JP2006138997A - マイクロレンズ付基板の製造方法、及び液晶表示パネル用対向基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１回のエッチングにより、高精度かつ光の利用効率が高い非球面のマイクロレンズを形成する。
【解決手段】マイクロレンズ付基板の製造方法であって、所定のエッチャントにより実質的にエッチングされる材料からなるエッチング非耐性膜３２を、凹部１０の開口部となるべき多角形の領域の各頂点を含む領域上に形成するエッチング速度調整部形成工程と、エッチング耐性膜３４を、透光性基板１２の表面上に形成するエッチング耐性膜形成工程と、凹部１０の開口部となるべき領域の中央位置に孔部３６を形成する孔部形成工程と、孔部３６に所定のエッチャントを導入して透光性基板１２をエッチングすることにより、凹部１０を形成するエッチング工程とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、マイクロレンズ付基板の製造方法、及び液晶表示パネル用対向基板の製造方法に関する。

従来、透過型液晶パネル用のマイクロレンズの凸レンズを非球面にする構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この凸レンズは、レンズ基部の最外周が略四角形であり、そのレンズ中心を通るこの四角形の対角方向における曲率の曲率半径が、そのレンズ中心を通る辺方向における曲面の曲率半径よりも大きくなるように形成されている。また、２段階のエッチングにより非球面の凹部を形成することにより、非球面のマイクロレンズを形成する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この方法では、凹部を形成する位置に開口部を設けたエッチングマスクを用いて、第１のエッチングを行う。そして、エッチングマスクの開口部を大きくして、まだエッチングされていない透光性基板の表面を露出させて、次のエッチングを行う。
特開２００４−２１２０９号公報 特開２００４−２５１９９２号公報

非球面のマイクロレンズを形成するためには、複雑な工程が必要になる場合がある。そのため、非球面のマイクロレンズを形成する場合、製造工程が複雑になり、製造コストが上昇してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、上記の課題を解決できる、マイクロレンズ付基板の製造方法、及び液晶表示パネル用対向基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
（構成１）レンズ形状をなした複数の凹部を、エッチングにより、透光性基板上に縦横均等に配列状に並べて形成する凹部形成工程と、透光性基板と異なる屈折率の媒体を凹部に充填してマイクロレンズ部を形成するマイクロレンズ形成工程とを備えるマイクロレンズ付基板の製造方法であって、凹部形成工程において形成される凹部の開口部の形状は多角形或いは略多角形であり、凹部形成工程は、透光性基板を準備する基板準備工程と、凹部を形成するためのエッチングの少なくとも終点直前において、凹部の開口部の辺方向に対して垂直方向に進むエッチングの速度よりも、開口部の中心と多角形の各頂点とを結ぶ対角方向に進むエッチング速度が速くなるように、透光性基板の表面にエッチング速度調整部を形成するエッチング速度調整部形成工程と、透光性基板を実質的にエッチングする所定のエッチャントにより実質的にエッチングされない材料からなるエッチング耐性膜を、透光性基板の表面上に形成するエッチング耐性膜形成工程と、凹部の開口部となるべき領域の中央位置上のエッチング耐性膜を除去することにより、エッチング耐性膜に孔部を形成する孔部形成工程と、エッチング耐性膜の孔部に所定のエッチャントを導入して透光性基板をエッチングすることにより、凹部を形成するエッチング工程とを有する。
凹部の開口部の辺に対して垂直な方向とは、例えば、エッチングが終了した時点の凹部における、多角形或いは略多角形の開口部の辺の方向に対して垂直な方向である。開口部の対角方向とは、例えば、エッチングが終了した時点の凹部における、多角形の開口部の中心と多角形の各頂点とを結ぶ対角線の方向である。

マイクロレンズを、透光性基板の表面のおける充填率がほぼ１００％になるように形成するためには、隣接するマイクロレンズ間の隙間をなくす必要がある。また、そのためには、マイクロレンズにおけるレンズ基部の外周形状を多角形にして、マイクレンズを縦横均等に配列状に並べて形成するのが有効である。このようにしてマイクロレンズを形成した場合、一つのマイクロレンズを見ると、対角方向と辺方向に対して垂直方向とで長さが異なることとなる。

ここで、マイクロレンズの形状は、エッチングにより形成される凹部の形状により定まる。そのため、このようなマイクロレンズを形成するためには、凹部の開口部の形状を、多角形とする必要がある。
しかし、開口部が多角形である凹部を、例えば１回の等方性エッチングで行うのは困難である。等方性エッチングにおいては、透光性基板の面内方向と板厚方向とでエッチング速度が等しくなるため、例えば辺方向にエッチング終了を合わせると、対角方向の頂点に土手ができてしまうこととなる。また、対角方向にエッチング終了を合わせた場合、辺方向に対して垂直方向では透光性基板の板厚方向にエッチングが進行してしまい、光の利用効率の点で不利になる。また、凹部を形成するエッチングを、例えば２段階にわけて行うとすれば、製造工程の複雑化により、マイクロレンズ付基板の製造コストが増大することとなる。

これに対し、構成１のようにすれば、開口部が多角形の凹部を形成するのに適した異方性エッチングを行うことができる。そのため、１回のエッチングにより、高精度かつ光の利用効率が高い非球面のマイクロレンズを形成できる。また、マイクロレンズ付基板を低コストで製造できる。
尚、エッチング工程におけるエッチングの少なくとも開始時点において、透光性基板は等方性エッチングされるのが好ましい。凹部の開口部は、厳密に多角形でなくとも、上記のようなマイクロレンズを形成するのに十分な精度で、略多角形であればよい。略多角形には、例えば、多角形の頂点が丸みを帯びた形状が含まれる。また、開口部の形状が略多角形である場合、上記の多角形の各頂点とは、例えば、この略多角形に最も近い多角形の各頂点である。
エッチング速度調整部形成工程は、対角方向にエッチングを速くする機能膜、又は辺方向に対して垂直方向にエッチング速度を遅くする機能膜を透光性基板の表面に形成してよい。エッチング速度調整部形成工程は、イオンを透光性基板にドープすることによって、エッチングの速度を変化させてもよい。
多角形としては、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等が挙げられる。設計上、四角形、六角形、八角形がよく、なかでも四角形、六角形が好ましい。

（構成２）エッチング速度調整部形成工程は、所定のエッチャントにより実質的にエッチングされる材料からなるエッチング非耐性膜を、透光性基板の表面における、凹部の開口部となるべき多角形或いは略多角形の領域の各頂点を含む領域上に形成し、エッチング耐性膜形成工程は、エッチング非耐性膜を覆うエッチング耐性膜を形成する。
このようにした場合、透光性基板の表面は、エッチング非耐性膜及びエッチング耐性膜という、エッチング特性の異なる複数種類のエッチング膜で覆われることとなる。また、孔部付近にはエッチング非耐性膜が形成されていないため、孔部から進入するエッチャントにより、透光性基板は等方性エッチングされる。この等方性エッチングにより、透光性基板には、孔部直下を中心とするほぼ半球状の窪みが形成される。
そして、エッチングが更に進み、この窪みの縁部がエッチング非耐性膜の下に達すると、透光性基板とともに、エッチング非耐性膜がエッチングされることとなる。エッチング非耐性膜がエッチングされると、エッチング非耐性膜に覆われていた領域は、透光性基板の面内方向のエッチング速度が板厚方向よりも速くなるように、異方性エッチングされる。また、エッチング非耐性膜に最初から覆われていない領域は、引き続き等方性エッチングされる。
そのため、構成２のようにすれば、エッチングの終点直前において、凹部の開口部の対角方向に進むエッチング速度を、開口部の辺方向に対して垂直方向に進むエッチングの速度よりも速めることができる。従って、このようにすれば、エッチング速度を適切に制御できる。

（構成３）エッチング非耐性膜は、珪素を含む材料ならなる膜であり、エッチング耐性膜は、クロムを含む材料からなる膜である。このようにすれば、エッチング非耐性膜及びエッチング耐性膜を適切に形成できる。

（構成４）エッチング速度調整部形成工程は、透光性基板の表面における、凹部の開口部となるべき多角形或いは略多角形の領域の各頂点を含む領域にイオンをドープする。このようにすれば、エッチングの終点直前において、開口部の対角方向に対して垂直方向に進むエッチング速度を、開口部の辺方向に進むエッチングの速度よりも速めることができる。そのため、エッチング速度を適切に制御できる。

（構成５）液晶表示パネル用対向基板の製造方法であって、上記構成１から４のいずれかに記載のマイクロレンズ付基板の製造方法によってマイクロレンズ付基板を製造するマイクロレンズ付基板製造工程と、マイクロレンズ付基板の各マイクロレンズ部の光軸上の位置であってマイクロレンズ付基板の他方の面側に、透明電極層を設ける透明電極層形成工程とを備える。このようにすれば、構成１と同様の効果を得ることができる。そのため、光の利用効率が高い液晶表示パネル用対向基板を、低コストで製造できる。

本発明によれば、１回のエッチングにより、高精度かつ光の利用効率が高い非球面のマイクロレンズを形成できる。

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示パネル用対向基板２００の製造方法の一例を示す。本例は、凹部の開口部の形状が略四角形であって、対角方向にエッチングを速くする機能膜を形成した場合の例である。本例の製造方法は、凹部形成工程、マイクロレンズ形成工程、遮光層形成工程、及び透明電極層形成工程を備える。

図１（ａ）は、凹部形成工程を示す図であり、凹部１０が形成された透光性基板１２の上面図及び断面図を示す。凹部形成工程は、レンズ形状をなした複数の凹部１０を、ウェットエッチングにより、透光性基板１２上に縦横均等に配列状に並べて形成する工程である。透光性基板１２は、使用される光を透過し、かつウェットエッチングで加工できる材料で形成されており、例えば合成石英ガラス、酸化物ガラス、無アルカリガラス、結晶化ガラス等である。

本例において、凹部形成工程は、開口部が略四角形の凹部１０を形成する。配列状の凹部１０は、透光性基板１２の表面における充填率がほぼ１００％になるように形成されており、凹部１０の開口部の辺は、隣接する凹部１０の開口部の辺と、少なくとも一部において接している。

図１（ｂ）は、マイクロレンズ形成工程を示す。マイクロレンズ形成工程は、透光性基板１２と異なる屈折率の媒体を凹部１０に充填してマイクロレンズ部２０を形成する工程である。本例において、マイクロレンズ形成工程は、この媒体の充填により樹脂層１４を形成し、樹脂層１４の上を、カバー部材１６で覆う。これにより、それぞれの凹部１０が形成されている位置に、凸レンズ状のマイクロレンズ部２０が形成される。個々のマイクロレンズ部２０は、互いに隣り合うマイクロレンズ部２０の周辺部が互いに重なり合う部分を有するように、近接して配置される。尚、凹部形成工程及びマイクロレンズ形成工程により、マイクロレンズ付基板１００が製造される。

図１（ｃ）は、遮光層形成工程及び透明電極層形成工程を示す。遮光層形成工程は、マイクロレンズ付基板１００のカバー部材１６上に、遮光層２２を形成する工程である。遮光層２２は、液晶表示パネル用対向基板と液晶層とを介して対向配置される駆動基板に設けられている薄膜トランジスタに不要な光が当たらないようにカバー部材１６上にマトリックス状に形成される。透明電極層形成工程は、マトリックス状に形成された遮光層２２を覆うように、透明電極２４を形成する。

ここで、マイクロレンズ付基板１００の一方の面側から平行光を入射した場合、マイクロレンズ部２０は、この入射光を、図中に矢印で示すように、マイクロレンズ付基板１００の他方の面側に収束する。透明電極２４は、マイクロレンズ部２０の作用によって収束されて形成される光ビーム光路上（光軸上）の位置に設けられる。以上の工程により、本例の液晶表示パネル用対向基板２００は製造される。

図２〜４は、凹部形成工程を更に詳しく示す。図２は、凹部１０を形成するエッチングの直前までの工程を示す。本例の凹部形成工程は、最初に、図２（ａ）に示すように、透光性基板１２を準備する。そして、図２（ｂ）に示すように、エッチング非耐性膜３２を透光性基板１２の表面に形成し、図２（ｃ）に示すようにパターニングする。このパターニングは、例えば、レジスト膜を用いて行う。この場合、例えば、エッチング非耐性膜３２上にレジスト膜を形成し、露光・現像を行ってレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクにして、エッチング非耐性膜３２をエッチングした後、レジストパターンを剥離する。このパターニングにより、エッチング非耐性膜３２は、透光性基板１２の表面における、凹部１０（図１参照）の開口部となるべき四角形の領域の四角形の頂点である四隅の角部上に形成される。

エッチング非耐性膜３２は、透光性基板１２がＳｉＯ_２を含むガラス基板の場合、例えば酸化シリコン等の珪素（Ｓｉ）を含む材料ならなる薄膜である。エッチング非耐性膜３２は、所定のエッチャントに対して透光性基板１２と同様のエッチング特性を有しており、このエッチャントによりエッチングされる。このエッチャントは、例えばフッ酸（ＨＦ水溶液）等のフッ素系のエッチャントである。このエッチャントは、ガラスをエッチングするエッチャントであってよい。

尚、図２（ｂ）、（ｃ）に示した工程は、エッチング速度調整部形成工程の一例である。このようにエッチング非耐性膜３２を形成することにより、後の工程で凹部１０を形成するためのエッチングを行った場合に、このエッチングの少なくとも終点直前において、凹部１０の開口部の辺方向に対して垂直方向に進むエッチングの速度よりも、開口部の対角方向に進むエッチング速度が速くなる。エッチング非耐性膜３２は、対角方向にエッチングを速くする機能膜の一例である。

次に、図２（ｄ）に示すように、エッチング非耐性膜３２を覆うエッチング耐性膜３４を形成する。エッチング非耐性膜３２は、透光性基板１２がＳｉＯ_２を含むガラス基板の場合、例えば、クロム（Ｃｒ）を含む材料からなるクロム系の薄膜であり、上記の所定のエッチャントによりエッチングされない材料からなる。エッチング非耐性膜３２は、ガラスをエッチングするエッチャントによりエッチングされないのが好ましい。

次に、図２（ｅ）に示すように、エッチング耐性膜３４をパターニングして、エッチング耐性膜３４の所定の位置に孔部３６を形成する。このパターニングは、例えば、レジスト膜を用いて行う。この場合、例えば、エッチング耐性膜３４上にレジスト膜を形成し、露光・現像を行ってレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクにしてエッチング耐性膜３４をエッチングした後、レジストパターンを剥離する。

本例において、孔部３６は、凹部１０の開口部となるべき領域３８の中央位置上のエッチング耐性膜３４を除去することにより形成される。孔部３６の開口形状は、例えば円形である。孔部３６の開口形状は、多角形等の円形以外の形状であってもよい。また、本例において、凹部１０の開口部となるべき領域３８は、正方形である。

図３は、パターニングされたエッチング非耐性膜３２、及び孔部３６の位置を示す。本例において、孔部３６は、凹部１０（図１参照）の開口部となるべき領域３８の中央位置の形成される。そして、凹部１０を形成するためのエッチングにおいて、孔部３６は、エッチャントを透光性基板１２表面上に導入する。透光性基板１２は、孔部３６から進入するエッチャントにより、孔部３６の直下を中心にしてエッチングされる。

エッチング非耐性膜３２は、凹部１０の開口部となるべき領域３８において、対角線方向（例えばＢＢ’方向）の両端位置に形成される。また、エッチング非耐性膜３２は、隣の凹部１０を形成するためのエッチング非耐性膜３２とつながることにより、四角形に形成される。

ここで、凹部１０を形成するためのエッチングにおいて、エッチング非耐性膜３２は、透光性基板１２とともにエッチングされる。また、これにより、エッチング非耐性膜３２は、透光性基板１２表面の面内方向のエッチング速度を速める。そのため、このようなパターンのエッチング非耐性膜３２を形成した場合、エッチングの終点付近において、エッチング非耐性膜３２は、開口部の対角方向（例えばＢＢ’方向）に進むエッチング速度を、開口部の辺方向に対して垂直方向（例えばＡＡ’方向）に進むエッチングの速度よりも速めることとなる。そのため、本例によれば、後の工程でのエッチング速度を適切に制御できる。

ここで、エッチング速度調整部形成工程においては、エッチング非耐性膜３２を形成する代わりに、例えば、透光性基板１２の表面における、凹部１０の開口部となるべき四角形の領域の四隅の角部（四角形の頂点を含む領域）にイオンをドープしてもよい。このイオンは、例えば、透光性基板１２を構成する結晶の結合を弱めることにより、透光性基板１２をエッチングされやすくする。このようにした場合も、エッチング速度を適切に制御できる。

図４は、凹部１０を形成するエッチング工程を示す。本例のエッチング工程は、エッチング耐性膜３４の孔部３６にエッチャントを導入して透光性基板１２をエッチングする工程であり、この１回のエッチングにより、凹部１０を形成する。

尚、このエッチングは、例えば、透光性基板１２におけるエッチング非耐性膜３２、エッチング耐性膜３４、及び孔部３６が形成された側の表面をエッチャントに浸漬することにより行われる。また、エッチャントには、例えばフッ酸等の、透光性基板１２及びエッチング非耐性膜３２をエッチング可能であり、エッチング耐性膜３４をエッチングしない薬液が用いられる。

図４（ａ）は、エッチング非耐性膜３２の下までエッチングが進む以前の状態を示す。この状態において、透光性基板１２は、孔部３６から進入するエッチャントにより、等方性エッチングされる。そして、この等方性エッチングにより、透光性基板１２には、孔部３６直下を中心とするほぼ半球状の窪みが形成される。この窪みの形状は、凹部１０の開口部となるべき領域３８（図３参照）の辺方向に対して垂直方向の断面（ＡＡ’断面）、及び対角方向断面（ＢＢ’断面）において、同形の半円状である。

図４（ｂ）は、エッチング非耐性膜３２が形成された領域がエッチングされている状態を示す。この状態をＡＡ’断面で見た場合、ＡＡ’断面に表れる部分にはエッチング非耐性膜３２が形成されていないため、透光性基板１２は、引き続き、断面が半円状になるように等方性エッチングされる。

一方、この状態をＢＢ’断面で見た場合、ＢＢ’断面に表れる部分にはエッチング非耐性膜３２が形成されており、エッチング非耐性膜３２は、透光性基板１２とともにエッチングされるため、透光性基板１２は、面内方向により速くエッチングが進むように、異方性エッチングされる。

そのため、形成される窪みのＢＢ’断面は、開口部付近で外側に広がる形状となる。尚、ＢＢ’断面においても、エッチング非耐性膜３２が形成されていた領域以外の部分は、エッチング非耐性膜３２がエッチングされることの影響を受けないため、等方性エッチングにより、断面が円弧状になるようにエッチングされる。

図４（ｃ）は、エッチングが終了した状態を示す。このエッチングにより、透光性基板１２には、凹部１０が形成される。エッチングの終点では、ＡＡ’断面及びＢＢ’断面のいずれにおいても、凹部１０は、開口部の縁部において板厚方向にエッチングが進行していない状態で、隣接する凹部１０と接している。そのため、本例によれば、光の利用効率の高い非球面のマイクロレンズ部２０（図１参照）に対応する形状の凹部１０を、適切に形成できる。また、開口部の対角方向四隅に土手ができてしまうこともない。また、これにより、光の利用効率が高いマイクロレンズ付基板１００及び液晶表示パネル用対向基板２００（図１参照）を、低コストで製造できる。

尚、エッチングが終了した後、透光性基板１２上のエッチング耐性膜３４を剥離して、マイクロレンズ形成工程に進む。また、透光性基板１２上の一部にエッチング非耐性膜３２が残存している場合、エッチング耐性膜３４と共に、エッチング非耐性膜３２を剥離する。

以下、エッチング速度とエッチング時間の関係について更に詳しく説明する。尚、エッチング耐性膜３４をエッチングマスクにして透光性基板１２をエッチングした場合の面内方向のエッチング速度をＶ_Ｃｒ、エッチング非耐性膜３２をエッチングマスクにして透光性基板１２をエッチングした場合の面内方向のエッチング速度をＶ_Ｓｉ（Ｖ_Ｓｉ＞Ｖ_Ｃｒ）とする。

この場合、エッチング非耐性膜３２が形成されていない領域において、透光性基板１２は、エッチング速度Ｖ_Ｃｒで等方性エッチングされる。また、エッチング非耐性膜３２が形成された領域において、透光性基板１２は、面内方向にエッチング速度Ｖ_Ｓｉ、板厚方向にエッチング速度Ｖ_Ｃｒで異方性エッチングされる。

また、エッチングが行われる合計時間をｔ_ｔｏｔとする。合計時間のｔ_ｔｏｔのうち、ＢＢ’断面においてエッチング非耐性膜３２が形成されていない領域がエッチングされる時間をｔ_Ｃｒ、エッチング非耐性膜３２が形成されている領域がエッチングされる時間をｔ_Ｓｉとする。ｔ_Ｃｒ＋ｔ_Ｓｉ＝ｔ_ｔｏｔである。

このようにエッチング速度及びエッチング時間をおいた場合、ＡＡ’断面において、透光性基板１２は、面内方向及び板厚方向にそれぞれＶ_Ｃｒ・ｔ_ｔｏｔだけエッチングされる。また、ＢＢ’断面において、透光性基板１２は、板厚方向にＶ_Ｃｒ・ｔ_ｔｏｔ、面内方向にＶ_Ｃｒ・ｔ_Ｃｒ＋Ｖ_Ｓｉ・ｔ_Ｓｉだけエッチングされる。

ここで、凹部１０の開口部は正方形であるため、凹部１０の開口部の対角方向と辺方向とで同時にエッチングを終了させるためには、ＢＢ’断面における面内方向のエッチング量は、ＡＡ’断面における面内方向のエッチング量の√２倍である必要がある。そのため、これらのパラメータは、
Ｖ_Ｃｒ・ｔ_Ｃｒ＋Ｖ_Ｓｉ・ｔ_Ｓｉ＝√２・（Ｖ_Ｃｒ・ｔ_ｔｏｔ）
を満たすのが好ましい。このようにすれば、対角方向及び辺方向のエッチングを同時に終了させることができる。エッチング非耐性膜３２のパターニング形状は、上記の関係を満たすように、適宜設定される。

図５は、エッチング非耐性膜３２の形状の変形例を示す。パターニングされたエッチング非耐性膜３２の縁部は、曲線状であってもよい。この縁部は、例えば、図に実線で示したように、開口部となるべき領域３８の頂点に向かって凹む凹曲線であってよい。このようにすれば、例えば、エッチング速度Ｖ_Ｃｒとエッチング速度Ｖ_Ｓｉとの差が大きい場合にも、対角方向及び辺方向のエッチングを同時に終了させることができる。

また、パターニングされたエッチング非耐性膜３２の縁部は、例えば点線４０で示したように、開口部となるべき領域３８の中心部に向かって突出する凸曲線であってよい。このようにすれば、例えば、エッチング速度Ｖ_Ｃｒとエッチング速度Ｖ_Ｓｉとの差が小さい場合にも、対角方向及び辺方向に対して垂直方向のエッチングを同時に終了させることができる。尚、エッチング非耐性膜３２の縁部の曲線は、折れ線状の近似的な曲線であってよい。

（実施例）
以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。
透光性基板１２として、縦１２７ｍｍ、横１２７ｍｍ、厚さ１．１ｍｍの合成石英ガラス基板の両面を精密研磨したものを用いた。波長５８７．６ｎｍの光に対する透光性基板１２の屈折率は１．４５８である。

エッチング非耐性膜３２として、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）膜を、スパッタリング法により１０００オングストローム形成し、ポジ型レジスト膜を用いて、図３に示した形状にパターニングした。このパターニングのエッチングは、透光性基板１２の表面をエッチャントに接触させて行った。エッチャントとしては、フッ素イオン濃度が５％の水溶液を用いた。これにより、エッチング非耐性膜３２は、一辺が５．２μｍの正方形にパターニングされる。尚、開口部となるべき領域３８は、一辺が１５μｍの正方形である。

次に、エッチング耐性膜３４として、クロム膜を、スパッタリング法により１０００オングストローム形成した。そして、ポジ型レジスト膜を用いてエッチング耐性膜３４をパターニングして、孔部３６を形成した。孔部３６は、直径１．７μｍの丸孔である。このパターニングのエッチングは、透光性基板１２の表面をエッチャントに接触させて行った。エッチャントとしては、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含む水溶液を用いた。

次に、凹部１０を形成するためのエッチングを、透光性基板１２の表面をエッチャントに接触させて行った。エッチャントとしては、フッ素イオン濃度が５％の水溶液を用いた。エッチング条件は、温度４０℃、エッチング時間は２５分とした。これにより、深さ約８．４６μｍ、開口部の対角長さ約２１．２μｍ、辺方向長さ約１５μｍの凹部１０を形成した。
その後、エッチング耐性膜３４であるクロム膜をクロム用のエッチャントで除去して、透光性基板１２上に縦横均等に配列状に並んだ凹部１０を形成した（図６）。

形成された凹部１０に樹脂の媒体を充填して、樹脂層１４を形成し、カバー部材１６を接合した。使用した樹脂は、紫外線硬化型樹脂で、波長５８７．５ｎｍの光に対する屈折率が１．５９のものである。カバー部材１６としては、厚さ３０μｍの合成石英ガラス板を用いた。樹脂層１４とカバー部材１６との接合は、カバー部材１６と透光性基板１２との間の樹脂層１４の厚さが１０μｍ程度になるようにカバー部材１６を樹脂層１４に押圧し、樹脂層１４に紫外線を照射して硬化させることにより行った。そして、カバー部材１６の外表面及び透光性基板１２の外表面を精密研磨して、本実施例に係るマイクロレンズ付基板１００を得た。このマイクロレンズ付基板１００には、中心間距離（ピッチ）が１５μｍで、１０２８×７２２個のマイクロレンズ部２０が縦横均等に配列状に形成されている。

また、エッチング非耐性膜３２を形成しない点以外は本実施例と同様にして、比較例に係るマイクロレンズ付基板を得た。マイクロレンズ部の充填率を本実施例と同程度にするため、凹部形成するためのエッチングは、対角方向のエッチング終了時点を終点とした。

図７（ａ）、（ｂ）は、比較例に係るマイクロレンズ付基板に光を透過させた場合の光線の軌跡を示す。また、図７（ｃ）は、遮光層上での光の集光状態を示す。
例えば、マイクロレンズ部の光軸方向に対して光線の方向が５°程度ずれている場合、マイクロレンズ部は、入射光のうちの１０％程度を、遮光層上に集光してしまう。そのため、比較例においては、マイクロレンズ部の入射光の利用効率が大きく低下してしまう。

図８（ａ）、（ｂ）は、本実施例に係るマイクロレンズ付基板１００に光を透過させた場合の光線の軌跡を示す。また、図８（ｃ）は、遮光層２２上での光の集光状態を示す。
本実施例においては、例えばマイクロレンズ部２０の光軸方向に対して光線の方向が５°程度ずれている場合であっても、マイクロレンズ部２０は、ほとんど全ての光を遮光層２２の隙間に集光し、遮光層２２上への集光は２．１７％である。そのため、本実施例によれば、マイクロレンズ部２０の入射光を効率よく利用できる。
実際にプロジェクタで使用されるランプ（入射光−２０〜２０°）を想定し、透過率のシミュレーションを行った結果、比較例では７９．６５％、本実施例では８４．２４％となった。

以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明は、例えばマイクロレンズ付基板に好適に利用できる。

本発明の一実施形態に係る液晶表示パネル用対向基板２００の製造方法の一例を示す図である。 図１（ａ）は、凹部形成工程を示す。 図１（ｂ）は、マイクロレンズ形成工程を示す。 図１（ｃ）は、遮光層形成工程及び透明電極層形成工程を示す。 凹部１０を形成するエッチングの直前までの工程を示す図である。 エッチング非耐性膜３２、及び孔部３６の位置を示す図である。 凹部１０を形成するエッチング工程を示す図である。 図４（ａ）は、エッチング非耐性膜３２の下までエッチングが進む前の状態を示す。 図４（ｂ）は、エッチング非耐性膜３２が形成された領域がエッチングされている状態を示す。 図４（ｃ）は、エッチングが終了した状態を示す。 エッチング非耐性膜３２の形状の変形例を示す図である。 縦横均等に配列状に並ぶ凹部１０を示す図である。 比較例に係るマイクロレンズ付基板における光線の軌跡を示す図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、光線の軌跡を示す。 図７（ｃ）は、遮光層上での光の集光状態を示す。 本実施例に係るマイクロレンズ付基板１００における光線の軌跡を示す図である。 図８（ａ）、（ｂ）は、光線の軌跡を示す。 図８（ｃ）は、遮光層２２上での光の集光状態を示す。

符号の説明

１０・・・凹部、１２・・・透光性基板、１４・・・樹脂層、１６・・・カバー部材、２０・・・マイクロレンズ部、２２・・・遮光層、２４・・・透明電極、３２・・・エッチング非耐性膜、３４・・・エッチング耐性膜、３６・・・孔部、３８・・・開口部となるべき領域、４０・・・点線、１００・・・マイクロレンズ付基板、２００・・・液晶表示パネル用対向基板

Claims (5)

1. レンズ形状をなした複数の凹部を、エッチングにより、透光性基板上に縦横均等に配列状に並べて形成する凹部形成工程と、前記透光性基板と異なる屈折率の媒体を前記凹部に充填してマイクロレンズ部を形成するマイクロレンズ形成工程とを備えるマイクロレンズ付基板の製造方法であって、
   前記凹部形成工程において形成される前記凹部の開口部の形状は多角形或いは略多角形であり、
   前記凹部形成工程は、
   前記透光性基板を準備する基板準備工程と、
   前記凹部を形成するためのエッチングの少なくとも終点直前において、前記凹部の前記開口部の辺方向に対して垂直方向に進むエッチングの速度よりも、前記開口部の中心と多角形の各頂点とを結ぶ対角方向に進むエッチング速度が速くなるように、前記透光性基板の表面にエッチング速度調整部を形成するエッチング速度調整部形成工程と、
   前記透光性基板を実質的にエッチングする所定のエッチャントにより実質的にエッチングされない材料からなるエッチング耐性膜を、前記透光性基板の前記表面上に形成するエッチング耐性膜形成工程と、
   前記凹部の前記開口部となるべき領域の中央位置上の前記エッチング耐性膜を除去することにより、前記エッチング耐性膜に孔部を形成する孔部形成工程と、
   前記エッチング耐性膜の前記孔部に前記所定のエッチャントを導入して前記透光性基板をエッチングすることにより、前記凹部を形成するエッチング工程と
   を有することを特徴とするマイクロレンズ付基板の製造方法。
2. 前記エッチング速度調整部形成工程は、前記所定のエッチャントにより実質的にエッチングされる材料からなるエッチング非耐性膜を、前記透光性基板の前記表面における、前記凹部の前記開口部となるべき多角形或いは略多角形の領域の各頂点を含む領域上に形成し、
   前記エッチング耐性膜形成工程は、前記エッチング非耐性膜を覆う前記エッチング耐性膜を形成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付基板の製造方法。
3. 前記エッチング非耐性膜は、珪素を含む材料ならなる膜であり、
   前記エッチング耐性膜は、クロムを含む材料からなる膜であることを特徴とする請求項２に記載のマイクロレンズ付基板の製造方法。
4. 前記エッチング速度設定工程は、前記透光性基板の前記表面における、前記凹部の前記開口部となるべき多角形或いは略多角形の領域の各頂点を含む領域にイオンをドープ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付基板の製造方法。
5. 液晶表示パネル用対向基板の製造方法であって、
   請求項１から４のいずれかに記載のマイクロレンズ付基板の製造方法によってマイクロレンズ付基板を製造するマイクロレンズ付基板製造工程と、
   前記マイクロレンズ付基板の各マイクロレンズ部の光軸上の位置であって前記マイクロレンズ付基板の他方の面側に、透明電極層を設ける透明電極層形成工程と
   を備えることを特徴とする液晶表示パネル用対向基板の製造方法。
   

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