JPH11202103A - Manufacture of microlens array - Google Patents
Manufacture of microlens arrayInfo
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- JPH11202103A JPH11202103A JP442798A JP442798A JPH11202103A JP H11202103 A JPH11202103 A JP H11202103A JP 442798 A JP442798 A JP 442798A JP 442798 A JP442798 A JP 442798A JP H11202103 A JPH11202103 A JP H11202103A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＥＤアレイプリ
ンタ、ＥＬ（端面発光型）アレイプリンタ等に用いられ
る発光素子アレイに一体に積層されて発光素子の放射角
を狭化させるためのマイクロレンズアレイの製造方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microlens array which is integrally laminated on a light emitting element array used in an LED array printer, an EL (edge light emitting type) array printer, etc., and narrows a radiation angle of the light emitting element. And a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電子写真プロセスを利用したプリンタと
して、ＬＥＤアレイ光源を用いたＬＥＤアレイプリンタ
はレーザラスタ方式のレーザプリンタに比べて振動や熱
による光学系の変形に強いという利点を持つ。2. Description of the Related Art As a printer utilizing an electrophotographic process, an LED array printer using an LED array light source has an advantage that it is more resistant to deformation of an optical system due to vibration and heat than a laser raster type laser printer.
【０００３】図５はのようなＬＥＤアレイプリンタの基
本構成の概略を示すもので、ＬＥＤアレイ１００から出
射された光を等倍結像光学系１０１を介してドラム状の
感光体１０２表面に集光させることにより感光面を露光
して静電潜像を形成する構成とされている。このような
プリンタの問題点として、ＬＥＤアレイ１００における
各ＬＥＤ素子の放射角が広いので等倍結像光学系１０１
に対して効率よく光を入射させにくい点がある。FIG. 5 schematically shows the basic structure of an LED array printer as described above. Light emitted from an LED array 100 is collected on a surface of a drum-shaped photosensitive member 102 via an equal-magnification imaging optical system 101. The photosensitive surface is exposed to light to form an electrostatic latent image. One of the problems of such a printer is that since the emission angle of each LED element in the LED array 100 is wide, the same-magnification imaging optical system 101 is used.
There is a point that it is difficult to make light efficiently incident on the light.
【０００４】また、この種のＬＥＤアレイプリンタとし
ては、図６に示すように、ＬＥＤアレイ１１０における
各ＬＥＤ素子１１１に対応させたレンズ（マイクロレン
ズ）１１２を組み込んだマイクロレンズアレイ１１３を
用いることで、各ＬＥＤ素子１１１からの光を独立させ
て感光体１１４面上に集光させる方式も提案されている
（例えば、特開平６−２４０４２号公報参照）。同公報
例によれば、マイクロレンズアレイ１１３が液晶を利用
して形成されているので、各ＬＥＤ素子１１１の光のば
らつきを補正しながら感光体１１４面上に集光できる利
点を有する。As shown in FIG. 6, a microlens array 113 incorporating a lens (microlens) 112 corresponding to each LED element 111 in an LED array 110 is used as an LED array printer of this type. A method has also been proposed in which light from each LED element 111 is independently condensed on the surface of the photoconductor 114 (see, for example, JP-A-6-24042). According to the publication, since the microlens array 113 is formed using liquid crystal, there is an advantage that light can be condensed on the surface of the photoconductor 114 while correcting variations in light of the LED elements 111.
【０００５】この方式の場合、感光体１１４周辺におけ
るトナーによる汚れを避け、かつ、感光体１１４の偏心
や取付け公差に対して光学系の結像位置が敏感でないこ
とが必要なため、感光体１１４とマイクロレンズアレイ
１１３との間隔として通常は数ｍｍが必要とされてい
る。ところが、各ＬＥＤ素子１１１に対応させてレンズ
１１２を設ける上に、ＬＥＤ素子１１１とレンズ１１２
との間隔も感光体１１４に対応させて数ｍｍとなるた
め、ＬＥＤアレイピッチ＝レンズピッチ＝画素ピッチ＝
数１０μｍに対して非常に遠くにレンズ１１２が配置さ
れる構造となるため、必然的にＬＥＤ素子１１１からレ
ンズ１１２に入射する光の立体角が小さくなってしま
う。この結果、感光体１１４面上でドット当りの必要光
量が取れず、露光不足となりやすい。ＬＥＤ素子１１１
とレンズ１１２とをもっと接近させれば光量は増加する
ものの、感光体１１４側に対してもレンズ１１２を近付
けなければならず、像が拡大されてしまい、小さなドッ
トを形成できなくなる。In the case of this method, it is necessary to avoid contamination of the periphery of the photoconductor 114 by toner and to make the imaging position of the optical system insensitive to the eccentricity and the mounting tolerance of the photoconductor 114. Usually, a few mm is required as an interval between the microlens array 113 and the microlens array 113. However, in addition to providing the lens 112 corresponding to each LED element 111, the LED element 111 and the lens 112
Is also several mm corresponding to the photoconductor 114, so that the LED array pitch = the lens pitch = the pixel pitch =
Since the lens 112 is arranged very far from several tens of μm, the solid angle of light incident on the lens 112 from the LED element 111 is necessarily reduced. As a result, the required amount of light per dot cannot be obtained on the surface of the photoconductor 114, and the exposure is likely to be insufficient. LED element 111
If the lens 112 and the lens 112 are brought closer to each other, the amount of light increases, but the lens 112 must also be brought closer to the photoconductor 114 side, so that the image is enlarged and small dots cannot be formed.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
集光光学系としては図５に示すように等倍結像光学系１
０１を用いる方式とし、ＬＥＤアレイ１００と等倍結像
光学系１０１との光結合効率を向上させる方式とするの
が現実的といえる。そのため、ＬＥＤアレイにおける各
ＬＥＤ素子からの放射光の放射角を狭化させる構造を備
えることで、等倍結像光学系に対する光結合効率を向上
させる方式が本出願人により提案されている。その一例
として、放射角を狭化させる構造は、ＬＥＤアレイに一
体にマイクロレンズアレイを積層形成する構造とされて
いる。即ち、マイクロレンズアレイを集光結像用ではな
く放射角の狭化用に用いるものである。SUMMARY OF THE INVENTION
As the condensing optical system, as shown in FIG.
It is realistic to adopt a method of using the light emitting element 01 and a method of improving the optical coupling efficiency between the LED array 100 and the unity magnification imaging optical system 101. For this reason, the present applicant has proposed a method of improving the optical coupling efficiency with respect to the unit-magnification imaging optical system by providing a structure for narrowing the radiation angle of the radiation light from each LED element in the LED array. As an example, the structure for narrowing the radiation angle is a structure in which a microlens array is formed integrally with an LED array. That is, the microlens array is used not for condensing and imaging but for narrowing the radiation angle.
【０００７】このような背景の下、ＬＥＤアレイ上に狭
化用のマイクロレンズアレイを一体に積層形成する方法
について、既存のレンズアレイの製造方法を参照して検
討する。Against this background, a method of integrally forming a narrowing microlens array on an LED array will be discussed with reference to an existing method of manufacturing a lens array.
【０００８】例えば、特開平５−１００１０９号公報中
に示されているＣＣＤ用のレンズアレイの製造方法を図
７を参照して説明する。この製造方法は、ＣＣＤ受光部
の最上層１２１上に形成したポジ形のフォトレジスト層
１２２をレンズの大きさのパターンに露光・現像し（図
７（ａ））、フッ素系プラズマ処理し（図７（ｂ））、
露光・現像による剥離を行い（図７（ｃ））、この後で
最上層１２１上にマイクロレンズ用フォトレジスト層１
２３を形成して露光・現像し（図７（ｄ））、全面露光
による脱色処理を行って（図７（ｅ））、最終的にフォ
トレジスト層１２３を加熱することでレンズ１２４の形
状に変形させるものである（図７（ｆ））。For example, a method for manufacturing a lens array for a CCD disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-100109 will be described with reference to FIG. In this manufacturing method, a positive photoresist layer 122 formed on the uppermost layer 121 of the CCD light receiving section is exposed and developed into a lens-sized pattern (FIG. 7A), and is subjected to a fluorine-based plasma treatment (FIG. 7A). 7 (b)),
Peeling is performed by exposure and development (FIG. 7C). Thereafter, the photoresist layer 1 for microlenses is formed on the uppermost layer 121.
23 is formed, exposed and developed (FIG. 7D), subjected to a decolorizing treatment by overall exposure (FIG. 7E), and finally heated to a photoresist layer 123 to form a lens 124. It is to be deformed (FIG. 7 (f)).
【０００９】また、特開平８−１８０９号公報中に示さ
れている露光・現像のみでＣＣＤ用のレンズアレイを加
工する製造方法を図８を参照して説明する。この製造方
法は、ＣＣＤ形撮像デバイス１３１（図８（ａ）参照）
の表面にフォトレジスト層１３２を形成してフォトマス
ク１３３を用いて露光し（図８（ｂ））、現像すること
でマイクロレンズ用のレンズ形状１３４を形成する（図
８（ｃ））ものである。A manufacturing method for processing a lens array for a CCD using only exposure and development disclosed in JP-A-8-1809 will be described with reference to FIG. This manufacturing method uses a CCD type imaging device 131 (see FIG. 8A).
A photoresist layer 132 is formed on the surface of the substrate, exposed using a photomask 133 (FIG. 8B), and developed to form a lens shape 134 for a microlens (FIG. 8C). is there.
【００１０】ＬＥＤアレイにおけるＬＥＤ素子上にその
放射角を狭めるための凸レンズを形成する場合、放射方
向で等倍結像光学系との光結合効率を最大にさせる関係
上、レンズのピッチが決まるとＬＥＤ素子とレンズ表面
との距離（レンズ厚さ）とレンズの凹凸部の高低差（レ
ンズ高さ）の最適値がほぼ決まる。例えば、ドット密度
が６００ｄｐｉの場合、ドット間隔、即ち、ＬＥＤ素子
の間隔は４２μｍとごく狭いものとなる。この際、ＬＥ
Ｄ素子毎に真上にレンズを集積し、隣接するＬＥＤ素子
とそれに対応するレンズとがぶつからないためには、レ
ンズ間隔も４２μｍ以下であることが必要となる。ま
た、ＬＥＤ素子から放射された光の放射角を最小にし、
かつ、像面での放射照度を最大にするには、ＬＥＤ素子
とレンズとの距離、レンズの高さ、即ち、レンズの曲率
半径には最適値が存在する。なぜなら、ＬＥＤ素子とレ
ンズとが離れれば放射角を狭くできるが、反面、レンズ
から見たＬＥＤ素子の立体角が減少し、レンズを通して
次の等倍結像素子に取り出される光量が減少してしまう
からである。ドット密度が６００ｄｐｉの例ではレンズ
の厚さは３０〜５０μｍ、レンズの高さは５〜１０μｍ
程度で、放射角が最小となる。また、ＬＥＤ素子等の発
光素子は、化合物半導体で製造されることが多いが、化
合物半導体はシリコンに比べて熱に対する耐性が小さ
く、ＬＥＤ素子上にレンズを直接的に集積させる場合、
なるべく工程中の温度を下げる必要があり、そのために
工程で高温が必要となるシリカ系の無機膜ではなく透明
樹脂でレンズを形成する工程とするのが望ましい。シリ
カ系の無機膜だけで３０〜５０μｍの厚膜を形成するの
も一般に簡単ではない。即ち、図７や図８を参照して説
明した従来のＣＣＤ用のンズアレイの製造方法では、製
造工程における低温化と比較的厚いレンズ厚さとを同時
に満足させることは難しい。When a convex lens for narrowing the radiation angle is formed on an LED element in an LED array, the lens pitch is determined in order to maximize the optical coupling efficiency with the same magnification imaging optical system in the radiation direction. The optimum value of the distance (lens thickness) between the LED element and the lens surface and the height difference (lens height) of the uneven portion of the lens is almost determined. For example, when the dot density is 600 dpi, the dot interval, that is, the interval between LED elements is as very small as 42 μm. At this time, LE
In order to integrate lenses directly above each D element and prevent adjacent LED elements and the corresponding lens from colliding with each other, the distance between the lenses must be 42 μm or less. Also, minimize the emission angle of the light emitted from the LED element,
In order to maximize the irradiance on the image plane, there are optimal values for the distance between the LED element and the lens, the height of the lens, that is, the radius of curvature of the lens. This is because the radiation angle can be narrowed if the LED element and the lens are separated, but the solid angle of the LED element viewed from the lens decreases, and the amount of light extracted to the next equal-magnification imaging element through the lens decreases. Because. In the example where the dot density is 600 dpi, the thickness of the lens is 30 to 50 μm, and the height of the lens is 5 to 10 μm.
Degree, the radiation angle is minimized. In addition, a light emitting element such as an LED element is often manufactured using a compound semiconductor, but the compound semiconductor is less resistant to heat than silicon, and when a lens is directly integrated on the LED element,
It is necessary to lower the temperature during the process as much as possible. For this reason, it is desirable to use a process of forming the lens with a transparent resin instead of a silica-based inorganic film that requires a high temperature in the process. It is generally not easy to form a thick film of 30 to 50 μm using only a silica-based inorganic film. That is, in the conventional method for manufacturing a CCD lens array described with reference to FIGS. 7 and 8, it is difficult to simultaneously satisfy a low temperature and a relatively large lens thickness in the manufacturing process.
【００１１】そこで、本発明は、発光素子アレイに一体
に積層されて放射角を狭化させるためのレンズであっ
て、レンズ・発光素子間の距離に対してレンズ厚さが比
較的厚いマイクロレンズの形成に適したマイクロレンズ
アレイの製造方法を提供することを目的とする。Accordingly, the present invention is directed to a lens for narrowing a radiation angle by being integrally laminated on a light emitting element array, wherein the micro lens has a relatively large lens thickness with respect to the distance between the lens and the light emitting element. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a microlens array suitable for forming a microlens.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
発光素子アレイが形成された発光素子基板上に一体に積
層されて各発光素子からの放射光の放射角を狭化させる
ためのマイクロレンズアレイの製造方法であって、発光
素子基板上に透明樹脂層を形成し、この透明樹脂層に各
発光素子の位置に対応させて凸状又は凹状の段差を形成
し、段差が形成された透明樹脂層を加熱して各段差部分
をレンズ形状に変形させるようにした。ここに、透明樹
脂層用の透明樹脂としては、例えば透明なフォトレジス
ト、アクリル系、エポキシ系の透明樹脂など、発光素子
の波長域に対して透明であって加熱による流動化が可能
な材料であれば適宜利用し得る。また、段差形状に関し
ては凸レンズ形状が望ましい場合には凸状の段差とし、
凹レンズ形状が望ましい場合には凹状の段差とすればよ
い。According to the first aspect of the present invention,
A method of manufacturing a microlens array that is integrally laminated on a light emitting element substrate on which a light emitting element array is formed and narrows an emission angle of light emitted from each light emitting element, wherein a transparent resin is provided on the light emitting element substrate. Forming a layer, forming a convex or concave step on the transparent resin layer corresponding to the position of each light emitting element, and heating the transparent resin layer on which the step is formed to deform each step portion into a lens shape. I did it. Here, as the transparent resin for the transparent resin layer, for example, a material that is transparent to the wavelength region of the light emitting element and can be fluidized by heating, such as a transparent photoresist, an acrylic resin, or an epoxy resin, is used. If available, they can be used as appropriate. Also, regarding the step shape, if a convex lens shape is desired, a convex step is used,
If a concave lens shape is desired, a concave step may be used.
【００１３】加熱により流動化した透明樹脂は、表面エ
ネルギーが最小となるように表面の形状が変形する。こ
のため、表面が球面に近い滑らかな形状が得られる。ち
なみに、通常の単層のフォトレジストを熱変形させる
と、図７（ｃ）に示したように基板とフォトレジストと
の接触面積が一定で樹脂表面が球面となることで球面レ
ンズが得られる。この点、本発明では、段差が形成され
た樹脂を加熱変形させるので、従来の基板に相当するも
のも樹脂であることから、レンズ面と発光素子基板との
間で樹脂の移動が生じて、非球面性が高くなるレンズが
得られる。つまり、先端がなまった円錐形状のような断
面形状を持つレンズの如く、球面レンズ以外のレンズを
形成しやすくなる。この結果、単層の樹脂製マイクロレ
ンズに比較して、発光素子の放射角を狭化させるために
有効で、レンズと発光素子との距離に対してレンズ厚さ
が厚いマイクロレンズアレイを製造することができる。The surface of the transparent resin fluidized by heating is deformed so that the surface energy is minimized. For this reason, a smooth shape whose surface is close to a spherical surface is obtained. Incidentally, when a normal single-layer photoresist is thermally deformed, a spherical lens is obtained because the contact surface between the substrate and the photoresist is constant and the resin surface is spherical as shown in FIG. 7C. In this regard, in the present invention, since the resin having the step is deformed by heating, the resin corresponding to the conventional substrate is also a resin, so that the resin moves between the lens surface and the light emitting element substrate, A lens with high asphericity is obtained. That is, it is easy to form a lens other than a spherical lens, such as a lens having a cross-sectional shape like a conical shape with a blunt tip. As a result, as compared with a single-layer resin microlens, it is effective to narrow the radiation angle of the light emitting element, and a microlens array in which the lens thickness is large with respect to the distance between the lens and the light emitting element is manufactured. be able to.
【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載のマ
イクロレンズアレイの製造方法において、透明樹脂層の
樹脂として感光性樹脂を用い、段差形状に応じたフォト
マスクを通して透明樹脂層を不完全に露光した後、この
透明樹脂層を現像して段差を形成するようにした。According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the first aspect, a photosensitive resin is used as a resin of the transparent resin layer, and the transparent resin layer is incompletely formed through a photomask corresponding to a step shape. After the exposure, the transparent resin layer was developed to form a step.
【００１５】従って、段差を形成する際、感光性樹脂を
フォトマスクを通して不完全に露光することで、ポジ形
の感光性樹脂であれば光が照射された部分、ネガ形の感
光性樹脂であれば光が照射されない部分を、完全に除去
することなく残留させることができる。このため、加熱
変形によりレンズ形状化させるための段差を、１回の感
光性樹脂層の塗布などによる成膜工程と１回の露光工程
とにより簡便に形成することができる。Therefore, when the step is formed, the photosensitive resin is incompletely exposed through a photomask, so that, if the photosensitive resin is a positive photosensitive resin, the light-irradiated portion or the negative photosensitive resin can be used. For example, portions not irradiated with light can be left without completely removing them. For this reason, a step for forming a lens by heating deformation can be easily formed by a film forming process such as one application of a photosensitive resin layer and a single exposure process.
【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１記載のマ
イクロレンズアレイの製造方法において、透明樹脂層を
第１樹脂層と第２感光性樹脂層との積層構造とし、発光
素子基板上に第１樹脂層を形成した後、この第１樹脂層
上に所望の段差厚さに相当する厚さで第２感光性樹脂層
を形成し、段差形状に応じたフォトマスクを通して第２
感光性樹脂層を露光して段差を形成するようにした。According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the first aspect, the transparent resin layer has a laminated structure of a first resin layer and a second photosensitive resin layer, and is formed on a light emitting element substrate. After forming the first resin layer, a second photosensitive resin layer is formed on the first resin layer to a thickness corresponding to a desired step thickness, and the second photosensitive resin layer is formed through a photomask corresponding to the step shape.
The step was formed by exposing the photosensitive resin layer.
【００１７】従って、第２感光性樹脂層の膜厚を制御す
ることで段差の厚さ、即ち、レンズ高さを制御すること
ができる。この場合の第１樹脂層と第２感光性樹脂層と
はともに感光性材料で形成するようにしてもよいが、そ
の場合には、第２感光性樹脂層の露光・現像工程でその
厚さが変動しないように第１樹脂層を予め固化させてお
く必要がある。Therefore, by controlling the thickness of the second photosensitive resin layer, the thickness of the step, that is, the height of the lens can be controlled. In this case, both the first resin layer and the second photosensitive resin layer may be formed of a photosensitive material. In such a case, the thickness of the second photosensitive resin layer in the exposure / development step is increased. It is necessary to solidify the first resin layer in advance so as not to vary.
【００１８】請求項４記載の発明は、請求項１記載のマ
イクロレンズアレイの製造方法において、段差形状に応
じたパターンのエッチングマスクを用いて透明樹脂層を
エッチングして段差を形成するようにした。According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the first aspect, a step is formed by etching the transparent resin layer using an etching mask having a pattern corresponding to the step shape. .
【００１９】従って、例えばドライエッチングでレンズ
を形成する場合であれば、エッチングマスクのパターン
形状、厚さ、エッチングマスクと樹脂材料のエッチング
レートの比（選択比）、エッチングの異方性制御などを
通じて所望の段差形状となるように制御する。ここに、
エッチングだけではレンズ形状を制御することが難し
く、或いは制御できる範囲が狭い場合であっても、エッ
チングにより透明樹脂層にレンズ形状に近い段差を形成
した後、さらに加熱工程によりその形状を変形させるの
で、エッチングだけを利用する場合に比べてレンズ形状
の自由度が増すことになる。Therefore, for example, when the lens is formed by dry etching, the pattern shape and thickness of the etching mask, the ratio (selection ratio) of the etching rate between the etching mask and the resin material (selectivity), and the control of the anisotropy of the etching are performed. Control is performed to obtain a desired step shape. here,
Even if it is difficult to control the lens shape by etching alone, or even when the controllable range is narrow, after forming a step close to the lens shape in the transparent resin layer by etching, the shape is further deformed by a heating step. Thus, the degree of freedom of the lens shape is increased as compared with the case where only etching is used.
【００２０】請求項５記載の発明は、請求項１記載のマ
イクロレンズアレイの製造方法において、各発光素子自
身を段差形状に形成し、その段差厚さの制御により発光
素子基板上に形成する透明樹脂層の厚さを制御し、この
透明樹脂層に形成される段差の厚さを制御するようにし
た。ここに、例えば発光素子がＬＥＤ素子の場合、ＬＥ
Ｄ素子は拡散法であれば発光素子基板面内にｐｎ接合が
あるので、その発光部は発光素子基板と同じ高さにある
が、ｐｎ接合を積層して作製する場合にはエッチングで
発光素子基板に対して突出した段差形状の発光部として
形成するのが一般的である。もっとも、前者の拡散法に
よる場合であっても、予めエッチングにより発光素子基
板に対して突出した部分を形成した後で、その部分にｐ
ｎ接合を形成することで、段差形状の発光部として形成
することはできる。また、段差形状に関しては凸レンズ
形状が望ましい場合には発光素子自身を凸状の段差形状
とし、凹レンズ形状が望ましい場合には発光素子自身を
凹状の段差形状とすればよい。According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the first aspect, each light emitting element itself is formed in a step shape, and a transparent layer formed on the light emitting element substrate by controlling the step thickness. The thickness of the resin layer was controlled, and the thickness of the step formed in the transparent resin layer was controlled. Here, for example, when the light emitting element is an LED element, LE
If the D element is a diffusion method, there is a pn junction in the surface of the light emitting element substrate, so the light emitting portion is at the same height as the light emitting element substrate. In general, it is formed as a step-shaped light emitting portion projecting from the substrate. However, even in the case of the former diffusion method, after a portion protruding from the light emitting element substrate is formed in advance by etching, p
By forming the n-junction, it is possible to form a step-shaped light emitting portion. As for the step shape, when the convex lens shape is desirable, the light emitting element itself may have a convex step shape, and when the concave lens shape is desirable, the light emitting element itself may have a concave step shape.
【００２１】従って、各発光素子自身が発光素子基板に
対して段差を有していれば、その表層に形成される透明
樹脂層の粘性や塗布条件などにより、発光素子による段
差上の樹脂厚さと発光素子による段差部分以外の樹脂厚
さとが異なるので、発光素子に対応する位置に透明樹脂
による段差が滑らかに形成される。ちなみに、発光素子
自身ではなく発光素子に対する配線電極などを利用して
発光素子基板上に段差を形成することで透明樹脂層の厚
さを制御することも可能であるが、目的とするレンズの
直下に発光素子自身が位置することから、この発光素子
自身の段差を利用するが最も自然といえる。Therefore, if each light emitting element itself has a step with respect to the light emitting element substrate, the resin thickness on the step due to the light emitting element depends on the viscosity of the transparent resin layer formed on the surface layer and application conditions. Since the thickness of the resin other than the step portion due to the light emitting element is different, the step due to the transparent resin is smoothly formed at the position corresponding to the light emitting element. By the way, it is possible to control the thickness of the transparent resin layer by forming a step on the light emitting element substrate using the wiring electrode for the light emitting element instead of the light emitting element itself, but it is possible to control the thickness just below the target lens Since the light emitting element itself is located at the position, it is most natural to use the step of the light emitting element itself.
【００２２】請求項６記載の発明は、請求項１記載のマ
イクロレンズアレイの製造方法において、透明樹脂層に
形成される段差形状に基板面方向の異方性を持たせて加
熱変形後のレンズ形状を制御するようにした。According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the first aspect, the lens after heat deformation by imparting anisotropy in the substrate surface direction to the step formed in the transparent resin layer. The shape was controlled.
【００２３】例えば、段差をその並び方向に合わせて１
次元的に近接させて配列させると、これらの段差の並び
の方向と並びに垂直な方向とでは、加熱変形した後で厚
さのプロファイルに異方性が生じ、段差の並び方向には
樹脂の厚さが厚くなる傾向を示す。従って、円形状のレ
ンズ形状を得たい場合に段差を円形状に形成して加熱変
形させると、段差の並び方向に短軸を持つ楕円形状のレ
ンズとなってしまう。この点、本発明では加熱変形後に
円形状のレンズが得たい場合であれば、加熱変形時の異
方性を考慮し、その異方性を逆に補正するよう異方性を
持たせた楕円形状の段差とすることで、最終的に所望の
レンズ形状が得られる。For example, if the step is adjusted to 1
If they are arranged close to each other in a dimension, the thickness profile becomes anisotropic after heating and deformation in the direction in which these steps are arranged and in the direction perpendicular thereto, and the thickness of the resin is in the direction in which the steps are arranged. Shows a tendency to become thicker. Therefore, if it is desired to obtain a circular lens shape and a step is formed in a circular shape and deformed by heating, the lens becomes an elliptical lens having a short axis in the direction in which the steps are arranged. In this regard, in the present invention, if it is desired to obtain a circular lens after the heat deformation, an anisotropy having anisotropy so as to correct the anisotropy in consideration of the anisotropy during the heat deformation is considered. By using the steps of the shape, a desired lens shape is finally obtained.
【００２４】請求項７記載の発明は、請求項１記載のマ
イクロレンズアレイの製造方法において、透明樹脂層に
各発光素子の位置に対応させた段差とともにこれらの段
差の並び方向の両側周囲に位置させてダミー段差を形成
して加熱変形後のレンズ形状を制御するようにした。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a microlens array according to the first aspect, wherein the transparent resin layer is provided with steps corresponding to the positions of the respective light emitting elements and on both sides in the arrangement direction of these steps. In this way, a dummy step is formed to control the lens shape after heat deformation.
【００２５】上述のように、段差をその並び方向に合わ
せて１次元的に近接させて配列させると、これらの段差
の並びの方向と並びに垂直な方向とでは、加熱変形した
後で厚さのプロファイルに異方性が生じ、段差の並び方
向には樹脂の厚さが厚くなる傾向を示す。そこで、本発
明は、このような異方性を補正するために段差の並び方
向の両側周囲にも同じ間隔で同等のダミー段差を形成し
て全体的に２次元的な配列とすることで、本来の段差部
分には加熱変形後の異方性が生じないように補正する。
ダミー段差部分にも加熱後にレンズ形状が形成される
が、このようなダミーレンズ形状が形成されても機能上
問題がない場合には、ダミー段差を形成して加熱変形の
異方性をなくすことは有効である。As described above, when the steps are arranged one-dimensionally close to each other in the direction in which they are arranged, the direction in which these steps are arranged and the direction in which they are perpendicular to each other have a reduced thickness after heat deformation. Anisotropy occurs in the profile, and the thickness of the resin tends to increase in the direction in which the steps are arranged. In order to correct such anisotropy, the present invention forms the same dummy steps at the same intervals around both sides in the direction in which the steps are arranged, thereby forming a two-dimensional array as a whole. Correction is made so that anisotropy after heating deformation does not occur in the original step portion.
The lens shape is also formed after heating at the dummy step portion, but if such a dummy lens shape does not cause any functional problem, a dummy step should be formed to eliminate the anisotropy of the heating deformation. Is valid.
【００２６】請求項８記載の発明は、請求項２記載のマ
イクロレンズアレイの製造方法において、露光条件を補
正する反射膜を発光素子基板上に形成して段差形状を制
御するようにした。According to an eighth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the second aspect, a reflection film for correcting exposure conditions is formed on the light emitting element substrate to control the step shape.
【００２７】感光性樹脂による透明樹脂層を露光する場
合、露光のフォトマスクを透過した光が発光素子基板で
反射してフォトマスクの開口部分以外も多少露光され
る。通常のフォトリソグラフィ工程ではパターンのエッ
ジなまりを生ずることから好ましくない現象とされる
が、最終的に滑らかな曲面のレンズ形状を形成した場合
であれば、発光素子基板上に積極的に反射膜を形成して
発光素子基板側からの反射を制御して、フォトマスクの
開口部周辺の露光条件を制御することで、所望のレンズ
形状とさせるための設計の自由度が増す。In the case of exposing a transparent resin layer made of a photosensitive resin, light transmitted through a photomask for exposure is reflected on a light emitting element substrate to slightly expose portions other than the openings of the photomask. In a normal photolithography process, this is an undesirable phenomenon because pattern edges are rounded, but if a smooth curved lens shape is finally formed, a reflective film should be actively formed on the light emitting element substrate. By controlling the exposure conditions around the opening of the photomask by controlling the reflection from the light emitting element substrate side after formation, the degree of freedom in designing a desired lens shape is increased.
【００２８】請求項９記載の発明は、請求項２記載のマ
イクロレンズアレイの製造方法において、露光条件を補
正する反射膜及び反射防止膜を発光素子基板上に形成し
て段差形状を制御するようにした。According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the second aspect, a reflection film and an antireflection film for correcting exposure conditions are formed on a light emitting element substrate to control a step shape. I made it.
【００２９】従って、段差を露光形成する際に発光素子
基板からの反射で露光が促進される部分には反射防止膜
を形成してその促進を抑制し、発光素子基板からの反射
光が回り込み難い部分には反射膜を形成して露光を促進
させることで、段差回りの露光のバランスをとれるの
で、フォトマスクの開口形状に異方性を要しない。Therefore, when the step is formed by exposure, an antireflection film is formed on a portion where the exposure is promoted by the reflection from the light emitting element substrate to suppress the promotion, and the reflected light from the light emitting element substrate is unlikely to sneak. Since the exposure around the step can be balanced by forming a reflective film on the portion to promote the exposure, the opening shape of the photomask does not require anisotropy.
【００３０】[0030]
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
に基づいて説明する。なお、本実施の形態を含め、以下
の実施の形態では、ＬＥＤアレイプリンタに用いられる
ＬＥＤアレイに一体に積層されて放射角を狭化させるた
めのマイクロレンズアレイの製造方法に関するが、ＬＥ
Ｄ素子の発光領域の大きさが１０μｍ、発光領域のピッ
チが２１μｍ（＝１２００ｄｐｉ相当）、レンズの目標
値として厚さが２３μｍ、曲率半径が１１μｍ、凸状
（又は凹状）の段差が約６μｍ、レンズとなる透明樹脂
の屈折率が１．４前後であるものとする。このような条
件により製造されたレンズを透過した垂直方向の照度は
レンズが無い場合に比して３倍以上となる。発光領域の
ピッチや樹脂の屈折率が変われば最適な数値が変わるの
はもちろんである。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
It will be described based on. The following embodiments, including this embodiment, relate to a method of manufacturing a microlens array that is laminated integrally with an LED array used in an LED array printer and narrows a radiation angle.
The size of the light emitting area of the D element is 10 μm, the pitch of the light emitting area is 21 μm (equivalent to 1200 dpi), the target value of the lens is 23 μm, the radius of curvature is 11 μm, and the convex (or concave) step is about 6 μm. It is assumed that the refractive index of the transparent resin to be a lens is around 1.4. The illuminance in the vertical direction transmitted through the lens manufactured under such conditions is three times or more as compared with the case where there is no lens. Of course, if the pitch of the light emitting region or the refractive index of the resin changes, the optimum numerical value changes.
【００３１】まず、図１（ａ）に示すように、発光素子
基板１表面にＺｎ拡散でｐｎ接合によりＬＥＤ素子２の
主体をなす発光領域３がアレイ状に等間隔で形成された
発光素子アレイであるＬＥＤアレイ４のチップを用意
し、その表面に感光性を有して第１樹脂層となるネガ形
のアクリル系のフォトレジスト層５を２５μｍの膜厚と
なるように塗布する。つづいて、図１（ｂ）に示すよう
に、フォトレジスト層５表面に同じ材料を用いて第２感
光性樹脂層となるフォトレジスト層６を８μｍの膜厚と
なるように塗布する。この後、ＬＥＤ素子２（発光領域
３）の並び方向に１０μｍの長軸、並び方向に垂直な方
向に７μｍの短軸を持つ楕円状の開口部分を持つフォト
マスク（図示せず）を用いて、露光し現像すると、図１
（ｃ）に示すようにフォトレジスト層６部分にはレジス
トの光重合により楕円形状の段差７が残留形成される。
なお、加熱による樹脂の収縮を考慮して、フォトレジス
ト層５，６はレンズの設計値よりも厚めに塗布形成され
ている。First, as shown in FIG. 1A, a light-emitting element array in which light-emitting regions 3 forming the main body of the LED elements 2 are formed at equal intervals on the surface of the light-emitting element substrate 1 by pn junction by Zn diffusion. Is prepared, and a negative acrylic photoresist layer 5 having photosensitivity and serving as a first resin layer is applied to the surface of the chip to a thickness of 25 μm. Subsequently, as shown in FIG. 1B, a photoresist layer 6 serving as a second photosensitive resin layer is applied to the surface of the photoresist layer 5 using the same material so as to have a thickness of 8 μm. Thereafter, using a photomask (not shown) having an elliptical opening having a major axis of 10 μm in the direction in which the LED elements 2 (light emitting regions 3) are arranged and a minor axis of 7 μm in a direction perpendicular to the direction of arrangement. After exposure and development, Figure 1
As shown in FIG. 3C, an elliptical step 7 remains in the photoresist layer 6 due to photopolymerization of the resist.
In consideration of shrinkage of the resin due to heating, the photoresist layers 5 and 6 are formed to be thicker than the design value of the lens.
【００３２】さらに、残留した樹脂により形成される段
差７部分を２００°で２０分加熱すると、フォトレジス
ト層６の加熱流動化工程において発光領域３の並び方向
に垂直方向に長くなるので、これを補正するため、段差
７の形状はレンズの並び方向に垂直な方向が短い楕円形
状となるように異方性を有する。図１（ｄ）に示すよう
に最終的に加熱変形により形成されるレンズ形状は発光
領域の並び方向と並び方向に垂直な方向とがほぼ均等な
非球面状のレンズ８となる。ここに、フォトレジスト層
６の膜厚を制御することで段差７の厚さ、即ち、レンズ
８の厚さを制御し、厚めとすることができる。Further, when the step 7 formed by the remaining resin is heated at 200 ° for 20 minutes, it becomes longer in the direction perpendicular to the arrangement direction of the light emitting regions 3 in the step of heating and fluidizing the photoresist layer 6. For correction, the shape of the step 7 has anisotropy so that the direction perpendicular to the direction in which the lenses are arranged becomes an elliptical shape with a short length. As shown in FIG. 1D, the lens shape finally formed by the heating deformation is an aspheric lens 8 in which the arrangement direction of the light emitting regions and the direction perpendicular to the arrangement direction are substantially equal. Here, by controlling the thickness of the photoresist layer 6, the thickness of the step 7, that is, the thickness of the lens 8, can be controlled to be larger.
【００３３】本発明の第二の実施の形態を図２に基づい
て説明する。前記実施の形態で示した部分と同一部分は
同一符号を用いて示し、説明も省略する（以下の実施の
形態でも同様とする）。本実施の形態のマイクロレンズ
アレイの製造方法は、基本的には前記実施の形態と同様
であるが、段差を形成する工程を異ならせたものであ
る。即ち、フォトレジスト層６に段差７を形成するに当
り、用いるフォトマスクは開口直径１０μｍの真円形状
であり、異方性を持たないものとされている。これによ
り、フォトレジスト層６に形成される段差７は図２に示
すように真円形状であって、各々発光領域３の真上に位
置して２１μｍピッチでアレイ状に形成される。同時
に、フォトマスクには段差７を形成するための開口の並
び方向の両側近傍に同様に開口直径１０μｍで２１μｍ
ピッチのダミー用開口が形成されており、フォトレジス
ト層６には図２に示すように段差７の並び方向に平行に
２列のダミー段差９が形成される。この後、加熱処理に
より段差７位置に対応して形成されるレンズ８は発光領
域３の真上に位置して対応する発光領域３から放射され
る光の放射角を狭める機能を果たすが、ダミー段差９位
置に対応して形成されるダミーレンズ（図示せず）は発
光領域３から放射される光の放射角を狭める機能はない
が、加熱処理による段差７の形成に際して樹脂の加熱流
動化を抑制する。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those described in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted (the same applies to the following embodiments). The method of manufacturing a microlens array according to the present embodiment is basically the same as that of the above-described embodiment, except that a step for forming a step is changed. That is, when forming the step 7 in the photoresist layer 6, the photomask used is a perfect circle having an opening diameter of 10 μm and has no anisotropy. As a result, the steps 7 formed in the photoresist layer 6 have a perfect circular shape as shown in FIG. 2, and are formed in an array at a pitch of 21 μm, each of which is located directly above the light emitting region 3. At the same time, the opening diameter for forming the step 7 is also 21 μm in the vicinity of both sides in the direction in which the openings 7 are formed.
Pitch dummy openings are formed, and two rows of dummy steps 9 are formed in the photoresist layer 6 in parallel to the direction in which the steps 7 are arranged, as shown in FIG. After that, the lens 8 formed corresponding to the position of the step 7 by the heat treatment is located right above the light emitting region 3 and has a function of narrowing the radiation angle of light emitted from the corresponding light emitting region 3. A dummy lens (not shown) formed corresponding to the position of the step 9 does not have a function of narrowing the emission angle of light emitted from the light emitting region 3, but heats and fluidizes the resin when the step 7 is formed by the heat treatment. Suppress.
【００３４】段差をその並び方向に合わせて１次元的に
近接させて配列させると、これらの段差の並びの方向と
並びに垂直な方向とでは、加熱変形した後で厚さのプロ
ファイルに異方性が生じ、段差の並び方向には樹脂の厚
さが厚くなる傾向を示す。この点、本実施の形態によれ
ば、このような異方性を補正するために段差７の並び方
向の両側周囲にも同じ間隔で同等のダミー段差９を形成
して全体的に２次元的な配列とすることで、本来の段差
７部分には加熱変形後の異方性が生じないように補正で
きることになる。ダミー段差９部分にも加熱後にレンズ
形状が形成されるが、このようなダミーレンズ形状が形
成されても機能上、特に問題がないので、ダミー段差９
を形成して加熱変形の異方性をなくすことは有効であ
る。When the steps are arranged one-dimensionally close to each other in accordance with the direction in which the steps are arranged, the thickness profile after heating and deformation in the direction in which the steps are arranged and in the direction perpendicular thereto are anisotropic. And the thickness of the resin tends to increase in the direction in which the steps are arranged. In this regard, according to the present embodiment, in order to correct such anisotropy, the same dummy steps 9 are formed at equal intervals around both sides in the direction in which the steps 7 are arranged, and the two-dimensional dummy steps are formed as a whole. With such an arrangement, correction can be made so that the original step 7 does not have anisotropy after heat deformation. The lens shape is also formed after heating at the dummy step 9 portion. However, even if such a dummy lens shape is formed, there is no problem in terms of function.
Is effective to eliminate the anisotropy of the heat deformation.
【００３５】本発明の第三の実施の形態を図３及び図４
に基づいて説明する。まず、図３（ａ）に示すように、
発光素子基板１表面にＬＥＤ素子２の主体をなす発光領
域１０がアレイ状に等間隔で形成されたＬＥＤアレイチ
ップ１１を用意するが、発光領域１０自身がエッチング
により発光素子基板１表面から３μｍだけ突出する段差
形状に形成されている。また、発光領域１０は図４に平
面形状を示すように正方形状に形成されており、各々に
は配線電極１２が互い違いに接続されている。さらに、
発光素子基板１表面において各発光領域１０間及びアレ
イ方向両端にはカーボンを分散させた黒色の反射防止膜
１３が短冊状に形成されている。また、各発光領域１０
に対しては配線電極１２とは反対側に位置させて反射膜
となる反射電極１４が互い違いに接続されている。ここ
に、発光領域１０の近傍周辺（反射防止膜１３の長さ分
の領域）では配線電極１２と反射電極１４とが対称形状
となるように、配線電極１２と反射電極１４とが同一形
状に形成されている。FIGS. 3 and 4 show a third embodiment of the present invention.
It will be described based on. First, as shown in FIG.
An LED array chip 11 is prepared in which light emitting regions 10 which are the main components of the LED elements 2 are formed at regular intervals in an array on the surface of the light emitting device substrate 1, but the light emitting region 10 itself is etched by 3 μm from the surface of the light emitting device substrate 1 by etching. It is formed in a projecting step shape. Further, the light emitting regions 10 are formed in a square shape as shown in a plan view in FIG. 4, and wiring electrodes 12 are alternately connected to each of them. further,
On the surface of the light emitting element substrate 1, black antireflection films 13 in which carbon is dispersed are formed in strips between the light emitting regions 10 and at both ends in the array direction. In addition, each light emitting region 10
, Reflection electrodes 14 which are located on the opposite side to the wiring electrodes 12 and serve as reflection films are connected alternately. Here, the wiring electrode 12 and the reflection electrode 14 are formed in the same shape so that the wiring electrode 12 and the reflection electrode 14 are symmetrical in the vicinity of the light emitting region 10 (the area corresponding to the length of the antireflection film 13). Is formed.
【００３６】このようなＬＥＤアレイチップ１１の発光
素子基板１表面に対して図３（ｂ）に示すように感光性
を有して透明樹脂層となるネガ形のフォトレジスト層１
５を塗布形成する。すると、その下層には発光領域１０
が段差形状に形成されているので、フォトレジスト層１
５の断面形状は発光領域１０の段差形状を滑らかにする
ように、発光領域１０上では薄く発光領域１０以外の段
差の無い部分では厚く分布する形状となる。As shown in FIG. 3B, the negative photoresist layer 1 having photosensitivity and serving as a transparent resin layer is formed on the surface of the light emitting element substrate 1 of the LED array chip 11.
5 is applied and formed. Then, the light-emitting region 10 is provided under the lower layer.
Is formed in a step shape, so that the photoresist layer 1
The cross-sectional shape 5 has a shape that is thin on the light-emitting region 10 and thickly distributed on portions without the step other than the light-emitting region 10 so as to smooth the step shape of the light-emitting region 10.
【００３７】つづいて、フォトレジスト層１５の全面を
過小に露光し、さらに発光領域１０の位置に対応させて
直径１０μｍの円形開口が形成されたフォトマスクを用
いて露光を行うと、発光領域１０上のフォトレジストは
完全に露光されるのでレジストが完全に残留するが発光
領域１０以外の部分のフォトレジストの露光は不完全と
なるので、フォトレジスト層１５の現像工程でその一部
が除去され、フォトレジスト層１５には図３（ｃ）に示
すような段差１６が形成される。このような露光工程に
おいて、発光領域１０の並び方向には発光素子基板１表
面の反射で光が回り込んで露光が進みやすいが、発光領
域１０間には反射防止膜１３が形成されているのでこの
ような反射露光の促進が抑制される。逆に、発光領域１
０の並び方向に垂直な方向には光が回り込み難いが、周
辺で同一形状をなす配線電極１２と反射電極１４とで露
光時の光を発光素子基板１表面から反射させることで露
光が促進される。このような反射防止膜１３と電極１
２，１４とにより、発光領域１０に対する位置に応じて
露光の抑制と促進との機能を持たせて、その並び方向と
並び方向に垂直な方向との露光バランスをとっているの
で、段差１６を形成するフォトマスクの開口形状に異方
性を持たせる必要はない。Subsequently, when the entire surface of the photoresist layer 15 is underexposed and further exposed using a photomask in which a circular opening having a diameter of 10 μm is formed corresponding to the position of the light emitting region 10, the light emitting region 10 is exposed. Since the upper photoresist is completely exposed, the resist remains completely, but the exposure of the photoresist in a portion other than the light emitting region 10 is incomplete, and a part of the photoresist is removed in the developing step of the photoresist layer 15. Then, a step 16 is formed in the photoresist layer 15 as shown in FIG. In such an exposure step, light is spilled by the reflection of the surface of the light emitting element substrate 1 in the direction in which the light emitting regions 10 are arranged, so that the exposure is easy to proceed. Such promotion of reflection exposure is suppressed. Conversely, light emitting area 1
Although it is difficult for light to sneak in the direction perpendicular to the arrangement direction of 0, the exposure is promoted by reflecting the light at the time of exposure from the surface of the light emitting element substrate 1 with the wiring electrode 12 and the reflective electrode 14 having the same shape in the periphery. You. Such an antireflection film 13 and the electrode 1
With steps 2 and 14, the function of suppressing and accelerating the exposure is provided in accordance with the position with respect to the light emitting region 10, and the exposure balance between the arrangement direction and the direction perpendicular to the arrangement direction is obtained. It is not necessary to make the opening shape of the photomask to be formed anisotropic.
【００３８】さらに、段差１６が形成されたフォトレジ
スト層１５を２００°で２０分加熱する。すると、フォ
トレジスト層１５の加熱流動化に伴う変形により、図３
（ｄ）に示すように発光領域１０からの放射光の放射角
を狭化させるための非球面レンズ１７が一体に形成され
る。Further, the photoresist layer 15 on which the step 16 is formed is heated at 200 ° for 20 minutes. Then, due to the deformation of the photoresist layer 15 due to the heat fluidization, FIG.
As shown in (d), an aspheric lens 17 for narrowing the emission angle of the light emitted from the light emitting region 10 is integrally formed.
【００３９】[0039]
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、発光素子
アレイが形成された発光素子基板上に透明樹脂層を形成
し、この透明樹脂層に各発光素子の位置に対応させて凸
状又は凹状の段差を形成し、段差が形成された透明樹脂
層を加熱して各段差部分をレンズ形状に変形させるよう
にしたので、単層の樹脂製マイクロレンズに比較して、
発光素子の放射角を狭化させるために有効で、レンズと
発光素子との距離に対してレンズ厚さの厚いマイクロレ
ンズアレイを容易に製造することができる。According to the first aspect of the present invention, a transparent resin layer is formed on a light emitting element substrate on which a light emitting element array is formed, and the transparent resin layer has a convex shape corresponding to the position of each light emitting element. Or, to form a concave step, so as to heat the transparent resin layer on which the step is formed to deform each step portion into a lens shape, compared to a single-layer resin microlens,
This is effective for narrowing the emission angle of the light emitting element, and a microlens array having a large lens thickness with respect to the distance between the lens and the light emitting element can be easily manufactured.
【００４０】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載のマイクロレンズアレイの製造方法において、透明樹
脂層の樹脂として感光性樹脂を用い、段差形状に応じた
フォトマスクを通して透明樹脂層を不完全に露光した
後、この透明樹脂層を現像して段差を形成するようにし
たので、加熱変形によりレンズ形状化させるための段差
を、１回の感光性樹脂層の塗布などによる成膜工程と１
回の露光工程とにより簡便に形成することができる。According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the first aspect, a photosensitive resin is used as a resin of the transparent resin layer, and the transparent resin layer is formed through a photomask corresponding to a step shape. After incomplete exposure, the transparent resin layer was developed to form a step, so a step for forming a lens by heating deformation was formed by a single step of applying a photosensitive resin layer. And 1
It can be easily formed by two exposure steps.
【００４１】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載のマイクロレンズアレイの製造方法において、発光素
子基板上に第１樹脂層を形成した後、この第１樹脂層上
に所望の段差厚さに相当する厚さで第２感光性樹脂層を
形成し、段差形状に応じたフォトマスクを通して第２感
光性樹脂層を露光して段差を形成するようにしたので、
第２感光性樹脂層の膜厚を制御することで段差の厚さ、
即ち、レンズ高さを容易に制御することができる。According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the first aspect, after forming the first resin layer on the light emitting element substrate, a desired step is formed on the first resin layer. Since the second photosensitive resin layer is formed with a thickness corresponding to the thickness, and the second photosensitive resin layer is exposed through a photomask corresponding to the step shape to form a step,
The thickness of the step is controlled by controlling the thickness of the second photosensitive resin layer,
That is, the lens height can be easily controlled.
【００４２】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載のマイクロレンズアレイの製造方法において、段差形
状に応じたパターンのエッチングマスクを用いて透明樹
脂層をエッチングして段差を形成するようにしたので、
透明樹脂層の形成工程とエッチング工程とにより容易に
段差を形成することができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the first aspect, the transparent resin layer is etched using an etching mask having a pattern corresponding to the step shape to form the step. Because it was
The step can be easily formed by the transparent resin layer forming step and the etching step.
【００４３】請求項５記載の発明によれば、請求項１記
載のマイクロレンズアレイの製造方法において、各発光
素子自身を段差形状に形成し、その段差厚さの制御によ
り発光素子基板上に形成する透明樹脂層の厚さを制御
し、この透明樹脂層に形成される段差の厚さを制御する
ようにしたので、透明樹脂層の厚さを制御する上でその
自由度を向上させることができる。According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the first aspect, each light emitting element itself is formed in a step shape, and formed on the light emitting element substrate by controlling the step thickness. Since the thickness of the transparent resin layer is controlled and the thickness of the step formed on the transparent resin layer is controlled, the degree of freedom in controlling the thickness of the transparent resin layer can be improved. it can.
【００４４】請求項６記載の発明によれば、請求項１記
載のマイクロレンズアレイの製造方法において、透明樹
脂層に形成される段差形状に基板面方向の異方性を持た
せて加熱変形後のレンズ形状を制御するようにしたの
で、段差形成時及び加熱変形時に生ずる形状異方性を適
正に補正して、所望のレンズ形状を得ることができる。According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the first aspect, the step shape formed on the transparent resin layer has anisotropy in the direction of the substrate surface and is deformed by heating. Since the lens shape is controlled, it is possible to appropriately correct the shape anisotropy generated at the time of forming a step and at the time of heating deformation, and to obtain a desired lens shape.
【００４５】請求項７記載の発明によれば、請求項１記
載のマイクロレンズアレイの製造方法において、透明樹
脂層に各発光素子に対応する位置の段差とともにこれら
の段差の並び方向の両側周囲に位置させてダミー段差を
形成して加熱変形後のレンズ形状を制御するようにした
ので、透明樹脂層の厚さの異方性を修正でき、よって、
段差形成時及び加熱変形時に生ずる形状異方性を適正に
補正して、所望のレンズ形状を得ることができる。According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the first aspect, the transparent resin layer is provided with a step at a position corresponding to each light emitting element and a peripheral part on both sides in a direction in which these steps are arranged. Since it is located to form a dummy step to control the lens shape after heat deformation, it is possible to correct the anisotropy of the thickness of the transparent resin layer,
A desired lens shape can be obtained by appropriately correcting the shape anisotropy generated at the time of forming a step and at the time of heating deformation.
【００４６】請求項８記載の発明によれば、請求項２記
載のマイクロレンズアレイの製造方法において、露光条
件を補正する反射膜を発光素子基板上に形成して段差形
状を制御するようにしたので、発光素子周辺の段差形成
時及び加熱変形時に生ずる形状異方性を適正に補正し
て、所望のレンズ形状を得ることができる。According to an eighth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the second aspect, a reflection film for correcting exposure conditions is formed on a light emitting element substrate to control a step shape. Therefore, a desired lens shape can be obtained by appropriately correcting the shape anisotropy generated at the time of forming a step around the light emitting element and at the time of heating deformation.
【００４７】請求項９記載の発明によれば、請求項２記
載のマイクロレンズアレイの製造方法において、露光条
件を補正する反射膜及び反射防止膜を発光素子基板上に
形成して段差形状を制御するようにしたので、発光素子
周辺の段差形成時及び加熱変形時に生ずる形状異方性を
バランスよく適正に補正して、所望のレンズ形状を得る
ことができる。According to the ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a microlens array according to the second aspect, a reflection film and an antireflection film for correcting exposure conditions are formed on the light emitting element substrate to control a step shape. Therefore, the desired anisotropic lens shape can be obtained by properly correcting the shape anisotropy generated at the time of forming a step around the light emitting element and at the time of heating deformation in a well-balanced manner.
【図１】本発明の第一の実施の形態を工程順に示す概略
断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention in the order of steps.
【図２】本発明の第二の実施の形態を示す概略平面図で
ある。FIG. 2 is a schematic plan view showing a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第三の実施の形態を工程順に示す概略
断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention in the order of steps.
【図４】その発光領域回りの構成を示す概略平面図であ
る。FIG. 4 is a schematic plan view showing a configuration around the light emitting region.
【図５】等倍結像光学系を用いた一般的なＬＥＤアレイ
プリンタを示す基本的な構成図である。FIG. 5 is a basic configuration diagram showing a general LED array printer using an equal-magnification imaging optical system.
【図６】マイクロレンズアレイを用いたＬＥＤアレイプ
リンタを示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an LED array printer using a microlens array.
【図７】ＣＣＤ用のマイクロレンズアレイの製造方法を
工程順に示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a microlens array for a CCD in the order of steps.
【図８】ＣＣＤ用のマイクロレンズアレイの他の製造方
法を工程順に示す概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing another method for manufacturing a microlens array for a CCD in the order of steps.
１ 発光素子基板 ２ 発光素子 ５ 第１樹脂層 ６ 第２感光性樹脂層 ７ 段差 ８ レンズ ９ ダミー段差 １２，１４ 反射膜 １３ 反射防止膜 １５ 透明樹脂層 １６ 段差 Reference Signs List 1 light emitting element substrate 2 light emitting element 5 first resin layer 6 second photosensitive resin layer 7 step 8 lens 9 dummy step 12, 14 reflection film 13 antireflection film 15 transparent resin layer 16 step
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｂ４１Ｊ 3/21 Ｌ Ｈ０１Ｓ 3/18 Ｈ０４Ｎ 1/036 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 33/00 B41J 3/21 L H01S 3/18 H04N 1/036
Claims (9)
板上に一体に積層されて各発光素子からの放射光の放射
角を狭化させるためのマイクロレンズアレイの製造方法
であって、 発光素子基板上に透明樹脂層を形成し、この透明樹脂層
に各発光素子の位置に対応させて凸状又は凹状の段差を
形成し、段差が形成された透明樹脂層を加熱して各段差
部分をレンズ形状に変形させるようにしたことを特徴と
するマイクロレンズアレイの製造方法。1. A method of manufacturing a microlens array, which is integrally laminated on a light-emitting element substrate on which a light-emitting element array is formed and narrows a radiation angle of light emitted from each light-emitting element, comprising: A transparent resin layer is formed on a substrate, a convex or concave step is formed on the transparent resin layer corresponding to the position of each light emitting element, and the transparent resin layer having the step is heated to form each step portion. A method for manufacturing a microlens array, characterized in that the microlens array is deformed into a lens shape.
い、段差形状に応じたフォトマスクを通して透明樹脂層
を不完全に露光した後、この透明樹脂層を現像して段差
を形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
マイクロレンズアレイの製造方法。2. A method according to claim 1, wherein a photosensitive resin is used as a resin of the transparent resin layer, the transparent resin layer is incompletely exposed through a photomask corresponding to a step shape, and then the transparent resin layer is developed to form a step. 2. The method for manufacturing a microlens array according to claim 1, wherein:
脂層との積層構造とし、発光素子基板上に第１樹脂層を
形成した後、この第１樹脂層上に所望の段差厚さに相当
する厚さで第２感光性樹脂層を形成し、段差形状に応じ
たフォトマスクを通して第２感光性樹脂層を露光して段
差を形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載
のマイクロレンズアレイの製造方法。3. A transparent resin layer having a laminated structure of a first resin layer and a second photosensitive resin layer, a first resin layer is formed on a light emitting element substrate, and a desired step is formed on the first resin layer. The second photosensitive resin layer is formed with a thickness corresponding to the thickness, and the step is formed by exposing the second photosensitive resin layer through a photomask corresponding to the step shape. 2. The method for manufacturing the microlens array according to 1.
マスクを用いて透明樹脂層をエッチングして段差を形成
するようにしたことを特徴とする請求項１記載のマイク
ロレンズアレイの製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the step is formed by etching the transparent resin layer using an etching mask having a pattern corresponding to the step shape.
の段差厚さの制御により発光素子基板上に形成する透明
樹脂層の厚さを制御し、この透明樹脂層に形成される段
差の厚さを制御するようにしたことを特徴とする請求項
１記載のマイクロレンズアレイの製造方法。5. The light emitting element itself is formed in a step shape, the thickness of the transparent resin layer formed on the light emitting element substrate is controlled by controlling the thickness of the step, and the height of the step formed in the transparent resin layer is controlled. 2. The method according to claim 1, wherein the thickness is controlled.
面方向の異方性を持たせて加熱変形後のレンズ形状を制
御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のマイ
クロレンズアレイの製造方法。6. The microlens according to claim 1, wherein the stepped shape formed on the transparent resin layer has anisotropy in the substrate surface direction to control the lens shape after the heat deformation. Array manufacturing method.
せた段差とともにこれらの段差の並び方向の両側周囲に
位置させてダミー段差を形成して加熱変形後のレンズ形
状を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載
のマイクロレンズアレイの製造方法。7. A step corresponding to the position of each light-emitting element is formed on the transparent resin layer, and a dummy step is formed by being positioned on both sides in the arrangement direction of these steps to control the lens shape after heat deformation. 2. The method for manufacturing a microlens array according to claim 1, wherein:
板上に形成して段差形状を制御するようにしたことを特
徴とする請求項２記載のマイクロレンズアレイの製造方
法。8. The method of manufacturing a microlens array according to claim 2, wherein a reflection film for correcting exposure conditions is formed on the light emitting element substrate to control a stepped shape.
膜を発光素子基板上に形成して段差形状を制御するよう
にしたことを特徴とする請求項２記載のマイクロレンズ
アレイの製造方法。9. The method of manufacturing a microlens array according to claim 2, wherein a reflection film and an antireflection film for correcting exposure conditions are formed on the light emitting element substrate to control a stepped shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP442798A JPH11202103A (en) | 1998-01-13 | 1998-01-13 | Manufacture of microlens array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP442798A JPH11202103A (en) | 1998-01-13 | 1998-01-13 | Manufacture of microlens array |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11202103A true JPH11202103A (en) | 1999-07-30 |
Family
ID=11583964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP442798A Pending JPH11202103A (en) | 1998-01-13 | 1998-01-13 | Manufacture of microlens array |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11202103A (en) |
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-
1998
- 1998-01-13 JP JP442798A patent/JPH11202103A/en active Pending
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