(57)【要約】【課題】  透明基板の両面に高精度にアライメントされたマイクロレンズを形成したマイクロレンズ基板を、より少ない製造工程で生産することが可能なマイクロレンズ基板の製造方法、およびその利用を提供する。【解決手段】  透明基板１１の一方の面に第１の紫外線硬化樹脂１２を形成する工程、他方の面に第２の紫外線硬化樹脂１３を形成する工程、透明基板１１と離間させて、開口部１５を備える遮光マスク１４を配置する工程、この開口部１５を通して第１の紫外線硬化樹脂１２および第２の紫外線硬化樹脂１３に対して紫外線１６を照射し、露光する工程と、第１の紫外線硬化樹脂１２および第２の紫外線硬化樹脂１３を現像する工程を有するマイクロレンズ基板１０の製造方法によれば、透明基板の両面に高精度にアライメントされたマイクロレンズを形成した、マイクロレンズ基板をより少ない製造工程で生産できる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の両面のそれぞれに、少なくとも１つ以上のマイクロレンズを備えるマイクロレンズ基板の製造方法であって、
透明基板の一方の面に第１の感光材料層を形成する工程と、
上記透明基板の他方の面に第２の感光材料層を形成する工程と、
上記透明基板と光源との間に、光を透過させるための開口部を備える遮光手段を配置する工程と、
上記遮光手段の開口部を通して、上記透明基板の両面に形成された第１の感光材料層および第２の感光材料層に対して露光光を照射し、第１の感光材料層および第２の感光材料層を露光する工程と、
上記第１の感光材料層および第２の感光材料層を現像する工程と、を有することを特徴とするマイクロレンズ基板の製造方法。
【請求項２】
上記遮光手段を、第１の感光材料層および第２の感光材料層が形成された透明基板と所定の距離を離間して配置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基板の製造方法。
【請求項３】
上記遮光手段を、上記透明基板と略平行に配置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基板の製造方法。
【請求項４】
上記露光光は、平行光であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
【請求項５】
上記遮光手段は、複数の開口部を備えることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
【請求項６】
上記遮光手段に設けられる複数の開口部の大きさが異なることを特徴とする請求項５に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロレンズ基板の製造方法によって製造されることを特徴とするマイクロレンズ基板。
【請求項８】
請求項７に記載のマイクロレンズ基板を備えることを特徴とする光学部品。
【請求項９】
請求項８に記載の光学部品を備えることを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明基板上にマイクロレンズを設けたマイクロレンズ基板や、複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを備えるマイクロレンズ基板の製造方法、および該製造方法により製造されたマイクロレンズ基板を用いた光学部品、並びに該光学部品を備える光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年において、透明基板上にマイクロレンズを形成したマイクロレンズ基板を備えた光学部品が提供されている。例えば、画像をスクリーンに投影する液晶プロジェクタにおいて、液晶表示素子に２層マイクロレンズ基板を搭載して高輝度化を図ったものが知られている。
【０００３】
上記のような２層マイクロレンズ基板の製造方法としては、例えば、特許文献１に示すような２Ｐ（Photo-Polymerization）成型による製造方法や、特許文献２に示すようなセルフアライメント露光法による製造方法が知られている。以下に、これら２つの製造方法によるマイクロレンズ基板の製造方法について、それぞれ図面を参照して説明する。
【０００４】
まず、特許文献１に代表される、２Ｐ成型によるマイクロレンズ基板の製造方法について図１２を参照して説明する。
【０００５】
まず、図１２（ａ）に示すように、第１のガラス基板２０１と、第１のマイクロレンズの反転パターンが形成された第１のスタンパ２０３との間に、第１の紫外線硬化樹脂２０５を滴下する。次に、図１２（ｂ）に示すように、第１のガラス基板２０１を第１のスタンパ２０３に押し付けて、第１の紫外線硬化樹脂２０５を第１のスタンパ２０３と第１のガラス基板２０１との間に押し広げた後、第１のガラス基板２０１を通して紫外線を照射することにより、第１の紫外線硬化樹脂２０５を硬化させる。そして、図１２（ｃ）に示すように、第１のスタンパ２０３を第１のガラス基板２０１より剥離することで、第１のガラス基板２０１上に第１のマイクロレンズ２０８が形成された、第１マイクロレンズ基板２１０が製造される。
【０００６】
また、第２のマイクロレンズ基板を、上記第１のマイクロレンズ基板の形成方法と同様に形成する。具体的には、まず、図１２（ｄ）に示すように、第２のガラス基板２０２と第２のマイクロレンズの反転パターンが形成された第２のスタンパ２０４との間に、第２の紫外線硬化樹脂２０６を滴下する。次に、図１２（ｅ）に示すように、第２のガラス基板２０２を第２のスタンパ２０４に押し付けて、第２の紫外線硬化樹脂２０６を第２のスタンパ２０４と第２のガラス基板２０２との間に押し広げ、第２のガラス基板２０２を通して紫外線を照射することにより、第２の紫外線硬化樹脂２０６を硬化させる。そして、図１２（ｆ）に示すように、第２のスタンパ２０４を第２のガラス基板２０２から剥離することで、第２のガラス基板２０２上に第２のマイクロレンズ２０９が形成された、第２マイクロレンズ基板２１１が製造される。
【０００７】
続いて、図１２（ｇ）に示すように、第１マイクロレンズ基板２１０と第２マイクロレンズ基板２１１との間に、第３の紫外線硬化樹脂２０７を滴下する。そして、図１２（ｈ）に示すように、第１マイクロレンズ基板２１０と第２マイクロレンズ基板２１１とを押し付けて、第３の紫外線硬化樹脂２０７を第１マイクロレンズ基板２１０と第２マイクロレンズ基板２１１の間に押し広げた後、紫外線を照射し第３の紫外線硬化樹脂２０７を硬化させることにより、２層マイクロレンズ基板２１２が作製できる。
【０００８】
また、次に、特許文献２に代表される、セルフアライメント露光法によるマイクロレンズ基板の製造方法について図１３を参照して説明する。
【０００９】
セルフアライメント露光法は、第１のマイクロレンズを利用して第２のマイクロレンズのパターンを形成する手法であり、第１のマイクロレンズは２Ｐ成型で形成される。具体的には、まず、図１３（ａ）に示すように、上述した特許文献１と同様の手法により、第１のガラス基板３０１に第１のマイクロレンズ３０６を形成する。続いて、図１３（ｂ）に示すように、第１のマイクロレンズ３０６が形成された第１のガラス基板３０１と、第２のガラス基板３０２との間に、第１のマイクロレンズ３０６を形成した紫外線硬化樹脂より屈折率の高い第２の紫外線硬化樹脂３０４を滴下する。そして、図１３（ｃ）に示すように、第２のガラス基板３０２を押し付けて第２の紫外線硬化樹脂３０４を押し広げた後、紫外線を照射して第２の紫外線硬化樹脂３０４を硬化させ、第１マイクロレンズ基板３０８を製造する。
【００１０】
続いて、第２のマイクロレンズの形成について図１３（ｄ）〜（ｊ）を参照して説明する。
【００１１】
まず、図１３（ｄ）に示すように、上記のように製造した第１マイクロレンズ基板３０８上にネガレジスト３０９を塗布する。次に、紫外線３１０を第１マイクロレンズ基板３０８に照射する。次に、図１３（ｅ）に示すように、紫外線３１０は第１のマイクロレンズ３０６によってネガレジスト３０９に集光され、集光部分のネガレジスト３０９が露光される。
【００１２】
続いて、図１３（ｆ）に示すように、紫外線３１０の第１マイクロレンズ基板３０８に対する入射角度を変化させて照射し、ネガレジスト３０９の別の部分を露光する。このとき、紫外線３１０の照射強度を制御することでネガレジスト３０９の露光される厚さを制御することができる。次いで、図１３（ｇ）に示すように、紫外線３１０の入射角度および照射強度を制御してネガレジスト３０９をパターニングした後、現像によって未露光のネガレジスト３０９を除去することで、第２のマイクロレンズ３０７のレジストパターンを形成する。その後、図１３（ｈ）に示すように、第２のマイクロレンズ３０７のレジストパターンを第１マイクロレンズ基板３０８に転写する。そして、図１３（ｉ）に示すように、第３のガラス基板３０３を用意し、この第３のガラス基板３０３と第２のマイクロレンズ３０７との間に第３の紫外線硬化樹脂３０５を滴下する。最後に、図１３（ｊ）に示すように、この第３の紫外線硬化樹脂３０５により、第３のガラス基板３０３と第２のマイクロレンズ３０７とを貼り合せることにより、２層マイクロレンズ基板３１１を製造することができる。
【特許文献１】特開２０００−１４７５００号公報（平成１２年５月２６日公開）
【特許文献２】特開２００３−２９４９１２号公報（平成１５年１０月５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献１、２に示したマイクロレンズ基板の製造方法では以下のような問題が生じる。
【００１４】
まず、上述の特許文献１に示された製造方法においては、第１のマイクロレンズ２０８が形成された第１マイクロレンズ基板２１０と、第２のマイクロレンズ２０９が形成された第２マイクロレンズ基板２１１とを別部品として作成し、その後に２枚のマイクロレンズ基板を貼り合せることにより２層マイクロレンズ基板２１２を作製している。ところが、この特許文献１中にはマイクロレンズ同士のアライメント方法については開示されておらず、そのまま単純に重ねて貼り合せた場合には、第１のマイクロレンズ２０８と第２のマイクロレンズ２０９との間に光軸のずれを生じさせることとなる。このとき、液晶表示素子に使用した場合、光利用効率の低下、各光束の混色による解像度の低下を招くこととなる。
【００１５】
この問題点は、例えば、各マイクロレンズ基板の製造時に別個のアライメントマークを形成し、貼り合せ装置にアライメントマーク観察系を組み込むことで、２枚のマイクロレンズ基板を貼り合せる際にマイクロレンズ基板同士の位置合せを行って貼り合せることにより解決することは可能ではあるが、高精度な位置決め装置が必要となりコストアップの要因となるという問題点がある。
【００１６】
また、特許文献２に示された製造方法では、露光光を第１のマイクロレンズ３０６で集光してネガレジスト３０９を露光し、第２のマイクロレンズ３０７のパターニングを行うため、第１のマイクロレンズ３０６と第２のマイクロレンズ３０７とで光軸のずれは発生しない。しかし、第２のマイクロレンズ３０７の露光の際に紫外線３１０の入射角度および照射強度を高精度に制御する必要があるため、露光光学系が複雑となりコストアップの要因となるという問題点がある。
【００１７】
さらに、マイクロレンズ基板を搭載する機器に対する小型薄型化の要望は近年ますます強くなり、マイクロレンズ基板の厚さも薄くなる傾向にある。しかし、特許文献１に示す製造方法や特許文献２に示す製造方法における第１のマイクロレンズの形成工程、すなわち、２Ｐ成型においては、紫外線硬化樹脂を硬化させた後にガラス基板からスタンパを剥離する工程が存在する。この工程では、ガラス基板に応力が加わるため、ガラス基板を薄くするとガラス基板がこの応力に耐えられず破損してしまうことから、２Ｐ成型ではガラス基板の薄型化には限界があった。
【００１８】
加えて、特許文献１および２に示された製造方法では、第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズを別工程で形成しているため、製造工程数が多くなり、製造時間が増加してしまい大量生産には適さないという問題点もある。
【００１９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、透明基板の両面に高精度にアライメントされたマイクロレンズを形成したマイクロレンズ基板を、より少ない製造工程で生産することが可能なマイクロレンズ基板の製造方法、および該製造方法により製造されたマイクロレンズ基板を用いた光学部品、並びに該光学部品を備える光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、両面に感光材料層を形成した透明基板に対して、所定の大きさの開口部を有する遮光マスクを離間して配置した後、この遮光マスクを通して、当該透明基板に露光光を照射したところ、透明基板の両面にマイクロレンズが形成される現象を独自に見出し、本発明を完成させるに至った。
【００２１】
すなわち、本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法は、上記課題を解決するために、透明基板の両面のそれぞれに、少なくとも１つ以上のマイクロレンズを備えるマイクロレンズ基板の製造方法であって、透明基板の一方の面に第１の感光材料層を形成する工程と、上記透明基板の他方の面に第２の感光材料層を形成する工程と、上記透明基板と光源との間に、光を透過させるための開口部を備える遮光手段を配置する工程と、上記遮光手段の開口部を通して、上記透明基板の両面に形成された第１の感光材料層および第２の感光材料層に対して露光光を照射し、第１の感光材料層および第２の感光材料層を露光する工程と、上記第１の感光材料層および第２の感光材料層を現像する工程と、を有することを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、一回の露光光の照射により複数層のマイクロレンズをアライメントとして形成することができる。このため、特別な工程や機器を用いることなく、複数のマイクロレンズ（例えば、第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズ）の光軸のずれの発生を確実に防止することができる。したがって、例えば、高精度な位置決め装置も設ける必要が無い。また、複数のマイクロレンズを同時に形成することができるため、露光光学系が複雑になることを防止することもできる。その結果、製造工程や使用する機器に関するコストアップを防止することができる。
【００２３】
また、複数層のマイクロレンズを同時に透明基板上に形成することができるため、製造時間の短縮を図ることができる。
【００２４】
さらに、本発明に係る製造方法によれば、２Ｐ成型による製造工程に含まれる「ガラス基板をスタンパから剥離する工程」を含まないため、透明基板に応力が加わることがない。このため、従来に比べて、より薄い透明基板を利用可能であり、より小型化・薄膜化したマイクロレンズ基板を製造することができる。
【００２５】
また、本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法では、上記遮光手段を、第１の感光材料層および第２の感光材料層が形成された透明基板と所定の距離を離間して配置することが好ましい。また、本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法では、上記遮光手段を、上記透明基板と略平行に配置することが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、確実かつ容易に、複数のマイクロレンズを透明基板上に形成することができる。
【００２７】
また、本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法では、上記露光光は、平行光であることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、透明基板の両面に形成された第１の感光材料層と第２の感光材料層とに照射される露光光の面積は同じ面積となる。このため、透明基板の厚さが異なる場合においても、露光系を変更することなく、透明基板の両面に略同じ大きさのマイクロレンズを形成したマイクロレンズ基板を製造することが可能となる。
【００２９】
また、本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法では、上記遮光手段は、複数の開口部を備えることが好ましい。
【００３０】
上記の構成によれば、透明基板上にマイクロレンズがアレイ状に形成されたマイクロレンズ基板を容易に製造することができる。
【００３１】
また、本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法では、上記遮光手段に設けられる複数の開口部の大きさが異なることが好ましい。
【００３２】
上記の構成によれば、大きさの異なる、複数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズ基板を容易に製造することができる。
【００３３】
また、本発明に係るマイクロレンズ基板は、上記課題を解決するために、上記いずれかのマイクロレンズ基板の製造方法によって製造されることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成によれば、光軸のずれがなく、高精度にアライメントされた複数のマイクロレンズを透明基板の両面に備えたマイクロレンズ基板を確実かつ安価に得ることができる。このため、本発明に係るマイクロレンズ基板は、その特性を活かして光学部品や光学装置に利用することができる。
【００３５】
また、本発明に係る光学部品は、上記課題を解決するために、上記マイクロレンズ基板を備えることを特徴としている。
【００３６】
上記の構成によれば、高精度にアライメントされたマイクロレンズを備えた光学部品を製造することができる。
【００３７】
また、本発明に係る光学装置は、上記課題を解決するために、上記光学部品を備えることを特徴としている。
【００３８】
上記の構成によれば高精度にアライメントされたマイクロレンズを備えた光学部品を有する光学装置を製造することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法は、以上のように、透明基板の一方の面に第１の感光材料層を形成する工程と、上記透明基板の他方の面に第２の感光材料層を形成する工程と、上記透明基板と光源との間に、光を透過させるための開口部を備える遮光手段を配置する工程と、上記遮光手段の開口部を通して、上記透明基板の両面に形成された第１の感光材料層および第２の感光材料層に対して露光光を照射し、第１の感光材料層および第２の感光材料層を露光する工程と、上記第１の感光材料層および第２の感光材料層を現像する工程と、を有するという構成であるので、一回の露光光の照射で複数層のマイクロレンズを形成することができるため、複数層のマイクロレンズをアライメントして形成することができるという効果を奏する。また、複数層のマイクロレンズを同工程で形成できるため製造時間の短縮が可能となるという効果を奏する。また、露光装置にアライメントの機構が必要ないため、露光装置のコストを下げることができるという効果を奏する。また、透明基板に応力が加わることが無いため、薄いガラス基板を使用できるため、光学部品の薄型化が可能となるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図面に従い本発明の一実施形態について以下に説明する。まず、本願発明の特徴的なマイクロレンズ基板の製造方法について説明した後、当該マイクロレンズ基板の製造方法によって製造されたマイクロレンズ基板を利用した光学部品および光学装置について説明する。
【００４１】
（１）マイクロレンズ基板の製造方法
透明基板上にマイクロレンズを形成する方法としては、従来より様々な方法が開示されているが、本発明者らは、図１に示すよう構成によりマイクロレンズ基板を製造する方法を創出した。すなわち、透明基板１の一方の面に第１の感光材料層２を形成し、透明基板１のもう一方の面に第２の感光材料層３を形成し、透明基板１に対して所定の距離をとって開口部５を有する遮光マスク４を配置した後、この開口部５を通して露光光６を透明基板１、第１の感光材料層２、第２の感光材料層３に対して照射した場合において、図２のような曲面パターンを有する、感光材料からなるマイクロレンズが透明基板１の両面に形成される現象を見出した。この透明基板１の両面に感光材料層２・３が曲面状に硬化する現象は、感光材料と透明基板との界面における何らかの作用によって生じるものであり、本発明者らは、この現象に基づいたマイクロレンズ基板の製造方法を新たに開発した。
【００４２】
具体的には、図３に示すように、本実施の形態に係るマイクロレンズ基板の製造方法には、透明基板１１、第１の紫外線硬化樹脂１２、第２の紫外線硬化樹脂１３、開口部１５を備える遮光マスク１４、光源１７を用いる。透明基板１１は紫外線１６を透過することができる基板であればよく、その材質などは特に限定されるものではない。第１の紫外線硬化樹脂１２、第２の紫外線硬化樹脂１３は同一のものであってもよいし、そうでなくともよく、従来公知の紫外線硬化樹脂を用いることができる。なお、本実施の形態では主として紫外線硬化樹脂を用いて説明するが、これに限定されるものではなく、感光材料からなる任意の感光材料層を用いることができる。開口部１５は紫外線１６を透過させるためのものであり、本実施の形態では遮光マスク１４に１つ設けられているが、後述するように開口部１５の数は適宜設定可能である。光源１７は、第１の紫外線硬化樹脂１２および第２の紫外線硬化樹脂１３を硬化させるための紫外線１６を照射する光源である。
【００４３】
以下、本製造方法における各工程について順次説明する。まず、透明基板１１の一方の面に第１の紫外線硬化樹脂１２を塗布し、もう一方の面に第２の紫外線硬化樹脂１３を塗布する。これら紫外線硬化樹脂１２・１３を透明基板１１の表面に塗布する方法としては、従来公知のスピンコート法やディッピング法等が使用でき、適宜選択が可能である。そして、第１の紫外線硬化樹脂１２および第２の紫外線硬化樹脂１３が塗布された透明基板１１と遮光マスク１４とが略平行になるように、かつ、所定の距離（本実施例では４００μｍ）を離して（離間して）配置する（図３（ａ））。このとき、遮光マスク１４は、透明基板１１においてマイクロレンズを形成したい箇所に、開口部１５を通して紫外線が照射されるように、配置されることが好ましい。また、遮光マスク１４は、光源１７等の露光光学系と透明基板１１との間に配置される。なお、遮光マスク１４は、本実施の形態では、遮光マスク１４は、透明基板１１の第１の紫外線硬化樹脂１２が塗布された面と光源１７との間に配置されているが、これに限定されるものではない。すなわち、遮光マスク１４は、透明基板１１の第１の紫外線硬化樹脂１２が塗布された面側、および第２の紫外線硬化樹脂１３が塗布された面側のうち、いずれの面側に配置してもよく、露光光学系の構成や位置にあわせて適宜配置することができる。また、両面に紫外線硬化樹脂を塗布した透明基板１１と遮光マスク１４との距離は、適宜設定可能である。
【００４４】
次に、図３（ｂ）に示すように、この状態で、光源１７から紫外線１６を遮光マスク１４に対して照射する。このとき、紫外線１６は、遮光マスク１４の開口部１５を通過して、透明基板１１に塗布された第１の紫外線硬化樹脂１２に照射されるとともに、第１の紫外線硬化樹脂１２および透明基板１１を透過して、第２の紫外線硬化樹脂１３に対しても照射されることになる。
【００４５】
このため、図３（ｃ）に示すように、紫外線１６が照射された第１の紫外線硬化樹脂１２と第２の紫外線硬化樹脂１３の一部が露光される（図中で示す箇所が露光された箇所）。続いて、図３（ｄ）に示すように、未露光の紫外線硬化樹脂を現像して除去することにより、透明基板１１の両面に第１のマイクロレンズ１８と第２のマイクロレンズ１９とが形成され、２つのマイクロレンズ１８・１９を備えるマイクロレンズ基板１０を製造することできる。なお、第１のマイクロレンズ１８は第１の紫外線硬化樹脂１２に由来するものであって、第２のマイクロレンズ１９は第２の紫外線硬化樹脂１３に由来するものである。
【００４６】
また、マイクロレンズのレンズ頂点の高さは、紫外線の照射量によって制御することが可能である。図４は、紫外線の照射量とマイクロレンズ頂点部高さの相関を示すグラフである。横軸が紫外線照射量の対数値（ｍＪ／ｃｍ２）、縦軸がマイクロレンズ頂点部の高さ（μｍ）である。同図より、マイクロレンズ頂点部の高さは、紫外線照射量の対数値に比例していることがわかる。
【００４７】
このように、本実施の形態に係るマイクロレンズ基板の製造方法によれば、透明基板１１の両面に形成された第１の紫外線硬化樹脂１２、若しくは第２の紫外線硬化樹脂１３の、いずれか一方向から紫外線１６を照射することで、透明基板１１の両面に第１のマイクロレンズ１８、及び第２のマイクロレンズ１９を略同時に形成することができる。したがって、一回の露光光の照射で複数層のマイクロレンズを形成できるため、複数層のマイクロレンズの光軸はずれることがなく、複数層のマイクロレンズが高精度にアライメントされたマイクロレンズ基板２０を形成することができる。
【００４８】
さらに、複数層のマイクロレンズを同工程で形成しているため製造時間の短縮が可能となる。また、露光装置にアライメントの機構が必要ないため、露光装置のコストやサイズを下げることができる。加えて、２Ｐ成型のように、マイクロレンズ形成工程において透明基板に応力が加わらないため、薄い透明基板を用いることができ、マイクロレンズ基板の薄型化・小型化が可能となる。
【００４９】
また、露光光として、平行光を使用することが好ましい。ここでいう「平行光」とは、遮光マスクの開口部から紫外線硬化樹脂層が両面に形成された透明基板に対して、略垂直に照射される露光光のことをいう。すなわち、光源と、遮光マスクの開口部と、紫外線硬化樹脂層と、透明基板とが全て略平行に並んでいる状態で、透明基板に対して略垂直に照射される露光光のことである。
【００５０】
このように、露光光が平行光であれば、例えば、透明基板の厚みに影響されることなく、マイクロレンズ基板を製造することができる。具体的に、厚みの異なる透明基板を用いた場合について図５（ａ）、図５（ｂ）に基づいて説明する。まず、図５（ａ）に示すように、薄い透明基板２１を用いる場合、薄い透明基板２１に対して、光源２７から照射された紫外線２６は、遮光マスク２４に設けられた開口部２５を通過して、第１の紫外線硬化樹脂２２を露光するとともに、透明基板２１を透過し、第２の紫外線硬化樹脂２３をも露光する。一方、図５（ｂ）に示すように、厚い透明基板３１を用いた場合でも、厚い透明基板３１に対して、光源３７から照射された紫外線３６は、遮光マスク２４に設けられた開口部２５を通過して、第１の紫外線硬化樹脂２２を露光するとともに、透明基板２１を透過し、第２の紫外線硬化樹脂２３をも露光することができる。
【００５１】
すなわち、平行光を露光光として利用することにより、図５（ａ）に示す透明基板２１と図５（ｂ）に示す透明基板３１のように、厚みが異なる透明基板を用いる場合であっても、透明基板３１の両面に第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズを形成することができる。このため、露光光学系を変更することなく、透明基板の厚みが異なるマイクロレンズ基板、つまり異なる機能を有するマイクロレンズ基板を製造することが可能となる。
【００５２】
また、本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法では、例えば、遮光マスクに複数の開口部を設けることも可能である。この場合、複数のマイクロレンズが透明基板上にアレイ状に形成されたマイクロレンズ基板を製造することができる。
【００５３】
具体的な例を図６に示す。同図に示すように、透明基板４１の一方の面に第１の紫外線硬化樹脂４２が形成されており、もう一方の面に第２の紫外線硬化樹脂４３が形成されている。そして、透明基板４１の、第１の紫外線硬化樹脂４２が塗布された面側に、遮光マスク４４を一定の距離をとって配置する。この遮光マスク４４には複数の開口部４５が、本実施の形態では３つの開口部４５・４５・４５が設けられている。光源４７より遮光マスク４４の開口部４５を通して、紫外線４６を第１の紫外線硬化樹脂４２、透明基板４１、第２の紫外線硬化樹脂４３に対して照射する。
【００５４】
このとき、開口部４５は３つ設けられているため、紫外線４６は、第１の紫外線硬化樹脂４２、透明基板４１、第２の紫外線硬化樹脂４３の、３つの開口部４５・４５・４５のそれぞれに対応した３つの領域に対して照射されることになる。すなわち、第１の紫外線硬化樹脂４２および第２の紫外線硬化樹脂４３のそれぞれにおいて、３つの露光領域が形成されることになる。その結果、図６（ｂ）に示すように、３つの第１のマイクロレンズ４８・４８・４８と、３つの第２のマイクロレンズ４９・４９・４９とが透明基板４１上にアレイ状に形成されたマイクロレンズ基板４０を製造することができる。
【００５５】
なお、遮光マスク４４に設けられる開口部４５の数、位置、および大きさ等の諸条件は適宜選定可能であって、特に限定されるものではないが、例えば、開口部４５の大きさに関しては、所望のレンズの大きさに対して７０〜１００％の大きさとすることが好ましい。これは、レンズが密に形成されたマイクロレンズ基板を製造することができるためである。つまり、基板上に形成されるレンズの寸法は、照射する露光光の光量を増加させることで、開口部４５の大きさよりも大きく形成することが可能であるためである。例えば、図６（ｃ）に示すように、開口部４５を形成するピッチを所望のレンズ寸法と同等として、開口部４５をレンズ４８・４９の寸法より小さく形成した遮光マスク４４を用いて露光処理を行う場合、照射する露光光の光量を適切に増加させることで、隣接するレンズとの隙間がないマイクロレンズ基板を製造することが可能となる。
【００５６】
また、本発明のマイクロレンズ基板の製造方法においては、遮光手段の開口部が複数設けられており、その開口部の大きさがそれぞれ異なるものであってもよい。この場合、大きさの異なるマイクロレンズが形成されたマイクロレンズ基板を製造することができる。
【００５７】
すなわち、図７（ａ）に示すように、透明基板５１の一方の面に第１の紫外線硬化樹脂５２が形成されており、もう一方の面に第２の紫外線硬化樹脂５３が形成されている。そして、透明基板５１の、第１の紫外線硬化樹脂５２が塗布された面側に、遮光マスク５４を一定の距離をとって配置する。この遮光マスク５４には２つの開口部５５ａ・５５ｂが設けられている。ここで、開口部５５ａと開口部５５ｂとは大きさが異なる。本実施の形態では、開口部５５ａは、開口部５５ｂに比べて小さく形成されている。光源５７より遮光マスク５４の開口部５５ａ・５５ｂを通して、紫外線５６を第１の紫外線硬化樹脂５２、透明基板５１、第２の紫外線硬化樹脂５３に対して照射する。
【００５８】
このとき、紫外線５６は、第１の紫外線硬化樹脂５２、透明基板５１、第２の紫外線硬化樹脂５３の、２つの開口部５５ａ・５５ｂのそれぞれに対応した２つの領域に対して、照射されることになるが、開口部５５ａ・５５ｂの大きさが異なっているため、第１の紫外線硬化樹脂５２および第２の紫外線硬化樹脂５３のそれぞれにおいて、大きさの異なる２つの露光領域が形成されることになる。その結果、図６（ｂ）に示すように、透明基板５１の一方の面に、大きさが異なる、２つの第１のマイクロレンズ５８ａ・５８ｂが形成される。また、それに対応するように透明基板５１のもう一方の面にも、大きさの異なる、２つの第２のマイクロレンズ５９ａ・５９ｂがアレイ状に形成されたマイクロレンズ基板５０を製造することができる。
【００５９】
さらに、本発明のマイクロレンズ基板の製造方法においては、透明基板と感光材料層とをそれぞれ複数積層して露光することも可能である。この場合、一回の露光で複数のマイクロレンズ基板を製造することが可能であるため、更なる製造時間の短縮が可能であるという利点がある。
【００６０】
具体的に説明すると、まず、図８（ａ）に示すように、第１の透明基板６１の一方の面に第１の紫外線硬化樹脂６３を塗布する。また、第２の透明基板６２の一方の面に第３の紫外線硬化樹脂６５を塗布する。そして、これら第１の透明基板６１と第２の透明基板６２とを、紫外線硬化樹脂層が形成されていない面同士を対向させて並べ、第２の紫外線硬化樹脂６４によって接合させる。これによって、第１の紫外線硬化樹脂６３、第１の透明基板６１、第２の紫外線硬化樹脂６４、第２の透明基板６２、第３の紫外線硬化樹脂６５の順に積層されたものが形成されることになる。この紫外線硬化樹脂と透明基板とが積層されたものの、第１の紫外線硬化樹脂６３の上方に、一定の距離をとって遮光マスク６６を配置する。遮光マスク６６には開口部６７が設けられている。
【００６１】
次に、図８（ｂ）に示すように、光源６９から紫外線６８を、開口部６７を通して紫外線硬化樹脂と透明基板とが積層されたものに照射する。その結果、図８（ｃ）に示すように、第１の透明基板６１と第２の透明基板６２、および第１の紫外線硬化樹脂６３と第２の紫外線硬化樹脂６４と第３の紫外線硬化樹脂６５を略同時に露光することができる。そして、露光されていない紫外線硬化樹脂を現像により取り除くことにより、第１の透明基板６１の両面に第１のマイクロレンズ７０および第２のマイクロレンズ７１が形成されたマイクロレンズ基板６０ａと、第２の透明基板６２の両面に第３のマイクロレンズ７２および第４のマイクロレンズ７３が形成されたマイクロレンズ基板６０ｂとを製造することができる。
【００６２】
また、本発明のマイクロレンズ基板の製造方法においては、図９のように第１の透明基板７１と第２の透明基板７２とをスペーサー８０を介して固定した状態として露光を行うことの可能である。この場合、第１の透明基板７１に第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズを、第２の透明基板に第３のマイクロレンズと第４のマイクロレンズが形成された、２層以上のマイクロレンズ層を備えた多層マイクロレンズ基板を製造することができる。なお、この場合においても、マイクロレンズの光軸がずれないため、マイクロレンズ同士の位置あわせを容易に行うことが可能である。
【００６３】
また、本実施の形態では、感光材料として紫外線硬化樹脂を用いているが、これに限定されるものではなく、これ以外に可視光線で硬化する可視光硬化樹脂を用いることもできる。可視光硬化性樹脂を使用した場合においては、紫外線の透過率が比較的低い材料、例えばポリカーボネードやアクリルなどの樹脂材料を用いた基板を透明基板として使用することができる。
【００６４】
これらの樹脂基板は、石英に比べて安価であるため、マイクロレンズ基板の製造コストをさらに低減することが可能となる。また、感光材料としては、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート等のアクリル系モノマーや、エポキシ系モノマーに光開始剤を混合した混合組成物などが挙げられるが、これに限定されるものではなく、従来公知の感光材料を用いることができる。
【００６５】
（２）マイクロレンズ基板の利用
次に、本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法にて製造されたマイクロレンズ基板を搭載した光学部品の一例として、投影型液晶プロジェクタの液晶表示素子にマイクロレンズ基板を搭載した例を示す。
【００６６】
図１０は投影型液晶プロジェクタの概略構成を示す図である。また、図１１は本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法にて製造されたマイクロレンズ基板を液晶表示素子に搭載した図である。
【００６７】
まず、投影型液晶プロジェクタ５００の概略構成について図１０を参照して説明する。図１０に示すように、投影型液晶プロジェクタ５００は、液晶表示素子を一枚用いる単板方式であり、白色光源９１、球面ミラー９２、コリメーターレンズ９３、ダイクロイックミラー９４、液晶表示素子９９、フィールドレンズ９５、投影レンズ９６を備えており、画像をスクリーン９７に投影させるように構成されている。なお、図１１に示すように、液晶表示素子９９は、マイクロレンズ基板１０４と液晶パネル１０３とで構成されている。
【００６８】
白色光源９１より照射された光は、球面ミラー９２とコリメーターレンズ９３とを介して平行光束となりダイクロイックミラー９４に照射される。ダイクロイックミラー９４は異なる角度で配置された３種のミラー９４Ｒ・９４Ｇ・９４Ｂから構成されている。そして、ミラー９４Ｒ・９４Ｇ・９４Ｂは、それぞれ赤・緑・青の色に対応する各波長の光を選択的に反射させるとともに、他の波長の光は透過する特性を有しており、光軸上に、赤・緑・青の順、すなわち、ミラー９４Ｒ・９４Ｇ・９４Ｂの順に配置されている。
【００６９】
上記のように構成された投影型液晶プロジェクタ５００において、上記ダイクロイックミラー９４Ｒ・９４Ｇ・９４Ｂにより分割された各光束９８は液晶表示素子９９にそれぞれ異なった角度で入射する。そして、液晶表示素子９９を通過した各光束９８は、フィールドレンズ９５にて光軸を変換され、投影レンズ９６を介してスクリーン９７に投影される。
【００７０】
続いて、液晶表示素子９９に搭載されるマイクロレンズ基板の作用について図１１を参照して説明する。図１１に示すように、液晶表示素子９９は、マイクロレンズ基板１０４と液晶パネル１０３とから構成されている。マイクロレンズ基板１０４は、透明基板１００の両面に３つの第１のマイクロレンズ１０１・１０１・１０１と３つの第２のマイクロレンズ１０２１０２・１０２とが形成されたマイクロレンズ基板であり、液晶パネル１０３と貼り合されて液晶表示素子９９を形成している。
【００７１】
ダイクロイックミラー９４で分割されたＲ，Ｇ，Ｂの各光束９８は液晶表示素子９９にそれぞれ異なった角度で入射し、第１のマイクロレンズ１０１によって集束される。集束されたＲ，Ｇ，Ｂの各光束９８は、第２のマイクロレンズ１０２によって、その主光軸を平行となるように屈折された後に液晶パネル１０３を通過する。
【００７２】
このように、２層構造のマイクロレンズ基板１０４を搭載することで、液晶表示素子９９から出射される光束９８の広がりを抑えることができ、投影レンズ９６でのケラレによる光量ロスが少なくなる。また、本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法で製造されたマイクロレンズ基板は、第１のマイクロレンズ１０１と第２のマイクロレンズ１０２とがアライメントされて形成されており、光軸のずれもないため、液晶パネル１０３でのケラレを抑えることができ、さらなる光利用効率の向上を実現することができる。
【００７３】
なお、このような本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法で製造されたマイクロレンズ基板を備えた光学部品（例えば、上記液晶表示素子９９）を有する光学装置（例えば、液晶プロジェクタなど）も本発明に含まれる。
【００７４】
また、本発明には、透明基板の両側に感光材料層を形成する工程と、前記透明基板から離間させて遮光マスクを配置する工程と、前記遮光マスクを通して露光光を一回照射して前記透明基板の両側に形成した感光材料層を露光する工程と、前記感光材料層を現像する工程を有し、前記透明基板の両側にマイクロレンズを形成したマイクロレンズ基板の製造方法も含まれる。
【００７５】
この場合、前記露光光は、平行光であることが好ましい。また、透明基板の両側に感光材料層を形成する工程と、前記透明基板から離間させて遮光マスクを配置する工程と、前記遮光マスクを通して露光光を一回照射して前記透明基板の両側に形成した感光材料層を露光する工程と、前記感光材料層を現像する工程と、を有して製造されたマイクロレンズ基板を備える光学部品や光学装置も本発明に含まれる。
【００７６】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、質の高いマイクロレンズ基板を容易かつ安価に形成することができるため、光学機器等の製造業およびその関連産業に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本実施の形態に係るマイクロレンズ基板の製造方法の原理を模式的に説明する図である。
【図２】本実施の形態に係るマイクロレンズ基板の製造方法における光硬化性樹脂の硬化形状を示す図である。
【図３】本実施の形態に係るマイクロレンズ基板の製造方法を模式的に説明する図である。
【図４】本実施の形態に係るマイクロレンズ基板の製造方法におけるマイクロレンズの高さと紫外線照射量の相関を示す図である。
【図５】本実施の形態に係るマイクロレンズ基板の製造方法において、異なる厚みの透明基板を用いる場合のマイクロレンズ基板の製造方法を説明する模式図である。
【図６】本実施の形態に係るマイクロレンズ基板の製造方法において、複数の開口部を有する遮光マスクを用いたマイクロレンズ基板の製造方法を説明する模式図である。
【図７】本実施の形態に係るマイクロレンズ基板の製造方法において、大きさの異なる複数の開口部を有する遮光マスクを用いたマイクロレンズ基板の製造方法を説明する模式図である。
【図８】本実施の形態に係るマイクロレンズ基板の製造方法において、複数のマイクロレンズ基板を同時に製造する製造方法を説明する模式図である。
【図９】本実施の形態に係るマイクロレンズの製造方法において、２層以上の多層マイクロレンズ基板の製造方法を説明する図である。
【図１０】本実施の形態に係る投影型液晶プロジェクタの概略構成を示す図である。
【図１１】本実施の形態に係るマイクロレンズ基板の製造方法を用いて製造されたマイクロレンズ基板を搭載した液晶表示素子を説明する図である。
【図１２】従来のマイクロレンズ基板の第１の製造方法を説明する図である。
【図１３】従来のマイクロレンズ基板の第２の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００７９】
１，１１      透明基板
２，１２      第１の紫外線硬化樹脂（第１の感光材料層）
３，１３      第２の紫外線硬化樹脂（第２の感光材料層）
４，１４      遮光マスク（遮光手段）
５，１５      開口部
６，１６      紫外線（露光光）
７，１７      光源
１８，１０１  第１のマイクロレンズ
１９          第２のマイクロレンズ
９９          液晶表示素子（光学部品）
１０４          マイクロレンズ基板
１０１          第１のマイクロレンズ
１０２          第２のマイクロレンズ
１０３          液晶パネル
５００          投影型液晶プロジェクタ（光学装置）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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