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【発明の名称】 光学基板及びその製造方法
【発明者】 【氏名】清水 敦

【氏名】矢尾 敦
【要約】 【課題】製造歩留りを低下させることなく、マイクロレンズアレイ基板のスタック厚を薄くする。

【解決手段】スタンパ２４と紫外線照射を用いてベースガラス２２の上にレンズ樹脂層２３を成形した後、レンズ樹脂層２３の上に封止樹脂層２７となる紫外線硬化型樹脂を滴下する。一方、カバーガラス２８の内面には、スピナを用いて未硬化もしくは半硬化の樹脂を塗布することにより保護膜２９を形成しておく。ついで、ベースガラス２２の上方にカバーガラス２８を重ねて押圧し、保護膜２９とレンズ樹脂層２３との間に紫外線硬化型樹脂を挟み込んで拡げ、封止樹脂層２７を形成する。この後、封止樹脂層２７に紫外線を照射して硬化させると共に保護膜２９も完全硬化させ、マイクロレンズアレイ基板のウエハ３０を作製する。ついで、ウエハ３０の両面を研磨して平滑に仕上げる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１の基材の上方に光学素子アレイ層を積層し、当該光学素子アレイ層の上方に少なくとも光学素子アレイ層の上方領域を平坦化する封止樹脂層を積層し、当該封止樹脂層の表面に前記光学素子アレイ層を保護するための保護膜を積層し、当該保護膜の上に第２の基材を積層したことを特徴とする光学基板。
【請求項２】 前記保護膜の屈折率は、前記封止樹脂層及び前記第２の基材の屈折率のうち、いずれか一方の屈折率にほぼ等しいことを特徴とする、請求項１に記載の光学基板。
【請求項３】 第１の基材の上方に光学素子アレイ層を積層し、第２の基材の内面に第２の基材よりも柔軟な保護膜を形成した後、該光学素子アレイ層と該保護膜との間に封止樹脂を挟み込むようにして第１の基材と第２の基材とを積層一体化することを特徴とする光学基板の製造方法。
【請求項４】 前記第２の基材の内面側に、未硬化もしくは半硬化状態の前記保護膜を形成し、前記光学素子アレイ層を形成された第１の基材と保護膜を形成された第２の基材とを前記封止樹脂を挟んで積層した後、当該保護膜を硬化させることを特徴とする、請求項３に記載の光学基板の製造方法。
【請求項５】 前記第２の基材の内面側に未硬化の前記保護膜を形成した後、該保護膜の硬化反応を促進させることによって所望の硬さや粘度に半硬化させることを特徴とする、請求項３に記載の光学基板の製造方法。
【請求項６】 前記保護膜の硬化状態における屈折率は、前記封止樹脂もしくは前記第２の基材の屈折率のうち、いずれか一方の屈折率にほぼ等しいことを特徴とする、請求項３に記載の光学基板の製造方法。
【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やマイクロプリズムアレイ等の光学素子アレイを備えた光学基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数のマイクロレンズ（微小レンズ）を配列された光学基板（以下、マイクロレンズアレイ基板という）の製造方法には、エッチングによる方法やスタンパを用いる方法など種々の方法が提案されている。このうちスタンパを用いる方法は、スタンパで紫外線硬化型樹脂に型押しすることによってレンズ樹脂層を成形し、その上にレンズ樹脂層と屈折率の異なる封止樹脂層を重ねることによって表面を平坦化する方法であり、量産性に優れ、かつ非球面レンズを製作できるという長所がある。
【０００３】また、マイクロレンズアレイ基板は、初めからチップ単体として製作される場合もあるが、一般的には、ウエハに複数個のマイクロレンズアレイ基板を作り込んでいる。マイクロレンズアレイ基板を部品（例えば、液晶表示素子の部品）として使用する場合には、次工程で配向膜塗布（未焼成の配向膜の溶液を凸版印刷する工程）や、ラビング（液晶の配向方向を特定させるため、マイクロレンズアレイ基板上に焼成により形成された薄膜状の配向膜を、布地を巻き付けたローラでこする工程）があるため、チップ単体で工程処理をするよりもウエハで実施した方が効率がよいからである。また、ウエハの方が製品（＝マイクレンズアレイ基板）とならない周辺部があるので、取り扱いが容易であるからである。そのため、マイクロレンズアレイ基板のメーカーでは、ほとんどの場合、ウエハに複数個のマイクロレンズアレイ基板を作り込み、ウエハ状態で出荷している。
【０００４】従来のスタンパ法によるマイクロレンズアレイ基板の製造工程を図１（ａ）〜（ｄ）、図２（ｅ）〜（ｇ）及び図３により説明する。この製造工程では、まず図１（ａ）に示すように、ベースガラス２の上に未硬化の紫外線硬化型樹脂３を滴下し、ベースガラス２の上方からスタンパ４を下降させる。ついで、図１（ｂ）に示すように、スタンパ４とベースガラス２の間に紫外線硬化型樹脂３を挟み込んで紫外線硬化型樹脂（以下、レンズ樹脂層という）３をスタンパ４とベースガラス２の間に押し広げ、ベースガラス２を通してレンズ樹脂層３に紫外線を照射し、レンズ樹脂層３を硬化させる。この後、硬化したレンズ樹脂層３からスタンパ４を剥離させると、図１（ｃ）に示すように、レンズ樹脂層３の表面には、スタンパ４下面の型５が転写されることにより、レンズパターン６が形成される。
【０００５】さらに、図１（ｄ）のように、レンズ樹脂層３の上に屈折率の異なる未硬化の紫外線硬化型樹脂７を滴下し、レンズ樹脂層３とカバーガラス８の間に未硬化の紫外線硬化型樹脂（以下、封止樹脂層という）７を挟み込み、封止樹脂層７を下層のレンズ樹脂層３とカバーガラス８の間に押し広げる。ついで、図２（ｅ）に示すように、ベースガラス２及びレンズ樹脂層３を通して封止樹脂層７に紫外線を照射し、封止樹脂層７を硬化させる。この結果、複数枚分のマイクロレンズアレイ基板を含んだマイクロレンズアレイウエハ（以下、単にウエハという）９が製作され、屈折率の異なるレンズ樹脂層３と封止樹脂層７の界面にマイクロレンズアレイ１０が形成される。
【０００６】ウエハ９が製作されると、図２（ｆ）のように、研磨装置１１によりベースガラス２の下面及びカバーガラス８の上面を研磨して表面を平滑にすると共にウエハ９の表裏の平行度を得る。図４は、マイクロレンズアレイ基板（ウエハ９）の研磨前における各部分の厚みと研磨後における各部分の厚みの一例を示している。この例では、マイクロレンズアレイ基板の両面研磨よりカバーガラス８とベースガラス２を同量（４７５μｍ）だけ研磨して薄くしている。ついで、図２（ｇ）に示すように、カバーガラス８の上面に蒸着法によって透明電極（ＩＴＯ膜）１２を形成する。
【０００７】この後、図３に示すように、アライメントマーク１３によってウエハ９を位置決めした後、カットラインＣでウエハ９をカットして個々のマイクロレンズアレイ基板１を得る（図３では、１４枚取りの場合を示している）。
【０００８】上記のようなマイクロレンズアレイ基板の製造工程において研磨工程を必要とするのは、透明電極１２の蒸着面は、表示素子材料（例えば、液晶表示素子であれば、液晶）の接する面であり、滑らかさを必要とするから、マイクロレンズアレイ基板１の表面の凹凸を除去する必要があるためである。さらに、マイクロレンズアレイ基板１は高い平坦性を要するので、ウエハ全体の反りを抑えてマイクロレンズアレイ基板１の平坦性を確保する必要があるためである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図５に示すように、レンズ樹脂層３（通常は、レンズ樹脂層３のエッジ）からマイクロレンズアレイ基板１の表面までの光学的距離をスタック厚Ｔsと呼ぶ。このスタック厚Ｔsを、マイクロレンズアレイ基板１の断面の厚み測定から求める場合には、カバーガラス８と封止樹脂層７の屈折率を考慮しなければならないが、基板の上面から光学的に測定する場合には、すでに屈折率の影響を受けているので、実測値を用いることができる。例えば、図４に示した研磨後のマイクロレンズアレイ基板１では、カバーガラス８の屈折率が１.４、封止樹脂層７の屈折率が１.７であるとすると、そのスタック厚Ｔsは、次式で与えられる。
Ｔs ＝（カバーガラスの厚み／カバーガラスの屈折率）＋（封止樹脂層の厚み／封止樹脂層の屈折率）
＝（２５μｍ／１.４）＋（３０μｍ／１.７）≒３５μｍ【００１０】マイクロレンズアレイ基板１のスタック厚は、マイクロレンズアレイ基板１のユーザーである例えば液晶表示素子メーカーの要望により、近年ますます薄くなる傾向にある。
【００１１】封止樹脂層７の働きは、レンズ樹脂層３の凸凹（レンズパターン６）を平坦化するためであるから、特に厚みを必要とするものではない。従って、マイクロレンズアレイ基板１のスタック厚を薄くするには封止樹脂層７の厚みを薄くすればよい。しかし、レンズ樹脂層３の上に未硬化の紫外線硬化型樹脂を滴下した後、カバーガラス８で樹脂を強く押圧して封止樹脂層７を薄くすると、カバーガラス８とレンズ樹脂層３との干渉によってレンズ樹脂層３のエッジが潰れ、マイクロレンズアレイ基板１が不良品となる恐れがある。
【００１２】また、マイクロレンズアレイ基板１のスタック厚を薄くするためには、厚みの薄いカバーガラス８を用いればよいが、そのためにはカバーガラス８の厚みは数１０μｍのオーダーとなる。薄いガラス板を貼り合わせることは難しく、初めからカバーガラス８の厚みを薄くしていると、カバーガラス８を搬送したり位置決めしたり、図１（ｄ）ないし図２（ｅ）の工程でカバーガラス８を押圧してベースガラス２に貼り合わせる際、カバーガラス８が損傷し易い。
【００１３】そのため従来にあっては、前記のように厚みのあるカバーガラス８とベースガラス２とを用いてマイクロレンズアレイ基板１を作製し、カバーガラス８とベースガラス２を貼り合わせた後、カバーガラス８及びベースガラス２を研磨している。
【００１４】ところが、カバーガラス８を研磨してマイクロレンズアレイ基板１のスタック厚を薄くすると、図６（ａ）に示すように、レンズ樹脂層３とカバーガラス８の間で封止樹脂層７が空気を噛み込み、マイクロレンズアレイ基板１内に気泡αが生じたとき、図６（ｂ）のように気泡位置でカバーガラス８が破損し、カバーガラス８の剥離が発生し易くなる問題があった。
【００１５】特に、このようなカバーガラス８の剥離は、図７に示すように、マイクロレンズアレイ基板１の研磨後における超音波洗浄工程で多発する。これは、気泡位置ではカバーガラス８が封止樹脂層７層によって支えられていないので、カバーガラス８に亀裂が入り易く、この亀裂が成長することによって剥離するためである。また、ウエハの表面に透明電極を蒸着させる工程で、蒸着チャンバ内での真空引きにより気泡αが破裂し、カバーガラス８が剥離する場合もある。さらに、カバーガラス８やベースガラス２の研磨時に発生する摩擦熱で気泡αが膨張し、気泡αが破裂してカバーガラス８を破損させることもある。
【００１６】このカバーガラス８の剥離による欠陥は、ウエハ中の１つのマイクロレンズアレイ基板１に生じた場合でも、ウエハ全体が不良品となる。さらに、カバーガラス８の剥離の発生は突発的であるが、ロット単位で突発的に発生する（ロットにより発生頻度が違い、多発ロットはほぼ全滅ということが少なくない。）ために一度の発生枚数が多い。このため、カバーガラス８の剥離は、内部異物（レンズ樹脂層３や封止樹脂層７内の異物や気泡など）と並んでマイクロレンズアレイ基板１の歩留まりを低下させる最大要因となっており、生産計画の見込みを大きく狂わすこととなる。
【００１７】また、上記のようなカバーガラス８の剥離は、封止樹脂層７の内部に発生する気泡αが原因となり、気泡αの大きさが大きいほど発生し易くなるが、このほかに誘発要因がある。誘発要因としては、例えばカバーガラス８の厚みが薄いこと、封止樹脂層７の厚みが厚いこと、カバーガラス８と封止樹脂層７の間の密着強度が小さいことなどがある。
【００１８】カバーガラス８の剥離は、原因（気泡α）だけで発生するものでなく、ある程度の誘発要因が揃ったときに発生するものである。図８は原因及び誘発要因の有無とカバーガラス８の剥離の発生、非発生との関係を表形式にまとめたものであって、原因が単独で剥離に結びつくのではなく、原因があり、かつ、ある程度の誘発要因がそろったときに剥離が発生することを示している。ただし、気泡αが発生していてもサイズが小さい場合には、誘発要因が重なっても剥離発生に結びつかないので、サイズの小さな気泡αの発生は原因無し（気泡無し）として扱うことができる。また、原因にも誘発要因にも、剥離と関連の強い因子（影響度が大きい）や製造工程として現状では制御が困難な因子がある。
【００１９】よって、カバーガラスの厚みを薄くした場合には、気泡によってカバーガラスの剥離が生じる恐れがあり、この剥離発生を抑えるには原因（サイズの大きな気泡）を取り除くか、誘発要因の中で強い因子を抑えればよいことになる。
【００２０】
【発明の開示】本発明は、上記従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レンズアレイやプリズムアレイ等からなる光学素子アレイ層パターンを潰すことなく封止樹脂層の厚みを薄くすることにより、光学基板のスタック厚もしくは光学基板自体の厚みを薄くすることにある。
【００２１】また、本発明の別な目的は、封止樹脂層内にサイズの大きな気泡が発生しないようにすることにより、ガラス基板等からなる第２の基材の剥離を防止することにある。
【００２２】この発明による光学基板は、第１の基材の上方に光学素子アレイ層を積層し、当該光学素子アレイ層の上方に少なくとも光学素子アレイ層の上方領域を平坦化する封止樹脂層を積層し、当該封止樹脂層の表面に前記光学素子アレイ層を保護するための保護膜を積層し、当該保護膜の上に第２の基材を積層したものである。
【００２３】ここで第２の基材には、ガラス基板や透明樹脂基板等が含まれるが、さらに、ガラス基板等の表面に形成された硬質の膜等も含まれていてもよい。また、光学素子アレイ層を保護するための保護膜とは、第２の基材側と第１の基材側とを重ね合わせる際に第２の基材によって光学素子アレイ層が損傷を受けるのを防止するための膜であって、第２の基材側と第１の基材側とを重ね合わせる際に第２の基材よりも柔軟な材質のものである。
【００２４】この光学基板にあっては、光学素子アレイ層と第２の基材との間に保護膜が存在しているので、圧力を加えて封止樹脂層を薄く延ばしたとき光学素子アレイ層と保護膜が干渉しても光学素子アレイ層は保護膜によって保護され（例えば、光学素子アレイ層が保護膜内に埋まり込む）、光学素子アレイ層の破損が防止される。よって、光学素子アレイ層を傷付けることなく封止樹脂層を薄くすることができ、製品歩留まりを低下させることなく光学基板のスタック厚や光学基板自体の厚みを薄くすることができる。
【００２５】また、第２の基材に設けておくことにより保護膜には気泡が発生しないようにすることが可能であるから、第１の基材側と第２の基材側とを重ね合わせる際に空気を噛み込んでも、気泡は封止樹脂層内に制限され、光学素子アレイ層と第２の基材との間一杯に成長することがない。よって、封止樹脂層の薄膜化が可能になるのと相まって、第２の基材の剥離が起きないレベルまで気泡のサイズを小さくすることが可能になる。しかも、気泡が生じていても、気泡位置では第２の基材は保護膜によって裏打ち補強されており、剥離に対する強度が高くなっている。よって、この光学基板にあっては、第２の基材の厚みが薄い場合でも、気泡による第２の基材の剥離発生を抑制することができ、製品歩留まりを低下させることなく光学基板のスタック厚や光学基板自体の厚みを薄くすることができる。
【００２６】なお、この光学基板は積層一体化した後、その両面又は片面を研磨してもよい。研磨を行うことにより光学基板のスタック厚等をより小さくできるが、このような場合でも第２の基材の剥離を抑制することができる。ただし、この光学基板は研磨工程を必須とするものではなく、研磨工程が無くても差し支えない。
【００２７】この発明の一実施形態による光学基板は、その保護膜の屈折率が、前記封止樹脂層及び前記第２の基材の屈折率のうち、いずれか一方の屈折率にほぼ等しくなっているものである。
【００２８】この実施形態では、保護膜の屈折率が封止樹脂層と第２の基材のうちいずれかの屈折率にほぼ等しいから、光学的には保護膜は封止樹脂層又は第２の基材の一部として取り扱うことが可能になり、光学基板の設計が複雑になることがない。
【００２９】ただし、保護膜の屈折率は絶対制約条件ではなく、保護膜の屈折率が第２の基材や封止樹脂層の屈折率と全く異なっていてもよい。その場合はパラメータとなる因子が一つ増えるだけである。
【００３０】また、この発明による光学基板の製造方法は、第１の基材の上方に光学素子アレイ層を積層し、第２の基材の内面に第２の基材よりも柔軟な保護膜を形成した後、該光学素子アレイ層と該保護膜との間に封止樹脂層を挟み込むようにして第１の基材と第２の基材とを積層一体化するものである。ここでも第２の基材には、ガラス基板や透明樹脂基板等が含まれるが、さらに、ガラス基板等の表面に形成された硬質の膜等も含まれていてもよい。
【００３１】この光学基板の製造方法にあっては、第２の基材の内面に保護膜が形成されているので、第２の基材に圧力を加えて封止樹脂層を薄く延ばしたとき光学素子アレイ層と保護膜が干渉しても光学素子アレイ層は保護膜に埋まり込み、光学素子アレイ層の破損が防止される。よって、光学素子アレイ層を傷付けることなく封止樹脂層を薄くすることができ、製品歩留まりを低下させることなく光学基板のスタック厚や光学基板自体の厚みを薄くすることができる。
【００３２】また、第２の基材に設けられている保護膜には気泡を発生させないようにできるので、第１の基材側と第２の基材側とを重ね合わせる際に空気を噛み込んでも、気泡は封止樹脂層内に制限され、光学素子アレイ層と第２の基材との間一杯に成長することがない。よって、封止樹脂層の薄膜化が可能になるのと相まって、第２の基材の剥離が起きないレベルまで気泡のサイズを小さくすることが可能になる。しかも、気泡が生じていても、気泡位置では第２の基材は保護膜によって裏打ち補強されており、剥離に対する強度が高くなっている。よって、この光学基板の製造方法にあっては、第２の基材の厚みが薄い場合でも、気泡による第２の基材の剥離発生を抑制することができ、製品歩留まりを低下させることなく光学基板のスタック厚や光学基板自体の厚みを薄くすることができる。
【００３３】なお、この光学基板も積層一体化した後、その両面又は片面を研磨してもよい。研磨を行うことにより光学基板のスタック厚等をより小さくできるが、このような場合でも第２の基材の剥離を抑制することができる。ただし、この光学基板は研磨工程を必須とするものではなく、研磨工程が無くても差し支えない。
【００３４】さらに、この発明の一実施形態による光学基板の製造方法では、前記第２の基材の内面側に未硬化もしくは半硬化状態の保護膜を形成しておき、前記光学素子アレイ層を形成された第１の基材と保護膜を形成された第２の基材とを前記封止樹脂層を挟んで積層した後、当該保護膜を硬化させている。従って、第２の基材を光学素子アレイ層の上に積層する際には、保護膜は光学素子アレイ層を保護することができるものでありながら、最終的には硬化して封止樹脂ないし光学素子アレイ層と第２の基材とを強固に結合させることができる。
【００３５】さらに、この発明の好ましい実施形態による光学基板の製造方法では、前記第２の基材の内面側に未硬化の前記保護膜を形成した後、該保護膜の硬化反応を促進させることによって所望の硬さや粘度に半硬化させている。ここで保護膜の硬化反応を促進させる方法は、例えば未硬化の保護膜が紫外線硬化型樹脂である場合には紫外線であり、熱硬化型樹脂である場合には熱であるが、これ以外の方法でもよい。この実施形態では、保護膜を封止樹脂と重ねる際に保護膜の硬さや粘度を任意に調整できるので、封止樹脂を押し広げる硬さと光学素子アレイ層を保護するための柔軟性を保護膜に持たせるように調整できる。
【００３６】また、本発明の一実施形態においては、保護膜を第２の基材の内面に形成した後、封止樹脂と重ねる前に、保護膜を仮焼成してもよい。保護膜を仮焼成することにより保護膜の粘度や硬度を調整することができるが、さらには保護膜から気泡を除去するのにも役立つからである。
【００３７】さらに、この発明の好ましい実施形態による光学基板の製造方法では、前記保護膜の硬化状態における屈折率が、前記封止樹脂層もしくは前記第２の基材の屈折率のうち、いずれか一方の屈折率にほぼ等しくなっている。
【００３８】この実施形態では、保護膜の屈折率が封止樹脂層と第２の基材のうちいずれかの屈折率にほぼ等しいから、光学的には保護膜は封止樹脂層又は第２の基材の一部として取り扱うことが可能になり、光学基板の設計が複雑になることがない。
【００３９】ただし、保護膜の屈折率は絶対制約条件ではなく、保護膜の屈折率が第２の基材や封止樹脂層の屈折率と全く異なっていてもよい。その場合はパラメータとなる因子が一つ増えるだけである。
【００４０】ここでは、この発明の構成要素を個々に説明したが、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】本発明によるマイクロレンズアレイ基板の製造工程を図９（ａ）〜（ｄ）、図１０（ｅ）〜（ｈ）及び図１１（ａ）〜（ｃ）に従って詳しく説明する。マイクロレンズアレイ基板の製造にあたっては、図９（ａ）に示すように、マイクロレンズアレイ基板の複数枚分の大きさを有する透明なベースガラス２２の上に未硬化の紫外線硬化型樹脂２３を滴下し、ベースガラス２２の上方からスタンパ２４を下降させてスタンパ２４とベースガラス２２の間に紫外線硬化型樹脂（以下、レンズ樹脂層という）２３を挟み込み、スタンパ２４をベースガラス２２に押圧させてレンズ樹脂層２３をスタンパ２４とベースガラス２２の間に押し広げる。このスタンパ２４の下面には、マイクロレンズアレイパターンの反転型２５が形成されている。ついで、図９（ｂ）に示すように、ベースガラス２２を通してレンズ樹脂層２３に紫外線を照射し、レンズ樹脂層２３を硬化させる。スタンパ２４を剥離させると、図９（ｃ）のように、硬化したレンズ樹脂層２３の上面にレンズパターン２６が形成される。
【００４２】一方、カバーガラス２８の内面には、図９（ｄ）に示すように、カバーガラス２８よりも柔軟な保護膜２９を形成する。保護膜２９を形成するには、例えばスピンコート法による。すなわち、図１１（ａ）に示すように、カバーガラス２８の上に未硬化の樹脂３４を滴下し、図１１（ｂ）のようにスピナによりカバーガラス２８を高速回転させ、図１１（ｃ）のように遠心力によって樹脂３４をカバーガラス２８の表面全体に均一に拡げて保護膜２９を形成する。カバーガラス２８の上に滴下した樹脂３４を押圧によって拡げる場合には、樹脂にある程度の粘性が求められ、保護膜２９中に気泡が混入する恐れがあるが、スピンコート法によれば、低粘度の樹脂３４を用いることができるので、保護膜２９に気泡がほとんど混入しなくなる。また、保護膜２９として用いる樹脂３４は、硬化後における屈折率が封止樹脂層２７の屈折率とほぼ等しいものを用いている。なお、カバーガラス２８の上に未硬化の樹脂３４を均一に塗布して保護膜２９を形成した後、樹脂３４が硬化しきらない程度のプリベーク（仮焼成）などを実施し、保護膜２９を半硬化状態にしておいてもよい。プリベークは、樹脂３４の粘度や硬度の調整に用いるが、気泡の除去にも役立つ。
【００４３】ついで、図１０（ｅ）のように、ベースガラス２２に形成されたレンズ樹脂層２３の上に、当該レンズ樹脂層２３と屈折率の異なる未硬化の紫外線硬化型樹脂２７を滴下し、保護膜２９を貼り合わせ側に向けて封止樹脂層２７の上方からカバーガラス２８を重ね合わせて下層のレンズ樹脂層２３とカバーガラス２８の間に紫外線硬化型樹脂（以下、封止樹脂層という）２７を挟み込み、カバーガラス２８を封止樹脂層２７に押圧させて封止樹脂層２７を下層のレンズ樹脂層２３とカバーガラス２８（保護膜２９）の間に押し広げる。このとき、保護膜２９が未硬化もしくは半硬化の樹脂によって形成されているため、保護膜２９がレンズ樹脂層２３に接触してもレンズ樹脂層２３が保護膜２９内に埋もれるだけでレンズ樹脂層２３のエッジが潰れる恐れがなく、従ってマイクロレンズアレイ３１のパターンを潰すことなく封止樹脂層２７を薄くできる。そして、封止樹脂層２７を薄くすることによって、マイクロレンズアレイ基板のスタック厚やマイクロレンズアレイ基板そのものの厚みを薄くすることができる。
【００４４】図１０（ｆ）に示すように、ベースガラス２２及びレンズ樹脂層２３を通して封止樹脂層２７に紫外線を照射し、封止樹脂層２７を硬化させる。また、保護膜２９もこの工程で完全に硬化させられる。保護膜２９も紫外線硬化型樹脂で形成されている場合には、封止樹脂層２７と同時に紫外線照射により硬化させてもよいが、保護膜２９が熱硬化型樹脂によって形成されている場合には、加熱硬化させてもよい。
【００４５】こうして複数枚分のマイクロレンズアレイ基板を含んだマイクロレンズアレイウエハ（以下、ウエハという）３０が製作され、屈折率の異なるレンズ樹脂層２３と封止樹脂層２７の界面にマイクロレンズアレイ３１が形成される。
【００４６】ウエハ３０が製作されると、図１０（ｇ）に示すように、研磨装置３２によりベースガラス２２の下面とカバーガラス２８の上面を研磨して表面を平滑にしてウエハ３０の表裏の平行度を得ると共にベースガラス２２及びカバーガラス２８の厚みを薄くする。この後、図１０（ｈ）に示すように、カバーガラス２８の上面に蒸着法によって透明電極（ＩＴＯ膜）３３を形成する。
【００４７】ついで、アライメントマークによってウエハ３０を位置決めした後、ウエハ３０をカットして個々のマイクロレンズアレイ基板を得る（図３参照）。
【００４８】しかして、本発明によるマイクロレンズアレイ基板の製造方法によれば、上記のようにカバーガラス２８の貼合わせ面にあらかじめ保護膜２９を設けているので、カバーガラス２８の剥離の原因となる気泡αの小サイズ化とカバーガラス２８自体の補強により、カバーガラス２８の剥離を防止することができる。すなわち、本発明によれば、カバーガラス２８の内面に保護膜２９を形成しているので、マイクロレンズアレイ３１のパターンを壊すことなく封止樹脂層２７を薄くできる。そのため、カバーガラス２８を重ね合わせる際、図１２（ａ）のように封止樹脂層２７内に気泡αが発生したとしても、この気泡αは薄い封止樹脂層２７内に押し込められて大きな気泡αに成長することができない。よって、封止樹脂層２７内に仮に気泡αが発生しても、気泡αのサイズがカバーガラス２８の剥離の原因となるレベルまで大きくなることがなく、図１２（ｂ）のようにカバーガラス２８の研磨という強い誘発要因があってもカバーガラス２８が破損しにくく、カバーガラス２８の剥離発生が抑制される。
【００４９】尚、ここでいう気泡αは、もともと紫外線硬化型樹脂（封止樹脂層２７）内にあるものでなく、紫外線硬化型樹脂が押されて広がる際にレンズ樹脂層２３の凹凸（レンズパターン２６）に十分に樹脂が回り込まず気泡αとなるものである。よって、封止樹脂層２７の厚みを薄くできることは気泡αのサイズを小さくすることに大きく貢献する。これまで封止樹脂層２７の厚みを薄くできなかったのは、カバーガラス２８を押下しすぎると、カバーガラス２８によってレンズパターン２６を潰してしまうためであり、本発明では保護膜２９が未硬化もしくは半硬化の状態であるので、押圧時に保護膜２９がレンズ樹脂層２３に接触しても保護膜２９内に埋もれるため、レンズ樹脂層２３が潰れないので、保護膜２９を設けても従来と同等もしくはそれ以下のスタック厚が実現可能である。
【００５０】また、カバーガラス２８の内面に保護膜２９を設けておくことにより、気泡位置におけるカバーガラス２８の強度（耐性）を増大させることができるので、気泡サイズの抑制効果と相まってカバーガラス２８の破損をより良く防止できる。
【００５１】よって、本発明によれば、押圧によって封止樹脂層２７の厚みを薄くし、かつ研磨によってカバーガラス２８の厚みを薄くしてもマイクロレンズアレイ基板にカバーガラス２８の剥離が発生しにくく、歩留まりを低下させることなくマイクロレンズアレイ基板のスタック厚や基板厚み自体を薄くすることができる。
【００５２】次に、硬化後における保護膜２９の屈折率は、封止樹脂層２７の屈折率とほぼ等しくしているので、マイクロレンズアレイ基板作製後の保護膜２９は新しいパラメータを増加させることがなく、光学的には封止樹脂層２７と同等に取り扱うことができ、マイクロレンズアレイ基板の光学設計を従来よりも複雑にすることがない。つまり、保護膜２９によって封止樹脂層２７の厚みが増しただけと考えることができる（この場合には、気泡は封止樹脂層の厚み全体に拡がらず、その一部分に閉じこめられて局在させられることになる。）ので光学設計（シミュレーション）に及ぼす影響が小さい。
【００５３】なお、同様な理由から、硬化後における保護膜２９の屈折率は、カバーガラス２８の屈折率とほぼ等しくしてもよい。この場合には、マイクロレンズアレイ基板作製後の保護膜２９は光学的にはカバーガラス２８と同等に取り扱うことができ、マイクロレンズアレイ基板の光学設計を従来よりも複雑にすることがない。つまり、保護膜２９によってカバーガラスの厚みが増しただけと考えることができる。
【００５４】次に図１０（ｇ）では、マイクロレンズアレイ基板のウエハ３０の両面を研磨装置３２によって研磨し、表面を平滑にしていたが、図１０（ｇ）の工程に代え、図１３に示すようにウエハ３０の片面（カバーガラス２８）だけを研磨装置３２によって研磨してもよい。もっとも、両面研磨と片面研磨とを比較すると、両面研磨の方が平坦性を出し易いというメリットがある。
【００５５】また、保護膜２９の形成方法もスピンコート法に限るものではなく、図１４に示すように転写法を用いてもよい。この転写法では、図１４（ａ）に示すように、樹脂ドラム３７の表面に供給されている未硬化の樹脂３４をスキージ３６で掻き取ることにより樹脂ドラム３７表面に均一な膜厚の樹脂３４を送り出す。図１４（ｃ）に示すように、樹脂ドラム３７の周胴面には、所望の樹脂厚が得られるように螺旋状をした多数の溝３８が彫り込まれており、溝３８を深くすることで樹脂膜厚を厚くすることができる。さらに、樹脂ドラム３７の表面に送り出された樹脂３４は、樹脂ドラム３７と転写ドラム３５によって薄く延ばされて一定膜厚となり、転写ドラム３５へ移って転写ドラム３５からカバーガラス２８の内面に塗布（転写）され、図１４（ｂ）のように保護膜２９が形成される。
【００５６】このような転写法では、スピンコート法ほど低粘度の樹脂３４を用いることはできないが、押圧によって樹脂３４を拡げる場合よりは低粘度の樹脂３４を用いることができるので、気泡を噛み込みにくくなる。しかも、樹脂ドラム３７と転写ドラム３５の間で樹脂を延ばす際に樹脂３４が脱気されるので、より一層気泡を噛み込みにくくなる。なお、転写法においても、塗布後に樹脂３４が硬化しきらない程度にプリベーク（仮焼成）などを行なってもよい。
【００５７】つぎに、上記マイクロレンズアレイ基板を複製するためのスタンパ２４の製造方法を図１５を参照しながら説明する。まず、図１５（ａ）に示すような平板状のガラス板４４を用意し、図１６に示すようにガラス板４４の表面に、結像レンズ４５で集光させたレーザー光を照射し、レーザー加工（レーザーリトグラフィ）により２点鎖線で示す形状にガラス板４４を蒸発除去し、ガラス板４４の表面に所望の凹凸パターン４６を形成する［図１５（ｂ）］。ここで、上記凹凸パターン４６とは、任意の平面又は曲面上に各レンズの焦点位置を合せるため、各レンズ面の曲率を個別に変えたマイクロレンズアレイ基板のレンズ樹脂層２３の表面形状と同一である。前記レーザー加工は、コンピュータにより制御されているレーザー加工装置を用いて行ない、精密かつ複雑な形状であってもその形状データを入力しておけば、容易に加工することができる。
【００５８】このように、ガラス板４４の表面に凹凸パターン４６を形成してガラス板４４からなる原盤４７を作製した後、原盤４７の上にニッケルを堆積させ、ニッケル電鋳法により原盤４７の反転型であるニッケルマスタ４８を作製し［図１５（ｃ）］、ニッケルマスタ４８を原盤４７から剥離する［図１５（ｄ）］。ニッケル電鋳法によりニッケルマスタ４８を作製する際には、その準備として原盤４７を例えば蒸着法あるいは無電解メッキ法で導電化しておき、導電化された原盤４７の表面を陰極とし、例えばスルファミン酸ニッケル浴で電気メッキしてニッケルマスタ４８を作製する。
【００５９】このニッケルマスタ４８をさらにニッケル電鋳法で複製したものをスタンパ２４（原盤４７の複製）とする。ニッケルマスタ４８を複製する場合には、ニッケルマスタ４８の表面に例えば重クロム酸カリ溶液で酸化膜を作った後、再びニッケル電鋳法により再度凸凹パターンが反転したスタンパ２４を作製する［図１５（ｅ）］。こうして、スタンパ２４には、前記凹凸パターン４６と同一の反転型２５が形成される。
【００６０】また、スタンパ２４を作製する別な方法としては、図１７（ａ）〜（ｅ）に示すように、ガラス板４４の表面に塗布されたレジスト４９をレーザー加工することによって原盤４７を作製してもよい。レジスト４９を使用する場合には、ガラス板４４とレジスト４９の密着剤として、例えばシランカップリング剤をガラス板４４の表面に塗布しておき、レーザー加工した後、露光、現像及び洗浄の工程を経て、レジスト４９による所望の凹凸パターン４６がガラス板４４の表面に形成される［図１７（ａ）（ｂ）］。レーザー加工は、図１６と同様に行なわれ、各レンズの曲率を個別に変えた所望の凹凸パターン４６が形成される。この後の処理は、図１５（ｃ）以下と同様に行う［図１７（ｃ）〜（ｅ）］。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、レンズアレイやプリズムアレイ等の光学素子アレイを含んだ光学基板において、光学素子アレイのパターンを損傷させることなく封止樹脂層の厚みを薄くすることができ、光学基板のスタック厚や光学基板そのものの厚みを薄くすることができる。
【００６２】また、本発明によれば、光学基板の封止樹脂層内に大きな気泡が発生するのを防止することによって第２の基材が破損したり剥離したりするのを防止でき、光学基板の歩留りを向上させることができる。
【００６３】また、本発明によれば、保護膜２９によって第２の基材を補強することができるので、封止樹脂層内に気泡が混入しても第２の基材が破損したり剥離したりしにくくなり、光学基板の歩留りを向上させることができる。
【００６４】よって、本発明によれば、光学基板の歩留りを向上させつつ光学基板のスタック厚や光学基板そのものの厚みを薄くすることが可能になる。
【出願人】 【識別番号】０００００２９４５
【氏名又は名称】オムロン株式会社
【出願日】 平成１２年１月７日（２０００．１．７）
【代理人】 【識別番号】１０００９４０１９
【弁理士】
【氏名又は名称】中野 雅房
【公開番号】 特開２００１−１９４５０８（Ｐ２００１−１９４５０８Ａ）
【公開日】 平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】 特願２０００−１９１３（Ｐ２０００−１９１３）