JP2005047080A - 微細凹凸面を有する樹脂製光学部品成形用型及びこれを用いた樹脂製光学部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】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、しかも離型性を向上できる樹脂製光学部品成形用型の提供。
【解決手段】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、第１の母型の内面に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３６ａを有する無機酸化層からなるマスター型３６が設けられ、微細凹凸形成面３６ａ上に表面自由エネルギーが４μＪ／ｃｍ２以下の被覆層３８が形成された微細凹凸面を有する樹脂製光学部品成形用型。
【選択図】 図５
【解決手段】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、第１の母型の内面に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３６ａを有する無機酸化層からなるマスター型３６が設けられ、微細凹凸形成面３６ａ上に表面自由エネルギーが４μＪ／ｃｍ２以下の被覆層３８が形成された微細凹凸面を有する樹脂製光学部品成形用型。
【選択図】 図５
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／ｃｍ２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／ｃｍ２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ＳｉＯ２層から形成されている場合は、ＳｉＯ２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／ｃｍ２以下（４０ｅｒｇ／ｃｍ２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ＳｉＯ２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（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）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Ｐ２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Ｈ２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Ｐ２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／ｃｍ２以下（４０ｅｒｇ／ｃｍ２以下）、好ましくは３．５μＪ／ｃｍ２以下（３５ｅｒｇ／ｃｍ２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／ｃｍ２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／ｃｍ２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／ｃｍ２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／ｃｍ２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／ｃｍ２（３１．２ｅｒｇ／ｃｍ２）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／ｃｍ２（７４．２ｅｒｇ／ｃｍ２）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／ｃｍ２（１６．０ｅｒｇ／ｃｍ２）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／ｃｍ２（４５．５ｅｒｇ／ｃｍ２）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／ｃｍ２（５３．６ｅｒｇ／ｃｍ２）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／ｃｍ２（９３．０ｅｒｇ／ｃｍ２）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、Ｐ２・・・ピッチ、Ｄ・・・深さ。
【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／ｃｍ２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／ｃｍ２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ＳｉＯ２層から形成されている場合は、ＳｉＯ２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／ｃｍ２以下（４０ｅｒｇ／ｃｍ２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ＳｉＯ２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（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）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Ｐ２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Ｈ２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Ｐ２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／ｃｍ２以下（４０ｅｒｇ／ｃｍ２以下）、好ましくは３．５μＪ／ｃｍ２以下（３５ｅｒｇ／ｃｍ２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／ｃｍ２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／ｃｍ２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／ｃｍ２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／ｃｍ２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／ｃｍ２（３１．２ｅｒｇ／ｃｍ２）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／ｃｍ２（７４．２ｅｒｇ／ｃｍ２）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／ｃｍ２（１６．０ｅｒｇ／ｃｍ２）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／ｃｍ２（４５．５ｅｒｇ／ｃｍ２）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／ｃｍ２（５３．６ｅｒｇ／ｃｍ２）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／ｃｍ２（９３．０ｅｒｇ／ｃｍ２）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、Ｐ２・・・ピッチ、Ｄ・・・深さ。
Claims (7)
- 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／ｃｍ２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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 前記マスター型はＳｉＯ２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。
- 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。
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