(57)【要約】自己整合型シャドーマスクは、液体現像剤で現像されるポジ型フォトレジスト(１８)を用いて作成される。マスクのアパーチャ(３０)のマスク間変動度のレベルは、与えられたマスク内のアパーチャについてもマスク間についても、トナー粒子の機械的転写を用いて作成されたマスクより低い(図４〜５及び７〜８)。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーン用シャドーマスクを作成するための方法において、
(ａ)  レンズアレイを付帯する第１の面と第２の面とを有する基層シートを提供する工程、
(ｂ)  前記基層シートの前記第２の面に、化学線で露光されると現像剤溶液に溶解可能になる感光性母材に分散された、少なくとも１つの顔料を含み、前記少なくとも１つの顔料が可視範囲における光を吸収するポジ型フォトレジストを与える工程、
(ｃ)   前記レンズの光学特性の関数である露光パターンを前記ポジ型フォトレジストに形成するために、化学線に前記レンズアレイを通過させることにより前記ポジ型フォトレジストを露光する工程、及び
(ｄ)  前記化学線で露光された前記ポジ型フォトレジストを除去し、よって前記化学線に露光されなかった前記ポジ型フォトレジスト領域より多量の可視光を透過させるであろうアパーチャを前記ポジ型フォトレジストに形成するために、前記現像剤溶液を用いて前記ポジ型フォトレジストを現像する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記レンズアレイがマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マイクロレンズが前記基層シートの前記第１の面に形成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基層シートが第１の層及び第２の層を含み、前記マイクロレンズアレイは前記基層シートの前記第１の層を型押しすることにより形成されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の層が光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記マイクロレンズアレイが前記基層シートの前記第１の面に与えられることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記マイクロレンズアレイが前記基層シートの前記第１の面に接着剤を用いて貼り付けられることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記マイクロレンズアレイが前記基層シートの前記第１の面上にモールド成形されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの顔料が、平均直径が５００ｎｍより小さい顔料粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの顔料がカーボンブラック粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記感光性母材がプラスチックとジアゾ酸化物の反応生成物を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記化学線がＵＶ(紫外)光であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記化学線の空間分布が、前記スクリーンの使用中に前記レンズを通過するであろう可視光の空間分布に対応することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記現像剤溶液が、ｐＨ９以上の水性溶液であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記アパーチャが１００μｍより小さい断面寸法を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記アパーチャが５０μｍより小さい断面寸法を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記アパーチャのアパーチャ間変動度のレベルが小さいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
(ａ)  第１の面及び第２の面を有する基層シート、
(ｂ)  前記基層シートの前記第１の面に付帯するレンズアレイ、及び
(ｃ)  前記基層シートの前記第２の面上に、
(ｉ)  少なくとも１つの顔料を含む着色高分子材層であって、前記少なくとも１つの顔料が前記層の全体にわたって実質的に一様に分散され、前記少なくとも１つの顔料が可視光を吸収し、前記着色高分子材層が未露光ポジ型フォトレジストまたは、露光されているが未現像の、ポジ型フォトレジストである着色高分子層と、
(ii)   レンズの光学特性の関数である前記着色層を貫通する複数のアパーチャと、
を有するシャドーマスク、
を備える装置において、
前記アパーチャが可視光を前記着色高分子材層より多量に透過させることを特徴とする装置。
【請求項１９】
前記レンズアレイがマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記基層シートが第１の層及び第２の層を含み、前記マイクロレンズアレイが前記第１の層に形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１の層が光硬化性プラスチックであることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記マイクロレンズアレイと前記基層シートの前記第１の面との間に接着剤層をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの顔料が、平均直径が５００ｎｍより小さい粒子を含むことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの顔料がカーボンブラック粒子を含むことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２５】
前記着色高分子材層がプラスチックとジアゾ酸化物の反応生成物を含むことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２６】
前記アパーチャが１００μｍより小さい断面寸法を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２７】
前記アパーチャが５０μｍより小さい断面寸法を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２８】
前記アパーチャのアパーチャ間変動度のレベルが小さいことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２９】
前記シャドーマスクが、未露光ポジ型フォトレジストまたは、露光されているが未現像の、ポジ型フォトレジストである無着色高分子材層をさらに備え、前記無着色高分子材層は前記着色高分子材層よりも前記基層シートの前記第２の面に近接していることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項３０】
前記無着色高分子材層と前記基層シートの前記第２の面との間に接着剤層をさらに備えることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記着色高分子材層と前記基層シートの前記第２の面との間に接着剤層をさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項３２】
請求項１８に記載の装置を備えることを特徴とする背面投影型テレビジョン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は背面投影スクリーンに用いられる自己整合型シャドーマスクに関し、特に、マスクを構成する個々のアパーチャの高精細度化を達成する自己整合型マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
背面投影型テレビジョンは民生用製品として広く用いられ、さらにコンピュータモニタとしても普及しつつある。そのようなテレビジョンにおける重要コンポーネントは、使用者が最終的な映像を見る背面投影スクリーンである。そのようなスクリーンは多くの厳格な規準を満たす必要がある。
【０００３】
例えば、明るい映像を提供するため、スクリーンは、使用者がいそうな場所に可能な限り多くの光が向けられるように、視聴者空間における光の分布を制御するべきである。円柱レンズまたはマイクロレンズのアレイをこの目的に用いることができる。２０００年７月３１日に出願された、名称を「光の広がりを制御するための構造をもつスクリーン」とする、同時継続出願の、特許文献１は、上記目的のための特に好ましいマイクロレンズアレイを開示している。特許文献１の内容は本明細書に参照として含まれる。
【０００４】
高コントラストを達成するため、背面投影スクリーンは一般に、周囲光が投影型テレビジョンに入ることを防止するように設計された、シャドーマスクを備える。そのような光はテレビジョン内部の構造体で反射し、視聴者の方向に向きを変えることができる。この方向が変えられた光は、例えば、映像が黒であるべき場所に現れ得るから、映像のコントラストを下げる。
【０００５】
最も単純な形態において、シャドーマスクは背面投影スクリーンを構成する表面の内の１つの上にブラックマトリックスを印刷することで作成できる。初めは円柱レンズアレイに関し、続いてマイクロレンズアレイに関して、当業者はそのようなシャドーマスクを形成するために自己整合技法を用いてきた。例えば、特許文献２，特許文献３，特許文献４，特許文献５，特許文献６，特許文献７及び特許文献８を参照されたい。
【０００６】
上記の自己整合技法の目標は、光がレンズアレイにより集束されるであろう場所にマスクのアパーチャを確実に対応させることである。いくつかの事例では、初めにアパーチャが作成され、続いてアパーチャがマイクロレンズを作成するために用いられ(特許文献９，特許文献１０，特許文献５を参照されたい)、別の事例では、初めにレンズが作成され、次いでレンズがアパーチャの作成に用いられる(特許文献１１を参照されたい)。
【０００７】
本発明は第２の手法、すなわち、初めにレンズアレイが作成され、次いでレンズアレイが自己整合型シャドーマスクの作成に用いられる手法に関する。
【０００８】
最も初期の自己整合型シャドーマスクは、写真乳剤技術に基づくものであった。この手法には、アパーチャの透明度の低さ及び劣悪な経時性能など、多くの欠点がある。投影型テレビジョン用シャドーマスクの作成に写真乳剤が用いられるとすれば、そのようなテレビジョンが発生する熱のため、経時性能の問題が悪化するだけであろう。
【０００９】
近年、デュポン(DuPont)社のＣｒｏｍａｌｉｎ(登録商標)システムをシャドーマスクの作成に使用することが提案されている。例えば、特許文献１２及び特許文献４を参照されたい。
【００１０】
上記の文献に論じられているように、プロセスの第１工程で、(１)粘着性で感光性の透明層と(２)レンチキュラーレンズアレイの積層が作成される。その後、レンズアレイを通して感光層がＵＶ(紫外)光で露光される。ＵＶ光は、露光領域において、感光層を重合させ、粘着性を失わせる。次いで、トナー粒子を載せたバッキングフィルムが感光層に貼り付けられ、圧力(例えば７００ｋｇ/ｃｍ２までの圧力)の印加により、感光層の未露光の、したがって未だに粘着性の領域にトナー粒子が転写される。次いで粘着性領域の層上にトナー粒子が残った状態でバッキングフィルムが機械的に感光層から引き離される。
【００１１】
後に述べられる比較例で説明されるように、Ｃｒｏｍａｌｉｎシステムには、精細度の低いアパーチャが形成される、すなわち、アパーチャが、所望の設計形状の断面輪郭ではなく、凹凸のある、不揃いの輪郭を有するという重大な欠点がある。さらに、Ｃｒｏｍａｌｉｎシステムで作成されたシャドーマスクでは、与えられたスクリーンのアパーチャ間でもスクリーン間でも、アパーチャ形状に大きな変動がある。
【００１２】
Ｃｒｏｍａｌｉｎシステムにともなう別の問題は、重合した材料がアパーチャを埋めるという事実から生じる。そのような材料は、完成スクリーンを通過する光の光路に制御不能の変動を生じさせ得るアパーチャ毎の変動、例えば重合度の変動、をおこすことがあり得る。例えば、アパーチャを埋めている重合材料の表面曲率が、制御できない態様でアパーチャ毎に変動する可能性がある。
【００１３】
Ｃｒｏｍａｌｉｎシステムを用いて作成されたマスクの別の変動は、可視光を遮断するためのマスク領域に転写されているトナーの量の違いから生じ得る。
【００１４】
Ｃｒｏｍａｌｉｎシステムにともなうさらなる問題は、トナー転写工程に用いられる高圧力が積層のレンズアレイ部分を損傷させる可能性があることに起因する。
【００１５】
本発明は、Ｃｒｏｍａｌｉｎシステムにともなう上記問題の克服を目的とする。
【特許文献１】
米国特許出願公開第６０／２２２０３３号明細書
【特許文献２】
米国特許第２３３８６５４号明細書
【特許文献３】
米国特許第２６１８１９８号明細書
【特許文献４】
米国特許第５８７０２２４号明細書
【特許文献５】
国際公開第９９／３６８３０号パンフレット
【特許文献６】
欧州特許第１０１４１６９Ａ１号明細書
【特許文献７】
特公平１２−１４７６６２号公報
【特許文献８】
特公平１２−１４７６６３号公報
【特許文献９】
米国特許第５８９７９８０号明細書
【特許文献１０】
欧州特許第０７５３７９１号明細書
【特許文献１１】
米国特許第４６６２４８号明細書
【特許文献１２】
特公平９−２６９５４６号公報
【特許文献１３】
米国特許第５２６４０６３号明細書
【特許文献１４】
米国特許第４６０１８６１号明細書
【特許文献１５】
米国特許第４４８６３６３号明細書
【特許文献１６】
米国特許第４２６０６７３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記の観点から、以下の特性の内のいくつか、好ましくは全てを有する自己整合型シャドーマスクが技術上必要とされている。
【００１７】
(１)  マスクは高精細度アパーチャを備える；
(２)  マスクは、アパーチャ形状及び光学特性に関して、個々のマスクのアパーチャ間及びマスク間のいずれについてもアパーチャの変動が小さいプロセスで作成される；
(３)  マスクは、光を遮断すべき全てのマスク領域において本質的に同レベルの黒度を生じさせるプロセスで作成される；
(４)  マスクは、自己整合アパーチャの作成に用いられるレンズアレイに過剰な圧力を印加しないプロセスで作成される；
(５)  マスクは、実質的に経時劣化しない；及び
(６)  マスクは、流れ作業ベースで、経済的に作成できる。
【００１８】
本発明は、上記の６つの特性の内のいくつか、好ましくは全てを有する自己整合型シャドーマスクを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の一態様にしたがえば、本発明は、
(a)  レンズアレイが付帯する第１の面と第２の面とを有する基層シートを提供する工程、
(ｂ)  基層シートの第２の面に、化学線に露光されると現像剤溶液に溶解可能になる感光性母材に分散された少なくとも１つの顔料を含み、少なくとも１つの顔料が可視範囲の光を吸収するポジ型フォトレジストを与える工程、
(ｃ)  レンズの光学特性の関数である露光パターンをフォトレジストに形成するため、化学線にレンズアレイを通過させることによりポジ型フォトレジストを露光する工程、及び
(ｄ)  化学線に露光されたフォトレジストを除去し、よって化学線に露光されていないフォトレジスト領域より多量の可視光が透過するであろうアパーチャをフォトレジストに形成するため、現像剤溶液を用いてポジ型フォトレジストを現像する工程、
を含む、スクリーン用シャドーマスクを作成するための方法を提供する。
【００２０】
本発明の別の態様にしたがえば、本発明は、
(ａ)  第１の面及び第２の面を有する基層シート、
(ｂ)  基層シートの第１の面に付帯するレンズアレイ、及び
(ｃ)  基層シートの第２の面上に、
(i)  少なくとも１つの顔料を含む着色高分子材層であって、顔料が高分子材層全体にわたって実質的に一様に分散され、顔料が可視光を吸収し、着色高分子材層が未露光ポジ型フォトレジストまたは露光されたが現像されていないポジ型フォトレジストである着色高分子材層と、
(ii)  レンズアレイの光学的特性に基づく位置に配置され、着色高分子材層を貫通する複数のアパーチャと、
を有するシャドーマスク、
を備え、着色高分子材層より多量の可視光がアパーチャを透過することを特徴とする装置(スクリーン集成体)を提供する。
【００２１】
本明細書で用いられるように、ポジ型フォトレジストとは、化学線に露光されたフォトレジストが、フォトレジストの現像により露光フォトレジスト部分から除去される性質を有するフォトレジストを意味する。
【００２２】
本発明のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、当業者には、ある程度は記述から容易に明らかであろうし、あるいは本明細書に説明されるように本発明を実施することにより容易に認められるであろう。
【００２３】
上記の一般的説明及び以下の詳細な説明は本発明の例示に過ぎず、特許請求される本発明の性質及び特性を理解するための概観または枠組みを提供するためのものであると理解すべきである。
【００２４】
添付図面は本発明の理解を深めるために含まれているもので、本明細書に組み入れられて、本明細書の一部をなす。図面は本発明の様々な実施態様を示し、記述とともに本発明の原理及び効果の説明に役立つ。図面は、図面に示される要素の比例寸法または相対比率を表わすようになってはいない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は本発明のプロセスの基本工程を示す。特に、図１Ａは第１の面１２及び第２の面１４を有する基層シート１０を示し、第１の面にはレンズアレイ１６が付帯する。
【００２６】
基層シートは、ポリカーボネート、ポリエステル等のような技術上既知の様々な材料からなることができる。レンズ１６は円柱レンズまたはマイクロレンズとすることができ、マイクロレンズが好ましい。いずれの場合にも、レンズは様々な形状をとることができ、好ましい形状は特許文献１に開示される形状である。
【００２７】
レンズは、別体に形成し、例えば適当な接着剤を用いて、基層シートの第１の面に貼り付けることができる。あるいは、モールド成形プロセスを用いてレンズを第１の面上に形成することができる。例えば特許文献１３を参照されたい。
【００２８】
また別の形態として、型押プロセスを用いてレンズを基層シートの第１の面に直接に形成することができる。この場合には、基層シートが第１の層及び第２の層を備え、第１の層は、容易に型押しができるように室温において比較的軟質であることが好ましい。また、型押し後、第１の層は、例えばＵＶ光、電子ビームまたは熱硬化により、硬化可能であるべきである。例えば、ＵＶ光硬化性アクリルベースプラスチックを第１の層に用いることができる。
【００２９】
レンズ高が比較的小さい場合、例えばレンズ効果がホログラフィにより達成される場合には、別個の軟質層を用いない、直接型押しを用いることもできる。
【００３０】
さらにまた別の形態として、ウエブ押出プロセスを用いて基層シート及びレンズアレイを同時に形成することができる。例えば、特許文献１５及び特許文献１６を参照されたい。
【００３１】
どのようにして得られようとも、レンズが付帯する基層シートは、次いで、ポジ型レジスト１８と結合される(図１Ｂを参照されたい)。
【００３２】
図２Ａは、化学線へ露光する前のフォトレジスト１８の代表的な構造を示す。図に示されるように、フォトレジストは、ベースキャリヤシートまたはフィルム２０，剥離層２２，感光性母材及び母材全体にわたり実質的に一様に分散された少なくとも１つの顔料(例えば、平均粒度が５００ｎｍより小さく、好ましくは３００ｎｍ以下の、カーボンブラック)を含む層２４，無着色感光性母材を含む層２６及び熱接着剤層２８を備えることができる。感光性母材はプラスチックのジアゾ酸化物との反応生成物であることが好ましい。
【００３３】
上述の構造を有する適当なフォトレジスト１８の詳細な説明は、例えば、特許文献１７に見ることができ、この特許明細書の内容は本明細書に参照として含まれる。そのようなフォトレジストは、米国ミネソタ州オークデール(Oakdale)のアイメーション社(Imation Inc.)から入手でき、ＭＡＴＣＨＰＲＩＮＴ(商標)という名称で市販されている。本発明のプロセスでの使用に特に適するＭＡＴＣＨＰＲＩＮＴ製品は“ｂｌａｃｋ Ｕ.Ｓ. ｓｔａｎｄａｒｄ”及び“ｂｌａｃｋ Ｅｕｒｏ ｓｔａｎｄａｒｄ”と称される製品である。
【００３４】
別のフォトレジスト１８の構成を、本発明の実施に用いることができる。例えば、望ましければ、無着色層２６を省略することもできる。また、黒色顔料の含有量を、望ましければ、米国及び欧州標準製品に用いられている量より多くすることもできる。あるいは、着色層２４の厚さを大きくすることにより、高められた黒化濃度を得ることができる。
【００３５】
フォトレジスト１８は、様々な仕方で基層シート１０の第２の面１４に与えることができる。市販のＭＡＴＣＨＰＲＩＮＴ製品の熱接着剤層２８がこの目的のために用いられることが好ましい。あるいは感圧接着剤を、それだけで、または熱接着剤と組み合わせて、用いることができる。
【００３６】
図１Ｃに示されるように、どのように作成されたとしても、フォトレジスト／基層シート／レンズアレイ集成体は、ポジ型フォトレジストに露光領域及び未露光領域の露光パターンを作成するために、レンズ１６を通して化学線２９で露光される。レンズを通して露光することにより、レンズ付シャドーマスクの所望の自己整合が得られる。
【００３７】
ポジ型フォトレジストの性質に依存して、様々なタイプの化学線を露光に用いることができる。化学線の例にはＵＶ光、ＩＲ(赤外)光及び可視光があり、ＵＶ光が好ましい。特に、ポジ型フォトレジストが上で論じたＭＡＴＣＨＰＲＩＮＴ製品である場合は、波長が３６０〜４１０ｎｍの範囲のＵＶ光が好ましい。
【００３８】
化学線での露光は、完成背面投影スクリーンの使用中にレンズを通過するであろう可視光の空間分布に対応する空間分布を有するべきである。特に、完成スクリーンの使用中にレンズアレイのレンズが可視光を分布させるであろう態様と同様の態様で、これらのレンズが化学線を空間的に分布させる必要がある。このため、化学線及び使用中にスクリーンを通過するであろう可視光の波長範囲とレンズの屈折率の波長にともなう変化をともに考慮する必要がある。上記の所望の空間分布対応を達成するために、入射化学線ビームの形状が調節される。化学線に所望の空間分布をもたせるであろうレンズ系を決定するために、市販の光学設計プログラムを用いることができる。
【００３９】
ＵＶ露光後、フォトレジスト／基層シート／レンズアレイ集成体は、化学線で露光された(図２の着色及び無着色)感光性母材領域を除去し、よって所望の自己整合アパーチャを形成するために、現像される(図１Ｄを参照されたい)。用いられる特定のフォトレジストに依存して様々な現像剤溶液を用いることができ、水ベース現像液が、取扱及び廃棄が容易であることから好ましい。上で論じたＭＡＴＣＨＰＲＩＮＴシステムの場合、現像液のｐＨは、フォトレジスト母材の露光領域を溶解させ得るように、９以上である。この現像液は、現像液が感光性層２４及び２６に達し得るように、剥離層２２も溶解させる。
【００４０】
現像剤溶液が剥離層２２に給与され、フォトレジストの露光領域の除去を補助するために軟ブラッシングが用いられる。その後、過剰な現像液及び溶解した感光性プラスチックが水を用いて表面から洗い流され、続いて、残留液体を搾り出すために、現像されたフォトレジスト／基層シート／レンズアレイ集成体に低圧力ローラーを通過させる。最後に、例えば熱風を用いて、集成体を乾燥させる。図２Ｂはプロセスのこの段階におけるフォトレジスト／基層シート結合体の構造を示す。
【００４１】
集成体の色を安定化するため、図１Ｅに示されるように、第２の化学線露光が実施される。プロセスのこの時点では現像プロセスが完了しているから、この露光ではフォトレジストの形状変化が生じない。すなわち、フォトレジストはプラスチック母材に囲まれた自己整合アパーチャを有し続ける。
【００４２】
完成フォトレジスト／基層シート／レンズアレイ集成体を保護するため、プラスチック保護層、例えば熱可塑性アクリル層を完成集成体に施すことができる。あるいは、適切な接着剤を用いて、支持シート、例えばポリカーボネートシートまたはＰＭＭＡ(ポリメチルメタクリレート)シートに集成体を取り付けることができる。
【００４３】
図３は図１の工程を実施するための代表的な流れ作業プロセスを示す。図示されるように、レンズアレイ１６が既に形成されている基層シート１０を繰出ロール３２が供給し、未露光フォトレジスト１８を繰出ロール３４が供給する。基層シートとフォトレジストは組立ステーション３６で一つに結合され、図２Ａの層２０が剥離ステーション３８で取り除かれる。組立ステーション３８は、層２８の熱接着剤を賦活するための適当な加熱システム(図示せず)を備える。
【００４４】
初期ＵＶ露光ステーション４０において、フォトレジストが所望のアパーチャパターンで露光される。ＵＶ露光はレンズアレイを通して行われるから、望ましければ、ステーション４０を剥離ステーション３８の上流におくことができる。いずれの場合にも、現像液給与及びブラッシング、リンス、及び乾燥のそれぞれのためのサブステーション４４，４６及び４８を備える現像ステーション１２において、露光されたフォトレジストが現像される。
【００４５】
現像されたフォトレジストは、次いで、残っているフォトレジストを露光し、よってシャドーマスクの色を安定化する、最終ＵＶ露光ステーション５０を通過する。最後に、ステーション５２で保護層が施される。あるいは、上で論じたように、支持シートをこの時点で貼り付けることができる。
【００４６】
保護層は可撓であるから、後に完成背面投影スクリーンの組立てに使用するため、完成フォトレジスト／基層シート／レンズアレイ集成体をロールに巻き取ることができる。支持シートが保護のために用いられる場合には、後に使用するため、完成集成体を裁断して積み重ねることができる。あるいは、いずれの場合にも、保護層またはシートの貼り付け直後にさらにプロセスを施すことができる。
【００４７】
比較例
図４Ａ及び４Ｂは、本発明のプロセス及びＣｒｏｍａｌｉｎプロセスを用いて作成したシャドーマスクの一部のそれぞれの、倍率２０×の顕微鏡写真である。図６は、本図のシャドーマスクを作成するためにＵＶ光を通過させたマイクロレンズアレイのレイアウトを示す。
【００４８】
個々のマイクロレンズは直径が５０μｍで中心間隔が４３.３μｍのアナモルフィックレンズとした。レンズは、速軸(水平軸)に沿っても遅軸(垂直軸)に沿っても放物線プロファイルを有する。マイクロレンズを上で参照した特許文献１にしたがってランダム化した。特に、速軸に沿う曲率半径を一様確率密度関数により８μｍと９μｍの間になるように選び、遅軸についてはやはり一様確率密度関数により３３μｍと３６μｍの間になるように曲率半径を選んだ。マイクロレンズの全高は３６μｍであった。
【００４９】
マイクロレンズを載せた基層シートの厚さは、いずれの場合にも、マイクロレンズの速軸焦平面と遅軸焦平面の間に感光層が配されるように選んだ。特に、感光層がほぼマイクロレンズの最小錯乱円の位置にあるように、厚さを選んだ。この位置により、感光層を露光するために用いたＵＶ光のスポット寸法が最小化された。上記のマイクロレンズについて、マイクロレンズの頂点と感光層との間隔はほぼ７５μｍであった。
【００５０】
図４Ａ及び４Ｂのマスクは、２つの感光性材料に対して露光時間を個別に最適化したことを除き、いずれの場合にもコリメーション角及びその他の露光条件を同じにして、コリメートＵＶ光にマイクロレンズを通過させることにより、作成した。コリメート光の使用以外は、Ｃｒｏｍａｌｉｎ及びＭＡＴＣＨＰＲＩＮＴ感光性材料をそれぞれの製造者の指示にしたがって用いた。
【００５１】
図４Ａ及び４Ｂからわかるように、Ｃｒｏｍａｌｉｎプロセスで作成されたアパーチャよりかなり良好なアパーチャが本発明のプロセスにより作成された。特に、本発明のアパーチャはＣｒｏｍａｌｉｎプロセスのアパーチャよりかなり高い精細度を有する。また、本発明のプロセスに対するアパーチャ間変動も、Ｃｒｏｍａｌｉｎプロセスに対するアパーチャ間変動よりかなり小さい。Ｃｒｏｍａｌｉｎプロセスでは高レベルの生産単位間変動も見られたが、本発明のプロセスでは実施するたびに本質的に同等のアパーチャが作成された。
【００５２】
図４Ａ及び４Ｂのアパーチャ間の差、特に、２つの図の間のアパーチャ変動度の差を定量化するための解析を実施した。解析手順は以下の通りとした。
【００５３】
それぞれの画像を７００μｍ×５６０μｍの大きさの試料に相当する６４０×５１２ピクセルで構成した。それぞれのピクセルは１.０９３７５μｍ×１.０９３７５μｍに相当する。計算を実行するため、原画像(図４Ａ及び４Ｂ)に閾値を適用して二値(白黒)画像(図７Ａ及び７Ｂ)に変換した。用いた閾値は、０から２５５の範囲のグレイステップで１２８である。次いで、アパーチャの内周線を抽出して図８Ａ及び８Ｂを作成した。
【００５４】
図７Ａ及び７Ｂから、それぞれのドメインにおける黒ピクセル数をカウントすることにより、それぞれのアパーチャの面積(ピクセル単位)及び周長(ピクセル単位)を測定した。図７Ｂのアパーチャの内のいくつかは、一つの群にまとめられ、本解析では単一ピクセルと見なされる、複数の小アパーチャからなる。
【００５５】
閾値及びピクセル数カウントに用いたソフトウエアは、米国国立衛生研究所のウエイン・ラスバンド(Wayne Rasband)による、ＮＩＨ ＩＭＡＧＥ(バージョン１.６２)である。
【００５６】
それぞれのアパーチャの“円度”(無単位数)を：
円度＝(周長)２/(４π(面積))
として計算した。
【００５７】
マス・ラジアス法(MASS RADIUS METHOD)及びhttp://life.esu.edu.au/fractop/で入手できるオンラインソフトウエアのＦＲＡＣＴＯＰ Ｖ０.２を用いて、それぞれのアパーチャのフラクタル次元を計算した。以下のパラメータ：
(ａ)  平均を取るための中心数；２０；
(ｂ)  片対数グラフ回帰に用いるための回帰点数；１０；
(ｃ)  ０.３×旋回半径内に限定された中心；
を解析に用いた。
【００５８】
解析結果を、本発明(ＭＡＴＣＨＰＲＩＮＴ)のアパーチャ及び従来技術(Ｃｒｏｍａｌｉｎ)のアパーチャについて、それぞれ表１Ａ及び１Ｂに示す。これらの表からわかるように、本発明のアパーチャについての面積、周長、円度及びフラクタル次元の分散(すなわち標準偏差/平均)は、従来技術のアパーチャについての分散より小さい。言い換えれば、表１Ａ及び１Ｂのデータは、与えられたマイクロレンズ構造について、本発明のプロセスにより、従来技術のプロセスより寸法及び形状における一様性レベルが高いアパーチャが得られることを示す。
【表１】
2004526993.tif 000003
【表２】
2004526993.tif 000004
【００５９】
図４Ａ及び４Ｂのアパーチャは、形状を意図的にランダム化したマイクロレンズ、すなわち曲率半径が変動しているマイクロレンズを用いて形成したことに注意すべきである。そのようなランダム性により、形成されたアパーチャには少なくともある程度の変動が自動的に生じる。このため、本発明のアパーチャの従来技術で作成されたアパーチャからの弁別に、絶対分散値は適当ではない。例えば、一様(非ランダム)マイクロレンズ群に対して従来技術の方法で作成されたアパーチャは、ランダムマイクロレンズ群に対して本発明で作成されたアパーチャより小さい分散を示すことがあり得よう。
【００６０】
しかし、相対値を決定することができる。すなわち、表１Ｂの分散値に対する表１Ａの分散値の比は、面積、周長、円度及びフラクタル次元について、それぞれ０.３０，０.４７，０.３７及び０.４６である。したがって、一般に、同等のマイクロレンズ群に対して、本発明のアパーチャのアパーチャ間変動度のレベルは従来技術のアパーチャのアパーチャ間変動度のレベルの５０％より小さいであろう。
【００６１】
図５Ａ及び５Ｂは、マイクロレンズ直径が同じく５０μｍであり、中心間隔が同じく４３.３μｍの、図６と同じマイクロレンズアレイレイアウトを用いて作成した第２の組の自己整合型シャドーマスクを示す。レンズには、曲率半径が一様確率関数を用いて１６μｍと２６μｍの間になるように選んだ、放物線プロファイルを遅軸に沿って与えた。
【００６２】
速軸に沿う、以下のサグ関数により表わされる球面／放物面複合プロファイルを用いた。
【数１】
2004526993.tif 000005
【００６３】
ここでα，Ｒｓ及びＲｐは、プロファイルの調節可能なパラメータである。図５の作成に用いたマイクロレンズについては、Ｒｓを２５μｍとし、Ｒｐを一様確率関数を用いて８μｍと１４μｍの間になるように選び、αをやはり一様確率関数を用いて０.６μｍと０.８μｍの間になるように選んだ。マイクロレンズの全高は４３μｍであった。
【００６４】
上記のマイクロレンズでは、マイクロレンズの頂点と感光層の間隔がほぼ８０〜８５μｍであり、この間隔ではアパーチャが重なり合わされ、よって完成シャドーマスクは、図５に示されるように、黒色波状ストリップの形態にある。露光手順は図４に用いた手順と同じとした。やはり、図４のように、Ｃｒｏｍａｌｉｎプロセスで作成されたアパーチャより優れたアパーチャが本発明のプロセスにより作成された。
【００６５】
図４及び５のアパーチャ作成において行ったように感光層を最小錯乱円におくのではなく、感光層を速軸または遅軸焦平面におくことができる。この位置では、投影型テレビジョンの使用中にスクリーンを通過して視聴者に向かう光量が許容できないほど減少することなく、シャドーマスクの光遮断面積が増加するという利点が得られる。
【００６６】
この場合、ランダム化マイクロレンズを用いるときには、マイクロレンズの全てが実質的に共通の速軸または遅軸焦平面を有するように、ランダム化が制限されるべきである。例えば、上に示した式で表わされるタイプの球面／放物面複合プロファイルに対しては、以下の関係式が満たされるように、ランダム化が行われることが好ましい。
【数２】
2004526993.tif 000006
【００６７】
ここで、τは基層シート厚、ｎＵＶはＵＶ露光中のマイクロレンズ及び基層シートの屈折率(マイクロレンズ及び基層シートの屈折率は、表面損失を避けるため、等しいことが好ましい)、ｎ最長は使用中にスクリーンを通過するであろう光の最長波長に対するシャドーマスクの上流にある(すなわち光源に向かう)スクリーン部分の実効屈折率である。
【００６８】
本発明の特定の実施形態を記述し、図示したが、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく改変及び変形が可能であることが当業者には明らかであろう。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で述べた特定の実施形態だけでなく、そのような改変、変形及び等価物も包含するとされる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１Ａ】本発明のプロセスの第１の基本工程を示す略図である。
【図１Ｂ】本発明のプロセスの第２の基本工程を示す略図である。
【図１Ｃ】本発明のプロセスの第３の基本工程を示す略図である。
【図１Ｄ】本発明のプロセスの第４の基本工程を示す略図である。
【図１Ｅ】本発明のプロセスの第５の基本工程を示す略図である。
【図２Ａ】化学線への露光の前の、本発明での使用に適するポジ型フォトレジストについての代表的な構造を示す略図である。
【図２Ｂ】(１)基層シート１０の第２の面へのフォトレジスト１８の積層、(２)支持シート２０の除去及び(３)化学線への露光及び現像の後の、図２Ａと同じ構造を示す。図にはアパーチャ３０が１つしか示されていないが、実際には、複数のアパーチャがフォトレジストに形成されるであろうことは当然である。
【図３】本発明の代表的な連続生産実施形態を示す略図である。
【図４Ａ】本発明のプロセスを用いて作成されたシャドーマスクの一部の、倍率２０×の顕微鏡写真である。アパーチャ寸法は、ほぼ４０μｍ×２０μｍである。
【図４Ｂ】Ｃｒｏｍａｌｉｎのプロセスを用いて作成されたシャドーマスクの、一部の倍率２０×の顕微鏡写真である。アパーチャ寸法は、ほぼ４０μｍ×２０μｍである。
【図５Ａ】本発明のプロセスを用いて作成されたシャドーマスクの一部の、倍率５０×の顕微鏡写真である。最大アパーチャ短軸寸法は、ほぼ３０μｍである。
【図５Ｂ】Ｃｒｏｍａｌｉｎプロセスを用いて作成されたシャドーマスクの一部の、倍率５０×の顕微鏡写真である。最大アパーチャ短軸寸法は、ほぼ３０μｍである。
【図６】図４及び５のシャドーマスクを作成するためにＵＶ光を通過させたマイクロレンズアレイのレイアウトを示す。
【図７Ａ】図４Ａの(行１−列６)及び(行２−列５)の没入アパーチャを除く図４Ａのアパーチャを示す二値(白黒)画像である。これらの没入アパーチャは定量解析に含められていない。
【図７Ｂ】図４Ｂのアパーチャを示す二値(白黒)画像である。
【図８Ａ】図７Ａのアパーチャの輪郭を示す。表１Ａのアパーチャ番号も示されている。
【図８Ｂ】図７Ｂのアパーチャの輪郭を示す。表１Ｂのアパーチャ番号も示されている。
【符号の説明】
【００７０】
１０    基層シート
１２    基層シートの第１の面
１４    基層シートの第２の面
１６    レンズ
１８    ポジ型フォトレジスト
２０    ベースキャリヤシートまたはフィルム
２２    剥離層
２４    着色フォトレジスト層、すなわち、少なくとも１つの顔料が内部に分散されている感光性母材
２６    非着色フォトレジスト層、すなわち、感光性母材そのもの
２８    接着層
２９    化学線
３０    アパーチャ
３２    レンズアレイ繰出ロール
３４    ポジ型フォトレジスト繰出ロール
３６    組立ステーション
３８    剥離ステーション
４０    初期ＵＶ露光ステーション
４２    現像ステーション
４４    現像液給与及びブラッシングステーション
４６    リンスステーション
４８    乾燥ステーション
５０    最終ＵＶ露光ステーション
５２    保護層被覆ステーション
【図３】
2004526993.tif 000007
【図４Ａ】
2004526993.tif 000008
【図４Ｂ】
2004526993.tif 000009
【図５Ａ】
2004526993.tif 000010
【図５Ｂ】
2004526993.tif 000011
【図７Ａ】
2004526993.tif 000012
【図７Ｂ】
2004526993.tif 000013
【図８Ａ】
2004526993.tif 000014
【図８Ｂ】
2004526993.tif 000015
【国際公開パンフレット】
2004526993.tif 000016
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【国際調査報告】
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2004526993.tif 000048