JP2008162191A - Optical element manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】表面にマイクロレンズが再現性よく形成され、かつ耐熱温度が200℃以上の透明硬化物質からなる成形体を有する光学素子を生産性よく製造できる方法を提供する。
【解決手段】(a−1)表面にマイクロレンズ14に対応する反転構造が形成され、かつその表面が含フッ素重合体を含むモールドの表面に、硬化性物質を含む溶液または前記硬化性物質からなる液体を供給して、モールドの表面に前記溶液または液体の層を形成する工程と、(b−1)含フッ素重合体の軟化温度未満で前記層が溶媒を含む場合は溶媒を除去し、硬化性物質が硬化前駆体となるまで硬化反応を進める工程と、(d−1)硬化前駆体の層を有するモールドから硬化前駆体の層を分離して硬化前駆体の成形体を得る工程と、(e−1)硬化前駆体を硬化させて表面にマイクロレンズ14が形成された透明硬化物質16からなる成形体を得る工程とを有する光学素子10の製造方法。
【選択図】図1The present invention provides a method for producing an optical element having a molded body made of a transparent curable material having a microlens formed on a surface with good reproducibility and having a heat resistant temperature of 200 ° C. or higher.
(A-1) A reversal structure corresponding to a microlens 14 is formed on the surface, and the surface of the mold containing a fluoropolymer is formed on a solution containing a curable substance or from the curable substance. Supplying a liquid to form a layer of the solution or liquid on the surface of the mold, and (b-1) removing the solvent when the layer contains a solvent below the softening temperature of the fluoropolymer, A step of proceeding the curing reaction until the curable substance becomes a curing precursor, and (d-1) a step of separating the curing precursor layer from the mold having the curing precursor layer to obtain a molded body of the curing precursor. (E-1) The manufacturing method of the optical element 10 which has a process which hardens a hardening precursor and obtains the molded object which consists of the transparent hardening substance 16 in which the microlens 14 was formed in the surface.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、マイクロレンズを有する光学素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an optical element having a microlens.
マイクロレンズを有し、かつ耐熱性物質からなる光学素子の製造方法としては、下記方法が提案されている。
(1)熱フローによる樹脂の熱流動性を用いてレンズを丸く、半球状に加工する方法(特許文献1)。
(2)ドライエッチング技術によりマイクロレンズを形成する方法(特許文献2)。
(3)熱インプリントでマイクロレンズを形成する方法(特許文献3)。
The following method has been proposed as a method for manufacturing an optical element having a microlens and made of a heat-resistant substance.
(1) A method of processing a lens into a round shape and a hemisphere by using the thermal fluidity of the resin by heat flow (Patent Document 1)
(2) A method of forming a microlens by a dry etching technique (Patent Document 2).
(3) A method of forming a microlens by thermal imprint (Patent Document 3).
しかし、(1)の方法では、マイクロレンズの形状が限定される問題がある。また、複数のマイクロレンズが密集したマイクロレンズアレイ、または複眼のようにマイクロレンズが重なり合ったマイクロレンズアレイでは、熱フローによりマイクロレンズ同士が融着する問題がある。 However, the method (1) has a problem that the shape of the microlens is limited. In addition, in a microlens array in which a plurality of microlenses are densely arranged, or in a microlens array in which microlenses are overlapped like a compound eye, there is a problem that the microlenses are fused together by heat flow.
(2)の方法は、(1)の方法の問題を解決する方法である。しかし、(2)の方法は、工程数が多い。また、マイクロレンズの形状によっては、再現性よくマイクロレンズを形成できない問題がある。 The method (2) is a method for solving the problem of the method (1). However, the method (2) has many steps. Further, depending on the shape of the microlens, there is a problem that the microlens cannot be formed with good reproducibility.
(3)の方法は、高温および高圧の条件が必要であり、成形に長時間を要するため、光学素子の生産性が低い。また、加熱された耐熱性物質の粘度が高いため、マイクロレンズを再現性よく形成できず、数百μm以下のマイクロレンズの形成は困難である。
本発明の目的は、表面にマイクロレンズが再現性よく形成された成形体であって、かつ耐熱温度が200℃以上の透明硬化物質からなる成形体、を有する光学素子を生産性よく製造できる製造方法を提供することにある。 It is an object of the present invention to produce an optical element having a molded product having a microlens formed on its surface with good reproducibility and comprising a transparent cured material having a heat-resistant temperature of 200 ° C. or higher. It is to provide a method.
本発明の光学素子の製造方法は、表面にマイクロレンズが形成された成形体であって、かつ硬化性物質を硬化させて得られる耐熱温度が200℃以上の透明硬化物質からなる成形体、を有する光学素子の製造方法であって、(a−1)表面に前記マイクロレンズに対応する反転構造が形成され、かつその表面が含フッ素重合体を含む、モールドの該表面に、前記硬化性物質を含む溶液または前記硬化性物質からなる液体を供給して、前記モールドの表面に前記溶液または液体の層を形成する工程と、(b−1)前記含フッ素重合体の軟化温度未満で、前記層が溶媒を含む場合は溶媒を除去し、前記硬化性物質が硬化前駆体となるまで硬化反応を進める工程と、(d−1)前記硬化前駆体の層を有するモールドから該硬化前駆体の層を分離して該硬化前駆体の成形体を得る工程と、(e−1)前記硬化前駆体を硬化させて透明硬化物質からなる成形体を得る工程とを有することを特徴とする。
前記(e−1)工程における硬化前駆体の硬化を、前記(b−1)工程で使用した温度よりも高い温度で行うことが好ましい。
本発明の光学素子の製造方法は、前記(b−1)工程と前記(d−1)工程との間に、(c−1)モールド上の前記硬化前駆体の層の表面に基材を貼り合わせる工程を有していてもよい。
The method for producing an optical element of the present invention comprises a molded body having a microlens formed on a surface thereof, and a molded body made of a transparent curable material having a heat resistant temperature of 200 ° C. or more obtained by curing a curable material. A method for producing an optical element comprising: (a-1) a reversal structure corresponding to the microlens is formed on a surface, and the surface contains a fluorinated polymer; Supplying a solution containing or a liquid comprising the curable substance to form a layer of the solution or liquid on the surface of the mold, and (b-1) below the softening temperature of the fluoropolymer, When the layer contains a solvent, the solvent is removed, and a step of proceeding a curing reaction until the curable substance becomes a curing precursor; (d-1) from the mold having the layer of the curing precursor, Separating the layers Obtaining a molded article of cured precursor, and having a step of obtaining a molded article comprising a transparent cured material by curing (e-1) wherein the curing precursor.
The curing of the curing precursor in the step (e-1) is preferably performed at a temperature higher than the temperature used in the step (b-1).
In the method for producing an optical element of the present invention, a substrate is placed on the surface of the layer of the cured precursor on the mold (c-1) between the step (b-1) and the step (d-1). You may have the process of bonding.
本発明の光学素子の製造方法は、表面にマイクロレンズが形成された成形体であって、かつ硬化性物質を硬化させて得られる耐熱温度が200℃以上の透明硬化物質からなる成形体、を有する光学素子の製造方法であって、(a−2)表面に前記マイクロレンズに対応する反転構造が形成され、かつその表面が含フッ素重合体を含む、モールドの該表面に、前記硬化性物質を含む溶液または前記硬化性物質からなる液体を供給して、前記モールドの表面に前記溶液または液体の層を形成する工程と、(b−2)前記含フッ素重合体の軟化温度未満で、前記層が溶媒を含む場合は溶媒を除去し、前記硬化性物質を透明硬化物とする工程と、(d−2)前記透明硬化物質の層を有するモールドから該透明硬化物質の層を分離して該透明硬化物質からなる成形体を得る工程とを有することを特徴とする。
本発明の光学素子の製造方法は、前記(b−2)工程と前記(d−2)工程との間に、(c−2)モールド上の前記透明硬化物質の層の表面に基材を貼り合わせる工程を有していてもよい。
The method for producing an optical element of the present invention comprises a molded body having a microlens formed on a surface thereof, and a molded body made of a transparent curable material having a heat resistant temperature of 200 ° C. or more obtained by curing a curable material. A method of manufacturing an optical element comprising: (a-2) a reversal structure corresponding to the microlens is formed on the surface, and the surface contains a fluoropolymer; Supplying a solution containing or a liquid comprising the curable material to form a layer of the solution or liquid on the surface of the mold, and (b-2) below the softening temperature of the fluoropolymer, If the layer contains a solvent, removing the solvent to make the curable material a transparent cured product; and (d-2) separating the transparent cured material layer from the mold having the transparent cured material layer. Is this transparent curable substance? Characterized by a step of obtaining a made compact.
In the method for producing an optical element of the present invention, a substrate is placed on the surface of the layer of the transparent curable material on the mold (c-2) between the step (b-2) and the step (d-2). You may have the process of bonding.
透明硬化物質は、炭素−ケイ素結合によりケイ素原子に結合した有機基を有する酸化ケイ素系ポリマー、または、含フッ素芳香族系ポリマーであることが好ましい。
透明硬化物質は、シリコーンレジンの硬化物、ヒドロシリレーション反応硬化型オルガノシリコーンの硬化物、含フッ素ポリアリーレンエーテル、または、含フッ素ポリイミドであることが好ましい。
前記含フッ素重合体は、フッ素原子の量が含フッ素重合体(100質量%)中35質量%以上であり、かつ含フッ素重合体からなる膜の水に対する接触角が80度以上であることが好ましい。
前記マイクロレンズの直径は、300μm以下であることが好ましい。
The transparent curable substance is preferably a silicon oxide polymer having an organic group bonded to a silicon atom by a carbon-silicon bond or a fluorine-containing aromatic polymer.
The transparent cured material is preferably a cured product of a silicone resin, a cured product of a hydrosilation reaction-curable organosilicone, a fluorine-containing polyarylene ether, or a fluorine-containing polyimide.
The fluorine-containing polymer has an amount of fluorine atoms of 35% by mass or more in the fluorine-containing polymer (100% by mass), and a contact angle with respect to water of the film made of the fluorine-containing polymer is 80 ° or more. preferable.
The diameter of the microlens is preferably 300 μm or less.
本発明の光学素子の製造方法によれば、表面にマイクロレンズが再現性よく形成された成形体であって、かつ耐熱温度が200℃以上の透明硬化物質からなる成形体、を有する光学素子を生産性よく製造できる。 According to the method for producing an optical element of the present invention, an optical element having a molded body having a microlens formed on its surface with good reproducibility and made of a transparent curable material having a heat resistant temperature of 200 ° C. or higher. Can be manufactured with high productivity.
本明細書においては、式(1)で表される化合物を化合物(1)と記す。他の式で表される化合物も同様に記す。 In the present specification, a compound represented by the formula (1) is referred to as a compound (1). The same applies to compounds represented by other formulas.
<光学素子>
本発明における光学素子は、表面にマイクロレンズが形成された成形体であって、かつ硬化性物質を硬化させて得られる耐熱温度が200℃以上の透明硬化物質からなる成形体を有するものである。図1は、本発明における光学素子の一例を示す断面図である。光学素子10は、基材12と、基材12に貼り合わされた、表面にマイクロレンズ14が形成された透明硬化物質16からなる成形体とを有する。
<Optical element>
The optical element in the present invention is a molded body having a microlens formed on the surface thereof, and has a molded body made of a transparent curable material having a heat resistant temperature of 200 ° C. or higher obtained by curing a curable material. . FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an optical element in the present invention. The
(基材)
基材は、必要に応じて設ければよく、必ずしも設ける必要はない。
基材としては、石英、ガラス、セラミックス、プラスチック、ゴム、金属、後述の有機無機ハイブリッド材料等が挙げられ、特に光学用途に用いる場合には380nmから2000nmの光を70%以上透過する材料が望ましい点から、石英、ガラス、セラミックス、プラスチックが好ましい。
基材の屈折率とマイクロレンズの屈折率との差は、本発明の光学素子を用いる光の波長範囲において、0〜0.15の範囲であることが好ましい。屈折率差が0〜0.15の範囲であれば、基材とマイクロレンズとの界面における屈折や散乱が抑制され、光学素子として良好な特性が得られる。屈折率差は、0〜0.10の範囲がより好ましく、0〜0.05の範囲がさらに好ましい。
(Base material)
The substrate may be provided as necessary, and is not necessarily provided.
Examples of the base material include quartz, glass, ceramics, plastic, rubber, metal, and an organic-inorganic hybrid material described later. In particular, when used for optical applications, a material that transmits 70% or more of light from 380 nm to 2000 nm is desirable. From the viewpoint, quartz, glass, ceramics, and plastic are preferable.
The difference between the refractive index of the substrate and the refractive index of the microlens is preferably in the range of 0 to 0.15 in the wavelength range of light using the optical element of the present invention. When the refractive index difference is in the range of 0 to 0.15, refraction and scattering at the interface between the substrate and the microlens are suppressed, and good characteristics as an optical element can be obtained. The refractive index difference is more preferably in the range of 0 to 0.10, and further preferably in the range of 0 to 0.05.
プラスチックとしては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、脂肪族ポリエステル、セルロース、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸等が挙げられる。
ガラスとしては、ホウケイ酸ガラス等が挙げられる。
セラミックスとしては、サファイア等が挙げられる。
Examples of the plastic include fluorine resin, silicone resin, acrylic resin, polyester (polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), aliphatic polyester, cellulose, polycarbonate, polyimide, polyvinyl alcohol, polylactic acid, and the like.
Examples of the glass include borosilicate glass.
Examples of ceramics include sapphire.
(成形体)
成形体は、表面にマイクロレンズが形成され、かつ硬化性物質を硬化させて得られる耐熱温度が200℃以上の透明硬化物質からなる。
耐熱温度が200℃以上であるとは、熱質量分析(TGA曲線)において、少なくとも200℃まで質量減少が認められないことを意味する。
透明硬化物質は、厚さ1mmの石英基板上に約1μmの透明硬化物質の層を作製したとき、波長380〜2000nmにおける光線透過率が70%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましい。
硬化性物質を硬化させて得られる透明硬化物質は、有機基を含む物質であることが好ましい。有機基を含むことにより、成形体の厚さを100nm以上にできる。
透明硬化物質としては、炭素−ケイ素結合によりケイ素原子に結合した有機基を有する酸化ケイ素系ポリマー、または、含フッ素芳香族系ポリマーが挙げられる。炭素−ケイ素結合によりケイ素原子に結合した有機基を有する酸化ケイ素系ポリマーとしては、シリコーンレジンの硬化物、ヒドロシリレーション反応硬化型オルガノシリコーンの硬化物が好ましい。含フッ素芳香族系ポリマーとしては、含フッ素ポリアリーレンエーテル、または、含フッ素ポリイミドが好ましい。
(Molded body)
The molded body is made of a transparent curable material having a heat resistant temperature of 200 ° C. or more obtained by forming a microlens on the surface and curing the curable material.
The heat resistant temperature of 200 ° C. or higher means that no mass reduction is observed up to at least 200 ° C. in thermal mass spectrometry (TGA curve).
The transparent cured material has a light transmittance of 70% or more at a wavelength of 380 to 2000 nm, preferably 75% or more when a layer of a transparent cured material of about 1 μm is produced on a 1 mm thick quartz substrate. Is more preferable.
The transparent cured material obtained by curing the curable material is preferably a material containing an organic group. By including the organic group, the thickness of the molded body can be 100 nm or more.
Examples of the transparent curable substance include a silicon oxide polymer having an organic group bonded to a silicon atom by a carbon-silicon bond, or a fluorine-containing aromatic polymer. As the silicon oxide polymer having an organic group bonded to a silicon atom by a carbon-silicon bond, a cured product of a silicone resin and a cured product of a hydrosilylation reaction curable organosilicone are preferable. As the fluorine-containing aromatic polymer, fluorine-containing polyarylene ether or fluorine-containing polyimide is preferable.
マイクロレンズの形状としては、球面凸レンズ、球面凹レンズ、非球面凸レンズ、非球面凹レンズ、フレネルレンズ、リング状プリズム、複眼構造等が挙げられる。
マイクロレンズの数は、1つであってもよく、複数であってもよい。
Examples of the shape of the micro lens include a spherical convex lens, a spherical concave lens, an aspheric convex lens, an aspheric concave lens, a Fresnel lens, a ring prism, and a compound eye structure.
The number of microlenses may be one or plural.
マイクロレンズの間隔は、最も狭いところで0nm〜500μmが好ましく、0nm〜100μmがより好ましい。
マイクロレンズの直径は、100nm〜500μmが好ましく、300nm〜300μmがより好ましい。
マイクロレンズの高さ(または深さ)は、100nm〜300μmが好ましく、300nm〜100μmがより好ましい。
The distance between the microlenses is preferably 0 nm to 500 μm, and more preferably 0 nm to 100 μm, at the narrowest distance.
The diameter of the microlens is preferably 100 nm to 500 μm, and more preferably 300 nm to 300 μm.
The height (or depth) of the microlens is preferably 100 nm to 300 μm, and more preferably 300 nm to 100 μm.
(光学素子)
光学素子の厚さは、0.01〜10mmが好ましい。光学素子の厚さが0.01mm以上であれば、機械的強度が充分となり、変形しにくく、取り扱いやすい。光学素子の厚さが10mm以下であれば、光学的特性が損なわれることがない。
光学素子としては、マイクロレンズ、マイクロレンズアレイ、シリンドリカルレンズアレイ、フレネルレンズ等が挙げられる。
(Optical element)
The thickness of the optical element is preferably 0.01 to 10 mm. If the thickness of the optical element is 0.01 mm or more, the mechanical strength is sufficient, it is difficult to deform, and it is easy to handle. If the thickness of the optical element is 10 mm or less, the optical characteristics are not impaired.
Examples of the optical element include a microlens, a microlens array, a cylindrical lens array, and a Fresnel lens.
<光学素子の製造方法>
本発明の光学素子の製造方法としては、硬化性物質の種類、硬化性物質の加熱温度等に応じて、下記2通りの製造方法が挙げられる。
(I)硬化性物質の硬化反応を進めて硬化前駆体とした後、該硬化前駆体を硬化させ、透明硬化物質とする方法。
(II)硬化性物質を一度の加熱で硬化させ透明硬化物質とする方法。
<Optical element manufacturing method>
Examples of the method for producing the optical element of the present invention include the following two production methods depending on the type of curable substance, the heating temperature of the curable substance, and the like.
(I) A method in which a curing reaction of a curable substance is advanced to form a curing precursor, and then the curing precursor is cured to form a transparent cured substance.
(II) A method in which a curable substance is cured by a single heating to form a transparent curable substance.
(I)の方法:
(I)の方法は、下記工程を有する。
(a−1)表面に前記マイクロレンズに対応する反転構造が形成され、かつその表面が含フッ素重合体を含む、モールドの該表面に、前記硬化性物質を含む溶液または前記硬化性物質からなる液体を供給して、前記モールドの表面に前記溶液または液体の層を形成する工程。
(b−1)前記含フッ素重合体の軟化温度未満で、前記層が溶媒を含む場合は溶媒を除去し、前記硬化性物質が硬化前駆体となるまで硬化反応を進める工程。
(c−1)必要に応じて、モールド上の前記硬化前駆体の層の表面に基材を貼り合わせる工程。
(d−1)前記硬化前駆体の層を有するモールドから該硬化前駆体の層を分離して該硬化前駆体の成形体を得る工程。
(e−1)前記硬化前駆体を硬化させて透明硬化物質からなる成形体を得る工程。
Method (I):
The method (I) has the following steps.
(A-1) An inversion structure corresponding to the microlens is formed on the surface, and the surface contains a fluoropolymer, and the surface of the mold is made of the solution containing the curable substance or the curable substance. Supplying liquid to form the solution or liquid layer on the surface of the mold;
(B-1) A step of proceeding a curing reaction until the temperature is lower than the softening temperature of the fluoropolymer and the layer contains a solvent, and the solvent is removed and the curable substance becomes a curing precursor.
(C-1) The process of bonding a base material to the surface of the layer of the said hardening precursor on a mold as needed.
(D-1) A step of separating the cured precursor layer from the mold having the cured precursor layer to obtain a molded body of the cured precursor.
(E-1) A step of obtaining a molded body made of a transparent cured material by curing the curing precursor.
(a−1)工程:
図2(a−1)に示すように、表面にマイクロレンズ14に対応する反転構造22が形成され、その表面が含フッ素重合体を含む、モールド20の表面に、硬化性物質を含む溶液または硬化性物質からなる液体(以下、「溶液または液体」ともいう。)を供給して、前記モールド20の表面に前記溶液または液体の層30を形成する。
(A-1) Step:
As shown in FIG. 2 (a-1), a
モールド20への溶液または液体の供給方法としては、スピンコート、ディップコート、キャスト、スリットコート、スプレーコート等が挙げられる。硬化性物質によっては、溶液または液体の供給時に温度制御(加熱、冷却等。)、湿度制御、雰囲気の選択(大気、窒素雰囲気等。)が必要な場合がある。溶液または液体の供給後に、溶液または液体の層30中の気泡を取り除くために、500mmHg以下に減圧処理することが好ましい。
Examples of the method for supplying the solution or liquid to the
(モールド)
モールド20はその表面が含フッ素重合体を含む。モールド20に供給する溶液または液体には中性の成分だけでなく、弱酸性、弱塩基性、または強塩基性の成分が含まれている場合がある。また、溶液には有機溶剤が含まれる場合もある。モールド20には、そのような溶液または液体に対して膨潤・溶解しないという耐薬品性が要求される。ポリメチルメタクリレート(PMMA)からなるモールドと異なり、その表面が含フッ素重合体を含むモールド20は耐薬品性に優れる。
モールド20は、含フッ素重合体を含むモールド本体の裏面に基板を設けたものであってもよく、該モールド本体と基板との間に1層以上の中間層を設けたものであってもよい。モールド20としては、コストおよび層間の密着性の点から、モールド本体と基板との間に1〜4層の中間層を設けたものが好ましい。中間層としては、反応性基を有する含フッ素重合体からなる層が挙げられる。反応性基としては、カルボキシ基、スルホン酸基、エステル結合を有する基、水酸基、アミノ基、シアノ基、イソシアネート基等が挙げられ、カルボキシ基が好ましい。
(mold)
The surface of the
The
基板としては、石英、ガラス;シリコーン樹脂、前記含フッ素重合体のガラス転移温度よりも20℃以上高いガラス転移温度を有するフッ素樹脂、アクリル樹脂、PET、PEN、脂肪族ポリエステル樹脂、セルロース、ポリカーボネート、ポリイミド;サファイヤ、ニッケル、鉄、ステンレス、銅等が挙げられる。 As the substrate, quartz, glass; silicone resin, fluororesin having a glass transition temperature higher than the glass transition temperature of the fluoropolymer by 20 ° C., acrylic resin, PET, PEN, aliphatic polyester resin, cellulose, polycarbonate, Polyimide; sapphire, nickel, iron, stainless steel, copper and the like.
含フッ素重合体としては、熱可塑性の含フッ素重合体が好ましい。
含フッ素重合体としては、離型性の点から、フッ素原子の量が含フッ素重合体(100質量%)中35質量%以上であり、かつ含フッ素重合体からなる膜の水に対する接触角が80度以上である含フッ素重合体が好ましい。水に対する接触角は、接触角計を用いて測定する。
含フッ素重合体としては、含フッ素鎖状重合体または含フッ素環状重合体が好ましい。
As the fluoropolymer, a thermoplastic fluoropolymer is preferable.
As the fluoropolymer, from the viewpoint of releasability, the amount of fluorine atoms is 35% by mass or more in the fluoropolymer (100% by mass), and the contact angle of the film made of the fluoropolymer with respect to water is small. A fluorine-containing polymer having a temperature of 80 degrees or more is preferred. The contact angle with water is measured using a contact angle meter.
The fluorine-containing polymer is preferably a fluorine-containing chain polymer or a fluorine-containing cyclic polymer.
含フッ素鎖状重合体としては、下記共重合体が挙げられる。
テトラフルオロエチレン/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)系共重合体、
テトラフルオロエチレン/エチレン系共重合体(以下、ETFEと記す。)、
テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、
フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン系共重合体。
Examples of the fluorine-containing chain polymer include the following copolymers.
Tetrafluoroethylene / perfluoro (alkyl vinyl ether) copolymer,
Tetrafluoroethylene / ethylene copolymer (hereinafter referred to as ETFE),
Tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer,
Vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer.
含フッ素鎖状重合体としては、離型性および加工温度が低く成形しやすい点から、ETFEが好ましい。
ETFEとしては、テトラフルオロエチレン(以下、TFEと記す。)に基づく繰り返し単位とエチレン(以下、Eと記す。)に基づく繰り返し単位との比(TFE/E)が、70/30〜30/70(モル比)のものが好ましく、65/35〜40/60(モル比)のものがより好ましい。
As the fluorine-containing chain polymer, ETFE is preferable from the viewpoint of low releasability and easy processing.
As ETFE, the ratio (TFE / E) of repeating units based on tetrafluoroethylene (hereinafter referred to as TFE) to repeating units based on ethylene (hereinafter referred to as E) is 70/30 to 30/70. (Molar ratio) is preferable, and 65/35 to 40/60 (molar ratio) is more preferable.
ETFEは、他のコモノマーに基づく繰り返し単位を含んでいてもよい。他のコモノマーとしては、下記化合物が挙げられる。
フルオロエチレン類(ただし、TFEを除く。):CF2=CFCl等、
フルオロプロピレン類:CF2=CFCF3、CF2=CHCF3等、
炭素数が2〜12のパーフルオロアルキル基を有するフルオロエチレン類:CF3CF2CF2CF2CH=CH2、CF3CF2CF2CF2CF=CH2等、
パーフルオロビニルエーテル類:Rf(OCFXCF2)kOCF=CF2(ただし、Rfは炭素数1〜6のパーフルオロアルキル基であり、Xはフッ素原子またはトリフルオロメチル基であり、kは0〜5の整数である。)等、
オレフィン類(ただし、Eを除く。):C3オレフィン(プロピレン等。)、C4オレフィン(ブチレン、イソブチレン等。)等。
ETFE may contain repeat units based on other comonomers. Examples of other comonomers include the following compounds.
Fluoroethylenes (excluding TFE): CF 2 = CFCl, etc.
Fluoropropylenes: CF 2 = CFCF 3 , CF 2 = CHCF 3 etc.
Fluoroethylenes having a perfluoroalkyl group having 2 to 12 carbon atoms: CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CH═CH 2 , CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CF═CH 2, etc.
Perfluorovinylethers: R f (OCFXCF 2) k OCF = CF 2 ( provided that, R f is a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, X is a fluorine atom or a trifluoromethyl group, k is 0 An integer of ~ 5), etc.
Olefin (excluding E): C3 olefin (propylene, etc.), C4 olefin (butylene, isobutylene, etc.), etc.
他のコモノマーとしては、CF3CF2CF2CF2CH=CH2が特に好ましい。
他のコモノマーに基づく繰り返し単位の割合は、ETFEを構成する全繰り返し単位(100モル%)のうち、30モル%以下が好ましく、0.1〜15モル%がより好ましく、0.2〜10モル%が特に好ましい。
As another comonomer, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CH═CH 2 is particularly preferable.
The proportion of repeating units based on other comonomers is preferably 30 mol% or less, more preferably 0.1 to 15 mol%, more preferably 0.2 to 10 mol, out of all repeating units (100 mol%) constituting ETFE. % Is particularly preferred.
含フッ素環状重合体とは、主鎖に含フッ素脂肪族環を有する含フッ素重合体であり、含フッ素脂肪族環を構成する炭素原子の1個以上が該含フッ素重合体の主鎖を構成する炭素原子であるものをいう。主鎖の炭素原子は、該含フッ素重合体を構成する単量体の重合性二重結合の2個の炭素原子に由来するか、または、2個の重合性二重結合を有する単量体を環化重合させて得た含フッ素重合体の場合は2個の重合性二重結合の4個の炭素原子に由来する。含フッ素脂肪族環を構成する原子としては、炭素原子以外に酸素原子、窒素原子等を含んでもよい。含フッ素脂肪族環としては、1〜2個の酸素原子を有する含フッ素脂肪族環が好ましい。含フッ素脂肪族環を構成する原子の数は4〜7個が好ましい。重合性二重結合としては、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基が好ましい。 The fluorinated cyclic polymer is a fluorinated polymer having a fluorinated aliphatic ring in the main chain, and one or more carbon atoms constituting the fluorinated aliphatic ring constitute the main chain of the fluorinated polymer. Is a carbon atom. The monomer having the main chain derived from two carbon atoms of the polymerizable double bond of the monomer constituting the fluoropolymer, or having two polymerizable double bonds In the case of a fluorine-containing polymer obtained by cyclopolymerization of benzene, it is derived from 4 carbon atoms of 2 polymerizable double bonds. The atoms constituting the fluorinated aliphatic ring may contain oxygen atoms, nitrogen atoms, etc. in addition to carbon atoms. The fluorine-containing aliphatic ring is preferably a fluorine-containing aliphatic ring having 1 to 2 oxygen atoms. The number of atoms constituting the fluorine-containing aliphatic ring is preferably 4-7. As the polymerizable double bond, a vinyl group, an allyl group, an acryloyl group, and a methacryloyl group are preferable.
含フッ素環状重合体としては、環状単量体の単独重合体または共重合体、ジエン系単量体を環化重合させた単独重合体または共重合体等が挙げられる。
環状単量体とは、含フッ素脂肪族環を構成する炭素原子間に重合性二重結合を有する単量体、または、含フッ素脂肪族環を構成する炭素原子と含フッ素脂肪族環外の炭素原子との間に重合性二重結合を有する単量体である。
ジエン系単量体とは、2個の重合性二重結合を有する単量体である。
Examples of the fluorinated cyclic polymer include homopolymers or copolymers of cyclic monomers, and homopolymers or copolymers obtained by cyclopolymerizing diene monomers.
The cyclic monomer is a monomer having a polymerizable double bond between the carbon atoms constituting the fluorine-containing aliphatic ring, or the carbon atom constituting the fluorine-containing aliphatic ring and the outside of the fluorine-containing aliphatic ring. It is a monomer having a polymerizable double bond with a carbon atom.
The diene monomer is a monomer having two polymerizable double bonds.
環状単量体およびジエン系単量体は、フッ素原子を有する単量体であり、炭素原子に結合した水素原子と炭素原子に結合したフッ素原子の合計数に対する炭素原子に結合したフッ素原子の数の割合が80%以上の単量体が好ましく、パーフルオロ単量体(該割合が100%の単量体。)がより好ましい。
環状単量体およびジエン系単量体は、パーフルオロ単量体のフッ素原子の1〜4個が塩素に置換されたパーハロポリフルオロ単量体であってもよい。
環状単量体およびジエン系単量体と共重合させる単量体も、パーフルオロ単量体またはパーハロポリフルオロ単量体が好ましい。
The cyclic monomer and the diene monomer are monomers having a fluorine atom, and the number of fluorine atoms bonded to the carbon atom relative to the total number of hydrogen atoms bonded to the carbon atom and fluorine atoms bonded to the carbon atom. A monomer having a ratio of 80% or more is preferable, and a perfluoromonomer (a monomer having a ratio of 100%) is more preferable.
The cyclic monomer and the diene monomer may be a perhalopolyfluoromonomer in which 1 to 4 fluorine atoms of the perfluoromonomer are substituted with chlorine.
The monomer to be copolymerized with the cyclic monomer and the diene monomer is also preferably a perfluoromonomer or a perhalopolyfluoromonomer.
環状単量体としては、化合物(1)または化合物(2)が好ましい。 As the cyclic monomer, compound (1) or compound (2) is preferable.
ただし、X11、X12、R11およびR12は、それぞれフッ素原子、炭素数が1〜4のパーフルオロアルキル基または炭素数1〜4のパーフルオロアルコキシ基である。X11としては、フッ素原子が好ましい。X12としては、フッ素原子、トリフルオロメチル基、または炭素数1〜4のパーフルオロアルコキシ基が好ましい。
X21およびX22は、それぞれフッ素原子または炭素数1〜7のパーフルオロアルキル基である。X21およびX22としては、フッ素原子またはトリフルオロメチル基が好ましい。
However, X < 11 >, X <12> , R < 11 > and R < 12 > are respectively a fluorine atom, a C1-C4 perfluoroalkyl group, or a C1-C4 perfluoroalkoxy group. X 11 is preferably a fluorine atom. X 12 is preferably a fluorine atom, a trifluoromethyl group, or a perfluoroalkoxy group having 1 to 4 carbon atoms.
X 21 and X 22 are each a fluorine atom or a C 1-7 perfluoroalkyl group. X 21 and X 22 are preferably a fluorine atom or a trifluoromethyl group.
化合物(1)の具体例としては、化合物(1−1)〜(1−3)が挙げられる。 Specific examples of compound (1) include compounds (1-1) to (1-3).
化合物(2)の具体例としては、化合物(2−1)〜(2−2)が挙げられる。 Specific examples of compound (2) include compounds (2-1) to (2-2).
環状単量体と共重合させる単量体としては、下記化合物が挙げられる。
CF2=CF2、
CF2=CFCl、
CF2=CFOCF3等。
The following compounds are mentioned as a monomer copolymerized with a cyclic monomer.
CF 2 = CF 2 ,
CF 2 = CFCl,
CF 2 = CFOCF 3 etc.
ジエン系単量体としては、化合物(3)が好ましい。
CF2=CF−Q−CF=CF2 ・・・(3)。
ただし、Qは、エーテル性酸素原子を有していてもよい炭素数1〜3のパーフルオロアルキレン基である。エーテル性酸素原子を有するパーフルオロアルキレン基である場合、該パーフルオロアルキレン基におけるエーテル性酸素原子は、該基の一方の末端に存在していてもよく、該基の両末端に存在していてもよく、該基の炭素原子間に存在していてもよい。環化重合性の点から、該基の一方の末端に存在していることが好ましい。
As the diene monomer, the compound (3) is preferable.
CF 2 = CF-Q-CF =
However, Q is a C1-C3 perfluoroalkylene group which may have an etheric oxygen atom. In the case of a perfluoroalkylene group having an etheric oxygen atom, the etheric oxygen atom in the perfluoroalkylene group may be present at one end of the group, and is present at both ends of the group. Or may be present between the carbon atoms of the group. From the viewpoint of cyclopolymerizability, it is preferably present at one end of the group.
化合物(3)の環化重合により、下式(3−1)〜(3−4)の繰り返し単位を有する重合体が得られる。 A polymer having repeating units of the following formulas (3-1) to (3-4) is obtained by cyclopolymerization of the compound (3).
ジエン系単量体の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
CF2=CFOCF2CF=CF2、
CF2=CFOCF(CF3)CF=CF2、
CF2=CFOCF2CF2CF=CF2、
CF2=CFOCF2CF(CF3)CF=CF2、
CF2=CFOCF(CF3)CF2CF=CF2、
CF2=CFOCF2OCF=CF2、
CF2=CFOC(CF3)2OCF=CF2、
CF2=CFCF2CF=CF2、
CF2=CFCF2CF2CF=CF2等。
Specific examples of the diene monomer include the following compounds.
CF 2 = CFOCF 2 CF = CF 2 ,
CF 2 = CFOCF (CF 3 ) CF═CF 2 ,
CF 2 = CFOCF 2 CF 2 CF = CF 2 ,
CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) CF═CF 2 ,
CF 2 = CFOCF (CF 3 ) CF 2 CF = CF 2 ,
CF 2 = CFOCF 2 OCF = CF 2 ,
CF 2 = CFOC (CF 3) 2 OCF =
CF 2 = CFCF 2 CF = CF 2 ,
CF 2 = CFCF 2 CF 2 CF =
ジエン系単量体と共重合させる単量体としては、前記化合物(1)、前記化合物(2)、および下記化合物が挙げられる。
CF2=CF2、
CF2=CFCl、
CF2=CFOCF3等。
Examples of the monomer copolymerized with the diene monomer include the compound (1), the compound (2), and the following compounds.
CF 2 = CF 2 ,
CF 2 = CFCl,
CF 2 = CFOCF 3 etc.
含フッ素環状重合体は、全繰り返し単位(100モル%)のうち、含フッ素脂肪族環を有する繰り返し単位を20モル%以上含むことが好ましく、40モル%以上含むことがより好ましく、含フッ素脂肪族環を有する繰り返し単位のみからなることが特に好ましい。含フッ素脂肪族環を有する繰り返し単位は、環状単量体の重合により形成された繰り返し単位およびジエン系単量体の環化重合により形成された繰り返し単位である。 The fluorinated cyclic polymer preferably contains 20 mol% or more, more preferably 40 mol% or more of the repeating units having a fluorinated aliphatic ring, out of all repeating units (100 mol%), and more preferably contains fluorinated fat. It is particularly preferred that it consists only of repeating units having a group ring. The repeating unit having a fluorinated alicyclic ring is a repeating unit formed by polymerization of a cyclic monomer and a repeating unit formed by cyclopolymerization of a diene monomer.
含フッ素重合体としては、硬化前駆体との離型性に優れる点から、無定形または非結晶性のパーフルオロ重合体が好ましく、該パーフルオロ重合体をフッ素ガスで処理したパーフルオロ重合体がより好ましい。 As the fluorine-containing polymer, an amorphous or amorphous perfluoropolymer is preferable from the viewpoint of excellent releasability from the curing precursor, and a perfluoropolymer obtained by treating the perfluoropolymer with a fluorine gas is preferable. More preferred.
(モールドの製造方法)
モールド20の製造方法としては、モールド20の反転構造22に対応する微細構造(すなわち、マイクロレンズと同じ形状の凸部または凹部。)が表面に形成されたマスターモールドを用いたナノインプリント法、キャスト法等が挙げられる。
(Mold manufacturing method)
As a manufacturing method of the
ナノインプリント法としては、下記工程を有する方法が挙げられる。
(x−1)マスターモールドの表面と、熱可塑性の含フッ素重合体を含む膜とを熱圧着させ、該膜に反転構造22を形成する工程。
(x−2)マスターモールドと熱可塑性の含フッ素重合体を含む膜とを分離する工程。
Examples of the nanoimprint method include a method having the following steps.
(X-1) A step of thermocompression bonding the surface of the master mold and a film containing a thermoplastic fluoropolymer to form the
(X-2) The process of isolate | separating the film | membrane containing a master mold and a thermoplastic fluoropolymer.
キャスト法としては、下記工程を有する方法が挙げられる。
(y−1)マスターモールドの表面に、含フッ素重合体の溶液を塗布する工程。
(y−2)含フッ素重合体の溶液を乾燥させて、含フッ素重合体からなる層を形成する工程。
(y−3)マスターモールドと含フッ素重合体からなる層とを分離する工程。
Examples of the casting method include a method having the following steps.
(Y-1) The process of apply | coating the solution of a fluoropolymer to the surface of a master mold.
(Y-2) A step of drying the fluoropolymer solution to form a layer made of the fluoropolymer.
(Y-3) The process of isolate | separating the layer which consists of a master mold and a fluoropolymer.
マスターモールドの材料としては、シリコン、ニッケル、銅、チタン、ステンレス、石英、ガラス、ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。 Examples of the master mold material include silicon, nickel, copper, titanium, stainless steel, quartz, glass, and polydimethylsiloxane.
(硬化性物質)
硬化性物質とは、熱または光により硬化して透明硬化物質を形成しうる物質である。
硬化性物質としては、炭素−ケイ素結合によりケイ素原子に結合した有機基を有する酸化ケイ素系ポリマー(以下、単に、酸化ケイ素系ポリマーともいう。)を形成しうる硬化性物質、または、含フッ素芳香族系ポリマーを形成しうる硬化性物質が挙げられる。
(Curable material)
The curable substance is a substance that can be cured by heat or light to form a transparent curable substance.
Examples of the curable substance include a curable substance capable of forming a silicon oxide polymer having an organic group bonded to a silicon atom by a carbon-silicon bond (hereinafter, also simply referred to as a silicon oxide polymer), or a fluorine-containing aromatic. Examples thereof include curable substances capable of forming a group-based polymer.
(酸化ケイ素系ポリマー)
酸化ケイ素系ポリマーを形成しうる硬化性物質としては、有機変性アルコキシシラン、有機変性クロロシラン、および有機変性含ケイ素ポリマーからなる群から選ばれる1種以上、または有機変性アルコキシシラン、有機変性クロロシランおよび有機変性含ケイ素ポリマーからなる群から選ばれる1種以上の反応物が挙げられる。該反応物は、有機変性アルコキシシラン、有機変性クロロシラン、および有機変性含ケイ素ポリマーからなる群から選ばれる1種以上に、水、有機溶剤、pH調整剤、加水分解触媒または重合反応安定化剤を添加して、反応させたものである。該反応は、必要に応じて、冷却、加熱、加圧、減圧、大気中、窒素雰囲気等の条件下で行う。
(Silicon oxide polymer)
The curable substance capable of forming a silicon oxide polymer is at least one selected from the group consisting of organically modified alkoxysilanes, organically modified chlorosilanes, and organically modified silicon-containing polymers, or organically modified alkoxysilanes, organically modified chlorosilanes, and organics. One or more kinds of reactants selected from the group consisting of modified silicon-containing polymers can be mentioned. The reaction product is prepared by adding water, an organic solvent, a pH adjuster, a hydrolysis catalyst, or a polymerization reaction stabilizer to one or more selected from the group consisting of an organic modified alkoxysilane, an organic modified chlorosilane, and an organic modified silicon-containing polymer. It was added and reacted. The reaction is carried out under conditions such as cooling, heating, pressurization, reduced pressure, air, nitrogen atmosphere and the like as necessary.
有機変性アルコキシシランとしては、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、p−スチリルトリエトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、これらの化合物のエトキシ基を他のアルコキシ基(メトキシ基等)としたもの等が挙げられる。 Examples of the organically modified alkoxysilane include dimethyldiethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, methyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, p-styryltriethoxysilane, methylphenyldiethoxysilane, 2- (3, 4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldiethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, 3-a Nopropyltriethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, ethoxy groups of these compounds as other alkoxy groups (methoxy groups, etc.) Etc.
有機変性クロロシランとしては、有機変性アルコキシシランのアルコキシ基を塩素原子としたものが挙げられる。 Examples of the organically modified chlorosilane include those in which the alkoxy group of the organically modified alkoxysilane is a chlorine atom.
有機変性含ケイ素ポリマーとは、ポリシロキサン類、ポリシラン類、ポリシラザン類、ポリカルボシラン類、ポリアルミノシロキサン類、ポリチタノシロキサン類、ポリボロシロキサン類、ポリアルミノシラザン類、ポリチタノシラザン類、ポリボロシラザン類、これらの含ケイ素ポリマーの共重合物である。
有機変性含ケイ素ポリマーとしては、反応性官能基を有するポリシロキサン類が好ましい。反応性官能基としては、ヒドロシリル基、ビニル基、シラノール基、アルコキシシリル基、メタクリル基、エポキシ基等が挙げられる。
Organic modified silicon-containing polymers are polysiloxanes, polysilanes, polysilazanes, polycarbosilanes, polyaluminosiloxanes, polytitanosiloxanes, polyborosiloxanes, polyaluminosilazanes, polytitanosilazanes, Polyborosilazanes and copolymers of these silicon-containing polymers.
As the organically modified silicon-containing polymer, polysiloxanes having a reactive functional group are preferable. Examples of the reactive functional group include a hydrosilyl group, a vinyl group, a silanol group, an alkoxysilyl group, a methacryl group, and an epoxy group.
酸化ケイ素系ポリマーを形成しうる硬化性物質は、無機微粒子を含んでいてもよい。無機微粒子を含むことにより、透明硬化物質の屈折率を制御したり、透明硬化物質の強度を向上させたりすることができる。
無機微粒子としては、酸化物微粒子(シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、酸化スズ、酸化亜鉛等。)等が挙げられる。
The curable substance that can form the silicon oxide-based polymer may contain inorganic fine particles. By including the inorganic fine particles, the refractive index of the transparent curable material can be controlled, and the strength of the transparent curable material can be improved.
Examples of the inorganic fine particles include oxide fine particles (silica, titania, zirconia, ceria, tin oxide, zinc oxide, etc.).
電子顕微鏡観察による無機微粒子の一次粒子径は、100nm以下が好ましい。無機微粒子の一次粒子径が100nm以下であれば、光の散乱によるマイクロレンズの透過率の低下が抑えられる。
酸化ケイ素系ポリマーを形成しうる硬化性物質は、金属アルコキシド、金属キレート化合物、金属アシレート化合物、無機金属塩、無機金属錯体等を含んでいてもよい。
The primary particle diameter of the inorganic fine particles by electron microscope observation is preferably 100 nm or less. When the primary particle diameter of the inorganic fine particles is 100 nm or less, a decrease in the transmittance of the microlens due to light scattering can be suppressed.
The curable substance that can form the silicon oxide polymer may contain a metal alkoxide, a metal chelate compound, a metal acylate compound, an inorganic metal salt, an inorganic metal complex, and the like.
酸化ケイ素系ポリマーを形成しうる硬化性物質には、必要に応じて、水、有機溶剤、硬化促進剤、重合反応安定化剤、添加剤等を添加してもよい。
有機溶剤は、酸化ケイ素系ポリマーを形成しうる硬化性物質の原料の反応性、溶解性、安定性、硬化性物質を含む溶液の塗布性を考慮して選択する。
If necessary, water, an organic solvent, a curing accelerator, a polymerization reaction stabilizer, an additive, and the like may be added to the curable substance that can form the silicon oxide-based polymer.
The organic solvent is selected in consideration of the reactivity of the raw material of the curable substance capable of forming the silicon oxide-based polymer, solubility, stability, and applicability of the solution containing the curable substance.
有機溶剤としては、下記有機溶剤が挙げられる。
アルコール類:メタノール、エタノール等、
ケトン類:アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等、
エステル類:酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等、
グリコールエーテル類:エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等、
グリコールエーテルエステル類:ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等、
含窒素極性溶剤類:N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等、
芳香族炭化水素類:トルエン、キシレン等。
Examples of the organic solvent include the following organic solvents.
Alcohols: methanol, ethanol, etc.
Ketones: acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.
Esters: ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, etc.
Glycol ethers: ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, etc.
Glycol ether esters: Diethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, etc.
Nitrogen-containing polar solvents: N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, etc.
Aromatic hydrocarbons: toluene, xylene and the like.
硬化促進剤を添加すると、低温で硬化させても酸化ケイ素系ポリマーの強度を向上できる。
添加剤としては、レベリング剤、消泡剤、分散剤、粘度調整剤等が挙げられる。
When a curing accelerator is added, the strength of the silicon oxide polymer can be improved even when cured at a low temperature.
Examples of the additive include a leveling agent, an antifoaming agent, a dispersant, and a viscosity modifier.
酸化ケイ素系ポリマーを形成しうる硬化性物質が液体である場合はそのままモールド20の表面に供給してもよく、該硬化性物質を含む溶液として供給してもよい。
酸化ケイ素系ポリマーを形成しうる硬化性物質を含む溶液の固形分濃度は、酸化ケイ素系ポリマー換算で2質量%以上が好ましい。溶液の固形分濃度が2質量%以上であれば、塗布効率がよい。固形分濃度の上限は、溶液を良好に塗布できる範囲であれば、100質量%であってもよい。
When the curable substance capable of forming the silicon oxide-based polymer is a liquid, it may be supplied to the surface of the
The solid content concentration of a solution containing a curable substance capable of forming a silicon oxide polymer is preferably 2% by mass or more in terms of silicon oxide polymer. If the solid content concentration of the solution is 2% by mass or more, the coating efficiency is good. The upper limit of the solid content concentration may be 100% by mass as long as the solution can be applied satisfactorily.
酸化ケイ素系ポリマーを形成しうる硬化性物質を含む溶液または該硬化性物質からなる液体の表面張力は、10〜30mN/mが好ましく、12〜27mN/mがより好ましく、14〜24mN/mが特に好ましい。該溶液または液体の表面張力が10mN/m以上であれば、該溶液または液体の層30が容易に得られる。該溶液または液体の表面張力が30mN/m以下であれば、モールド20が該溶液または液体をはじくことなく、均一に塗布できる。該溶液または液体の表面張力を低下させるために、フッ素系界面活性剤またはシリコーン系界面活性剤を添加してもよい。表面張力は、輪環法によって求める。
The surface tension of a solution containing a curable substance capable of forming a silicon oxide polymer or a liquid made of the curable substance is preferably 10 to 30 mN / m, more preferably 12 to 27 mN / m, and 14 to 24 mN / m. Particularly preferred. If the surface tension of the solution or liquid is 10 mN / m or more, the solution or
(含フッ素ポリアリーレンエーテル)
含フッ素ポリアリーレンエーテルを形成しうる硬化性物質としては、下記化合物(A)、化合物(B)および化合物(C)を脱HF剤の存在下に縮合反応させて得られるプレポリマーが挙げられる。
(Fluorine-containing polyarylene ether)
Examples of the curable substance capable of forming the fluorinated polyarylene ether include a prepolymer obtained by subjecting the following compound (A), compound (B) and compound (C) to a condensation reaction in the presence of a deHF agent.
化合物(A)は、架橋性官能基およびフェノール性水酸基を有する化合物(A−1)および/または架橋性官能基およびフッ素原子置換芳香環を有する化合物(A−2)である。 The compound (A) is a compound (A-1) having a crosslinkable functional group and a phenolic hydroxyl group and / or a compound (A-2) having a crosslinkable functional group and a fluorine atom-substituted aromatic ring.
架橋性官能基としては、ビニル基、アリル基、メタクリロイル(オキシ)基、アクリロイル(オキシ)基、エチニル基、ビニルオキシ基、トリフルオロビニル基、トリフルオロビニルオキシ基、シアノ基、アルコキシシリル基、ジアリールヒドロキシメチル基、ヒドロキシフルオレニル基等が挙げられ、反応性が高く、高い架橋密度が得られる点から、エチニル基、ビニル基、メタクリロイル(オキシ)基、アクリロイル(オキシ)基、トリフルオロビニルオキシ基が好ましい。 Crosslinkable functional groups include vinyl, allyl, methacryloyl (oxy), acryloyl (oxy), ethynyl, vinyloxy, trifluorovinyl, trifluorovinyloxy, cyano, alkoxysilyl, and diaryl. Hydroxymethyl group, hydroxyfluorenyl group, etc. are mentioned. High reactivity and high crosslink density can be obtained. Ethynyl group, vinyl group, methacryloyl (oxy) group, acryloyl (oxy) group, trifluorovinyloxy Groups are preferred.
化合物(A−1)としては、フェノール性水酸基を1個有する化合物、フェノール性水酸基を2個有する化合物等が挙げられる。
フェノール性水酸基を1個有する化合物としては、下記化合物が挙げられる。
重合性二重結合を有するフェノール類:4−ヒドロキシスチレン等、
エチニルフェノール類:3−エチニルフェノール、4−フェニルエチニルフェノール、4−(4−フルオロフェニル)エチニルフェノール等。
Examples of the compound (A-1) include a compound having one phenolic hydroxyl group and a compound having two phenolic hydroxyl groups.
Examples of the compound having one phenolic hydroxyl group include the following compounds.
Phenols having a polymerizable double bond: 4-hydroxystyrene, etc.
Ethynylphenols: 3-ethynylphenol, 4-phenylethynylphenol, 4- (4-fluorophenyl) ethynylphenol and the like.
フェノール性水酸基を2個有する化合物としては、下記化合物が挙げられる。
ビス(フェニルエチニル)ジヒドロキシビフェニル類:2,2’−ビス(フェニルエチニル)−5,5’−ジヒドロキシビフェニル、2,2’−ビス(フェニルエチニル)−4,4’−ジヒドロキシビフェニル等、
ジヒドロキシジフェニルアセチレン類:4,4’−ジヒドロキシトラン、3,3’−ジヒドロキシトラン等。
Examples of the compound having two phenolic hydroxyl groups include the following compounds.
Bis (phenylethynyl) dihydroxybiphenyls: 2,2′-bis (phenylethynyl) -5,5′-dihydroxybiphenyl, 2,2′-bis (phenylethynyl) -4,4′-dihydroxybiphenyl, etc.
Dihydroxydiphenylacetylenes: 4,4′-dihydroxytolane, 3,3′-dihydroxytolane and the like.
化合物(A−2)としては、パーフルオロフェニル、パーフルオロビフェニル等のパーフルオロ芳香環を有する化合物等が挙げられる。
パーフルオロ芳香環を有する化合物としては、下記化合物が挙げられる。
重合性二重結合を有する含フッ素アリール類:ペンタフルオロスチレン、ペンタフルオロベンジルアクリレート、ペンタフルオロベンジルメタクリレート、ペンタフルオロフェニルアクリレート、ペンタフルオロフェニルメタクリレート、パーフルオロスチレン、ペンタフルオロフェニルトリフルオロビニルエーテル、3−(ペンタフルオロフェニル)ペンタフルオロプロペン−1等、
シアノ基を有する含フッ素アリール類:ペンタフルオロベンゾニトリル等、
含フッ素アリールアセチレン類:ペンタフルオロフェニルアセチレン、ノナフルオロビフェニルアセチレン等、
含フッ素ジアリールアセチレン類:フェニルエチニルペンタフルオロベンゼン、フェニルエチニルノナフルオロビフェニル、デカフルオロトラン等。
Examples of the compound (A-2) include compounds having a perfluoroaromatic ring such as perfluorophenyl and perfluorobiphenyl.
Examples of the compound having a perfluoroaromatic ring include the following compounds.
Fluorine-containing aryls having a polymerizable double bond: pentafluorostyrene, pentafluorobenzyl acrylate, pentafluorobenzyl methacrylate, pentafluorophenyl acrylate, pentafluorophenyl methacrylate, perfluorostyrene, pentafluorophenyl trifluorovinyl ether, 3- ( Pentafluorophenyl) pentafluoropropene-1, etc.
Fluorine-containing aryls having a cyano group: pentafluorobenzonitrile, etc.
Fluorine-containing arylacetylenes: pentafluorophenylacetylene, nonafluorobiphenylacetylene, etc.
Fluorinated diarylacetylenes: phenylethynylpentafluorobenzene, phenylethynylnonafluorobiphenyl, decafluorotolane and the like.
化合物(B)は、含フッ素芳香族化合物である。化合物(B)としては、化合物(4)が挙げられる。 The compound (B) is a fluorine-containing aromatic compound. A compound (4) is mentioned as a compound (B).
ただし、iは、0〜2の整数であり、jは、0〜3の整数であり、kは、0〜3の整数であり、Rf1およびRf2は、それぞれ炭素数1〜8の含フッ素アルキル基である。 However, i is an integer of 0 to 2, j is an integer of 0 to 3, k is an integer of 0 to 3, and R f1 and R f2 each contain 1 to 8 carbon atoms. It is a fluorine alkyl group.
化合物(C)は、フェノール性水酸基を3個以上有する多官能フェノール類である。
フェノール性水酸基を3個以上有する多官能フェノール類としては、トリヒドロキシベンゼン、トリヒドロキシビフェニル、トリヒドロキシナフタレン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)ベンゼン、テトラヒドロキシベンゼン、テトラヒドロキシビフェニル、テトラヒドロキシビナフチル、テトラヒドロキシスピロインダン類が挙げられる。
Compound (C) is a polyfunctional phenol having 3 or more phenolic hydroxyl groups.
Examples of polyfunctional phenols having 3 or more phenolic hydroxyl groups include trihydroxybenzene, trihydroxybiphenyl, trihydroxynaphthalene, 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane, and tris (4-hydroxyphenyl) benzene. , Tetrahydroxybenzene, tetrahydroxybiphenyl, tetrahydroxybinaphthyl, and tetrahydroxyspiroindanes.
含フッ素ポリアリーレンエーテルを形成しうる硬化性物質を含む溶液は、前記プレポリマーを有機溶剤に溶解したものである。
有機溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、トルエン、キシレン、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジグライム、乳酸エチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル等が挙げられる。
The solution containing a curable substance capable of forming a fluorinated polyarylene ether is obtained by dissolving the prepolymer in an organic solvent.
Examples of the organic solvent include propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclopentanone, cyclohexanone, toluene, xylene, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, γ-butyrolactone, dimethylsulftetrahydrofuran, dioxane, Examples include diglyme, ethyl lactate, ethyl benzoate, and butyl benzoate.
(含フッ素ポリイミド類)
含フッ素ポリイミド類を形成しうる硬化性物質としては、含フッ素ポリアミド酸が挙げられる。含フッ素ポリアミド酸は、硬化の過程でイミドを生じて含フッ素ポリイミドとなる。
(Fluorine-containing polyimides)
Examples of curable substances that can form fluorine-containing polyimides include fluorine-containing polyamic acid. The fluorine-containing polyamic acid is converted into a fluorine-containing polyimide by producing an imide during the curing process.
含フッ素ポリアミド酸を含む溶液は、酸モノマー(テトラカルボン酸、その酸無水物、酸塩化物、エステル化物。)と、ジアミンモノマーとを有機溶剤中で混合して反応させることにより調製される。ただし、酸無水物モノマーおよびジアミンモノマーの少なくとも一方が、含フッ素化合物である。 The solution containing the fluorine-containing polyamic acid is prepared by mixing and reacting an acid monomer (tetracarboxylic acid, its acid anhydride, acid chloride, esterified product) and a diamine monomer in an organic solvent. However, at least one of the acid anhydride monomer and the diamine monomer is a fluorine-containing compound.
含フッ素酸モノマーとしては、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1−フルオロピロメリット酸、1,4−ジフルオロピロメリット酸、1−トリフルオロメチルピロメリット酸、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,4−ビス(3、4−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン、2,2’−ジフルオロ−3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、これらの酸無水物、酸塩化物、エステル化物等が挙げられる。 As the fluorine-containing monomer, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, 1-fluoropyromellitic acid, 1,4-difluoropyromellitic acid, 1-trifluoromethylpyromellitic acid, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene, 2,2′-difluoro-3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid, 2,2′-bis (trifluoromethyl) -3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid, their acid anhydrides, acid chlorides, esterified compounds, etc. Is mentioned.
含フッ素ジアミンモノマーとしては、2,2−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、3−フルオロ−1、2−フェニレンジアミン、4−フルオロ−1,2−フェニレンジアミン、3,4−ジフルオロ−1,2−フェニレンジアミン、3−フルオロ−1,3−フェニレンジアミン、4−フルオロ−1,3−フェニレンジアミン、3,4−ジフルオロ−1,3−フェニレンジアミン、3−フルオロ−1,4−フェニレンジアミン、4−フルオロ−1,4−フェニレンジアミン、3,4−ジフルオロ−1,4−フェニレンジアミン、3−トリフルオロメチル−1,2−フェニレンジアミン、4−トリフルオロメチル−1,2−フェニレンジアミン、3−トリフルオロメチル−1,3−フェニレンジアミン、4−トリフルオロメチル−1,3−フェニレンジアミン、3−トリフルオロメチル−1,4−フェニレンジアミン、4−トリフルオロメチル−1,4−フェニレンジアミン、2,2’−(ビストリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジフルオロ−4,4’−ジアミノビフェニル等が挙げられる。 Examples of the fluorine-containing diamine monomer include 2,2-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl, 3-fluoro-1,2-phenylenediamine, 4-fluoro-1,2-phenylenediamine, 3, 4-difluoro-1,2-phenylenediamine, 3-fluoro-1,3-phenylenediamine, 4-fluoro-1,3-phenylenediamine, 3,4-difluoro-1,3-phenylenediamine, 3-fluoro- 1,4-phenylenediamine, 4-fluoro-1,4-phenylenediamine, 3,4-difluoro-1,4-phenylenediamine, 3-trifluoromethyl-1,2-phenylenediamine, 4-trifluoromethyl- 1,2-phenylenediamine, 3-trifluoromethyl-1,3-phenylenediamine, 4-trifluoro Methyl-1,3-phenylenediamine, 3-trifluoromethyl-1,4-phenylenediamine, 4-trifluoromethyl-1,4-phenylenediamine, 2,2 ′-(bistrifluoromethyl) -4,4 ′ -Diaminobiphenyl, 2,2'-difluoro-4,4'-diaminobiphenyl and the like.
酸無水物モノマーおよびジアミンモノマーとしては、フッ素を含まないモノマーを用いてもよい。
酸無水物モノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ジアミンモノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
酸無水物モノマーのモル数(2種以上の場合は、合計のモル数)と、ジアミンモノマーのモル数(2種以上の場合は、合計のモル数)とは、ほぼ等しいことが好ましい。
As the acid anhydride monomer and diamine monomer, a monomer containing no fluorine may be used.
An acid anhydride monomer may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
A diamine monomer may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
It is preferable that the number of moles of the acid anhydride monomer (the total number of moles in the case of two or more) and the number of moles of the diamine monomer (the total number of moles in the case of two or more) are substantially equal.
含フッ素ポリアミド酸溶液の有機溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等の極性有機溶剤が挙げられる。
含フッ素ポリアミド酸溶液の固形分濃度は、5〜40質量%が好ましく、10〜25質量%がより好ましい。
Examples of the organic solvent for the fluorine-containing polyamic acid solution include polar organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, and N, N-dimethylformamide.
The solid content concentration of the fluorine-containing polyamic acid solution is preferably 5 to 40% by mass, and more preferably 10 to 25% by mass.
(b−1)工程:
図2(b−1)に示すように、含フッ素重合体の軟化温度未満で、前記溶液または液体の層30が溶媒を含む場合は溶媒を除去し、前記硬化性物質が硬化前駆体32となるまで硬化反応を進める(プリベーク)。
プリベークの温度は、モールド20に含まれる含フッ素重合体の軟化温度よりも10℃以上低い温度が好ましい。軟化温度とは、含フッ素重合体が非結晶性である場合はガラス転移温度を意味し、含フッ素重合体が結晶性である場合は融解温度を意味する。
(B-1) Step:
As shown in FIG. 2 (b-1), when the solution or
The prebaking temperature is preferably lower by 10 ° C. or more than the softening temperature of the fluoropolymer contained in the
硬化前駆体32は、硬化性物質を含む溶液に含まれる有機溶剤の一部もしくは全部が揮発した状態;硬化性物質が半硬化した状態;または、硬化性物質を含む溶液に含まれる有機溶剤の一部もしくは全部が揮発し、かつ硬化性物質が半硬化した状態である。該半硬化した状態とは、塗料のJIS規格における指触乾燥(塗った面の中央に触れてみて、塗料で指先が汚れない状態)であることが好ましい。
The curing
プリベーク時に、紫外線照射、マイクロ波照射、オゾン処理、プラズマ処理等を行い、耐熱性物質原料の硬化を促進してもよい。
耐熱性物質原料によっては、プリベーク時に湿度制御、雰囲気の選択(大気、窒素雰囲気等。)が必要な場合がある。
During pre-baking, ultraviolet ray irradiation, microwave irradiation, ozone treatment, plasma treatment, or the like may be performed to accelerate curing of the refractory material.
Depending on the heat-resistant material, it may be necessary to control humidity and select an atmosphere (air, nitrogen atmosphere, etc.) during pre-baking.
工程(a−1)と工程(b−1)を2回以上繰り返し、硬化前駆体32の層を2層以上形成してもよい。2層以上の硬化前駆体32の層は、すべて同じ成分の層であってもよく、それぞれ異なる成分の層であってもよい。硬化前駆体32の層は多孔質層であってもよい。また、該多孔質層に硬化性物質を含む溶液または硬化性物質からなる液体を含浸させてもよい。
The step (a-1) and the step (b-1) may be repeated twice or more to form two or more layers of the curing
工程(c−1):
図2(c−1)に示すように、モールド20上の硬化前駆体32の層の表面に基材12を貼り合わせる。
工程(c−1)は省略してもよい。たとえば、硬化前駆体32の厚さが100μm以上であれば、基材12は不要である。
Step (c-1):
As shown in FIG. 2 (c-1), the
Step (c-1) may be omitted. For example, if the thickness of the curing
貼り合わせ方法としては、硬化前駆体32と基材12と加熱圧着する方法;前記硬化性物質を基材12および/または硬化前駆体32の表面に塗布し、加熱または室温で圧着する方法;接着剤を用いる方法等が挙げられる。
貼り合わせ時の温度は、モールド20に含まれる含フッ素重合体の軟化温度よりも10℃以上低い温度が好ましい。
貼り合わせ時の圧力は、10MPa以下が好ましい。
As a bonding method, a method of heat-pressing the curing
The temperature at the time of bonding is preferably 10 ° C. or more lower than the softening temperature of the fluoropolymer contained in the
The pressure at the time of bonding is preferably 10 MPa or less.
工程(d−1):
図2(d−1)に示すように、硬化前駆体32の層を有するモールド20から該硬化前駆体32の層を分離して該硬化前駆体32の成形体を得る。
Step (d-1):
As shown in FIG. 2 (d-1), the cured
工程(e−1):
図2(e−1)に示すように、硬化前駆体32を完全に硬化させて、表面にマイクロレンズ14が形成された透明硬化物質16からなる成形体を得る(焼成)。
(e−1)工程における硬化前駆体32の硬化は、前記(b−1)工程で使用した温度よりも高い温度で行うことが好ましい。
焼成温度は、50〜500℃が好ましく、生産性、硬化性の点から、100〜400℃が特に好ましい。
Step (e-1):
As shown in FIG. 2 (e-1), the curing
The curing of the curing
The firing temperature is preferably 50 to 500 ° C., and particularly preferably 100 to 400 ° C. from the viewpoint of productivity and curability.
焼成時に、紫外線照射、マイクロ波照射、オゾン処理、プラズマ処理等を行い、硬化前駆体32の硬化を促進してもよい。
焼成時に、雰囲気を大気または窒素雰囲気から別の雰囲気に変更してもよい。別の雰囲気としては、酸素、水素、アンモニア、水蒸気等の雰囲気が挙げられる。
At the time of firing, ultraviolet curing, microwave irradiation, ozone treatment, plasma treatment or the like may be performed to accelerate the curing of the curing
During firing, the atmosphere may be changed from the air or nitrogen atmosphere to another atmosphere. As another atmosphere, an atmosphere of oxygen, hydrogen, ammonia, water vapor, or the like can be given.
(II)の方法:
(II)の方法は、下記工程を有する。
(a−2)表面に前記マイクロレンズに対応する反転構造が形成され、かつその表面が含フッ素重合体を含む、モールドの該表面に、前記硬化性物質を含む溶液または前記硬化性物質からなる液体を供給して、前記モールドの表面に前記溶液または液体の層を形成する工程。
(b−2)前記含フッ素重合体の軟化温度未満で、前記層が溶媒を含む場合は溶媒を除去し、前記硬化性物質を透明硬化物とする工程。
(c−2)必要に応じて、モールド上の前記透明硬化物質の層の表面に基材を貼り合わせる工程。
(d−2)前記透明硬化物質の層を有するモールドから該透明硬化物質の層を分離して該透明硬化物質の成形体を得る工程。
Method (II):
The method (II) has the following steps.
(A-2) A reversal structure corresponding to the microlens is formed on the surface, and the surface contains a fluoropolymer, and the surface of the mold is made of the solution containing the curable substance or the curable substance. Supplying liquid to form the solution or liquid layer on the surface of the mold;
(B-2) A step of removing the solvent when the layer contains a solvent at a temperature lower than the softening temperature of the fluoropolymer to make the curable substance a transparent cured product.
(C-2) The process of bonding a base material to the surface of the layer of the said transparent hardening substance on a mold as needed.
(D-2) A step of separating the transparent cured material layer from the mold having the transparent cured material layer to obtain a molded body of the transparent cured material.
(a−2)工程:
図3(a−2)に示すように、表面にマイクロレンズ14に対応する反転構造22が形成され、その表面が含フッ素重合体を含む、モールド20の表面に、硬化性物質を含む溶液または硬化性物質からなる液体を供給して、前記モールド20の表面に前記溶液または液体の層30を形成する。
(a−2)工程は、前記(a−1)工程と同様に行う。
(A-2) Process:
As shown in FIG. 3 (a-2), a
The step (a-2) is performed in the same manner as the step (a-1).
モールド20としては、(a−1)工程におけるモールドと同じものを用いればよい。
硬化性物質を含む溶液または硬化性物質からなる液体としては、前記含フッ素重合体の軟化温度未満で完全に硬化できる硬化性物質を含むものを用いる。該硬化性物質としては、上記酸化ケイ素系ポリマーを形成しうる硬化性物質のうち、有機成分の硬化性物質含有量が多い場合が挙げられる。好ましくは、透明硬化物質を構成する全元素に対して炭素原子の割合が20質量%以上である透明硬化物質を形成しうる硬化性物質が挙げられる。
硬化性物質を含む溶液が有機溶剤を含む場合、有機溶剤としては、沸点が前記含フッ素重合体の軟化温度未満のものを用いることが好ましい。
As the
As a liquid containing a curable substance or a liquid made of a curable substance, a liquid containing a curable substance that can be completely cured below the softening temperature of the fluoropolymer is used. Examples of the curable substance include a case where the organic component has a high curable substance content among the curable substances capable of forming the silicon oxide polymer. Preferably, a curable material capable of forming a transparent curable material having a carbon atom ratio of 20% by mass or more with respect to all elements constituting the transparent curable material.
When the solution containing a curable substance contains an organic solvent, it is preferable to use an organic solvent having a boiling point lower than the softening temperature of the fluoropolymer.
(b−2)工程:
図3(b−2)に示すように、含フッ素重合体の軟化温度未満で、前記溶液または液体の層30が溶媒を含む場合は溶媒を除去し、硬化性物質を透明硬化物とし、表面にマイクロレンズ14が形成された透明硬化物質16からなる成形体を得る(焼成)。
焼成温度は、モールド20に含まれる含フッ素重合体の軟化温度よりも10℃以上低い温度が好ましい。
(B-2) Step:
As shown in FIG. 3 (b-2), when the solution or the
The firing temperature is preferably a temperature that is at least 10 ° C. lower than the softening temperature of the fluoropolymer contained in the
焼成時に、紫外線照射、マイクロ波照射、オゾン処理、プラズマ処理等を行い、耐熱性物質原料の硬化を促進してもよい。
耐熱性物質原料によっては、焼成時に湿度制御、雰囲気の選択(大気、窒素雰囲気等。)が必要な場合がある。
At the time of baking, ultraviolet ray irradiation, microwave irradiation, ozone treatment, plasma treatment, or the like may be performed to accelerate curing of the heat-resistant material.
Depending on the heat-resistant material, it may be necessary to control humidity and select an atmosphere (air, nitrogen atmosphere, etc.) during firing.
工程(a−2)と工程(b−2)を2回以上繰り返し、透明硬化物質16の層を2層以上形成してもよい。2層以上の透明硬化物質16の層は、すべて同じ成分の層であってもよく、それぞれ異なる成分の層であってもよい。透明硬化物質16の層は多孔質層であってもよい。
The step (a-2) and the step (b-2) may be repeated twice or more to form two or more layers of the transparent
工程(c−2):
図3(c−2)に示すように、モールド20上の透明硬化物質16の層の表面に基材12を貼り合わせる。
Step (c-2):
As shown in FIG. 3 (c-2), the
工程(c−2)は省略してもよい。たとえば、透明硬化物質16の厚さが100μm以上であれば、基材12は不要である。
貼り合わせ方法としては、接着剤を用いる方法等が挙げられる。
Step (c-2) may be omitted. For example, if the thickness of the transparent
Examples of the bonding method include a method using an adhesive.
工程(d−2):
図3(d−2)に示すように、透明硬化物質16の層を有するモールド20から該透明硬化物質16の層を分離して該透明硬化物質16からなる成形体を得る。
Step (d-2):
As shown in FIG. 3 (d-2), the layer of the transparent
以上説明した本発明の光学素子の製造方法にあっては、耐久性、寸法精度、耐薬品性および離型性に優れる含フッ素重合体を表面に含むモールドを用いているため、表面にマイクロレンズが再現性よく形成された、耐熱温度が200℃以上の透明硬化物質からなる成形体を有する光学素子を生産性よく製造できる。 In the manufacturing method of the optical element of the present invention described above, since a mold containing a fluorine-containing polymer having excellent durability, dimensional accuracy, chemical resistance and releasability is used on the surface, a microlens is formed on the surface. Can be produced with good productivity, which has a molded body made of a transparent cured material having a heat resistant temperature of 200 ° C. or higher.
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
例1〜5、9は製造例であり、例6〜8、11、12は実施例であり、例10は比較例である。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Examples 1 to 5 and 9 are production examples, Examples 6 to 8, 11 and 12 are examples, and Example 10 is a comparative example.
(固有粘度)
重合体について、粘度計(東機産業社製、TV−20型)を用いて、パーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)中、30℃における固有粘度を測定した。
(Intrinsic viscosity)
About the polymer, the intrinsic viscosity in 30 degreeC was measured in perfluoro (2-butyltetrahydrofuran) using the viscometer (the Toki Sangyo company make, TV-20 type | mold).
(ガラス転移温度)
重合体について、熱重量測定装置(マックサイエンス社製、TG−DTA2000)を用いて、示差走査熱分析(DSC)により40℃から400℃まで窒素雰囲気下、昇温速度10℃/分の条件でスキャンを行い、ガラス転移温度を測定した。
(Glass-transition temperature)
For the polymer, using a thermogravimetric measuring device (TG-DTA2000, manufactured by Mac Science Co., Ltd.) by differential scanning calorimetry (DSC) from 40 ° C. to 400 ° C. under a nitrogen atmosphere under a temperature rising rate of 10 ° C./min. A scan was performed to measure the glass transition temperature.
(光線透過率)
重合体を膜厚100μmのフィルムに加工し、紫外〜近赤外分光光度計(島津製作所社製、UV−3100)を用いて、波長360〜500nmにおける光線透過率を測定した。
(Light transmittance)
The polymer was processed into a film having a thickness of 100 μm, and the light transmittance at a wavelength of 360 to 500 nm was measured using an ultraviolet to near infrared spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, UV-3100).
(接触角)
水に対する接触角は、接触角計(協和界面科学社製、CA−X150型)を用いて、測定対象物の表面に約20μLの水滴を着滴させて測定した。
(Contact angle)
The contact angle with respect to water was measured using a contact angle meter (CA-X150 type, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) with about 20 μL of water droplets deposited on the surface of the measurement object.
(反転構造およびマイクロレンズの寸法)
モールドの反転構造(凹部)および光学素子のマイクロレンズ(凸部)の寸法(高さ(深さ)、幅、間隔)については、レーザー顕微鏡(キーエンス社製、VK−9500)を用い、反転構造またはマイクロレンズの寸法を測定した。
(Inversion structure and microlens dimensions)
About the dimensions (height (depth), width, interval) of the reversal structure (concave part) of the mold and the microlens (convex part) of the optical element, a reversal structure was used using a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation, VK-9500). Or the dimension of the microlens was measured.
(耐薬品性)
2つのモールドを用意し、一方のモールドを希塩酸(pH1)に1時間浸漬し、他方のモールドを5%水酸化ナトリウム水溶液(pH14)に1時間浸漬した。それぞれのモールドについて、下記基準にて評価した。
○:腐食または溶解が見られない。
×:腐食または溶解が見られる。
(chemical resistance)
Two molds were prepared, one mold was immersed in dilute hydrochloric acid (pH 1) for 1 hour, and the other mold was immersed in a 5% aqueous sodium hydroxide solution (pH 14) for 1 hour. Each mold was evaluated according to the following criteria.
○: Corrosion or dissolution is not observed.
X: Corrosion or dissolution is observed.
(離型性)
光学素子を製造する際のモールドの離型性について、下記基準にて評価した。
○:離型性が良好であり、マイクロレンズが形成されていることが確認できる。
×:離型できずに接着してしまう。
(Releasability)
The mold releasability when manufacturing the optical element was evaluated according to the following criteria.
○: It is confirmed that the releasability is good and the microlens is formed.
X: Adhering without releasing.
(耐熱温度)
光学素子について、熱重量測定装置(マックサイエンス社製、TG−DTA2000)を用いて、熱質量分析により40℃から400℃まで酸素と窒素の混合ガス(酸素21質量%)雰囲気下、昇温速度10℃/分の条件でスキャンを行った。得られたTGA曲線において少なくとも200℃まで質量減少が認められない場合、透明硬化物質の成形体の耐熱温度を200℃とし、該TGA曲線において少なくとも300℃まで質量減少が認められない場合、透明硬化物質の成形体の耐熱温度を300℃とした。
(透明性)
石英基板(20mm角、厚さ1mm)上に透明硬化物質の層(厚さ約1μm)を作製し、紫外〜近赤外分光光度計(島津製作所社製、UV−3100)を用いて、波長380〜2000nmにおける光線透過率を測定した。
(Heatproof temperature)
About an optical element, the temperature rising rate in the mixed gas (oxygen 21 mass%) atmosphere of oxygen and nitrogen from 40 degreeC to 400 degreeC by thermogravimetric analysis using a thermogravimetric measuring apparatus (the Mac Science company make, TG-DTA2000). Scanning was performed at 10 ° C./min. When the obtained TGA curve does not show a mass reduction to at least 200 ° C., the heat-resistant temperature of the transparent cured material is 200 ° C., and when the mass loss is not found to at least 300 ° C. in the TGA curve, the transparent cure The heat resistance temperature of the compact of the substance was set to 300 ° C.
(transparency)
A layer of transparent cured material (thickness: about 1 μm) is prepared on a quartz substrate (20 mm square, 1 mm thick), and the wavelength is measured using an ultraviolet to near infrared spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, UV-3100). The light transmittance at 380 to 2000 nm was measured.
〔例1〕
重合体(P)の製造:
オートクレーブ(耐圧ガラス製)に、CF2=CFOCF2CF2CF=CF2の100g、メタノールの0.5g、および[(CH3)2CHOCOO]2の0.7gを入れ、懸濁重合法によって重合体(P)を得た。
重合体(P)は下式(p)で表される繰り返し単位からなる重合体である。重合体(P)の固有粘度は、0.34dl/gであり、ガラス転移温度は、108℃であった。
[Example 1]
Production of polymer (P):
In an autoclave (made of pressure-resistant glass), 100 g of CF 2 = CFOCF 2 CF 2 CF = CF 2 , 0.5 g of methanol, and 0.7 g of [(CH 3 ) 2 CHOCO] 2 are added, and suspension polymerization is performed. A polymer (P) was obtained.
The polymer (P) is a polymer composed of repeating units represented by the following formula (p). The intrinsic viscosity of the polymer (P) was 0.34 dl / g, and the glass transition temperature was 108 ° C.
〔例2〕
重合体(P1)の製造:
重合体(P)を、オートクレーブ(ニッケル製、内容積1L)に入れ、オートクレーブ内を窒素ガスで3回置換してから4.0kPa(絶対圧)まで減圧した。オートクレーブ内に、窒素ガスで14体積%に希釈したフッ素ガスを101.3kPaまで導入してから、オートクレーブの内温を6時間、230℃に保持した。オートクレーブの内容物を回収して、主鎖に含フッ素脂肪族環を有し、かつ反応性基を有さない重合体(P1)を得た。
重合体(P1)の赤外吸収スペクトルを測定した結果、カルボキシ基に起因するピークは確認されなかった。重合体(P1)の光線透過率は、95%以上であり、フッ素原子の量は、重合体(P1)(100質量%)中68質量%であり、重合体(P1)からなる膜の水に対する接触角は、115度であった。
[Example 2]
Production of polymer (P1):
The polymer (P) was put into an autoclave (made of nickel, internal volume 1 L), and the inside of the autoclave was replaced with nitrogen gas three times, and then the pressure was reduced to 4.0 kPa (absolute pressure). After introducing fluorine gas diluted to 14 volume% with nitrogen gas into the autoclave up to 101.3 kPa, the internal temperature of the autoclave was maintained at 230 ° C. for 6 hours. The contents of the autoclave were recovered to obtain a polymer (P1) having a fluorinated aliphatic ring in the main chain and having no reactive group.
As a result of measuring the infrared absorption spectrum of the polymer (P1), no peak attributable to the carboxy group was confirmed. The light transmittance of the polymer (P1) is 95% or more, the amount of fluorine atoms is 68% by mass in the polymer (P1) (100% by mass), and the water of the film made of the polymer (P1) The contact angle with respect to was 115 degrees.
組成物(C1)の調製:
9質量%の重合体(P1)を含むパーフルオロトリブチルアミン溶液を調製し、該溶液をメンブレンフィルター(ポリテトラフルオロエチレン製、孔径0.2μm)で濾過して組成物(C1)を得た。
Preparation of composition (C1):
A perfluorotributylamine solution containing 9% by mass of the polymer (P1) was prepared, and the solution was filtered through a membrane filter (polytetrafluoroethylene, pore size 0.2 μm) to obtain a composition (C1).
〔例3〕
重合体(P2)の製造:
重合体(P)を、大気圧雰囲気下の熱風循環式オーブン中で300℃にて1時間熱処理した。ついで、超純水中で110℃にて1週間浸漬した。真空乾燥機中で100℃にて24時間乾燥して、主鎖に含フッ素脂肪族環を有し、かつ反応性基(カルボキシ基)を有する重合体(P2)を得た。
[Example 3]
Production of polymer (P2):
The polymer (P) was heat-treated at 300 ° C. for 1 hour in a hot-air circulating oven under an atmospheric pressure atmosphere. Then, it was immersed in ultra pure water at 110 ° C. for 1 week. The polymer was dried in a vacuum dryer at 100 ° C. for 24 hours to obtain a polymer (P2) having a fluorinated aliphatic ring in the main chain and a reactive group (carboxy group).
重合体(P2)の赤外吸収スペクトルを測定した結果、カルボキシ基に起因するピークが確認された。重合体(P2)の光線透過率は、93%以上であり、フッ素原子の量は、重合体(P2)(100質量%)中68質量%であり、重合体(P2)からなる膜の水に対する接触角は、115度であった。 As a result of measuring the infrared absorption spectrum of the polymer (P2), a peak attributable to the carboxy group was confirmed. The light transmittance of the polymer (P2) is 93% or more, the amount of fluorine atoms is 68% by mass in the polymer (P2) (100% by mass), and the water of the film made of the polymer (P2) The contact angle with respect to was 115 degrees.
組成物(C2)の調製:
1質量%の重合体(P2)を含むパーフルオロトリブチルアミン溶液を調製し、該溶液をメンブレンフィルター(ポリテトラフルオロエチレン製、孔径0.2μm)で濾過して組成物(C2)を得た。
Preparation of composition (C2):
A perfluorotributylamine solution containing 1% by mass of the polymer (P2) was prepared, and the solution was filtered through a membrane filter (polytetrafluoroethylene, pore size 0.2 μm) to obtain a composition (C2).
〔例4〕
モールド1の製造:
図4に示すニッケル製のマスターモールド(縦10mm×横10mm×厚さ5mm)を用意した。該マスターモールドは、マイクロレンズ(球面凸レンズ)と同じ形状の凸部(直径220μm、高さ30μm、間隔40μm)を5つ有する。また、該マスターモールドにおける凸部が形成された領域は、縦0.72mm、横0.72mmである。
[Example 4]
Production of mold 1:
A nickel master mold (
マスターモールドの表面に、組成物(C1)を塗布し、13kPaまで減圧した状態で5分間保持した。その後、180℃にて1時間、加熱乾燥して、組成物(C1)中のパーフルオロトリブチルアミンを揮発させて、重合体(P1)からなる層(厚さ約1μm)をマスターモールドの表面に形成させた。 The composition (C1) was applied to the surface of the master mold and held for 5 minutes in a state where the pressure was reduced to 13 kPa. Then, it is heated and dried at 180 ° C. for 1 hour to volatilize perfluorotributylamine in the composition (C1), and a layer (thickness of about 1 μm) made of the polymer (P1) is formed on the surface of the master mold. Formed.
ついで、重合体(P1)からなる層の表面に、組成物(C2)をスピンコーターにて塗布し、180℃にて1時間、加熱乾燥して、組成物(C2)中のパーフルオロトリブチルアミンを揮発させて、重合体(P2)からなる層(厚さ約0.05μm)を重合体(P1)からなる層の表面に形成させた。 Next, the composition (C2) is applied to the surface of the layer made of the polymer (P1) with a spin coater, and is heated and dried at 180 ° C. for 1 hour to obtain perfluorotributylamine in the composition (C2). Was volatilized to form a layer (thickness of about 0.05 μm) made of the polymer (P2) on the surface of the layer made of the polymer (P1).
ついで、0.5質量%のアミノ基を有するシランカップリング剤(信越化学工業社製、KBE−903)および5質量%の水を含むエタノール溶液を、スピンコーターにて重合体(P2)からなる層の表面に塗布し、水洗してから、70℃にて1時間加熱、乾燥して表面処理を行った。 Subsequently, an ethanol solution containing 0.5% by mass of an amino group-containing silane coupling agent (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBE-903) and 5% by mass of water is composed of the polymer (P2) with a spin coater. After applying to the surface of the layer and washing with water, the surface treatment was performed by heating and drying at 70 ° C. for 1 hour.
シランカップリング剤にて表面処理した面に、接着剤(東亞合成社製、アロンアルファ(登録商標))の0.5gをすばやく塗布した後、ガラス板(縦20mm×横20mm×厚さ1.3mm)を重ね、ガラス板と重合体(P2)からなる層とを接着した。
After 0.5 g of an adhesive (Aron Alpha (registered trademark) manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is quickly applied to the surface treated with a silane coupling agent, a glass plate (
ガラス板とマスターモールドとを分離し、ガラス板上の含フッ素重合体からなるモールド本体表面に、マイクロレンズ(凸部)に対応する反転構造(凹部)が形成されたモールド1を得た。
モールド1の反転構造の寸法を測定し、耐薬品性を評価した。結果を表1に示す。
The glass plate and the master mold were separated to obtain a
The dimensions of the inverted structure of the
〔例5〕
モールド2の製造:
例4と同じマスターモールドの周縁部に、作業用フリーシール(アズワン社製)を用いて土手を設けた。土手の内部に組成物(C1)を供給し、13kPaまで減圧した状態で5分間保持した。その後、180℃にて4時間、加熱乾燥して、組成物(C1)中のパーフルオロトリブチルアミンを揮発させて、重合体(P1)からなる層(厚さ約250μm)をマスターモールドの表面に形成させた。
[Example 5]
Production of mold 2:
A bank was provided on the periphery of the same master mold as in Example 4 using a work free seal (manufactured by ASONE). The composition (C1) was supplied to the inside of the bank and held for 5 minutes in a state where the pressure was reduced to 13 kPa. Then, it is heated and dried at 180 ° C. for 4 hours to volatilize perfluorotributylamine in the composition (C1), and a layer (thickness of about 250 μm) made of the polymer (P1) is formed on the surface of the master mold. Formed.
重合体(P1)からなる層とマスターモールドとを分離し、含フッ素重合体からなるモールド表面に、マイクロレンズ(凸部)に対応する反転構造(凹部)が形成されたモールド2を得た。
モールド2の反転構造の寸法を測定し、耐薬品性を評価した。結果を表1に示す。
The layer made of the polymer (P1) and the master mold were separated to obtain a
The dimensions of the reversal structure of the
〔例6〕
光学素子1の製造:
モールド1の表面に、液状ガラス(アポロリンク社製、TGA−CP210、有機変性含ケイ素ポリマー、テトラエトキシシラン、ジブチル錫ジアセテート、イソプロピルアルコール、メタノールを含む組成物)の2.0gを塗布した。13kPaまで減圧した状態で、モールド1を40℃にて1時間保持し、液状ガラスの硬化反応を進めて、硬化前駆体とした。
[Example 6]
Production of optical element 1:
On the surface of the
ついで、減圧を解除し、硬化前駆体の表面に接着剤(東都化学工業社製、ベストン)を塗布し、その上にガラス板(縦30mm×横30mm×厚さ1.3mm)を接着し、9時間室温で放置した。
ついで、硬化前駆体とモールド1とを分離し、硬化質前駆体を140℃にて30分間加熱し、完全に硬化させて、透明硬化物質からなる成形体の表面にマイクロレンズ(凸部)が形成された光学素子1を得た。該成形体の耐熱温度は200℃であった。
光学素子1の離型性を評価し、マイクロレンズの寸法を測定した。結果を表2に示す。
光学素子1を形成する透明硬化物質について、透明性を測定したところ、85%以上であった。
Next, the decompression is released, an adhesive (manufactured by Toto Kagaku Kogyo Co., Ltd., Beston) is applied to the surface of the curing precursor, and a glass plate (
Next, the cured precursor and the
The releasability of the
When the transparency of the transparent curable material forming the
〔例7〕
光学素子2の製造:
モールド2の表面に、液状ガラス(アポロリンク社製:TGA−CP210)の2.0g)を塗布した。13kPaまで減圧した状態で、モールド2を40℃にて1時間保持し、液状ガラスの硬化反応を進めて、硬化前駆体とした。
[Example 7]
Production of optical element 2:
A liquid glass (2.0 g of Apollolink: TGA-CP210) was applied to the surface of the
ついで、減圧を解除し、硬化前駆体の表面に接着剤(東都化学工業社製、ベストン)を塗布し、その上にガラス板(縦30mm×横30mm×厚さ1.3mm)を接着し、9時間室温で放置した。
ついで、硬化前駆体とモールド2とを分離し、硬化前駆体を140℃にて30分間加熱して、完全に硬化させて、透明硬化物質からなる成形体の表面にマイクロレンズ(凸部)が形成された光学素子2を得た。該成形体の耐熱温度は200℃であった。
光学素子2の離型性を評価し、マイクロレンズの寸法を測定した。結果を表2に示す。
光学素子2を形成する透明硬化物質について、透明性を測定したところ、85%以上であった。
Next, the decompression is released, an adhesive (manufactured by Toto Kagaku Kogyo Co., Ltd., Beston) is applied to the surface of the curing precursor, and a glass plate (
Next, the curing precursor and the
The releasability of the
When the transparency of the transparent curable material forming the
〔例8〕
光学素子3の製造:
ジムロートコンデンサーおよびスターラーチップを備えた50mL二つ口フラスコに、ペンタフルオロフェニルアセチレンの1.15g(0.006モル)、1,3,5−トリヒドロキシベンゼンの0.65g(0.005モル)、パーフルオロビフェニルの2.00g(0.006モル)、溶剤としてN,N−ジメチルアセトアミドの34.22gを入れた。
フラスコ内を攪拌しながら、オイルバス上で60℃に加温し、脱HF剤として炭酸ナトリウムの3.23g(0.03モル)をフラスコ内に素早く入れ、フラスコ内を攪拌しながら60℃で22時間加熱した。
[Example 8]
Production of optical element 3:
In a 50 mL two-necked flask equipped with a Dimroth condenser and a stirrer chip, 1.15 g (0.006 mol) of pentafluorophenylacetylene, 0.65 g (0.005 mol) of 1,3,5-trihydroxybenzene, 2.00 g (0.006 mol) of perfluorobiphenyl and 34.22 g of N, N-dimethylacetamide as a solvent were added.
While stirring in the flask, heat to 60 ° C. on an oil bath, and 3.23 g (0.03 mol) of sodium carbonate as a de-HF agent is quickly put into the flask, and the flask is stirred at 60 ° C. Heated for 22 hours.
反応液を室温に冷却し、該反応液を、激しく攪拌した0.5N塩酸水の150mLに徐々に投入すると微褐色粉状物が沈殿した。該微褐色粉状物を濾過によって回収し、純水で2回洗浄した後に、80℃で12時間真空乾燥して、2.58gのプレポリマー(白灰色粉末)を得た。
プレポリマーをシクロヘキサノンに溶解させて、20質量%のプレポリマー溶液を得た。該溶液をフィルター(ポリテトラフルオロエチレン製、孔径0.5μm)で濾過し、液状物1を得た。
The reaction solution was cooled to room temperature, and the reaction solution was gradually added to 150 mL of vigorously stirred 0.5N aqueous hydrochloric acid to precipitate a fine brown powder. The fine brown powder was collected by filtration, washed twice with pure water, and then vacuum-dried at 80 ° C. for 12 hours to obtain 2.58 g of a prepolymer (white gray powder).
The prepolymer was dissolved in cyclohexanone to obtain a 20% by mass prepolymer solution. The solution was filtered through a filter (manufactured by polytetrafluoroethylene, pore size 0.5 μm) to obtain
モールド2の表面に、液状物1を塗布した。13kPaまで減圧した状態で、モールド2を40℃にて1時間保持し、液状ガラスの硬化反応を進めて、硬化前駆体とした。
ついで、減圧を解除し、45℃のホットプレートにモールド2を30秒間置いて乾燥させた。硬化前駆体の表面にガラス板(縦30mm×横30mm×厚さ1.3mm)を接着し、室温にて500Nの圧力でプレスした。
The
Next, the reduced pressure was released, and the
ついで、硬化前駆体とモールド2とを分離し、硬化前駆体を350℃にて2時間、窒素雰囲気下で加熱し、完全に硬化させて、透明硬化物質(含フッ素ポリアリレンエーテル)からなる成形体の表面にマイクロレンズ(凸部)が形成された光学素子3を得た。該成形体の耐熱温度は300℃であった。
光学素子3の離型性を評価し、マイクロレンズの寸法を測定した。結果を表2に示す。
光学素子3を形成する透明硬化物質について、透明性を測定したところ、75%以上であった。
Next, the curing precursor and the
The releasability of the optical element 3 was evaluated, and the dimensions of the microlens were measured. The results are shown in Table 2.
The transparency of the transparent cured material forming the optical element 3 was measured and found to be 75% or more.
〔例9〕
モールド3の製造:
例4と同じマスターモールドの周縁部に、作業用フリーシール(アズワン社製)を用いて土手を設けた。土手の内部にポリジメチルシロキサン(ダウコーニング社製、SYLGARD184)を供給し、13kPaまで減圧した状態で5分間保持した。その後、室温にて一晩放置して、ポリジメチルシロキサンからなる層(厚さ約3mm)をマスターモールドの表面に形成させた。
[Example 9]
Production of mold 3:
A bank was provided on the periphery of the same master mold as in Example 4 using a work free seal (manufactured by ASONE). Polydimethylsiloxane (manufactured by Dow Corning, SYLGARD 184) was supplied to the inside of the bank, and the pressure was reduced to 13 kPa and held for 5 minutes. Then, it was left overnight at room temperature to form a polydimethylsiloxane layer (thickness of about 3 mm) on the surface of the master mold.
ポリジメチルシロキサンからなる層とマスターモールドとを分離し、ポリジメチルシロキサンからなるモールド表面に、マイクロレンズ(凸部)に対応する反転構造(凹部)が形成されたモールド3を得た。
モールド3の反転構造の寸法を測定し、耐薬品性を評価した。結果を表1に示す。
The layer made of polydimethylsiloxane and the master mold were separated to obtain a mold 3 in which an inverted structure (concave portion) corresponding to a microlens (convex portion) was formed on the mold surface made of polydimethylsiloxane.
The dimensions of the inverted structure of the mold 3 were measured to evaluate chemical resistance. The results are shown in Table 1.
〔例10〕
光学素子4の製造:
モールド3の表面に、液状ガラス(アポロリンク社製、TGA−CP210)の2.0gを塗布した。13kPaまで減圧した状態で、モールド3を40℃にて1時間保持し、液状ガラスの硬化反応を進めて、硬化前駆体とした。
[Example 10]
Production of optical element 4:
On the surface of the mold 3, 2.0 g of liquid glass (Apollolink, TGA-CP210) was applied. With the pressure reduced to 13 kPa, the mold 3 was held at 40 ° C. for 1 hour, and the curing reaction of the liquid glass was advanced to obtain a curing precursor.
ついで、減圧を解除し、硬化前駆体の表面に接着剤(東都化学工業社製、ベストン)を塗布し、その上にガラス板(縦30mm×横30mm×厚さ1.3mm)を接着し、9時間室温で放置した。
ついで、硬化前駆体とモールド3とを分離し、硬化前駆体を140℃にて30分間加熱し、完全に硬化させて、透明硬化物質からなる成形体の表面にマイクロレンズ(凸部)が形成された光学素子4を得た。
光学素子4の離型性を評価し、マイクロレンズの寸法を測定した。結果を表2に示す。なお、モールド3のゴム弾性により、マイクロレンズの形状が均一ではなく、歪んでいたため、寸法は平均値とした。
光学素子4を形成する透明硬化物質について、透明性を測定したところ、85%以上であった。
Next, the decompression is released, an adhesive (manufactured by Toto Kagaku Kogyo Co., Ltd., Beston) is applied to the surface of the curing precursor, and a glass plate (
Next, the curing precursor and the mold 3 are separated, and the curing precursor is heated at 140 ° C. for 30 minutes to be completely cured to form a microlens (convex portion) on the surface of the molded body made of a transparent cured material. Thus obtained optical element 4 was obtained.
The releasability of the optical element 4 was evaluated, and the dimensions of the microlens were measured. The results are shown in Table 2. In addition, since the shape of the microlens was not uniform and distorted due to the rubber elasticity of the mold 3, the dimensions were set to average values.
When the transparency of the transparent curable material forming the optical element 4 was measured, it was 85% or more.
〔例11〕
光学素子5の製造:
モールド1の表面に、封止材用熱硬化型透明シリコーン樹脂(信越シリコーン社製KJR−632と信越シリコーン社製C−632との混合物、ビニル基とヒドロシリル基を有するポリシロキサンの組成物)の0.5gを塗布した。大気中で0.5時間保持して塗布した混合物中の泡がなくなるのを確認し、その上にガラス板(縦30mm×横30mm×厚さ0.3mm)を接着した。80℃にて40時間保持しシリコーン樹脂を硬化させて硬化前駆体とした。
ついで、硬化前駆体とモールド1とを分離し、硬化前駆体を150℃にて1時間加熱し、完全に硬化させて、透明硬化物質からなる成形体の表面にマイクロレンズ(凸部)が形成された光学素子5を得た。該成形体の耐熱温度は300℃であった。
光学素子5の離型性を評価し、マイクロレンズの寸法を測定した。結果を表2に示す。
光学素子5を形成する透明硬化物質について、透明性を測定したところ、90%以上であった。
[Example 11]
Production of optical element 5:
On the surface of the
Next, the curing precursor and the
The releasability of the optical element 5 was evaluated, and the dimensions of the microlens were measured. The results are shown in Table 2.
When the transparency of the transparent curable material forming the optical element 5 was measured, it was 90% or more.
〔例12〕
光学素子6の製造:
モールド1の表面に、封止材用熱硬化型透明シリコーン樹脂(信越シリコーン社製KJR−632と信越シリコーン社製C−632との混合物、ビニル基とヒドロシリル基を有するポリシロキサンの組成物)の0.5gを塗布する。大気中で0.5時間保持して塗布した混合物中の泡がなくなるのを確認し、80℃にて40時間保持しシリコーン樹脂を硬化させて硬化前駆体とする。
ついで、硬化前駆体とモールド1とを分離し、硬化前駆体を150℃にて1時間加熱し、完全に硬化させる。マイクロレンズ(凸部)が形成されていない面に接着剤(GE東芝シリコーンズ社製、TSE3212)を塗布し、その上にガラス板(縦30mm×横30mm×厚さ1.3mm)を接着し150℃にて1時間保持して、透明硬化物質からなる成形体の表面にマイクロレンズ(凸部)が形成された光学素子6を得る。該成形体の耐熱温度は300℃である。
光学素子6の離型性を評価し、マイクロレンズの寸法を測定する。結果を表2に示す。
光学素子6を形成する透明硬化物質について、透明性を測定したところ、90%以上であった。
[Example 12]
Production of optical element 6:
On the surface of the
Next, the curing precursor and the
The releasability of the optical element 6 is evaluated, and the dimensions of the microlens are measured. The results are shown in Table 2.
When the transparency of the transparent curable material forming the optical element 6 was measured, it was 90% or more.
本発明の製造方法で得られる光学素子は、微小なサイズのマイクロレンズ、マイクロレンズアレイ、シリンドリカルレンズアレイ、フレネルレンズ等として有用である。 The optical element obtained by the production method of the present invention is useful as a micro lens having a very small size, a micro lens array, a cylindrical lens array, a Fresnel lens, or the like.
10 光学素子
12 基材
14 マイクロレンズ
16 透明硬化物質
20 モールド
22 反転構造
30 硬化性物質を含む溶液または硬化性物質からなる液体の層
32 硬化前駆体
DESCRIPTION OF
Claims (9)
(a−1)表面に前記マイクロレンズに対応する反転構造が形成され、かつその表面が含フッ素重合体を含む、モールドの該表面に、前記硬化性物質を含む溶液または前記硬化性物質からなる液体を供給して、前記モールドの表面に前記溶液または液体の層を形成する工程と、
(b−1)前記含フッ素重合体の軟化温度未満で、前記層が溶媒を含む場合は溶媒を除去し、前記硬化性物質が硬化前駆体となるまで硬化反応を進める工程と、
(d−1)前記硬化前駆体の層を有するモールドから該硬化前駆体の層を分離して該硬化前駆体の成形体を得る工程と、
(e−1)前記硬化前駆体を硬化させて透明硬化物質からなる成形体を得る工程と
を有する、光学素子の製造方法。 A molded body having a microlens formed on the surface, and a molded body made of a transparent cured material having a heat resistance of 200 ° C. or higher obtained by curing a curable material,
(A-1) An inversion structure corresponding to the microlens is formed on the surface, and the surface contains a fluoropolymer, and the surface of the mold is made of the solution containing the curable substance or the curable substance. Supplying a liquid to form a layer of the solution or liquid on the surface of the mold;
(B-1) below the softening temperature of the fluoropolymer, when the layer contains a solvent, removing the solvent and proceeding with a curing reaction until the curable substance becomes a curing precursor;
(D-1) separating the cured precursor layer from the mold having the cured precursor layer to obtain a molded body of the cured precursor;
(E-1) A method for producing an optical element, comprising: curing the curing precursor to obtain a molded body made of a transparent cured material.
(a−2)表面に前記マイクロレンズに対応する反転構造が形成され、かつその表面が含フッ素重合体を含む、モールドの該表面に、前記硬化性物質を含む溶液または前記硬化性物質からなる液体を供給して、前記モールドの表面に前記溶液または液体の層を形成する工程と、
(b−2)前記含フッ素重合体の軟化温度未満で、前記層が溶媒を含む場合は溶媒を除去し、前記硬化性物質を透明硬化物とする工程と、
(d−2)前記透明硬化物質の層を有するモールドから該透明硬化物質の層を分離して該透明硬化物質からなる成形体を得る工程と
を有する、光学素子の製造方法。 A molded body having a microlens formed on the surface, and a molded body made of a transparent cured material having a heat resistance of 200 ° C. or higher obtained by curing a curable material,
(A-2) A reversal structure corresponding to the microlens is formed on the surface, and the surface contains a fluoropolymer, and the surface of the mold is made of the solution containing the curable substance or the curable substance. Supplying a liquid to form a layer of the solution or liquid on the surface of the mold;
(B-2) a step of removing the solvent when the layer contains a solvent at a temperature lower than the softening temperature of the fluoropolymer, and making the curable substance a transparent cured product;
(D-2) A method for producing an optical element, comprising: separating the transparent cured material layer from the mold having the transparent cured material layer to obtain a molded body made of the transparent cured material.
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2006
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