(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一面に実装された発光素子上に柱状のレンズを形成するレンズ形成方法であって、
前記基板の前記一面に前記発光素子を覆うようにネガ型のレンズ形成用材料を形成する材料形成工程と、
露光装置を用いて、前記基板の前記一面上の前記レンズ形成用材料を、レンズ外形に応じた形状のパターン形成領域にレンズ形成用のマスクパターンが形成されたフォトマスクを介して前記レンズの頂点を形成する側から前記レンズ形成用材料の表面に対してデフォーカスの状態で露光する露光工程と、
前記基板の前記一面上で露光された前記レンズ形成用材料を現像して前記発光素子上に前記レンズを形成する現像工程と
を具え、
前記露光工程では、
前記レンズ形成用材料の露光に、前記パターン形成領域に対し、所定位置に設けられたレンズ頂点形成用透過部と、当該レンズ頂点形成用透過部の周囲に網目状に設けられた透過部及び遮光部と、領域縁部に沿って設けられた所定の幅のレンズ外形形成用透過部とを有する前記マスクパターンが形成された前記フォトマスクを用いる
レンズ形成方法。
【請求項２】
前記露光工程では、
前記レンズ形成用材料の露光に、前記レンズ頂点形成用透過部、前記透過部及び前記レンズ外形形成用透過部の大きさが、前記露光装置の解像限界以上の大きさに選定されると共に、前記遮光部の大きさが前記露光装置の前記解像限界以上で、かつ前記レンズ形成用材料の解像度限界以下の大きさに選定された前記マスクパターンが形成された前記フォトマスクを用いる
請求項１に記載のレンズ形成方法。
【請求項３】
前記露光工程では、
前記レンズ形成用材料の露光に、前記パターン形成領域に対し、前記領域縁部に沿って一周に亘り設けられた前記レンズ外形形成用透過部を有する前記マスクパターンが形成された前記フォトマスクを用いる
請求項１又は請求項２に記載のレンズ形成方法。
【請求項４】
前記露光工程では、
前記レンズ形成用材料の露光に、前記パターン形成領域に対し、前記領域縁部に沿って順に設けられた複数の前記レンズ外形形成用透過部を有する前記マスクパターンが形成された前記フォトマスクを用い、
前記フォトマスクは、
複数の前記レンズ外形形成用透過部の長さが、前記遮光部の大きさ１個分以上の長さに選定され、隣接する前記レンズ外形形成用透過部の間隙が前記露光装置の解像限界以上の間隙に選定された
請求項１又は請求項２に記載のレンズ形成方法。
【請求項５】
前記露光工程では、
前記レンズ形成用材料の露光に、前記パターン形成領域に対し、領域中心位置に設けられた前記レンズ頂点形成用透過部を有する前記マスクパターンが形成された前記フォトマスクを用いる
請求項１乃至請求項４の何れかに記載のレンズ形成方法。
【請求項６】
前記露光工程では、
前記レンズ形成用材料の露光に、前記パターン形成領域に対し、領域中心位置からずれた位置に設けられた前記レンズ頂点形成用透過部を有する前記マスクパターンが形成された前記フォトマスクを用いる
請求項１乃至請求項４の何れかに記載のレンズ形成方法。
【請求項７】
前記露光工程では、
前記レンズ形成用材料の露光に、前記パターン形成領域に対し、前記レンズ頂点形成用透過部の周囲に網目状に設けられた多角形状の前記透過部及び前記遮光部を有する前記マスクパターンが形成された前記フォトマスクを用いる
請求項１乃至請求項６の何れかに記載のレンズ形成方法。
【請求項８】
前記基板の前記一面の前記発光素子上にレンズ支柱を形成する支柱形成工程と、
前記基板の前記一面に、前記レンズ支柱に隣接させて遮光部を形成する遮光部形成工程と
を具え、
前記材料形成工程では、
前記基板の前記一面に、前記発光素子、前記レンズ支柱及び前記遮光部を覆うように前記レンズ形成用材料を形成し、
前記露光工程では、
前記露光装置を用いて、前記基板の前記一面上の前記レンズ形成用材料を、前記フォトマスクを介して露光し、
前記現像工程では、
前記基板の前記一面上で露光された前記レンズ形成用材料を現像して前記レンズ支柱上に前記レンズを形成する
請求項１乃至請求項７の何れかに記載のレンズ形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ形成方法に関し、例えば、投射型表示装置に設けられるディスプレイモジュールの複数の発光素子上にそれぞれマイクロレンズを形成するレンズ形成方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のディスプレイモジュールは、基板の一面にマトリクス状に配置された複数の発光素子上に、光利用効率を高めるための複数のマイクロレンズが形成されていた。実際に基板上に複数のマイクロレンズを形成する従来のレンズ形成手順では、まずフォトリソグラフィの手法により、第１レンズ形成工程において基板上にドライフィルムレジストを所定の厚みで形成し、第２レンズ形成工程においてドライフィルムレジストを露光し、第３レンズ形成工程においてドライフィルムレジストを現像して複数の発光素子上にそれぞれ第１レンズ支柱を形成する。次いでレンズ形成手順では、フォトリソグラフィの手法により、第４レンズ形成工程において基板上及び複数の第１レンズ支柱上にネガ型レジストを転写して所定の温度で熱処理を施すことで、複数の第１レンズ支柱をネガ型レジストで覆い、第５レンズ形成工程においてネガ型レジストを露光し、第６レンズ形成工程においてネガ型レジストを現像して複数の第１レンズ支柱上にそれぞれ上部が曲面状の第２レンズ支柱を形成する。続いてレンズ形成手順では、フォトリソグラフィの手法により、第７レンズ形成工程において基板上、複数の第１レンズ支柱上及び複数の第２レンズ支柱上にネガ型レジストを転写して所定の温度で熱処理を施すことで、複数の第１レンズ支柱及び複数の第２レンズ支柱をネガ型レジストで覆うようにして当該ネガ型レジストにおいて第２レンズ支柱の上側部分を曲面状に変形させ、第８レンズ形成工程においてネガ型レジストを露光し、第９レンズ形成工程においてネガ型レジストを現像して複数の発光素子の配置位置にそれぞれ第１レンズ支柱及び第２レンズ支柱を覆う柱状のマイクロレンズを形成していた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１８０３公報（第９頁乃至第１２頁、図１−１、図１−２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来のレンズ形成手順では、３回のフォトリソグラフィによる第１レンズ形成工程乃至第９レンズ形成工程により、基板上に第１レンズ支柱及び第２レンズ支柱を順次積層するように形成し、さらに第１レンズ支柱及び第２レンズ支柱を覆うようにマイクロレンズを形成しており、レンズ形成工程が多く、マイクロレンズを容易には形成し得ないという問題があった。
【０００５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、レンズ形成工程を格段的に低減してレンズを容易に形成し得るレンズ形成方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するため本発明においては、基板の一面に実装された発光素子上に柱状のレンズを形成するレンズ形成方法において、基板の一面に発光素子を覆うようにネガ型のレンズ形成用材料を形成し、露光装置を用いて、基板の一面上のレンズ形成用材料を、レンズ外形に応じた形状のパターン形成領域にレンズ形成用のマスクパターンが形成されたフォトマスクを介してレンズの頂点を形成する側からレンズ形成用材料の表面に対してデフォーカスの状態で露光し、基板の一面上で露光したレンズ形成用材料を現像して発光素子上にレンズを形成して、レンズ形成用材料の露光に、パターン形成領域に対し、所定位置に設けられたレンズ頂点形成用透過部と、当該レンズ頂点形成用透過部の周囲に網目状に設けられた透過部及び遮光部と、領域縁部に沿って設けられた所定の幅のレンズ外形形成用透過部とを有するマスクパターンが形成されたフォトマスクを用いる。
【０００７】
従って本発明では、１回のフォトリソグラフィによる材料形成工程、露光工程及び現像工程により、基板の一面の発光素子上に、レンズ外形部分によってレンズ内部がレンズ頂点部分から離れるように傾くことを防止して柱状のレンズを形成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板の一面に実装された発光素子上に柱状のレンズを形成するレンズ形成方法において、基板の一面に発光素子を覆うようにネガ型のレンズ形成用材料を形成し、露光装置を用いて、基板の一面上のレンズ形成用材料を、レンズ外形に応じた形状のパターン形成領域にレンズ形成用のマスクパターンが形成されたフォトマスクを介してレンズの頂点を形成する側からレンズ形成用材料の表面に対してデフォーカスの状態で露光し、基板の一面上で露光したレンズ形成用材料を現像して発光素子上にレンズを形成して、レンズ形成用材料の露光に、パターン形成領域に対し、所定位置に設けられたレンズ頂点形成用透過部と、当該レンズ頂点形成用透過部の周囲に網目状に設けられた透過部及び遮光部と、領域縁部に沿って設けられた所定の幅のレンズ外形形成用透過部とを有するマスクパターンが形成されたフォトマスクを用いることにより、１回のフォトリソグラフィによる材料形成工程、露光工程及び現像工程により、基板の一面の発光素子上に、レンズ外形部分によってレンズ内部がレンズ頂点部分から離れるように傾くことを防止して柱状のレンズを形成することができ、かくしてレンズ形成工程を格段的に低減してレンズを容易に形成し得るレンズ形成方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態によるディスプレイモジュールの構成を示す略線的斜視図である。
【図２】ディスプレイモジュールの等価回路を示すブロック図である。
【図３】ＬＥＤマイクロディスプレイの構成（１）を示す略線的上面図である。
【図４】ＬＥＤマイクロディスプレイの構成（２）を示す略線的断面図である。
【図５】フォトマスクの構成を示す略線的上面図である。
【図６】フォトマスクに形成されたレンズ単位マスクパターンの構成を示す略線的上面図である。
【図７】ＬＥＤ形成手順を示す略線的上面図である。
【図８】レンズ形成手順を示す略線的断面図である。
【図９】第２の実施の形態によるディスプレイモジュールの構成を示す略線的斜視図である。
【図１０】ＬＥＤマイクロディスプレイの構成（１）を示す略線的上面図である。
【図１１】ＬＥＤマイクロディスプレイの構成（２）を示す略線的断面図である。
【図１２】フォトマスクに形成されたレンズ単位マスクパターンの構成を示す略線的上面図である。
【図１３】レンズ形成手順によって基板の一面のＬＥＤ上に形成されたマイクロレンズの説明に供する略線的断面図である。
【図１４】他の実施の形態によるフォトマスクのレンズ単位マスクパターンの構成（１）を示す略線的上面図である。
【図１５】他の実施の形態によるフォトマスクのレンズ単位マスクパターンの構成（２）を示す略線的上面図である。
【図１６】他の実施の形態によるフォトマスクのレンズ単位マスクパターンの構成（３）を示す略線的上面図である。
【図１７】レンズ形成手順によって基板の一面のＬＥＤ上に形成されたマイクロレンズの説明に供する略線的断面図である。
【図１８】他の実施の形態によるフォトマスクのレンズ単位マスクパターンの構成（４）を示す略線的上面図である。
【図１９】レンズ形成手順によって基板の一面のＬＥＤ上に形成されたマイクロレンズの説明に供する略線的断面図である。
【図２０】他の実施の形態によるレンズ形成手順を示す略線的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面を用いて、発明を実施するための最良の形態（以下、これを実施の形態とも呼ぶ）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
（１）第１の実施の形態
（２）第２の実施の形態
（３）他の実施の形態
【００１１】
（１）第１の実施の形態
（１−１）ディスプレイモジュールの構成
図１において、１は全体として第１の実施の形態によるディスプレイモジュールを示す。ディスプレイモジュール１は、投射型表示装置（図示せず）に設けられ、自発光型の薄膜半導体発光素子である例えば、複数のＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）と、円柱状の複数のマイクロレンズとにより投射表示用の画像を形成するものである。因みにマイクロレンズは、例えば、レンズ径が数［μｍ］乃至数百［μｍ］程度の微小なレンズである。ディスプレイモジュール１は、基板２の一面２Ａに、複数のＬＥＤ及び複数のマイクロレンズからなるＬＥＤマイクロディスプレイ３が形成されると共に、当該ＬＥＤマイクロディスプレイ３の複数のＬＥＤを駆動するための駆動回路４が実装されている。またディスプレイモジュール１は、基板２の一面２Ａに、フレキシブルフラットケーブルのようなケーブル５の一端部が固定されると共に、複数の電極を有する所定の配線パターン（図示せず）が形成されている。これによりディスプレイモジュール１は、基板２の一面２ＡにおいてＬＥＤマイクロディスプレイ３の複数のＬＥＤに駆動回路４が配線パターンを介して電気的に接続されると共に、当該駆動回路４にケーブル５の一端部が配線パターンを介して電気的に接続されている。そしてディスプレイモジュール１は、ケーブル５の他端部が、投射型表示装置の例えば、制御回路（図示せず）に電気的に接続されている。因みに基板２は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＺｎＯ等の半導体基板、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミック基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、Ｃｕ、Ａｌ等の金属基板、又はプラスチック基板である。なお基板２は、導電性材料で形成されている場合、一面２Ａと配線パターンとの間、及び当該一面２Ａと複数のＬＥＤとの間に絶縁層が形成されている。また基板２は、他面２Ｂに例えば、絶縁性の放熱シート（図示せず）を介してヒートシンク（図示せず）や金属筐体（図示せず）が取り付けられ、ＬＥＤマイクロディスプレイ３や駆動回路４の発する熱を放熱している。
【００１２】
次いで、図２を用いてディスプレイモジュール１の等価回路について説明する。ＬＥＤマイクロディスプレイ３は、パッシブ型ｍ行ｋ列ＬＥＤドットマトリックス型のディスプレイとして形成され、行方向にｋ本のアノード線１０が並列に配置されると共に、当該ｋ本のアノード線１０と交差させて列方向にｍ本のカソード線１１が並列に配置されている。そしてＬＥＤマイクロディスプレイ３は、ｋ本のアノード線１０とｍ本のカソード線１１との複数の交差箇所でそれぞれＬＥＤ１２が当該アノード線１０及びカソード線１１に接続されている。これによりＬＥＤマイクロディスプレイ３では、複数（すなわちｍ×ｋ個）のＬＥＤ１２がマトリクス状に配置されている。因みにＬＥＤマイクロディスプレイ３の複数のＬＥＤ１２は、例えば、表示する画像の複数の画素に対応しており、図２において個々のＬＥＤ１２に付した添え字（ｍ、ｋ）は、当該画像内での個々の画素の座標に相当するＬＥＤ１２の配置位置を示している。一方、駆動回路４は、表示制御部１５に、アノードドライバ１６と、第１カソードドライバ１７及び第２カソードドライバ１８とが接続されて構成されている。アノードドライバ１６には、ＬＥＤマイクロディスプレイ３のｋ本のアノード線１０が接続されている。また第１カソードドライバ１７には、ｍ本のカソード線１１のうち奇数番目のカソード線１１がｍ／２本のカソード接続配線２０を介して接続されている。さらに第２カソードドライバ１８には、偶数番目のカソード線１１がｍ／２本のカソード接続配線２１を介して接続されている。さらにまた表示制御部１５は、上述した配線パターン及びケーブル５を順次介して制御回路に接続されている。そして表示制御部１５は、制御回路から与えられる画像データ等を解析して、当該画像データをＬＥＤマイクロディスプレイ３において複数のＬＥＤ１２を個別に駆動制御して画像を表示させるためのマトリクスデータに変換する。すなわち表示制御部１５は、画像データが、マトリクス状に配置された複数のＬＥＤ１２を個別に制御する画素単位のドットデータで構成される場合、当該ドットデータを、対応するＬＥＤ１２の配置位置と共に制御内容を示すアノード駆動信号及びカソード駆動信号に変換する。そして表示制御部１５は、画像のフレーム単位でアノードドライバ１６にアノード駆動信号を送出すると共に、第１カソードドライバ１７及び第２カソードドライバ１８にカソード駆動信号を送出する。このようにして表示制御部１５は、ＬＥＤマイクロディスプレイ３の複数のＬＥＤ１２に対する画像表示用の駆動を当該画像のフレーム単位で行い、また駆動比（デューティ）制御も行う。
【００１３】
因みに表示制御部１５は、例えば、所定の演算機能を有するプロセッサや複合論理回路と、当該プロセッサ等が制御回路とデータの授受を行うためのバッファと、制御回路から与えられたデータを記憶するための記憶回路と、制御回路へ所定のタイミング信号や表示タイミング信号を与え、また記憶回路等への読み出し及び書き込みのタイミング信号等を与えるタイミング信号発生回路（発振回路）と、記憶回路からのデータの読み出しや、当該データを加工することにより得られた表示データをアノード駆動信号やカソード駆動信号として出力する駆動信号出力回路と、制御回路から与えられる表示機能を示す情報や制御コマンド等を格納する各種レジスタ等とから構成されている。アノードドライバ１６は、表示制御部１５から与えられるアノード駆動信号（例えば、ＬＥＤ１２を発光させる又は発光させないことを示す発光データ）に応じて、ＬＥＤマイクロディスプレイ３の複数のアノード線１０に接続されているＬＥＤ１２の列に駆動電流を供給する機能を有している。例えば、アノードドライバ１６は、シリアルのアノード駆動信号を入力して直並列変換したパラレル発光データを出力するシフトレジスタを有し、当該シフトレジスタの出力側にラッチ回路が接続されている。ラッチ回路は、シフトレジスタから出力されたパラレル発光データをラッチする回路である。そしてラッチ回路の出力側には、定電流回路が接続され、当該定電流回路の出力側に複数のアノード線１０が接続されている。第１カソードドライバ１７及び第２カソードドライバ１８は、表示制御部１５から与えられるカソード駆動信号に基づき、複数のカソード線１１に接続されているＬＥＤ１２の行を走査する機能を有し、例えば、セレクタ回路等で構成されている。
【００１４】
次いで、図３及び図４を用いて、ＬＥＤマイクロディスプレイ３の具体的な構成について説明する。因みにＬＥＤマイクロディスプレイ３は、複数のＬＥＤ１２の配置された箇所が何れも同様に構成されている。よって図３には、ＬＥＤマイクロディスプレイ３において例えば、マトリクス状に４×４個のＬＥＤ１２が配置された箇所を部分的に示している。また図４には、ＬＥＤマイクロディスプレイ３において１個のＬＥＤ１２が配置された箇所を、図３に示すＡ１−Ａ２切断線で切断した場合の断面として示している。図３及び図４に示すように、ＬＥＤマイクロディスプレイ３は、基板２の一面２Ａに設けられた平滑化層２４上に略四角形の複数のＬＥＤ１２が配置されると共に、当該複数のＬＥＤ１２上にそれぞれ光収束用の円柱状のマイクロレンズ２５が位置決めされて形成されている。またＬＥＤマイクロディスプレイ３は、基板２の一面２Ａの平滑化層２４上に、行方向（横方向）に長い帯状の複数のカソード線１１が列方向に沿って所定の間隔で並列に形成されると共に、列方向（縦方向）に長い帯状の複数のアノード線１０が層間絶縁膜２６を介してカソード線１１と絶縁されて形成されている。例えば、複数のＬＥＤ１２は、それぞれ平滑化層２４に接合されたＮ型半導体層２７の表面中央部に、活性層２８とＰ型半導体層２９とが順に積層されて形成され、当該Ｐ型半導体層２９の表面が発光領域２９Ａになっている。そして複数のＬＥＤ１２は、それぞれＮ型半導体層２７のＮコンタクト部２７Ａに、カソード線１１に突設されたＮコンタクト電極１１Ａがオーミック接触している。また複数のＬＥＤ１２は、それぞれ発光領域２９Ａの周囲となるＰ型半導体層２９の表面の縁部からＮ型半導体層２７の表面の縁部に亘り絶縁層３０が覆設されている。そして複数のＬＥＤ１２は、それぞれＰ型半導体層２９の表面の所定の縁部に、アノード線１０に突設されたＰコンタクト電極１０Ａがオーミック接触している。一方、複数のマイクロレンズ２５は、それぞれレンズ根元部２５Ａが円形で、かつレンズ先端部２５Ｂの先端面が中心位置を頂点として突出する曲面状（すなわち略半球面状）に形成されている。そして複数のマイクロレンズ２５は、それぞれレンズ先端部２５Ｂの頂点からレンズ根元部２５Ａの中心を通る軸線が当該マイクロレンズ２５の光軸となり、対応するＬＥＤ１２上に光軸を発光領域２９Ａのほぼ中央に対して垂直な仮想直線と一致させて配置されている。
【００１５】
ディスプレイモジュール１は、係る構成のもと、制御回路から送出される画像データを駆動回路４の表示制御部１５に取り込む。そして駆動回路４において表示制御部１５は、画像データに応じた例えば、ＬＥＤマイクロディスプレイ３の第１行目の複数のＬＥＤ１２用の複数のアノード駆動信号（すなわち、発光データ）をシリアル信号としてアノードドライバ１６に送出する。アノードドライバ１６は、表示制御部１５から複数のアノード駆動信号が与えられると、これらを内部のシフトレジスタに順次格納してパラレル発光データに変換した後、ラッチ回路でラッチする。そしてアノードドライバ１６は、ラッチ回路の出力信号と出力イネーブル信号とにより定電流回路から、複数のＬＥＤ１２の発光の有無を示す所定の値の駆動電流をＬＥＤマイクロディスプレイ３の複数のアノード線１０に供給する。このとき表示制御部１５は、第１カソードドライバ１７及び第２カソードドライバ１８にカソード駆動信号を送出している。そして第１カソードドライバ１７及び第２カソードドライバ１８は、それぞれカソード駆動信号に基づき、内部のセレクト回路をＬＥＤマイクロディスプレイ３の第１行目のカソード線１１と選択的に導通させる。これによりＬＥＤマイクロディスプレイ３は、複数のアノード線１０を介して第１行目の複数のＬＥＤ１２にそれぞれ駆動電流を供給し、当該複数のＬＥＤ１２をそれぞれ駆動電流に応じて適宜、発光させる。そしてＬＥＤマイクロディスプレイ３は、複数のＬＥＤ１２から放射される光を、それぞれ対応するマイクロレンズ２５で収束させるようにして外部へ出射する。またディスプレイモジュール１は、引き続き駆動回路４及びＬＥＤマイクロディスプレイ３に対し、当該ＬＥＤマイクロディスプレイ３のカソード線１１の数（すなわち、ＬＥＤ１２の行数分）だけ同様の処理を順次実行させる。このようにしてディスプレイモジュール１は、ＬＥＤマイクロディスプレイ３において複数のＬＥＤ１２により画像データに基づく画像を投射画像光として生成すると共に、当該生成した投射画像光を複数のマイクロレンズ２５を介して放射させることができる。
【００１６】
（１−２）ＬＥＤマイクロディスプレイの製造手順
次いで、ＬＥＤマイクロディスプレイ３の製造手順について説明する。ＬＥＤマイクロディスプレイ３の製造手順は、基板２の一面２Ａに複数のＬＥＤ１２をアノード線１０及びカソード線１１等と共に形成するＬＥＤ形成手順と、複数のＬＥＤ１２上にマイクロレンズ２５を形成するレンズ形成手順とに大別することができる。そしてレンズ形成手順では、後述するように基板２の一面２Ａに被膜状に形成したネガ型の透明な感光性レジスト材からなるレンズ形成用材料を、フォトマスクを用いてフォトリソグラフィの手法でパターンニングすることで、複数のＬＥＤ１２上にそれぞれマイクロレンズ２５を配置している。ただし第１の実施の形態では、フォトマスクに、マイクロレンズ２５毎に形成されるマスクパターン（以下、これをレンズ単位マスクパターンとも呼ぶ）の構成を適宜選定することで、マイクロレンズ２５の形成工程を簡易化している。なおフォトマスクの複数のレンズ単位マスクパターンは、それぞれ１個のマイクロレンズ２５の形成用にレンズ形成用材料を露光するためのものである。よって以下には、まずフォトマスクの構成について説明した後、ＬＥＤマイクロディスプレイ３の製造手順としてのＬＥＤ形成手順とレンズ形成手順とを順に説明する。
【００１７】
図５に示すように、フォトマスク３５は、例えば、透明なガラスや合成石英、また透明な高分子フィルムのような光透過基板３６の一面に、同様構成の複数のレンズ単位マスクパターン３７が、基板２上における複数のマイクロレンズ２５の配置位置に対応させてマトリクス状に形成されている。またフォトマスク３５は、光透過基板３６の一面において複数のレンズ単位マスクパターン３７の形成箇所以外にはクロムや黒化金属銀のような遮光材によって遮光膜３８が形成されている。因みに図５に示すフォトマスク３５においてハッチングの部分は、露光光を遮光する部分であり、ハッチングの無い部分は、露光光を透過させる部分である。この場合、図６に示すように、フォトマスク３５は、光透過基板３６の一面においてマイクロレンズ２５のレンズ外形に応じた（すなわちレンズ根元部２５Ａの形状（この場合は円形）及び大きさ（この場合は直径）とほぼ等しい形状及び大きさの）レンズ単位パターン形成領域に、露光光を透過させる複数の透過部３７Ａと当該露光光を遮光する複数の遮光部３７Ｂとを有するレンズ単位マスクパターン３７が形成されている。因みに複数の遮光部３７Ｂは、上述した遮光膜３８と同様に形成されている。また図６には、複数の透過部３７Ａを黒枠で囲んで示しているが、その黒枠は遮光材によって形成されているものではなく、理解を容易にするために便宜上描いているものである。
【００１８】
実際にフォトマスク３５は、例えば、レンズ単位パターン形成領域の中央部にレンズ単位マスクパターン３７として、レンズ形成用材料をマイクロレンズ２５のレンズ先端部２５Ｂの頂点部分及びレンズ根元部２５Ａの中心部分（以下、これらをまとめてレンズ頂点部分とも呼ぶ）の形成用に露光するための円形の透過部（以下、これを特にレンズ頂点形成用透過部とも呼ぶ）３７ＡＸが設けられている。またフォトマスク３５は、レンズ単位パターン形成領域の領域縁部に沿ってレンズ単位マスクパターン３７として、レンズ形成用材料をマイクロレンズ２５のレンズ根元部２５Ａの外形部分（以下、これを特にレンズ外形部分とも呼ぶ）の形成用に露光するための環状の透過部（以下、これを特にレンズ外形形成用透過部とも呼ぶ）３７ＡＹが設けられている。さらにフォトマスク３５は、レンズ単位パターン形成領域においてレンズ頂点形成用透過部３７ＡＸとレンズ外形形成用透過部３７ＡＹとの間にレンズ単位マスクパターン３７として、レンズ形成用材料をマイクロレンズ２５のレンズ頂点部分とレンズ外形部分との間の部分（以下、これをレンズ頂点周囲部分とも呼ぶ）の形成用に露光するための例えば、四角形状の複数の透過部３７Ａと、四角形状や略三角形状のような種々の形状の複数の遮光部３７Ｂとが市松模様のような所定のパターンで設けられている。
【００１９】
そしてレンズ頂点形成用透過部３７ＡＸ及びレンズ外形形成用透過部３７ＡＹを含む複数の透過部３７Ａの大きさは、それぞれレンズ形成用材料の表面に照射される露光光のパターンとして露光装置の解像限界以上となる（すなわち露光装置により解像可能な）所定の大きさに適宜選定されている。因みに複数の透過部３７Ａのうち四角形状の透過部３７Ａの大きさは各辺のうち最も短い１辺の長さであり、レンズ頂点形成用透過部３７ＡＸの大きさは直径であり、レンズ外形形成用透過部３７ＡＹの大きさはレンズ単位マスクパターン３７の径方向に沿った幅である。また複数の遮光部３７Ｂの大きさは、それぞれレンズ形成用材料の表面に照射される露光光のパターンとして露光装置の解像限界以上で、かつレンズ形成用材料の解像度限界以下となる所定の大きさに適宜選定されている。因みに複数の遮光部３７Ｂのうち四角形状の遮光部３７Ｂの大きさは各辺のうち最も短い１辺の長さであり、略三角形等の他の形状の遮光部３７Ｂの大きさも各辺のうち最も短い１辺の長さである。そのうえでレンズ頂点形成用透過部３７ＡＸ及びレンズ外形形成用透過部３７ＡＹを含む複数の透過部３７Ａの中で当該レンズ頂点形成用透過部３７ＡＸの面積は、他の透過部３７Ａよりも露光光を透過させる割合が最も多くなるように適宜選定されている。
【００２０】
またレンズ外形形成用透過部３７ＡＹの幅は、レンズ形成用材料において当該レンズ外形形成用透過部３７ＡＹに対応する箇所（すなわちレンズ外形形成用透過部３７ＡＹを通過した露光光の照射箇所）を、自立させずに傾かせてレンズ外形部分として（またレンズ形成用材料の表面側の一部をレンズ先端部２５Ｂの縁部分として）光硬化させ得る所定の幅に選定されている。すなわちレンズ外形形成用透過部３７ＡＹの幅は、レンズ形成用材料をレンズ外形部分として、レンズ先端部２５Ｂの曲面からは突出させず、かつレンズ根元部２５Ａを円形に形作るために十分に硬化させ得る程度の露光光を透過させる所定の幅に選定されている。なおレンズ単位マスクパターン３７では、レンズ形成用材料の種類（すなわち露光光に対する感度等の特性）や露光量（露光強度）、また形成するマイクロレンズ２５の大きさ等に応じてレンズ外形形成用透過部３７ＡＹの幅の最適な値は変わるが、例えば、マイクロレンズ２５のレンズ径が５０［μｍ］程度でレンズ高さも５０［μｍ］程度の場合、レンズ外形形成用透過部３７ＡＹの幅は１［μｍ］程度であり、レンズ径及びレンズ高さがそれぞれ２０乃至９０［μｍ］程度の場合、レンズ外形形成用透過部３７ＡＹの幅は０．５乃至３［μｍ］程度である。これによりレンズ単位マスクパターン３７は、フォトマスク３５を介してレンズ形成用材料が露光された際、当該レンズ形成用材料においてレンズ頂点形成用透過部３７ＡＸに対応する箇所を、レンズ頂点部分として傾かせることなく自立させた状態に光硬化させることができる。またレンズ単位マスクパターン３７は、レンズ形成用材料においてレンズ頂点形成用透過部３７ＡＸの周囲の複数の微細な透過部３７Ａに対応する箇所を、それぞれレンズ頂点部分に引き寄せられるように傾けさせてレンズ頂点周囲部分としてレンズ先端部２５Ｂの曲面を形成させるように光硬化させることができる。さらにレンズ単位マスクパターン３７は、レンズ形成用材料においてレンズ外形形成用透過部３７ＡＹに対応する箇所を、レンズ頂点部分に引き寄せられるように傾けさせつつ、レンズ外形部分として光硬化させることができる。このようにしてフォトマスク３５は、複数のレンズ単位マスクパターン３７が、それぞれレンズ形成用材料を円柱状のマイクロレンズ２５の形成用に露光が可能なように形成されている。
【００２１】
次いで、ＬＥＤマイクロディスプレイ３の製造手順としてのＬＥＤ形成手順とレンズ形成手順とを順に説明する。まず図７に示すように、ＬＥＤ形成手順では、第１ＬＥＤ形成工程において、基板２の一面２Ａに所定の手法で絶縁層である平滑化層２４を形成した後、例えば、図示しない成長基板上に形成した複数のＬＥＤ１２を、当該成長基板から剥離して基板２の一面２Ａの平滑化層２４に接合する。次いでＬＥＤ形成手順では、第２ＬＥＤ形成工程において、フォトリソグラフィの手法等により、基板２の一面２Ａにアノード線１０及びカソード線１１（図７には特に図示していない）を形成して複数のＬＥＤ１２と電気的に接続する。このようにしてＬＥＤ形成手順では、基板２の一面２Ａに複数のＬＥＤ１２をマトリクス状に配置するようにして実装している。引き続き図８（Ａ）に示すように、レンズ形成手順では、第１レンズ形成工程において基板２の一面２Ａに、レンズ形成用材料４０をスピンコート法によって塗布し、又はドライフィルム状にしてラミネートする等して、当該一面２Ａに複数のＬＥＤ１２を覆うようにレンズ形成用材料４０の被膜を形成する。因みにレンズ形成用材料４０は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン、ポリイミド、ポリアミドイミド等を主な材料として用いて生成し得るが、より好ましくはＬＥＤ１２の発光波長に対して透過率の比較的高い材料、及び当該発光波長に対して劣化による透過率の低下が比較的低い材料を用いて生成すると良い。
【００２２】
次いで図８（Ｂ）に示すように、レンズ形成手順では、第２レンズ形成工程において超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ又は遠紫外線ランプ等を露光用の光源とする所定の露光装置（図示せず）において露光台に、レンズ形成用材料４０を形成した基板２を配置すると共に、上述したフォトマスク３５をレンズ形成用材料４０上に位置決めして対向配置する。そして第２レンズ形成工程では、露光装置により、適宜選定された露光条件のもと、光源が発射した露光光Ｌ１によってフォトマスク３５を介して基板２上のレンズ形成用材料４０を露光する。これにより第２レンズ形成工程では、基板２上のレンズ形成用材料４０において、フォトマスク３５の複数のレンズ単位マスクパターン３７の透過部３７Ａに対応する部分を感光させて光硬化させる。因みに第２レンズ形成工程では、露光装置により例えば、基板２上のレンズ形成用材料４０をデフォーカスの状態（すなわちレンズ形成用材料４０の表面に対してフォーカスを合わせない状態）でフォトマスク３５を介して１乃至複数回露光することで、ほぼマイクロレンズ２５の形状に光硬化させることができる。また第２レンズ形成工程では、必要に応じて、露光後のレンズ形成用材料４０に対してベーク処理を施すことで、当該レンズ形成用材料４０において光硬化させた部分を、硬化反応を促進させて現像液に対して不溶化させることができる。
【００２３】
続いて図８（Ｃ）に示すように、レンズ形成手順では、第３レンズ形成工程において基板２上のレンズ形成用材料４０をアルカリ水溶液又は所定の溶剤を用いて現像することにより、基板２上からレンズ形成用材料４０の未露光部分を溶出させるようにして除去して複数のＬＥＤ１２上にそれぞれマイクロレンズ２５を形成する。そして第３レンズ形成工程では、基板２を回転させる等して現像後の複数のマイクロレンズ２５を乾燥させた後、必要に応じて、複数のマイクロレンズ２５に対してポストベーク処理を施すことで、当該複数のマイクロレンズ２５を硬化させる。このようにしてレンズ形成手順では、基板２上のレンズ形成用材料４０を、フォトマスク３５を用いて少なくとも１回露光することで、当該基板２の一面２Ａの複数のＬＥＤ１２上にそれぞれレンズ根元部２５Ａが円形で、かつレンズ先端部２５Ｂが略半球状のマイクロレンズ２５を形成することができる。
【００２４】
（１−３）第１の実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、ディスプレイモジュール１では、ＬＥＤマイクロディスプレイ３のレンズ形成手順においてレンズ形成用材料４０の露光に、複数のレンズ単位パターン形成領域にそれぞれレンズ単位マスクパターン３７が形成されたフォトマスク３５を用いる。ただしレンズ形成手順では、フォトマスク３５の複数のレンズ単位パターン形成領域において、中央部にレンズ単位マスクパターン３７として、レンズ形成用材料をマイクロレンズ２５のレンズ頂点部分の形成用に露光するためのレンズ頂点形成用透過部３７ＡＸを設けると共に、領域縁部に沿ってレンズ単位マスクパターン３７として、レンズ外形部分の形成用に露光するための所定の幅の環状のレンズ外形形成用透過部３７ＡＹを設け、レンズ頂点形成用透過部３７ＡＸとレンズ外形形成用透過部３７ＡＹとの間にレンズ単位マスクパターン３７として、レンズ形成用材料をレンズ頂点周囲部分の形成用に露光するための複数の透過部３７Ａと複数の遮光部３７Ｂとを所定のパターンで設けるようにした。そしてレンズ形成手順では、第１レンズ形成工程において基板２の一面２Ａにレンズ形成用材料４０を形成し、次いで第２レンズ形成工程において露光装置により、光源が発射した露光光Ｌ１によってデフォーカスの状態で、フォトマスク３５を介して基板２上のレンズ形成用材料４０を１乃至複数回露光し、続いて第３レンズ形成工程において基板２上のレンズ形成用材料４０を現像して当該基板２の一面２Ａの複数のＬＥＤ１２上にそれぞれ円柱状のマイクロレンズ２５を形成した。
【００２５】
従ってレンズ形成手順では、基板２上のレンズ形成用材料４０を露光した際、フォトマスク３５のレンズ単位マスクパターン３７のレンズ頂点形成用透過部３７ＡＸを透過した露光光Ｌ１によりレンズ形成用材料４０においてマイクロレンズ２５のレンズ頂点部分を自立した状態で光硬化させることができる。またレンズ形成手順では、レンズ単位マスクパターン３７のレンズ外形形成用透過部３７ＡＹを透過した露光光Ｌ１によりレンズ形成用材料４０においてマイクロレンズ２５のレンズ外形部分を一周に亘って光硬化させることができる。よってレンズ形成手順では、レンズ単位マスクパターン３７の複数の透過部３７Ａを透過した露光光Ｌ１によりレンズ形成用材料４０においてマイクロレンズ２５のレンズ頂点周囲部分として複数の箇所を光硬化させるものの、光硬化させたレンズ外形部分により、当該レンズ頂点周囲部分における複数の光硬化箇所を、レンズ頂点部分から離れるように倒れ込むことを防止して、レンズ頂点部分に寄らせるように傾けさせることができる。またレンズ形成手順では、レンズ形成用材料４０においてマイクロレンズ２５のレンズ外形部分の内側に十分に光硬化していない露光不足箇所が存在していても、当該レンズ形成用材料４０の現像時、光硬化させたレンズ外形部分により、露光不足箇所が過剰に溶出することを防止することができる。その結果、レンズ形成手順では、マイクロレンズ２５のレンズ根元部２５Ａが本来の太さよりも著しく細くなることを防止することができる。さらにレンズ形成手順では、レンズ単位マスクパターン３７の複数の遮光部３７Ｂによりレンズ形成用材料４０においてレンズ頂点周囲部分の露光していない複数の否露光箇所に対し、現像後の乾燥において基板２を回転させた際に遠心力が作用しても、光硬化させていたレンズ外形部分により、マイクロレンズ２５から当該複数の否露光箇所が剥離することを防止することができる。以上の構成によれば、ＬＥＤマイクロディスプレイ３のレンズ形成手順では、１回のフォトリソグラフィによる第１レンズ形成工程乃至第３レンズ形成工程により、基板２の一面２Ａの複数のＬＥＤ１２上にそれぞれ円柱状のマイクロレンズ２５を形成することができる。これによりＬＥＤマイクロディスプレイ３のレンズ形成手順では、レンズ形成工程を格段的に低減してマイクロレンズ２５を容易に形成することができる。
【００２６】
ところで従来のレンズ形成手順では、第７レンズ形成工程において基板上に転写したネガ型レジストを熱処理することで、当該ネガ型レジストにおいて第２レンズ支柱の上側部分を、マイクロレンズの略半球状のレンズ先端部の元になる曲面状に変形させている。しかしながら従来のレンズ形成手順では、ネガ型レジストにおいて第２レンズ支柱の上側部分を所望の曲面状に変形させるための当該ネガ型レジストに対する熱処理温度や熱処理時間等の管理が難しく、ネガ型レジストが所望の曲面形状にならずにマイクロレンズを精度良く形成し得ない場合がある。これに対して第１の実施の形態によるレンズ形成手順では、レンズ形成用材料４０に対して露光前に変形させるような熱処理を何ら行わず、当該レンズ形成用材料４０を、フォトマスク３５を介して露光するようにしてマイクロレンズ２５を形作るため、当該マイクロレンズ２５を精度良く形成することができる。
【００２７】
（２）第２の実施の形態
（２−１）ディスプレイモジュールの構成
次いで、図１との対応部分に同一符号を付した図９を用いて、第２の実施の形態によるディスプレイモジュール４５の構成について説明する。ディスプレイモジュール４５は、ＬＥＤマイクロディスプレイ４６の一部構成を除いて、上述した第１の実施の形態によるディスプレイモジュール１と同様に構成されている。なお第２の実施の形態によるディスプレイモジュール４５は、ＬＥＤマイクロディスプレイ４６の一部構成が第１の実施の形態によるＬＥＤマイクロディスプレイ３の構成とは異なるものの、等価回路については図２について上述した場合と同様であるため説明を省略する。よって以下には、図３との対応部分に同一符号を付した図１０、及び図４との対応部分に同一符号を付した図１１を用いて、ＬＥＤマイクロディスプレイ４６において、第１の実施の形態によるＬＥＤマイクロディスプレイ３とは構成の異なる点について説明する。因みに第２の実施の形態によるＬＥＤマイクロディスプレイ４６でも、上述した第１の実施の形態の場合と同様に、基板２上に複数のＬＥＤ１２が配置されているが、図１０には当該ＬＥＤマイクロディスプレイ４６においてマトリクス状に４×４個のＬＥＤ１２が配置された箇所を部分的に示している。また図１１には、ＬＥＤマイクロディスプレイ４６において１個のＬＥＤ１２が配置された箇所を、図１０に示すＢ１−Ｂ２切断線で切断した場合の断面として示している。
【００２８】
図１０及び図１１に示すように、ＬＥＤマイクロディスプレイ４６は、基板２の一面２Ａに設けられた平滑化層２４上に、列方向（縦方向）に長い帯状の複数のアノード線４７が層間絶縁膜２６を介してカソード線１１と絶縁されて形成されている。そしてＬＥＤマイクロディスプレイ４６は、ＬＥＤ１２の発光領域の中央部に、アノード線４７に突設されたＰコンタクト電極４７Ａが当該発光領域を形状及び大きさのほぼ等しい２つの第１発光領域２９ＡＸ及び第２発光領域２９ＡＹに分割するようにオーミック接触している。そしてＬＥＤマイクロディスプレイ４６は、複数のＬＥＤ１２上にそれぞれ光収束用の円柱状のマイクロレンズ４８が位置決めされて形成されている。ここで複数のマイクロレンズ４８は、それぞれレンズ根元部４８Ａが円形で、かつレンズ先端部４８Ｂの先端面が中心位置から等距離の２点をそれぞれ頂点として突出する曲面として形成されている。すなわち複数のマイクロレンズ４８は、それぞれレンズ先端部４８Ｂの一方の頂点の位置を光軸位置とする第１レンズ部４８ＢＸと、他方の頂点の位置を光軸位置とする第２レンズ部４８ＢＹとが一体に設けられている。そして複数のマイクロレンズ４８は、対応するＬＥＤ１２上に、第１レンズ部４８ＢＸの光軸を第１発光領域２９ＡＸの中央に対して垂直な第１仮想直線と一致させ、かつ第２レンズ部４８ＢＹの光軸を第２発光領域２９ＡＹの中央に対して垂直な第２仮想直線と一致させて配置されている。ディスプレイモジュール４５は、係る構成のもと、駆動回路４が第１の実施の形態の場合と同様に動作することにより、複数のＬＥＤ１２の第１発光領域２９ＡＸから放射される光を、それぞれ対応するマイクロレンズ４８の第１レンズ部４８ＢＸで収束させて外部へ出射させる共に、当該複数のＬＥＤ１２の第２発光領域２９ＡＹから放射される光を、それぞれ対応するマイクロレンズ４８の第２レンズ部４８ＢＹで収束させて外部へ出射させることができる。
【００２９】
（２−２）ＬＥＤマイクロディスプレイの製造手順
次いで、ＬＥＤマイクロディスプレイ４６の製造手順について説明する。ＬＥＤマイクロディスプレイ４６の製造手順は、上述した第１の実施の形態の場合と同様に、ＬＥＤ形成手順とレンズ形成手順とに大別することができる。そしてＬＥＤ形成手順では、基本的には第１の実施の形態の場合と同様にして、基板２の一面２Ａに複数のＬＥＤ１２をアノード線４７及びカソード線１１等と共に形成する。またレンズ形成手順では、レンズ形成用材料４０の露光に用いるフォトマスクが、上述した第１の実施の形態によるフォトマスク３５とは異なるだけで、処理手順自体は、上述した第１の実施の形態の場合と同様である。よって以下には、レンズ形成手順においてレンズ形成用材料４０の露光に用いるフォトマスクについて説明する。係るフォトマスクは、図５について上述した第１の実施の形態によるフォトマスク３５と同様に、光透過基板３６の一面に、同様構成の複数のレンズ単位マスクパターンが、基板２上における複数のマイクロレンズ４８の配置位置に対応させて形成されると共に、当該複数のレンズ単位マスクパターンの形成箇所以外に遮光膜３８が形成されている。
【００３０】
ただし図１２に示すように、フォトマスク４９は、レンズ単位パターン形成領域の中心位置から等距離の２箇所のうち一方に、レンズ単位マスクパターン５０として、レンズ形成用材料４０をマイクロレンズ４８の第１レンズ部４８ＢＸの頂点部分及びレンズ根元部４８Ａの対応部分（以下、これらをまとめて第１レンズ頂点部分とも呼ぶ）の形成用に露光するための円形の第１レンズ頂点形成用透過部５０ＡＸが設けられている。またフォトマスク４９は、レンズ単位パターン形成領域の中心位置から等距離の２箇所のうち他方に、レンズ単位マスクパターン５０として、レンズ形成用材料４０をマイクロレンズ４８の第２レンズ部４８ＢＹの頂点部分及びレンズ根元部４８Ａの対応部分（以下、これらをまとめて第２レンズ頂点部分とも呼ぶ）の形成用に露光するための円形の第２レンズ頂点形成用透過部５０ＡＹが設けられている。さらにフォトマスク４９は、レンズ単位パターン形成領域の領域縁部に沿ってレンズ単位マスクパターン５０として、レンズ形成用材料４０をマイクロレンズ４８のレンズ外形部分の形成用に露光するための所定の幅の環状のレンズ外形形成用透過部５０ＡＺが設けられている。さらにまたフォトマスク４９は、レンズ単位パターン形成領域において第１レンズ頂点形成用透過部５０ＡＸと第２レンズ頂点形成用透過部５０ＡＹとレンズ外形形成用透過部５０ＡＺとの間にレンズ単位マスクパターン５０として、レンズ形成用材料４０をマイクロレンズ４８の第１レンズ頂点部分と第２レンズ頂点部分とレンズ外形部分との間のレンズ頂点周囲部分の形成用に露光するための例えば、矩形状の複数の透過部５０Ａと、矩形状や略三角形状のような種々の形状の複数の遮光部５０Ｂとが市松模様のような所定のパターンで設けられている。
【００３１】
そしてレンズ単位マスクパターン５０は、第１レンズ頂点形成用透過部５０ＡＸ、第２レンズ頂点形成用透過部５０ＡＹ及びレンズ外形形成用透過部５０ＡＺを含む複数の透過部５０Ａの大きさや複数の遮光部５０Ｂの大きさが、上述した第１の実施の形態によるフォトマスク３５の場合と同様に適宜選定されている。このようにしてフォトマスク４９は、複数のレンズ単位マスクパターン５０が、レンズ形成用材料４０をマイクロレンズ４８の形成用に露光が可能なように形成されている。よってレンズ形成手順では、第１レンズ形成工程において基板２の一面２Ａにレンズ形成用材料４０を形成した後、第２レンズ形成工程において露光装置により、光源が発射した露光光Ｌ１によってフォトマスク４９を介して基板２上のレンズ形成用材料４０を露光し、次いで第３レンズ形成工程において基板２上のレンズ形成用材料４０を現像することで、図１３に示すように、基板２の一面２Ａの複数のＬＥＤ１２上にそれぞれレンズ根元部４８Ａが円形で、かつレンズ先端部４８Ｂが第１レンズ部４８ＢＸ及び第２レンズ部４８ＢＹを有するマイクロレンズ４８を形成することができる。
【００３２】
（２−３）第２の実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、ディスプレイモジュール４５では、ＬＥＤマイクロディスプレイ４６のレンズ形成手順においてレンズ形成用材料４０の露光に用いるフォトマスク４９の複数のレンズ単位パターン形成領域にそれぞれ、第１レンズ頂点形成用透過部５０ＡＸ及び第２レンズ頂点形成用透過部５０ＡＹを有するレンズ単位マスクパターン５０を形成した。そしてレンズ形成手順では、第１レンズ形成工程において基板２の一面２Ａにレンズ形成用材料４０を形成し、次いで第２レンズ形成工程において露光装置により、光源が発射した露光光Ｌ１によってデフォーカスの状態で、フォトマスク４９を介して基板２上のレンズ形成用材料４０を１乃至複数回露光し、続いて第３レンズ形成工程において基板２上のレンズ形成用材料４０を現像して当該基板２の一面２Ａの複数のＬＥＤ１２上にそれぞれ円柱状のマイクロレンズ４８を形成した。以上の構成によれば、ＬＥＤマイクロディスプレイ４６のレンズ形成手順では、１回のフォトリソグラフィによる第１レンズ形成工程乃至第３レンズ形成工程により、基板２の一面２Ａの複数のＬＥＤ１２上にそれぞれ第１レンズ部４８ＢＸ及び第２レンズ部４８ＢＹを有する円柱状のマイクロレンズ４８を形成することができる。これによりＬＥＤマイクロディスプレイ４６のレンズ形成手順においても、上述した第１の実施の形態によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
（３）他の実施の形態
（３−１）他の実施の形態１
なお上述した第１の実施の形態においては、フォトマスク３５においてレンズ単位マスクパターン３７の縁部に沿って（すなわちレンズ単位パターン形成領域の領域縁部に沿って）環状のレンズ外形形成用透過部３７ＡＹを設けるようにした場合について述べた。しかしながら本発明は、これに限らず、例えば、図１４に示すように、フォトマスク５５においてレンズ単位マスクパターン５６の縁部に沿って複数の円弧状のレンズ外形形成用透過部５６ＡＹを順に設けるようにしても良い。そして本発明は、隣接するレンズ外形形成用透過部５６ＡＹの間隙を、露光装置の解像限界以上となる所定の間隙に選定すると共に、複数のレンズ外形形成用透過部５６ＡＹの長さを遮光部５６Ｂの大きさ（すなわち、遮光部５６Ｂの各辺のうち最も短い１辺）１個分よりも長い所定の等しい長さに選定する。本発明は、係る構成によっても、フォトマスク５５を介してレンズ形成用材料４０が露光された際、レンズ形成用材料４０においてレンズ単位マスクパターン５６の複数のレンズ外形形成用透過部５６ＡＹに対応する箇所をそれぞれレンズ頂点部分に引き寄せられるように傾けさせつつ、レンズ外形部分として光硬化させることができる。よって本発明は、係る構成によっても、複数のＬＥＤ１２上にそれぞれ円柱状のマイクロレンズを形成することができ、第１の実施の形成によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。また本発明は、係る構成の場合、レンズ単位マスクパターン５６の縁部に沿って長さの等しい複数の円弧状のレンズ外形形成用透過部５６ＡＹを設けることで、フォトマスク５５を介してレンズ形成用材料４０が露光された際、複数のレンズ外形形成用透過部５６ＡＹに対応する箇所をそれぞれレンズ頂点部分に引き寄せられるようにほぼ等しい傾斜角度で傾けさせることができる。その結果、本発明は、レンズ外形部分の一周に亘るレンズ頂点部分への傾き方に部分的なばらつきが生じて、マイクロレンズにおいてレンズ根元部とレンズ先端部との境界部分に歪みが生じることを防止することができる。
【００３４】
（３−２）他の実施の形態２
また上述した第１の実施の形態においては、フォトマスク３５のレンズ単位マスクパターン３７においてレンズ頂点形成用透過部３７ＡＸとレンズ外形形成用透過部３７ＡＹとの間に四角形状の複数の透過部３７Ａと、四角形状や略三角形状のような種々の形状の複数の遮光部３７Ｂとを市松模様のような所定のパターンで設けるようにした場合について述べた。しかしながら本発明は、これに限らず、例えば図１５に示すように、フォトマスク６０のレンズ単位マスクパターン６１においてレンズ頂点形成用透過部６１ＡＸとレンズ外形形成用透過部６１ＡＹとの間に、レンズ形成用材料４０をマイクロレンズ２５のレンズ頂点周囲部分の形成用に露光するための例えば、それぞれ径が異なり、かつレンズ単位マスクパターン６１の径方向に沿った幅が適宜選定された環状の１又は複数の透過部６１ＡＺと１又は複数の遮光部６１Ｂとを同心円状に順次交互に設けるようにしても良い。本発明は、係る構成によれば、レンズ単位マスクパターン６１が形成されたフォトマスク６０を介してレンズ形成用材料４０を露光した場合、当該レンズ形成用材料４０において透過部６１ＡＺに対応する環状の箇所を、レンズ頂点部分に引き寄せられるように傾けさせてレンズ頂点周囲部分としてレンズ先端部２５Ｂの曲面を形成するように光硬化させることができる。また本発明は、レンズ形成用材料４０において遮光部６１Ｂに対応する箇所が環状に繋がっているため、露光や露光後の現像でばらばらになってレンズ頂上部分から離れる方向へ傾くことを防止することができる。よって本発明は、係る構成のレンズ単位マスクパターン６１が形成されたフォトマスク６０を介してレンズ形成用材料４０を露光しても、上述した第１の実施の形態の場合と同様に円柱状のマイクロレンズ２５を形成することができる。また本発明は、係る構成の場合、フォトマスク６０のレンズ単位マスクパターン６１において１又は複数の透過部６１ＡＺ及び１又は複数の遮光部６１Ｂをそれぞれ環状として同心円状に設けるため、当該フォトマスク６０の設計を簡易化することができる。ところで本発明は、フォトマスク６０のレンズ単位マスクパターン６１に設ける１又は複数の透過部６１ＡＺや１又は複数の遮光部６１Ｂを環状とはせずに、多角形状にしても良い。また本発明は、フォトマスク６０のレンズ単位マスクパターン６１に設ける１又は複数の透過部６１ＡＺや１又は複数の遮光部６１Ｂを、これらの割合の調整やマイクロレンズ２５に歪みが生じることを回避するために周方向に沿って適宜分割した円弧状や弓形状等にしても良い。また本発明は、これら種々の構成を、他の実施の形態１について上述したレンズ単位パターン形成領域の縁部に沿って複数の円弧状のレンズ外形形成用透過部５６ＡＹを順に設ける構成と組み合わせることもできる。
【００３５】
（３−３）他の実施の形態３
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、フォトマスク３５、４９のレンズ単位マスクパターン３７、５０において中央部や、中心位置から等距離の２箇所に、レンズ頂点形成用透過部３７ＡＸや、第１レンズ頂点形成用透過部５０ＡＸ及び第２レンズ頂点形成用透過部５０ＡＹを設けるようにした場合について述べた。しかしながら本発明は、これに限らず、例えば、図１６に示すように、フォトマスク６５のレンズ単位マスクパターン６６において中心位置とレンズ外形形成用透過部６６ＡＸとの間の所定位置に円形のレンズ頂点形成用透過部６６ＡＹを設けるようにしても良い。そして本発明は、レンズ単位マスクパターン６６においてレンズ頂点形成用透過部６６ＡＹの大きさ（すなわち直径）を、フォトマスク６５を介してレンズ形成用材料４０が露光された際、当該レンズ形成用材料４０においてレンズ頂点形成用透過部６６ＡＹに対応する箇所を、レンズ頂点部分として傾かせることなく自立させた状態に光硬化させ得る所定の大きさ（すなわち露光装置による解像限界以上の所定の大きさ）に選定する。本発明は、係る構成によれば、図１７に示すように、レンズ形成用材料４０を、フォトマスク６５を介して露光した後、現像することで、基板２の一面２ＡのＬＥＤ１２上に円柱状のマイクロレンズ６７を、レンズ先端部６７Ａの先端面を中心位置からずれた位置を頂点として突出させる曲面状にした偏心レンズとして形成することができる。また本発明は、例えば、図１８に示すように、フォトマスク７０のレンズ単位マスクパターン７１において中央部にレンズ頂点形成用透過部７１ＡＸを設けると共に、当該レンズ頂点形成用透過部７１ＡＸとレンズ外形形成用透過部７１ＡＹとの間に、環状のレンズ頂点形成用透過部７１ＡＺを設けるようにしても良い。そして本発明は、レンズ単位マスクパターン７１においてレンズ頂点形成用透過部７１ＡＺの大きさ（すなわちレンズ単位マスクパターン７１の径方向に沿った幅）を、フォトマスク７０を介してレンズ形成用材料４０が露光された際、当該レンズ形成用材料４０においてレンズ頂点形成用透過部７１ＡＺに対応する箇所を、環状のレンズ頂点部分として傾かせることなく自立させた状態に光硬化させ得る所定の大きさ（すなわち露光装置による解像限界以上の所定の大きさ）に選定する。本発明は、係る構成によれば、図１９に示すように、レンズ形成用材料４０を、フォトマスク７０を介して露光した後、現像することで、基板２の一面２ＡのＬＥＤ１２上にレンズ先端部７２Ａの先端面を、中心位置を頂点として突出させると共に、当該頂点を中心とする円の位置を一周に亘り頂上として突出させる波紋のような曲面状にした円柱状のマイクロレンズ７２を形成することができる。因みに本発明は、これら種々の構成を、他の実施の形態１で上述したレンズ単位パターン形成領域の縁部に沿って複数の円弧状のレンズ外形形成用透過部５６ＡＹを順に設ける構成と組み合わせることもできる。
【００３６】
（３−４）他の実施の形態４
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、基板２の一面２Ａにおいて複数のＬＥＤ１２上にそれぞれマイクロレンズ２５、４８を形成するようにした場合について述べた。しかしながら本発明は、これに限らず、基板２の一面２Ａにおいて複数のマイクロレンズ２５、４８の間に遮光部を設けるようにしても良い。例えば、図２０（Ａ）に示すように、レンズ形成手順では、フォトリソグラフィの手法により、基板２の一面２Ａにおいて複数のＬＥＤ１２上に、ネガ型の透明な感光性レジスト材からなるレンズ形成用材料をもとにレンズ支柱７５を形成する。次いで図２０（Ｂ）に示すように、レンズ形成手順では、フォトリソグラフィの手法により、基板２の一面２Ａにおいて複数のレンズ支柱７５の間隙にスピンコート法やスクリーン印刷法、ディスペンサによって充填した黒色レジスト又は白色レジストをもとに、当該複数のレンズ支柱７５の間隙に遮光部７６を形成する。因みに黒色レジストは、例えば、アクリル樹脂やエポキシ樹脂のような所定の樹脂材に、カーボンブラックやチタンブラックのような所定の黒色着色剤を分散させて生成することができる。また白色レジストは、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、オレフィン樹脂のような所定の樹脂材に、ルチル型酸化チタンや酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、アスベスト、酸化亜鉛のような所定の白色着色剤を分散させて生成することができる。続いて図２０（Ｃ）に示すように、レンズ形成手順では、フォトリソグラフィの手法により、基板２の一面２Ａ上に複数のレンズ支柱７５及び遮光部７６を覆うようにレンズ形成用材料４０をコーティングし、露光装置により当該基板２上のレンズ形成用材料４０を例えば、図５及び図６について上述したフォトマスク３５を介して露光した後、現像し、必要に応じて熱処理を施す。これにより図２０（Ｄ）示すように、レンズ形成手順では、基板２の一面２Ａにおいて複数のＬＥＤ１２上に、それぞれレンズ支柱７５と一体化した円柱状のマイクロレンズ７７を形成すると共に、複数のマイクロレンズ７７の間隙に遮光部７６を介在させることができる。
【００３７】
本発明は、係る構成によれば、遮光部７６を黒色レジストから形成している場合、ＬＥＤ１２が発光してマイクロレンズ７７の側面方向へ放射される光を当該遮光部７６で吸収することができる。その結果、本発明は、マイクロレンズ７７の側面方向へ放射される光が、隣接するＬＥＤ１２等に対して迷光となることを抑制することができる。また本発明は、遮光部７６を白色レジストから形成している場合、ＬＥＤ１２が発光してマイクロレンズ７７の側面方向へ放射される光を当該遮光部７６によりマイクロレンズ７７の内部（すなわちマイクロレンズ７７の一部であるレンズ支柱７５の内部）に反射させることができる。その結果、本発明は、この場合もマイクロレンズ７７の側面方向へ放射される光が、隣接するＬＥＤ１２等に対して迷光となることを抑制することができるが、これに加えて遮光部７６によりマイクロレンズ７７の内部に反射した光を当該マイクロレンズ７７のレンズ先端部から外部へ出射させることができる。さらに本発明は、複数のＬＥＤ１２上にレンズ支柱７５を形成したうえで、当該レンズ支柱７５と一体化したマイクロレンズ７７を形成することで、アスペクト比の比較的高いマイクロレンズ７７を得ることができる。
【００３８】
（３−５）他の実施の形態５
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、フォトマスク３５、４９のレンズ単位マスクパターン３７、５０に円形のレンズ頂点形成用透過部３７ＡＸや、第１レンズ頂点形成用透過部５０ＡＸ及び第２レンズ頂点形成用透過部５０ＡＹを設けるようにした場合について述べた。しかしながら本発明は、これに限らず、フォトマスク３５、４９のレンズ単位マスクパターン３７、５０に多角形のレンズ頂点形成用透過部３７ＡＸや、第１レンズ頂点形成用透過部５０ＡＸ及び第２レンズ頂点形成用透過部５０ＡＹを設けるようにしても良い。本発明は、係る構成によっても、上述した第１及び第２の実施の形態によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。なお本発明は、係る構成を他の実施の形態１乃至他の実施の形態４で上述した何れの構成とも組み合わせることができる。
【００３９】
（３−６）他の実施の形態６
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、本発明によるレンズ形成方法、フォトマスク及び発光デバイスを、図１及び図９について上述したディスプレイモジュール１、４５のＬＥＤマイクロディスプレイ３、４６において複数のＬＥＤ１２上にマイクロレンズ２５、４８を形成するレンズ形成方法、当該マイクロレンズ２５、４８の形成に用いるフォトマスク３５、４９、及び複数のＬＥＤ１２と当該ＬＥＤ１２上に形成されたマイクロレンズ２５、４８とを有するＬＥＤマイクロディスプレイ３、４６に適用するようにした場合について述べた。しかしながら本発明は、これに限らず、電子写真式プリンタやＭＦＰ（Multi-Function  Peripheral）、ファクシミリ等の画像形成装置に設けられる露光部において複数のＬＥＤ上にマイクロレンズを形成するレンズ形成方法、当該マイクロレンズの形成に用いるフォトマスク、及びその露光部や、基板の一面に形成された有機ＥＬ（Electro  Luminescence）素子や無機ＥＬ素子等の発光素子上にマイクロレンズを形成するレンズ形成方法、当該マイクロレンズの形成に用いるフォトマスク、及びその有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子等の１又は複数の発光素子と当該発光素子上に形成されたマイクロレンズとを有する発光デバイス等のように、この他種々のレンズ形成方法、フォトマスク及び発光デバイスに広く適用することができる。
【００４０】
（３−７）他の実施の形態７
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、基板の一面に実装された発光素子として、図１及び図９について上述した四角形の発光領域を有するＬＥＤ１２を適用するようにした場合について述べた。しかしながら本発明は、これに限らず、有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子、楕円形や５角形以上の多角形、円形の発光領域を有する発光素子等のように、この他種々の構成の発光素子を広く適用することができる。
【００４１】
（３−８）他の実施の形態８
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、基板の一面に実装された発光素子上に形成される柱状のレンズとして、図１及び図９について上述した円柱状のマイクロレンズ２５、４８、６７、７２、７７を適用するようにした場合について述べた。しかしながら本発明は、これに限らず、角部が丸い多角形柱状のマクロレンズ、楕円柱状のマイクロレンズ等のように、この他種々の構成のレンズを広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、ＬＥＤや有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子等の発光素子上にマイクロレンズを形成するレンズ形成方法、当該マイクロレンズの形成に用いるフォトマスク、及びＬＥＤや有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子等の発光素子と当該発光素子上に形成されたマイクロレンズとを有する発光デバイスに利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１、４５……ディスプレイモジュール、２……基板、２Ａ……一面、３、４６……ＬＥＤマイクロディスプレイ、１２……ＬＥＤ、２５、４８、６７、７２、７７……マイクロレンズ、３５、４９、５５、６０、６５、７０……フォトマスク、３７、５０、５６、６１、６６、７１……レンズ単位マスクパターン、３７Ａ、５０Ａ、６１ＡＺ……透過部、３７ＡＸ、６１ＡＸ、６６ＡＹ、７１ＡＸ、７１ＡＺ……レンズ頂点形成用透過部、３７ＡＹ、５０ＡＺ、５６ＡＹ、６１ＡＹ、６６ＡＸ、７１ＡＹ……レンズ外形形成用透過部、３７Ｂ、５０Ｂ、５６Ｂ、６１Ｂ、７６……遮光部、４０……レンズ形成用材料、５０ＡＸ……第１レンズ頂点形成用透過部、５０ＡＹ……第２レンズ頂点形成用透過部、７５……レンズ支柱。
【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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