JPH05303009A - マイクロレンズアレー原版およびマイクロレンズアレー作製方法 - Google Patents

マイクロレンズアレー原版およびマイクロレンズアレー作製方法

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JPH05303009A
JPH05303009A JP10990492A JP10990492A JPH05303009A JP H05303009 A JPH05303009 A JP H05303009A JP 10990492 A JP10990492 A JP 10990492A JP 10990492 A JP10990492 A JP 10990492A JP H05303009 A JPH05303009 A JP H05303009A
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etching
microlens array
photoresist
original plate
mla
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Takeshi Hotta
豪 堀田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大面積のMLA原版を容易に作製するととも
に、大量のMLAを効率的に作製する。 【構成】 金属板に塗布したフォトレジストをパターニ
ングしてスプレーエッチングし、フォトレジストを剥離
してマイクロレンズアレー原版を作製し、さらに作製し
たマイクロレンズアレー原版上にフォトポリマーを滴下
して基板を積層し、紫外線照射または電子線照射により
フォトポリマーを硬化した後、マイクロレンズアレー原
版から剥離することによりマイクロレンズアレーを作製
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロレンズアレー原
版およびマイクロレンズアレーの作製方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】マイクロレンズアレー(以下MLAと言
う)は、直径数μm〜数100μmの微小な半球状レン
ズを分布させたものであり、液晶表示素子等のブラック
マトリックスによる影響をなくして明るさを増すためな
どに使用されている。このようなMLAの作製は、金属
製のMLA原版を作製し、これを金型として射出成形等
により複製しており、MLA原版を作製する技術として
は電子ビームを用いて描画するものが提案されている
(特開平1ー261601号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら電子ビー
ムを用いて描画する方法では、描画に時間がかかるとと
もに、描画面積が制限されるため、10cm角以上の大
面積のMLA原版を作製することは事実上困難であっ
た。本発明は上記課題を解決するためのもので、大面積
のMLA原版を容易に作製し、大量のMLAを容易に作
製することができるマイクロレンズアレー原版およびマ
イクロレンズアレー作製方法を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく種
々研究の結果、金属板をウエットエッチングすることに
より、大面積のMLA原版が容易に作製することができ
ること、同時に、エッチングはスプレーエッチングと
し、スプレー圧の制御によりエッチング孔形状が変化
し、レンズ形状が制御可能であること、エッチング温
度、エッチング時間を変えることにより、エッチング孔
の大きさが変化し、レンズの大きさを制御できることを
見出して本発明に到達したものである。
【0005】以下、本発明について詳細に説明する。図
1(a)に示すように、金属板1の表面を処理および洗
浄した後にフォトレジスト2を塗布する。金属板1に使
用する金属としては、エッチングされるものであれば何
でもよいが、例えばLi、K、Ca、Na、Mg、A
l、Zn、Cu、Cr(3価)、Fe(2価)、Cd、
Co(2価)、 Ni、Sn(2価)、Pb、Fe(3
価)の単体及びこれらの合金を用いることができる。中
でもNi、Fe、Cu、Crはその後の複製工程の剥離
性が良好であり使用し易い。
【0006】金属板の処理および洗浄は、表面の酸化物
層や不純物、異物を取り除くために行うので、アルカリ
洗浄、酸による処理、イオンビーム照射等が有効であ
る。
【0007】また、フォトレジストはポジ型、ネガ型の
どちらでも用いることが可能であり、ポジ型であればナ
フトキノンジアジド系等、ネガ型であればカゼイン、ゼ
ラチン、PVA等と重クロム酸塩を混ぜたものやゴム系
のものを使用する。特に、サイドエッチが大きい場合
は、PVAと重クロム酸塩を混ぜたもの、ゴム系が好適
に用いられる。
【0008】次に、フォトレジストをパターニングす
る。フォトレジストがポジ型であれば、マイクロレンズ
に相当する円形状の内側に、ネガ型ならば円形状の外側
に露光し、現像、水洗いを経て所定のパターンを得る。
次いで、パターニングしたフォトレジストの上部からエ
ッチング液3をスプレーしてエッチングする(図1
(b))。エッチング液としては、塩化物系では塩化第
二鉄や塩化第二銅の含有液を、過酸化物系では過硫酸ア
ンモニウム、そのアンモニア錯体、硫酸、過酸化水素、
塩素酸塩の含有液を用いるとよい。エッチング液の管理
は比重と温度を一定にするのが好ましく、比重と温度で
エッチング速度が変化する。
【0009】エッチング方法としては、レンズの開口角
を大きくするときにはスプレーエッチングするのがよ
く、スプレーの圧力を大きくする程レンズの開口角を大
きくすることができる。図1(c)に示すように、エッ
チングがフォトレジストの裏側にも廻り込み、ウエット
エッチングの等方性によりレンズ機能を有するような形
状のエッチング孔が得られる。
【0010】所望の形状が得られたら直ちに水洗してエ
ッチング反応を終了し、フォトレジストを剥離すると図
1(d)に示すようなMLA原版が得られる。剥離液は
フォトレジストの種類に応じて使い、有機溶媒やアルカ
リが好適に使用できる。
【0011】次に、図1で示す方法で作製したMLA原
版を用いたMLAの作製工程の例について説明する。 〔例1〕2P(Photo polymerizati
on)法 図2(a)に示すように、前述した工程で得られたML
A原版1上に、フォトポリマー5を滴下し、次いで図2
(b)に示すようにMLAの基板6を上から載せ、フォ
トポリマーが均一に広がってから、図2(c)に示すよ
うに上から紫外線又は電子線を照射して硬化する。硬化
後に、図2(d)に示すように基板を上に持ち上げると
フォトポリマーと金属板が剥離されMLA7が作製され
る。このときの基板はガラス、プラスチック等が使用で
き、紫外線を照射する場合は透明な基板が好ましい。ま
た、フォトポリマーとの接着性に応じてプライマー、シ
ランカップリング剤等で処理すればよい。
【0012】〔例2〕プレス法 MLA原版の上に熱可塑性樹脂を載せ、温度をかけなが
ら上から圧力をかけ、徐冷して温度を下げてから剥離す
るとMLAが得られる。 〔例3〕射出成形法 MLA原版を金型とし、通常の射出成形をすればMLA
が得られる。なお、上記例1〜3のいずれの方法を用い
てもよいが、複屈折が特に小さい必要がある場合は、例
1の方法が望ましい。
【0013】本発明においては、 スプレーエッチングにおいて、スプレー圧を大きくす
る程、孔深さ/孔径が大きいものが得られ、レンズの大
きさも同様になる。 スプレーエッチングにおいて、エッチング温度が高い
程、エッチング反応が促進され、孔形状が大きくなり、
レンズも大きくなる。 スプレーエッチングにおいて、エッチング時間が長い
程、エッチング反応が促進され、孔形状が大きくなり、
レンズも大きくなる。 これら、、の制御によりエッチング孔即ちレンズ
の大きさ、形状を制御することができる。後述する実施
例1の条件で、エッチング温度を変えた場合のMLA原
版の断面形状を図3に、エッチング時間を変えた場合の
MLA原版の断面形状を図4にそれぞれ示す。
【0014】
【作用】本発明はウエットエッチングによりMLA原版
を作製するようにしたので、大きな原版を容易に作製す
ることができ、スプレーエッチングを使用してスプレー
圧、エッチング温度、エッチング時間を調節することに
よりMLA形状を容易に制御することが可能である。ま
た、作製したMLA原版から容易に大量のMLAを作製
することができる。
【0015】
【実施例】以下に実施例を説明する。 〔実施例1〕30cm角の金属板(AK材0.2mm
厚)の両面をアルカリで洗浄した。ポリビニルアルコー
ル(重合度500、けん化度88%)の20%水溶液に
重クロム酸アンモニウムを1%加えて金属板上にスピン
コートした。スピンコート後の乾燥膜厚が約5μmにな
るように30秒、400rpmの条件とした。塗膜を乾
燥後、円形のドットの直径50μmのパターン原稿をの
せ、密着プリンタで紫外線を1J/cm2 照射した。現
像には40℃の純水を用い、未露光部を除去し、水洗し
た。その後150℃、30分間ポストベークした。次
に、エッチング液(塩化第2鉄溶液、70℃、50ボー
メ)をスプレー圧1.5kg/cm2 でスプレーエッチ
ングした。エッチング時間6分後に水洗してエッチング
反応を終わらせた。さらに、50℃の10%NaOH溶
液に浸漬し、表面をこすりフォトレジストを剥離した。
次に、これをMLA原版として2P法によりMLAを作
製した。基板には、厚さ3mm、20cm角のソーダガ
ラスを用い、洗浄後シランカップリング処理をした。フ
ォトポリマーとしては、 アロニクス M315 30部 アロニクス M8030 68部 イルガキュア 184 2部 を用いた。フォトポリマーを滴下してガラス基板を設置
してフォトポリマーを均一に広げた後、紫外線を超高圧
水銀ランプで100mJ/cm2 照射した。その後、剥
離したところ、基板上に均一なMLAが形成できた。マ
イクロレンズの大きさは直径100μm、深さ30μm
であった。このMLAを液晶パネルに設置したところ、
ブラックマトリックスにあたる光が減少し、画面の明る
さが1.2倍になった。また、1枚の原版から1000
枚のMLAが作製できた。
【0016】〔実施例2〕実施例1と同様でスプレー圧
を2.5kg/cm2 にしたところ、エッチング孔の深
さが深くなり、MLAの開口数も大きくなった。そのた
め画面の明るさも1.4倍になった。
【0017】〔実施例3〕画素の小さい液晶パネル用に
パターンの円形ドットを直径5μmとしてエッチング時
間を2分にしたところ、直径10μm、深さ3μmのマ
イクロレンズからなるアレーが形成できた。
【0018】〔実施例4〕金属板をNi板、フォトレジ
ストをFPER No.100(富士薬品)、現像液を
トリクロロエチレン、剥離液No.8(富士薬品)を用
いたところ、実施例1と同様のMLA原版が作製でき、
さらにフォトポリマーとの剥離性が良好なことから、1
枚の原版から3000枚のMLAを作製できた。
【0019】〔実施例5〕実施例3と同様にし、エッチ
ング温度を80℃にしたところ、直径13μm、深さ5
μmのマイクロレンズが得られた。 〔実施例6〕実施例3と同様にし、エッチング時間を1
0分にしたところ、直径15μm、深さ6μmのマイク
ロレンズが得られた。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、金属板を
ウエットエッチングすることにより大面積のMLA原版
を容易に作製することができ、また、スプレーエッチン
グを使用し、スプレー圧、エッチング温度、エッチング
時間を調節することによりMLA形状を制御することが
でき、また、作製したMLA原版から容易に大量のML
Aを作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 MLA原版作製工程を説明する図である。
【図2】 MLA原版からMLAを作製する工程を説明
する図である。
【図3】 エッチング温度を変えたときのエッチング孔
の断面図である。
【図4】 エッチング時間を変えたときのエッチング孔
の断面図である。
【符号の説明】
1…金属板(MLA原版)、2…フォトレジスト、3…
エッチング液、5…フォトポリマー、6…基板、7…M
LA。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属板に塗布したフォトレジストをパタ
    ーニングする段階、パターニングされたフォトレジスト
    をエッチング液でエッチングする段階、エッチング後フ
    ォトレジストを剥離する段階からなるマイクロレンズア
    レー原版作製方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法において、エッチン
    グはスプレーエッチングで行い、スプレー圧を制御して
    レンズ形状を制御することを特徴とするマイクロレンズ
    アレー原版作製方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の方法において、エッチン
    グ温度、エッチング時間を制御してレンズの大きさを制
    御するようにしたことを特徴とするマイクロレンズアレ
    ー原版作製方法。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のうち何れか1項記載の
    方法により作製したマイクロレンズアレー原版上にフォ
    トポリマーを滴下して基板を積層し、紫外線照射または
    電子線照射によりフォトポリマーを硬化した後、マイク
    ロレンズアレー原版から剥離することを特徴とするマイ
    クロレンズアレーの作製方法。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至3のうち何れか1項記載の
    方法により作製したマイクロレンズアレー原版上に熱可
    塑性樹脂を載せ、加熱かつ加圧した後、徐冷し、熱可塑
    性樹脂をマイクロレンズアレー原版から剥離することを
    特徴とするマイクロレンズアレーの作製方法。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至3のうち何れか1項記載の
    方法により作製したマイクロレンズアレー原版を金型と
    し、射出成形することを特徴とするマイクロレンズアレ
    ーの作製方法。
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