JP4801448B2 - 光学膜の形成方法 - Google Patents
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(1) ステージ上に載置された複数の自転自在な曲面を有する基板上に光学膜を形成する方法であって、光学膜成分を含有する塗布液をノズルから前記基板上に吐出するスプレーコーティング工程と、乾燥及び硬化処理を施す工程とを有し、スプレー噴射幅が前記基板の有効径より大きく、前記ノズルと前記基板との距離が前記基板の高さより大きく、ノズル噴射角が前記基板の表面の中心の接線に対して垂直であり、各基板の中心がノズル走査線上にあり、前記ノズルが前記ステージを水平方向に二次元的に走査することを特徴とする光学膜の形成方法。
(2) 上記(1) に記載の光学膜の形成方法において、前記ノズルの走査領域は少なくとも基板が並べられている領域より広く、前記基板に光学膜を一層形成する際、前記ノズルが前記走査領域を直線的に走査しながら所定のピッチで平行移動する工程を順方向と逆方向とで1セットとし、前記工程を1セット又は2セット以上行うことを特徴とする光学膜の形成方法。
(3) 上記(1) 又は(2) に記載の光学膜の形成方法において、前記スプレーコーティング工程は、前記塗布液を高圧のキャリアガスにより負圧吸引し、得られた塗布液微粒子とキャリアガスの噴霧を前記ノズルから前記基板上に突出する方法であり、前記塗布液の吐出量が1〜10 mL/分であり、前記キャリアガスの吐出量が1〜10 L/分であり、前記塗布液の吐出量誤差が0.1 mL/分以下であることを特徴とする光学膜の形成方法。
(4) 上記(1)〜(3) のいずれかに記載の光学膜の形成方法において、前記ピッチは5〜20 mmであり、走査速度は100〜1000 mm/秒であり、前記ノズルと前記基板上面との距離は10〜100 mmであることを特徴とする光学膜の形成方法。
(5) 上記(1)〜(4) のいずれかに記載の光学膜の形成方法において、前記塗布液中の光学膜成分の分量(固形分基準)が20質量%以下(0を含まず)であることを特徴とする光学膜の形成方法。
(6) 少なくとも一層を上記(1)〜(5) のいずれかに記載の光学膜の形成方法により形成することを特徴とする多層の光学膜の形成方法。
(7) 上記(1)〜(6) のいずれかに記載の光学膜の形成方法において、前記基板がピックアップ用の対物レンズであることを特徴とする光学膜の形成方法。
本発明に用いる基板としては、レンズ等の曲面を有する基板が挙げられ、中でも傾斜角の大きな基板が好ましい。傾斜角の大きな基板としては、例えばピックアップ用の対物レンズが挙げられる。ここで「傾斜角」とは、図1に示すように、基板中心の接線に対する基板表面の傾斜角度を表す。
本発明の方法に使用する塗布液は光学膜成分及び溶媒を含有する。光学膜成分は、紫外線硬化型樹脂、熱硬化性樹脂、金属アルコキシド及び金属酸化物微粒子からなる群から選ばれた少なくとも一種であるのが好ましい。
図2は本発明の光学膜形成方法に用いる塗布装置10及びステージ1の一例を示す。塗布装置10は塗布液3とキャリアガス4との混合物を噴霧するノズル11と、塗布液3を収容する塗布液タンク12と、塗布液タンク12内の空気を吸引して負圧を発生させる空気吸引手段13、塗布液タンク12内に正圧ガスを供給して正圧を発生させる正圧供給手段14と、ノズル11内にキャリアガス4を送気するコンプレッサ15とを備えている。塗布液タンク12はノズル11の側面部に接続しており、コンプレッサ15がノズル11の軸心部に接続している。塗布装置10として、特開2003-135999号に開示されている塗布液供給システムを用いても良い。
(a) 塗布液のノズルへの供給
まず空気吸引手段13により塗布液タンク12内を負圧にしておいてから、正圧供給手段14により正圧ガスの流量を調整して塗布液タンク12内の圧力を調節し、負圧吸引される塗布液3の流量を制御する。正圧ガスは塗布液3に影響を与えないように空気又は不活性ガスが好ましい。塗布液タンク12に供給する正圧ガスの流量は、マスフローコントローラ(図示せず)により圧力や温度変化の影響を受けずに調整できる。そのため、ノズル11への塗布液3の供給量を微小に制御することができる。
コンプレッサ15から高圧のキャリアガス4をノズル11に送給することにより、塗布液タンク12内の塗布液3はノズル11に負圧吸引される。ノズル11内で塗布液3はキャリアガス4の高速気流によって微粒子化されるとともに、キャリアガス4と均一に混合し、ノズル11より噴霧状に吐出される。キャリアガス4は、塗布液3と反応しないように不活性ガスであるのが好ましい。
ステージ1上に載置した複数の基板2上に塗布液3を噴霧する場合、ノズル11はステージ1に対して一定の距離を保ちつつ水平方向に二次元的に走査可能であるのが好ましい。ステージ1を固定してノズル11をステージ1に対して二次元的に移動させても良いし、ノズル11を固定してステージ1をノズル11に対して二次元的に移動させても良い。ノズル11の走査領域は、基板2の載置領域の全域をカバーして、基板2の載置領域より広いのが好ましい。ステージ1上の基板2の載置領域内で、ノズル11をステージ1に対し一定の距離を保ちつつ水平方向に相対的に二次元移動させながら塗布液3を噴霧すると、塗布液3の無駄を抑制することができる。
塗布液3の微粒子が堆積してできた塗膜は、乾燥後に硬化処理する。塗布液3中の溶媒は揮発性であるので、自然乾燥することができるが、60℃まで加熱することにより乾燥を促進しても良い。硬化処理方法としては加熱、紫外線照射等が挙げられるが、光学膜成分により適宜選択する。また乾燥及び硬化処理を連続的に行っても良い。この場合、塗膜を80〜130℃に1〜5分間加熱するのが好ましい。
上記工程(a)〜(d) を繰り返すことにより、基板2の表面に多層の光学膜を形成することができる。この場合、各層ごとに光学膜成分を変えても良い。また光学膜が多層である場合、すべての層を上記工程(a)〜(d) により形成する必要はなく、少なくとも一層が上記工程(a)〜(d) により形成されたものであれば良い。
基板上に単層又は多層の光学膜を形成した光学物品は、基板及び光学膜の種類によって様々な特性を有する。光学膜の典型的な例としては反射防止膜が挙げられる。反射防止膜は、その性質上基板に均一な厚さで形成されている必要があるので、本発明の方法は非常に好適である。また本発明の方法を曲面を有するレンズ、特にピックアップレンズに使用すると、優れた均一性を有する光学膜を有する光学物品が得られる。
(1) 有機修飾シリカ含有ゾルの調製
テトラメトキシシラン三量体3.54 g,メタノール30.33 g,0.05規定のアンモニア1.92 gを添加し、室温で72時間攪拌して、湿潤状態のシリカゲルを生成した。湿潤状態のシリカゲルにエタノールを加えて振とうし、デカンテーションすることによりシリカゲルの分散媒をエタノールに置換した。その後、メチルイソブチルケトンを加えて振とうし、デカンテーションすることによりエタノール分散媒をメチルイソブチルケトンに置換した。
上記で得られた有機修飾シリカ含有ゾルを、ピックアップレンズ(最大入射角θmax=70°)上に、スプレーコートとスピンコートとを併用したウェットコーティング装置を用いて表1に示す条件でコートした。これを室温で乾燥させたところ、ゾルの収縮及びスプリングバックが起こり、有機修飾シリカエアロゲルからなる光学膜が得られた。空隙率は71.5%であった。
100・・・基板ホルダ
2・・・基板
3・・・塗布液
4・・・キャリアガス
10・・・塗布装置
11・・・ノズル
12・・・塗布液タンク
13・・・空気吸引手段
14・・・正圧供給手段
15・・・コンプレッサ
20・・・走査線
Claims (7)
- ステージ上に載置された複数の自転自在な曲面を有する基板上に光学膜を形成する方法であって、光学膜成分を含有する塗布液をノズルから前記基板上に吐出するスプレーコーティング工程と、乾燥及び硬化処理を施す工程とを有し、スプレー噴射幅が前記基板の有効径より大きく、前記ノズルと前記基板との距離が前記基板の高さより大きく、ノズル噴射角が前記基板の表面の中心の接線に対して垂直であり、各基板の中心がノズル走査線上にあり、前記ノズルが前記ステージを水平方向に二次元的に走査することを特徴とする光学膜の形成方法。
- 請求項1に記載の光学膜の形成方法において、前記ノズルの走査領域は少なくとも基板が並べられている領域より広く、前記基板に光学膜を一層形成する際、前記ノズルが前記走査領域を直線的に走査しながら所定のピッチで平行移動する工程を順方向と逆方向とで1セットとし、前記工程を1セット又は2セット以上行うことを特徴とする光学膜の形成方法。
- 請求項1又は2に記載の光学膜の形成方法において、前記スプレーコーティング工程は、前記塗布液を高圧のキャリアガスにより負圧吸引し、得られた塗布液微粒子とキャリアガスの噴霧を前記ノズルから前記基板上に突出する方法であり、前記塗布液の吐出量が1〜10 mL/分であり、前記キャリアガスの吐出量が1〜10 L/分であり、前記塗布液の吐出量誤差が0.1 mL/分以下であることを特徴とする光学膜の形成方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の光学膜の形成方法において、前記ピッチは5〜20 mmであり、走査速度は100〜1000 mm/秒であり、前記ノズルと前記基板上面との距離は10〜100 mmであることを特徴とする光学膜の形成方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の光学膜の形成方法において、前記塗布液中の光学膜成分の分量(固形分基準)が20質量%以下(0を含まず)であることを特徴とする光学膜の形成方法。
- 少なくとも一層を請求項1〜5のいずれかに記載の光学膜の形成方法により形成することを特徴とする多層の光学膜の形成方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の光学膜の形成方法において、前記基板がピックアップ用の対物レンズであることを特徴とする光学膜の形成方法。
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