KR100778816B1 - 마이크로 렌즈의 제조 방법, 마이크로 렌즈, 및 광학막,프로젝션용 스크린, 프로젝터 시스템, 전기 광학 장치,전자 기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보다 제조 방법이 간단한 마이크로 렌즈의 제조 방법, 광학 특성이 양호한 마이크로 렌즈, 및 광학막, 프로젝션용 스크린, 프로젝터 시스템, 전기 광학 장치, 전자 기기를 제공한다.

기체(P) 위에 제 1 액적으로서의 기능액 X1을 배치하고, 기능액 X1(뱅크 재료)을 건조 고화시켜, 외측보다 내측이 오목해져 있는 제 1 볼록부로서의 뱅크(29)를 형성한다. 외측보다 내측이 오목한 제 1 볼록부로서의 뱅크(29) 위에 제 2 액적으로서의 기능액 X2(마이크로 렌즈 재료)를 더 배치하고, 기능액 X2를 경화시켜 제 2 볼록부로서의 마이크로 렌즈(30)를 제조한다.

마이크로 렌즈, 광학막, 프로젝터 시스템, 확산판, 산란막, 액정 장치, 전기 광학 장치

Description

마이크로 렌즈의 제조 방법, 마이크로 렌즈, 및 광학막, 프로젝션용 스크린, 프로젝터 시스템, 전기 광학 장치, 전자 기기{METHOD OF MANUFACTURING MICROLENS, MICROLENS, OPTICAL FILM, SCREEN FOR PROJECTION, PROJECTOR SYSTEM, ELECTROOPTICAL DEVICE AND ELECTRONIC EQUIPMENT}

도 1은 액적 토출 장치의 전체 구성을 나타내는 개략적인 사시도.

도 2는 액적 토출 장치의 주요부를 부분적으로 나타내는 부분 사시도.

도 3의 (a)∼(g)는 마이크로 렌즈의 제조 공정을 나타내는 공정 단면도.

도 4는 마이크로 렌즈의 제조 공정의 순서를 나타내는 개략적인 흐름도.

도 5는 확산판의 예를 나타내는 도면.

도 6은 백 라이트의 예를 나타내는 도면.

도 7은 액정 표시 장치의 구체적인 예를 나타내는 도면.

도 8의 (a), (b)는 광학막의 예를 나타내는 개략적인 사시도.

도 9는 프로젝션용 스크린의 예를 나타내는 개략적인 단면도.

도 10은 프로젝터 시스템의 예를 나타내는 개략적인 구성도.

도 11은 전자 기기로서의 휴대 전화를 나타내는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 액적 토출 헤드 11 : 기판

29 : 제 1 볼록부로서의 뱅크 29a : 뱅크 재료막

30 : 제 2 볼록부로서의 마이크로 렌즈 31(31a, 31b) : 광학막

40 : 백 라이트 43 : 확산판

50 : 프로젝션용 스크린 60 : 프로젝터 시스템

100 : 전기 광학 장치로서의 액정 표시 장치

600 : 전자 기기로서의 휴대 전화

H1, H2 : 발액층 IJ : 액적 토출 장치

P : 기체로서의 기판 X1 : 제 1 액적으로서의 기능액

X2 : 제 2 액적으로서의 기능액 X : X 방향

Y : Y 방향 Z : Z 방향

본 발명은 마이크로 렌즈의 제조 방법, 마이크로 렌즈, 및 광학막, 프로젝션용 스크린, 프로젝터 시스템, 전기 광학 장치, 전자 기기에 관한 것이다.

각종 표시 장치(전기 광학 장치)에는 컬러 표시를 가능하게 하기 위해서 컬러 필터가 설치되어 있다. 이 컬러 필터는, 예를 들면 글라스나 플라스틱 등으로 구성된 기판 위에, R(적), G(녹), B(청)의 각 색의 도트 모양의 필터 요소(filter element)를, 소위 스트라이프 배열, 델타 배열, 모자이크 배열 등으로 한 소정의 배열 패턴으로 배열시킨 것이다.

또한, 표시 장치로서는 액정 장치나 EL(일렉트로루미네선스) 장치 등의 전기 광학 장치를 예로서, 글라스나 플라스틱 등으로 구성된 기판 위에, 그 광학 상태를 독립하여 제어 가능한 표시 도트를 배열시킨 것이 있다. 이 경우, 각 표시 도트에는 액정이나 EL 발광부가 설치된다. 표시 도트의 배열 태양으로서는, 예를 들면 종횡의 격자(도트 매트릭스) 모양으로 배열시킨 것이 일반적이다.

컬러 표시 가능한 표시 장치에는 보통, 예를 들면 상기의 R, G, B의 각 색에 대응하는 표시 도트(액정이나 EL 발광부)가 형성되어, 전 색에 대응하는 예를 들면 3개의 표시 도트에 의해 하나의 화소(픽셀)가 구성된다. 그리고 1개의 화소 내에 포함되는 복수의 표시 도트의 계조를 각각 제어함으로써 컬러 표시를 행할 수 있게 된다.

액정 장치에는, 액정 장치에 내장되어 있는 액정 모니터용 백 라이트(backlight)에 마이크로 렌즈를 배치시켜 백 라이트의 조명용 광원으로부터의 광을 효율적으로 액정 소자에 집광(潗光)하는 방법이 있다. 또한, 액적 토출법을 이용한 마이크로 렌즈의 형성 방법은 다수 보고되어 있다(예를 들면, 특허문헌의 일본국 공개 특허 공보 2005-62507호). 일반적으로 액적 토출법에 의한 마이크로 렌즈의 형성은 마이크로 렌즈 형성용 액적의 기판에 대한 접촉각에서 곡률이나 애스펙트비가 결정된다. 액적을 접촉각 이상으로는 쌓아 올리기 어렵기 때문에, 보다 높은 애스펙트비로 하기 위해서는 뱅크 등을 이용한 피닝(pinning)(액적이 단차부에서 유지됨)의 효과가 필요하게 된다.

예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있는 것 같이, 포토리소그래피법 등에 의 해 렌즈 형성부를 둘러싸도록 뱅크를 형성하는 등의 방법이 채용되어 있었다. 또한, 예를 들면 특허문헌 2에 개시되어 있는 것 같이, 뱅크가 아니라 발액막의 패터닝을 이용한 방법 등도 제안되어 있었다. 예를 들면 특허문헌 3이나 특허문헌 4에 개시되어 있는 것 같이, 포토리소그래피법 등에 의해 토대를 형성하는 방법 등도 제안되어 있었다.

[특허문헌 1] 일본국 공개 특허 공보 2003-258380호

[특허문헌 2] 일본국 공개 특허 공보 2001-141906호

[특허문헌 3] 일본국 공개 특허 공보 2004-338274호

[특허문헌 4] 일본국 공개 특허 공보 2004-341315호

그러나, 이들 방법에서는 노광 공정이나 현상 공정이 제조 공정의 도중에 들어 가기 때문에, 노광 공정에서는 마스크를 사용하거나, 현상 공정에서는 현상액을 사용하는 것 등에 의해 결과적으로 제조 공정이 효율적으로 이루어지지 않았다. 즉, 액적 토출법에 의한 메리트를 충분히 살릴 수 없었다.

본 발명의 목적은 보다 제조 방법이 간단한 마이크로 렌즈의 제조 방법, 광학 특성이 양호한 마이크로 렌즈, 및 광학막, 프로젝션용 스크린, 프로젝터 시스템, 전기 광학 장치, 전자 기기를 제공하는 것이다.

본 발명의 마이크로 렌즈의 제조 방법은 기체 위에 볼록 형상의 마이크로 렌즈를 형성하는 마이크로 렌즈의 제조 방법으로서, 상기 기체 위에 제 1 액적을 배 치하는 공정과, 상기 제 1 액적을 건조 고화(固化)시켜 제 1 볼록부를 형성하는 공정과, 상기 제 1 볼록부의 중앙 부분이 오목한 영역에 렌즈 재료로서의 제 2 액적을 배치하는 공정과, 상기 제 2 액적을 경화시켜 제 2 볼록부를 형성하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 제 1 액적이 건조하여 고화할 때, 소위 커피 스테인(coffee stain) 현상에 의해, 중앙 부분이 오목한 영역이 있는 제 1 볼록부가 완성된다. 이 제 1 볼록부의 오목한 부분에 렌즈 재료로서의 제 2 액적을 배치하여 경화시킴으로써 액적 토출법만에 의해 마이크로 렌즈를 형성할 수 있다. 따라서 노광 공정이나 현상 공정이 필요하지 않으므로, 작업이 효율적이다. 또한, 볼록부 영역의 접촉각을 이용함으로써 액적의 쌓아 올리기 허용량이 증가하기 때문에, 곡률이나 애스펙트비가 높은 마이크로 렌즈가 완성된다.

본 발명의 마이크로 렌즈의 제조 방법은, 상기 제 1 액적을 배치하는 공정 전에, 상기 기체를 발액화(撥液化) 처리하는 공정을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 제 1 액적으로서의 뱅크 재료가 기판 위에서 튀기기 때문에, 기판 위에 배치된 제 1 액적은 작아지기 쉬우므로, 제 1 볼록부를 작고 치밀하게 형성할 수 있다. 또한, 제 1 볼록부는 발액성이므로 제 2 액적으로서의 렌즈 재료를 적하하면, 곡률이나 애스펙트비가 높은 형상의 마이크로 렌즈를 치밀하게 형성할 수 있다.

본 발명의 마이크로 렌즈의 제조 방법은, 상기 제 2 액적을 배치하는 공정 전에, 상기 제 1 볼록부를 발액화 처리하는 공정을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 제 1 볼록부가 발액화 처리되어 있으므로, 제 2 액적으로서의 렌즈 재료를 제 1 볼록부에 배치하면, 마이크로 렌즈의 곡률 또는 애스펙트비가 높게 된다.

본 발명의 마이크로 렌즈의 제조 방법은, 상기 제 1 볼록부를 형성하는 공정에서, 상기 제 1 볼록부가 상기 제 1 볼록부의 내측 부분보다 외측 부분의 높이가 높은 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 제 1 볼록부의 내측 부분이 외측 부분보다 낮기 때문에, 제 2 액적으로서의 렌즈 재료가 제 1 볼록부의 낮은 곳에 고이기 쉬워지고, 볼록부 영역의 접촉각을 이용함으로써 액적의 쌓아 올리기 허용량이 증가하기 때문에, 렌즈 재료를 제 1 볼록부 위에 배치하기 쉬워진다.

본 발명의 마이크로 렌즈 제조 방법은, 상기 제 1 볼록부를 형성하는 공정에서, 상기 제 1 액적이 발액성 재료인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 제 1 액적이 발액성 재료로 만들어진 제 1 볼록부에 제 2 액적이 튀기기 쉬워지므로, 렌즈 재료를 제 1 볼록부로부터 넘쳐 흐르지 않고 배치할 수 있는 양을 많게 할 수 있다. 또한, 곡률이 큰 마이크로 렌즈가 완성된다.

본 발명의 마이크로 렌즈는 기체 위에 형성된 볼록 형상의 마이크로 렌즈로서, 전술한 마이크로 렌즈의 제조 방법으로 제조된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 뱅크 직경이 작아서 치밀한 마이크로 렌즈, 또한 곡률 또 는 애스펙트비가 높은 볼록 형상의 마이크로 렌즈를 제공할 수 있다.

본 발명의 마이크로 렌즈는, 기체 위에 형성된 볼록 형상의 마이크로 렌즈로서, 상기 기체 위에 제 1 액적을 배치하고, 상기 제 1 액적을 건조 고화시켜 형성된 제 1 볼록부와, 상기 제 1 볼록부의 중앙 부분이 오목한 영역에 렌즈 재료로서의 제 2 액적을 배치하고, 상기 제 2 액적을 경화시켜 형성된 제 2 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 제 1 액적이 건조하여 고화할 때, 소위 커피 스테인 현상에 의해 중앙 부분이 오목한 영역이 있는 제 1 볼록부가 완성된다. 이 제 1 볼록부의 오목한 영역에 렌즈 재료로서의 제 2 액적을 배치하여 경화시킴으로써 곡률이 큰 마이크로 렌즈를 제공할 수 있다.

본 발명의 광학막은 기체 위에 형성된 광학막으로서, 상기 기체가 광 투과성 시트 또는 광 투과성 필름으로 이루어지고, 상기 마이크로 렌즈가 상기 광 투과성 시트 또는 상기 광 투과성 필름 위에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 광 투과성 시트 또는 상기 광 투과성 필름 위에, 높은 확산 효과를 발휘하는 마이크로 렌즈를 간단하게 형성할 수 있으므로, 양호한 확산 성능을 갖는 광학막을 제공할 수 있다.

본 발명의 프로젝션용 스크린은 광의 입사측 또는 출사측에 상기 광을 산란하는 산란막, 또는 광을 확산하는 확산막이 설치되어 있는 프로젝션용 스크린에 있어, 상기 광학막이 상기 산란막 또는 상기 확산막 중 적어도 하나에 이용되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 양호한 확산 성능을 갖는 광학막을 산란막 또는 확산막으로서 구비하고 있으므로, 휘도나 콘트라스트가 높은 고해상도의 프로젝션용 스크린을 제공할 수 있다.

본 발명의 프로젝터 시스템은 스크린과, 프로젝터로 구성되는 프로젝터 시스템에 있어서, 상기 프로젝션용 스크린이 상기 스크린으로서 이용되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 고해상도의 프로젝션용 스크린을 구비하고 있으므로, 고해상도의 프로젝터 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 확산판은 광을 산란하는 산란막이 설치되어 있는 확산판에 있어서, 상기 광학막이 상기 산란막으로서 이용되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 확산판에 높은 확산 효과를 발휘하는 마이크로 렌즈가 형성되어 있으므로, 양호한 확산 성능을 갖는 확산판을 제공할 수 있다.

본 발명의 백 라이트는 도광판과 확산판을 구비하고, 상기 도광판으로부터 광의 출사측에 확산판이 설치되어 구성되는 백 라이트에 있어서, 상기 확산판이 이용되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 높은 확산 효과를 발휘하는 마이크로 렌즈가 형성되어 있는 확산판이기 때문에, 양호한 확산 성능을 발휘할 수 있는 백 라이트를 제공할 수 있다.

본 발명의 전기 광학 장치는 전술한 백 라이트를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 양호한 확산 성능을 발휘할 수 있는 백 라이트를 전기 광 학 장치에 구비하고 있으므로, 콘트라스트가 양호한 전기 광학 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 전자 기기는 전술한 전기 광학 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 콘트라스트가 양호한 전기 광학 장치를 구비하고 있으므로, 해상도가 높은 전자 기기를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 마이크로 렌즈, 및 마이크로 렌즈의 제조 방법에 대해서 실시예를 들어 첨부 도면에 따라 상세하게 설명한다. 또한, 기체 위에 액적 토출 방법으로 기능액이 도포된 기판을 예로 들어 설명한다. 본 발명의 특징적인 구성 및 방법에 대하여 설명하기 전에, 우선, 액적 토출 방법에서 이용되는 기체, 액적 토출법, 액적 토출 장치, 표면 처리 방법, 뱅크 재료, 마이크로 렌즈 재료에 대하여 순차적으로 설명한다.

<기체>

본 발명에 이용되는 기체로서, Si 웨이퍼, 석영 글라스, 글라스, 플라스틱 필름, 금속판 등 각종의 것을 이용할 수 있다. 또한, 이들 각종 소재 기판의 표면에 반도체막, 금속막, 유전체막, 유기막 등이 하지층으로서 형성된 것을 기체로서 이용해도 좋다.

<액적 토출법>

액적 토출법의 토출 기술로서는 대전 제어 방식, 가압 진동 방식, 전기 기계 변환식, 전기열 변환 방식, 정전 흡인 방식 등을 들 수 있다. 여기에서, 대전 제 어 방식은 재료에 대전 전극에서 전하를 부여하고, 편향 전극에서 재료의 비상 방향을 제어해서 토출 노즐로부터 토출시키는 것이다. 또한, 가압 진동 방식은 재료에 30kg/㎠ 정도의 초고압을 인가하여 노즐 선단 측에 재료를 토출시키는 것으로, 제어 전압을 걸지 않을 경우에는 재료가 직진해서 토출 노즐로부터 토출되고, 제어 전압을 걸면 재료 간에 정전적인 반발이 일어나, 재료가 비산하여 토출 노즐로부터 토출되지 않는다. 또한, 전기 기계 변환 방식은 피에조 소자(압전 소자)가 펄스적인 전기 신호를 받아서 변형하는 성질을 이용한 것으로, 피에조 소자가 변형함으로써 재료를 저장한 공간에 가요 물질을 통하여 압력을 주고, 이 공간으로부터 재료를 밀어내서 토출 노즐로부터 토출시키는 것이다.

또한, 전기열 변환 방식은 재료를 저장한 공간 내에 설치한 히터에 의해, 재료를 급격하게 기화시켜 버블(거품)을 발생시키고, 버블의 압력에 의해 공간 내의 재료를 토출시키는 것이다. 정전 흡인 방식은 재료를 저장한 공간 내에 미소 압력을 가하여 토출 노즐에 재료의 메니스커스를 형성하고, 이 상태에서 정전 인력을 가함으로써 재료를 인출하는 것이다. 또한, 이밖에 전장(電場)에 의한 유체의 점성 변화를 이용하는 방식이나, 방전 불꽃으로 날리는 방식 등의 기술도 적용 가능하다. 액적 토출법은 재료의 사용에 낭비가 적고, 또한, 원하는 위치에 원하는 양의 재료를 정확하게 배치할 수 있는 이점을 가진다. 또한, 액적 토출법에 의해 토출되는 액체 재료의 1 방울당량은 예를 들면 1∼300 나노그램이다.

<액적 토출 장치>

다음으로, 상술한 액적 토출법을 이용하여 액체 재료를 토출하는 액적 토출 장치의 일례에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예에서는 액적 토출법을 이용하여 액적 토출 헤드로부터 기판에 대하여 액적을 토출(적하)하는 것에 의한 액적 토출 장치를 들어서 설명한다.

도 1은 액적 토출 장치(IJ)의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.

액적 토출 장치(IJ)는 액적 토출 헤드(1)와, X축 방향 구동축(4), Y축 방향 가이드 축(5), 제어 장치(CONT), 스테이지(7), 클리닝 기구(8), 테이블(9), 히터(15)를 구비하고 있다.

스테이지(7)는 이 액적 토출 장치(IJ)에 의해 액체 재료가 배치되는 기판(P)을 지지하는 것으로, 기판(P)을 기준 위치에 고정하는 도시하지 않은 고정 기구를 구비하고 있다.

액적 토출 헤드(1)는 복수의 토출 노즐을 구비한 멀티 노즐 타입의 액적 토출 헤드로서, 길이 방향과 X축 방향을 일치시키고 있다. 복수의 토출 노즐은 액적 토출 헤드(1)의 하면에 일정한 간격으로 설치되어 있다. 액적 토출 헤드(1)의 토출 노즐로부터 스테이지(7)에 지지되어 있는 기판(P)에 대하여 액체 재료가 토출된다.

X축 방향 구동축(4)에는 X축 방향 구동 모터(2)가 접속되어 있다. X축 방향 구동 모터(2)는 스테핑 모터 등이며, 제어 장치(CONT)로부터 X축 방향의 구동 신호가 공급되면, X축 방향 구동축(4)을 회전시킨다. X축 방향 구동축(4)이 회전하면 액적 토출 헤드(1)는 X축 방향으로 이동한다.

Y축 방향 가이드 축(5)은 테이블(9)에 대하여 움직이지 않도록 고정되어 있 다. 스테이지(7)는 Y축 방향 구동 모터(3)를 구비하고 있다. Y축 방향 구동 모터(3)는 스테핑 모터 등으로, 제어 장치(CONT)로부터 Y축 방향의 구동 신호가 공급되면, 스테이지(7)를 Y축 방향으로 이동한다.

제어 장치(CONT)는 액적 토출 헤드(1)에 액적의 토출 제어용 전압을 공급한다. 또한, X축 방향 구동 모터(2)에 액적 토출 헤드(1)의 X축 방향의 이동을 제어하는 구동 펄스 신호를, Y축 방향 구동 모터(3)에 스테이지(7)의 Y축 방향의 이동을 제어하는 구동 펄스 신호를 공급한다.

클리닝 기구(8)는 액적 토출 헤드(1)를 클리닝하는 것이다. 클리닝 기구(8)에는 도시하지 않은 Y축 방향의 구동 모터가 구비되어 있다. 이 Y축 방향의 구동 모터의 구동에 의해, 클리닝 기구는 Y축 방향 가이드 축(5)을 따라 이동한다. 클리닝 기구(8)의 이동도 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다.

히터(15)는 여기에서 램프 어닐에 의해 기판(P)을 열처리하는 수단으로, 기판(P) 위에 배치된 액체 재료에 포함되는 용매의 증발 및 건조를 행한다. 이 히터(15)의 전원 투입 및 차단도 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다.

액적 토출 장치(IJ)는 액적 토출 헤드(1)와 기판(P)을 지지하는 스테이지(7)를 상대적으로 주사하면서 기판(P)에 대하여 액적 토출 헤드(1)의 하면에 X축 방향으로 배열된 복수의 토출 노즐로부터 액적을 토출한다.

도 2는 피에조 방식에 의한 액체 재료의 토출 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 2에서 액체 재료를 수용하는 액체실(21)에 인접해서 피에조 소자(22)가 설치되어 있다. 액체실(21)에는 액체 재료를 수용하는 재료 탱크를 포함하는 액체 재료 공급계(23)를 통하여 액체 재료가 공급된다. 피에조 소자(22)는 구동 회로(24)에 접속되어 있고, 이 구동 회로(24)를 통하여 피에조 소자(22)에 전압을 인가하여 피에조 소자(22)를 변형시킴으로써 액체실(21)이 변형하고, 토출 노즐(25)로부터 액체 재료가 토출된다. 이 경우, 인가 전압의 값을 변화시킴으로써 피에조 소자(22)의 왜곡량이 제어된다. 또한, 인가 전압의 주파수를 변화시킴으로써, 피에조 소자(22)의 왜곡 속도가 제어된다. 피에조 방식에 의한 액적 토출은 재료에 열을 가하지 않기 때문에, 재료의 조성에 영향을 주기 어렵다는 이점을 가진다.

이상에서 설명한 액적 토출 장치는 본 발명에 따른 배치 방법이나 제조 방법에 이용하는 것이 가능하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 액적을 토출하여 소정의 착탄(着彈) 예정 위치에 착탄시킬 수 있다면, 어떤 장치를 이용하는 것도 가능하다.

<표면 처리 방법>

본 실시예의 표면 처리 방법으로서는 액적의 접촉각 제어를 위한 발액화 처리로서 기판의 표면에 유기 박막을 형성하는 방법, 또는 플라스마 처리 등을 채용할 수 있다. 또한, 발액화 처리를 양호하게 행하기 위해 전(前)처리 공정으로서 세정을 행하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 자외선 세정, 자외선/오존 세정, 플라스마 세정, 산 또는 알칼리 세정 등을 채용할 수 있다.

발액화 처리로서 유기 박막을 형성하는 방법에서는, 배선 패턴을 형성해야 할 기판의 표면에 실란 화합물이나 계면 활성제 등의 유기 분자로부터 유기 박막을 형성한다.

기판의 표면을 처리하기 위한 유기 분자는 기판에 물리적 또는 화학적으로 결합 가능한 관능기와, 그 반대측에 친액기 또는 발액기라 하는 기판의 표면성을 개질하는 (표면 에너지를 제어함) 관능기를 구비하고 있고, 기판에 결합하여 유기 박막을 형성하고 이상적으로는 단분자막으로 된다. 특히, 기판과 결합 가능한 관능기와 그 반대 측의 기판의 표면을 개질하는 관능기를 연결하는 유기 구조가 탄소의 직쇄 또는 일부 분기한 탄소쇄인 유기분자는 기판에 결합해서 자기 조직화하여 치밀한 자기 조직화막을 형성한다.

여기에서, 자기 조직화막이란 기판의 하지층 등의 구성 원자와 반응 가능한 결합성 관능기와 그 이외의 직쇄나 방향환 구조로 이루어지고, 직쇄 부위 사이에서의 반데르 발스 상호 작용이나 방향환 사이에서의 π-π 스태킹(stacking)에 의해 극히 높은 배향성을 갖는 화합물을 배향시켜 형성된 막이다. 이 자기 조직화막은 단분자를 배향시켜 형성되어 있으므로, 막 두께를 극히 얇게 할 수 있고, 또한 분자 레벨에서 균일한 막이 된다. 즉, 막의 표면에 같은 분자가 위치하기 때문에, 막의 표면에 균일하고 또한 우수한 발액성이나 친액성을 부여할 수 있다.

상기 높은 배향성을 갖는 화합물로서, 예를 들면 하기 일반식 R¹SiX¹ _aX² _(3-a)로 나타내는 것 같은 실란 화합물을 사용할 수 있다. 식 중에서 R¹은 유기기를 나타내고, X¹ 및 X²은 -OR², -R², -Cl을 나타내고, X¹ 및 X²에 포함되는 R²은 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타내고, a는 1∼3의 정수이다.

일반식 R¹SiX¹ _aX² _(3-a)로 나타내지는 실란 화합물은 실란 원자에 유기기가 치환하고, 나머지 결합기에 알콕시기 또는 알킬기 또는 염소기가 치환한 것이다. 유기기 R¹의 예로서는, 예를 들면 페닐기, 벤질기, 페네틸기, 히드록시페닐기, 클로로페닐기, 아미노페닐기, 나프틸기, 시안스레닐(thianthrenyl)기, 피레닐기, 티에닐기, 피롤릴기, 시클로헥실기, 시클로헥세닐기, 시클로펜틸기, 시클로펜테닐기, 피리디닐기, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기、 tert-부틸기, n-헥실기, n-옥틸기, n-디실기, n-옥타디실기, 클로로메틸기, 메톡시에틸기, 히드록시에틸기, 아미노에틸기, 시아노기, 머캅토프로필기, 비닐기, 알릴기, 아크릴록시에틸기, 메타크릴록시에틸기, 글리시독시프로필기, 아세톡시기 등을 예시할 수 있다.

X¹의 알콕시기나 염소기, Si-0-Si 결합 등을 형성하기 위한 관능기로서 물에 의해 가수 분해되어 알코올이나 산으로서 탈리(脫籬)한다. 알콕시기로서는, 예를 들면 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, sec-부톡시기, tert-부톡시기 등을 들 수 있다.

R²의 탄소수는 탈리하는 알코올의 분자량이 비교적 작고, 제거가 용이하게 형성된 막의 치밀성의 저하를 억제할 수 있다는 관점으로부터, 1∼4의 범위인 것이 바람직하다.

일반식 R¹SiX¹ _aX² _(3-a)로 나타내지는 대표적인 발액성 실란 화합물로서는, 불소 함유 알킬실란 화합물을 들 수 있다. 특히, R¹이 파플루오로알킬 구조 C_nF_{2n +1}로 나타내지는 구조를 가진 것으로, n은 1부터 18의 정수를 나타낸다. 불소 함유 알킬실란 화합물을 사용함으로써, 막의 표면에 플루오로알킬기가 위치하도록 각 화합물이 배향한 자기 조직화막이 형성되므로, 막의 표면에 균일한 발액성을 부여할 수 있다.

플루오로알킬기나 파플루오로알킬에틸 구조를 갖는 실란 화합물은 「FAS」라 총칭된다. 이들 화합물은 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 결합시켜 사용해도 좋다. 또한, FAS를 사용함으로써, 기판과의 밀착성과 양호한 발액성을 얻을 수 있다.

또한, 실란 화합물 이외에도 상기 높은 배향성을 갖는 화합물로서, 하기 일반식 R¹Y¹로 나타내지는 것 같은 계면 활성제를 이용할 수도 있다. R^lY¹에서, R¹은 소수성인 유기기를 나타내고, Y¹은 친수성인 극성기, -OH, -(CH₂CH₂O)nH, -COOH, -C OOA, -CONH₂, -SO₃H, -SO₃A, -OSO₃H, -OSO₃A, -PO₃H₂, -PO₃A, -NO₂, -NH₂, -NH₃B(암모늄염), ≡NHB(피리디늄염), -NX¹ ₃B(알킬암모늄염) 등이다. 다만, A는 1개 이상의 양이온을 나타내고, B는 1개 이상의 음 이온을 나타내는 것으로 한다. 또한, X¹은 앞에 나온 것과 같은 탄소수 1∼4의 알킬기를 의미하는 것으로 한다.

일반식 R¹Y¹로 나타내지는 계면 활성제는 양친매성 화합물로서, 친유성(親油性)의 유기기 R¹에 친수성 관능기가 결합한 화합물이다. Y¹은 친수성 극성기를 나타내고, 기판과의 결합 또는 흡착하기 위한 관능기이며, 유기기 R¹은 친유성을 가지며, 친수면의 반대 측에 배열함으로써 친수면 위에 친유면이 형성된다.

일반식 R¹Y¹로 나타내지는 대표적인 발액성 실란 화합물로서는, 불소 포함 알킬 계면 활성제를 들 수 있다. 특히, R¹이 파플루오로알킬 구조 C_nF_{2n + 1}나 파플루오로알킬에테르 구조로 나타내지는 구조를 갖는 것으로, n은 1부터 18의 정수를 나타낸다.

이들 파플루오로알킬 구조나 파플루오로알킬에테르 구조를 갖는 계면 활성제는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 조합시켜 사용해도 좋다. 또한, 파플루오로알킬기를 갖는 계면 활성제를 사용함으로써 기판과의 밀착성과 양호한 발액성을 얻을 수 있다.

또한, 불소를 함유하지 않는 알킬 구조여도 좋고, 일반적인 계면 활성제에도 치밀한 막을 형성시킴으로써 발액성을 얻을 수 있다.

실란 화합물이나 계면 활성제 등의 유기 분자 등으로 이루어지는 유기 박막은 상기 원료 화합물과 기판(P)을 동일한 밀폐 용기 안에 넣어 두고, 실온에서 2∼3일 사이 정도 방치함으로써 기판(P) 위에 형성된다. 또한, 밀폐 용기 전체를 80 ∼140℃로 유지함으로써, 1∼3시간 정도에 기판 위에 형성된다. 이들은 기상(氣相)으로부터의 형성법이지만, 액상으로부터도 자기 조직화막을 형성할 수 있다. 예를 들면, 원료 화합물을 포함하는 용액 안에 기판을 30분∼6시간 담그고, 세정, 건조함으로써 기판 위에 자기 조직화막이 형성된다. 또한, 원료 화합물을 포함하는 용액을 40∼80℃로 가열함으로써 5분∼2시간의 침지(浸漬)로 자기 조직화막을 형성할 수 있다.

한편, 플라스마 처리법에서는 상압 또는 진공 중에서 기판(P)에 대하여 플라스마 조사를 행한다. 플라스마 처리에 이용되는 가스 종류는 기판(P)의 표면 재질 등을 고려하여 여러 가지로 선택할 수 있다. 처리 가스로서는 플루오로카본계 화합물을 적절하게 이용할 수 있고, 예를 들면 4불화메탄, 파플루오로헥산, 파플루오로데칸 등을 예시할 수 있다. 4불화메탄을 처리 가스로 하는 플라스마 처리법(CF₄ 플라스마 처리법)의 처리 조건은, 예를 들면 플라스마 파워가 50∼1000W, 4불화탄소 가스 유량이 50∼100mL/min, 플라스마 방전 전극에 대한 기판 반송 속도가 0.5∼1020mm/sec, 기판 온도가 70∼90℃로 된다.

<뱅크 재료>

본 발명에 이용되는 뱅크 재료로서는, 형성시에 액적으로서 토출 가능한 액상으로, 그 후 고형화 가능한 것이면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 재료로서는 수지를 용매에 용해한 용액을 도포한 후 용제를 제거하도록 한 것, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 광경화성 수지, 수지 용액, 미립자 분산액 등 여러 가지 수지나 미 립자를 들 수 있다.

뱅크 재료로서는 일반적으로 폴리이미드, 아크릴 수지, 노보락계 수지 등 유기 재료가 사용된다. 상기 외에도, 폴리비닐알콜, 불포화 폴리에스테르, 메틸메타크릴 수지, 폴리에틸렌, 디알릴프타레이트, 에틸렌프로필렌디엔모노머, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리우레탄, 멜라민 수지, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 스틸렌부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리스틸렌, 폴리초산비닐, 폴리에스테르, 폴리부타디엔, 폴리벤지미다졸, 폴리아크릴니트릴, 에피클로로히드린, 폴리설피드, 폴리이소프렌 등의 올리고머 등을 채용할 수 있다.

뱅크 재료는 접촉시키는 수지나 용액에 용해 또는 반응하면 안되기 때문에, 토출 후에 광 또는 열에 의해 경화하는 경화성 수지인 것이 바람직하다.

이러한 광경화성 수지는 보통 적어도 1개 이상의 관능기를 갖고, 광중합 개시제에 광을 조사함으로써 발생하는 이온 또는 라디칼에 의해 이온 중합, 라디칼 중합을 행하고, 분자량을 증가시켜 필요하면 가교 구조의 형성을 행하는 모노머나 올리고머, 광중합 개시제를 적어도 갖는 수지 조성물을 경화시킨 것이 있다. 여기에서 말하는 관능기란, 비닐기, 카르복실기, 아미노기, 수산기, 에폭시기 등의 반응의 원인이 되는 원자단 또는 결합 양식을 말한다.

또한, 열경화성 수지는 보통 적어도 1개 이상의 관능기를 갖고, 열중합 개시제에 열을 가함으로써 발생하는 이온 또는 라디칼에 의해 이온 중합, 라디칼 중합을 행하고, 분자량을 증가시켜 필요하면 가교 구조의 형성을 행하는 모노머나 올리 고머, 열중합 개시제를 적어도 갖는 수지 조성물을 경화시킨 것이다. 여기에서 말하는 관능기란, 비닐기, 카르복실기, 아미노기, 수산기, 에폭시기 등의 반응의 원인이 되는 원자단 또는 결합 양식을 말한다.

또한, 니스(varnish)와 같이 수지 용액에서는, 폴리이미드와 같이 미리 내열성이 좋은 폴리머를 용해시켜 두고, 건조에 의해 석출시킴으로써 광이나 열로 경화 시키지 않고 뱅크로서 채용할 수 있다.

또한, 내열성과 우수한 광 투과성을 획득할 수 있다는 점에서, 미립자 분산 액을 채용할 수도 있다. 미립자로서는, 실리카, 알루미나, 티타니아, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 아크릴 수지, 유기 실리콘 수지, 폴리스틸렌, 요소 수지, 포름알데히드 축합물 등의 미립자를 들 수 있고, 이들 중 1종을 이용하거나, 또는 복수 종을 혼합하여 이용할 수 있다. 미립자를 채용한 경우에는, 건조에 의해 퇴적함으로써 응집시켜 뱅크로서 사용할 수 있다. 또한, 입자 간 및 기판 입자 간에서 밀착성을 향상시키기 위해, 입자 표면에 감광성 또는 감열성의 표면 처리를 실시해도 좋다.

본 실시예에서 이용되는 상기 뱅크 재료의 액적은 원하는 기능을 손상하지 않는 범위에서 필요에 따라 불소계, 실리콘계, 비이온계 등의 표면 장력 조절재를 미량 첨가할 수 있다. 이들 표면 장력 조절재는 잉크의 도포 대상물에의 젖음성의 제어를 가능하게 하고, 도포한 막의 레벨링성을 개량하고, 도포막의 요철의 발생, 울퉁불퉁함의 발생 등의 방지에 도움이 된다.

이렇게 하여 조제한 뱅크 재료의 액적의 점도는 1∼50mPa·s인 것이 바람직 하다. 액적 토출 장치에서 용액을 도포할 경우, 점도가 1mPa·s보다 작은 경우는 노즐 주변부가 액적의 유출에 의해 오염되기 쉽고, 또 점도가 50mPa·s보다 큰 경우에는 노즐 구멍에서 구멍이 막히고 빈도가 높아져 원활한 액적 토출이 곤란해지기 때문이다. 더 바람직하게는 5∼20mPa·s인 것이 바람직하다.

또한, 이렇게 조제한 뱅크 재료의 액적의 표면 장력은 1∼50mPa·s인 것이 바람직하다. 이 표면 장력은 0.02 ∼0.07N/m의 범위에 들어가는 것이 바람직하다. 액적 토출 장치에서 용액을 도포할 경우, 표면 장력이 0.02N/m 미만이면, 액적의 노즐면에 대한 젖음성이 증대하기 때문에 비행 곡선이 발생하기 쉬워지고, 0.07N/m를 넘으면 노즐 선단에서의 메니스커스의 형상이 안정하지 않기 때문에 액적의 토출량, 토출 타이밍의 제어가 곤란해지기 때문이다.

<마이크로 렌즈 재료>

본 발명에 이용되는 마이크로 렌즈(30)를 구성하는 재료로서는 형성시에 액적으로서 토출 가능한 액상으로, 그 후 경화 가능한 것이며, 또한 경화 후 렌즈로서의 기능을 가질 수 있는 광에 대하여 투과성을 갖는 재료이면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 수지로서는 상기 투과성을 갖는 수지를 용매에 용해한 용액을 도포한 후 용제를 제거하도록 한 것, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 광경화성 수지 등 여러 가지 수지를 들 수 있지만, 경화가 용이 또한 신속하고, 또한 경화시에 렌즈 성형 재료 및 기재가 고온으로 되지 않는 점에서 광경화성 수지가 바람직하다.

이러한 광경화성 수지는 보통 적어도 1개 이상의 관능기를 갖고, 광중합 개시제에 광을 조사함으로써 발생하는 이온 또는 라디칼에 의해 이온 중합, 라디칼 중합을 행하고, 분자량을 증가시켜 필요하면 가교 구조의 형성을 행하는 모노머나 올리고머, 광중합 개시제를 적어도 갖는 수지 조성물을 경화시킨 것이다. 여기에서 말하는 관능기란 비닐기, 카르복실기, 수산기 등 반응의 원인이 되는 원자단 또는 결합 양식을 말한다.

이러한 모노머, 올리고머로서는, 불포화 폴리에스테르형, 엔티올형, 아크릴형 등을 들 수 있고, 그 중에서도 경화 속도, 물성 선택의 폭이 넓기 때문에 아크릴형이 바람직하다. 이러한 아크릴형의 모노머, 올리고머의 내, 단관능기의 것으로서는, 2-에틸헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실EO 부가물 아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트의 카프로락톤 부가물, 2-페녹시에틸아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 노닐페놀EO 부가물 아크릴레이트, 노닐페놀EO 부가물에 카프로락톤 부가한 아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 테트라히드로프루프릴아크릴레이트, 프루프릴 알코올의 카프로락톤 부가물 아크릴레이트, 아크릴로일모르포린, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 디시클로펜타닐아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸아크릴레이트,이소보닐아크릴레이트, 4,4-디메틸-1,3-디옥솔란의 카프로락톤 부가물의 아크릴레이트, 3-메틸-5,5-디메틸-1,3-디옥솔란의 카프로락톤 부가물의 아크릴레이트 등을 들 수 있다.

또한, 아크릴형의 모노머, 올리고머의 내, 다관능의 것으로서는, 헥산디올아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 히드록시피발린산네오펜틸글리콜에스테르디아크 릴레이트, 히드록시피발린산네오펜틸글리콜에스테르의 카프로락톤 부가물 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올의 디글리시딜에테르의 아크릴산 부가물 디아크릴레이트, 히드록시피발알데히드와 트리메티롤프로판의 아세탈 화합물의 디아크릴레이트, 2,2-비스[4-(아크릴로일록시디에톡시)페닐] 프로판, 2,2-비스[4-(아크릴로일록시디에톡시)페닐] 메탄, 수소 첨가 비스페놀에틸렌옥사이드 부가물의 디아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올디아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판프로필렌옥사이드 부가물 트리아크릴레이트, 글리세린프로필렌옥사이드 부가물 트리아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트펜타아크릴레이트 혼합물, 디펜타에리스리톨의 카프로락톤 부가물 아크릴레이트, 트리스(아크릴로일록시에틸) 이소시아뉴레이트, 2-아크릴로일록시에틸포스페이트 등을 들 수 있다.

또한, 상기의 투과성을 갖는 수지에는, 미리 광 확산성 미립자를 혼합, 분산시켜 두어도 좋다. 광 확산성 미립자로서는 실리카, 알루미나, 티타니아, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 아크릴 수지, 유기 실리콘 수지, 폴리스틸렌, 요소 수지, 포름알데히드 축합물 등의 미립자를 들 수 있고, 이들 중 1종이 이용되거나, 또는 복수 종이 혼합되어 이용된다. 다만, 광 확산성 미립자가 충분한 광 확산성을 발휘하기 위해서는, 이 미립자가 광 투과성인 경우, 그 굴절율이 상기 광 투과성 수지의 굴절율과 충분히 차이가 있을 필요가 있다. 따라서 광 확산성 미립자가 광 투과성인 경우에는, 이러한 조건을 충족하도록 사용하는 광 투과성 수지에 따라 적절하게 선정되어 이용할 수 있다.

이러한 광 확산성 미립자는, 전술한 바와 같이 미리 광 투과성 수지에 분산시켜짐으로써, 액적 토출 헤드로부터 토출 가능한 액상으로 조정되어 있다. 그 때, 광 확산성 미립자의 표면을 계면 활성제로 피복 처리하는 것이나, 또는 용융 수지로 덮는 처리를 행함으로써 광 확산성 미립자의 광 투과성 수지에의 분산성을 높여 두는 것이 바람직하며, 이러한 처리를 함으로써 액적 토출 헤드로부터의 토출이 양호해지는 유동성을, 이 광 확산성 미립자를 분산시킨 광 투과성 수지에 부가할 수 있다. 또한, 표면 처리를 행하기 위한 계면 활성제로서는, 양이온(cation)계, 음이온(anion)계, 비이온계, 양성, 실리콘계, 불소 수지계 등의 것이 광 확산 미립자의 종류에 따라 적절하게 선택되어 이용된다.

또한, 이러한 광 확산성 미립자로서는 그 입경이 5nm 이상, 1000nm 이하의 것을 이용하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 입경이 200nm 이상, 500nm 이하의 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 범위로 하면, 입경이 200nm 이상인 것에 의해 그 광 확산성이 양호하게 확보되고, 또한 500nm 이하인 것에 의해 액적 토출 헤드의 노즐로부터 양호하게 토출할 수 있다.

이러한 광 확산성 미립자를 혼합, 분산시킨 광 투과성 수지로부터 얻어진 마이크로 렌즈(30)에서는, 광 확산성 미립자에 의해 복합화하고 있는 것으로부터, 더한층 높은 확산 성능이 부여되는 동시에 열가소성을 억제할 수 있기 때문에 우수한 내열성을 얻을 수 있다.

또한, 내열성과 우수한 광 투과성을 획득할 수 있다는 점에서, 무기 성분을 포함하는 수지를 채용할 수도 있다. 구체적으로는 규소, 게르마늄, 티탄 등을 들 수 있지만, 입수하기 쉽다는 점에서 규소를 함유하는 수지가 바람직하다.

이러한 폴리머로서는, 폴리실록산, 폴리실란, 폴리실라잔을 들 수 있다. 이들 화합물은 고분자 주쇄 골격에 규소를 포함하고 있어, 열이나 빛, 촉매 등에 의한 화학 반응에 의해 글라스에 유사한 규소 산화물을 형성한다. 그렇게 해서 형성된규소 산화물은 유기 재료만으로 이루어지는 수지 등에 비하여 우수한 내열성과 광 투과성을 갖기 때문에 마이크로 렌즈 재료로서는 적절하다.

보다 구체적으로는, 알콕시기를 갖는 폴리실록산 용액을 촉매와 함께 토출한 후, 건조하고 가열함으로써 알콕시기를 축합하고 규소 산화물을 얻을 수 있다. 또한, 폴리실란 용액을 토출한 후, 자외선을 조사하고 상기 폴리실란을 광산화함으로써, 규소 산화물을 얻을 수 있다. 폴리실라잔 용액을 토출한 후, 상기 폴리실라잔을 자외선이나 산, 또는 알칼리 등으로 가수 분해하고, 또한 산화함으로써 규소 산화물을 얻을 수 있다.

본 실시예에 이용되는, 상기 마이크로 렌즈 재료의 잉크는 목적하는 기능을 해하지 않는 범위에서 필요에 따라 불소계, 실리콘계, 비이온계 등의 표면 장력 조절재를 미량 첨가할 수 있다. 이들 표면 장력 조절재는 잉크의 도포 대상물에의 젖음성의 제어를 가능하게 하고, 도포한 막의 레벨링성을 개량하고, 도포막의 요철의 발생, 울퉁불퉁함의 발생 등의 방지에 도움이 된다.

이렇게 하여 조제한 마이크로 렌즈 재료의 액적의 점도는 1∼50mPa·s인 것이 바람직하다. 액적 토출 장치에서 용액을 도포할 경우, 점도가 1mPa·s보다 작은 경우에는 노즐 주변부가 액적의 유출에 의해 오염되기 쉽고, 또 점도가 50mPa· s보다 큰 경우에는, 노즐 구멍에서 구멍이 막히고 빈도가 높아져 원활한 액적의 토출이 곤란해지기 때문이다. 더 바람직하게는 5∼20mPa·s인 것이 바람직하다.

또한, 이렇게 하여 조제한 마이크로 렌즈 재료의 액적의 표면 장력은 1∼50mPa·s인 것이 바람직하다. 이 표면 장력은 0.02∼0.07N/m의 범위에 들어가는 것이 바람직하다. 액적 토출 장치에서 용액을 도포하는 경우, 표면 장력이 0.02N/m 미만이면, 액적의 노즐면에 대한 젖음성이 증대하기 때문에 비행 곡선이 발생하기 쉬워지고, 0.07N/m을 넘으면 노즐 선단에서의 메니스커스의 형상이 안정하지 않기 때문에 액적의 토출량, 토출 타이밍의 제어가 곤란해지기 때문이다.

<마이크로 렌즈의 제조 방법>

본 실시예에서는 표면 처리를 행한 기판 위에 액적 토출법에 의해 액적 토출 헤드의 토출 노즐로부터 뱅크 재료 또는 뱅크 재료를 포함하는 액적을 액적 모양으로 토출 배치하고, 특이 형상으로 건조함으로써 뱅크를 형성한다. 또한, 액적 토출법에 의해 액적 토출 헤드의 토출 노즐로부터 마이크로 렌즈 재료 또는 마이크로 렌즈 재료를 포함하는 액적을 액적 모양으로 토출하여 뱅크 위에 배치한다. 이 뱅크를 이용함으로써 렌즈 형상을 제어한 마이크로 렌즈를 형성하는 방법을 설명한다.

도 3의 (a)∼(g)는 마이크로 렌즈의 제조 공정을 나타내는 공정 단면도이며, 도 4는 마이크로 렌즈의 제조 공정의 순서를 나타내는 개략 흐름도이다.

도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 마이크로 렌즈의 제조 방법에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예의 마이크로 렌즈 형성 방법은 기판 세정 공정, 기판 표 면 처리 공정, 뱅크 재료 배치 공정, 건조 공정, 열처리/광처리 공정, 뱅크 표면 처리 공정, 마이크로 렌즈 재료 배치 공정 및 마이크로 렌즈 재료 경화 공정으로부터 개략 구성된다. 이하, 각 공정에 대하여 상세하게 설명한다.

(기판 세정 공정)

도 4의 스텝 S1에서는 기판(P)을 세정한다. 기판(P)의 발액화 처리를 양호하게 행하기 위해 발액화 처리의 전처리 공정으로서 세정을 행하는 것이 바람직하다. 기판(P)의 세정 방법은, 예를 들면 자외선 세정, 자외선/오존 세정, 플라스마 세정, 산 또는 알칼리 세정 등을 채용할 수 있다. 또한, 기판(P)은 글라스를 이용했다.

(기판 표면 처리 공정)

도 4의 스텝 S2에서는 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(P)의 표면을 표면 처리한다. 기판(P)의 표면 처리는 렌즈 직경으로 되는 뱅크 재료의 착탄경(着彈徑)을 작게 하는 목적으로 필요한 접촉각이 얻어지도록 기판(P)의 표면을 발액화하는 것이다. 기판 발액화 처리 공정은 기판(P) 표면을 뱅크 재료로서의 기능액(X1)에 대하여 발액성으로 가공한다. 기판(P)의 표면을 발액화하는 방법으로는, 기판(P) 표면에 유기 박막을 형성하는 방법, 플라스마 처리법 등을 채용할 수 있다. 또한, 여기에서는 유기 박막을 형성하는 방법을 채용했다. 그리고 발액층(H1)은 발액성이 부여된다.

(뱅크 재료 배치 공정)

도 4의 스텝 S3에서는 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판(P)의 소정의 위 치에 액적 토출 장치(IJ)를 이용하여, 뱅크 재료로서의 기능액(X1)을 기판(P) 위에 토출하여 배치시킨다. 여기서는 뱅크 재료로서 광 경화성 수지 용액을 이용하여, 포토레지스트 용액 OFPR(도쿄오카 공업 주식회사)을 토출한다. 또한, 액적 토출의 조건으로서는, 예를 들면 액적 중량 4ng/dot, 액적 속도(토출 속도) 5∼7m/sec로 행할 수 있다. 또한, 액적을 토출하는 분위기는 온도 60℃ 이하, 습도 80% 이하로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 액적 토출 헤드(1)의 토출 노즐이 구멍 막힘 없이 안정한 액적 토출을 행할 수 있다. 또한, 뱅크 재료로서는 광 경화성 수지 용액 외에도 열 경화성 수지 용액을 선택할 수 있고, 수지 형태로서는 폴리머의 형태여도 모노머의 형태여도 좋다. 모노머가 액상인 경우에는 용액이 아니라 모노머 그 자체를 잉크로 해도 좋다. 또한, 광이나 열에 미관능성 폴리머 용액을 이용할 수도 있다.

발액층(H1)은 발액성이 부여되어 있기 때문에, 토출된 기능액(X1)의 일부가 발액층(H1)에 튀겨져서 뱅크 직경이 작아지려 한다. 뱅크 직경이 작아지면, 뱅크(29)를 치밀하게 형성하기 쉬워진다.

(건조 공정)

도 4의 스텝 S4에서는 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 기판(P) 위에 배치된 뱅크 재료로서의 기능액(X1)을 건조한다. 뱅크 재료로서 기능액(X1)을 토출한 후, 분산매를 제거하고 건조 처리를 한다. 그리고 뱅크(29)로서 얼룩 발생에 의한 특이 형상을 얻을 수 있다. 이 얼룩 발생에 의한 특이 형상은 제 1 볼록부의 중앙부가 오목한 것이나, 고리 모양으로 되어 있는 것 등이 있고, 「커피 스테인」현상이 라고도 불리며, 문헌 1(R. D. Deegan, et. al., Nature, 389, 827 (1997))에도 개시된 바와 같이, 액적 중의 고형분이 내부 대류에 의해 주변부에 모이는 현상에 의한 것도 있다. 문헌 2(R. D. Deegan, et. al., Langmuir, 20, 7789(2004))에 의하면, 그 특이 형상은 액적의 건조 속도가 빠르고 점도가 낮을수록 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 저비점 또는 저점도의 용액을 이용할수록 이 특이 형상을 형성하기 쉬워진다. 또한, 건조 속도를 빠르게 하기 위해, 이 특이 형상이 형성되는 한도에서 가열 또는 감압이란 환경 하에서 건조를 행하는 것이 바람직하다. 그리고, 뱅크 재료막(29a)을 형성할 수 있다.

가열 처리는, 예를 들면 기판을 가열하는 통상의 핫 플레이트, 전기로 등에 의한 처리 외에, 램프 어닐에 의해 행할 수도 있다. 램프 어닐에 사용하는 광의 광원으로서는 특별히 한정되지 않지만, 적외선 램프, 크세논 램프, YAG 레이저, 아르곤 레이저, 탄산 가스 레이저, XeF, XeCl, XeBr, KrF, KrCl, ArF, ArCl 등 엑시머 레이저 등을 광원으로 사용할 수 있다. 이들 광원은 일반적으로, 출력 10W 이상 5000W 이하의 범위의 것을 이용할 수 있지만, 본 실시예에서는 100W 이상 1000W 이하의 범위로 충분하다.

또한, 감압 처리는 로터리 펌프, 진공 펌프, 터보 펌프 등에 의해 행할 수 있다. 이들 펌프가 내장된 일반적인 감압 건조기여도 좋고, 가열 처리와 조합시켜도 좋다. 이들 감압 건조하는 공정은 10¹∼10⁴Pa의 비교적 진공도가 낮은 감압 하에서 달성되고, 진공도가 지나치게 높은 경우, 용매가 갑자기 끓어버려 목적하는 형상을 획득하기 어렵다.

그리고, 이 건조 공정에 의해 뱅크 재료는 주변부가 제방 모양으로 쌓아 올려지고 내주(內周)가 오목한 형상으로 된다. 이 형상을 원자간력 현미경(AFM)으로 관찰한 결과, 외주부는 글라스 기판 표면보다도 약 5㎛ 높게 쌓아 올려져 있는 것이 확인되었다.

(열처리/광처리 공정)

도 4의 스텝 S5에서는 도 3의 (d)에 나타낸 바와 같이, 건조한 뱅크 재료를 경화 처리한다. 건조 공정 후의 뱅크 재료막(29a)은, 계속해서 나와 토출하는 마이크로 렌즈 재료와의 상용(相溶)을 억제하고, 뱅크로서의 기계적 열적 강도를 높이기 위해서 경화할 필요가 있다. 또는, 수지 용액의 경우도 같은 목적으로 용매를 완전히 제거할 필요가 있다. 그 때문에 토출 공정 후의 기판(P)에는 열처리 및 /또는 광처리가 실시된다. 그리고 제 1 볼록부로서의 뱅크(29)를 형성할 수 있다.

열처리 및 /또는 광처리는 보통 대기 중에서 행해지지만, 필요에 따라 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스 분위기 중에서 행할 수도 있다. 열처리 및/또는 광처리의 처리 조건은, 용매의 비점(증기압), 분위기 가스의 종류나 압력, 중합 개시제의 반응 온도 또는 반응 노광량, 가교 반응의 반응 온도 또는 반응 노광량, 올리고머나 폴리머의 글라스 전이 온도, 기재(基材)의 내열 온도, 미립자의 분산성이나 산화성 등의 열적 거동 등을 고려하여 적절하게 결정된다.

광처리는 자외선, 원자외선, 전자선, X선 등을 이용하여 뱅크를 경화 형성할 수 있고, 모두 1J/㎠ 이하인 것이 바람직하며, 생산성 향상을 위해 0.2J/㎠ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 열처리는 핫 플레이트, 전기로 등에 의한 처리 외에 램프 어닐에 의해 행할 수 있고, 경화물의 글라스 전이 온도 이하라면 200℃ 이하인 것이 바람직하다.

(뱅크 표면 처리 공정)

도 4의 스텝 S6에서는 도 3의 (e)에 나타낸 바와 같이, 경화 처리한 뱅크 재료의 뱅크 표면을 표면 처리한다. 뱅크 표면 처리 공정은 마이크로 렌즈 형상으로서 볼록 형상을 형성하고, 필요한 애스펙트비를 얻을 수 있도록 뱅크 표면을 발액화하는 발액화 처리 공정이다.

구체적인 뱅크 표면을 발액화하는 방법으로는, 기판(P)의 표면 처리에 이용한 방법과 동일한 방법을 채용할 수 있고, 유기 박막을 형성하는 방법, 플라스마 처리법 등을 채용할 수 있다. 또한, 기판(P)의 발액화 처리와 같이 발액화 처리를 양호하게 행하기 위해, 전처리 공정으로서 세정을 행하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 자외선 세정, 자외선/오존 세정, 플라스마 세정, 산 또는 알칼리 세정 등을 채용할 수 있다. 또한, 미리 발액성을 갖는 뱅크 재료를 액적으로서 이용하는 경우에는 발액화 처리 공정을 생략할 수 있다.

구체적으로는, 특이 형상으로 건조한 뱅크 재료를 형성한 글라스 기판을 플라스마 파워가 700W, 산소 가스 유량이 50mL/min, 플라스마 방전 전극에 대한 기판의 상대 이동 속도가 1mm/sec, 기판 온도가 30℃인 처리를 행하고, 기판 표면에 유기 불순물을 제거하는 동시에, 기판 표면에 히드록실기(-OH)를 형성하여 해당 표면의 활성화를 행했다. 또한 연속해서, 플라스마 파워가 700W, 4불화탄소 가스 유량 이 70mL/min, 플라스마 방전 전극에 대한 기판 반송 속도가 100mm/sec, 기판 온도가 30℃로 처리를 행했다. 얻어진 뱅크 재료 표면 위의 정적 접촉각을 물로 측정한 결과, 약 100°였다. 그리고 발액층(H2)은 발액성이 부여된다.

(마이크로 렌즈 재료 배치 공정)

도 4의 스텝 S7에서는 도 3의 (f)에 나타낸 바와 같이, 표면 처리한 제 1 볼록부로서의 뱅크(29) 위에 액적 토출 장치(IJ)를 이용하여, 마이크로 렌즈 재료를 토출하여 배치시킨다.

여기서는, 마이크로 렌즈 재료로서 광 경화성 수지액을 사용하고 모노머액을 이용한 기능액(X2)을 토출한다. 또한, 액적 토출의 조건으로는, 예를 들면 액적의 중량이 4ng/dot, 액적 속도(토출 속도)가 5∼7m/sec로 행할 수 있다. 또한, 액적을 토출하는 분위기는, 온도 60℃ 이하, 습도 80% 이하로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 액적 토출 헤드(1)의 토출 노즐이 구멍 막힘 없이 안정한 액적 토출을 행할 수 있다. 또한, 마이크로 렌즈 재료로서는, 광 경화성 수지 용액 외에도 열 경화성 수지 용액을 선택할 수도 있고, 수지의 형태로서는 폴리머 형태여도 모노머 형태여도 좋다. 모노머가 액상인 경우에는, 용액이 아니라 모노머 그 자체를 잉크로 해도 좋다. 또한, 광이나 열에 미관능성 폴리머 용액을 이용할 수도 있다.

발액층(H2)은 발액성이 부여되어 있기 때문에, 토출된 기능액(X2)의 일부가 발액층(H2)에 튀겨져, 뱅크(29)와 마이크로 렌즈(30)와의 밀착성은 작아지게 되지만, 뱅크(29)로부터 흘러 넘치지 않도록 배치할 수 있는 액량을 늘릴 수 있고, 마 이크로 렌즈(30)는 곡률 또는 애스펙트비(종횡비)가 높아진다.

(마이크로 렌즈 재료 경화 처리 공정)

도 4의 스텝 S8에서는 도 3의 (g)에 나타낸 바와 같이, 렌즈 재료를 경화 처리한다.

마이크로 렌즈 재료 배치 공정 후의 마이크로 렌즈 재료는, 렌즈로서의 기계적 열적 강도를 높이기 위해서 경화할 필요가 있다. 그 때문에 토출 공정 후의 기판(P)에는 열처리 및/또는 광처리가 실시된다. 그리고 마이크로 렌즈(30)가 형성된다.

열처리 및/또는 광처리는 보통 대기 중에서 행해지지만, 필요에 따라 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스 분위기 중에서 행할 수도 있다. 열처리 및/또는 광처리의 처리 조건은 용매의 비점(증기압), 분위기 가스의 종류나 압력, 중합 개시제의 반응 온도 또는 반응 노광량, 가교 반응의 반응 온도 또는 반응 노광량, 올리고머나 폴리머의 글라스 전이 온도, 기재의 내열 온도, 미립자의 분산성이나 산화성 등의 열적 거동 등을 고려해서 적절하게 결정된다.

광처리는 자외선, 원자외선, 전자선, X선 등을 이용하여 마이크로 렌즈 재료를 경화 형성할 수 있고, 모두 1J/㎠ 이하인 것이 바람직하고, 생산성 향상을 위해 0.2J/㎠ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 열처리는 핫 플레이트, 전기로 등에 의한 처리 외에, 램프 어닐에 의해 행할 수 있고, 경화물의 글라스 전이 온도 이하이면 200℃ 이하인 것이 바람직하다. 글라스 전이 온도 이상으로 과열한 경우, 열에 의한 늘어짐에 의해 곡률이 낮은 렌즈 형상으로 변형할 우려가 있다.

다음으로, 이상에서 설명한 마이크로 렌즈(30)의 적용 가능한 본 발명의 확산판(43)에 대하여 설명한다. 도 5는 확산판(43)을 나타내는 도면이다. 확산판(43)은 기판(P) 위에 제 1 볼록부로서의 뱅크(29)가 형성되어 있고, 또한 이 위에 마이크로 렌즈(30)가 형성되어 구성되어 있다. 기판(P)의 재질은 글라스이고, 마이크로 렌즈(30)의 재질은 광 경화성 수지이다.

다음으로, 마이크로 렌즈(30)를 갖는 확산판(43)을 사용한 본 발명의 백 라이트(40)에 대하여 설명한다. 도 6은 백 라이트(40)를 나타내는 도면이다. 백 라이트(40)는 광원(41), 도광판(42), 확산판(43), 반사판(44), 프리즘 시트(45) 등으로 구성되어 있다. 광원(41)으로부터의 광이 도광판(42)에 입사하면, 입사한 광이 도광판(42)을 통과하여 확산판(43)에 입사한다. 그리고 그 광은 확산판(43)에서 확산되어 프리즘 시트(45)를 통과하여 액정 패널(110)(도 7 참조)에 조사된다. 또한, 누설된 광은 반사판(44)에 의해 반사하여 도광판(42)에 입사한다. 확산판(43)에는 제 1 볼록부로서의 뱅크(29) 위에 마이크로 렌즈(30)가 형성되어 있으므로, 도광판(42)으로부터의 광이 확산판(43)에서 충분히 확산 가능하도록 구성되어 있다. 마이크로 렌즈(30)의 곡률이 크므로, 확산판(43)에서 광의 확산이 커진다. 확산판(43)에 의해 확산된 광은 프리즘 시트(45)를 통과하면 액정 패널(110)(도 7 참조)의 화소에 대하여 수직으로 들어가도록 조정된다.

다음으로, 확산판(43)을 갖는 백 라이트(40)를 사용한 본 발명의 전기 광학 장치로서의 액정 표시 장치(100)에 대하여 설명한다. 도 7은 액정 표시 장치(100)를 나타내는 도면이다. 액정 표시 장치(100)는 백 라이트(40), 액정 패널(110), 드라이버 LSI(도시 생략) 등으로 구성되어 있다. 액정 패널(110)은 2장의 글라스 기판(101a, 101b), 2장의 편광판(102a, 102b), 액정(103), 컬러 필터(104), TFT(105), 배향막(106) 등으로 구성되어 있다. 글라스 기판(101a 및 101b)의 외측 표면에는 편광판(102a 및 102b)이 부착되어 있다. 글라스 기판(101a)의 내측 표면에는 TFT(105) 등이 형성되어 있다. 글라스 기판(101b)의 내측 표면에는 컬러 필터(104)나 배향막(106) 등이 형성되어 있다. 글라스 기판 101a와 글라스 기판 1 01b 사이에 액정(103)이 배치되어 있다.

글라스 기판(101a, 101b)은 액정 패널(110)를 구성하는 투명한 기판이다. 편광판(102a, 102b)은 특정한 편광 성분을 투과 또는 흡수할 수 있다. 액정(103)은 몇 종류의 네마틱(nematic) 액정을 혼합함으로써, 그 특성을 조정할 수 있다. 컬러 필터(104)는 R, G, B의 삼원색을 갖는 염료나 안료가 들어간 수지막이다. TFT(105)는 액정(103)을 구동하기 위한 구동용 스위칭 소자이다. 배향막(106)은 액정(103)을 배향시키기 위한 유기 박막으로, 폴리이미드 박막이 주류이다.

그리고 백 라이트(40)에서 출사한 광은 편광판(102a)과 글라스 기판(101a)을 통과하고, 또한 액정(103), 배향막(106), 컬러 필터(104)를 순차적으로 통과하여 소정의 화상 및 영상을 액정 패널(110)에 표시할 수 있다. 백 라이트(40)에는 마이크로 렌즈(30)를 구비한 확산판(43)이 있으므로, 액정 표시 장치(100)는 고휘도, 고해상도의 화상 및 영상을 제공할 수 있다.

다음으로, 이러한 제조 방법에 의해 얻어진 마이크로 렌즈(30)를 광학막(31)에 적용한 경우의 예에 대하여 설명한다.

도 8은 광학막(31)의 예를 나타내는 도면이며, 도 8의 (a), (b)는 광학막(31)의 예를 나타내는 개략 사시도이다. 이 광학막(31)은 전술한 바와 같이, 기판(11)으로서 광 투과성 시트 또는 광 투과성 필름이 이용되어 형성된 것으로, 도 8의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 이 기판(11) 위에 다수의 마이크로 렌즈(30)가 종횡으로 설치됨으로써, 본 발명의 광학막(31a, 31b)으로 구성된 것이다.

여기에서, 도 8의 (a)에 나타낸 광학막(31a)은 마이크로 렌즈(30)가 종횡으로 조밀하게, 즉 인접한 마이크로 렌즈(30, 30)의 간격이 이 마이크로 렌즈(30)의 직경(밑면의 외경)에 비해서 충분히 작아지도록 서로 근접한 상태로 설치된 것이므로, 후술하는 바와 같이 스크린의 렌티큘러(lenticular) 시트로서 이용되고 있는 것이다. 한편, 도 8의 (b)에 나타낸 광학막(31b)은 상기 광학막(31a)에 비하여 마이크로 렌즈(30)가 조밀하지 않게, 즉 상기 광학막(31a)에 비하여 단위 면적당 마이크로 렌즈(30)의 밀도가 낮게 형성 배치된 것이므로 후술하는 바와 같이, 스크린의 산란막으로서 이용되는 것도 있다. 또한, 마이크로 렌즈(30)는 제 1 볼록부로서의 뱅크(29) 위에 형성되어 있다.

이러한 광학막(31a, 31b)에서는, 전술한 바와 같이 제조 비용이 저감화되고, 또한 높은 확산 효과를 발휘하는 상기 마이크로 렌즈(30)가 형성됨으로써 구성되어 있으므로, 저가로도 양호한 확산 성능을 갖는 막이 된다.

또한, 도 8의 (a)에 나타낸 광학막(31a)에는 마이크로 렌즈(30)가 종횡으로 조밀하지 않게 설치되어 있으므로 특히 일단 스크린에 입사한 후의 반사광을 산란시키기 위한 산란막으로 하면, 투사 측으로부터 입사하는 광에 대하여는 그것을 과 도하게 산란시키지 않고, 반사광에 대하여 양호하게 산란시키게 된다. 또한, 제 1 볼록부로서의 뱅크(29)를 구비하고 있으므로, 액적이 제 1 볼록부로서의 뱅크(29) 위의 에지부에서 유지되는 피닝 효과에 의해, 마이크로 렌즈(30)의 곡률 또는 애스펙트비(종횡비)가 높아지므로, 양호한 렌즈 특성을 갖는 마이크로 렌즈(30)가 광학막(31a, 31b)에 형성된다.

도 9는 이 광학막(31a, 31b)을 구비한 프로젝션용 스크린(50)의 일례를 나타내는 도면이다. 이 프로젝션용 스크린(50)은 필름 기재(51) 위에 점착층(52)을 통하여 렌티큘라 시트(53)가 철거되고, 또한 그 위에 프레넬 렌즈(54), 산란막(55)이 이 순차적으로 설치되어 구성된 것이다.

렌티큘러 시트(53)는 도 8의 (a)에 나타낸 광학막(31a)에 의해 구성된 것으로, 광 투과성 시트(기판(11)) 위에 다수의 마이크로 렌즈(30)를 조밀하게 배치하여 구성된 것이다. 또한, 산란막(55)은 도 8의 (b)에 나타낸 광학막(31b)에 의해 구성된 것이므로, 상기 렌티큘러 시트(53)의 경우와 비교해서 광 투과성 시트(기판(11)) 위에 마이크로 렌즈(30)를 조밀하지 않게 배치하여 구성된 것이다.

이러한 프로젝션용 스크린(50)에서는, 렌티큘러 시트(53)로서 상기 광학막(31a)을, 또한 산란막(55)으로서 상기 광학막(31b)을 이용하고 있으므로, 예를 들면 종래와 같이 실린더리컬(cylindrical) 렌즈를 렌티큘러 시트에 이용한 것과 비교해 저렴해진다. 또한, 렌티큘러 시트(53)로 되는 광학막(31a)이 양호한 확산 성능을 가짐으로써, 프로젝션용 스크린(50) 위에 투사되는 상(像)의 화질을 높게 할 수 있고, 또한 산란막(55)으로 되는 광학막(31b)이 양호한 확산 성능을 갖기 때문 에 프로젝션용 스크린(50) 위에 투사되는 상의 시인성을 높게 할 수 있다. 또한, 산란막은 기본적으로 프로젝터로부터의 투사광을 투과시킬 필요가 있지만, 이 산란막(55)은 렌티큘러 시트와 비교하여 단위 면적당의 개개의 볼록 형상 마이크로 렌즈(30)의 밀도가 낮게 형성되어 있으므로, 후술하는 바와 같이 프로젝터로부터의 투사광이 양호한 투과성을 충분히 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 스크린으로서는, 도 9에 나타낸 예에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 렌티큘러 시트(53)로서만 상기 광학막(31a)을 이용해도 좋고, 또한 산란막(55)으로서만 상기 광학막(31b)을 이용하도록 해도 좋다.

이들 스크린에서도, 예를 들면 렌티큘러 시트(53)로서 상기 광학막(31a)을 이용함으로써 저렴해지고, 또한 렌티큘러 시트로 되는 광학막이 양호한 확산 성능을 갖기 때문에, 스크린 위에 투사되는 상의 화질을 높게 할 수 있다. 또한, 산란 막(55)으로서 상기 광학막(31b)을 이용함으로써 저렴해지고, 또한 산란막(55)으로 되는 광학막(31b)이 양호한 확산 성능을 갖기 때문에 이 광학막(31b)으로 이루어진산란막(55)을 투과한 광이 반사하여 두 번째 이 산란막(55)에 입사했을(반사하여 왔음) 때, 이 입사광(반사광)을 산란막(55)에서 산란시킴으로써 이 정반사를 제어할 수 있고, 따라서 스크린 위에 투사되는 상의 시인성을 높게 할 수 있다.

도 10은 도 9에 나타낸 프로젝션용 스크린(50)을 구비한 프로젝터 시스템(60)의 일례를 나타내는 도면이다. 이 프로젝터 시스템(60)은 프로젝터(61)와 상기 프로젝션용 스크린(50)을 구비하여 구성된 것이다. 프로젝터(61)는 광원(62), 이 광원(62)으로부터 출사되는 광의 광축 위에 배치되어 상기 광원(62)으로부터의 광을 변조하는 액정 라이트 밸브(63)와, 액정 라이트 밸브(63)를 투과한 광의 화상을 결상(結像)하는 결상 렌즈(결상 광학계)(64)로 구성되어 있다.

여기서, 액정 라이트 밸브에 한하지 않고, 광을 변조하는 수단이면 좋고, 예를 들면 미소한 반사 부재를 구동(반사 각도를 제어)하여 광원으로부터의 광을 변조하는 수단을 이용해도 좋다.

이 프로젝터 시스템(60)에서는, 스크린으로서 도 9에 나타낸 프로젝션용 스크린(50)을 이용하고 있으므로, 전술한 바와 같이 투사되는 상의 시인성을 높게 하고, 또한 프로젝션용 스크린(50) 위에 투사되는 상의 화질을 높일 수 있다. 또한, 광학막(31b)으로 이루어진 산란막(55)에 의해, 프로젝터(61)로부터의 투사광이 양호한 투과성을 충분하게 확보할 수 있다.

또한, 이 프로젝터 시스템(60)에서도, 사용하는 스크린으로서 도 9에 나타낸 프로젝션용 스크린(50)에 한정되는 것은 아니고, 전술한 바와 같이 렌티큘러 시트(53)만으로서 광학막(31a)을 이용한 것도 좋고, 또는 산란막(55)만으로서 광학막(31b)을 이용한 것도 좋다.

도 11은 도 7에 나타낸 전기 광학 장치로서의 액정 표시 장치(100)를 구비한 전자 기기로서의 휴대 전화(600)의 예를 나타낸 도면이다. 도 11에서 휴대 전화(600)와, 액정 표시 장치(100)를 구비한 액정 표시부(601)를 나타내고 있다. 휴대 전화(600)는 상기 실시예의 저비용화된, 또한 고휘도로 고해상도를 발휘할 수 있는 마이크로 렌즈(30)를 구비한 백 라이트(40)를 갖는 액정 표시 장치(100)를 구비하므로, 표시 성능이 양호한 전자 기기를 제공할 수 있다.

이상과 같은 실시예에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 제 1 볼록부로서의 뱅크(29)는 커피 스테인 현상에 의해 중앙 부분이 오목한 뱅크(29)를 만들 수 있다. 이 뱅크(29)에 제 2 액적으로서의 렌즈 재료를 배치하여 경화함으로써 액적 토출법만에 의한 마이크로 렌즈(30)를 형성할 수 있다. 따라서, 노광 공정이나 현상 공정이 필요하지 않으므로, 작업이 효율적이다. 노광 공정에서 사용하는 마스크나 현상 공정에서 사용하는 에칭액 등도 필요하지 않게 되므로 경제적이다. 제 1 볼록부 중앙부가 오목한 영역을 가짐으로써 액적이 고이기 쉽기 때문에 넘치기 어렵고, 볼록부 영역의 접촉각을 이용함으로써 액적의 쌓아 올리기 허용량을 늘리기 때문에 평면에 액적을 배치한 경우보다도 곡률이 큰 마이크로 렌즈(30)를 형성할 수 있고, 확산 성능이 양호한 마이크로 렌즈(30)가 완성된다.

(2) 기판(P)이 발액성이면, 제 1 액적으로서의 뱅크 재료가 기판(P) 위에서 튀겨지므로, 기판(P) 위에 배치된 제 1 액적은 작아지기 쉬워지고, 뱅크(29)를 작고 치밀하게 형성할 수 있다. 또한, 뱅크(29)는 발액성이므로 제 2 액적으로서의 렌즈 재료를 적하하면, 작은 형상의 마이크로 렌즈(30)를 치밀하게 형성할 수 있다.

(3) 제 1 볼록부로서의 뱅크(29)가 발액화 처리되어 있으므로, 제 2 액적으로서의 렌즈 재료를 제 1 볼록부로서의 뱅크(29)에 배치하면, 마이크로 렌즈(30)의 곡률 또는 애스펙트비가 높아진다. 또한, 제 2 액적으로서의 렌즈 재료를 액적의 양을 컨트롤하면서 배치하면 좋으므로, 마이크로 렌즈(30)를 간단하게 제조할 수 있다.

(4) 제조 비용이 저감화된 마이크로 렌즈(30)를 구비하고 있으므로, 저렴하면서 양호한 확산 성능을 갖는 광학막(31a, 31b)을 제공할 수 있다.

(5) 저렴하면서 양호한 확산 성능을 갖는 광학막(31a, 31b)을 구비하고 있음으로써, 저렴한 고해상도의 프로젝션용 스크린(50)을 제공할 수 있다.

(6) 저렴한 고해상도의 프로젝션용 스크린(50)을 구비하고 있음으로써, 저렴하면서 콘트라스트가 양호한 프로젝터 시스템(60)을 제공할 수 있다.

(7) 저렴하면서 양호한 확산 성능을 갖고 있음으로써, 저렴하면서 확산 성능이 양호한 확산판(43)을 제공할 수 있다.

(8) 저렴한 고휘도의 확산판(43)을 구비하고 있음으로써, 저렴하면서 콘트라스트가 양호한 백 라이트(40)를 제공할 수 있다.

(9) 저렴하면서 콘트라스트가 양호한 백 라이트(40)을 구비하고 있음으로써, 저렴하면서 콘트라스트가 양호한 액정 표시 장치(100)나 전자 기기로서의 휴대 전화(600)를 제공할 수 있다.

이상, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 설명했지만, 분 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 이하에 나타낸 바와 같은 변형도 포함하며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서 다른 어떤 구체적인 구조 또는 형상으로 설정할 수 있다.

(변형예 1)

전술한 실시예에서 제 1 볼록부로서의 뱅크(29)를 형성하는 재료에 있어 마 이크로 렌즈 형성 재료와 다른 재료를 사용했지만, 이에 한하지 않는다. 예를 들면, 뱅크(29) 형성 재료와 마이크로 렌즈 형성 재료를 같은 재료로 해도 좋다. 이렇게 하면 제조가 간단하다. 또한, 굴절률이 같아진다.

(변형예 2)

전술한 실시예에서 기판(P)의 표면을 발액성으로 하여 발액층(H1)을 형성했지만, 표면 처리는 발액 처리에 한정되지 않는다. 예를 들면, 기판(P)의 표면을 친액성으로 해도 좋다. 이렇게 하면, 뱅크(29)의 직경을 크게 할 수 있으므로, 마이크로 렌즈(30)의 직경을 크게 할 수 있다.

(변형예 3)

전술한 실시예에서 프로젝션용 스크린이나, 프로젝터 시스템 등에 마이크로 렌즈(30)를 사용했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 레이저 프린터 헤드나 고체 촬상 장치(CCD)의 수광면(受光面)이나 광 화이버의 광 결합부, 광 전송 장치 등에 설치되는 광학 부품으로서도 사용 가능하다.

본 발명에 의하면 제조 방법이 간단하고 광학 특성이 양호한 마이크로 렌즈의 제조 방법, 마이크로 렌즈, 및 광학막, 프로젝션용 스크린, 프로젝터 시스템, 전기 광학 장치, 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims (14)

1. 기체(基體) 위에 볼록 형상의 마이크로 렌즈를 형성하는 마이크로 렌즈의 제조 방법으로서,

   상기 기체 위에 액적 토출법에 의하여 제 1 액적을 배치하는 공정과,

   상기 제 1 액적을 건조 고화(固化)시켜, 주변부가 쌓아 올려지고 내주부가 오목하게 되는 형상의 면을 갖는 제 1 볼록부를 형성하는 공정과,

   상기 제 1 볼록부의 중앙 부분이 오목한 영역에 렌즈 재료로서의 제 2 액적을 배치하는 공정과,

   상기 제 2 액적을 경화시켜 제 2 볼록부를 형성하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 액적을 배치하는 공정 전에,

   상기 기체를 발액화(撥液化) 처리하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 액적을 배치하는 공정 전에,

   상기 제 1 볼록부를 발액화 처리하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈의 제조 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 1 볼록부를 형성하는 공정에서는,

   상기 제 1 볼록부가 상기 제 1 볼록부의 내측 부분보다 외측 부분의 높이가 높은 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 볼록부를 형성하는 공정에서는,

   상기 제 1 액적이 발액성 재료인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈의 제조 방법.
6. 삭제
7. 기체 위에 형성된 볼록 형상의 마이크로 렌즈로서,

   상기 기체 위에 액적 토출법에 의하여 제 1 액적을 배치하고, 상기 제 1 액적을 건조 고화시켜 형성된, 주변부가 쌓아 올려지고 내주부가 오목하게 되는 형상의 면을 갖는 제 1 볼록부와,

   상기 제 1 볼록부의 중앙 부분이 오목한 영역에 렌즈 재료로서의 제 2 액적을 배치하고, 상기 제 2 액적을 경화시켜 형성된 제 2 볼록부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈.
8. 기체 위에 형성된 광학막으로서,

   상기 기체가 광 투과성 시트 또는 광 투과성 필름으로 이루어지고,

   제 7 항에 기재된 마이크로 렌즈가 상기 광 투과성 시트 또는 상기 광 투과성 필름 위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학막.
9. 광의 입사측 또는 출사측에 상기 광을 산란하는 산란막 또는 광을 확산하는 확산막이 배열 설치되어 있는 프로젝션용 스크린에 있어서,

   제 8 항에 기재된 광학막이 상기 산란막 또는 상기 확산막 중 적어도 한쪽에 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 프로젝션용 스크린.
10. 스크린과 프로젝터로 구성되는 프로젝터 시스템에 있어서,

    제 9 항에 기재된 프로젝션용 스크린이 상기 스크린으로서 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 프로젝터 시스템.
11. 광을 산란하는 산란막이 배열 설치되어 있는 확산판에 있어서,

    제 8 항에 기재된 광학막이 상기 산란막으로서 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 확산판.
12. 도광판과 확산판을 구비하고, 상기 도광판으로부터 광의 출사측에 확산판이 배열 설치되어 구성되는 백 라이트에 있어서,

    제 11 항에 기재된 확산판이 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 백 라이트.
13. 제 12 항에 기재된 백 라이트를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
14. 제 13 항에 기재된 전기 광학 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.

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