(57)【要約】【課題】大面積化が可能で、そして簡便かつ安価に量産することができるマイクロレンズシートおよびその製造方法を提供する。【解決手段】光透過性支持体と、その上に設けられた複数個のマイクロレンズを含むマイクロレンズ層とを有するマイクロレンズシートであって、該マイクロレンズ層が、複数の光透過性の微小球状粒子が光透過性樹脂中に部分的に埋包固定されているマイクロレンズシート。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性支持体と、その上に設けられた複数個のマイクロレンズを含むマイクロレンズ層とを有するマイクロレンズシートであって、該マイクロレンズ層が、複数の光透過性の微小球状粒子が光透過性樹脂中に部分的に埋包固定されてなることを特徴とするマイクロレンズシート。
【請求項２】
複数の光透過性微小球状粒子が単層で配列され、その粒径の１／２乃至４／５まで光透過性樹脂中に埋包固定されている請求項１に記載のマイクロレンズシート。
【請求項３】
光透過性微小球状粒子の粒径が０．５乃至５．０μｍの範囲にある請求項１または２に記載のマイクロレンズシート。
【請求項４】
光透過性微小球状粒子が透明なガラスもしくは樹脂からなる請求項１乃至３のいずれかの項に記載のマイクロレンズシート。
【請求項５】
複数個のマイクロレンズを含むマイクロレンズ層を有するマイクロレンズシートを製造する方法であって、該光透過性支持体上または離型性を有する仮支持体上に光透過性樹脂層を形成し、次いで該光透過性樹脂層上に、該光透過性樹脂を膨潤させる溶剤と該光透過性樹脂に対して貧溶媒の溶剤との混合溶剤に複数の光透過性の微小球状粒子を分散させてなる分散液を塗布した後、乾燥することを特徴とするマイクロレンズシートの製造方法。
【請求項６】
光透過性樹脂層を光透過性微小球状粒子の粒径に対して１／２乃至５／１の層厚で形成する請求項５に記載のマイクロレンズシートの製造方法。
【請求項７】
光透過性微小球状粒子の粒径が０．５乃至５．０μｍの範囲にある請求項５または６に記載のマイクロレンズシートの製造方法。
【請求項８】
光透過性樹脂層の樹脂がジアセチルセルロースであり、そして該樹脂を膨潤させる溶剤がアセト酢酸エステル、ジアセトンアルコール、エチレングリコールジアセテート及び／又は１−アセトキシ−２−メトキシエタンである請求項５乃至７のいずれかの項に記載のマイクロレンズシートの製造方法。
【請求項９】
光透過性微小球状粒子が透明なガラスもしくは樹脂からなる請求項５乃至８のいずれかの項に記載のマイクロレンズシート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い効率で光を集光することができるマイクロレンズシート、およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、マイクロレンズシート（マイクロレンズアレイともいう）は、液晶表示パネルにおいて、照射光をパネルの画素部に効率良く集光するために、その受光面に密着配置して用いられている。また、ＣＣＤ等の固体撮像素子の光電変換部に入射する光の集光効率を高めるために、その受光面にマイクロレンズシートが配置されている。あるいは、放射線画像記録再生方法において、蓄積性蛍光体を含有する放射線像変換パネルから放出される画像情報を担う発光光の集光効率を高めるためにも、マイクロレンズシートが使用されている。あるいは、光通信などに使用する光ファイバにおいて光の結合を行う際に、マイクロレンズシートが組み合わせて使用されている。
【０００３】
マイクロレンズシートは基本的に、透明支持体と、その上に形成された多数の凸型のマイクロレンズとから構成されている。このようなマイクロレンズシートの製造方法としては、例えば、特開平５−３０３００９号、同６−２３０２０３号、同１０−３９１１２号及び特開２００１−２７７２５９号公報等に開示されているように、金型を用いてガラスまたはプラスチック材料を凸型レンズ状に成形した後、支持体を貼り合わせる方法がある。あるいは、特開平１０−１７７１０４号及び特開２００１−１８８１０６号公報等に開示されているように、支持体上に低融点ガラス層または感光性樹脂層を形成した後、レジストパターンをマスクとしてエッチングなどにより、微小の凸型レンズを形成する方法も知られている。
【０００４】
いずれの製造方法にあっても、集光効率の高い、大面積のマイクロレンズシートを簡便に、かつ安価に製造できることが望まれている。しかしながら、前者の金型を作製して成形する方法では、大面積のマイクロレンズシートを製造することが難しく、得られたとしても高価なものとなってしまう。また、後者のエッチング方法では、そのための特別な設備を必要としたり、製造工程が煩雑となりがちである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、大面積化が可能であって、そして簡便かつ安価に量産することができるマイクロレンズシートを提供することにある。
また、本発明は、大面積のマイクロレンズシートを簡便にかつ安価に量産することができるマイクロレンズシートの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光透過性支持体と、その上に設けられた複数個のマイクロレンズを含むマイクロレンズ層とを有するマイクロレンズシートであって、該マイクロレンズ層が、複数の光透過性の微小球状粒子が光透過性樹脂中に部分的に埋包固定されてなることを特徴とするマイクロレンズシートにある。
【０００７】
また、本発明は、複数個のマイクロレンズを含むマイクロレンズ層を有するマイクロレンズシートを製造する方法であって、該光透過性支持体上または離型性を有する仮支持体上に光透過性樹脂層を形成し、次いで該光透過性樹脂層上に、該光透過性樹脂を膨潤させる溶剤と該光透過性樹脂に対して貧溶媒の溶剤との混合溶剤に複数の光透過性の微小球状粒子を分散させてなる分散液を塗布した後、乾燥することを特徴とするマイクロレンズシートの製造方法にもある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のマイクロレンズシートにおいて、複数の光透過性微小球状粒子は、単層で配列され、その粒径の１／２乃至４／５まで光透過性樹脂中に埋包固定されていることが好ましい。光透過性微小球状粒子は、その粒径が０．５乃至５．０μｍの範囲にあることが好ましく、そして透明なガラスもしくは樹脂からなることが好ましい。
【０００９】
本発明の製造方法において、光透過性樹脂層を光透過性微小球状粒子の粒径に対して１／２乃至５／１の層厚で形成することが好ましい。また、光透過性樹脂層の樹脂はジアセチルセルロースであり、そして該樹脂を膨潤させる溶剤はアセト酢酸エステル、ジアセトンアルコール、エチレングリコールジアセテート及び／又は１−アセトキシ−２−メトキシエタンであることが好ましい。
【００１０】
以下に、本発明のマイクロレンズシートおよびその製造方法について、添付図面を参照しながら詳細に述べる。
図１は、本発明のマイクロレンズシートの代表的な構成を示す概略側面図であり、図２〜図４は、本発明の製造工程の例を示す概略側面図である。
【００１１】
図１においてマイクロレンズシートは、光透過性支持体または離型性を有する仮支持体１の上に、マイクロレンズ層２が形成された構成を有する。マイクロレンズ層２は、複数の光透過性の微小球状粒子２１がそれぞれ、光透過性樹脂２２中に部分的に埋包固定された構造を有する。
【００１２】
本発明において、光透過性微小球状粒子２１の粒径は一般に、０．５乃至５．０μｍの範囲にある。多数の光透過性微小球状粒子２１は、平面方向に単層で配列され、そしてレンズとしての無効領域を少なくするためには、できる限り密に配列されていることが好ましい。微小球状粒子２１の光透過性樹脂２２中に埋包された部分の高さｈは、一般に粒子の粒径の１／２乃至４／５の範囲にあり、好ましくは粒径の１／２乃至２／３の範囲にある。そして、レンズの有効開口率（樹脂２２の表面における粒子の断面積）を高めるためには、高さｈは粒径の１／２であることが最も好ましい。
【００１３】
本発明の製造方法においては、まず、図２に示すように、光透過性支持体１の上に光透過性樹脂層３を形成する。
光透過性支持体は、光透過性（通常は透明）等の光学的特性および支持体としての機械的強度等の物性を有する限り、特に限定されるものではなく、例えば、ガラスシート、石英ガラスシート、およびポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料からなるシートを挙げることができる。光透過性支持体および離型性を有する仮支持体の厚みは、一般には３μｍ〜３ｍｍの範囲にある。
【００１４】
光透過性樹脂層は、例えば光透過性樹脂を溶解させた溶液を通常の塗布手段、例えばワイヤーバー、ドクターブレード、ロールコータ、ナイフコータ等を用いて塗布し、乾燥することにより形成することができる。
【００１５】
光透過性樹脂としては、光透過性を示す各種の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、反応性樹脂、生分解性重合体、および天然物重合体（セルロース誘導体、糖誘導体等）を挙げることができる。これらのうちでも、置換度１．７〜２．９のセルロースエステルが好ましい。そして、特に好ましいのは、ジアセチルセルロース（ＤＡＣ）、ブチルアセチルセルロース、およびプロピルアセチルセルロースである。これらの樹脂は単独で用いてもよいし、あるいは混合して用いてもよい。光透過性樹脂を溶解させるための溶剤としては、公知の各種の溶剤の中から適宜選択して用いることができる。また、上記光透過性樹脂溶液中には架橋剤が添加されていてもよい。
【００１６】
光透過性樹脂層は、光透過性微小球状粒子の一部のみが埋包され、かつ固定されるように、一般に微小球状粒子の粒径に対して１／２乃至５／１の範囲の層厚で形成される。あるいは、別途形成した光透過性樹脂からなるフィルムを接着剤等を用いて支持体に貼り合わせることにより、光透過性樹脂層を設けてもよい。
【００１７】
次に、図３に示すように、多数の光透過性微小球状粒子２１を分散させてなる分散液を調製した後、この分散液を光透過性樹脂層３の上に塗布して、分散液の塗膜４を形成する。
【００１８】
光透過性微小球状粒子は、通常は、粒径が０．５乃至５．０μｍの範囲の透明なガラスもしくは樹脂からなる球状粒子である。透明樹脂の例としては、架橋アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂などが挙げられる。
【００１９】
分散液を調製するための溶剤としては、光透過性樹脂層３の樹脂を膨潤させる溶剤とこの樹脂に対して貧溶媒である溶剤との混合物が用いられる。溶剤は両方とも、上記微小球状粒子を溶解するものであってはならない。光透過性樹脂を膨潤させる溶剤の例としては、アセト酢酸エチル、ジアセトンアルコール、エチレングリコールジアセテート、および１−アセトキシ−２−メトキシエタンを挙げることができる。また、光透過性樹脂に対する貧溶媒としては、使用する樹脂の種類にも依るが、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、ｎ−ヘキサン、オクタン、シクロヘキサンなどの炭化水素類を挙げることができる。貧溶媒は、膨潤溶剤に対して一般に５０重量％以下の量で用いられ、好ましくは３０重量％以下、特に好ましくは１０重量％以下の量で用いられる。これらの溶剤および貧溶媒はそれぞれ、単独で用いてもよいし、あるいは任意に組み合わせて用いてもよい。分散液には更に結合剤が少量添加されていてもよい。結合剤としては、前記光透過性樹脂層の材料として列記したものの中から適宜選択して用いることができる。
【００２０】
光透過性微小球状粒子を含む塗膜における微小球状粒子の密度は、その粒径によっても異なるが、一般に１０００〜４００００００個／ｍｍ２の範囲にある。
【００２１】
光透過性樹脂層３の上に分散液の塗膜４が形成されると、図４に示すように、塗膜４中の膨潤溶剤は、下層の光透過性樹脂層３’に浸透して光透過性樹脂を膨潤させ、上層には微小球状粒子２１が単層構造で密に配列することになる。
【００２２】
次いで、この積層体を乾燥することにより、その乾燥過程で微小球状粒子各々の一部分は膨潤した光透過性樹脂層３’中に埋包され固定され、そして他の部分は光透過性樹脂層３’表面より突き出して略半球状の凸型レンズを形成する。このようにして、図１に示したマイクロレンズシートを得ることができる。使用する微小球状粒子の粒径や光透過性樹脂層の層厚、その他各種の製造条件を好適に制御することにより、使用目的に応じて所望の焦点距離を有するマイクロレンズシートを製造することが可能である。
【００２３】
あるいは、微小球状粒子を含む分散液を調製して塗布する代わりに、多数の微小球状粒子を光透過性樹脂層上に密に配列した後、上記の光透過性樹脂を膨潤させる溶剤を塗布してもよい。その際に支持体の周囲に枠などを設けることによって、微小球状粒子を規則正しく密に配列して粒子と粒子との間に隙間が無いようにすることができる。
【００２４】
なお、光透過性樹脂を溶解させた溶液に直接、微小球状粒子を分散させた分散液を塗布して乾燥した場合（一液塗布）には、微小球状粒子の表面が樹脂で覆われてしまい、レンズ形状が得られない。一方、樹脂が微小球状粒子表面を覆うことがないように樹脂の量を少なくすると、半球状のレンズ形状が得られにくく、また粒子と樹脂との密着性も低下してしまう。
【００２５】
上述のようにして本発明のマイクロレンズシートが得られるが、本発明のマイクロレンズシートは、図１に示した構成に限定されるものではなく、例えばマイクロレンズ層の表面に透明保護層を付設するなど、公知の各種のバリエーションを含むものであってもよい。
【００２６】
【実施例】
［実施例１］
ポリエチレンテレフタル酸（ＰＥＴ）シート（透明支持体、厚み：１０μｍ）の表面に、ジアセチルセルロースの溶液をワイヤーバーを用いて塗布した後、乾燥して光透過性樹脂層（層厚：２μｍ）を形成した。
次に、光透過性微小球状粒子（材料：架橋アクリル樹脂、粒径：２．０μｍ）を、アセト酢酸エステル（膨潤溶剤）とエタノール（貧溶媒）との混合溶剤に混合分散させて、分散液を調製した。この分散液をワイヤーバーを用いて、光透過性樹脂層の上に均一に塗布して塗膜を形成した。そののち塗膜を乾燥して、微小球状粒子の粒径の約２／３が光透過性樹脂中に埋包されて略半球状のレンズ形状を有するマイクロレンズ層を得た。このようにして、図１に示したような支持体とマイクロレンズ層とからなる本発明のマイクロレンズシートを製造した。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、大面積のマイクロレンズシートを、簡便にかつ安価に製造することができる。すなわち、従来の塗布装置を利用して簡易な工程で量産することができる。そして、得られた本発明のマイクロレンズシートは、液晶表示パネルや固体撮像素子などに有利に使用することができる。また、放射線画像記録再生方法に用いられる蓄積性蛍光体を含む放射線像変換パネルにも、有利に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロレンズシートの代表的な構成を示す概略側面図である。
【図２】本発明の製造工程を示す概略側面図である。
【図３】本発明の製造工程を示す概略側面図である。
【図４】本発明の製造工程を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１　光透過性支持体
２　マイクロレンズ層
３、３’　光透過性樹脂層
４　塗膜
２１　光透過性微小球状粒子
２２　光透過性樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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