JP4380522B2 - マイクロレンズアレイ用複製型の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、凸状に突出したマイクロレンズを２次元面上で密接して複数配列させ、且つ、各マイクロレンズの表面に沿ってマイクロレンズの曲率半径よりも曲率半径が小さい凸状のサブレンズを複数突出形成させたマイクロレンズアレイを作製するためのマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法に関するものである。

凸状に突出したマイクロレンズを２次元面上で密接して複数配列させたマイクロレンズアレイは、液晶ディスプレイ，光結合光学素子，画像入力装置などに適用されている。

例えば、液晶ディスプレイは、液晶分子の光学異方性，配向性，流動性などを利用して、表示単位に電界を印加して光透過率や反射率を変化させる光シャッタを配列した液晶セルを用いて表示を行うものであり、この液晶ディスプレイには、液晶セルに表示された像を直接観察する直視型ディスプレイと、表示像を正面あるいは背面からスクリーンに投影して観察する投射型ディスプレイがある。

上記した直視型ディスプレイは、観察方向によって表示品位が変化するので問題があり、表示面の法線方向から観察した時には明るさが最も明るいが、法線方向と観察方向のなす角（視野角）が大きくなるほど明るさが低下し、ある角度を越えると観察できないなどの問題がある。即ち、良好な観察を行える視野角が狭いと言う問題がある。

そこで、液晶ディスプレイと、マイクロレンズアレイとを組み合わせて視野角を拡大する方法として、液晶セルの観察面にマイクロレンズを２次元面上で密接して複数配列させたマイクロレンズアレイを用いる方法などが提案されている。

また、上記した投射型ディスプレイのうちで背面からスクリーンに投射する背面投射ディスプレイ（リヤプロディスプレイ）も同様に、スクリーンにマイクロレンズアレイを用いて視野角を拡大する方法などが提案されている。

この種のマイクロレンズアレイとして、複数のマイクロレンズを六方稠密状（ハニカム状）に配列したものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、マイクロレンズを２次元に配列したマイクロレンズアレイを作製するためのマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法として、エッチング法又はサンドブラスト法を用いたものがある（例えば、特許文献２参照）。

更に、レンチキュラーレンズ素子の表面に微細凹凸形状を形成したレンチキュラーレンズシート（例えば、特許文献３参照）や、凸部もしくは凹部の形状が２種類以上の複合形状に形成された複合球面マイクロレンズアレイ及びその製造方法（例えば、特許文献４参照）がある。
特開２００１−３０５３１５号公報（第７頁、図７） 特開平１０−６２６０４号公報（第３−６頁、図１） 特許第３２１２３５９号公報（第３−４頁、図１） 特開平７−６３９０４号公報（第３−４頁、図１）。

図１４（ａ）〜（ｃ）は従来のマイクロレンズアレイ素子を示した正面図，斜視図，下面図、
図１５（ａ）〜（ｃ）は従来の光学基板の製造方法（＝マイクロレンズアレイ用複製型の製造方法）を示した工程図である。

まず、図１４（ａ）〜（ｃ）に示した従来のマイクロレンズアレイ素子１００は、上記した特許文献１（特開２００１−３０５３１５号公報）に開示されているものであり、特許文献１を参照して簡略に説明する。

即ち、図１４（ａ）〜（ｃ）に示した如く、従来のマイクロレンズアレイ素子１００は、透明な樹脂基板，透明な樹脂シートとか透明なガラス基板などを用いた光透過性を有するレンズ基板１０１の上面１０１ａ上に、略半球状に突出したマイクロレンズ１０２ａを２次元的に複数配列させたマイクロレンズアレイ１０２が一体的に形成されている。

この際、マイクロレンズアレイ１０２は、レンズ基板１０１の上面１０１ａ上にマイクロレンズ１０２ａを最高密度で複数配列させるために、レンズ基板１０１の下面１０１ｂ側から見た時に、複数のマイクロレンズ１０２ａが六方稠密状（ハニカム状）に配列されている。

また、マイクロレンズアレイ１０２は、レンズ基板１０１の下面１０１ｂ側に各マイクロレンズ１０２ａの光軸Ｋと一致させて各光入射部（又は各光出射部）１０３を開口させ、且つ、各光入射部（又は各光出射部）１０３以外を各遮光部１０４で覆うと共に、各遮光部１０４に拡散反射膜（又は反射防止膜）１０５をそれぞれ形成することで、この構成によるマイクロレンズアレイ素子１００を液晶表示装置，リアプロジェクタ装置などに適用した時に高輝度で広い視野角にわたってコントラストの高い画像を表示できる旨が開示されている。

次に、図１５（ａ）〜（ｃ）に示した従来の光学基板の製造方法（＝マイクロレンズアレイ用複製型の製造方法）は、上記した特許文献２（特開平１０−６２６０４号公報）に開示されているものであり、特許文献２を参照して簡略に説明する。

即ち、従来の光学基板の製造方法において、エッチング法を用いる場合と、サンドブラスト法を用いる場合とがあり、この順で以下説明する。

まず、エッチング法を用いる場合では、図１５（ａ）に示したように、ガラス基板２０１の上面２０１ａにフォトレジスト２０２を塗布し、フォトリソグラフィーを用いてマイクロレンズを形成する部分となるレンズ部Ｒと、アライメントマークを形成する部分となるアライメントマーク部ＡＭとを開口する。

次に、図１５（ｂ）に示したように、ガラス基板２０１上のフォトレジスト２０２をマスクとして、ＨＦ系のエッチング液によるウエットエッチング処理、又は、ＣＣＬ_４ガスによるドライエッチング処理を施し、レンズ部Ｒ及びアライメントマーク部ＡＭに凹状の窪みをそれぞれ形成する。

次に、図１５（ｃ）に示したように、レンズ部Ｒを形成するためのフォトレジスト２０２はエッチングによって除去してしまい、アライメントマーク部ＡＭを形成するためのフォトレジスト２０２はエッチングしても残る大きさにパターニングしてあるために図示のように残ったままとなり、マイクロレンズアレイ（図示せず）を作製するための型となる光学基板（＝マイクロレンズアレイ用複製型）２０１が完成する。

この後、図示を省略するものの、図１５（ｃ）に示したレンズ部Ｒ及びアライメントマーク部ＡＭに高屈折率透明樹脂を充填すれば、マイクロレンズアレイ（図示せず）が完成する。

一方、サンドブラスト法を用いる場合には、フォトレジスト２０２として耐サンドブラスト性がある感光性ドライフィルムフォトレジストを使用し、フォトリソグラフィーによってレンズ部Ｒ及びアライメントマーク部ＡＭと対応する部分の開口を行った後、サンドブラスト法によって物理的に窪みをそれぞれ形成する。この後、サンドブラスト処理で生じたレンズ部Ｒ及びアライメントマーク部ＡＭの各窪み表面の細かい凹凸をわずかにＨＦ系のエッチング液によるウエットエッチング処理、又は、ＣＣＬ_４ガスによるドライエッチング処理を施して、マイクロレンズアレイ（図示せず）を作製するための型となる光学基板（＝マイクロレンズアレイ用複製型）２０１が完成する。

ところで、図１４（ａ）〜（ｃ）に示した従来のマイクロレンズアレイ素子１００を液晶表示装置，リアプロジェクタ装置などに適用した場合には、視野角を拡大することができるものの、この従来例よりも視野角を一層拡大できるマイクロレンズアレイが期待されているが、現時点では提供されていない。

また、図１５（ａ）〜（ｃ）に示した従来の光学基板の製造方法（＝マイクロレンズアレイ用複製型の製造方法）において、エッチング方法を用いた場合には、基板２０１の組成や結晶構造が僅かでも異なるとエッチング反応が変化し、所定の形状が得られなくなる。また、所定の形状が得られる時点で直ちに水洗しないとエッチングが進行するため、微小なレンズ形状を有するマイクロレンズアレイ用複製型では所定のレンズ形状を形成することが難しかった。

更に、サンドブラスト法を用いた場合には、耐サンドブラスト性がある感光性ドライフィルムフォトレジスト２０２を用いているために、フォトレジスト２０２が付着している部位はフォトレジスト２０２が残るために、レンズ部Ｒ及びアライメントマーク部ＡＭの各窪み表面の細かい凹凸をわずかにエッチング処理する程度では隣り合うレンズ部Ｒ間がフォトレジスト２０２により開いてしまい複数のレンズ部Ｒを最高密度で配列させることが難しい。

そこで、従来例よりも視野角を一層拡大できるマイクロレンズアレイと、視野角をより一層拡大できるマイクロレンズアレイを作製するためのマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法が望まれている。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、凸状に突出したマイクロレンズを２次元面上で密接して複数配列させ、且つ、各マイクロレンズの表面に沿って該マイクロレンズの曲率半径よりも曲率半径が小さい凸状のサブレンズを複数突出形成させたマイクロレンズアレイを作製するためのマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法であって、
基板の上面に耐ブラスト性を有するマスク材を形成した後、前記各マイクロレンズを形成する各開口部を所定のピッチ及び所定の幅で形成すると共に、隣り合う開口部間をマスク部で覆う工程と、
前記マスク材上に粒径にばらつきのあるブラスト微粉末研磨材を吹き付けて、前記開口部から露出した前記基板に所定深さのマイクロレンズ用の第１凹部と、該マイクロレンズ用の第１凹部の内面に沿ってサブレンズ用の第２凹部の下地を形成する工程と、
前記基板の上面に設けた前記マスク材を除去する工程と、
前記基板上からエッチングを行って、前記マイクロレンズ用の第１凹部内に前記サブレンズ用の第２凹部を複数形成すると共に、隣り合う前記マイクロレンズ用の第１凹部同士を接合するようにする工程とを含むことを特徴とするマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法を提供する。

本発明に係るマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法によれば、ブラスト研削とエッチング処理とを併用して、基板の上面側にマイクロレンズ用凹部を密接して複数形成し、且つ、各マイクロレンズ用凹部の内面に沿って複数のサブレンズ用凹みを形成することで、各マイクロレンズの表面に沿って複数のサブレンズが突出形成されたマイクロレンズアレイを作製するためのマイクロレンズアレイ用複製型を簡単な方法で安価に提供できる。更に、ブラスト研削とエッチング処理とを併用しているので、短時間でマイクロレンズアレイ用複製型を作製できる。

以下に本発明に係るマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法について実施例１，実施例２の順で詳細に説明するが、これに伴って、マイクロレンズアレイ用複製型の製造方法により製造したマイクロレンズアレイ用複製型と、このマイクロレンズアレイ用複製型を用いて作製したマイクロレンズアレイとについて図１乃至図１３を参照して詳細に説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイを説明するための正面図，斜視図，下面図、
図２は一般的な凸レンズにおいて、曲率半径Ｒの凸レンズの焦点距離ｆを説明するための図、
図３は図１に示したマイクロレンズアレイにおいて、一つのマイクロレンズを拡大して示した図である。

図１（ａ）〜（ｃ）に示した如く、本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ１２は、光透過性を有する材料を用いてこの材料と略同性能の光透過性を有するレンズ基板１１の上面１１ａ上に一体的に形成されており、レンズ基板１１とマイクロレンズアレイ１２とを合わせてマイクロレンズアレイ素子１０として構成されている。

より具体的に説明すると、マイクロレンズアレイ素子１０の基台となるレンズ基板１１は、光透過性を有する透明な樹脂基板，透明な樹脂シートとか透明なガラス基板などを用いて、上面１１ａ及び下面１１ｂが共に平坦な２次元面として形成されている。

また、光透過性を有するレンズ基板１１の上面１１ａ上に、光透過性を有する透明な樹脂材を用いてマイクロレンズアレイ１２が一体的に形成されている。

尚、以下の説明では、レンズ基板１１とマイクロレンズアレイ１２とでマイクロレンズアレイ素子１０として構成した場合について述べるが、これに限ることなく、透明な樹脂材を用いてマイクロレンズアレイ１２だけを上記と略同じような形状で形成することも可能である。

上記したマイクロレンズアレイ１２は、レンズ基板１１の上面１１ａ上に凸状に突出したマイクロレンズ１２ａが２次元的に複数配列して形成されていると共に、各マイクロレンズ１２ａの表面に沿って各マイクロレンズ１２ａの曲率半径よりも曲率半径が小さい凸状のサブレンズ１２ｂが複数一体的に突出形成されている。

尚、複数のサブレンズ１２ｂをマイクロレンズ１２ａの表面に沿って一体的に突出形成したものをクラスターレンズと呼称する場合もある。

更に、マイクロレンズアレイ１２中で一つのマイクロレンズ１２ａの表面に沿って一体的に突出形成させた複数のサブレンズ１２ｂは、それぞれの底面積が一つのマイクロレンズ１２ａの底面積よりも小さく、且つ、それぞれの突出量も一つのマイクロレンズ１２ａよりも小さなものとなっている。

この際、レンズ基板１１の上面１１ａ上に凸状に突出させて形成したマイクロレンズ１２ａは、説明をわかり易くするために以下、マイクロレンズ１２ａの形状を略半球状に形成した場合について述べる。この際、マイクロレンズ１２ａの底面の形状は、例えば、略円形状，略楕円状，略多角形状などの適宜な形状が採用されているが、ここでは略六角形状に形成した場合について説明する。

そして、マイクロレンズアレイ１２中の各マイクロレンズ１２ａを例えば曲率半径Ｒで略半球状に突出させた場合に、マイクロレンズ１２ａを最高密度で２次元的に複数配列させるためには、レンズ基板１１の下面１１ｂ側から見た時に、複数のマイクロレンズ１２ａの底面側が六方稠密状（ハニカム状）に配列されている。この際、複数のマイクロレンズ１２ａを六方稠密状（ハニカム状）に配列させた時に、Ｘ軸方向のピッチＰｘが２Ｒｃｏｓ３０°となり、且つ、Ｙ軸方向はＸ軸方向の隣り合うマイクロレンズ１２ａ間にマイクロレンズ１２ａをＸ軸方向に沿って配置しているために、Ｙ軸方向のピッチＰｙがＲ＋Ｒｓｉｎ３０°となり、これにより、各マイクロレンズ１２ａの底面側から見ると、略半球状に突出させた隣り合うマイクロレンズ１２ａ同士が隙間なく互いに密接している状態である。

尚、この実施例１では、複数のマイクロレンズ１２ａを六方稠密状（ハニカム状）に配列させてマイクロレンズアレイ１２を形成したが、これに代えて、複数のマイクロレンズ１２ａを多角形状の最密充填に配列させてマイクロレンズアレイ１２を形成しても良い。

また、複数のマイクロレンズ１２ａを円形状の最密充填に配列させてマイクロレンズアレイ１２を形成しても良い。この円形状の最密充填による配列では、ここでの図示を省略するものの、複数のマイクロレンズ１２ａの底面側を直径が２Ｒの各円を互いに接合させることで、隣り合うマイクロレンズ１２ａ間に僅かな隙間が生じるために六方稠密状（ハニカム状）より僅かに密度が低くくなるものの、Ｘ軸方向のピッチＰｘは２Ｒとなり、Ｙ軸方向はＸ軸方向の隣り合うマイクロレンズ１２ａ間にマイクロレンズ１２ａをＸ軸方向に沿って配置しているために、Ｙ軸方向のピッチＰｙが２Ｒｓｉｎ６０°となり、この場合でも各マイクロレンズ１２ａの底面側から見ると、略半球状に突出させた隣り合うマイクロレンズ１２ａ同士が隙間なく互いに密接している状態である。

ここで、図２に示した如く、一般的な凸レンズ（Ｃｏｎｖｅｘ Ｌｅｎｓ）ＣＬにおいて、凸レンズＣＬを中心点Ｏを中心にして曲率半径Ｒで形成して、この凸レンズＣＬを大気中で使用する際に空気の屈折率がｎであり、且つ、凸レンズＣＬの屈折率がｎ’であるとした場合に、凸レンズＣＬに平行光Ｌを入射させた時に、一つの平行光Ｌが凸レンズＣＬの光軸Ｋ上の交点Ｖで交わるとすると、凸レンズＣＬの頂点Ｕと光軸Ｋ上の交点Ｖとの間の距離が凸レンズＣＬの焦点距離ｆとなり、この凸レンズＣＬの焦点距離ｆは、 ｆ＝ｎ’Ｒ／（ｎ’−ｎ） ……（１式） で与えられ、この際に空気の屈折率ｎは１であり、凸レンズＣＬに例えばガラス材を用いれば凸レンズＣＬの屈折率ｎ’は１．５であるから、これらの値を上記した１式に代入すると、凸レンズＣＬの焦点距離ｆは、ｆ＝３Ｒとなる。

上記から、凸レンズＣＬの曲率半径Ｒが小さい程、焦点距離ｆは小さくなり、これに伴って、上記した一つの平行光Ｌの進行方向に対して凸レンズＣＬにより光線が進路を変更する角度θは大きくなるので、視野角が拡大する。

そこで、図３に拡大して示した如く、マイクロレンズアレイ１２において、一つのマイクロレンズ１２ａを中心点Ｏを中心にして曲率半径Ｒで且つ突出量Ｔで略半球状に突出させた場合に、マイクロレンズ１２ａの表面に沿って突出させたサブレンズ１２ｂの突出量Ｔｓを上記したマイクロレンズ１２ａの突出量Ｔに対して例えばＴ／１０≦Ｔｓ≦Ｔ／２程度に設定すると、サブレンズ１２ｂの中心点Ｏｓを中心にして略半球状に突出させたサブレンズ１２ｂの曲率半径Ｒｓは、マイクロレンズ１２ａの曲率半径Ｒよりも小さいものとなる。

この際、先に図２で述べた原理から、一つのマイクロレンズ１２ａの焦点距離ｆは３Ｒとなり、一方、サブレンズ１２ｂの焦点距離ｆｓは３Ｒｓとなり、両者の関係がｆ＝３Ｒ＞ｆｓ＝３Ｒｓになる。これに伴って、一つのマイクロレンズ１２ａ及び一つのサブレンズ１２ｂに入射する一つの平行光Ｌの進行方向に対してマイクロレンズ１２ａにより光線が進路を変更する角度θと、サブレンズ１２ｂにより光線が進路を変更する角度θｓとの関係は、θ＜θｓになる。

従って、マイクロレンズ１２ａだけの場合よりもマイクロレンズ１２ａの表面に沿ってサブレンズ１２ｂを設けた方が視野角をより一層拡大させることができ、この構造を適用したマイクロレンズアレイ１２は視野角特性が良好となる。

そして、サブレンズ１２ｂの形状は視野角を拡大させる用途で使用する際には、マイクロレンズ１２ａと同様に凸状にする必要があるが、各マイクロレンズ１２ａの表面に沿って突出形成した複数のサブレンズ１２ｂの形状は全て同一にする必要はなく、また、必ずしも略半球状でなく、非球面でも良い。

この際、後述する本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型２１（図９）を用いてマイクロレンズアレイ１２を作製した場合に、各マイクロレンズ１２ａの表面に沿って突出形成した複数のサブレンズ１２ｂは、それぞれの底面積がマイクロレンズ１２ａの底面積より小さいものの、複数のサブレンズ１２ｂはそれぞれ大きさの異なる底面積で形成される場合が多いものである。

ここで、マイクロレンズ１２ａの底面は図１（ａ）において１つのマイクロレンズに隣接する複数のマイクロレンズとの境界線で形成される仮想面をいう。また、サブレンズ１２ｂの底面は図３において１つのサブレンズに隣接する複数のサブレンズとの境界線で形成される仮想面をいう。この際、図３に拡大して示した如く、マイクロレンズ１２ａの境界線によりマイクロレンズ１２ａの底面が平面ではなく曲面が形成される場合は、マイクロレンズ１２ａの曲面の中央と曲率中心Ｏを結ぶ方向から見たときの該曲面に対する見かけの平面をいう。また、サブレンズ１２ｂの境界線によりサブレンズ１２ｂの底面が平面ではなく曲面が形成される場合は、サブレンズ１２ｂの曲面の中央と曲率中心Ｏｓを結ぶ方向から見たときの該曲面に対する見かけの平面をいう。

また、一つのマイクロレンズ１２ａの底面積と、一つのサブレンズ１２ｂの底面積と、の関係を簡易に求めるに当たって、両者の底面形状が、円、又は、楕円、もしくは、多角形のいずれかの場合を含めて考慮して、
Ｄ：マイクロレンズ１２ａの底面が真円以外の場合にマイクロレンズ１２ａの底面の中心を通る各線上で前記底面の最大幅と最小幅とを加算して２分したマイクロレンズ底面幅、又は、マイクロレンズ１２ａの底面が真円である場合にマイクロレンズ底面直径、
Ｄｓ：サブレンズ１２ｂの底面が真円以外の場合にサブレンズ１２ｂの底面の中心を通る各線上で前記底面の最大幅と最小幅とを加算して２分したサブレンズ底面幅、又は、サブレンズ１２ｂの底面が真円である場合にサブレンズ底面直径、
Ｄｓａｖ：複数の前記サブレンズ底面幅Ｄｓを平均化した平均サブレンズ底面幅、又は、複数の前記サブレンズ底面直径Ｄｓを平均化した平均サブレンズ底面直径、
とした時に、視野角を拡大させる条件は、Ｄｓａｖ／Ｄの比率によって決まる。

尚、上記したマイクロレンズ１２ａの底面の中心を通る各線及びサブレンズ１２ｂの底面の中心を通る各線は、マイクロレンズ１２ａの底面及びサブレンズ１２ｂの底面に沿い且つ各底面の中心を通って仮想に引いた各直線である。

ここで、上記したＤｓａｖ／Ｄの比率を変えた際のゲインと半値視野角の依存性について、図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

図４はＤｓａｖ／Ｄの比率に対するゲイン及び半値視野角の依存性を示した図であり、（ａ）はマイクロレンズ底面幅Ｄ又はマイクロレンズ底面直径Ｄが９０μｍで且つマイクロレンズ１２ａの表面に沿って突出させたサブレンズ１２ｂの突出量Ｔｓの平均突出量Ｔｓａｖが３μｍである場合を示し、（ｂ）はマイクロレンズ底面幅Ｄ又はマイクロレンズ底面直径Ｄが１３０μｍで且つマイクロレンズ１２ａの表面に沿って突出させたサブレンズ１２ｂの突出量Ｔｓの平均突出量Ｔｓａｖが４μｍである場合を示している。

この際、前記したマイクロレンズ底面幅Ｄ又はマイクロレンズ底面直径Ｄと、前記したサブレンズ底面幅Ｄｓ又はサブレンズ底面直径Ｄｓの測定にはキーエンス製によるレーザー顕微鏡ＶＫ−８５００を使用すると共に、マイクロレンズ１２ａ及びサブレンズ１２ｂのゲイン及び半値視野角の測定には村上色彩製による変角光度計ＧＰ−２００を使用した。

尚、上記したゲインの値は、完全拡散板を１．０とした時の相対値であり、上記した半値視野角はピークゲイン値の１／２となる角度である。

そして、図４（ａ），（ｂ）に示した如く、Ｄｓａｖ／Ｄに対するゲイン及び半値視野角の変化から明らかなように、ゲインはサブレンズ１２ｂがない時よりも少し劣るか略同等であり、この程度の劣化は使用上で何等の支障を生じないが、半値視野角は０．１≦Ｄｓａｖ／Ｄ≦０．３の範囲の時に、サブレンズ１２ｂがない時よりも向上し、これにより半値視野角の大きいマイクロレンズアレイ１２が得られる。

更に、マイクロレンズ１２ａの表面に沿って設けた複数のサブレンズ１２ｂの各サブレンズ底面幅Ｄｓを平均化した平均サブレンズ底面幅、又は、複数のサブレンズ１２ｂの各サブレンズ底面直径Ｄｓを平均化した平均サブレンズ底面直径をＤｓａｖとし、且つ、複数のサブレンズ１２ｂの各突出量Ｔｓを平均化した平均突出量をＴｓａｖとした時に、視野角を拡大させる条件は、Ｔｓａｖ／Ｄｓａｖの比率によっても決まる。

ここで、上記したＴｓａｖ／Ｄｓａｖの比率を変えた際のゲインと半値視野角の依存性について、図５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

図５はＴｓａｖ／Ｄｓａｖの比率に対するゲイン及び半値視野角の依存性を示した図であり、（ａ）はマイクロレンズ底面幅Ｄ又はマイクロレンズ底面直径Ｄが９０μｍで且つマイクロレンズ１２ａの表面に沿って突出させたサブレンズ１２ｂの突出量Ｔｓの平均突出量Ｔｓａｖが３μｍである場合を示し、（ｂ）はマイクロレンズ底面幅Ｄ又はマイクロレンズ底面直径Ｄが１３０μｍで且つマイクロレンズ１２ａの表面に沿って突出させたサブレンズ１２ｂの突出量Ｔｓの平均突出量Ｔｓａｖが４μｍである場合を示している。

この際、前記したサブレンズ底面幅Ｄｓ又はサブレンズ底面直径Ｄｓと、複数のサブレンズ１２ｂの各突出量Ｔｓの測定には前述したキーエンス製によるレーザー顕微鏡ＶＫ−８５００を使用すると共に、マイクロレンズ１２ａ及びサブレンズ１２ｂのゲイン及び半値視野角の測定には前述した村上色彩製による変角光度計ＧＰ−２００を使用した。

尚、上記したゲインの値は、完全拡散板を１．０とした時の相対値であり、上記した半値視野角はピークゲイン値の１／２となる角度である。

そして、図５（ａ），（ｂ）に示した如く、Ｔｓａｖ／Ｄｓａｖに対するゲイン及び半値視野角の変化から明らかなように、ゲインはサブレンズ１２ｂがない時よりも少し劣るか略同等であり、この程度の劣化は使用上で何等の支障を生じないが、半値視野角はＴｓａｖ／Ｄｓａｖ≧０．１の範囲の時に、サブレンズ１２ｂがない時よりも向上し、これにより半値視野角の大きいマイクロレンズアレイ１２が得られる。

また更に、上記した図４（ａ），（ｂ）と、図５（ａ），（ｂ）とによる各結果では、０．１≦Ｄｓａｖ／Ｄ≦０．３と、Ｔｓａｖ／Ｄｓａｖ≧０．１とをそれぞれ別々に設定した場合であるが、０．１≦Ｄｓａｖ／Ｄ≦０．３及びＴｓａｖ／Ｄｓａｖ≧０．１を合わせて設定した場合には半値視野角がより一層大きいマイクロレンズアレイ１２が得られることは明らかである。

次に、本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ１２（図１，図３）を作製するためのマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法について図６〜図８を用いて工程順に説明する。

尚、以下では、例えば曲率半径Ｒで略半球状に突出させたマイクロレンズ１２ａ（図１，図３）を二次面上で六方稠密状（ハニカム状）に密接して複数配列させ、且つ、各マイクロレンズ１２ａの表面に沿ってマイクロレンズ１２ａの曲率半径よりも曲率半径が小さい凸状のサブレンズ１２ｂを複数突出させたマイクロレンズアレイ１２（図１，図３）を作製するためのマイクロレンズアレイ用複製型の場合について説明するが、マイクロレンズ１２ａの底面の形状を略円形状，略楕円状などの形状にした場合でも略同様な技術で作製可能である。

図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法を模式的に示した工程図その１、
図７（ｄ）〜（ｆ）は本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法を模式的に示した工程図その２、
図８（ｇ）〜（ｉ）は本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法を模式的に示した工程図その３である。

本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法において、実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型となる基板２１を用意する。この際、基板２１は、後述するブラスト研削工程時に研削し易いガラス基板、又は、セラミック基板などが適しており、且つ、基板２１の上面２１ａは平坦面に形成されている。

まず、図６（ａ）に示した感光性フィルム貼り合わせ工程では、基板２１の上面２１ａ上に、後述するブラスト研削工程で用いられるブラスト微粉末研磨材２８｛図７（ｅ）｝に対して耐ブラスト性を有するマスク材の一例として、通称、ドライフィルムと呼称されている紫外線硬化樹脂をフィルム状にした感光性フィルム（以下、ドライフィルムと呼称する）２２を加熱、圧着して貼り合わせる。

尚、以下では、２次元面に形成した基板２１のＸ軸方向についてのみ図示して説明する。

次に、図６（ｂ）に示したネガマスク載置工程では、光を遮蔽する黒色パターン部２３ａと、光を透過する透明パターン部２３ｂとを交互に形成したネガマスク２３をドライフィルム２２上に載置する。

この際、ドライフィルム２２の各黒色パターン部２３ａは、マイクロレンズアレイ１２（図１，図３）中で曲率半径Ｒの各マイクロレンズ１２ａ（図１，図３）が形成される部位に対応してＸ軸方向のピッチＰｘが前述したように２Ｒｃｏｓ３０°に設定され、且つ、各黒色パターン部２３ａのＸ軸方向の幅Ａｘは所定のピッチＰｘより小さい値に予め設定されている。一方、ドライフィルム２２の各透明パターン部２３ｂは、隣り合う黒色パターン部２３ａ間に（Ｐｘ−Ａｘ）の幅寸法で形成されている
次に、図６（ｃ）に示した露光工程では、ネガマスク２３の上方から紫外線２４を照射する。この紫外線２４はネガマスク２３の各黒色パターン部２３ａを透過せず、一方、ネガマスク２３の各透明パターン部２３ｂを透過する。これに伴って、ネガマスク２３の下方に設置したドライフィルム２２上では、ネガマスク２３の各黒色パターン部２３ａと対応する位置に各未硬化部２２ａが形成される一方、ネガマスク２３の各透明パターン部２３ｂと対応する位置に各硬化部２２ｂが形成される。

次に、図７（ｄ）に示した現像工程では、ネガマスク２３（この図では図示せず）をマスク材となるドライフィルム２２上から取り除き、この後、ドライフィルム２２の上方に設置した現像液容器２５から希釈した炭酸ソーダ（Ｎａ_２ＣＯ_３）２６をドライフィルム２２に向けて噴射させ、この希釈した炭酸ソーダ（Ｎａ_２ＣＯ_３）２６によりドライフィルム２２を洗浄すると、ドライフィルム２２の各未硬化部２２ａは膨潤して基板２１上から除去され、ドライフィルム２３の各未硬化部２２ａが各開口部２２ａ１として幅Ａｘで開口される一方、隣り合う開口部２２ａ１間に形成された各硬化部２２ｂはそのまま基板２１上に残って後述するブラスト微粉末研磨材２８｛図７（ｅ）｝に対するマスク部として機能する。この際、ドライフィルム２３上に開口された隣り合う開口部２２ａ１は、前記した所定のピッチＰｘを保っている。

次に、図７（ｅ）に示したブラスト研削開始工程では、ドライフィルム２２の上方に設置したブラストノズル２７からブラスト微粉末研磨材２８をドライフィルム２２に向けて単位時間当たりの噴射量が一定になるように制御して高速噴射させて、ドライフィルム２２上にブラスト微粉末研磨材２８を吹き付ける。ここで、ドライフィルム２２の各硬化部２２ｂがブラスト微粉末研磨材２８に対するマスク部となって残っているものの、ドライフィルム２２の各開口部２２ａ１を通り抜けたブラスト微粉末研磨材２８を基板２１の上面２１ａに衝突させると、ブラスト微粉末研磨材２８によって基板２１の上面２１側がドライフィルム２２の各開口部２２ａ１の幅Ａｘと同じ寸法となる幅Ａｘ１で各マイクロレンズ用凹部２１ｂの研削が開始される。

次に、ブラスト研削加工が更に進んで図７（ｆ）に示したブラスト研削終了工程では、ブラスト微粉末研磨材２８によって基板２１の上面２１側にマイクロレンズ用の第１凹部となる各マイクロレンズ用凹部２１ｂが略所定の深さＨで形成される。この際、各マイクロレンズ用凹部２１ｂの所定の深さＨは、各マイクロレンズ１２ａ（図１，図３）の突出量Ｔ（図３）に相当する値であり、この値は各マイクロレンズ１２ａ（図１，図３）を設計する時に設定される。

ここで、ブラスト研削工程では、ドライフィルム２２の開口部２２ａ１を通り抜けたブラスト微粉末研磨材２８が基板２１のマイクロレンズ用凹部２１ｂ内に侵入する侵入量は、マイクロレンズ用凹部２１ｂの中心部２１ｂ１が多く、中心部２１ｂ１を除いた左右の周辺部２１ｂ２，２１ｂ３では摩擦抵抗を受けて少なくなる。また、基板２１のマイクロレンズ用凹部２１ｂに侵入したブラスト微粉末研磨材２８がマイクロレンズ用凹部２１ｂの中心部２１ｂ１の底に到達すると、ブラスト微粉末研磨材２８は中心部２１ｂ１から左右の周辺部２１ｂ２，２１ｂ３に移動した後に、マイクロレンズ用凹部２１ｂの外に放出される。

この際に、ブラストノズル２６より基板２１のマイクロレンズ用凹部２１ｂの左右の周辺部２１ｂ２，２１ｂ３に侵入したブラスト微粉末研磨材２８と、基板２１のマイクロレンズ用凹部２１ｂの中心部２１ｂ１から左右の周辺部２１ｂ２，２１ｂ３に移動して放出されるブラスト微粉末研磨材２８とは互いに進行方向が反対であるため、ブラスト微粉末研磨材２８の速度はマイクロレンズ用凹部２１ｂの中心部２１ｂ１から左右の周辺部２１ｂ２，２１ｂ３に遠ざかるほど低下するので、これにより、マイクロレンズ用凹部２１ｂ断面形状は曲面状になり、３次元的には略半球状になる。

更にこの際、基板２１の上面２１ａ側に形成したマイクロレンズ用凹部２１ｂの形状は研削条件により大きく変わるので、所定の形状を得るには最適な研削条件を見出す必要がある。これに伴って、ブラスト微粉末研磨材２８の粒径は、研削するマイクロレンズ用凹部２１ｂの所定の深さＨによるが、研削性能を高めるには粒径が、マイクロレンズ用凹部２１ｂの所定の深さＨに対して１／６Ｈ以下の粒径を使用する必要があり、且つ、後述するようにブラスト微粉末研磨材２８の粒径がある程度ばらつきがある方がマイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に後述するサブレンズ用凹みを形成し易い。この際、マイクロレンズ用凹部２１ｂの所定の深さＨが例えば２５μｍ〜５０μｍで、基板２１として例えばガラス基板を研削する際には＃１０００〜＃３０００の白色アルミナが適している。

そして、基板２１の上面２１ａ側に各マイクロレンズ用凹部２１ｂが略所定の深さＨまで研削された時に、マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿ってブラスト微粉末研磨材２８の粒径のばらつきによる大きさの異なる細かな凹み２１ｃ１が複数個形成され、ここで得られた複数個の凹み２１ｃ１が後述するサブレンズ用凹み２１ｃ３｛図８（ｉ）｝の下地となるものである。この際、マイクロレンズ用凹部２１ｂの所定の深さＨは正確に得られるものでない。

次に、図８（ｇ）に示したエッチング処理開始工程では、基板２１の上面２１ａからドライフィルム２２（この図では図示せず）を除去する。この後、基板２１の上面２１ａ側に各マイクロレンズ用凹部２１ｂが幅Ａｘ１で且つ略所定の深さＨまで研削され、且つ、各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿って大きさの異なる細かな凹み２１ｃ１が複数個形成された状態で、基板２１の上面２１ａ側からエッチング処理が開始される。

ここで行うエッチング処理は、ウエットエッチング処理又はドライエッチング処理のいずれかを行う。ウエットエッチング処理を行う場合には、基板２１として例えばガラス基板を用いた際にＨＦ系のエッチング液を用い、エッチング液のＰＨ、温度によりエッチングレートを管理する。一方、ドライエッチング処理を行う場合には、例えばＣＣｌ_４ガスを使用する。

この際、ウエットエッチング処理又はドライエッチング処理では、等方エッチングになる条件で行い、ブラスト研削工程により研削された基板２１の各マイクロレンズ用凹部２１ｂの所定の深さＨがエッチング処理の後も変わらないようにエッチング条件を制御する。

次に、図８（ｈ）に示したエッチング処理途中工程で、ウエットエッチング処理又はドライエッチング処理が進むと、基板２１の上面２１ａと、各マイクロレンズ用凹部２１ｂ内が同時にエッチングされる。この時、基板２１の上面２１ａ側に形成した隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂのピッチＰｘは変わらず、且つ、各マイクロレンズ用凹部２１ｂは略所定の深さＨを保ちながら各マイクロレンズ用凹部２１ｂの幅Ａｘ２が前記した図８（ｇ）時の幅Ａｘ１より広がるものの、隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂ同士まで繋がらない状態である。

また、上記工程のエッチング中に、基板２１の各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿って複数個数形成された大きさの異なる細かな凹み２１ｃ１のうちで大きい凹みが小さいさ凹みを吸収する（喰い込む）ことで、幾つかの凹み２１ｃ１が繋がって前記した複数個よりも数が少ないより大きな凹み２１ｃ２に成長し、このより大きな凹み２１ｃ２のうちの幾つかがサブレンズ用凹みの核となる。

この後、エッチング処理が更に進むと、図８（ｉ）に示したエッチング処理終了工程に至る。ここでは、基板２１の上面２１ａ側及び各マイクロレンズ用凹部２１ｂ内が更にエッチングされることで、基板２１の上面２１ａ側に形成した隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂのピッチＰｘは変わらず、且つ、各マイクロレンズ用凹部２１ｂは略所定の深さＨを保ちながら各マイクロレンズ用凹部２１ｂの幅Ａｘ３が前記した図８（ｈ）時の幅Ａｘ２より更に広がり、これにより、隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂ同士が繋がった時に、エッチング処理が完了する。そして、隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂ同士が繋がった時には、隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂ同士が密接して、略半球状の複数のマイクロレンズ用凹部２１ｂの上面側で六方稠密状（ハニカム状）に配列されることになる。

この際、エッチング処理開始からエッチング処理終了に至るまでの間に、図８（ｉ）に示したように基板２１の上面２１ａ側のエッチング量Ｅは、隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂのピッチＰｘと、エッチング処理開始時のマイクロレンズ用凹部２１ｂの幅Ａｘ１｛図８（ｇ）｝で決まる。即ち、基板２１の上面２１ａ側のエッチング量Ｅは、 Ｅ＝（Ｐｘ−Ａｘ１）／２ ……（２式）
で求まる。

また、上記工程のエッチング中に、基板２１の各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿って形成された幾つかのより大きな凹み２１ｃ２のうちで更に幾つかが吸収される（喰い込まれる）ために、各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿って更に大きなサブレンズ用凹み２１ｃ３がサブレンズ用の第２凹部として最終的に複数形成され、これら複数のサブレンズ用凹み２１ｃ３でマイクロレンズ１２ａ（図１，図３）の表面に沿って複数のサブレンズ１２ｂ（図１，図３）を形成することが可能になる。

勿論、複数のサブレンズ用凹み（サブレンズ用の第２凹部）２１ｃ３は、マイクロレンズ用凹部（マイクロレンズ用の第１凹部）２１ｂよりも小さなものであり、複数のサブレンズ用凹み２１ｃ３の各上部面積はマイクロレンズ用凹部２１ｂの上部面積よりも小さいもとなっている。

そして、ここでエッチング処理が終了した基板２１が、本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型となる。

ここで、上記の方法により製造した本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型（基板）２１を用いて、本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ１２（図１，図３）を作製する工程について図９を用いて説明する。

図９（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型を用いて、本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイを作製する工程を模式的に示した工程図である。

まず、図９（ａ）に示した紫外線硬化樹脂滴下工程において、本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型（基板）２１は、上面２１ａ（不図示）側に形成した各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿ってサブレンズ用凹み２１ｃ３が複数形成されている状態であり、ここで上方から各マイクロレンズ用凹部２１ｂ内に向けて紫外線硬化樹脂３１を滴下する。尚、この図では左右の端に設けられる紫外線硬化樹脂３１の流れを押さえる押さえ部材を削除して図示している。

次に、図９（ｂ）に示したレンズ基板載置工程では、マイクロレンズアレイ用複製型（基板）２１上に滴下した紫外線硬化樹脂３１上にレンズ基板１１を載置すると、レンズ基板１１の平坦な上面（図示では下面）１１ａによって紫外線硬化樹脂３１が均一に広がりながら各マイクロレンズ用凹部２１ｂ内及びサブレンズ用凹み２１ｃ３内に侵入する。

次に、図９（ｃ）に示した紫外線照射工程では、レンズ基板１１の上方から紫外線３２を照射して紫外線硬化樹脂３１を硬化させ、マイクロレンズアレイ用複製型（基板）２１に形成した各マイクロレンズ用凹部２１ｂと、各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に形成した複数のサブレンズ用凹み２１ｃ３とを紫外線硬化樹脂３１側に転写させる。

次に、図９（ｄ）に示した型剥離工程では、マイクロレンズアレイ用複製型２１（ここでは図示せず）を剥離すると、各マイクロレンズ用凹部２１ｂに対応して各マイクロレンズ１２ａがレンズ基板１１の上面１１ａ（図示では下面）側に突出形成されると共に、複数のサブレンズ用凹み２１ｃ３に対応して各マイクロレンズ１２ａの表面に沿って複数のサブレンズ１２ｂが僅かな高さで突出形成されて、本発明に係るマイクロレンズアレイ１２が完成する。この際、マイクロレンズアレイ１２中の各マイクロレンズ１２ａの突出量Ｔは、基板２１の各マイクロレンズ用凹部２１ｂの所定の深さＨと略同じになり、且つ、サブレンズ１２ｂの突出量はＴｓとなる。そして、レンズ基板１１上にマイクロレンズアレイ１２を一体的に形成したマイクロレンズアレイ素子１０が完成する。

尚、上記では、マイクロレンズアレイ１２を作製する時に、マイクロレンズアレイ１２をレンズ基板１１と一体に形成しているが、レンズ基板１１に代えて剥離可能な押し板（図示せず）を用いることで、マイクロレンズアレイ１２のみを作製することも可能である。この際、押し板（図示せず）は紫外線硬化樹脂３１と接する面が平坦であれば良い。

ここで、本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法を具体的に実験した実験例１，２について述べる。尚、実験例１，２に用いる各部材は、先に説明した図６〜図９中の符番と同じ符番に符しているのでここでの図示を省略する。

＜実験例１＞
マイクロレンズアレイ用複製型となる基板として厚み３ｍｍのソーダガラス基板２１を用意し、このソーダガラス基板２１の上面２１ａに厚み５０μｍのドライフィルム２２を加熱した状態で圧力をかけて貼り合わせた。

この後、光を遮蔽する黒色パターン部２３ａと、光を透過する透明パターン部２３ｂとを交互に形成したネガマスク２３をドライフィルム２２上に載置した。この際、ネガマスク２３は、隣り合う黒色パターン部２３ａのＸ軸方向のピッチＰｘを例えば９０μｍに設定し、且つ、各黒色パターン部２３ａのＸ軸方向の幅Ａｘを可変させたもの幾つか予め用意した。

次に、ネガマスク２３の上方から紫外線２４を照射して、ドライフィルム２２上に各黒色パターン部２３ａに対応する位置に未硬化部２２ａを形成する一方、ネガマスク２３の各透明パターン部２３ｂと対応する位置に硬化部２２ｂを形成した。

この後、ネガマスク２３をドライフィルム２２上から取り除き、ドライフィルム２２上を１０％の炭酸ソーダで洗浄し、ドライフィルム２２の各未硬化部２２ａを除去して幅Ａｘの各開口部２２ａ１を得ると共に、ドライフィルム２２の硬化部２２ｂをソーダガラス基板２１上にそのまま残して下記するホワイトアルミナ微粉末研磨材２８に対するマスク部とした。

次に、ブラストノズル２７から＃１５００のホワイトアルミナ微粉末研磨材２８を高速噴射させて、ドライフィルム２２上にホワイトアルミナ微粉末研磨材２８を吹き付けることで、ドライフィルム２２の各開口部２２ａ１を通ったホワイトアルミナ微粉末研磨材２８によりソーダガラス基板２１の上面２１ａ側に断面形状が曲面状のマイクロレンズ用凹部２１ｂをピッチＰｘで研削した。この時、ソーダガラス基板２１の上面２１ａ側に形成した各マイクロレンズ用凹部２１ｂの所定の深さＨは、製作されるマイクロレンズ１２ａの突出量Ｔ｛図３，図９（ｄ）｝に略達するまで研削した。

この後、ドライフィルム２２をソーダガラス基板２１上から除去して、ＨＦ系のエッチング液でソーダガラス基板２１の上面２１ａと各マイクロレンズ用凹部２１ｂとをエッチングした。このエッチング中に前述したように各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿って複数のサブレンズ用凹部２１ｃ１→２１ｃ２→２１ｃ３が徐々に成長して形成されると共に、エッチング量Ｅが（Ｐｘ−Ａｘ）／２程度になるまでソーダガラス基板２１の上面２１ａをエッチングすると、隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂ同士が互いに密接して隙間のないハニカム形状が得られ、この状態で得られたソーダガラス基板２１が本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型となる。

この後、マイクロレンズアレイ用複製型（ソーダガラス基板）２１上に紫外線硬化樹脂３１を滴下し、この紫外線硬化樹脂３１上にレンズ基板として３０μｍのポリカーンボネイトフィルム１１を載せて、ポリカーンボネイトフィルム１１の上方から紫外線３１を照射して、紫外線硬化樹脂３１を硬化させた後に、マイクロレンズアレイ用複製型（ソーダガラス基板）２１を剥離すると、各マイクロレンズ用凹部２１ｂに対応して各マイクロレンズ１２ａがポリカーンボネイトフィルム１１の上面１１ａ側に突出形成されると共に、複数のサブレンズ用凹み２１ｃ３に対応して各マイクロレンズ１２ａの表面に沿って複数のサブレンズ１２ｂが僅かな高さで突出形成されて、本発明に係るマイクロレンズアレイ１２が完成した。

この実験例１において、ドライフィルム２２上で隣り合う開口部２２ａ１のＸ軸方向のピッチＰｘを例えば９０μｍで一定に保ち、且つ、各開口部２２ａ１の幅Ａｘを可変させることにより、ソーダガラス基板２１を用いて形成されるマイクロレンズ１２の表面に沿って突出形成された複数のサブレンズ１２ｂの平均サブレンズ底面幅Ｄｓａｖ又は平均サブレンズ底面直径Ｄｓａｖを制御した。この結果を下記の表１に示す。尚、表１において、Ｄは前記したマイクロレンズ底面幅又はマイクロレンズ底面直径であり、Ｄｓａｖは複数のサブレンズ底面幅Ｄｓを平均化した平均サブレンズ底面幅、又は、複数の各サブレンズ底面直径Ｄｓを平均化した平均サブレンズ底面直径である。

この表１から、ドライフィルム２２の開口部２２ａ１の幅Ａｘを可変しても、マイクロレンズ底面幅Ｄ又はマイクロレンズ底面直径Ｄは、例えば９０μｍで略一定に得られ、これにより隣り合うマイクロレンズ１２ａ同士が密接していることがわかる。また、各マイクロレンズ１２ａの突出量Ｔ｛図３，図９（ｄ）｝は上記したマイクロレンズ底面幅Ｄ又はマイクロレンズ底面直径Ｄの約１／２であった。

一方、各マイクロレンズ１２ｂの表面に沿って設けた複数のサブレンズ１２ｂの各サブレンズ底面幅Ｄｓを平均化した平均サブレン底面幅Ｄｓａｖ、又は、複数のサブレンズ１２ｂの各サブレンズ底面直径Ｄｓを平均化した平均サブレン底面直径Ｄｓａｖは、ドライフィルム２２の開口部２２ａ１の幅Ａｘが大きくなるにつれて小さくなることが判明した。また、各サブレンズ１２ｂの突出量Ｔｓ｛図３，図９（ｄ）｝は上記した平均サブレン底面幅Ｄｓａｖ又は平均サブレン底面直径Ｄｓａｖの１／５〜１／２０であった。

更に、この時の試作サンプルのゲイン、半値視野角を測定した結果は先に説明した図４（ａ）の通りである。

＜実験例２＞
実験例２では、ドライフィルム２２上で隣り合う開口部２２ａ１のピッチＰｘを例えば１３０μｍに設定し、且つ、開口部２２ａ１の幅Ａｘを可変した以外は実験例１と同様に処理した。この結果を下記の表２に示す。尚、表２において、Ｄは前記したマイクロレンズ底面幅又はマイクロレンズ底面直径であり、Ｄｓａｖは複数のサブレンズ底面幅Ｄｓを平均化した平均サブレンズ底面幅、又は、複数の各サブレンズ底面直径Ｄｓを平均化した平均サブレンズ底面直径である。

この表２からも実験例１と略同様な結果が得られ、ドライフィルム２２の開口部２２ａ１の幅Ａｘを可変しても、マイクロレンズ底面幅Ｄ又はマイクロレンズ底面直径Ｄは、例えば１３０μｍで略一定に得られ、これにより隣り合うマイクロレンズ１２ａ同士が密接していることがわかる。また、各マイクロレンズ１２ａの突出量Ｔ｛図３，図９（ｄ）｝は上記したマイクロレンズ底面幅Ｄ又はマイクロレンズ底面直径Ｄの約１／２であった。

一方、各マイクロレンズ１２ｂの表面に沿って設けた複数のサブレンズ１２ｂの各サブレンズ底面幅Ｄｓを平均化した平均サブレン底面幅Ｄｓａｖ、又は、複数のサブレンズ１２ｂの各サブレンズ底面直径Ｄｓを平均化した平均サブレン底面直径Ｄｓａｖは、ドライフィルム２２の開口部２２ａ１の幅Ａｘが大きくなるにつれて小さくなることが判明した。また、各サブレンズ１２ｂの突出量Ｔｓ｛図３，図９（ｄ）｝は上記した平均サブレン底面幅Ｄｓａｖ又は平均サブレン底面直径Ｄｓａｖの１／５〜１／２０であった。

更に、この時の試作サンプルのゲイン、半値視野角を測定した結果は先に説明した図４（ｂ）の通りである。

＜比較例１＞
実験例１に対してドライフィルム２２上で隣り合う開口部２２ａ１のピッチＰｘを２５μｍとした以外は同じ条件でマイクロレンズアレイ１２を作製した。この際はエッチング量が７５μｍでサブレンズは形成されなかった。

＜比較例２＞
実験例２に対してドライフィルム２２上で隣り合う開口部２２ａ１のピッチＰｘを５５μｍとした以外は同じ条件でマイクロレンズアレイ１２を作製した。この際はエッチング量が７５μｍでサブレンズは形成されなかった。

上述した本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法によれば、ブラスト研削とエッチング処理とを併用して、基板２１の上面２１ａ側にマイクロレンズ用凹部２１ｂを密接して複数形成し、且つ、各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿って複数のサブレンズ用凹み２１ｃ３を形成することで、各マイクロレンズ１２ａの表面に沿って複数のサブレンズ１２ｂが突出形成されたマイクロレンズアレイ１２を作製するためのマイクロレンズアレイ用複製型２１を簡単な方法で安価に提供できる。更に、ブラスト研削とエッチング処理とを併用しているので、短時間でマイクロレンズアレイ用複製型２１を作製できる。

図１０（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例２のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法を模式的に示した工程図その１、
図１１（ｄ）〜（ｆ）は本発明に係る実施例２のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法を模式的に示した工程図その２、
図１２（ｇ）〜（ｊ）は本発明に係る実施例２のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法を模式的に示した工程図その３である。

本発明に係る実施例２のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法は、先に説明した本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法と同様にマイクロレンズアレイ１２’｛図１３（ｄ）｝の複製型となる基板２１’の上面２１ａ上に、ブラスト研削により複数のマイクロレンズ用凹部２１ｂを研削する技術的思想を適用するものの、ブラスト研削とエッチングとにより各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿って形成された複数のサブレンズ用凹み２１ｃ３を更にエッチング処理により完全に除去して、基板２１’の上面２１ａ側に複数のマイクロレンズ用凹部２１ｂのみを形成することを特徴とするものである。

上記に伴って、実施例１に用いた基板２１に対して、図１０〜図１２中で実施例２に用いる基板は基板２１’と符番を付すものの、図１０（ａ）〜（ｃ），図１１（ｄ）〜（ｅ）までは、先に実施例１で説明した図６（ａ）〜（ｃ），図７（ｄ）〜（ｅ）と同じ処理を施しているので、実施例１と同じ処理工程についてはここでの説明を省略し、実施例１と異なるエッチング処理工程についてのみ図１２（ｇ）〜（ｉ）を用いて説明する。

即ち、図１２（ｇ）に示したエッチング処理開始工程では、ブラスト微粉末研磨材２８（図示せず）によって基板２１’の上面２１ａ側に各マイクロレンズ用凹部２１ｂが幅Ａｘ１で且つ略所定の深さＨまで研削され、且つ、各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿って大きさの異なる細かな凹み２１ｃ１が複数個形成された状態で、基板２１の上面２１ａ側からウエットエッチング処理又はドライエッチング処理が開始される。この際、各マイクロレンズ用凹部２１ｂの略所定の深さＨは、実施例１ではマイクロレンズアレイ１２｛図１，図３，図９（ｄ）｝中のマイクロレンズ１２ａの突出量Ｔ｛図３，図９（ｄ）｝と同じ程度に研削されているものの、この実施例２では後述するマイクロレンズアレイ１２’｛図１３（ｄ）｝中のマイクロレンズ１２ａの突出量Ｔ’よりも僅かに大きく設定されている。

次に、図１２（ｈ）に示したエッチング処理第１途中工程では、ウエットエッチング処理又はドライエッチング処理が進むと、基板２１’の上面２１ａ側及び各マイクロレンズ用凹部２１ｂ内が共にエッチングされる。この時、基板２１’の上面２１ａ側に形成した隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂのピッチＰｘは変わらず、且つ、各マイクロレンズ用凹部２１ｂは略所定の深さＨを保ちながら各マイクロレンズ用凹部２１ｂの幅Ａｘ２が前記した図１２（ｇ）時の幅Ａｘ１より広がるものの、隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂ同士まで繋がらない状態である。

また、上記工程のエッチング中に、基板２１’の各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿って複数個形成された大きさの異なる細かな凹み２１ｃ１のうちで大きい凹みが小さいさ凹みを吸収する（喰い込む）ことで、幾つかの凹み２１ｃ１が繋がって前記した複数個よりも数が少ないより大きな凹み２１ｃ２に成長し、このより大きな凹み２１ｃ２のうちの幾つかがサブレンズ用凹みの核となる。

次に、図１２（ｉ）に示したエッチング処理第２途中工程では、基板２１’の上面２１ａ側及び各マイクロレンズ用凹部２１ｂ内が更にエッチングされることで、基板２１’の上面２１ａ側に形成した隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂのピッチＰｘは変わらず、且つ、各マイクロレンズ用凹部２１ｂは略所定の深さＨを保ちながら各マイクロレンズ用凹部２１ｂの幅Ａｘ３が前記した図１２（ｈ）時の幅Ａｘ２より更に広がり、これにより、隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂ同士が繋がり、隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂ同士が密接して、略半球状の複数のマイクロレンズ用凹部２１ｂの上面側で六方稠密状（ハニカム状）に配列されることになる。この際、エッチング処理開始からこの段階までのエッチング量はＥとなる。

また、上記工程のエッチング中に、基板２１’の各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿って形成された幾つかのより大きな凹み２１ｃ２のうちで更に幾つかが吸収される（喰い込まれる）ために、各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿って更に大きなサブレンズ用凹み２１ｃ３が最終的に複数形成される。そして、実施例１ではこの状態でエッチング処理が終了しているものの、この実施例２では下記するように更にエッチング処理を行っている。

次に、図１２（ｉ）に示した状態から更にエッチング処理を続けると、図１２（ｊ）に示したエッチング処理終了工程に至る。ここでは、エッチング処理を続けることにより、基板２１’の各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿って形成された複数のサブレンズ用凹み２１ｃ３がエッチングされて無くなってしまい、各マイクロレンズ用凹部２１ｂのみが半球面状で凹凸のない曲面に形成される。これに伴って、各マイクロレンズ用凹部２１ｂの幅Ａｘ４が前記した図１２（ｉ）時の幅Ａｘ３よりも広がるものの、隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂのピッチＰｘは変わらずに、隣り合うマイクロレンズ用凹部２１ｂ同士が接合される。この際、エッチング処理開始からエッチング処理終了に至るまでのエッチング量はＥ’となり、このエッチング量Ｅ’は図１２（ｉ）に示したエッチング量Ｅよりも当然大きくなるものの、マイクロレンズ用凹部２１ｂは略所定の深さＨを保っている。

そして、この段階でエッチング処理を終了した基板２１’が本発明に係る実施例２のマイクロレンズアレイ用複製型となる。

ここで、上記の方法により製造した本発明に係る実施例２のマイクロレンズアレイ用複製型（基板）２１’を用いて、マイクロレンズの表面にサブレンズがないマイクロレンズアレイを作製する工程について図１３を用いて説明する。

図１３（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る実施例２のマイクロレンズアレイ用複製型を用いて、マイクロレンズの表面にサブレンズがないマイクロレンズアレイを作製する工程を模式的に示した工程図である。

まず、図１３（ａ）に示した紫外線硬化樹脂滴下工程において、本発明に係る実施例２のマイクロレンズアレイ用複製型（基板）２１’は、上面２１ａ（不図示）側に各マイクロレンズ用凹部２１ｂが密接して形成され、且つ、各マイクロレンズ用凹部２１ｂが略所定の深さＨに形成されている状態であり、ここで上方から各マイクロレンズ用凹部２１ｂ内に向けて紫外線硬化樹脂３１を滴下する。

次に、図１３（ｂ）に示したレンズ基板載置工程では、マイクロレンズアレイ用複製型（基板）２１’上に滴下した紫外線硬化樹脂３１上にレンズ基板１１を載置すると、レンズ基板１１の平坦な上面１１ａによって紫外線硬化樹脂３１が均一に広がりながら各マイクロレンズ用凹部２１ｂ内に侵入する。

次に、図１３（ｃ）に示した紫外線照射工程では、レンズ基板１１の上方から紫外線３２を照射して紫外線硬化樹脂３１を硬化させ、マイクロレンズアレイ用複製型（基板）２１’に形成した各マイクロレンズ用凹部２１ｂを紫外線硬化樹脂３１側に転写させる。

次に、図１３（ｄ）に示した型剥離工程では、マイクロレンズアレイ用複製型２１’（ここでは図示せず）を剥離すると、各マイクロレンズ用凹部２１ｂに対応して各マイクロレンズ１２ａがレンズ基板１１の上面１１ａ側に突出形成されて、各マイクロレンズ１２ａの表面にサブレンズがないマイクロレンズアレイ１２’が完成する。この際、マイクロレンズアレイ１２’中の各マイクロレンズ１２ａの突出量Ｔ’は、基板２１’に形成した各マイクロレンズ用凹部２１ｂの深さＨと同じになる。そして、レンズ基板１１上にマイクロレンズアレイ１２’を一体的に形成したマイクロレンズアレイ素子１０’が完成する。

尚、上記では、マイクロレンズアレイ１２’を作製する時に、マイクロレンズアレイ１２’をレンズ基板１１と一体に形成しているが、レンズ基板１１に代えて剥離可能な押し板（図示せず）を用いることで、マイクロレンズアレイ１２’のみを作製することも可能である。この際、押し板（図示せず）は紫外線硬化樹脂３１と接する面が平坦であれば良い。

上述した本発明に係る実施例２のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法によれば、ブラスト研削とエッチング処理とを併用して、基板２１’の上面２１ａ側にマイクロレンズ用凹部２１ｂを密接して複数形成し、且つ、各マイクロレンズ用凹部２１ｂの内面に沿って複数のサブレンズ用凹み２１ｃ３を形成した後に更にエッチングにより複数のサブレンズ用凹み２１ｃ３を無くすことで、各マイクロレンズ１２ａの表面にサブレンズがないマイクロレンズアレイ１２’を作製するためのマイクロレンズアレイ用複製型２１’を簡単な方法で安価に提供できる。更に、ブラスト研削とエッチング処理とを併用しているので、短時間でマイクロレンズアレイ用複製型２１’を作製できる。

（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイを説明するための正面図，斜視図，下面図である。 一般的な凸レンズにおいて、曲率半径Ｒの凸レンズの焦点距離ｆを説明するための図である。 図１に示したマイクロレンズアレイにおいて、一つのマイクロレンズを拡大して示した図である。 はＤｓａｖ／Ｄの比率に対するゲイン及び半値視野角の依存性を示した図である。 はＴｓａｖ／Ｄｓａｖ比率に対するゲイン及び半値視野角の依存性を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法を模式的に示した工程図その１である。 （ｄ）〜（ｆ）は本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法を模式的に示した工程図その２である。 （ｇ）〜（ｉ）は本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法を模式的に示した工程図その３である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型を用いて、本発明に係る実施例１のマイクロレンズアレイを作製する工程を模式的に示した工程図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例２のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法を模式的に示した工程図その１である。 （ｄ）〜（ｆ）は本発明に係る実施例２のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法を模式的に示した工程図その２である。 （ｇ）〜（ｊ）は本発明に係る実施例２のマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法を模式的に示した工程図その３である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明に係る実施例２のマイクロレンズアレイ用複製型を用いて、マイクロレンズの表面にサブレンズがないマイクロレンズアレイを作製する工程を模式的に示した工程図である。 （ａ）〜（ｃ）は従来のマイクロレンズアレイ素子を示した正面図，斜視図，下面図である。 （ａ）〜（ｃ）は従来の光学基板の製造方法（＝マイクロレンズアレイ用複製型の製造方法）を示した工程図である。

符号の説明

１０…実施例１のマイクロレンズアレイ素子、
１０’…実施例２のマイクロレンズアレイ素子、
１１…レンズ基板、１１ａ…上面、
１２…実施例１のマイクロレンズアレイ、
１２’…実施例２のマイクロレンズアレイ、
１２ａ…マイクロレンズ、１２ｂ…サブレンズ、
２１…実施例１のマイクロレンズアレイ用複製型（基板）、
２１’…実施例２のマイクロレンズアレイ用複製型（基板）、
２１ａ…上面、２１ｂ…マイクロレンズ用の第１凹部（マイクロレンズ用凹部）、
２１ｃ３…サブレンズ用の第２凹部（サブレンズ用凹み）、
２２…マスク材｛感光性フィルム（ドライフィルム）｝、
２２ａ…未硬化部、２２ａ１…開口部、２２ｂ…マスク部（硬化部）、
２３…ネガマスク、２３ａ…黒色パターン部、２３ｂ…透明パターン部、
２４…紫外線、２５…現像液容器、２６…希釈した炭酸ソーダ（Ｎａ_２ＣＯ_３）、
２７…ブラストノズル、２８…ブラスト微粉末研磨材、
３１…紫外線硬化樹脂、３２…紫外線、
Ｒ…マイクロレンズの曲率半径、Ｒｓ…サブレンズの曲率半径、
Ｄ…マイクロレンズの底面が真円以外の場合にマイクロレンズの底面の中心を通る各線上で前記底面の最大幅と最小幅とを加算して２分したマイクロレンズ底面幅、又は、マイクロレンズの底面が真円である場合にマイクロレンズ底面直径、
Ｄｓ…サブレンズの底面が真円以外の場合にサブレンズの底面の中心を通る各線上で前記底面の最大幅と最小幅とを加算して２分したサブレンズ底面幅、又は、サブレンズの底面が真円である場合にサブレンズ底面直径、
Ｄｓａｖ…複数のサブレンズ底面幅Ｄｓを平均化した平均サブレンズ底面幅、又は、複数のサブレンズ底面直径Ｄｓを平均化した平均サブレンズ底面直径、
Ｔｓ…サブレンズの突出量、
Ｔｓａｖ…複数のサブレンズの各突出量Ｔｓを平均化した平均突出量。

Claims (1)

1. 凸状に突出したマイクロレンズを２次元面上で密接して複数配列させ、且つ、各マイクロレンズの表面に沿って該マイクロレンズの曲率半径よりも曲率半径が小さい凸状のサブレンズを複数突出形成させたマイクロレンズアレイを作製するためのマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法であって、
   基板の上面に耐ブラスト性を有するマスク材を形成した後、前記各マイクロレンズを形成する各開口部を所定のピッチ及び所定の幅で形成すると共に、隣り合う開口部間をマスク部で覆う工程と、
   前記マスク材上に粒径にばらつきのあるブラスト微粉末研磨材を吹き付けて、前記開口部から露出した前記基板に所定深さのマイクロレンズ用の第１凹部と、該マイクロレンズ用の第１凹部の内面に沿ってサブレンズ用の第２凹部の下地を形成する工程と、
   前記基板の上面に設けた前記マスク材を除去する工程と、
   前記基板上からエッチングを行って、前記マイクロレンズ用の第１凹部内に前記サブレンズ用の第２凹部を複数形成すると共に、隣り合う前記マイクロレンズ用の第１凹部同士を接合するようにする工程とを含むことを特徴とするマイクロレンズアレイ用複製型の製造方法。

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