JP2003139910A - 光学素子、その製造方法およびその製造装置、並びにそれを用いた液晶表示装置および画像投影型表示装置 - Google Patents

光学素子、その製造方法およびその製造装置、並びにそれを用いた液晶表示装置および画像投影型表示装置

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JP2003139910A
JP2003139910A JP2001333117A JP2001333117A JP2003139910A JP 2003139910 A JP2003139910 A JP 2003139910A JP 2001333117 A JP2001333117 A JP 2001333117A JP 2001333117 A JP2001333117 A JP 2001333117A JP 2003139910 A JP2003139910 A JP 2003139910A
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Shinichi Higo
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 気泡の混入が少なく一様なマイクロレンズア
レイを製造でき、樹脂の厚みの均一性を維持でき、アラ
イメント精度が高く、製造時間が短くて量産に適した光
学素子およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 貼り合わせた際に少なくとも一つ以上の
開口部８ａを有するウエハの周辺部に樹脂シールパター
ン８を持った基板４と、これと対となる基板５を貼り合
わせ、２枚の基板４，５の内部空間に気圧差を利用して
光学素子の主体となる樹脂１６を開口部８ａから注入
し、注入後、開口部８ａを樹脂で封止し、それぞれの樹
脂は光または熱、あるいはその両方によって個別、また
は同時に硬化させて２枚の基板４，５間に樹脂１６が充
填されたマイクロレンズアレイ基板を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクタ
等の光学機器に使用されるマイクロレンズアレイを用い
た光学素子、その製造方法およびその製造装置、並びに
それを用いた液晶表示装置および画像投影型表示装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロレンズアレイは、サブミクロン
オーダの精度を有する微細なレンズを二次元的に多数配
列したレンズの集合体である。このマイクロレンズアレ
イを例えば液晶パネルの画素開口部に集光させることに
より、液晶プロジェクタの明るさを向上させることがで
きるし、半導体レーザアレイの出射光をファイバアレイ
に高精度に結合することができるなど、近年の光学機器
には欠かせない技術となっている。
【０００３】従来のマイクロレンズアレイの製造方法に
は、凸型マイクロレンズの場合は、感光性モノマーを紫
外線で重合させ、露光部分と非露光部分との間に生じる
浸透圧の差により露光部分を膨潤させて凸型のレンズ形
状を得る膨潤法、あるいは、感光性樹脂の膜を円形にパ
ターニングした後、その樹脂の融点以上に加熱溶融して
表面張力によりレンズ形状を得る方法等がある。また、
凹型マイクロレンズの場合は、ガラス基板上にマスクを
形成し、マスク開口部から基板表面をフッ酸等でエッチ
ングして半球状の凹部を形成するガラスエッチング法が
ある。別の方法としては、基材を機械加工して凹凸のレ
ンズ形状を形成する機械加工法もある。さらに、いずれ
かの方法で凹型または凸型の原板を製作し、この原板に
より凹凸反転転写することにより凸凹のマイクロレンズ
アレイを形成する方法もある。
【０００４】このようにして形成されたマイクロレンズ
アレイは、焦点距離の調整等を目的として、レンズ形成
側の凹凸面に、マイクロレンズアレイの屈折率と異なる
屈折率を有する樹脂を介して透明な対向基板を接着する
ようにしている。この接着の際に問題になるのが、気泡
が樹脂中に生じることである。空気の屈折率と樹脂の屈
折率とは異なるため、気泡の存在は、光学的に致命的で
ある。
【０００５】この気泡をなくすための接着法が各種提案
されている。特開平８−２０９０７６号公報には、下面
の一部から樹脂が垂れ下がった平板と、上面の一部もし
くは全面に樹脂を付与された別の平板とを重ねることに
より、両平板を互いに貼り合わせる方法が開示されてい
る。この方法により、貼り合わせる上側の平板の下面に
付着された樹脂は一本に垂れ下がり、その下端面は表面
張力により滑らかな曲面となって、下側の平板の上面に
付着した樹脂と一点で接触する。このとき、互いに接触
した樹脂はその表面張力によって、点状の接触状態から
接触面が次第に周囲に広がる。こうして、樹脂同士の接
触面が貼り合わせ面全面に広がり、２枚の平板が樹脂に
よって接合される。このように、２枚の平板の間で樹脂
が点状から面上に次第に広がるため、従来のように樹脂
と貼り合わせする平板との間に微小空間ができず、樹脂
中に気泡を生じない、というものである。
【０００６】他の貼り合わせ方法としては、スピンコー
ターを使用する方法がある。これは、スピンコーターに
より、固定した基板を一定速度でスピンさせて、中心位
置の真上から樹脂を滴下し、遠心力により均一に樹脂を
塗布し、その後、基板を重ねるものである。
【０００７】さらに、ＤＶＤ（Digital Versatile Dis
c）製造方法は、二枚の円盤基板の中心に樹脂を塗布
し、上下から圧を加えながらスピンさせ、均一に樹脂を
塗布し、その後樹脂を硬化させて基板を接着させる方法
である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前掲の
特開平８−２０９０７６号公報に開示された平板貼り合
わせ方法では、２枚の平板をそのまま貼り合わせるの
で、平板同士のアライメント精度が低い。また貼り合わ
せるときの微小な気泡の噛み込みが起き易く、検査が必
要となる。
【０００９】また、前記のスピンコーターを使用する方
法では、溶剤による希釈など樹脂の粘度の調整と、樹脂
層の均一性のためにスピンコーターの角速度の調整が必
要で調整に手間がかかるとともに煩雑な作業を要する。
また、樹脂厚がミクロンオーダーで比較的薄いので、そ
れ以上の厚い樹脂厚が要求される場合は何回にも渡る塗
布が必要となり、手間と時間がかかる。さらに、樹脂塗
布後の基板重ねでは、その接着部分での不具合がおこる
可能性がある。また、基板同士のアライメント精度が低
い。
【００１０】前記のＤＶＤ製造方法では、圧を加えなが
ら基板をスピンさせるときに微小な気泡あるいは形状の
影響により樹脂がまわりこみ、存在しない真空気泡が発
生する恐れがあり。また、アライメント精度が低い。
【００１１】さらに、上記の３つのいずれの方法も、基
板間のギャップ制御が難しいという問題がある。
【００１２】本発明が解決しようとする課題は、気泡の
混入が少なく一様なマイクロレンズアレイを製造でき、
樹脂の厚みの均一性を維持でき、アライメント精度を要
求される場合はその精度が高く、製造時間が短くて量産
に適した光学素子、その製造方法およびその製造装置、
並びにそれを用いた液晶表示装置および画像投影型表示
装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の光学素子は、それぞれの外面が平面であり
少なくとも一方の内面にマイクロレンズのパターンが形
成された第１および第２の透明基板と、所定間隔を隔て
て対向した前記第１および第２の透明基板の間に、前記
マイクロレンズのパターンの凹凸を埋めるように充填さ
れた、前記第１および第２の透明基板の屈折率とは異な
る屈折率の合成樹脂層とからなる構成とする。あるい
は、両面が平面である第１および第２の透明基板と、所
定間隔を隔てて対向した前記２枚の透明基板の間に配置
され、前記２枚の透明基板の少なくとも一方の内面にマ
イクロレンズのパターンが形成され、前記第１および第
２の透明基板の屈折率とは異なる屈折率のマイクロレン
ズ構成体と、このマイクロレンズ構成体のパターンの凹
凸を埋めるように充填された、前記第１および第２の透
明基板並びに前記マイクロレンズ構成体の屈折率とは異
なる屈折率の合成樹脂層とからなる構成とする。これら
の構成の光学素子は、透明基板と一体または別体に形成
されたマイクロレンズのパターンとその間に充填された
合成樹脂層との組み合わせにより、集光効率の高い光学
素子が得られる。
【００１４】本発明の光学素子の製造方法は、貼り合わ
せた際に少なくとも一つの開口部が形成されるように周
辺部に樹脂シールパターンを持った基板と対となる２枚
の基板同士を貼り合わせ、前記２枚の基板の内部空間に
は気圧差を利用して光学素子の主体となる樹脂を前記開
口部から注入し、注入後、前記開口部を樹脂で封止し、
それぞれの樹脂は光または熱、あるいはその両方によっ
て個別、または同時に硬化させる工程とを有し、これに
より前記２枚の基板間に樹脂が充填されたマイクロレン
ズアレイ基板を製造するものである。ここで、２枚の基
板ともマイクロレンズアレイのパターンを持つ場合はア
ライメントを要求されるため、アライメントマークを利
用してアライメントを行って貼り合わせる。この製造方
法により、２枚の基板間に開口部から樹脂が注入される
ことになり、気泡の混入のない、樹脂の厚みが均一で、
アライメント精度を要求される場合はその精度が高い光
学素子が一連の一度の工程で製造される。
【００１５】本発明の液晶表示装置は、前記の光学素子
を用いたものである。また、本発明の画像投影型表示装
置は、光源と、その液晶表示装置と、この液晶表示装置
を透過した出射光を投影するレンズとを備えたものであ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本実施の形態で用いる基板の種類を
示す平面図である。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す
第１基板１と第２基板２，第３基板３は対になる基板
（ウエハ）であり、第１基板１、第３基板３には複数の
マイクロレンズアレイの形状にパターニングされたパタ
ーン部分１ａ，３ａを有している。また図１（ｄ）と
（ｅ），（ｆ）に示す第４基板４と第５基板５，第６基
板６は対になる基板であり、第４基板４，第６基板６に
は単数のマイクロレンズアレイの形状にパターニングさ
れたパターン部分４ａ，６ａを有している。第１基板１
と第３基板３、第４基板４と第６基板６が対となる場
合、パターンの最小単位（画素）の凹凸と、ＸＹ方向の
大きさは同じで、深さ方向が異なるパターン部分１ａと
３ａ、４ａと６ａとなる。
【００１７】図２はパターン部分１ａ，３ａ，４ａまた
は６ａの形状の例を示す拡大断面図である。図２（ａ）
は基板１，３，４または６となるベースガラスに所定の
方法で半球面または非球面の凹形状からなるパターン部
分１ａ，３ａ，４ａ，６ａが形成されたパターンＡを、
（ｂ）はベースガラスの表面より突出した状態に球面ま
たは非球面の凸形状からなるパターン部分１ａ，３ａ，
４ａ，６ａが形成されたパターンＢを、（ｃ）はベース
ガラスの表面から突出しないように球面または非球面の
凸形状からなるパターン部分１ａ，３ａ，４ａ，６ａが
形成されたパターンＣを、（ｄ）はベースガラスの上部
に付着形成された有機体７の表面に凸形状からなるパタ
ーン部分１ａ，３ａ，４ａ，６ａが形成されたパターン
Ｄを、（ｅ）はベースガラスの上部に付着形成された有
機体５の表面に凹形状からなるパターン部分１ａ，３
ａ，４ａ，６ａが形成されたパターンＥをそれぞれ示し
ている。パターンＤ，Ｅのベースガラス上に形成される
有機体７ａの材質としては、屈折率ｎ＝１．５６７のダ
イキン工業社製樹脂ＵＶ−４０００、有機体７ｂの材質
としては屈折率ｎ＝１．４５３のダイキン工業社製樹脂
ＵＶ−１０００等を挙げることができる。
【００１８】以下、本発明の実施形態による光学素子の
製造方法について、図３〜図７を参照して説明する。図
３はシールパターンの例を示す正面図、図４はアライメ
ントマークを示す斜視図、図５は真空注入装置の例を示
す概略図、図６は光学素子製造のプロセスフロー図、図
７は光学素子の断面概略図である。
【００１９】ステップ１００：シール樹脂塗布 第１基板１，第３基板３，第４基板４または第６基板６
の外周部分にシールパターン形成樹脂８を、図３（ａ）
または（ｂ）に示すような開口部８ａ，８ｂのあるシー
ルパターン、あるいは、図３（ｃ）または（ｄ）に示す
ような開口部８ａのみを設けたシールパターンで塗布す
る。その塗布方法は、ディスペンス法またはスクリーン
印刷によることができる。ディスペンス法とは、ディス
ペンサーと呼ばれる注射器型シリンジに樹脂を詰め、空
気又はＮ2により押し出しながらパターンを描く方法で
ある。
【００２０】ステップ１１０：基板重ね合わせ 第１基板１または第４基板４と対になる第２基板２、第
３基板３または第５基板５、第６基板６を２枚の基板に
あるアライメントマーク、外形等により位置合わせを行
い、貼り合わせる。一方がパターニングありで他方がな
しの場合は外形のみのアライメントを行う。対になる基
板の双方がパターニングありの場合は、そのパターニン
グは画素の大きさ（凹、凸）は同じでその形状、深さが
違うパターンであるので、両パターンが一致するよう
に、アライメントマークを利用してアライメントを行
い、両基板を貼り合わせる。図４は第４基板４と第６基
板６を位置合わせする際のアライメントマーク９，１０
を示している。
【００２１】ステップ１２０：シール樹脂硬化 ステップ１００において塗布したシールパターンの樹脂
を、光または熱、あるいはその両方によって硬化させ
る。このときの硬化度はその後の工程に影響を出さない
程度とする。硬化度が大きすぎると、注入樹脂の硬化時
に応力が大きく、反りが生じてしまう。
【００２２】ステップ１３０：本体樹脂注入 光学素子の主体となる樹脂は減圧雰囲気中に置くなどし
て、あらかじめ脱泡を行っておく。前ステップ１２０で
形成された空セルはシールパターンを形成するシールパ
ターン形成樹脂８による開口部８ａ，８ｂおよび空隙部
を持ち、その内部空間に気圧差を利用した装置により光
学素子の主体となる樹脂を注入する。
【００２３】図５はその真空注入装置の例を示す概略図
である。真空注入装置を形成する真空チャンバ１１は、
真空ポンプ１２により内部が減圧される。真空チャンバ
１１の内部にはテーブル１３が設けられ、その上に空き
セル１４が、開口部８ａが下向きになるように所要個数
セットされる。テーブル１３には、溶融状態の樹脂１６
を山盛り状態で収納された樹脂ポート１５が昇降機１７
により昇降可能に設置されている。真空チャンバ１１に
はバルブ１８，１９が設けられており、バルブ１８，１
９の開閉により、不活性ガスに類した窒素ガスが出入り
して、樹脂１６及び空きセル１４の酸化を防止してい
る。
【００２４】樹脂注入に際して、１００Ｐａ以下に減圧
された環境下で、昇降機１７により樹脂ポート１５を上
昇させ、溶融状態の樹脂１６が空きセル１４の開口部８
ａに接するようにする。基板が開口部８ｂのように上部
に開口する開口部を有する場合はディスペンス用シリン
ダに樹脂を詰めたものを近づけ、樹脂で封止されるよう
にする。その後、真空ポンプ１２を運転して真空チャン
バ１１の内部を昇圧すると、その気圧差により樹脂１６
が空きセル１４の開口部８ａから空きセル１４の空隙部
に浸入し、空隙部を満たす。
【００２５】ステップ１４０：封止樹脂封止 空きセル１４の開口部８ａ，８ｂを樹脂により封止す
る。
【００２６】ステップ１５０：封止樹脂硬化 ステップ１４０において封止した樹脂を光または熱、あ
るいはその両方によって硬化させる。このときの硬化度
は前記シール樹脂硬化と同様に、その後の工程に影響を
出さない程度とする。
【００２７】ステップ１６０：本体樹脂硬化 空きセル１４の空隙部に充填した、光学素子の主体とな
る樹脂を光または熱、あるいはその両方によって硬化さ
せる。このとき、場合により、フラットを保つために、
万力のような応力緩和のための挟み込み冶具を使用す
る。
【００２８】ステップ１７０：シール樹脂、封止樹脂硬
化 ステップ１５０，１６０における硬化を再度行い、完全
硬化させる。
【００２９】このようにして、マイクロレンズアレイの
機能を有する光学素子を得ることができる。ただし、ス
テップ１４０及び１５０は省略することができる。第
１、第２および第３基板１，２，３を用いて製造された
複数の光学素子は、研磨及びダイシングにより個々の素
子にカットして使用される。
【００３０】図７は、このようにして製造された個々の
光学素子の例ＡＳ，ＢＳ，ＣＳ，ＤＳ，ＥＳ，ＡＷ，Ｂ
Ｗ，ＣＷ，ＤＷ，ＥＷの断面概略図を示す。パターンＡ
Ｓ〜ＥＳは、パターンのある基板と、フラットな基板の
組み合わせの場合を示し、パターンＡＷ〜ＥＷはパター
ンのある基板同士（画素のＸＹ方向の大きさ、凹か凸の
形状は同じで曲率や深さが異なる）の場合を示してい
る。ウエハ基板による場合はシール樹脂はない。
【００３１】パターンＡＳ：ベースガラスに凹型マイク
ロレンズパターンが形成され、平板のカバーガラスとの
間に有機体７ｃからなる樹脂層が形成されている。 パターンＢＳ：ベースガラスにベースガラスの周辺面よ
りも突出した凸型マイクロレンズパターンが形成され、
平板のカバーガラスとの間に有機体７ｄからなる樹脂層
が形成されている。 パターンＣＳ：ベースガラスにベースガラスの周辺面と
同じレベルに頂部がある凸型マイクロレンズパターンが
形成され、平板のカバーガラスとの間に有機体７ｄから
なる樹脂層が形成されている。 パターンＤＳ：平板であるベースガラスとカバーガラス
の間に凸型のマイクロレンズパターン部分を有する有機
体７ａを貼り付け、カバーガラスとの間に有機体７ｅか
らなる樹脂を充填した樹脂層が形成されている。 パターンＥＳ：平板であるベースガラスとカバーガラス
の間に凹型のマイクロレンズパターン部分を有する有機
体７ｂを貼り付け、カバーガラスとの間に有機体７ｆか
らなる樹脂を充填した樹脂層が形成されている。
【００３２】パターンＡＷ：ベースガラスおよびカバー
ガラスにそれぞれ凹型マイクロレンズパターンが形成さ
れ、両者の凹型のパターン部分の間に有機体７ｃからな
る樹脂層が形成されている。 パターンＢＷ：ベースガラスおよびカバーガラスにそれ
ぞれガラスの周辺面よりも突出した凸型マイクロレンズ
パターンが形成され、両者の凸型のパターン部分の間に
有機体７ｄからなる樹脂層が形成されている。 パターンＣＷ：ベースガラスおよびカバーガラスにそれ
ぞれガラスの周辺面と同じレベルに頂部がある凸型マイ
クロレンズパターンが形成され、両者の凸型のパターン
部分の間に有機体７ｄからなる樹脂層が形成されてい
る。 パターンＤＷ：平板であるベースガラスとカバーガラス
の間にそれぞれ凸型のマイクロレンズパターン部分を有
する有機体７ａを貼り付け、両者の間に有機体７ｅから
なる樹脂を充填した樹脂層が形成されている。 パターンＥＷ：平板であるベースガラスとカバーガラス
の間にそれぞれ凹型のマイクロレンズパターン部分を有
する有機体７ｂを貼り付け、両者の間に有機体７ｆから
なる樹脂を充填した樹脂層が形成されている。
【００３３】上記基板１〜６は、光学素子となりうる透
過率、すなわち４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光で６
０％以上の透過率を有する無機材料、あるいは有機体と
することが好ましい。６０％未満であると、液晶表示素
子での性能が充分発揮できず、好ましくない。
【００３４】上記基板１〜６は一方または両方がマイク
ロレンズアレイとして機能する凹凸のパターン形状をも
つ。両方がマイクロレンズアレイである場合は、一方の
マイクロレンズアレイの焦点距離を他方のマイクロレン
ズアレイにより短くできる。また、入射光の発散角によ
らず、出射光発散角が一定で、集光効率を上げることが
できる。
【００３５】上記基板は、図２（ｄ），（ｅ）に示した
ように、無機平板上に凹凸のパターン形状をもった有機
体７ａ，７ｂとし、屈折率をガラスとは異なったものに
設定することができる。また、カバーガラス、ベースガ
ラスの屈折率をｎ0とし、有機体７ａ，７ｂ，７ｃ，７
ｄ，７ｅ，７ｆの屈折率をそれぞれｎa，ｎb，ｎc，
ｎd，ｎe，ｎfとすると、次式が成り立つ。 ｎb，ｎe，ｎd＜ｎ0＜ｎa，ｎf，ｎc・・・・・・・（式１）
【００３６】シールパターンを形成するシールパターン
形成樹脂８はエポキシ系かアクリル系あるいはその混合
系で、光または熱、あるいはその両方によって硬化す
る。
【００３７】シールパターンを形成するシールパターン
形成樹脂８には、ギャップ制御のためのギャップ制御剤
を適量（０．５〜１０質量％）入れることがある。ギャ
ップ制御剤としては無機材料を用いることができ、これ
を混入することにより、樹脂厚の均一化を図ることがで
きる。また、透湿性制御のために無機材料からなるフィ
ラーを適量入れることがある。これを入れることによ
り、透湿性を抑制できる。
【００３８】アライメント方法の一つとして、例えば特
開２０００−３４７２０１号公報に示すように、少なく
とも一方の対向面が凹状に反った状態でアライメントを
行う。
【００３９】光学素子の主体となる樹脂１６は、基板１
〜６の屈折率に比較して高屈折率または低屈折率でパタ
ーン部分を境にしての二者間屈折率の差は０．０５以上
とし、焦点距離の調整を行う。この樹脂は、光または
熱、あるいはその両方によって硬化する樹脂を用いるこ
とができる。
【００４０】場合により、光学素子の主体となる樹脂１
６の注入の前処理として減圧、窒素封入等により樹脂中
に溶解したガスを取り除く脱泡工程を入れる。
【００４１】光学素子の主体となる樹脂１６の注入方法
は、空隙を当該樹脂で満たすのに十分である１００Ｐａ
以下の減圧状態から少なくとも一回以上、任意の気圧に
て任意の時間、例えば１分以上の保持時間を持ち、複数
回であればそれを繰り返し、その後常圧まで昇圧する多
段階昇圧方法を採用することにより、注入を徐々に、確
実に行うことができる。
【００４２】場合により、開口部を封止する際に、基板
の反りを矯正するために基板の両方から挟み込んで加圧
する。
【００４３】このようにして製造された光学素子は、液
晶表示素子、液晶表示装置、液晶プロジェクタ、電子式
ビューファインダー、光学プリズム等を備えた高精度光
学機器に使用することができる。
【００４４】
【発明の効果】上述したように、本発明の光学素子によ
れば、透明基板と一体または別体に形成されたマイクロ
レンズのパターンとその間にマイクロレンズのパターン
の凹凸を埋めるように充填された合成樹脂層とからな
り、集光効率の高い光学素子となる。特に二重のパター
ンを有する場合は、入射光の発散角によらず、出射光の
発散角が一定で集光効率を上げることができる。
【００４５】また、本発明の光学素子の製造方法によれ
ば、貼り合わせた際に少なくとも一つの開口部を有する
ウエハの周辺部に樹脂シールパターンを持った基板と対
となる２枚の基板同士をアライメントにより貼り合わ
せ、２枚の基板の内部空間に気圧差を利用して樹脂を注
入し、硬化させて２枚の基板間に樹脂が充填されたマイ
クロレンズアレイ基板を製造する工程を有することによ
り、２枚の基板間に開口部から樹脂が注入されることに
なり、気泡の混入のない、樹脂の厚みが均一で、アライ
メント精度が高い光学素子が一連の一度の工程で製造さ
れる。これにより、高品質のマイクロレンズアレイを有
する光学素子を短時間で製造でき、量産性に優れた方法
となる。
【００４６】本発明の光学素子を用いた液晶表示装置お
よび画像投影型表示装置によれば、高品質のマイクロレ
ンズアレイによる精度のよい装置を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態で用いる基板の種類を示す平面
図である。
【図２】 パターン部分の形状の例を示す拡大断面図で
ある。
【図３】 シールパターンの例を示す正面図である。
【図４】 アライメントマークを示す斜視図である。
【図５】 真空注入装置の例を示す概略図である。
【図６】 光学素子製造のプロセスフロー図である。
【図７】 光学素子の断面概略図である。
【符号の説明】
１ 第１基板 １ａ パターン部分 ２ 第２基板 ３ 第３基板 ３ａ パターン部分 ４ 第４基板 ４ａ パターン部分 ５ 第５基板 ６ 第６基板 ６ａ パターン部分 ７ａ〜７ｆ 有機体 ８ シールパターン形成樹脂 ８ａ，８ｂ 開口部 ９，１０ アライメントマーク １１ 真空チャンバ １２ 真空ポンプ １３ テーブル １４ 空きセル １５ 樹脂ポート １６ 樹脂 １７ 昇降機 １８，１９ バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 EA12 FA29 HA24 HA25 HA28 MA02 MA04 MA06 MA20 2H091 FA26X FA29Z FA41Z FB02 FB03 FB04 FB06 FB13 FC13 FC23 FD12 FD15 GA01 KA01 LA12 LA17 LA18 MA07 MA10

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 それぞれの外面が平面であり少なくとも
    一方の内面にマイクロレンズのパターンが形成された第
    １および第２の透明基板と、 所定間隔を隔てて対向した前記第１および第２の透明基
    板の間に、前記マイクロレンズのパターンの凹凸を埋め
    るように充填された、前記第１および第２の透明基板の
    屈折率とは異なる屈折率の合成樹脂層とからなる光学素
    子。
  2. 【請求項２】 前記基板は光学素子となりうる４００ｎ
    ｍ〜７００ｎｍで６０％以上の透過率を有する無機、あ
    るいは有機体であることを特徴とする請求項１記載の光
    学素子。
  3. 【請求項３】 両面が平面である第１および第２の透明
    基板と、 所定間隔を隔てて対向した前記２枚の透明基板の間に配
    置され、前記２枚の透明基板の少なくとも一方の内面に
    マイクロレンズのパターンが形成され、前記第１および
    第２の透明基板の屈折率とは異なる屈折率のマイクロレ
    ンズ構成体と、 このマイクロレンズ構成体のパターンの凹凸を埋めるよ
    うに充填された、前記第１および第２の透明基板並びに
    前記マイクロレンズ構成体の屈折率とは異なる屈折率の
    合成樹脂層とからなる光学素子。
  4. 【請求項４】 前記基板は光学素子となりうる４００ｎ
    ｍ〜７００ｎｍで６０％以上の透過率を有する無機、あ
    るいは有機体であることを特徴とする請求項３記載の光
    学素子。
  5. 【請求項５】 貼り合わせた際に少なくとも一つの開口
    部が形成されるように周辺部に樹脂シールパターンを持
    った基板と、これと対となる基板とを貼り合わせる工程
    と、 前記２枚の基板の内部空間に気圧差を利用して光学素子
    の主体となる樹脂を前記開口部から注入する工程と、 注入後、前記開口部を樹脂で封止する工程と、 それぞれの樹脂を光または熱、あるいはその両方によっ
    て個別、または同時に硬化させる工程とを有し、 これにより、前記２枚の基板間に樹脂が充填されたマイ
    クロレンズアレイ基板を製造することを特徴とする光学
    素子の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記シールパターンを形成する樹脂は、
    エポキシ系またはアクリル系あるいはその混合系である
    ことを特徴とする請求項５記載の光学素子の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記シールパターンを形成する樹脂中に
    ギャップ制御を行うためのギャップ制御剤を０．５〜１
    ０質量％混合したことを特徴とする請求項５記載の光学
    素子の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記シールパターンを形成する樹脂中に
    透湿性制御のためのフィラーを混合したことを特徴とす
    る請求項５記載の光学素子の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記２枚の基板同士の貼り合わせにアラ
    イメントマークを用いることを特徴とする請求項５記載
    の光学素子の製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記２枚の基板同士の貼り合わせに際
    し、少なくとも一方の対向面が凹んだ状態でアライメン
    トを行うことを特徴とする請求項９に記載の光学素子の
    製造方法。
  11. 【請求項１１】 光学素子の主体となる樹脂は、注入に
    際して、前処理として減圧、窒素封入等の脱泡工程を含
    むことを特徴とする請求項５記載の光学素子の製造方
    法。
  12. 【請求項１２】 光学素子の主体となる樹脂の注入に際
    して、空隙を当該樹脂で満たすのに十分である減圧状態
    から少なくとも一回以上、任意の気圧にて任意の時間の
    保持時間を持ち、複数回であればそれを繰り返し、その
    後常圧まで昇圧する多段階昇圧を行うことを特徴とする
    請求項５記載の光学素子の製造方法。
  13. 【請求項１３】 封止する際に両方から挟み込んで加圧
    することによって基板の反りを矯正することを特徴とす
    る請求項５記載の光学素子の製造方法。
  14. 【請求項１４】 光学素子の主体となる樹脂を硬化させ
    る際に生じる応力による剥がれ、クラック等をなくすた
    めに、応力緩和のための挟み込み治具を使用することを
    特徴とする請求項５記載の光学素子の製造方法。
  15. 【請求項１５】 貼り合わせた際に少なくとも一つの開
    口部が形成されるように周辺部に樹脂シールパターンを
    持った基板と対となる２枚の基板同士を貼り合わせる基
    板貼り合わせ手段と、 前記２枚の基板の内部空間には気圧差を利用して光学素
    子の主体となる樹脂を前記開口部から注入する樹脂注入
    手段と、 注入後、前記開口部を樹脂で封止する封止手段と、 それぞれの樹脂を光または熱、あるいはその両方によっ
    て個別、または同時に硬化させて前記２枚の基板間に樹
    脂が充填されたマイクロレンズアレイ基板を製造する硬
    化手段とを有する光学素子の製造装置。
  16. 【請求項１６】 前記樹脂注入手段は、 真空ポンプにより内部が減圧される真空チャンバと、 前記真空チャンバの内部に設置されたテーブルと、 前記貼り合わされた２枚の基板の開口部が下向きになる
    ようにセットされる空きセルと、 前記テーブルに昇降可能に設置され、溶融状態の樹脂を
    山盛り状態で収納する樹脂ポートと、を備え、 前記真空チャンバの内部を昇圧することにより前記空き
    セルの開口部を介して前記貼り合わされた２枚の基板の
    開口部から樹脂を充填するようにしたことを特徴とする
    請求項１５記載の光学素子の製造装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１から４のいずれかの項に記載
    された光学素子を用いた液晶表示装置。
  18. 【請求項１８】 光源と、 請求項１７記載の液晶表示装置と、 この液晶表示装置を透過した出射光を投影するレンズと
    を備えた画像投影型表示装置。
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