(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板の表面に感光性耐熱樹脂の層を設け、該感光性耐熱樹脂の層に、光学パネルの光学パターンに対応するパターンが設けられたマスクを介して露光し、次いで現像して、マスクのパターンに対応する成形パターンを上記感光性耐熱樹脂の層に設ける方法であって、現像後も該感光性耐熱樹脂を金属基板の一面全面にわたって残存させることを特徴とする、光学パネルの少なくとも一方の面に光学パターンを一体に形成するための成形用型の製造方法。
【請求項２】
感光性耐熱樹脂の現像される部分が完全に溶解する前に現像を終了することによって、該現像部分の金属基板上にも感光性耐熱樹脂を残存させる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
金属基板の表面に感光性耐熱樹脂の層を２層にわたって設け、第一層を設けた後に感光性を失活させることによって、該第一層を金属基板上に残存させる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
金属基板の表面をショットブラスト処理又はヘアライン処理によって荒らした後、その荒らされた面に感光性耐熱樹脂の層を設ける請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
金属基板の表面を粗面とし、その粗面に第一の感光性耐熱樹脂の層を０.１〜５μm の厚さで設ける請求項３に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも一方の面に光学パターンが一体に形成された光学パネルの製造方法であって、金属基板と、その一方の面に感光性耐熱樹脂から形成された上記光学パターンに対応する成形パターンとを具備し、該成形パターンを有する金属基板の面が全面にわたって上記耐熱樹脂の層で覆われている成形用型を金型面の少なくとも一方に配置し、該成形用型を少なくとも一つの面とする金型キャビティーに透明溶融樹脂を射出して成形することを特徴とする光学パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライトやフロントライト、また電飾看板等の各種照明装置に使用されるエッジライトパネルや光拡散パネル等であって、少なくとも一方の面にドットやライン等の光学パターンが一体に形成された光学パネルを製造するのに用いる型、その製造方法及びそれを用いる光学パネルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような、少なくとも一方の面に光学パターンが形成された光学パネルは、一般に透明熱可塑性樹脂の射出成形により製造されている。そして従来、かかる光学パターンを一体的に付与するには、キャビティー部分の所定面に、切削やブラストのような機械的加工、放電加工、エッチング加工などにより製品の光学パターンに対応する凹凸が形成された金型を用いる方法、特開平 9-222514 号公報に提案されているような、フォトレジストで形成された凹凸面にニッケルメッキを行った後、フォトレジスト層を剥離して得られ、製品の光学パターンに対応する凹凸が表面に形成されたスタンパーと呼ばれるニッケル製の薄い型を射出成形機の金型内面に貼り付ける方法などが知られている。
【０００３】
ところが、切削やブラストのような機械的加工、放電加工、エッチング加工などによる金型の場合は、加工できる最小寸法値がせいぜい数百μm 程度と大きいため、この金型を用いて射出成形された光学パネルに光を導入すると、パターンによる明暗の模様が強く現れすぎて均質な照明光が得られ難いという問題があった。一方、ニッケル製のスタンパーの場合は、かかるスタンパーの製造に非常に長い工程が必要であることや、製造時における原料費、ランニングコスト及び時間を多く必要とすることのために、単価が高くなり、さらには製造工程が個々に難しく、各製造工程において経験及びノウハウを必要とするために、製造が難しいなどの問題があった。
【０００４】
そこで、本発明者らは先に、感光性耐熱樹脂を用いたフォトレジスト手法により、金属基板の表面に直接この感光性耐熱樹脂による成形パターンを設ける技術を見出し、特開 2001-337229号公報において提案している。この手法によれば、高精細な光学パターンを形成した型が、安価に短時間に得られるものの、その後の実験により、成形時の離型性が必ずしも良好とはいえず、型内における冷却時間を若干長くする必要などがあり、また、離型性の問題が耐久性に影響する恐れもあることが明らかになってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題を解決するためにさらに研究を行った結果、光学パターンに対応する感光性耐熱樹脂よりなる成形パターンを有する金属基板の面が全面にわたって上記感光性耐熱樹脂で覆われている場合には、型からの成形光学パネルの離型性が向上すること、また、この型の出発原料である金属基板の表面を粗面としておけば、離型性や型の耐久性などが一層向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
したがって本発明の目的は、特開 2001-337229号公報に開示された成形用型を改良し、液晶ディスプレイのバックライトやフロントライト、また電飾看板等の各種照明装置に使用されるエッジライトパネルや光拡散パネル等であって、少なくとも一方の面にドットやライン等の光学パターンが一体に形成された光学パネルを製造するのに一層適した型、及びその製造方法を提供し、さらにはその型を用いた光学パネルの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、光学パネルの少なくとも一方の面に光学パターンを一体に形成するための成形用型であって、金属基板と、その一方の面に感光性耐熱樹脂から形成された上記光学パターンに対応する成形パターンとを具備し、その成形パターンを有する金属基板の面は全面にわたって上記耐熱樹脂の層で覆われている光学パネル成形用型が提供される。この成形用型においては、金属基板の上記耐熱樹脂で覆われる面を粗面としておくのが有利である。
【０００８】
また本発明によれば、金属基板の表面に感光性耐熱樹脂の層を設け、この感光性耐熱樹脂の層に、光学パネルの光学パターンに対応するパターンが設けられたマスクを介して露光し、次いで現像して、このマスクのパターンに対応する成形パターンを上記感光性耐熱樹脂の層に設けるに際し、現像後も上記感光性耐熱樹脂を金属基板の一面全面にわたって残存させることにより、上記光学パネル成形用型を製造する方法も提供される。
【０００９】
具体的には、感光性耐熱樹脂の現像される部分が完全に溶解する前に現像を終了することによって、現像部分の金属基板上にも感光性耐熱樹脂を残存させる方法を採用することができる。また、金属基板の表面に感光性耐熱樹脂の層を２層にわたって設け、第一層を設けた後に感光性を失活させることによって、失活後の第一層を金属基板上に残存させる方法を採用することもできる。
【００１０】
さらに本発明によれば、金属基板と、その一方の面に、感光性耐熱樹脂から形成され、光学パネルの光学パターンに対応する成形パターンとを具備し、この成形パターンを有する金属基板の面が全面にわたって上記耐熱樹脂の層で覆われている成形用型を金型面の少なくとも一方に配置し、この成形用型を少なくとも一つの面とする金型キャビティーに透明溶融樹脂を射出して成形することにより、少なくとも一方の面に光学パターンが一体に形成された光学パネルを製造する方法も提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、液晶ディスプレイのバックライトに使用されるエッジライトパネルである導光板の製造に本発明を適用する場合を例にして、図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明する。
【００１２】
図１は、液晶ディスプレイにおける導光板の配置例を概略的に示す縦断面模式図であって、液晶セル９の背面にバックライト１が配置されており、このバックライト１は、導光板２と、その背面側に配置された反射シート５と、導光板２の前面側に配置された光拡散シート６と、導光板２の一側端エッジ部に配置された光源７とを備えている。そして、光源７からの光が導光板２内に入射し、その中を透過しながら背面に設けられた反射シート５で反射して、前面側に出射するようになっている。バックライト１の前面側では、光拡散シート６の存在により、光が全面に渡って均一に出射し、液晶セル９のための照明となる。なお、図１には、導光板２をくさび形断面のものとし、その厚肉側エッジ部に光源７を配置した例を示したが、導光板２を平板で構成し、その対向するエッジ部２箇所に光源を配置する場合もある。
【００１３】
このような導光板２には、例えば、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶質環状ポリオレフィン樹脂、メタクリル酸メチル／スチレン共重合（ＭＳ）樹脂、ポリスチレン樹脂など、光透過率の高い熱可塑性透明合成樹脂が用いられる。そしてその背面２ａには、光が前面側へ均一に反射されるように、ドットやライン等の光学パターンを設ける場合が多い。一方、液晶セル９側へ光が効率的に出射されるよう、導光板２の前面２ｂに、同じくドットやライン等の光学パターンを設けることもある。
【００１４】
本発明は、かかる導光板２のような、少なくとも一方の面に光学パターンが一体に形成された光学パネルを製造するのに好適に用いられる成形用型、その製造方法、及びその型を用いた光学パターンの製造方法に関するものである。光学パネル２の一方の面に光学パターンを形成した例を、図２に縦断面模式図で示す。この例では、光学パネル２の一方の面に、パターン要素３，３……を凹陥形成して、光学パターン４が構成されている。
【００１５】
図２に示すようなパターンが一体形成された光学パネルを成形するには、図３に縦断面模式図で示すような、成形パターン１５，１５……が表面に突出形成された型１０を用いる。そして本発明では、この型１０を、金属基板１１と、その一方の面に感光性耐熱樹脂から形成された上記成形パターン１５，１５……とで構成し、この成形パターン１５，１５……を有する金属基板１１の面が、全面にわたって上記耐熱樹脂の層１２で覆われるようにする。
【００１６】
なお、図２及び図３には、光学パネル２の表面に形成されるパターン４の各要素３，３……が凹陥パターンであり、したがってそれを成形するための型１０の表面に設けられる成形パターン１５，１５……が突出パターンである例を示したが、これとは逆に、光学パネル２の表面に形成されるパターン要素３，３……を突出パターンとし、したがってそれを成形するための型１０の表面に設けられる成形パターン１５，１５……を凹陥パターンとすることも可能である。後者の例を図４及び図５に、それぞれ図２及び図３に対応する縦断面模式図で示す。すなわち、図４に示す例では、光学パネル２の一方の面に、パターン要素３，３……を突出形成して、光学パターン４が構成されている。また図５に示す例では、図４に示すようなパターンが一体形成された光学パネルを成形するための型であって、金属基板１１の一方の面に、図４の突出パターン要素３，３……に対応する成形パターン１５，１５……が感光性耐熱樹脂により凹陥形成されており、かつこの成形パターン１５，１５……を有する金属基板１１の面が、全面にわたって上記耐熱樹脂の層１２で覆われている。
【００１７】
金属基板１１の一面を全面にわたって覆う耐熱樹脂の層１２のうち、薄肉部分（パターン凹部）の厚みは、通常約１０μm 以下、好ましくは０.１〜５μmの範囲である。一方、厚肉部分（パターン凸部）の厚み（金属基板１１の表面からの高さ）は、通常約３０μm 以下、好ましくは５〜１５μm の範囲である。また、薄肉部分（パターン凹部）と厚肉部分（パターン凸部）の厚み差は、通常約２５μm 以下、好ましくは１〜１５μm の範囲である。
【００１８】
金属基板１１は、熱可塑性樹脂などの成形用金型として用いることができるものであればよく、材質に特別な限定はないが、例えば、ステンレス鋼板や銅板、黄銅板、ニッケル板などが好適に用いられる。また、その厚みにも特別な限定はないが、ハンドリングのしやすさなどから、通常、０.１〜５mm くらいの厚みのものが好適である。
【００１９】
図３及び図５に示した成形パターン１５，１５……は、本発明に従って感光性耐熱樹脂を用いたフォトレジスト手法により形成されるのであるが、この際、金属基板１１の上記感光性耐熱樹脂の層１２が形成される表面は粗面となっているのが、この型を用いた溶融樹脂の射出成形において、型の耐久性を高めるうえで好ましい。特にこの表面は、ほぼ鏡面状態で用意されたものを、ショットブラスト処理やヘアライン処理のような粗面化の手法として一般的に知られている方法で粗面としたものが有利である。粗面化の程度は特に限定されないが、例えば、JIS B 0601 に従って測定される中心線平均粗さＲa で０.１〜１μm の範囲にあるのが好ましい。
【００２０】
液晶ディスプレイのバックライトにおける導光板のように、エッジから光を導光して一面を均質な照明とする場合、導光エッジ側の一辺の両端部が微妙な明暗模様となりがちであるが、これを補正すべく光学パターンの設計段階からこれを勘案したパターンとすることは非常に困難である。そこで、ニッケル製のスタンパーを含む従来の金型では、これを補正するため、導光エッジ側一辺の両端の適当な部分に、ブラスト加工などの後加工を施すことにより、粗さを変化させている。本発明の光学パネル成形用型において、金属基板１１の表面を粗面とする場合、全面均質な粗面とすることが原則であるが、導光エッジ側一辺の両端に上記と同様な補正を必要とする場合は、金属基板１１の表面のうち、導光エッジ側の一辺の両端部にあたる適当な部分について、その粗さを予め変化させおくことも有効である。
【００２１】
本発明においては、金属基板１１上に耐熱性感光性樹脂を用いたフォトレジスト手法により、成形パターン１５，１５……を形成する。ここでいうフォトレジスト手法とは、半導体分野でフォトレジストを用いたパターニングに採用される手法ないしはこれに類似した手法であって、金属基板にフォトレジスト膜を形成し、これにパターンを形成したマスクを介して露光し、次いで現像することにより、露光に用いたマスクのパターンを金属基板に転写する手法を意味する。
【００２２】
ここで用いる感光性耐熱樹脂は、例えば、半導体分野、特に半導体ウェハの保護コート膜や層間絶縁膜等の用途を持ち、露光現像による高解像度と焼付けによる高度の密着性を有するものである。また耐熱とは、例えば、その耐熱樹脂から形成されたパターンが、そのパターンを有する型を用いて光学パネルを構成する樹脂を成形する場合の成形温度（例えば約３００℃）に加熱しても短時間で変形しないことをいう。かかる感光性耐熱樹脂を採用することで、その高解像度のために、微細、精密、高密度の光学パターンに対応する成形パターンを、微細な突起又は凹陥のパターンとして、フォトレジスト手法により確実に、金属基板１１の一面に直接形成することができる。また、光学パネルの成形を容易かつ確実とし、高度の密着性によって、金属基板１１の表面からの部分的な剥落を可及的に防止し、光学パネルの量産に適した成形用型としての耐久性を確保している。
【００２３】
感光性樹脂には、ポジ型とネガ型があるが、耐熱樹脂であればいずれも本発明に適用できる。ポジ型感光性樹脂は、それ自体は現像液に難溶ないし不溶であるが、露光により化学変化を起こして、その露光部分が現像液に可溶となり、現像後は非露光部分が像として残るものである。一方、ネガ型感光性樹脂は、それ自体は現像液に可溶であるが、露光により化学変化を起こして硬化し、その露光部分が現像液に難溶ないし不溶となり、現像後はその露光部分が像として残るものである。
【００２４】
感光性耐熱樹脂の典型的な例に、感光性のポリイミド系樹脂がある。感光性のポリイミド系樹脂には、非感光性のポリイミドに光反応性の低分子化合物を混合して感光性にしたもの（混合型）と、カルボキシル基又は水酸基を有するポリイミドのカルボキシル基又は水酸基を部分的に修飾したもの（修飾型）があるが、いずれも使用できる。前者の混合型の場合に、光反応性の低分子化合物として、カルボキシル基や水酸基のようなアルカリ現像液に可溶性の基が部分的に修飾され、当該修飾基が露光により解裂して露光部分が現像液に可溶となるものを用いれば、ポジ型に作用するし、光反応性の低分子化合物として、光重合性のものを用いれば、ネガ型に作用する。また後者の修飾型の場合に、カルボキシル基又は水酸基を修飾する基が露光により解裂するものであれば、ポジ型に作用するし、この修飾基が光重合性のものであれば、ネガ型に作用する。感光性ポリイミド系樹脂に関する総説は、例えば、福島らによる「高分子加工」，５０巻１２号，p. 553-560（2001）（高分子刊行会）にある。
【００２５】
ポジ型感光性ポリイミド系樹脂の市販品には、例えば、住友ベークライト株式会社製の半導体コーティング材“スミレジン  エクセル  CRC-8000”シリーズ中のもの、具体的には例えば、 CRC-8300 があり、これを用いることができる。また、ネガ型感光性ポリイミド系樹脂の市販品には、例えば、日立化成デュポンマイクロシステムズ株式会社製の“PI-2732”などがある。
【００２６】
感光性耐熱樹脂を用いたフォトレジスト手法によりパターンを形成すれば、成形パターン１５，１５……をライン状に形成できるのはもとより、これを円形、矩形等のドット状とし、図３に示すような突出パターン及び図５に示すような凹陥パターンのいずれであっても、各要素の径又は一辺の長さを１〜３００μm の範囲で、また各要素の間隔を５μm 〜１mmの範囲で、それぞれ任意に変化させることができる。また、この範囲内で、光学パネルの一端から他端に向けて、パターンの大きさ及び／又は間隔を任意に無段階で変化させることができる。
【００２７】
図１に示すような、一側端エッジ部に光源が配置されたくさび型導光板の場合は、光源側を極微細パターン、その反対側をやや大きめのパターンとし、その間でパターンの大きさ（径又は一辺の長さ）を無段階連続的に変化させることによって、高輝度で均一な出射光を液晶セル９側へ送ることができる。また、導光板を平板で構成し、その両側端エッジ部に光源を配置する場合は、光源に近い両端部を極微細パターン、光源から遠い中央部をやや大きめのパターンとし、その間でパターンの大きさ（径又は一辺の長さ）を無段階連続的に変化させることによって、やはり高輝度で均一な出射光を液晶セル９側へ送ることができる。このように大きさが面内で連続的に変化する光学パターンであっても、それが寸法精度よく形成できるよう、本発明により成形用型１０の成形パターン１５，１５……を設けることができる。
【００２８】
感光性耐熱樹脂を用いて金属基板１１上へ成形パターンを形成するには、例えば、金属基板１１に感光性耐熱樹脂を塗布して表面にフォトレジスト膜を形成する塗布工程と、これを予備加熱して軽い焼きしめを行うプリベーク工程と、光学パターンに対応するパターンが形成されたマスクを介して、上記塗布した樹脂、すなわち感光性耐熱樹脂層１２（フォトレジスト膜）を露光（感光といってもよい）する露光工程と、これを現像処理する現像工程と、現像による除去部分をリンス除去する洗浄工程と、現像により形成されたパターンを高温焼付けして感光性耐熱樹脂を硬化させ、突出又は凹陥のパターン１５，１５……とする焼付け工程とを経ることにより、行うことができる。これらの工程は、ポジ型感光性耐熱樹脂を用いる場合も、ネガ型感光性耐熱樹脂を用いる場合も、基本的には同じであり、ただ、形成される像が、両者で逆になるだけである。したがって、用いる感光性耐熱樹脂のタイプ及び目的とするパターンの形状によって、露光工程で用いるマスクのパターン形状を選択すればよい。
【００２９】
そして本発明では、前述したように、また図３及び図５に示したように、金属基板１１と、その一方の面に感光性耐熱樹脂から形成された成形パターン１５，１５……とで成形用型１０を構成し、この成形パターン１５，１５……を設けた金属基板１１の面が、全面にわたって上記耐熱樹脂の層１２で覆われるようにする。このような型１０は、金属基板１１の表面に感光性耐熱樹脂の層を設け、この感光性耐熱樹脂の層に、光学パネル２の光学パターン４に対応するパターンが設けられたマスクを介して露光し、次いで現像して、マスクに形成されたパターンに対応する成形パターン１５，１５……を上記感光性耐熱樹脂の層に設けるに際し、現像後も上記感光性耐熱樹脂を金属基板の一面全面にわたって残存させることにより、製造することができる。
【００３０】
具体的には、感光性耐熱樹脂の現像される部分が完全に溶解する前に現像を終了することによって、現像部分の金属基板上にも感光性耐熱樹脂を残存させる方法を採用することができる。また、金属基板の表面に感光性耐熱樹脂の層を２層にわたって設け、第一層を設けた後に感光性を失活させることによって、失活後の第一層を金属基板上に残存させる方法を採用することもできる。前者の形態を図６に工程毎の縦断面模式図で、また後者の形態を図７に工程毎の縦断面模式図で、それぞれ示す。以下、これらの図面に沿って、本発明の光学パネル成形用型の製造方法について説明する。
【００３１】
図６は、上記第一の形態である感光性耐熱樹脂の現像される部分が完全に溶解する前に現像を終了し、現像部分の金属基板上にも感光性耐熱樹脂を残存させる場合について、その製造工程毎に示した縦断面模式図である。なお、この図は、感光性耐熱樹脂としてポジ型のものを用いた例を示している。まず、図６（Ａ）に示すように、金属基板１１の表面に感光性耐熱樹脂を塗布して、感光性耐熱樹脂層１２ａを形成する。金属基板１１の少なくとも感光性耐熱樹脂層１２ａが形成される面１１ａは、前述のとおり粗面とされているのが好ましい。次いで、図６（Ｃ）に示すように、所望の光学パターンに基づく透過及び遮光のパターンが記録されたマスク１９を介して、上記の感光性耐熱樹脂層１２ａに紫外線（ＵＶ光）を露光する。その後、図６（Ｄ）に示すように、現像液を用いて上記露光後の感光性耐熱樹脂層１２ａを現像し、洗浄する。
【００３２】
ポジ型感光性樹脂を用いた一般的なフォトレジスト手法では、この現像工程において、紫外線が露光された部分が溶解され、金属基板１１の表面が露出するまで現像が行われるが、本発明では、成形パターンを有する金属基板の面１１ａが上記の耐熱樹脂で全面にわたって覆われるようにすることから、この例では、紫外線が露光された部分の感光性耐熱樹脂１２ａが現像により完全に溶解する前に現像を終了する。これによって、金属基板１１の一面１１ａ全体を上記の感光性耐熱樹脂で覆いつつ、マスク１９に形成されたパターンに基づく感光性耐熱樹脂からなる凹凸パターン１２ｃを形成するようにしている。
【００３３】
その後、この金属基板１１の一面１１ａ上に形成された凹凸パターン１２ｃを３００℃以上の高温で加熱して硬化させるとともに、これを金属基板１１に密着固定し、図６（Ｅ）に示す硬化された凹凸パターン１２とする。以上の工程により、硬化された凹凸パターン１２が、上記のマスク１９に形成されたパターンに基づくパターンで金属基板１１の一面１１ａ上に形成された光学パネル成形用型１０を得ることができる。
【００３４】
図７は、金属基板の表面に感光性耐熱樹脂の層を２層にわたって設け、第一層を設けた後に感光性を失活させることによって、失活後の第一層を金属基板上に残存させる場合の形態について、その製造工程毎に示した縦断面模式図である。この図も、感光性耐熱樹脂としてポジ型のものを用いた例を示している。まず、図７（Ａ）に示すように、金属基板１１の表面に感光性耐熱樹脂を塗布して、第一の感光性耐熱樹脂層１３ａを形成する。金属基板１１の少なくとも感光性耐熱樹脂層１３ａが形成される面１１ａは、粗面とされているのが好ましい。そしてこの例では次に、感光性耐熱樹脂の感光性を失活させる処理を行う。この失活化処理は、例えば、加熱する方法や、後の露光工程で用いる紫外線を第一の感光性耐熱樹脂層１３ａの全面に照射する方法などにより行うことができる。加熱により失活させる場合は、後のプリベーク処理時の温度及び時間よりも一層高温で長時間の加熱を行えばよい。
【００３５】
その後、図７（Ｂ）に示すように、感光性を失活させた耐熱樹脂層１３ａの上に同じ感光性耐熱樹脂を塗布して、第二の感光性耐熱樹脂層１３ｂを形成する。次いでプリベーク処理を行った後、図７（Ｃ）に示すように、所望の光学パターンに基づく透過及び遮光のパターンが記録されたマスク１９を介して、上記第二の感光性耐熱樹脂層１３ｂ上に紫外線（ＵＶ光）を露光する。紫外線露光後は、図７（Ｄ）に示すように、現像液を用いて上記露光後の第二の感光性耐熱樹脂層１３ｂを現像し、洗浄すれば、金属基板１１の一面１１ａ全面が第一の感光性耐熱樹脂層１３ａ（ただし、すでに失活されている）で覆われつつ、第二の感光性耐熱樹脂層１３ｂに対して上記のマスク１９に形成されたパターンに基づく凹凸パターン１３ｃが形成される。
【００３６】
次いで、この金属基板１１の一面１１ａ上に形成された感光性耐熱樹脂からなる第一の層１３ａと凹凸パターン１３ｃを３００℃以上の高温で加熱して硬化させるとともに、これを金属基板１１に密着固定し、図７（Ｅ）に示す硬化された凹凸パターン１３とする。以上の工程により、硬化された凹凸パターン１３が、上記のマスク１９に形成されたパターンに基づくパターンで金属基板１１の一面１１ａ上に配列してなる光学パネルの成形用型１０を得ることができる。
【００３７】
ここで、図６及び図７に示した各工程についてさらに詳しく説明する。まず塗布工程は、例えば、スピンコーター（回転塗布機）を用いて、これにセットした金属基板１１の表面１１ａ、すなわち塗膜形成面に、感光性耐熱樹脂を滴下やスプレー等により供給し、金属基板１１を高速回転して、感光性耐熱樹脂を適正な厚みで形成すればよい。具体的には、目的とする光学パネルにおける光学パターンの適正な深さ又は高さに応じて、例えば、約３０μm 以下、好ましくは５μm 以上２０μm 以下の均一な厚さに塗布し、感光性耐熱樹脂層１２ａ又は、１３ａと１３ｂを形成する。ここでいう感光性耐熱樹脂層の厚さは、図７のように２層にわたって設ける場合は、両者の合計である。
【００３８】
図７に示す如く感光性耐熱樹脂の層を２層にわたって設ける場合であって、特にこの層を設ける金属基板１１の表面１１ａを粗面とした場合は、第一の感光性耐熱樹脂層１３ａは、５μm 以下、さらには０.１〜５μmの範囲の厚さとし、第二の感光性耐熱樹脂層１３ｂとの合計が約３０μm 以下、さらには５〜２５μm となるようにするのが好ましい。このように、金属基板１１の一面１１ａ上に最初に塗布する第一の感光性耐熱樹脂層１３ａを０.１〜５μmという薄膜にして、金属基板１１表面の粗さの程度が感光性耐熱樹脂層１３ａの表面に現出するようにした場合には、得られる成形用型をキャビティー面にセットして、溶融樹脂の射出成形などにより作製した光学パネルは、光学パターンの凸部が粗面となる。これを、例えば、液晶ディスプレイのバックライト用導光板に使用すれば、反射シートとの接触面積が減少することなどの効果により、反射シート及び光学パネル自身の耐久性が一層向上する。
【００３９】
プリベーク工程は、加熱炉を用い、例えば１２０℃前後に加熱された雰囲気中に数分間置いて、上記感光性耐熱樹脂層１２ａ又は１３ｂの軽い焼きしめを行うものである。これによって、引き続く露光工程における精密かつ高密度の露光を確実になし得るようにしている。
【００４０】
露光工程は、例えば、ステッパー（露光機）を用い、光学パターンに対応するパターンが形成されたマスク１９を介して、上記した感光性耐熱樹脂層１２ａ又は１３ｂに、ｇ線、ｉ線又はこれらを含む連続波長光線を短時間照射することによって行うことができる。紫外線を含む連続波長光線を発する光源としては、例えば、高圧水銀灯などが使用できる。ここに示した例では、マスク１９は、成形パターンの凸部に相当する部分をマスクするとともに、非マスク部分に光源光を照射して、これを露光するようにしている。
【００４１】
現像工程は、例えば、ディベロッパー（現像機）を用いて、上記露光後の感光性耐熱樹脂層１２ａ又は１３ｂを有する金属基板１１をセットし、そこにアルカリ性水溶液であるレジスト現像液を滴下やスプレー等によって供給し、金属基板１１を回転させたり停止させたりして現像液を均一に分布させ、上記微細凸部分以外の露光した非マスク部分に現像液を浸透させ、これを溶解するように行われる。また、アルカリ性水溶液であるレジスト現像液に、露光後の感光性耐熱樹脂層１２ａ又は１３ｂを有する金属基板１１を所定時間浸漬して、現像を行うこともできる。
【００４２】
洗浄工程は、例えば、上記現像後の金属基板１１を高速回転させながら、そこに純水を滴下やスプレー等により供給し、上記溶解部分をリンス除去することによって行われる。また、現像後の金属基板１１を流水中に浸漬したり、流水中で適宜瑶動させたりして、洗浄することもできる。
【００４３】
続いて行う焼付け工程は、加熱炉を用いて、例えば、３００〜４００℃程度に加熱された窒素雰囲気中に上記洗浄後の凹凸パターン１２又は１３を有する金属基板１１を置くことにより、現像で形成したパターンを硬化させるとともに、これを金属基板１１に密着固定し、光学パターンに対応する成形パターンを形成するものである。
【００４４】
このようにすることによって、光学パネルにおける光学パターンを反転した成形パターン（硬化凹凸パターン）１２又は１３が金属基板１１上に直接形成されるとともに、金属基板１１に対する硬化凹凸パターン１２又は１３の高度な密着性が確保され、光学パネルの成形に好適な成形用型１０を得ることができる。
【００４５】
こうして得られる成形用型１０は、これを金型面の少なくとも一方に配置し、透明溶融熱可塑性樹脂からの射出成形によって、少なくとも一方の面に光学パターンが一体に形成された光学パネルを製造するのに好適に用いられる。具体的には、この型１０を射出成形機のキャビティーを構成する金型面にセットして、使用する熱可塑性樹脂に適した成形温度で射出成形すればよい。これにより、成形用型１０に形成された硬化凹凸パターン１２又は１３に対応する凹凸パターンが熱可塑性樹脂の表面に転写されることになる。そして本発明の成形用型１０を用いれば、極めて精密微細にして高密度のファインパターンを精度よく転写することができる。成形用型１０の金型面へのセットは、例えば、ボルト固定、接着、金型面側からの吸引などによって行うことができる。
【００４６】
この際、二つの金型面のそれぞれに、本発明による成形用型１０をセットして射出成形を行えば、一方を導光反射パターン、他方を拡散パターンとする光学パネルとすることもできる。この場合は通常、金型面のそれぞれにセットされる型のパターン自体は、異なるものとなる。
【００４７】
また、熱可塑性樹脂のプレス成形など、公知の各種成形法に、本発明による成形用型１０を適用し、光学パネルを製造することもできる。いずれの成形法を採用するにしても、光学パネルを構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶質環状ポリオレフィン樹脂、メタクリル酸メチル／スチレン共重合（ＭＳ）樹脂、ポリスチレン樹脂など、光透過率の高い熱可塑性透明合成樹脂が好適に用いられる。
【００４８】
さらには、紫外線硬化型樹脂を使用するいわゆる２Ｐ（Photopolymer）成形にも、本発明による成形用型を用いることができる。２Ｐ成形により光学パネルを製造する場合は、この型１０の硬化凹凸パターン１２又は１３が形成された面に紫外線硬化型樹脂を塗布し、その上から透光性基板を押し当て、その透光性基板側から紫外線を照射して、紫外線硬化型樹脂を硬化させ、硬化した樹脂からなる光学パネルを取り出すようにすればよい。
【００４９】
以上主として、液晶ディスプレイのバックライトに使用されるエッジライトパネルである導光板の製造に本発明を適用する場合を中心に説明を進めてきたが、その他、液晶ディスプレイのフロントライト、また電飾看板をはじめとする各種照明装置に使用されるエッジライトパネルや光拡散パネルであって、少なくとも一方の面にドットやライン等の光学パターンが一体に形成された光学パネルの製造にも、同様に適用できる。さらには、本発明の実施にあたり、成形用型、その成形パターン、光学パネル、その導光反射パターンや光拡散パターンなどの光学パターン、光学要素、反射手段、拡散手段、感光性耐熱樹脂等の各具体的材質、形状、構造、生産又は製作方法ないしはその工程、密度、大きさ、配置形態、用途、これらに対する付加等は、上記発明の要旨に反しない限り様々の形態のものとすることができる。
【００５０】
【実施例】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。まず、図６に示した工程に従い、現像を途中で終了して、金属基板の一面全面にわたって感光性耐熱樹脂の層を設けた場合の例を示す。
【００５１】
実施例１
一方の面に感光性耐熱樹脂のパターンを形成させるための金属基板として、大きさが３４３mm×２６４mmで、厚み０.３mm のステンレス鋼板を用いた。このステンレス鋼板の JIS B 0601 による中心線平均粗さＲa は０.０５μmであった。一方、感光性耐熱樹脂として、住友ベークライト株式会社製のポジ型感光性ポリイミド樹脂溶液“スミレジン  エクセル  CRC-8300S”を用い、上記ステンレス鋼板の表面に、プリベーク後の膜厚が約１２μm となるようにスピンコーターで塗布した。これを自然乾燥した後、１２５℃のオーブンに入れて５分間保持し、プリベークを行った。得られた感光性樹脂層に、ＣＡＤ設計にて遮光及び露光のパターンが設けられたフィルム状のマスクを介し、ｇ線、ｉ線などを強く含む連続波長光線を発する Mesh Industrial Co., Ltd. 製の露光機“MC Printer”を用いて９０〜１００秒間露光した。ここで用いたフィルム状のマスクは、図８に模式的な平面図で示す如く、角落としの方形に遮光パターンが設けられ、基板であるステンレス鋼板の短辺一端から短辺他端に向けて当該方形の寸法が無段階連続的に変化しており、小寸法側が一辺の長さ約６０μm 、大寸法側が一辺の長さ約１００μm で、各要素の間隔（ピッチ）が全面を通じて約１７０μm となったものである。なお図８は、パターンの配置を説明するために描かれたものであって、実際の寸法比を反映したものでないことが理解されるであろう。
【００５２】
露光後の感光性樹脂層付きステンレス鋼基板を、住友化学工業株式会社製のアルカリ性現像液“SOPD”を約２リットル入れたステンレス鋼製の角型容器に浸漬し、約４０秒間この現像液に接触させた。その後、すばやく基板を現像液から引き上げ、別の容器中で純水を流しながら洗浄した。洗浄後の基板をオーブンに入れ、窒素雰囲気下で、約３０分かけて１５０℃まで昇温し、この温度で３０分間保持した後、さらに約３０分かけて３６０℃まで昇温し、この温度で３０分間保持して、焼付けを行った。得られたパターンの断面を顕微鏡で観察したところ、露光部（現像により溶解除去された部分）の樹脂層膜厚が約２μm になり、角落とし方形のパターンが突出形成された状態になっていた。
【００５３】
こうして得られたパターン付き成形用型を射出成形金型の一面（固定側金型）に貼り付け、メタクリル樹脂の射出成形を行って、片面に凹陥パターンが一体形成された導光板を作製した。この射出成形作業の中に、金型を開いて成形品を取り出す工程があるが、この工程では成形品が可動側金型に付いた状態でないと、次の工程に進めず成形運転が中断してしまう不具合を生じる。この実施例では、パターン付きの成形用型を固定側金型に取り付けているため、成形品表面における離型時の抵抗は固定側金型に接触する面の方が大きくて、金型を開いたとき、成形品が固定側金型に付き易く、連続成形ができない状態になりやすかった。この状態を回避するには、使用樹脂に潤滑剤を添加したり金型に離型剤を塗布したりして離型性を上げるなど、いろいろの方法があるが、冷却時間を延ばして金型内の充填樹脂（成形品）の温度を十分に金型温度まで下げることも有効な方法の一つである。そこで、ここでは、金型を開いたとき、成形品が安定して可動側金型に付いて行くのに必要なこの冷却時間の長短で、作製した成形用型の離型性を評価した。その結果、この実施例における必要最小限の冷却時間は、４０秒であった。
【００５４】
実施例２
実施例１において、ステンレス鋼板にガラスビーズを用いたショットブラスト処理を施して、 JIS B 0601 による中心線平均粗さＲa を０.３５μm とし、こうして粗面化されたステンレス鋼板を基板とした以外は同様に操作して、露光部（現像により溶解除去された部分）の平均樹脂層膜厚が約２μm になり、角落とし方形のパターンが突出形成された成形用型を作製した。この成形用型を用いて実施例１と同じ方法でメタクリル樹脂の射出成形を行い、離型性を評価した。その結果、この実施例における必要最小限の冷却時間は、３８秒であった。
【００５５】
次に、図７に示した工程に従い、感光性耐熱樹脂の層を２層にわたって設け、第一層を設けた後に感光性を失活させることによって、その第一層を金属基板上に残存させた場合の例を示す。
【００５６】
実施例３
実施例１で用いたのと同じステンレス鋼板の表面に、実施例１で用いたのと同じポジ型感光性ポリイミド樹脂溶液“スミレジン  エクセル  CRC-8300S”を、加熱失活後の膜厚が約５μm となるようにスピンコーターで塗布した。これを自然乾燥した後、１５０℃のオーブンに入れて約３０分間保持し、ポリイミド樹脂塗膜の感光性を失活させた。この塗膜上にさらに、１回目と同じポジ型感光性ポリイミド樹脂溶液を、プリベーク後の２層目の膜厚が約１２μm となるようにスピンコーターで塗布した。これを自然乾燥した後、１２５℃のオーブンに入れて５分間保持し、プリベークを行った。得られた感光性樹脂層に、ＣＡＤ設計にて遮光及び露光のパターンが設けられたフィルム状のマスクを介し、実施例１と同じ露光機を用いて９０〜１００秒間露光した。この例では、透過及び遮光のパターンが実施例１で用いたのとは逆になっているフィルム状のマスクを用いた。
【００５７】
露光後の感光性樹脂層付きステンレス鋼基板を実施例１で用いたのと同じアルカリ性現像液と現像操作で、約１００秒間この現像液に接触させた。その後、すばやく基板を現像液から引き上げ、別の容器中で純水を流しながら洗浄した。洗浄後の基板に、実施例１及び２で行ったのと同じ条件で焼付け処理を施した。得られたパターンの断面を顕微鏡で観察したところ、露光部（現像により溶解除去された部分）の樹脂層膜厚が約５μm であり、角落とし方形のパターンが凹陥形成された状態になっていた。
【００５８】
得られた成形用型を用いて実施例１と同じ方法でメタクリル樹脂の射出成形を行い、離型性を評価した。その結果、この実施例における必要最小限の冷却時間は、４５秒であった。
【００５９】
実施例４
実施例３において、ステンレス鋼板にガラスビーズを用いたショットブラスト処理を施して、 JIS B 0601 による中心線平均粗さＲa を０.３５μm とし、こうして粗面化されたステンレス鋼板を基板としたこと、及び１層目の感光性ポリイミド樹脂層の加熱失活後の膜厚が約３μm となるようにしたこと以外は同様に操作して、露光部（現像により溶解除去された部分）の平均樹脂層膜厚が３μm であり、角落とし方形のパターンが凹陥形成された成形用型を作製した。この成形用型を用いて実施例１と同じ方法でメタクリル樹脂の射出成形を行い、離型性を評価した。その結果、この実施例における必要最小限の冷却時間は、４３秒であった。
【００６０】
比較例１
実施例１において、アルカリ性現像液による現像時間を約１００秒間とした以外は同様に操作して、露光部が完全に現像除去されてステンレス鋼基板の表面が露出し、そこに角落とし方形のパターンが突出形成されたパターン付き成形用型を作製した。この成形用型を用いて実施例１と同じ方法でメタクリル樹脂の射出成形を行い、離型性を評価した。その結果、この比較例における必要最小限の冷却時間は、６０秒であった。
【００６１】
以上のとおり、感光性耐熱樹脂で形成された凹凸パターンの凹部においてステンレス鋼基板が露出している比較例１の成形用型を用いた場合に比べ、凹部にも耐熱樹脂層が残存している実施例１や実施例３の成形用型を用いた場合には、射出成形時の離型性が改善されている。また、粗面化されたステンレス鋼基板上に実施例１と同様のパターンを設けた実施例２の成形用型を用いた場合には、実施例１に比べて離型性がさらに改善されている。粗面化されたステンレス鋼基板上に実施例３と同様のパターンを設けた実施例４の成形用型についても、同様である。このため、これら実施例１〜４の成形用型を用いた場合の耐久性も良好であると考えられる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、金属基板上に感光性耐熱樹脂を用いたフォトレジスト手法による成形パターンを直接形成するにあたり、その成形パターンが設けられた金属基板の面を全面にわたって耐熱樹脂の層で覆うようにしたことで、得られる成形用型を用いた光学パネルの成形において、離型性を改善し、またその型の耐久性を高めることができる。この際、耐熱樹脂で覆われる金属基板の面を粗面としておけば、得られる型の耐久性を一層高めることができる。この型は、製作が容易であり、多品種少量にして短納期の光学パネルを生産する場合にも、的確に対応することができる。そして、かかる成形用型を用いれば、精細にして高密度のパターンを有する光学パネルであっても、簡便かつ確実に、高い精度で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶ディスプレイにおける導光板の配置を示す縦断面模式図である。
【図２】光学パネルに形成されたパターンのモデルを示す縦断面模式図である。
【図３】図２の光学パネルを成形するための型のモデルを示す縦断面模式図である。
【図４】光学パネルに形成されたパターンの別のモデルを示す縦断面模式図である。
【図５】図４の光学パネルを成形するための型のモデルを示す縦断面模式図である。
【図６】本発明により成形用型を製造する場合の一形態について、その工程毎に示した縦断面模式図である。
【図７】本発明により成形用型を製造する場合の別の形態について、その工程毎に示した縦断面模式図である。
【図８】実施例１で用いたフィルム状のマスクのパターンを説明するための平面模式図である。
【符号の説明】
１……バックライト、
２……光学パネル（導光板）、
２ａ……導光板の背面、
２ｂ……導光板の前面、
３……パターン要素、
４……パネル上の光学パターン、
５……反射シート、
６……光拡散シート、
７……光源、
９……液晶セル、
１０……成形用型、
１１……金属基板、
１１ａ……金属基板の感光性耐熱樹脂層が形成される表面、
１２，１３……パターン化された耐熱樹脂の層、
１２ａ……塗布後の感光性耐熱樹脂層、
１２ｃ……凹凸パターン、
１３ａ……第一塗布後の感光性耐熱樹脂層、
１３ｂ……第二塗布後の感光性耐熱樹脂層、
１３ｃ……凹凸パターン、
１５……成形パターン、
１９……マスク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003908970.tif 000007
【図７】
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【図８】
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