JPH0882702A - マイクロレンズ基板の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 マイクロレンズアレイ２を備えたマイクロレ
ンズ基板８上にブラックマトリックス１０を形成する方
法であり、マイクロレンズ基板８の所定位置に位置する
マイクロレンズ１３・１３に略平行光を照射し、該マイ
クロレンズ１３・１３により形成される略平行光の集光
スポットＰ・Ｐと、露光マスク１９の所定位置に形成さ
れたブラックマトリックス２０の開口部２０ａ・２０ａ
とのアラインメントを行う。 【効果】 ブラックマトリックスをマイクロレンズアレ
イに対して正確な位置に形成することができる。即ち、
マイクロレンズの焦点に、その開口部が正確に位置する
ようにブラックマトリックスを形成することができるの
で、実効開口率を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高精細な光学素子や光
学部品等に供されるマイクロレンズ基板の製造方法およ
び製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本明細書において、マイクロレンズと
は、数mm程度以下の大きさを有する微小なレンズを意味
し、さらに、そのような微小なレンズが複数、一次元的
または二次元的に配列されたマイクロレンズアレイ、お
よび、レンチキュラーレンズを含むものとする。

【０００３】近年、例えば、液晶表示素子である液晶パ
ネルは、直視型だけでなく、プロジェクションテレビ等
の投影型表示素子としても需要が高まってきている。液
晶パネルを投影型として使用する場合に、従来の絵素数
で拡大率を高めると、画面の粗さが目立ってくる。そこ
で、高い拡大率においても精細な画像を得るためには、
絵素数を増やすことが必要となる。

【０００４】ところが、液晶パネルの絵素数を増やす
と、特にアクティブマトリックス型の液晶パネルでは、
絵素以外の部分が占める面積が相対的に大きくなり、こ
れらの部分を覆うブラックマトリックスの面積が増大す
る。ブラックマトリックスの面積が増大すると、表示に
寄与する絵素の面積が減少し、表示素子の開口率が低下
してしまう。そして、開口率の低下が生じると、画面が
暗くなり、画像品位を低下させることとなる。

【０００５】このような絵素数の増大による開口率の低
下を防止するために、液晶パネルの一方の面に複数のマ
イクロレンズを形成することが提案されている（特開昭
60-165621〜165624号公報、特開昭 60-262131号公報参
照）。このように、各絵素に対応するマイクロレンズを
設けることで、従来ではブラックマトリックスによって
遮光されていた光を絵素内に集光することが可能とな
る。

【０００６】上記のマイクロレンズは、上述の用途以外
にも、レーザディスク、コンパクトディスク、光磁気デ
ィスク等の光ピックアップの集光手段；光ファイバと発
光素子または受光素子との結合のための集光手段；ＣＣ
Ｄ等の固体撮像素子、または、ファクシミリに使用され
る一次元イメージセンサの感度を高めるために、入射光
を光電変換領域に集光させる集光手段または結像手段
（特開昭54-17620号公報、特開昭 57-9180号公報参
照）；液晶プリンタやＬＥＤプリンタにおいて印字すべ
き像を感光体に結像させる結像手段（特開昭63-44624号
公報参照）；光情報処理用フィルタ等として用いられて
いる。このように、マイクロレンズは、光学装置におい
て各種の光学素子または光学部品等（以下、単に光学素
子と称する）と組み合わせて使用される。

【０００７】また、マイクロレンズの製造方法として
は、イオン交換法（Appl.Optics, 21(6) p.1052 (198
4), Electron Lett., 17 p.452(1981)）、膨潤法（鈴木
他、“プラスチックマイクロレンズの新しい作製法”第
２４回微小光学研究会）、熱ダレ法（Zoran D.Popovic
et al., Appl.Optics, 27 p.1281 (1988) ）、機械加工
法等が挙げられる。

【０００８】イオン交換法を用いれば、屈折率分布型の
マイクロレンズを有する平板型のマイクロレンズアレイ
が得られ、それ以外の方法を用いれば、半球状または回
転放物状（非球面）の屈折面を有するマイクロレンズア
レイが得られる。特に、半球状または回転放物状の屈折
面を有するマイクロレンズアレイの場合には、これをマ
スタ（原盤）とし、このマスタを用いて成型することに
より、マイクロレンズアレイの量産が可能となる（２Ｐ
法、特開平5-134103号公報参照）。

【０００９】そして、これらマイクロレンズアレイを液
晶パネルの一方の面に貼り合わせることにより、該液晶
パネルの実効開口率が向上し、明るい表示画面が得られ
ることとなる。尚、上記の実効開口率とは、カラーフィ
ルタや偏光板等を除外した液晶パネルの透過率のことを
示す。

【００１０】ところが、絵素のピッチが数十μｍ程度の
高精細な表示を行うプロジェクションテレビ用の液晶パ
ネルでは、表示素子の開口部面積がさらに減少する。従
って、マイクロレンズによる実効開口率の向上には、限
界が生じる。なぜならば、実効開口率は、マイクロレン
ズの集光スポットの大きさと画素開口部の面積との大小
関係で決まるからである。

【００１１】集光スポットの直径Ｄ（μｍ）は、入射す
る光の発散度（半頂角）をθ、マイクロレンズの焦点距
離をｆ（μｍ）とすると、 Ｄ＝２・ｆ・tan θ ……（１） で表される。このため、集光スポットの面積が画素開口
部の面積よりも大きくなると、画素開口部に入らない光
が表示に寄与しなくなる。従って、実効開口率の向上効
果が減少する。

【００１２】上記の式（１）において、集光効果を高め
るためには、入射光の発散度θを小さくすること、およ
び、マイクロレンズの焦点距離ｆを短くすることが考え
られる。このうち、入射光の発散度θは、使用する光源
の発光領域が小さく、光源から液晶パネルまでの距離が
大きいほど小さくなる。しかし、現状の光源の技術レベ
ルでは、光源の長寿命性と、表示に必要な明るさとを確
保するために、発散度θを数度以下にすることは困難で
ある。従って、集光効果を高めるためには、マイクロレ
ンズの焦点距離ｆを短くすると共に、該マイクロレンズ
の焦点が液晶パネルの画素開口部近傍に位置するように
近づける必要がある。

【００１３】従来、マイクロレンズの短焦点化技術とし
ては、マイクロレンズ表面に焦点距離に対応した厚さの
カバーガラスまたはフィルムを接着し、該マイクロレン
ズを液晶パネルの一方の基板（対向基板）の中に作り込
む方法（特開平3-248125号公報）が知られている。ま
た、２Ｐ法を用いて、マイクロレンズ基板上に感光性樹
脂にてレンズ形状部分を形成し、その後、該感光性樹脂
の屈折率とは異なる屈折率を有する接着剤にて、マイク
ロレンズ基板と同一の熱膨張率を有するカバーガラスを
接着し、これにより、量産性および密着性を高める方法
（特開平3-233417号公報）が知られている。さらに、透
明な感光性樹脂を用いて、マイクロレンズ表面に焦点距
離に対応した厚さの樹脂層を積層する方法（特開平5-27
3512号公報）等も知られている。このように、何れの短
焦点化技術においても、マイクロレンズを短焦点化する
ためには、液晶パネル、つまり、液晶表示素子の対向基
板の内部にマイクロレンズが形成されることとなる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法によりマイクロレンズ基板を製造すると、以下
に示すような問題点が生じる。即ち、マイクロレンズ基
板を製造する際には、カバーガラスを貼り合わせてマイ
クロレンズを作り込んだ後、カバーガラス表面または樹
脂層表面に、透明電極、ブラックマトリックス、配向膜
等を積層しなければならない。このうち、透明電極や配
向膜は、表示領域内に一様に形成されるため、マイクロ
レンズに対する位置合わせを行う必要はない。

【００１５】一方、ブラックマトリックスは、格子状の
パターンとなっており、ＴＦＴ（Thin Film Transisto
r）素子を光から保護するための遮光膜である。上記の
ブラックマトリックスは、通常、アルミニウム等からな
る薄膜をカバーガラス表面に一様にスパッタリングした
後、マスクを用い、露光機で該薄膜をパターンニングす
ることにより形成される。そして、ブラックマトリック
スの実効開口率を高めるためには、ブラックマトリック
スの開口部がマイクロレンズの集光スポットに正確に位
置していなければならない。

【００１６】ところが、上記従来の方法では、アルミニ
ウム等からなる薄膜によってマイクロレンズが隠され、
見えなくなってしまう。従って、顕微鏡観察によりマス
クとマイクロレンズとの位置合わせを行うことが不可能
となる。つまり、上記従来の方法においては、マスクと
マイクロレンズとの位置合わせを行う点については何ら
考慮されていない。このため、ブラックマトリックスが
マイクロレンズに対応する位置と全く異なる位置にパタ
ーンニングされて、マイクロレンズ基板、即ち、これを
用いて製造される液晶表示素子等の光学素子が全く機能
しなくなる場合が生じるという問題点を有している。

【００１７】尚、上記の問題点を回避するために、ブラ
ックマトリックスの形成工程を省略すると、表示に寄与
しない迷光がＴＦＴ素子に照射される。このため、ＴＦ
Ｔ素子の電気的特性がシフトし、液晶表示素子等の光学
素子の信頼性の低下や表示品位の低下等の別の問題点
（弊害）を招来することとなる。

【００１８】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、パターンをマイクロレン
ズに対して正確な位置に形成することができるマイクロ
レンズ基板の製造方法および製造装置を提供することに
ある。具体的には、例えば、マイクロレンズの焦点に、
その開口部が正確に位置するようにブラックマトリック
ス等のパターンを形成することが可能なマイクロレンズ
基板の製造方法および製造装置を提供することにある。
本発明にかかる製造方法または製造装置により製造され
るマイクロレンズ基板は、高精細な光学素子や光学部品
等に好適に利用することができ、これにより、信頼性お
よび表示品位等に優れた光学素子や光学部品、例えば、
画面が明るく、精細な画像を得ることができる高品位な
液晶表示素子等を製造することができる。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明のマ
イクロレンズ基板の製造方法は、上記の課題を解決する
ために、マイクロレンズを備えた基板本体にパターンを
形成するマイクロレンズ基板の製造方法において、上記
基板本体の所定位置に位置するマイクロレンズに略平行
光を照射し、該マイクロレンズにより形成される略平行
光の集光スポットと、パターン形成用マスクの所定位置
に設けられたマークとのアラインメントを行うことを特
徴としている。

【００２０】請求項２記載の発明のマイクロレンズ基板
の製造装置は、上記の課題を解決するために、基板本体
を保持する基板保持手段と、該基板本体にパターンを形
成可能なパターン形成手段とを備えたマイクロレンズ基
板の製造装置において、上記基板保持手段にて保持され
た基板本体のマイクロレンズに対して略平行光を照射可
能な照射手段と、該マイクロレンズにより形成される略
平行光の集光スポットを検出可能な検出手段とを具備し
ていることを特徴としている。

【００２１】請求項３記載の発明のマイクロレンズ基板
の製造装置は、上記の課題を解決するために、請求項２
記載のマイクロレンズ基板の製造装置において、上記照
射手段は、任意の照射角度でもって略平行光をマイクロ
レンズに照射可能であることを特徴としている。

【００２２】

【作用】請求項１記載の方法によれば、基板本体の所定
位置に位置するマイクロレンズにより形成される略平行
光の集光スポットと、パターン形成用マスクの所定位置
に設けられたマークとのアラインメントを行う。これに
より、パターンをマイクロレンズに対して正確な位置に
形成することができる。即ち、例えば、パターンがブラ
ックマトリックス等である場合には、マイクロレンズの
焦点に、その開口部が正確に位置するようにブラックマ
トリックス等を形成することができるので、実効開口率
を向上させることができる。

【００２３】請求項２記載の構成によれば、基板保持手
段にて保持された基板本体のマイクロレンズに対して、
照射手段により略平行光を照射し、該マイクロレンズに
より形成される略平行光の集光スポットを検出手段にて
検出することができる。従って、上記検出手段にて検出
された集光スポットの位置と、パターン形成手段が備え
ている例えばパターン形成用マスクの位置とを正確にア
ラインメントすることができる。

【００２４】これにより、パターン形成手段によって、
上記の基板本体、つまり、マイクロレンズに対して、パ
ターンを正確な位置に形成することができる。即ち、例
えば、パターンがブラックマトリックス等である場合に
は、マイクロレンズの焦点に、その開口部が正確に位置
するようにブラックマトリックス等を形成することがで
きるので、実効開口率を向上させることができる。

【００２５】また、請求項３記載の構成によれば、照射
手段は、マイクロレンズに対して、任意の照射角度でも
って略平行光を照射することができる。このため、例え
ば、ツイステッド・ネマチック（ＴＮ）型の液晶表示素
子に利用されるマイクロレンズ基板を製造する場合に
は、照射手段は、上記の略平行光をマイクロレンズに対
して最適視角方向から照射することができる。従って、
本発明にかかる製造装置により製造されるマイクロレン
ズ基板を利用した液晶表示素子は、その視角特性を最大
限に活用することができる。即ち、該マイクロレンズ基
板を利用した液晶表示素子は、画像のコントラストが最
大となるので、良好なコントラストを得ることができ、
画質を向上させることができる。

【００２６】上記の方法、または、上記構成の製造装置
により製造されるマイクロレンズ基板は、高精細な光学
素子や光学部品等に好適に利用することができる。これ
により、信頼性および表示品位等に優れた光学素子や光
学部品、例えば、画面が明るく、精細な画像を得ること
ができる高品位な液晶表示素子等を製造することができ
る。

【００２７】

【実施例】

〔実施例１〕本発明の一実施例について図１ないし図３
に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、本実施
例においては、マイクロレンズ基板が、液晶表示素子に
利用される場合、即ち、液晶表示素子（光学素子や光学
部品等）に好適に利用されるマイクロレンズ基板を製造
する場合を例に挙げて説明することとする。また、該液
晶表示素子としてアクティブマトリックス型の液晶表示
素子を製造する場合を例示することとする。

【００２８】本実施例にかかるマイクロレンズ基板の製
造方法は、マイクロレンズを備えた基板本体にパターン
を形成する方法であり、上記の基板本体の所定位置に位
置するマイクロレンズに略平行光を照射し、該マイクロ
レンズにより形成される略平行光の集光スポットと、パ
ターン形成用マスクの所定位置に設けられたマークとの
アラインメントを行う方法である。

【００２９】先ず、上記の製造方法により製造されるマ
イクロレンズ基板を用いた液晶表示素子の構成について
説明する。図２に示すように、上記の液晶表示素子は、
アクティブマトリックス型の液晶表示素子であり、石英
ガラス等からなる透明基板７を有している。この透明基
板７上には、図示しない絵素電極、スイッチング素子、
バス配線等が形成されている。透明基板７と、この透明
基板７に対向する対向基板９との間には、液晶層６がシ
ール材５…によって封入されている。

【００３０】上記の対向基板９は、マイクロレンズ基板
（基板本体）８と、ブラックマトリックス（パターン）
１０と、透明電極１１と、配向膜１２とから構成されて
いる。また、上記のマイクロレンズ基板８は、石英ガラ
ス等からなる透明基板１と、マイクロレンズアレイ２
と、接着剤からなる接着層３と、石英ガラス等からなる
カバーガラス４とから構成されている。そして、上記の
ブラックマトリックス１０、透明電極１１および配向膜
１２は、この順に、カバーガラス４上、即ち、液晶層６
側の面に積層されている。上記のブラックマトリックス
１０は、格子状のパターンとなっており、ＴＦＴ（Thin
Film Transistor）素子を光から保護するための遮光膜
である。透明電極１１および配向膜１２は、液晶表示素
子における表示領域内に一定の厚みで形成されている。
尚、マイクロレンズ基板８は、カバーガラス４の代わり
に、透明樹脂層を備えていてもよい。

【００３１】上記のマイクロレンズアレイ２は、透明基
板７上に形成された各絵素電極に対応して設けられた複
数のマイクロレンズ２’…を有している。そして、本実
施例では、上記マイクロレンズアレイ２のマイクロレン
ズ２’…は、半球状（球面）の凸レンズ形状をなしてお
り、前述の２Ｐ法によって作製されている。

【００３２】本実施例にかかるマイクロレンズ基板の製
造装置は、図１（ｄ）に示すように、透過照明系として
のコリメータ（照射手段）２２・２２（図３）を有する
ステージ（基板保持手段）１７と、顕微鏡（検出手段）
１８・１８と、露光マスク（パターン形成手段）１９
と、図示しない紫外線照射装置（パターン形成手段）と
を備えている。

【００３３】図３に示すように、上記のステージ１７
は、マイクロレンズ基板８を載置（保持）可能な大きさ
に形成されており、その所定位置には、孔１７ａ・１７
ａが開口されている。上記のコリメータ２２・２２は、
平行度が高い光、即ち、略平行光を出射するようになっ
ている。また、コリメータ２２・２２は、マイクロレン
ズ基板８のマイクロレンズ１３・１３（後述する、図
１）に対して、任意の照射角度でもって略平行光を照射
可能となっている。そして、コリメータ２２・２２から
出射された略平行光は、上記の孔１７ａ・１７ａを通し
て、マイクロレンズ基板８のマイクロレンズ１３・１３
に照射されるようになっている。

【００３４】ところで、上記ブラックマトリックス１０
の開口部の形状は、一般的に長方形となっている。ま
た、上記開口部の短辺の長さと、マイクロレンズ２’の
集光スポットの直径とが略等しければ、後述するアライ
ンメントを行い易い。そして、上記略平行光の平行度θ
は、開口部の短辺の長さをＬ（μｍ）、マイクロレンズ
２’の焦点距離をｆ（μｍ）とすると、 Ｌ＝２・ｆ・tan θ ……（２） で表される。従って、コリメータ２２・２２は、上記の
式（２）を満足するように、略平行光の平行度θを調整
すればよい。これにより、アラインメントを精度良く行
うことができる。

【００３５】尚、照明手段である透過照明系は、上記の
略平行光を出射可能な構成となっていればよい。従っ
て、透過照明系の構成は、上記のコリメータ２２・２２
にのみ限定されるものではない。また、孔１７ａ・１７
ａは、上記の略平行光をマイクロレンズ１３・１３に照
射可能なように開口されていればよい。従って、孔１７
ａ・１７ａの大きさ、形状等は、特に限定されるもので
はない。さらに、孔１７ａ…を開口する代わりに、ステ
ージ１７を透明な材料で形成し、ステージ１７全体が上
記の略平行光を透過可能な構成としてもよい。

【００３６】図１（ｄ）に示すように、上記の顕微鏡１
８・１８は、マイクロレンズ１３・１３に対応する位置
に配設されている。そして、顕微鏡１８は、マイクロレ
ンズ１３によって形成される上記略平行光の集光スポッ
トＰの位置を観察（検出）可能となっている。つまり、
略平行光は、マイクロレンズ基板８の照明として作用し
ている。尚、顕微鏡１８の個数は、マイクロレンズ１３
の個数と同一であってもよく、また、該顕微鏡１８が移
動自在に配設されている場合には、マイクロレンズ１３
の個数より少なくてもよい。

【００３７】上記の露光マスク（パターン形成用マス
ク）１９は、マイクロレンズ基板８に対向する面に、ブ
ラックマトリックス１０を形成するためのマスク１９ａ
と、アラインメント(alignment) に用いるブラックマト
リックス（マーク）２０とが形成されている。上記のマ
スク１９ａは、ブラックマトリックス１０のパターンに
対応するパターンを有している。上記のブラックマトリ
ックス２０は、露光マスク１９の所定位置に設けられて
いる。ブラックマトリックス２０は、開口部２０ａ・２
０ａを有しており、後述のアラインメント（いわゆる、
マスク合わせ）に用いられる。尚、露光マスク１９は、
移動自在に設けられており、マイクロレンズ基板８と顕
微鏡１８・１８との間に挿入可能となっている。

【００３８】上記の紫外線照射装置（図示せず）は、露
光マスク１９を挟んでステージ１７と反対側に配設され
ている。そして、紫外線照射装置は、マイクロレンズ基
板８上に形成されるレジスト層１６（後述する）に紫外
線を照射し、該レジスト層１６を露光するようになって
いる。従って、露光マスク１９および紫外線照射装置に
て、パターン形成手段が構成されている。

【００３９】次に、本実施例にかかるマイクロレンズ基
板の製造方法について、図１に示す各工程を参照しなが
ら、以下に説明する。尚、図１に示すマイクロレンズ基
板８は、図２に示すマイクロレンズ基板８と、図面上で
上下が逆になっている。

【００４０】先ず、図１（ａ）に示すように、前述の２
Ｐ法等の所定の各種方法によってマイクロレンズ基板８
を作製する。このとき、マイクロレンズアレイ２、つま
り、マイクロレンズ基板８の所定位置、例えば端部に、
アラインメントに用いるマイクロレンズ１３・１３を設
ける。上記のマイクロレンズ１３・１３は、ブラックマ
トリックス１０を形成する際のアラインメントに用いら
れる。従って、マイクロレンズ１３…は、少なくとも２
個以上設けられていればよい。尚、マイクロレンズ１３
…は、マイクロレンズ基板８、つまり、液晶表示素子に
おける表示領域外に設けられている。

【００４１】そして、本実施例においては、マイクロレ
ンズ１３が２個設けられている場合について説明する。
従って、製造装置は、上述のように、２つのコリメータ
２２・２２と、２つの顕微鏡１８・１８とを備えた構成
となっている。

【００４２】次に、同図（ｂ）に示すように、カバーガ
ラス４上における上記マイクロレンズ１３・１３に対応
する位置に、金属板のマスク１５・１５を設ける。次い
で、カバーガラス４上における上記マイクロレンズアレ
イ２に対応する位置に、ブラックマトリックス１０とな
るべき遮光膜１４を、スパッタリング等によって形成す
る。上記の遮光膜１４は、アルミニウム等からなる薄膜
である。尚、カバーガラス４上におけるマイクロレンズ
１３・１３に対応する位置は、マスク１５・１５で保護
されているので、該位置に遮光膜１４が形成されること
はない。

【００４３】続いて、同図（ｃ）に示すように、マスク
１５・１５を剥離した後、遮光膜１４上、つまり、カバ
ーガラス４上に、フォトレジスト（いわゆる、紫外線硬
化樹脂）を所定の厚みに塗布し、所定の条件で焼成する
ことにより、レジスト層１６を形成する。

【００４４】その後、同図（ｄ）に示すように、上記の
マイクロレンズ基板８を製造装置のステージ１７上に載
置し、マイクロレンズ１３・１３の位置と、ステージ１
７の孔１７ａ・１７ａの位置とが一致するように位置決
めする。次に、コリメータ２２・２２（図３）から孔１
７ａ・１７ａを通して、マイクロレンズ基板８、つま
り、マイクロレンズ１３・１３に略平行光を照射し、該
マイクロレンズ１３・１３の集光スポットＰ・Ｐを顕微
鏡１８・１８で観察する。

【００４５】そして、上記の観察を行いながら、露光マ
スク１９に形成されたブラックマトリックス２０の開口
部２０ａ・２０ａ内に上記の集光スポットＰ・Ｐが入る
ように、露光マスク１９を移動させ、位置決めする。つ
まり、マイクロレンズ基板８と露光マスク１９のマスク
１９ａとのアラインメントを行う。

【００４６】前記したように、ブラックマトリックス１
０の実効開口率を高めるためには、ブラックマトリック
ス１０の開口部がマイクロレンズ２’…の集光スポット
に正確に位置していなければならない。このため、上記
のように、マイクロレンズ２’…とブラックマトリック
ス１０との間で位置ずれが生じないように、アラインメ
ントを精度良く行う必要がある。

【００４７】続いて、同図（ｅ）に示すように、露光マ
スク１９を介して、図示しない紫外線照射装置からマイ
クロレンズ基板８上のレジスト層１６に紫外線を照射
し、該レジスト層１６を露光する。これにより、レジス
ト層１６は、露光マスク１９のマスク１９ａのパターン
に対応して硬化する。つまり、レジスト層１６におい
て、マスク１９ａによって紫外線が遮られた部分（便宜
上、同部分を網掛けで示す）は硬化せず、紫外線が照射
された部分だけが硬化する（いわゆる、パターンニン
グ）。

【００４８】そして、露光工程の終了後、レジスト層１
６を現像する。これにより、網掛けで示した部分のレジ
スト層１６、即ち、未硬化のフォトレジストは除去さ
れ、その部分の遮光膜１４のみが露出する。続いて、遮
光膜１４のエッチングを行い、露出している遮光膜１４
を除去する。これにより、遮光膜１４は、硬化したレジ
スト層１６によって被覆された部分だけがカバーガラス
４上に残る。その後、同図（ｆ）に示すように、硬化し
たレジスト層１６を剥離することにより、該遮光膜１４
は、ブラックマトリックス１０となる。即ち、カバーガ
ラス４上にブラックマトリックス１０が形成される。こ
れにより、本実施例にかかるマイクロレンズ基板が製造
される。

【００４９】次いで、マイクロレンズ基板８上、つま
り、ブラックマトリックス１０上に、所定の各種方法に
よって透明電極１１と、配向膜１２とを形成する。以上
の工程により、対向基板９が作製される。尚、透明電極
１１および配向膜１２は、液晶表示素子における表示領
域内に一定の厚みで形成されるため、アラインメントを
行う必要はない。

【００５０】そして、以上のようにして作製された対向
基板９と、透明基板７と、液晶（液晶層６）と、シール
材５…とを用い、所定の各種方法によって液晶表示素子
が製造される。

【００５１】以上のように、本実施例にかかるマイクロ
レンズ基板の製造方法は、マイクロレンズアレイ２を備
えたマイクロレンズ基板８上にブラックマトリックス１
０を形成する方法であり、マイクロレンズ基板８の所定
位置に位置するマイクロレンズ１３・１３に略平行光を
照射し、該マイクロレンズ１３・１３により形成される
略平行光の集光スポットＰ・Ｐと、露光マスク１９の所
定位置に形成されたブラックマトリックス２０の開口部
２０ａ・２０ａとのアラインメントを行う方法である。

【００５２】これにより、ブラックマトリックス１０を
マイクロレンズアレイ２に対して正確な位置に形成する
ことができる。即ち、マイクロレンズ２’…の焦点に、
その開口部が正確に位置するようにブラックマトリック
ス１０を形成することができるので、実効開口率を向上
させることができる。

【００５３】また、以上のように、本実施例にかかるマ
イクロレンズ基板の製造装置は、ステージ１７と、パタ
ーン形成手段である露光マスク１９および紫外線照射装
置とを備え、マイクロレンズ１３・１３に対して、任意
の照射角度でもって略平行光を照射可能なコリメータ２
２・２２と、マイクロレンズ１３・１３により形成され
る略平行光の集光スポットＰ・Ｐの位置を観察可能な顕
微鏡１８・１８とを具備している。従って、顕微鏡１８
・１８にて観察された集光スポットＰ・Ｐの位置と、上
記ブラックマトリックス２０の開口部２０ａ・２０ａの
位置とを正確にアラインメントすることができる。

【００５４】これにより、マイクロレンズ基板８、つま
り、マイクロレンズアレイ２に対して、ブラックマトリ
ックス１０を正確な位置に形成することができる。即
ち、マイクロレンズ２’…の焦点に、その開口部が正確
に位置するようにブラックマトリックス１０を形成する
ことができるので、実効開口率を向上させることができ
る。

【００５５】上記の方法、または、上記構成の製造装置
により製造されるマイクロレンズ基板は、高精細な光学
素子や光学部品等に好適に利用することができる。これ
により、信頼性および表示品位等に優れた光学素子や光
学部品、例えば、画面が明るく、精細な画像を得ること
ができる高品位な液晶表示素子等を製造することができ
る。

【００５６】尚、上記の実施例においては、マイクロレ
ンズ１３…が、液晶表示素子における表示領域外に設け
られている場合を例に挙げて説明したが、例えば、マイ
クロレンズ１３…の代わりに、マイクロレンズ２’…の
うちの少なくとも２個以上を選択し、これらマイクロレ
ンズ２’…を用いてアラインメントを行うことも可能で
ある。

【００５７】〔実施例２〕本発明の他の実施例について
図４ないし図６に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。尚、説明の便宜上、前記の実施例１の図面に示した
構成と同一の機能を有する構成には、同一の符号を付記
し、その説明を省略する。また、本実施例においては、
ツイステッド・ネマチック（ＴＮ）型の液晶表示素子に
好適に利用されるマイクロレンズ基板を製造する場合を
例に挙げて説明することとする。

【００５８】本実施例にかかる製造方法により製造され
るマイクロレンズ基板を用いた液晶表示素子は、ツイス
テッド・ネマチック型の液晶表示素子である。この液晶
表示素子は、表示画面を眺める方向が異なると、それに
対応して、画像のコントラストが異なるという特徴を備
えている。そして、該液晶表示素子においては、画像の
コントラストが最大となる方向、即ち、最適視角方向が
存在する。従って、一般に、投影型の液晶表示装置にお
いては、上記の最適視角方向から照明光を入射させるこ
とにより、良好なコントラストを得るようになってい
る。

【００５９】図６に示すように、上記の液晶表示素子
は、マイクロレンズアレイ２の形成位置と、ブラックマ
トリックス１０の形成位置とが、所定量だけずれてい
る。即ち、ブラックマトリックス１０は、マイクロレン
ズ２’…に対して、所定量だけずれて形成されている。

【００６０】ここで、液晶表示素子、つまり、マイクロ
レンズ基板８の法線をＨ、最適視角方向から入射される
照明光をＳとする。また、法線Ｈに対する照明光Ｓの入
射角、即ち、最適視角をαとする。すると、法線Ｈに対
するマイクロレンズ２’の集光スポットのずれ量ｄ（μ
ｍ）は、マイクロレンズ２’の焦点距離がｆ（μｍ）で
あるので、 ｄ＝ｆ・tan α ……（３） で表される。従って、上記の式（３）から明らかなよう
に、ブラックマトリックス１０は、マイクロレンズアレ
イ２に対して、ｆ・tan α（μｍ）だけずらして形成す
る必要がある。つまり、ブラックマトリックス１０の形
成位置は、マイクロレンズアレイ２の形成位置に対し
て、ｆ・tan α（μｍ）だけずれていなければならない
ことになる。マイクロレンズ基板のその他の構成は、前
記の実施例１のマイクロレンズ基板の構成と同一であ
る。また、本実施例にかかるマイクロレンズ基板の製造
装置の構成は、前記実施例１の製造装置の構成と同一で
ある。

【００６１】次に、本実施例にかかるマイクロレンズ基
板の製造方法について、図４を参照しながら、以下に説
明する。尚、以下の説明において、前記の実施例１にて
説明したマイクロレンズ基板の製造工程と同一の工程に
ついては、その説明を簡略化する。

【００６２】先ず、前述の２Ｐ法等の所定の各種方法に
よってマイクロレンズ基板８を作製し、カバーガラス４
上におけるマイクロレンズ１３・１３に対応する位置
に、マスク１５・１５を設ける。次いで、カバーガラス
４上におけるマイクロレンズアレイ２に対応する位置
に、ブラックマトリックス１０となるべき遮光膜１４
を、スパッタリング等によって形成する。続いて、カバ
ーガラス４上に、フォトレジストを所定の厚みに塗布
し、所定の条件で焼成することにより、レジスト層１６
を形成する。

【００６３】その後、図４に示すように、上記のマイク
ロレンズ基板８を製造装置のステージ１７上に載置し、
マイクロレンズ１３・１３の位置と、ステージ１７の孔
１７ａ・１７ａの位置とが一致するように位置決めす
る。一方、法線Ｈに対する照明光Ｓの入射角（照射角
度）、即ち、最適視角がαとなるように、ステージ１７
下方に設置されたコリメータ２２・２２を法線Ｈに対し
て最適視角αだけ傾斜させる。これにより、マイクロレ
ンズ１３・１３には、略平行光である照明光Ｓが最適視
角方向から入射されることになる。

【００６４】次に、上記のコリメータ２２・２２から孔
１７ａ・１７ａを通して、マイクロレンズ基板８、つま
り、マイクロレンズ１３・１３に照明光Ｓを照射し、該
マイクロレンズ１３・１３の集光スポットＰ・Ｐを顕微
鏡１８・１８で観察する。このとき、集光スポットＰ・
Ｐは、照明光Ｓが最適視角方向から入射されているた
め、上述したように、マイクロレンズ１３・１３の中心
線（法線Ｈ）に対して、ｆ・tan α（μｍ）だけずれた
位置に形成されている。

【００６５】そして、上記の観察を行いながら、露光マ
スク１９に形成されたブラックマトリックス２０の開口
部２０ａ・２０ａ内に上記の集光スポットＰ・Ｐが入る
ように、露光マスク１９を移動させ、位置決めする。つ
まり、マイクロレンズ基板８と露光マスク１９のマスク
１９ａとのアラインメントを行う。これにより、マスク
１９ａは、マイクロレンズ２’…の中心線に対して、ｆ
・tan α（μｍ）だけずれた位置に精度良く位置決めさ
れることとなる。

【００６６】続いて、露光マスク１９を介して、図示し
ない紫外線照射装置からマイクロレンズ基板８上のレジ
スト層１６に紫外線を照射し、該レジスト層１６を露光
する。そして、露光工程の終了後、レジスト層１６を現
像し、遮光膜１４のエッチングを行い、硬化したレジス
ト層１６を剥離することにより、カバーガラス４上にブ
ラックマトリックス１０を形成する。これにより、本実
施例にかかるマイクロレンズ基板が製造される。

【００６７】以上のようにして形成されたブラックマト
リックス１０は、図５に示すように、その開口部がマイ
クロレンズ２’…の中心線に対して、ｆ・tan α（μ
ｍ）だけずれた位置に開口している。即ち、ブラックマ
トリックス１０は、マイクロレンズアレイ２に対して、
最適視角αに対応した量だけずれて形成されている。

【００６８】次いで、マイクロレンズ基板８上、つま
り、ブラックマトリックス１０上に、所定の各種方法に
よって透明電極１１と、配向膜１２とを形成する。以上
の工程により、対向基板９が作製される。そして、以上
のようにして作製された対向基板９と、透明基板７と、
液晶（液晶層６）と、シール材５…とを用い、所定の各
種方法によって液晶表示素子が製造される。

【００６９】以上のように、本実施例にかかるマイクロ
レンズ基板の製造方法および製造装置においても、前記
の実施例１にて詳述したマイクロレンズ基板の製造方法
および製造装置と同様に、ブラックマトリックス１０を
マイクロレンズアレイ２に対して正確な位置に形成する
ことができる。即ち、マイクロレンズ２’…の焦点に、
その開口部が正確に位置するようにブラックマトリック
ス１０を形成することができるので、実効開口率を向上
させることができる。

【００７０】また、コリメータ２２・２２は、マイクロ
レンズ１３・１３に対して、任意の照射角度でもって略
平行光を照射することができる。このため、コリメータ
２２・２２は、上記の略平行光をマイクロレンズ１３・
１３に対して最適視角方向から照射することができる。
即ち、本実施例にかかるマイクロレンズ基板の製造方法
および製造装置においては、液晶表示素子の視角特性に
応じて、略平行光の照射角度、即ち、最適視角αを変更
することにより、ブラックマトリックス１０の形成位置
を任意に変更することができる。

【００７１】従って、本実施例にかかる製造方法または
製造装置により製造されるマイクロレンズ基板を利用し
た液晶表示素子は、ブラックマトリックス１０がマイク
ロレンズアレイ２に対して、最適視角αに対応した量だ
けずれて形成されているので、その視角特性を最大限に
活用することができる。即ち、該マイクロレンズ基板を
利用した液晶表示素子は、画像のコントラストが最大と
なるので、良好なコントラストを得ることができ、画質
を向上させることができる。

【００７２】〔実施例３〕本発明のさらに他の実施例に
ついて図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。
尚、説明の便宜上、前記の実施例２の図面に示した構成
と同一の機能を有する構成には、同一の符号を付記し、
その説明を省略する。

【００７３】本実施例にかかる製造方法により製造され
るマイクロレンズ基板は、ツイステッド・ネマチック型
の液晶表示素子に好適に利用され、その構成は、前記の
実施例２のマイクロレンズ基板の構成と同一である。

【００７４】また、本実施例にかかるマイクロレンズ基
板の製造装置は、前記実施例２の製造装置と比較して、
露光マスク１９のマスク１９ａが、アラインメントに用
いるブラックマトリックス２０に対して、ｆ・tan α
（μｍ）だけずれた位置に形成されている。つまり、本
実施例にかかる製造装置のマスク１９ａは、アラインメ
ントを行うと、そのパターンがマイクロレンズ２’…の
中心線（法線Ｈ）に対して、ｆ・tan α（μｍ）だけず
れて位置するように形成されている。マイクロレンズ基
板の製造装置のその他の構成は、前記実施例２のマイク
ロレンズ基板の製造装置の構成と同一である。

【００７５】次に、本実施例にかかるマイクロレンズ基
板の製造方法について、図７を参照しながら、以下に説
明する。尚、以下の説明において、前記の実施例２にて
説明したマイクロレンズ基板の製造工程と同一の工程に
ついては、その説明を簡略化する。

【００７６】先ず、マイクロレンズ基板８を作製し、マ
イクロレンズ１３・１３に対応する位置にマスク１５・
１５を設ける。次いで、マイクロレンズアレイ２に対応
する位置に遮光膜１４を形成する。続いて、カバーガラ
ス４上にレジスト層１６を形成する。

【００７７】その後、図７に示すように、上記のマイク
ロレンズ基板８を製造装置のステージ１７上に載置し、
マイクロレンズ１３・１３の位置と、ステージ１７の孔
１７ａ・１７ａの位置とが一致するように位置決めす
る。また、法線Ｈと照明光Ｓとが平行となるように、ス
テージ１７下方に設置されたコリメータ２２・２２を位
置決めする。これにより、マイクロレンズ１３・１３に
は、略平行光である照明光Ｓが法線Ｈ方向（垂直方向）
から入射されることになる。

【００７８】次に、上記のコリメータ２２・２２から孔
１７ａ・１７ａを通してマイクロレンズ１３・１３に照
明光Ｓを照射し、該マイクロレンズ１３・１３の集光ス
ポットＰ・Ｐを顕微鏡１８・１８で観察する。このと
き、集光スポットＰ・Ｐは、マイクロレンズ１３・１３
の中心線上に形成されている。

【００７９】そして、上記の観察を行いながら、露光マ
スク１９に形成されたブラックマトリックス２０の開口
部２０ａ・２０ａ内に上記の集光スポットＰ・Ｐが入る
ように、露光マスク１９を移動させ、位置決めする。つ
まり、マイクロレンズ基板８と露光マスク１９のマスク
１９ａとのアラインメントを行う。

【００８０】上記のように、マスク１９ａは、そのパタ
ーンがマイクロレンズ２’…の中心線に対して、ｆ・ta
n α（μｍ）だけずれて位置するように形成されてい
る。これにより、マスク１９ａは、マイクロレンズ２’
…の中心線に対して、ｆ・tanα（μｍ）だけずれた位
置に精度良く位置決めされることとなる。

【００８１】続いて、マイクロレンズ基板８上のレジス
ト層１６に紫外線を照射し、該レジスト層１６を露光す
る。そして、露光工程の終了後、レジスト層１６を現像
し、遮光膜１４のエッチングを行い、硬化したレジスト
層１６を剥離することにより、カバーガラス４上にブラ
ックマトリックス１０を形成する。これにより、本実施
例にかかるマイクロレンズ基板が製造される。

【００８２】以上のようにして形成されたブラックマト
リックス１０は、その開口部がマイクロレンズ２’…の
中心線に対して、ｆ・tan α（μｍ）だけずれた位置に
開口している。即ち、ブラックマトリックス１０は、マ
イクロレンズアレイ２に対して、最適視角αに対応した
量だけずれて形成されている。

【００８３】次いで、ブラックマトリックス１０上に透
明電極１１と、配向膜１２とを形成する。以上の工程に
より、対向基板９が作製される。そして、以上のように
して作製された対向基板９と、透明基板７と、液晶（液
晶層６）と、シール材５…とを用い、所定の各種方法に
よって液晶表示素子が製造される。

【００８４】以上のように、本実施例にかかるマイクロ
レンズ基板の製造方法および製造装置においても、前記
の実施例２にて詳述したマイクロレンズ基板の製造方法
および製造装置と同様に、ブラックマトリックス１０を
マイクロレンズアレイ２に対して正確な位置に形成する
ことができる。即ち、マイクロレンズ２’…の焦点に、
その開口部が正確に位置するようにブラックマトリック
ス１０を形成することができるので、実効開口率を向上
させることができる。

【００８５】また、本実施例にかかる製造方法または製
造装置により製造されるマイクロレンズ基板を利用した
液晶表示素子は、ブラックマトリックス１０がマイクロ
レンズアレイ２に対して、最適視角αに対応した量だけ
ずれて形成されているので、その視角特性を最大限に活
用することができる。即ち、該マイクロレンズ基板を利
用した液晶表示素子は、画像のコントラストが最大とな
るので、良好なコントラストを得ることができ、画質を
向上させることができる。

【００８６】

【発明の効果】本発明の請求項１記載のマイクロレンズ
基板の製造方法は、以上のように、基板本体の所定位置
に位置するマイクロレンズに略平行光を照射し、該マイ
クロレンズにより形成される略平行光の集光スポット
と、パターン形成用マスクの所定位置に設けられたマー
クとのアラインメントを行う方法である。

【００８７】また、本発明の請求項２記載のマイクロレ
ンズ基板の製造装置は、以上のように、基板保持手段に
て保持された基板本体のマイクロレンズに対して略平行
光を照射可能な照射手段と、該マイクロレンズにより形
成される略平行光の集光スポットを検出可能な検出手段
とを具備している構成である。

【００８８】これにより、パターンをマイクロレンズに
対して正確な位置に形成することができるという効果を
奏する。即ち、例えば、パターンがブラックマトリック
ス等である場合には、マイクロレンズの焦点に、その開
口部が正確に位置するようにブラックマトリックス等を
形成することができるので、実効開口率を向上させるこ
とができるという効果を奏する。

【００８９】また、本発明の請求項３記載のマイクロレ
ンズ基板の製造装置は、以上のように、照射手段は、任
意の照射角度でもって略平行光をマイクロレンズに照射
可能である構成である。

【００９０】これにより、例えば、ツイステッド・ネマ
チック（ＴＮ）型の液晶表示素子に利用されるマイクロ
レンズ基板を製造する場合には、照射手段は、上記の略
平行光をマイクロレンズに対して最適視角方向から照射
することができる。従って、本発明にかかる製造装置に
より製造されるマイクロレンズ基板を利用した液晶表示
素子は、その視角特性を最大限に活用することができ
る。即ち、該マイクロレンズ基板を利用した液晶表示素
子は、画像のコントラストが最大となるので、良好なコ
ントラストを得ることができ、画質を向上させることが
できるという効果を奏する。

【００９１】上記の方法、または、上記構成の製造装置
により製造されるマイクロレンズ基板は、高精細な光学
素子や光学部品等に好適に利用することができる。これ
により、信頼性および表示品位等に優れた光学素子や光
学部品、例えば、画面が明るく、精細な画像を得ること
ができる高品位な液晶表示素子等を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるマイクロレンズ基板
の製造方法の工程を説明する概略の断面図である。

【図２】上記マイクロレンズ基板を用いて製造される液
晶表示素子の概略の断面図である。

【図３】上記マイクロレンズ基板の製造装置を構成する
ステージの概略の斜視図である。

【図４】本発明の他の実施例におけるマイクロレンズ基
板の製造方法を説明する概略の断面図である。

【図５】図４の製造方法により製造されるマイクロレン
ズ基板の概略の断面図である。

【図６】図５のマイクロレンズ基板を用いて製造される
液晶表示素子の概略の断面図である。

【図７】本発明のさらに他の実施例におけるマイクロレ
ンズ基板の製造方法を説明する概略の断面図である。

【符号の説明】 １ 透明基板 ２ マイクロレンズアレイ ２’ マイクロレンズ ６ 液晶層 ８ マイクロレンズ基板（基板本体） ９ 対向基板 １０ ブラックマトリックス（パターン） １３ マイクロレンズ １７ ステージ（基板保持手段） １８ 顕微鏡（検出手段） １９ 露光マスク（パターン形成手段、パターン形成
用マスク） １９ａ マスク ２０ ブラックマトリックス（マーク） ２２ コリメータ（照射手段） Ｐ 集光スポット Ｓ 照明光（略平行光） α 最適視角（照射角度）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロレンズを備えた基板本体にパター
   ンを形成するマイクロレンズ基板の製造方法において、 上記基板本体の所定位置に位置するマイクロレンズに略
   平行光を照射し、該マイクロレンズにより形成される略
   平行光の集光スポットと、パターン形成用マスクの所定
   位置に設けられたマークとのアラインメントを行うこと
   を特徴とするマイクロレンズ基板の製造方法。
2. 【請求項２】基板本体を保持する基板保持手段と、該基
   板本体にパターンを形成可能なパターン形成手段とを備
   えたマイクロレンズ基板の製造装置において、 上記基板保持手段にて保持された基板本体のマイクロレ
   ンズに対して略平行光を照射可能な照射手段と、 該マイクロレンズにより形成される略平行光の集光スポ
   ットを検出可能な検出手段とを具備していることを特徴
   とするマイクロレンズ基板の製造装置。
3. 【請求項３】上記照射手段は、任意の照射角度でもって
   略平行光をマイクロレンズに照射可能であることを特徴
   とする請求項２記載のマイクロレンズ基板の製造装置。