JP2014089227A - Microlens array manufacturing method and microlens array - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロレンズアレイの製造方法およびマイクロレンズアレイに関する。 The present invention relates to a microlens array manufacturing method and a microlens array.
スクリーン上に画像を投影する表示装置として、投射型表示装置が知られている。 このような投射型表示装置では、その画像形成に主として液晶パネル(液晶光シャッター)が用いられている。この液晶パネルは、例えば、各画素を制御する薄膜トランジスター(TFT)と画素電極とを有する液晶駆動基板(TFT基板)と、ブラックマトリックスや共通電極等を有する液晶パネル用対向基板とが、液晶層を介して接合された構成となっている。このような構成の液晶パネル(TFT液晶パネル)では、液晶パネル用対向基板の画素となる部分以外のところにブラックマトリックスが形成されているため、液晶パネルを透過する光の領域は制限される。このため、光の透過率が下がる。 As a display device that projects an image on a screen, a projection display device is known. In such a projection display device, a liquid crystal panel (liquid crystal light shutter) is mainly used for image formation. In this liquid crystal panel, for example, a liquid crystal driving substrate (TFT substrate) having a thin film transistor (TFT) for controlling each pixel and a pixel electrode, and a counter substrate for a liquid crystal panel having a black matrix, a common electrode, etc. It becomes the structure joined via. In the liquid crystal panel having such a configuration (TFT liquid crystal panel), since the black matrix is formed in a portion other than the portion of the counter substrate for the liquid crystal panel, the region of light transmitted through the liquid crystal panel is limited. For this reason, the light transmittance decreases.
かかる光の透過率を高めるべく、液晶パネル用対向基板には、各画素に対応する位置に多数の微小なマイクロレンズが設けられたものが知られている。これにより、液晶パネル用対向基板を透過する光は、ブラックマトリックスに形成された開口に集光され、光の透過率が高まる。このようなマイクロレンズを形成する方法として、例えば、複数のマイクロレンズ形成用凹部を有する凹部付き基板に、未硬化の光硬化性樹脂を供給し、平滑な透明基板(カバーガラス)を接合し、押圧・密着させ、その後、樹脂を硬化させる方法、いわゆる2P法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In order to increase the light transmittance, a counter substrate for a liquid crystal panel is known in which a large number of microlenses are provided at positions corresponding to each pixel. Thereby, the light which permeate | transmits the opposing board | substrate for liquid crystal panels is condensed by the opening formed in the black matrix, and the transmittance | permeability of light increases. As a method for forming such a microlens, for example, an uncured photocurable resin is supplied to a substrate with recesses having a plurality of recesses for forming microlenses, and a smooth transparent substrate (cover glass) is joined. A so-called 2P method is known in which a resin is cured by pressing and intimate contact (see, for example, Patent Document 1).
しかし、特許文献1にかかる方法では、マイクロレンズ基板の形成に樹脂材料を用いるため、十分な耐久性を有するマイクロレンズ基板を得るのが困難であった。特に、2P法で用いられる光硬化性樹脂は、短波長の光による樹脂材料の劣化等が生じやすいため、十分な耐光性が得られない場合がある。また、光硬化性樹脂で構成された樹脂層と、カバーガラスと、凹部付き基板との3つの部材を用いてマイクロレンズ基板を形成することから、熱膨張率の違いによって歪み等が生じやすく、その結果、光学特性等の特性の低下が生じる可能性がある。例えば、カバーガラスの位置合わせ等の工程が必要であり、製造工程が煩雑であった。また、最適な光路長を出すためにカバーガラスの研磨を行った場合、研磨による汚れ等が生じるため、過度の洗浄工程も必要となるが、このような洗浄を行うことによって、樹脂層を構成する樹脂材料の劣化等が生じる可能性があった。その結果、品質が低下し、歩留まり低下が生じる可能性があった。 However, in the method according to Patent Document 1, since a resin material is used for forming the microlens substrate, it is difficult to obtain a microlens substrate having sufficient durability. In particular, since the photocurable resin used in the 2P method is likely to cause deterioration of the resin material due to light having a short wavelength, sufficient light resistance may not be obtained. In addition, since the microlens substrate is formed using the three members of the resin layer composed of the photocurable resin, the cover glass, and the substrate with the recesses, distortion or the like is likely to occur due to a difference in thermal expansion coefficient. As a result, characteristics such as optical characteristics may be degraded. For example, a process such as alignment of the cover glass is necessary, and the manufacturing process is complicated. In addition, when the cover glass is polished to obtain the optimum optical path length, dirt due to polishing occurs, and therefore an excessive cleaning step is required. By performing such cleaning, the resin layer is configured. There was a possibility that the resin material to be deteriorated. As a result, the quality may be reduced, and the yield may be reduced.
また、マイクロレンズの光学特性と耐久性に優れるガラス材料を、マイクロレンズ材料として使用するマイクロレンズアレイの製造方法も知られている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, a manufacturing method of a microlens array using a glass material excellent in optical characteristics and durability of a microlens as a microlens material is also known (see, for example, Patent Document 2).
この特許文献2にかかる方法では、レンズ基材をそのガラス転移点(Tg)より高い温度で加熱し、圧力によってマイクロレンズが形成される基板凹部に圧接する方法であるため、基板の凹部形状部に確実にレンズ基材を充填するためにはTgを大きく超えた温度に加熱しなければならない。しかし、圧接圧力による損傷のおそれがあることなどから、レンズ基材には基板よりTgがより低温であり、なおかつ線膨張係数の差を所定の値より縮めることが求められる。しかしながら、これらの要件を満たすためには、より高屈折率が求められるレンズ材料であるにも拘わらず、レンズ機能を果たすための最低限の屈折率しか実現できないものになってしまう。
In the method according to
そこで、耐久性に優れ、しかも高屈折率であるガラス製のマイクロレンズの製造方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 この特許文献3の製造方法では、レンズ材料の粉末を主材として混練されたペースト状のレンズ基材を、凹部付き基板の凹部に充填するレンズ基材充填工程と、充填されたレンズ基材をガラス化させる焼成工程と、を備えている。 Therefore, a method for manufacturing a glass microlens having excellent durability and a high refractive index has been proposed (see, for example, Patent Document 3). In the manufacturing method of Patent Document 3, a lens base material filling step of filling a concave portion of a substrate with concave portions with a paste-like lens base material kneaded with a lens material powder as a main material, and a filled lens base material, And a firing step for vitrification.
前記特許文献3の方法では、明確には記載されていないものの、レンズ材料の粉末、すなわちガラス主材は、一旦原料を焼成してガラス化した後、これを粉末化したものを用いていると推測される。しかし、この特許文献3の方法において用いられるガラス主材には、屈折率を高めるために金属酸化物が含まれている。したがって、このガラス主材を製造する工程には、酸化ケイ素や酸化ホウ素ととともに金属酸化物も焼成しガラス化した後、これを粉末化する必要がある。 Although it is not clearly described in the method of Patent Document 3, the lens material powder, that is, the glass main material, is obtained by once calcination of the raw material and vitrification, and then using the powdered material. Guessed. However, the glass main material used in the method of Patent Document 3 contains a metal oxide in order to increase the refractive index. Therefore, in the process for producing the glass main material, it is necessary to calcinate the metal oxide together with silicon oxide and boron oxide, and then pulverize it.
しかしながら、一般に金属酸化物は酸化ケイ素等の通常のガラス材料に比べて融点が高く、したがって金属酸化物を含むガラス材料はそのガラス転移点も高くなる。そのため特許文献3の方法では、ガラス主材を製造する際のガラス化工程での焼成温度が通常のガラス化工程での焼成温度に比べて格段に高くなり、これによって製造コストが高くなってしまう。 However, generally, metal oxides have a higher melting point than ordinary glass materials such as silicon oxide, and therefore glass materials containing metal oxides also have a higher glass transition point. Therefore, in the method of Patent Document 3, the firing temperature in the vitrification step when producing the glass main material is significantly higher than the firing temperature in the normal vitrification step, which increases the production cost. .
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、優れた光学特性、特に高屈折性と高透光性とを有し、さらに耐久性に優れるマイクロレンズを、比較的安い製造コストで得られるようにしたマイクロレンズアレイの製造方法と、この製造方法によって得られるマイクロレンズアレイを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to provide a microlens having excellent optical characteristics, in particular, high refraction and high translucency, and excellent durability. It is an object of the present invention to provide a microlens array manufacturing method that can be obtained at a low manufacturing cost and a microlens array obtained by this manufacturing method.
本発明のマイクロレンズアレイの製造方法は、ガラスフリットを第1の分散媒に分散させて第1の分散液を調製する工程と、 前記ガラスフリットより融点が高く、かつ屈折率が高い金属酸化物の微粒子を第2の分散媒に分散させて第2の分散液を調製する工程と、 前記第1の分散液と前記第2の分散液とを混合してペースト状のレンズ基材を調製する工程と、 基板の一方の面側に形成された複数の凹部に前記ペースト状のレンズ基材を充填する工程と、 前記複数の凹部に充填した前記レンズ基材を、前記金属酸化物の融点より低い温度で加熱し焼成して前記ガラスフリットをガラス化する工程と、を含むことを特徴とする。 The method for producing a microlens array of the present invention includes a step of preparing a first dispersion by dispersing glass frit in a first dispersion medium, and a metal oxide having a higher melting point and higher refractive index than the glass frit. Preparing a second dispersion by dispersing the fine particles in a second dispersion medium, and mixing the first dispersion and the second dispersion to prepare a paste-like lens substrate. A step of filling the plurality of recesses formed on one surface side of the substrate with the paste-like lens base material, and the lens base material filling the plurality of recesses from the melting point of the metal oxide. Heating and baking at a low temperature to vitrify the glass frit.
このマイクロレンズアレイの製造方法によれば、第1の分散液と第2の分散液とを混合して調製したレンズ基材を、金属酸化物の融点より低い温度で加熱し焼成してガラスフリットをガラス化するようにしたので、凹部内に形成されるマイクロレンズは、ガラスフリットからなるガラス中に金属酸化物の微粒子が分散した無機物からなるものとなる。したがって、耐久性に優れ、しかも高屈折率の金属酸化物の微粒子を分散させていることで高屈折性を有し、さらに高透光性をも有する優れたものとなる。 また、金属酸化物の微粒子を第2の分散媒に分散させて第2の分散液に調製するので、金属酸化物の微粒子の凝集を防いで良好な分散状態を維持することができる。そして、このような良好な分散状態を維持した第2の分散液を第1の分散液に混合してペースト状のレンズ基材を調製するので、このレンズ基材中での金属酸化物の微粒子についても、良好な分散状態をそのまま維持させることができる。したがって、焼成後得られるマイクロレンズは、金属酸化物の微粒子が均一に分散しているため、良好なレンズ特性を有するものとなる。 また、レンズ基材を焼成する工程では、金属酸化物をガラス化させることなく、したがって該金属酸化物の融点より低い温度で加熱するので、例えば従来のような金属酸化物を含むガラス材料を高い温度で焼成してガラス化する工程が不要になり、これによって製造コストの低減化を図ることができる。 According to this method of manufacturing a microlens array, a glass substrate is prepared by heating and firing a lens substrate prepared by mixing the first dispersion and the second dispersion at a temperature lower than the melting point of the metal oxide. Therefore, the microlens formed in the recess is made of an inorganic material in which fine metal oxide particles are dispersed in glass made of glass frit. Therefore, it is excellent in durability and having high refractive properties by dispersing fine particles of a metal oxide having a high refractive index, and also has high translucency. In addition, since the metal oxide fine particles are dispersed in the second dispersion medium to prepare the second dispersion liquid, aggregation of the metal oxide fine particles can be prevented and a good dispersion state can be maintained. Then, since the paste-like lens base material is prepared by mixing the second dispersion liquid maintaining such a good dispersion state with the first dispersion liquid, the metal oxide fine particles in the lens base material As for, a good dispersion state can be maintained as it is. Therefore, the microlens obtained after firing has good lens characteristics because the metal oxide fine particles are uniformly dispersed. In the step of firing the lens substrate, the metal oxide is not vitrified, and thus heated at a temperature lower than the melting point of the metal oxide. For example, a conventional glass material containing a metal oxide is high. A step of calcination at a temperature and vitrification becomes unnecessary, which can reduce the manufacturing cost.
また、前記マイクロレンズアレイの製造方法において、前記金属酸化物の微粒子は、粒径が10nm以上100nm以下のナノ粒子であることが好ましい。 このように、ガラスに比べて透過率(透光性)が低い金属酸化物をナノ粒子にすることにより、得られるマイクロレンズの透過率(透光性)を充分に高くし、レンズ特性を高めることができる。 In the method of manufacturing the microlens array, the metal oxide fine particles are preferably nanoparticles having a particle size of 10 nm to 100 nm. Thus, by using nanoparticles of a metal oxide having a low transmittance (translucency) compared to glass, the transmittance (translucency) of the obtained microlens is sufficiently increased and the lens characteristics are improved. be able to.
また、前記マイクロレンズアレイの製造方法において、前記金属酸化物は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛から選択された1種又は複数種であることが好ましい。 このように、金属酸化物としてより高屈折率の材料を用いることにより、得られるマイクロレンズの屈折率を充分に高くし、レンズ特性を高めることができる。 In the method of manufacturing the microlens array, the metal oxide is preferably one or more selected from titanium oxide, zirconium oxide, and zinc oxide. Thus, by using a material having a higher refractive index as the metal oxide, the refractive index of the obtained microlens can be sufficiently increased, and the lens characteristics can be improved.
また、前記マイクロレンズアレイの製造方法において、前記ペースト状のレンズ基材を調製する工程では、前記レンズ基材中の、以下の式に示す金属酸化物の微粒子の配合比を、5重量%以上30重量%以下にすることが好ましい。 配合比=[金属酸化物の微粒子の重量/(ガラスフリットの重量+金属酸化物の微粒子の重量]×100 金属酸化物はガラスに比べて透過率(透光性)が低い。そのため、前記配合比を30重量%以下にすることで、得られるマイクロレンズの透過率(透光性)を所望の良好な透過率に抑えることができる。一方、所望の高屈折率(高屈折性)を得るためには、前記配合比を5重量%以上にすることが好ましい。 In the method of manufacturing the microlens array, in the step of preparing the paste-like lens base material, the compounding ratio of the metal oxide fine particles represented by the following formula in the lens base material is 5% by weight or more. It is preferable to make it 30% by weight or less. Compounding ratio = [weight of metal oxide fine particles / (weight of glass frit + weight of metal oxide fine particles) × 100] Metal oxide has lower transmittance (translucency) than glass. By setting the ratio to 30% by weight or less, the transmittance (translucency) of the obtained microlens can be suppressed to a desired good transmittance, while a desired high refractive index (high refractive index) is obtained. Therefore, it is preferable that the blending ratio is 5% by weight or more.
また、前記マイクロレンズアレイの製造方法において、前記第1の分散液を調製する工程では、前記第1の分散媒にバインダー樹脂を溶解又は分散させた後、前記ガラスフリットを分散させて第1の分散液を調製するようにし、前記第1の分散液と前記第2の分散液とを混合してペースト状のレンズ基材を調製する工程では、混合処理中の前記第1の分散液中に前記第2の分散液を滴下することで行うことが好ましい。 このように、第1の分散液中にバインダー樹脂を溶解又は分散させておくことにより、ペースト状のレンズ基材に所望の粘性を付与することができ、このレンズ基材の基板凹部への充填が容易になる。また、レンズ基材を調製する工程では、混合処理中の第1の分散液中に第2の分散液を滴下するようにしたので、第2の分散液中の金属酸化物微粒子の分散状態を良好に維持しつつ、これを第1の分散液に混合することにより、得られるレンズ基材中に金属酸化物微粒子を良好に分散させることができる。また、金属酸化物微粒子の良好な分散状態を、短時間の混合処理で実現でき、しかも得られるレンズ基材の粘度をより均一に調製することができる。 In the method of manufacturing the microlens array, in the step of preparing the first dispersion, a binder resin is dissolved or dispersed in the first dispersion medium, and then the glass frit is dispersed. In the step of preparing a dispersion liquid and mixing the first dispersion liquid and the second dispersion liquid to prepare a paste-like lens substrate, in the first dispersion liquid during the mixing process, It is preferable to carry out by dropping the second dispersion. In this way, by dissolving or dispersing the binder resin in the first dispersion, it is possible to impart a desired viscosity to the paste-like lens base material, and filling the lens base material into the substrate recess. Becomes easier. Further, in the step of preparing the lens substrate, the second dispersion is dropped into the first dispersion during the mixing process, so that the dispersion state of the metal oxide fine particles in the second dispersion is changed. By mixing this with the first dispersion while maintaining good, the metal oxide fine particles can be well dispersed in the obtained lens base material. Further, a good dispersion state of the metal oxide fine particles can be realized by a short mixing process, and the viscosity of the obtained lens substrate can be more uniformly prepared.
本発明のマイクロレンズアレイは、前記製造方法によって製造されたことを特徴とする。 このマイクロレンズアレイによれば、高透光性、高屈折性を有し、さらに耐久性にも優れたものとなる。したがって、特に長時間の高温環境におかれる投射型表示装置の液晶ライトバルブに使用される液晶パネルに好適なものとなる。また、製造コストの低減化が可能になっているため、例えば液晶パネルのコスト低減化にも寄与するものとなる。 The microlens array of the present invention is manufactured by the above manufacturing method. According to this microlens array, it has high translucency and high refraction, and has excellent durability. Therefore, it is suitable for a liquid crystal panel used in a liquid crystal light valve of a projection display device that is placed in a high temperature environment for a long time. In addition, since the manufacturing cost can be reduced, it contributes to the cost reduction of the liquid crystal panel, for example.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.
(第1実施形態) 図1(a)、(b)は、本発明にかかるマイクロレンズアレイの第1実施形態の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A線矢視断面図である。図1(a)、(b)において符号10はマイクロレンズアレイであり、このマイクロレンズアレイ10は、複数のマイクロレンズ11に対応する複数の凹部12aを形成した基板12に、レンズ材を固着してマイクロレンズ11を形成したものである。
First Embodiment FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a schematic configuration of a first embodiment of a microlens array according to the present invention. FIG. 1A is a plan view, and FIG. It is AA arrow sectional drawing of a). 1A and 1B,
マイクロレンズ11は、図1(b)に示すようにガラス11a中に高屈折率の金属酸化物の微粒子11bを分散させたものである。これによってマイクロレンズ11は、ガラス製の基板12に比べて高屈折率なものとなり、基板12側の外部Qから入射される光を、マイクロレンズ11側の外部に出射する際に屈折させ、P方向に集光させるように機能する。
As shown in FIG. 1B, the
図2に、本発明にかかる製造方法の第1実施形態として、前記マイクロレンズ11の製造方法のフローチャートを示す。〔第1の分散液調製工程〕 マイクロレンズ11となるレンズ基材を調整する前工程として、まず、第1の分散液を調製する(S101)。材料としては、微粒子状のガラスフリットと、ガラスフリットを繋ぐための主に樹脂成分からなるバインダーと、第1の分散媒とが用いられる。なお、これら主材料以外にも、必要に応じて例えば可塑剤などを添加してもよい。そして、これらを混合してペースト状に調整することにより、第1の分散液が得られる。
FIG. 2 shows a flowchart of the manufacturing method of the
ガラスフリットとしては、線膨張係数が例えば30×10−7/℃以下の低いものが好ましく、本実施形態ではホウケイ酸ガラスフリットが好適に用いられる。このホウケイ酸ガラスフリットは、例えば酸化ケイ素と酸化ホウ素との混合物を焼成してガラス化した後、粉末化されたものであり、市販されているものを用いることができる。ただし、ガラスフリットとしては、ホウケイ酸ガラスフリットに限定されることなく、これ以外にも、例えばソーダガラス、結晶性ガラス、クラウンガラス等のガラスフリットを用いることもできる。 The glass frit preferably has a low linear expansion coefficient of, for example, 30 × 10 −7 / ° C. or less, and a borosilicate glass frit is suitably used in this embodiment. The borosilicate glass frit is, for example, powdered after firing a mixture of silicon oxide and boron oxide and vitrifying, and a commercially available product can be used. However, the glass frit is not limited to the borosilicate glass frit, and other glass frit such as soda glass, crystalline glass, and crown glass can also be used.
ガラスフリットの粒径については、流動性を確保するため、10μm以下であることが好ましい。一方、粒径をより微細化することは、製品製造上は好ましいものの、ガラス微粒子の製造上からは、装置コストや長い製造工程を経なければならないなど、コストが大幅に上昇し、また粒径の均一化もより困難となる。したがって、微粒子製造の制限から、10nm以上の粒径であることが好ましい。 The particle size of the glass frit is preferably 10 μm or less in order to ensure fluidity. On the other hand, making the particle size finer is preferable in terms of product production, but from the production of glass fine particles, the cost increases significantly, such as equipment cost and a long production process, and the particle size It becomes more difficult to equalize. Accordingly, a particle diameter of 10 nm or more is preferable because of restrictions on the production of fine particles.
バインダーとしては、樹脂成分であれば特に限定はされないものの、ガラスフリットを繋ぎ止める性能に加え、後述の焼成工程において確実に蒸散される性質を有する必要がある。このようなバインダーとしては、例えば、セルロース系樹脂、ポリビニルブチラール(PVB)等が好適に用いられ、本実施形態ではセルロース系樹脂が用いられる。 Although it will not specifically limit if it is a resin component as a binder, In addition to the performance which connects a glass frit, it needs to have the property of evaporating reliably in the below-mentioned baking process. As such a binder, for example, a cellulose-based resin, polyvinyl butyral (PVB), or the like is preferably used. In the present embodiment, a cellulose-based resin is used.
第1の分散媒としては、低沸点タイプのエタノール、アセトン、中沸点タイプのブタノール、トルエン、高沸点タイプのイソホロン、ターピネオールなどが使用可能である。ただし、後述するようにレンズ基材をペースト状に調製する必要上、この第1の分散媒についてもペースト材料として好適なものを用いるのが好ましく、したがって高沸点タイプの溶剤などを単体、もしくは複数種を混合して用いるのが好ましい。本実施形態では、ペースト材料として好適なターピネオールを、第1の分散媒として用いる。このターピネオールを用いることで、後述するレンズ基材の充填をスクリーン印刷(スキージ印刷)で容易に行うことが可能になる。 As the first dispersion medium, low boiling point type ethanol, acetone, medium boiling point type butanol, toluene, high boiling point type isophorone, terpineol and the like can be used. However, since it is necessary to prepare the lens base material in a paste form as will be described later, it is preferable to use a suitable paste material for the first dispersion medium. It is preferable to use a mixture of seeds. In this embodiment, terpineol suitable as a paste material is used as the first dispersion medium. By using this terpineol, it becomes possible to easily fill a lens substrate to be described later by screen printing (squeegee printing).
このような材料を用いて第1の分散液を調製するには、まず、第1の分散媒にバインダー樹脂を加えたものをボールミル装置に入れ、充分な時間(例えば一昼夜)をかけて混合する。これにより、バインダー樹脂を第1の分散媒に溶解させる。続いて、この溶液中にガラスフリットを投入し、引き続き三本ロールミル装置で混合することにより、ガラスフリットを分散させてなる第1の分散液を調製する。このようにして調製された第1の分散液は、バインダー樹脂を溶解し、さらにガラスフリットを分散させていることで粘度が高くなり、ペースト状となっている。なお、ガラスフリットを分散させる処理については、数分から数十分程度行うことにより、ガラスフリットを充分均一に分散させることができる。 In order to prepare the first dispersion using such a material, first, a material obtained by adding a binder resin to the first dispersion medium is put in a ball mill apparatus and mixed for a sufficient time (for example, all day and night). . As a result, the binder resin is dissolved in the first dispersion medium. Subsequently, glass frit is put into this solution, followed by mixing with a three-roll mill apparatus, thereby preparing a first dispersion liquid in which the glass frit is dispersed. The first dispersion prepared as described above has a high viscosity due to the binder resin dissolved and the glass frit dispersed therein, and is in the form of a paste. In addition, about the process which disperse | distributes a glass frit, it can disperse | distribute a glass frit sufficiently uniformly by performing about several minutes to about several tens of minutes.
なお、第1の分散媒、バインダー樹脂、ガラスフリットの各配合量については、バインダー樹脂を第1の分散媒で良好に溶解させることができ、かつ、ガラスフリットを分散させた状態で所望の粘度、すなわち後述するスクリーン印刷に適した粘度となるように設定しておく。 In addition, about each compounding quantity of a 1st dispersion medium, binder resin, and glass frit, a binder resin can be dissolved favorably with a 1st dispersion medium, and desired viscosity in the state which disperse | distributed glass frit. That is, the viscosity is set so as to be suitable for screen printing described later.
〔第2の分散液調製工程〕 マイクロレンズ11となるレンズ基材を調整する前工程として、第1の分散液を調製する工程とは別に、第2の分散液を調製する(S102)。材料としては、金属酸化物の微粒子と第2の分散媒とが用いられる。そして、これらを混合して金属酸化物の微粒子を良好に分散させることにより、第2の分散液が得られる。
[Second Dispersion Preparation Step] As a pre-step for adjusting the lens substrate to be the
金属酸化物としては、高屈折率材料である酸化チタン、酸化ジルコニウム(ジルコニア)、酸化亜鉛が好ましく、したがってこれらから選択された1種又は複数種が用いられる。これら金属酸化物の屈折率(n)と融点(mp)とを以下に示す。 酸化チタン(TiO2) :屈折率 2.7 、融点 1870℃ 酸化ジルコニウム(ZrO2):屈折率 2.13 、融点 2715℃ 酸化亜鉛 (ZnO) :屈折率 2.0 、融点 1975℃ なお、前記の酸化チタン(TiO2)については、屈折率が最も高いアナターゼ型(正方晶)について、その屈折率と融点を示している。そして、本実施形態では、最も屈折率が高い酸化チタン(アナターゼ型)を、金属酸化物として用いている。 As the metal oxide, titanium oxide, zirconium oxide (zirconia) and zinc oxide, which are high refractive index materials, are preferable, and therefore one or more selected from these are used. The refractive index (n) and melting point (mp) of these metal oxides are shown below. Titanium oxide (TiO 2 ): Refractive index 2.7, melting point 1870 ° C. Zirconium oxide (ZrO 2 ): Refractive index 2.13, melting point 2715 ° C. Zinc oxide (ZnO): Refractive index 2.0, melting point 1975 ° C. As for titanium oxide (TiO 2 ), the refractive index and melting point of the anatase type (tetragonal crystal) having the highest refractive index are shown. In this embodiment, titanium oxide (anatase type) having the highest refractive index is used as the metal oxide.
また、このような金属酸化物の微粒子としては、粒径が10nm以上100nm以下のナノ粒子を用いるのが好ましく、10nm以上30nm以下のナノ粒子を用いるのがより好ましい。 金属酸化物はガラスに比べて透過率(透光性)が低いため、微粒子の粒径が100nmを超えると、透過率(透光性)が低下してしまい、液晶パネル用のマイクロレンズとしては好ましくない。30nm以下のナノ粒子を用いれば、ガラスに対して透過率(透光性)をほとんどの低下させることがなく、したがって液晶パネル用のマイクロレンズとしてより好適となる。一方、10nm未満になると、その製造が困難になるとともに、ファンデルワールス力によって分散液(分散媒)中でより凝集し易くなってしまい、得られるマイクロレンズ中に微粒子を均一に分散させるのが難しくなってしまう。 なお、このような粒径が10nm以上100nm以下のナノ粒子については、例えばガス中蒸発法。アトマイズ法、化学還元法等によって製造することができる。 As such metal oxide fine particles, nanoparticles having a particle size of 10 nm to 100 nm are preferably used, and nanoparticles having a particle size of 10 nm to 30 nm are more preferably used. Since metal oxide has lower transmittance (translucency) than glass, if the particle size of the fine particles exceeds 100 nm, the transmittance (translucency) decreases, and as a microlens for a liquid crystal panel, It is not preferable. If nanoparticles of 30 nm or less are used, the transmittance (translucency) is hardly lowered with respect to glass, and therefore, it is more suitable as a microlens for a liquid crystal panel. On the other hand, when the thickness is less than 10 nm, the production becomes difficult and the van der Waals force makes it easier to aggregate in the dispersion liquid (dispersion medium), and the fine particles are uniformly dispersed in the obtained microlens. It will be difficult. In addition, about such a nanoparticle with a particle size of 10 nm or more and 100 nm or less, for example, a gas evaporation method. It can be produced by an atomizing method, a chemical reduction method or the like.
第2の分散媒としては、前記した第1の分散媒と同様のものが使用可能である。特に、金属酸化物(酸化チタン)を凝集させることなく良好に分散させることができ、しかも、前記バインダー樹脂を溶解でき、かつ、前記第1の分散媒と相溶性の高いものが好適に用いられる。例えば、エタノール系の溶媒(分散媒)が好適に用いられる。本実施形態ではエタノールを第2の分散媒として用いている。 As the second dispersion medium, the same dispersion medium as that described above can be used. In particular, a metal oxide (titanium oxide) can be favorably dispersed without agglomeration, and the binder resin can be dissolved and is highly compatible with the first dispersion medium. . For example, an ethanol-based solvent (dispersion medium) is preferably used. In this embodiment, ethanol is used as the second dispersion medium.
このような材料を用いて第2の分散液を調製するには、第2の分散媒に金属酸化物の微粒子を加えたものを三本ロールミル装置に入れ、数分から数十分程度混合処理する。これにより、金属酸化物の微粒子を第2の分散媒中に充分均一に分散させてなる、第2の分散液を調製することができる。 なお、第2の分散媒、金属酸化物の微粒子の各配合量については、第2の分散媒に金属酸化物の微粒子を分散させた状態で所望の粘度、すなわち後述するスクリーン印刷に適した粘度となるように設定しておく。 In order to prepare the second dispersion using such a material, a mixture obtained by adding metal oxide fine particles to the second dispersion medium is put in a three-roll mill apparatus and mixed for several minutes to several tens of minutes. . As a result, a second dispersion liquid in which the metal oxide fine particles are sufficiently uniformly dispersed in the second dispersion medium can be prepared. In addition, about each compounding quantity of the 2nd dispersion medium and metal oxide microparticles | fine-particles, the desired viscosity in the state which disperse | distributed metal oxide microparticles | fine-particles to the 2nd dispersion medium, ie, the viscosity suitable for screen printing mentioned later Set to be.
〔レンズ基材調製工程〕 次に、前記工程で得られた第1の分散液と第2の分散液とを混合して、ペースト状のレンズ基材を調製する(S103)。 この調製工程では、第1の分散液調製工程で調製した第1の分散液を、再度三本ロールミル装置に入れて混合処理(混練り処理)しつつ、あるいは、第1の分散液を調製した後、そのまま三本ロールミル装置で混合処理(混練り処理)を続けつつ、この混合処理中の前記第1の分散液中に、前記第2の分散液を滴下することで行う。滴下速度については、特に限定されることはないものの、例えば第1の分散液に対して第2の分散液が良好に分散するのを目視等で確認しつつ、充分に時間をかけて行うのが好ましい。 [Lens Substrate Preparation Step] Next, the first dispersion and the second dispersion obtained in the above step are mixed to prepare a paste-like lens substrate (S103). In this preparation step, the first dispersion prepared in the first dispersion preparation step is again put into a three-roll mill device and mixed (kneading), or the first dispersion is prepared. Thereafter, while continuing the mixing process (kneading process) with a three-roll mill apparatus, the second dispersion liquid is dropped into the first dispersion liquid during the mixing process. Although there is no particular limitation on the dropping speed, for example, a sufficient time is taken while visually confirming that the second dispersion is well dispersed with respect to the first dispersion. Is preferred.
このように、混合処理中の第1の分散液中に第2の分散液を滴下することにより、第1の分散液中の金属酸化物微粒子の分散状態を良好に維持しつつ、これを第2の分散液に混合することにより、得られるレンズ基材中に金属酸化物微粒子を良好に分散させることができる。また、金属酸化物微粒子の良好な分散状態を、短時間の混合処理で実現することができる。さらに、得られるペースト状のレンズ基材の粘度をより均一に調製することができる。
As described above, by dropping the second dispersion liquid into the first dispersion liquid during the mixing process, the dispersion state of the metal oxide fine particles in the first dispersion liquid is maintained satisfactorily. By mixing with the
ここで、第1の分散液と第2の分散液との混合比については、得られるレンズ基材中の固形分に対する金属酸化物微粒子の配合比、すなわちガラスフリットと金属酸化物微粒子との合計重量中に占める金属酸化物微粒子の重量が、5重量%以上30重量%以下となるようにするのが好ましい。なお、第1の分散液中のバインダー樹脂は、後述する焼成工程において蒸散するので、得られるレンズ基材中の固形分とはならない。 金属酸化物微粒子の配合比(重量%)を、以下の式に示す。 配合比=[金属酸化物の微粒子の重量/(ガラスフリットの重量+金属酸化物の微粒子の重量]×100 Here, with respect to the mixing ratio of the first dispersion and the second dispersion, the mixing ratio of the metal oxide fine particles to the solid content in the obtained lens base material, that is, the total of the glass frit and the metal oxide fine particles. It is preferable that the weight of the metal oxide fine particles in the weight is 5% by weight or more and 30% by weight or less. In addition, since the binder resin in the first dispersion liquid evaporates in the baking step described later, it does not become a solid content in the obtained lens base material. The compounding ratio (% by weight) of the metal oxide fine particles is shown in the following formula. Compounding ratio = [weight of metal oxide fine particles / (weight of glass frit + weight of metal oxide fine particles)] × 100
前述したように酸化チタン等の金属酸化物は、ガラスに比べて透過率(透光性)が低い。そこで、前記配合比を30重量%以下にすることで、得られるマイクロレンズの透過率(透光性)を所望の良好な透過率に抑えることができる。一方、所望の高屈折率(高屈折性)を得るためには、前記配合比を5重量%以上にすることが好ましい。 As described above, a metal oxide such as titanium oxide has a lower transmittance (translucency) than glass. Therefore, by setting the blending ratio to 30% by weight or less, the transmittance (translucency) of the obtained microlens can be suppressed to a desired good transmittance. On the other hand, in order to obtain a desired high refractive index (high refractive property), it is preferable that the blending ratio is 5% by weight or more.
〔基板製造工程〕前述のレンズ基材調製工程(S103)までの工程とは別に、凹部12aを有する基板12を形成する(S104)。図3(a)〜(e)に、凹部12aを有する基板の製造方法の一例を示す。
[Substrate manufacturing step] Separately from the steps up to the lens base material preparation step (S103), the
<マスク形成用膜形成工程> 図3(a)に示すように、まず、均一な厚さで傷が無く、表面を清浄化したガラス基板20を用意し、ガラス基板20の表面にマスク形成用膜21を形成する。このマスク形成用膜21は、後の工程において開口部(初期孔)が形成されることにより、マスクとして機能するものである。後述するが、マスク形成用膜21はレーザー照射により初期孔22が形成され、続いてエッチングにより初期孔22よりガラス基板20へ凹部を形成する。したがって、マスク形成用膜21は、エッチングに対する耐性を有するものであることが好ましい。すなわち、マスク形成用膜21のエッチングレートはガラス基板20に比べて充分に小さくなっていることが好ましい。
<Film Formation Process for Mask Formation> As shown in FIG. 3A, first, a
このことから、マスク
形成用膜21の材料としては、例えばCr、Au、Ni、Pt等の金属、もしくはこれらから選択される2種以上を含む合金、Cr、Au、Ni、Pt等の酸化物(金属酸化物)、シリコン、樹脂等が用いられる。また、CuとAu、あるいは酸化CrとCrのように異なる材料からなる複数の積層構造としてもよい。マスク形成用膜21の形成方法としては、特に限定されることなく、蒸着法、スパッタリング法、CVD法などから膜材料に最適な方法が適宜選択され、用いられる。また、膜厚については、初期孔の形成条件ならびにエッチング条件によって適宜に設定されるものの、0.01μm〜0.2μm程度に形成するのが好ましい。
Therefore, the material of the
<初期孔形成工程> マスク形成用膜21をガラス基板20の表面に形成した後、図3(b)に示すようにマスク形成用膜21に、後述するエッチングの際のマスク開口となる初期孔22を、マイクロレンズ形成位置と対応する位置に形成する。これにより、所定の開口パターンを有するマスク23が得られる。
<Initial Hole Formation Step> After forming the
初期孔22の形成方法としては、レーザー光照射、エッチング処理などが採用される。特に、位置精度を高く維持でき、隣接する初期孔22同士の間隔を正確に制御することが可能となるため、レーザー光照射が好適に採用される。
As a method for forming the
<エッチング工程> 次に、図3(c)に示すように、マスク23に形成された初期孔22を通じてエッチングによりガラス基板20に凹部24を形成する。本実施形態では、ウエットエッチングによって凹部24を形成する。エッチング液としては、特に限定されないものの、本実施形態では基板としてガラス基板20を用いているため、フッ酸(フッ化水素)を含むフッ酸系エッチング液が用いられる。フッ酸系エッチング液を用いることにより、ガラス基板20をより選択的に食刻することができ、凹部24を好適に形成することができる。
<Etching Step> Next, as shown in FIG. 3C, a
初期孔22を形成したマスク23で被覆されたガラス基板20に対してエッチングを施すことにより、図3(c)に示すようにガラス基板20は、マスク23に形成された初期孔22、すなわちマスク材が存在しない部分よりエッチング液によって食刻され、凹部24が形成される。エッチングの時間などを制御して徐々にガラス基板20を食刻することにより、図3(d)に示すように所定深さの凹部24を形成することができる。
By etching the
<マスク除去工程> その後、マスク23をエッチング等により除去することにより、図3(e)に示すように多数の凹部24を有する基板25を得ることができる。
<Mask Removal Step> Thereafter, by removing the
〔レンズ基材充填工程〕 次に、この基板製造工程(S104)で得られた基板25の凹部24に、図4(a)〜(d)に示すように前述のレンズ基材調製工程(S103)で得られたペースト状のレンズ基材を充填する(S105)。なお、図4(a)は凹部24形成面側から見た基板25を模式的に示す平面図であり、図4(b)は図4(a)のB−B線矢視断面図、図4(c)、図4(d)はレンズ基材の充填処理の説明図である。
[Lens Substrate Filling Step] Next, in the
まず、基板製造工程(S104)にて製造した、図4(a)、(b)に示す凹部24を有する基板25に、必要に応じて洗浄・乾燥などの前処理を施しておく。 次に、前記のペースト状のレンズ基材を、スクリーン印刷法によって基板25の凹部24内に充填する。まず、図4(c)に示すように基板25上に、そのレンズ形成領域にアライメントさせて金属製のスクリーン印刷版(メタルマスク)30を配置する。
First, pretreatment such as cleaning and drying is performed on the
スクリーン印刷版30には、凹部24に対応する位置へのレンズ基材31の充填量に応じてメッシュパターン30aが形成されている。このメッシュパターンは、ペースト状のレンズ基材31の流動性(粘性)や、基板25の凹部24の深さ大きさによって決定されるものであるが、最も簡便なパターンとしては、レンズ形成範囲全面に刷り込ませる、いわゆるベタパターンを形成するものであってもよい。このようなスクリーン印刷版30としては、レンズ基材31の固形分濃度によってその厚さが設定されるが、マスク洗浄などに対する耐久性を確保するため、例えば25μm以上、好ましくは50μm程度の厚さのものを用いる。
A
このようにしてスクリーン印刷版30を配置した後、このスクリーン印刷版30上に前記レンズ基材31を配し、続いてスキージ32によってレンズ基材31をならす。これにより、ペースト状のレンズ基材31を押圧して基板25の凹部24内に充填することができる。このように凹部24内にレンズ基材31を充填することにより、図4(d)に示すように、レンズ基材31が充填されてなる焼成前のマイクロレンズアレイ33が得られる。
After the
〔焼成工程〕 次に、図4(d)に示した焼成前のマイクロレンズアレイ33を加熱焼成する(S106)。すなわち、この焼成工程では、凹部24に充填したレンズ基材31を加熱し焼成し、図1(a)、(b)に示したマイクロレンズ11を形成する。その際、本発明では、レンズ基材31中の前記ガラスフリットの軟化点より高い温度で、かつ、前記金属酸化物(TiO2)の融点より低い温度で加熱焼成する。例えば、ホウケイ酸ガラスフリットの軟化点温度は780℃であり、TiO2(金属酸化物)の融点は前記したように1870℃であるため、780℃より高く、かつ、1870℃より低い温度、例えばガラスフリットの軟化点温度より50℃〜100℃程度高い温度で加熱焼成する。
[Baking Step] Next, the
具体的には、まず、焼成前マイクロレンズアレイ33を30分間程度、100℃〜200℃の雰囲気乾燥炉を用いて乾燥する。次に、乾燥させた焼成前マイクロレンズアレイ33を電気炉などの焼成炉によって焼成する(S106)。焼成シーケンスとしては、バインダー樹脂が蒸散する温度、すなわち脱バインダー温度まで10℃/分の昇温速度で加熱温度を上げていく。本実施形態では、脱バインダー温度を450℃〜500℃程度としている。そして、この脱バインダー温度に所定時間維持し、バインダー樹脂を確実に蒸散させる。
Specifically, first, the
このようにして脱バインダー処理を行った後、ガラスフリットの軟化点より高い温度、本実施形態では850℃まで、10℃/分の昇温速度で加熱温度を上げていく。そして、この加熱温度(焼成温度)で15分〜60分程度維持し、ガラスフリットを軟化させてガラス化する。 その後、自然冷却によってマイクロレンズアレイを常温にまで戻す。これにより、図1(a)、(b)に示した、凹部12a内にマイクロレンズ11を有するマイクロレンズアレイ10が得られる。 なお、焼成炉としては電気炉に限定はされないものの、レンズ基材31への影響を排除するため、活性ガスや煤などの不純物を発生しない装置で焼成を行う必要がある。
After performing the binder removal treatment in this way, the heating temperature is increased at a temperature increase rate of 10 ° C./min up to a temperature higher than the softening point of the glass frit, in this embodiment, 850 ° C. Then, the heating temperature (firing temperature) is maintained for about 15 minutes to 60 minutes, and the glass frit is softened to be vitrified. Thereafter, the microlens array is returned to room temperature by natural cooling. Thereby, the
このようにして得られたマイクロレンズアレイ10は、そのマイクロレンズ11側の面が前記スキージ32によってならされた状態の面であるため、充分な平坦面とはなっていない場合が多い。そこで、必要に応じて、焼成工程の後に、「平面研磨」、「外形状ダイシング(切断)」などの工程を実施するのが好ましい。
In many cases, the
平面研磨として、マイクロレンズ外表面が所望の鏡面性、平坦度を有しておらず、あるいは傷などの不具合が見つかった場合に、ポリッシュ研磨を行う。また、外形状ダイシングは、ウエハーを用いて複数個のマイクロレンズアレイ10を製造する製造ラインにおいては、焼成工程(S106)まではウエハー形態により製造されるため、個々のマイクロレンズアレイ10に切り分ける工程が必要となる。これを外形状ダイシングと言う。また、マイクロレンズアレイ10のマイクロレンズ形成範囲以外が不要な場合には、その不要部を削除するのも、ダイシングにて行うのが一般的である。
As the planar polishing, the polishing is performed when the outer surface of the microlens does not have the desired specularity and flatness, or when a defect such as a scratch is found. Further, since the outer shape dicing is manufactured in the form of a wafer up to the firing step (S106) in a manufacturing line for manufacturing a plurality of
本実施形態のマイクロレンズアレイン10の製造方法にあっては、第1の分散液と第2の分散液とを混合して調製したレンズ基材31を、金属酸化物の融点より低い温度で加熱し焼成してガラスフリットをガラス化するようにしたので、凹部24内に形成されるマイクロレンズ11は、ガラスフリットからなるガラス11a中に金属酸化物の微粒子11bが分散した無機物からなるものとなる。したがって、耐久性に優れ、しかも高屈折率の金属酸化物の微粒子11bを分散させていることで高屈折性を有し、さらに高透光性をも有する優れたものとなる。
In the manufacturing method of the
また、金属酸化物の微粒子11bを第2の分散媒に分散させて第2の分散液に調製するので、金属酸化物の微粒子11bの凝集を防いで良好な分散状態を維持することができる。そして、このような良好な分散状態を維持した第2の分散液を第1の分散液に混合してペースト状のレンズ基材31を調製するので、このレンズ基材31中での金属酸化物の微粒子11bについても、良好な分散状態をそのまま維持させることができる。したがって、焼成後得られるマイクロレンズ11は、金属酸化物の微粒子11bが均一に分散しているため、良好なレンズ特性を有するものとなる。
Further, since the metal oxide
また、レンズ基材31を焼成する工程では、金属酸化物をガラス化させることなく、したがって該金属酸化物の融点より低い温度、例えば1000℃以下で加熱するので、従来のような金属酸化物を含むガラス材料を高い温度で焼成してガラス化する工程が不要になり、これによって製造コストの低減化を図ることができる。
Further, in the step of firing the
本実施形態のマイクロレンズアレイ10にあっては、高屈折性、高透光性を有し、さらに耐久性にも優れたものとなる。したがって、特に長時間の高温環境におかれる投射型表示装置の液晶ライトバルブに使用される液晶パネルに好適なものとなる。また、製造コストの低減化が可能になっているため、例えば液晶パネルのコスト低減化にも寄与するものとなる。
The
(第2実施形態) 図5に、第2実施形態のフローチャートを示す。本実施形態における第1の分散液調製工程(S201)、第2の分散液調製工程(S202)、レンズ基材調製工程(S203)、基板製造工程(S205)は、第1実施形態における第1の分散液調製工程(S101)、第2の分散液調製工程(S102)、レンズ基材調製工程(S103)、基板製造工程(S104)と同じであるため、以下では説明を省略する。本実施形態が第1実施形態とことなるところは、図6(a)〜(d)に示すレンズ基材シート製造工程(S204)を有する点である。 Second Embodiment FIG. 5 shows a flowchart of the second embodiment. The first dispersion liquid preparation step (S201), the second dispersion liquid preparation step (S202), the lens base material preparation step (S203), and the substrate manufacturing step (S205) in the present embodiment are the first in the first embodiment. Since this is the same as the dispersion liquid preparation step (S101), the second dispersion liquid preparation step (S102), the lens base material preparation step (S103), and the substrate manufacturing step (S104), description thereof will be omitted below. This embodiment is different from the first embodiment in that it includes a lens base sheet manufacturing step (S204) shown in FIGS.
〔レンズ基材シート製造工程〕 図6(a)に示すように、レンズ基材調製工程(S203)で調整・製造されたペースト状のレンズ基材を、少なくともいずれか一方の面が平滑面であるフィルム50の、前記平滑面上にペースト状のレンズ基材51を均一の厚みに塗布する。本実施形態では、フィルム50を使用し、基材にPET材を用い、剥離作用を持つSiO2が表面に成膜されたフィルムが好適に使用できる。また、少なくとも1面が平滑な鏡面を有する基板であって、その表面に剥離処理を施したものであれば好適に使用できる。例えば、ステンレス板、銅板、アルミ板などの金属板、樹脂製の基板、ガラス製の基板などで、基板表面に剥離作用を持たせるフッ化物をCVDなどで成膜したものも使用可能である。
[Lens Substrate Sheet Manufacturing Process] As shown in FIG. 6A, at least one surface of the paste-like lens base material adjusted and manufactured in the lens base material preparation step (S203) is a smooth surface. A paste-
レンズ基材51を塗布後、自然乾燥もしくは恒温槽に入れて溶剤(溶媒)成分を除去し、シート状の固形物とする。これにより、いわゆるグリーンシートが形成される。グリーンシートはある程度の固形物としての強度を有し、取扱時における変形や凹み等が起りにくく、製造工程中の取扱性の高い形態である。また、事前に準備、保存(貯蔵)が可能であり、その都度レンズ基材51の調製を必要としないことから、量産性に適した優れた製造方法となる。
After the
〔レンズ基材充填工程〕 図6(b)に示すように、前述のレンズ基材シート製造工程(S204)で製造されたレンズ基材51(グリーンシート)を、同じく予め基板製造工程(S205)で製造された凹部形成基板25の凹部24側には配置する。このとき、フィルム50に貼付された状態でも、フィルム50を剥離し
た状態でも、どちらの形態で配置してもよい。
[Lens Substrate Filling Step] As shown in FIG. 6B, the lens base 51 (green sheet) manufactured in the above-described lens base sheet manufacturing step (S204) is similarly prepared in advance by a substrate manufacturing step (S205). It arrange | positions at the recessed
次に、図6(c)に示すように、レンズ基材51を押圧装置52によって矢印方向に押圧し、基板25の凹部24にレンズ基材51を充填する(S206)。このとき、レンズ基材51に熱を加えてレンズ基材51の流動性を高め、凹部24により確実にレンズ基材51が充填されるようにするのが好ましい。 この工程により、図6(d)に示すように焼成前マイクロレンズアレイ33が完成する。
Next, as shown in FIG. 6C, the
〔焼成工程〕 その後、第1実施形態と同様にして焼成工程(S207)を行うことにより、図1(a)、(b)に示したマイクロレンズアレイ10が得られる。
[Baking Step] Thereafter, the
本実施形態のマイクロレンズアレイの製造方法にあっても、第1実施形態と同様に、高屈折性と高透光性とを有し、さらに耐久性に優れるマイクロレンズを、比較的安い製造コストで製造することができる。 また、本実施形態のマイクロレンズアレイにあっても、投射型表示装置の液晶ライトバルブに使用される液晶パネルに好適なものとなり、さらに液晶パネルのコスト低減化にも寄与するものとなる。 Even in the manufacturing method of the microlens array of the present embodiment, as in the first embodiment, a microlens having high refraction and high translucency and having excellent durability can be manufactured at a relatively low manufacturing cost. Can be manufactured. The microlens array of the present embodiment is also suitable for a liquid crystal panel used for a liquid crystal light valve of a projection display device, and further contributes to cost reduction of the liquid crystal panel.
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
[使用例] 前記実施形態によって得られるマイクロレンズアレイは、投射型表示装置における液晶ライトバルブとして使用される液晶パネルの、対向基板として好適に使用される。 図7に投射型表示装置概念図を示す。本例の投射型表示装置60は、一般に「液晶プロジェクター」と呼ばれ、光源61から出射された白色光(白色光束)は、インテグレーターレンズ62、63を通過し、白色光の光強度(輝度分布)が均一化される。
[Usage Example] The microlens array obtained by the above embodiment is suitably used as a counter substrate of a liquid crystal panel used as a liquid crystal light valve in a projection display device. FIG. 7 shows a conceptual diagram of a projection display device. The
インテグレーターレンズ62、63を通過した白色光は、ミラー64によって反射され、さらにダイクロイックミラー65によって青色光(B)と緑色光(G)とが反射され、ダイクロイックミラー69に向かう。赤色光(R)はダイクロイックミラー65を通過し、ミラー66で反射され集光レンズ67で集光されて赤色用の液晶ライトバルブ68へ向かう。
The white light that has passed through the
ダイクロイックミラー69に向かった青色光(B)と緑色光(G)とのうち、緑色光(G)はダイクロイックミラー69で反射され、さらに集光レンズ70で集光されて緑色用の液晶ライトバルブ71に入射する。また、青色光(B)はダイクロイックミラー69を通過し、集光レンズ72、ミラー73、集光レンズ74、ミラー75、集光レンズ76を通過、集光されて、青色用の液晶ライトバルブ77に入射する。
Of the blue light (B) and green light (G) directed to the
液晶ライトバルブ68、71、77は、それぞれの色の画像信号に基づいて作動する駆動回路によりスイッチング制御し、それぞれの色の画像を形成させる。この形成されたそれぞれの色の画像をダイクロイックプリズム78に入射し、ダイクロイックプリズム78で合成され、投射レンズ79を通してスクリーン80へ画像が投射される。
The liquid
前記の液晶ライトバルブ68、71、77としては、図8に示すTFT液晶パネル90が用いられている。TFT液晶パネル90は、TFT基板(液晶駆動基板)91と、TFT基板91に接合された液晶パネル用対向基板92と、TFT基板91と液晶パネル用対向基板92との空隙に封入された液晶よりなる液晶層93とを有している。
As the liquid
TFT基板91は、液晶層93の液晶を駆動するための基板であり、ガラス基板91aと、ガラス基板91aに設けられた多数の画素電極91bと、画素電極91bの近傍に設けられ、各画素電極91bに対応する多数の薄膜トランジスター(TFT)91cとを有している。このTFT液晶パネル90では、液晶パネル用対向基板92の透明電極膜(共通電極)92aと、TFT基板91の画素電極91bとが対向するように、TFT基板91と液晶パネル用対向基板92とが、一定距離離間して接合されている。
The TFT substrate 91 is a substrate for driving the liquid crystal of the
この液晶パネル用対向基板92に、本願発明のマイクロレンズアレイ92bが適用されている。マイクロレンズアレイ92b側から入射した入射光Pは、マイクロレンズ92cを通過する際に集光され、マイクロレンズアレイ92b上に形成されたブラックマトリックス92dの開口部92eより液晶層93を通過しTFT基板91より出射される。このとき、マイクロレンズアレイ92bは入射光の光量を極力減衰させることなく出射させる作用を有しており、わずかな変形でも、所定の焦点距離あるいは焦点位置を維持することが困難となってしまう。しかし、図7における光源61の光を受け非常に高温環境におかれ、線膨張により変形が発生しやすいデバイスでありながら、本願発明のマイクロレンズアレイを適用することで、安定した品質が維持されるようになっている。
The
10…マイクロレンズアレイ、11…マイクロレンズ、11a…ガラス、11b…金属酸化物の微粒子、12a…凹部、12…基板、20…ガラス基板、24…凹部、25…基板、30…スクリーン印刷版、31…レンズ基材、32…スキージ、33…焼成前のマイクロレンズアレイ
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