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JP2007183363A - Mother substrate, method for manufacturing the mother substrate, and method for manufacturing the microlens array substrate - Google Patents

Mother substrate, method for manufacturing the mother substrate, and method for manufacturing the microlens array substrate Download PDF

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JP2007183363A
JP2007183363A JP2006000874A JP2006000874A JP2007183363A JP 2007183363 A JP2007183363 A JP 2007183363A JP 2006000874 A JP2006000874 A JP 2006000874A JP 2006000874 A JP2006000874 A JP 2006000874A JP 2007183363 A JP2007183363 A JP 2007183363A
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JP
Japan
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substrate
glass
microlens
microlens array
mother substrate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2006000874A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuhiro Umebayashi
信弘 梅林
Yoji Yamanaka
洋司 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
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Priority to TW095127347A priority patent/TW200710018A/en
Priority to US11/511,396 priority patent/US20070046862A1/en
Priority to KR1020060082138A priority patent/KR20070026085A/en
Publication of JP2007183363A publication Critical patent/JP2007183363A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mother substrate capable of suppressing warpage of a glass substrate and cracking of microlens arrays, caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the glass substrate and the microlens arrays. <P>SOLUTION: The mother substrate 1000 is for cutting out a large number of microlens array substrates 500, having a plurality of microlenses 200a, and comprises a glass substrate (second transparent substrate) 102 and, formed thereon, a plurality of microlens arrays 200, each having a plurality of microlenses made mainly of glass. Among the plurality of microlens arrays 200, the adjacent microlens arrays 200 are arranged apart from each other. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、マザー基板、このマザー基板の製造方法およびマイクロレンズアレイ基板の製造方法に関し、特に、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするためのマザー基板、このマザー基板の製造方法および
マザー基板より、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするマイクロレンズアレイ基板の製造方法に関する。
The present invention relates to a mother substrate, a method for manufacturing the mother substrate, and a method for manufacturing a microlens array substrate. More particularly, the present invention relates to a mother substrate for taking a plurality of microlens array substrates having a plurality of microlenses, and a method for manufacturing the mother substrate. The present invention also relates to a method for manufacturing a microlens array substrate, in which a microlens array substrate having a plurality of microlenses is multi-faced from a mother substrate.

液晶表示装置において、高輝度化及び高視野角化を達成するためにマイクロレンズアレイを用いた技術が提案されている。この技術によれば、透明基板の背面側にマイクロレンズアレイを形成することによって、バックライト光を透明基板に形成されたTFT素子やブラックマトリクスを避けるように集光させることができ、光の利用効率を高め、高輝度化を達成することが可能となる。   In a liquid crystal display device, a technique using a microlens array has been proposed to achieve high brightness and high viewing angle. According to this technology, by forming a microlens array on the back side of a transparent substrate, backlight light can be condensed so as to avoid TFT elements and black matrix formed on the transparent substrate. It is possible to increase efficiency and achieve high brightness.

特許文献1には、ガラス基板上に、ガラスよりなるマイクロレンズアレイを形成する方法が開示されている。特許文献1に記載された方法では、ガラス粉末と感光性樹脂からなる感光性ガラスペーストの膜を基板上に形成し、露光・現像・熱処理を行うことによってマイクロレンズアレイを形成している。
特開平8−166502号公報
Patent Document 1 discloses a method of forming a microlens array made of glass on a glass substrate. In the method described in Patent Document 1, a microlens array is formed by forming a film of a photosensitive glass paste made of glass powder and a photosensitive resin on a substrate, and performing exposure, development, and heat treatment.
JP-A-8-166502

特許文献1に記載された製造方法により透明基板上にマイクロレンズアレイの形成した場合に、透明基板とマイクロレンズアレイとの間の熱膨張係数差に基づいて様々な問題が発生することがわかった。図7は、透明基板上にマイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズアレイ基板の一部断面図である。ガラス製の透明基板1上には複数のガラス製のマイクロレンズ21を有するマイクロレンズアレイ2が形成されている。この例では隣接するマイクロレンズ21は、連成部22によって連成されている。   When a microlens array is formed on a transparent substrate by the manufacturing method described in Patent Document 1, it has been found that various problems occur based on the difference in thermal expansion coefficient between the transparent substrate and the microlens array. . FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a microlens array substrate in which a microlens array is formed on a transparent substrate. A microlens array 2 having a plurality of glass microlenses 21 is formed on a glass transparent substrate 1. In this example, adjacent microlenses 21 are coupled by a coupling unit 22.

かかるマイクロレンズアレイ2は、ガラスパウダーが含有された感光性ガラスペーストを感光し、現像した後、焼成することによって透明基板1上に形成されるが、ガラスパウダーと透明基板1との間に熱膨張係数の差があると、焼成後のマイクロレンズアレイ2と透明基板1との間に応力が残留し、残留歪が生じる。実験では、ガラスパウダーに70×10−7(/℃)の材料を、透明基板1に38×10−7(/℃)の材料をそれぞれ用いた。この熱膨張係数差により生じる残留応力・残留歪によって、マイクロレンズアレイ基板に、透明基板1側が凸、マイクロレンズアレイ2側が凹となるような湾曲状の反りが生じるという問題が発生した。 The microlens array 2 is formed on the transparent substrate 1 by sensitizing and developing a photosensitive glass paste containing glass powder, and then baking the photosensitive glass paste. However, the microlens array 2 is heated between the glass powder and the transparent substrate 1. If there is a difference in expansion coefficient, stress remains between the fired microlens array 2 and the transparent substrate 1, and residual strain occurs. In the experiment, a material of 70 × 10 −7 (/ ° C.) was used for the glass powder, and a material of 38 × 10 −7 (/ ° C.) was used for the transparent substrate 1. Due to the residual stress / residual strain generated by this difference in thermal expansion coefficient, a problem arises in that the microlens array substrate has a curved warp such that the transparent substrate 1 side is convex and the microlens array 2 side is concave.

このような問題は、特にマザー基板を用いてマイクロレンズアレイ基板を多面取りする場合に顕著化する。すなわち、マザー基板を用いてマイクロレンズアレイ基板を多面取りする場合、複数のマイクロレンズをマザー基板全面に隙間なく形成して大面積のマイクロレンズアレイを構成するため、基板とマイクロレンズアレイの熱膨張係数の差により生ずる残留応力・残留歪に基づくマザー基板の反りも大きくなり、このマザー基板から多面取りされる複数のマイクロレンズアレイ基板の反りも大きくなる。   Such a problem becomes prominent particularly when a multi-sided microlens array substrate is formed using a mother substrate. In other words, when a microlens array substrate is multi-faceted using a mother substrate, a plurality of microlenses are formed on the entire surface of the mother substrate without gaps to form a large-area microlens array. The warp of the mother substrate based on the residual stress / residual strain caused by the difference in the coefficient also increases, and the warp of a plurality of microlens array substrates that are multi-faced from the mother substrate also increases.

このようなマイクロレンズアレイ基板の反りによって、マイクロレンズを透過する光に悪影響を与える。特にこのマイクロレンズアレイ基板は液晶表示装置に用いられるが、反りのあるマイクロレンズアレイ基板を液晶表示装置に用いることにより、液晶表示装置の表示品質を悪化させるという問題が発生した。
さらに、熱膨張係数の差によって発生する残留応力・残留歪によってマイクロレンズ21間においてマイクロレンズアレイ2にクラックが発生することもあった。それに留まらず、ガラス製の透明基板1の表面に剥がれが生じることもあった。特に、硬質ガラス製の透明基板を用いた場合に、表面の剥がれが顕著であった。
Such warpage of the microlens array substrate adversely affects the light transmitted through the microlens. In particular, the microlens array substrate is used in a liquid crystal display device. However, the use of a warped microlens array substrate in the liquid crystal display device causes a problem of deteriorating the display quality of the liquid crystal display device.
Furthermore, cracks may occur in the microlens array 2 between the microlenses 21 due to residual stress and residual strain generated due to the difference in thermal expansion coefficient. Not only that, the surface of the transparent substrate 1 made of glass sometimes peeled off. In particular, when a transparent substrate made of hard glass was used, peeling of the surface was remarkable.

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、ガラス基板とマイクロレンズアレイの熱膨張係数の差によって生ずるガラス基板の反りやマイクロレンズアレイのクラックの発生を抑制できるマザー基板、このマザー基板の製造方法およびマイクロレンズアレイ基板の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, a mother substrate that can suppress the occurrence of warpage of the glass substrate and cracks of the microlens array caused by the difference in thermal expansion coefficient between the glass substrate and the microlens array, It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing this mother substrate and a method for manufacturing a microlens array substrate.

本発明に係るマザー基板は、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするためのマザー基板であって、ガラス基板と、ガラス基板上に形成され、ガラスを主成分とする複数のマイクロレンズをそれぞれ有する複数のマイクロレンズアレイとを備え、複数のマイクロレンズアレイのうち、隣接するマイクロレンズアレイは、互いに離間して配置されていることを特徴とするものである。このように構成したことにより、ガラス基板とマイクロレンズアレイの熱膨張係数の差によって生ずるガラス基板の反りやマイクロレンズアレイのクラックの発生を抑制できる。   A mother substrate according to the present invention is a mother substrate for multi-sided microlens array substrate having a plurality of microlenses, and is formed on a glass substrate and a plurality of micros composed mainly of glass. And a plurality of microlens arrays each having a lens. Among the plurality of microlens arrays, adjacent microlens arrays are spaced apart from each other. By comprising in this way, generation | occurrence | production of the curvature of the glass substrate and the crack of a microlens array which are produced by the difference of the thermal expansion coefficient of a glass substrate and a microlens array can be suppressed.

また、複数のマイクロレンズアレイのそれぞれの外周縁に沿って、ガラス基板上に枠状に突出して形成された複数の外枠部を備え、複数の外枠部のうち、隣接する外枠部を、互いに離間して配置するものである。ここで、複数の外枠部を、複数のマイクロレンズアレイと同一の材料により形成してもよい。隣接するマイクロレンズは、ガラス材料により、連成されている。複数のマイクロレンズアレイは、マトリクス状に配列されてもよい。   In addition, it comprises a plurality of outer frame portions formed in a frame shape on the glass substrate along the outer peripheral edge of each of the plurality of micro lens arrays, and the adjacent outer frame portions of the plurality of outer frame portions are These are arranged apart from each other. Here, the plurality of outer frame portions may be formed of the same material as the plurality of microlens arrays. Adjacent microlenses are coupled by a glass material. The plurality of microlens arrays may be arranged in a matrix.

本発明に係るマザー基板の製造方法は、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするためのマザー基板の製造方法であって、ガラス基板上に、ガラスを主成分とする複数のマイクロレンズをそれぞれ有する複数のマイクロレンズアレイを形成するステップを備え、複数のマイクロレンズアレイの形成ステップでは、複数のマイクロレンズアレイのうち、隣接するマイクロレンズアレイを互いに離間して配置することを特徴とするものである。このような製造方法を用いることにより、ガラス基板とマイクロレンズアレイの熱膨張係数の差によって生ずるガラス基板の反りやマイクロレンズアレイのクラックの発生を抑制できる。   A method for manufacturing a mother substrate according to the present invention is a method for manufacturing a mother substrate for taking a plurality of microlens array substrates having a plurality of microlenses, wherein a plurality of microlenses mainly composed of glass are formed on a glass substrate. A step of forming a plurality of microlens arrays each having a lens, wherein in the step of forming a plurality of microlens arrays, of the plurality of microlens arrays, adjacent microlens arrays are spaced apart from each other. To do. By using such a manufacturing method, it is possible to suppress the warpage of the glass substrate and the occurrence of cracks in the microlens array caused by the difference in thermal expansion coefficient between the glass substrate and the microlens array.

また、複数のマイクロレンズアレイのそれぞれの外周縁に沿って、複数の外枠部をガラス基板上に枠状に突出して形成するステップを更に備え、複数の外枠部の形成ステップでは、複数の外枠部のうち、隣接する外枠部を互いに離間して配置するものである。ここで、複数のマイクロレンズアレイと複数の外枠部を同時に形成するとよい。また、複数のマイクロレンズアレイの形成ステップは、ガラス基板上に、ガラスパウダーを含み、複数のマイクロレンズ形状が形成されたレンズ形成層を形成するステップと、レンズ形成層を焼成することによって、隣接するマイクロレンズ間で連成したマイクロレンズを形成するステップを備える。また、レンズ形成層の形成ステップは、ガラス基板上にガラス粉末と感光性樹脂からなる感光性ガラスペーストを塗布するステップと、塗布後のガラスペーストを、グレイスケールマスクを介して露光し、現像することによって連成部を有するマイクロレンズ形状を形成するステップを備えることが好ましい。   In addition, the method further includes a step of projecting a plurality of outer frame portions in a frame shape on the glass substrate along the outer peripheral edge of each of the plurality of microlens arrays. Among the outer frame portions, adjacent outer frame portions are arranged apart from each other. Here, a plurality of microlens arrays and a plurality of outer frame portions may be formed simultaneously. In addition, the step of forming the plurality of microlens arrays includes a step of forming a lens forming layer including glass powder and forming a plurality of microlens shapes on a glass substrate, and firing the lens forming layer to be adjacent to each other. Forming a microlens coupled between the microlenses. The lens forming layer is formed by applying a photosensitive glass paste made of glass powder and a photosensitive resin on a glass substrate, and exposing and developing the coated glass paste through a gray scale mask. It is preferable to include a step of forming a microlens shape having a coupling portion.

本発明に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、マザー基板より、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするマイクロレンズアレイ基板の製造方法であって、ガラス基板上に、ガラスを主成分とする複数のマイクロレンズをそれぞれ有する複数のマイクロレンズアレイを形成することにより、マザー基板を作製するステップと、マザー基板を複数のマイクロレンズアレイ基板に切り出すステップとを備え、マザー基板の作製ステップでは、複数のマイクロレンズアレイのうち、隣接するマイクロレンズアレイを互いに離間して配置し、複数のマイクロレンズアレイ基板の切り出しステップでは、隣接するマイクロレンズアレイ間に設けられた切断線に沿って、マザー基板を切断することを特徴とするものである。このような製造方法を用いることにより、ガラス基板とマイクロレンズアレイの熱膨張係数の差によって生ずるガラス基板の反りやマイクロレンズアレイのクラックの発生を抑制できる。
ここで、切り出されたマイクロレンズアレイ基板の外周端面を研磨するステップを更に備えてもよい。
A method of manufacturing a microlens array substrate according to the present invention is a method of manufacturing a microlens array substrate in which a microlens array substrate having a plurality of microlenses is multi-faced from a mother substrate. Forming a mother substrate by forming a plurality of microlens arrays each having a plurality of microlenses as components; and a step of cutting the mother substrate into a plurality of microlens array substrates. Then, among the plurality of microlens arrays, adjacent microlens arrays are arranged apart from each other, and in the step of cutting out the plurality of microlens array substrates, along the cutting line provided between the adjacent microlens arrays, Characterized by cutting the mother board A. By using such a manufacturing method, it is possible to suppress the warpage of the glass substrate and the occurrence of cracks in the microlens array caused by the difference in thermal expansion coefficient between the glass substrate and the microlens array.
Here, a step of polishing the outer peripheral end surface of the cut microlens array substrate may be further provided.

本発明によれば、ガラス基板とマイクロレンズアレイの熱膨張係数の差によって生ずるガラス基板の反りやマイクロレンズアレイのクラックの発生を抑制できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of the curvature of a glass substrate and the crack of a microlens array which arises by the difference in the thermal expansion coefficient of a glass substrate and a microlens array can be suppressed.

発明の実施の形態1.
複数のマイクロレンズを有する液晶表示装置について、図に基づいて説明する。図1は、複数のマイクロレンズを有する液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
図1に示されるように、液晶表示装置は、液晶表示パネル100と、複数のマイクロレンズ200aを有するマイクロレンズアレイ200と、リム201とを備えている。図1に示されるように、液晶表示パネル100では、2枚の透明基板101、102の内面が相対向して配置され、この2枚の透明基板101、102の間に液晶層103が挟持されている。
Embodiment 1 of the Invention
A liquid crystal display device having a plurality of microlenses will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a liquid crystal display device having a plurality of microlenses.
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel 100, a microlens array 200 having a plurality of microlenses 200a, and a rim 201. As shown in FIG. 1, in the liquid crystal display panel 100, the inner surfaces of two transparent substrates 101 and 102 are arranged to face each other, and a liquid crystal layer 103 is sandwiched between the two transparent substrates 101 and 102. ing.

図1に示されるように、第1および第2の透明基板101、102の間には、液晶層103の高さ(セルギャップ)を制御するためのスペーサ110が散布されている。第1および第2の透明基板101、102は、第1および第2の透明基板101、102の外周縁に沿って塗布されるシール材111により貼り合わされている。液晶表示パネル100の両外面上には、偏光板109がそれぞれ取り付けられている。液晶表示パネル100の前面側の偏光板109は、第1の透明基板101の外面上に直接貼り付けられ、液晶表示パネル100の背面側の偏光板109は、第2の透明基板102の外面上に形成されたリム201に貼り付けられている。   As shown in FIG. 1, spacers 110 for controlling the height (cell gap) of the liquid crystal layer 103 are dispersed between the first and second transparent substrates 101 and 102. The first and second transparent substrates 101 and 102 are bonded together by a sealing material 111 applied along the outer peripheral edges of the first and second transparent substrates 101 and 102. On both outer surfaces of the liquid crystal display panel 100, polarizing plates 109 are respectively attached. The polarizing plate 109 on the front side of the liquid crystal display panel 100 is directly attached on the outer surface of the first transparent substrate 101, and the polarizing plate 109 on the back side of the liquid crystal display panel 100 is on the outer surface of the second transparent substrate 102. The rim 201 is attached to the rim 201.

図1に示されるように、第1の透明基板101は矩形状の薄板により形成されており、第1の透明基板101の材料にはガラスやポリカーボネートやアクリル樹脂などが用いられる。また、図1に示されるように、第1の透明基板101の内面には、カラーフィルタ層104、透明電極106および配向膜107が順次積層されて形成されている。また、カラーフィルタ層104の各画素間には、遮光膜としてのブラックマトリックス105が形成されている。   As shown in FIG. 1, the first transparent substrate 101 is formed of a rectangular thin plate, and the material of the first transparent substrate 101 is glass, polycarbonate, acrylic resin, or the like. Further, as shown in FIG. 1, a color filter layer 104, a transparent electrode 106, and an alignment film 107 are sequentially laminated on the inner surface of the first transparent substrate 101. A black matrix 105 as a light shielding film is formed between the pixels of the color filter layer 104.

図1に示されるように、第2の透明基板102は矩形状の薄板により形成されており、第1の透明基板102の材料にはガラスが用いられる。また、図1に示されるように、第2の透明基板の内面には、TFT素子108、透明電極106および配向膜107が順次積層されて形成されている。なお、透明電極106の材料には、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)が用いられている。配向膜107の材料には、例えば、ポリイミド薄膜が用いられている。   As shown in FIG. 1, the second transparent substrate 102 is formed of a rectangular thin plate, and glass is used as the material of the first transparent substrate 102. Further, as shown in FIG. 1, a TFT element 108, a transparent electrode 106, and an alignment film 107 are sequentially laminated on the inner surface of the second transparent substrate. For example, ITO (Indium Tin Oxide) is used as the material of the transparent electrode 106. As a material for the alignment film 107, for example, a polyimide thin film is used.

ここで、第2の透明基板102は、ガラス中にアルカリ金属酸化物が含有されていると、熱処理時に成膜された半導体物質中にアルカリイオンが拡散し、膜特性の劣化を招くため、実質的にアルカリ金属酸化物を含有しないことが好ましい。また、第2の透明基板102は、フォトエッチング工程において使用される種々の酸、アルカリ等の薬品によって劣化しないような耐薬品性を有することが望ましい。さらに、成膜等の液晶製造工程でガラス基板が熱収縮してパターンずれを起こさないように、高い歪点、具体的には、600℃以上の歪点を有することが望ましい。さらにまた、ガラス中に基板として好ましくない溶融欠陥が発生しないよう溶融性に優れていることが好ましい。第2の透明基板102の熱膨張係数は、ガラス材料の種類によって異なるが、例えば、30×10−7(/℃)以上50×10−7(/℃)以下とする。 Here, if the second transparent substrate 102 contains an alkali metal oxide in glass, alkali ions diffuse into the semiconductor material formed during the heat treatment, leading to deterioration of film characteristics. It is preferable that no alkali metal oxide is contained. The second transparent substrate 102 desirably has chemical resistance that does not deteriorate due to various chemicals such as acid and alkali used in the photoetching process. Furthermore, it is desirable that the glass substrate has a high strain point, specifically, a strain point of 600 ° C. or higher so that the glass substrate does not shrink due to heat shrinkage in a liquid crystal manufacturing process such as film formation. Furthermore, it is preferable that the glass is excellent in meltability so as not to cause undesirable melting defects as a substrate in the glass. Although the thermal expansion coefficient of the 2nd transparent substrate 102 changes with kinds of glass material, it shall be 30 * 10 < -7 > (/ degreeC) or more and 50 * 10 < -7 > (/ degreeC) or less, for example.

また、図1に示されるように、第2の透明基板102の外面には、ガラスを主成分とするマイクロレンズアレイ200とリム201とが形成されている。ここで、第2の透明基板102と、マイクロレンズアレイ200と、リム201とにより、マイクロレンズアレイ基板500を構成する。なお、後述の通り、マイクロレンズアレイ200とリム201は、ガラス粉末(ガラスパウダー)と感光性樹脂(レジスト)からなる感光性ガラスペーストの膜を第2の透明基板102上に成膜し、露光・現像を行なった後、焼成をすることにより形成される。   Further, as shown in FIG. 1, a microlens array 200 mainly composed of glass and a rim 201 are formed on the outer surface of the second transparent substrate 102. Here, the microlens array substrate 500 is constituted by the second transparent substrate 102, the microlens array 200, and the rim 201. As will be described later, the microlens array 200 and the rim 201 are formed by forming a photosensitive glass paste film made of glass powder (glass powder) and a photosensitive resin (resist) on the second transparent substrate 102, and exposing it. -It forms by baking after developing.

次に、マイクロレンズアレイ基板500のマイクロレンズアレイ200およびリム201の配置関係を図に基づいて説明する。図2は、マイクロレンズアレイ基板をマイクロレンズアレイ形成面側から見たときの平面図である。
図2に示されるように、マイクロレンズアレイ200は、千鳥格子状に配列された複数のマイクロレンズ200aにより構成されている。このとき、隣接するマイクロレンズ200aは、マイクロレンズ200aを形成したガラス材料により連成されている。
Next, the positional relationship between the microlens array 200 and the rim 201 of the microlens array substrate 500 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a plan view when the microlens array substrate is viewed from the microlens array forming surface side.
As shown in FIG. 2, the microlens array 200 includes a plurality of microlenses 200a arranged in a staggered pattern. At this time, the adjacent microlenses 200a are coupled by the glass material on which the microlenses 200a are formed.

そして、ガラス材で連成されたマイクロレンズ200a間の境界部における、透明基板102の上面からの厚みδ(焼成後の厚み)は、0.1μm≦δ≦200μmであることが望ましい。さらに好ましい範囲は、0.5μm≦δ≦50μmであり、より好ましい範囲は1μm≦δ≦10μmである。本実施の形態におけるδは1.0μmであった。δが200μmよりも大きい場合には、焼成時に境界部におけるガラス膜の応力によってひび割れを起こすことが確認された。   The thickness δ (thickness after firing) from the upper surface of the transparent substrate 102 at the boundary between the microlenses 200a coupled with the glass material is preferably 0.1 μm ≦ δ ≦ 200 μm. A more preferable range is 0.5 μm ≦ δ ≦ 50 μm, and a more preferable range is 1 μm ≦ δ ≦ 10 μm. In the present embodiment, δ is 1.0 μm. When δ was larger than 200 μm, it was confirmed that cracking was caused by the stress of the glass film at the boundary during firing.

ここで、マイクロレンズアレイ200と第2の透明基板102の膨張係数は略同一であることが望ましい。具体的には、第2の透明基板102の膨張係数をα1とし、マイクロレンズアレイ200の膨張係数をα2としたとき、0.3×α1<α2<1.7×α1であることが好ましい。即ち、α1に対するα1とα2の差の割合が70%以下であることが望ましい。両者の膨張係数を略同一とすることにより、熱処理によって両者間に応力が発生し、マイクロレンズアレイ200に亀裂が生じ破損してしまうのを防止できる。   Here, it is desirable that the expansion coefficients of the microlens array 200 and the second transparent substrate 102 are substantially the same. Specifically, when the expansion coefficient of the second transparent substrate 102 is α1 and the expansion coefficient of the microlens array 200 is α2, it is preferable that 0.3 × α1 <α2 <1.7 × α1. That is, it is desirable that the ratio of the difference between α1 and α2 with respect to α1 is 70% or less. By making the expansion coefficients of the two substantially the same, it is possible to prevent the microlens array 200 from being cracked and broken due to stress generated by the heat treatment.

各マイクロレンズ200aは、直径数mm以下に形成されており、表示パネル100の画素に対応して設けられている。
図1および図2に示されるように、外枠部としてのリム201は、マイクロレンズアレイ200の外周縁に沿って、突出して枠状に形成されている。図1に示されるように、リム201はマイクロレンズアレイ200の凸部頂点と同一またはそれより高く形成されている。このリム201は、偏光板109を第2の透明基板102に取り付けるために設けられている。なお、マイクロレンズアレイ基板500は、図3に示される大型のマザー基板1000により多面取りされる。
Each micro lens 200a is formed to have a diameter of several millimeters or less, and is provided corresponding to the pixel of the display panel 100.
As shown in FIGS. 1 and 2, the rim 201 as an outer frame portion protrudes along the outer peripheral edge of the microlens array 200 and is formed in a frame shape. As shown in FIG. 1, the rim 201 is formed equal to or higher than the convex vertex of the microlens array 200. The rim 201 is provided for attaching the polarizing plate 109 to the second transparent substrate 102. The microlens array substrate 500 is multi-faced by a large mother substrate 1000 shown in FIG.

マイクロレンズアレイ基板500を多面取りするためのマザー基板1000について、図に基づいて説明する。図3はマザー基板をマイクロレンズアレイが形成される面側から見たときの平面図である。図4は、図3のA−A切断線における断面図である。
図3および図4に示されるように、マザー基板1000には、複数のマイクロレンズアレイ200およびその外周を囲うリム201が一定間隔をもって、マトリクス状に配列されている。すなわち、図3および図4に示されるように、複数のマイクロレンズアレイ200のうち、隣接するマイクロレンズアレイ200は互いに離間して配置されている。また、複数のリム201のうち、隣接するリム201は互いに離間して配置されている。
A mother substrate 1000 for multi-sided microlens array substrate 500 will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a plan view of the mother substrate as viewed from the side on which the microlens array is formed. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, a plurality of microlens arrays 200 and rims 201 surrounding the outer periphery thereof are arranged in a matrix at regular intervals on the mother substrate 1000. That is, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, among the plurality of microlens arrays 200, adjacent microlens arrays 200 are arranged apart from each other. Of the plurality of rims 201, adjacent rims 201 are spaced apart from each other.

また、図3に示されるように、隣接するマイクロレンズアレイ200間の間隙内には切断線X1―X1、X2―X2、・・・、Xn−Xn、Y1―Y1、Y2―Y2、Y3−Y3が設定されており、これらの切断線X1―X1等に沿ってマザー基板1000を切断することにより、マザー基板1000からマイクロレンズアレイ基板500を多面取りすることができる。また、図4に示されるように、各切断線X1―X1等は、隣接するリム201間の間隙内に設定されている。隣接するリム201の外側壁間の間隔は、例えばカレット発生防止のため、切断後のマイクロレンズアレイ基板500の外周端面やコーナーを研磨しても、リム201を削ってしまうことがないように設定されている。   Further, as shown in FIG. 3, cutting lines X1-X1, X2-X2,..., Xn-Xn, Y1-Y1, Y2-Y2, Y3- Y3 is set, and by cutting the mother substrate 1000 along these cutting lines X1-X1, etc., the microlens array substrate 500 can be multi-faced from the mother substrate 1000. In addition, as shown in FIG. 4, each cutting line X1-X1 and the like is set in a gap between adjacent rims 201. The interval between the outer walls of the adjacent rims 201 is set so that the rim 201 is not scraped even if the outer peripheral end face or corner of the microlens array substrate 500 after cutting is polished to prevent cullet generation, for example. Has been.

次に、本発明の実施の形態1に係るマザー基板およびマイクロレンズアレイ基板の製造方法について説明する。図5は、本発明の実施の形態1にかかるマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す図である。なお、図5では、特に、図3で示されるマザー基板1000のマイクロレンズアレイ200の形成領域における断面を模式的に示している。
まず、図5(a)に示されるように、ガラス製の透明基板102を用意した。透明基板102には例えば400μm〜500μm厚のガラス基板を用いた。次に、図5(b)に示されるように、この透明基板102の片面の全域に亘って、感光性ガラスペーストを塗布し、成膜することによって、レンズ形成層20を形成した。なお、図5で示す例では、感光性ガラスペースト中の感光性樹脂には、感光部分が硬化する、いわゆるネガ型フォトレジストを用いている。塗布方法には、スピンコートやスリットコートがある。
Next, a method for manufacturing the mother substrate and the microlens array substrate according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a diagram showing a method for manufacturing the microlens array substrate according to the first embodiment of the present invention. 5 schematically shows a cross section of the mother substrate 1000 shown in FIG. 3 in the region where the microlens array 200 is formed.
First, as shown in FIG. 5A, a glass transparent substrate 102 was prepared. For example, a glass substrate having a thickness of 400 μm to 500 μm was used as the transparent substrate 102. Next, as shown in FIG. 5B, a lens forming layer 20 was formed by applying a photosensitive glass paste and forming a film over the entire area of one side of the transparent substrate 102. In the example shown in FIG. 5, a so-called negative photoresist in which the photosensitive portion is cured is used for the photosensitive resin in the photosensitive glass paste. Application methods include spin coating and slit coating.

ここで、感光性ガラスペーストは、ガラス粉末(ガラスパウダー)と感光性樹脂(レジスト)を主成分としている。感光性ガラスペーストを作成するためには、まず、ガラスブロックを粉砕し、10μm以下に微粒子化する。その後、シラン処理を行い、ガラス粉末と感光性樹脂を混錬し、ガラス粉末を感光性樹脂中に分散させる。これにより感光性ガラスペーストを作成できる。   Here, the photosensitive glass paste contains glass powder (glass powder) and a photosensitive resin (resist) as main components. In order to prepare a photosensitive glass paste, first, a glass block is pulverized and made into fine particles of 10 μm or less. Thereafter, silane treatment is performed, the glass powder and the photosensitive resin are kneaded, and the glass powder is dispersed in the photosensitive resin. Thereby, a photosensitive glass paste can be prepared.

感光性樹脂は、紫外線硬化性樹脂が好ましい。感光性樹脂として、有機溶媒、アルカリ溶液、水のいずれかで現像できることが好ましい。紫外線硬化性樹脂としては、少なくとも側鎖にカルボキシル基とエチレン性不飽和基を有するアクリル系共重合体と光反応性化合物を含むものであることが好ましい。側鎖にカルボキシル基とエチレン性不飽和基を有するアクリル系共重合体は、ポリマーバインダー成分であり、不飽和カルボン酸とエチレン性不飽和化合物を共重合させて形成したアクリル系共重合体にエチレン性不飽和基を側鎖に付加させることによって製造できる。   The photosensitive resin is preferably an ultraviolet curable resin. It is preferable that the photosensitive resin can be developed with an organic solvent, an alkaline solution, or water. The ultraviolet curable resin preferably contains at least an acrylic copolymer having a carboxyl group and an ethylenically unsaturated group in the side chain and a photoreactive compound. An acrylic copolymer having a carboxyl group and an ethylenically unsaturated group in the side chain is a polymer binder component, and an acrylic copolymer formed by copolymerizing an unsaturated carboxylic acid and an ethylenically unsaturated compound is ethylene. It can be produced by adding an unsaturated group to the side chain.

不飽和カルボン酸は、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸およびこれらの酸無水物などである。エチレン性不飽和化合物は、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート等である。側鎖のエチレン不飽和基としてはビニル基、アリル基、アクリル基のようなものがある。   Examples of the unsaturated carboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, and acid anhydrides thereof. Examples of the ethylenically unsaturated compound include methyl acrylate, methyl methacrylate, and ethyl acrylate. Examples of side chain ethylenically unsaturated groups include vinyl, allyl, and acrylic groups.

グリシジル基を有するエチレン性不飽和化合物としては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテルなどが挙げられる。感光性ガラスペーストに含まれる感光性樹脂には、ポリマーバインダー成分として上記のアクリル系共重合体以外の感光性ポリマーや非感光性ポリマーを併用することもできる。   Examples of the ethylenically unsaturated compound having a glycidyl group include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, and allyl glycidyl ether. In the photosensitive resin contained in the photosensitive glass paste, a photosensitive polymer or a non-photosensitive polymer other than the above acrylic copolymer may be used in combination as a polymer binder component.

感光性ポリマーとしては、光不溶化型のものと光可溶化型のものがあり、光不溶化型のものとしては、1分子に不飽和基などを1つ以上有する官能性モノマーやオリゴマーを適当なポリマーバインダーと混合したもの、芳香族ジアゾ化合物、芳香族アジド化合物、有機ハロゲン化合物などの感光性化合物を適当なポリマーバインダーに混合したもの、既存の高分子に感光性の基をペンダントすることにより得られる感光性高分子あるいはそれを改質したもの、ジアゾ系アミンとホルムアルデヒドとの縮合物などのいわゆるジアゾ樹脂などが挙げられる。また光可溶化型のものとして、ジアゾ化合物の無機塩や有機酸とのコンプレックス、キノンジアジド類などを適当なポリマーバインダーと混合したもの、キノンジアゾ類を適当なポリマーバインダーと結合させた、例えばフェノール、ノボラック樹脂のナフトキノン−1,2−ジアジド−5−スルホン酸エステルなどが挙げられる。   Photopolymers include photo-insolubilized types and photo-solubilized types. As photo-insolubilized types, suitable polymers containing functional monomers or oligomers having one or more unsaturated groups per molecule are used. It is obtained by mixing photosensitive compounds such as aromatic diazo compounds, aromatic azide compounds, and organic halogen compounds with appropriate polymer binders, or by pendating photosensitive groups on existing polymers. Examples include photosensitive polymers or modified polymers thereof, and so-called diazo resins such as condensates of diazo amines and formaldehyde. In addition, as a light solubilizing type, a complex of an inorganic salt of a diazo compound or an organic acid, a mixture of a quinonediazide or the like with an appropriate polymer binder, a quinonediazo combined with an appropriate polymer binder, such as phenol or novolak Examples thereof include naphthoquinone-1,2-diazide-5-sulfonic acid ester of resin.

非感光性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、メタクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、α−メチルスチレン重合体などが挙げられる。   Examples of the non-photosensitive polymer include polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, methacrylic acid ester polymer, acrylic acid ester polymer, acrylic acid ester-methacrylic acid ester copolymer, and α-methylstyrene polymer.

光反応性化合物としては、公知の光反応性を有する炭素−炭素不飽和結合を含有するモノマー、オリゴマーを用いることができる。例えば、光反応性化合物には、アリルアクリレート、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシトリエチレングリコールアクリレートなどがある。またオリゴマーの代表例としてはポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレートなどが挙げられる。   As the photoreactive compound, a monomer or oligomer containing a carbon-carbon unsaturated bond having a known photoreactivity can be used. For example, photoreactive compounds include allyl acrylate, benzyl acrylate, butoxyethyl acrylate, butoxytriethylene glycol acrylate, and the like. Typical examples of oligomers include polyester acrylate, urethane acrylate, and epoxy acrylate.

紫外線硬化性樹脂に使用される光重合開始剤には、例えば、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4,4−ビス(ジメチルアミン)ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4−ジクロロベンゾフェノンなどの還元剤の組み合わせなどがある。   Examples of the photopolymerization initiator used for the ultraviolet curable resin include benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4,4-bis (dimethylamine) benzophenone, 4,4-bis (diethylamino) benzophenone, 4,4. -Combinations of reducing agents such as dichlorobenzophenone.

次に、図5(c)に示されるように、レンズ形成層20を形成した面の反対側に、グレイスケールマスク30を配置して、図3に示されるマイクロレンズアレイ200の形成領域内を露光する。ここで、隣接するマイクロレンズアレイ200の形成領域は、図3に示されるように、互いに離間されて設定されている。マイクロレンズアレイ200の形成領域内において、グレイスケールマスク30側から照射された露光光は、グレイスケールマスク30のレンズ形成用領域によって強度変調が加えられる。   Next, as shown in FIG. 5C, a gray scale mask 30 is arranged on the opposite side of the surface on which the lens forming layer 20 is formed, and the inside of the formation region of the microlens array 200 shown in FIG. Exposure. Here, the formation regions of the adjacent microlens arrays 200 are set apart from each other as shown in FIG. In the formation region of the microlens array 200, the exposure light irradiated from the grayscale mask 30 side is intensity-modulated by the lens formation region of the grayscale mask 30.

詳細には、レンズ形成用領域の中心部を最大として同心円状に露光強度が減少するように、強度変調が加えられる。グレイスケールマスク30のレンズ形成用領域によって強度変調の加えられた露光光によって、レンズ形成層20はレンズ形状に硬化する。このとき、グレイスケールマスク30は、マイクロレンズ200aとともに、図3に示されるリム201を同時に形成できるように、作製されている。そして、このグレイスケールマスク30を用いて、図3に示されるリム201の形成領域内も露光することによって、リム形状に硬化する。このように、複数のマイクロレンズ200aおよびリム201を同一のグレイスケールマスク30を用いて同時に形成することにより、マイクロレンズアレイ200およびリム201を透明基板102上に効率よく形成することができる。   More specifically, intensity modulation is applied so that the exposure intensity decreases concentrically with the central portion of the lens forming area as a maximum. The lens forming layer 20 is cured into a lens shape by the exposure light intensity-modulated by the lens forming region of the gray scale mask 30. At this time, the gray scale mask 30 is manufactured so that the rim 201 shown in FIG. 3 can be formed simultaneously with the microlens 200a. Then, by using the gray scale mask 30, the rim 201 forming region shown in FIG. 3 is also exposed to be cured into a rim shape. As described above, the microlens array 200 and the rim 201 can be efficiently formed on the transparent substrate 102 by simultaneously forming the plurality of microlenses 200 a and the rim 201 using the same gray scale mask 30.

次に、図5(d)に示されるように、レンズ形成層20の露光が完了した後、レンズ形成層20を現像することによって未硬化部分を除去する。このとき、マイクロレンズアレイ200およびリム201の形成領域以外の領域では、露光および現像の処理が行われていないので、この領域においてレンズ形成層20は完全に除去される。
さらに、図5(e)に示されるように、ガラスの軟化温度以上の温度で熱処理(焼成)を行った後に徐冷をして、図3に示されるマイクロレンズアレイ200の形成領域内に複数のマイクロレンズ200aを形成し、同時に、図3に示されるリム201の形成領域にリム201を形成する。このとき、例えばマイクロレンズ200aの高さは約15μm、リム201の高さは約20μmに形成する。焼成工程で感光性樹脂は焼失するので、マイクロレンズアレイ200およびリム201はガラスのみの成分で形成される。また、隣接するマイクロレンズアレイ200は互いに離間して配置され、隣接するリム201も互いに離間して配置される。
Next, as illustrated in FIG. 5D, after the exposure of the lens forming layer 20 is completed, the uncured portion is removed by developing the lens forming layer 20. At this time, since the exposure and development processes are not performed in the region other than the formation region of the microlens array 200 and the rim 201, the lens formation layer 20 is completely removed in this region.
Further, as shown in FIG. 5 (e), after heat treatment (firing) at a temperature equal to or higher than the softening temperature of the glass, annealing is performed, and a plurality of regions are formed in the formation region of the microlens array 200 shown in FIG. At the same time, the rim 201 is formed in the formation region of the rim 201 shown in FIG. At this time, for example, the microlens 200a is formed with a height of about 15 μm, and the rim 201 is formed with a height of about 20 μm. Since the photosensitive resin is burned away in the baking process, the microlens array 200 and the rim 201 are formed of only glass components. Adjacent microlens arrays 200 are arranged apart from each other, and adjacent rims 201 are also arranged apart from each other.

そして、図3に示される、透明基板102上に複数のマイクロレンズアレイ200およびリム201が形成されたマザー基板1000を得ることができる。なお、マザー基板1000のマイクロレンズ200形成面の反対側の面上には、図1に示されるように、透明電極106、TFT素子108および配向膜107が更に形成される。
このとき、隣接するマイクロレンズ200aの間は、このマイクロレンズ200aを形成するガラス材料により連成されており、連成部200bが形成されている。このとき、例えば連成部200bの高さを約10μm以下に形成する。ここで、図5(d)と図5(e)とを対比すると、焼成により、レンズ形成層20がレンズ高さ方向(光軸方向)に収縮しているのがわかる。このとき、マイクロレンズアレイ200の平面方向(レンズの配列方向)に収縮する力が発生しているが、隣接するレンズは連成部200bにおいて連成されているため、隣接するレンズ間で分離せず、レンズの配列方向の収縮力は、透明基板102にレンズの配列方向と平行方向に生じた反力によって緩和される。そのため、レンズの外周部において上方(透明基板102から離れる方向)に盛り上がらず、レンズがほぼ均一に高さ方向に収縮するため、レンズの集光特性は劣化しないと分析される。
Then, the mother substrate 1000 shown in FIG. 3 in which a plurality of microlens arrays 200 and rims 201 are formed on the transparent substrate 102 can be obtained. Note that a transparent electrode 106, a TFT element 108, and an alignment film 107 are further formed on the surface of the mother substrate 1000 opposite to the surface on which the microlens 200 is formed, as shown in FIG.
At this time, adjacent microlenses 200a are coupled by a glass material forming the microlens 200a, and a coupled portion 200b is formed. At this time, for example, the height of the coupling portion 200b is formed to be about 10 μm or less. Here, when FIG. 5D is compared with FIG. 5E, it can be seen that the lens forming layer 20 contracts in the lens height direction (optical axis direction) by firing. At this time, a force that contracts in the plane direction of the microlens array 200 (the lens arrangement direction) is generated. However, since the adjacent lenses are coupled in the coupling unit 200b, they can be separated from each other. First, the contraction force in the lens arrangement direction is alleviated by a reaction force generated on the transparent substrate 102 in a direction parallel to the lens arrangement direction. Therefore, the lens does not rise upward (in the direction away from the transparent substrate 102) at the outer peripheral portion of the lens, and the lens contracts in the height direction almost uniformly, so that it is analyzed that the light condensing characteristic of the lens does not deteriorate.

このように、焼成後において、隣接するマイクロアレイ200やリム201はそれぞれ互いに離間して配置されているので、マイクロレンズアレイ200やリム201と、ガラス製の透明基板102との間に熱膨張係数の差があっても、焼成後の徐冷時にマイクロレンズアレイ200と透明基板102との間に生じる残留応力や残留歪の発生を低減することができる。この結果、ガラス製の透明基板102とマイクロレンズアレイ200の熱膨張係数の差によって生ずるガラス製の透明基板102の反りやマイクロレンズアレイ200のクラックの発生を抑制することができる。   Thus, after firing, the adjacent microarrays 200 and rims 201 are arranged apart from each other, so that the coefficient of thermal expansion is between the microlens array 200 and rims 201 and the transparent substrate 102 made of glass. Even if there is a difference, it is possible to reduce the occurrence of residual stress and residual strain generated between the microlens array 200 and the transparent substrate 102 during slow cooling after firing. As a result, it is possible to suppress the warpage of the transparent substrate 102 made of glass and the occurrence of cracks in the microlens array 200 caused by the difference in thermal expansion coefficient between the transparent substrate 102 made of glass and the microlens array 200.

次に、図3に示されるように、隣接するマイクロアレイ200間に設けられた切断線X1−X2、・・・、Y1−Y1、・・・に沿って、マザー基板1000を切断することにより、マザー基板1000を複数のマイクロアレイ基板500に切り出す。なお、マザー基板1000の切断には、例えばスクライバ・ブレーク方式を用いる。スクライバ・ブレーク方式では、スクライバによりスクライブラインを形成した後、ブレークバーを用いてスクライブライン上を加圧することにより、マザー基板1000を分断する。   Next, as shown in FIG. 3, by cutting the mother substrate 1000 along cutting lines X1-X2,..., Y1-Y1,. The mother substrate 1000 is cut into a plurality of microarray substrates 500. For example, a scriber break method is used for cutting the mother substrate 1000. In the scriber / break method, after the scribe line is formed by the scriber, the mother substrate 1000 is divided by pressurizing the scribe line with a break bar.

そして、切り出された各マイクロレンズアレイ基板500の外周端面やコーナーを研磨する。この研磨工程により、カレット発生を防止することができる。このとき、隣接するリム201が互いに離間されているので、マイクロレンズアレイ基板500の外周端面に研磨領域を確保でき、マイクロレンズアレイ基板500の外周端面やコーナーを研磨しても、リム201を削ってしまうことがない。   Then, the outer peripheral end face and corners of each cut out microlens array substrate 500 are polished. By this polishing step, cullet generation can be prevented. At this time, since the adjacent rims 201 are separated from each other, a polishing region can be secured on the outer peripheral end surface of the microlens array substrate 500. Even if the outer peripheral end surface and corners of the microlens array substrate 500 are polished, the rim 201 is shaved. There is no end.

なお、マザー基板1000の切断は、マザー基板1000単体で切断する場合のほか、マザー基板1000に、図1に示された複数の第1の透明基板101を多面取りするための別のマザー基板(不図示)をシール材111により貼り合せた後に、双方のマザー基板1000を同時に切断する場合や、マザー基板1000と上記別のマザー基板とをシール材111により貼り合わせ、両マザー基板およびシール材111に囲われた空間内に液晶を注入して封止した後に、双方のマザー基板を同時に切断する場合が考えられる。なお、上記別のマザー基板上の透明電極106の形成領域は、マザー基板1000上の透明電極106の形成領域に対応している。   Note that the mother substrate 1000 is cut not only when the mother substrate 1000 is cut alone, but also on the mother substrate 1000, which is another mother substrate (for separating the plurality of first transparent substrates 101 shown in FIG. (Not shown) when the mother substrate 1000 is cut at the same time after bonding with the sealing material 111, or the mother substrate 1000 and the other mother substrate are bonded with the sealing material 111, and both the mother substrate and the sealing material 111 are bonded. It is conceivable that both mother substrates are cut at the same time after the liquid crystal is injected and sealed in the space surrounded by. Note that the formation region of the transparent electrode 106 on the other mother substrate corresponds to the formation region of the transparent electrode 106 on the mother substrate 1000.

発明の実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2に係るマザー基板およびマイクロレンズアレイ基板の製造方法について説明する。図6は、本発明の実施の形態2にかかるマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す図である。なお、図6では、特に、図3で示されるマザー基板1000のマイクロレンズアレイ200の形成領域における断面を模式的に示している。
本発明の実施の形態1では、感光性ガラスペースト中の感光性樹脂にネガ型フォトレジストを用いたが、本発明の実施の形態2では、感光部分が分解し、溶剤に対する溶解性が向上する、ポジ型フォトレジストを用いている。
まず、図6(a)に示されるように、ガラス製の透明基板102を用意する。次に、図6(b)に示されるように、この透明基板102の片面の全域に亘って、感光性ガラスペーストを塗布し、成膜することによって、レンズ形成層20aを形成する。
Embodiment 2 of the Invention
Next, a method for manufacturing a mother substrate and a microlens array substrate according to Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating a method of manufacturing the microlens array substrate according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 schematically shows a cross section in the formation region of the microlens array 200 of the mother substrate 1000 shown in FIG.
In Embodiment 1 of the present invention, a negative photoresist is used as the photosensitive resin in the photosensitive glass paste. However, in Embodiment 2 of the present invention, the photosensitive portion is decomposed and the solubility in a solvent is improved. Positive type photoresist is used.
First, as shown in FIG. 6A, a glass transparent substrate 102 is prepared. Next, as shown in FIG. 6B, a lens forming layer 20a is formed by applying and forming a photosensitive glass paste over the entire area of one side of the transparent substrate.

次に、図6(c)に示されるように、レンズ形成層20aの上方に、グレイスケールマスク31を配置し、図3に示されるマイクロレンズアレイ200の形成領域内と、マイクロレンズアレイ200およびリム201の形成領域以外の領域内とを露光する。ここで、隣接するマイクロレンズアレイ200の形成領域は、図3に示されるように、互いに離間されて設定されている。マイクロレンズアレイ200の形成領域内において、グレイスケールマスク31側から照射された露光光は、グレイスケールマスク31のレンズ形成用領域によって強度変調が加えられる。   Next, as shown in FIG. 6C, a gray scale mask 31 is arranged above the lens forming layer 20a, and in the formation region of the microlens array 200 shown in FIG. An area other than the formation area of the rim 201 is exposed. Here, the formation regions of the adjacent microlens arrays 200 are set apart from each other as shown in FIG. In the formation region of the microlens array 200, the intensity of exposure light irradiated from the grayscale mask 31 side is modulated by the lens formation region of the grayscale mask 31.

詳細には、レンズ形成用領域の中心部を最小として同心円状に露光強度が増加するように、強度変調が加えられる。グレイスケールマスク31のレンズ形成用領域によって強度変調の加えられた露光光によって、レンズ形成層20aは、レンズ形状以外の部分が現像液により分解される。また、マイクロレンズアレイ200およびリム201の形成領域以外の領域内を露光することによって、マイクロレンズアレイ200およびリム201の形成領域以外の領域で、レンズ形成層20aが分解される。   More specifically, intensity modulation is applied so that the exposure intensity increases concentrically with the central portion of the lens forming area as a minimum. Due to the exposure light intensity-modulated by the lens forming region of the gray scale mask 31, the lens forming layer 20a is decomposed by a developer other than the lens shape. Further, by exposing the area other than the formation area of the microlens array 200 and the rim 201, the lens formation layer 20a is decomposed in the area other than the formation area of the microlens array 200 and the rim 201.

このとき、グレイスケールマスク31は、マイクロレンズ200aとともに、図3に示されるリム201を同時に形成できるように、作製されている。そして、このグレイスケールマスク31を用いて、図3に示されるリム201の形成領域内も露光することによって、リム201の形状以外の部分が現像液により分解される。
次に、図6(d)に示されるように、レンズ形成層20aの露光が完了した後、レンズ形成層20aを現像することによって未硬化部分を除去する。
At this time, the gray scale mask 31 is manufactured so that the rim 201 shown in FIG. 3 can be formed simultaneously with the microlens 200a. Then, by using the gray scale mask 31 to expose the inside of the rim 201 forming region shown in FIG. 3, the portions other than the shape of the rim 201 are decomposed by the developer.
Next, as shown in FIG. 6D, after the exposure of the lens forming layer 20a is completed, the uncured portion is removed by developing the lens forming layer 20a.

さらに、ガラスの軟化温度以上の温度で熱処理(焼成)を行った後、徐冷をして、図6(e)に示されるように、図3に示されるマイクロレンズアレイ200の形成領域内に複数のマイクロレンズ200aを形成し、同時に、図3に示されるリム201の形成領域内にリム201を形成する。焼成工程で感光性樹脂は焼失するので、マイクロレンズアレイ200およびリム201はガラスのみの成分で形成される。また、隣接するマイクロレンズアレイ200は互いに離間して配置され、隣接するリム201も互いに離間して配置される。   Further, after performing heat treatment (firing) at a temperature equal to or higher than the softening temperature of the glass, annealing is performed, and as shown in FIG. 6 (e), within the formation region of the microlens array 200 shown in FIG. A plurality of microlenses 200a are formed, and at the same time, the rim 201 is formed in the formation region of the rim 201 shown in FIG. Since the photosensitive resin is burned away in the baking process, the microlens array 200 and the rim 201 are formed of only glass components. Adjacent microlens arrays 200 are arranged apart from each other, and adjacent rims 201 are also arranged apart from each other.

そして、図3に示される、透明基板102上に複数のマイクロレンズアレイ200およびリム201が形成されたマザー基板1000を得ることができる。このとき、隣接するマイクロレンズ200aの間は、このマイクロレンズ200aを形成するガラス材料により連成されており、連成部200bが形成されている。   Then, the mother substrate 1000 shown in FIG. 3 in which a plurality of microlens arrays 200 and rims 201 are formed on the transparent substrate 102 can be obtained. At this time, adjacent microlenses 200a are coupled by a glass material forming the microlens 200a, and a coupled portion 200b is formed.

このように、焼成後において、隣接するマイクロアレイ200やリム200aは、それぞれ互いに離間して配置されているので、マイクロレンズアレイ200やリム201と、透明基板102との間に熱膨張係数の差があっても、焼成後の徐冷時にマイクロレンズアレイ200と透明基板102との間に生じる残留応力や残留歪の発生を低減することができる。この結果、ガラス製の透明基板102とマイクロレンズアレイ200の熱膨張係数の差によって生ずるガラス製の透明基板102の反りやマイクロレンズアレイ200のクラックの発生を抑制することができる。   Thus, after firing, adjacent microarrays 200 and rims 200a are spaced apart from each other, so that there is a difference in thermal expansion coefficient between the microlens array 200 and rim 201 and the transparent substrate 102. Even if it exists, the generation | occurrence | production of the residual stress and the residual distortion which arise between the microlens array 200 and the transparent substrate 102 at the time of slow cooling after baking can be reduced. As a result, it is possible to suppress the warpage of the transparent substrate 102 made of glass and the occurrence of cracks in the microlens array 200 caused by the difference in thermal expansion coefficient between the transparent substrate 102 made of glass and the microlens array 200.

以上の説明は、本発明を実施の形態を説明するものであり、本発明が以上の実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、以上の実施の形態の各要素を、本発明の範囲において、容易に変更、追加、変換することが可能である。
上記実施態様におけるマイクロレンズとは、凸や凹形状の通常のレンズのみならず、シリンドリカルレンズ、フレネルレンズ、プリズムを含む概念である。
The above description is for explaining the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment. Moreover, those skilled in the art can easily change, add, and convert each element of the above embodiment within the scope of the present invention.
The microlens in the above embodiment is a concept including not only a normal lens having a convex or concave shape but also a cylindrical lens, a Fresnel lens, and a prism.

また、上記実施態様では、マイクロレンズアレイおよびリムを同一材料により形成する説明をしたが、マイクロレンズアレイおよびリムを異なる材料により形成してもよい。また、上記実施態様では、マイクロレンズアレイおよびリムを同一のグレースケールマスクを用いて形成する説明をしたが、別のグレースケールマスクを用いて形成してもよい。
なお、上記実施態様では、リムを透明基板上に形成する説明をしたが、リムを単体で作製してもよく、また、偏光板側に一体に形成してもよい。
上記実施態様では、マイクロレンズアレイ基板500は、液晶表示装置に用いる説明をしたが、これに限らず、他の用途にも用いられる。
In the above embodiment, the microlens array and the rim are formed of the same material. However, the microlens array and the rim may be formed of different materials. In the above embodiment, the microlens array and the rim are formed using the same gray scale mask. However, the micro lens array and the rim may be formed using different gray scale masks.
In the embodiment described above, the rim is formed on the transparent substrate. However, the rim may be produced alone or may be formed integrally on the polarizing plate side.
In the above embodiment, the microlens array substrate 500 has been described for use in a liquid crystal display device, but the present invention is not limited to this and can be used for other purposes.

複数のマイクロレンズを有する液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the liquid crystal display device which has a some micro lens. マイクロレンズアレイ基板をマイクロレンズアレイ形成面側から見たときの平面図である。It is a top view when a microlens array board | substrate is seen from the microlens array formation surface side. マザー基板をマイクロレンズアレイが形成される面側から見たときの平面図である。It is a top view when a mother board | substrate is seen from the surface side in which a microlens array is formed. 図3のA−A切断線におけるマザー基板の断面図である。It is sectional drawing of the mother board | substrate in the AA cutting line of FIG. 本発明の実施の形態1にかかるマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the microlens array board | substrate concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかるマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the micro lens array board | substrate concerning Embodiment 2 of this invention. 透明基板上にマイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズアレイ基板の一部断面図である。It is a partial sectional view of a micro lens array substrate in which a micro lens array is formed on a transparent substrate.

符号の説明Explanation of symbols

20、20a レンズ形成層
100 液晶表示パネル
101 第1の透明基板
102 第2の透明基板
103 液晶層
104 カラーフィルタ層
105 ブラックマトリックス
106 透明電極
107 配向膜
108 TFT素子
109 偏光板
110 スペーサ
111 シール材
200 マイクロレンズアレイ
200a マイクロレンズ
201 リム
500 マイクロレンズアレイ基板
20, 20a Lens forming layer 100 Liquid crystal display panel 101 First transparent substrate 102 Second transparent substrate 103 Liquid crystal layer 104 Color filter layer 105 Black matrix 106 Transparent electrode 107 Alignment film 108 TFT element 109 Polarizing plate 110 Spacer 111 Sealing material 200 Microlens array 200a Microlens 201 Rim 500 Microlens array substrate

Claims (12)

複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするためのマザー基板であって、
ガラス基板と、
上記ガラス基板上に形成され、ガラスを主成分とする複数のマイクロレンズをそれぞれ有する複数のマイクロレンズアレイとを備え、
上記複数のマイクロレンズアレイのうち、隣接するマイクロレンズアレイは、互いに離間して配置されていることを特徴とするマザー基板。
A mother substrate for multi-faceting a microlens array substrate having a plurality of microlenses,
A glass substrate;
A plurality of microlens arrays formed on the glass substrate, each having a plurality of microlenses mainly composed of glass, and
Among the plurality of microlens arrays, adjacent microlens arrays are arranged apart from each other.
上記複数のマイクロレンズアレイのそれぞれの外周縁に沿って、上記ガラス基板上に枠状に突出して形成された複数の外枠部を備え、
上記複数の外枠部のうち、隣接する外枠部は、互いに離間して配置されていることを特徴とする請求項1に記載のマザー基板。
A plurality of outer frame portions formed in a frame shape on the glass substrate along the outer peripheral edges of the plurality of microlens arrays,
The mother substrate according to claim 1, wherein among the plurality of outer frame portions, adjacent outer frame portions are arranged apart from each other.
上記複数の外枠部は、上記複数のマイクロレンズアレイと同一の材料により形成されたことを特徴とする請求項2に記載のマザー基板。   The mother substrate according to claim 2, wherein the plurality of outer frame portions are formed of the same material as the plurality of microlens arrays. 隣接するマイクロレンズは、ガラス材料により、連成されていることを特徴とする請求項1に記載のマザー基板。   The mother substrate according to claim 1, wherein adjacent microlenses are coupled by a glass material. 上記複数のマイクロレンズアレイは、マトリクス状に配列されたことを特徴とする請求項1に記載のマザー基板。   The mother substrate according to claim 1, wherein the plurality of microlens arrays are arranged in a matrix. 複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするためのマザー基板の製造方法であって、
ガラス基板上に、ガラスを主成分とする複数のマイクロレンズをそれぞれ有する複数のマイクロレンズアレイを形成するステップを備え、
上記複数のマイクロレンズアレイの形成ステップでは、上記複数のマイクロレンズアレイのうち、隣接するマイクロレンズアレイを互いに離間して配置することを特徴とするマザー基板の製造方法。
A method of manufacturing a mother substrate for multi-faceting a microlens array substrate having a plurality of microlenses,
Forming a plurality of microlens arrays each having a plurality of microlenses mainly composed of glass on a glass substrate;
In the forming step of the plurality of microlens arrays, an adjacent microlens array among the plurality of microlens arrays is arranged apart from each other.
上記複数のマイクロレンズアレイのそれぞれの外周縁に沿って、複数の外枠部を上記ガラス基板上に枠状に突出して形成するステップを更に備え、
上記複数の外枠部の形成ステップでは、上記複数の外枠部のうち、隣接する外枠部を互いに離間して配置することを特徴とする請求項6に記載のマザー基板の製造方法。
A step of projecting a plurality of outer frame portions in a frame shape on the glass substrate along each outer peripheral edge of the plurality of microlens arrays,
The method for manufacturing a mother substrate according to claim 6, wherein in the step of forming the plurality of outer frame portions, adjacent outer frame portions among the plurality of outer frame portions are arranged apart from each other.
上記複数のマイクロレンズアレイと上記複数の外枠部を同時に形成することを特徴とする請求項7に記載のマザー基板の製造方法。   The method for manufacturing a mother substrate according to claim 7, wherein the plurality of microlens arrays and the plurality of outer frame portions are formed simultaneously. 上記複数のマイクロレンズアレイの形成ステップは、
上記ガラス基板上に、ガラスパウダーを含み、複数のマイクロレンズ形状が形成されたレンズ形成層を形成するステップと、
上記レンズ形成層を焼成することによって、隣接するマイクロレンズ間で連成したマイクロレンズを形成するステップを備えることを特徴とする請求項6に記載のマザー基板の製造方法。
The step of forming the plurality of microlens arrays includes:
Forming a lens forming layer on the glass substrate containing glass powder and having a plurality of microlens shapes;
The method of manufacturing a mother substrate according to claim 6, further comprising a step of forming microlenses coupled between adjacent microlenses by firing the lens forming layer.
上記レンズ形成層の形成ステップは、
上記ガラス基板上にガラス粉末と感光性樹脂からなる感光性ガラスペーストを塗布するステップと、
上記塗布後のガラスペーストを、グレイスケールマスクを介して露光し、現像することによって連成部を有するマイクロレンズ形状を形成するステップを備えることを特徴とする請求項9に記載のマザー基板の製造方法。
The step of forming the lens forming layer includes:
Applying a photosensitive glass paste made of glass powder and photosensitive resin on the glass substrate;
10. The method for manufacturing a mother substrate according to claim 9, further comprising a step of forming a microlens shape having a coupled portion by exposing and developing the glass paste after application through a gray scale mask. Method.
マザー基板より、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板を多面取りするマイクロレンズアレイ基板の製造方法であって、
ガラス基板上に、ガラスを主成分とする複数のマイクロレンズをそれぞれ有する複数のマイクロレンズアレイを形成することにより、マザー基板を作製するステップと、
上記マザー基板を複数のマイクロレンズアレイ基板に切り出すステップとを備え、
上記マザー基板の作製ステップでは、上記複数のマイクロレンズアレイのうち、隣接するマイクロレンズアレイを互いに離間して配置し、
上記複数のマイクロレンズアレイ基板の切り出しステップでは、上記隣接するマイクロレンズアレイ間に設けられた切断線に沿って、上記マザー基板を切断することを特徴とするマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
A method of manufacturing a microlens array substrate, in which a microlens array substrate having a plurality of microlenses is multi-faced from a mother substrate,
Forming a mother substrate on the glass substrate by forming a plurality of microlens arrays each having a plurality of microlenses mainly composed of glass; and
Cutting the mother substrate into a plurality of microlens array substrates,
In the mother substrate manufacturing step, among the plurality of microlens arrays, adjacent microlens arrays are arranged apart from each other,
In the cutting step of the plurality of microlens array substrates, the mother substrate is cut along a cutting line provided between the adjacent microlens arrays.
上記切り出されたマイクロレンズアレイ基板の外周端面を研磨するステップを更に備えたことを特徴とする請求項11に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。   The method of manufacturing a microlens array substrate according to claim 11, further comprising a step of polishing an outer peripheral end surface of the cut microlens array substrate.
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