JPH0643301A - 光学部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複屈折が小さく、かつ耐熱性に優れており、
しかも感光性樹脂層の密着性が高い光学部品を提供する
こと。 【構成】 ノルボルナン骨格、ジメタノペルヒドロナフ
タレン骨格又はトリメタノペルヒドロアントラセン骨格
を有するポリカーボネート、ポリエステルカーボネート
又はポリエステルからなる基材の表面に感光性樹脂槽が
設けられている光学部品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、回折格子、平板マイクロレンズア
レイ等の透明基材の表面に微細な凹凸を有する光学部品
が広く用いられている。例えば回折格子は、従来の分光
用途に加えて、光ディスクのピックアップ中のレーザー
ビーム分割用素子、画像表示装置の光学的ローパスフィ
ルターなどに使用されている。また、平板マイクロレン
ズアレイとしては、ＣＣＤまたは液晶パネルの各画素の
上に形成されたものがある。

【０００３】現在、表面に凹凸を有する光学部品の作製
方法としては、（１）ガラス基板上にフォトレジストを
塗布し、レジストパターンを形成した後、ガラスをエッ
チングしてガラス面上に表面凹凸パターンを形成する方
法、（２）ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等の透
明樹脂を用いて射出成形する方法、（３）ガラス、ＰＭ
ＭＡ、ビスフェノールＡ型のポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）、非晶質ポリオレフィン等の透明樹脂基板上に感光
性樹脂膜を形成して、フォトリソグラフィーにより凹凸
を形成する方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の表面に凹凸を有
する光学部品の作製方法には、それぞれ以下に述べるよ
うな問題点がある。（１）ガラス基板をエッチングして
凹凸パターンを形成する方法では精密に研磨されたガラ
ス基板を用いることにより、良好な光学特性および耐久
性が得られるが、フォトリソグラフィー工程およびエッ
チング工程が繁雑で、生産性が低い。（２）ＰＭＭＡ等
を用いた射出成形法は、生産性には優れているが、高精
度の金型を作成することが困難で時間がかかる上に、金
型作成に要するコストも大きい。（３）フォトリソグラ
フィーにより表面に凹凸を形成する方法のうち、基板と
してガラスを用いた場合は、光学性能および耐久性にお
いて優れているが、精密研磨されたガラス基板はコスト
が高い。又、基板として透明樹脂基板を用いた場合は、
低コストであるが、使用する基板材料に応じて次のよう
な問題がある。

【０００５】ＰＭＭＡでは飽和吸水率が約２％と大きい
ので、吸水による寸法変化が大きく、高湿度下における
使用では性能が低下する。又、ガラス転移温度が１００
℃以下であるので、高温下での使用にも制限がある。Ｐ
Ｃでは、飽和吸水率が０．４％、ガラス転移温度が１４
０℃と、吸水性および耐熱性の点ではＰＭＭＡよりも優
れているが、複屈折が大きく、特に偏光を用いる用途に
おいては使用不可能である。又、表面硬度が低く傷が付
き易い問題もある。非晶質のポリオレフィンでは、極性
基を有していないことから感光性樹脂との接着性が低い
という問題がある。

【０００６】本発明の目的は、複屈折が小さく、かつ耐
熱性に優れており、しかも感光性樹脂層の密着性が高い
光学部品を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の本発明の目的は、
ノルボルナン骨格、ジメタノペルヒドロナフタレン骨格
又はトリメタノペルヒドロアントラセン骨格を有するポ
リカーボネート、ポリエステルカーボネート又はポリエ
ステルからなる基材の表面に感光性樹脂層が設けられて
いる光学部品によって達成される。

【０００８】すなわち、本発明は下記一般式（Ｉ）ない
し（III）

【化４】 でそれぞれ表される構造単位（Ｉ）ないし（III）から
なり、構造単位（Ｉ）のモル分率（ｘ）が構造単位（I
I）のモル分率（ｙ）及び構造単位（III）のモル分率
（ｚ）の合計モル分率（ｙ＋ｚ）と実質的に等しい樹脂
からなる基材、上記の構造単位（Ｉ）及び（II）からな
り、構造単位（Ｉ）のモル分率（ｘ）が構造単位（II）
のモル分率（ｙ）と実質的に等しい樹脂からなる基材、
又は上記の構造単位（Ｉ）及び（III）からなり、構造
単位（Ｉ）のモル分率（ｘ）が構造単位（III）のモル
分率（ｚ）と実質的に等しい樹脂からなる基材の表面に
感光性樹脂層が設けられていることを特徴とする光学部
品である。

【０００９】本発明の樹脂において、一般式（Ｉ）で表
される構造単位（Ｉ）のモル分率（ｘ）は略５０モル％
である。一般式（II）で表される構造単位（II）のモル
分率（ｙ）は５０モル％以下の範囲であり、好ましくは
４０モル％以上５０モル％以下であることが好ましい。
含有率が２０モル％未満であると吸水性が十分に低くな
い場合があり好ましくない。又、一般式（III）で表さ
れる構造単位（III）が少量含まれたポリエステルカー
ボネートより得られる基材は、構造単位（III）が全く
含まれていないポリカーボネートから得られる基材に比
べて力学的物性が優れる。構造単位（III）の好ましい
モル分率（ｚ）は１モル％以上２０モル％以下である。
なお、本発明の目的に沿う範囲内で少量の他の任意の構
造単位を含んでいても良い。その重合割合は通常１０モ
ル％以下である。

【００１０】構造単位（Ｉ）におけるｎとしては、耐熱
性が高く、又吸収率が小さい基材が得られる点から１又
は２であることが好ましく、原料化合物の製造が容易で
ある点から１であることがより好ましい。構造単位
（Ｉ）の具体例としては、以下のものが挙げられる。

【化５】 又、構造単位（III）におけるＡとしては、複屈折及び
吸水率が小さく、耐熱性が高い基材が得られる点から炭
素数２０以下の２価の飽和脂環式炭化水素基が好まし
い。構造単位（III）の具体例として、以下のものが挙
げられる。

【化６】

【００１１】本発明における樹脂は公知の適当な方法に
より製造することができる。すなわち、対応する酸、そ
のエステル、酸塩化物（構造単位（II）に対してはホス
ゲン）、酸無水物、ジオール、そのエステル又はアルコ
キシド等を原料に用い、界面法、溶液法、溶融法等の方
法によって本発明の樹脂を得ることができる。反応の際
は必要に応じて触媒を使用することができる。触媒とし
ては、（１）種々のアルコキシド、（２）アルカリ金
属、（３）アルカリ金属の水素化物、（４）アルカリ金
属水酸化物、（５）金属ハロゲン化物等があげられる。
触媒の使用量は特に限定されないが、通常原料全体に対
して０．０００１〜１モル％の範囲である。

【００１２】反応の条件は用いる原料及び製造法により
異なるが、例えば対応するエステルとジオールとを用い
て溶融法により製造する場合には、原料と触媒とを窒
素、アルゴン、二酸化炭素等の不活性ガス雰囲気下で加
熱して撹拌し、発生するアルコール又はフェニルエステ
ルを用いる場合にはフェノールを留出させることにより
反応を進行させることができる。反応温度は用いる原
料、生成するアルコール又はフェノールの沸点等によっ
て異なるが、通常１５０〜３００℃の範囲である。反応
時間は通常３０分から１０時間の範囲内から選ばれる。
反応の後半では必要に応じて系を減圧にして反応を追い
込むが、この際の圧は通常０．００１〜１００ｍｍＨｇ
の範囲である。生成した樹脂は粉末状、塊状、ペレット
状等任意の状態で反応漕から取り出すことができ、一般
の成形用透明樹脂と同様の方法で成形に供することがで
きる。

【００１３】本発明における樹脂の分子量については、
ゲルパーミエイションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）に
よる平均分子量（ポリスチレン換算）が１０，０００以
上１００，０００以下であることが好ましく、２０，０
００以上８０，０００以下であることがより好ましい。
数平均分子量が１０，０００以下の樹脂は脆く、十分な
強度が得られず、数平均分子量が１００，０００以上の
樹脂を合成することは困難である。

【００１４】本発明における感光性樹脂としては、可視
光ないし深紫外光で感光し、現像処理によって凹凸が形
成されるものであれば種々のものを用いることができ
る。基材上に感光性樹脂層を形成する方法としては、ス
ピンコート法、ディップ法などが挙げられる。

【００１５】なお、本発明の光学部品を構成する基材は
プレス成形法、押出成形法、射出成形法、射出圧縮成形
法等の溶融成形法、キャスト法等によって形成される。

【００１６】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を説明する。な
お、物性値の測定方法及び試験条件は下記の通りであ
る。 複屈折値：エリプソメーターを用いて６３３ｎｍのレ
ーザー光を垂直入射させてシングルパスの値を測定し
た。 感光性樹脂膜の密着性：凹凸の形成された面にセロテ
ープを貼り付けた後で剥離して感光性樹脂膜の密着性を
確認した。 耐熱性：１００℃のオーブン中に２４時間放置し、外
観および回折効率に変化があるかどうか確認した。

【００１７】（実施例１）下記の式で示される２，３−
ジ（ヒドロキシメチル）−ペルヒドロ−１，４：５，８
−ジメタノナフタレン

【化７】 と下記の式で示されるジフェニルカーボネート

【化８】 とを原料物質として用いて、テトラブチルアンモニウム
テトラフェニルボレートを触媒として、溶融重縮合反応
により下記の式に示すような構造を有する無色透明な樹
脂（数平均分子量（ＧＰＣ換算）：３７０００）からな
る長円筒状のチップを得た。

【化９】 チップを乾燥し、押し出し成形機にて、厚さ１ｍｍの樹
脂板を成形し、直径１５０ｍｍに切り出して円板状の透
明樹脂基材を作製した。上記基材上に市販のポジ型のフ
ォトレジストを厚さが０．２μｍになるように塗布し、
乾燥した後、ピッチが３０μｍの１次元の線上の開口部
を有するフォトマスクを介して紫外線で露光した。アル
カリ水溶液で現像した後、乾燥し、さらに紫外線を全面
に照射することでレジストの着色を除き、回折格子を作
製した。

【００１８】（実施例２）原料物質として、２，３−ジ
（ヒドロキシメチル）−ペルヒドロ−１，４：５，８−
ジメタノナフタレンに代えて、下記の式

【化１０】 で示される化合物を用いる以外は実施例１と同様にし
て、下記の式に示す構造を有する無色透明な樹脂（数平
均分子量：３３０００）からなるチップを得て、これよ
り実施例１と同様にして回折格子を作製した。

【化１１】

【００１９】（実施例３）原料物質として、２，３−ジ
（ヒドロキシメチル）−ペルヒドロ−１，４：５，８−
ジメタノナフタレンと下記の式

【化１２】 で示される化合物との混合物（モル比：１対１）を用い
る以外は実施例１と同様にして、下記の式に示す構造を
有する無色透明な樹脂（数平均分子量：３９０００）か
らなるチップを得て、これより実施例１と同様にして回
折格子を作製した。

【化１３】

【００２０】（実施例４）原料物質として実施例１で用
いた２，３−ジ（ヒドロキシ）−ペルヒドロ−１，４：
５，８−ジメタノナフタレンとジフェニルカーボネート
及び下記の式（IV）

【化１４】 で表される化合物との混合物（モル比：１０対９対１）
を用いる以外は実施例１と同様にして下記の式に示す構
造を有する無色透明な樹脂（平均分子量：２９０００）
からなるチップを得て、これより実施例１と同様にして
回折格子を作製した。

【化１５】

【００２１】（実施例５）原料物質として、実施例１で
用いた２，３−ジ（ヒドロキシ）−ペルヒドロ−１，
４：５，８−ジメタノナフタレンと上記の式（IV）で示
される化合物との混合物（モル比：１対１）を用いる以
外は実施例１と同様にして、下記の式に示す構造を有す
る無色透明な樹脂（数平均分子量：３２０００）からな
るチップを得て、これより実施例１と同様にして回折格
子を作製した。

【化１６】

【００２２】（比較例１）基材材料としてＰＭＭＡ
（（株）クラレ製パラペットＨ−１０００）を用いて、
実施例１と同様にして回折格子を作製した。 （比較例２）基材材料としてＰＣ（帝人化成（株）製パ
ンライトＡＤ−５５０３）を用いて、実施例１と同様に
して回折格子を作製した。 （比較例３）基材材料として脂環式ポリオレフィン（日
本ゼオン（株）製ゼオネックス２８０）を用いて、実施
例１と同様にして回折格子を作製した。

【００２３】上記の実施例１〜５および比較例１〜３で
作製した回折格子について、複屈折、膜密着性及び耐熱
性の測定結果を表１に示す。

【表１】

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、複屈折が小さく、かつ
耐熱性に優れており、しかも感光性樹脂層の密着性が高
い光学部品が提供される。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の一般式（Ｉ）ないし（III） 【化１】 でそれぞれ表される構造単位（Ｉ）ないし（III）から
   なり、構造単位（Ｉ）のモル分率（ｘ）が構造単位（I
   I）のモル分率（ｙ）及び構造単位（III）のモル分率
   （ｚ）の合計モル分率（ｙ＋ｚ）と実質的に等しい樹脂
   からなる基材の表面に感光性樹脂層が設けられているこ
   とを特徴とする光学部品。
2. 【請求項２】 下記の一般式（Ｉ）及び（II） 【化２】 でそれぞれ表される構造単位（Ｉ）及び（II）からな
   り、構造単位（Ｉ）のモル分率（ｘ）が構造単位（II）
   のモル分率（ｙ）と実質的に等しい樹脂からなる基材の
   表面に感光性樹脂層が設けられていることを特徴とする
   光学部品。
3. 【請求項３】 下記の一般式（Ｉ）及び（III） 【化３】 でそれぞれ表される構造単位（Ｉ）及び（III）からな
   り、構造単位（Ｉ）のモル分率（ｘ）が構造単位（II
   I）のモル分率（ｚ）と実質的に等しい樹脂からなる基
   材の表面に感光性樹脂層が設けられていることを特徴と
   する光学部品。