(57)【要約】【課題】  集光特性の高いマイクロレンズアレイ基板及びマイクロレンズアレイ基板の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２００は、ガラス基板１０２上に形成され、ガラスを主成分とする多数のマイクロレンズ２０２を備えている。ここで、隣接するマイクロレンズ２０２は、当該マイクロレンズ２０２を形成したガラス材料により連成されている。特に、隣接するマイクロレンズ２０２間の厚みδは、０．１μｍ≦δ≦２００μｍであることが望ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板と、当該ガラス基板上に形成され、ガラスを主成分とする多数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレイ基板であって、
隣接するマイクロレンズは、当該マイクロレンズを形成したガラス材料により連成されているマイクロレンズアレイ基板。
【請求項２】
隣接するマイクロレンズ間の連成部の厚みδは、０．１μｍ≦δ≦２００μｍである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基板。
【請求項３】
前記マイクロレンズのレンズ中心を通り、レンズ両端を結ぶ任意の線分の断面の曲線をｇ（ｘ）とし、当該ｇ（ｘ）に対して最小二乗法でフィッティングした理想球面の曲線をｆ（ｘ）としたとき、ｆ（ｘ）とｇ（ｘ）の高さ方向の差の二乗平均値（ｒｍｓ値）により表わすことができる球面ずれ量が、当該マイクロレンズが球面レンズである場合に０．０５μｍ以下である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基板。
【請求項４】
前記マイクロレンズの表面粗さＲａは、０．０５μｍ以下である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基板。
【請求項５】
前記マイクロレンズと、前記ガラス基板の膨張係数を略同一とし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基板。
【請求項６】
前記ガラス基板は、液晶表示装置において電極が形成される透明基板である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基板。
【請求項７】
ガラス基板と、当該ガラス基板上に形成され、ガラスを主成分とする多数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレイ基板の製造方法であって、
前記ガラス基板上に、多数のマイクロレンズ形状が形成されたレンズ形成層を形成するステップと、
前記レンズ形成層を焼成することによって隣接するマイクロレンズ間で連成したマイクロレンズを形成するステップとを備えたマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項８】
前記レンズ形成層の形成ステップは、
前記ガラス基板上にガラス粉末と感光性樹脂からなる感光性ガラスペーストを塗布するステップと、
前記塗布後の感光性ガラスペーストをグレイスケールを介して露光し、現像することによって連成部を有するマイクロレンズ形状を形成するステップとを有することを特徴とする請求項７記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項９】
隣接するマイクロレンズ間の連成部の厚みδは、０．１μｍ≦δ≦２００μｍであることを特徴とする請求項７記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【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基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置において、高輝度化及び高視野角化を達成するためにマイクロレンズアレイを用いた技術が提案されている。この技術によれば、透明基板の背面側にマイクロレンズアレイを形成することによって、バックライト光を透明基板に形成されたＴＦＴ素子やブラックマトリクスを避けるように集光させることができ、光の利用効率を高め、高輝度化を達成することが可能となる。
【０００３】
特許文献１には、ガラス基板上に、ガラスよりなるマイクロレンズアレイを形成する方法が開示されている。特許文献１に記載された方法では、ガラス粉末と感光性樹脂からなる感光性ガラスペーストの膜を基板上に形成し、露光・現像・熱処理を行うことによってマイクロレンズアレイを形成している。
【０００４】
具体的には、熱処理前のレンズパターンを形成する工程において、２種類のフォトマスクを用いて２回の露光を実行し、２段の段差が形成されたレンズパターンを熱処理して、ガラス粉末の溶融に伴うレオロジーを応用して所望形状のレンズを形成している。かかる製造方法では、熱処理過程でのガラスの溶融化を利用してレンズを形成するため、少なくともレンズとレンズの間に隙間を設ける必要がある。なぜなら隣接したレンズパターンが接触すると溶融したガラスはレンズ形状の表面積をできるだけ少なくする方向に働くため、レンズの曲率半径は大きくなり、扁平な形状になりやすいからである。
【０００５】
このとき、熱処理する温度を下げて、ガラス溶融時の粘度を大きい状態で保つことにより、隣接したレンズパターン間でガラスの流動を制限し、レンズの平坦化を防ぐことも考えられる。しかしながら、特許文献１のように２段の段差でレンズパターンを形成する場合には、ガラスの流動の制限によって段差が残存し、所望の球面を得ることが困難となる。そこで、開口部と遮光部の割合を変えたフォトマスクをさらに多く準備し、露光数を増やして熱処理前のレンズパターンの段数を多くすることによって球面に近づけることも考えられるが、工程が増えるため生産性の観点からは好ましくない。
【特許文献１】特開平８−１６６５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたマイクロレンズアレイの製造方法には、さらなる問題点があることが、本願発明者らの実験により判明した。図１４を用いて、この問題点について説明する。図１４（ａ）に示されるように、まず、ガラス基板１上に、感光性ガラスペーストを成膜し、露光及び現像によりレンズパターン２を形成した。レンズパターン２は、互いに独立しており、隣接するレンズ間の厚さは０である。次に、形成したレンズパターン２に対して熱処理を行なった。熱処理により、約４００℃で感光性樹脂が分解し、約６００℃で焼成した。このようにして形成されたマイクロレンズ３は、図１４（ｂ）に示されるように、隣接するレンズが完全に分離して独立した。図１５に焼成後の正六角形のマイクロレンズを撮影した写真を示し、図１６にそのマイクロレンズの三次元形状図を示す。これらの写真や三次元形状図からも隣接するレンズが完全に分離していることが判る。図１４（ｃ）の拡大図に示されるように、レンズパターン２は、焼成により平面方向に収縮し、これに伴ってレンズの外縁近傍が上方に盛り上がり、結果として非球形に変形し、集光特性が劣化した。レンズパターン２を円筒状に形成した場合には、図１４（ｄ）に示されるように、焼成によって平面方向に収縮し、これに伴ってレンズの外縁近傍が中央部よりも上方に盛り上がり、凹状の形状となった。この結果からも焼成により、レンズの外縁近傍が上方に盛り上がることによってレンズ形状が非球形に変形したことが裏付けられる。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、集光特性の高いマイクロレンズアレイ基板及びマイクロレンズアレイ基板の製造方法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】
【０００８】
本発明にかかるマイクロレンズアレイ基板は、ガラス基板と、当該ガラス基板上に形成され、ガラスを主成分とする多数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレイ基板であって、隣接するマイクロレンズは、当該マイクロレンズを形成したガラス材料により連成されているものである。
【０００９】
ここで、隣接するマイクロレンズ間の連成部の厚みδは、０．１μｍ≦δ≦２００μｍであることが望ましい。また、前記マイクロレンズのレンズ中心を通り、レンズ両端を結ぶ任意の線分の断面の曲線をｇ（ｘ）とし、当該ｇ（ｘ）に対して最小二乗法でフィッティングした理想球面の曲線をｆ（ｘ）としたとき、ｆ（ｘ）とｇ（ｘ）の高さ方向の差の二乗平均値（ｒｍｓ値）により表わすことができる球面ずれ量が、当該マイクロレンズが球面レンズである場合に０．０５μｍ以下であることが望ましい。また、前記マイクロレンズの表面粗さＲａは、０．０５μｍ以下であることが好ましい。特に、前記マイクロレンズと、前記ガラス基板の膨張係数を略同一とするとよい。好適な実施の形態におけるガラス基板は、液晶表示装置において電極が形成される透明基板である。
【００１０】
本発明にかかるマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、ガラス基板と、当該ガラス基板上に形成され、ガラスを主成分とする多数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレイ基板の製造方法であって、前記ガラス基板上に、多数のマイクロレンズ形状が形成されたレンズ形成層を形成するステップと、前記レンズ形成層を焼成することによって隣接するマイクロレンズ間で連成したマイクロレンズを形成するステップとを備えたものである。
【００１１】
ここで、前記レンズ形成層の形成ステップは、前記ガラス基板上にガラス粉末と感光性樹脂からなる感光性ガラスペーストを塗布するステップと、前記塗布後の感光性ガラスペーストをグレイスケールを介して露光し、現像することによって連成部を有するマイクロレンズ形状を形成するステップとを有することを特徴とするものである。また、隣接するマイクロレンズ間の連成部の厚みδは、０．１μｍ≦δ≦２００μｍであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、集光特性の高いマイクロレンズアレイ基板及びマイクロレンズアレイ基板の製造方法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】
【００１３】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態を説明する。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。また、説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。尚、本明細書でいうマイクロレンズとは、凸や凹形状の通常のレンズのみならず、シリンドリカルレンズ、フレネルレンズ、プリズムを含む概念であり、マイクロレンズアレイとはこれらの集合体をいう。さらに、マイクロレンズアレイ基板とは、マイクロレンズアレイが形成された基板をいう。
【００１４】
発明の実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかるマイクロレンズアレイ基板の製造方法について説明する。本発明の実施の形態におけるマイクロレンズアレイ基板の製造工程は、レーザ描画を用いて乾板上にマスクパターンを描画し、マスターグレイスケールマスクを作成する工程、マスターグレイスケールマスクを介してエマルジョンプレートを露光し、マザーグレイスケールマスクを作成する工程、マザーグレイスケールマスクを介して透明基板上に塗布した感光性ガラスペーストを露光し、マイクロレンズアレイを形成する工程を備えている。なお、マスターグレイスケールマスクのみでもマイクロレンズアレイを形成することも可能だが、マザーグレイスケールマスクを用いることにより、大面積かつ多数個取りが可能となる。本発明は、マザーグレイスケールマスクを介して透明基板上に塗布した感光性ガラスペーストを露光し、マイクロレンズアレイを形成する工程に特徴を有するので、図１を用いて以下に詳述する。
【００１５】
まず、図１（ａ）に示されるように、ガラス製の透明基板１０２を用意した。次に、図１（ｂ）に示されるように、この透明基板１０２の片面の全域に亘って、感光性ガラスペーストを塗布し、成膜することによって、レンズ形成層２１を形成した。塗布方法には、スピンコートやスリットコートがある。
【００１６】
感光性ガラスペーストは、ガラス粉末（ガラスパウダー）と感光性樹脂（レジスト）を主成分としている。感光性ガラスペーストを作成するためには、まず、ガラスブロックを粉砕し、１０μｍ以下に微粒子化する。その後、シラン処理を行い、ガラス粉末と感光性樹脂を混錬し、ガラス粉末を感光性樹脂中に分散させる。これにより感光性ガラスペーストを作成できる。
【００１７】
感光性樹脂は、紫外線硬化性樹脂が好ましい。感光性樹脂として、有機溶媒、アルカリ溶液、水のいずれかで現像できることが好ましい。紫外線硬化性樹脂としては、少なくとも側鎖にカルボキシル基とエチレン性不飽和基を有するアクリル系共重合体と光反応性化合物を含むものであることが好ましい。側鎖にカルボキシル基とエチレン性不飽和基を有するアクリル系共重合体は、ポリマーバインダー成分であり、不飽和カルボン酸とエチレン性不飽和化合物を共重合させて形成したアクリル系共重合体にエチレン性不飽和基を側鎖に付加させることによって製造できる。
【００１８】
不飽和カルボン酸は、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸およびこれらの酸無水物などである。エチレン性不飽和化合物は、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート等である。側鎖のエチレン不飽和基としてはビニル基、アリル基、アクリル基のようなものがある。
【００１９】
グリシジル基を有するエチレン性不飽和化合物としては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテルなどが挙げられる。感光性ガラスペーストに含まれる感光性樹脂には、ポリマーバインダー成分として上記のアクリル系共重合体以外の感光性ポリマーや非感光性ポリマーを併用することもできる。
【００２０】
感光性ポリマーとしては、光不溶化型のものと光可溶化型のものがあり、光不溶化型のものとしては、１分子に不飽和基などを１つ以上有する官能性モノマーやオリゴマーを適当なポリマーバインダーと混合したもの、芳香族ジアゾ化合物、芳香族アジド化合物、有機ハロゲン化合物などの感光性化合物を適当なポリマーバインダーに混合したもの、既存の高分子に感光性の基をペンダントすることにより得られる感光性高分子あるいはそれを改質したもの、ジアゾ系アミンとホルムアルデヒドとの縮合物などのいわゆるジアゾ樹脂などが挙げられる。また光可溶化型のものとして、ジアゾ化合物の無機塩や有機酸とのコンプレックス、キノンジアジド類などを適当なポリマーバインダーと混合したもの、キノンジアゾ類を適当なポリマーバインダーと結合させた、例えばフェノール、ノボラック樹脂のナフトキノン−１，２−ジアジド−５−スルホン酸エステルなどが挙げられる。
【００２１】
非感光性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、メタクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、α−メチルスチレン重合体などが挙げられる。
【００２２】
光反応性化合物としては、公知の光反応性を有する炭素−炭素不飽和結合を含有するモノマー、オリゴマーを用いることができる。例えば、光反応性化合物には、アリルアクリレート、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシトリエチレングリコールアクリレートなどがある。またオリゴマーの代表例としてはポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレートなどが挙げられる。
【００２３】
紫外線硬化性樹脂に使用される光重合開始剤には、例えば、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノンなどの還元剤の組み合わせなどがある。
【００２４】
本発明の実施の形態において、感光性樹脂の焼失温度は、約５００℃であり、ガラス粉末の軟化温度の６００℃よりも低い。図１に示す例では、感光性樹脂として、感光部分が硬化する、いわゆるネガ型フォトレジストを用いた。ポジ型フォトレジストと比較すると、ネガ型フォトレジストの方が多角形からなるレンズを形成する上で好適である。ポジ型フォトレジストを使用した場合には、高温でリフローすると、多角形状の角部が丸くなり、その多角形状を維持することができないという問題がある。但し、多角形レンズであっても高精度である必要がない場合や円形レンズの場合には、ポジ型フォトレジストであってもよい。
【００２５】
ガラス粉末には、ＳＣＨＯＴＴ社製の無アルカリガラスを用いた。この材料は、α＝３７×１０−７、ｎ＝１．５３、中心粒子径Ｄ５０＝０．４μｍである。感光性ガラスペーストに含まれるガラスの体積パーセントは、３０〜５０％が好ましい。本例では、４０％であった。また、ガラス粉末と感光性樹脂は、屈折率をほぼ等しくすることが望ましい。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示されるように、レンズ形成層２１を形成した面の反対側に、グレイスケールマスク３０を配置し、露光した。グレイスケールマスク３０側から照射された露光光は、グレイスケールマスク３０のレンズ形成用領域によって強度変調が加えられる。詳細には、レンズ形成用領域の中心部を最大として同心円状に露光強度が減少するように、強度変調が加えられる。グレイスケールマスク３０のレンズ形成用領域によって強度変調の加えられた露光光によって、レンズ形成層２１は、レンズ形状に硬化する。図１（ｄ）に示されるように、レンズ形成層２１の露光が完了した後、レンズ形成層２１を現像することによって未硬化部分を除去する。
【００２７】
図２に、グレイスケールマスク３０の透過率分布と、このグレイスケールマスク３０を用いてレンズ形成層２１の露光し、現像した後の断面との対応関係を示す。図２に示されるように、グレイスケールマスク３０の透過率分布は、レンズ形成層２１のレンズの曲率に対応している。図２（ａ）（ｂ）の下段に示されるように、隣接するレンズは連成部２１１によって繋がっている。図２（ａ）に示す連成部２１１は、鋭角な谷部となっており、谷の底部と透明基板１０２の間に、一定厚みのレンズ形成層２１が存在する。また、図２（ｂ）に示す連成部２１１の表面には、所定広さの略平坦部が形成されている。このような形状にするために、グレイスケールマスク３０は、連成部２１１に相当する部分において、所定の露光光が感光性ガラスペーストに照射されるように、０でない所定の透過率を有している。
【００２８】
さらに、ガラスの軟化温度以上の温度で熱処理（焼成）を行い、マイクロレンズ２０２を形成した（図１（ｅ））。図３に、熱処理工程における温度変化を示す。図に示されるように、熱処理に応じて温度が上昇し、約４００℃にて感光性樹脂が分解し、約５００℃にて炭化物が揮発した。さらに、ガラス軟化点以上の温度においてガラスが溶融した。
【００２９】
本実施の形態にかかるマイクロレンズアレイ２００において、隣接するレンズ間は、このレンズを形成するガラス材によって連成されている。そして、ガラス材で連成されたレンズ間の境界部における、透明基板１０２の上面からの厚みδ（焼成後の厚み）は、０．１μｍ≦δ≦２００μｍであることが望ましい。さらに好ましい範囲は、０．５μｍ≦δ≦５０μｍであり、より好ましい範囲は１μｍ≦δ≦１０μｍである。本実施の形態におけるδは１．０μｍであった。δが２００μｍよりも大きい場合には、焼成時に境界部におけるガラス膜の応力によってひび割れを起こすことが確認された。ここで、マイクロレンズアレイ２００と透明基板１０２の膨張係数は略同一であることが望ましい。具体的には、透明基板１０２の膨張係数をα１とし、マイクロレンズアレイ２００の膨張係数をα２としたとき、（α１−α２）／α１の絶対値が０．５以下であることが好ましい。即ち、α１に対するα１とα２の差の割合が５０％以下であることが望ましい。両者の膨張係数を略同一とすることにより、熱処理によって両者間に応力が発生し、マイクロレンズアレイ２００に亀裂が生じ破損してしまうのを防止できる。
【００３０】
本発明によるマイクロレンズアレイ基板の製造方法では、熱処理によってガラスが軟化し、収縮したが、レンズの集光特性は劣化しなかった。この理由を図４を用いて説明する。図４は、レンズ形成層２１において露光・現像が完了した状態（焼成前の状態）と、焼成後にマイクロレンズ２０２が形成された状態を同時に表わす一部拡大断面図である。図に示されるように、焼成により、高さ方向（光軸方向）に収縮しているのがわかる。しかしながら、マイクロレンズアレイの平面方向（レンズの配列方向）に収縮する力Ｆ１が発生しているが、隣接するレンズは連成部２０２１において連成されているため、隣接するレンズ間で分離せず、力Ｆ１は透明基板１０２に生じた反力Ｆ２によって緩和される。そのため、レンズの外周部において上方（透明基板１０２から離れる方向）に盛り上がらず、レンズがほぼ均一に高さ方向に収縮するため、レンズの集光特性は劣化しないと分析される。
図５は、本発明にかかる製造方法により製造した、焼成後のマイクロレンズを撮影した写真を示し、図６にそのマイクロレンズの三次元形状図を示す。これらの写真や三次元形状図から、それぞれのレンズが分離せず、かつレンズ形状が維持されていることがわかる。
【００３１】
続いて、レンズ形成層２１の焼成温度、表面粗さＲａ及び透過率の関係について説明する。図７は、三者の関係を示す表である。実験では、５５０℃から６００℃まで焼成温度を変えてマイクロレンズアレイを形成し、形成されたマイクロレンズアレイの表面粗さＲａ及び透過率を測定した。粗さ測定は、レーザ顕微鏡（非接触三次元測定装置：三鷹光器株式会社製ＮＨ３）を用いてカットオフ８０μｍ、測定長さ４８０μｍの条件で行なった。また、透過率の測定は、島津製作所製の分光器を用いて行い、波長４００〜８００ｎｍでの平均値を求めた。
【００３２】
図８は、図７の表に示すデータに基づき、焼成温度と表面粗さの関係をプロットしたグラフであり、図９は同じく表面粗さと透過率の関係をプロットしたグラフである。液晶表示装置に搭載するマイクロレンズアレイでは、透過率は８３％以上であることが好ましく、さらに９０％以上であることが望まれる。透過率が８３％以上になるためには、図９に示されるように表面粗さＲａは０．０５μｍ以下である必要があり、同様に透過率が９０％以上であるためには表面粗さＲａは０．０２μｍ以下である必要がある。そして、図８に示されるように、表面粗さＲａが０．０５μｍ以下であるためには、約５６０℃以上の焼成温度である必要があり、表面粗さＲａが０．０２μｍ以下であるためには、約５６５℃以上の焼成温度である必要がある。
【００３３】
更に、マイクロレンズ２０２のレンズ曲率の安定性を評価するもう一つの指針として、レンズの真球度がある。レンズの真球度を評価するｒｍｓ（root mean square）値は次の式（１）の通り表すことができる。
【数１】
2007065126.tif 000003
図１０はマイクロレンズの真球度につき測定したグラフである。レンズの真球度は、マイクロレンズのレンズ中心を通り、レンズ両端を結ぶ任意の線分の断面の曲線をｇ（ｘ）とし、当該ｇ（ｘ）に対して最小二乗法でフィッティングした理想球面の曲線をｆ（ｇ）としたとき、ｆ（ｘ）とｇ（ｘ）の高さ方向の差の二乗平均値（ｒｍｓ値）を球面ずれ量として評価した。この値が小さいほど、レンズ曲率がより真球に近く曲率が安定しているということになる。図１１は球面レンズの場合におけるマイクロレンズの球面ずれ量と波面収差の関係を示す表（同図（ａ）)とグラフ（同図（ｂ））である。マーシャル限界値によれば、波面収差は０．０７λｒｍｓ以下であれば一般的にレンズの機能を有するので、図１１に示されるように、球面レンズの球面ずれ量としては０．０５μｍ以下であればよい。即ち、球面レンズの球面ずれ量は、０以上で０．０５μｍ以下であればよい。
【００３４】
発明の実施の形態２．
発明の実施の形態１では、感光性ガラスペースト中の感光性樹脂にネガ型フォトレジストを用いたが、本実施の形態２では、感光部分が分解し、溶剤に対する溶解性が向上する、ポジ型フォトレジストを用いている。
【００３５】
図１２を用いて、本実施の形態２にかかるマイクロレンズアレイ基板の製造方法を説明する。まず、図１２（ａ）に示されるように、ガラス製の透明基板１０２を用意した。次に、図１２（ｂ）に示されるように、この透明基板１０２の片面の全域に亘って、感光性ガラスペーストを塗布し、成膜することによって、レンズ形成層２１を形成した。
【００３６】
次に、図１２（ｃ）に示されるように、レンズ形成層２１の上方に、グレイスケールマスク３０を配置し、露光した。グレイスケールマスク３０側から照射された露光光は、グレイスケールマスク３０のレンズ形成用領域によって強度変調が加えられる。詳細には、レンズ形成用領域の中心部を最小として同心円状に露光強度が増加するように、強度変調が加えられる。グレイスケールマスク３０のレンズ形成用領域によって強度変調の加えられた露光光によって、レンズ形成層２１は、レンズ形状以外の部分が現像液により分解される。
【００３７】
図１２（ｄ）に示されるように、レンズ形成層２１の露光が完了した後、レンズ形成層２１を現像することによって未硬化部分を除去した。レンズ形成層２１では、隣接するレンズ形状の間に連成部が形成されている。さらに、ガラスの軟化温度以上の温度で熱処理（焼成）を行い、マイクロレンズ２０２を形成した（図１２（ｅ））。本実施の形態にかかるマイクロレンズアレイにおいて、隣接するレンズ間は、このレンズを形成するガラス材によって連成されている。
【００３８】
本発明によるマイクロレンズアレイ基板の製造方法では、熱処理によってガラスが軟化し、収縮したが、レンズの集光特性は劣化しなかった。
【００３９】
マイクロレンズアレイ基板の適用例．
本発明の実施の形態にかかるマイクロレンズアレイ基板は、液晶表示装置に搭載可能である。図１３はマイクロレンズアレイ基板を搭載した液晶表示装置の断面図を示す図である。この液晶表示装置は、いわゆる半透過型液晶表示装置である。図１３において液晶表示装置は、液晶パネル１００、マイクロレンズアレイ２００を備えている。液晶パネル１００では、２枚の透明基板１０１、１０２の間に液晶層１０３が挟持されている。
【００４０】
カラーフィルタ層１０４と液晶層１０３の間には、透明電極１０６及び配向膜１０７が順次積層形成されている。液晶パネル１００の背面側に配置されている透明基板１０２にはＴＦＴ素子１０８が形成され、更に透明電極１０６、配向膜１０７が積層形成される。ＴＦＴ素子１０８側の透明電極１０６上には画素電極１６１及び配線１６２が形成されており、画素電極１６１は開口部１６１ａ及び反射部１６１ｂを有する。開口部１６１ａは液晶パネル１００に対して透明基板１０２側から入射する光の通り道となる。反射部１６１ｂは透明基板１０１側から入射する光を反射する反射板の役割を果たす。
【００４１】
透明基板１０２の背面側にはマイクロレンズアレイ２００が設けられている。マイクロレンズアレイ２００はリム２０１及びマイクロレンズ２０２を有する。マイクロレンズアレイ２００は、バックライトからの光を開口部１６１ａに集光させるため、光の利用効率を高めることができ、輝度を高めることができる。例えば、半透過型の場合には光利用効率を約３倍向上させることができた。透過型の場合には光利用効率を約２倍向上させることができた。偏光板１０９は、入射光に対して特定の偏光成分のみを透過させる機能を有する光学部材であって、２枚の透明基板１０１、１０２の両側表面に貼り付けられる。スペーサ１１０は、透明基板１０１、１０２間の液晶層１０３の高さを制御する樹脂粒子で、透明基板１０１、１０２間の全範囲に亘り、複数個散在される。
【００４２】
本発明の実施の形態にかかるマイクロレンズアレイ基板は、液晶表示装置に限らず、他の用途においても用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明にかかるマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す図である。
【図２】グレイマスクの透過率の分布と露光・現像後のレンズ形成層の構造の関係を示す図である。
【図３】熱処理工程における温度変化を示すグラフである。
【図４】熱処理による構造変化を示す断面図である。
【図５】本発明の製造方法により形成したマイクロレンズアレイの写真である。
【図６】本発明の製造方法により形成したマイクロレンズアレイの三次元形状図である。
【図７】焼成温度、表面粗さＲａ、透過率の関係を示す表である。
【図８】表面粗さＲａと焼成温度の関係を示すグラフである。
【図９】透過率と表面粗さＲａの関係を示すグラフである。
【図１０】マイクロレンズの真球度の測定例を示すグラフである。
【図１１】マイクロレンズの球面ずれ量と波面収差の関係を示す表及びグラフである。
【図１２】本発明にかかるマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す図である。
【図１３】本発明にかかる液晶表示装置の断面図である。
【図１４】従来の問題点を説明するための図である。
【図１５】従来の製造方法により形成したマイクロレンズアレイの写真である。
【図１６】従来の製造方法により形成したマイクロレンズアレイの三次元形状図である。
【符号の説明】
【００４４】
２１  レンズ形成層
１０２  透明基板
２０２  マイクロレンズ
２１１  連成部
【図１】
2007065126.tif 000004
【図２】
2007065126.tif 000005
【図３】
2007065126.tif 000006
【図４】
2007065126.tif 000007
【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１６】
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【図５】
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【図１５】
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