(57)【要約】【課題】新規なマイクロ光学素子アレイを提供する。【解決手段】マイクロ光学素子アレイは、光学材料による平行平板状の透明基板１０Ｃと、該透明基板の表面側に硝材Ａにより形成された表面側透明層１０Ａと、透明基板の裏面側に硝材Ｂにより形成された裏面側透明層１０Ｂと、を有し、透明基板１０Ａの表面側は、微小な屈折面ＲＳのアレイ配列が形成され、裏面側透明層１０Ｂは、硝材Ｂにより透明基板１０Ｃの裏面から層をなして形成され、硝材Ａ、Ｂは何れも、透明基板１０Ｃの光学材料と異なる屈折率を有し、且つ、硝材Ａの熱膨張係数：ＫＡおよび硝材Ｂの熱膨張係数：ＫＢが共に、前記光学材料の熱膨張係数：Ｋに対し、ＫＡ＞Ｋ、且つ、ＫＢ＞Ｋ  もしくは、  ＫＡ＜Ｋ、且つ、ＫＢ＜Ｋ  を満足し、表面側透明層１０Ａと裏面側透明層１０Ｂは、硝材ＡおよびＢの焼成に際して、透明基板の表面側と裏面側とにおける応力差を緩和する機能を持つ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学材料による平行平板状の透明基板と、
該透明基板の表面側に流動性の硝材Ａの焼成層として形成された表面側透明層と、前記透明基板の裏面側に流動性の硝材Ｂの焼成層として形成された裏面側透明層と、を有し、
前記透明基板の前記表面側は、微小な屈折面のアレイ配列が形成され、該微小な屈折面は、前記表面側透明層の硝材Ａに密接し、前記表面側透明層は、前記透明基板の表面から層をなし、前記透明基板と反対側の面が平坦な面をなし、  
前記裏面側透明層は、前記透明基板の裏面から層をなして形成され、  
前記硝材ＡおよびＢは何れも、前記透明基板の前記光学材料と異なる屈折率を有し、且つ、前記硝材Ａの熱膨張係数：ＫＡおよび前記硝材Ｂの熱膨張係数：ＫＢが共に、前記光学材料の熱膨張係数：Ｋに対し、
ＫＡ＞Ｋ、且つ、ＫＢ＞Ｋ  
もしくは、
ＫＡ＜Ｋ、且つ、ＫＢ＜Ｋ  
を満足し、
前記表面側透明層と前記裏面側透明層は、前記硝材ＡおよびＢの焼成に際して、前記透明基板の表面側と裏面側とにおける応力差を緩和する機能を持つマイクロ光学素子アレイ。
【請求項２】
請求項１記載のマイクロ光学素子アレイであって、  
流動性の硝材Ａ、Ｂは共に硝子ペーストであるマイクロ光学素子アレイ。
【請求項３】
請求項１記載のマイクロ光学素子アレイであって、  
流動性の硝材Ａ、Ｂは共にスピンオンガラスであるマイクロ光学素子アレイ。
【請求項４】
請求項１記載のマイクロ光学素子アレイであって、  
流動性の硝材Ａ、Ｂの一方は硝子ペーストで、他方はスピンオンガラスであるマイクロ光学素子アレイ。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１項に記載のマイクロ光学素子アレイであって、
硝材ＡとＢが同一硝材であるマイクロ光学素子アレイ。
【請求項６】
請求項１ないし４の何れか１項に記載のマイクロ光学素子アレイであって、
硝材ＡとＢが、互いに異なる硝材であるマイクロ光学素子アレイ。
【請求項７】
請求項１ないし７の何れか１項に記載のマイクロ光学素子アレイにおける前記微小な屈折面がマイクロレンズの屈折面であるマイクロレンズアレイとしてのマイクロ光学素子アレイ。
【請求項８】
請求項７記載のマイクロレンズアレイの前記表面側透明層の表面にブラックマトリックスが形成された液晶パネル用マイクロレンズアレイ。  
【請求項９】
請求項８記載の液晶パネル用マイクロレンズアレイの前記ブラックマトリックス上に透明電極層と、液晶層と、ＴＦＴ基板とが積設されている液晶パネル。
【請求項１０】
請求項１ないし７の何れか１項に記載のマイクロ光学素子アレイを製造する方法であって、
光学材料による平行平板状の透明基板の表面側に、微小な屈折面のアレイ配列を形成するアレイ配列形成工程と、
該アレイ配列形成工程後に、前記表面側に、前記光学材料とは異なる流動性の硝材Ａを表面側材料として層状に供給する表面側材料供給工程と、  
前記透明基板の前記裏面側に、前記光学材料とは異なる流動性の硝材Ｂを裏面側材料として層状に供給する裏面側材料供給工程と、
前記層状に供給された前記表面側材料および前記裏面側材料の液状成分を加熱除去したのち、前記硝材Ａによる前記表面側透明層および前記硝材Ｂによる前記裏面側透明層を焼成層として形成する焼成工程とを有するマイクロ光学素子アレイの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載のマイクロ光学素子アレイの製造方法における前記焼成工程後に前記硝材Ａによる表面側透明層と前記硝材Ｂによる裏面側透明層のうち、少なくとも、前記硝材Ａによる前記表面側透明層に対して研磨を行う研磨工程を有するマイクロ光学素子アレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロ光学素子アレイおよびマイクロ光学素子アレイの製造方法およびマイクロレンズアレイおよび液晶パネル用マイクロレンズアレイおよび液晶パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ光学素子アレイは、微小な光学素子（以下「マイクロ光学素子」と言う。）を１次元もしくは２次元にアレイ配列した光学製品として知られ、種々の光学装置や光学システムに使用されている。
【０００３】
マイクロ光学素子アレイの１例として「マイクロレンズアレイ」を挙げれば、マイクロ光学素子であるマイクロレンズが１次元もしくは２次元にアレイ配列形成され、液晶パネル等の種々の光学製品に使用されている。  
マイクロ光学素子はマイクロレンズに限らず、目的とする光学機能により、円錐体や角錐体と言った錐体形状のものや、あるいは三角柱形状のマイクロプリズム、四角柱形状のマイクロ光学素子等、種々のものが可能である。例えば、上記マイクロプリズムを長手方向に交わる方向へ１次元的に配列して「マイクロプリズムアレイ」を構成できる。
【０００４】
マイクロ光学素子アレイとして、透明基板の表面側に「透明基板と屈折率の異なる材料により構成されるマイクロ光学素子をアレイ状に配列させて埋め込んだ」構造のものが知られている。
【０００５】
例えば、透明基板とは屈折率の異なる透明体を「マイクロレンズの屈折面となる微小な曲面のアレイ配列」を透明基板と共有させて、透明基板に一体化したものが「マイクロレンズアレイ」として知られている。
【０００６】
マイクロ光学素子アレイを製造する方法の１例として「硝子ペーストの焼成工程を含む方法」がマイクロレンズアレイの製造方法として知られている（特許文献１等）。  
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、新規なマイクロ光学素子アレイの提供を課題とする。  
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のマイクロ光学素子アレイは、光学材料による平行平板状の透明基板と、該透明基板の表面側に流動性の硝材Ａの焼成層として形成された表面側透明層と、前記透明基板の裏面側に流動性の硝材Ｂの焼成層として形成された裏面側透明層と、を有し、前記透明基板の前記表面側は、微小な屈折面のアレイ配列が形成され、該微小な屈折面は、前記表面側透明層の硝材Ａに密接し、前記表面側透明層は、前記透明基板の表面から層をなし、前記透明基板と反対側の面が平坦な面をなし、前記裏面側透明層は、前記透明基板の裏面から層をなして形成され、前記硝材ＡおよびＢは何れも、前記透明基板の前記光学材料と異なる屈折率を有し、且つ、前記硝材Ａの熱膨張係数：ＫＡおよび前記硝材Ｂの熱膨張係数：ＫＢが共に、前記光学材料の熱膨張係数：Ｋに対し、
ＫＡ＞Ｋ、且つ、ＫＢ＞Ｋ  
もしくは、
ＫＡ＜Ｋ、且つ、ＫＢ＜Ｋ  
を満足し、前記表面側透明層と前記裏面側透明層は、前記硝材ＡおよびＢの焼成に際して、前記透明基板の表面側と裏面側とにおける応力差を緩和する機能を持つ。  
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、新規なマイクロ光学素子アレイを実現できる。  
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】マイクロ光学素子アレイの実施の１形態を説明するための図である。
【図２】マイクロ光学素子アレイの製造方法を説明するための図である。
【図３】透明基板の表面に微小な屈折面を形成する方法の１例を説明するための図である。
【図４】マイクロレンズアレイの具体的な製造方法を説明するための図である。
【図５】液晶パネル用マイクロレンズアレイの実施の１形態を説明するための図である。
【図６】液晶パネルの実施の１形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態を説明する。  
図１は、マイクロ光学素子アレイの１例である「マイクロレンズアレイ」の実施の形態を説明するための説明図である。  
図１（ａ）に示すマイクロ光学素子アレイとしてのマイクロレンズアレイ１０は、互いに密接して積み重なった３つの部分を有する。即ち、透明基板１０Ｃ、表面側透明層１０Ａ、裏面側透明層１０Ｂの３部分である。  
図１（ｂ）は、これら３部分を仮想的に分割した状態で示している。  
透明基板１０Ｃは、石英ガラス等の透明な光学材料で形成され、図１（ｂ）に示すように、平行平板状である。  
透明基板１０Ｃの表面側（図で上方の面）には、微小な屈折面ＲＳがアレイ配列して形成されている。図示の例では、屈折面ＲＳは「マイクロレンズのレンズ面をなす凹面」で上記表面側に２次元に配列形成されている。  
表面側透明層１０Ａは、図１（ａ）に示すように、透明基板１０Ｃの表面側に設けられている。表面側透明層１０Ａは「流動性の硝材Ａの焼成層」として形成されている。硝材Ａは、透明基板１０Ｃの光学材料とは異なる硝材である。表面側透明層１０Ａは、透明基板１０Ｃの表面から「層をなして」、即ち、厚みをもって形成され、硝材Ａは屈折面ＲＳに密接している。図に示す例では、屈折面ＲＳは凹面であるので、硝材Ａは屈折面ＲＳによる凹部を満たしている。表面側透明層１０Ａの「透明基板１０Ｃと反対側の面」は平坦な面をなしている。
【００１２】
裏面側透明層１０Ｂは、図１（ａ）に示すように、透明基板１０Ｃの裏面から「層をなして形成」されている。即ち、裏面側透明層１０Ｂは、透明基板１０Ｃの平坦な裏面に密着し、透明基板１０Ｃと反対側の面も平坦である。裏面側透明層１０Ｂは「流動性の硝材Ｂの焼成層」である。硝材Ｂは、透明基板１０Ｃの光学材料とは異なる硝材である。  
上記の如く、表面側透明層１０Ａは「流動性の硝材Ａの焼成層」であり、裏面側透明層１０Ｂは「流動性の硝材Ｂの焼成層」である。  
この明細書・特許請求の範囲において「流動性の硝材」は、「常態では粘性と流動性を有するペースト状もしくは液状であって、硝材を成分として含む材料」を意味している。
【００１３】
「流動性の硝材」の具体例としては「硝子ペースト」および「スピンオンガラス（スピンオングラスとも呼ばれ、以下「ＳＯＧ」と略記する。）」を挙げることができる。  
「硝子ペースト」は、周知の如く、硝子フリットと呼ばれる「微粒子化された粉状の硝材」を「硝子フリットを繋ぐための（主に樹脂成分からなる）バインダ」とともに、分散媒中に分散させてペースト状に調製したもので種々のものが知られ、市販されている。
【００１４】
「硝子フリットの材質」としては、ソーダ硝子、結晶性硝子、クラウン硝子、カリウム硝子、鉛硝子、ホウケイ酸硝子、ホウケイ酸硝子と酸化ビスマスを主成分としたビスマス系硝子、ホウケイ酸硝子と酸化ゲルマニウムを主成分とした酸化ゲルマニウム系硝子等の硝材を例示することができる。  
硝子フリットの粒径は、流動性確保のため、１μｍ程度もしくはこれよりもさらに小さいものが好ましい。  
「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り、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ことができる。  
ターピネオールは分散媒として好適なものの１例である。  
「バインダ」は、樹脂成分であれば特に限定されないが、硝子フリットを繋ぎ止める性能に加え、焼成工程において確実に気化消散する性質を持つことが必要であり、例えば、セルロース系樹脂、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等を好適に用いることができる。
【００１５】
「ＳＯＧ」は、一般的な硝材であるシリカ（ＳｉＯ２)を溶剤に溶かした液状の硝材である。溶剤としては上述の分散媒を適宜に用いることができる。  
硝子ペーストもＳＯＧも「流動性」を有するので、透明基板１０Ｃの表面・裏面に容易に塗布することができる。また「流動性」があるので、透明基板の表面側に塗布すると、透明基板表面の屈折面に確実に密着する。  
これら「流動性の硝材」を透明基板１０Ｃの両面に層状に塗布して、「加熱」により溶剤や分散媒等の液状成分を除去し、さらに加熱を行うと、流動性の硝材に含まれていた硝材が「緊密な硝子体」になる。かかる加熱処理により得られる緊密な硝子体を「焼成体」と謂う。  
マイクロレンズアレイ１０においては、透明基板１０Ｃの表面側透明層１０Ａは硝材Ａの層状の焼成体である「焼成層」として形成され、裏面側透明層１０Ｂは硝材Ｂの層状の焼成体である「焼成層」として形成されている。
【００１６】
表面側透明層１０Ａをなす硝材Ａ、裏面側透明層１０Ｂをなす硝材Ｂは、共に透明基板１０Ｃの光学材料とは異なる屈折率を有する。  
硝材Ａが透明基板１０Ｃの光学材料とは異なる屈折率を持つので、硝材Ａの屈折率：ｎＡが、透明基板１０Ｃの光学材料の屈折率：ｎ０に対して「ｎＡ＞ｎ０」であると、透明基板表面の屈折面ＲＳが「透明基板１０Ｃ側に凹」であるので、屈折面ＲＳは「正の屈折力」をもつことになる。  
これとは逆に、屈折面ＲＳが表面側透明層１０Ａに向かって凸である場合には、ｎＡ＞ｎ０であると、屈折面ＲＳは「負の屈折力」をもつことになる。  
また、図１の例のように屈折面ＲＳが「透明基板１０Ｃ側に凹」である場合には、屈折率：ｎＡ、ｎ０の大小関係が「ｎＡ＜ｎ０」であると、屈折面ＲＳは負の屈折力を持つことになる。  
硝材Ａの熱膨張係数をＫＡ、硝材Ｂの熱膨張係数をＫＢとするとき、これらの熱膨張係数：ＫＡ、ＫＢは、透明基板１０Ｃの光学材料の熱膨張係数：Ｋに対して、次の大小関係：「ＫＡ＞Ｋ、且つ、ＫＢ＞Ｋ」もしくは「ＫＡ＜Ｋ、且つ、ＫＢ＜Ｋ」を満足する。  
ここに、硝材Ａ、Ｂの熱膨張係数は、硝材Ａ、Ｂの固体状態における熱膨張係数であることは言うまでもない。
【００１７】
「ＫＡ＞Ｋ、且つ、ＫＢ＞Ｋ」が満足される場合、焼成の加熱処理がなされる際、表面側透明層１０Ａ、裏面側透明層１０Ｂは共に、透明基板１０Ｃよりも熱膨張による変形量が大きい。このため、透明基板１０Ｃの両面に沿って「透明基板１０Ｃを引き延ばそうとする応力（以下「引っ張り応力」という。）」が作用する。  
「ＫＡ＜Ｋ、且つ、ＫＢ＜Ｋ」が満足される場合、焼成の加熱処理がなされる際、表面側透明層１０Ａ、裏面側透明層１０Ｂは共に、透明基板１０Ｃよりも熱膨張による変形量が小さい。このため、透明基板１０Ｃの両面に沿って「透明基板１０Ｃを圧縮しようとする応力（以下「圧縮応力」という。）」が作用する。  
これらいずれの場合も、透明基板１０Ｃの両面に作用する応力が同じ向きになるので、透明基板の両面に作用する応力をバランスさせることにより、透明基板１０Ｃが「弓なりに反る」のを軽減ないし防止でき、「反りに起因する表面側透明層１０Ａや裏面側透明層１０Ｂ、透明基板１０Ｃに発生するクラック」を防止できる。
【００１８】
即ち、表面側透明層１０Ａと裏面側透明層１０Ｂは、硝材ＡおよびＢの焼成に際して、透明基板１０Ｃの表面側と裏面側とにおける「応力差」を緩和する機能を持つ。  
付言すると、透明基板に「表面側透明層のみを形成」する場合、表面側の流動性の硝材Ａを焼成する過程で、透明基板の表面側で強い応力が作用し、結果的に表面側透明層や透明基板にクラックやクラッシュの発生率が大きくなる。  
この発明においては上記の如く、透明基板の両面に作用する応力差を緩和して、両面の凹量をバランスさせるが、有効なバランスを実現する条件には「表面側透明層の体積と熱膨張係数、裏面側透明層の体積と熱膨張係数」が関係している。  
発明者が実験したところでは、表面側透明層（焼成層）の体積：ＶＦと熱膨張係数：ＫＦ（上記のＫＡ）の積：ＶＦ・ＫＦと、裏面側透明層（焼成層）の体積：ＶＲと熱膨張係数：ＫＲ（上記のＫＢ）の積：ＶＲ・ＫＲの間に以下の大小関係：
０．８ＶＦ・ＫＦ＜ＶＲ・ＫＲ＜１．５ＶＦ・ＫＦ  
即ち、
０．６＜ＶＲ・ＫＲ／ＶＦ・ＫＦ＜１．５                        （１）
が満足される場合に、クラックやクラッシュの発生を防止できた。  
なお、上の説明における体積：ＶＦ、ＶＲは、焼成後に常温まで冷却した状態、即ち、熱膨張が無い状態における体積である。
【００１９】
上に説明した「流動性の硝材Ａ、Ｂ」は、共に硝子ペーストであることも、共にＳＯＧであることもできる。また、流動性の硝材Ａ、Ｂの一方が硝子ペーストで、他方がＳＯＧであることもできる。  
硝材ＡとＢは「同一硝材」でも「互いに異なる硝材」でもよい。
【００２０】
以下に、図１に即して説明したマイクロレンズアレイ１０を製造する方法を、図２を参照して説明する。  
この製造方法は、図２に示す「アレイ配列形成工程」、「表面側材料供給工程」、「裏面側材料供給工程」および「焼成工程」と、を有する。  
「アレイ配列形成工程」は、光学材料による平行平板状の透明基板の表面側に、微小な屈折面のアレイ配列を形成する工程である。  
このアレイ配列形成工程により、図１（ｂ）に示す如く、表面側に屈折面ＲＳをアレイ配列して形成された透明基板１０Ｃが得られる。  
「表面側材料供給工程」は、アレイ配列形成工程により屈折面ＲＳのアレイ配列を形成された透明基板１０Ｃの表面側に、透明基板の光学材料とは異なる流動性の硝材Ａを表面側材料として層状に供給する工程である。  
「裏面側材料供給工程」は、透明基板１０Ｃの裏面側に、透明基板の光学材料とは異なる流動性の硝材Ｂを裏面側材料として層状に供給する工程である。  
これら表面側材料供給工程と、裏面側材料供給工程は、どちらを先に行ってもよく、両工程を同時並行的に行っても良い。  
「焼成工程」は、透明基板１０Ｃの表面側と裏面側に「それぞれ層状に供給された表面側材料および裏面側材料」の液状成分を加熱除去したのち、硝材Ａによる表面側透明層１０Ａおよび硝材Ｂによる裏面側透明層１０Ｂを焼成層として形成する工程である。  
即ち、焼成工程により表面側透明層１０Ａと裏面側透明層１０Ｂが焼成層として同時に形成される。焼成工程のうち「層状に供給された表面側材料および裏面側材料の液状成分の加熱除去」は、必ずしも同時に行う必要はなく、一方を他方に先んじて行ってもよい。
【００２１】
即ち、表面側材料の液状成分を先に加熱除去したのちに、裏面側材料の液状成分を加熱除去してもよいし、その逆でも良い。
【００２２】
上記の如く、表面側材料供給工程と裏面側材料供給工程は、どちらを先に行ってもよいので、例えば、表面側材料供給工程を先に行い、層状に供給された表面側材料の液状成分を加熱除去したのちに、裏面側材料供給工程と層状に供給された裏面側材料の液状成分の加熱除去を行うようにしてもよく、この逆の順序で行ってもよい。
【００２３】
この発明のマイクロ光学素子アレイの製造方法は、上記工程以外に、図２に示す「研磨工程」や「ダイシング工程」をオプショナルに有することができる。ダイシング工程については後述する。  
「研磨工程」は、焼成工程後に硝材Ａによる表面側透明層１０Ａと硝材Ｂによる裏面側透明層１０Ｂのうち、少なくとも、硝材Ａによる表面側透明層に対して研磨を行う工程である。  
研磨法としては「ポリッシュ研磨法や化学機械研磨法等」を好適に用いることができる。
【００２４】
若干補足する。  
上述の如く「アレイ配列形成工程」では、光学材料による平行平板状の透明基板１０Ｃの表面側に、微小な屈折面ＲＳのアレイ配列が形成される。  
透明基板の表面側に「微小な凹面や凸面」を屈折面として形成する方法は、従来から広く知られているが、１例として「等方性のウエットエッチングを用いて凹面のアレイ配列を形成する方法」を、図３を参照して簡単に説明する。  
先ず、図３（ａ）に示すように、透明基板１０Ｃの「凹面ＲＳのアレイ配列を形成する表面」にクロムによる薄膜Ｍ１を形成し、この薄膜Ｍ１に径：１μｍ程度の円形の小孔ＰＨを、凹面ＲＳの配列パターンに応じて形成する（図３（ｂ））。  
次いで、図３（ｃ）に示す如く、小孔ＰＨが形成された薄膜Ｍ１をマスクとして、透明基板１０Ｃの表面をウエットエッチング（等方性エッチング）し、凹面ＲＳの曲面形状を形成する。その後、薄膜Ｍ１を除去すれば、図１に示す如き状態の透明基板１０Ｃが得られる。  
図３に即して説明したのは、微小な屈折面が「凹面」である場合であるが、凸面による屈折面を形成する方法として、フォトリソグラフィとドライエッチングとを組み合わせた方法が、例えば特許文献２に記載されて公知である。
【００２５】
表面側材料供給工程と裏面側材料供給工程で、透明基板の表面側に供給される流動性の硝材Ａも、裏面側に供給される流動性の硝材Ｂも、共に流動性を有するので、これら材料の供給は公知の適宜の塗布方法で行うことができる。例えば、スピンコートにより行ってもよいし、コータ（塗布器）を用いて行ってもよい。供給工程は、表面側および裏面側のどちらを先に行ってもよく、両工程を同時並行的に行っても良い。  
「スピンコート」による塗布は、均一な塗布層厚と平坦な塗布面を実現できるので、塗布法として好適である。
【００２６】
「具体例」
以下に、マイクロ光学素子アレイの製造方法の具体的な例として、マイクロレンズアレイの製造方法を説明する。  
以下に説明する製造方法は、複数のマイクロレンズアレイを同時に製造する所謂「複数個どり」の方法である。この方法では同一の透明基板に複数個のマイクロレンズアレイを形成し、最後に「ダイシング工程」を行って個々のマイクロレンズアレイを分離する。
【００２７】
図４において、符号１００は「光学材料による平行平板状の透明基板」を示す。透明基板１００は、直径：２００ｍｍ、厚さ：１．０ｍｍの石英ガラス（合成石英）の平行平板である。透明基板１００の１枚当たりに１０〜３０個程度（図では１６個）のマイクロレンズアレイＭＬＡ１、ＭＬＡ２、・・ＭＬＡｉ・・を形成したのち、個々のマイクロレンズアレイＭＬＡｉを「ダイシング工程」で分離する。
【００２８】
透明基板１００は屈折率：１．４７、熱膨張係数：６×１０−７／℃である。  
透明基板１００の表面側にアレイ配列形成工程を実行し、マイクロレンズアレイ１個当たり「凹面による屈折面のアレイ配列」を形成した。  
ここで作製するマイクロレンズアレイＭＬＡｉはプロジェクタの液晶パネル用のものであり、液晶パネルの画素数に合わせて「１個のマイクロレンズアレイ当たりに１２８０×８００の屈折面」を、図３に示したウエットエッチング法を用いる方法で形成した。  
屈折面の径（開口端部の径）は１０μｍ、配列ピッチは１２μｍとした。屈折面は「凹球面形状」とした。  
また、個々のマイクロレンズアレイＭＬＡｉを分離するためのダイシング溝ＭＺを「破線」で示すように形成した。
【００２９】
流動性の硝材Ａ、Ｂは、同一の硝材による「硝子ペースト」とした。  
即ち、住田光学製の低融点硝子Ｋ−ＶＣ７９（商品名）を粒径：１μｍの硝子フリットとし、前述のターピオネールを分散媒とし、ポロビニルブチラールをバインダとして調製した。該低融点硝子は屈折率：１．６１、熱膨張係数：９０×１０−７/℃である。  
この硝子ペーストは「蜂蜜と同程度の粘性と流動性」を有する。  
屈折面のアレイ配列を形成された透明基板１００の両面に、上記硝子ペーストをスピンコートにより塗布した。塗布量は、焼成工程により表面側に形成される表面側透明層の厚さが４μｍ、裏面側に形成される裏面側透明層の厚さが３μｍとなるように調整した。
【００３０】
続いて、焼成工程を「焼成温度：５８０度」で行って硝子ペーストを焼成し、前記低融点硝子が一体化した硝子体による表面側透明層および裏面側透明層を得た。  
その後、透明基板１００の表面側をポリッシュ研磨法で研磨する「研磨工程」を実行して、透明基板１００の両面を平坦面に研磨し、ダイシングソウによるダイシング工程を行って、マイクロレンズアレイをダイシング溝ＭＺで個別的に分離した。  
その結果得られた個々のマイクロレンズアレイは、透明基板１００に、レンズ径：略１０μｍのマイクロレンズが配列ピッチ：１２μｍで、１２８０×８００の２次元配列で配列したものである。  
このようにして、図１（ａ）に符号１０で示す如きマイクロレンズアレイが「液晶パネル用のマイクロレンズアレイ」として得られた。  
得られた個々のマイクロレンズアレイにおいて、表面側透明層や裏面側透明層にクラックや「透明基板との剥離」は発生しなかった。
【００３１】
透明基板１００の面積：Ｓ（ｍｍ２）は、１００×１００×３．１４＝３１４００  
表面側透明層の厚さ：４μｍ＝０．００４ｍｍ  
裏面側透明層の厚さ：３μｍ＝０．００３ｍｍ  
であるから、表面側透明層の体積：ＶＦ＝１２５．６０（ｍｍ３）であり、裏面側透明層の体積：ＶＲ＝９４.２（ｍｍ３）である。  
また、表面側透明層と裏面側透明層との硝材は同一で、熱膨張係数は９０×１０−７/℃
であるから、  
ＶＦ・ＫＦ＝１２５．６×９０×１０−７＝１１３０４×１０−７
ＶＲ・ＫＲ＝９４．２×９０×１０−７＝８４７８×１０−７
となる。
【００３２】
從って、  
ＶＲ・ＫＲ／ＶＦ・ＫＦ＝０．７５  
であり、前記の大小関係（１）を満足する。
【００３３】
上記の如く得られた液晶パネル用のマイクロレンズアレイの「表面側透明層」に、ブラックマトリックスを形成することにより「液晶パネル用マイクロレンズアレイ」とすることができる。
【００３４】
この液晶パネル用マイクロレンズアレイを簡略化して示す図５を参照して説明する。  
図５に示すマイクロレンズアレイ１０は、図１（ａ）に即して説明した如き構成であり「表面側透明層１０Ａの平坦な面」にブラックマトリックスＢＭが形成されて液晶パネル用マイクロレンズアレイ２００が構成されている。
【００３５】
図６は、図５に示した液晶パネル用マイクロレンズアレイ２００を用いた液晶パネルの１例を簡略化して示している。  
液晶パネル４００は、液晶パネル用マイクロレンズアレイ２００のブラックマトリックスＢＭ上に透明電極層ＥＬと、液晶層ＬＣと、ＴＦＴ基板ＧＰとが図の如く積設された構成となっている。
【００３６】
液晶層ＬＣと透明電極層ＥＬは、液晶パネル用マイクロレンズアレイ２００とＴＦＴ基板ＧＰとにより挟持されている。ＴＦＴ基板ＧＰは、硝子基板の片面（図で下方の面）に、個々の画素に対応した透明な画素電極ＥＰと、各画素電極ＥＰを駆動する薄膜トランジスタＴＲを形成されている。
【００３７】
照明光ＬＴＯを、図の下方から照射すると、各マイクロレンズに入射した光束は、マイクロレンズによりブラックマトリックスＢＭの「マイクロレンズに対応する開口部」に集光される。画素電極ＥＰにより液晶層ＬＣの透過状態・非透過状態を切り替えることにより、画素の集合による画像を表示できる。
【００３８】
以上のように、この発明によれば、以下の如き、新規なマイクロ光学素子アレイおよびマイクロ光学素子アレイの製造方法およびマイクロレンズアレイおよび液晶パネル用マイクロレンズアレイおよび液晶パネルを実現できる。
【００３９】
［１］  
光学材料による平行平板状の透明基板（１０Ｃ）と、該透明基板の表面側に流動性の硝材Ａの焼成層として形成された表面側透明層（１０Ａ）と、前記透明基板の裏面側に流動性の硝材Ｂの焼成層として形成された裏面側透明層（１０Ｂ）と、を有し、前記透明基板の前記表面側は、微小な屈折面（ＲＳ）のアレイ配列が形成され、該微小な屈折面は、前記表面側透明層の硝材Ａに密接し、前記表面側透明層は、前記透明基板の表面から層をなし、前記透明基板と反対側の面が平坦な面をなし、前記裏面側透明層（１０Ｂ）は、前記透明基板の裏面から層をなして形成され、前記硝材ＡおよびＢは何れも、前記透明基板の前記光学材料と異なる屈折率を有し、且つ、前記硝材Ａの熱膨張係数：ＫＡおよび前記硝材Ｂの熱膨張係数：ＫＢが共に、前記光学材料の熱膨張係数：Ｋに対し、
ＫＡ＞Ｋ、且つ、ＫＢ＞Ｋ  
もしくは、
ＫＡ＜Ｋ、且つ、ＫＢ＜Ｋ  
を満足し、前記表面側透明層（１０Ａ）と前記裏面側透明層（１０Ｂ）は、前記硝材ＡおよびＢの焼成に際して、前記透明基板（１０Ｃ）の表面側と裏面側とにおける応力差を緩和する機能を持つマイクロ光学素子アレイ。（図１）  
［２］
［１］記載のマイクロ光学素子アレイであって、流動性の硝材Ａ、Ｂは共に硝子ペーストであるマイクロ光学素子アレイ。
【００４０】
［３］
［１］記載のマイクロ光学素子アレイであって、流動性の硝材Ａ、Ｂは共にスピンオンガラスであるマイクロ光学素子アレイ。
【００４１】
［４］
［１］記載のマイクロ光学素子アレイであって、流動性の硝材Ａ、Ｂの一方は硝子ペーストで、他方はスピンオンガラスであるマイクロ光学素子アレイ。
【００４２】
［５］
［１］ないし［４］の何れか１に記載のマイクロ光学素子アレイであって、硝材ＡとＢが同一硝材であるマイクロ光学素子アレイ。
【００４３】
［６］
［１］ないし［４］の何れか１に記載のマイクロ光学素子アレイであって、硝材ＡとＢが、互いに異なる硝材であるマイクロ光学素子アレイ。
【００４４】
［７］
［１］ないし［６］の何れか１に記載のマイクロ光学素子アレイにおける前記微小な屈折面がマイクロレンズの屈折面（ＲＳ）であるマイクロレンズアレイとしてのマイクロ光学素子アレイ。（図１）
［８］
［７］記載のマイクロレンズアレイの前記表面側透明層（１０Ａ）の表面にブラックマトリックス（ＢＭ）が形成された液晶パネル用マイクロレンズアレイ（２００)。(図５）
［９］
［７］記載の液晶パネル用マイクロレンズアレイの前記ブラックマトリックス（ＢＭ）上に透明電極層（ＥＬ）と、液晶層（ＬＣ）と、ＴＦＴ基板（ＧＰ）とが積設されている液晶パネル。（図６）
［１０］
［１］ないし［７］の何れか１に記載のマイクロ光学素子アレイを製造する方法であって、光学材料による平行平板状の透明基板の表面側に、微小な屈折面のアレイ配列を形成するアレイ配列形成工程と、該アレイ配列形成工程後に、前記表面側に、前記光学材料とは異なる流動性の硝材Ａを表面側材料として層状に供給する表面側材料供給工程と、前記透明基板の前記裏面側に、前記光学材料とは異なる流動性の硝材Ｂを裏面側材料として層状に供給する裏面側材料供給工程と、前記層状に供給された前記表面側材料および前記裏面側材料の液状成分を加熱除去したのち、前記硝材Ａによる前記表面側透明層および前記硝材Ｂによる前記裏面側透明層を焼成層として形成する焼成工程とを有するマイクロ光学素子アレイの製造方法。（図２）
［１１］
［１０］記載のマイクロ光学素子アレイの製造方法における焼成工程後に前記硝材Ａによる表面側透明層と前記硝材Ｂによる裏面側透明層のうち、少なくとも、前記硝材Ａによる前記表面側透明層に対して研磨を行う研磨工程を有するマイクロ光学素子アレイの製造方法。（図２）
以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。  
この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１０        マイクロ光学素子アレイ（マイクロレンズアレイ）  
１０Ｃ      透明基板  
１０Ａ      表面側透明層  
１０Ｂ      裏面側表面層  
ＲＳ        屈折面  
１００      透明基板  
ＭＬＡｉ    マイクロレンズアレイ  
ＢＭ        ブラックマトリックス  
２００      液晶パネル用マイクロレンズアレイ  
ＥＬ        透明電極層  
ＬＣ        液晶層  
ＧＰ        ＴＦＴ基板
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２０１４−８９２２８号公報
【特許文献２】特許第３７３４１７４号公報
【図１】
2017142338.tif 000003
【図２】
2017142338.tif 000004
【図３】
2017142338.tif 000005
【図４】
2017142338.tif 000006
【図５】
2017142338.tif 000007
【図６】
2017142338.tif 000008