説明

樹脂膜形成方法及び光メモリの製造方法

【課題】 樹脂膜の表面を乱れなく平坦にすることが可能な樹脂膜形成方法、及び光メモリの製造方法を提供する。
【解決手段】 ガラス基板21上にフイルム15aを接着させた後、コア層用の塗布ヘッド42aをガラス基板21の中央に移動させる。塗布ステージ41を回転させた状態で、塗布ヘッド42aによって、フイルム15a上にコア材を滴下して塗布膜13aを形成する。その後、ガラス基板21を塗布ステージ41上に固定したままの状態で、紫外線照射装置43によって、塗布膜13aに紫外線を照射する。この時、紫外線照射装置43に対して、塗布ステージ41を左右に往復移動させながら紫外線を照射する。これにより、塗布膜13aに対して均一に紫外線が照射されて、塗布膜13が硬化してコア層13が形成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、紫外線硬化樹脂を用いて樹脂膜を形成する樹脂膜形成方法、及び光メモリの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、樹脂製のコア層と、このコア層の上下に積層された樹脂製のクラッド層とからなり、コア層とクラッド層との一方の界面に再生像を得るための情報を含む情報用凹凸部を形成したスラブ型の光導波路を、1個又は複数個積層させた光メモリ(情報記録媒体)が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このような光メモリは、例えば、図6に示すように、コア層101とクラッド層102とが交互に積層されており、光メモリに記録された情報を読み出す際には、光メモリ100の側部に形成された光導入面103に対して、シリンドリカルレンズ104によって縦幅約5μmに絞った光(例えばレーザ光)を入射させ、所望のコア層101に光を導入する。コア層101に導入された光は、コア層101とクラッド層102との界面に形成された情報用凹凸部で散乱しながら伝播する。この時、情報用凹凸部で回折された回折光(再生光)は、導波面に対して直交方向(上下方向)に伝播し、光メモリ100内の積層体の上部を透過し、最終的に、同位相の回折光は干渉し合い、イメージセンサ105の表面に再生像を形成する。
【0004】
この再生像は、イメージセンサ105によって受光された後、再生像が画像補正されて、デジタル信号化される。これにより、凹凸パターンによって光メモリ100に記録された元の情報が復元される。
【特許文献1】特開2002−120286号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
また、上記特許文献に記載されている光メモリでは、紫外線硬化樹脂によってコア層及びクラッド層を形成している。このため、塗布装置のステージ上に基板を固定して、紫外線硬化樹脂を塗布して塗布膜を形成した後、紫外線を照射する時に、ステージ上から基板を移動させて照射するため、移動時に塗布膜が乱れる。このため、樹脂膜の表面を平坦に保つことが難しいという問題があった。
【0006】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、樹脂膜の表面を乱れなく平坦にすることが可能な樹脂膜形成方法、及び光メモリの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明の樹脂膜形成方法は、基板上に紫外線硬化樹脂を塗布し、塗布膜に紫外線を照射して硬化させることにより、樹脂膜を形成する樹脂膜形成方法であり、塗布装置のステージ上に前記基板を固定して、前記紫外線硬化樹脂を塗布した後、前記基板を前記ステージ上に固定したままの状態で、前記塗布膜に紫外線を照射して前記樹脂膜を形成することを特徴とするものである。
【0008】
また、前記塗布膜に紫外線を照射する時に、紫外線照射装置に対して前記ステージを相対的に移動させながら、紫外線を照射することが好ましい。さらに、前記塗布膜に紫外線を照射する時に、酸素を遮断して行うことが好ましい。
【0009】
また、前記塗布装置は、スリットコータまたはスピンコータであることが好ましい。さらに、前記塗布装置は、種類の異なる紫外線硬化樹脂を塗布する塗布ヘッドを複数備え、前記塗布膜を形成する時に、これらのヘッドを切り替えることにより、複数種類の塗布膜を積層することが好ましい。
【0010】
本発明の光メモリの製造方法は、樹脂製のコア層と、前記コア層の上下に積層された樹脂製のクラッド層とからなり、前記コア層と前記クラッド層との界面に情報再生用の凹凸部が形成されたスラブ型の光導波路を1個または複数個積層させた光メモリの製造方法であり、前述の樹脂膜形成方法を用いて、前記コア層または前記クラッド層を交互に積層することを特徴とするものである。
【0011】
また、前記コア層または前記クラッド層を形成する時に、紫外線硬化樹脂によって形成された塗布膜の表面に、前記凹凸部に対応する凹凸パターンが形成されたスタンパをラミネートし、紫外線を照射して硬化させた後、前記スタンパを剥離することによって前記凹凸部を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【0012】
本発明の樹脂膜形成方法によれば、塗布装置のステージ上に基板を固定したままの状態で、紫外線を照射して塗布膜を硬化させるため、ステージから基板を移動させて紫外線を照射する場合と比べて塗布膜が乱れることがないので、樹脂膜の表面を平坦にすることができる。
【0013】
さらに、紫外線照射装置に対してステージを相対的に移動させながら、塗布膜に紫外線を照射するので、紫外線を塗布膜に均一に照射することができる。また、紫外線を照射する時に、酸素を遮断して行うので塗布膜を確実に硬化させることができる。
【0014】
さらに、塗布装置は、種類の異なる紫外線硬化樹脂を塗布する塗布ヘッドを複数備え、塗布膜を形成する時に、これらの塗布ヘッドを切り替えて塗布することにより、基板をステージから移動させずに、複数種類の塗布膜の積層を迅速に行うことができる。
【0015】
また、本発明の光メモリの製造方法によれば、塗布装置のステージ上に基板を固定したままの状態で、紫外線を照射して塗布膜を硬化させるため、ステージから基板を移動させて紫外線を照射する場合と比べて、塗布膜が乱れることがないので、コア層及びクラッド層の表面を平坦にすることができる。また、コア層及びクラッド層を平坦にすることができるため、光メモリに記録された情報を再生する時に、エラーの発生を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
図1に示す積層導波路型の光メモリ(以下、光メモリと称する)10は、2つのユニット11が接着層12を介して上下に貼り合わされた構成となっている。ユニット11は、コア層13とクラッド層14とがフイルム15a上に交互に積層されており、最上層には、フイルム15bが貼着されている。
【0017】
コア層13及びクラッド層14は、紫外線硬化樹脂で形成されており、この紫外線硬化樹脂としては、アクリル系、エポキシ系などの樹脂が適当である。コア層13の厚さは、1.0〜1.6μm程度が適当であり、例えば、1.4μmにされている。また、クラッド層14の厚さは、7〜9μm程度が適当であり、例えば、8μmにされている。なお、コア層13の屈折率は1.52、クラッド層14の屈折率は1.51にされている。
【0018】
また、コア層13とクラッド層14との一方の界面には、情報再生用の凹凸部である情報用凹凸部16が形成されている。この情報用凹凸部16は、光メモリ10に記録すべき情報を2次元符号化し、その符号化された情報を元に計算機によって合成されたパターン(計算機ホログラムと称される)が転写されたものである。
【0019】
さらに、コア層13は、前述したように、上下に積層されたクラッド層14よりも屈折率が高くされており、1つのコア層13と、その上下に積層された2つのクラッド層14とにより、1つの情報再生用の光導波路17が構成される。ただし、ユニット11の最下層のコア層13aには、情報用凹凸部16が形成されていないので、情報再生用の光導波路としては機能しない。一方、各ユニット11の最上層に形成されたコア層13bの上にはクラッド層14が形成されていないが、その上に形成されたフイルム15bがクラッド層14と略同一の屈折率(1.51)で形成されているため、最上層のコア層13bは情報再生用の光導波路として機能する。
【0020】
また、ユニット11は、光導波路17が一定数積層された積層体の上下をフイルム15a,15bで支持して構成されているが、これは、紫外線硬化樹脂であるコア層13及びクラッド層14がもろいため、比較的高剛性のフイルム15a,15bによって保持するためである。また、これらのフイルム15a,15bによって、光メモリ10に発生するカール(反り)を防止することができる。
【0021】
このフイルム15a,15bは樹脂フイルムであり、JSR社製のアートン(登録商標)等の非晶質ポリオレフィン、ポリカーボネート、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)などによって形成されている。また、前述したように、フイルム15a,15bの屈折率は、クラッド層14と略同一であり、その厚さは100〜200μm程度にされている。
【0022】
また、各ユニット11を接着する接着層12としては、コア層13やクラッド層14に使用する紫外線硬化樹脂が用いられる。また、接着層12の屈折率が、フイルム15a,15bの屈折率と大きく異なると、接着層12とフイルム15a,15bとの界面で再生光の再生角や、回折効率が変化するため、光量やS/N比が低下してしまう。このため、接着層12とフイルム15a,15bとの屈折率は略等しくされている。なお、接着層12としては、紫外線硬化樹脂材などの光硬化型のものには限られず、熱硬化型、熱可塑性型等の各種の接着材を用いることが可能であり、材質としては、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、オレフィン系などが挙げられる。
【0023】
各ユニット11の端部に形成された光導入面18からコア層13に導入されると、導入光は、クラッド層14との界面で反射されながらコア層13を伝播するとともに、一部が情報用凹凸部16によって散乱される。また、光メモリ10を構成するコア層13、クラッド層14、フイルム15a,15b、及び接着層12は、情報用凹凸部16で散乱された散乱光(再生光)の波長に対して透明である。
【0024】
このため、各光導波路17から上下に放出される再生光は、光メモリ10内の各層を透過し、光メモリ10の上面及び下面から外部へ放出される。なお、光導波路17から上下に放出された再生光(回折光)は、別の光導波路17を横切ることになるが、コア層13とクラッド層14との屈折率の差、及び情報用凹凸部16の厚みが極めて小さいので、この再生光が別の光導波路17に形成された情報用凹凸部16で再度回折されることは殆どなく、外部に結像される再生像に対する影響は無視できる。
【0025】
以下に、上記構成の光メモリ10の製造方法について説明する。光メモリ10は、前処理工程と、積層工程と、後処理工程との3つの工程で製造される。
【0026】
前処理工程では、最初に、基板としてガラス基板21を用意する。このガラス基板21は、厚さが約0.5mm〜3mm程度、好ましくは約1mm程度のものを用い、その上面及び下面は凹凸がなく平坦である。なお、基板としては、ガラス基板に限らず、例えば、シリコンウェハや、金属板や、厚みのあるポリカーボネート等の基板を用いても良い。
【0027】
このガラス基板21は、スピンコータ30に搬送される。図2(A)に示すスピンコータ30は、円盤状の塗布ステージ31と、塗布液を滴下する塗布ヘッド32とを備えている。塗布ステージ31の下面の中央には、回転軸31aが設けられており、この回転軸31aを中心として回転される。ガラス基板21は、塗布ステージ31上に真空吸着等によって固定され、この塗布ステージ31が回転された状態で、塗布ヘッド32によって、塗布液である紫外線硬化樹脂(硬化後の屈折率1.51)がガラス基板21上に滴下される。これにより、図2(A)に示すように、接着層12aがガラス基板21上に形成される。なお、この接着層12aの厚さは、3μm程度にされる。
【0028】
その後、塗布ヘッド32がガラス基板21から退避し、図2(B)に示すように、ガラス基板21を塗布ステージ31上に固定した状態で、接着層12a上にフイルム15aがラミネートされる。この時、接着層12aとフイルム15aとの間に気泡が入らないように、ローラ33によって一定の圧力でフイルム15aを加圧しながら接着層12a上にフイルム15aをラミネートする。
【0029】
フイルム15aを接着層12a上にラミネートした後、図2(C)に示すように、ガラス基板21を塗布ステージ31上に固定したままの状態で、紫外線照射装置34がガラス基板21上に移動して、この紫外線照射装置34によって、フイルム15aに向けて紫外線を照射する。この時、紫外線照射装置34に対して、塗布ステージ31を左右方向に往復移動させながら行う。これにより、紫外線がフイルム15aに向けて均一に照射される。この紫外線照射装置34としては、例えば、紫外線ランプを用いる。また、紫外線を照射する時には、窒素パージ等によって、酸素を遮断して行う。なお、接着層12aは、フイルム15aによって覆われているので、酸素を遮断せずに紫外線照射しても良い。
【0030】
このフイルム15aは、紫外線に対して透過性を有しており、フイルム15aを透過した紫外線が接着層12aに照射されて硬化する。このため、フイルム15aが、接着層12aによってガラス基板21上に接着される。
【0031】
次に、積層工程について説明する。この積層工程では、ガラス基板21がスピンコータ40に搬送される。図3(A)に示すように、このスピンコータ40は、塗布ステージ41と、2個の塗布ヘッド42a,42bとを備えている。塗布ステージ41の下面の中央には、回転軸41aが設けられており、この回転軸41aを中心として回転される。
【0032】
ガラス基板21は、塗布ステージ41上に固定され、2個の塗布ヘッド42a,42bのうち42aが塗布ステージ41の中央に移動される。この塗布ヘッド42aは、硬化後の屈折率が1.52の紫外線硬化樹脂であるコア材(液体コア樹脂)を滴下するコア層用の塗布ヘッドである。
【0033】
ガラス基板21は、塗布ステージ41上に固定され、塗布ステージ41が回転された状態で、塗布ヘッド42aによって、塗布液であるコア材がフイルム15a上に滴下される。これにより、図3(A)に示すように、塗布膜(コア層)13aが形成される。この塗布膜13aの厚さは、1.4μm程度にされる。
【0034】
この塗布膜13aには、図3(B)に示すように、紫外線照射装置43によって、紫外線が照射されて塗布膜が硬化してコア層13aが形成される。この時、ガラス基板21が塗布ステージ41上に固定されたままの状態で、紫外線照射照射装置43に対して塗布ステージ41を左右方向に往復移動させながら、紫外線の照射を行う。これにより、紫外線が塗布膜13aに対して均一に照射される。なお、この場合、紫外線を照射する時に、塗布膜13aをケーシングで囲い、その中を窒素パージ等によって酸素を遮断して、塗布膜13aに紫外線を照射する。
【0035】
その後、ガラス基板21が塗布ステージ41上に固定されたままの状態で、塗布ヘッド42aがガラス基板21から退避し、塗布ヘッド42bがガラス基板21の中央に移動する。この塗布ヘッド42bは、硬化後の屈折率が1.51の紫外線硬化樹脂であるクラッド材(液体クラッド樹脂)を滴下するクラッド層用の塗布ヘッドである。この塗布ヘッド42bは、塗布ステージ41が回転された状態で、塗布液であるクラッド材をコア層13a上に滴下する。これにより、図3(C)に示すように、塗布膜(クラッド層)14が形成される。この塗布膜14の厚さは、8μm程度にされる。
【0036】
その後、図4(A)に示すように、ガラス基板21が塗布ステージ41上に固定されたままの状態で、ローラ45によって一定の圧力でスタンパ46を加圧しながら、スタンパ46を塗布膜14上にラミネートする。
【0037】
このスタンパ46は、紫外線に対して透過性を有し、かつ可撓性を有するフイルム状の樹脂材で形成されており、表面には、クラッド層14の表面に形成する情報用凹凸部16に対応する凹凸パターン46aが形成されている。また、この凹凸パターン46aの高さは、0.1μm程度にされている。なお、このスタンパ46を塗布膜14上にラミネートする際は、凹凸パターン46aが形成された表面が塗布膜14の上面に対面するようにラミネートする。
【0038】
その後、図4(B)に示すように、ガラス基板21が塗布ステージ41に固定され、塗布膜14上にスタンパ46がラミネートされたままの状態で、紫外線照射装置43によって、スタンパ46の裏面側から紫外線が照射される。この時、紫外線照射装置43に対して、塗布ステージ41を左右方向に往復移動させながら、紫外線をスタンパ46に向けて照射する。これにより、紫外線が塗布膜14に対して均一に照射され、スタンパ46を透過した紫外線が塗布膜14に照射されて硬化する。なお、この場合、スタンパ46によって塗布膜14が覆われており、酸素の影響を受けないので、紫外線を照射する時に窒素パージ等によって酸素を遮断しなくても良い。
【0039】
塗布膜14が硬化された後、スタンパ46が塗布膜14から剥離されて、図4(C)に示すように、クラッド層14が形成される。このクラッド層14の表面には、スタンパ46の表面に形成された凹凸パターン46aが転写されて情報用凹凸部16が形成される。この凹凸部の高さは、0.1μm程度で形成される。
【0040】
このように、フイルム15a上に、コア層13とクラッド層14とが積層される。その後、前述と同様に、コア層13とクラッド層14とが繰り返し積層されて、図5(A)に示すように、光導波路17が積層される。
【0041】
次に、後処理工程について説明する。後処理工程では、最初に、図5(A)に示す最上層のクラッド層14上に、前述の積層工程の場合と同様に、コア材を塗布して塗布膜13bを形成する。この塗布膜13b上には、前述のフイルム15aと同様のフイルム15bがラミネートされる。このフイルム15bには、紫外線が照射されて、図5(B)に示すように、塗布膜13bが硬化してコア層13bが形成される。この時、積層工程と同様に、ガラス基板21が塗布ステージ上に固定された状態で紫外線照射を行う。フイルム15bは、コア層13bによって接着される。
【0042】
さらに、フイルム15b上には、硬化後の屈折率が1.51である紫外線硬化樹脂が塗布されて接着層12bが形成され、さらに、ガラス基板21が塗布ステージ上に固定された状態で、接着層12bに紫外線が照射されて硬化される。これにより、図5(C)に示すユニット11が作製される。
【0043】
その後、図5(C)に示すように、ユニット11がガラス基板21から剥離され、さらに、ユニット11の両端部を切断して、切断面を研磨することによって光導入面18を形成する。その後、2つのユニット11を積重して、加圧及び加熱を施すことにより、接着層12を介して互いのユニット11が接着され、図1に示す光メモリ10が完成する。
【0044】
このように、スピンコータによって塗布膜を形成した後、ガラス基板を塗布ステージに固定したままの状態で紫外線を照射するので、硬化前の塗布膜が乱れることを防止できる。このため、樹脂膜(コア層13及びクラッド層14)の表面を平坦にすることができる。
【0045】
なお、上記実施形態において、各ユニット11が3層の光導波路17で構成される場合を例に説明したが、光導波路17の積層数は3層に限るものではなく、例えば、1層や2層でも良いし、4層以上でも良い。また、2個のユニット11を積重して光メモリ10を構成する場合を例に説明したが、1個のユニット11で光メモリ10を構成しても良いし、3個以上のユニット11を積重して光メモリ10を構成しても良い。
【0046】
また、上記実施形態において、情報用凹凸部をクラッド層の表面に形成する場合を例に説明したが、コア層の表面に情報用凹凸部を形成しても良い。
【0047】
さらに、上記実施形態において、スピンコータが2個の塗布ヘッドを備えている場合を例に説明したが、これに限るものではなく、塗布ヘッドを3個以上設けても良い。
【0048】
また、上記実施形態において、塗布装置としてスピンコータを用いた場合を例に説明したが、これに限るものではなく、スリットコータを用いても良い。
【0049】
さらに、上記実施形態において、塗布膜を硬化させる時に、紫外線照射装置に対して塗布ステージを左右に往復移動させる場合を例に説明したが、紫外線照射装置に対して塗布ステージを回転させても良いし、往復移動させながら回転させても良い。また、紫外線照射装置に対して塗布ステージを移動させる場合を例に説明したが、紫外線照射装置を移動させても良い。
【0050】
さらに、上記実施形態において、本発明を光メモリの製造方法に適用した場合を例に説明したが、紫外線硬化樹脂を用いて樹脂膜を形成するものであれば、本発明を適用可能であり、例えば、電子ディスプレイ材料の製造方法に本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1】光メモリの構成を示す断面図である。
【図2】光メモリの製造方法(前処理工程)を示す断面図である。
【図3】光メモリの製造方法(積層工程)を示す断面図である。
【図4】光メモリの製造方法(積層工程)を示す断面図である。
【図5】光メモリの製造方法(後処理工程)を示す断面図である。
【図6】従来の光メモリとその動作原理を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【0052】
10 光メモリ
13 コア層
14 クラッド層
16 情報用凹凸部
17 光導波路
21 ガラス基板
30,40 スピンコータ
31,41 塗布ステージ
32,42a,42b 塗布ヘッド


【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に紫外線硬化樹脂を塗布し、塗布膜に紫外線を照射して硬化させることにより、樹脂膜を形成する樹脂膜形成方法において、
塗布装置のステージ上に前記基板を固定して、前記紫外線硬化樹脂を塗布した後、前記基板を前記ステージ上に固定したままの状態で、前記塗布膜に紫外線を照射して前記樹脂膜を形成することを特徴とする樹脂膜形成方法。
【請求項2】
前記塗布膜に紫外線を照射する時に、紫外線照射装置に対して前記ステージを相対的に移動させながら、紫外線を照射することを特徴とする請求項1記載の樹脂膜形成方法。
【請求項3】
前記塗布膜に紫外線を照射する時に、酸素を遮断して行うことを特徴とする請求項1または請求項2記載の樹脂膜形成方法。
【請求項4】
前記塗布装置は、スリットコータまたはスピンコータであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか記載の樹脂膜形成方法。
【請求項5】
前記塗布装置は、種類の異なる紫外線硬化樹脂を塗布する塗布ヘッドを複数備え、前記塗布膜を形成する時に、これらのヘッドを切り替えることにより、複数種類の塗布膜を積層することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか記載の樹脂膜形成方法。
【請求項6】
樹脂製のコア層と、前記コア層の上下に積層された樹脂製のクラッド層とからなり、前記コア層と前記クラッド層との界面に情報再生用の凹凸部が形成されたスラブ型の光導波路を1個または複数個積層させた光メモリの製造方法において、
請求項1ないし請求項5のいずれか記載の樹脂膜形成方法を用いて、前記コア層または前記クラッド層を交互に積層することを特徴とする光メモリの製造方法。
【請求項7】
前記コア層または前記クラッド層を形成する時に、紫外線硬化樹脂によって形成された塗布膜の表面に、前記凹凸部に対応する凹凸パターンが形成されたスタンパをラミネートし、紫外線を照射して硬化させた後、前記スタンパを剥離することによって前記凹凸部を形成することを特徴とする請求項6記載の光メモリの製造方法。


【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate


【公開番号】特開2006−312127(P2006−312127A)
【公開日】平成18年11月16日(2006.11.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−135096(P2005−135096)
【出願日】平成17年5月6日(2005.5.6)
【出願人】(000005201)富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Fターム(参考)】