JP5464246B2 - Screen manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、スクリーンの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a screen .
スクリーン上に画像を投影する表示装置が知られている。このような表示装置としては、ホームシアター用モニター、大画面テレビ等に適用されるリア型プロジェクタが知られており、近年、その需要が高まりつつある。
このようなリア型プロジェクタでは、その画像形成に主として透過型スクリーンが用いられる。
A display device that projects an image on a screen is known. As such a display device, a rear-type projector applied to a home theater monitor, a large-screen television, or the like is known, and the demand thereof has been increasing in recent years.
In such a rear projector, a transmissive screen is mainly used for image formation.
このようなリア型プロジェクタに用いられる透過型スクリーンは、フレネルレンズが形成されたフレネルレンズ部と、微小のレンズ部が形成されたマイクロレンズ基板やレンチキュラレンズ基板等のレンズ基板とを有するものが知られている。
このような透過型スクリーンに用いるレンズ基板は、精細に作ることが求められ、所望の形状からのずれ等が大きいと、光学特性に大きな影響を与えてしまう。
A transmission screen used in such a rear projector has a Fresnel lens portion on which a Fresnel lens is formed and a lens substrate such as a microlens substrate or a lenticular lens substrate on which a minute lens portion is formed. It has been.
A lens substrate used for such a transmission type screen is required to be made fine, and if the deviation from a desired shape is large, the optical characteristics are greatly affected.
このようなレンズ基板は、一般に、多数の凹部を有する凹部付き基板を用いて製造される。この凹部付き基板の製造方法としては、所定パターンの開口部を有するマスクを用いたエッチングにより製造する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、従来の凹部付き基板の製造方法では、マスクに設けられた開口部が微細であるため、エッチングの際に、十分に均一にエッチング液を行き渡らせることが困難であった。その結果、形成される凹部の形状にばらつきが生じ、十分に均一な形状の凹部を形成するのが困難であった。
Such a lens substrate is generally manufactured using a substrate with concave portions having a large number of concave portions. As a method for manufacturing the substrate with recesses, a method of manufacturing by etching using a mask having openings having a predetermined pattern is known (see, for example, Patent Document 1).
However, in the conventional method for manufacturing a substrate with concave portions, since the opening provided in the mask is fine, it is difficult to distribute the etching solution sufficiently uniformly during etching. As a result, variations occur in the shape of the formed recess, and it is difficult to form a sufficiently uniform recess.
本発明の目的は、各凹部間で形状のばらつきが小さい凹部を有する凹部付き基板を用いたスクリーンの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is a child provide a screen manufacturing method using the substrate with concave portions having a recess variation in shape is small between each recess.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のスクリーンの製造方法は、マイクロレンズを備えたスクリーンの製造方法であって、
凹部を有する凹部付き基板を得る工程と、
前記凹部付き基板の凹部の形状を基にして前記スクリーンに備えられたマイクロレンズの形状を得る工程と、
を有し、
前記凹部付き基板を得る工程は、
基板上に、多数の第1の開口部を有するマスクを形成するマスク形成工程と、
前記第1の開口部を介して前記基板にエッチングを施し、初期凹部を形成する第1のエッチング工程と、
前記マスクの前記初期凹部に対応する部位を、前記初期凹部の周縁部に沿って除去することにより、前記第1の開口部の開口面積を拡げ、第2の開口部を形成する開口面積拡大工程と、
前記第2の開口部を介して前記基板にエッチングを施す第2のエッチング工程と、
を有し、
前記開口面積拡大工程において、粘着性を有する粘着体を用いて、前記マスクの前記初期凹部に対応する部位を、前記初期凹部の周縁部に沿って除去することを特徴とする。
これにより、各凹部間で形状のばらつきが小さい凹部を有する凹部付き基板を用いたスクリーンの製造方法を提供することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The method for producing a screen of the present invention is a method for producing a screen having a microlens,
Obtaining a substrate with a recess having a recess;
Obtaining the shape of the microlens provided in the screen based on the shape of the recess of the substrate with the recess;
Have
The step of obtaining the substrate with recesses includes:
A mask forming step of forming a mask having a plurality of first openings on the substrate;
Etching the substrate through the first opening to form an initial recess; and
An opening area expanding step for expanding the opening area of the first opening and forming the second opening by removing a portion of the mask corresponding to the initial recess along the peripheral edge of the initial recess. When,
A second etching step of etching the substrate through the second opening;
Have
In the opening area enlarging step, a part corresponding to the initial recess of the mask is removed along the peripheral edge of the initial recess using an adhesive body having adhesiveness .
Thereby, the manufacturing method of the screen using the board | substrate with a recessed part which has a recessed part with a small dispersion | variation in a shape between each recessed part can be provided.
本発明のスクリーンの製造方法では、前記マスクの平均厚さは、5〜500nmであることが好ましい。
これにより、開口面積拡大工程において、第2の開口部をより容易に形成することができる。
In the screen manufacturing method of the present invention, the average thickness of the mask is preferably 5 to 500 nm.
Thereby, the second opening can be more easily formed in the opening area expanding step.
本発明のスクリーンの製造方法では、前記マスクは、クロムで構成される層と、主として酸化クロムで構成される層とを有する積層体で構成されたものであることが好ましい。
これにより、開口面積拡大工程において、初期凹部の周縁部に沿ってより確実にマスクを除去することができるとともに、不本意なマスクの剥がれを防止することができる。
In the screen manufacturing method of the present invention, it is preferable that the mask is formed of a laminate having a layer made of chromium and a layer mainly made of chromium oxide.
Thereby, in an opening area expansion process, while being able to remove a mask more reliably along the peripheral part of an initial stage recessed part, unintentional peeling of a mask can be prevented.
本発明のスクリーンの製造方法では、前記第1の開口部は、レーザ加工により形成されたものであることが好ましい。
これにより、所望のパターンに配列した所望の形状の第1の開口部を容易かつ精確に形成することができる。また、凹部付き基板を生産性良く製造することができる。特に、大面積の基板にも簡単に凹部を形成することができる。
In the screen manufacturing method of the present invention, it is preferable that the first opening is formed by laser processing.
Thereby, the 1st opening part of the desired shape arranged in the desired pattern can be formed easily and accurately. In addition, the substrate with recesses can be manufactured with high productivity. In particular, the concave portion can be easily formed even on a large-area substrate.
本発明のスクリーンの製造方法では、前記第1の開口部の平均径は、0.8〜20μmであることが好ましい。
これにより、凹部内における、曲率半径のばらつきを効果的に小さいものとすることができる。また、第1のエッチング工程において、形成される初期凹部の形状を好適なものとすることができる。
本発明のスクリーンの製造方法では、前記エッチング工程において、フッ化アンモニウムと、酸とを含むエッチング液を用いて施されることが好ましい。
これにより、マスクへの影響をより効果的に抑制しつつ、基板に対してより均一にエッチングを施すことができる。
本発明のスクリーンの製造方法では、前記マイクロレンズの形状を得る工程は、
前記凹部付き基板の前記凹部が形成された側の面に、流動性を有する状態の樹脂材料を付与し、樹脂材料を平板で押圧する工程と、
前記樹脂材料を固化させる工程と、
前記凹部付き基板および前記平板を取り除く工程と、
を有することが好ましい。
In the screen manufacturing method of the present invention, the average diameter of the first opening is preferably 0.8 to 20 μm.
Thereby, the dispersion | variation in the curvature radius in a recessed part can be made small effectively. Moreover, in the first etching step, the shape of the initial recess formed can be made suitable.
In the method for producing a screen of the present invention, it is preferable that the etching step is performed using an etching solution containing ammonium fluoride and an acid.
Thereby, it is possible to etch the substrate more uniformly while suppressing the influence on the mask more effectively.
In the method for producing a screen of the present invention, the step of obtaining the shape of the microlens includes:
A step of applying a fluid resin material to the surface of the substrate with recesses on which the recesses are formed, and pressing the resin material with a flat plate;
A step of Ru solidifying the resin material,
A step except taking the substrate with concave portions and the flat plate,
It is preferable to have.
以下、本発明のスクリーンの製造方法について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
[凹部付き基板]
まず、本発明のスクリーンの製造方法に先立ち、凹部付き基板について説明する。
Hereinafter, a method for producing a screen of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
[Substrate with recess]
First, prior to a screen manufacturing method of the present invention, a description will be given of a substrate with concave portions.
図1は、凹部付き基板を示す縦断面図、図2は、凹部付き基板の平面図、図3、図4は、凹部付き基板の製造工程を示す模式的な縦断面図である。
凹部付き基板6は、後に詳述する方法により製造されるものであって、図1および図2に示すように、表面に多数の凹部61を有している。
凹部付き基板6は、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、たわみを生じ難く、傷つき難い材料で構成されたものであるのが好ましい。凹部付き基板6の構成材料としては、例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。中でも、ソーダガラスは、後述するような製造工程において、加工が容易であるとともに、得られる凹部付き基板6を好適な光学的特性を有するものとすることができる。また、ソーダガラスは、比較的安価であり、製造コストの面からも有利である。また、ソーダガラスは、一般にエッチング液との反応によって水に難溶性の生成物(副生成物)が生じるという問題が起こりやすく、このような副生成物が生じると、後述するようなマスク8の初期孔が副生成物によって塞がってしまう場合等があるが、後に詳述するような凹部付き基板の製造方法によれば、このような問題を効果的に防止することができる。また、特に、後に詳述するようなエッチング液を用いた場合、前述したような問題をより確実に防止することができる。
Figure 1 is a longitudinal sectional view showing a concave portion with the substrate, 2 is a plan view of the concave portion with the substrate, 3, 4 is a schematic longitudinal sectional view showing the manufacturing process of the concave portion with the substrate .
The board |
The
凹部61は、後述するマイクロレンズ基板1のマイクロレンズ21に対応した形状を有している。特に、凹部61は、後述するような本発明の方法により形成されたものであるため、各凹部61間での形状のばらつきが小さいものとなっている。したがって、色ムラ等の少ないマイクロレンズ基板1を容易に形成することができる。
本実施形態において、凹部61は、凹部付き基板6を平面視した際の縦幅(鉛直方向の幅)が横幅(水平方向の幅)よりも小さい扁平形状(略楕円形、略俵形)を有している。凹部61がこのような形状を有することにより、得られるマイクロレンズ基板1は、視野角特性に特に優れたものとなる。特に、水平方向および鉛直方向の視野角特性をともに優れたものとなる。また、投影される画像の輝度がより高いものとなる。
The
In the present embodiment, the
平面視したときの凹部61の短軸方向(縦方向)の長さをX[μm]、長軸方向(横方向)の長さをY[μm]としたとき、0.10≦X/Y≦0.99の関係を満足するのが好ましく、0.50≦X/Y≦0.95の関係を満足するのがより好ましく、0.60≦X/Y≦0.80の関係を満足するのがさらに好ましい。上記のような関係を満足することにより、上述したような効果がさらに顕著なものとなる。
When the length in the minor axis direction (longitudinal direction) of the
また、平面視したときの凹部61の短軸方向(縦方向)の長さをL1[μm]、長軸方向(横方向)の長さをL2[μm]としたとき、0.10≦L1/L2≦0.99の関係を満足するのが好ましく、0.50≦L1/L2≦0.95の関係を満足するのがより好ましく、0.60≦L1/L2≦0.80の関係を満足するのがさらに好ましい。上記のような関係を満足することにより、上述したような効果がさらに顕著なものとなる。
Further, when the length in the minor axis direction (vertical direction) of the
また、平面視したときの凹部61の短軸方向の長さは、10〜500μmであるのが好ましく、30〜300μmであるのがより好ましく、50〜100μmであるのがさらに好ましい。凹部61の短軸方向の長さが前記範囲内の値であると、製造されるマイクロレンズ基板1の視野角特性、およびマイクロレンズ基板1により投影される画像のコントラスト、輝度を特に優れたものとしつつ、投影される画像において十分な解像度を得ることができる。また、凹部61の短軸方向の長さが前記範囲内の値であると、製造されるマイクロレンズ基板1を用いた際に、モアレ等の不都合の発生を効果的に防止することができるとともに、マイクロレンズ基板1(凹部付き基板6)の生産性をさらに高めることができる。
Further, the length in the minor axis direction of the
また、平面視したときの凹部61の長軸方向の長さは、15〜750μmであるのが好ましく、45〜450μmであるのがより好ましく、70〜150μmであるのがさらに好ましい。凹部61の長軸方向の長さが前記範囲内の値であると、製造されるマイクロレンズ基板1の視野角特性、およびマイクロレンズ基板1により投影される画像のコントラスト、輝度を特に優れたものとしつつ、投影される画像において十分な解像度を得ることができる。また、凹部61の長軸方向の長さが前記範囲内の値であると、製造されるマイクロレンズ基板1を用いた際に、モアレ等の不都合の発生を効果的に防止することができるとともに、マイクロレンズ基板1(凹部付き基板6)の生産性をさらに高めることができる。
Further, the length in the major axis direction of the
また、凹部61の曲率半径は、7.5〜375μmであるのが好ましく、22.5〜225μmであるのがより好ましく、35〜75μmであるのがさらに好ましい。凹部61の曲率半径が前記範囲内の値であると、視野角特性を特に優れたものとすることができる。特に、水平方向および鉛直方向の視野角特性をともに優れたものとすることができる。なお、凹部61は、短軸方向についての曲率半径と、長軸方向の曲率半径が異なるものであってもよいが、このような場合、短軸方向の曲率半径が上記の範囲内の値であるのが好ましい。
Moreover, it is preferable that the curvature radius of the recessed
また、凹部61の深さは、7.5〜375μmであるのが好ましく、22.5〜225μmであるのがより好ましく、35〜75μmであるのがさらに好ましい。凹部61の高さが前記範囲内の値であると、最終的に得られる透過型スクリーン10(リア型プロジェクタ300)の視野角特性を、特に優れたものとすることができる。
また、凹部61の深さをH[μm]、凹部61の短軸方向の長さをX[μm]としたとき、1.0≦X/H≦2.7の関係を満足するのが好ましく、1.1≦X/H≦2.3の関係を満足するのがより好ましく、1.3≦X/H≦2.1の関係を満足するのがさらに好ましい。このような関係を満足することにより、光の干渉によるモアレの発生を効果的に防止しつつ、視野角特性を特に優れたものとすることができる。
Moreover, it is preferable that the depth of the recessed
Further, when the depth of the
また、これら複数個の凹部61は、千鳥状(千鳥格子状)に配列している。このように凹部61が配列することにより、最終的に得られる透過型スクリーン10(リア型プロジェクタ300)において、モアレ等の不都合の発生を効果的に防止することができる。これに対し、例えば、凹部61が正方格子状等に配列したものであると、凹部61の大きさ等によっては、モアレ等の不都合の発生を十分に防止することが困難となる場合がある。また、凹部をランダムに配した場合、凹部61の大きさ等によっては、凹部が形成されている有効領域における凹部の占有率を十分に高めるのが困難となり、得られるマイクロレンズ基板の光の透過率(光の利用効率)を十分に高めるのが困難となり、得られる画像が暗いものとなる。
The plurality of
上記のように、凹部61は、凹部付き基板6を平面視したときに、千鳥格子状に配列しているが、複数の凹部61で構成される第1の行25と、それに隣接する第2の行26とが、縦方向に半ピッチ分だけずれているのが好ましい。これにより、最終的に得られる透過型スクリーン10(リア型プロジェクタ300)において、光の干渉によるモアレの発生等をより効果的に防止するとともに、かつ、視野角特性を特に優れたものとすることができる。
As described above, the
上記のように、凹部の形状や配列方式、占有率等を厳密に規定することにより、最終的に得られる透過型スクリーン10(リア型プロジェクタ300)において、光の干渉によるモアレの発生を効果的に防止しつつ、視野角特性等を特に優れたものとすることができる。
また、凹部付き基板6を平面視したときの、凹部61が形成されている有効領域において、凹部61の占有率は、90%以上であるのが好ましく、96%以上であるのがより好ましく、97%以上であるのがさらに好ましい。凹部61の占有率が90%以上であると、得られるマイクロレンズ基板1の光利用効率をさらに向上させることができる。なお、凹部61の占有率は、平面視したときの凹部61の中心612と、当該凹部61に隣接する、凹部61が形成されていない部位の中心部とを結ぶ線分において、凹部61が形成されている部位の長さL3[μm]と、前記線分の長さL4[μm]との比率(L3/L4×100[%])として求めることができる(図2参照)。
As described above, by strictly defining the shape, arrangement method, occupation ratio, and the like of the recesses, it is possible to effectively generate moiré due to light interference in the finally obtained transmission screen 10 (rear projector 300). In particular, the viewing angle characteristics and the like can be made excellent.
Further, in the effective region where the
次に、凹部付き基板の製造方法の一例について説明する。
図3、図4は、凹部付き基板の製造工程の一例を示す模式的な縦断面図である。
まず、凹部付き基板6を製造するに際し、基板(ガラス基板)7を用意する(図3(a)参照)。
Next, an example of a manufacturing method of the concave portion with the substrate.
3, FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a concave portion with the substrate manufacturing process.
First, when manufacturing the board |
この基板7は、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に用いられる。また、基板7は、洗浄等により、その表面が清浄化されているものが好ましい。
このような清浄化は、例えば、基板7の表面をエッチング(ライトエッチング)することにより行うことができる。
エッチングの方法は、特に限定されず、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチング等が挙げられる。
The
Such cleaning can be performed, for example, by etching (light etching) the surface of the
The etching method is not particularly limited, and examples thereof include wet etching and dry etching.
ウェットエッチングを用いた場合、エッチング液としては特に限定されないが、一水素二フッ化アンモニウムと硫酸との混合液を用いるのが好ましい。これにより、基板7の表面の平滑性を高くすることができるとともに、基板7表面の不純物(Na、K等)を好適に除去することができる。その結果、後述するマスキング工程において、マスク形成用膜4(マスク8)をピンホール等欠陥の少ないものとすることができる。これにより、レーザによる開口部以外が不本意にエッチングされることを防ぐことができる。
基板7の厚さは、基板7を構成する材料、屈折率等の種々の条件により異なるが、通常、0.3〜20mm程度であるのが好ましく、2〜8mm程度であるのがより好ましい。厚さをこの範囲内とすると、例えば、必要な光学特性を備えたコンパクトな凹部付き基板6を得ることができる。
When wet etching is used, the etching solution is not particularly limited, but a mixed solution of ammonium monohydrogen difluoride and sulfuric acid is preferably used. Thereby, the smoothness of the surface of the
The thickness of the
<A1>用意した基板7の表面に、多数個の第1の開口部81を有するマスク8を形成するとともに、基板7の裏面(マスク8が形成される面と反対側の面)に裏面保護膜89を形成する(マスク形成工程、図3(a)、図3(b)参照)。
特に、本実施形態では、まず、図3(a)に示すように、用意した基板7の裏面に裏面保護膜89を形成するとともに、基板7の表面にマスク形成用膜4を形成し(マスク形成用膜形成工程)、その後、図3(b)に示すように、マスク形成用膜4に第1の開口部81を形成すること(第1の開口部形成工程)によりマスク8を得る。マスク形成用膜4および裏面保護膜89は同時に形成することもできる。
<A1> A
In particular, in the present embodiment, first, as shown in FIG. 3A, a back surface
マスク形成用膜4は、レーザ光の照射等により、後述する第1の開口部81を形成することができるとともに、後述するエッチング工程におけるエッチングに対する耐性を有するものが好ましい。換言すれば、マスク形成用膜4(マスク8)は、エッチングレートが、基板7と略等しいか、または、基板7に比べて小さくなるように構成されるのが好ましい。
The
かかる観点からは、マスク形成用膜4(マスク8)を構成する材料としては、例えばCr、Au、Ni、Ti、Pt等の金属やこれらから選択される2種以上を含む合金、前記金属の酸化物(金属酸化物)、シリコン、樹脂等が挙げられる。
また、マスク形成用膜4(マスク8)は、例えば、実質的に均一な組成を有するものであってもよいし、異なる複数の層を有する積層体等であってもよい。
From this point of view, as a material constituting the mask forming film 4 (mask 8), for example, a metal such as Cr, Au, Ni, Ti, Pt, an alloy containing two or more selected from these, Examples thereof include oxides (metal oxides), silicon, and resins.
In addition, the mask forming film 4 (mask 8) may have, for example, a substantially uniform composition, or a laminated body having a plurality of different layers.
上記のように、マスク形成用膜4(マスク8)の構成は、特に限定されるものではないが、主としてクロムで構成される層と、主として酸化クロムで構成される層とを有する積層体であるのが好ましい。このような構成のマスク形成用膜4は、後述するようなレーザ光の照射等により、所望の形状の開口部を容易かつ確実に形成することができるものであり、また、このような構成のマスク形成用膜4を用いて得られるマスク8は、様々な組成のエッチング液に対して優れた安定性を有している(後述するエッチング工程において基板7をより確実に保護することができる)。また、マスク形成用膜4(マスク8)が上記のような構成であると、エッチング液への耐性を保持しつつ、マスク8の厚さを薄くすることができる。その結果、後述するエッチング工程において、形成過程の凹部が所定の大きさとなったときに、確実に、マスクのその凹部に対応する部位を確実に除去することができる。また、マスク形成用膜4(マスク8)のが上記のような構成のものであると、例えば、後述するエッチング工程(第1のエッチング工程および第2のエッチング工程)において、エッチング液として一水素二フッ化アンモニウムを含む液体を好適に用いることができる。一水素二フッ化アンモニウムは毒劇物ではないため、作業中の人体や環境への影響をより確実に防止することができる。また、上記のような構成のマスク形成用膜4(マスク8)は、マスクの内部応力を効率良く緩和することができ、基板7との密着性(特に、エッチング工程における密着性)に特に優れている。その結果、後述する開口面積拡大工程において、初期凹部61’の周縁部に沿ってより確実にマスクを除去することができるとともに、不本意なマスクの剥がれを防止することができる。このようなことから、上記のような構成のマスク形成用膜4(マスク8)を用いることにより、所望の形状の凹部61を容易かつ確実に形成することができる。
As described above, the configuration of the mask forming film 4 (mask 8) is not particularly limited, but is a laminate having a layer mainly composed of chromium and a layer mainly composed of chromium oxide. Preferably there is. The
マスク形成用膜4の形成方法は特に限定されないが、マスク形成用膜4(マスク8)をクロム(Cr)、金(Au)等の金属材料(合金を含む)や金属酸化物(例えば酸化クロム)で構成されたものとする場合、マスク形成用膜4は、例えば、蒸着法やスパッタリング法等により、好適に形成することができる。また、マスク形成用膜4(マスク8)をシリコンで構成されたものとする場合、マスク形成用膜4は、例えば、スパッタリング法やCVD法等により、好適に形成することができる。
The method for forming the
マスク8が、主としてクロムで構成される層と、主として酸化クロムで構成される層とを有する積層体である場合、クロムの層の平均厚さをX[nm]、酸化クロムの層の平均厚さをY[nm]としたとき、0.01≦Y/X≦0.8の関係を満足するのが好ましく、0.1≦Y/X≦0.5の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、所望の大きさの第1の開口部をより高い精度で形成することができる。
When the
マスク形成用膜4(マスク8)の厚さは、マスク形成用膜4(マスク8)を構成する材料によっても異なるが、5〜500nmであるのが好ましく、40〜150nmであるのがより好ましい。これにより、後述する開口面積拡大工程において、第2の開口部をより容易に形成することができる。また、エッチングに対する耐性を保持しつつ、第2の開口部82の形成が容易になり、第1の開口部の大きさをより容易に制御することができる。また、後述するエッチング工程において、形成過程の凹部が所定の大きさとなったときに、確実に、マスクのその凹部に対応する部位を確実に除去することができる。その結果、より均一にエッチングを施すことができる。厚さが前記下限値未満であると、マスク形成用膜4の構成材料等によっては、後述する第1の開口部形成工程(第1の開口部形成工程)において形成される第1の開口部81の形状が歪んでしまう可能性がある。また、後述するエッチング工程(第1のエッチング工程および第2のエッチング工程)でウェットエッチングを施す際に、基板7のマスクした部分を十分に保護できない可能性がある。一方、上限値を超えると、マスク形成用膜4の構成材料等によっては、後述する第1の開口部形成工程において、貫通する第1の開口部81を形成するのが困難になるほか、マスク形成用膜4(マスク8)の内部応力によりマスク形成用膜4(マスク8)が剥がれ易くなる場合がある。
The thickness of the mask forming film 4 (mask 8) varies depending on the material constituting the mask forming film 4 (mask 8), but is preferably 5 to 500 nm, and more preferably 40 to 150 nm. . Thereby, a 2nd opening part can be formed more easily in the opening area expansion process mentioned later. In addition, the
裏面保護膜89は、次工程以降で基板7の裏面を保護するためのものである。この裏面保護膜89により、基板7の裏面の侵食、劣化等が好適に防止される。この裏面保護膜89は、例えば、マスク形成用膜4(マスク8)と同様の構成を有している。このため、裏面保護膜89は、マスク形成用膜4の形成と同時に、マスク形成用膜4と同様に設けることができる。
The back surface
次に、図3(b)に示すように、マスク形成用膜4に、複数個の第1の開口部81を形成し、マスク8を得る(第1の開口部形成工程)。本工程で形成される第1の開口部81は、後述する第1のエッチングの際のマスク開口として機能するものである。
第1の開口部81の形成方法は、特に限定されないが、レーザ光の照射による方法であるのが好ましい。これにより、所望のパターンに配列した所望の形状の第1の開口部81を容易かつ精確に形成することができる。その結果、凹部61の形状、配列方式等をより確実に制御することができる。また、第1の開口部81をレーザの照射により形成することにより、凹部付き基板を生産性良く製造することができる。特に、大面積の基板にも簡単に凹部を形成することができる。また、レーザ光の照射でマスク形成用膜4に第1の開口部81を形成することで、従来のようなフォトリソグラフィ法によってレジスト膜に開口部を形成する場合に比べて、簡単かつ安価に第1の開口部を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 3B, a plurality of
The method for forming the
また、レーザ光の照射により第1の開口部81を形成する場合、使用するレーザ光の種類は、特に限定されないが、ルビーレーザ、半導体レーザ、YAGレーザ、フェムト秒レーザ、ガラスレーザ、YVO4レーザ、Ne−Heレーザ、Arレーザ、CO2レーザ、エキシマレーザ等が挙げられる。また、各レーザのSHG、THG、FHG等の波長を使っても良い。
Further, when the
本工程で形成する第1の開口部81は、その形状、大きさは特に限定されないが、略円形で、その直径が、0.8〜20μmであるのが好ましく、1.0〜10μmであるのがより好ましく、1.5〜4μmであるのがさらに好ましい。第1の開口部81がこのように微細な大きさであることにより、最終的に得られる凹部61内における、曲率半径のばらつきを効果的に小さいものとすることができる。また、後述する第1のエッチング工程において、形成される初期凹部61’の形状を好適なものとすることができる。
また、マスク形成用膜4に対してレーザ光の照射で第1の開口部81を形成するだけでなく、例えば、基板7にマスク形成用膜4を形成する際に、予め基板7上に所定パターンで異物を配しておき、その上にマスク形成用膜4を形成することでマスク形成用膜4に積極的に欠陥を形成し、当該欠陥を第1の開口部81としてもよい。
Although the shape and size of the
In addition to forming the
<A2>次に、図3(c)に示すように、第1の開口部81が形成されたマスク8を用いて基板7にエッチングを施し、初期凹部61’を形成する(第1のエッチング工程)。
本工程において、エッチングは、形成される初期凹部61’を平面視した際の幅が、最終的に形成すべき凹部61を平面視した際の幅(長軸方向の長さ)に対して、20〜70%程度となるまで施すのが好ましく、30〜65%程度となるまで施すのがより好ましい。これにより、最終的に形成される凹部付き基板6において、各凹部61間での形状のばらつきをより効果的に小さいものとすることができる。
<A2> Next, as shown in FIG. 3C, the
In this step, the width of the
エッチングの方法は、特に限定されず、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチング等が挙げられる。以下の説明では、ウェットエッチングを用いる場合を例に挙げて説明する。
第1の開口部81が形成されたマスク8で被覆された基板7に対して、エッチング(ウェットエッチング)を施すことにより、まず、基板7は、マスク8が存在しない部分(マスク8の第1の開口部81に対応する部位)より、徐々に食刻され、基板7上に、初期凹部61’が形成される(図3(c)参照)。
The etching method is not particularly limited, and examples thereof include wet etching and dry etching. In the following description, a case where wet etching is used will be described as an example.
By performing etching (wet etching) on the
エッチング液としては、特に限定されず、いずれのものを用いてもよいが、フッ化アンモニウムを用いるのが好適である。フッ化アンモニウムとしては、正塩(NH4F)と、水素塩(NH4HF2:一水素二フッ化アンモニウム)とがあり、いずれのものを用いてもよいし、その両方を含むものを用いてもよい。
特に、フッ化アンモニウムとして、一水素二フッ化アンモニウムを主成分とするものを用いた場合、基板7に対して、より効率よくエッチングを施すことができる。また、一水素二フッ化アンモニウム溶液は毒劇物ではないため、作業中の人体や環境への影響を防止することができる。
The etching solution is not particularly limited, and any one may be used, but it is preferable to use ammonium fluoride. As ammonium fluoride, there are a normal salt (NH 4 F) and a hydrogen salt (NH 4 HF 2 : ammonium monohydrogen difluoride), any of which may be used, and those containing both. It may be used.
In particular, when ammonium fluoride containing ammonium monofluoride as a main component is used as the ammonium fluoride, the
エッチング液中のフッ化アンモニウムの含有量は、特に限定されないが、1〜500g/Lであるのが好ましく、1〜200g/Lであるのがより好ましく、10〜100g/Lであるのがさらに好ましい。これにより、基板7に対して、より効率よくエッチングを施すことができる。これに対して、フッ化アンモニウムの含有量が前記下限値未満であると、エッチング液の温度等の条件等によっては、十分なエッチング速度が得られない可能性がある。また、フッ化アンモニウムの含有量が前記上限値を超えると、含有量に見合うだけの十分な効果が得られない場合がある。
The content of ammonium fluoride in the etching solution is not particularly limited, but is preferably 1 to 500 g / L, more preferably 1 to 200 g / L, and further preferably 10 to 100 g / L. preferable. Thereby, the
また、エッチング液には前述したフッ化アンモニウムの他に、酸を含んでいてもよい。このような酸としては、水に溶けた際に、F−イオンやHF2 −イオン等を生じない酸であれば、特に限定されず、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸、酢酸、コハク酸等の有機酸が挙げられ、これらのうち、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、無機酸を用いるのが好ましく、硫酸、硝酸等のオキソ酸を用いるのがより好ましく、硫酸を用いるのがさらに好ましい。これにより、エッチング液とガラスとの反応の副生成物をより効果的に除去することができ、第1の開口部81が不本意に塞がってしまうのを効果的に防止することができる。また、特に、マスク8として、主としてクロムで構成される層と、主として酸化クロムで構成される層とを有する積層体を用いた場合に、硫酸を含むエッチング液を用いることで、マスク8への影響をより効果的に抑制しつつ、基板7に対してより均一にエッチングを施すことができる。
In addition to the ammonium fluoride described above, the etching solution may contain an acid. Such acids, when dissolved in water, F - ions and HF 2 - as long as it is an acid which does not cause ions are not particularly limited, for example, sulfuric, hydrochloric, inorganic acids such as nitric acid, acetic acid, Organic acids such as succinic acid can be mentioned, and among these, one kind or a combination of two or more kinds can be used. Among these, inorganic acids are preferably used, oxo acids such as sulfuric acid and nitric acid are more preferably used, and sulfuric acid is more preferably used. Thereby, the by-product of reaction of etching liquid and glass can be removed more effectively, and it can prevent effectively that the
エッチング液中の酸の含有量は、特に限定されないが、1.7〜920g/Lであるのが好ましく、1.7〜370g/Lであるのがより好ましく、1.7〜190g/Lであるのがさらに好ましい。これにより、エッチング液とガラスとの反応の副生成物をより効果的に除去することができる。これに対して、酸の含有量が前記下限値未満であると、基板7の組成やフッ化アンモニウムの含有量等によっては、前述のような効果が十分に発揮されない場合がある。また、酸の含有量が前記上限値を超えると、マスク8の組成やフッ化アンモニウムの含有量等によっては、マスク8に不本意な影響を与えてしまう場合がある。
Although the acid content in the etching solution is not particularly limited, it is preferably 1.7 to 920 g / L, more preferably 1.7 to 370 g / L, and 1.7 to 190 g / L. More preferably. Thereby, the by-product of reaction with etching liquid and glass can be removed more effectively. On the other hand, if the acid content is less than the lower limit, depending on the composition of the
エッチング液中のフッ化アンモニウムの含有量をA[g/L]、酸の含有量をB[g/L]としたとき、1.0≦B/A≦4.0の関係を満足するのが好ましく、1.0≦B/A≦3.0の関係を満足するのがより好ましく、1.3≦B/A≦2.7の関係を満足するのがさらに好ましい。これにより、エッチング液とガラスとの反応の副生成物をより効果的に除去しつつ、基板7に対してより均一にかつ効率的にエッチングを施すことができる。
When the content of ammonium fluoride in the etching solution is A [g / L] and the content of acid is B [g / L], the relationship of 1.0 ≦ B / A ≦ 4.0 is satisfied. It is more preferable that the relationship of 1.0 ≦ B / A ≦ 3.0 is satisfied, and it is more preferable that the relationship of 1.3 ≦ B / A ≦ 2.7 is satisfied. Thereby, it is possible to etch the
なお、上記エッチング液には、前述したフッ化アンモニウム、酸の他に、水等の溶媒を含んでいてもよい。
また、上記エッチング液には、上記成分の他、過酸化水素、界面活性剤等の添加物を含んでいてもよい。このような添加物を含むことにより、基板7に対してより均一にエッチングを施すことができる。前述した中でも、特に過酸化水素を含む場合には、エッチングスピートをより速くすることができる。
Note that the etching solution may contain a solvent such as water in addition to the above-described ammonium fluoride and acid.
In addition to the above components, the etching solution may contain additives such as hydrogen peroxide and a surfactant. By including such an additive, the
<A3>次に、マスク8の初期凹部61’に対応する部位を、初期凹部61’の周縁部に沿って除去することにより、第1の開口部81の開口面積を拡げ、第2の開口部82を形成する(開口面積拡大工程)。
このように本発明では、第1の開口部を有するマスクを用いてエッチングを施し、さらに、エッチングを途中で一旦中断し、開口部の面積を拡大させる点に特徴を有している。これにより、その後さらにエッチングを施す際に、形成されつつある凹部内にエッチング液を十分に行き渡らせることができる。その結果、形成されつつある各凹部間でのエッチング速度のばらつきを抑えることができ、最終的に得られる凹部付き基板において、各凹部間での形状のばらつきを小さいものとすることができる。そして、このようにして得られた凹部付き基板を用いることにより、輝度ムラや色ムラ等が少ないマイクロレンズ基板を形成することができる。
<A3> Next, by removing the portion corresponding to the initial
As described above, the present invention is characterized in that etching is performed using the mask having the first opening, and the etching is temporarily interrupted to enlarge the area of the opening. Thereby, when performing further etching after that, etching liquid can fully be spread in the recessed part currently formed. As a result, it is possible to suppress variations in the etching rate between the recesses that are being formed, and in the finally obtained substrate with recesses, it is possible to reduce variations in shape between the recesses. By using the concave portion with the substrate obtained in this manner, it is possible to form the microlens substrate and the like is less luminance unevenness and color unevenness.
これに対して、第2の開口部を形成せずに、エッチングを施した場合、第1の開口部の大きさが微細であるため、エッチング液が形成されつつある凹部内に十分に行き渡らないため、各凹部間での形状のばらつきを抑制するのが困難となり、最終的に得られるマイクロレンズ基板は、輝度ムラや色ムラ等の発生が顕著となる。
本実施形態では、粘着性を有する粘着シート(粘着体)9を用いて、マスク8の初期凹部61’に対応する部位を除去する。
On the other hand, when etching is performed without forming the second opening, the size of the first opening is so small that it does not sufficiently reach the recess where the etching solution is being formed. For this reason, it becomes difficult to suppress the variation in shape between the concave portions, and in the finally obtained microlens substrate, the occurrence of luminance unevenness, color unevenness and the like becomes remarkable.
In this embodiment, the site | part corresponding to initial stage recessed part 61 'of the
具体的には、まず、図3(d)に示すように、粘着シート9をマスク8に貼着する。
次に、図4(e)に示すように、粘着シート9をマスク8から徐々に剥がす。これにより、マスク8の基板7と密着している部位は、そのまま基板7上に残り、初期凹部61’に対応する部位は、粘着シート9とともに除去される。すなわち、初期凹部61’に対応する部位は、基板7と密着していないので、初期凹部61’の周縁部に沿って、粘着シート9に貼着された状態で除去される。
これにより、図4(f)に示すように、第2の開口部を有するマスク8が形成される。
Specifically, first, as shown in FIG. 3 (d), the
Next, as shown in FIG. 4 (e), the
Thereby, as shown in FIG. 4F, a
本実施形態のように、粘着シート(粘着体)9を用いることにより、より簡便に第2の開口部82を形成することができるため、各凹部間での形状のばらつきの小さい凹部付き基板6をより容易に製造することができる。
JIS Z 0237に準拠して測定される粘着シート9の粘着力は、マスク8の厚さや構成材料等によって異なるが、1.0〜3.5N/25mmであるのが好ましく、1.0〜3.2N/25mmであるのがより好ましく、1.2〜2.5N/25mmであるのがさらに好ましい。これにより、マスク8の初期凹部61’に対応する部位をより確実に除去することができるとともに、マスク8の不本意な剥がれ等をより効果的に防止することができる。これに対して、粘着力が前記下限値未満であると、マスク8の厚さや構成材料等によっては、マスク8の初期凹部61’に対応する部位を十分に除去できない場合がある。一方、粘着力が前記上限値を超えると、マスク8の厚さや構成材料等によっては、マスク8の不本意な剥がれ(マスク8の初期凹部61’に対応する部位以外の部位の剥がれ)を十分に防止するのが困難となる場合がある。
Since the
The adhesive strength of the
<A4>次に、第2の開口部を介して基板7に対し、さらにエッチングを施す(第2のエッチング工程)。
エッチングが進行すると、図4(g)に示すように、凹部61が形成される。これにより、凹部付き基板6が形成される。
<A5>次に、マスク8を除去する(マスク除去工程)。また、この際、マスク8の除去とともに、裏面保護膜89も除去することにより、凹部付き基板6が得られる(図4(h)参照)。
マスク8が、前述したような主としてクロムで構成される層と、主として酸化クロムで構成される層とを有する積層体である場合、マスク8の除去は、例えば、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含む混合物を用いたエッチングにより行うことができる。
<A4> Next, the
As the etching proceeds, a
<A5> Next, the
When the
また、例えば、凹部付き基板6の凹部61が設けられている面側に、離型処理を施してもよい。これにより、後に詳述するマイクロレンズ基板1の製造方法において、基板本体2が有するマイクロレンズ21にカケ等の欠陥が生じるのを十分に防止しつつ、凹部付き基板6を容易に取り外すことができる。離型処理としては、アルキルポリシロキサン等のシリコーン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂等の離型性を有する物質で構成される被膜の形成、ヘキサメチルジシラザン([(CH3)3Si]2NH)等のシリル化剤による表面処理、フッ素系ガスによる表面処理等が挙げられる。
以上により、図1および図2に示すように、基板7上に多数の凹部61が千鳥状に形成された凹部付き基板6が得られる。
Further, for example, a mold release process may be performed on the surface side of the
As described above, as shown in FIGS. 1 and 2, the
次に、上述した凹部付き基板6を用いて、マイクロレンズ基板1を製造する方法について説明する。
図5、図6は、マイクロレンズ基板の製造方法の一例を示す模式的な縦断面図である。なお、以下の説明では、図5、図6中の下側を「(光の)入射側」、上側を「(光の)出射側」と言う。
Next, a method for manufacturing the
5 and 6 are schematic longitudinal sectional views showing an example of a method for manufacturing a microlens substrate. In the following description, the lower side in FIGS. 5 and 6 is referred to as “(light) incident side” and the upper side is referred to as “(light) emission side”.
<B1>まず、図5(a)に示すように、凹部付き基板6の凹部61が形成された側の面に、流動性を有する状態の樹脂材料23(例えば、軟化状態の樹脂材料23、未重合(未硬化)の樹脂材料23)を付与し、樹脂材料23を平板11で押圧する。特に、本実施形態では、凹部付き基板6と、平板11との間に、スペーサー20を配した状態で、樹脂材料23を押圧する。これにより、形成されるマイクロレンズ基板1の厚さをより確実に制御することができ、最終的に得られるマイクロレンズ基板1での、マイクロレンズ21の焦点の位置をより確実に制御することができ、色ムラ等の不都合の発生をより効果的に防止することができる。
<B1> First, as shown in FIG. 5A, the
スペーサー20は、樹脂材料23(固化後の樹脂材料23)と同程度の屈折率を有する材料で構成されている。このような材料で構成されたスペーサー20を用いることにより、凹部付き基板6の凹部61が形成された部位にスペーサー20が配された場合であっても、スペーサー20が得られるマイクロレンズ基板1の光学特性に悪影響を及ぼすのを効果的に防止することができる。これにより、凹部付き基板6の主面(凹部が形成された面側)の有効領域のほぼ全体にわたって、比較的多くのスペーサー20を配することが可能となり、結果として、凹部付き基板6、平板11のたわみ等による影響を効果的に排除し、得られるマイクロレンズ基板1の厚さをより確実に制御することができる。
The
上述したように、スペーサー20は、樹脂材料23(固化後の樹脂材料23)と同程度の屈折率を有する材料で構成されているが、より具体的には、スペーサー20の構成材料の絶対屈折率と固化後の樹脂材料23の絶対屈折率との差の絶対値が、0.20以下であるのが好ましく、0.10以下であるのがより好ましく、0.02以下であるのがさらに好ましく、固化後の樹脂材料23とスペーサー20とが同一の材料で構成されたものであるのが最も好ましい。
As described above, the
スペーサー20の形状は、特に限定されないが、略球状、略円柱状であるのが好ましい。スペーサー20がこのような形状のものである場合、その直径は、10〜300μmであるのが好ましく、30〜200μmであるのがより好ましく、30〜170μmであるのがさらに好ましい。
なお、上記のようにスペーサー20を用いる場合、樹脂材料23を固化する際に、凹部付き基板6と平板11との間にスペーサー20が配されていればよく、スペーサー20を供給するタイミングは特に限定されない。例えば、凹部付き基板6の凹部61が形成された側の面に、付与する樹脂として予めスペーサー20が分散された樹脂材料23を用いてもよいし、凹部付き基板6上にスペーサー20を配した状態で樹脂材料23を付与してもよいし、樹脂材料23の供給後にスペーサー20を付与してもよい。
また、平板11は、樹脂材料23を押圧する側の面に、前述したような離型処理が施されたものであってもよい。これにより、後述する工程において、平板11を効率良く基板本体2の表面から取り除くことができる。
The shape of the
In the case where the
Further, the
<B2>次に、樹脂材料23を固化(ただし、硬化(重合)を含む)させ、その後、平板11を取り除く(図5(b)参照)。これにより、凹部61に充填された樹脂で構成されたマイクロレンズ21(特に、上述したような形状、配列等の条件を満足するマイクロレンズ21)を備えた基板本体2が得られる。
樹脂材料23の固化を硬化(重合)により行う場合、その方法としては、例えば、紫外線等の光の照射、電子線の照射、加熱等の方法が挙げられる。
<B2> Next, the
When the
<B3>次に、図5(c)に示すように、基板本体2の出射側表面に、有色のブラックマトリックス形成用材料(遮光膜形成用材料)を付与し、ブラックマトリックス形成用材料で構成された膜32を形成する(遮光膜形成用材料付与工程)。
ブラックマトリックス形成用材料としては、外光(投影画像を形成する上で好ましくない外光)を吸収する機能を有するものであれば、いかなる材料を用いてもよいが、ブラックマトリックス形成用材料としては、例えば、各種無機材料、各種有機材料、無機材料と有機材料との複合材料等を用いることができ、より具体的には、酸化クロム、クロム、各種顔料、各種染料等を用いることができる。
<B3> Next, as shown in FIG. 5C, a colored black matrix-forming material (light-shielding film-forming material) is applied to the exit-side surface of the
As a black matrix forming material, any material may be used as long as it has a function of absorbing external light (external light which is not preferable for forming a projection image). For example, various inorganic materials, various organic materials, composite materials of inorganic materials and organic materials, and the like can be used. More specifically, chromium oxide, chromium, various pigments, various dyes, and the like can be used.
膜32は、複数種の材料で構成されたものであってもよく、例えば、主としてクロムで構成された層と、主として酸化クロムで構成された層とを有する積層体であってもよい。膜32(ブラックマトリックス3)がこのような構成を有するものであると、後述するような方法により、容易かつ確実に開口部31を形成することができるとともに、ブラックマトリックス3の耐久性を特に優れたものとすることができる。
The
基板本体2表面へのブラックマトリックス形成用材料の付与方法は、特に限定されないが、例えば、ディップコート、ドクターブレード、スピンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、静電塗装、電着塗装、ロールコーター等の各種塗布法、蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の気相成膜法、電解めっき、無電解めっき等の湿式めっき法等を適用することができる。特に、ブラックマトリックス3を、主としてクロムで構成された層と、主として酸化クロムで構成された層とを有する積層体として形成する場合、膜32は、気相成膜法により形成するのが好ましい。また、ブラックマトリックス3を、顔料または染料を含む材料で構成されたもの(特に、顔料、染料に加えて、樹脂材料を含む材料で構成されたもの)として形成する場合、塗布法により形成するのが好ましい。これにより、均一な厚さの膜32を、容易に形成することができる。
The method for applying the black matrix forming material to the surface of the
また、ブラックマトリックス3を、顔料または染料を含む材料で構成されたものとして形成する場合、ブラックマトリックス形成用材料は、顔料、染料に加えて、樹脂材料および液性媒体(例えば、溶媒、分散媒として機能する液体)を含むものであるのが好ましい。これにより、均一な厚さの膜32を、容易かつ確実に形成することができるとともに、形成される膜32(ブラックマトリックス3)の基板本体2に対する密着性を特に優れたものとすることができる。また、ブラックマトリックス形成用材料が、顔料、染料に加えて、樹脂材料および液性媒体を含む材料で構成されたものであると、後に詳述する開口部形成工程において、膜32の所定の部位を、容易かつ確実に除去することができ、所望の形状の開口部31を有するブラックマトリックス3をより確実に形成することができる。
When the black matrix 3 is formed of a material including a pigment or a dye, the black matrix forming material includes a resin material and a liquid medium (for example, a solvent, a dispersion medium, in addition to the pigment and the dye). A liquid that functions as a liquid). Thereby, the
なお、本工程では、後の工程に際して、ブラックマトリックス形成用材料を構成する成分の一部を除去するための処理を施してもよい。例えば、ブラックマトリックス形成用材料が、例えば、液性媒体を含む材料で構成される場合、ブラックマトリックス形成用材料で構成された膜32から、液性媒体を除去するための処理(例えば、加熱処理、減圧処理等)を施してもよい。
本工程で形成される膜32の厚さは、通常、また、ブラックマトリックス3の厚さと実質的に同一である。したがって、膜32の厚さ(平均厚さ)は、0.3〜8.0μmであるのが好ましく、0.8〜7.0μmであるのがより好ましく、1.4〜6.0μmであるのがさらに好ましい。
In this step, a treatment for removing a part of the components constituting the black matrix forming material may be performed in the subsequent step. For example, when the black matrix forming material is made of a material containing a liquid medium, for example, a process for removing the liquid medium from the
The thickness of the
<B4>次に、図6(d)に示すように、基板本体2を、凹部付き基板6から取り外す。このように、凹部付き基板6を基板本体2から取り外すことにより、取り外された凹部付き基板6を、基板本体2(マイクロレンズ基板1)の製造に繰り返し使用することができ、製造コスト面や製造される基板本体2(マイクロレンズ基板1)の品質の安定性を高める上で有利である。
<B4> Next, as shown in FIG. 6D, the
<B5>次に、図6(e)に示すように、基板本体2に、入射側表面に対して垂直方向のレーザ光Lbを照射する。照射されたレーザ光Lbはマイクロレンズ21に入射することにより屈折し、集光する。そして、集光されることにより高エネルギになったレーザ光が照射された部位の膜(遮光膜形成用材料で構成された膜)32が除去され、開口部31が形成される(図6(f)参照)。これにより、ブラックマトリックス(遮光膜)3を有するマイクロレンズ基板1が得られる。
<B5> Next, as shown in FIG. 6E, the substrate
特に、基板本体2は、凹部付き基板を用いて形成されたものであるので、基板本体2は、各マイクロレンズ21間での形状のばらつきが小さい。したがって、各マイクロレンズ21に対応する開口部31をより確実に形成することができる。
また、このようにマイクロレンズで集光した光(特に、周波数、位相の揃ったレーザ光)を利用することにより、工程数が少なく、簡便な方法で、所望の部位に所望の形状の開口部を有する遮光膜を確実に形成することができる。その結果、マイクロレンズ基板を用いて得られる画像を、光の利用効率に優れたものとするとともに、コントラストに優れたものとすることができる。
In particular, the substrate
In addition, by utilizing the light (particularly, laser light having a uniform frequency and phase) collected by the microlens, the number of steps is reduced, and an opening having a desired shape can be formed in a desired portion with a simple method. It is possible to reliably form a light shielding film having As a result, an image obtained by using the microlens substrate can have excellent light utilization efficiency and excellent contrast.
また、レーザ光は、一般に、周波数、位相が揃った光であるため、遮光膜形成用材料で構成された膜、マイクロレンズ基板の構成材料に応じて、レーザ光の種類を選択することにより、容易に、基板本体や遮光膜形成用材料で構成された膜の残存させるべき部位に対する悪影響の発生を、より確実に防止することができる。
本工程で用いるレーザ光の種類は、特に限定されないが、例えば、ルビーレーザ、半導体レーザ、YAGレーザ、フェムト秒レーザ、ガラスレーザ、YVO4レーザ、Ne−Heレーザ、Arレーザ、CO2レーザ、エキシマレーザ等が挙げられる。また、各レーザのSHG、THG、FHG等の波長を使っても良い。
なお、上記のような遮光膜形成用材料の付与、レーザ光の照射の一連の処理を、繰り返し行ってもよい。これにより、遮光膜(ブラックマトリックス)をより厚いものとして形成することができ、コントラストの更なる向上を図ることができる。
In addition, since the laser light is generally light having a uniform frequency and phase, by selecting the type of laser light according to the film made of the light shielding film forming material and the constituent material of the microlens substrate, It is possible to more reliably prevent the occurrence of adverse effects on the portions of the film composed of the substrate body and the light shielding film forming material that should remain.
The type of laser light used in this step is not particularly limited. For example, ruby laser, semiconductor laser, YAG laser, femtosecond laser, glass laser, YVO 4 laser, Ne-He laser, Ar laser, CO 2 laser, excimer A laser etc. are mentioned. Moreover, you may use wavelengths, such as SHG of each laser, THG, and FHG.
Note that the above-described series of processes of applying the light-shielding film forming material and irradiating the laser beam may be repeated. Thereby, the light shielding film (black matrix) can be formed thicker, and the contrast can be further improved.
次に、上述したようなマイクロレンズ基板1を備えた透過型スクリーン10について説明する。
図7は、図6(f)に示すマイクロレンズ基板を備えた、透過型スクリーンを示す模式的な縦断面図である。
図7に示すように、透過型スクリーン10は、フレネルレンズ部5と、前述したマイクロレンズ基板1とを備えている。フレネルレンズ部5は、光(画像光)の入射側に設置されており、フレネルレンズ部5を透過した光が、マイクロレンズ基板1に入射する構成になっている。
Next, the
7 is provided with a micro lens substrate shown in FIG. 6 (f), it is a schematic longitudinal sectional view showing a transparently type screen.
As shown in FIG. 7, the
フレネルレンズ部5は、出射側表面に、ほぼ同心円状に形成されたプリズム形状のフレネルレンズ51を有している。このフレネルレンズ部5は、投射レンズ(図示せず)からの画像光を屈折させ、マイクロレンズ基板1の主面の垂直方向に平行な平行光Laにするものである。
以上のように構成された透過型スクリーン10では、投射レンズからの映像光が、フレネルレンズ部5によって屈折し、平行光Laとなる。そして、この平行光Laは、マイクロレンズ基板1のブラックマトリックス3が設けられた面側とは反対の面側からに入射し、各マイクロレンズ21によって集光し、焦点を結んだ後に拡散する。このとき、マイクロレンズ基板1に入射した光は、十分な透過率でマイクロレンズ基板1を透過する。開口部31を通過した光は、拡散し、観察者に平面画像として観測される。
この透過型スクリーン10は、上述したマイクロレンズ基板1を備えているので、色ムラ等の少ない優れた画像を表示することができる。
The Fresnel lens unit 5 has a prism-shaped
In the
Since the
次に、前記透過型スクリーンを用いたリア型プロジェクタについて説明する。
図8は、リア型プロジェクタの構成を模式的に示す図である。
同図に示すように、リア型プロジェクタ300は、投写光学ユニット310と、導光ミラー320と、透過型スクリーン10とが筐体340に配置された構成を有している。
そして、このリア型プロジェクタ300は、その透過型スクリーン10として、上述した透過型スクリーン10を用いているので、表示品質の良い優れたリア型プロジェクタとなる。
Next, a rear projector using the transmission screen will be described.
Figure 8 is a diagram schematically showing a configuration of the re-A type projector.
As shown in the figure, the
Since the
以上、本発明のスクリーンの製造方法について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明のスクリーンの製造方法では、必要に応じて、任意の目的の工程を追加することもできる。
The screen manufacturing method of the present invention has been described based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these.
For example, in the method for producing a screen of the present invention, an optional process can be added as necessary.
また、前述した実施形態では、第2の開口部を粘着体を用いて形成したが、これに限定されず、例えば、レーザ、水圧、減圧、サンドブラスト等の物理的手段によって形成してもよい。
また、前述した実施形態では、マスクの初期凹部に対応する部位の除去に用いる粘着体としてシート状のものを用いる場合について説明したが、これに限定されず、例えば、図9に示すように、ローラの表面に粘着層(粘着体)9’を設け、該ローラを、マスク8の表面で転動させることにより、マスク8の初期凹部61’に対応する部位を除去してもよい。これにより、さらに容易にマスク8の初期凹部61’に対応する部位を除去することができる。
In the above-described embodiment, the second opening is formed using an adhesive. However, the present invention is not limited to this. For example, the second opening may be formed by physical means such as laser, water pressure, reduced pressure, and sandblast.
In the above-described embodiment, the case where a sheet-like adhesive is used as an adhesive used for removing the portion corresponding to the initial concave portion of the mask is not limited to this. For example, as shown in FIG. By providing an adhesive layer (adhesive body) 9 ′ on the surface of the roller and rolling the roller on the surface of the
また、前述した実施形態では、スペーサーとして、樹脂(固化後の樹脂)と同程度の屈折率を有するものを用いるものとして説明したが、スペーサーは、実質的に、凹部付き基板の凹部が形成されていない領域のみ(非有効領域)に配されるものである場合、樹脂(固化後の樹脂)と同程度の屈折率を有するものでなくてもよい。また、レンズ基板の製造に際して、上記のようなスペーサーは必ずしも用いなくてもよい。 In the above-described embodiment, the spacer has been described as having a refractive index comparable to that of the resin (resin after solidification). However, the spacer is substantially formed with a concave portion of the substrate with the concave portion. In the case of being disposed only in the non-effective region (ineffective region), it may not have a refractive index comparable to that of the resin (resin after solidification). In manufacturing the lens substrate, the spacer as described above is not necessarily used.
また、前述した実施形態では、凹部付き基板の表面に樹脂を付与するものとして説明したが、例えば、平板の表面に樹脂を付与し、これを凹部付き基板で押圧することにより、レンズ基板を製造してもよい。
また、前述した実施形態では、マイクロレンズ基板の製造において、凹部付き基板を除去するものとして、凹部付き基板は必ずしも除去しなくてもよい。言い換えると、凹部付き基板は、レンズ基板の一部を構成するものであってもよい。
In the above-described embodiment, the resin is applied to the surface of the substrate with recesses. However, for example, a lens substrate is manufactured by applying resin to the surface of a flat plate and pressing it with the substrate with recesses. May be.
Moreover, in embodiment mentioned above, in manufacture of a microlens board | substrate, a board | substrate with a recessed part does not necessarily need to be removed as what remove | eliminates a board | substrate with a recessed part. In other words, the substrate with concave portions may constitute a part of the lens substrate.
また、前述した実施形態では、ブラックマトリックスの開口部の形成を、基板本体から凹部付き基板を取り除いた後に行うものとして説明したが、開口部の形成(レーザ光の照射)は、凹部付き基板を取り除く前に行ってもよい。また、遮光膜形成用材料の付与は、凹部付き基板を除去した後に行ってもよい。
また、前述した実施形態では、透過型スクリーンが、マイクロレンズ基板とフレネルレンズとを備えるものとして説明したが、透過型スクリーンは、必ずしも、フレネルレンズを備えたものでなくてもよい。例えば、透過型スクリーンは、実質的に、マイクロレンズ基板のみで構成されたものであってもよい。
In the above-described embodiment, the black matrix opening is formed after the substrate with the recess is removed from the substrate body. However, the formation of the opening (irradiation with laser light) is performed on the substrate with the recess. May be done before removing. Moreover, you may perform provision of the material for light shielding film formation after removing a board | substrate with a recessed part.
Further, in the embodiment described above, the transmission type screen has been described as comprising a microlens substrate and a Fresnel lens, transparently type screen may not necessarily those with a Fresnel lens. For example, transparently type screen is substantially or may be formed only with the microlens substrate.
また、マイクロレンズ基板、透過型スクリーンは、基板本体を透過した光を拡散させる機能を有する拡散部、拡散板を有するものであってもよい。このような構成であると、例えば、透過型スクリーン、リア型プロジェクタの視野角特性を特に優れたものとすることができる。
また、前述した実施形態では、レンズ基板(マイクロレンズ基板)は、透過型スクリーン、リア型プロジェクタを構成する部材であるものとして説明したが、マイクロレンズ基板の用途は、前記のようなものに限定されず、いかなるものであってもよい。例えば、マイクロレンズ基板は、拡散板、ブラックマトリックススクリーン、投射型表示装置(フロントプロジェクタ)のスクリーン(フロントプロジェクションスクリーン)、投射型表示装置(フロントプロジェクタ)の液晶ライトバルブの構成部材等に適用されるものであってもよい。
In addition, the microlens substrate and the transmissive screen may include a diffusing portion and a diffusing plate having a function of diffusing light transmitted through the substrate body. With such a configuration, for example, the viewing angle characteristics of a transmissive screen and a rear projector can be made particularly excellent.
Further, in the embodiment described above, the lens substrate (microlens substrate) is a transmission screen, has been described as a member constituting the rear projection, the microlens substrate applications, limited to the like It can be anything. For example, the microlens substrate is applied to a diffusion plate, a black matrix screen, a projection display device (front projector) screen (front projection screen), a component of a liquid crystal light valve of the projection display device (front projector), and the like. It may be a thing.
[マイクロレンズ基板および透過型スクリーンの作製]
(実施例1)
以下のように、マイクロレンズ形成用の凹部を備えた凹部付き基板を製造した。
まず、基板として、横1.2m×縦0.7m角、厚さ4.8mmのソーダガラス基板(絶対屈折率n2:1.50)を用意した。
[Production of microlens substrate and transmissive screen]
Example 1
A substrate with recesses having recesses for forming microlenses was manufactured as follows.
First, a soda glass substrate (absolute refractive index n 2 : 1.50) having a width of 1.2 m × length of 0.7 m and a thickness of 4.8 mm was prepared as a substrate.
このソーダガラス基板を、4wt%の一水素二フッ化アンモニウムと、7.36wt%の濃硫酸とを含む洗浄液に浸漬して6μmエッチングを行い、その表面を清浄化した。
その後、純水洗浄およびN2ガスを用いた乾燥(純水の除去)を行った。
次に、このソーダガラス基板上に、スパッタリング法にて、酸化クロム/クロム/酸化クロムの積層体(酸化クロムの第1の層にクロムの第2の層と酸化クロムの第3の層とを順に積層した積層体)を形成した。すなわち、ソーダガラス基板の表面に、酸化クロム/クロム/酸化クロムの積層体で構成されたのマスク形成用膜および裏面保護膜を形成した。第1の層の厚さは0.01μm、第2の層の厚さは0.05μm、第3の層の厚さは0.05μmであった。
This soda glass substrate was immersed in a cleaning solution containing 4 wt% ammonium monohydrogen difluoride and 7.36 wt% concentrated sulfuric acid and etched by 6 μm to clean the surface.
Thereafter, cleaning with pure water and drying using N 2 gas (removal of pure water) were performed.
Next, on this soda glass substrate, a chromium oxide / chromium / chromium oxide laminate (a second layer of chromium and a third layer of chromium oxide are formed on the first layer of chromium oxide) by sputtering. The laminated body laminated | stacked in order) was formed. That is, a mask forming film and a back surface protective film made of a chromium oxide / chromium / chromium oxide laminate were formed on the surface of a soda glass substrate. The thickness of the first layer was 0.01 μm, the thickness of the second layer was 0.05 μm, and the thickness of the third layer was 0.05 μm.
次に、マスク形成用膜に対してレーザ加工を行い、マスク形成用膜の中央部113cm×65cmの範囲に多数の第1の開口部を形成し、マスクとした。
なお、レーザ加工は、YAGレーザを用いて、エネルギ強度1mW、ビーム径3μm、走査速度0.1m/秒という条件で行った。
これにより、マスク形成用膜の上記範囲全面に亘って、所定の大きさの第1の開口部が、千鳥状に配されたパターンで形成された。第1の開口部の平均径は2μmであった。
Next, laser processing was performed on the mask formation film to form a large number of first openings in a range of 113 cm × 65 cm in the central portion of the mask formation film, thereby forming a mask.
The laser processing was performed using a YAG laser under the conditions of an energy intensity of 1 mW, a beam diameter of 3 μm, and a scanning speed of 0.1 m / second.
As a result, a first opening having a predetermined size was formed in a staggered pattern over the entire range of the mask forming film. The average diameter of the first opening was 2 μm.
次に、ソーダガラス基板にウェットエッチングを施した(第1のエッチング工程)。ウェットエッチングは、エッチング液として、4wt%の一水素二フッ化アンモニウムと、7.36wt%の濃硫酸とを含む水溶液を用いた。
次に、ソーダガラス基板にウェットエッチングを施し、初期凹部を形成した(第1のエッチング工程)。
なお、初期凹部の平面視した際の幅(初期凹部の幅)が、形成すべき凹部の平面視した際の幅(凹部の幅)の50%に達した時点で、一旦エッチングを中断した。
Next, wet etching was performed on the soda glass substrate (first etching step). In the wet etching, an aqueous solution containing 4 wt% ammonium monohydrogen difluoride and 7.36 wt% concentrated sulfuric acid was used as an etchant.
Next, wet etching was performed on the soda glass substrate to form an initial recess (first etching step).
Note that the etching was temporarily interrupted when the width of the initial recess in plan view (the width of the initial recess) reached 50% of the width of the recess to be formed in plan view (width of the recess).
次に、マスクの表面を洗浄・乾燥した。
次に、マスク表面に、粘着シート(住友3M社製、商品名「メッキテープ#851A」)貼着した。なお、粘着シートの粘着力は、2.0N/25mmであった。
次に、貼着した粘着シートを除去するとともに、マスクの初期凹部に対応する部位を除去し、第2の開口部を形成した(開口面積拡大工程)。第2の開口部の径は、41μmであった。なお、マスクは、初期凹部の周縁部に沿って除去されていた。
Next, the surface of the mask was washed and dried.
Next, an adhesive sheet (manufactured by Sumitomo 3M, trade name “Plating Tape # 851A”) was attached to the mask surface. In addition, the adhesive force of the adhesive sheet was 2.0 N / 25 mm.
Next, while removing the stuck adhesive sheet, the site | part corresponding to the initial stage recessed part of a mask was removed, and the 2nd opening part was formed (opening area expansion process). The diameter of the second opening was 41 μm. The mask was removed along the peripheral edge of the initial recess.
次に、第2の開口部を介してソーダガラス基板に対し、上記と同様にしてウェットエッチングを施した(第2のエッチング工程)。これにより、ソーダガラス基板上に多数の平面視したときの形状が扁平形状(略楕円形状)の凹部(マイクロレンズ形成用凹部)を形成した。形成された多数の凹部は、互いにほぼ同一の形状を有していた。形成された凹部の短軸方向の長さは54μm、長軸方向の長さ(凹部の幅)は82μm、曲率半径は38μm、深さは38μmであった。また、凹部が形成されている有効領域における凹部の占有率は100%であった。 Next, wet etching was performed on the soda glass substrate through the second opening in the same manner as described above (second etching step). Thereby, a concave portion (a concave portion for forming a microlens) having a flat shape (substantially elliptical shape) when viewed in plan was formed on the soda glass substrate. The formed many recesses had substantially the same shape as each other. The length of the formed recess in the minor axis direction was 54 μm, the length in the major axis direction (width of the recess) was 82 μm, the radius of curvature was 38 μm, and the depth was 38 μm. Moreover, the occupation rate of the recessed part in the effective area | region in which the recessed part was formed was 100%.
次に、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸との混合物を用いてエッチングすることにより、マスクおよび裏面保護膜を除去した。
次に、純水洗浄およびN2ガスを用いた乾燥(純水の除去)を行った。
その後、基板の凹部が形成されている面側に、ヘキサメチルジシラザンによる気相表面処理(シリル化処理)を行い、離型処理部を形成した。
Next, the mask and the back surface protective film were removed by etching using a mixture of ceric ammonium nitrate and perchloric acid.
Next, cleaning with pure water and drying using N 2 gas (removal of pure water) were performed.
Thereafter, a gas phase surface treatment (silylation treatment) with hexamethyldisilazane was performed on the surface side of the substrate where the concave portions were formed, thereby forming a release treatment portion.
これにより、図2に示すような、ソーダガラス基板上に、マイクロレンズ形成用の多数の凹部が千鳥状に配列された凹部付き基板を得た。得られた凹部付き基板を平面視したときに、凹部が形成されている有効領域において、凹部が占める面積の割合が100%であった。
次に、凹部付き基板の凹部が形成された側の面に、未重合(未硬化)のアクリル系樹脂(PMMA樹脂(メタクリル樹脂))を付与した。この際、アクリル系樹脂(PMMA樹脂(メタクリル樹脂))の硬化物で構成された略球形状のスペーサー(直径50μm)を、凹部付き基板のほぼ全面に配しておいた。また、スペーサーは、約3個/cm2の割合で配した。
As a result, a substrate with recesses in which a large number of recesses for forming microlenses were arranged in a staggered pattern on a soda glass substrate as shown in FIG. When the obtained substrate with recesses was viewed in plan, the ratio of the area occupied by the recesses in the effective region where the recesses were formed was 100%.
Next, unpolymerized (uncured) acrylic resin (PMMA resin (methacrylic resin)) was applied to the surface of the substrate with recesses on the side where the recesses were formed. Under the present circumstances, the substantially spherical spacer (diameter 50 micrometers) comprised with the hardened | cured material of acrylic resin (PMMA resin (methacrylic resin)) was distribute | arranged to the substantially whole surface of the board | substrate with a recessed part. The spacers were arranged at a rate of about 3 pieces / cm 2 .
次に、ソーダガラスで構成された平板で、前記アクリル系樹脂を押圧した。この際、平板とアクリル系樹脂との間に、空気が侵入しないようにした。また、平板としては、アクリル系樹脂を押圧する側の面に、ヘキサメチルジシラザンによる気相表面処理(離型処理)が施されたものを用いた。
その後、120℃に加熱することにより、アクリル系樹脂を硬化させ、多数個のマイクロレンズ(平坦部を有さないマイクロレンズ)を備えた基板を得た。得られた基板(硬化後の樹脂)の屈折率n1は、1.51であった。また、得られた基板の樹脂層(マイクロレンズを除く部分)の厚さは50μmであった。また、扁平形状(略楕円形状)のマイクロレンズは、その短軸方向の長さが54μm、長軸方向の長さが82μm、曲率半径が38μm、高さが38μmであった。また、マイクロレンズが形成されている有効領域におけるマイクロレンズの占有率は100%であった。
Next, the acrylic resin was pressed with a flat plate made of soda glass. At this time, air was prevented from entering between the flat plate and the acrylic resin. Moreover, as a flat plate, the surface on which the acrylic resin is pressed is subjected to a gas phase surface treatment (mold release treatment) with hexamethyldisilazane.
Thereafter, the acrylic resin was cured by heating to 120 ° C., and a substrate provided with a large number of microlenses (microlenses having no flat portion) was obtained. The refractive index n 1 of the obtained substrate (cured resin) was 1.51. The thickness of the resin layer (excluding the microlens) of the obtained substrate was 50 μm. The flat (substantially oval) microlens had a short axis length of 54 μm, a long axis length of 82 μm, a radius of curvature of 38 μm, and a height of 38 μm. Further, the occupation ratio of the microlens in the effective region where the microlens is formed was 100%.
次に、平板を取り除いた。
次に、基板の出射側(マイクロレンズが形成されている面とは反対側の面)表面に、黒色顔料を含む有色の遮光膜形成用材料を、ロールコーターにより付与した(遮光膜形成用材料付与工程)。遮光膜形成用材料としては、10wt%の黒色顔料と、20wt%のダンマル樹脂と、70wt%のキシレン(液性媒体)とを含む混合物を用いた。
Next, the flat plate was removed.
Next, a colored light-shielding film forming material containing a black pigment was applied to the surface of the substrate on the emission side (surface opposite to the surface on which the microlenses are formed) by a roll coater (light-shielding film forming material). Application step). As the light-shielding film forming material, a mixture containing 10 wt% black pigment, 20 wt% damar resin, and 70 wt% xylene (liquid medium) was used.
その後、基板に付与された遮光膜形成用材料からキシレンを除去することにより、基板の出射側の全面を被覆する膜を形成した。形成された膜の平均厚さは、5μmであった。
次に、凹部付き基板を、遮光膜形成用材料が付与された基板から取り外した。これにより、レーザ光は、マイクロレンズにより集光され、前記膜のうち、マイクロレンズの焦点付近の部位のみが選択的に除去され、基板本体上に、多数個の開口部を有するブラックマトリックスが被覆されたマイクロレンズ基板が得られた。開口部は、略円形であり、平均径が20μmであった。また、形成されたブラックマトリックスの厚さは、5μmであった。
以上のようにして製造されたマイクロレンズ基板と、押出成形により作製したフレネルレンズ部とを組み立てることにより、図7に示すような透過型スクリーンを得た。
Thereafter, xylene was removed from the light-shielding film forming material applied to the substrate, thereby forming a film covering the entire emission side of the substrate. The average thickness of the formed film was 5 μm.
Next, the substrate with recesses was removed from the substrate provided with the light shielding film forming material. As a result, the laser light is condensed by the microlens, and only the portion of the film near the focal point of the microlens is selectively removed, and the substrate is covered with a black matrix having a large number of openings. Thus obtained microlens substrate was obtained. The opening was substantially circular and the average diameter was 20 μm. The thickness of the formed black matrix was 5 μm.
A transmissive screen as shown in FIG. 7 was obtained by assembling the microlens substrate manufactured as described above and the Fresnel lens portion manufactured by extrusion molding.
(実施例2)
粘着シートを、スミロン社製の商品名「スミロンE−75M」に変更した以外は、前記実施例1と同様にしてマイクロレンズ基板、透過型スクリーンを製造した。なお、粘着体の粘着力は、3.2N/25mmであった。
(実施例3)
粘着シートを、図9に示すようなローラ(粘着体を表面に備えたローラ)に変更した以外は、前記実施例と同様にしてマイクロレンズ基板、透過型スクリーンを製造した。なお、粘着体の粘着力は、2.0N/25mmであった。
(Example 2)
A microlens substrate and a transmissive screen were produced in the same manner as in Example 1 except that the adhesive sheet was changed to the trade name “Sumilon E-75M” manufactured by Sumilon. In addition, the adhesive force of the adhesive body was 3.2 N / 25 mm.
(Example 3)
A microlens substrate and a transmissive screen were produced in the same manner as in the above example except that the pressure-sensitive adhesive sheet was changed to a roller as shown in FIG. 9 (a roller having a pressure-sensitive adhesive body on the surface). In addition, the adhesive force of the adhesive body was 2.0 N / 25 mm.
(実施例4)
第1のエッチング工程において、エッチングを、初期凹部の平面視した際の幅が、形成すべき凹部の平面視した際の幅の30%に達するまで行った以外は、前記実施例1と同様にしてマイクロレンズ基板、透過型スクリーンを製造した。
(実施例5)
第1のエッチング工程において、エッチングを、初期凹部の平面視した際の幅が、形成すべき凹部の平面視した際の幅の70%に達するまで行った以外は、前記実施例1と同様にしてマイクロレンズ基板、透過型スクリーンを製造した。
Example 4
In the first etching step, etching was performed in the same manner as in Example 1 except that the etching was performed until the width of the initial concave portion in plan view reached 30% of the width of the concave portion to be formed in plan view. Thus, a microlens substrate and a transmission screen were manufactured.
(Example 5)
In the first etching step, etching was performed in the same manner as in Example 1 except that the width when the initial concave portion was viewed in plan reached 70% of the width when the concave portion to be formed was viewed in plan. Thus, a microlens substrate and a transmission screen were manufactured.
(実施例6)
マスク形成用膜として、クロム/酸化クロムの積層体(クロムの外表面側に酸化クロムが積層された積層体)を用いた以外は、前記実施例1と同様にしてマイクロレンズ基板、透過型スクリーンを製造した。なお、クロム層の厚さは0.03μm、酸化クロム層の厚さは0.01μmであった。
(Example 6)
The microlens substrate and the transmissive screen were the same as in Example 1 except that a chromium / chromium oxide laminate (a laminate in which chromium oxide was laminated on the outer surface side of chromium) was used as the mask forming film. Manufactured. The chromium layer had a thickness of 0.03 μm, and the chromium oxide layer had a thickness of 0.01 μm.
(実施例7)
凹部付き基板を形成する際の、第1の開口部の径およびピッチ、エッチング液への浸漬時間を調整することにより、凹部付き基板の凹部の形状、配列パターンを表1に示すようなものにした以外は、前記実施例1と同様にしてマイクロレンズ基板、透過型スクリーンを製造した。
(Example 7)
By adjusting the diameter and pitch of the first opening and the immersion time in the etching solution when forming the substrate with recesses, the shape and arrangement pattern of the recesses of the substrate with recesses are as shown in Table 1. A microlens substrate and a transmissive screen were produced in the same manner as in Example 1 except that.
(比較例)
以下のように、マイクロレンズ形成用の凹部を備えた凹部付き基板を製造した。
まず、基板として、横1.2m×縦0.7m角、厚さ4.8mmのソーダガラス基板(絶対屈折率n2:1.50)を用意した。
このソーダガラス基板を、4wt%の一水素二フッ化アンモニウムと、8wt%の過酸化水素とを含む洗浄液に浸漬して6μmエッチングを行い、その表面を清浄化した。
(Comparative example)
A substrate with recesses having recesses for forming microlenses was manufactured as follows.
First, a soda glass substrate (absolute refractive index n 2 : 1.50) having a width of 1.2 m × length of 0.7 m and a thickness of 4.8 mm was prepared as a substrate.
This soda glass substrate was immersed in a cleaning solution containing 4 wt% ammonium monohydrogen difluoride and 8 wt% hydrogen peroxide and etched by 6 μm to clean the surface.
その後、純水洗浄およびN2ガスを用いた乾燥(純水の除去)を行った。
次に、このソーダガラス基板上に、スパッタリング法にて、クロム/酸化クロムの積層体(クロムの外表面側に酸化クロムが積層された積層体)を形成した。すなわち、ソーダガラス基板の表面に、クロム/酸化クロムの積層体で構成されたのマスクおよび裏面保護膜を形成した。クロム層の厚さは0.03μm、酸化クロム層の厚さは0.01μmであった。
Thereafter, cleaning with pure water and drying using N 2 gas (removal of pure water) were performed.
Next, a chromium / chromium oxide laminate (a laminate in which chromium oxide was laminated on the outer surface side of chromium) was formed on the soda glass substrate by sputtering. That is, a mask and a back surface protective film made of a chromium / chromium oxide laminate were formed on the surface of the soda glass substrate. The thickness of the chromium layer was 0.03 μm, and the thickness of the chromium oxide layer was 0.01 μm.
次に、マスクに対してレーザ加工を行い、マスクの中央部113cm×65cmの範囲に多数の開口部を形成した。
なお、レーザ加工は、YAGレーザを用いて、エネルギ強度1mW、ビーム径3μm、走査速度0.1m/秒という条件で行った。
これにより、マスクの上記範囲全面に亘って、略円形状の開口部が、千鳥状に配されたパターンで形成された。開口部の平均径は2μmあった。
Next, laser processing was performed on the mask to form a large number of openings in a range of 113 cm × 65 cm at the center of the mask.
The laser processing was performed using a YAG laser under the conditions of an energy intensity of 1 mW, a beam diameter of 3 μm, and a scanning speed of 0.1 m / second.
As a result, substantially circular openings were formed in a staggered pattern over the entire range of the mask. The average diameter of the openings was 2 μm.
次に、ソーダガラス基板にウェットエッチングを施し、ソーダガラス基板上に多数の平面視したときの形状が扁平形状(略楕円形状)の凹部(マイクロレンズ形成用凹部)を形成した。形成された多数の凹部は、形状にばらつきが見られた。形成された凹部の短軸方向の長さは70μm、長軸方向の長さは107μmであった。また、凹部の曲率半径は53.5μmで、深さは、50.0μmあった。 Next, wet etching was performed on the soda glass substrate to form concave portions (recesses for forming microlenses) having a flat shape (substantially elliptical shape) when viewed in plan on the soda glass substrate. Variations were observed in the shapes of the many formed recesses. The length of the formed recess in the minor axis direction was 70 μm, and the length in the major axis direction was 107 μm. Moreover, the curvature radius of the recessed part was 53.5 micrometers, and the depth was 50.0 micrometers.
なお、ウェットエッチングは、エッチング液として、4wt%の一水素二フッ化アンモニウムと、8wt%の過酸化水素とを含む水溶液を用い、浸漬時間は2.0時間とした。
次に、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸との混合物を用いてエッチングすることにより、マスクおよび裏面保護膜を除去した。
次に、純水洗浄およびN2ガスを用いた乾燥(純水の除去)を行った。
In the wet etching, an aqueous solution containing 4 wt% ammonium monohydrogen difluoride and 8 wt% hydrogen peroxide was used as an etchant, and the immersion time was 2.0 hours.
Next, the mask and the back surface protective film were removed by etching using a mixture of ceric ammonium nitrate and perchloric acid.
Next, cleaning with pure water and drying using N 2 gas (removal of pure water) were performed.
その後、基板の凹部が形成されている面側に、ヘキサメチルジシラザンによる気相表面処理(シリル化処理)を行い、離型処理部を形成した。
これにより、図2に示すような、ソーダガラス基板上に、マイクロレンズ形成用の多数の凹部が千鳥状に配列された凹部付き基板を得た。得られた凹部付き基板を平面視したときに、凹部が形成されている有効領域において、凹部が占める面積の割合が98%であった。
Thereafter, a gas phase surface treatment (silylation treatment) with hexamethyldisilazane was performed on the surface side of the substrate where the concave portions were formed, thereby forming a release treatment portion.
As a result, a substrate with recesses in which a large number of recesses for forming microlenses were arranged in a staggered pattern on a soda glass substrate as shown in FIG. When the obtained substrate with recesses was viewed in plan, the ratio of the area occupied by the recesses was 98% in the effective region where the recesses were formed.
次に、凹部付き基板の凹部が形成された側の面に、未重合(未硬化)のアクリル系樹脂(PMMA樹脂(メタクリル樹脂))を付与した。この際、アクリル系樹脂(PMMA樹脂(メタクリル樹脂))の硬化物で構成された略球形状のスペーサー(直径50μm)を、凹部付き基板のほぼ全面に配しておいた。また、スペーサーは、約3個/cm2の割合で配した。 Next, unpolymerized (uncured) acrylic resin (PMMA resin (methacrylic resin)) was applied to the surface of the substrate with recesses on the side where the recesses were formed. Under the present circumstances, the substantially spherical spacer (diameter 50 micrometers) comprised with the hardened | cured material of acrylic resin (PMMA resin (methacrylic resin)) was distribute | arranged to the substantially whole surface of the board | substrate with a recessed part. The spacers were arranged at a rate of about 3 pieces / cm 2 .
次に、ソーダガラスで構成された平板で、前記アクリル系樹脂を押圧した。この際、平板とアクリル系樹脂との間に、空気が侵入しないようにした。また、平板としては、アクリル系樹脂を押圧する側の面に、ヘキサメチルジシラザンによる気相表面処理(離型処理)が施されたものを用いた。
その後、120℃に加熱することにより、アクリル系樹脂を硬化させ、基板本体を得た。また、得られた基板本体の樹脂層(マイクロレンズを除く部分)の厚さは80μmであった。また、扁平形状(略楕円形状)のマイクロレンズは、その短軸方向の長さ(直径)が70μm、長軸方向の長さが107μm、曲率半径が53.5μm、高さが50.0μmであった。また、マイクロレンズが形成されている有効領域におけるマイクロレンズの占有率は98%であった。
Next, the acrylic resin was pressed with a flat plate made of soda glass. At this time, air was prevented from entering between the flat plate and the acrylic resin. Moreover, as a flat plate, the surface on which the acrylic resin is pressed is subjected to a gas phase surface treatment (mold release treatment) with hexamethyldisilazane.
Thereafter, the acrylic resin was cured by heating to 120 ° C. to obtain a substrate body. Further, the thickness of the resin layer (excluding the microlens) of the obtained substrate body was 80 μm. Further, the flat (substantially elliptical) microlens has a short axis length (diameter) of 70 μm, a long axis length of 107 μm, a radius of curvature of 53.5 μm, and a height of 50.0 μm. there were. Further, the occupation ratio of the microlens in the effective region where the microlens is formed was 98%.
次に、平板を取り除いた。
次に、基板本体の出射側(マイクロレンズが形成されている面とは反対側の面)表面に、黒色顔料を含む有色の遮光膜形成用材料を、ロールコーターにより付与した(遮光膜形成用材料付与工程)。遮光膜形成用材料としては、10wt%の黒色顔料と、20wt%のダンマル樹脂と、70wt%のキシレン(液性媒体)とを含む混合物を用いた。
Next, the flat plate was removed.
Next, a colored light-shielding film forming material containing a black pigment was applied to the surface of the substrate body on the emission side (the surface opposite to the surface on which the microlenses are formed) using a roll coater (for light-shielding film formation). Material application process). As the light-shielding film forming material, a mixture containing 10 wt% black pigment, 20 wt% damar resin, and 70 wt% xylene (liquid medium) was used.
その後、基板本体に付与された遮光膜形成用材料からキシレンを除去することにより、基板本体の出射側の全面を被覆する膜を形成した。形成された膜の平均厚さは、5μmであった。
次に、凹部付き基板を、遮光膜形成用材料が付与された基板本体から取り外した。
次に、基板本体のマイクロレンズが形成されている側の面から、基板本体の入射側表面に対して垂直方向のレーザ光を照射した(開口部形成工程)。これにより、レーザ光は、マイクロレンズにより集光され、前記膜のうち、マイクロレンズの焦点付近の部位のみが選択的に除去され、基板本体上に、多数個の開口部を有するブラックマトリックスが被覆されたマイクロレンズ基板が得られた。開口部は、略円形状であり、その平均径が24μmであった。また、形成されたブラックマトリックスの厚さは5μmであった。
Thereafter, xylene was removed from the light-shielding film forming material applied to the substrate body to form a film that covers the entire emission side of the substrate body. The average thickness of the formed film was 5 μm.
Next, the substrate with recesses was removed from the substrate body provided with the light-shielding film forming material.
Next, a laser beam in the vertical direction was irradiated from the surface of the substrate body on which the microlens was formed to the incident-side surface of the substrate body (opening forming step). As a result, the laser light is condensed by the microlens, and only the portion of the film near the focal point of the microlens is selectively removed, and the substrate is covered with a black matrix having a large number of openings. Thus obtained microlens substrate was obtained. The opening was substantially circular, and the average diameter was 24 μm. The formed black matrix had a thickness of 5 μm.
以上のようにして製造されたマイクロレンズ基板と、押出成形により作製したフレネルレンズ部とを組み立てることにより、図7に示すような透過型スクリーンを得た。
前記各実施例および比較例について、凹部付き基板を製造する際に形成された第1の開口部の平均径、初期凹部の幅の形成すべき凹部の幅に対する割合、第2の開口部の径、凹部の長軸方向の長さ、短軸方向の長さ、深さ、曲率半径、配列パターン、製造されたマイクロレンズ基板が有するマイクロレンズの長軸方向の長さ、短軸方向の長さ、高さ、曲率半径、配列パターン等を表1にまとめて示す。
A transmissive screen as shown in FIG. 7 was obtained by assembling the microlens substrate manufactured as described above and the Fresnel lens portion manufactured by extrusion molding.
About each said Example and a comparative example, the average diameter of the 1st opening formed when manufacturing a board | substrate with a recessed part, the ratio with respect to the width | variety of the recessed part which should be formed, the diameter of a 2nd opening part , The length in the major axis direction, the length in the minor axis direction, the depth, the radius of curvature, the array pattern, the length in the major axis direction of the microlens that the manufactured microlens substrate has, the length in the minor axis direction Table 1 summarizes the height, radius of curvature, array pattern, and the like.
[リア型プロジェクタの作製]
前記各実施例および比較例の透過型スクリーンを用いて、図8に示すようなリア型プロジェクタを、それぞれ作製した。
[エッチングの均一性の評価]
明室において、前記各実施例および比較例のリア型プロジェクションTVの透過型スクリーンに白表示を行った。この状態で、透過型スクリーンの中央、右、右上の位置における、透過型スクリーンの面に垂直な方向、および、透過型スクリーンの面に垂直な方向から水平方向について斜め30°の方向からのスクリーンの明るさ(白輝度)を、輝度計を用いて測定した。垂直な方向の白輝度をa、斜め30°の方向の白輝度をbとし、透過型スクリーンの中央、右、右上のそれぞれの位置におけるa/bを求め、3つの位置の最大値をa/b(max)、最小値をa/b(min)、3つの位置の平均をa/b(ave)とし、以下の下記式(I)により、エッチングのばらつきの度合いBを求めた。なお、数値が低いほどばらつきが少ないと言える。評価の際、フレネルレンズによる照度差はあらかじめ測定しておき、それを除外し評価した。すなわち、スクリーンの輝度=フレネル+スクリーンの輝度÷フレネル単体の照度とした。
B=(a/b(max)−a/b(min))/a/b(ave)×100 …(I)
[Production of rear projector]
Rear projectors as shown in FIG. 8 were produced using the transmissive screens of the respective examples and comparative examples.
[Evaluation of etching uniformity]
In a bright room, white was displayed on the transmission screen of the rear projection TV of each of the examples and comparative examples. In this state, the screen perpendicular to the plane of the transmissive screen at the center, right, and upper right positions of the transmissive screen, and the screen from the direction perpendicular to the plane of the transmissive screen from the direction of 30 ° in the horizontal direction. The brightness (white luminance) was measured using a luminance meter. The white luminance in the vertical direction is a, the white luminance in the oblique 30 ° direction is b, and a / b is obtained at each of the center, right, and upper right positions of the transmission screen, and the maximum value of the three positions is a / b (max), the minimum value is a / b (min), the average of the three positions is a / b (ave), and the degree of etching variation B is determined by the following equation (I). It can be said that the lower the numerical value, the less the variation. At the time of evaluation, the difference in illuminance by the Fresnel lens was measured in advance, and it was excluded and evaluated. That is, the screen brightness = Fresnel + screen brightness ÷ Fresnel illuminance alone.
B = (a / b (max) −a / b (min)) / a / b (ave) × 100 (I)
[色ムラの評価]
前記各実施例および比較例のリア型プロジェクタの透過型スクリーンにサンプル画像を表示させた。表示された画像について、色ムラの発生状況を以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:色ムラが全く認められない。
○:色ムラがほとんど認められない。
△:色ムラのうち少なくとも一つがわずかに認められる。
×:色ムラのうち少なくとも一つが顕著に認められる。
これらの結果を表2にまとめて示す。
[Evaluation of uneven color]
Sample images were displayed on the transmissive screens of the rear projectors of the examples and comparative examples. The displayed image was evaluated for color unevenness according to the following four criteria.
A: Color unevenness is not recognized at all.
○: Color unevenness is hardly recognized.
Δ: At least one of the color unevenness is slightly recognized.
X: At least one of color unevenness is remarkably recognized.
These results are summarized in Table 2.
表2から明らかなように、本発明では、凹部およびマイクロレンズの形状のばらつきが小さかった。また、本発明では、色ムラのない優れた画像を表示することができた。これに対し、比較例では、満足な結果が得られなかった。 As apparent from Table 2, in the present invention, the variation in the shape of the concave portion and the microlens was small. In the present invention, an excellent image without color unevenness could be displayed. On the other hand, in the comparative example, a satisfactory result was not obtained.
1…マイクロレンズ基板 2…基板本体 21…マイクロレンズ 23…樹脂材料 25…第1の行 26…第2の行 3…ブラックマトリックス(遮光膜) 31…開口部 32…膜(遮光膜形成用材料で構成された膜) 4…マスク形成用膜 5…フレネルレンズ部 51…フレネルレンズ 6…凹部付き基板 612…中心 61…凹部 61’…初期凹部 7…基板 8…マスク 81…第1の開口部 82…第2の開口部 89…裏面保護膜 9、9’…粘着体 11…平板 10…透過型スクリーン 20…スペーサー 300…リア型プロジェクタ 310…投写光学ユニット 320…導光ミラー 340…筐体
DESCRIPTION OF
Claims (7)
凹部を有する凹部付き基板を得る工程と、
前記凹部付き基板の凹部の形状を基にして前記スクリーンに備えられたマイクロレンズの形状を得る工程と、
を有し、
前記凹部付き基板を得る工程は、
基板上に、多数の第1の開口部を有するマスクを形成するマスク形成工程と、
前記第1の開口部を介して前記基板にエッチングを施し、初期凹部を形成する第1のエッチング工程と、
前記マスクの前記初期凹部に対応する部位を、前記初期凹部の周縁部に沿って除去することにより、前記第1の開口部の開口面積を拡げ、第2の開口部を形成する開口面積拡大工程と、
前記第2の開口部を介して前記基板にエッチングを施す第2のエッチング工程と、
を有し、
前記開口面積拡大工程において、粘着性を有する粘着体を用いて、前記マスクの前記初期凹部に対応する部位を、前記初期凹部の周縁部に沿って除去することを特徴とするスクリーンの製造方法。 A method for manufacturing a screen having a microlens,
Obtaining a substrate with a recess having a recess;
Obtaining the shape of the microlens provided in the screen based on the shape of the recess of the substrate with the recess;
Have
The step of obtaining the substrate with recesses includes:
A mask forming step of forming a mask having a plurality of first openings on the substrate;
Etching the substrate through the first opening to form an initial recess; and
An opening area expanding step for expanding the opening area of the first opening and forming the second opening by removing a portion of the mask corresponding to the initial recess along the peripheral edge of the initial recess. When,
A second etching step of etching the substrate through the second opening;
Have
In the opening area expanding step, a part corresponding to the initial concave portion of the mask is removed along a peripheral edge portion of the initial concave portion using an adhesive body having adhesiveness.
前記凹部付き基板の前記凹部が形成された側の面に、流動性を有する状態の樹脂材料を付与し、樹脂材料を平板で押圧する工程と、
前記樹脂材料を固化させる工程と、
前記凹部付き基板および前記平板を取り除く工程と、
を有する請求項1ないし6のいずれかに記載のスクリーンの製造方法。 The step of obtaining the shape of the microlens
A step of applying a fluid resin material to the surface of the substrate with recesses on which the recesses are formed, and pressing the resin material with a flat plate;
A step of Ru solidifying the resin material,
A step except taking the substrate with concave portions and the flat plate,
A method for manufacturing a screen according to any one of claims 1 to 6 .
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