(57)【要約】      （修正有）【課題】遮光膜付マイクロレンズアレイの製造時の工程数を削減して生産性や歩留まりを高くし、また、マイクロレンズと遮光膜の開口部を正確に位置合わせをして高い光学性能を得る。【解決手段】転写面に所望のマイクロレンズ形状を反転させた形状の曲面（以下、「レンズ部」という。）(9)が形成されたモールド(10)を用意し、前記モールドに形成されたレンズ部を光透過性部材(11)に転写させるマイクロレンズアレイの製造方法を前提として、上記光透過性部材(11)にレンズ部(9)を転写させるモールド(10)と同一のモールドを用いて、上記モールド転写面のレンズ部以外の平面部(14)に遮光性材料(13)を付着させ、その後、前記光透過性部材(11)上のマイクロレンズ間を遮光し得るように、該光透過性部材に前記モールド(10)に付着された遮光性材料(13)を印刷転写させることによって、遮光膜を形成することである。【選択図】図２
2010271465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め、転写面に所望のマイクロレンズ形状を反転させた形状の曲面（以下、「レンズ部」という。）が複数個形成されたモールドを用意し、前記モールドに形成されたレンズ部を光透過性部材に転写させて、複数個のマイクロレンズを形成することによって作製されるマイクロレンズアレイの製造方法において、
上記光透過性部材にレンズ部を転写させるモールドと同一のモールドを用いて、上記モールド転写面のレンズ部以外の平面部に遮光性材料を付着させ、その後、前記光透過性部材上のマイクロレンズ間を遮光し得るように、該光透過性部材に前記モールドに付着された遮光性材料を印刷転写させることによって、遮光膜を形成することを特徴とする遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項２】
上記モールドを用いた光透過性部材へのレンズ部の転写と遮光性材料の印刷転写を、前記モールド及び光透過性部材の転写面と平行方向における相対的位置関係を変えずに、順次又は同時に実施することを特徴とする請求項１に記載の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項３】
上記光透過性部材に上記モールドに形成されたレンズ部を転写し硬化させた後に、前記モールド転写面のレンズ部以外の平面部に遮光性材料を付着させ、前記遮光性材料を前記光透過性部材上のマイクロレンズ間に印刷転写させることにより、遮光膜を形成することを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項４】
上記光透過性部材が、所望厚さの光透過性基材上に光透過性の紫外線硬化性樹脂を塗布したものから構成され、前記紫外線硬化性樹脂に上記モールドに形成されたレンズ部を転写する時、紫外線を照射することによって硬化させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項５】
上記所望厚さの光透過性基材上に、上記モールドを用いて遮光性材料を印刷転写し硬化させた後、紫外線硬化性樹脂を塗布し、その後、前記紫外線硬化性樹脂に前記モールドに形成されたレンズ部を転写し硬化させることを特徴とする請求項４に記載の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項６】
予め、所望厚さの光透過性基材上に紫外線硬化性樹脂が塗布積層された光透過性部材を用意し、上記モールド転写面のレンズ部以外の平面部に遮光性材料を付着させたモールドを前記光透過性部材に押圧することにより、レンズ部の転写と遮光性材料の印刷転写を同時に実施した後、紫外線を照射して硬化させることを特徴とする請求項４に記載の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項７】
上記遮光性材料が、遮光性を有する顔料を含有する紫外線硬化性材料から構成されることを特徴とする請求項５、又は請求項６に記載の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項８】
対向して配置される第１のダイプレートと第２のダイプレートを備え、この両方のダイプレート間に所定の圧力を負荷することができる加圧装置と、
上記第１のダイプレートに取り付けられ、その転写面に所望のレンズ部が複数個形成されたモールドと、
上記第２のダイプレートに取り付けられた光透過性部材上に、上記モールドに形成されたレンズ部を転写し硬化させることにより、複数個のマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成手段と、
上記光透過性部材上に形成されたマイクロレンズ間を遮光する遮光膜を形成する遮光膜形成手段とから構成される遮光膜付マイクロレンズアレイの製造装置において、
上記モールドと上記光透過性部材の間に位置する付着位置と、この付着位置から外れた待避位置に移動可能であり、遮光性材料が塗布されているホルダーと、
上記モールド転写面のレンズ部以外の面に、上記ホルダーに塗布されている遮光性材料を付着させる平面部とを備えて成り、
上記モールドを用いることにより、上記光透過性部材へのレンズ部の転写と、遮光性材料の印刷転写の両方を行うことを特徴とする遮光膜付マイクロレンズアレイの製造装置。
【請求項９】
上記マイクロレンズ形成手段と遮光膜形成手段が、上記第１及び第２のダイプレートに設けられた加熱板を備えることを特徴とする請求項８に記載の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造装置。
【請求項１０】
上記マイクロレンズ形成手段と遮光膜形成手段が、紫外線光源と、上記第１のダイプレートに設けられた紫外線透過性窓と、紫外線透過性モールドとを備えることを特徴とする請求項８に記載の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の製造方法、又は請求項８〜１０のいずれかに記載の製造装置によって作製されたことを特徴とする遮光膜付マイクロレンズアレイ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の遮光膜付マイクロレンズアレイを用いる複眼光学系を備えたことを特徴とする画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の画像を入力するための画像入力装置に使用される光学素子、その製造方法、及び製造装置に関するものであり、さらに詳細には、複眼光学系の画像入力装置に好適に使用することができる遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法、製造装置、及びこの製造方法又は製造装置により作製される遮光膜付マイクロレンズアレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被写体の画像を入力するための画像入力装置において、薄型化を図るための構成としては、マイクロレンズアレイなどの複眼光学系を用いて複眼像を結像させて撮像手段により撮像し、個々のマイクロレンズによる複眼像から単一再生像を再構成するものが知られている（例えば、特開２００８−９７３２７号公報を参照）。これらの撮像光学系においては、隣接するレンズ間でレンズを通過した光線等の迷光（不要光）が撮像素子に達し、フレアやゴーストが発生し、マイクロレンズアレイの光学性能を低下させるおそがある。従って、マイクロレンズアレイには、各マイクロレンズの外周に該レンズに応じた開口を有する遮光膜を形成する必要がある。
このようなマイクロレンズアレイのレンズ外周部に遮光膜を形成する方法としては、従来からいくつかの提案がなされている。例えば、特許第３５４７４６７号公報（「マイクロレンズアレイおよびその製造方法」、特許文献１）、及び特開２００６−２６７８６６号公報（「マイクロレンズアレイの作製方法」、特許文献２）に記載されたものがある。
【０００３】
上記特許文献１には、図１０に示されるように、「マイクロレンズアレイの製造方法」に関する発明が記載されており、フォトリソグラフィ法や印刷法などによって、基板(３１)上に、マイクロレンズのレンズ開口のアレイ配列に応じて開口パターンを有する遮光膜(３３)を形成し（図１０(ａ)）、さらに該遮光膜(３３)の開口のアレイ配列に対応する凹面形状のアレイ配列を有する型(３５)による型成形を行って、光硬化性樹脂(３７)又は熱硬化性樹脂により、所望の屈折面形状のアレイ配列を持つ硬化性樹脂部(マイクロレンズ)を形成することが記載されている（図１０(ｂ)）。なお、符号３９は、光硬化性樹脂(３７)を硬化させる紫外線を示す。
上記特許文献１に記載された製造方法では、遮光膜(３３)の開口パターンとマイクロレンズのレンズ中心が正確に一致するように位置合わせをする必要があるため、製造時の工程数が増えると共に、歩留まりの低下を招くという問題が生じる。
【０００４】
一方、上記特許文献２には、図１１に示されるように、「マイクロレンズアレイの作製方法」に関する発明が記載されている。この発明によれば、透明基板(４０)上に、複数の円形の開口(４１a)を２次元アレイ状に開けた遮光膜(４１)を形成し（図１１(ａ)）、該遮光膜(４１)の上にＢＰＳＧ(ホウ素燐ケイ酸ガラス)膜(４２)とネガ型感光性レジスト層(４３)を形成した後、紫外線(４４)を照射して露光を行う（図１１(ｂ)）。次に、上記感光性レジスト層(４３)を現像して円形の感光性レジスト層を残し（図１１(ｃ)）、この感光性レジスト層(４３)をエッチングマスクとしてＢＰＳＧ膜(４２)をエッチングした後、感光性レジスト層(４３)を除去する（図１１(ｄ)）。さらに、透明基板(４０)のガラス転移点より低く、ＢＰＳＧ膜(４２)のガラス転移点より高い温度に加熱して、円形にパターニングされているＢＰＳＧ膜(４２)をリフローさせることにより、レンズ曲面が形成される。このようにして、マイクロレンズ(４２a)が２次元アレイ状に形成され、各マイクロレンズ(４２a)の周囲部分に遮光膜(４１)が配される遮光膜付マイクロレンズアレイ(５０)が作製される（図１１(ｅ)）。
【０００５】
上記特許文献２に記載された製造方法では、最初に透明基板(４０)上に形成した遮光膜(４１)を、マイクロレンズ(４２a)を形成する工程での露光用マスクとして利用することにより、遮光膜(４１)の開口パターン(４１a)とマイクロレンズ(４２a)の中心をセルフアライメントで位置合わせできるようにしている。
しかし、このような製造方法では、マイクロレンズ(４２a)と遮光膜(４１)の位置合わせは正確にできるが、遮光膜の形成やマイクロレンズの形成のための工程数が多くなり、生産性が低いという問題が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の課題は、上記従来の製造方法における問題点を解決するために、遮光膜付マイクロレンズアレイについて、製造時の工程数を削減し、生産性や歩留まりを高くし得るように、また、マイクロレンズと遮光膜の開口部を正確に位置合わせをして高い光学性能が得られるように、その製造方法を工夫することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下に、上記課題を解決するために講じた手段とその作用について説明する。
(１) 本発明に係る遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法（請求項１に対応）は、予め、転写面に所望のマイクロレンズ形状を反転させた形状の曲面（以下、「レンズ部」という。）が複数個形成されたモールドを用意し、前記モールドに形成されたレンズ部を光透過性部材に転写させて、複数個のマイクロレンズを形成することによって作製されるマイクロレンズアレイの製造方法を前提として、
上記光透過性部材にレンズ部を転写させるモールドと同一のモールドを用いて、上記モールド転写面のレンズ部以外の平面部に遮光性材料を付着させ、その後、前記光透過性部材上のマイクロレンズ間を遮光し得るように、該光透過性部材に前記モールドに付着された遮光性材料を印刷転写させることによって、遮光膜を形成することである。
【０００８】
このように構成することによって、光透過性部材へのレンズ部の転写と遮光性材料の印刷転写を同一のモールドを用いて行うことができる。このとき、該モールドと光透過性部材の相対位置関係が保持されているので、少ない工程数と簡易な設備により、マイクロレンズと遮光膜の開口部の位置合わせを正確に行うことができる。これにより、マイクロレンズアレイのレンズ以外の部分を全て遮光することができ、隣接するマイクロレンズ間を通過して撮像素子に達する迷光（不要光）を発生することがないので、フレアやゴーストが発生することのない高品質の遮光膜付マイクロレンズアレイを低コストで作製することができる。
【０００９】
(２) また、上記(１)の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法において、モールドを用いた光透過性部材へのレンズ部の転写と遮光性材料の印刷転写を、前記モールド及び光透過性部材の転写面と平行方向における相対的位置関係を変えずに、順次又は同時に実施することができる。（請求項２に対応）
このような構成によって、光透過性部材へのレンズ部の転写と遮光性材料の印刷転写をする場合に、アライメントを行う必要がなく、正確にマイクロレンズと遮光膜の開口部の位置合わせを行うことができる。
【００１０】
(３) また、上記(１)又は(２)の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法において、光透過性部材にモールドに形成されたレンズ部を転写し硬化させた後に、前記モールド転写面のレンズ部以外の平面部に遮光性材料を付着させ、前記遮光性材料を前記光透過性部材上のマイクロレンズ間に印刷転写させることにより、遮光膜を形成することができる。（請求項３に対応）
このような構成によって、マイクロレンズアレイの最表面部に、マイクロレンズに対して正確に位置合わせされた遮光膜が形成されるため、確実に迷光（不要光）の影響による光学性能の低下を防止することができる。
【００１１】
(４) また、上記(１)〜(３)のいずれかの遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法において、光透過性部材が、所望厚さの光透過性基材上に光透過性の紫外線硬化性樹脂を塗布したものから構成され、前記紫外線硬化性樹脂にモールドに形成されたレンズ部を転写する時、紫外線を照射することによって硬化させることができる。（請求項４に対応）
このような構成によって、紫外線硬化性樹脂へのレンズ部の転写時に紫外線を照射するだけで硬化させることが可能であり、加熱や冷却をする必要がないので、モールドに形成されたレンズ部を非常に短時間で確実に転写することができる。
【００１２】
(５) また、上記(４)の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法において、所望厚さの光透過性基材上に、モールドを用いて遮光性材料を印刷転写し硬化させた後、紫外線硬化性樹脂を塗布し、その後、前記紫外線硬化性樹脂に前記モールドに形成されたレンズ部を転写し硬化させることができる。（請求項５に対応）
このような構成によって、遮光膜は光透過性基材と紫外線硬化性樹脂に挟まれた状態となり、遮光膜の開口部は直接外気に触れることがないので、環境条件等により発生する遮光膜の剥離等を防ぐことができる。
【００１３】
(６) また、上記(４)の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法において、予め、所望厚さの光透過性基材上に紫外線硬化性樹脂が塗布積層された光透過性部材を用意し、モールド転写面のレンズ部以外の平面部に遮光性材料を付着させたモールドを前記光透過性部材に押圧することにより、レンズ部の転写と遮光性材料の印刷転写を同時に実施した後、紫外線を照射して硬化させることができる。（請求項６に対応）
このような構成によって、１つの工程でレンズ部の転写と遮光性材料の印刷転写を同時に行った後、紫外線を照射することにより硬化させることができるので、工程数を削減することが可能である。
【００１４】
(７) また、上記(５)又は(６)の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法において、遮光性材料が、遮光性を有する顔料を含有する紫外線硬化性材料から構成されてもよい。（請求項７に対応）
このような構成によって、紫外線を照射することにより、マイクロレンズの硬化と遮光膜の硬化を同時に行うことができるので、生産性を向上することが可能である。
【００１５】
(８) 本発明に係る遮光膜付マイクロレンズアレイの製造装置（請求項８に対応）は、対向して配置される第１のダイプレートと第２のダイプレートを備え、この両方のダイプレート間に所定の圧力を負荷することができる加圧装置と、上記第１のダイプレートに取り付けられ、その転写面に所望のレンズ部が複数個形成されたモールドと、上記第２のダイプレートに取り付けられた光透過性部材上に、上記モールドに形成されたレンズ部を転写し硬化させることにより、複数個のマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成手段と、上記光透過性部材上に形成されたマイクロレンズ間を遮光する遮光膜を形成する遮光膜形成手段とから構成される遮光膜付マイクロレンズアレイの製造装置を前提として、
上記モールドと上記光透過性部材の間に位置する付着位置と、この付着位置から外れた待避位置に移動可能であり、遮光性材料が塗布されているホルダーと、
上記モールド転写面のレンズ部以外の面に、上記ホルダーに塗布されている遮光性材料を付着させる平面部とを備えて成り、
上記モールドを用いることにより、上記光透過性部材へのレンズ部の転写と、遮光性材料の印刷転写の両方を行うことである。
【００１６】
このように構成することによって、光透過性部材へのレンズ部の転写と遮光性材料の印刷転写を同一のモールドを用いて行うことができる。このとき、該モールドと光透過性部材の相対位置関係が保持されているので、少ない工程数と簡易な設備により、マイクロレンズと遮光膜の開口部の位置合わせを正確に行うことができる。これにより、マイクロレンズアレイのレンズ以外の部分を全て遮光することができ、隣接するマイクロレンズ間を通過して撮像素子に達する迷光（不要光）を発生することがないので、フレアやゴーストが発生することのない高品質の遮光膜付マイクロレンズアレイを低コストで作製することができる。
【００１７】
(９) また、上記(８)の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造装置において、マイクロレンズ形成手段と遮光膜形成手段が、第１及び第２のダイプレートに設けられた加熱板を備えていてもよい。（請求項９に対応）
このような構成によって、光透過性部材として熱可塑性樹脂を用いて、モールド転写面に形成されたレンズ部を転写するとき、加熱板によりモールドを該熱可塑性樹脂の軟化温度以上に加熱して、その後冷却固化することにより、マイクロレンズを形成することができる。また、熱可塑性樹脂上のマイクロレンズ間に遮光性材料を印刷転写して遮光膜を形成するとき、加熱板により熱可塑性樹脂の軟化温度以下の温度に加熱し、遮光性材料の溶媒を揮発させて固化することができる。
このようにして、マイクロレンズアレイの最表面部に、マイクロレンズに対して正確に位置合わせされた遮光膜が形成されるので、確実に迷光（不要光）の影響による光学性能の低下を防止することができる。
【００１８】
(１０) また、上記(８)の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造装置において、マイクロレンズ形成手段と遮光膜形成手段が、紫外線光源と、第１のダイプレートに設けられた紫外線透過性窓と、紫外線透過性モールドとを備えていてもよい。（請求項１０に対応）
このような構成によって、光透過性部材に紫外線硬化性樹脂を用いて、モールド転写面に形成されたレンズ部を転写するとき、紫外線光源から紫外線を照射して前記紫外線硬化性樹脂を硬化させることにより、マイクロレンズを形成することができる。また、紫外線硬化性樹脂上のマイクロレンズ間を遮光し得るように、遮光性材料を印刷転写して遮光膜を形成するとき、紫外線光源から紫外線を照射することにより、前記遮光性材料を硬化させることができる。
このようにして、光透過性部材にマイクロレンズや遮光膜を形成するとき、紫外線を照射するだけで硬化させることができるので、加熱や冷却をする必要がなく短時間で形成することが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の効果を請求項にしたがって整理すると、次のとおりである。
(１) 請求項１及び請求項８に係る発明
光透過性部材へのレンズ部の転写と遮光性材料の印刷転写を同一のモールドを用いて行っているので、少ない工程数と簡易な設備により、マイクロレンズと遮光膜の開口部の位置合わせを正確に行うことができる。その結果、生産性や歩留まりを向上させることができるばかりでなく、迷光（不要光）を発生させることのない高品質の遮光膜付マイクロレンズアレイを低コストで作製することができる。
(２) 請求項２に係る発明
光透過性部材へのレンズ部の転写と遮光性材料の印刷転写をする場合に、アライメントの必要がなく、正確にマイクロレンズと遮光膜の開口部の位置合わせをすることが可能である。
【００２０】
(３) 請求項３及び請求項９に係る発明
マイクロレンズアレイの最表面部に、マイクロレンズに対して正確に位置合わせされた遮光膜を形成することができるので、確実に迷光（不要光）の影響による光学性能の低下を防止することが可能である。
(４) 請求項４及び請求項１０に係る発明
紫外線硬化性樹脂へのレンズ部の転写時に紫外線を照射するだけで硬化させることが可能であり、加熱や冷却をする必要がないので、モールドに形成されたレンズ部を非常に短時間で確実に転写することができる。
【００２１】
(５) 請求項５に係る発明
遮光膜は光透過性基材と紫外線硬化性樹脂に挟まれた状態となり、遮光膜の開口部は直接外気に触れることがないので、環境条件等により発生する遮光膜の剥離等を防ぐことができる。
(６) 請求項６に係る発明
１つの工程でレンズ部の転写と遮光性材料の印刷転写を同時に行った後、紫外線を照射することにより硬化させることができるので、工程数を削減することが可能である。
(７) 請求項７に係る発明
紫外線を照射することにより、マイクロレンズの硬化と遮光膜の硬化を同時に行うことができるので、生産性を向上することが可能である。
【００２２】
(８) 請求項１１に係る発明
遮光膜付マイクロレンズアレイにおいて、マイクロレンズと遮光膜の開口部が正確に位置合わせされているので、隣接するマイクロレンズ間において迷光（不要光）を発生することはない。
(９) 請求項１２に係る発明
画像入力装置に本発明の遮光膜付マイクロレンズアレイを用いることによって、フレアやゴーストなどの問題が発生することのない薄型の画像入力装置を低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】は、本発明の実施例１の製造方法により作製した遮光膜付マイクロレンズアレイの概略図であり、(ａ)は斜視図、(ｂ)は断面図である。
【図２】は、同じく実施例１の製造方法に用いる製造装置を示す概略断面図である。
【図３】は、同じく実施例１の製造方法について説明する概略断面図であり、(ａ)〜(ｆ)は各製造工程を示す。
【図４】は、同じく実施例１の製造方法における１つの工程（図３(ｅ)）の部分拡大断面図であり、ＰＭＭＡ樹脂シート上に遮光性材料を印刷転写している状態を示す。
【図５】は、本発明の実施例２の製造方法により作製した遮光膜付マイクロレンズアレイの概略断面図である。
【図６】は、同じく実施例２の製造方法に用いる製造装置を示す概略断面図である。
【図７】は、同じく実施例２の製造方法について説明する概略断面図であり、(ａ)〜(ｆ)は各製造工程を示す。
【図８】は、同じく実施例２の製造方法により作製した別の遮光膜付マイクロレンズアレイの概略断面図である。
【図９】は、本発明の実施例３の製造方法について説明する概略断面図であり、(ａ)〜(ｄ)は各製造工程を示す。
【図１０】は、従来の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法を示す概略断面図である。
【図１１】は、別の従来の遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、遮光膜付マイクロレンズアレイのマイクロレンズと遮光膜の開口部を正確に位置合わせするという目的を、複雑なプロセスや設備を用いることなく実現したものである。以下に、その実施例１〜実施例３について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２５】
本発明の実施例１による遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法について、図１〜図４を用いて説明する。
先ず、実施例１の製造方法により作製された遮光膜付マイクロレンズアレイについて、図１を参照しながら説明する。図１は、遮光膜付マイクロレンズアレイの斜視図と断面図である。
この遮光膜付マイクロレンズアレイ(１)は、熱可塑性樹脂の１つであるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂表面に、予め転写面に所望のマイクロレンズ形状を反転した形状の曲面が複数個形成されたモールドを押圧転写させることによってレンズ面(マイクロレンズ)(２)を形成し、その後、このレンズ面(２)の転写に用いたモールドと同一のモールドを用いて、そのレンズ面(２)の外周部（マイクロレンズ以外の部分）に遮光性材料を印刷転写することによって、遮光膜(３)を形成したものである。
【００２６】
次に、本実施例１の製造方法に使用する製造装置について、図２を参照しながら説明する。図２は、この製造装置の構成を説明する概略断面図である。
この製造装置では、上側ダイプレート(４)と下側ダイプレート(５)から構成される加圧装置(６)が用意されている。この加圧装置(６)は、上側ダイプレート(４)を下降させることによって、下側ダイプレート(５)との間に所定の圧力が負荷できるようになっている。また、上側ダイプレート(４)と下側ダイプレート(５)には、加熱用のカートリッジヒーター(７)が設けられた加熱板(８)がそれぞれ設置されている。
【００２７】
上側ダイプレート(４)には、所望のマイクロレンズ形状を反転した形状の曲面（以下、「レンズ部」という。）(９)が複数個形成されると共に、このレンズ部(９)以外を平面部(１４)としたモールド(１０)が取り付けられている。ここでは、リフロー法で作製したガラス製マイクロレンズのＮｉレプリカを作製して、モールド(１０)とした。このモールド(１０)の加工は上述の方法に限定されるものではなく、例えば、機械加工によって直接金属部材にレンズ部(９)を加工してもかまわない。
一方、下側ダイプレート(５)には、光透過性の熱可塑性樹脂の１つであるＰＭＭＡ樹脂シート(１１)が載置固定されている。更に、前記モールド(１０)とＰＭＭＡ樹脂シート(１１)の間には、図示しない稼動アーム等によって、上側ダイプレート(４)の移動方向と垂直な方向に移動可能なホルダー(１２)が設置されており、このホルダー(１２)には遮光性材料(１３)が塗布(保持)されている。ここでは、遮光性材料(１３)として黒色顔料を含有する水溶性インキが用いられている。
【００２８】
以下、本実施例１による遮光膜付マイクロレンズアレイ(１)の製造方法について、図３を参照しながら説明する。図３は、この製造方法の各行程について説明する概略断面図である。
(ｉ) 先ず、図３(ａ) に示されるように、上側ダイプレート(４)の加熱板(８)に設けられたカートリッジヒーター(７)によって、ＰＭＭＡ樹脂の軟化温度以上にモールド(１０)を加熱した後、上側ダイプレート(４)を下方に移動させ、ＰＭＭＡ樹脂シート(１１)にモールド(１０)を押圧し、このモールド(１０)の転写面に形成されたレンズ部(９)を転写し、その後冷却固化させる。このとき、遮光性材料(１３)が塗布されているホルダー(１２)は、上側及び下側ダイプレート(４)，(５)間から外れた待避位置に水平移動されている。
(ii) 次に、図３(ｂ) に示されるように、上側ダイプレート(４)を上方に移動して、固化したＰＭＭＡ樹脂シート(１１)からモールド(１０)を離反させた後、ホルダー(１２)が前記モールド(１０)とＰＭＭＡ樹脂シート(１１)の間に位置する付着位置となるように、該ホルダー(１２)を移動する。
【００２９】
(iii) 次に、図３(ｃ) に示されるように、上側ダイプレート(４)を下方に移動させ、モールド(１０)をホルダー(１２)に密着させて、予めホルダー(１２)に塗布されている遮光性材料(１３)をモールド(１０)の転写面に付着させる。このとき、モールド(１０)に形成されたレンズ部(９)は凹形状であるために、遮光性材料(１３)は該レンズ部(９)には付着せず、モールド(１０)の転写面のレンズ部(９)以外の平面部(１４)にのみ付着する。
(iv) 続いて、図３(ｄ) に示されるように、上側ダイプレート(４)を上方に移動させた後、ホルダー(１２)を上側及び下側ダイプレート(４),(５)間から外れた待避位置に水平移動させる。
(ｖ) 次に、図３(ｅ) に示されるように、上側ダイプレート(４)を下方に移動させ、モールド(１０)をＰＭＭＡ樹脂シート(１１)に密着させて、モールド(１０)の平面部(１４)に付着している遮光性材料(１３)をＰＭＭＡ樹脂シート(１１)に印刷転写させ、その後、加熱板(８)に設けられたカートリッジヒーター(７)でＰＭＭＡ樹脂シート(１１)の軟化温度以下の所定温度に加熱し、遮光性材料(１３)中の溶媒を揮発させて固化させる。
(vi) 最後に、図３(ｆ) に示されるように、上側ダイプレート(４)を上方に移動させることにより、遮光膜付マイクロレンズアレイ(１)が作製される。
【００３０】
本実施例１の製造方法によると、同一のモールド(１０)を用いて、遮光膜付マイクロレンズアレイ(１)のレンズ面(２)と遮光膜(３)の形成を行うことができる上、上記工程中に、モールド(１０)とＰＭＭＡ樹脂シート(１１)の相対位置関係が保持されているため、非常に単純なプロセスと簡易な設備により、レンズ面(２)と遮光膜(３)の開口部が正確に位置合わせされた遮光膜付マイクロレンズアレイ(１)を低コストで作製することができる。
なお、レンズ面(２)を転写した後にＰＭＭＡ樹脂を冷却固化させた時、このレンズ面(２)は収縮によって、モールド(１０)に形成されたレンズ部(９)より小さくなっているため、図４に示されるように、ＰＭＭＡ樹脂性シート(１１)上に転写されたレンズ面(２)とモールド(１０)のレンズ部(９)との間には隙間(１５)が存在することになるので、上記工程(ｖ)において遮光性材料(１３)を印刷転写するとき、ＰＭＭＡ樹脂シート(１１)上に転写されたレンズ面(２)とモールド(１０)に形成されたレンズ部(９)が接触することはなく、擦れ等によってレンズ面(２)に傷等が付くことはない。
【実施例２】
【００３１】
本発明の実施例２による遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法について、図５〜図８を用いて説明する。
先ず、この実施例２の製造方法により作製された遮光膜付マイクロレンズアレイについて、図５を参照しながら説明する。図５は、遮光膜付マイクロレンズアレイの断面図である。
この遮光膜付マイクロレンズアレイ(１)は、光透過性基材としての所望厚さのガラス基板(１６)上に、所望の開口部を有する遮光膜(３)が形成され、さらにその上に、該遮光膜(３)の開口部の位置において、レンズ面(マイクロレンズ)(２)が形成された光透過性の紫外線硬化性樹脂(１７)が積層されている。ここで、光透過性基材としては、本実施例２で用いるガラス基板(１６)に限定されるものではなく、所望の光透過特性を有するものであれば良く、例えば、上記実施例１で用いたＰＭＭＡ樹脂シート(１１)のようなプラスチックシート等を用いることができる。
【００３２】
また、本実施例２において用いるモールドは、上記実施例１のものと同様に、その転写面にレンズ部(９)と平面部(１４)を備えているが、紫外線透過性を有する部材から構成されるモールド（以下、「ＵＶ透過性モールド」という。）(１８)が用いられる。これによって、ＵＶ透過性モールドを通して紫外線を照射して、紫外線硬化性樹脂(１７)を硬化させることができる。
具体的には、上記実施例１においてＮｉレプリカを作製するのに用いたガラス製のモールドをマスター型として、紫外線透過性であるシリコーンゴムの１つであるＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン：polydimethylsiloxane）に硬化剤を混合し、上記マスター型に充填し、その後、１２０℃で５分間ベークしてＰＤＭＳを硬化させ、マスター型から取り出して、ＵＶ透過性モールド(１８)を作製した。このＵＶ透過性モールドの材質としては、紫外線透過性部材であれば特に限定されるものではなく、ＰＭＭＡ、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等の熱可塑性透明樹脂を用いてもよいが、本実施例２で用いたＰＤＭＳの場合は、上述したように常温での粘度が低く、マスター型に充填するだけで作製可能であり、特別な装置を必要とせず、容易に低コストで複製することができる。
【００３３】
次に、本実施例２の製造方法に用いる製造装置について、図６を参照しながら説明する。図６は、この製造装置の構成を説明する概略断面図である。
実施例２における製造装置は、上記実施例１の製造装置と基本的に共通する構成を備えており、上側ダイプレート(４)と下側ダイプレート(５)から構成される加圧装置(６)が用意されている。この加圧装置(６)は、上側ダイプレート(４)を下降させることによって、下側ダイプレート(５)との間に所定の圧力が負荷できるようになっている。また、上記上側及び下側ダイプレート(４),(５)の間には、図示しない稼動アーム等により移動することができるホルダー(１２)が設置されている。
そして、この製造装置では、上側ダイプレート(４)に紫外線が透過するガラス製窓(１９)を装着し、このガラス製窓(１９)にＵＶ透過性モールド(１８)を固定すると共に、前記ガラス製窓(１９)の上部には紫外線光源(２０)を配置し、前記ガラス製窓(１９)とＵＶ透過性モールド(１８)を通して紫外線を照射できるように成っている。一方、下側ダイプレート(５)には、ガラス基板(１６)を載置固定している。また、上記ホルダー(１２)には、上記実施例１と同様に、予め遮光性材料(１３)が塗布（保持）されており、ここでは遮光性材料として黒色顔料を含有する紫外線硬化性インキが用いられる。
【００３４】
以下、本実施例２による遮光膜付マイクロレンズアレイ(１)の製造方法について、図７を参照しながら説明する。図７は、この製造方法の各行程について説明する概略断面図である。
(ｉ) 先ず、図７(ａ)に示されるように、ホルダー(１２)を、ＵＶ透過性モールド(１８)とガラス基板(１６)の間に位置する付着位置に移動させた後、上側ダイプレート(４)を下方に移動させ、ＵＶ透過性モールド(１８)をホルダー(１２)に密着させて、予めホルダー(１２)に塗布されている遮光性材料(１３)をＵＶ透過性モールド(１８)の転写面に付着させる。このとき、上記実施例１と同様に、ＵＶ透過性モールド(１８)に形成されたレンズ部(９)は凹形状であるために、遮光性材料(１３)は前記レンズ部(９)には付着せず、該ＵＶ透過性モールド(１８)の転写面のレンズ部(９)以外の平面部(１４)にのみ付着する。
(ii) 次に、図７(ｂ)に示されるように、上側ダイプレート(４)を上方に移動させた後、ホルダー(１２)を上側及び下側ダイプレート(４),(５)の間から外れた待避位置に水平移動させる。
【００３５】
(iii) 次に、図７(ｃ)に示されるように、上側ダイプレート(４)を下方に移動させ、ＵＶ透過性モールド(１８)をガラス基板(１６)に密着させて、該ＵＶ透過性モールド(１８)の平面部(１４)に付着している遮光性材料(１３)を印刷転写させる。その後、上側ダイプレート(４)の上部に配置された紫外線光源(２０)から紫外線を照射して、遮光性材料(１３)を硬化させ遮光膜(３)を形成する。
(iv) 続いて、図７(ｄ)に示されるように、上側ダイプレート(４)を上方に移動させた後、遮光膜(３)が形成されたガラス基板(１６)上に光透過性の紫外線硬化性樹脂(１７)を塗布する。
(ｖ) 次に、図７(ｅ)に示されるように、上側ダイプレート(４)を下方に移動させ、ＵＶ透過性モールド(１８)をガラス基板(１６)上に塗布された紫外線硬化性樹脂(１７)と密着させて、ＵＶ透過性モールド(１８)に形成されたレンズ部(９)を転写した後、上側ダイプレート(４)の上部に配置された紫外線光源(２０)から紫外線を照射して、紫外線硬化性樹脂(１７)を硬化させレンズ面(２)を形成する。
(vi) 最後に、図７(ｆ)に示されるように、上側ダイプレート(４)を上方に移動させることにより、遮光膜付マイクロレンズアレイ(１)が作製される。
【００３６】
本実施例２の製造方法においても、上記実施例１と同様に、同一のＵＶ透過性モールド(１８)を用いて、レンズ面(２)と遮光膜(３)の形成を行うことができる上、上記工程中に、ＵＶ透過性モールド(１８)とガラス基板(１６)の相対位置関係が保持されているため、非常に単純なプロセスと簡易な設備により、レンズ面(２)と遮光膜(３)の開口部が正確に位置合わせされた遮光膜付マイクロレンズアレイ(１)を低コストで作製することができる。また、遮光膜(３)は、光透過性基材としてのガラス基板(１６)と紫外線硬化性樹脂(１７)に挟まれた形状となり（図５を参照）、遮光膜(３)の開口部は直接外気に触れることなく、環境条件等による遮光膜(３)の剥離等の発生を防ぐことができる。さらに、上記実施例１のような加熱や冷却の工程が不要であるため、加工所要時間を短縮することができ、生産性を向上することが可能である。
そして、本実施例２では、ガラス基板(１６)、遮光膜(３)、及びレンズ面(２)を形成した紫外線硬化性樹脂(１７)を順次積層しているが、積層構造としては図８に示すように、ガラス基板(１６)、レンズ面(マイクロレンズ)(２)を形成した紫外線硬化性樹脂(１７)、及び遮光膜(３)の順に積層することによって、上記実施例１による場合と同様に、遮光膜(３)をマイクロレンズアレイ(１)の最表面に形成することも可能である。
【００３７】
この図８に示された積層構造を有する遮光膜付マイクロレンズアレイ(１)は、図６に示された製造装置を用いて作製することができるが、図７に示された製造方法とは少し異なる手順によって作製される。
即ち、最初にガラス基板(１６)上に紫外線硬化性樹脂(１７)を塗布して、そこにＵＶ透過性モールド(１８)に形成されたレンズ部(９)を転写し硬化させてレンズ面(マイクロレンズ)(２)を形成した後、同じＵＶ透過性モールド(１８)を用いて該レンズ面（２）の外周部(マイクロレンズ間)に遮光性材料(１３)を印刷転写して遮光膜(３)を形成することにより作製することができる。
【００３８】
以下に、図８に示された遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法について、図７を参照しながら簡単に説明する。
(ｉ) 先ず、上側ダイプレート(４)を上方に移動させた後、下側ダイプレート(５)に載置固定されたガラス基板(１６)上に光透過性の紫外線硬化性樹脂(１７)を塗布する。これは図７(ｄ)に示される工程に対応するが、この場合はガラス基板(１６)上に遮光膜(３)は形成されていない。
(ii) 次に、上側ダイプレート(４)を下方に移動させ、ＵＶ透過性モールド(１８)に形成されたレンズ部(９)を紫外線硬化性樹脂(１７)に転写した後、紫外線を照射して該紫外線硬化性樹脂(１７)を硬化させる。これは図７(ｅ)に示される工程に対応するが、この場合も遮光膜(３)は形成されていない。
【００３９】
(iii) 次に、上側ダイプレート(４)を上方に移動した後、ホルダー(１２)を付着位置に移動する。その後、上側ダイプレート(４)を下方に移動させ、予めホルダー(１２)に塗布されている遮光性材料(１３)をＵＶ透過性モールド(１８)の転写面に付着させる。これは図７(ａ)に示される工程に対応するが、この場合は、下側ダイプレート(５)上のガラス基板(１６)には、上記(ｉ)及び(ii)の工程により既にレンズ面(２)が形成されている。
(iv) 続いて、上側ダイプレート(４)を上方に移動させ、ホルダー(１２)を待避位置に移動させる。これは図７(ｂ)に示される工程に対応するが、この場合も、下側ダイプレート(５)上のガラス基板(１６)には、既にレンズ面(２)が形成されている。
【００４０】
(ｖ) 次に、上側ダイプレート(４)を下方に移動させ、ＵＶ透過性モールド(１８)の平面部(１４)に付着している遮光性材料(１３)を、ガラス基板(１６)上に既に形成されているレンズ面(２)の外周部（マイクロレンズ間）に印刷転写した後、紫外線を照射して硬化させることにより遮光膜(３)を形成する。これは図７(ｃ)に示される工程に対応する。
(vi) 最後に、上側ダイプレート(４)を上方に移動させることにより、最表面に遮光膜(３)が形成されたマイクロレンズアレイ(１)が作製される（図８を参照）。これは図７(ｆ)に示される工程に対応する。
【実施例３】
【００４１】
本発明の実施例３による遮光膜付マイクロレンズアレイの製造方法について、図９を参照しながら説明する。図９は、実施例３の製造方法の各行程について説明する概略断面図である。
この実施例３の製造方法においては、上記実施例２における製造装置（図６を参照）と同じものを用いる。なお、本実施例３においても、光透過性基材として実施例２と同様にガラス基板(１６)を用いており、下側ダイプレート(５)には、予め前記ガラス基板(１６)上に紫外線硬化性樹脂(１７)を塗布積層したものを載置固定する。また、上記実施例２と同様に、モールドにはＵＶ透過性モールド(１８)を用いる共に、遮光性材料(１３)には、黒色顔料を含有する紫外線硬化性インキを用いる。
【００４２】
以下、本実施例３による遮光膜付マイクロレンズアレイ(１)の製造方法について説明する。
(ｉ) 先ず、図９(ａ)に示されるように、ホルダー(１２)を、ＵＶ透過性モールド(１８)と予め紫外線硬化性樹脂(１７)が積層塗布されたガラス基板(１６)との間に位置する付着位置に移動した後、上側ダイプレート(４)を下方に移動させてＵＶ透過性モールド(１８)をホルダー(１２)に密着させ、予めホルダー(１２)に塗布（保持）されている遮光性材料(１３)をＵＶ透過性モールド(１８)の転写面に付着させる。このとき、上記実施例１や実施例２と同様に、ＵＶ透過性モールド(１８)に形成されたレンズ部(９)は凹形状であるため、遮光性材料(１３)は該レンズ部(９)には付着せず、レンズ部(９)以外の平面部(１４)にのみ付着する。
(ii) 次に、図９(ｂ)に示されるように、上側ダイプレート(４)を上方に移動させた後、ホルダー(１２)を上側及び下側ダイプレート(４),(５)の間から外れた待避位置に水平移動させる。
【００４３】
(iii) 続いて、図９(ｃ)に示されるように、上側ダイプレート(４)を下方に移動させ、ＵＶ透過性モールド(１８)をガラス基板(１６)上に予め塗布積層してある紫外線硬化性樹脂(１７)に密着させる。これによって、ＵＶ透過性モールドに付着している遮光性材料(１３)が印刷転写されると同時に、未硬化の紫外線硬化性樹脂(１７)が変形して、ＵＶ透過性モールド(１８)に形成されているレンズ部(９)が転写される。その後、上側ダイプレート(４)の上部に配置された紫外線光源(２０)から紫外線を照射して、紫外線硬化性樹脂(１７)と遮光性材料(１３)を同時に硬化させることにより、レンズ面(マイクロレンズ)(２)と遮光膜(３)を形成する。
(iv) 最後に、図９(ｄ)に示されるように、上側ダイプレート(４)を上方に移動させることにより、遮光膜付マイクロレンズアレイ(１)を作製することができる。
【００４４】
この実施例３の製造方法によると、上記実施例１や実施例２の製造方法と同様に、非常に単純なプロセスと簡易な設備により、レンズ面(２)と遮光膜(３)の開口部が正確に位置決めされた遮光膜付マイクロレンズアレイ(１)を低コストで作製することができる。また、１つの工程でレンズ面(２)と遮光膜(３)の形成を同時に行うことができるので、工程数を削減することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１…遮光膜付マイクロレンズアレイ        ２…レンズ面（マイクロレンズ）
３…遮光膜                              ４…上側ダイプレート
５…下側ダイプレート                    ６…加圧装置
７…カートリッジヒーター
８…加熱板
９…レンズ部（マイクロレンズ形状を反転した形状の曲面）
１０…モールド
１１…ＰＭＭＡ樹脂シート（光透過性部材）
１２…ホルダー
１３…遮光性材料                        １４…平面部
１５…隙間                              １６…ガラス基板（光透過性基材）
１７…紫外線硬化性樹脂                  １８…ＵＶ透過性モールド
１９…ガラス製窓                        ２０…紫外線光源
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特許第３５４７４６７号公報（特開平７−１７４９０２号公報）
【特許文献２】特開２００６−２６７８６６号公報
【特許文献３】特開２００８−９７３２７号公報
【図１】
2010271465.tif 000003
【図２】
2010271465.tif 000004
【図３】
2010271465.tif 000005
【図４】
2010271465.tif 000006
【図５】
2010271465.tif 000007
【図６】
2010271465.tif 000008
【図７】
2010271465.tif 000009
【図８】
2010271465.tif 000010
【図９】
2010271465.tif 000011
【図１０】
2010271465.tif 000012
【図１１】
2010271465.tif 000013