JP2001277259A - マイクロレンズアレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロレンズアレイを効率よく製造する方
法を提供することにある。 【解決手段】 複数の曲面部を有する原盤１０上に光透
過性層前駆体２２を塗布する工程と、光透過性層前駆体
２２を固化して光透過性層２４を形成する工程と、光透
過性層２４を原盤１０から剥離する工程と、を含むマイ
クロレンズアレイの製造方法であって、光透過性層２４
を原盤１０から剥離する前に、原盤１０を通して放射エ
ネルギー線２６を照射して、光透過性層２４と原盤１０
との界面における結合力を低減させる工程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズア
レイの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまでに、複数の微小なレンズが並べ
られて構成されるマイクロレンズアレイが、例えば液晶
パネルに適用されてきた。マイクロレンズアレイを適用
することで、各レンズによって各画素に入射する光が集
光するので、表示画面を明るくすることができる。

【０００３】また、マイクロレンズアレイを製造する方
法として、ドライエッチング法又はウェットエッチング
法を適用する方法が知られている。しかし、これらの方
法によれば、個々のマイクロレンズアレイを製造する毎
に、リソグラフィ工程が必要であってコストが高くな
る。

【０００４】そこで、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（曲）面が形成
された原盤に光透過性層前駆体、例えば、樹脂材料を滴
下し、この樹脂を固化させて光透過性層を形成した後
に、それを原盤から剥離することで、マイクロレンズア
レイを製造する方法が開発されている。

【０００５】この方法は、要するに、原盤を型としてマ
イクロレンズアレイを転写形成（複製）することで、製
品毎のリソグラフィ工程を不要とする方法である。原盤
は、一旦製造すればその後、耐久性の許す限り繰り返し
使用できるため、原盤の耐久性が高いほど一製品あたり
に占める原盤コストが低減し、製品の低コスト化に繋が
る。

【０００６】この製造方法では、光透過性層と原盤の材
質の組み合わせによっては強固に密着してしまい、光透
過性層を原盤から剥離することが困難となって、生産性
を低下させる原因となるのみならず、光透過性層や原盤
にダメージが加わり破損するという問題がある。そこ
で、特開平１０−３９１１２号公報に開示されるよう
に、原盤表面に離型剤を塗布することで、光透過性層の
剥離を容易にする方法が開発されている。

【０００７】しかしながら、このような方法では離型剤
の耐久性に限りが有り、離型剤の欠落や劣化によってそ
の効果が低減し、剥離が良好に行えなくなるという問題
がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解決するもので、その目的は、マイクロレン
ズアレイを効率的に製造する方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）本発明に係るマイ
クロレンズアレイの製造方法は、複数の曲面部を有する
原盤上に光透過性層前駆体を塗布する工程と、前記光透
過性層前駆体を固化して光透過性層を形成する工程と、
前記光透過性層を前記原盤から剥離する工程と、を含む
マイクロレンズアレイの製造方法であって、前記光透過
性層を前記原盤から剥離する前に、前記原盤を通して放
射エネルギー線を照射して、前記光透過性層と前記原盤
との界面における結合力を低減させる工程を含む。 （２）前記放射エネルギー線は、波長４００ｎｍ以下の
光であってもよい。この波長領域の光の利用は、極めて
短時間で界面近傍においてのみアブレーションが引き起
こされ、原盤と光透過性層に温度衝撃等のダメージをほ
とんど与えることがない。

【００１０】

【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して説明する。

【００１１】図１（Ａ）〜図２（Ｄ）は、本発明の実施
形態を説明する図である。

【００１２】（原盤製造工程）図１（Ａ）〜図１（Ｅ）
は、本実施形態における原盤を製造する工程を示す図で
ある。

【００１３】まず、図１（Ａ）に示すように、基板１２
上にレジスト層１４を形成する。基板１２は、表面をエ
ッチングして原盤１０（図１（Ｅ）参照）とするための
もので、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、石英は、エッチングにより高精度の曲
面部１９（図１（Ｅ）参照）の形成が容易であり、ま
た、後述する図２（Ｃ）の工程において照射する放射エ
ネルギー線に対して透過性が高いため好適である。 レ
ジスト層１４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エネルギー線に暴露することによ
り、放射エネルギー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。

【００１４】レジスト層１４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。

【００１５】次に、図１（Ｂ）に示すように、マスク１
６をレジスト層１４の上に配置し、マスク１６を介して
レジスト層１４の所定領域のみを放射エネルギー線１８
によって暴露する。

【００１６】マスク１６は、図１（Ｅ）に示す曲面部１
９の形成に必要とされる領域においてのみ、放射エネル
ギー線１８が透過するようにパターン形成されたもので
ある。

【００１７】また、放射エネルギー線としては波長２０
０ｎｍ〜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。

【００１８】そして、レジスト層１４を放射エネルギー
線１８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１（Ｃ）に示すように、放射エネルギー線
１８の暴露領域１７のレジスト層１４のみが選択的に除
去されて基板１２の表面が露出し、それ以外の領域はレ
ジスト層１４により覆われたままの状態となる。

【００１９】こうしてレジスト層１４がパターン化され
ると、図１（Ｄ）に示すように、このレジスト層１４を
マスクとして基板１２を所定の深さエッチングする。詳
しくは、基板１２におけるレジスト層１４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）に基板１２を浸すこと
で、等方性エッチングを行うことができる。基板として
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、基板１２には、凹状の曲面部１９が形成
される。なお、曲面部１９は、最終的に製造する光透過
性層２４のレンズ２８（図２（Ｄ）参照）の反転形状に
等しく、曲面形状となっている。

【００２０】次に、エッチングの完了後にレジスト層１
４を除去すると、図１（Ｅ）に示すように、基板１２に
曲面部１９が形成されており、これが原盤１０となる。

【００２１】この原盤１０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。

【００２２】上記実施の形態では、基板１２上に曲面部
１９を形成するに際し、ポジ型のレジストを用いたが、
放射エネルギー線に暴露された領域が現像液に対して不
溶化し、放射エネルギー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１６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。

【００２３】（光透過性層形成工程）次に、図２（Ａ）
〜図２（Ｄ）は、複数のレンズを有する光透過性層を形
成する工程を示す図である。

【００２４】まず、図２（Ａ）に示すように、原盤１０
の曲面部１９を有する面上に、光透過性層前駆体２２を
載せる。そして、補強板２０を、この光透過性層前駆体
２２を介して原盤１０と密着させることにより、光透過
性層前駆体２２を所定領域まで塗り拡げて図２（Ｂ）に
示すように、原盤１０と補強板２０の間に光透過性層前
駆体２２からなる層を形成する。

【００２５】ここでは、光透過性層前駆体２２を原盤１
０上に載せたが、補強板２０に載せるか、原盤１０及び
補強板２０の両方に載せてもよい。また、スピンコート
法、スプレーコート法、ロールコート法、バーコート
法、ディッピング法等の方法により、原盤１０及び補強
板２０のいずれか一方、または、両方に、予め光透過性
層前駆体２２を所定領域まで塗り拡げてもよい。光透過
性層前駆体２２としては、固化（硬化）して光透過性層
２４となった際に、必要と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、種々の物質を利用すること
ができるが、例えば、光等のエネルギーの付与により硬
化可能な物質であることが好ましい。このような物質
は、原盤１０上に塗布する際には液状で取り扱うことが
可能であり、常温、常圧下あるいはその近傍においても
容易に原盤上の微細な凹部にまで容易に充填することが
できる。このような物質として、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し、優れた光
学特性を有する光透過性層２４を形成することが可能で
あるため好適である。

【００２６】また、補強板２０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。なお、光透過性層２４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、補強板２０は不要である。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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、、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、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。

【００３１】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。

【００３２】このような光透過性層前駆体２２を介して
原盤１０と補強板２０を密着させることで、光透過性層
前駆体２２は原盤１０の曲面部１９に対応する形状にな
る。なお、必要に応じて、原盤１０と補強板２０とを貼
り合わせる際に、原盤１０及び補強板２０の少なくとも
いずれかー方を介して加圧しても良い。加圧すること
で、光透過性層前駆体２２が原盤１０の曲面部１９に応
じて変形する時間が短縮できることで作業性が向上し、
かつ、曲面部１９への充填が確実となる。

【００３３】そして、光透過性層前駆体２２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２２を固化させて、図２（Ｂ）に示すよう
に、光透過性層２４を形成する。次に光透過性層２４の
剥離を行うが、原盤１０及び光透過性層２４を構成する
物質の組み合わせによっては、これらの間の密着力が高
くなって、光透過性層２４が原盤１０から剥離しにくく
なり、生産性を低下させる原因となるのみならず、光透
過性層２４や原盤１０にダメージが加わり破損するとい
う問題が発生する場合がある。

【００３４】そこで、図２（Ｃ）に示すように、原盤１
０を通して、原盤１０と光透過性層２４との界面に放射
エネルギー線２６を照射する。こうすることで、原盤１
０と光透過性層２４との密着力を低減又は消失させて、
図２（Ｄ）に示すように、原盤１０から光透過性層２４
を良好に剥離することができる。

【００３５】詳しくは、原盤１０と光透過性層２４との
界面において、原子間又は分子間の種々の結合力を低減
又は消失させて、アブレーション等の現象を発生させて
界面剥離に至らしめることができる。あるいは、放射エ
ネルギー線２６によって、光透過性層２４に含有されて
いた成分が気化して放出されることで分離効果が発現し
て界面剥離に寄与する場合もある。

【００３６】このように、放射エネルギー線２６の照射
によって界面剥離を生じさせるには、原盤１０が放射エ
ネルギー線２６を透過する材質であり、かつ、光透過性
層２４が放射エネルギー線２６のエネルギーを吸収する
物質からなることが必要である。

【００３７】ここで、原盤１０の放射エネルギー線２６
の透過率は１０％以上、特に５０％以上であることが好
ましい。照射された放射エネルギー線２６が原盤１０を
透過するときの減衰を小さくし、小さなエネルギーでア
ブレーション等の現象を起こせるように、原盤１０にお
ける放射エネルギー線２６の透過率は高いことが好まし
い。原盤１０の材質例として、石英が挙げられる。石英
は、短波長領域の光の透過率が高く、機械的強度や耐熱
性においても優れている。

【００３８】放射エネルギー線２６として、例えば４０
０ｎｍ以下のＵＶ光が挙げられる。その発生源として例
えば、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（波長１９３
ｎｍ）等のエキシマレーザは、短波長領域で高エネルギ
ーを出力するものとして実用化されている。エキシマレ
ーザによれば、極めて短時間で界面近傍においてのみア
ブレーションが引き起こされ、原盤１０と光透過性層２
４に温度衝撃をほとんど与えることがない。

【００３９】そして、原盤１０から剥離された後、必要
に応じて光透過性層２４の表面を洗浄処理して、放射エ
ネルギー線２６により劣化した部分を除去する。

【００４０】以上のようにして、光透過性層２４を原盤
１０から容易に剥離することができ、マイクロレンズア
レイ３０を効率よく得ることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のマイクロレ
ンズアレイの製造方法によれば、光透過性層を原盤から
容易に剥離することができるため、光透過性層（マイク
ロレンズアレイ）へのダメージがない。また、光透過性
層の材料選択の自由度が増す。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｅ）は、本発明の実施の形
態に係る原盤の製造方法をその工程に沿って示す断面図
である。

【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、本発明の実施の形
態に係るマイクロレンズアレイの製造方法をその工程に
沿って示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 原盤 １２ 基板 １４ レジスト層 １６ マスク １８、２６ 放射エネルギー線 １９、曲面部 ２０ 補強版 ２２ 光透過性層前駆体 ２４ 光透過性層 ２８ 曲面部（レンズ） ３０ マイクロレンズアレイ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の曲面部を有する原盤上に光透過性
   層前駆体を塗布する工程と、 前記光透過性層前駆体を固化して光透過性層を形成する
   工程と、 前記光透過性層を前記原盤から剥離する工程と、 を含むマイクロレンズアレイの製造方法であって、 前記光透過性層を前記原盤から剥離する前に、前記原盤
   を通して放射エネルギー線を照射して、前記光透過性層
   と前記原盤との界面における結合力を低減させる工程を
   含むマイクロレンズアレイの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のマイクロレンズアレイの
   製造方法において、 前記放射エネルギー線は、波長４００ｎｍ以下の光であ
   るマイクロレンズアレイの製造方法。