JP2005001313A - Production method for optical element with projection for gap control - Google Patents
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Abstract
Description
【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搭載されるLCDパネルに使用されるマイクロレンズアレイを用いた光学素子の製造方法に係るものである。
【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り、マイクロレンズを用いることによって、液晶パネルの画素開口部への集光を通じて液晶プロジェクタの明るさの向上が図れたり、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たりする等、近年の光学機器には欠かせない技術となっている。
【0003】
ここで、従来の凸型マイクロレンズの形成方法は、感光性モノマーを紫外線によって重合させ、露光部分と非露光部分との間に生じる浸透圧の差によって露光部分を膨潤させて凸型のレンズ形状を得る膨潤法や、感光性樹脂膜を円形にパターニングした後に、感光性樹脂の融点以上に加熱溶融し、表面張力によってレンズ形状を得る方法等があった。
また、凹型マイクロレンズの形成方法は、ガラス基板上にマスクを形成し、マスク開口部からガラス基板表面をフッ酸等を用いて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や基材を機械加工により凹凸のレンズ形状を形成する機械加工法があった。
更に、上記した様な方法で凹型または凸型の原板を形成した後に、この原板により凹凸の反転転写を行うことによってマイクロレンズを形成する方法もあった。
【0004】
上記の様にして得られたマイクロレンズを有する基板と対向基板(マイクロレンズを有する基板または有しない基板)とをシール剤を用いて貼り合わせ、焦点距離の調整等を目的として2枚の基板との間隙内に樹脂を注入し、硬化することによって光学素子を得ることができるのであるが、注入する樹脂の中に気泡が存在すると空気の屈折率と樹脂の屈折率とが異なるために、光学的には致命的な問題となる。
【0005】
ここで、樹脂の中の気泡をなくすための接着法として、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が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提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
この方法は、貼り合わせる上側の平板の下面に付着した樹脂が一本に垂れ下がり、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し、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へと広がることとなる。こうして樹脂同士の接触面が貼り合わせられて全面に広がり2枚の平板が樹脂によって接合される。この様に、2枚の平板の間で樹脂が点状から面状に次第に広がるために、従来の様に樹脂と貼り合わせを行う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ようにした接着法である。
【0006】
また、その他の接着法としては、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、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、その後に基板を重ね合わせるスピンコーターを使用する方法や、2枚の円盤基板の中心に樹脂を塗布し、上下から加圧しながらスピンさせ、均一に樹脂を塗布した後に樹脂を硬化させて基板を接着するDVD(Digital Versatile Disc)製造法等がある。
【0007】
【特許文献1】
特開平8−209076号公報 (第2−6頁、第1図)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したいずれの接着法においても基板間のギャップ制御が困難であるという問題があった。
【0009】
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、基板間のギャップを高精度に制御することができる光学素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る間隙制御のための突起物を持った光学素子の製造方法では、マイクロレンズアレイが形成された複数の有効部分を有する第1の基板、該第1の基板と所定の間隙を介して対面配置された第2の基板及び前記第1の基板及び第2の基板の間隙に樹脂を保持した間隙制御のための突起物を持った光学素子の製造方法であって、前記第1の基板の有効部分の周辺部に前記第2の基板の最表面に当接して前記第1の基板と第2の基板との間に所定の間隙を設ける突起部を形成する工程と、前記第1の基板及び第2の基板とを貼り合わせた際に少なくとも1つの開口部が形成される様に前記第1の基板または第2の基板の周辺部にシールパターンを形成する工程と、前記第1の基板と第2の基板とを貼り合わせる工程と、前記シールパターンを硬化させる工程と、前記開口部から樹脂を充填する工程と、前記樹脂を硬化させる工程とを備える。
【0011】
ここで、第1の基板の有効部分の周辺部に第2の基板の最表面に当接して第1の基板と第2の基板との間に所定の間隙を設ける突起部を形成することによって、第1の基板と第2の基板間のギャップを高精度に制御することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。なお、図6は本発明を適用した光学素子の製造方法の一例を説明するためのプロセスフローである。
【0013】
図1は本発明を適用した光学素子の製造方法の一例を説明するための模式的な図であり、本発明を適用した光学素子の製造方法の一例では、先ず、図1(a)で示す様に、マイクロレンズアレイの形状をパターニングした複数の有効部分1を有する400nm〜700nmの波長の光を60%以上透過することが可能なベースガラス2に、汎用のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、図1(b)で示す様に、有効部の周辺部領域、即ちマイクロレンズアレイ形状がパターニングされていない領域にその高さが最終的に基板ギャップと等しい樹脂から成る突起部3を形成する。
【0014】
ここで、有効部分は後述する工程でカバーガラスを貼り合わせると共に樹脂を注入することによってマイクロレンズとして機能できれば充分であり、マイクロレンズアレイの形状は、図2(a)で示す様なベースガラスに球面または非球面の凹形状、図2(b)で示す様なベースガラスの表面より突出した状態の球面または非球面の凸形状及び図2(c)で示す様なベースガラスの表面から突出しない状態の球面または非球面の凸形状等が考えられる。更に、必ずしもベースガラスをパターニングすることによってマイクロレンズアレイ形状を形成する必要は無く、図2(d)で示す様にベースガラスの上層に形成された有機体(1)4に球面または非球面の凸形状のパターニングを施しても良いし、図2(e)で示す様にベースガラスの上層に形成された有機体(2)5に球面または非球面の凹形状のパターニングを施しても良い。
【0015】
なお、400nm〜700nmの波長の光を60%以上透過することが可能なベースガラスを用いるのは、光学素子となり得るためには400nm〜700nmの波長の光を60%以上透過する必要があるとされるからである。
【0016】
また、突起部はその高さが基板間のギャップと最終的に等しくなる様に形成され、基板間のギャップを調整することができれば充分であり、必ずしも樹脂によって形成する必要は無く、無機体で形成しても構わないが、貼り合わせの際に多少のギャップ修正が可能であると共に、貼り合わせの際に突起部によるカバーガラスの損傷を低減するために突起部は有機体によって形成する方が好ましい。
【0017】
次に、図1(c)で示す様に開口部6を有するシールパターンを、0.5〜20質量%のギャップ制御材(図示せず)及び透湿性制御のための無機材料から成るフィラー(図示せず)を混合した光、熱あるいはその両方によって硬化するエポキシ系、アクリル系あるいはエポキシ系とアクリル系の混合系のシール樹脂7をディスペンサーと称される注射器型シリンジに樹脂を詰めて空気や窒素により押し出しながらパターンを描くディスペンス法やスクリーン印刷によってベースガラスの周囲に塗布する。
【0018】
ここで、有効部分の周辺領域に形成した突起部によってベースガラスとカバーガラスとのギャップを充分に調整することができる場合にはシール樹脂には必ずしもギャップ制御材を混合する必要は無いが、より一層高精度にベースガラスとカバーガラスとのギャップの調整が行える様にシール樹脂にギャップ制御材が混合された方が好ましい。
【0019】
続いて、図1(d)で示す様に、ベースガラス及びカバーガラス8に設けられたアライメントマーク9や外形等により位置合わせを行い、ベースガラスに形成した突起部がカバーガラスに当接する様にベースガラスとカバーガラスとの貼り合わせを行う。なお、上記した様に、光学素子となり得るためには400nm〜700nmの波長の光を60%以上透過する必要があるために、カバーガラスもこの条件を満たすものを用いる。
【0020】
ここで、ベースガラスに貼り合わせるカバーガラスは、後述する工程でベースガラスとカバーガラスとの間隙内に樹脂を注入することによってマイクロレンズとして機能すれば充分であり、カバーガラスの形状は平板であっても良いし、ベースガラスと同様にマイクロレンズアレイ形状がパターニングされていても良い。なお、図2に示す様にカバーガラスのマイクロレンズアレイの形状についても上記したベースガラスと同様に、カバーガラスに球面または非球面の凹形状、カバーガラスの表面より突出した状態の球面または非球面の凸形状及びカバーガラスの表面から突出しない状態の球面または非球面の凸形状等が考えられると共に、カバーガラスの上層に形成された有機体(1)に凸形状のパターニングを施しても良いし、カバーガラスの上層に形成された有機体(2)に凹形状を施しても良い。
【0021】
また、カバーガラスにもベースガラスと同様にマイクロレンズアレイ形状がパターニングされた場合には、光学有効領域の画素の大きさ、数は同じであり、重ね合わせ精度は±1μm以内であることが望ましい。
【0022】
次に、シール樹脂を光または熱、あるいはその両方で硬化させた後に、減圧雰囲気中に放置する等によって予め脱泡処理を施した樹脂をベースガラスとカバーガラスとの間隙部に真空注入装置を用い、気圧差を利用して充填を行う。
【0023】
ここで、真空注入装置を形成する真空チャンバ11は図3(a)で示す様に、真空ポンプ12により減圧がなされ、真空チャンバの内部には、開口部が下向きになる様にベースガラス及びカバーガラスを貼り合わせたセル13を所要個数セットするテーブルが設けられている。このテーブルには図3(b)で示す様に溶融状態の樹脂10が山盛り状態で収納された樹脂ポート14が昇降機15により昇降可能に設置されている。なお、真空チャンバにはバルブ(図示せず)が設けられており、不活性ガスに類した窒素ガスが出入りすることによって樹脂及びセルの酸化を防止している。
【0024】
上記の様な真空チャンバを用いて樹脂の注入を行う場合には、100Pa以下に減圧された環境下で、昇降機により樹脂ポートを上昇させ、溶融状態の樹脂がセルの開口部に接する様にし、その後、真空ポンプを作動させ真空チャンバの内部を昇圧し、その気圧差により樹脂がセルの開口部から侵入し、ベースガラスとカバーガラスの間隙部を充填する。
【0025】
なお、樹脂の注入は、間隙部を樹脂で満たすのに充分である100Pa以下の減圧状態から、少なくとも1回以上、任意の気圧にて任意の時間(例えば1分以上)保持し、その後に常圧まで昇圧する多段階昇圧方法を採用することによって、樹脂の充填を徐々に、確実に行うことができる。
【0026】
ここで、ベースガラスとカバーガラスとの間隙部に樹脂を充填することができればその方法はディスペンス方式等いかなるものであっても良く、上記した真空チャンバを用い、気圧差を利用しての充填方法に限定されることがないのは勿論である。
【0027】
また、ベースガラスとカバーガラスとの間隙部に充填する樹脂は、ベースガラスやカバーガラスの上層に形成された有機体(1)や有機体(2)の屈折率と比較して高屈折率もしくは低屈折率であり、ベースガラス、カバーガラス、有機体(1)や有機体(2)に形成されたパターン部分を境としての2者間の屈折率の差が0.05以上となる様な樹脂を選択的に充填し、焦点距離の調整を行う。この樹脂は光または熱、或いはその両方によって硬化する。
【0028】
即ち、図4(a)で示す様な球面または非球面の凹形状をパターニングしたベースガラスに平板のカバーガラスを貼り合わせた場合や図5(a)で示す様な球面または非球面の凹形状をパターニングしたベースガラスに球面または非球面の凹形状をパターニングしたカバーガラスを貼り合わせた場合のベースガラスとカバーガラスの間隙内に充填する樹脂(c)16の屈折率をncとし、図4(b)で示す様なベースガラスの表面より突出した状態の球面または非球面の凸形状をパターニングしたベースガラスに平板のカバーガラスを貼り合わせた場合、図4(c)で示す様なベースガラスの表面から突出しない状態の球面または非球面の凸形状をパターニングしたベースガラスに平板のカバーガラスを貼り合わせた場合、図5(b)で示す様なベースガラスの表面より突出した状態の球面または非球面の凸形状をパターニングしたベースガラスにカバーガラスの表面より突出した状態の球面または非球面の凸部をパターニングしたカバーガラスを貼り合わせた場合、あるいは図5(c)で示す様なベースガラスの表面から突出しない球面または非球面の凸部をパターニングしたベースガラスにカバーガラスの表面から突出しない球面または非球面の凸部をパターニングしたカバーガラスを貼り合わせた場合のベースガラスとカバーガラスの間隙内に充填する樹脂(d)17の屈折率をndとし、図4(d)で示す様な球面または非球面の凸形状にパターニングが施された有機体(1)がその上層に形成されたベースガラスに平板のカバーガラスを貼り合わせた場合や図5(d)で示す様な球面または非球面の凸形状にパターニングが施された有機体(1)がその上層に形成されたベースガラスに球面または非球面の凸形状にパターニングが施された無機体18がその上層に形成されたカバーガラスを貼り合わせた場合のベースガラスとカバーガラスの間隙内に充填する樹脂(e)19の屈折率をneとし、図4(e)で示す様な球面または非球面の凹形状にパターニングが施された有機体(2)がその上層に形成されたベースガラスに平板のカバーガラスを貼り合わせた場合や図5(e)で示す様な球面または非球面の凹形状にパターニングが施された有機体(2)がその上層に形成されたベースガラスに球面または非球面の凹形状にパターニングが施された無機体がその上層に形成されたカバーガラスを貼り合わせた場合のベースガラスとカバーガラスの間隙内に充填する樹脂(f)20の屈折率をnfとし、ベースガラス及びカバーガラスの屈折率をn0とし、有機体(1)の屈折率をna、有機体(2)の屈折率をnbとすると、
nb,ne,nd<n0<na,nf,nc
の関係が成立する様に選択的に樹脂を充填する。
【0029】
本発明を適用した光学素子の製造方法の一例では、ベースガラスに形成した突起部がカバーガラスに当接してベースガラスとカバーガラスとの間に所定の間隙を形成するために、ベースガラスとカバーガラスとのギャップの均一性を保持することができるために、歩留り及び品質の向上を図ることができる。
【0030】
即ち、シール樹脂にギャップ材を混入するのみでは、基板のギャップを制御する位置が有効部分から離れてしまう為に、シールパターンから離れた位置では基板のギャップ制御が困難であるという不具合があったのに対して、本発明を適用した光学素子の製造方法では、有効部分の近傍で基板のギャップを制御するために高精度の均一性を担保することができる。
【0031】
なお、ギャップ制御材をシール樹脂のみならずベースガラスとカバーガラスとの間隙内に充填する樹脂にも混入することによってシール樹脂が塗布されるベースガラス及びカバーガラスの周辺部のみならず、シールパターンの内部領域において基板のギャップを制御することができるとも考えられるが、ギャップ制御材を混入した樹脂をベースガラスとカバーガラスとの間隙内に充填すると、ギャップ制御材が有効部分に入り込む恐れがあるのに対して、本発明を適用した光学素子の製造方法の一例では、有効部分の周辺部に凸部を形成しているために、上記した様な不具合は生じることなく基板間のギャップを制御することができる。
【0032】
また、予め脱泡処理を施した樹脂を多段階昇圧方式を採用して充填することによって気泡の混入が少なく、高品質で一様な光学素子を得ることができる。
【0033】
【発明の効果】
以上述べてきた如く、本発明の光学素子の製造方法では、基板間のギャップを高精度に制御することが可能となり、歩留り及び品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した光学素子の製造方法の工程の一例を説明するための模式的な図である。
【図2】マイクロレンズアレイの形状を説明するための模式的な断面図である。
【図3】真空チャンバを説明するための模式的な図である。
【図4】光学素子の断面概略図(1)である。
【図5】光学素子の断面概略図(2)である。
【図6】プロセスフロー概略図である。
【符号の説明】
1 有効部分
2 ベースガラス
3 突起部
4 有機体(1)
5 有機体(2)
6 開口部
7 シール樹脂
8 カバーガラス
9 アライメントマーク
10 樹脂
11 真空チャンバ
12 真空ポンプ
13 セル
14 樹脂ポート
15 昇降機
16 樹脂(c)
17 樹脂(d)
18 無機体
19 樹脂(e)
20 樹脂(f)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an optical element using a microlens array used in an LCD panel mounted on an optical apparatus such as a liquid crystal projector.
[0002]
[Prior art]
A microlens array is an assembly of two-dimensionally arrayed microscopic lenses having submicron order accuracy. By using a microlens, a liquid crystal projector is focused on a pixel aperture of a liquid crystal panel. It is an indispensable technology for optical devices in recent years, such as the improvement of the brightness of the laser beam and the ability to couple the light emitted from the semiconductor laser array to the fiber array with high accuracy.
[0003]
Here, the conventional method of forming a convex microlens is a convex lens shape in which a photosensitive monomer is polymerized by ultraviolet rays, and the exposed portion is swollen by the difference in osmotic pressure generated between the exposed portion and the non-exposed portion. And a method of obtaining a lens shape by surface tension after the photosensitive resin film is patterned in a circular shape and then heated and melted to a temperature higher than the melting point of the photosensitive resin.
The concave microlens is formed by a glass etching method or a base material in which a mask is formed on a glass substrate, and the glass substrate surface is etched using hydrofluoric acid or the like from the mask opening to form a hemispherical recess. There was a machining method for forming an uneven lens shape by machining.
Furthermore, there is a method of forming a microlens by forming a concave or convex original plate by the above-described method and then performing reverse transfer of the unevenness using this original plate.
[0004]
A substrate having a microlens obtained as described above and a counter substrate (a substrate having a microlens or a substrate having no microlens) are bonded together using a sealant, and two substrates are used for the purpose of adjusting the focal length, etc. An optical element can be obtained by injecting a resin into the gap of the resin and curing it. However, if there are bubbles in the injected resin, the refractive index of air and the refractive index of the resin are different. It becomes a fatal problem.
[0005]
Here, as an adhesion method for eliminating bubbles in the resin, both the flat plate in which the resin hangs down from a part of the lower surface and another flat plate in which the resin is applied to a part of or the entire upper surface are overlapped. A method of bonding flat plates to each other has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
In this method, the resin adhering to the lower surface of the upper flat plate to be bonded hangs down to one, the lower end surface becomes a smooth curved surface due to surface tension, and contacts the resin adhering to the upper surface of the lower flat plate at one point, Resins in contact with each other will gradually spread from the point-like contact state to the surroundings due to the surface tension. In this way, the contact surfaces of the resins are bonded together and spread over the entire surface, and the two flat plates are joined by the resin. In this way, since the resin gradually spreads between the two flat plates from a dotted shape to a planar shape, there is no space between the resin and the flat plate to be bonded as in the conventional case, and bubbles are formed in the resin. This is an adhesion method that does not occur.
[0006]
As another bonding method, a spin coater in which a substrate fixed by a spin coater is spun at a constant speed, a resin is dropped from directly above the center position, the resin is uniformly applied by centrifugal force, and then the substrates are overlapped. And a DVD (Digital Versatile Disc) manufacturing method in which a resin is applied to the center of two disc substrates, spun while pressing from above and below, the resin is uniformly applied, and then the resin is cured and bonded to the substrate. There are laws.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-8-209076 (page 2-6, FIG. 1)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, any of the above bonding methods has a problem that it is difficult to control the gap between the substrates.
[0009]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical element capable of controlling a gap between substrates with high accuracy.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the method of manufacturing an optical element having a protrusion for gap control according to the present invention, a first substrate having a plurality of effective portions on which microlens arrays are formed, Manufacturing of optical element having protrusion for controlling gap holding resin in gap between first substrate and second substrate, and second substrate arranged facing one substrate with predetermined gap A method for providing a predetermined gap between the first substrate and the second substrate in contact with the outermost surface of the second substrate at the periphery of the effective portion of the first substrate. A seal pattern on the periphery of the first substrate or the second substrate so that at least one opening is formed when the first substrate and the second substrate are bonded together. And bonding the first substrate and the second substrate together Comprises that the step, and curing the seal pattern, a step of filling the resin from the opening, and curing the resin.
[0011]
Here, by forming a protrusion that is in contact with the outermost surface of the second substrate and provides a predetermined gap between the first substrate and the second substrate at the periphery of the effective portion of the first substrate. The gap between the first substrate and the second substrate can be controlled with high accuracy.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings to provide an understanding of the present invention. FIG. 6 is a process flow for explaining an example of an optical element manufacturing method to which the present invention is applied.
[0013]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an example of a manufacturing method of an optical element to which the present invention is applied. First, an example of a manufacturing method of an optical element to which the present invention is applied is shown in FIG. Similarly, general-purpose photolithography technology and etching technology are used for the
[0014]
Here, it is sufficient that the effective portion can function as a microlens by laminating a cover glass and injecting resin in a process described later, and the shape of the microlens array is a base glass as shown in FIG. Spherical or aspherical concave shape, spherical or aspherical convex shape protruding from the surface of the base glass as shown in FIG. 2 (b) and no projection from the surface of the base glass as shown in FIG. 2 (c) A spherical or aspherical convex shape of the state can be considered. Further, it is not always necessary to form the microlens array shape by patterning the base glass. As shown in FIG. 2D, the organic body (1) 4 formed on the upper layer of the base glass has a spherical or aspherical surface. As shown in FIG. 2E, the organic body (2) 5 formed on the upper layer of the base glass may be subjected to spherical or aspherical concave patterning as shown in FIG.
[0015]
The use of a base glass capable of transmitting light having a wavelength of 400 nm to 700 nm for 60% or more requires that light having a wavelength of 400 nm to 700 nm be transmitted for 60% or more in order to be an optical element. Because it is done.
[0016]
The protrusion is formed so that its height is finally equal to the gap between the substrates, and it is sufficient if the gap between the substrates can be adjusted. Although it may be formed, some gap correction is possible at the time of bonding, and in order to reduce damage to the cover glass due to the protruding portion at the time of bonding, it is better to form the protruding portion with an organic substance. preferable.
[0017]
Next, as shown in FIG.1 (c), the seal pattern which has the opening part 6 is made into the filler which consists of a 0.5-20 mass% gap control material (not shown) and the inorganic material for moisture permeability control. (Not shown) epoxy-based, acrylic-based, or mixed epoxy-acrylic-based seal resin 7 cured by light mixed with light, heat, or both. It is applied around the base glass by a dispensing method in which a pattern is drawn while being extruded by nitrogen or by screen printing.
[0018]
Here, when the gap between the base glass and the cover glass can be sufficiently adjusted by the protrusion formed in the peripheral region of the effective portion, it is not always necessary to mix the gap control material with the sealing resin, It is preferable that a gap control material is mixed with the sealing resin so that the gap between the base glass and the cover glass can be adjusted with higher accuracy.
[0019]
Subsequently, as shown in FIG. 1 (d), alignment is performed with the alignment mark 9 and the external shape provided on the base glass and the cover glass 8, so that the protrusions formed on the base glass come into contact with the cover glass. A base glass and a cover glass are bonded together. As described above, in order to be an optical element, it is necessary to transmit light having a wavelength of 400 nm to 700 nm by 60% or more, and therefore, a cover glass that satisfies this condition is used.
[0020]
Here, it is sufficient for the cover glass to be bonded to the base glass to function as a microlens by injecting a resin into the gap between the base glass and the cover glass in a process described later, and the shape of the cover glass is a flat plate. Alternatively, the microlens array shape may be patterned similarly to the base glass. As shown in FIG. 2, the shape of the micro lens array of the cover glass is similar to the above-described base glass. The cover glass has a spherical or aspherical concave shape, and the spherical or aspherical surface protrudes from the surface of the cover glass. Convex shapes and spherical or aspherical convex shapes that do not protrude from the surface of the cover glass are conceivable, and the organic substance (1) formed in the upper layer of the cover glass may be subjected to convex patterning. A concave shape may be applied to the organic body (2) formed in the upper layer of the cover glass.
[0021]
Further, when the microlens array shape is patterned on the cover glass as in the case of the base glass, the size and number of pixels in the optical effective area are the same, and the overlay accuracy is preferably within ± 1 μm. .
[0022]
Next, after the sealing resin is cured by light or heat, or both, a resin that has been subjected to defoaming treatment by leaving it in a reduced-pressure atmosphere or the like is placed in the gap between the base glass and the cover glass. Use and fill using the pressure difference.
[0023]
Here, as shown in FIG. 3A, the vacuum chamber 11 forming the vacuum injecting apparatus is depressurized by a vacuum pump 12, and a base glass and a cover are placed inside the vacuum chamber so that the opening portion faces downward. A table for setting a required number of
[0024]
When injecting the resin using the vacuum chamber as described above, the resin port is raised by an elevator in an environment where the pressure is reduced to 100 Pa or less so that the molten resin is in contact with the opening of the cell, Thereafter, the vacuum pump is operated to increase the pressure inside the vacuum chamber, and the resin enters from the opening of the cell due to the pressure difference, and fills the gap between the base glass and the cover glass.
[0025]
In addition, the resin is injected from a reduced pressure state of 100 Pa or less, which is sufficient to fill the gap with the resin, at least once and maintained at an arbitrary pressure for an arbitrary time (for example, 1 minute or more), and thereafter By adopting a multi-stage boosting method in which the pressure is increased to the pressure, the resin can be gradually and reliably filled.
[0026]
Here, as long as the resin can be filled in the gap portion between the base glass and the cover glass, the method may be any method such as a dispense method, and the filling method using the above-described vacuum chamber and utilizing the atmospheric pressure difference. Of course, it is not limited to.
[0027]
The resin filled in the gap between the base glass and the cover glass has a higher refractive index than the refractive index of the organic substance (1) or the organic substance (2) formed in the upper layer of the base glass or the cover glass. It has a low refractive index, and the difference in refractive index between the two with a pattern portion formed in the base glass, cover glass, organic substance (1) or organic substance (2) as a boundary is 0.05 or more. The resin is selectively filled and the focal length is adjusted. This resin is cured by light, heat, or both.
[0028]
That is, when a flat cover glass is bonded to a base glass patterned with a spherical or aspherical concave shape as shown in FIG. 4 (a), or a spherical or aspherical concave shape as shown in FIG. 5 (a). The refractive index of the resin (c) 16 filled in the gap between the base glass and the cover glass when the cover glass patterned with a spherical or aspherical concave shape is bonded to the base glass patterned with nc is denoted by nc. When a flat cover glass is bonded to a base glass patterned with a spherical or aspherical convex shape protruding from the surface of the base glass as shown in FIG. 4B, the base glass as shown in FIG. FIG. 5B shows a case where a flat cover glass is bonded to a base glass patterned with a spherical or aspherical convex shape that does not protrude from the surface of the substrate. When a cover glass with a spherical or aspherical convex part protruding from the surface of the cover glass is pasted on a base glass patterned with a spherical or aspherical convex part protruding from the surface of such a base glass Alternatively, as shown in FIG. 5C, a cover glass in which a spherical or aspherical convex portion that does not protrude from the surface of the cover glass is patterned on a base glass patterned with a spherical or aspherical convex portion that does not protrude from the surface of the base glass. filled into a lamination gap of the base glass and the cover glass in the case and the refractive index of the resin (d) 17 and n d, patterned into a spherical or aspherical convex shape as shown in FIG. 4 (d) is facilities In the case where a flat cover glass is bonded to the base glass formed in the upper layer of the organic body (1), or in FIG. A base glass having a spherical or aspherical convex shape patterned as shown in the figure, and an inorganic body 18 having a spherical or aspherical convex shape patterned thereon is formed on the upper layer. filling the gap in the base glass and the cover glass in the case of bonding a cover glass formed on the refractive index of the resin (e) 19 and n e, FIG. 4 (e), such a spherical or aspherical as shown in When a flat cover glass is pasted on the base glass formed on the upper layer of the organic material (2) patterned in the concave shape, or in a spherical or aspherical concave shape as shown in FIG. The organic glass (2) subjected to the patterning is bonded to the base glass formed on the upper layer thereof and the cover glass formed on the upper layer of the inorganic substance patterned on the spherical or aspherical concave shape. The refractive index of the resin (f) 20 to fill in the gap of the base glass and the cover glass when an n f, based glass and the refractive index of the cover glass and n 0, the refractive index of the organism (1) n a and the refractive index of the organism (2) and n b,
n b, n e, n d <
The resin is selectively filled so that the above relationship is established.
[0029]
In an example of a method for manufacturing an optical element to which the present invention is applied, the protrusion formed on the base glass contacts the cover glass to form a predetermined gap between the base glass and the cover glass. Since the uniformity of the gap with the glass can be maintained, the yield and quality can be improved.
[0030]
That is, if the gap material is only mixed in the sealing resin, the position for controlling the gap of the substrate is separated from the effective portion, so that it is difficult to control the gap of the substrate at a position away from the seal pattern. On the other hand, in the method of manufacturing an optical element to which the present invention is applied, high-precision uniformity can be ensured because the gap of the substrate is controlled in the vicinity of the effective portion.
[0031]
The gap control material is mixed not only in the seal resin but also in the resin that fills the gap between the base glass and the cover glass. It is considered that the gap of the substrate can be controlled in the inner region of the substrate, but if the resin mixed with the gap control material is filled in the gap between the base glass and the cover glass, the gap control material may enter the effective portion. On the other hand, in the example of the manufacturing method of the optical element to which the present invention is applied, since the convex portion is formed in the peripheral portion of the effective portion, the gap between the substrates is controlled without causing the above-described problems. can do.
[0032]
Further, by filling a resin subjected to defoaming treatment in advance by adopting a multi-stage pressurization method, it is possible to obtain a high quality and uniform optical element with less bubbles.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing an optical element of the present invention, the gap between the substrates can be controlled with high accuracy, and the yield and quality can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an example of a process of an optical element manufacturing method to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the shape of a microlens array.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a vacuum chamber.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view (1) of an optical element.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view (2) of the optical element.
FIG. 6 is a process flow schematic diagram.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
5 Organism (2)
6 Opening 7 Seal resin 8 Cover glass 9 Alignment mark 10 Resin 11 Vacuum chamber 12
17 Resin (d)
18 Inorganic 19 Resin (e)
20 Resin (f)
Claims (6)
前記第1の基板の有効部分の周辺部に前記第2の基板の最表面に当接して前記第1の基板と第2の基板との間に所定の間隙を設ける突起部を形成する工程と、
前記第1の基板及び第2の基板とを貼り合わせた際に少なくとも1つの開口部が形成される様に前記第1の基板または第2の基板の周辺部にシールパターンを形成する工程と、
前記第1の基板と第2の基板とを貼り合わせる工程と、
前記シールパターンを硬化させる工程と、
前記開口部から樹脂を充填する工程と、
前記樹脂を硬化させる工程とを備える
間隙制御のための突起物を持った光学素子の製造方法。A first substrate having a plurality of effective portions on which a microlens array is formed; a second substrate disposed opposite to the first substrate with a predetermined gap; and the first substrate and the second substrate. A method of manufacturing an optical element having a protrusion for controlling a gap while holding a resin in the gap,
Forming a protrusion that is in contact with the outermost surface of the second substrate at the periphery of the effective portion of the first substrate to provide a predetermined gap between the first substrate and the second substrate; ,
Forming a seal pattern on the periphery of the first substrate or the second substrate so that at least one opening is formed when the first substrate and the second substrate are bonded together;
Bonding the first substrate and the second substrate;
Curing the seal pattern;
Filling the resin from the opening;
A method of manufacturing an optical element having a protrusion for controlling a gap, comprising a step of curing the resin.
請求項1に記載の間隙制御のための突起物を持った光学素子の製造方法。The method of manufacturing an optical element having a protrusion for gap control according to claim 1, further comprising a step of cutting the first substrate, the second substrate, and the resin.
前記突起部が前記第2の基板の有効部分の周辺部に当接する
請求項1または請求項2に記載の間隙制御のための突起物を持った光学素子の製造方法。The second substrate has a plurality of effective portions on which a microlens array is formed,
The method of manufacturing an optical element having a protrusion for gap control according to claim 1, wherein the protrusion is in contact with a peripheral portion of an effective portion of the second substrate.
請求項1、請求項2または請求項3に記載の間隙制御のための突起物を持った光学素子の製造方法。4. The method of manufacturing an optical element having a protrusion for gap control according to claim 1, wherein the protrusion is made of an organic material.
請求項1、請求項2、請求項3または請求項4に記載の間隙制御のための突起物を持った光学素子の製造方法。5. The gap control according to claim 1, claim 2, claim 3, or claim 4, wherein the first substrate is made of an inorganic material or an organic material that transmits at least 60% of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm. Of manufacturing an optical element having a protrusion.
請求項1、請求項2、請求項3、請求項4または請求項5に記載の間隙制御のための突起物を持った光学素子の製造方法。The said 2nd board | substrate consists of an inorganic body or an organic body which permeate | transmits 60% or more of the light which has a wavelength of 400 nm-700 nm, The claim 1, Claim 3, Claim 4 or Claim 5 A method for manufacturing an optical element having protrusions for controlling a gap.
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