JP3237631B2 - Manufacturing method of micro lens array - Google Patents

Manufacturing method of micro lens array

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子と組
み合わせて利用され、実効開口率の向上に寄与するマイ
クロレンズアレイの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a microlens array which is used in combination with a liquid crystal display element and contributes to an improvement in an effective aperture ratio.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、液晶表示素子は、高コントラスト
が得られ、高画質・高精細化の点で優れているTFT
(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)駆動方式
が主流となっている。液晶表示素子は、画素への印加電
圧を制御するTFTを各画素に対応してマトリクス状に
配列し、TFTと信号配線をブラックマトリクスと呼ば
れる金属遮光膜で覆う構造となっている。前記したブラ
ックマトリクスは不透明なので、この部分に入射した光
は吸収または反射されて損失となる。特に画素数を増加
させ高精細化を図る場合、TFTや信号配線をある限度
以下に縮小するのが困難なので相対的に光が通過する有
効部分が小さくなり、開口率が著しく低下する。これを
解決するためにマイクロレンズアレイを用いて液晶表示
素子の各画素の開口部に照明光を集光させ、実効開口率
を向上させる技術が知られている。
2. Description of the Related Art At present, a liquid crystal display device is a TFT which can obtain a high contrast and is excellent in high image quality and high definition.
(Thin Film Transistor: Thin Film Transistor) drive system is the mainstream. The liquid crystal display element has a structure in which TFTs for controlling a voltage applied to a pixel are arranged in a matrix corresponding to each pixel, and the TFT and the signal wiring are covered with a metal light shielding film called a black matrix. Since the above-mentioned black matrix is opaque, light incident on this portion is absorbed or reflected and is lost. In particular, when the number of pixels is increased to achieve high definition, it is difficult to reduce the size of the TFT and the signal wiring to a certain limit or less, so that the effective portion through which light passes is relatively small, and the aperture ratio is significantly reduced. In order to solve this problem, a technique is known in which a microlens array is used to converge illumination light to the opening of each pixel of a liquid crystal display element to improve the effective aperture ratio.

【0003】図4はその概略構成を示す図であり、第1
ガラス基板101は外面に偏光板102が、内面にTF
Tや信号配線103及び透明電極104が形成されてい
る。また、前記第1ガラス基板101に対して液晶10
5を挟んで対向配置される第2ガラス基板106は内面
にカラーフィルタ107と、前記TFTや信号配線をマ
スクするための遮光膜からなる前記したブラックマトリ
クス108が形成され、外面に偏光板109が形成され
ている。そして、前記第2ガラス板106は、前記ブラ
ックマトリクス108間に開口される前記透明電極10
4で構成される画素に対応して球面状の凹部が形成さ
れ、この凹部内にガラス基板106よりも屈折率の高い
透明材料が充填されて前記したマイクロレンズ110が
形成されている。
FIG. 4 is a view showing a schematic structure of the first embodiment.
The glass substrate 101 has a polarizing plate 102 on the outer surface and TF on the inner surface.
T, signal wiring 103 and transparent electrode 104 are formed. Further, the liquid crystal 10 is placed on the first glass substrate 101.
The second glass substrate 106, which is opposed to the first glass substrate 5, has a color filter 107 on the inner surface and the above-described black matrix 108 made of a light-shielding film for masking the TFT and the signal wiring, and a polarizing plate 109 on the outer surface. Is formed. The second glass plate 106 is provided between the transparent electrodes 10 opened between the black matrices 108.
A spherical concave portion is formed corresponding to the pixel constituted by 4, and a transparent material having a refractive index higher than that of the glass substrate 106 is filled in the concave portion to form the microlens 110 described above.

【0004】このマイクロレンズアレイの製造方法に関
しては、従来から以下に述べるような方法が提案されて
いる。図5はその製造工程の断面図である。まず、図5
(a)のように、ガラスなどの透明基板11の表面に蒸
着やスパッタリングでアルミニウムやクロムなどの耐酸
性金属を保護被膜13として形成する。次に、図5
(b)のように、フォトリソグラフィ技術を用いて、前
記保護被膜13に微小な円形の開口12を液晶表示素子
の画素配列に対応するようにパターニングする。以後、
開口12が設けられた保護被膜13を開口マスクと呼
ぶ。次に、図5(c)のように、主として弗酸からなる
ガラスエッチング溶液を用い、前記開口マスク13を用
いて前記透明基板11の湿式エッチングを行う。湿式エ
ッチングは等方的に進行するため、一定時間のエッチン
グにより、開口12に対応した位置に半球状の凹部14
が得られる。最後に、図5(d)のように、前記開口マ
スク13を除去し、前記マイクロレンズを形成するため
のマトリクス配置された凹部14が完成される。その
後、透明基板11に比べて屈折率の大きな透明材料15
を凹部14に充填することにより、前記透明材料の充填
部分が凸レンズとして機能するマイクロレンズとなる。
With respect to the method of manufacturing the microlens array, the following method has been conventionally proposed. FIG. 5 is a sectional view of the manufacturing process. First, FIG.
As shown in (a), an acid-resistant metal such as aluminum or chromium is formed as a protective film 13 on the surface of a transparent substrate 11 such as glass by vapor deposition or sputtering. Next, FIG.
As shown in FIG. 2B, a small circular opening 12 is patterned in the protective film 13 by using a photolithography technique so as to correspond to the pixel arrangement of the liquid crystal display element. Since then
The protective film 13 provided with the openings 12 is called an opening mask. Next, as shown in FIG. 5C, the transparent substrate 11 is wet-etched using a glass etching solution mainly composed of hydrofluoric acid and using the opening mask 13. Since the wet etching proceeds isotropically, the hemispherical concave portion 14 is formed at a position corresponding to the opening 12 by etching for a predetermined time.
Is obtained. Finally, as shown in FIG. 5D, the opening mask 13 is removed, and the concave portions 14 arranged in a matrix for forming the microlenses are completed. Thereafter, a transparent material 15 having a larger refractive index than the transparent substrate 11 is used.
Is filled in the concave portion 14, whereby the portion filled with the transparent material becomes a micro lens functioning as a convex lens.

【0005】しかしながら、この従来の製造方法では、
図7(a)に平面状態を示すように、図5(c)の湿式
エッチングの工程において等方的にエッチングが進行
し、ちょうど隣同士の凹部14が接触した段階でエッチ
ングを停止している。このため、最終的に形成されるマ
イクロレンズアレイは、隣接する各マイクロレンズ15
間に、斜線で示されるレンズとして機能しない部分が存
在する。この非レンズ部分16が全体に占める面積割合
は21.5%であり、相当に大きな値である。このた
め、図7(a)のような配列構造のマイクロレンズアレ
イを図4のような液晶表示素子に適用した場合、非レン
ズ部分16のために照明光の1/5以上が集光されずに
無駄になり、いわゆる開口率が低下されることになる。
However, in this conventional manufacturing method,
As shown in a plan view in FIG. 7A, the etching progresses isotropically in the wet etching process in FIG. 5C, and the etching is stopped when the adjacent recesses 14 are in contact with each other. . For this reason, the finally formed microlens array is composed of adjacent microlenses 15.
In between, there is a portion that does not function as a lens indicated by oblique lines. The area ratio of the non-lens portion 16 to the whole is 21.5%, which is a considerably large value. For this reason, when the microlens array having the arrangement structure as shown in FIG. 7A is applied to the liquid crystal display device as shown in FIG. And the so-called aperture ratio is reduced.

【0006】この問題を解決するために、前述の図5
(d)の状態に至る前に一旦エッチングを停止し、開口
マスクを完全に除去した後、再度エッチングを行う方法
が特開平3−214101号公報に述べられている。図
6はこの方法の工程を順に表す断面図である。まず、図
6(a)のように、ガラス基板11の表面にクロムなど
の耐酸性を有する金属を成膜して保護被膜13とする。
次いで、周知のリソグラフィ法によって保護被膜上に所
定のマイクロレンズアレイの配列で円形の開口12をパ
ターニングして開口マスク13を形成する。次に、図6
(b)のように、これを弗酸、硫酸、塩酸の混合液であ
るガラスエッチング溶液に浸して湿式エッチングを行
う。この処理により開口マスク13に設けられた開口1
2を始点としてガラス基板11が等方的にエッチングさ
れ、ほぼ半球状をなした凹部14が得られる。この第1
の湿式エッチングは、隣接する凹部14間に平坦な境界
部分17を残した状態で止める。次に、図6(c)のよ
うに、前記ガラス基板11を一旦ガラスエッチング溶液
から取り出し、洗浄後、開口マスク13を構成する保護
被膜として使われた金属用の剥離液を用いて開口マスク
13を完全に除去する。しかる上で、再度、ガラスエッ
チング溶液を用いて第2の湿式エッチングを行う。この
第2の湿式エッチングによって、凹部14間の平坦な境
界部分17のエッチングが等方的に進行する。この結
果、図6(d)に示すように、隣接する凹部14はそれ
ぞれ拡大して接触し、それらの境界は上端が先鋭な稜1
8となる。これにより、図7(b)に示すように、平面
視において稜18が多角形(四角形)をなし、凹部同士
が稠密に配列され、前記非レンズ部分の面積割合が0%
のマイクロレンズアレイが形成される。したがって、液
晶表示素子に適用した場合、照明光を無駄なく利用する
ことができる。
In order to solve this problem, FIG.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-214101 describes a method in which the etching is temporarily stopped before reaching the state (d), the opening mask is completely removed, and the etching is performed again. FIG. 6 is a sectional view showing the steps of this method in order. First, as shown in FIG. 6A, an acid-resistant metal such as chromium is formed on the surface of the glass substrate 11 to form a protective film 13.
Next, the circular openings 12 are patterned in a predetermined microlens array arrangement on the protective film by a known lithography method to form an opening mask 13. Next, FIG.
This is immersed in a glass etching solution which is a mixture of hydrofluoric acid, sulfuric acid and hydrochloric acid as shown in FIG. The opening 1 provided in the opening mask 13 by this process
The glass substrate 11 is isotropically etched starting from the point 2 to obtain a concave portion 14 having a substantially hemispherical shape. This first
Is stopped while leaving a flat boundary portion 17 between the adjacent concave portions 14. Next, as shown in FIG. 6C, the glass substrate 11 is once taken out of the glass etching solution, washed, and then the opening mask 13 is removed by using a metal stripping liquid used as a protective film constituting the opening mask 13. Is completely removed. Then, the second wet etching is performed again using the glass etching solution. By this second wet etching, the etching of the flat boundary portion 17 between the concave portions 14 proceeds isotropically. As a result, as shown in FIG. 6D, the adjacent concave portions 14 are enlarged and come into contact with each other, and the boundary between them is a ridge 1 having a sharp upper end.
It becomes 8. Thereby, as shown in FIG. 7B, the ridges 18 form a polygon (quadrangle) in plan view, the concave portions are densely arranged, and the area ratio of the non-lens portion is 0%.
Is formed. Therefore, when applied to a liquid crystal display element, illumination light can be used without waste.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に記載のマイクロレンズアレイの製造方法では、透明
基板の湿式エッチングの工程を開口マスク除去の工程を
挟み少なくとも2回は行わなければならず、製造工程が
煩雑なものになるという問題がある。特に、湿式エッチ
ングではエッチング精度や再現性を高めることが難しい
が、この湿式エッチングを2回も繰り返すことにより、
精度や再現性を高めることがさらに困難なものとなる。
また、透明基板として一般的にはガラスが用いられる
が、ガラスの湿式エッチングでは弗酸を含む非常に危険
な薬品を扱うため、この工程が少なく、かつ簡略に行え
ることが望まれる。さらに、開口マストを除去するため
に、透明基板用のエッチング溶液に加えて、開口マスク
を形成した保護被膜として使われた金属用の剥離液を用
意しなければならない。
However, in the method of manufacturing a microlens array described in the above-mentioned publication, the process of wet etching of the transparent substrate must be performed at least twice with the step of removing the opening mask interposed therebetween. There is a problem that the process becomes complicated. In particular, it is difficult to increase etching accuracy and reproducibility in wet etching, but by repeating this wet etching twice,
It becomes even more difficult to increase accuracy and reproducibility.
Further, glass is generally used as the transparent substrate. However, in wet etching of glass, a very dangerous chemical including hydrofluoric acid is handled, and therefore, it is desired that this step be reduced and simplified. Further, in order to remove the opening mast, in addition to the etching solution for the transparent substrate, a stripping solution for the metal used as the protective film forming the opening mask must be prepared.

【0008】本発明の目的は、製造工程を簡略化すると
ともに、再現性、生産性に優れたマイクロレンズアレイ
の製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a microlens array which simplifies a manufacturing process and has excellent reproducibility and productivity.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロレンズ
アレイの製造方法は、複数の開口を配列した保護被膜か
らなる開口マスクを透明基板上に形成した後、前記開口
マスクを通して前記透明基板の湿式エッチングを行って
底面が曲面である凹部を形成する際に、前記開口マスク
の保護被膜の材質として、そのエッチング速度が前記透
明基板のエッチング速度よりも遅い材質を用い、隣接す
る2個の前記開口間に存在する前記開口マスクの保護被
膜が除去されるまで前記湿式エッチングを継続すること
を特徴とする。例えば、前記開口はマトリクス状に配列
されており、対角方向に隣接する2つの開口の前記対角
方向に沿う開口間に存在する前記保護被膜がエッチング
除去されるまで前記湿式エッチングを継続する。また、
前記開口マスクの開口は円形であることが好ましい。こ
れより、本発明では1回の湿式エッチングによって透明
基板に凹部が形成でき、しかも開口マスクが残されるこ
とがない状態に凹部が形成できるため、最終的に形成さ
れるマイクロレンズアレイにおける非レンズ部分を無く
すことができ、開口率の高いマイクロレンズアレイを、
簡易な製造工程で、しかも高精度に形成することが可能
となる。
According to a method of manufacturing a microlens array of the present invention, an opening mask made of a protective film having a plurality of openings is formed on a transparent substrate, and the transparent substrate is wet-processed through the opening mask. When etching is performed to form a concave portion having a curved bottom surface, the opening mask
The etching rate of the material of the protective coating is
The wet etching is continued until a protective film of the opening mask existing between two adjacent openings is removed using a material having a speed lower than the etching rate of the bright substrate . For example, said openings are arranged in a matrix, you continue the wet etch to the protective film that exists between the openings along the diagonal direction of the two adjacent openings in a diagonal direction is etched away . Also,
The openings of the opening mask are preferably circular. Thus, in the present invention, a concave portion can be formed in a transparent substrate by one wet etching, and a concave portion can be formed without leaving an opening mask. Therefore, a non-lens portion in a finally formed microlens array Micro lens array with high aperture ratio
It can be formed with a simple manufacturing process and with high precision.

【0010】また、前記開口マスクの剥離を監視する手
段を設け、これによりエッチングの進行を把握しながら
前記湿式エッチングを行うことを特徴とする。さらに、
前記開口マスクの剥離を監視する手段は撮像表示装置、
又は、前記開口マスクに光を照射し、反射光の有無また
は強度を検出する装置であることが望ましい。これらの
装置によってエッチングの進行具合を正確に監視でき、
エッチングを停止する時期を確実に把握することが可能
となる。この結果、湿式エッチングの再現性や生産性の
向上が期待できる。
Further, a means for monitoring the peeling of the opening mask is provided, whereby the wet etching is performed while grasping the progress of the etching. further,
The means for monitoring the peeling of the opening mask is an imaging display device,
Alternatively, it is desirable that the apparatus be a device that irradiates the opening mask with light and detects the presence or absence or intensity of reflected light. With these devices, the progress of etching can be accurately monitored,
It is possible to reliably grasp the timing at which the etching is stopped. As a result, improvement in reproducibility and productivity of wet etching can be expected.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明のマイクロレ
ンズアレイの製造方法の一実施形態における湿式エッチ
ングの進行の状況を示したものである。同図において、
(a1)〜(a3)は各工程の平面図、(b1)〜(b
3)が各工程のAA線断面図である。先ず、(a1),
(b1)において、マイクロレンズアレイを形成するガ
ラス基板の1の表面には、保護被膜を形成し、形成する
マイクロレンズアレイの各中心位置にそれぞれ微小な直
径をした円形の開口2をパターニングして開口マスク3
とする。また、前記ガラス基板1の裏面及び側面には図
には示されないが耐エッチングフィルムをラミネートす
る等の表面処理を施してある。ここで、前記開口マスク
3は、後述する湿式エッチングによってエッチングされ
るが、そのエッチング速度がガラス基板1よりも遅いも
のが選択されており、ここではクロムが用いられてい
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the progress of wet etching in one embodiment of the method for manufacturing a microlens array of the present invention. In the figure,
(A1) to (a3) are plan views of respective steps, and (b1) to (b)
3) is a sectional view taken along line AA of each step. First, (a1),
In (b1), a protective coating is formed on the surface of the glass substrate 1 on which the microlens array is formed, and a circular opening 2 having a small diameter is patterned at each center position of the microlens array to be formed. Opening mask 3
And Although not shown, the back and side surfaces of the glass substrate 1 are subjected to a surface treatment such as laminating an etching resistant film. Here, the opening mask 3 is etched by wet etching, which will be described later, and a mask whose etching rate is lower than that of the glass substrate 1 is selected. Here, chromium is used.

【0012】次いで、前記ガラス基板1を、弗酸を主と
する混合溶液を入れたエッチング槽に浸漬して湿式エッ
チングを行うと、前記ガラス基板1は開口マスク3の開
口2を通してエッチングが進行される。このエッチング
は等方性があるため、ガラス基板1は開口マスク3の開
口2を中心とした球面状にエッチングされ、このエッチ
ングにより凹部4が次第に形成される。また、このエッ
チングと共に開口2は拡径されてゆく。そして、所定時
間の後、(a2),(b2)で示されるような隣接する
凹部4の外周が相互に接触する状態になる。この時点で
は、図中MPで示されるように、平面的には、対角的に
位置されている2個の開口2のほぼ中点に相当する位置
に前記開口マスク3は残っている。
Next, the glass substrate 1 is immersed in an etching bath containing a mixed solution mainly composed of hydrofluoric acid to perform wet etching. When the glass substrate 1 is etched through the opening 2 of the opening mask 3, the etching proceeds. You. Since this etching is isotropic, the glass substrate 1 is etched into a spherical shape centering on the opening 2 of the opening mask 3, and the etching gradually forms the concave portion 4. Also, the diameter of the opening 2 is increased with this etching. Then, after a predetermined time, the outer peripheries of the adjacent concave portions 4 come into contact with each other as shown by (a2) and (b2). At this point, as indicated by MP in the drawing, the opening mask 3 remains at a position substantially corresponding to the middle point between the two openings 2 which are positioned diagonally in plan view.

【0013】さらに、この状態でエッチングを停止する
ことなく、さらにエッチングを継続する。このため、エ
ッチングが進行し、隣接する凹部4はそれぞれ拡大して
接触する。そして、(a3),(b3)のように、対角
位置の凹部4が接触した段階で開口マスク3のMP点に
おける保護被膜がほぼ完全に剥離され、各凹部4の間に
は陵5が形成される。ここでエッチングを終了する。な
お、開口マスク3のMP点における保護被膜がほぼ完全
に剥離されたかどうかは、事前にガラス基板1のエッチ
ング速度を実験的に調べておくことである程度推定する
ことができる。なお、これ以上エッチングを行うと凹部
4の底面が次第に緩やかな曲面となると同時に、稜5の
周辺部分も削られて凹部4は徐々に浅くなっていくた
め、必要に応じてエッチングを継続してもよい。なお、
エッチングの終了後は、前記耐エッチングフィルムを剥
離するが、この剥離工程は手作業で容易に行うことが可
能である。
In this state, the etching is continued without stopping the etching. For this reason, the etching proceeds, and the adjacent concave portions 4 are enlarged and come into contact with each other. Then, as shown in (a3) and (b3), the protective film at the MP point of the opening mask 3 is almost completely peeled off at the stage where the concave portions 4 at the diagonal positions come into contact with each other. It is formed. Here, the etching is completed. Whether or not the protective film at the MP point of the opening mask 3 has been almost completely removed can be estimated to some extent by experimentally examining the etching rate of the glass substrate 1 in advance. If the etching is further performed, the bottom surface of the concave portion 4 gradually becomes a gentle curved surface, and at the same time, the peripheral portion of the ridge 5 is also shaved and the concave portion 4 becomes gradually shallow. Therefore, the etching is continued as necessary. Is also good. In addition,
After the etching is completed, the etching resistant film is peeled off, and this peeling step can be easily performed manually.

【0014】図2は以上説明した湿式エッチングを完了
した段階のガラス基板の形状を示す斜視図である。形成
された凹部4の境界は上端が先鋭な稜5となる。また、
平面視において稜5が四角形をなし、凹部同士が稠密に
配列されたマイクロレンズアレイが得られる。したがっ
て、図示は省略するが、形成された各凹部にガラス基板
に比べて屈折率の大きな透明材料を充填することでマイ
クロレンズアレイが完成する。したがって、このマイク
ロレンズアレイを、図4に示した液晶表示素子の第2の
ガラス基板106に適用することで、開口率の高い液晶
表示素子を構成することが可能となる。
FIG. 2 is a perspective view showing the shape of the glass substrate at the stage when the above-described wet etching is completed. The boundary of the formed concave portion 4 is a sharp edge 5 at the upper end. Also,
A microlens array in which the ridges 5 are square in plan view and the concave portions are densely arranged is obtained. Therefore, although not shown, the microlens array is completed by filling each formed recess with a transparent material having a higher refractive index than the glass substrate. Therefore, by applying this microlens array to the second glass substrate 106 of the liquid crystal display element shown in FIG. 4, a liquid crystal display element having a high aperture ratio can be formed.

【0015】以上のように、本発明では、1回の湿式エ
ッチングによってガラス基板にマイクロレンズアレイの
凹部を形成することが可能となる。このため、従来のよ
うに、第1の湿式エッチング、開口マスクの除去、第2
の湿式エッチングという工程で、少なくとも2回の湿式
エッチングが必要だったのに対し、湿式エッチング工程
を低減することができる。また、本発明では湿式エッチ
ングと同時にガラス基板上の開口マスクを完全に剥離で
きるため、開口マスクの除去の工程を行う必要もない。
したがって、開口マスクを除去するための剥離液も不要
となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to form a concave portion of a microlens array on a glass substrate by one wet etching. For this reason, the first wet etching, the removal of the opening mask, the second
In the step of wet etching, at least two wet etchings are required, but the number of wet etching steps can be reduced. Further, in the present invention, since the opening mask on the glass substrate can be completely removed simultaneously with the wet etching, there is no need to perform a step of removing the opening mask.
Therefore, a stripper for removing the opening mask is not required.

【0016】ここで、前記ガラス基板の湿式エッチング
方法の一例を図3を参照して説明する。ガラス基板上に
開口マスク3及び耐エッチング膜を形成した開口マスク
付きガラス基板1をエッチング槽20内のガラスエッチ
ング溶液21の中に浸し、湿式エッチングを行う。ガラ
スエッチング溶液21が均一に攪拌されるようにスター
ラ22を用い、開口マスク付きガラス基板1の開口マス
ク3の側を下に向ける。そして、開口マスク付きガラス
基板1の上方にカメラ23を配置してエッチングの進行
の様子を撮影し、この映像をモニタ24に表示する。す
なわち、カメラ23とモニタ24からなる撮像表示装置
により、特に開口マスク3を形成する保護被膜の剥離の
状態を監視する。本発明の前記した湿式エッチング方法
では図1で示した開口マスク3のMP点における保護被
膜が完全に剥離されるまで湿式エッチングを継続する必
要があるが、このような撮像表示装置を利用することで
保護被膜の剥離の状況を確実に把握できる。なお、図3
において、カメラ23はエッチング液21の上方に配置
されているが、カメラ23にガラスエッチング溶液21
に対して耐性を有するカバーを装着するなどの対策を行
えば、ガラスエッチング溶液21の内部に配置すること
もできる。
Here, an example of the wet etching method for the glass substrate will be described with reference to FIG. A glass substrate 1 having an opening mask 3 and an etching mask formed on a glass substrate is immersed in a glass etching solution 21 in an etching bath 20 to perform wet etching. Using a stirrer 22 so that the glass etching solution 21 is uniformly stirred, the side of the opening mask 3 of the glass substrate 1 with the opening mask is turned downward. Then, the camera 23 is arranged above the glass substrate 1 with the opening mask to photograph the progress of the etching, and this image is displayed on the monitor 24. That is, the state of peeling of the protective film forming the opening mask 3 is particularly monitored by the imaging display device including the camera 23 and the monitor 24. In the above-described wet etching method of the present invention, it is necessary to continue wet etching until the protective film at the MP point of the opening mask 3 shown in FIG. 1 is completely peeled off. Thus, the state of peeling of the protective film can be grasped reliably. Note that FIG.
, The camera 23 is disposed above the etching solution 21, but the camera 23 is provided with the glass etching solution 21.
By taking measures such as mounting a cover having resistance to the glass etching solution 21, the glass etching solution 21 can be disposed inside.

【0017】また、撮像表示装置の代わりに、開口マス
ク3を形成する保護被膜に光を照射し、反射光の有無ま
たは強度を検出する装置を用いることも可能である。開
口マスク3のMP点に光が当たるようにしておけば、こ
の部分の保護被膜が完全に剥離された瞬間を検出するこ
とができる。通常では、開口マスクは金属で構成される
ため、反射光があれば残存、なければ剥離完了と判断す
ることができる。また、強度の違いを基に同様の判断が
可能である。
Further, instead of the image display device, it is also possible to use a device for irradiating the protective film forming the opening mask 3 with light and detecting the presence or absence or intensity of reflected light. If light is applied to the MP point of the opening mask 3, it is possible to detect the moment when the protective coating at this portion is completely removed. Usually, since the aperture mask is made of metal, it can be determined that reflected light remains if there is reflected light, and that peeling is completed if there is no reflected light. Further, a similar determination can be made based on the difference in intensity.

【0018】なお、これまで透明基板としてガラスを例
に実施形態の説明を行ったが、特にガラスに限定される
ものではない。また、ガラスについても、一般的なソー
ダガラス、無アルカリガラス、石英ガラスなど様々な材
料が使用できる。ただし、各々により最適なエッチング
溶液の組成は異なる。さらに、開口マスクの形状は前記
した円形に限られるものではなく、多角形の開口として
もよい。
Although the embodiment has been described using glass as an example of the transparent substrate, it is not particularly limited to glass. Various materials such as general soda glass, non-alkali glass, and quartz glass can be used for the glass. However, the optimum composition of the etching solution differs depending on each case. Further, the shape of the opening mask is not limited to the above-described circular shape, but may be a polygonal opening.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、開口マス
クの保護被膜の材質として、そのエッチング速度が透明
基板のエッチング速度よりも遅い材質を用い、開口マス
クに設けられている隣接する2つの開口間に存在する保
護被膜が全て除去されるまで透明基板の湿式エッチング
を継続することを特徴としているので、1回の湿式エッ
チングを行うだけでマイクロレンズとなる複数の凹部を
稠密に形成することが可能となる。これにより、湿式エ
ッチング工程数を低減し、製造の簡易化が実現できると
ともに、危険な処理剤を低減できる。また、形成される
マイクロレンズアレイは非レンズ部分が存在しないた
め、高い開口率のマイクロレンズアレイを得ることがで
きる。さらには、開口マスクの剥離を監視する手段を設
けることで、エッチングを停止する時期を確実に把握す
ることができ、湿式エッチングの再現性や生産性の向上
が可能となる。
As described above, according to the present invention, the opening mass
The etching rate is transparent as the material of the protective coating
Since the material is slower than the etching rate of the substrate, the wet etching of the transparent substrate is continued until all the protective coatings existing between two adjacent openings provided in the opening mask are removed. By performing only one wet etching, it is possible to densely form a plurality of concave portions serving as microlenses. As a result, the number of wet etching steps can be reduced, manufacturing can be simplified, and dangerous processing agents can be reduced. In addition, since the formed microlens array has no non-lens portion, a microlens array having a high aperture ratio can be obtained. Further, by providing means for monitoring the peeling of the opening mask, it is possible to reliably grasp the timing of stopping the etching, and it is possible to improve the reproducibility and productivity of wet etching.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のマイクロレンズアレイの製造方法を工
程順に示す平面図と断面図である。
1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a microlens array according to the present invention in the order of steps.

【図2】本発明のマイクロレンズアレイの製造方法で形
成した透明基板を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a transparent substrate formed by the method for manufacturing a microlens array according to the present invention.

【図3】本発明のマイクロレンズアレイの製造方法を実
施するための湿式エッチング装置の概念構成図である。
FIG. 3 is a conceptual configuration diagram of a wet etching apparatus for performing the method of manufacturing a microlens array according to the present invention.

【図4】本発明のマイクロレンズアレイが適用される液
晶表示素子の概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a liquid crystal display device to which the microlens array of the present invention is applied.

【図5】従来のマイクロレンズアレイの製造方法の一例
を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional method for manufacturing a microlens array.

【図6】従来のマイクロレンズアレイの製造方法の他の
例を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of a conventional method for manufacturing a microlens array.

【図7】従来の前記各技術で製造したマイクロレンズア
レイの平面図である。
FIG. 7 is a plan view of a microlens array manufactured by the conventional techniques.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2 開口 3 開口マスク(保護被膜) 4 凹部 5 稜 11 透明基板(ガラス基板) 12 開口 13 開口マスク 14 凹部 15 マイクロレンズ 16 非レンズ部分 17 平坦な境界部分 20 エッチング槽 21 エッチング溶液 22 スターラ 23 カメラ 24 モニタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Opening 3 Opening mask (protective coating) 4 Concave part 5 Edge 11 Transparent substrate (glass substrate) 12 Opening 13 Opening mask 14 Concave part 15 Micro lens 16 Non-lens part 17 Flat boundary part 20 Etching tank 21 Etching solution 22 Stirrer 23 Camera 24 Monitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 3/00 C03C 15/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 3/00 C03C 15/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の開口を配列した保護被膜からなる
開口マスクを透明基板上に形成する工程と、前記開口マ
スクを通して前記透明基板の湿式エッチングを行って底
面が曲面である凹部を形成する工程と、前記凹部に前記
透明基板と屈折率の異なる材料を充填する工程を含むマ
イクロレンズアレイの製造方法において、前記開口マス
クの保護被膜の材質として、そのエッチング速度が前記
透明基板のエッチング速度よりも遅い材質を用い、隣接
する2個の前記開口間に存在する前記開口マスクの保護
被膜が除去されるまで前記湿式エッチングを継続するこ
とを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法。
1. A step of forming an opening mask made of a protective film having a plurality of openings on a transparent substrate, and a step of performing wet etching of the transparent substrate through the opening mask to form a concave portion having a curved bottom surface. When, in the method of manufacturing a microlens array comprising a step of filling materials having different refractive indices and the transparent substrate in the recess, the opening mass
The etching rate of the material of the
Manufacturing a microlens array using a material slower than an etching rate of a transparent substrate and continuing the wet etching until a protective film of the opening mask existing between two adjacent openings is removed. Method.
【請求項2】 前記開口はマトリクス状に配列され、対
角方向に隣接する2つの開口の前記対角方向に沿う開口
間に存在する前記保護被膜がエッチング除去されるまで
前記湿式エッチングを継続する請求項1に記載のマイク
ロレンズアレイの製造方法。
2. The openings are arranged in a matrix, and the wet etching is continued until the protective film existing between two diagonally adjacent openings along the diagonal direction is removed by etching. A method for manufacturing the microlens array according to claim 1.
【請求項3】 前記開口マスクの開口は円形である請求
1または2に記載のマイクロレンズアレイの製造方
法。
3. The method for producing a microlens array according to claim 1 or 2 opening is circular of the aperture mask.
【請求項4】 前記開口マスクの剥離を監視する手段を
設け、これによりエッチングの進行を把握しながら前記
湿式エッチングを行う請求項1ないしのいずれかに記
載のマイクロレンズアレイの製造方法。
Wherein a means for monitoring the release of the aperture mask, thereby producing a microlens array according to any one of claims 1 to 3 perform the wet etching while grasping the progress of etching.
【請求項5】 前記開口マスクの剥離を監視する手段は
撮像表示装置である請求項に記載のマイクロレンズア
レイの製造方法。
5. The method of manufacturing a microlens array according to claim 4 , wherein the means for monitoring the separation of the opening mask is an image display device.
【請求項6】 前記開口マスクの剥離を監視する手段は
前記開口マスクに光を照射し、その反射光の有無または
強度を検出する装置である請求項に記載のマイクロレ
ンズアレイの製造方法。
6. The method of manufacturing a microlens array according to claim 4 , wherein the means for monitoring the separation of the opening mask is an apparatus for irradiating the opening mask with light and detecting the presence or absence or intensity of the reflected light.
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