(57)【要約】 【課題】  スペーサ、マイクロレンズなどの三次元構造体を、所望の形状および大きさで所望の位置に精度良く形成することのできる三次元構造体の形成方法を提供する。【解決手段】  基板２の構造体形成予定領域４の外周部分４ａに、三次元構造体を形成するための液体材料に対する親液性が、構造体形成予定領域４の外周部分４ａを除く残余の部分４ｂよりも大きく、かつ構造体形成予定領域４を囲繞する囲繞領域５よりも大きい親液部６を形成する。たとえば、基板２の表面に撥液性膜３を形成した後、構造体形成予定領域４の外周部分４ａに形成された撥液性膜３を除去することによって、親液部６を形成する。次いで、構造体形成予定領域４に液体材料を供給して固化させ、三次元構造体を形成する。【選択図】      図４
2006326987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固化成分を含む液体材料を基板に供給して固化させることによって三次元構造体を形成する三次元構造体の形成方法であって、
基板の三次元構造体を形成するべく予め定める領域の外周部分に、液体材料に対する親液性が、前記予め定める領域の外周部分を除く残余の部分よりも大きく、かつ基板の前記予め定める領域を囲繞する囲繞領域よりも大きい親液部を形成する親液部形成工程と、
前記予め定める領域に液体材料を供給する液体材料供給工程と、
供給された液体材料を固化させる固化工程とを含むことを特徴とする三次元構造体の形成方法。
【請求項２】
親液部形成工程は、
基板の前記予め定める領域の外周部分を、液体材料との接触角が小さくなるように親液化する親液化工程を含むことを特徴とする請求項１記載の三次元構造体の形成方法。
【請求項３】
親液部形成工程は、親液化工程の前に、
基板の前記予め定める領域および前記予め定める領域を囲繞する囲繞領域を、液体材料との接触角が大きくなるように撥液化する撥液化工程を含むことを特徴とする請求項２記載の三次元構造体の形成方法。
【請求項４】
親液部形成工程は、
前記予め定める領域の外周部分を除く残余の部分および前記予め定める領域を囲繞する囲繞領域を、液体材料との接触角が大きくなるように撥液化する撥液化工程を含むことを特徴とする請求項１記載の三次元構造体の形成方法。
【請求項５】
親液部形成工程は、撥液化工程の前に、
基板の前記予め定める領域を、液体材料との接触角が小さくなるように親液化する親液化工程を含むことを特徴とする請求項４記載の三次元構造体の形成方法。
【請求項６】
液体材料は、固化成分と溶媒とを含み、
固化工程は、溶媒を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の三次元構造体の形成方法。
【請求項７】
請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の三次元構造体の形成方法によって形成されることを特徴とする三次元構造体。
【請求項８】
対向する一対の基板間に設けられ、一対の基板のうち少なくともいずれか一方の基板に固着して形成されるスペーサであることを特徴とする請求項７記載の三次元構造体。
【請求項９】
対向して設けられる一対の基板と、一対の基板間に設けられる液晶層と、一対の基板のうち少なくともいずれか一方の基板に固着して形成されるスペーサとを有する液晶パネルであって、
スペーサは、請求項７記載の三次元構造体であることを特徴とする液晶パネル。
【請求項１０】
一対の基板のうち、一方の基板は、駆動素子と遮光部とを有する駆動素子基板であり、
前記スペーサは、駆動素子基板の遮光部または遮光部が投影される領域に設けられることを特徴とする請求項９記載の液晶パネル。
【請求項１１】
一対の基板のうち、一方の基板は、有色部と遮光部とを有するカラーフィルタ基板であり、
前記スペーサは、カラーフィルタ基板の遮光部または遮光部が投影される領域に設けられることを特徴とする請求項９記載の液晶パネル。
【請求項１２】
光透過性を有する固化成分を含む液体材料が固化されてなるマイクロレンズであることを特徴とする請求項７記載の三次元構造体。
【請求項１３】
表示素子とマイクロレンズとを備える表示装置であって、
マイクロレンズは、請求項１２記載の三次元構造体であることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
撮像素子とマイクロレンズとを備える撮像装置であって、
マイクロレンズは、請求項１２記載の三次元構造体であることを特徴とする撮像装置。
【請求項１５】
ビーズスペーサと固化成分とを含む液体材料を基板に供給して固化させることによって、基板にビーズスペーサを配置するビーズスペーサの配置方法であって、
基板のビーズスペーサを配置するべく予め定める領域の外周部分に、液体材料に対する親液性が、前記予め定める領域の外周部分を除く残余の部分よりも大きく、かつ基板の前記予め定める領域を囲繞する囲繞領域よりも大きい親液部を形成する親液部形成工程と、
前記予め定める領域に液体材料を供給する液体材料供給工程と、
供給された液体材料を固化させる固化工程とを含むことを特徴とするビーズスペーサの配置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルの基板間に設けられるスペーサ、表示装置、撮像装置などに備わるマイクロレンズなどの三次元構造体およびその形成方法、ならびにビーズスペーサの配置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルの駆動素子基板とカラーフィルタ基板との間には、基板間距離を一定に保つためにスペーサが設けられる。スペーサの形成方法としては、固化成分を含む液体材料を基板に滴下した後固化させる方法などが知られている。また、同様の方法によってマイクロレンズを形成することも行われている。このように液体材料を用いてスペーサ、マイクロレンズなどの三次元構造体を形成する際には、三次元構造体を形成するべく予め定める領域の液体材料に対する親液性（以後、単に親液性とも称する）を、該領域以外の領域の親液性よりも大きくすることが一般的に行われている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
図１７は、従来技術による三次元構造体の形成方法において、基板５１に撥液性膜５２を形成した状態を簡略化して示す平面図である。図１８は、図１７に示す撥液性膜５２が形成された基板５１を切断面線Ｖ−Ｖから見て示す断面図である。従来技術によって三次元構造体を形成する際には、まず、基板５１に、後述する液体材料５５との接触角が基板５１よりも大きい撥液性膜５２を形成する。次いで、基板５１の三次元構造体を形成するべく予め定める領域（以後、構造体形成予定領域と称する）５３に形成された撥液性膜５２を除去し、構造体形成予定領域５３の基板５１を露出させる。これによって、構造体形成予定領域５３の親液性が、構造体形成予定領域５３以外の領域よりも大きくなり、構造体形成予定領域５３全体に親液部５４が形成される。
【０００４】
図１９は、構造体形成予定領域５３に液体材料５５を供給した状態を簡略化して示す断面図である。前述のようにして親液部５４を形成した後、図１９に示すように構造体形成予定領域５３に液体材料５５を滴下する。液体材料５５としては、紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂などの固化成分を溶媒で希釈したものが多用されている。
【０００５】
図２０は、三次元構造体５６を形成した状態を示す断面図である。前述のようにして構造体形成予定領域５３に液体材料５５を滴下した後、溶媒を蒸発させ、紫外線照射などによって固化成分を硬化させる。これによって、図２０に示す球冠状の形状を有する三次元構造体５６が形成される。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８０２号公報（第５−６頁，第１図）
【特許文献２】特開２００１−１４１９０６号公報（第１０−１１頁，第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術には、以下のような問題がある。従来技術では、所望の位置に三次元構造体５６を形成することは困難であり、三次元構造体５６は、たとえば図２０に示すように、構造体形成予定領域５３よりも広がって形成される。これは、液体材料５５から溶媒が蒸発していく過程において、液体材料５５の体積が減少するのに伴って液体材料５５と基板５１との接触線５７の位置５７ａが構造体形成予定領域５３の周縁部５３ａから移動することが原因であると考えられる。接触線５７の位置５７ａの移動は、構造体形成予定領域５３の周縁部各部において一様でないので、液体材料５５で形成される液滴の軸線５８の位置が、構造体形成予定領域５３の軸線５９の位置からずれ、硬化後の液体材料５５、すなわち三次元構造体５６の位置精度が低下するものと考えられる。
【０００８】
このため、従来技術によって三次元構造体５６であるスペーサを液晶パネルの遮光部に形成しようとすると、スペーサが遮光部内に収まらず、表示に使用される領域にはみ出して形成されるので、バックライトからの光の利用効率が低下し、液晶パネルの輝度が低下するという問題が生じる。
【０００９】
また、従来技術では、面積に対する厚さすなわち基板５１の表面からの高さＨ２の割合の大きい三次元構造体５６を形成することは困難であり、形成された三次元構造体５６と基板５１との接触角θ３はたとえば２５°程度と小さくなる。
【００１０】
このため、液体材料を固着させてスペーサを形成する方法ではスペーサの高さが不充分となるので、ビーズスペーサと呼ばれる球状のスペーサを基板に散布する、またはフォトリソグラフィによって円柱状などの形状の突起をスペーサとして基板に形成する必要がある。しかしながら、ビーズスペーサを散布する方法では、ビーズスペーサを所望の位置のみに選択的に配置することが困難であり、ビーズスペーサが液晶パネルの表示に使用される部分に散布されて液晶パネルの輝度が低下するという問題がある。また、フォトリソグラフィを用いてスペーサを形成する方法では、基板全面にレジスト層を形成した後、不要な部分のレジスト層を除去するので、材料利用効率が低いという問題がある。また、フォトリソグラフィでは、露光装置などが必要であり、形成装置が大型化するという問題もある。
【００１１】
前述の液体材料５５を固着させて三次元構造体５６を形成する方法において、形成される三次元構造体５６の高さＨ２を高めるためには、三次元構造体５６の底面積を大きくする必要がある。三次元構造体５６として液晶パネル用スペーサを形成する場合、スペーサは、駆動素子基板またはカラーフィルタ基板の遮光部に形成されることが好ましい。しかしながら、前述のように高さＨ２を大きくするために底面積を大きくすると、遮光部だけでなく、その他の部分にまで広がってスペーサが形成され、液晶パネルの輝度が低下するという問題が生じる。最近では、液晶パネルの輝度の更なる向上が求められており、遮光部の基板に占める面積は小さくなる傾向にある。よって、底面積を大きくすることなく、スペーサなどの三次元構造体の高さを高め、底面積に対する高さの割合を大きくすることのできる三次元構造体の形成方法が求められている。
【００１２】
また、従来技術によって三次元構造体５６としてマイクロレンズを形成すると、形成されたマイクロレンズ５６は、基板５１との接触角θ３がたとえば３３°程度であって曲率の小さいものとなる。マイクロレンズは、たとえば液晶パネルにおいて、バックライトからの光を集光し、液晶パネルの輝度を高めるためなどに用いられる。マイクロレンズの焦点距離は、液晶パネルの厚さに影響し、マイクロレンズの焦点距離が短いほど、液晶パネルの厚さを小さくすることができる。マイクロレンズの焦点距離はその曲率に依存し、曲率が大きいほど焦点距離は短くなる。マイクロレンズの曲率は、マイクロレンズの底面積に対する高さの割合が大きいほど大きくなるので、このような観点からも底面積に対する高さの割合を高め、基板との接触角がたとえば４３°程度と大きく、曲率の大きいマイクロレンズを形成することのできる三次元構造体の形成方法が求められている。
【００１３】
本発明の目的は、三次元構造体の底面積に対する高さの割合を大きくして曲率を大きくすることができ、所望の形状および大きさの三次元構造体を所望の位置に精度良く形成することのできる三次元構造体の形成方法、該形成方法によって形成されるスペーサおよび該スペーサを備える液晶パネル、ならびに該形成方法によって形成されるマイクロレンズおよび該マイクロレンズを備える表示装置および撮像装置を提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、所望の位置にビーズスペーサを精度良く配置することのできるビーズスペーサの配置方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、上記課題を解決するための研究過程において、三次元構造体の形成位置が所望の位置からずれる原因および三次元構造体の底面積に対する高さの割合が小さくなる原因が、構造体形成予定領域における基板と液体材料との固液界面の界面張力が小さいことにあるとの知見を得た。この知見に基づき、さらに研究を重ねた結果、構造体形成予定領域全体の親液性を大きくするのではなく、構造体形成予定領域の外周部分のみ、他の領域よりも親液性を大きくすることによって、所望の位置に所望の形状および大きさの三次元構造体を精度良く形成することができることを見出し、本発明を完成した。
【００１６】
すなわち本発明は、固化成分を含む液体材料を基板に供給して固化させることによって三次元構造体を形成する三次元構造体の形成方法であって、
基板の三次元構造体を形成するべく予め定める領域の外周部分に、液体材料に対する親液性が、前記予め定める領域の外周部分を除く残余の部分よりも大きく、かつ基板の前記予め定める領域を囲繞する囲繞領域よりも大きい親液部を形成する親液部形成工程と、
前記予め定める領域に液体材料を供給する液体材料供給工程と、
供給された液体材料を固化させる固化工程とを含むことを特徴とする三次元構造体の形成方法である。
【００１７】
また本発明の三次元構造体の形成方法は、親液部形成工程は、
基板の前記予め定める領域の外周部分を、液体材料との接触角が小さくなるように親液化する親液化工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
また本発明の三次元構造体の形成方法は、親液部形成工程は、親液化工程の前に、
基板の前記予め定める領域および前記予め定める領域を囲繞する囲繞領域を、液体材料との接触角が大きくなるように撥液化する撥液化工程を含むことを特徴とする。
【００１９】
また本発明の三次元構造体の形成方法は、親液部形成工程は、
前記予め定める領域の外周部分を除く残余の部分および前記予め定める領域を囲繞する囲繞領域を、液体材料との接触角が大きくなるように撥液化する撥液化工程を含むことを特徴とする。
【００２０】
また本発明の三次元構造体の形成方法は、親液部形成工程は、撥液化工程の前に、
基板の前記予め定める領域を、液体材料との接触角が小さくなるように親液化する親液化工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
また本発明の三次元構造体の形成方法は、液体材料は、固化成分と溶媒とを含み、
固化工程は、溶媒を除去する工程を含むことを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、前記本発明の三次元構造体の形成方法によって形成されることを特徴とする三次元構造体である。
【００２３】
また本発明の三次元構造体は、対向する一対の基板間に設けられ、一対の基板のうち少なくともいずれか一方の基板に固着して形成されるスペーサであることを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、対向して設けられる一対の基板と、一対の基板間に設けられる液晶層と、一対の基板のうち少なくともいずれか一方の基板に固着して形成されるスペーサとを有する液晶パネルであって、
スペーサは、前記本発明の三次元構造体であることを特徴とする液晶パネルである。
【００２５】
また本発明の液晶パネルは、一対の基板のうち、一方の基板は、駆動素子と遮光部とを有する駆動素子基板であり、
前記スペーサは、駆動素子基板の遮光部または遮光部が投影される領域に設けられることを特徴とする。
【００２６】
また本発明の液晶パネルは、一対の基板のうち、一方の基板は、有色部と遮光部とを有するカラーフィルタ基板であり、
前記スペーサは、カラーフィルタ基板の遮光部または遮光部が投影される領域に設けられることを特徴とする。
【００２７】
また本発明の三次元構造体は、光透過性を有する固化成分を含む液体材料が固化されてなるマイクロレンズであることを特徴とする。
【００２８】
また本発明は、表示素子とマイクロレンズとを備える表示装置であって、
マイクロレンズは、前記本発明の三次元構造体であることを特徴とする表示装置である。
【００２９】
また本発明は、撮像素子とマイクロレンズとを備える撮像装置であって、
マイクロレンズは、前記本発明の三次元構造体であることを特徴とする撮像装置である。
【００３０】
また本発明は、ビーズスペーサと固化成分とを含む液体材料を基板に供給して固化させることによって、基板にビーズスペーサを配置するビーズスペーサの配置方法であって、
基板のビーズスペーサを配置するべく予め定める領域の外周部分に、液体材料に対する親液性が、前記予め定める領域の外周部分を除く残余の部分よりも大きく、かつ基板の前記予め定める領域を囲繞する囲繞領域よりも大きい親液部を形成する親液部形成工程と、
前記予め定める領域に液体材料を供給する液体材料供給工程と、
供給された液体材料を固化させる固化工程とを含むことを特徴とするビーズスペーサの配置方法である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、三次元構造体は、親液部形成工程と、液体材料供給工程と、固化工程とを経て形成される。親液部形成工程では、基板の三次元構造体を形成するべく予め定める領域（以後、構造体形成予定領域とも称する）の外周部分に、三次元構造体を形成する液体材料に対する親液性（以後、単に親液性とも称する）が、基板の構造体形成予定領域の外周部分を除く残余の部分よりも大きく、かつ基板の構造体形成予定領域を囲繞する囲繞領域よりも大きい親液部を形成する。次いで、液体材料供給工程において構造体形成予定領域に液体材料を供給し、供給された液体材料を固化工程において固化させ、三次元構造体を形成する。
【００３２】
構造体形成予定領域は、外周部分に親液部を有し、外周部分を除く残余の部分の親液性が外周部分の親液部の親液性よりも小さいので、構造体形成予定領域における基板と液体材料との界面張力を低下させることなく、すなわち基板と液体材料との接触角を小さくすることなく、構造体形成予定領域のみに液体材料を供給することができる。これによって、構造体形成予定領域全体の親液性を囲繞領域の親液性よりも大きくする場合に比べて、基板の同一面積内により多くの液体材料を保持させることができるので、底面積が同じであるにも関わらず、基板表面からの高さ（以後、単に高さとも称する）がより高い三次元構造体を形成することができる。また、固化工程における液体材料と基板との接触線の位置を構造体形成予定領域の周端部に固定し、液体材料を構造体形成予定領域内に保持させることができるので、所望の位置に精度良く三次元構造体を形成することができる。また、構造体形成予定領域の形状および大きさ、ならびに構造体形成予定領域に供給する固化成分の体積を調整することによって、三次元構造体の高さおよび曲率などを制御することができるので、所望の形状および高さを有する三次元構造体を形成することができる。また、フォトリソグラフィを用いる場合に比べて、材料利用効率が高いので、三次元構造体の製造原価を低減することができる。また、フォトリソグラフィを用いる場合よりも小型の装置を用いるだけで、三次元構造体を形成することができる。
【００３３】
ここで、基板と液体材料との接触線とは、基板と液体材料と基板および液体材料の周囲の気体とが接する位置から、液体材料の気体に接する表面に引いた接線のことであり、該接触線の位置とは、基板と液体材料と基板および液体材料の周囲の気体とが接する位置のことである。また、基板と液体材料との接触角とは、前記接触線と基板の液体材料に接する表面との成す角度のうち、液体材料を含む側の角度のことである。また、三次元構造体の底面積とは、三次元構造体の基板に接する部分の面積のことである。
【００３４】
また本発明によれば、親液部形成工程は親液化工程を含み、親液化工程では、基板の構造体形成予定領域の外周部分を、液体材料との接触角が小さくなるように親液化する。このことによって、基板と液体材料との接触線の位置を構造体形成予定領域の周縁部に容易に固定することができる。
【００３５】
また本発明によれば、親液部形成工程は親液化工程の前に撥液化工程を含み、親液化工程において基板の構造体形成予定領域の外周部分を親液化する前に、撥液化工程において基板の構造体形成予定領域および構造体形成予定領域を囲繞する囲繞領域を、液体材料との接触角が大きくなるように撥液化する。このことによって、構造体形成予定領域の外周部分を除く残余の部分における基板と液体材料との固液界面張力を大きくすることができるので、構造体形成予定領域に保持させることのできる液体材料の体積を増加させることができる。したがって、基板からの高さがより高い三次元構造体を形成することが可能になる。
【００３６】
また本発明によれば、親液部形成工程は撥液化工程を含み、撥液化工程では、構造体形成予定領域の外周部分を除く残余の部分および構造体形成予定領域を囲繞する囲繞領域を、液体材料との接触角が大きくなるように撥液化する。このことによって、基板と液体材料との接触線の位置を構造体形成予定領域の周縁部に容易に固定することができる。また、構造体形成予定領域の外周部分を除く残余の部分における基板と液体材料との固液界面張力を大きくすることができるので、構造体形成予定領域に保持させることのできる液体材料の体積を増加させ、液体材料と基板との接触角を大きくすることができる。
【００３７】
また本発明によれば、親液部形成工程は撥液化工程の前に親液化工程を含み、撥液化工程において構造体形成予定領域の外周部分を除く残余の部分および構造体形成予定領域を囲繞する囲繞領域を撥液化する前に、親液化工程において構造体形成予定領域を液体材料との接触角が小さくなるように親液化する。このことによって、基板と液体材料との接触線の位置を構造体形成予定領域の周縁部により確実に固定することができるので、所望の位置により高い精度で三次元構造体を形成することができる。
【００３８】
また本発明によれば、液体材料は固化成分と溶媒とを含み、固化工程は溶媒を除去する工程を含む。このように、固化成分を溶媒によって希釈して液体材料として用いることによって、構造体形成予定領域に供給する液体材料の体積よりも小さい体積の三次元構造体を形成することができる。たとえば、滴下装置を用いて液体材料を構造体形成予定領域に滴下する場合、滴下装置によって滴下することのできる最小体積（以後、最小滴下体積とも称する）よりも小さい体積の三次元構造体であっても形成することができる。また、溶媒による固化成分の希釈率を調整することによって、形成される三次元構造体の体積を容易に制御することができる。
【００３９】
また本発明によれば、三次元構造体は、本発明の三次元構造体の形成方法によって形成される。このことによって、所望の位置に形成され、かつ所望の形状および大きさを有する三次元構造体を得ることができる。
【００４０】
また本発明によれば、三次元構造体は、対向する一対の基板間に設けられるスペーサであり、一対の基板のうち少なくともいずれか一方の基板に固着して形成される。三次元構造体であるスペーサは、本発明の三次元構造体の形成方法によって形成されるので、底面積に対する高さの割合を大きくすることができる。たとえば、底面積が７×１０−１０ｍ２程度であっても高さが４μｍと高いスペーサを得ることができる。したがって、フォトリソグラフィなどを用いることなく、一対の基板間の間隔を所望の値にすることのできるスペーサを形成することができるので、スペーサが設けられた基板およびそれを備える装置の製造原価を低減することができる。
【００４１】
また本発明によれば、液晶パネルは、一対の基板と液晶層とスペーサとを有し、スペーサは、本発明の三次元構造体の形成方法によって一対の基板のうち少なくともいずれか一方の基板に固着して形成される。このことによって、所望の位置にスペーサを設けることができるので、スペーサが不要な部分に設けられることによる液晶パネルの輝度の低下を抑えることができる。
【００４２】
また本発明によれば、スペーサは、液晶パネルの駆動素子基板の遮光部または遮光部が投影される領域に設けられる。このことによって、表示に使用する光、たとえばバックライトからの光を効率良く利用することのできる輝度の高い液晶パネルを得ることができる。また、スペーサは、前記本発明の三次元構造体の形成方法によって形成されるので、高さを維持しながら、底面積を小さくすることができる。これによって、遮光部の幅が小さくなっても、スペーサを遮光部内に形成することができるので、遮光部の幅を小さくし、液晶パネルの輝度を向上させることが可能である。
【００４３】
また本発明によれば、スペーサは、液晶パネルのカラーフィルタ基板の遮光部または遮光部が投影される領域に設けられる。このことによって、表示に使用する光の利用効率を高め、液晶パネルの輝度を向上させることができる。また、本発明の三次元構造体の形成方法では、カラーフィルタ基板の有色部に三次元構造体であるスペーサが形成されることを防ぐことができるので、表示色の色味の低下を抑えることができる。
【００４４】
また本発明によれば、三次元構造体は、光透過性を有する固化成分を含む液体材料が固化されてなるマイクロレンズであり、本発明の三次元構造体の形成方法によって形成される。本発明の三次元構造体の形成方法では、構造体形成予定領域全体を親液化する場合に比べて、曲率が大きく、焦点距離の短いマイクロレンズを形成することができる。よって、本発明のマイクロレンズを用いることによって、マイクロレンズを備える装置の厚さを減少させることができる。また、本発明のマイクロレンズは、基板の所望の位置に精度良く形成することができるので、マイクロレンズが形成された基板を装置内に配置する場合の光軸合わせの精度を向上させることができる。また、本発明の三次元構造体の形成方法では、マイクロレンズの曲率を維持しながら、その底面積を小さくすることができるので、基板の同一面積内に配置することのできるマイクロレンズの個数を増加させることができる。したがって、本発明のマイクロレンズを複数個並べて配置してマイクロレンズアレイ基板とすることによって、マイクロレンズアレイ基板におけるマイクロレンズの配置密度を高めることができる。
【００４５】
また本発明によれば、表示装置は、表示素子と、本発明の三次元構造体の形成方法によって形成されるマイクロレンズとを備える。本発明の三次元構造体の形成方法では、構造体形成予定領域の外周部分のみに親液部を形成するので、構造体形成予定領域全体を親液化する場合に比べて、曲率が大きく、焦点距離の短いマイクロレンズを形成することができる。このようなマイクロレンズを、たとえば液晶パネルなどの表示装置の集光レンズとして用いることによって、表示装置の輝度を向上させるとともに、表示装置の厚さを小さくし、薄型化することができる。
【００４６】
また本発明によれば、撮像装置は、撮像素子と、本発明の三次元構造体の形成方法によって形成されるマイクロレンズとを備える。本発明の三次元構造体の形成方法では、構造体形成予定領域の外周部分に親液部を形成するので、構造体形成予定領域全体を親液化してマイクロレンズを形成する場合に比べて、マイクロレンズの曲率を大きくし、焦点距離を短くすることができる。したがって、このようなマイクロレンズをたとえば集光レンズとして設けることによって、撮像装置の光感度を向上させるとともに、撮像装置の厚さを小さくし、小型化することができる。
【００４７】
また本発明によれば、ビーズスペーサは、親液部形成工程と、液体材料供給工程と、固化工程とを経て基板に配置される。親液部形成工程では、基板のビーズスペーサを配置するべく予め定める領域（以後、ビーズスペーサ配置予定領域とも称する）の外周部分に、液体材料に対する親液性が、基板のビーズスペーサ配置予定領域の外周部分を除く残余の部分よりも大きく、かつ基板のビーズスペーサ配置予定領域を囲繞する囲繞領域よりも大きい親液部を形成する。次いで、液体材料供給工程においてビーズスペーサ配置予定領域に液体材料を供給し、供給された液体材料を固化工程において固化させる。ビーズスペーサ配置予定領域は外周部分のみに親液部を有するので、液体材料供給工程および固化工程では、ビーズスペーサを含む液体材料を基板のビーズスペーサ配置予定領域内に保持させることができる。したがって、ビーズスペーサを基板の所望の位置に精度良く固着させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図１は、本発明の実施の第１態様である三次元構造体の形成方法によって形成される三次元構造体１の構成を簡略化して示す斜視図である。本実施態様では、三次元構造体１としてスペーサ１を形成する。具体的には、図１に示すように、球の一部に近似できるような球冠状の形状を有するスペーサ１を形成する。
【００４９】
スペーサ１は、たとえば一対の基板間に設けられ、該一対の基板間の距離を一定の値に保つ機能を果たす。たとえば、スペーサ１は、後述する図１４に示す液晶パネル１４において、カラーフィルタ基板２０または駆動素子基板２１に固着して形成され、駆動素子基板２１とカラーフィルタ基板２０との間隔ｄ３を所望の値に保持するために用いられる。
【００５０】
スペーサ１の底面１ａ、すなわちスペーサ１の基板２に接する表面１ａは略円形状である。ここで、略円形状とは円形状を含む。スペーサ１の底面１ａの面積（以後、底面積と称する）および底面積を決定する底面１ａの直径Ｒ１は、基板２のスペーサ１が設けられる領域の大きさ、たとえば後述の図１４に示すカラーフィルタ基板２０の遮光部２５の幅Ｗ４などに応じて適宜選択される。たとえば、遮光部２５の幅Ｗ４が２０μｍ程度である場合、スペーサ１の底面１ａの直径Ｒ１は、１５μｍ程度に選択される。
【００５１】
スペーサ１の基板２表面からの高さ（以後、単に高さとも称する）Ｈ１、すなわちスペーサ１の基板２表面から最も突出した部分から基板２表面に下ろした垂線の長さＨ１は、スペーサ１が設けられる一対の基板間の距離などに応じて適宜選択される。たとえば、図１４に示す液晶パネル１４では、駆動素子基板２１とカラーフィルタ基板２０との間隔ｄ３は４μｍ程度であることが求められるので、スペーサ１の高さＨ１は、４μｍ程度に選択される。
【００５２】
本実施態様では、後述する液体材料７を基板２に供給して固化させることによって、三次元構造体であるスペーサ１を形成する。液体材料７によって図１に示すスペーサ１を形成するためには、図１に示す形状、具体的には球冠状の形状に液体材料７を配置する必要がある。本実施態様による三次元構造体の形成方法は、親液部形成工程と、液体材料供給工程と、固化工程とを含む。
【００５３】
図２は、基板２に撥液性膜３を形成した状態を簡略化して示す平面図である。図３は、図２に示す撥液性膜３が形成された基板２の切断面線Ｉ−Ｉにおける断面図である。本実施態様では、親液部形成工程は撥液化工程である。
【００５４】
撥液化工程である親液部形成工程では、まず、基板２の厚み方向一方側の表面部（以後、単に表面とも称する）に、後述する液体材料７に対する親液性が基板２よりも小さい、すなわち液体材料７との接触角が基板２よりも大きい撥液性膜３を形成する。本実施態様では、基板２の三次元構造体であるスペーサ１を形成するべく予め定める領域（以後、構造体形成予定領域と称する）４と構造体形成予定領域４を囲繞する囲繞領域５とを含む基板２の表面全体に撥液性膜３を形成する。このように撥液性膜３を形成することによって、基板２の表面が撥液化される。なお、本実施態様では、囲繞領域５は、基板２の構造体形成予定領域４を除く残余の領域である。
【００５５】
基板２としては、たとえばガラス板、金属板、樹脂板などが用いられる。撥液性膜３は、たとえばフッ素系樹脂などで形成される。
【００５６】
撥液性膜３は、たとえばスピンコート法などによって形成することができる。撥液性膜３の厚さｄ１は、液体材料７に対して充分な撥液性を奏する厚さ以上であれば特に制限されず、構造体形成予定領域４の面積などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択することができる。たとえば、撥液性膜３をフッ素系樹脂で形成する場合、撥液性膜３は、厚さｄ１が数十ｎｍ（数百Å）程度以上であれば、液体材料７に対して充分な撥液性を有する。なお、膜厚の均一性、成膜時間などを考慮すると、撥液性膜３の厚さｄ１は小さい方が好ましく、具体的には１μｍ以下であることが好ましい。
【００５７】
図４は、親液部６を形成した状態を簡略化して示す平面図である。図５は、図４に示す親液部６が形成された基板２の切断面線Ｉ−Ｉにおける断面図である。前述のようにして形成された撥液性膜３のうち、構造体形成予定領域４の外周部分４ａに形成された撥液性膜３を除去する。本実施態様では、構造体形成予定領域４の外周部分４ａに形成された撥液性膜３を外周部分４ａの周方向全周にわたって除去する。これによって、構造体形成予定領域４の外周部分４ａの基板２が露出する。基板２の液体材料７に対する親液性は撥液性膜３よりも大きいので、基板２は、撥液性膜２が残存する部分、すなわち構造体形成予定領域４の外周部分４ａを除く残余の部分４ｂおよび囲繞領域５のみが撥液化された状態となり、基板２の露出する部分が親液部６となる。具体的には、図４に示すように、撥液性膜３を円環状に除去し、円環状の親液部６を形成する。
【００５８】
親液部６の外径Ｒ２、すなわち構造体形成予定領域４の外径Ｒ２は、前述の図１に示すスペーサ１の底面１ａの直径Ｒ１に略等しくなるように選択され、たとえば１５μｍ程度である。親液部６の構造体形成予定領域４の軸線に直交する方向の幅（以後、単に幅とも称する）、すなわち親液部６の半径方向の幅Ｗ１は、たとえば１μｍである。親液部６の面積Ｓ１は、構造体形成予定領域４全体の面積Ｓ０の１％以上３０％以下であることが好ましく、より好ましくは１％以上２０％以下である。この理由については後述する。本実施態様のように円環状の親液部６を形成する場合、親液部６の幅Ｗ１は、親液部６の面積Ｓ１が前記範囲内になるように選択される。たとえば、親液部６の幅Ｗ１を構造体形成予定領域４の半径ｒ２の１％以上１５％以下、好ましくは１％以上１０％以下にすることによって、面積Ｓ１が前記範囲内にある親液部６を実現することができる。具体的には、たとえば、構造体形成予定領域４の外径Ｒ２が１５μｍ程度である場合、親液部６の幅Ｗ１はたとえば０．５〜１μｍ程度である。
【００５９】
撥液性膜３の除去は、たとえばレーザ光の照射によって行なうことができる（以後、レーザ光の照射による除去操作をレーザカットとも称する）。
【００６０】
図６は、構造体形成予定領域４に液体材料７を供給した状態を簡略化して示す断面図である。前述のようにして親液部６を形成した後、液体材料供給工程において、構造体形成予定領域４に液体材料７を供給する。液体材料７の供給には、インクジェット方式の液体滴下装置（以後、インクジェット滴下装置とも称する）、ディスペンサ方式の液体滴下装置などの液体滴下装置などを用いることができる。液体材料７は、構造体形成予定領域４の中心部付近に供給することが好ましい。
【００６１】
本実施態様では、親液部６は、構造体形成予定領域４の外周部分４ａのみに形成されている。よって、前述の図１７に示すように構造体形成予定領域５３全体に親液部５４を形成する場合に比べて、構造体形成予定領域４における基板２と液体材料７との固液界面張力（以後、単に界面張力とも称する）を大きくすることができるので、構造体形成予定領域４により多くの液体材料７を保持させることができる。ここで、構造体形成予定領域における基板と液体材料との固液界面張力とは、親液部における基板と液体材料との固液界面張力と、構造体形成予定領域の親液部を除く残余の部分における基板と液体材料との固液界面張力との和のことである。なお、基板の表面に撥液性膜が形成されている部分において、基板と液体材料との固液界面張力とは、撥液性膜と液体材料との固液界面張力のことをいう。
【００６２】
親液部６における基板２と液体材料７との接触角θａと、構造体形成予定領域４の外周部分４ａを除く残余の部分４ｂにおける基板２と液体材料７との接触角θｂとの差Δθａｂ（＝θｂ−θａ）は、３０°以上であることが好ましい。これによって、所望の高さＨ１を有するスペーサ１を容易に形成することができる。前記差Δθａｂが３０°未満であると、構造体形成予定領域４における基板２と液体材料７との界面張力が不足し、所望の高さＨ１を有するスペーサ１を形成できない可能性がある。
【００６３】
また、親液部６における基板２と液体材料７との接触角θａと、囲繞領域５における基板２と液体材料７との接触角θｃとの差Δθａｃ（＝θｃ−θａ）は、３０°以上であることが好ましい。これによって、液体材料７をより確実に構造体形成予定領域４のみに供給することができる。前記差Δθａｃが３０°未満であると、液体材料７が囲繞領域５に溢流する恐れがある。
【００６４】
液体材料７の粘度は、温度２５℃において、３ｍＰａ・ｓ（３ｃＰ）以上であることが好ましい。液体材料７の粘度が３ｍＰａ・ｓ（３ｃＰ）未満であると、液体材料７の表面張力が不充分になり、構造体形成予定領域４に保持させることのできる液体材料７の量が低下する可能性がある。液体材料７の粘度の上限は、特に制限されるものではないけれども、インクジェット滴下装置を用いて液体材料７を供給する場合には、温度２５℃において、１５ｍＰａ・ｓ（１５ｃＰ）以下であることが好ましい。液体材料７の粘度を前記範囲に選択することによって、構造体形成予定領域４に容易に液体材料７を供給することができる。インクジェット滴下装置を用いて滴下する場合に、液体材料７の２５℃における粘度が１５ｍＰａ・ｓ（１５ｃＰ）を超えると、構造体形成予定領域４への液体材料７の供給が困難になる可能性がある。
【００６５】
液体材料７には、固化成分が含まれる。固化成分としては、たとえば、紫外線硬化性アクリル樹脂、紫外線硬化性エポキシ樹脂などの紫外線硬化樹脂、熱硬化性アクリル樹脂、熱硬化性エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂などの硬化性樹脂などが用いられる。
【００６６】
本実施態様では、液体材料７は、固化成分以外に溶媒を含む。このように、液体材料７として固化成分を溶媒で希釈したものを用いることによって、構造体形成予定領域４に供給する固化成分の量を容易に調整することができる。たとえば、構造体形成予定領域４に供給する液体材料７の体積よりも小さい体積の固化成分を構造体形成予定領域４に供給することができる。これによって、液体滴下装置によって滴下することのできる最小体積（以後、最小滴下体積とも称する）よりも小さい体積のスペーサ１を形成することが可能になる。また、溶媒による固化成分の希釈率を調整することによって、種々の体積を有するスペーサ１を容易に形成することができる。
【００６７】
また、液体材料７に溶媒を含有させることによって、液体材料７の粘度、表面張力などの物性を容易に調整することができる。固化成分として好適に用いられる紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂などの硬化性樹脂は、温度２５℃における粘度が、たとえば数十〜数千ｍＰａ・ｓ（数十〜数千ｃＰ）程度と高いものが多く、単独では各種液体滴下装置から滴下することができないことが多い。このため、これらの硬化性樹脂を固化成分として用いる場合には、本実施態様のように、固化成分を溶媒で希釈して用いることが好ましい。溶媒で希釈することによって、固化成分を容易に基板２に供給することができる。なお、固化成分として、液体滴下装置などで容易に供給することのできる粘度を有するものを用いる場合には、溶媒で希釈せずに用いてもよい。ただし、本実施態様のように溶媒で希釈して用いる方が、構造体形成予定領域４に供給する固化成分の量を容易に調整することができるので好ましい。
【００６８】
液体材料７の溶媒としては、有機溶媒、具体的には酢酸ブチル、酢酸ブチルカルビトールなどが挙げられる。溶媒による固化成分の希釈率は、固化成分の粘度、表面張力などの物性、使用する液体滴下装置の最小滴下体積、液体材料７に求められる粘度、表面張力などの各種条件に応じて適宜選択される。
【００６９】
図７は、スペーサ１を形成した状態を簡略化して示す断面図である。前述のようにして液体材料７を供給した後、液体材料７を固化させ、前述の図１に示すスペーサ１を形成する。本実施態様では、溶媒を蒸発させることによって液体材料７から溶媒を除去した後、固化成分などの残存する成分を固化させる。固化成分として、紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂などの硬化性樹脂を用いる場合には、溶媒の除去後に、紫外線照射または加熱などによって硬化性樹脂を硬化させ、スペーサ１を形成する。なお、前述の図１では、図７に示す撥液性膜３は、図が錯綜して理解が困難になるので記載を省略している。
【００７０】
溶媒を蒸発させる過程において、液体材料７の体積は減少するので、前述の図１７に示すように構造体形成予定領域５３全体に親液部５４を形成すると、液体材料５５と基板５１との接触線５７の位置５７ａが、構造体形成予定領域５４の周縁部５３ａからずれ、スペーサ５６が構造体形成予定領域５３内に形成されないという問題が生じる。これに対し、本実施態様では、構造体形成予定領域４の外周部分４ａのみに親液部６が形成されているので、基板２と液体材料７との接触線８の位置８ａを、構造体形成予定領域４の周縁部、すなわち親液部６の外周端部６ａに固定することができる。したがって、構造体形成予定領域４内に精度良くスペーサ１を形成することができる。
【００７１】
ここで、基板２と液体材料７との接触線８とは、本実施態様のように基板２の表面に撥液性膜３が形成されている場合には撥液性膜３と液体材料７と撥液性膜３および液体材料７の周囲の気体とが接する位置８ａから、液体材料７の気体に接する表面に引いた接線のことをいう。また、この場合、基板２と液体材料７との接触角θ２とは、前記接触線８と撥液性膜３の表面とが成す角度のうち、液体材料７を含む側の角度のことをいう。同様に、液体材料７が固化されてなるスペーサ１と基板２との接触角θ１とは、前記接触線８と撥液性膜３の表面とが成す角度のうち、液体材料７、すなわちスペーサ１を含む側の角度のことをいう。
【００７２】
また、本実施態様では、前述のように構造体形成予定領域５３全体を親液化する場合に比べて、より多くの液体材料７を構造体形成予定領域４に保持させることができるので、形成されるスペーサ１と基板２との接触角θ１を大きくすることができる。したがって、基板２との接触角θ１がたとえば５５°程度と大きいスペーサ１であっても形成することができる。スペーサ１と基板２との接触角θ１は、液体材料７として、構造体形成予定領域４の親液部６を除く残余の部分４ｂに形成される撥液性膜３との接触角のより大きいものを用いることによって、一層大きくすることができる。
【００７３】
また、本実施態様では、構造体形成予定領域４の大きさすなわち構造体形成予定領域４の外径Ｒ２および構造体形成予定領域４に供給する固化成分の体積を調整することによって、スペーサ１の高さＨ１を制御することができる。したがって、所望の高さＨ１を有するスペーサ１を容易に形成することができる。
【００７４】
基板２と液体材料７との接触線８の位置８ａを構造体形成予定領域４の周縁部６ａにより確実に固定するためには、親液部６の面積Ｓ１は、前述のように構造体形成予定領域４全体の面積Ｓ０の１％以上であることが好ましい。親液部６の面積Ｓ１が前記面積Ｓ０の１％未満であると、親液部６を設ける効果が充分に発揮されず、溶媒を蒸発させる過程において、基板２と液体材料７との接触線８が構造体形成予定領域４の周縁部６ａからずれる可能性があり、液体材料７が囲繞領域７に溢流し、スペーサ１の位置精度が低下する恐れがある。
【００７５】
また、基板２との接触角θ１がたとえば５５°と大きいスペーサ１を容易に形成するためには、親液部６の面積Ｓ１は、前述のように構造体形成予定領域４全体の面積Ｓ０の３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがさらに好ましい。親液部６の面積Ｓ１が前記面積Ｓ０の３０％を超えると、構造体形成予定領域４における基板２と液体材料７との界面張力が不足して、所望量の液体材料７を構造体形成予定領域４に保持させることができなくなる可能性があり、基板２との接触角θ１の大きいスペーサ１を形成することが困難になる恐れがある。
【００７６】
以上のように、本発明の三次元構造体の形成方法によれば、基板２と液体材料７との接触線８の位置８ａを意図した位置、具体的には構造体形成予定領域４の周縁部６ａに固定することができるので、三次元構造体であるスペーサ１を所望の位置に精度良く形成することができる。また、スペーサ１と基板２との接触角θ１をたとえば５５°程度という高角度にすることができるので、底面積に対する高さの割合の高いスペーサ１を形成することができる。たとえば、底面１ａの直径Ｒ１が１５μｍ程度と小さくても、高さＨ１が４μｍ程度と高いスペーサ１を形成することができる。
【００７７】
これによって、後述する図１４に示す液晶パネル１４の遮光部２５の幅Ｗ４がたとえば２０μｍ程度と小さくても、所望の基板間距離ｄ３に相当する高さ、たとえば４μｍ程度のスペーサ１を遮光部２５が投影される領域内に精度良く形成することができる。したがって、遮光部２５の幅Ｗ４を小さくし、液晶パネル１４の輝度を向上させることが可能である。また、本実施態様では、フォトリソグラフィを用いてスペーサを形成する場合に比べて、使用する装置が安価であるので、液晶パネル１４の製造原価を低減することができる。
【００７８】
以上に述べた本実施態様では、親液部形成工程は撥液化工程であるけれども、親液部形成工程は、撥液化工程の前に親液化工程を含むことが好ましい。親液化工程では、基板２の表面を、液体材料７に対する親液性が大きくなるように、すなわち液体材料７との接触角が小さくなるように親液化する。このように、親液化工程を設け、撥液性膜３を形成する前に基板２を親液化することによって、液体材料７と基板２との接触線８の位置８ａを構造体形成予定領域４の周縁部６ａにより確実に固定することができる。したがって、スペーサ１を形成する際の位置精度を向上させることができる。
【００７９】
基板２の親液化は、たとえば基板２をプラズマ洗浄、アッシング法などで洗浄（清浄化）することによって行なうことができる。
【００８０】
また、本実施態様では、前述の図４に示す構造体形成予定領域４の外周部分４ａを除く残余の部分４ｂおよび囲繞領域５の撥液性膜３は、基板２の表面全体に撥液性膜３を形成した後、構造体形成予定領域４の外周部分４ａに形成された撥液性膜３を除去することによって形成される。前記残余の部分４ｂおよび囲繞領域５の撥液性膜３は、これに限定されず、撥液性膜３を基板２表面に成膜する際に、基板２の前記残余の部分４ｂおよび囲繞領域５のみに撥液性膜３を成膜することによって形成されてもよい。このように撥液性膜３を部分的に形成する場合、たとえば、基板２の撥液性膜３を形成するべく予め定められる部分が開口された形状を有するマスクを、基板２の撥液性膜３が形成される表面側に配置して、マスク越しに撥液性膜３の材料を蒸着させることによって、所望の部分のみに撥液性膜３を形成することができる。
【００８１】
また、本実施態様では、図４に示すように構造体形成予定領域４の外周部分４ａの周方向全周にわたって円環状に親液部６を形成する。親液部６は、構造体形成予定領域４の外周部分４ａの周方向全周にわたって形成される必要はなく、たとえば図８に示すように、構造体形成予定領域４の外周部分４ａの周方向における一部分が欠落するように形成されてもよい。図８は、親液部の他の例である親液部９の構成を簡略化して示す平面図である。図８に示すように、親液部９は、円環の一部分が欠落するように、たとえば円環が４つの領域に等分されるように間隔を空けて形成されてもよい。この場合、親液部９は、たとえば、前述の図４および図５に示す工程において撥液性膜３を除去する際に、構造体形成予定領域４の外周部分４ａに形成された撥液性膜３のうち、外周部分４ａの周方向における予め定める部分が残存するように撥液性膜３を除去することによって形成することができる。図８に示すように構造体形成予定領域４の外周部分４ａの周方向における一部分が欠落するように親液部９を形成することによって、レーザカットなどによって撥液性膜３の一部分を除去して親液部９を形成する際の撥液性膜３の除去に要する時間、いわゆるタクトタイムを短縮することができる。
【００８２】
図８に示す親液部９が形成された基板２の切断面線ＩＩ−ＩＩにおける断面状態は、前述の図５に示す円環状の親液部６が形成された基板２の切断面線Ｉ−Ｉにおける断面状態と同様になる。また、親液部９が形成された基板２に液体材料７を供給した状態は、前述の図６に示す円環状の親液部６が形成された基板２に液体材料７を供給した状態と同様になり、液体材料７を固化させた状態は前述の図７に示す円環状の親液部６が形成された基板２に供給された液体材料７を固化させた状態と同様になる。
【００８３】
構造体形成予定領域４の外周部分４ａの周方向における一部分が欠落するように親液部９を形成する場合、欠落部分の幅Ｗ２、すなわち外周部分４ａの周方向における親液部９同士の間隔Ｗ２は、構造体形成予定領域４の外周端部の全周の長さＬ１の１５％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましく、５％以下であることがさらに好ましい。たとえば、構造体形成予定領域４の外径Ｒ２が１０〜２０μｍ程度である場合には、親液部９同士の間隔Ｗ２は、５μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは３μｍ以下であり、さらに好ましくは２μｍ以下である。親液部９同士の間隔Ｗ２が前記長さＬ１の１５％を超えると、形成される三次元構造体（スペーサ１）の底面の形状が所望の形状（本実施態様では円形状）から外れる恐れがある。
【００８４】
また、本実施態様では、三次元構造体として、前述の図１に示す底面１ａが略円形状である球冠状のスペーサ１を形成するけれども、三次元構造体の底面の形状は、円形状に限定されず、底面が正方形状、長方形状などの矩形状、矩形状以外の多角形状、楕円形状などであってもよい。この場合、構造体形成予定領域の形状は、形成しようとする三次元構造体の底面の形状に略等しくなるように選択され、親液部は、その構造体形成予定領域の外周部分に、外周部分の周方向全周にわたって、または外周部分の一部分が欠落するように間隔を空けて形成される。
【００８５】
図９は、親液部のさらに他の例である親液部１０の構成を簡略化して示す平面図である。たとえば、底面の形状が正方形状である三次元構造体を形成する場合、構造体形成予定領域１１の外周部分１１ａの周方向全周にわたって、正方形状かつ環状の親液部１０を形成する。図９に示す親液部１０が形成された基板２の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面状態は、前述の図５に示す親液部６が形成された基板２の切断面線Ｉ−Ｉにおける断面状態と同様になる。親液部１０の外周縁部の一辺部の長さＲ３は、形成しようとする三次元構造体の底面の外周縁部の一辺部の長さに略等しくなるように選択される。親液部１０の面積Ｓ１Ａは、前述の図４に示す親液部６の面積Ｓ１と同様に、構造体形成予定領域４全体の面積Ｓ０の１％以上３０％以下であることが好ましく、１％以上２０％以下であることがさらに好ましい。親液部１０の構造体形成予定領域１１の軸線に直交する方向の幅（以後、単に幅とも称する）Ｗ３は、親液部６の幅Ｗ１と同様に、親液部１０の面積Ｓ１Ａが前記範囲内になるように選択される。たとえば、構造体形成予定領域１１の外周縁部の一辺部の長さＲ３が２０μｍ程度である場合、親液部１０の幅Ｗ３はたとえば０．５〜１μｍ程度である。
【００８６】
本発明の三次元構造体の形成方法では、構造体形成予定領域の外周部分のみに親液部を設けるので、底面の形状が円形状でない場合であっても、高さのある、すなわち底面積に対する高さの割合の高い三次元構造体を、高い位置精度でかつ安価に製造することができる。したがって、本発明の三次元構造体の形成方法は、後述する図１４に示す液晶パネル１４の遮光部２５または遮光部２５が投影される領域（以後、まとめて遮光部２５と称することがある）にスペーサを形成する場合に特に有用である。すなわち、液晶パネル１４では、遮光部２５は直線状の帯状体として形成されることが多いので、底面の形状が正方形状または長方形状などの矩形状のスペーサを形成する方が、底面の形状が円形状のスペーサを形成する場合よりもスペーサの底面積を大きくすることができる。このようにスペーサの底面積を大きくすることができれば、高さのあるスペーサを容易に形成することができる。本発明の三次元構造体の形成方法によれば、底面の形状が正方形状または長方形状などの矩形状であっても所望の高さを有するスペーサを形成することができるので、スペーサの位置精度を向上させて輝度の低下を抑え、バックライト１７からの光を効率良く利用することのできる液晶パネル１４を実現することができる。
【００８７】
図１０は、本発明の実施の第２態様である三次元構造体の形成方法において、親液部１２を形成した状態を簡略化して示す平面図である。図１１は、図１０に示す親液部１２が形成された基板２の切断面線ＩＶ−ＩＶにおける断面図である。本実施態様では、前述の実施の第１態様と同様に、前述の図１に示す球冠状のスペーサ１を形成する。本実施態様による三次元構造体の形成方法は、実施の第１態様と類似し、実施の第１態様と同様に、親液部形成工程と、液体材料供給工程と、固化工程とを含む。ただし、本実施態様では、親液部形成工程は親液化工程である。
【００８８】
親液化工程である親液部形成工程では、まず、基板２の表面に、液体材料７に対する親液性が基板２よりも大きい、すなわち液体材料７との接触角が基板２よりも小さい親液性膜１３を形成する。本実施態様では、基板２の表面全体に親液性膜１３を形成する。このように親液性膜１３を形成することによって、基板２の表面が親液化される。
【００８９】
親液性膜１３は、たとえば酸化チタンなどで形成される。親液性膜１３は、前述の図２に示す撥液性膜３と同様の方法で形成することができる。親液性膜１３の厚さｄ２は、たとえば０．５μｍ程度である。
【００９０】
次いで、形成された親液性膜１３のうち、構造体形成予定領域４の外周部分４ａを除く残余の部分４ｂおよび囲繞領域５に形成された親液性膜１３を除去する。これによって、構造体形成予定領域４の外周部分４ａのみに親液性膜１３が残存する状態となり、構造体形成予定領域４の外周部分４ａに、基板２から突出して親液部１２が形成される。本実施態様では円環状の親液部１２を形成する。
【００９１】
親液部１２の外径Ｒ２’は、前述の図４に示す親液部６の外径Ｒ２と同様に、前述の図１に示すスペーサ１の底面１ａの直径Ｒ１に略等しくなるように選択される。親液部１２の面積Ｓ１Ｂは、前述の図４に示す親液部６の面積Ｓ１と同様に、構造体形成予定領域４全体の面積Ｓ０の１％以上３０％以下であることが好ましく、１％以上２０％以下であることがさらに好ましい。親液部１２の幅Ｗ１’は、親液部６の幅Ｗ１と同様に、親液部１０の面積Ｓ１Ｂが前記範囲内になるように選択される。たとえば、親液部１２の幅Ｗ１’を構造体形成予定領域４の半径ｒ２の１％以上１５％以下、好ましくは１％以上１０％以下にすることによって、面積Ｓ１Ｂが前記範囲内にある親液部１２を実現することができる。具体的には、たとえば、構造体形成予定領域４の外径Ｒ２が１５μｍ程度である場合、親液部１２の幅Ｗ１’はたとえば０．５〜１μｍ程度である。
【００９２】
図１２は、構造体形成予定領域４に液体材料７を供給した状態を簡略化して示す断面図である。前述のようにして親液部１２を形成した後、実施の第１態様と同様にして、構造体形成予定領域４に液体材料７を供給する。本実施態様においても、親液部１２は、構造体形成予定領域４の外周部分４ａのみに形成されているので、構造体形成予定領域４全体に親液部を形成する場合に比べて、構造体形成予定領域４に供給することのできる液体材料７の量を増加させることができる。したがって、前述の図１に示す基板２との接触角θ１がたとえば５５°程度と大きいスペーサ１であっても形成することができる。
【００９３】
図１３は、スペーサ１を形成した状態を簡略化して示す断面図である。前述のようにして液体材料７を供給した後、液体材料７を固化させ、スペーサ１を形成する。本実施態様では、実施の第１態様と同様に、溶媒を蒸発させ、必要に応じて紫外線照射または加熱などを行なうことによって、固化成分を固化させる。
【００９４】
本実施態様では、実施の第１態様と同様に、構造体形成予定領域４の外周部分４ａのみに親液部１２が形成されているので、溶媒を蒸発させる過程において、液体材料７と基板２との接触線８の位置８ａが構造体形成予定領域４の周縁部１２ａから移動することを防ぐことができる。したがって、構造体形成予定領域４内に精度良くスペーサ１を形成することができる。
【００９５】
以上に述べた本実施態様では、親液部形成工程は親液化工程であるけれども、親液部形成工程は、親液化工程の前に撥液化工程を含むことが好ましい。撥液化工程では、前述の実施の第１態様における撥液化工程と同様に、たとえば基板２の表面に撥液性膜を形成することによって、基板２の表面を撥液化する。このように、撥液化工程を設け、親液性膜１３を形成する前に基板２を撥液化することによって、液体材料７と基板２との接触線８の位置８ａを構造体形成予定領域４の周縁部１２ａにより確実に固定することができる。したがって、スペーサ１を形成する際の位置精度を向上させることができる。
【００９６】
また、本実施態様では、親液部１２は、基板２から突出する凸部として設けられる。これに対し、実施の第１態様では、親液部６は、図５に示すように撥液性膜３と基板２とによって形成される凹部として形成される。液体材料７の囲繞領域５への溢流を防ぐという観点からは、実施の第１態様のように、凹部として親液部６を形成する方が好ましい。これによって、液体材料７の囲繞領域５への溢流をより確実に防ぎ、位置精度を向上させることができる。
【００９７】
以上の実施の第１態様および第２態様では、三次元構造体としてスペーサ１を形成するけれども、これに限定されず、マイクロレンズなどを形成することもできる。本発明の三次元構造体の形成方法では、構造体形成予定領域４の外周部分４ａのみに親液部６または親液部１２を形成するので、前述の図１７に示すように構造体形成予定領域５３全体に親液部５４を形成する場合に比べて、基板２とマイクロレンズである三次元構造体１との接触角θ１を大きくし、曲率が大きく、焦点距離の短いマイクロレンズを位置精度良く形成することができる。
【００９８】
また、本発明の三次元構造体の形成方法によれば、このように焦点距離の短いマイクロレンズを、液体材料を滴下するという簡便な方法によって高い位置精度で形成することができるので、マイクロレンズを有するマイクロレンズ基板およびマイクロレンズが複数個並べて設けられたマイクロレンズアレイ基板の製造原価を低減することができる。
【００９９】
また、本発明の三次元構造体の形成方法によれば、曲率を低下させることなく、マイクロレンズの基板表面からの高さ（以後、単に高さとも称する）および底面積を低減することができる。マイクロレンズの底面積を小さくできることは、マイクロレンズアレイ基板を作製する場合に特に有効である。すなわち、底面積を小さくすることができれば、基板表面に占めるマイクロレンズ１個当たりの面積を小さくすることができるので、基板の同一面積内に形成することのできるマイクロレンズの個数を増加させることができる。したがって、マイクロレンズアレイ基板におけるマイクロレンズの配置密度を高めることができる。
【０１００】
三次元構造体としてマイクロレンズを形成する場合、前述の液体材料７に含まれる固化成分としては、無色透明のもの、すなわち光透過性を有し、かつ可視光線の波長範囲、具体的には波長３８０〜７８０ｎｍの範囲に吸収を有しないものが用いられる。このような固化成分としては、前述の紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂などの硬化性樹脂などのうち、無色透明のものが選択されて用いられる。このようなレンズに適した屈折率となる紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂などの硬化性樹脂は、粘度が高く、単独では滴下できないことが多いので、前述の第１および第２実施態様のように、溶媒で希釈して、滴下できる程度の粘度に調整して用いることが好ましい。
【０１０１】
また、前述の第１実施態様のように、構造体形成予定領域４の外周部分４ａを除く残余の部分４ｂおよび囲繞領域５に撥液性膜３を形成することによって親液部６を形成し、マイクロレンズを形成する場合、撥液性膜３は、液体材料７の固化成分と同様に、光透過性を有し、かつ可視光線の波長範囲である波長３８０〜７８０ｎｍに吸収を有しない材料で形成される。このような材料としては、たとえば、コンパクトディスク（略称ＣＤ）の情報記録面（裏面）に塗布される裏面コート剤などとして使用される無色透明の紫外線硬化樹脂などが挙げられる。
【０１０２】
図１４は、本発明の表示装置の一例である液晶パネル１４の構成を簡略化して示す断面図である。液晶パネル１４は、液晶表示素子１５と、マイクロレンズアレイ基板１６と、照明装置であるバックライト１７とを含んで構成される。マイクロレンズアレイ基板１６は、基板１８と複数のマイクロレンズ１９とを備える。マイクロレンズ１９は、バックライト１７から出射される光を液晶表示素子１５方向に集光する集光レンズとして用いられる。マイクロレンズ１９を設けることによって、液晶パネル１４の視認者側における輝度を向上させることができる。
【０１０３】
マイクロレンズ１９は、前述の実施の第１態様による三次元構造体の形成方法と同様の方法によって基板１８に固着して形成される。マイクロレンズ１９が形成されている領域のうち、外周部分を除く残余の部分では、基板１８とマイクロレンズ１９との間に撥液性膜３が形成されている。また、基板１８のマイクロレンズ１９が形成されていない部分には、マイクロレンズ１９を囲繞するように撥液性膜３が形成されている。ここで、マイクロレンズ１９が形成されている領域は、前述の図４に示す構造体形成予定領域４に相当する。
【０１０４】
前述の実施の第１態様による三次元構造体の形成方法では、マイクロレンズ１９を形成するべく予め定める領域である構造体形成予定領域４の外周部分４ａのみを親液化するので、前述の図１７に示すように構造体形成予定領域５３全体を親液化する場合に比べて、曲率が大きく、焦点距離の短いマイクロレンズ１９を形成することができる。このようなマイクロレンズ１９を集光レンズとして用いることによって、液晶表示素子１５の厚さ、ひいては液晶パネル１４の厚さＤ１を低減することができるので、高輝度かつ薄型の液晶パネル１４を実現することができる。
【０１０５】
また、前述の実施態様による三次元構造体の形成方法を用いることによって、基板１８の所望の位置にマイクロレンズ１９が形成されたマイクロレンズアレイ基板１６を得ることができる。このようなマイクロレンズアレイ基板１６を用いることによって、マイクロレンズアレイ基板１６と液晶表示素子１５との光軸合わせを精度良く行なうことができる。したがって、バックライト１７からの光を液晶表示素子１５全体にわたって均一に照射することができるので、輝度むらを抑えることができる。
【０１０６】
液晶表示素子１５は、対向して設けられるカラーフィルタ基板２０および駆動素子基板２１と、カラーフィルタ基板２０と駆動素子基板２１との間に設けられる液晶層２２およびスペーサ２３とを含む。カラーフィルタ基板２０は、フィルタ側基板２４、遮光部２５、有色部２６および平坦化層２７を有する。本実施形態では、遮光部２５は、カラーフィルタ基板２０の厚み方向に垂直な方向に延びて帯状に設けられる。駆動素子基板２１は、図示しない駆動素子を有する。駆動素子としては、たとえば薄膜トランジスタ（Thin
Film  Transistor；略称ＴＦＴ）素子が用いられる。
【０１０７】
本実施形態では、スペーサ２３は、底面が略正方形状を有し、前述の実施の第１態様による三次元構造体の形成方法と同様の方法によってカラーフィルタ基板２０に固着して形成される。具体的には、スペーサ２３は、平坦化層２７の遮光部２５が投影される領域に固着して形成される。なお、図１４では、スペーサ２３を形成する際に形成される撥液性膜３は、図が錯綜して理解が困難になるので記載を省略する。
【０１０８】
前述の実施の第１態様による三次元構造体の形成方法を用いてスペーサ２３を形成することによって、遮光部２５が投影される領域内に精度良くスペーサ２３を形成することができる。したがって、バックライト１７からの光を効率良く利用することのできる輝度の高い液晶パネル１４を実現することができる。また、スペーサ２３が遮光部２５の投影される領域内に収まらずに表示に使用される領域、すなわち有色部２６の投影される領域のうち遮光部２５が投影される領域を除く残余の部分に形成されることを防ぐことができるので、表示色の色味の低下を防止することができる。また、本実施態様のように、スペーサ２３の底面を略正方形状にすることによって、高さのあるスペーサ２３をより容易に形成することができる。
【０１０９】
また、前述の第１実施態様による三次元構造体の形成方法では、カラーフィルタ基板２０と駆動素子基板２１との間隔ｄ３を決定するスペーサ２３の高さを維持しながら、スペーサ２３の底面積を小さくすることができるので、遮光部２５の幅Ｗ４を小さくしても、遮光部２５が投影される領域内にスペーサ２３を形成することができる。したがって、遮光部２５の幅Ｗ４の狭小化が可能であり、液晶パネル１４の輝度をさらに向上させることができる。
【０１１０】
また、前述の第１実施態様による三次元構造体の形成方法では、液体材料７を滴下するという簡便な方法によって高い位置精度でスペーサ２３を形成することができるので、フォトリソグラフィなどを用いる場合に比べて、液晶パネル１４の製造原価を低減することができる。
【０１１１】
以上の本実施の形態では、スペーサ２３は、カラーフィルタ基板２０に固着して形成されるけれども、駆動素子基板２１に固着して形成されてもよい。ただし、本実施の形態のように、カラーフィルタ基板２０側に形成する方が、スペーサ２３を容易に形成することができるので好ましい。駆動素子基板２１に形成する場合、スペーサ２３は、駆動素子基板２１に設けられる図示しない遮光部または遮光部が投影される領域に形成されることが好ましい。これによって、液晶パネル１４の輝度の低下を抑えることができる。また、本実施の形態では、スペーサ２３およびマイクロレンズ１９は、前述の実施の第１態様と同様の方法によって形成されるけれども、実施の第２態様と同様の方法によって形成されてもよい。
【０１１２】
図１５は、本発明の撮像装置の一例である撮像装置２８の構成を簡略化して示す断面図である。撮像装置２８は、前述の図１４に示すマイクロレンズアレイ基板１６と、カラーフィルタ部２９と、撮像素子３０とを含んで構成される。撮像素子３０は、たとえば光電変換素子によって実現される。撮像装置２８は、マイクロレンズアレイ基板１６およびカラーフィルタ部２９を介して入射する光を撮像素子３０で受光し、光電変換して電気信号として出力する。マイクロレンズアレイ基板１６に備わるマイクロレンズ１９は、集光レンズとして機能する。本実施形態のようにマイクロレンズアレイ基板１６を設けることによって、入射光をマイクロレンズ１９で集光して撮像素子３０に結像させることができるので、撮像装置２８の光感度を向上させることができる。
【０１１３】
マイクロレンズアレイ基板１６に備わるマイクロレンズ１９は、前述の第１実施態様による三次元構造体の形成方法と同様の方法によって形成されるので、前述の図１７に示すように構造体形成予定領域５３全体を親液化して形成されるマイクロレンズに比べて、曲率が大きく、焦点距離が短い。このようなマイクロレンズ１９を集光レンズとして用いることによって、撮像素子３０のマイクロレンズ１９を臨む表面から受光面となる図示しないフォトダイオード表面までの距離を短くすることができる。したがって、撮像装置２８の厚さＤ２を小さくし、高感度かつ小型の撮像装置２８を実現することができる。
【０１１４】
図１６は、本発明の実施の他の態様であるビーズスペーサの配置方法によってビーズスペーサ３１を配置した状態を簡略化して示す断面図である。本実施態様では、前述の図１４に示す液晶表示パネル１４のカラーフィルタ基板２０にビーズスペーサ３１を固着させる場合を示す。本実施態様によるビーズスペーサの配置方法は、親液部形成工程と、液体材料供給工程と、固化工程とを含む。
【０１１５】
本実施態様によるビーズスペーサの配置は、液体材料としてビーズスペーサ３１を含む液体材料を用いること以外は、前述の実施の第１態様による三次元構造体の形成方法と同様にして行なうことができる。ただし、本実施態様では、前述の第１実施態様における基板２が平坦化層２７に相当し、構造体形成予定領域４が、ビーズスペーサ３１を配置するべく予め定める領域（以後、ビーズスペーサ配置予定領域と称する）３４に相当する。
【０１１６】
親液部形成工程では、第１実施態様と同様にして、前述の図２および図３に示すように、ビーズスペーサ配置予定領域３４を含む平坦化層２７の表面全体に撥液性膜３を形成する。次いで、ビーズスペーサ配置予定領域３４の外周部分３４ａに形成された撥液性膜３を外周部分３４ａの周方向全周にわたって除去し、前述の図４および図５に示すように、親液部６を形成する。
【０１１７】
液体材料供給工程では、第１実施態様と同様にして、ビーズスペーサ配置予定領域３４に液体材料を供給する。本実施態様では、液体材料として、ビーズスペーサ３１と固化成分３２と溶媒とを含むものを用いる。ビーズスペーサ３１の粒径は、たとえば数μｍ程度である。固化成分３２としては、第１実施態様と同様に、紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができる。本実施態様においても、液体材料の供給には、インクジェット方式の液体滴下装置、ディスペンサ方式の液体滴下装置などを用いることができる。なお、ビーズスペーサ３１の粒径は前述のように数μｍ程度であり、インクジェット滴下装置のノズルの直径は数十μｍ程度であるので、インクジェット滴下装置を用いても、目詰まりなどを生じることなく、安定して液体材料を供給することができる。
【０１１８】
固化工程では、前述のようにして供給された液体材料を固化させる。本実施態様では、液体材料から溶媒を蒸発させて除去し、必要に応じて紫外線照射または加熱などを行ない、固化成分３２を固化させる。これによって、ビーズスペーサ３１が固化成分３２で平坦化層２７に固着される。以上のようにして、ビーズスペーサ３１が、カラーフィルタ基板２０の平坦化層２７に固着して設けられる。
【０１１９】
本実施態様では、ビーズスペーサ配置予定領域３４は、外周部分３４ａのみに親液部６を有するので、液体材料供給工程において、ビーズスペーサ３１を含む液体材料をビーズスペーサ配置予定領域３４内に供給される。また、固化工程で溶媒を蒸発させる際にも液体材料をビーズスペーサ配置予定領域３４内に保持させることができる。このことによって、ビーズスペーサ３１をカラーフィルタ基板２０の所望の位置に精度良く固着させることができる。たとえば、本実施態様のように、カラーフィルタ基板２０の遮光部２５が投影される領域内にビーズスペーサ３１を配置することができる。
【０１２０】
したがって、前述の図１４に示す液晶パネル１４の輝度を低下させることなく、ビーズスペーサ３１をカラーフィルタ基板２０と駆動素子基板２１との間に設けることができる。このことによって、カラーフィルタ基板２０と駆動素子基板２１との間隔ｄ３を所望の値に容易に調整することができる。
【実施例】
【０１２１】
以下の実施例および比較例において、液体材料中の固化成分と基板との接触角および三次元構造体であるスペーサまたはマイクロレンズと基板との接触角は、接触角計（商品名：ドロップマスター７００、協和界面科学株式会社製）によって測定した。また、液体材料の粘度は、回転粘度計（商品名：ＬＶＤＶＩ、ブルックフィールド（Brookfield）社製）によって測定した。
【０１２２】
［実施例Ｉ］
本実施例では、三次元構造体として、前述の図１に示すように球冠状であって、底面の直径Ｒ１が１５μｍであり、高さＨ１が４μｍであるスペーサを作製する。このスペーサの体積は約０．４ｐＬであり、基板とスペーサとの接触角θ１は約５６°である。
【０１２３】
液体材料としては、紫外線硬化樹脂であるアクリル樹脂（商品名：ダイキュアクリアＳＤ−２４０７、大日本インキ化学工業株式会社製）を有機溶媒である酢酸ブチルカルビトールで希釈したものを用いた。液体材料の供給には、インクジェット滴下装置を用いた。本実施例で用いたインクジェット滴下装置の最小滴下体積（以後、最小吐出体積とも称する）は約４ｐＬであり、本実施例で形成するスペーサの体積（０．４ｐＬ）よりも大きいので、本実施例では、前述の紫外線硬化樹脂を有機溶媒で１０倍に希釈したものを液体材料として用いた。この液体材料の粘度は、２５℃において、６ｍＰａ・ｓ（６ｃＰ）であった。
【０１２４】
（実施例１）
まず、ガラス基板の表面全体に、フッ素系樹脂（商品名：エフトーンＧＭ−１０５、ダイキン工業株式会社製）によって厚さ０．５μｍの撥液性膜を形成した。この撥液性膜の表面において、本実施例で使用する紫外線硬化樹脂は約７０°の接触角をとる。形成された撥液性膜にレーザ光を照射して、撥液性膜を前述の図４に示すように構造体形成予定領域の外周部分の周方向全周にわたって円環状に除去し、外径Ｒ２が１５μｍであり、幅Ｗ１が１μｍである円環状の親液部を形成した。
【０１２５】
次いで、構造体形成予定領域に、紫外線硬化樹脂を有機溶媒で１０倍に希釈してなる液体材料４ｐＬを滴下し、乾燥させて有機溶媒を除去した。このときの基板の状態を電子顕微鏡で観察したところ、紫外線硬化樹脂は、構造体形成予定領域内に収まっていることが判った。また、紫外線硬化樹脂と基板との接触角は５５°であった。
【０１２６】
その後、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、スペーサを形成した。形成されたスペーサを電子顕微鏡で観察したところ、スペーサは形成予定領域内に形成されていた。また、形成されたスペーサは、底面の直径が１５μｍ、高さが４μｍであり、目標とする球冠形状に極めて近い形状であった。また、形成されたスペーサと基板との接触角は５５°であった。
【０１２７】
（実施例２）
撥液性膜の除去に際し、撥液性膜を円環状に除去することに代えて、前述の図８に示すように、円環が４分の１ずつに等分された形状の親液部が形成されるように撥液性膜を除去する以外は、実施例１と同様にして、スペーサを形成した。外周部分の周方向における親液部同士の間隔Ｗ２は、２μｍとした。
【０１２８】
形成されたスペーサを電子顕微鏡で観察したところ、スペーサは形成予定領域内に形成されていた。また、形成されたスペーサは、実施例１で形成されたスペーサと同様に、底面の直径が１５μｍ、高さが４μｍであり、目標とする球冠形状に極めて近い形状であった。また、形成されたスペーサと基板との接触角は５５°であった。なお、硬化前の紫外線硬化樹脂と基板との接触角も５５°であった。
【０１２９】
（比較例１）
撥液性膜の除去に際し、撥液性膜を円環状に除去することに代えて、前述の図１７に示すように構造体形成予定領域に形成された撥液性膜を全て除去し、円形状の親液部を形成する以外は、実施例１と同様にして、スペーサを形成した。
【０１３０】
紫外線硬化樹脂の硬化前において、紫外線硬化樹脂と基板との接触角を測定したところ、約２５°となっており、実施例１，２よりも大幅に小さくなっていた。これは、実施例１，２に比べて、構造体形成予定領域内における基板と液体材料（紫外線硬化樹脂）との界面張力が小さいことに起因すると考えられる。
【０１３１】
また、紫外線硬化樹脂の硬化前の基板の状態を電子顕微鏡で観察したところ、溶媒が蒸発して０．４ｐＬの紫外線硬化樹脂のみが残存する状態になっているにも関わらず、紫外線硬化樹脂は構造体形成予定領域内に収まっておらず、構造体形成予定領域から大きくはみ出していた。これは、紫外線硬化樹脂と基板との接触角が実施例１，２よりも小さいので、実施例１，２と同体積であっても、紫外線硬化樹脂によって形成される球冠の底面積が大きくなるためであると考えられる。
【０１３２】
［実施例ＩＩ］
本実施例では、三次元構造体として、図１に示すように球冠状であって、底面の直径Ｒ１が１００μｍであり、高さＨ１が２０μｍであるマイクロレンズを作製する。このマイクロレンズの体積は約８０ｐＬであり、基板とマイクロレンズとの接触角θ１は約４５°である。
【０１３３】
液体材料の固化成分としては、無色透明の紫外線硬化樹脂である実施例Ｉと同じ紫外線硬化樹脂を使用し、これを有機溶媒である酢酸ブチルカルビトールで希釈して液体材料として用いた。液体材料の供給には、実施例１で使用したインクジェット滴下装置と同じインクジェット滴下装置を用いた。このインクジェット塗布装置の最小吐出体積は約４ｐＬであり、本実施例で形成するマイクロレンズの体積（８０ｐＬ）よりも小さいので、固化成分の滴下体積を小さくするための溶媒による希釈は必要ないけれども、粘度を調整するために紫外線硬化樹脂を有機溶媒で２倍程度に希釈して液体材料に用いた。この液体材料の粘度は、２５℃において、１５ｍＰａ・ｓ（１５ｃＰ）であった。
【０１３４】
（実施例３）
ガラス基板の表面全体をプラズマ洗浄機で洗浄して親液化した後、実施例１と同様にして、実施例１と同じフッ素系樹脂を用いて厚さ０．５μｍの撥液性膜を成膜した。次いで、実施例１と同様に撥液性膜の除去を行ない、外径Ｒ２が１００μｍであり、幅Ｗ１が５μｍである円環状の親液部を形成した。本実施例で使用する液体材料は、撥液性膜が形成されていない部分、すなわち親液化された部分では基板との接触角が１０°以下となり、撥液性膜が形成されて撥液化された部分での基板との接触角、すなわち撥液性膜との接触角が６０°程度となる。
【０１３５】
次いで、構造体形成予定領域に、紫外線硬化樹脂を有機溶媒で２倍に希釈してなる液体材料１６０ｐＬを滴下した後、乾燥させて有機溶媒を除去した。このときの基板の状態を電子顕微鏡で観察したところ、紫外線硬化樹脂は、構造体形成予定領域内に収まっていることが判った。また、紫外線硬化樹脂と基板との接触角は４３°であった。
【０１３６】
その後、紫外線硬化樹脂８０ｐＬのみが残存する状態で紫外線を照射して硬化させ、マイクロレンズを形成した。形成されたマイクロレンズを電子顕微鏡で観察したところ、マイクロレンズは、構造体形成予定領域内に形成されていた。また、形成されたマイクロレンズの形状は目標とする形状に近いものになっており、形成されたマイクロレンズと基板との接触角は４３°であった。
【０１３７】
（比較例２）
撥液性膜の形成に際し、構造体形成予定領域の外周部分を除く領域のガラス基板表面に撥液性膜を形成することに代えて、前述の図１７に示すように構造体形成予定領域全体を除く領域のガラス基板表面に撥液性膜を形成すること以外は、実施例３と同様にして、マイクロレンズを形成した。
【０１３８】
紫外線硬化樹脂の硬化前において、紫外線硬化樹脂と基板との接触角を測定したところ、約３３°となっており、実施例３よりも小さくなっていた。これは、実施例３に比べて、構造体形成予定領域内における基板と液体材料との界面張力が小さいことに起因すると考えられる。
【０１３９】
また、紫外線硬化樹脂の硬化前の基板の状態を電子顕微鏡で観察したところ、溶媒が蒸発して８０ｐＬの紫外線硬化樹脂のみが残存する状態になっているにも関わらず、紫外線硬化樹脂は構造体形成予定領域内に収まっておらず、構造体形成予定領域から大きくはみ出していた。これは、紫外線硬化樹脂と基板との接触角が実施例３よりも小さいので、実施例３と同体積であっても、紫外線硬化樹脂によって形成される球冠の底面積が大きくなるためであると考えられる。
【０１４０】
［実施例ＩＩＩ］
本実施例では、三次元構造体として、底面が、一辺の長さが２０μｍである正方形状であり、高さが４μｍであるスペーサを作製する。この形状のスペーサの体積は約１．５ｐＬであり、基板とスペーサとの接触角は約４０°である。このスペーサは、底面の直径が２０√２μｍであり、高さが４μｍである球冠状体から、該球冠状体の底面に内接する正方形が投影される部分を切り出した部分球冠状体に近い形状となる。
【０１４１】
液体材料の固化成分としては実施例Ｉと同じ紫外線硬化樹脂を用い、溶媒としては有機溶媒である酢酸ブチルカルビトールを用いた。液体材料の供給には、実施例Ｉで使用したインクジェット滴下装置と同じインクジェット滴下装置を用いた。本実施例では、前述の紫外線硬化樹脂を、該紫外線硬化樹脂の液体材料中で占める体積が３７．５％になるように有機溶媒で希釈したものを液体材料として用いた。この液体材料の粘度は、２５℃において、１０ｍＰａ・ｓ（１０ｃＰ）であった。
【０１４２】
（実施例４）
実施例１と同様にして、ガラス基板の表面全体に撥液性膜を形成した。この撥液性膜と本実施例で使用する紫外線硬化樹脂との接触角は約７０°である。形成された撥液性膜を、前述の図９に示すように外周縁部の一辺部の長さＲ３が２０μｍであり、幅Ｗ３が１μｍである略正方形状かつ環状に除去し、構造体形成領域の外周部分の周方向全周にわたって親液部を形成した。次いで、構造体形成予定領域に、紫外線硬化樹脂を有機溶媒で希釈してなる液体材料４ｐＬを滴下し、乾燥させて有機溶媒を除去した。その後、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、スペーサを形成した。
【０１４３】
形成されたスペーサを電子顕微鏡で観察したところ、スペーサは形成予定領域内に形成されていた。また、形成されたスペーサは、一辺の長さが２０μｍである略正方形状の底面を有し、また高さが５μｍであり、目標とする形状に極めて近い形状であった。また、形成されたスペーサと基板との接触角は約４０°であった。なお、硬化前の紫外線硬化樹脂と基板との接触角も約４０°であった。
【０１４４】
（比較例３）
撥液性膜の除去に際し、撥液性膜を略正方形状かつ環状に除去することに代えて、図２１に示すように構造体形成予定領域に形成された撥液性膜を全て除去し、略正方形状の親液部を形成する以外は、実施例４と同様にして、スペーサを形成した。
【０１４５】
紫外線硬化樹脂の硬化前において、紫外線硬化樹脂と基板との接触角を測定したところ、約２５°となっており、実施例４よりも小さくなっていた。これは、実施例４に比べて、構造体形成予定領域内における基板と液体材料（紫外線硬化樹脂）との界面張力が小さくなっていることに起因すると考えられる。
【０１４６】
また、紫外線硬化樹脂の硬化前の基板の状態を電子顕微鏡で観察したところ、溶媒が蒸発して１．５ｐＬの紫外線硬化樹脂のみが残存する状態になっているにも関わらず、紫外線硬化樹脂は構造体形成予定領域内に収まっておらず、構造体形成予定領域から大きくはみ出していた。これは、紫外線硬化樹脂と基板との接触角が実施例４よりも小さいので、実施例４と同体積であっても、スペーサとなる紫外線硬化樹脂の底面積が大きくなるためであると考えられる。
【０１４７】
以上の実施例Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩから明らかなように、比較例１〜３のように構造体形成予定領域全体を親液化する従来技術では、液体材料を滴下した直後から溶媒を蒸発させて、滴下した液体材料の体積よりも小さい体積の三次元構造体を形成する場合、溶媒を蒸発させて体積を減少させる過程で液体材料と基板との接触角を４０°以上という高角度に保つことは困難である。これに対し、実施例１〜４のように、構造体形成予定領域の外周部分のみに親液部を形成した場合には、液体材料と基板との接触角を高角度に保つことができることが判る。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の実施の第１態様である三次元構造体の形成方法によって形成される三次元構造体１の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図２】基板２に撥液性膜３を形成した状態を簡略化して示す平面図である。
【図３】図２に示す撥液性膜３が形成された基板２の切断面線Ｉ−Ｉにおける断面図である。
【図４】親液部６を形成した状態を簡略化して示す平面図である。
【図５】図４に示す親液部６が形成された基板２の切断面線Ｉ−Ｉにおける断面図である。
【図６】構造体形成予定領域４に液体材料７を供給した状態を簡略化して示す断面図である。
【図７】スペーサ１を形成した状態を簡略化して示す断面図である。
【図８】親液部の他の例である親液部９の構成を簡略化して示す平面図である。
【図９】親液部のさらに他の例である親液部１０の構成を簡略化して示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の第２態様である三次元構造体の形成方法において、親液部１２を形成した状態を簡略化して示す平面図である。
【図１１】図１０に示す親液部１２が形成された基板２の切断面線ＩＶ−ＩＶにおける断面図である。
【図１２】構造体形成予定領域４に液体材料７を供給した状態を簡略化して示す断面図である。
【図１３】スペーサ１を形成した状態を簡略化して示す断面図である。
【図１４】本発明の表示装置の一例である液晶パネル１４の構成を簡略化して示す断面図である。
【図１５】本発明の撮像装置の一例である撮像装置２８の構成を簡略化して示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の他の態様であるビーズスペーサの配置方法によってビーズスペーサ３１を配置した状態を簡略化して示す断面図である。
【図１７】従来技術による三次元構造体の形成方法において、基板５１に撥液性膜５２を形成した状態を簡略化して示す平面図である。
【図１８】図１７に示す撥液性膜５２が形成された基板５１を切断面線Ｖ−Ｖから見て示す断面図である。
【図１９】構造体形成予定領域５３に液体材料５５を供給した状態を簡略化して示す断面図である。
【図２０】三次元構造体５６を形成した状態を示す断面図である。
【０１４９】
【図２１】比較例３において親液部５４が形成された状態を簡略化して示す平面図である。
【符号の説明】
【０１５０】
１  スペーサ（三次元構造体）
２  基板
３  撥液性膜
４，１１  構造体形成予定領域
４ａ，１１ａ  構造体形成予定領域の外周部分
５  囲繞領域
６，９，１０，１２  親液部
７  液体材料
１３  親液性膜
１４  液晶パネル
１６  マイクロレンズアレイ基板
１９  マイクロレンズ
２３  スペーサ
２８  撮像装置
３１  ビーズスペーサ
【図１】
2006326987.tif 000003
【図２】
2006326987.tif 000004
【図３】
2006326987.tif 000005
【図４】
2006326987.tif 000006
【図５】
2006326987.tif 000007
【図６】
2006326987.tif 000008
【図７】
2006326987.tif 000009
【図８】
2006326987.tif 000010
【図９】
2006326987.tif 000011
【図１０】
2006326987.tif 000012
【図１１】
2006326987.tif 000013
【図１２】
2006326987.tif 000014
【図１３】
2006326987.tif 000015
【図１４】
2006326987.tif 000016
【図１５】
2006326987.tif 000017
【図１６】
2006326987.tif 000018
【図１７】
2006326987.tif 000019
【図１８】
2006326987.tif 000020
【図１９】
2006326987.tif 000021
【図２０】
2006326987.tif 000022
【図２１】
2006326987.tif 000023