JP2007313678A - Method for producing combination type optical element - Google Patents

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Takehiko Yamaguchi
武彦 山口
Hideo Genda
英生 源田
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Nalux Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a combination type optical element by molding an energy curing resin on a substrate which does not need devices for controlling vacuuming and a mold core temperature and aftertreatment after molding. <P>SOLUTION: The method for producing the combination type optical element includes a step in which the energy curing resin 1 is applied on the substrate 2, and energy is given and a step in which the energy curing resin on the substrate is press-molded at room temperature by a mold. In this method, energy to be applied to the resin and a time from the application of the energy to the press molding of the resin are determined to adjust the viscosity of the resin in press molding so that the resin can keep its shape when handled and be press-molded at a pressure preventing the occurrence of an optical strain in the optical element at room temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法に関する。特に、成形後の樹脂のはみ出しを除去するための後処理や、金型温度の制御を必要としない、高精度の複合型光学素子を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a composite optical element by molding an energy curable resin on a substrate. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a high-precision composite optical element that does not require post-processing for removing protrusion of resin after molding and control of mold temperature.

本発明による複合型光学素子を製造する方法は、マイクロレンズアレイ、回折レンズ、フレネルレンズ、サブ波長格子などの製造に使用される。   The method of manufacturing a composite optical element according to the present invention is used for manufacturing a microlens array, a diffractive lens, a Fresnel lens, a subwavelength grating, and the like.

一般に、光学素子の製造方法には、ガラス素材の研削や研磨あるいは型を使用した成形、または熱可塑性樹脂素材の射出成形やプレス成形などがある。ガラス素材は、樹脂素材と比較して、温度などの環境変化に対する性能の変動が小さい。他方、樹脂による成形は、形状精度に優れている。このような素材および製造方法の特徴にしたがって、素材および製造方法が使い分けられている。   In general, optical element manufacturing methods include grinding or polishing of a glass material or molding using a mold, or injection molding or press molding of a thermoplastic resin material. The glass material has less performance fluctuations with respect to environmental changes such as temperature than the resin material. On the other hand, molding with resin is excellent in shape accuracy. According to such characteristics of the material and the manufacturing method, the material and the manufacturing method are properly used.

表面に微細な構造を有する光学素子などの場合には、ガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法が採用される。その理由は以下のとおりである。表面の微細な構造は、ガラス素材によって製造するのは、形状精度の点から困難である。他方、光学素子全体を樹脂素材とすると、温度などの環境変化に対する性能の変動が大きくなる。   In the case of an optical element having a fine structure on the surface, a method of manufacturing a composite optical element by molding an energy curable resin on a glass substrate is employed. The reason is as follows. It is difficult to manufacture a fine structure on the surface from a glass material in terms of shape accuracy. On the other hand, when the entire optical element is made of a resin material, performance fluctuations with respect to environmental changes such as temperature increase.

図11は、従来技術による、ガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法の流れ図である。図12乃至14は、当該方法を、装置に関連して説明するための図である。従来技術による、ガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法の手順を図11にしたがって以下に説明する。   FIG. 11 is a flowchart of a conventional method for producing a composite optical element by molding an energy curable resin on a glass substrate. 12 to 14 are diagrams for explaining the method in relation to the apparatus. A procedure of a conventional method for producing a composite optical element by molding an energy curable resin on a glass substrate will be described with reference to FIG.

ステップS1110において、図12に示すように、ガラス基材2を支持部材14に配置し、握時部材13によって握持する。   In step S1110, as shown in FIG. 12, the glass substrate 2 is disposed on the support member 14 and is gripped by the gripping member 13.

ステップS1120において、図12に示すように、ガラス基材2上にエネルギー硬化型樹脂1を供給する。エネルギー硬化型樹脂1の粘度は、0.1乃至300パスカル・秒である。   In step S1120, the energy curable resin 1 is supplied onto the glass substrate 2 as shown in FIG. The viscosity of the energy curable resin 1 is 0.1 to 300 Pa · s.

ステップS1130において、図13に示すように、金型コア5によって、エネルギー硬化型樹脂1を成形する。   In step S1130, the energy curable resin 1 is molded by the mold core 5 as shown in FIG.

ステップS1140において、成形中に、ガラス基材の側から、エネルギー硬化型樹脂1にエネルギーを供給し、エネルギー硬化型樹脂1を硬化させる。   In step S1140, energy is supplied to the energy curable resin 1 from the glass substrate side during molding to cure the energy curable resin 1.

ステップS1150において、図14に示すように、ガラス基材2およびその上の成形されたエネルギー硬化型樹脂1を、金型コア5から取り出す。   In step S1150, as shown in FIG. 14, the glass substrate 2 and the energy curable resin 1 molded thereon are taken out from the mold core 5.

上記の従来の方法は、たとえば、特許文献1に記載されている。   The above conventional method is described in, for example, Patent Document 1.

しかし、上記の従来の方法には以下に述べる問題点があった。   However, the above conventional methods have the following problems.

ガラス基材2上にエネルギー硬化型樹脂1を供給するステップ(S1120)において、エネルギー硬化型樹脂1がガラス基材2上に展開する間に、エネルギー硬化型樹脂1に気泡が入り込むことがある。また、金型コア5によって、エネルギー硬化型樹脂1を成形するステップ(S1130)において、金型コア5とエネルギー硬化型樹脂1との間に、エアが残留する場合がある。気泡やエアの対策として、ガラス基材と型部材の間の空間を真空引きする方法が提案されている。上記の方法は、たとえば、特開平9−24522号公報に記載されている。   In the step of supplying the energy curable resin 1 onto the glass substrate 2 (S1120), air bubbles may enter the energy curable resin 1 while the energy curable resin 1 develops on the glass substrate 2. Further, in the step of molding the energy curable resin 1 with the mold core 5 (S1130), air may remain between the mold core 5 and the energy curable resin 1. As a countermeasure against bubbles and air, a method of evacuating the space between the glass substrate and the mold member has been proposed. The above method is described in, for example, JP-A-9-24522.

成形中に、ガラス基材の側から、エネルギー硬化型樹脂1にエネルギーを供給し、エネルギー硬化型樹脂1を硬化させるステップ(S1140)において、エネルギーが紫外線の場合、プレス成形時に紫外線を照射できるようにするので、金型コア5および装置の構造が複雑になる。また、金型コア5を、紫外線が透過する材料にした場合には、その材料による加工方法の制約が生じる。   In the step of supplying energy to the energy curable resin 1 from the side of the glass base material during the molding and curing the energy curable resin 1 (S1140), if the energy is ultraviolet light, the ultraviolet light can be irradiated during press molding. Therefore, the structure of the mold core 5 and the apparatus becomes complicated. In addition, when the mold core 5 is made of a material that transmits ultraviolet rays, there are restrictions on the processing method using the material.

また、エネルギー硬化型樹脂1を硬化させるステップ(S1140)において、エネルギー硬化型樹脂1は硬化しながら収縮する。ここで、圧力を保持しながら硬化させるためには、エネルギー硬化型樹脂1の量を多めにする必要がある。このため、エネルギー硬化型樹脂1の、金型コア5からのはみ出しが生じる。したがって、はみ出しを処理するための、後処理工程が必要となる。   In the step of curing the energy curable resin 1 (S1140), the energy curable resin 1 shrinks while being cured. Here, in order to cure while maintaining the pressure, it is necessary to increase the amount of the energy curable resin 1. For this reason, the energy curable resin 1 protrudes from the mold core 5. Therefore, a post-processing step for processing the protrusion is required.

後処理工程は、成形後外形の仕上げのために切断、研磨、バリ仕上げなどである。この作業において切断および研磨カスが製品表面へ付着することがある。この製品表面は手で触れることが出来ないので洗浄液に浸して製品表面を傷つけないように洗浄する工程が必要となり、洗浄液による製品の劣化などが発生する可能性がある。また切断時の研磨カスそのものが光学面にぶつかることにより傷が発生することも考えられる。   Post-processing steps include cutting, polishing, and burr finishing to finish the outer shape after molding. In this operation, cutting and polishing residue may adhere to the product surface. Since the surface of the product cannot be touched by hand, it is necessary to perform a cleaning process so as not to damage the surface of the product by immersing it in the cleaning liquid, and the product may be deteriorated by the cleaning liquid. It is also conceivable that scratches may occur due to the polishing residue itself at the time of cutting hitting the optical surface.

成形中に、ガラス基材の側から、エネルギー硬化型樹脂1にエネルギーを供給し、エネルギー硬化型樹脂1を硬化させるステップ(S1140)において、エネルギーを加えることにより、エネルギー硬化型樹脂1や金型コア5の温度が上昇する。したがって、成形品の精度を向上させるためには、金型コア5の温度制御などが必要となる。金型の温度を制御する複合型光学素子の製造方法は、特許文献2に記載されている。   In the step (S1140) of supplying energy to the energy curable resin 1 from the glass substrate side during the molding and curing the energy curable resin 1 (S1140), the energy curable resin 1 and the mold are added. The temperature of the core 5 rises. Therefore, in order to improve the accuracy of the molded product, temperature control of the mold core 5 is required. A method of manufacturing a composite optical element that controls the temperature of a mold is described in Patent Document 2.

特開2003−71858号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-71858 特許3359631号公報Japanese Patent No. 3359631

ガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する従来の方法においては、高精度の成型品を得るために、真空引きや金型コアの温度制御が必要であり、そのための装置が必要となる。また、成形後の後処理が必要である。   In the conventional method of manufacturing a composite optical element by molding an energy curable resin on a glass substrate, vacuuming or temperature control of the mold core is necessary to obtain a highly accurate molded product, A device for this is required. Moreover, post-processing after shaping | molding is required.

したがって、基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法であって、真空引きや金型コアの温度制御のための装置が不要であり、成形後の後処理が不要な方法に対するニーズがある。   Therefore, it is a method for producing a composite optical element by molding an energy curable resin on a base material, which does not require an apparatus for vacuuming or temperature control of the mold core, and post-processing after molding is not necessary. There is a need for unnecessary methods.

本発明による複合型光学素子を製造する方法は、基材上にエネルギー硬化型樹脂を塗布し、エネルギーを与えるステップと、その後、金型によって、基材上のエネルギー硬化型樹脂を、常温でプレス成形するステップと、を含む。本発明による複合型光学素子を製造する方法において、プレス成形する際のエネルギー硬化樹脂の粘度が、取り扱いの際に形状を維持することができ、かつ、常温において複合型光学素子に光学ひずみを生じさせない圧力で、プレス成形することができる値となるように、エネルギー硬化樹脂に与えるエネルギーおよびエネルギーを与えてからプレス成形するまでの時間を定める。   The method for producing a composite optical element according to the present invention comprises the steps of applying an energy curable resin on a substrate and applying energy, and then pressing the energy curable resin on the substrate at room temperature by a mold. Forming. In the method for producing a composite optical element according to the present invention, the viscosity of the energy curable resin during press molding can maintain the shape during handling and causes optical distortion in the composite optical element at room temperature. The energy to be applied to the energy-curable resin and the time from the application of the energy to the press molding are determined so that the value can be press-molded at a pressure that is not applied.

エネルギー硬化型樹脂にエネルギーを与えてある程度硬化させた状態で成形するので、金型とエネルギー硬化型樹脂との間で気泡が発生しにくい。このため、真空引きは不要である。また、エネルギー硬化型樹脂にエネルギーを与えてある程度硬化させた状態で成形するので、金型内での、エネルギー硬化型樹脂の硬化時に重合や架橋反応による発熱を抑えることができる。このため、金型コアの温度制御は不要である。ただし、室温を管理する必要はある。また、成型後の後処理工程が不要となるので、外形形状の公差±0.01ミリメータ以下で加工できる。   Since the energy curable resin is molded in a state where energy is applied and cured to some extent, bubbles are hardly generated between the mold and the energy curable resin. For this reason, evacuation is unnecessary. Further, since the energy curable resin is molded in a state where it is cured to some extent, heat generation due to polymerization or a crosslinking reaction can be suppressed when the energy curable resin is cured in the mold. For this reason, it is not necessary to control the temperature of the mold core. However, it is necessary to control the room temperature. In addition, since a post-processing step after molding is not required, the outer shape can be processed with a tolerance of ± 0.01 mm or less.

本発明によれば、常温で成形できるため金型の形状がそのまま転写できる。したがって、成形時の熱膨張の金型補正は必要ない。   According to the present invention, the mold shape can be transferred as it is because it can be molded at room temperature. Therefore, it is not necessary to correct the mold for thermal expansion during molding.

しかも、取り扱いの際に形状を維持することができ、かつ、常温において複合型光学素子に光学ひずみを生じさせない圧力で、プレス成形することができるので、製造が容易である。   In addition, the shape can be maintained during handling, and the composite optical element can be press-molded at a pressure that does not cause optical distortion at room temperature.

本発明の一実施形態によれば、プレス成形する際のエネルギー硬化樹脂の粘度が、10乃至10パスカル・秒の範囲となるように、エネルギー硬化樹脂に与えるエネルギーおよびエネルギーを与えてからプレス成形するまでの時間を定める。 According to one embodiment of the present invention, the energy and energy applied to the energy curable resin are applied so that the viscosity of the energy curable resin during press molding is in the range of 10 3 to 10 5 Pascal · second. Determine the time until molding.

本発明の他の実施形態によれば、基材上にエネルギー硬化型樹脂を塗布し、エネルギーを与えるステップにおいて、基材をスピンコータに取付け、スピンコータを回転させて、塗布したエネルギー硬化型樹脂を均一にしながらエネルギーを与える。   According to another embodiment of the present invention, in the step of applying energy curable resin on the substrate and applying energy, the substrate is attached to the spin coater and the spin coater is rotated to uniformly apply the applied energy curable resin. While giving energy.

したがって、成形前にエネルギー硬化型樹脂の厚さを一定とする結果、成形工程において、樹脂量が少ないことによる樹脂の未充填や、樹脂量が多いことによる樹脂の過剰なはみ出しを防止することができる。また、回転停止後においても、エネルギー硬化型樹脂がある程度硬化しているので、端部の樹脂が回転軸側に戻ることはなく、端部においても厚さは均一に保持される。   Therefore, as a result of making the thickness of the energy curable resin constant before molding, in the molding process, it is possible to prevent unfilling of the resin due to the small amount of the resin and excessive protrusion of the resin due to the large amount of the resin. it can. Further, even after the rotation is stopped, the energy curable resin is cured to some extent, so that the resin at the end portion does not return to the rotating shaft side, and the thickness is kept uniform even at the end portion.

本発明の他の実施形態によれば、スピンコータを回転させて、基材上に塗布したエネルギー硬化型樹脂を均一にしながらエネルギーを与える際に、第1の所定の時間エネルギーを与えず、その後の第2の所定の時間エネルギーを与える。   According to another embodiment of the present invention, when the energy is applied while rotating the spin coater to make the energy curable resin coated on the substrate uniform, the energy is not applied for the first predetermined time, and thereafter A second predetermined time energy is provided.

したがって、第1の所定の時間でエネルギー硬化型樹脂の厚さが均一となり、第2の所定の時間で、エネルギー硬化型樹脂がある程度まで硬化される。   Therefore, the thickness of the energy curable resin becomes uniform in the first predetermined time, and the energy curable resin is cured to some extent in the second predetermined time.

本発明の他の実施形態によれば、基材上にエネルギー硬化型樹脂を塗布し、エネルギーを与えるステップにおいて、基材の側壁にマスクを設け、当該ステップの終了後にマスクを取り除く。   According to another embodiment of the present invention, in the step of applying energy curable resin on the substrate and applying energy, a mask is provided on the side wall of the substrate, and the mask is removed after the step is completed.

したがって、基材の側壁にはみ出した樹脂を容易に除去することができる。   Therefore, it is possible to easily remove the resin protruding from the side wall of the base material.

本発明の他の実施形態によれば、金型によって、基材上のエネルギー硬化型樹脂を成形するステップにおいて、金型の構造を、キャビティ内圧縮構造であって樹脂の逃げのない構造としている。   According to another embodiment of the present invention, in the step of molding the energy curable resin on the base material by the mold, the structure of the mold is a compression structure in the cavity and the resin does not escape. .

したがって、成形後の成型品の後仕上げが不要となる。   Therefore, post-finishing of the molded product after molding becomes unnecessary.

本発明の他の実施形態によれば、基材がガラス基材である。   According to another embodiment of the invention, the substrate is a glass substrate.

したがって、ガラスの、温度などの環境変化に対する性能と、樹脂の、加工性の両方を活用することができる。   Therefore, it is possible to utilize both the performance of glass against environmental changes such as temperature and the processability of resin.

本発明の他の実施形態によれば、エネルギー硬化型樹脂がいったんエネルギーを加えると、硬化反応が進むタイプの樹脂である。   According to another embodiment of the present invention, the energy curable resin is a type of resin that undergoes a curing reaction once energy is applied.

したがって、金型内でエネルギー硬化型樹脂にエネルギーを与える必要がない。また、金型内でエネルギー硬化型樹脂にエネルギーを与える必要がないので、金型およびプレス成形装置の構造が簡単になる。   Therefore, it is not necessary to give energy to the energy curable resin in the mold. In addition, since it is not necessary to give energy to the energy curable resin in the mold, the structure of the mold and the press molding apparatus is simplified.

本発明の他の実施形態によれば、エネルギーが紫外線である。   According to another embodiment of the invention, the energy is ultraviolet light.

したがって、エネルギー硬化型樹脂に紫外線を照射することにより、容易にエネルギーを与えることができる。   Therefore, energy can be easily given by irradiating the energy curable resin with ultraviolet rays.

本発明の他の実施形態によれば、金型およびプレス成形装置が、エネルギー硬化型樹脂に紫外線を照射するように構成されていない。   According to another embodiment of the present invention, the mold and the press molding apparatus are not configured to irradiate the energy curable resin with ultraviolet rays.

したがって、金型およびプレス成形装置の構造が簡単になる。   Therefore, the structure of the mold and the press molding apparatus is simplified.

図1は、本発明の一実施形態による、基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法の流れ図である。図2および3は、当該方法を、金型装置に関連して説明するための図である。基材は、セラミックや金属でもよいが、以下の実施形態ではガラスとする。本発明の一実施形態による、ガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法の手順を以下に説明する。   FIG. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a composite optical element by molding an energy curable resin on a substrate according to an embodiment of the present invention. 2 and 3 are diagrams for explaining the method in relation to the mold apparatus. The substrate may be ceramic or metal, but is glass in the following embodiments. A procedure of a method for producing a composite optical element by molding an energy curable resin on a glass substrate according to an embodiment of the present invention will be described below.

ステップS0110において、スピンコータへ基材を取付ける。   In step S0110, the substrate is attached to the spin coater.

ステップS0120において、基材上にエネルギー硬化型樹脂を供給し、スピンコータを回転させる。スピンコータの回転速度は、たとえば、2000rpmである。スピンコータを回転させる時間は、エネルギー硬化型樹脂の厚さを均一にするために必要な時間である。具体的に、スピンコータを60秒間回転させる。ここで、エネルギー硬化型樹脂の厚さは、約25マイクロ・メータである。   In step S0120, an energy curable resin is supplied onto the substrate, and the spin coater is rotated. The rotation speed of the spin coater is, for example, 2000 rpm. The time for rotating the spin coater is a time necessary for making the thickness of the energy curable resin uniform. Specifically, the spin coater is rotated for 60 seconds. Here, the thickness of the energy curable resin is about 25 micrometers.

ステップS0130において、引き続きスピンコータを回転させながら、紫外線照射装置を使用して、エネルギー硬化型樹脂に紫外線を照射して、樹脂をある程度まで硬化させる。ここで、硬化の程度は、低い圧力で成形できる程度が望ましい。他方、取り扱いの観点から、その形状を保持できる硬化の程度が必要である。紫外線照射の間、スピンコータの回転速度は、2000rpmのままである。   In step S0130, while continuing to rotate the spin coater, the ultraviolet ray irradiation device is used to irradiate the energy curable resin with ultraviolet rays to cure the resin to some extent. Here, the degree of curing is preferably such that it can be molded at a low pressure. On the other hand, from the viewpoint of handling, a degree of curing that can maintain the shape is necessary. During the UV irradiation, the spin coater rotation speed remains at 2000 rpm.

図4は、プレス成形圧力の種々の値に対して、樹脂粘度(横軸)とプレス成形による充填率(縦軸)との関係を示す図である。プレス成形される樹脂は常温である。充填率は、金型の格子高さに対する、成形された樹脂の格子高さの比である。成形された樹脂の格子高さは、原子間力顕微鏡で測定した。図4において、一点鎖線は5メガ・パスカル、実線は10メガ・パスカル、点線は30メガ・パスカルのプレス成形圧力を示す。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the resin viscosity (horizontal axis) and the filling rate (vertical axis) by press molding with respect to various values of the press molding pressure. The resin to be press-molded is at room temperature. The filling rate is the ratio of the lattice height of the molded resin to the lattice height of the mold. The lattice height of the molded resin was measured with an atomic force microscope. In FIG. 4, the alternate long and short dash line indicates press forming pressure of 5 mega Pascal, the solid line indicates 10 mega Pascal, and the dotted line indicates press pressure of 30 Mega Pascal.

30メガ・パスカルのプレス成形圧力であれば、成形された光学素子に光学ひずみが生じることはない。30メガ・パスカルのプレス成形圧力の場合でも、樹脂粘度が、10パスカル・秒を超えると、充填率は低下する。この場合に、プレス成形を行うには、樹脂を加熱して軟化させることが必要である。したがって、常温でプレス成形を行うことはできない。 With a press forming pressure of 30 mega Pascal, optical distortion does not occur in the molded optical element. Even at a press pressure of 30 megapascals, if the resin viscosity exceeds 10 5 pascal · second, the filling rate decreases. In this case, in order to perform press molding, it is necessary to heat and soften the resin. Therefore, press molding cannot be performed at room temperature.

他方、樹脂粘度が、10パスカル・秒以下であれば、10メガ・パスカルのプレス成形圧力であっても、常温のプレス成形によって90%以上の充填率を達成することができる。また、樹脂粘度は、取り扱い易さの点から、樹脂の形状を維持することができる粘度以上であるのが好ましい。具体的には、10パスカル・秒以上であるのが好ましい。すなわち、プレス成形の際の樹脂粘度は、10パスカル・秒以上10パスカル・秒以下であるのが好ましい。 On the other hand, if the resin viscosity is 10 5 Pascal · sec or less, a filling rate of 90% or more can be achieved by press molding at room temperature even at a press molding pressure of 10 MegaPascal. The resin viscosity is preferably equal to or higher than the viscosity capable of maintaining the shape of the resin from the viewpoint of ease of handling. Specifically, it is preferably 10 3 Pascal · second or more. That is, the resin viscosity at the time of press molding is preferably 10 3 Pascal · second or more and 10 5 Pascal · second or less.

図5は、紫外線照射条件に対して、紫外線照射後の時間(横軸)と樹脂粘度(縦軸)との関係を示す図である。図5において、一点鎖線は30mW/cmで5秒間照射した場合、実線は45mW/cmで10秒間照射した場合、点線は45mW/cmで20秒間照射した場合を示す。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the time after UV irradiation (horizontal axis) and the resin viscosity (vertical axis) with respect to UV irradiation conditions. 5, one-dot chain line when irradiated with 30 mW / cm 2 5 sec, a solid line when irradiated with 45 mW / cm 2 10 seconds, and the dotted line shows the case of irradiation with 45 mW / cm 2 20 sec.

45mW/cmで10秒間照射した場合および45mW/cmで20秒間照射した場合には、樹脂粘度が、10パスカル・秒になるまでに、紫外線照射後約500秒かかる。したがって、紫外線照射後500秒以内にプレス成形を行う場合には、45ミリワットで10秒乃至20間照射すればよい。紫外線照射後プレス成形を行うまでの時間が500秒以上である場合には、照射強度または照射時間を小さくすればよい。 In the case of irradiation at 45 mW / cm 2 for 10 seconds and irradiation at 45 mW / cm 2 for 20 seconds, it takes about 500 seconds after the ultraviolet irradiation until the resin viscosity reaches 10 5 Pascal · second. Therefore, when press molding is performed within 500 seconds after the ultraviolet irradiation, the irradiation may be performed at 45 milliwatts for 10 seconds to 20 seconds. When the time from the UV irradiation to the press molding is 500 seconds or more, the irradiation intensity or the irradiation time may be reduced.

上記のように、ステップS0130において与えるエネルギーの量を制御することにより、硬化速度を制御することができる。成形まで、エネルギー硬化型樹脂のある程度の柔らかさを維持しながら、金型内での、エネルギー硬化型樹脂の硬化時に重合や架橋反応による発熱を抑えることができ、発熱による金型温度上昇に起因する形状変化を抑えることができる。   As described above, the curing rate can be controlled by controlling the amount of energy applied in step S0130. Until molding, while maintaining a certain degree of softness of the energy curable resin, it is possible to suppress heat generation due to polymerization or cross-linking reaction during the curing of the energy curable resin in the mold, resulting from the mold temperature rise due to heat generation Shape change can be suppressed.

ここで、留意すべき点は、いったんエネルギーを加えると、硬化反応が進むタイプの樹脂を使用することにより、金型内でエネルギーを与える必要がないことである。このようなタイプの樹脂としては、重合タイプの樹脂で、たとえばエポキシ基材にスルホニウム塩系重合開始剤などの重合開始剤が入ったものなどがある。上記のタイプの樹脂であれば、他のエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂であってもよい。   Here, it should be noted that, once energy is applied, it is not necessary to give energy in the mold by using a resin of a type in which the curing reaction proceeds. As this type of resin, there is a polymerization type resin, for example, an epoxy base material containing a polymerization initiator such as a sulfonium salt polymerization initiator. Other epoxy resins and acrylic resins may be used as long as they are the above types of resins.

スピンコータの回転停止後ではなく、回転中にエネルギーを与える方がよい理由は次の通りである。スピンコータの回転中にエネルギーを与えなかった場合における、エネルギー硬化型樹脂の、スピンコータの回転中および回転停止後の形状を図7および8に示す。スピンコータの回転中は、図7に示すように、エネルギー硬化型樹脂1の厚さは均一である。しかし、回転停止後に、図8に示すように、端部の樹脂が回転軸側に戻り、端部の厚さが厚くなると考えられる。つぎに、スピンコータの回転中にエネルギーを与えた場合における、スピンコータの回転停止後の、エネルギー硬化型樹脂1の形状を図9および10に示す。スピンコータの回転の回転停止後においても、エネルギー硬化型樹脂1がある程度硬化しているので、図9に示すように、端部の樹脂が回転軸側に戻る量は少なく、端部においても厚さはほぼ均一に保持される。図9において、さらに、基材2の側壁にマスキングテープ21を貼り付けている。スピンコータの回転停止後にマスキングテープ21を取り除くことにより、図10に示すように、基材2の側壁にはみ出した樹脂を容易に除去することができる。図10において、基材2からはみ出した樹脂の部分は、カッターなどによって容易に除去することができる。   The reason why it is better to apply energy during the rotation rather than after the rotation of the spin coater is as follows. FIGS. 7 and 8 show the shapes of the energy curable resin when the spin coater is rotating and after the rotation is stopped, when energy is not applied during the rotation of the spin coater. During the rotation of the spin coater, as shown in FIG. 7, the thickness of the energy curable resin 1 is uniform. However, after the rotation is stopped, as shown in FIG. 8, it is considered that the resin at the end portion returns to the rotating shaft side, and the thickness of the end portion is increased. Next, FIGS. 9 and 10 show the shape of the energy curable resin 1 after the rotation of the spin coater is stopped when energy is applied during the rotation of the spin coater. Even after the rotation of the spin coater is stopped, since the energy curable resin 1 is cured to some extent, as shown in FIG. 9, the amount of the resin at the end returns to the rotating shaft side is small, and the thickness at the end is also small. Is held almost uniformly. In FIG. 9, a masking tape 21 is further attached to the side wall of the substrate 2. By removing the masking tape 21 after the rotation of the spin coater is stopped, the resin protruding from the side wall of the substrate 2 can be easily removed as shown in FIG. In FIG. 10, the portion of the resin protruding from the substrate 2 can be easily removed with a cutter or the like.

ここで、留意すべき点は、後工程の成形前にエネルギー硬化型樹脂の厚さを一定とする点である。成形前にエネルギー硬化型樹脂の厚さを一定とする結果、成形工程において、樹脂量が少ないことによる未充填や樹脂量が多いことによる過剰なはみ出しを防止することができる。   Here, the point to be noted is that the thickness of the energy curable resin is made constant before molding in the subsequent process. As a result of making the thickness of the energy curable resin constant before molding, in the molding process, it is possible to prevent unfilling due to a small amount of resin and excessive protrusion due to a large amount of resin.

図1のステップS0140において、エネルギー硬化型樹脂が塗布された基材を金型に取付ける。図2において、基材は2で、基材上に塗布されたエネルギー硬化型樹脂は1で示される。金型は、金型コア5、取付け板3、上型板4、下型板7ならびに取付け板10を含む。金型は、さらに、基材圧縮コア8および基材圧縮ブロック11を含む。このように、金型の構造は、キャビティ内圧縮構造であって樹脂の逃げのない構造としている。したがって、成形後の後仕上げが不要となる。   In step S0140 of FIG. 1, the base material coated with the energy curable resin is attached to the mold. In FIG. 2, the base material is 2, and the energy curable resin applied on the base material is 1. The mold includes a mold core 5, a mounting plate 3, an upper mold plate 4, a lower mold plate 7, and a mounting plate 10. The mold further includes a base material compression core 8 and a base material compression block 11. As described above, the mold structure is a compression structure in the cavity and does not allow the resin to escape. Therefore, post-finishing after molding becomes unnecessary.

本実施形態において、金型および図示しないプレス成形装置が、エネルギー硬化型樹脂に紫外線を照射するように構成されていない。したがって、金型およびプレス成形装置の構造が簡単になる。   In the present embodiment, the mold and the press molding apparatus (not shown) are not configured to irradiate the energy curable resin with ultraviolet rays. Therefore, the structure of the mold and the press molding apparatus is simplified.

ステップS0150において、図3に示すように、コア圧縮ブロック11に圧力をかけて、基材圧縮コア8と金型コア5との間で、エネルギー硬化型樹脂1を成形する。圧力の範囲は、5乃至30メガ・パスカルである。このように、比較的低い圧力で成形することができるため、硬化していない樹脂を金型内に充填した場合と同じプレス機構で成形することができる。   In step S0150, as shown in FIG. 3, pressure is applied to the core compression block 11, and the energy curable resin 1 is molded between the base material compression core 8 and the mold core 5. The pressure range is 5 to 30 megapascals. Thus, since it can shape | mold with a comparatively low pressure, it can shape | mold with the same press mechanism as the case where the resin which is not hardened is filled in the metal mold | die.

ステップS0160において、基材2とその上の成形されたエネルギー硬化型樹脂1を金型から取り出す。   In step S0160, the base material 2 and the energy curable resin 1 molded thereon are taken out of the mold.

本実施形態においては、樹脂を塗布するのにスピンコータを使用したが、ディスペンサーなど他の装置を使用してもよい。   In this embodiment, the spin coater is used to apply the resin, but other devices such as a dispenser may be used.

図6は、本発明の方法によって製造されたマイクロレンズアレイを示す。基材上に、エネルギー硬化型樹脂からなる、片面凸のマイクロレンズが配置されている。マイクロレンズの数は、図を簡単にする目的で、実際の数とは対応していない。基材の寸法は、縦横およそ、60ミリ・メータ、マイクロレンズの径は、およそ50マイクロ・メータ、マイクロレンズのサグ量は、およそ10マイクロ・メータである。   FIG. 6 shows a microlens array manufactured by the method of the present invention. A single-sided convex microlens made of an energy curable resin is disposed on the substrate. The number of microlenses does not correspond to the actual number for the purpose of simplifying the figure. The dimensions of the substrate are approximately 60 mm in length and width, the diameter of the microlens is approximately 50 μm, and the sag amount of the microlens is approximately 10 μm.

本発明の一実施形態による、基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法の流れ図である。4 is a flowchart of a method for manufacturing a composite optical element by molding an energy curable resin on a substrate according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による、ガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法に使用される金型を示す図である。It is a figure which shows the metal mold | die used for the method of shape | molding energy curable resin on the glass base material, and manufacturing a composite type optical element by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による、ガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法に使用される金型を示す図である。It is a figure which shows the metal mold | die used for the method of shape | molding energy curable resin on the glass base material, and manufacturing a composite type optical element by one Embodiment of this invention. プレス成形圧力の種々の値に対して、樹脂粘度(横軸)とプレス成形による充填率(縦軸)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the resin viscosity (horizontal axis) and the filling rate (vertical axis) by press molding with respect to various values of the press molding pressure. 紫外線照射条件に対して、紫外線照射後の時間(横軸)と樹脂粘度(縦軸)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the time (horizontal axis) after ultraviolet irradiation and resin viscosity (vertical axis) with respect to ultraviolet irradiation conditions. 本発明の方法によって製造されたマイクロレンズアレイを示す図である。It is a figure which shows the micro lens array manufactured by the method of this invention. スピンコータの回転中にエネルギーを与えなかった場合の、エネルギー硬化型樹脂の、スピンコータの回転中の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape during rotation of a spin coater of energy curable resin when energy is not given during rotation of a spin coater. スピンコータの回転中にエネルギーを与えなかった場合の、エネルギー硬化型樹脂の、スピンコータの回転停止後の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape after the rotation of a spin coater stops, when energy is not given during rotation of a spin coater. スピンコータの回転中にエネルギーを与えた場合において、スピンコータの回転停止後の、エネルギー硬化型樹脂の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of energy curable resin after rotation of a spin coater stops when energy is given during rotation of a spin coater. スピンコータの回転中にエネルギーを与えた場合において、スピンコータの回転停止後にマスクを除去した、エネルギー硬化型樹脂の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of energy curable resin which removed the mask after rotation of a spin coater stopped when energy was given during rotation of a spin coater. 従来技術による、ガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法の流れ図である。2 is a flowchart of a method for manufacturing a composite optical element by molding an energy curable resin on a glass substrate according to the prior art. 従来技術による、ガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法を、装置に関連して説明するための図である。It is a figure for demonstrating in relation to an apparatus the method to shape | mold an energy curable resin on a glass base material by a prior art, and to manufacture a composite type optical element. 従来技術による、ガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法を、装置に関連して説明するための図である。It is a figure for demonstrating in relation to an apparatus the method to shape | mold an energy curable resin on a glass base material by a prior art, and to manufacture a composite type optical element. 従来技術による、ガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法を、装置に関連して説明するための図である。It is a figure for demonstrating in relation to an apparatus the method to shape | mold an energy curable resin on a glass base material by a prior art, and to manufacture a composite type optical element.

符号の説明Explanation of symbols

1…エネルギー硬化型樹脂、2…基材、5…金型コア

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Energy curable resin, 2 ... Base material, 5 ... Mold core

Claims (10)

基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形した複合型光学素子を製造する方法であって、
基材上にエネルギー硬化型樹脂を塗布し、エネルギーを与えるステップと、
その後、金型によって、基材上のエネルギー硬化型樹脂を、常温でプレス成形するステップと、を含み、
プレス成形する際のエネルギー硬化樹脂の粘度が、取り扱いの際に形状を維持することができ、かつ、常温において複合型光学素子に光学ひずみを生じさせない圧力で、プレス成形することができる値となるように、エネルギー硬化樹脂に与えるエネルギーおよびエネルギーを与えてからプレス成形するまでの時間を定める、製造方法。
A method for producing a composite optical element obtained by molding an energy curable resin on a substrate,
Applying energy curable resin on a substrate and applying energy;
Thereafter, the step of press-molding the energy curable resin on the base material at room temperature with a mold,
The viscosity of the energy curable resin at the time of press molding is a value that can maintain the shape at the time of handling and can be press molded at a pressure that does not cause optical distortion in the composite optical element at room temperature. Thus, the manufacturing method which determines the time from giving the energy given to energy hardening resin and energy to press molding.
プレス成形する際のエネルギー硬化樹脂の粘度が、10乃至10パスカル・秒の範囲となるように、エネルギー硬化樹脂に与えるエネルギーおよびエネルギーを与えてからプレス成形するまでの時間を定める、請求項1に記載の製造方法。 The time from application of energy and energy to energy curing resin to press molding is determined so that the viscosity of the energy curing resin during press molding is in the range of 10 3 to 10 5 Pascal · second. 2. The production method according to 1. 基材上にエネルギー硬化型樹脂を塗布し、エネルギーを与えるステップにおいて、基材をスピンコータに取付け、スピンコータを回転させて、塗布したエネルギー硬化型樹脂を均一にしながらエネルギーを与える請求項1または2に記載の製造方法。   The energy curable resin is applied onto the substrate, and in the step of applying energy, the substrate is attached to the spin coater, and the spin coater is rotated to apply energy while making the applied energy curable resin uniform. The manufacturing method as described. スピンコータを回転させて、基材上に塗布したエネルギー硬化型樹脂を均一にしながらエネルギーを与える際に、第1の所定の時間エネルギーを与えず、その後の第2の所定の時間エネルギーを与える請求項3に記載の製造方法。   The energy is applied while rotating the spin coater to make the energy curable resin coated on the substrate uniform, and the energy is applied without applying the first predetermined time energy, and thereafter with the second predetermined time energy. 3. The production method according to 3. 基材上にエネルギー硬化型樹脂を塗布し、エネルギーを与えるステップにおいて、基材の側壁にマスクを設け、当該ステップの終了後にマスクを取り除く請求項3に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 3, wherein in the step of applying energy curable resin on the base material and applying energy, a mask is provided on the side wall of the base material, and the mask is removed after the step. 金型によって、基材上のエネルギー硬化型樹脂を成形するステップにおいて、金型の構造を、キャビティ内圧縮構造であって樹脂の逃げのない構造とする請求項1から5のいずれか一項に記載の製造方法。   6. The step of molding an energy curable resin on a substrate with a mold, wherein the structure of the mold is an in-cavity compression structure with no resin escape. The manufacturing method as described. 基材がガラス基材である請求項1から6のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the substrate is a glass substrate. エネルギー硬化型樹脂がいったんエネルギーを加えると、硬化反応が進むタイプの樹脂である請求項1から6のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 6, wherein the energy curable resin is a type of resin that undergoes a curing reaction once energy is applied thereto. エネルギーが紫外線である請求項1から6のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 6, wherein the energy is ultraviolet rays. 金型およびプレス成形装置が、エネルギー硬化型樹脂に紫外線が照射されるように構成されていない請求項9に記載の製造方法。

The manufacturing method according to claim 9, wherein the mold and the press molding apparatus are not configured to irradiate the energy curable resin with ultraviolet rays.

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