(57)【要約】【課題】マイクロレンズアレイ基板の製造コストを低減する。【解決手段】光透過性基板１の上に第１樹脂材料を塗布し、第１マイクロレンズアレイ７の光学屈折面形状に対応する凸形状を有する第１原版を第１樹脂材料に押し当てて、上記光学屈折面形状に対応する凹形状を有する光透過性の第１樹脂層５を形成する。第１樹脂層５の上に第２樹脂材料を塗布し、ブラックマトリックス１１の配置位置に対応する凸形状を有する第２原版を第２樹脂材料に押し当てて、第１樹脂層５との界面に第１マイクロレンズアレイ７の光学屈折面形状に対応する凸形状を有し、第１樹脂層５側とは反対側の面にブラックマトリックス１１の配置位置に対応するブラックマトリックス用凹形状９ａを有し、かつ第１樹脂層５とは屈折率が異なっている光透過性の第２樹脂層９を形成する。ブラックマトリックス用凹形状９の部分に遮光材料を埋め込んでブラックマトリックス１１を形成する。【選択図】図１
2015227999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性基板の上に第１樹脂材料を塗布する第１樹脂材料塗布工程と、
第１マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凸形状を有する第１原版を前記第１樹脂材料に押し当てて、前記第１マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凹形状を有する光透過性の第１樹脂層を形成する第１樹脂層形成工程と、
前記第１樹脂層の上に第２樹脂材料を塗布する第２樹脂材料塗布工程と、
ブラックマトリックスの配置位置に対応する凸形状を有する第２原版を前記第２樹脂材料に押し当てて、前記第１樹脂層との界面に前記第１マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凸形状を有し、前記第１樹脂層側とは反対側の面に前記ブラックマトリックスの配置位置に対応するブラックマトリックス用凹形状を有し、かつ前記第１樹脂層とは屈折率が異なっている光透過性の第２樹脂層を形成する第２樹脂層形成工程と、
前記ブラックマトリックス用凹形状の部分に遮光材料を埋め込んで前記ブラックマトリックスを形成するブラックマトリックス形成工程と、をその順に含むマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項２】
前記第２樹脂層の屈折率は前記第１樹脂層の屈折率よりも高い、請求項１に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項３】
前記ブラックマトリックス形成工程の後、前記第２樹脂層の上に直接又はパッシベーション膜を介して光透過性の導電膜を形成する導電膜形成工程をさらに含む、請求項１又は２に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項４】
前記第２樹脂層形成工程において、前記第２原版として前記ブラックマトリックスの配置位置に対応する凸形状とは異なる位置に第２マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凸形状をさらに有しているものを用い、前記第２樹脂層として前記第１樹脂層側とは反対側の面に前記第２マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凹形状をさらに有しているものを形成し、
前記ブラックマトリックス形成工程の後、
前記第２樹脂層の上に第３樹脂材料を塗布する第３樹脂材料塗布工程と、
平坦面を有する第３原版を前記第３樹脂材料に押し当てて、前記第２樹脂層との界面に前記第２マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凸形状を有し、前記第２樹脂層側とは反対側の面に平面を有し、かつ前記第２樹脂層とは屈折率が異なっている光透過性の第３樹脂層を形成する第３樹脂層形成工程をさらに含む、請求項１又は２に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項５】
前記第３樹脂層の屈折率は前記第２樹脂層の屈折率よりも低い、請求項４に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項６】
前記第２樹脂層形成工程において、前記第２原版として前記ブラックマトリックスの配置位置に対応する凸形状を有しておらず前記第２マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凸形状を有しているものを用い、前記第２樹脂層として前記第１樹脂層側とは反対側の面に前記ブラックマトリックス用凹形状を有しておらず前記第２マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凹形状を有しているものを形成し、
前記第３樹脂材料塗布工程及び前記第３樹脂層形成工程を前記ブラックマトリックス形成工程の前に行い、
前記第３樹脂層形成工程において、前記第３原版として前記ブラックマトリックスの配置位置に対応する凸形状を有するものを用い、前記第３樹脂層として前記第２樹脂層側とは反対側の面に前記ブラックマトリックス用凹形状をさらに有しているものを形成し、
前記第３樹脂層形成工程の後に前記ブラックマトリックス形成工程を行う、請求項４又は５に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項７】
前記ブラックマトリックス形成工程よりも後の工程であって、前記第３樹脂層の上に直接又はパッシベーション膜を介して光透過性の導電膜を形成する導電膜形成工程をさらに含む、請求項４から６のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項８】
前記ブラックマトリックス形成工程において、インクジェット技術によって前記遮光材料を前記ブラックマトリックス用凹形状の部分に埋め込む、請求項１から７のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項９】
前記ブラックマトリックス形成工程において、スキージ印刷技術又はスクリーン印刷技術によって前記遮光材料を前記ブラックマトリックス用凹形状の部分に埋め込む、請求項１から７のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項１０】
前記遮光材料は顔料インク又は金属微粒子インクである、請求項８又は９に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項１１】
前記ブックマトリックス形成工程において、前記遮光材料としての金属膜を成膜する工程と、平面研磨処理によって前記ブラックマトリックス用凹形状の外部の前記金属膜を除去する工程と、を含むことによって前記遮光材料を前記ブラックマトリックス用凹形状の部分に埋め込む、請求項１から３及び６のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法によって形成されたマイクロレンズアレイ基板であって、前記ブラックマトリックス用凹形状の部分に前記遮光材料が埋め込まれている、マイクロレンズアレイ基板。
【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基板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば液晶プロジェクター等の投射型液晶表示装置において液晶パネルが用いられる。その液晶パネルは、例えば、複数の透明電極とそれら透明電極を駆動するためのスイッチング素子を備えたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板との間に液晶層を挟持し、かつＴＦＴ基板に対向して設けられ、各透明電極に対向する位置にそれぞれ対向電極が配置されている対向基板で構成されている（例えば特許文献１−４を参照。）。
【０００３】
このような液晶パネルは、画像信号に基づいてスイッチング素子が制御されると、液晶層を挟んで対向する２つの電極間に印加される電圧が制御され、対向基板側から入射された光の透過具合が液晶層によって制御される。したがって、画素信号に基づいた投射画像が形成される。
【０００４】
また、ＴＦＴ基板のスイッチング素子に有害な光が照射されるのを防ぐために、対向基板にブラックマトリクスと呼ばれる遮光用膜が配置される場合がある。ブラックマトリックスはスイッチング素子に対応する部分に配置される。ブラックマトリックスの材料としては、通常はクロム膜が用いられている。
【０００５】
しかし、対向基板にブラックマトリクスが配置された場合には、ブラックマトリクスによって遮光された光は投射画像の形成に利用されず、投射画像の輝度を向上させる上で不利となっていた。そこで近年では、ブラックマトリクスによって遮光されていた光を投射画像の形成に利用するために、対向基板にマイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズアレイ基板を設けることが行なわれている。
【０００６】
特許文献１，２に開示されているマイクロレンズアレイ基板は、２枚の平板ガラスの間に、互いに屈折率の異なる高分子樹脂層を２層備えている。２層の高分子樹脂層の界面には、積極的に形成された光学屈折曲面が１面だけ存在している。光学屈折曲面では、屈折率の違いによって光はスネルの法則によって屈折される。
【０００７】
特許文献３に開示されているマイクロレンズアレイ基板は光透過性基板を２枚使用している。該マイクロレンズアレイ基板では、３層の樹脂層が使用されている。また、特許文献３に開示されているマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、第１マイクロレンズアレイを利用したフォトリソグラフィー工程とドライエッチング工程を含んで第２マイクロレンズアレイを形成している。
【０００８】
特許文献４に開示されているマイクロレンズアレイ基板は、カバーガラス（光透過性基板）を２枚使用している。該マイクロレンズアレイ基板のレンズ構成として、シングル（曲面１面）とダブル（曲面２面）が開示されている。該レンズ構成は、凹凸の組み合わせで、組み合わせ数は多数ある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−２２５３０３号公報
【特許文献２】特開平０５−３３３３２８号公報
【特許文献３】特開２００４?１７０６２８号公報
【特許文献４】特開２００３?１３９９１０号公報
【特許文献５】特開平７−１６４５４９号公報
【特許文献６】特開平７−１９８９０６号公報
【特許文献７】特開２０００−２３１００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術では、マイクロレンズアレイ基板にブラックマトリックスを形成するために、「金属膜の成膜工程」、「フォトリソグラフィー工程」、「金属膜のエッチング工程（ウエットエッチング又はドライエッチング）」、「洗浄工程」が必要であった。このため、マイクロレンズアレイ基板の製造コストが高くなるという問題があった。このような問題は、液晶パネルに用いられるマイクロレンズアレイ基板に限らず、ブラックマトリックスを有するマイクロレンズアレイ基板において生じる。
【００１１】
本発明は、マイクロレンズアレイ基板の製造コストを低減することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明にかかるマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、光透過性基板の上に第１樹脂材料を塗布する第１樹脂材料塗布工程と、第１マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凸形状を有する第１原版を上記第１樹脂材料に押し当てて、上記第１マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凹形状を有する光透過性の第１樹脂層を形成する第１樹脂層形成工程と、上記第１樹脂層の上に第２樹脂材料を塗布する第２樹脂材料塗布工程と、ブラックマトリックスの配置位置に対応する凸形状を有する第２原版を上記第２樹脂材料に押し当てて、上記第１樹脂層との界面に上記第１マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凸形状を有し、上記第１樹脂層側とは反対側の面に上記ブラックマトリックスの配置位置に対応するブラックマトリックス用凹形状を有し、かつ上記第１樹脂層とは屈折率が異なっている光透過性の第２樹脂層を形成する第２樹脂層形成工程と、上記ブラックマトリックス用凹形状の部分に遮光材料を埋め込んで上記ブラックマトリックスを形成するブラックマトリックス形成工程と、をその順に含む。
【００１３】
本発明にかかるマイクロレンズアレイ基板は、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法によって形成されたマイクロレンズアレイ基板であって、上記ブラックマトリックス用凹形状の部分に上記遮光材料が埋め込まれているものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のマイクロレンズアレイ基板及びその製造方法は、マイクロレンズアレイ基板の製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】マイクロレンズアレイ基板の製造方法の一実施例及びマイクロレンズアレイ基板の一実施例を説明するための概略的な断面図である。
【図２】マイクロレンズアレイ基板の製造方法の一実施例を説明するための概略的な断面図である。
【図３】同実施例の図２の続きの工程を説明するための概略的な断面図である。
【図４】同実施例の図３の続きの工程を説明するための概略的な断面図である。
【図５】インクジェット技術によって遮光材料をブラックマトリックス用凹形状に埋め込む一例を説明するための概略的な断面図である。
【図６】インクジェット技術によって遮光材料をブラックマトリックス用凹形状に埋め込む他の例を説明するための概略的な断面図である。
【図７】スキージ印刷技術によって遮光材料をブラックマトリックス用凹形状に埋め込む一例を説明するための概略的な断面図である。
【図８】スクリーン印刷技術によって遮光材料をブラックマトリックス用凹形状に埋め込む一例を説明するための概略的な断面図である。
【図９】マイクロレンズアレイ基板の製造方法の他の実施例及びマイクロレンズアレイ基板の他の実施例を説明するための概略的な断面図である。
【図１０】マイクロレンズアレイ基板の製造方法の他の実施例を説明するための概略的な断面図である。
【図１１】同実施例の図１０の続きの工程を説明するための概略的な断面図である。
【図１２】同実施例の図１１の続きの工程を説明するための概略的な断面図である。
【図１３】図１に示されたマイクロレンズアレイ基板を通過する光の光路を説明するための概略図である。
【図１４】図９に示されたマイクロレンズアレイ基板１７を通過する光の光路を説明するための概略図である。
【図１５】マイクロレンズアレイ基板の製造方法のさらに他の実施例及びマイクロレンズアレイ基板のさらに他の実施例を説明するための概略的な断面図である。
【図１６】マイクロレンズアレイ基板の製造方法のさらに他の実施例を説明するための概略的な断面図である。
【図１７】同実施例の図１６の続きの工程を説明するための概略的な断面図である。
【図１８】同実施例の図１７の続きの工程を説明するための概略的な断面図である。
【図１９】マイクロレンズアレイ基板の参考例を説明するための概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、ブラックマトリックスの形成に際して、「金属膜の成膜工程」、「フォトリソグラフィー工程」、「金属膜のエッチング工程」、「洗浄工程」の一連の処理を行わずにブラックマトリックスを形成できる。したがって、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法及び本発明のマイクロレンズアレイ基板は、マイクロレンズアレイ基板の製造コストを低減することができる。
【００１７】
また、従来のマイクロレンズアレイ基板は、ガラス基板を２枚使用していることで原価が高くなっていた。さらに、２枚のガラス基板を接合する構造で光学的な機能を発現させるためには、２枚のガラス基板を接合した後に、ガラス基板を適切な厚みにするために研磨加工処理が必要であった。このため、従来のマイクロレンズアレイ基板は製造コストが高くなっていた。
【００１８】
これに対し、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、１枚の光透過性基板の上に複数の樹脂層を形成してマイクロレンズアレイ基板を形成できる。さらに、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、第２樹脂層の厚みを制御でき、第２樹脂層を厚く形成することもできる。したがって、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、光透過性基板を２枚必要とはせず、従来技術に比べて用いる光透過性基板の枚数を少なくして製造コストを低減することもできる。
【００１９】
本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、上記第２樹脂層の屈折率は上記第１樹脂層の屈折率よりも高い例を挙げることができる。これにより、光透過性基板側から入射する光は集光されるようになり、例えば液晶パネルに適したマイクロレンズアレイ基板を形成することができる。ただし、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、上記第２樹脂層の屈折率は上記第１樹脂層の屈折率よりも低くてもよい。
【００２０】
また、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、上記ブラックマトリックス形成工程の後、上記第２樹脂層の上に直接又はパッシベーション膜を介して光透過性の導電膜を形成する導電膜形成工程をさらに含む例を挙げることができる。これにより、マイクロレンズアレイと光透過性の導電膜を一体形成でき、例えば液晶パネルに適したマイクロレンズアレイ基板を形成することができる。
【００２１】
従来技術では、ブラックマトリックスは、ガラス基板や樹脂層などの下地層の表面に対して突出して形成されている。マイクロレンズアレイ基板に光透過性の導電膜、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）膜が真空プロセスで形成される場合、ＩＴＯ膜はブラックマトリックスの段差を覆うように形成される必要がある。ここで、ＩＴＯ膜は低抵抗の薄膜として薄い厚みで形成されることが好ましい。そこで、従来技術では、基板加熱と高真空の条件でスパッタリングの技術によってＩＴＯ膜の成膜を実施しており、マイクロレンズアレイ基板の製造コストの上昇を招いていた。
【００２２】
これに対して、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、ブラックマトリックスをブラックマトリックス用凹形状の部分に埋め込んで形成するので、光透過性の導電膜が形成される面を平坦にすることができる。したがって、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、従来技術と比べて低コストの条件でマイクロレンズアレイ基板に光透過性の導電膜を形成することができる。
【００２３】
また、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、上記第２樹脂層形成工程において、上記第２原版として上記ブラックマトリックスの配置位置に対応する凸形状とは異なる位置に第２マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凸形状をさらに有しているものを用い、上記第２樹脂層として上記第１樹脂層側とは反対側の面に上記第２マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凹形状をさらに有しているものを形成し、上記ブラックマトリックス形成工程の後、上記第２樹脂層の上に第３樹脂材料を塗布する第３樹脂材料塗布工程と、平坦面を有する第３原版を上記第３樹脂材料に押し当てて、上記第２樹脂層との界面に上記第２マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凸形状を有し、上記第２樹脂層側とは反対側の面に平面を有し、かつ上記第２樹脂層とは屈折率が異なっている光透過性の第３樹脂層を形成する第３樹脂層形成工程をさらに含む例を挙げることができる。これにより、光学屈折面を２面形成できるので、光学的な光利用効率が向上する。
【００２４】
マイクロレンズアレイ基板において光学屈折面が１面である場合、光の集光効率が十分ではないことがある。例えばマイクロレンズアレイ基板が液晶パネルに適用される場合、マイクロレンズアレイ基板の光学屈折面が１面である構成では、液晶層で光が集光され、液晶層を透過した光は拡散する。例えば液晶プロジェクターの場合、液晶層を透過した光は概平行光にされる。拡散する光を概平行光にするため、『後段の投射レンズ』には、光を集めながらかつ映像とするための高度技術が必要になる。このため、レンズ枚数が増加し、重くて大きなレンズ光学系となり、液晶プロジェクターの製造コストが高くなる。また、投射レンズ性能への負担が大きくなり、色収差などが増加することに繋がり、色収差がとりきれない状態になる。
【００２５】
そこで、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、マイクロレンズアレイ基板における光学屈折面を２面形成するようにすれば、このような不具合を低減できる。
【００２６】
さらに、上記第３樹脂層の屈折率は上記第２樹脂層の屈折率よりも低い例を挙げることができる。例えば、上記第２樹脂層の屈折率が上記第１樹脂層の屈折率よりも高く、かつ上記第３樹脂層の屈折率が上記第２樹脂層の屈折率よりも低い場合、第１マイクロレンズアレイ及び第２マイクロレンズアレイの光学屈折面形状をそれぞれ調整することにより、光透過性基板側から入射する光を平行光にして出射することができるようになる。この構造は例えば液晶パネルに適用される場合に、コリメートレンズを別途用意する必要がなくなる。なお、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、上記第３樹脂層の屈折率は上記第２樹脂層の屈折率よりも高くてもよい。
【００２７】
また、上記第３樹脂材料塗布工程及び上記第３樹脂層形成工程が含まれる本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法の局面は、上記第２樹脂層形成工程において、上記第２原版として上記ブラックマトリックスの配置位置に対応する凸形状を有しておらず上記第２マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凸形状を有しているものを用い、上記第２樹脂層として上記第１樹脂層側とは反対側の面に上記ブラックマトリックス用凹形状を有しておらず上記第２マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凹形状を有しているものを形成し、上記第３樹脂材料塗布工程及び上記第３樹脂層形成工程を上記ブラックマトリックス形成工程の前に行い、上記第３樹脂層形成工程において、上記第３原版として上記ブラックマトリックスの配置位置に対応する凸形状を有するものを用い、上記第３樹脂層として上記第２樹脂層側とは反対側の面に上記ブラックマトリックス用凹形状をさらに有しているものを形成し、上記第３樹脂層形成工程の後に上記ブラックマトリックス形成工程を行う例を挙げることができる。
【００２８】
また、上記第３樹脂材料塗布工程及び上記第３樹脂層形成工程を含む本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法の局面は、上記ブラックマトリックス形成工程よりも後の工程であって、上記第３樹脂層の上に直接又はパッシベーション膜を介して光透過性の導電膜を形成する導電膜形成工程をさらに含む例を挙げることができる。これにより、光学屈折面を２面有するマイクロレンズアレイ基板についてマイクロレンズアレイと光透過性の導電膜を一体形成でき、例えば液晶パネルに適したマイクロレンズアレイ基板を形成することができる。本発明のこの局面も、光透過性の導電膜が形成される面を平坦にすることができ従来技術と比べて低コストの条件でマイクロレンズアレイ基板に光透過性の導電膜を形成することができる。
【００２９】
また、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、上記ブラックマトリックス形成工程において、インクジェット技術、スキージ印刷技術又はスクリーン印刷技術によって上記遮光材料を上記ブラックマトリックス用凹形状の部分に埋め込む例を挙げることができる。
さらに、これらの局面において、上記遮光材料は顔料インク又は金属微粒子インクである例を挙げることができる。
【００３０】
本発明のこれらの局面は、ブラックマトリックス用凹形状にだけ遮光材料を埋め込むことができるので、遮光材料を除去する工程を行う必要がなく、マイクロレンズアレイ基板の製造コストを従来技術に比べて大きく低減することができる。
なお、本発明において、ブラックマトリックス用凹形状に遮光材料を埋め込む技術及び遮光材料はここで挙げられたものに限定されない。
【００３１】
また、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、上記ブックマトリックス形成工程において、上記遮光材料としての金属膜を成膜する工程と、平面研磨処理によって上記ブラックマトリックス用凹形状の外部の上記金属膜を除去する工程と、を含むことによって上記遮光材料を上記ブラックマトリックス用凹形状の部分に埋め込む例を挙げることができる。これにより、フォトリソグラフィー処理を行わなくてもブラックマトリックス用凹形状の部分に遮光材料を埋め込むことができる。
【００３２】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
本発明は、マイクロレンズアレイ基板の原価の低減できる。例えば、本発明は、マイクロレンズアレイ基板の製造変動費の低減を実現できる。具体的には、本発明は、使用する光透過性基板材料、例えばガラス基板の枚数に関して、従来技術では２枚使用している構成を１枚構成にすることができる。
【００３３】
また、本発明は、マイクロレンズアレイ基板の製造プロセスの短縮化、ひいてはプロセスコストの低減を実現できる。本発明は、マイクロレンズアレイの光学屈折面形状の形成に関して、原版を樹脂に押し当てるインプリント法、例えばナノインプリント法を用いている。したがって、本発明は、従来技術と比較して、マイクロレンズアレイの光学屈折面形状を形成するためのフォトリソグラフィー工程とドライ又はウエットエッチング工程を削減又は省略することができる。
【００３４】
さらに、本発明は、ブラックマトリックスの形成に関して、インプリント法によって形成された凹形状に遮光材料を埋め込むことによってブラックマトリックスを形成する。したがって、本発明は、従来技術と比較して、ブラックマトリックスを形成するためのフォトリソグラフィー工程とドライ又はウエットエッチング工程を削減又は省略することができる。
【００３５】
また、本発明は、インプリント法を用いてマイクロレンズアレイの光学屈折面を２面に増やすことができる。屈折光学面を２面に増やすことで、従来技術と比較して、「光利用効率の向上」を実現でき、さらに、ンズアレイ基板を透過した光、例えば液晶層に入射する光を「より平行な光」に近づけることができる。この効果によって、例えばプロジェクターにおいて、対向基板を通過した光をスクリーンに導くための投射レンズ（光学系）のレンズのＮＡ（開口数）を小さくできる。これによって、投射レンズ（光学系）の寸法を小型化でき、軽量、安価な光学系が実現できる。ひいては、プロジェクターの商品自体が安価になる。
【００３６】
また、本発明は、第１樹脂材料及び第２樹脂材料の材料を適宜選択することにより、マイクロレンズアレイの光学屈折面の材料屈折率の制御を行うことができる。また、本発明は、第２のマイクロレンズアレイの光学屈折面を形成する場合には第２樹脂材料と第３樹脂材料の材料についても適宜選択することができる。つまり、本発明は、マイクロレンズアレイの光学屈折面の曲率と屈折率の最適化を実現できる。
【００３７】
本発明は、少なくとも２層の樹脂層を形成することによってマイクロレンズアレイ基板を形成する。本発明は、マイクロレンズアレイの光学屈折面を形成するための第２樹脂層をインプリント法で形成するので、第２樹脂層の厚みを大きくすることができる。したがって、本発明は、マイクロレンズアレイを覆うための光透過性基板を用いる必要がなくなり、従来技術と比較してマイクロレンズアレイ基板の光透過性基板の枚数を少なくすることができる。本発明では、高対光性、高耐熱性、低収縮率の樹脂が用いられることが好ましい。
【００３８】
本発明は、マイクロレンズアレイの形成に際して、原版（金型）を使用するインプリント工法と、穴埋め工法を使用する。本発明は、第２面のマイクロレンズアレイの光学屈折面を形成する場合も金型を使用する。第２曲面を形成する場合は、第１曲面の曲面と位置合わせして形成する。本発明は、インプリント工法を採用することによって、安価な製造プロセスを実現できる。
【００３９】
本発明において、第２回目のインプリント工法（第２樹脂層形成工程）では、ブラックマトリックスを形成するためブラックマトリックス用凹形状を容易に形成することができる。このブラックマトリックス用凹形状の部分に例えば金属薄膜が埋め込まれる。ただし、ブラックマトリックス用凹形状に埋め込まれる遮光材料として、極めて安価な無機材料を主成分とする顔料系の材料を使用することもできる。具体的には、本発明は、インクジェット技術や、スキージを用いるスキージ印刷技術又はスクリーン印刷技術などによって、ブラックマトリックス用凹形状に顔料系インクを安価に埋め込むことができる。また、遮光材料として金属系微粒子インクを埋め込むこともできる。印刷技術を用いてブラックマトリックス用凹形状の部分だけに遮光材料を埋め込むことで、ブラックマトリックスの形成、ひいてはマイクロレンズアレイ基板を安価に製作できる。
【００４０】
なお、本発明において形成されるブラックマトリックス用凹形状の断面形状は、インプリント技術によって形成可能な形状、例えば「矩形形状」、「半円形状」、「三角形形状」、「台形形状」などを挙げることができる。ブラックマトリックス用凹形状の形状を制御することで、金型の型離れ性の向上や、顔料インクなどの遮光材料の埋め込み性の向上を図ることができる。
【００４１】
また、ブラックマトリックスは、複数の遮光材料がブラックマトリックス用凹形状に埋め込まれて形成されていてもよい。例えば、低真空条件での真空製膜法でＣｒ（クロム）又はＡｌ（アルミニウム）などの金属膜を成膜してブラックマトリックス用凹形状の内部に形成した後、埋めきれなかった部分に印刷技術を用いて樹脂材料で埋める。ここでの印刷技術は、例えばインプリント技術、インクジェット技術、スキージ印刷技術、スクリーン印刷技術などである。
【００４２】
また、本発明は、ブラックマトリックス形成用の遮光材料として熱伝導性の高いアルミニウムを使用することが容易になる。ブラックマトリックス用凹形状の内部へのアルミニウムの形成は、例えば成膜法で行うことができる。また、アルミニウム微粒子を接合性の材料に混ぜ込んでブラックマトリックス用凹形状の内部に埋め込むことも可能である。
【００４３】
本発明は、第２樹脂層形成工程においてインプリント技術を用いて第２樹脂層を形成する。本発明は、第２樹脂層形成工程において第２樹脂層の表面に第２マイクロレンズアレイの光学屈折面形状を形成するため凹形状を形成するようにしてもよい。この局面において、本発明は、第３樹脂層形成工程において第２樹脂層表面の凹形状を第３樹脂材料で埋め込んで第３樹脂層を形成する。これにより、２面メニスカス構造マイクロレンズアレイが実現される。この局面によって作製されたマイクロレンズアレイ基板は光学屈折面を２面備えているので、光学的な光利用効率が向上する。
【００４４】
次に図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、本発明は以下に説明される実施例に限定されるものではない。
【００４５】
図１は、マイクロレンズアレイ基板の製造方法の一実施例及びマイクロレンズアレイ基板の一実施例を説明するための概略的な断面図である。
【００４６】
マイクロレンズアレイ基板１は、例えば、光透過性基板３、第１樹脂層５、第１マイクロレンズアレイ７、第２樹脂層９、ブラックマトリックス１１、パッシベーション膜１３及び導電膜１５を備えている。
【００４７】
光透過性基板３は例えば石英基板である。光透過性基板３上に第１樹脂層５が形成されている。第１樹脂層５は光透過性を有するものである。第１樹脂層５は光透過性基板３側とは反対側の面に第１マイクロレンズアレイ７の光学屈折面形状に対応する凹形状を備えている。
【００４８】
第１樹脂層５上に第２樹脂層９が形成されている。第２樹脂層９は光透過性を有するものである。第２樹脂層９の屈折率は第１樹脂層５の屈折率とは異なっている。例えば、第２樹脂層９の屈折率は第１樹脂層５の屈折率よりも高い。第２樹脂層９は第１樹脂層５との界面に第１マイクロレンズアレイ７の光学屈折面形状に対応する凸形状を有している。第２樹脂層９は第１樹脂層５側とは反対側の面にブラックマトリックス１１の配置位置に対応するブラックマトリックス用凹形状９ａを備えている。
【００４９】
ブラックマトリックス１１は第２樹脂層９のブラックマトリックス用凹形状９ａの部分に埋め込まれた遮光材料によって形成されている。ブラックマトリックス１１の上面は第２樹脂層９の上面とほぼ同じ高さに形成されている。
【００５０】
パッシベーション膜１３は第２樹脂層９上にブラックマトリックス１１を覆って形成されている。パッシベーション膜１３は、例えば、第２樹脂層９の保護する機能や第２樹脂層９の材料の拡散を防止する機能を有している。パッシベーション膜１３は例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）で形成されている。
導電膜１５は光透過性を有するものである。導電膜１５の材料は例えばＩＴＯである。
【００５１】
比較的低屈折率の第１樹脂層５の材料としては、例えば、オリゴシロキサン系樹脂、アダマンタン系フッ化骨格樹脂、アクリル系フッ化樹脂、エポキシ系フッ化樹脂などを挙げることができる。第１樹脂層５の屈折率は例えば１.３８〜１.４２である。第１樹脂層５の耐熱温度は、例えば、空気中では１３０℃程度、サンドイッチ構造では１５０℃以上である。
【００５２】
比較的高屈折率の第２樹脂層９の材料としては、例えば、トリシクロアルカン系樹脂、アダマンタン系樹脂、フルオレン系樹脂などを挙げることができる。第２樹脂層９の屈折率は例えば１.５４〜１.６２である。第２樹脂層９の耐熱温度は、例えば、空気中では２００℃程度、サンドイッチ構造では２００℃以上である。
【００５３】
第１マイクロレンズアレイ７の開口数は０.１〜０.６程度である。
なお、第１樹脂層５及び第２樹脂層９の材料及び特性は上記に記載されたものに限定されない。また、第１マイクロレンズアレイ７の開口数は上記に記載されたものに限定されない。
【００５４】
図２から図４はマイクロレンズアレイ基板の製造方法の一実施例を説明するための概略的な断面図である。この実施例は、図１に示されたマイクロレンズアレイ基板１の製造工程例である。図２から図４におけるかっこ数字（１）−（１０）は以下に説明する工程（１）−（１０）に対応している。図２から図４を参照してマイクロレンズアレイ基板１の製造工程例について説明する。
【００５５】
工程（１）：例えば石英基板からなる光透過性基板３を用意する。光透過性基板３は両面研磨されており、平行度、平面度の光学性能を十分に有するものである。光透過性基板３を洗浄する。光透過性基板３の上に第１樹脂材料３１を塗布する。第１樹脂材料３１は例えば低屈折率紫外線硬化材料である。第１樹脂材料３１を塗布する前に予め脱泡処理をしておくことが好ましい。なお、第１樹脂材料３１は低屈折率紫外線硬化材料に限定されない。
【００５６】
第１樹脂材料３１の塗布方法は、例えば、（ａ）光透過性基板３の中央に塗布してもよいし、（ｂ）光透過性基板３の上にスピンナー塗布してもよい。上記（ａ）の場合、塗布された第１樹脂材料３１は光透過性基板３の上で第１樹脂材料３１の粘度に応じて盛り上がった状態になる。上記（ｂ）の場合は、第１樹脂材料３１は光透過性基板３の上に一定の厚みで均一に塗布される。
【００５７】
予め準備しておいた第１原版３３を光透過性基板３の第１樹脂材料３１の塗布面の上に配置する。第１原版３３は、第１マイクロレンズアレイ７（図１を参照。）の光学屈折面形状に対応する凸形状を有するものである。
【００５８】
工程（２）：第１原版３３を第１樹脂材料３１に押し当てる。第１原版３３を第１樹脂材料３１に押し当てる際は、第１樹脂材料３１の厚みを測定及び評価しながら第１原版３３を光透過性基板３側に押し付ける。この際、上記（ａ）の方法で第１樹脂材料３１が塗布されている場合は大気中で実施できる。上記（ｂ）の方法で第１樹脂材料３１が塗布されている場合は真空中で実施する。これによって、光透過性基板３と第１樹脂材料３１の間には空気層が含まれることはない。第１樹脂材料３１の厚みの測定は、例えば光透過性基板３の裏面から紫外線光を照射しながら反射光の干渉を利用して測定する。なお、第１原版３３が紫外線透過材料で形成されている場合には、紫外線光の照射を第１原版３３側から行ってもよい。
【００５９】
第１樹脂材料３１の厚みを制御した状態で、第１樹脂材料３１に紫外線を照射して第１樹脂材料３１を硬化させて第１樹脂層５を形成する。第１樹脂材料３１は硬化の際に僅かに収縮する。この収縮に利用して、第１原版３３を第１樹脂層５から剥離することができる。第１樹脂層５の表面には第１マイクロレンズアレイ７（図１を参照。）の光学屈折面形状が形成される。
【００６０】
工程（３）：第１原版３３を第１樹脂層５から剥離し、除去する。
【００６１】
第１原版３３の凸形状の設計の一例について説明する。予め実施した光学設計シミュレーション（以下ＳＩＭという）結果に基づき、第１マイクロレンズアレイ７の光学屈折面形状に対応する凸形状を有する第１原版３３を製作する。ＳＩＭでは、レンズピッチ、投射光学レンズ系などの全体構成と、樹脂の屈折率や分散係数などを考慮して設計する。
【００６２】
第１原版３３は、ＳＩＭに基づく、レンズピッチ、曲率などを参考に、樹脂の収縮率を考慮して製作する。例えば、樹脂の収縮率が５％の場合は、レンズ高さを予め５％程度高く製作する。レンズ曲率も収縮率を考慮して第１原版３３を製作する。
【００６３】
第１原版３３の製造方法は、次のようにする。例えば、特許文献５，６に記載されている方法で凸金型の第１原版３３を製作する。また、特許文献７に記載されている記載の方法で凹金型を製作し、電鋳法で凸金型の第１原版３３を製作するようにしてもよい。第１原版３３の材料は、例えば、石英のような光透過性材料でもよいし、電鋳法で製作する金属材料でもよい。いずれの方法であっても、第１原版３３の凸面には樹脂との離型性がよくなるようにフッ素系の離型処理を施しておくことが好ましい。離型処理としては、例えば、ウエット法であるオプツール処理や、ドライ法であるトリアジンチオールの真空蒸着処理などがある。
【００６４】
工程（４）：第１樹脂層５の上に第２樹脂材料３５を塗布する。第２樹脂材料３５は例えば高屈折率紫外線硬化材料である。第２樹脂材料３５を塗布する前に予め脱泡処理をしておくことが好ましい。なお、第２樹脂材料３５は高屈折率紫外線硬化材料に限定されない。第２樹脂材料３５の塗布方法は上記第１樹脂材料３１の塗布方法と同様である。
【００６５】
ブラックマトリックス１１の配置位置（ブラックマトリックス用凹形状９ａの形成予定位置）に対応する凸形状を有する第２原版３７を予め製作しておく。第２原版３７の表面にも剥離処理が施される。第２原版３７におけるブラックマトリックス用凹形状９ａを形成するための凸形状の高さは例えば１００〜１５０ｎｍである。第２原版３７は第１樹脂層５に対向して配置される。
【００６６】
工程（５）：第２原版３７を第２樹脂材料３５に押し当てる。第２原版３７を第２樹脂材料３５に押し当てる際は、第１樹脂層５の形成時と同様に、第２樹脂材料３５の厚みを測定及び評価しながら第２原版３７を光透過性基板３側に押し付ける。第２原版３７を第２樹脂材料３５に押し付ける操作は、上記の第１原版３３を第１樹脂材料３１に押し付ける操作と同様である。第２原版３７は第１樹脂層５に対して位置合わせされた状態で第２樹脂材料３５に押し当てられる。
【００６７】
第２樹脂材料３５の厚みを制御した状態で、第２樹脂材料３５に紫外線を照射して第２樹脂材料３５を硬化させて第２樹脂層９を形成する。第２樹脂材料３５は硬化の際に僅かに収縮する。この収縮に利用して、第２原版３７を第２樹脂層９から剥離することができる。第２樹脂層９には、第１樹脂層５との界面に第１マイクロレンズアレイ７の光学屈折面形状に対応する凸形状が形成される。また、第２樹脂層９の第１樹脂層５側とは反対側の面にブラックマトリックス１１の配置位置に対応するブラックマトリックス用凹形状９ａが形成される。
【００６８】
工程（６）：第２原版３７を第２樹脂層９から剥離し、除去する。
【００６９】
工程（７）：ブラックマトリックス用凹形状９ａに遮光材料を埋め込んでブラックマトリックス１１を形成する。例えば、第２樹脂層９の上に遮光材料としての金属膜３９を成膜し、ブラックマトリックス１１を形成する。
【００７０】
工程（８）：平面研磨処理によってブラックマトリックス用凹形状９ａの外部の金属膜３９を除去する。これにより、遮光材料をブラックマトリックス用凹形状９ａの部分に埋め込まれたブラックマトリックス１１が形成される。
【００７１】
上記金属膜３９の形成方法として例えば真空成膜法がある。真空チャンバー中に光透過性基板３を配置し、比較的高真空中で第２樹脂層９の上にブラックマトリックス用凹形状９ａを埋め込むように金属膜３９を形成する。金属膜３９の材料として、例えば、クロム、アルミニウム、ニッケル、ニオブ、インジウム、スズ、金、銀、銅、マグネシウムなどを挙げることができる。第２樹脂層９の平面部分（ラックマトリックス用凹形状９ａの外部）に成膜された金属膜３９を平面研磨処理で除去する。金属膜３９でラックマトリックス用凹形状９ａを埋め切れなかった場合は、例えば樹脂等で穴埋めする。穴埋め法は、例えば、ナノインプリント法で行ってもよいし、スピンナー法で行ってもよい。
【００７２】
ブラックマトリックス１１の形成に関して、この実施例は、従来はブラックマトリックス用の金属膜の成膜後に実施していたフォトリソグラフィー工程と、金属膜のエッチング工程（ウエット法又はドライ法）を省略できる。
【００７３】
ブラックマトリックス１１は、液晶を駆動させるＴＦＴ素子に光が照射されて誤動作することを防ぐ機能を有する。また、ブラックマトリックス１１は、光が熱に変換されてマイクロレンズアレイ基板１内に蓄積される熱を放熱する機能も有する。
【００７４】
ところで、従来技術に沿ってブラックマトリックスが形成されると、図１９の参考例に示されるように、マイクロレンズアレイ基板１００においてブラックマトリックス１０１はパッシベーション膜１３の上に形成される。さらに、例えばＩＴＯ膜からなる導電膜１５はブラックマトリックス１０１を覆うようにパッシベーション膜１３の上に形成される。パッシベーション膜１３の上にブラックマトリックス１０１が形成されていると、導電膜１５の成膜時にブラックマトリックス１０１を構成する金属膜パターンに起因する段差を埋めるような条件で導電膜１５を成膜する必要がある。この段差を埋めることができない場合、導電膜１５の抵抗値の上昇や動作不良の原因になる。
【００７５】
この実施例では、ブラックマトリックス１１はラックマトリックス用凹形状９ａに埋め込まれて形成されるので、このような不具合を防止できる。
【００７６】
なお、図１９に示されたマイクロレンズアレイ基板１００において、第２樹脂層９にブラックマトリックス用凹形状９ａ（図１を参照。）は形成されていない。このような第２樹脂層９の形成は、平坦面をもつ第２原版を用いたインプリント技術によって第２樹脂材料を成形することによって実現できる。
【００７７】
工程（９）：研磨処理によって平面化された第２樹脂層９上にパッシベーション膜１３を形成する。パッシベーション膜１３は、例えば、真空蒸着法又はスパッタリング法によって形成された二酸化ケイ素膜である。ただし、パッシベーション膜１３の形成方法及び材料はこれに限定されない。パッシベーション膜１３は、例えば第２樹脂層９の保護及び第２樹脂層９の材料成分の拡散防止を目的として形成される。なお、パッシベーション膜１３を必要としない場合は、パッシベーション膜１３の形成を省略することができる。
【００７８】
工程（１０）：パッシベーション膜１３の上に所望の導電性を有する光透過性の導電膜１５、例えばＩＴＯ膜を形成する。例えば、導電膜１５の電気抵抗はシート抵抗で１００Ω／□以下である。なお、パッシベーション膜１３の形成が省略される場合は、導電膜１５は第２樹脂層９の直上に形成される。
【００７９】
ブラックマトリックス１１の形成に関して、インクジェット技術、スキージ印刷技術又はスクリーン印刷技術によって遮光材料をブラックマトリックス用凹形状９ａの部分に埋め込むようにしてもよい。ここで、ブラックマトリックス用凹形状９ａに埋め込まれる遮光材料は例えば顔料インク又は金属微粒子インクである。
【００８０】
図５は、インクジェット技術によって遮光材料をブラックマトリックス用凹形状に埋め込む一例を説明するための概略的な断面図である。
【００８１】
インクジェット技術が用いられる場合、ノズル４１から液体状の遮光材料４３が吐出されてブラックマトリックス用凹形状９ａに遮光材料４３が塗布される。ノズル４１はブラックマトリックス用凹形状９ａのピッチに沿って移動される。
【００８２】
図６は、インクジェット技術によって遮光材料をブラックマトリックス用凹形状に埋め込む他の例を説明するための概略的な断面図である。
【００８３】
図６に示されるように、複数の吐出口を有するノズル４１ａを用いて、複数のブラックマトリックス用凹形状９ａに対して同時に遮光材料４３を充填するようにすれば、複数のブラックマトリックス用凹形状９ａに対して短時間で遮光材料４３を充填できる。
【００８４】
図７は、スキージ印刷技術によって遮光材料をブラックマトリックス用凹形状に埋め込む一例を説明するための概略的な断面図である。
【００８５】
ブラックマトリックス用凹形状９ａが形成されている面に遮光材料４５（印刷インク）を滴下した後、遮光材料４５をスキージ４７によって広げることにより、ブラックマトリックス用凹形状９ａに遮光材料４５が充填される。
【００８６】
図８は、スクリーン印刷技術によって遮光材料をブラックマトリックス用凹形状に埋め込む一例を説明するための概略的な断面図である。
【００８７】
スクリーン印刷技術が用いられる場合、ブラックマトリックス用凹形状９ａの形成位置に対応する開口を有する原版４９が用いられる。原版４９の開口とブラックマトリックス用凹形状９ａの位置合わせを行って原版４９をブラックマトリックス用凹形状９ａが形成されている第２樹脂層９の面に配置する。原版４９の上に遮光材料４５（印刷インク）を滴下した後、遮光材料４５をスキージ４７によって広げる。これにより、遮光材料４５は原版４９の開口を介してブラックマトリックス用凹形状９ａに充填される。
【００８８】
遮光材料４３，４５としては、例えば、ＧＬＳ−ＨＦ９７９墨（帝国インキ製造株式会社の製品）や、高濃度カーボンブラック分散液（トーヨーカラー株式会社の製品）などを挙げることができる。
【００８９】
インクジェット技術、スキージ印刷技術又はスクリーン印刷技術によれば、遮光材料をブラックマトリックス用凹形状９ａにだけ埋め込むことができる。特に、インクジェット技術又はスクリーン印刷技術によれば、ブラックマトリックス用凹形状９ａ以外の凹部が第２樹脂層９に形成されている場合であっても、遮光材料をブラックマトリックス用凹形状９ａにだけ埋め込むことができる。この埋込み処理によれば、遮光材料を除去する工程を行う必要がなく、マイクロレンズアレイ基板１の製造コストを従来技術に比べて大きく低減することができる。
【００９０】
また、マイクロレンズアレイの光学屈折面をエッチング技術によって形成する場合、半球以上にＲをもつ形状を作成できなかった。これに対し、インプリント技術によるマイクロレンズアレイの光学屈折面の形成は原版（金型）次第で形状を複雑に作成することが可能である。また、インプリント技術によるマイクロレンズアレイの光学屈折面の形成は、エッチング作成特有のマイクロレンズ間の平坦部（逆Ｒ部）を発生させることがなく、マイクロレンズ間の隙間が設計上は０となるマイクロレンズアレイを作製できる。
【００９１】
図９は、マイクロレンズアレイ基板の製造方法の他の実施例及びマイクロレンズアレイ基板の他の実施例を説明するための概略的な断面図である。図９において、図１に示された実施例と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。それらの部分の説明は省略される。
【００９２】
この実施例のマイクロレンズアレイ基板１７は、図１に示されたマイクロレンズアレイ基板１と比較して、第２樹脂層９とパッシベーション膜１３との間に第３樹脂層１９をさらに備えている。
【００９３】
第２樹脂層９と第３樹脂層１９の界面に第２マイクロレンズアレイ２１の光学屈折面形状が形成されている。第２樹脂層９は第３樹脂層１９との界面に第２マイクロレンズアレイ２１の光学屈折面形状に対応する凹形状を備えている。第３樹脂層１９は第２樹脂層９との界面に第２マイクロレンズアレイ２１の光学屈折面形状に対応する凸形状を備えている。
【００９４】
例えば、第３樹脂層１９の屈折率は第２樹脂層９の屈折率よりも低い。また、第３樹脂層１９の屈折率は第１樹脂層５の屈折率と同じであるかそれよりも低い。第３樹脂層１９の屈折率と第１樹脂層５の屈折率の差は例えば０〜０.０４程度である。
【００９５】
第３樹脂層１９の材料としては、例えば、オリゴシロキサン系樹脂、アダマンタン系フッ化骨格樹脂、アクリル系フッ化樹脂、エポキシ系フッ化樹脂などを挙げることができる。第３樹脂層１９の屈折率は例えば１.３８〜１.４２である。第３樹脂層１９の耐熱温度は、例えば、空気中では２００℃程度、サンドイッチ構造では２００℃以上である。
【００９６】
第２マイクロレンズアレイ２１を構成する各マイクロレンズは、第１マイクロレンズアレイ７を構成する各マイクロレンズの位置に対応して配置されている。
【００９７】
図１０から図１２はマイクロレンズアレイ基板の製造方法の他の実施例を説明するための概略的な断面図である。この実施例は、図９に示されたマイクロレンズアレイ基板１７の製造工程例である。図１０から図１２におけるかっこ数字（４）−（１２）は以下に説明する工程（４）−（１２）に対応している。図１０から図１２を参照してマイクロレンズアレイ基板１７の製造工程例について説明する。
【００９８】
工程（１）−（３）：光透過性基板３に第１樹脂層５を形成する工程は、図２を参照して説明した上記工程（１）−（３）と同じであるので、詳細な説明は省略される。
【００９９】
工程（４）：図３を参照して説明した上記工程（４）と同様にして、第１樹脂層５の上に第２樹脂材料３５を塗布し、第２原版５１を第１樹脂層５に対向して配置する。第２樹脂材料３５に押し当てる第２原版５１として、ブラックマトリックス１１の配置位置に対応する凸形状と、その凸形状とは異なる位置に第２マイクロレンズアレイ２１（図９を参照。）の光学屈折面形状に対応する凸形状を有しているものを予め製作しておく。第２原版５１の表面にも剥離処理が施される。第２マイクロレンズアレイ２１の光学屈折面形状に対応する凸形状はＳＩＭによって設計された所望の形状に形成される。
【０１００】
また、第１樹脂層５を形成する際に、第１マイクロレンズアレイ７の有効光学面の外部の位置に位置合わせ用トンボやバーニアスケールを形成しておくことが好ましい。この位置合わせ用トンボやバーニアスケールは第１原版３３（図２を参照。）に対応する凸形状又は凹形状を形成しておくことにより形成できる。
【０１０１】
工程（５）：第２原版５１を第２樹脂材料３５に押し当てる。ここでの第２原版５１を第２樹脂材料３５に押し付ける操作は、図３（５）を参照して説明した第２原版３７を第２樹脂材料３５に押し付ける操作と同様である。また、位置合わせ用トンボやバーニアスケールを利用して第２原版５１を位置合わせする。第２樹脂材料３５の厚みを制御した状態で、第２樹脂材料３５に紫外線を照射して第２樹脂材料３５を硬化させて第２樹脂層９を形成する。
【０１０２】
第２樹脂層９には、第１樹脂層５との界面に第１マイクロレンズアレイ７の光学屈折面形状に対応する凸形状が形成される。また、第２樹脂層９の第１樹脂層５側とは反対側の面にブラックマトリックス１１の配置位置に対応するブラックマトリックス用凹形状９ａと、第２マイクロレンズアレイ２１（図９を参照。）の光学屈折面形状に対応する凹形状が形成される。
【０１０３】
工程（６）：第２原版５１を第２樹脂層９から剥離し、除去する。
【０１０４】
工程（７）−（８）：ブラックマトリックス用凹形状９ａに遮光材料４３を埋め込んでブラックマトリックス１１を形成する。例えば、インクジェット技術を用いて、ブラックマトリックス用凹形状９ａの位置に選択的にノズル４１から遮光材料４３を塗布してブラックマトリックス１１を形成する。これにより、従来はブラックマトリックス用の金属膜の成膜後に実施していたフォトリソグラフィー工程と、金属膜のエッチング工程を省略できる。なお、ここでのブラックマトリックス１１の形成は、例えばスクリーン印刷技術など、他の技術によって行われてもよい。
【０１０５】
工程（９）：第２樹脂層９の上に第３樹脂材料５３を塗布する。第３樹脂材料５３は例えば低屈折率紫外線硬化材料である。第３樹脂材料５３を塗布する前に予め脱泡処理をしておくことが好ましい。なお、第３樹脂材料５３は低屈折率紫外線硬化材料に限定されない。第３樹脂材料５３の塗布方法は上記第１樹脂材料３１の塗布方法と同様である。
【０１０６】
平坦面を有する第３原版５５を予め製作しておく。第３原版５５の平坦面に剥離処理が施される。第３原版５５を第２樹脂層９に対向して配置する。
【０１０７】
工程（１０）：第３原版５５を第３樹脂材料５３に押し当てる。第３原版５５を第３樹脂材料５３に押し当てる際は、第１樹脂層５の形成時や第２樹脂層９の形成時と同様に、第３樹脂材料５３の厚みを測定及び評価しながら第３原版５５を光透過性基板３側に押し付ける。第３原版５５を第３樹脂材料５３に押し付ける操作は、上記の第１原版３３を第１樹脂材料３１に押し付ける操作と同様である。
【０１０８】
第３樹脂材料５３の厚みを制御した状態で、第３樹脂材料５３に紫外線を照射して第３樹脂材料５３を硬化させて第３樹脂層１９を形成する。第３樹脂材料５３は硬化の際に僅かに収縮する。この収縮に利用して、第３原版５５を第３樹脂層１９から剥離することができる。第３樹脂層１９には、第２樹脂層９との界面に第２マイクロレンズアレイ２１の光学屈折面形状に対応する凸形状が形成される。また、第３樹脂層１９の第２樹脂層９側とは反対側の面は平坦に形成される。
【０１０９】
工程（１１）：第３原版５５を第３樹脂層１９から剥離し、除去する。
【０１１０】
工程（１２）：図４（９）、図４（１０）を参照して説明したパッシベーション膜１３の形成工程と導電膜１５の形成工程と同様にして、第３樹脂層１９の上にパッシベーション膜１３及び導電膜１５を形成する。
【０１１１】
図１３は、図１に示されたマイクロレンズアレイ基板１を通過する光の光路を説明するための概略図である。図１４は、図９に示されたマイクロレンズアレイ基板１７を通過する光の光路を説明するための概略図である。
【０１１２】
図１３に示されたマイクロレンズアレイ基板１及び図１４に示されたマイクロレンズアレイ基板１７において、導電膜１５上にライトバルブを構成する液晶層２３がそれぞれ形成されている。
【０１１３】
図１３において示されるように、マイクロレンズアレイとして第１マイクロレンズアレイ７のみを備えているマイクロレンズアレイ基板１において、光透過性基板３側から入射した光は液晶層２３に光集光点を形成する（一点鎖線の矢印を参照。）。
【０１１４】
これに対して、図１４に示されるように、マイクロレンズアレイとして第１マイクロレンズアレイ７と第２マイクロレンズアレイ２１を備えているマイクロレンズアレイ基板１７において、光透過性基板３側から入射した光は概平行光として液晶層２３に入射される（一点鎖線の矢印を参照。）。
【０１１５】
マイクロレンズアレイ基板１７において、光透過性基板３側から入射した光は第１マイクロレンズアレイ７及び第２マイクロレンズアレイ２１において第１樹脂層５、第２樹脂層９、第３樹脂層１９の屈折率の差によって曲がる。第１マイクロレンズアレイ７の光学屈折面でマイクロレンズの中央側に屈折した光は、第２マイクロレンズアレイ２１の光学屈折面でマイクロレンズの外側に屈折される。第１マイクロレンズアレイ７と第２マイクロレンズアレイ２１の両方の効果によって、液晶層２３を通過する光は概平行光になるように設計されている。
【０１１６】
液晶層２３を通過する光は、概平行光になることで、液晶分子層内を基板に垂直に進行する。このことによって、液晶層２３は光制御ライトバルブとして効率の高いオン／オフ機能を実現できる。
【０１１７】
このように、光学屈折面を２面に増やすことで、液晶層２３に入射する光をより平行な光に近づけることができる。例えばマイクロレンズアレイ基板１７がプロジェクターに適用される場合、この効果によって、対向基板として機能するマイクロレンズアレイ基板１７を通過した光をスクリーンに導くための投射レンズ（光学系）のレンズのＮＡを小さくできる。これによって、投射レンズの光学系の寸法を小型でき、軽量で安価な光学系を実現できる。ひいてはプロジェクターの商品自体が安価になる。また、マイクロレンズアレイを２面にすることで、機能を分散させることができ、設計が簡易化できる。
【０１１８】
図１５は、マイクロレンズアレイ基板の製造方法のさらに他の実施例及びマイクロレンズアレイ基板のさらに他の実施例を説明するための概略的な断面図である。図１５において、図１又は図９に示された実施例と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。それらの部分の説明は省略される。
【０１１９】
この実施例のマイクロレンズアレイ基板２５は、図９に示されたマイクロレンズアレイ基板１７と比較して、第２樹脂層９にブラックマトリックス用凹形状９ａが形成されておらず、第３樹脂層１９にブラックマトリックス用凹形状１９ａが形成されている。ブラックマトリックス１１はブラックマトリックス用凹形状１９ａ内に形成されている。
【０１２０】
第２樹脂層９の第３樹脂層１９側の面にブラックマトリックス用凹形状９ａ（図９を参照。）が形成されていない。なお、図１５では第２マイクロレンズアレイ２１において各マイクロレンズは隙間なく配置されているが、隣り合うマイクロレンズの間に平坦面があってもよい。
【０１２１】
マイクロレンズアレイ基板２５は、光学屈折面を２面形成できるので、光学的な光利用効率を向上させることができる。例えば、マイクロレンズアレイ基板２５は、マイクロレンズアレイ基板１７と同様に、光透過性基板３側から入射した光を概平行光として導電膜１５から出射することができる。また、マイクロレンズアレイを２面にすることで、機能を分散させることができ、設計が簡易化できる。
【０１２２】
図１６から図１８はマイクロレンズアレイ基板の製造方法のさらに他の実施例を説明するための概略的な断面図である。この実施例は、図１５に示されたマイクロレンズアレイ基板２５の製造工程例である。図１６から図１８におけるかっこ数字（４）−（１２）は以下に説明する工程（４）−（１２）に対応している。図１６から図１８を参照してマイクロレンズアレイ基板２５の製造工程例について説明する。
【０１２３】
工程（１）−（３）：光透過性基板３に第１樹脂層５を形成する工程は、図２を参照して説明した上記工程（１）−（３）と同じであるので、詳細な説明は省略される。
【０１２４】
工程（４）：図３を参照して説明した上記工程（４）と同様にして、第１樹脂層５の上に第２樹脂材料３５を塗布し、第２原版５７を第１樹脂層５に対向して配置する。第２樹脂材料３５に押し当てる第２原版５７として、第２マイクロレンズアレイ２１（図１５を参照。）の光学屈折面形状に対応する凸形状を有しているものを予め製作しておく。第２原版５７の表面にも剥離処理が施される。第２マイクロレンズアレイ２１の光学屈折面形状に対応する凸形状はＳＩＭによって設計された所望の形状に形成される。なお、第２原版５７において、ブラックマトリックス１１の配置位置に対応する凸形状は形成されていない。
【０１２５】
工程（５）：第２原版５７を第２樹脂材料３５に押し当てる。ここでの第２原版５７を第２樹脂材料３５に押し付ける操作は、図３（５）を参照して説明した第２原版５７を第２樹脂材料３５に押し付ける操作と同様である。また、位置合わせ用トンボやバーニアスケールを利用して第２原版５７を位置合わせする。第２樹脂材料３５の厚みを制御した状態で、第２樹脂材料３５に紫外線を照射して第２樹脂材料３５を硬化させて第２樹脂層９を形成する。
【０１２６】
第２樹脂層９には、第１樹脂層５との界面に第１マイクロレンズアレイの光学屈折面形状に対応する凸形状が形成される。また、第２樹脂層９の第１樹脂層５側とは反対側の面に第２マイクロレンズアレイ２１（図１５を参照。）の光学屈折面形状に対応する凹形状が形成される。
【０１２７】
工程（６）：第２原版５７を第２樹脂層９から剥離し、除去する。
【０１２８】
工程（７）：第２樹脂層９の上に第３樹脂材料５３を塗布する。第３樹脂材料５３の塗布方法は上記第１樹脂材料３１の塗布方法と同様である。
【０１２９】
ブラックマトリックス１１の配置位置に対応する凸形状を有する第３原版５９を予め製作しておく。第３原版５９に剥離処理が施される。第３原版５９を第２樹脂層９に対向して配置する。
【０１３０】
工程（８）：第３原版５９を第３樹脂材料５３に押し当て、第３樹脂材料５３の厚みを制御した状態で、第３樹脂材料５３に紫外線を照射して第３樹脂材料５３を硬化させて第３樹脂層１９を形成する。ここでの第３樹脂層１９を形成するための操作は、図１２（１０）を参照して説明した第３樹脂層１９を形成するための操作と同様である。
【０１３１】
第３樹脂層１９には、第２樹脂層９との界面に第２マイクロレンズアレイ２１の光学屈折面形状に対応する凸形状が形成される。また、第３樹脂層１９の第２樹脂層９側とは反対側の面に、ブラックマトリックス１１の配置位置に対応するブラックマトリックス用凹形状１９ａが形成される。
【０１３２】
工程（９）：第３原版５９を第３樹脂層１９から剥離し、除去する。
【０１３３】
工程（１０）−（１１）：ブラックマトリックス用凹形状１９ａに遮光材料を埋め込んでブラックマトリックス１１を形成する。例えば、第３樹脂層１９の上に遮光材料としての金属膜３９を成膜する。平面研磨処理によってブラックマトリックス用凹形状９ａの外部の金属膜３９を除去する。この工程（１０）−（１１）は図４を参照して説明した上記工程（７）−（８）と同様である。これにより、従来はブラックマトリックス用の金属膜の成膜後に実施していたフォトリソグラフィー工程と、金属膜のエッチング工程を省略できる。
【０１３４】
また、インクジェット技術、スキージ印刷技術又はスクリーン印刷技術を用いて、ブラックマトリックス用凹形状９ａの位置に選択的に遮光材料を塗布してブラックマトリックス１１を形成してもよい。
【０１３５】
工程（１２）：図４（９）、図４（１０）を参照して説明したパッシベーション膜１３の形成工程と導電膜１５の形成工程と同様にして、第３樹脂層１９の上にパッシベーション膜１３及び導電膜１５を形成する。
【０１３６】
以上、本発明の実施例が説明されたが本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【０１３７】
例えば、上記実施例では光透過性基板３として石英基板が用いられているが、本発明において光透過性基板は石英基板に限定されない。本発明において光透過性基板は光透過性の基板であればよい。
【０１３８】
また、上記実施例では第１樹脂材料、第２樹脂材料及び第３樹脂材料として紫外線硬化材料を用いているが、本発明においてこれらの樹脂材料は紫外線硬化材料に限定されない。本発明において第１樹脂材料、第２樹脂材料及び第３樹脂材料は、光透過性の第１樹脂層、第２樹脂層及び第３樹脂層を形成できるものであれば特に限定されない。例えば、第１樹脂材料、第２樹脂材料及び第３樹脂材料は、紫外線以外の光硬化性のものであってもよいし、熱硬化性のものであってもよい。
【０１３９】
また、上記実施例では、ブラックマトリックス１１は第１マイクロレンズアレイ７において隣り合うマイクロレンズの境界に対応する位置に配置されているが、本発明においてブラックマトリックスの配置はこれに限定されない。本発明においてブラックマトリックスの配置は特に限定されるものではない。本発明において、ブラックマトリックスは、例えば特許文献３に開示されているように、画素を分離する位置に配置されてもよい。
【０１４０】
本発明のマイクロレンズアレイ基板は、例えばプロジェクター、プロジェクター用マイクロレンズアレイ、プロジェクター用マイクロレンズアレイ対向基板、光通信用マイクロレンズアレイ、表示デバイス用マイクロレンズアレイなどに適用できる。ただし、本発明のマイクロレンズアレイ基板はこれらの光学素子及び光学機器以外にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１４１】
１，１７，２５  マイクロレンズアレイ基板
３  光透過性基板
５  第１樹脂層
７  第１マイクロレンズアレイ
９  第２樹脂層
９ａ，１９ａ  ブラックマトリックス用凹形状
１１  ブラックマトリックス
１５  光透過性の導電膜
３１  第１樹脂材料
３３  第１原版
３５  第２樹脂材料
３７，５１，５７  第２原版
３９  金属膜
４３，４５  遮光材料
５３  第３樹脂材料
５５，５９  第３原版
【図１】
2015227999.tif 000003
【図２】
2015227999.tif 000004
【図３】
2015227999.tif 000005
【図４】
2015227999.tif 000006
【図５】
2015227999.tif 000007
【図６】
2015227999.tif 000008
【図７】
2015227999.tif 000009
【図８】
2015227999.tif 000010
【図９】
2015227999.tif 000011
【図１０】
2015227999.tif 000012
【図１１】
2015227999.tif 000013
【図１２】
2015227999.tif 000014
【図１３】
2015227999.tif 000015
【図１４】
2015227999.tif 000016
【図１５】
2015227999.tif 000017
【図１６】
2015227999.tif 000018
【図１７】
2015227999.tif 000019
【図１８】
2015227999.tif 000020
【図１９】
2015227999.tif 000021