JP2002283360A

JP2002283360A - マイクロレンズアレイ及びその製造方法並びに光学装置

Info

Publication number: JP2002283360A
Application number: JP2001085378A
Authority: JP
Inventors: Hisao Nishikawa; 尚男西川; Atsushi Takakuwa; 敦司高桑; Mutsumi Yoshizawa; 睦美吉澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズの構成材料とは異なる材料（例えば遮
光性材料）が正確な位置に設けられたマイクロレンズア
レイ及びその製造方法並びに光学装置を提供することに
ある。【解決手段】マイクロレンズアレイの製造方法は、複
数の曲面部１２と各曲面部１２を避けて形成された凹部
１４とを有する原盤１０の形状を光透過性層前駆体２２
に転写することを含む。凹部１４に光透過性層前駆体２
２とは異なる材料２０を設けた後に、原盤１０に光透過
性層前駆体２２を設けて光透過性層２６を形成し、その
後、凹部１４に設けられた材料２０及び光透過性層２６
を、一体的に原盤１０から剥離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズア
レイ及びその製造方法並びに光学装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】これまでに、複数の微小なレンズが並べ
られて構成されるマイクロレンズアレイが、例えば液晶
パネルに適用されてきた。マイクロレンズアレイ上に
は、ブラックマトリクスが設けられることがある。ブラ
ックマトリクスは、リソグラフィ技術を用いることによ
り形成される。しかしながら、高画質化に伴いブラック
マトリクスの形成に要求される位置合わせ精度が厳しく
なってきており、従来の方法ではその要求に応えられな
かった。

【０００３】本発明は、このような従来の問題点を解決
するもので、その目的は、レンズの構成材料とは異なる
材料（例えば遮光性材料）が正確な位置に設けられたマ
イクロレンズアレイ及びその製造方法並びに光学装置を
提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】（１）本発明に係るマイ
クロレンズアレイの製造方法は、複数の曲面部と各曲面
部を避けて形成された凹部とを有する原盤の形状を光透
過性層前駆体に転写することを含み、前記凹部に前記光
透過性層前駆体とは異なる材料を設けた後に、前記原盤
に前記光透過性層前駆体を設けて光透過性層を形成し、
その後、前記凹部に設けられた前記材料及び前記光透過
性層を、一体的に前記原盤から剥離する。

【０００５】本発明において、曲面部は、レンズの反転
形状であり、曲面に近い表面形状を有する多面体も含
む。本発明によれば、曲面部の形状を光透過性層前駆体
に転写してレンズを形成するとともに、原盤の凹部に設
けられた材料を光透過性層上に設ける。曲面部及び凹部
は、いずれも原盤に形成されているので、凹部に設けら
れた材料とレンズの位置は正確になっている。このよう
に、レンズの構成材料とは異なる材料を、正確な位置に
設けることができる。

【０００６】（２）このマイクロレンズアレイの製造方
法において、前記凹部は各曲面部を囲んで形成され、各
曲面部は凸部であってもよい。

【０００７】（３）このマイクロレンズアレイの製造方
法において、前記凹部は各曲面部を囲んで形成され、各
曲面部は凹部であってもよい。

【０００８】（４）このマイクロレンズアレイの製造方
法において、前記凹部に設ける前記材料は、遮光性材料
であってもよい。

【０００９】これによれば、光透過性層にブラックマト
リクスを形成することができる。

【００１０】また、簡単に、曲面部を避けて、光透過性
層前駆体とは異なる材料を設けることができる。

【００１１】（５）このマイクロレンズアレイの製造方
法において、溶剤に前記材料が溶けてなる溶液を前記曲
面部及び前記凹部上に設けた後、前記溶剤を減らして前
記凹部に少なくとも前記材料を設けてもよい。

【００１２】これによれば、簡単に、曲面部を避けて、
光透過性層前駆体とは異なる材料を設けることができ
る。

【００１３】（６）このマイクロレンズアレイの製造方
法において、前記凹部に設ける前記材料は、前記曲面部
の表面との親和性が低くてもよい。

【００１４】（７）このマイクロレンズアレイの製造方
法において、前記溶剤を揮発させて前記凹部に前記溶質
を堆積させてもよい。

【００１５】（８）本発明に係るマイクロレンズアレイ
は、上記方法によって製造されたものである。

【００１６】（９）本発明に係るマイクロレンズアレイ
は、複数のレンズ面が形成されてなる光透過性層と、前
記光透過性層とは異なる材料で形成され、前記光透過性
層における前記レンズ面が形成された面上で各レンズ面
を囲む層と、を一体的に有する。

【００１７】本発明によれば、レンズに対して正確な位
置に、レンズを囲む層が設けられている。

【００１８】（１０）このマイクロレンズアレイにおい
て、各レンズ面を囲む前記層は、遮光性材料で形成され
ていてもよい。

【００１９】これによれば、各レンズ面を囲む前記層
は、ブラックマトリクスとして機能する。

【００２０】（１１）このマイクロレンズアレイにおい
て、各レンズ面は、凹面であり、各レンズ面の周縁部
に、各レンズ面を囲む前記層が位置していてもよい。

【００２１】（１２）このマイクロレンズアレイにおい
て、各レンズ面は、凸面であり、各レンズ面を囲む前記
層は、凸部であってもよい。

【００２２】（１３）本発明に係る光学装置は、上記マ
イクロレンズアレイを有する。

【００２３】（１４）この光学装置は、光源をさらに有
していてもよい。

【００２４】（１５）この光学装置は、撮像素子をさら
に有していてもよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について図面を参照して説明する。

【００２６】（第１の実施の形態）図１（Ａ）〜図３
（Ｂ）は、本発明を適用した第１の実施の形態に係るマ
イクロレンズアレイの製造方法を説明する図である。

【００２７】（原盤）図１（Ａ）には、原盤１０が示さ
れている。原盤１０は、光透過性層前駆体（第１の光透
過性層前駆体）２２（図２（Ａ）参照）に、その形状を
転写するために使用される。原盤１０には、複数の曲面
部１２が形成されている。曲面部１２の表面は、球面、
非球面（楕円面、放物面等）、円柱面のいずれであって
もよい。曲面部１２は、第１の光透過性層（図２（Ｃ）
参照）に形成されるレンズ面の反転形状になっている。
本実施の形態では、曲面部１２は凸部である。

【００２８】原盤１０には、凹部１４が形成されてい
る。凹部１４は、曲面部１２を避けて形成されている。
例えば、隣同士の曲面部１２間の領域が凹部１４であ
る。凹部１４は、各曲面部１２を囲むように形成されて
いる。図１（Ａ）に示す凹部１４は、平坦な底面と、こ
の底面から垂直に立ち上がる側面とで形成されている。
凹部１４の側面から連続して曲面部１２の表面が形成さ
れている。

【００２９】本実施の形態では、凹部１４に、光透過性
層前駆体（第１の光透過性層前駆体）２２（図２（Ａ）
参照）とは異なる材料２０（図１（Ｄ）参照）を設け
る。材料２０が遮光性材料であれば、第１の光透過性層
２６にブラックマトリクスを形成することができる。遮
光性材料は、光透過性のない材料であって耐久性があれ
ば種々の材料を適用可能である。例えば、黒色染料ある
いは黒色顔料をバインダー樹脂とともに溶剤に溶かした
ものを、遮光性材料として用いる。溶剤としては、特に
その種類に限定されるものではなく、水あるいは種々の
有機溶剤を適用することが可能である。有機溶剤として
は、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル
アセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテ
ル、メトキシメチルプロピオネート、エトキシエチルプ
ロピオネート、エチルラクテート、エチルピルビネー
ト、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、キシレ
ン、トルエン、ブチルアセテート等のうち一種または複
数種の混合溶液を利用することができる。

【００３０】例えば、図１（Ｂ）に示すように、原盤１
０（曲面部１２が形成された面）に、材料２０（溶質）
が溶剤に溶けてなる溶液１６を設ける。スキージ１８を
使用して、曲面部１２の高さを超えないように、凹部１
４に溶液１６を設けてもよい。図１（Ｃ）に示すよう
に、溶液１６を曲面部１２及び凹部１４に設けたら、図
１（Ｄ）に示すように、溶液１６の溶剤を減少させる。
溶剤を除去してもよい。例えば、溶剤を揮発させる。そ
して、溶液１６のうち少なくとも材料２０（溶質）を凹
部１４に残す。材料２０は、曲面部１２を避けて残すこ
とが好ましい。そうすることで、第１の光透過性層２６
のレンズ面２８に材料２０を付着させないようにするこ
とができる。曲面部１２の表面が、溶液１６との親和性
が低い性質を有していれば、この部分を避けて材料２０
を残しやすい。なお、材料２０は、凹部１４を完全に埋
めるように設けてもよいし、凹部１４の下部にのみ浅く
設けてもよい。

【００３１】（光透過性層）次に、図２（Ａ）に示すよ
うに、原盤１０の少なくとも一部の形状を、光透過性層
前駆体（第１の光透過性層前駆体）２２に転写する。第
１の光透過性層前駆体２２は、液状あるいは液状化可能
な物質であることが好ましい。液状であることで、曲面
部１２間に、第１の光透過性層前駆体２２を充填するこ
とが容易となる。液状の物質としては、エネルギーの付
与により硬化可能な物質が利用でき、液状化可能な物質
としては、可塑性を有する物質が利用できる。

【００３２】第１の光透過性層前駆体２２は、第１の光
透過性層２６を形成した際に、光透過性等の要求される
特性を有するものであれば特に限定されるものではない
が、樹脂であることが好ましい。樹脂は、エネルギー硬
化性を有するもの、あるいは可塑性を有するものが容易
に得られ、好適である。

【００３３】エネルギー硬化性を有する樹脂としては、
光及び熱の少なくともいずれかー方の付与により硬化可
能であることが望ましい。光や熱の利用は、汎用の露光
装置、ベイク炉やヒータ等の加熱装置を利用することが
でき、省設備コスト化を図ることが可能である。エネル
ギー硬化性を有する樹脂としては、例えば、アクリル系
樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ポリイミド系
樹脂等が利用できる。特に、アクリル系樹脂は、市販品
の様々な前駆体や感光剤（光重合開始剤）を利用するこ
とで、光の照射で短時間に硬化するものが容易に得られ
るため好適である。光硬化性のアクリル系樹脂の基本組
成の具体例としては、プレポリマーまたはオリゴマー、
モノマー、光重合開始剤があげられる。プレポリマーま
たはオリゴマーとしては、例えば、エポキシアクリレー
ト類、ウレタンアクリレート類、ポリエステルアクリレ
ート類、ポリエーテルアクリレート類、スピロアセター
ル系アクリレート類等のアクリレート類、エポキシメタ
クリレート類、ウレタンメタクリレート類、ポリエステ
ルメタクリレート類、ポリエーテルメタクリレート類等
のメタクリレート類等が利用できる。

【００３４】モノマーとしては、例えば、２−エチルヘ
キシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレー
ト、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキ
シエチルメタクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリド
ン、カルビトールアクリレート、テトラヒドロフルフリ
ルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロ
ペンテニルアクリレート、１，３−ブタンジオールアク
リレート等の単官能性モノマー、１，６−ヘキサンジオ
ールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタ
クリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、
ネオペンチルグリコールジメタクリレート、エチレング
リコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジア
クリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート等の
二官能性モノマー、トリメチロールプロパントリアクリ
レート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、
ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリ
スリトールヘキサアクリレート等の多官能性モノマーが
利用できる。

【００３５】光重合開始剤としては、例えば、２，２−
ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン等のアセトフ
ェノン類、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、ｐ−イ
ソプロピル−α−ヒドロキシイソブチルフェノン等のブ
チルフェノン類、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセト
フェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルトリクロロアセトフェ
ノン、α，α−ジクロル−４−フェノキシアセトフェノ
ン等のハロゲン化アセトフェノン類、ベンゾフェノン、
Ｎ，Ｎ−テトラエチル−４，４−ジアミノベンゾフェノ
ン等のベンゾフェノン類、ベンジル、ベンジルジメチル
ケタール等のベンジル類、ベンゾイン、ベンゾインアル
キルエーテル等のベンゾイン類、１−フェニル−１，２
−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オ
キシム等のオキシム類、２−メチルチオキサントン、２
−クロロチオキサントン等のキサントン類、ミヒラーケ
トン、ベンジルメチルケタール等のラジカル発生化合物
が利用できる。

【００３６】なお、必要に応じて、酸素による硬化阻害
を防止する目的でアミン類等の化合物を添加したり、塗
布を容易にする目的で溶剤成分を添加してもよい。溶剤
成分としては、特に限定されるものではなく、種々の有
機溶剤、例えば、プロピレングリコールモノメチルエー
テルアセテート、メトキシメチルプロピオネート、エト
キシエチルプロピオネート、エチルラクテート、エチル
ピルビネート、メチルアミルケトン等が利用可能であ
る。これらの物質によれば、高精度のエッチングが可能
な点で原盤１０の材料として優れているシリコン又は石
英からの離型性が良好であるため好適である。

【００３７】可塑性を有する樹脂としては、例えば、ポ
リカーボネート系樹脂、ポリメチルメタクリレート系樹
脂、アモルファスポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性を
有する樹脂を利用できる。このような樹脂を、軟化点温
度以上に加熱することにより可塑化させて液状として使
用する。

【００３８】第１の光透過性層２２は、図２（Ａ）に示
すように原盤１０の曲面部１２上に設ける。また、原盤
１０の凹部１４に設けられた材料２０上にも第１の光透
過性層前駆体２２を設ける。そして、第１の光透過性層
前駆体２２を塗り拡げる工程を行う。例えば、第１の光
透過性層前駆体２２を介して、原盤１０と基板２４を密
着させることにより、第１の光透過性層前駆体２２を所
定領域まで塗り拡げる。

【００３９】基板２４は、第１の光透過性層前駆体２２
を塗り拡げるために要求される機能を少なくとも有して
いればよい。基板２４の一方の面が平坦になっていても
よく、その場合、平坦な面を第１の光透過性層前駆体２
２に密着させてもよい。基板２４を第１の光透過性層２
２に密着させたまま残すときには、基板２４としては、
マイクロレンズアレイとして要求される光透過性等の光
学的な物性や、機械的強度等の特性を満足するものであ
れば特に限定されるものではなく、例えば、石英やガラ
ス、あるいは、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポ
リエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、
ポリメチルメタクリレート、アモルファスポリオレフィ
ン等のプラスチック製の基板あるいはフィルムを利用す
ることが可能である。基板２４を後の工程で剥離するの
であれば、基板２４には光透過性がなくてもよい。

【００４０】必要に応じて、原盤１０と基板２４とを第
１の光透過性層前駆体２２を介して密着させる際に、原
盤１０及び基板２４の少なくともいずれか一方を介して
第１の光透過性層前駆体２２を加圧しても良い。加圧す
ることで、第１の光透過性層前駆体２２が拡がる時間を
短縮できることで作業性が向上し、かつ、第１の光透過
性層前駆体２２の原盤１０に形成された曲面部１２間へ
の充填が確実となる。

【００４１】図２（Ａ）に示す例では、第１の光透過性
層前駆体２２を原盤１０上に載せて、基板２４と原盤１
０とを密着させた。その方法に代えて、基板２４に第１
の光透過性層前駆体２２を載せてその上に原盤１０を被
せることで原盤１０に第１の光透過性層前駆体２２を設
け、さらに基板２４及び原盤１０によって第１の光透過
性層前駆体２２を塗り拡げてもよい。また、予め原盤１
０及び基板２４の両方に第１の光透過性層前駆体２２を
設けてもよい。

【００４２】以上の工程を経て、図２（Ｂ）に示すよう
に、原盤１０と基板２４の間に第１の光透過性層前駆体
２２からなる層を形成する。そして、第１の光透過性層
前駆体２２に応じた固化処理を施す。例えば、光硬化性
の樹脂を用いた場合であれば、所定の条件で光を照射す
る。なお、光硬化性の物質にて第１の光透過性層２６を
形成するときには、基板２４及び原盤１０のうち少なく
とも一方が、光透過性を有することが必要となる。ある
いは、軟化点温度以上に加熱して可塑化させた樹脂を第
１の光透過性層前駆体２２として使用する場合には、冷
却することにより固化させることができる。こうして、
光透過性層２６を形成することができる。

【００４３】次に、図２（Ｃ）に示すように、第１の光
透過性層２６を原盤１０から剥離する。また、第１の光
透過性層２６とともに、材料２０を、原盤１０から剥離
する。第１の光透過性層２６と原盤１０（特に曲面部１
２）との剥離性は高い（例えば親和性が低いあるいは密
着性が低い）ことが好ましい。また、第１の光透過性層
２６と材料２０との剥離性は低い（例えば親和性又は密
着性が高い）ことが好ましい。また、原盤１０（特に凹
部１４）と材料２０との剥離性は高い（例えば親和性が
低いあるいは密着性が低い）ことが好ましい。

【００４４】こうして、材料２０が一体化した第１の光
透過性層２６を得ることができる。第１の光透過性層２
６は、複数のレンズ面２８を有する。レンズ面２８は、
上述した曲面部１２の反転形状をなす。図２（Ｃ）に示
すレンズ面２８は凹面（凹レンズ面）である。レンズ面
２８によって形成されるレンズは、球面レンズであって
もよいし、非球面レンズ（楕円面、放物面等のレンズ）
であってもよいし、円柱レンズであってもよい。

【００４５】第１の光透過性層２６におけるレンズ面２
８が形成された側で、第１の光透過性層２６とは異なる
材料２０からなる層が、各レンズ面２８を囲んでいる。
詳しくは、各レンズ面２８の周縁部に、材料２０からな
る層が形成されている。材料２０が遮光性材料であれ
ば、材料２０からなる層はブラックマトリクスを構成す
る。

【００４６】図３（Ａ）に示すように、第２の光透過性
層前駆体３２を、第１の光透過性層２６上に設けてもよ
い。詳しくは、レンズ面２８が形成された側に第２の光
透過性層前駆体３２を設ける。また、材料（例えば遮光
性材料）２０からなる層にも第２の光透過性層前駆体３
２を設けてもよい。第２の光透過性層前駆体３２とし
て、上述した第１の光透過性層前駆体２２として選択で
きる物質を使用することができる。そして、図３（Ｂ）
に示すように、第２の光透過性層３６を形成してもよ
い。その形成には、基板３４を使用してもよい。詳しく
は、基板２４を使用した第１の光透過性層２６の形成方
法について説明した内容が当てはまる。

【００４７】（マイクロレンズアレイ）図３（Ｂ）に示
すように、本実施の形態に係るマイクロレンズアレイ
は、光透過性層（第１の光透過性層）２６を有する。第
１の光透過性層２６は、光を透過する性質を有していれ
ばよく、透明であっても着色されていてもよい。第１の
光透過性層２６の光透過率は、０％でなければ１００％
でなくてもよい。第１の光透過性層２６は、複数のレン
ズ面２８を有する。本実施の形態では、レンズ面２８
は、凹レンズ面である。また、第１の光透過性層２６に
は、第１の光透過性層２６とは異なる材料２０からなる
層が一体的に形成されている。この材料２０は、遮光性
材料であれば、ブラックマトリクスを構成する。

【００４８】本実施の形態では、マイクロレンズアレイ
は、第２の光透過性層３６を有する。第２の光透過性層
３６は、第１の光透過性層２６のレンズ面２８に密着し
て形成されてなる。レンズ面２８は、第１及び第２の光
透過性層２６，３６の界面でもある。また、製造方法に
上述した方法を適用した場合、マイクロレンズアレイ
は、その結果として得られる構成を有する。本発明は、
上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形
が可能である。以下、その他の実施の形態を説明する。

【００４９】（第２の実施の形態）図４（Ａ）〜図４
（Ｃ）は、本発明を適用した第２の実施の形態に係るマ
イクロレンズアレイの製造方法を説明する図である。本
実施の形態では、光透過性層（第１の光透過性層）２６
を形成した後の他の工程を説明する。

【００５０】図４（Ａ）に示すように、第２の光透過性
層前駆体４２を、第１の光透過性層２６上に設ける。詳
しくは、レンズ面２８に第２の光透過性層前駆体４２を
設ける。また、上述した材料２０からなる層の上面の少
なくとも一部を避けて、第２の光透過性層前駆体４２を
設ける。なお、第２の光透過性層前駆体４２として、上
述した第１の光透過性層前駆体２２として選択できる物
質を使用することができる。

【００５１】本実施の形態では、材料２０からなる層の
表面は、第２の光透過性層前駆体４２との親和性が低く
なっている。したがって、第２の光透過性層前駆体４２
は、材料２０からなる層の表面上に付着しても、そこか
らはじかれて、レンズ面２８が内面の一部となる凹部３
０に入るようになっている。第２の光透過性層前駆体４
２は、インクジェット方式によって、それぞれの凹部３
０に設けてもよい。その場合、材料２０からなる層の表
面からあふれるように、第２の光透過性層前駆体４２を
設ける。第２の光透過性層前駆体４２は、材料２０から
なる層の表面にはじかれて、凹部３０の領域内で盛り上
がるように溜まる。例えば、表面張力によって、第２の
光透過性層前駆体４２の表面は、各レンズ面２８ごとに
曲面（凸面）を描く。

【００５２】こうして、図４（Ｂ）に示すように、第１
の光透過性層２６上に第２の光透過性層４６を形成する
ことができる。第２の光透過性層４６は、材料２０から
なる層の上面の少なくとも一部を避けて、凹部３０に形
成されている。また、第２の光透過性層４６の表面は、
各レンズ面２８ごとにレンズ面４８を有する。本実施の
形態によれば、第２の光透過性層４６のレンズ面４８
が、材料２０からなる層の上方に形成されることがな
い。したがって、第１及び第２の光透過性層２６，４６
のレンズ面２８，４８の位置合わせを簡単に行うことが
できる。

【００５３】必要であれば、図３（Ｃ）に示すように、
第２の光透過性層４６に基板（補強板、保護板又はカバ
ー等）４０を設けてもよい。基板４０は、接着剤４４に
よって第２の光透過性層４６に接着してもよい。接着剤
４４は、第１の光透過性層２６として選択できる物質で
あってもよい。基板４０は、基板２４として選択できる
材料から形成してもよい。第２の光透過性層４６に、プ
ロセス耐性等の必要な強度があれば、基板４０がなくて
もよい。こうして、マイクロレンズアレイが得られる。

【００５４】本実施の形態でも、第１の実施の形態で説
明した効果を達成することができる。また、第１の実施
の形態で説明した内容を、本実施の形態に適用すること
ができる。

【００５５】（第３の実施の形態）図５（Ａ）〜図５
（Ｂ）は、本発明を適用した第３の実施の形態に係るマ
イクロレンズアレイの製造方法を説明する図である。図
５（Ａ）に示すように、原盤５０には、複数の曲面部５
２が形成されている。本実施の形態では、曲面部５２は
凹部である。曲面部５２の表面は、球面、非球面（楕円
面、放物面等）、円柱面のいずれであってもよい。曲面
部５２は、光透過性層５８に形成されるレンズ面６０の
反転形状になっている。

【００５６】隣同士の曲面部５２は、間隔をあけて形成
されている。隣同士の曲面部５２の間に凹部５４が形成
されている。凹部５４は、各曲面部５４を囲むように形
成されている。図５（Ａ）に示す凹部５４は、平坦な底
面と、この底面から垂直に立ち上がる側面とで形成され
ている。

【００５７】凹部５４に、第１の実施の形態で説明した
材料２０を設ける。そして、材料２０が凹部５４に設け
られた原盤５０の形状を、光透過性層前駆体５６に転写
する。その詳細は、第１の実施の形態で説明した。

【００５８】図５（Ｂ）に示すように、光透過性層５８
を、原盤５０から剥離する。光透過性層５８は、複数の
レンズ面６０を有する。レンズ面６０は、曲面部５２の
反転形状をなす。図５（Ｂ）に示すレンズ面６０は凸面
（凸レンズ面）である。レンズ面６０によって形成され
るレンズは、球面レンズであってもよいし、非球面レン
ズ（楕円面、放物面等のレンズ）であってもよいし、円
柱レンズであってもよい。

【００５９】また、光透過性層５８におけるレンズ面６
０が形成された側で、光透過性層５８とは異なる材料２
０からなる層が、各レンズ面６０を囲んでいる。詳しく
は、各レンズ面６０の間に、材料２０からなる凸部が形
成されている。また、光透過性層５８の一部からなる凸
部が、各レンズ面６０の間に形成され、その凸部上に材
料２０からなる層が形成されている。材料２０が遮光性
材料であれば、材料２０からなる層はブラックマトリク
スを構成する。

【００６０】その他の内容は、第１の実施の形態で説明
した内容が該当する。本実施の形態でも、第１の実施の
形態で説明した効果を達成することができる。

【００６１】（第４の実施の形態）図６は、本発明を適
用した第４の実施の形態に係る光学装置を説明する図で
ある。この光学装置は、マイクロレンズアレイを備える
液晶パネルである。マイクロレンズアレイは、第２の実
施の形態（図４（Ａ）〜図４（Ｃ）参照）で説明した内
容が該当する光透過性層（第１の光透過性層）１１０及
び第２の光透過性層１２０を有する。

【００６２】第１の光透過性層１１０は、複数のレンズ
面１１２を有し、第１の光透過性層１１０とは異なる材
料２０で形成された層が一体的に形成されている。第１
の光透過性層１１０におけるレンズ面１１２とは反対側
面には、基板１１８が設けられている。基板１１８は、
液晶パネルの一部である。第２の光透過性層１２０は、
各レンズ面１１２ごとにレンズ面１２６を有するように
形成されてなる。また、第２の光透過性層１２０には、
第３の光透過性層（この場合は接着層）１２２を介して
基板１２４が設けられている。

【００６３】レンズ面１１２，１２６は、第１又は第２
の光透過性層１１０，１２０とその外側の媒質との界面
であるということもできる。レンズ面１１２，１２６の
一方に光が入射し、他方から光が出射する。レンズ面１
１２，１２６は、積層されてあるいは重なって位置す
る。マイクロレンズアレイが、複数の画素によって画像
を表示する光学装置に組み込まれるときには、レンズ面
１１２，１２６は、各画素（カラー表示の場合にはサブ
画素）に対応するように配置される。

【００６４】レンズ面１１２，１２６の曲率中心を通る
法線は一致することが好ましい。この法線は光軸とな
る。一方のレンズ面１２６は、他方のレンズ面１１２よ
りも緩やかな曲面で形成されている。例えば、レンズ面
１１２，１２６が球面レンズであれば、レンズ１２６の
曲率半径Ｒ₁と、レンズ１１２の曲率半径Ｒ₂とは、Ｒ₂
＜Ｒ₁の関係を有する。

【００６５】本実施の形態によれば、光が入射する側の
レンズ面１２６は緩やかな曲面で形成されているので、
光が入射するときに、光の入射角ｉ（レンズ面１２６の
法線と光線とのなす角）が小さくなる。したがって、反
射する光の量が少なくなり、多くの光が入射するので、
明るさを向上させることができる。一般に、２つの物質
の界面に光が入射すると、一部の光は界面で反射する。
この反射する光の量は、２つの物質の屈折率差が大きい
ほど又は光の入射角が大きいほど大きくなることが知ら
れている。

【００６６】本実施の形態では、第２の光透過性層１２
０の外側に、第１及び第３の光透過性層１１０，１２２
が形成されている。第１、第２及び第３の光透過性層１
１０，１２０，１２２の屈折率（例えば真空に対する屈
折率として絶対屈折率）ｎ₁，ｎ₂，ｎ₃は、ｎ₁＜ｎ₂ ｎ₃＜ｎ₂ の関係を有する。この関係を有することで、第３の光透
過性層１２２から第２の光透過性層１２０に入射する光
は、レンズ面１２６の凸面に入射し、レンズ面１２６の
法線に近づく方向（光軸に近づく方向）に屈折する。そ
して、第２の光透過性層１２０から第１の光透過性層１
１０に入射する光は、レンズ面１１２の凹面に入射し、
レンズ面１１２の法線から離れる方向（光軸に近づく方
向）に屈折する。

【００６７】このようなマイクロレンズアレイが液晶パ
ネルに取り付けられている。液晶パネルは、基板１１８
と基板（ＴＦＴ基板）１２８とを有する。基板１１８に
は、共通電極１３２及び配向膜１３４が形成されてい
る。基板１２８には、個別電極１３６及び薄膜トランジ
スタ１３８が設けられており、これらの上に配向膜１４
０が形成されている。配向膜１３４，１４０間には、液
晶１４２が封入されており、薄膜トランジスタ１３８に
よって制御される電圧によって、液晶１４２が駆動され
るようになっている。

【００６８】マイクロレンズアレイにおいて、緩やかな
曲面となったレンズ面１２６が、光の入射方向に対向し
ている。したがって、反射を少なくして多くの光がマイ
クロレンズアレイに入射し、集光しながら出射する。こ
うして、多くの光が集光して液晶パネルに入射し、明る
い画像を表示することができる。

【００６９】（第５の実施の形態）図７は、本発明を適
用した第５の実施の形態に係る光学装置の一例として撮
像装置を示す図である。撮像装置は、撮像素子（イメー
ジセンサ）を有する。例えば、２次元イメージセンサで
あれば、複数の画素のそれぞれに対応して受光部（例え
ばフォトダイオード）１５０が設けられている。ＣＣＤ
（Charge Coupled Device）型の撮像素子であれば、転
送部１５２を有し、各画素の受光部１５０からの電荷を
高速で転送するようになっている。なお、対応しない画
素から受光部１５０に光が入射しないように遮光膜１５
４を形成してもよい。カラーの撮像素子には、カラーフ
ィルタ１５８を設ける。

【００７０】この撮像素子に、本発明を適用したマイク
ロレンズアレイが取り付けられている。マイクロレンズ
アレイは、第２の実施の形態（図４（Ａ）〜図４（Ｃ）
参照）で説明した内容が該当する光透過性層（第１の光
透過性層）１１０及び第２の光透過性層１２０を有す
る。緩やかな曲面のレンズ面１２６に外部からの光が入
射するようになっている。本実施の形態によれば、多く
の光が集光して受光部１５０に入射するので、鮮明な画
像を生成することができる。詳しい作用効果は第４の実
施の形態で説明した通りである。

【００７１】（第６の実施の形態）図８は、本発明を適
用した第６の実施の形態に係る光学装置を示す図であ
る。この光学装置は、投射型表示装置（液晶プロジェク
ター）である。

【００７２】光学装置２００は、光源２０２と、複数の
液晶パネル２０４，２０６，２０８を有する。液晶パネ
ル２０４，２０６，２０８は、それぞれ、赤色に対応し
た（赤色用の）液晶ライトバルブ（液晶光シャッターア
レイ）、緑色に対応した（緑色用の）液晶ライトバルブ
（液晶光シャッターアレイ）、青色に対応した（青色用
の）液晶ライトバルブ（液晶光シャッターアレイ）であ
る。

【００７３】液晶パネル２０４，２０６，２０８には、
図示しないマイクロレンズアレイが取り付けられてい
る。マイクロレンズアレイには、いずれかの実施の形態
で説明した内容が該当する。

【００７４】光学装置２００は、複数のインテグレータ
レンズを備えた照明光学系と、複数のダイクロイックミ
ラー等を備えた色分離光学系（導光光学系）と、赤色光
のみを反射するダイクロイックミラー面２１０および青
色光のみを反射するダイクロイックミラー面２１２が形
成されたダイクロイックプリズム（色合成光学系）２１
４と、投射レンズ（投射光学系）２１６とを有してい
る。

【００７５】照明光学系は、インテグレータレンズ２１
８および２２０を有している。色分離光学系は、ミラー
２２２、２２４、２２６、青色光および緑色光を反射す
る（赤色光のみを透過する）ダイクロイックミラー２２
８、緑色光のみを反射するダイクロイックミラー２３
０、青色光のみを反射するダイクロイックミラー（また
は青色光を反射するミラー）２３２、集光レンズ２３
４、２３６、２３８、２４０および２４２とを有してい
る。

【００７６】液晶パネル２０４の入射面側（マイクロレ
ンズ基板が位置する面側、すなわちダイクロイックプリ
ズム２１４と反対側）には第１の偏光板（図示せず）が
接合され、液晶パネルの出射面側（マイクロレンズ基板
と対向する面側、すなわちダイクロイックプリズム２１
４側）には第２の偏光板（図示せず）が接合されてい
る。液晶パネル２０６および２０８も、液晶パネル２０
４と同様の構成となっている。これら液晶パネル２０
４、２０６および２０８は、図示しない駆動回路にそれ
ぞれ接続されている。

【００７７】光学装置２００では、ダイクロイックプリ
ズム２１４と投射レンズ２１６とで、光学ブロック２４
４が構成されている。また、この光学ブロック２４４
と、ダイクロイックプリズム２１４に対して固定的に設
置された液晶パネル２０４、２０６および２０８とで、
表示ユニット２４６が構成されている。

【００７８】以下、光学装置２００の作用を説明する。
光源２０２から出射された白色光（白色光束）は、イン
テグレータレンズ２１８および２２０を透過する。この
白色光の光強度（輝度分布）は、インテグレータレンズ
２１８および２２０により均一にされる。インテグレー
タレンズ２１８および２２０を透過した白色光は、ミラ
ー２２２で反射し、その反射光のうちの青色光（Ｂ）お
よび緑色光（Ｇ）は、それぞれダイクロイックミラー２
２８で反射し、赤色光（Ｒ）は、ダイクロイックミラー
２２８を透過する。ダイクロイックミラー２２８を透過
した赤色光は、ミラー２２４で反射し、その反射光は、
集光レンズ２３４により整形され、赤色用の液晶パネル
２０４に入射する。ダイクロイックミラー２２８で反射
した青色光および緑色光のうちの緑色光は、ダイクロイ
ックミラー２３０で反射し、青色光は、ダイクロイック
ミラー２３０を透過する。ダイクロイックミラー２３０
で反射した緑色光は、集光レンズ２３６により整形さ
れ、緑色用の液晶パネル２０６に入射する。ダイクロイ
ックミラー２３０を透過した青色光は、ダイクロイック
ミラー（またはミラー）２３２で反射し、その反射光
は、ミラー２２６で反射する。青色光は、集光レンズ２
３８、２４０および２４２により整形され、青色用の液
晶パネル２０８に入射する。

【００７９】このように、光源２０２から出射された白
色光は、色分離光学系により、赤色、緑色および青色の
三原色に色分離され、それぞれ、対応する液晶パネルに
導かれ入射する。この際、液晶パネル２０４が有する液
晶パネルの各画素（薄膜トランジスタとこれに接続され
た画素電極）は、赤色用の画像信号に基づいて作動する
駆動回路（駆動手段）により、スイッチング制御（オン
／オフ）、すなわち変調される。同様に、緑色光および
青色光は、それぞれ、液晶パネル２０６および２０８に
入射し、それぞれの液晶パネルで変調され、これにより
緑色用の画像および青色用の画像が形成される。この
際、液晶パネル２０６が有する液晶パネルの各画素は、
緑色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路によりス
イッチング制御され、液晶パネル２０８が有する液晶パ
ネルの各画素は、青色用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される。これにより赤
色光、緑色光および青色光は、それぞれ、液晶パネル２
０４、２０６および２０８で変調され、赤色用の画像、
緑色用の画像および青色用の画像がそれぞれ形成され
る。

【００８０】液晶パネル２０４により形成された赤色用
の画像、すなわち液晶パネル２０４からの赤色光は、面
２４８からダイクロイックプリズム２１４に入射し、ダ
イクロイックミラー面２１０で反射し、ダイクロイック
ミラー面２１２を透過して、出射面２５０から出射す
る。液晶パネル２０６により形成された緑色用の画像、
すなわち液晶パネル２０６からの緑色光は、面２５２か
らダイクロイックプリズム２１４に入射し、ダイクロイ
ックミラー面２１０および２１２をそれぞれ透過して、
出射面２５０から出射する。液晶パネル２０８により形
成された青色用の画像、すなわち液晶パネル２０８から
の青色光は、面２５６からダイクロイックプリズム２１
４に入射し、ダイクロイックミラー面２１２で反射し、
ダイクロイックミラー面２１０を透過して、出射面２５
０から出射する。

【００８１】このように、液晶パネル２０４、２０６お
よび２０８からの各色の光、すなわち液晶パネル２０
４、２０６および２０８により形成された各画像は、ダ
イクロイックプリズム２１４により合成され、これによ
りカラーの画像が形成される。この画像は、投射レンズ
２１６により、所定の位置に設置されているスクリーン
２５４上に投影（拡大投射）される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｄ）は、本発明を適用した
第１の実施の形態に係るマイクロレンズアレイの製造方
法を説明する図である。

【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、本発明を適用した
第１の実施の形態に係るマイクロレンズアレイの製造方
法を説明する図である。

【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｂ）は、本発明を適用した
第１の実施の形態に係るマイクロレンズアレイの製造方
法を説明する図である。

【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、本発明を適用した
第２の実施の形態に係るマイクロレンズアレイの製造方
法を説明する図である。

【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｂ）は、本発明を適用した
第３の実施の形態に係るマイクロレンズアレイの製造方
法を説明する図である。

【図６】図６は、本発明を適用した第４の実施の形態に
係る光学装置を示す図である。

【図７】図７は、本発明を適用した第５の実施の形態に
係る光学装置を示す図である。

【図８】図８は、本発明を適用した第６の実施の形態に
係る光学装置を示す図である。

【符号の説明】

１０原盤１２曲面部１４凹部１６溶液２０材料２２光透過性層前駆体２６光透過性層２８レンズ面５０原盤５２曲面部５４凹部５６光透過性層前駆体５８光透過性層６０レンズ面１１０光透過性層１１２レンズ面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｌ 11:00 Ｂ２９Ｌ 11:00 (72)発明者吉澤睦美長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内Ｆターム(参考） 4F204 AA36 AC05 AH75 EA03 EB01 EB25 EE22 EF27 EK17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の曲面部と各曲面部を避けて形成さ
れた凹部とを有する原盤の形状を光透過性層前駆体に転
写することを含み、前記凹部に前記光透過性層前駆体とは異なる材料を設け
た後に、前記原盤に前記光透過性層前駆体を設けて光透
過性層を形成し、その後、前記凹部に設けられた前記材
料及び前記光透過性層を、一体的に前記原盤から剥離す
るマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項２】請求項１記載のマイクロレンズアレイの
製造方法において、前記凹部は各曲面部を囲んで形成され、各曲面部は凸部
であるマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項３】請求項１記載のマイクロレンズアレイの
製造方法において、前記凹部は各曲面部を囲んで形成され、各曲面部は凹部
であるマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかに記載
のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記凹部に設ける前記材料は、遮光性材料であるマイク
ロレンズアレイの製造方法。
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれかに記載
のマイクロレンズアレイの製造方法において、溶剤に前記材料が溶けてなる溶液を前記曲面部及び前記
凹部上に設けた後、前記溶剤を減らして前記凹部に少な
くとも前記材料を設けるマイクロレンズアレイの製造方
法。
【請求項６】請求項５記載のマイクロレンズアレイの
製造方法において、前記溶液は、前記曲面部の表面との親和性が低いマイク
ロレンズアレイの製造方法。
【請求項７】請求項６記載のマイクロレンズアレイの
製造方法において、前記溶剤を揮発させて前記凹部に前記溶質を堆積させる
マイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項８】請求項１から請求項７のいずれかに記載
の方法によって製造されたマイクロレンズアレイ。
【請求項９】複数のレンズ面が形成されてなる光透過
性層と、前記光透過性層とは異なる材料で形成され、前記光透過
性層における前記レンズ面が形成された面上で各レンズ
面を囲む層と、を一体的に有するマイクロレンズアレイ。
【請求項１０】請求項９記載のマイクロレンズアレイ
において、各レンズ面を囲む前記層は、遮光性材料で形成されてな
るマイクロレンズアレイ。
【請求項１１】請求項９又は請求項１０記載のマイク
ロレンズアレイにおいて、各レンズ面は、凹面であり、各レンズ面の周縁部に、各
レンズ面を囲む前記層が位置してなるマイクロレンズア
レイ。
【請求項１２】請求項９又は請求項１０記載のマイク
ロレンズアレイにおいて、各レンズ面は、凸面であり、各レンズ面を囲む前記層
は、凸部であるマイクロレンズアレイ。
【請求項１３】請求項９から請求項１２のいずれかに
記載のマイクロレンズアレイを有する光学装置。
【請求項１４】請求項１３記載の光学装置において、光源をさらに有する光学装置。
【請求項１５】請求項１３記載の光学装置において、撮像素子をさらに有する光学装置。