(57)【要約】【課題】  レンズ面を高精度に作成可能であり、かつ、低コストにより大量のマイクロレンズアレイを製造可能な製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明にかかるマイクロレンズアレイの製造方法は、大型ガラス基板１２０上にスタンパを用いて複数のマイクロレンズアレイ２１、１２１を形成し、各マイクロレンズアレイ１２、１２１に対応して大型ガラス基板１２０を切断する。ここで、スタンパを形成するために、まず板状部材１０１にフォトレジスト１０２を塗布する。次にフォトレジスト１０２に対してレーザ装置２００によってレーザ光を照射する。そして、レーザ光が照射された前記フォトレジストを現像してレンズ原板を形成する。さらに、レンズ原版上に導電膜を形成し、導電膜をメッキする。【選択図】  図５
2005201933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上にスタンパを用いてマイクロレンズアレイを形成するマイクロレンズアレイの製造方法であって、
前記スタンパを形成する工程と、
前記スタンパに樹脂を充填して、前記ガラス基板上にレンズパターンを形成する工程と、
前記形成されたレンズパターンをスタンパから取り出す工程とを備え、
前記スタンパを形成する工程は、
板状部材にフォトレジストを塗布する工程と、
前記フォトレジストに対してレーザ装置によりレーザ光を照射する工程と、
前記レーザ光が照射された前記フォトレジストを現像してレンズ原版を形成する工程と、
前記レンズ原版上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜をメッキする工程とからなるマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項２】
前記ガラス基板を薄肉化する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項３】
前記ガラス基板を所定サイズに切り出す工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜２いずれかに記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項４】
前記マイクロレンズアレイが形成されたガラス基板に対して、透明電極、スイッチング素子、カラフィルタ層の少なくとも１つを形成することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項５】
少なくとも一方の対向する液晶用ガラス基板上に、マイクロレンズアレイを有するガラス基板を載置した液晶表示装置の製造方法であって、
前記マイクロレンズアレイはガラス基板上にスタンパを用いて形成されるものであり、
前記スタンパを形成する工程は、
板状部材にフォトレジストを塗布する工程と、
前記フォトレジストに対してレーザ装置によりレーザ光を照射する工程と、
前記レーザ光が照射された前記フォトレジストを現像してレンズ原版を形成する工程と、
前記レンズ原版上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜をメッキする工程とを備え、
前記マイクロレンズアレイを形成する工程は、
前記スタンパに樹脂を充填して、ガラス基板上にレンズパターンを形成する工程と、
前記形成されたレンズパターンをスタンパから取り出す工程からなり、
前記マイクロレンズアレイを有するガラス基板を液晶用ガラス基板上に載置する工程を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記マイクロレンズアレイに対して当該マイクロレンズとは異なる屈折率を有する樹脂をマイクロレンズ上に充填する工程を備えることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
ガラス基板上にスタンパを用いてマイクロレンズアレイを形成した後、透明電極を含む液晶用表示素子を形成してマイクロレンズアレイ付きの液晶用ガラス基板を製造する第１の工程と、前記第１の工程により製造されたマイクロレンズアレイ付の液晶用ガラス基板と対向基板とを貼り合せる第２の工程を備えた液晶表示装置の製造方法であって、
前記スタンパを形成する工程は、
板状部材にフォトレジストを塗布する工程と、
前記フォトレジストに対してレーザ装置によりレーザ光を照射する工程と、
前記レーザ光が照射された前記フォトレジストを現像してレンズ原版を形成する工程と、
前記レンズ原版上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜をメッキする工程とを備え、
前記第１の工程におけるマイクロレンズアレイを形成する工程は、
前記スタンパに樹脂を充填して、ガラス基板上にレンズパターンを形成する工程と、
前記形成されたレンズパターンをスタンパから取り出す工程を備えた液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１の工程により製造されたマイクロレンズアレイ付きの液晶用ガラス基板に対して当該マイクロレンズと異なる屈折率を有する樹脂をマイクロレンズ上に充填する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記樹脂に接して強化用ガラス基板を固定する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記液晶用ガラス基板を所定サイズに切り出す工程をさらに備えたことを特徴とする請求項７〜８いずれかに記載の液晶用表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記液晶用ガラス基板を所定サイズに切り出す工程の前に、前記強化ガラス基板を除去する工程を備えたことを特徴とする請求項１０記載の液晶用表示装置の製造方法。
【請求項１２】
ガラス基板上にマイクロレンズアレイを形成するスタンパの製造方法であって、
板状部材にフォトレジストを塗布する工程と、
前記フォトレジストに対してレーザ装置によりレーザ光を照射する工程と、
前記レーザ光が照射された前記フォトレジストを現像してレンズ原版を形成する工程と、
前記レンズ原版上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜をメッキする工程とを備えたスタンパの製造方法。
【請求項１３】
ガラス基板上にマイクロレンズアレイを形成するスタンパであって、
板状部材上にフォトレジストに対してレーザ装置により形成された型を用いて製造されたスタンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズアレイ、スタンパ及び液晶表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロレンズアレイは、様々な分野において用いられているが、その用途の一つに液晶表示装置の部品がある。液晶表示装置においては、ＴＦＴ素子等のスイッチング素子による遮光を回避し光利用効率を高めるために背面側ガラス基板にマイクロレンズアレイを配置している。
【０００３】
マイクロレンズアレイは、例えば、特許文献１に記載された製造方法により製造される。特許文献１に記載された製造方法においては、まず、成形型となるガラス基板の表面にマスクを介して湿式エッチングを行ない球面状・円筒面上をなす多数の微小凹部を形成している。次にこのガラス基板の表面にマスクを介さずに再度湿式エッチングを行なうことにより多数の微小凹部を稠密状に配列せしめることにより成形型を形成している。そしてかかる成形型を用いてマイクロレンズアレイを構成している。
【特許文献１】特開平１０−３９１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来のマイクロレンズアレイ及びそれを用いた液晶の製造方法には以下のような問題がある。
【０００５】
（ｉ）まず、液晶パネルは大画面化が進んでいるため、それに利用されるマイクロレンズアレイも大面積化する必要があるが、エッチングによる方式では、露光装置（アライナー、ステッパなど）、エッチング装置など製造装置の大型化及びコスト高になるという問題がある。また、仮に大面積のパターニングができてもエッチング領域が広いのでばらつきを抑えることは困難である。
【０００６】
（ｉｉ）小型液晶パネルにおいても、生産性の向上及びコストダウンのため大面積でマイクロレンズアレイを作成しておき、それを液晶パネルのサイズに合わせてダイシングすることが望まれているが、エッチング方式では、上記大面積化自体が困難である。あえてエッチング方式で実現しようとすると、まず、エッチング方式で小型液晶パネルサイズの原版を作り、メッキなどで多数の複製原版を作製し、さらにそれらを大型の基板上に、縦横方向に精度良く配置すると共に、角度ずれなく配置する必要がある。さらには、これら大型基板上に配置された小型液晶パネルサイズの原版から大型ガラス基板に光硬化樹脂、熱硬化樹脂などを用いて所定のマイクロレンズアレイを転写する場合も、先の大型基板に配置された個々の小型液晶パネルサイズ原版間に段差、隙間等があると、光硬化樹脂、熱硬化樹脂の塗布が困難なばかりでなく、離型も極めて難しくなる。
【０００７】
（ｉｉｉ）また、マイクロレンズアレイを利用する目的は光利用効率を高めることにあるため、小型液晶とマイクロレンズとの間には高精度のアライメントが必要とされるが、湿式エッチング方式、ドライエッチング方式では、エッチングの影響により所定のアライメントマークを同時に形成することはできない。先にマイクロレンズアレイを形成したのち、アライメントマークを別途形成した場合、レンズを見ながらアライメントマークを形成するため、アライメントマークとレンズ間の精度が落ちることになる。
【０００８】
（ｉｖ）湿式エッチングを用いてマイクロレンズアレイの成形型を形成する方法では、さらに高精細化のためにマイクロレンズの狭ピッチ化が進んだ場合には精度良くレンズ形状を形成できない。また、光利用効率向上のためにレンズ形状は時には非球面形状を持たせることが好ましいが、湿式エッチング方式は非球面化はできない。レジストリフロー方式でレンズ形状を作製する場合も非球面化は困難である。ドライエッチング方式においては、最初にレジストリフロー工程が入るため、同様な問題が生じる。あるいは、湿式エッチング方式と同様にパターニングを施し、基板をドライエッチングする場合も、レンズ面の非球面化は難しい。
【０００９】
（ｖ）さらに、液晶画素のカラーパターンは、デルタ形状、モザイク形状、ストライプ形状がある。デルタ形状あるいはモザイク形状の場合には光利用効率を上げるため、レンズ形状は円形よりも正四角形あるいは正六角形などの稠密構造とすることが考えられるが、ストライプ形状の場合にはレンズの縦横比が非常に大きくなるので、従来の方式では作成することができない。すなわち、乾式および湿式エッチングによる基板上へのマイクロレンズアレイの直接転写では基本的に等方性エッチングの原理に基づくため、レンズ底面形状は円形、正六角形、もしくは正方形などのレンズの縦横比がほぼ１：１のものに限られる。
【００１０】
レジストリフロー方式でレジストを球面化し、これよりメッキスタンパなどを作製し、レンズアレイを複製する方法においては、レンズ底面が長方形の場合、レジストリフロー方式でレンズ化するとレンズ断面形状は球にはならず、シリンドリカル形状に近い形になり、集光は一点に集中しない。このように長方形であるストライプ形状の液晶画素に対応したマイクロレンズアレイを従来知られている方式で作製することは極めて困難である。実際、テレビあるいはパソコンなどの動画用ディスプレイに利用されている液晶パネルは前記のようなストライプ形状が多く用いられているため、大面積の液晶パネルにマイクロレンズアレイを利用した場合には、底面の縦横比が大きなマイクロレンズであっても等方的に曲率がほぼ等しいマイクロレンズでなければ、利用効率が減少しやすく、利用効率を目的としてマイクロレンズアレイを使用しているにも拘わらず、所期の効果が得られないという問題がある。
【００１１】
マスク自体に光の透過率を段階的に変化させた所謂グレースケールマスクを用いて、ストライプ形状に対応した底面の縦横比が大きなマイクロレンズアレイを作製することは可能であるが、マスクの大ききに限界があり、大面積化はできない。また、小型液晶パネル用マイクロレンズアレイ原版なら作製可能だが、やはり、個々のレンズアレイ原版を多数個並べる必要があるという問題は先に述べたとおりである。
【００１２】
（ｖｉ）またさらに、エッチングによってレンズ原版を作成するスタンパ方式では、エッチングにより表面が粗くなるため、転写した際に、レンズ面形状も荒れたものとなりやすい。
【００１３】
（ｖｉｉ）また、液晶テレビは今後益々高精細化（液晶素子の高密度化）に向かっていくが、高精細化には液晶画素ピッチが小さくなる方向であり、相対的に開口率が落ちるため、暗くなる。従来、開口率を上げるため、ＴＦＴなどの線幅を細くしてきたが、限界が生じ、この方法では達成できないという問題があった。特にストライプ構造の液晶パネルでは、先に述べたように高性能のマイクロレンズアレイが出来ないため、一層この間題は深刻となる。
【００１４】
本発明は、上記の各種課題を一挙に解決できるマイクロレンズアレイの製造方法を提供するものであり、その工業的利用価値が極めて高いことに特徴がある。
【００１５】
すなわち、本発明は大面積の基板上にマイクロレンズを高精度に作成できるマイクロレンズの製造方法を提供することを第１の目的とする。
【００１６】
また、大面積でマイクロレンズを製造できるため、単一基板上に複数作成したマイクロレンズアレイの多面取りも可能となり、低コスト化で製造可能なマイクロレンズアレイ及び液晶表示装置の製造方法を提供することを第２の目的とする。
【００１７】
さらに、本発明は軽量化のために薄型化されたマイクロレンズアレイを高歩留まりで製造可能なマイクロレンズアレイ及び液晶表示装置の製造方法を提供することを第３の目的とする。
【００１８】
さらに第４の目的として、高精細（高密度液晶素子）で、高光利用効率の液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明にかかるマイクロレンズアレイの製造方法は、ガラス基板上にスタンパを用いてマイクロレンズアレイを形成するマイクロレンズアレイの製造方法であって、前記スタンパを形成する工程と、前記スタンパに樹脂を充填して、前記ガラス基板上にレンズパターンを形成する工程と、前記形成されたレンズパターンをスタンパから取り出す工程とを備え、前記スタンパを形成する工程は、板状部材にフォトレジストを塗布する工程と、前記フォトレジストに対してレーザ装置によりレーザ光を照射する工程と、前記レーザ光が照射された前記フォトレジストを現像してレンズ原版を形成する工程と、前記レンズ原版上に導電膜を形成する工程と、前記導電膜をメッキする工程とを備えたものである。
【００２０】
前記ガラス基板を薄肉化する工程をさらに備えることが好ましい。さらに、前記ガラス基板を所定サイズに切り出す工程を備えるようにしてもよい。また、前記マイクロレンズアレイが形成されたガラス基板に対して、透明電極、スイッチング素子、カラフィルタ層の少なくとも１つを形成することが好ましい。
【００２１】
本発明にかかる液晶表示装置の製造方法は、少なくとも一方の対向する液晶用ガラス基板上に、マイクロレンズアレイを有するガラス基板を載置した液晶表示装置の製造方法であって、前記マイクロレンズアレイはガラス基板上にスタンパを用いて形成されるものであり、前記スタンパを形成する工程は、板状部材にフォトレジストを塗布する工程と、前記フォトレジストに対してレーザ装置によりレーザ光を照射する工程と、前記レーザ光が照射された前記フォトレジストを現像してレンズ原版を形成する工程と、前記レンズ原版上に導電膜を形成する工程と、前記導電膜をメッキする工程とを備え、前記マイクロレンズアレイを形成する工程は、前記スタンパに樹脂を充填して、ガラス基板上にレンズパターンを形成する工程と、前記形成されたレンズパターンをスタンパから取り出す工程からなり、前記マイクロレンズアレイを有するガラス基板を液晶用ガラス基板上に載置する工程を備えたものである。
【００２２】
ここで、前記マイクロレンズアレイに対して当該マイクロレンズとは異なる屈折率を有する樹脂をマクロレンズ上に充填する工程を備えることが好ましい。
【００２３】
本発明にかかる他の液晶表示装置の製造方法は、ガラス基板上にスタンパを用いてマイクロレンズアレイを形成した後、透明電極を含む液晶用表示素子を形成してマイクロレンズアレイ付きの液晶用ガラス基板を製造する第１の工程と、前記第１の工程により製造されたマイクロレンズアレイ付の液晶用ガラス基板と対向基板とを貼り合せる第２の工程を備えた液晶表示装置の製造方法であって、前記スタンパを形成する工程は、板状部材にフォトレジストを塗布する工程と、前記フォトレジストに対してレーザ装置によりレーザ光を照射する工程と、前記レーザ光が照射された前記フォトレジストを現像してレンズ原版を形成する工程と、前記レンズ原版上に導電膜を形成する工程と、前記導電膜をメッキする工程とを備え、前記第１の工程におけるマイクロレンズアレイを形成する工程は、前記スタンパに樹脂を充填して、ガラス基板上にレンズパターンを形成する工程と、前記形成されたレンズパターンをスタンパから取り出す工程を備えたを備えたものである。
【００２４】
前記第１の工程により製造されたマイクロレンズアレイ付きの液晶用ガラス基板に対して当該マイクロレンズと異なる屈折率を有する樹脂をマイクロレンズ上に充填する工程をさらに備えることが望ましい。さらに、前記樹脂に接して強化用ガラス基板を固定する工程を備えることが好ましい。また、前記液晶用ガラス基板を所定サイズに切り出す工程を備えるようにしてもよい。また、前記液晶用ガラス基板を所定サイズに切り出す工程の前に、前記強化ガラス基板を除去する工程を備えるようにしてもよい。
【００２５】
本発明にかかるスタンパの製造方法は、ガラス基板上にマイクロレンズアレイを形成するスタンパの製造方法であって、板状部材にフォトレジストを塗布する工程と、前記フォトレジストに対してレーザ装置によりレーザ光を照射する工程と、前記レーザ光が照射された前記フォトレジストを現像してレンズ原版を形成する工程と、前記レンズ原版上に導電膜を形成する工程と、前記導電膜をメッキする工程とを備えたものである。
【００２６】
本発明にかかるスタンパは、ガラス基板上にマイクロレンズアレイを形成するためのスタンパであって、板状部材上にフォトレジストに対してレーザ装置により形成された型を用いて製造される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にかかるマイクロレンズの製造方法によれば、大面積の基板上にマイクロレンズを高精度に作成できる。また、大面積でマイクロレンズを製造できるため、単一基板上に複数作成したマイクロレンズアレイの多面取りも可能となり、低コスト化で製造可能なマイクロレンズアレイ及び液晶表示装置の製造方法を提供することができる。さらに、本発明は軽量化のために薄型化されたマイクロレンズアレイを高歩留まりで製造可能なマイクロレンズアレイ及び液晶表示装置の製造方法を提供することができる。さらに、高精細（高密度液晶素子）で、高光利用効率の液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
発明の実施の形態１．
本発明にかかるマイクロレンズアレイ、スタンパ及び液晶表示装置の製造方法を説明するにあたり、まずは、製造物であるマイクロレンズアレイが主として利用される液晶表示装置の構成について、マイクロレンズアレイの機能とともに簡単に説明しておく。
【００２９】
図１に液晶表示装置の断面図を示す。この液晶表示装置では、２枚のガラス基板２、１２の間に液晶７が挟持されている。ガラス基板２の前面側（観察者側）には偏光フィルム１が設けられている。ガラス基板２の液晶層７が設けられた側（背面側）にはブラックマトリクス３、カラーフィルタ層４、透明電極５、配向膜６が形成されている。ガラス基板２とガラス基板１２の間には、スペーサ８が設けられている。ガラス基板１２の前面側には、スイッチング素子であるＴＦＴ素子１１、透明電極１０、配向膜９が形成されている。
【００３０】
図１に示す液晶表示装置においては、ガラス基板１２の背面側にマイクロレンズアレイ１２１が形成されている。マイクロレンズアレイ１２１は、画素単位でマイクロレンズが設けられている。即ち、画素と同じ数だけ設けられている。例えば、携帯端末用の液晶表示装置の場合には、約２０万個のマイクロレンズによって一組のマイクロレンズアレイ１２１を構成する。尚、図１に示す液晶表示装置においては、ガラス基板１２上のレンズとして機能する部分をマイクロレンズアレイ１２１としているが、広義にはガラス基板１２とマイクロレンズアレイ１２１を併せてマイクロレンズアレイと呼ぶ。
【００３１】
図２に示されるようにマイクロレンズは、正六角形からなる領域より凸状に突出しており、これにより凸レンズを構成している。マイクロレンズアレイ１２１は、背面側からの光がＴＦＴ素子１１に当たることがないように屈折させる。これにより、光の利用効率が高められ、高輝度表示が可能となる。透明基板１２には、その周辺を囲うようにしてリム１１２を設けるようにしてもよい。リム１１２は、透明基板１２の全周に亘って途切れることなく連続的に略同じ高さで形成された凸状部である。但し、リム１１２は、透明基板１２の全周に亘って設けられている必要はなく、一部において途切れていてもよい。リム１１２は、マイクロレンズアレイ１２２の頂点（最も高い点）と同じかそれ以上の高さを有している。リム１１２は透明基板１２と一体化されている。リム１１２は、透明基板１２と同一の材料にて構成されている場合もあるし、異なる材料にて構成されている場合もある。好適な実施の形態においては、リム１１２はマイクロレンズアレイ１２２と同じ材料により構成される。例えば、透明樹脂やガラスにより構成されるが、必ずしも透明である必要はない。なお、同一の材料により形成する場合には、図２（ｂ）に示すようにテーパ面を設けることが好ましい。図２（ｂ）に示されるように当該リム１１２は、上面１１２２と側面１１２１を有するが、マイクロレンズアレイ１２１側の側面１１２１が斜面である。即ち、側面１１２１が上面１１２２に対して垂直ではなく、一定の傾斜を持つテーパ面として形成されている。このように、リム１１２のマイクロレンズアレイ１２１側の側面を斜面とすると、金型から離型しやすく、製造歩留りを向上させることができる。
【００３２】
図３にマイクロレンズアレイを有する液晶表示装置の別の構成例を示す。図２に示す液晶表示装置では、マイクロレンズアレイ２１は、前面側のガラス基板２の前面に設けられている。このように前面側のガラス基板２の前面にマイクロレンズアレイ２１を設けることによって、視野角を広げることが可能となる。
【００３３】
ところで、ガラス基板２、１２は、図４に示されるように、大型の板状ガラスである大型ガラス基板１２０より多数個取りされている。尚、この明細書では、液晶表示装置において液晶用ガラス基板とマイクロレンズアレイが一体に形成されている場合には、マイクロレンズアレイ付きの液晶用ガラス基板とし、後述するマイクロレンズアレイを形成したガラス基板を液晶用ガラス基板と別部材として利用する場合には、単にマクロレンズアレイを有するガラス基板という用語を用いる。大型ガラス基板１２０のサイズは例えば３６０ｍｍ×４６０ｍｍ、８００ｍｍ×８００ｍｍ、１５００ｍｍ×１８００ｍｍであり、肉厚は０．７ｍｍや１．０ｍｍである。大型ガラス基板１２０より多数個取りされるガラス基板２、１２のサイズは例えば４０ｍｍ×４０ｍｍである。
【００３４】
ここで、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの製造フローの一例を簡単に説明する。まず大型ガラス基板１２０上に複数のマイクロレンズアレイ２１、１２１を形成する。その後、透明電極やカラーフィルタ層等の液晶表示用素子を形成し、シール工程、液晶封止工程の後、各マイクロレンズアレイ２１、１２１が分離するように大型ガラス基板１２０等を切断する。これによって、大型ガラス基板１２０よりマイクロレンズアレイ２１、１２１を有する液晶パネルを複数同時に製造することができ、製造効率を高めることができる。また、マイクロレンズアレイ１２１を形成後、透明電極やカラーフィルタ層等の各層を形成する前に各マイクロレンズアレイ２１、１２１が分離するように大型ガラス基板１２０を切断するようにしてもよい。この場合には、切断後のガラス基板２、１２に対して液晶表示用素子を形成し、シール工程、液晶封入工程等を行なう。
【００３５】
なお、マイクロレンズアレイ基板と別体で準備しておいて、液晶パネルを作成後、液晶画素とマイクロレンズアレイが一致するように位置合わせしてして重ねてもよい。
【００３６】
続いて、図５を用いて、本発明の実施の形態にかかるマイクロレンズアレイの製造方法について説明する。図５では工程毎に一部断面図が示されている。この例では、２Ｐ法によりマイクロレンズアレイが形成される。
【００３７】
先ず、図５（ａ）に示されるように、板状部材１０１上にスピンコート法、スライダーコート法、ローラーコート法等によりポジ型フォトレジスト１０２を塗布する。ここで板状部材１０１は例えばガラス基板である。次に、レーザ光をレジスト１０２に照射する。このとき、レーザ装置から照射されるレーザ光の強度に応じてレジスト１０２の反応が異なることを利用して、マイクロレンズアレイ１２１に対応する形状が構成されるように順次レーザ光の強度を調節しながらレジスト１０２上を走査（スキャン）する。利用可能なレーザとしては、例えば、分解能が０．５μｍのＫｒＦレーザ、ＹＡＧレーザやＨｅＣｄレーザなどがある。ＹＡＧレーザの場合、例えば、２６６ｎｍの波長を有する。これらのレーザは、金属蒸気レーザであり、連続発振制御が行われる。レーザビームの直径は、約１．５μｍであり、対物レンズにより０．５μｍに絞り込む。レーザ加工を行なう場合、ガラス基板を固定したＸＹテーブルを移動させることによってレーザ光を走査してもよい。この場合、ＸＹテーブルは、例えば干渉制御によって位置決めを行なう。レーザ光の強度は、例えば３２諧調や１２８諧調で調整することができる。レーザ光の強度の調整は、音響光学モジュレータによって行なっても良く、また、レーザ自体のパワー制御によって行なっても良い。
【００３８】
図６にレーザ光の照射動作の様子を示す。図６においては、レジスト１０２の上面にレーザ装置２００からレーザ光を照射している。図６に示されるレジスト１０２は、大型ガラス基板１２０と同じサイズを有し、例えば、Ｘ１＝４６０ｍｍ、Ｙ１＝３６０ｍｍである。マイクロレンズアレイ１２１が形成される領域のサイズは、例えば、ｘ１＝４０ｍｍ、ｙ１＝４０ｍｍである。かかるレーザ光の照射によって図５（ｂ）に示されるように照射部分１０２１と未照射部分１０２２が形成される。
【００３９】
次に現像液によって照射部分１０２１のレジストを溶解除去する。これにより、図５（ｃ）に示されるような板状部材１０１と、マイクロレンズアレイ１２１に対応した形状を有するレジスト１０２２が形成される。この状態における板状部材１０１及びレジスト１０２２よりなる構成を「レンズ原版」とする。
【００４０】
さらに、レジスト１０２２上にスパッタ等により導電膜を形成した後、電解メッキにより金型、即ちメッキスタンパ１０３を形成する。スタンパ１０３はいわゆる反転型であり、その一面には複数のマイクロレンズアレイの凸レンズに対応した半球状の凹部が複数形成されている。スタンパ１０３は例えばＮｉ、Ｃｕ、Ａｕにより形成される。スタンパ１０３は、電解メッキでなくとも無電解メッキにより形成することも可能である。スタンパ１０３が形成された状態を図５（ｄ）に示す。
【００４１】
その後、板状部材１０１及びレジスト１０２２からなるレンズ原版をスタンパ１０３から分離する。さらに、スタンパ１０３に溶融状態のＵＶ（紫外線）硬化性樹脂１０４を充填する（図５（ｅ））。このとき、スタンパ１０３とＵＶ硬化性樹脂１０４との間にフッ素系やシリコン系材料からなる離型剤層を形成してもよい。これにより簡単に剥離できる。
【００４２】
ＵＶ硬化性樹脂１０４としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル、シクロオレフィン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等がある。ＵＶ硬化性樹脂の代わりに熱硬化性樹脂を用いてもよい。さらに、大型ガラス基板１２０をＵＶ硬化性樹脂１０４上に載置する。その後、図７（ａ）に示されるように、押圧部材１０５によって大型ガラス基板１２０を上方から押圧し、ＵＶ硬化性樹脂１０４がスタンパ１０３の全体に行き渡るようにする。押圧後の様子を図７（ｂ）に示す。押圧部材１０５を用いて大型ガラス基板１２０を押下する工程では、当該大型ガラス基板１２０は破損しやすいため注意が必要である。このため、この点を考慮すれば、大型ガラス基板１２０は肉厚が厚いことが好ましい。例えば、肉厚が１．３ｍｍであるとよい。
【００４３】
続いて、図５（ｆ）に示されるように、紫外線光（ＵＶ光）を照射して、ＵＶ硬化性樹脂１０４を硬化させる。そして、スタンパ１０３を硬化した樹脂１０４から剥離すると、マイクロレンズアレイ２１が表面に形成された大型ガラス基板１２０、すなわち広義のマイクロレンズアレイが製造される(図５（ｇ））。尚、マイクロレンズアレイ１２１付きの大型ガラス基板１２０も図５に示す工程により製造可能である。
【００４４】
この時点で、大型ガラス基板１２０を後に詳述するケミカルエッチング等により肉厚を薄くするようにしてもよい。上述のように大型ガラス基板１２０は、その表面にマイクロレンズアレイ２１を形成する際には押圧部材１０５によって押圧するため、厚いことが好ましいが、最終的には軽量化のため薄いことが好ましいので、押圧処理を終えたこの時点で肉厚を薄くするとよい。
【００４５】
さらに図８に示されるように、マイクロレンズアレイ２１上に当該マイクロレンズアレイ２１と異なる屈折率を有する合成樹脂である透明樹脂１０６を充填する（図８（ａ））。そして、充填した透明樹脂１０６に対してガラス基板１０７を貼り合せる（図８（ｂ））。このとき、ガラス基板１０７は、マイクロレンズアレイ２１に対して当該透明樹脂１０６が硬化することによって貼り合せられていてもよく、また、図示しない接着剤を別途塗布することによって貼り合せられていてもよい。
【００４６】
大型ガラス基板１２０は、この段階では、切断される前であるため大面積を有しており、非常に壊れやすい。特に、携帯電話機や携帯端末に組み込まれる液晶表示装置のガラス基板では、軽量化のため、厚さが薄いことが要請される。例えば、厚さ０．７ｍｍ程度の大型ガラス基板が用いられる。そのため、ガラス基板１０７は、その後の工程において、大型ガラス基板１２０の強度を強化するために透明樹脂１０６を介して大型ガラス基板１２０に貼り付けられている。特に透明電極やカラーフィルタ層等の液晶表示用素子を形成する際や基板同士を貼り合せる際に大型ガラス基板１２０に対して力が加わり、破損する可能性もあるため、かかる破損を回避する上で強化用ガラス基板１０７は役立つ。
【００４７】
このようにして強化用ガラス基板１０７が貼り付けられた大型ガラス基板１２０に対しては、透明電極、カラーフィルタ層等の液晶表示用素子が形成される。さらに、この大型ガラス基板１２０と対向する対向基板であるＴＦＴ基板１２とシール材を介して接続される。そして、液晶７が注入されその入口が封止される（図８（ｃ））。
【００４８】
さらに図８（ｄ）に示すように、軽量化のために強化用ガラス基板１０７及びＴＦＴ基板１２をケミカルエッチングによって薄くしてもよい。ケミカルエッチングでは、例えば、フッ酸やバッファードフッ酸が用いられる。例えば、１ｍｍ以上あった厚さ（肉厚）を０．７ｍｍ以下にまで薄くする。尚、強化用ガラス基板１０７及びＴＦＴ基板１２は、光学研磨加工によりその肉厚を薄くしてもよい。研磨法としては、例えば、片面バフ光学研磨やＣＭＦ（化学機械研磨）がある。
【００４９】
このとき図８（ｄ）’に示すように、強化用ガラス基板１０７を取り除いてもよい。但し、この時点で強化用ガラス基板１０７を取り除かずに、ダイシング後に取り除くようにしてもよい。強化用ガラス基板１０７は、ケミカルエッチングによって取り除いてもよく、その他の手段によって取り除いても良い。強化用ガラス基板１０７を取り除くことによってさらに液晶表示装置を薄型化でき、軽量化が達成できる。
【００５０】
その後、ダイシング工程によって、マイクロレンズアレイ毎、即ち液晶表示パネル単位に液晶７が注入され、封止された状態の大型ガラス基板等を切断する。
【００５１】
以上説明した通り、本発明の実施の形態にかかるマイクロレンズアレイの製造方法によれば、スタンパを形成するにあたってレーザ装置を用いているため、レンズ面を高精度に形成することができる。また、大型ガラス基板に複数のマイクロレンズアレイを形成した後、個々のマイクロレンズアレイ、即ちガラス基板が分離されるように切断して複数のマイクロレンズアレイを同時に形成したため、生産性を向上させることができる。
【００５２】
また、本発明の実施の形態ではマイクロレンズ付きの液晶用ガラス基板としているため、薄型化が図れるとともに、別部材とするよりも液晶のカラーパターンとの一致を高精度に行うことが可能となる。さらに、レーザ照射によるレンズ原版を用いるため、エッチングによる方法では不可能なレンズ面を非球面化することや、回折構造とすることも可能である。
【００５３】
さらに、製造工程においてマイクロレンズアレイに対して強化用ガラス基板を固定したため、製造途中の大型ガラス基板の破損を防止でき、歩留りを向上させることができる。さらにまた、液晶を封止した後に大型ガラス基板をケミカルエッチングや研磨により薄くしたため液晶表示装置を軽量化することができる。
【００５４】
発明の実施の形態２．
発明の実施の形態２では、まず、図５に示す製造工程に従ってマイクロレンズ２１付きの大型ガラス基板１２０を製造している。その後に図９に示す製造工程により液晶表示装置を製造している。
【００５５】
図９（ａ）に示されるように、まず、マイクロレンズアレイ２１上に当該マイクロレンズアレイ２１と異なる屈折率を有する透明樹脂１０６を充填する。発明の実施の形態１では、その後に強化用ガラス基板１０７を貼り付けているが、この発明の実施の形態２では強化用ガラス基板１０７は貼り付けていない。即ち、透明樹脂１０６が露出した状態である。
【００５６】
その後、ケミカルエッチングや研磨によって大型ガラス基板１２０の厚さ（肉厚）を薄くする（図９（ｂ））。例えば、１．０ｍｍの厚さを０．７ｍｍの厚さに薄くする。さらに、薄肉化がされた大型ガラス基板１２０の表面に透明電極、カラーフィルタ層等が形成される。この大型ガラス基板１２０と対向するＴＦＴ基板１２とシール材を介して接続される。そして、液晶７が注入されその入口が封止される（図９（ｃ））。
【００５７】
その後、発明の実施の形態１と同様にしてダイシング工程において、マイクロレンズアレイ毎、即ち液晶表示装置単位に液晶７が封入された状態の大型ガラス基板等を切断する。
【００５８】
本発明の実施の形態２においては、特に強化用ガラス基板を用いていないため、製造工程が簡略化され、低コストを実現できる。その一方で、強化用ガラス基板は用いていないものの、透明樹脂をマイクロレンズアレイ２１、１２１に対して充填しているため、かかる透明樹脂も硬化状態においてガラス基板を強化する機能を果たす。
【００５９】
尚、本発明の実施の形態２にかかる液晶表示装置の製造方法において、大型ガラス基板１２０に厚さが薄いガラス基板を用いた場合には図９（ｂ）に示す薄肉化の工程は不要である。
【００６０】
発明の実施の形態３．
発明の実施の形態１及び２では、図５に示す工程により製造されたマイクロレンズアレイ２１に対して透明樹脂１０６を充填していたが、これに限らず、透明樹脂１０６を充填しなくてもよい。この発明の実施の形態３においても、液晶を封入前にケミカルエッチングや研磨によって大型ガラス基板１２０ｂの厚さ（肉厚）を薄くする（図１０（ｂ））。例えば、１．０ｍｍの厚さを０．７ｍｍの厚さに薄くする。
【００６１】
透明樹脂１０６を充填しない場合に透明電極、カラーフィルタ層等の液晶表示用素子を大型ガラス基板１２０ｂに形成し、そしてこの大型ガラス基板１２０ｂと対向する大型ガラス基板１２０ａとシール材を介して接続し、液晶７を封入する（図１０（ａ））。
【００６２】
尚、本発明の実施の形態３にかかる液晶表示装置の製造方法において、当初より大型ガラス基板１２０に厚さが薄いガラス基板を用いた場合には図９（ｂ）に示す薄肉化の工程は不要である。
【００６３】
発明の実施の形態４．
図５に示す製造工程により製造されたマイクロレンズアレイ２１を有する大型ガラス基板１２０をケミカルエッチングや研磨により薄くするようにしてもよい。本発明の実施の形態によって製造されるマイクロレンズアレイは、液晶表示装置において液晶表示用素子が設けられる液晶用ガラス基板としては機能せず、その上に載置される別部材のガラス基板上に形成されたマイクロレンズアレイとして機能する。
【００６４】
また、液晶表示装置に用いられるガラス基板と一体化されずに独立したマイクロレンズアレイの場合にも同様にして製造可能である。図１１に製造工程を示す。図１１（ａ）の状態にあるマイクロレンズアレイ３００は、マイクロレンズアレイ３０２がガラスからなる本体３０１上に図５に示す２Ｐ法により形成されている。
【００６５】
また、本発明の他の優れた点として、大画面のテレビ等の液晶表示装置に用いられるようなストライプ状のカラーパターンを用いた液晶に、本発明を利用する場合に、特に好適である。このような場合、第１の実施の形態と異なり、マイクロレンズを形成した後ガラス基板を所定サイズに切り出すことなく、そのまま一枚のマイクロレンズアレイとして液晶用ガラス基板上に載置することが可能である。
【００６６】
まず、ストライプ状のカラーパターンに対応したレンズ形状を有するマイクロレンズアレイを示す。図１２に示されるように、各マイクロレンズ１２１はカラーパターンに対応して長方形状のレンズであり、その断面は縦、横とも球面形状となっている。この実施の形態では、アスペクト比がほぼ１：３のものを用いるが、異なるアスペクト比のものにも適用可能である。
【００６７】
図１３はこのマイクロレンズアレイの製造の様子を示す斜視図であり、第１の実施の形態と同様に、大面積の板状のガラス基板上にフォトレジストを形成するが、全領域にマイクロレンズアレイを形成するためにレーザ光の照射を行う。この工程以外は、図５に示す工程と同様にレンズ原版を得て、さらに導電膜を形成し、その上にメッキを形成してスタンパを製造する。このスタンパを用いて、対向するガラス基板との間に樹脂を注入し、硬化し、離型することにより、大面積でガラス基板上に形成したマイクロレンズを得ることができる。
【００６８】
このマイクロレンズアレイ本体３０１をケミカルエッチングや研磨による薄肉加工する。この場合、薄肉加工後のマイクロレンズアレイ本体３０１の肉厚は１ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下である。例えば、０．２ｍｍである。これにより、図１１（ｂ）に示すように本体３０１が薄肉化され、軽量化される。その後、ダイシングにより複数のマイクロレンズアレイ３００を切断する。切断後のマイクロレンズアレイ３００を液晶表示装置において用いられるガラス基板に貼り付けることも可能である。
【００６９】
このマイクロレンズアレイのガラス基板３０１をケミカルエッチングや研磨による薄肉加工することも可能である。この場合、薄肉加工後のマイクロレンズアレイのガラス基板の厚みは０．７ｍｍ以下であり、好ましくは０．５ｍｍ以下である。例えば０．３ｍｍが可能である。
【００７０】
本発明の実施の形態により、大面積のマイクロレンズアレイ付きガラス基板を効率よく製造可能であり、狭ピッチ化が進んだ大画面の液晶でも、精度良くレンズ形状を製造できる。特に、ストライプ状のカラーパターンの形態においても、エッチングによる方法では実現不可能であった底面が長方形状のレンズも形成可能であり、それによって稠密構造であるとともに、光利用効率の極めて高い構造のマイクロレンズアレイを製造することが可能である。
【００７１】
さらに、この実施の形態においても、前述のマイクロレンズアレイの製造方法と同様に、樹脂を充填することや光源側だけでなく、出射側にもマイクロレンズアレイを載置した構造の液晶表示装置とすることも可能である。
【００７２】
その他の実施の形態．
上述の例においてマイクロレンズは凸レンズであったが、凹レンズであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明にかかる液晶表示装置の製造方法によって製造される液晶表示装置の一部断面図である。
【図２】本発明にかかるマイクロレンズアレイの上面図である。
【図３】本発明にかかる液晶表示装置の製造方法によって製造される液晶表示装置の一部断面図である。
【図４】本発明にかかるガラス基板が切断分離される前の大型ガラス基板を示す図である。
【図５】本発明にかかるマイクロレンズアレイの製造方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明にかかるマイクロレンズアレイの製造方法における一工程の様子を示す斜視図である。
【図７】本発明にかかるマイクロレンズアレイの製造方法における一工程の様子を示す断面図である。
【図８】本発明にかかる液晶表示装置の製造方法における一工程の様子を示す一部断面図である。
【図９】本発明にかかるマイクロレンズアレイの製造方法における一工程の様子を示す一部断面図である。
【図１０】本発明にかかる液晶表示装置の製造方法における一工程の様子を示す一部断面図である。
【図１１】本発明にかかる液晶表示装置の製造方法における一工程の様子を示す一部断面図である。
【図１２】本発明にかかるマイクロレンズアレイ付きガラス基板の平面図である。
【図１３】本発明にかかるマイクロレンズアレイの製造方法における一工程の様子を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  偏光フィルム
２  ガラス基板
３  ブラックマトリクス
４  カラーフィルタ層
５  透明電極
６  配向膜
７  液晶
８  スペーサ
９  配向膜
１０  透明電極
１１  スイッチング素子
１２  ガラス基板
２１  マイクロレンズアレイ
１０１  板状部材
１０２  フォトレジスト
１０３  スタンパ
１０４  硬化性樹脂
１０５  押圧部材
１０６  透明樹脂
１０７  強化用ガラス基板
１２０  大型ガラス基板
１２１  マイクロレンズアレイ
２００  レーザ装置
３００  マイクロレンズアレイ
３０１  マイクロレンズアレイ
３０２  マイクロレンズアレイ本体
【図１】
2005201933.tif 000003
【図２】
2005201933.tif 000004
【図３】
2005201933.tif 000005
【図４】
2005201933.tif 000006
【図５】
2005201933.tif 000007
【図６】
2005201933.tif 000008
【図７】
2005201933.tif 000009
【図８】
2005201933.tif 000010
【図９】
2005201933.tif 000011
【図１０】
2005201933.tif 000012
【図１１】
2005201933.tif 000013
【図１２】
2005201933.tif 000014
【図１３】
2005201933.tif 000015