JP2005047080A

JP2005047080A - Mold for molding optical part made of resin having fine uneven surface and manufacturing method of optical part made of resin using it

Info

Publication number: JP2005047080A
Application number: JP2003204597A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Ishidaka; 良彦石高; Shusuke Chiba; 秀典千葉; Tetsuya Fukuda; 哲也福田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mold capable of molding an optical part made of a resin having a fine unevenness forming surface, to which many fine recessed or protruded parts of a submicron order are formed, with good dimensional precision and capable of enhancing mold releasability. <P>SOLUTION: This mold for molding the optical part made of the resin having a fine uneven surface is equipped with first and second matrices for demarcating a cavity space, which has a fine unevenness forming surface having many fine recessed or protruded parts of a submicron order formed thereto, for molding the optical part made of the resin. A master mold 36 comprising an inorganic oxide layer having a fine unevenness forming surface 36a, to which an uneven shape inverse to the fine unevenness forming surface of the optical part made of the resin is formed, is provided to the inner surface of the first matrix and a coating layer 38 with a surface free energy of 4 μJ/cm<SP>2</SP>or below is formed on the fine unevenness forming surface 36a. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サブミクロンオーダーの微細凹部又は凸部が複数形成された樹脂製光学部品成形用型と該成形用型を用いて上記樹脂製光学部品を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が多数形成された樹脂製光学部品としては、例えば、反射型の液晶パネルの前面に備えられるフロントライトと称する照明装置の導光板や反射防止層等を挙げることができる。
図６は、従来の製造方法により製造された導光板と反射防止層を備えたフロントライトが設けられた液晶表示装置の断面構成図であり、この図に示す液晶表示装置１００は、液晶パネル１２０と、この液晶パネル１２０の前面側に配設されたフロントライト１１０とから構成されている。
フロントライト１１０は、平板状の導光板１１２と、この導光板１１２の側端面１１２ａに配設された棒状の光源１１３とを備えて構成されており、光源１１３から出射された光を導光板１１２の側端面１１２ｃから導光板１１２内へ導入し、この光を導光板１１２の反射面１１２ｃで反射させることにより光の伝搬方向を変え、導光板１１２の出射面１１２ｂから液晶パネル１２０へ向けて照射するようになっている。反射面１１２ｃには、断面くさび型の微細な凹部（溝）１１５が多数形成されている。
また、上記出射面１１２ｂには、反射防止層１１７が形成されており、導光板１１２内部を伝搬する光を効率よく液晶パネル１２０側へ取り出すことができるようになっており、また、反射型の液晶パネル１２０からの反射光が導光板１１２表面で反射して減衰するのを防ぐことができるようになっている。反射防止層１１７は、表面にＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）格子と称される多数の微細な凸部（突起）が形成されたものである。
【０００３】
上記のような導光板１１２や反射防止層１１７などのようにサブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が多数形成された微細凹凸形成面を有する樹脂製光学部品の従来の製造方法としては、キャビティ空間に上記微細凹凸形成面と逆の凹凸形状が形成されたＮｉ電鋳型を用い、キャビティ空間に光学部品材料のシリコン系樹脂等を射出する射出成形法が採用されていた（例えば、特許文献１、２参照）。
上記のＮｉ電鋳型を作製するには、前記樹脂製光学部品の外形と同じ凹凸形状のマスター型を用い、このマスター型の表面上にＮｉを電解によって必要な厚さに付けた後、離型すると、マスター型表面の凹凸形状と凹凸が逆の凹凸形状を有する型面を備えた電鋳型が得られる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２０１９０８号公報
【特許文献２】
特開２００２−３７２６０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらＮｉ電鋳型を用いる従来の樹脂製光学部品の製造方法においては、上記微細凹凸形成面の微細な凸部又は凹部がサブミクロンオーダーの樹脂製光学部品を製造しようとすると、上記マスター型の凹凸形状をＮｉ電鋳型に転写する精度が悪く、従って最終的に得られる樹脂製光学部品の寸法精度が低下してしまう。また、Ｎｉ電鋳型から樹脂射出成形物（樹脂製光学部品）を離型するときの離型性が悪いため製造効率を向上できないという問題があった。これらの問題は上記微細凹凸形成面の微細な凸部又は凹部のアスペクト比が１以上の樹脂製光学部品を製造する場合にさらに顕著に生じてしまい、具体的には、樹脂製光学部品の凸部の高さ又は凹部の深さが目標寸法よりも１０％以上小さくなってしまうことがあった。
なお、離型操作を容易にする技術としては、Ｎｉ電鋳型の表面に高融点のワックス類やシリコーン油等の離型剤を塗布する方法があるが、Ｎｉ電鋳型の表面に離型剤を塗布する作業が面倒であり、また、数回ショットした毎に離型剤の塗布が必要なため製造効率が悪くなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が複数形成された微細凹凸形成面を有する樹脂製光学部品を寸法精度良く製造でき、しかも樹脂射出成形物を成形用型から離型するときの離型性を向上できる樹脂製光学部品成形用型を提供することを目的の一つとする。
また、本発明は、サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が複数形成された微細凹凸形成面を有する樹脂製光学部品を寸法精度良く製造でき、しかも樹脂射出成形物の離型性を向上させることで製造効率を向上できる樹脂製光学部品の製造方法を提供することを目的の一つとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明に係わる微細凹凸面を有する樹脂製光学部品成形用型は、光透過性樹脂を射出成形してサブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が複数形成された微細凹凸形成面を有する樹脂製光学部品を成型するための型であって、
サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が複数形成された微細凹凸形成面を有する樹脂製光学部品を成形するためのキャビティ空間を画定する第１の母型及び第２の母型とが備えられ、前記第１の母型と第２の母型の少なくとも一方の内面に前記樹脂製光学部品の微細凹凸形成面と逆の凹凸形状が形成された微細凹凸形成面を有する無機酸化層からなるマスター型が設けられ、該マスター型の微細凹凸形成面上に表面自由エネルギーが４μＪ／ｃｍ^２以下の被覆層が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の樹脂製光学部品成形用型では、前記第１の母型と第２の母型の少なくとも一方の内面に前記樹脂製光学部品の微細凹凸形成面と逆の凹凸形状が形成された微細凹凸形成面を有する無機酸化層からなるマスター型が設けられたことにより、樹脂製光学部品の製造の際にはキャビティ空間に光透過性樹脂を射出すれば、このマスター型の微細凹凸形成面の凹凸形状が樹脂射出成形物（樹脂製光学部品）に直接転写でき、しかも転写のときに形状が崩れることもないので、従来のようにマスター型の凹凸形状を転写したＮｉ電鋳型に比べてサブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が複数形成された微細凹凸形成面を有する樹脂製光学部品を寸法精度良く製造できる。
また、上記マスター型の細凹凸形成面に表面自由エネルギーが４μＪ／ｃｍ^２以下の被覆層が形成されたことより、被転写物（樹脂射出成形物）との物理結合が弱くなるため、樹脂射出成形物を成形用型から離型するときの離型性が優れる。
また、上記の被覆層が形成されたことにより、マスター型の細凹凸形成面が露出せず、保護されたこととなるので、マスター型の耐薬品性と耐擦性を向上できる。それは、本発明の樹脂製光学部品成形用型を用いて射出成形を行うと、成形用型の内面に光透過性樹脂等の成形材料が熱分解したガス等が付着してしまうため、数万ショット毎に洗浄等のメンテナンスを行う必要がある。その洗浄の際に用いる洗浄剤の種類によっては前記マスター型の形状が崩れる恐れがあるため、マスター型の微細凹凸形成面が上記被覆層で覆われることで、洗浄剤等の薬液にさらされても前記マスター型の形状を維持することができ、型としての寿命が長くなる。特に、前記マスター型が後述のＳｉＯ_２層から形成されている場合は、ＳｉＯ_２は強アルカリ性の洗浄剤に対して耐性がない（耐アルカリ性が劣る）ことから、形状が崩れ易いため、上記被覆層が形成されていると、前記マスター型の劣化を防止でき、形状を維持することができる。
【０００９】
本発明の樹脂製光学部品成形用型においては、上記マスター型の微細凹凸形成面上に形成される被覆層は、フッ素を含有するダイヤモンドライクカーボン層又はフッ素構造を有するシラン化合物層から形成されていてもよい。
上記被覆層がフッ素を含有するダイヤモンドライクカーボン層から構成した場合、上記被覆層はフッ素を含有しているので、表面自由エネルギーを小さくでき、樹脂射出成形物（被転写物）との物理結合が弱くなるため、樹脂射出成形物を成形用型から離型するときの離型性を向上できる。また、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）層が用いられたことにより被覆層の表面粗さを小さくでき、被転写物を成形用型から離型するときのマスター型と被転写物間（詳しくは上記被覆層と上記被転写物間）の摩擦係数を低くできるため、離型性を向上できる。
また、ＤＬＣ層は、スパッタ法により成膜することができるため緻密であり、従って、このようなＤＬＣ層から構成された被覆層でマスター型の微細凹凸形成面を覆うことで、マスター型を保護でき、耐薬品性と耐擦性が優れたものとすることができる。
【００１０】
上記被覆層がフッ素構造を有するシラン化合物層から構成した場合、上記被覆層はフッ素構造を有しているので、表面自由エネルギーを小さくでき、樹脂射出成形物（被転写物）との物理結合が弱くなるため、樹脂射出成形物を成形用型から離型するときの離型性を向上できる。
なお、ここでのフッ素構造を有するとは、化学結合によりフッ素原子を分子中に有するという意味である。
【００１１】
前記被覆層がフッ素を含有するＤＬＣ層から形成されている場合、被覆層は厚み方向のフッ素濃度に勾配が付けられていてもよい。
本発明に係わるマスター型の微細凹凸形成面上に形成される被覆層は、少なくとも表面が４μＪ／ｃｍ^２以下（４０ｅｒｇ／ｃｍ^２以下）の表面自由エネルギーを満たしていれば良いく、また、微細凹凸形成面側はマスター型を構成する無機酸化層と密着性が優れていることが好ましいため、微細凹凸形成面側のフッ素濃度を表面側よりも小さくすることでフッ素濃度に傾斜を付けている。
【００１２】
また、本発明の樹脂製光学部品成形用型においては、前記被覆層の厚さが５０ｎｍ以下であることが好ましい。上記被覆層の厚さが５０ｎｍ以下であれば、上記被覆層にもマスター型の微細凹凸形成面と同様の凹凸形状が形成されるので、樹脂射出成形物の形状に影響が出ることがなく、寸法精度が良い樹脂製光学部品を製造できる。
【００１３】
本発明の樹脂製光学部品成形用型においては、前記マスター型の微細凹凸形成面に形成された微細な凹部又は凸部のアスペクト比（凹部の場合は深さと幅の比あるいは深さと凹部のピッチの比であり、凸部の場合は高さと幅の比あるいは高さと凸部のピッチの比である。）が１以上であってもよい。
かかる構成の樹脂製光学部品成形用型においては、樹脂製光学部品に設ける微細凹凸形成面の微細な凹部又は凸部のアスペクト比が１以上のものであっも寸法精度良く製造することができる。
また、本発明の樹脂製光学部品成形用型においては、前記マスター型はＳｉＯ_２層から形成されているものであってもよい。
【００１４】
また、本発明の微細凹凸面を有する樹脂製光学部品の製造方法は、サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が複数形成された微細凹凸形成面を有する樹脂製光学部品を成形用型を用いた射出成形法により製造する方法であって、
前記成形用型として上記のいずれかの構成の本発明の樹脂製光学部品成形用型を用い、該型のキャビティ空間に光透過性樹脂を射出成形して前記マスター型の微細凹凸形成面の微細凹凸形状を樹脂製光学部品に転写することを特徴とする。
【００１５】
かかる構成の微細凹凸面を有する樹脂製光学部品の製造方法によれば、サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が複数形成された微細凹凸形成面を有する樹脂製光学部品を寸法精度良く製造できる。また、樹脂射出成形物を離型するときの離型性も優れるので、上記のような樹脂製光学部品を効率良く製造できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の微細凹凸面を有する樹脂製光学部品の製造方法により製造された反射防止層が備えられた液晶表示装置の一実施形態を示す断面図である。
この液晶表示装置１は、反射型の液晶パネル２０と、その前面側に配設されたフロントライト（照明装置）１０とを備えて構成されている。
フロントライト１０は、略平板状の透明の導光板１２と、この導光板１２の側端面（入光面）１２ａに配設された光源１３とを備えて構成されている。導光板１２は、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂などの光透過性樹脂から構成され、この導光板１２の図示下面側（液晶表示ユニット２０側）は、フロントライト１０の照明光が出射される出射面１２ｂとされており、図示上面側（液晶表示ユニット２０と反対側）には、断面視三角波状のプリズム形状が形成されている。より詳細には、前記出射面１２ｂに対して傾斜して形成された緩斜面部１４ａと、この緩斜面部１４ａよりも急な傾斜角度で形成された急斜面部１４ｂとからなる断面視三角形状の複数の凸部１４が互いに平行に形成されている。そして、導光板１２の出射面１２ｂ上に反射防止層（樹脂製光学部品）１７が形成されている。
【００１７】
導光板１２の側端面１２ａに配設された光源１３は、導光板１２の側端面１２ａに沿って設けられた棒状の光源であり、具体的には棒状の導光体１３ｂの両端部にそれぞれ白色ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）などからなる発光素子１３ａが配設されている。そして、発光素子１３ａから出射された光を導光体１３ｂを介して導光板１２に導入するようになっている。このように発光素子１３ａと導光板１２との間に棒状の導光体１３ｂを設けることで、点光源である発光素子１３ａの光を、導光板１２の側端面１２ａに均一に照射することができる。
尚、光源１３は、導光板１２の側端面１２ａに光を導入し得るものであれば問題なく用いることができ、例えば導光板１２の側端面１２ａに沿って発光素子を並べた構成であっても良い。また、発光素子１３ａが１つのみ備えられた構成であっても良い。
【００１８】
上記構成のフロントライト１０は、光源１３から出射された光を、導光板１２の側端面１２ａから導光板１２内部へ導入し、内部を伝搬するこの光を、反射面１２ｃに設けられた凸部１４の急斜面部１４ｂで反射させることで光の伝搬方向を変化させ、出射面１２ｂから照明光として出射させるようになっている。
【００１９】
本実施形態に係るフロントライト１０の導光板１２は、その出射面１２ｂ側に、本発明の製造方法により製造された反射防止層１７が形成されており、この反射防止層１７の表面には、サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が格子状に配列形成されている。
この反射防止層１７について、図２と図３を参照して以下に説明する。図２は、反射防止層１７の表面形状を模式的に示す部分斜視図である。図３は図２の反射防止層１７の部分断面図である。
【００２０】
反射防止層１７の一方の面（導光板側の面）には、直径０．１５〜０．４μｍ程度（あるいは凸部７のピッチが０．１５〜０．４μｍ程度）の多数の微細な凸部７が格子状に配列されて形成されており、幅広い波長域の光を高い透過率で透過させることができるようになっている。上記のような微細な凹凸形状を設けることにより光の反射を防止できるのは、それぞれの凸部が可視領域の波長以下の高さ及び繰り返しピッチで配列形成されているために、入射した光の反射が生じないことによる。反射防止層１７の面のうち上記ような微細な凸部７が多数設けられた面を微細凹凸面１７ａと呼ぶ。反射防止層１７は上記微細凹凸面１７ａが導光板１２の出射面１２ｂ側となるように配置されている。
【００２１】
そして、このような反射防止層１７が設けられていることで、導光板１２内部を伝搬する光が出射面１２ｂに入射した際に反射光がほとんど生じず、効率よく液晶パネル２０を照明できるようになっている。また、出射面１２ｂの内面側での反射がほとんど生じないことで、出射面１２ｂで反射された光が使用者に到達することにより生じる白化現象を抑え、コントラストを向上させて表示品質を向上させることができる。
また、反射型の液晶パネル２０により反射された光が、導光板１２の出射面１２ｂに入射する際にも、この反射防止層１７が有効に作用し、高い透過率で液晶パネル２０の反射光を透過させ、結果として高輝度の表示が得られるようになっている。これは、液晶パネル２０の反射光が、導光板１２の出射面１２ｂで反射されると表示光の一部が損失されて輝度が低下することとなり、また出射面１２ｂでの反射により導光板１２の白化がおこるために表示のコントラストが低下することとなるが、上記導光板１２に、反射防止層１７が設けられていることで、上記の現象を防止することができるためである。
【００２２】
また、凸部７の直径あるいはピッチは０．３μｍ以下とすることが好ましく、また凸部７の高さＨは０．１３μｍ程度以上とすることが好ましい。これは、ピッチＰが０．３μｍを越えると、導光板に光を入射させた際に色づきが発生するからである。また、凸部７の高さＨが０．１３μｍ未満であると、防反射効果が不十分であり、反射率が高くなるからである。
上記凸部７のピッチは、小さくするほど反射防止層１７の透過率を高めることができるが、０．１３μｍ以下の極微細な凸部７を、均一な寸法で配列形成するのは困難であり、製造コストの増加の原因となるため、実用的には凸部７のピッチの下限値は、０．２０μｍ程度である。
また、凸部７のアスペクト比（高さＨと凸部７のピッチＰの比）は、１以上の範囲とされ、好ましくは１以上２以下の範囲である。これは凸部７のアスペクト比が１未満であると、充分な防反射効果が得られないからである。
反射防止層１７の材質としては、シリコン系樹脂、アクリル樹脂、ノルボルネン樹脂などの光透過性樹脂が用いられている。
【００２３】
尚、本発明に係る導光板１２において、反射防止層１７は、出射面１２ｂのみに設けられるものではなく、光源１３が配置される側端面１２ａにも反射防止層を形成しても良い。このような構成とすることで、光源１３（導光体１３ｂ）から導光板１２に光が導入される際の導光板１２の側端面１２ａでの反射も抑えることができるので、光源の利用効率を更に高めて、フロントライト１０の輝度を向上させることができる。また、反射防止層１７として導光板側の面に微細な凸部７が多数けられた場合について説明したが、導光板側の面にサブミクロンオーダーの微細な凹部が多数設けられたものであってもよい。また、反射防止層１７として導光板側の面に微細凹凸面を設けた場合について説明したが、反射防止層１７の両面（導光板側の面と液晶パネル側の面）に微細凹凸形成面が設けられていてもよい。
【００２４】
液晶パネル２０は、対向して配置された上基板２１と下基板２２との間に液晶層２３が挟持され、この液晶層２３が基板２１，２２の内面側周縁部に沿って額縁状に設けられたシール材２４により封止された構成とされている。
上基板２１の内面側（下基板２２側）には、液晶制御層２６が形成されており、下基板２２の内面側（上基板２１側）には、フロントライト１０の照明光や外光を反射させるための金属薄膜を有する反射層２７が形成され、この反射層２７上に液晶制御層２８が形成されている。
液晶制御層２６，２８は、液晶層２３を駆動制御するための電極や、配向膜等を含んで構成されており、上記電極をスイッチングするための半導体素子等も含むものである。また、場合によってはカラー表示のためのカラーフィルタを備えていてもよい。そして、図１に示すように、下基板２２側の液晶制御層２８が、シール材２４を越えて外側まで延長されて形成され、その先端部２８ａにおいて、フレキシブル基板２９ａと接続されている。尚、上基板２１側の液晶制御層２６は、フレキシブル基板（図示略）と接続されている。
反射層２７は、液晶表示パネル２０に入射した外光やフロントライト１０の照明光を反射させるためのアルミニウムや銀などの高反射率の金属薄膜からなる反射膜を備えるものであり、特定の方向で反射光が強くなり液晶表示装置の視認性が低下するのを防止するための光散乱手段を備えることが好ましい。この光散乱手段としては、金属反射膜に微細凹凸形状を付与したものや、樹脂膜中に樹脂膜を構成する材料と異なる屈折率の樹脂ビーズを分散させた散乱膜等を用いることができる。
【００２５】
以上の構成の本実施形態の液晶表示装置１は、外光が十分に得られる環境では、外光を利用した反射表示を行うことができ、外光が得られない環境においては、フロントライト１０を点灯させ、導光板１２の出射面１２ｂから出射される光を照明光として表示を行うことができるようになっている。
そして、フロントライト１０の導光板１２に反射防止層１７が設けられていることで、光源１３から導光板１２内部に導入された光を効率よく出射面１２ｂから取り出すことができるので、液晶パネル２０に入射する照明光量を高めて高輝度の表示を行うことができる。
さらには、上記液晶パネル２０に入射した光は、下基板２２の反射層２７により反射されて再び導光板１２に入射し、この導光板１２を透過して使用者に到達するようになっているが、本実施形態の液晶表示装置１では、上記導光板１２に反射防止層１７が設けられていることで、液晶パネル２０からの反射光が導光板の出射面１２ｂでほとんど反射されずに使用者に到達する。従って、導光板１２の出射面１２ｂで反射されて表示光の輝度が低下するのを防止し、又、出射面１２ｂで反射が生じることによる導光板１２の白化も防止できるので、高輝度で高コントラストの表示を得ることができる。
【００２６】
（反射防止層の製造方法）
次に、上記本実施形態に係る反射防止層の製造方法について、以下に説明する。
図１に示す反射防止層１７は、図４〜図５に示す反射防止層成形用型（樹脂製光学部品成形用型）を用いる射出成形により製造することができる。図４は、反射防止層成形用型３０の概略構成を示す断面図であり、図５は、図４の反射防止層成形用型に備えられたマスター型を示す部分拡大図である。
この反射防止層成形用型３０は、反射防止層１７を成形するためのキャビティ空間３５を画定する第１の母型３０ａ及び第２の母型３０ｂとが備えられ、第１の母型３０ａの内面３１ａに反射防止層１７の微細凹凸形成面１７ａと逆の凹凸形状が形成された微細凹凸形成面３６ａを有する無機酸化層からなるマスター型３６が配置され、第２の母型３０ｂの内面３１ｂは反射防止層１７の微細凹凸形成面１７ａと反対側の面を成形する面とされている。また、第１の母型３０ａと第２の母型３０ｂの側端には型内に反射防止層１７の構成材料のシリコン系樹脂を注入する射出口３２が形成されている。
第１の母型３０ａと第２の母型３０ｂの材質としては、シリコンウエハ等のセラミックスが用いられる。
【００２７】
マスター型３６の微細凹凸形成面３６ａは、サブミクロンオーダーの微細な凹部３７を複数有し、しかもこれら凹部３７が格子状に配列されたものである。凹部３７の径あるいはピッチＰ_２は、反射防止層１７の凸部７の径あるいはピッチＰと略同じ大きさの０．１５〜０．４μｍ、好ましくは０．３μｍ以下とされる。また、凹部３７の高さＨ_２は、凸部７の高さＨと略同じ大きさの０．２μｍ以上とされる。また、凹部３７のアスペクト比（深さＤと凹部７のピッチＰ_２の比）は、凸部７のアスペクト比と略同じ大きさの１以上の範囲とされ、さらに好ましくは１以上２以下の範囲とされる。
【００２８】
マスター型３６の微細凹凸形成面３６ａは、表面自由エネルギーが４μＪ／ｃｍ^２以下（４０ｅｒｇ／ｃｍ^２以下）、好ましくは３．５μＪ／ｃｍ^２以下（３５ｅｒｇ／ｃｍ^２以下）の被覆層３８で覆われている。被覆層３８の表面自由エネルギーが４μＪ／ｃｍ^２を超えると、被転写物（樹脂射出成形物）との物理結合が弱くなるため、樹脂射出成形物を成形用型から離型する際の離型性が低下してしまう。
この被覆層３８の表面には、マスター型３６の微細凹凸形成面３６ａと同様の凹凸形状が形成されている。
被覆層３８は、フッ素を含有するＤＬＣ層、フッ素構造を有するシラン化合物層等から構成されている。
【００２９】
被覆層３８をフッ素を含有するＤＬＣ層から構成した場合、表面自由エネルギーが４μＪ／ｃｍ^２以下になるように被覆層３８中のフッ素の含有量が調整される。被覆層３８中のフッ素の含有量は、１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％の範囲（あるいは１０質量％〜３０質量％）とすることが離型性の向上と、母型との密着性の両方を満足できる点で好ましい。
被覆層３８中のフッ素の含有量が多くなるに従って離型性が向上し、フッ素の含有量が少なくなるに従って母型３０ａとの密着性が低下するため、微細凹凸形成面３６ａ側のフッ素濃度を表面側（キャビティ空間３５側）よりも小さくすることで被覆層３８の厚み方向のフッ素濃度に勾配を付けられていてもよい。このように厚み方向のフッ素濃度に勾配をつけたＤＬＣ層を傾斜ＦＤＬＣ層と呼ぶ。
傾斜ＦＤＬＣ層から構成した被覆層３８は、少なくとも表面側が４０ｅｒｇ／ｃｍ^２以下の表面自由エネルギーを満たすようにされる。このようにすることにより、被覆層３８の表面は優れた離型性を有することができ、微細凹凸形成面３６ａ側はマスター型を構成する無機酸化層との密着性が優れたものとすることができる。
【００３０】
被覆層３８の厚さとしては５０ｎｍ以下であることが先に述べた理由により好ましく、さらに好ましくは３０μｍ以下とされる。
上記のような被覆層３８の作製方法としては、フッ素を含有するＤＬＣ層の場合、フッ素を含有する雰囲気中でスパッタを行うことにより成膜できる。傾斜ＤＬＣ層の場合は、雰囲気中のフッ素濃度を変更しながらスパッタを行うことにより成膜できる。フッ素構造を有するシラン化合物層の場合は、デイップコーティングすることより成膜できる。
【００３１】
このような反射防止層成形用型３０を用いて反射防止層１７を作製するには、反射防止層成形用型３０を射出成型機にセットして、射出口３２から溶融した反射防止層１７の材料のシリコン系樹脂等の光透過性樹脂を射出して樹脂射出成形物を成形すると、マスター型３６の微細凹凸形成面３６ａの微細凹凸形状が転写された樹脂射出成形物を成形でき、この後、離型すると目的とする反射防止層１７が得られる。
【００３２】
本実施形態の反射防止層の製造方法によれば、上記のような構成の反射防止層成形用型３０を用いて射出成形するので、マスター型３６の微細凹凸形成面３６ａの凹凸形状が樹脂射出成形物に直接転写でき、しかも転写のときに形状が崩れることもないので、従来のようにマスター型の凹凸形状を転写したＮｉ電鋳型に比べてサブミクロンオーダーの微細な凸部７が複数形成された微細凹凸形成面１７ａを有する反射防止層１７を寸法精度良く製造できる。
【００３３】
また、マスター型３６の細凹凸形成面３６ａに表面自由エネルギーが４μＪ／ｃｍ^２以下の被覆層３８が形成されたことより、樹脂射出成形物との物理結合が弱くなるため、樹脂射出成形物を成形用型から離型するときの離型性を向上でき、反射防止層１７を効率良く製造できる。また、マスター型３６の細凹凸形成面３６ａに被覆層３８が形成されたことにより、マスター型３６の細凹凸形成面３６ａが露出せず、保護されたこととなるので、反射防止層成形用型３０のメンテナンスの際に用いる洗浄剤によってマスター型３６の微細凹凸形成面３６ａの形状が劣化するのを防止でき、型としての寿命が長くなる。
【００３４】
また、反射防止層成形用型３０において、第２の母型３０ｂの内面３１ｂにも上記のようなマスター型３６と同様のマスター型を配置し、このような反射防止層形成型を用いて射出成形すれば、両面（導光板側の面と液晶パネル側の面）に微細凹凸形成面が形成された反射防止層を作製できる。
【００３５】
なお、上記実施形態においては樹脂製光学部品成形用型を用いて反射防止層を製造する場合について説明したが、本発明の樹脂製光学部品の製造方法は、導光板１２を製造する場合にも適用でき、その場合に用いる導光板成形用型としては、導光板１２の微細凹凸形成面（複数の凸部１４が形成されている面であり、図１では反射面１２ｃ）と逆の凹凸形状が形成された微細凹凸形成面を有するマスター型が第１の母型又は第２の母型の一方の内面に備えられ、他方の母型の内面に導光板１２の出射面１２ｂを成形する面が形成されたものを用いて射出成形すれば、導光板１２を製造することができる。
【００３６】
【実施例】
（実施例１）
図４乃至図５と同様の反射防止層成形用型を作製した。ここで作製した反射防止層成形用型に備えられたマスター型の微細凹凸形成面の凹部のピッチは０．２２μｍ、アスペクト比は１．２であった。また、このマスター型の微細凹凸形成面を覆う被覆層の材質としては、傾斜ＦＤＬＣ層を用いた。この傾斜ＦＤＬＣ層の厚さは３０ｎｍであった。また、この傾斜ＦＤＬＣ層の表面自由エネルギーは３．１２μＪ／ｃｍ^２（３１．２ｅｒｇ／ｃｍ^２）であった。
次に、作製した反射防止層成形用型を射出成型機にセットして、射出口から溶融した反射防止層の材料の株式会社ＪＳＲ製の商品名アートンを射出して樹脂射出成形物を成形した後、離型し反射防止層を得た。得られた反射防止層は、マスター型の微細凹凸形成面の微細凹凸形状が転写されており、寸法精度が優れた微細凹凸面を有するものであった。ここで離型する際の上記被覆層の接着仕事量（Ｗｂｓ）を調べたところ７．４２μＪ／ｃｍ^２（７４．２ｅｒｇ／ｃｍ^２）であり、離型性が良好であり、また、マスター型の微細凹凸面上に形成された被覆層には反射防止層材料の付着は見られなかった。
【００３７】
（実施例２）
図４乃至図５と同様の反射防止層成形用型を作製した。ここで作製した反射防止層成形用型に備えられたマスター型の微細凹凸形成面の凹部のピッチは０．２５μｍ、アスペクト比は１．３であった。また、このマスター型の微細凹凸形成面を覆う被覆層の材質としては、株式会社東レ製の商品名ＡＹ４３−１５８（フッ素構造を有するシラン化合物）を用いた。この被覆層の厚さは１０ｎｍであった。
この被覆層の表面自由エネルギーは１．６μＪ／ｃｍ^２（１６．０ｅｒｇ／ｃｍ^２）であった。
次に、作製した反射防止層成形用型を射出成型機にセットして、射出口から溶融した反射防止層の材料の株式会社ＪＳＲ製のアートン（商品名）を射出して樹脂射出成形物を成形した後、離型し反射防止層を得た。得られた反射防止層は、マスター型の微細凹凸形成面の微細凹凸形状が転写されており、寸法精度が優れた微細凹凸面を有するものであった。ここで離型する際の上記被覆層の接着仕事量（Ｗｂｓ）を調べたところ４．５５μＪ／ｃｍ^２（４５．５ｅｒｇ／ｃｍ^２）であり、離型性が優れており、また、マスター型の微細凹凸面上に形成された被覆層には反射防止層材料の付着は見られなかった。
【００３８】
（比較例１）
マスター型の微細凹凸形成面上に被覆層を形成しない以外は実施例１と同様にして反射防止層成形用型を作製した。マスター型の微細凹凸形成面の表面自由エネルギーは５．３６μＪ／ｃｍ^２（５３．６ｅｒｇ／ｃｍ^２）であった。
次に、作製した反射防止層成形用型を射出成型機にセットして、射出口から溶融した反射防止層の材料の株式会社ＪＳＲ製のアートン（商品名）を射出して樹脂射出成形物を成形した後、離型する際の上記マスター型の接着仕事量（Ｗｂｓ）を調べたところ９．３μＪ／ｃｍ^２（９３．０ｅｒｇ／ｃｍ^２）であり、マスター型の表面に反射防止層材料が付着してしまい離型が困難であった。
【００３９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が複数形成された微細凹凸形成面を有する樹脂製光学部品を寸法精度良く製造でき、しかも樹脂射出成形物を離型するときの離型性を向上できる樹脂製光学部品成形用型を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の微細凹凸面を有する樹脂製光学部品の製造方法により製造された反射防止層が備えられた液晶表示装置の一実施形態を示す断面図。
【図２】図２は、図１に示す反射防止層の表面形状を模式的に示す部分斜視図。
【図３】図３は、図２の反射防止層の部分断面図。
【図４】図４は、図２の反射防止層の製造に用いる反射防止層成形用型の概略構成を示す断面図。
【図５】図５は、図４の反射防止層成形用型に備えられたマスター型を示す部分拡大図。
【図６】図６は、従来の製造方法により製造された導光板と反射防止層を備えた液晶表示装置の概略構成を示す断面図。
【符号の説明】
１・・・液晶表示装置、７・・・凸部、１０・・・フロントライト（照明装置）、１２・・・導光板（樹脂製光学部品）、１２ａ・・・側端面（入光面）、１２ｂ・・・出射面、１２ｃ・・・反射面（微細凹凸形成面）、１３・・・光源、１４・・・凸部、１７・・・反射防止層、１７ａ・・・微細凹凸形成面、３０・・・反射防止層成形用型（樹脂製光学部品成形用型）、３０ａ・・・第１の母型、３０ｂ・・・第２の母型、３１ａ，３１ｂ・・・内面、３２・・・射出口、３５・・・キャビティ空間、３６・・・マスター型、３６ａ・・・微細凹凸形成面３７・・・凹部、３８・・・保護膜、Ｐ・・・ピッチ、Ｈ・・・高さ、Ｐ_２・・・ピッチ、Ｄ・・・深さ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin optical component molding die in which a plurality of sub-micron-order fine concave portions or convex portions are formed, and a method of manufacturing the resin optical component using the molding die.
[0002]
[Prior art]
Examples of the resin optical component in which a large number of fine concaves or convexes on the order of submicron are formed include a light guide plate and an antireflection layer of an illumination device called a front light provided on the front surface of a reflective liquid crystal panel. be able to.
FIG. 6 is a cross-sectional configuration diagram of a liquid crystal display device provided with a front light having a light guide plate and an antireflection layer manufactured by a conventional manufacturing method. The liquid crystal display device 100 shown in FIG. And a front light 110 disposed on the front side of the liquid crystal panel 120.
The front light 110 includes a flat light guide plate 112 and a rod-like light source 113 disposed on the side end surface 112 a of the light guide plate 112, and the light emitted from the light source 113 is transmitted through the light guide plate 112. The light is introduced into the light guide plate 112 from the side end surface 112c of the light, and the light propagation direction is changed by reflecting the light on the reflection surface 112c of the light guide plate 112, and the liquid crystal panel 120 is irradiated from the light emission surface 112b of the light guide plate 112. It is supposed to be. A large number of concave portions (grooves) 115 having a wedge-shaped cross section are formed on the reflecting surface 112c.
In addition, an antireflection layer 117 is formed on the emission surface 112b so that light propagating through the light guide plate 112 can be efficiently extracted to the liquid crystal panel 120 side. The reflected light from the liquid crystal panel 120 can be prevented from being reflected and attenuated by the surface of the light guide plate 112. The antireflection layer 117 has a large number of fine projections (projections) called AR (Anti-Reflective) lattice formed on the surface.
[0003]
As a conventional manufacturing method of a resin optical component having a fine concavo-convex forming surface in which a large number of fine concave or convex portions of submicron order such as the light guide plate 112 and the antireflection layer 117 as described above are formed, a cavity is used. An injection molding method has been employed in which a Ni electric mold having a concave and convex shape opposite to the fine concave and convex forming surface is formed in a space, and silicon resin or the like of an optical component material is injected into a cavity space (for example, Patent Document 1). 2).
In order to produce the above-mentioned Ni electroforming mold, a master mold having the same uneven shape as the outer shape of the resin optical component is used, and Ni is electrolyzed on the surface of the master mold to a necessary thickness, and then released. As a result, an electroforming mold having a mold surface having a concavo-convex shape in which the concavo-convex shape of the master mold surface is opposite to the concavo-convex shape is obtained.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-201908
[Patent Document 2]
JP 2002-372603 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method for manufacturing a resin optical component using a Ni electroforming mold, if an attempt is made to manufacture a resin optical component in which the fine protrusions or recesses on the surface with the fine unevenness are submicron, The accuracy of transferring the shape to the Ni electromold is poor, and therefore the dimensional accuracy of the finally obtained resin optical component is lowered. In addition, there is a problem in that the production efficiency cannot be improved because the releasability when the resin injection molded product (resin optical part) is released from the Ni electric mold is poor. These problems are more prominent when manufacturing a resin optical component having an aspect ratio of 1 or more of the fine convex portions or concave portions on the fine unevenness forming surface. In some cases, the height of the portion or the depth of the recess is 10% or more smaller than the target dimension.
As a technique for facilitating the mold release operation, there is a method in which a mold release agent such as high melting point waxes or silicone oil is applied to the surface of the Ni electroforming mold. The operation of applying is troublesome, and the production efficiency deteriorates because it is necessary to apply a release agent every time several shots are taken.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of manufacturing a resin optical component having a fine unevenness-formed surface on which a plurality of fine recesses or protrusions on the order of submicron are formed with high dimensional accuracy. In addition, an object is to provide a resin-made optical component molding die that can improve the releasability when the resin injection molded product is released from the molding die.
In addition, the present invention can manufacture a resin optical component having a fine uneven surface on which a plurality of fine concave portions or convex portions on the order of submicron are formed with high dimensional accuracy, and also improves the releasability of a resin injection molded product. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a resin optical component that can improve manufacturing efficiency.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
The mold for molding resin optical parts having a fine uneven surface according to the present invention is made of resin having a fine uneven surface formed by injection molding of a light-transmitting resin to form a plurality of fine concave or convex portions of submicron order. A mold for molding optical components,
There are provided a first master block and a second master block that define a cavity space for molding a resin optical component having a fine unevenness forming surface in which a plurality of fine concave portions or convex portions of submicron order are formed. A master composed of an inorganic oxide layer having a fine unevenness surface in which an uneven shape opposite to the fine unevenness surface of the resin optical component is formed on the inner surface of at least one of the first mother die and the second mother die. A mold is provided, and the surface free energy is 4 μJ / cm on the fine unevenness forming surface of the master mold. ² The following coating layers are formed.
[0008]
In the resin optical component molding die according to the present invention, a fine structure in which an uneven shape opposite to the fine uneven surface of the resin optical component is formed on the inner surface of at least one of the first mother die and the second mother die. By providing a master mold made of an inorganic oxide layer having a concavo-convex surface, if a light-transmitting resin is injected into the cavity space when manufacturing a resin optical component, the fine concavo-convex surface of this master mold The uneven shape can be directly transferred to a resin injection molded product (resin optical part), and the shape does not collapse during transfer. Compared to the conventional Ni electro mold that transfers the uneven shape of the master mold. It is possible to manufacture a resin optical component having a fine unevenness-formed surface on which a plurality of fine concaves or convexes on the order of microns is formed with high dimensional accuracy.
Further, the surface free energy is 4 μJ / cm on the surface of the master-shaped fine irregularities. ² Since the following coating layer is formed, the physical bond with the transfer target (resin injection-molded product) becomes weak, so that the releasability when releasing the resin injection-molded product from the molding die is excellent.
Further, since the above-described coating layer is formed, the master-shaped fine unevenness forming surface is not exposed and protected, so that the chemical resistance and abrasion resistance of the master mold can be improved. That is, when injection molding is performed using the resin optical component molding die of the present invention, a gas obtained by thermally decomposing a molding material such as a light transmissive resin adheres to the inner surface of the molding die. Maintenance such as cleaning is required for each shot. Depending on the type of cleaning agent used in the cleaning, the shape of the master mold may be collapsed. Therefore, the fine uneven surface of the master mold is covered with the coating layer and exposed to a chemical solution such as a cleaning agent. Also, the shape of the master mold can be maintained, and the life as a mold is prolonged. In particular, the master mold is SiO, which will be described later. ₂ If formed from layers, SiO ₂ Has no resistance to strong alkaline detergents (poor alkali resistance), so the shape tends to collapse. Therefore, when the coating layer is formed, the master mold can be prevented from being deteriorated and the shape is maintained. be able to.
[0009]
In the resin optical component molding die of the present invention, the coating layer formed on the surface of the master mold with the fine irregularities is formed from a diamond-like carbon layer containing fluorine or a silane compound layer having a fluorine structure. May be.
When the coating layer is composed of a diamond-like carbon layer containing fluorine, since the coating layer contains fluorine, the surface free energy can be reduced, and the physical bond with the resin injection molded product (transfer object) can be reduced. Since it becomes weak, it is possible to improve the releasability when the resin injection molded product is released from the molding die. In addition, the use of a diamond-like carbon (DLC) layer can reduce the surface roughness of the coating layer, and when the transfer object is released from the mold, the distance between the master mold and the transfer object (see above for details) Since the coefficient of friction between the layer and the transferred material can be lowered, the releasability can be improved.
Further, the DLC layer is dense because it can be formed by sputtering, and thus the master mold is protected by covering the surface of the master mold with the coating layer composed of such a DLC layer. It can be made excellent in chemical resistance and abrasion resistance.
[0010]
When the coating layer is composed of a silane compound layer having a fluorine structure, the coating layer has a fluorine structure, so that the surface free energy can be reduced and physical bonding with the resin injection molded product (transfer object) is achieved. Since it becomes weak, it is possible to improve the releasability when the resin injection molded product is released from the molding die.
Here, having a fluorine structure means having a fluorine atom in the molecule by a chemical bond.
[0011]
When the coating layer is formed from a DLC layer containing fluorine, the coating layer may have a gradient in the fluorine concentration in the thickness direction.
At least the surface of the coating layer formed on the surface of the master type fine unevenness according to the present invention is 4 μJ / cm. ² Below (40 erg / cm ² The surface free energy of the following), and the fine unevenness forming surface side preferably has excellent adhesion to the inorganic oxide layer constituting the master mold, so the fluorine concentration on the fine unevenness forming surface side Is made smaller than the surface side to incline the fluorine concentration.
[0012]
In the resin optical component molding die of the present invention, the coating layer preferably has a thickness of 50 nm or less. If the thickness of the coating layer is 50 nm or less, the same uneven shape as the master-type fine unevenness forming surface is also formed in the coating layer, so the shape of the resin injection molded product is not affected, Resin optical parts with good dimensional accuracy can be manufactured.
[0013]
In the mold for molding resin optical parts according to the present invention, the aspect ratio of the fine recesses or protrusions formed on the surface of the master mold where the fine unevenness is formed (in the case of recesses, the ratio of depth to width or the pitch between the depth and the recesses) The ratio of the height and the width or the ratio of the height and the pitch of the convex portion in the case of the convex portion) may be 1 or more.
The resin-made optical component molding die having such a configuration can be manufactured with high dimensional accuracy even when the fine concave-convex or convex-shaped aspect ratio provided on the resin optical component has an aspect ratio of 1 or more.
In the resin optical component molding die of the present invention, the master die is made of SiO. ₂ It may be formed from a layer.
[0014]
Further, the method for producing a resin optical component having a fine uneven surface according to the present invention uses a molding die for a resin optical component having a fine uneven surface on which a plurality of fine concave or convex portions of submicron order are formed. A method of manufacturing by a conventional injection molding method,
Using the resin optical component molding die of the present invention having any one of the above configurations as the molding die, a light-transmitting resin is injection-molded into the cavity space of the mold, and the fine unevenness forming surface of the master die is fine. The concavo-convex shape is transferred to a resin optical component.
[0015]
According to the method of manufacturing a resin optical component having a fine uneven surface having such a configuration, a resin optical component having a fine uneven surface on which a plurality of fine concave portions or convex portions of submicron order are formed can be manufactured with high dimensional accuracy. . Moreover, since the mold release property when the resin injection molded product is released is excellent, the above-described resin optical parts can be efficiently manufactured.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a liquid crystal display device provided with an antireflection layer manufactured by the method for manufacturing a resin optical component having fine uneven surfaces according to the present invention.
The liquid crystal display device 1 includes a reflective liquid crystal panel 20 and a front light (illumination device) 10 disposed on the front side thereof.
The front light 10 includes a substantially flat transparent light guide plate 12 and a light source 13 disposed on a side end surface (light incident surface) 12 a of the light guide plate 12. The light guide plate 12 is made of a light-transmitting resin such as acrylic resin or polycarbonate resin, and the lower surface side (the liquid crystal display unit 20 side) of the light guide plate 12 emits illumination light from the front light 10. A prism shape having a triangular wave shape in cross section is formed on the upper surface side (the side opposite to the liquid crystal display unit 20) in the figure. More specifically, it has a triangular shape in a sectional view including a gentle slope portion 14a formed to be inclined with respect to the emission surface 12b and a steep slope portion 14b formed with a steeper slope angle than the gentle slope portion 14a. A plurality of convex portions 14 are formed in parallel to each other. An antireflection layer (resin optical component) 17 is formed on the light exit surface 12 b of the light guide plate 12.
[0017]
The light source 13 disposed on the side end surface 12a of the light guide plate 12 is a rod-shaped light source provided along the side end surface 12a of the light guide plate 12, and specifically, at both ends of the rod-shaped light guide 13b. A light emitting element 13a made of a white LED (Light Emitting Diode) or the like is disposed. And the light radiate | emitted from the light emitting element 13a is introduce | transduced into the light-guide plate 12 through the light guide 13b. Thus, by providing the rod-shaped light guide 13b between the light emitting element 13a and the light guide plate 12, the light from the light emitting element 13a, which is a point light source, can be evenly applied to the side end face 12a of the light guide plate 12. it can.
The light source 13 can be used without any problem as long as it can introduce light into the side end face 12a of the light guide plate 12. For example, the light source 13 has a configuration in which light emitting elements are arranged along the side end face 12a of the light guide plate 12. Also good. Moreover, the structure provided with only one light emitting element 13a may be sufficient.
[0018]
The front light 10 having the above configuration introduces light emitted from the light source 13 into the light guide plate 12 from the side end face 12a of the light guide plate 12, and this light propagating through the inside is a convex portion provided on the reflection surface 12c. The light propagation direction is changed by being reflected by the steep slope portion 14b of the light 14, and the light is emitted as illumination light from the light emission surface 12b.
[0019]
The light guide plate 12 of the front light 10 according to the present embodiment has an antireflection layer 17 produced by the production method of the present invention on the emission surface 12b side, and on the surface of the antireflection layer 17, Submicron-order fine concave portions or convex portions are arranged in a lattice pattern.
The antireflection layer 17 will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 is a partial perspective view schematically showing the surface shape of the antireflection layer 17. FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the antireflection layer 17 of FIG.
[0020]
On one surface (surface on the light guide plate side) of the antireflection layer 17, a large number of fine protrusions having a diameter of about 0.15 to 0.4 μm (or the pitch of the protrusions 7 is about 0.15 to 0.4 μm). The portions 7 are formed in a lattice pattern so that light in a wide wavelength range can be transmitted with high transmittance. The reflection of light can be prevented by providing such a fine concavo-convex shape as described above because the respective convex portions are arranged and formed at a height and a repetition pitch below the wavelength in the visible region. This is because no reflection occurs. Of the surfaces of the antireflection layer 17, the surface provided with a large number of the fine protrusions 7 is referred to as a fine uneven surface 17 a. The antireflection layer 17 is arranged so that the fine uneven surface 17 a is on the light exit surface 12 b side of the light guide plate 12.
[0021]
By providing such an antireflection layer 17, almost no reflected light is generated when light propagating through the light guide plate 12 is incident on the emission surface 12b, so that the liquid crystal panel 20 can be illuminated efficiently. It has become. Further, since the reflection on the inner surface side of the emission surface 12b hardly occurs, the whitening phenomenon caused by the light reflected by the emission surface 12b reaching the user is suppressed, and the contrast is improved to improve the display quality. be able to.
Further, when the light reflected by the reflective liquid crystal panel 20 is incident on the light exit surface 12b of the light guide plate 12, the antireflection layer 17 acts effectively, and the reflected light of the liquid crystal panel 20 with high transmittance. As a result, a high-luminance display can be obtained. This is because when the reflected light of the liquid crystal panel 20 is reflected by the exit surface 12b of the light guide plate 12, a part of the display light is lost and the brightness is lowered, and the light guide plate 12 is reflected by the reflection at the exit surface 12b. This is because the display contrast is lowered due to whitening of the light, but the above phenomenon can be prevented by providing the light guide plate 12 with the antireflection layer 17.
[0022]
Moreover, it is preferable that the diameter or pitch of the convex part 7 shall be 0.3 micrometer or less, and it is preferable that the height H of the convex part 7 shall be about 0.13 micrometer or more. This is because when the pitch P exceeds 0.3 μm, coloring occurs when light is incident on the light guide plate. Moreover, it is because the anti-reflective effect is inadequate and the reflectance becomes it high that the height H of the convex part 7 is less than 0.13 micrometer.
Although the transmittance of the antireflection layer 17 can be increased as the pitch of the projections 7 is reduced, it is difficult to form the ultrafine projections 7 having a uniform dimension of 0.13 μm or less. In practical use, the lower limit value of the pitch of the convex portions 7 is about 0.20 μm because it causes an increase in manufacturing cost.
Further, the aspect ratio of the protrusion 7 (the ratio of the height H to the pitch P of the protrusion 7) is in the range of 1 or more, and preferably in the range of 1 to 2. This is because if the aspect ratio of the convex portion 7 is less than 1, sufficient antireflection effect cannot be obtained.
As a material of the antireflection layer 17, a light transmissive resin such as a silicon resin, an acrylic resin, or a norbornene resin is used.
[0023]
In the light guide plate 12 according to the present invention, the antireflection layer 17 is not provided only on the emission surface 12b, and an antireflection layer may be formed on the side end surface 12a on which the light source 13 is disposed. By adopting such a configuration, it is possible to suppress reflection on the side end face 12a of the light guide plate 12 when light is introduced from the light source 13 (light guide 13b) to the light guide plate 12, and thus the light source utilization efficiency Can be further improved, and the brightness of the front light 10 can be improved. Further, the case where many fine protrusions 7 are provided on the surface on the light guide plate side as the antireflection layer 17 has been described. However, the surface on the light guide plate side is provided with many fine concave portions on the order of submicrons. May be. Moreover, although the case where the fine unevenness | corrugation surface was provided in the surface at the side of a light-guide plate as the antireflection layer 17 was demonstrated, the fine unevenness formation surface is formed in both surfaces (surface at the side of a light-guide plate, and the surface at the side of a liquid crystal panel) of the antireflection layer 17. It may be provided.
[0024]
In the liquid crystal panel 20, a liquid crystal layer 23 is sandwiched between an upper substrate 21 and a lower substrate 22 that are arranged to face each other, and the liquid crystal layer 23 is provided in a frame shape along the inner peripheral side peripheral portions of the substrates 21 and 22. The sealing material 24 is used for sealing.
A liquid crystal control layer 26 is formed on the inner surface side (lower substrate 22 side) of the upper substrate 21, and illumination light and external light of the front light 10 are applied to the inner surface side (upper substrate 21 side) of the lower substrate 22. A reflective layer 27 having a metal thin film for reflection is formed, and a liquid crystal control layer 28 is formed on the reflective layer 27.
The liquid crystal control layers 26 and 28 are configured to include an electrode for driving and controlling the liquid crystal layer 23, an alignment film, and the like, and also include a semiconductor element for switching the electrode. In some cases, a color filter for color display may be provided. As shown in FIG. 1, the liquid crystal control layer 28 on the lower substrate 22 side is formed to extend outward beyond the sealing material 24, and is connected to the flexible substrate 29a at the tip 28a. The liquid crystal control layer 26 on the upper substrate 21 side is connected to a flexible substrate (not shown).
The reflective layer 27 includes a reflective film made of a highly reflective metal thin film such as aluminum or silver for reflecting external light incident on the liquid crystal display panel 20 or illumination light of the front light 10, and has a specific direction. It is preferable to provide light scattering means for preventing the reflected light from becoming strong and the visibility of the liquid crystal display device from being lowered. As this light scattering means, there can be used a metal reflecting film provided with fine irregularities, a scattering film in which resin beads having a different refractive index from the material constituting the resin film are dispersed in the resin film, or the like.
[0025]
The liquid crystal display device 1 of the present embodiment having the above configuration can perform reflective display using external light in an environment where sufficient external light is obtained, and the front light 10 in an environment where external light cannot be obtained. Is turned on, and light emitted from the emission surface 12b of the light guide plate 12 can be displayed as illumination light.
Since the antireflection layer 17 is provided on the light guide plate 12 of the front light 10, the light introduced from the light source 13 into the light guide plate 12 can be efficiently extracted from the emission surface 12b. It is possible to display with high brightness by increasing the amount of illumination light incident on.
Further, the light incident on the liquid crystal panel 20 is reflected by the reflective layer 27 of the lower substrate 22 and is incident on the light guide plate 12 again, and passes through the light guide plate 12 to reach the user. However, in the liquid crystal display device 1 of the present embodiment, the antireflection layer 17 is provided on the light guide plate 12 so that the reflected light from the liquid crystal panel 20 is hardly reflected by the light exit surface 12b of the light guide plate. Reach the person. Accordingly, it is possible to prevent the brightness of the display light from being reflected by the light exit surface 12b of the light guide plate 12 and to prevent whitening of the light guide plate 12 due to the reflection on the light exit surface 12b. A contrast display can be obtained.
[0026]
(Production method of antireflection layer)
Next, a method for manufacturing the antireflection layer according to the present embodiment will be described below.
The antireflection layer 17 shown in FIG. 1 can be manufactured by injection molding using the antireflection layer molding die (resin optical component molding die) shown in FIGS. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the anti-reflection layer molding die 30, and FIG. 5 is a partial enlarged view showing a master die provided in the anti-reflection layer molding die of FIG.
The anti-reflection layer molding die 30 includes a first mother die 30a and a second mother die 30b that define a cavity space 35 for molding the anti-reflection layer 17, and the first mother die 30a includes: A master die 36 made of an inorganic oxide layer having a fine unevenness forming surface 36a formed with an uneven shape opposite to the fine unevenness forming surface 17a of the antireflection layer 17 is disposed on the inner surface 31a, and the inner surface 31b of the second mother die 30b. Is a surface on which the surface of the antireflection layer 17 opposite to the fine unevenness forming surface 17a is molded. Further, an injection port 32 for injecting a silicon-based resin as a constituent material of the antireflection layer 17 into the mold is formed at the side ends of the first mother mold 30a and the second mother mold 30b.
As a material of the first mother die 30a and the second mother die 30b, ceramics such as a silicon wafer is used.
[0027]
The fine unevenness forming surface 36a of the master die 36 has a plurality of fine concave portions 37 on the order of submicrons, and these concave portions 37 are arranged in a lattice pattern. The diameter or pitch P of the recess 37 ₂ Is 0.15 to 0.4 μm, preferably 0.3 μm or less, which is substantially the same size as the diameter or pitch P of the convex portions 7 of the antireflection layer 17. Also, the height H of the recess 37 ₂ Is 0.2 μm or more, which is substantially the same size as the height H of the convex portion 7. In addition, the aspect ratio of the recess 37 (depth D and pitch P of the recess 7 ₂ Is a range of 1 or more that is substantially the same as the aspect ratio of the convex portion 7, and more preferably a range of 1 or more and 2 or less.
[0028]
The fine uneven surface 36a of the master die 36 has a surface free energy of 4 μJ / cm. ² Below (40 erg / cm ² Or less), preferably 3.5 μJ / cm ² Below (35 erg / cm ² The following coating layer 38 is covered. The surface free energy of the coating layer 38 is 4 μJ / cm. ² If it exceeds 1, the physical bond with the transfer object (resin injection molded product) becomes weak, so that the releasability at the time of releasing the resin injection molded product from the molding die is lowered.
On the surface of the coating layer 38, the same uneven shape as the fine unevenness forming surface 36a of the master die 36 is formed.
The covering layer 38 includes a DLC layer containing fluorine, a silane compound layer having a fluorine structure, and the like.
[0029]
When the coating layer 38 is composed of a DLC layer containing fluorine, the surface free energy is 4 μJ / cm. ² The fluorine content in the coating layer 38 is adjusted to be as follows. The content of fluorine in the coating layer 38 is in the range of 10 wt% to 30 wt% (or 10 wt% to 30 wt%), which satisfies both the improvement in releasability and the adhesion to the matrix. This is preferable.
As the fluorine content in the coating layer 38 increases, the releasability improves, and as the fluorine content decreases, the adhesion to the mother die 30a decreases. Therefore, the fluorine concentration on the fine unevenness forming surface 36a side is reduced. The fluorine concentration in the thickness direction of the coating layer 38 may be given a gradient by making it smaller than the surface side (cavity space 35 side). A DLC layer having a gradient in fluorine concentration in the thickness direction is referred to as a tilted FDLC layer.
The coating layer 38 composed of the inclined FDLC layer has at least a surface side of 40 erg / cm. ² The following surface free energy is satisfied. By doing so, the surface of the coating layer 38 can have excellent releasability, and the fine unevenness forming surface 36a side should have excellent adhesion to the inorganic oxide layer constituting the master mold. Can do.
[0030]
The thickness of the coating layer 38 is preferably 50 nm or less for the reason described above, and more preferably 30 μm or less.
As a method for producing the coating layer 38 as described above, in the case of a DLC layer containing fluorine, it can be formed by sputtering in an atmosphere containing fluorine. In the case of an inclined DLC layer, it can be formed by performing sputtering while changing the fluorine concentration in the atmosphere. In the case of a silane compound layer having a fluorine structure, it can be formed by dip coating.
[0031]
In order to produce the antireflection layer 17 using such an antireflection layer molding die 30, the antireflection layer molding die 30 is set in an injection molding machine, and the antireflection layer 17 melted from the injection port 32. When a resin injection molded product is formed by injecting a light-transmitting resin such as a silicon-based resin, a resin injection molded product to which the fine concavo-convex shape of the fine concavo-convex forming surface 36a of the master mold 36 is transferred can be formed. When the mold is released, the target antireflection layer 17 is obtained.
[0032]
According to the manufacturing method of the antireflection layer of this embodiment, since the injection molding is performed using the antireflection layer molding die 30 having the above-described configuration, the concave and convex shape of the fine concave and convex formation surface 36a of the master die 36 is the resin injection. Since it can be directly transferred to the molded product and the shape does not collapse at the time of transfer, a plurality of fine projections 7 on the order of sub-micron are formed compared to the conventional Ni electromold that has transferred the concave and convex shape of the master mold. The antireflection layer 17 having the fine unevenness forming surface 17a can be manufactured with high dimensional accuracy.
[0033]
Further, the surface free energy is 4 μJ / cm on the fine unevenness forming surface 36 a of the master die 36. ² Since the following coating layer 38 is formed, the physical bond with the resin injection molded product becomes weak, so that the releasability when the resin injection molded product is released from the molding die can be improved, and the antireflection layer 17. Can be manufactured efficiently. Further, since the coating layer 38 is formed on the fine unevenness forming surface 36a of the master die 36, the fine unevenness forming surface 36a of the master die 36 is not exposed and protected. It is possible to prevent the shape of the fine unevenness forming surface 36a of the master die 36 from being deteriorated by the cleaning agent used in the maintenance of the maintenance 30, and the life of the die is prolonged.
[0034]
Further, in the anti-reflection layer molding die 30, a master die similar to the master die 36 as described above is also arranged on the inner surface 31b of the second master die 30b, and injection is performed using such an anti-reflection layer forming die. If formed, it is possible to produce an antireflection layer having fine irregularities formed on both surfaces (the surface on the light guide plate side and the surface on the liquid crystal panel side).
[0035]
In the above embodiment, the case where the antireflection layer is manufactured using the resin optical component molding die has been described. However, the method for manufacturing the resin optical component according to the present invention also applies to the case where the light guide plate 12 is manufactured. As the light guide plate forming mold that can be applied in this case, the concave / convex shape opposite to the fine concave / convex forming surface of the light guide plate 12 (the surface on which the plurality of convex portions 14 are formed, reflecting surface 12c in FIG. 1). A surface on which a master die having a fine unevenness formed surface is provided on one inner surface of the first mother die or the second mother die, and a light emitting surface 12b of the light guide plate 12 is formed on the inner surface of the other mother die. The light guide plate 12 can be manufactured by performing injection molding using the material formed with.
[0036]
【Example】
(Example 1)
An antireflection layer molding die similar to that shown in FIGS. 4 to 5 was produced. The pitch of the recesses on the surface of the master mold provided with the antireflection layer molding die produced here was 0.22 μm, and the aspect ratio was 1.2. In addition, an inclined FDLC layer was used as a material for the coating layer covering the surface of the master-type fine unevenness. The thickness of the inclined FDLC layer was 30 nm. Further, the surface free energy of the inclined FDLC layer is 3.12 μJ / cm. ² (31.2 erg / cm ² )Met.
Next, the produced antireflection layer molding die was set in an injection molding machine, and a resin injection molded product was molded by injecting a product name Arton made by JSR Corporation, which was a material of the antireflection layer melted from the injection port. Thereafter, release was performed to obtain an antireflection layer. The obtained antireflection layer had a fine uneven surface on which a master-type fine unevenness was formed, and had a fine uneven surface with excellent dimensional accuracy. Here, when the work of adhesion (Wbs) of the coating layer at the time of releasing was examined, it was 7.42 μJ / cm. ² (74.2 erg / cm ² ) And good releasability, and no adhesion of the antireflection layer material was observed on the coating layer formed on the fine uneven surface of the master mold.
[0037]
(Example 2)
An antireflection layer molding die similar to that shown in FIGS. 4 to 5 was produced. The pitch of the recesses on the surface of the master mold provided with the antireflection layer molding die produced here was 0.25 μm, and the aspect ratio was 1.3. Moreover, as a material of the coating layer covering the surface of the master-type fine unevenness, trade name AY43-158 (a silane compound having a fluorine structure) manufactured by Toray Industries, Inc. was used. The thickness of this coating layer was 10 nm.
The surface free energy of this coating layer is 1.6 μJ / cm. ² (16.0 erg / cm ² )Met.
Next, the produced anti-reflection layer molding die is set in an injection molding machine, and an anti-reflective layer material, Arton (trade name) manufactured by JSR Co., Ltd., is injected from the injection port to inject a resin injection molded product. After molding, the mold was released to obtain an antireflection layer. The obtained antireflection layer had a fine uneven surface on which a master-type fine unevenness was formed, and had a fine uneven surface with excellent dimensional accuracy. Here, when the adhesion work (Wbs) of the coating layer at the time of releasing was examined, it was 4.55 μJ / cm. ² (45.5 erg / cm ² ) And excellent releasability, and no adhesion of the antireflection layer material was observed on the coating layer formed on the fine uneven surface of the master mold.
[0038]
(Comparative Example 1)
An antireflection layer molding die was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating layer was not formed on the fine unevenness forming surface of the master die. The surface free energy of the master type fine irregularities forming surface is 5.36μJ / cm ² (53.6 erg / cm ² )Met.
Next, the produced anti-reflection layer molding die is set in an injection molding machine, and an anti-reflective layer material, Arton (trade name) manufactured by JSR Co., Ltd., is injected from the injection port to inject a resin injection molded product. After molding, the adhesion work (Wbs) of the master mold at the time of releasing was examined, and 9.3 μJ / cm. ² (93.0 erg / cm ² ), And the anti-reflection layer material adhered to the surface of the master mold, making it difficult to release the mold.
[0039]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to manufacture a resin optical component having a fine unevenness-formed surface in which a plurality of fine recesses or protrusions on the order of submicron are formed, and to perform resin injection molding. It is possible to provide a resin-made optical component molding die that can improve the releasability when releasing an object.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a liquid crystal display device provided with an antireflection layer manufactured by the method for manufacturing a resin optical component having fine uneven surfaces according to the present invention.
FIG. 2 is a partial perspective view schematically showing the surface shape of the antireflection layer shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the antireflection layer of FIG. 2;
4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an antireflection layer molding die used for manufacturing the antireflection layer of FIG. 2;
FIG. 5 is a partially enlarged view showing a master die provided in the antireflection layer molding die of FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a liquid crystal display device including a light guide plate and an antireflection layer manufactured by a conventional manufacturing method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display device, 7 ... Convex part, 10 ... Front light (illuminating device), 12 ... Light guide plate (resin optical component), 12a ... Side end surface (light-incident surface) , 12b... Exit surface, 12c... Reflective surface (fine concavo-convex forming surface), 13... Light source, 14. , 30... Antireflection layer molding die (resin optical component molding die), 30a... First mother die, 30b... Second mother die, 31a, 31b. ... Injection port, 35 ... Cavity space, 36 ... Master mold, 36a ... Fine concave / convex forming surface 37 ... Concavity, 38 ... Protective film, P ... Pitch, H ...・ Height, P ₂ ... Pitch, D ... Depth.

Claims

光透過性樹脂を射出成形してサブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が複数形成された微細凹凸形成面を有する樹脂製光学部品を成型するための型であって、
サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が複数形成された微細凹凸形成面を有する樹脂製光学部品を成形するためのキャビティ空間を画定する第１の母型及び第２の母型とが備えられ、前記第１の母型と第２の母型の少なくとも一方の内面に前記樹脂製光学部品の微細凹凸形成面と逆の凹凸形状が形成された微細凹凸形成面を有する無機酸化層からなるマスター型が設けられ、該マスター型の微細凹凸形成面上に表面自由エネルギーが４μＪ／ｃｍ^２以下の被覆層が形成されていることを特徴とする微細凹凸面を有する樹脂製光学部品成形用型。A mold for molding a resin optical component having a fine irregularity-formed surface in which a plurality of fine concave portions or convex portions of submicron order are formed by injection molding a light-transmitting resin,
There are provided a first master block and a second master block that define a cavity space for molding a resin optical component having a fine unevenness forming surface in which a plurality of fine concave portions or convex portions of submicron order are formed. A master composed of an inorganic oxide layer having a fine unevenness surface in which an uneven shape opposite to the fine unevenness surface of the resin optical component is formed on the inner surface of at least one of the first mother die and the second mother die. A mold for molding resin optical parts having a fine uneven surface, wherein a mold is provided and a coating layer having a surface free energy of 4 μJ / cm ² or less is formed on the fine uneven surface of the master mold.

前記被覆層は、フッ素を含有するダイヤモンドライクカーボン層又はフッ素構造を有するシラン化合物層から構成されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂製光学部品成形用型。2. The resin optical component molding die according to claim 1, wherein the coating layer is composed of a diamond-like carbon layer containing fluorine or a silane compound layer having a fluorine structure.

前記被覆層は、フッ素を含有するダイヤモンドライクカーボン層から形成され、該被覆層は厚み方向のフッ素濃度に勾配が付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂製光学部品成形用型。3. The resin optical component according to claim 1, wherein the coating layer is formed of a diamond-like carbon layer containing fluorine, and the coating layer has a gradient in fluorine concentration in the thickness direction. Mold for molding.

前被覆層の厚さが５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の樹脂製光学部品成形用型。The resin-made optical component molding die according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the pre-coating layer is 50 nm or less.

前記マスター型の微細凹凸形成面に形成された微細な凹部又は凸部のアスペクト比は１以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の樹脂製光学部品成形用型。5. The resin-made optical component molding according to claim 1, wherein an aspect ratio of a fine concave portion or a convex portion formed on the fine unevenness forming surface of the master mold is 1 or more. Type.

前記マスター型はＳｉＯ_２層から形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の樹脂製光学部品成形用型。The master mold is a resin optical component mold according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is formed from SiO ₂ layer.

サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が複数形成された微細凹凸形成面を有する樹脂製光学部品を成形用型を用いた射出成形法により製造する方法であって、
前記成形用型として請求項１乃至６のいずれか一項に記載の樹脂製光学部品成形用型を用い、該型のキャビティ空間に光透過性樹脂を射出成形して前記マスター型の微細凹凸形成面の微細凹凸形状を樹脂製光学部品に転写することを特徴とする微細凹凸面を有する樹脂製光学部品の製造方法。A method of manufacturing a resin optical component having a fine unevenness forming surface in which a plurality of fine concave or convex portions of submicron order are formed by an injection molding method using a molding die,
The resin mold for molding an optical component according to any one of claims 1 to 6 is used as the mold for molding, and a light-transmitting resin is injection-molded into the cavity space of the mold to form fine irregularities on the master mold. A method for producing a resin optical component having a fine uneven surface, wherein the fine uneven shape of the surface is transferred to a resin optical component.