JP2006047709A - マイクロレンズアレイ及び当該マイクロレンズアレイを有する液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
歩留まりを向上し温度変化による画素とマイクロレンズとのズレ及び剥離を低減したマイクロレンズアレイを提供すること。
【解決手段】
本発明にかかるマイクロレンズアレイ２００は、透明性を有し、層厚が２０μｍ以上３００μｍ以下のフィルム基板２０３と、フィルム基板２０３の表裏両面に設けられた易接着層２０４、２０５と、易接着層２０５を介してフィルム基板２０３の片面上に形成されたマイクロレンズ２０２とを有するものである。
【選択図】 図４

Description

本発明はマイクロレンズアレイ及び当該マイクロレンズを有する液晶表示装置に関する。

液晶表示装置の課題として高輝度化及び高視野角化がある。この課題を解決するものとしてマイクロレンズアレイを用いた液晶表示装置の発明が提案されている。

マイクロレンズアレイを用いた液晶表示装置の例の模式図を図９に表す。液晶表示装置は２枚の透明基板２、１２の間に液晶層７が挟持されている。そして、透明基板２の前面側には偏光フィルム１が設けられている。透明基板２の背面側にはブラックマトリクス３、カラーフィルタ層４、透明電極５、配向膜６が形成されている。透明基板２と透明基板１２の間にはスペーサ８が設けられている。透明基板１２の前面側には、ＴＦＴ素子１１、透明電極１０、配向膜９が形成されている。ここまでが通常、液晶表示パネルと呼ばれる。

マイクロレンズアレイ１２２及びリム１２１は透明基板１２の背面側に形成されている。偏光フィルム１３を通って入射してくる光源からの光を、マイクロレンズアレイ１２２が集光しＴＦＴ素子１１やブラックマトリクス３を避けて透明基板２へ照射することによって光の利用効率を高め高輝度化を図っている。

ここで紹介した例の他にもマイクロレンズアレイを透明基板２側（観察者側）に配置することによって高視野角化を図る技術もある。このような技術は例えば特許文献１に記載されている。

従来のマイクロレンズの製造方法には、あらかじめガラス基板表面に形成されたＵＶ（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ ｒａｙ：紫外線）樹脂層にＮｉ電鋳原盤（スタンパ）を押圧してマイクロレンズ面を転写した後、ガラス基板裏側からＵＶ光を照射しＵＶ樹脂を硬化させてマイクロレンズ面の凹凸を形成し、この凹凸形成後のＵＶ樹脂層に所定の屈折率を有する光学樹脂で埋めて硬化させることでマイクロレンズ面を形成する２Ｐ（Ｐｈｏｔｏ−Ｐｏｌｙｍｅｒ）法がある（例えば、特許文献２参照）。

他方、フィルム上に光学部品を形成する場合やフィルム状の光学部品を光学機器に接着する場合に、易接着層を設けることにより接着の信頼性を上げる技術が特許文献３及び特許文献４に開示されている。

特許文献３に開示されている内容は、液晶表示装置（ＬＣＤ）やカソードレイテューブ（ＣＲＴ）の表示画面に反射防止膜を貼り付ける際の問題を回避するものである。反射防止膜は主にプラスティックフィルムであり、表示画面は主にガラスである。両者の素材や形状による接着不良の問題を回避する手段として、片面に反射防止膜を設け他面には易接着層を設けたプラスティックフィルムを提供するものである。

また、特許文献４に開示されている内容は電離放射硬化樹脂で成形される樹脂硬化物からなる光学部品をプラスティックフィルム又はシート上に形成する場合に、その密着力が充分ではなく、製造工程及び２次加工工程で剥離する問題を回避するものである。プラスティックフィルム層に易接着層を形成し、その上に光学部品を形成することによって密着性を充分なものとしている。この従来技術は、あくまでもプラスティックフィルムと光学部品との接着性にのみ関する課題を解決するものである。
特開平８−１６６５０２号公報 特開２００１−１４８６２５号公報 特開平９−１９３３２７号公報 特開平１０−３０７２０１号公報

マイクロレンズアレイの製造方法については（上記した２Ｐ法にも）各種の方法が開発されているが、現状最も高品質のマイクロレンズアレイの製造が可能なのは２Ｐ法である。従ってマイクロレンズアレイの製造には２Ｐ法を用いるのが好ましいが、製造工程において解決すべき問題がある。

１つ目は生産性の問題である。生産性が悪いとマイクロレンズアレイ１つ当たりのコストが高くなり、採算の合わないものとなってしまう。この問題についてはスタンパを大型化して１度に多数のマイクロレンズアレイを成形することで解決できる。

２つ目はスタンパ剥離時の問題である。２Ｐ法において、ＵＶ樹脂層が硬化した後に押圧していたスタンパを剥離する工程が必要である。ここで、マイクロレンズアレイ基板と形成されたマイクロレンズとの接着力が充分でないと、スタンパを剥離する際にマイクロレンズの一部又は全部がスタンパから分離せずに残る製造不良が発生し、歩留まりに影響する。

また、ガラス基板は厚く、液晶表示装置のパネル薄型化の面で更に改良の余地がある。しかし、上記のような大型化による同時多数個成形とした場合は強度の関係でガラス基板に十分な厚みが必要であり、薄型化とは矛盾してしまう。充分な厚みが無い場合、割れやすく取り扱いが難しくなってしまい、歩留まりも悪くなる。特に注意すべきはマイクロレンズアレイ形成時であるので、マイクロレンズアレイ形成後にエッチングもしくは研磨等で薄くすることも可能であるが、工程数の増加となり低コスト化には適さない。また、マイクロレンズアレイ形成後も割れやすいことには変わりはないので、歩留まりの悪さを完全に解決するには至らない。

それに対して、ガラス基板ではなくフィルムを用いれば低コスト化及び薄型化が可能となり更にはガラスのように割れてしまうこともなくなるため、フィルム上にマイクロレンズを形成することも行なわれている。この場合、ガラスではなくフィルムとしたことによる問題として熱膨張及び熱収縮がある。

マイクロレンズアレイによる高輝度化や高視野角化を実現するため、液晶パネル側の画素と各マイクロレンズとは、位置が合わせられている。マイクロレンズアレイの基板にガラスを用いた場合は、液晶表示パネルとマイクロレンズアレイとの熱膨張係数がほぼ等しくなるため、温度による液晶画素とマイクロレンズとのズレを考慮する必要が無い。しかし、マイクロレンズアレイの基板にフィルムを用いた場合には、液晶表示パネルとマイクロレンズアレイとの熱膨張係数が違うため、温度変化による液晶画素とマイクロレンズとのズレが生じてしまう。また、接着面が熱膨張又は熱収縮することにより、マイクロレンズアレイと液晶表示パネルとが剥離する虞もある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、歩留まりを向上し温度変化による画素とマイクロレンズとのズレ及び剥離を低減したマイクロレンズアレイを提供することを目的とする。

本発明にかかるマイクロレンズアレイは、透明性を有し、層厚が２０μｍ以上３００μｍ以下のフィルムと、前記フィルムの一方の面に設けられた第１の易接着層と、前記第１の易接着層を介して前記フィルムの片面上に形成されたマイクロレンズと、前記第１の易接着層が設けられた面とは反対の面に設けられた第２の易接着層とを有するものである。これにより、温度変化によるフィルム基板とマイクロレンズとのズレ及び剥離を低減したマイクロレンズアレイを提供することができる。

また、前記第２の易接着層を介して、紫外線硬化樹脂層により液晶表示パネルと接着されることが好ましい。これにより、温度変化による画素とマイクロレンズとのズレ及び剥離を低減したマイクロレンズアレイを提供することができる。

ＵＶ樹脂層との強固な接着力確保のためには、前記第１及び第２の易接着層はアクリル系樹脂からなることが好ましい。

更に、前記マイクロレンズと前記第１の易接着層との間に当該マイクロレンズと同一材料で成形された平坦層を有することが好ましい。これにより、フィルム基板とマイクロレンズとの接着面を平坦に確保することができる。

ここで、前記第１及び第２の易接着層の層厚は０．０５μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。これにより、液晶表示装置の薄型化の弊害を抑え且つ接着力を強固にする易接着層を形成することができる。

更に好適には、ＵＶ硬化樹脂の露光のために３３０ｎｍから３８０ｎｍまでの領域の光学波長に対して透過率が３０％以上より好ましくは５０％以上、更には６０％以上であることが望ましい。

他方、本発明にかかる液晶表示装置はマイクロレンズアレイを有する液晶表示装置であって、当該マイクロレンズアレイは、透明性を有し、層厚が２０μｍ以上３００μｍ以下のフィルムと、前記フィルムの一方の面に設けられた第１の易接着層と、前記第１の易接着層を介して前記フィルムの片面上に形成されたマイクロレンズとを有し、前記第１の易接着層の面とは反対の面に設けられた第２の易接着層を介して液晶表示パネルと接着されているものである。これにより、歩留まりを向上し温度変化による画素とマイクロレンズとのズレ及び剥離を低減したマイクロレンズアレイを提供することができる。

また、前記マイクロレンズアレイと、前記液晶表示パネルとは紫外線硬化樹脂層によって接着されていることが好ましい。これにより、製造工程において温度変化をさせる必要がなくなるので、当該液晶表示装置を構成する各部材の熱膨張及び熱収縮について考慮する必要がない。

ここで、例えば紫外線硬化樹脂層がアクリル系樹脂を主体とするものであれば、前記第１及び第２の易接着層はアクリル系樹脂からなることが好ましい。ポリエステル系、ウレタン系樹脂でも同様に易接着層には紫外線硬化樹脂層を構成する樹脂と同様の樹脂を含むことがよく、中でもアクリル系樹脂が好ましい。これにより、ＵＶ硬化樹脂との強固な接着力を確保することができる。

詳細には、前記易接着層の層厚は０．０５μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。これにより、液晶表示装置の薄型化の弊害を抑え且つ接着力を強固にする易接着層を形成することができる。

更に好適には、ＵＶ硬化樹脂の露光のために３３０ｎｍから３８０ｎｍまでの領域の光学波長に対して透過率が３０％以上であることが望ましい。

本発明により、歩留まりを向上し温度変化による画素とマイクロレンズとのズレ及び剥離を低減したマイクロレンズアレイを提供することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。また、説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。

実施の形態１
まず、本実施形態にかかるマイクロレンズアレイが装着される液晶表示装置について説明する。図１は液晶表示装置の断面図を示す図である。図１において液晶表示装置は複数の画素により画面表示を実現する液晶表示パネルを基本的な構成とし、この液晶表示パネルは２枚の透明基板１０１、１０２で液晶層１０３を挟持して構成される。

透明基板１０１、１０２は例えばガラス、ポリカーボネイト、アクリル樹脂等により形成される。液晶表示装置の前面側に配置されている第一の透明基板１０１の裏面側である液晶層１０３と接する面には、カラーフィルタ層１０４が形成される。カラーフィルタ層１０４は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色表示を行なう３領域により構成される。ブラックマトリクス１０５はカラーフィルタ層１０４の各画素間に配置される遮光膜であり、画素間の光漏れを防止する。

カラーフィルタ層１０４の裏側には、透明電極１０６、配向膜１０７が順次積層形成されている。透明電極１０６は、例えばフォトリソグラフィ法により透明導電性薄膜（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）から形成される。配向膜１０７は例えば高分子材料であるポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）薄膜等の有機薄膜で形成され、液晶層１０３の液晶分子を所定の方向に揃える役割を果たす。液晶表示装置の背面側に配置されている第２の透明基板１０２にはＴＦＴ素子１０８が形成され、更に透明電極１０６、配向膜１０７が積層形成される。ＴＦＴ素子１０８は液晶駆動用のスイッチング素子である。

第２の透明基板１０２の裏面側にはマイクロレンズアレイ２００が設けられており、ＵＶ硬化樹脂層２０７によって接着されている。マイクロレンズアレイ２００はリム２０１、マイクロレンズ２０２、フィルム基板２０３及び易接着層２０４、２０５を有する。図２はマイクロレンズアレイ２００におけるリム２０１、マイクロレンズ２０２の配置関係を示す平面図である。

図１及び図２において、マイクロレンズアレイ２００にはマイクロレンズ２０２が外周縁に設けられたリム２０１に周囲を囲まれるように設けられている。ここで、マイクロレンズアレイ２００とは光利用効率向上のために用いられるものである。マイクロレンズアレイ２００はガラスや合成樹脂のフィルム基板２０３上に、例えば直径５０μｍ程度のマイクロレンズ２０２を多数配置したものである。本実施形態ではフィルム基板２０３上に易接着層２０５を介してマイクロレンズ２０２及びリム２０１が配置されている。マイクロレンズ２０２及びリム２０１の材料はＵＶ硬化樹脂や熱硬化樹脂及びフォトレジストからなり、製造方法によって適宜選択される。

画素とは、液晶表示パネル画面全体を格子状に細分化して、色や明るさの情報を蓄える微小単位をいい、画素ごとに蓄えられる情報量（Ｂｉｔ：ビット）で明暗を含む色彩の表現能力が決められる。マイクロレンズ２０２は一般に直径数ｍｍ以下の微小なレンズのことをいう。リム２０１はマイクロレンズ２０２の頂点と同一またはそれよりも高い高さで第２の透明基板１０２の裏面側の外周縁に沿って途切れることなく形成されている。リム２０１は後述の偏光板１０９を平坦性を維持して保持する目的で設けられる。リム２０１は好ましくはマイクロレンズ２０２と同一材料で構成される。

偏光板１０９は、入射光に対して特定の偏光成分のみを透過させる機能を有する光学部材であって、２枚の透明基板１０１、１０２の両側表面に貼り付けられる。スペーサ１１０は、透明基板１０１、１０２間の液晶層１０３の高さ（セルギャップ）を制御する樹脂粒子で、透明基板１０１、１０２間の全範囲に亘り、複数個散在される。

透明基板１０１、１０２は大型のマザー基板により多数個取りされる。図３は液晶表示パネル１００のマザー基板の平面図である。マザー基板１０００には液晶表示パネル１００が一定の間隔をもって配列されている。液晶表示パネル１００は上記のように各部材が透明基板１０１及び透明基板１０２によって挟持される形で形成されており、複数の第１の基板１０１のそれぞれの領域内には、裏面側にカラーフィルタ層１０４、透明電極１０６および配向膜１０７が積層形成される。複数の第２の透明基板１０２のそれぞれの領域内には、表面側にＴＦＴ素子１０８、透明電極１０６、および配向膜１０７が積層形成される。そして各透明基板１０１または１０２はマザー基板１０００から分離切断可能に形成される。

すなわち本実施形態における液晶表示装置は液晶層１０３、カラーフィルタ層１０４、ブラックマトリクス１０５、透明電極１０６、配向膜１０７、ＴＦＴ素子１０８及びスペーサ１１０を透明基板１０１と透明基板１０２とで挟持する形で形成される液晶表示パネル１００と、マイクロレンズアレイ２００と、両面に設けられる偏光板１０９とで形成される。

次に本実施形態にかかるマイクロレンズアレイ２００について、図４を用いて説明する。図４は本実施形態にかかるマイクロレンズアレイ２００の断面図である。マイクロレンズアレイ２００はフィルム基板２０３上に易接着層２０５を介してリム２０１及びマイクロレンズ２０２が設けられている。反対の面には液晶表示パネル１００との接着のために易接着層２０４が設けられている。本実施形態ではリム２０１とマイクロレンズ２０２とは一体に成形され生産効率の向上を図っているが、別々に成形されてもよい。更にマイクロレンズ２０２は所定の厚みの平坦層２０６とも一体に成形されている。

本実施形態では、マイクロレンズアレイ２００は全体で３００μｍ程度の厚さである。このように非常に薄く作ることによって液晶装置全体の薄型化を実現している。また、可視光の波長領域の透過性に加えて３３０ｎｍから３８０ｎｍの波長領域に対しても３０％以上の透過率を有する。フィルム基板２０３は透明性を有するフィルムであり、材料はＰＥＴ、ＰＥＮ等である。層厚は平坦層２０６とのバランスによって調整されるが少なくとも１０μｍ以上である。本実施形態では１５０μｍのＰＥＴフィルムをフィルム基板２０３として用いる。

平坦層２０６はリム２０１及びマイクロレンズ２０２と一体に成形される層である。平坦層２０６があることにより、フィルム基板２０３との接着面を確保することができる。リム２０１、マイクロレンズ２０２及び平坦層２０６は予め易接着層２０５を介してフィルム基板２０３上に形成された樹脂層にスタンパを押圧することによって成形される。また、スタンパ側に樹脂を充填し、フィルム基板２０３に押圧する方法でもよい。本実施形態では平坦層２０６とリム２０１又はマイクロレンズ２０２を合わせた厚さは１００μｍ程度であり、材料はアクリル系ＵＶ硬化樹脂である。

易接着層２０４及び易接着層２０５はＵＶ硬化樹脂との接着力向上のために設けられる層である。本発明の実施の形態にかかる易接着層２０４、２０５はアクリル系材料からなり、層厚は０．０５μｍ以上３μｍ以下である。易接着層２０４を設けＵＶ硬化樹脂層２０７を介すことにより液晶表示パネル１００とマイクロレンズアレイ２００は強固に接着され、温度変化によって熱膨張又は熱収縮が起こった場合でも画素とマイクロレンズとの位置がズレることによる光学性能の低下や剥離の発生を抑制することができる。また、易接着層２０５があることにより、フィルム基板２０３とＵＶ硬化樹脂で形成された平坦層２０６とが強固に接着され、上記と同様に温度変化による不具合を回避できる。また、マイクロレンズ形成工程においては、スタンパをフィルム基板２０３から剥離する際に、押圧しているスタンパにマイクロレンズ２０２が取られて製造不良となることも低減できる。

次に本実施形態にかかるマイクロレンズアレイの製造方法について、図を用いて説明する。図５は本実施形態にかかるマイクロレンズアレイの製造方法を示す図である。まず図５（ａ）に示すように、両面に易接着層２０４、２０５が形成されたフィルム基板２０３上にＵＶ硬化樹脂層２０８を形成し、スタンパ２０４を押圧することによってリム２０１及びマイクロレンズ２０２の形状を転写し、更に平坦層２０６を形成する。スタンパ２０４はマイクロレンズ２０２やリム２０１などを形成するための型である。

次に図５（ｂ）に示すように、フィルム基板２０３側からＵＶ光を照射しＵＶ硬化樹脂層２０８を硬化させる。これでリム２０１及びマイクロレンズ２０２が形成される。ＵＶ光の照射は３６５ｎｍ付近の波長のＵＶ光を３０００ｍＪのエネルギーで照射する。スタンパ２０４はＮｉ電鋳原盤であるため、スタンパ側からＵＶ光を露光することは不可能でありフィルム基板２０３を通しての露光となる。そのため、両面に易接着層２０４、２０５、フィルム基板２０３及びＵＶ硬化樹脂層２０８の層体にはＵＶ硬化樹脂層２０８の硬化に十分な透過率が必要である。各々の材料及び層厚が上記の条件である場合において光透過率の分光特性測定結果を図６に示す。図からもわかる通り、３５０ｎｍ以上の波長に対して７０％以上の透過率を示している。これはＵＶ硬化樹脂層２０８を硬化させるのに十分な透過率といえる。

次に図５（ｃ）に示すようにスタンパ２０４を剥離する。スタンパ２０４とマイクロレンズアレイ２００を剥離する際に両者の間に応力が加わる場合がある。この応力によってマイクロレンズアレイの基板がガラス素材の場合は割れる虞があり、フィルム素材の場合は伸びてしまう虞があった。割れてしまえば当然のごとく歩留まりに影響するが、フィルムが伸びてしまった場合も、パネルと接着する際にマイクロレンズ２０２と画素とのアラインメントが取れなくなり、やはり歩留まりに影響する。また、ＵＶ硬化樹脂層２０８とフィルム基板２０３との接着力が十分でないと、ＵＶ硬化樹脂層２０８がスタンパ側に取られてしまい、製造不良となることもあった。本実施形態では、フィルム基板２０３を用いることによって割れる問題を解決し、平坦層２０６を設けることによってフィルム基板２０３が伸びてしまう問題を解決し、更に易接着層２０４を設けることによってスタンパ側にＵＶ硬化樹脂層２０８が取られてしまう問題を解決している。

このようにして、フィルム基板２０３上に易接着層２０４を介してリム２０１、マイクロレンズ２０２及び平坦層２０６を備え、更に裏側に易接着層２０５を有するマイクロレンズアレイ２００が形成された。このマイクロレンズアレイ２００は図１に示すようにＵＶ硬化樹脂層２０７を介して液晶表示パネル１００へ接着される。この際、今度はマイクロレンズ２０２側からＵＶ光を照射する。ここでも同様に易接着層２０４があることによってＵＶ硬化樹脂層２０７との接着力が強固になる。従って液晶表示パネル１００とマイクロレンズアレイ２００との熱膨張係数が異なる場合でも、強固に接着されていることにより温度変化による画素とマイクロレンズとのズレや剥離等の発生を低減することができる。

尚、リム２０１、マイクロレンズ２０２を形成する素材やマイクロレンズアレイ２００と液晶表示パネル１００とを接着する層はＵＶ樹脂に限定されず、例えば熱硬化性樹脂であってもよいが、上記のような熱膨張に関する問題を考慮すると製造工程は常温状態であることが好ましい。従ってＵＶ硬化樹脂層２０８を用いることは有効であり、フィルム基板２０３、ＵＶ硬化樹脂層２０８及び易接着層２０４、２０５が十分な光透過率を有することは重要である。

以上説明したように、本実施形態にかかるマイクロレンズアレイでは、歩留まりを向上し温度変化による画素とマイクロレンズとのズレ及び剥離を低減したマイクロレンズアレイを提供することができる。

実施の形態２
本実施の形態では、感光性物質層を用いた一括露光法によりマイクロレンズアレイを製造する方法を説明する。フィルム基板２０３上にマイクロレンズ２０２及びリム２０１を形成することは実施の形態１と同様である。

本実施の形態においても製造されたマイクロレンズアレイを適用する液晶表示装置については同様であるため、説明を省略する。図７を用いて本実施形態にかかるマイクロレンズアレイの製造方法を説明する。図７（ａ）に示すように、易接着層２０４、２０５をそれぞれの面に有するフィルム基板２０３にネガ型の厚肉対応紫外線硬化型フォトレジスト２０９をスピンコート法により約３０×１０^−６ｍの厚さで塗布して、ネガ型の感光性物質層を形成する。

フォトレジスト２０９は、少なくとも例えば感光性ゾルゲル樹脂など透明であって紫外線硬化を有するものであればよい。また、フッ素、金属微粒子、錯体などが、例示の感光性ゾルゲル樹脂に含有されていてもよい。

次に図７（ｂ）に示すように、リム２０１、マイクロレンズ２０２及び平坦層２０６を構成する部分が硬化するようにフォトレジスト２０９を露光する。フィルム基板２０３の裏側からフォトマスク２１０を配置し、フォトレジスト２１１へ向けて約２００×１０^７Ｊ／ｍ^２の出力で露光を行なう。

ここで、フォトマスク２１０はグレイスケール階調で形成されたレンズパターンを有し、個々のレンズパターンは液晶表示パネルの画素の１つ又は複数に対応して設けられている。個々のレンズ形状は六角形であり、その六角形の相対向頂角間距離の最大径が約１１０×１０^−６ｍのレンズ径を有する。また、レンズ中心の透過率を１００％とし、同心円状にレンズ外周方向へ向けて半径約８８×１０^−６ｍの曲率に合わせて透過率を低減していき、最大径部で透過率が０％になるように、予め調整されている。また、透過率又はフォトレジスト２０９の層厚の調整によりリム２０１及び平坦層２０６を形成することもできる。

従って図７（ｂ）に示すように、複数の一定の曲率を有した凸部の硬化部分２０９１が液晶表示パネルの画素の１つ又は複数に位置対応して、硬化により形成される。ここで、フォトマスク２１０の透過率制御は、ガラス基板上に塩化銀のエマルジョンを塗布し、レーザーでパワー変調を加えながら直接描画して行なった。この方法以外にも、画素ドットパターン密度を制御して透過率の制御を行なってもよい。この場合はドットパターンはインクジェット方式やガラス基板上にＣｒの遮光膜を形成後、レジストを塗布し、レーザーでレジストをドット状に露光して更にこのレジストを現像し、Ｃｒの遮光膜をエッチングすることにより、微小穴を形成してもよい。また、直接Ｃｒ等の遮光膜をドット状にレーザー加工して上記微小穴を形成してもよい。

次に図７（ｃ）に示すようにフォトレジスト２０９を現像し、硬化部分２０９１以外の未硬化部分２０９２を除去する。現像は例えば２％のＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ：水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液を用いて現像し未硬化部分を溶解除去する。こうすることにより、硬化部分２０９１がマイクロレンズ２０２として形成される。

尚、本実施形態ではネガ型一括露光法によりマイクロレンズアレイを製造する方法を説明したが、ポジ型一括露光法によっても製造することは可能である。ポジ型一括露光法を用いて製造する場合の製造方法を図８に示す。図８（ａ）に示すように、易接着層２０４、２０５をそれぞれの面に有するフィルム基板２０３にポジ型の厚肉対応紫外線硬化型フォトレジスト２１１をスピンコート法により約３０×１０^−６ｍの厚さで塗布して、ポジ型の感光性物質層を形成する。

次に図８（ｂ）に示すように、マイクロレンズ２０２を構成する部分以外が分解するようにフォトレジスト２１１を露光する。フォトレジスト２１１の表面からフォトマスク２１２を配置し、フォトレジスト２１１へ向けて約２００×１０ｍＪ／ｃｍ^２の出力で露光を行なう。

ここで、フォトマスク２１２はグレイスケール階調で形成されたレンズパターンを有し、個々のレンズパターンは表示パネルの画素の１つ又は複数に応じて設けられている。個々のレンズ形状は六角形であり、その六角形の相対向する頂角間距離の最大径を約１１０×１０^−６ｍのレンズ径を有する。また、レンズ中心の透過率を０％とし、同心円状にレンズ外周方向へ向けて半径約８８×１０^−６ｍの曲率に合わせて透過率を増加していき、最大径部で透過率が１００％になるように予め調整されている。従って、図８（ｂ）に示すように、マイクロレンズ２０２以外の部分が分解され、複数の一定の曲率を有した凸部の非分解部分２１１１が表示パネルの画素の１つ又は複数に位置対応して形成される。

次に図８（ｃ）に示すようにフォトレジスト２１１を現像し、非分解部分２１１１以外の分解部分２１１２を除去する。現像は例えば２％のＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ：水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液を用いて現像し分解部分を溶解除去する。こうすることにより、マイクロレンズ２０２が形成される。

本実施形態については、一括露光法を用いているため実施の形態１のようにスタンパからの剥離を行なう必要はない。そのため、マイクロレンズアレイ２００に応力をかける機会が減り、歩留まりを工場させることができる。

以上説明したように、本実施形態にかかるマイクロレンズアレイでは、感光性物質を用いた一括露光法により製造され、薄型化が容易でコスト的に優れたマイクロレンズアレイを提供することができる。

本発明にかかる液晶表示装置の断面図である。 透明基板、マイクロレンズアレイ、リムの配置関係を示す平面図である。 透明基板のマザー基板の平面図である。 本発明にかかるマイクロレンズアレイの断面図である。 本発明の実施の形態１にかかるマイクロレンズアレイの製造工程を表す図である。 本発明にかかるマイクロレンズアレイの光透過率の実験データである。 本発明の実施の形態２にかかるマイクロレンズアレイの製造工程を表す図である。 本発明の実施の形態２にかかるマイクロレンズアレイの製造工程を表す図である。 従来技術にかかる液晶表示装置の断面図である。

符号の説明

１ マイクロレンズアレイ、２ 透明基板、３ ブラックマトリクス、
４ カラーフィルタ層、５ 透明電極、６ 配向膜、７ 液晶層、
８ スペーサ、９ 配向膜、１０ 透明電極、１１ 素子、１２ 透明基板、
１３ 偏光フィルム、１００ 液晶表示パネル、１０１ 透明基板、
１０２ 透明基板、１０３ 液晶層、１０４ カラーフィルタ層、
１０５ ブラックマトリクス、１０６ 透明電極、１０７ 配向膜、
１０８ ＴＦＴ素子、１０９ 偏光板、１１０ スペーサ、１２１ リム、
１２２ マイクロレンズアレイ、２００ マイクロレンズアレイ、
２０１ リム、２０２ マイクロレンズ、２０３ フィルム基板、
２０４ スタンパ、２０４、２０５ 易接着層、２０６ 平坦層
２０７ ＵＶ硬化樹脂層、２０８ ＵＶ硬化樹脂層、２０９ フォトレジスト、
２１０ フォトマスク、２１１ フォトレジスト、２１２ フォトマスク、
１０００ マザー基板、２０９１ 硬化部分、２０９２ 未硬化部分、
２１１１ 非分解部分、２１１２ 分解部分

Claims (9)

1. 透明性を有し、層厚が２０μｍ以上３００μｍ以下のフィルムと、
   前記フィルムの一方の面に設けられた第１の易接着層と、
   前記第１の易接着層を介して前記フィルムの片面上に形成されたマイクロレンズと、
   前記第１の易接着層が設けられた面とは反対の面に設けられた第２の易接着層と、
   を有するマイクロレンズアレイ。
2. 前記第２の易接着層を介して、紫外線硬化樹脂層により液晶表示パネルと接着されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイ。
3. 前記マイクロレンズと前記第１の易接着層との間に当該マイクロレンズと同一材料で成形された平坦層を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイ。
4. 前記第１及び第２の易接着層の層厚が０．０５μｍ以上３μｍ以下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アレイ。
5. ３３０ｎｍから３８０ｎｍまでの領域の光学波長に対して透過率が３０％以上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アレイ。
6. マイクロレンズアレイを有する液晶表示装置であって、当該マイクロレンズアレイは、
   透明性を有し、層厚が２０μｍ以上３００μｍ以下のフィルムと、
   前記フィルムの一方の面に設けられた第１の易接着層と、
   前記第１の易接着層を介して前記フィルムの片面上に形成されたマイクロレンズとを有し、前記第１の易接着層の面とは反対の面に設けられた第２の易接着層を介して液晶表示パネルと接着されていることを特徴とする液晶表示装置。
7. 前記マイクロレンズアレイと、前記液晶表示パネルとは紫外線硬化樹脂層によって接着されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記易接着層の層厚が０．０５μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
9. 前記マイクロレンズアレイは、３３０ｎｍから３８０ｎｍまでの領域の光学波長に対して透過率が３０％以上であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。

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