微透镜的制造方法、微透镜、及光学膜、投影用屏幕的制作方法

专利名称：微透镜的制造方法、微透镜、及光学膜、投影用屏幕的制作方法
技术领域：
本发明涉及微透镜的制造方法、微透镜、及光学膜、投影用屏幕、投影仪系统、电光学装置、电子机器。
背景技术：
在各种显示装置(电光学装置)中，为了能够显示彩色而设置有滤色器。该彩色过滤器通过在例如，由玻璃或塑料等构成的基板上按所谓称作条状排列(strip arrangement)、三角形排列(delta arrangement)、马赛克排列(mosaic arrangement)等的规定的排列图案排列R(红)、G(绿)、B(蓝)各色的点状滤色元件。
另外，作为显示装置，可以举例液晶装置或EL(电致发光electroluminescent)装置等电光学装置，其在由玻璃或塑料等构成的基板上，排列有能够在独立控制其光学状态的显示点。在这种情况下，在各显示点上设置液晶或EL发光部。作为显示点的排列状态，通常，例如，排列为纵横格子(点矩阵)状。
作为能够显示彩色的显示装置，通常，形成例如对应上述R、G、B各色的显示点(液晶或EL发光部)，通过对应全色的例如三个显示点构成一个像素(pixel)。而且，通过分别控制含在一个像素内的多个显示点的灰度，能够显示颜色。
在液晶装置中，一种方法通过将微透镜配置在液晶装置上组装的液晶显示器用背光灯上，将发自背光灯的照明用光源的光有效地聚光在液晶元件上。另外，利用液滴喷吐法的微透镜的形成方法在许多报告中有记载(例如，专利文献的特开2005-62507号公报)。通常，利用液滴喷吐法形成微透镜的过程中，通过微透镜形成用液滴相对基板的接触角来确定曲率或纵横比。由于难以积蓄液滴达到接触角以上，因此，为了获得更高的纵横比，需要具有利用围堰等的封闭(pinning)(液滴被台阶部保持)的效果。
例如，专利文献1中公开，采用了通过照相平版印刷术(photolithography)等来包围透镜形成部的形成围堰的方法等。另外，例如，专利文献2中公开，建议了利用疏液膜的图案结构(patterning)而不是围堰的方法等。例如，专利文献3、或专利文献4中公开，还建议了通过照相平版印刷术等来形成基台(base)的方法等。
专利文献1特开2003-258380号公报专利文献2特开2001-141906号公报专利文献3特开2004-338274号公报专利文献4特开2004-341315号公报然而，在这些方法中，在制造工序过程中插入曝光工序或显影工序，因此，在曝光工序中是由于使用掩模，或在显影工序中是由于使用显影液等，其结果导致制造工序的效率下降。总之，没有充分发挥液滴喷吐法的优点。

发明内容
本发明的目的在于提供制造方法更简单的微透镜的制造方法、光学特性良好的微透镜、及光学膜、投影用屏幕、投影仪系统、电光学装置、电子机器。
本发明的微透镜的制造方法，在基体上形成凸型的微透镜，其特征在于，包括在所述基体上配置由蚀刻液构成的第一液滴，并通过蚀刻在所述基体上形成凹部的工序；在所述凹部配置由透镜材料构成的第二液滴的工序；和使所述第二液滴固化，形成所述微透镜的工序。
根据该发明可知，如果将由蚀刻液构成的第一液滴配置在基板上，则通过蚀刻液的作用在基体上形成凹部。通过在该凹部里配置由透镜材料构成的第二液滴并使之固化，能够形成微透镜。从而，能够通过利用液滴喷吐法的方法形成微透镜，因此，不需要曝光工序或显影工序，故作业高效。
本发明的微透镜的制造方法，在基体上形成凸型的微透镜，其特征在于，包括在所述基体上形成由围堰材料构成的膜的工序；在所述膜上配置由蚀刻液构成的第一液滴，并蚀刻所述膜而形成凹部的工序；在所述凹部配置由透镜材料构成的第二液滴的工序；和使所述第二液滴固化，形成所述微透镜的工序。
根据该发明可知，如果将由蚀刻液构成的第一液滴配置在由围堰材料构成膜上，则通过蚀刻液的作用在膜上形成凹部。通过在该凹部配置由透镜材料构成的第二液滴并使之固化，使得透镜材料难以溢出，因此，能够形成曲率或纵横比高的微透镜。而且，能够通过利用液滴喷吐法的方法形成微透镜，因此，不需要曝光工序或显影工序，故作业高效。
本发明的微透镜的制造方法，在基体上形成凸型的微透镜，其特征在于，包括在所述基体上形成由围堰材料构成的膜的工序；进行用于使所述膜的润湿性变化的疏液处理的工序，在所述膜上配置由蚀刻液构成的第一液滴，并蚀刻所述膜而形成凹部的工序；在所述凹部配置由透镜材料构成的第二液滴的工序；和使所述第二液滴固化，形成所述微透镜的工序。
根据该发明可知，如果进行用于改变膜的润湿性的疏液处理，则例如膜的表面具有疏液性，作为第二液滴的透镜材料的液滴，容易被膜的表面排斥，透镜材料的液滴不易溢出，因此，容易收容在凹部，故能够形成偏差少的微透镜。
本发明的微透镜的制造方法，其特征在于，包括在形成所述凹部的工序后，使第一液滴干燥的工序。
根据该发明可知，如果在形成凹部后，干燥第一液滴(蚀刻液)，则由于污迹(coffee-stain)现象，溶在蚀刻液中的溶质滞留，以至于向凹部的外侧部分隆起。在凹部的外侧部分，有比膜高的凸部形成为环状，因此，在将由透镜材料构成的第二液滴配置在凹部时，第二液滴不易从凸部溢出，故容易配置大量的透镜材料。从而，能够形成曲率及纵横比高的微透镜。
本发明的微透镜，其特征在于，通过所述微透镜的制造方法制造。
根据该发明可知，通过简单的制造方法，能够提供曲率及纵横比高的微透镜。
本发明的光学元件，具备基体、形成在所述基体上的凸型的微透镜，其特征在于，包括凹部，其通过在所述基体上配置由蚀刻液构成的第一液滴并蚀刻所述基体而形成；所述微透镜，其通过使配置在所述凹部的由透镜材料构成的第二液滴固化而形成。
根据该发明可知，由于通过简单的制造方法，能够形成曲率及纵横比高的微透镜，因此，能够提供具有良好的漫射性能或聚光性能的光学元件。
本发明的光学膜，具备基体、形成在所述基体上的所述的微透镜，其中，所述基体由透光性片材或透光性薄膜构成。
根据该发明可知，在透光性片材或透光性薄膜上通过简单的制造方法，且能够形成发挥高漫射效果的微透镜，因此，能够提供具有良好的漫射性能的光学膜。
本发明的投影用屏幕，在光的入射侧或射出侧配设有使所述光散射的散射膜或使光漫射的漫射膜，其特征在于，在所述散射膜或所述漫射膜中的至少一者使用所述光学膜。
根据该发明可知，由于具备有具有良好的漫射性能及散射性能的光学膜，因此，能够提供亮度及对比度高的高解析度的投影用屏幕。
本发明的投影仪系统，包括屏幕和投影仪，其特征在于，作为所述屏幕具备所述投影用屏幕。
根据该发明可知，由于具有高解析度的投影用屏幕，因此，能够提供高解析度的投影仪系统。
本发明的背光灯，具备光源、导光板以及漫射板，其特征在于，所述漫射板具备所述光学元件。
根据该发明可知，由于是形成有发挥高漫射效果的微透镜的漫射板，因此，能够提供可以发挥良好的漫射性能的背光灯。
本发明的电光学装置，其特征在于，具备所述背光灯。
根据该发明可知，由于电光学装置具备能够发挥良好的漫射性能的背光灯，因此，能够提供对比度良好的电光学装置。
本发明的电子机器，其特征在于，具备所述电光学装置。
根据该发明可知，由于具有对比度良好的电光学装置，因此，能够提供解析度高的电子机器。


图1是表示液滴喷吐装置的整体结构的概略立体图。
图2是表示液滴喷吐装置的要部的局部剖面图。
图3(a)～(e)是表示第一实施方式的微透镜的制造工序的工序剖面图。
图4是表示微透镜的制造工序的步骤的概略流程图。
图5(a)～(g)是表示第二实施方式的微透镜的制造工序的工序剖面图。
图6是表示微透镜的制造工序的步骤的概略流程图。
图7表示通过溶解蚀刻形成的凹部，(a)是表示一滴后的凹部的图，(b)是表示三滴后的凹部的图，(c)是表示八滴后的凹部的图。
图8是(a)～(h)是表示第三实施方式的微透镜的制造工序的工序剖面图。
图9是表示微透镜的制造工序的步骤的概略流程图。
图10是表示漫射板的例子的图。
图11是表示背光灯的例子的图。
图12是表示液晶显示装置的具体例子的图。
图13(a)、(b)是表示光学膜的例子的概略立体图。
图14是表示投影用屏幕的例子的概略剖面图。
图15是表示投影仪系统的例子的概略剖面图。
图16是作为电子机器的移动电话的图。
图中，1-液滴喷吐头、11-作为基板11的透光性片材或透光性薄膜、29-凹部、30-作为凸部的微透镜、31(31a、31b)-光学膜、40-背光灯、43-作为光学元件的漫射板、50-投影用屏幕、53-双凸透镜片、55-散射膜、60-投影仪系统、100-作为电光学装置的液晶显示装置、600-作为电子机器的携带电话、B-围堰材料膜、H1、H2-疏液层、IJ-液滴喷吐装置、P-作为基体的基板、T-突起部T、X1-作为第一液滴的蚀刻液(碱性液)、X2-作为第二液滴的由透镜材料构成的功能液、X3-作为第一液滴的蚀刻液(溶剂)、X-X方向、Y-Y方向、Z-Z方向。
具体实施例方式
以下，参照附图，举例实施方式详细说明本发明的微透镜、及微透镜的制造方法。还有，将在基体上通过液滴喷吐方法涂布有功能液的基板举例说明。在说明本发明的特征结构及方法之前，依次对在液滴喷吐方法中所使用的基体、液滴喷出法、液滴喷吐装置、表面处理方法、围堰材料、微透镜材料进行说明。
<基体>
作为本发明中使用的基体，可以使用Si晶片、石英玻璃、玻璃、塑料薄膜、金属板等各种材料。另外，在这些各种原材料基板的表面上形成半导体膜、金属膜、电介体膜、有机膜等作为衬底层的基体也可以作为基体使用。
<液滴喷吐法>
作为液滴喷吐法的喷吐技术，可以列举带电控制方式、加压振动方式、电机械转换式、电热转换方式、静电吸引方式等。在此，带电控制方式通过带电电极向材料施加电荷，并通过偏转电极(deflect electrode)控制材料的飞扬方向而从喷吐嘴喷吐。另外，在加压振动方式中，向材料施加30kg/cm2左右的超高压并向喷嘴前端测喷吐材料，在未施加控制电压时，材料前进并从喷吐嘴喷吐，当施加控制电压的情况下，材料之间发生静电排斥，从而，材料飞扬，并不从喷吐嘴喷吐。另外，在电机械转换方式中，利用了压电(piezo)元件接受脉冲电信号后变形的性质，通过压电元件的变形借由挠性物质向贮存材料的空间施加压力，并从该空间推出材料而从喷吐嘴喷吐。
另外，在电热转换方式中，通过设置在贮存材料的空间内的加热器，使材料急剧气化，产生泡沫(泡)，并通过泡沫的压力喷吐空间内的材料。在静电吸引方式中，向贮存材料的空间内施加微小压力，在喷吐嘴内形成材料的弯月面(meniscus)，在该状态下，施加静电引力后引出材料。另外，除此之外，还可以适用利用电场引起的流体的粘性变化的方式、或放电火花溅飞的方式等技术。液滴喷吐法具有材料的使用上浪费少，而且能够在希望的位置可靠地配置希望的量的材料的优点。还有，通过液滴喷吐法喷吐的液体材料的一滴的量为例如，1～300毫微克(nanogram)。
<液滴喷吐装置>
其次，使用上述的液滴喷吐法喷吐液体材料的液滴喷吐装置的一个例子进行说明。还有，在本实施方式中，举例说明使用液滴喷吐法从液滴喷吐头向基板喷吐(滴液)液滴的液滴喷吐装置。
图1是表示液滴喷吐装置IJ的概略结构的立体图。
液滴喷吐装置IJ具有液滴喷吐头1、X轴方向驱动轴4、Y轴方向导向轴5、控制装置CONT、平台7、清洗机构8、基台9、加热器15。
平台7用于支持通过该液滴喷吐装置IJ配置液体材料的基板P，具有将基板P固定在基准位置的未图示的固定机构。
液滴喷吐头1是具有多个喷吐嘴的多嘴类型液滴喷吐头，长度方向与X轴方向一致。多个喷吐嘴在液滴喷吐头1的下面保持一定间隔设置。从液滴喷吐头1的喷吐嘴向被平台7支持的基板P喷吐液体材料。
X轴方向驱动轴4，与X轴方向驱动马达2连接。X轴方向驱动马达2为步进马达等，如果从控制装置CONT得到X轴方向的驱动信号，则转动X轴方向驱动轴4。如果转动X轴方向驱动轴4，则液滴喷吐头1向X轴方向移动。
Y轴方向导向轴5被固定，不相对基台9移动。平台7具有Y轴方向驱动马达3。Y轴方向驱动马达3是步进马达等，如果从控制装置CONT得到Y轴方向的驱动信号，则将平台7向Y轴方向移动。
控制装置CONT向液滴喷吐头1供给液滴的喷吐控制用电压。另外，向X轴方向驱动马达2供给用于控制液滴喷吐头1的X轴方向的移动的驱动脉冲信号，向Y轴方向驱动马达3供给用于控制平台7的Y轴方向的移动的驱动脉冲信号。
清洗机构8清洗液滴喷吐头1。清洗机构8具有未图示的Y轴方向的驱动马达。通过该Y轴方向的驱动马达的驱动，清洗机构沿Y轴方向导向轴5移动。通过控制装置CONT还控制清洗机构8的移动。
加热器15在此是通过灯退火(lamp annealing)对基板P进行热处理的机构，对配置在基板P上的液体材料含有的溶剂进行蒸发及干燥。该加热器15的电源的接通及切断也通过控制装置CONT控制。
在液滴喷吐装置IJ中，使液滴喷吐头1和支持基板P的平台7相对扫描，同时，从在液滴喷吐头1的下面的排列在X轴方向上的多个喷吐嘴向基板P喷吐液滴。
图2是用于说明通过压电方式喷吐液体材料的喷吐原理的图。
在图2中，邻接收容液体材料的液体室21设置有压电元件22。液体室21借由包括收容液体材料的材料罐的液体材料供给系统23得到液体材料。压电元件22连接在驱动电路24，借由该驱动电路24向压电元件22施加电压，使压电元件22变形，由此，液体室21变形，从喷吐嘴25喷吐液体材料。在这种情况下，通过改变施加电压的值，控制压电元件22的形变量。另外，通过改变施加电压的频率，控制压电元件22的形变速度。由于利用压电方式的液滴喷吐不对材料加热，因此，具有对材料的组成不产生影响的优点。
如上说明的液滴喷吐装置可以在本发明的配置方法或制造方法中使用，但本发明不限于此，只要可以喷吐液滴，并能够着落规定的着落预定位置，就可以使用任何装置。
<表面处理方法>
作为本实施方式的表面处理方法，可以采用作为面向液滴的接触角的控制的疏液化处理的、在基板表面形成有机薄膜的方法、或等离子处理法等。还有，为了良好地进行疏液化处理，优选作为前期处理进行清洗。例如，可以采用紫外线清洗、紫外线/臭氧清洗、等离子清洗、酸或碱性清洗等。
在作为疏液化处理的形成有机薄膜的方法中，在需要形成配线图案的基板表面上通过硅烷化合物或表面活性剂等有机分子形成有机薄膜。
用于处理基板的表面的有机分子包括能够物理或化学结合在基板上的官能团、和改变(控制表面能量)与之相反侧的基板的表面性质的所谓的亲液基或疏液基的官能团，并且，与基板结合形成有机薄膜，理想地构成单分子膜。其中，结合能够与基板结合的官能团、和改变与之相反侧的基板的表面的性质的官能团的有机结构为碳的直链或一部分碳为支链的有机分子，与基板结合并自组织化，形成致密的自组化膜(Self-Assembledfilm)。
在此，自组化膜由能够与基板的衬底层等的构成原子反应的结合性官能团、和除此之外的直链或芳香环结构构成，并且是通过使由于直链部位之间的范德瓦尔斯相互作用或芳香环之间的π-π堆积(stacking)而具有极高的取向性(orientation)的化合物取向来形成的膜。该自组化膜取向单分子而形成，因此，可以极其薄化膜厚，而且，构成分子水平(molecularlevel)上均匀的膜。即，相同的分子位于膜的表面，因此，膜的表面均匀，而且，可以赋予优越的疏液性或亲液性。
作为上述具有高取向性的混合物，例如，可以使用以下通式R1SiX1aX2(3-a)表示的硅烷化合物。式中，R1表示有机基，X1和X2表示-OR2、-R2、-Cl，含在X1及X2的R2表示碳数量为1～4的烷基，a是1～3的整数。
由通式R1SiX1aX2(3-a)表示的硅烷化合物通过硅烷原子被有机基置换，剩余的结合基被烷氧基或烷基或氯基置换。作为有机基R1的例子，可以枚举例如，苯基、苯甲基、苯乙基、羟苯基、氯苯基、氨苯基、萘基、蒽基、芘基、噻吩基、吡咯基、环己基、环己烯基、环戊基、环戊烯基、吡啶基、甲基、乙基、n-丙基、异丙基、n-丁基、异丁基、sec-丁基、tert-丁基、n-己基、n-辛基、n-癸基、n-十八烷基、氯甲基、甲氧乙基、羟乙基、氨乙基、氰基、巯丙基、乙烯基、丙烯基、丙烯酰氧乙基、甲基丙烯酰氧乙基、缩水甘油丙基、乙酰氧基等。
X1的烷氧基或氯基是用于形成Si-O-Si键等的官能团，在水中水解并作为乙醇或酸脱离。作为烷氧基可以列举例如，甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、异丙氧基、n-丁氧基、异丁氧基、sec-丁氧基、tert-丁氧基等。
出于脱离的乙醇的分子量较小，且容易除去，且能够抑制形成的膜的致密性降低的观点考虑，R2的碳数量优选1～4的范围。
作为以通式R1SiX1aX2(3-a)为代表的疏液性硅烷化合物，可以列举含氟烷基硅烷化合物。尤其，R1是具有由全氟烷基结构CnF2n+1表示的结构，n表示从1到18的整数。通过使用含氟烷基硅烷化合物，以使氟烷基位于膜的表面的方式，对各化合物取向并形成自组化膜，因此，能够对膜的表面赋予均匀的疏液性。
具有氟烷基或全氟烷基醚结构的硅烷化合物通称为“FAS”。这些化合物，可以单独使用，也可以组合两种以上使用。还有，通过使用FAS，能够得到与基板的密接性良好的疏液性。
另外，作为上述的具有高取向性的化合物，除了硅烷化合物以外，还可以使用由以下通式R1Y1表示的表面活性剂。R1Y1中，R1表示疏水性的有机基，Y1是亲水性的极性基、-OH、-(CH2CH2O)nH、-COOH、-COOA、-CONH2、-SO3H、-SO3A、-OSO3H、-OSO3A、-PO3H2、-PO3A、-NO2、-NH2、-NH3B(铵盐)、≡NHB(吡啶鎓盐)、-NX13B(烷基铵盐)等。其中，A表示一个以上的阳离子，B表示一个以上的阴离子。另外，X1表示具有与上述相同的碳数量1～4的烷基。
由通式R1Y1表示的表面活性剂是两性化合物(amphiphiliccompound)，是亲油性的有机基R1与亲水性官能团结合的化合物。Y1表示亲水性的极性基，是用于与基板结合或吸附在基板的官能团，有机基R1具有亲油性，通过在亲水面的相反侧排列，在亲水面上形成亲油面。
作为由R1Y1表示的代表的疏液性硅烷化合物，可以列举含氟烷基表面活性剂。尤其，R1是具有由全氟烷基结构CnF2n+1或全氟烷基醚结构表示的结构，n表示从1到18的整数。
这些具有全氟烷基或全氟烷基醚结构的表面活性剂可以单独使用，也可以组合两种以上使用。还有，通过使用具有全氟烷基的表面活性剂，能够得到与基板的密接性和良好的疏液性。
进而，不仅通过不含有氟的烷基结构，还可以通过在一般的表面活性剂上形成致密的膜，能够得到疏液性。
由烷基化合物或表面活性剂等有机分子等构成的有机薄膜，通过将上述的原料化合物和基板P放入同一密封容器中，并在室温下放置2～3天左右的时间，形成在基板P上。另外，通过将整个密封容器保持在80～140℃，以1～3小时左右来形成在基板上。这些是从气相开始的形成法，但还可以从液相开始形成自组化膜。例如，通过将基板浸渍在含有原料化合物的溶液中30分钟～6小时，并清洗，干燥，能够在基板上形成自组化膜。另外，通过在40～80℃下加热含有原料化合物的溶液，能够以5分钟～2小时的浸渍来形成自组化膜。
另一方面，在等离子处理法中，在常压或真空中对基板P进行等离子照射。使用在等离子处理的气体种类，可以考虑需要形成配线图案的基板P的表面材质等而选择各种。作为处理气体，可以适当使用碳氟化合物系化合物，可以列举例如，四氟化甲烷、全氟己烷、全氟癸烷等。将四氟化甲烷作为处理气体的等离子处理法(CF4等离子处理法)的处理条件为例如，等离子功率为50～1000W、四氟化碳气体流量为50～100mL/min、相对等离子放电电极的基板输送速度为0.5～1020mm/sec、基板温度为70～90℃。
<围堰材料>
作为使用在本发明的围堰材料，只要在形成后能够蚀刻或溶解，就不特别限定。作为这样的材料，可以列举涂布将树脂溶解在溶剂中的溶液后，能够由溶剂溶解的材料、以及能够蚀刻的热固化性树脂、感光性(photopolymerizing)树脂等固化性树脂。
作为围堰材料，通常使用聚酰亚胺、丙烯酸树脂、酚醛清漆系树脂等有机材料。除了上述，可以采用例如，聚乙烯醇、不饱和聚酯、甲基异丁烯酸树脂、聚乙烯、邻苯二甲酸二烯丙酯(diallyl phthalate)、乙烯-丙烯-二烯单体、环氧树脂、苯酚树脂、聚氨酯、三聚氰胺树脂、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚酰铵、苯乙烯-丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚酯、聚丁二烯、苯并咪唑、聚丙烯腈、表氯醇(epichlorohydrin)、聚硫化物、聚异戊二烯等低聚物、聚合物等。
围堰材料由于不能溶解在接触的树脂或溶液中或反应，因此，优选在喷吐微透镜材料前通过光或热固化的固化性树脂。
这样的光固化性树脂通常至少具有一个以上的官能团，通过向光聚合引发剂照射光而进行离子或自由基(radical)的离子聚合、自由基聚合，如果需要增大分子量，则使至少具有形成交联结构的单体或低聚物、和聚合引发剂的树脂组合物固化。在此所指的官能团是指乙烯基、羧基、氨基、氢氧基、环氧基等引起反应的原子团或键合方式。
另外，在清漆等树脂溶液中，像聚酰亚胺一样预先溶解耐热性优越的聚合物，通过干燥析出，由此，能够在不被光或热固化的情况下作为围堰采用。
另外，在能够获得耐热性和优越的透光性的方面考虑，还可以采用微粒分散液。作为微粒，可以列举硅石、氧化铝、氧化钛、碳酸钙、氢氧化铝、丙烯酸树脂、有机硅酮树脂、聚苯乙烯、尿素树脂、甲醛树脂缩合物等微粒，使用其中一种、或混合多种使用。在采用微粒的情况下，通过干燥使之堆积，由此，使之凝聚，使得可以作为围堰使用。另外，为了提高粒子之间及基板微粒之间的密接性，也可以对粒子的表面实施光敏性或热敏性的表面处理。
在围堰材料的形成工序中，通常可以采用涂布方法。作为涂布方法，可以列举例如，浸渍涂布(dip coating)、气刀涂布(air knife coating)、刮涂(blade coating)、喷溅涂布(spray coating)、刮板涂布(bar coating)、刮棒涂布(rod coating)、粘辊涂布(roll coating)、照相凹板式涂布(gravurecoating)、施胶压榨涂布(size press)、旋涂(spin coating)、液滴喷吐法、丝网印刷法等各种方法。在本发明中，通过液滴喷吐法构成，由于这一点，在围堰形成工序中优选采用液滴喷吐法。
在本实施方式中使用的上述围堰材料可以在不牺牲目的功能的范围内根据需要添加微量的氟系、硅酮系、非离子系等表面张力调节材。这些表面张力调节材可以控制墨水材料对涂布对象的润湿性，改进涂布的膜的流平性(leveling)，有助于防止涂布的膜的颗粒的发生、粗造的发生等。
在将这样调制的围堰材料适用在液滴喷吐法情况下，粘度优选为1～50mPa·s。之所以是因为在用液滴喷吐装置涂布溶液的情况下，在粘度小于1mPa·s的情况下，喷嘴周边容易被液滴的流出而被污染，另外，粘度大于50Pa·s的情况下，喷嘴孔内的堵塞频度增大，导致难以稳定地喷吐液滴。更优选的是，优选5～20mPa·s。
进而，这样调制的围堰材料的粘度优选为1～50mPa·s。该表面张力优选在0.02～0.07N/m的范围内。在用液滴喷吐装置涂布溶液的情况下，如果表面张力小于0.02N/m，则由于液滴对喷嘴面的润湿性变大，因此，飞扬容易出现弯曲，如果超过0.07N/m，则在喷嘴前端，弯月面的形状不稳定，因此，难以控制液滴的喷吐量、喷吐时序。
<蚀刻液>
作为使用在本发明的蚀刻液，可以蚀刻或溶解基体或围堰材料，只要能够作为液滴喷吐的液态，就不特别限定。作为这样的材料，可以列举酸、碱或良好溶解围堰材料的溶剂等。
作为蚀刻液，通常可以采用酸或碱。所述酸是盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、碳酸、蚁酸、安息香酸(benzoic acid)、亚氯酸、次亚氯酸、亚硫酸、次亚硫酸、亚硝酸、次亚硝酸、亚磷酸、次亚磷酸等质子酸(protonicacid)。优选盐酸、硫酸、磷酸、硝酸。
另一方面，作为碱，是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等。优选氢氧化钠、氢氧化钾。
上述蚀刻液腐蚀性高，容易腐蚀液滴喷吐头装置，因此，优选低浓度。即使为低浓度，在液滴喷吐后干燥时浓缩，因此，可以蚀刻。
作为良好溶解围堰材料的溶剂，只要对围堰材料的溶解性高即可，可以采用通常的溶剂。具体来说，可以列举水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇类、n-庚烷、n-辛烷、癸烷、十二烷、十四烷、甲苯、二甲苯、甲基异丙基苯、杜烯、茚、二戊烯、四氢化萘、十氢化萘、环己基苯等碳氢系化合物、另外，乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲基乙基醚、1，2-二甲氧基乙烷、双(2-环氧基乙基)醚、p-二氧杂环乙烷等醚类化合物，还可以列举碳酸丙二酯、γ-丁内酯、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、环己酮、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃等极性化合物。
在本实施方式中使用的上述蚀刻液中可以在不牺牲目的功能的范围内根据需要添加微量的氟系、硅酮系、非离子系等表面张力调节材。这些表面张力调节材可以控制墨水材料对涂布对象的润湿性，改进涂布的膜的流平性(leveling)，有助于防止涂布的膜的颗粒发生、粗糙的发生等。
这样调制的蚀刻液的粘度优选为1～50mPa·s。之所以是因为在用液滴喷吐装置涂布溶液的情况下，在粘度小于1mPa·s的情况下，喷嘴周边容易被液滴的流出而被污染，另外，粘度大于50mPa·s的情况下，喷嘴孔内的堵塞频度增大，导致难以稳定地喷吐液滴。更优选的是，优选5～20mPa·s。
进而，这样调制的蚀刻液的粘度优选为1～50mPa·s。该表面张力优选在0.02～0.07N/m的范围内。在用液滴喷吐装置涂布溶液的情况下，如果表面张力小于0.02N/m，则由于液滴对喷嘴面的润湿性变大，因此，飞扬容易出现弯曲，如果超过0.07N/m，则在喷嘴前端，弯月面的形状不稳定，因此，难以控制液滴的喷吐量、喷吐时序。
<微透镜材料>
作为构成本发明中使用的微透镜30的材料，只要在形成时能够作为液滴喷吐的液态、之后能够固化，进而具有作为固化后的透镜可以具有的功能即透光性的材料，就不特别限定。作为这样的树脂，可以列举在涂布上述具有透光性的树脂中溶解的溶液后，可以除去溶剂的树脂、热塑性树脂、热固化性树脂、光固化性树脂等各种树脂，但从容易固化且迅速，进而，在固化时，透镜成形材料及基材不成为高温的方面考虑，优选光固化性树脂。
这样的光固化性树脂通常至少具有一个以上的官能团，通过向光聚合引发剂照射光而进行离子或自由基(radical)的离子聚合、自由基聚合，如果需要增大分子量，则使至少具有形成交联结构的单体或低聚物、和光聚合引发剂的树脂组合物固化。在此所指的官能团是指乙烯基、羧基、羟基等引起反应的原子团或键合方式。
作为这样的单体、低聚物，可以列举不饱和聚酯型、enethiol型、丙烯酸型等，其中，从固化速度、物性选择范围考虑，优选丙烯酸型。作为这样的丙烯酸型单体、低聚物内的单官能团物质，可以列举2-乙基己基丙烯酸酯、2-乙基己基EO加成物丙烯酸酯、乙氧基二甘醇丙烯酸酯、2-羟乙基丙烯酸酯、2-羟丙基丙烯酸酯、2-羟乙基丙烯酸酯的己内酯加成物、2-苯氧乙基丙烯酸酯、苯氧基二甘醇丙烯酸酯、壬基苯酚EO加成物丙烯酸酯、壬基苯酚EO加成物中加成己内酯的丙烯酸酯、2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯、四氢化糠基丙烯酸酯、糠醇的己内酯加成物丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、二环戊烯基丙烯酸酯、二环戊基丙烯酸酯、二环戊烯基氧乙基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、4，4-二甲基-1，3-二氧戊环的己内酯加成物的丙烯酸酯、3-甲基-5，5-二甲基-1，3-二氧戊环的己内酯加成物的丙烯酸酯。
另外，作为丙烯酸型的单体、低聚物内的多官能物质，可以列举己二醇基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、羟基三甲基乙酸新戊二醇酯二丙烯酸酯、羟基三甲基乙酸新戊二醇酯的己内酯加成物二丙烯酸酯、1，6-己二醇的二缩水甘油醚的丙烯酸加成物、羟基三甲基乙醛和三羟甲基丙烷的缩醛化合物的二丙烯酸酯、2，2-双[4(丙烯酰氧基二乙氧基)苯基]丙烷、2，2-双[4(丙烯酰氧基二乙氧基)苯基]甲烷、氢化双酚环氧乙烷加成物的二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、五赤藻糖醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷环氧丙烷加成物三丙烯酸酯、甘油环氧丙烷加成物三丙烯酸酯、二(五赤藻糖醇)六丙烯酸酯五丙烯酸酯混合物、二(五赤藻糖醇)的己内酯加成物丙烯酸酯、三(丙烯酰氧乙基)异氰酸酯、2-丙烯酰氧乙基磷酸酯等。
还有，在上述具有透光性的树脂中，预先混合光漫射性微粒并使之分散。作为光漫射性微粒，可以列举硅石、氧化铝、氧化钛、碳酸钙、氢氧化铝、丙烯酸树脂、有机硅酮树脂、聚苯乙烯、尿素树脂、甲醛树脂缩合物等微粒，使用其中一种、或混合多种使用。但是，为了使光漫射微粒发挥充分的光漫射性，在该微粒具有透光性的情况下，需要其折射率与所述透光性树脂的折射率具有充分的差。从而，在光漫射性微粒为透光性的情况下，为了满足这样的条件，根据所使用的透光性树脂适当选择使用。
这样的光漫射性微粒通过如上所述地预先分散在透光性树脂中，调节成能够从液滴喷吐头1喷吐的液态。此时，优选通过将光漫射性微粒的表面用表面活性剂进行被覆处理、或用熔融树脂进行覆盖处理，提高光漫射微粒在透光性树脂中的分散性，通过这样的处理，能够向使该光漫射性微粒分散的透光性树脂赋予从液滴喷吐头1良好喷吐的流动性。还有，为了作为用于进行表面处理的表面活性剂，可以根据光漫射性微粒的种类适当选择使用阳离子系、阴离子系、非离子系、两性、硅酮系、氟系树脂等。
另外，作为主要的光漫射性微粒，其粒径优选5nm以上，1000nm以下。粒径更优选使用200nm以上，500nm以下。如果设在这样的范围，则粒径为200nm以上，由此，确保其光漫射性，另外，由于在500nm以下，能够从液滴喷吐头1的喷吐嘴良好喷吐。
从这样混合并分散了光漫射性微粒的透光性树脂得到的微透镜30，由于通过光漫射性微粒合成，因此，能够被赋予进一步高的漫射性能，并且，由于能够抑制热塑性，因此，能够得到优越的耐热性。
另外，由于能够获得耐热性和优越的透光性，因此，还可以采用含有无机成分的树脂。具体来说，可以列举硅、锗、钛等，但从获得方面来说，优选含有硅的树脂。
作为这样的聚合物，可以列举聚硅氧烷、聚硅烷、以及聚硅氮烷。这些化合物在高分子主链上含有硅，通过热或光、催化剂等化学反应，形成类似于玻璃的硅氧化物。这样形成的硅氧化物相比只由有机材料构成的树脂等，具有优越的耐热性和透光性，因此，适合作为微透镜材料。
更具体来说，将具有烷氧基的聚硅氧烷溶液与催化剂一同喷吐后，干燥，加热，由此，缩合烷氧基，能够得到硅氧化物。另外，在喷吐聚硅烷溶液后，照射紫外线，将上述聚硅烷光氧化，由此，能够得到硅氧化物。在喷吐聚硅氮烷溶液后，通过酸或碱等水解上述聚硅氮烷，且进行氧化，由此，能够得到硅氧化物。
在本实施方式中使用的上述微透镜材料的液滴中可以在不牺牲目的功能的范围内根据需要添加微量的氟系、硅酮系、非离子系等表面张力调节材。这些表面张力调节材可以控制墨水材料对涂布对象的润湿性，改进涂布的膜的流平性(leveling)，有助于防止涂布的膜的颗粒发生、粗糙的发生等。
这样调制的微透镜材料的液滴的粘度优选为1～50mPa·s。之所以是因为在用液滴喷吐装置涂布溶液的情况下，在粘度小于1mPa·s的情况下，喷嘴周边容易被液滴的流出而被污染，另外，粘度大于50mPa·s的情况下，喷嘴孔内的堵塞频度增大，导致难以稳定地喷吐液滴。更优选的是，优选5～20mPa·s。
进而，这样调制的微透镜材料的液滴的粘度优选为1～50mPa·s。该表面张力优选在0.02～0.07N/m的范围内。在用液滴喷吐装置涂布溶液的情况下，如果表面张力小于0.02N/m，则由于液滴对喷嘴面的润湿性变大，因此，飞扬容易出现弯曲，如果超过0.07N/m，则在喷嘴前端，弯月面的形状不稳定，因此，难以控制液滴的喷吐量、喷吐时序。
(第一实施方式)<微透镜的制造方法1>
在本实施方式中，通过向进行了表面处理的基板上，利用液滴喷吐法从液滴喷吐头的喷吐嘴以液滴喷吐酸或碱等蚀刻液喷吐并配置，在基板上蚀刻，形成凹部。进而，利用液滴喷吐法从液滴喷吐头的喷吐嘴以液滴状喷吐喷吐微透镜材料或含有微透镜材料的液滴，在凹部上配置。对通过利用该凹部，形成控制了透镜形状的微透镜的方法进行说明。
图3(a)～(e)是表示第一实施方式中的微透镜的制造工序的工序剖面图。图4是表示微透镜的制造工序的步骤的概略流程图。
参照图3及图4，对本发明的微透镜的制造方法进行说明。还有，本实施方式的微透镜形成方法大体由基板清洗工序、基板表面处理工序、蚀刻液配置工序、微透镜材料配置工序及微透镜材料固化工序构成。
图3(a)～(e)是表示微透镜的制造工序的工序剖面图，图4是表示微透镜的制造工序的步骤的概略流程图。
(基板清洗工序)在图4的步骤S1中，清洗基板P。为了良好进行基板P的疏液化处理，作为疏液化处理的前期处理，优选清洗。基板P的清洗方法例如可以采用紫外线清洗、紫外线/臭氧清洗、等离子清洗、酸或碱性清洗等。还有，基板P的材料是例如能够以碱蚀刻的玻璃。
(基板表面处理工序)在图4的步骤S2中，如图3(a)所示，对基板P的表面进行表面处理。基板P的表面处理出于缩小作为透镜直径的围堰材料的着落直径的目的，对基板P的表面进行疏液化，使得得到需要的接触角。作为对基板P的表面进行疏液化的方法，可以采用在基板P的表面上形成有机薄膜的方法、等离子处理法等。还有，在此，采用了形成有机薄膜的方法。还有，疏液层H1被赋予疏液性。
(蚀刻液配置工序)在图4的步骤S3中，如图3(b)所示，将由酸或碱性溶液构成的蚀刻液X1作为第一液滴从液滴喷吐头1喷吐在基板P上形成的疏液层H1上进行配置。还有，蚀刻液X1的配置方法采用例如，专利文献的特开2003-149831号中公开的公知的方法。可以喷吐一滴作为一个第一液滴，也可以喷吐多个液滴作为一个第一液滴。
蚀刻液X1为碱性液体。作为该例子，可以列举氢氧化钠、氢氧化钾等的水溶液。该水溶液的pH希望为10以上。进而优选12以上，最优选14以上。如果pH小于10，则在涂布碱性液体的希望的部分上除去所需的深度需要时间，另外，其不易充分除去。碱性液体配置在基板P上后，放置1分钟～数小时后，在基板P上蚀刻。因而，其间，以免液滴干燥，优选添加高沸点的有机溶剂、或表面活性剂等。作为所述高沸点溶剂的具体例，可以列举例如，甘油、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲基乙基醚等。另外，作为表面活性剂，可以列举氟系、硅酮系、非离子系等表面张力调节剂。
在基板P的表面上涂布蚀刻液X1(碱性液体)时的蚀刻液X1(碱性液体)的接触角希望为30°以上，且60°以下。在接触角小于30°时，液滴在基板P上过度润湿扩大，因此，容易形成不规则形状。另外，之所以是因为如果大于60°，则在液滴着落在基板P上并与已经在基板P上的液滴接触时，与该液滴合并，由此，凹部29变得过大。因而，将接触角设为30°以上，60°以下的范围内的一种方法是调节蚀刻液X1(碱性液体)自身的表面张力，使得与基板P的接触角为30°以上，且60°以下。为了调节该表面张力，可以向蚀刻液X1添加微量的氟系、硅酮系、非离子系等表面张力调节剂。其他的方法调节基板P的疏液性。进而，也可以组合两者。
如果通过液滴喷吐法将蚀刻液X1(碱性液体)配置在基板P上，则通过碱性作用，在该配置的部分上形成如图3(c)所示的凹部29。以充分形成凹部29，在室温下放置1～20分钟，优选2～15分钟，更优选3～10分钟。之后，通过清洗液清洗除去蚀刻液X1。作为该清洗液，可以使用水或有机溶剂。于是，在基板P的表面，形成多个凹部29。凹部29是具有亲液性的部分，没有凹部29的基板P的表面保持原有的疏液性。
(微透镜材料配置工序)在图4中的步骤S4中，如图3(d)所示，使用液滴喷吐装置IJ喷吐作为透镜材料的功能液X2(微透镜材料)配置在凹部29。
在此，作为微透镜材料，使用光固化性(photopolymerizing)树脂液，喷吐使用单体液的功能液X2。还有，作为液滴喷吐的条件，可以在例如在液滴的重量为4ng/dot、液滴的速度(喷吐速度)为5～7m/sec的条件下进行。另外，喷吐液滴的气氛优选设定温度为60℃以下，湿度为80％以下。由此，在液滴喷吐头1的喷吐嘴不堵塞的情况下稳定地进行液滴喷吐。另外，作为微透镜材料，除了光固化性树脂溶液之外，还可以选择热固化性树脂溶液，作为树脂的形态，可以为聚合物的方式，也可以为单体的方式。在单体为液态的情况下，不使用溶液，而直接使用单体也可。另外，还可以使用对光或热不敏感的聚合物溶液。
凹部29被赋予具有亲液性，因此，作为被喷吐的透镜材料的功能液X2容易进入凹部29中，不易由于疏液处理而从凹部29溢出到外部，容易滞留。凹部29、和作为透镜材料的功能液X2(微透镜材料)的密接性高，因此，固化后不易剥落。
(微透镜材料固化处理工序)在图4中的步骤S5中，如图3(e)所示，对作为透镜材料的功能液X2(微透镜材料)进行固化处理。作为透镜材料的功能液X2(微透镜材料)为了提高作为透镜的机械及热强度，需要固化。因而，对经过喷吐工序后的基板P实施热处理及/或光处理。然后，能够形成微透镜30。
热处理及/或光处理通常在大气中进行，但也可以根据需要，在氮气、氩气、氦气等惰性气体气氛中进行。热处理及/或光处理的处理条件考虑溶剂的沸点(蒸气压)、气氛气体的种类或压力、聚合引发剂的反应温度或反应曝光量、交联反应的反应温度或反应曝光量、低聚物或聚合物的玻璃转移温度、基材的耐热温度、微粒的分散性或氧化性等热习性等而适当确定。
在光处理上，可以使用紫外线、远紫外线、电子线、X线等固化形成作为透镜材料的功能液X2(微透镜材料)，希望任何一种都为1J/cm2以下，为了提高生产性，优选0.2J/cm2以下。另外，在热处理上，除了热板、电炉等处理之外，可以通过灯退火进行，如果为固化物的玻璃转移温度以下，则希望200℃以下。在玻璃转移温度以上的温度下加热的情况下，由于过热而存在变形为曲率低的透镜形状之患。
在第一实施方式中，得到以下的效果。
(1)如果将蚀刻液X1配置在基板P上，则由于蚀刻液X1的作用而在基板P上形成凹部29。通过向该凹部29里配置作为透镜材料的功能液X2，并使之固化，由此能够形成微透镜30。从而，由于可以只由液滴喷吐法的方法来形成微透镜30，因此，不需要曝光工序或显影工序，故作业效率高，不需要在曝光工序中使用的掩模、或在显影工序中使用的蚀刻液等。
(第二实施方式)<微透镜的制造方法2>
其次，对第二实施方式进行说明。在所述的第一实施方式中，在基板P上配置蚀刻液X1并形成凹部29的这一点以及蚀刻液X1使用碱性，而在第二实施方式中，在基板P上涂布围堰材料并形成围堰材料膜，在围堰材料膜上配置蚀刻液X3形成凹部29的这一点以及蚀刻液X3使用溶剂不相同。
图5(a)～(g)是表示第二实施方式中的微透镜的制造工序的工序剖面图。图6是表示微透镜的制造工序的顺序的概略流程图。
参照图5及图6，对本发明的微透镜的制造方法进行说明。还有，第二实施方式中的微透镜形成方法大体由基板清洗工序、围堰材料涂布工序、干燥工序、围堰材料固化处理工序、蚀刻液配置工序、微透镜材料配置工序及微透镜材料固化工序构成。还有，第二实施方式中的步骤S11、S16、S17是与第一实施方式中的步骤S1、S4、S5相同的工序，故省略说明。以下，对步骤S12、S13、S14、S15的各工序进行详细的说明。
(围堰材料配置工序)在图6的步骤S12中，如图5(a)所示，使用液滴喷吐装置IJ由液滴喷吐头1向基板P上喷吐围堰材料配置在基板P上。在此，作为围堰材料使用光固化性树脂溶液，喷吐光致抗蚀剂溶液OFPR(东京应化工业株式会社)。还有，作为液滴喷吐的条件，可以在例如，液滴的重量为4ng/dot、液滴的速度(喷吐速度)为5～7m/sec下进行。还有，喷吐液滴的气氛优选设定温度为60℃以下，湿度为80％以下。由此，能够在液滴喷吐头1的喷吐嘴不堵塞的情况下稳定地进行液滴喷吐。另外，作为围堰材料，除了光固化性树脂溶液之外，还可以选择热固化性树脂溶液，作为树脂的形态，可以为聚合物的方式，也可以为单体的方式。在单体为液态的情况下，不使用溶液，而直接使用单体作为墨水也可。另外，还可以使用对光或热不敏感的聚合物溶液。然后，可以形成干燥前的围堰材料膜B1。围堰材料膜B1的材料自身具有疏液性。
(干燥工序)在图6的步骤S13中，如图5(b)所示，干燥配置在基板P上的围堰材料膜B1。喷吐作为围堰材料的功能液X0后，除去分散介质，进行干燥处理。另外，为了提高干燥速度，希望在加热或减压的环境下进行干燥。然后，形成围堰材料膜B2。
加热处理除了例如加热基板的通常的热板、利用电炉等的处理之外，还可以通过灯退火进行。作为使用在灯退火的光的光源，不特别限定，可以使用红外线灯、氙气灯、YAG激光器、氩激光器、碳酸气体激光器、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArCl等受激准分子激光器(excimerlaser)作为光源使用。这些光源的通常使用范围在输出10W以上且5000W以下，但在本实施方式中，100W以上且1000W以下的范围足以。
另外，减压处理可以通过旋转式泵(rotary pump)、真空泵、叶轮泵等进行。可以与内置在这些泵的通常的减压干燥机组合，也可以与加热处理组合。在这些减压干燥的工序中，在101～104Pa的真空度较低的减压下实现，在真空度过高的情况下，溶剂容易爆沸，难以得到目标形状。
(围堰材料固化处理工序)在图6的步骤S14中，如图5(c)所示，固化处理干燥的围堰材料膜B2。经过干燥工序后的围堰材料膜B2为了提高机械及热强度，需要固化。另外，在树脂溶液的情况下，也需要处于同样的目的而完全除去溶剂。因此，对喷出工序后的基板P实施热处理。另外，能够形成围堰材料膜B。此外，在本实施方式中，使用OFPR实施热处理，但是根据选择的材料也可以实施光处理而使之固化。
热处理及/或光处理通常在大气中进行，但也可以根据需要，在氮气、氩气、氦气等惰性气体气氛中进行。热处理及/或光处理的处理条件考虑溶剂的沸点(蒸气压)、气氛气体的种类或压力、聚合引发剂的反应温度或反应曝光量、交联反应的反应温度或反应曝光量、低聚物或聚合物的玻璃转移温度、基材的耐热温度、微粒的分散性或氧化性等热习性等而适当确定。
在光处理上，可以使用紫外线、远紫外线、电子线、X线等固化成形围堰，希望任何一种都为1J/cm2以下，为了提高生产性，优选0.2J/cm2以下。另外，在热处理上，除了热板、电炉等处理之外，可以通过灯退火进行，如果为固化物的玻璃转移温度以下，则希望200℃以下。
(蚀刻液配置工序)在图6的步骤S15中，如图5(d)所示，在形成于基板P上的固化的围堰材料膜B上配置由溶剂构成的作为第一液滴的蚀刻液X3。还有，蚀刻液X3的配置方法采用例如，专利文献的特表2003-518755号中公开的公知的方法。从液滴喷吐头1喷吐的蚀刻液X3的一部分着落在围堰材料膜B上，使其直径变小。如果直径变小，则在凹部29上容易致密形成。
蚀刻液X3选择溶解围堰材料膜B的蚀刻液。蚀刻液X3通过溶解逐渐渗透围堰材料膜B直至形成凹部29。然后，以免在将由透镜材料构成的功能液X2配置在凹部29内时，从凹部29溢出，将如图5(e)所示的突起部T形成为环状。至于蚀刻液X3的类型及析出此的方法，根据其各自的适用进行选择。
作为蚀刻液X3，表示利用甲醇溶剂(每个液滴含有20ng)的例子。甲醇由于使OFPR容易溶解的能力，即，以免妨碍接下来的处理工序而容易蒸发，而且具有满足OFPR的润湿特性，因此，作为溶剂选择。在本例中，为了形成凹部29，液滴喷吐装置IJ的液滴喷吐头1被移动到希望形成凹部29的位置。从而，从液滴喷吐装置IJ的液滴喷吐头1滴落所需数量的适当的尺寸的甲醇液滴，直至完成凹部29。连续的液滴之间的周期被选择为与甲醇溶解围堰材料膜B的比率一致。优选各液滴在其次的液滴被配置前完全或大致完全蒸发并干燥。还有，除了甲醇之外，还可以使用异丙醇、乙醇、丁醇或丙酮等其他的溶剂。为了实现高处理量，希望通过单一溶剂的液滴的配置完成凹部29。为了实现具有300nm厚的薄膜以及30pl的容积及50μm的直径的液滴，需要在容积重量％大于1～2％溶剂中具有溶解性。在需要形成伴随单一的液滴的凹部29的情况下，还希望更高的沸点。在OFPR的情况下，可以使用具有225℃的沸点的1，2-二甲基-2-咪唑烷酮(DMI)。
图7表示通过溶解蚀刻形成环状的凹部29，(a)是表示一滴后的凹部29的图，(b)是表示三滴后的凹部29的图，(c)是表示八滴后的凹部29的图。
如图7(a)、(b)、(c)所示，表示横切从上侧滴落一滴、三滴、及八个液滴后形成的凹部29的dektak面轮廓测定结果。如果多个液滴连续滴落在相同的位置，则凹部29(凹坑)在PVP薄膜上开口。该凹部29的深度随着连续滴落的液滴的作用变大。例如，在滴落一个液滴时，从膜表面的深度大约为1.5μm，突起部T的高度大约为2.5μm。总之，整个凹部29大约为4μm深度(参照图7(a))。在滴落三个液滴时，从膜表面的深度为6μm，突起部T的高度大约为4μm。总之，整个凹部29大约为10μm的深度(参照图7(b))。在滴落八个液滴时，从膜表面的深度大约为13μm，突起部T的高度大约为13μm。总之，整个凹部29大约为26μm的深度(参照图7(c))。还有，纵轴右侧的0的位置是膜表面的位置。
从基于dektak进行的表面轮廓测定结果可知，凹部29的形成使物质溶解，另外，移动到凹部29的边缘，凹部29中的溶剂蒸发并干燥后残留。然后，形成凹部29。还有，溶剂希望缓慢蒸发并被干燥，以能够均匀形成凹部29的深度或形状。然后，形成凹部29为环状。
形成凹部29的机理，即，物质向侧壁的移动可以被认为，与在溶质中含有的液滴的接触线(contack line)被封闭的情况下发生的周知的污迹(coffee-stain)现象相似。
在第二实施方式中，除了第一实施方式中得到的(1)的效果外，还得到以下的效果。
(2)如果将作为蚀刻液X3的甲醇溶剂配置在围堰材料膜B上，则通过蚀刻液X3的作用，在围堰材料膜B上形成凹部29。同时，如果蚀刻后干燥蚀刻液X3，则由于污迹(coffee-stain)现象而在凹部29的外侧周边部形成具有突起部T的凹部29。然后，在配置作为透镜材料的功能液X2时，功能液X2难以溢出，而且大量滞留，因此，通过使功能液X2固化，能够形成曲率或纵横比高的微透镜30。由于突起T的存在，制造所需高度的围堰而可以减少凹部29的蚀刻深度，能够缩短蚀刻时间。通过调节液滴，能够调节凹部29的深度或突起T的高度，因此，容易控制围堰的高度。
<微透镜的制造方法3>
(第三实施方式)其次，对第三实施方式进行说明。在所述的第二实施方式中，在围堰材料膜B上配置蚀刻液X3，并在围堰材料膜B上形成了凹部29，但在第三实施方式中，将围堰材料膜B的表面进行疏液处理并形成疏液层H2后，配置蚀刻液X3并形成凹部29，这一点与上不同。还有，蚀刻液X3是在第二实施方式中使用的溶剂。
图8(a)～(h)是表示第三实施方式中的微透镜的制造工序的工序剖面图。图9是表示微透镜的制造工序的步骤的概略流程图。
参照图8及图9，对本发明的微透镜的制造方法进行说明。还有，第三实施方式中的微透镜的形成方法大体由基板清洗工序、围堰材料涂布工序、干燥工序、围堰材料固化处理工序、疏液化处理工序、蚀刻液配置工序、微透镜材料配置工序及微透镜材料固化工序构成。还有，相比第二实施方式，具有对围堰材料进行疏液化处理的疏液化处理工序这一点不同。还有，第三实施方式中的步骤S21、S22、S23、S24、S26、S27、S28，与第二实施方式中的步骤S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17是相同的工序，故省略说明。以下，对步骤S25的工序进行详细的说明。
(疏液化处理工序)在图9的步骤S25中，如图8(d)所示，对固化处理的围堰材料的围堰表面进行疏液化处理。该工序是对围堰表面进行疏液化处理的疏液化处理工序。作为具体的对围堰表面疏液化的方法，可以采用与在基板P的表面处理中使用的方法相同的方法，可以采用形成有机薄膜的方法、等离子处理法等。另外，与基板P的疏液化处理相同，为了进行良好的疏液化处理，作为前期处理，优选清洗。例如，可以采用紫外线清洗、紫外线/臭氧清洗、等离子清洗、酸或碱性清洗等。还有，在预先将具有疏液性的围堰材料作为液滴使用的情况下，可以省略疏液化处理工序。
具体来说，在等离子功率为700W、氧气流量为50mL/min、相对等离子放电电极的基板P相对移动速度为1mm/sec、基板温度为30℃的条件下，对形成了固化的围堰材料膜B的基板P进行处理，除去有机杂质，并且，形成羟基(-OH)，进行该表面的活性化。进而，接着在等离子功率为700W、四氟化碳气体流量为70mL/min、相对等离子放电电极的基板相对移动速度为100mm/sec、基板温度为30℃的条件下，进行了处理。对得到的围堰材料膜B的表面上的静态接触角在水中测定的结果为100℃左右。然后，对疏液层H2赋予疏液性。
在第三实施方式中，除了在第一实施方式及第二实施方式中得到的(1)、(2)中的效果之外，还得到以下的效果。
(3)如果为了改变围堰材料膜B的润湿性而进行疏液处理，则例如，由于围堰材料膜B上存在疏液层H2，凹部29为亲液性，因此，作为透镜材料的功能液X2容易被围堰材料膜B的疏液层H2排斥，从而，稳定地滞留在凹部29内。能够抑制作为透镜材料的功能液X2从凹部29溢出，因此，能够形成偏差少的微透镜30。
其次，对作为能够适用以上说明的微透镜30的本发明的光学元件的漫射板43进行说明。图10是表示漫射板43的图。漫射板43在基板P上形成作为第一凸部的围堰，而且在其上形成微透镜30而构成。基板P的材质为玻璃，微透镜30的材质为光固化性树脂。还有，具有廉价、且具有良好的漫射性能的微透镜30，因此，能够提供廉价且具有良好的漫射性能的漫射板43。
其次，对使用具有微透镜30的漫射板43的本发明的背光灯40进行说明。图11是表示背光灯40的图。背光灯40由光源41、导光板42、漫射板43、反射板44、棱镜片45等构成。如果发自光源41的光射入导光板42，则入射的光通过导光板42，入射漫射板43。然后，该光在漫射板43漫射，通过棱镜片45，照射在液晶面板110(参照图12)。还有，泄漏的光在反射板44反射，入射在导光板42。在漫射板43上的作为第一凸部的围堰上形成微透镜30，因此，来自导光板42的光在漫射板43得到充分的漫射。通过漫射板43漫射的光如果通过棱镜片45，则被调整为对液晶面板110(参照图12)的像素垂直入射。还有，由于具备有具有廉价且具有良好的漫射性能的漫射板43，因此，能够提供廉价且能够发挥良好的漫射性能的背光灯40。
其次，对作为使用具有漫射板43的背光灯40的本发明的电光学装置的液晶显示装置100进行说明。图12是表示液晶显示装置100的图。液晶显示装置100由背光灯40、液晶面板110、驱动器LSI(未图示)等构成。液晶面板110由两张玻璃基板101a、101b、两张偏光板102a、102b、液晶103、滤色器104、TFT105、取向膜106等构成。在玻璃基板101a及101b的外侧表面上，贴附有偏光板102a及102b。在玻璃基板101a的内侧表面上，形成有TFT105等。在玻璃基板101b的内侧表面上，形成有滤色器104或取向膜106等。在玻璃基板101a和玻璃基板101b之间配置有液晶103。
玻璃基板101a、101b是构成液晶面板110的透明的基板。偏光板102a、102b能够透过或吸收特定的偏光成分。液晶103通过混合多种向列液晶，能够调节其特性。滤色器104是具有R、G、B三种原色的染料或含有颜料的树脂膜。TFT105是用于驱动液晶103的驱动用开关元件。取向膜106是用于取向液晶103的有机薄膜，聚酰亚胺薄膜为主流。
然后，从背光灯40射出的光通过偏光板102a和玻璃基板101a，进而依次通过液晶103、取向膜106、滤色器104，从而，能够将规定的图像(image)及图画(picture)显示在液晶面板110。在背光灯40中存在有具有微透镜30的漫射板43，因此，液晶显示装置100具有能够发挥良好的漫射性能的背光灯40，故能够提供良好的对比度的图像及图画。
其次，对将通过这样的制造方法得到的微透镜30适用在光学膜的情况下的例子进行说明。图13是表示光学膜31的图，(a)、(b)是表示光学膜的例子的概略立体图。该光学膜31如上所述，作为基板11，使用透光性片材或透光性薄膜而形成，因此，如图13(a)、(b)所示，通过在该基板11上纵横配设多个微透镜30，构成本发明的光学膜31a、31b。
在此，如图13(a)所示的光学膜31a被配设成微透镜30纵横稠密，即，使相邻接的微透镜30、30的间隔相比该微透镜30的直径(底面的外径)充分小地相互接近的状态，因此，如后述，可以作为屏幕的双凸透镜片使用。另一方面，如图13(b)所示的光学膜31b相比所述光学膜31a，微透镜30稀疏，即，相比所述光学膜31a单位面积相应的微透镜30的密度偏低地形成而配置，因此，如后述，可以作为屏幕的散射膜使用。
这样的光学膜31a、31b如上所述地降低制造成本，并通过形成发挥高漫射效果的所述微透镜30来构成，因此，构成廉价且具有良好的漫射性能的膜。另外，在如图13(a)所示的光学膜31a中，微透镜30被配设成纵横稠密，因此，发挥更良好的漫射性能，作为屏幕的双凸透镜片极其良好。另外，在如图13(b)所示的光学膜31b中，微透镜30被配设成纵横稀疏，因此，尤其，只要设为使一旦入射到屏幕后的反射光散射的散射膜，就可以在使从投影侧入射的光不过度散射的情况下，良好地散射反射光。还有，由于具有作为第一凸部的凹部，因此，通过液滴被台阶部保持的封闭效果，增大微透镜30的曲率或纵横比(aspect ratio)，故具有良好的透镜特性的微透镜30形成在光学膜31a、31b上。还有，由于具有制造成本降低的微透镜30，因此，能够提供廉价且具有良好的漫射性能的光学膜31a、31b。
图14是表示具有这些光学膜31a、31b的投影用屏幕50的一个例子的图。在该投影用屏幕50中，在薄膜基材51上，借由粘结层52贴设有双凸透镜片53，进而在其上，依次配设菲涅耳透镜54、散射膜55。
双凸透镜片53由如图13(a)所示的光学膜31a构成，在透光性片材(基板11)上稠密配置多个微透镜30而构成。另外，散射膜55由如图13(b)所示的光学膜31b构成，相比所述双凸透镜片53的情况，在透光性片材(基板11)上稀疏配置微透镜30而构成。
这样的投影用屏幕50作为双凸透镜片53使用所述光学膜31a，另外作为散射膜55使用所述的光学膜31b，因此，相比例如以往一样将柱面透镜使用在双凸透镜片的情况等廉价。另外，由于构成双凸透镜片53的光学膜31a具有良好的漫射性能，能够提高投射在投影用屏幕50上的像的画质，进而，由于构成散射膜55的光学膜31b具有良好的漫射性能，能够提高投射在投影用屏幕50上的像的可视性。另外，散射膜基本上需要使来自投影仪的投射光透过，但通过该散射膜55，将单位面积相应的各个凸形状的微透镜30的密度形成为相比双凸透镜片低，因此，如后述，能够充分确保来自投影仪的投射光的良好的透光性。
还有，作为本发明的屏幕，不限于如图14所示的例子，例如，可以使用所述光学膜31a只作为双凸透镜片53，另外还可以使用所述光学膜31b只作为散射膜55。这些屏幕也由于例如，作为双凸透镜片53使用所述光学膜31a，变得廉价，进而，由于构成双凸透镜片的光学膜具有良好的漫射性能，因此，能够提高投射在屏幕上的像的画质。另外，由于作为散射膜55使用所述光学膜31b，变得廉价，进而，构成散射膜55的光学膜31b具有良好的漫射性能，因此，在透过由该光学膜31b构成的散射膜55的光经过反射再次入射到该散射膜55(反射回来)时，通过散射膜55使该入射光(反射光)散射，能够抑制它的正反射，从而，能够提高投射在屏幕上的像的可视性。还有，由于具备有廉价且具有良好的漫射性能的双凸透镜片53(光学膜31a)、散射膜55(光学膜31b)，因此，能够提供廉价且具有良好的对比度的投影用屏幕50。
图15是表示具有如图14所示的投影用屏幕50的投影仪系统60的一个例子的图。该投影仪系统60具备投影仪61和所述投影用屏幕50而构成。投影仪60由光源62、配置在从该光源62射出的光的光轴上并调制发自该光源62的光的液晶光阀(liquid crystal light valve)63、将透过液晶光阀63的光的图像进行成像的成像透镜(成像光学系统)64构成。在此，不限于液晶光阀，只要是调制光的机构即可，还可以为例如，将微小的反射部件驱动(控制反射角度)并调制发自光源的光的机构。
在该投影仪系统60中，作为屏幕使用如图14所示的投影用屏幕50，因此，如上所述地提高投射的像的可视性，且，能够提高投射在投影用屏幕50上的像的画质。进而，通过由光学膜31b构成的散射膜55，能够充分确保来自投影仪61的投射光的良好的透光性。还有，由于具有廉价且高解析度的投影用屏幕50，因此，能够提供廉价且对比度良好的投影仪系统60。
还有，在该投影仪系统60中，作为使用的屏幕，也不限于如图14所示的投影仪用屏幕50，可以使用光学膜31a只作为所述双凸透镜片53，也可以使用光学膜31b只作为散射膜55。
图16是表示具有作为如图12所示的电光学装置的液晶显示装置100的电子机器即移动电话600的例子的图。在图16中，表示具有移动电话600和液晶显示装置100的液晶显示部601。移动电话600具有具备有背光灯40的液晶显示装置100，该背光灯40具有在上述实施方式中被低成本化，且具有良好的漫射性能的微透镜30，因此，能够提供作为例如显示性能良好的电子机器的移动电话600。
以上，枚举优选的实施方式说明了本发明，但本发明不限于上述各实施方式，包含以下所示的各种变形，在能够实现本发明的目的的范围内，可以设定为其他的任何具体结构及形状。
(变形例1)在所述第一实施方式中，在基板P上进行疏液化处理而形成了疏液层H1，但表面处理不限于疏液处理。例如，也可以对基板P的表面进行疏液性处理。于是，能够增大凹部29，因此，能够增大微透镜30的直径。
(变形例2)在所述第一实施方式的形成凹部29的工序中，在基板P上进行疏液化处理后形成了凹部29，但不限于此。例如，也可以形成凹部29后在基板P上进行疏液化处理。于是，凹部29被疏液化处理，因此，作为滴落在凹部29的微透镜材料的功能液X2被排斥，功能液X2趋向于变小，因此，能够形成更小的形状的微透镜30。
(变形例3)在所述实施方式中在投影用屏幕、或投影仪系统等上使用了微透镜30，但不限于此。例如，也可以作为设置在激光打印机用头、或固体摄像装置(CCD)的受光面或光纤的光结合部、光传送装置等的光学部件使用。
权利要求
1.一种微透镜的制造方法，在基体上形成凸型的微透镜，其特征在于，包括在所述基体上配置由蚀刻液构成的第一液滴，并通过蚀刻在所述基体上形成凹部的工序；在所述凹部配置由透镜材料构成的第二液滴的工序；和使所述第二液滴固化，形成所述微透镜的工序。
2.一种微透镜的制造方法，在基体上形成凸型的微透镜，其特征在于，包括在所述基体上形成由围堰材料构成的膜的工序；在所述膜上配置由蚀刻液构成的第一液滴，并蚀刻所述膜而形成凹部的工序；在所述凹部配置由透镜材料构成的第二液滴的工序；和使所述第二液滴固化，形成所述微透镜的工序。
3.一种微透镜的制造方法，在基体上形成凸型的微透镜，其特征在于，包括在所述基体上形成由围堰材料构成的膜的工序；进行用于使所述膜的润湿性变化的疏液处理的工序，在所述膜上配置由蚀刻液构成的第一液滴，并蚀刻所述膜而形成凹部的工序；在所述凹部配置由透镜材料构成的第二液滴的工序；和使所述第二液滴固化，形成所述微透镜的工序。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的微透镜的制造方法，其特征在于，包括在形成所述凹部的工序后，使第一液滴干燥的工序。
5.一种微透镜，其特征在于，由权利要求1～4中任一项所述的微透镜的制造方法制造。
6.一种光学元件，具备基体、形成在所述基体上的凸型的微透镜，其特征在于，包括凹部，其通过在所述基体上配置由蚀刻液构成的第一液滴并蚀刻所述基体而形成；所述微透镜，其通过使配置在所述凹部的由透镜材料构成的第二液滴固化而形成。
7.一种光学膜，其特征在于，具备基体、形成在所述基体上的权利要求5所述的微透镜，其中，所述基体由透光性片材或透光性薄膜构成。
8.一种投影用屏幕，在光的入射侧或射出侧配设有使所述光散射的散射膜或使光漫射的漫射膜，其特征在于，在所述散射膜或所述漫射膜中的至少一者使用权利要求7所述的光学膜。
9.一种投影仪系统，包括屏幕和投影仪，其特征在于，作为所述屏幕具备权利要求8所述的投影用屏幕。
10.一种背光灯，具备光源、导光板以及漫射板，其特征在于，所述漫射板具备权利要求6所述的光学元件。
11.一种电光学装置，其特征在于，具备权利要求10所述的背光灯。
12.一种电子机器，其特征在于，具备权利要求11所述的电光学装置。
全文摘要
本发明提供一种制造方法更简单的微透镜的制造方法、光学特性良好的微透镜、及光学膜、投影用屏幕、投影仪系统、电光学装置、电子机器。该微透镜的制造方法，包括在基板(P)上配置作为第一液滴的蚀刻液(X1)，通过蚀刻液(X1)蚀刻基板(P)而形成凹部(29)，在凹部(29)配置作为第二液滴的由透镜材料构成的功能液(X2)，使配置在凹部(29)的功能液(X2)固化并形成微透镜(30)的工序。
文档编号G02F1/1335GK1880977SQ200610084408
公开日2006年12月20日 申请日期2006年5月19日 优先权日2005年5月19日
发明者丰田直之 申请人:精工爱普生株式会社