JPH06208008A

JPH06208008A - プラスチック製非球面マイクロレンズおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH06208008A
Application number: JP1781293A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Uozu; 吉弘魚津; Yoshihiro Ieda; 善弘家田
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1993-01-11
Filing date: 1993-01-11
Publication date: 1994-07-26

Abstract

(57)【要約】【目的】プラスチック平板の断面内に透明な凸状で円
柱状のマイクロレンズ部を有するプラスチック製非球面
マイクロレンズを得ること。【構成】透明な重合体と単量体との混合物より形成し
た平板に、マイクロレンズ形成用フォトマスクをかけ、
散乱光を照射して円柱状マイクロレンズ部を形成し、フ
ォトマスクを除き、平行光を照射して平板の他の部位を
不透明硬化物に変えたプラスチック製マイクロレンズを
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶ディスプレイや光通
信、光情報処理等に用いられるプラスチック製非球面状
マイクロレンズおよびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１の断面図に示すように、平板の両面
が凸状となった透明な円柱状マイクロレンズはガラス製
のものが特開昭６０−５３９２７号公報に示されてい
る。

【０００３】このガラス製のものは、Agなどの貴金属を
含むガラス板のレンズ部分以外のところに、紫外線を照
射した後、熱処理を加えると、感光した部分のガラスが
結晶化する。結晶化した部分のAgのコロイド微粒子によ
る光吸収のため、この部分は不透明になる。同時に密度
変化を生じ、紫外線未照射部分の透明なガラスは、結晶
化した回りの部分の応力により表面部分が非球面状に盛
り上がり、レンズを形成するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この方法ではガラス板
の熱処理を非常に高い温度で行ったり、複雑な工程を有
している。またAgなどの貴金属を添加したガラス板を原
料として用いるため高価なものとなる。またプラスチッ
クでこのようなレンズを作製する方法として、プラスチ
ックの金型を用いた成型加工が考えられるが、平板の両
凸面間の光軸対称性を出すのが非常に困難であり、か
つ、レンズ部以外の部分を光吸収層として形成できない
等の問題点があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上述したご
とき難点のないマイクロレンズおよびその製造方法を見
出すべく検討したところ、重合体(A) と該重合体(A) を
溶解させ、かつ光重合可能な単量体(B) との均一な混合
物からなる平板状の樹脂組成物に、平面上から拡散光を
照射すると透明に硬化し、一方、平行光を照射すると、
光の照射方向に層構造を形成し、光を散乱させ半透明体
になることを利用するとプラスチック製マイクロレンズ
が得られることを見出し、本発明を見出すに至った。す
なわち、図２のようなフォトマスクを上記平板状樹脂組
成物にかけた状態で拡散光を照射して、樹脂組成物の光
照射部を透明に重合硬化する。この際に未硬化部から硬
化部への樹脂組成物の拡散等により透明硬化部が凸状円
柱状のレンズ部となる。この状態で平板面よりマスクを
除き、平板全体に平行光を照射して未硬化部を半透明に
硬化することにより、本発明の図１中の２に示すような
断面構造の光を散乱させる平板中に光軸対称性を有し、
平面の両面が凸状となった透明な円柱状プラスチックマ
イクロレンズ部１を有するものを開発することに成功し
た。

【０００６】本発明を実施するに際して用いる単量体
(B) としては、光重合可能であることが必要であり、そ
の中でもラジカル重合性のものが最適である。このラジ
カル光重合性の単量体の具体例としては、メチルメタク
リレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル（メタ）ア
クリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロプロピル
（メタ）アクリレート、2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロプ
ロピル（メタ）アクリレート、2,2,2-トリフルオロエチ
ル（メタ）アクリレート等のフッ素化アルキル（メタ）
アクリレート（n=1.37〜1.44）、屈折率1.43〜1.62の
（メタ）アクリレート類、例えばエチル（メタ）アクリ
レート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メ
タ）アクリレート、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリ
レート、アルキレングリコールジ（メタ）アクリレー
ト、トリメチロールプロパンジまたはトリ（メタ）アク
リレート、ペンタエリスリトールジ、トリまたはテトラ
（メタ）アクリレート、ジグリセリンテトラ（メタ）ア
クリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）ア
クリレートなどのほか、ジエチレングリコールビスアリ
ルカーボネート、フッ素化アルキレングリコールポリ
（メタ）アクリレート、ウレタン系（メタ）アクリレー
トなどが挙げられ、これら単量体は単独でまたは２種以
上混合して用いることができる。さらにこれら単量体に
スチレン、クロルスチレン、酢酸ビニル等を混合するこ
ともできる。

【０００７】またこれらの単量体を光重合するために光
開始型触媒を混入することが必要である。この光開始型
触媒としては、ベンゾフェノン、ベンゾインアルキルエ
ーテル、4'−イソプロピル−2-ヒドロキシ−2-メチル−
プロピオフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニ
ルケトン、ベンジルメチルケタール、2,2-ジエトキシア
セトフェノン、クロロチオキサントン、チオキサントン
系化合物、ベンゾフェノン系化合物、4-ジメチルアミノ
安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミ
ル、N-メチルジエタノールアミン、トリエチルアミンな
どが挙げられる。

【０００８】また、単量体の重合を完結させるために、
熱開始型触媒を混入することも可能である。この熱開始
型触媒としては、普通パーオキサイド系触媒が用いられ
る。

【０００９】本発明を実施するに際して用いる重合体
(A) としては、前記単量体(B) に可溶なものであれば、
いずれの重合体をも用いることができ、例えば、ポリメ
チルメタクリレート（n=1.49）、ポリメチルメタクリレ
ート系コポリマ（n=1.47〜1.50）、ポリ−4-メチルペン
テン-1（n=1.46）、エチレン／酢酸ビニルコポリマ（n=
1.46〜1.50）、ポリカーボネート（n=1.50〜1.57）、ポ
リフッ化ビニリデン（n=1.42）、フッ化ビニリデン／テ
トラフルオロエチレンコポリマ（n=1.42〜1.46）、フッ
化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオ
ロプロペンコポリマ（n=1.40〜1.46）、ポリフッ化アル
キル（メタ）アクリレートポリマなどが挙げられる。

【００１０】本発明に用いる樹脂組成物は平板状に賦型
する必要があり、室温では10,000ポイズ以上、好ましく
は25,000ポイズ以上の粘度を有していることが好まし
い。本発明で用いる光源には、炭素アーク灯、高圧水銀
灯、超高圧水銀灯、低圧水銀灯、ケミカルランプ、キセ
ノンランプ、メタルハライドランプ、レーザ光等を用い
ることができるが、第２の工程において用いる平行光を
得るには、これら光源を必ずコリメートレンズを通すな
どして平行光とすることが必要である。

【００１１】

【発明の効果】本発明は未だ開発されたことのない図１
の断面図に示すような光を散乱させる平板中に光軸対称
性を有し、平板の両平面が凸状となった透明な円柱状プ
ラスチックマイクロレンズを作り得た点に大きな意義が
ある。本発明におけるプラスチック製マイクロレンズ
は、ガラス製のものと比較し、非常に簡便な方法で作製
することができ、また、ガラス製のものと比べ、コンパ
クトであり、かつ軽量である。さらには、コストも非常
に安いものとなっている。

【００１２】以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。

【００１３】

【実施例１】ポリメチルメタクリレート50重量部、ベン
ジルメタクリレート10重量部、メチルメタクリレート33
重量部、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタ
クリレート７重量部、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェ
ニルケトン0.25重量部からなる混合物を、70℃にて加熱
混練して溶解させた樹脂組成物を、ポリエステルフィル
ムに挟み、厚さ 0.5mmの平板状に賦形した。この樹脂組
成物の粘度は25℃で100,000 ポイズであった。この平板
状賦形物にクロム蒸着を行い、直径１mmの円形部のみを
光が透過できるようにしたフォトマスクを当接させ、40
Ｗケミカルランプを用い、第１の光照射をした。この時
の照射強度は４mW/cm²であり、照射時間は25分間であっ
た。この際に透明硬化部は平板の表面より凸状に隆起し
た。この後さらにフォトマスクを取り除き、平行光束型
光源装置（ウシオ電機製、UI-501C ）を用いて紫外線を
第２の光照射をして未硬化部を重合硬化した。この時の
照射強度は５mW/cm²であり、照射時間は20分間であっ
た。この際、平行光によりのみ重合したところは半透明
状態となった。作製した両面凸状物はレンズ機能を有し
ていた。この凸状部の突起は平面部から両側でそれぞれ
約28μｍであった。

【００１４】

【実施例２】実施例１で用いた樹脂組成物を用い、ポリ
エステルフィルムに挟み、直径５cm、厚さ0.5mm の平板
状に賦形した。この平板状賦形物に、直径 650μｍ、ピ
ッチ800μｍの多数の円形部のみを光透過するようにし
たフォトマスクを当接させた状態で、その後、実施例１
と同様の操作により、第１の光照射と第２の光照射を行
ったところ、直径 650μｍ、ピッチ 800μｍ、両凸面の
突起27μｍの円柱状マイクロレンズを含む平板状レンズ
アレイが作製できた。それぞれのレンズは均一な性能を
有していた。

【００１５】

【実施例３】ポリメチルメタクリレート50重量部、メチ
ルメタクリレート30重量部、2,2,3,3-テトラフルオロプ
ロピルメタクリレート20重量部、1-ヒドロキシシクロヘ
キシルフェニルケトン0.25重量部からなる混合物を65℃
にて加熱混練して溶解させ、樹脂組成物を作製した。こ
の樹脂組成物は25℃で粘度が 125,000ポイズであった。
この樹脂組成物を用いポリエステルフィルムに挟み、直
径６cm、厚さ0.5mm の平板状に賦形した。この平板状賦
形物に直径 350μｍ、ピッチ 390μｍの多数の円形部の
みを光透過性にしたフォトマスクをかけ、その後、実施
例１と同様の操作を行ったところ、直径 350μｍ、ピッ
チ 390μｍの両凸面の突起20μｍの円柱状マイクロレン
ズを含む平板状レンズアレイが作製できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の円柱状凸状マイクロレンズの一例を示
す断面図である。

【図２】本発明のマイクロレンズを作製するに際して用
いるフォトマスクの一例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ ………… レンズ面２ ………… 光散乱部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を散乱させる平板の断面内に光軸対称
性を有し、該平板の両平面に凸状部を有する透明な円柱
状プラスチックマイクロレンズ部を備えたことを特徴と
するプラスチック製非球面マイクロレンズ。
【請求項２】重合体(A) と該重合体(A) を溶解させ、
かつ光重合可能な単量体(B) との均一な混合物からなる
平板状の樹脂組成物に、レンズ形成用フォトマスクをか
けた状態で拡散光を照射して透明に硬化し、その重合に
より平板の少なくとも一表面より凸状となった硬化部で
円柱状レンズ部を形成する第１の工程と、マスクを除
き、平板全体に平行光を照射し、第１の工程で未硬化に
なった部分を光重合硬化して不透明部を形成する第２の
工程からなることを特徴とするプラスチックマイクロレ
ンズの製造方法。