JP2006142609A - Microlens, its manufacturing method and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロレンズの製造方法、マイクロレンズ及び電子機器に関するものである。 The present invention relates to a microlens manufacturing method, a microlens, and an electronic apparatus.
近年、マイクロレンズと呼ばれる微小レンズを多数配置した光学素子が提供されている。このような光学素子としては、例えば液晶プロジェクタシステムのスクリーン表面に形成されて像を明るくするもの、光ファイバの光インタコネクションやレーザ用の集光素子さらには固体撮像素子において入射光を集めるためのものなどがある。 In recent years, optical elements in which a large number of microlenses called microlenses are arranged have been provided. Examples of such an optical element include an element formed on the screen surface of a liquid crystal projector system to brighten an image, an optical fiber optical interconnection, a laser condensing element, and a solid-state imaging element for collecting incident light. There are things.
ところで、このような光学素子を構成するマイクロレンズは、従来では金型を用いた成形法、又はフォトリソグラフィー法によって成形されていた。また、近年では、プリンタなどに用いられているインクジェットノズルを応用した液滴吐出方式で、微細パターンであるマイクロレンズを形成する手法も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、金型を用いた成形法及びフォトリソグラフィー法では、マイクロレンズ形成のための金型又は複雑な製造工程を必要とすることから、その分コストが高くなってしまう。また、金型を用いた成形法及びフォトリソグラフィー法では、任意の形状のマイクロレンズを任意の位置に形成するのが困難であるといった問題点もあった。 However, the molding method using a mold and the photolithography method require a mold for forming a microlens or a complicated manufacturing process, so that the cost is increased accordingly. In addition, the molding method using a mold and the photolithography method have a problem that it is difficult to form a microlens having an arbitrary shape at an arbitrary position.
また、液滴吐出法を用いた製造方法によれば、マイクロレンズを任意の位置に形成するのは容易であるものの、その形状を所望する形状に制御するのが困難であった。そして、特許文献1記載の技術によれば、液滴吐出法を用いてマクロレンズの形状を任意に制御し得るとするが、大量のマイクロレンズを高速に製造したいという要望に充分応えることができない。また、マイクロレンズの製造については、歩留まりの向上及びレンズ形状の更なる高精度についての要求もある。
In addition, according to the manufacturing method using the droplet discharge method, it is easy to form the microlens at an arbitrary position, but it is difficult to control the shape to a desired shape. According to the technique described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、所望形状のマイクロレンズを高速に製造することができるマイクロレンズの製造方法、マイクロレンズ及び電子機器の提供を目的とする。
また、本発明は、レンズ材料が土台からこぼれるなどの不良の発生を抑制でき、マイクロレンズ製造の歩留まりを向上させることができるマイクロレンズの製造方法、マイクロレンズ及び電子機器の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a microlens manufacturing method, a microlens, and an electronic apparatus that can manufacture a microlens having a desired shape at high speed.
It is another object of the present invention to provide a microlens manufacturing method, a microlens, and an electronic device that can suppress the occurrence of defects such as lens material spilling from a base and can improve the yield of microlens manufacturing.
上記目的を達成するために、本発明のマイクロレンズの製造方法は、ノズルから液状体を液滴として吐出し、該液状体を基板の複数の所望位置それぞれに着弾させ、該液状体を硬化させて基板上に複数のマイクロレンズを形成するマイクロレンズの製造方法であって、前記基板における1つの所望位置に複数の前記液滴を連続して吐出する連続吐出を、全ての前記所望位置のそれぞれに対して行う連続吐出工程と、前記連続吐出工程の後に行われる工程であって、前記基板における前記連続吐出が行われた所望位置のそれぞれに対して、前記液滴を1滴吐出する微調整工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、連続吐出工程によりマイクロレンズの製造時間を短縮することができ、微調整工程によりマイクロレンズの形状を高精度に所望形状にすることができる。すなわち、連続吐出工程では、1つの所望位置に液滴を連続して吐出するので、基板に複数着弾した液滴によって、所望形状のマイクロレンズに近い状態(所望形状になる直前の状態)に高速になる。その後、微調整工程よって1滴づつ所望位置に着弾させることで、所望形状のマイクロレンズを高精度に形成することができる。したがって、本発明によれば、所望形状のマイクロレンズを高速に製造することができる。
また、本発明によれば、例えば、基板に設けた土台にマイクロレンズを形成する場合、その土台に液滴が連続して着弾し過ぎて、その土台から液滴(レンズ材料)がこぼれるなどの不良発生を、連続吐出工程と微調整工程とにより回避することができる。
In order to achieve the above object, the method for producing a microlens of the present invention discharges a liquid material from a nozzle as droplets, lands the liquid material on each of a plurality of desired positions on a substrate, and cures the liquid material. A method of manufacturing a microlens that forms a plurality of microlenses on a substrate, wherein continuous ejection of continuously ejecting a plurality of droplets to one desired position on the substrate is performed at each of the desired positions. And a fine adjustment for discharging one droplet of the droplet to each of the desired positions on the substrate where the continuous discharge is performed. And a process.
According to the present invention, the manufacturing time of the microlens can be shortened by the continuous ejection process, and the shape of the microlens can be made into a desired shape with high accuracy by the fine adjustment process. In other words, in the continuous ejection process, since droplets are continuously ejected to one desired position, a plurality of droplets that have landed on the substrate can quickly move to a state close to a microlens having a desired shape (a state just before the desired shape). become. Thereafter, the microlens having a desired shape can be formed with high precision by landing at a desired position one drop at a time in a fine adjustment step. Therefore, according to the present invention, a microlens having a desired shape can be manufactured at high speed.
In addition, according to the present invention, for example, when a microlens is formed on a base provided on a substrate, liquid droplets continuously land on the base and liquid droplets (lens material) spill from the base. The occurrence of defects can be avoided by the continuous discharge process and the fine adjustment process.
また、本発明のマイクロレンズの製造方法は、前記連続吐出工程と微調整工程とを、1つのタスクとして処理することが好ましい。
本発明によれば、連続吐出工程と微調整工程とを合わせてなる全体の工程を1つのタスク(すなわち1つの実行単位)として、連続的に処理する。これにより、所望形状のマイクロレンズを高速に製造することができる。
Moreover, it is preferable that the manufacturing method of the micro lens of this invention processes the said continuous discharge process and a fine adjustment process as one task.
According to the present invention, the entire process including the continuous ejection process and the fine adjustment process is continuously processed as one task (that is, one execution unit). Thereby, the microlens of a desired shape can be manufactured at high speed.
また、本発明のマイクロレンズの製造方法は、前記連続吐出工程と微調整工程とを少なくとも2つのタスクに分離して処理することが好ましい。
本発明によれば、連続吐出工程と微調整工程とを別々のタスクとしてもよく、また連続吐出工程及び微調整工程のそれぞれを複数のタスクに分けて処理してもよい。これらにより、製造装置及び作業時間などで異なる各種の製造形態に対応しながら、所望形状のマイクロレンズを高速に製造することができる。
In the microlens manufacturing method of the present invention, it is preferable that the continuous discharge step and the fine adjustment step are separated into at least two tasks.
According to the present invention, the continuous discharge process and the fine adjustment process may be separate tasks, and each of the continuous discharge process and the fine adjustment process may be divided into a plurality of tasks. Accordingly, a microlens having a desired shape can be manufactured at high speed while corresponding to various manufacturing forms that differ depending on the manufacturing apparatus and work time.
また、本発明のマイクロレンズの製造方法は、前記連続吐出工程が、全ての前記所望位置に前記連続吐出をした後に、該連続吐出した所望位置についての外観検査をする第1検査工程を有し、前記微調整工程は、全ての前記所望位置に前記1滴吐出した後に、該一滴吐出が行われた所望位置についての外観検査をする第2検査工程を有することが好ましい。
本発明によれば、連続吐出工程における連続吐出により基板上に着弾した液滴によって所望形状に近いマイクロレンズが形成されたかを、第1検査工程によって確認することができる。また、連続吐出工程においてレンズ材料が土台からこぼれるなどの不良が発生したかを、第1検査工程で確認することもできる。また、本発明によれば、第2検査工程により、所望形状のマイクロレンズが形成されたか、確認することができる。
In addition, the microlens manufacturing method of the present invention includes a first inspection step in which the continuous discharge step performs an appearance inspection on the desired position after the continuous discharge after the continuous discharge at all the desired positions. Preferably, the fine adjustment step includes a second inspection step in which an appearance inspection is performed on the desired position where the one drop is discharged after the first drop is discharged to all the desired positions.
According to the present invention, it can be confirmed by the first inspection process whether a microlens close to a desired shape has been formed by the droplets that have landed on the substrate by the continuous discharge in the continuous discharge process. It is also possible to confirm in the first inspection process whether a defect such as lens material spilling from the base has occurred in the continuous ejection process. Moreover, according to this invention, it can be confirmed whether the micro lens of desired shape was formed by the 2nd test | inspection process.
また、本発明のマイクロレンズの製造方法は、前記連続吐出工程が、前記連続吐出を全ての前記所望位置に行った後に、該全ての所望位置に前記連続吐出を行う繰り返し工程を有することが好ましい。
本発明によれば、繰り返し工程により、連続吐出工程を小分けすることができる。これにより、1つの所望位置に連続吐出する液滴の数を大幅に低減できる。例えば、1つの所望位置に連続に10滴吐出し、その後基板上の他の所望位置に10滴づつ連続吐出し、このような10滴の連続吐出を5回繰り返して各所望位置に合計50滴吐出することとする。このようにすると、1つの所望位置について見ると、10滴の連続吐出の後に次の10滴の連続吐出が行われるまでに、時間を空けることができる。そして、この時間により、10滴の液滴の塊が収縮して縮むのを待つことができる。この収縮により、所望形状のマイクロレンズをより高精度に形成することができる。一方、例えば1つの所望位置に50滴の連続吐出をした場合、上記収縮が不充分となり、レンズ材料が土台からこぼれるなどの不良又はレンズ形状が不正確になるなどの不具合が生じる場合がある。
In the method of manufacturing a microlens of the present invention, it is preferable that the continuous discharge step includes a repeating step of performing the continuous discharge at all desired positions after the continuous discharge is performed at all the desired positions. .
According to the present invention, the continuous discharge process can be subdivided by the repeating process. Thereby, the number of droplets continuously ejected to one desired position can be greatly reduced. For example, 10 drops are continuously discharged to one desired position, then 10 drops are continuously discharged to another desired position on the substrate, and such 10 drops are continuously discharged 5 times, for a total of 50 drops at each desired position. It will be discharged. In this way, when looking at one desired position, time can be taken before the next 10 drops are continuously discharged after the 10 drops are continuously discharged. And it can wait for the lump of 10 droplets to shrink and shrink by this time. By this contraction, a microlens having a desired shape can be formed with higher accuracy. On the other hand, for example, when 50 droplets are continuously ejected to one desired position, the above-described contraction may be insufficient, and a defect such as a lens material spilling from the base or a lens shape may be inaccurate may occur.
また、本発明のマイクロレンズの製造方法は、前記連続吐出工程における前記繰り返し工程の実行回数を、該連続吐出工程で吐出された液滴の収縮率に基づいて調整することが好ましい。
本発明によれば、例えば、収縮率の小さい(収縮が少ない)液状体をレンズ材料として用いた場合、繰り返し工程を設ける効果が小さいので、繰り返し工程の実行回数をゼロとしてもよい。一方、収縮率の大きい液状体を用いた場合は、繰り返し工程の実行回数を多くして、レンズ材料が土台からこぼれるなどの不良又はレンズ形状が不正確になるなどの不具合を回避することができる。
In the microlens manufacturing method of the present invention, it is preferable that the number of executions of the repetitive process in the continuous discharge process is adjusted based on the shrinkage rate of the droplets discharged in the continuous discharge process.
According to the present invention, for example, when a liquid material having a small shrinkage rate (small shrinkage) is used as the lens material, the effect of providing the repetition process is small, so the number of executions of the repetition process may be zero. On the other hand, when a liquid material having a large shrinkage rate is used, it is possible to increase the number of times the repeated process is performed, and to avoid problems such as a lens material spilling from the base or an inaccurate lens shape. .
また、本発明のマイクロレンズの製造方法は、前記第1検査工程の検査結果に基づいて、前記繰り返し工程を実行するか否か判断し、該繰り返し工程を実行しない場合は前記微調整工程に移ることが好ましい。
本発明によれば、例えば第1検査工程において「所望のレンズ形状に近い状態ではない」と判断されたときは、繰り返し工程を実行して、所望のレンズ形状に高速に近づけることができる。第1検査工程において「所望のレンズ形状に近い状態である」と判断されたときは、微調整工程に移ることにより、さらに高精度に所望のレンズ形状に近づけることができる。
Further, the microlens manufacturing method of the present invention determines whether or not to execute the repetitive step based on the inspection result of the first inspection step, and proceeds to the fine adjustment step when the repetitive step is not executed. It is preferable.
According to the present invention, for example, when it is determined that “it is not close to the desired lens shape” in the first inspection step, it is possible to perform the repetition step and bring it closer to the desired lens shape at high speed. When it is determined in the first inspection step that the state is “close to the desired lens shape”, the fine adjustment step can be performed to bring the lens shape closer to the desired lens shape.
また、本発明のマイクロレンズの製造方法は、前記微調整工程が、前記1滴吐出を全ての前記所望位置に行った後に、該全ての所望位置に前記1滴吐出をする繰り返し微調工程を有することが好ましい。
また、本発明のマイクロレンズの製造方法は、前記第2検査工程の検査結果に基づいて、前記繰り返し微調工程を実行するか否か判断することが好ましい。
本発明によれば、1滴吐出毎にレンズ形状などを確認できるので、さらに高精度に所望形状のマイクロレンズを製造することができる。
In the microlens manufacturing method of the present invention, the fine adjustment step includes a repetitive fine adjustment step in which the one drop is discharged to all the desired positions after the one drop is discharged to all the desired positions. It is preferable.
Moreover, it is preferable that the manufacturing method of the microlens of this invention determines whether the said repeating fine adjustment process is performed based on the test result of the said 2nd test process.
According to the present invention, since the lens shape and the like can be confirmed for each droplet discharge, a microlens having a desired shape can be manufactured with higher accuracy.
また、本発明のマイクロレンズの製造方法は、前記連続吐出工程で吐出される第1液状体と前記微調整工程で吐出される第2液状体とが異なることが好ましい。
また、本発明のマイクロレンズの製造方法は、前記第1液状体と第2液状体とが、硬化後の屈折率、単位量当たりの価格、(基準周囲状態での)粘度、揮発性、収縮率、吐出後の形状変化の特性、のうちの少なくとも1つが異なることが好ましい。
本発明によれば、連続吐出工程では、例えば所望の屈折率に近い材料又は安価な材料からなる液状体を用いる。これにより、所望の屈折率で且つ安価なマイクロレンズを製造することができる。また、本発明によれば、微調整工程では、例えば粘性変化又は揮発による形状変化の小さい材料からなる液状体を用いる。これにより、かかる形状変化の小さい材料でコーティングされた所望形状のマイクロレンズを製造することができる。
また、本発明のマイクロレンズの製造方法は、前記連続吐出工程における1つの液滴当たりの重量又は体積と、前記微調整工程における1つの液滴当たりの重量又は体積とが、異なることとしてもよい。
また、本発明のマイクロレンズの製造方法は、前記連続吐出工程で用いられるノズルと、前記微調整工程で用いられるノズルとが液滴吐出特性の異なるものとしてもよい。例えば、連続吐出工程では、単位時間当たりの液滴吐出量の大きいノズル又は高粘度の材料でも吐出できるノズルを用いる。一方、微調整工程では、例えば比較的微量の液滴を高精度に吐出できるノズルを用いる。
In the method for manufacturing a microlens of the present invention, it is preferable that the first liquid material discharged in the continuous discharge step and the second liquid material discharged in the fine adjustment step are different.
Further, in the microlens manufacturing method of the present invention, the first liquid and the second liquid have a refractive index after curing, a price per unit amount, a viscosity (in a reference ambient state), volatility, and shrinkage. It is preferable that at least one of the ratio and the characteristic of the shape change after ejection is different.
According to the present invention, in the continuous ejection process, for example, a liquid material made of a material having a refractive index close to a desired refractive index or an inexpensive material is used. Thereby, an inexpensive microlens having a desired refractive index can be manufactured. Further, according to the present invention, in the fine adjustment step, for example, a liquid material made of a material having a small shape change due to viscosity change or volatilization is used. Thereby, a microlens having a desired shape coated with a material having a small shape change can be manufactured.
In the microlens manufacturing method of the present invention, the weight or volume per droplet in the continuous ejection step may be different from the weight or volume per droplet in the fine adjustment step. .
Further, in the method for manufacturing a microlens of the present invention, the nozzle used in the continuous ejection step and the nozzle used in the fine adjustment step may have different droplet ejection characteristics. For example, in the continuous discharge process, a nozzle that discharges a large amount of droplets per unit time or a nozzle that can discharge even a highly viscous material is used. On the other hand, in the fine adjustment step, for example, a nozzle that can discharge a relatively small amount of droplets with high accuracy is used.
また、本発明のマイクロレンズの製造方法は、前記連続吐出工程の完了時から前記微調整工程の開始時までの時間を、該連続吐出工程で吐出される液滴の属性に基づいて決定することが好ましい。
本発明によれば、例えば、連続吐出工程で吐出される液状体(液滴)が粘性変化又は揮発による形状変化の大きい材料からなる場合、連続吐出工程の完了時から前記微調整工程の開始時までの時間を長くする。すると、着弾した液状体の形状変化が収まった後に、微調整工程を開始することができ、所望形状のマイクロレンズを高精度に製造することができる。一方、連続吐出工程で吐出される液状体(液滴)が粘性変化又は揮発による形状変化の小さい材料からなる場合、連続吐出工程の完了時から前記微調整工程の開始時までの時間を短くして、製造時間の短縮を図りながら、所望形状のマイクロレンズを高精度に製造することができる。
In the microlens manufacturing method of the present invention, the time from the completion of the continuous ejection process to the start of the fine adjustment process is determined based on the attributes of the droplets ejected in the continuous ejection process. Is preferred.
According to the present invention, for example, when the liquid (droplet) discharged in the continuous discharge process is made of a material having a large shape change due to viscosity change or volatilization, the fine adjustment process is started from the completion of the continuous discharge process. Increase the time until. Then, after the change in shape of the landed liquid is settled, the fine adjustment process can be started, and a microlens having a desired shape can be manufactured with high accuracy. On the other hand, when the liquid material (droplet) discharged in the continuous discharge process is made of a material having a small shape change due to viscosity change or volatilization, the time from the completion of the continuous discharge process to the start of the fine adjustment process is shortened. Thus, a microlens having a desired shape can be manufactured with high accuracy while shortening the manufacturing time.
また、本発明のマイクロレンズの製造方法は、前記微調整工程を、前記連続吐出工程で基板上に着弾した液状体の収縮変化がほぼ収まった時以降に、開始させることが好ましい。
本発明によれば、所望形状のマイクロレンズを高精度に製造することができる。
In the microlens manufacturing method of the present invention, it is preferable that the fine adjustment process is started after the contraction change of the liquid material landed on the substrate in the continuous ejection process is almost settled.
According to the present invention, a microlens having a desired shape can be manufactured with high accuracy.
上記目的を達成するために、本発明のマイクロレンズは、上記マイクロレンズの製造方法により製造されたことを特徴とする。
本発明によれば、所望する形状及び大きさのマイクロレンズを高い歩留まりで提供できる。したがって、設計通りの特性を発揮するとともに安価なマイクロレンズを構成することができる。
In order to achieve the above object, the microlens of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a microlens.
According to the present invention, microlenses having a desired shape and size can be provided with a high yield. Therefore, an inexpensive microlens can be configured while exhibiting the designed characteristics.
上記目的を達成するために、本発明の電子機器は、上記マイクロレンズを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、マイクロレンズを構成要素とする光通信装置、プロジェクタシステム、有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置、プラズマディスプレイパネルなどについて、高性能化及び低コスト化を図ることができる。
In order to achieve the above object, an electronic apparatus according to the present invention includes the microlens.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, performance improvement and cost reduction can be achieved about the optical communication apparatus which uses a microlens as a component, a projector system, an organic electroluminescent (EL) display apparatus, a plasma display panel, etc.
以下、本発明の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法について、図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1から図3は、本発明の第1実施形態に係るマイクロレンズの製造方法の一例を説明するための図である。図1は、本実施形態のマイクロレンズの製造方法を示すフローチャートである。図2は、図1に示す製造方法における連続吐出工程を示す模式側面図である。図3は、図1に示す製造方法における微調整工程を示す模式側面図である。
Hereinafter, a method for manufacturing a microlens according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 to 3 are diagrams for explaining an example of a microlens manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a microlens according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic side view showing a continuous discharge step in the manufacturing method shown in FIG. FIG. 3 is a schematic side view showing a fine adjustment step in the manufacturing method shown in FIG.
本実施形態の製造方法は、液滴吐出方式を用いて基板上の複数の所望位置それぞれにマイクロレンズを形成するものである。すなわち、液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドのノズルから液状体(レンズ材料)を液滴として吐出して、その液滴を基板の各所望位置に着弾させる。着弾した液滴は表面張力などによってレンズ形状となる。その液滴を硬化させることで、基板上に複数のマイクロレンズを形成する。 The manufacturing method of this embodiment forms a microlens at each of a plurality of desired positions on a substrate using a droplet discharge method. That is, a liquid material (lens material) is discharged as a droplet from a nozzle of a droplet discharge head of the droplet discharge device, and the droplet is landed on each desired position on the substrate. The landed droplet becomes a lens shape due to surface tension or the like. By curing the droplets, a plurality of microlenses are formed on the substrate.
そして、本実施形態では、各所望位置に複数(例えば50滴〜100滴)の液滴を着弾させるが、その複数液滴を着弾させる工程として、1つの所望位置に複数の前記液滴を連続して吐出する「連続吐出」を全ての所望位置それぞれに対して行う連続吐出工程と、連続吐出が行われた所望位置のそれぞれに対して液滴を1滴吐出する微調整工程とを有している。次に本実施形態の製造方法について、具体的に説明する。 In this embodiment, a plurality of droplets (for example, 50 to 100 droplets) are landed at each desired position. As a step of landing the plurality of droplets, a plurality of the droplets are continuously disposed at one desired position. A continuous discharge process for performing “continuous discharge” for each desired position, and a fine adjustment process for discharging one droplet at each desired position where the continuous discharge has been performed. ing. Next, the manufacturing method of this embodiment will be specifically described.
先ず、図1に示すように、基板2について撥液化処理をする(ステップS1)。
ここで、マイクロレンズが形成される基板2としては、図2に示すような土台2aを複数有する基板2を用いることができる。すなわち、基板2の上面(表面)には複数の土台2aが形成されている。各土台2aは、例えば円柱形状となっている。そして、各土台2aの上面がマイクロレンズの形成位置である所望位置となっている。撥液化処理の対象領域としては、基板2の上面における露出部位全体とすることが好ましい。また、各土台2aの側面についても、撥液化処理を施してもよい。また、各土台2aの上面における外縁近傍部位についても、撥液化処理を施してもよい。このようにすると、レンズ材料を含む液滴が土台2aの上面に着弾したときに、その上面から流れ落ちることを回避でき、土台2a上に良好にマイクロレンズを形成することができる。したがって、上記撥液化処理をせずに、各土台2aの上面における外周近傍以外(中心部とその周辺)について親液化処理を施すことで、上記撥液化処理の効果を発揮させることとしてもよい。また、上記撥液化処理と親液化処理の両方を施すこととしてもよい。
First, as shown in FIG. 1, the
Here, as the
次いで、液滴吐出装置の液滴吐出ヘッド1を吐出位置へ移動させる(ステップS2)。
すなわち、図2(a)に示すように、液滴吐出ヘッド1のノズルから吐出された液滴22がある1つの土台2aの上面に着弾するように、その液滴吐出ヘッド1と基板2との相対的な位置関係を調整する。この調整は、液滴吐出ヘッド1側を平行移動させてもよく、基板2側を平行移動させてもよい。また、土台2aにおける液滴22の着弾位置(吐出位置)は、その土台2a上面の中心とすることが好ましい。
Next, the
That is, as shown in FIG. 2A, the
次いで、図2(a)に示すように、1つの土台2a(1チップ)に対して、液滴22を「連続吐出」する(ステップS3)。
例えば、吐出位置を固定したまま、1つの土台2aに10滴連続して吐出する。この液滴22には、マイクロレンズの形成材料をなすレンズ材料が含まれているものとする。
これにより、図2(b)に示すように、1つの土台2aの上面にレンズ材料6aが凸形状に塗布される。なお、本実施形態では、各土台2aにマイクロレンズが形成された後に基板2を土台2a毎に分割して、複数のチップとする。したがって、1つの土台2a毎にチップ化されるので、分割前でも1つの土台2aを1チップと呼んでいる。
Next, as shown in FIG. 2A, the
For example, 10 drops are continuously discharged onto one
As a result, as shown in FIG. 2B, the
次いで、基板2に形成された全ての土台2a(全てのチップ)に、上記ステップS3の連続吐出が行われたか否か判断する(ステップS4)。
ステップS4で「No」と判断された場合、すなわち、全ての土台2aに連続吐出がなされていない場合は、上記ステップS2に戻る。
Next, it is determined whether or not the continuous ejection in step S3 has been performed on all
If "No" is determined in step S4, that is, if continuous ejection is not performed on all the
そこで、図2(c)に示すように、連続吐出されておらず、レンズ材料6aが塗布されていない土台2aに液滴22が着弾するように、液滴吐出ヘッド1(又は基板2)を吐出位置へ移動させる(ステップS2)。次いで、上記ステップS3の連続吐出を行う。これにより、図2(d)に示すように、その土台2aの上面にレンズ材料6aが凸形状に塗布される。
Therefore, as shown in FIG. 2C, the droplet discharge head 1 (or the substrate 2) is placed so that the
このように、ステップS2〜S4を繰り返すことで、基板2に形成された全ての土台2a(全てのチップ)に、ステップS3の連続吐出が行われて、レンズ材料6aが塗布される。すると、ステップS4の判断により、ステップS5に移る。
Thus, by repeating steps S2 to S4, the continuous ejection of step S3 is performed on all the
そこで、土台2aの上面に形成された凸形状のレンズ材料6aが所望のレンズ形状に近い状態か否か判断する(ステップS5)。
このステップS5は、本発明の「第1検査工程」の一例をなすものである。すなわち、全ての所望位置(全ての土台2a)に連続吐出をした後に、その土台2aについて(レンズ材料6aについて)の外観検査をする。この第1検査工程は、例えば顕微鏡を用いて行うことが好ましい。その顕微鏡を肉眼で覗き、レンズ材料6aが所望のレンズ形状に近いか否か検査者が判断することとしてもよい。また、第1検査工程では、レンズ材料6aが土台2aの上面から基板2の上面にこぼれ落ちていないか検査することが好ましい。このこぼれ落ちが生じると、所望形状のマイクロレンズの形成に不都合となるからである。
Therefore, it is determined whether or not the
This step S5 is an example of the “first inspection step” in the present invention. That is, after continuously discharging to all desired positions (all the
また、ステップS5の第1検査工程では、肉眼のみならず機械的にレンズ材料6aの形状を検査することとしてもよい。例えば、レンズ材料6aにレーザ光などを照射し、その光が土台2a上に集光されてなす画像をデジタルカメラなどで検出する。その検出した画像をパーソナルコンピュータなどで解析することにより、レンズ材料6aの形状を定量的に判断する。例えば、所望のレンズ形状(基準形状)とレンズ材料6aの形状との差が10%以内の場合は、レンズ材料6aが所望のレンズ形状に近い状態と判断する。
Further, in the first inspection process in step S5, the shape of the
ステップS5で、Noと判断された場合は、すなわち、レンズ材料6aが所望のレンズ形状とは大きく異なっている場合は、上記ステップS2に戻る。
If it is determined No in step S5, that is, if the
これにより、ステップS2からS5の処理が繰り返される。このステップS2からS5の繰り返しが本発明の繰り返し工程の一例をなすものである。すなわち、全ての土台2aの上面におけるレンズ材料6aの上に、更に連続吐出(例えば10滴)が行われる。この繰り返しは、全ての土台2aの上面のレンズ材料6aが所望のレンズ形状に近い状態となるまで行われる。
Thereby, the process of step S2 to S5 is repeated. The repetition of steps S2 to S5 is an example of the repetition process of the present invention. That is, continuous discharge (for example, 10 drops) is further performed on the
上記ステップS2からステップS5が本発明の連続吐出工程の一例をなすものである。この連続吐出工程により、マイクロレンズの製造時間を短縮することができる。この理由は以下による。すなわち、連続吐出工程を用いないとすると、例えばある土台2aに1滴吐出した後、液滴吐出ヘッド1を移動させて別の土台2aに1滴吐出することとなる。このように、液滴吐出ヘッド1の移動距離が頻繁に行われることとなる。そこで、マイクロレンズ完成までに要する液滴吐出ヘッド1の移動距離が、連続吐出をした場合よりも長くなってしまう。また、液滴吐出ヘッド1から液滴22を連続吐出するときの吐出間隔時間は、ある土台2aの吐出位置から隣りの土台2aの吐出位置まで液滴吐出ヘッド1を移動させる時間と比べて、非常に短い時間となる。これらにより、連続吐出工程を行わない場合は製造時間が長くなる。
The above steps S2 to S5 constitute an example of the continuous discharge process of the present invention. This continuous discharge process can reduce the manufacturing time of the microlens. The reason is as follows. That is, if the continuous discharge process is not used, for example, after one drop is discharged onto a
また、上記のようにステップS2からS5を繰り返すことによって、「連続吐出」を小分けすることができる。液滴22のなすレンズ材料6aが土台2a上に着弾した後に、粘性変化又は揮発による収縮をする場合がある。上記のように連続吐出を小分けすることにより、レンズ材料6aの粘性変化及び収縮による形状変化が収まった後に、次の連続吐出をすることができる。これにより、レンズ材料6aが土台2a上からおぼれ落ちるという不具合の発生を回避でき、製造時間を短縮しながらレンズ材料6aを所望のレンズ形状に近い状態にすることができる。
In addition, by repeating steps S2 to S5 as described above, “continuous discharge” can be subdivided. After the
したがって、レンズ材料6aが粘性変化及び収縮変化などの小さいものである場合は、連続吐出を小分けにする必要はない。この場合は、例えば、ステップS2からステップS5が1回になるように、ステップS3の連続吐出の液滴数などを予め設定しておく。
Therefore, when the
また、連続吐出工程において連続吐出を小分けする分割数(繰り返し工程の実行回数)は、液滴22の収縮率に基づいて調整することとしてもよい。このようにすると、例えば、収縮率の小さい(収縮が少ない)液状体をレンズ材料として用いた場合、繰り返し工程を設ける効果が小さいので、繰り返し工程の実行回数をゼロとしてもよい。一方、収縮率の大きい液状体を用いた場合は、繰り返し工程の実行回数を多くして、レンズ材料が土台2aからこぼれるなどの不良又はレンズ形状が不正確になるなどの不具合を回避することができる。
In addition, the number of divisions (number of executions of the repetition process) for subdividing the continuous discharge in the continuous discharge process may be adjusted based on the contraction rate of the
なお、小分けする数、すなわちステップS2からS5の繰り返し数は、基板2の周囲の温度、湿度、液滴22の温度、粘度、さらには液滴吐出ヘッド1の調子などによって変動する。したがって、ステップS2からS5の繰り返し数を予め決定するのは困難であり、その繰り返し数を固定すると、製造時間の長期化及びマイクロレンズの形状の不正確化を招くことが多い。
Note that the number to be subdivided, that is, the number of repetitions of steps S2 to S5 varies depending on the ambient temperature, humidity, temperature of the
上記連続吐出工程の後に、本発明の微調整工程を行う。
微調整工程としては、先ず、液滴吐出装置の液滴吐出ヘッド1を吐出位置へ移動させる(ステップS6)。
すなわち、図3(a)に示すように、基板2において連続吐出が行われて形成された土台2a上のレンズ材料6aの上に液滴22が着弾するように、その液滴吐出ヘッド1と基板2との相対的な位置関係を調整する。
After the continuous discharge process, the fine adjustment process of the present invention is performed.
As the fine adjustment step, first, the
That is, as shown in FIG. 3A, the
次いで、図3(a)に示すように、1つの土台2a(1チップ)のレンズ材料6a上に、液滴22を1滴吐出する(ステップS7)。
これにより、図3(b)に示すように、1滴吐出された土台2aの上に形成されたレンズ材料6bは、より所望のレンズ形状に近づく。
Next, as shown in FIG. 3A, one
As a result, as shown in FIG. 3B, the
次いで、基板2に形成された全ての土台2a(全てのチップ)に、上記ステップS7の1滴吐出が行われたか否か判断する(ステップS8)。
ステップS8で「No」と判断された場合、すなわち、全ての土台2aに1滴吐出がなされていない場合は、上記ステップS6に戻る。
Next, it is determined whether or not the one-drop ejection of step S7 has been performed on all the
If “No” is determined in step S8, that is, if one drop is not ejected on all the
したがって図3(b)に示すように、液滴吐出ヘッド1を移動させ(ステップS6)、土台2aのレンズ材料6a上に液滴22を1滴吐出する(ステップS7)。これにより、図3(c)に示すように、1滴吐出された土台2aの上に形成されたレンズ材料6bは、より所望のレンズ形状に近づく。
Accordingly, as shown in FIG. 3B, the
このように、ステップS6〜S8を繰り返すことで、基板2に形成された全ての土台2a(チップ)に、ステップS7の1滴吐出が行われてレンズ材料6bが形成される。すると、ステップS8の判断により、ステップS9に移る。
In this way, by repeating Steps S6 to S8, one drop ejection of Step S7 is performed on all the
そこで、土台2aの上面に形成された凸形状のレンズ材料6bが所望のレンズ形状になっているか否か判断する(ステップS9)。
このステップS9は、本発明の「第2検査工程」の一例をなすものである。すなわち、全ての所望位置(全ての土台2a)に1滴吐出をした後に、その土台2a(レンズ材料6b)についての外観検査をする。この第2検査工程により、所望形状のマイクロレンズが形成されたか、確認することができる。
Therefore, it is determined whether or not the
This step S9 is an example of the “second inspection step” in the present invention. That is, after one drop is discharged to all desired positions (all the
この第2検査工程は、例えば、第1検査工程と同様に顕微鏡を用いて行うことが好ましい。その顕微鏡を肉眼で覗き、レンズ材料6bが所望のレンズ形状となったか否かを検査者が判断することとしてもよい。また、第2検査工程でにおいても、レンズ材料6bが土台2aの上面から基板2の上面にこぼれ落ちていないか検査することとしてもよい。
This second inspection step is preferably performed using a microscope, for example, as in the first inspection step. The examiner may determine whether the
また、ステップS9の第2検査工程では、ステップS5の第1検査工程と同様に、肉眼のみならず機械的にレンズ材料6bの形状を検査することとしてもよい。例えば、所望のレンズ形状(基準形状)とレンズ材料6bの形状との差が1%以内の場合は、レンズ材料6bが所望のレンズ形状になったと判断する。
Further, in the second inspection process in step S9, as in the first inspection process in step S5, the shape of the
ステップS9で、Noと判断された場合は、すなわち、レンズ材料6bが所望のレンズ形状となっていない場合は、上記ステップS6に戻る。
If it is determined No in step S9, that is, if the
これにより、ステップS6からS9の処理が繰り返される。このステップS6からS9の繰り返しが本発明の繰り返し微調整工程をなすものである。すなわち、全ての土台2aの上面に、更に1滴吐出が行われる。したがって、図3(d)に示すように、さらに1滴吐出されて形成されたレンズ材料6cは、より所望のレンズ形状に近づく。
Thereby, the process of step S6 to S9 is repeated. The repetition of steps S6 to S9 constitutes the repeated fine adjustment process of the present invention. That is, one more drop is ejected onto the upper surfaces of all the
このように、ステップS6〜S9を繰り返すことで、基板2に形成された全ての土台2a(全てのチップ)に、ステップS7の1滴吐出が繰り返し行われてレンズ材料6cが形成される。ステップS6〜S9の繰り返しは、全ての土台2aの上面のレンズ材料6cが所望のレンズ形状となるまで行われる。
As described above, by repeating Steps S6 to S9, one drop ejection of Step S7 is repeatedly performed on all the
上記ステップS6からステップS9が本発明の微調整工程の一例をなすものである。この微調整工程により、マイクロレンズの形状を高精度に所望形状にすることができる。すなわち、1滴着弾させた毎にレンズ形状を検査するので、土台2a上への液滴22の乗せすぎを回避しながら、レンズ材料6bを高精度に所望のレンズ形状にすることができる。
The above steps S6 to S9 constitute an example of the fine adjustment process of the present invention. By this fine adjustment step, the shape of the microlens can be made a desired shape with high accuracy. That is, since the lens shape is inspected every time one droplet is landed, the
微調整工程の後に、全ての土台2a上のレンズ材料6cに紫外線を照射させる(ステップS10)。
この紫外線の照射処理により、全ての土台2a上のレンズ材料6cが硬化し、マイクロレンズが完成する。レンズ材料6cの硬化処理は紫外線照射以外の手法を用いてもよい。
After the fine adjustment process, the lens material 6c on all the
By this ultraviolet irradiation treatment, the lens material 6c on all the
これらにより、本実施形態の製造方法によれば、連続吐出工程と微調整工程とにより、所望形状のマイクロレンズを高速に製造することができる。 Thus, according to the manufacturing method of the present embodiment, a microlens having a desired shape can be manufactured at high speed by the continuous discharge process and the fine adjustment process.
また、本実施形態の製造方法において、連続吐出工程と微調整工程とを、別々のタスクとして分離してもよい。また、連続吐出工程と微調整工程とを、1つのタスクとして処理してもよい。連続吐出工程と微調整工程とを合わせてなる全体の工程を1つのタスク(すなわち1つの実行単位)として連続的に処理する場合、所望形状のマイクロレンズを高速に製造することができる。 Moreover, in the manufacturing method of this embodiment, you may isolate | separate a continuous discharge process and a fine adjustment process as a separate task. Further, the continuous discharge process and the fine adjustment process may be processed as one task. When the entire process including the continuous ejection process and the fine adjustment process is continuously processed as one task (that is, one execution unit), a microlens having a desired shape can be manufactured at high speed.
連続吐出工程と微調整工程とを別々のタスクとして処理する場合、製造現場における製造装置及び作業時間など、各種の製造形態に対応しながら、所望形状のマイクロレンズを高速に製造することができる。例えば、複数の基板2(1バッチ)に対して、一括して連続吐出工程を施す。その後、連続の基板2に対して、一括して微調整工程を施す。この場合、連続吐出工程を第1作業所(A社)で行い、微調整工程を第2作業所(B社)で行うようにしてもよい。
When the continuous ejection process and the fine adjustment process are processed as separate tasks, a microlens having a desired shape can be manufactured at high speed while supporting various manufacturing forms such as a manufacturing apparatus and work time at a manufacturing site. For example, a continuous discharge process is performed collectively on a plurality of substrates 2 (one batch). Thereafter, the fine adjustment process is performed on the
また、本実施形態の製造方法において、連続吐出工程のステップS3で吐出される液滴22(第1液状体)と微調整工程のステップS7で吐出される液滴22(第2液状体)とは異なるものとしてもよい。例えば、第1液状体と第2液状体とは、土台2aに着弾して硬化した後の屈折率が異なるものとしてもよい。このようにすると、連続吐出工程により所望の屈折率に近い材料でマイクロレンズの大部分を構成でき、微調整工程でマイクロレンズの形状を微調整することができる。
Further, in the manufacturing method of the present embodiment, the droplet 22 (first liquid) ejected in step S3 of the continuous ejection process and the droplet 22 (second liquid) ejected in step S7 of the fine adjustment process. May be different. For example, the first liquid body and the second liquid body may have different refractive indexes after landing on the
また、第1液状体と第2液状体とは、単位量当たりの価格が異なるものとしてもよい。例えば連続吐出工程では安い液状体を用い、微調整工程では高いが形状変化が小さい等の特性の良い液状体を用いる。これにより、低コスト化を図りながら、高精度に所望形状としたマイクロレンズを形成することができる。また、第1液状体と第2液状体とは、基準周囲状態での粘度、揮発性、収縮率、吐出後の形状変化の特性などが異なるものとしてもよい。例えば、微調整工程では、粘性変化又は揮発による形状変化の小さい材料からなる液状体を用いる。これにより、かかる形状変化の小さい材料でコーティングされた所望形状のマイクロレンズを製造することができる。 In addition, the price per unit amount may be different between the first liquid body and the second liquid body. For example, a cheap liquid is used in the continuous ejection process, and a liquid having good characteristics such as high but small shape change is used in the fine adjustment process. Thereby, it is possible to form a microlens having a desired shape with high accuracy while reducing the cost. In addition, the first liquid body and the second liquid body may be different in viscosity, volatility, shrinkage rate, shape change characteristics after discharge, and the like in the reference ambient state. For example, in the fine adjustment step, a liquid material made of a material having a small shape change due to viscosity change or volatilization is used. Thereby, a microlens having a desired shape coated with a material having a small shape change can be manufactured.
また、本実施形態の製造方法では、連続吐出工程における1つの液滴22の重量又は体積と、微調整工程における1つの液滴22の重量又は体積とが異なることとしてもよい。これは、液滴吐出ヘッド1の駆動信号を可変することで実現できる。また、連続吐出工程で使用する液滴吐出ヘッド1のノズル構造等と、微調整工程で使用する液滴吐出ヘッド1のノズル構造等とを、別構造にすることで実現してもよい。例えば、連続吐出工程では、単位時間当たりの液滴吐出量の大きいノズル又は高粘度の材料でも吐出できるノズルを用いる。一方、微調整工程では、例えば比較的微量の液滴を高精度に吐出できるノズルを用いる。
In the manufacturing method of the present embodiment, the weight or volume of one
また、本実施形態の製造方法では、連続吐出工程の完了時から微調整工程の開始時までの時間を連続吐出工程で吐出される液滴22の属性に基づいて決定することが好ましい。例えば連続吐出工程で吐出される液滴22が粘性変化又は揮発による形状変化の大きい材料からなる場合、連続吐出工程の完了時から微調整工程の開始時までの時間を長くする。すると、着弾した液滴22がなすレンズ材料6aの形状変化が収まった後に、微調整工程を開始することができ、所望形状のマイクロレンズを高精度に製造することができる。この形状変化が収まったことを、ステップS5などで確認した後に、微調整工程を開始してもよい。一方、連続吐出工程で吐出される液滴22が粘性変化又は揮発による形状変化の小さい材料からなる場合、連続吐出工程の完了時から微調整工程の開始時までの時間を短くしもよい。これにより、製造時間の短縮を図りながら、所望形状のマイクロレンズを高精度に製造することができる。
In the manufacturing method of the present embodiment, it is preferable to determine the time from the completion of the continuous discharge process to the start of the fine adjustment process based on the attributes of the
(第2実施形態)
図4は本発明の第2実施形態に係るマイクロレンズの製造方法の一例を説明するための図である。図4において、液滴吐出ヘッド1は、第1実施形態の液滴吐出ヘッド1と同一のものを適用できる。図4における基板2は、光透過性を有する基板とする。そして本実施形態の基板2には土台(2a)は設けられていない。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a view for explaining an example of a microlens manufacturing method according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same
本実施形態では、まず、図4(a)に示すように、基板2の表面におけるマイクロレンズの非形成箇所に撥液パターン3を、またマイクロレンズの形成箇所に親液パターン4を形成する。
In the present embodiment, first, as shown in FIG. 4A, the liquid-
ここで、基板2としては、得られるマイクロレンズを例えばスクリーン用の光学膜などに適用する場合、酢酸セルロースやプロピルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなどの透明樹脂(光透過性樹脂)からなる光透過性シートあるいは光透過性フィルムが用いられる。また、マイクロレンズをマイクロレンズアレイなどに適用する場合には、基板2として、ガラス、ポリカーボネイト、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、アモルファスポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレートなどの透明材料(光透過性材料)からなる基板が使用される。
Here, as the
このような撥液パターン3と親液パターン4との形成については、例えば以下のようなプラズマ重合による手法が好適に採用される。先ず、このプラズマ重合による撥液処理について説明する。この処理では、撥液処理のための原料液を用意する。原料液としては、C4F10やC8F16などの直鎖状PFCからなる液体有機物が好適に用いられる。このような原料液を用意したら、これの蒸気をプラズマ処理装置においてプラズマ化する。すると、この直鎖状PFCの蒸気はプラズマ化されたことにより、直鎖PFCの結合が一部切断されて活性化する。このようにして結合の一部が切断され、活性化したPFCが基板2の表面に到達すると、これらPFCは基板2上にて互いに重合し、撥液性を有するフッ素樹脂重合膜となる。
For the formation of the liquid
なお、撥液処理の原料液としては例えばデカトリエンを用いることもできる。その場合プラズマ処理によって活性化させたCF4または酸素を添加することにより、得られる重合膜に撥液性を付与することができ、これによって撥液の重合膜を形成することができる。また、撥液処理の原料液としてはフルオロカーボンを用いることもできる。その場合、プラズマ化によって活性化したCF4を添加することにより、プラズマ化によって原料液であるフルオロカーボン中のフッ素の一部が離脱したとしても、前記の活性なフッ素が得られる重合膜中に取り込まれるため、形成するフッ素樹脂重合膜の撥液性を高めることができる。 In addition, as a raw material liquid for the liquid repellent treatment, for example, decatriene can be used. In that case, by adding CF 4 or oxygen activated by plasma treatment, liquid repellency can be imparted to the resulting polymer film, thereby forming a liquid-repellent polymer film. Moreover, fluorocarbon can also be used as a raw material liquid for the liquid repellent treatment. In that case, even if a part of fluorine in the fluorocarbon which is the raw material liquid is detached by adding plasma activated CF 4 , the above active fluorine is taken into the polymer film obtained. Therefore, the liquid repellency of the fluororesin polymer film to be formed can be improved.
また、このようにして得られた重合膜に対して紫外線を照射すると、このフッ素樹脂重合膜が分解して基板2表面から除去されることにより、照射部分を親液性にすることができる。したがって、このような紫外線照射処理によって親液処理を行うことができるのである。そして、このような紫外線照射を、予め所望のパターニングがなされたマスクを用いて行うことにより、撥液面に所望の親液パターンを容易に形成することができるのである。
In addition, when the polymer film thus obtained is irradiated with ultraviolet rays, the fluororesin polymer film is decomposed and removed from the surface of the
このようなプラズマ重合による手法により、前述したように基板2表面に撥液パターン3と親液パターン4とを形成する。具体的には、まず、基板2表面をオゾン水等によって洗浄し、表面に付着している有機物等を除去する。次に、この基板2表面、すなわち非処理面となる上面の全面に、前述のプラズマ重合による撥液処理を施し、基板2の表面を撥液面とする。
By the plasma polymerization method, the liquid
次いで、撥液面となった基板2の表面に、予め形成する親液パターン4に対応するマスクを用いて紫外線照射を行い、図4(a)に示したように撥液面内に多数の親液パターン4を形成する。ここで、これら親液パターン4については、例えば直径が10μm程度の円形状とし、縦横に多数整列配置して形成する。なお、このように紫外線照射によって親液パターン4を形成することにより、形成した親液パターン4以外の領域、すなわち撥液処理がなされたままの領域は、そのまま撥液パターン3となる。また、このようなマスクを用いることによる紫外線照射については、予め基板2にアライメントマークを形成しておき、このアライメントマークを基準にマスクを位置決めすることによって行う。
Next, the surface of the
このようにして撥液パターン3と親液パターン4とを形成したら、図4(b)に示すように液滴吐出ヘッド1より、その親液パターン4上の略同一箇所に、光透過性樹脂からなる液滴22について複数個を吐出してこれを塗布する。この塗布は、上記第1実施形態の連続吐出工程及び微調整工程(ステップS2〜S9)により行う。
When the
図5は、本実施形態及び第1実施形態で用いられる液滴吐出ヘッド1の一例を示す図である。液滴吐出ヘッド1は、図5(a)に示すように例えばステンレス製のノズルプレート12と振動板13とを備え、両者を仕切部材(リザーバプレート)14を介して接合したものである。ノズルプレート12と振動板13との間には、仕切部材14によって複数の空間15と液溜まり16とが形成されている。各空間15と液溜まり16の内部は光透過性樹脂を含む液状材料で満たされており、各空間15と液溜まり16とは供給口17を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート12には、空間15から光透過性樹脂を含む液状材料を噴射するためのノズル18が形成されている。一方、振動板13には、液溜まり16に液状材料を供給するための孔19が形成されている。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the
また、振動板13の空間15に対向する面と反対側の面上には、図5(b)に示すように圧電素子(ピエゾ素子)20が接合されている。この圧電素子20は、一対の電極21の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子20が接合されている振動板13は、圧電素子20と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間15の容積が増大するようになっている。したがって、空間15内に増大した容積分に相当する液状材料が、液溜まり16から供給口17を介して流入する。また、このような状態から圧電素子20への通電を解除すると、圧電素子20と振動板13はともに元の形状に戻る。したがって、空間15も元の容積に戻ることから、空間15内部の液状材料の圧力が上昇し、ノズル18から基板2に向けて光透過性樹脂を含む液滴22が吐出される。なお、液滴吐出ヘッド1の吐出方式としては、前記の圧電素子20を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、例えば、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式を採用してもよい。
Further, a piezoelectric element (piezo element) 20 is joined to the surface of the
このような構成の液滴吐出ヘッド1を用いて、本実施形態では図4(b)に示したように基板2表面の親液パターン4上に、光透過性樹脂を含む液状材料、すなわちレンズ材料となる光透過性樹脂の液滴22を複数個吐出し、図4(c)に示すようにレンズ材料5を形成する。このとき、本実施形態においては、各液滴の吐出と吐出との間に硬化処理を行うことなく、図1から図3に示す連続吐出工程及び微調整工程により、全ての液滴22を吐出し、塗布するようにする。なお、液滴吐出ヘッド1から吐出される液滴22の一滴当たりの容量は、液滴吐出ヘッド1や吐出する材料によっても異なるものの、通常は1pl〜20pl程度とされる。
By using the
レンズ材料となる光透過性樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリジエチレングリコールビスアリルカーボネート、ポリカーボネイトなどのアリル系樹脂、メタクリル樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂などの熱可塑性または熱硬化性の樹脂が挙げられ、これらのうちの一種が用いられ、あるいは複数種が混合されて用いられる。 The light-transmitting resin used as the lens material includes acrylic resins such as polymethyl methacrylate, polyhydroxyethyl methacrylate, and polycyclohexyl methacrylate, allyl resins such as polydiethylene glycol bisallyl carbonate and polycarbonate, methacrylic resins, polyurethane resins, and polyesters. Thermoplastic resins or thermosetting resins such as resin, polyvinyl chloride resin, polyvinyl acetate resin, cellulose resin, polyamide resin, fluorine resin, polypropylene resin, and polystyrene resin. One kind of them is used, or a plurality of kinds are mixed and used.
このような光透過性樹脂にビイミダゾール系化合物などの光重合開始剤を配合することにより、使用する光透過性樹脂を放射線照射硬化型のものとして用いてもよい。すなわち、このような光重合開始剤を配合することにより、前記光透過性樹脂に放射線照射硬化性を付与することができるのである。ここで、放射線とは可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線等の総称であり、特に紫外線が一般的に用いられる。 By blending such a light-transmitting resin with a photopolymerization initiator such as a biimidazole compound, the light-transmitting resin to be used may be used as a radiation irradiation curable type. That is, by blending such a photopolymerization initiator, radiation curable properties can be imparted to the light transmissive resin. Here, the radiation is a general term for visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, electron beams, and the like, and particularly ultraviolet light is generally used.
前述したようにして、連続吐出工程と微調整工程とによりレンズ材料5を所望のレンズ形状とする。また、レンズ材料5は、円形状の親液パターン4全体に濡れてこのパターン上に載ると同時に、この親液パターン4から外れた撥液パターン3上からははじかれるようにして親液パターン4側に戻されるため、結果として親液パターン4上にて良好な凸レンズ形状、すなわち略半球状を形成する。
As described above, the
その後、このようにして略半球状に形成したレンズ材料5に対して、加熱処理、減圧処理、加熱減圧処理などの乾燥処理、あるいは前述したように光透過性樹脂が放射線照射硬化型である場合に、紫外線等の放射線照射処理を行うことにより、これを硬化して本発明のマイクロレンズ6とする。
After that, the
このようなマイクロレンズ6の製造方法にあっては、親液パターン4上に吐出され塗布された光透過性樹脂が、親液パターン4上で接触角が小さく広がった状態となることにより、親液パターン4の大きさに対応して比較的径の大きい良好な凸形状のものとなり、したがって硬化後得られるマイクロレンズ6を、径が大きく良好な凸形状のものとすることができる。また、第1実施形態で示した連続吐出工程及び微調整工程を用いているので、迅速に、所望のレンズ形状のマイクロレンズ6を形成することができる。また、成形金型を必要とせず、材料のロスもほとんどなくなることから、製造コストの低減化を図ることができる。
In such a manufacturing method of the microlens 6, the light-transmitting resin discharged and applied onto the
また、本実施形態の製造方法によって得られてなるマイクロレンズ6は、比較的径が大きく良好な凸形状のものとなることから、このような形状に応じた良好な拡散性能、あるいは集光性能を有するものとなる。また、マイクロレンズ6は、連続吐出工程及び微調整工程により、所望のレンズ形状にすることができるので、設計通りの特性を十分に発揮するものとなる。 In addition, since the microlens 6 obtained by the manufacturing method of the present embodiment has a relatively large diameter and a favorable convex shape, a good diffusion performance or light collection performance according to such a shape. It will have. Moreover, since the microlens 6 can be formed into a desired lens shape by the continuous discharge process and the fine adjustment process, the characteristics as designed are sufficiently exhibited.
(連続吐出のみ又は1滴吐出のみの製法)
次に、図6及び図7を参照して、連続吐出のみ又は1滴吐出のみでマイクロレンズを製造する方法について説明する。連続吐出のみ又は1滴吐出のみでは、上記第1又は第2実施形態の効果を奏することはできない。
(Continuous discharge only or one drop discharge manufacturing method)
Next, with reference to FIGS. 6 and 7, a method for manufacturing a microlens by only continuous discharge or only one drop will be described. The effects of the first or second embodiment cannot be achieved by only continuous ejection or only one drop ejection.
図6は連続吐出のみでマイクロレンズを製造する方法の一例を示す模式側面図である。この製造方法では、先ず、図6(a)に示すように、吐出位置に液滴吐出ヘッド1を移動させる。そして、基板2上のある土台2aの上面に、液滴22を所定数だけ連続吐出する。これにより、図6(b)に示すように、凸レンズ形状のレンズ材料7が土台2a上に形成される。
FIG. 6 is a schematic side view showing an example of a method for producing a microlens only by continuous ejection. In this manufacturing method, first, as shown in FIG. 6A, the
次いで、図6(c)に示すように、液滴吐出ヘッド1を別の吐出位置(他の土台2aの上方)へ移動させる。そして、基板2上の他の土台2aの上面に、液滴22を所定数だけ連続吐出する。これにより、図6(d)に示すように、凸レンズ形状のレンズ材料7が他の土台2a上に形成される。上記連続吐出を基板2上の全ての土台2aについて行う。その後、レンズ材料7の硬化処理を行うことでマイクロレンズが完成される。
Next, as shown in FIG. 6C, the
このような連続吐出のみによるマイクロレンズの製造方法では、複数の土台2aについて、液滴吐出ヘッド1を1回走査するだけで、全ての土台2aにマイクロレンズを形成することができる。しかしながら、この製造方法では、微調整工程がないので、マイクロレンズの形状を微調整することができない。したがって、例えばマイクロレンズ形成のための最適の液滴数を超えて液滴22を吐出してしまうことがあり、レンズ形成を失敗する可能性がある。液滴吐出ヘッド1から吐出される各液滴22の量が正確に一致していない場合などは、この失敗をする可能性が高くなる。
In such a microlens manufacturing method using only continuous ejection, microlenses can be formed on all the
図7は一滴吐出のみでマイクロレンズを製造する方法の一例を示す模式断面図である。この製造方法では、先ず、図7(a)に示すように、吐出位置に液滴吐出ヘッド1を移動させる。そして、基板2上のある土台2aの上面に、液滴22を1滴だけ吐出する。これにより、図7(b)に示すように、土台2a上にレンズ材料8aが塗布される。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a microlens by only discharging one drop. In this manufacturing method, first, as shown in FIG. 7A, the
次いで、図7(b)に示すように、液滴吐出ヘッド1を別の吐出位置(他の土台2aの上方)へ移動させる。そして、基板2上の他の土台2aの上面に、液滴22を1滴だけ吐出する。これにより、図7(c)に示すように、他の土台2a上にレンズ材料8aが塗布される。この1滴吐出を基板2上の全ての土台2aについて行い、全ての土台2aの上面にレンズ材料8aを塗布する。
Next, as shown in FIG. 7B, the
次いで、図7(c)に示すように、液滴吐出ヘッド1を移動させ、基板2上のある土台2aのレンズ材料8a上に1滴吐出を行う。これにより、ある土台2a上にレンズ材料8bが塗布される。次いで、図7(d)に示すように、液滴吐出ヘッド1を別の吐出位置(他の土台2aの上方)へ移動させる。そして、他の土台2aの上面に1滴吐出を行う。これにより、他の土台2a上にレンズ材料8aが塗布される。この1滴吐出を基板2上の全ての土台2aについて行い、全ての土台2aの上面にレンズ材料8bを塗布する。
Next, as shown in FIG. 7C, the
このような全ての土台2aについての1滴吐出を多数回繰り返し、全ての土台2aについてレンズ形状にレンズ材料を塗布する。その後、レンズ材料の硬化処理を行うことでマイクロレンズが完成される。
Such one drop ejection for all the
このような1滴吐出のみによるマイクロレンズの製造方法では、吐出量(液滴22の滴下数)の微調整は可能である。しかしながら、この製造方法では、マイクロレンズの製造時間が液滴吐出ヘッド1の走査回数(各土台2aへの吐出滴数)に伴って長くなってしまい。したがって、製造コストが上昇してしまう。 In such a microlens manufacturing method using only one droplet ejection, the ejection amount (the number of droplets 22) can be finely adjusted. However, in this manufacturing method, the manufacturing time of the microlens becomes longer with the number of scans of the droplet discharge head 1 (the number of droplets discharged to each base 2a). Therefore, the manufacturing cost increases.
(光通信装置)
図8は、本発明を適用した電子機器の一実施形態を示す模式断面図である。本実施形態では、電子機器の一例として光通信装置(光モジュール)を挙げて説明する。本実施形態の光通信装置は、構造体1000を有してなる。構造体1000は、上記第1又は第2実施形態の製造方法で作られたマイクロレンズを備えた面発光型発光素子100を有している。面発光型発光素子100は、例えば図3の基板2を土台2a毎に分割したものである。そして、土台2aに面発光レーザを備え、その面発光レーザの上にレンズ材料6cを硬化させてなるマイクロレンズが配置されている。
(Optical communication device)
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an electronic apparatus to which the present invention is applied. In the present embodiment, an optical communication device (optical module) will be described as an example of an electronic device. The optical communication apparatus according to the present embodiment includes a
また、構造体1000は、プラットフォーム1120、第1の光導波路1130及びアクチュエータ1150を有する。また、この構造体1000は、第2の光導波路1302を有する。第2の光導波路1302は、基板1300の一部をなす。第2の光導波路1302には、接続用光導波路1304を光学的に接続してもよい。接続用光導波路1304は、光ファイバであってもよい。また、プラットフォーム1120は、樹脂1306によって、基板1300に固定されている。
The
本実施形態の光通信装置では、面発光型発光素子100から光が出射した後、第1及び第2の光導波路1130,1302(及び接続用光導波路1304)を通して、受光素子(図示せず)にこの光を受光させる。
In the optical communication apparatus of this embodiment, after light is emitted from the surface-emitting light emitting
図9は、本発明を適用した光通信装置の他の実施形態を示す模式断面図である。本実施形態では、第1の光導波路1130と受光素子220との間に、複数の第3の光導波路1230,1310,1312を有する。ここで、受光素子220は、上記第1又は第2実施形態の製造方法で作られたマイクロレンズを備えることとしてもよい。また、本実施形態に係る光通信装置は、複数(2つ)の基板1314,1316を有する。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of an optical communication apparatus to which the present invention is applied. In the present embodiment, a plurality of third
本実施形態では、面発光型発光素子100側の構成(面発光型発光素子100、プラットフォーム1120、第1の光導波路1130、第2の光導波路1318、アクチュエータ1150を含む。)と、受光素子220側の構成(受光素子220、プラットフォーム1220、第3の光導波路1230,1310を含む。)との間に、第3の光導波路1312が配置されている。第3の光導波路1312として、光ファイバなどを使用して、複数の電子機器間の光伝達を行うことができる。
In the present embodiment, the structure on the surface
図10は、本発明を適用した電子機器(電子機器システム)の他の実施形態を示す斜視図である。例えば、図10において、光通信装置1100は、図9に示す光通信装置からなり、コンピュータ、ディスプレイ、記憶装置、プリンタ等の電子機器1102を相互に接続するものである。電子機器1102は、情報通信機器であってもよい。光通信装置1100は、光ファイバ等の第3の光導波路1312を含むケーブル1104を有する。光通信装置1100は、ケーブル1104の両端にプラグ1106が設けられたものであってもよい。それぞれのプラグ1106内に、面発光型発光素子100,受光素子220側の構成が設けられる。いずれかの電子機器1102から出力された電気信号は、発光素子によって光信号に変換され、光信号はケーブル1104を伝わり、受光素子によって電気信号に変換される。電気信号は、他の電子機器1102に入力される。こうして、本実施形態に係る光通信装置1100によれば、光信号によって、電子機器1102の情報伝達を行うことができる。
FIG. 10 is a perspective view showing another embodiment of an electronic device (electronic device system) to which the present invention is applied. For example, in FIG. 10, an
図11は、本発明を適用した実施形態に係る電子機器の使用形態例を示す図である。光通信装置1110は、図10の光通信装置1100に相当し、電子機器1112間を接続する。電子機器1112として、液晶表示モニター又はディジタル対応のCRT(金融、通信販売、医療、教育の分野で使用されることがある。)、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル(PDP)、ディジタルTV、小売店のレジ(POS(Point of Sale Scanning)用)、ビデオ、チューナー、ゲーム装置、プリンタ等が挙げられる。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of usage of an electronic device according to an embodiment to which the present invention is applied. The
また、本発明を適用したマイクロレンズは、光を用いる電子機器などに対して広く適用できる。すなわち、本発明に係る製造方法で作られたマイクロレンズを備えた応用回路又は電子機器としては、光インターコネクション回路、光ファイバ通信モジュール、レーザプリンタ、レーザビーム投射器、レーザビームスキャナ、リニアエンコーダ、ロータリエンコーダ、変位センサ、圧力センサ、ガスセンサ、血液血流センサ、指紋センサ、高速電気変調回路、無線RF回路、携帯電話、無線LANなどが挙げられる。 The microlens to which the present invention is applied can be widely applied to electronic devices using light. That is, as an application circuit or an electronic device including a microlens made by the manufacturing method according to the present invention, an optical interconnection circuit, an optical fiber communication module, a laser printer, a laser beam projector, a laser beam scanner, a linear encoder, Examples thereof include a rotary encoder, a displacement sensor, a pressure sensor, a gas sensor, a blood flow sensor, a fingerprint sensor, a high-speed electrical modulation circuit, a wireless RF circuit, a mobile phone, and a wireless LAN.
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and the specific materials and layers mentioned in the embodiment can be added. The configuration is merely an example, and can be changed as appropriate.
例えば、本発明の製造方法を用いて製造されたマイクロレンズは、有機EL(エレクトロルミネッセンス)装置、液晶表示装置、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル(PDP)の表示部に適用することもできる。例えば、フレネルンレンズとレンチキュラーシートとを備えて構成されるプロジェクションスクリーンにおいて、そのレンチキュラーシート上に本発明の製造方法を用いてマイクロレンズを形成することとしてもよい。 For example, the microlens manufactured using the manufacturing method of the present invention can also be applied to a display portion of an organic EL (electroluminescence) device, a liquid crystal display device, a liquid crystal projector, or a plasma display panel (PDP). For example, in a projection screen including a Fresnel lens and a lenticular sheet, a microlens may be formed on the lenticular sheet using the manufacturing method of the present invention.
1…液滴吐出ヘッド、2…基板、2a…土台、3…撥液パターン、4…親液パターン、5…レンズ材料、6…マイクロレンズ、6a,6b,6c…レンズ材料、22…液滴
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記基板における1つの所望位置に複数の前記液滴を連続して吐出する連続吐出を、全ての前記所望位置のそれぞれに対して行う連続吐出工程と、
前記連続吐出工程の後に行われる工程であって、前記基板における前記連続吐出が行われた所望位置のそれぞれに対して、前記液滴を1滴吐出する微調整工程とを有することを特徴とするマイクロレンズの製造方法。 A method of manufacturing a microlens in which a liquid material is ejected as droplets from a nozzle, the liquid material is landed on each of a plurality of desired positions on a substrate, and the liquid material is cured to form a plurality of microlenses on the substrate. And
A continuous discharge step of continuously discharging a plurality of droplets to one desired position on the substrate for each of all the desired positions;
And a fine adjustment step for discharging one droplet of the droplet to each of the desired positions where the continuous discharge is performed on the substrate. Manufacturing method of a micro lens.
前記微調整工程は、全ての前記所望位置に前記1滴吐出した後に、該一滴吐出が行われた所望位置についての外観検査をする第2検査工程を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のマイクロレンズの製造方法。 The continuous discharge step has a first inspection step of performing an appearance inspection on the desired position after the continuous discharge after the continuous discharge at all the desired positions,
4. The fine adjustment step includes a second inspection step of performing an appearance inspection on a desired position where the one drop is discharged after discharging the one drop to all the desired positions. The manufacturing method of the microlens as described in any one of these.
An electronic apparatus comprising the microlens according to claim 14.
Priority Applications (1)
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JP2004334620A JP2006142609A (en) | 2004-11-18 | 2004-11-18 | Microlens, its manufacturing method and electronic device |
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2004
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