JPH07174902A - Microlens array and its production - Google Patents

Microlens array and its production

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JPH07174902A
JPH07174902A JP31788193A JP31788193A JPH07174902A JP H07174902 A JPH07174902 A JP H07174902A JP 31788193 A JP31788193 A JP 31788193A JP 31788193 A JP31788193 A JP 31788193A JP H07174902 A JPH07174902 A JP H07174902A
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light
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substrate
shape
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Kazuhiro Umeki
和博 梅木
Masanori Satou
昌仙 佐藤
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Abstract

PURPOSE:To provide a method for producing microlenses by which a light shielding layer is easily formed and a microlens array excellent in environmental resistance can easily be produced. CONSTITUTION:A light shielding layer 3 is formed in accordance with an array of the lens apertures of microlenses on at least one side of a substrate 1 which is a transparent flat plate having parallel faces and cured resin parts 7 having an array of desired refractive faces are formed by molding with a mold 5 having an array of curved surfaces corresponding to the desired refractive faces.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、マイクロレンズアレ
イおよびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microlens array and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信の分野を初めとして、マイクロレ
ンズ、即ち、レンズ径が1mm以下という極めて小さい
レンズの使用が意図され、実用化されつつある。マイク
ロレンズはレンズ径が極めて小さいため、これを通常の
レンズのような研磨法で製造することは難しく、化学的
・物理的な方法による製造方法が提案されている。
2. Description of the Related Art Starting from the field of optical communication, the use of microlenses, that is, extremely small lenses having a lens diameter of 1 mm or less is intended and is being put to practical use. Since the microlens has an extremely small lens diameter, it is difficult to manufacture the microlens by a polishing method like an ordinary lens, and a manufacturing method by a chemical / physical method has been proposed.

【0003】マイクロレンズアレイにおいては、上記の
如き微小なレンズがアレイ配列するため、配列されるマ
イクロレンズ相互が光学的に独立していないと、別のマ
イクロレンズに入射すべき光が迷光として入射してマイ
クロレンズアレイの光学性能を低下させる虞れがある。
In the microlens array, since the minute lenses as described above are arrayed, the light to be incident on another microlens is incident as stray light unless the arranged microlenses are optically independent. Then, the optical performance of the microlens array may be deteriorated.

【0004】従って、マイクロレンズアレイには、各マ
イクロレンズアレイに応じた開口を有する「遮光層」を
形成することが好ましい。このような遮光層を形成する
方法としては、以下の如き方法が考えられる。即ち、マ
イクロレンズアレイの各マイクロレンズの光軸を中心と
して、開口部を形成する部分に、フォトリソグラフィに
よりフォトレジストのパターンを形成し、その上に金属
等により遮光層を形成する。その後、マイクロレンズア
レイを有機溶剤中に浸漬して溶剤によりフォトレジスト
のパターンを溶かし、パターン上にある遮光層を「リフ
トオフ」により、マイクロレンズアレイから剥がし、マ
イクロレンズアレイの開口部以外の部分に遮光層が残る
ようにする。
Therefore, it is preferable to form a "light-shielding layer" having an opening corresponding to each microlens array in the microlens array. As a method of forming such a light shielding layer, the following method can be considered. That is, a pattern of a photoresist is formed by photolithography in a portion forming an opening with the optical axis of each microlens of the microlens array as the center, and a light shielding layer is formed of metal or the like on the photoresist pattern. After that, the microlens array is immersed in an organic solvent to dissolve the photoresist pattern with the solvent, and the light-shielding layer on the pattern is peeled off from the microlens array by "lift-off", and the portion other than the openings of the microlens array is removed. Leave the light shielding layer.

【0005】この遮光層形成方法は工程数が多いため効
率的でない。また、遮光層はマイクロレンズアレイの表
面部分に形成されるため、環境条件によっては遮光層の
剥離が生じ易いという問題もある。
This light-shielding layer forming method is not efficient because of the large number of steps. Further, since the light-shielding layer is formed on the surface of the microlens array, there is a problem that the light-shielding layer is likely to be peeled off depending on environmental conditions.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、遮光層の形成が容易
で耐環境性に優れたマイクロレンズアレイの提供を目的
とする(請求項1)。この発明の別の目的は、請求項1
記載のマイクロレンズアレイを容易に製造できる、マイ
クロレンズ製造方法の提供にある(2,3)。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to provide a microlens array in which a light-shielding layer can be easily formed and which has excellent environmental resistance. 1). Another object of the present invention is claim 1.
A microlens manufacturing method capable of easily manufacturing the described microlens array is provided (2, 3).

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の「マイク
ロレンズアレイ」は、「透明な平行平板である基板の少
なくとも片側の面に、マイクロレンズのレンズ開口のア
レイ配列に応じた遮光層が形成され、少なくとも、この
遮光層の形成された側の面に、上記レンズ開口のアレイ
配列に合致した屈折面配列を有する硬化性樹脂部が形成
されている」ことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a "microlens array" having a light-shielding layer corresponding to an array arrangement of lens apertures of microlenses on at least one surface of a transparent parallel plate substrate. A curable resin portion having a refracting surface arrangement that matches the array arrangement of the lens apertures is formed on at least the surface on the side where the light shielding layer is formed ”.

【0008】遮光層は、基板の「少なくとも片側の面」
に形成されるから、必要に応じて、基板の両面に遮光層
を形成しても良いことは言うまでもない。勿論、遮光層
を基板の両面に形成する場合には、基板両面の遮光層に
おけるレンズ開口の配列が、互いに整合される(対応す
る開口の中心が合致する)ように遮光層同志の位置合わ
せが行われることは当然である。
The light shielding layer is the "at least one surface" of the substrate.
It is needless to say that the light-shielding layer may be formed on both surfaces of the substrate, if necessary. Of course, when the light-shielding layers are formed on both surfaces of the substrate, the light-shielding layers are aligned so that the lens apertures in the light-shielding layers on both sides of the substrate are aligned with each other (the centers of the corresponding apertures are aligned). Of course it is done.

【0009】請求項2記載の「マイクロレンズアレイ製
造方法」は、上記請求項1記載のマイクロレンズを製造
する方法であって、遮光層形成工程と、型成形工程とを
有する。「遮光層形成工程」は、透明な平行平板である
基板の少なくとも片側の面に、「マイクロレンズのレン
ズ開口のアレイ配列に応じた遮光層」を形成する工程で
ある。
A method for manufacturing a microlens array according to a second aspect is a method for manufacturing the microlens according to the first aspect, which includes a light shielding layer forming step and a mold forming step. The “light-shielding layer forming step” is a step of forming a “light-shielding layer corresponding to an array arrangement of lens openings of microlenses” on at least one surface of a transparent parallel plate substrate.

【0010】「型成形工程」は、所望の屈折面形状に対
応する曲面形状のアレイ配列を持つ「型」による型成形
で、所望の屈折面のアレイ配列を持つ「硬化性樹脂部」
を形成する工程である。
The "mold forming step" is a mold forming using a "mold" having an array array of curved surfaces corresponding to a desired refracting surface shape, and a "curable resin portion" having an array array of desired refracting surfaces.
Is a step of forming.

【0011】上記遮光層形成工程において、透明な平行
平板である基板の少なくとも片側の面に、マイクロレン
ズのレンズ開口のアレイ配列に応じた遮光層を形成する
には種々の方法が可能である。
In the light-shielding layer forming step, various methods can be used to form a light-shielding layer corresponding to the array arrangement of the lens apertures of the microlenses on at least one surface of the transparent parallel plate substrate.

【0012】例えば、基板表面に金属薄膜とフォトレジ
ストの薄層とを、基板表面側から上記順序に積層し、フ
ォトリソグラフィによりフォトレジストの薄膜を、レン
ズ開口のアレイ配列に応じてパターニングして開口部に
対応する金属薄膜部分が「剥き出し」になるようにし、
その後、パターニングされたフォトレジストをマスクと
して金属薄膜に対するエッチングを行い、上記レンズ開
口部で金属薄膜を除去する。しかるのちフォトレジスト
のマスクを除去すれば、金属薄膜のパターンにより遮光
層が得られる。あるいは、印刷によりインキ層として遮
光層を形成することもできる。
For example, a metal thin film and a thin layer of photoresist are laminated on the surface of the substrate in the above order from the substrate surface side, and the thin film of photoresist is patterned by photolithography according to the array arrangement of the lens openings to form openings. Make the metal thin film part corresponding to the part "exposed",
After that, the metal thin film is etched using the patterned photoresist as a mask to remove the metal thin film at the lens opening. Then, if the photoresist mask is removed, a light-shielding layer is obtained by the pattern of the metal thin film. Alternatively, the light shielding layer can be formed as an ink layer by printing.

【0013】また、「硬化性樹脂」としては、熱硬化性
樹脂や光硬化性樹脂を用いることが出来る。「熱硬化性
樹脂」を用いる場合は、型により熱硬化性樹脂の形状を
所望の形状にした状態で加熱を行い、樹脂を硬化させれ
ば良い。
As the "curable resin", a thermosetting resin or a photocurable resin can be used. When the "thermosetting resin" is used, the resin may be cured by heating the thermosetting resin in a desired shape with a mold.

【0014】また、硬化性樹脂として、紫外線硬化樹脂
等の「光硬化性樹脂」を用いる場合には、型成形の際、
光を照射して樹脂を硬化させればよい。光の照射は、
「型」が透明である場合には型を通して行うことが出来
るが、型が金属等の遮光性のものである場合には、基板
を介して行えば良い。
When a "photo-curable resin" such as an ultraviolet-curable resin is used as the curable resin, it is
The resin may be cured by irradiation with light. The irradiation of light is
When the “mold” is transparent, it can be carried out through the mold, but when the mold is a light-shielding material such as metal, it may be carried out through the substrate.

【0015】このとき、基板に形成された遮光層のた
め、「遮光層の影」になる光硬化性樹脂部分には、基板
の側から光を照射しにくいので、この場合は、型の表面
の、少なくとも「曲面形状の部分を光反射性」とし、基
板側から照射した光が型の表面で反射して、遮光層の影
になった部分に照射されるようにする(請求項3)。
At this time, since the light-shielding layer formed on the substrate makes it difficult to irradiate light from the substrate side to the photo-curable resin portion which becomes the "shadow of the light-shielding layer", in this case, the surface of the mold. Of at least "curved portion is light-reflecting" so that the light emitted from the substrate side is reflected on the surface of the mold and is applied to the shaded portion of the light-shielding layer (claim 3). .

【0016】[0016]

【作用】上記のように、この発明では、遮光層は基板に
「直接」形成されるので、遮光層は、基板と硬化性樹脂
部とにより挾まれた形状となり、遮光層の開口端部は直
接外気に触れることがない。
As described above, in the present invention, since the light shielding layer is formed "directly" on the substrate, the light shielding layer has a shape sandwiched between the substrate and the curable resin portion, and the opening end portion of the light shielding layer is Never touch the outside air.

【0017】[0017]

【実施例】図1は、請求項3記載のマイクロレンズ製造
方法の1実施例を説明図的に示している。図1(a)に
おいて、符号1で示す基板の上側の面には、「マイクロ
レンズのレンズ開口のアレイ配列」に応じた遮光層3が
形成されている。
EXAMPLE FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a method for manufacturing a microlens according to claim 3. In FIG. 1A, a light shielding layer 3 corresponding to “array arrangement of lens apertures of microlenses” is formed on the upper surface of the substrate indicated by reference numeral 1.

【0018】基板1は、例えば石英ガラスであり、透明
な平行平板である。遮光層3は金属薄膜によるものであ
り、以下の如くして形成された。基板1の表面にAlを
蒸着して金属薄膜とし、その上にフォトレジストの薄層
を形成した。フォトリソグラフィにより上記フォトレジ
ストの薄膜を、レンズ開口のアレイ配列に応じてパター
ニングし、開口部に対応する金属薄膜部分が「剥き出
し」になるようにした。
The substrate 1 is, for example, quartz glass and is a transparent parallel plate. The light shielding layer 3 is made of a metal thin film and is formed as follows. Al was vapor-deposited on the surface of the substrate 1 to form a metal thin film, and a thin layer of photoresist was formed thereon. The thin film of the above photoresist was patterned by photolithography according to the array arrangement of the lens openings so that the metal thin film portion corresponding to the openings was “exposed”.

【0019】上記開口部の形状は円形である。その後、
パターニングされたフォトレジストをマスクとして金属
薄膜に対するエッチングを行い、レンズ開口部における
金属薄膜を除去し、しかるのちフォトレジストのマスク
を除去した。この状態が、図1(a)に示された状態で
ある。
The shape of the opening is circular. afterwards,
The metal thin film was etched using the patterned photoresist as a mask to remove the metal thin film in the lens opening, and then the photoresist mask was removed. This state is the state shown in FIG.

【0020】図1(b)に示すように、遮光層3の側に
型5を合わせた。型5は、上記遮光層の開口部のアレイ
配列に応じた凹面形状の配列を有し、各凹面形状の底部
が遮光層3の各開口部の中心と合致するように位置合わ
せされている。また、型5の上記凹面形状の部分は「光
反射性」となっている。
As shown in FIG. 1 (b), the mold 5 was fitted to the light shielding layer 3 side. The mold 5 has a concave array corresponding to the array arrangement of the openings of the light shielding layer, and is aligned such that the bottom of each concave is aligned with the center of each opening of the light shielding layer 3. The concave portion of the mold 5 has "light reflectivity".

【0021】基板1と型5に挾まれた空間部分に、光硬
化性樹脂として紫外線硬化樹脂7を注入し、基板1を介
して紫外線9を均一照射した。照射された紫外線は紫外
線硬化樹脂7を硬化させる。また、型5の凹面形状の部
分は光反射性であるので、この部分で反射された紫外線
が、照射紫外線に対し「遮光層3の影」になる部分にも
有効に照射され、紫外線硬化樹脂7aを有効に硬化させ
る。
An ultraviolet curable resin 7 as a photocurable resin was injected into a space sandwiched between the substrate 1 and the mold 5, and ultraviolet rays 9 were uniformly irradiated through the substrate 1. The applied ultraviolet rays cure the ultraviolet curing resin 7. In addition, since the concave portion of the mold 5 is light-reflecting, the ultraviolet rays reflected by this portion are also effectively irradiated to the portion that becomes the “shadow of the light-shielding layer 3” with respect to the irradiation ultraviolet rays, and the ultraviolet curing resin 7a is effectively cured.

【0022】型5を外して、図1(c)に示すような
「基板1上に、レンズ開口のアレイ配列に応じた遮光層
3が形成され、遮光層3の形成された側の面に、レンズ
開口のアレイ配列に合致した屈折面配列を有する硬化性
樹脂部7が形成され」てなるマイクロレンズアレイを得
た。なお、硬化性樹脂部7による屈折面の形状は「凸球
面」である。
The mold 5 is removed, and as shown in FIG. 1C, "the light-shielding layer 3 is formed on the substrate 1 according to the array arrangement of the lens openings, and the surface on the side where the light-shielding layer 3 is formed is formed. , And a curable resin portion 7 having a refracting surface arrangement that matches the array arrangement of the lens apertures is formed ”. The shape of the refracting surface formed by the curable resin portion 7 is a “convex spherical surface”.

【0023】図2(a)に示すように、図1(c)のマ
イクロレンズアレイに対し、基板1の反対側の面に、硬
化性樹脂部7の屈折面配列と対応させて、他の屈折面配
列を硬化性樹脂部11として、硬化性樹脂部7と同様な
方法で形成すれば、両凸のマイクロレンズによるマイク
ロレンズアレイを得ることが出来る。
As shown in FIG. 2 (a), with respect to the microlens array of FIG. 1 (c), another surface is formed on the opposite surface of the substrate 1 in correspondence with the refraction surface array of the curable resin portion 7. By forming the refraction surface array as the curable resin portion 11 in the same manner as the curable resin portion 7, a microlens array having biconvex microlenses can be obtained.

【0024】図2(b)に示す実施例は、図1(c)の
マイクロレンズアレイに対し、基板1の反対側の面に、
硬化性樹脂部7の屈折面配列と対応させて、凹面形状1
3による屈折面配列を形成した例である。このマイクロ
レンズアレイでは、個々のマイクロレンズは「メニスカ
スレンズ」である。
In the embodiment shown in FIG. 2B, the surface of the microlens array shown in FIG.
In correspondence with the refraction surface arrangement of the curable resin portion 7, the concave surface shape 1
3 is an example in which a refracting surface arrangement according to 3 is formed. In this microlens array, the individual microlenses are "meniscus lenses".

【0025】図1(b)において、型5に換えて「凸面
形状の配列による型」を用いれば、硬化性樹脂部の表面
形状として形成される屈折面形状を凹面形状とすること
ができることは明らかである。
In FIG. 1B, if a “mold having a convex array” is used instead of the mold 5, the refracting surface formed as the surface shape of the curable resin portion can be made concave. it is obvious.

【0026】ここで、図1(b)に即して説明した型5
の製造を簡単に説明する。図3(a)、符号10はガラ
ス板等の基体を示す。基体10の平坦な表面に、所望の
厚さに熱可塑性材料層12が形成され、その上に、中間
層として金属薄膜層14と、フォトレジスト等の感光性
材料の薄層16とが積層されている。
Here, the mold 5 described with reference to FIG.
The manufacturing will be briefly described. In FIG. 3A, reference numeral 10 indicates a substrate such as a glass plate. A thermoplastic material layer 12 having a desired thickness is formed on a flat surface of the substrate 10, and a metal thin film layer 14 as an intermediate layer and a thin layer 16 of a photosensitive material such as photoresist are laminated on the thermoplastic material layer 12. ing.

【0027】図3(a)に示す状態において、感光性材
料の薄層16に対し、露光により、「マイクロレンズア
レイの端面形状」をパターニングする。パターニングの
際の露光はマスクを用いて光を均一照射してもよいし、
「レーザ描画」により、パターンを描き込んでも良い。
In the state shown in FIG. 3A, the "end face shape of the microlens array" is patterned on the thin layer 16 of the photosensitive material by exposure. For patterning exposure, a mask may be used to uniformly irradiate light,
The pattern may be drawn by "laser drawing".

【0028】露光により、光照射されされなかった部分
(感光性材料がネガ型の場合)もしくは光照射された部
分(感光性材料がポジ型の場合)を除去すると、図3
(b)に示すようにパターニングがなされる。
When the portion which is not irradiated with light (when the photosensitive material is a negative type) or the portion which is irradiated with light (when the photosensitive material is a positive type) is removed by the exposure, as shown in FIG.
Patterning is performed as shown in FIG.

【0029】上記「端面形状」とは、図3(b)におい
て、パターニングされた感光性材料の薄層16の形状
を、図3(b)の上方から見た形状を言い、例えば、円
形状や楕円形状、正方形形状や長方形形状、あるいは5
角形や6角形等の多角形形状であり得るが、その配列は
「形成しようとするマイクロレンズアレイにおけるレン
ズ配列」と一致している。
The above-mentioned "end face shape" refers to the shape of the patterned thin layer 16 of the photosensitive material in FIG. 3 (b) as viewed from above in FIG. 3 (b). Or elliptical, square or rectangular, or 5
The shape may be a polygonal shape such as a polygonal shape or a hexagonal shape, but the arrangement is in agreement with the “lens arrangement in the microlens array to be formed”.

【0030】パターニング後は、金属薄膜層14をウエ
ットエッチングする。このとき、パターニングされた感
光性材料の薄層16がマスクとなり、ウエットエッチン
グは「剥き出しになった金属薄膜層部分」のみに作用す
る。
After patterning, the metal thin film layer 14 is wet-etched. At this time, the patterned thin layer 16 of the photosensitive material serves as a mask, and the wet etching acts only on the "bare metal thin film layer portion".

【0031】従って、エッチング後は、感光性材料の薄
層16に形成された「端面形状」がそのまま、金属薄膜
層14に「写される」ことになる。この状態を図3
(c)に示す。エッチングにより金属薄膜層14を除去
された部分では、その下の、熱可塑性材料層12の上面
が剥き出しになっている。
Therefore, after the etching, the "end face shape" formed on the thin layer 16 of the photosensitive material is "transferred" to the metal thin film layer 14 as it is. This state is shown in Figure 3.
It shows in (c). In the portion where the metal thin film layer 14 has been removed by etching, the upper surface of the thermoplastic material layer 12 below it is exposed.

【0032】続いて、上記端面形状を写された金属薄膜
層をマスクとして、異方性のドライエッチングを行う。
ドライエッチングは、熱可塑性材料層12の「マスク
(金属薄膜層14)に覆われていない部分」を、厚み方
向へ彫り込むように進行するので、熱可塑性材料層12
が厚み方向へ完全にエッチングされるまでドライエッチ
ングを実行すると、図3(d)に示すように、上記端面
形状に正確に従う熱可塑性材料層12の3次元パターン
が「レリーフ状」に得られる。この状態から、マスクと
して用いられた金属薄膜層14を通常の方法で除去する
と、図3(e)に示すように、熱可塑性材料層12の3
次元パターンが得られる。なお、ドライエッチング(図
3(d))を実行するに先立って、パターニングされた
感光性材料の薄層16を除去しているが、薄層16を除
去しないままでドライエッチングを実行し、ドライエッ
チング後、金属薄膜層14もろともに感光性材料の薄層
16を除去するようにしてもよい。
Subsequently, anisotropic dry etching is performed using the metal thin film layer on which the above-mentioned end face shape is copied as a mask.
Since the dry etching proceeds so as to engrave the “portion not covered by the mask (metal thin film layer 14)” of the thermoplastic material layer 12 in the thickness direction, the thermoplastic material layer 12
When dry etching is performed until the film is completely etched in the thickness direction, a three-dimensional pattern of the thermoplastic material layer 12 that exactly follows the end face shape is obtained in a "relief shape", as shown in FIG. 3 (d). From this state, when the metal thin film layer 14 used as the mask is removed by a usual method, as shown in FIG.
A dimensional pattern is obtained. Although the thin layer 16 of the patterned photosensitive material is removed before performing the dry etching (FIG. 3D), the dry etching is performed without removing the thin layer 16. After etching, the thin metal film layer 14 and the thin layer 16 of the photosensitive material may be removed.

【0033】続いて、熱可塑性材料層12の3次元パタ
ーンを加熱し、熱変形(熱流動と、表面張力の作用によ
り生じる)により、1以上の所望の凸面形状を創成する
(図3(f))。
Subsequently, the three-dimensional pattern of the thermoplastic material layer 12 is heated and thermally deformed (generated by the action of heat flow and surface tension) to create one or more desired convex surface shapes (FIG. 3 (f). )).

【0034】熱変形後、さらに異方性のドライエッチン
グを行う。即ち、図3(f)の状態からドライエッチン
グを行って、熱可塑性材料層12により形成された「凸
面形状」を、基体10に彫り写す。このとき、ドライエ
ッチングの速度が、熱可塑性材料層12と基体10とで
互いに等しければ、熱可塑性材料層12に創成された凸
面形状が、そのまま基体10の表面形状として、「彫り
写される」ことになる。また、熱可塑性材料層12と基
体10とでエッチング速度が異なれば、基体10に彫り
写された凸面形状は、熱可塑性材料層12に創成された
凸面形状を、その高さ方向に「一律に拡大もしくは縮小
した形状」となるが、いずれにしても、熱可塑性材料層
12に創成された凸面形状と対応した形状となる。
After thermal deformation, anisotropic dry etching is further performed. That is, dry etching is performed from the state of FIG. 3F, and the “convex shape” formed by the thermoplastic material layer 12 is engraved on the substrate 10. At this time, if the rates of dry etching are equal in the thermoplastic material layer 12 and the base body 10, the convex shape created in the thermoplastic material layer 12 is “engraved” as the surface shape of the base body 10 as it is. It will be. If the thermoplastic material layer 12 and the base 10 have different etching rates, the convex shape engraved on the base 10 is the same as the convex shape created in the thermoplastic material layer 12 in the height direction. The shape is an “enlarged or reduced shape”, but in any case, the shape corresponds to the convex shape created in the thermoplastic material layer 12.

【0035】このようにして、凸面形状がアレイ配列し
た状態を基体10の表面形状として得ることが出来る。
この凸面形状は、前述のように、熱可塑性材料層12の
厚さや、熱可塑性材料層12と基体10とのエッチング
速度の比(選択比)等を調整することにより、所望の形
状とすることができるので、この凸面形状が、作成する
べきマイクロレンズアレイにおける各マイクロレンズの
屈折面形状になるようにする。なお、選択比を連続的も
しくは段階的に変化調整することで、形成される凸面形
状を「非球面形状」とすることもできる。
In this way, the surface shape of the substrate 10 can be obtained in a state where the convex shapes are arrayed.
As described above, this convex shape can be formed into a desired shape by adjusting the thickness of the thermoplastic material layer 12 and the etching rate ratio (selection ratio) between the thermoplastic material layer 12 and the substrate 10. Therefore, this convex surface shape is made to be the refractive surface shape of each microlens in the microlens array to be created. It should be noted that the convex shape formed can be made to be an “aspherical shape” by adjusting the selection ratio continuously or stepwise.

【0036】このようにして、凸面形状のアレイ配列が
形成された基体10を「型」として、型成形により、上
記凸面形状のアレイ配列に対応する凹面形状を持った第
2の型を形成し、その凹面形状の形成された面に対し
て、Al等の薄膜を蒸着やスパッタリングにより形成す
れば、図1(b)で説明した型5を得ることができる。
In this way, the substrate 10 on which the convex array array is formed is used as a "mold", and a second mold having a concave shape corresponding to the convex array array is formed by molding. By forming a thin film of Al or the like on the concave surface by vapor deposition or sputtering, the mold 5 described with reference to FIG. 1B can be obtained.

【0037】上記図3(a)において符号14で示す中
間層は、上記金属薄膜以外に、Si等の非金属の薄膜と
して形成しても良く、中間層を非金属の薄膜とするとき
は、図3(b)の状態から(c)の状態へ移行するため
のエッチングをドライエッチングで行うことができる。
The intermediate layer shown by the reference numeral 14 in FIG. 3 (a) may be formed as a non-metal thin film such as Si in addition to the above metal thin film. When the intermediate layer is a non-metal thin film, The etching for shifting from the state of FIG. 3B to the state of FIG. 3C can be performed by dry etching.

【0038】中間層の厚さは、金属薄膜で中間層を形成
する場合は2000〜10000Å、Si等で形成する
場合には2000〜5000Åが好適である。
The thickness of the intermediate layer is preferably 2000 to 10000Å when the intermediate layer is formed of a metal thin film, and 2000 to 5000Å when formed of Si or the like.

【0039】次に、図2(b)の状態で、基板10の裏
面側に直接に凹面形状による屈折面を形成する方法を説
明する。この方法としては、特開平5−173003号
公報の第11欄第18〜20行、図3に開示された方法
を利用できる。
Next, a method for directly forming a concave refracting surface on the back surface side of the substrate 10 in the state of FIG. 2B will be described. As this method, the method disclosed in JP-A-5-173003, column 11, lines 18 to 20, and FIG. 3 can be used.

【0040】図2(b)において、基板1の裏面(凹面
形状による屈折面アレイを形成する側の面)にフォトレ
ジスト膜を所望の厚さに形成し、このフォトレジスト膜
に凹面形状のアレイ配列に対応するパターンをマスクを
用いて露光する。
In FIG. 2B, a photoresist film having a desired thickness is formed on the back surface of the substrate 1 (the surface on the side where the concave refraction surface array is formed), and the concave array is formed on the photoresist film. A pattern corresponding to the array is exposed using a mask.

【0041】このとき用いる露光用マスクは、各凹面形
状に対応する部分では、例えばパターン形状の中央部か
ら外側に向かって漸次、光透過率が低くなる(フォトレ
ジストがポジ型の場合)ようなものをものを用いる。
In the exposure mask used at this time, the light transmittance gradually decreases from the central portion of the pattern shape to the outside in the portion corresponding to each concave shape (when the photoresist is a positive type). Use things.

【0042】このようにして露光を行った後、現像を行
うとフォトレジストの表面形状が凹面形状になるので、
この状態から、図3の(g)で説明したようなドライエ
ッチングを実行して上記凹面形状を基板1の表面形状と
して彫り写す。このとき、彫り写された凹面形状が、所
望の屈折面形状(図2(b)の屈折面13の形状)とな
るように、フォトレジストの厚さや露光条件、選択比等
を調整するのである。
When the development is performed after the exposure as described above, the surface shape of the photoresist becomes a concave shape.
From this state, dry etching as described with reference to FIG. 3G is performed to engrave the concave shape as the surface shape of the substrate 1. At this time, the thickness of the photoresist, the exposure conditions, the selection ratio, etc. are adjusted so that the engraved concave surface shape becomes a desired refractive surface shape (the shape of the refractive surface 13 in FIG. 2B). .

【0043】図2(b)の「凹面形状」は、凸面形状を
用いた型を用い、基板1と型に挾まれた空間部分に紫外
線硬化樹脂を注入し、基板1を介して紫外線を均一照射
して紫外線硬化樹脂を硬化させて形成しても良い。
In the "concave shape" of FIG. 2B, a mold having a convex shape is used, and an ultraviolet curable resin is injected into the space between the substrate 1 and the mold so that ultraviolet rays are evenly distributed through the substrate 1. It may be formed by irradiating and curing the ultraviolet curable resin.

【0044】このようにして形成された凹面形状を有す
る基板1は、硬化性樹脂の表面に凸面形状の屈折面を形
成するときの型としても使用出来ることは明らかであ
る。この場合、基板が透明なら光照射を型としての基板
を介して行えることは言うまでもない。また、図3
(g)に示すような、凸面形状を有する基体10は、硬
化性樹脂に凹面形状の屈折面を形成する際の型として利
用できる。
It is obvious that the substrate 1 having a concave shape thus formed can also be used as a mold for forming a convex refracting surface on the surface of a curable resin. In this case, it goes without saying that if the substrate is transparent, light irradiation can be performed through the substrate as a mold. Also, FIG.
The base body 10 having a convex shape as shown in (g) can be used as a mold when forming a concave refracting surface in the curable resin.

【0045】なお、基板として、平行平面板以外の形状
のもの、例えば、プリズム形状のものを用いると、イン
プリズムマイクロレンズアレイを形成することもできる
し、形成するレンズの個数を1としたり、形成されたマ
イクロレンズアレイのアレイ配列をマイクロレンズごと
に分割すれば、マイクロレンズやインプリズムマイクロ
レンズ等を実現できるものであること付記しておく。
If a substrate having a shape other than the plane-parallel plate is used as the substrate, for example, a prism-shaped substrate, an in-prism microlens array can be formed, or the number of lenses to be formed can be 1 or It should be additionally noted that a microlens, an in-prism microlens, or the like can be realized by dividing the array arrangement of the formed microlens array for each microlens.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
マイクロレンズアレイおよびその製造方法を提供でき
る。
As described above, according to the present invention, a novel microlens array and a manufacturing method thereof can be provided.

【0047】この発明のマイクロレンズアレイは、「マ
イクロレンズのレンズ開口のアレイ配列に応じた遮光
層」を有しているために、別のマイクロレンズに入射す
べき光が迷光として入射してマイクロレンズアレイの光
学性能を低下させる虞れが少なく、また遮光層に於ける
開口部の端面部が、外気に触れないので環境の作用で剥
離する可能性が少なく耐環境性に優れている。
Since the microlens array of the present invention has the "light-shielding layer corresponding to the array arrangement of the lens apertures of the microlens", the light to be incident on another microlens is incident as stray light and is incident on the microlens. The optical performance of the lens array is not likely to deteriorate, and the end face of the opening in the light-shielding layer does not come into contact with the outside air, so there is little possibility of peeling due to the action of the environment, and environmental resistance is excellent.

【0048】請求項2,3記載の発明は、上記の如き構
成となっているため、上記マイクロレンズアレイを効率
良く形成することが出来る。
According to the second and third aspects of the present invention, since it has the above-mentioned structure, the microlens array can be efficiently formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】請求項3記載の発明の1実施例を説明するため
の図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of the invention according to claim 3;

【図2】この発明のマイクロレンズアレイの形態の2例
を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining two examples of the form of the microlens array of the present invention.

【図3】上記実施例に於て用いられる型の製造方法の1
例を説明するための図である。
FIG. 3 is a method 1 for manufacturing a mold used in the above embodiment.
It is a figure for explaining an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 3 遮光層 5 型 7a 硬化性樹脂 7 屈折面のアレイ配列を形成された硬化性樹脂部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 3 Light-shielding layer 5 Type 7a Curable resin 7 Curable resin part on which an array arrangement of refracting surfaces is formed

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透明な平行平板である基板の少なくとも片
側の面に、マイクロレンズのレンズ開口のアレイ配列に
応じた遮光層が形成され、 少なくとも、この遮光層の形成された側の面に、上記レ
ンズ開口のアレイ配列に合致した屈折面配列を有する硬
化性樹脂部が形成されていることを特徴とするマイクロ
レンズアレイ。
1. A light shielding layer corresponding to an array arrangement of lens apertures of microlenses is formed on at least one surface of a transparent parallel plate substrate, and at least a surface on the side where the light shielding layer is formed, A microlens array, wherein a curable resin portion having a refracting surface arrangement that matches the array arrangement of the lens apertures is formed.
【請求項2】請求項2記載のマイクロレンズアレイを製
造する方法であって、 透明な平行平板である基板の少なくとも片側の面に、マ
イクロレンズのレンズ開口のアレイ配列に応じた遮光層
を形成する遮光層形成工程と、 所望の屈折面形状に対応する曲面形状のアレイ配列を持
つ型による型成形で、所望の屈折面のアレイ配列を持つ
硬化性樹脂部を形成する、型成形工程とを有することを
特徴とするマイクロレンズアレイ製造方法。
2. A method of manufacturing a microlens array according to claim 2, wherein a light-shielding layer is formed on at least one surface of a transparent parallel plate substrate in accordance with an array arrangement of lens apertures of the microlenses. And a mold forming step of forming a curable resin portion having an array arrangement of desired refraction surfaces by mold forming with a mold having an array arrangement of curved surface shapes corresponding to a desired refraction surface shape. A method of manufacturing a microlens array, comprising:
【請求項3】請求項2記載のマイクロレンズアレイ製造
方法において、 硬化性樹脂が光硬化性樹脂であって、型成形の際、透明
基板の側から光照射が行われ、型として、少なくとも曲
面形状の部分が光反射性のものを用いることを特徴とす
るマイクロレンズアレイ製造方法。
3. The method for manufacturing a microlens array according to claim 2, wherein the curable resin is a photocurable resin, and light is irradiated from the transparent substrate side during molding, so that at least a curved surface of the mold is obtained. A method for manufacturing a microlens array, characterized in that a portion having a shape of light reflection is used.
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