JPH02137802A - 一体化した光学素子およびその製造方法 - Google Patents
一体化した光学素子およびその製造方法Info
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- JPH02137802A JPH02137802A JP1267957A JP26795789A JPH02137802A JP H02137802 A JPH02137802 A JP H02137802A JP 1267957 A JP1267957 A JP 1267957A JP 26795789 A JP26795789 A JP 26795789A JP H02137802 A JPH02137802 A JP H02137802A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（本出願は、１９８８年ＩＯ月１４日米国特許出願第２
５７．９４７号の継続出願である。）（産業上の利用分
野） 本発明は、素子の少なくとも一つの表面と一体化したレ
ンズ配列を持つ光学素子に関する。本発明は特に、光を
選択的に透過できるようにするために、そのような素子
上のレンズを光学的に分離することに関する。
５７．９４７号の継続出願である。）（産業上の利用分
野） 本発明は、素子の少なくとも一つの表面と一体化したレ
ンズ配列を持つ光学素子に関する。本発明は特に、光を
選択的に透過できるようにするために、そのような素子
上のレンズを光学的に分離することに関する。
（従来の技術）
米国特許第４，５７２．６１１号（ベルマンら）に、受
像面上に結像するための光学素子を組み込んだ装置が記
載されている。その装置は、本体の少なくとも一つの表
面に一体化したレンズ配列を持つ硝子体である。好まし
い実施形態では、その硝子体は、対向する表面上に形成
され、透明な光路に接続した個々の、対向するレンズ対
から成るレンズ配列を有する。これらの光路は、充積化
した、不透明硝子で取り囲まれている。
像面上に結像するための光学素子を組み込んだ装置が記
載されている。その装置は、本体の少なくとも一つの表
面に一体化したレンズ配列を持つ硝子体である。好まし
い実施形態では、その硝子体は、対向する表面上に形成
され、透明な光路に接続した個々の、対向するレンズ対
から成るレンズ配列を有する。これらの光路は、充積化
した、不透明硝子で取り囲まれている。
レンズ配列は、硝子体の選択的な充積化により形成でき
る。これにより透明な光路をある程度光学的に分離し、
光路間の光伝送を防ぐことにもなる。そのような光伝送
は、一般に「混信」と呼ばれる。
る。これにより透明な光路をある程度光学的に分離し、
光路間の光伝送を防ぐことにもなる。そのような光伝送
は、一般に「混信」と呼ばれる。
（発明が解決しようとする課題）
選択的に不透明化した区域による光学的な分離は、ある
種の用途には不適当である場合がある。
種の用途には不適当である場合がある。
これは、最適感度範囲が６５０〜８００ｎｍであるシリ
コンをベースとする検出手段が関与する用途に特に当て
はまる。不透明化した硝子による光吸収は、スペクトル
のこの部分であまり急に低下するために、光学的分離が
不十分となる。
コンをベースとする検出手段が関与する用途に特に当て
はまる。不透明化した硝子による光吸収は、スペクトル
のこの部分であまり急に低下するために、光学的分離が
不十分となる。
そこで、本発明の基本的な目的は、レンズ配列の光学的
分離効果を高めることによって、ベルマンらの特許の光
学素子を改良することである。
分離効果を高めることによって、ベルマンらの特許の光
学素子を改良することである。
もう一つの目的は、硝子素子表面の特定の部分に金属被
覆を施し、アパーチャーマスクとして作用させることに
よって、光学的分離効果を高めることである。
覆を施し、アパーチャーマスクとして作用させることに
よって、光学的分離効果を高めることである。
別の目的は、硝子のレンズ表面に、その表面上のレンズ
配列に関してそれ自体一線に並んだアパーチャーマスク
を施すことである。
配列に関してそれ自体一線に並んだアパーチャーマスク
を施すことである。
さらに別の目的は、金属アパーチャーマスクを施すのに
、従来のフォトレジスト技術を利用することである。
、従来のフォトレジスト技術を利用することである。
もう一つの目的は、平凸レンズ配列の平面側、または凸
−凸レンズ配列の後ろレンズ側に構成部分を作ることで
ある。
−凸レンズ配列の後ろレンズ側に構成部分を作ることで
ある。
別の目的は、液晶表示（ＬＣＤ）装置組み立て用の光学
素子を提供することである。
素子を提供することである。
金属エツチングおよび半導体製造等におけるフォトレジ
ストおよびその使用を記載した文献が多数発表されてい
る。キルクーオスマー化学技術事典、第三版、第１７巻
、６８０〜７０８頁（１９８２）に光反応性重合体、そ
の化学特性、およびその使用方法を広範囲に記載してい
る。そこに記載されている詳細をここに参考として含め
る。
ストおよびその使用を記載した文献が多数発表されてい
る。キルクーオスマー化学技術事典、第三版、第１７巻
、６８０〜７０８頁（１９８２）に光反応性重合体、そ
の化学特性、およびその使用方法を広範囲に記載してい
る。そこに記載されている詳細をここに参考として含め
る。
米国特許第２，６２８．１８０（ストウーキー）は、特
定の部分的に不透明化した材料における微分エツチング
率の現象を記載する中で、感光的に不透明化できる硝子
について記載する先行特許を概観している。
定の部分的に不透明化した材料における微分エツチング
率の現象を記載する中で、感光的に不透明化できる硝子
について記載する先行特許を概観している。
本発明は、ベルマンらの特許で、特にその特許の第１図
により説明する、一体化した光学素子の改良型に関する
。その素子は、対向する表面を持つ硝子体から成る。そ
の表面の少なくとも一つ、および選択的に両方が、そこ
に一体化した、凸状の、光を集中させる、透明な光学的
レンズの配列を持つ。その装置の本体は、凸レンズと、
対向する表面との間に延び、充積化した、不透明化した
硝子マトリックスにより個別に取り囲まれた透明光路を
有する。別の形態では、各透明光路は、それぞれ対向す
る表面上にある、一対のレンズ素子の間に延びている。
により説明する、一体化した光学素子の改良型に関する
。その素子は、対向する表面を持つ硝子体から成る。そ
の表面の少なくとも一つ、および選択的に両方が、そこ
に一体化した、凸状の、光を集中させる、透明な光学的
レンズの配列を持つ。その装置の本体は、凸レンズと、
対向する表面との間に延び、充積化した、不透明化した
硝子マトリックスにより個別に取り囲まれた透明光路を
有する。別の形態では、各透明光路は、それぞれ対向す
る表面上にある、一対のレンズ素子の間に延びている。
レンズ素子は、球状のマイクロレンズで、装置表面に均
一に、密に分散配置しである。
一に、密に分散配置しである。
（課題を解決するための手段）
本発明の改良点は、装置表面の金属製アパーチャーマス
クである。このマスクは、本体の凸状の光学素子部では
なく、充積化した、不透明化した部分の表面の上にだけ
延びており、凸状の素子とマスクとの間にそれ自体一線
に並んだ境界を形成し、それによって、各光学素子を光
学的に分離し、光が選択的に透過できるようにしている
。
クである。このマスクは、本体の凸状の光学素子部では
なく、充積化した、不透明化した部分の表面の上にだけ
延びており、凸状の素子とマスクとの間にそれ自体一線
に並んだ境界を形成し、それによって、各光学素子を光
学的に分離し、光が選択的に透過できるようにしている
。
別の形態ではさらに、光学素子が、やはりマトリックス
部の上にそれ自体一線に並んだ金属マスクを持つ第二の
平らな表面、金属マスクと表面の透明部分の上にシリカ
の絶縁フィルム、および透明光路の表面上の絶縁フィル
ムを覆う導電性の光透過性パッドを有する。
部の上にそれ自体一線に並んだ金属マスクを持つ第二の
平らな表面、金属マスクと表面の透明部分の上にシリカ
の絶縁フィルム、および透明光路の表面上の絶縁フィル
ムを覆う導電性の光透過性パッドを有する。
本発明に係わる方法により、対向する表面、第一の対向
表面に一体化した透明な凸状光学レンズの配列、凸状光
学レンズと、対向する第二の表面との間に延びる透明光
路、およびその透明光路を取り囲む不透明マトリックス
を持ち、それ自体一線に並んだ金属マスクがレンズでは
なく、マトリックスを覆い、各レンズを光学的に分離し
、光を選択的に透過させることができる光学素子を作成
する。
表面に一体化した透明な凸状光学レンズの配列、凸状光
学レンズと、対向する第二の表面との間に延びる透明光
路、およびその透明光路を取り囲む不透明マトリックス
を持ち、それ自体一線に並んだ金属マスクがレンズでは
なく、マトリックスを覆い、各レンズを光学的に分離し
、光を選択的に透過させることができる光学素子を作成
する。
この方法は、第一の表面全体に金属膜とフォトレジスト
を別々に塗布し、硝子表面上の透明な光学レンズを覆う
フォトレジストを選択的に露光し、そのフォトレジスト
の一部を選択的に除去し、レンズを覆う金属膜のその部
分を除去し、フォトレジストの残りを除去して、表面の
マトリックス部分だけを覆う金属マスクを残す工程から
成る。
を別々に塗布し、硝子表面上の透明な光学レンズを覆う
フォトレジストを選択的に露光し、そのフォトレジスト
の一部を選択的に除去し、レンズを覆う金属膜のその部
分を除去し、フォトレジストの残りを除去して、表面の
マトリックス部分だけを覆う金属マスクを残す工程から
成る。
一つの実施形態では、先ず金属膜を施し、その金属膜の
上に陽フォトレジストを塗布し、凸状レンズ部を通して
そのフォトレジストに露光し、露光したレジストとその
下にある金属とを除去し、次いで露光していないレジス
トを除去して、レンズを取り巻く金属マスクを外に出す
。
上に陽フォトレジストを塗布し、凸状レンズ部を通して
そのフォトレジストに露光し、露光したレジストとその
下にある金属とを除去し、次いで露光していないレジス
トを除去して、レンズを取り巻く金属マスクを外に出す
。
他の実施形態では、表面全体に陰レジストを塗布し、レ
ンズを通して露光する。それから露光していないレジス
トを除去し、レンズを覆う露光したレジストを残す。そ
の上に、真空蒸着などにより、金属膜を施す。その場合
、表面全体を金属で覆い、次いで超音波処理などにより
、露光したレジストを除去してレンズを外に出す。ある
いは、無電金属被覆により、金属を被せても良い。
ンズを通して露光する。それから露光していないレジス
トを除去し、レンズを覆う露光したレジストを残す。そ
の上に、真空蒸着などにより、金属膜を施す。その場合
、表面全体を金属で覆い、次いで超音波処理などにより
、露光したレジストを除去してレンズを外に出す。ある
いは、無電金属被覆により、金属を被せても良い。
もう一つの実施形態では、さらに、光学素子の対向する
第二の表面上に金属膜とフォトレジスト膜を別々に施し
、第一の表面上のマスクしていないレンズを通してその
フォトレジストを選択的に露光し、フォトレジストの一
部分を除去し、第二の表面の透明な部分から金属を除去
し、残りのフォトレジストを除去することによって、第
二の表面のマトリックス部分だけを覆い、第一の表面上
のマスクと一線に並んだ金属マスクを与える。レンズを
通した露光中に光が収束するレンズ効果は、適当な屈折
率を持つ油をレンズと併用することによって、完全に、
または部分的に防ぐことができる。
第二の表面上に金属膜とフォトレジスト膜を別々に施し
、第一の表面上のマスクしていないレンズを通してその
フォトレジストを選択的に露光し、フォトレジストの一
部分を除去し、第二の表面の透明な部分から金属を除去
し、残りのフォトレジストを除去することによって、第
二の表面のマトリックス部分だけを覆い、第一の表面上
のマスクと一線に並んだ金属マスクを与える。レンズを
通した露光中に光が収束するレンズ効果は、適当な屈折
率を持つ油をレンズと併用することによって、完全に、
または部分的に防ぐことができる。
次いで、両側の表面に一線に並んだマスクを持つ、この
光学素子の第二の表面全体に絶縁膜を施し、その絶縁膜
の上に、導電性で、光を通す材料の層を施す。次に、フ
ォトレジストの層を施し、第一の表面上のレンズ配列を
通して露光し、露光していないレジストを除去し、露光
した導電性の材料を除去する。これによって、液晶表示
装置に組み込める光学素子を製作することができる。
光学素子の第二の表面全体に絶縁膜を施し、その絶縁膜
の上に、導電性で、光を通す材料の層を施す。次に、フ
ォトレジストの層を施し、第一の表面上のレンズ配列を
通して露光し、露光していないレジストを除去し、露光
した導電性の材料を除去する。これによって、液晶表示
装置に組み込める光学素子を製作することができる。
本発明は、ベルマンらの米国特許ｍ４．５７２．６１１
号に記載する光学素子の改良、または変形である。
号に記載する光学素子の改良、または変形である。
その素子は、硝子表面に一体化し、そのうえに突き出た
一つ以上の光学的マイクロレンズを特徴としている。通
常、その素子は、第１図に示す様に、複数のレンズ系Ｉ
Ｏを一定の型に配列したものである。より分かり易くす
るために、第２および４図に単一のレンズ系を示す。
一つ以上の光学的マイクロレンズを特徴としている。通
常、その素子は、第１図に示す様に、複数のレンズ系Ｉ
Ｏを一定の型に配列したものである。より分かり易くす
るために、第２および４図に単一のレンズ系を示す。
第１図は、充積化した、不透明化した硝子２２の連続マ
トリックスにより取り囲み、光学的に分離したレンズ系
配列の平面図である。レンズ系１０はどのような配列で
も良いが、一般的なものは、均一に分離した系を一つ以
上配列したものである。
トリックスにより取り囲み、光学的に分離したレンズ系
配列の平面図である。レンズ系１０はどのような配列で
も良いが、一般的なものは、均一に分離した系を一つ以
上配列したものである。
第１図の単一レンズ系１０を第２図に断面で示す。
レンズ系１０は、球状マイクロレンズ１６．１８とそれ
ぞれ一体化した対向する基底１２．１４を持つ硝子円筒
２０として示す。マイクロレンズ１６、 Ｈｌを結合し
ているのは、断面図において、各マイクロレンズの基底
と合致する透明な硝子円筒２０である。円筒２０を取り
囲んでいるのは、円筒２０間の光路の障害物として作用
する充積化した、不透明硝子２２のマトリックスである
。
ぞれ一体化した対向する基底１２．１４を持つ硝子円筒
２０として示す。マイクロレンズ１６、 Ｈｌを結合し
ているのは、断面図において、各マイクロレンズの基底
と合致する透明な硝子円筒２０である。円筒２０を取り
囲んでいるのは、円筒２０間の光路の障害物として作用
する充積化した、不透明硝子２２のマトリックスである
。
透明な硝子円筒２０を取り囲む充積化した、不透Ｊ化し
た硝子２２は、波長と共に変化する光透過特性を有する
。これを光の波長に対して光の透過性をグラフに記入し
た第３図に示す。
た硝子２２は、波長と共に変化する光透過特性を有する
。これを光の波長に対して光の透過性をグラフに記入し
た第３図に示す。
第３図では、透過の値をパーセント（％）で縦軸に、波
長をナノメートル（ｎａ）で横軸に記入している。曲線
Ａは、厚さ１■の不透明硝子２２の試料における透過を
示す。曲線Ｂは、透明硝子円筒２０のような透明硝子に
おける透過を示す。
長をナノメートル（ｎａ）で横軸に記入している。曲線
Ａは、厚さ１■の不透明硝子２２の試料における透過を
示す。曲線Ｂは、透明硝子円筒２０のような透明硝子に
おける透過を示す。
不透明硝子２２のｌｌｌｌ１１試料の透過率は、８００
ｎｍにおける値が２％、７００ｎｍにおける値が７％、
８００ｎ１こおける値が２０％と、著しく増加している
のが分かる。商業用途に考えられるような０．５順試料
では、これらの値は、６００ｎｍで１４％、７００ｎｍ
で２８％、 ８００ｎｍで４５％に等しくなる。
ｎｍにおける値が２％、７００ｎｍにおける値が７％、
８００ｎ１こおける値が２０％と、著しく増加している
のが分かる。商業用途に考えられるような０．５順試料
では、これらの値は、６００ｎｍで１４％、７００ｎｍ
で２８％、 ８００ｎｍで４５％に等しくなる。
また、第３図は、縦の破線により、（ａ）後にその使用
について説明するフォトレジスト材料の最高感度の区域
、および（ｂ）映像装置において円筒２０を通過する光
を検出するための材料であるシリコンの最高感度区域を
示す。不透明化した硝子２２は、シリコン光受容器と共
に使用するには、さらにマスクを必要とすることが容易
に分かる。また、不透明硝子２２は、フォトレジスト材
料の感度区域において極めて不透明（０，５ｎｍ厚の試
料で約２％の透過）であることも明らかである。
について説明するフォトレジスト材料の最高感度の区域
、および（ｂ）映像装置において円筒２０を通過する光
を検出するための材料であるシリコンの最高感度区域を
示す。不透明化した硝子２２は、シリコン光受容器と共
に使用するには、さらにマスクを必要とすることが容易
に分かる。また、不透明硝子２２は、フォトレジスト材
料の感度区域において極めて不透明（０，５ｎｍ厚の試
料で約２％の透過）であることも明らかである。
ここに本発明の重要な点がある。素子表面上にあるフォ
トレジスト材料にレンズ系１０の配列を通して露光させ
ると、不透明化した硝子２２はレジスト露光に対して、
アパーチャーマスクとして作用することを発見した。不
透明化した硝子は、４００ｎｍ波長あたりの区域で本質
的に光の通過を妨げるのに対し、透明硝子２０はその波
長でほとんど最大値で透過させる。そのため、不透明硝
子は、フォトレジストに対してそれ自体一線に並ぶ露光
マスクとして作用する。選択的に露光したレジストを除
去することにより、マイクロレンズの回りに、金属アパ
ーチャーマスクをミクロンの公差で取り付けることがで
きる。これと対照的に、他のマスキング手段によるウェ
ーハー型の最良公差は土０．１ｍｍのオーダーである。
トレジスト材料にレンズ系１０の配列を通して露光させ
ると、不透明化した硝子２２はレジスト露光に対して、
アパーチャーマスクとして作用することを発見した。不
透明化した硝子は、４００ｎｍ波長あたりの区域で本質
的に光の通過を妨げるのに対し、透明硝子２０はその波
長でほとんど最大値で透過させる。そのため、不透明硝
子は、フォトレジストに対してそれ自体一線に並ぶ露光
マスクとして作用する。選択的に露光したレジストを除
去することにより、マイクロレンズの回りに、金属アパ
ーチャーマスクをミクロンの公差で取り付けることがで
きる。これと対照的に、他のマスキング手段によるウェ
ーハー型の最良公差は土０．１ｍｍのオーダーである。
第４図は、対応する番号といくつかの特徴を備えた、第
２図のレンズ系を示す。本発明によれば、素子の主要受
光面は、不透明化した硝子マトリックス２２の表面２６
だけを完全に覆う光吸収金属２４で選択的に被覆してあ
り、マイクロレンズ１６は被覆していない。
２図のレンズ系を示す。本発明によれば、素子の主要受
光面は、不透明化した硝子マトリックス２２の表面２６
だけを完全に覆う光吸収金属２４で選択的に被覆してあ
り、マイクロレンズ１６は被覆していない。
第１図に示すレンズ系の配列では、金属被８２２４が装
置にとって効果的なアパーチャーマスクになることが分
かる。この被覆は、不透明化した部分２２の表面に光が
到達するのを妨げるが、マイクロレンズ１０に向かう光
を妨げることはない。後で説明する、金属被覆を選択的
に行なうための本発明に係わる方法によれば、アパーチ
ャーマスクは、レンズ系ＩＯを通してフォトレジスト材
料を露光する技術により、それ自体で一線に並ぶ。
置にとって効果的なアパーチャーマスクになることが分
かる。この被覆は、不透明化した部分２２の表面に光が
到達するのを妨げるが、マイクロレンズ１０に向かう光
を妨げることはない。後で説明する、金属被覆を選択的
に行なうための本発明に係わる方法によれば、アパーチ
ャーマスクは、レンズ系ＩＯを通してフォトレジスト材
料を露光する技術により、それ自体で一線に並ぶ。
第５図は、マトリックス硝子２２の表面２６上に金属被
覆２４を選択的に施すための方法を段階的に示している
。この４段階方法では、第５図の段階Ａに示すように、
金属、例えばクロムの薄い層を装置の全表面上に、即ち
表面２６およびマイクロレンズ１６の上にスパッタリン
グにより被せる。この層は、フォトレジストを活性化す
るのに十分な光を透過させるための１〜１０％の透過率
を与える。クロムの場合、金属層４２は、４００〜７０
０オングストローム単位の厚さを有していれば良い。
覆２４を選択的に施すための方法を段階的に示している
。この４段階方法では、第５図の段階Ａに示すように、
金属、例えばクロムの薄い層を装置の全表面上に、即ち
表面２６およびマイクロレンズ１６の上にスパッタリン
グにより被せる。この層は、フォトレジストを活性化す
るのに十分な光を透過させるための１〜１０％の透過率
を与える。クロムの場合、金属層４２は、４００〜７０
０オングストローム単位の厚さを有していれば良い。
段階Ｂでは、陽フォトレジスト４４の層を金属層４２の
上に被せる。フォトレジスト層４４は、均一な厚さにす
るために、スピニングにより被せても良い。
上に被せる。フォトレジスト層４４は、均一な厚さにす
るために、スピニングにより被せても良い。
段階Ｃでは、マイクロレンズ１６の後ろ側、つまり平面
側を通してフォトレジストに露光する。矢印で示すよう
に、活性化光が光路２０を通り、マイクロレンズ１６を
経て、金属層４２を通過する。
側を通してフォトレジストに露光する。矢印で示すよう
に、活性化光が光路２０を通り、マイクロレンズ１６を
経て、金属層４２を通過する。
次いで、露光したフォトレジストを溶解する。
これにより、マイクロレンズ上のクロムの被覆を除去す
る。次いで露出した金属を溶解し、マイクロレンズを完
全に露出させる。最後に、露光していないフォトレジス
トを剥して除去すれば良い。
る。次いで露出した金属を溶解し、マイクロレンズを完
全に露出させる。最後に、露光していないフォトレジス
トを剥して除去すれば良い。
これで、段階りに示すような、下にある不透明化した硝
子マトリックス２２にそれ自体一線に並んだ、望ましい
金属膜網、つまりマスクが得られる。
子マトリックス２２にそれ自体一線に並んだ、望ましい
金属膜網、つまりマスクが得られる。
第６図も、結像装置の不透明化した硝子部分２２の表面
上に金属膜網、つまりマスク２４を選択的に施す別の方
法を段階的に示す。段階Ａでは、陰のレジスト層５２を
装置の表面全体に塗布する。この層は、乾燥膜薄層法ま
たは第５図で説明したようにスピニングにより塗布する
。
上に金属膜網、つまりマスク２４を選択的に施す別の方
法を段階的に示す。段階Ａでは、陰のレジスト層５２を
装置の表面全体に塗布する。この層は、乾燥膜薄層法ま
たは第５図で説明したようにスピニングにより塗布する
。
次いでこの陰レジスト層５２に、矢印で示すように、光
路２０とマイクロレンズ１６を通して光を当て、後ろか
ら露光する。硝子２２を覆う露光しなかったレジスト５
４を剥す。これで段階Ｂに示すように、マイクロレンズ
１６を覆う露光したレジスト５Ｂが残る。
路２０とマイクロレンズ１６を通して光を当て、後ろか
ら露光する。硝子２２を覆う露光しなかったレジスト５
４を剥す。これで段階Ｂに示すように、マイクロレンズ
１６を覆う露光したレジスト５Ｂが残る。
こうして硝子２２の表面２８が露出したら、段階Ｃに示
すように、スパッタリングにより表面全体に金属膜５８
を施す。今度は、金属被覆した表面をレジスト溶剤また
は超音波振動にかけ、露光したレジスト５Ｂを除去し、
それによってその上にある金属をマイクロレンズ１６か
ら除去する。こうして段階りに示すように、硝子２２の
マトリックス表面２Ｇを覆う金属網が残る。
すように、スパッタリングにより表面全体に金属膜５８
を施す。今度は、金属被覆した表面をレジスト溶剤また
は超音波振動にかけ、露光したレジスト５Ｂを除去し、
それによってその上にある金属をマイクロレンズ１６か
ら除去する。こうして段階りに示すように、硝子２２の
マトリックス表面２Ｇを覆う金属網が残る。
ここに説明した、’Ｉｎ６図に示す方法を変形して、無
電金属被覆で金属膜５８を施しても良い。その後で、レ
ジストとマイクロレンズ１６を覆う金属を、レジスト溶
剤または超音波振動により除去できる。
電金属被覆で金属膜５８を施しても良い。その後で、レ
ジストとマイクロレンズ１６を覆う金属を、レジスト溶
剤または超音波振動により除去できる。
ただし、金属膜を余り多量に施さないように注意しなけ
ればならない。さもないと、金属をきれいに除去するの
が難しくなることがある。
ればならない。さもないと、金属をきれいに除去するの
が難しくなることがある。
これまで説明した、第５および６図の段階りに数字６０
で示した光学素子は、再生装置やカメラのような光を集
める、結像装置に主に使用される。
で示した光学素子は、再生装置やカメラのような光を集
める、結像装置に主に使用される。
第７〜ｎ図は、例えば液晶表示装置に使用できる、さら
に変形した素子の製造を示す。
に変形した素子の製造を示す。
第７図は、光学素子ＢＯをさらに変形し、素子の対向す
る平面上にそれ自体一線に並んだ金属マスクを与えるた
めの工程を示す。第７図の段階Ａでは、素子ＢＯの第一
の面に、少なくともレンズ表面、および好ましくは金属
マスクの上にも反射防止被覆を施す。これは例えば、酸
化クロム６１のような公知の反射防止被覆の四分の一波
長層で良い。層６１は、スパッタリング、蒸着、または
真空蒸着などの公知の適用方法で被覆できる。さらに用
心として、反射防止膜は、金属マスク２４形成の前後に
施すことができる。
る平面上にそれ自体一線に並んだ金属マスクを与えるた
めの工程を示す。第７図の段階Ａでは、素子ＢＯの第一
の面に、少なくともレンズ表面、および好ましくは金属
マスクの上にも反射防止被覆を施す。これは例えば、酸
化クロム６１のような公知の反射防止被覆の四分の一波
長層で良い。層６１は、スパッタリング、蒸着、または
真空蒸着などの公知の適用方法で被覆できる。さらに用
心として、反射防止膜は、金属マスク２４形成の前後に
施すことができる。
次に、陰レジストの層Ｂ２を素子６０の平面上に施す。
次いで平行光線を、マイクロレンズ１６および透明円筒
２０を通して、円筒２０の表面を覆うレジストだけに当
てる。
２０を通して、円筒２０の表面を覆うレジストだけに当
てる。
マイクロレンズ１６は、第９図に示すように、光を収束
させる傾向があることが分かる。これを防ぎ、円筒２０
の下の全域を使用するために、屈折率が合った油を使っ
て、レンズ１６を覆うと良い。
させる傾向があることが分かる。これを防ぎ、円筒２０
の下の全域を使用するために、屈折率が合った油を使っ
て、レンズ１６を覆うと良い。
段階Ｂでは、露光しなかったフォトレジストをマトリッ
クス表面６４から除去する。次いで、段階Ｃに示すよう
に、金属、例えばクロムの層６Ｂを第二の表面全体に蒸
着またはスパッタリングにより施す。それから光路２０
の下にある露光したレジスト、およびそのレジストの上
にある金属を剥す。
クス表面６４から除去する。次いで、段階Ｃに示すよう
に、金属、例えばクロムの層６Ｂを第二の表面全体に蒸
着またはスパッタリングにより施す。それから光路２０
の下にある露光したレジスト、およびそのレジストの上
にある金属を剥す。
これにより、第７図の段階りに示すように、光路の表面
が透いて、マトリックス２２の表面を覆う金属マスクＢ
８が残る。このマスクは、光路および素子の第一表面上
のマスク２４の両方と位置が適合する。
が透いて、マトリックス２２の表面を覆う金属マスクＢ
８が残る。このマスクは、光路および素子の第一表面上
のマスク２４の両方と位置が適合する。
第８図の段階Ａ−Ｄは、第７図における段階りの二重に
マスクした素子７０をさらに変化させたものである。
マスクした素子７０をさらに変化させたものである。
段階Ａでは、薄い、電気的に絶縁性の、光学的に光を通
す層７２を第二表面全体に施す。これは例えば、スパッ
タリングまたは蒸着により被覆できる薄いシリカの膜で
良い。この膜は、さらに塗布する他の材料からマスクを
絶縁する。特に、導電性材料の膜７４を絶縁膜７２の上
に施す。これは例えば、米国特許節２．５８４．７０９
号（Ｍｏｃｈｅ１）に記載されている、酸化スズをドー
ピングした酸化インジウム（ＩＴＯと呼ばれる）の膜で
良い。次いで陰レジストの層７ＢをＩＴＯ膜の上に塗布
し、レンズ１６および円筒２０を通して露光する。円筒
表面を完全に覆う場合には、屈折率が合った液体をレン
ズ１８と共に使用する。
す層７２を第二表面全体に施す。これは例えば、スパッ
タリングまたは蒸着により被覆できる薄いシリカの膜で
良い。この膜は、さらに塗布する他の材料からマスクを
絶縁する。特に、導電性材料の膜７４を絶縁膜７２の上
に施す。これは例えば、米国特許節２．５８４．７０９
号（Ｍｏｃｈｅ１）に記載されている、酸化スズをドー
ピングした酸化インジウム（ＩＴＯと呼ばれる）の膜で
良い。次いで陰レジストの層７ＢをＩＴＯ膜の上に塗布
し、レンズ１６および円筒２０を通して露光する。円筒
表面を完全に覆う場合には、屈折率が合った液体をレン
ズ１８と共に使用する。
次いで、マトリックス２２の下の部分である露光してい
ないレジストを除去し、段階Ｂに示すように、導電性膜
７４の対応する部分を外に出す。こうして外に出たＩＴ
Ｏ膜の部分を、次に段階Ｃに示すように、例えば化学的
エツチングにより除去する。これにより、段階りに示す
ように、外に出ているレジストの層をその表面から除去
すると、電極として機能し得る、ＩＴＯの円形のパッド
７８が得られる。こうして得られた素子を第８図の段階
りで、８０で示す。
ないレジストを除去し、段階Ｂに示すように、導電性膜
７４の対応する部分を外に出す。こうして外に出たＩＴ
Ｏ膜の部分を、次に段階Ｃに示すように、例えば化学的
エツチングにより除去する。これにより、段階りに示す
ように、外に出ているレジストの層をその表面から除去
すると、電極として機能し得る、ＩＴＯの円形のパッド
７８が得られる。こうして得られた素子を第８図の段階
りで、８０で示す。
第９図は、屈折率を合わせた液体を使用しない場合に生
じる状況を示す。レンズ１６に入る光は、互いに近寄る
線９２で示すように、収束する。その結果、第７図およ
び第８図の工程をこのようにして行なうと、拡大した金
属マスク９４が作られ、導電性のパッド９Ｂは小さくな
る。適当な屈折率を持つ液体を選ぶことによって、光の
収束を加減し、導電性パッドの大きさを調節できること
が分かる。
じる状況を示す。レンズ１６に入る光は、互いに近寄る
線９２で示すように、収束する。その結果、第７図およ
び第８図の工程をこのようにして行なうと、拡大した金
属マスク９４が作られ、導電性のパッド９Ｂは小さくな
る。適当な屈折率を持つ液体を選ぶことによって、光の
収束を加減し、導電性パッドの大きさを調節できること
が分かる。
電気−光学素子８０は、さらに加工して、表示装置、そ
の他の用途に使用できる。第１０図は、素子８０の下側
１０２の平面図である。ここに示すように、各導電性パ
ッド７８と素子８０の縁部１００との間に電気リード部
を備えることができる。 １リード１０４は
、別のマスクを使って、フォトレジスト層７６に露光し
てから、露光していないレジストを除去することにより
、都合よく作製できる。
の他の用途に使用できる。第１０図は、素子８０の下側
１０２の平面図である。ここに示すように、各導電性パ
ッド７８と素子８０の縁部１００との間に電気リード部
を備えることができる。 １リード１０４は
、別のマスクを使って、フォトレジスト層７６に露光し
てから、露光していないレジストを除去することにより
、都合よく作製できる。
このマスクは、リード１０４の形をした開口部だけを持
つ。リード１０４の機能はパッド７８から縁部１０６へ
の電気的な道を付けることで、電気的な接続は半田付け
または他の従来技術により行なう。
つ。リード１０４の機能はパッド７８から縁部１０６へ
の電気的な道を付けることで、電気的な接続は半田付け
または他の従来技術により行なう。
したがって、パッド７８に対する電気的な接続が達成さ
れるのであれば、リード１０４の正確な位置は重要では
ない。
れるのであれば、リード１０４の正確な位置は重要では
ない。
第１１図は、第１Ｏ図の電気−光学素子８０の用途、主
として液晶表示装置１１０を示す。この側面図に示すよ
うに、素子８０は、電極パッド７８を持つ下側表面１０
２が、第二の電気−光学素子１１４の電極を持つ表面１
１２と向き合うように組み立てである。
として液晶表示装置１１０を示す。この側面図に示すよ
うに、素子８０は、電極パッド７８を持つ下側表面１０
２が、第二の電気−光学素子１１４の電極を持つ表面１
１２と向き合うように組み立てである。
素子１１４は、その構造と製造において、素子１００と
同等で良いが、第１１図は、平な外面１２０を持ち、そ
の表面上に金属マスクを持たない簡素化した素子を示す
。
同等で良いが、第１１図は、平な外面１２０を持ち、そ
の表面上に金属マスクを持たない簡素化した素子を示す
。
第１１図に示す素子は、素子＋００と同時に製作するこ
とができる。金属マスクＩＩ［ｆおよび導電性パッド１
１８は、素子１００について説明したのと同じ一連の被
覆と加工工程により、素子１１４の内表面１１２上に作
ることができる。さらに、二つの素子を重ねた配置で製
作することができ、レンズ１Ｇおよび円筒２０を通過す
る光が、二つの素子上にあるフォトレジスト被覆に同時
に露光することができる。このことにより、各素子上の
電極が正確に一線に並ぶという、重要な利点が生れる。
とができる。金属マスクＩＩ［ｆおよび導電性パッド１
１８は、素子１００について説明したのと同じ一連の被
覆と加工工程により、素子１１４の内表面１１２上に作
ることができる。さらに、二つの素子を重ねた配置で製
作することができ、レンズ１Ｇおよび円筒２０を通過す
る光が、二つの素子上にあるフォトレジスト被覆に同時
に露光することができる。このことにより、各素子上の
電極が正確に一線に並ぶという、重要な利点が生れる。
本発明を特定の光収束および電気−光学的用途に関して
説明したが、他の用途も考えられ、製作する素子の正確
な加工方法および本質は、そのような用途の特殊な細部
に合せるために変形できることが分かる。特に、第７〜
９図に関して陰フォトレジストの使用を説明したが、第
６図に関して説明した陽レジストを使用する手順も、望
ましい電気−光学的素子を達成するために、同様に十分
使用できる。
説明したが、他の用途も考えられ、製作する素子の正確
な加工方法および本質は、そのような用途の特殊な細部
に合せるために変形できることが分かる。特に、第７〜
９図に関して陰フォトレジストの使用を説明したが、第
６図に関して説明した陽レジストを使用する手順も、望
ましい電気−光学的素子を達成するために、同様に十分
使用できる。
第１図は、ベルマンらの特許に記載する光学素子の平面
図であり、 第２図は、ベルマンらの特許に記載する単一の凸−凸レ
ンズ系の断面図であり、 第３図は、光の波長に対して光の透過を記入したグラフ
を示し、 第４図は、本発明の変形として、第２図の単一レンズ系
を断面図で示し、 第５図は、本発明に係わる、第４図に変形を製作する方
法を段階的に示し、 第６図は、本発明に係わる、第４図の変形を製作するも
う一つの方法を段階的に示し、第７図は、第５または６
図の光学素子製品の別の変形を製作する方法を段階的に
示し、第８図は、第７図の製品の別の変形を製作する方
法を段階的に示し、 第９図は、第８図の方法を変形して製作した光学素子を
示し、 第１θ図は、第８図の素子に電気的リード部を加えたも
のを示し、 第１１図は、第９および１０図の光学素子製品を具体化
する液晶表示装置を示す。 １０・・・レンズ系 １２．１４・・・対向す
る基底１１ｉ、 １８・・・球状マイクロレンズ２０・
・・硝子円筒２２・・・不透明硝子ｈν・ Ｆｉｇ、 ２ Ｆｉｇ、 ４
図であり、 第２図は、ベルマンらの特許に記載する単一の凸−凸レ
ンズ系の断面図であり、 第３図は、光の波長に対して光の透過を記入したグラフ
を示し、 第４図は、本発明の変形として、第２図の単一レンズ系
を断面図で示し、 第５図は、本発明に係わる、第４図に変形を製作する方
法を段階的に示し、 第６図は、本発明に係わる、第４図の変形を製作するも
う一つの方法を段階的に示し、第７図は、第５または６
図の光学素子製品の別の変形を製作する方法を段階的に
示し、第８図は、第７図の製品の別の変形を製作する方
法を段階的に示し、 第９図は、第８図の方法を変形して製作した光学素子を
示し、 第１θ図は、第８図の素子に電気的リード部を加えたも
のを示し、 第１１図は、第９および１０図の光学素子製品を具体化
する液晶表示装置を示す。 １０・・・レンズ系 １２．１４・・・対向す
る基底１１ｉ、 １８・・・球状マイクロレンズ２０・
・・硝子円筒２２・・・不透明硝子ｈν・ Ｆｉｇ、 ２ Ｆｉｇ、 ４
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）対向する２つの表面、第一の表面に一体化した透明
な凸状光学レンズの列、凸状光学レンズと、対向する第
二の表面との間に延びる透明光路、およびその透明光路
を取り囲む不透明マトリックスを持つ光学素子において
、 一線に並んだ金属マスクが、前記凸状の光学レンズでは
なく、前記第一の表面のマトリックス部分の上に延び、
凸状のレンズとマスクとの間に正確に一線に並んだ境界
を形成し、それによって各レンズを光学的に分離し、光
を選択的に透過させることを特徴とする光学素子。 ２）前記光学素子が感光性の硝子体から成り、マトリッ
クス部分が光核化した不透明性を有することを特徴とす
る請求項１記載の光学素子。 ３）対向する表面の両方がそれと一体化した凸状で、光
収束性の、透明な光学レンズを持ち、各透明光路が対向
する該光学レンズ対の間に延びていることを特徴とする
請求項１記載の光学素子。 ４）凸状レンズが球状のマイクロレンズであることを特
徴とする請求項１記載の光学素子。 ５）金属被覆の厚さが、その被覆がそこに当たる可視光
線を１〜１０％の範囲で透過できるような厚さであるこ
とを特徴とする請求項１記載の光学素子。 ６）被覆金属がクロムであることを特徴とする請求項１
記載の光学素子。 ７）被覆厚さが４００〜７００オングストローム単位の
範囲にあることを特徴とする請求項６記載の光学素子。 ８）少なくとも第一の表面上のレンズの上に反射防止被
覆が施されていることを特徴とする請求項１記載の光学
素子。 ９）反射防止被覆が、酸化クロムの四分の一波長層であ
ることを特徴とする請求項８記載の光学素子。 １０）対向する第二の表面が、 その表面のマトリックス部分を覆うそれ自体一線に並ん
だ金属マスク、 その金属マスクとその表面の透明部分を覆う絶縁膜、お
よび 透明光路の表面上の絶縁膜を覆う、導電性で、光を通す
パッド を有する平面であることを特徴とする請求項１記載の光
学素子。 １１）絶縁膜がシリカであることを特徴とする請求項１
０記載の光学素子。 １２）導電性のパッドが、酸化スズをドーピングした酸
化インジウムから成ることを特徴とする請求項１０記載
の光学素子。 １３）導電性のリードが、各導電性パッドから素子の縁
部まで延びていることを特徴とする請求項１０記載の光
学素子。 １４）第二の絶縁膜が、導電性のパッドおよびリードを
覆っていることを特徴とする請求項１０記載の光学素子
。 １５）導電性パッドを持つ第二の光学素子と間隔を置い
て配置され、二つの素子のパッドが一線に並んで向き合
い、液晶媒体により分離されていることを特徴とする請
求項１０記載の光学素子。 １６）対向する表面、第一の表面に一体化した凸状の、
透明な光学レンズの配列、凸状光学レンズと対向する第
二の表面との間に延びる透明光路、その透明光路を取り
囲む不透明マトリックス、および、レンズではなく、マ
トリックスを覆い、各レンズを光学的に分離し、光を選
択的に透過させる、それ自体一線に並んだ金属マスクを
有する光学素子において、 ａ、第一の表面全体に金属膜とフォトレジストを別々に
塗布し、 ｂ、レンズを覆うフォトレジストを選択的に露光し、 ｃ、そのフォトレジストの一部分を除去し、ｄ、レンズ
を覆う金属膜の一部分を除去し、ｅ、フォトレジストの
残りを除去して表面のマトリックス部分だけを覆う金属
マスクを残す工程から成ることを特徴とする光学素子の
製造方法。 １７）被覆する金属がクロムであることを特徴とする請
求項１６記載の方法。 １８）クロム膜の厚さが４００〜７００オングストロー
ム単位の範囲にあることを特徴とする請求項１７記載の
方法。 １９）金属膜の厚さが、１〜１０％の範囲で光を透過さ
せるような厚さであることを特徴とする請求項１６記載
の方法。 ２０）先ず該表面全体に金属膜を施し、その金属膜の上
に陽フォトレジスト膜を施し、光学素子の第二の表面を
通してその陽フォトレジストを選択的に露光し、そのレ
ジストの露光した部分を除去してその下にある金属を露
出し、該露出した金属を除去し、次いで露光していない
フォトレジストを除去して、光学レンズの回りに形成さ
れた金属マスクを外に出すことを特徴とする請求項１６
記載の方法。 ２１）金属膜の厚さが、フォトレジストを活性化するた
めの光を、１〜１０％の範囲で透過させるような厚さで
あることを特徴とする請求項２０記載の方法。 ２２）先ず、該表面全体に陰フォトレジストを施し、光
学素子の第二の表面を通してその陰フォトレジストを選
択的に露光し、その露光していないレジストを除去し、
光学レンズを覆う露光したフォトレジストを残し、次い
でその表面全体に金属膜を析出させ、露光したレジスト
およびその露光したレジストの上にある金属を同時に除
去し、光学レンズを露出させ、そのレンズの回りに形成
された金属マスクを残すことを特徴とする請求項１６記
載の方法。 ２３）金属膜を真空蒸着により施すことを特徴とする請
求項２２記載の方法。 ２４）該露光したレジストおよびその上にある金属を超
音波処理により除去することを特徴とする請求項２２記
載の方法。 ２５）該露光したレジストおよびその上にある金属をそ
のレジスト用の溶剤で除去することを特徴とする請求項
２２記載の方法。 ２６）金属膜を無電金属被覆により施すことを特徴とす
る請求項２２記載の方法。 ２７）少なくとも第一の表面上のレンズの上に、反射防
止被覆を施す工程をさらに含むことを特徴とする請求項
１６記載の方法。 ２８）その反射防止被覆が、酸化クロムの四分の一波長
層であることを特徴とする請求項２７記載の方法。 ２９）ａ、その光学装置の対向する第二の表面上に金属
膜とフォトレジスト膜を別々に施し、 ｂ、第一の表面上のマスクしていないレンズを通してフ
ォトレジストを選択的に露光し、 ｃ、そのフォトレジストの一部分を除去し、ｄ、第二の
表面の透明な部分から金属を除去し、ｅ、フォトレジス
トの残りを除去して、第二の表面のマトリックス部分だ
けを覆い、第一の表面上のマスクとそれ自体一線に並ぶ
金属マスクを与える工程をさらに含むことを特徴とする
請求項１６記載の方法。 ３０）先ず、対向する第二の表面上に金属膜を施し、そ
の金属膜上に陽フォトレジスト膜を施し、第一の表面の
マスクしていないレンズを通してその陽フォトレジスト
を選択的に露光し、そのレジストの露光した部分を除去
してその下にある金属を露出し、その露出した金属を除
去し、次いで露光していないレジストを除去して、その
表面のマトリックス部分だけを覆う金属マスクを与える
ことを特徴とする請求項２９記載の方法。 ３１）（露光したレジストの）下にある金属を化学的エ
ッチングにより除去することを特徴とする請求項３０記
載の方法。 ３２）先ず対向する第二の表面上に陰フォトレジストを
施し、第一の表面のマスクしていないレンズを通してそ
の陰フォトレジストを選択的に露光し、その露光してい
ないレジストを除去し、その表面全体に金属膜を析出さ
せ、露光したレジストおよびその上にある金属を同時に
除去し、その表面のマトリックス部分だけを覆う金属マ
スクを与えることを特徴とする請求項２９記載の方法。 ３３）該露光したレジストおよびその上にある金属を超
音波処理により除去することを特徴とする請求項３２記
載の方法。 ３４）金属マスクおよび第二の表面の露出した表面の上
に、電気的に絶縁性の、光を通す層を施すことを特徴と
する請求項２９記載の方法。 ３５）絶縁層がシリカ膜であることを特徴とする請求項
３４記載の方法。 ３６）導電性で光を通す材料の層を絶縁膜の上に施し、
フォトレジストの層をその導電性の層の上に施し、第一
の表面上のレンズを通してそのフォトレジストを露光し
、露光していないレジストを除去し、そうして露出した
導電性材料を除去することを特徴とする請求項３４記載
の方法。 ３７）導電性材料が、酸化スズをドーピングした酸化イ
ンジウムであることを特徴とする請求項３６記載の方法
。 ３８）露光していないフォトレジストを除去する前に、
そのフォトレジストを別のマスクを通して露光し、最初
に露光した区域とその表面の縁部との間に、露光した路
を作り、それによってその表面に導電路を与えることを
特徴とする請求項３６記載の方法。 ３９）導電性材料および最初の絶縁膜の露光した部分の
上に絶縁膜を施すことを特徴とする請求項３８記載の方
法。 ４０）第二の光学装置を同じ方法で製作し、導電性パッ
ドと共に、間隔を置き、その間に入れた液晶層と向かい
合う関係で、配置することを特徴とする請求項３６記載
の方法。
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| JP2017167533A (ja) * | 2011-07-19 | 2017-09-21 | ヘプタゴン・マイクロ・オプティクス・プライベート・リミテッドＨｅｐｔａｇｏｎ Ｍｉｃｒｏ Ｏｐｔｉｃｓ Ｐｔｅ． Ｌｔｄ． | 受動光学構成要素の製造方法および受動光学構成要素を備えるデバイス |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4952026A (en) | 1990-08-28 |
| DE3934301A1 (de) | 1990-04-19 |
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