JP2008030423A

JP2008030423A - 光学素子製造方法及び導光板

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Publication number: JP2008030423A
Application number: JP2006209408A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Kurata; 俊彦倉田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】ヒケを抑制することができる光学素子製造方法及び導光板を提供する。
【解決手段】対向する金型３０と基板１０との間にＵＶ硬化型樹脂２０Ａを充填する。その後、導光路となるＵＶ硬化型樹脂２０Ａの凸部２０Ｂに対向する部分に光ファイバ５０を用いてＵＶ光７０を照射する。
【選択図】図３

Description

この発明は光学素子製造方法及び導光板に関する。

基板と凹部を有する金型との間にＵＶ硬化型樹脂を充填し、充填されたＵＶ硬化型樹脂を硬化させる工程で、ＵＶ硬化型樹脂がその表面から硬化することに起因してヒケ（成形品の表面にできるへこみ）が発生することがある。特に、離型性向上のために金型とＵＶ硬化型樹脂との密着性を低くするとともに、光学特性向上のために凹部を除く金型と基板との隙間を小さくした場合、金型と基板との間に充填されたＵＶ硬化型樹脂が金型の凹部へ流入し難くなるので、ヒケが発生しやすい。ヒケが発生すると、成形品、例えば導光板では所定の導光路の断面形状が得られないため、導光路の途中で光の伝搬効率が悪くなる。
特開平６−７５１０６号公報

しかし、例えば導光板を製造する際、ヒケが発生し難くするために、金型と基板との隙間を大きくすると、導光板のベース部（凸状の導光路以外の樹脂薄膜部分）から光が外部へ漏れ、光量損失が発生するという問題がある。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はヒケを抑制することができる光学素子製造方法及び導光板を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、対向する型と基板との間に光硬化型樹脂を充填する第１工程と、前記光硬化型樹脂の所定の部分に光ファイバを用いて光を照射する第２工程とを含むことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光学素子製造方法において、前記第２工程の後、少なくとも前記光硬化型樹脂の所定の部分以外の部分に光を照射する第３工程を含むことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の光学素子製造方法において、前記第１工程で、前記光硬化型樹脂は、前記型の押圧面に形成された所定形状の溝に対応する凸部と、この凸部に連なる平らなベース部とが形成され、前記光硬化型樹脂の所定の部分は前記凸部であり、前記光硬化型樹脂の所定の部分以外の部分は前記ベース部であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２記載の光学素子製造方法において、前記光ファイバは前記光硬化型樹脂の所定の部分に対する光の照射を制御するためのシャッタを有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の光学素子製造方法によって製造された導光板である。

この発明によれば、ヒケを抑制することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）はこの発明の一実施形態に係る光学素子製造方法によって製造された導光板の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ矢視図、図１（ｃ）はＢ矢視図である。

導光板（光学素子）１は基板１０とＵＶ硬化型樹脂層２０とからなる。

基板１０は四角形の板である。

ＵＶ硬化型樹脂層２０は円盤状の樹脂層（ベース部）２１と樹脂層２１の直径方向へ延びる凸状の導光路２２とを有する。導光路２２の長さ、高さ及び幅は、２０ｍｍ、０．０５ｍｍ及び０．０５ｍｍである。樹脂層２１は基板１０より薄い。樹脂層２１の膜厚は数μｍ程度である。

基板１０の裏面から入射した光（矢印ａで示す）は基板１０、樹脂層２１を透過し、導光路２２の一方の傾斜面２２ａで反射されて矢印ｂで示すように導光路２２内を進む。光は導光路２２の他方の傾斜面２２ｂで反射され、樹脂層２１、基板１０を透過して矢印ｃで示すように基板１０の裏面から出射される（図１（ｂ）参照）。

次に、導光板１の製造方法を説明する。

図２（ａ）は金型と基板との間に未硬化のＵＶ硬化型樹脂を充填した状態を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のｃ−ｃ´線に沿う断面を示す概念図である。

図２はＵＶ光を照射する前の状態であり、金型（型）３０、基板１０及びＵＶ硬化型樹脂層２０の材料としてそれぞれ以下のものが用いられている。

金型３０の材料としては例えば金属や樹脂が用いられる。金型３０の押圧面には導光路２２となる凸部（所定の部分）に対応する形状の溝３１が形成されている。

ＵＶ硬化型樹脂層２０として未硬化のＵＶ硬化型樹脂（光硬化型樹脂）２０Ａ（ｎｄ＝１.５７４）を用いるのであれば、基板１０としてはｎｄ≦１.４６１の材料を用いる必要がある。そこで、ｎｄ＝１.４５７である石英を基板１０の材料として用いた。ｎｄはｄ線を用いて計測した屈折率である。

ＵＶ硬化型樹脂２０Ａはウレタンアクリレートとアクリル酸エステルとの変成樹脂である。

まず、基板１０の表面に必要とされる膜厚に相当する重量のＵＶ硬化型樹脂２０Ａを塗布する（第１工程）。

次に、金型３０をＵＶ硬化型樹脂２０Ａが塗布された基板１０に押し付ける。この結果、ＵＶ硬化型樹脂２０Ａは金型３０の溝３１に対応する凸部２０Ｂとこの凸部２０Ｂに連なる樹脂層２１となるベース部（所定の部分以外の部分）２０Ｃとを形成する。このとき、基板１０の表面と金型３０の押圧面との間に位置するベース部２０Ｃの厚さは光の漏れを防止するためできるだけ薄くなるようにするのが好ましい。溝３１の長さ、深さ及び幅は、ほぼ２０ｍｍ、０．０５ｍｍ及び０．０５ｍｍである。

次に、ＵＶ硬化型樹脂２０Ａの凸部２０Ｂに図３に示すように光ファイバ５０を用いて光を照射する。

図３（ａ）は光ファイバを用いた光の照射方法を説明する図、図３（ｂ）は光ファイバの出射面を示す図である。

なお、図３（ａ）には、光ファイバ５０のＵＶ光入射端部、シャッタ６０の周辺部及び光ファイバ５０のＵＶ光出射端部だけが描かれている。

複数の光ファイバ５０は基板１０の裏面側に配置されている。各光ファイバ５０の中間部にはシャッタ６０が設けられている。光ファイバ５０の直径は溝３１の幅又は導光路２２の幅より小さい。なお、図３には、光ファイバ５０の一部（ＵＶ光入射端部、シャッタ６０が設けられている中間部及びＵＶ光出射端部）だけが記載されている。

シャッタ６０としては羽根６１を有するメカニカルシャッタが用いられる。羽根６１は枠部材６２に取り付けられ、外部からの信号によって羽根６１が開閉動作される。

なお、メカニカルシャッタを用いる代わりに、ＭＥＭＳミラーや液晶シャッタを用いた光スイッチ等を用いることもできる。

図３において、灰色の部分は光が遮断されていることを示している。

ベース部２０Ｃに対向する部分のシャッタ６０だけを閉じ、基板１０の裏面側から光ファイバ５０を用いて１００００ｍＪ／ｃｍ²のＵＶ光７０をＵＶ硬化型樹脂２０Ａの凸部２０Ｂに照射する（第２工程）。溝３１に対向する部分のシャッタ６０は開いているので、凸部２０ＢのＵＶ硬化型樹脂２０Ａだけが硬化する。その際、ベース部２０ＣのＵＶ硬化型樹脂２０Ａの一部が溝３１へ流入し、凸部２０Ｂのヒケの発生が防止される。

その後、総てのシャッタ６０を開き、基板１０の裏面側から光ファイバ５０を用いて１００００ｍＪ／ｃｍ²のＵＶ光７０をＵＶ硬化型樹脂２０Ａの全体に照射し、ベース部２０Ｃを硬化させる（第３工程）。

なお、第３工程を行う代わりに、硬化していないＵＶ硬化型樹脂２０Ａを拭き取るようにしてもよい。このときは凸部２０Ｂ（導光路２２）だけが形成されることになる。

次に、金型３０を基板１０から引き離す。金型３０にあらかじめ離型性を良くする表面処理をしておくことによって金型３０を引き離し易くなる。

以上のようにして、基板１０の表面に均一な厚さ（数μｍ）の樹脂層２１と導光路２２とからなるＵＶ硬化型樹脂層２０が形成され、導光板１が完成する（図１参照）。樹脂層２１はベース部２０Ｃに、導光路２２は凸部２０Ｂにそれぞれ対応する。

この実施形態によれば、ＵＶ硬化型樹脂２０Ａの硬化の際、未硬化のＵＶ硬化型樹脂２０Ａがベース部２０Ｃから溝３１へ流入するので、凸部２０Ｂのヒケを防ぐことができ、製造された導光板１の光量損失を防ぐことができる。

図１（ａ）はこの発明の一実施形態に係る光学素子製造方法によって製造された導光板の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ矢視図、図１（ｃ）はＢ矢視図である。図２（ａ）は金型と基板との間に光硬化型樹脂を充填した状態を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のｃ−ｃ´線に沿う断面を示す概念図である。図３（ａ）は光ファイバを用いた光の照射方法を説明する図、図３（ｂ）は光ファイバの出射面を示す図である。

符号の説明

１：導光板、１０：基板、２０Ａ：未硬化のＵＶ硬化型樹脂（光硬化型樹脂）、２０Ｂ：凸部、２０Ｃ：ベース部、３０：金型（型）、３１：溝、５０：光ファイバ、６０：シャッタ、７０：ＵＶ光。

Claims

対向する型と基板との間に光硬化型樹脂を充填する第１工程と、
前記光硬化型樹脂の所定の部分に光ファイバを用いて光を照射する第２工程と
を含むことを特徴とする光学素子製造方法。
前記第２工程の後、少なくとも前記光硬化型樹脂の所定の部分以外の部分に光を照射する第３工程を含むことを特徴とする請求項１記載の光学素子製造方法。
前記第１工程で、前記光硬化型樹脂は、前記型の押圧面に形成された所定形状の溝に対応する凸部と、この凸部に連なる平らなベース部とが形成され、
前記光硬化型樹脂の所定の部分は前記凸部であり、
前記光硬化型樹脂の所定の部分以外の部分は前記ベース部である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光学素子製造方法。
前記光ファイバは前記光硬化型樹脂の所定の部分に対する光の照射を制御するためのシャッタを有することを特徴とする請求項１又は２記載の光学素子製造方法。
請求項１〜４のいずれか１項記載の光学素子製造方法によって製造された導光板。