光学素子の成形方法及び導光板
【課題】ヒケを防ぐことができる光学素子の成形方法及び導光板を提供する。
【解決手段】金型３０及び基板１０のうち少なくともいずれか一方を弾性体で形成する。金型３０と基板１０との間にＵＶ硬化型樹脂２０Ａを充填し、充填されたＵＶ硬化型樹脂２０Ａが硬化した後、金型３０を離すことによって導光板等の光学素子を製造する。
【解決手段】金型３０及び基板１０のうち少なくともいずれか一方を弾性体で形成する。金型３０と基板１０との間にＵＶ硬化型樹脂２０Ａを充填し、充填されたＵＶ硬化型樹脂２０Ａが硬化した後、金型３０を離すことによって導光板等の光学素子を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光学素子の成形方法及び導光板に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型と基板との間に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たとき、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、金型とＵＶ硬化型樹脂との密着性が低く、金型と基板との隙間が小さい場合、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いのでヒケが発生しやすい。ヒケが発生すると、成形品、例えば導光板では導光路が許容量以上変形して導光路の途中で光の漏れが多くなる。
【特許文献１】特開２００２−９６３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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、導光板のベース層（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。
【０００４】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はヒケを防ぐことができる光学素子の成形方法及び導光板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、金型と基板との間に樹脂を充填する工程と、この充填された樹脂が硬化した後、前記金型を離す工程とを備え、前記金型及び前記基板のうち少なくともいずれか一方が弾性体で形成されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光学素子の成形方法において、前記樹脂は光硬化型樹脂であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の光学素子の成形方法によって製造されたことを特徴とする導光板である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、光量損失を防ぐことができるとともに、ヒケを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１（ａ）はこの発明の第１実施形態に係る成形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。
【００１１】
導光板（光学素子）１は基板１０とＵＶ硬化樹脂層２０とからなる。
【００１２】
基板１０は四角形の板である。基板１０の材料としてはシリコンゴム、石英が用いられる。
【００１３】
ＵＶ硬化樹脂層２０は円盤状の樹脂層２１と円盤状の樹脂層２１の直径方向へ延びる導光路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。
【００１４】
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に示すように導光路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に示すように基板１０の裏面から出射される（図１（ｂ）参照）。
【００１５】
次に、導光板１の成形方法を説明する。
【００１６】
図２はこの発明の第１実施形態に係る成形方法を説明するための導光板の断面を示す概念図である。
【００１７】
この実施形態では、金型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を用いた。
【００１８】
金型３０の材料は弾性体であるシリコンゴム（弾性率：０．０００１５〜０．０００５Ｐａ）である（金型３０の材料としては弾性率が１０００Ｐａ以下が望ましい）。
【００１９】
ＵＶ硬化型樹脂層２０として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が必要になる。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は屈折率である。
【００２０】
更に、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り、その樹脂の硬化収縮率は６％である。なお、従来よりＵＶ硬化型樹脂の材料にはウレタンアクリレートオリゴマー、多官能モノマー、光重合開始剤の混合物が用いられている。
【００２１】
以下、成形方法を説明する。
【００２２】
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。
【００２３】
次に、導光路２２に対応する形状の凹部３１を有する金型３０を、ＵＶ硬化樹脂２０Ａを塗布した面に押し付ける。このとき、基板１０の表面と金型３０の底面との間のＵＶ硬化樹脂２０Ａの一部分（ベース層２０Ｂという）の厚さは光の漏れを防止するためできるだけ薄くするのが好ましい。凹部３１の長さ、深さ及び幅は、ほぼ２０ｍｍ、０．０５ｍｍ及び０．０５ｍｍである。
【００２４】
その後、基板１０の裏面側から１００００ｍＪ／ｃｍ2の紫外光を照射してＵＶ硬化樹脂２０Ａを硬化させる。ここで、金型３０は伸縮性を有するので、ＵＶ硬化型樹脂２０Ａの硬化の際の収縮を吸収する（金型３０がＵＶ硬化型樹脂２０Ａの収縮に追随して変形する）ことができる。
【００２５】
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よ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。
【００２６】
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硬化樹脂層２０を有する導光板１が完成する（図１参照）。
【００２７】
この実施形態によれば、ＵＶ硬化型樹脂２０Ａの硬化の際、金型３０がＵＶ硬化型樹脂２０Ａの凸部の収縮に追随するように変形して金型３０とＵＶ硬化樹脂層２０とが密着するので、ヒケを防ぐことができ、高アスペクト比の導光路２２の成形も容易となり、光量損失を防ぐことができる。また、離型性の向上によって離型時のＵＶ硬化型樹脂層２０のちぎれや導光路２２の変形が防止される。
【００２８】
図３はこの発明の第２実施形態に係る成形方法を説明するための導光板の断面を示す概念図である。なお、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
この実施形態では、金型１３０、基板１１０及びＵＶ硬化樹脂層２０の材料としてそれぞれ以下のものを用いた。
【００３０】
金型１３０の材料はアクリル（弾性率：３２３８Ｐａ）である。なお、アクリルの弾性率はシリコンゴムの弾性率の１０兆分の１である。
【００３１】
また、基板１１０の材料は弾性体であるシリコンゴム（弾性率：０．０００１５〜０．０００５Ｐａ）である。なお、基板１１０としては厚さの非常に薄い石英（ｎｄ＝１.４５７）ガラス板でもよい。
【００３２】
更に、ＵＶ硬化樹脂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。この樹脂の硬化収縮率は６％である。
【００３３】
以下、成形方法を説明する。
【００３４】
まず、基板１１０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。
【００３５】
次に、導光路１２２に対応する形状の凹部１３１を有する金型１３０を、ＵＶ硬化樹脂２０Ａを塗布した面に押し付ける。このとき、ベース層２０Ｂの厚さは光の漏れを防止するためできるだけ薄くするのが好ましい。凹部１３１の長さ、深さ及び幅は、ほぼ２０ｍｍ、０．０５ｍｍ及び０．０５ｍｍである。
【００３６】
その後、基板１１０の裏面側から１００００ｍＪ／ｃｍ2の紫外光を照射してＵＶ硬化型樹脂２０Ａを硬化させる。基板１１０は伸縮性を有するので、ＵＶ硬化型樹脂２０Ａの硬化の際の収縮を吸収する（基板１１０がＵＶ硬化型樹脂２０Ａの収縮に追随して変形する）ことができる。
【００３７】
次に、金型１３０を基板１１０から引き離す。金型１３０にあらかじめ離型性をよくする表面処理をしておくことによって金型１３０を引き離し易くなる。
【００３８】
以上のようにして、基板１１０の表面に均一な厚さ（数μｍ）のベース層２０ＢとＵＶ硬化型樹脂２０ＡとからなるＵＶ硬化型樹脂層２０を有する導光板が完成する。
【００３９】
この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４０】
なお、図示しないが、金型と基板との両方を弾性体で形成してもよい。
【００４１】
また、光硬化型樹脂に代えて熱硬化型樹脂を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１（ａ）はこの発明の第１実施形態に係る成形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】図２はこの発明の第１実施形態に係る成形方法を説明するための導光板の断面を示す概念図である。
【図３】図３はこの発明の第２実施形態に係る成形方法を説明するための導光板の断面を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：導光板、１０，１１０：基板、２０Ａ：ＵＶ硬化樹脂（光硬化樹脂）、３０，１３０：金型。
【技術分野】
【０００１】
この発明は光学素子の成形方法及び導光板に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型と基板との間に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たとき、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、金型とＵＶ硬化型樹脂との密着性が低く、金型と基板との隙間が小さい場合、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いのでヒケが発生しやすい。ヒケが発生すると、成形品、例えば導光板では導光路が許容量以上変形して導光路の途中で光の漏れが多くなる。
【特許文献１】特開２００２−９６３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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、導光板のベース層（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。
【０００４】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はヒケを防ぐことができる光学素子の成形方法及び導光板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、金型と基板との間に樹脂を充填する工程と、この充填された樹脂が硬化した後、前記金型を離す工程とを備え、前記金型及び前記基板のうち少なくともいずれか一方が弾性体で形成されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光学素子の成形方法において、前記樹脂は光硬化型樹脂であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の光学素子の成形方法によって製造されたことを特徴とする導光板である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、光量損失を防ぐことができるとともに、ヒケを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１（ａ）はこの発明の第１実施形態に係る成形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。
【００１１】
導光板（光学素子）１は基板１０とＵＶ硬化樹脂層２０とからなる。
【００１２】
基板１０は四角形の板である。基板１０の材料としてはシリコンゴム、石英が用いられる。
【００１３】
ＵＶ硬化樹脂層２０は円盤状の樹脂層２１と円盤状の樹脂層２１の直径方向へ延びる導光路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。
【００１４】
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に示すように導光路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に示すように基板１０の裏面から出射される（図１（ｂ）参照）。
【００１５】
次に、導光板１の成形方法を説明する。
【００１６】
図２はこの発明の第１実施形態に係る成形方法を説明するための導光板の断面を示す概念図である。
【００１７】
この実施形態では、金型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を用いた。
【００１８】
金型３０の材料は弾性体であるシリコンゴム（弾性率：０．０００１５〜０．０００５Ｐａ）である（金型３０の材料としては弾性率が１０００Ｐａ以下が望ましい）。
【００１９】
ＵＶ硬化型樹脂層２０として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が必要になる。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は屈折率である。
【００２０】
更に、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り、その樹脂の硬化収縮率は６％である。なお、従来よりＵＶ硬化型樹脂の材料にはウレタンアクリレートオリゴマー、多官能モノマー、光重合開始剤の混合物が用いられている。
【００２１】
以下、成形方法を説明する。
【００２２】
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。
【００２３】
次に、導光路２２に対応する形状の凹部３１を有する金型３０を、ＵＶ硬化樹脂２０Ａを塗布した面に押し付ける。このとき、基板１０の表面と金型３０の底面との間のＵＶ硬化樹脂２０Ａの一部分（ベース層２０Ｂという）の厚さは光の漏れを防止するためできるだけ薄くするのが好ましい。凹部３１の長さ、深さ及び幅は、ほぼ２０ｍｍ、０．０５ｍｍ及び０．０５ｍｍである。
【００２４】
その後、基板１０の裏面側から１００００ｍＪ／ｃｍ2の紫外光を照射してＵＶ硬化樹脂２０Ａを硬化させる。ここで、金型３０は伸縮性を有するので、ＵＶ硬化型樹脂２０Ａの硬化の際の収縮を吸収する（金型３０がＵＶ硬化型樹脂２０Ａの収縮に追随して変形する）ことができる。
【００２５】
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よ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。
【００２６】
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硬化樹脂層２０を有する導光板１が完成する（図１参照）。
【００２７】
この実施形態によれば、ＵＶ硬化型樹脂２０Ａの硬化の際、金型３０がＵＶ硬化型樹脂２０Ａの凸部の収縮に追随するように変形して金型３０とＵＶ硬化樹脂層２０とが密着するので、ヒケを防ぐことができ、高アスペクト比の導光路２２の成形も容易となり、光量損失を防ぐことができる。また、離型性の向上によって離型時のＵＶ硬化型樹脂層２０のちぎれや導光路２２の変形が防止される。
【００２８】
図３はこの発明の第２実施形態に係る成形方法を説明するための導光板の断面を示す概念図である。なお、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
この実施形態では、金型１３０、基板１１０及びＵＶ硬化樹脂層２０の材料としてそれぞれ以下のものを用いた。
【００３０】
金型１３０の材料はアクリル（弾性率：３２３８Ｐａ）である。なお、アクリルの弾性率はシリコンゴムの弾性率の１０兆分の１である。
【００３１】
また、基板１１０の材料は弾性体であるシリコンゴム（弾性率：０．０００１５〜０．０００５Ｐａ）である。なお、基板１１０としては厚さの非常に薄い石英（ｎｄ＝１.４５７）ガラス板でもよい。
【００３２】
更に、ＵＶ硬化樹脂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。この樹脂の硬化収縮率は６％である。
【００３３】
以下、成形方法を説明する。
【００３４】
まず、基板１１０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。
【００３５】
次に、導光路１２２に対応する形状の凹部１３１を有する金型１３０を、ＵＶ硬化樹脂２０Ａを塗布した面に押し付ける。このとき、ベース層２０Ｂの厚さは光の漏れを防止するためできるだけ薄くするのが好ましい。凹部１３１の長さ、深さ及び幅は、ほぼ２０ｍｍ、０．０５ｍｍ及び０．０５ｍｍである。
【００３６】
その後、基板１１０の裏面側から１００００ｍＪ／ｃｍ2の紫外光を照射してＵＶ硬化型樹脂２０Ａを硬化させる。基板１１０は伸縮性を有するので、ＵＶ硬化型樹脂２０Ａの硬化の際の収縮を吸収する（基板１１０がＵＶ硬化型樹脂２０Ａの収縮に追随して変形する）ことができる。
【００３７】
次に、金型１３０を基板１１０から引き離す。金型１３０にあらかじめ離型性をよくする表面処理をしておくことによって金型１３０を引き離し易くなる。
【００３８】
以上のようにして、基板１１０の表面に均一な厚さ（数μｍ）のベース層２０ＢとＵＶ硬化型樹脂２０ＡとからなるＵＶ硬化型樹脂層２０を有する導光板が完成する。
【００３９】
この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４０】
なお、図示しないが、金型と基板との両方を弾性体で形成してもよい。
【００４１】
また、光硬化型樹脂に代えて熱硬化型樹脂を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１（ａ）はこの発明の第１実施形態に係る成形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】図２はこの発明の第１実施形態に係る成形方法を説明するための導光板の断面を示す概念図である。
【図３】図３はこの発明の第２実施形態に係る成形方法を説明するための導光板の断面を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：導光板、１０，１１０：基板、２０Ａ：ＵＶ硬化樹脂（光硬化樹脂）、３０，１３０：金型。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型と基板との間に樹脂を充填する工程と、この充填された樹脂が硬化した後、前記金型を離す工程とを備え、
前記金型及び前記基板のうち少なくともいずれか一方が弾性体で形成されていることを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項２】
前記樹脂は光硬化型樹脂であることを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光学素子の成形方法によって製造されたことを特徴とする導光板。
【請求項１】
金型と基板との間に樹脂を充填する工程と、この充填された樹脂が硬化した後、前記金型を離す工程とを備え、
前記金型及び前記基板のうち少なくともいずれか一方が弾性体で形成されていることを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項２】
前記樹脂は光硬化型樹脂であることを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光学素子の成形方法によって製造されたことを特徴とする導光板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−３２６３３１（Ｐ２００７−３２６３３１Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６０６１６（Ｐ２００６−１６０６１６）
【出願日】平成１８年６月９日（２００６．６．９）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月９日（２００６．６．９）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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