JP2000266909A - マイクロレンズアレーの製造方法 - Google Patents

マイクロレンズアレーの製造方法

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JP2000266909A
JP2000266909A JP11075523A JP7552399A JP2000266909A JP 2000266909 A JP2000266909 A JP 2000266909A JP 11075523 A JP11075523 A JP 11075523A JP 7552399 A JP7552399 A JP 7552399A JP 2000266909 A JP2000266909 A JP 2000266909A
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microlens array
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substrate
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Tetsuo Kuwabara
鉄夫 桑原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、マイクロレンズアレーの製造に際し
て、その型製作時間を短縮化するとともに、製作コスト
を低減することができ、型の損傷の低減化を図ることが
できるマイクロレンズアレーの製造方法を提供すること
を目的としている。 【解決手段】本発明は、型母材となる基板上に、該基板
側から第1層目に密着強化層、第2層目に感光性材料に
より形成したマイクロレンズアレー層、第3層目に密着
強化層、第4層目に硬化層を備えた型を用いて、光硬化
性樹脂に所定の形状のレンズアレーを転写形成すること
を特徴とし、さらに、第5層目に光硬化性樹脂に対して
付着力の低い離型層を備えた型を用いて、光硬化性樹脂
に所定の形状のレンズアレーを転写形成することを特徴
とするものである。

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
ーの製造方法に関するものであり、特に液晶表示素子あ
るいは撮像素子用のマイクロレンズアレーの製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来マイクロレンズアレーの製造方法と
して、特開平3−198003号公報は、マトリックス
状に配列した円柱状レジストをベーキングしてレンズ球
面状にした後、表面にニッケルスパッタ膜を形成し、ニ
ッケル電鋳スタンパを作製し、光硬化性樹脂にレンズア
レーを転写成形する方式を提案している。この従来例
は、図4に示されるように、基板上にマイクロレンズの
曲率半径を得るに充分なかなり厚めのフォトレジスト5
を塗布し、このフォトレジスト表面に前記マイクロレン
ズの寸法に見合った円形部6がアレイ状に並んだフォト
マスク7を密着させて露光を行い、この露光後に前記フ
ォトレジスト5の現像を行いアレイ状に並んだ円柱状の
フォトレジストを作製し、この円柱状のフォトレジスト
のベーキングを行い表面がレンズ球面を有するフォトレ
ジストを作製し、このフォトレジストの前記レンズ球面
上にスパッタを行いニッケル膜8を形成し、このニッケ
ル膜表面の電鋳を行いこれに十分な厚みをもたせ、この
十分な厚みをもったニッケル膜に裏打ち台9を接着さ
せ、反対側に位置する前記基板4を剥離した後前記フォ
トレジストの除去を行いレンズ球面を有するスタンパ1
0を作製し、このレンズ球面を有するスタンパ10の表
面に感光性樹脂モノマー11を滴下しこの上部より透明
板12を密着させた状態で紫外線露光を行い、前記感光
性樹脂モノマー11を重合させ、その後、前記スタンパ
10から前記透明板12を剥離することによりマイクロ
レンズアレイを作製するようにしたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、マトリックス状に配列したレジストのマイク
ロレンズアレーをニッケル電鋳により形状を反転転写し
て成形用スタンパ型とする工程が必要であり、このため
マイクロレンズアレー製造用型の製作時間および作製コ
ストがかかるという点に問題があった。そこで、本発明
は、上記従来例における課題を解決し、マイクロレンズ
アレーの製造に際して、その型製作時間を短縮化すると
ともに、製作コストを低減することができ、型の損傷の
低減化を図ることができるマイクロレンズアレーの製造
方法を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、マイクロレンズアレーの製造方法を、つ
ぎのように構成したことを特徴とするものである。すな
わち、本発明のマイクロレンズアレーの製造方法は、型
母材となる基板上に、該基板側から第1層目に密着強化
層、第2層目に感光性材料により形成したマイクロレン
ズアレー層、第3層目に密着強化層、第4層目に硬化層
を備えた型を用いて、光硬化性樹脂に所定の形状のレン
ズアレーを転写形成することを特徴としている。また、
本発明のマイクロレンズアレーの製造方法は、型母材と
なる基板上に、該基板側から第1層目に密着強化層、第
2層目に感光性材料により形成したマイクロレンズアレ
ー層、第3層目に密着強化層、第4層目に硬化層、第5
層目に光硬化性樹脂に対して付着力の低い離型層を備え
た型を用いて、光硬化性樹脂に所定の形状のレンズアレ
ーを転写形成することを特徴としている。また、本発明
のマイクロレンズアレーの製造方法は、前記第1層目の
密着強化層がシランカップリング剤、Cr、Si、Ti
のうちの1種類以上、前記第3層目の密着強化層がC
r、Si、Tiのうちの1種類以上、前記第4層目の硬
化層が炭素、酸化物、窒化物のうちの1種類以上、から
なることを特徴としている。また、本発明のマイクロレ
ンズアレーの製造方法は、前記第4層目の硬化層の厚さ
が、1μm〜2μmであることを特徴としている。ま
た、本発明のマイクロレンズアレーの製造方法は、第2
層目のマイクロレンズアレー形状を形成する感光性材料
が、フォトレジストあるいは光硬化性樹脂であることを
特徴としている。また、本発明のマイクロレンズアレー
の製造方法は、前記第5層目の離型層が、フッ化炭素あ
るいは水素化非晶質炭素であることを特徴としている。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明は、上記した構成によっ
て、レプリカ成形用型母材上に形成されたマイクロレン
ズアレー層の機械的強度が、該マイクロレンズアレー層
上に形成された硬化層によって高めることが可能とな
り、従来のようにニッケル電鋳による成形用スタンパ型
を形成する必要がないため、安価なレプリカ成形型を短
時間で作製することができる。また、本発明によれば、
硬化層の上に離型層を備えた構成を採ることにより、型
の損傷を低減させることができる。
【0006】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 [実施例1]図1は、本発明の実施例1に係るレプリカ
成形型の作製工程を示す図であり、本発明の特徴を最も
よく表している。同図において、1は鏡面研磨した型母
材となる基板、2はレプリカ転写するための形状を形成
した感光性材料3と1の密着力を向上させるための密着
強化層であり、3は感光性材料で形成したレンズアレー
層、4はレンズアレー層3と表面硬化層を目的とした硬
化層5の密着強化層である。マイクロレンズアレー素子
は、図1に示したレプリカ成形型を用いて、所定の光硬
化性樹脂に所定の形状を転写することにより形成され
る。
【0007】以下、本実施例のマイクロレンズアレーの
製造方法について説明する。図1はレプリカ成形型の作
製工程、図2はマイクロレンズアレーの製造工程を示し
た図であり、BK7光学ガラス1の上にSiO蒸着膜
(密着強化層)2を10nm成膜し、その上にフォトレ
ジスト3を20μm厚さをスピンコートしてから90℃
で30minのプリベークを行う。その後、所定のパタ
ーンマスクを用いて露光機により露光し、更に現像して
レジスト円柱31がマトリックス状に配列した構成を作
製する。その後、クリーンオーブンにより145℃〜5
minの熱処理を行い、レジスト半球面32を得る。こ
の後、真空蒸着装置により、SiO膜(密着強化層)4
を20nm更にAl23膜(硬化層)5を2μm形成し
てレプリカ成型型10を作製した。
【0008】つぎに、レプリカ成型型10のマイクロレ
ンズ形状面側に第1の光硬化性樹脂20を滴下し、その
上にマイクロレンズアレー保持基板12を載せ、紫外光
を照射して光硬化性樹脂20を硬化して、レプリカ成形
型10の形状を反転転写した第1の硬化樹脂層21を得
る。レプリカ成型型10を除去後、第1の硬化樹脂層2
1上に第2の光硬化性樹脂40を滴下し、上からマイク
ロガラスシート14を重ね、2度目の紫外光を照射する
ことにより、第2の光硬化性樹脂40を硬化して、第2
の硬化樹脂層41を形成する。この後、脱泡のための減
圧処理を行って平坦化したマイクロレンズアレー素子の
製造を完了する。用途によっては、更に表面の反射防止
を行う。
【0009】[実施例2]次に、本発明の実施例2に係
るマイクロレンズアレーの製造方法について説明する。
図3は本実施例のレプリカ成形型の作製工程を示す図で
ある。またマイクロレンズアレーの製造工程は、基本的
に実施例1と同じであるので図2を共用して説明する。
図3に示されるマイクロレンズアレー製造工程におい
て、BK7光学ガラス1の上にSiO蒸着膜(密着強化
層)2を10nm成膜し、その上にフォトレジスト3を
20μm厚さをスピンコートしてから90℃で30mi
nのプリベークを行う。その後、所定のパターンマスク
を用いて露光機により露光し、更に現像してレジスト円
柱31がマトリックス状に配列した構成を作製する。そ
の後、クリーンオーブンにより145℃で5minの熱
処理を行い、レジスト半球面32を得る。この後、スパ
ッタ成膜装置によりAr雰囲気中でTi膜(密着強化
層)4を50nm形成し、更にN2ガスを導入して、T
iN膜(硬化層)5を1μm形成し、その上に、N2
スに替えてCH4ガスを導入し、高周波放電中で水素化
非晶質炭素膜(離型層)6を40nm厚形成してレプリ
カ成形型11を作製した。
【0010】つぎに、レプリカ成形型11のマイクロレ
ンズ形状面側に第1の光硬化性樹脂20を滴下し、その
上にマイクロレンズアレー保持基板12を載せ、紫外光
を照射して光硬化性樹脂20を硬化して、レプリカ成形
型11の形状を反転転写した第1の硬化樹脂層21を得
る。レプリカ成形型11を除去後、第1の硬化樹脂層2
1上に第2の光硬化性樹脂40を滴下し、上からマイク
ロガラスシートを重ね、2度目の紫外光を照射すること
により、第2の光硬化性樹脂40を硬化して第2の硬化
樹脂層41を形成する。この後、脱泡のための減圧処理
を行って平坦化したマイクロレンズアレー素子の製造を
完了する。用途によっては、更に表面の反射防止を行
う。本実施例においては、硬化層5上に離型層6を形成
したことにより、型の損傷を低減させることができた。
【0011】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、レプリカ成形用型母材上に形成されたマイクロレン
ズアレー層の機械的強度が、該マイクロレンズアレー層
上に形成された硬化層によって高めることが可能とな
り、これにより安価なレプリカ成形型を短時間で作製す
ることができる。特に、本発明では、レプリカの成形に
インジェクション成形、あるいはコンプレッション成形
のように熱や圧力がかからないため、耐久性を著しく向
上させることができる。また、本発明によれば、硬化層
の上に離型層を備えた構成を採ることにより、型の損傷
を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係るレプリカ成形型の工程
を説明する図である。
【図2】本発明の実施例1及び実施例2に係るマイクロ
レンズアレーの製造工程を説明する図である。
【図3】本発明の実施例2に係るレプリカ成形型の工程
を説明する図である。
【図4】従来例におけるマイクロレンズアレーの製造方
法を説明する図である。
【符号の説明】
1:鏡面研磨した型母材となる基板 2:密着強化層 3:感光性材料で形成したレンズアレー層 4:密着強化層 5:硬化層 6:離型層 10,11:レプリカ成形型 12:マイクロレンズアレー保持基板 14:マイクロシートガラス 20:第1の光硬化性樹脂 21:形状転写後の第1の樹脂層 31:マトリックス状に配列したレジスト円柱 32:レジスト半球面 40:第2の光硬化性樹脂 41:形状転写後の第2の樹脂層 50:マイクロレンズアレー素子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】型母材となる基板上に、該基板側から第1
    層目に密着強化層、第2層目に感光性材料により形成し
    たマイクロレンズアレー層、第3層目に密着強化層、第
    4層目に硬化層を備えた型を用いて、光硬化性樹脂に所
    定の形状のレンズアレーを転写形成することを特徴とす
    るマイクロレンズアレーの製造方法。
  2. 【請求項2】型母材となる基板上に、該基板側から第1
    層目に密着強化層、第2層目に感光性材料により形成し
    たマイクロレンズアレー層、第3層目に密着強化層、第
    4層目に硬化層、第5層目に光硬化性樹脂に対して付着
    力の低い離型層を備えた型を用いて、光硬化性樹脂に所
    定の形状のレンズアレーを転写形成することを特徴とす
    るマイクロレンズアレーの製造方法。
  3. 【請求項3】前記第1層目の密着強化層がシランカップ
    リング剤、Cr、Si、Tiのうちの1種類以上、前記
    第3層目の密着強化層がCr、Si、Tiのうちの1種
    類以上、前記第4層目の硬化層が炭素、酸化物、窒化物
    のうちの1種類以上、からなることを特徴とする請求項
    1または請求項2に記載のマイクロレンズアレーの製造
    方法。
  4. 【請求項4】前記第4層目の硬化層の厚さが、1μm〜
    2μmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
    1項に記載のマイクロレンズアレーの製造方法。
  5. 【請求項5】第2層目のマイクロレンズアレー形状を形
    成する感光性材料が、フォトレジストあるいは光硬化性
    樹脂であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1
    項に記載のマイクロレンズアレーの製造方法。
  6. 【請求項6】前記第5層目の離型層が、フッ化炭素ある
    いは水素化非晶質炭素であることを特徴とする請求項1
    〜5のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレーの製
    造方法。
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Cited By (4)

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