JPH06242303A - Plate-like lens array and its production - Google Patents
Plate-like lens array and its productionInfo
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- JPH06242303A JPH06242303A JP3038493A JP3038493A JPH06242303A JP H06242303 A JPH06242303 A JP H06242303A JP 3038493 A JP3038493 A JP 3038493A JP 3038493 A JP3038493 A JP 3038493A JP H06242303 A JPH06242303 A JP H06242303A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、平板状レンズアレイと
その製造方法に関するものであり、特に液晶パネルの光
利用効率を向上させる目的として使用する平板状レンズ
アレイとその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat lens array and its manufacturing method, and more particularly to a flat lens array used for the purpose of improving the light utilization efficiency of a liquid crystal panel and its manufacturing method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、金属アルコキシドを加水分解し、
同時に起こる縮重合反応によって、ゾルをつくり、さら
に反応を進めてゲル化し、これを比較的低温で加熱して
ガラスをつくる、いわゆるゾルゲル法がある。この方法
を用いて、基板に相当する部分を含めて一体で、多数の
レンズを配列したレンズアレイを成型する方法がある。
（例えば、Proceeding of SPIE Vol.1168,p61-73,198
9）。2. Description of the Related Art Conventionally, a metal alkoxide is hydrolyzed,
There is a so-called sol-gel method in which a sol is produced by a polycondensation reaction that occurs at the same time, the reaction is further advanced to form a gel, and this is heated at a relatively low temperature to produce glass. Using this method, there is a method of molding a lens array in which a large number of lenses are arranged integrally, including a portion corresponding to the substrate.
(For example, Proceeding of SPIE Vol.1168, p61-73,198
9).
【０００３】しかしこの方法では、ゾル状態から縮合の
終了までに、ゲル化反応や脱水縮重合反応における材料
の体積収縮が大きく、縮合の終了時では初期のゾル状態
の約１０〜５０％の体積にまで収縮してしまう。このた
め、基板の平坦度やレンズアレイの累積ピッチを、高精
度に実現することが難しいという問題点があった。In this method, however, the volume shrinkage of the material in the gelation reaction or the dehydration polycondensation reaction is large from the sol state to the end of the condensation, and at the end of the condensation, the volume is about 10 to 50% of the initial sol state. It shrinks to. Therefore, it is difficult to realize the flatness of the substrate and the cumulative pitch of the lens array with high accuracy.
【０００４】一方、ガラス等の透明基板に多数のレンズ
を配列したレンズアレイとしては、ソーダライムガラス
にＴｉ等の耐蝕性保護皮膜（マスク膜）を成膜し、周知
のフォトリソグラフィ技術を用いて、円形あるいは直線
スリット状の開口を設け、これを溶融塩に浸漬して開口
部からイオン交換を行う方法により、略半球状あるいは
略円柱状の屈折率分布を形成する、いわゆる平板マイク
ロレンズアレイがあった。On the other hand, as a lens array in which a large number of lenses are arranged on a transparent substrate such as glass, a corrosion-resistant protective film (mask film) such as Ti is formed on soda lime glass and a well-known photolithography technique is used. By providing a circular or linear slit-shaped opening and immersing it in a molten salt to perform ion exchange from the opening, a so-called flat microlens array that forms a substantially hemispherical or substantially cylindrical refractive index distribution is provided. there were.
【０００５】上記イオン交換法では、基板ガラスにアル
カリイオンを含むことが必須である。このようなアルカ
リ含有ガラス（例えばソーダライムガラス）を用いてレ
ンズアレイを構成し、これを液晶パネルに適用した場
合、液晶表示素子のセル基板である石英などに対して、
熱膨張係数の差を生じる。例えば、石英ガラスの熱膨張
係数は、６×１０-7／℃であり、ソーダライムガラスの
それは、８０×１０-7／℃である。このことから、温度
が変化した場合に、両ガラスの間で歪が発生し、明るさ
にムラが生じたりするなどの問題点があった。In the above ion exchange method, it is essential that the substrate glass contains alkali ions. When such a glass containing alkali (for example, soda lime glass) is used to form a lens array and the lens array is applied to a liquid crystal panel, quartz is used as a cell substrate of a liquid crystal display element.
A difference in thermal expansion coefficient occurs. For example, the coefficient of thermal expansion of quartz glass is 6 × 10 −7 / ° C. and that of soda lime glass is 80 × 10 −7 / ° C. For this reason, there is a problem that when the temperature changes, distortion occurs between the two glasses, resulting in uneven brightness.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、ゾル
ゲル法の体積収縮の問題を少なくし、また基板ガラスを
アルカリ含有ガラスに制限されることなく、高精度の多
数のレンズを配列したレンズアレイを作製することを目
的とする。Therefore, the present invention reduces the problem of volume contraction in the sol-gel method, and is not limited to alkali-containing glass as the substrate glass, and a lens array in which a large number of highly accurate lenses are arranged is arranged. The purpose is to produce.
【０００７】[0007]
【問題点を解決するための手段】本発明では、ガラス基
板の表面上に、ゾルゲルガラス材料にて、配列した略球
面状または略円柱状の凸部または凹部のアレイを形成し
た平板状レンズアレイを作製することで、上記問題点を
解決した。SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, a flat lens array in which an array of substantially spherical or substantially columnar convex portions or concave portions arranged by a sol-gel glass material is formed on the surface of a glass substrate. By solving the above problem, the above problems were solved.
【０００８】また、次の各工程からなる平板状レンズア
レイの製造方法で、該レンズアレイを作製する。 （イ）ガラス基板の表面上に、ゾルゲルガラス材料から
なるゲル薄膜を形成する工程。 （ロ）上記薄膜に対して、成型型を押しつけて薄膜を変
形させてことによって、配列した略球面状または略円柱
状の凸部または凹部のアレイを形成する工程。 （ハ）上記アレイを形成した薄膜を焼成する工程。Further, the lens array is manufactured by the method of manufacturing a flat lens array including the following steps. (A) A step of forming a gel thin film made of a sol-gel glass material on the surface of the glass substrate. (B) A step of forming an array of arranged substantially spherical or columnar convexes or concaves by pressing a molding die against the thin film to deform the thin film. (C) A step of firing the thin film on which the array is formed.
【０００９】さらに、上記の（イ）から（ハ）までの工
程を、順次異なる成形型を使用して複数回繰り返し、配
列した略球面状または略円柱状の凸部または凹部のアレ
イを重畳形成して平板状レンズアレイを製作する。Further, the above steps (a) to (c) are repeated a plurality of times using different molding dies in sequence to form an array of arrayed substantially spherical or columnar projections or recesses. Then, a flat lens array is manufactured.
【００１０】またさらに、次の各工程から平板状レンズ
アレイを作製する。 （イ）型面を上向きにして成形型を固定する工程。 （ロ）成形型にゾルゲル溶液を滴下して、その表面を被
覆する工程。 （ハ）このゾルゲル溶液をゲル化させ、レンズアレイ形
状を形成する工程。 （ニ）このレンズアレイの形成されたゲル膜の上に、ガ
ラス基板を押し当ててガラス基板に付着させる工程。 （ホ）ガラス基板に付着したレンズアレイを、成形型か
ら剥離する工程。 （ヘ）このレンズアレイを焼成する工程。Further, a flat lens array is manufactured by the following steps. (A) A step of fixing the mold with the mold surface facing upward. (B) A step of dropping the sol-gel solution on the mold to coat the surface thereof. (C) A step of gelling this sol-gel solution to form a lens array shape. (D) A step of pressing a glass substrate onto the gel film on which the lens array is formed so as to adhere the glass substrate. (E) A step of peeling the lens array attached to the glass substrate from the molding die. (F) A step of firing this lens array.
【００１１】さて、上記ゾルゲル材料の出発原料である
金属アルコキシドとしては、メチルトリエトキシシラ
ン，テトラエトキシシラン，フェニルトリエトキシシラ
ン，チタニウムテトラブトキシド，ジルコニウムテトラ
ブトキシドなどの材料が使用できる。また、それらの混
合したものも、ゾルゲル材料として使用可能である。Materials such as methyltriethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltriethoxysilane, titanium tetrabutoxide, and zirconium tetrabutoxide can be used as the metal alkoxide which is the starting material for the sol-gel material. Also, a mixture thereof can be used as the sol-gel material.
【００１２】本発明では、ゾルゲル材料をゾル状態から
一度ゲル化し、体積収縮が大部分終了してから成形型に
よってレンズを成形するので、上述した従来技術の体積
収縮による基板の平坦度やレンズアレイの累積ピッチの
精度の問題を、軽減することができる。In the present invention, since the sol-gel material is once gelled from the sol state and the volume shrinkage is largely completed, the lens is molded by the molding die. It is possible to reduce the problem of the accumulative pitch accuracy.
【００１３】本発明で使用するガラス基板は、石英ガラ
ス，無アルカリガラス，ソーダライムガラスなどであ
る。本発明の平板状レンズアレイを液晶表示素子に適用
する場合には、そのセル基板であるガラス基板に応じ
て、ガラス基板を選定すればよい。The glass substrate used in the present invention is quartz glass, non-alkali glass, soda lime glass, or the like. When the flat lens array of the present invention is applied to a liquid crystal display element, the glass substrate may be selected according to the glass substrate that is the cell substrate.
【００１４】例えば、ポリシリコンのＴＦＴ液晶ディス
プレイ（ＬＣＤ）が、基板として石英ガラスを使用する
場合には、本発明の平板状レンズアレイも石英ガラス基
板を使用することで、両ガラス基板間の歪の問題を解決
することができる。また、アモルファスシリコンＴＦＴ
のＬＣＤが、基板としてコーニング社７０５９ガラス等
の低膨張無アルカリガラスを使用する場合には、これと
同等の熱膨張係数を有するガラス基板を用いることがで
きる。さらに、単純マトリクスＬＣＤが基板としてソー
ダライムガラスを使用する場合には、ソーダライムガラ
ス基板を用いて、平板状レンズを作製することができ
る。For example, when a TFT liquid crystal display (LCD) made of polysilicon uses quartz glass as a substrate, the flat lens array of the present invention also uses the quartz glass substrate, so that the distortion between both glass substrates can be prevented. Can solve the problem. Also, amorphous silicon TFT
When the LCD of (1) uses low expansion non-alkali glass such as Corning 7059 glass as a substrate, a glass substrate having a thermal expansion coefficient equivalent to this can be used. Further, when the simple matrix LCD uses soda lime glass as a substrate, a soda lime glass substrate can be used to produce a flat lens.
【００１５】上述した成形型の製作方法としては、別の
ガラス基板上に精密エッチング法により、目的の形状の
凹型を形成する。これを種型として、無電解および電解
めっき法で凸型の金属母型を作製できる。As a method of manufacturing the above-mentioned mold, a concave mold having a desired shape is formed on another glass substrate by a precision etching method. Using this as a seed mold, a convex metal matrix can be produced by electroless and electrolytic plating methods.
【００１６】また、上記の目的の形状の凹型を母型とし
て、上記めっき法で凸型の金属種型を作製し、さらにこ
の種型に上記めっき法で、凹型の金属母型を作製でき
る。これら、凸型あるいは凹型の母型を、成形型として
用いることができる。なお、上記のめっき法では、ニッ
ケルなどの金属が用いられる。It is also possible to manufacture a convex metal seed mold by the above-mentioned plating method using the recessed mold of the above-mentioned desired shape as a master mold, and then to manufacture a concave metal master mold on this seed mold by the above-mentioned plating method. These convex or concave mother dies can be used as molding dies. A metal such as nickel is used in the above plating method.
【００１７】他方、上記の方法で作製した種型を用い
て、紫外線硬化性樹脂で２Ｐ成型法により樹脂製母型を
作製し、これを成形型として用いることも可能である。On the other hand, it is also possible to use the seed mold manufactured by the above method to manufacture a resin mother mold by a 2P molding method using an ultraviolet curable resin, and use this as a molding mold.
【００１８】なお本発明では、上述のようにゾルゲル材
料をゾル状態から一度ゲル化し、体積収縮が大部分終了
してから成形する。このため、体積収縮についてはあま
り考慮しなくてもよいので、成形型の寸法は仕上がり寸
法と同じで、実用上問題はない。In the present invention, as described above, the sol-gel material is once gelled from the sol state and molded after the volume contraction is largely completed. Therefore, the volume shrinkage need not be considered so much, so that the size of the mold is the same as the finished size, and there is no practical problem.
【００１９】上記エッチング法により作製したガラス凹
型は、滑らかな表面状態を有しており、成形型の表面状
態は、これを反映しているので、良好である。The concave glass mold produced by the above-described etching method has a smooth surface condition, and the surface condition of the molding die reflects this, which is favorable.
【００２０】成形型の型の形状は、精密エッチングのパ
ターンやエッチング条件を変化することにより、任意の
ものを作製することが可能である。たとえば、曲率半径
が約１０〜数百μｍの球面状や円柱状のアレイを作製す
ることができる。As for the shape of the mold, any shape can be produced by changing the precision etching pattern or etching conditions. For example, a spherical or columnar array having a radius of curvature of about 10 to several hundreds of μm can be manufactured.
【００２１】[0021]
【作用】本発明によれば、ガラス基板上の上記ゲル薄膜
を変形させてレンズを形成したので、膜面方向の体積収
縮が基板により規制できる。また、膜自身の厚みが薄い
ため、厚み方向の体積収縮も小さくすることができる。According to the present invention, since the gel thin film on the glass substrate is deformed to form the lens, the volume contraction in the film surface direction can be regulated by the substrate. Further, since the film itself is thin, the volume shrinkage in the thickness direction can be reduced.
【００２２】また、必ずしもアルカリ含有ガラスを基板
として用いる必要がなく、目的に応じた熱膨張係数を持
つガラスを基板として用い、平板状レンズアレイを作製
できる。Further, it is not always necessary to use the alkali-containing glass as the substrate, and it is possible to manufacture the flat lens array by using the glass having the thermal expansion coefficient according to the purpose as the substrate.
【００２３】[0023]
実施例１ 図２に基づき説明する。メチルトリエトキシシランとエ
タノールおよび水を、それぞれモル濃度比で、およそ
１：１：４で混合し、これに触媒として塩酸を少量（例
えば、０．０１モル）加えて、室温にて約３０分間攪拌
してゾル状の溶液を調合した。Example 1 will be described with reference to FIG. Methyltriethoxysilane, ethanol and water were mixed at a molar concentration ratio of about 1: 1: 4, and a small amount of hydrochloric acid as a catalyst (for example, 0.01 mol) was added thereto, and the mixture was allowed to stand at room temperature for about 30 minutes. A sol-like solution was prepared by stirring.
【００２４】上記溶液を、１０ｃｍ角，１．１ｍｍ厚の
石英基板１０に、ディッピング法により塗布し、このゾ
ル状膜を数分放置してゲル化させ、およそ１０μｍ厚の
ゲル膜１１を作製した（図２−ａ）。そして上述した方
法で作製したＮｉ製の成形型１２をこのゲル膜１１に接
合し、約３０ｇ／ｃｍ2 の圧力で押圧しながら約１２０
℃で約１５分間加熱し、ゲル膜を変形してレンズを成型
した（図２−ｂ）。その後、成形型１２を基板から離
し、さらに約３５０℃で約１５分間焼成することによ
り、凸型の平板状レンズアレイ１３が作製された（図２
−ｃ）。以上の処理により、上記ゾル状溶液はシリカガ
ラスとなる。The above solution was applied on a 10 cm square, 1.1 mm thick quartz substrate 10 by a dipping method, and this sol-like film was left to gel for a few minutes to form a gel film 11 having a thickness of about 10 μm. (Fig. 2-a). Then, the Ni mold 12 produced by the above-mentioned method is bonded to the gel film 11 and pressed at a pressure of about 30 g / cm 2 for about 120
The gel film was deformed by heating at 15 ° C for about 15 minutes to mold a lens (Fig. 2-b). After that, the molding die 12 is separated from the substrate and further baked at about 350 ° C. for about 15 minutes, whereby the convex flat lens array 13 is manufactured (FIG. 2).
-C). By the above treatment, the sol solution becomes silica glass.
【００２５】得られた凸型の平板状レンズアレイ１３
は、基板ガラスである石英ガラスとほぼ同等の組成とな
り、熱膨張係数もほぼ等しい。また、これの屈折率は、
１．４２であり、正のパワーを持つレンズとして作用す
る。さらに、凸型の平板状レンズアレイ１３の表面は、
優れた成形型の表面状態をそのまま転写しており、滑ら
かな状態を有している。The obtained convex flat lens array 13
Has a composition almost equal to that of quartz glass, which is the substrate glass, and has a coefficient of thermal expansion substantially the same. Also, its refractive index is
It is 1.42 and acts as a lens having a positive power. Furthermore, the surface of the convex flat lens array 13 is
The surface condition of the excellent mold is transferred as it is, and it has a smooth condition.
【００２６】以上の工程により、石英基板上に平板状レ
ンズアレイ自身を低膨張のシリカガラス材料で作製する
ことが可能となった。Through the above steps, the flat lens array itself can be made of the low expansion silica glass material on the quartz substrate.
【００２７】本発明で得られる平板状レンズアレイは、
成形型１２の曲率半径を上記のように自由に変化させる
ことができ、さらに適当な屈折率となるようにゾルゲル
の出発物質を選択することにより、用途に合わせた焦点
距離およびＮＡ値となるレンズが作製可能である。The flat lens array obtained by the present invention is
The radius of curvature of the mold 12 can be freely changed as described above, and by selecting the sol-gel starting material so as to have an appropriate refractive index, a lens having a focal length and an NA value suitable for the application can be obtained. Can be produced.
【００２８】また、レンズアレイの焦点面を、レンズの
反対側の基板表面近傍に位置させると、液晶パネルの照
度を上げる用途に適用できる。If the focal plane of the lens array is located near the surface of the substrate on the opposite side of the lens, it can be applied to increase the illuminance of the liquid crystal panel.
【００２９】なお上記実施例では、シラン化合物として
メチルトリエトキシシランのみを用いたが、メチルトリ
エトキシシランとテトラエトキシシランの略等量混合液
を、その代わりに用いることもできる。Although only methyltriethoxysilane was used as the silane compound in the above examples, a liquid mixture of approximately equal amounts of methyltriethoxysilane and tetraethoxysilane can be used instead.
【００３０】実施例２ 図３に基づき説明する。実施例１と同じ溶液を、１０ｃ
ｍ角の石英基板１０にディッピング法により塗布し、こ
のゾル状膜を数分放置してゲル化させ、およそ１０μｍ
厚の１層目のゲル薄膜２１を作製した（図３−ａ）。そ
して、上述した方法で作製したＮｉ製で１０μｍの曲率
半径を持つ１番目の成形型２２をこのゲル膜２１に接合
し、約３０ｇ／ｃｍ2 の圧力で押圧しながら約１２０℃
で約１５分間加熱し、ゲル膜を変形してレンズを成型し
た（図３−ｂ）。その後、１番目の成形型２２を基板か
ら離し、さらに約３５０℃で約１５分間焼成することに
より、高さ約１０μｍの半球状の凸部アレイを有する１
番目の凸型の平板状レンズアレイ２３が作製された（図
３−ｃ）。Embodiment 2 An explanation will be given based on FIG. The same solution as in Example 1 was added to 10c
It is applied to the m-square quartz substrate 10 by the dipping method, and this sol-like film is left to stand for several minutes to be gelled.
A thick gel thin film 21 of the first layer was produced (FIG. 3-a). Then, the first mold 22 made of Ni and manufactured by the above-described method and having a radius of curvature of 10 μm is bonded to the gel film 21, and pressed at a pressure of about 30 g / cm 2 to about 120 ° C.
At about 15 minutes, the gel film was deformed to mold the lens (Fig. 3-b). After that, the first molding die 22 is separated from the substrate and further baked at about 350 ° C. for about 15 minutes to form a hemispherical convex array having a height of about 10 μm.
A th convex convex lens array 23 was prepared (FIG. 3-c).
【００３１】次に同じ工程を繰り返して、２層目のゲル
薄膜２４を作製し、２０μｍの曲率半径を持つ２番目の
成形型２５で押圧成型し、さらに焼成して２番目の凸型
の平板状レンズアレイ２６が作製される（図３−ｄ〜
ｆ）。さらに同様に、３０μｍの曲率半径を持つ３番目
の成形型２８で、３層目の凸型の平板状レンズアレイ２
９が作製される（図３−ｇ〜ｉ）。Next, the same process is repeated to form a second gel thin film 24, which is press-molded by a second molding die 25 having a radius of curvature of 20 μm, and further fired to form a second convex flat plate. The lens array 26 is manufactured (FIGS. 3D to 3D).
f). Further, similarly, a third mold 28 having a radius of curvature of 30 μm is used to form a convex flat plate lens array 2 of the third layer.
9 is produced (Fig. 3-g-i).
【００３２】一般的に、ｎ層目のゲル薄膜には、それに
対応する曲率半径を持ったｎ番目の成形型が用いるとよ
い。Generally, for the gel thin film of the nth layer, it is preferable to use the nth mold having a radius of curvature corresponding thereto.
【００３３】得られた凸型ゲル膜は基板である石英ガラ
スとほぼ同等の組成となり熱膨張係数もほぼ等しい。ま
た屈折率１．４６を有し、正のパワーをもつレンズとし
て作用する。The obtained convex gel film has almost the same composition as that of the quartz glass which is the substrate, and the thermal expansion coefficient is also substantially the same. Further, it has a refractive index of 1.46 and acts as a lens having a positive power.
【００３４】上述の例では、計３層を積層した場合につ
いて説明したが、目的とするレンズの大きさによって、
それに必要な回数を繰り返して、レンズアレイを作製す
ることができる。その回数については、５ないし６回ま
でが好ましい。In the above example, the case where a total of three layers are laminated has been described, but depending on the size of the objective lens,
The lens array can be manufactured by repeating the required number of times. The number of times is preferably 5 to 6 times.
【００３５】上述の例では、同一のゾルゲル材料を用い
たが、１層目からｎ層目まで膜をそれぞれ異なる組成の
ゾルゲル材料を用いて屈折率を変化させることも可能で
ある。In the above example, the same sol-gel material was used, but it is also possible to change the refractive index of the films from the first layer to the n-th layer by using sol-gel materials having different compositions.
【００３６】このほか、この実施例の方法では、１０μ
ｍ程度までの比較的薄い膜厚のソルゲル膜を成型し焼成
を繰り返すので、数十μｍの厚膜ではクラックの入るよ
うな高温度でも焼成可能である。このため、より緻密に
焼成することができ、屈折率の大きなレンズや耐候性に
優れた平板状レンズアレイを得ることができる。In addition, in the method of this embodiment, 10 μ
Since a sol-gel film having a relatively thin film thickness of up to about m is formed and baking is repeated, a film having a thickness of several tens of μm can be baked even at a high temperature at which cracks are generated. Therefore, it is possible to obtain a lens having a large refractive index and a flat lens array having excellent weather resistance, which can be fired more densely.
【００３７】例えば、１層目からｎ層目までの焼成温度
を少しずつ変化させて、焼成温度の違いによる材料の密
度差を利用して屈折率を変化させることもできる。以上
の方法により、屈折率分布型を持つ平板状レンズアレイ
を作製することも可能である。これにより、低収差化も
望める。For example, it is possible to gradually change the firing temperature from the first layer to the n-th layer and change the refractive index by utilizing the difference in material density due to the difference in firing temperature. By the above method, it is possible to manufacture a flat lens array having a refractive index distribution type. As a result, low aberration can be expected.
【００３８】また同様に、数十μｍの厚膜を高温焼成し
た場合では、クラック等の欠陥が発生して使用できなか
った組成を持つゾルゲル材料も使用可能となり、平板状
レンズアレイ作製の為の材料選択の幅が広くなる。Similarly, when a thick film having a thickness of several tens of μm is fired at a high temperature, a sol-gel material having a composition that cannot be used due to defects such as cracks can be used, and a flat lens array can be manufactured. Wider choice of materials.
【００３９】以上の工程により、石英基板上に平板状レ
ンズアレイ自身を低膨張のシリカガラス材料で作製する
ことが可能となった。Through the above steps, it becomes possible to manufacture the flat lens array itself on the quartz substrate with the low expansion silica glass material.
【００４０】実施例３ 図４に基づいて説明する。実施例１と同じ溶液を用意す
る。成形型面を上向きに固定して（図４−ａ）、その上
に上記溶液を滴下して、成形型表面の凹部または凸部と
凸部の間を埋める。その後数分放置して、このゾル状膜
をゲル化させ、レンズの形状を作る（図４−ｂ）。これ
に、石英基板を約３０ｇ／ｃｍ2 の圧力で押しつけて、
レンズアレイを形成した膜を石英基板に付着させる（図
４−ｃ）。Example 3 will be described with reference to FIG. The same solution as in Example 1 is prepared. The surface of the molding die is fixed upward (FIG. 4-a), and the solution is dropped on the surface of the molding die to fill the space between the concave portions or the convex portions between the convex portions. Then, it is left for several minutes to gel the sol-like film to form a lens shape (Fig. 4-b). A quartz substrate is pressed against this with a pressure of about 30 g / cm 2 ,
The film on which the lens array is formed is attached to a quartz substrate (Fig. 4-c).
【００４１】レンズアレイが石英基板に、充分に付着し
たところで、成形型から剥離する。その後、この基板
を、約１２０℃で約１５分間加熱して焼成する（図４−
ｄ）。When the lens array is sufficiently attached to the quartz substrate, it is peeled off from the mold. Then, the substrate is heated and baked at about 120 ° C. for about 15 minutes (FIG.
d).
【００４２】得られた凸型あるいは凹型レンズアレイ
は、基板である石英ガラスとほぼ同等の組成となり、熱
膨張係数もほぼ等しい。また屈折率１．４６を有し、レ
ンズとして作用する。The obtained convex or concave lens array has almost the same composition as that of the quartz glass which is the substrate, and the thermal expansion coefficient is also substantially the same. It also has a refractive index of 1.46 and acts as a lens.
【００４３】以上の工程により、石英基板上に平板状レ
ンズアレイ自身を低膨張のシリカガラス材料で作製する
ことが可能となった。Through the above steps, it becomes possible to manufacture the flat lens array itself on the quartz substrate with the low expansion silica glass material.
【００４４】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、ガラス基板上の上記ゲ
ル薄膜を変形させてレンズを形成したので、膜面方向の
体積収縮が基板により規制できるので、レンズアレイの
累積ピッチを高精度に実現することができる。また、膜
自身の厚みが薄いため、厚み方向の体積収縮も小さくな
り、基板の平坦度も良好となる。According to the present invention, since the lens is formed by deforming the gel thin film on the glass substrate, the volume contraction in the film surface direction can be regulated by the substrate, so that the cumulative pitch of the lens array can be accurately adjusted. Can be realized. Further, since the film itself is thin, the volume shrinkage in the thickness direction is small, and the flatness of the substrate is good.
【００４５】本発明により、液晶セル基板と同一あるい
は同等の熱膨張係数のガラスを基板として用いて、平板
状レンズアレイを作製することができるので、熱膨張係
数の差から生じるムラなどの問題を解消することができ
る。According to the present invention, a flat lens array can be manufactured by using glass having the same or the same coefficient of thermal expansion as that of the liquid crystal cell substrate as a substrate, so that problems such as unevenness caused by the difference in coefficient of thermal expansion can be solved. It can be resolved.
【００４６】これを用いて高精度，高精細のプロジェク
ションテレビ（ＨＤＴＶ）などの液晶の開口効率の向上
が可能となる。さらに、この平板状レンズアレイを液晶
セル基板として使用することが可能となり、低コスト
化，軽量化が可能となる。このような平板状レンズアレ
イは取扱も容易であり、高い信頼性を確保できる。By using this, it is possible to improve the aperture efficiency of liquid crystal in a high-precision and high-definition projection television (HDTV) or the like. Furthermore, this flat lens array can be used as a liquid crystal cell substrate, and cost reduction and weight reduction can be achieved. Such a flat lens array is easy to handle and can ensure high reliability.
【図１】本発明により作製される平板状レンズアレイの
断面図FIG. 1 is a sectional view of a flat lens array manufactured according to the present invention.
【図２】実施例１の平板状レンズアレイの製造方法を段
階的に示す断面図2A to 2C are sectional views showing stepwise a method of manufacturing the flat lens array of Example 1. FIG.
【図３】実施例２の平板状レンズアレイの製造方法を段
階的に示す断面図3A to 3C are cross-sectional views showing stepwise a method of manufacturing a flat lens array of Example 2.
【図４】実施例３の平板状レンズアレイの製造方法を段
階的に示す断面図4A to 4C are cross-sectional views showing stepwise a method for manufacturing a flat lens array of Example 3.
【図５】凸型レンズアレイの集光状態を示す図FIG. 5 is a diagram showing a light collecting state of a convex lens array.
【符号の説明】 １０ 石英基板 １１ ゲル膜 １２ 成形型 １３ 凸型レンズアレイ ２１ １層目のゲル膜 ２２ １番目用成形型 ２３ １層目の凸型レンズアレイ ２４ ２層目のゲル膜 ２５ ２番目用成形型 ２６ ２層目の凸型レンズアレイ ２７ ３層目のゲル膜 ２８ ３層目用成形型 ２９ ３層目の凸型レンズアレイ １００ 凸型レンズにより屈折して集光する光線[Explanation of Codes] 10 Quartz Substrate 11 Gel Film 12 Mold 13 Convex Lens Array 21 1st Layer Gel Film 22 1st Mold 23 23 1st Convex Lens Array 24 2nd Gel Film 25 2 Mold for second 26 Convex lens array for second layer 27 Gel film for third layer 28 Mold for third layer 29 Convex lens array for third layer 100 Light beam refracted and condensed by convex lens
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸本 隆 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 池田 浩司 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 楠田 幸久 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 佐藤 昭光 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Takashi Kishimoto, 3-5-11 Doshomachi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Nippon Sheet Glass Co., Ltd. (72) Koji Ikeda 3-chome, Doshomachi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 5-11 In Nippon Sheet Glass Co., Ltd. (72) Inventor Yukisa Kusunoda 3-5-11 Doshumachi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture In Japan Sheet Glass Co., Ltd. (72) Inami Shoko Sato, Dojo-cho, Chuo-ku, Osaka City, Osaka 3-5-11 Nippon Sheet Glass Co., Ltd.
Claims (4)
材料にて、配列した略球面状または略円柱状の凸部また
は凹部のアレイを形成したことを特徴とする平板状レン
ズアレイ。1. A flat lens array, wherein an array of arrayed substantially spherical or columnar projections or recesses is formed of a sol-gel glass material on the surface of a glass substrate.
の製造方法。 （イ）ガラス基板の表面上に、ゾルゲルガラス材料から
なるゲル薄膜を形成する工程。 （ロ）上記薄膜に対して、成形型を押しつけて薄膜を変
形させてことによって、配列した略球面状または略円柱
状の凸部または凹部のアレイを形成する工程。 （ハ）上記アレイを形成した薄膜を焼成する工程。2. A method of manufacturing a flat lens array, which comprises the following steps. (A) A step of forming a gel thin film made of a sol-gel glass material on the surface of the glass substrate. (B) A step of forming an array of arranged substantially spherical or columnar convex portions or concave portions by pressing a molding die against the thin film to deform the thin film. (C) A step of firing the thin film on which the array is formed.
を、順次異なる成形型を使用して複数回繰り返し、配列
した略球面状または略円柱状の凸部または凹部のアレイ
を重畳形成する平板状レンズアレイの製造方法。3. The steps of (a) to (c) of claim 1 are repeated a plurality of times using different forming dies in sequence to form an array of substantially spherical or columnar projections or recesses. A method of manufacturing a flat plate lens array to be formed in an overlapping manner.
の製造方法。 （イ）型面を上向きにして成形型を固定する工程。 （ロ）成形型にゾルゲル溶液を滴下して、その表面を被
覆する工程。 （ハ）このゾルゲル溶液をゲル化させ、レンズアレイ形
状を形成する工程。 （ニ）このレンズアレイの形成されたゲル膜の上に、ガ
ラス基板を押し当ててガラス基板に付着させる工程。 （ホ）ガラス基板に付着したレンズアレイを、成形型か
ら剥離する工程。 （ヘ）このレンズアレイを焼成する工程。4. A method of manufacturing a flat lens array comprising the following steps. (A) A step of fixing the mold with the mold surface facing upward. (B) A step of dropping the sol-gel solution on the mold to coat the surface thereof. (C) A step of gelling this sol-gel solution to form a lens array shape. (D) A step of pressing a glass substrate onto the gel film on which the lens array is formed so as to adhere the glass substrate. (E) A step of peeling the lens array attached to the glass substrate from the molding die. (F) A step of firing this lens array.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3038493A JPH06242303A (en) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | Plate-like lens array and its production |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06242303A true JPH06242303A (en) | 1994-09-02 |
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ID=12302403
Family Applications (1)
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| JP3038493A Pending JPH06242303A (en) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | Plate-like lens array and its production |
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| JP (1) | JPH06242303A (en) |
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- 1993-02-19 JP JP3038493A patent/JPH06242303A/en active Pending
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