紫外線発光ダイオード露光源と回転機構による微小3次元曲面形成法

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本研究では,UV-LEDアレイからの紫外線を用いてガラス基板を透過させてかつ回転動作を伴う露光を行うことで,曲面構造を作製する新たな曲面形成法を提案した。表面実装型LEDを高密度に配列したUV-LEDアレイを用いて従来に比べ露光時間を従来の14分から7分に短縮して直径220μm～550μm,高さ100μm～280μmのレジスト曲面形状を作製した。得られた構造体の形状をシリコン樹脂の一種であるPDMSを用いて転写を行った。このPDMS型をレンズ鋳型としてインプリント用光学材料を塗布したガラス基板に押し付け,この状態のままPDMSを透過させて紫外線を照射して成型することで,各種基板上ヘマイクロレンズを試作した。この手法により,光学特性の優れたマイクロレンズが製作可能であることを実証した。昨年度,マスク設計時に開口間隔を小さくして条件を適切に設定することで,レンズ間隔の無いマイクロレンズアレイを製作する事ができる事を確認しているが,本年度はこの大面積化を目指して,マスク上に直接SU8レジストを塗布してこの上にマイクロレンズが製作できる事を確認した。さらに,曲面形状を製作できるメカニズムに関して,理論面から検証を行った。回折による露光分布と露光とレジストの溶解速度,UV-LEDのコリメーション角を考慮したリソグラフィシミュレータで計算すると実験の形状がほぼ予測できる事を明らかにした。これらのマイクロレンズに関して光線追跡シミュレーションと実測により集光効果の確認を行い本手法がマイクロレンズデバイスの作製法として利用可能であることを示した。