集光してカラーフィルタのブラックマトリクスにより遮蔽される光を減らし、エネルギー効率を向上させている。
【０００３】
このようなマイクロレンズはフィルムや基板上にレンズとして機能する微細な凹凸を形成したものである。このマイクロレンズには、前述したような光取り出し効率向上による低消費電力化や、あるいはディスプレイにおける視野角の向上、といった技術的な利点がある。
【０００４】
これらのマイクロレンズをフィルムや基板上に形成する方法としては、特許文献１のように賦形型を用いるものがある。
【０００５】
図２（ａ）は従来の賦形型を用いたマイクロレンズ形成方法の概要図である。マイクロレンズ被形成基材５上にマイクロレンズ母材７を塗布し、賦形パターン２５が彫刻された賦形型２１を該マイクロレンズ母材に押し当てることで、該賦形パターンを該マイクロレンズ母材に転写する。
【０００６】
前記マイクロレンズ母材の硬化が十分に行われていない場合、図２（ａ）のように該マイクロレンズ母材と前記賦形パターンとの接触の際に該賦形パターンにマイクロレンズ母材残渣２７が発生する。前記マイクロレンズ母材残渣は前記賦形パターン上に残り続けるため、連続的に転写をする際に該マイクロレンズ母材残渣が付着した該賦形パターン部分に転写不良が生じ続ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３２１６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、液晶ディスプレイなどに用いられるマイクロレンズを非接触かつ効率よく形成するための手段を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係る発明は、マイクロレンズ被形成基材上に塗布したマイクロレンズ母材を変形させマイクロレンズを形成する装置であって、所望のマイクロレンズパターン位置に電極を形成した電極部材と、前記マイクロレンズ被形成基材をはさんで前記電極部材と対極に位置する対向電極と、前記電極部材に電圧を印加するための電源と、前記マイクロレンズ母材を硬化させるための硬化誘発装置とを備えることを特徴とするマイクロレンズ形成装置である。
【００１０】
本発明の請求項２に係る発明は、前記電極部材に電圧を印加し、前記マイクロレンズ母材の形状を所望の形状に変形させる工程、該変形工程中に前記硬化誘発装置による紫外線、熱または乾燥によって前記マイクロレンズ母材を硬化させる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ形成装置である。
【００１１】
本発明の請求項３に係る発明は、紫外線、熱または乾燥によって硬化する材料をマイクロレンズ母材としてマイクロレンズ被形成基材上に塗布し、電圧の印加により前記マイクロレンズ母材を所望の形状に変形し、該変形中に紫外線、熱または乾燥によってマイクロレンズ母材を硬化させ、マイクロレンズを形成することを特徴とするマイクロレンズ形成方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、賦形型を使用しないため、賦形型原版の汚れによる形成不良が発生せずにマイクロレンズを形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）本発明のマイクロレンズ形成装置の装置構成の一例を示す概要図である。（ｂ）本発明のマイクロレンズ形成装置によるマイクロレンズ形成方法の一例を示す概要図である。
【図２】（ａ）従来の賦形型を用いたマイクロレンズ形成方法の概要図である。（ｂ）従来の賦形型を用いたマイクロレンズ形成方法の問題点を示した概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に従って、本発明を実施するための形態について説明する。図１（ａ）は本発明のマイクロレンズ形成装置における装置構成の一例を示す概要図である。
【００１５】
本発明のマイクロレンズ形成装置はマイクロレンズを所望の位置に形成するために電極を形成した電極部材３と、マイクロレンズ形成する位置と対応するように配置された電極パターン１と、該電極パターンに電圧を印加するための電源１１と、マイクロレンズ母材７およびマイクロレンズ被形成基材５をはさんだ位置に配置される対向電極９と、マイクロレンズ母材７を硬化させるための硬化誘発装置１３とを備えることを特徴とする。
【００１６】
電極部材３は板状で、樹脂やガラスなどの絶縁体であり、該電極部材にはマイクロレンズを形成する所望の位置と対応するように穴を開ける。針状電極や金属線の挿入等により電極パターン１を形成する。あるいは、該電極パターンは穴を開けた前記電極部材の全体に金属メッキを施し、マイクロレンズ母材と平行に向かい合う面を研磨したものでもよい。
【００１７】
電源１１は直流、交流の任意の電圧波形を数百Ｖ〜数ｋＶの振幅で出力する。波形出力用の低電圧源と昇圧器の組み合わせでもよい。また、電流容量は数百ｍＡ程度あれば問題ない。
【００１８】
対向電極９は導電性の板や、絶縁性の板の片面に導電膜を形成したものが使用可能である。該対向電極をアースと接続するなどして前記電極パターンとの間に電位差を設け、該電極パターンからマイクロレンズ母材方向に向かう電場を強める。
【００１９】
マイクロレンズ母材７は所望の膜厚を形成できるスリットダイコーターや、ロールコーター、バーコーター等を用いてマイクロレンズ被形成基材上に塗布する。該マイクロレンズ母材７は熱硬化型や光硬化型、重合開始剤硬化型あるいは揮発成分を含む乾燥硬化型など、塗布後に硬化させることが可能な材料を使用する。
【００２０】
硬化誘発装置１３は前記マイクロレンズ母材を硬化させるための装置であり、熱や紫外線あるいは風を発生することにより、該マイクロレンズ母材の硬化を開始・促進させる。
【００２１】
次に、本発明のマイクロレンズ形成装置によるマイクロレンズ形成プロセスについて説明する。
【００２２】
本発明のマイクロレンズ形成装置は図１（ｂ）のように電極部材３と対向電極９との間において電源１１によって印加される電場により、該電極部材と該対向電極の間に位置するマイクロレンズ被形成基材５に形成したマイクロレンズ母材７の所望の位置をレンズ状に変形させ、変形させた該マイクロレンズ母材を硬化誘発装置１３により硬化することで所望のマイクロレンズ１５を該マイクロレンズ被形成基材上に形成するものである。
【００２３】
上述した電場によるマイクロレンズ母材の変形は、以下の原理に基づくものである。
【００２４】
電場による液体の変形であるが、液面上方に針状の電極を配置して針に電圧を印加すると、針の先端から放射状に電場が形成され、空気と液の界面における不連続な電場によって生じるエネルギー差により、針直下の液面が凸状に変形する。
【００２５】
本発明者はこの原理を活用し、電極として複数の針状電極や金属線を並べることで、各針状電極や金属線の直下に各々凸形状を形成させることを見出した。
【００２６】
以下に、本発明の具体的実施例について説明する。
【００２７】
＜実施例＞
まず、ガラス基板１００×１００×１ｍｍの中央に、Φ１００ｕｍの貫通穴を縦１０列×横１０列の升目状で縦横の穴の中心軸の距離が縦横５００ｕｍの間隔になるように形成し、ガラス基板全体に金メッキを施して片面を研磨して電極部材を作製した。
【００２８】
次に、マイクロレンズ被形成基材となるガラス基板１００×１００×０．５ｍｍにマイクロレンズ母材として紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂ＵＶ−１７００Ｂ（日本合成化学工業（株））をバーコーターで厚み２０ｕｍとなるように塗布した。
【００２９】
マイクロレンズ母材塗布後のマイクロレンズ被形成基材を金属板の上に設置し、さらに前記電極部材の研磨面をマイクロレンズ母材の表面と対面して平行になるように固定した。電極部材研磨面とマイクロレンズ母材の表面との間隔は１００ｕｍとした。
【００３０】
前述した電極部材、マイクロレンズ被形成基材を紫外光照射装置ＨＭＷ−３４８−２に設置した。電極部材に高圧電源ＨＪＳＲ−１Ｒ５０を接続し、対向電極をアースに接続した。
【００３１】
この後、高圧電源より１ｋＶの電圧を出力した状態で、紫外光照射装置より５０ｍＷ／ｃｍ２の出力で１８０秒間の紫外光照射を行った。
【００３２】
紫外光照射後のマイクロレンズ母材を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察し、高さ約１０ｕｍ、Φ約１００ｕｍのレンズ形状が縦横に５００ｕｍ間隔で形成されていることを確認した。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・電極パターン
３・・・電極部材
５・・・マイクロレンズ被形成基材
７・・・マイクロレンズ母材
９・・・対向電極
１１・・・電源
１３・・・硬化誘発装置
１５・・・マイクロレンズ
２１・・・賦形型
２５・・・賦形パターン
２７・・・マイクロレンズ母材残渣
【図２】
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【図１】
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