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JPH05228946A - Optical component manufacturing method and optical component master block - Google Patents

Optical component manufacturing method and optical component master block

Info

Publication number
JPH05228946A
JPH05228946A JP7236892A JP7236892A JPH05228946A JP H05228946 A JPH05228946 A JP H05228946A JP 7236892 A JP7236892 A JP 7236892A JP 7236892 A JP7236892 A JP 7236892A JP H05228946 A JPH05228946 A JP H05228946A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photosensitive resin
optical component
master mold
fluorine
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7236892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Nakamu
茂樹 中務
Yoshiyuki Hachitani
恵之 蜂谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuraray Co Ltd filed Critical Kuraray Co Ltd
Priority to JP7236892A priority Critical patent/JPH05228946A/en
Publication of JPH05228946A publication Critical patent/JPH05228946A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 2P成形法を用いて、CCDや液晶パネルの
ような基材の上に形成されるマイクロレンズのような光
学部品を、平坦性に優れ、かつ製品欠陥の少ないものと
する。 【構成】 表面に所定のパターン7に対応した凹凸を備
え、紫外線のような特定の光線に対する透過性もしくは
半透過性を有する母型10と、CCDのような基材4と
の間に、未硬化の感光性樹脂11を挟み、母型10を通
して紫外線を照射して感光性樹脂11を硬化させた後、
その硬化した感光性樹脂11と母型10とを剥離して、
基板4A上に硬化した感光性樹脂11からなるマイクロ
レンズパターン7を複製する。
(57) [Abstract] [Purpose] An optical component such as a microlens formed on a substrate such as a CCD or a liquid crystal panel by using a 2P molding method is excellent in flatness and has few product defects. I shall. [Structure] An unevenness corresponding to a predetermined pattern 7 is formed on the surface, and a matrix 10 having transparency or semi-transparency with respect to a specific light ray such as an ultraviolet ray and a base material 4 such as a CCD are not formed. After sandwiching the cured photosensitive resin 11 and irradiating ultraviolet rays through the mother die 10 to cure the photosensitive resin 11,
The cured photosensitive resin 11 and the matrix 10 are peeled off,
The microlens pattern 7 made of the cured photosensitive resin 11 is duplicated on the substrate 4A.

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、特定の光線を透過す
る材料、たとえば紫外線透過性材料からなる母型を使用
して、感光性樹脂を紫外線照射によって硬化させて複製
を作成するマイクロレンズ、回折格子などの光学部品の
製造法、およびその製造法において使用される光学部品
複製用母型に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microlens for producing a duplicate by curing a photosensitive resin by ultraviolet irradiation using a matrix made of a material that transmits a specific light ray, for example, an ultraviolet-transparent material. The present invention relates to a method for manufacturing an optical component such as a diffraction grating, and a master for replicating an optical component used in the manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、CCDエリアセンサーやCCDラ
インセンサーなどのような画像入力用受光素子アレイに
おいては、高精細化が促進され、それにともなって画素
寸法が小さくなるにしたがって、画素ごとの実効受光面
積が小さくなり、感度の低下を招いている。この感度を
向上させるために、画素中の受光エリアに選択的に入射
光を集光させるマイクロレンズを各画素上に設置する方
法が採用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in a light-receiving element array for image input such as a CCD area sensor or a CCD line sensor, high definition has been promoted, and the pixel size has been reduced accordingly. The area is small, which causes a decrease in sensitivity. In order to improve this sensitivity, a method is employed in which a microlens that selectively collects incident light is installed on each pixel in a light receiving area in the pixel.

【0003】また、液晶パネルにおいても、高精細化が
進んだ結果、配線の占める面積の割合の増加に反して、
光線透過部の面積の割合(開口率)が低下し、表示が暗
くなるという問題が発生しており、この問題を解決する
ためにも、各画素上にマイクロレンズを設置して、照明
光を画素中の受光エリアに集光させることが提案されて
いる。
Also, in the liquid crystal panel, as a result of the progress in high definition, contrary to the increase in the area occupied by the wiring,
There is a problem that the area ratio (aperture ratio) of the light-transmitting part decreases, and the display becomes darker.To solve this problem, a microlens is installed on each pixel to turn on the illumination light. It has been proposed to focus light on a light receiving area in a pixel.

【0004】上記したマイクロレンズは、近年、発光素
子と光ファイバーの接続や光ファイバーと受光素子の接
続、あるいは発光素子から出射する放射光のコリメート
などのように、光通信の分野において多用されており、
それらの中には、同時に多数の光線を処理することが可
能なようにアレイ化されたものもある。
In recent years, the above-mentioned microlens has been widely used in the field of optical communication such as connection between a light emitting element and an optical fiber, connection between an optical fiber and a light receiving element, and collimation of emitted light emitted from the light emitting element.
Some of them are arrayed so that many rays can be processed simultaneously.

【0005】ところで、従来から知られているマイクロ
レンズの種類としては、表面のレリーフパターンよりな
る凸レンズ形状をしたもの、フレネルレンズ形状をした
ものなどがあり、これらは樹脂または無機材料を用いて
形成できることも知られている。また、表面が平坦で樹
脂または無機材料中に屈折率分布を形成したものや、表
面形状と屈折率分布とを兼ね備えたものも知られてい
る。
Incidentally, conventionally known types of microlenses include those having a convex lens shape having a relief pattern on the surface and those having a Fresnel lens shape, which are formed by using a resin or an inorganic material. It is also known to be possible. Also known are those having a flat surface with a refractive index distribution formed in a resin or an inorganic material, and those having both a surface shape and a refractive index distribution.

【0006】上記した従来の種々のマイクロレンズのう
ち、樹脂で凸レンズ形状を形成するものは、フォトリソ
グラフィー技術によって表面に、例えば円柱状のパター
ンを形成したのち、加熱して流動させ、表面張力によっ
て球面状のマイクロレンズパターンを形成する方法が採
られており、また、無機材料で凸レンズ形状を形成する
ものは、エッチング、研磨等の技術を応用して球面状の
マイクロレンズパターンを形成する方法が採られてい
る。
Among the various conventional microlenses described above, those having a convex lens shape made of resin are formed by forming a cylindrical pattern on the surface by a photolithography technique, and then heating and flowing the surface to form a convex pattern. A method of forming a spherical microlens pattern is adopted, and a method of forming a convex lens shape with an inorganic material is a method of forming a spherical microlens pattern by applying a technique such as etching or polishing. Has been taken.

【0007】また、樹脂または無機材料でフレネルレン
ズ形状を形成するものは、フォトレジストを用いて、電
子線あるいはレーザー光を使用して描画してマイクロレ
ンズパターンを形成する方法が採られている。
For forming a Fresnel lens shape with a resin or an inorganic material, a method of forming a microlens pattern by using a photoresist and drawing with an electron beam or a laser beam is adopted.

【0008】さらに、表面が平坦で屈折率分布を形成す
るものは、ガラス基板に対して適当なマスクを施した
上、イオン交換あるいはイオン注入によって形成する方
法や、樹脂中で屈折率の異なるモノマーを分布させてか
ら重合する方法などが採られている。
Further, those having a flat surface and forming a refractive index distribution include a method in which a glass substrate is provided with an appropriate mask and then ion exchange or ion implantation is performed, or a monomer having a different refractive index in a resin is used. The method of polymerizing after distributing is adopted.

【0009】上記のようなマイクロレンズのうち、屈折
率分布型を除くもの、つまり、表面の凹凸によりレンズ
を形成しているものでは、形状の転写による複製の作製
が可能である。その複製を作製するための母型として、
従来では、ニッケル等の金属製の金型を用いることが知
られている。このような金型を用いた複製方法で、材料
を樹脂とする場合には、射出成形、プレス成形、ロール
成形、カレンダー成形、注型重合などの生産性に優れた
安価な成形法を採用することができる。
Among the microlenses as described above, those excluding the gradient index type, that is, those in which the lens is formed by the unevenness of the surface, it is possible to produce a duplicate by transferring the shape. As a mother mold for making that copy,
Conventionally, it is known to use a metal mold such as nickel. In the replication method using such a mold, when the material is a resin, an inexpensive molding method with excellent productivity such as injection molding, press molding, roll molding, calendar molding, and cast polymerization is adopted. be able to.

【0010】また、金型を用いた他の成形法として、透
明基板(基材)上に液体状の感光性樹脂を塗布し、その
上に金型を当てて、紫外線を照射して感光性樹脂を硬化
させた後、金型を外す方法(以下、2P成形法と称す)
も知られている。この2P成形法は、生産性に優れてい
るうえに、透明基板に無機材料を使用することにより、
製品全体として、無機材料に匹敵する寸法安定性が得ら
れ、さらに塗布膜厚を小さくすれば、無機材料並みの光
学特性が得られる。
As another molding method using a metal mold, a liquid photosensitive resin is applied on a transparent substrate (base material), the metal mold is applied onto the liquid photosensitive resin, and ultraviolet rays are irradiated to make it photosensitive. Method to remove the mold after curing the resin (hereinafter referred to as 2P molding method)
Is also known. This 2P molding method is excellent in productivity and, by using an inorganic material for the transparent substrate,
As a whole, dimensional stability comparable to that of inorganic materials can be obtained, and if the coating film thickness is further reduced, optical characteristics comparable to those of inorganic materials can be obtained.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のマイクロレンズ製造法のうち、フォトレジスト等で凸
レンズパターンを形成する方法は、パターン形状のコン
トロールが難しくて、再現性が悪く、またフォトレジス
トの耐久性にも問題がある。また、無機材料で凸レンズ
パターンを形成する方法は生産性が悪い。フレネルレン
ズ形状を描画する方法も、描画時間が長いため、生産性
に欠ける。さらに、ガラス等の無機材料中に屈折率分布
を形成する方法は、イオン交換またはイオン注入に長い
時間を要するために、生産性が悪く、樹脂で屈折率分布
を形成する方法も、条件コントロールが難しくて再現性
が悪いという問題がある。
However, among the above-mentioned conventional microlens manufacturing methods, the method of forming a convex lens pattern with a photoresist or the like is difficult to control the pattern shape and is poor in reproducibility. There is also a problem with the durability of. In addition, the method of forming the convex lens pattern with an inorganic material has poor productivity. The method of drawing the Fresnel lens shape also lacks productivity because the drawing time is long. Further, the method of forming a refractive index distribution in an inorganic material such as glass requires a long time for ion exchange or ion implantation, and thus the productivity is poor, and the method of forming a refractive index distribution with a resin also allows condition control. There is a problem that it is difficult and reproducible.

【0012】また、上記の各種マイクロレンズのうち、
表面の凹凸構造だけでレンズを形成しているものについ
ては、樹脂を用いた複製が生産性の面で有利である。し
かしながら、全体が樹脂で形成されているような成形品
では、平坦性、熱膨張や吸水膨張に対する寸法安定性、
耐熱性などの面で問題がある。
Among the various microlenses described above,
For a lens in which the lens is formed only by the uneven structure on the surface, duplication using a resin is advantageous in terms of productivity. However, in the case of a molded article that is entirely formed of resin, flatness, dimensional stability against thermal expansion and water absorption expansion,
There is a problem in terms of heat resistance.

【0013】これらに対して、上述の2P成形法は、以
上のような点を改善することができるものの、次の点で
問題があった。 (1)光通信用の光学素子のうち発光素子アレイや受光
素子アレイ、CCD等は、一般に紫外線に対し不透過性
の基板を有しており、それ以外の光学素子、たとえば液
晶パネルも紫外線を均一に透過させ得るものではないか
ら、紫外線を照射して感光性樹脂を硬化させることが困
難である。 (2)ニッケル等の金属製の金型を使用してパターンを
形成する際に、金型と光学素子との精密な位置合わせを
行う必要があるが、金型越しでは位置の確認ができない
ために、精密な位置合わせがしにくい。 (3)ニッケル等の金属の電鋳品で金型を作製する際
に、金属中に応力が残存しやすくて、平坦な表面の金型
を作製することが困難である。 (4)感光性樹脂を硬化し得たとしても、その樹脂を金
型から離型する際に、金型の表面に樹脂が付着しやす
く、そのため、金型の寿命が短くなるだけでなく、製品
そのものに欠陥を発生しやすい。
On the other hand, although the above-mentioned 2P molding method can improve the above points, it has the following problems. (1) Among optical elements for optical communication, a light emitting element array, a light receiving element array, a CCD, etc. generally have a substrate impermeable to ultraviolet rays, and other optical elements such as a liquid crystal panel also emit ultraviolet rays. Since it cannot be uniformly transmitted, it is difficult to cure the photosensitive resin by irradiating it with ultraviolet rays. (2) When forming a pattern using a metal mold such as nickel, it is necessary to perform precise alignment between the mold and the optical element, but the position cannot be confirmed through the mold. Moreover, it is difficult to perform precise positioning. (3) When a die is produced from an electroformed product of a metal such as nickel, stress is likely to remain in the metal, and it is difficult to produce a die having a flat surface. (4) Even if the photosensitive resin can be cured, when the resin is released from the mold, the resin easily adheres to the surface of the mold, which shortens the life of the mold and Defects are likely to occur in the product itself.

【0014】2P成形法における上記問題点のうち
(1),(3),(4)の問題点は、回折格子、フレネ
ルレンズ、ホログラム、光ディスクなど、平坦な基板の
表面に微細な凹凸からなる所定のパターンが設けられた
光学部品を2P成形法で成形する場合にも、同様に生じ
る。
Among the above problems in the 2P molding method, the problems (1), (3), and (4) are formed by fine irregularities on the surface of a flat substrate such as a diffraction grating, a Fresnel lens, a hologram, and an optical disk. The same occurs when the optical component provided with the predetermined pattern is molded by the 2P molding method.

【0015】この発明の目的は、上記問題点に鑑みてな
されたもので、発光素子アレイや液晶パネルのような光
学素子、または回折格子やホログラムの基板のような基
材の上に、紫外線のような特定の光線の照射により、平
坦性に優れ、かつ製品欠陥の少ない光学部品パターンを
生産性よく複製することができる光学部品の製造法と、
それに使用される光学部品複製用母型を提供することに
ある。
The object of the present invention is made in view of the above problems, and it is possible to apply an ultraviolet ray on an optical element such as a light emitting element array or a liquid crystal panel, or a base material such as a diffraction grating or a hologram substrate. By irradiation with such a specific light beam, a method of manufacturing an optical component that has excellent flatness and that can replicate an optical component pattern with few product defects with high productivity,
It is to provide a master mold for replicating an optical component used for it.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明に係る光学部品の製造法は、表面に所定
のパターンで配列された凹凸を備え、かつ特定の光線に
対する透過性もしくは半透過性を有する母型と、基材と
の間に、未硬化の感光性樹脂を挟み、母型を通した上記
光線の照射によって感光性樹脂を硬化させた後、母型と
硬化した感光性樹脂との間を剥離して、基材上に硬化し
た感光性樹脂からなる光学部品を複製するものである。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing an optical component according to a first invention is provided with unevenness arranged on a surface in a predetermined pattern and is transparent to a specific light ray. Alternatively, an uncured photosensitive resin is sandwiched between a semi-transparent mother die and a substrate, and the photosensitive resin is cured by the irradiation of the above-mentioned light rays through the mother die, and then cured with the mother mother die. The optical component made of the cured photosensitive resin is duplicated on the base material by peeling off from the photosensitive resin.

【0017】上記光学部品としては、マイクロレンズ、
フレネルレンズ、回折格子、ホログラム、光ディスクな
どがある。また、上記基材は、発光素子アレイ、受光素
子アレイ、CCD、液晶パネルなどの光学素子のほか、
マイクロレンズ、フレネルレンズ、回折格子、ホログラ
ム、光ディスクなどの基板である。上記特定の光線とし
ては、紫外線、可視光線などがあるが、感光性樹脂の取
扱いが容易などの利点から、紫外線が好適である。
The above-mentioned optical parts include microlenses,
There are Fresnel lenses, diffraction gratings, holograms, optical disks, and the like. In addition to the optical elements such as the light emitting element array, the light receiving element array, the CCD and the liquid crystal panel,
Substrates for microlenses, Fresnel lenses, diffraction gratings, holograms, optical disks, etc. Examples of the specific light rays include ultraviolet rays and visible light rays, but ultraviolet rays are preferable because of the advantages such as easy handling of the photosensitive resin.

【0018】この第1の発明に係る光学部品複製用母型
は、上述した光学部品の製造法において使用される母型
であって、上記特定の光線に対する透過性もしくは半透
過性を有する材料で形成されている。上記母型の材料は
透明ないし半透明であるのが好ましい。また、母型は、
無機材料からなる基板上に、表面に所定のパターンで配
置された凹凸を有する感光性樹脂を積層した構造とされ
たものが好ましい。
The master mold for replicating an optical component according to the first aspect of the present invention is a master mold used in the above-described method of manufacturing an optical component, and is made of a material that is transmissive or semi-transmissive to the specific light beam. Has been formed. The material of the matrix is preferably transparent or translucent. Also, the matrix is
A structure in which a photosensitive resin having irregularities arranged in a predetermined pattern on the surface thereof is laminated on a substrate made of an inorganic material is preferable.

【0019】また、第2の発明に係る光学部品の製造法
は、表面に所定のパターンで配列された凹凸を備え、か
つ上記凹凸を有する表面に含フッ素有機化合物からなる
離型膜が形成された母型と、基材との間に、未硬化の感
光性樹脂を挟み、特定の光線の照射によって上記感光性
樹脂を硬化させた後、母型と硬化した感光性樹脂との間
を剥離して、基材上に硬化した感光性樹脂からなる光学
部品を複製するものである。
In the method for manufacturing an optical component according to the second invention, the surface is provided with irregularities arranged in a predetermined pattern, and a release film made of a fluorine-containing organic compound is formed on the surface having the irregularities. The uncured photosensitive resin is sandwiched between the master block and the base material, and the photosensitive resin is cured by irradiation with a specific light beam, and then the master block and the cured photosensitive resin are separated. Then, the optical component made of the cured photosensitive resin is duplicated on the base material.

【0020】この第2の発明に係る光学部品複製用母型
は、上述した光学部品の製造法において使用される母型
である。この母型における離型膜は、有機溶媒に可溶な
材料よりなるものが好適に用いられる。また、上記離型
膜は、含フッ素低分子化合物のプラズマ重合、含フッ素
高分子化合物のスパッタリング、またはCVD等の真空
成膜法などによって形成することもできる。
The master mold for duplicating an optical component according to the second aspect of the present invention is a master mold used in the above-described method of manufacturing an optical component. As the release film in this matrix, a release film made of a material soluble in an organic solvent is preferably used. The release film can also be formed by plasma polymerization of a fluorine-containing low molecular compound, sputtering of a fluorine-containing polymer compound, or a vacuum film forming method such as CVD.

【0021】[0021]

【作用および効果】第1の発明に係る光学部品の製造法
によれば、母型として特定の光線に対する透過性もしく
は半透過性を有するものを使用することにより、該母型
と基材との間にはさんだ感光性樹脂に対して、母型を通
して特定の光線を照射して感光性樹脂を硬化させること
が可能となる。したがって、基材として、上記特定の光
線に対して不透過性または不均一な透過性を有するもの
でも使用できるので、基材の材料の自由度が増す。この
ように、基材の種類を問わないことから、複製される製
品の自由度が大きくなる。また、光学部品を基材の上に
形成するから、平坦性に優れた光学部品を製造すること
ができる。さらに、この製造法は2P成形法であるか
ら、生産性に優れている。
According to the method of manufacturing an optical component according to the first aspect of the present invention, by using a matrix having transparency or semi-transparency for a specific light ray, the matrix and the substrate can be separated. It is possible to irradiate the photosensitive resin sandwiched between them with a specific light beam through the matrix to cure the photosensitive resin. Therefore, as the base material, a material that is opaque or non-uniformly transparent to the specific light beam can be used, so that the degree of freedom of the material of the base material is increased. In this way, since the type of the base material does not matter, the degree of freedom of the copied product is increased. Further, since the optical component is formed on the base material, it is possible to manufacture an optical component having excellent flatness. Furthermore, since this manufacturing method is a 2P molding method, it is excellent in productivity.

【0022】第1の発明に係る光学部品複製用母型は、
上記製造法を実施する際にそのまま使用できる。また、
上記母型を透明ないし半透明とした場合、すでに所定の
パターンが形成されている基材に対して、母型を通し
て、基材のパターンを認識できるから、そのパターンと
母型との位置合わせ精度を良好にして紫外線照射をおこ
なうことができる。このように、すでに所定のパターン
が形成されている基材上にも光学部品を複製できるか
ら、基材の自由度がさらに増す。
The master block for replicating an optical component according to the first invention is
It can be used as it is when carrying out the above production method. Also,
When the master block is transparent or semi-transparent, the pattern of the base material can be recognized through the master block with respect to the base material on which a predetermined pattern has already been formed, so the alignment accuracy between the pattern and the master block is accurate. It is possible to irradiate ultraviolet rays by improving the above. In this way, since the optical component can be duplicated even on the base material on which the predetermined pattern is already formed, the flexibility of the base material is further increased.

【0023】さらに、上記母型を、無機材料からなる基
板上に、凹凸を有する感光性樹脂を積層した構造とすれ
ば、上記基板の存在により、母型の平坦性、寸法安定性
および耐熱性が向上する。
Further, when the master block has a structure in which a photosensitive resin having irregularities is laminated on a substrate made of an inorganic material, the presence of the substrate allows the master block to have flatness, dimensional stability and heat resistance. Is improved.

【0024】第2の発明に係る光学部品の製造法によれ
ば、母型に形成された含フッ素有機化合物からなる離型
膜によって、感光性樹脂の硬化後における母型の離型性
を改善して、金型の寿命を延ばすとともに、製品の欠陥
の発生を抑制することができる。
According to the method of manufacturing an optical component according to the second aspect of the present invention, the mold-releasing property of the master mold after curing the photosensitive resin is improved by the mold-releasing film made of the fluorine-containing organic compound formed on the master mold. As a result, the life of the mold can be extended and the occurrence of product defects can be suppressed.

【0025】第2の発明に係る光学部品複製用母型は、
第2の発明の製造法を実施する際にそのまま使用でき
る。上記含フッ素有機化合物からなる離型膜を、有機溶
剤に可溶な材料で形成すると、この有機溶媒に溶かした
材料を、母型のパターンを形成する感光性樹脂の凹凸表
面に塗布した後、溶媒を乾燥除去することで、容易に離
型膜を形成することができる。また、含フッ素有機化合
物からなる離型膜を、含フッ素高分子化合物のスパッタ
リング、含フッ素低分子化合物のプラズマ重合、または
CVD等の真空成膜法によって形成することにより、精
密に厚みがコントロールされた薄膜を形成できるので、
原盤に忠実なパターン形成が可能になる。
A master for optical component duplication according to the second invention is
It can be used as it is when carrying out the production method of the second invention. When the release film made of the fluorine-containing organic compound is formed of a material soluble in an organic solvent, the material dissolved in the organic solvent is applied to the uneven surface of the photosensitive resin forming the pattern of the master mold, The release film can be easily formed by drying and removing the solvent. In addition, the release film made of a fluorine-containing organic compound is formed by a vacuum film forming method such as sputtering of a fluorine-containing polymer compound, plasma polymerization of a fluorine-containing low-molecular compound, or CVD, so that the thickness can be precisely controlled. Since a thin film can be formed,
It enables pattern formation faithful to the master.

【0026】[0026]

【実施例】以下、この発明の実施例を図面にもとづいて
説明する。 実施例1 この実施例1は、母型を通した紫外線の照射により、基
材であるCCDエリアセンサーの撮像面上に、光学部品
であるマイクロレンズアレイを形成したものである。図
1は、この実施例1の製造法において使用される母型1
0の一例を示す断面図、図2はこの母型10を使用して
形成されたマイクロレンズアレイ付きのCCDエリアセ
ンサー4の断面図、図3はその平面図、図4はCCDエ
リアセンサーの作製プロセスを示す図であり、この図4
にしたがって、作製プロセスを説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. Example 1 In Example 1, a microlens array, which is an optical component, is formed on the imaging surface of a CCD area sensor, which is a base material, by irradiating ultraviolet rays through a mother die. FIG. 1 is a master block 1 used in the manufacturing method of Example 1.
0 is a cross-sectional view showing an example, FIG. 2 is a cross-sectional view of a CCD area sensor 4 with a microlens array formed by using this matrix 10, FIG. 3 is a plan view thereof, and FIG. 4 is a fabrication of the CCD area sensor. FIG. 4 is a diagram showing a process, and FIG.
The manufacturing process will be described in accordance with.

【0027】ガラス板8の表面上に、市販のポジ型フォ
トレジストを用いて、図4(a)のように、マイクロレ
ンズを設置するCCDエリアセンサーの画素ピッチを考
慮した所定のピッチで円柱状のレジストパターン9Aを
形成した上、その円柱状のレジストパターン9Aを軟化
点以上に加熱して流動させることで、同図(b)に示す
ように、上記基板8の表面にほぼ球面状のマイクロレン
ズパターン9B(原盤)を形成する。
On the surface of the glass plate 8, using a commercially available positive type photoresist, as shown in FIG. 4A, a columnar shape having a predetermined pitch in consideration of the pixel pitch of the CCD area sensor in which the microlens is installed. After the resist pattern 9A is formed, the cylindrical resist pattern 9A is heated to a temperature equal to or higher than the softening point and caused to flow, so that a substantially spherical micropattern is formed on the surface of the substrate 8 as shown in FIG. A lens pattern 9B (master) is formed.

【0028】このようにして作製されたほぼ球面状のマ
イクロレンズパターン9B上に、図4(c)に示すよう
に、市販されている紫外線硬化性の液体状の透明な感光
性樹脂2を介して、例えばガラスや石英のような紫外線
透過性を有する無機材料からなる母型用の基板1を押し
付ける。続いて、上記母型用の基板1側から紫外線UV
を照射して、上記感光性樹脂2を硬化させたのち、その
硬化した感光性樹脂2を上記ガラス板8から剥がすこと
により、図4(d)に示すように、基板1上にマイクロ
レンズパターン(所定のパターン)9Bに対応した凹凸
表面2Aを有する感光性樹脂2を積層した構造のマイク
ロレンズ複製用母型10を作製する。ここで、感光性樹
脂2の凹凸表面2Aに付着したレジストはアルカリ水溶
液で処理することにより除去する。
On the substantially spherical microlens pattern 9B thus produced, as shown in FIG. 4 (c), a commercially available ultraviolet curable liquid transparent photosensitive resin 2 is interposed. Then, the substrate 1 for the master mold made of an inorganic material having ultraviolet transparency such as glass or quartz is pressed. Next, ultraviolet UV from the substrate 1 side for the master mold
To cure the photosensitive resin 2 and then peel off the cured photosensitive resin 2 from the glass plate 8 to form a microlens pattern on the substrate 1 as shown in FIG. 4 (d). A master mold for microlens duplication 10 having a structure in which a photosensitive resin 2 having an uneven surface 2A corresponding to a (predetermined pattern) 9B is laminated is produced. Here, the resist attached to the uneven surface 2A of the photosensitive resin 2 is removed by treating with an alkaline aqueous solution.

【0029】このようにして作製されたマイクロレンズ
複製用母型10の感光性樹脂2の凹凸表面2Aに、図4
(e)に示すように、有機溶媒に可溶な市販のフッ素樹
脂(サイトップ(CYTOP)CTX−805、旭硝子
製)からなる離型膜3をスピンコート法により塗布して
0.1ミクロンの厚さに積層することにより、図1に示
したマイクロレンズ複製用母型10とする。この母型1
0は無機材料からなる基板1を備えているから、平坦
性、寸法安定性および耐熱性に優れている。
4A and 4B are formed on the uneven surface 2A of the photosensitive resin 2 of the master mold 10 for microlens replication manufactured in this manner.
As shown in (e), a release film 3 made of a commercially available fluororesin soluble in an organic solvent (CYTOP CTX-805, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) was applied by spin coating to form a 0.1 μm film. The microlens duplication master block 10 shown in FIG. 1 is obtained by stacking layers to a thickness. This matrix 1
Since 0 has the substrate 1 made of an inorganic material, it has excellent flatness, dimensional stability, and heat resistance.

【0030】次に、図4(f) に示すように、マイクロレ
ンズ複製用母型10と、基材であるCCDエリアセンサ
ー4の撮像面4aとの間に、液体状の感光性樹脂11を
はさみ、顕微鏡を用いて、各レンズ部11aとCCDエ
リアセンサー4の基板4Aの表層部に形成された各画素
受光部5および非受光部6との位置合わせをおこなった
後、マイクロレンズ複製用母型10を通して紫外線UV
を照射し、上記感光性樹脂11を硬化させる。このと
き、上記位置合わせは、従来のように金型越しではな
く、透明な母型10を通して行っているから、位置合せ
の精度が向上する。
Next, as shown in FIG. 4 (f), a liquid photosensitive resin 11 is provided between the microlens replica master 10 and the image pickup surface 4a of the CCD area sensor 4, which is the base material. After aligning each lens portion 11a with each pixel light receiving portion 5 and non-light receiving portion 6 formed on the surface layer portion of the substrate 4A of the CCD area sensor 4 using scissors and a microscope, the microlens replica mother UV through the mold 10
Is irradiated to cure the photosensitive resin 11. At this time, the alignment is performed through the transparent mother die 10 rather than through the mold as in the conventional case, so that the alignment accuracy is improved.

【0031】その後、マイクロレンズ複製用母型10と
硬化した感光性樹脂11の間を剥離することにより、図
2および図3に示すように、撮像面4a上に硬化した感
光性樹脂からなるマイクロレンズアレイ7(光学部品の
一例)が複製されたCCDエリアセンサー4を作製す
る。
After that, the microlens duplicating mold 10 and the cured photosensitive resin 11 are separated from each other, so that the microlens made of the cured photosensitive resin is formed on the imaging surface 4a, as shown in FIGS. The CCD area sensor 4 in which the lens array 7 (an example of an optical component) is duplicated is manufactured.

【0032】このとき、上記マイクロレンズ複製用母型
10の感光性樹脂2の凹凸表面2Aには含フッ素有機化
合物からなる離型膜3が積層されているので、母型10
は容易に離型し、その離型膜3に損傷を発生しないの
で、母型10の寿命が延ばされるとともに、製品である
CCDエリアセンサー4に欠陥が発生しない。このよう
にして作製されたCCDエリアセンサー4においては、
パターン化されたレンズアレイ7の存在により感度の向
上を図ることができる。
At this time, since the mold release film 3 made of a fluorine-containing organic compound is laminated on the uneven surface 2A of the photosensitive resin 2 of the master mold 10 for microlens replication, the master mold 10 is formed.
Since the mold release is easy and the mold release film 3 is not damaged, the life of the mother die 10 is extended and the defect does not occur in the CCD area sensor 4 as a product. In the CCD area sensor 4 thus manufactured,
The presence of the patterned lens array 7 can improve the sensitivity.

【0033】また、上記含フッ素有機化合物からなる離
型膜3は、有機溶剤に可溶な材料で形成されているか
ら、有機溶媒に溶かした材料を、母型10のパターンを
形成する感光性樹脂2の凹凸表面に塗布した後、溶媒を
乾燥除去することで、容易に離型膜3を形成することが
できる。さらに、照射光として紫外線を用いているの
で、可視光線を用いる場合と比較して、感光性樹脂の取
扱いが容易になる利点もある。
Further, since the release film 3 made of the above-mentioned fluorine-containing organic compound is formed of a material soluble in an organic solvent, the material dissolved in the organic solvent is used as a photosensitive material for forming the pattern of the matrix 10. The release film 3 can be easily formed by applying the solvent to the uneven surface of the resin 2 and then removing the solvent by drying. Further, since ultraviolet rays are used as the irradiation light, there is an advantage that the photosensitive resin can be easily handled as compared with the case where visible light is used.

【0034】なお、上記実施例1では、CCDエリアセ
ンサー4の製造法について説明したが、CCDラインセ
ンサーの製造に適用してもよい。
Although the manufacturing method of the CCD area sensor 4 has been described in the first embodiment, it may be applied to the manufacturing of the CCD line sensor.

【0035】実施例2 この実施例2は、母型を通した紫外線の照射により、基
材である液晶パネルの上に、光学部品であるマイクロレ
ンズアレイを形成したものである。図5は、この実施例
2の製造法において使用される母型10を示す断面図、
図6はその母型10を使用して形成されたマイクロレン
ズアレイ付きの液晶パネル体26A、図7はその液晶パ
ネル体26Aの作製プロセスを示す図であり、この図7
にしたがって、作製プロセスを説明する。
Example 2 In Example 2, a microlens array, which is an optical component, is formed on a liquid crystal panel, which is a base material, by irradiating ultraviolet rays through a mother die. FIG. 5 is a sectional view showing a mother die 10 used in the manufacturing method of the second embodiment,
FIG. 6 is a liquid crystal panel body 26A with a microlens array formed by using the matrix 10, and FIG. 7 is a diagram showing a manufacturing process of the liquid crystal panel body 26A.
The manufacturing process will be described in accordance with.

【0036】ガラス板8の表面上に、メチルメタクリレ
ートと2−ブテニルメタクリレートの共重合体とm−ベ
イゾイルベンゾフェノンの混合物よりなる特殊感光性樹
脂膜(図示せず)を形成し、マイクロレンズを設置する
液晶パネルの画素ピッチを考慮した所定のピッチで円形
開口部を有するフォトマスク(図示せず)を介して露光
し、真空加熱することにより未反応のm−ベイゾイルベ
ンゾフェノンを除去する。このようにして図7(a) に示
すような凸レンズ状のマイクロレンズパターン23(原
盤)を形成する。
A special photosensitive resin film (not shown) made of a mixture of a copolymer of methyl methacrylate and 2-butenyl methacrylate and m-bayzoylbenzophenone is formed on the surface of the glass plate 8 to form a microlens. The unreacted m-bayzoylbenzophenone is removed by exposing through a photomask (not shown) having circular openings at a predetermined pitch in consideration of the pixel pitch of the liquid crystal panel to be installed and heating in vacuum. In this way, the convex lens-shaped microlens pattern 23 (master) as shown in FIG. 7A is formed.

【0037】このようにして作製された凸レンズ状のマ
イクロレンズパターン23上に、フッ素含有高分子化合
物であるテフロン樹脂をターゲットとするスパッタリン
グを行うことにより、図7(b) に示すように、上記凸レ
ンズ状のマイクロレンズパターン23上に離型膜として
のテフロンスパッタリング膜12を形成する。
On the thus-produced convex lens-shaped microlens pattern 23, sputtering is performed with a Teflon resin, which is a fluorine-containing polymer compound, as a target, as shown in FIG. 7 (b). A Teflon sputtering film 12 as a release film is formed on the convex lens-shaped microlens pattern 23.

【0038】ついで、図7(c)に示すように、上記テ
フロンスパッタリング膜12上に、市販されている紫外
線硬化性の液体状の感光性樹脂2を介して、例えばガラ
スや石英のような無機材料からなる母型用の基板1を押
し付ける。続いて、上記母型用の基板1側から紫外線U
Vを照射して、上記感光性樹脂2を硬化させたのち、そ
の硬化した感光性樹脂2を上記テフロンスパッタリング
膜12から剥離することにより、図7(d)に示すよう
に、ガラス基板1上にマイクロレンズパターンに対応し
た凹レンズ状のパターン表面2Aを有する感光性樹脂2
を積層した構造のマイクロレンズ複製用母型10を作製
する。
Then, as shown in FIG. 7C, an inorganic material such as glass or quartz is formed on the Teflon sputtering film 12 through a commercially available ultraviolet-curable liquid photosensitive resin 2. The matrix substrate 1 made of a material is pressed. Then, ultraviolet rays U are applied from the substrate 1 side for the master mold.
After irradiating V to cure the photosensitive resin 2, the cured photosensitive resin 2 is peeled off from the Teflon sputtering film 12, so that the glass substrate 1 is coated with the photosensitive resin 2 as shown in FIG. Photosensitive resin 2 having a concave lens-shaped pattern surface 2A corresponding to the microlens pattern
A master mold 10 for replicating a microlens having a laminated structure is manufactured.

【0039】このようにして作製されたマイクロレンズ
複製用母型10の感光性樹脂2の凹レンズ状パターン表
面2Aに、テフロン樹脂8(高分子化合物)をターゲッ
トとするスパッタリングをおこなって、図7(e)に示
すような離型膜としてのテフロンスパッタリング膜13
を厚さ500オングストロームに形成して、図5に示す
ようなマイクロレンズ複製用母型10とする。このよう
なスパッタリング膜13は、精密に厚みをコントロール
できるから、上記パターン表面2Aの形状を歪めること
がなく、したがって、原盤に忠実なパターンが維持され
る。
Sputtering with a Teflon resin 8 (polymer compound) as a target was performed on the concave lens-shaped pattern surface 2A of the photosensitive resin 2 of the master mold 10 for duplicating the microlenses manufactured as described above, and FIG. Teflon sputtering film 13 as a release film as shown in e)
To a thickness of 500 angstroms to form a microlens replica master 10 as shown in FIG. Since the thickness of such a sputtering film 13 can be precisely controlled, the shape of the pattern surface 2A is not distorted, and thus the pattern faithful to the master is maintained.

【0040】次に、図7(f) に示すように、マイクロレ
ンズ複製用母型10と、基材である液晶パネル26の光
入射面26aとの間に、液体状の感光性樹脂14をはさ
み、顕微鏡を用いて各レンズ部14aと液晶パネル26
の画素電極20およびTFT19との位置合わせをおこ
なった後、マイクロレンズ複製用母型10を通して紫外
線UVを照射し、上記感光性樹脂14を硬化させる。
Next, as shown in FIG. 7 (f), a liquid photosensitive resin 14 is placed between the microlens replica master 10 and the light incident surface 26a of the liquid crystal panel 26 which is the base material. Each lens unit 14a and the liquid crystal panel 26 using scissors and a microscope
After the alignment with the pixel electrodes 20 and the TFTs 19 is performed, ultraviolet rays UV are radiated through the microlens replication master 10 to cure the photosensitive resin 14.

【0041】つぎに、マイクロレンズ複製用母型10
を、硬化した感光性樹脂14に対し、上記テフロンスパ
ッタリング膜13から離型することにより、母型10を
容易に離型させて、図7(g) に示すように、上側透明絶
縁基板15、共通電極16、ブラックマトリクス17、
液晶18、TFT19および画素電極20、下側透明絶
縁基板21、および下側偏光板22からなり、その上側
透明絶縁基板15上にマイクロレンズアレイ7が複製さ
れた液晶パネル体26Aを作製する。
Next, the microlens replica master 10
Is released from the Teflon sputtering film 13 with respect to the cured photosensitive resin 14 to easily release the mother die 10, and as shown in FIG. 7 (g), the upper transparent insulating substrate 15, Common electrode 16, black matrix 17,
A liquid crystal panel body 26A including the liquid crystal 18, the TFT 19, the pixel electrode 20, the lower transparent insulating substrate 21, and the lower polarizing plate 22, and the microlens array 7 being duplicated on the upper transparent insulating substrate 15, is produced.

【0042】その後、上記液晶パネル体26Aのマイク
ロレンズアレイ7上に、図6のように、上側偏光板25
および光源24をそれぞれ積層することで、所定の液晶
パネル26を組立てる。このようにして作製された液晶
パネル26においては、マイクロレンズアレイ7の存在
により、該液晶パネル26の表示の明るさを向上するこ
とができる。
Thereafter, as shown in FIG. 6, the upper polarizing plate 25 is placed on the microlens array 7 of the liquid crystal panel 26A.
A predetermined liquid crystal panel 26 is assembled by stacking the light source 24 and the light source 24, respectively. In the liquid crystal panel 26 manufactured as described above, the display brightness of the liquid crystal panel 26 can be improved due to the presence of the microlens array 7.

【0043】なお、上記実施例2においては、液晶パネ
ル26上にマイクロレンズアレイパターンを形成したも
ので説明したが、透明画素電極20とブラックマトリク
ス17のみを形成したガラス基板上にマイクロレンズア
レイパターンを形成したのち、液晶パネルの組立をおこ
なっても、また、上側偏光板25の上にマイクロレンズ
アレイパターンを形成してもよい。
In the second embodiment described above, the microlens array pattern is formed on the liquid crystal panel 26, but the microlens array pattern is formed on the glass substrate on which only the transparent pixel electrodes 20 and the black matrix 17 are formed. After forming the above, the liquid crystal panel may be assembled, or the microlens array pattern may be formed on the upper polarizing plate 25.

【0044】実施例3.この実施例3は、基材であるガ
ラス基板を通した紫外線の照射により、このガラス基板
上に、光学部品である回折格子を形成したものであり、
母型の離型膜は有機溶媒に可溶な材料で形成している。
図8はこの実施例3の製造法において使用される母型1
0を示し、図9はこの母型10を使用した回折格子の作
製プロセスを示す。
Example 3. In this Example 3, a diffraction grating, which is an optical component, is formed on the glass substrate by irradiating the glass substrate with ultraviolet rays.
The mold release film is formed of a material soluble in an organic solvent.
FIG. 8 shows a matrix 1 used in the manufacturing method of the third embodiment.
0, and FIG. 9 shows a manufacturing process of a diffraction grating using this master block 10.

【0045】図9(a)において、母型用ガラス板1上
に、メチルメタクリレートと2−ブテニルメタクリレー
トの共重合体とm−ベンゾイルベンゾフェノンとの混合
物よりなる特殊感光性樹脂膜2を、スピンコート法によ
って厚さ2ミクロンに形成し、30μmのピッチで配列
された一次元の線状の開口部を有するフォトマスク(図
示せず)を介して露光し、真空加熱することによって未
反応のm−ベンゾイルベンゾフェノンを除去した。これ
により、ピッチが30μmで段差が0.5μmの一次元
の回折格子パターンが形成できた。
In FIG. 9 (a), a special photosensitive resin film 2 made of a mixture of a copolymer of methyl methacrylate and 2-butenyl methacrylate and m-benzoylbenzophenone is spun on a glass plate 1 for master mold. Unreacted m is formed by coating through a photomask (not shown) having a one-dimensional linear opening arranged at a pitch of 30 μm and having a thickness of 2 μm. -Benzoylbenzophenone was removed. As a result, a one-dimensional diffraction grating pattern having a pitch of 30 μm and a step of 0.5 μm could be formed.

【0046】このパターン面に、図9(b)に示すよう
に、有機溶媒に可溶な市販のフッ素系樹脂(サイトップ
CTX−805、旭硝子製)からなる離型膜3を、スピ
ンコート法によって0.1μmの厚さに塗布し、150
℃で2時間加熱して乾燥した。これによって、母型10
が作製できた。
On this pattern surface, as shown in FIG. 9 (b), a release film 3 made of a commercially available fluororesin (Cytop CTX-805, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) soluble in an organic solvent was applied by spin coating. Applied to a thickness of 0.1 μm by
It was dried by heating at ℃ for 2 hours. By this, the mother mold 10
Was produced.

【0047】つづいて、図9(c)に示すように、母型
10と基材であるガラス基板30との間に、2P用感光
性樹脂11(アロニックスM−210/アロニックスM
−150=80/20(東亜合成製)に、イルガキュア
651(チバガイギー製)を3重量%添加したもの)を
挟み、母型10側からではなく、ガラス基板30側から
紫外線を照射し、感光性樹脂11を硬化させた。
Subsequently, as shown in FIG. 9C, the 2P photosensitive resin 11 (Aronix M-210 / Aronix M) is provided between the mother die 10 and the glass substrate 30 which is the base material.
-150 = 80/20 (manufactured by Toagosei) with 3% by weight of Irgacure 651 (manufactured by Ciba-Geigy) sandwiched between them, and ultraviolet rays are irradiated from the glass substrate 30 side, not from the mold 10 side, to obtain photosensitivity. Resin 11 was cured.

【0048】樹脂11の硬化後に、図9(d)に示すよ
うに、母型10を外して、光学製品である回折格子40
を取り出した。その際、母型10は容易に離形し、母型
10上のフッ素系樹脂膜3にも損傷は認められなかっ
た。その後、同じ母型10を用いて複製を繰り返し、1
00回の複製を作製することができた。以上のようにし
て作製された複製の格子段差は0.48μmであり、1
枚目も100枚目も同一であった。
After the resin 11 is cured, as shown in FIG. 9D, the master mold 10 is removed and the diffraction grating 40, which is an optical product, is removed.
Took out. At that time, the master mold 10 was easily released, and no damage was observed in the fluororesin film 3 on the master mold 10. After that, replication is repeated using the same master mold 1 and 1
It was possible to make 00 replicates. The duplicated grating step produced as described above was 0.48 μm, and
The first and 100th sheets were the same.

【0049】実施例4.この実施例4は、基材であるガ
ラス基板を通した紫外線の照射により、このガラス基板
上に、光学部品である回折格子を形成したものであり、
母型の離型膜はスパッタリングにより形成している。図
10はこの実施例4の製造法において使用される母型1
0を示し、図11はこの母型10を使用した回折格子の
作製プロセスを示す。
Example 4. In this Example 4, a diffraction grating, which is an optical component, is formed on the glass substrate by irradiating the glass substrate with ultraviolet rays.
The mold release film is formed by sputtering. FIG. 10 shows a master mold 1 used in the manufacturing method of the fourth embodiment.
0, and FIG. 11 shows a manufacturing process of a diffraction grating using this master block 10.

【0050】図11(a)に示すように、ガラス板31
上に市販のポジ型フォトレジスト32の膜をスピンコー
ト法によって厚さ0.5μmに形成し、5μmのピッチ
で配列された一次元の線状の開口部を有するフォトマス
ク(図示せず)を介して露光し、アルカリ現像液を用い
て現像し、段差0.49μmの回折格子パターンを形成
した。
As shown in FIG. 11A, the glass plate 31
A film of a commercially available positive photoresist 32 is formed thereon by spin coating to a thickness of 0.5 μm, and a photomask (not shown) having one-dimensional linear openings arranged at a pitch of 5 μm is formed. Through, and developed using an alkali developing solution to form a diffraction grating pattern having a step difference of 0.49 μm.

【0051】こうしてできたパターン上に、図11
(b)に示すように、実施例3の2P用感光性樹脂11
と同じ市販の2P用感光樹脂2を介して母型用ガラス板
1を押し付けた。続いて、母型用ガラス板1側から紫外
線を照射して樹脂2を硬化させた後、図11(c)に示
すように、感光性樹脂面をフォトレジスト面から剥す。
感光性樹脂2の表面に付着したフォトレジストはアルカ
リ性水溶液で処理することによって除去した。
On the pattern formed in this way, FIG.
As shown in (b), the 2P photosensitive resin 11 of Example 3
The mother glass plate 1 was pressed through the same commercially available 2P photosensitive resin 2 as described above. Subsequently, the resin 2 is cured by irradiating it with ultraviolet rays from the mother glass plate 1 side, and then, as shown in FIG. 11C, the photosensitive resin surface is peeled off from the photoresist surface.
The photoresist attached to the surface of the photosensitive resin 2 was removed by treating with an alkaline aqueous solution.

【0052】この感光性樹脂2の凹凸面2A上に、図1
1(d)に示すように、含フッ素高分子化合物であるテ
フロン樹脂をターゲットとしたスパッタリングによっ
て、厚さ500オングストロームのテフロンスパッタリ
ング膜(離型膜)13を形成した。これによって母型1
0が作製できた。
On the uneven surface 2A of the photosensitive resin 2, as shown in FIG.
As shown in FIG. 1 (d), a Teflon sputtering film (release film) 13 having a thickness of 500 angstrom was formed by sputtering using Teflon resin which is a fluorine-containing polymer compound as a target. This is the master block 1
0 could be produced.

【0053】つづいて、図11(e)に示すように、母
型10とガラス基板30の間に、実施例3と同じ2P用
感光性樹脂11を挟み、ガラス基板30側から紫外線を
照射し、感光性樹脂11を硬化させた。樹脂11の硬化
後に、図11(f)に示すように、母型10を外して回
折格子40を取り出した。その際、母型10は容易に離
型し、母型10上のスパッタリング膜3にも損傷は認め
られなかった。その後、同じ母型10を用いて複製を繰
り返し、100回の複製を作製することができた。以上
のようにして作製された複製の格子段差は0.49μm
であり、1枚目も100枚目も同一であった。
Subsequently, as shown in FIG. 11 (e), the same 2P photosensitive resin 11 as in Example 3 is sandwiched between the mother die 10 and the glass substrate 30, and ultraviolet rays are irradiated from the glass substrate 30 side. The photosensitive resin 11 was cured. After curing the resin 11, as shown in FIG. 11 (f), the matrix 10 was removed and the diffraction grating 40 was taken out. At that time, the master mold 10 was easily released, and the sputtering film 3 on the master mold 10 was not damaged. After that, replication was repeated using the same master mold 10 and 100 replications could be produced. The duplicated grating step produced as described above has a size of 0.49 μm.
And the first and 100th sheets were the same.

【0054】実施例5.この実施例5は、基材であるガ
ラス基板を通した紫外線の照射により、このガラス基板
上に、光学部品である回折格子を形成したものであり、
母型の離型膜はプラズマ重合によって形成している。こ
の実施例5の製造法において使用される母型、およびこ
の母型を使用した回折格子の作製プロセスは、ぞれぞれ
図8、図9に示したものと同様である。
Example 5. In this Example 5, a diffraction grating, which is an optical component, is formed on the glass substrate by irradiating the glass substrate with ultraviolet rays.
The mold release film is formed by plasma polymerization. The master mold used in the manufacturing method of this Example 5 and the manufacturing process of the diffraction grating using this master mold are the same as those shown in FIGS. 8 and 9, respectively.

【0055】図9(a)において、母型用ガラス板1上
に、メチルメタクリレートと2−ブテニルメタクリレー
トの共重合体とm−ベンゾイルベンゾフェノンとの混合
物よりなる特殊感光性樹脂膜2を、スピンコート法によ
って厚さ2ミクロンに形成し、100μmのピッチで配
列された二次元の矩形状の開口部を有するフォトマスク
(図示せず)を介して露光し、真空加熱することによっ
て未反応のm−ベンゾイルベンゾフェノンを除去した。
これにより、ピッチが100μmで段差が0.5μmの
二次元の回折格子パターンが形成できた。
In FIG. 9 (a), a special photosensitive resin film 2 made of a mixture of a copolymer of methyl methacrylate and 2-butenyl methacrylate and m-benzoylbenzophenone is spun on a glass plate 1 for master mold. Unreacted m is formed by coating through a photomask (not shown) having a two-dimensional rectangular opening arranged at a pitch of 100 μm and having a thickness of 2 μm. -Benzoylbenzophenone was removed.
As a result, a two-dimensional diffraction grating pattern having a pitch of 100 μm and a step of 0.5 μm could be formed.

【0056】このパターン面に、真空槽の中に含フッ素
低分子化合物であるヘキサフルオロプロピレンを流しな
がら高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、図9
(b)に示すように、厚さ500オングストロームの含
フッ素プラズマ重合膜(離型膜)3Aを形成した。これ
によって、母型10が作製できた。
A high-frequency voltage was applied to this pattern surface while flowing hexafluoropropylene, which is a fluorine-containing low-molecular compound, in a vacuum chamber to generate plasma, and FIG.
As shown in (b), a fluorine-containing plasma polymerized film (release film) 3A having a thickness of 500 Å was formed. Thereby, the mother die 10 could be manufactured.

【0057】つづいて、図9(c)に示すように、母型
10と基材であるガラス基板30との間に、実施例3と
同じ2P用感光性樹脂11を挟み、ガラス基板30側か
ら紫外線を照射し、感光性樹脂11を硬化させた。
Subsequently, as shown in FIG. 9C, the same 2P photosensitive resin 11 as in Example 3 is sandwiched between the mother die 10 and the glass substrate 30 which is the base material, and the glass substrate 30 side is provided. The photosensitive resin 11 was cured by irradiating it with ultraviolet rays.

【0058】樹脂11の硬化後に、図9(d)に示すよ
うに、母型10を外して、光学製品である二次元回折格
子40Aを取り出した。その際、母型10は容易に離型
し、母型10上のプラズマ重合膜3Aにも損傷は認めら
れなかった。その後、同じ母型10を用いて複製を繰り
返し、100回の複製を作製することができた。以上の
ようにして作製された複製の格子段差は0.49μmで
あり、1枚目も100枚目も同一であった。また、この
ようなプラズマ重合膜3Aは、精密に厚みをコントロー
ルできるから、母型10のパターン表面2Aの形状を歪
めることがなく、したがって、原盤に忠実なパターンが
維持される。
After curing the resin 11, as shown in FIG. 9D, the matrix 10 was removed and the two-dimensional diffraction grating 40A as an optical product was taken out. At that time, the master mold 10 was easily released, and the plasma polymerized film 3A on the master mold 10 was not damaged. After that, replication was repeated using the same master mold 10 and 100 replications could be produced. The duplicated grating step produced as described above was 0.49 μm, and the first and the 100th sheets were the same. Further, since the thickness of the plasma-polymerized film 3A can be precisely controlled, the shape of the pattern surface 2A of the mother die 10 is not distorted, and thus the pattern faithful to the master is maintained.

【0059】なお、上記実施例1および2において、母
型10の基板1はガラスとしたが、紫外線がある程度以
上に透過するもの、つまり、半透過性のものであっても
よい。用途によっては、紫外線透過性および寸法安定性
がガラスよりも優れた石英を基板1に用いてもよい。基
板1と感光性樹脂2とからなる母型10の透明性につい
ても、位置合せ精度に大きな悪影響を及ぼさない程度の
半透明なものとしてもよい。
Although the substrate 1 of the mother die 10 is made of glass in the above-mentioned Examples 1 and 2, it may be made of a material that transmits ultraviolet rays to some extent or more, that is, a semi-transparent material. Depending on the application, quartz, which is superior to glass in ultraviolet transparency and dimensional stability, may be used for the substrate 1. The transparency of the matrix 10 made of the substrate 1 and the photosensitive resin 2 may also be semi-transparent to the extent that the alignment accuracy is not adversely affected.

【0060】上記実施例3〜5においては、紫外線を基
材であるガラス基板30側から照射したが、母型10側
から照射してもよい。ただし、これら実施例3〜5のよ
うにガラス基板30側から照射する場合、母型10は紫
外線不透過性の材料で形成してもよいことは言うまでも
ない。
In the above-mentioned Examples 3 to 5, the ultraviolet rays were radiated from the glass substrate 30 side as the base material, but they may be radiated from the matrix 10 side. However, in the case of irradiating from the glass substrate 30 side as in Examples 3 to 5, it goes without saying that the mother die 10 may be formed of an ultraviolet ray opaque material.

【0061】上記各実施例においては、最初の原盤を作
製するのに、市販のポジ型のフォトレジスト(実施例
1,4)あるいは特殊感光性樹脂膜(実施例2,3,
5)を使用したが、光パターンの形成が可能であれば、
その使用材料は特に限定されない。
In each of the above-mentioned examples, a commercially available positive type photoresist (Examples 1 and 4) or a special photosensitive resin film (Examples 2, 3 and 4) was used to prepare the first master.
5) was used, but if a light pattern can be formed,
The material used is not particularly limited.

【0062】さらに、上記各実施例1〜5において作製
されたマイクロレンズ複製用母型10は、それ自体を母
型として、さらに複数の母型の作製に使用することも可
能である。
Furthermore, the master mold 10 for microlens replication manufactured in each of the above-described Examples 1 to 5 can be used as a master mold itself to further manufacture a plurality of master molds.

【0063】また、上記各実施例1〜5では、CCDエ
リアセンサー、液晶パネル、またはガラス基板を基材と
して、この基材の上に、光学部品であるマイクロレンズ
または回折格子を形成したが、この発明は、光通信用の
発光素子アレイ、光ファイバーアレイ、受光素子アレイ
などの各種の基材に対するマイクロレンズパターンやフ
レネルレンズパターンの形成、または、ガラス基板のよ
うな基材の上にマイクロレンズ、フレネルレンズ、回折
格子、ホログラム、光ディスクなどを形成するのにも利
用できる。
In each of Examples 1 to 5 described above, the CCD area sensor, the liquid crystal panel, or the glass substrate is used as the base material, and the microlenses or the diffraction grating as the optical component are formed on the base material. The present invention is to form a microlens pattern or a Fresnel lens pattern for various base materials such as a light emitting element array for optical communication, an optical fiber array, a light receiving element array, or a microlens on a base material such as a glass substrate, It can also be used to form Fresnel lenses, diffraction gratings, holograms, optical disks, etc.

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

【図1】この発明の第1実施例に係る光学部品の製造法
において使用される母型の一例を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a mother die used in a method of manufacturing an optical component according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す母型を使用して形成されたマイクロ
レンズアレイパターン付きのCCDエリアセンサーの断
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a CCD area sensor with a microlens array pattern formed using the matrix shown in FIG.

【図3】図2の平面図である。FIG. 3 is a plan view of FIG.

【図4】CCDエリアセンサーの作製プロセスを示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of a CCD area sensor.

【図5】第2実施例に係る光学部品の製造法において使
用される母型の一例を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a mother die used in the method of manufacturing an optical component according to the second example.

【図6】図5に示す母型を使用して形成されたマイクロ
レンズアレイパターン付きの液晶パネルの断面図であ
る。
6 is a cross-sectional view of a liquid crystal panel with a microlens array pattern formed by using the matrix shown in FIG.

【図7】液晶パネルの作製プロセスを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a manufacturing process of a liquid crystal panel.

【図8】第3および第5実施例に係る光学部品の製造法
において使用される母型の一例を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a mother die used in a method of manufacturing optical components according to third and fifth embodiments.

【図9】図8に示す母型を使用した回折格子の作製プロ
セスを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a process for producing a diffraction grating using the matrix shown in FIG.

【図10】第4実施例に係る光学部品の製造法において
使用される母型の一例を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a mother die used in a method of manufacturing an optical component according to a fourth example.

【図11】図10に示す母型を使用した回折格子の作製
プロセスを示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a manufacturing process of a diffraction grating using the matrix shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…母型用の基板、2…感光性樹脂、2A…凹凸表面、
3,3A,13…離型膜、4…CCDエリアセンサー
(基材)、7…マイクロレンズアレイ、9B,23…マ
イクロレンズパターン、10…マイクロレンズ複製用母
型、11…未硬化の感光性樹脂、14…液晶パネル(基
材)。
1 ... Substrate for master mold, 2 ... Photosensitive resin, 2A ... Uneven surface,
3, 3A, 13 ... Release film, 4 ... CCD area sensor (base material), 7 ... Microlens array, 9B, 23 ... Microlens pattern, 10 ... Microlens replication master, 11 ... Uncured photosensitivity Resin, 14 ... Liquid crystal panel (base material).

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に所定のパターンで配列された凹凸
を備え、かつ特定の光線に対する透過性もしくは半透過
性を有する母型と、基材との間に、未硬化の感光性樹脂
を挟み、母型を通した上記特定の光線の照射によって上
記感光性樹脂を硬化させた後、母型と硬化した感光性樹
脂との間を剥離して、基材上に硬化した感光性樹脂から
なる光学部品を複製することを特徴とする光学部品の製
造法。
1. An uncured photosensitive resin is sandwiched between a base material and a matrix having irregularities arranged on a surface in a predetermined pattern and having transparency or semi-transparency to a specific light ray. After curing the photosensitive resin by irradiating the specific light beam through the mother die, the mother resin and the cured photosensitive resin are separated from each other, and the cured photosensitive resin is formed on the substrate. A method for manufacturing an optical component, which comprises replicating the optical component.
【請求項2】 請求項1に記載の光学部品の製造法にお
いて使用される母型であって、上記特定の光線に対する
透過性もしくは半透過性を有する材料からなる光学部品
複製用母型。
2. A master mold used in the method of manufacturing an optical component according to claim 1, which is a master mold for duplicating an optical component and is made of a material that is transmissive or semi-transmissive to the specific light beam.
【請求項3】 請求項2に記載の母型において、上記材
料が透明ないし半透明である光学部品複製用母型。
3. The master mold according to claim 2, wherein the material is transparent or translucent.
【請求項4】 請求項2または3に記載の母型におい
て、無機材料からなる基板上に、表面に所定のパターン
で配置された凹凸を有する感光性樹脂を積層した構造で
ある光学部品複製用母型。
4. The optical component replication according to claim 2 or 3, wherein the substrate is made of an inorganic material and a photosensitive resin having irregularities arranged on the surface in a predetermined pattern is laminated on the substrate. Mother mold.
【請求項5】 表面に所定のパターンで配列された凹凸
を備え、かつ上記凹凸を有する表面に含フッ素有機化合
物からなる離型膜が形成された母型と、基材との間に、
未硬化の感光性樹脂を挟み、特定の光線の照射によって
上記感光性樹脂を硬化させた後、母型と硬化した感光性
樹脂との間を剥離して、基材上に硬化した感光性樹脂か
らなる光学部品を複製することを特徴とする光学部品の
製造法。
5. A base material is provided between a base and a mother die having a surface having irregularities arranged in a predetermined pattern and having a release film made of a fluorine-containing organic compound formed on the surface having the irregularities.
After the uncured photosensitive resin is sandwiched and the above-mentioned photosensitive resin is cured by irradiation with a specific light beam, the mother resin and the cured photosensitive resin are peeled off, and the photosensitive resin is cured on the base material. A method of manufacturing an optical component, characterized in that the optical component consisting of is duplicated.
【請求項6】 請求項5に記載の光学部品の製造法にお
いて使用される光学部品複製用母型。
6. A master mold for replicating an optical component used in the method for producing an optical component according to claim 5.
【請求項7】 請求項6に記載の母型において、上記含
フッ素有機化合物からなる離型膜が、有機溶媒に可溶な
材料よりなる光学部品複製用母型。
7. The master mold for optical component replication according to claim 6, wherein the release film made of the fluorine-containing organic compound is made of a material soluble in an organic solvent.
【請求項8】 請求項6に記載の母型おいて、上記含フ
ッ素有機化合物からなる離型膜が、含フッ素高分子化合
物のスパッタリングによって形成されている光学部品複
製用母型。
8. The master mold according to claim 6, wherein the release film made of the fluorine-containing organic compound is formed by sputtering a fluorine-containing polymer compound.
【請求項9】 請求項6に記載の母型おいて、上記含フ
ッ素有機化合物からなる離型膜が、含フッ素低分子化合
物のプラズマ重合によって形成されている光学部品複製
用母型。
9. The master mold according to claim 6, wherein the release film made of the fluorine-containing organic compound is formed by plasma polymerization of a fluorine-containing low molecular weight compound.
【請求項10】 請求項1または5に記載の製造法にお
いて、上記特定の光線が紫外線である光学部品の製造
法。
10. The method of manufacturing an optical component according to claim 1, wherein the specific light beam is ultraviolet light.
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