JP4213897B2

JP4213897B2 - マイクロレンズアレイの転写原型の製造方法

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Publication number: JP4213897B2
Application number: JP2002063558A
Authority: JP
Inventors: 武尚吉川; 幸雄前田; 昌人田谷; 共久太田; 勲石澤; 佐藤　　誠
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Hitachi Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2022-03-08
Also published as: CN1402021A; US20040061946A1; KR100565386B1; KR20030013248A; JP2003121612A; US20050041295A1; KR20040096445A; US6654176B2; KR20050058311A; US6898015B2; US7009774B2; TWI256486B; KR100565387B1; CN1297826C; TWI273968B; US20030039035A1; KR100514966B1; TW200413159A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
光を集光、拡散、反射、回折等で制御することが必要な分野、例えばディスプレイ、照明、医療、食料、光通信、コンピュータ等、マイクロレンズが必要な分野に関するが、特に反射型液晶表示装置や高効率を必要とされる太陽電池の拡散反射板の製造等に使用されるマイクロレンズアレイ、マイクロレンズアレイの転写原型の製造方法、転写原型を用いた凹凸型、転写用積層体、拡散反射板及び液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回折格子フィルターや光通信光学部品、またカメラ部品の焦点板を形成することにマイクロレンズアレイが用いられる。マイクロレンズアレイは直径１０〜３００μｍほどの円形状で、深さが０．６〜５０μｍの寸法である。通常マイクロレンズの形状は中心を軸対称とした球面形状で設計される。また、このマイクロレンズを製造する手段としては特開平９−３２７８６０号公報、特開平１１−４２６４９号公報にみられる圧痕方式や、特開平６−１９４５０２号公報に見られるような露光によるエッチングを行なうフォトリソグラフィ方式（以下、フォトリソ方式という）がある。また、ファナック技術資料には切削工具を回転させてレンズ面を回転切削するフライカット方式が記載されている。
【０００３】
上記のマイクロレンズを等ピッチにて配置したものとしては、光学部品として用いる回折格子フィルターや光通信部品があり、また不規則ピッチで配置して使用するものとして、虹色反射を防ぎ白色光を反射させる反射板やそれを反射型液晶の反射電極部材として用いたものがある。これらは、マイクロレンズを数百万から数千万個配置して形成する必要がある。
【０００４】
球面形状に設計されたマイクロレンズを加工する際には、フォトリソ法にて形成されることが多い。また機械的にマイクロレンズの加工寸法を制御する手段としては圧痕手法あるいは回転切削によるフライカットが用いられる。
【０００５】
液晶ディスプレイ（以下ＬＣＤと略す）は、薄型、小型、低消費電力などの特長を生かし、現在、時計、電卓、ＴＶ、パソコン等の表示部に用いられている。更に近年、カラーＬＣＤが開発されＯＡ・ＡＶ機器を中心にナビゲーションシステム、ビュウファインダー、パソコンのモニター用など数多くの用途に使われ始めており、その市場は今後、急激に拡大するものと予想されている。特に、外部から入射した光を反射させて表示を行う反射型ＬＣＤは、バックライトが不要であるために消費電力が少なく、薄型、軽量化が可能である点で携帯用端末機器用途として注目されている。従来から反射型ＬＣＤにはツイステッドネマティック方式並びにスーパーツイステッドネマティック方式が採用されているが、これらの方式では直線偏光子により入射光の１／２が表示に利用されないことになり表示が暗くなってしまう。そこで、偏光子を１枚に減らし、位相差板と組み合わせた方式や相転移型ゲスト・ホスト方式の表示モードが提案されている。
【０００６】
反射型ＬＣＤにおいて外光を効率良く利用して明るい表示を得るためには、更にあらゆる角度からの入射光に対して、表示画面に垂直な方向に散乱する光の強度を増加させる必要がある。そのために、反射板上の反射膜を適切な反射特性が得られるように制御することが必要である。
【０００７】
基板に感光性樹脂を塗布しフォトマスクを用いてパターン化して数ミクロンの微細な凹凸を形成し、金属薄膜を形成して拡散反射板を形成する方法（特開平４−２４３２２６号公報）が提案されている。
【０００８】
また先端が球面状の圧子を押圧して凹部を連続して形成した転写原型の製造方法およびそれを反射体基板に転写して反射体を製造する方法が提案されている（特開平１１-４２６４９号公報）。
【０００９】
また拡散性を制御するために樹脂に微粒子を分散させたものを基板に膜形成する方法が提案されている（特開平７−１１０４７６号公報）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
フォトリソ法にてマイクロレンズアレイを形成する場合、化学反応にて処理を進めるためマイクロレンズのレンズ面の形状制御が難しい。とくに、不規則ピッチにてマイクロレンズの配置を行う反射板においては隣接するマイクロレンズの大きさが異なるため深さ制御などに問題があり、形状の制御が難しい。従って、軸対称球面の配置は困難である。
【００１１】
図１２は圧痕方式によってマイクロレンズを形成する方法を示す圧痕工具と圧痕母型の斜視図である。図に示す圧痕加工方式においては軸対称の球面形状を構成する場合には球面である工具を入手する必要がある。工具は通常ダイヤモンド圧子６０が用いられる。ダイヤモンド圧子６０を単結晶で構成できれば完全に球面の工具を得ることができるが、ダイヤモンドの場合、結晶方位によって硬い面と軟らかい面とがあるため、工具を完全に球面に仕上げることが難しく、厳密には異方性を有する工具形状となる。特に軸対称形状の非球面形状を所望の場合には形状輪郭を得ることに困難を極める。従って、圧痕母型６３にダイヤモンド圧子６０によって所望の形状のマイクロレンズ６２を形成することは困難である。また、工具形状の整いやすい超硬材を用いることにより工具の入手は可能となるが、多結晶体からなる工具では先端の表面粗さが悪くなるほか、数多くの圧痕を形成する際の耐久性に欠点がある。また圧痕法では材料の塑性流動により不規則ピッチの場合、不規則ピッチの粗密により形状が異なるといった問題がある。
【００１２】
回転切削によるフライカットの場合、工具の輪郭精度は２次元的な制御でよいため高精度な形状が加工可能である。しかし軸対称形状のマイクロレンズを得るためには工具の切り刃の半径寸法と回転中心の位置を精度よく設定する必要があり、マイクロレンズの直径が約１０μｍと小さくなった場合、回転中心を得ることが困難を極める。また非球面の軸対称形状の加工も困難である。
【００１３】
特開平４−２４３２２６号公報記載の方法では凹凸を形成するために、各基板ごとにフォトマスクで露光し、現像する工程があるため、工程が複雑であり、低コスト、高生産性とは言えなかった。またフォトマスクを作製する工程で、大面積をランダムにパターン形成することは困難である。
また特開平１１−４２６４９号公報の方法では微細な圧子を押圧して１つ数ミクロンの凹形状を一つ一つ形成するため大面積に加工をすることが難しい。
特開平１１−３８２１４号公報ではストライプ状の溝に粒体を噴射してランダムに凹部を作製する方法が提案されているが、十分な加工精度を得ることは困難である。
特開平７−１１０４７６号公報の方法では、微粒子を均一に分散することが困難であることや、必要範囲の反射強度を得るためには同時に正反射角度の反射が高くなり、光源の映り込みが発生するという問題が見られた。
【００１４】
本発明は、上記従来の欠点を解決し、マイクロレンズアレイを軸対称球面あるいは非球面で製造する技術、および反射特性に優れたマイクロレンズアレイ、良好な反射特性を有する反射型ＬＣＤ用等の拡散反射板の製造に使用される転写原型及び凹凸型、これらの製造方法、これらを用いた転写用積層体並びに拡散反射板およびそれを用いた反射型液晶表示装置を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題点を解決するために、本発明において、第１の発明では、複数のマイクロレンズのレンズ面を形成するためのレンズ形成面を基体の表面に形成するマイクロレンズアレイの転写原型の製造方法として、上記レンズ形成面の中心を通り直交する２本の中心線のうち、少なくとも一方の中心線に垂直な断面におけるレンズ形成面の外形と同じ刃先輪郭形状を有する切削工具を、上記基体に対し相対的に、該一方の中心線に沿った方向にかつ他方の中心線に垂直な断面におけるレンズ形成面の外形線と同じ軌跡で移動させて、上記基体の表面を切削し、該切削面を上記レンズ形成面とする転写原型を製造する。
【００１６】
第２の発明では、上記第１の発明において、上記切削工具が、上記基体に対して相対的に上記軌跡の移動を行うとき、該基体は、上記一方の中心線に沿った方向に直線移動され、上記切削工具は、該基体の直線移動に並行して上記レンズ形成面に垂直な方向に微小往復移動されるようにする。
【００１７】
第３の発明では、上記第１の発明において、上記切削工具は、上記基体に対し相対的に上記軌跡の移動を行うとき、圧電素子により上記レンズ形成面に垂直な方向に微小往復移動されるようにする。
【００３７】
本発明におけるマイクロレンズはダイヤモンドバイトを用いた切削により加工が可能であり、切削工具の輪郭制御は切り刃の２次元的な輪郭形状制御であるため高精度な工具が得られる。これを用いて工具を被加工材に対して所望の断面形状たとえばＲ面で制御し、マイクロレンズの中心を通る９０度交差の線分に対して１方向に切削方向を合わせて加工を行う。これにより切削方向と平行な中心線に対する断面形状は工具輪郭形状と同じ形状が得られる。また切削方向と９０度直角方向の中心線に対する断面形状に関しては工具の移動制御を行った寸法が得られる。双方とも機械的に寸法を制御できるため、高精度なマイクロレンズ形状が形成可能である。よって、軸対称形状でなく本発明法によるマイクロレンズを用いることで高精度なレンズアレイを形成することが可能となる。
【００３８】
さらに本発明におけるマイクロレンズ形状を転写成形用の反射部材の転写原型に用いる際に、前記原型用基材の表面に、前期マイクロレンズ形状が多数個連続して形成されるが、この凹部は規則正しく配列されるよりもランダムに配列されることが好ましい。
【００３９】
転写原型の形状を被転写フィルム等の被転写体に反転転写して凹凸フィルム等の凹凸型とし、これを仮支持体として凹凸面上に薄膜層を積層して転写用積層体とし、ガラス基板等からなる適用基板（永久基板）に薄膜層の仮支持体に積層されていない面を接するように押し当てて仮支持体を剥がし薄膜層に反射膜を形成すると、拡散反射板を高い生産性で製造することができ、大型の拡散反射板を効率よく生産できる。この転写原型として、前記マイクロレンズ形状が多数個連続して形成された原型用基材（これも転写原型としてよい）を基に反転転写型を作って、この反転転写原型を複数個つなげ、これを原型として作製した反転転写原型を用いると、大型の拡散反射板をより高い生産性で製造することができる。
【００４０】
また、上記凹凸型を仮支持体として凹凸面上に反射膜を形成し、この上に薄膜層を積層して転写用積層体とし、前記永久基板に薄膜層の仮支持体に積層されていない面を接するように押し当てて仮支持体を剥がすことによっても拡散反射板を製造することができる。
【００４１】
さらに、永久基板に予め形成された薄膜層に前記凹凸型の凹凸面が接するように押し当てて形状を転写し、ついで、薄膜層に反射膜を形成することによっても、同様に反射特性に優れる拡散反射板を製造することができる。
【００４２】
転写原型の凹凸形状を調整することによって正反射角度の反射を少なくできるために光源の映り込みが少なく、必要範囲にわたって均一な反射強度を有する拡散反射板を容易に製造することができる。
【００４３】
本発明における拡散反射板は、拡散反射特性を有する凹凸形状の再現性が良好で、かつ単純な工程で製造することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき、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を構成するための転写原型の斜視図および断面図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は、（ａ）の転写原型のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は同Ｂ−Ｂ断面図、（ｄ）は、マイクロレンズのレンズ面を多数備えたマイクロレンズアレイ製造用の転写原型を示す。
図１において、１は、転写原型であり、その表面にマイクロレンズのレンズ面を形成するためのレンズ形成面２が設けられている。３は、レンズ形成面２の中心を通るＸ中心線、４は、Ｘ中心線３と直交しかつレンズ形成面２の中心を通るＹ中心線を示す。また、Ｘ中心線３上のレンズ形成面２の外径をＤ１、Ｙ中心線４上のレンズ形成面２の外径をＤ２とする。レンズ形成面２の中心の位置におけるＹ中心線４に垂直な転写原型１の断面すなわち転写原型１のＡ−Ａ断面の形状を図１の（ｂ）に示し、レンズ形成面２の中心の位置におけるＸ中心線３に垂直な転写原型１の断面すなわちＢ−Ｂ断面の形状を図１の（ｃ）に示している。転写原型１のレンズ形成面２は、上記Ａ−Ａ断面でのレンズ形成面２の外形における円弧の曲率半径がＲ１、上記Ｂ−Ｂ断面でのレンズ形成面２の外形における円弧の曲率半径がＲ２とされた曲面である。該レンズ形成面２としての曲面は、Ｘ中心線３に垂直な断面（転写原型１の断面）のうち上記Ｂ−Ｂ断面以外の断面の位置すなわちＸ中心線３上のどの位置においても、それぞれの断面でのレンズ形成面２の外形における円弧の曲率半径はＲ２とされている。例えば、図１の（ｂ）のａ〜ｄの各位置における断面でのレンズ形成面２の外形は図１の（ｃ）のａ〜ｄのようになり、ａ〜ｄ位置の各断面でのレンズ形成面２の外形における円弧の曲率半径はＲ２とされている。Ｙ中心線４に垂直な断面（転写原型１の断面）についても同様で、Ｙ中心線４に垂直な断面のうち上記Ａ−Ａ断面以外の断面の位置すなわちＹ中心線４上のどの位置においても、それぞれの断面でのレンズ形成面２の外形における円弧の曲率半径はＲ１とされている。かかるレンズ形成面２によってマイクロレンズのレンズ面が形成される。該形成されるレンズ面は、上記転写原型１のレンズ形成面２に対応して、該レンズ面の中心位置における上記Ｙ中心線４に垂直な断面でのレンズ面の外形における円弧の曲率半径がＲ１とされ、かつ、レンズ面の中心位置におけるＸ中心線３に垂直な断面でのレンズ面の外形における円弧の曲率半径がＲ２とされた曲面となる。また、Ｘ中心線３に垂直な断面（レンズ断面）のうちレンズ面の中心位置における断面以外の断面の位置すなわちＸ中心線３上のどの位置においても、それぞれの断面でのレンズ面の外形における円弧の曲率半径はＲ２となる。Ｙ中心線４に垂直な断面（レンズ断面）についても同様で、Ｙ中心線４に垂直な断面のうちレンズ面の中心位置における断面以外の断面の位置すなわちＹ中心線４上のどの位置においても、それぞれの断面でのレンズ面の外形における円弧の曲率半径はＲ１となる。
【００４５】
本実施例のマイクロレンズ形状を適用することで、設計値に基づく高精度なマイクロレンズ形状の転写原型を構成することが可能となる。本実施例におけるマイクロレンズのレンズ形成面２における寸法は、Ｄ１＝１０μｍ、Ｄ２＝１０μｍ、Ｒ１＝２０μｍ、Ｒ２＝２０μｍである。
図１（ｄ）は、多数のレンズ面を設けたマイクロレンズの転写原型の断面図であり、レンズ形成面２の深さがｄであることを示している。
【００４６】
図１８は、本発明のマイクロレンズアレイを構成するための転写原型の他の実施例における斜視図および断面図であり、（ａ）は転写原型の斜視図、（ｂ）は、（ａ）の転写原型のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、（ａ）の転写原型のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）は、マイクロレンズのレンズ面を形成するレンズ形成面を多数備えた転写原型の断面図である。図１８において、１は、転写原型であり、その表面に、半月状の輪郭を有するレンズ形成面１０２が設けられている。１０３は、レンズ形成面１０２の半月状外形の円弧部の頂点を通るＸ中心線、１０４は、Ｘ中心線１０３に直交しレンズ形成面１０２の半月状外形の直線部分と平行なＹ平行線を示す。また、レンズ形成面１０２のＸ中心線３方向の外形寸法をＤ１、レンズ形成面１０２のＹ平行線１０４方向の外形寸法をＤ２とする。レンズ形成面１０２のＸ中心線１０３位置におけるＹ平行線１０４に垂直な転写原型１の断面すなわち転写原型１のＡ−Ａ断面の形状を図１８の（ｂ）に示し、レンズ形成面２のＹ平行線１０４位置におけるＸ中心線１０３に垂直な転写原型１の断面すなわちＢ−Ｂ断面の形状を図１８の（ｃ）に示す。レンズ形成面１０２は、Ｘ中心線１０３位置におけるＹ平行線１０４に垂直な断面（転写原型１の断面）すなわちＡ−Ａ断面でのレンズ形成面２の外形が、曲率半径Ｒ１の円弧と直線とから構成される輪郭形状を有し、Ｙ平行線１０４位置におけるＸ中心線１０３に垂直な断面（転写原型１の断面）すなわちＢ−Ｂ断面でのレンズ形成面２の外形が、曲率半径Ｒ２の円弧で構成された曲面である。該レンズ形成面１０２としての曲面は、Ｘ中心線１０３に垂直な断面（転写原型１の断面）のうち上記Ｂ−Ｂ断面以外の断面の位置すなわちＸ中心線３上のどの位置においても、それぞれの断面でのレンズ形成面２の外形における円弧の曲率半径はＲ２とされている。例えば、図１８の（ｂ）のａ〜ｄの各位置の断面でのレンズ形成面１０２の外形は図１８（ｃ）のａ〜ｄのようになり、ａ〜ｄ位置の各断面でのレンズ形成面１０２の外形における円弧の曲率半径はＲ２とされている。Ｙ平行線１０４に垂直な断面（転写原型１の断面）についても同様で、Ｙ平行線１０４に垂直な断面のうち上記Ａ−Ａ断面以外の断面の位置すなわちＹ平行線１０４上のどの位置においても、それぞれの断面でのレンズ形成面１０２の外形における円弧の曲率半径はＲ１とされている。かかるレンズ形成面１０２によってマイクロレンズの半月状のレンズ面が形成される。該形成される半月状のレンズ面は、上記転写原型１のレンズ形成面１０２に対応して、該レンズ面のＸ中心線１０３位置における上記Ｙ平行線１０４に垂直な断面でのレンズ面の外形が、曲率半径Ｒ１の円弧と直線とで形成され、かつ、レンズ面のＹ平行線１０４位置におけるＸ中心線１０３に垂直な断面でのレンズ面の外形が曲率半径Ｒ２の円弧で形成された曲面となる。また、Ｘ中心線１０３に垂直な断面（レンズ断面）のうちレンズ面のＹ平行線１０４位置における断面以外の断面の位置すなわちＸ中心線１０３上のどの位置においても、それぞれの断面でのレンズ面の外形における円弧の曲率半径はＲ２となる。Ｙ平行線１０４に垂直な断面（レンズ断面）についても同様で、Ｙ平行線１０４に垂直な断面のうちレンズ面のＸ中心線１０３位置における断面以外の断面の位置すなわちＹ平行線４上のどの位置においても、それぞれの断面でのレンズ面の外形における円弧の曲率半径はＲ１となる。
【００４７】
本実施例のマイクロレンズ形状を適用することで、設計値に基づく高精度なマイクロレンズ形状の転写原型を構成することが可能となる。
【００４８】
図２は、本発明のマイクロレンズアレイを形成するための転写原型の製造に用いる切削工具の説明図であり、（ａ）は切削工具の正面図、（ｂ）は、切削工具と転写原型の側面断面図である。本実施例ではダイヤモンドバイトを用いた切削方式により、マイクロレンズのレンズ面を形成するための転写原型のレンズ形成面２を形成する。図２において、１１は切削工具、１２はダイヤモンドチップを示す。ダイヤモンドチップ１２の先端の刃先１２ａの輪郭形状は、転写原型の１つの方向の断面のレンズ形成面２の外形形状と同じ形状を有する。すなわち、刃先１２ａの輪郭形状は、図１に示す転写原型１のＢ−Ｂ断面のレンズ形成面２の外形形状と同じであり、該刃先１２ａは、曲率半径Ｒ２の円弧で形成されている。図２の切削工具１１を、転写原型１を形成するための材料である基体１ａに対し、曲率半径Ｒ１の工具移動軌跡１３で相対的に移動させて基体１ａの表面を切削し、レンズ形成面２を該基体１ａの表面に形成する。切削工具１１の移動の制御は加工装置（図示なし）上で行う。レンズ形成面２は、１回の切削で基体１ａの表面に形成される。このようにして、マイクロレンズを形成するための転写原型が製造される。
【００４９】
図１の構成の転写原型１を製造するとき、切削工具１１が工具移動軌跡１３で移動することで、転写原型上にレンズ形成面２が形成され、該レンズ形成面２の中心の位置においては、Ｙ中心線４に垂直な転写原型１の断面が、図１の（ｂ）に示すＡ−Ａ断面となり、また、Ｘ中心線３に垂直な転写原型１の断面が、図１の（ｃ）に示すＢ−Ｂ断面となる。
【００５０】
工具移動軌跡１３に関しては市販の超精密加工機を用い、切削工具１１と転写原型１とを加工機の駆動軸に取り付け、切削工具１１と転写原型１とを相対的に移動させることにより転写原型１を得ることが可能である。ここで工具の移動軌跡がサブミクロンの微小量であることと、加工機の駆動軸のバックラッシュによる形状誤差を低減することを目的に切削工具１１の移動を行う方法として圧電素子等を用いた微小移動用の駆動機構を用いることにより形状精度に優れた転写原型を得ることができる。
【００５１】
図２０は、本発明のマイクロレンズアレイを形成するための転写原型の製造に用いる加工装置の一例を示したものであり、（ａ）は装置正面図、（ｂ）は装置側面図である。図２０において、１２０は装置ベース、１２１は、Ｘ、Ｙ方向に移動可能な加工テーブル、１２４は、Ｚ方向に移動可能なＺ軸駆動部、１２３は、圧電素子を用いた微小移動用の微小駆動機構部である。微小駆動機構部１２３に切削工具１１を取り付け、加工テーブル１２１に転写原型１を取り付ける。１２５は、加工装置のＮＣ制御部であり、１２６は微小駆動機構部の制御部である。まず、加工装置のＺ軸駆動部１２４を用いて微小駆動機構部１２３をＺ軸方向に移動させ、切削工具１１と転写原型１とを加工可能である所定量まで近づける。次に、加工テーブル１２１のＸ方向への駆動により転写原型１を一定速度で移動させる。その際、微小駆動機構部１２３を用いて切削工具１１をＺ方向に所定の微小量だけ往復移動させる。これにより、切削工具１１の先端部は転写原型１に対して、図２の（ａ）に示す工具移動軌跡１３を描くように移動せしめることができる。以上の手法で基体を切削加工することにより、高精度な転写原型１を得ることができる。また、圧電素子を微小駆動機構部１２３に用いることにより、複数個のレンズ形成面を転写原型１に形成する場合には短時間で加工を行うことが可能となる。なお、本実施例においては、微小駆動機構部１２３の駆動源として圧電素子を用いたが、本発明は駆動源を特定するものではなく、駆動源としては切削工具１１を微小駆動できるものであればよい。たとえば磁歪素子、超音波発振機等を用いてもよい。
【００５２】
転写原型１においては、レンズ形成面２の中心の位置において直交するそれぞれの直線に垂直な該転写原型１の断面（Ａ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面）がそれぞれ、レンズ形成面２の外形が曲率半径Ｒ１、Ｒ２の円弧とされているため、実形状を得る場合にも上記の加工方式を用いることにより高精度な形状を得ることが可能となる。
【００５３】
図３は、転写原型に対する切削工具のすくい面の関係を説明するための工具側面図および転写原型の断面図であり、（ａ）は、ダイヤモンドチップのすくい面を転写原型に対して垂直に立てた場合の側面図、（ｂ）は、ダイヤモンドチップのすくい面を転写原型に対して更に傾けた場合の側面図、（ｃ）は、レンズ面の接線角度を示すための転写原型の断面図である。今、図３の（ａ）に示すように、切削工具１１におけるダイヤモンドチップ１２のすくい面１２ｂを転写原型１の水平面１ｂに対して垂直に立てた場合の刃先角度をθ２とする。これに対して、図３の（ｂ）では切削工具１１をさらにθ３だけ傾けた状態を示している。また、図３の（ｃ）に示すように、レンズ形成面２が転写原型１の水平面１ｂと交わる部分での接線角度θ１とする。
【００５４】
本実施例において、上記接線角度θ１は２３度以下に規定する。この値は、レンズ形成面２を形成する際、切削工具１１におけるダイヤモンドチップ１２の刃先角度θ２の関係より規定される値である。以下その理由について述べる。ダイヤモンドチップ１２は材質の結晶方位と工具としての寿命を考慮した場合、θ２を２０度以下にする必要がある。また加工の際には、図３に示すように、工具１１を切削方向に回転させ、θ３分傾けて使用することが可能である。しかし、θ３の大きさは、切削加工の加工条件からマイナス３度からプラス３度までが適正な切削条件である。そのため、加工時の工具１１は水平面に対してθ２＋θ３分だけ傾けることが可能となるが、この角度が２３度である。転写原型１の水平面１ｂに対する傾きがθ２＋θ３以上の接線角度を要求される場合には、ダイヤモンドチップ１２の刃先１２ａより後ろの部分１２ｃが接触してレンズ面２の形状を崩すため、接線角度θ１は２３度以下に規定する。また、レンズ形成面２の直径の大きさは、ダイヤモンドチップ１２の刃先１２ａの輪郭形状の曲率半径に対して３０％以下が望ましい。その理由としては、本実施例によるマイクロレンズ形状は中心軸に対して回転対象である従来の軸対称形状マイクロレンズ面とは形状が異なり、光学特性も異なるため、形状差を小さくするためである。
【００５５】
図４は、球面形状に対して本実施例によって形成されたマイクロレンズ形状の誤差量を示す特性曲線図であり、横軸にマイクロレンズ形状の直径（μｍ）を、縦軸に形状誤差量（μｍ）を示す。球面形状のマイクロレンズと本実施例によるマイクロレンズのレンズ面２の断面形状における違いを、球面形状のレンズ面を基準として形状誤差量を算出した結果を示す。レンズ形成面２の切削方向に相当する曲率半径Ｒ１は２０μｍとし、レンズ形成面２の直径は１０μｍとして計算した。この場合の形状誤差量は０．０３μｍ以下であり、この値は、従来加工方式における加工誤差内にも十分収まる数値である。したがって、球面として設計したマイクロレンズアレイにおいて本マイクロレンズ形状を適用しても効果が高い。ただし、レンズ形成面２の直径Ｄとダイヤモンドチップ１２の刃先１２ａの輪郭形状の曲率半径Ｒ２との比Ｄ／Ｒ２が０．７３以上の領域となる場合は、形状誤差量が大きくなるため、その形状誤差量を許容できる用途に限られる。
【００５６】
図５は、最大誤差量を示す特性曲線図であり、横軸に、レンズ形成面の直径Ｄとダイヤモンドチップの刃先の曲率半径Ｒの比Ｄ／Ｒを示し、縦軸に最大誤差量（μｍ）を示す。図５に示すように、レンズ形成面の直径Ｄ（図１で、直径Ｄ１＝Ｄ２の場合）とダイヤモンドチップ１２の刃先の曲率半径Ｒ（図２の曲率半径Ｒ２に相当）との比Ｄ／Ｒが大きくなると、最大誤差が増加する傾向にある。実験によると、最大誤差量が０．１μｍ以上になるとマイクロレンズの性能劣化が目立ちはじめる。このために、最大誤差量は０．１μｍ以下に保つことが望ましい。最大誤差量が０．１μｍの場合のＤ／Ｒ値は０．７３であるので、Ｄ／Ｒ値は０．７３以下に保つことが望ましい。また、Ｄ／Ｒが０．２μｍ以下の場合はマイクロレンズの形成が困難な範囲である。
【００５７】
また、本発明の第２の実施例として、図１および図１８における転写原型のレンズ形成面を非球面形状とする場合の例について以下に説明する。
図６は、転写原型におけるレンズ形成面の平面形状を示す楕円曲線である。本実施例では、レンズ形成面の曲面を、図６に示す楕円曲線２０の一部である曲線ＰＯＱ部分を用いたすなわちレンズ形成面の断面の外形が曲線ＰＯＱ部分を有して形成される非球面形状とした。非球面形状とすることによって、光学特性の設計の自由度が向上し、より光利用効率の優れたマイクロレンズアレイを形成することができる。非球面形状としては図６で示した楕円曲線２０の一部である曲線ＰＯＱが考えられ、楕円曲線２０の長軸と短軸のパラメータａ、ｂを設定することにより、曲線が決定できる。この楕円曲線についてＸ中心線３とＹ中心線４とも同じ曲線を用いることで略円形状のマイクロレンズが形成可能である。本実施例のように、転写原型のレンズ形成面を非球面形状とする場合、レンズ形成面の形成に利用する曲線は必ずしも楕円曲線に限定するものではなく、他の２次曲線や、あるいは３次以上の高次曲線を用いてもよい。
【００５８】
図７は本発明によるマイクロレンズ形状を複数配置して構成した反射板の一実施例を示す正面図である。外部からの入光に対して反射光に虹面を出すことなく白色光にて反射させるために不規則ピッチにてマイクロレンズ形状を配置している。圧痕加工方式を用いてマイクロレンズを形成、又は製造する場合、すでに形成されているマイクロレンズの近傍又はそれと接する場所に他のマイクロレンズを形成しようとすると、両者のマイクロレンズ間の軋轢、又はせめぎ合いによって塑性流動が起こり、マイクロレンズの形状が変化して所定の性能が得られなくなるが、本発明によって形成されたマイクロレンズ２を用いることで、切削方式による不規則ピッチでの高精度なマイクロレンズ形状の加工が可能となり高効率な反射板を形成することが可能である。
なお、マイクロレンズを不規則ピッチで平面状に形成して反射板３２を製造する場合、隣接するマイクロレンズ形状のピッチを前記レンズ半径の５０〜１００％の範囲で配置すると好適なことが実験により判明した。
【００５９】
図８は本発明による反射板を作成する際の加工手順一実施例を示す断面図である。図８（ａ）は金型となる基体の断面図であり、図２で示した切削方式により、転写原型１となる基体１ａを切削する。図８（ｂ）は加工後の転写原型断面図であり、複数のマイクロレンズ形状が形成された転写原型１を示す。図８（ｃ）は転写原型１と反転型の断面図であり、転写原型１にＵＶ樹脂を押圧して、反転型（凹凸型）３１を採取するための工程を示す。反転により凹形状に形成されたマイクロレンズ形状は凸形状となる。図８（ｄ）は反転型の断面図であり、凸形状となった反転型（凹凸型）３１を示す。図８（ｅ）は反射型と形成された反射板の断面図であり、反転型３１の形状を反射板３２の表面に形成する工程を示す。図８（ｆ）はマイクロレンズ形状が形成された反射板の断面図であり、反転型３１によってマイクロレンズ形状が形成された反射板３２を示している。
【００６０】
図９は本発明による反射板を用いた反射型液晶表示装置の一実施例を示す断面図である。図において、反射型液晶表示装置４０は本発明によって不規則ピッチで形成されたマイクロレンズであるレンズ面２を有する反射板３２を備えている。
図９の反射型液晶表示装置４０は厚さ０．７ｍｍの一対の表示側ガラス基板４３と背面ガラス基板４９との間に液晶層４６を設け、表示側ガラス基板４３の上面側に１枚の位相差板４２を設け、さらに位相差板４２の上面側に第１の偏光板４１を配置する。また、背面側ガラス基板４９の下面側には第２の偏光板５０と本発明による反射板３２を取り付ける。反射板を取り付ける際には第２の偏光板５０の下面側にマイクロレンズ面２を不規則ピッチにて配置した反射板３２のレンズ面２の側が対向するように取り付け、第２の偏光板５０と反射板３２の間には光の屈折率に悪影響を与えることのない材料からなる粘着体５１を充填する。両ガラス基板の４３、４９の対向面側には透明電極層４４、４８をそれぞれ形成し、透明電極層４４、４８上に配向膜４５、４７を設ける。配向膜４５、４７の関係により液晶層１５中の液晶は所定角度にねじれた配置となり透明電極４４、４８から与えられる電解効果により分子配置を変え光の屈折コントロールが可能となる。また、前記背面ガラス基板４９と透明電極層４８との間に図示していないカラーフィルタを形成することによりカラー液晶表示装置とすることが可能である。
【００６１】
以下、図１０を用いて、反射板の反射特性の測定方法について説明し、その測定方法を用いて本発明によって製造された反射板が他の方法によって製造された反射板よりも優れた効果を有することを説明する。
図１０は本発明における反射板の反射特性の測定方法を説明する図である。試料５６に入射光線６１が入射され、反射光線５９が輝度計５７で計測される。入射光線６１と反射光線５９のなす角度をθとすると、必要とされるθの範囲で拡散反射板の法線方向で観測される輝度すなわち反射強度を大きくすれば反射特性に優れる反射板が得られる。
【００６２】
図１１は、反射特性を示す特性図であり、横軸に反射角度を示し、縦軸に輝度を示す。図１１において、６３は理想の反射特性を示しており、図１０の測定装置で、光源５８を２０度から３０度回転させて輝度を測定し、更に、サンプルを１８０度回転させて同様に輝度を測定した場合、どの反射角度においても輝度が同じ値となる。曲線６４は、サンドブラスト加工方法によって反射板を製造した場合の反射特性であり、立ち上がりゲインが弱く、反射輝度が弱い。曲線６５は圧痕加工法によって形成された反射板であり、反射角度に対して異方性が強い。これに対して、曲線６６は、本発明によって製造された反射板の反射特性であり、理想の反射特性６３に極めて近い特性を有している。また、本発明方式の他の実施例である半月状のレンズ形成面１０２を有する前記転写原型１を形成し、上記と同様の手段によって反射板を得ることができる。レンズ形成面１０２を設けた転写原型を用いて得られた反射板の特性では、図１１に示す曲線６７のごとく、反射方向を０度からプラス方向のみに集中させ、理想の反射特性である曲線６３の相似形状を保ちつつ輝度を向上させることを可能とする。特に、曲線６７の特性は、半月状のレンズ形成面１０２の直線部分の方向を制御することによって輝度が向上する方向を制御することが可能であり、異方性が不規則に発生してしまう曲線６５の圧痕加工方式によるサンプルと比較して反射方向制御性に優れている。
【００６３】
以上述べたように、本発明によるマイクロレンズ形状によれば、前述した切削加工方式によりレンズ形成面の形成が可能となるため、設計値に基づいたレンズ形状の入手が可能となり、また、非球面のレンズ面形状の創生も可能であるため、光学設計の自由度の高いマイクロレンズ形状となる。また、これを不規則ピッチにて配置した反射板に用いることで、設計値に基づいた反射特性を有する、優れた反射板が得られる。
【００６４】
図１３は本発明による転写原型から凹凸型を製造する際の加工手順の一例を示す断面図であり、転写原型から基材にフィルムを用いた凹凸型７０を作成する際の手順を示している。図１３（ａ）は基体の断面図であり、基体１ａを図２に示した切削方式により切削される。図１３（ｂ）は転写原型の断面図であり、基体１ａを切削することによって製造される。図１３（ｃ）は転写原型、転写基材支持体と、これに設けられた被転写基材の断面図であり、転写基材支持体７２に設けられた被転写基材７１は転写原型１の凹部に押圧される。図１３（ｄ）は凹凸が形成された被転写基材と転写基材支持体の断面図であり、転写原型１から被転写基材７１とそれを支持する転写基材支持体７２を分離し、凹凸型７０を形成する。反転成形により凹形状に転写原型１上に形成されたマイクロレンズ形状は図１３（ｄ）に示す凸形状となる。このように、凹凸型７０は、転写原型１を変形可能な被転写基材７１に押し当てることによって製造することができる。被転写基材７１としては、それ自身変形可能なプラスチックフィルムであり、転写基材支持体７２に変形可能な被転写基材７１が設けられる。（被転写基材７１は、変形後必要により硬化させる）上記の押し当てる工程で熱、光等を与えることもできる。凹凸型７０としては、フィルム形状が好ましい。
【００６５】
図１４は本発明による凹凸フィルム一実施例を示す断面図であり、図１３を用いて説明した方法によって作成された凹凸フィルム８０を示す。図１４の凹凸フィルムはベースフィルム（又は基材）８２の上に、凹凸形状が転写された下塗り層８１が積層されている。
本発明で使用するベースフィルム８２は変形可能ではあるが化学的、熱的に安定なものが好ましい。ベースフィルム８２の具体的な材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のポリハロゲン化ビニル類、セルロースアセテート、ニトロセルロース、セロハン等のセルロース誘導体、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエステル、あるいはアルミ、銅等の金属類等である。これらの中で特に好ましいのは寸法安定性に優れた２軸延伸ポリエチレンテレフタレートである。
【００６６】
本発明における下塗り層８１としては、凹凸形成後は後述する薄膜層よりも硬いものが好ましい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体のようなエチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体のようなスチレン共重合体、ポリビニルトルエン、ビニルトルエン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体のようなビニルトルエン共重合体、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸ブチル−酢酸ビニル共重合体のような（メタ）アクリル酸エステルの共重合体、セルロースアセテート、ニトロセルロース、セロハン等のセルロース誘導体、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエステル、合成ゴム、セルロース誘導体等から選ばれた、少なくとも１種類以上の有機高分子を用いることができる。
【００６７】
また、下塗り層８１としては、凹凸形成後硬化させるために、必要に応じて光開始剤やエチレン性二重結合を有するモノマ等を予め添加することができる。また感光タイプとしては、ネガ型材又はポジ型材のどちらでもよい。
【００６８】
本発明で用いる下塗り層８１の塗布方法としては、ロールコータ塗布、スピンコータ塗布、スプレー塗布、ホエラー塗布、ディップコータ塗布、カーテンフローコータ塗布、ワイヤバーコータ塗布、グラビアコータ塗布、エアナイフコータ塗布等がある。
【００６９】
図１５は転写用積層体を用いた拡散反射板の製造方法を説明するための一部断面側面図でありその詳細は後述する。図１５（ａ）は本発明による転写用積層体の一例を示す一部断面側面図であり、図１５（ａ）において、ベースフィルム８２の上に、凹凸形状が転写された下塗り層８１が積層されており、下塗り層８１の上に、薄膜層８３及びカバーフィルム８４が積層されて転写用積層体７９が構成される。なお、転写用積層体７９としては、カバーフィルム８４はなくてもよい。
【００７０】
上記の転写用積層体７９において、薄膜層８３としては変形可能な有機重合体、それを含む組成物、無機化合物、金属等を用いることができるが、好ましくは支持体上に塗布しフィルム状に巻き取ることが可能な有機重合体又はその組成物を用いる。また、有機重合体の組成物中には染料、有機顔料、無機顔料、粉体及びその複合物を単独または混合して必要に応じて含有させることができる。薄膜層８３には感光性樹脂組成物、熱硬化性樹脂組成物を用いることもできる。これら薄膜層８３の誘電率、硬度、屈折率、分光透過率は特に制限されない。薄膜層８３は、基板、例えばガラス基板などの液晶パネル８５に対する密着性が良好で、下塗り層８１からの剥離性がよいもの（下塗り層８１を有しないプラスチックフィルムを使用の場合は、プラスチックフィルムからの剥離性がよいもの）を用いるのが好ましい。
【００７１】
薄膜層８３は、たとえば、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のポリハロゲン化ビニル類、セルロースアセテート、ニトロセルロース、セロハン等のセルロース誘導体、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエステル等を用いることができる。また感光性を有するものを用いることができる。場合によっては、凹凸が必要な部分だけを残し、不要な部分を除けるように、アルカリ等で現像可能な感光性樹脂を用いることもできる。耐熱性、耐溶剤性、形状安定性を向上させるために、凹凸形成後に熱または光によって硬化可能な樹脂組成物を用いることもできる。さらに、カップリング剤、接着性付与剤を添加することで基板との密着を向上させることもできる。接着を向上させる目的で基板または薄膜層８３の接着面に接着性付与剤を塗布することも含まれる。
【００７２】
上記のアルカリで現像可能な樹脂としては、酸価が２０〜３００、重量平均分子量が１，５００〜２００，０００の範囲に入っているものが好ましく、例えば、スチレン系単量体とマレイン酸との共重合体又はその誘導体（以下、ＳＭ系重合体という）、アクリル酸又はメタクリル酸等のカルボキシル基を有する不飽和単量体とスチレン系単量体、メチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート等のアルキルメタクリレート、同様のアルキル基を有するアルキルアクリレート等の単量体との共重合体が好ましい。
【００７３】
ＳＭ系共重合体は、スチレン、α−メチルスチレン、ｍ又はｐ−メトキシスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ヒドロキシスチレン、３−ヒドロキシメチル−４−ヒドロキシ−スチレン等のスチレン又はその誘導体（スチレン系単量体）と無水マレイン酸、マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノ−ｎ−プロピル、マレイン酸モノ−ｉｓｏ−プロピル、マレイン酸−ｎ−ブチル、マレイン酸モノ−ｉｓｏ−ブチル、マレイン酸モノ−ｔｅｒｔ−ブチル等のマレイン酸誘導体を共重合させたもの（以下、共重合体（Ｉ）という）がある。共重合体（Ｉ）には、メチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート等のアルキルメタクリレート等、前記した共重合体（Ｉ）を、反応性二重結合を有する化合物で、変性したものがある（共重合体（ＩＩ））。
【００７４】
上記共重合体（ＩＩ）は、共重合体（Ｉ）中の酸無水物基又はカルボキシル基に不飽和アルコール、例えばアリルアルコール、２−ブラン−１，２−オールフルフリルアルコール、オレイルアルコール、シンナミルアルコール、２−ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、Ｎ−メチロールアクリアミド等の不飽和アルコール、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、α−エチルグリシジルアクリレート、イタコン酸モノアルキルモノグリシジルエステル等のオキシラン環及び反応性二重結合をそれぞれ１個有するエポキシ化合物と反応させることにより製造することができる。この場合、アルカリ現像を行うために必要なカルボキシル基が共重合体中に残っていることが必要である。ＳＭ系重合体以外のカルボキシル基を有する重合体も、上記と同様に反応性二重結合の付与は、感光度の点から好ましい。これらの共重合体の合成は特公昭４７−２５４７０号公報、特公昭４８−８５６７９号公報、特公昭５１−２１５７２号公報等に記載されている方法に準じて行うことができる。薄膜層８３の膜厚は、凹凸を有する下塗り層８１の凹凸の高低差より厚く形成すると凹凸形状を再現しやすい。膜厚が等しいと凹凸形状が変形する。また、凹凸を形成する場合後述する問題が発生する場合がある。
【００７５】
薄膜層８３の塗布方法としては、下塗り層８１の塗布方法と同様にロールコータ塗布、スピンコータ塗布、スプレー塗布、ホエラー塗布、ディップコータ塗布、カーテンフローコータ塗布、ワイヤバーコータ塗布、グラビアコータ塗布、エアナイフコータ塗布等がある。
【００７６】
前記の転写積層体７９のカバーフィルム８４としては、化学的および熱的に安定で、薄膜層８３との剥離が容易であるものが望ましい。具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール等の薄いシート状のもので表面の平滑性が高いものが好ましい。剥離性を付与するために表面に離型処理をしたものも含まれる。
【００７７】
次に、図１５を用いて、拡散反射板の作製方法を説明する。
図１５は転写用積層体を用いた拡散反射板の製造方法を説明するための一部断面側面図である。図１５（ａ）は本発明による転写用積層体の一例を示す断面図である。図１５（ａ）に示す転写用積層体７９から、カバーフィルム８４を剥離し、図１５（ｂ）は転写用積層体が液晶パネルに密着された場合の一部断面側面図である。図に示すように、薄膜層８３の露出した面をガラス基板等の適用基板８５、例えば液晶パネルに押しつける。十分にしかも均一に押しつけるために、熱圧着ゴムロールで熱圧着させることが好ましい。しかし、必ずしも熱する必要があるとは限らない。
【００７８】
図１５（ｃ）は図１５（ｂ）において、薄膜層に感光性樹脂を用いた場合の一部断面側面図である。薄膜層８３として、感光性樹脂を用いた場合には、図１５（ｃ）におけるように、紫外線光などの活性光８６を照射して、硬化させることが好ましい。これにより、がらす基板には十分に密着していながら、しかも、凹凸形状を十分維持し、薄膜層８３から下塗り層８１を容易に剥離することを可能にすることができる。但し、本実施例において、図１５（ｃ）の工程は必ずしも必要とは限らない。
【００７９】
図１５（ｄ）は図１５（ｂ）からベースフィルム及び下塗り層を剥離した場合の一部断面側面図である。図に示すように、下塗り層８１を薄膜層８３から剥離することにより（当然ベースフィルム８２も除去する）、適用基板８５の上に凹凸形状を有する薄膜層８３が積層されたものができる。
さらに、図１５（ｅ）は適用基板に反射膜層を設けた場合の一部断面側面図であり、図に示すように、薄膜層８３の上に反射膜層８７を形成して拡散反射板を作製することができる。
【００８０】
反射膜層８７としては、反射したい波長領域によって材料を適切に選択すれば良く、例えば、反射型ＬＣＤ表示装置では、可視光波長領域である３００ｎｍから８００ｎｍにおいて反射率の高い金属、例えばアルミニウムや金、銀等を真空蒸着法またはスパッタリング法等によって形成する。また反射増加膜（光学概論２（辻内順平、朝倉書店、１９７６年発行）に記載）を上記の方法で積層してもよい。反射膜層８７の厚みは、０．０１μｍ〜５０μｍが好ましい。また反射膜層８７は、必要な部分だけフォトリソグラフィ法、マスク蒸着法等によりパターン形成してもよい。
【００８１】
また、転写用積層体の下塗り層８１と薄膜層８３の間に予め反射膜層８７が形成されている場合は、カバーフィルム８４があるときはこれをはがした後、転写用積層体７９を適用基板８５の上に凹凸形状を有する薄膜層８３が接するように積層し、ついで下塗り層８１を反射膜層８７から剥離する（当然ベースフィルム８２も除去する）ことにより拡散反射板を作製することができる（図１５（ｄ））。転写用積層体７９の適用基板８５への適用は前記と同様に行うことができ、また、その後、前記と同様に紫外線光などの活性光８６を照射してもよい。
【００８２】
転写用積層体７９を薄膜層８３が接するように適用基板８５に積層する前に、密着性を改善する目的で基板を薬液等で洗浄したり、基板に接着付与剤を塗布したり、基板に紫外線等を照射する等の方法を用いてもよい。また、転写用積層体７９を適用基板８５に積層するための装置としては、適用基板８５を加熱、加圧可能なゴムロールとベースフィルムとの間に挟み、ロールを回転させて、転写用積層体を適用基板８５に押し当てながら適用基板８５を送りだすロールラミネータを用いることが好ましい。
【００８３】
このようにして適用基板８５表面に形成した薄膜層８３の膜厚は、０．１μｍ〜５０μｍの範囲が好ましい。凹凸を有する下塗り層８１を押し当てる前の薄膜層８３の膜厚は、下塗り層８１の凹凸形状の最大高低差より厚い方が凹凸形状を再現しやすい。膜厚が等しいと下塗り層８１の凸部で薄膜層８３を突き破ってしまい、平面部が発生し拡散反射を効率よく得にくくなる恐れがある。
【００８４】
この薄膜層８３にネガ型感光性樹脂を用いた場合には、その形状の安定性を付与するために、図１５（ｃ）におけるように、露光機により露光を行い、感光部分を硬化させる。本発明に適用し得る露光機としては、カーボンアーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、タングステンランプ等が挙げられる。
【００８５】
この露光装置は画素及びＢＭ（ブラックマトリックス）等のパターン形成用の平行露光機でも良いが、本発明では予め形成された凹凸を硬化させることが出来れば良く、このためには感光性樹脂が硬化する露光量以上の光量を与えておけばよい。従って、一般に基板洗浄装置として利用されているラインに組み込める散乱光を用いるＵＶ照射装置を用いることが出来る。これらの装置を用いることによって、フォトマスクを用いる手法に比べて安価に作製でき、フォトマスクを用いる場合に比べ、露光量に対する裕度が大きい。また感光タイプとしてネガ型材を利用することで示したが、ポジ型であっても支障はない。露光はベースフィルム８２及び下塗り層８１等の仮支持体を剥がす前、または剥がした後に行うことができる。基板への密着性、追従性を向上させる目的で、ベースフィルムにクッション層を設けてもよい。
【００８６】
本発明おいて、適用基板８５に予め薄膜層８３を形成しておき、この薄膜層８３に下塗り層８１とベースフィルム８２とからなる凹凸フィルム８０を押し当てる場合、薄膜層８３及びその形成方法は前記したのと同様のもの及び方法が適用できる。ただし、薄膜層８３の露光は凹凸フィルム８０を押し当てた後が好ましい。
【００８７】
また、前記した凹凸フィルム８０の凹凸面に反射膜層８７を積層することによって拡散反射板を得ることができる。図１６は、この方法により得られる拡散反射板の一例を示す。
図１６は本発明による拡散反射板の一実施例を示す断面図である。図において、ベースフィルム８２の上に下塗り層８１が形成されており、その上に反射膜層８７が積層されている。凹凸フィルム８０の凹凸面への反射膜層８７の形成方法は、前記した方法と同様に行うことができる。
【００８８】
以下、本発明による拡散反射板を用いた反射型ＬＣＤ装置について、図１７を用いて説明する。
図１７は本発明による反射型ＬＣＤ装置の一実施例を示す一部断面側面図である。図において、ガラス基板である適用基板８５の上に薄膜層８３及び反射膜層８７が順次積層されており、これにより拡散反射板が構成されている。拡散反射板の凹部には透明の平坦化膜８８により埋められ、表面が平坦化されている。この平坦化膜８８の上に透明電極１００が形成されており、これを覆うようにして配向膜８９が形成されている。これにより一方の液晶挟持基板が構成されている。一方、適用基板８５と対面するガラス基板９６面には、ブラックマトリクス９４及びカラーフィルタ９５が形成されており、平坦化膜９３を形成後、透明電極９２及び配向膜９１が順次積層されている。ガラス基板９６の他の面には、位相差フィルム９７及び偏光板９８がそれぞれ、形成されている。以上によりもう一つの液晶挟持基板が構成されている。二つの液晶挟持基板を配向膜９１と配向膜８９とが向かい合うようにして対向させ、スペーサ９９，９９′とともに形成される空間に液晶９０を収納され、封じられている。
【００８９】
上記では、反射型ＬＣＤの表示装置を例にとって説明したが、本発明における拡散反射板は外部光線を拡散反射させることが必要なデバイスに用いることが出来る。例えば太陽電池の効率向上を目的とした拡散反射板がある。
【００９０】
また、本発明の下塗り層８１とベースフィルム８２とからなる凹凸フィルム８０は遮光板、装飾板、スリガラス、投影スクリ−ンの白色板、光学フィルタ、集光板、減光板等の製造に使用することができる。このように、本発明の凹凸フィルム８０はガラス板、合成樹脂板、合成樹脂フィルム、金属板、金属箔いかなるものにも転写することができ、被転写基板面は、平面のみならず曲面、立体面とすることもできる。
【００９１】
なお、本発明における転写用積層体７９において、下塗り層８１を適用基板８５に積層することもできる。このために、下塗り層８１とベースフィルム８２の間を剥離面に設定する。下塗り層８１を適用基板８５に積層する目的としては、反射膜層８７を電極として用いる場合の電気絶縁層としての機能を下塗り層８１に持たせる、あるいは反射膜層８７の凹凸の平坦化層としての役割を下塗り層８１に持たせる、下塗り層８１に感光性樹脂を用いて、反射膜層８７のエッチングレジストとしての役割を持たせる、更に下塗り層８１を着色し、反射膜層８７の部分的な遮光層としての役割を持たせる等がある。
【００９２】
以下具体的な実施例について説明する。
【００９３】
４５ｍｍ角厚さ２０ｍｍのステンレス基材の中央部１５ｍｍ角の範囲に、先端Ｒ半径２０μｍのダイヤモンドバイトにて深さ０．６μｍのマイクロレンズ形状を本発明方式による切削方式にて形成し転写原型を作成した。
【００９４】
次にベースフィルムとして厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、このベースフィルム上に下記組成の光硬化性樹脂溶液をコンマコーターで２０μｍの膜厚になるよう塗布乾燥した。そして、前記転写原型を押しあて、紫外線を照射し光硬化性樹脂を硬化し転写原型から分離し、凹凸形状が光硬化性樹脂層（下塗り層）の表面に形成された凹凸フィルムを得た。
【００９５】
光硬化性樹脂（下塗り層）溶液としては：
アクリル酸・ブチルアクリレート・ビニルアセテート共重合体…５重量部
ブチルアセテート（モノマー） ……８重量部
ビニルアセテート（モノマー） ……２重量部
アクリル酸（モノマー） ……０．３重量部
ヘキサンジオールアクリレート（モノマー） ……０．２重量部
ベンゾインイソブチルエーテル（開始剤） ……２．５重量％
次に凹凸形状が形成された光硬化性樹脂層（下塗り層）上に下記の薄膜層形成用溶液をコンマコーターで平均膜厚が８μｍの膜厚になるよう塗布乾燥し、カバーフィルムとしてポリエチレンフィルムを被覆して転写フィルムを得た。
【００９６】
薄膜層形成用溶液としては：
ポリマーとしてスチレン、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、アクリル酸、グリシジルメタクリレート共重合樹脂を用いた（ポリマーＡ）。分子量は約３５０００、酸価は１１０である。部は重量部（以下同じ）。

この転写フィルムのカバーフィルムを剥がしながら、薄膜層がガラス基板に接するようにラミネータを用いて基板温度９０℃、ロール温度８０℃、ロール圧力７Ｋｇ／ｃｍ^２、速度０．５ｍ／分でラミネートし、ガラス基板上に薄膜層、光硬化性樹脂層（下塗り層）、ベースフィルムが積層された基板を得た。次に、光硬化性樹脂層（下塗り層）、ベースフィルムを剥離し、ガラス基板上に転写原型の凹凸形状と同様な薄膜層を得た。これを、オーブンで２３０℃、３０分間の熱硬化を行い、真空蒸着法で、アルミニウム薄膜を０．２μｍの膜厚になるよう積層し反射層を形成した。
【００９７】
以下、第２の実施例について説明する。
第１の実施例の凹凸フィルムの凹凸面に真空蒸着法で、アルミニウム薄膜を０．２μｍの膜厚になるよう積層して反射層を形成した。これは入射角度−４０°〜４０°の範囲に亘って均一で、十分な反射強度が得られ、反射特性にすぐれた拡散反射板が得られた。
【００９８】
以下、第３の実施例について説明する。
永久基板となるガラス基板に第１の実施例と同様の薄膜層形成用溶液を塗布し２０００回転で１５秒間スピンコートし、ホットプレートで９０℃、２分間に加熱して８μｍの薄膜層を得た。次に第１の実施例に示した凹凸フィルムの凹凸面が薄膜層に面するようにラミネータを用いて、基板温度９０℃、ロール温度８０℃、ロール圧力７Ｋｇ／ｃｍ^２、速度０．５ｍ／分でラミネートし、ガラス基板上に薄膜層、光硬化性樹脂層（下塗り層）、ベースフィルムが積層された基板を得た。これに露光装置で紫外線を照射し次に、光硬化性樹脂層（下塗り層）とベースフィルムを剥離し、ガラス基板上に転写原型の凹凸形状と同様な薄膜層を得た。次に、オーブンで２３０℃、３０分間の熱硬化を行い、真空蒸着法で、アルミニウム薄膜を０．２μｍの膜厚になるよう積層し反射層を形成して拡散反射板を作製した。これは入射角度−４０°〜４０°の範囲に亘って均一で、十分な反射強度が得られ、反射特性にすぐれた拡散反射板が得られた。
【００９９】
以上述べたように、本発明によるマイクロレンズ形状によれば、切削加工方式によりレンズ面の形成が可能となり設計値に基づいたレンズ形状の入手が可能となる。また非球面のレンズ面形状の創生も可能であるため光学設計の自由度の高いマイクロレンズとなる。これを不規則ピッチにて配置した反射板に用いることによって、設計値に基づいた反射特性を有する、優れた反射板が得られる。
【０１００】
本発明によるマイクロレンズ形状の転写原型、凹凸型及び転写用積層体を用いることにより反射型液晶表示装置等に使用される良好な反射特性を有する拡散反射板を効率良く製造することができ、凹凸面をあらかじめ適切に設定しておくことによって、拡散反射板の反射特性を自由に制御でき、かつ再現性のよい反射特性が得られ、また、所定機能をもつ表面形状を適宜の基板に容易に賦与することができる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、切削加工方式により、設計値に基づいたレンズ形状の入手が可能となる。
また、非球面のレンズ面形状の創生も可能であるため光学設計の自由度の高いマイクロレンズを得ることができる。
また、設計値に基づいた反射特性を有する、優れた反射板が得られる。
また、良好な反射特性を有する拡散反射板を効率良く製造することができ、凹凸面をあらかじめ適切に設定しておくことによって、拡散反射板の反射特性を自由に制御でき、かつ再現性のよい反射特性が得られ、また、所定機能をもつ表面形状を適宜の基板に容易に賦与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明によるマイクロレンズ形状の斜視図および断面図である。
【図２】本発明によるマイクロレンズアレイを形成する際の転写原型の製造に用いる切削工具の正面図、切削工具および転写原型の側面断面図である。
【図３】転写原型に対する切削工具のすくい面の関係を説明するための工具側面図および転写原型の断面図である。
【図４】球面形状に対して本実施例によって形成されたマイクロレンズ形状の誤差量を示す特性曲線図である。
【図５】最大誤差量を示す特性曲線図である。
【図６】本発明によって形成されるマイクロレンズの他の実施例を説明するための楕円曲線を示す図である。
【図７】本発明によるマイクロレンズ形状を複数配置して構成した反射板の一実施例を示す正面図である。
【図８】本発明による反射板を作成する際の加工手順一実施例を示す断面図である。
【図９】本発明による反射板を用いた反射型液晶表示装置の一実施例を示す断面図である。
【図１０】本発明における反射板の反射特性の測定方法を説明する図である。
【図１１】反射特性を示す特性図である。
【図１２】圧痕方式によってマイクロレンズを形成する方法を示す圧痕工具と圧痕母型の斜視図である。
【図１３】本発明による転写原型から凹凸型を製造する際の加工手順の一例を示す断面図である。
【図１４】本発明による凹凸フィルム一実施例を示す断面図である。
【図１５】転写用積層体を用いた拡散反射板の製造方法を説明するための一部断面側面図である。
【図１６】本発明による拡散反射板の一実施例を示す断面図である。
【図１７】本発明による反射型ＬＣＤ装置の一実施例を示す一部断面側面図である。
【図１８】本発明方式による半月形状のマイクロレンズ形状の斜視図および断面図である。
【図１９】半月形状のマイクロレンズを形成する際の転写原型の製造に用いる切削工具の正面図、切削工具および転写原型の側面断面図である。
【図２０】マイクロレンズを形成する際の加工装置の正面図と側面図である。
【符号の説明】
１…転写原型、２…レンズ形成面、マイクロレンズ、３…Ｘ中心線、４…Ｙ中心線、１１…切削工具、１２…ダイヤモンドチップ、１２ａ…刃先、１２ｂ…すくい面、１２ｃ…前逃げ面、１３…工具移動軌跡、２０…楕円曲線、３１…反転型、３２…反射板、４０…反射型液晶表示装置、４１…偏光板、４２…位相差板、４３…表示側ガラス基板、４４…透明電極、４５…配向膜、４６…液晶層、４７…配向膜、４８…透明電極、４９…背面ガラス基板、５０…偏光板、５１…粘着体、５６…反射板、５７…輝度計、５９…反射光、６０…圧痕工具、６１…入射光、６２…マイクロレンズ面、６３…圧痕母型、６３…理想の反射特性、６４…従来方式の反射特性、６５…圧痕法による反射特性、６６…本発明法による反射特性、７０…凹凸型、７１…被転写基材、７２…転写基材支持体、８０…凹凸フィルム、８１…下塗り層、８２…ベースフィルム、８３…薄膜層、８４…カバーフィルム、８５…適用基板、８６…活性光、８７…反射膜層、８８…平坦化層、８９…配向膜、９０…液晶層、９１…配硬膜、９２…透明電極、９３…平坦化膜、９４…ブラックマトリックス、９５…カラーフィルタ、９６…ガラス基板、９７…位相差フィルム、９８…偏光フィルム、９９…スペーサ、９９‘…スペーサ、１００…透明電極、１０２…半月状のレンズ形成面、１０３…Ｘ中心線、１０４…Ｙ平行線、１２０…装置ベース、１２１…加工テーブル、１２３…微小駆動機構部、１２４…Ｚ軸駆動部、１２５…ＮＣ制御部、１２６…微小駆動機構部制御部。

Claims

複数のマイクロレンズのレンズ面を形成するためのレンズ形成面を基体の表面に形成するマイクロレンズアレイの転写原型の製造方法であって、
上記レンズ形成面の中心を通り直交する２本の中心線のうち、少なくとも一方の中心線に垂直な断面におけるレンズ形成面の外形と同じ刃先輪郭形状を有する切削工具を、上記基体に対し相対的に、該一方の中心線に沿った方向にかつ他方の中心線に垂直な断面におけるレンズ形成面の外形線と同じ軌跡で移動させて、上記基体の表面を切削し、該切削面を上記レンズ形成面とする転写原型を製造することを特徴とするマイクロレンズアレイの転写原型の製造方法。
上記切削工具が、上記基体に対して相対的に上記軌跡の移動を行うとき、該基体は、上記一方の中心線に沿った方向に直線移動され、上記切削工具は、該基体の直線移動に並行して上記レンズ形成面に垂直な方向に微小往復移動される請求項１に記載のマイクロレンズアレイの転写原型の製造方法。
上記切削工具は、上記基体に対し相対的に上記軌跡の移動を行うとき、圧電素子により上記レンズ形成面に垂直な方向に微小往復移動される請求項１に記載のマイクロレンズアレイの転写原型の製造方法。