DE60318905T2 - Optisches Element - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mikrolinsenstruktur, deren Plazierung, Gestalt und Größe gut gesteuert sind
  • Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen eines Optikteils, beispielsweise einer Linse, wird ein Tröpfchen eines flüssigen Materials auf ein Substrat ausgespritzt und dann gehärtet. Bei diesem Verfahren ist es jedoch schwierig, ein Optikteil zu erhalten, dessen Brennweite richtig eingestellt ist, denn die Gestalt des sich bildenden Optikteils ist durch den Kontaktwinkel zwischen dem Tröpfchen und dem Substrat eingegrenzt.
  • Es gibt auch Verfahren, um beispielsweise ein Optikteil in gewünschter Gestalt zu schaffen, indem die Netzbarkeit der Substratoberfläche eingestellt wird (zum Beispiel JP-A-2-165932 und JP-A-2000-280367 ).
  • Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist bekannt aus der Veröffentlichung von HAYES D. J. et al. "Ink-jet printing in the manufacture of electronics, photonics, and displays", Nanoscale Optics and Applications, Seattle, WA, USA, 8. bis 9. Juli 2002, Band 4809, Seiten 94–99, XP002269974. Bei dieser Vorveröffentlichung bestimmt der Durchmesser des Basisteils den Durchmesser des darauf geschaffenen Optikteils.
  • Diese Verfahren eignen sich aber nicht zur strengen Steuerung der Gestalt, Größe und Plazierung des Optikteils.
  • Die Druckschrift US 5,846,691 A und US 2002/0094419 A1 offenbaren jeweils eine Mikrolinsenstruktur gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Mikrolinsenstruktur zu schaffen, deren Plazierung, Gestalt und Größe gut gesteuert sind, und ein Verfahren bereitzustellen, um eine solche Mikrolinsenstruktur herzustellen.
  • Dieses Ziel wird mit einer Mikrolinsenstruktur gemäß Anspruch 1 erreicht. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Durch Einbetten des Umfangs des Optikteils unter Verwendung eines Dichtungsmaterials kann das Optikteil zuverlässig an der Oberseite des Basisteils befestigt werden.
  • 1. Mikrolinsenstruktur
  • Die Mikrolinsenstruktur der vorliegenden Erfindung weist einen Basisteil, der auf einem Substrat angeordnet ist, sowie einen auf der Oberseite des Basisteils angeordneten Optikteil auf.
  • Hier bezieht sich "Substrat" auf ein Objekt, das eine Oberfläche hat, auf der der Basisteil gebildet werden kann. Die Oberfläche kann eben oder gekrümmt sein, solange darauf ein Basisteil ausgebildet werden kann. Sofern es also eine solche Oberfläche hat, ist die Gestalt des Substrats selbst nicht spezifisch vorgeschrieben. Außerdem kann der Basisteil auch so geschaffen werden, daß er mit dem Substrat integriert ist.
  • Auch "Basisteil" bezieht sich auf einen Teil, der eine Oberseite hat, auf der der Optikteil gebildet werden kann. Und "Oberseite des Basisteils" bezieht sich auf die Oberfläche, auf der der Optikteil geschaffen wird. Die Oberseite des Basisteils kann eben oder gekrümmt sein, solange der Optikteil darauf ausgebildet werden kann. Zusätzlich bezieht sich "Optikteil" auch auf ein Glied, welches eine Funktion hat, die den Charakter oder die Ausbreitungsrichtung von Licht ändert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es durch das Steuern der Gestalt, Größe und sonstiger Eigenschaften der Oberseite des Basisteils unter Anwendung der vorstehend genannten Konfiguration möglich, eine Mikrolinsenstruktur zu erhalten, welches einen Optikteil umfaßt, dessen Plazierung, Gestalt und Größe gut gesteuert sind. Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels.
  • Die Mikrolinsenstruktur der vorliegenden Erfindung kann in irgendeiner der nachfolgend unter (1) bis 10) beschriebenen Formen vorliegen.
    • (1) Der Basisteil kann aus einem Material bestehen, welches Licht einer vorgeschriebenen Wellenlänge durchläßt. "Durchlassen" bezieht sich auf den Eintritt von Licht, welches auf den Basisteil fällt, sowie den anschließenden Austritt des Lichts vom Basisteil. Es umfaßt nicht nur Fälle, bei denen das gesamte auf den Basisteil auftreffende Licht auch vom Basisteil austritt, sondern schließt auch Fälle ein, bei denen nur ein Teil des auf den Basisteil auftreffenden Lichts auch aus dem Basisteil austritt.
    • (2) Der Optikteil kann als Linse, als Polarisationselement oder als Strahlenteiler wirken.
    • (3) Der Optikteil kann eine sphärische Gestalt oder eine elliptisch-sphärische Gestalt haben.
    • (4) Der Optikteil kann eine Form eines sphärischen Schnitts oder eine Form eines elliptisch-sphärischen Schnitts sein.
  • "Form eines sphärischen Schnitts" bezieht sich auf eine Gestalt, die durch einen Kugelschnitt in einer einzigen Ebene erhalten wird. Zusätzlich zu perfekten Kugeln umfaßt die Kugel auch Formen, die einer Kugel angenähert sind. Hier bedeutet "Form eines elliptisch-sphärischen Schnitts" eine Gestalt, die durch einen Schnitt einer kugelförmigen Ellipse in einer einzigen Ebene erhalten wird. Zusätzlich zu perfekten sphärischen Ellipsen umfaßt eine sphärische Ellipse auch Formen, die annähernd sphärisch sind.
  • In diesem Fall kann der Schnitt des Optikteils ein Kreis oder eine Ellipse sein. Darüber hinaus kann in diesem Fall der Optikteil eine Funktion als Linse oder als Polarisationselement haben.
    • (5) Die Oberseite des Basisteils ist dreieckig, und der Optikteil ist durch Ausspritzen eines Tröpfchens auf die Oberseite des Basisteils zur Schaffung eines Optikteilvorläufers geschaffen und durch anschließendes Härten des Optikteilvorläufers. In diesem Fall kann der Optikteil mit einer Funktion als Polarisationselement versehen sein.
    • (6) Der Optikteil kann durch Härten eines flüssigen Materials geschaffen werden, welches durch Hinzufügen von Energie gehärtet werden kann.
  • In diesem Fall kann der Optikteil aus einem UV-gehärteten Harz oder einem duroplastischen Harz zusammengesetzt sein.
    • (7) Die Oberseite des Basisteils kann entweder ein Kreis, eine Ellipse oder ein Dreieck sein.
    • (8) Die Oberseite des Basisteils kann eine gekrümmte Oberfläche sein.
    • (9) Der zwischen der Oberseite des Basisteils und einer Oberfläche in einem Seitenteil des Basisteils, der die Oberseite zusammenzieht, gebildete Winkel, ist ein spitzer Winkel. Wenn der Optikteil dadurch geschaffen wird, daß ein Tröpfchen ausgestoßen wird, um einen Optikteilvorläufer zu erzeugen, der anschließend gehärtet wird, kann diese Konfiguration verhindern, daß die Seitenfläche des Basisteils durch das Tröpfchen naß wird. Infolgedessen ist es möglich, zuverlässig einen Optikteil auszubilden, der die gewünschte Gestalt und Größe hat.
  • In diesem Fall kann der obere Bereich des Basisteils eine umgekehrt verjüngte Gestalt bilden. "Der obere Bereich des Basisteils" bezieht sich hier auf die Zone in der Nachbarschaft der Oberseite des Basisteils. Wenn der Optikteil dadurch geschaffen wird, daß ein Tröpfchen ausgestoßen wird, um einen Optikteilvorläufer zu schaffen, der dann gehärtet wird, ist es mit dieser Ausbildung möglich, den zwischen der Oberfläche und der Seite des Basisteils eingeschlossenen Winkel kleiner zu wählen, während die Stabilität des Basisteils erhalten bleibt. Mit dieser Ausbildung kann also zuverlässig verhindert werden, daß die Seitenfläche des Basisteils durch das Tröpfchen naß wird. Somit ist es möglich, einen Optikteil der gewünschten Gestalt und Größe mit größerer Zuverlässigkeit zu schaffen.
  • 2. Herstellungsverfahren für eine Mikrolinsenstruktur
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Mikrolinsenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf:
    • (a) Schaffen eines Basisteils auf einem Substrat;
    • (b) Ausstoßen von einem oder mehr Tröpfchen auf die Oberseite des Basisteils zur Ausbildung eines Optikteilvorläufers; und
    • (c) Härten des Optikteilvorläufers zur Schaffung eines Optikteils.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es durch Steuern der Gestalt, Höhe, Plazierung und weiterer Merkmale der Oberseite des Basisteils im Schritt (a) und beispielsweise durch Steuern des Volumens des ausgestoßenen Tröpfchens im Schritt (b) möglich, ein optisches Bauelement zu erzeugen, das einen Optikteil enthält, dessen Plazierung, Gestalt und Größe gut gesteuert sind. Einzelheiten gehen aus der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels hervor.
  • Das Herstellungsverfahren für eine Mikrolinsenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einer der nachfolgend beschriebenen Formen (1)–(7) erfolgen.
    • (1) Der Basisteil im Schritt (a) kann aus einem Material gebildet werden, welches Licht einer vorgeschriebenen Wellenlänge durchläßt.
    • (2) Das Tröpfchen im Schritt (b) kann mittels einer Tintenstrahlmethode ausgestoßen werden. Da eine Tintenstrahlmethode eine Feinsteuerung des Volumens des ausgestrahlten Tröpfchens ermöglicht, kann ein sehr kleiner Optikteil einfach und zweckmäßig auf der Oberseite des Basisteils angeordnet werden.
    • (3) Der im Schritt (c) beschriebene Optikteilvorläufer kann durch Zusatz von Energie gehärtet werden.
    • (4) Der Basisteil im Schritt (a) kann so ausgebildet werden, daß ein spitzer Winkel zwischen der Oberseite des Basisteils und einer Oberfläche in einem Seitenteil des Basisteils, die mit der Oberseite in Berührung steht, eingeschlossen wird.
  • Auf diese Weise kann die Seite des Basisteils eine Benetzung durch das Tröpfchen im Schritt (b) verhindern. Folglich kann ein Optikteil, der die gewünschte Gestalt und Größe hat, zuverlässig gebildet werden.
  • Hierbei kann der obere Bereich des Basisteils eine umgekehrt verjüngte Gestalt im Schritt (a) bilden. Hierdurch kann der Winkel zwischen der Oberseite des Basisteils und einer Oberfläche in einem mit der Oberseite in Berührung stehenden Seitenteil des Basisteils kleiner gemacht werden, während die Stabilität des Basisteils erhalten bleibt. Folglich ist es möglich, zuverlässig zu verhindern, daß die Seite des Basisteils von dem Tröpfchen im Schritt (b) naß wird. Das bedeutet, daß es möglich ist, zuverlässiger einen Optikteil in der gewünschten Gestalt und Größe zu schaffen.
    • (5) Ferner kann die Benetzbarkeit der Oberseite des Basisteils durch das im Schritt (d) beschriebene Tröpfchen vor (b) eingestellt werden. Das ermöglicht die Schaffung eines Optikteils in gewünschter Gestalt und Größe. Hier wird zum Beispiel auf der Oberseite des Basisteils ein Film gebildet, der gegenüber dem Tröpfchen lyophile oder lyophobe Eigenschaften hat, wodurch die Benetzbarkeit der Oberseite des Basisteils gegenüber dem Tröpfchen gesteuert wird.
    • (6) Der Optikteil ist eine Mikrolinse, und die Mikrolinsenstruktur kann ein Mikrolinsensubstrat sein.
    • (7) Ferner kann das Verfahren zum Herstellen einer Mikrolinsenstruktur aufweisen, (e) den Umfang des Optikteils unter Verwendung eines Dichtmaterials einzubetten. Das ermöglicht es, den Optikteil an der Oberseite des Basisteils mit einem einfachen und zweckmäßigen Verfahren zu befestigen.
  • 3. Herstellungsverfahren für einen Optikteil
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Mikrolinsenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf:
    • (a) Schaffen eines Basisteils auf einem Substrat;
    • (b) Ausstoßen eines Tröpfchens auf die Oberseite des Basisteils zur Ausbildung eines Optikteilvorläufers;
    • (c) Härten des Optikteilvorläufers zur Schaffung eines Optikteils; und
    • (d) Entfernen des Optikteils von der Oberseite des Basisteils.
  • Gemäß dem Herstellungsverfahren für einen Optikteil der vorliegenden Erfindung wird der Optikteil als eine gesonderte Mikrolinsenstruktur benutzt, und folglich kann der Optikteil von der Oberseite des Basisteils durch ein einfaches und zweckmäßiges Verfahren entfernt werden.
  • In diesem Fall kann der Basisteil im Schritt (a) aus einem Material erzeugt werden, welches Licht einer vorgeschriebenen Wellenlänge durchläßt.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Hinweis auf die Figuren beschrieben. Es zeigt:
  • 1 eine Schnittansicht, in der ein optisches Bauelement schematisch dargestellt ist;
  • 2 eine Draufsicht, in der das optische Bauelement gemäß 1 schematisch dargestellt ist;
  • 3 eine Schnittansicht, in der ein optisches Bauelement schematisch dargestellt ist;
  • 4 eine Draufsicht, in der das optische Bauelement gemäß 3 schematisch dargestellt ist;
  • 5 eine Schnittansicht, in der ein optisches Bauelement schematisch dargestellt ist;
  • 6 eine Draufsicht, in der das optische Bauelement gemäß 5 schematisch dargestellt ist;
  • 7 eine Schnittansicht, in der ein optisches Bauelement schematisch dargestellt ist;
  • 8 eine Draufsicht, in der das optische Bauelement gemäß 7 schematisch dargestellt ist;
  • 9 ist eine Schnittansicht, in der ein Fall schematisch dargestellt ist, bei dem der in 1 und 2 gezeigte Optikteil als Linse wirkt;
  • 10 ist eine Schnittansicht, in der ein Fall schematisch dargestellt ist, bei dem der in 1 und 2 gezeigte Optikteil als Polarisationselement wirkt;
  • 11 eine Schnittansicht, in der ein optisches Bauelement schematisch dargestellt ist;
  • 12 eine Draufsicht, in der das optische Bauelement gemäß 11 schematisch dargestellt ist;
  • 13(a)–13(c) Schnittansichten, in denen das Verfahren zum Herstellen des in 1 bzw. 2 gezeigten Optikteils schematisch dargestellt ist;
  • 14 eine Schnittansicht, in der ein Verfahren zum Entfernen eines Optikteils dargestellt ist;
  • 15 eine Schnittansicht, in der das Mikrolinsensubstrat eines Beispiels schematisch dargestellt ist;
  • 16 eine Draufsicht, in der das Mikrolinsensubstrat gemäß 15 schematisch dargestellt ist;
  • 17(a)–17(e) Schnittansichten, in denen das Verfahren zum Herstellen des in 15 bzw. 16 gezeigten Optikteils schematisch dargestellt ist;
  • 18(a) und 18(b) Schnittansichten, in denen das Verfahren zum Herstellen des in 15 bzw. 16 gezeigten Mikrolinsensubstrats schematisch dargestellt ist;
  • 19 eine Schnittansicht, in der das Mikrolinsensubstrat eines Beispiels schematisch dargestellt ist;
  • 20 eine Draufsicht, in der das Mikrolinsensubstrat gemäß 19 schematisch dargestellt ist;
  • 21(a)–21(e) Schnittansichten, in denen das Verfahren zum Herstellen des Mikrolinsensubstrats gemäß 19 bzw. 20 schematisch dargestellt ist;
  • 22 eine Schnittansicht, in der das Mikrolinsensubstrat eines Beispiels schematisch dargestellt ist;
  • 23 eine Draufsicht, in der das Mikrolinsensubstrat gemäß 22 schematisch dargestellt ist;
  • 24(a)–24(e) Schnittansichten, in denen das Verfahren zum Herstellen des Mikrolinsensubstrats gemäß 22 bzw. 23 schematisch dargestellt ist;
  • 25(a) und 25(b) Schnittansichten, in denen jeweils ein Verfahren zum Entfernen der Optikteile eines Beispiels schematisch dargestellt ist;
  • 26 eine Schnittansicht, in der ein Beispiel des in 15 gezeigten Mikrolinsensubstrats als eine Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt ist;
  • 27 eine Schnittansicht, in der ein optisches Bauelement schematisch dargestellt ist;
  • 28 eine Draufsicht, in der das optische Bauelement gemäß 27 schematisch dargestellt ist;
  • 29 eine vergrößerte Ansicht eines in 13(c) gezeigten Querschnitts; und
  • 30 eine Schnittansicht, in der das Verfahren zum Herstellen eines gewöhnlich verwendeten optischen Bauelements schematisch dargestellt ist.
  • 1. Aufbau eines optischen Bauelements
  • 1 ist eine Schnittansicht, die ein optisches Bauelement 100 schematisch zeigt. 2 ist eine Draufsicht, welche das in 1 gezeigte optische Bauelement 100 schematisch zeigt. Darüber hinaus ist 1 auch eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A in 2.
  • 3, 5 und 7 sind Schnitte, in denen ein Abwandlungsbeispiel schematisch gezeigt ist, bei dem die Gestalt eines Basisteils 12 des optischen Bauelements 100 gemäß 1 geändert ist. 4, 6 und 8 sind Draufsichten, die in 3, 5 bzw. 7 gezeigte optische Bauelemente 101, 102 bzw. 103 schematisch zeigen.
  • 11 ist außerdem eine Schnittansicht, die ein Abwandlungsbeispiel schematisch darstellt, bei dem die Gestalt des Basisteils 12 und eines Optikteils 14 des in 1 gezeigten optischen Bauelements 100 geändert ist. 12 ist eine Draufsicht, die das in 11 gezeigte optische Bauelement 104 schematisch zeigt.
  • Darüber hinaus ist 27 ein Schnitt, der ein Abwandlungsbeispiel schematisch darstellt, bei dem die Gestalt des Basisteils 12 und des Optikteils 14 des in 1 gezeigten optischen Bauelements 100 geändert ist. 28 ist eine Draufsicht, in der ein in 27 gezeigtes optisches Bauelement 105 schematisch dargestellt ist.
  • Das optische Bauelement 100 weist den Basisteil 12 auf, der auf einem Substrat 10 angeordnet ist, sowie einen Optikteil, der sich auf der Oberseite 12a des Basisteils 12 befindet. Der Optikteil 14 kann zum Beispiel eine oder mehr Funktionen haben, wie Bündeln, Polarisieren oder Streuen einfallender Lichtstrahlen. Nachfolgend werden hauptsächlich unter Hinweis auf die 1 und 2 die Bestandteile des optischen Bauelements erläutert.
  • Substrat
  • Das Substrat 10 kann zum Beispiel ein Halbleitersubstrat sein, wie ein Siliziumsubstrat oder ein GaAs-Substrat oder ein Substrat aus Glas.
  • Basisteil
  • (A) Material
  • In dem optischen Bauelement 100 besteht der Basisteil 12 aus einem Material, welches Licht einer vorgeschriebenen Wellenlänge durchläßt. Im einzelnen umfaßt der Basisteil 12 ein Material, welches einfallendes Licht an den Optikteil 14 übertragen kann. Der Basisteil 12 kann beispielsweise unter Verwendung eines Polyimidharzes, eines Acrylharzes, eines Epoxyharzes oder eines fluorinierten Harzes geschaffen sein. Das vorliegende Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Fall, bei dem der Basisteil 12 aus einem Material besteht, das Licht einer vorgeschriebenen Wellenlänge durchläßt; aber der Basisteil 12 kann auch aus einem Material gebildet sein, welches Licht einer vorgeschriebenen Wellenlänge absorbiert.
  • Darüber hinaus kann der Basisteil 12 auch so ausgebildet sein, daß er mit dem Substrat 10 integriert ist. Mit anderen Worten, der Basisteil ist in diesem Fall aus dem gleichen Material gebildet wie das Substrat 10.
  • Diese Art von Basisteil 12 kann beispielsweise durch Mustergebung des Substrats 10 geschaffen werden.
  • (B) Dreidimensionale Gestalt
  • Abwandlungsbeispiele (die optischen Bauelemente 101, 102, 103), bei denen die dreidimensionale Gestalt des in 1 und 2 dargestellten Basisteils 12 geändert wurde, sind in den 3 bis 8 gezeigt. Wie aus 1 bis 8 hervorgeht, ist die dreidimensionale Gestalt des Basisteils nicht speziell vorgeschrieben, aber ein Minimum des Aufbaus muß so gestaltet sein, daß ein Optikteil darauf anzuordnen ist. Wie zum Beispiel 1 zeigt, ist der Basisteil 12 des optischen Bauelements 100 derartig, daß der Optikteil 14 auf der Oberseite 12a abgestützt werden kann.
  • Wie aus 3 und 4 hervorgeht, kann der Winkel θ zwischen einer Oberseite 22a und einer Seitenfläche 22b eines Basisteils 22 als ein spitzer Winkel gewählt sein. Hier bezieht sich die Seitenfläche 22b des Basisteils 22 auf die Oberfläche innerhalb des Seitengliedes des Basisteils 22, die an die Oberseite 22a angrenzt. In 3 und 4 ist das Seitenglied des Basisteils 22 die Seitenfläche 22b des Basisteils 22.
  • Der Optikteil 14 wird so gebildet, daß zunächst ein Tröpfchen auf die Oberseite 22a des Basisteils 22 ausgespritzt wird, um einen Optikteilvorläufer (wird nachfolgend erläutert) zu bilden, und dann der Optikteilvorläufer gehärtet wird. Der zwischen der Oberseite 22a und der Seitenfläche 22b des Basisteils 22 eingeschlossene spitze Winkel θ verhindert also, daß die Stirnfläche 22b des Basisteils 22 von dem Tröpfchen naß wird, wenn ein Tröpfchen auf die Oberseite 22a des Basisteils 22 ausgestoßen wird. Folglich ist es möglich, zuverlässig einen Optikteil 14 zu bilden, der die gewünschte Gestalt und Größe hat. Wie in 3 und 4 gezeigt, ist zum Beispiel der Querschnitt des Optikteils 14 größer ausgebildet als der Querschnitt des Basisteils 22.
  • Darüber hinaus kann, wie 5 und 6 zeigen, die dreidimensionale Gestalt des Basisteils 32 so ausgebildet sein, daß der obere Bereich 32c des Basisteils 32 eine umgekehrt verjüngte Form bildet. Auch in diesem Fall wird zwischen der Oberseite 32a eines Basisteils 32 und dessen Seitenfläche 32b (der Oberfläche innerhalb des Seitengliedes des Basisteils 32, die der Oberseite 32a benachbart ist) ein spitzer Winkel θ eingeschlossen. Gemäß dieser Ausbildung kann der Winkel θ zwischen der Oberseite 32a und der Seitenfläche 32a des Basisteils 32 kleiner gemacht werden, während die Stabilität des Basisteils 32 erhalten bleibt. Auf diese Weise kann die Seitenfläche 32b des Basisteils 32 zuverlässig vor dem Naßwerden durch das Tröpfchen geschützt werden. Infolgedessen ist es möglich, den Optikteil 14 zuverlässiger in der gewünschten Gestalt und Größe auszubilden.
  • (C) Gestalt der Oberseite
  • Die Gestalt der Oberseite des Basisteils ist durch Überlegungen, wie die Funktion und Anwendung des auf der Oberseite des Basisteils gebildeten Optikteils bestimmt. Mit anderen Worten, die Gestalt des Optikteils kann durch Steuern der Gestalt der Oberseite des Basisteils gesteuert werden.
  • Bei dem in 1 und 2 gezeigten optischen Bauelement ist beispielsweise die Oberseite 12a des Basisteils 12 rund. Ferner ist für die optischen Bauelemente 101, 102 und 103 gemäß den 3 bis 8 die Oberseite des Basisteils ebenfalls als rund dargestellt.
  • Wenn der Optikteil zum Beispiel als Linse oder Polarisationselement verwendet werden soll, wird die Oberseite des Basisteils rund gemacht. Dann kann der Optikteil in einer dreidimensionalen sphärischen Gestalt oder in einer sphärischen Schnittform ausgebildet werden, und der dabei erhaltene Optikteil kann als Linse oder als Polarisationselement verwendet werden. Ein Beispiel, bei dem der Optikteil 14 des in 1 und 2 gezeigten optischen Bauelements 100 als Linse verwendet wird, ist in 9 gezeigt. Mit anderen Worten, Lichtstrahlen können, wie aus 9 hervorgeht, gesammelt und gebündelt werden vom Optikteil (Linse) 14. Zusätzlich ist ein Beispiel in 10 gezeigt, bei dem der Optikteil 14 des optischen Bauelements 100 gemäß 1 und 2 als Polarisationselement angewandt wird. Aus 10 geht mit anderen Worten hervor, daß die Ausbreitungsrichtung des Lichts durch den Optikteil (Polarisationselement) 14 geändert werden kann.
  • Und wenn der Optikteil, auch wenn das in der Zeichnung nicht dargestellt ist, als eine anisotrope Linse oder als ein Polarisationselement verwendet wird, dann wird zum Beispiel die Oberseite des Basisteils elliptisch gestaltet. Das bedeutet, daß der Optikteil in einer dreidimensionalen elliptisch- sphärischen Gestalt oder in Form eines elliptisch-sphärischen Schnitts gestaltet wird. Der so erhaltene Optikteil kann dann als anisotrope Linse oder als Polarisationselement verwendet werden.
  • Oder wenn der Optikteil beispielsweise als Strahlteiler (Prisma) benutzt werden soll, kann die Oberseite des Basisteils dreieckig gestaltet sein. Der Optikteil, dessen Basisteil dreieckige Gestalt hat, wird dadurch geschaffen, daß ein Tröpfchen auf die Oberseite des Basisteils so ausgestoßen wird, daß ein Optikteilvorläufer entsteht und dieser Optikteilvorläufer dann gehärtet wird. Der auf diese Weise gestaltete Optikteil kann als ein Element zur Strahlteilung verwendet werden. Die Einzelheiten des Herstellungsverfahrens werden weiter unten erläutert. Ein Beispiel, bei dem der Optikteil als Prisma zu verwenden ist, geht aus den 11 und 12 hervor. 11 ist ein Querschnitt längs der Linie A-A in 12. Wie 11 und 12 zeigen, ist ein Basisteil 52 dreieckig. Folglich ist die Gestalt einer Oberseite 52a des Basisteils 52 ein Dreieck. Der Optikteil 24 wirkt als Strahlteiler (Prisma). Im einzelnen wird, wie 12 zeigt, das auf den Optikteil 24 auftreffende Licht beim Austritt geteilt.
  • Bei allen zuvor genannten Basisteilen 12, 22, 32, 42, 52 ist die Oberseite als eine Ebene dargestellt. Wie jedoch in 27 und 28 gezeigt, kann ein Basisteil 62 auch eine Oberseite 62a in Form einer gekrümmten Fläche haben. Bei dem in 27 und 28 dargestellten optischen Bauelement 105 kann ein im wesentlichen kugelförmiger Optikteil 34 oben auf der Oberseite 62a des Basisteils 62 angeordnet sein.
  • Optikteil
  • (A) Dreidimensionale Gestalt
  • Der Optikteil hat eine dreidimensionale Gestalt, die von der Anwendung und Funktion des Optikteils abhängt. Auf Einzelheiten zu der dreidimensionalen Gestalt des Optikteils wird hier verzichtet, denn sie wurden bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung des Basisteils gegeben.
  • (B) Material
  • Der Optikteil 14 wird beispielsweise durch Härten eines flüssigen Materials erzeugt, welches durch Aufbringen von Wärme oder Licht oder einer anderen Form von Energie gehärtet werden kann. Im einzelnen wird der Optikteil 14 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch geschaffen, daß zunächst ein Tröpfchen aus dem genannten flüssigen Material auf die Oberseite 12a des Basisteils 12 ausgestoßen wird, um einen Optikteilvorläufer zu erzeugen (wird nachfolgend erläutert). Dann wird der Optikteilvorläufer gehärtet.
  • Ein Vorläufer eines UV-gehärteten Harzes oder eines duroplastischen Harzes kann zum Beispiel als flüssiges Material genannt werden. Ein UV-gehärtetes Harz und ein Epoxyharz können als Beispiele für UV-härtbares Harz genannt werden. Als ein Beispiel für duroplastisches Harz kann ferner duroplastisches Polyimidharz genannt werden.
  • 2. Verfahren zum Herstellen eines optischen Bauelements
  • Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des in 1 und 2 gezeigten optischen Bauelements 100 unter Hinweis auf die 13(a) bis (c) erläutert. Die 13(a) bis 13(c) sind Schnitte, die das Verfahren zum Herstellen des in 1 bzw. 2 gezeigten optischen Bauelements 100 schematisch zeigen.
  • Als erstes wird der Basisteil 12 auf dem Substrat 10 gebildet (13(a)). Der Basisteil 12 kann durch Wahl eines geeigneten Verfahrens geschaffen werden (zum Beispiel ein selektives Wachstumsverfahren, Trockenätzverfahren, Naßätzverfahren, Abhebeverfahren, Transferverfahren usw.), je nach dem Material, der Größe und Gestalt des Basisteils 12.
  • Als nächstes wird der Optikteil 14 gebildet (13(b)). Im einzelnen wird ein Tröpfchen 14b eines flüssigen Materials zur Schaffung des Optikteils 14 auf die Oberseite 12a des Basisteils 12 ausgestoßen, um einen Optikteilvorläufer 14a zu bilden. Wie schon gesagt, ist das flüssige Material von einer Art, die durch Aufbringen von Energie 15 gehärtet werden kann.
  • Als Verfahren zum Ausstoßen des Tröpfchens 14b kann zum Beispiel ein Spritzverfahren oder ein Tintenstrahlverfahren genannt werden. Ein Spritzverfahren wird üblicherweise benutzt, um Tröpfchen auszuspritzen und ist dann wirksam, wenn das Tröpfchen 14b über eine verhältnismäßig große Fläche ausgestoßen wird. Bei einem Tintenstrahlverfahren werden Tröpfchen mit Hilfe eines Tintenstrahlkopfes ausgestoßen, wobei eine Steuerung in Mikrongrößenordnung über den Ort möglich ist, in dem Tröpfchen ausgestoßen werden. Da zusätzlich das Volumen eines ausgestoßenen Tröpfchens in einer Größenordnung von Picoliter gesteuert werden kann, läßt sich ein Optikteil von winziger Struktur herstellen.
  • Ferner wird vor dem Ausstoßen des Tröpfchens 14b ein lyophiler Prozeß oder ein lyophober Prozeß durchgeführt, so daß die Benetzbarkeit der Oberseite 12a gegenüber dem Tröpfchen 14b gesteuert werden kann. Folglich ist es möglich, den Optikteil 14 in der vorgeschriebenen Gestalt und Größe auszubilden.
  • Als nächstes wird der Optikteilvorläufer 14a gehärtet, um den Optikteil 14 zu erhalten (13(c)). Im einzelnen wird Wärme oder Licht oder eine andere Form von Energie auf den Optikteilvorläufer 14a aufgebracht. Ein geeignetes Verfahren zum Härten des Optikteilvorläufers 14a wird je nach der Art des verwendeten flüssigen Materials angewandt. Im einzelnen lassen sich die Anwendung von Wärmeenergie oder Bestrahlung mit Ultraviolettlicht oder Laserlicht als Beispiele für Härteverfahren nennen. Der genannte Prozeß wird angewandt, um das optische Bauelement 100 zu erhalten, welches einen Optikteil umfaßt (1 und 2).
  • Ferner kann der Optikteil 14 auch von dem ausgebildeten optischen Bauelement 100 entfernt und als getrenntes optisches Bauelement benutzt werden. Wie 14 zeigt, kann zum Beispiel der Optikteil 14 durch Sprühen eines Gases 16 (eines Inertgases, z. B. Argongas oder Stickstoffgas) auf die Grenzfläche zwischen dem Basisteil 12 und dem Optikteil 14 entfernt werden. Oder der Optikteil 14 kann von der Oberseite 12a des Basisteils 12 dadurch entfernt werden, daß ein hier nicht gezeigtes Klebeband oben am Optikteil 14 befestigt und dann das Band abgezogen wird.
  • 3. Wirkung
  • Das optische Bauelement und das Verfahren zum Herstellen des optischen Bauelements gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat folgende Wirkung.
    • (1) Zunächst einmal kann die Größe und Gestalt des Optikteils 14 streng gesteuert werden. Mit anderen Worten, die Gestalt des Optikteils 14 kann durch das Volumen des ausgespritzten Tröpfchens 14b gesteuert werden. Infolgedessen ist es möglich, ein optisches Bauelement zu erhalten, welches den Optikteil 14 in der gewünschten Gestalt und Größe enthält.
  • Die genannten Wirkungen werden im einzelnen unter Hinweis auf Zeichnungen erläutert. 29 ist eine Schnittansicht, in der der Bereich um die Grenzfläche zwischen dem Basisteil 12 und dem Optikteilvorläufer 14c beim Herstellungsverfahren (13(a) bis 13(c)) für das oben beschriebene optische Bauelement 100 schematisch dargestellt ist. Im einzelnen ist 29 eine vergrößerte Ansicht des Querschnitts gemäß 13(c). 30 ist eine Schnittansicht, in der das Verfahren zum Herstellen eines üblicherweise benutzten optischen Bauelements schematisch gezeigt ist.
  • Ehe im einzelnen die Wirkung des optischen Bauelements erörtert wird, soll unter Hinweis auf 30 das Verfahren zum Herstellen eines üblicherweise benutzten Optikteils beschrieben werden.
  • (a) Verfahren zum Herstellen eines gewöhnlich benutzten optischen Bauelements.
  • Ein bekanntes Verfahren zum Herstellen eines Optikteils beinhaltet zunächst das Ausspritzen eines flüssigen Materials auf das Substrat 10, um einen Optikteilvorläufer zu bilden, und dann das Härten des Optikteilvorläufers, um einen Optikteil zu erhalten.
  • 30 ist ein Schnitt, der ein flüssiges Material zur Schaffung des Optikteils zeigt, nachdem das flüssige Material auf das Substrat 10 ausgestoßen wurde. Im einzelnen zeigt 30 den Zustand, ehe der Optikteilvorläufer gehärtet wird, mit anderen Worten, den Zustand, in dem sich der Optikteilvorläufer 92a, der aus dem flüssigen Material zusammengesetzt ist, oben auf dem Substrat 10 befindet.
  • In 30 gilt die folgende Formel (1) für die Beziehung zwischen λS, λL und λSL, wobei λS als Oberflächenspannung des Substrats 10 definiert ist, λL die Oberflächenspannung des flüssigen Materials (Optikteilvorläufer) ist, λSL die Grenzflächenspannung zwischen dem Substrat 10 und dem flüssigen Material und θ der Kontaktwinkel des flüssigen Materials mit dem Substrat 10 ist. λS =λSL +λL cos θ Formel(1)
  • Die Krümmung eines aus dem flüssigen Material gemachten Optikteilvorläufers 92a ist durch den Kontaktwinkel θ begrenzt, der von der Formel (1) bestimmt ist. Mit anderen Worten, die Krümmung des Optikteils, der erhalten wird, nachdem der Optikteilvorläufer 92a gehärtet wurde, hängt in erster Linie vom Material des Substrats 10 und von dem flüssigen Material ab. Die Krümmung des Optikteils ist ein Faktor, der die Gestalt des Optikteils bestimmt. Infolgedessen ist es schwierig, die Gestalt des Optikteils zu steuern, der bei Anwendung dieses Herstellungsverfahrens gebildet wird.
  • Darüber hinaus ist in diesem Fall ein Verfahren bekannt, wenn auch nicht gezeigt, bei dem zunächst ein Film zum Einstellen des Benetzungswinkels an einem vorherbestimmten Ort auf der Oberfläche des Substrats 10 gebildet wird, woraufhin ein Tröpfchen eines flüssigen Materials ausgestoßen wird, wodurch der Kontaktwinkel θ des flüssigen Materials vergrößert wird. Gemäß diesem Verfahren kann die Gestalt des Optikteils in gewissem Maß gesteuert werden. Allerdings gibt es Grenzen für die Steuerung der Gestalt eines Optikteils durch die Schaffung eines Films zum Einstellen des Benetzungswinkels.
  • (b) Verfahren zum Herstellen eines optischen Bauelements
  • Im Gegensatz zu dem vorstehend genannten Verfahren wird mit dem Verfahren zum Herstellen eines optischen Bauelements des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Optikteilvorläufer 14a oben auf der Oberseite 12a des Basisteils 12 gebildet, wie in 29 gezeigt. Solange die Seitenfläche 12b des Basisteils 12 nicht vom Optikteilvorläufer 14a benetzt wurde, beeinträchtigt die Oberflächenspannung des Basisteils 12 den Optikteilvorläufer 14a nicht. Stattdessen hat die Oberflächenspannung λL des Optikteilvorläufers 14a die primäre Auswirkung. Aus diesem Grund kann die Gestalt des Optikteilvorläufers 14a durch Einstellen des Volumens des Tröpfchens gesteuert werden, der zur Schaffung des Optikteilvorläufers 14a dient. Infolgedessen ist es möglich, den Optikteil 14 in gewünschter Gestalt und Größe zu erhalten.
    • (2) Zweitens kann die Plazierung des Optikteils 14 streng gesteuert werden. Wie schon gesagt, wird der Optikteil 14 dadurch gebildet, daß zunächst das Tröpfchen 14b auf die Oberseite 12a des Basisteils 12 ausgestoßen wird, um den Optikteilvorläufer 14a zu bilden, und dann der Optikteilvorläufer 14a gehärtet (13(b)). Insgesamt ist es schwierig, den Ort genau zu steuern, an dem das ausgestoßene Tröpfchen landet. Trotzdem kann gemäß diesem Verfahren der Optikteil 14 auf der Oberseite 12a des Basisteils 12 ohne einen besonderen Ausrichtungsschritt geschaffen werden. Mit anderen Worten, der Optikteilvorläufer 14a kann ohne einen Schritt zur Fluchtung einfach durch Ausstoßen des Tröpfchens 14b auf die Oberseite 12a des Basisteils geschaffen werden. Anders ausgedrückt, der Optikteil 14 kann mit der gleichen Ausrichtgenauigkeit gebildet werden wie bei der Schaffung des Basisteils 12. Dementsprechend kann ein Optikteil 14, dessen Plazierung gesteuert wurde, leicht erzielt werden.
    • (3) Drittens kann die Gestalt des Optikteils 14 dadurch festgelegt werden, daß die Gestalt der Oberseite 12a des Basisteils 12 festgelegt wird. Mit anderen Worten, durch die Wahl der geeigneten Gestalt für die Oberseite 12a des Basisteils 12 ist es möglich, den Optikteil 14 zu schaffen, der die vorgeschriebene Funktion hat. Durch das Ändern der Gestalt der Oberseite 12a des Basisteils 12 kann folglich eine Vielfalt an Optikteilen mit unterschiedlichen Funktionen auf dem gleichen Substrat angeordnet werden.
    • (4) Viertens kann der Abstand zwischen dem Substrat 10 und dem Optikteil 14 durch Steuern der Höhe des Basisteils 12 gesteuert werden. Das erleichtert die Ausrichtung zwischen dem Substrat 10 und dem Optikteil 14. Es macht es auch möglich, den Optikteil 14, dessen Plazierung gesteuert wird, mit einem einfachen und zweckmäßigen Verfahren zu erzeugen.
  • Beispiele
  • Als nächstes werden Beispiele beschrieben. Jedes der Beispiele 1–3 ist ein Beispiel, bei dem das optische Bauelement 100 auf ein Mikrolinsensubstrat aufgebracht ist. Das Mikrolinsensubstrat ist zum Beispiel in einem Pixelglied eines Flüssigkristallanzeigefeldes, in einer Empfängeroberfläche einer Festkörper-Abbildungsvorrichtung (CCD) oder in einem optischen Koppelglied einer Lichtleitfaser angeordnet. Darüber hinaus wird im Beispiel 4 ein Verfahren zum Entfernen des im Beispiel 1 erhaltenen Optikteils 14 beschrieben.
  • Beispiel 1
  • 1.) Mikrolinsensubstrataufbau
  • 15 ist eine Schnittansicht, in der ein Mikrolinsensubstrat 200 gemäß Beispiel 1 schematisch dargestellt ist. 6 zeigt das in 15 gezeigte Mikrolinsensubstrat 200 schematisch in einer Draufsicht. 15 zeigt außerdem schematisch einen Querschnitt längs der Linie A-A in 16.
  • Wie aus 15 hervorgeht, ist auf dem Mikrolinsensubstrat 200 eine Vielzahl von Optikteilen 114 angeordnet. Die Optikteile 114 sind auf einer Oberseite 112a eines Basisteils 112 angeordnet. Die Basisteile 112 sind auf einem Substrat 110 ausgebildet.
  • Beim vorliegenden Beispiel ist das Substrat 110 ein Substrat aus Glas, ein Polyimidharz bildet die Basisteile 112, und die Optikteile 114 bestehen aus einem UV-gehärteten Harz.
  • Um die Optikteile 114 gemäß der vorliegenden Erfindung zu befestigen, kann der Umfang der Optikteile 114 zusätzlich mittels eines Dichtmaterials 160 eingebettet sein (26). Ebenso kann der Umfang der Optikteile 114 bei den folgenden Beispielen 2 und 3 auch, wo nötig, mit Hilfe eines Dichtmaterials 160 eingebettet sein. Das Dichtmaterial besteht vorzugsweise aus einem Material mit kleinerem Brechungsindex als das Material, aus dem die Optikteile 114 bestehen. Die Substanz des Dichtungsmaterials 160 ist nicht im einzelnen vorgeschrieben, aber es kann beispielsweise ein Harz verwendet werden.
  • 2. Verfahren zum Herstellen eines Mikrolinsensubstrats
  • Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Mikrolinsensubstrats 200 des vorliegenden Beispiels beschrieben. 17(a) bis 17(e) sind ebenso wie 18(a) und 18(b) Schnittansichten, in denen der Prozeß zum Herstellen des in 15 bzw. 16 gezeigten Mikrolinsensubstrats 200 schematisch dargestellt ist.
  • Zunächst wird nach dem Anbringen des Polyimidvorläufers auf dem Substrat 110, welches aus einem Glassubstrat besteht, das Substrat 110 einer Wärmebehandlung bei etwa 150°C unterzogen (17(a)). Hierdurch entsteht eine Harzschicht 112x. Obwohl die Harzschicht 112x ihre Gestalt zu diesem Zeitpunkt beibehalten kann, wird sie doch nicht vollständig gehärtet.
  • Als nächstes wird nach dem Ausbilden einer Resistschicht R1 auf der Harzschicht 112x ein photolithographischer Schritt unter Verwendung einer Maske 130 mit einem vorgeschriebenen Muster durchgeführt (17(b)). Hierdurch entsteht eine Resistschicht R1 des vorgeschriebenen Musters (17(c)).
  • Mit der Resistschicht R1 als Maske wird dann die Harzschicht 112x mit einem Muster versehen, beispielsweise durch Naßätzen unter Verwendung einer alkalischen Lösung. Hierdurch werden die Basisteile 112 ausgebildet (17(d)). Als nächstes wird die Resistschicht R1 abgestreift, und anschließend eine Wärmebehandlung bei etwa 350°C durchgeführt, wodurch die Basisteile 112 vollständig gehärtet werden (17(e)).
  • Dann wird mit Hilfe eines Tintenstrahlkopfes 117 ein Tröpfchen 114b eines flüssigen Materials zur Schaffung des Optikteils 114 auf die Oberseite 112a jedes Basisteils 112 ausgestoßen, um den Optikteilvorläufer (Linsenvorläufer) 114a zu erzeugen. Dieser Optikteilvorläufer 114a wird durch ein anschließendes Härtungsverfahren in ein Optikteil 114 verwandelt (15 und 16). Zusätzlich wird beim vorliegenden Beispiel ein Fall beschrieben, bei dem als das flüssige Material ein Vorläufer aus ultraviolett gehärtetem Harz und ein Tintenstrahlverfahren als Verfahren zum Ausstoßen der Tröpfchen 114b angewandt wird. Wo nötig, wird der Optikteilvorläufer 114a der gewünschten Gestalt und Größe auf der Oberseite 112a des Basisteils 112 durch Ausstoßen einer Vielzahl von Tröpfchen 114b gebildet. Die Tröpfchen 114b werden so lange ausgestoßen, bis ein Querschnitt des Optikteils 114 größer wird als ein Querschnitt der Oberseite 112a.
  • Anschließend wird durch Bestrahlen des Optikteilvorläufers 114a mit Ultraviolettstrahlen 115 der Optikteil 114 ausgebildet (18(b)). Die Menge an Ultraviolettbestrahlung wird auf geeignete Weise entsprechend der Gestalt, Größe und dem Material des Optikteilvorläufers 114a eingestellt. Die Optikteile (Linsen) 114 werden mit dem vorstehenden Verfahren geschaffen. So wird das Mikrolinsensubstrat 200 erhalten, welches den Optikteil 114 enthält (15 und 16).
  • Mit dem Mikrolinsensubstrat 200 des vorliegenden Beispiels und seinem Herstellungsverfahren wird die gleiche Wirkung erzielt wie mit dem optischen Bauelement und dessen Herstellungsverfahren.
  • Beispiel 2
  • 1. Mikrolinsensubstrataufbau
  • 19 ist eine Schnittansicht, in der ein Mikrolinsensubstrat 300 des Beispiels 2 schematisch gezeigt ist. 20 ist eine Draufsicht, in der das in 19 gezeigte Mikrolinsensubstrat 300 schematisch dargestellt ist. 19 zeigt darüber hinaus schematisch einen Querschnitt längs der Linie A-A in 20.
  • Das Mikrolinsensubstrat 300 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich strukturell von dem Mikrolinsensubstrat 200 des Beispiels 1 dadurch, daß die Basisteile 132 eine markisenartige Form haben.
  • Die übrigen Bestandteile sind aber strukturell die gleichen wie die im Mikrolinsensubstrat 200 des Beispiels 1, so daß deren Beschreibung hier weggelassen ist.
  • Die Basisteile 132 bestehen, wie die Basisteile 112 des Beispiels 1, aus einem Polyimidharz. Wie in 19 und 20 gezeigt, haben die Basisteile 132 eine markisenartige Form. Mit anderen Worten, ein oberer Bereich 132c der Basisteile 132 ist in umgekehrt verjüngter Gestalt ausgebildet. In diesem Fall wird ein spitzer Winkel θ zwischen dem oberen Bereich 132a jedes Basisteils und seiner Seitenfläche 132b eingeschlossen (der Oberfläche innerhalb des Seitengliedes des Basisteils 132, die an die Oberseite 132a angrenzt). Entsprechend dieser Ausbildung kann der zwischen der Oberseite 132a eines Basisteils und der Seitenfläche 132 eingeschlossene Winkel θ kleiner gewählt werden. Dadurch kann zuverlässig verhindert werden, daß die Seitenfläche 132b der Basisteile 132 durch Tröpfchen benetzt wird. Es können also zuverlässig Optikteile 114 geschaffen werden, die die gewünschte Gestalt und Größe haben.
  • 2. Verfahren zum Herstellen eines Mikrolinsensubstrats
  • Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Mikrolinsensubstrats 300 gemäß dem vorliegenden Beispiel beschrieben. Die 21(a) bis 21(e) sind Schnittansichten, in denen das Verfahren zum Herstellen des in 19 bzw. 20 gezeigten Mikrolinsensubstrats 300 schematisch dargestellt ist.
  • Das Verfahren zum Herstellen des Mikrolinsensubstrats 300 des vorliegenden Beispiels ist das gleiche wie das Verfahren zum Herstellen des Mikrolinsensubstrats 200 nach Beispiel 1, mit Ausnahme eines Schrittes, mit dem den Basisteilen 132 ein Muster verliehen wird. Aus diesem Grund betrifft die folgende Beschreibung in erster Linie den Schritt zur Bemusterung der Basisteile 132.
  • Nachdem die Harzschicht 112x auf dem aus einem Glassubstrat bestehenden Substrat 110 ausgebildet wurde, wird die Resistschicht R1 in einem vorgeschriebenen Muster gebildet (21(a)– 21(c)). Die Schritte bis zu diesem Punkt sind die gleichen wie bei dem im Beispiel 1 beschriebenen Herstellungsverfahren.
  • Dann wird das Substrat 110 einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur (zum Beispiel 130°C) unterzogen, die gerade niedrig genug ist, die Eigenschaften des Resistmaterials nicht zu ändern. Bevorzugt wird bei dieser Wärmebehandlung die Oberseite der Harzschicht 112x (die Seite der Resistschicht R1) stärker gehärtet als der Teil der Harzschicht 112x, der dem Substrat 110 näher ist, indem Wärme von der Oberseite der Harzschicht 112x aus aufgebracht wird.
  • Beim anschließenden Naßätzen der Harzschicht 112x wird die Resistschicht R1 als Maske benutzt. In diesem Schritt ist die Zone unmittelbar unterhalb der Resistschicht, das heißt der obere Teil der Harzschicht 112x beständiger gegen Ätzen, weil das Ätzmittel hier langsamer als in anderen Zonen eindringt. Darüber hinaus wird durch die Wärmebehandlung der der Oberseite nähere Bereich der Harzschicht 112x stärker gehärtet als der Bereich, der dem Substrat 110 näher ist. In dem der Oberseite nahen Bereich der Harzschicht 112x ist also die Naßätzgeschwindigkeit langsamer als in dem Bereich auf seiten des Substrats 110. Da während des Naßätzschrittes die Naßätzgeschwindigkeit im Bereich der Harzschicht 112x in der Nähe der Oberseite folglich langsamer ist als im Bereich auf seiten des Substrats 110 bleibt von der Harzschicht 112x im Bereich der Oberseite mehr übrig als im Bereich auf seiten des Substrats 110. Basisteile 132, deren oberer Bereich 132c eine umgekehrt verjüngte Gestalt hat, werden auf diese Weise erhalten ((21d)). Als nächstes wird die Resistschicht R1 abgestreift (21(e)).
  • Die anschließenden Schritte sind wieder die gleichen wie bei dem im Beispiel 1 beschriebenen Herstellungsverfahren. Hierdurch wird das Mikrolinsensubstrat 300 erhalten (19 und 20).
  • Das Mikrolinsensubstrat 300 des vorliegenden Beispiels und dessen Herstellungsverfahren erbringen die gleiche Wirkung wie die des optischen Bauelements und dessen Herstellungsverfahren.
  • Beispiel 3
  • 1. Mikrolinsensubstrataufbau
  • 22 ist eine Schnittansicht, in der ein Mikrolinsensubstrat 400 des Beispiels 3 schematisch gezeigt ist. 23 ist eine Draufsicht, in der das in 22 gezeigte Mikrolinsensubstrat 400 schematisch dargestellt ist. Ferner zeigt 22 schematisch einen Querschnitt längs der Linie A-A in 23.
  • Wie aus 22 hervorgeht, hat das Mikrolinsensubstrat 400 des vorliegenden Beispiels eine Konfiguration, die sich von der des Beispiels 1 insofern unterscheidet, als Basisteile 152 so ausgebildet sind, daß sie mit dem Substrat 110 einstückig und aus dem gleichen Material (Glassubstrat) wie das Substrat 110 gemacht sind. Die übrigen Bestandteile sind strukturell allerdings dieselben wie im Mikrolinsensubstrat 200 des Beispiels 1, so daß deren Beschreibung hier weggelassen wird.
  • 2. Verfahren zum Herstellen eines Mikrolinsensubstrats
  • Als nächstes wird das Verfahren zum Herstellen des Mikrolinsensubstrats 400 gemäß dem vorliegenden Beispiel beschrieben. 24(a) bis 24(e) sind Schnittansichten, in denen das Verfahren zum Herstellen des in 22 bzw. 23 gezeigten Mikrolinsensubstrats 400 schematisch gezeigt ist.
  • Zunächst wird das Substrat 110, welches aus einem Glassubstrat besteht, mit einem Trockenfilmresist (DFR) beschichtet (24(a)).
  • Dann wird unter Benutzung einer Maske 230 des vorgeschriebenen Musters ein photolithographischer Schritt durchgeführt (24(b)). Dadurch entsteht eine Resistschicht R2 des vorgeschriebenen Musters (24(c)).
  • Anschließend wird unter Zuhilfenahme der Resistschicht R2 als Maske ein Muster auf dem Substrat 110, welches aus einem Glassubstrat besteht, erzeugt (24(d)). Durch diese Bemusterung werden die Basisteile 152 so ausgebildet, daß sie mit dem Substrat 110 integriert sind. Mit anderen Worten, einander benachbarte Basisteile 152 sind durch eine Rinne voneinander getrennt.
  • Zu möglichen Verfahren für die Erzeugung von Mustern gehört beispielsweise das Naßätzen mit Fluorwasserstoffsäure, Ionenstrahlätzen, Mikroerzeugung mittels eines Lasers, Sandstrahlverfahren und so weiter. Um relativ große Flächenbereiche mit Mustern zu versehen, gehören Sandstrahlverfahren zu den wirksameren Techniken. Ein Sandstrahlverfahren ist eine Technik, bei der das Ätzen dadurch geschieht, daß das Werkstück mit Teilchen bestrahlt wird, deren Durchmesser von 1 Mikron bis zu einigen zehn Mikron reicht, damit können Auflösungen von etwa 20 Mikron erreicht werden. Beispiele für Material, aus dem Teilchen im Sandstrahlverfahren benutzt werden können, sind SiC und AlO2 und so weiter. Als nächstes wird die Resistschicht R2 abgestreift (24(e)).
  • Die darauf folgenden Schritte sind die gleichen wie bei dem im Beispiel 1 beschriebenen Herstellungsverfahren. Hierdurch wird das Mikrolinsensubstrat 400 erhalten (22 und 23).
  • Das Mikrolinsensubstrat 400 gemäß dem vorliegenden Beispiel und sein Herstellungsverfahren bieten die gleiche Wirkung wie die des optischen Bauelements und dessen Herstellungsverfahren.
  • Beispiel 4
  • 1. Ein Verfahren zum Entfernen der Optikteile 114
  • Beispiel 4 beschreibt ein Verfahren zum Entfernen der Optikteile 14 von dem im Beispiel 1 erhaltenen Mikrolinsensubstrat 200. 25(a) und 25(b) sind Schnittansichten, die jeweils schema tisch ein Verfahren zum Entfernen der Optikteile 114 des vorliegenden Beispiels darstellen. Die entfernten Optikteile 114 können unabhängig als Teil einer anderen Vorrichtung verwendet werden. Im einzelnen kann der Optikteil 114 als eine Kugellinse, als ein Teil einer anderen Vorrichtung benutzt werden.
  • Zunächst wird auf den Optikteilen 114 des Mikrolinsensubstrats 200 aus Beispiel 1 eine Klebefolie 150 angeordnet (25(a)). Dann werden die Optikteile 114 durch Abziehen der Klebefolie 150 von dem Basisteil 112 entfernt ((25b)). Die Optikteile 114 können mit dem genannten Verfahren abgenommen werden. Wenn die Oberseite 112a der Basisteile 112 mit einer abweisenden Flüssigkeit vorbehandelt wurde, erleichtert das die Abnahme.
  • Mit dem vorliegenden Beispiel wird ein Verfahren zum Entfernen der Optikteile 114 vom Mikrolinsensubstrat 200 aus Beispiel 1 beschrieben. Aber das Verfahren gemäß dem vorliegenden Beispiel kann auch angewandt werden, um die Optikteile 114 von den Mikrolinsensubstraten 300, 400 aus den Beispielen 2 und 3 zu entfernen.
  • Außerdem wird mit dem vorliegenden Beispiel ein Verfahren zum Entfernen von als Linsen wirkenden Optikteilen vom Mikrolinsensubstrat beschrieben. Aber ein Verfahren ähnlich dem des vorliegenden Beispiels kann auch in Fällen angewandt werden, in denen vom optischen Bauelement Optikteile entfernt werden sollen, die andere Funktionen als die von Linsen haben.

Claims (11)

  1. Mikrolinsenstruktur, umfassend: ein Basisteil (112) auf einem Substrat (110); ein Optikteil (114) auf der Oberfläche des Basisteils (112), wobei der Bereich der Oberfläche des Basisteils (112) gleich oder kleiner als der maximale Breitenbereich der Projektion des Optikteils (114) auf das Substrat ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang des Optikteils (114) unter Verwendung eines Dichtmaterials (160) eingebettet ist.
  2. Mikrolinsenstruktur gemäß Anspruch 1, bei der das Dichtmaterial (160) aus einem Material besteht, dessen Brechungsindex kleiner als der des Materials des Optikteils (114) ist.
  3. Mikrolinsenstruktur gemäß Anspruch 1, bei der das Optikteil (114) eine Mikrolinse ist, und die Mikrolinsenstruktur ein Mikrolinsensubstrat (160) ist.
  4. Verwendung der Mikrolinsenstruktur gemäß Anspruch 3 in einer Anzeigevorrichtung.
  5. Verwendung der Mikrolinsenstruktur gemäß Anspruch 3 in einer Abbildungsvorrichtung.
  6. Mikrolinsenstruktur gemäß Anspruch 1, bei der das Optikteil aus einem UV-härtbaren Harz zusammengesetzt ist.
  7. Mikrolinsenstruktur gemäß Anspruch 1, bei der das Optikteil aus einem wärmehärtbaren Harz zusammengesetzt ist.
  8. Mikrolinsenstruktur gemäß Anspruch 1, bei der das Optikteil als Polarisationselement wirkt.
  9. Mikrolinsenstruktur gemäß Anspruch 1, bei der das Optikteil als Strahlenteiler wirkt.
  10. Mikrolinsenstruktur gemäß Anspruch 1, bei der die Oberfläche des Basisteils eine gekrümmte Oberfläche ist.
  11. Mikrolinsenstruktur gemäß Anspruch 1, bei der der zwischen der Oberfläche des Basisteils und einer Fläche eines Seitenabschnitts des Basisteils, die die Oberfläche kontaktiert, gebildete Winkel ein spitzer Winkel ist.
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