(57)【要約】【課題】ガラス基板とマイクロレンズアレイの熱膨張係数の差によって生ずるガラス基板の反りやマイクロレンズアレイのクラックの発生を抑制することができるマザー基板を提供すること。【解決手段】本発明に係るマザー基板１０００は、複数のマイクロレンズ２００を有するマイクロレンズアレイ基板５００を多面取りするためのものであって、ガラス基板（第２の透明基板）１０２と、ガラス基板１０２上に形成され、ガラスを主成分とする複数のマイクロレンズをそれぞれ有する複数のマイクロレンズアレイ２００とを備え、複数のマイクロレンズアレイ２００のうち、隣接するマイクロレンズアレイ２００は互いに離間して配置されている。【選択図】図３
2007183363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするためのマザー基板であって、
ガラス基板と、
上記ガラス基板上に形成され、ガラスを主成分とする複数のマイクロレンズをそれぞれ有する複数のマイクロレンズアレイとを備え、
上記複数のマイクロレンズアレイのうち、隣接するマイクロレンズアレイは、互いに離間して配置されていることを特徴とするマザー基板。
【請求項２】
上記複数のマイクロレンズアレイのそれぞれの外周縁に沿って、上記ガラス基板上に枠状に突出して形成された複数の外枠部を備え、
上記複数の外枠部のうち、隣接する外枠部は、互いに離間して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のマザー基板。
【請求項３】
上記複数の外枠部は、上記複数のマイクロレンズアレイと同一の材料により形成されたことを特徴とする請求項２に記載のマザー基板。
【請求項４】
隣接するマイクロレンズは、ガラス材料により、連成されていることを特徴とする請求項１に記載のマザー基板。
【請求項５】
上記複数のマイクロレンズアレイは、マトリクス状に配列されたことを特徴とする請求項１に記載のマザー基板。
【請求項６】
複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするためのマザー基板の製造方法であって、
ガラス基板上に、ガラスを主成分とする複数のマイクロレンズをそれぞれ有する複数のマイクロレンズアレイを形成するステップを備え、
上記複数のマイクロレンズアレイの形成ステップでは、上記複数のマイクロレンズアレイのうち、隣接するマイクロレンズアレイを互いに離間して配置することを特徴とするマザー基板の製造方法。
【請求項７】
上記複数のマイクロレンズアレイのそれぞれの外周縁に沿って、複数の外枠部を上記ガラス基板上に枠状に突出して形成するステップを更に備え、
上記複数の外枠部の形成ステップでは、上記複数の外枠部のうち、隣接する外枠部を互いに離間して配置することを特徴とする請求項６に記載のマザー基板の製造方法。
【請求項８】
上記複数のマイクロレンズアレイと上記複数の外枠部を同時に形成することを特徴とする請求項７に記載のマザー基板の製造方法。
【請求項９】
上記複数のマイクロレンズアレイの形成ステップは、
上記ガラス基板上に、ガラスパウダーを含み、複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、
上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を備えることを特徴とする請求項６に記載のマザー基板の製造方法。
【請求項１０】
上記レンズ形成層の形成ステップは、
上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、
上記塗布後のガラスペーストを、グレイスケールマスクを介して露光し、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を備えることを特徴とする請求項９に記載のマザー基板の製造方法。
【請求項１１】
マザー基板より、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするマイクロレンズアレイ基板の製造方法であって、
ガラス基板上に、ガラスを主成分とする複数のマイクロレンズをそれぞれ有する複数のマイクロレンズアレイを形成することにより、マザー基板を作製するステップと、
上記マザー基板を複数のマイクロレンズアレイ基板に切り出すステップとを備え、
上記マザー基板の作製ステップでは、上記複数のマイクロレンズアレイのうち、隣接するマイクロレンズアレイを互いに離間して配置し、
上記複数のマイクロレンズアレイ基板の切り出しステップでは、上記隣接するマイクロレンズアレイ間に設けられた切断線に沿って、上記マザー基板を切断することを特徴とするマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項１２】
上記切り出されたマイクロレンズアレイ基板の外周端面を研磨するステップを更に備えたことを特徴とする請求項１１に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、マザー基板、このマザー基板の製造方法およびマイクロレンズアレイ基板の製造方法に関し、特に、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするためのマザー基板、このマザー基板の製造方法および
マザー基板より、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするマイクロレンズアレイ基板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。
【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】
【０００４】
特許文献１に記載された製造方法により透明基板上にマイクロレンズアレイの形成した場合に、透明基板とマイクロレンズアレイとの間の熱膨張係数差に基づいて様々な問題が発生することがわかった。図７は、透明基板上にマイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズアレイ基板の一部断面図である。ガラス製の透明基板１上には複数のガラス製のマイクロレンズ２１を有するマイクロレンズアレイ２が形成されている。この例では隣接するマイクロレンズ２１は、連成部２２によって連成されている。
【０００５】
かかるマイクロレンズアレイ２は、ガラスパウダーが含有された感光性ガラスペーストを感光し、現像した後、焼成することによって透明基板１上に形成されるが、ガラスパウダーと透明基板１との間に熱膨張係数の差があると、焼成後のマイクロレンズアレイ２と透明基板１との間に応力が残留し、残留歪が生じる。実験では、ガラスパウダーに７０×１０−７（／℃）の材料を、透明基板１に３８×１０−７（／℃）の材料をそれぞれ用いた。この熱膨張係数差により生じる残留応力・残留歪によって、マイクロレンズアレイ基板に、透明基板１側が凸、マイクロレンズアレイ２側が凹となるような湾曲状の反りが生じるという問題が発生した。
【０００６】
このような問題は、特にマザー基板を用いてマイクロレンズアレイ基板を多面取りする場合に顕著化する。すなわち、マザー基板を用いてマイクロレンズアレイ基板を多面取りする場合、複数のマイクロレンズをマザー基板全面に隙間なく形成して大面積のマイクロレンズアレイを構成するため、基板とマイクロレンズアレイの熱膨張係数の差により生ずる残留応力・残留歪に基づくマザー基板の反りも大きくなり、このマザー基板から多面取りされる複数のマイクロレンズアレイ基板の反りも大きくなる。
【０００７】
このようなマイクロレンズアレイ基板の反りによって、マイクロレンズを透過する光に悪影響を与える。特にこのマイクロレンズアレイ基板は液晶表示装置に用いられるが、反りのあるマイクロレンズアレイ基板を液晶表示装置に用いることにより、液晶表示装置の表示品質を悪化させるという問題が発生した。
さらに、熱膨張係数の差によって発生する残留応力・残留歪によってマイクロレンズ２１間においてマイクロレンズアレイ２にクラックが発生することもあった。それに留まらず、ガラス製の透明基板１の表面に剥がれが生じることもあった。特に、硬質ガラス製の透明基板を用いた場合に、表面の剥がれが顕著であった。
【０００８】
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、ガラス基板とマイクロレンズアレイの熱膨張係数の差によって生ずるガラス基板の反りやマイクロレンズアレイのクラックの発生を抑制できるマザー基板、このマザー基板の製造方法およ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】
【０００９】
本発明に係るマザー基板は、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするためのマザー基板であって、ガラス基板と、ガラス基板上に形成され、ガラスを主成分とする複数のマイクロレンズをそれぞれ有する複数のマイクロレンズアレイとを備え、複数のマイクロレンズアレイのうち、隣接するマイクロレンズアレイは、互いに離間して配置されていることを特徴とするものである。このように構成したことにより、ガラス基板とマイクロレンズアレイの熱膨張係数の差によって生ずるガラス基板の反りやマイクロレンズアレイのクラックの発生を抑制できる。
【００１０】
また、複数のマイクロレンズアレイのそれぞれの外周縁に沿って、ガラス基板上に枠状に突出して形成された複数の外枠部を備え、複数の外枠部のうち、隣接する外枠部を、互いに離間して配置するものである。ここで、複数の外枠部を、複数のマイクロレンズアレイと同一の材料により形成してもよい。隣接するマイクロレンズは、ガラス材料により、連成されている。複数のマイクロレンズアレイは、マトリクス状に配列されてもよい。
【００１１】
本発明に係るマザー基板の製造方法は、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするためのマザー基板の製造方法であって、ガラス基板上に、ガラスを主成分とする複数のマイクロレンズをそれぞれ有する複数のマイクロレンズアレイを形成するステップを備え、複数のマイクロレンズアレイの形成ステップでは、複数のマイクロレンズアレイのうち、隣接するマイクロレンズアレイを互いに離間して配置することを特徴とするものである。このような製造方法を用いることにより、ガラス基板とマイクロレンズアレイの熱膨張係数の差によって生ずるガラス基板の反りやマイクロレンズアレイのクラックの発生を抑制できる。
【００１２】
また、複数のマイクロレンズアレイのそれぞれの外周縁に沿って、複数の外枠部をガラス基板上に枠状に突出して形成するステップを更に備え、複数の外枠部の形成ステップでは、複数の外枠部のうち、隣接する外枠部を互いに離間して配置するものである。ここで、複数のマイクロレンズアレイと複数の外枠部を同時に形成するとよい。また、複数のマイクロレンズアレイの形成ステップは、ガラス基板上に、ガラスパウダーを含み、複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、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を備える。また、レンズ形成層の形成ステップは、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、塗布後のガラスペーストを、グレイスケールマスクを介して露光し、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を備えることが好ましい。
【００１３】
本発明に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、マザー基板より、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするマイクロレンズアレイ基板の製造方法であって、ガラス基板上に、ガラスを主成分とする複数のマイクロレンズをそれぞれ有する複数のマイクロレンズアレイを形成することにより、マザー基板を作製するステップと、マザー基板を複数のマイクロレンズアレイ基板に切り出すステップとを備え、マザー基板の作製ステップでは、複数のマイクロレンズアレイのうち、隣接するマイクロレンズアレイを互いに離間して配置し、複数のマイクロレンズアレイ基板の切り出しステップでは、隣接するマイクロレンズアレイ間に設けられた切断線に沿って、マザー基板を切断することを特徴とするものである。このような製造方法を用いることにより、ガラス基板とマイクロレンズアレイの熱膨張係数の差によって生ずるガラス基板の反りやマイクロレンズアレイのクラックの発生を抑制できる。
ここで、切り出されたマイクロレンズアレイ基板の外周端面を研磨するステップを更に備えてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ガラス基板とマイクロレンズアレイの熱膨張係数の差によって生ずるガラス基板の反りやマイクロレンズアレイのクラックの発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明の実施の形態１．
複数のマイクロレンズを有する液晶表示装置について、図に基づいて説明する。図１は、複数のマイクロレンズを有する液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
図１に示されるように、液晶表示装置は、液晶表示パネル１００と、複数のマイクロレンズ２００ａを有するマイクロレンズアレイ２００と、リム２０１とを備えている。図１に示されるように、液晶表示パネル１００では、２枚の透明基板１０１、１０２の内面が相対向して配置され、この２枚の透明基板１０１、１０２の間に液晶層１０３が挟持されている。
【００１６】
図１に示されるように、第１および第２の透明基板１０１、１０２の間には、液晶層１０３の高さ（セルギャップ）を制御するためのスペーサ１１０が散布されている。第１および第２の透明基板１０１、１０２は、第１および第２の透明基板１０１、１０２の外周縁に沿って塗布されるシール材１１１により貼り合わされている。液晶表示パネル１００の両外面上には、偏光板１０９がそれぞれ取り付けられている。液晶表示パネル１００の前面側の偏光板１０９は、第１の透明基板１０１の外面上に直接貼り付けられ、液晶表示パネル１００の背面側の偏光板１０９は、第２の透明基板１０２の外面上に形成されたリム２０１に貼り付けられている。
【００１７】
図１に示されるように、第１の透明基板１０１は矩形状の薄板により形成されており、第１の透明基板１０１の材料にはガラスやポリカーボネートやアクリル樹脂などが用いられる。また、図１に示されるように、第１の透明基板１０１の内面には、カラーフィルタ層１０４、透明電極１０６および配向膜１０７が順次積層されて形成されている。また、カラーフィルタ層１０４の各画素間には、遮光膜としてのブラックマトリックス１０５が形成されている。
【００１８】
図１に示されるように、第２の透明基板１０２は矩形状の薄板により形成されており、第１の透明基板１０２の材料にはガラスが用いられる。また、図１に示されるように、第２の透明基板の内面には、ＴＦＴ素子１０８、透明電極１０６および配向膜１０７が順次積層されて形成されている。なお、透明電極１０６の材料には、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が用いられている。配向膜１０７の材料には、例えば、ポリイミド薄膜が用いられている。
【００１９】
ここで、第２の透明基板１０２は、ガラス中にアルカリ金属酸化物が含有されていると、熱処理時に成膜された半導体物質中にアルカリイオンが拡散し、膜特性の劣化を招くため、実質的にアルカリ金属酸化物を含有しないことが好ましい。また、第２の透明基板１０２は、フォトエッチング工程において使用される種々の酸、アルカリ等の薬品によって劣化しないような耐薬品性を有することが望ましい。さらに、成膜等の液晶製造工程でガラス基板が熱収縮してパターンずれを起こさないように、高い歪点、具体的には、６００℃以上の歪点を有することが望ましい。さらにまた、ガラス中に基板として好ましくない溶融欠陥が発生しないよう溶融性に優れていることが好ましい。第２の透明基板１０２の熱膨張係数は、ガラス材料の種類によって異なるが、例えば、３０×１０−７（／℃）以上５０×１０−７（／℃）以下とする。
【００２０】
また、図１に示されるように、第２の透明基板１０２の外面には、ガラスを主成分とするマイクロレンズアレイ２００とリム２０１とが形成されている。ここで、第２の透明基板１０２と、マイクロレンズアレイ２００と、リム２０１とにより、マイクロレンズアレイ基板５００を構成する。なお、後述の通り、マイクロレンズアレイ２００とリム２０１は、ガラス粉末（ガラスパウダー）と感光性樹脂（レジスト）からなる感光性ガラスペーストの膜を第２の透明基板１０２上に成膜し、露光・現像を行なった後、焼成をすることにより形成される。
【００２１】
次に、マイクロレンズアレイ基板５００のマイクロレンズアレイ２００およびリム２０１の配置関係を図に基づいて説明する。図２は、マイクロレンズアレイ基板をマイクロレンズアレイ形成面側から見たときの平面図である。
図２に示されるように、マイクロレンズアレイ２００は、千鳥格子状に配列された複数のマイクロレンズ２００ａにより構成されている。このとき、隣接するマイクロレンズ２００ａは、マイクロレンズ２００ａを形成したガラス材料により連成されている。
【００２２】
そして、ガラス材で連成されたマイクロレンズ２００ａ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。
【００２３】
ここで、マイクロレンズアレイ２００と第２の透明基板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、第２の透明基板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、０．３×α１＜α２＜１．７×α１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７０％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。
【００２４】
各マイクロレンズ２００ａは、直径数ｍｍ以下に形成されており、表示パネル１００の画素に対応して設けられている。
図１および図２に示されるように、外枠部としてのリム２０１は、マイクロレンズアレイ２００の外周縁に沿って、突出して枠状に形成されている。図１に示されるように、リム２０１はマイクロレンズアレイ２００の凸部頂点と同一またはそれより高く形成されている。このリム２０１は、偏光板１０９を第２の透明基板１０２に取り付けるために設けられている。なお、マイクロレンズアレイ基板５００は、図３に示される大型のマザー基板１０００により多面取りされる。
【００２５】
マイクロレンズアレイ基板５００を多面取りするためのマザー基板１０００について、図に基づいて説明する。図３はマザー基板をマイクロレンズアレイが形成される面側から見たときの平面図である。図４は、図３のＡ−Ａ切断線における断面図である。
図３および図４に示されるように、マザー基板１０００には、複数のマイクロレンズアレイ２００およびその外周を囲うリム２０１が一定間隔をもって、マトリクス状に配列されている。すなわち、図３および図４に示されるように、複数のマイクロレンズアレイ２００のうち、隣接するマイクロレンズアレイ２００は互いに離間して配置されている。また、複数のリム２０１のうち、隣接するリム２０１は互いに離間して配置されている。
【００２６】
また、図３に示されるように、隣接するマイクロレンズアレイ２００間の間隙内には切断線Ｘ１―Ｘ１、Ｘ２―Ｘ２、・・・、Ｘｎ−Ｘｎ、Ｙ１―Ｙ１、Ｙ２―Ｙ２、Ｙ３−Ｙ３が設定されており、これらの切断線Ｘ１―Ｘ１等に沿ってマザー基板１０００を切断することにより、マザー基板１０００からマイクロレンズアレイ基板５００を多面取りすることができる。また、図４に示されるように、各切断線Ｘ１―Ｘ１等は、隣接するリム２０１間の間隙内に設定されている。隣接するリム２０１の外側壁間の間隔は、例えばカレット発生防止のため、切断後のマイクロレンズアレイ基板５００の外周端面やコーナーを研磨しても、リム２０１を削ってしまうことがないように設定されている。
【００２７】
次に、本発明の実施の形態１に係るマザー基板および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。図５は、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を示す図である。なお、図５では、特に、図３で示されるマザー基板１０００のマイクロレンズアレイ２００の形成領域における断面を模式的に示している。
まず、図５（ａ）に示されるように、ガラス製の透明基板１０２を用意した。透明基板１０２には例えば４００μｍ〜５００μｍ厚のガラス基板を用いた。次に、図５（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２０を形成した。なお、図５で示す例では、感光性ガラスペースト中の感光性樹脂には、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ている。塗布方法には、スピンコートやスリットコートがある。
【００２８】
ここで、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
次に、図５（ｃ）に示されるように、レンズ形成層２０を形成した面の反対側に、グレイスケールマスク３０を配置して、図３に示されるマイクロレンズアレイ２００の形成領域内を露光する。ここで、隣接するマイクロレンズアレイ２００の形成領域は、図３に示されるように、互いに離間されて設定されている。マイクロレンズアレイ２００の形成領域内において、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。
【００３７】
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２０はレンズ形状に硬化する。このとき、グレイスケールマスク３０は、マイクロレンズ２００ａとともに、図３に示されるリム２０１を同時に形成できるように、作製されている。そして、このグレイスケールマスク３０を用いて、図３に示されるリム２０１の形成領域内も露光することによって、リム形状に硬化する。このように、複数のマイクロレンズ２００ａおよびリム２０１を同一のグレイスケールマスク３０を用いて同時に形成することにより、マイクロレンズアレイ２００およびリム２０１を透明基板１０２上に効率よく形成することができる。
【００３８】
次に、図５（ｄ）に示されるように、レンズ形成層２０の露光が完了した後、レンズ形成層２０を現像することによって未硬化部分を除去する。このとき、マイクロレンズアレイ２００およびリム２０１の形成領域以外の領域では、露光および現像の処理が行われていないので、この領域においてレンズ形成層２０は完全に除去される。
さらに、図５（ｅ）に示されるように、ガラスの軟化温度以上の温度で熱処理（焼成）を行った後に徐冷をして、図３に示されるマイクロレンズアレイ２００の形成領域内に複数のマイクロレンズ２００ａを形成し、同時に、図３に示されるリム２０１の形成領域にリム２０１を形成する。このとき、例えばマイクロレンズ２００ａの高さは約１５μｍ、リム２０１の高さは約２０μｍに形成する。焼成工程で感光性樹脂は焼失するので、マイクロレンズアレイ２００およびリム２０１はガラスのみの成分で形成される。また、隣接するマイクロレンズアレイ２００は互いに離間して配置され、隣接するリム２０１も互いに離間して配置される。
【００３９】
そして、図３に示される、透明基板１０２上に複数のマイクロレンズアレイ２００およびリム２０１が形成されたマザー基板１０００を得ることができる。なお、マザー基板１０００のマイクロレンズ２００形成面の反対側の面上には、図１に示されるように、透明電極１０６、ＴＦＴ素子１０８および配向膜１０７が更に形成される。
このとき、隣接するマイクロレンズ２００ａの間は、このマイクロレンズ２００ａを形成するガラス材料により連成されており、連成部２００ｂが形成されている。このとき、例えば連成部２００ｂの高さを約１０μｍ以下に形成する。ここで、図５（ｄ）と図５（ｅ）とを対比すると、焼成により、レンズ形成層２０がレンズ高さ方向（光軸方向）に収縮しているのがわかる。このとき、マイクロレンズアレイ２００の平面方向（レンズの配列方向）に収縮する力が発生しているが、隣接するレンズは連成部２００ｂ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、レンズの配列方向の収縮力は、透明基板１０２にレンズの配列方向と平行方向に生じた反力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。
【００４０】
このように、焼成後において、隣接するマイクロアレイ２００やリム２０１はそれぞれ互いに離間して配置されているので、マイクロレンズアレイ２００やリム２０１と、ガラス製の透明基板１０２との間に熱膨張係数の差があっても、焼成後の徐冷時にマイクロレンズアレイ２００と透明基板１０２との間に生じる残留応力や残留歪の発生を低減することができる。この結果、ガラス製の透明基板１０２とマイクロレンズアレイ２００の熱膨張係数の差によって生ずるガラス製の透明基板１０２の反りやマイクロレンズアレイ２００のクラックの発生を抑制することができる。
【００４１】
次に、図３に示されるように、隣接するマイクロアレイ２００間に設けられた切断線Ｘ１−Ｘ２、・・・、Ｙ１−Ｙ１、・・・に沿って、マザー基板１０００を切断することにより、マザー基板１０００を複数のマイクロアレイ基板５００に切り出す。なお、マザー基板１０００の切断には、例えばスクライバ・ブレーク方式を用いる。スクライバ・ブレーク方式では、スクライバによりスクライブラインを形成した後、ブレークバーを用いてスクライブライン上を加圧することにより、マザー基板１０００を分断する。
【００４２】
そして、切り出された各マイクロレンズアレイ基板５００の外周端面やコーナーを研磨する。この研磨工程により、カレット発生を防止することができる。このとき、隣接するリム２０１が互いに離間されているので、マイクロレンズアレイ基板５００の外周端面に研磨領域を確保でき、マイクロレンズアレイ基板５００の外周端面やコーナーを研磨しても、リム２０１を削ってしまうことがない。
【００４３】
なお、マザー基板１０００の切断は、マザー基板１０００単体で切断する場合のほか、マザー基板１０００に、図１に示された複数の第１の透明基板１０１を多面取りするための別のマザー基板（不図示）をシール材１１１により貼り合せた後に、双方のマザー基板１０００を同時に切断する場合や、マザー基板１０００と上記別のマザー基板とをシール材１１１により貼り合わせ、両マザー基板およびシール材１１１に囲われた空間内に液晶を注入して封止した後に、双方のマザー基板を同時に切断する場合が考えられる。なお、上記別のマザー基板上の透明電極１０６の形成領域は、マザー基板１０００上の透明電極１０６の形成領域に対応している。
【００４４】
発明の実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係るマザー基板および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。図６は、本発明の実施の形態２にかかるマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す図である。なお、図６では、特に、図３で示されるマザー基板１０００のマイクロレンズアレイ２００の形成領域における断面を模式的に示している。
本発明の実施の形態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、本発明の実施の形態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。
まず、図６（ａ）に示されるように、ガラス製の透明基板１０２を用意する。次に、図６（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２０ａを形成する。
【００４５】
次に、図６（ｃ）に示されるように、レンズ形成層２０ａの上方に、グレイスケールマスク３１を配置し、図３に示されるマイクロレンズアレイ２００の形成領域内と、マイクロレンズアレイ２００およびリム２０１の形成領域以外の領域内とを露光する。ここで、隣接するマイクロレンズアレイ２００の形成領域は、図３に示されるように、互いに離間されて設定されている。マイクロレンズアレイ２００の形成領域内において、グレイスケールマスク３１側から照射された露光光は、グレイスケールマスク３１のレンズ形成用領域によって強度変調が加えられる。
【００４６】
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３１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２０ａは、レンズ形状以外の部分が現像液により分解される。また、マイクロレンズアレイ２００およびリム２０１の形成領域以外の領域内を露光することによって、マイクロレンズアレイ２００およびリム２０１の形成領域以外の領域で、レンズ形成層２０ａが分解される。
【００４７】
このとき、グレイスケールマスク３１は、マイクロレンズ２００ａとともに、図３に示されるリム２０１を同時に形成できるように、作製されている。そして、このグレイスケールマスク３１を用いて、図３に示されるリム２０１の形成領域内も露光することによって、リム２０１の形状以外の部分が現像液により分解される。
次に、図６（ｄ）に示されるように、レンズ形成層２０ａの露光が完了した後、レンズ形成層２０ａを現像することによって未硬化部分を除去する。
【００４８】
さらに、ガラスの軟化温度以上の温度で熱処理（焼成）を行った後、徐冷をして、図６（ｅ）に示されるように、図３に示されるマイクロレンズアレイ２００の形成領域内に複数のマイクロレンズ２００ａを形成し、同時に、図３に示されるリム２０１の形成領域内にリム２０１を形成する。焼成工程で感光性樹脂は焼失するので、マイクロレンズアレイ２００およびリム２０１はガラスのみの成分で形成される。また、隣接するマイクロレンズアレイ２００は互いに離間して配置され、隣接するリム２０１も互いに離間して配置される。
【００４９】
そして、図３に示される、透明基板１０２上に複数のマイクロレンズアレイ２００およびリム２０１が形成されたマザー基板１０００を得ることができる。このとき、隣接するマイクロレンズ２００ａの間は、このマイクロレンズ２００ａを形成するガラス材料により連成されており、連成部２００ｂが形成されている。
【００５０】
このように、焼成後において、隣接するマイクロアレイ２００やリム２００ａは、それぞれ互いに離間して配置されているので、マイクロレンズアレイ２００やリム２０１と、透明基板１０２との間に熱膨張係数の差があっても、焼成後の徐冷時にマイクロレンズアレイ２００と透明基板１０２との間に生じる残留応力や残留歪の発生を低減することができる。この結果、ガラス製の透明基板１０２とマイクロレンズアレイ２００の熱膨張係数の差によって生ずるガラス製の透明基板１０２の反りやマイクロレンズアレイ２００のクラックの発生を抑制することができる。
【００５１】
以上の説明は、本発明を実施の形態を説明するものであり、本発明が以上の実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、以上の実施の形態の各要素を、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。
上記実施態様における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る。
【００５２】
また、上記実施態様では、マイクロレンズアレイおよびリムを同一材料により形成する説明をしたが、マイクロレンズアレイおよびリムを異なる材料により形成してもよい。また、上記実施態様では、マイクロレンズアレイおよびリムを同一のグレースケールマスクを用いて形成する説明をしたが、別のグレースケールマスクを用いて形成してもよい。
なお、上記実施態様では、リムを透明基板上に形成する説明をしたが、リムを単体で作製してもよく、また、偏光板側に一体に形成してもよい。
上記実施態様では、マイクロレンズアレイ基板５００は、液晶表示装置に用いる説明をしたが、これに限らず、他の用途にも用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】複数のマイクロレンズを有する液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】マイクロレンズアレイ基板をマイクロレンズアレイ形成面側から見たときの平面図である。
【図３】マザー基板をマイクロレンズアレイが形成される面側から見たときの平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ切断線におけるマザー基板の断面図である。
【図５】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を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかるマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す図である。
【図７】透明基板上にマイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズアレイ基板の一部断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
２０、２０ａ  レンズ形成層
１００  液晶表示パネル
１０１  第１の透明基板
１０２  第２の透明基板
１０３  液晶層
１０４  カラーフィルタ層
１０５  ブラックマトリックス
１０６  透明電極
１０７  配向膜
１０８  ＴＦＴ素子
１０９  偏光板
１１０  スペーサ
１１１  シール材
２００  マイクロレンズアレイ
２００ａ  マイクロレンズ
２０１  リム
５００  マイクロレンズアレイ基板
【図１】
2007183363.tif 000003
【図２】
2007183363.tif 000004
【図３】
2007183363.tif 000005
【図４】
2007183363.tif 000006
【図５】
2007183363.tif 000007
【図６】
2007183363.tif 000008
【図７】
2007183363.tif 000009