JP5440492B2 - ウエハレンズの製造方法 - Google Patents
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Description
3 ガラス基板
5 レンズ部
5A 樹脂
10(10A、10B) マスター
12 ベース部
14 凸部
16 凹部
20 サブマスター
22 サブマスター成形部
22A 樹脂
24 凹部
25 凸部
26 サブマスター基板
30 サブマスター
32 サブマスター成形部
32A 樹脂
34 凸部
36 サブマスター基板
40 サブサブマスター
42 サブサブマスター成形部
42A 樹脂
44 凹部
46 サブサブマスター基板
50、52、54 光源
60 引張りシロ
200 大径サブマスター
210 応力緩和部
図1に示す通り、ウエハレンズ1は円形状のガラス基板(基板)3と複数のレンズ部(光学部材)5とを有しており、ガラス基板3上に複数のレンズ部5がアレイ状に配置された構成を有している。レンズ部5はガラス基板3の表面に形成されていてもよいし、表裏両面に形成されていてもよい。
レンズ部5は樹脂5Aで形成されている。この樹脂5Aとしては、硬化性樹脂を用いることができる。硬化性樹脂としては大きく分けて光硬化性樹脂と熱硬化性樹脂に分類することができる。光硬化性樹脂としては、アクリル樹脂及びアリル樹脂であればラジカル重合により反応硬化させることができる。エポキシ系の樹脂であればカチオン重合により反応硬化させることができる。一方、熱硬化性樹脂は上記ラジカル重合やカチオン重合の他にシリコーン等のように付加重合により硬化させることもできる。
重合反応に用いられる(メタ)アクリレートは特に制限はなく、一般的な製造方法により製造された下記(メタ)アクリレートを使用することができる。エステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、エーテル(メタ)アクリレート、アルキル(メタ)アクリレート、アルキレン(メタ)アクリレート、芳香環を有する(メタ)アクリレート、脂環式構造を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。これらを1種類又は2種類以上を用いることができる。
アリル基を持ちラジカル重合による硬化する樹脂で、例えば次のものが挙げられるが、特に以下のものに限定されるわけではない。
エポキシ樹脂としては、エポキシ基を持ち光又は熱により重合硬化するものであれば特に限定されず、硬化開始剤としても酸無水物やカチオン発生剤等を用いることができる。エポキシ樹脂は硬化収縮率が低いため、成形精度の優れたレンズとすることができる点で好ましい。
Si−O−Siを主鎖としたシロキサン結合を有するシリコーン樹脂を使用することができる。当該シリコーン樹脂として、所定量のポリオルガノシロキサン樹脂よりなるシリコーン系樹脂が使用可能である(例えば特開平6−9937号公報参照)。
((R1)(R2)SiO)n … (A)
上記一般式(A)中、「R1」及び「R2」は同種又は異種の置換もしくは非置換の一価炭化水素基を示す。具体的には、「R1」及び「R2」として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基、またはこれらの基の炭素原子に結合した水素原子をハロゲン原子、シアノ基、アミノ基などで置換した基、例えばクロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、シアノメチル基、γ−アミノプロピル基、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピル基などが例示される。「R1」及び「R2」は水酸基およびアルコキシ基から選択される基であってもよい。また、上記一般式(A)中、「n」は50以上の整数を示す。
図2に示す通り、マスター10は直方体状のベース部12に対し複数の凸部14がアレイ状に形成されている。凸部14はウエハレンズ1のレンズ部5に対応する部位であり、略半球形状に突出している。
図2に示す通り、サブマスター20はサブマスター成形部22とサブマスター基板26とで構成されている。サブマスター成形部22には複数の凹部24がアレイ状に形成されている。凹部24の表面(成形面)形状はウエハレンズ1におけるレンズ部5に対応するネガ形状となっており、この図では略半球形状に凹んでいる。
サブマスター成形部22は、樹脂22Aによって形成されている。樹脂22Aとしては、離型性の良好な樹脂、特に透明樹脂が好ましい。離型剤を塗布しなくても離型できる点で優れる。樹脂としては、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれでも構わない。
フッ素系樹脂としては、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(4,6フッ素化))、ETFE(テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体)、PVDF(ポリビニリデンフルオライド(2フッ化))、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン(3フッ化))、ECTFE(クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体)、PVF(ポリビニルフルオライド)等が挙げられる。
シリコーン系樹脂には、1液湿気硬化型のものと、2液付加反応型、2液縮合型のものがある。優位点としては、離型性、柔軟性、耐熱性、難燃性、透湿性、低吸水性、透明グレードが多いなどだが、欠点としては、線膨張率が大きいなどがある。
熱可塑性樹脂としては、脂環式炭化水素系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂及びポリイミド樹脂等の透明樹脂が挙げられるが、これらの中では、特に脂環式炭化水素系樹脂が好ましく用いられる。サブマスター20を熱可塑性樹脂で構成すれば、従来から実施している射出成形技術をそのまま転用することができ、サブマスター20を容易に作製することができる。また熱可塑性樹脂が脂環式炭化水素系樹脂であれば、吸湿性が非常に低いため、サブマスター20の寿命が長くなる。また、シクロオレフィン樹脂等の脂環式炭化水素系樹脂は、耐光性・光透過性に優れるため、活性光線硬化性樹脂を硬化させるために、UV光源等の短波長の光を用いた場合も劣化が少なく、金型として長期間用いることができる。
サブマスター基板26は、サブマスター20のサブマスター成形部22のみでは強度に劣る場合でも、基板に樹脂を貼り付けることでサブマスター20の強度が上がり、何回も成形することができるという、裏打ち材のことである。
−Si(OR1)nR2(3−n) (8)
−SiXmR3(3−m) (9)
ここで、R1およびR2はアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基など)、nおよびmは1、2または3、R3はアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基など)またはアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基など)である。Xはハロゲン原子(例えば、Cl、Br、I)である。
フッ素置換炭化水素基としては、特に分子構造の一端にCF3(CF2)a−基や、CF3・CF3・CF(CF2)b−基などのパーフルオロ基(aおよびbは整数)を持つフッ素置換炭化水素基が好ましく、また、パーフルオロ基の長さが炭素数にして2個以上が好ましく、CF3(CF2)a−のCF3につづくCF2基の数は5以上が適切である。
炭化水素基としては、CnH2n+1 のように直鎖でもよいし、分岐していてもよい。シリコーン系離型剤がこの分類に含まれる。
なお、マスター10Aに代えてマスター10Bを用い、サブマスター20を作製せずに、マスター10Bから直接的にウエハレンズ1を作製してもよい。この場合、マスター10Bの凹部16に対し樹脂5Aを充填し、その上方からガラス基板3を押圧しながら樹脂5Aを硬化させ、その後ガラス基板3とレンズ部5とをマスター10Bから離型すればよい。マスター10Bから樹脂5Aを剥離するための離型が重要であり、その離型方法として2種類の方法が考えられる。
[第2の実施形態]
第2の実施形態は主には第1の実施形態と下記の点で異なっており、それ以外は略同じとなっている。
Claims (10)
- 基板に対し第1の硬化性樹脂製の光学部材が設けられたウエハレンズの製造方法であって、
前記光学部材の光学面形状に対応したポジ形状の成形面を複数有するマスター成形型を形成する工程と、
前記マスター成形型の成形面の表面改質を行う工程と、
前記マスター成形型の成形面に、加水分解可能な官能基が末端に結合した構造を有する離型剤を塗布する工程と、
前記マスター成形型の前記光学面形状に対応したネガ形状の成形面を複数有するサブマスター成形部を第2の硬化性樹脂により成形する工程と、
前記サブマスター成形部をサブマスター基板で裏打ちし、サブマスター成形型を形成する工程と、
前記サブマスター成形型と前記基板との間に前記第1の硬化性樹脂を充填して硬化させ前記光学部材を成形する工程と、
を有することを特徴とするウエハレンズの製造方法。 - 基板に対し第1の硬化性樹脂製の光学部材が設けられたウエハレンズの製造方法であって、
前記光学部材の光学面形状に対応したネガ形状の成形面を複数有するマスター成形型を形成する工程と、
前記マスター成形型の成形面の表面改質を行う工程と、
前記マスター成形型の成形面に、加水分解可能な官能基が末端に結合した構造を有する離型剤を塗布する工程と、
前記マスター成形型の光学面形状に対応したポジ形状の成形面を複数有するサブマスター成形部を第2の硬化性樹脂によって成形する工程と、
前記サブマスター成形部をサブマスター基板で裏打ちし、サブマスター成形型を形成する工程と、
前記サブマスター成形型の前記光学面形状に対応したネガ形状の成形面を複数有するサブサブマスター成形部を第3の硬化性樹脂によって成形する工程と、
前記サブサブマスター成形部をサブサブマスター基板で裏打ちし、サブサブマスター成形型を形成する工程と、
前記サブサブマスター成形型と前記基板との間に前記第1の硬化性樹脂を充填して硬化させ前記光学部材を成形する工程と、
を有することを特徴とするウエハレンズの製造方法。 - 前記第2の硬化性樹脂をフッ素系樹脂とし、
前記第3の硬化性樹脂をシリコーン系樹脂又はオレフィン系樹脂としたことを特徴とする請求項2に記載のウエハレンズの製造方法。 - 前記サブマスター基板が樹脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記表面改質を行う工程では、前記マスター成形型の成形面にOH基を立たせる処理を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記離型剤を塗布する工程では、前記離型剤として、末端にシランカップリング構造を有する離型剤を使用することを特徴とする請求項5に記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記サブマスター成形型を形成する工程では、前記第2の硬化性樹脂を硬化させる前に前記サブマスター基板を装着し、その後前記第2の硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする請求項1又は2に記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記サブマスター成形型を形成する工程では、前記サブマスター基板を、前記マスター成形型の成形面に対して平行な状態とすることを特徴とする請求項1又は2に記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記光学部材を成形する工程では、前記サブマスター成形型と前記基板の一方の面および他方の面との間に前記第1の硬化性樹脂を充填して硬化させ、前記基板の両面に対し前記光学部材を成形することを特徴とする請求項1に記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記光学部材を成形する工程では、前記第1の硬化性樹脂を硬化させる際に、前記第1の硬化性樹脂を、光照射により硬化させた後に加熱することを特徴とする請求項1、2又は9のいずれか一項に記載のウエハレンズの製造方法。
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