(57)【要約】【課題】  多大な加工時間を要することなく、所定の成型パターンを金型用部材の表面に対して高い精度で容易に形成する。【解決手段】  光学部品用金型１０の製造方法が、金型用部材１１の表面に感光性材料層１３を形成する工程と、感光性材料層１３を所定の成型パターン１４の形状に感光させる工程と、感光した感光性材料層１３を現像し、所定の成型パターン１４を形成する工程と、現像された感光性材料層１３の表面に金属剥離層１５を形成する工程と、金属剥離層１５の表面に外部金属層１６（外部剛体層）を形成する工程と、金属剥離層１５及び外部金属層１６が表面に形成された感光性材料層１３を溶融させる工程と、感光性材料層１３が溶融して形成された空間内に固定層１９を形成して金型用部材１１Ａを固定する工程と、固定された金型用部材１１Ａから外部金属層１６を剥離する工程と、を備える。【選択図】      図５
2006001042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被転写基材に転写する所定の成型パターンが金型用部材の表面に形成されてなる光学部品用金型の製造方法であって、
金型用部材の表面に感光性材料層を形成する工程と、
前記感光性材料層を所定の成型パターンの形状に感光させる工程と、
感光した前記感光性材料層を現像し、前記所定の成型パターンを形成する工程と、
現像された前記感光性材料層の表面に金属剥離層を形成する工程と、
前記金属剥離層の表面に外部剛体層を形成する工程と、
前記金属剥離層及び前記外部剛体層が表面に形成された前記感光性材料層を溶融させる工程と、
前記感光性材料層が溶融して形成された空間内に固定層を形成して金型用部材を固定する工程と、
固定された前記金型用部材から前記外部剛体層を剥離する工程と、
を備えていることを特徴とする光学部品用金型の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光学部品用金型の製造方法であって、
前記外部剛体層を形成する工程を、前記金属剥離層を導電層とした電鋳処理あるいはメッキ処理によって行うことを特徴とする光学部品用金型の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学部品用金型の製造方法であって、
前記感光性材料層が溶融して形成された空間内に露出する前記金属剥離層の裏面に内部剛体層を形成する工程を備え、
前記金型用部材を固定する工程を、前記内部剛体層と前記金型用部材との間に形成された空間内に固定層を形成して行うことを特徴とする光学部品用金型の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の光学部品用金型の製造方法であって、
前記内部剛体層を形成する工程を、前記金属剥離層を導電層とした電鋳処理あるいはメッキ処理によって行うことを特徴とする光学部品用金型の製造方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の光学部品用金型の製造方法であって、
前記内部剛体層を形成する工程を、前記感光性材料が溶融して形成された空間を利用して前記金型用部材を引き抜いてから行い、
前記金型用部材を固定する工程を、金型用部材を再度挿入してから行うことを特徴とする光学部品用金型の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光学部品用金型の製造方法であって、
前記感光性材料層を形成する工程を、前記金型用部材の表面に下地層を形成してから行い、
前記感光性材料層を溶融させる工程で、前記下地層も溶融させることを特徴とする光学部品用金型の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光学部品用金型の製造方法であって、
前記外部剛体層が剥離されてなる光学部品用金型に対して表面処理を施す工程を備えていることを特徴とする光学部品用金型の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の光学部品用金型の製造方法であって、
前記感光性材料層がレジスト層であることを特徴とする光学部品用金型の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の光学部品用金型の製造方法であって、
前記金型用部材がシリンダ形状であることを特徴とする光学部品用金型の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の光学部品用金型の製造方法であって、
前記金型用部材が平面形状であることを特徴とする光学部品用金型の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の光学部品用金型の製造方法によって製造されていることを特徴とする光学部品用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレンズアレイを有するレンズシートなどの光学部品を成型するために用いられる光学部品用金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リアプロジェクションテレビの透過型スクリーン、ＣＣＤ及び液晶ディスプレイパネルなどに用いられる光学部品として、略半球状をなす微細なマイクロレンズが格子状に複数配列されてなるレンズアレイを有するマイクロレンズシートが知られている。このようなマイクロレンズシートにおけるレンズアレイは、そのマイクロレンズ群の外形に対応する成型パターンが金型用部材の表面に形成された光学部品用金型によって成型される。
従来、光学部品用金型の成型パターンは、金型用部材の表面をレーザー光の熱で昇華させて彫刻する方法や、成型パターンの各部に対応する複数の部品を組み合わせる方法などによって形成されていた。
【０００３】
しかしながら、従来の光学部品用金型の製造方法は、いずれも平面形状の金型を製造するためのものであり、シリンダ形状の金型を製造する場合に、球面形状の加工精度が十分得られないことに起因して加工を容易に行うことができないという問題があり、また、多大な加工時間が必要となって製造コストの増大を招いてしまうという問題があった。
これに対して、特許文献１には、銅メッキ処理が施された金型用部材の表面にレジスト層を形成し、このレジスト層にレーザー光を照射して所定の加工パターンを形成し、この加工パターンをマスクとして露出する銅メッキ層を酸で腐食させることにより、金型用部材の表面に所定の成型パターンを形成する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３０２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された光学部品用金型の製造方法では、レジスト層に高い精度で微細な加工パターン（とくに１００μｍ以下の加工パターン）を形成した後、この加工パターンをマスクとして銅メッキ層を酸で腐食させているため、金型用部材の表面における酸の濃度のバラツキや、温度、銅メッキ層の状態などにより、レンズアレイを成型するための成型パターンが不均一な形状で形成されてしまうという問題がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、多大な加工時間を要することなく、所定の成型パターンを金型用部材の表面に対して高い精度で容易に形成することができる光学部品用金型の製造方法及び光学部品用金型を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明による光学部品用金型の製造方法は、被転写基材に転写する所定の成型パターンが金型用部材の表面に形成されてなる光学部品用金型の製造方法であって、金型用部材の表面に感光性材料層を形成する工程と、前記感光性材料層を所定の成型パターンの形状に感光させる工程と、感光した前記感光性材料層を現像し、前記所定の成型パターンを形成する工程と、現像された前記感光性材料層の表面に金属剥離層を形成する工程と、前記金属剥離層の表面に外部剛体層を形成する工程と、前記金属剥離層及び前記外部剛体層が表面に形成された前記感光性材料層を溶融させる工程と、前記感光性材料層が溶融して形成された空間内に固定層を形成して金型用部材を固定する工程と、固定された前記金型用部材から前記外部剛体層を剥離する工程と、を備えていることを特徴としている。
また、本発明による光学部品用金型は、本発明の光学部品用金型の製造方法によって製造されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、金型用部材（例えばシリンダ形状あるいは平面形状）の表面に、感光性材料層（例えばレジスト層）によって所定の成型パターンを高精度に形成してから、この成型パターンを上記外部剛体層（例えば金属剥離層を導電層とした電鋳処理あるいはメッキ処理によって形成される外部金属層）などを介して順次転写した後、最終的に外部剛体層を剥離するようにしている。また、外部剛体層の剥離の際には、金属剥離層の存在により、この外部剛体層の剥離を容易かつ確実に行うことができる。したがって、本発明では、多大な加工時間が必要になることなく、球面形状を含む微細な成型パターン（とくに１００μｍ以下の成型パターン）を金型用部材の表面に対して高い精度で容易に形成することができる。
とくに本発明では、シームレスとなるシリンダ形状の金型用部材を用いた場合であっても、所定の成型パターンが金型用部材の表面に対して高精度に形成された光学部品用金型を確実に得ることができる。
【０００７】
また、本発明においては、前記感光性材料層が溶融して形成された空間内に露出する前記金属剥離層の裏面に内部剛体層（例えば金属剥離層を導電層とした電鋳処理あるいはメッキ処理に形成される内部金属層）を形成する工程を備え、前記金型用部材を固定する工程を、前記内部剛体層と前記金型用部材との間に形成された空間内に固定層を形成して行うようにしてもよい。このとき、前記内部剛体層を形成する工程を、前記感光性材料が溶融して形成された空間を利用して前記金型用部材を引き抜いてから行い、前記金型用部材を固定する工程を、金型用部材を再度挿入してから行うようにしてもよい。
さらに、本発明においては、前記感光性材料層を形成する工程を、前記金型用部材の表面に下地層を形成してから行い、前記感光性材料層を溶融させる工程で、前記下地層も溶融させるようにしてもよい。
加えて、本発明においては、前記外部剛体層が剥離されてなる光学部品用金型に対して表面処理を施す工程を備えているようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
本実施形態による光学部品用金型１０は、図１及び図２に示すように、例えば中空のシリンダ形状をなす金型用部材１１（平面形状をなす金型用部材であってもよい）の表面（外周面）に、被転写基材としての光学部品に転写する所定の成型パターン１４が形成されてなるものである。
【０００９】
この光学部品用金型１０によって成型される光学部品の一例としては、リアプロジェクションテレビの透過型スクリーン、ＣＣＤ及び液晶ディスプレイパネルなどに用いられる光学部品として知られている、略半球状をなす微細なマイクロレンズが格子状に複数配列されてなるレンズアレイを有するマイクロレンズシートを挙げることができる。
この場合、成型パターン１４は、図１〜図２に示すように、上記レンズアレイのマイクロレンズ群の外形に対応して、略半球状をなす微細な凹部が格子状に複数配列されてなるものとなり、上記レンズアレイを反転させた状態となる。
【００１０】
なお、光学部品用金型１０によって成型される光学部品の一例としては、上記マイクロレンズシートだけではなく、例えば、レンチキュラーレンズシート、クロスレンチレンズシート、フレネルレンズシート、光拡散シート、プリズムシート、偏光板、位相差板、液晶光学フィルムなどを挙げることができる。
【００１１】
以下、本実施形態による光学部品用金型１０の製造方法を説明する
まず、図３（ａ）に示すように、例えば中空のシリンダ形状をなす金型用部材１１、具体的には、長さ２ｍ、直径１００ｍｍ〜３００ｍｍ、厚み１０ｍｍ、表面（外周面）の表面精度が２〜３μｍ／ｍの平滑差となるような中空のシリンダ形状をなす金型用部材１１（平面形状をなす金型用部材であってもよい）を用意する。
【００１２】
次に、図３（ｂ）に示すように、この金型用部材１１の表面に、例えばアクリルやポリエステルなどの樹脂材料を塗布することにより、金型用部材１１の表面に所定の厚み（例えば０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ）の下地層１２を形成する。
そして、図３（ｃ）に示すように、この下地層１２の表面（金型用部材１１の表面）に、例えば、特定波長の光に感度を有するポジ型レジストなどのポジ型感光性材料をディップコート法で塗布することにより、金型用部材１１の表面に所定の厚み（例えば５０μｍ〜８０μｍ）の感光性材料層１３を形成する。
【００１３】
次に、図３（ｄ）に示すように、金型用部材１１の表面に形成された感光性材料層１３を、レーザー走査装置Ｍによって、所定の成型パターン１４の形状に感光させた後、図３（ｅ）に示すように、所定の成型パターン１４の形状に感光した感光性材料層１３を有機溶剤などで現像することにより、化学結合が切断された部分の感光性材料が溶解して、この感光性材料層１３に所定の成型パターン１４が形成される。
【００１４】
次に、図４（ｆ）に示すように、感光性材料層１３が現像されることによって形成された成型パターン１４を含む感光性材料層１３の表面に、例えばＡｇからなる金属剥離層１５を所定の厚み（例えば０．１μｍ〜５μｍ）で形成する。
この金属剥離層１５は、スプレー法あるいはスパッタリング法によってＡｇからなるものとして形成してもよいし、銀鏡反応法によってＡｇからなるものとして形成してもよいし、あるいは、金属蒸着法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法、メッキ法などによって他の金属からなるものとして形成してもよい。また、これらの方法を単独ではなく複合で用いて、金属剥離層１５を形成してもよい。
【００１５】
次に、図４（ｇ）に示すように、例えば金属剥離層１５を導電層として用いた電鋳処理あるいはメッキ処理により、金属剥離層１５の表面に例えばＣｕからなる外部金属層１６を外部剛体層として所定の厚み（例えば２ｍｍ程度）で形成する。
これにより、感光性材料層１３に形成された成型パターン１４が外部金属層１６に対して転写され、この外部金属層１６には、成型パターン１４を反転させた状態の成型パターン１４Ａが形成される。
【００１６】
次に、図４（ｈ）に示すように、金属剥離層１５及び外部金属層１６が表面に形成された感光性材料層１３と、この感光性材料層１３が表面に形成された下地層１２とを、金型用部材１１に熱を加えながら例えばＭＢＫ（メチルブチルケトン）などの有機溶剤で溶融させることにより、金属剥離層１５及び外部金属層１６と金型用部材１１の表面との間に空間１７を形成する。
【００１７】
次に、図４（ｉ）に示すように、これら感光性材料層１３及び下地層１２が溶融することによって形成される空間１７を利用して、金型用部材１１を外部金属層１６内から引き抜く。
そして、図４（ｊ）に示すように、例えば金属剥離層１５を導電層として用いた電鋳処理あるいはメッキ処理により、上記空間１７内に露出する金属剥離層１５の裏面に例えばＣｒ、Ｎｉ、Ｃｕなどからなる内部金属層１８を内部剛体層として所定の厚み（例えば２ｍｍ程度）で形成する。
【００１８】
これにより、外部金属層１６に形成された成型パターン１４Ａが内部金属層１８に対して転写され、この内部金属層１８には、成型パターン１４Ａを反転させた状態の成型パターン１４、つまり、感光性材料層１３に形成した成型パターン１４が形成される。
ここで、内部金属層１８は、例えば金属を厚く電鋳した１層からなるものであってもよいし、例えば金属を複数回電鋳した複数層からなるものであってもよい。さらには、必要に応じて、内部金属層１８の内周面（上記空間１７内に露出する内部金属層１８の裏面）を研磨加工するようにしてもよい。
【００１９】
次に、図５（ｋ）に示すように、金型用部材１１が引き抜かれた後の外部金属層１６内に、予め引き抜かれた金型用部材１１とは別の金型用部材１１Ａ（予め引き抜かれた金型用部材１１であってもよい）を再度挿入し、この金型用部材１１Ａの中心と外部金属層１６の中心とを一致させる。
そして、図５（ｌ）に示すように、感光性材料１３が溶融することによって形成された空間１７内（内部金属層１８と金型用部材１１Ａの表面との間に形成された空間１７内）に、例えば耐熱性樹脂あるいは金属などの固定材料を充填するとともに、この固定材料を硬化させて固定層１９を形成することにより、金型用部材１１Ａを外部金属層１６内で固定する。
【００２０】
次に、図５（ｍ）に示すように、外部金属層１６に対して、その外周側から例えば刃物Ｂを用いて傷を付けることにより、図５（ｎ）に示すように、外部金属層１６内で固定された金型用部材１１Ａから外部金属層１６を剥離する、具体的には、金属剥離層１５を境として金型用部材１１Ａ、固定層１９及び所定の成型パターン１４を有する内部金属層１８から外部金属層１６を剥離する。
以上のような工程を経ることにより、図５（ｏ）に示すような本実施形態による光学部品用金型１０を製造することができる。なお、必要に応じて、外部金属層１６が剥離されてなる光学部品用金型１０に対して表面処理を施す、例えば、外部金属層１６が剥離されてなる光学部品用金型１０の表面に電解メッキ処理を施してＣｒなどからなる硬質被膜を所定の厚み（例えば０．ｌμｍ〜０．５μｍ）で形成することにより、この光学部品用金型１０の表面形状及び表面安定性、つまり、成型パターン１４の表面形状及び表面安定性を補強するようにしてもよい。
【００２１】
以上説明した本実施形態では、シリンダ形状の金型用部材１１の表面に対して、例えばポジ型レジスト層である感光性材料層１３を用いて所定の成型パターン１４を高精度に形成してから、この成型パターン１４を外部金属層１６などを介して順次転写した後に、最終的に外部金属層１６を剥離するようになっている。また、外部金属層１６を剥離する際には、電鋳処理あるいはメッキ処理時において導電層としても用いられる金属剥離層１５の存在により、この外部金属層１６の剥離を容易かつ確実に行うことができるようになっている。
そのため、とくにシリンダ形状の金型用部材１１Ａの表面に対する上記成型パターン１４の加工に関して、多大な加工時間が必要にならず、しかも、球面形状を含む微細な成型パターン（とくに１００μｍ以下の成型パターン）を金型用部材１１Ａの表面に対して高い精度で容易に形成することができる。
なお、上記外部金属層１６（外部剛体層）に代えて、例えば、エポキシなどの樹脂からなる外部剛体層を用いることもできる。この場合、樹脂からなる外部剛体層を、熱を加えながら例えばアセトン系の有機溶剤で溶融させることによって、本実施形態による光学部品用金型１０を製造することもできる（特許請求の範囲で言う「外部剛体層を剥離する工程」が、樹脂からなる外部剛体層を溶融させる工程のことを含むことになる）。
【００２２】
また、本実施形態では、金属剥離層１５及び外部金属層１６が表面に形成された感光性材料層１３を溶融させ、そのときに生じる空間１７内に露出する金属剥離層１５の裏面に対して内部金属層１８を形成することにより、この内部金属層１８に所定の成型パターン１４を形成している。
したがって、比較的強度の低い感光性材料層１３を、十分な強度を有する内部金属層１８で置き換えることが可能となり、金型用部材１１Ａの表面に形成された成型パターン１４に対して十分な強度を付与して、その寿命の延長を図ることができる。
なお、上記内部金属層１８（内部剛体層）に代えて、例えば、所定の強度を有する熱可塑性樹脂（好ましくは硬化収縮の少ない熱可塑性樹脂）からなる内部剛体層を用いることもできる。
【００２３】
ここで、金型用部材１１を外部金属層１６内から引き抜いた後に、内部金属層１８を形成するようにしているため、電鋳処理あるいはメッキ処理による内部金属層１８の形成を容易に行うことができる。
しかも、金型用部材１１の引き抜きには、感光性材料層１３だけではなく下地層１２までも溶融させることによって生じた空間１７を利用しているため、下地層１２が存在していた分だけ上記空間１７を大きくすることができ、この金型用部材１１の引き抜きを行いやすくすることが可能となる。
【００２４】
なお、本実施形態では、金型用部材１１を外部金属層１６内から引き抜いた後で、内部金属層１８を形成するようにしているが、これに限定されることはなく、金型用部材１１の引き抜きを行わなくても構わない。
例えば、図６（ａ）に示すように、感光性材料層１３及び下地層１２を溶融させ、図６（ｂ）に示すように、その状態のまま、空間１７内に露出する金属剥離層１５の裏面に内部金属層１８を形成する。その後、図６（ｃ）に示すように、空間１７内に固定層１９を形成して金型用部材１１を固定し、図６（ｄ）に示すように、外部金属層１６に対して傷を付けることにより、本実施形態による光学部品用金型１０を製造することができる。なお、この場合には、金型用部材１１の引き抜きを行わないことから、上記下地層１２を形成していなくてもよい。
【００２５】
また、本実施形態では、空間１７内に露出する金属剥離層１５の裏面に内部金属層１８を形成するようにしているが、これに限定されることはなく、内部金属層１８を形成しなくても構わない。
例えば、図７（ａ）に示すように、感光性材料層１３及び下地層１２を溶融させ、図７（ｂ）に示すように、その状態のまま、空間１７内（金属剥離層１５と金型用部材１１の表面との間に形成された空間１７内）に固定層１９を形成して金型用部材１１を固定するとともに、外部金属層１６に形成された成型パターン１４Ａを固定層１９に転写して、この固定層１９に成型パターン１４を形成する。その後、図７（ｃ）に示すように、外部金属層１６に対して傷を付けることにより、本実施形態による光学部品用金型１０を製造することができる。なお、この場合には、金型用部材１１の引き抜きを行わないことから、上記下地層１２を形成していなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態による光学部品用金型を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施形態による光学部品用金型の製造方法を工程順に示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態による光学部品用金型の製造方法を工程順に示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態による光学部品用金型の製造方法を工程順に示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態による光学部品用金型の製造方法を工程順に示す説明図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態による光学部品用金型の製造方法を工程順に示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  光学部品用金型
１１，１１Ａ  金型用部材
１２  下地層
１３  感光性材料層
１４  成型パターン
１５  金属剥離層
１６  外部金属層（外部剛体層）
１７  空間
１８  内部金属層（内部剛体層）
１９  固定層
【図１】
2006001042.tif 000003
【図２】
2006001042.tif 000004
【図３】
2006001042.tif 000005
【図４】
2006001042.tif 000006
【図５】
2006001042.tif 000007
【図６】
2006001042.tif 000008
【図７】
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