JP2001042104A

JP2001042104A - マイクロレンズアレイ、その製造方法及びその製造用原盤並びに表示装置

Info

Publication number: JP2001042104A
Application number: JP11211943A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takakuwa; 敦司高桑
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズ形状にばらつきのないマイクロレンズ
アレイ、その製造方法及びその製造用原盤並びに表示装
置を提供することにある。【解決手段】原盤１０は、１つの面に、レンズアレイ
形成領域１２と、レンズアレイ形成領域１２の周囲に形
成された平坦領域１８と、が形成され、レンズアレイ形
成領域１２には、複数の凸レンズに対応した複数の凹部
１４、１６が形成され、レンズアレイ形成領域１２の周
端部に形成された凹部１４は、中央部に形成されたいず
れかの凹部１６よりも深く形成されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズア
レイ、その製造方法及びその製造用原盤並びに表示装置
に関する。

【０００２】

【発明の背景】液晶表示パネル等に使用されるマイクロ
レンズアレイの製造方法として、特開平３−１９８００
３号公報及び特開平５−３０３００９号公報に開示され
る方法が知られている。これらによれば、多数の凸レン
ズに対応する多数の凹部が形成された原盤に樹脂を滴下
し、樹脂を硬化させて光透過性層を形成し、原盤を剥離
することで、凹部が転写された凸レンズを有するマイク
ロレンズアレイを製造することができる。なお、特開平
５−３０３００９号公報には、金属板をエッチングして
原盤を作製することが記載されている。

【０００３】従来の原盤を使用すると、光透過性層を形
成する樹脂が硬化収縮したときに、部分的に収縮率が異
なるため、レンズ形状にばらつきが生じることがあっ
た。

【０００４】本発明は、このような問題点を解決するも
ので、その目的は、レンズ形状にばらつきのないマイク
ロレンズアレイ、その製造方法及びその製造用原盤並び
に表示装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】（１）本発明に係るマイ
クロレンズアレイ製造用原盤は、１つの面に、少なくと
も１つのレンズアレイ形成領域と、前記レンズアレイ形
成領域の周囲に形成された平坦領域と、が形成され、前
記レンズアレイ形成領域には、複数の凸レンズに対応し
た複数の凹部が形成され、前記レンズアレイ形成領域の
周端部に形成された前記凹部は、中央部に形成されたい
ずれかの前記凹部よりも、深く形成されてなる。

【０００６】本発明によれば、レンズアレイ形成領域の
複数の凹部に光透過性層前駆体等を密着させて、複数の
凸部を転写形成することができ、複数の凸部を含むマイ
クロレンズアレイを形成することができる。また、レン
ズアレイ形成領域の周端部に形成された凹部は、中央部
に形成された凹部よりも深く形成されている。したがっ
て、レンズアレイ領域の周端部に形成された凹部に対応
する凸部は、中央部に形成された凹部に対応する凸部よ
りも大きく形成される。そして、レンズアレイ領域の周
端部に形成された凹部に対応する凸部が、硬化収縮率の
違いによって、他の凸部よりも大きく収縮しても、レン
ズ形状のばらつきが少なくなる。

【０００７】（２）このマイクロレンズアレイ製造用原
盤において、前記レンズアレイ形成領域の前記周端部の
幅は、この幅方向と平行な、前記レンズアレイ形成領域
の一辺の０．５〜３０％の長さであってもよい。

【０００８】（３）このマイクロレンズアレイ製造用原
盤において、前記中央部の前記凹部の深さｄ₁と、前記
周端部に形成されたいずれかの凹部の深さｄ₂と、は、
マイクロレンズアレイの製造に使用される光透過性層前
駆体の硬化収縮率をａ（％）としたときに、ｄ₂＝定数ｋ×ｄ₁×（１００の３乗根）／（（１００−ａ）の３乗根）…（１）の関係にあってもよい。

【０００９】（４）このマイクロレンズアレイ製造用原
盤において、前記周端部には、前記平坦領域から離れる
方向に複数の凹部が並んで形成されていてもよい。

【００１０】（５）このマイクロレンズアレイ製造用原
盤において、前記周端部に形成される前記複数の凹部
は、同じ深さで形成されていてもよい。

【００１１】（６）このマイクロレンズアレイ製造用原
盤において、前記周端部に形成される前記複数の凹部
は、最も前記平坦領域に近い凹部が、最も前記平坦領域
から離れた凹部よりも深く形成されていてもよい。

【００１２】（７）このマイクロレンズアレイ製造用原
盤において、前記周端部に形成される前記複数の凹部
は、前記平坦領域に近づくに従って深くなってもよい。

【００１３】（８）このマイクロレンズアレイ製造用原
盤において、前記周端部に形成される前記複数の凹部
は、前記平坦領域から離れる方向に並ぶ複数のグループ
に分類され、各グループに同じ深さの複数の凹部が含ま
れ、平坦領域に近いグループの凹部が、平坦領域から離
れたグループの凹部よりも深く形成されてもよい。

【００１４】（９）本発明に係るマイクロレンズアレイ
の製造方法は、複数の凹部を含むレンズアレイ形成領域
と、前記レンズアレイ形成領域の周囲に形成された平坦
領域と、を１つの面に有する原盤に光透過性層前駆体を
密着させ、前記凹部から複数の凸部を前記光透過性層前
駆体に転写形成する工程と、前記光透過性層前駆体を硬
化させる工程と、を含み、前記光透過性層前駆体を硬化
させる工程の前に、前記レンズアレイ形成領域の周端部
の凹部に対応する前記凸部を、前記レンズアレイ形成領
域の中央部の凹部に対応する前記凸部よりも、大きく形
成しておく。

【００１５】本発明によれば、レンズアレイ形成領域の
複数の凹部に光透過性層前駆体を密着させて、複数の凸
部を転写形成することができ、複数の凸部を含むマイク
ロレンズアレイを形成することができる。また、レンズ
アレイ領域の周端部に形成された凹部に対応する凸部
は、中央部に形成された凹部に対応する凸部よりも大き
く形成される。したがって、光透過性層を硬化させる
と、レンズアレイ領域の周端部に形成された凹部に対応
する凸部が、硬化収縮率の違いによって、他の凸部より
も大きく収縮しても、レンズ形状のばらつきが少なくな
る。

【００１６】（１０）このマイクロレンズアレイの製造
方法において、前記レンズアレイ形成領域の前記周端部
の幅を、この幅方向と平行な、前記レンズアレイ形成領
域の一辺の０．５〜３０％の長さとしてもよい。

【００１７】（１１）このマイクロレンズアレイの製造
方法において、前記中央部の前記凹部に対応する前記凸
部の高さｄ₁と、前記周端部の凹部に対応する前記凸部
の高さｄ₂とを、前記光透過性層前駆体の硬化収縮率を
ａ（％）としたときに、ｄ₂＝定数ｋ×ｄ₁×（１００の３乗根）／（（１００−ａ）の３乗根）…（１）となるように形成してもよい。

【００１８】（１２）このマイクロレンズアレイの製造
方法において、前記周端部の凹部に対応して形成される
前記複数の凸部を、同じ高さで形成してもよい。

【００１９】（１３）このマイクロレンズアレイの製造
方法において、前記周端部の凹部に対応して形成される
前記複数の凸部を、最も前記平坦領域に近い凸部が最も
前記平坦領域から離れた凸部よりも高くなるように形成
してもよい。

【００２０】（１４）このマイクロレンズアレイの製造
方法において、前記周端部の凹部に対応して形成される
前記複数の凸部を、前記平坦領域に近づくに従って高く
形成してもよい。

【００２１】（１５）このマイクロレンズアレイの製造
方法において、前記周端部の凹部に対応して形成される
前記複数の凸部を、前記平坦領域から離れる方向に並ぶ
複数のグループに分類して各グループに同じ高さの複数
の凸部が含まれたときに、平坦領域に近いグループの凸
部が、平坦領域から離れたグループの凸部よりも高くな
るように形成してもよい。

【００２２】（１６）本発明に係るマイクロレンズアレ
イは、上記方法により製造されたものである。

【００２３】（１７）本発明に係る表示装置は、上記マ
イクロレンズアレイを有する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について図面を参照にして説明する。

【００２５】（マイクロレンズアレイ製造用原盤）図１
（Ａ）は、本実施の形態で使用する原盤の平面図であ
り、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のIB−IB線断面図であ
る。

【００２６】原盤１０は、円盤状又は矩形の基材から形
成することができる。原盤１０は、少なくとも１つ（多
くの場合複数）のマイクロレンズアレイを一度に形成す
るものである。原盤１０の１つの面には、個々のマイク
ロレンズアレイに対応する少なくとも１つ（多くの場合
複数）のレンズアレイ形成領域１２が形成されている。

【００２７】各レンズアレイ形成領域１２の周囲には、
平坦領域１８が形成されている。平坦領域１８は、複数
のレンズアレイ形成領域１２が間隔をあけて形成された
ときの、隣同士のレンズアレイ形成領域１２の間の領域
も含む。

【００２８】各レンズアレイ形成領域１２には、複数の
凹部１４、１６が形成されている。例えば、複数行複数
列で、マトリクス状に複数の凹部１４、１６が形成され
ている。凹部１４、１６は、マイクロレンズアレイの個
々の凸レンズに対応した形状をなしている。凹部１４、
１６は、レンズアレイ形成領域１２の周端部に形成され
る凹部１４と、中央部に形成される凹部１６とに区別さ
れる。図１では、複数のレンズアレイ形成領域１２のう
ちの１つにおいて、凹部１４をハッチングして示してあ
る。

【００２９】レンズアレイ形成領域１２の一辺の長さＬ
に対して、この長さＬ方向に沿った幅ｗの周端部に、こ
の幅ｗ方向に複数の凹部１４が並んで形成されている。
言い換えると、レンズアレイ形成領域１２の周端部に
は、平坦領域１８から離れる方向に複数の凹部１４が並
んで形成されている。あるいは、周端部の幅ｗ方向に１
つの凹部１４が形成されていてもよい。なお、凹部１４
が形成される周端部の幅ｗは、レンズアレイ形成領域１
２の一辺の長さＬの０．５〜３０％程度であることが好
ましい。

【００３０】図１に示す例では、レンズアレイ形成領域
１２の周端部に、その幅ｗ方向に複数の凹部１４が並
び、その複数の凹部１４が同じ深さとなっている。

【００３１】レンズアレイ形成領域１２の周端部に形成
された凹部１４と、レンズアレイ形成領域１２の周端部
を除く領域（中央部）に形成される凹部１６とは、形状
が異なる。例えば、レンズアレイ形成領域１２の周端部
に形成された凹部１４は、中央部に形成された凹部１６
よりも深く形成されている。具体的には、中央部の凹部
１６の深さｄ₁と、周端部に形成されたいずれかの凹部
１４の深さｄ₂と、は、マイクロレンズアレイの製造に
使用される光透過性層前駆体３２（図４（Ｂ）参照）の
硬化収縮率をａ（％）としたときに、ｄ₂＝定数ｋ×ｄ₁×（１００の３乗根）／（（１００−ａ）の３乗根）…（１）の関係にあることが好ましい。なお、本実施の形態で
は、光透過性層前駆体３２の硬化収縮率は、体積収縮率
である。定数ｋは、好ましくは、０．９〜１．０の範囲
内に設定される。

【００３２】原盤１０は、スペーサ１９を有していても
よい。スペーサ１９は、基材の外周端部に一体的に立ち
上げ形成されたものであり、スペーサ１９にて囲まれる
内側に、レンズアレイ形成領域１２及び平坦領域１８が
形成されている。スペーサ１９の高さは、マイクロレン
ズアレイの厚みに対応して設定される。なお、スペーサ
１９は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すような連続壁
でなく、切れ間のある壁であってもよい。あるいは、円
盤状の基材の外周端部を円周に沿って３以上に分割した
３以上の箇所のそれぞれに、ピン状のスペーサを立ち上
げ形成してもよい。

【００３３】（原盤の製造方法）図２（Ａ）〜図３
（Ｃ）は、本実施の形態で使用する原盤の製造工程を示
す図である。

【００３４】まず、図２（Ａ）に示すように、基材２０
上にレジスト層２２を形成する。基材２０は、原盤１０
（図１（Ａ）参照）に加工されるもので、外周端部にス
ペーサ１９が一体的に形成された状態で用意してもよ
い。基材２０をエッチングして、凹部１４、１６を形成
する。そのため、基材２０は、エッチング可能な材料で
あれば特に限定されるものではなく、シリコン、石英、
低膨張結晶化ガラス（ネオセラム）等が用いられ得る。
シリコン又は石英は、エッチングにより高精度の凹部１
４、１６の形成が容易であるため、好適である。

【００３５】スペーサ１９の形成方法としては、例え
ば、スペーサ形成領域がレジスト層で覆われるように、
図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）と同様の方法により放射線暴
露、現像処理を施した後、エッチング等の方法によりス
ペーサ以外の領域をスペーサ１９の高さ分だけ除去する
ことにより形成する。また、他の方法として、スペーサ
を別に形成しておき、それを接着剤を介して原盤に接着
させるか、直接原盤に接合させることにより原盤上に形
成してもよい。

【００３６】レジスト層２２を形成する物質としては、
例えば、半導体デバイス製造において一般的に用いられ
ている、クレゾールノボラック系樹脂に感光剤としてジ
アゾナフトキノン誘導体を配合した市販のポジ型のレジ
ストをそのまま利用できる。ここで、ポジ型のレジスト
とは、所定のパターンに応じて放射線に暴露することに
より、放射線によって暴露された領域が現像液により選
択的に除去可能となる物質のことである。

【００３７】レジスト層２２を形成する方法としては、
スピンコート法、ディッピング法、スプレーコート法、
ロールコート法、バーコート法等の方法を用いることが
可能である。なお、スペーサ１９がエッチングされない
ように、スペーサ１９が、レジスト層２２により覆われ
ていることが必要である。

【００３８】次に、図２（Ｂ）に示すように、マスク２
４をレジスト層２２の上方に配置し、マスク２４を介し
てレジスト層２２の所定領域のみを放射線２６によって
暴露する。

【００３９】マスク２４は、図１（Ｂ）に示す凹部１
４、１６の形成に必要とされる領域においてのみ、放射
線２６が透過するようにパターン形成されたものであ
る。放射線２６としては波長２００ｎｍ〜５００ｎｍの
領域の光を用いることが好ましい。この波長領域の光の
利用は、液晶パネルの製造プロセス等で確立されている
フォトリソグラフィの技術及びそれに利用されている設
備の利用が可能となり、低コスト化を図ることができ
る。

【００４０】そして、レジスト層２２を放射線２６によ
って暴露した後に所定の条件により現像処理を行うと、
図２（Ｃ）に示すように、放射線２６の暴露領域２８に
おいてのみ、レジスト層２２の一部が選択的に除去され
て基材２０の表面が露出し、それ以外の領域はレジスト
層２２により覆われたままの状態となる。

【００４１】こうしてレジスト層２２がパターン化され
ると、図２（Ｄ）に示すように、このレジスト層２２を
マスクとして基材２０を所定の深さエッチングする。詳
しくは、基材２０におけるレジスト層２２から露出した
領域に対して、どの方向にもエッチングが進む等方性エ
ッチングを行う。例えば、ウエットエッチングを適用し
て、化学溶液（エッチング液）に基材２０を浸すこと
で、等方性エッチングを行うことができる。基材２０と
して石英を用いた場合には、エッチング液として、例え
ば、沸酸と沸化アンモニウムを混合した水溶液（バッフ
ァード沸酸）を用いてエッチングを行う。等方性エッチ
ングを行うことで、基材２０には、凹状の凹部１４、１
６が形成される。

【００４２】次に、エッチングの完了後に、図２（Ｅ）
に示すように、レジスト層２２を除去する。この状態で
は、凹部１４、１６が同じ深さになっているので、凹部
１４をさらに深くエッチングする。

【００４３】例えば、図３（Ａ）に示すように、凹部１
４上のみを開口させてレジスト層３０を形成する。その
形成方法は、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す方法と同じ
である。続いて、図３（Ｂ）に示すように、凹部１４に
対して、特定の方向にのみエッチングが進む異方性エッ
チングを行う。具体的には、凹部１４の深さ方向にのみ
エッチングを行う。図３（Ｃ）に示すように、レジスト
層３０を除去して、原盤１０が得られる。

【００４４】この原盤１０は、本実施の形態では、一旦
製造すればその後、耐久性の許す限り何度でも使用でき
るため経済的である。また、原盤１０の製造工程は、２
枚目以降のマイクロレンズアレイの製造工程において省
略でき、工程数の減少および低コスト化を図ることがで
きる。

【００４５】上記工程では、基材２０に凹部１４、１６
を形成するに際し、ポジ型のレジストを用いたが、放射
線に暴露された領域が現像液に対して不溶化し、放射線
に暴露されていない領域が現像液により選択的に除去可
能となるネガ型のレジストを用いても良く、この場合に
は、上記マスク２４とはパターンが反転したマスクが用
いられる。あるいは、マスクを使用せずに、レーザ光あ
るいは電子線によって直接レジストをパターン状に暴露
しても良い。また、レジストの代わりに、金、クロム等
の金属、あるいはＳｉ、ＳｉO₂等を使用してもよい。

【００４６】なお、上述した方法は、シリコン、石英等
からなる基材２０をエッチングして凹凸を付与したもの
を原盤１０としたが、かかるエッチングにより凹凸が付
与された基材上又はその凹凸を転写した樹脂面上に、金
属膜を形成し、これに電鋳処理を施して凹凸を転写し、
金属材料からなる原盤としてもよい。この場合、最終的
な金属原盤の凹凸の周端部が中央部より深い凹部となる
ように条件設定される。

【００４７】（マイクロレンズアレイの製造方法）図４
（Ａ）〜図４（Ｄ）は、本発明を適用した実施の形態に
係るマイクロレンズアレイの製造方法を示す図である。

【００４８】図４（Ａ）に示すように、光透過性層前駆
体３２を、原盤１０における凹部１４、１６及び平坦領
域１８が形成された面に載せる。図４（Ｂ）に示すよう
に、光透過性層前駆体３２を介して、基板３４と原盤１
０とを密着させることにより、光透過性層前駆体３２を
所定領域まで塗り拡げる。図４（Ｃ）に示すように、原
盤１０と基板３４の間に光透過性層前駆体３２からなる
層を形成する。この層は、固化されると光透過性層４０
となる。

【００４９】本実施の形態では、上述したように、原盤
１０のレンズアレイ形成領域１２の周端部に形成された
凹部１４が、その中央部に形成された凹部１６よりも深
くなっている。したがって、図４（Ｂ）に拡大して示す
ように、凹部１４に充填された光透過性層前駆体３２に
よって形成される凸部３６は、凹部１６に充填された光
透過性層前駆体３２によって形成された凸部３８よりも
大きく又は高くなる。しかし、レンズアレイ形成領域１
２の周端部では、平坦領域１８に近いために光透過性層
前駆体３２の収縮率が大きくなる。そのため、光透過性
層前駆体３２が硬化すると、図４（Ｃ）に拡大して示す
ように、レンズアレイ形成領域１２の周端部に形成され
た凹部１４にて形成された凸部３６は、収縮して小さく
なる。その結果、凸部３６は、レンズアレイ形成領域１
２の中央部に形成された凹部１６にて形成された凸部３
８と、ほぼ同じ大きさ又は高さになる。

【００５０】本実施の形態では、原盤１０にスペーサ１
９が一体形成されており、スペーサ１９上に基板３４が
載るようになっている。したがって、スペーサ１９によ
って、原盤１０における凹部１４、１６が形成された面
と、基板３４における原盤１０に対向する面と、の間隔
が制御される。これによって、原盤１０における凹部１
４、１６が形成された面と、基板３４における原盤１０
に対向する面と、の間に形成される光透過性層前駆体３
２からなる層の厚みを、一定にするように制御すること
ができる。

【００５１】ここでは、光透過性層前駆体３２を原盤１
０上に載せたが、基板３４に載せるか、原盤１０及び基
板３４の両方に載せてもよい。また、原盤１０及び基板
３４のいずれか一方、または、両方に、予め光透過性層
前駆体３２を所定領域まで塗り拡げてもよい。

【００５２】また、必要に応じて、原盤１０と基板３４
とを光透過性層前駆体３２を介して密着させる際に、原
盤１０及び基板３４の少なくともいずれか一方を介して
光透過性層前駆体３２を加圧しても良い。加圧すること
で、光透過性層前駆体３２が所定領域まで塗れ拡がる時
間を短縮できることで作業性が向上し、かつ、光透過性
層前駆体３２の凹部１４、１６への充填が確実となる。

【００５３】ここで、光透過性層前駆体３２は、液状あ
るいは液状化可能な物質であることが好ましい。液状と
することで、原盤１０上の複数の凹部１４、１６間へ、
光透過性層前駆体３２を充填することが容易となる。液
状の物質としては、エネルギーの付与により硬化可能な
物質が利用でき、液状化可能な物質としては、可塑性を
有する物質が利用できる。

【００５４】また、光透過性層前駆体３２は、光透過性
層４０を形成した際に、光透過性等の要求される特性を
有するものであれば特に限定されるものではないが、樹
脂であることが好ましい。樹脂は、エネルギー硬化性を
有するもの、あるいは可塑性を有するものが容易に得ら
れ、好適である。

【００５５】エネルギー硬化性を有する樹脂としては、
光及び熱の少なくともいずれかー方の付与により硬化可
能であることが望ましい。光や熱の利用は、汎用の露光
装置、ベイク炉やホットプレート等の加熱装置を利用す
ることができ、省設備コスト化を図ることが可能であ
る。

【００５６】このようなエネルギー硬化性を有する樹脂
としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、
メラミン系樹脂、ポリイミド系樹脂等が利用できる。特
に、アクリル系樹脂は、市販品の様々な前駆体や感光剤
（光重合開始剤）を利用することで、光の照射で短時間
に硬化するものが容易に得られるため好適である。

【００５７】光硬化性のアクリル系樹脂の基本組成の具
体例としては、プレポリマーまたはオリゴマー、モノマ
ー、光重合開始剤があげられる。

【００５８】プレポリマーまたはオリゴマーとしては、
例えば、エポキシアクリレート類、ウレタンアクリレー
ト類、ポリエステルアクリレート類、ポリエーテルアク
リレート類、スピロアセタール系アクリレート類等のア
クリレート類、エポキシメタクリレート類、ウレタンメ
タクリレート類、ポリエステルメタクリレート類、ポリ
エーテルメタクリレート類等のメタクリレート類等が利
用できる。

【００５９】モノマーとしては、例えば、２−エチルヘ
キシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレー
ト、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキ
シエチルメタクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリド
ン、カルビトールアクリレート、テトラヒドロフルフリ
ルアクリレート、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、１，３−ブタンジオールアク
リレート等の単官能性モノマー、１，６−ヘキサンジオ
ールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタ
クリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、
ネオペンチルグリコールジメタクリレート、エチレング
リコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジア
クリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート等の
二官能性モノマー、トリメチロールプロパントリアクリ
レート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、
ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリ
スリトールヘキサアクリレート等の多官能性モノマーが
利用できる。

【００６０】光重合開始剤としては、例えば、２，２−
ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン等のアセトフ
ェノン類、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、ｐ−イ
ソプロピル−α−ヒドロキシイソブチルフェノン等のブ
チルフェノン類、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセト
フェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルトリクロロアセトフェ
ノン、α，α−ジクロル−４−フェノキシアセトフェノ
ン等のハロゲン化アセトフェノン類、ベンゾフェノン、
Ｎ，Ｎ−テトラエチル−４，４−ジアミノベンゾフェノ
ン等のベンゾフェノン類、ベンジル、ベンジルジメチル
ケタール等のベンジル類、ベンゾイン、ベンゾインアル
キルエーテル等のベンゾイン類、１−フェニル−１，２
−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オ
キシム等のオキシム類、２−メチルチオキサントン、２
−クロロチオキサントン等のキサントン類、ベンゾイン
エーテル、イソブチルベンゾインエーテル等のベンゾイ
ンエーテル類、ミヒラーケトン、ベンジルメチルケター
ル等のラジカル発生化合物が利用できる。

【００６１】なお、必要に応じて、酸素による硬化阻害
を防止する目的でアミン類等の化合物を添加したり、塗
布を容易にする目的で溶剤成分を添加してもよい。溶剤
成分としては、特に限定されるものではなく、種々の有
機溶剤、例えば、プロピレングリコールモノメチルエー
テルアセテート、メトキシメチルプロピオネート、エト
キシエチルプロピオネート、エチルラクテート、エチル
ピルビネート、メチルアミルケトン等が利用可能であ
る。

【００６２】これらの物質によれば、高精度のエッチン
グが可能な点で原盤１０の材料として優れているシリコ
ン又は石英からの離型性が良好であるため好適である。

【００６３】また、可塑性を有する樹脂としては、例え
ば、ポリカーボネート系樹脂、ポリメチルメタクリレー
ト系樹脂、アモルファスポリオレフィン系樹脂等の熱可
塑性を有する樹脂が利用できる。このような樹脂を軟化
点温度以上に加温することにより可塑化させて液状と
し、図４（Ｃ）に示すように、原盤１０と基板３４との
間に挟み込んで層を形成する。

【００６４】光透過性層前駆体３２を介して原盤１０と
基板３４を密着させることで、光透過性層前駆体３２
は、原盤１０の凹部１４、１６に対応する形状になる。
つまり、光透過性層前駆体３２に、凹部１４、１６を転
写して凸部３６、３８を形成することができる。

【００６５】レンズアレイ形成領域１２（図１参照）の
中央部に形成された凹部１６に対応する凸部３８は、凹
部１６の深さｄ₁に対応して、高さｄ₁となる。また、レ
ンズアレイ形成領域１２の周端部に形成された凹部１４
に対応する凸部３６は、凹部１４の深さｄ₂に対応し
て、高さｄ₂となる。光透過性層前駆体３２の硬化収縮
率をａ（％）としたときに、ｄ₂＝定数ｋ×ｄ₁×（１００の３乗根）／（（１００−ａ）の３乗根）…（１）の関係にあることが好ましい。なお、本実施の形態で
は、光透過性層前駆体３２の硬化収縮率は、体積収縮率
である。定数ｋは、好ましくは０．９〜１．０の範囲内
に設定される。

【００６６】また、上記原盤１０では、レンズアレイ形
成領域１２の周端部に形成された複数の凹部１４が同じ
深さであることに対応して、複数の凸部３６の高さを同
じ高さに形成する。

【００６７】そして、光透過性層前駆体３２に応じた固
化処理を施す。例えば、光硬化性の樹脂を用いた場合で
あれば、所定の条件で光を照射する。これにより光透過
性層前駆体３２を固化させて、図４（Ｃ）に示すよう
に、光透過性層４０を形成することができる。なお、光
硬化性の物質にて光透過性層４０を形成するときには、
基板３４及び原盤１０のうち少なくとも一方が、光透過
性を有することが必要となる。あるいは、軟化点温度以
上に加温した可塑化した樹脂を光透過性層前駆体３２と
して使用する場合には、冷却することにより固化させる
ことができる。

【００６８】このように、光透過性層前駆体３２を、エ
ネルギーの付与により硬化可能な物質あるいは可塑性を
有する物質から形成することで、これを原盤１０に塗布
して密着させた際に、原盤１０に形成されている凹部１
４、１６間の微細部にまで、光透過性層前駆体３２が充
填される。そして、この光透過性層前駆体３２に応じた
固化処理を施すことにより固化させて光透過性層４０を
形成すると、原盤１０の凹部１４、１６を精密に光透過
性層４０に転写させることができる。

【００６９】また、基板３４としては、マイクロレンズ
アレイとして要求される光透過性等の光学的な物性や、
機械的強度等の特性を満足するものであれば特に限定さ
れるものではなく、例えば、石英やガラス、あるいは、
ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルサル
フォン、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、アモルファスポリオレフィン等のプラスチ
ック製の基板あるいはフィルムを利用することが可能で
ある。

【００７０】次いで、図４（Ｄ）に示すように、原盤１
０から光透過性層４０及び基板３４を剥離する。なお、
光透過性層４０単独で、マイクロレンズアレイとして要
求される機械的強度等の特性を満足することが可能であ
れば、基板３４は不要であるから、基板３４を光透過性
層４０から剥離してもよい。この剥離工程は、原盤１０
から光透過性層４０を剥離する前であっても、その後で
あってもよい。

【００７１】光透過性層４０は、原盤１０の凹状の凹部
１４、１６に対応して、複数の凸部３６、３８が形成さ
れているので、凸レンズを有するマイクロレンズアレイ
となる。原盤１０が複数の製品を製造するものであれ
ば、光透過性層４０は、複数のマイクロレンズアレイが
一体化されたものであるから、これを個片に切断して個
々の製品が得られる。

【００７２】次に、図５は、本発明を適用した実施の形
態に係る原盤の変形例を示す図である。同図において、
原盤５０には、上述した原盤１０と同様に、レンズアレ
イ形成領域（図示せず）が形成され、レンズアレイ形成
領域の周囲には平坦領域５８が形成されている。

【００７３】本変形例では、レンズアレイ形成領域の周
端部（平坦領域５８に近い領域）に、その幅方向に複数
の凹部５１、５２、５３が並んで形成されている。これ
らのうち、最も平坦領域５８に近い凹部５１は、最も平
坦領域５８から離れた凹部５３よりも深く形成されてい
る。最も平坦領域５８に近い領域では、光透過性層前駆
体３２の硬化収縮が最も大きくなる。したがって、凹部
５１を最も深く形成することで、光透過性層４０の凸部
３６（図４（Ｃ）参照）が大きく収縮することに対応で
きるようになっている。なお、レンズアレイ形成領域の
周端部に形成された凹部５１、５２、５３は、図示しな
い中央部に形成された凹部よりも深く形成されている。

【００７４】また、本変形例では、レンズアレイ形成領
域の周端部に形成された凹部５１、５２、５３は、平坦
領域５８に近づくに従って徐々に深くなる。例えば、凹
部５１、５２、５３の底部を直線で結ぶと、その直線
は、平坦領域５８に近づくほど、原盤５０の表面から離
れるように傾斜する。

【００７５】この原盤５０を使用してマイクロレンズア
レイを製造するときには、レンズアレイ形成領域の周端
部に形成された凹部５１、５２、５３に対応する複数の
凸部のうち、最も平坦領域５８に近い凸部を、最も平坦
領域５８から離れた凹部よりも高く形成する。また、凹
部５１、５２、５３が、平坦領域５８に近づくに従って
徐々に深くなることに対応して、光透過性層前駆体によ
って凸部を、平坦領域５８に近づくに従って高く形成す
る。本変形例によっても、上記実施の形態と同じ効果を
達成することができる。

【００７６】なお、本変形例において、レンズアレイ形
成領域のうち、周端部のより深い凹部の寸法設計につい
ては、前述した式（１）の関係式を満たすようにされる
ことが好ましい。より深い凹部５２、５３等の深さ
（（１）式のｄ₂に相当）は、０．９≦ｋ≦１．０の範囲で設定されることが好ましい。

【００７７】図６は、本発明を適用した実施の形態に係
る原盤の他の変形例を示す図である。同図において、原
盤６０には、上述した原盤１０と同様に、レンズアレイ
形成領域（図示せず）が形成され、レンズアレイ形成領
域の周囲には平坦領域６８が形成されている。

【００７８】本変形例では、レンズアレイ形成領域の周
端部（平坦領域６８に近い領域）に、その幅方向に複数
の凹部６１、６２、６３が並んで形成されている。詳し
くは、最も平坦領域６８に近い領域に、複数の凹部６１
（第１グループ７１）が形成され、それよりも平坦領域
６８から離れた領域に、複数の凹部６２（第２グループ
７２）が形成され、さらに平坦領域６８から離れた領域
に、複数の凹部６３（第３グループ７３）が形成されて
いる。第１グループ７１において凹部６１の深さは同じ
であり、第２グループ７２において凹部６２の深さは同
じであり、第３グループ７３において凹部６３の深さは
同じである。

【００７９】最も平坦領域６８に近い第１グループ７１
の凹部６１は、これよりも平坦領域６８から離れた第２
グループ７２の凹部６２よりも深く形成されている。ま
た、第２グループ７２の凹部６２は、これよりもさらに
平坦領域６８から離れた第３グループ７３の凹部６３よ
りも深く形成されている。すなわち、平坦領域６８に近
いグループの凹部が、平坦領域６８から離れたグループ
の凹部よりも深くなっている。

【００８０】最も平坦領域６８に近い領域では、光透過
性層前駆体３２の硬化収縮が最も大きくなる。したがっ
て、第１グループ７１の凹部６１を最も深く形成するこ
とで、光透過性層４０の凸部３６（図４（Ｃ）参照）が
大きく収縮することに対応できるようになっている。な
お、レンズアレイ形成領域の周端部に形成された凹部６
１、６２、６３は、図示しない中央部に形成された凹部
よりも深く形成されている。

【００８１】この原盤６０を使用してマイクロレンズア
レイを製造するときには、レンズアレイ形成領域の周端
部に形成された凹部６１、６２、６３に対応する複数の
凸部のうち、最も平坦領域６８に近い第１グループ７１
の凹部６１に対応する凸部を、最も平坦領域６８から離
れた第３グループ７３の凹部６３に対応する凸部よりも
高く形成する。また、各グループの凹部６１、６２、６
３が、平坦領域６８に近づくに従って徐々に深くなるこ
とに対応して、光透過性層前駆体によって凸部を、平坦
領域６８に近づくに従って高く形成する。本変形例によ
っても、上記実施の形態と同じ効果を達成することがで
きる。

【００８２】なお、本変形例において、レンズアレイ形
成領域のうち、周端部のより深い凹部の寸法設計につい
ては、前述した式（１）の関係を満たすようにされるこ
とが好ましい。より深い凹部６２、６３等の深さ
（（１）式のｄ₂に相当）は、０．９≦ｋ≦１．０の範囲で設定されることが好ましい。

【００８３】図７は、本発明に係るマイクロレンズアレ
イを適用した表示装置の一例として、液晶プロジェクタ
の一部を示す図である。この液晶プロジェクタは、上述
した実施の形態に係る方法により製造されたマイクロレ
ンズアレイを組み込んだライトバルブ８０と、光源とし
てのランプ９０とを有する。

【００８４】マイクロレンズアレイは、複数の凸部３
６、３８が形成された光透過性層４０から構成されてな
る。凸部３６、３８は、凸レンズとなっている。マイク
ロレンズアレイは、凸レンズをランプ９０からみて凹状
になるように配置されている。マイクロレンズアレイ１
の凸部３６、３８が形成された面には、光透過性層８１
が形成されている。マイクロレンズアレイと光透過性層
８１との界面によって光が屈折する。光透過性層８１上
には、ブラックマトリクス８２、電極膜８３及び配向膜
８４が形成されている。

【００８５】配向膜８４からギャップをあけて、ＴＦＴ
基板８５が設けられている。ＴＦＴ基板８５には、透明
な個別電極８６及び薄膜トランジスタ８７が設けられて
おり、これらの上に配向膜８８が形成されている。ま
た、ＴＦＴ基板８５は、配向膜８８を配向膜８４に対向
させて配置されている。

【００８６】配向膜８４、８８間には、液晶８９が封入
されており、薄膜トランジスタ８７によって制御される
電圧によって、液晶８９が駆動されるようになってい
る。

【００８７】この液晶プロジェクタによれば、ランプ９
０から照射された光９２が、各画素毎に、凸部３６、３
８にて構成されるレンズにて集光するので、明るい画面
を表示することができる。

【００８８】なお、その前提として、光透過性層８１の
光屈折率ｎaと、マイクロレンズアレイを構成する光透
過性層４０の光屈折率ｎbとは、ｎa＜ｎb の関係にあることが必要である。この条件を満たすこと
で、屈折率の大きい媒質から、屈折率の小さい媒質に光
が入射することになり、光９２は両媒質の界面の法線か
ら離れるように即ち角度を以て屈折して集光する。そし
て、画面を明るくすることができる。

【００８９】

【実施例】上述した例に沿って、図１に示す構造の原盤
を形成し、これを用いてマイクロレンズアレイを作製し
た。原盤のサイズを次の通り設定した。

【００９０】原盤を構成する矩形の基材：１２５ｍｍ×１１１ｍｍ１パネル：１９．１ｍｍ×１４．５ｍｍ（対角０．９イ
ンチ）１レンズ：１８μｍ×１８μｍ（円形）パネル形成領域の数：２４パネルまた、原盤の凹部の深さｄ₁、ｄ₂を次の通り設定した。

【００９１】中央部の凹部の深さｄ₁ ：８μｍ周端部の最外端の凹部の深さｄ₂：８．１５μｍ最外端から１ｍｍ内側までの凹部の深さｄ₂：８．１５
μｍ最外端から１〜２ｍｍ内側の部分までの凹部の深さｄ₂ ：８．１５μｍ〜８μｍかかる原盤を用い、図４に示す方法に沿ってアクリレー
ト系の樹脂（硬化収縮率約８％）に凹凸を転写してマイ
クロレンズアレイを作製した。なお、上記（１）式でｋ
＝０．９９となるように条件設定した。その結果、各パ
ネル形成領域における全体層に亘って凹部の深さ約８μ
ｍでほぼ均一なマイクロレンズアレイが得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明を適用し
た実施の形態に係るマイクロレンズアレイの製造に使用
される原盤を示す図である。

【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は、本発明を適用した
実施の形態に係るマイクロレンズアレイ製造用原盤の製
造方法を示す図である。

【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、本発明を適用した
実施の形態に係るマイクロレンズアレイ製造用原盤の製
造方法を示す図である。

【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、本発明を適用した
実施の形態に係るマイクロレンズアレイの製造方法を示
す図である。

【図５】図５は、実施の形態に係る原盤の変形例を示す
図である。

【図６】図６は、実施の形態に係る原盤の変形例を示す
図である。

【図７】図７は、実施の形態に係るマイクロレンズアレ
イを組み込んだ表示装置を示す図である。

【符号の説明】

１マイクロレンズアレイ１０原盤１２レンズアレイ形成領域１４凹部１６凹部１８平坦領域３２光透過性層前駆体３６凸部３８凸部４０光透過性層

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｌ 11:00 Ｆターム(参考） 2H091 FA29Y FB02 FB06 FB07 FC26 GA01 GA08 KA10 LA30 MA07 4F202 AH75 AJ06 CD24 5G435 AA17 BB12 BB17 CC09 CC12 DD02 DD04 DD09 EE33 FF13 GG01 GG28 HH02 HH12 KK07 KK10 LL15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１つの面に、少なくとも１つのレンズア
レイ形成領域と、前記レンズアレイ形成領域の周囲に形
成された平坦領域と、が形成され、前記レンズアレイ形成領域には、複数の凸レンズに対応
した複数の凹部が形成され、前記レンズアレイ形成領域の周端部に形成された前記凹
部は、中央部に形成されたいずれかの前記凹部よりも、
深く形成されてなるマイクロレンズアレイ製造用原盤。
【請求項２】請求項１記載のマイクロレンズアレイ製
造用原盤において、前記レンズアレイ形成領域の前記周端部の幅は、この幅
方向と平行な、前記レンズアレイ形成領域の一辺の０．
５〜３０％の長さであるマイクロレンズアレイ製造用原
盤。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載のマイクロレ
ンズアレイ製造用原盤において、前記中央部の前記凹部の深さｄ₁と、前記周端部に形成
されたいずれかの凹部の深さｄ₂と、は、マイクロレン
ズアレイの製造に使用される光透過性層前駆体の硬化収
縮率をａ（％）としたときに、ｄ₂＝定数ｋ×ｄ₁×（１００の３乗根）／（（１００−
ａ）の３乗根）の関係にあるマイクロレンズアレイ製造用原盤。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかに記載
のマイクロレンズアレイ製造用原盤において、前記周端部には、前記平坦領域から離れる方向に複数の
凹部が並んで形成されているマイクロレンズアレイ製造
用原盤。
【請求項５】請求項４記載のマイクロレンズアレイ製
造用原盤において、前記周端部に形成される前記複数の凹部は、同じ深さで
形成されているマイクロレンズアレイ製造用原盤。
【請求項６】請求項４記載のマイクロレンズアレイ製
造用原盤において、前記周端部に形成される前記複数の凹部は、最も前記平
坦領域に近い凹部が、最も前記平坦領域から離れた凹部
よりも深く形成されているマイクロレンズアレイ製造用
原盤。
【請求項７】請求項６記載のマイクロレンズアレイ製
造用原盤において、前記周端部に形成される前記複数の凹部は、前記平坦領
域に近づくに従って深くなるマイクロレンズアレイ製造
用原盤。
【請求項８】請求項６記載のマイクロレンズアレイ製
造用原盤において、前記周端部に形成される前記複数の凹部は、前記平坦領
域から離れる方向に並ぶ複数のグループに分類され、各
グループに同じ深さの複数の凹部が含まれ、平坦領域に
近いグループの凹部が、平坦領域から離れたグループの
凹部よりも深く形成されてなるマイクロレンズアレイ製
造用原盤。
【請求項９】複数の凹部を含むレンズアレイ形成領域
と、前記レンズアレイ形成領域の周囲に形成された平坦
領域と、を１つの面に有する原盤に光透過性層前駆体を
密着させ、前記凹部から複数の凸部を前記光透過性層前
駆体に転写形成する工程と、前記光透過性層前駆体を硬化させる工程と、を含み、前記光透過性層前駆体を硬化させる工程の前に、前記レ
ンズアレイ形成領域の周端部の凹部に対応する前記凸部
を、前記レンズアレイ形成領域の中央部の凹部に対応す
る前記凸部よりも、大きく形成しておくマイクロレンズ
アレイの製造方法。
【請求項１０】請求項９記載のマイクロレンズアレイ
の製造方法において、前記レンズアレイ形成領域の前記周端部の幅を、この幅
方向と平行な、前記レンズアレイ形成領域の一辺の０．
５〜３０％の長さとするマイクロレンズアレイの製造方
法。
【請求項１１】請求項９又は請求項１０記載のマイク
ロレンズアレイの製造方法において、前記中央部の前記凹部に対応する前記凸部の高さｄ
₁と、前記周端部の凹部に対応する前記凸部の高さｄ₂と
を、前記光透過性層前駆体の硬化収縮率をａ（％）とし
たときに、ｄ₂＝定数ｋ×ｄ₁×（１００の３乗根）／（（１００−
ａ）の３乗根）となるように形成するマイクロレンズアレイの製造方
法。
【請求項１２】請求項９から請求項１１のいずれかに
記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記周端部の凹部に対応して形成される前記複数の凸部
を、同じ高さで形成するマイクロレンズアレイの製造方
法。
【請求項１３】請求項９から請求項１１のいずれかに
記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記周端部の凹部に対応して形成される前記複数の凸部
を、最も前記平坦領域に近い凸部が最も前記平坦領域か
ら離れた凸部よりも高くなるように形成するマイクロレ
ンズアレイの製造方法。
【請求項１４】請求項９から請求項１１のいずれかに
記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記周端部の凹部に対応して形成される前記複数の凸部
を、前記平坦領域に近づくに従って高く形成するマイク
ロレンズアレイの製造方法。
【請求項１５】請求項９から請求項１１のいずれかに
記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記周端部の凹部に対応して形成される前記複数の凸部
を、前記平坦領域から離れる方向に並ぶ複数のグループ
に分類して各グループに同じ高さの複数の凸部が含まれ
たときに、平坦領域に近いグループの凸部が、平坦領域
から離れたグループの凸部よりも高くなるように形成す
るマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項１６】請求項９から請求項１５のいずれかに
記載の方法により製造されるマイクロレンズアレイ。
【請求項１７】請求項１６記載のマイクロレンズアレ
イを有する表示装置。