KR20190130658A - 접착제층 구비 광학 부품 어레이 - Google Patents

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KR20190130658A
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다케시 후지카와
사다유키 후쿠이
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주식회사 다이셀
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Abstract

어레이상으로 배열된 광학 부품으로서, 기판에 직접 접합할 수 있고, 접합 시의 압박력을 컨트롤함으로써 광학 부품과 기판의 거리를 용이하게 조정할 수 있으며, 광 조사 및/또는 가열 처리를 실시함으로써, 광학 부품과 기판을 접착할 수 있는 광학 부품 어레이를 제공한다. 본 발명의 접착제층 구비 광학 부품 어레이는, 열 또는 광경화성을 가지고, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 0.05×104 내지 10000×104Pa인 접착제층을 표면의 적어도 일부에 갖는 광학 부품의 2개 이상이 배열된 구성을 갖는다.

Description

접착제층 구비 광학 부품 어레이
본 발명은, 접착제층 구비 광학 부품 어레이, 및 그의 제조 방법, 그리고 상기 접착제층 구비 광학 부품 어레이를 사용한 어레이상(狀) 광학 모듈의 제조 방법에 관한 것이다. 본원은, 2017년 4월 12일에 일본에 출원한 일본 특허 출원 제2017-078632호의 우선권을 주장하고, 그의 내용을 여기에 원용한다.
렌즈 구비 LED 모듈에서는, LED 소자로부터 렌즈까지의 거리가 광학 특성에 크게 영향을 주는 것이 알려져 있다. 렌즈 구비 LED 모듈을, LED 소자로부터 렌즈까지의 거리를 조정하면서 제조하는 방법으로서는, 그 설계에 맞추어 렌즈 및 스페이서를 제조하고, LED 소자를 탑재한 기판 상에 스페이서 및 렌즈를, 접착제의 두께에 의해 LED 소자로부터 렌즈까지의 거리를 조정하면서 접합함으로써 제조하는 것이 알려져 있다(특허문헌 1).
또한, 렌즈 구비 LED 모듈의 제조에는, 2개 이상의 렌즈가 배열된 구성을 갖는 렌즈 어레이, 및 2개 이상의 LED 소자가 어레이상으로 탑재된 기판을 사용함으로써, 1로트로 대량의 렌즈 구비 LED 모듈을 제조하는 방법이 알려져 있다.
일본 특허 공개 제2015-180963호 공보
그러나, 1로트로 대량의 렌즈 구비 LED 모듈을 제조하는 경우, 고정밀도로 접착제를 도포하는 것은 매우 곤란하고, LED 소자로부터 렌즈까지의 거리가 공차의 범위를 벗어나는 것이 1개라도 나오면, 로트 전체를 불량품으로서 처리하는 점에서, 높은 수율로 렌즈 구비 LED 모듈을 제조하는 것은 곤란하였다.
따라서, 본 발명의 목적은, 어레이상으로 배열된 광학 부품으로서, 기판에 직접 접합할 수 있고, 접합 시의 압박력을 컨트롤함으로써 광학 부품과 기판의 거리를 용이하게 조정할 수 있으며, 광 조사 및/또는 가열 처리를 실시함으로써, 광학 부품과 기판을 접착할 수 있는 광학 부품 어레이를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 광학 부품 어레이의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 광학 부품 어레이를 사용한 어레이상 광학 모듈(즉, 어레이상으로 배열된 광학 모듈)의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 열 또는 광경화성을 가지고, 특정한 저장 탄성률을 갖는 접착제층을 표면의 적어도 일부에 갖는 광학 부품의 2개 이상이 어레이상(즉, 병렬적)으로 배열된 구성을 갖는, 접착제층 구비 광학 부품 어레이를 사용하면, 기판에 직접 접합할 수 있고, 접합 시의 압박력을 컨트롤함으로써 광학 부품과 기판의 거리를 용이하게 조정할 수 있으며, 광 조사 및/또는 가열 처리를 실시함으로써, 광학 부품과 기판을 접착할 수 있고, 효율적이면서 또한 높은 수율로 어레이상 광학 모듈을 제조할 수 있는 것을 알아내었다. 본 발명은 이들 지견에 기초하여 완성시킨 것이다.
즉, 본 발명은, 열 또는 광경화성을 가지고, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 0.05×104 내지 10000×104Pa인 접착제층을 표면의 적어도 일부에 갖는 광학 부품의 2개 이상이 배열된 구성을 갖는, 접착제층 구비 광학 부품 어레이를 제공한다.
본 발명은, 또한 광학 부품이, 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물의 경화물을 포함하는 광학 부품인, 상기 접착제층 구비 광학 부품 어레이를 제공한다.
본 발명은, 또한 에폭시 수지가 다관능 지환식 에폭시 화합물인, 상기 접착제층 구비 광학 부품 어레이를 제공한다.
본 발명은, 또한 에폭시 수지가 하기 식 (i)
Figure pct00001
(식 중, X는 단결합 또는 연결기를 나타낸다)
로 표시되는 화합물인, 상기 접착제층 구비 광학 부품 어레이를 제공한다.
본 발명은, 또한 접착제층 두께가 0.05mm 이상이며, 압박에 의해 두께를 20 내지 100％의 범위에서 조정 가능한, 상기 접착제층 구비 광학 부품 어레이를 제공한다.
본 발명은, 또한 접착제층 구비 광학 부품 어레이가, 접착제층을 표면의 적어도 일부에 갖는 광학 부품의 2개 이상이 지지체 상에 배열된 구성을 갖는, 상기 접착제층 구비 광학 부품 어레이를 제공한다.
본 발명은, 또한 광학 부품이 렌즈인, 상기 접착제층 구비 광학 부품 어레이를 제공한다.
본 발명은, 또한 접착제층을 표면의 적어도 일부에 갖는 광학 부품이, 렌즈부와, 상기 렌즈부 전체 둘레에 걸쳐 마련된 플랜지부와, 상기 플랜지부의 외주를 따라서 마련된 스페이서부가 일체 성형된 구조를 갖는 렌즈 모듈이며, 상기 스페이서부의 상단부면의 적어도 일부에 접착제층을 갖는 접착제층 구비 렌즈 모듈인, 상기 접착제층 구비 광학 부품 어레이를 제공한다.
본 발명은, 또한 하기 공정을 거쳐, 상기 접착제층 구비 광학 부품 어레이를 얻는, 접착제층 구비 광학 부품 어레이의 제조 방법을 제공한다.
공정 1: 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물을 임프린트 성형에 부쳐, 광학 부품의 2개 이상이 배열된 구성을 갖는 광학 부품 어레이를 얻는다
공정 2: 얻어진 광학 부품 어레이의 표면의 적어도 일부에, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 0.05×104 내지 10000×104Pa인 접착제층을 형성한다
본 발명은, 또한 하기 공정을 거쳐, 광학 부품 어레이와 기판의 적층체를 포함하는 어레이상 광학 모듈을 얻는, 어레이상 광학 모듈의 제조 방법을 제공한다.
공정 I: 상기 접착제층 구비 광학 부품 어레이(접착제층의 두께: A)를, 기판 상에 접착제층이 상기 기판에 접하도록 적층한다
공정 II: 접착제층 구비 광학 부품 어레이와 기판의 적층체를 상방으로부터 압박하여, 접착제층 두께 (B)를 (A)의 20 내지 100％의 범위에서 조정하면서, 가열 처리 및/또는 광 조사를 행하여 접착제층을 경화시킴으로써, 광학 부품과 기판의 거리를 조정한다
본 발명은, 또한 광학 부품 어레이가 렌즈 어레이이고, 기판이 LED 소자를 탑재한 기판이고, 어레이상 광학 모듈이 어레이상 렌즈 구비 LED 모듈인, 상기 어레이상 광학 모듈의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 접착제층 구비 광학 부품 어레이는 상기 구성을 갖기 때문에, 기판에 직접 접합할 수 있고, 접합 시의 압박력을 컨트롤함으로써 광학 부품과 기판의 거리를 용이하게 조정할 수 있으며, 그 후, 광 조사 및/또는 가열 처리를 실시하여 접착제를 경화시킴으로써, 광학 부품과 기판의 거리가 일정 범위 내로 유지된, 어레이상 광학 모듈을 효율적이면서 또한 높은 수율로 제조할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 접착제층 구비 광학 부품에 있어서의 접착제층 설치 위치의 베리에이션을 나타내는 모식도이며, (210)은 플랜지부의 전체 둘레에 걸쳐 접착제층을 마련한 도면, (211) (212)는 플랜지부의 네 코너에 접착제층을 마련한 도면이다.
도 2는, 본 발명에 있어서의 광학 부품 어레이의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 접착제층 구비 광학 부품 어레이의 일례를 나타내는 모식도(평면도와, 상기 평면도의 A-A'의 위치에 있어서의 단면도)이다.
도 4는, 본 발명에 있어서의 광학 부품 어레이의 다른 일례를 나타내는 모식도이다.
도 5는, 본 발명의 접착제층 구비 광학 부품 어레이의 다른 일례를 나타내는 모식도(평면도와, 상기 평면도의 A-A'의 위치에 있어서의 단면도)이다.
도 6은, 본 발명의 어레이상 광학 모듈의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다.
<접착제층 구비 광학 부품 어레이>
본 발명의 접착제층 구비 광학 부품 어레이는, 열 또는 광경화성을 가지고, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 0.05×104 내지 10000×104Pa인 접착제층을 표면의 적어도 일부에 갖는 광학 부품의 2개 이상이 배열된 구성을 갖는다.
[접착제층]
본 발명의 접착제층 구비 광학 부품 어레이에 있어서의 접착제층은, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 0.05×104 내지 10000×104Pa이며, 적당한 탄성을 가지고, 압박에 의해 두께를 조정(예를 들어, 원래 두께의 20 내지 100％의 범위에서 조정)할 수 있다. 25℃에 있어서의 저장 탄성률의 하한은, 바람직하게는 0.1×104Pa, 특히 바람직하게는 0.5×104Pa, 가장 바람직하게는 1.0×104Pa이다. 또한, 상한은 바람직하게는 5000×104Pa, 특히 바람직하게는 3000×104Pa, 가장 바람직하게는 2000×104Pa, 특히 바람직하게는 1000×104Pa이다.
또한, 상기 접착제층은 열 또는 광경화성을 갖는다. 즉, 가열 처리 또는 광 조사에 의해 경화되는 성질을 갖는다. 따라서, 상기 접착제층은 열 또는 광경화성 관능기를 구비한 화합물(즉, 열 또는 광경화성 화합물)을 포함한다. 보다 상세하게는 상기 접착제층은, 열 또는 광경화성 화합물을 포함하는 조성물(열 또는 광경화성 접착제 조성물)로부터 형성되는 것을 특징으로 한다. 이하, 열 또는 광경화성 접착제 조성물을 단순히 「접착제 조성물」이라 칭하는 경우가 있다.
상기 접착제층의 두께 (A)는 0.05mm 이상(예를 들어 0.05 내지 1.0mm, 바람직하게는 0.05 내지 0.8mm, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.8mm, 특히 바람직하게는 0.2 내지 0.6mm)이다. 그리고, 상기 접착제층은 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 상기 범위이기 때문에, 압박(예를 들어, 5 내지 100N/m2의 힘으로 면을 수직으로 누르는 것)에 의해 두께를 예를 들어 20 내지 100％(바람직하게는 20 내지 90％, 특히 바람직하게는 20 내지 80％, 가장 바람직하게는 20 내지 60％)의 범위에서 조정 가능하다.
상기 접착제층은, 추가로 가열 처리 또는 광 조사에 의해 경화시킬 수 있다. 가열 처리 및 광 조사는 후술하는 조건에서 행할 수 있다.
상기 접착제 조성물로서는, 예를 들어 아크릴계 수지 접착제 조성물, 에폭시 수지 접착제 조성물 및 실리콘계 수지 접착제 조성물 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
(아크릴계 수지 접착제 조성물)
아크릴계 수지 접착제 조성물은, 열 또는 광경화성 관능기를 구비한 아크릴계 수지를 적어도 함유하는 접착제 조성물이며, 추가로 가교제(예를 들어, 에폭시계 가교제나 이소시아네이트계 가교제)나 중합 개시제를 함유하는 것이 바람직하다.
열 또는 광경화성 관능기를 구비한 아크릴계 수지는, 열 또는 광경화성 관능기를 구비하는 수지이며, 구성하는 모노머로서 아크릴 모노머를 포함하는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 주모노머로서의 (메트)아크릴산알킬에스테르의 1종 또는 2종 이상과, 열 또는 광경화성 관능기를 가지고, 또한 상기 주모노머와의 중합성을 갖는 모노머의 1종 또는 2종 이상을 중합하여 얻어지는 폴리머를 들 수 있다.
상기 주모노머로서는, 예를 들어 (메트)아크릴산n-부틸, (메트)아크릴산이소부틸, (메트)아크릴산s-부틸, (메트)아크릴산t-부틸, (메트)아크릴산펜틸, (메트)아크릴산이소펜틸, (메트)아크릴산헥실, (메트)아크릴산헵틸, (메트)아크릴산옥틸, (메트)아크릴산2-에틸헥실, (메트)아크릴산이소옥틸, (메트)아크릴산노닐, (메트)아크릴산이소노닐, (메트)아크릴산데실, (메트)아크릴산이소데실, (메트)아크릴산 운데실, (메트)아크릴산도데실, (메트)아크릴산트리데실, (메트)아크릴산테트라데실, (메트)아크릴산펜타데실, (메트)아크릴산헥사데실, (메트)아크릴산헵타데실, (메트)아크릴산옥타데실, (메트)아크릴산노나데실, (메트)아크릴산에이코실 등의 (메트)아크릴산알킬에스테르를 들 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 「(메트)아크릴」이란, 「아크릴」 및/또는 「메타크릴」을 의미한다.
상기 열 또는 광경화성 관능기를 가지고, 또한 상기 주모노머와의 중합성을 갖는 모노머(이후, 「종모노머」라고 칭하는 경우가 있음)로서는, 예를 들어 (메트)아크릴산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 크로톤산, 이소크로톤산, 무수 말레산, 무수 이타콘산 등의 카르복실기 함유 모노머; 알릴글리시딜에테르, (메트)아크릴산글리시딜, 3,4-에폭시시클로헥실메틸(메트)아크릴레이트 등의 에폭시기 함유 모노머; γ-트리메톡시실란(메트)아크릴레이트, γ-트리에톡시실란(메트)아크릴레이트 등의 실릴기 함유 모노머; (메트)아크릴아미드, N-메틸(메트)아크릴아미드, N-메틸올(메트)아크릴아미드, N-부톡시메틸(메트)아크릴아미드 등의 아미드기 함유 모노머; 아크롤레인, 메타크롤레인 등의 알데히드기 함유 모노머 등을 들 수 있다.
또한, 상기 아크릴계 수지로서는, 주모노머 및 종모노머 이외의 모노머를 포함하고 있어도 되고, 상기 모노머로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 2,5-디메틸스티렌, 에틸스티렌, 트리메틸스티렌, 펜타메틸스티렌, 디에틸스티렌, 이소프로필스티렌, 부틸스티렌(3-t-부틸스티렌, 4-t-부틸스티렌 등) 등의 스티렌계 모노머 등을 들 수 있다.
(에폭시 수지 접착제 조성물)
에폭시 수지 접착제 조성물은, 경화성 화합물(바람직하게는 양이온 경화성 화합물)로서 적어도 에폭시 수지를 포함하는 접착제 조성물이다. 에폭시 수지 접착제 조성물은, 그 밖에도 중합 개시제(예를 들어, 후술하는 광 양이온 중합 개시제)를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 에폭시 수지로서는, 분자 내에 1 이상의 에폭시기(옥시란환)를 갖는 공지 내지 관용의 화합물을 사용할 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 지환식 에폭시 수지, 방향족 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
상기 지환식 에폭시 수지로서는, 예를 들어 지환식 알코올(특히, 지환식 다가 알코올)의 글리시딜에테르를 들 수 있다. 보다 상세하게는, 예를 들어 수소화 비스페놀 A형 에폭시 화합물, 수소화 비스페놀 F형 에폭시 화합물, 수소화 비페놀형 에폭시 화합물, 수소화 페놀노볼락형 에폭시 화합물, 수소화 크레졸노볼락형 에폭시 화합물 등을 들 수 있다.
상기 방향족 에폭시 수지로서는, 예를 들어 비스페놀 A형 에폭시 화합물, 비스페놀 F형 에폭시 화합물, 비페놀형 에폭시 화합물, 페놀노볼락형 에폭시 화합물, 크레졸노볼락형 에폭시 화합물 등을 들 수 있다.
상기 지방족 에폭시 수지로서는, 예를 들어 1가 또는 다가의 환상 구조를 갖지 않는 알코올의 글리시딜에테르; 1가 또는 다가 카르복실산[예를 들어, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 스테아르산, 아디프산, 세바스산, 말레산, 이타콘산 등]의 글리시딜에스테르; 에폭시화 아마인유, 에폭시화 대두유, 에폭시화 피마자유 등의 이중 결합을 갖는 유지의 에폭시화물; 에폭시화 폴리부타디엔 등의 폴리올레핀(폴리알카디엔을 포함함)의 에폭시화물 등을 들 수 있다.
(실리콘계 수지 접착제 조성물)
실리콘계 수지 접착제 조성물은, 부가 중합성, 탈수 축합성, 또는 과산화물 경화성을 갖는 실리콘계 수지를 적어도 포함한다. 그 밖에도, 부가 중합 촉매, 탈수 축합제, 가교제 등을 함유하고 있어도 된다. 또한, 실리콘계 수지 접착제 조성물은 일액형과 이액형 중 어느 것이어도 된다.
실리콘계 수지 접착제 조성물로서는, 예를 들어 신에쯔 가가꾸 고교(주)제의 KE 시리즈, KER 시리즈, KR 시리즈, X 시리즈 등, 모멘티브·퍼포먼스·머티리얼즈·재팬 고도가이샤제의 TN 시리즈, TSE 시리즈, TSR 시리즈, ECS 시리즈, YR 시리즈, PSA 시리즈, XR 시리즈 등의 시판품을 특별히 한정없이 사용할 수 있다.
[광학 부품 어레이]
본 발명에 있어서의 광학 부품 어레이는, 2개 이상의 광학 부품이 배열된 구성을 갖는다. 광학 부품으로서는, 예를 들어 마이크로 렌즈, 프레넬 렌즈 등의 렌즈를 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 그 중에서도 마이크로 렌즈, 프레넬 렌즈 등의 렌즈부와, 상기 렌즈부 전체 둘레에 걸쳐 마련된 플랜지부가 일체 성형된 구조를 갖는 렌즈 모듈이 바람직하고, 특히 바람직하게는 마이크로 렌즈, 프레넬 렌즈 등의 렌즈부와, 상기 렌즈부 전체 둘레에 걸쳐 마련된 플랜지부와, 상기 플랜지부의 외주를 따라서 마련된 스페이서부가 일체 성형된 구조를 갖는 렌즈 모듈이다.
광학 부품 어레이는, 2개 이상(예를 들어 10개 이상, 바람직하게는 20개 이상, 특히 바람직하게는 30개 이상, 가장 바람직하게는 50개 이상. 또한 상한은, 예를 들어 5000개, 바람직하게는 2000개)의 광학 부품이 배열된 구성을 가지고, 상기 광학 부품의 2개 이상이 서로 연결된 구성을 갖고 있어도 되고, 개편화된 광학 부품의 2개 이상이 지지체(예를 들어, 다이싱 테이프 등의 접착제층 구비 필름 또는 테이프) 상에 배열된 구성을 갖고 있어도 된다.
상기 광학 부품의 사이즈는, 예를 들어 광학 부품이 렌즈인 경우, 직경(또는 직경의 최댓값)은 0.5 내지 10mm 정도, 두께(또는 두께의 최댓값)는 0.1 내지 2.0mm 정도이다.
상기 광학 부품으로서는, 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물(바람직하게는, 광경화성 조성물)의 경화물을 포함하는 것임이, 투명성, 내열성, 내후성 등이 우수한 점에서 바람직하다.
본 발명의 접착제층 구비 광학 부품 어레이는, 예를 들어 하기 공정을 거쳐 제조할 수 있다.
공정 1: 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물을 임프린트 성형에 부쳐, 광학 부품의 2개 이상이 배열된 구성을 갖는 광학 부품 어레이를 얻는다
공정 2: 얻어진 광학 부품 어레이의 표면의 적어도 일부에, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 0.05×104 내지 10000×104Pa인 접착제층을 형성한다
(에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물)
에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물(이하, 단순히 「경화성 조성물」이라 칭하는 경우가 있음)은, 경화성 화합물(바람직하게는 양이온 경화성 화합물)로서 적어도 에폭시 수지를 포함하는 조성물이다. 상기 에폭시 수지로서는, 분자 내에 1 이상의 에폭시기(옥시란환)를 갖는 공지 내지 관용의 화합물을 사용할 수 있고, 예를 들어 지환식 에폭시 화합물, 방향족 에폭시 화합물, 지방족 에폭시 화합물 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 그 중에서도 내열성 및 투명성이 우수한 경화물을 형성할 수 있는 점에서, 1 분자 내에 지환 구조와, 관능기로서의 에폭시기를 2개 이상 갖는 다관능 지환식 에폭시 화합물이 바람직하다.
상기 다관능 지환식 에폭시 화합물로서는, 구체적으로는
(i) 지환을 구성하는 인접하는 2개의 탄소 원자와 산소 원자로 구성되는 에폭시기(지환 에폭시기)를 갖는 화합물
(ii) 지환에 직접 단결합으로 결합된 에폭시기를 갖는 화합물
(iii) 지환과 글리시딜기를 갖는 화합물
등을 들 수 있다.
상술한 (i) 지환 에폭시기를 갖는 화합물로서는, 예를 들어 하기 식 (i)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00002
상기 식 (i) 중, X는 단결합 또는 연결기(1 이상의 원자를 갖는 2가의 기)를 나타낸다. 상기 연결기로서는, 예를 들어 2가의 탄화수소기, 탄소-탄소 이중 결합의 일부 또는 전부가 에폭시화된 알케닐렌기, 카르보닐기, 에테르 결합, 에스테르 결합, 카르보네이트기, 아미드기, 이들이 복수개 연결된 기 등을 들 수 있다. 또한, 식 (i)에 있어서의 시클로헥산환(시클로헥센옥시드기)을 구성하는 탄소 원자의 1 이상에는, 알킬기 등의 치환기가 결합되어 있어도 된다.
상기 2가의 탄화수소기로서는, 탄소수가 1 내지 18인 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬렌기, 2가의 지환식 탄화수소기 등을 들 수 있다. 탄소수가 1 내지 18인 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬렌기로서는, 예를 들어 메틸렌기, 메틸메틸렌기, 디메틸메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 트리메틸렌기 등을 들 수 있다. 상기 2가의 지환식 탄화수소기로서는, 예를 들어 1,2-시클로펜틸렌기, 1,3-시클로펜틸렌기, 시클로펜틸리덴기, 1,2-시클로헥실렌기, 1,3-시클로헥실렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 시클로헥실리덴기 등의 시클로알킬렌기(시클로알킬리덴기를 포함함) 등을 들 수 있다.
상기 탄소-탄소 이중 결합의 일부 또는 전부가 에폭시화된 알케닐렌기(「에폭시화 알케닐렌기」라 칭하는 경우가 있음)에 있어서의 알케닐렌기로서는, 예를 들어 비닐렌기, 프로페닐렌기, 1-부테닐렌기, 2-부테닐렌기, 부타디에닐렌기, 펜테닐렌기, 헥세닐렌기, 헵테닐렌기, 옥테닐렌기 등의 탄소수 2 내지 8의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알케닐렌기 등을 들 수 있다. 특히, 상기 에폭시화 알케닐렌기로서는, 탄소-탄소 이중 결합의 전부가 에폭시화된 알케닐렌기가 바람직하고, 보다 바람직하게는 탄소-탄소 이중 결합의 전부가 에폭시화된 탄소수 2 내지 4의 알케닐렌기이다.
상기 X에 있어서의 연결기로서는, 특히 산소 원자를 함유하는 연결기가 바람직하고, 구체적으로는 -CO-, -O-CO-O-, -COO-, -O-, -CONH-, 에폭시화 알케닐렌기; 이들 기가 복수개 연결된 기; 이들 기의 1 또는 2 이상과 상기 2가의 탄화수소기의 1 또는 2 이상이 연결된 기 등을 들 수 있다.
상기 식 (i)로 표시되는 화합물의 대표적인 예로서는, (3,4,3',4'-디에폭시)비시클로헥실, 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)에테르, 1,2-에폭시-1,2-비스(3,4-에폭시시클로헥산-1-일)에탄, 2,2-비스(3,4-에폭시시클로헥산-1-일)프로판, 1,2-비스(3,4-에폭시시클로헥산-1-일)에탄이나, 하기 식 (i-1) 내지 (i-10)로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다. 하기 식 (i-5) 중의 L은 탄소수 1 내지 8의 알킬렌기이며, 그 중에서도 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기 등의 탄소수 1 내지 3의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬렌기가 바람직하다. 하기 식 (i-5), (i-7), (i-9), (i-10) 중의 n1 내지 n8은 각각 1 내지 30의 정수를 나타낸다.
Figure pct00003
Figure pct00004
상술한 (i) 지환 에폭시기를 갖는 화합물에는, 에폭시 변성 실록산도 포함된다.
에폭시 변성 실록산으로서는, 예를 들어 하기 식 (i')로 표시되는 구성 단위를 갖는 쇄상 또는 환상의 폴리오르가노실록산을 들 수 있다.
Figure pct00005
상기 식 (i') 중, R1은 하기 식 (1a) 또는 (1b)로 표시되는 에폭시기를 포함하는 치환기를 나타내고, R2는 알킬기 또는 알콕시기를 나타낸다.
Figure pct00006
식 중, R1a, R1b는 동일하거나 또는 상이하여, 직쇄 또는 분지쇄상의 알킬렌기를 나타내고, 예를 들어 메틸렌기, 메틸메틸렌기, 디메틸메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 트리메틸렌기, 테트라메틸렌기, 펜타메틸렌기, 헥사메틸렌기, 데카메틸렌기 등의 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄상의 알킬렌기를 들 수 있다.
에폭시 변성 실록산의 에폭시 당량(JIS K7236에 준거)은, 예를 들어 100 내지 400, 바람직하게는 150 내지 300이다.
에폭시 변성 실록산으로서는, 예를 들어 하기 식 (i'-1)로 표시되는 에폭시 변성 환상 폴리오르가노실록산(상품명 「X-40-2670」, 신에쯔 가가꾸 고교(주)제) 등의 시판품을 사용할 수 있다.
Figure pct00007
상술한 (ii) 지환에 직접 단결합으로 결합된 에폭시기를 갖는 화합물로서는, 예를 들어 하기 식 (ii)로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.
Figure pct00008
식 (ii) 중, R'는 p가의 알코올의 구조식으로부터 p개의 수산기(-OH)를 제외한 기(p가의 유기기)이며, p, n9는 각각 자연수를 나타낸다. p가의 알코올 [R'-(OH)p]로서는, 2,2-비스(히드록시메틸)-1-부탄올 등의 다가 알코올(탄소수 1 내지 15의 알코올 등) 등을 들 수 있다. p는 1 내지 6이 바람직하고, n9는 1 내지 30이 바람직하다. p가 2 이상인 경우, 각각의 각괄호(외측의 괄호) 내의 기에 있어서의 n9는 동일해도 되고 상이해도 된다. 상기 식 (ii)로 표시되는 화합물로서는, 구체적으로는 2,2-비스(히드록시메틸)-1-부탄올의 1,2-에폭시-4-(2-옥시라닐)시클로헥산 부가물[예를 들어, 상품명 「EHPE3150」((주)다이셀제) 등] 등을 들 수 있다.
상술한 (iii) 지환과 글리시딜기를 갖는 화합물로서는, 예를 들어 비스페놀 A형 에폭시 화합물을 수소화한 화합물(수소화 비스페놀 A형 에폭시 화합물), 비스페놀 F형 에폭시 화합물을 수소화한 화합물(수소화 비스페놀 F형 에폭시 화합물), 수소 첨가 비페놀형 에폭시 화합물, 수소 첨가 페놀노볼락형 에폭시 화합물, 수소 첨가 크레졸노볼락형 에폭시 화합물, 비스페놀 A의 수소 첨가 크레졸노볼락형 에폭시 화합물, 수소 첨가 나프탈렌형 에폭시 화합물, 트리스페놀메탄으로부터 얻어지는 에폭시 화합물의 수소 첨가 에폭시 화합물 등의 수소화 방향족 글리시딜에테르계 에폭시 화합물 등을 들 수 있다.
상기 다관능 지환식 에폭시 화합물로서는, 그 중에서도 표면 경도가 높고, 투명성이 우수한 경화물이 얻어지는 점에서, (i) 지환 에폭시기를 갖는 화합물이 바람직하고, 상기 식 (i)로 표시되는 화합물(특히, (3,4,3',4'-디에폭시)비시클로헥실)이 특히 바람직하다.
경화성 조성물은, 경화성 화합물로서 에폭시 수지 이외에도 다른 경화성 화합물을 함유하고 있어도 되고, 예를 들어 옥세탄 화합물, 비닐에테르 화합물 등의 양이온 경화성 화합물을 함유할 수 있다.
경화성 조성물에 포함되는 경화성 화합물 전체량(100중량％)에서 차지하는 에폭시 수지의 비율은, 예를 들어 50중량％ 이상, 바람직하게는 60중량％ 이상, 특히 바람직하게는 70중량％ 이상, 가장 바람직하게는 80중량％ 이상이다. 또한, 상한은, 예를 들어 100중량％, 바람직하게는 90중량％이다.
경화성 조성물에 포함되는 경화성 화합물 전체량(100중량％)에서 차지하는 (i) 지환 에폭시기를 갖는 화합물의 비율은, 예를 들어 20중량％ 이상, 바람직하게는 30중량％ 이상, 특히 바람직하게는 40중량％ 이상이다. 또한, 상한은, 예를 들어 70중량％, 바람직하게는 60중량％이다.
경화성 조성물에 포함되는 경화성 화합물 전체량(100중량％)에서 차지하는 식 (i)로 표시되는 화합물의 비율은, 예를 들어 10중량％ 이상, 바람직하게는 15중량％ 이상, 특히 바람직하게는 20중량％ 이상이다. 또한, 상한은, 예를 들어 50중량％, 바람직하게는 40중량％이다.
경화성 조성물은, 상기 경화성 화합물과 함께 광중합 개시제를 함유하는 것이 바람직하고, 특히 광 양이온 중합 개시제를 함유하는 것이 바람직하다. 광 양이온 중합 개시제는, 광의 조사에 의해 산을 발생하여, 경화성 조성물에 포함되는 경화성 화합물(특히, 양이온 경화성 화합물)의 경화 반응을 개시시키는 화합물이며, 광을 흡수하는 양이온부와 산의 발생원이 되는 음이온부를 포함한다.
광 양이온 중합 개시제로서는, 예를 들어 디아조늄염계 화합물, 요오도늄염계 화합물, 술포늄염계 화합물, 포스포늄염계 화합물, 셀레늄염계 화합물, 옥소늄염계 화합물, 암모늄염계 화합물, 브롬염계 화합물 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 그 중에서도 술포늄염계 화합물을 사용하는 것이, 경화성이 우수한 경화물을 형성할 수 있는 점에서 바람직하다. 술포늄염계 화합물의 양이온부로서는, 예를 들어 (4-히드록시페닐)메틸벤질술포늄 이온, 트리페닐술포늄 이온, 디페닐[4-(페닐티오)페닐]술포늄 이온, 4-(4-비페닐릴티오)페닐-4-비페닐릴페닐술포늄 이온, 트리-p-톨릴술포늄 이온 등의 아릴술포늄 이온(특히 트리아릴술포늄 이온)을 들 수 있다.
광 양이온 중합 개시제의 음이온부로서는, 예를 들어 [(Y)sB(Phf)4-s]-(식 중, Y는 페닐기 또는 비페닐릴기를 나타낸다. Phf는 수소 원자의 적어도 하나가, 퍼플루오로알킬기, 퍼플루오로알콕시기 및 할로겐 원자로부터 선택되는 적어도 1종으로 치환된 페닐기를 나타낸다. s는 0 내지 3의 정수임), BF4 -, [(Rf)tPF6-t]-(식 중, Rf는 수소 원자의 80％ 이상이 불소 원자로 치환된 알킬기를 나타낸다. t는 0 내지 5의 정수를 나타낸다), AsF6 -, SbF6 -, SbF5OH- 등을 들 수 있다.
광 양이온 중합 개시제로서는, 예를 들어 (4-히드록시페닐)메틸벤질술포늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 4-(4-비페닐릴티오)페닐-4-비페닐릴페닐술포늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 4-(페닐티오)페닐디페닐술포늄 페닐트리스(펜타플루오로페닐)보레이트, [4-(4-비페닐릴티오)페닐]-4-비페닐릴페닐술포늄 페닐트리스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디페닐[4-(페닐티오)페닐]술포늄 트리스(펜타플루오로에틸)트리플루오로포스페이트, 디페닐[4-(페닐티오)페닐]술포늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디페닐[4-(페닐티오)페닐]술포늄 헥사플루오로포스페이트, 4-(4-비페닐릴티오)페닐-4-비페닐릴페닐술포늄 트리스(펜타플루오로에틸)트리플루오로포스페이트, 비스[4-(디페닐술포니오)페닐]술피드 페닐트리스(펜타플루오로페닐)보레이트, [4-(2-티오크산토닐티오)페닐]페닐-2-티오크산토닐술포늄 페닐트리스(펜타플루오로페닐)보레이트, 4-(페닐티오)페닐디페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트, 상품명 「사이라큐어 UVI-6970」, 「사이라큐어 UVI-6974」, 「사이라큐어 UVI-6990」, 「사이라큐어 UVI-950」(이상, 미국 유니온 카바이드사제), 「Irgacure 250」, 「Irgacure 261」, 「Irgacure 264」(이상, BASF사제), 「CG-24-61」(시바 가이기사제), 「옵트머 SP-150」, 「옵트머 SP-151」, 「옵트머 SP-170」, 「옵트머 SP-171」(이상, (주)ADEKA제), 「DAICAT II」((주)다이셀제), 「UVAC1590」, 「UVAC1591」(이상, 다이셀·사이텍(주)제), 「CI-2064」, 「CI-2639」, 「CI-2624」, 「CI-2481」, 「CI-2734」, 「CI-2855」, 「CI-2823」, 「CI-2758」, 「CIT-1682」(이상, 닛본 소다(주)제), 「PI -2074」(로디아사제, 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트 톨릴쿠밀요오도늄염), 「FFC509」(3M사제), 「BBI-102」, 「BBI-101」, 「BBI-103」, 「MPI-103」, 「TPS-103」, 「MDS-103」, 「DTS-103」, 「NAT-103」, 「NDS-103」(이상, 미도리 가가쿠(주)제), 「CD-1010」, 「CD-1011」, 「CD-1012」(이상, 미국, Sartomer사제), 「CPI-100P」, 「CPI-101A」(이상, 산아프로(주)제) 등의 시판품을 사용할 수 있다.
광중합 개시제의 함유량은, 경화성 조성물에 포함되는 경화성 화합물(특히, 양이온 경화성 화합물) 100중량부에 대하여, 예를 들어 0.1 내지 5.0중량부가 되는 범위이다. 광중합 개시제의 함유량이 상기 범위를 하회하면, 경화 불량을 일으킬 우려가 있다. 한편, 광중합 개시제의 함유량이 상기 범위를 상회하면, 경화물이 착색되기 쉬워지는 경향이 있다.
경화성 조성물은, 상기 경화성 화합물과 광중합 개시제와, 필요에 따라서 다른 성분(예를 들어, 용제, 산화 방지제, 표면 조정제, 광증감제, 소포제, 레벨링제, 커플링제, 계면 활성제, 난연제, 자외선 흡수제, 착색제 등)을 혼합함으로써 제조할 수 있다. 다른 성분의 배합량은, 경화성 조성물 전체량의, 예를 들어 20중량％ 이하, 바람직하게는 10중량％ 이하, 특히 바람직하게는 5중량％ 이하이다.
경화성 조성물로서는, 예를 들어 상품명 「CELVENUS OUH106」((주)다이셀제) 등의 시판품을 사용할 수도 있다.
(공정 1)
공정 1은, 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물을 임프린트 성형에 부쳐, 광학 부품의 2개 이상이 배열된 구성을 갖는 광학 부품 어레이를 얻는 공정이다. 임프린트 성형은, 예를 들어 광학 부품의 반전 형상의 요철을 2개 이상 갖는 금형(예를 들어, 실리콘 몰드)에 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물을 도포하고, 광 조사를 실시하여 상기 조성물을 경화시키는 것에 의해 행하여, 2개 이상의 광학 부품이 연결된 성형물을 얻고, 필요에 따라서 다이싱 등의 방법에 의해 개편화함으로써, 광학 부품의 2개 이상이 배열된 구성을 갖는 광학 부품 어레이를 얻을 수 있다.
경화성 조성물의 광경화는, 자외선 또는 전자선 등의 활성 에너지선을 조사함으로써 행할 수 있다. 자외선 조사를 행할 때의 광원으로서는, 고압 수은등, 초고압 수은등, 카본 아크등, 크세논등, 메탈 할라이드등 등이 사용된다. 조사 시간은 광원의 종류, 광원과 도포면의 거리, 기타 조건에 따라서 상이하지만, 길어도 수십초이다. 조도는 5 내지 200mW/cm2 정도이다. 광 조사 조건은, 자외선을 조사하는 경우에는, 적산 광량을 예를 들어 5000mJ/cm2 이하(예를 들어 2500 내지 5000mJ/cm2)로 조정하는 것이 바람직하다. 활성 에너지선 조사 후는 필요에 따라서 가열(후경화)을 행하여 경화의 촉진을 도모해도 된다.
(공정 2)
공정 (2)는, 얻어진 광학 부품 어레이의 표면의 적어도 일부에, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 0.05×104 내지 10000×104Pa인 접착제층을 형성하는 공정이다.
상기 저장 탄성률을 갖는 접착제층은, 25℃에 있어서의 저장 탄성률을 0.05×104 내지 10000×104Pa로 조정한 열 또는 광경화성 접착제 조성물, 또는 그의 용제 희석물을 도포하고, 그 후 필요에 따라서 건조시킴으로써 형성할 수 있다. 또한, 상기 접착제 조성물의 저장 탄성률의 조정은, 예를 들어 가열 처리 또는 광 조사를 실시하여 경화 반응을 도중까지 진행시킴으로써(즉, 반경화시킴으로써) 행할 수 있다. 그 밖에, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 0.05×104Pa 미만인 상기 접착제 조성물을 도포, 건조시키고, 그 후, 가열 처리 또는 광 조사를 실시하여 상기 접착제 조성물의 경화 반응을 도중까지 진행시킴으로써(즉, 반경화시킴으로써), 25℃에 있어서의 저장 탄성률을 0.05×104 내지 10000×104Pa의 범위로 조정함으로써 형성해도 된다.
상기 접착제층은 상기 접착제 조성물의 반경화물(=B 스테이지 경화물)에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
상기 접착제 조성물의 도포는, 예를 들어 디스펜서 토출법, 스퀴지법, 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 디핑법, 스프레이법, 커튼 플로우 코팅법, 스크린 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 그라비아 코팅법 등을 채용할 수 있다.
광학 부품에 있어서의 접착제층을 마련하는 부위로서는, 광학 부품의 표면의 적어도 일부이면 되고, 예를 들어 광학 부품이 렌즈부와, 상기 렌즈부 전체 둘레에 걸쳐 마련된 플랜지부가 일체 성형된 구조를 갖는 렌즈 모듈인 경우, 상기 플랜지부의 적어도 일부이면 되지만, 그 중에서도 플랜지부의 네 코너에는 적어도 접착제층을 마련하는 것이 바람직하다(도 1 참조). 또한, 광학 부품이 렌즈부와, 상기 렌즈부 전체 둘레에 걸쳐 마련된 플랜지부와, 상기 플랜지부의 외주를 따라서 마련된 스페이서부가 일체 성형된 구조를 갖는 렌즈 모듈인 경우, 상기 스페이서부의 상단부면의 적어도 일부이면 되지만, 그 중에서도 스페이서부의 상단부면의 네 코너에는 적어도 접착제층을 마련하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 접착제층 구비 광학 부품 어레이로서는, 그 중에서도 렌즈부와, 상기 렌즈부 전체 둘레에 걸쳐 마련된 플랜지부가 일체 성형된 구조를 갖는 렌즈 모듈이며, 상기 플랜지부의 적어도 일부에 접착제층을 갖는 접착제층 구비 렌즈 모듈이 바람직하다.
본 발명의 접착제층 구비 광학 부품 어레이로서는, 특히 렌즈부와, 상기 렌즈부 전체 둘레에 걸쳐 마련된 플랜지부와, 상기 플랜지부의 외주를 따라서 마련된 스페이서부가 일체 성형된 구조를 갖는 렌즈 모듈이며, 상기 스페이서부의 상단부면의 적어도 일부에 접착제층을 갖는 접착제층 구비 렌즈 모듈이 바람직하다.
상기 접착제 조성물에 가열 처리를 실시하여 반경화시킨 경우, 예를 들어 100 내지 200℃의 온도에서 0.5 내지 2시간 정도 가열하는 것이 바람직하다.
상기 접착제 조성물에 광 조사를 실시하여 반경화시킨 경우, 광 조사에 사용하는 광(활성 에너지선)으로서는, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 전자선, α선, β선, γ선 등 중 어느 것을 사용할 수도 있다. 본 발명에 있어서는, 그 중에서도 취급성이 우수한 점에서 자외선이 바람직하다. 자외선의 조사에는, 예를 들어 UV-LED(파장: 350 내지 450nm), 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 크세논 램프, 카본 아크, 메탈 할라이드 램프, 태양광, 레이저 등을 사용할 수 있다.
<어레이상 광학 모듈의 제조 방법>
본 발명의 어레이상 광학 모듈은, 광학 부품 어레이와 기판의 적층체를 포함하는 모듈이며, 하기 공정을 거쳐서 제조할 수 있다.
공정 I: 상술한 접착제층 구비 광학 부품 어레이(접착제층의 두께: A)를, 기판 상에 접착제층이 상기 기판에 접하도록 적층한다
공정 II: 접착제층 구비 광학 부품 어레이와 기판의 적층체를 상방으로부터 압박하여, 접착제층 두께 (B)를 (A)의 20 내지 100％의 범위에서 조정하면서, 가열 처리 및/또는 광 조사를 행하여 접착제층을 경화시킴으로써, 광학 부품과 기판의 거리를 조정한다
상기 공정 I에 있어서의 접착제층 구비 광학 부품 어레이는, 예를 들어 상술한 접착제층 구비 광학 부품 어레이의 제조 방법에 의해 얻어진 것을 사용할 수 있다. 또한, 기판으로서는, 예를 들어 탄화규소, 질화갈륨, 사파이어, 실리콘, 게르마늄, 갈륨-비소 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 기판 상에는, LED 소자 등의 발광 소자가 1개 또는 2개 이상 탑재되어 있어도 된다. 본 발명에 있어서는, 그 중에서도 LED 소자 등의 발광 소자의 2개 이상(예를 들어 10개 이상, 바람직하게는 20개 이상, 특히 바람직하게는 30개 이상, 가장 바람직하게는 50개 이상. 또한, 상한은, 예를 들어 5000개, 바람직하게는 2000개)이 배열된 상태에서 탑재되어 있는 것이 바람직하고, 특히 적층하는 광학 부품 어레이에 있어서의 광학 부품의 배열에 대응하도록 배열한 상태에서 탑재되어 있는 것이 바람직하다.
상기 공정 II는, 상기 공정 I을 거쳐 얻어진 적층체를 상방으로부터 압박하여, 접착제층 두께를 조정하면서, 상기 접착제층을 경화시키는 공정이다. 압박력으로서는, 예를 들어 100N/m2 이하, 바람직하게는 5 내지 100N/m2, 보다 바람직하게는 5 내지 75N/m2이다. 상기 범위의 압박력으로 가압함으로써, 접착제층의 두께 (B)를 두께 (A)의 예를 들어 20 내지 100％(바람직하게는 20 내지 90％, 특히 바람직하게는 20 내지 60％, 가장 바람직하게는 20 내지 60％)의 범위에서 조정할 수 있고, 상기 공정 II를 거침으로써, 상기 범위에 있어서 광학 부품과 기판의 거리를 조정할 수 있고, 광학 부품과 기판의 거리가 조정된 어레이상 광학 모듈을 얻을 수 있다.
본 발명의 어레이상 광학 모듈의 제조 방법에 의하면, 광학 부품이 렌즈인 경우, 상기 공정 I, II를 거쳐, 어레이상 렌즈 구비 모듈을 고정밀도로 효율적이면서 또한 높은 수율로 얻을 수 있고, 기판으로서 LED 소자가 탑재된 기판을 사용한 경우에는, 상기 공정 I, II를 거쳐, 어레이상 렌즈 구비 LED 모듈을 고정밀도로 효율적이면서 또한 높은 수율로 얻을 수 있다.
그리고, 접착제층 구비 광학 부품 어레이를 구성하는 광학 부품의 2개 이상이 서로 연결된 구성을 갖고 있는 경우, 상기 공정 II를 거쳐 얻어진 어레이상 광학 모듈은, 필요에 따라서 다이싱 처리 등에 부쳐 개편화할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
(렌즈 어레이의 제조)
오목부를 복수 갖는 투명한 하형의 상기 오목부에 경화성 조성물(상품명 「CELVENUS OUH106」, 양이온 경화성 화합물과 광 양이온 중합 개시제를 함유하고, 양이온 경화성 화합물 전체량의 85중량％가 에폭시 수지이며, 또한 에폭시 수지로서 (3,4,3',4'-디에폭시)비시클로헥실을 양이온 경화성 화합물 전체량의 30중량％ 포함함, (주)다이셀제)을 충전하고, 투명한 상형으로 덮개를 덮어, UV-LED(상품명 「ZUV-C20H」, 옴론(주)제)를 사용하여 경화성 조성물에 광 조사(파장: 365nm, 조사 강도: 50 내지 100mW/cm2, 적산 광량: 2500 내지 5000mJ/cm2)를 행하고, 그 후 이형하여 성형물을 얻었다.
얻어진 성형물을 지지체로서의 다이싱 테이프에 고정하고, 블레이드 다이싱을 행한 후, 세정, 건조를 거쳐, 지지체에 복수의 렌즈가 배열된 렌즈 어레이(101)를 얻었다(도 2).
(접착제층 구비 렌즈 어레이의 제조)
얻어진 렌즈 어레이(101)에, 디스펜서를 사용하여, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 2.0×104Pa인 접착제(1)를, 높이가 0.1mm가 되도록 도포하여, 접착제층 구비 렌즈 어레이(101-1)를 얻었다. 접착제는, 렌즈 어레이(101)의 렌즈부 전체 둘레에 걸쳐 마련된 플랜지부에, 도 3에 나타내는 형상으로 도포하였다. 접착제층 구비 렌즈 어레이(101-1)는, 제조 후(즉, 접착제를 도포하고 나서) 3일간, 25℃에서 방치해도 접착제층의 형상이 변형되지 않고, 높이를 0.1mm로 유지할 수 있었다.
(어레이상 렌즈 구비 모듈의 제조)
접착제층 구비 렌즈 어레이(101-1)의 접착제층면을 기판과 접합하여, 10N/cm2의 힘으로 상방으로부터 압박하면, 접착제층의 두께가 0.05mm가 되었다. 그 상태에서 UV를 조사하고, 접착제층을 완전 경화시켜, 어레이상 렌즈 구비 모듈을 얻었다.
실시예 2
(렌즈 어레이의 제조) (접착제층 구비 렌즈 어레이의 제조)
접착제(1) 대신에, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 850×104Pa인 접착제(2)를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 접착제층 구비 렌즈 어레이(101-2)를 얻었다. 접착제층 구비 렌즈 어레이(101-2)는, 제조 후(즉, 접착제를 도포하고 나서) 3일간 25℃에서 방치해도 접착제층의 형상이 변형되지 않고, 접착제층의 높이를 0.1mm로 유지할 수 있었다.
(어레이상 렌즈 구비 모듈의 제조)
접착제층 구비 렌즈 어레이(101-2)의 접착제층면을 기판과 접합하여, 실시예 1과 동일하게 상방으로부터 압박하면, 접착제층의 두께가 0.07mm가 되었다. 그 상태에서 UV를 조사하고, 접착제층을 완전 경화시켜, 어레이상 렌즈 구비 모듈을 얻었다.
비교예 1
(렌즈 어레이의 제조) (접착제층 구비 렌즈 어레이의 제조)
접착제(1) 대신에, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 0.026×104Pa인 접착제(3)를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 접착제층 구비 렌즈 어레이(101-3)를 얻었다. 접착제층 구비 렌즈 어레이(101-3)는 시간의 경과와 함께 접착제층의 형상이 변형되어버려, 높이를 0.1mm로 유지할 수 없었다.
비교예 2
(렌즈 어레이의 제조) (접착제층 구비 렌즈 어레이의 제조)
접착제(1) 대신에, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 14000×104Pa인 접착제(4)를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 접착제층 구비 렌즈 어레이(101-4)를 얻었다. 접착제층 구비 렌즈 어레이(101-4)는, 제조 후(즉, 접착제를 도포하고 나서) 3일간 25℃에서 방치해도 접착제층의 형상이 변형되지 않고, 높이를 0.1mm로 유지할 수 있었다.
(어레이상 렌즈 구비 모듈의 제조)
접착제층 구비 렌즈 어레이(101-4)의 접착제층면을 기판과 접합하여, 실시예 1과 동일하게 상방으로부터 압박하였지만, 접착제층의 두께는 0.10mm이며, 압박에 의해 접착제층을 변형시킬 수 없고, 렌즈와 기판의 거리를 조정할 수 없었다.
실시예 3
(렌즈 어레이의 제조)
오목부의 형상이 다른 하형을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 렌즈 어레이(102)를 얻었다(도 4).
(접착제층 구비 렌즈 어레이의 제조)
렌즈 어레이(101) 대신에 렌즈 어레이(102)를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 접착제층 구비 렌즈 어레이(102-1)를 얻었다. 접착제는, 렌즈 어레이(102)의 렌즈부 전체 둘레에 걸쳐 마련된 플랜지부의 외주를 따라서 추가로 마련된 스페이서부의 상단부면에, 도 5에 나타내는 형상으로 도포하였다. 접착제층 구비 렌즈 어레이(102-1)는, 제조 후(즉, 접착제를 도포하고 나서) 3일간 25℃에서 방치해도 접착제층의 형상이 변형되지 않고, 높이를 0.1mm로 유지할 수 있었다.
(어레이상 렌즈 구비 모듈의 제조)
접착제층 구비 렌즈 어레이(102-1)의 접착제층면을 기판과 접합하여, 실시예 1과 동일하게 상방으로부터 압박하면, 접착제층의 두께가 0.06mm가 되었다. 그 상태에서 UV를 조사하고, 접착제층을 완전 경화시켜, 어레이상 렌즈 구비 모듈을 얻었다(도 6).
[부호의 설명]
1, 1' 렌즈
1-1, 1'-1 렌즈부
1-2, 1'-2 플랜지부
1'-3 스페이서부
101, 102 렌즈 어레이
101-1, 102-1, 210, 211, 212 접착제층 구비 렌즈 어레이
2 접착제층
3 경화성 조성물
4 하형
5 상형
6 경화성 조성물의 경화물
7 지지체
8 LED 소자
9 기판
10 어레이상 광학 모듈
이상의 정리로서, 본 발명의 구성 및 그의 베리에이션을 이하에 부기해둔다.
[1] 열 또는 광경화성을 가지고, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 0.05×104 내지 10000×104Pa인 접착제층을 표면의 적어도 일부에 갖는 광학 부품의 2개 이상이 배열된 구성을 갖는, 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[2] 접착제층의 25℃에 있어서의 저장 탄성률의 하한이 0.1×104Pa, 바람직하게는 0.5×104Pa, 보다 바람직하게는 1.0×104Pa이며, 상한이 5000×104Pa, 보다 바람직하게는 3000×104Pa, 특히 바람직하게는 2000×104Pa, 가장 바람직하게는 1000×104Pa인, [1]에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[3] 접착제층의 두께가 0.05mm 이상(예를 들어 0.05 내지 1.0mm, 바람직하게는 0.05 내지 0.8mm, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.8mm, 특히 바람직하게는 0.2 내지 0.6mm)인, [1] 또는 [2]에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[4] 접착제층이 압박(예를 들어, 5 내지 100N/m2의 힘으로 면을 수직으로 누르는 것)에 의해 두께를 20 내지 100％(예를 들어 20 내지 90％, 바람직하게는 20 내지 80％, 보다 바람직하게는 20 내지 60％)의 범위에서 조정 가능한, [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[5] 접착제층이 열 또는 광경화성 접착제 조성물로 형성되는 것을 특징으로 하는, [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[6] 열 또는 광경화성 접착제 조성물이, 아크릴계 수지 접착제 조성물, 에폭시 수지 접착제 조성물 및 실리콘계 수지 접착제 조성물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인, [5]에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[7] 광학 부품이, 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물의 경화물을 포함하는 광학 부품인, [1] 내지 [6] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[8] 에폭시 수지가 다관능 지환식 에폭시 화합물인, [7]에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[9] 에폭시 수지가 (i) 지환을 구성하는 인접하는 2개의 탄소 원자와 산소 원자로 구성되는 에폭시기(지환 에폭시기)를 갖는 화합물, (ii) 지환에 직접 단결합으로 결합된 에폭시기를 갖는 화합물, 및 (iii) 지환과 글리시딜기를 갖는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인, [7] 또는 [8]에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[10] 에폭시 수지가 상기 식 (i)(식 중, X는 단결합 또는 연결기를 나타낸다)로 표시되는 화합물인, [7] 내지 [9] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[11] 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물이, 에폭시 수지 이외의 경화성 화합물을 함유하고 있으며, 상기 경화성 화합물이 옥세탄 화합물, 비닐에테르 화합물 등의 양이온 경화성 화합물인, [7] 내지 [10] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[12] 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물에 포함되는 경화성 화합물 전체량(100중량％)에서 차지하는 에폭시 수지의 비율이 50중량％ 이상, 바람직하게는 60중량％ 이상, 특히 바람직하게는 70중량％ 이상, 가장 바람직하게는 80중량％ 이상이며, 상한은 100중량％, 바람직하게는 90중량％인, [7] 내지 [11] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[13] 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물에 포함되는 경화성 화합물 전체량(100중량％)에서 차지하는 (i) 지환 에폭시기를 갖는 화합물의 비율이 20중량％ 이상, 바람직하게는 30중량％ 이상, 특히 바람직하게는 40중량％ 이상이며, 상한이 70중량％, 바람직하게는 60중량％인, [7] 내지 [12] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[14] 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물에 포함되는 경화성 화합물 전체량(100중량％)에서 차지하는 식 (i)로 표시되는 화합물의 비율이 10중량％ 이상, 바람직하게는 15중량％ 이상, 특히 바람직하게는 20중량％ 이상이며, 상한이 50중량％, 바람직하게는 40중량％인, [7] 내지 [13] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[15] 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물이 광중합 개시제(예를 들어, 광 양이온 중합 개시제)를 함유하는, [7] 내지 [14] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[16] 광중합 개시제의 함유량이, 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물에 포함되는 경화성 화합물(특히, 양이온 경화성 화합물) 100중량부에 대하여, 0.1 내지 5.0중량부가 되는 범위인, [7] 내지 [15] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[17] 접착제층 구비 광학 부품 어레이가, 접착제층을 표면의 적어도 일부에 갖는 광학 부품의 2개 이상이 지지체 상에 배열된 구성을 갖는, [1] 내지 [16] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[18] 광학 부품이 렌즈인, [1] 내지 [17] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[19] 접착제층을 표면의 적어도 일부에 갖는 광학 부품이, 렌즈부와, 상기 렌즈부 전체 둘레에 걸쳐 마련된 플랜지부와, 상기 플랜지부의 외주를 따라서 마련된 스페이서부가 일체 성형된 구조를 갖는 렌즈 모듈이며, 상기 스페이서부의 상단부면의 적어도 일부에 접착제층을 갖는 접착제층 구비 렌즈 모듈인, [1] 내지 [18] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
[20] 하기 공정을 거쳐, [1] 내지 [19] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이를 얻는, 접착제층 구비 광학 부품 어레이의 제조 방법.
공정 1: 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물을 임프린트 성형에 부쳐, 광학 부품의 2개 이상이 배열된 구성을 갖는 광학 부품 어레이를 얻는다
공정 2: 얻어진 광학 부품 어레이의 표면의 적어도 일부에, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 0.05×104 내지 10000×104Pa인 접착제층을 형성한다
[21] 하기 공정을 거쳐, 광학 부품 어레이와 기판의 적층체를 포함하는 어레이상 광학 모듈을 얻는, 어레이상 광학 모듈의 제조 방법.
공정 I: [1] 내지 [19] 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이(접착제층의 두께: A)를, 기판 상에 접착제층이 상기 기판에 접하도록 적층한다
공정 II: 접착제층 구비 광학 부품 어레이와 기판의 적층체를 상방으로부터 압박하여, 접착제층 두께 (B)를 (A)의 20 내지 100％의 범위에서 조정하면서, 가열 처리 및/또는 광 조사를 행하여 접착제층을 경화시킴으로써, 광학 부품과 기판의 거리를 조정한다
[22] 광학 부품 어레이가 렌즈 어레이이고, 기판이 LED 소자를 탑재한 기판이고, 어레이상 광학 모듈이 어레이상 렌즈 구비 LED 모듈인, [21]에 기재된 어레이상 광학 모듈의 제조 방법.
[산업상 이용가능성]
본 발명의 접착제층 구비 광학 부품 어레이는 상기 구성을 갖기 때문에, 기판에 직접 접합할 수 있고, 접합 시의 압박력을 컨트롤함으로써 광학 부품과 기판의 거리를 용이하게 조정할 수 있으며, 그 후, 광 조사 및/또는 가열 처리를 실시하여 접착제를 경화시킴으로써, 광학 부품과 기판의 거리가 일정 범위 내로 유지된, 어레이상 광학 모듈을 효율적이면서 또한 높은 수율로 제조할 수 있다.

Claims (11)

  1. 열 또는 광경화성을 가지고, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 0.05×104 내지 10000×104Pa인 접착제층을 표면의 적어도 일부에 갖는 광학 부품의 2개 이상이 배열된 구성을 갖는, 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
  2. 제1항에 있어서, 광학 부품이, 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물의 경화물을 포함하는 광학 부품인, 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
  3. 제2항에 있어서, 에폭시 수지가 다관능 지환식 에폭시 화합물인, 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
  4. 제2항에 있어서, 에폭시 수지가 하기 식 (i)
    Figure pct00009

    (식 중, X는 단결합 또는 연결기를 나타낸다)
    로 표시되는 화합물인, 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제층 두께가 0.05mm 이상이며, 압박에 의해 두께를 20 내지 100％의 범위에서 조정 가능한, 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제층 구비 광학 부품 어레이가, 접착제층을 표면의 적어도 일부에 갖는 광학 부품의 2개 이상이 지지체 상에 배열된 구성을 갖는, 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 부품이 렌즈인, 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제층을 표면의 적어도 일부에 갖는 광학 부품이, 렌즈부와, 상기 렌즈부 전체 둘레에 걸쳐 마련된 플랜지부와, 상기 플랜지부의 외주를 따라서 마련된 스페이서부가 일체 성형된 구조를 갖는 렌즈 모듈이며, 상기 스페이서부의 상단부면의 적어도 일부에 접착제층을 갖는 접착제층 구비 렌즈 모듈인, 접착제층 구비 광학 부품 어레이.
  9. 하기 공정을 거쳐, 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이를 얻는, 접착제층 구비 광학 부품 어레이의 제조 방법.
    공정 1: 에폭시 수지를 포함하는 경화성 조성물을 임프린트 성형에 부쳐, 광학 부품의 2개 이상이 배열된 구성을 갖는 광학 부품 어레이를 얻는다
    공정 2: 얻어진 광학 부품 어레이의 표면의 적어도 일부에, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 0.05×104 내지 10000×104Pa인 접착제층을 형성한다
  10. 하기 공정을 거쳐, 광학 부품 어레이와 기판의 적층체를 포함하는 어레이상(狀) 광학 모듈을 얻는, 어레이상 광학 모듈의 제조 방법.
    공정 I: 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 접착제층 구비 광학 부품 어레이(접착제층의 두께: A)를, 기판 상에 접착제층이 상기 기판에 접하도록 적층한다
    공정 II: 접착제층 구비 광학 부품 어레이와 기판의 적층체를 상방으로부터 압박하여, 접착제층 두께 (B)를 (A)의 20 내지 100％의 범위에서 조정하면서, 가열 처리 및/또는 광 조사를 행하여 접착제층을 경화시킴으로써, 광학 부품과 기판의 거리를 조정한다
  11. 제10항에 있어서, 광학 부품 어레이가 렌즈 어레이이고, 기판이 LED 소자를 탑재한 기판이고, 어레이상 광학 모듈이 어레이상 렌즈 구비 LED 모듈인, 어레이상 광학 모듈의 제조 방법.
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