JP2005049753A - 微細形状の画像合成方法及びそれを用いた画像形成体 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形状のマスク板の必要がなく、微細な凹凸形状の原版から複数の任意の形状からなる画像を効率よく高精度に転写成形する微細形状の画像合成方法の提供にある。
【解決手段】ノングレアガラス基板１１表面に紫外線硬化樹脂１２を設ける工程と、微細な凹凸形状のＮｉ原版１３を硬化樹脂１２に密着させる工程と、該基板１１に裏側から、ビーム状の光線を走査して移動させ、硬化樹脂１２を順次硬化させ、原版１３を基板１１から剥離せしめる工程からなる微細形状の画像合成方法で、前記光線を走査する際に、光シャッター１７の開閉を光線の走査位置と同期させ、硬化樹脂１２を任意形状で硬化するようにし、前記微細な凹凸形状が異なる複数枚の原版１３で各々異なる領域の光硬化樹脂を硬化せしめる微細形状の画像合成方法とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面に微細な凹凸形状を有するディスプレイを量産複製する製造方法に係り、特に回折格子パターンを有するディスプレイを複製する際に用いる、回折格子の凹凸形状を有する原版から凹凸形状を転写した複製版の製造における画像の合成方法及びそれを用いた画像形成体に関するものである。

従来、回折格子パターンを有するディスプレイを複製する場合に、原版の回折格子の凹凸形状を複数個面付け転写した複製版（スタンパー）を用いて複製を行う方法が多く採用されてきている。

２光束干渉による回折格子パターンを有するディスプレイの原版を作製する工程としては、例えば２光束干渉による干渉縞を、絵柄によりピッチ、方向、および光強度を変化させて、感光材料基板の表面に次々に露光していく方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、このような原版作製工程は多くの時間を必要とすることから、異なる絵柄を数多く作製する場合には、多くの時間と工程を必要とするため、効率が悪くなってしまう。

原版の凹凸形状を転写して画像を合成する方法としては、熱可塑性樹脂に任意の形状をした原版を密着し、加熱加圧して原版の凹凸形状を転写し、別の任意形状の原版を密着し凹凸形状を転写して画像を合成する方法がある。

しかし、このような方法では凹凸の細部まで樹脂を充填することが困難であり、成形性も充分ではなく、精密な凹凸形状の転写は行えず、また合成する形状の原版を合成する枚数だけ作製する必要があり、多くの工程を必要とする。

また、その他の方法として、光硬化樹脂もしくは紫外線硬化樹脂を用いて原版に樹脂が密着した状態で、任意の形状をした紫外線を照射することにより樹脂を硬化させて原版の凹凸形状を転写する方法がある（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、この方法により画像を合成するには、画像の形状のマスク板を作製して、このマスク板を用いて紫外線を照射する必要があり、複数の形状の合成を行うには多くのマスク板を作製しなければならず、合成にも多くの工程を必要とする。

上記先行技術文献を以下に示す。
特公平８−０１２２８５号公報 特許第０２７８９５９７号公報

以上のように、従来の方法としては、画像の形状のマスク板を作製して、このマスク板を用いて紫外線を照射する必要があり、複数の形状の合成を行うには多くのマスク板を作製することから、多くの工程を必要とし、また合成においても数多くのマスク板を交換す
るという煩雑な工程が必要となり、作業効率が低下するという問題があった。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するものであり、その課題とするところは、上記の平面状の透明基板表面に、光硬化樹脂を塗布する工程と、微細な凹凸形状の平面状の原版を、当該光硬化樹脂に密着させ、当該透明基板と原版を近接配置する工程と、当該透明基板に原版と反対側から、ビーム状の光線を走査して移動させ、当該光硬化樹脂を順次硬化し、原版を透明基板から剥離する工程からなる微細形状の転写方法において、画像の形状のマスク板を作製する必要がなく、微細な凹凸形状の原版から、複数の任意の形状からなる画像を、効率よく高精度に転写成形することができる微細形状の画像合成方法及びそれを用いた画像形成体を提供することにある。

本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１の発明では、平面状の透明基板表面に光硬化樹脂を設ける工程と、微細な凹凸形状の平面状の原版を該光硬化樹脂に密着させ、該透明基板と原版を近接配置する工程と、該透明基板に原版と反対側から、ビーム状の光線を走査して移動させ該光硬化樹脂を順次硬化させ、原版を透明基板から剥離せしめる工程とからなる微細形状の画像合成方法において、前記ビーム状の光線を走査する際に、光線の断続制御を光線の走査位置と同期させて光硬化樹脂を任意形状で硬化するようにし、表面の微細な凹凸形状が異なる複数枚の原版を近接配置し、各々の原版ごとに異なる領域の光硬化樹脂を硬化せしめることを特徴とする微細形状の画像合成方法としたものである。

また、請求項２の発明では、平面状の透明基板表面に光硬化樹脂を設ける工程と、微細な凹凸形状の平面状の原版を該光硬化樹脂に密着させ、該透明基板と原版を近接配置する工程と、該透明基板に原版と反対側から、ビーム状の光線を走査して移動させ該光硬化樹脂を順次硬化させ、原版を透明基板から剥離せしめる工程とからなる微細形状の画像合成方法において、前記ビーム状の光線を走査する際に、光線の断続制御を光線の走査位置と同期させて光硬化樹脂を任意形状で硬化するようにし、前記原版を複数回数で回転させ、各々の回転ごとに異なる領域の光硬化樹脂を硬化せしめることを特徴とする微細形状の画像合成方法としたものである。

また、請求項３の発明では、上記原版の微細な凹凸形状が表面レリーフ型ホログラムであることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の微細形状の画像合成方法としたものである。

また、請求項４の発明では、上記原版の微細な凹凸形状が回折格子であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の微細形状の画像合成方法としたものである。

また、請求項５の発明では、上記回折格子が鋸刃状のブレーズド型回折格子であることを特徴とする請求項４記載の微細形状の画像合成方法としたものである。

さらにまた、請求項６の発明では、上記請求項１乃至５のいずれかに記載の微細形状の画像合成方法により作成された微細形状を有する複製版を用いて、支持体上に前記微細形状の逆型の微細形状が形成されていることを特徴とする微細形状の画像形成体としたものである。

本発明は以上の構成であるから、下記に示す如き効果がある。

即ち、上記請求項１に係る発明によれば、ビーム状の光線を走査する際に、光線の断続
制御を光線の走査位置と同期させ、前記光硬化樹脂を任意形状で硬化するようにし、表面の微細な凹凸形状が異なる原版を複数枚用意し、各々の原版で異なる領域の光硬化樹脂を硬化するようにしたことによって、画像の形状のマスク板を作製する必要がなくなり、表面が微細な凹凸形状の複数の原版から、複数の任意の形状からなる画像を、効率よく高精度に転写成形し、合成することができる。

また、上記請求項２に係る発明によれば、ビーム状の光線を走査する際に、光線の断続制御を光線の走査位置と同期させ、前記光硬化樹脂を任意形状で硬化するようにし、前記表面が微細な凹凸形状を有する１枚の原版を複数回数で回転させ、各々の回転ごとに異なる領域の光硬化樹脂を硬化するようにしたことによって、表面が微細な凹凸形状の１枚の原版から、複数の任意の形状からなる画像を、効率よく高精度に転写成形し、合成することができる。

また、上記請求項３に係る発明によれば、前記原版の微細な凹凸形状が表面レリーフ型ホログラムとしたことによって、従来の合成方法では転写成形が困難であった、高空間周波数の表面レリーフ型ホログラムを、回折効率の低下なく高精度に転写成形し合成することができる。

また、上記請求項４に係る発明によれば、前記原版の微細な凹凸形状が回折格子としたことによって、従来の合成方法では転写成形が困難であった、高空間周波数の回折格子を、回折効率の低下なく高精度に転写成形し、合成することができる。

また、上記請求項５に係る発明によれば、前記原版の微細な凹凸形状が鋸刃状のブレーズド型回折格子としたことによって、従来の合成方法では転写成形が困難であった、鋸刃状のブレーズド型回折格子を、回折効率の低下なく高精度に転写成形し、合成することができる。

さらにまた、上記請求項６に係る発明によれば、上記請求項１乃至５のいずれかに記載の微細形状の画像合成方法により作成された微細形状を有する複製版を用いて、支持体上に前記微細形状の逆型の微細形状を形成したことによって、回折効率の低下なく高精度に転写成形された微細形状の画像形成体を提供できる効果がある。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明による微細形状の画像合成方法の一実施形態においての構成要素を示す斜視図である。

図１において、ノングレアガラス基板１１の面に対して上下方向に移動する昇降ヘッド１４が配置してある。昇降ヘッド１４のノングレアガラス基板１１に対向する面には、表面に凹凸形状のあるNi原版１３が貼り付けてある。

ノングレアガラス基板１１の成形面は、ガラス表面を薬液により溶解し表面を細かく荒らした状態（ノングレア処理）にし、さらにシランカップリング処理を行うことで、硬化した樹脂とガラスの密着を強めるようにしてある。

次に、ノングレアガラス基板１１の表面に紫外線硬化樹脂１２を塗布（滴下）し、Ni原版１３を貼り付けた昇降ヘッド１４を徐々に降下し、ノングレアガラス基板１１と平行になるように近接配置する。

次に、発振する光の波長が紫外線である３２０ｎｍのHe-Cdレーザー１５から発振したレーザー光をミラー１６にて反射し、シャッター１７を経て、Xスキャナー１８のミラーに入射する。

さらに、Xスキャナー１８により走査されたレーザー光を、Yスキャナー１９のミラーに入射し、Xスキャナー１８の走査方向と直交する方向に走査する。

ところで、ノングレアガラス基板１１の表面のノングレア処理による微細な凹凸は、表面に塗布した紫外線硬化樹脂１２によって埋められて、見かけ上は透明な基板となる。

ここで、図１においてはノングレアガラス基板１１とNi原版１３は離れたように図示しているが、実際にレーザー光を照射するときは、紫外線硬化樹脂１２とNi原版１３は密着して近接配置している。

次に、図２に本発明による微細形状の画像合成方法の一実施形態においての圧着、紫外線照射による硬化工程を示す断面図を示す。

図２において、ノングレアガラス基板２１の表面に、紫外線硬化樹脂２３を滴下し、微細な凹凸形状のNi原版２４を貼りつけた昇降ヘッド２５を紫外線硬化樹脂２３に密着させながら、ノングレアガラス基板２１と平行に近接配置してある。

ここで、Ni原版２４の表面にある凹凸形状は、鋸刃状のブレーズド回折格子の形状を図示しているが、実際の回折格子の間隔は１μm程度であり、便宜上拡大して図示している。

次に、紫外線レーザー２６をノングレアガラス基板２１を透過させ、紫外線硬化樹脂２３に照射しながら走査する。

これにより、紫外線硬化樹脂２３の樹脂硬化部分２７の樹脂が硬化する。

ここで、近接配置しているNi原版２４とノングレアガラス基板２１との距離が、硬化して成形される樹脂層の厚みとなる。

Ni原版１３とノングレアガラス基板１１との距離としては、１０μmから８００μｍ程度で２００μｍ程度が最適である。

ところで、ノングレアガラス基板２１の表面にはシランカップリング処理層２２が形成されている。

シランカップリング処理層２２は、ガラスと紫外線硬化樹脂との密着性を向上させるもので、シランカップリング剤は、分子中に無機質材料と化学的結合をする反応基と、有機材料と化学的結合をする反応基の２種以上の異なった反応基を持っている。

このため、シランカップリング剤で表面処理を行ったガラスは、硬化後の紫外線硬化樹脂との密着が非常に強固なものとなる。

次に、紫外線硬化樹脂２３の樹脂硬化部分２７を硬化させた後、昇降ヘッド２５を上昇させ、Ni原版２４を樹脂硬化部分２７より剥離する。

次に、図３に本発明による微細形状の画像合成方法の一実施形態においての第２の圧着
、紫外線照射による硬化工程を示す断面図を示す。

図３において、ノングレアガラス基板２１と樹脂硬化部分２７に、Ni原版２４とは異なる微細な凹凸形状のNi原版３１を貼りつけた昇降ヘッド２５を、樹脂未硬化部分２８に密着させながら、ノングレアガラス基板２１と平行に近接配置してある。

ここで、紫外線レーザー２６をノングレアガラス基板２１を透過させ、樹脂未硬化部分２８に照射しながら走査し、樹脂を硬化させる。

次に、図４に本発明による微細形状の画像合成方法の一実施形態においての第２の硬化工程後の剥離工程を示す断面図を示す。

図３においての樹脂未硬化部分２８の紫外線レーザー２６を照射した部分が、図４に示すように樹脂硬化部分４１として硬化し、昇降ヘッド２５を上昇することにより、Ni原版３１と樹脂硬化部分４１を剥離する。

これにより、ノングレアガラス基板２１の上にNi原版２４の凹凸形状が樹脂硬化部分２７として、またNi原版３１の凹凸形状が樹脂硬化部分４１として隣接して転写成形することができる。

次に、図５は本発明による微細形状の画像合成方法の一実施形態においての画像の構成要素を示す概要図である。

図５において、パターン５１は文字「Ａ」の形状をし、パターン５２は文字「Ｂ」の形状をし、パターン５３は、これら文字以外の部分の形状をしている。

パターン５１、パターン５２、パターン５３の表面はそれぞれ異なる凹凸形状をしている。

このような画像を合成するには、パターン５１、パターン５２、パターン５３それぞれの表面凹凸形状の原版を用意し、各パターンを転写する際にそれぞれの形状の部分のみ紫外線レーザーを照射する。

このレーザー照射のときに、レーザー光を走査する際に、光線の断続制御を行う光シャッターの開閉を光線の走査位置と同期させるようにし、光硬化樹脂を任意形状で硬化するようにする。

次に、以上説明した工程により樹脂合成面付けされたノングレアガラス基板の表面に、導電化処理を施し、さらに電鋳メッキ、もしくは化学メッキを行うことで、複製版（スタンパー）を作製することができる。

次に、上記のように作製された複製版を使用して、回折格子などを作製する実施形態について説明する。

例えば、支持体として、透明基板あるいは透明フィルムを用い、その上に、紫外線硬化性樹脂を塗布し、この紫外線硬化性樹脂に複製版を密着させる。そして、透明基板あるいは、透明フィルム側から紫外線を照射することにより、紫外線硬化性樹脂を硬化させ、複製版を剥がすことにより、回折格子などが作製できる。

本発明の微細形状の画像合成方法の一実施の形態で、その構成要素を示す斜視図である。 本発明の微細形状の画像合成方法の一実施の形態で、圧着、紫外線照射による硬化工程を示す側断面図である。 本発明の微細形状の画像合成方法の一実施の形態で、圧着、紫外線照射による他の硬化工程を示す側断面図である。 本発明の微細形状の画像合成方法の一実施の形態で、圧着、紫外線照射による第２の硬化工程を示す側断面図である。 本発明の微細形状の画像合成方法の一実施の形態で、画像の構成要素を示す概要図である。

符号の説明

１１、２１‥‥ノングレアガラス基板
１２、２３‥‥紫外線硬化樹脂
１３、２４‥‥Ｎｉ原版
１４、２４‥‥昇降ヘッド
１５‥‥Ｈｅ−Ｃｄレーザー
１６‥‥ミラー
２２‥‥シランカップリング処理層
２６‥‥紫外線レーザー
２７、４１‥‥樹脂硬化部分
２８‥‥樹脂未硬化部分
５１、５２、５３‥‥パターン

Claims (6)

1. 平面状の透明基板表面に光硬化樹脂を設ける工程と、微細な凹凸形状の平面状の原版を該光硬化樹脂に密着させ、該透明基板と原版を近接配置する工程と、該透明基板に原版と反対側から、ビーム状の光線を走査して移動させ該光硬化樹脂を順次硬化させ、原版を透明基板から剥離せしめる工程とからなる微細形状の画像合成方法において、前記ビーム状の光線を走査する際に、光線の断続制御を光線の走査位置と同期させて光硬化樹脂を任意形状で硬化するようにし、表面の微細な凹凸形状が異なる複数枚の原版を近接配置し、各々の原版ごとに異なる領域の光硬化樹脂を硬化せしめることを特徴とする微細形状の画像合成方法。
2. 平面状の透明基板表面に光硬化樹脂を設ける工程と、微細な凹凸形状の平面状の原版を該光硬化樹脂に密着させ、該透明基板と原版を近接配置する工程と、該透明基板に原版と反対側から、ビーム状の光線を走査して移動させ該光硬化樹脂を順次硬化させ、原版を透明基板から剥離せしめる工程とからなる微細形状の画像合成方法において、前記ビーム状の光線を走査する際に、光線の断続制御を光線の走査位置と同期させて光硬化樹脂を任意形状で硬化するようにし、前記原版を複数回数で回転させ、各々の回転ごとに異なる領域の光硬化樹脂を硬化せしめることを特徴とする微細形状の画像合成方法。
3. 上記原版の微細な凹凸形状が表面レリーフ型ホログラムであることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の微細形状の画像合成方法。
4. 上記原版の微細な凹凸形状が回折格子であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の微細形状の画像合成方法。
5. 上記回折格子が鋸刃状のブレーズド型回折格子であることを特徴とする請求項４記載の微細形状の画像合成方法。
6. 上記請求項１乃至５のいずれかに記載の微細形状の画像合成方法により作成された微細形状を有する複製版を用い、支持体上に前記微細形状の逆型の微細形状が形成されていることを特徴とする微細形状の画像形成体。