JPH09122573A - 表面に微小な凸状物を形成した物品の製造方法 - Google Patents

表面に微小な凸状物を形成した物品の製造方法

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JPH09122573A
JPH09122573A JP7284845A JP28484595A JPH09122573A JP H09122573 A JPH09122573 A JP H09122573A JP 7284845 A JP7284845 A JP 7284845A JP 28484595 A JP28484595 A JP 28484595A JP H09122573 A JPH09122573 A JP H09122573A
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Tatsuichiro Kin
辰一郎 金
Toshiaki Yatabe
俊明 谷田部
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  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面に凸状物を有する物品を生産性よく、多
量生産できる物品の製造方法。 【解決手段】 表面に微小な凸状物を形成した物品の製
造方法において、該物品の表面を凸状物を形成する塗布
液に対する接触角が相対的に低い値を示す低接触角領域
の周囲に該接触角が相対的に高い値を示す高接触角領域
が存在するように形成し、次いで該表面上に該塗布液を
塗布する事によって、低接触角領域のみに選択的に凸状
形状物を形成する事を特徴とする物品の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面上に微小な凸
状物を有する物品の製造方法に関し、具体的なにはマイ
クロレンズアレー、グレーティング、光拡散板等の如く
表面に多数の微小な凸状物を所定の配置で形成した光学
物品等の製造に好適な物品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶パネル等の光学機器では光利
用効率の向上、視野角特性改善等の高性能化を図る目的
で、マイクロレンズアレーや光拡散板等の表面に多数の
微小な凸状物を所定の配置で形成した光学部品が利用さ
れている。現在このような表面形状を有する物品を多量
に作成する方法としては、射出成形法、印刷法等が利用
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】マイクロレンズアレ
ー、グレーティング等の光学部品においてはサブミリオ
ーダー以下の微細な凸状物の加工が必要となる。このよ
うに微細な凸状物を表面に有する物品を多量に作成する
方法としては前述のように、射出成形法や印刷法が利用
されている。
【0004】射出成形法を用いた場合、精密微細加工が
必要とされるスタンパの作成に多くの時間とコストが必
要であり、又レンズの様な曲面の微細な凸状物ではその
加工が難しい問題がある。加えて総厚みがサブミリオー
ダーになるようなフィルム状の物品の正確な形状の成形
は難しいという問題がある。
【0005】一方、印刷法を用いる場合には、物品の表
面に対する接触角が比較的高い材料をパターン印刷した
後、加熱および/又は硬化を行う事によって、レンズ状
の曲面の微細な凸状物を形成する事は可能である。しか
しながら、この方法では印刷された材料の流動により近
接したパターン形状での凸状物の接触、融合が起こり、
製品歩留りが低下する問題があり、特に高密度に凸状物
を形成しようとする場合にはこの点が大きな問題とな
る。
【0006】本発明はかかる現状に鑑みなされたもの
で、表面に凸状物を有する物品を生産性よく、多量生産
できる物品の製造方法を目的としたものである。
【0007】
【課題を解決する為の手段】上述の目的は、以下の本発
明により達成される。すなわち、本発明は、表面に微小
な凸状物を形成した物品の製造方法において、該物品の
表面を凸状物を形成する塗布液に対する接触角が相対的
に低い値を示す低接触角領域の周囲に該接触角が相対的
に高い値を示す高接触角領域が存在するように形成し、
次いで該表面上に該塗布液を塗布する事によって、低接
触角領域のみに選択的に凸状形状物を形成する事を特徴
とする物品の製造方法である。
【0008】物品の表面に塗布液との接触角の相違する
領域が混在している場合、表面に塗布された液状物質は
接触角の相対的に高い領域から低い領域へ流動して集合
し、接触角の相対的に低い領域のみに凸状物を形成す
る。従って、物品の表面に塗布液を一様に塗布する生産
性のよい方法により形成できる。
【0009】形成される凸状物の形状は、接触角の絶対
値や相対差の大きさ、塗布液の表面張力や粘度、塗工
厚、物品の表面形状や表面の水平方向からの傾き角、お
よび接触角の相対的に低い領域の形や大きさ等の様々な
要因により変化するが、これらをうまくバランスさせる
事により、凸レンズ形状を初めとした各種曲面の形状の
凸状物の作成が可能である。
【0010】本方法では、上述の通り、凸状物の塗布液
は接触角の相対的に高い領域から低い領域へ移動し、そ
の逆流動は起こりにくい為、微細な凸状物を高密度に作
成する凸状物が近接したパターン形状においても凸状物
の接触、融合が発生せず、安定して凸状物の形成され
る。
【0011】このようにして形成された凸状物の固定化
は、塗布液を物品上で乾燥および/又は硬化させる事に
より行われる。硬化を行う場合には紫外線硬化、電子線
硬化、熱硬化等の方法が使用できる。
【0012】凸状物を形成する材料は、各種熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂および無機、有機の
微粒子を適当なバインダ樹脂に分散させたもの等を用い
る事ができ、その塗布液には、これらの材料がそのま
ま、あるいは必要な場合は各種溶剤に溶解もしくはエマ
ルジョン化する事によって、塗布に適した流動性とした
ものが用いられる。中でも紫外線硬化樹脂を用いた場合
には、紫外線の照射により凸状物の硬化を高速で行うこ
とが可能であり、生産性の観点から好ましい。紫外線硬
化樹脂としては、透明性が高く、収縮性の低いものが好
ましい。このような紫外線硬化樹脂の例としては、例え
ばポリエステル変性アクリレート、ウレタン変性アクリ
レート等のオリゴマー、ポリエチレングリコール変性ア
クリレート、ポリプロピレングリコール変性アクリレー
ト、ビスフェノールA変性ジアクリレート、イソボルニ
ルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート等が
挙げられる。
【0013】ところで、本発明は物品の表面の凸状物の
塗布液に対する接触角を所定の前述した構成とするもの
であり、この構成は物品の表面を複合材料等で構成し、
接触角が場所により異なるようにする方法、あるいは表
面処理により物品の表面に接触角の相違する領域をパタ
ーン化して設ける方法等があるが、生産性、汎用性等か
ら後者の方法が好ましく適用される。
【0014】表面処理の方法としては、公知の方法を用
いることができ、具体的にはコロナ処理、オゾン処理、
薬液処理、プラズマ処理等の方法を挙げることができる
が、微細領域への表面処理の適合性および生産性等の観
点から、紫外線や電子線等の放射線の照射による表面処
理方法が好ましく用いられる。又、光異性化反応に例示
される光反応性を物品の材料が有する場合には、反応誘
起性の光線による表面処理方法も同様に利用可能であ
る。
【0015】この表面処理による方法では、例えば物品
の表面で選択した領域のみに表面処理を行う事により、
処理した領域のみの接触角を変化させる事ができる。上
述の放射線等を選択領域へのみ照射する方法に関して
は、例えば放射線の透過部分と非透過部分とを微細パタ
ーン化したマスクを通して物品の表面に放射線を照射す
る方法、パルス変調もしくは振幅変調した放射線等例え
ばレーザー光線、電子線、イオンビーム等で物品上を走
査する方法等があり、これらにほぼ等価な方法として、
進行方向の異なる2種以上のコヒーレントな光線を物品
上に照射する事により、物品上で干渉効果により発生し
た光強度分布のパターンを利用して、選択領域のみ実質
的な光照射を行う方法等がある。
【0016】物品上に接触角の異なる領域をパターン化
して設ける表面処理方法としては、前述の放射線等によ
る処理方法の他、凸状物の塗布液に対する接触角が物品
の表面と相違する材料からなる処理層をグラビヤ印刷や
スクリーン印刷、もしくはレジスト印刷等の方法で設け
る方法も用いる事ができる。この方法は、凸状物を形成
する塗液に対する接触角が処理層に用いる材料によって
ほぼ一定に決まることから、工程安定性の高い表面処理
法であり、好ましく用いられる。
【0017】本発明が適用される物品の材料としては特
に限定はなく、ガラス、金属、セラミック、樹脂等様々
な材料に適用することができ、またその形態も特に限定
されない。しかし、本発明は、表面に多数の微小な凸状
物を高密度に配置して設ける場合に大きな効果を発揮す
るものであり、連続的な生産での生産性の面からも、板
状体、中でも長尺の有機高分子フィルム、このフィルム
に必要な有機及び/又は無機の機能層を積層した積層フ
ィルム等のフィルム基板に好ましく適用される。特に、
液晶パネル等の軽薄化が必要とされる低ヘイズ、高透明
性の高分子フィルムを基板として用いたマイクロレンズ
アレー、グレーティング、光拡散板等の板状体の光学部
品に好ましく適用される。
【0018】以上の様に、本発明は、非常に安定かつ安
価に物品の表面に制御された形状の凸状物を形成するも
のであり、かかる凸状物の形成方法が待望されている液
晶パネル用途等の光学部品の軽薄化の分野への対応を可
能とするものである。本発明は、表面に制御された微細
な凸状物の形成を必要とする用途に幅広く用いる事が可
能であり、具体的には上述の通り、マイクロレンズアレ
ー、グレーティング、光拡散板等の各種光学部品におい
て特に大きな効果を発揮するものである。
【0019】例えばマイクロレンズアレーは、透明基板
表面にミリサイズ以下の多数のレンズをアレー状に形成
したものであるが、本発明の製造方法では、レンズが形
成される各部分を接触角が相対的に低い領域とし、レン
ズの周囲部分を相対的に接触角が高い領域となるよう
に、パターン状に透明基板を表面処理した後に、透明性
のレンズ材料を塗布し、乾燥および又は硬化を行う事に
より形成できる。このようにして作成されたマイクロレ
ンズアレーは、集光性もしくは光拡散性を有し、液晶パ
ネル等のようにアレー状の多くの画素を持つ装置等と組
み合わせて用いられる。
【0020】尚、このようにして作成されたマイクロレ
ンズアレー等の微細な凸状物を形成した表面上に真空蒸
着、スパッタ等により高屈折率材料からなる層を積層す
ることにより拡散反射板として使用することも可能であ
る。
【0021】以下、本発明をマイクロレンズアレーの製
造に適用した実施例に基づいて説明する。なお、本発明
がかかる実施例に限定されないことは、その趣旨から明
らかである。
【0022】
【発明の実施の形態】基板フィルムとして厚み100μ
mのポリカーボネートフィルム(帝人株式会社製商品名
C110)を用いてマイクロレンズアレーフィルムを以
下のように作成した。
【0023】まず基板フィルムの片面に、フッ素系界面
活性剤(住友スリーエム株式会社社製商品名フロラード
FC431)を0.5重量%含む紫外線硬化型のアクリ
ルシリコン系樹脂(信越化学株式会社製商品名X12ー
2450)を乾燥膜厚3μmになるようにコーティング
した後、高圧水銀灯を光源として、遮光マスクパターン
(石英板上にアルミニウム蒸着により直径100μmの
真円状遮光部を中心間隔150μmピッチで碁盤目状に
設けたもの)を通して積算光量約800mJ/cm2
紫外線で選択的に硬化を行った。その後、基板全体をエ
タノール中で洗浄する事により、未硬化のアクリルシリ
コン系樹脂部分を完全に除去して乾燥を行った。その
後、この基板フィルムの表面を500mJ/cm2 の強
度でコロナ処理を行った。
【0024】この基板フィルムの後述するレンズ形成材
料のアクリル系樹脂の塗布液に対する接触角は、選択的
に形成された選択領域のフッ素系界面活性剤を含むアク
リルシリコン系樹脂層の上では約65度、アクリルシリ
コン系樹脂層が形成されていない領域、すなわちコロナ
処理の施されたポリカーボネートフィルム表面では約4
7度であった。
【0025】次いで、下記組成の紫外線硬化型のアクリ
ル系樹脂の塗液を基板フィルムの表面処理をされた面上
にコーティングした後、高圧水銀灯を光源として積算光
量約600mJ/cm2 の紫外線で塗布した塗液の硬化
を行った。硬化後のフィルム表面を光学顕微鏡で観察し
たところ、直径約100μm、最大高さ約20μmの凸
型レンズ形状の凸状物が、マスクパターンの遮光部分に
対応してアレー状に形成されていることが確認された。
【0026】尚、アクリル系樹脂の組成は、ポリエステ
ルアクリレート(東亜合成化学株式会社製商品名アロニ
ックスM8060)40重量部、テトラエチレングリコ
ールジアクリレート(東亜合成化学株式会社製商品名ア
ロニックスM240)60重量部、イソボルニルアクリ
レート(共栄社化学株式会社製商品名IB−XA)30
重量部に光開始剤としてチバガイギー株式会社製商品名
イルガキュアー184)4重量部を混合したものを用い
た。
【0027】こうして得られたマイクロレンズアレーフ
ィルムの特性を以下のようにして評価した。
【0028】約100μmのビーム径のHe−Neレー
ザー光を、マイクロレンズアレーを形成した側のフィル
ム面に垂直に入射させる。マイクロレンズアレーフィル
ムはレンズパターンに平行ないずれかの方向の15mm
/秒の速さで移動させる。フィルムの垂直透過方向15
0μmの位置には、フィルムの移動方向に対し20μm
の開口間隔を持つ遮光スリットを前面に配置したSiの
フォトダイオードを設置して、フィルムの移動に伴う透
過光強度の変化をオッシロスコープを用いてモニターし
た。この時、周期10msで規則正しい出力電圧の変動
パターンが観察された。なお、最大電圧と最小電圧の比
は、約3であった。この測定結果から、作成したマイク
ロレンズアレーフィルムは、レンズパターンに対応する
集光性を有していることが確認された。
【0029】
【発明の効果】以上の様に、本発明は、非常に安定かつ
安価にフィルム等の物品の表面に微小な一定形状の凸状
物の作成を可能にするものであり、マイクロレンズアレ
ー、グレーティング、光拡散板、光反射板等の各種光学
部品の如く、微細かつ高密度の制御された形状の凸状物
を有する表面形状の形成を必要とする用途に幅広く用い
る事が可能であり、液晶パネル等のように部品の軽薄化
の要求される分野において特に大きな効果を発揮するも
のである。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に微小な凸状物を形成した物品の製
    造方法において、該物品の表面を凸状物を形成する塗布
    液に対する接触角が相対的に低い値を示す低接触角領域
    の周囲に該接触角が相対的に高い値を示す高接触角領域
    が存在するように形成し、次いで該表面上に該塗布液を
    塗布する事によって、低接触角領域のみに選択的に凸状
    形状物を形成する事を特徴とする物品の製造方法。
  2. 【請求項2】 物品が板状体である請求項1記載の物品
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 板状体が有機高分子フィルム、もしくは
    有機高分子フィルムに機能層が積層された積層フィルム
    である請求項2記載の物品の製造方法。
  4. 【請求項4】 板状体がマイクロレンズアレー等の如く
    表面に多数の微小な凸状物を所定の配置で形成した光学
    物品である請求項2又は請求項3記載の物品の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 物品表面を選択的にこの表面と前記接触
    角が異なる材料からなる処理層を形成する表面処理を行
    う事により、物品の表面に低接触角領域と高接触角領域
    を形成する請求項1〜請求項4記載のいずれかの物品の
    製造方法。
  6. 【請求項6】 処理層が紫外線硬化樹脂からなり請求項
    5記載の物品の製造方法。
  7. 【請求項7】 処理層を物品表面に一様に形成し、次い
    でパターン化したマスクを通して紫外線で硬化し、未硬
    化部分を除去する請求項6記載の物品の製造方法。
  8. 【請求項8】 凸状物の形成材料が紫外線硬化性樹脂か
    らなる請求項1〜請求項7記載のいずれかの物品の製造
    方法。
  9. 【請求項9】 凸状物の塗布液を物品表面に一様に塗布
    し、次いで紫外線で硬化する請求項8記載の物品の製造
    方法。
JP7284845A 1995-11-01 1995-11-01 表面に微小な凸状物を形成した物品の製造方法 Pending JPH09122573A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7708914B2 (en) 2004-02-27 2010-05-04 Fujifilm Corporation Method of and apparatus for producing micro lens and micro lens
JP2011167663A (ja) * 2010-02-22 2011-09-01 Toyota Central R&D Labs Inc パターニングされたコロイド結晶膜の製造方法
EP3928946A4 (en) * 2019-02-22 2022-03-23 Sony Semiconductor Solutions Corporation CAMERA BODY, METHOD OF MAKING A CAMERA BODY AND ELECTRONIC EQUIPMENT

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