(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凹凸パターンが形成された原盤と、基板と、を用意する第１工程と、
前記原盤における前記複数の凹凸パターンを有する面と前記基板とを、光透過性層前駆体を介して密着させる第２工程と、
前記光透過性層前駆体を固化して光透過性層を形成し、前記原盤を、前記光透過性層から剥離する第３工程と、
を含み、
それぞれの前記凹凸パターンは、凹状または凸状の複数の曲面部を複数行複数列で配列したパターンであり、
前記原盤は、前記複数の凹凸パターンが形成されていない部分に、前記光透過性層の厚さを規定するスペーサを有し、
前記第２工程で、前記スペーサによって、前記原盤の前記複数の凹凸パターンを有する面と前記基板との間隔を制御し、
前記スペーサは、前記光透過性層前駆体を介して密着する部分の外側を囲む第１のスペーサと、前記光透過性層前駆体を介して密着する部分の内側に配置される複数の第２のスペーサと、を含み、前記複数の第２のスペーサは、それぞれ、前記第１のスペーサからの距離が等しくなる、とともに前記複数の凹凸パターン間に配置されている光学基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の光学基板の製造方法において、
前記スペーサにおける前記基板に接触する端部の表面は、前記光透過性層前駆体をはじく材料で形成されている光学基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学基板の製造方法において、
前記第２工程で、前記原盤及び基板の中央から前記第１のスペーサに至る手前まで、前記光透過性層前駆体を押し拡げる光学基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の光学基板の製造方法において、
前記第１のスペーサと、前記第１のスペーサが接触する前記基板と、の接触による界面の外側に隙間が形成される光学基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学基板の製造方法において、
前記第３工程後に、前記凹凸パターンから前記光透過性層に転写された反転凹凸パターンのうちの複数の凹部に、色材を充填する工程を含む光学基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学基板の製造方法において、
前記原盤の前記凹凸パターンは、前記曲面部から前記光透過性層に反転した曲面部を形成する光学基板の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の光学基板の製造方法において、
前記基板は、光透過性を有するとともに、前記光透過性層の補強板として残される光学基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の光学基板の製造方法において、
前記第２工程後に、前記基板を前記光透過性層から剥離する光学基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光が透過する光学基板及びその製造方法並びに表示装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
液晶表示パネル等のカラーフィルタを製造する方法として、凹部を有する光透過性層に色材を充填する方法が開発されている。ここで、光透過性層は、凹凸パターンを有する原盤に樹脂を滴下し、この樹脂を固化させて剥離することで容易に形成することができる。
【０００３】
また、液晶表示パネル等に使用されるマイクロレンズアレイの製造方法として、特開平３−１９８００３号公報に開示されるように、レンズに対応する球面が形成された原盤に樹脂を滴下し、この樹脂を固化して光透過性層を形成し、これを剥離することで、マイクロレンズアレイを製造する方法が知られている。
【０００４】
しかしながら、これらの製造方法によれば、光透過性層の厚みを制御することが難しかった。カラーフィルタ又はマイクロレンズアレイは、光透過性層の厚みが均一でないと、他の部材との組み付けに不具合が生じるなどの問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するもので、その目的は、厚みの制御を容易に行える光学基板の製造方法及びその方法により製造される光学基板並びに表示装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る光学基板の製造方法は、凹凸パターンが形成された原盤と、基板と、を用意する第１工程と、
前記原盤における前記凹凸パターンを有する面と前記基板とを、光透過性層前駆体を介して密着させる第２工程と、
前記光透過性層前駆体を固化して光透過性層を形成し、前記原盤を、前記光透過性層から剥離する第３工程と、
を含み、
前記第２工程で、前記原盤と前記基板との間に少なくとも一つのスペーサを介在させ、前記スペーサによって、前記原盤と基板との間隔を制御する。
【０００７】
これは、要するに、原盤を型として、凹凸パターンを光透過性層前駆体に転写して光学基板を製造する方法である。原盤は、一旦製造すればその後、耐久性の許す限り何度でも使用できるため、２枚目以降の光学基板の製造工程において省略でき、工程数の減少および低コスト化を図ることができる。
【０００８】
本発明では、スペーサによって原盤と基板との間隔が制御されるので、両者間に挟まれる光透過性層の厚みを簡単に制御することができる。これにより、製造される光学基板の品質の均一化を図ることができる。
【０００９】
（２）この製造方法において、
前記スペーサは、前記原盤及び基板のうち少なくとも一方に一体形成されていてもよい。
【００１０】
こうすることで、特別の操作をしなくても、スペーサが原盤と基板との間に介在するようになる。
【００１１】
（３）この製造方法において、
前記スペーサにおける前記原盤及び基板のうち少なくとも一方に接触する端部の表面は、前記光透過性層前駆体をはじく材料で形成されていてもよい。
【００１２】
これによれば、スペーサが光透過性層前駆体をはじくので、スペーサが接触する原盤及び基板のうち少なくとも一方と、スペーサとの間に、光透過性層前駆体が介在しない。そして、原盤と基板との間隔の制御が安定するので、光透過性層の厚みを均一化することができる。
【００１３】
（４）この製造方法において、
前記スペーサは、前記原盤及び基板における前記光透過性層前駆体を介して密着する部分の外側及び内側のうち少なくともいずれか一方に配置されてもよい。
【００１４】
ここで、スペーサが外側に位置する場合には原盤と基板との位置が安定し、スペーサが内側に位置する場合には、原盤及び基板のうち上に位置する一方のたわみを支えることができる。
【００１５】
（５）この製造方法において、
前記スペーサは、前記原盤及び基板における前記光透過性層前駆体を介して密着する部分の外側に配置され、
前記第２工程で、前記原盤及び基板の中央から前記スペーサに至る手前まで、前記光透過性層前駆体を押し拡げてもよい。
【００１６】
これによれば、光透過性層前駆体がスペーサに到達しないので、スペーサが接触する原盤及び基板のうち少なくとも一方と、スペーサとの間に、光透過性層前駆体が介在しない。そして、原盤と基板との間隔の制御が安定するので、光透過性層の厚みを均一化することができる。
【００１７】
（６）この製造方法において、
前記スペーサは、前記原盤及び基板における前記光透過性層前駆体を介して密着する部分の外側に配置され、
前記スペーサと、前記スペーサが接触する前記原盤及び基板の一方と、の接触による界面の外側に隙間が形成されてもよい。
【００１８】
こうすることで、光透過性層前駆体を介して密着する原盤及び基板を、隙間を介して容易に剥離することができる。
【００１９】
（７）この製造方法において、
前記第３工程後に、前記凹凸パターンから前記光透過性層に転写された反転凹凸パターンのうちの複数の凹部に、色材を充填する工程を含んでもよい。
【００２０】
これによれば、凹部に色材が充填された光学基板が得られ、これはカラーフィルタとなる。
【００２１】
（８）この製造方法において、
前記原盤の前記凹凸パターンは、複数の曲面部を含み、各曲面部から前記光透過性層に反転した曲面部を形成してもよい。
【００２２】
これによれば、凹凸パターンの各曲面部によって、光透過性層前駆体に形成される反転した曲面部はレンズとなる。こうして、マイクロレンズアレイとしての光学基板が得られる。
【００２３】
（９）この製造方法において、
前記基板は、光透過性を有するとともに、前記光透過性層の補強板として残されてもよい。
【００２４】
（１０）この製造方法において、
前記第２工程後に、前記基板を前記光透過性層から剥離してもよい。
【００２５】
（１１）本発明に係る光学基板は、上記方法により製造される。
【００２６】
（１２）本発明に係る表示装置は、上記光学基板を有する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照にして説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）〜図３（Ｄ）は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学基板の製造方法を説明する図である。具体的には、光学基板としてマイクロレンズアレイが製造される。そして、図１（Ａ）は、本実施の形態で使用する原盤の平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のIB−IB線断面図である。
【００２９】
原盤１０は、円盤状の基材の一方の面に複数の曲面部１２と、スペーサ１４とが形成されたものである。曲面部１２は、マイクロレンズアレイの個々の凸レンズの形状が反転した凹状をなし、複数の曲面部１２で凹凸パターンを構成する。なお、曲面部１２は、複数行複数列で集合してグループを形成している。それぞれのグループをなす複数の曲面部１２から、一つの製品が形成される。したがって、原盤１０からは、複数の製品が同時に形成される。
【００３０】
スペーサ１４は、円盤状の基材の外周端部に一体的に立ち上げ形成されたものであり、スペーサ１４にて囲まれる内側に、光透過性層前駆体２６（図３（Ａ）参照）が配置される。言い換えると、光透過性層前駆体２６の外側に、スペーサ１４が位置する。スペーサ１４の高さは、マイクロレンズアレイの厚みに対応して設定される。なお、スペーサ１４は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すような連続壁でなく、切れ間のある壁であってもよい。あるいは、円盤状の基材の外周端部を円周に沿って３以上に分割した３以上の箇所のそれぞれに、ピン状のスペーサを立ち上げ形成してもよい。
【００３１】
図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は、本実施の形態で使用する原盤の製造工程を示す図である。
【００３２】
まず、図２（Ａ）に示すように、基材１６上にレジスト層１８を形成する。基材１６は、原盤１０（図１（Ａ）参照）に加工されるもので、円盤状をなし、外周端部にスペーサ１４が一体的に形成された状態で用意される。この基材１６をエッチングして、曲面部１２を形成する。そのため、基材１６は、エッチング可能な材料であれば特に限定されるものではないが、シリコン又は石英は、エッチングにより高精度の曲面部１２（図１（Ｂ）参照）の形成が容易であるため、好適である。
【００３３】
ここで、スペーサ１４の形成方法としては、例えば、スペーサ形成領域がレジスト層で覆われるように、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）と同様の方法により放射線暴露、現像処理を施した後、エッチング等の方法によりスペーサ以外の領域をスペーサの高さ分だけ除去することにより形成する。また、他の方法として、スペーサを別に形成しておき、それを接着剤を介して原盤に接着させるか、直接原盤に接合させることにより原盤上に形成してもよい。
【００３４】
レジスト層１８を形成する物質としては、例えば、半導体デバイス製造において一般的に用いられている、クレゾールノボラック系樹脂に感光剤としてジアゾナフトキノン誘導体を配合した市販のポジ型のレジストをそのまま利用できる。ここで、ポジ型のレジストとは、所定のパターンに応じて放射線に暴露することにより、放射線によって暴露された領域が現像液により選択的に除去可能となる物質のことである。
【００３５】
レジスト層１８を形成する方法としては、スピンコート法、ディッピング法、スプレーコート法、ロールコート法、バーコート法等の方法を用いることが可能である。なお、スペーサ１４がエッチングされないように、スペーサ１４が、レジスト層１８により覆われていることが必要である。
【００３６】
次に、図２（Ｂ）に示すように、マスク２０をレジスト層１８の上方に配置し、マスク２０を介してレジスト層１８の所定領域のみを放射線２２によって暴露する。
【００３７】
マスク２０は、図１（Ｂ）に示す曲面部１２の形成に必要とされる領域においてのみ、放射線２２が透過するようにパターン形成されたものである。
【００３８】
また、放射線としては波長２００ｎｍ〜５００ｎｍの領域の光を用いることが好ましい。この波長領域の光の利用は、液晶パネルの製造プロセス等で確立されているフォトリソグラフィの技術及びそれに利用されている設備の利用が可能となり、低コスト化を図ることができる。
【００３９】
そして、レジスト層１８を放射線２２によって暴露した後に所定の条件により現像処理を行うと、図２（Ｃ）に示すように、放射線２２の暴露領域２４においてのみ、レジスト層１８の一部が選択的に除去されて基材１６の表面が露出し、それ以外の領域はレジスト層１８により覆われたままの状態となる。
【００４０】
こうしてレジスト層１８がパターン化されると、図２（Ｄ）に示すように、このレジスト層１８をマスクとして基材１６を所定の深さエッチングする。詳しくは、基材１６におけるレジスト層１８から露出した領域に対して、どの方向にもエッチングが進む等方性エッチングを行う。例えば、ウエットエッチングを適用して、化学溶液（エッチング液）に基材１６を浸すことで、等方性エッチングを行うことができる。基材１６として石英を用いた場合には、エッチング液として、例えば、沸酸と沸化アンモニウムを混合した水溶液（バッファード沸酸）を用いてエッチングを行う。等方性エッチングを行うことで、基材１６には、凹状の曲面部１２が形成される。
【００４１】
次に、エッチングの完了後に、図２（Ｅ）に示すように、レジスト層１８を除去すると、基材１６に曲面部１２が形成されており、これが原盤１０となる。
【００４２】
この原盤１０は、本実施の形態では、一旦製造すればその後、耐久性の許す限り何度でも使用できるため経済的である。また、原盤１０の製造工程は、２枚目以降のマイクロレンズアレイの製造工程において省略でき、工程数の減少および低コスト化を図ることができる。
【００４３】
上記工程では、基材１６に曲面部１２を形成するに際し、ポジ型のレジストを用いたが、放射線に暴露された領域が現像液に対して不溶化し、放射線に暴露されていない領域が現像液により選択的に除去可能となるネガ型のレジストを用いても良く、この場合には、上記マスク２０とはパターンが反転したマスクが用いられる。あるいは、マスクを使用せずに、レーザ光あるいは電子線によって直接レジストをパターン状に暴露しても良い。
【００４４】
次に、図３（Ａ）に示すように、光透過性層前駆体２６を、原盤１０における曲面部１２が形成された面の中央部又はその付近に載せる。そして、光透過性層前駆体２６を介して、基板２８と原盤１０とを密着させることにより、図３（Ｂ）に示すように、光透過性層前駆体２６を所定領域まで塗り拡げ、図３（Ｃ）に示すように、原盤１０と基板２８の間に光透過性層前駆体２６からなる層を形成する。この層は、固化されると光透過性層３０となる。
【００４５】
本実施の形態では、原盤１０にスペーサ１４が一体形成されており、スペーサ１４上に基板２８が載るようになっている。したがって、スペーサ１４によって、原盤１０における曲面部１２が形成された面と、基板２８における原盤１０に対向する面と、の間隔が制御される。これによって、原盤１０における曲面部１２が形成された面と、基板２８における原盤１０に対向する面と、の間に形成される光透過性層前駆体２６からなる層の厚みを、一定にするように制御することができる。
【００４６】
ここでは、光透過性層前駆体２６を原盤１０上に載せたが、基板２８に載せるか、原盤１０及び基板２８の両方に載せてもよい。また、原盤１０及び基板２８のいずれか一方、または、両方に、予め光透過性層前駆体２６を所定領域まで塗り拡げてもよい。
【００４７】
また、必要に応じて、原盤１０と基板２８とを光透過性層前駆体２６を介して密着させる際に、原盤１０及び基板２８の少なくともいずれか一方を介して光透過性層前駆体２６を加圧しても良い。加圧することで、光透過性層前駆体２６が所定領域まで塗れ拡がる時間を短縮できることで作業性が向上し、かつ、光透過性層前駆体２６の曲面部１２への充填が確実となる。
【００４８】
ここで、光透過性層前駆体２６は、液状あるいは液状化可能な物質であることが好ましい。液状とすることで、原盤１０上の複数の曲面部１２間へ、光透過性層前駆体２６を充填することが容易となる。液状の物質としては、エネルギーの付与により硬化可能な物質が利用でき、液状化可能な物質としては、可塑性を有する物質が利用できる。
【００４９】
また、光透過性層前駆体２６は、光透過性層３０を形成した際に、光透過性等の要求される特性を有するものであれば特に限定されるものではないが、樹脂であることが好ましい。樹脂は、エネルギー硬化性を有するもの、あるいは可塑性を有するものが容易に得られ、好適である。
【００５０】
エネルギー硬化性を有する樹脂としては、光及び熱の少なくともいずれかー方の付与により硬化可能であることが望ましい。光や熱の利用は、汎用の露光装置、ベイク炉やホットプレート等の加熱装置を利用することができ、省設備コスト化を図ることが可能である。
【００５１】
このようなエネルギー硬化性を有する樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ポリイミド系樹脂等が利用できる。特に、アクリル系樹脂は、市販品の様々な前駆体や感光剤（光重合開始剤）を利用することで、光の照射で短時間に硬化するものが容易に得られるため好適である。
【００５２】
光硬化性のアクリル系樹脂の基本組成の具体例としては、プレポリマーまたはオリゴマー、モノマー、光重合開始剤があげられる。
【００５３】
プレポリマーまたはオリゴマーとしては、例えば、エポキシアクリレート類、ウレタンアクリレート類、ポリエステルアクリレート類、ポリエーテルアクリレート類、スピロアセタール系アクリレート類等のアクリレート類、エポキシメタクリレート類、ウレタンメタクリレート類、ポリエステルメタクリレート類、ポリエーテルメタクリレート類等のメタクリレート類等が利用できる。
【００５４】
モノマーとしては、例えば、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、カルビトールアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、１，３−ブタンジオールアクリレート等の単官能性モノマー、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート等の二官能性モノマー、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の多官能性モノマーが利用できる。
【００５５】
光重合開始剤としては、例えば、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン等のアセトフェノン類、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、ｐ−イソプロピル−α−ヒドロキシイソブチルフェノン等のブチルフェノン類、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルトリクロロアセトフェノン、α，α−ジクロル−４−フェノキシアセトフェノン等のハロゲン化アセトフェノン類、ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ−テトラエチル−４，４−ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、ベンジル、ベンジルジメチルケタール等のベンジル類、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル等のベンゾイン類、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム等のオキシム類、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン等のキサントン類、ベンゾインエーテル、イソブチルベンゾインエーテル等のベンゾインエーテル類、ミヒラーケトン、ベンジルメチルケタール等のラジカル発生化合物が利用できる。
【００５６】
なお、必要に応じて、酸素による硬化阻害を防止する目的でアミン類等の化合物を添加したり、塗布を容易にする目的で溶剤成分を添加してもよい。溶剤成分としては、特に限定されるものではなく、種々の有機溶剤、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシメチルプロピオネート、エトキシエチルプロピオネート、エチルラクテート、エチルピルビネート、メチルアミルケトン等が利用可能である。
【００５７】
これらの物質によれば、高精度のエッチングが可能な点で原盤１０の材料として優れているシリコン又は石英からの離型性が良好であるため好適である。
【００５８】
また、可塑性を有する樹脂としては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、ポリメチルメタクリレート系樹脂、アモルファスポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性を有する樹脂が利用できる。このような樹脂を軟化点温度以上に加温することにより可塑化させて液状とし、図３（Ｃ）に示すように、原盤１０と基板２８との間に挟み込んで層を形成する。
【００５９】
光透過性層前駆体２６を介して原盤１０と基板２８を密着させることで、光透過性層前駆体２６は、原盤１０の曲面部１２に対応する形状になる。つまり、光透過性層前駆体２６に、曲面部１２からなる凹凸パターンを転写することができる。
【００６０】
そして、光透過性層前駆体２６に応じた固化処理を施す。例えば、光硬化性の樹脂を用いた場合であれば、所定の条件で光を照射する。これにより光透過性層前駆体２６を固化させて、図３（Ｃ）に示すように、光透過性層３０を形成することができる。なお、光硬化性の物質にて光透過性層３０を形成するときには、基板２８及び原盤１０のうち少なくとも一方が、光透過性を有することが必要となる。あるいは、軟化点温度以上に加温した可塑化した樹脂を光透過性層前駆体２６として使用する場合には、冷却することにより固化させることができる。
【００６１】
このように、光透過性層前駆体２６を、エネルギーの付与により硬化可能な物質あるいは可塑性を有する物質から形成することで、これを原盤１０に塗布して密着させた際に、原盤１０に形成されている曲面部１２間の微細部にまで、光透過性層前駆体２６が充填される。そして、この光透過性層前駆体２６に応じた固化処理を施すことにより固化させて光透過性層３０を形成すると、原盤１０の曲面部１２を精密に光透過性層３０に転写させることができる。
【００６２】
また、基板２８としては、マイクロレンズアレイとして要求される光透過性等の光学的な物性や、機械的強度等の特性を満足するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、石英やガラス、あるいは、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、アモルファスポリオレフィン等のプラスチック製の基板あるいはフィルムを利用することが可能である。
【００６３】
次いで、図３（Ｄ）に示すように、原盤１０から光透過性層３０及び基板２８を剥離する。光透過性層３０は、原盤１０の凹状の曲面部１２に対応して、複数の凸状の曲面部３２が形成されているので、マイクロレンズアレイ１となる。上述したように、原盤１０は、複数の製品を製造するものである。マイクロレンズアレイ１は、複数の製品が一体化されたものなので、個片に切断して個々の製品が得られる。
【００６４】
なお、光透過性層３０単独で、マイクロレンズアレイとして要求される機械的強度等の特性を満足することが可能であれば、基板２８は不要であるから、基板２８を光透過性層３０から剥離してもよい。この剥離工程は、原盤１０から光透過性層３０を剥離する前であっても、その後であってもよい。
【００６５】
図４は、本発明に係るマイクロレンズアレイを適用した液晶プロジェクタの一部を示す図である。この液晶プロジェクタは、上述した第１の実施形態に係る方法により製造されたマイクロレンズアレイ１を個片に切断して組み込んだライトバルブ４０と、光源としてのランプ５０とを有する。
【００６６】
マイクロレンズアレイ１は、曲面部３２の表面で形成されるレンズ面が、ランプ５０からみて凹状になるように配置されている。そして、レンズ３２上に第２の光透過性層４２が形成され、光透過性層４２上にはブラックマトリクス４４が設けられている。さらに、ブラックマトリクス４４上には、透明な共通電極４６及び配向膜４８が積層されている。
【００６７】
ライトバルブ４０には、配向膜４８からギャップをあけて、ＴＦＴ基板４１が設けられている。ＴＦＴ基板４１には、透明な個別電極４３及び薄膜トランジスタ４５が設けられており、これらの上に配向膜４７が形成されている。また、ＴＦＴ基板４１は、配向膜４７を配向膜４８に対向させて配置されている。
【００６８】
配向膜４７、４８間には、液晶４９が封入されており、薄膜トランジスタ４５によって制御される電圧によって、液晶４９が駆動されるようになっている。
【００６９】
この液晶プロジェクタによれば、ランプ５０から照射された光５２が、各画素毎にレンズとしての曲面部３２にて集光するので、明るい画面を表示することができる。
【００７０】
なお、その前提として、光透過性層４２の光屈折率ｎa と、光透過性層３０の光屈折率ｎb とは、
ｎa＜ｎb
の関係にあることが必要である。この条件を満たすことで、屈折率の大きい媒質から、屈折率の小さい媒質に光が入射することになり、光５２は両媒質の界面の法線から離れるように屈折して集光する。そして、画面を明るくすることができる。
【００７１】
本実施の形態は、要するに、曲面部１２を有する原盤１０を製品ごとに用いて、レンズとなる曲面部３２を有するマイクロレンズアレイ１を形成する方法である。これによれば、高価な原盤１０を繰り返して使用できるので、マイクロレンズアレイ１の製造コストを低減することができる。
【００７２】
また、本実施の形態では、スペーサ１４によって原盤１０と基板２８との間隔が制御されるので、両者間に挟まれる光透過性層前駆体２６からなる層の厚みを簡単に制御することができる。これにより、製造されるマイクロレンズアレイ１の品質の均一化を図ることができる。
【００７３】
（第１の実施の形態の変形例）
次に、図５（Ａ）〜図９は、上記第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【００７４】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、上記原盤１０の変形例を示す図で、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のVB−VB線断面図である。これらの図に示す原盤６０は、原盤１０と同様に、複数の凹状の曲面部６２と、外周端部のスペーサ６４と、を含み、これに加えて第２のスペーサ６６を含む。第２のスペーサ６６は、複数行複数列をなす１グループの曲面部６２と、隣の１グループの曲面部６２との間に、ピン状に立ち上げ形成されている。第２のスペーサ６６も、原盤６０として一体化されている。また、第２のスペーサ６６は、外周端部に形成されるスペーサ６４の内側であって、原盤６０における光透過性層前駆体を介して基板に密着する領域内に形成されている。このような原盤６０を、上記原盤１０の代わりに使用してもよい。この場合、光透過性層前駆体を介して原盤６２と基板とを密着させるときに、基板における外周端部よりも中央側の部分を、スペーサ６６が支持する。そして、基板の撓みによる光透過性層の厚みの不均一化を防ぐことができる。なお、第２のスペーサ６６の形状は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すものに限定されない。例えば、それぞれのグループの複数の曲面部６２を仕切る壁をなすスペーサを形成してもよい。
【００７５】
図６は、光透過性層前駆体の量を少なくした例を示す図である。すなわち、図３（Ｃ）に示す状態と異なり、図６では、光透過性層前駆体２６の量を少なくして、押し拡げられてもスペーサ１４に達しないようになっており、スペーサ１４と光透過性層前駆体２６との間に隙間が形成されている。これによれば、光透過性層前駆体２６がスペーサ１４に到達しないので、基板２８と、スペーサ１４との間に、光透過性層前駆体２６が入り込むことがない。そのため、原盤１０における曲面部１２が形成された面と、基板２８との間隔の制御が安定するので、光透過性層３０の厚みを均一化することができる。
【００７６】
図７は、スペーサの形状の変形例である。すなわち、図７に示すスペーサ６８は、光透過性層前駆体２６の外側に位置し、外方に面するテーパが形成されている。そして、スペーサ６８と基板２８との接触による界面の外側において、スペーサ６８と基板２８との間に隙間が形成されている。この隙間を利用して、光透過性層３０を剥離する工程を容易に行うことができる。
【００７７】
図８は、基板の形状の変形例である。すなわち、図８に示す基板７０は、原盤１０に対向する面の外周端部において、テーパが形成されている。そして、このテーパと、スペーサ１４の上端面との間に隙間が形成される。言い換えると、スペーサ１４と基板７０との接触による界面の外側において、スペーサ１４と基板７０との間に隙間が形成されている。この隙間を利用して、光透過性層３０を剥離する工程を容易に行うことができる。
【００７８】
図９は、スペーサ１４の少なくとも上端面、好ましくは上端面及び側面の上部に、光透過性層前駆体２６をはじく材料７２がコーティングされた例である。例えば、原盤１０がシリコン系の材料で形成されている場合には、フッ素原子を有するシランカップリング剤で表面処理を行うことでこのコーティングを行うことができる。あるいは、光透過性層前駆体２６がアクリル系樹脂である場合には、金属膜を形成してもよい。または、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ等の金属層を形成し、さらにその上にフッ素原子を有するチオール誘導体の単分子膜を形成してもよい。
【００７９】
これによれば、スペーサ１４の少なくとも上端面の材料７２が光透過性層前駆体２６をはじくので、スペーサ１４と基板２８との間に、光透過性層前駆体２６が入り込むことがない。そして、原盤１０と基板２８との間隔の制御が安定するので、光透過性層３０の厚みを均一化することができる。
【００８０】
なお、光透過性層前駆体２６をはじく材料７２は、スペーサ１４の上端面及び側面の上部のみならず、スペーサ１４の全体を覆っても良い。あるいは、基板２８におけるスペーサ１４との接触部分及びその付近に、光透過性層前駆体２６をはじく材料７２を設けても、同様の効果を達成することができる。さらに、図５に示す原盤６０の第２のスペーサ６６の少なくとも上端面、好ましくは上端面及び側面上部に、同様の材料７２を形成してもよい。
【００８１】
（第２の実施の形態）
図１０（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、本発明を適用した第２の実施の形態を説明する図である。なお、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のXB−XB線断面図である。
【００８２】
上述した第１の実施の形態では、凹状の曲面部１２が形成された原盤１０を使用して、凸状の曲面部３２を有する光透過性層３０を形成した。本実施の形態では、その代わりに、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示す原盤８０を使用する。原盤８０は、複数の凸状の曲面部８２が形成されている。この曲面部８２は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す曲面部１２の反転形状をなしている。この点を除き、原盤８０の構成は、原盤１０の構成と同じであるので説明を省略する。
【００８３】
図１１（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、本実施の形態に係る原盤の製造方法を説明する図である。
【００８４】
まず、図１１（Ａ）に示すように、基材８４上にレジスト層８６を形成する。この工程並びに基材８４及びレジスト層８６の材料については、第１の実施の形態（図２（Ａ）参照）と同様である。
【００８５】
次に、図１１（Ｂ）に示すように、マスク８８をレジスト層８６の上に配置し、マスク８８を介してレジスト層８６の所定領域のみを放射線２２によって暴露する。マスク８８は、図１２（Ｃ）に示す曲面部８２の形成に必要とされる領域において、放射線２２が透過しないようにパターン形成されたものである。
【００８６】
そして、レジスト層８６を放射線２２によって暴露した後に所定の条件により現像処理を行うと、図１１（Ｃ）に示すように、放射線２２の暴露領域９０においてのみ、レジスト層８６が選択的に除去されて基材８４の表面が露出し、それ以外の領域はレジスト層８６により覆われたままの状態となる。
【００８７】
こうしてレジスト層８６がパターン化されると、リフロー工程で、レジスト層８６を加熱する。そして、レジスト層８６が熱により溶融されると、表面張力により、図１１（Ｄ）に示すようにレジスト層８６の表面は、曲面形状をなす。
【００８８】
続いて、図１１（Ｄ）に示すように、このレジスト層８６をマスクとして、エッチャント９２によって、基材８４を所定の深さエッチングを行う。詳しくは、異方性エッチング、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライエッチングを行う。
【００８９】
図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、基板がエッチングされる過程を示す図である。基材８４は、部分的に、曲面形状をなすレジスト層８６によって覆われている。基材８４は、まず、レジスト層８６に覆われていない領域においてエッチングされる。そして、レジスト層８６は、エッチャント９２によりエッチングされて、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すように、二点鎖線で示す領域から実線で示す領域へと徐々に小さくなる。ここで、レジスト層８６は曲面形状をなしているので、この形状のレジスト層８６が徐々に小さくなると、基材８４は徐々に露出していき、この露出した領域が連続的に徐々にエッチングされていく。こうして、基材８４が連続的に徐々にエッチングされるので、エッチング後の基材８４の表面形状は曲面となる。最後には、図１２（Ｃ）に示すように、基材８４に凸状の曲面部８２が形成されて、原盤８０となる。
【００９０】
この原盤８０を使用すれば、図３（Ｄ）に示す光透過性層３０とは逆に、凹状の曲面部を有する光透過性層を形成することができる。
【００９１】
（第３の実施の形態）
図１３（Ａ）〜図１５（Ｂ）は、本発明を適用した第３の実施の形態に係る光学基板の製造方法を示す図である。具体的には、光学基板としてカラーフィルタが製造される。
【００９２】
本実施の形態では、図１３（Ｅ）に示す原盤１００が使用される。なお、図１３（Ｅ）に示す原盤１００は、一部のみが示されているが、原盤１００の外周端部には、第１の実施の形態又はその変形例と同様に、スペーサが形成されている。このスペーサによる効果は、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００９３】
以下、第１の実施の形態に係るマイクロレンズアレイの製造方法とは異なる点を中心に説明する。
【００９４】
図１３（Ａ）〜図１３（Ｅ）は、原盤の製造方法を示す図である。まず、図１３（Ａ）に示すように、基材１０２上にレジスト層１０４を形成する。基材１０２及びレジスト層１０４の材料並びにレジスト層１０４の形成方法は、第１の実施の形態で適用できるものの中から選択することができる。
【００９５】
次に、図１３（Ｂ）に示すように、マスク１０６をレジスト層１０４の上に配置し、マスク１０６を介してレジスト層１０４の所定領域のみを放射線２２によって暴露する。
【００９６】
マスク１０６は、少なくとも図１３（Ｅ）に示す凹部１０８の形成に必要な領域を、放射線２２が透過するようにパターン形成されたものである。なお、凹部１０８は、所定形状の領域を囲む溝をなし、相対的に凸部１１０が凹部１０８にて囲まれている。凹部１０８及び凸部１１０によって凹凸パターンが構成される。
【００９７】
凸部１１０は、製造しようとするカラーフィルタの色パターン層１２６（図１５（Ａ）参照）を形成するための色材充填用凹部１２２を転写形成するためのものであり、色パターン層１２６の形状および配列に応じて形成される。例えば、１０型のＶＧＡ仕様の液晶パネルでは、約１００μｍピッチで、６４０×４８０×３（色）で９０万画素、つまり約９０万個の凸部１１０が原盤１００に形成される。
【００９８】
レジスト層１０４を放射線２２によって暴露した後、所定の条件で現像処理を行うと、放射線暴露領域１１２においてのみレジスト層１０４の一部が選択的に除去され、図１３（Ｃ）に示すように基材１０２の一部が露出し、それ以外の領域はレジスト層１０４により覆われたままの状態となる。
【００９９】
こうしてレジスト層１０４がパターン化されると、図１３（Ｄ）に示すように、このレジスト層１０４をマスクとして、エッチャント１１４によって、基材１０２を所定の深さエッチングする。
【０１００】
エッチングの方法としてはウエット方式またはドライ方式があるが、基材１０２の材質に合わせて、エッチング断面形状、エッチングレート、面内均一性等の点から最適な方式および条件を選べばよい。制御性の点からいうとドライ方式の方が優れており、例えば、平行平板型リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）方式、誘導結合型（ＩＣＰ）方式、エレクトロンサイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）方式、ヘリコン波励起方式、マグネトロン方式、プラズマエッチング方式、イオンビームエッチング方式等の装置が利用でき、エッチングガス種、ガス流量、ガス圧、バイアス電圧等の条件を変更することにより、凸部１１０を矩形に加工したり、テーパを付けたり、面を粗らしたりと、所望の形状にエッチングすることができる。
【０１０１】
エッチング完了後にレジスト層１０４を除去すると、図１３（Ｅ）に示すように、基材１０２に凸部１１０が形成され、これを原盤１００とする。
【０１０２】
次に、図１４（Ａ）に示すように、原盤１００と基板１１８とを、光透過性層前駆体１１６を介して密着させ、光透過性層前駆体１１６を固化して、図１４（Ｂ）に示すように光透過性層１２０を形成する。これらの工程及びここで使用される材料は、第１の実施の形態で使用できるものから選択することができる。
【０１０３】
そして、光透過性層１２０を原盤１００から剥離する。図１５（Ａ）に示すように、光透過性層１２０には、色材充填用凹部１２２が形成されている。色材充填用凹部１２２は、原盤１００の凸部１１０の形状が転写されたものである。
【０１０４】
次に、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように、それぞれの色材充填用凹部１２２に、予め設定された色材１２４を充填して色パターン層１２６を形成する。
【０１０５】
色材充填用凹部１２２への色材１２４の充填方法としては、特に限定されるものではないが、インクジェット方式が好適である。インクジェット方式によれば、インクジェットプリンタ用に実用化された技術を応用することで、高速かつ色材を無駄なく経済的に充填するとが可能である。
【０１０６】
図１５（Ａ）には、インクジェットヘッド１２８によって、例えば、赤、緑、青の色材１２４を色材充填用凹部１２２に充填する様子を示してある。まず、光透過性層１２０に形成された色材充填用凹部１２２に対向させてインクジェットヘッド１２８を配置し、各色材１２４を各色材充填用凹部１２２に吐出する。
【０１０７】
インクジェットヘッド１２８は、例えばインクジェットプリンタ用に実用化されたもので、圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ、あるいはエネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェットタイプ等が使用可能であり、着色面積および着色パターンは任意に設定することが可能である。
【０１０８】
例えば、このインクジェットヘッド１２８において、色材１２４を吐出する吐出口が３色用に各色２０個ずつ配列され、駆動周波数１４．４ｋＨｚ（１秒間に１４４００回の吐出）で、一つの色材充填用凹部１２２に３滴ずつ吐出すれば、約９０万画素の１０型ＶＧＡ仕様のカラーフィルタ用の色材充填用凹部１２２に色材１２４を充填するのに要する時間は、
９０万×３滴／（１４４００回×２０個×３色）＝約３秒
となる。ここで、インクジェットヘッド１２８が色材充填用凹部１２２間を移動する時間を考慮しても、２〜３分程度で全ての色材充填用凹部１２２に色材１２４を充填することができる。
【０１０９】
色材１２４が溶剤成分を含むものであれば、熱処理を行って溶剤を揮発させる。なお、色材１２４は、溶剤成分を揮発させると収縮するため、収縮後に必要な色濃度が確保できる量を充填しておくことが必要である。
【０１１０】
こうして、全ての色材充填用凹部１２２に色材１２４が充填されて色パターン層１２６が形成されると、複数の製品が一体化されたカラーフィルタ３が得られる。このカラーフィルタを所定の大きさに切断することで、個々の製品となる。
【０１１１】
本実施の形態では、カラーフィルタを製造する方法である点を除き、第１の実施の形態と同じ効果を達成することができる。
【０１１２】
図１６は、第３の実施の形態に係る方法により製造されたカラーフィルタ３を組み込んだＴＦＴ(Thin Film Transistor)カラー液晶パネルの断面図である。カラー液晶パネルは、カラーフィルタ３と、これに対向するガラス基板１３０とを備え、その間に液晶組成物１３２が封入されて構成される。カラーフィルタ３の光透過性層１２０及び色パターン層１２６の上には、第２の光透過性層１３４が形成され、光透過性層１３４上には、共通電極１３６が形成されている。
【０１１３】
一方、ガラス基板１３０の内側には透明な画素電極１３８とＴＦＴ（図示せず）がマトリクス状に形成されている。液晶組成物１３２の外側には、配向膜１４０、１４２が形成されている。
【０１１４】
この液晶パネルにバックライト光を照射し、液晶組成物１３２をバックライト光の透過率を変化させる光シャッタとして機能させることによりカラー表示を行うことができる。
【０１１５】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、第１の実施の形態に係る光学基板の製造に使用される原盤を示す図である。
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は、第１の実施の形態に係る光学基板の製造方法を示す図である。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｄ）は、第１の実施の形態に係る光学基板の製造方法を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施の形態に係る光学基板を組み込んだ表示装置を示す図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、第１の実施の形態に係る光学基板の製造に使用される原盤の変形例を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【図９】図９は、第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、第２の実施の形態に係る光学基板の製造に使用される原盤を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）は、第２の実施の形態に係る光学基板の製造方法を示す図である。
【図１２】図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、第２の実施の形態に係る光学基板の製造方法を示す図である。
【図１３】図１３（Ａ）〜図１３（Ｅ）は、第３の実施の形態に係る光学基板の製造方法を示す図である。
【図１４】図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、第３の実施の形態に係る光学基板の製造方法を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、第３の実施の形態に係る光学基板の製造方法を示す図である。
【図１６】図１６は、第３の実施の形態に係る光学基板を組み込んだ表示装置を示す図である。
【符号の説明】
１  マイクロレンズアレイ（光学基板）
３  カラーフィルタ（光学基板）
１０  原盤
１２  曲面部
１４  スペーサ
２６  光透過性層前駆体
２８  基板
３０  光透過性層
３２  曲面部
６０  原盤
６２  曲面部
６４  スペーサ
６６  スペーサ
６８  スペーサ
８０  原盤
８２  曲面部
１００  原盤
１０８  凹部
１１０  凸部
１１６  光透過性層前駆体
１２０  光透過性層
１２２  色材充填用凹部
１２４  色材
１２６  色パターン層
【図１】
0004196139.tif 000002
【図２】
0004196139.tif 000003
【図３】
0004196139.tif 000004
【図４】
0004196139.tif 000005
【図５】
0004196139.tif 000006
【図６】
0004196139.tif 000007
【図７】
0004196139.tif 000008
【図８】
0004196139.tif 000009
【図９】
0004196139.tif 000010
【図１０】
0004196139.tif 000011
【図１１】
0004196139.tif 000012
【図１２】
0004196139.tif 000013
【図１３】
0004196139.tif 000014
【図１４】
0004196139.tif 000015
【図１５】
0004196139.tif 000016
【図１６】
0004196139.tif 000017