JP6664345B2 - Method of manufacturing flat mold master, manufacturing method of molding die, and manufacturing method of roll mold - Google Patents
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Description
本発明は、平板形金型原盤製造方法及び成形用金型製造方法並びにロール金型製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a flat mold master, a method of manufacturing a molding die, and a method of manufacturing a roll die.
複数の凸レンズが配されたレンズ成形体、例えばマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイが知られている。マイクロレンズアレイの製造には、マイクロレンズアレイの材料である硬化性樹脂に、目的とするマイクロレンズの曲率をもつ三次元パターンを複数形成する成形用金型を用いることがある。 A lens molded body on which a plurality of convex lenses are arranged, for example, a microlens array in which microlenses are arranged is known. In the manufacture of a microlens array, a molding die for forming a plurality of three-dimensional patterns having a curvature of a target microlens on a curable resin as a material of the microlens array may be used.
成形用金型の製造方法としては、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。この方法では、マイクロレンズの反転形状である三次元パターンが表面に複数形成された金型原盤を用いて、電鋳法を行うことにより金型原盤を複製した成形用金型を製造している。 As a method for manufacturing a molding die, for example, a method described in Patent Document 1 is known. According to this method, a molding die is manufactured by duplicating the mold master by performing an electroforming method using a mold master having a plurality of three-dimensional patterns that are inverted shapes of the microlenses formed on the surface. .
特許文献1では、金型原盤を製造するにあたり、ガラス基板などの平板状の基板に形成したレジスト膜に断面形状が三角形の凹みを形成し、等方性のドライエッチングによりレジスト膜と基板とを徐々にエッチングしている。これにより、基板には、レジスト膜の凹みに対応する部位にマイクロレンズの反転形状である三次元パターンが形成される。この基板が金型原盤として用いられる。このように、特許文献1によると平板形の金型原盤が得られる。 According to Patent Document 1, when manufacturing a mold master, a recess having a triangular cross section is formed in a resist film formed on a flat substrate such as a glass substrate, and the resist film and the substrate are separated by isotropic dry etching. It is gradually etched. As a result, a three-dimensional pattern having an inverted shape of the microlens is formed on the substrate at a portion corresponding to the depression of the resist film. This substrate is used as a mold master. Thus, according to Patent Literature 1, a plate-shaped mold master is obtained.
また、金型原盤製造方法として、露光と現像とを行うことによりレジスト膜に複数の三次元パターンを形成する方法もある。例えば、特許文献2では、感光性樹脂からなるレジスト膜を露光光としてのレーザー光で露光し、その後に現像している。レジスト膜は、感光性樹脂を円筒ロールの周面に塗布することにより形成される。レーザー光を発するレーザー装置は、レーザー光の積算パワーを制御しながらレーザー光の焦点位置及び滞在時間を設定する走査装置を併せ持つことも記載されている。 Further, as a method of manufacturing a mold master, there is a method of forming a plurality of three-dimensional patterns on a resist film by performing exposure and development. For example, in Patent Document 2, a resist film made of a photosensitive resin is exposed to a laser beam as exposure light, and then developed. The resist film is formed by applying a photosensitive resin to the peripheral surface of the cylindrical roll. It is also described that a laser device that emits a laser beam has a scanning device that sets the focal position and stay time of the laser beam while controlling the integrated power of the laser beam.
特許文献1に記載される平板形金型原盤の製造方法では、基板の全面がエッチングされるため、目的とする三次元パターンを精度よく形成することが難しい。特許文献2の金型原盤製造方法は、三次元パターン同士の境界で多重露光が生じるから、レジスト膜の現像液に対する溶解速度の制御が難しい。また、特許文献2は、露光の対象であるレジスト膜が円筒ロールの周面に設けられているから、上記溶解速度の制御が一層難しいものとなっている。このため、三次元パターンが並んだ金型原盤を精度よく製造することができない。 In the method of manufacturing a flat mold master described in Patent Document 1, it is difficult to accurately form a target three-dimensional pattern because the entire surface of the substrate is etched. In the method for manufacturing a mold master of Patent Document 2, since multiple exposure occurs at the boundary between three-dimensional patterns, it is difficult to control the dissolution rate of the resist film in the developing solution. In Patent Document 2, since the resist film to be exposed is provided on the peripheral surface of the cylindrical roll, it is more difficult to control the dissolution rate. For this reason, a mold master in which three-dimensional patterns are arranged cannot be manufactured with high accuracy.
そこで、本発明は、複数の三次元パターンを精度よく形成することができる平板形金型原盤製造方法及び成形用金型製造方法並びにロール金型製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a flat mold master, a method of manufacturing a molding die, and a method of manufacturing a roll die, which can form a plurality of three-dimensional patterns with high accuracy.
本発明の平板形金型原盤製造方法は、複数の凸レンズが配されたレンズ成形体の製造に用いられ、レジスト膜を露光した後に現像することにより凸レンズの曲率をもつ三次元パターンを複数形成する平板形金型原盤製造方法において、露光工程と、現像工程と、を有する。露光工程は、凸レンズの反転形状である三次元パターンのプロファイルに基づき、露光光の光強度がレジスト膜の膜面の面方向において異なる露光を行う。現像工程は、露光工程を経たレジスト膜を現像することにより三次元パターンを形成する。 The method for manufacturing a plate-shaped mold master according to the present invention is used for manufacturing a lens molded body on which a plurality of convex lenses are arranged, and forms a plurality of three-dimensional patterns having the curvature of the convex lens by developing after exposing a resist film. The method for manufacturing a flat mold master includes an exposure step and a development step. In the exposure step, exposure is performed in which the light intensity of the exposure light varies in the direction of the film surface of the resist film based on the profile of the three-dimensional pattern that is the inverted shape of the convex lens. In the developing step, a three-dimensional pattern is formed by developing the resist film after the exposure step.
露光工程は、レジスト膜を区画した露光対象領域毎に露光を行うことが好ましい。 In the exposure step, it is preferable to perform exposure for each exposure target region that divides the resist film.
レンズ成形体は、凸レンズとしてのマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイであることが好ましい。 The lens molded body is preferably a microlens array in which microlenses as convex lenses are arranged.
本発明の金型製造方法は、平板形金型原盤製造工程と、金型形成工程と、を有する。平板形金型原盤製造工程は、上記の平板形金型原盤製造方法により平板形金型原盤を製造する。金型形成工程は、平板形金型原盤から電鋳法によりレンズ成形体の成形用金型を形成する。 The mold manufacturing method of the present invention includes a flat mold master disc manufacturing step and a mold forming step. In the flat die master manufacturing process, a flat die master is manufactured by the above flat die master manufacturing method. In the mold forming step, a mold for forming a lens molded body is formed from a flat mold master by electroforming.
金型形成工程は、電鋳法を偶数回行うことにより、平板形金型原盤の三次元パターンを複製した複製金型を、成形用金型として形成することが好ましい。 In the mold forming step, it is preferable to form, as a molding mold, a duplicate mold that duplicates the three-dimensional pattern of the flat mold master by performing an electroforming process even number of times.
本発明のロール金型製造方法は、金型製造工程と、ロール金型形成工程と、を有する。金型製造工程は、上記の金型製造方法により成形用金型を製造する。ロール金型形成工程は、成形用金型をロール材に巻き付けることによりロール金型を形成する。 The roll mold manufacturing method of the present invention includes a mold manufacturing step and a roll mold forming step. In the mold manufacturing process, a molding die is manufactured by the above-described mold manufacturing method. In the roll die forming step, a roll die is formed by winding a forming die around a roll material.
本発明によれば、複数の三次元パターンが精度よく形成された平板形金型原盤及び成形用金型並びにロール金型が製造される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the flat-plate-type metal mold | die master, the shaping | molding die, and the roll die in which several 3D patterns were formed with high precision are manufactured.
図1に示すマイクロレンズアレイ10は、複数の凸レンズが配されたレンズ成形体の一例である。マイクロレンズアレイ10は、本発明の実施により製造される平板形金型原盤50(図3参照)を用いて作られる。平板形金型原盤50については別の図面を用いて後述する。
The
マイクロレンズアレイ10は、シート部11とレンズ部12とを備える。シート部11とレンズ部12とは透明である。シート部11とレンズ部12との境界は、本実施形態のようにシート部11とレンズ部12とがともに透明である場合には視認されないが、図1では説明の便宜上、破線で図示してある。
The
シート部11の厚みT1は、50μm以上300μm以下の範囲内であり、本実施形態では135μmとしている。
The thickness T1 of the
レンズ部12は、シート部11の一方のシート面11aに設けられている。レンズ部12は、凸レンズとしてのマイクロレンズ13を備えている。すなわち、マイクロレンズアレイ10は、凸レンズとしてのマイクロレンズ13が配列されたレンズ成形体である。マイクロレンズ13は、図1においてXY平面上に配列されている。マイクロレンズ13の配列は、この例では千鳥(ジグザグ)配列としているが、これに限られず、正方配列などでもよい。
The
マイクロレンズ13は、本実施形態ではレンズ面13aの断面形状が半円状、すなわち半球状の凸レンズである。なお、マイクロレンズ13は、半球状の凸レンズに限定されず、レンズ面13aの断面形状が、円弧と放物線と楕円弧などの曲線である凸レンズであってもよい。
In the present embodiment, the
図2に示すように、マイクロレンズアレイ10は、フィルム製造装置15により製造される長尺の光学フィルム16をシート状に切り出したものである。なお、図2は、フィルム製造装置15の要部を示す概略図である。フィルム製造装置15は、送出機17と塗布機18と形状付与装置19などを備えている。
As shown in FIG. 2, the
送出機17は、マイクロレンズアレイ10のシート部11となる長尺の透明なフィルムベース20を形状付与装置19へ供給するためのものである。この例ではフィルムベース20はロール状に巻かれており、送出機17は、フィルムベース20がロール状に巻かれたフィルムロールがセットされ、このフィルムロールからフィルムベース20を送り出す。このフィルムベース20は、塗布機18により形成される塗膜22の支持体として機能する。なお、送出機17と塗布機18との間には、周方向に回転する駆動ローラ21が配されている。フィルムベース20は、この駆動ローラ21に巻き掛けられており、駆動ローラ21の回転により形状付与装置19に向かって搬送される。フィルムベース20は、PET(ポリエチレンテレフタレート)やPC(ポリカボネート)、TAC(トリアセチルセルロース)などから形成されている。
The
塗布機18は、フィルムベース20に塗膜22を形成するためのものである。この塗膜22は形状付与装置19によりマイクロレンズ13にされる。塗布機18は、供給される塗布液26を連続的に流出する。長手方向に走行するフィルムベース20に向けて塗布液26が流出することにより、フィルムベース20の一方のフィルム面に塗膜22が形成される。塗膜22が形成されたフィルムベース20は、形状付与装置19へ案内される。塗布液26は、本実施形態では透明な光硬化性のポリマーを含む。光硬化性のポリマーとしては、例えばDIC(株)製ユニディック(登録商標)とアイカ工業(株)製アイカアイトロンなどが用いられる。
The
形状付与装置19は、支持ローラ31と、ロール金型32と、光源33とを備える。
The
支持ローラ31は、フィルムベース20の搬送路において塗膜22とは反対側に配されており、周面でフィルムベース20を支持する。支持ローラ31は、回転軸を駆動ローラ21の回転軸と平行に配してある。支持ローラ31は、モータ35により、フィルムベース20の搬送に同期して回転する。支持ローラ31の回転方向は、フィルムベース20を搬送する方向(図中時計周りの方向)である。なお、支持ローラ31は、フィルムベース20の搬送にともなって従動回転するようにしてもよい。
The
ロール金型32は、フィルムベース20の搬送路において塗膜22側に設けてあり、支持ローラ31と協働して、塗膜22にマイクロレンズ13を形成する。
The
ロール金型32は、ロール材37と成形用金型38とを備える。ロール材37は、回転軸を駆動ローラ21の回転軸と平行に配してある。ロール材37は、モータ40により、フィルムベース20の搬送に同期して回転する。ロール材37の回転方向は、フィルムベース20を搬送する方向(図中反時計周りの方向)である。
The
成形用金型38は、塗膜22にマイクロレンズ13を形成するためのものである。成形用金型38の表面には、マイクロレンズ13の反転形状である三次元パターンPが複数形成されている。マイクロレンズ13の反転形状は凹形状である。成形用金型38は、ロール材37の周面に、三次元パターンPが形成されている表面を外側にして巻き付けられている。成形用金型38は、後述する平板形金型原盤50を用いて製造される。成形用金型38の製造方法については別の図面を用いて後述する。
The molding die 38 is for forming the
以上の構成を有するロール金型32は、支持ローラ31との間にフィルムベース20と塗膜22とを挟持した状態で、モータ40により回転する。ロール金型32は、支持ローラ31上で塗膜22を押圧し、塗膜22に三次元パターンPを転写することにより、複数のマイクロレンズ13を連続的に形成する。
The
また、ロール金型32には、圧力調整機39が設けられている。圧力調整機39は、成形用金型38の三次元パターンPを塗膜22に転写する際の押圧力を調整する。この押圧力の調整により、塗膜22に対してより確実にマイクロレンズ13が形成される。
The
光源33は、ロール金型32よりもフィルム製造装置15の下流に設けられている。光源33は、本実施形態ではロール金型32側に配されている。光源33は、紫外線を射出することにより塗膜22を硬化し、フィルムベース20と塗膜22とを光学フィルム16にする。光源33は、コントローラ33aと接続しており、このコントローラ33aにより光を射出する出力が制御される。なお、光源33が射出する光の種類と、光を射出する出力とは、光硬化性のポリマーの種類による。
The
なお、光源33、及び/または、他の光源(図示無し)を設けてもよい。他の光源を光源33に加えて用いる場合には、他の光源は、ロール金型32の上流において支持ローラ31と対向する位置と、ロール金型32と対向した塗膜22側の位置と、ロール金型32の下流において支持ローラ31と対向する位置などに設けることができる。他の光源をロール金型32の上流に設ける場合は、塗膜22を流動性が失われたゲル状態となるように硬化させる。これにより、塗膜22に対してより確実にマイクロレンズ13が形成される。
Note that a
平板形金型原盤50の製造方法について図3を参照しながら説明する。平板形金型原盤50は、基板42上に形成されたレジスト膜43を露光した後に現像することにより製造される。すなわち、平板形金型原盤50は、露光工程と現像工程とにより製造される。露光は、後述する露光装置45により行われる。
A method of manufacturing the
基板42は、平板形である。基板42は、本実施形態ではガラス基板であるが、これに限られず、シリコン基板などでもよい。レジスト膜43は、平板形の基板42の一方の表面に、感光性樹脂をスピンコート法などで塗布することにより平らに形成される。感光性樹脂としては、本実施形態ではポジ型レジストを用いている。
The
図3(a)に示すように、露光工程では、マイクロレンズ13の反転形状である三次元パターンPのプロファイルR(図5(b)参照)に基づき、露光光47の光強度Iがレジスト膜43の膜面の面方向において異なる露光を行う。この例では、露光光47の光強度Iを増減させながら走査露光を行うことにより、レジスト膜43の現像液に対する溶解速度を走査方向において変化させる。図3(a)では、レジスト膜43の現像液に対する溶解速度を点線で表してあり、レジスト膜43の膜面からの距離が大きいほど溶解速度が速いことを示している。
As shown in FIG. 3A, in the exposure step, the light intensity I of the
図3(a)では、走査方向はレジスト膜43の膜面に沿った紙面右方向であるX方向とされており、露光光47を示す矢印の大きさにより光強度Iの大きさを表してある。露光光47を示す矢印が大きいほど光強度Iが大きいことを示している。また、露光光47を示す矢印のうち、実線で示されているものは照射中であることを示し、二点鎖線で示されているものは照射済みであることを示している。
In FIG. 3A, the scanning direction is the X direction which is the right direction on the paper along the film surface of the resist
なお、本実施形態では、走査露光を行うことにより、レジスト膜43の現像液に対する溶解速度を走査方向において変化させるが、これに限られず、レジスト膜43の露光深さを走査方向において変化させてもよい。露光深さは、レジスト膜43の基板42とは反対側の膜面から、レジスト膜43の厚み方向に露光光47が到達する距離である。露光深さの制御方法としては、露光光47の光強度Iを増減させる方法と、光強度を一定とし、レジスト膜43の基板42とは反対側の膜面から光源部45aの先端までの高さを制御する方法等がある。
In the present embodiment, the dissolution rate of the resist
図3(b)に示すように、現像工程では、上記露光工程を経たレジスト膜43を現像することにより三次元パターンPを形成する。露光光47の光強度Iにより、レジスト膜43の現像液に対する溶解速度が異なり、露光光47の光強度Iが大きい程、同じ現像時間でのレジスト膜43の除去量が多くなる。現像後のレジスト膜43には、マイクロレンズ13の反転形状である三次元パターンPが形成される。この現像後のレジスト膜43と基板42とにより平板形金型原盤50が構成される。
As shown in FIG. 3B, in the developing step, the three-dimensional pattern P is formed by developing the resist
露光装置45は、光源部45aを有し、光源部45aから露光光47を射出する。露光光47は、例えばレーザー光である。また、露光装置45は、移動機構46と接続しており、この移動機構46により図3(a)中XYZ方向(X,Y,Zの各方向は互いに直交)のそれぞれに移動可能とされている。本実施形態では、移動機構46は、露光装置45をZ方向には移動させず、XY平面上を移動させる。
The
露光工程について図4を参照しながらより具体的に説明する。露光工程では、レジスト膜43を区画した露光対象領域毎に露光を行う。各露光対象領域は境界線で区画される。境界線は、三次元パターンP同士の境界部分を通るように設定される。このように、境界線は、概念上の線である。図4においては図面簡略化のために第1露光対象領域R1と第2露光対象領域R2とのみ図示している。以降は第1露光対象領域R1と第2露光対象領域R2とについて説明する。なお、実際の露光工程では3以上の露光対象領域が形成される場合がある。第1露光対象領域R1は、境界線L1と境界線L2との間の領域である。第2露光対象領域R2は、境界線L2と境界線L3との間の領域である。第1露光対象領域R1と第2露光対象領域R2とのそれぞれについて走査露光が行われる。すなわち、露光工程は、レジスト膜43の第1露光対象領域R1を走査露光する第1走査露光工程と、第1露光対象領域R1と接する第2露光対象領域R2を走査露光する第2走査露光工程とを有する。
The exposure step will be described more specifically with reference to FIG. In the exposure step, exposure is performed for each exposure target region that divides the resist
図4において、矢線は、露光工程における光源部45aの中心部の軌跡を示す。第1露光対象領域R1では、例えば、光源部45aを、境界線L1上の点AからX方向へ移動させ、境界線L2上の点Bに到達した後に、光源部45aをY方向とは反対の成分をもつ方向に移動させる。この例では、光源部45aを境界線L2に沿って点Bから点Cに移動させる。そして、光源部45aを点CからX方向とは反対方向に移動させ、境界線L1上の点Dに到達した後に、光源部45aをY方向とは反対の成分をもつ方向に移動させる。この例では、光源部45aを境界線L1に沿って点Dから点Eに移動させる。このように境界線L1と境界線L2との間で走査露光を繰り返し行うことにより、第1露光対象領域R1の全域を露光する。その後、第2露光対象領域R2の露光が行われる。第2露光対象領域R2についても、第1露光対象領域R1と同様に、境界線L2と境界線L3との間で走査露光を繰り返し行うことにより、第2露光対象領域R2の全域を露光する。なお、本実施形態では境界線L1と境界線L2との間を折り返しながら露光しているが、これに限られず、光源部45aを一方の方向へ移動させる場合に露光し、他方の方向へ移動させる場合には露光しないようにしてもよい。
In FIG. 4, the arrow indicates the locus of the center of the
露光光47の光強度Iは、目的とするレンズ面13aの曲率の設計値に基づき設定される。光強度Iについて図5を参照しながら説明する。図5(a)において、符合Qは、マイクロレンズ13の複製形状である三次元パターンPのプロファイルであり、目的とするレンズ面13aの曲率の設計値に対応する。図5(b)において、符合Rは、マイクロレンズ13の反転形状である三次元パターンPのプロファイルである。プロファイルRは、プロファイルQから求められる。図5(c)において、符合Sは、プロファイルRから求められる光強度Iのプロファイルである。このプロファイルSに基づき露光光47の光強度Iが設定される。なお、プロファイルSをプロファイルQから求めてもよい。
The light intensity I of the
露光光47の光強度Iは、露光量と線形の関係にある。また、露光量が大きいほど、レジスト膜43の除去量の制御性に優れる。このため、露光光47の光強度Iが大きいほど、三次元パターンPの制御性に優れる。本実施形態では、図5(c)に示すXY平面上において、目的とするレンズ面13aの頂点に対応する位置で露光光47の光強度Iが最大とされるため、レンズ面13aの頂点付近におけるレンズ形状の制御性に優れる。
The light intensity I of the
以上の平板形金型原盤製造方法は、露光工程において、三次元パターンP同士の境界での露光光47の光強度Iが小さくされることにより、この境界で二重露光といった多重露光の影響が抑制される。特に、露光対象領域毎に走査露光を行う場合において、露光対象領域同士の境界は二重露光の影響が顕著に出やすい部位であるが、この影響はより確実に抑制される。この結果、複数の三次元パターンPが精度よく形成された平板形金型原盤50が製造される。
In the above flat plate mold master manufacturing method, in the exposure step, the light intensity I of the
また、平板形金型原盤50を用いて作られるマイクロレンズアレイ10は、マイクロレンズ13同士の境界に対応するシート部11の部位の厚みT1のばらつきが抑制されている。このため、マイクロレンズアレイ10は、シート部11の厚みT1が50μm以上300μm以下の範囲内であっても、曲げなどの変形に対する強度に優れる。
Further, in the
成形用金型38の製造方法について説明する。成形用金型38は、平板形金型原盤製造工程と金型形成工程とにより製造される。平板形金型原盤製造工程は、上記平板形金型原盤製造方法により平板形金型原盤50を製造する工程である。金型形成工程は、平板形金型原盤50から電鋳法により成形用金型38を形成する工程である。この金型製造方法により製造された成形用金型38は、複数の三次元パターンPが精度よく形成されている。平板形金型原盤製造工程については説明を省略し、金型形成工程のみ説明をする。
A method for manufacturing the molding die 38 will be described. The molding die 38 is manufactured by a flat die master manufacturing process and a die forming process. The flat mold master manufacturing process is a process of manufacturing the
金型形成工程は、電鋳法を偶数回行うことにより、平板形金型原盤50の三次元パターンPを複製した複製金型を、成形用金型38として形成する工程である。本実施形態では、電鋳法を2回行っている。
The mold forming step is a step of forming, as the
以下、金型形成工程について、図6及び図7を参照しながら説明する。金型形成工程は、第1導電層形成工程と、第1電鋳工程と、金型中間体形成工程と、離型処理工程と、第2導電層形成工程と、第2電鋳工程と、剥離工程とを有する。 Hereinafter, the mold forming process will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The mold forming step includes a first conductive layer forming step, a first electroforming step, a mold intermediate forming step, a release processing step, a second conductive layer forming step, a second electroforming step, Peeling step.
図6(a)に示すように、第1導電層形成工程は、平板形金型原盤50の三次元パターンPが形成された表面に第1導電層52を形成する工程である。第1導電層52の材料としては特に限定されるものではないが、第1電鋳工程で行われる電鋳法に適した材料であることが好ましい。第1導電層52を形成する方法としては、スパッタリング法と金属蒸着法とEB蒸着法と銀鏡反応法または無電解めっき法などがある。本実施形態では、第1導電層52の材料をニッケルとし、スパッタリング法により第1導電層52を形成している。
As shown in FIG. 6A, the first conductive layer forming step is a step of forming the first
図6(b)に示すように、第1電鋳工程は、第1導電層52の表面に、電鋳法により第1金属膜53を形成する工程である。第1金属膜53の材料としては、ニッケルと、その合金または化合物とのうちいずれかが好ましく、本実施形態ではニッケルとしている。この他、第1金属膜53の材料としては、銅と銀と金とクロムとチタンと鉄と亜鉛とのうちいずれか一種からなる金属と、これら二種以上からなる合金と、これらのうち少なくとも一種を含む化合物などが挙げられる。なお、本実施形態のように第1導電層52と第1金属膜53とが同じ材料で作られている場合は、第1導電層52と第1金属膜53との境界は視認されない場合があるが、以降の図面では説明の便宜上、破線で図示してある。
As shown in FIG. 6B, the first electroforming step is a step of forming a
図6(c)に示すように、金型中間体形成工程は、第1導電層52及び第1金属膜53から平板形金型原盤50を剥離することにより金型中間体54を形成する工程である。金型中間体54は、第1導電層52側の表面に、マイクロレンズ13の複製形状である三次元パターンPが形成されている。ここで剥離は、楔(くさび)を平板形金型原盤50と第1導電層52との間に入れて、機械的に剥がす方法を用いた。楔はステンレス鋼(SUS,Special Use Stainless)と鉄などの金属が好ましい。
As shown in FIG. 6C, the mold intermediate forming step is a step of forming the mold intermediate 54 by peeling the
図7(a)に示すように、離型処理工程は、金型中間体54の第1導電層52に離型処理を行うことにより、第1導電層52上に離型層55を形成する工程である。離型層55は、第1導電層52と後述の第2導電層56とを剥離し易くするためのものである。離型層55の材料としては、フッ素系離型剤とPDMS(ポリジメチルシロキサン)などがある。離型層55を形成する方法としては、スピンコート法やディップ法などがある。本実施形態では、離型層55の材料をダイキン工業(株)製オプツールHDとし、ディップ法により離型層55を形成している。
As shown in FIG. 7A, in the release processing step, a release processing is performed on the first
図7(b)に示すように、第2導電層形成工程は、離型層55の表面に第2導電層56を形成する工程である。第2導電層56の材料としては特に限定されるものではないが、第2電鋳工程で行われる電鋳法に適した材料であることが好ましい。第2導電層56を形成する方法としては、スパッタリング法と金属蒸着法とEB蒸着法と銀鏡反応法または無電解めっき法などがある。本実施形態では、第2導電層56の材料をニッケルとし、スパッタリング法により第2導電層56を形成している。
As shown in FIG. 7B, the second conductive layer forming step is a step of forming the second
図7(c)に示すように、第2電鋳工程は、第2導電層56の表面に、電鋳法により第2金属膜57を形成する工程である。第2金属膜57の材料としては、ニッケルと、その合金または化合物とのうちいずれかが好ましく、本実施形態ではニッケルとしている。この他、第2金属膜57の材料としては、銅と銀と金とクロムとチタンと鉄と亜鉛とのうちいずれか一種からなる金属と、これら二種以上からなる合金と、これらのうち少なくとも一種を含む化合物などが挙げられる。なお、本実施形態のように第2導電層56と第2金属膜57とが同じ材料で作られている場合は、第2導電層56と第2金属膜57との境界は視認されない場合があるが、以降の図面では説明の便宜上、破線で図示してある。
As shown in FIG. 7C, the second electroforming step is a step of forming a
図7(d)に示すように、剥離工程は、第2導電層56から第1導電層52を剥離する工程である。ここで剥離は、楔を第1導電層52と第2導電層56との間、すなわち離型層55に入れて、機械的に剥がす方法を用いた。クサビはステンレス鋼と鉄などの金属が好ましい。剥離後の第2導電層56の表面には平板形金型原盤50の三次元パターン、すなわち、マイクロレンズ13の反転形状である三次元パターンPが複製されている。このため、第2導電層56と第2金属膜57とは、平板形金型原盤50の複製金型とされ、成形用金型38として用いられる。
As shown in FIG. 7D, the peeling step is a step of peeling the first
成形用金型38の最も薄い部分の厚みT2は、20μm以上500μm以下の範囲内であることが好ましい。厚みT2が20μm以上であることにより20μm未満である場合に比べて、成形用金型38の曲げなどの変形に対する強度が高く、厚みT2が500μm以下であることにより500μmよりも大きい場合に比べて、成形用金型38の曲げなどの変形が容易とされる。このため、成形用金型38は、ロール材37への巻き付け時に割れなどにより破損することなく、かつ、ロール材37に容易に巻き付けられる。厚みT2は、100μm以上400μm以下の範囲内であることがより好ましく、150μm以上300μm以下の範囲内であることがさらに好ましい。本実施形態では、厚みT2を200μmとしている。
The thickness T2 of the thinnest part of the molding die 38 is preferably in the range of 20 μm or more and 500 μm or less. When the thickness T2 is 20 μm or more, the strength against deformation such as bending of the molding die 38 is higher than when the thickness T2 is less than 20 μm, and compared to the case where the thickness T2 is 500 μm or less, which is larger than 500 μm. Thus, deformation such as bending of the molding die 38 is facilitated. For this reason, the molding die 38 is easily wound around the
なお、金型中間体形成工程で作られる金型中間体54を成形用金型としてもよい。成形用金型としての金型中間体54には、複数の三次元パターンPが精度よく形成されている。金型中間体54を成形用金型として使用した場合は、複数の凹レンズが配されたレンズ成形体が製造される。 The mold intermediate 54 produced in the mold intermediate forming step may be used as a molding mold. A plurality of three-dimensional patterns P are formed with high accuracy on a mold intermediate 54 as a molding mold. When the mold intermediate 54 is used as a molding mold, a lens molded body having a plurality of concave lenses is manufactured.
また、上記金型製造方法では、金型形成工程において、電鋳法を偶数回行っているが、この電鋳法を奇数回行ってもよい。この場合は、平板形金型原盤50の反転金型が製造される。平板形金型原盤50の反転金型には、複数の三次元パターンPが精度よく形成されている。この反転金型の三次元パターンPは、凸レンズとしてのマイクロレンズ13の複製形状である。このため、上記反転金型を成形用金型として使用した場合は、複数の凹レンズが配されたレンズ成形体が製造される。
Further, in the mold manufacturing method, the electroforming method is performed an even number of times in the mold forming step, but the electroforming method may be performed an odd number of times. In this case, an inverted mold of the
ロール金型32の製造方法について説明する。ロール金型32は、金型製造工程とロール金型形成工程とにより製造される。金型製造工程は、上記金型製造方法により成形用金型38を製造する工程である。この金型製造工程については説明を省略する。
A method for manufacturing the
ロール金型形成工程は、成形用金型38をロール材37に巻き付けることによりロール金型32を形成する工程である。ロール金型形成工程は、接着層形成工程と巻き付け工程とを有する。
The roll mold forming step is a step of forming the
図8(a)に示すように、接着層形成工程は、成形用金型38の三次元パターンPが形成されている表面とは反対側の表面に接着層60を形成する工程である。接着層60の材料としては、例えばアクリル系粘着剤などが用いられる。本実施形態では、接着層60の材料を日東電工株式会社製の両面接着テープLA−50(厚さ:50μm)とした。
As shown in FIG. 8A, the adhesive layer forming step is a step of forming the
図8(b)に示すように、巻き付け工程は、成形用金型38をロール材37の周面に巻き付ける工程である。成形用金型38は、三次元パターンPが形成されている表面を外側にした状態でロール材37に巻き付けられる。これによりロール金型32が得られる。この例では、接着層60によりロール材37と成形用金型38とを貼り合わせている。このロール金型製造方法により製造されたロール金型32は、複数の三次元パターンPが精度よく形成されている。また、成形用金型38を、三次元パターンPが形成されている表面が外側になるように円筒状にした状態で端部同士を溶接で固定することにより、予め円筒状の成形用金型38を作っておき、この円筒状の成形用金型38をロール材37にはめ込んでも良い。
As shown in FIG. 8B, the winding step is a step of winding the molding die 38 around the peripheral surface of the
なお、巻き付け工程後に、ロール金型32の周面に離型処理を行うことにより離型層を形成する離型処理工程を行ってもよい。ロール金型32に離型処理を行うことより、塗膜22に複数のマイクロレンズ13を形成する精度がより向上する。
After the winding step, a release processing step of forming a release layer by performing a release processing on the peripheral surface of the
なお、塗布液26に用いるポリマーとしては、上記実施形態のように透明な光硬化性のポリマーに限られず、透明な熱硬化性のポリマーでもよい。塗布液26に用いるポリマーを熱硬化性のポリマーとする場合には、光源33の代わりに、ヒータなどの熱源が設けられる。
The polymer used for the
レジスト膜43の形成に用いる感光性樹脂は、本実施形態ではポジ型レジストとしているが、ネガ型レジストとしてもよい。ネガ型レジストは、現像工程において現像液を吸収して膨張する場合がある。このため、三次元パターンPの形成精度の観点では、レジスト膜43の形成に用いる感光性樹脂は、ポジ型レジストであることが好ましい。
The photosensitive resin used for forming the resist
なお、上記実施形態では、露光工程において、光源部45aから射出する露光光47の光強度Iを増減させながら走査露光を行っているが、光源部45aから射出する露光光47の光強度Iを一定とし、グレースケールマスクを用いて露光対象領域毎に移動させながら露光を行っても良い。グレースケールマスクの光透過率の分布は、マイクロレンズ13の反転形状である三次元パターンPのプロファイルRに基づき設計される。これにより、露光工程では、グレースケールマスクの光透過率の分布に応じて、露光光47の光強度Iがレジスト膜43の膜面の面方向において異なる露光が行われ、レジスト膜43の現像液に対する溶解速度を面方向において変化させる。
In the above embodiment, in the exposure step, the scanning exposure is performed while increasing or decreasing the light intensity I of the
10 マイクロレンズアレイ
11 シート部
11a シート面
12 レンズ部
13 マイクロレンズ
13a レンズ面
15 フィルム製造装置
16 光学フィルム
17 送出機
18 塗布機
19 形状付与装置
20 フィルムベース
21 駆動ローラ
22 塗膜
26 塗布液
31 支持ローラ
32 ロール金型
33 光源
33a コントローラ
35 モータ
37 ロール材
38 成形用金型
39 圧力調整機
40 モータ
42 基板
43 レジスト膜
45 露光装置
45a 光源部
46 移動機構
47 露光光
50 平板形金型原盤
52 第1導電層
53 第1金属膜
54 金型中間体
55 離型層
56 第2導電層
57 第2金属膜
60 接着層
I 光強度
L1 境界線
L2 境界線
L3 境界線
P 三次元パターン
Q マイクロレンズの複製形状である三次元パターンのプロファイル
R マイクロレンズの反転形状である三次元パターンのプロファイル
S 光強度のプロファイル
R1 第1露光対象領域
R2 第2露光対象領域
T1 シート部の厚み
T2 成形用金型の最も薄い部分の厚み
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記凸レンズの反転形状である前記三次元パターンのプロファイルに基づき、露光光の光強度が前記レジスト膜の膜面の面方向において異なる前記露光を行う露光工程と、
前記露光工程を経たレジスト膜を現像することにより前記三次元パターンを形成する現像工程と、
を有し、
前記三次元パターンは、前記凸レンズに対応する凹部であり、
前記凹部の中心部分は、前記露光光の光強度を大きくすることにより、前記レジストの除去量である露光深さが深く形成され、
前記凹部の周縁部は、前記露光光の光強度を小さくすることにより、前記露光深さが浅く形成され、
前記露光工程は、区画された露光対象領域毎に、前記露光を行い、
前記露光対象領域は、前記露光光の光強度が小さく前記露光深さの浅い前記凹部同士の境界部分で区画されることによって形成される平板形金型原盤製造方法。 A plurality of convex lenses are used in the manufacture of a lens molded body provided, a flat mold die manufacturing method for forming a plurality of three-dimensional patterns having the curvature of the convex lens by developing after exposing a resist film,
Based on the profile of the three-dimensional pattern is an inverted shape of the convex lens, the light exposure of the light intensity of the exposure light performing the different exposure in the surface direction of the film surface of the resist film, the exposure step,
A developing step of forming the three-dimensional pattern by developing the resist film after the exposure step;
Has ,
The three-dimensional pattern is a concave portion corresponding to the convex lens,
The central portion of the concave portion is formed by increasing the light intensity of the exposure light, so that the exposure depth that is the removal amount of the resist is deep,
The periphery of the concave portion is formed such that the exposure depth is shallow by reducing the light intensity of the exposure light,
In the exposing step, the exposing is performed for each of the divided exposure target areas,
The method of manufacturing a flat plate mold master , wherein the exposure target region is formed by being partitioned at a boundary between the concave portions having a small light intensity of the exposure light and a shallow exposure depth .
前記平板形金型原盤から電鋳法により前記レンズ成形体の成形用金型を形成する金型形成工程と、
を有する金型製造方法。 A flat mold master manufacturing process for manufacturing a flat mold master by the flat mold master manufacturing method according to claim 1 or 2 ,
A mold forming step of forming a mold for molding the lens molded body by electroforming from the flat mold master,
A mold manufacturing method having the following.
前記成形用金型をロール材に巻き付けることによりロール金型を形成するロール金型形成工程と、
を有するロール金型製造方法。 A mold manufacturing process for manufacturing a molding die by the mold manufacturing method according to claim 3 or 4 ,
A roll mold forming step of forming a roll mold by winding the forming mold around a roll material,
Roll mold manufacturing method having
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