JPH08179299A

JPH08179299A - 平板型レンズアレイおよびそれを用いた液晶表示素子

Info

Publication number: JPH08179299A
Application number: JP6319588A
Authority: JP
Inventors: Atsunori Matsuda; 厚範松田; Kenji Morio; 健二森尾; Takashi Kishimoto; 隆岸本
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-07-12
Anticipated expiration: 2018-11-10
Also published as: JP3465387B2

Abstract

(57)【要約】【目的】透明ガラス基板にほぼ半球状の凹部を形成
し、この凹部に前記ガラス基板とは屈折率の異なる透明
樹脂材料を充填してレンズアレイの、前記レンズ面側に
別の透明ガラス基板を接合してなる平板レンズにおける
カバーガラスの問題点を解決することのできる平板型レ
ンズアレイを提供する。【構成】ガラス基板表面に１次元または２次元に配列
した略球面状または略円筒状の複数の凹部を有し、前記
ガラス基板よりも屈折率の高い透明材料を前記凹部に充
填することで凸レンズまたはレンチキュラーレンズとし
た平板型レンズアレイにおいて、前記透明材料は導電性
を有する樹脂であり、さらに前記充填された樹脂上に、
電気泳動法により形成された金属酸化物粒子の凝集体膜
を有する平板型レンズアレイである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平板型レンズアレイと
それを用いた液晶表示素子に関するものであり、特に液
晶表示素子の光利用効率を向上させる目的として使用す
る平板型レンズアレイと、それを用いた液晶表示素子に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラス等の透明基板に多数のレン
ズを配列したレンズアレイとしては、ソーダライムガラ
スにＴｉ等の耐蝕性保護皮膜（マスク膜）を成膜し、周
知のフォトリソグラフィ技術を用いて、円形あるいは直
線スリット状の開口を設け、これを溶融塩に浸漬して開
口部からイオン交換を行う、いわゆるイオン交換法によ
り、その断面が略半円状の屈折率分布を形成した平板マ
イクロレンズアレイが知られている（例えば、特開昭５
７−５３７０２号）。

【０００３】さらに、透明ガラス基板の少なくとも片面
側に、ほぼ半球状の凹部を形成し、この凹部に前記ガラ
ス基板とは屈折率の異なる透明樹脂材料を充填してレン
ズアレイとする平板マイクロレンズの製造方法が開示さ
れている（特開昭６０−１５５５２号）。さらに、前記
レンズ面側に別の透明ガラス基板を接合してなる平板レ
ンズが開示されている（特開平３−２３１７０１号）。

【０００４】さらに、ソーダライムガラス基板上にレン
ズアレイを作製し、この上に光硬化性樹脂で樹脂層を形
成し、その樹脂層厚みをビーズによって制御したことを
特徴とする液晶素子が、特開平５−２７３５１２号で開
示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】イオン交換法による平
板マイクロレンズの作製においては、基板ガラスにアル
カリイオンを含むことが必須であり、このようなアルカ
リ含有ガラス（例えば、ソーダライムガラス）を用いて
レンズを構成した場合、多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）Ｔ
ＦＴ方式の液晶表示素子のセル基板である石英ガラスな
どに対して熱膨張係数の差があることから、温度が変化
した場合に明るさにムラが生じたり、またガラス基板中
のアルカリイオンが溶出してＴＦＴの特性を劣化させる
という問題点があり、この熱膨張率差の問題は重大であ
る。

【０００６】他方、透明ガラス基板の少なくとも片側
に、底面が曲面をなす凹部を形成し、この凹部に前記ガ
ラス基板とは屈折率の異なる透明樹脂材料を充填すると
ともに、前記凹部の開口する基板面に他の透明ガラス基
板を接合してなる平板レンズの場合、接合するカバーガ
ラスの厚みが通常非常に薄いものとなるため、薄板の研
磨製造コストが高くなり、製造工程で欠陥を発生しやす
く歩留りが上がらない等の問題点がある。

【０００７】また、ソーダライムガラス基板上にレンズ
アレイを作製し、この上に光硬化性樹脂で樹脂層を形成
し、その樹脂レンズ部厚みをビーズによって制御するよ
うな場合には、任意の直径を有するビーズの入手が容易
ではない。またこのレンズアレイ基板を液晶表示素子の
対向基板として内蔵して使用する場合には、樹脂が直接
液晶と接触するため、信頼性の確保が難しいという問題
点がある。

【０００８】そこで本発明は、特開平３−２３１７０１
号に示された平板型レンズアレイにおけるカバーガラス
の問題点を解決することのできる平板型レンズアレイ
を、さらにそれを用いた液晶表示素子を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、本発明では、ガラス基板表面に１次元または２次
元に配列した略球面状または略円筒状の複数の凹部を有
し、前記ガラス基板よりも屈折率の高い透明材料を前記
凹部に充填することで凸レンズまたはレンチキュラーレ
ンズとした平板型レンズアレイにおいて、前記透明材料
は導電性を有する樹脂であり、さらに前記充填された樹
脂上に、電気泳動法により形成された金属酸化物粒子の
凝集体膜を有する平板型レンズアレイである。

【００１０】本発明で用いるガラス基板としては、石英
ガラス（ｎ＝１．４６）、ソーダライムガラス（ｎ＝
１．５１）、アルカリアルミノシリケートガラス（ｎ＝
１．５１）、アルカリボロシリケートガラス（ｎ＝１．
５０）、多成分無アルカリガラス（ｎ＝１．５０）、低
膨張結晶化ガラス（ｎ＝１．５４）が挙げられる。な
お、括弧内はガラス基板の屈折率を表している。

【００１１】本発明で使用する導電性を有する高屈折率
透明材料としては、エポキシアクリレート系樹脂（ｎ≒
１．５〜１．６）、ウレタンアクリレート系樹脂、ポリ
エステルアクリレート系樹脂（ｎ≒１．５２〜１．５
７）、ポリエーテルアクリレート樹脂、シリコンアクリ
レート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ホスファゼン樹
脂、フェノール樹脂、ユリア・メラミン樹脂、ポリウレ
タン樹脂等の光硬化性あるいは熱硬化性樹脂に、導電性
を付与しさらに屈折率を高める目的で酸化インジウム錫
（ｎ≒２．０）、酸化錫微粒子（ｎ≒２．０）等を混練
分散したものが挙げられる。前記透明材料の屈折率は、
基板よりも０．０５〜０．８程度高くすることが好まし
い。

【００１２】また、充填された高屈折率透明材料の表面
に導電性膜を形成する場合の高屈折率透明材料として
は、ポリビニルナフタレン（ｎ≒１．６７）、ポリαナ
フチルメタクリレート（ｎ≒１．６４）、ポリビニルク
ロライド（ｎ≒１．５４）、スチレンアクリロニトリル
共重合体（ｎ≒１．５６）、ポリスチレン（ｎ≒１．５
８）、ポリカーボネート（ｎ≒１．５６）、ポリメチル
メタクリレート（ｎ≒１．５０）、ポリオレフィン（ｎ
≒１．５２）、スチレン・無水マレイン酸共重合体（ｎ
≒１．５６）、ポリテトラメチレンテレフタレート系共
重合体（ｎ≒１．５４）等の高屈折率樹脂材料、および
ＴｉＯ₂（ｎ≒２．２）、ＺｒＯ₂（ｎ≒２．０）、Ａｌ
₂Ｏ₃（ｎ≒１．６）、Ｓｂ₂Ｏ₅（ｎ≒２．０）などの高
屈折率単一金属の酸化物やＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂（１．４６
＜ｎ＜２．２）、ＳｉＯ₂−ＺｒＯ₂（１．４６＜ｎ＜
２．０）、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃（１．４６＜ｎ＜１．６
０）、ＳｉＯ₂−Ｓｂ₂Ｏ₅（１．４６＜ｎ＜２．０）、
ＢａＴｉＯ₃（ｎ≒２．２）、ＰｂＴｉＯ₃（ｎ≒２．
２）などの高屈折率複合金属酸化物が挙げられる。前
記透明材料の屈折率は、基板よりも０．０５〜０．８程
度高くすることが好ましい。前記透明材料に形成する透
明導電性膜としては、酸化インジウム錫、酸化錫の薄膜
が挙げられる。

【００１３】前記導電性膜は、金属有機化合物の塗膜熱
分解、スパッタリング法、蒸着法により形成することが
できる。樹脂材料に対しては、スパッタリング法、蒸着
法で形成することが、基板温度がそれほど上昇しないの
で好ましい。金属酸化物に対しては、金属有機化合物の
塗膜熱分解法が、成膜コストが安いので量産を行う上で
好ましい。膜厚は、膜のシート抵抗率と可視光透過率か
ら決められる。シート抵抗率は１０⁴Ω／□以下、可視
光透過率は８０％以上にすることが好ましい。

【００１４】本発明の電気泳動電着を行う金属酸化物微
粒子としては、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ａｌ
₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₅ などの単一金属の酸化物およびＳｉＯ₂
−ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂−ＺｒＯ₂、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓ
ｉＯ₂−Ｓｂ₂Ｏ₅、ＢａＴｉＯ₃、ＰｂＴｉＯ₃などの複
合金属酸化物が挙げられる。中でも、ＳｉＯ₂の粒子
は、粒径制御が比較的容易で、電気泳動電着した凝集体
膜を形成しやすいので好ましい。

【００１５】これらの金属酸化物微粒子は、ＣＶＤ法等
の気相から調製することができる。また、液相中で加水
分解されたゾルを成長させ、これを遠心分離することに
よっても得られる。複合金属酸化物の微粒子は、液相か
らの方が調製し易い。前記遠心分離された粒子は必要に
応じて表面の性質を制御するために焼成する。これら気
相および液相から得られた微粒子は、所定の方法で溶媒
に分散して用いられる。

【００１６】前記微粒子は、任意の粒径のものが目的に
応じて使用できる。一般に平均粒径を１〜５００ｎｍ程
度にすることが好ましい。金属酸化物微粒子の電気泳動
電着溶液中の濃度は、０．１重量％から１５重量％の範
囲にすることが好ましい。さらに１重量％程度が実用上
好ましい。

【００１７】本発明の金属酸化物粒子を電気泳動電着し
た凝集体膜の膜厚は、特に限定されない。一般には成膜
−焼成後に、マイクロレンズの集光性能が発揮できる程
度に研磨する。

【００１８】本発明の電気泳動電着溶液には、有機溶
媒、水、塩基、界面活性剤が一般に含まれ、乾燥抑制
剤、バインダー等も必要に応じて含まれる。

【００１９】有機溶媒は、金属酸化物微粒子を分散し、
有機金属化合物、水および塩基と相溶するものであれば
特に限定されない。メタノール、エタノール、プロパノ
ール、ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチル
エチルケトン等のケトン類等が用いられる。

【００２０】塩基は、電気泳動電着液に添加する水がｐ
Ｈ１１程度になるように加えられる。添加する塩基とし
ては、一般にアンモニア水が用いられる。添加する乾燥
抑制剤としては、１．４−ジオキサン、メチルトリエト
キシシラン等の有機金属化合物が挙げられる。前記乾燥
抑制剤の電気泳動電着溶液中の濃度は、０．１重量％か
ら１０重量％の範囲にすることが好ましい。さらに１重
量％前後が実用上好ましい。

【００２１】本発明で用いるバインダーとしては、ポリ
アクリル酸等の有機高分子が挙げられる。

【００２２】本発明の電気泳動電着に用いられる対向電
極としては、アルカリに侵食されにくい白金、ステンレ
ススチール、黒鉛、チタニウム等が使用できる。

【００２３】溶液中で負に帯電する金属酸化物微粒子を
基体に電着する場合には、基体が陽極となるように電場
をかける。また溶液中で正に帯電する金属酸化物微粒子
を基体に電着する場合には、基体が陰極となるように電
場をかける。電圧は５〜２００Ｖの範囲とし、直流電圧
であってもパルス電圧であってもよい。

【００２４】本発明で用いるその表面に１次元または２
次元に配列した略球面状または略円筒状の複数のアレイ
状凹部を有するガラス基板は、精密化学エッチング法、
ゾルゲル微細加工法、モールド法等によって形成され
る。

【００２５】精密化学エッチング法では、微小開口を有
する耐食性保護膜付きガラス基板をガラスエッチャント
に浸漬し、前記開口から等方的にエッチング行うことに
よりアレイ状凹部を形成する。前記精密化学エッチング
によるアレイ状凹部の形成は、石英ガラスやソーダライ
ムガラス等の比較的均質にエッチングしやすいガラス基
板を用いる。

【００２６】ゾルゲル微細加工法においては、ガラス基
板に金属有機化合物の加水分解縮重合反応生成物のゲル
膜を、スピンコート法やディップコート法によって形成
し、ゲル膜が硬化する前に形成したい凹パターンに対応
する凸パターンを有するスタンパをゲル膜に押しあて、
ゲル膜が硬化した後スタンパをゲル膜から剥離し、さら
にゲル膜を焼成することによりアレイ状凹部を形成す
る。前記ゾルゲル微細加工法によるアレイ状凹部の形成
は、ガラス組成、化学的性質および耐熱性に拘わらず任
意のガラス基板を使用することができる。

【００２７】モールド法においては、使用するガラスの
軟化点以上にガラスを加熱し、温調した金型をこれにプ
レスすることによりアレイ状凹部を形成する。従って、
モールド法によるアレイ状凹部の形成は、比較的低い軟
化点を有する多成分系ガラス基板を使用することが好ま
しい。

【００２８】

【作用】本発明によれば、高屈折率透明材料が前記凹部
を平坦にする程度に充填し、該透明材料自身が導電性を
有するものとする、もしくは充填された該透明材料の表
面に導電性薄膜を形成することにより導電性が付与され
ているため、前記透明材料表面へ金属酸化物粒子を電気
泳動電着することが可能になっている。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を図面に基づき詳細に説明す
る。図１に、本発明による平板型レンズアレイの一般的
な断面構造を示す。石英基板等のガラス基板１１の片側
に、１次元または２次元に配列した略球面状または略円
筒状の滑らかな曲面をなす凹部１２を、例えば後述する
化学的エッチング法などにより形成する。この凹部１２
は、隣接する凹部間の境界稜線１３が、平面視で図２の
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような、正方格子、六方
稠密格子であるハニカムあるいは縞など、一般的に同一
形状の多角形の稠密充填となるように形成する。

【００３０】次に、前記各凹部１２表面に、屈折率が基
板１１よりも大きな高屈折率透明材料１５を前記凹部に
平坦になる程度に充填して、レンズアレイの各レンズ部
１０Ａとする。ここで該透明材料はそれ自身が導電性を
有する、もしくは充填された該透明材料の表面に導電性
薄膜を形成することにより導電性が付与されている。

【００３１】次に前記透明材料の表面に、金属酸化物粒
子を電気泳動電着した凝集体膜１４を設け、焼成によっ
て前記凝集体膜１４を焼成したのち、研磨等によって前
記レンズ面と対向する面を平坦にし、前記基板から入射
した平行光線が、前記凝集体膜表面近傍に集光する厚み
を有するように制御して、平板型レンズアレイ１０が得
られる。

【００３２】図３は、本発明の平板型レンズアレイを用
いた液晶表示素子の概略図を示すものである。あらかじ
めレンズアレイ１０のレンズの配列ピッチを、液晶表示
素子２０の画素ピッチに合わせておくことにより、照明
光３０が平板型レンズアレイ１０の各レンズ１０Ａで集
光されて、液晶表示素子の各画素の透過窓２１を透過
し、従来の液晶表示素子では電極、ＴＦＴ等の不透光部
分２２で遮断されていた照明光が有効に表示に寄与し、
極めて鮮明度の高い画像が得られる。またこれにより、
液晶素子の加熱による劣化を低減することができる。さ
らに、液晶に接触する前記凝集体膜は、アルカリを含ま
ない膜となっているので、液晶表示素子の信頼性を損な
うことがない。

【００３３】本発明による平板型レンズアレイは、以下
に示すような方法で作製することができる。（具体例１）石英ガラス基板の表面に、スパッタリング
法により耐フッ酸性保護膜として、Ｃｒ膜を形成した。
次に、フォトレジストを塗布、露光、現像をおこなうフ
ォトリソグラフィによって、Ｃｒ膜に所定のレンズ配列
パターンで小開口を形成した。形成した小開口配列は六
方格子配列であり、これによりハニカム型レンズアレイ
が得られる。この小開口の直径は、最終的に得ようとす
るレンズの径よりも十分小さいことが望ましい。

【００３４】前記小開口を有するＣｒ膜付き基板を、フ
ッ酸（ＨＦ）および界面活性剤としてドデシルベンゼン
スルホン酸ナトリウム（ＤＢＳ）を含むエッチャントに
浸漬して、化学エッチングを行った。ここで、フッ酸お
よびドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの濃度は、
それぞれ１０重量％および０．１重量％とした。これに
より、Ｃｒ膜の小開口を始点として、石英ガラス基板の
表面が等方的にエッチングされ、ほぼ球体の一部分であ
る凹部が得られる。この第１段階のエッチングは、隣接
する凹部間に若干の幅をもった平坦な境界部を残した状
態で止める。

【００３５】次いで、石英ガラス基板表面からＣｒ膜を
除去した後、先のエッチャントに再び浸漬して基板表面
全体をエッチングした。この２段階エッチングにより、
凹部周辺部でのエッチングが進行して、隣接凹部間の境
界部Ｂは、上端が先鋭な稜線となった。すなわち、平面
視でそれぞれが同一の六角形をなし、隣接する凹部同士
が密接した稠密充填配列となった。

【００３６】前記２段階エッチングの処理後、凹部に高
屈折率エポキシ樹脂を滴下し、これにポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）フィルムを押しあて、さらに加圧
を行うことにより樹脂を展開し、余分な樹脂を取り除い
た後、光硬化を行った。前記操作によりガラス基板凹部
は、屈折率１．６０、平均膜厚約２０μｍを有する樹脂
で完全に埋まった。前記樹脂の表面にスパッタリング法
により酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を形成した。

【００３７】前記基板を電気泳動電着浴に浸漬し、基板
が陽極となるように直流電圧を印加した。ここで前記電
着浴には、シリカ微粒子（平均粒径１０ｎｍ）をメチル
トリエトキシシラン、アンモニア水、ジメチルアセトア
ミドの混合溶液に界面活性剤と有機高分子バインダーを
微量添加した分散媒に添加し、室温で１時間攪拌するこ
とにより均一に分散させたものを用い、電気泳動条件は
直流電圧５０Ｖ−１０分間とした。

【００３８】前記操作によって、膜厚約１００μｍのシ
リカ微粒子を電気泳動電着した凝集体膜が得られた。得
られた膜は高屈折率樹脂と透明導電性膜を介して良好に
付着していた。

【００３９】前記基板を、２００℃で１時間焼成を行っ
た。前記焼成によって膜厚は約９０μｍ、屈折率は１．
４５になった。

【００４０】また、前記電着凝集体膜の膜厚はマイクロ
レンズの集光性能が発揮できる厚みとなっている。さら
に前記電着凝集体膜表面の平坦性を改善するために、そ
の表面を３μｍ程度研磨してもよい。つまり、前記凝集
体膜の膜厚は、前記基板から入射した平行光線が、前記
電着凝集体膜表面近傍に集光するように制御されていれ
ばよい。

【００４１】今回作製したレンズアレイのレンズ凸部の
曲率半径は約２０μｍであり、前記レンズの焦点距離ｆ
は約１３０μｍになっており、良好な集光特性を示し
た。本具体例により作製したマイクロレンズアレイの概
略図を図４に示す。

【００４２】（具体例２）具体例１と同一の方法で石英
ガラス基板の表面に、平面視でそれぞれが同一の六角形
をなし、隣接する凹部同士が密接した稠密充填配列レン
ズ微小凹部を作製した。

【００４３】前記レンズ微小凹部に塗膜熱分解法によ
り、透明導電性薄膜として酸化インジウム錫膜を形成し
た。ここで、塗布溶液はインジウムの金属有機化合物と
錫の金属有機化合物を含むものであり、これを基板にス
ピンコート法により形成した後、５００℃で３０分間大
気中で熱処理を行うことにより、有機成分を燃焼分解さ
せ金属酸化物としたものである。前記焼成後塗膜の膜厚
は１００ｎｍ程度、比抵抗は４×１０^-2Ωｃｍになって
いた。

【００４４】前記透明導電性薄膜付き石英ガラス基板を
電気泳動電着浴に浸漬し、基板が陽極となるように直流
電圧を印加した。

【００４５】ここで電気泳動電着浴には、金属アルコキ
シドの共加水分解−縮重合によって調製したシリカ−チ
タニア複合金属酸化物微粒子（平均粒径１０ｎｍ）をメ
チルトリエトキシシラン、アンモニア水、ジメチルアセ
トアミドの混合溶液に界面活性剤と有機高分子バインダ
ーを微量添加した分散媒に添加し、室温で１時間攪拌す
ることにより均一に分散させたものを用い、電気泳動条
件は直流電圧５０Ｖ−１０分間とした。

【００４６】前記操作によって、膜厚約５０μｍのシリ
カ−チタニア複合金属酸化物微粒子を電気泳動電着した
凝集体膜付き石英ガラス基板が得られた。得られた膜は
石英ガラス基板表面の凹部を透明導電性膜を介して完全
に埋めており、ほぼ平坦になっていた。

【００４７】前記電着シリカ−チタニア膜付き石英基板
を、４００℃で１時間さらに１０００℃で１時間焼成を
行った。前記焼成によって膜厚は約２０μｍ、屈折率は
１．６２になった。

【００４８】前記電着シリカ−チタニア膜に再び塗膜熱
分解法により透明導電性薄膜として酸化インジウム錫膜
（膜厚は１００ｎｍ程度、比抵抗は４×１０^-2Ωｃｍ）
を形成した。

【００４９】前記基板を電気泳動電着浴に浸漬し、基板
が陽極となるように直流電圧を印加した。ここでの前記
電着浴には、シリカ微粒子（平均粒径１０ｎｍ）をメチ
ルトリエトキシシラン、アンモニア水、ジメチルアセト
アミドの混合溶液に界面活性剤と有機高分子バインダー
を微量添加した分散媒に添加し、室温で１時間攪拌する
ことにより均一に分散させたものを用い、電気泳動条件
は直流電圧５０Ｖ−１０分間とした。

【００５０】前記操作によって、膜厚約２００μｍのシ
リカ微粒子を電気泳動電着した凝集体膜が得られた。得
られた膜は高屈折率シリカ−チタニア系電着凝集体膜と
透明導電性膜を介して良好に付着していた。

【００５１】前記基板を、４００℃で１時間、さらに１
０００℃で１時間焼成を行った。前記焼成によって膜厚
は約９０μｍ、屈折率は１．４６になった。

【００５２】また、前記電着凝集体膜の膜厚はマイクロ
レンズの集光性能が発揮できる厚みとなっている。さら
に前記電着凝集体膜表面の平坦性を改善するために、そ
の表面を３μｍ程度研磨してもよい。つまり、前記凝集
体膜の膜厚は、前記基板から入射した平行光線が、前記
電着凝集体膜表面近傍に集光するように制御されていれ
ばよい。

【００５３】今回作製したレンズアレイのレンズ凸部の
曲率半径は約２０μｍであり、前記レンズの焦点距離ｆ
は約１２０μｍになっており、良好な集光特性を示し
た。本具体例により作製したマイクロレンズアレイの概
略図を図５に示す。

【００５４】（具体例３）ゾルゲル成形法により平板型
マイクロレンズアレイを作製した。メチルエトキシシラ
ン（ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）、エタノールおよび水
（少量の塩酸を含む）を混合し、室温で約３０分間攪拌
して塗布溶液を調製した。前記調整液を石英基板にディ
ッピング法により塗布し、ゾルゲル膜１７を作製した。
そして後述する方法で作製したＮｉ、樹脂等のスタンパ
をこのゲル膜に接合し、適当な圧力で押圧しながら約１
２０℃で加熱を行った。加熱後、スタンパを基板から離
形し、さらに約２００℃で焼成することにより、屈折率
１．３８、平均膜厚約２０μｍのゾルゲル材料による凹
部が作製された。

【００５５】前記ゾルゲル成形による凹部形成後、凹部
にゾルゲル材料よりも屈折率の高いエポキシ系樹脂材料
を充填し、これにポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）フィルムを押しあて、さらに加圧を行うことにより
樹脂を展開し、余分な樹脂を取り除いた後、光硬化を行
った。前記操作によりガラス基板凹部が屈折率１．６
０、平均膜厚約２０μｍを有する樹脂で完全に埋まっ
た。前記樹脂の表面にスパッタリング法により酸化イン
ジウム錫（ＩＴＯ）膜を形成した。

【００５６】前記基板を具体例１と同一の電気泳動電着
浴に浸漬し、膜厚約１００μｍのシリカ微粒子を電気泳
動電着した凝集体膜が得られた。得られた膜は高屈折率
樹脂と透明導電性膜を介して良好に付着していた。

【００５７】前記基板を、２００℃で１時間焼成を行っ
た。前記焼成によって膜厚は約９０μｍ、屈折率は１．
４５になった。

【００５８】また、前記電着凝集体膜の膜厚はマイクロ
レンズの集光性能が発揮できる厚みとなっている。さら
に前記電着凝集体膜表面の平坦性を改善するために、そ
の表面を３μｍ程度研磨してもよい。つまり、前記凝集
体膜の膜厚は、前記基板から入射した平行光線が、前記
電着凝集体膜表面近傍に集光するように制御されていれ
ばよい。

【００５９】今回作製したレンズアレイのレンズ凸部の
曲率半径は約２３μｍであり、前記レンズの焦点距離ｆ
は約１００μｍになっており、良好な集光特性を示し
た。本具体例により作製したマイクロレンズアレイの概
略図を図６に示す。

【００６０】（具体例４）具体例１で得られた平板型マ
イクロレンズの平面側に透明電導性膜ＩＴＯを真空成膜
法により形成し、対向電極を形成した。

【００６１】レンズアレイのレンズの配列ピッチは、液
晶表示素子の画素ピッチに合わせてあるため、照明光が
平板型レンズアレイの各レンズで集光されて液晶層と液
晶表示素子の各画素の画素電極を透過し、電極、ＴＦＴ
等の不透光部分で遮断されていた照明光が有効に表示に
寄与し、極めて鮮明度の高い画像が得られた。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、高屈折率透明材料が前
記凹部を平坦にする程度に充填され、該透明材料自身を
導電性とする、もしくは充填された該透明材料の表面に
導電性薄膜を形成することにより、その表面に導電性が
付与されているため、前記透明材料表面へ金属酸化物粒
子を電気泳動電着することが可能になっている。この金
属酸化物粒子を電気泳動電着したものは、前記粒子の凝
集体膜となっている。

【００６３】また、前記微粒子を電気泳動電着した凝集
体膜は、カバーガラスとしての役割を果たすため、高価
な薄板カバーガラスを使用する必要がなく、得られる平
板型マイクロレンズアレイおよびこれを用いた液晶表示
素子の信頼性を向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による平板型レンズアレイの一般的な断
面構造を示す図。

【図２】平板型レンズアレイの平面図の例。

【図３】本発明の平板型レンズアレイを用いた液晶表示
素子の概略図。

【図４】具体例１で作製したマイクロレンズアレイの概
略図。

【図５】具体例２で作製したマイクロレンズアレイの概
略図。

【図６】具体例３で作製したマイクロレンズアレイの概
略図。

【符号の説明】

１０平板型レンズアレイ１０Ａ高屈折率透明材料を充填したレンズアレイの各
レンズ部１１石英基板等のガラス基板１２略球面状または略円筒状の曲面１２Ａ１段目エッチングによって得られるほぼ球体の
一部分である凹部１２Ｂ隣接凹部間の境界部１３隣接する凹部間の境界稜線１４電気泳動電着した凝集体膜１５高屈折率透明樹脂１６透明導電性膜１７ゾルゲル膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基板表面に１次元または２次元に配
列した略球面状または略円筒状の複数の凹部を有し、前
記ガラス基板よりも屈折率の高い透明材料を前記凹部に
充填することで凸レンズまたはレンチキュラーレンズと
した平板型レンズアレイにおいて、前記透明材料は導電性を有する樹脂であり、さらに前記充填された樹脂上に、電気泳動法により形成
された金属酸化物粒子の凝集体膜を有することを特徴と
する平板型レンズアレイ。
【請求項２】前記透明材料は導電性微粉末を混練分散し
た光硬化性エポキシ樹脂材料である請求項１に記載の平
板型レンズアレイ。
【請求項３】前記金属酸化物粒子がシリカ粒子であり、
前記ガラス基板が低膨張ガラス基板である請求項１ない
し２に記載の平板型レンズアレイ。
【請求項４】ガラス基板表面に１次元または２次元に配
列した略球面状または略円筒状の複数の凹部を有し、前
記ガラス基板よりも屈折率の高い透明材料を前記凹部に
充填することで凸レンズまたはレンチキュラーレンズと
した平板型レンズアレイにおいて、前記透明材料は樹脂であり、前記充填された樹脂表面に
は導電性膜が形成されており、さらに前記導電性膜の上に、電気泳動法により形成され
た金属酸化物粒子の凝集層を有することを特徴とする平
板型レンズアレイ。
【請求項５】前記導電性膜はＩＴＯ膜であり、前記金属
酸化物粒子がシリカ粒子であり、前記ガラス基板が低膨
張ガラス基板である請求項４に記載の平板型レンズアレ
イ。
【請求項６】請求項１ないし５に記載の平板型レンズア
レイの金属酸化物粒子層表面に透明電極を形成した基板
を液晶表示素子の一方の基板とし、画素電極を形成した
石英基板を他方の基板として、前記透明電極間と前記画
素電極が対向するようにして、前記一方の基板と前記他
方の基板の間に液晶を密封したことを特徴とする液晶表
示素子。