JP2004070102A

JP2004070102A - Microlens array substrate and manufacturing method therefor

Info

Publication number: JP2004070102A
Application number: JP2002230895A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Ito; 伊藤　充
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2004-03-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of easily manufacturing a microlens array substrate having a black matrix and to provide a substrate manufactured by using the manufacturing method. <P>SOLUTION: A microlens array provided on one surface of the substrate is irradiated with light from above and the light is converged on a light blocking film formed on the opposite-side surface of the substrate through respective microlenses. The light-converged part (region) is heated, fused as the temperature of the part rises above the fusion point of the film material, and vaporized and removed. Consequently, a hole is formed in the light blocking film. This hole is a pinhole formed in the light blocking film (black matrix) to pass only irradiation light passed through the microlens array to the outside (observation surface). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、基板の一方の表面にマイクロレンズアレイが設けられており、他方の面にピンホールが形成された遮光性の膜（ブラックマトリクス）が設けられているマイクロレンズアレイ基板の製造方法、及びその製造方法により製造した基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、多くのマイクロレンズアレイを組み合わせた表示素子が開発されている。その一例として、背面投射型スクリーンや液晶ディスプレイに使用される表示素子が挙げられる。マイクロレンズアレイを使用することで、内部の光源からマイクロレンズアレイを通過した光が、外部（観察面）に放出されるときに拡散するため、視野角を広げることができる。最近では、このマイクロレンズアレイにブラックマトリクス（遮光性の膜）を組み合わた素子が開発されている。このブラックマトリクスにより、画像コントラストを向上し、室内照明や太陽光線のような外部からの光を遮光する効果が得られる。
【０００３】
このようなブラックマトリクスは、マイクロレンズアレイが形成されている基板表面に設けられる場合と、マイクロレンズアレイが設けられている面とは反対側の基板表面に設けられる場合がある。前者の場合、各マイクロレンズの周囲がブラックマトリクスで覆われることにより遮光される。これにより、装置内部の光源から照射された光が外部に投射される際、マイクロレンズを透過しない光を遮光することができる。後者の場合には、ブラックマトリクスの各マイクロレンズの焦点位置に孔が設けられる。これにより、装置内部の光源から照射された光のうち、その孔を通過した光のみが外部に投射される。いずれの場合にも長所及び短所を有しているが、画像のコントラストを考慮した場合、後者の場合、即ち、マイクロレンズアレイが形成されている基板面とは反対側の面にブラックマトリクスを形成することが望ましい。このブラックマトリクスを形成する方法が、特開平９−４９９０６号及び特開平１１−３４４６０２号公報に開示されている。特開平９−４９９０６号公報では、先ず装置内部からの光が通過できるような穴を作製したブラックマトリクスを基板上に作製し、これとは反対面に紫外線硬化樹脂を塗布して、穴を通して紫外線を透過させることで、紫外線硬化樹脂をレンズパターンに感光させることによりマイクロレンズアレイを形成する。また、特開平１１−３４４６０２号公報では、まず、マイクロレンズアレイを作製した基板を用意し、そのマイクロレンズアレイとは反対面にレジストを塗布する。次いで、マイクロレンズアレイを介して透過させた紫外線により、このレジスト層を硬化させ、レジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとしてリフトオフ法を用いることにより、ブラックマトリクスを形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−４９９０６号公報に記載の方法では、ブラックマトリクスの穴を透過してくる紫外線の量が少なく、紫外線硬化樹脂を硬化させてマイクロレンズを作製するのに必要な紫外線量の強弱の差をつけることが難しく、所望のマイクロレンズを作製することが困難である。また、特開平１１−３４４６０２号公報に記載の方法では、ブラックマトリクスを得るための工程が複雑である。特に、特開平１１−３４４６０２号公報の方法では、ブラックマトリクスを形成するためにレジストを用いているので、レジスト塗布やレジスト現像等の工程が必要となる。さらに、リフトオフ法を用いているので、レジスト除去の際に、マイクロレンズアレイが形成された基板が有機溶剤に触れることになる。したがって、マイクロレンズアレイ基板の有機溶剤に対する耐食性を考慮すると、基板材料の選択の幅が狭くなる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記従来の技術の問題点を解決するとともに、ブラックマトリクスを有するマイクロレンズアレイ基板を容易に製造する方法及びその製造方法を用いて製造した基板を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、基板の一面上にマイクロレンズを設けることと；
上記基板の他面上に遮光性の膜を設けることと；
上記マイクロレンズを通して上記遮光性の膜に光を集光して、上記膜の所定領域を加熱し、それによって該膜の所定領域にピンホールを形成することを含むことを特徴とするマイクロレンズアレイ基板を製造する方法が提供される。
【０００７】
本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法では、基板の一方の面に設けられたマイクロレンズアレイの上方から光を照射して、各マイクロレンズを通して基板の反対側の面上に形成した遮光性の膜に集光する。集光した部分（領域）は加熱され、その部分の温度が膜材料の融点を超える温度になることによって溶融し、蒸発して除去される。これにより、遮光性の膜に孔を形成することができる。この孔は、上記マイクロレンズアレイを介して照射された光のみを外部（観測面）に通過させるための、遮光性の膜（ブラックマトリクス）に形成されたピンホールとなる。
【０００８】
本発明では、上記遮光性の膜が金属膜であることが望ましい。ブラックマトリクスを形成する膜を金属膜とすることにより、耐食性を維持しつつ、遮光性をより一層保つことができる。
【０００９】
上記遮光性の膜は、色素材料膜にし得る。色素材料膜は、ピンホール形成用の光に対して吸収帯を有する色素を含む膜が好ましく、例えば、シアニン系色素、スクアリリウム系色素、クロコニウム系色素、アズレニウム系色素、トリアリールアミン系色素、アントラキノン系色素、含金属アゾ系色素、ジチオール金属錯塩系色素、インドアニリン金属錯体系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素、分子間ＣＴコンプレックス系色素等を含み得る。かかる色素材料膜を遮光性の膜とすることで、マイクロレンズを介して基板を通過した光が色素材料膜により一層吸収される。このため、金属膜に直接光を集光し加熱した場合に比べ、集光した部分の温度をより高温にすることができ、孔（ピンホール）の形成を促進することができる。上記遮光膜は、多層膜にしてもよく、基板の他面上に色素材料膜と金属膜をそれぞれ形成し得る。こうすることで、色素材料膜によりピンホール形成用の光吸収効率を上げるとともに、金属膜により色素材料膜の耐食性を補完することができる。
【００１０】
本発明では、上記金属膜がＡｕ−Ｓｎ合金であることが望ましい。
【００１１】
本発明では、上記マイクロレンズの焦点深度内に遮光性の膜が存在していることが望ましい。こうすることで、遮光性の膜内に常にマイクロレンズを透過した光の集光点が存在することにより、遮光性の膜を効率的に加熱することができ、遮光性の膜の溶融及び蒸発を促進させる。
【００１２】
本発明によれば、上記製造方法によって製造されたマイクロレンズアレイ基板が提供される。これにより、基板の一方の表面にマイクロレンズアレイを設け、他方の面にピンホールが形成された遮光性の膜（ブラックマトリクス）を設けているマイクロレンズアレイ基板を容易に提供することができる。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、光透過性基板と；
該基板の一面上に設けられた複数のマイクロレンズと；
該基板の他面上に設けられた色素材料膜と；
該色素材料膜上に設けられた金属膜と；を有し、
上記基板の一面側から各マイクロレンズを通して光照射したときに、各マイクロレンズにより集光された光が透過するピンホールが、上記色素材料膜及び上記金属膜に形成されていることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明における実施の形態を、図を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１５】
【実施例１】
本発明におけるマイクロレンズアレイ基板は、図１（ａ）に示すように、厚さ０．５ｍｍのＳｉＯ_２基板１の一方の面１ａ上に、ＳｉＯ_２から形成された複数の平凸レンズ３’からなるマイクロレンズアレイ３を有している。マイクロレンズ３’は、それぞれ直径５０μｍ、曲率半径１６２μｍであり、互いにレンズ間ピッチ（レンズの中心から隣接するレンズの中心までの距離）５０μｍで配置されている。このレンズ及び基板の設計寸法により、各マイクロレンズ３’の焦点はほぼ基板の面１ｂに位置し、焦点深度は約１μｍであった。マイクロレンズアレイ３は、種々の知られた製造方法で形成することができ、この例では、特開平７−１７４９０３号公報に記載されているフォトリソグラフィ手法を用いて形成した。このフォトリソグラフィ手法において、ドライエッチング法を用いたが、ドライエッチング法に代えてウェットエッチング法を用いてもよい。
【００１６】
次いで、図１（ｂ）に示すように、面１ａと反対側の面１ｂ上に、Ａｕ−Ｓｎ合金（モル比８３：１７）を厚さ０．１μｍとなるように蒸着して、Ａｕ−Ｓｎ膜５を形成した。蒸着には、アルバック社製真空蒸着装置ＥＸ―４００を用いた。
【００１７】
次に、マイクロレンズアレイ３の上方に配置した光源（不図示）を用いて、図１（ｃ）に示すように平行光ＬＳ１を照射した。光源として、波長λ＝５３２ｎｍ、出力２４ＷのＹＡＧレーザを用いた。これにより、光ＬＳ２がマイクロレンズアレイ３を介して基板１を透過し、基板１とＡｕ−Ｓｎ膜５の境界面７に集光する。このとき、境界面７における光のスポット径は５０μｍであった。境界面７にレーザ光を集光させることにより、境界面７が加熱される。レーザパワーを調節して境界面７をＡｕ−Ｓｎ膜５の融点を超える温度に加熱することで、Ａｕ−Ｓｎ膜５の光ＬＳ２が照射された部分のみが溶融し、蒸発する。これにより、図１（ｄ）に示すように、Ａｕ−Ｓｎ膜５の各マイクロレンズ３’の焦点位置に直径５０μｍの孔５ａが形成された。このとき、隣り合う孔５ａの間隔は、レンズ間ピッチと同じ５０μｍとなった。こうして得られたマイクロレンズアレイ基板は、内部（マイクロレンズアレイ３側）からマイクロレンズアレイ３に入射した光のみを外部（観測面側）に通過させる。ここで、Ａｕ−Ｓｎ膜５がブラックマトリクス（遮光性の膜）となる。なお、本実施例においては、隣り合う孔５ａの間隔が５０μｍとなるように形成したが、この間隔は任意であり、本マイクロレンズアレイ基板を使用する環境に合わせて変更し得る。
【００１８】
【実施例２】
本発明の別実施例を、図２及び３を用いて説明する。上記実施例における基板１とＡｕ−Ｓｎ膜５との間に下記構造式（１）からなる色素材料の膜を形成した以外は、上記実施例と同様となるように構成した。本実施例のマイクロレンズアレイは、図２（ａ）に示すように、実施例１と同様にして、マイクロレンズアレイ１３が設けられた基板１１を用意した。次いで、図２（ｂ）に示すように、面１１ａと反対側の面１１ｂ上に、色素膜１４を形成した。色素膜１４は、構造式（１）で表わされるアゾ系色素１重量％の濃度の溶液を作製後、スピンコート法により膜厚０．５μｍで塗布し、次いで、７０℃により１時間乾燥することによって得た。なお、上記色素を塗布する際には、テトラフルオロプロパノールを溶媒として用いてアゾ系色素溶媒とし、フィルタで濾過して不溶物を取り除いた。さらに、図２（ｃ）に示すように、膜１４の表面上に、実施例１と同様にして、Ａｕ−Ｓｎ合金（モル比８３：１７）を厚さ５μｍとなるように蒸着し、Ａｕ−Ｓｎ膜１５を形成した。
【００１９】
【化１】

【００２０】
次に、図３（ａ）に示すように、マイクロレンズアレイ１３側に配置された光源（不図示）から平行光ＬＳ１１を照射した。これにより、実施例１と同様にして、光ＬＳ１２がマイクロレンズアレイ１３を介して基板１１を透過し、基板１１とＡｕ−Ｓｎ膜１５の境界面１７に集光する。境界面１７にレーザ光を集光させることにより、境界面１７が加熱される。膜１４は色素材料で構成されているので、境界面１７に集光した光の吸収率が上記金属膜に比べて高く、よって膜１４は、上記実施例におけるＡｕ−Ｓｎ膜５以上に高温に加熱される。これにより、図３（ｂ）に示すように、膜１４の光ＬＳ１２が照射された領域１４ａのみが溶融するとともに、照射領域１４ａに接するＡｕ−Ｓｎ膜１５の領域がＡｕ−Ｓｎ膜５の融点を超える温度に加熱され、溶融し蒸発する。これにより、図３（ｃ）に示すように、膜１４及びＡｕ−Ｓｎ膜１５からなる二層膜１９に、直径５０μｍの孔１５ａを、マイクロレンズアレイ１３のマイクロレンズに対応する数だけ形成した。
【００２１】
上記実施例１及び２にてそれぞれ作成したマイクロレンズアレイ基板に関して、金属膜側より光を照射したときと照射しないときとの明暗についてマイクロレンズ側で評価したところ、いずれの実施例においても、その差が明瞭であった。
【００２２】
上記実施例では、フォトリソグラフィ手法を用いてマイクロレンズアレイを作製したが、透明樹脂材料を射出成形することにより作製してもよい。また、フォトポリマー法を用いて作製してもよい。この場合、基板としては、透明な材質、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂等の樹脂やガラス等を用いることが可能である。特に、取り扱いの容易な樹脂として、ポリカーボネート樹脂やポリメタクリル酸メチル樹脂等の透明樹脂材料が望ましい。さらに、ゾル・ゲル法によりマイクロレンズアレイを作製してもよい。この場合、ゾル・ゲル法が使用可能な無機化合物や有機化合物を用いればよく、使用する光源の波長に合わせて材質を種々選択することができる。
【００２３】
上記実施例では、基板の板厚を０．５ｍｍとしたが、マイクロレンズアレイにより決定される焦点深度の範囲内で変更し得る。
【００２４】
上記実施例では、基板材料としてＳｉＯ_２を用いたが、使用する光源の波長に合わせて変更し得る。例えば、可視波長領域であれば、上記ＳｉＯ_２に加え、Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２等を用いることができる。また、これらを用いた複合材料や、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂等の有機化合物を用いても構わない。
【００２５】
上記実施例では、金属膜としてＡｕ−Ｓｎ合金を用いたが、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ｂｉ，Ｍｇ，Ｐｂ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｔｌ及びＺｎの金属のうち少なくとも一種を含む合金を用いても構わない。遮光性があり、光の吸収率、反射率が高い金属で、且つ、ピンホールを作製するときの光の集光により、金属膜を溶融、蒸発させることができれば、種々の材料を用い得る。また、実施例２では、色素材料としてアゾ系色素を用いたが、ピンホールを作製するときの波長を吸収し、そのことにより、発熱または発熱を伴う分解をし、金属膜を溶融させることができる温度にすることができれば、種々の材料を用い得る。さらに、実施例２における金属膜としてＣｒのような高融点の材料を用いる場合でも、色素材料として光の吸収率が高く、上記融点以上に加熱可能なものを用いることにより、ブラックマトリクスの材料として使用することができる。
【００２６】
上記実施例において、金属膜は真空蒸着を用いて形成したが、スパッタリング法やイオンプレーティング等により成膜することもできる。なお、これらの金属膜の形成方法は、成膜する金属によって種々選択することができる。
【００２７】
上記実施例では、光源としてＹＡＧレーザを用いたが、使用する金属膜の遮光性の割合やマイクロレンズの開口数等に応じて、種々のレーザを用い得る。より小さなピンホールを形成する場合には、短波長のＡｒＦ、Ｆ_２レーザ等を用いることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法を用いることで、マイクロレンズアレイ基板の製造工程を簡略化でき、製造スループットを向上させることができる。また、実施例２に示したように、基板と遮光性の膜との間に色素材料からなる膜を形成し多層構造とすることにより、ピンホールの開孔速度を速くすることができ、マイクロレンズアレイ基板の製造スループットを更に向上させることができる。さらに、遮光性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるマイクロレンズアレイ基板の製造方法を説明する図である。
【図２】本発明の実施例２におけるマイクロレンズアレイ基板の製造方法を説明する図である。
【図３】本発明の実施例２におけるマイクロレンズアレイ基板の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
１，１１　基板
３，１３　マイクロレンズアレイ
５，１５　Ａｕ−Ｓｎ膜
５ａ，１５ａ　孔
１４　色素材料膜
ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ１１，ＬＳ１２　光[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for manufacturing a microlens array substrate in which a microlens array is provided on one surface of a substrate and a light-shielding film (black matrix) having a pinhole formed on the other surface is provided. And a substrate manufactured by the manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a display element in which many microlens arrays are combined has been developed. As an example, a display element used for a rear projection screen or a liquid crystal display can be given. By using the microlens array, light passing through the microlens array from the internal light source is diffused when emitted to the outside (observation surface), so that the viewing angle can be widened. Recently, an element in which a black matrix (light-shielding film) is combined with the microlens array has been developed. With this black matrix, an effect of improving image contrast and shielding light from outside such as indoor lighting and sunlight can be obtained.
[0003]
Such a black matrix may be provided on the surface of the substrate on which the microlens array is formed, or may be provided on the surface of the substrate opposite to the surface on which the microlens array is provided. In the former case, the periphery of each microlens is covered with a black matrix to shield light. Accordingly, when the light emitted from the light source inside the device is projected to the outside, light that does not pass through the microlens can be blocked. In the latter case, a hole is provided at the focal position of each microlens of the black matrix. Thereby, of the light emitted from the light source inside the device, only the light that has passed through the hole is projected to the outside. In each case, there are advantages and disadvantages.However, in consideration of image contrast, in the latter case, that is, a black matrix is formed on the surface opposite to the substrate surface on which the microlens array is formed. It is desirable to do. Methods for forming the black matrix are disclosed in JP-A-9-49906 and JP-A-11-344602. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-49906, first, a black matrix having holes formed therein through which light from the inside of the device can pass is formed on a substrate, and an ultraviolet curing resin is applied to the opposite surface of the black matrix. The micro lens array is formed by exposing the ultraviolet curing resin to the lens pattern by transmitting light. In JP-A-11-344602, first, a substrate on which a microlens array has been prepared is prepared, and a resist is applied to the surface opposite to the microlens array. Next, the resist layer is cured by the ultraviolet light transmitted through the microlens array to form a resist pattern. A black matrix is formed by using a lift-off method using this resist pattern as a mask.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-49906, the amount of ultraviolet light passing through the holes of the black matrix is small, and the amount of ultraviolet light required to manufacture the microlens by curing the ultraviolet curing resin is small. And it is difficult to produce a desired microlens. In the method described in JP-A-11-344602, the process for obtaining a black matrix is complicated. In particular, in the method disclosed in JP-A-11-344602, since a resist is used to form a black matrix, steps such as resist coating and resist development are required. Furthermore, since the lift-off method is used, the substrate on which the microlens array is formed comes into contact with the organic solvent when removing the resist. Therefore, when the corrosion resistance of the microlens array substrate to the organic solvent is taken into consideration, the choice of the substrate material becomes narrow.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional technique and to provide a method for easily manufacturing a microlens array substrate having a black matrix and a substrate manufactured by using the manufacturing method. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, providing a microlens on one surface of a substrate;
Providing a light-shielding film on the other surface of the substrate;
A microlens array comprising condensing light onto said light-blocking film through said microlens and heating a predetermined area of said film, thereby forming a pinhole in said predetermined area of said film. A method for manufacturing a substrate is provided.
[0007]
In the method for manufacturing a microlens array substrate according to the present invention, light is irradiated from above the microlens array provided on one surface of the substrate, and light shielding properties formed on the opposite surface of the substrate through each microlens are provided. Focus on the film. The condensed portion (region) is heated and melts when the temperature of the portion exceeds the melting point of the film material, and is evaporated and removed. Thereby, a hole can be formed in the light-shielding film. This hole becomes a pinhole formed in a light-shielding film (black matrix) for passing only light emitted through the microlens array to the outside (observation surface).
[0008]
In the present invention, the light-shielding film is preferably a metal film. By using a metal film as the film forming the black matrix, it is possible to further maintain the light-shielding property while maintaining the corrosion resistance.
[0009]
The light-shielding film may be a dye material film. The dye material film is preferably a film containing a dye having an absorption band with respect to light for forming pinholes. Dyes, metal-containing azo dyes, dithiol metal complex dyes, indoaniline metal complex dyes, phthalocyanine dyes, naphthalocyanine dyes, intermolecular CT complex dyes, and the like. By using such a dye material film as a light-shielding film, light passing through the substrate via the microlens is further absorbed by the dye material film. Therefore, as compared with a case where light is directly condensed and heated on the metal film, the temperature of the converged portion can be made higher, and the formation of holes (pinholes) can be promoted. The light-shielding film may be a multilayer film, and a dye material film and a metal film may be formed on the other surface of the substrate. By doing so, the light absorption efficiency for forming pinholes can be increased by the dye material film, and the corrosion resistance of the dye material film can be complemented by the metal film.
[0010]
In the present invention, it is preferable that the metal film is an Au—Sn alloy.
[0011]
In the present invention, it is desirable that a light-shielding film exists within the depth of focus of the microlens. In this way, the light-shielding film can be efficiently heated by the presence of the light-condensing point of the light transmitted through the microlens in the light-shielding film, and the light-shielding film is melted and evaporated. Promote.
[0012]
According to the present invention, there is provided a microlens array substrate manufactured by the above manufacturing method. This makes it possible to easily provide a microlens array substrate in which a microlens array is provided on one surface of the substrate and a light-shielding film (black matrix) having pinholes formed on the other surface.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, a light transmissive substrate;
A plurality of microlenses provided on one surface of the substrate;
A dye material film provided on the other surface of the substrate;
A metal film provided on the dye material film;
When light is irradiated from each side of the substrate through each microlens, a pinhole through which light collected by each microlens is transmitted is formed in the dye material film and the metal film. A microlens array substrate is provided.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
[0015]
Embodiment 1
As shown in FIG. 1A, the microlens array substrate according to the present invention includes a plurality of plano-convex lenses 3 ′ formed of SiO ₂ on one surface 1 a of a 0.5 mm thick SiO ₂ substrate 1. Microlens array 3. The microlenses 3 'each have a diameter of 50 μm and a radius of curvature of 162 μm, and are arranged at an inter-lens pitch (distance from the center of the lens to the center of an adjacent lens) of 50 μm. Due to the design dimensions of the lens and the substrate, the focal point of each microlens 3 'was located substantially on the surface 1b of the substrate, and the depth of focus was about 1 μm. The microlens array 3 can be formed by various known manufacturing methods. In this example, the microlens array 3 is formed by using a photolithography method described in JP-A-7-174903. In this photolithography method, a dry etching method is used, but a wet etching method may be used instead of the dry etching method.
[0016]
Next, as shown in FIG. 1B, an Au—Sn alloy (molar ratio: 83:17) is deposited on the surface 1b opposite to the surface 1a so as to have a thickness of 0.1 μm. The Sn film 5 was formed. A vacuum evaporation apparatus EX-400 manufactured by ULVAC, Inc. was used for the evaporation.
[0017]
Next, as shown in FIG. 1C, parallel light LS1 was irradiated using a light source (not shown) arranged above the microlens array 3. As a light source, a YAG laser having a wavelength λ = 532 nm and an output of 24 W was used. As a result, the light LS <b> 2 passes through the substrate 1 via the microlens array 3 and is focused on the boundary surface 7 between the substrate 1 and the Au—Sn film 5. At this time, the light spot diameter on the boundary surface 7 was 50 μm. By condensing the laser light on the boundary surface 7, the boundary surface 7 is heated. By adjusting the laser power to heat the boundary surface 7 to a temperature higher than the melting point of the Au—Sn film 5, only the portion of the Au—Sn film 5 irradiated with the light LS2 is melted and evaporated. Thereby, as shown in FIG. 1D, a hole 5a having a diameter of 50 μm was formed in the Au—Sn film 5 at the focal position of each microlens 3 ′. At this time, the interval between the adjacent holes 5a was 50 μm, the same as the pitch between the lenses. The microlens array substrate thus obtained allows only light incident on the microlens array 3 from the inside (the microlens array 3 side) to pass outside (the observation surface side). Here, the Au-Sn film 5 becomes a black matrix (light-shielding film). In this embodiment, the interval between the adjacent holes 5a is formed to be 50 μm, but the interval is arbitrary, and can be changed according to the environment in which the present microlens array substrate is used.
[0018]
Embodiment 2
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The configuration was the same as that of the above embodiment, except that a film of a dye material having the following structural formula (1) was formed between the substrate 1 and the Au-Sn film 5 in the above embodiment. As shown in FIG. 2A, the substrate 11 provided with the microlens array 13 was prepared for the microlens array of the present embodiment as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 2B, a dye film 14 was formed on the surface 11b opposite to the surface 11a. The dye film 14 is prepared by preparing a solution having a concentration of 1% by weight of the azo dye represented by the structural formula (1), applying a solution having a thickness of 0.5 μm by spin coating, and then drying at 70 ° C. for 1 hour. Obtained by. When applying the above dye, an azo dye solvent was used using tetrafluoropropanol as a solvent, and the mixture was filtered through a filter to remove insolubles. Further, as shown in FIG. 2C, an Au—Sn alloy (at a molar ratio of 83:17) is deposited on the surface of the film 14 to a thickness of 5 μm in the same manner as in the first embodiment. -A Sn film 15 was formed.
[0019]
Embedded image

[0020]
Next, as shown in FIG. 3A, a parallel light LS11 was irradiated from a light source (not shown) arranged on the microlens array 13 side. Thus, similarly to the first embodiment, the light LS12 passes through the substrate 11 via the microlens array 13 and is focused on the boundary surface 17 between the substrate 11 and the Au-Sn film 15. By condensing the laser light on the interface 17, the interface 17 is heated. Since the film 14 is made of a dye material, the absorptance of the light condensed on the interface 17 is higher than that of the metal film, and thus the film 14 is at a higher temperature than the Au-Sn film 5 in the above embodiment. Heated. As a result, as shown in FIG. 3B, only the region 14a of the film 14 irradiated with the light LS12 is melted, and the region of the Au—Sn film 15 in contact with the irradiated region 14a has a melting point of the Au—Sn film 5. Is heated to a temperature greater than, melts and evaporates. Thereby, as shown in FIG. 3C, holes 15 a having a diameter of 50 μm were formed in the two-layer film 19 composed of the film 14 and the Au—Sn film 15 by the number corresponding to the microlenses of the microlens array 13. .
[0021]
With respect to the microlens array substrates prepared in Examples 1 and 2, respectively, the lightness and darkness when light was irradiated from the metal film side and when light was not irradiated were evaluated on the microlens side. The difference was clear.
[0022]
In the above embodiment, the microlens array is manufactured using the photolithography technique, but may be manufactured by injection molding a transparent resin material. Further, it may be manufactured using a photopolymer method. In this case, a transparent material, for example, a resin such as a polycarbonate resin, an acrylic resin, an epoxy resin, or an ABS resin, glass, or the like can be used as the substrate. In particular, a transparent resin material such as a polycarbonate resin or a polymethyl methacrylate resin is desirable as a resin that is easy to handle. Further, a microlens array may be produced by a sol-gel method. In this case, an inorganic compound or an organic compound that can use the sol-gel method may be used, and various materials can be selected according to the wavelength of the light source to be used.
[0023]
In the above embodiment, the thickness of the substrate is set to 0.5 mm, but may be changed within the range of the depth of focus determined by the microlens array.
[0024]
In the above embodiment, SiO ₂ was used as the substrate material, but it can be changed according to the wavelength of the light source used. For example, in the visible wavelength region, Al ₂ O ₃ , TiO _2, or the like can be used in addition to SiO ₂ . Further, a composite material using these materials, or an organic compound such as a polycarbonate resin, an acrylic resin, an epoxy resin, or an ABS resin may be used.
[0025]
In the above embodiment, the Au—Sn alloy was used as the metal film, but among the metals of Ag, Al, Au, Cu, Ge, Ni, Bi, Mg, Pb, Si, Sn, Sb, Te, Tl and Zn An alloy containing at least one kind may be used. Various materials can be used as long as the metal film has a light-shielding property, a high light absorption rate and a high reflectance, and can melt and evaporate the metal film by condensing light when forming a pinhole. In Example 2, the azo dye was used as the dye material. However, the wavelength at the time of producing the pinhole was absorbed, thereby causing heat generation or decomposition accompanied by heat generation, thereby melting the metal film. Various materials can be used as long as the temperature can be increased. Further, even when a material having a high melting point such as Cr is used as the metal film in Example 2, a material having a high light absorptivity as a dye material and capable of being heated to a temperature equal to or higher than the melting point is used as a material for the black matrix. Can be used.
[0026]
In the above embodiment, the metal film is formed by vacuum evaporation, but may be formed by a sputtering method, ion plating, or the like. Note that various methods for forming these metal films can be selected depending on the metal to be formed.
[0027]
In the above embodiment, a YAG laser is used as a light source. However, various lasers can be used depending on a ratio of a light shielding property of a metal film to be used, a numerical aperture of a microlens, and the like. When forming a smaller pinhole may be used short-wavelength ArF, F ₂ laser, or the like.
[0028]
【The invention's effect】
By using the method for manufacturing a microlens array substrate of the present invention, the manufacturing process of the microlens array substrate can be simplified, and the manufacturing throughput can be improved. Further, as shown in Embodiment 2, by forming a film made of a dye material between the substrate and the light-shielding film to form a multilayer structure, the pinhole opening speed can be increased, and The manufacturing throughput of the lens array substrate can be further improved. Further, the light shielding property is also improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing a microlens array substrate according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a method for manufacturing a microlens array substrate according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for manufacturing a microlens array substrate according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,11

Substrate

3,13

Microlens array

5,15 Au-Sn film 5a, 15a Hole 14 Dye material film LS1, LS2, LS11, LS12 Light

Claims

Providing a microlens on one side of the substrate;
Providing a light-shielding film on the other surface of the substrate;
A microlens array comprising condensing light onto said light-blocking film through said microlens and heating a predetermined area of said film, thereby forming a pinhole in said predetermined area of said film. A method of manufacturing a substrate.

The method according to claim 1, wherein the light-shielding film is a metal film.

2. The method for manufacturing a microlens array substrate according to claim 1, wherein when providing the light-shielding film, a dye material film is provided on the other surface of the substrate, and a metal film is provided on the dye material film. .

4. The method for manufacturing a microlens array substrate according to claim 2, wherein the metal film is an Au-Sn alloy.

The method for manufacturing a microlens array substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein the light-shielding film is present within a depth of focus of the microlens.

A microlens array substrate manufactured by the manufacturing method according to claim 1.

A light transmitting substrate;
A plurality of microlenses provided on one surface of the substrate;
A dye material film provided on the other surface of the substrate;
A metal film provided on the dye material film;
When light is irradiated from each side of the substrate through each microlens, a pinhole through which light condensed by each microlens is transmitted is formed in the dye material film and the metal film. Micro lens array substrate.