JP2011059156A - Method of manufacturing microlens array and microlens array manufactured by the method - 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およびその方法により製造されたマイクロレンズアレイに関する。 The present invention relates to a microlens array manufacturing method and a microlens array manufactured by the method.
スクリーン上に、画像を投影する投射型表示装置が知られている。
このような投射型表示装置では、その画像形成に主として液晶パネル(液晶光シャッター)が用いられている。この液晶パネルは、例えば、各画素を制御する薄膜トランジスター(TFT)と画素電極とを有する液晶駆動基板(TFT基板)と、ブラックマトリックスや共通電極等を有する液晶パネル用対向基板とが、液晶層を介して接合された構成となっている。このような構成の液晶パネル(TFT液晶パネル)では、液晶パネル用対向基板の画素となる部分以外のところにブラックマトリックスが形成されているため、液晶パネルを透過する光の領域は制限される。このため、光の透過率が下がる。
A projection display device that projects an image on a screen is known.
In such a projection display device, a liquid crystal panel (liquid crystal light shutter) is mainly used for image formation. In this liquid crystal panel, for example, a liquid crystal driving substrate (TFT substrate) having a thin film transistor (TFT) for controlling each pixel and a pixel electrode, and a counter substrate for a liquid crystal panel having a black matrix, a common electrode, etc. It becomes the structure joined via. In the liquid crystal panel having such a configuration (TFT liquid crystal panel), since the black matrix is formed in a portion other than the portion of the counter substrate for the liquid crystal panel, the region of light transmitted through the liquid crystal panel is limited. For this reason, the light transmittance decreases.
かかる光の透過率を高めるべく、液晶パネル用対向基板には、各画素に対応する位置に多数の微小なマイクロレンズが設けられたものが知られている。これにより、液晶パネル用対向基板を透過する光は、ブラックマトリックスに形成された開口に集光され、光の透過率が高まる。このようなマイクロレンズを形成する方法として、例えば、複数のマイクロレンズ形成用凹部を有する凹部付き基板に、未硬化の光硬化性樹脂を供給し、平滑な透明基板(カバーガラス)を接合し、押圧・密着させ、その後、樹脂を硬化させる方法、いわゆる2P法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In order to increase the light transmittance, a counter substrate for a liquid crystal panel is known in which a large number of microlenses are provided at positions corresponding to each pixel. Thereby, the light which permeate | transmits the opposing board | substrate for liquid crystal panels is condensed by the opening formed in the black matrix, and the transmittance | permeability of light increases. As a method for forming such a microlens, for example, an uncured photocurable resin is supplied to a substrate with recesses having a plurality of recesses for forming microlenses, and a smooth transparent substrate (cover glass) is joined. A so-called 2P method is known in which a resin is cured by pressing and intimate contact (see, for example, Patent Document 1).
しかし、特許文献1にかかる方法では、マイクロレンズ基板の形成に樹脂材料を用いるため、十分な耐久性を有するマイクロレンズ基板を得るのが困難であった。特に、2P法で用いられる光硬化性樹脂は、短波長の光による樹脂材料の劣化等が生じやすいため、十分な耐光性が得られない場合がある。また、光硬化性樹脂で構成された樹脂層と、カバーガラスと、凹部付き基板との3つの部材を用いてマイクロレンズ基板を形成することから、熱膨張率の違いによって歪み等が生じやすく、その結果、光学特性等の特性の低下が生じる可能性がある。例えば、カバーガラスの位置合わせ等の工程が必要であり、製造工程が煩雑であった。また、最適な光路長を出すためにカバーガラスの研磨を行った場合、研磨による汚れ等が生じるため、過度の洗浄工程も必要となるが、このような洗浄を行うことによって、樹脂層を構成する樹脂材料の劣化等が生じる可能性があった。その結果、品質が低下し、歩留まり低下が生じる可能性があった。 However, in the method according to Patent Document 1, since a resin material is used for forming the microlens substrate, it is difficult to obtain a microlens substrate having sufficient durability. In particular, since the photocurable resin used in the 2P method is likely to cause deterioration of the resin material due to light having a short wavelength, sufficient light resistance may not be obtained. In addition, since the microlens substrate is formed using the three members of the resin layer composed of the photocurable resin, the cover glass, and the substrate with the recesses, distortion or the like is likely to occur due to a difference in thermal expansion coefficient. As a result, characteristics such as optical characteristics may be degraded. For example, a process such as alignment of the cover glass is necessary, and the manufacturing process is complicated. In addition, when the cover glass is polished to obtain the optimum optical path length, dirt due to polishing occurs, and therefore an excessive cleaning step is required. By performing such cleaning, the resin layer is configured. There was a possibility that the resin material to be deteriorated. As a result, the quality may be reduced, and the yield may be reduced.
また、マイクロレンズの光学特性と耐久性に優れるガラス材料をマイクロレンズ材料として使用するマイクロレンズアレイの製造方法も知られている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, a microlens array manufacturing method using a glass material excellent in optical characteristics and durability of a microlens as a microlens material is also known (see, for example, Patent Document 2).
しかし、特許文献2にかかる方法であっても、レンズ基材をガラス転移点(Tg)を超えて加熱し、圧力によりマイクロレンズが形成される基板凹部に圧接する方法であるため、基板の凹部形状部に確実にレンズ基材が充填するためにはTgを大きく超えた加熱温度にしなければならないこと。圧接圧力による損傷の危険性があることなどから、マイクロレンズに用いられるガラス材料にはレンズ基板よりTgはより低温であり、なお且つ線膨張係数の差を所定の値より縮めることが求められる。この要件を満たすために、より高屈折率を求められるレンズ材料であるにも拘わらず、レンズ機能を果たすための最低限の屈折率しか実現できないものであった。 However, even in the method according to Patent Document 2, since the lens base material is heated beyond the glass transition point (Tg) and pressed against the substrate recess where the microlens is formed by pressure, the substrate recess In order for the lens base material to reliably fill the shape part, the heating temperature must greatly exceed Tg. Due to the risk of damage due to pressure contact, the glass material used for the microlens is required to have a Tg lower than that of the lens substrate and to reduce the difference in linear expansion coefficient from a predetermined value. In order to satisfy this requirement, although the lens material is required to have a higher refractive index, only a minimum refractive index for fulfilling the lens function can be realized.
しかしながら、上述の従来技術であっても、投射型表示装置に装備される液晶パネルなどでは、常時高温の使用環境下にあっても、近年の高密度画像の表示を実現する集光性能に優れたガラス製のマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイの新たな製造方法が望まれていた。 However, even with the above-described prior art, the liquid crystal panel and the like equipped in the projection display device is excellent in the light collecting performance that realizes the display of high-density images in recent years even under the always high temperature use environment. A new method for manufacturing a microlens array having a glass microlens has been desired.
本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現され得る。 The present invention can be realized as the following forms or application examples so as to solve at least one of the above-described problems.
〔適用例1〕
本適用例のマイクロレンズアレイの製造方法は、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイの製造方法であって、基板表面の一方の面側に前記マイクロレンズに対応する複数の凹部を形成する凹部形成工程と、レンズ材料の粉末を主材として混練されたペースト状のレンズ基材を、前記凹部が形成された凹部付き基板の前記凹部に充填する、レンズ基材充填工程と、充填された前記レンズ基材をガラス化させる焼成工程とを含むことを特徴とする。
[Application Example 1]
The manufacturing method of the microlens array of this application example is a manufacturing method of a microlens array having a plurality of microlenses, and forming a plurality of recesses corresponding to the microlenses on one surface side of the substrate surface A lens base material filling step of filling the concave portion of the substrate with concave portions in which the concave portions are formed with a paste-like lens base material kneaded with a powder of lens material as a main material, and the filled lens And a firing step for vitrifying the substrate.
本適用例のマイクロレンズアレイの製造方法によれば、マイクロレンズに耐久性に優れ、高屈折率のガラス材料を適用することができる。さらに、ペースト状とすることで、高い流動性を付与できるので、凹部付き基板の凹部に均一且つ微細な凹部であっても確実なレンズ材料の充填ができる。また、焼成工程は多数個のマイクロレンズアレイを投入でき、いわゆるバッチ処理により焼成できる。従って、高い生産性を実現できる。 According to the microlens array manufacturing method of this application example, a glass material having excellent durability and high refractive index can be applied to the microlens. Furthermore, since it is made paste-like, high fluidity | liquidity can be provided, Even if it is a uniform and fine recessed part in the recessed part of a board | substrate with a recessed part, filling of a lens material can be performed reliably. In the firing step, a large number of microlens arrays can be introduced, and firing can be performed by so-called batch processing. Therefore, high productivity can be realized.
〔適用例2〕
上述の適用例のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記レンズ基材は
(A)ガラス主材:45重量%以上75重量%以下
(B)バインダー:ガラス主材Aの1重量%以上10重量%以下
(C)溶剤:(A+B)の残量
を含むことを特徴とする。
[Application Example 2]
In the method for manufacturing a microlens array according to the application example described above, the lens base material is: (A) Glass main material: 45% by weight to 75% by weight (B) Binder: 1% by weight to 10% by weight of the glass main material A The following (C) Solvent: It contains the remaining amount of (A + B).
〔適用例3〕
上述の適用例のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記(A)ガラス主材は粒径10nm以上10μm以下であることを特徴とする。
[Application Example 3]
In the method for manufacturing a microlens array according to the application example described above, the (A) glass main material has a particle diameter of 10 nm to 10 μm.
上述の適用例のマイクロレンズアレイの製造方法によれば、レンズ基材に適度な流動性を付与し、凹部付き基板の凹部へのガラス材料の充填性を良好にすることが可能となる。 According to the manufacturing method of the microlens array of the application example described above, it is possible to impart appropriate fluidity to the lens base material and improve the filling property of the glass material into the recesses of the substrate with recesses.
〔適用例4〕
上述の適用例のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記レンズ基材充填工程は、スクリーン印刷により前記レンズ基材が充填されることを特徴とする。
[Application Example 4]
In the microlens array manufacturing method according to the application example described above, in the lens base material filling step, the lens base material is filled by screen printing.
この適用例によれば、凹部付き基板の凹部形成位置に対して正確にレンズ基材となるガラスペーストを充填できる。特に凹部付き基板をウエハー上に複数個形成して製造する方法であっては、個々の凹部付き基板の凹部形成位置に正確にレンズ基材が充填でき、凹部が形成されていない部分にはレンズ基材を供給しないことができる。従って、レンズ基材のガラスペーストに無駄が発生しないため、製造コスト低減を図ることができる。 According to this application example, it is possible to accurately fill the glass paste serving as the lens base material with respect to the concave portion formation position of the concave substrate. In particular, in a method of manufacturing by forming a plurality of substrates with recesses on a wafer, the lens base material can be accurately filled in the recess formation position of each substrate with recesses, and the lens is not formed on the portion where the recesses are not formed. No substrate can be supplied. Accordingly, waste is not generated in the glass paste of the lens base material, and the manufacturing cost can be reduced.
〔適用例5〕
上述の適用例のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記レンズ基材充填工程は、前記レンズ基材を、平滑面を有する基板の前記平滑面に塗布し、前記溶剤を蒸散させてグリーンシートに形成するグリーンシート成型工程と、前記グリーンシートを前記凹部付き基板の前記凹部へ押圧し充填する押圧工程とを含むことを特徴とする。
[Application Example 5]
In the microlens array manufacturing method according to the application example described above, in the lens base material filling step, the lens base material is applied to the smooth surface of a substrate having a smooth surface, and the solvent is evaporated to form a green sheet. And a pressing step of pressing and filling the green sheet into the concave portion of the substrate with concave portions.
この適用例によれば、押圧・充填されたグリーンシートの外表面部は、グリーンシート形成用の基板の平滑面を転写し形成されるため、平滑面を有している。そのため、レンズ基材(グリーンシート)焼成後も、マイクロレンズの外表面部は平滑面が維持される。従って、焼成後の平坦化や厚みだしといった研磨による後加工を必要としないため製造コストの削減を図ることができる。 According to this application example, the outer surface portion of the pressed and filled green sheet is formed by transferring the smooth surface of the green sheet forming substrate, and thus has a smooth surface. Therefore, a smooth surface is maintained on the outer surface portion of the microlens even after the lens substrate (green sheet) is fired. Therefore, since post-processing by polishing such as flattening after baking and polishing is not required, the manufacturing cost can be reduced.
〔適用例6〕
上述の適用例のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記凹部付き基板が石英ガラスであって、前記ガラス主材Aは、
酸化ケイ素(a):35〜70重量%
酸化ホウ素(b):10〜25重量%
金属酸化物(c):8〜50重量%
を主成分とし、
(a)+(b)≧50重量%
であることを特徴とする。
[Application Example 6]
In the manufacturing method of the microlens array according to the application example described above, the substrate with concave portions is quartz glass, and the glass main material A is:
Silicon oxide (a): 35 to 70% by weight
Boron oxide (b): 10 to 25% by weight
Metal oxide (c): 8 to 50% by weight
As the main component,
(A) + (b) ≧ 50% by weight
It is characterized by being.
〔適用例7〕
上述の適用例のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記金属酸化物(c)が、酸化ゲルマニウム、酸化ビスマス、酸化錫、酸化チタン、酸化鉛、酸化ガドリウム、酸化ランタン、酸化ストロンチウム、酸化アンチモン、酸化バリウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化リン、酸化砒素の単体、もしくは2種以上を含むことを特徴とする。
[Application Example 7]
In the method of manufacturing a microlens array according to the application example described above, the metal oxide (c) includes germanium oxide, bismuth oxide, tin oxide, titanium oxide, lead oxide, gadolinium oxide, lanthanum oxide, strontium oxide, antimony oxide, and oxide. It contains barium, zinc oxide, aluminum oxide, phosphorus oxide, arsenic oxide alone or in combination of two or more.
これらの適用例によれば、石英ガラスの凹部付き基板に対して、高い屈折率を有しなお且つ線膨張係数の絶対値の差が少なく、高温度域でマイクロレンズアレイを使用しても、熱膨張差によるクラックや割れなどの不良の発生を抑制することができる。 According to these application examples, a quartz glass concave substrate has a high refractive index and a small difference in absolute value of linear expansion coefficient. Even if a microlens array is used in a high temperature range, The occurrence of defects such as cracks and cracks due to the difference in thermal expansion can be suppressed.
〔適用例8〕
上述の適用例によって製造されたマイクロレンズアレイである。
この適用例によれば、特に長時間の高温環境におかれる投射型表示装置の液晶ライトバルブに使用される液晶パネルに好適である。
[Application Example 8]
It is the microlens array manufactured by the above-mentioned application example.
According to this application example, it is particularly suitable for a liquid crystal panel used for a liquid crystal light valve of a projection display device that is placed in a high temperature environment for a long time.
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
(第1実施形態)
図1は本発明にかかる一実施形態である、マイクロレンズアレイの概略図を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のL−L’断面図である。マイクロレンズアレイ10は、複数のマイクロレンズ11に対応する複数の凹部12aを備えた凹部付き基板12にマイクロレンズ基材を固着しマイクロレンズ11を形成している。マイクロレンズ11の材料は凹部付き基板12の材料に対して高屈折率材を使うことにより、図1(b)における凹部付き基板12側の外部Qから入射される光を、マイクロレンズ11側の外部に出射する際に屈折によりP方向に集光する機能を持つ。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
1A and 1B are schematic views of a microlens array according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is an LL ′ cross-sectional view of FIG. In the
図2は本実施形態の製造フローチャートを示す。
〔レンズ基材調整工程〕
マイクロレンズ11となる材料を調整する。材料は、微粒子状のレンズ用ガラス主材と、ガラス主材を繋ぐための主に樹脂成分からなるバインダーと、可塑剤と、溶剤とを混合しペースト状に調整する(S101)。各材料の配合は後述するレンズ基材充填工程(S103)における充填手段(方法)によって、好適な配合割合を決定する。この場合、
(A)ガラス主材:45重量%以上75重量%以下
(B)バインダー:ガラス主材Aの1重量%以上10重量%以下
(C)溶剤:(A+B)の残量
の範囲で決定される。好ましくは、ガラス主材が65重量%、バインダーが3重量%、残量を溶剤として調整された材料である。なお、高い流動性を必要とする充填方法であれば、ガラス主材は少なくする。流動性を必要としない充填方法であれば、ガラス主材を多くすれば良い。
FIG. 2 shows a manufacturing flowchart of the present embodiment.
[Lens substrate adjustment process]
The material for the
(A) Glass main material: 45% by weight or more and 75% by weight or less (B) Binder: 1% by weight or more and 10% by weight or less of glass main material A (C) Solvent: Determined by the range of the remaining amount of (A + B). . Preferably, the glass main material is 65% by weight, the binder is 3% by weight, and the material is adjusted using the remaining amount as a solvent. If the filling method requires high fluidity, the glass main material is reduced. If the filling method does not require fluidity, the glass main material may be increased.
ガラス主材は後述の凹部付き基板の材料に対して高屈折率であり、線膨張係数の絶対値の差が少ないものであれば限定されない。例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、クラウンガラス、カリウムガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラスと酸化ビスマスを主成分としたビスマス系ガラス、ホウケイ酸ガラスと酸化ゲルマニウムを主成分とした酸化ゲルマニウム系ガラス等から選択される。凹部付き基板の材料が石英ガラスである場合、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラスと酸化ビスマスを主成分としたビスマス系ガラス、ホウケイ酸ガラスと酸化ゲルマニウムを主成分とした酸化ゲルマニウム系ガラスがガラス主材として好ましい。 The glass main material is not limited as long as it has a high refractive index with respect to the material of the substrate with recesses described below and has a small difference in absolute value of the linear expansion coefficient. For example, soda glass, crystalline glass, crown glass, potassium glass, lead glass, borosilicate glass, bismuth glass mainly composed of borosilicate glass and bismuth oxide, germanium oxide mainly composed of borosilicate glass and germanium oxide It is selected from system glass. When the material of the substrate with recesses is quartz glass, borosilicate glass, bismuth glass mainly composed of borosilicate glass and bismuth oxide, and germanium oxide glass mainly composed of borosilicate glass and germanium oxide are glass main materials. As preferred.
また、ガラス主材の粒径は、流動性を確保するため10μm以下であることが好ましい。しかし粒径をより微細化することは、製品製造上は好ましいが、ガラス微粒子の製造上からは、装置コストや長い製造工程を経なければならないなど、製造コストは大幅に上昇し、また粒径の均一化もより困難となってくる。従って、微粒子製造の制限からも10nm以上の粒径であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the particle size of a glass main material is 10 micrometers or less in order to ensure fluidity | liquidity. However, making the particle size finer is preferable in terms of product manufacturing, but from the viewpoint of manufacturing glass particles, the manufacturing cost has increased significantly, such as equipment costs and a long manufacturing process. It becomes more difficult to equalize. Therefore, it is preferable that the particle diameter is 10 nm or more from the limitation of fine particle production.
バインダーは樹脂成分であれば特に限定はされないが、ガラス材微粒子を繋ぎ止める性能に加え、後述の焼成工程において確実に蒸散される物で無ければならない。例えば、ポリビニルブチラール(PVB)、セルロース系樹脂等が好適に使用できる。 The binder is not particularly limited as long as it is a resin component, but it must be a material that can be surely evaporated in the firing step described below, in addition to the ability to keep glass material fine particles. For example, polyvinyl butyral (PVB), cellulose resin, and the like can be suitably used.
溶剤としては、低沸点タイプのエタノール、アセトン、中沸点タイプのブタノール、トルエン、高沸点タイプのイソホロン、ターピネオールなどが挙げられる。ペースト材料には好ましくは、高沸点タイプの溶剤などを単体、もしくは複数種を混合して使用しても良い。溶剤は、後述のレンズ基材充填工程における充填方法によって、許容される揮発時間から好適な材料、組合せが選択されるが、本実施形態では高沸点タイプの溶剤を使用することが好ましい。 Examples of the solvent include low boiling point type ethanol, acetone, medium boiling point type butanol, toluene, high boiling point type isophorone, terpineol and the like. Preferably, a high boiling point type solvent or the like may be used alone or as a mixture of a plurality of types for the paste material. As the solvent, a suitable material and combination are selected from the allowable volatilization time depending on the filling method in the lens base material filling step described later. In this embodiment, it is preferable to use a high boiling point type solvent.
上述の材料を混合する装置は限定されないが、均一且つ短時間に混合物を得られる方法として三本ロールミル装置、ボールミル装置を使用することが好ましい。ボールミル装置を使用する場合には、使用するミル用ボールはガラス質のボールは使用しない。すなわち、ミル用ボールから削られたガラス質が不純物として混合されてしまうため、品質維持が難しくなる。例えば、ジルコニアセラミックスなどの硬質材料をミル用ボールとしてボールミル装置に投入することが好ましい。 Although the apparatus which mixes the above-mentioned material is not limited, It is preferable to use a three roll mill apparatus and a ball mill apparatus as a method of obtaining a mixture uniformly and in a short time. When using a ball mill device, glass balls are not used as mill balls. That is, since the vitreous scraped from the mill balls is mixed as an impurity, it is difficult to maintain the quality. For example, it is preferable to put a hard material such as zirconia ceramics into a ball mill apparatus as a mill ball.
〔凹部付き基板製造工程〕
上述のレンズ基材調整工程(S101)とは別に凹部付き基板の準備を行う(凹部付き基板製造工程:S102)。凹部付き基板の製造は図3に示す方法により製造される。
[Recessed substrate manufacturing process]
In addition to the lens base material adjusting step (S101) described above, a substrate with a recess is prepared (substrate manufacturing step with a recess: S102). The substrate with the recesses is manufactured by the method shown in FIG.
<マスク形成用膜形成工程>
まず凹部付き基板を製造する。図3に凹部付き基板の製造方法の一例を示す。図3(a)に示すように、まず均一な厚さで傷が無く、表面を清浄化したガラス基板20を用意し、ガラス基板20の表面にマスク形成用膜21を形成する。このマスク形成用膜21は、後の工程において開口部(初期孔)が形成されることにより、マスクとして機能するものである。後述するが、マスク形成用膜21はレーザー照射により初期孔22が形成され、続いてエッチングにより初期孔22よりガラス基板20へ凹部を形成する。従って、マスク形成用膜21は、エッチングに対する耐性を有するものであることが好ましい。すなわち、マスク形成用膜21のエッチングレートはガラス基板20に比べて小さくなるように構成されることが好ましい。
<Mask forming film forming step>
First, a substrate with a recess is manufactured. FIG. 3 shows an example of a method for manufacturing a substrate with recesses. As shown in FIG. 3A, first, a
このことから、マスク形成用膜21の材料は、例えばCr、Au、Ni、Pt等の金属、もしくはこれらから選択される2種以上を含む合金、Cr、Au、Ni、Pt等の酸化物(金属酸化物)、シリコン、樹脂等が挙げられる。また、CuとAu、あるいは酸化CrとCrのように異なる材料からなる複数の積層構造としてもよい。マスク形成用膜21の形成方法は特に限定されないが、例えば蒸着法、スパッタリング法、CVD法などが膜材料により最適なものが選択される。また膜厚に関しても0.01〜0.2μm程度に設定され、初期孔の形成条件ならびにエッチング条件によって好適な厚みが設定されるものである。
From this, the material of the
<初期孔形成工程>
マスク形成用膜21がガラス基板20の表面に形成された後、図3(b)に示すように、マスク形成用膜21に、後述するエッチングの際のマスク開口となる初期孔22を対応するマイクロレンズ形成位置に形成する。これにより、所定の開口パターンを有するマスク23が得られる。
<Initial hole forming step>
After the
初期孔22の形成方法としては、レーザー光照射、エッチング処理、サンドブラストなどのブラスト処理などが適用される。本実施形態では位置精度が高く維持でき、隣接する初期孔22同士の間隔を正確に制御することが可能となるため、レーザー光照射を初期孔22の形成に適用した。
As a method for forming the
<エッチング工程>
次に図3(c)に示すように、マスク23に形成された初期孔22を通じてエッチングによりガラス基板20に凹部24を形成する。エッチング方法は特に限定はされないが、例えばウエットエッチング、ドライエッチングなどが挙げられる。本実施形態ではウエットエッチングにより凹部24を形成した。エッチング液として限定されるものではないが、本実施形態ではフッ酸(フッ化水素)を含むフッ酸系エッチング液を用いた。フッ酸系エッチング液を用いることで、ガラス基板20をより選択的に食刻することができ、凹部24を好適に形成することができる。
<Etching process>
Next, as shown in FIG. 3C, a
初期孔22が形成されたマスク23で被覆されたガラス基板20に対して、エッチングを施すことにより、図3(c)に示すように、ガラス基板20はマスク23に形成された初期孔22、すなわちマスク材が存在しない部分よりエッチング液により食刻され凹部24が形成される。エッチングの時間などを制御し徐々にガラス基板20を食刻し、図3(d)に示す所定深さの凹部24が形成される。
By etching the
<マスク除去工程>
次にマスク23をエッチング等により除去し、図3(e)に示すように、多数の凹部24を有する凹部付き基板25が得られる。
<Mask removal process>
Next, the
〔レンズ基材充填工程〕
図4は、上述のレンズ基材調整工程(S101)にて準備されたレンズ基材を、凹部付き基板製造工程(S102)にて準備された凹部付き基板25の凹部24に充填する(S103)工程を示す。図4(a)は凹部24形成面側から見た平面で、凹部形状の一部を描画し他は省略してある。図4(b)は図4(a)のA−A’概略断面図を示す。
[Lens substrate filling process]
In FIG. 4, the lens base material prepared in the lens base material adjustment step (S101) is filled into the
凹部付き基板製造工程(S102)にて製造された凹部付き基板25を必要があれば、洗浄・乾燥などの準備をしておく。次にスクリーン印刷法によりレンズ基材を凹部付き基板25の凹部24に充填する。まず、スクリーン印刷版30を載置する。このとき、スクリーン印刷版30には凹部24に対応する位置へのレンズ基材31充填量に応じてメッシュパターン30aが形成されている。このメッシュパターンは、レンズ基材31の流動性や、凹部付き基板25の凹部24の深さ大きさによって決定されるものであるが、最も簡便なパターンとしては、レンズ形成範囲全面に刷り込ませる、いわゆるベタパターンを形成しても良い。また印刷装置については限定されるものではない。
If the substrate with
載置されたスクリーン印刷版30にレンズ基材31を投入し、スキージ32によりレンズ基材31を摺動させ凹部付き基板25の凹部24にレンズ基材31を充填し、図4(d)に示すようなレンズ基材が充填された焼成前マイクロレンズアレイ33となる。
The
〔焼成工程〕
焼成前マイクロレンズアレイ33を30分間程度、100℃〜200℃の雰囲気乾燥炉を用いて乾燥させる。乾燥させた焼成前マイクロレンズアレイ33を電気炉などの加熱装置により、図5に示す加熱パターンによって焼成する(S104)。焼成温度Toはレンズ基材中のガラス主材のガラス軟化点より高い温度であり、バインダーや溶剤を蒸散させる予備加熱温度Tbはガラス軟化点より低温で実施される。Toおよび焼成時間、Tbおよび予備加熱時間はレンズ基材成分によって最適に決定される。Tbは脱バインダーを目的に実施され400℃〜500℃の温度で、30分〜60分程度実施される。Toはガラス主材によって決定されるが、レンズ基板を石英ガラスとした場合には、レンズ基板に対して熱ストレスを与えない温度範囲として1000℃以下であることが好ましい。より好ましくは850℃〜950℃の範囲とし、30分〜60分間の焼成時間である。なお、加熱装置は電気炉に限定はされないが、レンズ基材への影響を排除するため、活性ガスや煤などの不純物を発生しない装置でなければならない。
[Baking process]
The
焼成工程(S104)にて焼成され、マイクロレンズアレイ10が完成する。なお、焼成工程(S104)の後、必要な場合には「平面研磨」「外形状ダイシング(切断)」などの工程を実施しても良い。平面研磨として、マイクロレンズ外表面が所定の鏡面性、平坦度、傷などに不具合が見つかった場合に、ポリッシュ研磨を行っても良い。また外形状ダイシングは、ウエハーを用いて複数個のマイクロレンズアレイ10を製造する製造ラインにおいては、焼成工程(S104)まではウエハー形態により製造されるため、個々のマイクロレンズアレイ10に切り分ける工程が必要となる。これを外形状ダイシングと言う。また、マイクロレンズアレイ10のマイクロレンズ形成範囲以外が不要であれば、その不要部を削除するのもダイシングにて行うことが一般的である。
The
(第2実施形態)
図6は第2実施形態のフローチャートを示す。本実施形態におけるレンズ基材調整工程(S201)、凹部付き基板製造工程(S203)は第1実施形態におけるレンズ基材調整工程(S101)、凹部付き基板製造工程(S102)と同じであるため、以下での説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows a flowchart of the second embodiment. Since the lens base material adjusting step (S201) and the concave substrate manufacturing step (S203) in the present embodiment are the same as the lens base material adjusting step (S101) and the concave substrate manufacturing step (S102) in the first embodiment, The description below is omitted.
〔レンズ基材シート製造工程〕
図7(a)に示すように、レンズ基材調整工程(S201)で調整・製造されたペースト状のレンズ基材を、少なくともどちらか一方の面が平滑面であるフィルム50の、前記平滑面上にペースト状のレンズ基材51を均一の厚みに塗布する。本実施形態はフィルム50を使用し、基材にPET材を用い、剥離作用を持つSiO2が表面に成膜されたフィルムが好適に使用できる。また、少なくとも1面が平滑な鏡面を有する基板であって、その表面に剥離処理を施したものであれば好適に使用できる。例えばステンレス板、銅板、アルミ板などの金属板、樹脂製の基板、ガラス製の基板などで、基板表面に剥離作用を持たせるフッ化物をCVDなどで成膜したものも好適に実施可能である。
[Lens substrate sheet manufacturing process]
As shown in FIG. 7 (a), the smooth surface of the
レンズ基材51塗布後、自然乾燥もしくは恒温槽に入れて溶剤成分を除去し、シート状の固形物とする。いわゆるグリーンシートが形成される。グリーンシートはある程度の固形物としての強度を有し、取扱時における変形や凹み等が起りにくく、製造工程中の取扱性の高い形態である。また、事前に準備、保存(貯蔵)が可能であり、都度レンズ基材調整を必要としないことで、量産の生産量に対して柔軟な対応が可能になる点で効果の高い製造方法である。
After the
〔レンズ基材充填工程〕
図7(b)のように、上述のレンズ基材調整工程(S201)で準備されたレンズ基材51(グリーンシート)を、同じく予め凹部付き基板製造工程(S203)で製造された凹部付き基板25の凹部24側に載置する。この時、フィルム50に貼付された状態でも、フィルム50を剥離した状態でも、どちらの形態で載置しても良い。
[Lens substrate filling process]
As shown in FIG. 7 (b), the lens substrate 51 (green sheet) prepared in the lens substrate adjustment step (S201) described above is similarly manufactured in advance in the substrate manufacturing step (S203) with a recess. 25 on the
次に図7(c)に示すように、レンズ基材51を図示しない押圧装置(プレス機)の押圧装置52により図矢印方向に押圧し、凹部付き基板25の凹部24にレンズ基材51を充填する(S204)。この時、レンズ基材51に熱を加えることにより、基材の流動性が高まり充填されやすく、凹部24に確実にレンズ基材51を充填することができる。
Next, as shown in FIG. 7C, the
〔焼成工程〕
上述の工程により、図7(d)に示すように、焼成前マイクロレンズアレイ33が完成し、焼成工程(S205)を実行し、マイクロレンズアレイ10が完成する。
[Baking process]
Through the above-described steps, as shown in FIG. 7D, the
(第1実施例)
以下のように、複数の凹部を備えたマイクロレンズ用凹部付き基板を製造し、このマイクロレンズ用凹部付き基板を用いてマイクロレンズ基板を製造した。
〔凹部付き基板の形成工程〕
まず、ガラス基板として、厚さ2mmの石英ガラス基板(ガラス転移点:1060℃、屈折率:1.46)を用意した。この石英ガラス基板を、85℃に加熱した洗浄液(80%硫酸+20%過酸化水素水)に浸漬して洗浄を行い、その表面を清浄化した。
(First embodiment)
A substrate with concave portions for microlenses having a plurality of concave portions was manufactured as follows, and a microlens substrate was manufactured using the substrate with concave portions for microlenses.
[Process for forming substrate with recesses]
First, a quartz glass substrate (glass transition point: 1060 ° C., refractive index: 1.46) having a thickness of 2 mm was prepared as a glass substrate. This quartz glass substrate was cleaned by immersing it in a cleaning solution (80% sulfuric acid + 20% hydrogen peroxide solution) heated to 85 ° C. to clean the surface.
次に、この石英ガラス基板上に、スパッタリング法にて、厚さ0.03μmのCr膜を形成した。すなわち、石英ガラス基板の表面に、Cr膜のマスクおよび裏面保護膜を形成した。次に、マスクに対してレーザー加工を行い、多数の初期孔を形成した(図3(b)参照)。 Next, a Cr film having a thickness of 0.03 μm was formed on the quartz glass substrate by sputtering. That is, a Cr film mask and a back surface protective film were formed on the surface of the quartz glass substrate. Next, laser processing was performed on the mask to form a large number of initial holes (see FIG. 3B).
なお、レーザー加工は、YAGレーザーを用いて、エネルギー強度1mW、ビーム径3μm、照射時間60×10−9秒という条件で行った。形成された初期孔の平均径は、5μmであった。次に、石英ガラス基板にウエットエッチングを施し、石英ガラス基板上に多数の凹部を形成した(図3(d)参照)。このウエットエッチングのエッチング時間は、72分に設定し、エッチング液には、フッ酸系のエッチング液を用いた。 Laser processing was performed using a YAG laser under conditions of an energy intensity of 1 mW, a beam diameter of 3 μm, and an irradiation time of 60 × 10 −9 seconds. The average diameter of the formed initial holes was 5 μm. Next, the quartz glass substrate was wet etched to form a large number of recesses on the quartz glass substrate (see FIG. 3D). The etching time for this wet etching was set to 72 minutes, and a hydrofluoric acid-based etching solution was used as the etching solution.
次に、CFガスによるドライエッチングを行い、マスクおよび裏面保護層を除去した。これにより、石英ガラス基板上に、多数の凹部が規則的に配列した凹部付き基板を得た。なお、形成された凹部の平均径は15μm、曲率半径は7.5μmであった。また、隣接するマイクロレンズ用凹部同士の間隔(凹部同士の中心間平均距離)は15μmであった。 Next, dry etching with CF gas was performed to remove the mask and the back surface protective layer. As a result, a substrate with recesses in which a large number of recesses were regularly arranged on the quartz glass substrate was obtained. In addition, the average diameter of the formed recessed part was 15 micrometers, and the curvature radius was 7.5 micrometers. Moreover, the space | interval between the recessed parts for adjacent microlenses (average distance between centers of recessed parts) was 15 micrometers.
〔レンズ基材調整工程〕
次にレンズ材料としてのガラス材料を調整する。本実施例では以下のような配合でレンズ材料を調整したが、特にこれに限定されるものではない。
A)ガラス主材:ガラス配合比(重量%)
酸化ケイ素(SiO2):68.0%
酸化ホウ素(B2O3):22.0%
酸化ナトリウム、酸化カリウム:0.5%
酸化ビスマス:9.5%
B)バインダー
PVB(ポリビニルブチラール):ガラス主材の5重量%
C)溶剤
エタノール:主材重量に対して 0.2cc/g
ターピネオール:主材重量に対して 0.5cc/g
[Lens substrate adjustment process]
Next, a glass material as a lens material is adjusted. In this embodiment, the lens material is adjusted with the following composition, but the present invention is not particularly limited thereto.
A) Glass main material: Glass blending ratio (% by weight)
Silicon oxide (SiO 2 ): 68.0%
Boron oxide (B 2 O 3 ): 22.0%
Sodium oxide, potassium oxide: 0.5%
Bismuth oxide: 9.5%
B) Binder PVB (polyvinyl butyral): 5% by weight of the main glass material
C) Solvent Ethanol: 0.2 cc / g based on the weight of the main material
Turpineol: 0.5cc / g relative to the weight of the main material
以上の材料を蓋付きの樹脂製ボトルにガラス主材重量の3倍程度のジルコニアボール(直径Φ4mm)とともに入れ、ボールミル装置にかけて一定時間混合させガラスペーストを作製した。 The above materials were put in a resin bottle with a lid together with zirconia balls (diameter: Φ4 mm) about 3 times the weight of the glass main material, and mixed in a ball mill apparatus for a certain time to produce a glass paste.
〔レンズ基材充填工程〕
調整、混合されたガラスペーストを先に作製した凹部付き基板の凹部形成部に対してスクリーン印刷法により、ガラスペーストを塗布した。スクリーン印刷に用いた、スクリーン版はメッシュ#250のベタパターンのものを用い、スクリーン印刷条件として、ガラスペーストが焼成後に凹部付き基板の上面から10μm程度厚くなる条件で、ワークギャップ、印刷圧力などの調整を行い、塗布した。
[Lens substrate filling process]
The glass paste was applied by a screen printing method to the recessed portion forming portion of the substrate with recessed portions, which was prepared in advance from the adjusted and mixed glass paste. The screen plate used for screen printing has a solid pattern of mesh # 250, and the screen printing conditions are such that the glass paste becomes thicker by about 10 μm from the upper surface of the substrate with recesses after firing, and the work gap, printing pressure, etc. Adjustments were made and applied.
この塗布された焼成前マイクロレンズアレイを約120℃の雰囲気乾燥炉(大気雰囲気)で約30分ほど乾燥させた。これによりガラスペーストは、完全に固化した状態になった。次に、このガラス基材を電気炉内で本焼成し、レンズ材料であるガラス材料をガラス化させる作業に移る。この時の電気炉はマッフル式の電気炉をもちいた。電気炉での昇温シーケンスは、図5に示すようなシーケンスで、昇温1は室温から500℃まで毎分5℃の上昇で上げ、500℃で約1時間程度温度保持を行い予備加熱とした。次に昇温2として、毎分10℃の上昇で約850℃まで上げた。この温度で約30分程度維持し焼成した。ガラス材料は溶融し完全にガラス化し透明な状態となった。その後、炉内で自然冷却(徐冷)させたが、強制的に取り出し冷却することも可能である。 The applied pre-fired microlens array was dried in an atmosphere drying furnace (atmosphere) at about 120 ° C. for about 30 minutes. As a result, the glass paste was completely solidified. Next, the glass substrate is subjected to main firing in an electric furnace, and the operation is shifted to vitrification of the glass material as the lens material. The electric furnace at this time was a muffle type electric furnace. The temperature rising sequence in the electric furnace is a sequence as shown in FIG. 5. The temperature rising 1 is raised from room temperature to 500 ° C. at a rate of 5 ° C./min, and the temperature is kept at 500 ° C. for about 1 hour. did. Next, the temperature was raised to about 850 ° C. at a rate of 10 ° C. per minute. This was maintained for about 30 minutes at this temperature and fired. The glass material melted and completely vitrified and became transparent. Then, although it naturally cooled (slow cooling) in the furnace, it can also be taken out and cooled.
この温度シーケンスは、ガラス材料およびバインダー材料に対して決定するもので、限定されるものではないが、特にTbはバインダーの脱脂温度に対してプラス30〜50℃程度に設定し、Toはガラス材料であるガラス軟化点温度に対してプラス50〜100℃に設定する。本実施例で使用したガラス材料の軟化点温度は約780℃であった。 The temperature sequence is for determining the glass material and a binder material, but are not limited to, set to about plus 30 to 50 ° C., particularly for T b degreasing temperature of the binder, T o is It sets to plus 50-100 degreeC with respect to the glass softening point temperature which is a glass material. The softening point temperature of the glass material used in this example was about 780 ° C.
次にこのレンズ付きガラス基材を液晶パネルの対向基板として用いるためにレンズ面表面の平坦化を、ポリッシュ研磨を用いて行った。これにより平均面粗度Ra=100nm以下の面を作りこみ、マイクロレンズアレイが完成した。この時に使用した研磨剤は酸化セリウムを主にしたものを使用した。 Next, in order to use this glass substrate with a lens as a counter substrate of a liquid crystal panel, the lens surface was flattened by polishing. As a result, a surface having an average surface roughness Ra = 100 nm or less was formed, and a microlens array was completed. The abrasive used at this time mainly used cerium oxide.
こうして得られたマイクロレンズアレイを液晶パネルの対向基板として必要な工程を経て、TFT基板と液晶を合わせてパネルとして組み立てた。 The microlens array thus obtained was subjected to necessary steps as a counter substrate of the liquid crystal panel, and the TFT substrate and the liquid crystal were combined to assemble as a panel.
(第2実施例)
第1実施例と凹部付基板の形成工程が同じであるため、ここでの説明は省略する。
〔レンズ基材調整工程〕
レンズ材料としてのガラス材料を調整する。本実施例では以下のような配合でレンズ材料を調整したが、特にこれに限定されるものではない。
A)ガラス主材:ガラス配合比(重量%)
酸化ケイ素(SiO2):47.0%
酸化ホウ素(B2O3):15.0%
酸化ナトリウム、酸化カリウム:0.5%
酸化ゲルマニウム:37.5%
B)バインダー
PVB(ポリビニルブチラール):ガラス主材の5重量%
C)溶剤
エタノール:主材重量に対して 0.2cc/g
ターピネオール:主材重量に対して 0.5cc/g
(Second embodiment)
Since the formation process of the substrate with recesses is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here.
[Lens substrate adjustment process]
Adjust the glass material as the lens material. In this embodiment, the lens material is adjusted with the following composition, but the present invention is not particularly limited thereto.
A) Glass main material: Glass blending ratio (% by weight)
Silicon oxide (SiO 2 ): 47.0%
Boron oxide (B 2 O 3 ): 15.0%
Sodium oxide, potassium oxide: 0.5%
Germanium oxide: 37.5%
B) Binder PVB (polyvinyl butyral): 5% by weight of the main glass material
C) Solvent Ethanol: 0.2 cc / g based on the weight of the main material
Turpineol: 0.5cc / g relative to the weight of the main material
〔レンズ基材充填工程〕
以上の材料を第1実施例と同様の方法により得られたガラスペーストを、凹部付き基板に充填した。充填方法は第1実施例と同じスクリーン印刷により実施した。得られた焼成前マイクロレンズアレイを第1実施例と同じ条件で予備加熱まで行い、その後昇温2として、毎分10℃の上昇で約950℃まで上げた。この温度で約30分程度維持し焼成した。ガラス材料は溶融し完全にガラス化し透明な状態となった。その後、炉内で自然冷却(徐冷)させたが、強制的に取り出し冷却することも可能である。なお、本実施例で使用したガラス材料の軟化点温度は約870℃であった。
[Lens substrate filling process]
A glass paste obtained by the same method as that of the first example using the above materials was filled into a substrate with a recess. The filling method was performed by the same screen printing as in the first example. The obtained pre-fired microlens array was subjected to preheating under the same conditions as in the first example, and then raised to about 950 ° C. at a rate of 10 ° C./min. This was maintained for about 30 minutes at this temperature and fired. The glass material melted and completely vitrified and became transparent. Then, although it naturally cooled (slow cooling) in the furnace, it can also be taken out and cooled. The softening point temperature of the glass material used in this example was about 870 ° C.
こうして得られたマイクロレンズアレイを液晶パネルの対向基板として必要な工程を経て、TFT基板と液晶を合わせてパネルとして組み立てた。 The microlens array thus obtained was subjected to necessary steps as a counter substrate of the liquid crystal panel, and the TFT substrate and the liquid crystal were combined to assemble as a panel.
(第3実施例)
第1実施例と凹部付基板の形成工程が同じであるため、ここでの説明は省略する。
〔レンズ基材調整工程〕
レンズ材料としてのガラス材料を調整する。本実施例では以下のような配合でレンズ材料を調整したが、特にこれに限定されるものではない。
A)ガラス主材:ガラス配合比(重量%)
酸化ケイ素(SiO2):48.0%
酸化ホウ素(B2O3):15.5%
酸化ナトリウム、酸化カリウム:0.5%
酸化ビスマス:10.0%
酸化ゲルマニウム:26.0%
B)バインダー
PVB(ポリビニルブチラール):ガラス主材の5重量%
C)溶剤
エタノール:主材重量に対して 0.2cc/g
ターピネオール:主材重量に対して 0.5cc/g
(Third embodiment)
Since the formation process of the substrate with recesses is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here.
[Lens substrate adjustment process]
Adjust the glass material as the lens material. In this embodiment, the lens material is adjusted with the following composition, but the present invention is not particularly limited thereto.
A) Glass main material: Glass blending ratio (% by weight)
Silicon oxide (SiO 2 ): 48.0%
Boron oxide (B 2 O 3 ): 15.5%
Sodium oxide, potassium oxide: 0.5%
Bismuth oxide: 10.0%
Germanium oxide: 26.0%
B) Binder PVB (polyvinyl butyral): 5% by weight of the main glass material
C) Solvent Ethanol: 0.2 cc / g based on the weight of the main material
Turpineol: 0.5cc / g relative to the weight of the main material
〔レンズ基材充填工程〕
以上の材料を第1実施例と同様の方法により得られたガラスペーストを、凹部付き基板に充填した。充填方法は第1実施例と同じスクリーン印刷により実施した。得られた焼成前マイクロレンズアレイを第1実施例と同じ条件で予備加熱まで行い、その後昇温2として、毎分10℃の上昇で約950℃まで上げた。この温度で約30分程度維持し焼成した。ガラス材料は溶融し完全にガラス化し透明な状態となった。その後、炉内で自然冷却(徐冷)させたが、強制的に取り出し冷却することも可能である。なお、本実施例で使用したガラス材料の軟化点温度は約850℃であった。
[Lens substrate filling process]
A glass paste obtained by the same method as that of the first example using the above materials was filled into a substrate with a recess. The filling method was performed by the same screen printing as in the first example. The obtained pre-fired microlens array was subjected to preheating under the same conditions as in the first example, and then raised to about 950 ° C. at a rate of 10 ° C./min. This was maintained for about 30 minutes at this temperature and fired. The glass material melted and completely vitrified and became transparent. Then, although it naturally cooled (slow cooling) in the furnace, it can also be taken out and cooled. The softening point temperature of the glass material used in this example was about 850 ° C.
こうして得られたマイクロレンズアレイを液晶パネルの対向基板として必要な工程を経て、TFT基板と液晶を合わせてパネルとして組み立てた。 The microlens array thus obtained was subjected to necessary steps as a counter substrate of the liquid crystal panel, and the TFT substrate and the liquid crystal were combined to assemble as a panel.
(第4実施例)
第1実施例と凹部付基板の形成工程が同じであるため、ここでの説明は省略する。
〔レンズ基材調整工程〕
レンズ材料としてのガラス材料を調整する。本実施例では以下のような配合でレンズ材料を調整したが、特にこれに限定されるものではない。
A)ガラス主材:ガラス配合比(重量%)
酸化ケイ素(SiO2):47.0%
酸化ホウ素(B2O3):15.0%
酸化ナトリウム、酸化カリウム:0.5%
酸化ゲルマニウム:37.5%
B)バインダー
PVB(ポリビニルブチラール):ガラス主材の5重量%
C)溶剤
エタノール:ガラス主材重量に対して 0.2cc/g
ターピネオール:ガラス主材重量に対して 0.5cc/g
D)可塑剤
アジピン酸:ガラス主材重量の3重量%
(Fourth embodiment)
Since the formation process of the substrate with recesses is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here.
[Lens substrate adjustment process]
Adjust the glass material as the lens material. In this embodiment, the lens material is adjusted with the following composition, but the present invention is not particularly limited thereto.
A) Glass main material: Glass blending ratio (% by weight)
Silicon oxide (SiO 2 ): 47.0%
Boron oxide (B 2 O 3 ): 15.0%
Sodium oxide, potassium oxide: 0.5%
Germanium oxide: 37.5%
B) Binder PVB (polyvinyl butyral): 5% by weight of the main glass material
C) Solvent Ethanol: 0.2 cc / g based on the weight of glass main material
Turpineol: 0.5 cc / g based on the weight of the main glass material
D) Plasticizer Adipic acid: 3% by weight of the main glass material
以上の材料を蓋付きの樹脂製ボトルにガラス主材重量の3倍程度のジルコニアボール(直径Φ4mm)とともに入れ、ボールミル装置にかけて一定時間混合させガラスペーストを作製した。 The above materials were put in a resin bottle with a lid together with zirconia balls (diameter: Φ4 mm) about 3 times the weight of the glass main material, and mixed in a ball mill apparatus for a certain time to produce a glass paste.
得られたガラスペーストを、予め表面にSiO2を成膜したPETフィルムの片面上に、スクリーン印刷方式にて厚み25μmのシート状に印刷塗布した。本実施例では、スクリーン印刷方式でシートを形成したが、アプリケーターもしくはバーコーターなどを使用することも可能である。 The obtained glass paste was printed and applied in the form of a sheet having a thickness of 25 μm by screen printing on one side of a PET film having a surface on which SiO 2 was formed. In this embodiment, the sheet is formed by the screen printing method, but an applicator or a bar coater can also be used.
PETフィルムに印刷されたガラスペーストを自然乾燥させ、溶剤成分をある程度除去し半固形物、いわゆるグリーンシート(以下、グリーンシートという)がPETフィルム上に形成された。 The glass paste printed on the PET film was naturally dried, the solvent component was removed to some extent, and a semi-solid, so-called green sheet (hereinafter referred to as green sheet) was formed on the PET film.
〔レンズ基材充填工程〕
グリーンシート面を凹部付き基板の凹部形成部に対向するように載置し、加熱ホットプレートを有したプレス装置のプレート上に設置した。プレート温度を約100℃に設定し、1KNの圧力でレンズ基材にPETフィルム側からグリーンシートを圧入した。この時の圧入時間は約30秒とし、その後、圧力開放を行いグリーンシートが圧入された凹部付き基板、すなわち焼成前マイクロレンズアレイを装置から取り出した。
[Lens substrate filling process]
The green sheet surface was placed so as to face the concave portion forming portion of the substrate with concave portions, and was placed on a plate of a press apparatus having a heating hot plate. The plate temperature was set to about 100 ° C., and a green sheet was pressed into the lens substrate from the PET film side at a pressure of 1 KN. The press-fitting time at this time was about 30 seconds. Thereafter, the pressure was released, and the substrate with concave portions into which the green sheet was press-fitted, that is, the microlens array before firing was taken out from the apparatus.
取り出した焼成前マイクロレンズアレイのグリーンシート部に付着しているPETフィルムを剥がし、焼成前マイクロレンズアレイを電気炉に投入し、焼成(溶融)工程に入る。 The PET film adhering to the green sheet portion of the unfired microlens array taken out is peeled off, the prefired microlens array is put into an electric furnace, and the firing (melting) process is started.
電気炉での昇温シーケンスは、図5に示すようなシーケンスで、昇温1は室温から500℃まで毎分5℃の上昇で上げ、500℃で約1時間程度温度保持を行い予備加熱とした。次に昇温2として、毎分10℃の上昇で約950℃まで上げた。この温度で約30分程度維持し焼成した。ガラス材料は溶融し完全にガラス化し透明な状態となった。その後、炉内で自然冷却(徐冷)させたが、強制的に取り出し冷却することも可能である。本実施例で使用したガラス材料の軟化点温度は約850℃であった。 The temperature rising sequence in the electric furnace is a sequence as shown in FIG. 5. The temperature rising 1 is raised from room temperature to 500 ° C. at a rate of 5 ° C./min, and the temperature is kept at 500 ° C. for about 1 hour. did. Next, the temperature was raised to about 950 ° C. at a rate of 10 ° C./min. This was maintained for about 30 minutes at this temperature and fired. The glass material melted and completely vitrified and became transparent. Then, although it naturally cooled (slow cooling) in the furnace, it can also be taken out and cooled. The softening point temperature of the glass material used in this example was about 850 ° C.
こうして得られたマイクロレンズアレイを液晶パネルの対向基板として必要な工程を経て、TFT基板と液晶を合わせてパネルとして組み立てた。 The microlens array thus obtained was subjected to necessary steps as a counter substrate of the liquid crystal panel, and the TFT substrate and the liquid crystal were combined to assemble as a panel.
上述の実施形態により得られるマイクロレンズアレイは、投射型表示装置における液晶ライトバルブとして、使用される液晶パネルの対向基板として好適に使用される。図8に投射型表示装置概念図を示す。本例の投射型表示装置60は一般的に「液晶プロジェクター」と呼ばれ、光源61から出射された白色光(白色光束)は、インテグレーターレンズ62、63を通過し、白色光の光強度(輝度分布)が均一化される。
The microlens array obtained by the above embodiment is suitably used as a counter substrate of a liquid crystal panel used as a liquid crystal light valve in a projection display device. FIG. 8 shows a conceptual diagram of a projection display device. The
インテグレーターレンズ62、63を通過した白色光は、ミラー64により反射されダイクロイックミラー65によって、青色光(B)と緑色光(G)とは反射されダイクロイックミラー69に向かう。赤色光(R)はダイクロイックミラー65を通過し、ミラー66で反射され集光レンズ67により整形され赤色用の液晶ライトバルブ68へ向かう。
The white light that has passed through the
ダイクロイックミラー69に向かった青色光(B)と緑色光(G)のうち、緑色光(G)はダイクロイックミラー69で反射され集光レンズ70により整形され、緑色用の液晶ライトバルブ71に入射する。また、青色光(B)はダイクロイックミラー69を通過し、集光レンズ72、ミラー73、集光レンズ74、ミラー75、集光レンズ76を通過、整形され青色用の液晶ライトバルブ77に入射される。
Of the blue light (B) and green light (G) directed toward the
液晶ライトバルブ68、71、77は、それぞれの色の画像信号に基づいて作動する駆動回路によりスイッチング制御し、それぞれの色の画像を形成させる。この形成されたそれぞれの色の画像をダイクロイックプリズム78に入射し、ダイクロイックプリズム78で合成され、投射レンズ79を通してスクリーン80へ画像が投射される。
The liquid
上述の液晶ライトバルブ68、71、77は、図9に示すTFT液晶パネル90が用いられている。TFT液晶パネル90は、TFT基板(液晶駆動基板)91と、TFT基板91に接合された液晶パネル用対向基板92と、TFT基板91と液晶パネル用対向基板92との空隙に封入された液晶よりなる液晶層93とを有している。
The above-described liquid
TFT基板91は、液晶層93の液晶を駆動するための基板であり、ガラス基板91aと、ガラス基板91aに設けられた多数の画素電極91bと、画素電極91bの近傍に設けられ、各画素電極91bに対応する多数の薄膜トランジスター(TFT)91cとを有している。このTFT液晶パネル90では、液晶パネル用対向基板92の透明電極膜(共通電極)92aと、TFT基板91の画素電極91bとが対向するように、TFT基板91と液晶パネル用対向基板92とが、一定距離離間して接合されている。
The
この液晶パネル用対向基板92に本願発明のマイクロレンズアレイ92bが適用されている。マイクロレンズアレイ92b側から入射した入射光Pは、マイクロレンズ92cを通過する際に集光され、マイクロレンズアレイ92b上に形成されたブラックマトリックス92dの開口部92eより液晶層93を通過しTFT基板91より出射される。この時、マイクロレンズアレイ92bは入射光の光量を極力減衰させることなく出射させる作用を有しており、わずかな変形でも、所定の焦点距離あるいは焦点位置を維持することが困難となってしまう。しかし、図8における光源61の光を受け非常に高温環境におかれ、線膨張により変形が発生しやすいデバイスでありながら、本願発明のマイクロレンズアレイを適用することで安定した品質を維持できるものである。
The
24…凹部、25…凹部付き基板、30…スクリーン印刷版、31…レンズ基材、32…スキージ、33…焼成前マイクロレンズアレイ。 24 ... concave portion, 25 ... substrate with concave portion, 30 ... screen printing plate, 31 ... lens substrate, 32 ... squeegee, 33 ... microlens array before firing.
Claims (8)
基板表面の一方の面側に前記マイクロレンズに対応する複数の凹部を形成する凹部形成工程と、
レンズ材料の粉末を主材として混練されたペースト状のレンズ基材を、前記凹部が形成された凹部付き基板の前記凹部に充填する、レンズ基材充填工程と、
充填された前記レンズ基材をガラス化させる焼成工程と、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。 A method of manufacturing a microlens array having a plurality of microlenses,
A recess forming step of forming a plurality of recesses corresponding to the microlens on one surface side of the substrate surface;
A lens base material filling step of filling a paste-like lens base material kneaded with a lens material powder as the main material into the concave portion of the substrate with concave portions in which the concave portions are formed,
A firing step of vitrifying the filled lens substrate,
A method for manufacturing a microlens array.
(A)ガラス主材:45重量%以上75重量%以下
(B)バインダー:ガラス主材Aの1重量%以上10重量%以下
(C)溶剤:(A+B)の残量
を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。 (A) Glass main material: 45% by weight or more and 75% by weight or less (B) Binder: 1% by weight or more and 10% by weight or less of glass main material A (C) Solvent: (A + B) remaining amount Including,
The method of manufacturing a microlens array according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1、2に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。 The (A) glass main material has a particle size of 10 nm or more and 10 μm or less.
The method of manufacturing a microlens array according to claim 1 or 2.
スクリーン印刷により前記レンズ基材が充填される、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。 The lens base material filling step includes
The lens substrate is filled by screen printing,
The method for manufacturing a microlens array according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記レンズ基材を、平滑面を有する基板の前記平滑面に塗布し、前記溶剤を蒸散させてグリーンシートに形成するグリーンシート成型工程と、
前記グリーンシートを前記凹部付き基板の前記凹部へ押圧し充填する押圧工程と、を含む、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。 The lens base material filling step includes
Applying the lens base material to the smooth surface of the substrate having a smooth surface, evaporating the solvent to form a green sheet,
A pressing step of pressing and filling the green sheet into the concave portion of the substrate with the concave portion,
The method for manufacturing a microlens array according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記ガラス主材Aは、
酸化ケイ素(a):35〜70重量%
酸化ホウ素(b):10〜25重量%
金属酸化物(c):8〜50重量%
を主成分とし、
(a)+(b)≧50重量%
である、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。 The substrate with recesses is quartz glass,
The glass main material A is
Silicon oxide (a): 35 to 70% by weight
Boron oxide (b): 10 to 25% by weight
Metal oxide (c): 8 to 50% by weight
As the main component,
(A) + (b) ≧ 50% by weight
Is,
The method for manufacturing a microlens array according to any one of claims 1 to 5, wherein
ことを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法。 The metal oxide (c) according to claim 6 is germanium oxide, bismuth oxide, tin oxide, titanium oxide, lead oxide, gadolinium oxide, lanthanum oxide, strontium oxide, antimony oxide, barium oxide, zinc oxide, aluminum oxide. , Phosphorus oxide, arsenic oxide alone or in combination of two or more,
A method for manufacturing a microlens array.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011132750A1 (en) * | 2010-04-21 | 2011-10-27 | 旭硝子株式会社 | Glass lenticular lens structure, three dimensional display device, and production method for glass lenticular lens structure |
CN103267991A (en) * | 2013-06-18 | 2013-08-28 | 坤达国际有限公司 | Process for preparing micro-lens crystal and application of micro-lens crystal |
JP2014089227A (en) * | 2012-10-29 | 2014-05-15 | Seiko Epson Corp | Microlens array manufacturing method and microlens array |
JP2014109692A (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-12 | Seiko Epson Corp | Method for manufacturing microlens array substrate, optical unit, and electronic equipment |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0453901A (en) * | 1990-06-22 | 1992-02-21 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Microlens array and production thereof |
JPH09230112A (en) * | 1996-02-27 | 1997-09-05 | Toray Ind Inc | Microlens array and its production |
JP2001083304A (en) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Nec Corp | Microlens substrate, liquid crystal display device and their manufacture |
JP2006184678A (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Seiko Epson Corp | Microlens array, electrooptical device, and manufacturing method of microlens array |
JP2006313279A (en) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Seiko Epson Corp | Microlens substrate, method for manufacturing the same, liquid crystal panel, opposed substrate therefor and projection type display device |
JP2009040628A (en) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Toray Ind Inc | Photosensitive glass paste for microlens and microlens array using the same |
-
2009
- 2009-09-07 JP JP2009205601A patent/JP2011059156A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0453901A (en) * | 1990-06-22 | 1992-02-21 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Microlens array and production thereof |
JPH09230112A (en) * | 1996-02-27 | 1997-09-05 | Toray Ind Inc | Microlens array and its production |
JP2001083304A (en) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Nec Corp | Microlens substrate, liquid crystal display device and their manufacture |
JP2006184678A (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Seiko Epson Corp | Microlens array, electrooptical device, and manufacturing method of microlens array |
JP2006313279A (en) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Seiko Epson Corp | Microlens substrate, method for manufacturing the same, liquid crystal panel, opposed substrate therefor and projection type display device |
JP2009040628A (en) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Toray Ind Inc | Photosensitive glass paste for microlens and microlens array using the same |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011132750A1 (en) * | 2010-04-21 | 2011-10-27 | 旭硝子株式会社 | Glass lenticular lens structure, three dimensional display device, and production method for glass lenticular lens structure |
JP2014089227A (en) * | 2012-10-29 | 2014-05-15 | Seiko Epson Corp | Microlens array manufacturing method and microlens array |
JP2014109692A (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-12 | Seiko Epson Corp | Method for manufacturing microlens array substrate, optical unit, and electronic equipment |
CN103267991A (en) * | 2013-06-18 | 2013-08-28 | 坤达国际有限公司 | Process for preparing micro-lens crystal and application of micro-lens crystal |
CN103267991B (en) * | 2013-06-18 | 2015-03-11 | 坤达国际有限公司 | Process for preparing micro-lens crystal and application of micro-lens crystal |
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