JP2005078005A - マイクロレンズの製造方法、マイクロレンズ、光学膜、プロジェクション用スクリーンおよびプロジェクタシステム - Google Patents

Abstract

【課題】光を拡散させるマイクロレンズの最適な製造方法を提供する。
【解決手段】光透過性を有する基板４上に光透過性樹脂からなる略凸状のレンズ部２を形成する工程と、レンズ部２を硬化させる工程とを備えたマイクロレンズの製造方法であって、レンズ部２を形成する工程は、複数のレンズ部２が基板４上で繋がるように形成される工程である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロレンズの製造方法、マイクロレンズ、光学膜、プロジェクション用スクリーンおよびプロジェクタシステムに関する。

従来、プロジェクション用スクリーンに含まれるレンチキュラーシートのレンズ部は、図１１に示すように、透明基板４上に半円柱上のシリンドリカルレンズ８０を、長手方向が平行になるように複数並べた形状のものであり、光を長手方向と直角の方向へ拡散する作用がある。このためレンチキュラーシートのレンズ部は、プロジェクション用スクリーンに写される画像等の視認範囲を拡大できる効果を有していた。具体的には、プロジェクション用スクリーン正面以外の方向からの視認性が改善されたものであった。例えば特許文献１にその形状が示されている。このレンチキュラーシートのレンズ部は、通常、金型を用いて、射出成型機によって樹脂を成型して製造されている。

特開２００２−３１８４２号公報（図４４）

しかし、従来の金型を用いて射出成型で製造されるレンチキュラーシートのレンズ部（シリンドリカルレンズ８０）の製造方法では、例えば５０インチ等の大型プロジェクション用スクリーンに対応したものを作ることは、機械設備の大型化およびコスト高の面で難しくなってきている。また、多様な大きさのレンチキュラーシートのレンズ部の需要に応えるためには、多くの金型を保有しなくてはならず、保管スペース面、資金面等においても負担が大きい。また、レンチキュラーシートのレンズ部のシリンドリカルレンズ８０は光をその長手方向と直角の方向へは拡散するが、他の方向への拡散が小さく、全方位の視認性が確保されてはいない。

そこで、本発明は、レンチキュラーシートのレンズ部に、複数の微小レンズ部を繋ぐようにして基板上に形成した広い拡散性を有するマイクロレンズを用い、さらに各微小レンズ部を液滴吐出装置で形成するマイクロレンズの製造方法、マイクロレンズ、光学膜、プロジェクション用スクリーンおよびプロジェクタシステムを提供することを目的とする。

本発明のマイクロレンズの製造方法は、光透過性を有する基板上に光透過性樹脂からなる略凸状のレンズ部を形成する工程と、前記レンズ部を硬化させる工程とを備えたマイクロレンズの製造方法であって、レンズ部を形成する工程は、複数のレンズ部が基板上で繋がるように形成される工程であることを特徴とする。

この製造方法によれば、基板の全面に渡ってレンズ部が繋がるようにして形成されているため、個々のレンズ部が光拡散性を有し、基板全体として光拡散性を有するマイクロレンズを作ることができる。このマイクロレンズに入射した光は、レンズ部を通過して均一に拡散され、例えば、プロジェクション用スクリーンに適用すれば、プロジェクション用スクリーンの正面からだけでなく上下左右方向からも画像を認識できるプロジェクション用スクリーンを得ることができる。

この場合、レンズ部を形成する工程は、液滴吐出装置から光透過性樹脂の液滴を吐出する工程を含むことを特徴とする。

この構成によれば、レンズ部は、液滴吐出装置から液滴を吐出して一個ずつ所定数形成する製造方法であり、液滴吐出装置の制御により多様な大きさの基板に対しても容易に対応できる。また、レンズ部の配列についても同様に、液滴吐出装置を制御することにより様々な配列でレンズ部を形成することができる。従来のように、金型を使用した射出成型で製造するよりも、基板の大きさ、レンズ部配列が柔軟で、コストを抑えたマイクロレンズを製造することができる。

また、レンズ部を形成する工程は、レンズ部が繋がって延在する列を所定の間隔を空けて複数列形成する第一の工程と、前記第一の工程で形成したレンズ部を硬化させる第二の工程と、第一の工程で形成した前記複数列の間にレンズ部が繋がって延在する列をさらに形成する第三の工程とを含むことを特徴とする。

この製造方法によれば、第一の工程と第三の工程とに分けてレンズ部を形成することにより、各列間のレンズ部が必要以上に繋がりあってレンズ部の形状が崩れるのを防ぐことができる。

この場合、第一の工程と第三の工程とにおいて形成されるレンズ部は、それぞれ異なった光透過性樹脂の液滴を吐出する工程によって形成されることを特徴とする。

この構成によれば、レンズ部形成を２回に分けるだけでなく、吐出する液滴の材種も変えて、各レンズ部が必要以上に繋がりあうのを防ぎ、より正確な形状を有するレンズ部を作ることができる。

さらに、液滴を吐出する工程は、光透過性樹脂に光拡散性微粒子を混合分散させた液滴を吐出する工程であり、基板のレンズ部を形成する面に、撥液処理を施す工程を備えていることを特徴とする。

これらの構成によれば、光透過性樹脂に光拡散性微粒子を混合分散させることにより、レンズ部の光拡散性をより高める効果が得られる。また、基板面を発液処理することにより、基板上に吐出された液滴がより丸みをおびた形状となり、レンズとしての機能が良好となる。

本発明のマイクロレンズは、光透過性を有する基板と、前記基板上に形成され硬化性の光透過性樹脂からなる略凸状のレンズ部とを備えたマイクロレンズであって、複数のレンズ部が基板の全面を覆い基板上でそれぞれ繋がるように形成されていることを特徴とし、レンズ部は、異なった光透過性樹脂からなるレンズ部を含んでおり、この光透過性樹脂は、光拡散性微粒子を含有していることが望ましい。また、基板のレンズ部を形成する面は、撥液性を有することが望ましい。

これら構成では、レンズ部が基板全面に形成されていることがポイントであり、レンズ部の集合体が、面として広い方向へ均一に光を拡散することができるマイクロレンズが得られる。さらに、マイクロレンズの性能向上のために、レンズ部の形成に光拡散性微粒子を混合した光透過性樹脂を用いてより光拡散性を高め、基板面を発液処理してレンズ部の良好な凸形状を形成している。

本発明の光学膜は、光透過性を有する基板が光透過性を有するシートあるいはフィルムからなっており、光透過性を有するシートあるいはフィルムの上にマイクロレンズが形成されてなることを特徴とする。

この構成によれば、フィルム上にマイクロレンズを形成することにより、広い光拡散性を有し且つムラの無い均一な光拡散性を有する光学膜が得られる。

本発明のプロジェクション用スクリーンは、フレネルレンズとレンチキュラーシートとを備えたプロジェクション用スクリーンであって、レンチキュラーシートとして前記の光学膜を用いることを特徴とする。

この構成によれば、レンチキュラーシートにマイクロレンズを有する光学膜を用いることにより、投射される画像をムラが無く均一に表示するプロジェクション用スクリーンが得られる。

本発明のプロジェクタシステムは、光源と、光源から射出される光の光軸上に配置されて光源からの光を変調する光変調手段と、光変調手段により変調された光を結像する結像光学系と、結像光学系で結像された画像を写して投射像を形成するスクリーンとを備えたプロジェクタシステムであって、スクリーンとして、前記のプロジェクション用スクリーンを用いることを特徴とする

この構成によれば、プロジェクション用スクリーンに表示された画像を、広い方向から見ることのできる、視認性が良好なプロジェクタシステムを提供できる。

本発明のマイクロレンズの製造方法によれば、高価な金型などを使わずに、液滴吐出装置により多様な大きさのマイクロレンズが柔軟に製造でき、また、金型使用時のゲート部などのような材料ロスがなくなり、合わせてコスト低減も図れる。さらに、基板の全面にレンズ部を複数形成することにより、基板全体が面として均一な光拡散性を有するマイクロレンズを作ることができる。

以下に添付図面を参照して本発明のマイクロレンズの製造方法について説明する。最初に、マイクロレンズが効果的に使用される一例として、プロジェクタシステムで用いられるプロジェクション用スクリーンについての概略説明を行う。図７に示すように、プロジェクタシステム７０は、プロジェクタ７１とプロジェクション用スクリーン（以下スクリーンと記述する）３０とからなり、プロジェクタ７１は、水銀ランプ等の光源７２と、光源７２からの光を液晶パネルを含む液晶ライトバルブへ導くレンズ郡７５と、液晶パネルを透過する光を変調して投射すべき画像として送出する液晶ライトバルブ（光変調手段）７３と、液晶ライトバルブ７３を透過した光の画像をスクリーン３０に結像する結像レンズ（結像光学系）７４とから構成されている。このような構成のプロジェクタシステム７０において、スクリーン３０に投射された画像を見る方式として、プロジェクタ７１と同じ側からスクリーン３０に投射された像を見るフロントプロジェクション方式と、プロジェクタ７１の反対側からスクリーン３０を透過した像を見るリアプロジェクション方式とがあり、基本的に同じ構成であるので、ここではリアプロジェクション方式を例に説明する。

プロジェクタシステム７０は、基本的に、レンズ郡７５によって集光された光源７２の光が、液晶ライトバルブ７３の液晶パネルを透過して、液晶パネルに表示された画像を結像レンズ７４を通して、スクリーン３０へ投射するシステムである。近年、システムをコンパクト化するために光の通路にミラーやプリズムを設置して、省スペースを図ったタイプが主流になっている。

像が投射されるスクリーン３０は、図６に示すようにフィルム基材３１と、フィルム基材３１上に粘着層３２を介して配置されたレンチキュラーシート４０と、さらにレンチキュラーシート４０の上に順に配置されたフレネルレンズ５０と、散乱膜６０とを有する。レンチキュラーシート４０は、透明基板４と透明基板４上に形成されたマイクロレンズ１とからなり、本発明でいう光学膜４５である。

光学膜は、従来、図１１のような透明基板４とシリンドリカルレンズ８０とからなり、光を拡散させて画像の視認範囲を広げる作用を有する。シリンドリカルレンズ８０に代えて本発明のマイクロレンズ１を備えた光学膜４５は、製造コストが大幅に低減でき、しかも光の拡散をさらに広げることができるものである。以降、マイクロレンズの製造方法について詳細に説明する。

本発明のマイクロレンズの製造方法によって作られるマイクロレンズ１は、図１に示すように、透明基板４の一方の表面に複数のレンズ部２ａが直線的に配置され、隣り合うレンズ部２ａのそれぞれがくびれ部３によって繋がって形成される列２０ａと、同様に、複数のレンズ部２ｂがレンズ部２ａの列２０ａと接するように直線的に配置され、隣り合うレンズ部２ｂのそれぞれがくびれ部３によって繋がって形成される列２０ｂとによって構成されている。列２０ａと列２０ｂとは、順に交互に配置されて、透明基板４の全面を覆うようにしてマイクロレンズ１が形成されている。

このマイクロレンズ１の製造方法を図２から図５を参照して説明する。図２（ａ）に示すように撥液性を有する透明基板４の表面に、後述する液滴吐出装置１００の吐出ヘッド１１６から光透過性樹脂の略球状をした液滴１０が吐出され、透明基板４上で略半球状の塊１１ａとなる。次に吐出ヘッド１１６が透明基板４に対して相対移動して、塊１１ａとの間に塊１１ａに相当する間隔を空けて、塊１１ｂとなる液滴１０を吐出する。以下同様に、順次直線状に塊１１を形成していく。次に、各塊を硬化処理した後、図２（ｂ）に示すように、塊１１ａと１１ｂとの間に液滴１０を吐出して塊１１ｃを形成する。各塊１１はレンズ部２であって、それぞれが接するように吐出配置されており、隣り合うレンズ部２は繋がりあって、略半球状の球状頭部が繋がって、断面でみると平らな形状となる。この状態を平面的に表したのが図３であり、接するように配置された各レンズ部２の接している部分が繋がってくびれ部３が形成されている。各レンズ部２がくびれ部３で繋がって直線状になったのが列２０である。列２０は、直線状の長手方向断面が、上述したようにレンズ部２の頭部が平らに繋がった形状で、長手方向に直角な断面が球面である。

次に、図４に示すように、透明基板４上に図２（ａ）で説明した工程に従い、レンズ部２ａとくびれ部３とによって形成された列２０ａを、一定の間隔をおいて平行に複数列配置する。これがレンズ部２を形成する第一の工程である。そして、複数配置した列２０ａ全体を硬化させる第二の工程を経て、既に透明基板４上に複数配置されている列２０ａの間に、レンズ部２ａと同じ大きさのレンズ部２ｂの列２０ｂを、図２（ａ）で説明した工程に従って形成する第三の工程を行い、列２０ａおよび２０ｂとが透明基板４上の全面に形成される。この後再度、硬化処理を行う。図４は、第三の工程での最初のレンズ部２ｂを形成するところを描いた図であり、列２０ａのレンズ部２ａに対し、レンズ部２ａの半径（半ピッチ）寸法だけ列方向へずれて、列２０ａのくびれ部３に接するように配置されている。以上の各工程によって、図５に示すようにレンズ部２ａによる列２０ａとレンズ部２ｂによる列２０ｂとが透明基板４上に交互に形成されたマイクロレンズ１が完成する。

本実施例では、液滴１０の大きさが４ｐｌ（ピコリットル）、透明基板４上に着弾して半球状となった塊１１の径が３０μｍの設定で、透明基板４の大きさに合わせた長さおよび列数の列２０を形成する。これらの設定は、後述する液滴吐出装置１００を制御することにより変更可能で、多様な大きさのマイクロレンズに容易に対応することができる。また、レンズ部２ａと２ｂとは、同じ光透過性樹脂を用いて形成しても、レンズ部２ａを硬化処理してからレンズ部２ｂを形成するため、共に硬化処理していないレンズ部２ａと２ｂとがくびれ部３によって繋がり合って混ざるような状態にはならないが、より層境界を明瞭にするために異なる光透過性樹脂を用いることが望ましい。

このマイクロレンズ１において、列２０ａ、２０ｂの各列が、図１１のシリンドリカルレンズ８０と同様の配列をしており、さらにくびれ部３が形成されていることと、側面が球面であることとによって、光の拡散方向がシリンドリカルレンズ８０よりも多方向にわたっている。すなわちプロジェクタシステム７０のスクリーン３０にマイクロレンズ１を用いれば、より広い視認性を有したスクリーン３０となる。

なお、透明基板４の材料としては、例えばスクリーン３０用の光学膜４５にマイクロレンズ１を適用する場合、酢酸セルロースやプロピルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなどの光透過性樹脂からなる透明シートあるいは透明フィルムが用いられる。また、透明基板４として、ガラス、ポリカーボネイト、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、アモルファスポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレートなどの光透過性材料も使用可能である。

この透明基板４に撥液性を持たせるために、一例として、プラズマ重合法によって撥液処理を行う。このプラズマ重合法は、まず、撥液処理のための原料液を用意し、原料液としては、Ｃ₄ Ｆ₁₀やＣ₈ Ｆ₁₈などの直鎖状ＰＦＣからなる液体有機物が好適である。このような原料液の蒸気をプラズマ処理装置においてプラズマ化すると、この直鎖状ＰＦＣの蒸気はプラズマ化されたことにより、直鎖ＰＦＣの結合が一部切断されて活性化する。このような結合の一部が切断されて活性化したＰＦＣが、透明基板４の表面に到達すると、これらＰＦＣは透明基板４上にて互いに重合し、撥液性を有するフッ素樹脂重合膜となる。なお、撥液処理の原料液としては、例えばデカトリエンを用いることもできる。その場合、プラズマ処理によって活性化させたＣＦ₄ または酸素を添加することにより、得られる重合膜に撥液性を付与することができ、撥液性の重合膜を形成することができる。また、撥液処理の原料液としては、フルオロカーボンを用いることもできる。その場合、プラズマ化によって活性化したＣＦ₄ を添加することにより、プラズマ化によって原料液であるフルオロカーボン中のフッ素の一部が離脱したとしても、前記の活性なフッ素が得られる重合膜中に取り込まれるため、形成するフッ素樹脂重合膜の撥液性を高めることができる。このようにして撥液性を有する透明基板４が作成できる。

また、レンズ部２ａ，２ｂを形成する光透過性樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリジエチレングリコールビスアリルカーボネート、ポリカーボネートなどのアリル系樹脂、メタクリル樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂などの熱可塑性または熱硬化性の樹脂が用いられ、これらのうちの一種、あるいは複数種が混合されて用いられる。なお、前記の光透過性樹脂にビイミダゾール系化合物などの光重合開始剤を配合することにより、この光透過性樹脂に放射線照射硬化性を付与して、放射線照射硬化型のものとすることができる。放射線とは可視光線、紫外線、遠紫外線、Ｘ線、電子線等の総称であり、特に紫外線が一般的に用いられる。放射線照射硬化性の樹脂は、吐出されると硬化が始まりかける熱可塑性または熱硬化性の樹脂と異なり、放射線照射まで硬化しないため、レンズ部２がくびれ部３で繋がり各レンズ部２の頭部を平坦に繋がらせて列２０とする本発明のレンズ部２の形成に、より適している。

さらに、光透過性樹脂で形成されたレンズ部２の光拡散性を高めるために、光拡散性微粒子を混合させることが好ましい。光拡散性微粒子としては、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、アクリル樹脂、有機シリコーン樹脂、ポリスチレン、尿素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物などの微粒子が挙げられ、これらのうちの一種、あるいは複数種が混合されて用いられる。そして、光拡散性微粒子が十分な光拡散性を発揮するためには、光透過性である微粒子の屈折率が、光透過性樹脂の屈折率と十分に差がなくてはならない。このような光拡散性微粒子は、光拡散性微粒子表面をシリコーン系、フッ素樹脂系などの界面活性剤で被覆処理したり、あるいは溶融樹脂で覆う処理を行うことによって、光拡散性微粒子の光透過性樹脂への分散性を高めておくことが好ましい。こうして、光拡散性微粒子を分散させた光透過性樹脂の流動性が維持でき、吐出ヘッド１１６から良好に吐出される。

次に、以上述べたようなマイクロレンズ１の形成に用いる液滴吐出装置１００について詳細に説明をする。液滴吐出装置１００は、図８に示すように、液滴１０を吐出するヘッド部１１０を有するヘッド機構部１０２と、ヘッド部１１０から吐出された液滴１０の吐出対象であるワーク１２０を備えたワーク機構部１０３と、ヘッド部１１０に液滴１０となる光透過性樹脂の液体１３３を供給する液体供給部１０４と、これら各機構部および供給部を総括的に制御する制御部１０５とから成っている。

液滴吐出装置１００は、床上に設置された複数の支持脚１０６と、支持脚１０６の上側に設置された定盤１０７を備えている。定盤１０７の上側には、ワーク機構部１０３が定盤１０７の長手方向（Ｘ軸方向）に延在するように配置されており、ワーク機構部１０３の上方には、定盤１０７に固定された２本の柱で両持ち支持されているヘッド機構部１０２が、ワーク機構部１０３と直交する方向（Ｙ軸方向）に延在して配置されている。また、定盤１０７の一方の端部上には、ヘッド機構部１０２のヘッド部１１０から連通して液体１３３を供給する液体供給部１０４が配置されている。さらに、定盤１０７の下側には、制御部１０５が収容されている。

ヘッド機構部１０２は、液体１３３を吐出するヘッド部１１０と、ヘッド部１１０を搭載したキャリッジ１１１と、キャリッジ１１１のＹ軸方向への移動をガイドするＹ軸ガイド１１３と、Ｙ軸ガイド１１３の下側にＹ軸方向に設置されたＹ軸ボールねじ１１５と、Ｙ軸ボールねじ１１５を正逆回転させるＹ軸モータ１１４と、キャリッジ１１１の下部にあって、Ｙ軸ボールねじ１１５と螺合してキャリッジ１１１を移動させる雌ねじ部が形成されたキャリッジ螺合部１１２とを備えている。

ワーク機構部１０３は、ヘッド機構部１０２の下方に位置し、ヘッド機構部１０２とほぼ同様の構成でＸ軸方向に配置されており、ワーク１２０と、ワーク１２０を載置している載置台１２１と、載置台１２１の移動をガイドするＸ軸ガイド１２３と、Ｘ軸ガイド１２３の下側に設置されたＸ軸ボールねじ１２５と、Ｘ軸ボールねじ１２５を正逆回転させるＸ軸モータ１２４と、載置台１２１の下部にあって、Ｘ軸ボールねじ１２５と螺合して載置台１２１を移動させる載置台螺合部１２２とから成っている。

なお、ヘッド機構部１０２およびワーク機構部１０３には、図示していないが、ヘッド部１１０と載置台１２１の移動した位置を検出する位置検出手段が、それぞれ備えられている。また、キャリッジ１１１と載置台１２１には、回転方向（いわゆるΘ軸）を調整する機構が組込まれ、ヘッド部１１０の中心を回転中心とした回転方向調整、および載置台１２１の回転方向調整が可能である。

これらの構成により、ヘッド部１１０とワーク１２０とは、それぞれＹ軸方向およびＸ軸方向に往復自在に移動することができる。まず、ヘッド部１１０の移動について説明する。Ｙ軸モータ１１４の正逆回転によってＹ軸ボールねじ１１５が正逆回転し、Ｙ軸ボールねじ１１５に螺合しているキャリッジ螺合部１１２が、Ｙ軸ガイド１１３に沿って移動することで、キャリッジ螺合部１１２と一体のキャリッジ１１１が任意の位置に移動する。すなわち、Ｙ軸モータ１１４の駆動により、キャリッジ１１１に搭載したヘッド部１１０が、Ｙ軸方向に自在に移動する。同様に、載置台１２１に載置されたワーク１２０もＸ軸方向に自在に移動する。

このように、ヘッド部１１０は、Ｙ軸方向の吐出位置まで移動して停止し、下方にあるワーク１２０のＸ軸方向の移動に同調して、液滴１０を吐出する構成となっている。Ｘ軸方向に移動するワーク１２０と、Ｙ軸方向に移動するヘッド部１１０とを相対的に制御することにより、ワーク１２０上に所定の描画等を行うことができる。

次に、ヘッド部１１０に液体１３３を供給する液体供給部１０４は、ヘッド部１１０に連通する流路を形成するチューブ１３１ａと、チューブ１３１ａへ液体を送り込むポンプ１３２と、ポンプ１３２へ液体１３３を供給するチューブ１３１ｂ（流路）と、チューブ１３１ｂに連通して液体１３３を貯蔵するタンク１３０とから成っており、定盤１０７上の一端に配置されている。液体１３３の補充および交換を考慮すると、タンク１３０は、定盤１０７の上側あるいは下方に設置することが望ましいが、配置上、ヘッド部１１０の上方に設置できれば、ポンプ１３２無しに一本のフレキシブルチューブでタンク１３０とヘッド部１１０を連結し、重力により液体の自然供給が可能となる。

ヘッド部１１０は、図９（ａ）に示すように互いに同じ構造を有する複数の吐出ヘッド１１６を保持している。ここで、図９（ａ）は、ヘッド部１１０を載置台１２１側から観察した図である。ヘッド部１１０には６個の吐出ヘッド１１６からなる列が、それぞれの吐出ヘッド１１６の長手方向がＸ軸方向に対して角度をなすように２列配置されている。また、液体１３３を吐出するための吐出ヘッド１１６は、それぞれが吐出ヘッド１１６の長手方向に延びる２つのノズル列１１８、１１９を有している。１つのノズル列は、それぞれ１８０個のノズル１１７が一列に並んだ列のことであり、このノズル列１１８、１１９の方向に沿ったノズル１１７の間隔は、約１４０μｍである。２つのノズル列１１８、１１９間のノズル１１７はそれぞれ半ピッチ（約７０μｍ）ずれて配置されている。

図９（ｂ）、図１０に示すように、それぞれの吐出ヘッド１１６は、振動板１４３と、ノズルプレート１４４とを、備えている。振動板１４３と、ノズルプレート１４４との間には、タンク１３０から孔１４７を介して供給される液体１３３が常に充填される液たまり１４５が位置している。また、振動板１４３と、ノズルプレート１４４との間には、複数の隔壁１４１が位置している。そして、振動板１４３と、ノズルプレート１４４と、１対の隔壁１４１とによって囲まれた部分がキャビティ１４０である。キャビティ１４０はノズル１１７に対応して設けられているため、キャビティ１４０の数とノズル１１７の数とは同じである。キャビティ１４０には、１対の隔壁１４１間に位置する供給口１４６を介して、液たまり１４５から液体１３３が供給される。

振動板１４３上には、図１０に示すように、それぞれのキャビティ１４０に対応して、振動子１４２が位置する。振動子１４２は、ピエゾ素子１４２ｃと、ピエゾ素子１４２ｃを挟む１対の電極１４２ａ、１４２ｂとから成る。この１対の電極１４２ａ、１４２ｂに駆動電圧を与えることで、対応するノズル１１７から液体１３３が液滴１０となって吐出される。なお、ノズル１１７のそれぞれから吐出される液滴１０の体積は、０ｐｌ〜４２ｐｌ（ピコリットル）の間で可変である。なお、液体１３３を吐出させるために、振動子１４２の代わりに電気熱変換素子を用いてもよく、これは電気熱変換素子による液体１３３の熱膨張を利用して、液体１３３を吐出する構成である。

ここで、液滴１０を、液滴吐出装置１００によって吐出してマイクロレンズ１を形成する工程について簡単に説明する。まず、撥液処理を施した透明基板４をワーク１２０として載置台１２１に載置し、載置する方向は、例えば図４に示す列２０ａの方向をＸ軸方向とする。吐出ヘッド１１６はＸ軸方向へ相対移動しながら、図１０に示すように、ノズル１１７から光透過性樹脂の液滴１０を吐出して、透明基板４上に塊１１を順に配置して行き、図４のようにＸ軸方向にレンズ部２ａの列２０ａを形成する。複数形成されている列２０ａの中心間隔は、この場合７０μｍであって、この間隔と合致する複数のノズル１１７から液滴１０を吐出して、列２０ａを複数列形成し、さらにＹ軸方向へノズル１１７を相対移動させ、必要な列数を形成するＸ軸方向の走査を繰り返して、列２０ａの全列を形成する。次に、形成した列２０ａを硬化させるため、例えば、列２０ａを形成する光透過性樹脂が紫外線照射硬化型ならば、紫外線を照射する。列２０ａの硬化後、レンズ部２ｂ用の光透過性樹脂の液滴１０を吐出するノズル１１７を、列２０ｂの位置へ移動させ、列２０ａと同様に列２０ｂを形成してマイクロレンズ１ができあがる。この液滴吐出装置１００を用いれば、量産だけでなく単品製作の試作にも迅速に対応することができ、新製品試作の日程短縮などにも効果がある。

以上のように、液滴吐出装置１００を用いてマイクロレンズ１を製造すれば、液滴吐出装置１００のノズル１１７および載置台１２１の相対移動、並びにノズル１１７から吐出する液滴１０の大きさおよび吐出タイミングを制御することで、透明基板４の大きさ、レンズ部２の大きさおよび配置等が異なる多様な仕様に対応したマイクロレンズ１を容易に製造することができる。また、マイクロレンズ１の仕様に応じた金型等を多数保有する必要がなく、光透過性樹脂等の使用材料のロスもなく、製造コストの低減が図れるマイクロレンズ１の製造方法である。

本発明のマイクロレンズを示す外観斜視図。 液滴を吐出してレンズ部を形成する方法を示す工程図。 液滴の着弾状態を示す平面図。 レンズ部が形成する列を示す平面図。 本発明のマイクロレンズを示す平面図。 マイクロレンズを形成したレンチキュラーシート（光学膜）を搭載したプロジェクション用スクリーンの断面図。 プロジェクタシステムを示す概構成図。 液滴吐出装置を示す外観斜視図。 液滴吐出装置の吐出ヘッドの構造を示す構造図。 液滴の吐出状態を示す断面図。 従来のレンチキュラーシートの一例を示す外観図。

符号の説明

１．マイクロレンズ
２．レンズ部
３．くびれ部
４．透明基板
１０．液滴
２０．列
３０．プロジェクション用スクリーン
４０．レンチキュラーシート
４５．光学膜
７０．プロジェクタシステム
１００．液滴吐出装置

Claims (13)

1. 光透過性を有する基板上に光透過性樹脂からなる略凸状のレンズ部を形成する工程と、前記レンズ部を硬化させる工程とを備えたマイクロレンズの製造方法であって、
   前記レンズ部を形成する工程は、複数の前記レンズ部が前記基板上で繋がるように形成される工程であることを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
2. 前記レンズ部を形成する工程は、液滴吐出装置から前記光透過性樹脂の液滴を吐出する工程であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
3. 前記レンズ部を形成する工程は、前記レンズ部が繋がって延在する列を所定の間隔を空けて複数列形成する第一の工程と、前記第一の工程で形成した前記レンズ部を硬化させる第二の工程と、前記第一の工程で形成した前記複数列の間に前記レンズ部が繋がって延在する列をさらに形成する第三の工程とを含むことを特徴とする請求項１および２に記載のマイクロレンズの製造方法。
4. 前記第一の工程と前記第三の工程とにおいて形成される前記レンズ部は、それぞれ異なった光透過性樹脂の液滴を吐出する工程によって形成されることを特徴とする請求項３に記載のマイクロレンズの製造方法。
5. 前記液滴を吐出する工程は、前記光透過性樹脂に光拡散性微粒子を混合分散させた液滴を吐出する工程であることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載のマイクロレンズの製造方法。
6. 前記基板の前記レンズ部を形成する面に、撥液処理を施す工程を備えていることを特徴とする請求項１ないし５に記載のマイクロレンズの製造方法。
7. 光透過性を有する基板と、前記基板上に形成され硬化性の光透過性樹脂からなる略凸状のレンズ部とを備えたマイクロレンズであって、
   複数の前記レンズ部が前記基板の全面を覆い前記基板上でそれぞれ繋がるように形成されていることを特徴とするマイクロレンズ。
8. 前記レンズ部は、異なった光硬化性樹脂からなる前記レンズ部を含んでいることを特徴とする請求項７に記載のマイクロレンズ。
9. 前記光硬化性樹脂は、光拡散性微粒子を含有していることを特徴とする請求項７および８に記載のマイクロレンズ。
10. 前記基板の前記レンズ部を形成する面は、撥液性を有することを特徴とする請求項７ないし９に記載のマイクロレンズ。
11. 前記光透過性を有する基板が光透過性を有するシートあるいはフィルムからなり、光透過性を有するシートあるいはフィルムの上に請求項７に記載のマイクロレンズが形成されてなることを特徴とする光学膜。
12. フレネルレンズとレンチキュラーシートとを備えたプロジェクション用スクリーンであって、
    前記レンチキュラーシートとして請求項１１に記載の光学膜を用いることを特徴とするプロジェクション用スクリーン。
13. 光源と、前記光源から射出される光の光軸上に配置されて前記光源からの光を変調する光変調手段と、前記光変調手段により変調された光を結像する結像光学系と、前記結像光学系で結像された画像を写して投射像を形成するスクリーンとを備えたプロジェクタシステムであって、
    前記スクリーンとして、請求項１２に記載のプロジェクション用スクリーンを用いることを特徴とするプロジェクタシステム。
    

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