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JP5044384B2 - Optical element and optical functional element - Google Patents
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  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)

Description

この発明は光学素子および光学機能素子に関する。   The present invention relates to an optical element and an optical functional element.

例えば、液晶パネルには「個々の液晶画素に光を有効に集光するためのマイクロレンズアレイ」が用いられるのが通常であるが、このようなマイクロレンズアレイは一般に、マイクロレンズ面が形成された側の面を「別の部材の平坦な面」に所定の間隔で対向させて一体化される。このため、マイクロレンズ面が形成された側に、別部材と一体化するための平坦な面を形成する必要がある。   For example, a “microlens array for effectively condensing light on individual liquid crystal pixels” is usually used for a liquid crystal panel, but such a microlens array generally has a microlens surface formed. The other side surface is integrated with a “flat surface of another member” at a predetermined interval. For this reason, it is necessary to form a flat surface to be integrated with another member on the side where the microlens surface is formed.

このような平坦な面を形成するのに、従来は、マイクロレンズ面が形成された側の面に、平行平板状の透明基板を接合し、この透明基板を研磨で薄肉化して所望の厚さに形成し、研磨された面で別部材に接合一体化していた。   In order to form such a flat surface, conventionally, a parallel plate-like transparent substrate is bonded to the surface on which the microlens surface is formed, and the transparent substrate is thinned by polishing to obtain a desired thickness. In other words, it was joined and integrated with another member on the polished surface.

しかし、この方法では「研磨により透明基板の厚さ方向の大部分が削り落とされる」ことになり、透明基板材料の無駄が多く、また研磨に時間がかかり作業効率がよくない。材料コストや作業効率、環境の面から改善が望まれる。   However, in this method, “a large part of the thickness direction of the transparent substrate is scraped off by polishing”, the waste of the transparent substrate material is large, and the polishing takes time and the working efficiency is not good. Improvements are desired in terms of material costs, work efficiency, and the environment.

上記平坦な面を形成するのは、別部材の平坦な面との一体化のためであり、適当なコーティング材料を液状態で塗布して、表面が平坦な面となるコート層を形成できれば、材料の無駄がなく作業も効率的である。   The flat surface is formed for integration with the flat surface of another member, and an appropriate coating material can be applied in a liquid state to form a coating layer having a flat surface. There is no waste of materials and work is efficient.

ところでマイクロレンズアレイ等の光学部材は一般に、マイクロレンズ等のマイクロ光学面がアレイ配列パターンとして形成された「光学機能領域」と、この光学機能領域に接して設けられて平坦な表面を有するフラット領域とを有する。このように、光学機能領域とフラット領域とが互いに接して存在する光学部材に、スピンコート等の従来の塗布手法で塗布を行うと、塗布形成されたコート層の表面には、光学機能領域とフラット領域との境界部に「段差」が生じ、コート層の表面が「1平面にならない」という問題があった。   By the way, an optical member such as a microlens array is generally an “optical functional area” in which micro optical surfaces such as microlenses are formed as an array arrangement pattern, and a flat area having a flat surface provided in contact with the optical functional area. And have. As described above, when coating is performed on the optical member in which the optical functional region and the flat region are in contact with each other by a conventional coating method such as spin coating, the optical functional region and the surface of the coating layer formed by coating are formed. There is a problem that a “step” is generated at the boundary with the flat region, and the surface of the coat layer is “not one flat surface”.

この問題を、図1を参照して説明する。図1において、符号1で示す光学部材は、基板の片面にマイクロレンズアレイ(光学機能領域)MLAとフラット領域FDを形成されたものである。符号2はコーティング材料を液状で塗布して形成されたコート層を示す。
図の如く、形成されたコート層2の自由表面には、マイクロレンズアレイMLAとフラット領域FDとの境界部に対応して高さ:hの段差が形成されていまい、自由表面は「一平面」とならない。
従来、このような課題の解決を提案したものは、発明者の知る限りにおいて存在していない。
This problem will be described with reference to FIG. In FIG. 1, an optical member denoted by reference numeral 1 is formed by forming a microlens array (optical function area) MLA and a flat area FD on one surface of a substrate. Reference numeral 2 denotes a coating layer formed by applying a coating material in liquid form.
As shown in the figure, on the free surface of the formed coat layer 2, a step of height: h is formed corresponding to the boundary portion between the microlens array MLA and the flat region FD. "
Conventionally, no proposal has been made to solve such a problem as far as the inventors know.

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、上記光学機能領域とフラット領域とに「表面が1平面となるコート層」を形成した新規な光学素子の実現を課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to realize a novel optical element in which a “coat layer whose surface is a single plane” is formed in the optical functional region and the flat region.

この発明の光学素子は、光学機能素子とコート層とを有する。
「光学機能素子」は、少なくとも1面に、光学機能領域とフラット領域とを有する。
「光学機能領域」は、マイクロ光学面がアレイ配列パターンとして形成されて、このマイクロ光学面のアレイ配列パターンが光学機能を奏する領域である。
The optical element of this invention has an optical functional element and a coat layer.
The “optical functional element” has an optical functional region and a flat region on at least one surface.
The “optical functional area” is an area in which the micro optical surface is formed as an array arrangement pattern, and the array arrangement pattern of the micro optical surface has an optical function.

「マイクロ光学面」は、例えばマイクロレンズやマイクロプリズム等である。
マイクロ光学面のアレイ配列パターンは1次元的な配列パターンでも良いし、2次元的な配列パターンでもよい。
The “micro optical surface” is, for example, a micro lens or a micro prism.
The array arrangement pattern on the micro optical surface may be a one-dimensional array pattern or a two-dimensional array pattern.

「フラット領域」は、光学機能領域に接して設けられて平坦な表面を有する。フラット領域は、例えば、光学機能領域を枠取るように光学機能領域を囲繞して形成される。
「光学機能素子」は、光学機能領域とフラット領域とを同一材料により一体に有する。
The “flat region” is provided in contact with the optical function region and has a flat surface. The flat region is formed, for example, surrounding the optical function region so as to frame the optical function region.
The “optical functional element” has an optical functional region and a flat region integrally made of the same material.

「コート層」は、この光学機能素子の「光学機能領域とフラット領域と」に所定量のコーティング材料を液状態で塗布してコーティングした層である。コート層は、液状態で塗布されたコーティング材料が少なくとも自由な流動を行わない状態となった状態である。   The “coat layer” is a layer obtained by coating a predetermined amount of a coating material in a liquid state on the “optical function region and flat region” of the optical function element. The coating layer is in a state where the coating material applied in a liquid state is in a state where it does not flow at least freely.

例えば、コーティング材料として「無機のゾルゲル材料」を用いることができ、このゾルゲル材料を液状態、即ち、ゾル状態で塗布し、これを光及び/または熱によりゲル化した状態、あるいはさらに固化させた状態のものを「コート層」とすることができる。   For example, an “inorganic sol-gel material” can be used as a coating material, and this sol-gel material is applied in a liquid state, that is, in a sol state, and is gelled by light and / or heat, or further solidified. The thing of a state can be made into a "coat layer."

この発明の光学素子は、上記の如く光学機能素子とコート層とを有するが、以下の如き特徴を有する。
即ち、請求項1の光学素子では、少なくとも1面に形成される光学機能領域には「高さ:Hの凸のマイクロ光学面がアレイ配列パターンとして形成」され、上記光学機能素子における光学機能領域の凸のマイクロ光学面の頂部に接する平面に対し、フラット領域が、段差量:ΔH(0<|ΔH|<H)だけ、低く形成される。
そして、この段差量:ΔHが、所定量のコーティング材料を塗布によりコーティングしたのちに、光学機能領域とフラット領域に塗布されたコート層の自由表面の全体が一平面をなすように設定されている。
また、請求項2の光学素子では、少なくとも1面に形成される光学機能領域には「深さ:Hの凹のマイクロ光学面がアレイ配列パターンとして形成」され、上記光学機能素子における光学機能領域の凹のマイクロ光学面の最凹部に接する平面に対し、フラット領域が、段差量:ΔH(0<ΔH<|H|)だけ、高く形成される。
そして、この段差量:ΔHが、所定量のコーティング材料を塗布によりコーティングしたのちに、光学機能領域とフラット領域に塗布されたコート層の自由表面の全体が一平面をなすように設定されている。
勿論「一平面」は厳密な一平面ではなく、光学素子として支障なく使用できるような平面性を持った面である。
The optical element of the present invention includes the optical functional element and the coating layer as described above, and has the following characteristics.
That is, in the optical element of claim 1, “a convex micro optical surface having a height of H is formed as an array arrangement pattern” in the optical function area formed on at least one surface, and the optical function area in the optical function element A flat region is formed to be lower by a step amount: ΔH (0 <| ΔH | <H) than the flat surface in contact with the top of the convex micro optical surface.
Then, this step amount: [Delta] H is, after coated by applying a coating material of a predetermined amount, is set such that the total optical function area and the flat region and the coated free surface of the coating layer forms a single plane Yes.
Further, in the optical element according to claim 2, an optical functional area formed on at least one surface is “a concave micro optical surface having a depth of H is formed as an array arrangement pattern”, and the optical functional area in the optical functional element A flat region is formed higher by a step amount: ΔH (0 <ΔH <| H |) than the flat surface in contact with the most concave portion of the concave micro optical surface.
Then, this step amount: [Delta] H is, after coated by applying a coating material of a predetermined amount, is set such that the total optical function area and the flat region and the coated free surface of the coating layer forms a single plane Yes.
Of course, “one plane” is not a strict one plane but a plane having flatness that can be used as an optical element without any problem.

請求項1または2記載の光学素子において「コーティング材料」は、無機材料であることが好ましい(請求項3)。無機のコーティング材料でコート層を構成すると、接着剤を用いることなくコート層を堅固に光学機能素子と一体化でき、耐久性が向上し、有機材料を用いる場合に特有のリタデーション発生等の問題を回避できる。 In the optical element according to claim 1 or 2 , the “coating material” is preferably an inorganic material ( claim 3 ). When the coating layer is composed of an inorganic coating material, the coating layer can be firmly integrated with the optical functional element without using an adhesive, the durability is improved, and there are problems such as the occurrence of retardation specific to the case of using an organic material. Can be avoided.

請求項1または2または3記載の光学素子におけるコート層は「コーティング材料を液状態でスピンコータ、バーコータ、スリットコータ、フローコータの何れかを用いて塗布形成」することができる(請求項4)。勿論、これに限らず、他のコータを用いて塗布しても良い。 The coating layer in the optical element according to claim 1, 2 or 3 can be “coated and formed using a spin coater, a bar coater, a slit coater or a flow coater in a liquid state” ( claim 4 ). Of course, the coating is not limited to this, and other coaters may be used.

請求項1〜4の任意の1に記載の光学素子の「光学機能素子における光学機能領域」には1次元もしくは2次元のマイクロレンズアレイが形成されていることができる(請求項5)。マイクロレンズアレイをなすマイクロレンズは「凸マイクロレンズ面」や「凹マイクロレンズ面」、レンズ面の形状も球面や非球面、シリンドリカル面等の「アナモフィック面」、アキシコンレンズ面等であることができる。勿論、これに限らずマイクロプリズムアレイ等、従来から知られた各種のマイクロ光学面のアレイ配列パターンであることができる。 It can be one-dimensional or two-dimensional microlens array to the "optical function area in the optical functional element" of the optical element according to any one of claims 1 to 4 is formed (claim 5). The microlens forming the microlens array may be a “convex microlens surface” or “concave microlens surface”, and the lens surface shape may be a spherical surface, an aspherical surface, an “anamorphic surface” such as a cylindrical surface, an axicon lens surface, etc. it can. Of course, the present invention is not limited to this, and it may be an array arrangement pattern of various conventionally known micro optical surfaces such as a microprism array.

この発明の「光学機能素子」は、上記請求項1〜5の任意の1に記載の光学素子の構成に用いられる光学機能素子である(請求項6)。即ち「光学機能素子」は、少なくとも1面に、マイクロ光学面がアレイ配列パターンとして形成された光学機能領域と、この光学機能領域に接して設けられて平坦な表面を有するフラット領域とを有し、光学機能領域とフラット領域とが前記段差量:ΔHを有し、この段差量:ΔHが、所定量のコーティング材料を塗布によりコーティングした後に、光学機能領域とフラット領域に塗布されたコート層の自由表面の全体が一平面をなすように設定されている。
The “optical function element” of the present invention is an optical function element used in the configuration of the optical element according to any one of claims 1 to 5 (claim 6). That is, the “optical functional element” has at least one optical functional region in which micro optical surfaces are formed as an array arrangement pattern, and a flat region that is provided in contact with the optical functional region and has a flat surface. , optical function area and a flat area and said step amount: has a [Delta] H, this step amount: [Delta] H is, after coating by applying a coating material of a predetermined amount, the coating layer coated on the optical function area and the flat area The entire free surface is set to form a plane.

この発明は、発明者らの研究を通じて得られた知見に基づいている。発明者らは、光学機能領域とフラット領域とが互いに接して存在する光学部材に、スピンコート等の塗布手法で塗布を行った場合に、塗布形成されたコート層の表面の「光学機能領域とフラット領域との境界部に発生する段差」の性質を調べたが、この段差の大きさが、コート層を形成する前の光学機能素子における光学機能領域とフラット領域との段差量:ΔHに依存して変化すること、従って「段差量:ΔHを予め調整する」ことにより、形成されるコート層の自由表面を「段差のない一平面」とできること、そしてこの性質は、コーティング材料や「塗布の方式」によらないことを見出した。この知見に基づき、後述する実施の形態のように、段差の無い一平面を自由表面とするコート層を持つ光学素子を実現できた。   This invention is based on the knowledge obtained through the inventors' research. When the inventors applied the optical member in which the optical functional region and the flat region are in contact with each other by a coating method such as spin coating, the “optical functional region and the surface of the coating layer formed by coating”. The nature of the “step generated at the boundary with the flat region” was investigated. The size of the step depends on the amount of step between the optical functional region and the flat region in the optical functional element before forming the coat layer: ΔH. Therefore, by “adjusting the step height: ΔH in advance”, the free surface of the formed coating layer can be made “a flat surface without a step”, and this property can be applied to coating materials and “application It was found that it does not depend on "method". Based on this knowledge, it was possible to realize an optical element having a coating layer having a free surface as a flat surface without a step as in the embodiments described later.

なお、コーティング材料による塗布を行うときに材料が少な過ぎれば、塗布層の表面形状に光学機能素子の光学機能領域やフラット領域の形態が現れてしまうので、コーティング材料の塗布量は、上記「一平面」を形成できる程度に多くなければならない。   In addition, if the amount of the material is too small when applying with the coating material, the form of the optical functional region or flat region of the optical functional element appears on the surface shape of the coating layer. There must be enough to form a “plane”.

「液状態で塗布」するコーティング材料が「所定量」であるとは、上記「一平面」を形成できる程度の量であることを意味し、これは光学機能素子の塗布面の大きさや、光学機能領域に形成されるマイクロ光学面の形状やそのアレイ配列パターンの状態により定まる。   The “predetermined amount” of the coating material to be “applied in a liquid state” means that the amount is sufficient to form the above “one plane”. It is determined by the shape of the micro optical surface formed in the functional region and the state of the array arrangement pattern.

付言すれば、上記段差量:ΔHが適切に設定されない場合には、コーティング材料の塗布量を増やしてもコート層の自由表面には段差が現れてしまうのである。   In other words, if the step height: ΔH is not set appropriately, a step appears on the free surface of the coat layer even if the coating material is applied in an increased amount.

以上の説明したように、この発明によれば新規な光学素子および光学機能素子を実現できる。この発明によれば、この発明の光学機能素子を用いることにより、コート層の自由平面が「段差の無い一平面」をなす光学素子を実現でき、別部材との接合が容易である。   As described above, according to the present invention, a novel optical element and optical functional element can be realized. According to the present invention, by using the optical functional element of the present invention, an optical element in which the free plane of the coating layer forms “one plane without a step” can be realized, and joining with another member is easy.

図2を参照して実施の形態を説明する。
図2(a)において、符号10は光学機能素子を示す。
光学機能素子10は平行平板状で石英基板等の透明材料で形成され、その片面にマイクロ光学面のアレイ配列パターンとして光学機能領域10Aが形成され、この光学機能領域10Aに接して「平坦な表面」を有するフラット領域10Bが形成されている。
The embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 2A, reference numeral 10 indicates an optical functional element.
The optical functional element 10 has a parallel plate shape and is formed of a transparent material such as a quartz substrate. An optical functional area 10A is formed on one side as an array arrangement pattern of micro optical surfaces, and is in contact with the optical functional area 10A. ”Is formed.

光学機能素子10として、光学機能領域10Aが同じで、光学機能領域10Aとフラット領域10Bとの段差量:ΔHのみを異ならせたものを4種(ΔH=0.0μm、0.7μm、1.5μm、3.0μm)作製した。
光学機能領域10Aには「凸のマイクロレンズのアレイ配列パターン」を形成した。即ち、高さ:3μmのマイクロレンズを10μmピッチで横方向に1024個、縦方向に768個、正方行列状に配列形成した。
The optical functional element 10 has the same optical functional area 10A, and four types (ΔH = 0.0 .mu.m, 0.7 .mu.m, 1... 5 μm, 3.0 μm).
A “convex microlens array arrangement pattern” was formed in the optical function area 10A. In other words, 1024 microlenses having a height of 3 μm were arranged in a square matrix at a pitch of 10 μm in the horizontal direction and 1024 in the vertical direction.

上記段差量:ΔHは、光学機能領域10Aの表面(マイクロレンズの頂部に接する面)
からフラット領域10Bの平坦部に向かって計り、図2(a)において下方へ向かって計るときを「正」とする。従って、例えば、ΔH=0のときは、マイクロレンズの頂部に接する面とフラット領域10Bの平坦部とが「同じ高さ」にあり、ΔH=3μmであるときは、マイクロレンズの頂部に接する面が、フラット領域の平坦部よりも「3μm上方」に位置する。
Step height: ΔH is the surface of the optical functional area 10A (surface in contact with the top of the microlens)
2 is measured toward the flat portion of the flat region 10B, and when measured downward in FIG. Therefore, for example, when ΔH = 0, the surface in contact with the top of the microlens and the flat portion of the flat region 10B are at the same height, and when ΔH = 3 μm, the surface in contact with the top of the microlens. However, it is located “3 μm above” the flat part of the flat region.

これら4種の光学機能素子に対し、スピンコートによる塗布方法で、種々のコーティング材料を塗布し、コート層を形成した。
図2(b)は、コート層12を形成した状態を示している。
上記4種の光学機能素子にコート層12を形成したときに、コート層12に形成される段差の大きさ:Δhと、上記段差量:ΔHとの関係を調べたところ、図2(c)に示す如きものになった。即ち、図2(c)の横軸に示す段差量:ΔHの増化とともに、段差の大きさ:Δhは直線的に減少することが分った。
Various coating materials were applied to these four types of optical functional elements by a spin coating method to form a coating layer.
FIG. 2B shows a state in which the coat layer 12 is formed.
When the coating layer 12 was formed on the above four types of optical functional elements, the relationship between the step size formed on the coating layer 12: Δh and the step amount: ΔH was examined. It became as shown in. That is, it was found that the step size: Δh decreases linearly with the increase in the step amount: ΔH shown on the horizontal axis of FIG.

例えば、段差量:ΔH=0であるとき、即ち、フラット領域10Bの平坦部と光学機能領域10Aにおけるマイクロレンズの頂部に接する面とが「同じ高さ」であるときに、コート層12に生じる段差の大きさ:Δh=1μmとなる。このことから以下のことが理解される。   For example, when the step amount is ΔH = 0, that is, when the flat portion of the flat region 10B and the surface in contact with the top of the microlens in the optical function region 10A are “same height”, the coating layer 12 is generated. Step size: Δh = 1 μm. From this, the following can be understood.

即ち、光学機能領域10Aにおけるマイクロレンズアレイの1つのマイクロレンズに割り当てられる面積(10μm×10μm)と等しい面積をフラット領域10Bに考えてみると、コート層12の形成後に段差の大きさが1μm生じたということは、コーティング材料が塗布されるとき、マイクロレンズ1個に割り当てられる面積について「10×10×1μm」のコーティング材料が、マイクロレンズ表面とその頂部に接する面とで形成される「隙間の領域」に充填されたためであると考えられる。 That is, when the area equal to the area (10 μm × 10 μm) allocated to one microlens of the microlens array in the optical function area 10A is considered in the flat area 10B, the step size is 1 μm after the formation of the coat layer 12. This means that when the coating material is applied, a coating material of “10 × 10 × 1 μm 3 ” is formed on the surface of the microlens and the surface in contact with the top of the area allocated to one microlens. This is considered to be because the gap area is filled.

従って一般には、図3に示すように、光学機能領域にいて1つのマイクロレンズに割り当てられる面積領域において、マイクロレンズ表面とその頂部に接する面とで形成される「隙間の領域」の体積:ΔV1と、フラット領域12B上に考えた「1つのマイクロレンズに割り当てられる面積上に塗布されるコーティング材料」の体積:ΔV2とが等しくなるように段差量:ΔHを定めれば良い。実際には、厳密にΔV1=ΔV2とならなくてもよく、ΔV1≒ΔV2としても「実質的に一平面で段差の無い自由表面」をもったコート層が得られる。   Therefore, in general, as shown in FIG. 3, in the area area allocated to one microlens in the optical function area, the volume of the “gap area” formed by the surface of the microlens and the surface in contact with the top thereof: ΔV1 Then, the step amount: ΔH may be determined so that the volume “ΔV2” of the “coating material applied on the area allocated to one microlens” considered on the flat region 12B becomes equal. Actually, ΔV1 = ΔV2 does not have to be strictly satisfied, and even when ΔV1≈ΔV2, a coat layer having a “free surface substantially free of steps in one plane” is obtained.

説明中の例では、段差量:ΔH=1μmとする(即ち、マイクロレンズ頂部に接する面よりも、フラット領域10Bの平坦部のほうが1μm低くなる)ように光学機能素子を形成すれば、塗布形成されるコート層表面の段差の大きさ:Δh=0となり「段差が無く一平面の自由表面」を持つコート層を形成でき、所望の光学素子を得られる。   In the example in the description, if the optical function element is formed so that the step amount is ΔH = 1 μm (that is, the flat portion of the flat region 10B is 1 μm lower than the surface in contact with the top of the microlens), the coating is formed. The size of the step on the surface of the coated layer is Δh = 0, and a coating layer having “a flat free surface with no step” can be formed, and a desired optical element can be obtained.

実際に段差量:ΔH=1μmとした光学機能素子に対し、所定量の種々のコーティング材料を塗布してコート層を形成したところ、コート層の自由表面は「段差がない一平面」となった。   When a coat layer was formed by applying a predetermined amount of various coating materials to an optical functional element having a step height of ΔH = 1 μm, the free surface of the coat layer became “a flat surface without a step”. .

上に説明した例では、光学機能領域に凸のマイクロレンズアレイを形成した場合を示したが、コート層の自由表面に段差が発生するメカニズムは上述したのと全く同様であり、従って、「光学機能領域に形成される種々のマイクロ光学面の1個に割り当てられる面積と同じ面積のフラット領域」に塗布されるコーティング材料の塗布量と、上記面積のマイクロ光学面領域の塗布される塗布量とが略等しくなるように段差量:ΔHを設定すれば良い。   In the example described above, a case where a convex microlens array is formed in the optical functional area is shown. However, the mechanism for generating a step on the free surface of the coat layer is exactly the same as described above. The amount of coating material applied to the flat area having the same area as that allocated to one of the various micro optical surfaces formed in the functional region, and the amount of application of the micro optical surface region having the above area The step amount ΔH may be set so that the two are substantially equal.

例えば、光学機能領域に形成されるマイクロ光学面が、例えば「凹のマイクロレンズ」であれば、この凹のマイクロレンズのレンズ面の最凹部に接する面とフラット領域の平坦部との高低差として段差量:ΔHを定めればよく、この場合には、フラット領域の平坦部は、光学機能領域の上記レンズ面の最凹部に接する面よりも高く設定されることになる。   For example, if the micro optical surface formed in the optical functional area is, for example, a “concave micro lens”, the height difference between the surface of the concave micro lens contacting the most concave portion and the flat portion of the flat area In this case, the flat portion of the flat area is set higher than the surface of the optical function area that contacts the most concave portion of the lens surface.

最後に、図2に即して説明したような光学機能素子の製造について簡単に説明する。   Finally, the production of the optical functional element as described with reference to FIG. 2 will be briefly described.

図4(a)は、光学機能素子となる透明平行平板100の上にフォトレジスト層120を形成した状態を示す。この状態で、フォトレジスト層に露光・現像・過熱を行い、レジストの熱流動により凸のマイクロレズ面アレイに対応するレジスト形状領域120Aと、これに接するフラット部(フラット領域に対応する)120Bとを形成して同図(b)の如き状態を得、続いてドライエッチングによりフォトレジスト層120Aの表面形状を透明平行平板100の表面形状として転写することにより、所望の光学機能素子を得ることができる。   FIG. 4A shows a state in which a photoresist layer 120 is formed on a transparent parallel plate 100 serving as an optical functional element. In this state, the photoresist layer is exposed / developed / superheated, and the resist shape region 120A corresponding to the convex micro-lens surface array due to the thermal flow of the resist, and the flat portion (corresponding to the flat region) 120B in contact with this (B) is obtained, and the surface shape of the photoresist layer 120A is transferred as the surface shape of the transparent parallel plate 100 by dry etching, thereby obtaining a desired optical functional element. it can.

図5に光学機能素子の別の製造方法を示す。
図5(a)は、光学機能素子となる透明平行平板100の上に薄いクロム層102を形成した状態を示す。クロム層102上にフォトレジスト層104を形成し(b)、露光・現像を行って「光学機能領域となる部分」のフォトレジスト層104を除去する(c)。フォトレジスト層104の残留する部分は「フラット層となるべき部分」に対応する。
FIG. 5 shows another method for manufacturing the optical functional element.
FIG. 5A shows a state in which a thin chrome layer 102 is formed on a transparent parallel plate 100 serving as an optical functional element. A photoresist layer 104 is formed on the chromium layer 102 (b), and exposure / development is performed to remove the photoresist layer 104 in the “portion serving as an optical functional region” (c). The remaining portion of the photoresist layer 104 corresponds to “a portion to be a flat layer”.

ついで、ウエットエッチングを行って、図5(d)に示すように「光学機能領域となる部分」のクロム層102を除去し、さらにクロム層102上のフォトレジスト層104を灰化して除去し(e)、再度、フォトレジスト層106を形成する(f)。このフォトレジスト層106に露光・現像・過熱を行い、レジストの熱流動により凸のマイクロレズ面アレイに対応するレジスト形状領域を形成し、これに接するフラット部にはクロム層102を残す(g)。   Next, wet etching is performed to remove the chromium layer 102 in the “portion serving as an optical functional region” as shown in FIG. 5D, and the photoresist layer 104 on the chromium layer 102 is ashed and removed ( e) A photoresist layer 106 is formed again (f). The photoresist layer 106 is exposed, developed and overheated to form a resist-shaped region corresponding to the convex micro-lens surface array by the thermal flow of the resist, and the chrome layer 102 is left on the flat portion in contact therewith (g) .

続いてドライエッチングによりフォトレジスト層106の表面形状を透明平行平板100の表面形状として転写しつつ、クロム層102をエッチングで除去してさらにエッチングを進行させ「フラット領域」を形成する。このようにして、図5(h)に示すように所望の光学機能素子を得ることができる。
なお、図4(c)、図5(h)においては、フラット領域が、光学機能部分を構成する凸のマイクロ光学面の底部と略同一面になっているが、実際には、フラット領域の面は、図に示された位置よりも若干高い面に設定される
Subsequently, while the surface shape of the photoresist layer 106 is transferred as the surface shape of the transparent parallel plate 100 by dry etching, the chromium layer 102 is removed by etching and the etching is further advanced to form a “flat region”. In this way, a desired optical functional element can be obtained as shown in FIG.
In FIG. 4C and FIG. 5H, the flat region is substantially flush with the bottom of the convex micro optical surface that constitutes the optical function portion. The surface is set to a surface that is slightly higher than the position shown in the figure .

発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of invention. 光学素子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an optical element. 発明の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of invention. 光学機能素子の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of an optical function element. 光学機能素子の別の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another manufacturing method of an optical function element.

符号の説明Explanation of symbols

10 光学機能素子
10A 光学機能領域
10B フラット領域
ΔH 段差量
12 コート層
10 optical functional element 10A optical functional area 10B flat area ΔH step amount
12 Coat layer

Claims (6)

少なくとも1面に、高さ:Hの凸のマイクロ光学面がアレイ配列パターンとして形成された光学機能領域と、この光学機能領域に接して設けられて平坦な表面を有するフラット領域とを、同一材料により一体に有する光学機能素子と、
この光学機能素子の上記光学機能領域とフラット領域とに所定量のコーティング材料を液状態で塗布してコーティングしたコート層とを有し、
上記光学機能素子における光学機能領域の凸のマイクロ光学面の頂部に接する平面に対し、上記フラット領域が、段差量:ΔH(0<|ΔH|<H)だけ、低く形成され、
上記段差量:ΔHが、上記所定量のコーティング材料を塗布によりコーティングしたのちに、上記光学機能領域とフラット領域に塗布されたコート層の自由表面の全体が一平面をなすように設定されたことを特徴とする光学素子。
An optical functional region in which convex micro optical surfaces having a height of H are formed as an array arrangement pattern on at least one surface and a flat region having a flat surface provided in contact with the optical functional region are made of the same material An optical functional element integrally having
A coating layer in which a predetermined amount of a coating material is applied in a liquid state and coated on the optical functional region and the flat region of the optical functional element;
The flat region is formed as low as the step amount: ΔH (0 <| ΔH | <H) with respect to the flat surface in contact with the top of the convex micro optical surface of the optical functional region in the optical functional element,
The step amount: [Delta] H is, after coated by applying the coating material of the given amount, the entire of the optical function area and the free surface of the applied coating layer and the flat area is set so as to form a single plane An optical element.
少なくとも1面に、深さ:Hの凹のマイクロ光学面がアレイ配列パターンとして形成された光学機能領域と、この光学機能領域に接して設けられて平坦な表面を有するフラット領域とを、同一材料により一体に有する光学機能素子と、
この光学機能素子の上記光学機能領域とフラット領域とに所定量のコーティング材料を液状態で塗布してコーティングしたコート層とを有し、
上記光学機能素子における光学機能領域の凹のマイクロ光学面の最凹部に接する平面に対し、上記フラット領域が、段差量:ΔH(0<ΔH<|H|)だけ、高く形成され、
上記段差量:ΔHが、上記所定量のコーティング材料を塗布によりコーティングしたのちに、上記光学機能領域とフラット領域に塗布されたコート層の自由表面の全体が一平面をなすように設定されたことを特徴とする光学素子。
An optical functional region in which concave micro optical surfaces having a depth of H are formed on at least one surface as an array arrangement pattern, and a flat region having a flat surface provided in contact with the optical functional region, are made of the same material. An optical functional element integrally having
A coating layer in which a predetermined amount of a coating material is applied in a liquid state and coated on the optical functional region and the flat region of the optical functional element;
The flat region is formed higher by a step amount: ΔH (0 <ΔH <| H |) than the flat surface in contact with the most concave portion of the concave micro optical surface of the optical functional region in the optical functional element,
The step amount: [Delta] H is, after coated by applying the coating material of the given amount, the entire of the optical function area and the free surface of the applied coating layer and the flat area is set so as to form a single plane An optical element.
請求項1または2記載の光学素子において、
コーティング材料が無機材料であることを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 1 or 2,
An optical element, wherein the coating material is an inorganic material.
請求項1または2または3記載の光学素子において、
コート層が、コーティング材料を液状態でスピンコータ、バーコータ、スリットコータ、フローコータの何れかを用いて塗布形成されたことを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 1, 2 or 3,
An optical element, wherein the coating layer is formed by applying the coating material in a liquid state using any one of a spin coater, a bar coater, a slit coater, and a flow coater.
請求項1〜4の任意の1に記載の光学素子において、
光学機能素子における光学機能領域に、マイクロレンズアレイが形成されていることを特徴とする光学素子。
The optical element according to any one of claims 1 to 4,
An optical element, wherein a microlens array is formed in an optical function area of the optical function element.
請求項1〜5の任意の1に記載の光学素子の構成に用いられる光学機能素子。   The optical functional element used for the structure of the optical element of any one of Claims 1-5.
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