JP3739302B2 - 光学部品 - Google Patents

光学部品 Download PDF

Info

Publication number
JP3739302B2
JP3739302B2 JP2001142095A JP2001142095A JP3739302B2 JP 3739302 B2 JP3739302 B2 JP 3739302B2 JP 2001142095 A JP2001142095 A JP 2001142095A JP 2001142095 A JP2001142095 A JP 2001142095A JP 3739302 B2 JP3739302 B2 JP 3739302B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
substrate
light
laser ablation
main chain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001142095A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2002341112A (ja
Inventor
裕之 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2001142095A priority Critical patent/JP3739302B2/ja
Priority to US10/142,451 priority patent/US6933039B2/en
Publication of JP2002341112A publication Critical patent/JP2002341112A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3739302B2 publication Critical patent/JP3739302B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D169/00Coating compositions based on polycarbonates; Coating compositions based on derivatives of polycarbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D165/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D165/04Polyxylylenes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D179/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen, with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C09D161/00 - C09D177/00
    • C09D179/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C09D179/08Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31507Of polycarbonate
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31721Of polyimide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学部品に関する。更に詳しくは、本発明は、基板上に直接一体形成された高分子材料被膜からなる微小な光学部品に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、さまざまな携帯用電子機器やネットワーク機器が実用化されるのに伴い、更に小型、軽量、高性能の光デバイスの開発が望まれている。従来、光デバイスとして主要なものとしては、ミラーやプリズムのような、種々の光学部品を組み合わせたバルク型の光ディスク用デバイスや通信用光デバイス等がある。
【0003】
これらの光デバイスでは、予めガラスや結晶材料を成型、切削、研磨処理することで作製されたmmオーダーサイズの光学部品が、基板の所定の位置に接着固定されている。ところが、こういった通常の光学部品は、その製法からこれ以上の小型化が困難であり、また、組立てにおける位置調整の工程が複雑になり、量産性を悪化させていた。
【0004】
このような問題を解決する方法として、特開2001−33604号公報に記載された方法が提案されている。これは基板上に形成された高分子材料からなる光学厚膜を反応性イオンエッチングやレーザアブレーションで加工することで、直接微小な光学部品を形成する方法であり、ガラスや結晶材料に比べると加工が容易であり、また個々の部品の位置合わせが不要という特徴がある。
【0005】
図5を用いて上記方法の概要を説明する。光デバイス19がシリコン基板15上に形成されており、光デバイス19は、第一及び第二の光路変換ミラー(12、13)、偏光分離プリズム11と、受光素子としてのフォトダイオード(14a、14b)とを備えている。偏光分離プリズム11は、第一及び第二の光路変換ミラー12と13との間に配置され、第二の光路変換ミラー13はフォトダイオード(14a、14b)上に配置されている。
【0006】
光デバイス19の基板面法線方向から入射する入射光16は、第一の光路変換ミラー12で光路を曲げられ、基板面と平行に進行する光に変換され、偏光分離プリズム11に導かれる。偏光分離プリズム11は、基板に平行な振動面をもつ偏光(TE光)17と、垂直な振動面をもつ偏光(TM光)18とで、屈折率が異なるという複屈折性を示す材料で構成されている。このプリズム11に大きな入射角で光を入射すると、各偏光で屈折角が異なるため、入射光16はプリズム11内で2つの偏光に分かれる。分離された各偏光17、18は、第二の光路変換ミラー13で光路を曲げられ、それぞれフォトダイオード14a、14bに導かれ、各偏光の強度に応じた電気信号が検出される。よって、この光デバイス19は、光磁気ディスク装置用ピックアップにおける偏光検出素子として機能させることができる。
【0007】
この偏光分離プリズム11には、例えば、被膜を形成(塗布後に加熱焼成)するだけで、面法線方向に光学軸をもった光学異方性を示す、ある種のポリイミドが利用できる。ポリイミド被膜は、反応性イオンエッチングやレーザアブレーションにより、所望の形状に加工することができる。前者は、大面積の加工には適するが、加工速度が毎分1μm程度と遅い。これに比べて光分解を利用するレーザアブレーションは、深さ方向に毎秒100μm程度の加工速度が得られるという特徴がある。レーザアブレーション加工について図6を用いて説明する。
【0008】
図6は、光透過性のプラスチック層21へ傾斜面をレーザアブレーション形成する方法について示している。透過領域が矩形形状となっているレーザアブレーションマスク22を透過したエキシマレーザビーム23は、レンズ24で縮小され、加工物25に照射される。エキシマレーザビーム23を照射したまま加工物25をX方向に矢印の方向に移動させると、加工物25の右の方から加工が進む(加工された領域は破線で示している)。加工物を移動させた状態でエキシマレーザビーム23の照射を停止すると、照射領域の右と左とでレーザビームのトータル照射量が異なるため、加工量に差が生じ、傾斜面が形成される。エキシマレーザビーム強度と加工物の移動速度を調整することにより、任意の斜度の傾斜面に加工できる。
【0009】
また、図を用いた説明は省略するが、加工物を移動させずにエキシマレーザビームを照射すると、レーザアブレーションマスク22の矩形形状が縮小投影され、基板面に垂直な加工面を形成することができる。
【0010】
一方、加工面の面精度は、生じた面荒れを埋め込むよう、表面に新たに膜を積層することで向上が可能である。処理を目的とする面が大きい場合は、例えば液状の光硬化樹脂をスピンコートした後、光照射により硬化させる方法が可能である。処理を目的とする面が小さかったり、基板にμmオーダーの精度の立体形状が形成されている場合は、そのような埋め込みでは目的の形状が歪んでしまうので、CVDによる成膜が適している。中でもポリパラキシリレン膜のCVD形成は、基板に高温での加熱を施す必要がない(室温で可能)ので、耐熱性が劣る樹脂材料へも等方的コーティングが可能である(比較として石英のCVD成膜の場合は、膜を形成する部分を400℃程度の高温に保つ必要がある)。
【0011】
ポリパラキシリレンは、1965年にアメリカのUnion Carbide社によって開発された樹脂であり、結晶性で、極めて優れた耐食性、耐熱性ならびに電気的性質を有している。融点は300〜400℃で、常温ではほとんどの酸、アルカリ、溶剤に不溶である。
【0012】
ポリパラキシリレンの成膜方法について図を用いて説明する。
【0013】
図7に示すように、成膜装置は気化室26、熱分解室27、蒸着室28が順に連結されており、ポンプ30によって内部を減圧したり、矢印で示した方向へ不活性ガスによる置換を行ったりすることができるようになっている。トラップ29は、反応生成物や未反応の残さ等をトラップするために設置されている。気化室26で減圧下(数Pa)のもと気化された原料のパラキシリレン二量体は、熱分解室27に導かれてパラキシリレンモノマーに熱分解され、蒸着室28内部の基板上に凝縮して瞬間的に重合し、ポリパラキシリレン被膜を形成する。蒸着室28の内部に配置される基板は、必要に応じて加熱することも可能である。この方法により、ポリパラキシリレン被膜を例えば数μm/時間で成膜できる。
【0014】
上述の方法は、一般的な樹脂コーティングと違って均一にモノマーが拡散し、基板上の鋭角部、複雑な形状のもの、深くて細い穴等にも均一に付着させることができ、ピンホールのない数百μm厚のコーティングが可能である。
【0015】
また、ポリパラキシリレン被膜は、上記の方法により直接基板上に形成することが可能であるが、一旦支持基板上に形成した被膜を剥がすことにより、単離されたフィルムを製造することも可能である。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ある種の高分子材料では、上述の反応性イオンエッチングやレーザアブレーション加工を施すことにより、加工面に襞状の面荒れが生じ、得られる光学部品の面精度(平滑性)を悪化させることがあった。
また、特にレーザアブレーション加工においては、エキシマレーザビームの照射によって加工領域に熱反応が影響した変形が起こり、平滑な加工面が得られないという問題があった。
【0017】
また、平滑な面を得るには、面荒れの生じた表面にポリパラキシリレンをCVD成膜するのが適しているが、ポリパラキシリレンの屈折率は1.6以上あり、一般的な高分子材料の屈折率(1.5程度)との差で、境界面での光の散乱を生じ、形成される光学部品の特性(光透過率)を劣化させるという問題があった。
【0018】
そこで本発明は、透明な高分子材料被膜で形成された、加工面の平滑な光学部品を提供することを目的としている。
【0019】
【課題を解決するための手段】
かくして本発明によれば、基板とその表面に積層された透明な高分子材料被膜とからなり、該高分子材料被膜が、
(1)レーザアブレーション加工で所望の形状に選択除去されて形成された加工面を有し、その加工面においてある波長域の光を透過、屈折、回折、反射のいずれかが行われ、
(2)該基板上に直接塗布−硬化又は蒸着されたもの、あるいは溶融押出又は他の基板上で被膜形成後単離されたそのままの形状のフィルムを基板上に接着固定したものであり、
(3)構成材料の主鎖にπ結合構造を有し、主鎖がレーザアブレーション加工に用いるレーザの光子エネルギーよりも小さい結合エネルギーの原子間結合を含むポリパラキシリレン又は未延伸ポリエチレンテレフタレートからなることを特徴とする光学部品が提供される。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下に、図1(a)〜(d)を用いて本発明の光学部品について説明する。
【0021】
図1(a)は基板1を示している。基板1の材質はガラスでも半導体でもよい。半導体基板とした場合には、図示されていない光検出器や信号処理回路を形成することができる。本実施の形態では、シリコン基板を用いた。
【0022】
この基板1上に、図1(b)に示すように接着層2を介して透明樹脂(高分子材料被膜)3を積層固定することができる。接着層2としては、光硬化型接着剤や熱硬化型接着剤等の接着剤を用いることが可能である。接着層2としては、液状接着剤とフィルム状接着剤のどちらでもよい。本実施の形態ではスリーボンド社製熱硬化型フィルム状接着剤1592を用いた。
【0023】
ここで透明樹脂3は、光学部品として使用する場合の透過光に対して透明でなければならない。更に重要なのは、後述の図1(d)の工程での加工性が良好な材料を選定する必要がある。材料選定のポイントについては、後で詳細に説明する。本実施の形態では、三菱エンジニアリングプラスチックス社製の厚さ0.2mmのポリカーボネートシートを使用した。このポリカーボネートシートは溶融押出により形成されており、延伸処理は施されていない。また、ポリカーボネートは0.2mmの透過光路長さで波長400nmの光の透過率が80%以上と、透光性に優れた材料であり、ガラス転移点が100℃以上と耐熱性にも優れている。
【0024】
続いて図1(c)に示すように、基板1の外形に合わせて透明樹脂3をカットする。
【0025】
最後に図1(d)に示すように、レーザアブレーション加工により所望の形状を形成することで、微小な光学部品4が得られる。具体的には、アブレーションマスクを透過させたビームパターンを照射することにより光学部品を形成することができる。
【0026】
透明樹脂の材料の選定には、透明性や耐熱性のほかに、加工性を考慮する必要がある。第1に、平滑な加工面を形成するためには、延伸された材料を使用することは好ましくない。第2に、レーザアブレーション加工を施す場合、加工に用いる光を十分吸収すること(つまり構造の主鎖にπ結合構造を有すること)に加えて、アブレーション加工に用いるレーザの光子エネルギーよりも小さい結合エネルギーの原子間結合を主鎖に含んでいる必要がある。これらの理由について以下に説明する。
【0027】
熱可塑性の樹脂は、一般に溶融押出によってフィルムが形成される。ところが、ある種の樹脂材料では、溶融押出後に延伸処理を施し、引っ張り強さや弾性率、硬さ等の力学的性質を向上したり、透明性を向上したりしてあることが多く、中でも繊維やテープ状のものを除くと、二軸延伸されたものがほとんどである。二軸延伸されたフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリスチレン等が普及している。
【0028】
このような延伸フィルムの場合、フィルム内部には延伸処理による分子鎖の配列が起こっており、図2に示すようにエッチング加工面に襞状の面荒れが生じるので相応しくない。この面荒れは、分子鎖の配列が良好でエッチングレートの小さい結晶ゾーンが丘状に、分子鎖の配列が悪くエッチングレートの大きい非晶ゾーンが谷状になって現れたものと考えられている(J.Appl.Phys.,Vol.64,No.1,1 July 1988 P.365)。更にこの結晶ゾーン内部では、特にポリエチレンテレフタレートの場合は、フィルム面にほぼ平行にフェニル基が配向しており、ポリビニルアルコールやナイロンでは水素結合面が配向するといわれている。
【0029】
表1には、代表的な結晶性の熱可塑性樹脂であるポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略す)について、二軸延伸品とアモルファス(未延伸)品のレーザアブレーション加工性についてまとめた。表1では、帝人(株)製の厚さ188μmの二軸延伸PETフィルム(商品名テトロン)とアモルファスPETシートをテストに用いている。ポリエチレンテレフタレートは紫外光を透過せず、主鎖にベンゼン環を含んでいるので、レーザアブレーション加工自体は進行するが、延伸フィルムでは図2に示したような襞状の面荒れが生じる(断面形状は図4(d)のようになる)。未延伸のアモルファス品では加工面に襞状の面荒れが現れないので、加工面は平滑で、P−V値、RMS値ともに二軸延伸品のほぼ半分の値が得られている。
【0030】
【表1】
Figure 0003739302
【0031】
なお、こういった二軸延伸フィルムの襞状の面荒れは、反応性イオンエッチングの場合でも生じる。厚さ1μmのチタン薄膜をマスクにして、二軸延伸PETフィルムを酸素ガス雰囲気で反応性エッチング処理すると、図3に示したような面荒れが見られた。
【0032】
図3(b)は反応性エッチング処理したサンプルの概略図を表しており、矢印の方向から見た破線部の拡大像を図3(a)に示している。図3(b)に示すように、基板1上には厚さ50μmの接着層2を介して厚さ188μmの二軸延伸PETフィルム8が貼り付けられ、チタンマスク6をエッチングマスクとしてドライエッチングが施されている。ドライエッチングは、PETフィルムの厚みのほぼ中間で中断してあるので、加工途中の加工面9と加工側壁7を観察することができる。
【0033】
図3(a)に示すように、加工面9には10μm前後の周期で襞状の面荒れが生じており、その延長で、加工側壁7にも縦筋状の面荒れが現れていることがわかる。
【0034】
また、PETの成型性を改善したフィルムとして、帝人社製テフレックス(厚さ188μm)でも同様の加工テストを行ったところ、やはり図2に示したような襞状の面荒れが現れた。この製品はPETの共重合体で、分子配向を抑制して成型時の強度劣化を小さくしたものであるが、結果としてフィルム内部にはまだエッチングレートの不均一が生じてしまう。このことから、延伸により製造されたフィルム材は、マイクロオプティクスの形成には適さないといえる。つまり塗布−硬化あるいは溶融押出後そのままの形状が維持されて作製されたフィルムを基板上に接着固定して利用するのがふさわしい。
【0035】
ところでレーザアブレーション加工は、加工速度が大きく、大気圧下で加工できるという利点がある。ただし、この加工法の利点を有効に活用するためには、材料の選定が重要である。
【0036】
第一に、材料がエキシマレーザ光を吸収することが前提とされている。そして、吸収された光のエネルギーよりも、結合エネルギーが小さいことが必要である。この場合、照射された光のエネルギーよりも結合エネルギーの小さい部分で原子間の結合が切れ、アブレーションを進行させることができる(2光子反応も起こるが、確率は低い)。また、本発明者は、この原子間の結合の切れる部分は、材料の化学構造で主鎖に含まれている必要があることも見出している。
【0037】
表2に樹脂材料のレーザアブレーションに関連する原子間結合のエネルギーをまとめた。光子エネルギーはアインシュタインの式(E=hν h:プランク定数6.626×10-34J・s、ν:光の振動数)から求められるものである。例えばKrFエキシマレーザ光(波長248nm)の場合、振動数(=光の速度/光の波長:2.998×108[m/s]/2.48×10-7[m])は1.21×1015[s-1]であり、光子エネルギーは8.01×10-19Jとなる。よって光子1mol(6.02×1023個)あたりでは約480kJとなる。
【0038】
KrFエキシマレーザ光の照射により、エネルギー的にはC−C単結合が切れることになるが、実際にはC−C単結合で形成された材料はエキシマレーザに光の吸収が小さいため、アブレーションは進行しずらいと予想される(実際、ポリエチレンの短波長域の透光性は比較的良好である)。このことは、表3(後述)に示した結果にも表われており、主鎖がC−C単結合で形成された材料(表3の下から4種類)のレーザアブレーション加工性は悪い。つまり主鎖にエキシマレーザ光を吸収し、かつ、分解される結合が含まれている必要があることになる。
【0039】
一般に、紫外域の光吸収は、π電子の遷移で起こるとされている。よって主鎖にπ結合を含む構造が含まれている。高分子材料を重合する際は、C〜C間の電子が新たな結合に関与するため、生成した高分子での結合次数は小さくなる。このため、三重結合や二重結合が主鎖に残る高分子材料(ポリジアセチレン等の一部の材料に限定される)はまれであり、最も一般的なπ電子結合を有する構造としては、ベンゼン環を含む構造が挙げられる。もともと炭素原子の電子軌道(SP2混成軌道)の方向から、構造的には6員環が最も安定している。そして、高分子材料を構成するモノマー中の環状構造は、共鳴安定化しており直接重合には関与せず、重合後もそのまま保たれる。
【0040】
表3の上から7種類のように、上述の条件を満たすもの(ベンゼン環を主鎖に含むもの)では、エキシマレーザ光のエネルギーによりベンゼン環のC−H結合や主鎖の炭素とのC−C単結合が切り離され、ベンゼン環の構造が分解されるため、高分子の主鎖が分断されてアブレーションが進行すると考えられる。なお、アブレーションが良好に進行する場合は、実際にカーボン残さの発生が激しかった。
【0041】
従来ディスク材料に用いられてきたポリカーボネートよりも、更に複屈折を抑制した等方性の透明樹脂(表3中ビニルエステル樹脂〜脂環式アクリル樹脂)が近年多数開発されているが、これらの主鎖はC−C単結合で形成されているため、カーボン残さの発生が少なく、熱反応が優勢で、レーザアブレーション加工は進行しずらかった(これらの材料に紫外線吸収材を染色処理したものでも、紫外線吸収材が選択的に分解するだけで、樹脂材料自体をアブレーション加工するのは困難であった)。また、ポリスチレンのようにベンゼン環が側鎖にあるものは、エキシマレーザ光を吸収しても分解は側鎖で起こるため、樹脂材料のアブレーション加工は進行しずらかった。
【0042】
【表2】
Figure 0003739302
【0043】
表3に代表的な透明樹脂材料のレーザアブレーション加工性についてまとめた。加工性の判断は、平坦な加工側壁が形成可能かどうかという観点で行っている。図4(a)に示したような断面形状が得られる場合は加工性が良好(○印)、図4(b)に示したようにエッジ部分Eでやや変形が見られるか、加工面に面荒れの現れるものは加工性不良(△印)、図4(c)のように気泡がはじけたような加工面が形成され、エッジに大きな変形を生じるものは加工性が悪い(×印)と判定した。図4(d)は、延伸フィルムを加工した場合に生じる襞状の面荒れを表している。このような断面形状が得られる場合にも、加工性不良(△印)とした。
【0044】
光透過率については、島津製作所社製の分光器(UV−365)を用いて測定した結果を、厚さ200μmでの値に換算してある(材料の吸収損失を比較できるように、表面での反射損失は含んでいない)。
【0045】
【表3】
Figure 0003739302
【0046】
表3にまとめた結果から、これらの透明樹脂材料の中では、上から4種類の加工性が優れていることがわかる。加工テストとは別になるが、ポリエーテルサルフォンでは紫外線照射による劣化(褐色に変化、耐溶剤性が低下)が見られた。紫外線硬化型接着剤の使用は避けた方が好ましく、また、短波長域の光の長時間に及ぶ照射でも影響が懸念されるので、光学部品への応用には注意が必要である。フッ素化ポリイミドの場合は長波長域での用途に限定されるものの、その熱安定性から非常に魅力的な材料である。ビニルエステル樹脂は、その製法と化学構造の点で条件を満たしてはいるが、熱反応による変形が見られた。これは、ガラス転移点が比較的低いことが原因と考えている。本発明の実施の態様で用いたポリカーボネートは、シートが延伸形成されておらず、ベンゼン環構造を主鎖に含んでおり、耐熱性も良好なので、光学部品の形成には適している。
【0047】
更に、光学部品を形成する高分子材料としてポリパラキシリレンを用いることにより、同じ材料のCVD被膜を積層しても境界面に屈折率差がないので光の散乱が起こらず、得られる光学部品の光学特性(光透過率)が劣化しない。ポリパラキシリレン膜は、基板表面に室温で直接気相成膜することが可能なので、膜は延伸形成されず、またベンゼン環構造を主鎖に含んでいるのでレーザアブレーション加工性も良好で、光学部品の形成には適している。
【0048】
なお、本実施の形態では、フィルム状の透明樹脂を接着剤で基板に接着しているが、直接基板上に透明樹脂層を塗布形成してもよい。例えば前駆体のポリアミック酸ワニスを塗布した後これを加熱焼成することで得られるポリイミド等が利用できる。一般にポリイミドはやや褐色を呈しているが、赤色光に対しては透明材料である。逆に青色から短波長の光に対しては不透明である(すなわち、光を吸収する)。また、その構造上、主鎖にベンゼン環構造を含んでいるので、レーザアブレーションの加工性は良好である。更に、基板上に直接塗布形成しているので、塗布−硬化後のそのままの形状が維持されているため、延伸フィルムの場合のような襞状の面荒れが生じることがない。
【0049】
【発明の効果】
高分子材料被膜として、塗布−硬化あるいは溶融押出又は被膜形成後単離されたそのままの形状が維持されて作製されたフィルムを基板上に接着固定し、これにエッチング加工を施すことで、加工面に襞状の面荒れが生じない、面精度の良好な(表面の平滑な)光学部品を形成することができる。
【0050】
また、該高分子材料被膜を、その構成材料の主鎖にπ結合構造を有し、かつ、エキシマレーザビームのエネルギーよりも小さい結合エネルギーの結合を主鎖に含む高分子材料とする。望ましくは該高分子材料を、主鎖にベンゼン環を有する構造のものとすることで、レーザアブレーション加工により面精度の良好な光学部品を形成することができる。
【0051】
更に、該高分子材料を、主鎖にベンゼン環を有する構造のものとすることで、汎用性の高い材料を用いて、レーザアブレーション加工により面精度の良好な光学部品を形成することができる。
【0052】
また、該高分子材料を、ポリカーボネートとすることで、透光性に優れた面精度の良好な光学部品を形成することができる。
【0053】
更に、該高分子材料を、ポリパラキシリレンとすることで、ポリパラキシリレンのCVD積層を施しても、境界面での光の散乱が起こらず、得られる光学部品の光学特性(光透過率)の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す概略工程図である。
【図2】従来例を示す平面図である。
【図3】従来例を示す図である。
【図4】レーザアブレーション加工性を示す概略断面図である。
【図5】従来例を示す斜視図である。
【図6】本発明の加工例を示す概略斜視図である。
【図7】従来例を示す概念図である。
【符号の説明】
1 基板
2 接着層
3 透明樹脂
4 光学部品
6 チタンマスク
7 加工側壁
8 二軸延伸PETフィルム
9 加工面
11 偏光分離プリズム
12 第一の光路変換ミラー
13 第二の光路変換ミラー
14a、14b フォトダイオード
15 シリコン基板
16 入射光
17 TE光
18 TM光
19 光デバイス
21 プラスチック層
22 レーザアブレーションマスク
23 エキシマレーザビーム
24 レンズ
25 加工物
26 気化室
27 熱分解室
28 蒸着室
29 トラップ
30 ポンプ
E エッジ部分

Claims (1)

  1. 基板とその表面に積層された透明な高分子材料被膜とからなり、該高分子材料被膜が、
    (1)レーザアブレーション加工で所望の形状に選択除去されて形成された加工面を有し、その加工面においてある波長域の光を透過、屈折、回折、反射のいずれかが行われ、
    (2)該基板上に直接塗布−硬化又は蒸着されたもの、あるいは溶融押出又は他の基板上で被膜形成後単離されたそのままの形状のフィルムを基板上に接着固定したものであり、
    (3)構成材料の主鎖にπ結合構造を有し、主鎖がレーザアブレーション加工に用いるレーザの光子エネルギーよりも小さい結合エネルギーの原子間結合を含むポリパラキシリレン又は未延伸ポリエチレンテレフタレートからなることを特徴とする光学部品。
JP2001142095A 2001-05-11 2001-05-11 光学部品 Expired - Fee Related JP3739302B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001142095A JP3739302B2 (ja) 2001-05-11 2001-05-11 光学部品
US10/142,451 US6933039B2 (en) 2001-05-11 2002-05-10 Optical component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001142095A JP3739302B2 (ja) 2001-05-11 2001-05-11 光学部品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002341112A JP2002341112A (ja) 2002-11-27
JP3739302B2 true JP3739302B2 (ja) 2006-01-25

Family

ID=18988454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001142095A Expired - Fee Related JP3739302B2 (ja) 2001-05-11 2001-05-11 光学部品

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6933039B2 (ja)
JP (1) JP3739302B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9031899B2 (en) * 2007-12-07 2015-05-12 Brocade Communications Systems, Inc. Migration in a distributed file system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0740457A (ja) * 1993-07-30 1995-02-10 Toray Ind Inc コーティング物品
US6037103A (en) * 1996-12-11 2000-03-14 Nitto Denko Corporation Method for forming hole in printed board
JPH1164614A (ja) * 1997-08-20 1999-03-05 Ricoh Co Ltd 光学素子及び光学素子の製造方法
JP2001033604A (ja) * 1999-05-20 2001-02-09 Sharp Corp 光学部品及びポリイミド厚膜の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20030082383A1 (en) 2003-05-01
US6933039B2 (en) 2005-08-23
JP2002341112A (ja) 2002-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5026759B2 (ja) ワイヤグリッド偏光板及びその製造方法
JP6272855B2 (ja) 構造化積層転写フィルム及び方法
TWI387501B (zh) 光學薄膜之切斷方法及光學薄膜
TWI446368B (zh) A transparent conductive element, an input device, and a display device
JP5076604B2 (ja) 反射型偏光板及びそれを用いた液晶表示装置
TW200816462A (en) Thin film device supply body, method of fabricating thin film device, method of transfer, method of fabricating semiconductor device, and electronic equipment
JP2013534721A (ja) ウェーハ支持システム用の変換層を加熱するために光学的調整を施した金属化光
KR20090108592A (ko) 편광판 및 이것을 사용한 액정표시장치
JPWO2007097454A1 (ja) 微細凹凸形状を有するフィルム、およびその製造方法
WO2004017106A1 (ja) レンズアレイシート
TWI480572B (zh) A transparent conductive element, an input device, and a display device
JPWO2006092987A1 (ja) 硬化性樹脂成形体の製造方法、及び硬化樹脂成形体
JP2007320072A (ja) モールドおよびその製造方法
JP2012103468A (ja) 光学素子および投射型液晶表示装置
JP2010177133A (ja) 偏光発光素子
JP6268835B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ表示ユニット
JP2008304651A (ja) 凹凸パターン形成シートの製造方法および凹凸パターン形成シート
JPWO2021235493A5 (ja)
JP2022522210A (ja) ガス透過性スーパーストレート及びその使用方法
JP3739302B2 (ja) 光学部品
JP6318836B2 (ja) 転写用基材及び転写シート
JP2003131058A (ja) 光導波路および光導波路の作製方法。
JP2009233855A (ja) 転写用型およびその製造方法ならびに転写用型を用いた転写物の製造方法
JP5839017B2 (ja) 表面微細凹凸体およびその製造方法
TW202100347A (zh) 光學構件用膜狀物、光學構件用組成物及光學構件

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050222

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050419

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051025

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051101

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091111

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091111

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101111

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees