(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のレンズ形成用基板の一方面側にマイクロレンズを形成する工程と、
前記マイクロレンズが形成されたレンズ形成用基板の一方面側に所定の樹脂を介して平板状の基台用基板を貼り合わせる工程と、
前記基台用基板を支持部材として前記レンズ形成用基板の他方面側を研磨して該レンズ形成用基板を所定の厚さにする工程と、
前記レンズ形成用基板の研磨を行った面側にマイクロプリズムを形成する工程と
から成ることを特徴とするマイクロプリズムを備えた貼り合わせ基板の製造方法。
【請求項２】
前記マイクロレンズは、前記レンズ形成用基板の一方面に所定ピッチの凹部を設けておき、該凹部を中心としたテーパエッチングを行うことで形成する
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロプリズムを備えた貼り合わせ基板の製造方法。
【請求項３】
平板状の基台用基板の一方面側にマイクロレンズを形成する工程と、
前記マイクロレンズが形成された基台用基板の一方面側に所定の樹脂を介して平板状のレンズ形成用基板を貼り合わせる工程と、
前記基台用基板を支持部材として前記レンズ形成用基板の該基台用基板が貼り合わされていない面側を研磨して該レンズ形成用基板を所定の厚さにする工程と、
前記レンズ形成用基板の研磨を行った面側にマイクロプリズムを形成する工程と
から成ることを特徴とするマイクロプリズムを備えた貼り合わせ基板の製造方法。
【請求項４】
前記マイクロレンズは、前記基台用基板の一方面に所定ピッチの凹部を設けておき、該凹部を中心としたテーパエッチングを行うことで形成する
ことを特徴とする請求項３記載のマイクロプリズムを備えた貼り合わせ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等の対向基板等に使用されるマイクロプリズムを備えた貼り合わせ基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶パネルを利用した透過型表示装置として、画像の明るさを得るために、白色ランプからの白色光を３枚のダイクロイックミラーを用いて（赤）Ｒ、（緑）Ｇ、（青）Ｂの三原色に分離し、これをカラーフィルタを備えていないモノクロ液晶パネルにマイクロレンズを介して入射し、角度差を持ったＲＧＢ成分を各々対応する画素に集光させて所望のカラー画像を得る技術が開示されている（特開平４−６０５３８号公報参照）。
【０００３】
また、このようなカラーフィルタを備えていない、いわゆるカラーフィルタレス方式の透過型表示装置において、画素ピッチの小さい高精細の液晶パネルを使用した場合にはマイクロレンズの焦点距離を非常に短くする必要がある。このため、液晶パネルを通過した光束を全て投影するためには口径の大きな投影レンズを使用する必要がある。
【０００４】
そこで、いわゆるカラーフィルタレス方式の透過型表示装置で本体の小型化および高精細に対応するため、対向基板としてマイクロレンズを形成した基板に接着剤を介してマイクロプリズムの形成された基板を貼り合わせたものを使用した透過型表示装置が考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先にも説明したように、画素ピッチの小さい高精細の液晶パネルに対応するためにはマイクロレンズの焦点距離を非常に短くする必要があり、これにマイクロプリズムを備えた基板を貼り合わせる場合には、マイクロプリズムの形成された基板を薄くしてマイクロレンズの焦点距離に対応させる必要がある。
【０００６】
ところが、マイクロプリズムを形成する基板の厚さが薄いと、マイクロプリズムを製造する途中や製造後の搬送工程において基板の欠けや割れが発生しやすい。また、基板や接着剤の屈折率の関係から、一枚の基板の一方面側にマイクロレンズ、他方面側にマイクロプリズムを形成する場合もあり、これに用いる基板の厚さが薄いと、製造途中や搬送工程での基板の欠けや割れが顕著に現れることになる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために成されたマイクロプリズムを備えた貼り合わせ基板の製造方法である。すなわち、先ず、平板状のレンズ形成用基板の一方面側にマイクロレンズを形成し、次いで、マイクロレンズが形成されたレンズ形成用基板の一方面側に所定の樹脂を介して平板状の基台用基板を貼り合わせる。次に、基台用基板を支持部材としてレンズ形成用基板の他方面側を研磨して所定の厚さにし、レンズ形成用基板の研磨を行った他方面側にマイクロプリズムを形成する製造方法である。
【０００８】
また、先ず、平板状の基台用基板の一方面側にマイクロレンズを形成し、次いで、マイクロレンズが形成された基台用基板の一方面側に所定の樹脂を介して平板状のレンズ形成用基板を貼り合わせる。次に、基台用基板を支持部材としてレンズ形成用基板の基台用基板が貼り合わされていない面側を研磨して所定の厚さにし、レンズ形成用基板の研磨を行った面側にマイクロプリズムを形成する製造方法でもある。
【０００９】
このような製造方法では、少なくともマイクロプリズムが形成されるレンズ形成用基板を所定の厚さに形成する際、樹脂を介して貼り合わせた基台用基板を支持部材として研磨を行っているため、レンズ形成用基板を薄くする場合でも基台用基板が支えとなって欠けや割れを発生させない。また、レンズ形成用基板を搬送する場合であっても基台用基板が支えとなり、欠けや割れの発生を防止できるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマイクロプリズムを備えた貼り合わせ基板の製造方法における実施の形態を図に基づいて説明する。図１〜図３は第１実施形態における製造方法を説明する概略断面図である。
【００１１】
第１実施形態では、貼り合わせ基板として液晶表示装置で使用される対向基板を例としており、この対向基板１０においてマイクロレンズＭＬおよびマイクロプリズムＭＰが形成されるレンズ形成用基板１と、レンズ形成用基板１を研磨する際の基台用基板２とを貼り合わせて製造する際の処理に特徴がある。
【００１２】
先ず、図１（ａ）〜（ｃ）に示す処理によって、レンズ形成用基板１の一方面１ａ側にマイクロレンズＭＬを形成する。すなわち、図１（ａ）に示す処理では、石英ガラスから成るレンズ形成用基板１の一方面１ａにレジストＲ１を塗布し、マスク露光、現像およびポストベークを行う。そして、例えば平行平板プラズマエッチング装置により、高選択比エッチング（反応ガス：ＣＣｌ4 ）を行って、図１（ｂ）に示すような凹部Ｏを形成する。
【００１３】
また、図１（ｂ）に示す処理では、レンズ形成用基板１の一方面１ａにレジストＲ２を塗布し、マスク露光、現像およびポストベークを行って図１（ｃ）に示すマイクロレンズＭＬの凸部分に対応する部分のみレジストＲ２を残すようにしておく。
【００１４】
次の図１（ｃ）に示す処理では、図１（ｂ）に示すレジストＲ２をマスクとして、平行平板プラズマエッチング（反応ガス：ＣＣｌ4 、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 等）を行う。この際、レジストＲ２を酸素でエッチングしながらレンズ形成用基板１をテーパエッチングする。これにより、凹部Ｏを境として図１（ｃ）に示すような複数個のマイクロレンズＭＬがレンズ形成用基板１に形成される。
【００１５】
次に、図２（ａ）に示すように、レンズ形成用基板１のマイクロレンズＭＬが形成されている側に、所定の屈折率を有する透明接着剤から成る第１樹脂１１を介して例えば石英ガラスから成る平板状の基台用基板２を貼り合わせる。
【００１６】
第１樹脂１１としては、例えばエポキシ系やアクリル系から成り、屈折率がレンズ形成用基板１の屈折率よりも小さいものを使用する。また、第１樹脂１１を塗布する場合には、先ず、マイクロレンズＭＬ側に塗布して埋め込み、その表面をレベリングして平坦化する。次に、真空加熱脱泡し、大気圧に戻す時の圧力で均一加圧する。その後、治具で加圧加熱して硬化させる。また、真空中で脱泡し、加熱硬化させてもよい（１気圧以下、２００℃１時間キュア）。さらに、紫外線照射硬化型から成る第１樹脂１１を用いる場合には、真空中で脱泡し、そのまま真空中で紫外線を照射して（例えば、３０００〜４０００ｍＪ／ｃｍ2 ）硬化させる。
【００１７】
次いで、図２（ｂ）に示すように、基台用基板２を支持部材としてレンズ形成用基板１の他方面１ｂ側を光学研磨して所定の厚さにする。例えば、レンズ形成用基板１の元の厚さｔ0 が０．５ｍｍであった場合、光学研磨後の厚さｔ1 を０．２ｍｍ程度にする。このような厚さまで光学研磨するにあたり、基台用基板２が支持部材としての役目を果たすことから、光学研磨中にレンズ形成用基板１が欠けたり、割れを起こしたりすることが無くなる。
【００１８】
次に、図２（ｃ）に示すように、光学研磨を行ったレンズ形成用基板１の他方面１ｂ側にレジストＲ３を塗布し、マスク露光、現像およびポストベークを行う。そして、平行平板プラズマエッチング装置による高選択比エッチング（反応ガス：ＣＣｌ4 、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 等）を行い、マイクロレンズＭＬの凸部分に対応する他方面１ｂ側に凹部Ｏ’を形成する。
【００１９】
次いで、このレジストＲ３を剥離した後、図３（ａ）に示すように、レンズ形成用基板１の他方面１ｂ側にレジストＲ４を塗布し、マスク露光、現像およびポストベークを行って、複数のマイクロレンズＭＬの境目に対応する部分のみ残すようにする。なお、この際、凹部Ｏ’の少なくとも底面にもレジストＲ４を残すようにする。この状態で、平行平板プラズマエッチングを行い（反応ガス：ＣＣｌ4 、Ｏ2 、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 等）、レジストＲ４を酸素でエッチングしながらレンズ形成用基板１の他方面１ｂ側をテーパエッチングする。
【００２０】
これにより、凹部Ｏ’を境として図３（ｂ）に示すような複数のマイクロプリズムＭＰがレンズ形成用基板１に形成される。その後、マイクロプリズムＭＰの上に所定の屈折率を有する透明接着剤から成る第２樹脂１２を介して透明電極３を形成する。第２樹脂１２としては、例えばエポキシ系やアクリル系から成り、その屈折率がレンズ形成用基板１の屈折率よりも大きいものを使用する。
【００２１】
第２樹脂１２を塗布する場合には、先ず、マイクロプリズムＭＰの凹部分に塗布して埋め込み、その表面をレベリングして平坦化する。次に、真空加熱脱泡し、大気圧に戻す時の圧力で均一加圧する。その後、治具で加圧加熱して硬化させる。また、真空中で脱泡し、加熱硬化させてもよい（１気圧以下、２００℃１時間キュア）。さらに、紫外線照射硬化型から成る第２樹脂１２を用いる場合には、真空中で脱泡し、そのまま真空中で紫外線を照射して（例えば、３０００〜４０００ｍＪ／ｃｍ2 ）硬化させる。
【００２２】
また、透明電極３としては、例えばＩＴＯやＩＸＯをスパッタリングによって１４０ｎｍ厚程度形成する。これによって対向基板１０が完成する。
【００２３】
以上説明した第１実施形態では、第１樹脂１１の屈折率よりレンズ形成用基板１の屈折率の方が大きく、レンズ形成用基板１の屈折率より第２樹脂１２の屈折率の方が大きい材料を使用しているため、レンズ形成用基板１に凸状のマイクロレンズＭＬと凹状のマイクロプリズムＭＰを形成しているが、各々の屈折率の組合せによって種々の態様が考えられる。
【００２４】
図４は、第１実施形態における他の例を説明する概略断面図である。すなわち、図４（ａ）に示す対向基板１０では、第１樹脂１１の屈折率よりもレンズ形成用基板１の屈折率の方が大きく、第２樹脂１２の屈折率よりもレンズ形成用基板１の屈折率の方が大きくなっている。このような場合には、レンズ形成用基板１にマイクロレンズＭＬ、マイクロプリズムＭＰとも凸状に形成すればよい。
【００２５】
また、図４（ｂ）に示す対向基板１０では、第１樹脂１１の屈折率よりレンズ形成用基板１の屈折率の方が小さく、さらにレンズ形成用基板１の屈折率より第２樹脂１２の屈折率の方が小さくなっている。このような場合には、レンズ形成用基板１にマイクロレンズＭＬを凹状に形成し、マイクロプリズムＭＰを凸状に形成すればよい。
【００２６】
さらに、図４（ｃ）に示す対向基板１０では、第１樹脂１１の屈折率よりレンズ形成用基板１の屈折率の方が小さく、レンズ形成用基板１の屈折率より第２樹脂１２の屈折率の方が小さくなっている。このような場合には、レンズ形成用基板１にマイクロレンズＭＬ、マイクロプリズムＭＰともに凹状に形成すればよい。
【００２７】
次に、本発明の第２実施形態における貼り合わせ基板の製造方法を説明する。図５〜図６は第２実施形態における製造方法を説明する概略断面図である。第２実施形態では、第１実施形態と同様、貼り合わせ基板として液晶表示装置で使用される対向基板を例としているが、マイクロレンズＭＬを基台用基板２に形成し、マイクロプリズムＭＰをレンズ形成用基板１に形成する点で相違する。
【００２８】
先ず、図５（ａ）に示す処理により、例えば石英ガラスから成る基台用基板２に複数のマイクロレンズＭＬを形成する。このマイクロレンズＭＬの形成方法は、図１（ａ）〜（ｃ）で示す第１実施形態と同様である。
【００２９】
次に、図５（ｂ）に示すように、基台用基板２のマイクロレンズＭＬが形成されている側に、所定の屈折率を有する透明接着剤から成る第１樹脂１１を介して平板状のレンズ形成用基板１を貼り合わせる。第１樹脂１１としては、第１実施形態と同様、例えばエポキシ系やアクリル系から成り、屈折率が基台用基板２の屈折率よりも小さいものを使用する。また、レンズ形成用基板１としては、例えば石英ガラスを使用する。なお、第１樹脂１１の塗布方法については、第１実施形態と同様に、気泡が残らないよう真空中での脱泡を行い、加熱または紫外線照射硬化を行う。
【００３０】
次いで、図５（ｃ）に示すように、基台用基板２を支持部材として、貼り合わせたレンズ形成用基板１の一方面１ａ側を光学研磨して所定の厚さにする。例えば、レンズ形成用基板１の元の厚さｔ0 が０．５ｍｍであった場合、光学研磨後の厚さｔ1 を０．２ｍｍ程度にする。第１実施形態と同様、この光学研磨を行う際に基台用基板２が支持部材としての役目を果たし、光学研磨中にレンズ形成用基板１が欠けたり、割れを起こしたりすることが無くなる。
【００３１】
次に、図６（ａ）に示すように、光学研磨を行ったレンズ形成用基板１の一方面１ａ側にレジストＲ１を塗布し、マスク露光、現像およびポストベークを行う。そして、平行平板プラズマエッチング装置による高選択比エッチング（反応ガス：ＣＣｌ4 、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 等）を行い、マイクロレンズＭＬの凸部分に対応する一方面１ａ側に凹部Ｏを形成する。
【００３２】
次いで、このレジストＲ１を剥離した後、図６（ｂ）に示すように、レンズ形成用基板１の一方面１ａ側にレジストＲ２を塗布し、マスク露光、現像およびポストベークを行って、複数のマイクロレンズＭＬの境目に対応する部分のみ残すようにする。なお、この際、凹部Ｏの少なくとも底面にもレジストＲ２を残すようにする。この状態で、平行平板プラズマエッチング（反応ガス：ＣＣｌ4 、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 等）を行い、レジストＲ４を酸素でエッチングしながらレンズ形成用基板１の他方面１ａ側をテーパエッチングする。
【００３３】
これにより、凹部Ｏを境として図６（ｃ）に示すような複数のマイクロプリズムＭＰがレンズ形成用基板１に形成される。その後、マイクロプリズムＭＰの上に所定の屈折率を有する透明接着剤から成る第２樹脂１２を介して透明電極３を形成する。第２樹脂１２としては、例えばエポキシ系やアクリル系から成り、その屈折率がレンズ形成用基板１の屈折率よりも小さいものを使用する。
【００３４】
なお、第２樹脂１２の塗布方法については、第１実施形態と同様に、気泡が残らないよう真空中での脱泡を行い、加熱または紫外線照射硬化を行う。これにより、対向基板１０が完成する。
【００３５】
第２実施形態では、基台用基板２の屈折率より第１樹脂１１の屈折率の方が小さく、レンズ形成用基板１の屈折率より第２樹脂１２の屈折率の方が小さい材料を使用しているため、基台用基板２に凸状のマイクロレンズＭＬを形成し、レンズ形成用基板１に凹状のマイクロプリズムＭＰを形成しているが、第１実施形態と同様に、各々の屈折率の組合せによって種々の態様が考えられる。
【００３６】
図７は、第２実施形態における他の例を説明する概略断面図である。すなわち、図７（ａ）に示す対向基板１０では、基台用基板２の屈折率より第１樹脂１１の屈折率の方が小さく、レンズ形成用基板１の屈折率より第２樹脂１２の屈折率の方が小さくなっている。このような場合には、基台用基板２にマイクロレンズＭＬを凸状に形成し、レンズ形成用基板１にマイクロプリズムＭＰを凸状に形成すればよい。
【００３７】
また、図７（ｂ）に示す対向基板１０では、基台用基板２の屈折率より第１樹脂１１の屈折率の方が大きく、レンズ形成用基板１の屈折率より第２樹脂１２の屈折率の方が小さくなっている。このような場合には、基台用基板２にマイクロレンズＭＬを凹状に形成し、レンズ形成用基板１にマイクロプリズムＭＰを凸状に形成すればよい。
【００３８】
さらに、図７（ｃ）に示す対向基板１０では、基台用基板２の屈折率より第１樹脂１１の屈折率の方が大きく、レンズ形成用基板１の屈折率より第２樹脂１２の屈折率の方が大きくなっている。このような場合には、基台用基板２にマイクロレンズＭＬを凹状に形成し、レンズ形成用基板１にマイクロプリズムＭＰを凹状に形成すればよい。
【００３９】
なお、本実施形態では、マイクロプリズムを備えた貼り合わせ基板として、液晶表装置で使用される対向基板を例として説明したが、本発明はこれに限定されず、マイクロレンズを備えている基板を薄くする必要があるものに適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマイクロプリズムを備えた貼り合わせ基板の製造方法によれば次のような効果がある。すなわち、基台用基板を支持部材としてレンズ形成用基板を研磨するため、マイクロプリズムを高い平行度、高い平坦度を基準として形成でき、しかも研磨による欠けや割れを発生させずに済むことから、高精度のマイクロプリズムを製造することが可能となる。また、マイクロレンズとの組合せにおいて、マイクロレンズとマイクロプリズムとの距離の短い貼り合わせ基板を生産性良く製造することができ、高品質で高輝度な液晶表示装置用の対向基板を安価で提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における製造方法を説明する概略断面図（その１）である。
【図２】第１実施形態における製造方法を説明する概略断面図（その２）である。
【図３】第１実施形態における製造方法を説明する概略断面図（その３）である。
【図４】第１実施形態の他の例を説明する概略断面図である。
【図５】第２実施形態における製造方法を説明する概略断面図（その１）である。
【図６】第２実施形態における製造方法を説明する概略断面図（その２）である。
【図７】第２実施形態の他の例を説明する概略断面図である。
【符号の説明】
１  レンズ形成用基板    ２  基台用基板    ３  透明電極
１０  対向基板    １１  第１樹脂    １２  第２樹脂
ＭＬ  マイクロレンズ    ＭＰ  マイクロプリズム
Ｒ１〜Ｒ４  レジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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