(57)【要約】【課題】常時高温の使用環境下における液晶パネルなどで、近年の高密度画像の表示がきる集光性能に優れたマイクロレンズアレイの実現を目的とする。【解決手段】基板の一方の側に複数のマイクロレンズを有するレンズ基板と、前記マイクロレンズの形成範囲を覆い密閉する表層とを有し、前記マイクロレンズと前記表層とにより空間が形成されている、ことを特徴とするマイクロレンズアレイ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面側に複数のマイクロレンズを有するレンズ基板と、
前記マイクロレンズの形成範囲を覆い密閉する表層とを有し、
前記マイクロレンズと前記表層とにより空間が形成されている、
ことを特徴とするマイクロレンズアレイ。
【請求項２】
前記空間は窒素ガスが充填されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイ。
【請求項３】
前記空間が８０．０ｐａ以下の真空度を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイ。
【請求項４】
前記マイクロレンズ形成領域内におけるマイクロレンズと、前記表層の前記マイクロレンズ側の面との隙間が、０μｍ以上１０μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイ。
【請求項５】
前記マイクロレンズが凸レンズである、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイ。
【請求項６】
複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイの製造方法であって、
基板の一方の面側に複数のマイクロレンズを形成しレンズ基板とするレンズ基板形成工程と、
少なくとも前記レンズ基板の前記マイクロレンズの形成範囲を覆い、前記マイクロレンズ形成範囲外周部の前記レンズ基板面へ載置される表層基材を形成する表層基材形成工程と、
前記表層基材を前記レンズ基板の前記マイクロレンズ形成面側に載置し、前記レンズ基板に接合する表層固着工程とを含み、
前記表層固着工程の前記接合が不活性ガス雰囲気中もしくは真空中で行われる、
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７】
前記表層基材はガラス粒材を主成分とし、バインダーと可塑剤と溶剤とを含むペースト状のガラスペーストを、板状に成型し固化させたグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、
前記グリーンシートから、グリーン表層基材を形成する表層基材形成工程と、
前記グリーン表層基材を前記レンズ基板の前記マイクロレンズ形成面側へ載置し、焼成により前記グリーン表層基材をガラス化させ前記レンズ基板に固着する表層固着工程と、を含む、
ことを特徴とする請求項６に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項８】
前記表層固着工程は、真空度が８０．０ｐａ以下の雰囲気中で行われる、
ことを特徴とする請求項６または７に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
【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およびマイクロレンズアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーン上に、画像を投影する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】
しかし、特許文献２にかかる方法であっても、選択できるレンズに用いられるガラス材料にはレンズ基板との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。この要件を満たすために、より高屈折率を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であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−９２３６５号公報
【特許文献２】特開２００６−３１３２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の従来技術であっても、投射型表示装置に装備される液晶パネルなどでは、常時高温の使用環境下にあっても、近年の高密度画像の表示を実現させるために集光性能に優れたマイクロレンズアレイが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現され得る。
【００１０】
〔適用例１〕本適用例のマイクロレンズアレイは、基板の一方の面側に複数のマイクロレンズを有するレンズ基板と、前記マイクロレンズの形成範囲を覆い密閉する表層とを有し、前記マイクロレンズと前記表層とにより空間が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本適用例のマイクロレンズアレイによれば、レンズ基板と表層によって形成される空間は、例えば空気が介在したとしても屈折率が限りなく１に近い、最も低屈折率の層を形成することができる。マイクロレンズは、そのレンズ部分に接する物質との屈折率の差によってレンズ性能が決定される。本実施形態ではレンズ基板に接する物質が例えば空気であれば最も低屈折率材料が実現でき、レンズ基材には高屈折率レンズ材料ではなく、一般的な光学ガラスを使用してもマイクロレンズアレイの所定の機能品質を確保でき、なお且つ一般材料であるが故に低コストマイクロレンズアレイが実現することができる。
【００１２】
〔適用例２〕上述の適用例のマイクロレンズアレイにおいて、前記空間は窒素ガスが充填されていることを特徴とする。
【００１３】
〔適用例３〕上述の適用例のマイクロレンズアレイにおいて、前記空間が８０．０ｐａ以下の真空度を有することを特徴とする。
【００１４】
上述の適用例のマイクロレンズアレイによれば、レンズ基板と表層によって形成される空間部分に、不活性ガスの窒素ガスを充填し、あるいは真空とすることで空間部の屈折率をさらに低屈折率にし、マイクロレンズのレンズ機能を安定させることができる。さらに、高温環境で本適用例のマイクロレンズアレイを使用しても、不活性ガスや真空雰囲気であることで、レンズ材料への影響、例えば表面曇りなどによる透明度低下、材料の変質などを防ぐことができ、安定したレンズ機能品質を長期間にわたり確保することができる。
【００１５】
また、レンズ基板と表層によって形成される空間部分が真空とすることで、マイクロレンズアレイを高温環境で使用しても、空間内には気体成分が存在しないことで空間の熱膨張が発生しないため、薄肉の表層が変形することで発生する光路の歪や、最悪は破壊に至ることを防止することができる。
【００１６】
〔適用例４〕上述の適用例のマイクロレンズアレイにおいて、前記マイクロレンズ形成領域内におけるマイクロレンズと、前記表層の前記マイクロレンズ側の面との隙間が、０μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
この適用例によれば、表層外部からの応力による表層の変形を最小限に留めることができる。
【００１８】
〔適用例５〕上述の適用例のマイクロレンズアレイにおいて、前記マイクロレンズが凸レンズであることを特徴とする。
従来のエッチングなどの方法により凹部付き基板を製造し、この凹面にレンズ基材を充填し凸形状のマイクロレンズを形成していた。しかし、この方法では凹部付き基板の隣り合う凹部の間に鋭利な頂点を持つ突起部が形成され、レンズ基材の充填時に突起部、特に先端の鋭利部が破損されやすくなってしまっていた。しかし、本適用例によれば、マイクロレンズ自体には鋭利部が形成されず、破損し難いマイクロレンズとすることができる。従って、マイクロレンズの製造方法にも限定されず、注型、熱プレス、エッチング、ガラスフリットを成形・焼成するなどの、様々な製造方法を選択することができる。
【００１９】
〔適用例６〕本適用例は、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイの製造方法であって、基板の一方の面側に複数のマイクロレンズを形成しレンズ基板とするレンズ基板形成工程と、少なくとも前記レンズ基板の前記マイクロレンズの形成範囲を覆い、前記マイクロレンズ形成範囲外周部の前記レンズ基板面へ載置される表層基材を形成する表層基材形成工程と、前記表層基材を前記レンズ基板の前記マイクロレンズ形成面側に載置し、前記レンズ基板に接合する表層固着工程とを含み、前記表層固着工程の前記接合が不活性ガス雰囲気中もしくは真空中で行われることを特徴とする。
【００２０】
この適用例によれば、不活性ガスもしくは真空中で表層をレンズ基板へ接着（固着）するため、表層とマイクロレンズとによって形成される空間は不活性ガス雰囲気もしくは真空状態となり、最も低い低屈折率層を形成することができる。従って、マイクロレンズ基材の屈折率は一般的なレンズ材（高屈折率材）だけでなく、透明であれば屈折率の低い材料であっても、表層とマイクロレンズとによって形成される空間の低屈折率層より相対的に高い屈折率を持っており、マイクロレンズのレンズ機能を発揮でき、低コスト材料の選択も可能となる。
【００２１】
〔適用例７〕上述の適用例のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記表層基材はガラス粒材を主成分とし、バインダーと可塑剤と溶剤とを含むペースト状のガラスペーストを、板状に成型し固化させたグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、前記グリーンシートから、グリーン表層基材を形成する表層基材形成工程と、前記グリーン表層基材を前記レンズ基板の前記マイクロレンズ形成面側へ載置し、焼成により前記グリーン表層基材をガラス化させ前記レンズ基板に固着する表層固着工程とを含むことを特徴とする。
この適用例によれば、厚さの薄いマイクロレンズアレイの表層を容易に製造することができる。
【００２２】
〔適用例８〕上述の適用例のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記表層固着工程は、真空度が８０．０ｐａ以下の雰囲気中で行われることを特徴とする。
この適用例によれば、マイクロレンズアレイを高温環境で使用しても、表層とマイクロレンズとによって形成される空間の内部には熱膨張の原因となる気体が存在しないため、厚みの薄い表層を変形、破損させることが無い。従って、光学表示装置のライトバルブなどに使用し、高温環境に曝されても変形が無く、光学的に画像のゆがみを発生することも無く、好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態におけるマイクロレンズアレイを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は概略断面図。
【図２】第１実施形態におけるマイクロレンズの機能説明概念図を示す。
【図３】第２実施形態におけるマイクロレンズアレイの製造フローチャート。
【図４】第２実施形態におけるレンズ基板製造工程を示す概略断面図。
【図５】第３実施形態における表層基材形成工程でのグリーンシート形成方法を示す概略断面図。
【図６】第３実施形態における表層固着工程を示す概略断面図。
【図７】第３実施形態における焼成炉の断面模式図を示す。
【図８】第３実施形態における焼成温度と時間の関係を示す概略関係図。
【図９】投射型表示装置の光学系の模式図を示す。
【図１０】ＴＦＴ液晶パネルの概略断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。図１（ｂ）は本実施形態のマイクロレンズアレイの概略断面図を示す。マイクロレンズアレイ１０は、レンズ基板１１と、表層１３により構成され、表層１３とレンズ基板１１とにより空間１４が形成されている。レンズ基板１１は板状、例えばガラスなどの透明基材に、図１（ａ）に示すように、複数の格子状に配置された凸形状のマイクロレンズ１２を備え、このマイクロレンズ１２は焦点距離が所定の値となる形状に成形されている。
【００２５】
空間１４はレンズ基板１１と表層１３により密閉されている。この空間１４には、例えば窒素、アルゴンなどの不活性ガスや、大気（空気）が密封されている。特に窒素ガスは大気中にも約８０％含まれていること、比較的安価に入手できることから、窒素ガスを主体とする充填ガスとすることが好ましい。この場合、空間１４の内部圧力は大気圧（１気圧（約１０１３ｈＰ））以下であることが好ましい。さらに、空間１４の内部が真空度８０．０ｐａ以下であることがより好ましい。
【００２６】
図２に示すように、凸形状を有するマイクロレンズ１２によって、マイクロレンズアレイ１０の表層１３とは反対側のＰ方向より入射される光は、表層１３側のＱ方向に出射するときには集光されて出射される。この時、仮に空間１４にマイクロレンズ１２の屈折率と同じ物質１４ａが存在していると仮定すると、Ｐ’側から入射された光はマイクロレンズ１２により焦点αに集光されるように屈折する。屈折された光は物質１４ａに入射されるが、物質１４ａはマイクロレンズ１２の凸曲面と同じ曲率を持つ凹レンズ形状であり、マイクロレンズ１２と同じ屈折率となっているのでマイナスの屈折、すなわちβに焦点を持つ光として分散される方向に屈折する。その結果、マイクロレンズアレイ１０を通過する光があたかも屈折されない状態で出射されたようになる。従って、マイクロレンズアレイ１０の機能としてＰ側からの入射光をＱ側では集光するように出射するためには、マイクロレンズ１２と物質１４ａの間には屈折率の差が無くてはならず、しかも物質１４ａはマイクロレンズ１２より低屈折率であることが条件となる。
【００２７】
さらに表層１３とマイクロレンズ１２の頂部との隙間δは、極力少なくすることが好ましい。すなわち表層１３は薄いガラス板で形成されるため、外部からの圧力によって容易に変形し、表層１３を通過する光にひずみが生じてしまい正確な集光が困難になってしまう。そこで隙間δを極力小さくすることで、表層１３の変形をマイクロレンズ１２によって最小限に留めることができる。隙間δは、１０μｍ以下にすることが好ましいが、極力０μｍに近づけることがより好ましい。
【００２８】
しかし、隙間δをマイナス、すなわち表層１３とマイクロレンズ１２が干渉すると、常に表層１３には変形の応力が負荷された状態となり、さらに僅かでも負荷が掛ることによって破損し易くなるため、隙間δは０μｍ以上を確保することが必要である。
【００２９】
上述の実施形態では、空間１４は不活性ガスもしくは真空状態となっていることで、屈折率が最も小さい１．０に限りなく近い理想的な低屈折率層を形成している。従ってマイクロレンズ１２は、いわゆる高屈折率材料と言われる特殊な光学ガラスを使用しなくても、空間１４の屈折率とマイクロレンズ１２の屈折率の差を持たせることができ、マイクロレンズアレイとしての機能（集光）を発揮することができる。
【００３０】
また空間１４の内部が大気圧を超えて、不活性ガスや大気が充填されると、表層１３は空間１４の内部圧力によって破損しない強度を確保しなければならない。そのためには高強度材料の使用、もしくは表層１３の板厚を厚くすることが必要となってしまう。特に、高温環境下で使用される機器に本願発明のマイクロレンズアレイを利用した場合、一般的に気体は熱による膨張は著しく大きいことから、空間１４の内部圧力上昇に対して表層１３の強度を十分に確保しておくことが必要である。従って、表層１３の薄型化によるマイクロレンズアレイ１０の薄型化実現のために、空間１４の内部は大気圧以下とすることが好ましい。
【００３１】
マイクロレンズアレイ１０を構成するレンズ基板１１、表層１３は一般的にガラスを使用するが、ガラスは安定した無機質材ではあるが環境によってはガラス成分の一部の析出や、反応により表面に曇りが発生するなどの現象が見られる。そのため、空間１４の内部には、不活性ガスを充満させることが好ましい。さらには、上述の熱膨張の防止にも繋がる真空にすることが最も好ましい。真空度としては８０．０ｐａ以下が好ましい。
【００３２】
レンズ基板１１の材料としては、透明であり、屈折率が１を超えるものであれば限定はされない。しかし、後述する本願発明の応用技術である投射型表示装置への応用において、耐熱性能が高いことを要求されることが一般的であり、線膨張係数が低くＴｇ（ガラス転移点）が高い無機ガラスを採用することが好ましい。例えばソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどが挙げられる。中でも機械的強度、耐熱性が高く、また線膨張係数が非常に小さく、Ｔｇが高く熱による形状の変化の少ない石英ガラスが好適である。
【００３３】
レンズ基板１１のマイクロレンズ１２を凸形状とすることで、上述のガラス原料を用いて成形する場合に、凹形状成形の場合に隣り合う凹形状間に形成される薄肉部の境界壁が無いため、欠けなどの破損の発生を避けることができる。従って、レンズ基材の歩留まりを高くすることができる。
【００３４】
（第２実施形態）
上述の実施形態におけるマイクロレンズアレイの製造方法について説明する。図３は本願発明のマイクロレンズアレイの製造方法を示すフローチャートである。
【００３５】
〔レンズ基板形成工程〕
レンズ基板形成工程（Ｓ１０１）は、図４(ａ)に示すようにレンズ原料基板２０のマイクロレンズ形成面２０ａにレジスト２１をスピンコーター等の方法により均一に塗布する。次に図４（ｂ）に示すように、マイクロレンズ形成部が露光できる露光部２２ａを設けたマスク２２を載置し、レジスト２１を露光する。露光されたレジスト２１部を現像し、露光されずに現像で残ったマイクロレンズ部レジストを熱フローによりレンズ形状２１ａに形成し図４（ｃ）の基板を得る。
【００３６】
上述で得られたレンズ形状２１ａを備えるレンズ原料基板２０をドライエッチングし、レンズ形状２１ａを転写し、図４（ｄ）に示すレンズ基板１１を得る。なお、レンズ基板１１を形成する方法として、溶融ガラスを型に流し込みレンズ基板１１を得る熱リフロー方式や、ガラス基板を軟化点まで加熱し、型により押圧形成する熱プレス方式なども実施可能である。
【００３７】
〔表層基材形成工程〕
表層基材形成工程（Ｓ１０２）では、透明で上下面が平滑な面を有し所定の厚さに形成された表層原料基板を、レンズ基板１１のマイクロレンズ形成範囲を覆い、その外周部に固着範囲が設けられる大きさに成形され、表層１３が完成する。表層原料基板は透明ガラスであるため、成形はダイアモンド砥石によるダイシングにより行なうことが好ましい。なお、レンズ基板１１がウエハーにより複数個が同時に加工される場合には、表層原料基板は同じくウエハー形状に成形され、後述の表層固着工程後にダイシングし、マイクロレンズアレイを得ることもできる。
【００３８】
なお、高温環境でのマイクロレンズアレイ１０を使用したときの熱膨張による変形を防止するために、表層１３はレンズ基板１１との線膨張係数に近い材料を使用することが好ましい。この場合、表層１３とレンズ基板１１との線膨張係数の絶対値の差として３０×１０-7／°Ｃ以下であることが好ましい。従って、表層１３とレンズ基板１１とは同じ材料であることが最も好ましい。
【００３９】
〔表層固着工程〕
次に、レンズ基板１１に表層１３を固着する（Ｓ１０３）。レンズ基板１１のマイクロレンズ１２成形部周縁に設けた固着部１５に紫外線硬化型接着剤１６を塗布し、レンズ基板１１のマイクロレンズ１２成形部を覆うように表層１３を載置する。紫外線硬化型接着剤１６の硬化前に図示しない真空容器中に表層１３固着前のマイクロレンズアレイ１０を載置し、真空中にて紫外線を照射し紫外線硬化型接着剤１６を硬化させる。真空装置内で表層固着工程を実施するため、紫外線硬化型接着剤を使用することが好適である。しかし、加熱装置を有する真空装置であれば、熱硬化型接着剤の使用も可能である。
【００４０】
上述のように、接着剤硬化を真空中で行うことにより、マイクロレンズアレイ１０は空間１４が真空状態に保持される。このことにより、高温環境でマイクロレンズアレイ１０が使用されても、熱膨張原因気体が存在しない空間１４の圧力上昇が無く、表層１３を変形させることが無いため、薄板の表層１３が可能になり、薄型マイクロレンズアレイが可能となる。真空度は８０．０ｐａ以下が好ましい。
【００４１】
また、表層固着工程が不活性ガス雰囲気中で行なわれても良い。その場合、ガス圧力は大気圧以下とすることが好ましい。また、不活性ガスとしては窒素ガス、アルゴンガスなどが好ましい。不活性ガスを空間１４に封入することでレンズ基板１１、表層１３のガラス質内部から析出する可能性のある物質、例えばナトリウム、カリウム等と反応することが無いため、反応物質を原因とするレンズ基板１１、表層１３の曇り（汚れ）を防止することができる。窒素を多く含む大気（空気）中で表層固着工程を行っても良い。ただし、酸素（酸化物質）を多く含んでいるため、析出物質が少ないもしくは無い原料を使用する場合に限られる。
【００４２】
（第３実施形態）
本実施形態は上述の第２実施形態における表層基材形成工程（Ｓ１０２）と表層固着工程（Ｓ１０３）とが異なる。
【００４３】
〔表層基材形成工程〕
図５に表層基材形成方法を示す。図５（ａ）に示すように、表層基材はガラス粉末（微粒子）を主成分としてバインダー、溶剤、可塑剤などを混合しペースト状にした表層基材原料３０を、予め剥離性を向上させるために表面にＳｉＯ2を成膜した表層基材塗布基板３１上にスクリーン印刷により所定の厚みと大きさで印刷する。このとき、スクリーン版３２はベタパターンのものを使用する。なお、印刷形態がいわゆるベタ印刷であることから、同様の塗布形態を得られる、アプリケーターによる塗布でも実施可能である。
【００４４】
表層基材塗布基板３１は金属製、例えばステンレス、チタンもしくはチタン合金、アルミ合金などが好適に使用できる。また、樹脂製フィルム、例えばＰＥＴフィルムを使うことも可能である。さらに、後述する焼成工程でも耐熱性を保持できることから、セラミックス、例えば酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなども好適に使用することができる。
【００４５】
上述の方法により図５（ｂ）に示す、表層基材塗布基板３１に積層されたシート状表層基材３３が得られる。この状態で自然乾燥し表層基材原料に含まれる溶剤をある程度除去し、半固形物（グリーンシート）とした（以下、シート状表層基材３３をグリーンシート３３という）。
【００４６】
〔表層固着工程〕
本実施形態における表層固着工程（Ｓ１０３）はグリーンシート３３をガラス化する焼成工程により行われる。図６（ａ）に示すように、上述で得られた表層基材塗布基板３１に積層されたグリーンシート３３を、レンズ基板１１のマイクロレンズ１２に対向させるようにレンズ基板１１に載置する。次に図６（ｂ）のように、表層基材塗布基板３１をグリーンシート３３から離間させる。
【００４７】
上述のように表層基材塗布基板３１をグリーンシート３３から離間させ、後述の焼成工程に移行する場合には、前述の表層基材形成工程（Ｓ１０２）における表層基材の原料として配合される溶剤には、グリーンシート３３の形成時の乾燥において、容易に蒸散される沸点温度が高くない溶剤を使用することが好ましい。このことにより、グリーンシート３３をレンズ基板１１に載置した際に自重による垂れ下がりを少なくすることができる。例えば、一般的な溶剤であるターピネオール(テルピネオール)の沸点が約２２０°Ｃであるが、それ以下（２２０°Ｃ以下）の沸点を有する溶剤を配合することが好ましい。
【００４８】
本実施形態では表層基材塗布基板３１はグリーンシート３３から剥離し、後述の焼成工程へ進めることとしたが、例えば上述のように金属製もしくはセラミックス製の表層基材塗布基板３１であれば、図６（ａ）に示す状態、すなわち表層基材塗布基板３１をグリーンシート３３に付着させた状態で焼成工程を実施することも可能である。
【００４９】
次にグリーンシート３３を焼成する。この焼成工程では表層基材の主成分であるガラスの軟化点温度を超えて加熱することで、グリーンシート３３はガラス化し表層１３となる。さらに、同時にレンズ基板１１に溶着固定される。
【００５０】
焼成前にグリーンシート３３付きのレンズ基板１１を３０分間程度、１００°Ｃ〜２００°Ｃの雰囲気乾燥炉を用いて乾燥させる。乾燥後、図７に概略図として示す焼成炉４０に上述の乾燥したグリーンシート３３付きのレンズ基板１１を投入して行われる。この時、焼成炉４０の載物台４１にはグリーンシート３３付きのレンズ基板１１を、グリーンシート３３を下向きにして載置する。すなわち、焼成は前述の通り表層基材の軟化点温度を越える温度にまで加熱されるため、グリーンシート３３が上向きに載置されると重力によりマイクロレンズ１２側に垂れ下がるように変形してしまう。従って、グリーンシート３３を下向き（重力方向）にして載物台４１に載置することで表層１３の変形を防止する。
【００５１】
焼成の温度条件は図８に示す、昇温パターンに基づき設定される。焼成温度Ｔｏは表層基材中のガラス主材のガラス軟化点より高い温度であり、バインダーや溶剤を蒸散させる予備加熱温度Ｔｂはガラス軟化点より低温で実施される。Ｔｏおよび焼成時間、Ｔｂおよび予備加熱時間は表層基材成分によって最適に決定される。Ｔｂは脱バインダーを目的に実施され４００°Ｃ〜５００°Ｃの温度で、３０分〜６０分程度実施される。Ｔｏはガラス主材によって決定されるが、レンズ基板を石英ガラスとした場合には、レンズ基板に対して熱ストレスを与えない温度範囲として１０００°Ｃ以下であることが好ましい。より好ましくは８５０°Ｃ〜９５０°Ｃの範囲とし、３０分〜６０分間の焼成時間である。
【００５２】
焼成炉４０は電気炉が一般的に使用されるが、これに限定されるものではない。なお焼成炉の内部は不活性ガス雰囲気とすることが好ましく、窒素ガス雰囲気とすることが好ましい。ただし、焼成炉内の圧力は大気圧を超えないように制御することが好ましい。また、装置が複雑にはなるが、真空焼成炉による焼成を行うのが最も好ましい。この場合、炉内の真空度は８０．０ｐａ以下が好ましい。
【００５３】
焼成炉にて焼成され、マイクロレンズアレイ１０が完成する。なお、焼成の後、必要な場合には「平面研磨」「外形状ダイシング（切断）」などの工程を実施しても良い。平面研磨として、表層外表面が所定の鏡面性、平坦度、傷などに不具合が見つかった場合に、ポリッシュ研磨を行っても良い。また、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に切り分ける工程として外形状ダイシングを行っても良い。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であれば、その不要部を削除するのもダイシングにて行うことが一般的である。
【００５４】
また、表層基材塗布基板３１を付着させた状態で焼成した場合には、焼成後に表層基材塗布基板３１を剥離する。剥離された表層基材塗布基板３１は、表面状態を確認し傷、変形などが無ければ、再度グリーンシート３３の製造に使用する。傷などが発見された場合には、研磨などを施し良品化し、再度グリーンシート３３の製造に使用する。
【実施例】
【００５５】
（第１実施例）
【００５６】
板状のレンズ基材に厚さ５ｍｍの石英ガラス板を用い、レンズ形成面にレジストをスピンコーターで均一に塗布した。塗布したレジストに対して、所定のレンズ形状を形成するマスクを用いて露光光を照射し、その後に現像しレンズ形状レジストを形成した。レンズ形状レジストが形成された基材をドライエッチングし、所定のマイクロレンズを備えたレンズ基板を得た。
【００５７】
表層基材として、予め研磨された１００μｍの厚みの石英ガラスを準備し、上述のレンズ基板のマイクロレンズ形成範囲外で尚且つ個々のマイクロレンズアレイに形成するダイシング（切断）領域内に紫外線硬化型接着剤を、ディスペンサーを用いてパターンニング塗布した。使用した紫外線硬化型接着剤は、約１０００ｃｐｓの粘度を有しタレがおきないものである。なお、この紫外線硬化型接着剤は透明である必要は無い。
【００５８】
次に、この表層基材を、塗布された紫外線硬化型接着剤が上述のレンズ基板のマイクロレンズ形成側に対向するように、位置合わせし載置した。この状態で、真空（減圧)下でプレス（押圧）及び紫外線照射が可能なチャンバー装置内に載置し、約８０ｐａの減圧状態で１〜２ＫＮの圧力で表層をレンズ基材に約３０秒間押圧した状態を維持し、表層側から紫外線を照射し、紫外線硬化型接着剤を硬化させた。この時、接着剤の流動性を高めるためにチャンバー内にヒーターを設け、同時に加熱しても良い。また、紫外線照射の方向は表層側からに限定されず、透明なレンズ基材側からでも照射しても良い。
【００５９】
レンズ基板に固着された状態で、表層を３０μｍの厚さになるまでポリッシュ研磨機を用いて研磨した。その後、洗浄し、ライトバルブ対向基板に用いるマイクロレンズアレイを得た。
【００６０】
（第２実施例）
第１実施例と同じ方法によりレンズ基板を得る。    次に表層用のガラスグリーンシートを次のように作製した。次の主材料、
ＳｉＯ2：７５％
Ｂ2Ｏ3：２４％
アルカリ金属Ｒ2Ｏ：１％以下
を含むガラスフリットを、バインダー材料であるＰＶＢ（ポリビニルブチラール樹脂）をエタノール：ブタノール＝７：３の割合の溶媒で溶かした中に添加した。加えて可塑剤であるアジピン酸を主材料のｇ重量当り０．０３〜０．０４ｇ程度添加した。これらを合わせて、Ｚｒボール入りのボールミル装置を使用してペースト化した。しかし、ペースト化するにあたっては、これらの条件に限定されるものではなく、使用した溶剤の種類、分量も適時変えたものでも問題ない。なお、後述に行うグリーンシートのレンズ基材への載置に際して、ある程度の弾性があるグリーンシートにする必要があるために、使用する溶剤は比較的中程度の沸点温度のもの、例えば沸点が１００°Ｃ付近のものが好ましい。
【００６１】
ベースト化されたガラス材料をＳｉＯ2膜を施した、ＰＥＴフィルムにアプリケーターを用いて約３０μｍ厚に塗布をして、自然乾燥を約３０分行い、ＰＥＴフィルムから剥がしシート状のガラス材料を得た。        このシートがガラスのグリーンシートである。
【００６２】
得られたグリーンシートを所定の大きさにし、先に作製したレンズ基板のレンズ形成側に載置する。載置するときは、グリーンシート作成時のＰＥＴフィルム面側をマイクロレンズアレイの表面側（外面側）となるように表層を載置する。こうすることで、ＰＥＴフィルムの平坦面が転写された面が外面側（ライトバルブ対向基板の液晶サイド）になり、光学的にひずみの出ない優れた機能を発揮することができる。
【００６３】
次に、    グリーンシートを載置させた基板を、減圧（真空）機能を有した電気炉に入れ、次のような昇温シーケンスで焼成した。バインダーなどの表層に含まれる有機物除去のために、室温から４５０°Ｃまで、約１０°Ｃ／分の温度上昇率で昇温し、４５０°Ｃで約３０分維持する。次に９００°Ｃまで、約１０°Ｃ／分の温度上昇率で昇温し、９００°Ｃで約３０分維持し、ガラス化を行った。この加熱により、レンズ基板上でグリーンシートはガラス化し、表層ガラスとなった。また、同時にレンズ基板に固着し、マイクロレンズアレイを得た。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
上述の実施形態により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９に投射型表示装置概念図を示す。本例の投射型表示装置５０は一般的に「液晶プロジェクター」と呼ばれ、光源５１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５２、５３を通過し、白色光の光強度（輝度分布）が均一化される。
【００６５】
インテグレーターレンズ５２、５３を通過した白色光は、ミラー５４により反射されダイクロイックミラー５５によって、青色光（Ｂ）と緑色光（Ｇ）とは反射されダイクロイックミラー５９に向かう。赤色光（Ｒ）はダイクロイックミラー５５を通過し、ミラー５６で反射され集光レンズ５７により整形され赤色用の液晶ライトバルブ５８へ向かう。
【００６６】
ダイクロイックミラー５９に向かった青色光（Ｂ）と緑色光（Ｇ）のうち、緑色光（Ｇ）はダイクロイックミラー５９で反射され集光レンズ６０により整形され、緑色用の液晶ライトバルブ６１に入射する。また、青色光（Ｂ）はダイクロイックミラー５９を通過し、集光レンズ６２、ミラー６３、集光レンズ６４、ミラー６５、集光レンズ６６を通過、整形され青色用の液晶ライトバルブ６７に入射される。
【００６７】
液晶ライトバルブ５８、６１、６７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６８に入射し、ダイクロイックプリズム６８で合成され、投射レンズ６９を通してスクリーン７０へ画像が投射される。
【００６８】
上述の液晶ライトバルブ５８、６１、６７は、図１０に示すＴＦＴ液晶パネル８０が用いられている。ＴＦＴ液晶パネル８０は、ＴＦＴ基板（液晶駆動基板）８１と、ＴＦＴ基板８１に接合された液晶パネル用対向基板８２と、ＴＦＴ基板８１と液晶パネル用対向基板８２との空隙に封入された液晶よりなる液晶層８３とを有している。
【００６９】
ＴＦＴ基板８１は、液晶層８３の液晶を駆動するための基板であり、ガラス基板８１ａと、ガラス基板８１ａに設けられた多数の画素電極８１ｂと、画素電極８１ｂの近傍に設けられ、各画素電極８１ｂに対応する多数の薄膜トランジスター（ＴＦＴ）８１ｃとを有している。このＴＦＴ液晶パネル８０では、液晶パネル用対向基板８２の透明電極膜（共通電極）８２ａと、ＴＦＴ基板８１の画素電極８１ｂとが対向するように、ＴＦＴ基板８１と液晶パネル用対向基板８２とが、一定距離離間して接合されている。
【００７０】
この液晶パネル用対向基板８２に本願発明のマイクロレンズアレイ８２ｂが適用されている。マイクロレンズアレイ８２ｂ側から入射した入射光Ｐは、マイクロレンズ８２ｃを通過する際に集光され、マイクロレンズアレイ８２ｂ上に形成されたブラックマトリックス８２ｄの開口部８２ｅより液晶層８３を通過しＴＦＴ基板８１より出射される。この時、マイクロレンズアレイ８２ｂ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９における光源５１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を維持できるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１０…マイクロレンズアレイ、１１…レンズ基板、１２…マイクロレンズ、１３…表層、１４…空間、１５…固着部、１６…紫外線硬化型接着剤。
【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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【図９】
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【図１０】
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