(57)【要約】      （修正有）【課題】高屈折性と高透光性とを有し、さらに耐久性に優れるマイクロレンズを、安い製造コストで得られるようにしたマイクロレンズアレイの製造方法を提供する。【解決手段】ガラスフリットを第１の分散媒に分散させて第１の分散液を調製する工程Ｓ１０１と、ガラスフリットより融点が高く、かつ屈折率が高い金属酸化物の微粒子を第２の分散媒に分散させて第２の分散液を調製する工程Ｓ１０２と、第１の分散液と第２の分散液とを混合してペースト状のレンズ基材を調製する工程Ｓ１０３と、基板の一方の面側に形成された複数の凹部にペースト状のレンズ基材を充填する工程Ｓ１０５と、凹部に充填したレンズ基材を、金属酸化物の融点より低い温度で加熱し焼成してガラスフリットをガラス化する工程Ｓ１０６と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスフリットを第１の分散媒に分散させて第１の分散液を調製する工程と、  前記ガラスフリットより融点が高く、かつ屈折率が高い金属酸化物の微粒子を第２の分散媒に分散させて第２の分散液を調製する工程と、  前記第１の分散液と前記第２の分散液とを混合してペースト状のレンズ基材を調製する工程と、  基板の一方の面側に形成された複数の凹部に前記ペースト状のレンズ基材を充填する工程と、  前記複数の凹部に充填した前記レンズ基材を、前記金属酸化物の融点より低い温度で加熱し焼成して前記ガラスフリットをガラス化する工程と、を含むことを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項２】
前記金属酸化物の微粒子は、粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のナノ粒子であることを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項３】
前記金属酸化物は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛から選択された１種又は複数種であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項４】
前記ペースト状のレンズ基材を調製する工程では、前記レンズ基材中の、以下の式に示す金属酸化物の微粒子の配合比を、５重量％以上３０重量％以下にすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。  配合比＝［金属酸化物の微粒子の重量／（ガラスフリットの重量＋金属酸化物の微粒子の重量］×１００
【請求項５】
前記第１の分散液を調製する工程では、前記第１の分散媒にバインダー樹脂を溶解又は分散させた後、前記ガラスフリットを分散させて第１の分散液を調製するようにし、  前記第１の分散液と前記第２の分散液とを混合してペースト状のレンズ基材を調製する工程では、混合処理中の前記第１の分散液中に前記第２の分散液を滴下することで行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法によって製造されたマイクロレンズアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズアレイの製造方法およびマイクロレンズアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーン上に画像を投影する表示装置として、投射型表示装置が知られている。  このような投射型表示装置では、その画像形成に主として液晶パネル（液晶光シャッター）が用いられている。この液晶パネルは、例えば、各画素を制御する薄膜トランジスター（ＴＦＴ）と画素電極とを有する液晶駆動基板（ＴＦＴ基板）と、ブラックマトリックスや共通電極等を有する液晶パネル用対向基板とが、液晶層を介して接合された構成となっている。このような構成の液晶パネル（ＴＦＴ液晶パネル）では、液晶パネル用対向基板の画素となる部分以外のところにブラックマトリックスが形成されているため、液晶パネルを透過する光の領域は制限される。このため、光の透過率が下がる。  
【０００３】
かかる光の透過率を高めるべく、液晶パネル用対向基板には、各画素に対応する位置に多数の微小なマイクロレンズが設けられたものが知られている。これにより、液晶パネル用対向基板を透過する光は、ブラックマトリックスに形成された開口に集光され、光の透過率が高まる。このようなマイクロレンズを形成する方法として、例えば、複数のマイクロレンズ形成用凹部を有する凹部付き基板に、未硬化の光硬化性樹脂を供給し、平滑な透明基板（カバーガラス）を接合し、押圧・密着させ、その後、樹脂を硬化させる方法、いわゆる２Ｐ法が知られている（例えば、特許文献１参照）。  
【０００４】
しかし、特許文献１にかかる方法では、マイクロレンズ基板の形成に樹脂材料を用いるため、十分な耐久性を有するマイクロレンズ基板を得るのが困難であった。特に、２Ｐ法で用いられる光硬化性樹脂は、短波長の光による樹脂材料の劣化等が生じやすいため、十分な耐光性が得られない場合がある。また、光硬化性樹脂で構成された樹脂層と、カバーガラスと、凹部付き基板との３つの部材を用いてマイクロレンズ基板を形成することから、熱膨張率の違いによって歪み等が生じやすく、その結果、光学特性等の特性の低下が生じる可能性がある。例えば、カバーガラスの位置合わせ等の工程が必要であり、製造工程が煩雑であった。また、最適な光路長を出すためにカバーガラスの研磨を行った場合、研磨による汚れ等が生じるため、過度の洗浄工程も必要となるが、このような洗浄を行うことによって、樹脂層を構成する樹脂材料の劣化等が生じる可能性があった。その結果、品質が低下し、歩留まり低下が生じる可能性があった。  
【０００５】
また、マイクロレンズの光学特性と耐久性に優れるガラス材料を、マイクロレンズ材料として使用するマイクロレンズアレイの製造方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。  
【０００６】
この特許文献２にかかる方法では、レンズ基材をそのガラス転移点（Ｔｇ）より高い温度で加熱し、圧力によってマイクロレンズが形成される基板凹部に圧接する方法であるため、基板の凹部形状部に確実にレンズ基材を充填するためにはＴｇを大きく超えた温度に加熱しなければならない。しかし、圧接圧力による損傷のおそれがあることなどから、レンズ基材には基板よりＴｇがより低温であり、なおかつ線膨張係数の差を所定の値より縮めることが求められる。しかしながら、これらの要件を満たすためには、より高屈折率が求められるレンズ材料であるにも拘わらず、レンズ機能を果たすための最低限の屈折率しか実現できないものになってしまう。  
【０００７】
そこで、耐久性に優れ、しかも高屈折率であるガラス製のマイクロレンズの製造方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。  この特許文献３の製造方法では、レンズ材料の粉末を主材として混練されたペースト状のレンズ基材を、凹部付き基板の凹部に充填するレンズ基材充填工程と、充填されたレンズ基材をガラス化させる焼成工程と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−９２３６５号公報
【特許文献２】特開２００６−３１３２７９号公報
【特許文献３】特開２０１１−５９１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記特許文献３の方法では、明確には記載されていないものの、レンズ材料の粉末、すなわちガラス主材は、一旦原料を焼成してガラス化した後、これを粉末化したものを用いていると推測される。しかし、この特許文献３の方法において用いられるガラス主材には、屈折率を高めるために金属酸化物が含まれている。したがって、このガラス主材を製造する工程には、酸化ケイ素や酸化ホウ素ととともに金属酸化物も焼成しガラス化した後、これを粉末化する必要がある。  
【００１０】
しかしながら、一般に金属酸化物は酸化ケイ素等の通常のガラス材料に比べて融点が高く、したがって金属酸化物を含むガラス材料はそのガラス転移点も高くなる。そのため特許文献３の方法では、ガラス主材を製造する際のガラス化工程での焼成温度が通常のガラス化工程での焼成温度に比べて格段に高くなり、これによって製造コストが高くなってしまう。  
【００１１】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、優れた光学特性、特に高屈折性と高透光性とを有し、さらに耐久性に優れるマイクロレンズを、比較的安い製造コストで得られるようにしたマイクロレンズアレイの製造方法と、この製造方法によって得られるマイクロレンズアレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のマイクロレンズアレイの製造方法は、ガラスフリットを第１の分散媒に分散させて第１の分散液を調製する工程と、  前記ガラスフリットより融点が高く、かつ屈折率が高い金属酸化物の微粒子を第２の分散媒に分散させて第２の分散液を調製する工程と、  前記第１の分散液と前記第２の分散液とを混合してペースト状のレンズ基材を調製する工程と、  基板の一方の面側に形成された複数の凹部に前記ペースト状のレンズ基材を充填する工程と、  前記複数の凹部に充填した前記レンズ基材を、前記金属酸化物の融点より低い温度で加熱し焼成して前記ガラスフリットをガラス化する工程と、を含むことを特徴とする。  
【００１３】
このマイクロレンズアレイの製造方法によれば、第１の分散液と第２の分散液とを混合して調製したレンズ基材を、金属酸化物の融点より低い温度で加熱し焼成してガラスフリットをガラス化するようにしたので、凹部内に形成されるマイクロレンズは、ガラスフリットからなるガラス中に金属酸化物の微粒子が分散した無機物からなるものとなる。したがって、耐久性に優れ、しかも高屈折率の金属酸化物の微粒子を分散させていることで高屈折性を有し、さらに高透光性をも有する優れたものとなる。  また、金属酸化物の微粒子を第２の分散媒に分散させて第２の分散液に調製するので、金属酸化物の微粒子の凝集を防いで良好な分散状態を維持することができる。そして、このような良好な分散状態を維持した第２の分散液を第１の分散液に混合してペースト状のレンズ基材を調製するので、このレンズ基材中での金属酸化物の微粒子についても、良好な分散状態をそのまま維持させることができる。したがって、焼成後得られるマイクロレンズは、金属酸化物の微粒子が均一に分散しているため、良好なレンズ特性を有するものとなる。  また、レンズ基材を焼成する工程では、金属酸化物をガラス化させることなく、したがって該金属酸化物の融点より低い温度で加熱するので、例えば従来のような金属酸化物を含むガラス材料を高い温度で焼成してガラス化する工程が不要になり、これによって製造コストの低減化を図ることができる。  
【００１４】
また、前記マイクロレンズアレイの製造方法において、前記金属酸化物の微粒子は、粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のナノ粒子であることが好ましい。  このように、ガラスに比べて透過率（透光性）が低い金属酸化物をナノ粒子にすることにより、得られるマイクロレンズの透過率（透光性）を充分に高くし、レンズ特性を高めることができる。  
【００１５】
また、前記マイクロレンズアレイの製造方法において、前記金属酸化物は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛から選択された１種又は複数種であることが好ましい。  このように、金属酸化物としてより高屈折率の材料を用いることにより、得られるマイクロレンズの屈折率を充分に高くし、レンズ特性を高めることができる。  
【００１６】
また、前記マイクロレンズアレイの製造方法において、前記ペースト状のレンズ基材を調製する工程では、前記レンズ基材中の、以下の式に示す金属酸化物の微粒子の配合比を、５重量％以上３０重量％以下にすることが好ましい。  配合比＝［金属酸化物の微粒子の重量／（ガラスフリットの重量＋金属酸化物の微粒子の重量］×１００  金属酸化物はガラスに比べて透過率（透光性）が低い。そのため、前記配合比を３０重量％以下にすることで、得られるマイクロレンズの透過率（透光性）を所望の良好な透過率に抑えることができる。一方、所望の高屈折率（高屈折性）を得るためには、前記配合比を５重量％以上にすることが好ましい。  
【００１７】
また、前記マイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の分散液を調製する工程では、前記第１の分散媒にバインダー樹脂を溶解又は分散させた後、前記ガラスフリットを分散させて第１の分散液を調製するようにし、前記第１の分散液と前記第２の分散液とを混合してペースト状のレンズ基材を調製する工程では、混合処理中の前記第１の分散液中に前記第２の分散液を滴下することで行うことが好ましい。  このように、第１の分散液中にバインダー樹脂を溶解又は分散させておくことにより、ペースト状のレンズ基材に所望の粘性を付与することができ、このレンズ基材の基板凹部への充填が容易になる。また、レンズ基材を調製する工程では、混合処理中の第１の分散液中に第２の分散液を滴下するようにしたので、第２の分散液中の金属酸化物微粒子の分散状態を良好に維持しつつ、これを第１の分散液に混合することにより、得られるレンズ基材中に金属酸化物微粒子を良好に分散させることができる。また、金属酸化物微粒子の良好な分散状態を、短時間の混合処理で実現でき、しかも得られるレンズ基材の粘度をより均一に調製することができる。  
【００１８】
本発明のマイクロレンズアレイは、前記製造方法によって製造されたことを特徴とする。  このマイクロレンズアレイによれば、高透光性、高屈折性を有し、さらに耐久性にも優れたものとなる。したがって、特に長時間の高温環境におかれる投射型表示装置の液晶ライトバルブに使用される液晶パネルに好適なものとなる。また、製造コストの低減化が可能になっているため、例えば液晶パネルのコスト低減化にも寄与するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）、（ｂ）は第１実施形態のマイクロレンズアレイを示す図である。
【図２】第１実施形態の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は凹部を有する基板の製造工程を示す側断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）はレンズ基材充填工程を示す図である。
【図５】第２実施形態の製造工程を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｄ）はレンズ基材充填工程を示す図である。
【図７】本発明を利用した投射型表示装置の光学系の模式図である。
【図８】本発明を利用した液晶パネルの概略側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。  
【００２１】
（第１実施形態）  図１（ａ）、（ｂ）は、本発明にかかるマイクロレンズアレイの第１実施形態の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。図１（ａ）、（ｂ）において符号１０はマイクロレンズアレイであり、このマイクロレンズアレイ１０は、複数のマイクロレンズ１１に対応する複数の凹部１２ａを形成した基板１２に、レンズ材を固着してマイクロレンズ１１を形成したものである。  
【００２２】
マイクロレンズ１１は、図１（ｂ）に示すようにガラス１１ａ中に高屈折率の金属酸化物の微粒子１１ｂを分散させたものである。これによってマイクロレンズ１１は、ガラス製の基板１２に比べて高屈折率なものとなり、基板１２側の外部Ｑから入射される光を、マイクロレンズ１１側の外部に出射する際に屈折させ、Ｐ方向に集光させるように機能する。  
【００２３】
図２に、本発明にかかる製造方法の第１実施形態として、前記マイクロレンズ１１の製造方法のフローチャートを示す。〔第１の分散液調製工程〕  マイクロレンズ１１となるレンズ基材を調整する前工程として、まず、第１の分散液を調製する（Ｓ１０１）。材料としては、微粒子状のガラスフリットと、ガラスフリットを繋ぐための主に樹脂成分からなるバインダーと、第１の分散媒とが用いられる。なお、これら主材料以外にも、必要に応じて例えば可塑剤などを添加してもよい。そして、これらを混合してペースト状に調整することにより、第１の分散液が得られる。  
【００２４】
ガラスフリットとしては、線膨張係数が例えば３０×１０−７／℃以下の低いものが好ましく、本実施形態ではホウケイ酸ガラスフリットが好適に用いられる。このホウケイ酸ガラスフリットは、例えば酸化ケイ素と酸化ホウ素との混合物を焼成してガラス化した後、粉末化されたものであり、市販されているものを用いることができる。ただし、ガラスフリットとしては、ホウケイ酸ガラスフリットに限定されることなく、これ以外にも、例えばソーダガラス、結晶性ガラス、クラウンガラス等のガラスフリットを用いることもできる。  
【００２５】
ガラスフリットの粒径については、流動性を確保するため、１０μｍ以下であることが好ましい。一方、粒径をより微細化することは、製品製造上は好ましいものの、ガラス微粒子の製造上からは、装置コストや長い製造工程を経なければならないなど、コストが大幅に上昇し、また粒径の均一化もより困難となる。したがって、微粒子製造の制限から、１０ｎｍ以上の粒径であることが好ましい。  
【００２６】
バインダーとしては、樹脂成分であれば特に限定はされないものの、ガラスフリットを繋ぎ止める性能に加え、後述の焼成工程において確実に蒸散される性質を有する必要がある。このようなバインダーとしては、例えば、セルロース系樹脂、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等が好適に用いられ、本実施形態ではセルロース系樹脂が用いられる。  
【００２７】
第１の分散媒としては、低沸点タイプのエタノール、アセトン、中沸点タイプのブタノール、トルエン、高沸点タイプのイソホロン、ターピネオールなどが使用可能である。ただし、後述するようにレンズ基材をペースト状に調製する必要上、この第１の分散媒についてもペースト材料として好適なものを用いるのが好ましく、したがって高沸点タイプの溶剤などを単体、もしくは複数種を混合して用いるのが好ましい。本実施形態では、ペースト材料として好適なターピネオールを、第１の分散媒として用いる。このターピネオールを用いることで、後述するレンズ基材の充填をスクリーン印刷（スキージ印刷）で容易に行うことが可能になる。  
【００２８】
このような材料を用いて第１の分散液を調製するには、まず、第１の分散媒にバインダー樹脂を加えたものをボールミル装置に入れ、充分な時間（例えば一昼夜）をかけて混合する。これにより、バインダー樹脂を第１の分散媒に溶解させる。続いて、この溶液中にガラスフリットを投入し、引き続き三本ロールミル装置で混合することにより、ガラスフリットを分散させてなる第１の分散液を調製する。このようにして調製された第１の分散液は、バインダー樹脂を溶解し、さらにガラスフリットを分散させていることで粘度が高くなり、ペースト状となっている。なお、ガラスフリットを分散させる処理については、数分から数十分程度行うことにより、ガラスフリットを充分均一に分散させることができる。  
【００２９】
なお、第１の分散媒、バインダー樹脂、ガラスフリットの各配合量については、バインダー樹脂を第１の分散媒で良好に溶解させることができ、かつ、ガラスフリットを分散させた状態で所望の粘度、すなわち後述するスクリーン印刷に適した粘度となるように設定しておく。  
【００３０】
〔第２の分散液調製工程〕  マイクロレンズ１１となるレンズ基材を調整する前工程として、第１の分散液を調製する工程とは別に、第２の分散液を調製する（Ｓ１０２）。材料としては、金属酸化物の微粒子と第２の分散媒とが用いられる。そして、これらを混合して金属酸化物の微粒子を良好に分散させることにより、第２の分散液が得られる。  
【００３１】
金属酸化物としては、高屈折率材料である酸化チタン、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化亜鉛が好ましく、したがってこれらから選択された１種又は複数種が用いられる。これら金属酸化物の屈折率（ｎ）と融点（ｍｐ）とを以下に示す。  酸化チタン（ＴｉＯ２）      ：屈折率  ２．７    、融点  １８７０℃  酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）：屈折率  ２．１３  、融点  ２７１５℃  酸化亜鉛  （ＺｎＯ）        ：屈折率  ２．０    、融点  １９７５℃  なお、前記の酸化チタン（ＴｉＯ２）については、屈折率が最も高いアナターゼ型（正方晶）について、その屈折率と融点を示している。そして、本実施形態では、最も屈折率が高い酸化チタン（アナターゼ型）を、金属酸化物として用いている。  
【００３２】
また、このような金属酸化物の微粒子としては、粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のナノ粒子を用いるのが好ましく、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下のナノ粒子を用いるのがより好ましい。  金属酸化物はガラスに比べて透過率（透光性）が低いため、微粒子の粒径が１００ｎｍを超えると、透過率（透光性）が低下してしまい、液晶パネル用のマイクロレンズとしては好ましくない。３０ｎｍ以下のナノ粒子を用いれば、ガラスに対して透過率（透光性）をほとんどの低下させることがなく、したがって液晶パネル用のマイクロレンズとしてより好適となる。一方、１０ｎｍ未満になると、その製造が困難になるとともに、ファンデルワールス力によって分散液（分散媒）中でより凝集し易くなってしまい、得られるマイクロレンズ中に微粒子を均一に分散させるのが難しくなってしまう。  なお、このような粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のナノ粒子については、例えばガス中蒸発法。アトマイズ法、化学還元法等によって製造することができる。  
【００３３】
第２の分散媒としては、前記した第１の分散媒と同様のものが使用可能である。特に、金属酸化物（酸化チタン）を凝集させることなく良好に分散させることができ、しかも、前記バインダー樹脂を溶解でき、かつ、前記第１の分散媒と相溶性の高いものが好適に用いられる。例えば、エタノール系の溶媒（分散媒）が好適に用いられる。本実施形態ではエタノールを第２の分散媒として用いている。  
【００３４】
このような材料を用いて第２の分散液を調製するには、第２の分散媒に金属酸化物の微粒子を加えたものを三本ロールミル装置に入れ、数分から数十分程度混合処理する。これにより、金属酸化物の微粒子を第２の分散媒中に充分均一に分散させてなる、第２の分散液を調製することができる。  なお、第２の分散媒、金属酸化物の微粒子の各配合量については、第２の分散媒に金属酸化物の微粒子を分散させた状態で所望の粘度、すなわち後述するスクリーン印刷に適した粘度となるように設定しておく。  
【００３５】
〔レンズ基材調製工程〕  次に、前記工程で得られた第１の分散液と第２の分散液とを混合して、ペースト状のレンズ基材を調製する（Ｓ１０３）。  この調製工程では、第１の分散液調製工程で調製した第１の分散液を、再度三本ロールミル装置に入れて混合処理（混練り処理）しつつ、あるいは、第１の分散液を調製した後、そのまま三本ロールミル装置で混合処理（混練り処理）を続けつつ、この混合処理中の前記第１の分散液中に、前記第２の分散液を滴下することで行う。滴下速度については、特に限定されることはないものの、例えば第１の分散液に対して第２の分散液が良好に分散するのを目視等で確認しつつ、充分に時間をかけて行うのが好ましい。  
【００３６】
このように、混合処理中の第１の分散液中に第２の分散液を滴下することにより、第１の分散液中の金属酸化物微粒子の分散状態を良好に維持しつつ、これを第２の分散液に混合することにより、得られるレンズ基材中に金属酸化物微粒子を良好に分散させることができる。また、金属酸化物微粒子の良好な分散状態を、短時間の混合処理で実現することができる。さらに、得られるペースト状のレンズ基材の粘度をより均一に調製することができる。  
【００３７】
ここで、第１の分散液と第２の分散液との混合比については、得られるレンズ基材中の固形分に対する金属酸化物微粒子の配合比、すなわちガラスフリットと金属酸化物微粒子との合計重量中に占める金属酸化物微粒子の重量が、５重量％以上３０重量％以下となるようにするのが好ましい。なお、第１の分散液中のバインダー樹脂は、後述する焼成工程において蒸散するので、得られるレンズ基材中の固形分とはならない。  金属酸化物微粒子の配合比（重量％）を、以下の式に示す。  配合比＝［金属酸化物の微粒子の重量／（ガラスフリットの重量＋金属酸化物の微粒子の重量］×１００  
【００３８】
前述したように酸化チタン等の金属酸化物は、ガラスに比べて透過率（透光性）が低い。そこで、前記配合比を３０重量％以下にすることで、得られるマイクロレンズの透過率（透光性）を所望の良好な透過率に抑えることができる。一方、所望の高屈折率（高屈折性）を得るためには、前記配合比を５重量％以上にすることが好ましい。  
【００３９】
〔基板製造工程〕前述のレンズ基材調製工程（Ｓ１０３）までの工程とは別に、凹部１２ａを有する基板１２を形成する（Ｓ１０４）。図３（ａ）〜（ｅ）に、凹部１２ａを有する基板の製造方法の一例を示す。  
【００４０】
＜マスク形成用膜形成工程＞  図３（ａ）に示すように、まず、均一な厚さで傷が無く、表面を清浄化したガラス基板２０を用意し、ガラス基板２０の表面にマスク形成用膜２１を形成する。このマスク形成用膜２１は、後の工程において開口部（初期孔）が形成されることにより、マスクとして機能するものである。後述するが、マスク形成用膜２１はレーザー照射により初期孔２２が形成され、続いてエッチングにより初期孔２２よりガラス基板２０へ凹部を形成する。したがって、マスク形成用膜２１は、エッチングに対する耐性を有するものであることが好ましい。すなわち、マスク形成用膜２１のエッチングレートはガラス基板２０に比べて充分に小さくなっていることが好ましい。  
【００４１】
このことから、マスク
形成用膜２１の材料としては、例えばＣｒ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ等の金属、もしくはこれらから選択される２種以上を含む合金、Ｃｒ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ等の酸化物（金属酸化物）、シリコン、樹脂等が用いられる。また、ＣｕとＡｕ、あるいは酸化ＣｒとＣｒのように異なる材料からなる複数の積層構造としてもよい。マスク形成用膜２１の形成方法としては、特に限定されることなく、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などから膜材料に最適な方法が適宜選択され、用いられる。また、膜厚については、初期孔の形成条件ならびにエッチング条件によって適宜に設定されるものの、０．０１μｍ〜０．２μｍ程度に形成するのが好ましい。  
【００４２】
＜初期孔形成工程＞  マスク形成用膜２１をガラス基板２０の表面に形成した後、図３（ｂ）に示すようにマスク形成用膜２１に、後述するエッチングの際のマスク開口となる初期孔２２を、マイクロレンズ形成位置と対応する位置に形成する。これにより、所定の開口パターンを有するマスク２３が得られる。  
【００４３】
初期孔２２の形成方法としては、レーザー光照射、エッチング処理などが採用される。特に、位置精度を高く維持でき、隣接する初期孔２２同士の間隔を正確に制御することが可能となるため、レーザー光照射が好適に採用される。  
【００４４】
＜エッチング工程＞  次に、図３（ｃ）に示すように、マスク２３に形成された初期孔２２を通じてエッチングによりガラス基板２０に凹部２４を形成する。本実施形態では、ウエットエッチングによって凹部２４を形成する。エッチング液としては、特に限定されないものの、本実施形態では基板としてガラス基板２０を用いているため、フッ酸（フッ化水素）を含むフッ酸系エッチング液が用いられる。フッ酸系エッチング液を用いることにより、ガラス基板２０をより選択的に食刻することができ、凹部２４を好適に形成することができる。  
【００４５】
初期孔２２を形成したマスク２３で被覆されたガラス基板２０に対してエッチングを施すことにより、図３（ｃ）に示すようにガラス基板２０は、マスク２３に形成された初期孔２２、すなわちマスク材が存在しない部分よりエッチング液によって食刻され、凹部２４が形成される。エッチングの時間などを制御して徐々にガラス基板２０を食刻することにより、図３（ｄ）に示すように所定深さの凹部２４を形成することができる。  
【００４６】
＜マスク除去工程＞  その後、マスク２３をエッチング等により除去することにより、図３（ｅ）に示すように多数の凹部２４を有する基板２５を得ることができる。  
【００４７】
〔レンズ基材充填工程〕  次に、この基板製造工程（Ｓ１０４）で得られた基板２５の凹部２４に、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように前述のレンズ基材調製工程（Ｓ１０３）で得られたペースト状のレンズ基材を充填する（Ｓ１０５）。なお、図４（ａ）は凹部２４形成面側から見た基板２５を模式的に示す平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図、図４（ｃ）、図４（ｄ）はレンズ基材の充填処理の説明図である。  
【００４８】
まず、基板製造工程（Ｓ１０４）にて製造した、図４（ａ）、（ｂ）に示す凹部２４を有する基板２５に、必要に応じて洗浄・乾燥などの前処理を施しておく。  次に、前記のペースト状のレンズ基材を、スクリーン印刷法によって基板２５の凹部２４内に充填する。まず、図４（ｃ）に示すように基板２５上に、そのレンズ形成領域にアライメントさせて金属製のスクリーン印刷版（メタルマスク）３０を配置する。  
【００４９】
スクリーン印刷版３０には、凹部２４に対応する位置へのレンズ基材３１の充填量に応じてメッシュパターン３０ａが形成されている。このメッシュパターンは、ペースト状のレンズ基材３１の流動性（粘性）や、基板２５の凹部２４の深さ大きさによって決定されるものであるが、最も簡便なパターンとしては、レンズ形成範囲全面に刷り込ませる、いわゆるベタパターンを形成するものであってもよい。このようなスクリーン印刷版３０としては、レンズ基材３１の固形分濃度によってその厚さが設定されるが、マスク洗浄などに対する耐久性を確保するため、例えば２５μｍ以上、好ましくは５０μｍ程度の厚さのものを用いる。  
【００５０】
このようにしてスクリーン印刷版３０を配置した後、このスクリーン印刷版３０上に前記レンズ基材３１を配し、続いてスキージ３２によってレンズ基材３１をならす。これにより、ペースト状のレンズ基材３１を押圧して基板２５の凹部２４内に充填することができる。このように凹部２４内にレンズ基材３１を充填することにより、図４（ｄ）に示すように、レンズ基材３１が充填されてなる焼成前のマイクロレンズアレイ３３が得られる。  
【００５１】
〔焼成工程〕  次に、図４（ｄ）に示した焼成前のマイクロレンズアレイ３３を加熱焼成する（Ｓ１０６）。すなわち、この焼成工程では、凹部２４に充填したレンズ基材３１を加熱し焼成し、図１（ａ）、（ｂ）に示したマイクロレンズ１１を形成する。その際、本発明では、レンズ基材３１中の前記ガラスフリットの軟化点より高い温度で、かつ、前記金属酸化物（ＴｉＯ２）の融点より低い温度で加熱焼成する。例えば、ホウケイ酸ガラスフリットの軟化点温度は７８０℃であり、ＴｉＯ２（金属酸化物）の融点は前記したように１８７０℃であるため、７８０℃より高く、かつ、１８７０℃より低い温度、例えばガラスフリットの軟化点温度より５０℃〜１００℃程度高い温度で加熱焼成する。  
【００５２】
具体的には、まず、焼成前マイクロレンズアレイ３３を３０分間程度、１００℃〜２００℃の雰囲気乾燥炉を用いて乾燥する。次に、乾燥させた焼成前マイクロレンズアレイ３３を電気炉などの焼成炉によって焼成する（Ｓ１０６）。焼成シーケンスとしては、バインダー樹脂が蒸散する温度、すなわち脱バインダー温度まで１０℃／分の昇温速度で加熱温度を上げていく。本実施形態では、脱バインダー温度を４５０℃〜５００℃程度としている。そして、この脱バインダー温度に所定時間維持し、バインダー樹脂を確実に蒸散させる。  
【００５３】
このようにして脱バインダー処理を行った後、ガラスフリットの軟化点より高い温度、本実施形態では８５０℃まで、１０℃／分の昇温速度で加熱温度を上げていく。そして、この加熱温度（焼成温度）で１５分〜６０分程度維持し、ガラスフリットを軟化させてガラス化する。  その後、自然冷却によってマイクロレンズアレイを常温にまで戻す。これにより、図１（ａ）、（ｂ）に示した、凹部１２ａ内にマイクロレンズ１１を有するマイクロレンズアレイ１０が得られる。  なお、焼成炉としては電気炉に限定はされないものの、レンズ基材３１への影響を排除するため、活性ガスや煤などの不純物を発生しない装置で焼成を行う必要がある。  
【００５４】
このようにして得られたマイクロレンズアレイ１０は、そのマイクロレンズ１１側の面が前記スキージ３２によってならされた状態の面であるため、充分な平坦面とはなっていない場合が多い。そこで、必要に応じて、焼成工程の後に、「平面研磨」、「外形状ダイシング（切断）」などの工程を実施するのが好ましい。  
【００５５】
平面研磨として、マイクロレンズ外表面が所望の鏡面性、平坦度を有しておらず、あるいは傷などの不具合が見つかった場合に、ポリッシュ研磨を行う。また、外形状ダイシングは、ウエハーを用いて複数個のマイクロレンズアレイ１０を製造する製造ラインにおいては、焼成工程（Ｓ１０６）まではウエハー形態により製造されるため、個々のマイクロレンズアレイ１０に切り分ける工程が必要となる。これを外形状ダイシングと言う。また、マイクロレンズアレイ１０のマイクロレンズ形成範囲以外が不要な場合には、その不要部を削除するのも、ダイシングにて行うのが一般的である。  
【００５６】
本実施形態のマイクロレンズアレイン１０の製造方法にあっては、第１の分散液と第２の分散液とを混合して調製したレンズ基材３１を、金属酸化物の融点より低い温度で加熱し焼成してガラスフリットをガラス化するようにしたので、凹部２４内に形成されるマイクロレンズ１１は、ガラスフリットからなるガラス１１ａ中に金属酸化物の微粒子１１ｂが分散した無機物からなるものとなる。したがって、耐久性に優れ、しかも高屈折率の金属酸化物の微粒子１１ｂを分散させていることで高屈折性を有し、さらに高透光性をも有する優れたものとなる。  
【００５７】
また、金属酸化物の微粒子１１ｂを第２の分散媒に分散させて第２の分散液に調製するので、金属酸化物の微粒子１１ｂの凝集を防いで良好な分散状態を維持することができる。そして、このような良好な分散状態を維持した第２の分散液を第１の分散液に混合してペースト状のレンズ基材３１を調製するので、このレンズ基材３１中での金属酸化物の微粒子１１ｂについても、良好な分散状態をそのまま維持させることができる。したがって、焼成後得られるマイクロレンズ１１は、金属酸化物の微粒子１１ｂが均一に分散しているため、良好なレンズ特性を有するものとなる。  
【００５８】
また、レンズ基材３１を焼成する工程では、金属酸化物をガラス化させることなく、したがって該金属酸化物の融点より低い温度、例えば１０００℃以下で加熱するので、従来のような金属酸化物を含むガラス材料を高い温度で焼成してガラス化する工程が不要になり、これによって製造コストの低減化を図ることができる。  
【００５９】
本実施形態のマイクロレンズアレイ１０にあっては、高屈折性、高透光性を有し、さらに耐久性にも優れたものとなる。したがって、特に長時間の高温環境におかれる投射型表示装置の液晶ライトバルブに使用される液晶パネルに好適なものとなる。また、製造コストの低減化が可能になっているため、例えば液晶パネルのコスト低減化にも寄与するものとなる。  
【００６０】
（第２実施形態）  図５に、第２実施形態のフローチャートを示す。本実施形態における第１の分散液調製工程（Ｓ２０１）、第２の分散液調製工程（Ｓ２０２）、レンズ基材調製工程（Ｓ２０３）、基板製造工程（Ｓ２０５）は、第１実施形態における第１の分散液調製工程（Ｓ１０１）、第２の分散液調製工程（Ｓ１０２）、レンズ基材調製工程（Ｓ１０３）、基板製造工程（Ｓ１０４）と同じであるため、以下では説明を省略する。本実施形態が第１実施形態とことなるところは、図６（ａ）〜（ｄ）に示すレンズ基材シート製造工程（Ｓ２０４）を有する点である。  
【００６１】
〔レンズ基材シート製造工程〕  図６（ａ）に示すように、レンズ基材調製工程（Ｓ２０３）で調整・製造されたペースト状のレンズ基材を、少なくともいずれか一方の面が平滑面であるフィルム５０の、前記平滑面上にペースト状のレンズ基材５１を均一の厚みに塗布する。本実施形態では、フィルム５０を使用し、基材にＰＥＴ材を用い、剥離作用を持つＳｉＯ２が表面に成膜されたフィルムが好適に使用できる。また、少なくとも１面が平滑な鏡面を有する基板であって、その表面に剥離処理を施したものであれば好適に使用できる。例えば、ステンレス板、銅板、アルミ板などの金属板、樹脂製の基板、ガラス製の基板などで、基板表面に剥離作用を持たせるフッ化物をＣＶＤなどで成膜したものも使用可能である。  
【００６２】
レンズ基材５１を塗布後、自然乾燥もしくは恒温槽に入れて溶剤（溶媒）成分を除去し、シート状の固形物とする。これにより、いわゆるグリーンシートが形成される。グリーンシートはある程度の固形物としての強度を有し、取扱時における変形や凹み等が起りにくく、製造工程中の取扱性の高い形態である。また、事前に準備、保存（貯蔵）が可能であり、その都度レンズ基材５１の調製を必要としないことから、量産性に適した優れた製造方法となる。  
【００６３】
〔レンズ基材充填工程〕  図６（ｂ）に示すように、前述のレンズ基材シート製造工程（Ｓ２０４）で製造されたレンズ基材５１（グリーンシート）を、同じく予め基板製造工程（Ｓ２０５）で製造された凹部形成基板２５の凹部２４側には配置する。このとき、フィルム５０に貼付された状態でも、フィルム５０を剥離し
た状態でも、どちらの形態で配置してもよい。  
【００６４】
次に、図６（ｃ）に示すように、レンズ基材５１を押圧装置５２によって矢印方向に押圧し、基板２５の凹部２４にレンズ基材５１を充填する（Ｓ２０６）。このとき、レンズ基材５１に熱を加えてレンズ基材５１の流動性を高め、凹部２４により確実にレンズ基材５１が充填されるようにするのが好ましい。  この工程により、図６（ｄ）に示すように焼成前マイクロレンズアレイ３３が完成する。  
【００６５】
〔焼成工程〕  その後、第１実施形態と同様にして焼成工程（Ｓ２０７）を行うことにより、図１（ａ）、（ｂ）に示したマイクロレンズアレイ１０が得られる。  
【００６６】
本実施形態のマイクロレンズアレイの製造方法にあっても、第１実施形態と同様に、高屈折性と高透光性とを有し、さらに耐久性に優れるマイクロレンズを、比較的安い製造コストで製造することができる。  また、本実施形態のマイクロレンズアレイにあっても、投射型表示装置の液晶ライトバルブに使用される液晶パネルに好適なものとなり、さらに液晶パネルのコスト低減化にも寄与するものとなる。  
【００６７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。  
【００６８】
［使用例］  前記実施形態によって得られるマイクロレンズアレイは、投射型表示装置における液晶ライトバルブとして使用される液晶パネルの、対向基板として好適に使用される。  図７に投射型表示装置概念図を示す。本例の投射型表示装置６０は、一般に「液晶プロジェクター」と呼ばれ、光源６１から出射された白色光（白色光束）は、インテグレーターレンズ６２、６３を通過し、白色光の光強度（輝度分布）が均一化される。  
【００６９】
インテグレーターレンズ６２、６３を通過した白色光は、ミラー６４によって反射され、さらにダイクロイックミラー６５によって青色光（Ｂ）と緑色光（Ｇ）とが反射され、ダイクロイックミラー６９に向かう。赤色光（Ｒ）はダイクロイックミラー６５を通過し、ミラー６６で反射され集光レンズ６７で集光されて赤色用の液晶ライトバルブ６８へ向かう。  
【００７０】
ダイクロイックミラー６９に向かった青色光（Ｂ）と緑色光（Ｇ）とのうち、緑色光（Ｇ）はダイクロイックミラー６９で反射され、さらに集光レンズ７０で集光されて緑色用の液晶ライトバルブ７１に入射する。また、青色光（Ｂ）はダイクロイックミラー６９を通過し、集光レンズ７２、ミラー７３、集光レンズ７４、ミラー７５、集光レンズ７６を通過、集光されて、青色用の液晶ライトバルブ７７に入射する。  
【００７１】
液晶ライトバルブ６８、７１、７７は、それぞれの色の画像信号に基づいて作動する駆動回路によりスイッチング制御し、それぞれの色の画像を形成させる。この形成されたそれぞれの色の画像をダイクロイックプリズム７８に入射し、ダイクロイックプリズム７８で合成され、投射レンズ７９を通してスクリーン８０へ画像が投射される。  
【００７２】
前記の液晶ライトバルブ６８、７１、７７としては、図８に示すＴＦＴ液晶パネル９０が用いられている。ＴＦＴ液晶パネル９０は、ＴＦＴ基板（液晶駆動基板）９１と、ＴＦＴ基板９１に接合された液晶パネル用対向基板９２と、ＴＦＴ基板９１と液晶パネル用対向基板９２との空隙に封入された液晶よりなる液晶層９３とを有している。  
【００７３】
ＴＦＴ基板９１は、液晶層９３の液晶を駆動するための基板であり、ガラス基板９１ａと、ガラス基板９１ａに設けられた多数の画素電極９１ｂと、画素電極９１ｂの近傍に設けられ、各画素電極９１ｂに対応する多数の薄膜トランジスター（ＴＦＴ）９１ｃとを有している。このＴＦＴ液晶パネル９０では、液晶パネル用対向基板９２の透明電極膜（共通電極）９２ａと、ＴＦＴ基板９１の画素電極９１ｂとが対向するように、ＴＦＴ基板９１と液晶パネル用対向基板９２とが、一定距離離間して接合されている。  
【００７４】
この液晶パネル用対向基板９２に、本願発明のマイクロレンズアレイ９２ｂが適用されている。マイクロレンズアレイ９２ｂ側から入射した入射光Ｐは、マイクロレンズ９２ｃを通過する際に集光され、マイクロレンズアレイ９２ｂ上に形成されたブラックマトリックス９２ｄの開口部９２ｅより液晶層９３を通過しＴＦＴ基板９１より出射される。このとき、マイクロレンズアレイ９２ｂは入射光の光量を極力減衰させることなく出射させる作用を有しており、わずかな変形でも、所定の焦点距離あるいは焦点位置を維持することが困難となってしまう。しかし、図７における光源６１の光を受け非常に高温環境におかれ、線膨張により変形が発生しやすいデバイスでありながら、本願発明のマイクロレンズアレイを適用することで、安定した品質が維持されるようになっている。
【符号の説明】
【００７５】
１０…マイクロレンズアレイ、１１…マイクロレンズ、１１ａ…ガラス、１１ｂ…金属酸化物の微粒子、１２ａ…凹部、１２…基板、２０…ガラス基板、２４…凹部、２５…基板、３０…スクリーン印刷版、３１…レンズ基材、３２…スキージ、３３…焼成前のマイクロレンズアレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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