JP2009113311A - Manufacturing process of micro-lens array - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はマイクロレンズアレイの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a microlens array.
マイクロレンズアレイは、液晶プロジェクター内部の液晶パネルやデジタルカメラに搭載されるCCD等の固体撮像素子の集光力を補うための手段として使用されている光学素子である。 The microlens array is an optical element that is used as a means for supplementing the light collecting power of a solid-state imaging device such as a CCD mounted on a liquid crystal panel or a digital camera inside the liquid crystal projector.
また、近年、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子が自発光型ディスプレイや平面発光の特徴を活かした大面積照明の候補として、盛んに研究が行なわれている。その素子においても、マイクロレンズアレイはその光取り出し効率を向上させることのできる光学素子として、非特許文献1及び非特許文献2で提示されている。これによれば、一般的な有機EL素子の構成では20%程度の光取り出し効率が理論上の最大値であるのに対して、マイクロレンズアレイの適用により、約1.5倍となる30%程度の向上が可能であることがシミュレーションにより示されている。
In recent years, organic electroluminescence (EL) elements have been actively studied as candidates for large-area illumination utilizing the characteristics of self-luminous displays and flat light emission. Also in that element, Non-Patent
こうした有用なマイクロレンズの製造方法はこれまでにいくつか示されている。例えば、バイトで金属板などを精密に切削することで、モールド用金型を彫刻製造した後、そこに樹脂又はガラスを流し込んで成形する機械的な方法がある。また、フォトリソグラフィなどの微細加工技術により、所定の位置にパターニングされたレジストを加熱溶融して半球状構造とし、マイクロレンズとなすレジストリフロー法などがある。 Several methods for producing such useful microlenses have been shown so far. For example, there is a mechanical method in which a metal mold or the like is engraved and manufactured by precisely cutting a metal plate or the like with a cutting tool, and then a resin or glass is poured into the mold. In addition, there is a registry flow method in which a resist patterned at a predetermined position is heated and melted into a hemispherical structure by a microfabrication technique such as photolithography to form a microlens.
しかしながら、前者の機械的方法によれば、加工時間が長くなるのに加えて、切削できるサイズも10μm程度と限られてしまう。また、加工サイズが小さいほど加工時間が増大し、必要なバイトの機械精度も高くなるため高コストとなってしまう課題が生じていた。この課題は特に大面積のモールドを製造する時には顕著なものとなってしまう。 However, according to the former mechanical method, in addition to a long processing time, the size that can be cut is limited to about 10 μm. Further, the smaller the machining size, the longer the machining time, and the higher the machine precision of the required tool, resulting in higher costs. This problem becomes particularly noticeable when a large-area mold is manufactured.
また、レジストリフロー法では、作成できるレンズのサイズは数ミクロン以下も可能であるが、やはり大面積のモールド作成には大型の露光装置が必要となり低コストでの製造は困難である。さらに、レジストリフロー法は、パターニングされたレジストの加熱による溶融・流動現象に基づくため、レンズ間距離を近づけることが困難であり、高いフィルファクターをもったマイクロレンズアレイの製造は容易ではないのが現状である。 In the registry flow method, the size of a lens that can be produced can be several microns or less. However, a large-sized exposure apparatus is required for producing a large-area mold, and it is difficult to manufacture at a low cost. Furthermore, since the registry flow method is based on the melting and flow phenomenon caused by heating of the patterned resist, it is difficult to reduce the distance between the lenses, and it is not easy to manufacture a microlens array having a high fill factor. Currently.
しかし、有機EL素子を一例にとっても、ディスプレイや照明用途として、ますます、大面積化していく傾向にあり、それに対応したマイクロレンズアレイ及びそのモールドは重要となっている。そのため、低コストで大面積かつ高いフィルファクターを持ったマイクロレンズアレイを製造する新しい方法が模索され始めている。 However, even with an organic EL element as an example, there is a tendency to increase in area as a display or illumination application, and a corresponding microlens array and its mold are important. Therefore, a new method for manufacturing a microlens array having a large area and a high fill factor at low cost has begun to be sought.
例えば、非特許文献3に示されたブレスフィギュアテンプレート法がある。これは、ポリカーボネートなどの高分子と界面活性剤をジクロロメタンなどの揮発性溶媒に溶かしたものを基板に塗布し、高湿チャンバーに設置し、溶媒を揮発させると多孔質高分子薄膜が形成されるというものである。生成した多孔質高分子薄膜をモールドとして、樹脂を流し込み硬化させた後、樹脂を剥離してマイクロレンズアレイとして用いる。この方法は、ジクロロメタンが揮発する際に大気中の水分子が凝縮して生成する水滴が界面活性剤を介して最密充填した構造をとることに基づく。低コストで大面積への展開が可能であるが、いくぶん水滴サイズの均一性が劣るので、ディスプレイや照明に適用した場合、輝度分布に不均一が生じる恐れがある。さらには、レンズ部に対応する凹型の中心間のピッチ調整といった設計上のパラメータ変更も困難である。
For example, there is a breath figure template method disclosed in Non-Patent
また、特許文献1には直径100ミクロン前後の粒子を鋳型とする方法が開示されている。この方法は、所定の直径の粒子を所定のピッチで先ず粒子固定基材に配列させ、この粒子固定基材を未硬化のUV硬化樹脂を塗布した基材に所定の深さで浸漬し、UV照射により硬化後、粒子を除去してマイクロレンズアレイ用のモールドとするものである。特許文献中の実施例には、直径100ミクロン前後のニッケル、ガラス、蝋からなる粒子を用いてマイクロレンズアレイ用のモールドを製造した旨が記載されている。これによれば、粒子の単分散性を確保しておけば、上述のブレスフィギュアテンプレート法よりも均一なレンズサイズを有するモールドを、低コストで大面積に作成することができる。しかし、予め所定のピッチで粒子を配置することが工程上、必要であるにも関わらず、その配置法については詳細な記述はなされていない。
つまり、100ミクロン以下のサイズの粒子を数ミクロンの精度で所定の位置に配置することそのものが容易ではない。特に、粒子の直径が小さくなるほど、この課題は顕著となる。もし、粒子の配置にマイクロマニュピレータなどの機械的手法を用いれば、結局、多数の粒子を大面積に高精度で配置するために長時間の加工が必要となり現実的ではない。また、非特許文献4に開示されているように粒子を所定位置へ配置するためのプロセスにフォトリソグラフィを用いれば、そもそも粒子を利用した低コストなモールド製造法という最大の利点を減ずることとなる。 That is, it is not easy to arrange particles having a size of 100 microns or less at a predetermined position with an accuracy of several microns. In particular, this problem becomes more prominent as the particle diameter decreases. If a mechanical method such as a micromanipulator is used for the arrangement of the particles, eventually, a long time is required to arrange a large number of particles in a large area with high accuracy, which is not practical. In addition, if photolithography is used in the process for disposing the particles at a predetermined position as disclosed in Non-Patent Document 4, the maximum advantage of a low-cost mold manufacturing method using the particles is reduced. .
そこで、本発明は、マイクロレンズアレイを安価に製造する方法、及びそのマイクロレンズアレイの径とピッチを設計可能にする製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a microlens array at a low cost and a manufacturing method that enables designing the diameter and pitch of the microlens array.
上述の課題を解決するための手段として、本発明は次の工程から構成されるマイクロレンズアレイの製造方法を有する。 As means for solving the above-described problems, the present invention includes a method for manufacturing a microlens array including the following steps.
まず、第1の発明は、最終的なレンズ中心間のピッチがレンズ形状決定用粒子の直径と等しくなるものに関する。 First, the first invention relates to the one in which the pitch between the final lens centers becomes equal to the diameter of the lens shape determining particles.
即ち、基板(1)にレンズ形状決定用粒子の自己組織化現象を利用して前記レンズ形状決定用粒子からなる粒子膜を形成する工程と、
基板(3)に樹脂層を形成する工程と、
粒子膜が形成された基板(1)と樹脂層が形成された基板(3)を対向させ所定の圧力でプレスする工程と、
プレス後に基板(1)と基板(3)を剥離する工程と、
レンズ形状決定用粒子をプレスすることにより生成された穴を有する基板(3)をモールドとしてマイクロレンズアレイを製造する工程と、
を含むことを特徴とする。
That is, forming a particle film composed of the lens shape determining particles on the substrate (1) using the self-organization phenomenon of the lens shape determining particles;
Forming a resin layer on the substrate (3);
A step of pressing the substrate (1) on which the particle film is formed and the substrate (3) on which the resin layer is formed to face each other with a predetermined pressure;
A step of peeling the substrate (1) and the substrate (3) after pressing;
A step of manufacturing a microlens array using a substrate (3) having a hole generated by pressing the lens shape determining particles as a mold;
It is characterized by including.
次に、第2の発明は、最終的なレンズ中心間のピッチがレンズ形状決定用粒子の直径と異なる配置をとる形態に関する。 Next, the second invention relates to a configuration in which the pitch between the final lens centers is different from the diameter of the lens for determining the lens shape.
即ち、基板(101)にピッチ決定用粒子の自己組織化現象を利用して前記ピッチ決定用粒子からなる粒子膜を形成する工程と、
基板(104)に樹脂層を形成する工程と、
粒子膜が形成された基板(101)と樹脂層が形成された基板(104)を対向させ所定の圧力でプレスする工程と、
プレス後に基板(101)と基板(104)を剥離する工程と、
ピッチ決定用粒子をプレスすることにより生成された穴を有する基板(104)をテンプレートとし、そのテンプレートにレンズ形状決定用粒子を散布することで粒子を有する粒子付テンプレートを作成する工程と、
基板(108)に樹脂層を形成する工程と、
粒子付テンプレートと前記基板(108)を対向させ所定の圧力でプレスする工程と、
プレス後に粒子付テンプレートと基板(108)を剥離する工程と、
粒子付テンプレートをプレスすることにより生成された穴を有する基板(108)をモールドとしてマイクロレンズアレイを製造する工程と、
を含むことを特徴とする。
That is, forming a particle film composed of the pitch determining particles on the substrate (101) using a self-organization phenomenon of the pitch determining particles;
Forming a resin layer on the substrate (104);
A step of pressing the substrate (101) on which the particle film is formed and the substrate (104) on which the resin layer is formed to face each other with a predetermined pressure;
Separating the substrate (101) and the substrate (104) after pressing;
A step of creating a template with particles having particles by using the substrate (104) having holes generated by pressing the particles for pitch determination as a template and dispersing the particles for determining the lens shape on the template;
Forming a resin layer on the substrate (108);
Pressing the template with particles and the substrate (108) against each other with a predetermined pressure;
Peeling the template with particles and the substrate (108) after pressing;
Producing a microlens array using a substrate (108) having holes generated by pressing a template with particles as a mold;
It is characterized by including.
本発明によれば、マイクロレンズアレイを安価に製造する方法、及びそのマイクロレンズアレイの径とピッチを設計可能にする製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a microlens array at a low cost and a manufacturing method that enables designing the diameter and pitch of the microlens array.
本発明を実施するための最良の形態について、図を参照しながら工程ごとに以下に示す。 The best mode for carrying out the present invention will be described below for each process with reference to the drawings.
<実施形態1>
先ず、レンズ中心間のピッチが粒子の直径と等しくなるような配置に関する第1の発明について説明する。
<
First, the first invention relating to an arrangement in which the pitch between the lens centers is equal to the diameter of the particles will be described.
図1は第1の発明の工程を示すものである。 FIG. 1 shows the process of the first invention.
第1工程は、基板1にレンズ形状決定用粒子膜を形成する工程である。所定の直径DLをもったレンズ形状決定用粒子2を溶媒に分散させ、粒子分散液とする。このとき、用いる粒子のCV値(粒子の平均直径に対する標準偏差の割合)が10%未満、好ましくは5%未満であることが望ましい。CV値が前記範囲を超えて大きくなるほど、最終的に生成する粒子膜の構造に欠陥が多くなるためである。粒子分散液の粒子濃度は塗布面積を考慮して適宜調整すればよいが、生成する粒子膜が単層の粒子膜になるようにすることが望ましい。粒子膜中に多層構造になる部位が存在した場合、後のプレス工程で多層構造部位のレンズ形状決定用粒子に圧力が集中し、基板の破壊、あるいは、その周辺部に十分な圧力が印加されず所望の深さの穴を有するモールドを得ることができないからである。
The first step is a step of forming a lens shape determining particle film on the
図1(a)のように、粒子分散液を基板1に塗布し、乾燥させる。乾燥過程で、粒子間に毛管力に起因する自己組織化現象が起こり、レンズ形状決定用粒子2が密にパッキングした粒子膜が形成される(図1(b))。
As shown in FIG. 1A, the particle dispersion is applied to the
ここで、自己組織化現象とは、粒子の分散液を基板に塗布後、溶媒が乾燥する際に微粒子間に生じる毛管力を駆動力として粒子が密にパッキングする現象を指す。 Here, the self-organization phenomenon refers to a phenomenon in which particles are densely packed using a capillary force generated between the fine particles when the solvent is dried after the particle dispersion is applied to the substrate.
なお、基板1は、後のプレス工程における加熱温度で変形しない素材であればよく、ガラス、シリコンウェハーが望ましい。
In addition, the board |
第2工程は、基板3に樹脂層4を形成する工程である。樹脂層4の形成にはスピンコート法やディップ法などの塗布法、あるいは蒸着法など通常用いられる形成方法を利用すればよい。樹脂は熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂のいずれかを選択すればよいが、樹脂のガラス転移点又は融点が使用する粒子のガラス転移点又は融点を超えてはならない。また樹脂層4の膜厚は予め目標とする所望の穴の深さと同じに設定しておくことが望ましい。これにより、後のプレス時に基板1を基板3の表面に突き当てればよいだけとなり、プレスの精密制御が不要となる。
The second step is a step of forming the resin layer 4 on the
第3工程は、プレス工程である。粒子膜が形成された基板1と、樹脂層4が形成された基板3を対向させる(図1(c))。その後、所定の圧力でプレスする(図1(d))。プレスは樹脂のガラス転移点以上の温度に加熱し、樹脂を軟化流動させることで行なう。プレス後、冷却し樹脂を固化させる。ここで、所定の圧力とは、基板1上の粒子膜が基板3の表面に接触するに足る最小の圧力以上、また基板1もしくは基板3が破壊されてしまう上限の圧力以下の圧力範囲を指す。
The third step is a pressing step. The
第4工程は、剥離工程である。図1(e)のように基板1と基板3を剥離する。剥離後、基板3に残存する粒子は適当な溶媒中での超音波洗浄による脱離あるいは、粒子を溶解する溶媒でエッチングしてもよい。
The fourth step is a peeling step. The
第5工程は、基板をモールドとしてマイクロレンズアレイを製造する工程である。これは、プレス後、形成された穴をもつ基板3をモールド5として利用する。モールド5に剥離処理を行った後に樹脂6を注入して硬化させる(図1(f))。その後、樹脂をピールして、穴形状を反映したマイクロレンズアレイ7を得る(図1(g))。あるいは、別途、樹脂をコーティングした基板にモールドを押付けた後に硬化させる手法をとってもよい。
The fifth step is a step of manufacturing a microlens array using the substrate as a mold. This uses the
自己組織化現象を利用してレンズ形状決定用粒子2を規則的に密な状態で基板1に配列することができ、この基板1を樹脂が形成された基板3に押し付けるだけで、モールドを製造することができる。そのため、このモールドを用いて安価にマイクロレンズアレイを製造することができる。
By utilizing the self-organization phenomenon, the lens shape determining particles 2 can be regularly arranged on the
<実施形態2>
次に、レンズ中心間のピッチがレンズ形状決定用粒子の直径と異なるような配置をとる形態に関する第2の発明について説明する。
<Embodiment 2>
Next, a second invention relating to an arrangement in which the pitch between the lens centers is different from the diameter of the lens for determining the lens shape will be described.
第2の発明は、レンズ形状決定用粒子を所定の位置に誘導するためのテンプレートをピッチ決定用粒子の自己組織化現象により作成する工程を第1の発明の前段階として有することを特徴としている。すなわち、第1の発明では、その第1工程において、用いる基板1が平坦であるため自己組織化現象を経て形成される粒子膜の構造はレンズ形状決定用粒子が相互に接触した構造となる。そのため、基板3に生成する穴の中心間ピッチはレンズ形成決定用粒子の直径と等しくなりレンズの径とレンズ間ピッチを独立に選択することはできない。そこで、次の工程を第1の発明の前段階に加える。
The second invention is characterized by having a step of creating a template for guiding the lens shape determining particles to a predetermined position by the self-organization phenomenon of the pitch determining particles as a previous step of the first invention. . That is, in the first invention, in the first step, since the
図2は第2の発明の工程を示したものである。 FIG. 2 shows the process of the second invention.
工程Aは、基板101にピッチ決定用粒子102を自己組織化現象を利用して密にパッキングして配置する工程である。直径Dpを有するピッチ決定用粒子102を第1の発明の第1工程と同様の方法で基板101に塗布し(図2(a))、粒子膜とする(図2(b))。
Step A is a step in which pitch determining
工程Bは、基板104に樹脂層103を形成する工程である。第1の発明の第1工程と同様の方法で基板104に樹脂層103を形成すればよい。但し、工程Bで用いる樹脂103のガラス転移点(TB)は、後の工程で用いる樹脂107のガラス転移点(T2)よりも高いことが望ましい。TB<T2の場合、後のプレス工程において、レンズ形状決定用粒子をトラップしている樹脂が溶融し、粒子の位置ずれを引き起こす原因となるためである。
Step B is a step of forming the
工程Cは、レンズ形状決定用粒子106を所定の位置に誘導するためのテンプレートを作成する工程である。第1の発明の第3工程と同様の方法で行い、ピッチ決定用粒子102からなる粒子膜が形成された基板101と、樹脂層103が形成された基板104を対向させ(図2(c))、所定の圧力でプレスする(図2(d))。第1の発明の第4工程と同様に剥離することで(図2(e))、レンズ形状決定用粒子106を所定の位置に誘導するための粒子付テンプレート(以下、単にテンプレートという。)105が完成する。
Step C is a step of creating a template for guiding the lens
ここで、自己組織化現象とは上述と同義である。また、ピッチ決定用粒子102とはテンプレート上の穴のピッチと対応した直径を有する粒子であり、レンズ形状決定用粒子106とは最終的なレンズ球面と対応した形状を有する粒子のことである。
Here, the self-organization phenomenon has the same meaning as described above. The
このような工程Aから工程Cを経て完成したテンプレート105を、第1の発明における基板1の代替として利用し、第1の発明の第1工程を実施する。すなわち、レンズ形状決定用粒子106の分散液をテンプレート105上に散布し、乾燥させる。これにより、レンズ形状決定用粒子106は乾燥過程でテンプレート105の穴にトラップされて、ピッチ決定用粒子102の直径となる距離を間隔とする図2(f)に示すようなパターンに分布される。
The
また、図3にテンプレートの上面図及び側面図を示した。この分布過程において、テンプレートの穴の深さ、すなわち対応する樹脂層の膜厚(T)は、大きい方が粒子のトラップに効果的である。しかし、レンズ形状決定用粒子の直径をDL、ピッチ決定用粒子直径をDpとしたとき、膜厚(T)は下記の式1を満たすことが望ましい。これは、テンプレートの穴の直径がレンズ形状決定用粒子の直径の二倍を超える幾何条件から規定されるものである。この範囲をTが超えると、テンプレートの穴にレンズ形状決定用粒子が誘導される際、単一粒子ではなく複数粒子がトラップされやすくなり、穴1つに粒子1つという一対一の対応がとれなくなる。
FIG. 3 shows a top view and a side view of the template. In this distribution process, the larger the hole depth of the template, that is, the corresponding resin layer thickness (T), is more effective for trapping particles. However, when the diameter of the lens for determining the lens shape is D L and the particle diameter for determining the pitch is D p , it is desirable that the film thickness (T) satisfies the following
<式1> T<(Dp−(Dp 2−4DL 2)0.5)/2 <Formula 1> T <(D p - (D p 2 -4D L 2) 0.5) / 2
以下、第1の発明の第2工程から第5工程を同様に実施することで、レンズ間のピッチが粒子の直径と異なるような配置をとるマイクロレンズアレイ111を作成することができる。すなわち、基板108に樹脂層107を形成する工程を実施する。その後、レンズ形状決定用粒子106がトラップされたテンプレート105を、樹脂層107がコートされた基板108に対向させ所定の圧力でプレスし、剥離することで、レンズ形状決定用粒子106の形状が反映されたモールド109が完成する。モールド109に剥離処理を行った後に樹脂110を注入して硬化させる。その後、樹脂110をピールして、穴形状を反映したマイクロレンズアレイ111を得る。あるいは、別途、樹脂をコーティングした基板にモールドを押付けた後に硬化させる手法をとってもよい。
Hereinafter, the microlens array 111 having an arrangement in which the pitch between the lenses is different from the diameter of the particles can be created by similarly performing the second to fifth steps of the first invention. That is, a step of forming the
自己組織化現象を利用してピッチ決定用粒子102を規則的に密な状態で基板101に配列し、この基板101を樹脂103が形成された基板104に押し付けるだけで、テンプレート105を製造することができる。そして、このテンプレート105の穴にレンズ形状決定用粒子106を配置するだけで、モールド109が完成する。そのため、このモールドを用いて安価にマイクロレンズアレイを製造することができる。
Using the self-organization phenomenon, the
上記した実施形態1、2を使い分けることで、マイクロレンズアレイの径とピッチを設計可能である。 By properly using the first and second embodiments, the diameter and pitch of the microlens array can be designed.
<実施例1>
レンズ形状決定用粒子2としてシリカ微粒子(DL=11μm)をエタノールに分散させ、0.5wt%のシリカ微粒子エタノール分散液を得た。基板1として、UVオゾン洗浄済みのスライドガラスを選んだ。このスライドガラスに粒子分散液をドロップキャストし、室温にて約3分乾燥させた後に、自己組織化現象に伴う粒子膜が得られた。得られた粒子膜の光学顕微鏡写真を図4に示す。
<Example 1>
Silica fine particles (D L = 11 μm) were dispersed in ethanol as the lens shape determining particles 2 to obtain a 0.5 wt% silica fine particle ethanol dispersion. As the
粒子膜は六方最密充填を基本とした構造をしており、いくつかの領域で粒子が欠損した点欠陥や線欠陥がみられる自己組織化現象によって生成する特徴的なパターンを有していた。 The particle film has a structure based on hexagonal close-packing, and has a characteristic pattern generated by self-organization phenomenon in which point defects and line defects in which particles are missing in some regions. .
次に基板3としてSiO2膜付シリコンウェハーを、樹脂4としてポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂を選択し、スピンコート法で膜厚2.8μmのポリメチルメタクリレート樹脂をSiO2膜付シリコンウェハーにコーティングした。
Next, silicon wafer with SiO 2 film is selected as
得られた粒子膜付の基板1とポリメチルメタクリレート樹脂がコートされた基板3を対向させ、ナノインプリントプレス装置(明昌機工(株)製)のモールドホルダーと被転写基板用ホルダーにそれぞれセットし、プレスした。プレス条件は、110℃の加温状態でPMMA樹脂を軟化流動させ、3kNのプレス力で5分間プレスした。押付けた状態で室温まで冷却した後、基板1と基板3を引き離し、規則的な穴が並んだ基板、すなわちマイクロレンズアレイ用モールド5が得られた。得られたマイクロレンズアレイ用モールド5の光学顕微鏡写真を図5に示す。図5から分かるように元の粒子膜の構造を反映した穴の配列構造になっていることがわかる。
The obtained
このマイクロレンズアレイ用モールド5にフッ素系剥離材であるOPTOOL DSX(ダイキン工業(株)製)で表面処理を行なった。次に、SILPOT184(東レダウコーニング(株)製)とCATALYST SILPOT184(東レダウコーニング(株)製)を重量比10:1で混合したポリジメチルシロキサンを流し込み、130℃で6時間加熱した。硬化後にポリジメチルシロキサン膜をモールドから剥離してマイクロレンズアレイ7を得た。得られたマイクロレンズアレイ7の走査型電子顕微鏡写真を図6に示す。図6から分かるようにマイクロレンズアレイ用モールド5の穴構造を反転したレンズ形状が得られている。 The microlens array mold 5 was subjected to a surface treatment with OPTOOL DSX (produced by Daikin Industries, Ltd.), which is a fluorine-based release material. Next, polydimethylsiloxane in which SILPOT184 (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) and CATALYST SILPOT184 (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) were mixed at a weight ratio of 10: 1 was poured and heated at 130 ° C. for 6 hours. After curing, the polydimethylsiloxane film was peeled from the mold to obtain a microlens array 7. A scanning electron micrograph of the obtained microlens array 7 is shown in FIG. As can be seen from FIG. 6, a lens shape obtained by inverting the hole structure of the microlens array mold 5 is obtained.
また、得られたマイクロレンズアレイがレンズとしての機能を有していることを確認するため投影実験を行なった。投影実験は、図7に示すような構成で、文字「3」が刻印されたマスク201上にマイクロレンズアレイ202を載せ、マスク下部から白色光を照射し、レンズ上部から対物レンズ203をセットし光学顕微鏡で、縮小された像を確認する方法で行なった。得られた投影像を図8に示す。図8から分かるように、縮小された像が明確に確認された。これより、得られたマイクロレンズアレイはレンズとしての機能を有していることが確認された。
In addition, a projection experiment was performed to confirm that the obtained microlens array had a function as a lens. In the projection experiment, the
<実施例2>
ピッチ決定用粒子102としてシリカ微粒子(DL=11μm)をエタノールに分散させ、0.5wt%のシリカ微粒子エタノール分散液を得た。基板101として、UVオゾン洗浄済みのスライドガラスを選んだ。このスライドガラスに粒子分散液をドロップキャストし、室温にて約3分乾燥させた後に、自己組織化現象に伴う粒子膜が得られた。
<Example 2>
Silica fine particles (D L = 11μm) is dispersed in ethanol as the
次に基板104としてSiO2膜付シリコンウェハーを、樹脂103としてポリイミド樹脂を選択した。スピンコート法で膜厚3.2μmのポリイミド前駆体をSiO2膜付シリコンウェハーにコーティングした後、室温で乾燥させた。
Next, a silicon wafer with a SiO 2 film was selected as the
得られた粒子膜付の基板104とポリイミド前駆体薄膜がコートされた基板103を対向させ、ナノインプリント装置(明昌機工(株)製)のモールドホルダーと被転写基板用ホルダーにそれぞれセットし、プレスした。プレス条件は、3kNのプレス力でプレスした状態で300℃1時間加熱した。押付けた状態で室温まで冷却した後、基板104と基板101を引き離し、規則的な穴が並んだ基板、すなわちテンプレート105が得られた。
The obtained
レンズ形状決定用粒子106としてシリカ微粒子(DP=6.0μm)をエタノールに分散させ、0.1wt%のシリカ微粒子エタノール分散液を得た。先ほど得られたテンプレート105に粒子分散液をドロップキャストし、室温にて約3分乾燥させた後に、粒子膜が得られた。テンプレート105にトラップされる粒子数が少ない場合は、ドロップキャストを繰り返した。得られた粒子膜は、図9に示すように、テンプレート105に予めピッチ決定用粒子の陥没痕として形成されていた穴にレンズ形状決定用粒子106がトラップされた構造となっていた。
Silica fine particles (D P = 6.0 μm) were dispersed in ethanol as the lens
以下、レンズ形状決定用粒子106が配置されたテンプレート105をモールドとした。そして、膜厚2.0μmのポリメチルメタクリレート樹脂がコートされたSiO2膜付シリコンウェハーを基板108として、実施例1と同様の工程を経ることでマイクロレンズアレイ111を得ることができた。
Hereinafter, the
<比較例1>
レンズ形状決定用粒子106として直径の異なるシリカ微粒子(DP=4.3μm)を使用する以外は、実施例2と同様の工程でテンプレートを作成した。この場合、樹脂層の膜厚Tは式1の範囲を超えている。実際に図10に得られたテンプレートにシリカ微粒子の分布した光学顕微鏡写真像を示す。図10からわかるように、一つの穴に複数個のレンズ形状用粒子がトラップされてしまい、穴1つに粒子1つの配置が困難となった。
<Comparative Example 1>
A template was prepared in the same manner as in Example 2 except that silica fine particles having different diameters (D P = 4.3 μm) were used as the lens
1 基板
2 レンズ形状決定用粒子
3 基板
4 樹脂層
5 モールド
6 樹脂
7 マイクロレンズアレイ
101 基板
102 ピッチ決定用粒子
103 樹脂層
104 基板
105 テンプレート
106 レンズ形状決定用粒子
107 樹脂層
108 基板
109 モールド
110 樹脂
111 マイクロレンズアレイ
201 マスク
202 マイクロレンズアレイ
203 対物レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
基板(3)に樹脂層を形成する工程と、
粒子膜が形成された基板(1)と樹脂層が形成された基板(3)を対向させ所定の圧力でプレスする工程と、
プレス後に基板(1)と基板(3)を剥離する工程と、
レンズ形状決定用粒子をプレスすることにより生成された穴を有する基板(3)をモールドとしてマイクロレンズアレイを製造する工程と、
を含むことを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法。 Forming a particle film composed of the lens shape determining particles on the substrate (1) using a self-organization phenomenon of the lens shape determining particles;
Forming a resin layer on the substrate (3);
A step of pressing the substrate (1) on which the particle film is formed and the substrate (3) on which the resin layer is formed to face each other with a predetermined pressure;
A step of peeling the substrate (1) and the substrate (3) after pressing;
A step of manufacturing a microlens array using a substrate (3) having a hole generated by pressing the lens shape determining particles as a mold;
The manufacturing method of the micro lens array characterized by the above-mentioned.
基板(104)に樹脂層を形成する工程と、
粒子膜が形成された基板(101)と樹脂層が形成された基板(104)を対向させ所定の圧力でプレスする工程と、
プレス後に基板(101)と基板(104)を剥離する工程と、
ピッチ決定用粒子をプレスすることにより生成された穴を有する基板(104)をテンプレートとし、そのテンプレートにレンズ形状決定用粒子を散布することで粒子を有する粒子付テンプレートを作成する工程と、
基板(108)に樹脂層を形成する工程と、
粒子付テンプレートと前記基板(108)を対向させ所定の圧力でプレスする工程と、
プレス後に粒子付テンプレートと基板(108)を剥離する工程と、
粒子付テンプレートをプレスすることにより生成された穴を有する基板(108)をモールドとしてマイクロレンズアレイを製造する工程と、
を含むことを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法。 Forming a particle film composed of the pitch determining particles on the substrate (101) using a self-organization phenomenon of the pitch determining particles;
Forming a resin layer on the substrate (104);
A step of pressing the substrate (101) on which the particle film is formed and the substrate (104) on which the resin layer is formed to face each other with a predetermined pressure;
Separating the substrate (101) and the substrate (104) after pressing;
A step of creating a template with particles having particles by using the substrate (104) having holes generated by pressing the particles for pitch determination as a template and dispersing the particles for determining the lens shape on the template;
Forming a resin layer on the substrate (108);
Pressing the template with particles and the substrate (108) against each other with a predetermined pressure;
Peeling the template with particles and the substrate (108) after pressing;
Producing a microlens array using a substrate (108) having holes generated by pressing a template with particles as a mold;
The manufacturing method of the micro lens array characterized by the above-mentioned.
<式1> T<(Dp−(Dp 2−4DL 2)0.5)/2 When the diameter of the pitch determining particles is D p , the diameter of the lens shape determining particles is D L , and the film thickness of the resin layer formed on the substrate (104) is T, the following formula 1 is satisfied. The manufacturing method of the micro lens array of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
<Formula 1> T <(D p - (D p 2 -4D L 2) 0.5) / 2
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