WO2006059659A1 - 複合型光学素子の製造方法 - Google Patents

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resin
energy curable
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Takehiko Yamaguchi
Hideo Genda
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Nalux Co., Ltd.
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    • G02B3/0031—Replication or moulding, e.g. hot embossing, UV-casting, injection moulding

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a composite optical element by molding an energy curable resin on a substrate.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a high-precision composite optical element that does not require post-processing to remove the protrusion of the resin after molding and control of the mold temperature!
  • the method for producing a composite optical element according to the present invention is used for producing a microlens array, a diffraction lens, a Fresnel lens, a sub-wavelength grating, and the like.
  • optical element manufacturing methods include glass material grinding and polishing, or molding using a mold, or thermoplastic resin material injection molding or press molding. Glass materials have less performance fluctuations due to environmental changes such as temperature compared to rosin materials. On the other hand, molding with rosin is excellent in shape accuracy. According to the characteristics of such materials and manufacturing methods, the materials and manufacturing methods are used and separated.
  • FIG. 9 is a flowchart of a conventional method for producing a composite optical element by molding an energy curable resin on a glass substrate.
  • 10 to 12 are diagrams for explaining the method in relation to the apparatus. The procedure for manufacturing a composite optical element by molding an energy curable resin on a glass substrate according to the prior art will be described below with reference to FIG.
  • step S0910 the glass substrate 2 is placed on the support member 14 as shown in FIG.
  • step S0920 as shown in FIG.
  • Supply rosin 1 The viscosity of the energy curable resin 1 is 0.1 to 300 Pascal 'seconds.
  • step S0930 as shown in FIG. 11, the energy hardening type resin 1 is formed by the mold core 5.
  • step S0940 during the molding, energy is supplied to the energy curable resin 1 from the glass substrate side to cure the energy curable resin 1.
  • step S 0950 as shown in FIG. 12, the glass substrate 2 and the energy curable resin 1 molded thereon are taken out from the mold core 5.
  • the energy curable resin 1 Bubbles may enter 1 Further, air may remain between the mold core 5 and the energy curable resin 1 in the step of molding the energy curable resin 1 with the mold core 5 (S0930).
  • a method of evacuating the space between the glass substrate and the mold member has been proposed. The above method is described, for example, in JP-A-9 24522.
  • the energy hardened resin 1 Shrinks while curing.
  • the energy hard type resin 1 protrudes from the mold core 5. Therefore, a post-processing step is required to process the protrusion.
  • the post-processing step includes cutting, polishing, burr finishing, and the like for finishing the outer shape after molding.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method for producing a composite optical element by molding an energy curable resin on a substrate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a mold used in a method for producing a composite optical element by molding an energy curable resin on a glass substrate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a mold used in a method for producing a composite optical element by molding an energy curable resin on a glass substrate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a microlens array manufactured by the method of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the shape of an energy-curable resin during rotation of a spin coater when no energy is applied during rotation of the spin coater.
  • FIG. 6 is a diagram showing the shape of an energy-curing resin after the spin coater has stopped rotating when no energy is applied while the spin coater is rotating.
  • FIG. 7 is a diagram showing the shape of an energy curable resin during rotation of a spin coater when energy is applied during rotation of the spin coater.
  • FIG. 8 is a diagram showing the shape of an energy-curing resin after rotation of the spin coater is stopped when energy is applied during the rotation of the spin coater.
  • FIG. 9 is a flowchart of a conventional method for producing a composite optical element by molding an energy curable resin on a glass substrate.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a method of manufacturing a composite optical element by molding an energy curable resin on a glass substrate according to a conventional technique.
  • FIG. 11 Composite light by molding energy curable resin on a glass substrate according to conventional technology It is a figure for demonstrating the method of manufacturing a scientific element in relation to an apparatus.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a method of manufacturing a composite optical element by molding an energy curable resin on a glass substrate according to a conventional technique.
  • the method for producing a composite optical element according to the present invention comprises the steps of applying an energy curable resin on a substrate and applying energy, and then applying an energy curable resin on the substrate by a mold. Forming a fat.
  • the energy curable resin is molded in a state where energy is applied and cured to some extent, bubbles are hardly generated between the mold and the energy curable resin. For this reason, vacuum drawing is unnecessary. Further, since the energy curable resin is molded in a state where it is cured to some extent, heat generation due to polymerization or a crosslinking reaction can be suppressed in the mold when the energy curable resin is cured. For this reason, temperature control of the mold core is not necessary. However, it is necessary to control the room temperature. In addition, since post-processing after molding is not required, the outer shape tolerance can be reduced to ⁇ 0.01 mm or less.
  • the mold shape can be transferred as it is because it can be molded at room temperature. Therefore, it is not necessary to correct the mold for thermal expansion during molding.
  • the viscosity of the energy curable resin immediately after applying energy is Energize to have a viscosity range of 10 3 to 10 11 Pascal 'seconds.
  • the lower limit is 10 3 noscal ⁇ sec or more, bubbles are not generated, and it is not necessary to apply energy to the energy-curable resin in the mold and cure it.
  • the upper limit value is a value that does not impair the moldability!
  • the moldability is not impaired in the subsequent molding step, without taking too much time for curing. That is, it can be molded by the same press mechanism as in the case of filling a mold with a hard resin that has been cured and cured in a later molding step.
  • the substrate in the step of applying energy curable resin on the substrate and applying energy, the substrate is attached to the spin coater and the spin coater is rotated to apply the applied energy. Gives energy while making curable resin uniform.
  • the resin is not filled with a small amount of the resin in the molding process, or the resin is not filled with a large amount of the resin. Excessive protrusion can be prevented.
  • the energy-curing type resin is cured to some extent, so that the thickness is kept uniform even at the end portion where the resin at the end portion does not return to the rotating shaft side.
  • the spin coater when the spin coater is rotated to apply energy while uniformizing the energy-curable resin applied on the substrate, the energy is applied for the first predetermined time. Give energy for a second predetermined time after that.
  • the thickness of the energy curable resin becomes uniform in the first predetermined time, and the energy curable resin is cured to some extent in the second predetermined time.
  • the mask in the step of applying energy curable resin on the substrate and applying energy, the mask is provided on the side wall of the substrate, and the mask is removed after the end of the step. remove.
  • the structure of the mold is an internal cavity compression structure and the escape of the resin.
  • the structure is as follows.
  • the substrate is a glass substrate.
  • the energy curable resin is a type of resin that undergoes a curing reaction once energy is applied.
  • the energy is ultraviolet light.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method for producing a composite optical element by molding an energy curable resin on a substrate according to an embodiment of the present invention.
  • 2 and 3 are diagrams for explaining the method in relation to the mold apparatus.
  • the substrate may be ceramic or metal, but is glass in the following embodiments.
  • a procedure of a method for producing a composite optical element by molding an energy curable resin on a glass substrate according to an embodiment of the present invention will be described below.
  • step S0110 the substrate is attached to the spin coater.
  • step S0120 the energy curable resin is supplied onto the substrate, and the spin coater is rotated.
  • the rotation speed of the spin coater is, for example, 2000 rpm.
  • the time for rotating the spin coater is the time required to make the thickness of the energy-curable resin uniform. Specifically, the spin coater is rotated for 60 seconds.
  • the thickness of the energy curable resin is about 25 micrometers.
  • step S0130 while continuously rotating the spin coater, using an ultraviolet irradiation device, the energy curable resin is irradiated with ultraviolet light to harden the resin to some extent.
  • the degree of curing is preferably such that it can be molded at a low pressure.
  • a degree of curing that can maintain the shape is necessary.
  • the ultraviolet ray irradiation is performed so that the viscosity of the energy curable resin immediately after the ultraviolet ray irradiation is within a viscosity range of 10 3 to 10 11 Pascal 'seconds at 25 degrees Celsius. If the viscosity is too low, bubbles will be generated.
  • the viscosity range is more preferably in the range of 10 3 to 10 5 Pascal seconds.
  • the irradiation intensity is, for example, 40 mWZcm 2 and irradiation is performed for 5 seconds. During this time, the rotational speed remains 2000 rpm.
  • the curing speed can be controlled by controlling the amount of energy applied in step S0130. While maintaining the softness of the energy curable resin until molding, heat generation due to polymerization and crosslinking reaction can be suppressed during the curing of the energy curable resin in the mold, and the mold temperature rises due to the heat generation. The resulting shape change can be suppressed.
  • V when energy is stored, it is not necessary to apply energy in the mold by using a type of resin that undergoes a curing reaction.
  • a type of resin there is a polymerization type resin, for example, an epoxy base material containing a polymerization initiator such as a sulfo salt salt polymerization initiator. If it is a resin of the above-mentioned type, other epoxy resin and acrylic resin may be used.
  • FIG. 5 and 6 show the shape of the energy-cured resin when the spin coater is not rotating and when the spin coater is rotating and after the rotation is stopped. While the spin coater is rotating, the thickness of the energy curable resin is uniform as shown in FIG. However, after the rotation is stopped, as shown in FIG. 6, it is considered that the resin at the end portion returns to the rotating shaft side and the thickness of the end portion becomes thick.
  • Fig. 7 and 8 show the shape of the energy-curing type resin during and after rotation of the spin coater when energy is applied during rotation of the spin coater. While the spin coater is rotating, the thickness of the energy curable resin is uniform as shown in Fig.
  • the point to be noted is that the thickness of the energy curable resin is made constant before molding in the subsequent process. As a result of making the thickness of the energy curable resin constant before molding, it is possible to prevent excessive protrusion due to a large amount of unfilled resin due to a small amount of resin in the molding process. .
  • step S0140 of Fig. 1 the base material coated with the energy curable resin is attached to the mold.
  • the substrate is indicated by 2
  • the energy curable resin applied on the substrate is indicated by 1.
  • the mold includes a mold core 5, a mounting plate 3, an upper mold plate 4, a lower mold plate 7 and a mounting plate 10.
  • the mold further includes a base compression core 8 and a base compression block 11.
  • the mold structure is a cavity internal compression structure with no escape of grease. Therefore, post-finishing after molding becomes unnecessary.
  • step S1050 pressure is applied to the core compression block 11 to form the energy curable resin 1 between the base material compression core 8 and the mold core 5.
  • the pressure range is 5 to 20 megapascals.
  • step S1060 the base material 2 and the energy curable resin 1 formed thereon are removed from the mold.
  • a spin coater was used to apply the resin, but other devices such as a dispenser may be used.
  • FIG. 4 shows a microlens array manufactured by the method of the present invention.
  • a single-sided convex microlens that also serves as an energy curable resin is disposed on the substrate.
  • the number of microlenses does not correspond to the actual number for the sake of simplicity.
  • the substrate dimensions are about 60 mm in length and width, the diameter of the microlens is about 50 micrometers, and the sag amount of the microphone is about 10 micrometers.

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Abstract

　基材上にエネルギー硬化型樹脂を成形して複合型光学素子を製造する方法であって、真空引きや金型コアの温度制御のための装置が不要であり、成形後の後処理が不要な方法を提供する。  本発明による複合型光学素子を製造する方法は、基材２上にエネルギー硬化型樹脂１を塗布し、エネルギーを与えるステップと、その後、金型によって、基材上のエネルギー硬化型樹脂を成形するステップと、を含む。１実施形態によれば、ガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を塗布し、エネルギーを与えるステップにおいて、エネルギーを与えた直後のエネルギー硬化型樹脂の粘度が10３乃至1011パスカル・秒の粘度範囲となるようにエネルギーを与える。

Description

明 細 書
複合型光学素子の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、基材上にエネルギー硬化型榭脂を成形して複合型光学素子を製造す る方法に関する。特に、成形後の樹脂のはみ出しを除去するための後処理や、金型 温度の制御を必要としな!/、、高精度の複合型光学素子を製造する方法に関する。
[0002] 本発明による複合型光学素子を製造する方法は、マイクロレンズアレイ、回折レン ズ、フレネルレンズ、サブ波長格子などの製造に使用される。
背景技術
[0003] 一般に、光学素子の製造方法には、ガラス素材の研削や研磨あるいは型を使用し た成形、または熱可塑性榭脂素材の射出成形やプレス成形などがある。ガラス素材 は、榭脂素材と比較して、温度などの環境変化に対する性能の変動が小さい。他方 、榭脂による成形は、形状精度に優れている。このような素材および製造方法の特徴 にしたがって、素材および製造方法が使 、分けられて 、る。
[0004] 表面に微細な構造を有する光学素子などの場合には、ガラス基材上にエネルギー 硬化型榭脂を成形して複合型光学素子を製造する方法が採用される。その理由は 以下のとおりである。表面の微細な構造は、ガラス素材によって製造するのは、形状 精度の点力 困難である。他方、光学素子全体を榭脂素材とすると、温度などの環 境変化に対する性能の変動が大きくなる。
[0005] 図 9は、従来技術による、ガラス基材上にエネルギー硬化型榭脂を成形して複合型 光学素子を製造する方法の流れ図である。図 10乃至 12は、当該方法を、装置に関 連して説明するための図である。従来技術による、ガラス基材上にエネルギー硬化型 榭脂を成形して複合型光学素子を製造する方法の手順を図 9にしたがって以下に説 明する。
[0006] ステップ S0910において、図 10に示すように、ガラス基材 2を支持部材 14に配置し
、握時部材 13によって握持する。
[0007] ステップ S0920において、図 10に示すように、ガラス基材 2上にエネルギー硬化型 榭脂 1を供給する。エネルギー硬化型榭脂 1の粘度は、 0.1乃至 300パスカル '秒であ る。
[0008] ステップ S0930において、図 11に示すように、金型コア 5によって、エネルギー硬 化型榭脂 1を成形する。
[0009] ステップ S0940にお!/、て、成形中に、ガラス基材の側から、エネルギー硬化型榭脂 1にエネルギーを供給し、エネルギー硬化型榭脂 1を硬化させる。
[0010] ステップ S0950において、図 12に示すように、ガラス基材 2およびその上の成形さ れたエネルギー硬化型榭脂 1を、金型コア 5から取り出す。
[0011] 上記の従来の方法は、たとえば、特開 2003— 71858号公報に記載されている。
[0012] しかし、上記の従来の方法には以下に述べる問題点があった。
[0013] ガラス基材 2上にエネルギー硬化型榭脂 1を供給するステップ（S0920)にお 、て、 エネルギー硬化型榭脂 1がガラス基材 2上に展開する間に、エネルギー硬化型榭脂 1に気泡が入り込むことがある。また、金型コア 5によって、エネルギー硬化型榭脂 1 を成形するステップ（S0930)において、金型コア 5とエネルギー硬化型榭脂 1との間 に、エアが残留する場合がある。気泡やエアの対策として、ガラス基材と型部材の間 の空間を真空引きする方法が提案されている。上記の方法は、たとえば、特開平 9 24522号公報に記載されて 、る。
[0014] 成形中に、ガラス基材の側から、エネルギー硬化型榭脂 1にエネルギーを供給し、 エネルギー硬化型榭脂 1を硬化させるステップ（S0940)において、エネルギー硬ィ匕 型榭脂 1は硬化しながら収縮する。ここで、圧力を保持しながら硬化させるためには、 エネルギー硬化型榭脂 1の量を多めにする必要がある。このため、エネルギー硬ィ匕 型榭脂 1の、金型コア 5からのはみ出しが生じる。したがって、はみ出しを処理するた めの、後処理工程が必要となる。
[0015] 後処理工程は、成形後外形の仕上げのために切断、研磨、バリ仕上げなどである。
この作業にぉ 、て切断および研磨カスが製品表面へ付着することがある。この製品 表面は手で触れることが出来な 、ので洗浄液に浸して製品表面を傷つけな 、ように 洗浄する工程が必要となり、洗浄液による製品の劣化などが発生する可能性がある。 また切断時の研磨カスそのものが光学面にぶつ力ることにより傷が発生することも考 えられる。
[0016] 成形中に、ガラス基材の側から、エネルギー硬化型榭脂 1にエネルギーを供給し、 エネルギー硬化型榭脂 1を硬化させるステップ（S0940)において、エネルギーをカロ えることにより、エネルギー硬化型榭脂 1や金型コア 5の温度が上昇する。したがって 、成形品の精度を向上させるためには、金型コア 5の温度制御などが必要となる。金 型の温度を制御する複合型光学素子の製造方法は、特許 3359631号公報に記載 されている。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]本発明の一実施形態による、基材上にエネルギー硬化型榭脂を成形して複合 型光学素子を製造する方法の流れ図である。
[図 2]本発明の一実施形態による、ガラス基材上にエネルギー硬化型榭脂を成形し て複合型光学素子を製造する方法に使用される金型を示す図である。
[図 3]本発明の一実施形態による、ガラス基材上にエネルギー硬化型榭脂を成形し て複合型光学素子を製造する方法に使用される金型を示す図である。
[図 4]本発明の方法によって製造されたマイクロレンズアレイを示す図である。
[図 5]スピンコータの回転中にエネルギーを与えなかった場合の、エネルギー硬化型 榭脂の、スピンコータの回転中の形状を示す図である。
[図 6]スピンコータの回転中にエネルギーを与えなかった場合の、エネルギー硬化型 榭脂の、スピンコータの回転停止後の形状を示す図である。
[図 7]スピンコータの回転中にエネルギーを与えた場合の、エネルギー硬化型榭脂の 、スピンコータの回転中の形状を示す図である。
[図 8]スピンコータの回転中にエネルギーを与えた場合の、エネルギー硬化型榭脂の 、スピンコータの回転停止後の形状を示す図である。
[図 9]従来技術による、ガラス基材上にエネルギー硬化型榭脂を成形して複合型光 学素子を製造する方法の流れ図である。
[図 10]従来技術による、ガラス基材上にエネルギー硬化型榭脂を成形して複合型光 学素子を製造する方法を、装置に関連して説明するための図である。
[図 11]従来技術による、ガラス基材上にエネルギー硬化型榭脂を成形して複合型光 学素子を製造する方法を、装置に関連して説明するための図である。
[図 12]従来技術による、ガラス基材上にエネルギー硬化型榭脂を成形して複合型光 学素子を製造する方法を、装置に関連して説明するための図である。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0018] ガラス基材上にエネルギー硬化型榭脂を成形して複合型光学素子を製造する従 来の方法においては、高精度の成型品を得るために、真空引きや金型コアの温度制 御が必要であり、そのための装置が必要となる。また、成形後の後処理が必要である
[0019] したがって、基材上にエネルギー硬化型榭脂を成形して複合型光学素子を製造す る方法であって、真空引きや金型コアの温度制御のための装置が不要であり、成形 後の後処理が不要な方法に対するニーズがある。
課題を解決するための手段
[0020] 本発明による複合型光学素子を製造する方法は、基材上にエネルギー硬化型榭 脂を塗布し、エネルギーを与えるステップと、その後、金型によって、基材上のエネル ギー硬化型榭脂を成形するステップと、を含む。
[0021] エネルギー硬化型榭脂にエネルギーを与えてある程度硬化させた状態で成形する ので、金型とエネルギー硬化型榭脂との間で気泡が発生しにくい。このため、真空引 きは不要である。また、エネルギー硬化型榭脂にエネルギーを与えてある程度硬化さ せた状態で成形するので、金型内での、エネルギー硬化型榭脂の硬化時に重合や 架橋反応による発熱を抑えることができる。このため、金型コアの温度制御は不要で ある。ただし、室温を管理する必要はある。また、成型後の後処理工程が不要となる ので、外形形状の公差 ±0.01ミリメータ以下でカ卩ェできる。
[0022] 本発明によれば、室温で成形できるため金型の形状がそのまま転写できる。したが つて、成形時の熱膨張の金型補正は必要ない。
[0023] 本発明の 1実施形態によれば、基材上にエネルギー硬化型榭脂を塗布し、ェネル ギーを与えるステップにお 、て、エネルギーを与えた直後のエネルギー硬化型榭脂 の粘度が 103乃至 1011パスカル '秒の粘度範囲となるようにエネルギーを与える。 [0024] 下限値が 103ノ スカル ·秒以上であれば、気泡が発生することはなぐまた、金型内 でエネルギー硬化型榭脂にエネルギーを与えて硬化させる必要もな 、。
[0025] 上限値は、成形性が損なわれな 、値であればよ!、。
[0026] 103乃至 1011パスカル.秒の粘度範囲では、硬化に時間が力かりすぎることはなぐ 後の成形工程において成形性が損なわれることもない。すなわち、後の成形工程に ぉ ヽて、硬化して ヽな ヽ榭脂を金型内に充填した場合と同じプレス機構で成形する ことができる。
[0027] 本発明の他の実施形態によれば、基材上にエネルギー硬化型榭脂を塗布し、エネ ルギーを与えるステップにおいて、基材をスピンコータに取付け、スピンコータを回転 させて、塗布したエネルギー硬化型榭脂を均一にしながらエネルギーを与える。
[0028] したがって、成形前にエネルギー硬化型榭脂の厚さを一定とする結果、成形工程 において、榭脂量が少ないことによる榭脂の未充填や、榭脂量が多いことによる榭脂 の過剰なはみ出しを防止することができる。また、回転停止後においても、エネルギ 一硬化型榭脂がある程度硬化して 、るので、端部の樹脂が回転軸側に戻ることはな ぐ端部においても厚さは均一に保持される。
[0029] 本発明の他の実施形態によれば、スピンコータを回転させて、基材上に塗布したェ ネルギー硬化型榭脂を均一にしながらエネルギーを与える際に、第 1の所定の時間 エネルギーを与えず、その後の第 2の所定の時間エネルギーを与える。
[0030] したがって、第 1の所定の時間でエネルギー硬化型榭脂の厚さが均一となり、第 2 の所定の時間で、エネルギー硬化型榭脂がある程度まで硬化される。
[0031] 本発明の他の実施形態によれば、基材上にエネルギー硬化型榭脂を塗布し、エネ ルギーを与えるステップにおいて、基材の側壁にマスクを設け、当該ステップの終了 後にマスクを取り除く。
[0032] したがって、基材の側壁にはみ出した榭脂を容易に除去することができる。
[0033] 本発明の他の実施形態によれば、金型によって、基材上のエネルギー硬化型榭脂 を成形するステップにおいて、金型の構造を、キヤビティ内圧縮構造であって榭脂の 逃げのな 、構造として 、る。
[0034] したがって、成形後の成型品の後仕上げが不要となる。 [0035] 本発明の他の実施形態によれば、基材がガラス基材である。
[0036] したがって、ガラスの、温度などの環境変化に対する性能と、榭脂の、加工性の両 方を活用することができる。
[0037] 本発明の他の実施形態によれば、エネルギー硬化型榭脂がいったんエネルギーを 加えると、硬化反応が進むタイプの榭脂である。
[0038] したがって、金型内でエネルギー硬化型榭脂にエネルギーを与える必要がない。
[0039] 本発明の他の実施形態によれば、エネルギーが紫外線である。
[0040] したがって、エネルギー硬化型榭脂に紫外線を照射することにより、容易にェネル ギーを与えることができる。
発明を実施するための最良の形態
[0041] 図 1は、本発明の一実施形態による、基材上にエネルギー硬化型榭脂を成形して 複合型光学素子を製造する方法の流れ図である。図 2および 3は、当該方法を、金 型装置に関連して説明するための図である。基材は、セラミックや金属でもよいが、 以下の実施形態ではガラスとする。本発明の一実施形態による、ガラス基材上にェ ネルギー硬化型榭脂を成形して複合型光学素子を製造する方法の手順を以下に説 明する。
[0042] ステップ S0110において、スピンコータへ基材を取付ける。
[0043] ステップ S0120にお!/、て、基材上にエネルギー硬化型榭脂を供給し、スピンコータ を回転させる。スピンコータの回転速度は、たとえば、 2000rpmである。スピンコータ を回転させる時間は、エネルギー硬化型榭脂の厚さを均一にするために必要な時間 である。具体的に、スピンコータを 60秒間回転させる。ここで、エネルギー硬化型榭 脂の厚さは、約 25マイクロ 'メータである。
[0044] ステップ S0130において、引き続きスピンコータを回転させながら、紫外線照射装 置を使用して、エネルギー硬化型榭脂に紫外線を照射して、榭脂をある程度まで硬 化させる。ここで、硬化の程度は、低い圧力で成形できる程度が望ましい。他方、取り 扱いの観点から、その形状を保持できる硬化の程度が必要である。具体的に、紫外 線照射直後のエネルギー硬化型榭脂の粘度が 25度摂氏において 103乃至 1011パス カル'秒の粘度範囲となるように紫外線照射を行う。粘度が低すぎると気泡が発生し たり、形状を保持でき無いことの他に硬化に時間がかかる。粘度が高すぎると成形性 が損なわれる。成形性の点からは、粘度範囲は、 103乃至 105パスカル '秒の範囲であ るのがより好ましい。照射強度は、たとえば、 40mWZcm2とし、 5秒間照射する。この 間、回転速度は、 2000rpmのままである。
[0045] また、ステップ S0130において与えるエネルギーの量を制御することにより、硬化速 度を制御することができる。成形まで、エネルギー硬化型榭脂の柔らかさを維持しな がら、金型内での、エネルギー硬化型榭脂の硬化時に重合や架橋反応による発熱を 抑えることができ、発熱による金型温度上昇に起因する形状変化を抑えることができ る。
[0046] ここで、留意すべき点は、 V、つたんエネルギーをカ卩えると、硬化反応が進むタイプの 榭脂を使用することにより、金型内でエネルギーを与える必要がないことである。この ようなタイプの榭脂としては、重合タイプの榭脂で、たとえばエポキシ基材にスルホ- ゥム塩系重合開始剤などの重合開始剤が入ったものなどがある。上記のタイプの榭 脂であれば、他のエポキシ系榭脂、アクリル系榭脂であってもよい。
[0047] スピンコータの回転停止後ではなぐ回転中にエネルギーを与える方がよい理由は 次の通りである。スピンコータの回転中にエネルギーを与えなかった場合における、 エネルギー硬化型榭脂の、スピンコータの回転中および回転停止後の形状を図 5お よび 6に示す。スピンコータの回転中は、図 5に示すように、エネルギー硬化型榭脂 の厚さは均一である。しかし、回転停止後に、図 6に示すように、端部の樹脂が回転 軸側に戻り、端部の厚さが厚くなると考えられる。つぎに、スピンコータの回転中にェ ネルギーを与えた場合における、エネルギー硬化型榭脂の、スピンコータの回転中 および回転停止後の形状を図 7および 8に示す。スピンコータの回転中は、図 7に示 すように、エネルギー硬化型榭脂の厚さは均一である。回転停止後においても、エネ ルギー硬化型榭脂がある程度硬化しているので、図 8に示すように、端部の樹脂が 回転軸側に戻ることはなぐ端部においても厚さは均一に保持される。図 7において、 さら〖こ、基材の側壁にマスキングテープ 21を貼り付けている。スピンコータの回転停 止後にマスキングテープ 21を取り除くことにより、図 8に示すように、基材の側壁には み出した榭脂を容易に除去することができる。図 8において、基材からはみ出した榭 脂の部分は、カッターなどによって容易に除去することができる。
[0048] ここで、留意すべき点は、後工程の成形前にエネルギー硬化型榭脂の厚さを一定 とする点である。成形前にエネルギー硬化型榭脂の厚さを一定とする結果、成形ェ 程において、榭脂量が少ないことによる未充填ゃ榭脂量が多いことによる過剰なは み出しを防止することができる。
[0049] 図 1のステップ S0140において、エネルギー硬化型榭脂が塗布された基材を金型 に取付ける。図 2において、基材は、 2で、基材上に塗布されたエネルギー硬化型榭 脂は 1で示される。金型は、金型コア 5、取付け板 3、上型板 4、下型板 7ならびに取 付け板 10を含む。金型は、さらに、基材圧縮コア 8および基材圧縮ブロック 11を含む 。このように、金型の構造は、キヤビティ内圧縮構造であって榭脂の逃げのない構造 としている。したがって、成形後の後仕上げが不要となる。
[0050] ステップ S1050において、図 3に示すように、コア圧縮ブロック 11に圧力をかけて、 基材圧縮コア 8と金型コア 5との間で、エネルギー硬化型榭脂 1を成形する。圧力の 範囲は、 5乃至 20メガ'パスカルである。このように、比較的低い圧力で成形すること ができるため、硬化して!/ヽな ヽ榭脂を金型内に充填した場合と同じプレス機構で成 形することができる。
[0051] ステップ S1060において、基材 2とその上の成形されたエネルギー硬化型榭脂 1を 金型から取り出す。
[0052] 本実施形態にぉ ヽては、榭脂を塗布するのにスピンコータを使用したが、ディスぺ ンサ一など他の装置を使用してもょ 、。
[0053] 図 4は、本発明の方法によって製造されたマイクロレンズアレイを示す。基材上に、 エネルギー硬化型榭脂カもなる、片面凸のマイクロレンズが配置されている。マイクロ レンズの数は、図を簡単にする目的で、実際の数とは対応していない。基材の寸法 は、縦横およそ、 60ミリ'メータ、マイクロレンズの径は、およそ 50マイクロ 'メータ、マ イク口レンズのサグ量は、およそ 10マイクロ 'メータである。

Claims

請求の範囲
[1] 基材上にエネルギー硬化型榭脂を成形した複合型光学素子を製造する方法であ つて、
基材上にエネルギー硬化型榭脂を塗布し、エネルギーを与えるステップと、 その後、金型によって、基材上のエネルギー硬化型榭脂を成形するステップと、を 含む製造方法。
[2] 基材上にエネルギー硬化型榭脂を塗布し、エネルギーを与えるステップにおいて、 エネルギーを与えた直後のエネルギー硬化型榭脂の粘度が 103乃至 1011パスカル' 秒の粘度範囲となるようにエネルギーを与える請求項 1に記載の製造方法。
[3] 基材上にエネルギー硬化型榭脂を塗布し、エネルギーを与えるステップにおいて、 基材をスピンコータに取付け、スピンコータを回転させて、塗布したエネノレギー硬ィ匕 型榭脂を均一にしながらエネルギーを与える請求項 1または 2に記載の製造方法。
[4] スピンコータを回転させて、基材上に塗布したエネルギー硬化型榭脂を均一にしな 力 Sらェネルギーを与える際に、第 1の所定の時間エネルギーを与えず、その後の第 2 の所定の時間エネルギーを与える請求項 3に記載の製造方法。
[5] 基材上にエネルギー硬化型榭脂を塗布し、エネルギーを与えるステップにおいて、 基材の側壁にマスクを設け、当該ステップの終了後にマスクを取り除く請求項 3に記 載の製造方法。
[6] 金型によって、基材上のエネルギー硬化型榭脂を成形するステップにお!、て、金 型の構造を、キヤビティ内圧縮構造であって榭脂の逃げのない構造とする請求項 1か ら 5の 、ずれか一項に記載の製造方法。
[7] 基材がガラス基材である請求項 1から 6の 、ずれか一項に記載の製造方法。
[8] エネルギー硬化型榭脂がいったんエネルギーを加えると、硬化反応が進むタイプ の榭脂である請求項 1から 6のいずれか一項に記載の製造方法。
[9] エネルギーが紫外線である請求項 1から 6の 、ずれか一項に記載の製造方法。
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