WO1999059004A1 - Plaque matrice a micro-lentilles, fabrication de ladite plaque et unite d'affichage - Google Patents

Plaque matrice a micro-lentilles, fabrication de ladite plaque et unite d'affichage Download PDF

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WO1999059004A1
WO1999059004A1 PCT/JP1999/002409 JP9902409W WO9959004A1 WO 1999059004 A1 WO1999059004 A1 WO 1999059004A1 JP 9902409 W JP9902409 W JP 9902409W WO 9959004 A1 WO9959004 A1 WO 9959004A1
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WO
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array substrate
microlens array
manufacturing
light
lens
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PCT/JP1999/002409
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takao Nishikawa
Original Assignee
Seiko Epson Corporation
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Priority to US10/406,963 priority patent/US6909121B2/en

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0012Arrays characterised by the manufacturing method
    • G02B3/0031Replication or moulding, e.g. hot embossing, UV-casting, injection moulding

Definitions

  • the present invention relates to a microlens array substrate, a method of manufacturing the same, and a display device.
  • the present invention relates to a microlens array substrate, a method for manufacturing the same, and a display device.
  • microlens arrays for example, liquid crystal panels, in which a plurality of minute lenses are arranged.
  • microlens array By applying a microlens array, light incident on each pixel is condensed by each lens, so that the display screen can be brightened.
  • a method for manufacturing a microlens array As a method for manufacturing a microlens array, a method using a dry etching method or a wet etching method is known. However, according to these methods, every time an individual microlens array is manufactured, a lithographic process is required and the cost is high.
  • the microlens array brightens the display screen, but does not improve the contrast between pixels. Therefore, in order to display a bright and vivid screen, means for improving the contrast in addition to the microlens array are required. In the conventional method of manufacturing a microlens array, consideration was not given to improving the contrast.
  • the present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a microlens array substrate capable of improving contrast in addition to brightening a screen, a method of manufacturing the same, and a display device. It is in. Disclosure of the invention
  • a substrate precursor is brought into close contact between a first master having a plurality of curved portions and a second master having a plurality of convex portions.
  • a substrate precursor is brought into close contact between a first master having a plurality of curved portions and a second master having a plurality of convex portions.
  • a substrate precursor is brought into close contact between the first and second masters, and a curved surface portion of the first master is transferred to form a lens.
  • a microlens array substrate on which a plurality of lenses are formed can be easily manufactured.
  • the incident light is collected by each lens, so the screen can be brightened.
  • the first and second masters are manufactured, they can be used as many times as the durability allows, so that they can be omitted in the manufacturing process of the second and subsequent microlens array substrates, and the number of processes can be reduced. Reduction and cost reduction can be achieved.
  • a concave portion is transferred and formed on the microlens array substrate by the convex portion of the second master, and the concave portion is filled with a light-shielding material.
  • This light-shielding material constitutes a black matrix and can improve the contrast between pixels.
  • a microlens array substrate capable of improving the contrast in addition to brightening the screen can be easily manufactured by the transfer method.
  • the substrate precursor may be brought into close contact between the first and second masters with the protrusions facing a region avoiding the center of the curved surface portion.
  • the recess formed in the microlens array substrate is formed in the area avoiding the center of the lens, so that the black matrix is avoided avoiding the center of the lens. Can be formed.
  • the method may include a step of placing a protective film precursor on at least one of the light-shielding material and the lens filled in the concave portion, and solidifying the protective film precursor to form a protective layer.
  • the protective film precursor may be a substance curable by application of energy.
  • the energy may be at least one of light and heat.
  • the protective film precursor may be an ultraviolet curable resin.
  • the protective film precursor may be solidified after placing a reinforcing plate on the protective film precursor.
  • the substrate precursor may be a substance curable by application of energy.
  • the energy may be at least one of light and heat. In this way, a general-purpose exposure apparatus, bake oven, and hot plate can be used, and low equipment costs and space can be saved.
  • the substrate precursor may be an ultraviolet curable resin.
  • an acrylic resin is preferable because of its excellent transparency and various commercially available resins and photosensitive agents can be used.
  • the recess may be filled with the light-shielding material by an ink jet method. According to the ink jet method, the filling of the light-shielding material can be performed at high speed and is not wasted.
  • At least a part of the inner surface of the recess may be formed of a taper so that the area of the opening is larger than the bottom surface.
  • the concave portion is formed in a tapered shape as described above, the light-shielding material can be reliably guided to the concave portion, and thus the manufactured microlens array substrate is particularly suitable for a high-resolution liquid crystal panel.
  • the taper may be formed only at the opening end of the inner surface.
  • the difference in thickness of the light-shielding material is small, so that the light-shielding performance is uniform, and thus the manufactured microlens array can provide a clear image.
  • a plurality of lenses are formed on one surface, and a plurality of recesses are formed on the other surface at positions corresponding to positions avoiding at least the center of the lens.
  • a light-shielding layer is formed in the recess.
  • the screen in addition to the fact that the incident light is condensed by each lens, the screen can be brightened, and in addition, the light-shielding layer formed in the concave portion serves as a black matrix to improve the contrast between pixels. Can be.
  • a protective film may be provided on at least one of the lens and the light shielding layer.
  • a reinforcing plate may be provided on the protective film.
  • At least a part of the inner surface may be tapered so that the recess has a larger opening area than a bottom surface.
  • the microlens array substrate is particularly suitable for a high-resolution liquid crystal panel because the area of the opening of the concave portion is larger than the bottom surface, so that the light-shielding material is reliably guided to the concave portion.
  • the taper may be formed only at the opening end of the inner surface.
  • the microlens array substrate according to the present invention is manufactured by the above method. (20)
  • the display device according to the present invention comprising: the microlens array substrate; and a light source that irradiates light to the microlens array substrate.
  • the microlens array substrate is arranged with the surface on which the lenses are formed facing the light source.
  • the light refractive index na of the material constituting the microlens array substrate and the light refractive index nb outside the lens have a relationship of na> nb, and the lens may be a convex lens. Good.
  • the light refractive index na of the material constituting the microlens array substrate and the light refractive index nb outside the lens are given by
  • the incident light can be collected by making the lens a convex lens.
  • the light refractive index na of the material forming the microlens array substrate and the light refractive index nb outside the lens have a relationship of na ⁇ nb, and the lens may be a concave lens. .
  • the optical refractive index na of the material constituting the microlens array substrate and the optical refractive index nb outside the lens are
  • FIGS. 1A to 1C are diagrams showing a method for manufacturing a microlens array substrate according to the first embodiment
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a microlens array substrate according to the first embodiment
  • FIGS. 3A to 3C are diagrams illustrating a method of manufacturing the microlens array substrate according to the first embodiment
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating the first embodiment
  • FIGS. 5A to 5C are diagrams illustrating a method for manufacturing a microlens array substrate according to the embodiment, and FIGS.
  • FIGS. 5A to 5C are diagrams illustrating a method for manufacturing a microlens array substrate according to the second embodiment
  • FIGS. FIG. 6C is a diagram illustrating a method of manufacturing the microlens array substrate according to the second embodiment
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the microlens array substrate according to the third embodiment
  • FIG. 8D is a diagram showing the method for manufacturing the microlens array substrate according to the third embodiment
  • 9A and 9B are views showing a method of manufacturing a micro lens array substrate according to the third embodiment.
  • FIG. 10 shows a modification of the mask used in the third embodiment.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrams illustrating a microlens array substrate according to a fourth embodiment, and FIGS.
  • FIGS. 12A to 12E are diagrams illustrating a microlens array substrate according to a fourth embodiment.
  • FIGS. 13A to 13C are diagrams illustrating a manufacturing method
  • FIGS. 13A to 13C are diagrams illustrating a method of manufacturing the microlens array substrate according to the fourth embodiment
  • FIGS. FIG. 15 is a diagram illustrating a method of manufacturing a microlens array substrate according to a fourth embodiment
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a liquid crystal projector incorporating a microlens array substrate manufactured by applying the present invention. .
  • 1A to 4B are diagrams showing a method for manufacturing the microlens array substrate according to the first embodiment.
  • a first master 10 and a second master 20 are prepared.
  • a plurality of curved surfaces 12 are formed on the first master 10, and each curved surface 12 has a concave shape so as to be an inverted pattern of a convex lens.
  • a plurality of convex portions 22 are formed on the second master 20.
  • the plurality of convex portions 22 are arranged in a plan view (not shown). Here, it takes the shape of a black matrix.
  • the first and second masters 10 and 20 face each other with the curved surface portions 12 and the convex portions 22 facing each other, and the convex portions 22 face each other avoiding the center of the curved surface portions 12. It is located at
  • a substrate precursor 30 (first light-transmitting layer precursor) is brought into close contact between the master 10 and the master 20.
  • the substrate precursor 30 is a material of the microlens array substrate 32 shown in FIG. 1C.
  • the master 10 is located below, but the master 20 may be located below.
  • the substrate precursor 30 is not particularly limited as long as it has the necessary light transmittance when the microlens array substrate 32 is formed, and various substances can be used. It is preferably a substance which can be cured by the application of Such a substance can be handled as a low-viscosity liquid when the microlens array substrate 32 is formed, and the first and second masters 10 and 2 can be easily used at or near normal temperature and normal pressure. It can be easily filled up to the fine part of 0.
  • the energy is at least one of light and heat.
  • a general-purpose exposure apparatus, bake oven, and hot plate can be used, and low equipment cost and space saving can be achieved.
  • Such a substance is, for example, an ultraviolet curable resin.
  • Acrylic resin is suitable as the UV-curable resin.
  • UV-curable acrylic resin examples include prepolymers, oligomers, monomers, and photopolymerization initiators.
  • Examples of the prepolymer or oligomer include acrylates such as epoxy acrylates, urethane acrylates, polyester acrylates, polyether acrylates, spiroacetal acrylates, and epoxy methacrylates. And methacrylates such as urethane methacrylates, polyester methacrylates, and polyether methacrylates.
  • Examples of the monomer include 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, N-vinyl-2-pyrrolidone, and carbitolua.
  • Monofunctional monomers such as acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, isobornyl acrylate, dicyclopentenyl acrylate, 1,3-butanediol acrylate, 1,6-hexane Diol diacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, neopentyl diol dimethacrylate, ethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate Bifunctional monomers such as relay, pentaerythritol diacrylate, and trimethyl Polyfunctional monomers such as roll propane triacrylate, trimethylol propane trimethacrylate, pen erythritol triacrylate, and dipentaerythritol hexaacrylate can be used.
  • Examples of the photopolymerization initiator include acetophenones such as 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, butylphenones such as monohydroxyisobutylphenone, p-isopropylpyr ⁇ -hydroxyisobutylphenone, and ⁇ -tert. -Butyldichloroacetophenone, p-tert-butyltrichloroacetophenone, a, a; halogenated acetophenones such as dichloro-4-phenoxyacetophenone, benzophenone, ⁇ , ⁇ , tetraethyl-4,4 diaminobenzophenone, etc.
  • acetophenones such as 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone
  • butylphenones such as monohydroxyisobutylphenone, p-isopropylpyr ⁇ -hydroxyisobutylphenone, and ⁇ -tert.
  • Benzophenones such as benzyl and benzyldimethyl ketal
  • benzoins such as benzoin and benzoin alkyl ether
  • oximes such as 1-phenyl-1,2-propanedione 2- ( ⁇ -ethoxycarbonyl) oxime, 2-Methylthioxanthate , Kisa cantonal such as 2-black port Chiokisanton, radical generating compounds such Mihirake Bokun available.
  • a compound such as an amine may be added for the purpose of preventing curing inhibition by oxygen, or a solvent component may be added for the purpose of facilitating coating.
  • the solvent component is not particularly limited, and various organic solvents, for example, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether, methoxymethyl propionate, ethoxyxethyl propion
  • propylene glycol monomethyl ether acetate propylene glycol monopropyl ether
  • methoxymethyl propionate ethoxyxethyl propion
  • One or a plurality of compounds selected from the group consisting of sodium acetate, ethyl acetate-solve, ethyl acetate-solve acetate, ethyl lactate, ethyl pyruvine, methyl amyl ketone, cyclohexanone, xylene, toluene and butyl acetate can be used.
  • a predetermined amount of such a substrate precursor 30 made of an ultraviolet-curable acrylic resin or the like is dropped on the master 10 as shown in FIG. 1A.
  • the substrate precursor 30 is spread to a predetermined area, and then, as shown in FIG. 1C, a predetermined amount of ultraviolet light 40 is applied from at least one of the masters 10 and 20. Irradiation cures the substrate precursor 30 to form a microphone aperture lens array substrate 32 (first light transmitting layer) between the masters 10 and 20.
  • a microphone aperture lens array substrate 32 first light transmitting layer
  • a plurality of lenses 34 transferred from the plurality of curved portions 12 are formed, and on the other surface, a plurality of lenses transferred from the plurality of convex portions 22 are formed.
  • a recess 36 is formed.
  • the plurality of recesses 36 have a black matrix shape in a plan view (not shown). Further, the concave portion 36 is formed corresponding to a region avoiding the center of the lens 34.
  • a predetermined pressure may be applied to at least one of the masters 10 and 20 as necessary.
  • the substrate precursor 30 is dropped on the master 10, but may be dropped on the master 20 or on both the masters 10 and 20.
  • the substrate precursor 30 is applied to one or both of the masters 10 or 20 using a method such as a spin coating method, a dive method, a spray coating method, a roll coating method, or a bar coating method. May be.
  • the master 20 is peeled off from the microlens array substrate 32 to open a concave portion 36 transferred from the convex portion 22.
  • a concave portion 36 of the microlens array substrate 32 is filled with a light-shielding material 42 to form a light-shielding layer 38.
  • This light-shielding layer 38 becomes a black matrix.
  • the light-shielding material 42 various materials can be used as long as they are durable and do not transmit light.
  • a material obtained by dissolving a black dye or a black pigment in a solvent together with a binder resin is used as the light-shielding material 42.
  • a solvent The type is not limited, and water or various organic solvents can be used.
  • organic solvent examples include propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether, methoxymethyl pionate, ethoxyxyl propionate, ethyl ethyl solvate, ethyl ethyl solv acetate, ethyl lactate, ethyl rubinate, One or more mixed solutions of methyl amyl ketone, cyclohexanone, xylene, toluene, butyl acetate and the like can be used.
  • the method for filling the concave portions 36 with the light-shielding material 42 is not particularly limited, but an inkjet method is preferable. According to the ink jet method, it is possible to fill the ink at high speed and economically without waste by applying the technology practically used for ink jet printing.
  • FIG. 2B shows a state where the light-shielding material 42 is filled in the concave portion 36 by the inkjet head 44.
  • an ink-jet head 44 is arranged so as to face the recess 36, and each light-shielding material 42 is discharged into each recess 36.
  • the ink-jet head 4 4 has been put to practical use, for example, for ink-jet printing, and is a piezo-jet type that applies pressure to ink using the volume change of a piezoelectric element and discharges it, or an electrothermal converter as an energy generating element.
  • a type in which the volume of the ink is expanded or vaporized using a body and the ink is discharged at the pressure can be used, and the injection area and the injection pattern can be set arbitrarily.
  • the light-shielding material 42 is discharged from the inkjet head 44. Therefore, it is necessary to ensure fluidity of the light-shielding material 42 in order to enable ejection from the inkjet head 44.
  • control is performed such as moving the ink jet head 44 so that the recess 36 formed in the microlens array substrate 32 is filled in a uniform amount. Control the driving position.
  • the light-shielding material 42 is uniformly filled in every corner of the recess 36, the filling is completed.
  • the solvent component is removed from the light-shielding material 42 by heat treatment.
  • Light-shielding material 4 2 Since the solvent shrinks when the solvent component is removed, it is necessary to fill the remaining amount after the shrinkage so that the necessary light-shielding property can be secured.
  • a protective film precursor 46 (adhesive layer precursor) is dropped on the microlens array substrate 32.
  • the protective film precursor 46 can be selected from the above-mentioned materials that can be used as the substrate precursor 30.
  • the reinforcing plate 48 is brought into close contact with the protective film precursor 46, and the protective film precursor 46 is pushed out.
  • the protective film precursor 46 is applied to the microlens array substrate 32 or the reinforcing plate 48 by a method such as spin coating or roll coating, and then the reinforcing plate 48 is coated. It may be adhered.
  • a glass substrate is generally used as the reinforcing plate 48, but is not particularly limited as long as it satisfies characteristics such as light transmittance and mechanical strength.
  • reinforcing plate 48 is not particularly limited as long as it satisfies characteristics such as light transmittance and mechanical strength.
  • a plastic substrate or a film substrate such as polycarbonate, polyallyl, polyethersulfone, amorphous polyolefin, polyethylene terephthalate, and polymethyl methacrylate may be used.
  • the protective film precursor 46 is cured by irradiating ultraviolet rays under predetermined conditions.
  • the master 10 is separated from the microlens array substrate 32.
  • a lens 34 is formed on the microlens array substrate 32 by the curved surface portion 12 of the master 10.
  • Lens 34 is a convex lens.
  • a protective film precursor 52 is adhered between the surface of the microlens array substrate 32 having the lens 34 and the reinforcing plate 54.
  • the process is the same as the process shown in FIG. 3A, and the protective film precursor 52 (the second light-transmitting layer precursor) can be selected from materials that can be selected as the protective film precursor 46. .
  • a microlens array substrate 32 including 54 is obtained. According to this, light incident from the lens 34 side is condensed. In addition, if it is possible to satisfy the characteristics such as mechanical strength, gas barrier properties, and chemical resistance required for the protective film 50, 56 and the microlens array substrate, the corresponding reinforcing plate 48, 5 4 is unnecessary. Further, if the microlens array substrate 32 itself has sufficient strength and the light-shielding layer 38 is not damaged, the protective films 50 and 56 can be omitted.
  • na is the optical refractive index of the microlens array substrate 32 and the optical refractive index of the protective film precursor 52 constituting the protective film 56 located outside the lens 34.
  • the substrate precursor 30 is brought into close contact between the first and second masters 10 and 20 to transfer the curved surface portion 12 of the first master 10 to the lens 3 4.
  • a microlens array substrate 32 having a plurality of lenses 34 can be easily manufactured. According to this manufacturing method, the use efficiency of the material is high, the number of steps can be reduced, and the cost can be reduced.
  • first and second masters 10 and 20 are manufactured, they can be used as many times as the durability allows, so that they can be omitted in the manufacturing process of the second and subsequent microlens array substrates. Thus, the number of processes and the cost can be reduced.
  • a concave portion 36 is transferred and formed on the microlens array substrate by the convex portion 22 of the second master 20, and the concave portion 36 is filled with a light-shielding material 42.
  • the light-shielding layer 38 made of the light-shielding material 42 constitutes a black matrix and can improve the contrast between pixels.
  • a microlens array substrate that can improve contrast in addition to brightening a screen can be easily manufactured by a transfer method.
  • FIGS. 5A to 6C are diagrams showing a method for manufacturing a microlens array substrate according to the second embodiment.
  • a substrate precursor 130 is brought into close contact between a first master 110 and a second master 20.
  • a first master 110 On the first master 110, a plurality of curved surfaces 112 are formed.
  • the curved surface portion 1 1 2 has a convex shape so as to form an inverted pattern of a concave lens.
  • This embodiment is different from the first embodiment in the shape of the curved surface portion 112.
  • the second master 20 is used in the first embodiment, and the substrate precursor 130 can also be selected from the substances usable in the first embodiment.
  • a microlens array substrate 132 is formed. On the micro lens array substrate 13 2, the projection 13 is projected from the projection 22 to the depression 13, and the lens 13 4 is transferred from the curved surface 11.
  • Lens 1 3 4 is a concave lens.
  • the second master 20 is peeled off from the microlens array substrate 132, and as shown in FIG. A light-shielding layer 138 is formed. These steps are the same as the steps shown in FIGS. 2A and 2B.
  • a protective film precursor (adhesive layer precursor) is applied between the surface of the microlens array substrate 132 having the light-shielding layer 1338 and the reinforcing plate 148.
  • a protective film 150 (adhesive layer)
  • the first master 110 is separated from the microlens array substrate 132 as shown in FIG. 6B.
  • a protective film 156 (second light transmitting layer) and a reinforcing plate 154 are formed on the lens 136.
  • a microlens array substrate 1332 having protective films 150, 156 and reinforcing plates 148, 154 on both sides can be obtained. According to this, light incident from the lens 134 side is condensed.
  • optical refractive index na ′ of the microlens array substrate 13 2 and the optical refractive index nb ′ of the protective film precursor constituting the protective film 15 6 located outside the lens 13 4 are Is
  • na ' ⁇ ⁇ nb' corrected paper (Rule 91) It is necessary to be in the relationship. By satisfying this condition, light is incident from a medium with a large refractive index to a medium with a small refractive index, and the light 158 is refracted and collected away from the normal to the interface between the two media. . And the screen can be brightened.
  • the same effects as those of the first embodiment can be achieved only by the difference between the convex lens and the concave lens.
  • FIG. 7 to 9B are views showing a microlens array substrate and a method for manufacturing the same according to the third embodiment.
  • the microlens array substrate 200 shown in FIG. 7 is manufactured.
  • the microlens array substrate 200 differs from the microlens array substrate 32 shown in FIG. 2B in the shape of the concave portion 202. That is, the concave portion 202 is formed in a tapered shape in which the inner surface is inclined. According to the concave portion 202, the opening is wider than the bottom surface, so that the light-blocking material 42 (see FIG. 2B) can be reliably filled even when the pixel density is high.
  • a master having a convex portion having a trapezoidal cross section is used.
  • FIG. 8A to FIG. 9B are views showing steps of forming a master for forming the concave portions 202.
  • FIG. 8A to FIG. 9B are views showing steps of forming a master for forming the concave portions 202.
  • a resist layer 214 is formed on the substrate 212.
  • the substrate 2 12 is used for etching the surface to make a master, and is not particularly limited as long as it is a material that can be etched. This is suitable because it is easy.
  • a material for forming the resist layer 214 for example, a commercially available positive-type compound obtained by blending a diazonaphthoquinone derivative as a photosensitive agent with a cresol nopolak resin, which is generally used in the manufacture of semiconductor devices, is used.
  • the resist can be used as it is.
  • a positive resist is a substance that can be selectively removed by a developer when exposed to radiation according to a predetermined pattern.
  • a spin coating method As a method for forming the resist layer 214, a spin coating method, a dive method, It is possible to use a method such as a spray coating method, a roll coating method, and a vacuum coating method.
  • a mask 2 16 is placed on the resist layer 2 14, and only a predetermined area of the resist layer 2 14 is irradiated with radiation 2 18 through the mask 2 16. Expose.
  • the mask 216 is patterned so that the radiation 218 does not pass through in the area required for forming the projections 222 (see FIG. 9B).
  • the radiation shielding portion of the mask 216 has a frame shape corresponding to the shape of the black matrix.
  • the shape of the black matrix depends on the pixel arrangement such as a mosaic arrangement, a Delaware arrangement, or a stripe arrangement.
  • light in the wavelength range of 200 nm to 500 nm is preferable to use.
  • the use of light in this wavelength range is based on the photolithography technology established in the manufacturing process of liquid crystal panels and the like. The equipment used for this can be used, and costs can be reduced.
  • the resist layer 2 14 is exposed to the radiation 2 18 and then subjected to development processing under predetermined conditions, the resist layer 2 14 is selectively removed in the exposed area 2 17 of the radiation 2 18. As a result, as shown in FIG. 8C, the surface of the base material 212 is exposed, and the other area remains covered with the resist layer 214.
  • the patterned resist layer 214 is heated and softened, and the side tension is inclined by the surface tension as shown in FIG. 8D.
  • the base material 212 is etched by a predetermined depth using an etchant 220. Specifically, dry etching such as anisotropic etching, for example, reactive ion etching (RIE) is performed.
  • dry etching such as anisotropic etching, for example, reactive ion etching (RIE) is performed.
  • the resist layer 214 having this shape is gradually reduced by etching, and the base material 212 is gradually exposed.
  • the exposed region is gradually and continuously etched.
  • a trapezoidal projection 2 2 2 is formed on the surface of the etched substrate 2 12 as shown in FIG. 9A.
  • the resist layer 214 on the convex portions 222 is removed, if necessary, to obtain a master 224.
  • the cross section of the convex portion 222 of the master 224 forms a trapezoid. If this master disk 224 is used in place of the master disk 20 shown in FIG. 1, a concave portion 202 whose side surface is inclined so that the opening is larger than the bottom surface can be formed. According to the concave portion 202, the light-shielding material 42 can be easily and reliably introduced. Therefore, the control of the ink jet head is easy and the production yield is improved.
  • the master 224 is economical because once manufactured, it can be used as many times as the durability permits.
  • the manufacturing process of the master 224 can be omitted in the manufacturing process of the second and subsequent microlens arrays, and the number of processes and the cost can be reduced.
  • a positive resist was used to form the recesses 222 on the base material 212.However, the area exposed to the radiation became insoluble in the developing solution and was exposed to the radiation.
  • a negative type resist in which an unremoved region can be selectively removed by a developer may be used. In this case, a mask whose pattern is inverted from that of the mask 216 is used. Alternatively, the resist may be directly exposed in a pattern by using a laser beam or an electron beam without using a mask.
  • a step of heating the resist layer 214 is performed. May be omitted.
  • FIG. 10 shows a modification of the mask.
  • the mask 24 shown in the figure is a half having a transmission portion 242 of the radiation 238, a shielding portion 2444, and a semi-transmission portion 2464! This is one mask.
  • the semi-transmissive portion 246 is formed so that the transmittance of the radiation 238 gradually increases as the distance from the shielding portion 244 increases.
  • the transmittance may be changed by changing the thickness of the shielding material forming the semi-transmissive portion 246 to change the transmittance.
  • this mask 240 is used, the radiation 238 passes through the semi-transmissive portion 246 while being attenuated, and the resist layer 239 is formed. Expose 4.
  • the radiation 238 is transmitted through the semi-transmitting portion 246 from the transmitting portion 242 to the shielding portion 244 so that the attenuation rate increases.
  • the exposure to the radiation 238 becomes shallower as approaching the shielding part 244, and as shown in Fig. 10, the area where the resist layer 234 with the inclined side is left is the exposed area 237. Become. By doing so, it is possible to pattern the resist layer whose side surfaces are inclined.
  • FIGS. 11 to 14C are diagrams showing a microlens array substrate and a method of manufacturing the same according to the fourth embodiment.
  • the microlens array substrate 300 shown in FIG. 11 is manufactured.
  • the microlens array substrate 300 differs from the microlens array substrate 32 shown in FIG. 2B in the shape of the concave portion 302. That is, the concave portion 302 is formed such that only the open end of the inner side surface is tapered. According to the concave portion 302 having the tapered opening end as described above, since the opening is wider than the bottom surface, the light-shielding material 42 (see FIG. ) Can be reliably filled.
  • a master having a convex portion having a side surface inclined at the base end of the rising like a trapezoid is used.
  • FIGS. 12A to 14C are views showing steps of forming a master for forming the concave portions 302.
  • a mask layer 314 is formed on a substrate 312.
  • the substrate 312 is not particularly limited as long as it is a material that can be etched, but silicon or quartz is preferable because high-precision etching is easy.
  • the mask layer 3 14 be firmly integrated with the base material 3 12 and hardly peeled off.
  • the base material 3 12 is formed of silicon
  • the surface thereof is treated with a hot acid.
  • the silicon oxide film (Si 2 ) formed by the conversion can be used as the mask layer 314.
  • the mask layer 3 14 is firmly integrated with the base material 3 12.
  • the substrate 312 is metal, quartz, glass, or silicon
  • any of A, Ni, Cr, W, Pt, Au, Ir, and Ti may be added to the surface.
  • a film may be formed, and this may be used as the mask layer 314.
  • a resist layer 316 is formed on the mask layer 314 formed on the base material 312.
  • the material of the resist layer 316 and the method of forming the same can be selected from those applicable to the third embodiment described above.
  • a mask 318 is arranged on the resist layer 316, and only a predetermined area of the resist layer 316 is exposed to the radiation 320 through the mask 318. Exposure.
  • the mask 318 is patterned so that radiation 320 can be transmitted in the area required for forming the projections 334 (see Fig. 14C) of the final master 332. It was done.
  • the radiation transmitting portion of the mask 318 has a frame shape corresponding to the shape of the black matrix.
  • the shape of the black matrix depends on the pixel arrangement such as a mosaic arrangement, a delta arrangement or a stripe arrangement.
  • wavelength 200 ⁇ ⁇ ! It is preferable to use light in the region of up to 500 nm.
  • the resist layer 316 When the resist layer 316 is exposed to the radiation 320 and then developed under predetermined conditions, the resist layer 310 is selectively removed in the exposed area 310 of the radiation 320. Then, as shown in FIG. 12D, the surface of the mask layer 314 is exposed, and the other area remains covered by the resist layer 316.
  • the patterned resist layer 316 is heated and softened, and the side tension is inclined by the surface tension as shown in FIG. 12E.
  • the mask layer 314 is etched with the etchant 3222 using the resist layer 316 whose side surfaces are inclined as a mask.
  • anisotropic etching for example, dry etching such as reactive ion etching (RIE) is performed.
  • the resist layer 316 of this shape is gradually reduced by etching, and the base material 314 is gradually exposed.
  • the exposed region is gradually and continuously etched.
  • the base material 312 is continuously and gradually etched, so that the mask layer 314 has a trapezoidal shape as shown in FIG. 13A.
  • a part of the surface of the substrate 3 12 is exposed from the mask layer 3 14.
  • the exposed portion has a frame shape corresponding to the shape of the black matrix.
  • the shape of the black matrix depends on the pixel arrangement such as a mosaic arrangement, a delta arrangement or a stripe arrangement. Further, it is preferable to stop the etching when a part of the surface of the substrate 312 is exposed.
  • the resist layer 3 16 on the mask layer 3 14 is removed, and as shown in FIG. 13B, the resist layer 3 16 is exposed from the mask layer 3 14 on the base material 3 12 by the etchant 3 2 4.
  • the etched part is etched.
  • highly anisotropic etching is performed in which etching is performed perpendicular to the surface of the base material 312, and high-selectivity etching is performed in which the base material 312 is etched but the mask layer 314 is hardly etched. .
  • concave portions 326 for forming a master are formed in the base material 312.
  • the master forming recesses 3 2 6 have a frame shape corresponding to the shape of the black matrix.
  • the shape of the black matrix depends on the pixel arrangement such as a mosaic arrangement, a Delaware arrangement, or a stripe arrangement.
  • a trapezoidal mask layer 3 14 is left on the convex portion 3 25 surrounded by the master forming concave portion 3 26.
  • the side surfaces of the projections 3 25 rise vertically, and the side surfaces of the mask layer 3 14 are inclined and tapered.
  • the side surface of the master-forming concave portion 326 is a tapered surface that rises vertically from the bottom surface and expands and inclines at the opening end in a direction of gradually increasing the diameter.
  • a metal film 328 is formed on the surface of the base material 3 12 on which the force for forming the master 3 2 6 is formed, and the surface is electrically conductive (body). ).
  • the metal film 3 2 8 for example, may be formed in the thickness of the nickel (N i) 5 0 0-1 0 0 0 Ongusu Bok ROHM (1 0 _] D m) .
  • a method for forming the metal film 328 a method such as sputtering, CVD, vapor deposition, and electroless plating can be used. Note that if the surface of the base material 312 has the conductivity necessary for forming a metal layer by the subsequent electric fabrication method, this conductivity is unnecessary.
  • Ni is further electrodeposited by an electroforming method, and as shown in FIG. A genus layer 330 is formed.
  • An example of the electric plating solution is shown below.
  • the metal film 3228 and the metal layer 330 are peeled off from the base material 312 and, if necessary, washed to obtain a master 3332.
  • the metal film 328 may be removed from the master 332 by performing a peeling treatment as needed.
  • the master 332 has a protrusion 3334 corresponding to the master-forming recess 3326 of the base material 312. More specifically, the concave portion for forming the master 3 3 6 Force The tapered shape that is inclined so that the diameter increases toward the outside at the opening end is corresponding to the convex portion 3 3 4 At the base end, a taper surface is formed which is inclined in a direction in which the diameter gradually decreases toward the distal end.
  • the projections 3 3 4 of the master 3 3 2 have the shape described above. If this master 3332 is used in place of the master 20 shown in FIG. 1, a concave portion 302 inclined so as to have a larger diameter at the open end can be formed. According to the concave portion 302, the light-shielding material 42 can be easily and reliably introduced. Therefore, there is an effect that the control of the ink jet head is easy and the production yield is improved.
  • the master 3332 is economical because once manufactured, it can be used as many times as the durability permits. Also, the manufacturing process of the master 3332 can be omitted in the manufacturing process of the second and subsequent microlens arrays, and the number of processes and the cost can be reduced.
  • FIG. 15 is a diagram showing a part of a liquid crystal projector to which the present invention is applied.
  • This liquid crystal projector has a light valve 1 incorporating a microphone lens array substrate 13 2 manufactured by the method according to the above-described second embodiment, and a lamp 2 as a light source.
  • Micro lens array substrate 1 3 2 Lens 1 3 4 is concave when viewed from lamp 2 It is arranged to become.
  • a transparent common electrode 162 and an alignment film 1664 are laminated on the reinforcing plate 148 on the side of the light-shielding layer 138 serving as a black matrix.
  • the light valve 1 is provided with a sign substrate 174 with a gap from the alignment film 164.
  • a transparent individual electrode 170 and a thin-film transistor 1702 are provided on the TFT substrate 174, and an alignment film 168 is formed thereon. Further, the TFT substrate 174 is arranged with the alignment film 168 facing the alignment film 164.
  • a liquid crystal 166 is sealed between the alignment films 164 and 168, and the liquid crystal 166 is driven by a voltage controlled by the thin film transistor 172.
  • the light radiated from the lamp 2 is condensed by the lens 134 for each pixel, so that a bright screen can be displayed. Further, since the light-blocking layer 138 serves as a black matrix, the contrast between pixels can be improved.

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Description

明細書
マイクロレンズァレイ基板及びその製造方法並びに表示装置 技術分野
本発明は、 マイクロレンズァレイ基板及びその製造方法並びに表示装置に関す る。 背景技術
これまでに、 複数の微小なレンズが並べられて構成されるマイクロレンズァレ イカ 例えば液晶パネルに適用されてきた。 マイクロレンズアレイを適用するこ とで、 各レンズによって各画素に入射する光が集光するので、 表示画面を明るく することができる。
また、 マイクロレンズアレイを製造する方法として、 ドライエッチング法又は ウエットエッチング法を適用する方法が知られている。 しかし、 これらの方法に よれば、 個々のマイクロレンズアレイを製造する毎に、 リソグラフイエ程が必要 であってコス卜が高くなる。
そこで、 特開平 3— 1 9 8 0 0 3号公報に開示されるように、 レンズに対応す る曲面が形成された原盤に樹脂を滴下し、 この樹脂を固化させて剥離することで、 マイクロレンズァレイを製造する方法が開発されてきた。
マイクロレンズアレイは表示画面を明るくするものであるが、 画素間のコント ラストを向上させるものではない。 したがって、 明るくて鮮やかな画面を表示す るには、 マイクロレンズアレイに加えて、 コントラストを向上させる手段が必要 となる。 従来のマイクロレンズアレイの製造方法では、 コントラストを向上させ ることが考慮されていなかった。
本発明は、 このような問題点を解決するもので、 その目的は、 画面を明るくす ることに加えてコントラストを向上させることもできるマイクロレンズアレイ基 板及びその製造方法並びに表示装置を提供することにある。 発明の開示
( 1 ) 本発明に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、 複数の曲面部を有 する第 1の原盤と、 複数の凸部を有する第 2の原盤と、 の間に基板前駆体を密着 させて、 前記曲面部にて形成された複数のレンズと、 前記凸部にて形成された複 数の凹部とを有する基板を形成する工程と、
前記基板から前記第 1及び第 2の原盤を剥離する工程と、
少なくとも前記第 2の原盤が剥離された後に、 前記凹部に遮光性材料を充填す る工程と、
を含む。
本発明によれば、 第 1及び第 2の原盤の間に基板前駆体を密着させて、 第 1の 原盤の曲面部を転写してレンズを形成する。 こうして、 複数のレンズが形成され たマイクロレンズアレイ基板を簡単に製造することができる。 各レンズによって 入射光が集光するので画面を明るくすることができる。 また、 第 1及び第 2の原 盤は、 一旦製造すればその後、 耐久性の許す限り何度でも使用できるため、 2枚 目以降のマイクロレンズァレイ基板の製造工程において省略でき、 工程数の減少 および低コスト化を図ることができる。
さらに、 このマイクロレンズアレイ基板には、 第 2の原盤の凸部によって、 凹 部が転写形成されており、 この凹部に遮光性材料が充填される。 この遮光性材料 は、 ブラックマトリクスを構成し、 画素間のコントラストを向上させることがで さる。
このように、 本発明によれば、 画面を明るくすることに加えてコントラストを 向上させることもできるマイクロレンズァレイ基板を、 転写法によって簡単に製 造することができる。
( 2 ) この製造方法において、
前記曲面部の中心を避けた領域に前記凸部を対向させて、 前記第 1及び第 2の 原盤の間に、 前記基板前駆体を密着させてもよい。
こうすることで、 マイクロレンズアレイ基板に形成される凹部は、 レンズの中 心を避けた領域に形成されるので、 レンズの中心を避けてブラックマトリクスを 形成することができる。
(3) この製造方法は、
前記凹部に充填された前記遮光性材料及び前記レンズのうち少なくとも一方の 上に、 保護膜前駆体を載せて、 前記保護膜前駆体を固化して保護層を形成するェ 程を含んでもよい。
(4) 前記保護膜前駆体は、 エネルギーの付与により硬化可能な物質であっても よい。
(5) 前記エネルギーは、 光及び熱の少なくともいずれか一方であってもよい。
(6) 前記保護膜前駆体は、 紫外線硬化型樹脂であってもよい。
(7) この製造方法において、
前記保護膜前駆体上に補強板を載せてから前記保護膜前駆体を固化してもよい。
(8) 前記基板前駆体は、 エネルギーの付与により硬化可能な物質であってもよ い。
このような物質を利用することで、 第 1及び第 2の原盤上の微細部にまで基板 前駆体を容易に充填することができ、 したがって、 第 1及び第 2原盤上の曲面部 及び凸部の形状を精密に転写したマイクロレンズァレイ基板を製造することが可 能となる。
(9) 前記エネルギーは、 光及び熱の少なくともいずれか-一方であってもよい。 こうすることで、 汎用の露光装置やべイク炉、 ホットプレートが利用でき、 低 設備コスト化、 省スペース化が可能である。
(1 0) 前記基板前駆体は、 紫外線硬化型樹脂であってもよい。
紫外線硬化型樹脂としては、 アクリル系樹脂が透明性に優れ、 様々な市販の樹 脂や感光剤を利用することができるため好適である。
(1 1) この製造方法において、
前記凹部に、 前記遮光性材料をインクジエツト方式によって充填してもよい。 インクジエツト方式によれば、 遮光性材料の充填を高速化できるとともに無駄 にすることがない。
(1 2) この製造方法において、 前記凹部は、 底面よりも開口部の面積が大きくなるように、 少なくとも内側面 の一部がテ一パにて形成されていてもよい。
このように凹部をテ一パ状に形成すれば、 遮光性材料を確実に凹部に導くこと ができるため、 製造されるマイクロレンズアレイ基板は、 特に高解像度の液晶パ ネルに適している。
( 1 3 ) この製造方法において、
前記テーパは、 内側面の開口端部のみに形成されていてもよい。
このように凹部を形成すれば、 遮光性材料の厚さの差が小さいため、 遮光性能 が均一化されるので、 製造されるマイクロレンズアレイは、 鮮明な画像を提供す ることができる。
( 1 4 ) 本発明に係るマイクロレンズアレイ基板は、 一方の面に複数のレンズが 形成されるとともに、 他方の面において前記レンズの少なくとも中心を避ける位 置に対応して複数の凹部が形成され、 前記凹部に遮光性層が形成される。
本発明によれば、 各レンズによつて入射光が集光するので画面を明るくできる ことに加えて、 凹部に形成される遮光性層がブラックマトリクスとなって、 画素 間のコントラストを向上させることができる。
( 1 5 ) このマイクロレンズアレイ基板において、
前記レンズ及び前記遮光性層の少なくとも一方の上に保護膜を有してもよい。
( 1 6 ) このマイクロレンズアレイ基板において、
前記保護膜上に補強板を有してもよい。
( 1 7 ) このマイクロレンズアレイ基板において、
前記凹部は、 底面よりも開口部の面積が大きくなるように、 少なくとも内側面 の一部がテーパにて形成されていてもよい。
このマイクロレンズァレイ基板は、 凹部の開口部の面積が底面より大きくなつ ていることから、 遮光性材料が確実に凹部に導かれるので、 特に高解像度の液晶 パネルに適している。
( 1 8 ) このマイクロレンズアレイ基板において、
前記テーパは、 内側面の開口端部のみに形成されていてもよい。 このように凹部を形成すれば、 遮光性材料の厚さの差が小さいために、 遮光性 能が均一化されるので、 鮮明な画像を提供することができる。
(1 9) 本発明に係るマイクロレンズアレイ基板は、 上記方法により製造される。 (20) 本発明に係る表示装置は、 上記マイクロレンズアレイ基板と、 前記マイ クロレンズアレイ基板に向けて光を照射する光源と、 を有し、
前記マイクロレンズアレイ基板は、 前記レンズが形成された面を前記光源に向 けて配置される。
(2 1) 前記マイクロレンズアレイ基板を構成する材料の光屈折率 na と、 前 記レンズの外側における光屈折率 nb とは、 na >nb の関係にあり、 前記レ ンズは凸レンズであってもよい。
屈折率の小さい媒質から、 屈折率の大きい媒質に光が入射すると、 光は両媒質 の界面の法線に近づくように屈折する。 したがって、 マイクロレンズアレイ基板 を構成する材料の光屈折率 na と、 レンズの外側における光屈折率 nb とが、 na ク nb
の関係にある場合には、 レンズを凸レンズにすることで入射した光を集光させる ことができる。
(22) 前記マイクロレンズアレイ基板を構成する材料の光屈折率 na と、 前 記レンズの外側における光屈折率 nb とは、 na <nb の関係にあり、 前記レ ンズは凹レンズであってもよい。
屈折率の大きい媒質から、 屈折率の小さい媒質に光が入射すると、 光は両媒質 の界面の法線から遠ざかるように屈折する。 したがって、 マイクロレンズアレイ 基板を構成する材料の光屈折率 na と、 レンズの外側における光屈折率 nb と が、
n a < nb
の関係にある場合には、 レンズを凹レンズにすることで入射した光を集光させる ことができる。 図面の簡単な説明 図 1 A〜図 1 Cは、 第 1実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法 を示す図であり、 図 2 A及び図 2 Bは、 第 1実施形態に係るマイクロレンズァレ ィ基板の製造方法を示す図であり、 図 3 A〜図 3 Cは、 第 1実施形態に係るマイ クロレンズアレイ基板の製造方法を示す図であり、 図 4 A及び図 4 Bは、 第 1実 施形態に係るマイクロレンズァレイ基板の製造方法を示す図であり、 図 5 A〜図 5 Cは、 第 2実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す図であ り、 図 6 A〜図 6 Cは、 第 2実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方 法を示す図であり、 図 7は、 第 3の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板を 示す図であり、 図 8 A〜図 8 Dは、 第 3の実施形態に係るマイクロレンズアレイ 基板の製造方法を示す図であり、 図 9 A及び図 9 Bは、 第 3の実施形態に係るマ イク口レンズアレイ基板の製造方法を示す図であり、 図 1 0は、 第 3の実施形態 で使用されるマスクの変形例を示す図であり、 図 1 1は、 第 4の実施形態に係る マイクロレンズアレイ基板を示す図であり、 図 1 2 A〜図 1 2 Eは、 第 4の実施 形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す図であり、 図 1 3 A〜図 1 3 Cは、 第 4の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す図 であり、 図 1 4 A〜図 1 4 Cは、 第 4の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基 板の製造方法を示す図であり、 図 1 5は、 本発明を適用して製造されたマイクロ レンズアレイ基板が組み込まれた液晶プロジェクタを示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の好適な実施形態について図面を参照にして説明する。
(第 1の実施形態)
図 1 A〜図 4 Bは、 第 1の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方 法を示す図である。
まず、 図 1 Aに示すように、 第 1の原盤 1 0及び第 2の原盤 2 0を用意する。 第 1の原盤 1 0には、 複数の曲面部 1 2が形成されており、 各曲面部 1 2は、 凸 レンズの反転パ夕一ンとなるように凹状をなしている。 一方、 第 2の原盤 2 0に は、 複数の凸部 2 2が形成されている。 複数の凸部 2 2は、 図示しない平面視に おいて、 ブラックマトリクスの形状をなす。
第 1及び第 2の原盤 1 0、 2 0は、 それぞれの曲面部 1 2及び凸部 2 2を対向 させて、 かつ、 各凸部 2 2が曲面部 1 2の中心を避けて対向するように配置され ている。
そして、 原盤 1 0と原盤 2 0との間に、 基板前駆体 3 0 (第 1の光透過性層前 駆体) を密着させる。 基板前駆体 3 0は、 図 1 Cに示すマイクロレンズアレイ基 板 3 2の材料となる。 なお、 図 1 Aでは、 原盤 1 0が下に位置しているが、 原盤 2 0が下であってもよい。
基板前駆体 3 0としては、 マイクロレンズアレイ基板 3 2となった際に、 必要 とされる光透過性を有していれば特に限定されるものでなく、 種々の物質が利用 できるが、 エネルギーの付与により硬化可能な物質であることが好ましい。 この ような物質は、 マイクロレンズアレイ基板 3 2の形成時には低粘性の液状で取り 扱うことが可能となり、 常温、 常圧下あるいはその近傍においても容易に第 1及 び第 2の原盤 1 0、 2 0の微細部にまで容易に充填することができる。
エネルギーとしては、 光及び熱の少なくともいずれか-一方であることが好まし い。 こうすることで、 汎用の露光装置やべイク炉、 ホットプレートが利用でき、 低設備コスト、 省スペース化を図ることができる。
このような物質としては、 例えば、 紫外線硬化型樹脂がある。 紫外線硬化型樹 脂としては、 アクリル系樹脂が好適である。 様々な市販の樹脂や感光剤を利用す ることで、 透明性に優れ、 また、 短時間の処理で硬化可能な紫外線硬化型のァク リル系樹脂を得ることができる。
紫外線硬化型のアクリル系樹脂の基本組成の具体例としては、 プレボリマーま たはオリゴマー、 モノマー、 光重合開始剤があげられる。
プレボリマーまたはオリゴマーとしては、 例えば、 エポキシァクリレー卜類、 ウレタンァクリレート類、 ポリエステルァクリレー卜類、 ポリエーテルァクリレ ート類、 スピロァセタール系ァクリレート類等のァクリレート類、 エポキシメタ クリレート類、 ウレ夕ンメタクリレー卜類、 ポリエステルメタクリレート類、 ポ リエ一テルメ夕クリレー卜類等のメタクリレ一ト類等が利用できる。 モノマーとしては、 例えば、 2—ェチルへキシルァクリレート、 2—ェチルへ キシルメタクリレート、 2—ヒドロキシェチルァクリレート、 2—ヒドロキシェ チルメタクリレ一ト、 N—ビニルー 2—ピロリ ドン、 カルビトールァクリレート、 テトラヒドロフルフリルァクリレー卜、 イソボルニルァクリレート、 ジシクロべ ンテニルァクリレー卜、 1 , 3—ブタンジオールァクリレー卜等の単官能性モノ マー、 1, 6—へキサンジオールジァクリレート、 1 , 6—へキサンジオールジ メ夕クリレー卜、 ネオペンチルグリコールジァクリレー卜、 ネオペンチルダリコ 一ルジメタクリレー卜、 エチレングリコールジァクリレー卜、 ポリエチレンダリ コールジァクリレー卜、 ペンタエリスリ トールジァクリレート等の二官能性モノ マー、 トリメチロールプロパントリァクリレー卜、 卜リメチロールプロパントリ メタクリレ一卜、 ペン夕エリスリ トールトリァクリレー卜、 ジペンタエリスリ 卜 ールへキサァクリレー卜等の多官能性モノマーが利用できる。
光重合開始剤としては、 例えば、 2 , 2—ジメトキシー 2—フエ二ルァセトフ ェノン等のァセトフエノン類、 ひ一ヒドロキシイソブチルフエノン、 p—イソプ 口ピル α ヒドロキシイソブチルフエノン等のブチルフエノン類、 ρ— t e r tーブチルジクロロアセトフエノン、 p— t e r t ブチルトリクロロァセトフ ェノン、 a , a; ジクロル一 4—フエノキシァセトフエノン等のハロゲン化ァセ トフエノン類、 ベンゾフエノン、 Ν , Ν テトラェチルー 4 , 4ージァミノベン ゾフエノン等のベンゾフエノン類、 ベンジル、 ベンジルジメチルケタール等のベ ンジル類、 ベンゾイン、 ベンゾインアルキルエーテル等のベンゾイン類、 1ーフ ェニル— 1 , 2—プロパンジオン 2— (ο—エトキシカルボニル) ォキシム等 のォキシム類、 2—メチルチオキサントン、 2—クロ口チォキサントン等のキサ ントン類、 ミヒラーケ卜ン等のラジカル発生化合物が利用できる。
なお、 必要に応じて、 酸素による硬化阻害を防止する目的でアミン類等の化合 物を添加したり、 塗布を容易にする目的で溶剤成分を添加してもよい。
溶剤成分としては、 特に限定されるものではなく、 種々の有機溶剤、 例えば、 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、 プロピレングリコールモ ノプロピルエーテル、 メトキシメチルプロピオネー卜、 エトキシェチルプロピオ ネート、 ェチルセ口ソルブ、 ェチルセ口ソルブアセテート、 ェチルラクテート、 ェチルピルビネ一ト、 メチルアミルケトン、 シクロへキサノン、 キシレン、 トル ェン、 ブチルァセテ一ト等から選ばれる一種または複数種の利用が可能である。 このような紫外線硬化型のアクリル系樹脂等からなる基板前駆体 3 0を、 図 1 Aに示すように、 原盤 1 0上に所定量滴下する。
そして、 図 1 Bに示すように、 基板前駆体 3 0を所定領域まで拡げ、 続いて、 図 1 Cに示すように、 原盤 1 0、 2 0の少なくともいずれか一方から紫外線 4 0 を所定量照射して基板前駆体 3 0を硬化させて、 原盤 1 0、 2 0の間にマイク口 レンズアレイ基板 3 2 (第 1の光透過性層) を形成する。 マイクロレンズアレイ 基板 3 2の一方の面には、 複数の曲面部 1 2から転写された複数のレンズ 3 4が 形成され、 他方の面には、 複数の凸部 2 2から転写された複数の凹部 3 6が形成 されている。 複数の凹部 3 6は、 図示しない平面視において、 ブラックマトリク スの形状をなす。 また、 凹部 3 6は、 レンズ 3 4の中心を避ける領域に対応して 形成されている。
基板前駆体 3 0を所定領域まで拡げるにあたって、 必要に応じて所定の圧力を 原盤 1 0、 2 0の少なくとも一方に加えてもよい。 ここでは、 基板前駆体 3 0を 原盤 1 0上に滴下したが、 原盤 2 0に滴下するか、 原盤 1 0、 2 0の両方に滴下 してもよい。 また、 スピンコート法、 デイツビング法、 スプレーコート法、 ロー ルコート法、 バーコ一ト法等の方法を用いて、 原盤 1 0、 2 0のいずれか一方、 または、 両方に基板前駆体 3 0を塗布してもよい。
そして、 図 2 Aに示すように、 原盤 2 0を、 マイクロレンズアレイ基板 3 2か ら剥離して、 凸部 2 2から転写された凹部 3 6を開口させる。
次に、 図 2 Bに示すように、 マイクロレンズアレイ基板 3 2の凹部 3 6に遮光 性材料 4 2を充填し、 遮光性層 3 8を形成する。 この遮光性層 3 8は、 ブラック マトリクスとなる。
遮光性材料 4 2は、 光透過性のない材料であって耐久性があれば種々の材料を 適用可能である。 例えば、 黒色染料あるいは黒色顔料をバインダー樹脂とともに 溶剤に溶かしたものを、 遮光性材料 4 2として用いる。 溶剤としては、 特にその 種類に限定されるものではなく、 水あるいは種々の有機溶剤を適用することが可 能である。 有機溶剤としては、 例えば、 プロピレングリコールモノメチルエーテ ルアセテート、 プロピレングリコールモノプロピルエーテル、 メトキシメチルプ 口ピオネート、 エトキシェチルプロピオネート、 ェチルセ口ソルブ、 ェチルセ口 ソルブアセテート、 ェチルラクテート、 ェチルビルビネート、 メチルアミルケ卜 ン、 シクロへキサノン、 キシレン、 トルエン、 ブチルアセテート等のうち一種ま たは複数種の混合溶液を利用することができる。
凹部 3 6への遮光性材料 4 2の充填方法としては、 特に限定されるものではな いが、 インクジェット方式が好適である。 インクジェット方式によれば、 インク ジエツトプリン夕用に実用化された技術を応用することで、 高速かつインクを無 駄なく経済的に充填するとが可能である。
図 2 Bには、 インクジェットヘッド 4 4によって、 遮光性材料 4 2を凹部 3 6 に充填する様子を示してある。 詳しくは、 凹部 3 6に対向させてインクジェット へッド 4 4を配置し、 各遮光性材料 4 2を各凹部 3 6に吐出する。
インクジエツトへッド 4 4は、 例えばインクジエツトプリン夕用に実用化され たもので、 圧電素子の体積変化を利用してインクに圧力を加えて吐出させるピエ ゾジエツトタイプ、 あるいはエネルギー発生素子として電気熱変換体を用いて、 ィンクの体積を膨張させたり気化させ、 その圧力でィンクを吐出するタイプ等が 使用可能であり、 射出面積および射出パターンは任意に設定することが可能であ る。
本実施形態では、 インクジェットヘッド 4 4から遮光性材料 4 2を吐出させる。 そのため、 遮光性材料 4 2には、 インクジェットヘッド 4 4からの吐出を可能と するため、 流動性を確保する必要がある。
遮光性材料 4 2を充填するときには、 マイクロレンズアレイ基板 3 2に形成さ れた凹部 3 6に均一な量で充填されるように、 インクジエツトへッド 4 4を動か す等の制御を行って、 打ち込み位置を制御する。 凹部 3 6の隅々にまで均一に遮 光性材料 4 2が満たされたら、 充填を完了する。 溶剤成分が含まれている場合に は、 熱処理により遮光性材料 4 2から溶剤成分を除去する。 なお遮光性材料 4 2 は、 溶剤成分を除去すると収縮するため、 必要な遮光性が確保できる厚みが収縮 後でも残される量を充填しておくことが必要である。
次に、 図 3 Aに示すように、 マイクロレンズアレイ基板 3 2上に保護膜前駆体 4 6 (接着層前駆体) を滴下する。 保護膜前駆体 4 6は、 上述した基板前駆体 3 0として使用できる材料から選ぶことができる。 そして、 補強板 4 8を保護膜前 駆体 4 6に密着させて、 この保護膜前駆体 4 6を押し拡げる。 なお、 保護膜前駆 体 4 6は、 スピンコ一ト法、 ロールコート法等の方法により、 マイクロレンズァ レイ基板 3 2上に、 或いは補強板 4 8上に塗り拡げてから、 補強板 4 8を密着さ せてもよい。
補強板 4 8としては一般にガラス基板が用いられるが、 光透過性や機械的強度 等の特性を満足するものであれば特に限定されるものではない。 例えば、 補強板
4 8として、 ポリカーボネート、 ポリアリレー卜、 ポリエーテルサルフォン、 ァ モルファスポリオレフイン、 ポリエチレンテレフ夕レート、 ポリメチルメタクリ レー卜等のプラスチック製の基板あるいはフィルム基板を用いてもよい。
そして、 保護膜前駆体 4 6の組成に応じた硬化処理をすることにより、 これを 硬化させて、 図 3 Bに示すように保護膜 5 0 (接着層) を形成する。 紫外線硬化 型のアクリル系樹脂が用いられる場合には、 紫外線を所定の条件により照射する ことにより、 保護膜前駆体 4 6を硬化させる。
続いて、 図 3 Cに示すように、 原盤 1 0をマイクロレンズアレイ基板 3 2から 剥離する。 マイクロレンズアレイ基板 3 2には、 原盤 1 0の曲面部 1 2によって、 レンズ 3 4が形成されている。 レンズ 3 4は、 凸レンズである。
さらに、 図 4 Aに示すように、 マイクロレンズアレイ基板 3 2のレンズ 3 4を 有する面と、 補強板 5 4との間に保護膜前駆体 5 2を密着させる。 その工程は、 図 3 Aに示す工程と同様であり、 保護膜前駆体 5 2 (第 2の光透過性層前駆体) は、 保護膜前駆体 4 6として選択可能な物質の中から選択できる。
こうして、 図 4 Bに示すように、 両面に、 保護膜 5 0、 5 6及び補強板 4 8、
5 4を備えるマイクロレンズアレイ基板 3 2が得られる。 これによれば、 レンズ 3 4側から入射する光が集光するようになっている。 なお、 保護膜 5 0、 5 6カ^ マイクロレンズアレイ基板として要求される機械 的強度やガスバリア性、 耐薬品性等の特性を満足することが可能であれば、 対応 する補強板 4 8、 5 4は不要である。 さらに、 マイクロレンズアレイ基板 3 2自 体が十分な強度を有し、 遮光性層 3 8が破損することがなければ、 保護膜 5 0、 5 6を省略することも可能である。
保護膜 5 0が形成される場合には、 マイクロレンズアレイ基板 3 2の光屈折率 n a と、 レンズ 3 4の外側に位置する保護膜 5 6を構成する保護膜前駆体 5 2 の光屈折率 n b とは、
n a ク n b
の関係にあることが必要である。 この条件を満たすことで、 屈折率の小さい媒質 から、 屈折率の大きい媒質に光が入射することになり、 光 5 8は両媒質の界面の 法線に近づくように屈折して集光する。 そして、 画面を明るくすることができる。 本実施形態によれば、 第 1及び第 2の原盤 1 0、 2 0の間に基板前駆体 3 0を 密着させて、 第 1の原盤 1 0の曲面部 1 2を転写してレンズ 3 4を形成する。 こ うして、 複数のレンズ 3 4を有するマイクロレンズアレイ基板 3 2を簡単に製造 することができる。 この製造方法によれば、 材料の使用効率が高く、 かつ工程数 の短縮を図ることができ、 コストダウンを図ることができる。 また、 第 1及び第 2の原盤 1 0、 2 0は、 一旦製造すればその後、 耐久性の許す限り何度でも使用 できるため、 2枚目以降のマイクロレンズアレイ基板の製造工程において省略で き、 工程数の減少および低コスト化を図ることができる。
さらに、 このマイクロレンズアレイ基板には、 第 2の原盤 2 0の凸部 2 2によ つて、 凹部 3 6が転写形成されており、 この凹部 3 6に遮光性材料 4 2が充填さ れる。 この遮光性材料 4 2からなる遮光性層 3 8は、 ブラックマトリクスを構成 し、 画素間のコントラストを向上させることができる。
このように、 本実施形態によれば、 画面を明るくすることに加えてコントラス トを向上させることもできるマイクロレンズアレイ基板を、 転写法によって簡単 に製造することができる。
(第 2の実施形態) 図 5 A〜図 6 Cは、 第 2の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方 法を示す図である。
まず、 図 5 Aに示すように、 第 1の原盤 1 1 0及び第 2の原盤 2 0の間に、 基 板前駆体 1 3 0を密着させる。 第 1の原盤 1 1 0には、 複数の曲面部 1 1 2が形 成されている。 曲面部 1 1 2は、 凹レンズの反転パターンとなるように凸状をな している。 本実施形態は、 曲面部 1 1 2の形状において第 1の実施形態と異なる。 一方、 第 2の原盤 2 0は、 第 1の実施形態で使用したものであり、 基板前駆体 1 3 0も第 1実施形態で使用可能な物質から選択することができる。 そして、 図 1 Cと同様の工程を経て、 マイクロレンズアレイ基板 1 3 2を形成する。 マイクロ レンズアレイ基板 1 3 2には、 凸部 2 2から凹部 1 3 6カ 云写され、 曲面部 1 1 2からレンズ 1 3 4が転写されている。 レンズ 1 3 4は、 凹レンズである。
次に、 図 5 Bに示すように、 第 2の原盤 2 0をマイクロレンズアレイ基板 1 3 2から剥離して、 図 5 Cに示すように、 凹部 1 3 6に遮光性材料を充填して遮光 性層 1 3 8を形成する。 これらの工程は、 図 2 A及び図 2 Bに示す工程と同様で ある。
続いて、 図 6 Aに示すように、 マイクロレンズアレイ基板 1 3 2における遮光 性層 1 3 8を有する面と補強板 1 4 8との間に保護膜前駆体 (接着層前駆体) か らなる保護膜 1 5 0 (接着層) を形成して、 図 6 Bに示すように、 第 1の原盤 1 1 0をマイクロレンズアレイ基板 1 3 2から剥離する。 そして、 図 4 Aの工程と 同様にして、 レンズ 1 3 4上に保護膜 1 5 6 (第 2の光透過性層) 及び補強板 1 5 4を形成する。
以上の工程により、 図 6 Cに示すように、 両面に、 保護膜 1 5 0、 1 5 6及び 補強板 1 4 8、 1 5 4を備えるマイクロレンズアレイ基板 1 3 2力得られる。 こ れによれば、 レンズ 1 3 4側から入射する光が集光するようになっている。
なお、 その前提として、 マイクロレンズアレイ基板 1 3 2の光屈折率 n a' と、 レンズ 1 3 4の外側に位置する保護膜 1 5 6を構成する保護膜前駆体の光屈 折率 n b' とは、
n a' ·\ n b' 訂正された用紙 (規則 91) の関係にあることが必要である。 この条件を満たすことで、 屈折率の大きい媒質 から、 屈折率の小さい媒質に光が入射することになり、 光 1 5 8は両媒質の界面 の法線から離れるように屈折して集光する。 そして、 画面を明るくすることがで さる。
本実施形態によっても、 凸レンズと凹レンズの違いがあるだけで、 第 1の実施 形態と同じ効果を達成することができる。
(第 3の実施形態)
図 7〜図 9 Bは、 第 3の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板及びその製 造方法を示す図である。 本実施形態では、 図 7に示すマイクロレンズアレイ基板 2 0 0を製造する。 マイクロレンズアレイ基板 2 0 0は、 凹部 2 0 2の形状にお いて、 図 2 Bに示すマイクロレンズアレイ基板 3 2と異なる。 すなわち、 凹部 2 0 2は、 内側面が傾斜したテーパ形状に形成されている。 この凹部 2 0 2によれ ば、 底面に比べ開口部が広くなつているので、 画素密度が高くなつても、 遮光性 材料 4 2 (図 2 B参照) を確実に充填することができる。 この形状の凹部 2 0 2 を形成するには、 断面において台形をなす凸部を有する原盤を使用する。
図 8 A〜図 9 Bは、 凹部 2 0 2を形成するための原盤を形成する工程を示す図 である。
まず、 図 8 Aに示すように、 基材 2 1 2上にレジスト層 2 1 4を形成する。 基 材 2 1 2は、 表面をエッチングして原盤とするためのもので、 エッチング可能な 材料であれば特に限定されるものではないが、 シリコン又は石英は、 エッチング により高精度の凸部の形成が容易であるため、 好適である。
レジスト層 2 1 4を形成する物質としては、 例えば、 半導体デバイス製造にお いて一般的に用いられている、 クレゾールノポラック系樹脂に感光剤としてジァ ゾナフトキノン誘導体を配合した市販のポジ型のレジストをそのまま利用できる。 ここで、 ポジ型のレジストとは、 所定のパターンに応じて放射線に暴露すること により、 放射線によって暴露された領域が現像液により選択的に除去可能となる 物質のことである。
レジスト層 2 1 4を形成する方法としては、 スピンコート法、 デイツビング法、 スプレーコート法、 ロールコート法、 バ一コート法等の方法を用いることが可能 である。
次に、 図 8 Bに示すように、 マスク 2 1 6をレジスト層 2 1 4の上に配置し、 マスク 2 1 6を介してレジス卜層 2 1 4の所定領域のみを放射線 2 1 8によって 暴露する。 マスク 2 1 6は、 凸部 2 2 2 (図 9 B参照) の形成に必要とされる領 域において、 放射線 2 1 8が透過しないようにパターン形成されたものである。 マスク 2 1 6における放射線遮蔽部は、 ブラックマトリクスの形状に応じた枠状 をなしている。 ブラックマトリクスの形状は、 モザイク配列、 デル夕配列又はス 卜ライプ配列などの画素配列に応じたものである。
放射線としては波長 2 0 0 n m〜 5 0 0 n mの領域の光を用いることが好まし レ^ この波長領域の光の利用は、 液晶パネルの製造プロセス等で確立されている フォトリソグラフィの技術及びそれに利用されている設備の利用が可能となり、 低コスト化を図ることができる。
そして、 レジス卜層 2 1 4を放射線 2 1 8によって暴露した後に所定の条件に より現像処理を行うと、 放射線 2 1 8の暴露領域 2 1 7において、 レジスト層 2 1 4が選択的に除去され、 図 8 Cに示すように、 基材 2 1 2の表面が露出し、 そ れ以外の領域はレジスト層 2 1 4により覆われたままの状態となる。
続いて、 パターン化されたレジスト層 2 1 4を、 加熱して軟化させ、 その表面 張力によって、 図 8 Dに示すように側面を傾斜させる。
次に、 図 8 Dに示すように、 このレジスト層 2 1 4をマスクとして、 エツチヤ ント 2 2 0によって、 基材 2 1 2を所定の深さエッチングを行う。 詳しくは、 異 方性エッチング、 例えば反応性イオンエッチング (R I E ) などのドライエッチ ングを行う。
ここで、 レジスト層 2 1 4は側面が傾斜しているので、 エッチングにより、 こ の形状のレジスト層 2 1 4が徐々に小さくなつて、 基材 2 1 2は徐々に露出して いく。 この露出した領域が連続的に徐々にエッチングされていく。 こうして、 基 材 2 1 2が連続的に徐々にエッチングされるので、 エッチング後の基材 2 1 2の 表面には、 図 9 Aに示すように、 台形の凸部 2 2 2が形成される。 そして、 凸部 2 2 2上のレジスト層 2 1 4を、 必要であれば除去して、 原盤 2 2 4が得られる。
本実施形態によれば、 原盤 2 2 4の凸部 2 2 2の断面が台形をなす。 この原盤 2 2 4を、 図 1に示す原盤 2 0の代わりに使用すれば、 開口部が底面よりも大き くなるように側面を傾斜させた凹部 2 0 2を形成することができる。 この凹部 2 0 2によれば、 遮光性材料 4 2を容易に確実に導き入れることができる。 したが つて、 インクジェットヘッドの制御が容易で、 製造上の歩留まりが良くなるとい う効果を奏する。
この原盤 2 2 4は、 本実施形態では、 一旦製造すればその後、 耐久性の許す限 り何度でも使用できるため経済的である。 また、 原盤 2 2 4の製造工程は、 2枚 目以降のマイクロレンズァレイの製造工程において省略でき、 工程数の減少およ び低コスト化を図ることができる。
上記実施の形態では、 基材 2 1 2上に凹部 2 2 2を形成するに際し、 ポジ型の レジストを用いたが、 放射線に暴露された領域が現像液に対して不溶化し、 放射 線に暴露されていない領域が現像液により選択的に除去可能となるネガ型のレジ ストを用いても良く、 この場合には、 上記マスク 2 1 6とはパターンが反転した マスクが用いられる。 あるいは、 マスクを使用せずに、 レーザ光あるいは電子線 によって直接レジストをパターン状に暴露しても良い。
また、 現像処理条件を調整することにより、 図 8 Dに示すように、 パターン化 されたレジスト層 2 1 4の側面を傾斜させることが可能な場合には、 レジスト層 2 1 4を加熱する工程を省略してもよい。
あるいは、 図 1 0に、 マスクの変形例を示す。 同図に示すマスク 2 4 0は、 放 射線 2 3 8の透過部 2 4 2と、 遮蔽部 2 4 4と、 半透過部 2 4 6とを有するハー フ! ^一ンマスクである。 半透過部 2 4 6は、 遮蔽部 2 4 4から離れるに従って 徐々に放射線 2 3 8の透過率が高くなるように形成されている。 同図では、 半透 過部 2 4 6を形成する遮蔽材の厚みを変化させることで、 透過率を変化させてい る力 濃淡によって透過率を変化させてもよい。 このマスク 2 4 0を使用すると、 放射線 2 3 8が、 半透過部 2 4 6を減衰されながらも通過して、 レジスト層 2 3 4を暴露する。 詳しくは、 透過部 2 4 2から遮蔽部 2 4 4に向けて、 減衰率が高 くなるように、 放射線 2 3 8が半透過部 2 4 6を透過する。 その結果、 遮蔽部 2 4 4に近づくに従って、 放射線 2 3 8による暴露が浅くなり、 図 1 0に示すよう に、 側面が傾斜したレジス卜層 2 3 4を残す領域が暴露領域 2 3 7となる。 こう することでも、 側面が傾斜したレジス卜層のパターン化を行うことができる。
(第 4の実施形態)
図 1 1〜図 1 4 Cは、 第 4の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板及びそ の製造方法を示す図である。 本実施形態では、 図 1 1に示すマイクロレンズァレ ィ基板 3 0 0を製造する。 マイクロレンズアレイ基板 3 0 0は、 凹部 3 0 2の形 状において、 図 2 Bに示すマイクロレンズアレイ基板 3 2と異なる。 すなわち、 凹部 3 0 2は、 内側面のうち開口端部のみがテーパ形状に形成されている。 この ように開口端部がテーパ形状となった凹部 3 0 2によれば、 底面に比べ開口部が 広くなつているので、 画素密度が高くなつても、 遮光性材料 4 2 (図 2 B参照) を確実に充填することができる。 この形状の凹部 2 0 2を形成するには、 立ち上 がりの基端部において台形と同様に傾斜した側面を有する凸部を有する原盤を使 用する。
図 1 2 A〜図 1 4 Cは、 凹部 3 0 2を形成するための原盤を形成する工程を示 す図である。
まず、 図 1 2 Aに示すように、 基材 3 1 2上にマスク層 3 1 4を形成する。 基 材 3 1 2は、 エッチング可能な材料であれば特に限定されるものではないが、 シ リコン又は石英は、 高精度のエッチングが容易であるため好適である。
マスク層 3 1 4は、 基材 3 1 2に強固に一体化して剥離しにくいものが好まし レ^ 例えば、 基材 3 1 2がシリコンで形成されている場合には、 その表面を熱酸 化させて形成したシリコン酸化膜 (S i〇2 ) をマスク層 3 1 4とすることが できる。 これによれば、 マスク層 3 1 4は、 基材 3 1 2と強固に一体化する。 あ るいは、 基材 3 1 2が金属、 石英、 ガラス又はシリコンである場合には、 その表 面に Aし N i 、 C r、 W、 P t、 A u、 I r、 T iのいずれかで膜を形成し、 これをマスク層 3 1 4としてもよい。 次に、 図 1 2 Bに示すように、 基材 3 1 2上に形成されたマスク層 3 1 4上に レジスト層 3 1 6を形成する。 レジスト層 3 1 6の材料及びその形成方法は、 上 述した第 3の実施形態で適用できるものを選択できる。
続いて、 図 1 2 Cに示すように、 マスク 3 1 8をレジスト層 3 1 6の上に配置 し、 マスク 3 1 8を介してレジスト層 3 1 6の所定領域のみを放射線 3 2 0によ つて暴露する。 マスク 3 1 8は、 最終的に製造される原盤 3 3 2の凸部 3 3 4 (図 1 4 C参照) の形成に必要とされる領域において、 放射線 3 2 0が透過する ようにパターン形成されたものである。 マスク 3 1 8における放射線透過部は、 ブラックマトリクスの形状に応じた枠状をなしている。 ブラックマトリクスの形 状は、 モザイク配列、 デルタ配列又はストライプ配列などの画素配列に応じたも のである。 放射線としては波長 2 0 0 η π!〜 5 0 0 n mの領域の光を用いること が好ましい。
そして、 レジスト層 3 1 6を放射線 3 2 0によって暴露した後に所定の条件に より現像処理を行うと、 放射線 3 2 0の暴露領域 3 1 7において、 レジスト層 3 1 6が選択的に除去され、 図 1 2 Dに示すように、 マスク層 3 1 4の表面が露出 し、 それ以外の領域はレジスト層 3 1 6により覆われたままの状態となる。
続いて、 パターン化されたレジスト層 3 1 6を、 加熱して軟化させ、 その表面 張力によって、 図 1 2 Eに示すように側面を傾斜させる。
次に、 図 1 2 Eに示すように、 側面が傾斜したレジスト層 3 1 6をマスクとし て、 エツチャント 3 2 2によって、 マスク層 3 1 4をエッチングする。 詳しくは、 異方性ェッチング、 例えば反応性ィオンエッチング ( R I E ) などのドライエツ チングを行う。
ここで、 レジスト層 3 1 6は側面が傾斜しているので、 エッチングにより、 こ の形状のレジスト層 3 1 6が徐々に小さくなつて、 基材 3 1 2は徐々に露出して いく。 この露出した領域が連続的に徐々にエッチングされていく。 こうして、 基 材 3 1 2が連続的に徐々にエッチングされるので、 マスク層 3 1 4は、 図 1 3 A に示すように台形をなす。 マスク層 3 1 4からは、 基材 3 1 2の表面の一部が露 出する。 詳しくは、 マスク層 3 1 4の周囲を囲んで、 基材 3 1 2の表面の一部が 訂正された用紙 (規則 91) 露出する。 この露出部は、 ブラックマトリクスの形状に応じた枠状をなしている。 ブラックマトリクスの形状は、 モザイク配列、 デルタ配列又はストライプ配列な どの画素配列に応じたものである。 また、 基材 3 1 2の表面の一部が露出した時 点で、 エッチングを停止することが好ましい。
そして、 マスク層 3 1 4上のレジスト層 3 1 6を必要であれば除去し、 図 1 3 Bに示すように、 エツチャント 3 2 4によって、 基材 3 1 2におけるマスク層 3 1 4から露出した部分をエッチングする。
ここでは、 基材 3 1 2の表面に垂直にエッチングが進む高異方性エッチングで あって、 基材 3 1 2をエッチングするがマスク層 3 1 4をエッチングしにくい高 選択性エツチングが行われる。
こうして、 エッチングがされると、 図 1 3 Cに示すように、 基材 3 1 2に原盤 形成用凹部 3 2 6が形成される。 原盤形成用凹部 3 2 6は、 ブラックマトリクス の形状に応じた枠状をなしている。 ブラックマトリクスの形状は、 モザイク配列、 デル夕配列又はストライプ配列などの画素配列に応じたものである。
また、 原盤形成用凹部 3 2 6にて囲まれる凸部 3 2 5上には、 台形のマスク層 3 1 4が残されている。 ここで、 凸部 3 2 5の側面は垂直に立ち上がり、 マスク 層 3 1 4の側面は傾斜してテーパ状をなしている。 このことから、 原盤形成用凹 部 3 2 6の側面は、 底面から垂直に立ち上がり、 開口端部において徐々に径が大 きくなる方向に拡がつて傾斜するテーパ面となっている。
続いて、 図 1 4 Aに示すように、 基材 3 1 2における原盤形成用凹部 3 2 6力 形成されている面上に、 金属膜 3 2 8を形成して、 その表面を導電 (体) 化する。 金属膜 3 2 8としては、 例えば、 ニッケル (N i ) を 5 0 0〜 1 0 0 0オングス 卜ローム (1 0 _ ] Dm ) の厚みで形成すればよい。 金属膜 3 2 8の形成方法と しては、 スパッタリング、 C V D、 蒸着、 無電解メツキ法等の方法を用いること が可能である。 なお、 基材 3 1 2の表面が、 この後の電気錶造法による金属層の 形成において必要な導電性を有していれば、 この導電化は不要である。
そして、 金属膜 3 2 8を陰極とし、 チップ状あるいはボール状の N iを陽極と して電気銬造法によりさらに N iを電着させて、 図 1 4 Bに示すように、 厚い金 属層 3 3 0を形成する。 電気メツキ液の一例を以下に示す。
スルファミン酸ニッケル 5 5 0 g / 1
ホウ酸 3 5 g / 1
塩化ニッケル 5 g / 1
レべリング剤 2 O m g / 1
続いて、 図 1 4 Cに示すように、 金属膜 3 2 8及び金属層 3 3 0を、 基材 3 1 2から剥離し、 必要があれば洗浄する等して、 原盤 3 3 2が得られる。 金属膜 3 2 8は、 必要に応じて剥離処理を施して、 原盤 3 3 2から除去してもよい。
原盤 3 3 2には、 基材 3 1 2の原盤形成用凹部 3 2 6に対応して、 凸部 3 3 4 が形成されている。 詳しくは、 原盤形成用凹部 3 2 6力 開口端部において、 外 方向に向けて径が大きくなるように傾斜するテ一パ状をなしているので、 これに 対応して、 凸部 3 3 4には、 基端部において、 先端方向に向けて徐々に径が小さ くなる方向に傾斜するテ一パ面が形成されている。
本実施形態によれば、 原盤 3 3 2の凸部 3 3 4が上述した形状をなす。 この原 盤 3 3 2を、 図 1に示す原盤 2 0の代わりに使用すれば、 開口端部において径が 大きくなるように傾斜した凹部 3 0 2を形成することができる。 この凹部 3 0 2 によれば、 遮光性材料 4 2を容易に確実に導き入れることができる。 したがって、 インクジェットへッドの制御が容易で、 製造上の歩留まりが良くなるという効果 を奏する。
この原盤 3 3 2は、 本実施形態では、 一旦製造すればその後、 耐久性の許す限 り何度でも使用できるため経済的である。 また、 原盤 3 3 2の製造工程は、 2枚 目以降のマイクロレンズァレイの製造工程において省略でき、 工程数の減少およ び低コスト化を図ることができる。
図 1 5は、 本発明を適用した液晶プロジェクタの一部を示す図である。 この液 晶プロジェクタは、 上述した第 2の実施形態に係る方法により製造されたマイク 口レンズアレイ基板 1 3 2を組み込んだライトバルブ 1と、 光源としてのランプ 2とを有する。
マイクロレンズアレイ基板 1 3 2は、 レンズ 1 3 4はランプ 2から見て凹状に なるように配置されている。 そして、 ブラックマトリクスとなる遮光層 1 3 8側 の補強板 1 4 8上には、 透明な共通電極 1 6 2及び配向膜 1 6 4が積層されてい る。
ライ トバルブ 1には、 配向膜 1 6 4からギャップをあけて、 丁 丁基板1 7 4 が設けられている。 T F T基板1 7 4には、 透明な個別電極 1 7 0及び薄膜トラ ンジス夕 1 7 2が設けられており、 これらの上に配向膜 1 6 8が形成されている。 また、 T F T基板1 7 4は、 配向膜 1 6 8を配向膜 1 6 4に対向させて配置され ている。
配向膜 1 6 4、 1 6 8間には、 液晶 1 6 6が封入されており、 薄膜トランジス 夕 1 7 2によって制御される電圧によって、 液晶 1 6 6が駆動されるようになつ ている。
この液晶プロジェクタによれば、 ランプ 2から照射された光 3力 各画素毎に レンズ 1 3 4にて集光するので、 明るい画面を表示することができる。 また、 遮 光層 1 3 8がブラックマトリクスとなるので、 画素間のコントラストを向上させ ることができる。

Claims

請求の範囲
1 . 複数の曲面部を有する第 1の原盤と、 複数の凸部を有する第 2の原盤と、 の 間に基板前駆体を密着させて、 前記曲面部にて形成された複数のレンズと、 前記 凸部にて形成された複数の凹部とを有する基板を形成する工程と、
前記基板から前記第 1及び第 2の原盤を剥離する工程と、
少なくとも前記第 2の原盤が剥離された後に、 前記凹部に遮光性材料を充填す る工程と、
を含むマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
2 . 請求項 1記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、
前記曲面部の中心を避けた領域に前記凸部を対向させて、 前記第 1及び第 2の 原盤の間に、 前記基板前駆体を密着させるマイクロレンズァレイ基板の製造方法。
3 . 請求項 1記載のマイクロレンズァレイ基板の製造方法において、
前記凹部に充填された前記遮光性材料及び前記レンズのうち少なくとも一方の 上に、 保護膜前駆体を載せて、 前記保護膜前駆体を固化して保護層を形成するェ 程を含むマイクロレンズァレイ基板の製造方法。
4 . 請求項 3記載のマイクロレンズァレイ基板の製造方法において、
前記保護膜前駆体は、 エネルギーの付与により硬化可能な物質であるマイクロ レンズァレイ基板の製造方法。
5 . 請求項 4記載のマイクロレンズァレイ基板の製造方法において、
前記エネルギーは、 光及び熱の少なくともいずれか一方であるマイクロレンズ アレイ基板の製造方法。
6 . 請求項 5記載のマイク口レンズァレイ基板の製造方法において、
前記保護膜前駆体は、 紫外線硬化型樹脂であるマイクロレンズアレイ基板の製 造方法。
7 . 請求項 3から請求項 6のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板の製造 方法において、
前記保護膜前駆体上に補強板を載せてから前記保護膜前駆体を固化するマイク 口レンズアレイ基板の製造方法。
8 . 請求項 1から請求項 6のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板の製造 方法において、
前記基板前駆体は、 エネルギーの付与により硬化可能な物質であるマイクロレ ンズアレイ基板の製造方法。
9 . 請求項 8記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、
前記エネルギーは、 光及び熱の少なくともいずれか一方であるマイクロレンズ アレイ基板の製造方法。
1 0 . 請求項 9記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、
前記基板前駆体は、 紫外線硬化型樹脂であるマイクロレンズアレイ基板の製造 方法。
1 1 . 請求項 1から請求項 6のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板の製 造方法において、
前記凹部に、 前記遮光性材料をインクジエツト方式によって充填するマイクロ レンズアレイ基板の製造方法。
1 2 . 請求項 1から請求項 6のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板の製 造方法において、
前記凹部は、 底面よりも開口部の面積が大きくなるように、 少なくとも内側面 の一部がテーパにて形成されているマイク口レンズアレイ基板の製造方法。
1 3 . 請求項 1 2記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、 前記テ一パは、 内側面の開口端部のみに形成されているマイクロレンズァレイ 基板の製造方法。
1 4 . 一方の面に複数のレンズが形成されるとともに、 他方の面において前記レ ンズの少なくとも中心を避ける位置に対応して複数の凹部が形成され、 前記凹部 に遮光性層が形成されたマイクロレンズアレイ基板。
1 5 . 請求項 1 4記載のマイクロレンズアレイ基板において、
前記レンズ及び前記遮光性層の少なくとも一方の上に保護膜を有するマイクロ レンズアレイ基板。
1 6 . 請求項 1 5記載のマイクロレンズアレイ基板において、 前記保護膜上に補強板を有するマイクロレンズァレイ基板。
1 7. 請求項 14から請求項 1 6のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板 において、
前記凹部は、 底面よりも開口部の面積が大きくなるように、 少なくとも内側面 の一部がテーパにて形成されているマイクロレンズアレイ基板。
1 8. 請求項 1 7記載のマイクロレンズアレイ基板において、
前記テーパは、 内側面の開口端部のみに形成されているマイクロレンズアレイ 基板。
1 9. 請求項 1から請求項 6のいずれかに記載の方法により製造されるマイクロ レンズアレイ基板。
20. 請求項 14から請求項 1 6のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板 と、 前記マイクロレンズアレイ基板に向けて光を照射する光源と、 を有し、 前記マイクロレンズアレイ基板は、 前記レンズが形成された面を前記光源に向 けて配置される表示装置。
2 1. 請求項 20記載の表示装置において、
前記マイクロレンズアレイ基板を構成する材料の光屈折率 n a と、 前記レン ズの外側における光屈折率 nb とは、 na >nb の関係にあり、 前記レンズは 凸レンズである表示装置。
22. 請求項 20記載の表示装置において、
前記マイクロレンズアレイ基板を構成する材料の光屈折率 na と、 前記レン ズの外側における光屈折率 nb とは、 na <nb の関係にあり、 前記レンズは 凹レンズである表示装置。
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