(57)【要約】【課題】微小光学素子の製造工程中に高温工程が介在している場合にも、その製造工程において光学的劣化、形状変化等のレンズ集光特性を低下させることがなく、信頼性が高く、また、その後工程でのアルカリ金属の混入を嫌う場合にも、素子の構成部材であるガラス材料の選択自由度を広げることが可能となる微小光学素子、及び微小光学素子を有する表示素子、表示装置、撮像素子、撮像装置を提供する。【解決手段】凹形状のマイクロレンズアレー３０がＴｇ１の軟化点でガラス基板１の表面にガラスモールド成形により形成され、該凹形状のマイクロレンズアレー形成面にＴｇ１より軟化点の低い第２のガラスで凸のマイクロレンズアレーを形成し且つ表面を平坦化した微小光学素子。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹レンズ及び／または凸レンズのアレーがＴｇ１の軟化点でガラス表面にガラスモールド成形により形成され、該レンズアレー形成面側がＴｇ１より軟化点の低い第２のガラスで平坦化して形成されていることを特徴とする微小光学素子。
【請求項２】
前記マイクロレンズアレーは、光射出側面にＳｉＯ２、またはＡｌ２Ｏ３のうちの少なくとも１種類による被覆層を備えていることを特徴とする請求項１に記載の微小光学素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の微小光学素子を有することを特徴とする表示素子。
【請求項４】
請求項３に記載の表示素子を有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の微小光学素子を有することを特徴とする撮像素子。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小光学素子、及び微小光学素子を有する表示素子、表示装置、撮像素子、撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示素子に用いられる平坦化したマイクロレンズアレー素子は、例えば、図３に示される耐熱温度が１５０℃以上の樹脂材料からなるマイクロレンズ部３０と接合層２０を入射側のガラス基板１０でサンドイッチしてマイクロレンズアレー素子６０が形成されている（特許文献１参照）。
液晶配置側のガラス基板はレンズの焦点位置を所定の距離にするため、例えば所定の厚さのカバーガラスを使用している。
高温耐久性の樹脂材を使用することにより、液晶表示素子を形成するための後工程である、透明電極、配向膜、ブラックマトリックス等を形成する工程での樹脂劣化を防止している。
また、従来においては、石英あるいは低膨張無アルカリガラス基板にレンズ形状となる凹部を化学エッチング法あるいはゾルゲル微細加工法により形成し、この凹部に石英あるいは低膨張無アルカリガラスよりも高屈折率の樹脂を充填してレンズとしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２２５３０３号公報（図３）
【特許文献２】特開平７−２８１００７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示素子製造工程は、透明導電膜形成工程、配向膜処理工程等において、２００℃程度の高温の工程がある。本工程において、樹脂材の透過率劣化、形状変化等による集光性能の低下がある。また、マイクロレンズ素子構成中に樹脂部分がある場合、後工程でのマイクロレンズ素子の洗浄工程における、耐溶剤性、耐湿性の問題が有り、後工程の自由度を制限する。また、後工程でアルカリ金属の混入を嫌う工程がある場合、素子を構成するガラス材料は、厳しく制限される。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、微小光学素子の製造工程中に高温工程が介在している場合にも、信頼性の高い微小光学素子、及び微小光学素子を有する表示素子、表示装置、撮像素子、撮像装置を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、微小光学素子の製造において、後工程でのアルカリ金属の混入を嫌う場合にも、素子の構成部材であるガラス材料の選択自由度を広げることを可能とした微小光学素子、及び微小光学素子を有する表示素子、表示装置、撮像素子、撮像装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するために、つぎの（１）〜（６）のように構成した微小光学素子、及び微小光学素子を有する表示素子、表示装置、撮像素子、撮像装置を提供するものである。
（１）マイクロレンズアレーがＴｇ１の軟化点でガラス表面にガラスモールド成形により形成され、該マイクロレンズアレー形成面側がＴｇ１より軟化点の低い第２のガラスで平坦化して形成されていることを特徴とする微小光学素子。
（２）前記マイクロレンズアレーは、光射出側面にＳｉＯ２、またはＡｌ２Ｏ３のうちの少なくとも１種類による被覆層を備えていることを特徴とする上記（１）に記載の微小光学素子。
（３）上記（１）または（２）に記載の微小光学素子を有することを特徴とする表示素子。
（４）上記（３）に記載の表示素子を有することを特徴とする表示装置。
（５）上記（１）または（２）に記載の微小光学素子を有することを特徴とする撮像素子。
（６）上記（５）に記載の撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態においては、上記構成を適用することによって、例えばマイクロレンズアレー素子の構成部材を、所定の屈折率を備えた光学ガラス材で形成し、樹脂材を含まないようにして、２００℃程度の高温の工程が存在する液晶表示素子製造工程等においても、素子の構成部材が耐熱材料で構成されていることから、光学的劣化、形状変化等のレンズ集光特性を低下させることがなく、信頼性の高いマイクロレンズアレー素子を得ることが可能となる。
また、マイクロレンズアレー構成である光学ガラスの内、少なくとも出射光側の面（ＬＣＤ形成側）にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の内の少なくとも１種類の膜を被覆することで、その後工程でのアルカリ金属の混入を厳しく嫌う場合にも、マイクロレンズアレー素子を構成するガラス材料の選択の自由度を広げることが可能となり、レンズ曲率の自由度を広くすることができ、マイクロレンズアレー素子の製造コストの低減化を図ることができる。
【０００８】
【実施例】
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１におけるマイクロレンズアレー素子の構成を示す図である。同図において、１は凹形状マイクロレンズアレーをガラスモールド成形により形成した凹形状基板部、２はガラスモールド成形により形成した凸マイクロレンズアレー部、５０はマイクロレンズアレー素子である。
【０００９】
以下に、本発明のマイクロレンズアレー素子の製造工程を順を追って説明する。不図示のガラスモールド用成形装置を用いて、凹形状基板成形用型により屈折率１．５１６３の光学ガラスＢＳＬ７を成形して凹形状マイクロレンズアレーを有する凹形状基板部１を作成し、次に光学ガラスＢＳＬ７の転移点よりも６８℃転移点が低く、屈折率１．７３０７の厚さ０．１ｍｍの薄い光学ガラスＬ−ＬＡＭ６９基板を凹形状基板部１の下に配置して、同様のガラスモールド成形により凹形状基板部１の下の凹形状マイクロレンズアレー上に凸マイクロレンズアレー部２を形成することによりマイクロレンズアレー素子５０を製作する。
【００１０】
本実施例のマイクロレンズアレー素子は、入射側面及び出射側面の面粗さは、平均粗さ（Ｒａ）出１０ｎｍ以下、面精度１．５λ以下とされている。入射面には、反射防止膜を目的に応じて処理する。本実施例において、図１に示した構成のものは、出射面側に凸レンズアレーが形成されているが、入射面側に凸レンズアレーを形成することも同様の工程が可能である。
その場合、入射面側が高屈折率、高転移点光学ガラス、例えばＬ−ＬＡＭ７０、また、出射面側が低屈折率、低転移点光学ガラス、例えばＬ−ＢＡＬ４２を用いることができる。
【００１１】
［実施例２］
図２は、本発明の実施例２における構成を示す図である。
同図において、１は凹形状のマイクロレンズアレーを有する凹形状基板部、２はガラスモールド成形により形成した凸マイクロレンズアレー部、５はバリアー層、６０はマイクロレンズアレー素子である。
実施例１と同様の方法で、マイクロレンズアレー素子５０を形成し、真空蒸着成膜法あるいはスパッタリング成膜法により、ＳｉＯ２膜を１μｍ厚さ形成してバリアー層５を備えたマイクロレンズアレー素子６０を製作した。
本構成により、後工程でガラス成分の拡散、溶出等の問題を解決することができた。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、微小光学素子の製造工程中に高温工程が介在している場合にも、その製造工程において光学的劣化、形状変化等のレンズ集光特性を低下させることがなく、信頼性の高い微小光学素子、及び微小光学素子を有する表示素子、表示装置、撮像素子、撮像装置を実現することができる。また、その後工程でのアルカリ金属の混入を嫌う場合にも、素子の構成部材であるガラス材料の選択自由度を広げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係わるマイクロレンズアレーの構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施例２に係わるマイクロレンズアレーの構成を説明する図である。
【図３】従来例を説明する図である。
【符号の説明】
１：マイクロレンズアレーの凹形状基板部
２：マイクロレンズ部
５：バリアー層
１０：入射側ガラス基板
２０：接合層
３０：マイクロレンズアレー層
４０：カバーガラス
５０：マイクロレンズアレー素子
６０：バリアー層を備えたマイクロレンズアレー素子
７０：ＬＣＤ基板を備えたマイクロレンズアレー素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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