(57)【要約】【課題】大面積における均一性を高めることが可能な三次元構造体の製造方法を提供する。【解決手段】上基材１１および下基材１２のそれぞれに、樹脂の滴下位置に対応して疎水性領域２１を設け、疎水性領域２１の外側に親水性領域２２を設ける。下基材１２に、紫外線硬化樹脂よりなる樹脂３０を滴下する。疎水性領域２１に接した樹脂３０は、下基材１２上を濡れ拡がる表面力を受ける一方で、親水性領域２２と空気４０に接した樹脂３０は、その表面エネルギーを最小にするために球形状となる。これにより、樹脂３０は下基材１２の疎水性領域２１に調芯され滴下位置が規定される。樹脂３０の上に、上基材１１を配置し、樹脂３０を硬化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎水性の程度の異なる複数の領域を有する下基材に、樹脂を滴下する工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と
を含む三次元構造体の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂を滴下する工程と、前記樹脂を硬化させる工程との間に、疎水性の程度の異なる複数の領域を有する上基材を、前記樹脂の上に配置する工程を含む
請求項１記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項３】
前記下基材および前記上基材は、前記樹脂の滴下位置に対応する疎水性領域と、前記疎水性領域以外の親水性領域とを有する
請求項２記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂として紫外線硬化樹脂を用い、前記疎水性の程度の異なる複数の領域を前記紫外線硬化樹脂の感光波長に対して透明な材料により形成する
請求項３記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項５】
前記下基材の裏面側から１回目の紫外線照射を行い、前記上基材の側における前記樹脂の一部が未硬化の状態で前記上基材を剥離したのち、２回目の紫外線照射を行って前記樹脂の全部を硬化させる
請求項４記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項６】
前記上基材を配置する工程と、前記樹脂を硬化させる工程との間に、前記樹脂の前記上基材に対する接触角および前記下基材に対する接触角を調整する工程を含む
請求項２ないし５のいずれか１項に記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項７】
前記樹脂の接触角を調整する工程において、前記上基材と前記下基材との間の空間を親水性導電液体で満たす
請求項６記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂の接触角を調整する工程において、前記上基材と前記下基材との間隔を調整する
請求項７記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項９】
前記下基材および前記上基材は、前記樹脂の滴下位置に対応する疎水性大の領域と、前記疎水性大の領域以外の疎水性小の領域とを有する
請求項７または８記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記上基材または前記下基材と前記疎水性小の領域との間に電極を設け、
前記樹脂の接触角を調整する工程において、前記電極に負、前記親水性導電液体に正の電圧を与える
請求項９記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記上基材は、前記樹脂の滴下位置に対応する疎水性領域と、前記疎水性領域以外の親水性領域とを有し、
前記下基材は、前記樹脂の滴下位置に対応する疎水性大の領域と、前記疎水性大の領域以外の疎水性小の領域とを有する
請求項７または８記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記樹脂の接触角を調整する工程において、前記上基材と前記下基材との間に間座を設ける
請求項６記載の三次元構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大面積の基材に構造体を形成する場合に好適な三次元構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
数百ｎｍ〜数十μｍサイズの任意形状の三次元微細構造体は、厚膜レジストを用いた紫外線リソグラフィ、またはポリイミド樹脂へのレーザ加工等により実現されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６９３６１９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらの従来方法ではいずれも、例えば１０インチ以上の大面積においては均一化が難しいという課題が内在していた。すなわち、リソグラフィではフォトマスクとレジストとのプロキシミティ量均一化、現像均一性などの問題があり、レーザ加工ではレーザ出力の不均一、デブリと呼ばれる加工残材除去などが問題となっていた。また、これらの加工手法は所謂減算方法であり使用材料の大半を廃棄するので、環境負荷も多く材料の有効利用の観点からも望ましいものではなかった。
【０００５】
なお、ちなみに、特許文献１には、導電性紫外線硬化樹脂にエレクトロウェット現象を適用し、紫外線硬化樹脂の位置決め（位置移動）、接触角制御による形状変化を行うことにより、マイクロレンズを形成する方法が記載されている。しかし、この従来方法では、紫外線硬化樹脂に導電性を付与するための樹脂混成が必要であり、透明性、硬化性等の材料諸特性での制約が多いという問題があった。また、エレクトロウェット現象発現のために紫外線硬化樹脂中への電極挿入が必要となるので、後の紫外線照射による紫外線硬化樹脂の硬化時に電極そのものが紫外線硬化樹脂中に内挿されてしまい、マイクロレンズ機能の制約となってしまっていた。更に、紫外線硬化樹脂は基材、空気との三者界面で接触角制御がなされるが、マイクロレンズ直径が毛管長（直径約２ｍｍ）以下のサイズとなった場合には、レンズ形状は球形に制約されるため、任意形状の三次元微細構造体を形成することは不可能であった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、大面積の基材を用いた場合に均一性を高めることが可能な三次元構造体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による三次元構造体の製造方法は、疎水性の程度の異なる複数の領域を有する下基材に、樹脂を滴下する工程と、樹脂を硬化させる工程とを含むものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の三次元構造体の製造方法によれば、疎水性の程度の異なる複数の領域を有する下基材に、樹脂を滴下して硬化させるようにしたので、滴下された樹脂を、相対的に疎水性の大きい領域に自動的に調芯させ、大面積にわたって均一に樹脂を所望の位置に配置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る三次元構造体の製造方法を工程順に表す断面図である。
【図２】図１（Ａ）に示した疎水性領域および親水性領域の一例を表す平面図である。
【図３】図１に続く工程を表す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る三次元構造体の製造方法を工程順に表す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る三次元構造体の製造方法を表す断面図である。
【図６】図５に示した製造方法の他の例を表す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る三次元構造体の製造方法を表す断面図である。
【図８】図７に示した製造方法の他の例を表す断面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る三次元構造体の製造方法を表す断面図である。
【図１０】図９に示した製造方法により得られた三次元構造体の例を表す斜視図である。
【図１１】本発明の第６の実施の形態に係る三次元構造体の製造方法を工程順に表す断面図である。
【図１２】図１０に示した三次元構造体を備えた表示装置の構成を表す断面図である。
【図１３】図１２に示した表示装置を含むモジュールの概略構成を表す平面図である。
【図１４】図１２に示した表示装置の適用例１の外観を表す斜視図である。
【図１５】（Ａ）は適用例２の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図１６】適用例３の外観を表す斜視図である。
【図１７】適用例４の外観を表す斜視図である。
【図１８】（Ａ）は適用例５の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【図１９】本発明の変形例１に係る三次元構造体の製造方法を表す断面図である。
【図２０】変形例１により得られた三次元構造体の例を表す断面図である。
【図２１】本発明の変形例２に係る三次元構造体の製造方法を工程順に表す平面図である。
【図２２】図２１に続く工程を表す断面図である。
【図２３】図２２に続く工程を表す分解斜視図である。
【図２４】図２３に示した三次元構造体を備えた燃料電池の構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（下基材に樹脂を滴下したのち、上基材を配置し、樹脂を硬化させる途中で上基材を除去する例）
２．第２の実施の形態（上基材と下基材との間の空間に純水を挿入して接触角を制御する例）
３．第３の実施の形態（上接触角および下接触角をともに９０度以下とし、アスペクト比を変化させる例）
４．第４の実施の形態（上接触角および下接触角をともに９０度以上とし、アスペクト比を変化させる例）
５．第５の実施の形態（上接触角を９０度以下、下接触角を９０度以上として樹脂を円錐台形状とする例）
６．第６の実施の形態（上基材の電極を用いて樹脂を円錐台形状にする例）
７．適用例（表示装置および電子機器）
８．変形例１（マイクロレンズ）
９．変形例２（マイクロＴＡＳおよび燃料電池）
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１ないし図３は、本発明の第１の実施の形態に係る三次元構造体の製造方法を工程順に表したものである。この製造方法は、例えば、下基材に樹脂を滴下する工程と、滴下された樹脂の上に上基材を配置する工程と、樹脂を硬化させる工程とを含んでいる。
【００１２】
（樹脂を滴下する工程）
まず、図１（Ａ）に示したように、ガラス基板などよりなる上基材１１および下基材１２のそれぞれに、疎水性の程度の異なる複数の領域を設け、樹脂の滴下位置に対応する領域の疎水性を、それ以外の領域よりも相対的に高くする。具体的には、樹脂の滴下位置に対応して疎水性領域２１を設け、この疎水性領域２１の外側に、疎水性領域２１よりも疎水性の程度の小さい領域、例えば親水性領域２２を設ける。
【００１３】
疎水性領域２１および親水性領域２２は、樹脂として紫外線硬化樹脂を用いる場合には、紫外線硬化樹脂の感光波長に対して透明（透過）となる材料により形成することが望ましい。このような疎水性領域２１としては、例えばパリレン、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の有機膜を用いることができる。親水性領域２２としては、石英ガラス素面等の無機面を用いることができる。
【００１４】
なお、疎水性領域２１の疎水性または親水性領域２２の親水性は、上述した材料そのものの特性により発現させることが前提となる。ただし、材料表層をプラズマ照射等により粗面化処理を施すことにより、疎水性領域２１はより疎水側に、親水性領域２２はより親水側への微調整が可能となる。
【００１５】
また、疎水性領域２１および親水性領域２２は、上基材１１または下基材１２が完成後の三次元構造体の一部として用いられる場合、またはディスプレイデバイス（表示装置）等に用いられる場合には、可視光波長に対して透明（透過）となる処理材料であることが望ましい。
【００１６】
疎水性領域２１および親水性領域２２の組合せおよび平面形状は、特に限定されない。例えば、本実施の形態では、図２に示したように、例えば平面形状が円形の疎水性領域２１を行列状に配置し、その外側を親水性領域２２とする。疎水性領域２１の平面形状は、円形に限らず、六角形または八角形などの正多角形でもよい。
【００１７】
次いで、図１（Ｂ）に示したように、下基材１２に、例えば紫外線硬化樹脂よりなる樹脂３０を滴下する。樹脂３０の滴下量は、最終的な構造体の体積に同一もしくは擬似する体積Ｖとして算出制御する。また、樹脂３０の滴下数すなわち疎水性領域２１の個数は、構造体の用途に応じて必要とされる数となり、下基材１２もしくはディスペンサの相対移動により樹脂３０の滴下を行うことで大面積展開が容易に可能となる。
【００１８】
このとき、下基材１２の疎水性領域２１に接した樹脂３０は、下基材１２上を濡れ拡がる表面力を受ける一方で、下基材１２の親水性領域２２と空気４０に接した樹脂３０は、その表面エネルギーを最小にするために（表面積を最小にするべく）球形状となる。このようにして、樹脂３０は下基材１２の疎水性領域２１に調芯され滴下位置が規定される。
【００１９】
（上基材を配置する工程）
続いて、図１（Ｃ）に示したように、滴下された樹脂３０の上に、上基材１１を配置する。このとき、上基材１１と下基材１２との間の間隔（ギャップ）Ｇを、構造体の所望寸法に等しくする。
【００２０】
このとき、上基材１１の疎水性領域２１に接した樹脂３０は、上基材１１上を濡れ拡がる表面力を受ける一方で、上基材１１の親水性領域２２と空気４０に接した樹脂２０は、その表面エネルギーを最小にするために（表面積を最小にするべく）球形状となる。これにより、樹脂３０は上基材１１および下基材１２の疎水性領域２１に調芯され、上基材１１に対する上接触角θ１および下基材１２に対する下接触角θ２がそれぞれ規定される。上接触角θ１は、樹脂３０と空気４０と上基材１１との３界面で規定され、下接触角θ２は、樹脂３０と空気４０と下基材１２との３界面で規定される。なお、下基材１２の調芯力が十分強い場合は、上基材１１の疎水性領域２１は不要である。
【００２１】
（樹脂を硬化させる工程）
樹脂３０の上接触角θ１および下接触角θ２が所望の角度を満たしている場合には、図３（Ａ）に示したように、この時点で下基材１２の裏側から紫外線ＵＶを照射し、樹脂３０を硬化させる。ただし、樹脂３０が酸素阻害の特性を有している場合には、真空もしくは窒素雰囲気中で硬化を行う。なお、上接触角θ１および下接触角θ２は顕微鏡などを用いて計測可能である。
【００２２】
得られた構造体の用途として上基材１１または下基材１２のいずれかが不要となる場合には、同じく図３（Ａ）に示したように、紫外線ＵＶの照射面と反対側の樹脂３０の感光レベルが低い状態とする。未硬化の樹脂３０界面より上基材１１を剥離し、そののち、樹脂３０の未硬化部分の本硬化を行えばよい。
【００２３】
以上により、図３（Ｂ）に示したように、下基材１２の上に構造体３１を有する三次元構造体１が形成される。構造体３１は、下基材１２の疎水性領域２１に調芯されている。
【００２４】
このように本実施の形態では、疎水性領域２１および親水性領域２２を有する下基材１２に樹脂３０を滴下したのち硬化させるようにしたので、滴下された樹脂３０を、疎水性領域２１に自動的に調芯させることが可能となる。よって、樹脂３０の滴下を多点化することにより、大面積にわたって均一に樹脂３０を所望の位置に配置することが可能となる。また、他の部材と組み合わせる場合のアライメント精度を向上させることが可能となる。
【００２５】
更に、樹脂３０をディスペンサ等により下基材１２上に滴下するようにしたので、材料使用量が最小限となり、材料の有効利用および環境負荷の低減が可能となる。
【００２６】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る三次元構造体の製造方法を工程順に表したものである。この製造方法は、例えば、上基材１１を配置したのち樹脂３０を硬化させる前に、樹脂３０の上接触角θ１および下接触角θ２を調整する工程を含むようにしたことにおいて、上記第１の実施の形態とは異なるものである。よって、第１の実施の形態と重複する工程については、図１ないし図３を参照して説明する。
【００２７】
（樹脂を滴下する工程）
まず、第１の実施の形態と同様にして、図１（Ａ）および図２に示した工程により、上基材１１および下基材１２のそれぞれに、樹脂の滴下位置に対応して疎水性領域２１を設け、疎水性領域２１の外側に親水性領域２２を設ける。
【００２８】
次いで、第１の実施の形態と同様にして、図１（Ｂ）に示した工程により、下基材１２に樹脂３０を滴下する。
【００２９】
（上基材を配置する工程）
続いて、第１の実施の形態と同様にして、図１（Ｃ）に示した工程により、滴下された樹脂３０の上に、上基材１１を配置する。このとき、上基材１１と下基材１２との間の間隔（ギャップ）Ｇを、構造体の所望寸法に等しくする。
【００３０】
（上接触角θ１および下接触角θ２を調整する工程）
樹脂３０の上接触角θ１および下接触角θ２が所望の角度を満たしていない場合には、図４（Ａ）に示したように、上基材１１と下基材１２との間の空間を親水性導電液体、例えば純水４１で満たす。純水４１の注入量は、形成したい構造体の寸法、上基材１１と下基材１２との間隙Ｇの寸法、上基材１１および下基材１２の面積より算出制御される。
【００３１】
これにより、同じく図４（Ａ）に示したように、樹脂３０の新たな上接触角θ１１および下接触角θ２１が規定される。上接触角θ１１は、樹脂３０と純水４１と上基材１１との３界面で規定され、下接触角θ２１は、樹脂３０と純水４１と下基材１２との３界面で規定される。
【００３２】
（樹脂を硬化させる工程）
樹脂３０の新たな上接触角θ１１および下接触角θ２１が所望の角度を満たしている場合は、図４（Ｂ）に示したように、この時点で紫外線ＵＶを照射し、樹脂３０の仮硬化を行う。本実施の形態では、上基材１１と下基材１２との間の空間が純水４１で満たされているので、樹脂３０の酸素阻害の要因は十分に回避されており、真空もしくは窒素雰囲気による紫外線ＵＶの照射は不要である。なお、上接触角θ１１および下接触角θ２１は顕微鏡などを用いて計測可能である。
【００３３】
得られた構造体の用途として上基材１１または下基材１２のいずれかが不要となる場合には、同じく図４（Ｂ）に示したように、紫外線ＵＶの照射面と反対側の樹脂３０の感光レベルが低い状態とする。純水４１を除去し、未硬化の樹脂３０界面より上基材１１を剥離し、そののち、樹脂３０の未硬化部分の本硬化を行えばよい。
【００３４】
以上により、図４（Ｃ）に示したように、下基材１２の上に構造体３２を有する三次元構造体２が形成される。構造体３２は、下基材１２の疎水性領域２１に調芯されている。
【００３５】
このように本実施の形態では、上基材１１と下基材１２との間の空間を親水性導電液体、例えば純水４１で満たすことにより上接触角θ１および下接触角θ２を調整するようにしたので、上接触角θ１および下接触角θ２を容易に調整し、任意の上接触角θ１および下接触角θ２を有する構造体３２を形成することが可能となる。
【００３６】
なお、大面積とした場合、上基材１１と下基材１２との間隙Ｇの寸法均一性が必要とされる。そのため、例えば、純水４１が満たされる領域で上接触角θ１１および下接触角θ２１の変動に影響が無い部分に、間座（図示せず）を設けることが望ましい。この場合、間座の使用による純水４１の注入量は算出変更されるものとする。樹脂３０と純水４１と上基材１１または下基材１２との３界面での表面エネルギーは均一化されており、間座を設けることにより樹脂３０および純水４１による毛管接着力も均一となり、上基材１１と下基材１２との間には適度な圧縮応力が発生する。よって、間隙Ｇの寸法均一性が向上する。
【００３７】
（第３の実施の形態）
図５および図６は、本発明の第３の実施の形態に係る三次元構造体の製造方法を表すものである。本実施の形態は、樹脂３０の上接触角θ１１および下接触角θ２１が９０°以下の場合に、樹脂３０の滴下量を増減させ、または間隙Ｇの寸法を変化させることにより、アスペクト比を変化させるようにしたものである。このことを除いては、本実施の形態の製造方法は上記第２の実施の形態と同様であるので、重複する工程の説明は省略する。
【００３８】
アスペクト比は、樹脂の幅Ｗと、間隔Ｇとによって規定される。従って、例えば図５に示したように、樹脂３０の滴下量を増減させることにより、樹脂３０の幅Ｗを幅Ｗ１に増減させてアスペクト比を変えることができる。または、図６に示したように上基材１１と下基材１２との間の間隙Ｇを間隙Ｇ−δと小さくすることによって、樹脂３０の幅Ｗを拡げることができる。このようにしてもアスペクト比を変化させることが可能となる。
【００３９】
（第４の実施の形態）
図７および図８は、本発明の第４の実施の形態に係る三次元構造体の製造方法を表すものである。この製造方法は、樹脂３０の上接触角θ１２および下接触角θ２２を９０°以上とすることにおいて第２の実施の形態とは異なるものである。よって、重複する工程の説明は省略する。
【００４０】
本実施の形態では、上基材１１および下基材１２のそれぞれには、樹脂の滴下位置に対応して疎水性大の領域２１Ａを設け、疎水性大の領域２１Ａの外側に疎水性小の領域２１Ｂを設ける。
【００４１】
疎水性大の領域２１Ａおよび疎水性小の領域２１Ｂは、樹脂として紫外線硬化樹脂を用いる場合には、紫外線硬化樹脂の感光波長に対して透明（透過）となる材料により形成することが望ましい。このような疎水性大の領域２１Ａは、例えばパリレン、ＰＴＦＥ等の有機膜の表層に対してプラズマ照射等により粗面化処理を施すことにより、より疎水側に微調整したものである。疎水性小の領域２１Ｂとしては、例えばパリレン、ＰＴＦＥ有機膜を用いることができる。
【００４２】
更に、本実施の形態においても、第３の実施の形態と同様にして、樹脂３０の滴下量を増減させ、または間隙Ｇの寸法を変化させることにより、アスペクト比を変化させることが可能である。すなわち、例えば図７に示したように、樹脂３０の滴下量を増減させることにより、樹脂３０の幅Ｗを幅Ｗ１に増減させてアスペクト比を変えることができる。または、図８に示したように上基材１１と下基材１２との間の間隙Ｇを間隙Ｇ−δと小さくすることによって、樹脂３０の幅Ｗを拡げることができる。このようにしてもアスペクト比を変化させることが可能となる。
【００４３】
（第５の実施の形態）
図９は、本発明の第５の実施の形態に係る三次元構造体の製造方法を表すものである。本実施の形態では、上基材１１には疎水性領域２１および親水性領域２２を設ける一方で、下基材１２には疎水性大の領域２１Ａおよび疎水性小の領域２１Ｂを設けている。これにより、上接触角θ１１を９０度以下、下接触角θ２２を９０度以上として、樹脂３０を円錐台形状、もしくは側壁角度が徐変した台形状とすることが可能となる。このことを除いては、本実施の形態の製造方法は上記第２の実施の形態と同様であるので、重複する工程の説明は省略する。
【００４４】
図１０は、本実施の形態の製造方法により得られる三次元構造体の全体構成を表したものである。この三次元構造体５は、下基材１２の上に円錐台形状、もしくは側壁角度が徐変した台形状の構造体３５を有している。構造体３５は、下基材１２の疎水性大の領域２１Ａに調芯されている。
【００４５】
この三次元構造体５は、後述するように、表示装置の輝度向上のための反射板（リフレクタ）として用いられるものである。また、図１０に示したような大面積の三次元構造体５を母型として、電鋳等により転写型を製作することも可能である。なお、構造体３５のアスペクト比が大きくなった場合、電鋳離型時に構造体３５が電鋳転写型との接触抵抗により下基材１２界面から剥がれ電鋳転写型内に埋没することがある。この場合は、樹脂３０として、低表面エネルギーもしくは膨潤溶解可能な紫外線硬化樹脂を用いることで解決可能である。
【００４６】
（第６の実施の形態）
図１１は、本発明の第６の実施の形態に係る三次元構造体の製造方法を表すものである。
この製造方法は、上基材１１に電極を設け、この電極を用いて樹脂３０の上接触角および下接触角を制御し、円錐台形状とするものである。
【００４７】
（樹脂を滴下する工程）
まず、図１１（Ａ）に示したように、下基材１２に樹脂３０を滴下する。下基材１２には、第４の実施の形態と同様に、疎水性大の領域２１Ａと、疎水性小の領域２１Ｂとを設ける。
【００４８】
（上基材を配置する工程）
続いて、同じく図１１（Ａ）に示したように、滴下された樹脂３０の上に、上基材１１を配置する。このとき、上基材１１と下基材１２との間の間隔（ギャップ）Ｇを、構造体の所望寸法に等しくする。
【００４９】
ここで、上基材１１には、第４の実施の形態と同様に、疎水性大の領域２１Ａと、疎水性小の領域２１Ｂとを設ける。更に、本実施の形態では、上基材１１と疎水性小の領域との間に、電極２３を設ける。
【００５０】
（上接触角θ１および下接触角θ２を調整する工程）
そののち、同じく図１１（Ａ）に示したように、上基材１１と下基材１２との間の空間を親水性導電液体、例えば純水４１で満たす。純水４１の注入量は、形成したい構造体の寸法、上基材１１と下基材１２との間隙Ｇの寸法、上基材１１および下基材１２の面積より算出制御される。この時点で、上接触角はθ１２、下接触角はθ２２となっている。
【００５１】
上基材１１と下基材１２との間の空間を純水４１で満たしたのち、図１１（Ｂ）に示したように、上基材１１の電極２３に負（−）、内挿された純水４１に正（＋）の電圧を与える。電圧印加に従い、樹脂３０と純水４１と上基材１１との３界面にはエレクトロウェット現象が発現し、上接触角θ１２が低下しθ１１へと徐変する。エレクトロウェット現象は、電圧印加による純水の表面エネルギー低下が引き起こす濡れ性向上である。下接触角θ２２についての変化は発生せず、上基材１１と下基材１２との間の間隙Ｇの寸法に従い、滴下された樹脂３０の体積を同一とする形状変化が発生する。
【００５２】
（樹脂を硬化させる工程）
このようにして、ある印加電圧で所望の上接触角θ１１および下接触角θ２２となった円錐台形状の樹脂３０に対して、紫外線照射による仮硬化を行う。
【００５３】
得られた構造体の用途として上基材１１または下基材１２のいずれかが不要となる場合には、紫外線照射面と反対側の樹脂３０の感光レベルが低い状態とする。純水４１を除去し、未硬化の樹脂３０界面より上基材１１を剥離し、そののち、樹脂３０の未硬化部分の本硬化を行えばよい。
【００５４】
以上により、図１０に示したように、下基材１２の上に円錐台形状の構造体３５を有する三次元構造体５が形成される。
【００５５】
なお、上述した製造方法では上基材１１のみ電極２３を設けた場合について説明したが、下基材１２にも同様に電極２３を形成して下接触角θ２２の調整を行うことも可能である。
【００５６】
このように本実施の形態では、上基材１１と疎水性小の領域２１Ｂとの間に電極２３を設け、この電極２３に負、純水４１に正の電圧を与えることにより樹脂３０の上接触角θ１１を調整するようにしたので、上接触角θ１１を自由に調整することが可能となる。よって、上接触角θ１１および下接触角θ２２を自由に調整して、毛管長以下の構造体サイズで球形のみならず任意形状の構造体３５を形成することが可能となる。また、電極２３と純水４１との間に電圧をかけるので、樹脂３０に電極を内挿する必要がなくなり、構造体３５の光学的機能の制約を生じることがなくなる。更に、樹脂３０に導電性を付与する樹脂混成なしでエレクトロウェット現象の発現が可能となり、透明性、硬化性等の樹脂３０の諸特性への影響を小さくすることが可能となる。
【００５７】
（表示装置）
図１２は、図１０に示した三次元構造体５を備えた表示装置の構成を表したものである。この表示装置は、モバイル機器などに用いられるものであり、表示パネル５０の光取り出し側に、反射板（リフレクター）として三次元構造体５を有している。表示パネル５０は、ガラス等の支持基板６０の上に配置されている。支持基板６０の周縁には、封止枠６１および接着層６２が設けられている。この接着層６２によって表示パネル５０と三次元構造体５とが貼り合わせられており、表示パネル１０と三次元構造体５との間の空間は真空層７０となっている。表示パネル１０と封止枠６１との間には、シート状またはペースト状などのゲッター８０が配置されている。
【００５８】
表示パネル５０は、駆動用基板５１に、表示素子として、赤色の表示素子光を発生する有機発光素子５０Ｒと、緑色の光を発生する有機発光素子５０Ｇと、青色の光を発生する有機発光素子５０Ｂとが、順に全体としてマトリクス状に配置されている。隣り合う有機発光素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの組み合わせが一つの画素（ピクセル）を構成している。
【００５９】
駆動用基板５１は、例えばガラス，シリコン（Ｓｉ）ウェハあるいは樹脂などにより構成されている。駆動用基板５１上には、画素駆動回路（図示せず）が設けられている。有機発光素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂは、画素駆動回路上に平坦化層（図示せず）を間にして形成され、必要に応じて保護膜５２により覆われている。
【００６０】
三次元構造体５は、有機発光素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂからの光取り出し効率を高めて輝度を向上させる反射板としての機能を有するものであり、有機発光素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂで発生した光は、構造体３５に入射し、構造体３５の側面と真空層７０との界面により反射して外部へ取り出されるようになっている。
【００６１】
下基材１２の構造体３５を除いた領域には、ブラックマトリクスとしての遮光膜１３が設けられていることが好ましい。遮光膜１３は、有機発光素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂおよびその間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するためのものであり、例えば黒色の着色剤を混入した光学濃度が１以上の黒色の樹脂膜、または薄膜の干渉を利用した薄膜フィルタにより構成されている。薄膜フィルタは、例えば、金属，金属窒化物あるいは金属酸化物よりなる薄膜を１層以上積層し、薄膜の干渉を利用して光を減衰させるものである。薄膜フィルタとしては、具体的には、クロムと酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ２ Ｏ３ ）とを交互に積層したものが挙げられる。なお、遮光膜１３は必ずしも設けなくてもよい。
【００６２】
封止枠６１および接着層６２は、熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂などにより構成されている。なお、表示パネル５０の保護膜５２と、構造体３５の先端面との間には、構造体３５を表示パネル５０に固定するための固定層（図示せず）が設けられていることが望ましい。この固定層は、例えば熱接着シートまたはポッティング剤により構成されている。なお、固定層の接着方法は必ずしも熱接着である必要はなく、また、固定層はシート状のものに限定されない。
【００６３】
ゲッター８０の配置箇所や数は特に限定されないが、例えば、表示パネル５０の周囲を囲むように配置することが好ましい。このようなゲッター８０としては、有機発光素子用の水分ゲッター、具体的には、サエス・ゲッターズ社製「ＤｒｙＦｌｅｘ（登録商標）」または「ＧＤＯ（ゲッタードライヤー）」（ＣａＯ粉末）を用いることが可能である。なお、ゲッター８０としては、ＭＥＭＳデバイスのパッケージやフラットパネルディスプレイに用いられる焼結多孔質非蒸発型ゲッター、具体的には、チタンとＺｒ−Ｖ−Ｆｅゲッター合金との混合物であるＨＰＴＦゲッター、または、純度９０％以上のジルコニウムを水素化粉砕したものを用いることも可能である。
【００６４】
なお、真空層７０を設けず、構造体３５の側面に金属等の反射鏡膜を設けるようにしてもよい。その場合には、必要に応じて、構造体３５の周囲を樹脂などの埋込み層で埋め込むようにしてもよい。また、三次元構造体５と表示パネル５０とを全面にわたって接着層で貼り合わせるようにしてもよい。
【００６５】
この表示装置は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００６６】
まず、第５の実施の形態または第６の実施の形態と同様にして、図１０に示したような、下基材１２の上に円錐台形状の構造体３５を有する三次元構造体５を形成する。下基材１２の構造体３５以外の領域には、必要に応じて遮光膜１３を設ける。
【００６７】
また、駆動用基板５１の上に有機発光素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを形成し、必要に応じて保護膜５２で覆い、表示パネル５０を形成する。
【００６８】
次いで、図１２に示したように、表示パネル１０を支持基板６０上に配設し、保護膜５２の上に例えば熱接着シートよりなる固定層（図示せず）を形成する。また、支持基板６０の周縁に沿って封止枠６１を形成し、この封止枠６１の上に接着層６２を形成する。支持基板６０上の表示パネル５０と封止枠６１との間には、シート状またはペースト状などのゲッター８０を配置する。
【００６９】
続いて、同じく図１２に示したように、表示パネル５０と三次元構造体５とを位置決めして重ね合わせたのち、表示パネル５０および三次元構造体５を真空チャンバー（図示せず）に装荷して、真空チャンバー内部を減圧し、真空雰囲気中で加圧および加熱することにより、表示パネル５０および三次元構造体５を接着層６２により貼り合わせる。これにより、表示パネル５０および三次元構造体５の間の空間が真空層７０となる。以上により、図１２に示した表示装置が完成する。
【００７０】
この表示装置では、有機発光素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂで発生した光は、構造体３５の先端面から入射し、構造体３５の側面と真空層７０との界面により反射されて外部に取り出される。構造体３５の上接触角θ１１および下接触角θ２２を上記第５の実施の形態または第６の実施の形態で説明したように調節し、構造体３５の側面を、全反射条件を満たす形状とするように調整することにより、光を全反射させて取り出すことが可能となり、光取り出し効率および輝度が向上する。
【００７１】
ここでは、上記第５の実施の形態または第６の実施の形態で説明した三次元構造体５を備えているので、構造体３５が下基材１２の疎水性大の領域２１Ａに調芯され、大面積の下基材１２を用いた場合にも構造体３５の位置精度が高くなっている。よって、有機発光素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂと構造体３５との光カップリングが面内で均一に行われ、輝度の面内均一性が向上する。
【００７２】
（モジュールおよび適用例）
以下、上記実施の形態で説明した表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態の表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ，ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
【００７３】
（モジュール）
上記実施の形態の表示装置は、例えば、図１３に示したようなモジュールとして、後述する適用例１〜５などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、支持基板６０の一辺に、三次元構造体５および封止枠６１から露出した領域２１０を設け、この露出した領域２１０に、信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０の配線を延長して外部接続端子（図示せず）を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit）２２０が設けられていてもよい。
【００７４】
（適用例１）
図１４は、上記実施の形態の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含む映像表示画面部３００を有しており、この映像表示画面部３００は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００７５】
（適用例２）
図１５は、上記実施の形態の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部４１０、表示部４２０、メニュースイッチ４３０およびシャッターボタン４４０を有しており、その表示部４２０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００７６】
（適用例３）
図１６は、上記実施の形態の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５１０，文字等の入力操作のためのキーボード５２０および画像を表示する表示部５３０を有しており、その表示部５３０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００７７】
（適用例４）
図１７は、上記実施の形態の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部６１０，この本体部６１０の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ６２０，撮影時のスタート／ストップスイッチ６３０および表示部６４０を有しており、その表示部６４０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００７８】
（適用例５）
図１８は、上記実施の形態の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００７９】
（変形例１）
図１９は、本発明の変形例１に係る三次元構造体の製造方法を表したものである。この製造方法は、下基材１２に樹脂３０を滴下したのち、上基材１１を配置することなく、樹脂３０を球形のまま紫外線ＵＶを照射するようにしたものである。
【００８０】
図２０は、本変形例１により得られた三次元構造体の構成を表したものである。この三次元構造体７は、下基材１２の上に球形状の構造体３７を有している。下基材１２には、第５の実施の形態と同様に、疎水性大の領域２１Ａおよび疎水性小の領域２１Ｂが設けられている。構造体３７は、下基材１２の疎水性大の領域２１Ａに調芯されており、構造体３７の下基材１２に対する下接触角θ２２は９０度以上となっている。この三次元構造体７は、例えば、マイクロレンズとして用いることが可能である。
【００８１】
（変形例２）
図２１ないし図２３は、本発明の変形例２に係る三次元構造体の製造方法を工程順に表したものである。まず、図２１に示したように、下基材１２に、形成したい流路に応じた平面形状、例えば蛇行形状の疎水性小の領域２１Ｂ（または親水性領域２２）を設け、その外側に疎水性大の領域２１Ａ（または疎水性領域２１）を設ける。
【００８２】
次いで、この下基材１２に樹脂３０を滴下し、例えば上述した第６の実施の形態と同様にして樹脂３０の上接触角および下接触角を制御する。これにより、図２２に示したように、樹脂３０の側壁３０Ａを所望側壁角度、例えば垂直にする。なお、図２２の工程では、第６の実施の形態と同様に、図１１に示した上基材１１，純水４１および電極２３を用いているが、図２２ではこれらを省略している。
【００８３】
そののち、樹脂３０を硬化させると、図２３に分解して示したように、下基材１２に流路としての構造体３７を有する三次元構造体７が得られる。構造体３７の流路形状は親水性領域２２の平面形状に応じて、蛇行形状のほか、並行流路、放射状など任意である。入口３７Ａおよび出口３７Ｂは必ずしも一つずつである必要はない。例えば、複数の入口３７Ａを設け、これら複数の入口２７Ａの各々から別々の液体を導入することも可能である。
【００８４】
この三次元構造体７は、例えばマイクロＴＡＳとして用いることができる。マイクロＴＡＳは、ガラス基板あるいはプラスチックフィルムなどの基体に微細な流路を有し、分析装置，化学反応チップまたは生化学実験チップなどとして用いられるものである。この三次元構造体７では、外部システム（図示せず）からの流体が、構造体３７の入口３７Ａに導入され、構造体３７内において混合、反応、分離、検出などが行われたのち、出口３７Ｂから導出される。
【００８５】
また、この三次元構造体７は、構造体３７により光を導波させる導波路として用いることも可能である。
【００８６】
あるいは、この三次元構造体７は、例えば図２４に示したように、燃料電池の燃料流路に適用することも可能である。この燃料電池は、いわゆる固体電解質燃料電池（ＰＥＦＣ）であり、燃料電極（アノード）９１および酸素電極（カソード）９２の間に電解質膜９３を有している。燃料電極９１の外側には、上記変形例２に係る三次元構造体７が設けられており、この三次元構造体７の構造体３７を介して、燃料であるメタノールが燃料電極９１に供給されるようになっている。なお、燃料電池の場合には三次元構造体７の上基材１１は除去されており、構造体３７内の燃料が燃料電極９１に接触することができるようになっている。酸素電極９２の外側には、チタン（Ｔｉ）板などの外装部材９４が設けられている。
【００８７】
燃料電極９１および酸素電極９２は、カーボンクロス等の表面に、白金（Ｐｔ）またはルテニウム（Ｒｕ）等を含む触媒層を形成し、裏面にチタン（Ｔｉ）メッシュ等の集電体を設けたものである。電解質膜９３は、例えば、ポリパーフルオロアルキルスルホン酸系樹脂（デュポン社製「Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）」）またはその他のプロトン伝導性を有する樹脂膜により構成されている。燃料電極９１，酸素電極９２および電解質膜９３はガスケット（図示せず）により固定されている。
【００８８】
この燃料電池は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００８９】
まず、上述した材料よりなる燃料電極９１と酸素電極９２との間に、上述した材料よりなる電解質膜９３を挟み、熱圧着により接合する。次いで、図２１ないし図２３に示した製造方法により、下基材１２に構造体３７を有する三次元構造体７を形成する。その際、上基材１１は除去する。そののち、三次元構造体７を燃料電極９１の外側に配設する。酸素電極９２の外側には、上述した材料よりなる外装部材９４を設ける。以上により、図２４に示した燃料電池２が完成する。
【００９０】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記第３ないし第５の実施の形態では、純水４１注入による接触角制御を行う場合について説明したが、純水４１を注入しない空気４０とした場合にも同様の接触角傾向を持った形状バリエーションを実現することが可能である。
【００９１】
また、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
【００９２】
更に、上記実施の形態では、表示パネル５０が、表示素子として有機発光素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを備えている場合について説明したが、表示パネル５０は、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）などの他の自発光素子を備えたものでもよい。あるいは、表示パネル５０は、表示素子として液晶層およびバックライトを備えた液晶表示パネルでもよい。
【００９３】
加えて、図１２に示した表示装置は、照明装置など、表示以外の他の目的の発光装置にも適用可能である。
【００９４】
更にまた、本発明の三次元構造体の製造方法は、表示装置用の反射板またはマイクロレンズに限らず、プリズムなど他の光学部品の製造にも適用可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１１…上基材、１２…下基材、２１…疎水性領域、２１Ａ…疎水性大の領域、２１Ｂ…疎水性小の領域、２２…親水性領域、２３…電極、３０…樹脂、４０…空気、４１…純水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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