KR20010014313A - 마이크로 렌즈 어레이 기판 및 그 제조방법 및 표시장치 - Google Patents

마이크로 렌즈 어레이 기판 및 그 제조방법 및 표시장치 Download PDF

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KR20010014313A
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니시카와다카오
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야스카와 히데아키
세이코 엡슨 가부시키가이샤
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
    • G02B3/0031—Replication or moulding, e.g. hot embossing, UV-casting, injection moulding

Abstract

복수의 곡면부(12)를 갖는 제 1 원반(10)과, 복수의 볼록부(22)를 갖는 제 2 원반(20)과의 사이에 기판 전구체(30)를 밀착시키고, 곡면부(12)로서 형성된 복수의 렌즈(34)와, 볼록부(22)로서 형성된 복수의 오목부(36)를 갖는 기판(32)을 형성하는 공정과, 기판(32)으로부터 제 1 및 제 2 원반(10, 20)을 박리하는 공정과, 적어도 제 2 원반(20)이 박리된 후에, 오목부(36)에 차광성 재료(42)를 충전하는 공정을 포함한다.

Description

마이크로 렌즈 어레이 기판 및 그 제조방법 및 표시장치{Microlens array plate, manufacture thereof, and display device}
지금까지, 복수의 미소한 렌즈가 나란히 배열되어 구성되는 마이크로 렌즈 어레이가, 예를 들면 액정 패널에 적용되어 왔다. 마이크로 렌즈 어레이를 적용 함으로써, 각 렌즈에 의해서 각 화소에 입사하는 광이 집광하므로, 표시화면을 밝게 할 수 있다.
또한, 마이크로 렌즈 어레이를 제조하는 방법으로서, 드라이 에칭법 또는 웨트 에칭법을 적용하는 방법이 공지되어 있다. 그러나, 이러한 방법에 의하면, 개개의 마이크로 렌즈 어레이를 제조할 때마다, 리소그래피 공정이 필요하여 비용이 비싸진다.
그래서, 일본 특허공개공보(평)3-198003호에 개시되는 바와 같이, 렌즈에 대응하는 곡면이 형성된 원반에 수지를 적하하고, 이 수지를 고화시켜 박리함으로써, 마이크로 렌즈 어레이를 제조하는 방법이 개발되어 왔다.
마이크로 렌즈 어레이는 표시화면을 밝게 하는 것이지만, 화소간의 콘트라스트를 향상시키는 것은 아니다. 따라서, 밝고 선명한 화면을 표시하기 위해서는, 마이크로 렌즈 어레이에 가하여, 콘트라스트를 향상시키는 수단이 필요하게 된다. 종래의 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법에서는, 콘트라스트를 향상시키는 것이 고려되어 있지 않았다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하는 것으로, 그 목적은, 화면을 밝게 하는 것에 더하여 콘트라스트도 향상시킬 수 있는 마이크로 렌즈 어레이 기판 및 그 제조방법 및 표시장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 마이크로 렌즈 어레이 기판 및 그 제조방법 및 표시장치에 관한 이다.
도 1a 내지 도 1c는 제 1 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법을 도시하는 도면.
도 2a 및 도 2b는 제 1 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법을 도시하는 도면.
도 3a 내지 도 3c는 제 1 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법을 도시하는 도면.
도 4a 및 도 4b는 제 1 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법을 도시하는 도면.
도 5a 내지 도 5c는 제 2 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법을 도시하는 도면.
도 6a 내지 도 6c는 제 2 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법을 도시하는 도면.
도 7은 제 3 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판을 도시하는 도면.
도 8a 내지 도 8d는 제 3 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법을 도시하는 도면.
도 9a 및 도 9b는 제 3 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법을 도시하는 도면.
도 10은 제 3 실시예에서 사용되는 마스크의 변형예를 도시하는 도면.
도 11은 제 4 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판을 도시하는 도면.
도 12a 내지 도 12e는 제 4 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법을 도시하는 도면.
도 13a 내지 도 13c는 제 4 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법을 도시하는 도면.
도 14a 내지 도 14c는 제 4 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법을 도시하는 도면.
도 15는 본 발명을 적용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이 기판이 조립된 액정 프로젝터를 도시하는 도면.
(1) 본 발명에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법은, 복수의 곡면부를 갖는 제 1 원반과, 복수의 볼록부를 갖는 제 2 원반과의 사이에 기판 전구체를 밀착시키고, 상기 곡면부에서 형성된 복수의 렌즈와, 상기 볼록부에서 형성된 복수의 오목부를 갖는 기판을 형성하는 공정과,
상기 기판으로부터 상기 제 1 및 제 2 원반을 박리하는 공정과,
적어도 상기 제 2 원반이 박리된 후에, 상기 오목부에 차광성 재료를 충전하는 공정을 포함한다.
본 발명에 의하면, 제 1 및 제 2 원반의 사이에 기판 전구체를 밀착시키고, 제 1 원반의 곡면부를 전사하여 렌즈를 형성한다. 이렇게 하여, 복수의 렌즈가 형성된 마이크로 렌즈 어레이 기판을 간단하게 제조할 수 있다. 각 렌즈에 의해서 입사광이 집광하기 때문에 화면을 밝게 할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 원반은, 일단 제조하면 그 후에, 내구성이 허용하는 한 몇번이라도 사용할 수 있기 때문에, 2매째 이후의 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조공정에 있어서 생략할 수 있고, 공정수의 감소 및 저 비용화를 도모할 수 있다.
또한, 이 마이크로 렌즈 어레이 기판에는, 제 2 원반의 볼록부에 의해서, 오목부가 전사형성되어 있고, 이 오목부에 차광성 재료가 충전된다. 이 차광성 재료는, 블랙 매트릭스를 구성하여, 화소간의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 화면을 밝게 하는 것에 더하여 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 마이크로 렌즈 어레이 기판을, 전사법에 의해서 간단히 제조할 수 있다.
(2) 이 제조방법에 있어서,
상기 곡면부의 중심을 피한 영역에 상기 볼록부를 대향시키고, 상기 제 1 및 제 2 원반의 사이에, 상기 기판 전구체를 밀착시켜도 된다.
이렇게 함으로써, 마이크로 렌즈 어레이 기판에 형성되는 오목부는, 렌즈의 중심을 피한 영역에 형성되기 때문에, 렌즈의 중심을 피하여 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다.
(3) 이 제조방법은,
상기 오목부에 충전된 상기 차광성 재료 및 상기 렌즈중 적어도 한쪽의 위에, 보호막 전구체를 싣고, 상기 보호막 전구체를 고화하여 보호층을 형성하는 공정을 포함해도 된다.
(4) 상기 보호막 전구체는, 에너지의 부여에 의해 경화 가능한 물질이라도 좋다.
(5) 상기 에너지는, 빛 및 열의 적어도 어느 한쪽이라도 좋다.
(6) 상기 보호막 전구체는, 자외선 경화형 수지라도 좋다.
(7) 이 제조방법에 있어서,
상기 보호막 전구체상에 보강판을 싣고나서 상기 보호막 전구체를 고화해도 된다.
(8) 상기 기판 전구체는, 에너지의 부여에 의해 경화 가능한 물질이라도 좋다.
이러한 물질을 이용함으로써, 제 1 및 제 2 원반상의 미세부에까지 기판전구체를 용이하게 충전할 수 있고, 따라서, 제 1 및 제 2 원반상의 곡면부 및 볼록부의 형상을 정밀하게 전사한 마이크로 렌즈 어레이 기판을 제조하는 것이 가능하게 된다.
(9) 상기 에너지는, 빛 및 열의 적어도 어느 한쪽이라도 좋다.
이렇게 함으로써, 범용의 노광장치나 소성로(bake furnace), 열판(hot plate)을 이용할 수 있고, 낮은 설비 비용화, 공간 절약화가 가능하다.
(10) 상기 기판 전구체는, 자외선 경화형 수지라도 좋다.
자외선 경화형 수지로서는, 아크릴계 수지가 투명성이 뛰어나고, 여러가지 시판되는 수지나 감광제를 이용할 수 있기 때문에 적합하다.
(11) 이 제조방법에 있어서,
상기 오목부에, 상기 차광성 재료를 잉크 젯 방식에 의해서 충전해도 된다. 잉크 젯 방식에 의하면, 차광성 재료의 충전을 고속화할 수 있는 동시에 낭비하게 되는 일이 없다.
(12) 이 제조방법에 있어서,
상기 오목부는, 저면보다도 개구부의 면적이 커지도록, 적어도 내측면의 일부가 테이퍼로서 형성되어 있어도 된다.
이와 같이 오목부를 테이퍼 형상으로 형성하면, 차광성 재료를 확실히 오목부로 유도할 수 있기 때문에, 제조되는 마이크로 렌즈 어레이 기판은, 특히 고해상도의 액정 패널에 적합하다.
(13) 이 제조방법에 있어서,
상기 테이퍼는, 내측면의 개구단부에만 형성되어 있어도 된다.
이렇게 오목부를 형성하면, 차광성 재료의 두께의 차가 작기 때문에, 차광 성능이 균일화되므로, 제조되는 마이크로 렌즈 어레이는, 선명한 화상을 제공할 수 있다.
(14) 본 발명에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판은, 한쪽의 면에 복수의 렌즈가 형성됨과 동시에, 다른쪽의 면에 있어서 상기 렌즈의 적어도 중심을 피하는 위치에 대응하여 복수의 오목부가 형성되고, 상기 오목부에 차광성층이 형성된다.
본 발명에 의하면, 각 렌즈에 의해서 입사광이 집광하기 때문에 화면을 밝게 할 수 있는 것에 더하여, 오목부에 형성되는 차광성층이 블랙 매트릭스가 되어, 화소간의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
(15) 이 마이크로 렌즈 어레이 기판에 있어서,
상기 렌즈 및 상기 차광성층의 적어도 한쪽의 위에 보호막을 가져도 된다.
(16) 이 마이크로 렌즈 어레이 기판에 있어서,
상기 보호막상에 보강판을 가져도 된다.
(17) 이 마이크로 렌즈 어레이 기판에 있어서,
상기 오목부는, 저면보다도 개구부의 면적이 커지도록, 적어도 내측면의 일부가 테이퍼로서 형성되어 있어도 된다.
이 마이크로 렌즈 어레이 기판은, 오목부의 개구부의 면적이 저면보다 커지고 있기 때문에, 차광성 재료가 확실하게 오목부로 유도되기 때문에, 특히 고해상도의 액정 패널에 적합하다.
(18) 이 마이크로 렌즈 어레이 기판에 있어서,
상기 테이퍼는, 내측면의 개구단부에만 형성되어 있어도 된다.
이와 같이 오목부를 형성하면, 차광성 재료의 두께의 차가 작기 때문에, 차광성능이 균일화되므로, 선명한 화상을 제공할 수 있다.
(19) 본 발명에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판은, 상기 방법에 의해 제조된다.
(20) 본 발명에 관한 표시장치는, 상기 마이크로 렌즈 어레이 기판과, 상기 마이크로 렌즈 어레이 기판을 향하여 광을 조사하는 광원을 가지며,
상기 마이크로 렌즈 어레이 기판은, 상기 렌즈가 형성된 면을 상기 광원을 향하여 배치된다.
(21) 상기 마이크로 렌즈 어레이 기판을 구성하는 재료의 광굴절율(na)과, 상기 렌즈의 외측에 있어서의 광굴절율(nb)은, na>nb의 관계에 있고, 상기 렌즈는 볼록 렌즈라도 좋다.
굴절율이 작은 매질로부터, 굴절율이 큰 매질로 광이 입사하면, 광은 양 매질의 경계면의 법선에 근접하도록 굴절한다. 따라서, 마이크로 렌즈 어레이 기판을 구성하는 재료의 광굴절율(na)과, 렌즈의 외측에 있어서의 광굴절율(nb)이,
na>nb
의 관계에 있는 경우에는, 렌즈를 볼록 렌즈로 함으로써 입사한 광을 집광시킬 수 있다.
(22) 상기 마이크로 렌즈 어레이 기판을 구성하는 재료의 광굴절율(na)과, 상기 렌즈의 외측에 있어서의 광굴절율(nb)은, na<nb의 관계에 있고, 상기 렌즈는 오목 렌즈라도 좋다.
굴절율이 큰 매질로부터, 굴절율이 작은 매질로 광이 입사하면, 광은 양 매질의 경계면의 법선으로부터 멀어지도록 굴절한다. 따라서, 마이크로 렌즈 어레이 기판을 구성하는 재료의 광굴절율(na)과, 렌즈의 외측에 있어서의 광굴절율(nb)이,
na<nb
의 관계에 있는 경우에는, 렌즈를 오목 렌즈로 함으로써 입사한 광을 집광시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 적합한 실시예에 관해서 도면을 참조하여 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1a 내지 도 4b는 제 1 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법을 도시하는 도면이다.
먼저, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 제 1 원반(10) 및 제 2 원반(20)을 준비한다. 제 1 원반(10)에는, 복수의 곡면부(12)가 형성되어 있고, 각 곡면부(12)는, 볼록 렌즈의 반전 패턴으로 되도록 오목 형상을 이루고 있다. 한편, 제 2 원반(20)에는, 복수의 볼록부(22)가 형성되어 있다. 복수의 볼록부(22)는, 도시하지 않는 평면 시각에 있어서, 블랙 매트릭스의 형상을 이룬다.
제 1 및 제 2 원반(10, 20)은, 각각의 곡면부(12) 및 볼록부(22)를 대향시키고, 또한, 각 볼록부(22)가 곡면부(12)의 중심을 피하여 대향하도록 배치되어 있다.
그리고, 원반(10)과 원반(20)과의 사이에, 기판 전구체(30: 제 1 광투과성층 전구체)를 밀착시킨다. 기판 전구체(30)는, 도 1c에 도시하는 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)의 재료가 된다. 또, 도 1a에서는, 원반(10)이 아래에 위치하고 있지만, 원반(20)이 아래이더라도 좋다.
기판 전구체(30)로서는, 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)으로 되었을 때, 필요하게 되는 광투과성을 가지고 있다면 특히 한정되지 않으며, 여러가지 물질을 이용할 수 있지만, 에너지의 부여에 의해 경화 가능한 물질인 것이 바람직하다. 이러한 물질은, 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)의 형성시에는 저점성의 액상으로 취급하는 것이 가능하게 되고, 상온, 상압하 또는 그 근방에 있어서도 용이하게 제 1 및 제 2 원반(10, 20)의 미세부에까지 용이하게 충전할 수 있다.
에너지로서는, 빛 및 열의 적어도 어느 한쪽인 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 범용의 노광장치나 소성로, 열판을 이용할 수 있고, 낮은 설비 비용, 공간 절약화를 도모할 수 있다.
이러한 물질로서는, 예를 들면, 자외선 경화형 수지가 있다. 자외선 경화형 수지로서는, 아크릴계 수지가 적합하다. 여러가지 시판되는 수지나 감광제를 이용 함으로써, 투명성이 뛰어나고, 또한, 단시간의 처리로 경화 가능한 자외선 경화형의 아크릴계 수지를 얻을 수 있다.
자외선 경화형의 아크릴계 수지의 기본 조성의 구체예로서는, 초기 중합체 또는 올리고머, 단량체, 광중합 개시제를 들 수 있다.
초기 중합체 또는 올리고머로서는, 예를 들면, 에폭시아크릴레이트류, 우레탄아크릴레이트류, 폴리에스테르아크릴레이트류, 폴리에테르아크릴레이트류, 스피로아세탈계 아크릴레이트류 등의 아크릴레이트류, 에폭시메타크릴레이트류, 우레탄메타크릴레이트류, 폴리에스테르메타크릴레이트류, 폴리에테르메타크릴레이트류 등의 메타크릴레이트류 등을 이용할 수 있다.
단량체로서는, 예를 들면, 2-에틸헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, N-비닐-2-피로리돈, 카비톨아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 디사이클로펜테닐아크릴레이트, 1,3-부탄디올아크릴레이트 등의 단일 작용성 단량체, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리스리톨디아크릴레이트 등의 2 작용성 단량체, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리메타크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트 등의 다작용성 단량체를 이용할 수 있다.
광중합 개시제로서는, 예를 들면, 2,2-디메톡시-2-페닐아세트페논 등의 아세트페논류, α-하이드록시이소부틸페논, p-이소프로필-α-하이드록시이소부틸페논 등의 부틸페논류, p-tert-부틸디사이클로아세트페논, p-tert-부틸트리클로로아세트페논, α,α-디크롤-4-페녹시아세트페논 등의 할로겐화 아세트페논류, 벤조페논, N,N-테트라-에틸-4,4-디아미노벤조페논 등의 벤조페논류, 벤질, 벤질디메틸케탈 등의 벤질류, 벤조인, 벤조인알킬에테르 등의 벤조인류, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-에톡시카보닐)옥심 등의 옥심류, 2-메틸티옥산톤, 2-클로로티옥산톤 등의 크산톤류, 미힐러즈케톤(Michler's ketone) 등의 라디칼 발생 화합물을 이용할 수 있다.
또, 필요에 따라서, 산소에 의한 경화 저해를 방지할 목적으로 아민류 등의 화합물을 첨가하거나, 도포를 쉽게 할 목적으로 용제 성분을 첨가해도 된다.
용제 성분으로서는, 특히 한정되는 것은 아니며, 여러가지의 유기용제, 예를 들면, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 메톡시메틸프로피오네이트, 에톡시에틸프로피오네이트, 에틸셀로솔브, 에틸셀로솔브아세테이트, 에틸락테이트, 에틸피루브네이트, 메틸아밀케톤, 사이클로헥사논, 크실렌, 톨루엔, 부틸아세테이트 등으로부터 선택되는 일종 또는 복수종의 이용이 가능하다.
이러한 자외선 경화형의 아크릴계 수지 등으로 이루어지는 기판 전구체(30)를, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 원반(10)상에 소정량 적하한다.
그리고, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 기판 전구체(30)를 소정 영역까지 넓히고, 계속해서, 도 1c에 도시하는 바와 같이, 원반(10, 20)의 적어도 어느 한쪽으로부터 자외선(40)을 소정량 조사하여 기판 전구체(30)를 경화시키고, 원반(10, 20)의 사이에 마이크로 렌즈 어레이 기판(32: 제 1 광투과성층)을 형성한다. 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)의 한쪽의 면에는, 복수의 곡면부(12)로부터 전사된 복수의 렌즈(34)가 형성되고, 다른쪽의 면에는, 복수의 볼록부(22)로부터 전사된 복수의 오목부(36)가 형성되어 있다. 복수의 오목부(36)는, 도시하지 않는 평면 시각에 있어서, 블랙 매트릭스의 형상을 이룬다. 또한, 오목부(36)는, 렌즈(34)의 중심을 피하는 영역에 대응하여 형성되어 있다.
기판 전구체(30)를 소정 영역까지 넓힘에 있어서, 필요에 따라서 소정의 압력을 원반(10, 20)의 적어도 한쪽에 가해도 된다. 여기서는, 기판 전구체(30)를 원반(10)상에 적하하였지만, 원반(20)에 적하하거나, 원반(10, 20)의 양쪽에 적하해도 된다. 또한, 스핀 피복법, 디핑법, 분무 피복법, 로울 피복법, 바 피복법을 사용하여, 원반(10, 20)의 어느 한쪽, 또는, 양쪽에 기판 전구체(30)를 도포해도 된다.
그리고, 도 2a에 도시하는 바와 같이, 원반(20)을, 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)으로부터 박리하고, 볼록부(22)로부터 전사된 오목부(36)를 개구시킨다.
다음에, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)의 오목부(36)에 차광성 재료(42)를 충전하여, 차광성층(38)을 형성한다. 이 차광성층(38)은, 블랙 매트릭스가 된다.
차광성 재료(42)는, 광투과성이 없는 재료로서 내구성이 있으면 여러가지 재료를 적용 가능하다. 예를 들면, 흑색염료 또는 흑색안료를 바인더 수지와 함께 용제에 녹인 것을, 차광성 재료(42)로서 사용한다. 용제로서는, 특히 그 종류에 한정되는 것은 아니며, 물 또는 여러가지의 유기용제를 적용하는 것이 가능하다. 유기용제로서는, 예를 들면, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 메톡시메틸프로피오네이트, 에톡시에틸프로피오네이트, 에틸셀로솔브, 에틸셀로솔브아세테이트, 에틸락테이트, 에틸피루브네이트, 메틸아밀케톤, 사이클로헥사논, 크실렌, 톨루엔, 부틸아세테이트 등 중 일종 또는 복수종의 혼합용액을 이용할 수 있다.
오목부(36)로의 차광성 재료(42)의 충전방법으로서는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 잉크 젯 방식이 적합하다. 잉크 젯 방식에 의하면, 잉크 젯 프린터용으로 실용화된 기술을 응용함으로써, 고속으로 또한 잉크를 낭비 없이 경제적으로 충전하는 것이 가능하다.
도 2b에는, 잉크 젯 헤드(44)에 의해서, 차광성 재료(42)를 오목부(36)에 충전하는 모양을 도시하고 있다. 상세하게는, 오목부(36)에 대향시켜 잉크 젯 헤드(44)를 배치하고, 각 차광성 재료(42)를 각 오목부(36)에 토출한다.
잉크 젯 헤드(44)는, 예를 들면 잉크 젯 프린터용으로 실용화된 것으로, 압전소자의 부피 변화를 이용하여 잉크에 압력을 가하여 토출시키는 피에조 젯 타입, 또는 에너지 발생소자로서 상기 열 변환체를 사용하여, 잉크의 부피를 팽창시키거나 기화시키며, 그 압력으로 잉크를 토출하는 타입 등이 사용 가능하고, 사출 면적 및 사출 패턴은 임의로 설정하는 것이 가능하다.
본 실시예에서는 잉크 젯 헤드(44)로부터 차광성 재료(42)를 토출시킨다. 그 때문에, 차광성 재료(42)에는, 잉크 젯 헤드(44)로부터의 토출을 가능하게 하기 때문에, 유동성을 확보할 필요가 있다.
차광성 재료(42)를 충전할 때는, 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)에 형성된 오목부(36)에 균일한 양으로 충전되도록, 잉크 젯 헤드(44)를 움직이는 등의 제어을 행하고, 주입 위치를 제어한다. 오목부(36)의 구석 구석에까지 균일하게 차광성 재료(42)가 채워지면, 충전을 완료한다. 용제 성분이 포함되어 있는 경우에는, 열처리에 의해 차광성 재료(42)로부터 용제 성분을 제거한다. 또 차광성 재료(42)는, 용제 성분을 제거하면 수축하기 때문에, 필요한 차광성을 확보할 수 있는 두께가 수축후에도 남겨지는 양을 충전해 두는 것이 필요하다.
다음에, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)상에 보호막 전구체(46: 접착층 전구체)를 적하한다. 보호막 전구체(46)는, 상술한 기판 전구체(30)로서 사용할 수 있는 재료로부터 선택할 수 있다. 그리고, 보강판(48)을 보호막 전구체(46)에 밀착시키고, 이 보호막 전구체(46)를 넓힌다. 또, 보호막 전구체(46)는, 스핀 피복법, 로울 피복법 등의 방법에 의해, 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)상에, 또는 보강판(48)상으로 넓게 도포한 후, 보강판(48)을 밀착시켜도 된다.
보강판(48)으로서는 일반적으로 유리기판이 사용되지만, 광투과성이나 기계적 강도 등의 특성을 만족하는 것이라면 특히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 보강판(48)으로서, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르설폰, 어몰퍼스폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 플라스틱제의 기판 또는 필름 기판을 사용해도 된다.
그리고, 보호막 전구체(46)의 조성에 따른 경화처리를 하는 것에 의해, 이것을 경화시키고, 도 3b에 도시하는 바와 같이 보호막(50: 접착층)을 형성한다. 자외선 경화형의 아크릴계 수지가 사용되는 경우에는, 자외선을 소정의 조건에 의해 조사함으로써, 보호막 전구체(46)를 경화시킨다.
계속해서, 도 3c에 도시하는 바와 같이, 원반(10)을 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)으로부터 박리한다. 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)에는, 원반(10)의 곡면부(12)에 의해서, 렌즈(34)가 형성되어 있다. 렌즈(34)는, 볼록 렌즈이다.
또한, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)의 렌즈(34)를 갖는 면과, 보강판(54)과의 사이에 보호막 전구체(52)를 밀착시킨다. 그 공정은, 도 3a에 도시하는 공정과 같고, 보호막 전구체(52: 제 2 광투과성층 전구체)는, 보호막 전구체(46)로서 선택 가능한 물질 중에서 선택할 수 있다.
이렇게 해서, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 양면에, 보호막(50, 56) 및 보강판(48, 54)을 구비하는 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)이 얻어진다. 이것에 의하면, 렌즈(34)측으로부터 입사하는 광이 집광하도록 되어 있다.
또, 보호막(50, 56)이, 마이크로 렌즈 어레이 기판으로서 요구되는 기계적 강도나 가스 배리어성, 내약품성 등의 특성을 만족하는 것이 가능하다면, 대응하는 보강판(48, 54)은 불필요하다. 또한, 마이크로 렌즈 어레이 기판(32) 자체가 충분한 강도를 갖고, 차광성층(38)이 파손하는 일이 없으면, 보호막(50, 56)을 생략하는 것도 가능하다.
보호막(50)이 형성되는 경우에는, 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)의 광굴절율(na)과, 렌즈(34)의 외측에 위치하는 보호막(56)을 구성하는 보호막 전구체(52)의 광굴절율(nb)은,
na>nb
의 관계에 있는 것이 필요하다. 이 조건을 만족함으로써, 굴절율이 작은 매질로부터, 굴절율이 큰 매질로 광이 입사하게 되며, 광(58)은 양 매질의 경계면의 법선에 근접하도록 굴절하여 집광한다. 그리고, 화면을 밝게 할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 제 1 및 제 2 원반(10, 20)의 사이에 기판 전구체(30)를 밀착시키고, 제 1 원반(10)의 곡면부(12)를 전사하여 렌즈(34)를 형성한다. 이렇게 해서, 복수의 렌즈(34)를 갖는 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)을 간단히 제조할 수 있다. 이 제조방법에 의하면, 재료의 사용 효율이 높고, 또한 공정수의 단축을 도모할 수 있으며, 비용 감소를 도모할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 원반(10, 20)은, 일단 제조하면 그 후, 내구성이 허용하는 한 몇번이라도 사용할 수 있기 때문에, 2매째 이후의 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조공정에 있어서 생략할 수 있고, 공정수의 감소 및 저 비용화를 도모할 수 있다.
또한, 이 마이크로 렌즈 어레이 기판에는, 제 2 원반(20)의 볼록부(22)에 의해서, 오목부(36)가 전사형성되어 있고, 이 오목부(36)에 차광성 재료(42)가 충전된다. 이 차광성 재료(42)로 이루어지는 차광성층(38)은, 블랙 매트릭스를 구성하여, 화소간의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 화면을 밝게 하는 것에 더하여 콘트라스트를 향상시킬 수 있게 되는 마이크로 렌즈 어레이 기판을, 전사법에 의해서 간단히 제조할 수 있다.
(제 2 실시예)
도 5a 내지 도 6c는 제 2 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법을 도시하는 도면이다.
먼저, 도 5a에 도시하는 바와 같이, 제 1 원반(110) 및 제 2 원반(20)의 사이에, 기판 전구체(130)를 밀착시킨다. 제 1 원반(110)에는, 복수의 곡면부(112)가 형성되어 있다. 곡면부(112)는, 오목 렌즈의 반전 패턴이 되도록 볼록 형상을 이루고 있다. 본 실시예는, 곡면부(112)의 형상에 있어서 제 1 실시예와 다르다. 한편, 제 2 원반(20)은, 제 1 실시예에서 사용한 것으로, 기판 전구체(130)도 제 1 실시예에서 사용 가능한 물질로부터 선택할 수 있다. 그리고, 도 1c와 같은 공정을 거쳐서, 마이크로 렌즈 어레이 기판(132)을 형성한다. 마이크로 렌즈 어레이 기판(132)에는, 볼록부(22)로부터 오목부(136)가 전사되고, 곡면부(112)로부터 렌즈(134)가 전사되어 있다. 렌즈(134)는, 오목 렌즈이다.
다음에, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 제 2 원반(20)을 마이크로 렌즈 어레이 기판(132)으로부터 박리하여, 도 5c에 도시하는 바와 같이, 오목부(136)에 차광성 재료를 충전하여 차광성층(138)을 형성한다. 이들 공정은, 도 2a 및 도 2b에 도시하는 공정과 같다.
계속해서, 도 6a에 도시하는 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이 기판(132)에 있어서의 차광성층(138)을 갖는 면과 보강판(148)과의 사이에 보호막 전구체(접착층 전구체)로 이루어지는 보호막(150: 접착층)을 형성하고, 도 6b에 도시하는 바와 같이, 제 1 원반(110)을 마이크로 렌즈 어레이 기판(132)으로부터 박리한다. 그리고, 도 4a의 공정과 동일하게 하여, 렌즈(134)상에 보호막(156: 제 2 광투과성층) 및 보강판(154)을 형성한다.
이상의 공정에 의해, 도 6c에 도시하는 바와 같이, 양면에, 보호막(150, 156) 및 보강판(148, 154)을 구비하는 마이크로 렌즈 어레이 기판(132)이 얻어진다. 이것에 의하면, 렌즈(134)측으로부터 입사하는 광이 집광하도록 되어 있다.
또, 그 전제로서, 마이크로 렌즈 어레이 기판(132)의 광굴절율(na')과, 렌즈(134)의 외측에 위치하는 보호막(156)을 구성하는 보호막 전구체의 광굴절율(nb')은,
na'<nb'
의 관계에 있는 것이 필요하다. 이 조건을 만족함으로써, 굴절율이 큰 매질로부터, 굴절율이 작은 매질로 광이 입사하게 되고, 광(158)은 양 매질의 경계면의 법선으로부터 멀어지도록 굴절하여 집광한다. 그리고, 화면을 밝게 할 수 있다.
본 실시예에 의해서도, 볼록 렌즈와 오목 렌즈의 차이가 있는 것만으로, 제 1 실시예와 같은 효과를 달성할 수 있다.
(제 3 실시예)
도 7 내지 도 9b는 제 3 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판 및 그 제조방법을 도시하는 도면이다. 본 실시예에서는, 도 7에 도시하는 마이크로 렌즈 어레이 기판(200)을 제조한다. 마이크로 렌즈 어레이 기판(200)은, 오목부(202)의 형상에 있어서, 도 2b에 도시하는 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)과 다르다. 즉, 오목부(202)는, 내측면이 경사진 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 이 오목부(202)에 의하면, 저면과 비교하여 개구부가 넓게 되어 있기 때문에, 화소밀도가 높아지더라도, 차광성 재료(42: 도 2b 참조)를 확실하게 충전할 수 있다. 이 형상의 오목부(202)를 형성하기 위해서는, 단면에 있어서 사다리꼴을 이루는 볼록부를 갖는 원반을 사용한다.
도 8a 내지 도 9b는, 오목부(202)를 형성하기 위한 원반을 형성하는 공정을 도시하는 도면이다.
먼저, 도 8a에 도시하는 바와 같이, 기재(212)상에 레지스터층(214)을 형성한다. 기재(212)는, 표면을 에칭하여 원반으로 하기 위한 것으로, 에칭 가능한 재료라면 특히 한정되지 않지만, 실리콘 또는 석영은, 에칭에 의해 고정밀도의 볼록부의 형성이 용이하기 때문에 적합하다.
레지스터층(214)을 형성하는 물질로서는, 예를 들면, 반도체 장치 제조에 있어서 일반적으로 사용되고 있는 크레졸노볼락계 수지에 감광제로서 디아조나프토퀴논 유도체를 배합한 시판되는 포지티브형의 레지스터를 그대로 이용할 수 있다. 여기서, 포지티브형의 레지스터란, 소정의 패턴에 따라서 방사선에 노출하는 것에 의해, 방사선에 의해서 노출된 영역이 현상액에 의해 선택적으로 제거 가능하게 되는 물질인 것이다.
레지스터층(214)을 형성하는 방법으로서는, 스핀 피복법, 디핑법, 분무 피복법, 로울 피복법, 바 피복법 등의 방법을 사용하는 것이 가능하다
다음에, 도 8b에 도시하는 바와 같이, 마스크(216)를 레지스터층(214)의 위에 배치하여, 마스크(216)를 개재시켜 레지스터층(214)의 소정 영역만을 방사선(218)에 의해서 노출한다. 마스크(216)는, 볼록부(222: 도 9b 참조)의 형성에 필요로 되는 영역에 있어서, 방사선(218)이 투과하지 않도록 패턴형성된 것이다. 마스크(216)에 있어서의 방사선 차폐부는, 블랙 매트릭스의 형상에 따른 잔상을 이루고 있다. 블랙 매트릭스의 형상은, 모자이크 배열, 델타 배열 또는 스트라이프 배열 등의 화소배열에 따른 것이다.
방사선으로서는 파장 200nm 내지 500nm의 영역의 광을 사용하는 것이 바람직하다. 이 파장영역의 광의 이용은, 액정 패널의 제조 프로세스 등에서 확립되어 있는 포토리소그래피의 기술 및 그것에 이용되고 있는 설비의 이용이 가능하게 되어, 저 비용화를 도모할 수 있다.
그리고, 레지스터층(214)을 방사선(218)에 의해서 노출한 후에 소정의 조건에 의해 현상처리를 행하면, 방사선(218)의 노출영역(217)에 있어서, 레지스터층(214)이 선택적으로 제거되고, 도 8c에 도시하는 바와 같이, 기재(212)의 표면이 노출하며, 그 이외의 영역은 레지스트층(214)에 의해 피복된 채로의 상태가 된다.
계속해서, 패턴화된 레지스터층(214)을, 가열하여 연화시키고, 그 표면 장력에 의해서, 도 8d에 도시하는 바와 같이 측면을 경사시킨다.
다음에, 도 8d에 도시하는 바와 같이, 이 레지스터층(214)을 마스크로 하여, 부식제(220)에 의해서, 기재(212)를 소정의 깊이 에칭을 행한다. 상세하게는, 이방성 에칭, 예를 들면 반응성 이온 에칭(RIE) 등의 드라이 에칭을 행한다.
여기서, 레지스터층(214)은 측면이 경사져 있기 때문에, 에칭에 의해, 이 형상의 레지스터층(214)이 서서히 작아지고, 기재(212)는 서서히 노출하여 간다. 이 노출한 영역이 연속적으로 서서히 에칭되어 간다. 이렇게 해서, 기재(212)가 연속적으로 서서히 에칭되기 때문에, 에칭후의 기재(212)의 표면에는, 도 9a에 도시하는 바와 같이, 사다리꼴의 볼록부(222)가 형성된다.
그리고, 볼록부(222)상의 레지스터층(214)을, 필요하다면 제거하고, 원반(224)이 얻어진다.
본 실시예에 의하면, 원반(224)의 볼록부(222)의 단면이 사다리꼴을 이룬다. 이 원반(224)을, 도 1에 도시하는 원반(20) 대신 사용하면, 개구부가 저면보다도 커지도록 측면을 경사시킨 오목부(202)를 형성할 수 있다. 이 오목부(202)에 의하면, 차광성 재료(42)를 용이하게 확실히 유도할 수 있다. 따라서, 잉크 젯 헤드의 제어가 용이하고, 제조상의 수율이 좋아지는 하는 효과를 나타낸다.
이 원반(224)은, 본 실시예에서는, 일단 제조하면 그 후, 내구성이 허용하는 한 몇번이라도 사용할 수 있기 때문에 경제적이다. 또한, 원반(224)의 제조공정은, 2매째 이후의 마이크로 렌즈 어레이의 제조공정에 있어서 생략할 수 있고, 공정수의 감소 및 저 비용화를 도모할 수 있다.
상기 실시예에서는, 기재(212)상에 오목부(222)를 형성할 때, 포지티브형의 레지스터를 사용하였지만, 방사선에 노출된 영역이 현상액에 대하여 불용화하고, 방사선에 노출되어 있지 않는 영역이 현상액에 의해 선택적으로 제거 가능해지는 네거티브형의 레지스터를 사용해도 되며, 이 경우에는, 상기 마스크(216)와는 패턴이 반전된 마스크가 사용된다. 또는, 마스크를 사용하지 않고서, 레이저광 또는 전자선에 의해서 직접 레지스터를 패턴상에 노출해도 된다.
또한, 현상 처리 조건을 조정하는 것에 의해, 도 8d에 도시하는 바와 같이, 패턴화된 레지스터층(214)의 측면을 경사시키는 것이 가능한 경우에는, 레지스터층(214)을 가열하는 공정을 생략해도 된다.
또는, 도 10에, 마스크의 변형예를 도시한다. 상기 도면에 도시하는 마스크(240)는, 방사선(238)의 투과부(242)와, 차폐부(244)와, 반투과부(246)를 갖는 하프톤(halftone) 마스크이다. 반투과부(246)는, 차폐부(244)로부터 멀어짐에 따라서 서서히 방사선(238)의 투과율이 높아지도록 형성되어 있다. 상기 도면에서는, 반투과부(246)를 형성하는 차폐재의 두께를 변화시킴으로써, 투과율을 변화시키고 있지만, 농담에 의해서 투과율을 변화시켜도 된다. 이 마스크(240)를 사용하면, 방사선(238)이, 반투과부(246)를 감쇠되면서도 통과하고, 레지스터층(234)을 노출한다. 상세하게는, 투과부(242)로부터 차폐부(244)를 향하여, 감쇠율이 높아지도록, 방사선(238)이 반투과부(246)를 투과한다. 그 결과, 차폐부(244)에 근접함에 따라서, 방사선(238)에 의한 노출이 얕아지고, 도 10에 도시하는 바와 같이, 측면이 경사진 레지스터층(234)을 남기는 영역이 노출영역(237)이 된다. 이렇게 함으로서도, 측면이 경사진 레지스터층의 패턴화를 행할 수 있다.
(제 4 실시예)
도 11 내지 도 14c는, 제 4 실시예에 관한 마이크로 렌즈 어레이 기판 및 그 제조방법을 도시하는 도면이다. 본 실시예에서는, 도 11에 도시하는 마이크로 렌즈 어레이 기판(300)을 제조한다. 마이크로 렌즈 어레이 기판(300)은, 오목부(302)의 형상에 있어서, 도 2b에 도시하는 마이크로 렌즈 어레이 기판(32)과 다르다. 즉, 오목부(302)는, 내측면중 개구단부만이 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 이와 같이 개구단부가 테이퍼 형상으로 된 오목부(302)에 의하면, 저면과 비교하여 개구부가 넓어지고 있기 때문에, 화소 밀도가 높아지더라도, 차광성 재료(42: 도 2b 참조)를 확실히 충전할 수 있다. 이 형상의 오목부(202)를 형성하기 위해서는, 상승하는 기단부에 있어서 사다리꼴과 같이 경사진 측면을 갖는 볼록부를 갖는 원반을 사용한다.
도 12a 내지 도 14c는, 오목부(302)를 형성하기 위한 원반을 형성하는 공정을 도시하는 도면이다.
먼저, 도 12a에 도시하는 바와 같이, 기재(312)상에 마스크층(314)을 형성한다. 기재(312)는, 에칭 가능한 재료라면 특히 한정되지 않으며, 실리콘 또는 석영은, 고 정밀도의 에칭이 용이하기 때문에 적합하다.
마스크층(314)은, 기재(312)에 강고하게 일체화하여 박리하기 어려운 것이 바람직하다. 예를 들면, 기재(312)가 실리콘으로 형성되어 있는 경우에는, 그 표면을 열산화시켜 형성한 실리콘산화막(SiO2)을 마스크층(314)으로 할 수 있다. 이것에 의하면, 마스크층(314)은, 기재(312)와 강고하게 일체화한다. 또는, 기재(312)가 금속, 석영, 유리 또는 실리콘인 경우에는, 그 표면에 Al, Ni, Cr, W, Pt, Au, Ir, Ti의 어느 하나에 막을 형성하고, 이것을 마스크층(314)으로 해도 된다.
다음에, 도 12b에 도시하는 바와 같이, 기재(312)상에 형성된 마스크층(314)상에 레지스터층(316)을 형성한다. 레지스터층(316)의 재료 및 그 형성방법은, 상술한 제 3 실시예에서 적용할 수 있는 것을 선택할 수 있다.
계속해서, 도 12c에 도시하는 바와 같이, 마스크(318)를 레지스터층(316)의 위에 배치하고, 마스크(318)를 개재시켜 레지스터층(316)의 소정 영역만을 방사선(320)에 의해서 노출한다. 마스크(318)는, 최종적으로 제조되는 원반(332)의 볼록부(334: 도 14c 참조)의 형성에 필요로 되는 영역에 있어서, 방사선(320)이 투과하도록 패턴 형성된 것이다. 마스크(318)에 있어서의 방사선 투과부는, 블랙 매트릭스의 형상에 따른 테두리 형상을 이루고 있다. 블랙 매트릭스의 형상은, 모자이크 배열, 델타 배열 또는 스트라이프 배열 등의 화소 배열에 따른 것이다. 방사선으로서는 파장 200nm 내지 500nm의 영역의 광을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 레지스터층(316)을 방사선(320)에 의해서 노출한 후에 소정의 조건에 의해 현상처리를 행하면, 방사선(320)의 노출영역(317)에 있어서, 레지스터층(316)이 선택적으로 제거되고, 도 12d에 도시하는 바와 같이, 마스크층(314)의 정면이 노출하며, 그 이외의 영역은 레지스터층(316)에 의해 피복된 채로의 상태가 된다.
계속해서, 패턴화된 레지스터층(316)을, 가열하여 연화시켜, 그 표면장력에 의해서, 도 12e에 도시하는 바와 같이 측면을 경사시킨다.
다음에, 도 12e에 도시하는 바와 같이, 측면이 경사진 레지스터층(316)을 마스크로 하고, 부식제(322)에 의해서, 마스크층(314)을 에칭한다. 상세하게는, 이방성 에칭, 예를 들면 반응성 이온 에칭(RIE) 등의 드라이 에칭을 행한다.
여기서, 레지스터층(316)은 측면이 경사지고 있기 때문에, 에칭에 의해, 이 형상의 레지스터층(316)이 서서히 작아지고, 기재(312)는 서서히 노출해 간다. 이 노출한 영역이 연속적으로 서서히 에칭되어 간다. 이렇게 해서, 기재(312)가 연속적으로 서서히 에칭되기 때문에, 마스크층(314)은, 도 13a에 도시하는 바와 같이 사다리꼴을 이룬다. 마스크층(314)으로부터는, 기재(312)의 표면의 일부가 노출한다. 상세하게는, 마스크층(314)의 주위를 둘러싸고, 기재(312)의 표면의 일부가 노출한다. 이 노출부는, 블랙 매트릭스의 형상에 따른 테두리 형상을 이루고 있다. 블랙 매트릭스의 형상은, 모자이크 배열, 델타 배열 또는 스트라이프 배열 등의 화소배열에 따른 것이다. 또한, 기재(312)의 표면의 일부가 노출한 시점에서, 에칭를 정지하는 것이 바람직하다.
그리고, 마스크층(314)상의 레지스터층(316)을 필요하다면 제거하고, 도 13b에 도시하는 바와 같이, 부식제(324)에 의해서, 기재(312)에 있어서의 마스크층(314)으로부터 노출한 부분을 에칭한다.
여기서는, 기재(312)의 표면에 수직으로 에칭이 진행하는 고 이방성 에칭으로서, 기재(312)를 에칭하지만 마스크층(314)을 에칭하기 어려운 고선택성 에칭이 행하여진다.
이렇게 하여, 에칭이 되면, 도 13c에 도시하는 바와 같이, 기재(312)에 원반형성용 오목부(326)가 형성된다. 원반 형성용 오목부(326)는, 블랙 매트릭스의 형상에 따른 테두리 형상을 이루고 있다. 블랙 매트릭스의 형상은, 모자이크 배열, 델타 배열 또는 스트라이프 배열 등의 화소 배열에 따른 것이다.
또한, 원반 형성용 오목부(326)로써 둘러싸이는 볼록부(325)상에는, 사다리꼴의 마스크층(314)이 남겨지고 있다. 여기서, 볼록부(325)의 측면은 수직으로 상승하고, 마스크층(314)의 측면은 경사져서 테이퍼 형상을 이루고 있다. 이 사실로부터, 원반 형성용 오목부(326)의 측면은, 저면으로부터 수직으로 상승하고, 개구단부에 있어서 서서히 직경이 커지는 방향으로 넓어져 경사지는 테이퍼면으로 되어 있다.
계속해서, 도 14a에 도시하는 바와 같이, 기재(312)에 있어서의 원반 형성용오목부(326)가 형성되어 있는 면상에, 금속막(328)을 형성하고, 그 표면을 도전(체)화한다. 금속막(328)으로서는, 예를 들면, 니켈(Ni)을 500 내지 1000 옹스트롬(10-10m)의 두께로 형성하면 된다. 금속막(328)의 형성방법으로서는, 스퍼터링, CVD, 증착, 무전해 도금법 등의 방법을 사용하는 것이 가능하다. 또, 기재(312)의 표면이, 그 이후의 상기 주조법에 의한 금속층의 형성에 있어서 필요한 도전성을 갖고 있다면, 이 도전화는 불필요하다.
그리고, 금속막(328)을 음극으로 하고, 칩형 또는 볼형의 Ni를 양극으로 하여 상기 주조법에 의해 추가로 Ni를 전착시켜, 도 14b에 도시하는 바와 같이, 두꺼운 금속층(330)을 형성한다. 상기 도금액의 일 예를 이하에 도시한다.
설파민산니켈: 550g/l
붕산: 35g/l
염화니켈: 5g/l
레벨링제: 20mg/l
계속해서, 도 14c에 도시하는 바와 같이, 금속막(328) 및 금속층(330)을, 기재(312)로부터 박리하고, 필요가 있다면 세정하는 등으로, 원반(332)이 얻어진다. 금속막(328)은, 필요에 따라서 박리처리를 실시하고, 원반(332)으로부터 제거해도 된다.
원반(332)에는, 기재(312)의 원반 형성용 오목부(326)에 대응하고, 볼록부(334)가 형성되어 있다. 상세하게는, 원반 형성용 오목부(326)가, 개구단부에서, 바깥 방향을 향하여 직경이 커지도록 경사지는 테이퍼형을 이루고 있기 때문에, 이것에 대응하여, 볼록부(334)에는, 기단부에 있어서, 선단방향을 향하여 서서히 직경이 작아지는 방향으로 경사지는 테이퍼면이 형성되어 있다.
본 실시예에 의하면, 원반(332)의 볼록부(334)가 상술한 형상을 이룬다. 이 원반(332)을, 도 1에 도시하는 원반(20) 대신 사용하면, 개구단부에 있어서 직경이 커지도록 경사진 오목부(302)를 형성할 수 있다. 이 오목부(302)에 의하면, 차광성 재료(42)를 용이하고 확실히 유도할 수 있다. 따라서, 잉크 젯 헤드의 제어가 용이하고, 제조상의 수율이 좋아지는 효과를 나타낸다.
이 원반(332)은, 본 실시예에서는, 일단 제조하면 그 후, 내구성이 허용하는 한 몇번이라도 사용할 수 있기 때문에 경제적이다. 또한, 원반(332)의 제조공정은, 2매째 이후의 마이크로 렌즈 어레이의 제조공정에 있어서 생략할 수 있고, 공정수의 감소 및 저 비용화를 도모할 수 있다.
도 15는 본 발명을 적용한 액정 프로젝터의 일부를 도시하는 도면이다. 이 액정 프로젝터는, 상술한 제 2 실시예에 관한 방법에 의해 제조된 마이크로 렌즈 어레이 기판(132)을 부착한 라이트 밸브(1)와, 광원으로서의 램프(2)를 갖는다.
마이크로 렌즈 어레이 기판(132)은, 렌즈(134)는 램프(2)로부터 보아 오목 형상이 되도록 배치되어 있다. 그리고, 블랙 매트릭스가 되는 차광층(138)측의 보강판(148)상에는, 투명한 공통전극(162) 및 배향막(164)이 적층되어 있다.
라이트 밸브(1)에는, 배향막(164)으로부터 갭을 열고, TFT 기판(174)이 설치되어 있다. TFT 기판(174)에는, 투명한 개별전극(170) 및 박막 트랜지스터(172)가 설치되어 있고, 이들 위에 배향막(168)이 형성되어 있다. 또한, TFT 기판(174)은, 배향막(168)을 배향막(164)에 대향시켜서 배치되어 있다.
배향막(164, 168)간에는, 액정(166)이 봉입되어 있고, 박막 트랜지스터(172)에 의해서 제어되는 전압에 의해서, 액정(166)이 구동되도록 되어 있다.
이 액정 프로젝터에 의하면, 램프(2)로부터 조사된 광(3)이, 각 화소마다 렌즈(134)로써 집광하기 때문에, 밝은 화면을 표시할 수 있다. 또한, 차광층(138)이 블랙 매트릭스로 되기 때문에, 화소간의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

Claims (22)

  1. 복수의 곡면부를 갖는 제 1 원반과, 복수의 볼록부를 갖는 제 2 원반과의 사이에 기판 전구체를 밀착시키고, 상기 곡면부에서 형성된 복수의 렌즈와, 상기 볼록부에서 형성된 복수의 오목부를 갖는 기판을 형성하는 공정과,
    상기 기판으로부터 상기 제 1 및 제 2 원반을 박리하는 공정과,
    적어도 상기 제 2 원반이 박리된 후에, 상기 오목부에 차광성 재료를 충전하는 공정을 포함하는 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면부의 중심을 피한 영역에 상기 볼록부를 대향시키고, 상기 제 1 및 제 2 원반의 사이에 상기 기판 전구체를 밀착시키는 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 오목부에 충전된 상기 차광성 재료 및 상기 렌즈중 적어도 한쪽의 위에 보호막 전구체를 싣고, 상기 보호막 전구체를 고화하여 보호층을 형성하는 공정을 포함하는 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 보호막 전구체는 에너지의 부여에 의해 경화 가능한 물질인 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 에너지는 광 및 열중 적어도 어느 한쪽인 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 보호막 전구체는 자외선 경화형 수지인 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호막 전구체상에 보강판을 싣고 나서 상기 보호막 전구체를 고화하는 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 전구체는 에너지의 부여에 의해 경화 가능한 물질인 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 에너지는 광 및 열중 적어도 어느 한쪽인 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 기판 전구체는 자외선 경화형 수지인 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 오목부에 상기 차광성 재료를 잉크 젯 방식에 의해서 충전하는 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법.
  12. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 오목부는 저면보다도 개구부의 면적이 커지도록, 적어도 내측면의 일부가 테이퍼로서 형성되어 있는 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 테이퍼는 내측면의 개구단부에만 형성되어 있는 마이크로 렌즈 어레이 기판의 제조방법.
  14. 한쪽의 면에 복수의 렌즈가 형성됨과 동시에, 다른쪽의 면에 있어서 상기 렌즈의 적어도 중심을 피하는 위치에 대응하여 복수의 오목부가 형성되고, 상기 오목부에 차광성층이 형성된 마이크로 렌즈 어레이 기판.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 렌즈 및 상기 차광성층의 적어도 한쪽의 위에 보호막을 갖는 마이크로 렌즈 어레이 기판.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 보호막상에 보강판을 갖는 마이크로 렌즈 어레이 기판.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 오목부는 저면보다도 개구부의 면적이 커지도록, 적어도 내측면의 일부가 테이퍼로서 형성되어 있는 마이크로 렌즈 어레이 기판.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 테이퍼는 내측면의 개구단부에만 형성되어 있는 마이크로 렌즈 어레이 기판.
  19. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조되는 마이크로 렌즈 어레이 기판.
  20. 제 14 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 기재된 마이크로 렌즈 어레이 기판과, 상기 마이크로 렌즈 어레이 기판을 향하여 광을 조사하는 광원을 가지고,
    상기 마이크로 렌즈 어레이 기판은, 상기 렌즈가 형성된 면을 상기 광원을 향하여 배치되는 표시장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈 어레이 기판을 구성하는 재료의 광굴절율(na)과, 상기 렌즈의 외측에서의 광굴절율(nb)은 na>nb의 관계에 있고, 상기 렌즈는 볼록 렌즈인 표시장치.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈 어레이 기판을 구성하는 재료의 광굴절율(na)과, 상기 렌즈의 외측에서의 광굴절율(nb)은 na<nb의 관계에 있고, 상기 렌즈는 오목 렌즈인 표시장치.
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