(57)【要約】【課題】  光学部品用金型によって製造される光学部品の精度を向上させる光学部品用金型の製造方法を提供すること。【解決手段】  光学部品用金型の製造方法であって、第１の微細凹凸パターンを有する母型を用いて第１の微細凹凸パターンを樹脂層に転写して第２の微細凹凸パターン４ａを樹脂層４に形成する工程と、樹脂層４に導電層４ｂを形成する工程と、導電層４ｂに電鋳処理によって金属膜７を形成する工程と、第２の微細凹凸パターン４ａを金属膜７に転写して第３の微細凹凸パターン７ａを金属膜７に形成する工程と、金属膜７を導電層４ｂから剥離して光学部品用金型Ｂとする工程とを有することを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の微細凹凸パターンを有する母型を用いて前記第１の微細凹凸パターンを樹脂層に転写して第２の微細凹凸パターンを前記樹脂層に形成する工程と、
前記樹脂層に導電層を形成する工程と、
前記導電層に電鋳処理によって金属膜を形成する工程と、
前記第２の微細凹凸パターンを前記金属膜に転写して第３の微細凹凸パターンを前記金属膜に形成する工程と、
前記金属膜を前記導電層から剥離して光学部品用金型とする工程とを有す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】
第１の微細凹凸パターンを有する母型を用いて前記第１の微細凹凸パターンを硬化性樹脂層に転写して第２の微細凹凸パターンを前記硬化性樹脂層に形成する工程と、
前記硬化性樹脂層を硬化する工程と、
前記硬化性樹脂層に導電層を形成する工程と、
前記導電層に電鋳処理によって金属膜を形成する工程と、
前記第２の微細凹凸パターンを前記金属膜に転写して第３の微細凹凸パターンを前記金属膜に形成する工程と、
前記金属膜を前記導電層から剥離して光学部品用金型とする工程とを有することを特徴とする光学部品用金型の製造方法。
【請求項３】
前記第３の微細凹凸パターンが形成された面が表側となるように前記光学部品用金型を軸にロール状に巻いてシリンダ状金型とする工程を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光学部品用金型の製造方法。
【請求項４】
前記導電層は、スパッタリング法、金属蒸着法、ＥＢ蒸着法、銀鏡反応法及びメッキ法のいずれかにより形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の光学部品用金型の製造方法。
【請求項５】
前記硬化性樹脂は、光硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の光学部品用金型の製造方法。
【請求項６】
前記微細凹凸パターンは、プリズム、マイクロレンズ、シリンドリカルレンズ及びフレネルレンズのいずれかを構成する微細な凹凸形状であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学部品用金型の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の光学部品用金型の製造方法により製造された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、微細な凹凸形状からなる光学パターンを有するプリズム、マイクロレンズ、シリンドリカルレンズ、フレネルレンズなどの光学部品用金型の製造方法およびそれにより作製された光学部品用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル等の基材上に形成されるマイクロレンズ、プロジェクションスクリーン用レンズ等の光学部品を製作する際、一般に光学部品用金型が用いられる。この光学部品用金型を製造する方法として、シリコンを含有する部材を用いて光学部品の型取りをした後、その部材の表面に導電性処理を行って金属膜を電鋳して光学部品用金型を製造する方法が提案されている。例えば、光学部品用金型を製造する際、断熱層に含まれる断熱材料にシリコン樹脂が用いられている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１８４０４６号公報（第６頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の光学部品用金型の製造方法においては、光学部品を型取りする部材にシリコンが含有されることで、電鋳による発熱の影響で部材の表面が粗くなり、光学部品用金型の精度を低下させてしまうとともに、この光学部品用金型によって製作される光学部品の精度を低下させてしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、光学部品用金型によって製造される光学部品の精度を向上させる光学部品用金型の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち本発明は、光学部品用金型の製造方法であって、第１の微細凹凸パターンを有する母型を用いて前記第１の微細凹凸パターンを樹脂層に転写して第２の微細凹凸パターンを前記樹脂層に形成する工程と、前記樹脂層に導電層を形成する工程と、前記導電層に電鋳処理によって金属膜を形成する工程と、前記第２の微細凹凸パターンを前記金属膜に転写して第３の微細凹凸パターンを前記金属膜に形成する工程と、前記金属膜を前記導電層から剥離して光学部品用金型とする工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、第１の微細凹凸パターンを有する母型を用いて第１の微細凹凸パターンを樹脂層に転写して第２の微細凹凸パターンを樹脂層に形成する工程と、樹脂層に導電層を形成する工程と、導電層に電鋳処理によって金属膜を形成する工程と、第２の微細凹凸パターンを金属膜に転写して第３の微細凹凸パターンを金属膜に形成する工程と、金属膜を導電層から剥離して光学部品用金型とする工程とを有することで、シリコン樹脂のように光硬化性樹脂の表面が粗くなるのを回避できる。
【０００６】
また、本発明は、光学部品用金型の製造方法であって、第１の微細凹凸パターンを有する母型を用いて前記第１の微細凹凸パターンを硬化性樹脂層に転写して第２の微細凹凸パターンを前記硬化性樹脂層に形成する工程と、前記硬化性樹脂層を硬化する工程と、前記硬化性樹脂層に導電層を形成する工程と、前記導電層に電鋳処理によって金属膜を形成する工程と、前記第２の微細凹凸パターンを前記金属膜に転写して第３の微細凹凸パターンを前記金属膜に形成する工程と、前記金属膜を前記導電層から剥離して光学部品用金型とする工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、第１の微細凹凸パターンを有する母型を用いて第１の微細凹凸パターンを硬化性樹脂層に転写して第２の微細凹凸パターンを硬化性樹脂層に形成する工程と、硬化性樹脂層を硬化する工程と、硬化性樹脂層に導電層を形成する工程と、導電層に電鋳処理によって金属膜を形成する工程と、第２の微細凹凸パターンを金属膜に転写して第３の微細凹凸パターンを金属膜に形成する工程と、金属膜を導電層から剥離して光学部品用金型とする工程とを有することで、シリコン樹脂のように光硬化性樹脂の表面が粗くなるのを回避できる。
【０００７】
また、本発明は、光学部品用金型の製造方法であって、前記第３の微細凹凸パターンが形成された面が表側となるように前記光学部品用金型を軸にロール状に巻いてシリンダ状金型とする工程を有することを特徴とする。
本発明によれば、第３の微細凹凸パターンが形成された面が表側となるように光学部品用金型を軸にロール状に巻いてシリンダ状金型とすることで、光学部品を製作する際、光学部品用金型を回転させて光学部品に対して連続的に微細凹凸パターンを転写することが可能となる。
【０００８】
また、本発明は、光学部品用金型の製造方法であって、前記導電層は、スパッタリング法、金属蒸着法、ＥＢ蒸着法、銀鏡反応法及びメッキ法のいずれかにより形成されてなることを特徴とする。
また、本発明は、光学部品用金型の製造方法であって、前記硬化性樹脂は、光硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれかであることを特徴とする。
また、本発明は、光学部品用金型の製造方法であって、前記微細凹凸パターンは、プリズム、マイクロレンズ、シリンドリカルレンズ及びフレネルレンズのいずれかを構成する微細な凹凸形状であることを特徴とする。
また、本発明は、光学部品用金型であって、上記の光学部品用金型の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光学部品用金型の製造方法によれば、光硬化性樹脂の表面が粗くなるのを回避できるので、光学部品用金型の精度を向上させるとともに、この光学部品用金型によって製作された光学部品の精度を向上させることができる。
また、光学部品を製作する際、光学部品用金型を回転させて光学部品に対して連続的に微細凹凸パターンを転写することが可能となるので、精度が向上した光学部品を迅速に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明における第１の実施の形態を示す図であって、本発明を適用した光学部品用金型の製造方法について説明するための図である。図１及び図２において、１はシリンダ、２はレジスト層、３は基板、４はＵＶ（紫外線）硬化樹脂層（硬化性樹脂層）である。また、図１において、５はＵＶ硬化樹脂を基板３に滴下するＵＶ樹脂滴下装置、６はＵＶ樹脂により形成されたＵＶ硬化樹脂層４にＵＶを照射するＵＶ照射装置である。また、図２において、７は金属膜、８は心棒（軸）である。
【００１１】
光学部品用金型を製造する場合、微細凹凸パターン２ａ（第１の微細凹凸パターン）を有する母型Ａを用いて微細凹凸パターン２ａをＵＶ硬化樹脂層４に転写して微細凹凸パターン４ａ（第２の微細凹凸パターン）をＵＶ硬化樹脂層４に形成する工程と、ＵＶ硬化樹脂層４を硬化する工程と、ＵＶ硬化樹脂層４に導電層４ｂを形成する工程と、導電層４ｂに電鋳処理によって金属膜７を形成する工程と、微細凹凸パターン４ａを金属膜７に転写して光学部品微細凹凸パターン７ａ（第３の微細凹凸パターン）を金属膜７に形成する工程と、金属膜７を導電層４ｂから剥離して光学部品用金型Ｂとする工程とを有した製造方法を用いる。すなわち以下の手順で光学部品用金型Ｂを製造する。
【００１２】
まず（ａ）において、円柱状に形成されたシリンダ１を準備する。このシリンダ１は、例えばガラス、樹脂、金属等により形成されている。シリンダ１の寸法は、長さが約２ｍ、断面の直径が１００〜３００ｍｍである。なお、このシリンダ１は、平滑性を保持するため、長さ１ｍあたりの表面精度Ｒａが１〜３μｍであることが好ましい。
次に（ｂ）において、感光性樹脂の一例であるレジストをシリンダ１の周縁にディップコート法で塗布してレジスト層２を形成する。すなわち、図示しないが、レジストを有機溶媒に溶融した溶液を貯溜する浴槽内にシリンダ１を浸漬した後、浸漬したシリンダ１を一定速度で引き上げることで、シリンダ１の表面にレジストを均一に塗布してレジスト層２を形成する。ここで、レジストは、例えば特定の波長に感度を有するポジ型感光性ポリイミドまたはポジ型レジスト等のポジ型感光性樹脂を用いる。このときレジストの粘度を適当に設定してシリンダ１の周縁にレジストを塗布してレジスト層２を形成することによって、レジスト層２の膜厚として適当である５０〜８０μｍの膜厚を有するレジスト層２がシリンダ１の周縁に形成される。
【００１３】
レジストをシリンダ１の周縁に塗布してレジスト層２を形成した後、図３に示すように、レーザー走査装置１０を用いてレジスト層２の表面に光としてレーザー光を当てて微細凹凸パターン２ａを形成する。ここで、レーザー走査装置１０は、レーザー発光装置１１と、ミラー１２と、ポリゴンミラー１３と、集光レンズ１４とを備えている。レーザー光は、レーザー発光装置１１内の図示しないコリメートレンズで平行光に変換されてレーザー発光装置１１から発光された後、ミラー１２によって進行方向を変換され、ポリゴンミラー１３によって走査され、集光レンズ１４によってシリンダ１上に集光される。そして、レーザー光の積算レーザーパワー量を制御しながらレーザー光の焦点位置及び滞在時間を設定して、レーザー光がレジスト層２内の化学結合を切断しながら描画することで微細凹凸パターン２ａを形成する。このとき、必要に応じてシリンダ１を回転させることで、シリンダ１の周縁のレジスト層２全体に微細凹凸パターン２ａを形成することとなる。このようにして、（ｃ）に示すような微細凹凸パターン２ａを有する母型Ａが完成する。
なお、微細凹凸パターン２ａは、プリズム、マイクロレンズ、シリンドリカルレンズ及びフレネルレンズ等を構成する微細な凹凸形状、または微細な凹凸及び曲率を有した形状である。
また、母型Ａの製造方法については、上記のような方法に限ることはなく、別の製造方法を採用することも可能である。
【００１４】
その後、（ｄ）において、母型Ａの下部に近接しかつ延在して設置されたステンレス製の基板３上で母型Ａを回転させながら、ローラＲを回転させて基板３が延在する方向に基板３を移動させ、基板３上にＵＶ樹脂滴下装置５によってＵＶ硬化樹脂４を滴下して、ＵＶ硬化樹脂４に微細凹凸パターン２ａに対応した微細凹凸パターン４ａを転写する。ＵＶ硬化樹脂４に微細凹凸パターン４ａを転写するとき、ＵＶ照射装置６を用いて微細凹凸パターン４ａの表面にＵＶを照射してＵＶ硬化樹脂４を硬化させる。このようにして、図２の（ｅ）に示すような微細凹凸パターン４ａを有するＵＶ硬化樹脂４が基板３上に形成される。なお、この微細凹凸パターン４ａは、微細凹凸パターン２ａを反転させたパターンである。
【００１５】
そして、（ｆ）において、微細凹凸パターン４ａにスパッタリング法、金属蒸着法、ＥＢ蒸着法、銀鏡反応法またはメッキ法による導電性処理がなされて導電層４ｂを形成した後、微細凹凸パターン４ａを有するＵＶ硬化樹脂４上に金属膜７を導電層４ｂに着膜させ、微細凹凸パターン４ａに対応した光学部品微細凹凸パターン７ａを金属膜７に転写して、ニッケル電鋳等の電鋳処理によって光学部品微細凹凸パターン７ａを有する光学部品用金型Ｂを製造する。なお、この光学部品微細凹凸パターン７ａは、微細凹凸パターン４ａを反転させたものであり、微細凹凸パターン２ａと同一のパターンである。
【００１６】
その後、（ｇ）において、形成された光学部品用金型ＢをＵＶ硬化樹脂４から剥離してロール状に巻き、（ｈ）においてロール状とされた光学部品用金型Ｂの内部に心棒８を挿入してシリンダ状の金型Ｂ’を製造する。なお、光学部品微細凹凸パターン７ａが微細凹凸パターン２ａと同一のパターンであるため、心棒８がシリンダ１と同一の形状寸法とすることで、金型Ｂ’は母型Ａと同一の形状寸法となる。
【００１７】
このような光学部品用金型の製造方法において、光学部品微細凹凸パターン７ａを有する光学部品用金型Ｂを製造する際、光学部品微細凹凸パターン７ａに微細凹凸パターン４ａを転写したＵＶ硬化樹脂４に導電層４ｂを介して金属膜７を電鋳することで、シリコン樹脂のようにＵＶ硬化樹脂４の表面が粗くなるのを回避できる。
また、光学部品用金型Ｂをロール状に巻いてシリンダ状の金型Ｂ’を形成することにより、光学部品を製作する際、金型Ｂ’を回転させて光学部品に対して連続的に光学部品微細凹凸パターン７ａを転写することが可能となる。
【００１８】
上記のような光学部品用金型の製造方法によれば、金属膜７を電鋳する際、ＵＶ硬化性樹脂４に設けられた微細凹凸パターン４ａの表面が粗くなるのを回避できるので、微細凹凸パターン４ａによって転写された光学部品用金型Ｂの光学部品微細凹凸パターン７ａの精度を向上させるとともに、この光学部品用金型Ｂによって製作された光学部品の精度を向上させることができる。
また、光学部品を製作する際、金型Ｂを回転させて光学部品に対して連続的に光学部品微細凹凸パターン７ａを転写することが可能となるので、精度が向上した光学部品を迅速に製作することができる。
【００１９】
図４及び図５は、本発明における第２の実施の形態を示す図であって、本発明を適用した光学部品用金型の製造方法について説明するための図である。図４及び図５において、第１の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
図５において、２１は中空円筒状の枠体、２２はＵＶ樹脂層、２３は金属膜、２４は心棒である。
【００２０】
光学部品用金型Ｂを製造する場合、図４の（ａ）〜（ｃ）においては、上記第１の実施の形態と同様の方法で母型Ａを製造する。
その後、図５の（ｄ）において、中空円筒状の枠体２１内に母型Ａを挿入し、枠体２１と母型Ａとの間にＵＶ硬化樹脂を注入した後、枠体２１の外部からＵＶを照射してＵＶ樹脂を硬化させてＵＶ硬化樹脂層２２を形成する。このとき、微細凹凸パターン２ａをＵＶ硬化樹脂層２２に転写させ、微細凹凸パターン２２ａをＵＶ硬化樹脂層２２に形成する。
ＵＶ硬化樹脂層２２を形成した後、枠体２１内の母型Ａを引き抜いて、（ｅ）に示すように枠体２１内に転写微細凹凸パターン２２ａを有するＵＶ硬化樹脂層２２が取付けられた状態となる。なお、枠体２１内の母型Ａを枠体２１から引き抜く際、母型Ａに設けられたレジスト２を溶融しながら引き抜いてもよい。
【００２１】
その後、（ｆ）に示すように、ＵＶ硬化樹脂層２２の内面に微細凹凸パターン４ａにスパッタリング法、金属蒸着法、ＥＢ蒸着法、銀鏡反応法またはメッキ法による導電性処理がなされて導電層２２ｂを形成して、その導電層２２ｂの内面にニッケル電鋳等の電鋳処理によって金属膜２３を形成する。このとき、微細凹凸パターン２２ａを金属膜２３に転写させ、微細凹凸パターン２３ａを金属膜２３に形成する。
そして、（ｇ）に示すように、中空円筒状に形成された金属膜２３の内部に心棒２４を挿入し、枠体２１を取り外して金型Ｃを形成する。
【００２２】
なお、枠体２１と母型Ａとの間に注入された樹脂は、ＵＶ硬化樹脂に限らず、例えば熱硬化性樹脂でもよい。このとき、枠体２１と母型Ａとの間に樹脂層を形成した後、熱によってその樹脂層を硬化させることとなる。
【００２３】
第２の実施の形態のような光学部品用金型の製造方法において、光学部品微細凹凸パターン２３ａを有する光学部品用金型Ｃを製造する際、光学部品微細凹凸パターン２３ａに微細凹凸パターン２２ａを転写したＵＶ硬化樹脂２２に導電層２２ｂを介して金属膜２３を電鋳することで、上記第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００２４】
なお、母型Ａを用いて形成される樹脂層は、本実施形態に用いられるＵＶ硬化樹脂層４に限るものではない。したがって、微細凹凸パターン２ａを有する母型Ａを用いて微細凹凸パターン２ａをＵＶ硬化樹脂層４に転写して微細凹凸パターン４ａをＵＶ硬化樹脂層４に形成する工程と、ＵＶ硬化樹脂層４を硬化する工程と、ＵＶ硬化樹脂層４に導電層４ｂを形成する工程とを、微細凹凸パターン２ａを有する母型Ａを用いて微細凹凸パターン２ａを樹脂層に転写して微細凹凸パターン４ａを樹脂層に形成する工程と、樹脂層に導電層４ｂを形成する工程とに置き換えてもよい。
また、本実施の形態において使用するレーザー走査装置１０は、市販されている複写機あるいはレーザープリンタ等に設けられた光学エンジンと同様な構成のものを使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施の形態における光学部品用金型の製造方法の手順を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における光学部品用金型の製造方法の手順を示す図である。
【図３】第１の実施の形態におけるレーザー走査装置の概略を示す図である。
【図４】第２の実施の形態における光学部品用金型の製造方法の手順を示す図である。
【図５】第２の実施の形態における光学部品用金型の製造方法の手順を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  シリンダ
２  レジスト層
２ａ  微細凹凸パターン（第１の微細凹凸パターン）
４  ＵＶ硬化樹脂層（樹脂層、硬化性樹脂層）
４ａ  微細凹凸パターン（第２の微細凹凸パターン）
４ｂ  導電層
７  金属膜
７ａ  光学部品微細凹凸パターン（第３の微細凹凸パターン）
Ａ  母型
Ｂ  光学部品用金型
Ｂ’  金型
【図１】
2005153271.tif 000003
【図２】
2005153271.tif 000004
【図３】
2005153271.tif 000005
【図４】
2005153271.tif 000006
【図５】
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