JP4635631B2 - 光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回折光学素子、マイクロレンズ等、基板と樹脂とが接合され、樹脂の表面が光学的パワーを有するようにされた光学素子の製造方法に関するものである。

厚さが0.1mm〜１mm程度の薄いガラス基板の上に、表面が光学的パワー（光の進行方向を変える能力）を有する樹脂が貼り付けられた光学素子は、回折格子やフレネルレンズ、マイクロレンズとして広く使用されている。回折格子として使用する場合には、樹脂の厚さは数μｍ〜数十μｍと非常に薄いものがある。

このような光学素子の製造方法の例を図２に示す。所望のパターンが表面に形成された型（通常石英が用いられ、このパターンは、石英基板の上にレジストを塗布し、所望パターンを有するマスクを通してこのレジストを露光、現像し、その後、レジストと石英基板を同時にドライエッチングして、レジストの形状を石英基板に転写することによって製造される）１１の上に、紫外線硬化型樹脂１２を所定量載せる（ａ）。そして、その上から、ガラス基板１３で樹脂を押さえて押し広げ、型１１とガラス基板１３の間を所定の間隔に保つ（ｂ）。型１１とガラス基板１３とを所定の間隔に保つために、型１１には凸部１１ａが設けられている。

その後、ガラス基板１３を通して紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂１２を硬化させると共にガラス基板１３に密着させる（ｃ）。最後に、剥離工具１４を用いて、型１１とガラス基板１３との間に力を加えることにより、紫外線硬化型樹脂１２とガラス基板１３を型１１から剥離する（ｄ）。なお、紫外線硬化型樹脂１２とガラス基板１３には、複数の小さな光学素子を有する場合があり、この場合には、（ｄ）の剥離工程の後、ダイシングソー等により、紫外線硬化型樹脂１２とガラス基板１３を切断し、複数の光学素子を分離する。

しかしながら、上記のような従来の光学素子の製造方法においては、以下のような問題点があった。第１は、ガラス基板１３が薄い場合には、図３（ａ）に示すように、剥離工具１４を用いて剥離しようとするとき、ガラス基板１３が破損する場合があることである。

第２は、ガラス基板１３が薄い場合には、図３（ｂ）に示すように、端部に剥離力を加えるとガラス基板１３が湾曲してしまい、中央部や他の端部まで剥離力が伝わらず、剥離がうまくできない場合があることである。

第３は、ガラス基板１３により紫外線硬化型樹脂１２を押し付けて広げるとき、ガラス基板１３が薄く変形しやすい場合には、ガラス基板１３が湾曲し、紫外線硬化型樹脂１２に厚さむらができることである。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、型からの剥離が容易であり、かつ破損が発生する可能性が低く、又、均一な厚さの樹脂層を得ることができる光学素子の製造方法を提供することを課題とする。

前記課題は、以下の工程を有することを特徴とする光学素子の製造方法により解決される。
(a) 基板と保護用基板とを、仮止め剤で接着する工程。
(b) 所定のパターンが形成された型の上に、必要に応じて剥離剤を塗布した後、流動性のある樹脂を載せる工程。
(c) 前記基板と前記型とで、前記樹脂を挟んで、前記基板と前記型との間隔を所定の値とする工程。
(d) 前記樹脂を硬化させ、前記基板に前記樹脂を密着させる工程。
(e) 前記保護用基板又は前記基板と、前記型との間に力を加え、前記硬化した樹脂、前記基板、前記仮止め剤、及び前記保護用基板を、前記型から剥離する工程。
(f) 前記仮止め剤を溶解し、前記基板と前記保護用基板を分離する工程。

本手段においては、予め基板と保護用基板とを、仮止め剤で接着しておき、後は、従来技術と同じ方法により、基板と型の間に樹脂を挟んで樹脂を成型・硬化させる。なお、(a)と(b)の工程は、いずれを先に行っても、同時に行ってもよいことは言うまでもない。又、必要に応じて、樹脂との剥離性を向上させる剥離剤を、所望のパターンが形成された型の上に塗布してもよい。そして、樹脂を型から剥離するとき、基板と型との間又は、保護用基板と型との間に力を加える。

基板が保護用基板によって裏打ちされているので、保護基板として厚さの厚い部材や強度の強い部材を使用することにより、従来技術の問題点であった、基板の破損、基板の曲がりによる剥離不良、基板の変形による樹脂の厚さむらの発生を防止することができる。

このようにして、樹脂、基板、仮止め剤、保護用基板を一体として型より分離した後、溶剤で仮止め基板を溶解し、保護用基板を分離して、樹脂と基板からなる光学素子を得る。樹脂と基板に複数の光学素子が形成されている場合には、これらをダイシングソー等により分離することは、従来技術と同じである。

なお、仮止め剤としては、基板と保護用基板を接着させる能力があり、かつ、基板を溶解させない（できれば保護用基板も溶解させない）溶剤に溶けるものであれば、任意のものを使用することができる。ただし、樹脂として紫外線硬化型樹脂等、光を使用して硬化させるものを使用する場合には、方法によっては透明である必要があることがある。

本発明によれば、型からの剥離が容易であり、かつ破損が発生する可能性が低く、又、均一な厚さの樹脂層を得ることができる光学素子の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例である光学素子の製造方法を説明するための図である。
まず、ガラス基板１と保護用ガラス基板２とを仮止め剤３で接着する（ａ）。この場合、ガラス基板１は、後に光学素子の一部として使用されるものであるので、目的に合った材料が使用される。保護用ガラス基板２は、後に分離されてしまうので、必ずしもガラスでなくてもよく、仮止め剤３でガラス基板１と接着できるようなものであればよい。ただし、保護用ガラス基板２を通して紫外線を照射する場合には、紫外線を透過する材料でなくてはならないことはいうまでもない。

仮止め剤３は、ガラス基板１と保護用ガラス基板２とを接着でき、かつ、ガラス基板１と後に示す紫外線硬化型樹脂を溶かさない溶剤で溶解できるものであればよく、ポリビニルアルコールや水溶性仮着剤が使用される。この実施の形態においては、株式会社アーデル社製の仮着剤Ｋ４０（商品名）を仮止め剤３として使用している。これは、水溶性かつ透明であり、水浸することにより、ガラスや紫外線硬化型樹脂を溶かすことなく、自身が溶解する。

一方、所望のパターンが表面に形成された型４の上に、紫外線硬化型樹脂５を所定量載せる（ｂ）。そして、その上から、保護用ガラス基板２で裏打ちされたガラス基板１で樹脂を押さえて押し広げ、ガラス基板１と型４の間を所定の間隔に保つ（ｃ）。ガラス基板１と型４とを所定の間隔に保つために、型４には凸部４ａが設けられている。

その後、保護用ガラス基板２、仮止め剤３、ガラス基板１を通して紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂５を硬化させると共にガラス基板１に密着させる（ｄ）。密着性を良くするために、必要に応じてガラス基板１の表面にシランカップリング処理を施す。

続いて、剥離工具６を用いて、保護用ガラス基板２と型４との間に力を加える（ｅ）。このことにより、ガラス基板１、保護用ガラス基板２、仮止め剤３、紫外線硬化型樹脂５を型４から剥離する（ｆ）。剥離性を良くするために、必要に応じて紫外線硬化型樹脂５を載置する前に型４の表面に剥離剤を塗布しておく。保護用ガラス基板２は厚くしたり、強度の大きな部材を用いることができるので、ガラス基板１の破断、変形による剥離不良、さらには（ｃ）の工程においてガラス基板１が変形して紫外線硬化型樹脂５の形状が所定のものにならないことを防ぐことができる。なお、剥離工具６を用いて、ガラス基板１と型４の間に力を加えて、ガラス基板１、保護用ガラス基板２、仮止め剤３、紫外線硬化型樹脂５を型４から剥離するようにしてもよい。

最後に、仮止め剤３を溶剤で溶解することにより、ガラス基板１と紫外線硬化型樹脂５を保護用ガラス基板２から分離して光学素子７とする（ｇ）。なお、光学素子７が、複数の小さな光学素子を有する場合があり、この場合には、（ｇ）の分離工程の後、ダイシングソー等により、光学素子７を切断し、複数の光学素子を分離する。

なお、図１においては、紫外線硬化型樹脂５と接合されるガラス基板１の表面を平面としているが、この表面を曲面として光学的パワーを持たせたり、所定のパターンを有するものとして、ガラス基板１と紫外線硬化型樹脂５の界面でも光学的効果を有するようにしてもよい。

さらに、この例においては、樹脂として紫外線硬化型樹脂を用いているが、熱硬化型樹脂等、任意の樹脂を用いることができる。光による硬化を行わない場合は、保護用ガラス基板２の代わりに金属等の保護用基板を用いることができる。又、型４が石英のように透明な部材でできている場合には、型４側から紫外線を照射することができるので、このような場合には、保護用基板、仮止め剤３は透明なものでなくてもよく、さらには、ガラス基板１の代わりに光を反射する材料を用いることもできる。

本発明の実施の形態の１例である光学素子の製造方法を説明するための図である。 従来の光学素子の製造方法の例を示す図である。 従来の光学素子の製造方法の問題点を示す図である。

符号の説明

１…ガラス基板、２…保護用ガラス基板、３…仮止め剤、４…型、４ａ…凸部、５…紫外線硬化型樹脂、６…剥離工具、７…光学素子

Claims (1)

1. 以下の工程を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
   (a) 基板と保護用基板とを、仮止め剤で接着する工程。
   (b) 所定のパターンが形成された型の上に、必要に応じて剥離剤を塗布した後、流動性のある樹脂を載せる工程。
   (c) 前記基板と前記型とで、前記樹脂を挟んで、前記基板と前記型との間隔を所定の値とする工程。
   (d) 前記樹脂を硬化させ、前記基板に前記樹脂を密着させる工程。
   (e) 前記保護用基板又は前記基板と、前記型との間に力を加え、前記硬化した樹脂、前記基板、前記仮止め剤、及び前記保護用基板を、前記型から剥離する工程。
   (f) 前記仮止め剤を溶解し、前記基板と前記保護用基板を分離する工程。
   
   

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