JP2002169004A - バッチ生産マイクロレンズアレイ及びその製造方法 - Google Patents
バッチ生産マイクロレンズアレイ及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 バッチ生産マイクロレンズアレイ及びその製
造方法の提供。 【解決手段】 基板上に第1のポリマー或いは第1のポ
リマー組成物層を塗布形成し、該第1のポリマー或いは
第1のポリマー組成物層の上に第2のポリマー或いは第
2のポリマー組成物層を塗布形成する。第1のポリマー
のガラス転移温度(Tg)は第2のポリマーのガラス転
移温度より高いものとする。続いてリソグラフィーによ
り第1のポリマー或いは第1のポリマー組成物層及び第
2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層に同じパタ
ーンを形成する。続いてこの基板を該第1のポリマーの
ガラス転移温度(Tg)より高いが第2のポリマーのガ
ラス転移温度(Tg)より低い作業温度に加熱し、並び
にこの基板をこの作業温度に保持して第2のポリマーに
マイクロレンズを形成させ、最後に該マイクロレンズを
冷却する。このバッチ生産したマイクロレンズは、基板
表面上に位置し、且つ該マイクロレンズは、該基板表面
の上に位置する底座と該底座の表面の上に位置する球形
レンズを包括する。
造方法の提供。 【解決手段】 基板上に第1のポリマー或いは第1のポ
リマー組成物層を塗布形成し、該第1のポリマー或いは
第1のポリマー組成物層の上に第2のポリマー或いは第
2のポリマー組成物層を塗布形成する。第1のポリマー
のガラス転移温度(Tg)は第2のポリマーのガラス転
移温度より高いものとする。続いてリソグラフィーによ
り第1のポリマー或いは第1のポリマー組成物層及び第
2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層に同じパタ
ーンを形成する。続いてこの基板を該第1のポリマーの
ガラス転移温度(Tg)より高いが第2のポリマーのガ
ラス転移温度(Tg)より低い作業温度に加熱し、並び
にこの基板をこの作業温度に保持して第2のポリマーに
マイクロレンズを形成させ、最後に該マイクロレンズを
冷却する。このバッチ生産したマイクロレンズは、基板
表面上に位置し、且つ該マイクロレンズは、該基板表面
の上に位置する底座と該底座の表面の上に位置する球形
レンズを包括する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一種のマイクロレン
ズ及びその製造方法に係り、特に一種のバッチ生産マイ
クロレンズアレイ及びその製造方法に関する。
ズ及びその製造方法に係り、特に一種のバッチ生産マイ
クロレンズアレイ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロレンズは広く光ファイバ、光通
信及び光電子製品において、例えば光ファイバ末端の集
光、光走査のフォーカス、ディスプレイのマイクロレン
ズアレイ、さらにはマイクロ光学集積素子の集光に応用
されている。従来の、光学マイクロレンズを製造する方
法には、光ファイバ末端に、レーザ吸収法(laser
absorption)と光ファイバ末端溶融法(fi
ber tip melting)を用いてファイバチ
ップを製造するものがあり、溶融させた対称の透明材質
を光ファイバ末端に接合させてマイクロレンズとなし、
集光作用に供する方法がある。このほか、光ファイバを
アーク溶断し並びに切断した尖端を対称の透明材質に浸
漬させ接合するものがある。このようなマイクロレンズ
の製造方法は複雑で時間がかかり、且つ高コストと高複
雑度の機具設備を必要とし、十分に不便であり、さら
に、製造したマイクロレンズは垂直方向の集光が行える
のみであった。最近、マイクロ光学チップが発展し、基
板の水平方向集光の要求が大量に増加したため、すでに
RIE及びホトレジスト溶融技術を結合させて水平方向
集光のマイクロレンズを製造し、さらに手作業で注意深
くマイクロレンズを直立させる技術が提供されている。
これは製造に時間がかかり複雑であり、且つ豊富な訓練
と経験を有する手作業方式により完成される。すでに手
作業で注意深く基板にマイクロ寸法のマイクロレンズを
組み付けて、基板水平方向集光マイクロレンズの要求を
完成することが提案されているが、このような方法はバ
ッチ生産が行えず、設備コストも高く、正確度が有限
で、工程が複雑で時間がかかり、高い人工組立コストを
有する欠点を改善することができなかった。このため、
現在業界及び市場は、垂直或いは非垂直方向(例えば水
平方向)集光が可能で、バッチ方法で生産でき、製造工
程を簡素化でき設備コストを削減でき、人工組立不要な
方式で生産でき、並びにV溝と光ファイバのカプリング
を整合させられる真正の3Dマイクロレンズとその製造
方法を必要としている。
信及び光電子製品において、例えば光ファイバ末端の集
光、光走査のフォーカス、ディスプレイのマイクロレン
ズアレイ、さらにはマイクロ光学集積素子の集光に応用
されている。従来の、光学マイクロレンズを製造する方
法には、光ファイバ末端に、レーザ吸収法(laser
absorption)と光ファイバ末端溶融法(fi
ber tip melting)を用いてファイバチ
ップを製造するものがあり、溶融させた対称の透明材質
を光ファイバ末端に接合させてマイクロレンズとなし、
集光作用に供する方法がある。このほか、光ファイバを
アーク溶断し並びに切断した尖端を対称の透明材質に浸
漬させ接合するものがある。このようなマイクロレンズ
の製造方法は複雑で時間がかかり、且つ高コストと高複
雑度の機具設備を必要とし、十分に不便であり、さら
に、製造したマイクロレンズは垂直方向の集光が行える
のみであった。最近、マイクロ光学チップが発展し、基
板の水平方向集光の要求が大量に増加したため、すでに
RIE及びホトレジスト溶融技術を結合させて水平方向
集光のマイクロレンズを製造し、さらに手作業で注意深
くマイクロレンズを直立させる技術が提供されている。
これは製造に時間がかかり複雑であり、且つ豊富な訓練
と経験を有する手作業方式により完成される。すでに手
作業で注意深く基板にマイクロ寸法のマイクロレンズを
組み付けて、基板水平方向集光マイクロレンズの要求を
完成することが提案されているが、このような方法はバ
ッチ生産が行えず、設備コストも高く、正確度が有限
で、工程が複雑で時間がかかり、高い人工組立コストを
有する欠点を改善することができなかった。このため、
現在業界及び市場は、垂直或いは非垂直方向(例えば水
平方向)集光が可能で、バッチ方法で生産でき、製造工
程を簡素化でき設備コストを削減でき、人工組立不要な
方式で生産でき、並びにV溝と光ファイバのカプリング
を整合させられる真正の3Dマイクロレンズとその製造
方法を必要としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主要な目的
は、一種バッチ生産マイクロレンズアレイの製造方法を
提供することにあり、即ち、製造工程を簡素化し、バッ
チ方法での生産を可能として製造工程と設備コストを減
らすことにある。
は、一種バッチ生産マイクロレンズアレイの製造方法を
提供することにあり、即ち、製造工程を簡素化し、バッ
チ方法での生産を可能として製造工程と設備コストを減
らすことにある。
【0004】本発明の次の目的は、一種のバッチ生産マ
イクロレンズアレイの製造方法を提供することにあり、
即ち、垂直或いは非垂直方向(例えば水平方向)集光が
可能な3Dマイクロレンズを製造できるようにすること
にある。
イクロレンズアレイの製造方法を提供することにあり、
即ち、垂直或いは非垂直方向(例えば水平方向)集光が
可能な3Dマイクロレンズを製造できるようにすること
にある。
【0005】本発明のさらに別の目的は、一種の3Dの
マイクロレンズを提供することにあり、該マイクロレン
ズは垂直或いは非垂直方向(例えば水平方向)集光が可
能であるものとする。
マイクロレンズを提供することにあり、該マイクロレン
ズは垂直或いは非垂直方向(例えば水平方向)集光が可
能であるものとする。
【0006】本発明のさらにまた別の目的は、一種のマ
イクロレンズを提供することにあり、該マイクロレンズ
は簡単な製造工程でバッチ方法で生産でき、製造工程を
簡易化すると共に、設備コストを削減できる構造を有す
るものとする。
イクロレンズを提供することにあり、該マイクロレンズ
は簡単な製造工程でバッチ方法で生産でき、製造工程を
簡易化すると共に、設備コストを削減できる構造を有す
るものとする。
【0007】本発明の別の目的は、一種のマイクロレン
ズを提供することにあり、該マイクロレンズは人工組立
を必要とせず生産でき、V溝と光ファイバのカプリング
を整合させることができる構造を有するものとする。
ズを提供することにあり、該マイクロレンズは人工組立
を必要とせず生産でき、V溝と光ファイバのカプリング
を整合させることができる構造を有するものとする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、基板
上に第1のポリマー或いは第1のポリマー組成物層を塗
布形成するステップと、該第1のポリマー或いは第1の
ポリマー組成物層の上に、第1のポリマーのガラス転移
温度(Tg)より低いガラス転移温度(Tg)を有する
第2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層を塗布形
成するステップと、リソグラフィーにより第1のポリマ
ー或いは第1のポリマー組成物層と、第2のポリマー或
いは第2のポリマー組成物層とに同じ円形のパターンを
形成し、第2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層
における該円形のパターンの厚さ対幅の比の値が0.6
以上とするステップと、この基板を該第1のポリマーの
ガラス転移温度(Tg)より高いが第2のポリマーのガ
ラス転移温度(Tg)より低い作業温度に加熱してリフ
ローを行い、並びにこの基板をこの作業温度に保持して
第2のポリマーにマイクロレンズを形成させるステップ
と、該マイクロレンズを冷却するステップと、を包括す
る、バッチ生産マイクロレンズアレイの製造方法として
いる。請求項2の発明は、前記第1のポリマーがポリイ
ミドとされ、第2のポリマーがポリアクリル酸ポリマー
とされたことを特徴とする、請求項1に記載のバッチ生
産マイクロレンズアレイの製造方法。請求項3の発明
は、一つの基板の上に位置するマイクロレンズにおい
て、該マイクロレンズが、基板の表面の上に位置する第
1のポリマー或いは第1のポリマー組成物層が加熱され
て形成し、基板表面の上に位置する底座と、第1のポリ
マー或いは第1のポリマー組成物層の上に塗布された第
2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層が、第2の
ポリマーのガラス転移温度(Tg)より高い温度に加熱
されリフローされて形成する、球形のマイクロレンズと
を包括し、該第1のポリマーのガラス転移温度(Tg)
が第2のポリマーのガラス転移温度(Tg)より高く、
第1のポリマーがポリイミドとされ、第2のポリマーが
ポリアクリル酸ポリマー或いはポリメタクリル酸ポリマ
ーとされたことを特徴とする、マイクロレンズとしてい
る。
上に第1のポリマー或いは第1のポリマー組成物層を塗
布形成するステップと、該第1のポリマー或いは第1の
ポリマー組成物層の上に、第1のポリマーのガラス転移
温度(Tg)より低いガラス転移温度(Tg)を有する
第2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層を塗布形
成するステップと、リソグラフィーにより第1のポリマ
ー或いは第1のポリマー組成物層と、第2のポリマー或
いは第2のポリマー組成物層とに同じ円形のパターンを
形成し、第2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層
における該円形のパターンの厚さ対幅の比の値が0.6
以上とするステップと、この基板を該第1のポリマーの
ガラス転移温度(Tg)より高いが第2のポリマーのガ
ラス転移温度(Tg)より低い作業温度に加熱してリフ
ローを行い、並びにこの基板をこの作業温度に保持して
第2のポリマーにマイクロレンズを形成させるステップ
と、該マイクロレンズを冷却するステップと、を包括す
る、バッチ生産マイクロレンズアレイの製造方法として
いる。請求項2の発明は、前記第1のポリマーがポリイ
ミドとされ、第2のポリマーがポリアクリル酸ポリマー
とされたことを特徴とする、請求項1に記載のバッチ生
産マイクロレンズアレイの製造方法。請求項3の発明
は、一つの基板の上に位置するマイクロレンズにおい
て、該マイクロレンズが、基板の表面の上に位置する第
1のポリマー或いは第1のポリマー組成物層が加熱され
て形成し、基板表面の上に位置する底座と、第1のポリ
マー或いは第1のポリマー組成物層の上に塗布された第
2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層が、第2の
ポリマーのガラス転移温度(Tg)より高い温度に加熱
されリフローされて形成する、球形のマイクロレンズと
を包括し、該第1のポリマーのガラス転移温度(Tg)
が第2のポリマーのガラス転移温度(Tg)より高く、
第1のポリマーがポリイミドとされ、第2のポリマーが
ポリアクリル酸ポリマー或いはポリメタクリル酸ポリマ
ーとされたことを特徴とする、マイクロレンズとしてい
る。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のバッチ生産マイクロレン
ズアレイの製造方法は、以下のステップを包括する。即
ち、基板上に第1のポリマー或いは第1のポリマー組成
物層を塗布形成するステップと、該第1のポリマー或い
は第1のポリマー組成物層の上に、第1のポリマーのガ
ラス転移温度(Tg)より低いガラス転移温度(Tg)
を有する第2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層
を塗布形成するステップと、リソグラフィーにより第1
のポリマー或いは第1のポリマー組成物層と、第2のポ
リマー或いは第2のポリマー組成物層とに同じパターン
を形成するステップと、この基板を該第1のポリマーの
ガラス転移温度(Tg)より高いが第2のポリマーのガ
ラス転移温度(Tg)より低い作業温度に加熱し、並び
にこの基板をこの作業温度に保持して第2のポリマーに
マイクロレンズを形成させるステップと、該マイクロレ
ンズを冷却するステップと、を包括する。
ズアレイの製造方法は、以下のステップを包括する。即
ち、基板上に第1のポリマー或いは第1のポリマー組成
物層を塗布形成するステップと、該第1のポリマー或い
は第1のポリマー組成物層の上に、第1のポリマーのガ
ラス転移温度(Tg)より低いガラス転移温度(Tg)
を有する第2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層
を塗布形成するステップと、リソグラフィーにより第1
のポリマー或いは第1のポリマー組成物層と、第2のポ
リマー或いは第2のポリマー組成物層とに同じパターン
を形成するステップと、この基板を該第1のポリマーの
ガラス転移温度(Tg)より高いが第2のポリマーのガ
ラス転移温度(Tg)より低い作業温度に加熱し、並び
にこの基板をこの作業温度に保持して第2のポリマーに
マイクロレンズを形成させるステップと、該マイクロレ
ンズを冷却するステップと、を包括する。
【0010】本発明のマイクロレンズは、一つの基板の
表面の上に位置し、且つ該マイクロレンズは底座と球形
レンズを包括し、該底座は、基板の上の第1のポリマー
或いは第1のポリマー組成物層が加熱されて形成し、球
形レンズは、底座表面の上に位置し、第1のポリマー或
いは第1のポリマー組成物層の上に塗布された第2のポ
リマー或いは第2のポリマー組成物層が、第2のポリマ
ーのガラス転移温度(Tg)より高い温度に加熱されリ
フローにより形成される。そのうち該第1のポリマーの
ガラス転移温度(Tg)は第2のポリマーのガラス転移
温度(Tg)より高い。
表面の上に位置し、且つ該マイクロレンズは底座と球形
レンズを包括し、該底座は、基板の上の第1のポリマー
或いは第1のポリマー組成物層が加熱されて形成し、球
形レンズは、底座表面の上に位置し、第1のポリマー或
いは第1のポリマー組成物層の上に塗布された第2のポ
リマー或いは第2のポリマー組成物層が、第2のポリマ
ーのガラス転移温度(Tg)より高い温度に加熱されリ
フローにより形成される。そのうち該第1のポリマーの
ガラス転移温度(Tg)は第2のポリマーのガラス転移
温度(Tg)より高い。
【0011】
【実施例】本発明のバッチ生産マイクロレンズアレイの
製造方法は、以下のステップを含む。基板上に第1のポ
リマー或いは第1のポリマー組成物層を塗布形成し、該
第1のポリマー或いは第1のポリマー組成物層の上に第
2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層を塗布形成
する。第1のポリマーのガラス転移温度(Tg)は第2
のポリマーのガラス転移温度より高いものとする。続い
てリソグラフィーにより第1のポリマー或いは第1のポ
リマー組成物層及び第2のポリマー或いは第2のポリマ
ー組成物層に同じパターンを形成する。続いてこの基板
を該第1のポリマーのガラス転移温度(Tg)より高い
が第2のポリマーのガラス転移温度(Tg)より低い作
業温度に加熱し、並びにこの基板をこの作業温度に保持
して第2のポリマーにマイクロレンズを形成させ、最後
に該マイクロレンズを冷却する。このバッチ生産したマ
イクロレンズは、基板表面上に位置し、且つ該マイクロ
レンズは、該基板表面の上に位置する底座と該底座の表
面の上に位置する球形レンズを包括する。
製造方法は、以下のステップを含む。基板上に第1のポ
リマー或いは第1のポリマー組成物層を塗布形成し、該
第1のポリマー或いは第1のポリマー組成物層の上に第
2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層を塗布形成
する。第1のポリマーのガラス転移温度(Tg)は第2
のポリマーのガラス転移温度より高いものとする。続い
てリソグラフィーにより第1のポリマー或いは第1のポ
リマー組成物層及び第2のポリマー或いは第2のポリマ
ー組成物層に同じパターンを形成する。続いてこの基板
を該第1のポリマーのガラス転移温度(Tg)より高い
が第2のポリマーのガラス転移温度(Tg)より低い作
業温度に加熱し、並びにこの基板をこの作業温度に保持
して第2のポリマーにマイクロレンズを形成させ、最後
に該マイクロレンズを冷却する。このバッチ生産したマ
イクロレンズは、基板表面上に位置し、且つ該マイクロ
レンズは、該基板表面の上に位置する底座と該底座の表
面の上に位置する球形レンズを包括する。
【0012】本発明のマイクロレンズの底座は、第1の
ポリマー或いは第1のポリマー組成物層で形成される。
一方、球形レンズは第2のポリマー或いは第2のポリマ
ー組成物層で形成される。第1のポリマーのガラス転移
温度(Tg)は第2のポリマーのガラス転移温度(T
g)より高い。本発明の第1のポリマーは好ましくはポ
リイミド或いはポリアミドとされる。本発明の第2のポ
リマー組成物は好ましくはホトレジスト組成物とされ、
第2のポリマーは好ましくはガラス転移温度(Tg)が
100℃〜350℃の高透明ポリマーとされ、最も好ま
しくはポリメタクリル酸系ポリマーとされる。本発明の
マイクロレンズは円弧表面を具えたレンズとされ、望ま
しくは球形レンズとされる。本発明の底座形状は任意の
形状とされるが、好ましくは基板平面における投影図形
或いは楕円形とされる。本発明のマイクロレンズが球状
とされる時、それは水平方向集光或いは垂直方向集光に
使用可能であり、周知のマイクロレンズが僅かに垂直方
向の集光のみ可能であった制限を有していたのと較べ
て、大きく異なっており、本発明はその用途を増大して
いる。本発明のマイクロレンズが球状とされる時、水平
方向集光に使用可能で、ゆえにV溝を整合させることが
でき、本発明のマイクロレンズを適宜位置に設けて光フ
ァイバとのカプリングを行える。本発明のマイクロレン
ズはアレイ配列の方式でマイクロレンズアレイを構成す
ることにより、各種の応用の要求にこたえることができ
る。
ポリマー或いは第1のポリマー組成物層で形成される。
一方、球形レンズは第2のポリマー或いは第2のポリマ
ー組成物層で形成される。第1のポリマーのガラス転移
温度(Tg)は第2のポリマーのガラス転移温度(T
g)より高い。本発明の第1のポリマーは好ましくはポ
リイミド或いはポリアミドとされる。本発明の第2のポ
リマー組成物は好ましくはホトレジスト組成物とされ、
第2のポリマーは好ましくはガラス転移温度(Tg)が
100℃〜350℃の高透明ポリマーとされ、最も好ま
しくはポリメタクリル酸系ポリマーとされる。本発明の
マイクロレンズは円弧表面を具えたレンズとされ、望ま
しくは球形レンズとされる。本発明の底座形状は任意の
形状とされるが、好ましくは基板平面における投影図形
或いは楕円形とされる。本発明のマイクロレンズが球状
とされる時、それは水平方向集光或いは垂直方向集光に
使用可能であり、周知のマイクロレンズが僅かに垂直方
向の集光のみ可能であった制限を有していたのと較べ
て、大きく異なっており、本発明はその用途を増大して
いる。本発明のマイクロレンズが球状とされる時、水平
方向集光に使用可能で、ゆえにV溝を整合させることが
でき、本発明のマイクロレンズを適宜位置に設けて光フ
ァイバとのカプリングを行える。本発明のマイクロレン
ズはアレイ配列の方式でマイクロレンズアレイを構成す
ることにより、各種の応用の要求にこたえることができ
る。
【0013】本発明のバッチ生産マイクロレンズアレイ
の製造方法において、基板の上の第1のポリマー或いは
第1のポリマー組成物層、およびその上の第2のポリマ
ー或いは第2のポリマー組成物層の塗布には、各種の周
知の方法を用いることができるが、好ましくはスピンコ
ーティングを用いる。第1のポリマー或いは第1のポリ
マー組成物層を基板の上に塗布した後、必要に応じて選
択的に第1次プリベークを行う。第2のポリマー或いは
第2のポリマー組成物層を塗布した後にも、必要に応じ
て選択的に第2次プリベークを行う。プリベークに必要
な温度はポリマーの種類により決定される。第1のポリ
マー或いは第1のポリマー組成物層、第2のポリマー或
いは第2のポリマー組成物層の塗布完成後に、或いは必
要に応じて選択的にプリベークを行った後に、リソグラ
フィーにより第1のポリマー或いは第1のポリマー組成
物層と、第2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層
に同じパターンを形成する。このリソグラフィーは必要
に応じて選択的にホトレジストを塗布し、露光、エッチ
ング、現像を行いパターンを形成する周知の技術であ
り、リソグラフィーの技術に習熟した人であれば使用で
きる。本発明のリソグラィーステップにおいては、好ま
しくは、第2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層
自身をホトレジスト組成物となし、且つ第1のポリマー
或いは第1のポリマー組成物層及び第2のポリマー或い
は第2のポリマー組成物層を同じエッチング液或いは現
像液を用いて同時にエッチングと現像を行い、同様のパ
ターンを形成する。本発明の第1のポリマー或いは第1
のポリマー組成物層及び第2のポリマー或いは第2のポ
リマー組成物層が形成するパターンに制限はないが、好
ましくは基板に投影した円形パターンとされる。基板に
投影したパターンが円形とされる時、該パターンの第2
のポリマー或いは第2のポリマー組成物層の厚さと円形
の直径(幅)の比の値に関しては、好ましくは、厚さが
円形の直径(幅)に対して0.6以上とされる。本発明
の第1のポリマーは好ましい実施例によると、ポリイミ
ド或いはポリアミドとされる。本発明の第2のポリマー
組成物は、好ましくはガラス転移温度(Tg)が100
℃〜350℃の高透明ポリマーとされ、最も好ましくは
ポリメタクリル酸系ポリマーとされる。第1のポリマー
或いは第1のポリマー組成物層及び第2のポリマー或い
は第2のポリマー組成物層にパターンを形成した後、こ
れらのポリマーを塗布した基板を、第2のポリマーのガ
ラス転移温度(Tg)より高く第1のポリマーのガラス
転移温度(Tg)より低い作業温度で加熱しリフロー
し、最後に、このポリマーを塗布した基板を該作業温度
に保持して第2のポリマーにマイクロレンズを形成させ
る。該第1のポリマー及び第2のポリマーは該作業温度
に加熱される時、第1のポリマー及び第2のポリマーの
粘度が減少して流動性が漸増し、第2のポリマーが表面
張力の関係により、表面が徐々に円弧形(マッシュルー
ム形或いは半球形)の表面に変わり、適宜厚さ対幅の比
の時に、第2のポリマーの表面が徐々に球形を形成し並
びに球形を保持する。第1のポリマー及び第2のポリマ
ー界面間の表面張力と第1のポリマー及び空気界面間の
表面張力、第2のポリマーと空気界面間の表面張力の三
者により、徐々に新たな平衡が形成され、第2のポリマ
ーの表面に円弧形、即ちマッシュルーム形或いは半球
形、好ましくは球形の表面が形成され並びに保持され
る。第2のポリマーが形成する形状から見て、第2のポ
リマーがリソグラフィーにより形成するパターンの厚さ
/幅(或いは直径)の比の値は一定で、パターンの厚さ
/幅(或いは直径)の比の値が0.6以上である時、第
2のポリマーが形成する形状は球形マイクロレンズを形
成できる。該第1のポリマーが作業温度まで加熱される
時、第1のポリマーの粘度は減少し、流動性が漸増し、
第1のポリマーの表面が表面張力の関係により、徐々に
円弧形の表面を形成する。しかし、作業温度は第1のポ
リマーのガラス転移温度(Tg)に達しないため、第1
のポリマーは大量に流動性を増加することがなく、ゆえ
に第1のポリマー層は僅かに表面張力平衡の細微な変形
しか生じず、ほとんどは底部面積が上部面積より大きい
第1のポリマー層を形成し、こうして自然にマイクロレ
ンズの底座を形成する。ポリマーを塗布したこの基板が
工作温度に保持されてから第2のポリマーが該マイクロ
レンズを形成するまでの時間に制限はなく、必要に応じ
て調整可能である。該マイクロレンズ形成後、該マイク
ロレンズを冷却すれば、本発明の製造方法が完成する。
本発明のマイクロレンズはリソグラフィーの方法を利用
することにより、その設置の位置が固定され、ゆえに必
要に応じて基板の所定の位置に設置でき、並びに必要に
応じて基板平面と水平な方向或いは垂直な方向の集光が
行える。さらに、必要に応じてマイクロレンズアレイを
形成することができ、このマイクロレンズアレイの配列
方式はリソグラフィーで制御設定できる。
の製造方法において、基板の上の第1のポリマー或いは
第1のポリマー組成物層、およびその上の第2のポリマ
ー或いは第2のポリマー組成物層の塗布には、各種の周
知の方法を用いることができるが、好ましくはスピンコ
ーティングを用いる。第1のポリマー或いは第1のポリ
マー組成物層を基板の上に塗布した後、必要に応じて選
択的に第1次プリベークを行う。第2のポリマー或いは
第2のポリマー組成物層を塗布した後にも、必要に応じ
て選択的に第2次プリベークを行う。プリベークに必要
な温度はポリマーの種類により決定される。第1のポリ
マー或いは第1のポリマー組成物層、第2のポリマー或
いは第2のポリマー組成物層の塗布完成後に、或いは必
要に応じて選択的にプリベークを行った後に、リソグラ
フィーにより第1のポリマー或いは第1のポリマー組成
物層と、第2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層
に同じパターンを形成する。このリソグラフィーは必要
に応じて選択的にホトレジストを塗布し、露光、エッチ
ング、現像を行いパターンを形成する周知の技術であ
り、リソグラフィーの技術に習熟した人であれば使用で
きる。本発明のリソグラィーステップにおいては、好ま
しくは、第2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層
自身をホトレジスト組成物となし、且つ第1のポリマー
或いは第1のポリマー組成物層及び第2のポリマー或い
は第2のポリマー組成物層を同じエッチング液或いは現
像液を用いて同時にエッチングと現像を行い、同様のパ
ターンを形成する。本発明の第1のポリマー或いは第1
のポリマー組成物層及び第2のポリマー或いは第2のポ
リマー組成物層が形成するパターンに制限はないが、好
ましくは基板に投影した円形パターンとされる。基板に
投影したパターンが円形とされる時、該パターンの第2
のポリマー或いは第2のポリマー組成物層の厚さと円形
の直径(幅)の比の値に関しては、好ましくは、厚さが
円形の直径(幅)に対して0.6以上とされる。本発明
の第1のポリマーは好ましい実施例によると、ポリイミ
ド或いはポリアミドとされる。本発明の第2のポリマー
組成物は、好ましくはガラス転移温度(Tg)が100
℃〜350℃の高透明ポリマーとされ、最も好ましくは
ポリメタクリル酸系ポリマーとされる。第1のポリマー
或いは第1のポリマー組成物層及び第2のポリマー或い
は第2のポリマー組成物層にパターンを形成した後、こ
れらのポリマーを塗布した基板を、第2のポリマーのガ
ラス転移温度(Tg)より高く第1のポリマーのガラス
転移温度(Tg)より低い作業温度で加熱しリフロー
し、最後に、このポリマーを塗布した基板を該作業温度
に保持して第2のポリマーにマイクロレンズを形成させ
る。該第1のポリマー及び第2のポリマーは該作業温度
に加熱される時、第1のポリマー及び第2のポリマーの
粘度が減少して流動性が漸増し、第2のポリマーが表面
張力の関係により、表面が徐々に円弧形(マッシュルー
ム形或いは半球形)の表面に変わり、適宜厚さ対幅の比
の時に、第2のポリマーの表面が徐々に球形を形成し並
びに球形を保持する。第1のポリマー及び第2のポリマ
ー界面間の表面張力と第1のポリマー及び空気界面間の
表面張力、第2のポリマーと空気界面間の表面張力の三
者により、徐々に新たな平衡が形成され、第2のポリマ
ーの表面に円弧形、即ちマッシュルーム形或いは半球
形、好ましくは球形の表面が形成され並びに保持され
る。第2のポリマーが形成する形状から見て、第2のポ
リマーがリソグラフィーにより形成するパターンの厚さ
/幅(或いは直径)の比の値は一定で、パターンの厚さ
/幅(或いは直径)の比の値が0.6以上である時、第
2のポリマーが形成する形状は球形マイクロレンズを形
成できる。該第1のポリマーが作業温度まで加熱される
時、第1のポリマーの粘度は減少し、流動性が漸増し、
第1のポリマーの表面が表面張力の関係により、徐々に
円弧形の表面を形成する。しかし、作業温度は第1のポ
リマーのガラス転移温度(Tg)に達しないため、第1
のポリマーは大量に流動性を増加することがなく、ゆえ
に第1のポリマー層は僅かに表面張力平衡の細微な変形
しか生じず、ほとんどは底部面積が上部面積より大きい
第1のポリマー層を形成し、こうして自然にマイクロレ
ンズの底座を形成する。ポリマーを塗布したこの基板が
工作温度に保持されてから第2のポリマーが該マイクロ
レンズを形成するまでの時間に制限はなく、必要に応じ
て調整可能である。該マイクロレンズ形成後、該マイク
ロレンズを冷却すれば、本発明の製造方法が完成する。
本発明のマイクロレンズはリソグラフィーの方法を利用
することにより、その設置の位置が固定され、ゆえに必
要に応じて基板の所定の位置に設置でき、並びに必要に
応じて基板平面と水平な方向或いは垂直な方向の集光が
行える。さらに、必要に応じてマイクロレンズアレイを
形成することができ、このマイクロレンズアレイの配列
方式はリソグラフィーで制御設定できる。
【0014】以下に本発明の具体的実施例について説明
する。 実施例1:ポリイミド組成物をスピンコーティングで緊
密に基板100の上に塗布し(図1参照)、ポリイミド
組成物層210を形成する。その後、基板100に15
0℃でプリベークを30分間行う。その後、ポリアクレ
イルポリマーホトレジスト組成物をスピンコーティング
でポリイミド組成物層210の上に均一に塗布し(図1
のA参照)てポリアクリル酸ポリマーホトレジスト組成
物層220を形成する。並びにリソグラフィーでマイク
ロレンズとする位置に平面視で円形(立体視で円柱形)
のパターンを形成する。そのうち、該円形のパターンは
底層と上層を包括し、該底層は即ち基板の上に塗布され
たポリイミド組成物層210で組成され、上層は即ちポ
リイミド組成物層210の上に塗布されたポリアクリル
酸ポリマーホトレジスト組成物層220で組成されてい
る(図1のBとC参照)。これら二層はリソグラフィー
の露光、エッチング及び現像により上下がオーバラップ
する同じパターンとされる。該円形のパターンのポリア
クリル酸ポリマーホトレジスト組成物からなる上層の厚
さは50μmで、幅(或いは直径)は30μmとされ
る。底層のポリイミド組成物層の厚さは30μmであ
る。続いて、円形のパターンを形成後の基板を180か
ら220℃の範囲(例えば190℃)に加熱して該円形
のパターンをリフローし、並びに温度を、マイクロレン
ズ230が形成されるまで(約12時間)維持する(図
1のD参照)。この間に、該円形のパターンを有するポ
リイミド組成物層210とポリアクリル酸ポリマーホト
レジスト組成物層220の界面が粘度減少と表面張力の
間の平衡を求めるために、もともとの界面の円形辺縁が
内向きに縮減する。ポリアクリル酸ポリマーホトレジス
ト組成物層220は粘度の低減と表面張力平衡のため
に、徐々に球形の上層を形成し、球形のマイクロレンズ
230を形成する。ポリイミド組成物層は粘度減少及び
表面張力平衡のために、徐々に曲面周縁を具えた平台を
形成し、この平台の上にポリアクリル酸ポリマーホトレ
ジスト組成物の形成する球形のマイクロレンズがある
(図2のB参照)。さらに、球形のマイクロレンズを形
成した基板が室温まで冷却されて、マイクロレンズの製
造が完成する。
する。 実施例1:ポリイミド組成物をスピンコーティングで緊
密に基板100の上に塗布し(図1参照)、ポリイミド
組成物層210を形成する。その後、基板100に15
0℃でプリベークを30分間行う。その後、ポリアクレ
イルポリマーホトレジスト組成物をスピンコーティング
でポリイミド組成物層210の上に均一に塗布し(図1
のA参照)てポリアクリル酸ポリマーホトレジスト組成
物層220を形成する。並びにリソグラフィーでマイク
ロレンズとする位置に平面視で円形(立体視で円柱形)
のパターンを形成する。そのうち、該円形のパターンは
底層と上層を包括し、該底層は即ち基板の上に塗布され
たポリイミド組成物層210で組成され、上層は即ちポ
リイミド組成物層210の上に塗布されたポリアクリル
酸ポリマーホトレジスト組成物層220で組成されてい
る(図1のBとC参照)。これら二層はリソグラフィー
の露光、エッチング及び現像により上下がオーバラップ
する同じパターンとされる。該円形のパターンのポリア
クリル酸ポリマーホトレジスト組成物からなる上層の厚
さは50μmで、幅(或いは直径)は30μmとされ
る。底層のポリイミド組成物層の厚さは30μmであ
る。続いて、円形のパターンを形成後の基板を180か
ら220℃の範囲(例えば190℃)に加熱して該円形
のパターンをリフローし、並びに温度を、マイクロレン
ズ230が形成されるまで(約12時間)維持する(図
1のD参照)。この間に、該円形のパターンを有するポ
リイミド組成物層210とポリアクリル酸ポリマーホト
レジスト組成物層220の界面が粘度減少と表面張力の
間の平衡を求めるために、もともとの界面の円形辺縁が
内向きに縮減する。ポリアクリル酸ポリマーホトレジス
ト組成物層220は粘度の低減と表面張力平衡のため
に、徐々に球形の上層を形成し、球形のマイクロレンズ
230を形成する。ポリイミド組成物層は粘度減少及び
表面張力平衡のために、徐々に曲面周縁を具えた平台を
形成し、この平台の上にポリアクリル酸ポリマーホトレ
ジスト組成物の形成する球形のマイクロレンズがある
(図2のB参照)。さらに、球形のマイクロレンズを形
成した基板が室温まで冷却されて、マイクロレンズの製
造が完成する。
【0015】実施例2:本実施例ではリソグラフィーで
形成する円形パターンの幅(直径)が前の実施例とは異
なるほかは、マイクロレンズの形成ステップ及び使用す
る試薬はいずれも先の実施例と同じである。本実施例に
おいて、リソグラフィーで形成する円形パターンのポリ
アクリル酸ポリマーホトレジスト組成物上層の幅は70
μmで、厚さは50μmである。リフロー加熱後(ステ
ップと加熱条件は実施例1と同じ)、ポリアクリル酸ポ
リマーホトレジスト組成物上層がマッシュルーム状のマ
イクロレンズを、底層であるポリイミド組成物層の上に
形成し、垂直方向集光に供される。
形成する円形パターンの幅(直径)が前の実施例とは異
なるほかは、マイクロレンズの形成ステップ及び使用す
る試薬はいずれも先の実施例と同じである。本実施例に
おいて、リソグラフィーで形成する円形パターンのポリ
アクリル酸ポリマーホトレジスト組成物上層の幅は70
μmで、厚さは50μmである。リフロー加熱後(ステ
ップと加熱条件は実施例1と同じ)、ポリアクリル酸ポ
リマーホトレジスト組成物上層がマッシュルーム状のマ
イクロレンズを、底層であるポリイミド組成物層の上に
形成し、垂直方向集光に供される。
【0016】
【発明の効果】本発明のバッチ生産マイクロレンズアレ
イの製造方法は、リソグラフィーと加熱の工程を用いる
ことにより、方法が周知のマイクロレンズの製造方法よ
りも大きく簡素化され、レンズの位置配置も、正確に簡
単に制御でき、人工によりコストと時間をかけてマイク
ロレンズを取り付ける必要がなく、位置の正確度も大幅
に増加でき、且つ製造工程が簡単である。このほか、本
発明は簡易化した製造工程により伝統的な簡単設備を以
てバッチ生産を可能とし、生産に消耗される時間とコス
トを減らすことができる。本発明はマイクロレンズの位
置を自由に正確に制御でき、ゆえにV溝を整合させら
れ、本発明のマイクロレンズを適宜位置に設けて光ファ
イバカプリングの配置を行って、これまでのマイクロレ
ンズの正確な組み付け配置の面倒と不便を解消できる。
さらには、本発明のマイクロレンズとその製造方法は、
基板上で水平方向及び垂直方向の集光が可能で、並びに
随意に制御組合せでき、周知のマイクロレンズが水平方
向集光の需要に対して人工組立或いはサポートフレーム
立設の煩瑣な手続きを必要としたのに較べ、簡単便利で
且つ良好な歩留りを有し、正確度が高い。本発明のマイ
クロレンズは真正の3Dマイクロレンズであり、その形
状は深さ対幅比を以て制御でき、これは周知のマイクロ
レンズ技術では達成できず、ゆえに優れた特性を有して
いる。
イの製造方法は、リソグラフィーと加熱の工程を用いる
ことにより、方法が周知のマイクロレンズの製造方法よ
りも大きく簡素化され、レンズの位置配置も、正確に簡
単に制御でき、人工によりコストと時間をかけてマイク
ロレンズを取り付ける必要がなく、位置の正確度も大幅
に増加でき、且つ製造工程が簡単である。このほか、本
発明は簡易化した製造工程により伝統的な簡単設備を以
てバッチ生産を可能とし、生産に消耗される時間とコス
トを減らすことができる。本発明はマイクロレンズの位
置を自由に正確に制御でき、ゆえにV溝を整合させら
れ、本発明のマイクロレンズを適宜位置に設けて光ファ
イバカプリングの配置を行って、これまでのマイクロレ
ンズの正確な組み付け配置の面倒と不便を解消できる。
さらには、本発明のマイクロレンズとその製造方法は、
基板上で水平方向及び垂直方向の集光が可能で、並びに
随意に制御組合せでき、周知のマイクロレンズが水平方
向集光の需要に対して人工組立或いはサポートフレーム
立設の煩瑣な手続きを必要としたのに較べ、簡単便利で
且つ良好な歩留りを有し、正確度が高い。本発明のマイ
クロレンズは真正の3Dマイクロレンズであり、その形
状は深さ対幅比を以て制御でき、これは周知のマイクロ
レンズ技術では達成できず、ゆえに優れた特性を有して
いる。
【0017】総合すると、本発明はその目的、手段、機
能のいずれにおいても周知の技術の特徴とは異なったバ
ッチ生産マイクロレンズアレイ及びその製造方法を提供
している。なお、上述の実施例は僅かに説明のために提
示されたものであって、本発明の請求範囲を限定するも
のではなく、本発明に基づきなしうる細部の改変或いは
修飾は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとす
る。
能のいずれにおいても周知の技術の特徴とは異なったバ
ッチ生産マイクロレンズアレイ及びその製造方法を提供
している。なお、上述の実施例は僅かに説明のために提
示されたものであって、本発明の請求範囲を限定するも
のではなく、本発明に基づきなしうる細部の改変或いは
修飾は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとす
る。
【図1】本発明のマイクロレンズの製造フローチャート
である。
である。
【図2】本発明のマイクロレンズ表示図である。
100 基板 210 第1のポリマー層 220 第2のポリマー層 230 マイクロレン
ズ
ズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楊 詔中 台湾台北市龍泉街19號4樓 Fターム(参考) 4F213 AA20 AA40 AH74 WA41 WA53 WA58 WA83 WB01
Claims (3)
- 【請求項1】 基板上に第1のポリマー或いは第1のポ
リマー組成物層を塗布形成するステップと、 該第1のポリマー或いは第1のポリマー組成物層の上
に、第1のポリマーのガラス転移温度(Tg)より低い
ガラス転移温度(Tg)を有する第2のポリマー或いは
第2のポリマー組成物層を塗布形成するステップと、 リソグラフィーにより第1のポリマー或いは第1のポリ
マー組成物層と、第2のポリマー或いは第2のポリマー
組成物層とに同じ円形のパターンを形成し、第2のポリ
マー或いは第2のポリマー組成物層における該円形のパ
ターンの厚さ対幅の比の値が0.6以上とするステップ
と、 この基板を該第1のポリマーのガラス転移温度(Tg)
より高いが第2のポリマーのガラス転移温度(Tg)よ
り低い作業温度に加熱してリフローを行い、並びにこの
基板をこの作業温度に保持して第2のポリマーにマイク
ロレンズを形成させるステップと、 該マイクロレンズを冷却するステップと、 を包括する、バッチ生産マイクロレンズアレイの製造方
法。 - 【請求項2】 前記第1のポリマーがポリイミドとさ
れ、第2のポリマーがポリアクリル酸ポリマーとされた
ことを特徴とする、請求項1に記載のバッチ生産マイク
ロレンズアレイの製造方法。 - 【請求項3】 一つの基板の上に位置するマイクロレン
ズにおいて、該マイクロレンズが、 基板の表面の上に位置する第1のポリマー或いは第1の
ポリマー組成物層が加熱されて形成し、基板表面の上に
位置する底座と、 第1のポリマー或いは第1のポリマー組成物層の上に塗
布された第2のポリマー或いは第2のポリマー組成物層
が、第2のポリマーのガラス転移温度(Tg)より高い
温度に加熱されリフローされて形成する、球形のマイク
ロレンズとを包括し、 該第1のポリマーのガラス転移温度(Tg)が第2のポ
リマーのガラス転移温度(Tg)より高く、第1のポリ
マーがポリイミドとされ、第2のポリマーがポリアクリ
ル酸ポリマー或いはポリメタクリル酸ポリマーとされた
ことを特徴とする、マイクロレンズ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000362083A JP2002169004A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | バッチ生産マイクロレンズアレイ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000362083A JP2002169004A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | バッチ生産マイクロレンズアレイ及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002169004A true JP2002169004A (ja) | 2002-06-14 |
Family
ID=18833418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000362083A Pending JP2002169004A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | バッチ生産マイクロレンズアレイ及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002169004A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7179728B2 (en) | 2002-09-25 | 2007-02-20 | Seiko Epson Corporation | Optical component and manufacturing method thereof, microlens substrate and manufacturing method thereof, display device, and imaging device |
US7187702B2 (en) | 2002-09-25 | 2007-03-06 | Seiko Epson Corporation | Surface-emitting light emitting device, manufacturing method for the same, optical module, and optical transmission apparatus |
US7220952B2 (en) | 2003-07-23 | 2007-05-22 | Seiko Epson Corporation | Electro-optical element and method for manufacturing thereof, optical module and method for driving thereof |
US7520680B2 (en) | 2003-02-06 | 2009-04-21 | Seiko Epson Corporation | Light-receiving element, manufacturing method for the same, optical module, and optical transmitting device |
JP2010223975A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Dhs:Kk | レンズアレイの製造方法及びレンズアレイ |
CN108417587A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-17 | 中华映管股份有限公司 | 制作半导体元件及显示器的阵列基板的方法 |
-
2000
- 2000-11-29 JP JP2000362083A patent/JP2002169004A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN100407522C (zh) * | 2003-07-23 | 2008-07-30 | 精工爱普生株式会社 | 光学元件及其制造方法、光模块及光模块的驱动方法 |
US7446293B2 (en) | 2003-07-23 | 2008-11-04 | Seiko Epson Corporation | Electro-optical element and method for manufacturing thereof, optical module and method for driving thereof |
JP2010223975A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Dhs:Kk | レンズアレイの製造方法及びレンズアレイ |
CN108417587A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-17 | 中华映管股份有限公司 | 制作半导体元件及显示器的阵列基板的方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
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