JP2011247999A - Method for manufacturing molded product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、成形体の製造方法に関し、詳細には、回折、散乱、干渉、偏光等の光学特性を有する光学物品として使用される光学シートや光学フィルム等の成形体の製造方法に関する。これら成形体は、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子や発光ダイオード素子等の発光素子の発光効率向上用として、あるいは発光色素を含有する波長変換フィルム等に用いることができる。 The present invention relates to a method for producing a molded body, and more particularly, to a method for producing a molded body such as an optical sheet or an optical film used as an optical article having optical characteristics such as diffraction, scattering, interference, and polarization. These molded bodies can be used, for example, for improving the light emission efficiency of light-emitting elements such as organic electroluminescence elements and light-emitting diode elements, or for wavelength conversion films containing luminescent dyes.
プラスチックフィルムやシートに、一次元あるいは二次元の規則構造を形成して光制御板等の光学用途に使用する試みがなされている。
例えば、二次元の規則構造を形成する方法としては、ブロックポリマーをフィルムの厚さ方向に垂直な面内で整列配置させる方法が提案されている(非特許文献1)。
Attempts have been made to form a one-dimensional or two-dimensional regular structure on a plastic film or sheet for use in optical applications such as a light control plate.
For example, as a method for forming a two-dimensional regular structure, there has been proposed a method in which block polymers are aligned and arranged in a plane perpendicular to the thickness direction of the film (Non-Patent Document 1).
また、高い規則性を持つ二次元構造を有するフィルムの製造方法としては、膜状に維持した光重合性組成物に第1の光照射工程としてフォトマスクを通して平行光を照射し、第2の光照射工程としてフォトマスクを取り外して平行光を照射することで、マトリックス内に表面に垂直な方向に延びマトリックスとは異なる屈折率を有する柱状構造体が高い規則性をもって配列されているフィルムを製造する方法が提案されている(特許文献1)。 In addition, as a method for producing a film having a two-dimensional structure with high regularity, the photopolymerizable composition maintained in a film shape is irradiated with parallel light through a photomask as a first light irradiation step, and the second light A film in which columnar structures extending in a direction perpendicular to the surface of the matrix and having a refractive index different from that of the matrix are arranged with high regularity is produced by removing the photomask as an irradiation step and irradiating with parallel light. A method has been proposed (Patent Document 1).
一方、光の波長オーダーの規則構造を有する二次元フォトニック結晶が、有機エレクトロルミネッセンス素子や発光ダイオード素子の発光効率向上に利用可能であることが示唆されている(例えば、非特許文献2)。そして、二次元フォトニック結晶では、二次元バンドギャップ効果により、面内に導波する光が禁制されることで、面内に垂直な方向へ光が放出されることが確認されている。 On the other hand, it has been suggested that a two-dimensional photonic crystal having a regular structure in the order of the wavelength of light can be used for improving the light emission efficiency of an organic electroluminescence element or a light emitting diode element (for example, Non-Patent Document 2). In a two-dimensional photonic crystal, it has been confirmed that light guided in the plane is forbidden by the two-dimensional band gap effect, so that light is emitted in a direction perpendicular to the plane.
しかしながら、非特許文献1記載の方法で製造されたフィルム等は、規則構造がnmオーダーの規則性を有しているため、80nm〜1000μm程度の規則性を必要とする一般の光学用途としては使用できないものであった。
However, since the film manufactured by the method described in Non-Patent
また、特許文献1に記載された製造方法では、フォトマスクのマスク孔における回折によってフォトマスクのパターンが劣化することを防止するため、第1の光照射工程において、フォトマスクを光重合性組成物に対して100μm以下の近距離に配置する必要がある。
Moreover, in the manufacturing method described in
フィルム内の柱状構造体の間隔を小さくすべくフォトマスクのパターンを微細化していくと、フォトマスク孔を平行光が通過する際の回折によるパターンの劣化が、より顕著になる。このため、フォトマスクのパターンの微細化に応じて、フォトマスクと光重合性組成物の距離を近づけていく必要がある。そのため、特許文献1の方法では、柱状構造体の間隔を小さくする際に、フォトマスクと光重合性組成物の距離を必要な距離まで近づけるのが徐々に困難になるという問題があった。
When the photomask pattern is miniaturized so as to reduce the interval between the columnar structures in the film, the deterioration of the pattern due to diffraction when parallel light passes through the photomask hole becomes more remarkable. For this reason, it is necessary to reduce the distance between the photomask and the photopolymerizable composition in accordance with the miniaturization of the photomask pattern. Therefore, in the method of
また、非特許文献2に記載の二次元フォトニック結晶は、二次元フォトニック結晶の原理確認のためにミクロンオーダーの非常に小さい面積のサンプルを作製するのにとどまっている。したがって、大面積で安価に量産化可能な製造方法は提案されていない。 In addition, the two-dimensional photonic crystal described in Non-Patent Document 2 is only used to produce a sample having a very small area on the order of microns in order to confirm the principle of the two-dimensional photonic crystal. Therefore, a manufacturing method that can be mass-produced inexpensively with a large area has not been proposed.
そこで、本発明は、光学用途に使用可能な80nm〜1000μm程度のオーダーで高い規則性を有し、高度な光制御が可能な光学用途に適した成形体の製造方法を提供することを目的とする。 Then, this invention aims at providing the manufacturing method of the molded object which has a high regularity on the order of about 80 nm-1000 micrometers which can be used for an optical use, and is suitable for the optical use which can perform high light control. To do.
本発明によれば、
マトリックスと該マトリックス中に規則的に配設され該マトリックスと屈折率が異なる複数の柱状構造体とを備え相分離構造を有する成形体の製造方法であって、
光硬化性モノマー又はオリゴマーと光重合開始剤とを含有する光重合性組成物を配置するステップと、
前記配置された光重合性組成物と光源との間に、マスク孔が規則的に配列されたフォトマスクを配置するステップと、
前記光源と前記フォトマスクとの間にフライアイレンズを配置した状態で、前記光源から平行光を前記配置された光重合性組成物に向けて照射し、前記光重合性組成物を硬化させ前記成形体を得るステップと、備え、
前記光源からの光は、前記フライアイレンズの単レンズ配置パターンに由来した強度分布がきれいに重なり合った状態で前記光重合性組成物に照射される、
ことを特徴とする成形体の製造方法が提供される。
According to the present invention,
A method for producing a molded body having a phase separation structure comprising a matrix and a plurality of columnar structures that are regularly arranged in the matrix and have different refractive indexes from the matrix,
Disposing a photopolymerizable composition containing a photocurable monomer or oligomer and a photopolymerization initiator;
Disposing a photomask in which mask holes are regularly arranged between the disposed photopolymerizable composition and the light source;
In a state where a fly-eye lens is arranged between the light source and the photomask, the light source is irradiated with parallel light toward the arranged photopolymerizable composition to cure the photopolymerizable composition. Obtaining a molded body, comprising:
The light from the light source is irradiated to the photopolymerizable composition in a state where the intensity distribution derived from the single lens arrangement pattern of the fly-eye lens is neatly overlapped,
The manufacturing method of the molded object characterized by this is provided.
このような構成によれば、光学用途に使用可能な80nm〜1000μm程度のオーダーで高い規則性を有し、高度な光制御が可能な光学用途に適した成形体の製造方法を提供される。 According to such a configuration, there is provided a method for producing a molded article having high regularity on the order of about 80 nm to 1000 μm that can be used for optical applications and suitable for optical applications capable of advanced light control.
本発明の他の好ましい態様によれば、前記フォトマスクのマスク孔の配列規則と、前記フライアイレンズの単レンズの配列規則が一致している。 According to another preferable aspect of the present invention, the arrangement rule of the mask holes of the photomask and the arrangement rule of the single lenses of the fly-eye lens are the same.
本発明の他の好ましい態様によれば、前記フォトマスクのマスク孔の配列規則と、前記フライアイレンズの単レンズの配列規則が異なっている。 According to another preferred aspect of the present invention, the arrangement rule of the mask holes of the photomask is different from the arrangement rule of the single lenses of the fly-eye lens.
本発明によれば、光学用途に使用可能な80nm〜1000μm程度のオーダーで高い規則性を有し、高度な光制御が可能な光学用途に適した成形体の製造方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the molded object suitable for the optical use which has high regularity on the order of about 80 nm-1000 micrometers which can be used for an optical use, and high light control is provided.
以下、本発明の好ましい実施形態の成形体の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法は、特許文献1の方法に類似するが、光重合性組成物に光を照射する光照射方法に特徴と有する。
先ず、本発明の好ましい実施形態の製造方法で作製される成形体1の構成を説明する。図1は成形体100の構成を模式的に示す斜視図である。
Hereinafter, the manufacturing method of the molded object of preferable embodiment of this invention is demonstrated. The manufacturing method of this embodiment is similar to the method of
First, the structure of the
成形体100の特許文献1等に開示されている成形体と基本構造は、同一であり、図1に示されているように、成形体100は薄板状のマトリックス101と、マトリックス101の内部に配置された複数の円柱状の柱状構造体102とから構成される。
この柱状構造体102は、その軸線が薄板(フィルム)形状の成形体100の厚さ方向に延びるように配向され、且つフィルム状の成形体表面に沿って80nm〜1000μm程度のオーダーで規則的に配列されている。
The basic structure of the molded
The
また、柱状構造体102はマトリックス101と異なる屈折率を有する。尚、マトリックス101と柱状構造体102と間で屈折率は連続的に変化している。
Further, the
次に、本発明の好ましい実施形態の成形体の製造方法で用いられる光照射装置の構成について説明する。図2は本発明の好ましい実施形態の成形体の製造方法で用いられる光照射装置の構成の概略的な図面である。 Next, the structure of the light irradiation apparatus used with the manufacturing method of the molded object of preferable embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 2 is a schematic drawing of the configuration of a light irradiation device used in the method for producing a molded article according to a preferred embodiment of the present invention.
この光照射装置は、光源であるランプ(超高圧水銀灯)1と、光源からの光を反射するダイクロイックミラー2と、ダイクロイックミラー2で反射した光を透過させるフライアイレンズシート4と、フライアイレンズシート4と透過した光を、光重合性組成物6に向けた反射する凹面鏡8とを備えている。凹面鏡8と光重合性組成物6の間には、フォトマスク10が配置される。
The light irradiation device includes a lamp (ultra-high pressure mercury lamp) 1 that is a light source, a dichroic mirror 2 that reflects light from the light source, a fly-
この光照射装置では、光源1からの光は、一部がダイクロイックミラー2で反射した後にフライアイレンズ4を通過した後、凹面鏡8で反射し、フォトマスク10を介して、膜状に配置された光重合性組成物6にその表面に垂直な方向から入射することになる。
In this light irradiation apparatus, a part of the light from the
フォトマスク10に到達する光は、ある一定内の角度分布をもった擬似平行光であり、ピンホール(マスク孔12)を通過した光には光源に由来する視角α(コリメーション半角)が存在する(図3)。フライアイレンズを透過した光は、フライアイレンズの単レンズ配置パターンに由来した光強度分布を有している。したがって、本実施形態で用いる上記光照射装置のように、光源1側にフライアイレンズ4が配置されているときには、ピンホール(マスク孔)を通過した視角を有する光は、その視角の中にフライアイレンズの単レンズ配置パターンに由来した光強度分布を生じることになる。
The light reaching the
図4は、この光強度分布を模式的に示す図面であり、フライアイレンズ4を透過してフォトマスク10のマスク孔12を通過した光が、投射面14においては円16で示すような、フライアイレンズの単レンズ配置パターンに由来した強度の強い部分を有することを示している。
FIG. 4 is a drawing schematically showing this light intensity distribution, and light passing through the fly-
上述したように、特許文献1に記載の成形体の製造方法では、多数のピンホール(マスク孔)が規則的に配列された構成のフォトマスクを用いている。マスク孔を通過した光は、視角に基づいて広がっていくため、特許文献1に記載の成形体の製造方法では、隣り合うマスク孔12、12から出た光線同士が光重合性組成物6の表面で図5に示すように重なり合ってしまうことを防止すべく、フォトマスク10を光重合性組成物6の表面に、十分に近づける必要があった。
As described above, in the method for manufacturing a molded article described in
本実施形態の成形体の製造方法では、特許文献1に記載と同様の、多数のマスク孔が規則的に配列された構成のフォトマスク10を用いる。本実施形態の製造方法が、引用文献1の製造方法と最も異なる点は、隣り合うマスク孔12から出た光線同士を、光重合性組成物6の表面上で、意図的に所定の条件で(すなち「きれいに」)重なり合わせることにある。
次に、この点について、説明する。
In the method for manufacturing a molded body according to this embodiment, a
Next, this point will be described.
上述したように、本実施形態で用いる上記光照射装置のように、光源1側にフライアイレンズ4が配置されているときには、ピンホール(マスク孔)を通過した視角を有する光は、その視角の中にフライアイレンズの単レンズ配置パターンに由来した光強度分布を生じることになる。
本実施形態では、フライアイレンズの単レンズ配置パターンに由来したマスク孔通過光の強度分布が、光重合性組成物6上できれいに重なり合うようにフォトマスク10等が配置される。
As described above, when the fly-
In the present embodiment, the
ここで、「フライアイレンズの単レンズ配置パターンに由来した強度分布が光重合性組成物6上できれいに重なり合う」とは、マスク孔を通過した光に含まれるフライアイレンズの単レンズ配置パターンに由来して生じた強度の高い部分が、重なり合うことを意味する。
Here, “the intensity distribution derived from the single-lens arrangement pattern of the fly-eye lens clearly overlaps on the
以下、「フライアイレンズの単レンズ配置パターンに由来したマスク孔通過光の強度分布がきれいに重なり合う」状態について説明する。
図6は、フライアイレンズ由来する光強度分布を加味した、フォトマスクのマスク孔を通過した光線の重なりを示す断面図である。図5では、マスク孔を通過し光重合性組成物6に照射される光のうち、フライアイレンズに由来して強度が高くなった部分を実線で示している。
Hereinafter, a state in which “the intensity distribution of the light passing through the mask hole derived from the single lens arrangement pattern of the fly-eye lens overlaps cleanly” will be described.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the overlap of light rays that have passed through the mask hole of the photomask, taking into account the light intensity distribution derived from the fly-eye lens. In FIG. 5, the portion of the light that passes through the mask hole and is applied to the
図6におけるaの位置は、特許文献1の製造方法で光重合性組成物を配置していた領域である。これに対し、本実施形態では、「フライアイレンズの単レンズ配置パターンに由来したマスク孔通過光の強度分布がきれいに重なり合う」位置であるb、c、d、eの位置に光重合性組成物6が配置されるように、フォトマスク10、光重合性組成物6等が相対配置される。
図6から、特許文献1の方法に比して、フォトマスク10を、光重合性組成物6から離して配置できることがわかる。
The position a in FIG. 6 is a region where the photopolymerizable composition has been arranged by the production method of
From FIG. 6, it can be seen that the
位置bでは、隣接したマスク孔12の最も外側に位置する強度の高い部分同士が重なり合っており、光重合性組成物6上では、マスク孔12の配列周期(間隔)の1/4の周期で、強度が高い部分が投射される。
At the position b, the high-strength portions located on the outermost sides of the adjacent mask holes 12 overlap each other, and on the
また、位置cでは、隣接したマスク孔12の外側2つの強度の高い部分同士が重なり合っており、光重合性組成物6上では、マスク孔12の配列周期(間隔)の1/3の周期で、強度が高い部分が投射される。
Further, at the position c, the two high-strength portions on the outside of the adjacent mask holes 12 overlap each other, and on the
さらに、位置dでは、隣接したマスク孔12の外側3つの強度の高い部分同士が重なり合っており、光重合性組成物6上では、マスク孔12の配列周期(間隔)の1/4の周期で、強度が高い部分が投射される。
Further, at the position d, the three high-strength portions of the adjacent mask holes 12 overlap each other, and on the
さらにまた、位置eでは、隣接したマスク孔12の全ての高い部分同士が重なり合っており、光重合性組成物6上では、マスク孔12の配列周期(間隔)と同一の周期で、強度が高い部分が投射される。
Furthermore, at the position e, all the high portions of the adjacent mask holes 12 overlap each other, and the intensity is high on the
以上のように、フォトマスク10と光重合性組成物6との間隔を調整することによって、フォトマスクのマスク孔の配列周期(間隔)に対して、所定の関係(例えば、1/n倍:ただし、nは1以上の整数)で、強度の高い部分を光重合性組成物6の表面に結像させることができる。
As described above, by adjusting the interval between the
n=1すなわちマスク孔12の間隔xと光重合性組成物6の表面における強度の強い光の部分の間隔が等しい場合を図7に、n=2すなわちマスク孔12の間隔xが光重合性組成物6の表面における強度の強い光の部分の間隔の2倍である場合を図8に、n=3すなわちマスク孔12の間隔xが光重合性組成物6の表面における強度の強い光の部分の間隔の3倍である場合を図9にそれぞれ示す。
ここで示した図7、図8、図9はフライアイレンズが正方格子であり、且つ縦横各5個ずつで計25個の単レンズの集合体である場合の断面図である。nは1以上であれば、任意の整数で本実施形態の製造方法に適用可能である。
FIG. 7 shows a case where n = 1, that is, the distance x between the mask holes 12 is equal to the distance between the portions of strong light on the surface of the
7, 8, and 9 shown here are cross-sectional views when the fly-eye lens is a square lattice and is an aggregate of a total of 25 single lenses, 5 in each of the vertical and horizontal directions. As long as n is 1 or more, any integer is applicable to the manufacturing method of this embodiment.
光重合性組成物6の表面に結像したフライアイレンズ及びフォトマスクによるパターンは、その明暗の差によって光重合性組成物の表面(光源側面)付近に、組成比や架橋密度あるいは重合度の違いを生じさせる。つまり、明部で優先的に反応が進行して屈折率が暗部よりも上昇することになる。すると、屈折率が高い明部に光が集光されて導波モードとなり、面内を垂直に貫く方向に柱状構造体が成長していくことで柱状構造体を形成する。
The pattern formed by the fly-eye lens and the photomask imaged on the surface of the
また、より細かい周期構造を形成するためにnを大きくする場合には、フライアイレンズを形成する単レンズの数を増やせば良い。これは、フライアイレンズを形成する単レンズの個数が少ない場合、nの数が増える(より細かくパターンを縮小しようとする)と光重合性組成物6の表面に結像する各点に集約される光線数(強度の高い部分の数すなわち図6における実線の本数)のバラつきが大きくなるため、光重合性組成物6の表面に結像する各点の光強度が異なり、各柱状構造体の屈折率にバラつきが生じるためである。
Further, when n is increased in order to form a finer periodic structure, the number of single lenses that form a fly-eye lens may be increased. When the number of single lenses forming the fly-eye lens is small, the number of n increases (to reduce the pattern more finely), and this is summarized at each point imaged on the surface of the
例えば、フライアイレンズが正方格子であり、縦横各5個で計25個の単レンズの集合体である場合、n=1では各点に集まる光線の数は25本で均一であるが、n=2の場合は4〜9本、n=3の場合は1〜4本、と各点に集まる光線の数にバラつきが生じる。 For example, when the fly-eye lens is a square lattice and is an aggregate of 25 single lenses in total of 5 in each of the vertical and horizontal directions, the number of rays collected at each point is uniform at 25 when n = 1, but n The number of rays gathered at each point varies from 4 to 9 in the case of = 2 and 1 to 4 in the case of n = 3.
そこで、フライアイレンズが正方格子であり、縦横各7個で計49個の単レンズの集合体である場合、n=1では各点は均一に49本の光線が集積し、n=2の場合は9〜16本、n=3の場合は4〜9本、と各点に集まる光線の数のばらつきは、縦横各5個で計25個の単レンズの集合体である場合よりもバラつきが改善する。 Therefore, when the fly-eye lens is a square lattice and is an aggregate of a total of 49 single lenses of 7 in each of the vertical and horizontal directions, when n = 1, 49 light beams are uniformly accumulated at each point, and n = 2. 9 to 16 in the case, 4 to 9 in the case of n = 3, and the variation in the number of rays gathered at each point is more varied than the case of a total of 25 single lenses of 5 in each direction. Will improve.
また、光照射装置に由来する視角が小さいほうが本実施形態の製造方法においてフォトマスク10と光重合性組成物6の表面との距離を大きくすることができる。
さらに、照射する光の波長は短波長のほうがフォトマスク10のマスク孔12の径を小さくしていった場合でも本実施形態の製造方法を用いることができる。
Further, the smaller the viewing angle derived from the light irradiation device, the larger the distance between the
Furthermore, even when the wavelength of the irradiated light is shorter, the diameter of the
このようにフライアイレンズのパターンとフォトマスクのパターンの組み合わせを利用することで、従来のフォトマスクを用いた成形体の製造方法よりも短い周期で柱状構造体が配置された成形体を形成することが可能となる。これは、従来はフォトマスクの孔を透過した光が視角に従って広がる前に光重合性組成物に到達するようにするため、フォトマスクと光重合性組成物の距離を近づけていたが、本発明の製造方法を用いることによってフォトマスクと光重合性組成物の距離を従来よりも離すことが可能になったことによる。 In this way, by using a combination of a fly-eye lens pattern and a photomask pattern, a molded body in which columnar structures are arranged with a shorter period than a conventional method of manufacturing a molded body using a photomask is formed. It becomes possible. Conventionally, the distance between the photomask and the photopolymerizable composition has been reduced in order to reach the photopolymerizable composition before the light transmitted through the holes of the photomask spreads according to the viewing angle. This is because the distance between the photomask and the photopolymerizable composition can be increased as compared with the conventional method.
また、本発明の製造方法によって作製した成形体の特徴は、微細な二次元の規則構造を有するだけでなく、面内に垂直な方向に非常にアスペクト比が高い柱状構造を有することである。
このアスペクト比の高い構造とすることによって、柱状構造体とマトリックスとの屈折率差が小さくても、高度な光制御が可能となる。
In addition, the molded article produced by the production method of the present invention has not only a fine two-dimensional regular structure, but also a columnar structure with a very high aspect ratio in a direction perpendicular to the plane.
With this high aspect ratio structure, even if the difference in refractive index between the columnar structure and the matrix is small, advanced light control is possible.
次に、フォトマスク10のマスク孔12の配置パターンとフライアイレンズ4の単レンズ配置パターンについて説明する。
マスク孔12のパターンと、フライアイレンズのパターンが同じである場合、成形体内に形成されるパターンは、フォトマスクとフライアイレンズと同様である。
Next, the arrangement pattern of the mask holes 12 of the
When the pattern of the
また、フライアイレンズ4の単レンズ配置パターンが、マスク孔12のパターンと異なる場合、例えば、フライアイレンズ4の単レンズ配置パターンが正方格子状であり、マスク孔12のパターンが三角格子である場合には、フォトマスク10と光重合性組成物6の表面の距離を制御すると、柱状構造体の断面形状は円にはならず、複数の柱が一方向に連なり、板状となる。この場合、面内に垂直な方向から観察すると、マトリックス101’中に、縞模様に板状の柱状構造体102’が配列した構造の成形体100’となる(図10)。
Further, when the single lens arrangement pattern of the fly-
縞模様が形成可能なこれらの方法を用いる場合、フライアイレンズの単レンズ配置パターンにおける規則配列ピッチとフォトマスクのパターンの規則配列ピッチを考慮して1/n(nは1以上の整数)のピッチで縞状規則構造を形成可能である。 When using these methods capable of forming a stripe pattern, 1 / n (n is an integer of 1 or more) in consideration of the regular arrangement pitch in the single lens arrangement pattern of the fly-eye lens and the regular arrangement pitch of the photomask pattern. A striped regular structure can be formed at a pitch.
このように、フライアイレンズ4の単レンズ配置パターンが、マスク孔12のパターンと異なる場合は、柱状構造体の配置パターンが、フライアイレンズ4の単レンズ配置パターンともマスク孔12のパターンとも違う成形体を作製可能である。
As described above, when the single lens arrangement pattern of the fly-
次に、本発明の好ましい実施形態の製造方法に用いる光照射装置の詳細を説明する。
(光源および光学系)
光照射装置に用いる光源のランプ1の種類は、使用する波長帯によって適宜選定される。ランプ1具体例としては、例えば、高圧UVランプ、超高圧UVランプ、低圧UVランプ、Deep UVランプ、キセノンフラッシュランプ、キセノンショートアークランプ、エキシマランプ、メタルハライドランプ、希ガス蛍光ランプ、ハロゲンヒータランプ、ハロゲンランプなどが挙げられる。
Next, the detail of the light irradiation apparatus used for the manufacturing method of preferable embodiment of this invention is demonstrated.
(Light source and optical system)
The type of the
また、使用する波長を限定するためにバンドパスフィルタ等を使用しても良い。光源の下流側には、ダイクロイックミラー2を配置し、光重合性組成物6に熱線が到達しないようにすることが好ましい。
A band pass filter or the like may be used to limit the wavelength to be used. It is preferable to arrange the dichroic mirror 2 on the downstream side of the light source so that the heat rays do not reach the
フライアイレンズ4は、上述のように、単レンズの個数が多いほうがより微細な周期構造を形成可能になる。フライアイレンズ4が有する単レンズの個数は、単レンズが正方格子に配列されている場合には縦横各5個以上で合計25個以上、三角格子に配列されている場合には合計19個以上の単レンズの集合体を用いるのが好ましい。
さらに、フライアイレンズ4に用いる単レンズの形状は、特に限定されず、シリンドリカルレンズやフレネルレンズなど種々のレンズを用いることができる。
As described above, the fly-
Furthermore, the shape of the single lens used for the fly-
光照射装置全体の構成によって、光重合性組成物6に到達する光の視角が決定するが、視角がフォトマスクから光重合性組成物までの距離を決定するため、フォトマスク10と光重合性組成物6の距離を大きく取るためには、視角が小さくなるように、光照射装置を構成することが望ましい。具体的には、光重合性組成物6の表面での視角が好ましくは3.0度以より好ましくは1.5度以下であり、さらに好ましくは1.0度以下とされる。
The viewing angle of light reaching the
(フォトマスク)
フォトマスク10は、フォトリソグラフィー法で使用されているもの等が使用できる。マスク孔12のパターンや孔径のサイズ、ピッチ、形状は特に限定されるものではない。マスク孔の形状は、例えば、円形、三角形や四角形、六角形、八角形などの多角形でもよい。マスク孔12が円形の場合、孔径は40nm〜500μmが好ましく、さらに好ましくは100nm〜10μmであり、ピッチは80nm〜1000μmが好ましく、さらに好ましくは200nm〜20μmである。また、ピッチに対するマスク孔12の径は特に限定されるものではない。
(Photomask)
As the
以下、本発明の好ましい実施形態の製造方法に用いられる光重合性組成物について説明する。 Hereafter, the photopolymerizable composition used for the manufacturing method of preferable embodiment of this invention is demonstrated.
(多官能モノマー)
光重合性組成物には、多官能モノマーが含まれることが好ましい。このような多官能モノマーとしては、(メタ)アクリロイル基を含む(メタ)アクリルモノマーや、ビニル基、アリル基等を含有するものが特に好ましい。
(Polyfunctional monomer)
It is preferable that a polyfunctional monomer is contained in the photopolymerizable composition. As such a polyfunctional monomer, a (meth) acryl monomer containing a (meth) acryloyl group, a monomer containing a vinyl group, an allyl group, or the like is particularly preferable.
多官能モノマーの具体例としては、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、水添ジシクロペンタジエニルジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、多官能のエポキシ(メタ)アクリレート、多官能のウレタン(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリルクロレンデート、N,N’−m−フェニレンビスマレイミド、ジアリルフタレート等が挙げられ、これらを単独であるいは2種以上の混合物として使用することができる。 Specific examples of the polyfunctional monomer include triethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6 -Hexanediol di (meth) acrylate, hydrogenated dicyclopentadienyl di (meth) acrylate, ethylene oxide modified bisphenol A di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, Tetramethylolmethane tetra (meth) acrylate, pentaerythritol hexa (meth) acrylate, polyfunctional epoxy (meth) acrylate, polyfunctional urethane (meth) acrylate, divinylbenzene, toluene Examples include allyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl trimellitate, diallyl chlorendate, N, N′-m-phenylenebismaleimide, diallyl phthalate, and the like. These are used alone or as a mixture of two or more. can do.
分子内に3個以上の重合性炭素−炭素二重結合を有する多官能性モノマーは、重合度差による架橋密度の粗密がより大きくなりやすく、柱状構造体が形成されやすくなるので好ましい。 A polyfunctional monomer having three or more polymerizable carbon-carbon double bonds in the molecule is preferable because the density of the crosslink density due to the difference in the degree of polymerization is likely to increase and a columnar structure is easily formed.
特に好ましい3個以上の重合性炭素−炭素二重結合を有する多官能性モノマーとしては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートがある。 Particularly preferred polyfunctional monomers having three or more polymerizable carbon-carbon double bonds are trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, tetramethylolmethanetetra (meth) acrylate, penta There is erythritol hexa (meth) acrylate.
光重合性組成物として2種以上の多官能モノマーあるいはそのオリゴマーを使用する場合には、それぞれの単独重合体としたときに互いに屈折率が異なるものを使用することが好ましく、その屈折率差が大きいものを組み合わせることがより好ましい。 When two or more kinds of polyfunctional monomers or oligomers thereof are used as the photopolymerizable composition, it is preferable to use those having different refractive indexes when the respective homopolymers are used. It is more preferable to combine large ones.
光学的ローパスフィルタ1で高い回折効率が得られるようにする為には、マトリックスと柱状構造体との屈折率差を大きくとることが必要である。また、重合過程でモノマーが拡散することにより屈折率差が大きくなるので、拡散定数の差が大きい組み合わせが好ましい。
In order to obtain a high diffraction efficiency with the optical low-
なお、3種以上の多官能モノマーあるいはオリゴマーを使用する場合は、それぞれの単独重合体の少なくともいずれか2つの屈折率差が上記範囲内となるようにすればよい。また、単独重合体の屈折率差が最も大きい2つのモノマーあるいはオリゴマーは、高い回折効率を得る為に、重量比で10:90〜90:10の割合で用いることが好ましい。 In addition, when using 3 or more types of polyfunctional monomers or oligomers, the refractive index difference between at least any two of the respective homopolymers may be within the above range. Further, the two monomers or oligomers having the largest refractive index difference of the homopolymer are preferably used in a weight ratio of 10:90 to 90:10 in order to obtain high diffraction efficiency.
(単官能モノマー)
また、光重合性組成物には、上記のような多官能モノマーあるいはオリゴマーとともに、分子内に1個の重合性炭素−炭素二重結合を有する単官能モノマーあるいはオリゴマーを使用してもよい。このような単官能モノマーあるいはオリゴマーとしては、(メタ)アクリロイル基を含む(メタ)アクリルモノマーや、ビニル基、アリル基等を含有するものが特に好ましい。
(Monofunctional monomer)
In the photopolymerizable composition, a monofunctional monomer or oligomer having one polymerizable carbon-carbon double bond in the molecule may be used together with the polyfunctional monomer or oligomer as described above. As such a monofunctional monomer or oligomer, those containing a (meth) acryl monomer containing a (meth) acryloyl group, a vinyl group, an allyl group or the like are particularly preferable.
単官能モノマーの具体例としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、フェニルカルビトール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシエチルサクシネート、(メタ)アクリロイルオキシエチルフタレート、フェニル(メタ)アクリレート、シアノエチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、p−ブロモベンジル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート化合物;スチレン、p−クロロスチレン、ビニルアセテート、アクリロニトリル、N−ビニルピロリドン、ビニルナフタレン等のビニル化合物;エチレングリコールビスアリルカーボネート、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート等のアリル化合物等が挙げられる。 Specific examples of the monofunctional monomer include, for example, methyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, ethyl carbitol (meth) acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, phenyl Carbitol (meth) acrylate, nonylphenoxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, (meth) acryloyloxyethyl succinate, (meth) acryloyloxyethyl phthalate, phenyl (meth) acrylate , Cyanoethyl (meth) acrylate, Tribromophenyl (meth) acrylate, Phenoxyethyl (meth) acrylate, Tribromophenoxyethyl (meth) acrylate, Ben (Meth) acrylate, p-bromobenzyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, trifluoroethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) ) (Meth) acrylate compounds such as acrylate; vinyl compounds such as styrene, p-chlorostyrene, vinyl acetate, acrylonitrile, N-vinyl pyrrolidone, vinyl naphthalene; allyl compounds such as ethylene glycol bisallyl carbonate, diallyl phthalate, diallyl isophthalate Etc.
これら単官能モノマーあるいはオリゴマーは光学的ローパスフィルタ1に柔軟性を付与するために用いられ、その使用量は多官能モノマーあるいはオリゴマーとの合計量のうち10〜99質量%の範囲が好ましく、10〜50質量%の範囲がより好ましい。
These monofunctional monomers or oligomers are used for imparting flexibility to the optical low-
(ポリマー、低分子化合物)
また、光重合性組成物には、前記多官能モノマーあるいはオリゴマーと重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物を含む均一溶解混合物を用いることもできる。
重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物としては、例えば、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ナイロン等のポリマー類、トルエン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアルコール、エチルアルコール、酢酸エチル、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフランのような低分子化合物、有機ハロゲン化合物、有機ケイ素化合物、可塑剤、安定剤のような添加剤等が挙げられる。
(Polymer, low molecular weight compound)
The photopolymerizable composition may also be a homogeneous solution mixture containing the polyfunctional monomer or oligomer and a compound having no polymerizable carbon-carbon double bond.
Examples of the compound having no polymerizable carbon-carbon double bond include polymers such as polystyrene, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, and nylon, toluene, n-hexane, cyclohexane, acetone, and methyl ethyl ketone. , Low molecular weight compounds such as methyl alcohol, ethyl alcohol, ethyl acetate, acetonitrile, dimethylacetamide, dimethylformamide, and tetrahydrofuran, organic halogen compounds, organosilicon compounds, plasticizers, additives such as stabilizers, and the like.
これら重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物は、光学的ローパスフィルタ1を製造する際に光重合性組成物の粘度を調節し取り扱い性を良くする為や、光重合性組成物中のモノマー成分比率を下げて、硬化性を良くする為に用いられ、その使用量は多官能モノマーあるいはオリゴマーとの合計量のうち1〜99質量%の範囲とすることが好ましく、取り扱い性も良くしつつ規則的な配列を持った柱状構造体を形成させる為には1〜50質量%の範囲がより好ましい。
These compounds having no polymerizable carbon-carbon double bond are used for adjusting the viscosity of the photopolymerizable composition to improve the handleability when the optical low-
(開始剤)
光重合性組成物に使用する光重合開始剤は、紫外線等の活性エネルギー線を照射して重合を行う通常の光重合で用いられるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ベンゾフェノン、ベンジル、ミヒラーズケトン、2−クロロチオキサントン、ベンゾインエチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、p−t−ブチルトリクロロアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピルフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、ジベンゾスベロン等が挙げられる。
(Initiator)
The photopolymerization initiator used in the photopolymerizable composition is not particularly limited as long as it is used in normal photopolymerization in which polymerization is performed by irradiating active energy rays such as ultraviolet rays. For example, benzophenone , Benzyl, Michler's ketone, 2-chlorothioxanthone, benzoin ethyl ether, diethoxyacetophenone, pt-butyltrichloroacetophenone, benzyldimethyl ketal, 2-hydroxy-2-methylpropylphenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-benzyl -2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1, dibenzosuberone and the like.
これら光重合開始剤の使用量は、その他の光重合性組成物の重量に対して0.001〜10質量%の範囲とする事が好ましく、光学的ローパスフィルタ1の透明性を落とさないようにする為に0.01〜5質量%とする事がより好ましい。
The use amount of these photopolymerization initiators is preferably in the range of 0.001 to 10% by mass with respect to the weight of the other photopolymerizable composition so as not to deteriorate the transparency of the optical low-
上述した光照射装置、原材料を用いて本実施形態の成形体製造方法が実施される。
具体的には、先ず、光硬化性モノマー又はオリゴマーと光重合開始剤とを含有する光重合性組成物を、成形型に注入あるいは基板に塗布するなどして薄膜状に配置し、配置された光重合性組成物6と光源1との間に、マスク孔12が規則的に配列されたフォトマスクとを配置する。そして、光源1とフォトマスク12の間にフライアイレンズ4を配置した状態で、光源1から平行光を、配置された光重合性組成物6に向けて照射し、光重合性組成物を硬化させ成形体100を得る。
なお、光源からの光は、例えば図6に例示されているようなフライアイレンズの単レンズ配置パターンに由来した強度分布がきれいに重なり合った状態で光重合性組成物に照射される。
なお、光の照射時間等は、特許文献1等に記載されている公知の成形体製造方法と同様である。
The molded object manufacturing method of this embodiment is implemented using the light irradiation apparatus and raw material which were mentioned above.
Specifically, first, a photopolymerizable composition containing a photocurable monomer or oligomer and a photopolymerization initiator is arranged in a thin film by being injected into a mold or applied to a substrate, and arranged. Between the
In addition, the light from a light source is irradiated to a photopolymerizable composition in the state where the intensity distribution derived from the single lens arrangement pattern of a fly-eye lens as illustrated in FIG.
In addition, the irradiation time of light etc. are the same as that of the well-known molded object manufacturing method described in
フォトマスクは、成形型に注入あるいは基板に塗布するなどして薄膜状に配置された光重合性組成物から所定厚のギャップ(空気層)を解して配置されるものである。フォトマスクの配置方法は、ギャップ層の厚さなどのフォトマスクと光重合性組成物との位置関係が正確に保持されれば、どのような方法でもよい。
変形例としては、光重合性組成物をガラス板に挟みこみ平行光を照射して樹脂を硬化させる構成において、このガラス板の厚みを調整することにより、光重合性組成物とフォトマスクとの距離を調整してもよい。
The photomask is arranged by separating a gap (air layer) having a predetermined thickness from a photopolymerizable composition arranged in a thin film by injection into a mold or application to a substrate. As a method for arranging the photomask, any method may be used as long as the positional relationship between the photomask and the photopolymerizable composition such as the thickness of the gap layer is accurately maintained.
As a modified example, in a configuration in which the photopolymerizable composition is sandwiched between glass plates and irradiated with parallel light to cure the resin, by adjusting the thickness of the glass plate, the photopolymerizable composition and the photomask are adjusted. The distance may be adjusted.
以下、本発明の好ましい実施形態の製造方法によって作製した成形体100の光学的性能について説明する。
成形体は、高い規則性を持って配列した柱状構造体を有するため、レーザー光のように直進性の高い単色光を入射させると、明瞭な回折スポットを観察することができる。
Hereinafter, the optical performance of the molded
Since the molded body has columnar structures arranged with high regularity, a clear diffraction spot can be observed when monochromatic light having high straightness such as laser light is incident.
そして、成形体100はアスペクト比の高い柱状構造体を有するため、ブラッグ回折格子としての性質を有する。そのため、成形体100はレーザー光を入射させると0次と1次の回折光を生じ、2次以降の多次回折光はほとんど生じないという特徴をもつ。
And since the molded
さらに、成形体100はブラッグ回折格子であるため、特定の入射角において強い1次回折光を生じる傾向にあり、ブラッグの回折条件である式(1)の入射角において強い回折光を生じる。
2nΛ・sinθ= mλ 式(1)
nは屈折率、Λは回折格子の規則周期、θは入射角、mは回折次数、λは入射光の波長である。
Further, since the molded
2nΛ · sinθ = mλ Equation (1)
n is a refractive index, Λ is a regular period of the diffraction grating, θ is an incident angle, m is a diffraction order, and λ is a wavelength of incident light.
この回折光強度の入射角度依存性は、柱状構造体アスペクト比が高く、配列する規則周期が小さくなるほど顕著となる。そして、式(1)からもわかる通り、回折光強度が極大となる入射角度は、柱状構造体の配列する規則周期が小さくなるほど大きくなっていく。さらにある一定以上の領域まで柱状構造体の配列する規則周期を小さくすると、成形体100の面内を導波する光が、面内に対して垂直に近い方向に放出される。これは、成形体100の面内を導波する光線が、ブラッグ回折格子によって回折され、面内から放出される現象といえる。これは、成形体100が二次元フォトニック結晶としての特徴を有し、成形体100の面内を導波する光がフォトニックバンドギャップにより存在できなくなり、成形体100の外部に放出される、とも言い換えられる。
The incident angle dependency of the diffracted light intensity becomes more prominent as the columnar structure aspect ratio is higher and the regular period of arrangement is smaller. As can be seen from the equation (1), the incident angle at which the diffracted light intensity becomes maximum increases as the regular period in which the columnar structures are arranged decreases. Further, when the regular period in which the columnar structures are arranged to a certain region or more is reduced, light guided in the plane of the molded
このよう現象は、一般的には、成形体100の構造の規則周期と光の波長が近いオーダーの領域で起こると考えられている。
Such a phenomenon is generally considered to occur in a region where the regular period of the structure of the molded
このような成形体100の光学的性質は、高度な光制御が必要な発光素子などに利用可能である。具体的には、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子や発光ダイオード素子等の発光素子、あるいは発光色素を用いた波長変換フィルム等の、発光取出し効率向上に用いることができる。これは、成形体100の構造が、面内に光が導波することを防ぐ構造となっているためで、発光部、もしくは発光部と発光素子外との間に存在する種々の層に成形体100を適用すれば発光取出し効率が向上する。
Such optical properties of the molded
(光学特性評価)
成形体100は前述の通り、ブラッグ回折格子としての性質を有するため、レーザーを成形体100に入射させ、その1次回折光を確認することで目的の規則周期を持つ成形体100を作製できたか確認可能である。そこで、成形体100に対してレーザー光を入射させ、その1次回折光を観測した。レーザー光が成形体100に入射する際の入射角度を徐々に変えていき、ブラッグの回折条件から導き出した−1次回折光が現れる角度にフォトダイオードを設置して、−1次回折光強度を連続的に観測する。評価に用いる装置の概略的な構成を図11に示す。
(Optical property evaluation)
Since the molded
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention.
以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。
(実施例1)
実施例1では、ベンジルアクリレート(大阪有機化学工業株式会社製)40質量部と、エトキシ化ポリプロピレングリコールジメタクリレート(商品名:1206PE、新中村化学工業株式会社製)30質量部、多官能ウレタンアクリレート(商品名:U-2PPA、新中村化学工業株式会社製)からなる混合物に、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名:IRGACURE184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)1.0質量部を溶解させ光重合性組成物を得た。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
Example 1
In Example 1, 40 parts by mass of benzyl acrylate (manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.), 30 parts by mass of ethoxylated polypropylene glycol dimethacrylate (trade name: 1206PE, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), polyfunctional urethane acrylate ( In a mixture consisting of product name: U-2PPA (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), 1.0 part by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (product name: IRGACURE 184, manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) is dissolved and light is dissolved. A polymerizable composition was obtained.
得られた光重合性組成物を、100mm角、厚さ0.5mmのガラス基板上にバーコーターを用いて塗工した。バーコーターは、ワイヤーNo.40(テスター産業株式会社製)を用いた。次いで、1.0μmの正方形の光通過域が2.0μmピッチで三角格子状に配列したフォトマスクを、光重合性組成物とフォトマスクの距離が135μmになるように配置した。フォトマスクの上部方向から、フライアイレンズが三角格子に配列した平行光照射機を用いて紫外平行光を1200mJ/cm2照射した。その後、フォトマスクを取り外し、更に1200mJ/cm2紫外平行光を照射して光重合性組成物を重合硬化し成形体を得た。 The obtained photopolymerizable composition was coated on a 100 mm square and 0.5 mm thick glass substrate using a bar coater. As the bar coater, wire No. 40 (manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.) was used. Next, a photomask in which 1.0 μm square light passage areas were arranged in a triangular lattice pattern at a pitch of 2.0 μm was arranged so that the distance between the photopolymerizable composition and the photomask was 135 μm. From the upper direction of the photomask, ultraviolet parallel light was irradiated at 1200 mJ / cm 2 using a parallel light irradiator in which fly-eye lenses were arranged in a triangular lattice. Thereafter, the photomask was removed, and the photopolymerizable composition was polymerized and cured by irradiation with 1200 mJ / cm 2 ultraviolet parallel light to obtain a molded body.
得られた成形体は、厚みが60μmであり、透過型光学顕微鏡で観察したところ、三角格子状に柱状構造体が配列していることを確認できた。また、成形体に対して532nmの緑色レーザー光を入射させたところ、入射角15.4度で−1次回折光強度が極大となった。そこで、ブラッグの条件式を満たす入射角が15.4度である場合のブラッグ回折格子の規則周期を算出したところ、1.00μmとなり、フォトマスクの規則周期の1/2の規則周期を持つブラッグ回折格子を作製できたことがわかった。実施例1で作製したサンプルの入射角と−1次回折光強度の関係を図12に示す。 The obtained molded body had a thickness of 60 μm, and when observed with a transmission optical microscope, it was confirmed that the columnar structures were arranged in a triangular lattice shape. When a green laser beam having a wavelength of 532 nm was incident on the molded body, the intensity of the −1st order diffracted light reached a maximum at an incident angle of 15.4 degrees. Therefore, when the regular period of the Bragg diffraction grating when the incident angle satisfying the Bragg conditional expression is 15.4 degrees is calculated, it is 1.00 μm, and the Bragg has a regular period that is 1/2 of the regular period of the photomask. It was found that a diffraction grating could be produced. FIG. 12 shows the relationship between the incident angle and the minus first-order diffracted light intensity of the sample produced in Example 1.
(実施例2)
実施例2では、実施例1と同様の光重合性組成物を用い、フォトマスクのパターンと、フォトマスクと光重合性組成物表面の距離のみを変え、他は実施例1と同様の方法と装置で成形体を作製した。
フォトマスクは、2.0μm角の正方形の光通過域が4.0μmピッチで三角格子状に配列したものを用い、光重合性組成物とフォトマスクの距離が270μmになるように配置した。
(Example 2)
In Example 2, the same photopolymerizable composition as in Example 1 was used, and only the pattern of the photomask and the distance between the photomask and the surface of the photopolymerizable composition were changed. A molded body was produced using an apparatus.
As the photomask, a 2.0 μm square light passing region was arranged in a triangular lattice pattern with a pitch of 4.0 μm, and the photopolymerizable composition and the photomask were arranged so that the distance was 270 μm.
得られた成形体は、厚みが60μmであり、透過型光学顕微鏡で観察したところ、三角格子状に柱状構造体が配列していることを確認できた。また、成形体に対して532nmの緑色レーザー光を入射させたところ、入射角7.4度で−1次回折光強度が極大となった。そこで、ブラッグの条件式を満たす入射角が7.4度である場合のブラッグ回折格子の規則周期を算出したところ、2.06μmとなり、フォトマスクの規則周期の1/2の規則周期を持つブラッグ回折格子を作製できたことがわかった。実施例2で作製したサンプルの入射角と−1次回折光強度の関係を図13に示す。 The obtained molded body had a thickness of 60 μm, and when observed with a transmission optical microscope, it was confirmed that the columnar structures were arranged in a triangular lattice shape. When a green laser beam having a wavelength of 532 nm was incident on the molded body, the intensity of the −1st order diffracted light reached a maximum at an incident angle of 7.4 degrees. Therefore, the Bragg diffraction grating regular period when the incident angle satisfying the Bragg conditional expression is 7.4 degrees is calculated to be 2.06 μm, which is a Bragg having a regular period that is 1/2 of the regular period of the photomask. It was found that a diffraction grating could be produced. FIG. 13 shows the relationship between the incident angle and the minus first-order diffracted light intensity of the sample produced in Example 2.
(実施例3)
実施例3では、実施例1と同様の光重合性組成物を用い、フォトマスクのパターンと、フォトマスクと光重合性組成物表面の距離のみを変え、他は実施例1と同様の方法と装置で成形体を作製した。
(Example 3)
In Example 3, the same photopolymerizable composition as in Example 1 was used, and only the pattern of the photomask and the distance between the photomask and the surface of the photopolymerizable composition were changed. A molded body was produced using an apparatus.
フォトマスクは、2.0μm角の正方形の光通過域が5.0μmピッチで正方格子状に配列したものを用い、光重合性組成物表面とフォトマスクの距離が290μmになるように配置した。
得られた成形体は、厚みが60μmであり、透過型光学顕微鏡で面内から垂直な方向から観察した時に、縞模様に板状の柱状構造体が配列していることを確認できた。
A photomask having a square light passage area of 2.0 μm square arranged in a square lattice at a pitch of 5.0 μm was used, and the photopolymerizable composition surface and the photomask were arranged so that the distance between them was 290 μm.
The obtained molded body had a thickness of 60 μm, and it was confirmed that the plate-like columnar structures were arranged in a striped pattern when observed from a direction perpendicular to the surface with a transmission optical microscope.
(実施例4)
実施例4では、実施例1と同様の光重合性組成物を用い、フォトマスクのパターンと、フォトマスクと光重合性組成物の距離、フライアイレンズのパターンを変更し、他は実施例1と同様の方法で成形体を作製した。
フォトマスクは、2.0μm角の正方形の光通過域が5.0μmピッチで正方格子状に配列したものを用い、光重合性組成物表面とフォトマスクの距離が235μmになるように配置した。フライアイレンズは、単レンズが正方格子状に配列したものを用いた。
Example 4
In Example 4, the same photopolymerizable composition as in Example 1 was used, and the photomask pattern, the distance between the photomask and the photopolymerizable composition, and the fly-eye lens pattern were changed. A molded body was produced in the same manner as described above.
A photomask having a square light passing area of 2.0 μm square arranged in a square lattice at a pitch of 5.0 μm was used, and the photopolymerizable composition surface and the photomask were arranged so that the distance between them was 235 μm. As the fly-eye lens, single lenses arranged in a square lattice shape were used.
得られた成形体は、厚みが60μmであり、透過型光学顕微鏡で観察したところ、2.5μmピッチで正方格子状に柱状構造体が配列しており、フォトマスクの規則周期の1/2のピッチの成形体を作製できていることを確認できた。 The obtained molded body had a thickness of 60 μm and was observed with a transmission optical microscope. As a result, columnar structures were arranged in a square lattice pattern at a pitch of 2.5 μm, which was 1/2 of the regular period of the photomask. It was confirmed that a pitch compact was produced.
(比較例1)
比較例1では、実施例4と比較して、光重合性組成物表面とフォトマスクとの距離のみを変えて実験を行った。
フォトマスクと光重合性組成物表面の距離を200μmとし、実施例4よりも35μmフォトマスクを近付けた。得られた成形体は、厚みが60μmであり、透過型光学顕微鏡で観察したところ、5.0μmピッチで正方格子状に柱状構造体が配列しており、フォトマスクのピッチの1/2のピッチの成形体は作製できなかった。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, an experiment was performed by changing only the distance between the photopolymerizable composition surface and the photomask, as compared with Example 4.
The distance between the photomask and the surface of the photopolymerizable composition was 200 μm, and the 35 μm photomask was brought closer to that of Example 4. The obtained molded body had a thickness of 60 μm and was observed with a transmission optical microscope. As a result, columnar structures were arranged in a square lattice at a pitch of 5.0 μm, and the pitch was 1/2 of the pitch of the photomask. The molded product could not be produced.
100:成形体
101:マトリックス
102:柱状構造体
100: Molded body 101: Matrix 102: Columnar structure
Claims (3)
光硬化性モノマー又はオリゴマーと光重合開始剤とを含有する光重合性組成物を配置するステップと、
前記配置された光重合性組成物と光源との間に、マスク孔が規則的に配列されたフォトマスクを配置するステップと、
前記光源と前記フォトマスクとの間にフライアイレンズを配置した状態で、前記光源から平行光を前記配置された光重合性組成物に向けて照射し、前記光重合性組成物を硬化させ前記成形体を得るステップと、備え、
前記光源からの光は、前記フライアイレンズの単レンズ配置パターンに由来した強度分布がきれいに重なり合った状態で前記光重合性組成物に照射される、
ことを特徴とする成形体の製造方法。 A method for producing a molded body having a phase separation structure comprising a matrix and a plurality of columnar structures that are regularly arranged in the matrix and have different refractive indexes from the matrix,
Disposing a photopolymerizable composition containing a photocurable monomer or oligomer and a photopolymerization initiator;
Disposing a photomask in which mask holes are regularly arranged between the disposed photopolymerizable composition and the light source;
In a state where a fly-eye lens is arranged between the light source and the photomask, the light source is irradiated with parallel light toward the arranged photopolymerizable composition to cure the photopolymerizable composition. Obtaining a molded body, comprising:
The light from the light source is irradiated to the photopolymerizable composition in a state where the intensity distribution derived from the single lens arrangement pattern of the fly-eye lens is neatly overlapped,
The manufacturing method of the molded object characterized by this.
請求項1に記載の成形体の製造方法。 The arrangement rule of the mask hole of the photomask is coincident with the arrangement rule of the single lens of the fly eye lens,
The manufacturing method of the molded object of Claim 1.
請求項1に記載の成形体の製造方法。 The arrangement rule of the mask hole of the photomask is different from the arrangement rule of the single lens of the fly eye lens,
The manufacturing method of the molded object of Claim 1.
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