JP2008310213A

JP2008310213A - マイクロレンズアレイ付き部品の製造方法およびマイクロレンズアレイ付き部品

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Publication number: JP2008310213A
Application number: JP2007159836A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Saito; 淳斎藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2008-12-25
Anticipated expiration: 2027-06-18
Also published as: JP4888241B2

Abstract

【課題】簡便な方法により成形中に精度良くアライメントマークを付したマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法と、アライメントマークを付したマイクロレンズアレイ付き部品を提供すること。
【解決手段】成形基板に２段階に分けてエッチングを施してマイクロレンズ形成用と第２アライメントマーク形成用の２種の成形面を設けた成形型２２を作製した後、着色樹脂２３で第２アライメントマーク２４を形成する工程と、前記成形型２２に透明樹脂２５を塗布する工程と、前記第２アライメントマーク２４と基板２上の基板側マーク５とを用いて両者を位置決めし、前記成形型２２に前記基板２を配置する工程と、前記成形型２２と前記基板２を密着させたまま前記透明樹脂２５を硬化させることにより前記基板２上に前記透明樹脂２５で構成されるマイクロレンズ３と、アライメントマークとして利用できるレンズ側マーク４とを同時に作製する工程とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、マイクロレンズアレイ付き部品の製造方法およびマイクロレンズアレイ付き部品に関するものである。

精密機器は、一般に多数の部品から構成される。そのため、設計通りの性能を有する製品に仕上げるために、各部品の設計や作製に正確さが求められることは元より、各部品が組み合わされる組み立て時にも正確な組み立てが要求される。組み立て精度を確保する手段として、各部品には作製や組み立ての際の基準となる基準点（アライメントマーク）が付されている。各部品に付されたアライメントマークを基準として各部品を作製し、また、部品間のアライメントマークの相対位置から正確な位置決めを行い組み立てることで、製造の正確性を担保している。

光学機器は、精密機器の中でも特に高い正確性が要求される製品の一つである。光学機器に用いられる重要な部品として、マイクロレンズアレイという部品が存在する。マイクロレンズアレイは、液晶プロジェクタにおいて、光源と液晶との間に配置して光量のロスを防止するもの、或いはスクリーンの表面に形成して像を明るくするもの、固体撮像素子上に配置して入射光を増加させるもの、ガラスファイバの光通信素子に使われるもの等、多くの用途に使用され、用途に合わせた形状を有している。

例えば、液晶プロジェクタにおけるマイクロレンズアレイの使用目的は、使用する液晶表示素子に存在するトランジスタ部や配線部などと言った光を透過しない部分に当たるはずの直進光を、光を通す開口部の方向へ屈折させ、出来るだけ多くの光が液晶表示素子を透過するように集光することにある。そのため使用するマイクロレンズアレイは、液晶表示素子の開口部に合わせた大きさのマイクロレンズが隙間なく詰まった構造で、レンズ間に集光が期待できない平坦な基板部分を有さない構造をしていることが望ましい。このようなマイクロレンズアレイの製造方法として特許文献１の方法がある。この方法によれば、ガラス基板の表面をレジストによりマスクした状態とレジストを除去した後との２回に分けてウェットエッチングを施し、それより成形面を形成した成形型を使用して目的とする形状のマイクロレンズアレイの製造を実現している。
特開平１０−３９１１２号公報

しかし上記技術を用いた場合、レジストを除去した後の２回目のウェットエッチングにより、ガラス基板表面に付されたアライメントマークが消失してしまうという重大な問題が存在する。こうした場合に、エッチングによる成形面の位置を元にアライメントマークを再度付け直すという作業が想定されるが、本方法では加工精度による成形面の位置や形状のずれがアライメントマークの位置のずれに反映してしまい、位置精度が十分とはいえない。また、十分な位置精度をもってアライメントマークを付け直すことが可能であったとしても、工程が増えることにより製造コストや製造時間の増加につながる。

また、通常ガラス基板上に付されるアライメントマークは、ガラス基板表面を一部加工し凹凸をつけて付すことが多い。そのため、ガラス成形型にガラスとほぼ同じ屈折率を持った樹脂を塗布した際には、塗布した樹脂でアライメントマークの凹凸が埋没してしまいマークの形状が見えにくくなり、結果、レンズを成形するガラス基板とガラス成形型を正確に位置決めすることが難しくなる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、簡便な方法により成形中に精度良くアライメントマークを付したマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法と、アライメントマークを付したマイクロレンズアレイ付き部品を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法は、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法であって、第１アライメントマークが付された成形基板上に、複数の第１開口部と、第２開口部とを備えたマスクを形成する第１の工程と、前記成形基板に前記マスクを介してウェットエッチングを施し、前記成形基板上の前記第１開口部に対応した箇所に第１凹部を、前記第２開口部に対応した箇所に第２凹部をそれぞれ形成する第２の工程と、前記成形基板から前記マスクを除去し、前記成形基板に再度ウェットエッチングを施すことにより、前記第１凹部にマイクロレンズ形成用の第１成形面を、前記第２凹部に第２アライメントマーク形成用の第２成形面を同時に設けた成形型を作製する第３の工程と、前記第２成形面に着色樹脂を充填し、前記着色樹脂で構成される第２アライメントマークを形成する第４の工程と、前記成形型または基板側マークを付した基板に透明樹脂を塗布する第５の工程と、前記成形型の前記第２アライメントマークと、前記基板側マークとを用いて両者を位置決めし、前記透明樹脂が塗布された面に前記基板を配置する第６の工程と、前記成形型と前記基板とを密着させたまま前記透明樹脂を硬化させることにより、前記基板上に前記透明樹脂で構成される前記マイクロレンズを作製すると同時に、前記第２アライメントマークを前記基板上に転写しレンズ側マークを作製する第７の工程と、を含むことを特徴とする。
この方法によれば、マスク除去後のウェットエッチングにより第１アライメントマークが消失しても、第１アライメントマークから正確に位置決めした第２アライメントマークを工程の途中で形成することができる。そのため、第２アライメントマークを第１アライメントマークの代わりとして用い、正確な位置決めをすることができる。また、第２アライメントマークをマイクロレンズアレイ付き部品に転写することができる。そのため、アライメントマークとして利用可能なレンズ側マークを設けたマイクロレンズアレイ付き部品を作製することができる。

また、本発明においては、前記第１の工程では、前記第２開口部を複数形成することが望ましい。
この方法によれば、作成される複数の第２アライメントマークおよびレンズ側マークを基準として正確な位置決めが可能となる。

また、本発明においては、前記第４の工程では、前記着色樹脂を充填後に硬化させることが望ましい。
この方法によれば、その後の透明樹脂を塗布する工程において、着色樹脂と透明樹脂が混ざり合い、樹脂の界面の輪郭が不定形になることや着色樹脂の位置がずれることを防ぐことができる。それにより、正確な位置に第２アライメントマークを形成することができ正確な位置決めができる。

また、本発明においては、前記第５の工程では、前記第２成形面で前記着色樹脂と前記透明樹脂が積層されても構わない。
この方法によれば、第５の工程で透明樹脂を塗布する場合に第１成形面のみに選択的に塗布する必要がない。そのため、透明樹脂を成形型に全面塗布することが可能になり、工程が平易になり簡略化ができる。

また、本発明においては、前記着色樹脂と前記透明樹脂が、同じ硬化手段を用いる硬化性樹脂であることが望ましい。
この方法によれば、使用する樹脂の硬化方法が同じであるため共通の設備で硬化をすることが出来る。そのため、製造工程や製造設備が簡略化できる。

また、本発明においては、前記第１の工程から前記第５の工程を用いて、前記第２アライメントマークを形成した後に前記透明樹脂を塗布した前記成形型を２つ用意し、前記第６の工程を用いて、前記基板の両面に２つの前記成形型を配置し、前記基板を挟んで隣接する２つの前記第２アライメントマークと、前記基板に含まれる前記基板側マークとを用いて前記成形型と前記基板との位置決めを行い、前記基板の両面に前記マイクロレンズアレイを作製すると同時に、前記基板の両面に前記第２アライメントマークを転写し前記レンズ側マークを作製することとしても良い。
この方法によれば、基板の両面に配置される成形型に含まれる第２アライメントマークと、基板に含まれる基板側マークとを利用して、互いのマイクロレンズアレイの相対位置を確認することができる。そのため、両面のマイクロレンズの光軸が正確に揃ったマイクロレンズアレイ付き部品が容易に製造できる。また、両面の透明樹脂を同時に硬化させてマイクロレンズを作製することができる。そのため、透明樹脂を硬化させる工程を減らすことができ、工程の効率化を図ることができる。

この場合においては、前記基板を挟んで隣接する２つの前記第２アライメントマークが、互いに異なる色に着色していることが望ましい。
この方法によれば、位置決めを行う際に第２アライメントマークの像を重ね合わせた場合、互いの色が異なるため輪郭が明確になり判別し易い。そのため、位置決めが容易に行える。

更に、本発明においては、前記第１の工程から前記第７の工程を用いて、片面に前記マイクロレンズ及び前記レンズ側マークが形成されている前記マイクロレンズ付き部品を用意し、前記第１の工程から前記第５の工程を用いて、前記第２アライメントマークを形成した後に前記透明樹脂を塗布した前記成形型を用意し、前記第６の工程を用いて、前記マイクロレンズ付き部品の、前記マイクロレンズが形成されていない面に前記成形型を対向させて配置し、前記基板を挟んで隣接する前記マイクロレンズアレイ付き部品に含まれる前記レンズ側マークと、前記成形型に含まれる前記第２アライメントマークと、前記基板に含まれる前記基板側マークとを用いて位置決めを行い、前記基板に前記マイクロレンズアレイを作製すると同時に、前記第２アライメントマークを前記基板に転写し前記レンズ側マークを作製することとしても良い。
この方法によれば、マイクロレンズアレイ付き部品に含まれるレンズ側マークと、成形型に含まれる第２アライメントマークと、基板に含まれる基板側マークとを利用して、互いのマイクロレンズアレイの相対位置を確認することができる。そのため、両面のマイクロレンズの光軸が正確に揃ったマイクロレンズアレイ付き部品が容易に製造できる。また基板に対して片面ずつマイクロレンズを成形するために、同じ成形型を用いて成形したマイクロレンズを両面に作製することができる。そのため、両面のマイクロレンズのレンズ形状を精度良く再現することができる。

この場合においては、前記基板を挟んで隣接する前記レンズ側マークと前記第２アライメントマークとが、互いに異なる色に着色していることが望ましい。
この方法によれば、位置決めを行う際にレンズ側マークと第２アライメントマークの像を重ね合わせた場合、互いの色が異なるため輪郭が明確になり判別し易い。そのため、位置決めが容易に行える。

そして、本発明においては、前記第１の工程から前記第７の工程を用いて、片面に前記マイクロレンズ及び前記レンズ側マークが形成されている前記マイクロレンズ付き部品を２つ用意し、前記マイクロレンズアレイ付き部品の、前記マイクロレンズが形成されていない面同士を対向させて配置し、前記基板を挟んで隣接する２つの前記レンズ側マーク同士を用いて位置決めを行い、２つの前記マイクロレンズアレイ付き部品を一体とすることにより、前記基板の両面に前記マイクロレンズアレイを配置すると同時に、前記基板の両面に前記レンズ側マークを配置することとしても良い。
この方法によれば、それぞれのマイクロレンズアレイ付き部品に含まれるレンズ側マーク同士を用いて、互いのマイクロレンズアレイの相対位置を確認することができる。そのため、両面のマイクロレンズの光軸が正確に揃ったマイクロレンズアレイ付き部品が容易に製造できる。また、マイクロレンズアレイ付き部品同士を任意に組み合わせることで新たな製品を製造することが可能である。そのため、設計変更や顧客の要求にすばやく対応することができる。

この場合においては、前記基板を挟んで隣接する２つの前記レンズ側マークが、互いに異なる色に着色していることが望ましい。
この方法によれば、位置決めを行う際にレンズ側マークの像を重ね合わせた場合、互いの色が異なるため輪郭が明確になり判別し易い。そのため、位置決めが容易に行える。

一方、本発明のマイクロレンズアレイ付き部品は、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ付き部品であって、集光作用を備えた複数のマイクロレンズと、前記マイクロレンズと異なる色に着色したレンズ側マークと、基板側マークを設けた基板とを備え、前記マイクロレンズと前記レンズ側マークが、前記基板の同じ面に突出して形成され、前記マイクロレンズが、前記基板に規則的に配列した領域を形成して配置され、前記レンズ側マークが、前記マイクロレンズが形成する前記領域の外側で前記基板側マークと平面的に重なって配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、マイクロレンズアレイ付き部品中には着色されたレンズ側マークが含まれている。そのため、マイクロレンズアレイ付き部品を他の部品と組み合わせる場合にレンズ側マークを利用して正確な位置決めをすることができる。

［第１実施形態］
以下、図１〜図３を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法およびマイクロレンズアレイ付き部品について説明する。図１は本発明の第１実施形態におけるマイクロレンズアレイ付き部品の一例を示すもので、（ａ）が平面図、（ｂ）がＩｂを結ぶ線での断面図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法の比率は適宜異ならせてある。また、多数存在する構成要素については、その一部を省略して図示している。

図１に示すように、本実施形態のマイクロレンズアレイ付き部品１は、基板２と、複数のマイクロレンズ３と、レンズ側マーク４と、基板側マーク５とを備えている。まず、図１（ａ）に示すように、基板２には、マイクロレンズ３が規則的に配列した領域が形成されている。マイクロレンズ３は紫外線硬化樹脂で構成されている。レンズ側マーク４は、マイクロレンズ３と異なる色に着色された紫外線硬化樹脂で構成されている。また、レンズ側マーク４は、マイクロレンズ３が形成する領域の両側に１つずつ配置されている。また、図１（ｂ）に示すように、マイクロレンズ３とレンズ側マーク４は、基板２の同じ面に突出して形成されている。レンズ側マーク４は、マイクロレンズ３を構成する紫外線硬化樹脂と積層し、基板２に形成されている。基板側マーク５は、基板２とレンズ側マーク４が平面的に重なる位置に設けられている。基板側マーク５は、レンズ側マーク４に対応した形状を有しており、例えばレンズ側マークが平面視で円形であるならば、基板側マーク５も円形をしている。

以上のような構成のマイクロレンズアレイ付き部品１によれば、マイクロレンズアレイ付き部品１には着色樹脂で構成されるレンズ側マーク４が含まれている。そのため、マイクロレンズアレイ付き部品１を他の部品と組み合わせる場合にレンズ側マーク４を利用して正確な位置決めをすることができる。

次に、マイクロレンズアレイ付き部品１の製造方法について、図２〜図３を参照しながら説明する。ここで、図２は、成形型２２の作製工程を示す工程図であり、図３は、成形型２２を用いてマイクロレンズアレイ付き部品１を製造する工程を示す工程図である。

まず第１の工程として、マスク１６を形成する。図２（ａ）に示すように、成形型となる成形基板１１にレジスト材を塗布し、レジスト膜１２を形成する。成形基板１１には第１アライメントマーク１３が設けられてある。レジスト膜１２を形成するレジスト材は、設計通りのレジストパターンが転写できるものであれば特に限定されない。

次に、図２（ｂ）に示すように、レジスト膜に複数の第１開口部１４と、第２開口部１５とを付し、マスク１６を形成する。各開口部の形状は、設計するレンズ形状により任意に変更可能である。ここでは第１開口部１４と第２開口部１５は、ともにピンホール状の形状とする。マスク１６を作製する方法には従来公知の手法を採用することができ、例えば、フォトリソグラフィ方式により作製することができる。第２開口部１５は、マスク１６の作製において、第１アライメントマーク１３の位置を元に設定された箇所に形成される。そのため、成形基板１１上の第１アライメントマーク１３と第２開口部１５の中心との距離１７は正確に規定することができる。本実施形態ではレジストを用いてマスクを形成することとしたが、必要なマスク形成ができる方法であれば特に限定されない。

次に、図２（ｃ）に示すように、第２の工程として、成形基板１１に前記マスク１６を介してウェットエッチングを施すことで、成形基板１１上の第１開口部１４に対応した箇所には第１凹部１８を、第２開口部１５に対応した箇所には第２凹部１９を形成する。使用されるエッチャントは、設計通りの加工ができるものであれば特に限定されない。エッチングの結果、第１凹部１８、第２凹部１９共に半球状の成形面が形成される。その際、開口部の直下が最もエッチングが進むため、各凹部の最深部は対応する各開口部の直下に位置し、第２凹部１９の最深部は第２開口部１５の直下に位置することになる。そのため、第２凹部１９の最深部は第１アライメントマーク１３と第２開口部１５との位置関係を保った箇所に成形される。

次に、図２（ｄ）に示すように、第３の工程として、成形基板からマスクを除去した後に再度ウェットエッチングを施すことで、第１凹部には第１成形面２０を、第２凹部には第２成形面２１を形成する。マスクを除去した後であるため、全面において満遍なくエッチングされ、第１成形面２０と第２成形面２１には曲率半径の大きいレンズ状の凹部が形成される。同時に、成形基板はエッチングにより薄くなり、第１アライメントマークは消失する。また、全面において満遍なくエッチングされることから、第２成形面２１の最深部は第２凹部との位置関係を保ったままエッチングされ、第２凹部の最深部と同じく第２開口部の直下に位置することになる。そのため、第２成型面２１の最深部は第１アライメントマークと第２開口部との位置関係を保った箇所に成形される。以上により、成形型２２が完成する。

続いて、成形型２２を用いてマイクロレンズアレイ付き部品１を製造する。まず、図３（ａ）に示すように、第４の工程として、第２成形面２１に着色樹脂２３を充填する。着色樹脂２３は、レンズ状の第２成形面２１の最深部から充填される。続いて、着色樹脂２３に紫外線を照射して硬化させ、第２アライメントマーク２４を形成する。その結果、第２成形面２１の最深部の位置や形状を情報として備え、着色した樹脂で構成された第２アライメントマーク２４が形成される。着色樹脂２３は、有色の樹脂を使用しても、無色の樹脂を、硬化性が変わらない程度の顔料や色素を加えて着色して使用しても構わない。また、第２成形面２１の容積内であれば充填する着色樹脂２３の量を調節することにより、第２アライメントマーク２４の大きさを自由に調節することが可能である。

次に、図３（ｂ）に示すように、第５の工程として、成形型２２の全面に透明樹脂２５を塗布する。全ての第１成形面２０に透明樹脂２５が充填され、合わせて第２成形面２１にも透明樹脂２５が充填される。第２成形面２１にすでに充填されている第２アライメントマーク２４は硬化しているので、混ざり合わずに透明樹脂２５と界面を形成する。

次に、図３（ｃ）に示すように、第６の工程として、第２アライメントマーク２４と基板２に付された基板側マーク５とを用いて位置決めを行う。続いて、図３（ｄ）に示すように、第２アライメントマーク２４と基板側マーク５が平面的に重なる状態で、基板２を成形型２２の透明樹脂２５が塗布された面に配置する。

次に、図３（ｅ）に示すように、第７の工程として、成形型２２と基板２を密着させたまま紫外線を照射し透明樹脂を硬化させて基板２上にマイクロレンズ３を作製する。同時に、第２アライメントマーク２４を基板２に転写しレンズ側マーク４を作製する。レンズ側マーク４は、基板２に設けられた基板側マーク５と平面的に重なる位置に設けられる。以上により、アライメントマークとして利用可能なレンズ側マーク４を付したマイクロレンズアレイ付き部品１が完成する。

以上のような構成のマイクロレンズアレイ付き部品１の製造方法によれば、マスク１６除去後のウェットエッチングにより第１アライメントマーク１３が消失しても、第１アライメントマーク１３の位置から正確に位置決めした第２アライメントマーク２４を工程の途中で形成することができる。そのため、第１アライメントマーク１３の代わりに第２アライメントマーク２４を利用して、正確な位置決めをすることができる。また、第２アライメントマーク２４をマイクロレンズアレイ付き部品１に転写することができる。そのため、作製するマイクロレンズアレイ付き部品１に、アライメントマークとして利用可能なレンズ側マーク４を設けることができる。

ここで、第１の工程では、第２開口部１５が複数形成されているため、作製される複数の第２アライメントマーク２４およびレンズ側マーク４を基準として正確な位置決めが可能となる。

更に、第４の工程では、着色樹脂２３を充填後に硬化させているため、その後の透明樹脂２５を塗布する工程において、着色樹脂２３と透明樹脂２５が混ざり合い、樹脂の界面の輪郭が不定形になることや着色樹脂２３の位置がずれることを防ぐことができる。それにより、正確な位置に第２アライメントマーク２４を形成することができ、正確な位置決めができる。

そして、第５の工程では、第２成形面２１にも透明樹脂２５が塗布され、第２成形面２１で着色樹脂２３と透明樹脂２５が積層される構成としているため、第５の工程で透明樹脂２５を塗布する場合に第１成形面２０のみに選択的に塗布する必要がない。そのため、透明樹脂２５を成形型２２に全面塗布することが可能になり、工程が平易になり簡略化ができる。

また、着色樹脂２３と透明樹脂２５がいずれも紫外線硬化樹脂であり、同じ硬化手段を用いて硬化する樹脂であるため、共通の設備で硬化をすることが出来る。そのため、製造工程や製造設備が簡略化できる。

なお、本実施形態では、第２開口部１５を複数形成することとしたが、第２開口部は１箇所でも構わない。その場合には、第２開口部の形状として例えば十字や放射状のような複雑な形状を付し、位置決め精度を担保するために必要な形状を有する第２アライメントマークを形成させたうえで、基板側マークにも対応する形状を付す、などの方法を用いることが望ましい。

また、本実施形態では、着色樹脂２３と透明樹脂２５が同じ硬化手段を用いることが可能な紫外線硬化樹脂としたが、異なる硬化手段を用いる硬化性樹脂を用いても構わない。

また、本実施形態では、第４の工程で着色樹脂２３を第２成形面２１に充填し硬化させることとしたが、例えば、着色樹脂２３の粘度が透明樹脂２５の粘度と比べて十分に高く、透明樹脂２５を塗布しても大きく塗れ広がらない場合などでは、第４の工程において必ずしも着色樹脂２３を硬化させる必要はない。

また、本実施形態では、成形型２２に透明樹脂２５を塗布することとしたが、基板２に透明樹脂２５を塗布することとしても構わない。

［第２実施形態］
図４〜図５は、本発明の第２実施形態のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法およびマイクロレンズアレイ付き部品の説明図である。本実施形態のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法は、第１実施形態のマイクロレンズアレイの製造方法と一部共通している。異なるのは、基板の両面に成形型を配置してマイクロレンズを形成し、両面にマイクロレンズおよびレンズ側マークを形成したマイクロレンズアレイ付き部品を製造することである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図４は本発明の第２実施形態におけるマイクロレンズアレイ付き部品の一例を示すもので、（ａ）が平面図、（ｂ）がＩＶｂを結ぶ線での断面図である。図４（ａ）に示すように、本実施形態のマイクロレンズアレイ付き部品２６は、平面図では図１（ａ）に示す第１実施形態のマイクロレンズアレイ付き部品１と基本的構成が同じである。しかし、図４（ｂ）に示すように、本実施形態のマイクロレンズアレイ付き部品２６は、マイクロレンズ３とレンズ側マーク４ａ及び４ｂとが基板２の両面に形成されている。マイクロレンズ３は、基板２を挟んで隣接する反対面のマイクロレンズ３と光軸が揃うように配置されている。レンズ側マーク４ａ及び４ｂは、基板２に設けられた基板側マーク５と平面的に重なる箇所で基板２を挟んで設けられている。基板２を挟んで隣接するレンズ側マーク４ａ及び４ｂは、互いに異なる色に着色されているが、基板２の同じ面に配置されたレンズ側マーク４ａ同士又は４ｂ同士は同じ色に着色されている。

次に、本実施形態におけるマイクロレンズアレイ付き部品２６の製造方法について、図５を参照しながら説明する。まず、図５（ａ）に示すように、第１実施形態で説明した方法にて作製された成形型２２ａと成形型２２ｂを用意する。成形型２２ａには、第２アライメントマーク２４ａが形成され、次いで透明樹脂２５が塗布されている。成形型２２ｂには、第２アライメントマーク２４ａと異なる色に着色した第２アライメントマーク２４ｂが形成され、同様に透明樹脂２５が塗布されている。次に、第２アライメントマーク２４ａ及び２４ｂと基板側マーク５とを用いて、２つの成形型２２ａ及び２２ｂと基板２との位置決めを行い、基板２の両面に成形型２２ａ及び２２ｂを配置する。

次に、図５（ｂ）に示すように、第２アライメントマーク２４ａ及び２４ｂと基板側マーク５とが平面的に重なる様に、成形型２２ａ及び２２ｂが基板２を両面から挟み込む形で密着させる。成形型２２ａと成形型２２ｂを基板２に密着させるのは同時であっても逐次であっても良い。

次に、図５（ｃ）に示すように、成形型２２ａ及び成形型２２ｂと基板２を密着させたまま紫外線を照射し透明樹脂を硬化させて、基板２の両面にマイクロレンズ３を作製する。同時に、基板２の両面に第２アライメントマーク２４ａ及び２４ｂを転写し、レンズ側マーク４ａ及び４ｂを作製する。以上により、基板２の両面にマイクロレンズ３及びレンズ側マーク４を形成したマイクロレンズアレイ付き部品２６が完成する。

以上のようなマイクロレンズアレイ付き部品２６の製造方法によれば、基板２の両面の成形型２２ａおよび２２ｂに含まれる第２アライメントマーク２４ａおよび２４ｂと、基板２に含まれる基板側マーク５とを利用して、互いの成形型２２ａおよび２２ｂの相対位置を確認することができる。そのため、両面のマイクロレンズ３の光軸が正確に揃ったマイクロレンズアレイ付き部品２６が容易に製造できる。また、基板２の両面の透明樹脂２５を同時に硬化させてマイクロレンズ３を作製することができる。そのため、透明樹脂２５を硬化させる工程を減らすことができ、工程の効率化を図ることができる。

また、２つの成形型２２ａおよび２２ｂに含まれる第２アライメントマーク２４ａおよび２４ｂが、それぞれ異なる色に着色していることとしたため、第２アライメントマークの像を重ね合わせて位置決めを行う際に輪郭が明確になる。そのため、判別し易く位置決めが容易に行える。

なお、本実施形態では、２つの成形型２２ａおよび２２ｂに含まれる第２アライメントマーク２４ａおよび２４ｂは、それぞれ異なる色に着色していることとしたが、必ずしも異なる色に着色する必要はない。その場合、両第２アライメントマークの大きさを等しくしておき、正確に重ね合わせることで位置決めを行うといった方法をとることが望ましい。

［第３実施形態］
図６は、本発明の第３実施形態のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法の説明図である。本実施形態のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法は、第１実施形態のマイクロレンズアレイの製造方法と一部共通している。異なるのは、片面にマイクロレンズを付したマイクロレンズアレイ付き部品のもう一方の面に成形型を配置してマイクロレンズを形成し、両面にマイクロレンズおよびレンズ側マークを形成したマイクロレンズアレイ付き部品を製造することである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

まず、図６（ａ）に示すように、第１実施形態で説明した方法にて作製されたマイクロレンズアレイ付き部品１ａと成形型２２ｂを用意する。マイクロレンズアレイ付き部品１ａには、基板側マーク５と平面的に重なる位置にレンズ側マーク４ａが設けられている。成形型２２ｂには、レンズ側マーク４ａと異なる色に着色した第２アライメントマーク２４ｂが形成され、次いで透明樹脂２５が塗布されている。次に、レンズ側マーク４ａ及び第２アライメントマーク２４ｂと基板側マーク５とを用いて、マイクロレンズアレイ付き部品１ａ及び成形型２２ｂとの位置決めを行い、マイクロレンズアレイ付き部品１ａのマイクロレンズが形成されていない面に成形型２２ｂを配置する。

次に、図６（ｂ）に示すように、レンズ側マーク４ａと第２アライメントマーク２４ｂと基板側マーク５とが平面的に重なる様に、マイクロレンズアレイ付き部品１ａのマイクロレンズが形成されていない面に成形型２２ｂを密着させる。

次に、図６（ｃ）に示すように、成形型とマイクロレンズアレイ付き部品を密着させたまま紫外線を照射し透明樹脂を硬化させて、マイクロレンズ３を作製する。同時に、第２アライメントマーク２４ｂを転写し、レンズ側マーク４ｂを作製する。以上により、基板の両面にマイクロレンズ３及びレンズ側マーク４を形成したマイクロレンズアレイ付き部品２６が完成する。

以上のようなマイクロレンズアレイ付き部品２６の製造方法によれば、マイクロレンズアレイ付き部品１ａに含まれるレンズ側マーク４ａと、成形型２２ｂに含まれる第２アライメントマーク２４ｂと、基板に含まれる基板側マーク５とを利用して、互いのマイクロレンズアレイの相対位置を確認することができる。そのため、両面のマイクロレンズ３の光軸が正確に揃ったマイクロレンズアレイ付き部品２６が容易に製造できる。また基板に対して片面ずつマイクロレンズ３を成形するために、同じ成形型を用いて成形したマイクロレンズ３を両面に作製することができる。そのため、両面のマイクロレンズ３のレンズ形状を精度良く再現することができる。

また、レンズ側マーク４ａと第２アライメントマーク２４ｂとが、それぞれ異なる色に着色していることとしたため、レンズ側マーク４ａと第２アライメントマーク２４ｂの像を重ね合わせて位置決めを行う際に輪郭が明確になる。そのため、判別し易く位置決めが容易に行える。

なお、本実施形態では、レンズ側マーク４ａと第２アライメントマーク２４ｂは、それぞれ異なる色に着色していることとしたが、必ずしも異なる色に着色する必要はない。その場合、レンズ側マークと第２アライメントマークの大きさを等しくしておき、正確に重ね合わせることで位置決めを行うといった方法をとることが望ましい。

［第４実施形態］
図７〜図８は、本発明の第４実施形態のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法およびマイクロレンズアレイ付き部品の説明図である。本実施形態のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法は、第１実施形態のマイクロレンズアレイの製造方法と一部共通している。異なるのは、片面にマイクロレンズを付した２つのマイクロレンズアレイ付き部品のもう一方の面同士を対向させて一体とし、両面にマイクロレンズおよびレンズ側マークを形成したマイクロレンズアレイ付き部品を製造することである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図７は本発明の第４実施形態におけるマイクロレンズアレイ付き部品の一例を示すもので、第１実施形態の図１（ｂ）に相当する図である。図７に示すように、本実施形態のマイクロレンズアレイ付き部品２７は、基板２８の両面に複数のマイクロレンズ３と、レンズ側マーク４とを備えており、マイクロレンズ３が基板２８の両面に形成されている。マイクロレンズ３は基板２８を挟んで隣接する反対面のマイクロレンズ３と光軸が揃うように配置されている。レンズ側マーク４ａ及び４ｂは、基板２８に設けられた基板側マーク５と平面的に重なる箇所で基板２８を挟んで設けられている。基板２８を挟んで隣接するレンズ側マーク４ａ及び４ｂは互いに異なる色に着色されているが、基板２８の同じ面に配置されたレンズ側マーク４ａ同士又は４ｂ同士は同じ色に着色されている。基板２８は、接着層２９を介し２枚の基板２を張り合わせて構成されている。ここでは基板２８は２枚の基板２から構成されているが、目的とするレンズの性質により更に複数の基板から構成されてもよい。

次に、本実施形態におけるマイクロレンズアレイ付き部品２７の製造方法について、図８を参照しながら説明する。まず、図８（ａ）に示すように、第１実施形態で説明した方法にて作製された、片面にマイクロレンズ３が形成されているマイクロレンズアレイ付き部品１ａ及び１ｂを用意する。マイクロレンズアレイ付き部品１ａには、レンズ側マーク４ａが設けられており、マイクロレンズアレイ付き部品１ｂには、レンズ側マーク４ａと異なる色に着色したレンズ側マーク４ｂが設けられている。次に、レンズ側マーク４ａ及び４ｂと基板側マーク５とを用いて、２つのマイクロレンズアレイ付き部品１ａ及び１ｂの位置決めを行い、マイクロレンズ３が形成されていない面で接着剤３０を挟み配置する。接着剤３０は、マイクロレンズアレイ付き部品１ａ及び１ｂと異なる屈折率を有していたり着色していたりするなど、マイクロレンズアレイ付き部品２７の透明性を阻害する物性を有していなければ特に限定されない。

次に、図８（ｂ）に示すように、２つのマイクロレンズアレイ付き部品１ａ及び１ｂを、マイクロレンズ３が形成されていない面同士で張り合わせる。以上により、基板２８の両面にマイクロレンズ３及びレンズ側マーク４ａ、４ｂを形成したマイクロレンズアレイ付き部品２７が完成する。

以上のようなマイクロレンズアレイ付き部品２７の製造方法によれば、それぞれのマイクロレンズアレイ付き部品１ａおよび１ｂに設けられたレンズ側マーク４ａおよび４ｂを用いて、互いのマイクロレンズアレイの相対位置を確認することができる。そのため、両面のマイクロレンズ３の光軸が正確に揃ったマイクロレンズアレイ付き部品２７が容易に製造できる。また、片面にマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ付き部品同士を任意に組み合わせることで新たな製品を製造することが可能である。そのため、設計変更や顧客の要求にすばやく対応することができる。

また、２つのマイクロレンズアレイ付き部品１ａおよび１ｂに設けられたレンズ側マーク４ａおよび４ｂが、それぞれ異なる色に着色していることとしたため、レンズ側マーク４ａおよび４ｂの像を重ね合わせて位置決めを行う際に輪郭が明確になる。そのため、判別し易く位置決めが容易に行える。

なお、本実施形態では、レンズ側マーク４ａおよび４ｂは、それぞれ異なる色に着色していることとしたが、必ずしも異なる色に着色する必要はない。その場合、レンズ側マーク同士の大きさを等しくしておき、正確に重ね合わせることで位置決めを行うといった方法をとることが望ましい。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

第１実施形態のマイクロレンズアレイ付き部品の平面図および断面図である。成形型の作製方法を示す工程図である。第１実施形態のマイクロレンズアレイの製造方法の工程図である。第２実施形態のマイクロレンズアレイ付き部品の平面図および断面図である。第２実施形態のマイクロレンズアレイの製造方法の工程図である。第３実施形態のマイクロレンズアレイの製造方法の工程図である。第４実施形態のマイクロレンズアレイ付き部品の断面図である。第４実施形態のマイクロレンズアレイの製造方法の工程図である。

符号の説明

１マイクロレンズアレイ付き部品、２基板、３マイクロレンズ、４レンズ側マーク、５基板側マーク、１１成形基板、１３第１アライメントマーク、１４第１開口部、１５第２開口部、１６マスク、１８第１凹部、１９第２凹部、２０第１成形面、２１第２成形面、２２成形型、２３着色樹脂、２４第２アライメントマーク、２５透明樹脂

Claims

複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法であって、
第１アライメントマークが付された成形基板上に、複数の第１開口部と、第２開口部とを備えたマスクを形成する第１の工程と、
前記成形基板に前記マスクを介してウェットエッチングを施し、前記成形基板上の前記第１開口部に対応した箇所に第１凹部を、前記第２開口部に対応した箇所に第２凹部をそれぞれ形成する第２の工程と、
前記成形基板から前記マスクを除去し、前記成形基板に再度ウェットエッチングを施すことにより、前記第１凹部にマイクロレンズ形成用の第１成形面を、前記第２凹部に第２アライメントマーク形成用の第２成形面を同時に設けた成形型を作製する第３の工程と、
前記第２成形面に着色樹脂を充填し、前記着色樹脂で構成される第２アライメントマークを形成する第４の工程と、
前記成形型または基板側マークを付した基板に透明樹脂を塗布する第５の工程と、
前記成形型の前記第２アライメントマークと、前記基板側マークとを用いて両者を位置決めし、前記透明樹脂が塗布された面に前記基板を配置する第６の工程と、
前記成形型と前記基板とを密着させたまま前記透明樹脂を硬化させることにより、前記基板上に前記透明樹脂で構成される前記マイクロレンズを作製すると同時に、前記第２アライメントマークを前記基板上に転写しレンズ側マークを作製する第７の工程と、を含むことを特徴とするマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法。
前記第１の工程では、前記第２開口部を複数形成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アレイ付き部品の製造方法。
前記第４の工程では、前記着色樹脂を充填後に硬化させることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法。
前記第５の工程では、前記第２成形面で前記着色樹脂と前記透明樹脂が積層されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法。
前記着色樹脂と前記透明樹脂が、同じ硬化手段を用いる硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法。
前記第１の工程から前記第５の工程を用いて、前記第２アライメントマークを形成した後に前記透明樹脂を塗布した前記成形型を２つ用意し、前記第６の工程を用いて、前記基板の両面に２つの前記成形型を配置し、前記基板を挟んで隣接する２つの前記第２アライメントマークと、前記基板に含まれる前記基板側マークとを用いて前記成形型と前記基板との位置決めを行い、前記基板の両面に前記マイクロレンズアレイを作製すると同時に、前記基板の両面に前記第２アライメントマークを転写し前記レンズ側マークを作製することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法。
前記基板を挟んで隣接する２つの前記第２アライメントマークが、互いに異なる色に着色していることを特徴とする請求項６に記載のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法。
前記第１の工程から前記第７の工程を用いて、片面に前記マイクロレンズ及び前記レンズ側マークが形成されている前記マイクロレンズ付き部品を用意し、前記第１の工程から前記第５の工程を用いて、前記第２アライメントマークを形成した後に前記透明樹脂を塗布した前記成形型を用意し、前記第６の工程を用いて、前記マイクロレンズ付き部品の、前記マイクロレンズが形成されていない面に前記成形型を対向させて配置し、前記基板を挟んで隣接する前記マイクロレンズアレイ付き部品に含まれる前記レンズ側マークと、前記成形型に含まれる前記第２アライメントマークと、前記基板に含まれる前記基板側マークとを用いて位置決めを行い、前記基板に前記マイクロレンズアレイを作製すると同時に、前記第２アライメントマークを前記基板に転写し前記レンズ側マークを作製することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法。
前記基板を挟んで隣接する前記レンズ側マークと前記第２アライメントマークとが、互いに異なる色に着色していることを特徴とする請求項８に記載のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法。
前記第１の工程から前記第７の工程を用いて、片面に前記マイクロレンズ及び前記レンズ側マークが形成されている前記マイクロレンズ付き部品を２つ用意し、前記マイクロレンズアレイ付き部品の、前記マイクロレンズが形成されていない面同士を対向させて配置し、前記基板を挟んで隣接する２つの前記レンズ側マーク同士を用いて位置決めを行い、２つの前記マイクロレンズアレイ付き部品を一体とすることにより、前記基板の両面に前記マイクロレンズアレイを配置すると同時に、前記基板の両面に前記レンズ側マークを配置することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法。
前記基板を挟んで隣接する２つの前記レンズ側マークが、互いに異なる色に着色していることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロレンズアレイ付き部品の製造方法。
複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ付き部品であって、
集光作用を備えた複数のマイクロレンズと、
前記マイクロレンズと異なる色に着色したレンズ側マークと、
基板側マークを設けた基板と、を備え、
前記マイクロレンズと前記レンズ側マークが、前記基板の同じ面に突出して形成され、
前記マイクロレンズが、前記基板に規則的に配列した領域を形成して配置され、
前記レンズ側マークが、前記マイクロレンズが形成する前記領域の外側で前記基板側マークと平面的に重なって配置されていることを特徴とする前記マイクロレンズアレイ付き部品。