JP2000231008A - 平板型レンズアレイ - Google Patents
平板型レンズアレイInfo
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- JP2000231008A JP2000231008A JP11032717A JP3271799A JP2000231008A JP 2000231008 A JP2000231008 A JP 2000231008A JP 11032717 A JP11032717 A JP 11032717A JP 3271799 A JP3271799 A JP 3271799A JP 2000231008 A JP2000231008 A JP 2000231008A
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- lens array
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガラス基板や透明体の材料選択の制約が少な
く、耐熱性並びに化学的安定性に優れ、長期間にわたっ
て優れたレンズ性能を維持し続けることができ、両表面
がともに平坦面で液晶表示素子として組み込み易く、且
つ液晶表示素子としての光学性能及び信頼性を高くでき
るようにする。 【解決手段】 表面に１次元又は２次元に配列した複数
の略球面状又は略円柱面状の凸部を有する一体構造のガ
ラス基板１０と、その凸部配列面に充填されて表面が平
坦化されている透明体１２とからなり、透明体の屈折率
をガラス基板の屈折率よりも低くし、凸レンズ又はレン
チキュラーレンズとした平板型レンズアレイ１４であ
る。ガラス基板は、透明結晶化ガラスあるいは透明無ア
ルカリガラスからなる。前記透明体は、透明樹脂、ある
いは電気泳動電着法により堆積した金属酸化物粒子の凝
集体層である。
く、耐熱性並びに化学的安定性に優れ、長期間にわたっ
て優れたレンズ性能を維持し続けることができ、両表面
がともに平坦面で液晶表示素子として組み込み易く、且
つ液晶表示素子としての光学性能及び信頼性を高くでき
るようにする。 【解決手段】 表面に１次元又は２次元に配列した複数
の略球面状又は略円柱面状の凸部を有する一体構造のガ
ラス基板１０と、その凸部配列面に充填されて表面が平
坦化されている透明体１２とからなり、透明体の屈折率
をガラス基板の屈折率よりも低くし、凸レンズ又はレン
チキュラーレンズとした平板型レンズアレイ１４であ
る。ガラス基板は、透明結晶化ガラスあるいは透明無ア
ルカリガラスからなる。前記透明体は、透明樹脂、ある
いは電気泳動電着法により堆積した金属酸化物粒子の凝
集体層である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面にアレイ状凸
部を有する高屈折率のガラス基板と、それら凸部が配列
されている面に堆積し表面が平坦化されている低屈折率
の透明体を組み合わせた平板型レンズアレイに関するも
のである。この平板型レンズアレイは、特に液晶表示素
子に組み込み、その光利用効率を向上させるのに有用で
ある。
部を有する高屈折率のガラス基板と、それら凸部が配列
されている面に堆積し表面が平坦化されている低屈折率
の透明体を組み合わせた平板型レンズアレイに関するも
のである。この平板型レンズアレイは、特に液晶表示素
子に組み込み、その光利用効率を向上させるのに有用で
ある。
【０００２】
【従来の技術】平板型レンズアレイは、透明基板に多数
のレンズ部を規則的に１次元又は２次元に配列形成した
光部品であり、様々な構造と製法が開発されている。
のレンズ部を規則的に１次元又は２次元に配列形成した
光部品であり、様々な構造と製法が開発されている。
【０００３】従来の典型的な例としては、イオン交換法
による平板型レンズアレイがある。これは、ソーダライ
ムガラス基板にチタン（Ｔｉ）等の耐食性保護被膜（マ
スク膜）を成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いて円
形あるいは直線スリット状の開口を多数規則的に設け、
これをＴｌ等の高屈折率イオンを含む溶融塩中に浸漬し
て前記開口からイオン交換を行うことにより、ガラス基
板中にほぼ半球状あるいは半円柱状の屈折率分布を形成
したものである（例えば特開昭５７−５３７０２号公報
参照）。
による平板型レンズアレイがある。これは、ソーダライ
ムガラス基板にチタン（Ｔｉ）等の耐食性保護被膜（マ
スク膜）を成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いて円
形あるいは直線スリット状の開口を多数規則的に設け、
これをＴｌ等の高屈折率イオンを含む溶融塩中に浸漬し
て前記開口からイオン交換を行うことにより、ガラス基
板中にほぼ半球状あるいは半円柱状の屈折率分布を形成
したものである（例えば特開昭５７−５３７０２号公報
参照）。
【０００４】また、透明ガラス基板の少なくとも片面側
に、ほぼ半球状の凹部を多数規則的に配列形成し、それ
らの凹部に前記ガラス基板材料よりも高屈折率の透明樹
脂材料を充填した構造の平板型レンズアレイがある（特
開昭６０−１５５５２号公報参照）。
に、ほぼ半球状の凹部を多数規則的に配列形成し、それ
らの凹部に前記ガラス基板材料よりも高屈折率の透明樹
脂材料を充填した構造の平板型レンズアレイがある（特
開昭６０−１５５５２号公報参照）。
【０００５】その他、ガラス基板上に多数の微小なドー
ム状の凸部を一体的に多数配列形成した構造のレンズア
レイもある。この構造に関しては、例えば特開平６−３
０８３０２号公報に形成方法が開示されている。この種
のレンズアレイは、受発光素子との結合や複写機用光学
系の転写用レンズなどに利用されている。
ム状の凸部を一体的に多数配列形成した構造のレンズア
レイもある。この構造に関しては、例えば特開平６−３
０８３０２号公報に形成方法が開示されている。この種
のレンズアレイは、受発光素子との結合や複写機用光学
系の転写用レンズなどに利用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】イオン交換法による平
板型レンズアレイの作製においては、基板ガラスは多量
のアルカリイオンを含んでいなければならない。このよ
うなアルカリ多量含有ガラス（例えばソーダライムガラ
ス）を用いてレンズ部を構成し、多結晶シリコン（ｐ−
Ｓｉ）ＴＦＴ方式の液晶表示素子のセル基板と組み合わ
せた場合、該セル基板の構成材料である石英ガラス等に
対して熱膨張係数に差があることから、温度が変化した
場合に液晶表示素子の明るさにむらが生じたり、ガラス
基板中のアルカリイオンが溶出してＴＦＴの特性を劣化
させる問題が生じる。
板型レンズアレイの作製においては、基板ガラスは多量
のアルカリイオンを含んでいなければならない。このよ
うなアルカリ多量含有ガラス（例えばソーダライムガラ
ス）を用いてレンズ部を構成し、多結晶シリコン（ｐ−
Ｓｉ）ＴＦＴ方式の液晶表示素子のセル基板と組み合わ
せた場合、該セル基板の構成材料である石英ガラス等に
対して熱膨張係数に差があることから、温度が変化した
場合に液晶表示素子の明るさにむらが生じたり、ガラス
基板中のアルカリイオンが溶出してＴＦＴの特性を劣化
させる問題が生じる。
【０００７】また、透明ガラス基板に形成した多数の半
球状の凹部に高屈折率の透明樹脂材料を充填する構造の
場合は、レンズ部を構成する凸部が樹脂材料からなるた
め、どうしても耐熱性並びに化学的安定性が不十分であ
る。高屈折率であって長期間にわたって所定の寸法精度
を保ち得るような透明樹脂材料の入手が困難であること
から、目的とするレンズ性能がなかなか得られない問題
がある。特に、この平板型レンズアレイを液晶表示素子
の対向基板として内蔵した状態で使用する場合には、樹
脂が直接液晶と接触するため、信頼性の確保が難しい。
球状の凹部に高屈折率の透明樹脂材料を充填する構造の
場合は、レンズ部を構成する凸部が樹脂材料からなるた
め、どうしても耐熱性並びに化学的安定性が不十分であ
る。高屈折率であって長期間にわたって所定の寸法精度
を保ち得るような透明樹脂材料の入手が困難であること
から、目的とするレンズ性能がなかなか得られない問題
がある。特に、この平板型レンズアレイを液晶表示素子
の対向基板として内蔵した状態で使用する場合には、樹
脂が直接液晶と接触するため、信頼性の確保が難しい。
【０００８】更に、ガラス基板の表面に多数の微小なド
ーム状の凸部を配列した構造のレンズアレイは、表面に
微小凸部がそのまま残存し、表面平坦な構造にはならな
い。そのため、薄板状のカバーガラスなどが取り付け難
く、液晶表示素子としては使いずらい。
ーム状の凸部を配列した構造のレンズアレイは、表面に
微小凸部がそのまま残存し、表面平坦な構造にはならな
い。そのため、薄板状のカバーガラスなどが取り付け難
く、液晶表示素子としては使いずらい。
【０００９】本発明の目的は、ガラス基板や透明体の材
料選択の幅が広がり、耐熱性並びに化学的安定性に優
れ、所定の寸法精度を保ちうるため、所望のレンズ性能
が得られ、そのレンズ性能を長期間にわたって維持し続
けることができる平板型レンズアレイを提供することで
ある。本発明の他の目的は、両表面がともに平坦面で液
晶表示素子として組み込み易く、且つ液晶表示素子とし
ての光学性能及び信頼性を高くできるような平板型レン
ズアレイを提供することである。
料選択の幅が広がり、耐熱性並びに化学的安定性に優
れ、所定の寸法精度を保ちうるため、所望のレンズ性能
が得られ、そのレンズ性能を長期間にわたって維持し続
けることができる平板型レンズアレイを提供することで
ある。本発明の他の目的は、両表面がともに平坦面で液
晶表示素子として組み込み易く、且つ液晶表示素子とし
ての光学性能及び信頼性を高くできるような平板型レン
ズアレイを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、図１に示すよ
うに、表面に１次元又は２次元に配列した複数の略球面
状又は略円柱面状の凸部を有する一体構造のガラス基板
１０と、該ガラス基板１０の凸部が配列されている面に
堆積して表面が平坦化されている透明体１２とからな
り、前記透明体１２は、その屈折率が前記ガラス基板１
０の屈折率よりも低い材料であって、それらによって凸
レンズ又はレンチキュラーレンズとした平板型レンズア
レイ１４である。ここでガラス基板１０は、ＳｉＯ2 −
Ａｌ2 Ｏ3−Ｌｉ2 Ｏを主成分とする透明結晶化ガラ
ス、又はＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｂ2Ｏ3 −アルカリ土
類金属酸化物あるいはＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −アルカリ
土類金属酸化物を主成分とする透明無アルカリガラスか
らなる。これらのガラスを用いるのは、屈折率が比較的
高く、熱膨張係数が小さいからである。前記透明体１２
としては、例えば低屈折率紫外線硬化型アクリル樹脂、
低屈折率紫外線硬化型エポキシ樹脂、低屈折率紫外線硬
化型フッ素樹脂、あるいは低屈折率熱硬化型シリコーン
樹脂等を用いる。
うに、表面に１次元又は２次元に配列した複数の略球面
状又は略円柱面状の凸部を有する一体構造のガラス基板
１０と、該ガラス基板１０の凸部が配列されている面に
堆積して表面が平坦化されている透明体１２とからな
り、前記透明体１２は、その屈折率が前記ガラス基板１
０の屈折率よりも低い材料であって、それらによって凸
レンズ又はレンチキュラーレンズとした平板型レンズア
レイ１４である。ここでガラス基板１０は、ＳｉＯ2 −
Ａｌ2 Ｏ3−Ｌｉ2 Ｏを主成分とする透明結晶化ガラ
ス、又はＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｂ2Ｏ3 −アルカリ土
類金属酸化物あるいはＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −アルカリ
土類金属酸化物を主成分とする透明無アルカリガラスか
らなる。これらのガラスを用いるのは、屈折率が比較的
高く、熱膨張係数が小さいからである。前記透明体１２
としては、例えば低屈折率紫外線硬化型アクリル樹脂、
低屈折率紫外線硬化型エポキシ樹脂、低屈折率紫外線硬
化型フッ素樹脂、あるいは低屈折率熱硬化型シリコーン
樹脂等を用いる。
【００１１】また前記透明体は、電気泳動電着法により
堆積した透明金属酸化物粒子の凝集体から構成すること
もできる。その場合、製法上、図２に示すように、ガラ
ス基板２０の凸部が配列されている面に透明導電性薄膜
２２を設け、該透明導電性薄膜２２の上に金属酸化物粒
子の凝集体から構成される透明体２４を堆積する。従っ
て、透明導電性薄膜２２は、ガラス基板２０と透明体２
４との間に介在することになる。金属酸化物粒子の凝集
体としては、シリコーン化合物の加水分解縮合重合体も
しくはそれを焼結した二酸化珪素などが好適である。
堆積した透明金属酸化物粒子の凝集体から構成すること
もできる。その場合、製法上、図２に示すように、ガラ
ス基板２０の凸部が配列されている面に透明導電性薄膜
２２を設け、該透明導電性薄膜２２の上に金属酸化物粒
子の凝集体から構成される透明体２４を堆積する。従っ
て、透明導電性薄膜２２は、ガラス基板２０と透明体２
４との間に介在することになる。金属酸化物粒子の凝集
体としては、シリコーン化合物の加水分解縮合重合体も
しくはそれを焼結した二酸化珪素などが好適である。
【００１２】本発明によれば上記のように、１次元又は
２次元に配列した複数の略球面状又は略円柱面状の凸部
を有するガラス基板の表面に、該ガラス基板の屈折率よ
りも低い屈折率を有する透明体材料を堆積して表面を平
坦化することで、凸レンズ又はインチキュラーレンズと
して作用する平板型レンズアレイとなる。ここでガラス
基板の屈折率は、透明体材料の屈折率よりも、少なくと
も０．０５以上高いことが必要であり、そのような関係
が満たされるように両方の材料を選定する。なお、本発
明において「略球面状又は略円柱面状の凸部」とは、膨
出した外観形状を概略的に表現したものであり、必ずし
も厳密な意味での球面又は円柱面でないものも含まれ
る。
２次元に配列した複数の略球面状又は略円柱面状の凸部
を有するガラス基板の表面に、該ガラス基板の屈折率よ
りも低い屈折率を有する透明体材料を堆積して表面を平
坦化することで、凸レンズ又はインチキュラーレンズと
して作用する平板型レンズアレイとなる。ここでガラス
基板の屈折率は、透明体材料の屈折率よりも、少なくと
も０．０５以上高いことが必要であり、そのような関係
が満たされるように両方の材料を選定する。なお、本発
明において「略球面状又は略円柱面状の凸部」とは、膨
出した外観形状を概略的に表現したものであり、必ずし
も厳密な意味での球面又は円柱面でないものも含まれ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の平板型レンズアレイは、
特に液晶表示素子に組み込み、その光利用効率を向上さ
せるのに有用である。液晶表示素子は、図３に示すよう
に、平板型レンズアレイ１４と、多結晶シリコン（ｐ−
Ｓｉ）ＴＦＴ方式の液晶表示素子のセル基板３０を僅か
な間隔をおいて対向配置し、それらの間に液晶を充填す
ることで構成する。その際、予め平板型レンズアレイ１
４のレンズ部の配列ピッチを、液晶表示素子の画素ピッ
チに合わせておくことにより、矢印で示すように、照明
光が平板型レンズアレイ１４の各レンズ部で集光され
て、液晶表示素子の各画素の透過開口部３２を透過し、
従来の液晶表示素子では電極やＴＦＴ等の不透光の画素
配線部３４で遮断されていた照明光が有効に表示に寄与
し、極めて鮮明度の高い画像が得られる。また、これに
より、液晶表示素子の加熱による劣化を低減できる。更
に、液晶に接触するのはアルカリを含まないか、極少量
しか含まないガラス基板１０であるので、液晶表示素子
の信頼性が損なわれる恐れはない。また、ガラス基板の
両面に液晶素子本体部分と透明樹脂などが位置する構造
となるために、中央に位置する強固なガラス基板によっ
て十分大きな機械的強度が確保できる。
特に液晶表示素子に組み込み、その光利用効率を向上さ
せるのに有用である。液晶表示素子は、図３に示すよう
に、平板型レンズアレイ１４と、多結晶シリコン（ｐ−
Ｓｉ）ＴＦＴ方式の液晶表示素子のセル基板３０を僅か
な間隔をおいて対向配置し、それらの間に液晶を充填す
ることで構成する。その際、予め平板型レンズアレイ１
４のレンズ部の配列ピッチを、液晶表示素子の画素ピッ
チに合わせておくことにより、矢印で示すように、照明
光が平板型レンズアレイ１４の各レンズ部で集光され
て、液晶表示素子の各画素の透過開口部３２を透過し、
従来の液晶表示素子では電極やＴＦＴ等の不透光の画素
配線部３４で遮断されていた照明光が有効に表示に寄与
し、極めて鮮明度の高い画像が得られる。また、これに
より、液晶表示素子の加熱による劣化を低減できる。更
に、液晶に接触するのはアルカリを含まないか、極少量
しか含まないガラス基板１０であるので、液晶表示素子
の信頼性が損なわれる恐れはない。また、ガラス基板の
両面に液晶素子本体部分と透明樹脂などが位置する構造
となるために、中央に位置する強固なガラス基板によっ
て十分大きな機械的強度が確保できる。
【００１４】本発明では、使用条件などによっては、透
明体の外表面に薄板状のカバーガラスを貼り付けてもよ
い。カバーガラスによって透明体のより一層の保護と表
面平坦化を図ることができる。
明体の外表面に薄板状のカバーガラスを貼り付けてもよ
い。カバーガラスによって透明体のより一層の保護と表
面平坦化を図ることができる。
【００１５】
【実施例】（実施例１）図４は、本発明に係る平板型レ
ンズアレイの一実施例の製造工程を示す説明図であり、
透明体として透明樹脂を用いる例である。
ンズアレイの一実施例の製造工程を示す説明図であり、
透明体として透明樹脂を用いる例である。
【００１６】（ａ）図４のＡに示すように、ガラス基板
４０の表面にフォトレジスト４２を塗布する。ガラス基
板としては、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏを主成分
とする透明結晶化ガラス、又はＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −
Ｂ2 Ｏ3 −アルカリ土類金属酸化物やＳｉＯ2 −Ａｌ2
Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −アルカリ土類金属酸化を主成分とする
透明無アルカリガラスを使用する。なお、フォトレジス
トについては特に制限はないが、形成すべきレンズ部の
膨出高さに対応する膜厚とする。
４０の表面にフォトレジスト４２を塗布する。ガラス基
板としては、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏを主成分
とする透明結晶化ガラス、又はＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −
Ｂ2 Ｏ3 −アルカリ土類金属酸化物やＳｉＯ2 −Ａｌ2
Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −アルカリ土類金属酸化を主成分とする
透明無アルカリガラスを使用する。なお、フォトレジス
トについては特に制限はないが、形成すべきレンズ部の
膨出高さに対応する膜厚とする。
【００１７】ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏを主成分
とする透明結晶化ガラスとしては、例えばβ−石英固溶
体系のネオセラムＮ−０（日本電気硝子（株）の商品
名、ガラス組成：６５．５ＳｉＯ2 ・２２．０Ａｌ2 Ｏ
3 ・４．５Ｌｉ2 Ｏ・０．５Ｎａ2 Ｏ・０．３Ｋ2 Ｏ・
０．５ＭｇＯ・２．０ＴｉＯ2 ・２．５ＺｒＯ2 ・１．
０Ｐ2 Ｏ5 ・１．２Ａｓ2 Ｏ3 ）がある。ＳｉＯ2 −Ａ
ｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −アルカリ土類金属酸化物を主成分
とする透明無アルカリガラスとしては、例えばＣＧＷ７
０５９（コーニング社の商品名、ガラス組成：４９Ｓｉ
Ｏ2 ・１０Ａｌ2 Ｏ3 ・１５Ｂ2 Ｏ3 ・２５ＢａＯ・１
その他）、あるいはＡＮ（旭硝子（株）の商品名、ガラ
ス組成：５６ＳｉＯ2 ・１５Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 ・
６ＭｇＯ・６ＣａＯ・５ＢａＯ・１０ＺｎＯ）がある。
ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −アルカリ土類金属酸化物を主成
分とする透明無アルカリガラスとしては、例えばＮＡ４
０（エヌエッチ・テクノグラス（株）の商品名、ガラス
組成：５４ＳｉＯ2 ・１４Ａｌ2 Ｏ3 ・３２ＲＯ（但し
Ｒはアルカリ土類金属元素））がある。これらのガラス
の屈折率はｎ＝１．５３〜１．５７程度である。
とする透明結晶化ガラスとしては、例えばβ−石英固溶
体系のネオセラムＮ−０（日本電気硝子（株）の商品
名、ガラス組成：６５．５ＳｉＯ2 ・２２．０Ａｌ2 Ｏ
3 ・４．５Ｌｉ2 Ｏ・０．５Ｎａ2 Ｏ・０．３Ｋ2 Ｏ・
０．５ＭｇＯ・２．０ＴｉＯ2 ・２．５ＺｒＯ2 ・１．
０Ｐ2 Ｏ5 ・１．２Ａｓ2 Ｏ3 ）がある。ＳｉＯ2 −Ａ
ｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −アルカリ土類金属酸化物を主成分
とする透明無アルカリガラスとしては、例えばＣＧＷ７
０５９（コーニング社の商品名、ガラス組成：４９Ｓｉ
Ｏ2 ・１０Ａｌ2 Ｏ3 ・１５Ｂ2 Ｏ3 ・２５ＢａＯ・１
その他）、あるいはＡＮ（旭硝子（株）の商品名、ガラ
ス組成：５６ＳｉＯ2 ・１５Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 ・
６ＭｇＯ・６ＣａＯ・５ＢａＯ・１０ＺｎＯ）がある。
ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −アルカリ土類金属酸化物を主成
分とする透明無アルカリガラスとしては、例えばＮＡ４
０（エヌエッチ・テクノグラス（株）の商品名、ガラス
組成：５４ＳｉＯ2 ・１４Ａｌ2 Ｏ3 ・３２ＲＯ（但し
Ｒはアルカリ土類金属元素））がある。これらのガラス
の屈折率はｎ＝１．５３〜１．５７程度である。
【００１８】（ｂ）次に図４のＢに示すように、フォト
レジストをパターニングする。露光、現像を行うフォト
リソグラフィ技術によって、ガラス基板４０上に所定の
レンズ配列パターンでフォトレジスト要素４４のアレイ
を残す。例えば、２次元に球面レンズ部を形成する場合
には正方格子配列もしくは六方格子配列で円形のフォト
レジスト要素を残し、１次元に円柱レンズ部を形成する
場合には平行縞状にフォトレジスト要素を残す。
レジストをパターニングする。露光、現像を行うフォト
リソグラフィ技術によって、ガラス基板４０上に所定の
レンズ配列パターンでフォトレジスト要素４４のアレイ
を残す。例えば、２次元に球面レンズ部を形成する場合
には正方格子配列もしくは六方格子配列で円形のフォト
レジスト要素を残し、１次元に円柱レンズ部を形成する
場合には平行縞状にフォトレジスト要素を残す。
【００１９】（ｃ）フォトレジスト要素が配列されてい
るガラス基板を加熱し、フォトレジスト要素を軟化す
る。これによって図４のＣに示すように、フォトレジス
ト要素４４は、表面張力により滑らかに湾曲した表面形
状に変形する。
るガラス基板を加熱し、フォトレジスト要素を軟化す
る。これによって図４のＣに示すように、フォトレジス
ト要素４４は、表面張力により滑らかに湾曲した表面形
状に変形する。
【００２０】（ｄ）表面にこのようなフォトレジスト要
素のアレイを形成したガラス基板を、反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）する。具体的には、フォトレジスト要
素のアレイを形成したガラス基板を、反応性イオンエッ
チング装置に設置し、該ガラス基板のフォトレジスト要
素アレイ形成面をエッチングガスに曝しＲＦ（無線周波
数）電力を印加する。これによってフォトレジスト要素
とガラス基板がエッチングされる。一定時間が経過する
と、フォトレジスト要素は完全に除去され（図４のＣの
点線ａで示す位置）、図４のＤに示すように、ガラス基
板４０には当初のフォトレジスト要素に対応した球面状
あるいは円柱面状の凸部４６のアレイが形成される。
素のアレイを形成したガラス基板を、反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）する。具体的には、フォトレジスト要
素のアレイを形成したガラス基板を、反応性イオンエッ
チング装置に設置し、該ガラス基板のフォトレジスト要
素アレイ形成面をエッチングガスに曝しＲＦ（無線周波
数）電力を印加する。これによってフォトレジスト要素
とガラス基板がエッチングされる。一定時間が経過する
と、フォトレジスト要素は完全に除去され（図４のＣの
点線ａで示す位置）、図４のＤに示すように、ガラス基
板４０には当初のフォトレジスト要素に対応した球面状
あるいは円柱面状の凸部４６のアレイが形成される。
【００２１】（ｅ）図４のＥに示すように、ガラス基板
４０の凸部が配列されている面上に透明樹脂４８を展開
する。該透明樹脂にはガラス基板よりも低屈折率の材料
を用いる。例えば低屈折率紫外線硬化型アクリル樹脂あ
るいは低屈折率紫外線硬化型エポキシ樹脂が好ましい。
低屈折率紫外線硬化型アクリル樹脂としては、例えばＤ
ＥＦＥＮＳＡ ７７０２Ａ（大日本インキ化学工業
（株）の商品名）がある。低屈折率紫外線硬化型エポキ
シ樹脂としては、例えばＵＶ−１０００あるいはＵＶ−
１１００（共にダイキン工業（株）の商品名）がある。
これら透明樹脂の屈折率はｎ＝１．３７〜１．４５程度
である。その他、透明樹脂として、低屈折率紫外線硬化
型エポキシ樹脂や低屈折率熱硬化型シリコーン樹脂など
を用いることも可能である。
４０の凸部が配列されている面上に透明樹脂４８を展開
する。該透明樹脂にはガラス基板よりも低屈折率の材料
を用いる。例えば低屈折率紫外線硬化型アクリル樹脂あ
るいは低屈折率紫外線硬化型エポキシ樹脂が好ましい。
低屈折率紫外線硬化型アクリル樹脂としては、例えばＤ
ＥＦＥＮＳＡ ７７０２Ａ（大日本インキ化学工業
（株）の商品名）がある。低屈折率紫外線硬化型エポキ
シ樹脂としては、例えばＵＶ−１０００あるいはＵＶ−
１１００（共にダイキン工業（株）の商品名）がある。
これら透明樹脂の屈折率はｎ＝１．３７〜１．４５程度
である。その他、透明樹脂として、低屈折率紫外線硬化
型エポキシ樹脂や低屈折率熱硬化型シリコーン樹脂など
を用いることも可能である。
【００２２】展開された透明樹脂は、ガラス基板の表面
の凹部を完全に埋め、更にある程度の厚みが載った状態
とする。表面に離型剤５０を介して押さえ板５２を載置
し、前記透明樹脂を硬化させる。上記のように紫外線硬
化型樹脂を用いる場合には、押さえ板をガラス板とし
て、その上方から紫外線を照射し硬化させる。熱硬化型
樹脂を用いる場合には、押さえ板は表面平滑であれば金
属板などでもよく、加熱処理して硬化させる。
の凹部を完全に埋め、更にある程度の厚みが載った状態
とする。表面に離型剤５０を介して押さえ板５２を載置
し、前記透明樹脂を硬化させる。上記のように紫外線硬
化型樹脂を用いる場合には、押さえ板をガラス板とし
て、その上方から紫外線を照射し硬化させる。熱硬化型
樹脂を用いる場合には、押さえ板は表面平滑であれば金
属板などでもよく、加熱処理して硬化させる。
【００２３】（ｆ）最後に押さえ板を取り除く。離型剤
が介在しているために、透明樹脂が硬化しても押さえ板
は容易に取り外すことができる。これによって、図４の
Ｆに示すような平板型レンズアレイ５４が得られる。
が介在しているために、透明樹脂が硬化しても押さえ板
は容易に取り外すことができる。これによって、図４の
Ｆに示すような平板型レンズアレイ５４が得られる。
【００２４】（実施例２）図５は、本発明に係る平板型
レンズアレイの他の実施例の製造工程を示す説明図であ
り、透明体を透明金属酸化物粒子の凝集体で構成する例
である。（ａ）〜（ｄ）までの、ガラス基板の表面に１
次元又は２次元に配列した複数の略球面状又は略円柱面
状の凸部を形成する工程までは、前記実施例１と同様の
工程であってよい。そのため、それらについては同一符
号を付し、簡単に記載するにとどめる。
レンズアレイの他の実施例の製造工程を示す説明図であ
り、透明体を透明金属酸化物粒子の凝集体で構成する例
である。（ａ）〜（ｄ）までの、ガラス基板の表面に１
次元又は２次元に配列した複数の略球面状又は略円柱面
状の凸部を形成する工程までは、前記実施例１と同様の
工程であってよい。そのため、それらについては同一符
号を付し、簡単に記載するにとどめる。
【００２５】（ａ）図５のＡに示すように、ガラス基板
４０の表面にフォトレジスト４２を塗布する。ガラス基
板としては、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏを主成分
とする透明結晶化ガラス、又はＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −
Ｂ2 Ｏ3 −アルカリ土類金属を主成分とする透明無アル
カリガラスあるいはＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −アルカリ土
類金属を主成分とする透明無アルカリガラスを使用す
る。具体例は、上記実施例１で述べた通りである。
４０の表面にフォトレジスト４２を塗布する。ガラス基
板としては、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏを主成分
とする透明結晶化ガラス、又はＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −
Ｂ2 Ｏ3 −アルカリ土類金属を主成分とする透明無アル
カリガラスあるいはＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −アルカリ土
類金属を主成分とする透明無アルカリガラスを使用す
る。具体例は、上記実施例１で述べた通りである。
【００２６】（ｂ）次に図５のＢに示すように、フォト
レジストをパターニングする。露光、現像を行うフォト
リソグラフィ技術によって、ガラス基板４０上に所定の
レンズ配列パターンでフォトレジスト要素４４のアレイ
を残す。
レジストをパターニングする。露光、現像を行うフォト
リソグラフィ技術によって、ガラス基板４０上に所定の
レンズ配列パターンでフォトレジスト要素４４のアレイ
を残す。
【００２７】（ｃ）フォトレジスト要素を形成したガラ
ス基板４０を加熱軟化することで、フォトレジスト要素
４４を表面張力を利用して滑らかに湾曲した表面形状に
変形させる（図５のＣ）。
ス基板４０を加熱軟化することで、フォトレジスト要素
４４を表面張力を利用して滑らかに湾曲した表面形状に
変形させる（図５のＣ）。
【００２８】（ｄ）表面にこのようなフォトレジスト要
素のアレイを形成したガラス基板を、反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）する。一定時間エッチングすること
で、図５のＤに示すように、ガラス基板４０には当初の
フォトレジスト要素に対応した球面状あるいは円柱面状
の凸部４６のアレイが形成される。
素のアレイを形成したガラス基板を、反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）する。一定時間エッチングすること
で、図５のＤに示すように、ガラス基板４０には当初の
フォトレジスト要素に対応した球面状あるいは円柱面状
の凸部４６のアレイが形成される。
【００２９】（ｅ）次に、図５のＥに示すように、ガラ
ス基板４０の球面状あるいは円柱面状の凸部のアレイを
形成した面に、その凹凸に倣った透明導電性薄膜６０を
形成する。透明導電性薄膜の材料としては、酸化インジ
ウム錫や酸化錫などがある。これらの薄膜は、金属有機
化合物の塗膜熱分解法、スパッタリング法、蒸着法等に
より形成できる。なかでも金属有機化合物の塗膜熱分解
法は、成膜コストが安いので量産を行う上で好ましい。
膜厚は、膜のシート抵抗率と可視光透過率から決定す
る。シート抵抗率は１０4 Ω／□以下、可視光透過率は
８０％以上とすることが望ましい。
ス基板４０の球面状あるいは円柱面状の凸部のアレイを
形成した面に、その凹凸に倣った透明導電性薄膜６０を
形成する。透明導電性薄膜の材料としては、酸化インジ
ウム錫や酸化錫などがある。これらの薄膜は、金属有機
化合物の塗膜熱分解法、スパッタリング法、蒸着法等に
より形成できる。なかでも金属有機化合物の塗膜熱分解
法は、成膜コストが安いので量産を行う上で好ましい。
膜厚は、膜のシート抵抗率と可視光透過率から決定す
る。シート抵抗率は１０4 Ω／□以下、可視光透過率は
８０％以上とすることが望ましい。
【００３０】（ｆ）透明導電性薄膜を形成したガラス基
板を、金属酸化物微粒子を分散させた電気泳動電着浴に
浸漬し、前記ガラス基板の透明導電性薄膜と対向電極の
間に電圧を印加する。これにより、透明導電性薄膜上に
金属酸化物微粒子の電気泳動電着膜を堆積させて凹部を
完全に埋め、更にそれに連続した金属酸化物微粒子の電
気泳動電着層を形成する。ここで使用する金属酸化物微
粒子としては、特に二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）が好まし
い。二酸化珪素は、粒径制御が比較的容易で、電気泳動
電着した凝集体膜を形成しやすく、屈折率が低い（ｎ＝
１．４６）からである。
板を、金属酸化物微粒子を分散させた電気泳動電着浴に
浸漬し、前記ガラス基板の透明導電性薄膜と対向電極の
間に電圧を印加する。これにより、透明導電性薄膜上に
金属酸化物微粒子の電気泳動電着膜を堆積させて凹部を
完全に埋め、更にそれに連続した金属酸化物微粒子の電
気泳動電着層を形成する。ここで使用する金属酸化物微
粒子としては、特に二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）が好まし
い。二酸化珪素は、粒径制御が比較的容易で、電気泳動
電着した凝集体膜を形成しやすく、屈折率が低い（ｎ＝
１．４６）からである。
【００３１】（ｇ）その後、この電気泳動電着した凝集
体層を有するガラス基板を焼成する。これによって透明
体である二酸化珪素の焼結層が得られる。
体層を有するガラス基板を焼成する。これによって透明
体である二酸化珪素の焼結層が得られる。
【００３２】（ｈ）最後に、透明体（金属酸化物を電気
泳動電着した凝集体層の焼結層）の表面を研磨すること
で、表面を平坦且つ平滑にし、レンズ集光性能を最適化
する。これによって、図５のＦに示すように、ガラス基
板４０の凸部形成面に倣って透明導電性薄膜６０が設け
られ、その上に透明体６２が堆積し表面が平坦になって
いる平板型レンズアレイ６４が得られる。
泳動電着した凝集体層の焼結層）の表面を研磨すること
で、表面を平坦且つ平滑にし、レンズ集光性能を最適化
する。これによって、図５のＦに示すように、ガラス基
板４０の凸部形成面に倣って透明導電性薄膜６０が設け
られ、その上に透明体６２が堆積し表面が平坦になって
いる平板型レンズアレイ６４が得られる。
【００３３】なお、このような金属酸化物の電気泳動電
着層形成に関しては、本願出願人の先願に係る特開平８
−１７０１９３号公報、特開平８−１７１００３号公報
などに詳細に開示されている。
着層形成に関しては、本願出願人の先願に係る特開平８
−１７０１９３号公報、特開平８−１７１００３号公報
などに詳細に開示されている。
【００３４】電気泳動電着した凝集体による透明体とし
ては、上記の焼結した二酸化珪素の他、シリコーン化合
物の加水分解縮合重合体でもよい。
ては、上記の焼結した二酸化珪素の他、シリコーン化合
物の加水分解縮合重合体でもよい。
【００３５】
【発明の効果】本発明は上記のように、表面にアレー状
凸部を有するガラス基板と、凸部配列面側に設けた低屈
折率で表面平坦な透明体とを組み合わせ、凸レンズ又は
レンチキュラーレンズとした平板型レンズアレイである
から、ガラス基板や透明体の材料選択の幅が広がるし、
レンズ部を構成する凸部はガラス基板本体と一体となっ
ているガラスであることから、耐熱性並びに化学的安定
性に優れ、所定の寸法精度を保ちうるため、所望のレン
ズ性能が得られ、その優れたレンズ性能を長期間にわた
って維持し続けることができる。
凸部を有するガラス基板と、凸部配列面側に設けた低屈
折率で表面平坦な透明体とを組み合わせ、凸レンズ又は
レンチキュラーレンズとした平板型レンズアレイである
から、ガラス基板や透明体の材料選択の幅が広がるし、
レンズ部を構成する凸部はガラス基板本体と一体となっ
ているガラスであることから、耐熱性並びに化学的安定
性に優れ、所定の寸法精度を保ちうるため、所望のレン
ズ性能が得られ、その優れたレンズ性能を長期間にわた
って維持し続けることができる。
【００３６】また本発明は上記のように、両表面がとも
に平坦面であるため、液晶表示素子として組み込み易
く、液晶は樹脂等ではなくガラス基板に接触することに
なるために、機械的強度が大きくなり、液晶表示素子と
しての光学性能及び信頼性を高くできる。
に平坦面であるため、液晶表示素子として組み込み易
く、液晶は樹脂等ではなくガラス基板に接触することに
なるために、機械的強度が大きくなり、液晶表示素子と
しての光学性能及び信頼性を高くできる。
【図１】本発明に係る平板型レンズアレイの一実施例を
示す断面図。
示す断面図。
【図２】本発明に係る平板型レンズアレイの他の実施例
を示す断面図。
を示す断面図。
【図３】本発明に係る平板型レンズアレイを組み込んだ
液晶表示素子の一例を示す断面図。
液晶表示素子の一例を示す断面図。
【図４】本発明に係る平板型レンズアレイの一実施例の
製造工程を示す説明図。
製造工程を示す説明図。
【図５】本発明に係る平板型レンズアレイの他の実施例
の製造工程を示す説明図。
の製造工程を示す説明図。
１０ ガラス基板 １２ 透明体 １４ 平板型レンズアレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1335 Ｇ０２Ｆ 1/1335 (72)発明者 岸本 隆 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 Ｆターム(参考） 2H091 FA28X FA28Y FA29X FA29Y FB03 FB04 FB06 FB07 FC06 FC22 FC23 FD06 FD15 GA01 GA03 KA01 LA02 LA04 LA12 4G059 AA11 AB05 AC03 AC12 AC18 AC19 CA01 EA01 EA05 EB01 EB05 FA08 FA22 GA01
Claims (6)
- 【請求項１】 表面に１次元又は２次元に配列した複数
の略球面状又は略円柱面状の凸部を有する一体構造のガ
ラス基板と、該ガラス基板の凸部が配列されている面に
堆積し表面が平坦化されている透明体とからなり、 前記ガラス基板は、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏを
主成分とする透明結晶化ガラスからなり、前記透明体
は、その屈折率が前記ガラス基板の屈折率よりも低い材
料であって、それらによって凸レンズ又はレンチキュラ
ーレンズとしたことを特徴とする平板型レンズアレイ。 - 【請求項２】 表面に１次元又は２次元に配列した複数
の略球面状又は略円柱面状の凸部を有する一体構造のガ
ラス基板と、該ガラス基板の凸部が配列されている面に
堆積し表面が平坦化されている透明体とからなり、 前記ガラス基板は、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −
アルカリ土類金属酸化物又はＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ア
ルカリ土類金属酸化物を主成分とする透明無アルカリガ
ラスからなり、前記透明体は、その屈折率が前記ガラス
基板の屈折率よりも低い材料であって、それらによって
凸レンズ又はレンチキュラーレンズとしたことを特徴と
する平板型レンズアレイ。 - 【請求項３】 透明体が、低屈折率紫外線硬化型樹脂又
は低屈折率熱硬化型樹脂からなる請求項１又は２記載の
平板型レンズアレイ。 - 【請求項４】 ガラス基板の凸部が配列されている面に
透明導電性薄膜が設けられ、透明体は、前記透明導電性
薄膜の上に電気泳動電着法により堆積した金属酸化物粒
子の凝集体からなる請求項１又は２記載の平板型レンズ
アレイ。 - 【請求項５】 金属酸化物粒子の凝集体が、シリコーン
化合物の加水分解縮合重合体もしくはそれを焼結した二
酸化珪素である請求項４記載の平板型レンズアレイ。 - 【請求項６】 透明体の表面に、薄板状のカバーガラス
を貼り付けた請求項１乃至５のいずれかに記載の平板型
レンズアレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11032717A JP2000231008A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 平板型レンズアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11032717A JP2000231008A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 平板型レンズアレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000231008A true JP2000231008A (ja) | 2000-08-22 |
Family
ID=12366601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11032717A Pending JP2000231008A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 平板型レンズアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000231008A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008052202A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Tanaka Sangyo Kk | レンズ状シート |
| JP2008216971A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-09-18 | Seiko Epson Corp | 画像表示デバイス |
| JP2010169865A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
| KR101861616B1 (ko) * | 2011-05-24 | 2018-05-29 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정표시장치 및 그 제조방법 |
-
1999
- 1999-02-10 JP JP11032717A patent/JP2000231008A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008052202A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Tanaka Sangyo Kk | レンズ状シート |
| JP2008216971A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-09-18 | Seiko Epson Corp | 画像表示デバイス |
| JP2010169865A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
| KR101861616B1 (ko) * | 2011-05-24 | 2018-05-29 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정표시장치 및 그 제조방법 |
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