JP2006007700A - 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

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、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と第２の母型３０ｂの少なくとも一方の内面にマスター型３６が設けられ、該マスター型３６は一方の母型の内面側の非磁性セラミック基体３６ｃと、該基体３６ｃ上に形成されたＳｉＯ_２膜３６ｄからなり、ＳｉＯ_２膜３６ｄの非磁性セラミック基体３６ｃと反対側の表面に、上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３６ａが設けられた樹脂製光学部品成形用型３０。
【選択図】 図４

Description

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。

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１１２ａ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。

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、３参照）。
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にニッケル等の金属めっきを行った後、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。あるいは、この電鋳型に金属めっき処理後、離型する工程を１回以上行った電鋳型を成形に用いる場合もある。
また、従来のマスター型の作製方法としては、ガラス基板を原盤とし、このガラス基板上に電子ビーム描画法やレーザー干渉法により凹凸形状を形成している。
特開平６−２０１９０８号公報 特開２００２−３７２６０３号公報 特開２００３−１５４５５５号公報

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、また、上記マスター型からＮｉ電鋳型を離型するときの離型性が悪いため、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。
また、Ｎｉ電鋳型は１回以上の電鋳工程を行って作製されたものであるので、型の表面にハンドリングによる異物が付着し易く、この異物付着に起因し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。
なお、表面に凹凸を形成したガラス基板やシリコン基板を直接型として使用しようとしても、これらの基板は射出成形時の樹脂圧により劣化したり、壊れてしまうために、型として用いることはできなかった。また、射出成形に一般的に用いられる金属製型の場合は、型面の精度が悪いためにサブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が精度良く形成することができず、また、金属製であると磁性を帯びるために、電子ビーム描画法で凹凸形状を精度良く形成するのが困難であった。

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。

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マスター型が設けられ、該マスター型は前記一方の母型の内面側の非磁性セラミック基体と、該基体上に形成されたＳｉＯ_２膜からなり、該ＳｉＯ_２膜の前記非磁性セラミック基体と反対側の表面に、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が設けられたことを特徴とする。

本発明に用いられるマスター型は、非磁性セラミック基体上にＳｉＯ_２膜を積層し、このＳｉＯ_２膜の表面に電子ビーム描画法により凹凸を形成することにより微細凹凸形成面を設けることができるので、電鋳工程を行わなくても成形用型とすることができ、型表面にハンドリングによる異物の付着を防止でき、異物付着に起因する樹脂製光学部品の寸法精度の劣化を改善することができる。
また、ＳｉＯ_２膜の下層のセラミック基体は非磁性であるので、ＳｉＯ_２膜の表面に凹凸を形成する方法として電子ビーム描画法を用いても、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寸法精度良く形成することができる。
また、マスター型を構成する非磁性セラミック基体は、ガラス基板やリコン基板に比べて射出成形時の樹脂圧に対する耐性が良いため、射出成形時の劣化や破壊を防止できる。
また、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上記非磁性セラミック基体とＳｉＯ_２膜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ＳｉＯ_２膜の表面に設けられた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、本発明に用いられるマスター型の光透過性樹脂と接触する側はＳｉＯ_２膜であるので、樹脂射出成形物から離型するときの離型性も良好とすることができる。

上記マスター型は着脱自在に上記第１の母型と第２の母型の少なくとも一方の内面に設けられることが好ましい。
上記マスター型の非磁性セラミック基体は、機械的強度が６×１０^−３パスカル以上（６００ｋｇ／ｃｍ^２ 以上）であることが、射出成形時の樹脂圧に対する耐性が優れるため、射出成形時の劣化や破壊を防止できる点で好ましい。
上記マスター型の非磁性セラミック基体は、少なくともＳｉＯ_２膜側の表面粗さＲａ（中心線平均粗さ）が５ｎｍ以下であることが基板表面の平坦性を優れたものとすることができ、この非磁性セラミック基体上に形成されるＳｉＯ_２膜に非磁性セラミック基体の表面形状による悪影響が及ぶのを防止でき、寸法精度が優れた微細凹凸形成面を有する樹脂製光学部品を成形できる点で好ましい。
例えば、表面にＡＲ格子（多数の微細な凸部）が形成された反射防止層は形状の均一性（凸部の高さ、ピッチ、断面形状の均一性）を有することが重要であるが、マスター型の非磁性セラミック基体の表面粗さＲａが５ｎｍより大きいと、この非磁性セラミック基体の表面の凹凸の影響でＳｉＯ_２膜に凹凸が生じ、寸法精度が優れた微細凹凸形成面を形成できず、その結果としてＡＲ格子の形状にバラツキが生じ、反射防止効果が低減し、光の散乱が生じてしまう。

上記マスター型の非磁性セラミック基体は、Ａｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣ又はＡｌ_２Ｏ_３から構成することが、機械的強度を６×１０^−３Ｐａ以上とすることができ、射出成形時の樹脂圧に対する耐性が優れるため、射出成形時の劣化や破壊を防止できる点で好ましい。

上記マスター型の非磁性セラミック基体とＳｉＯ_２膜との間に中間層が設けられ、該中間層はＡｌ_２Ｏ_３ 又はＴｉＯ_２からなることが、非磁性セラミック基体とＳｉＯ_２膜の密着性を向上でき、本発明の樹脂製光学部品成形用型を用いて樹脂製光学部品の連続成形を行ってもＳｉＯ_２膜が剥がれにくい。
上記中間層の厚さは、０．２μｍを超えて５μｍ未満であることが好ましく、より好ましくは０．５μｍ以上３μｍ以下が望ましい。上記中間層の厚みが０．２μｍ以下であると、非磁性セラミック基体とＳｉＯ_２膜の密着力が小さいため、樹脂製光学部品の連続成形回数が多くなる（例えば、数万ショット以上になる）と、ＳｉＯ_２膜の剥離が生じてしまう。上記中間層の厚みが５μｍ以上であると、中間層成膜時の内部歪みにより、樹脂製光学部品の連続成形回数が多くなる（例えば、数万ショット以上になる）と、ＳｉＯ_２膜の剥離が生じてしまう。

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ＳｉＯ_２膜の表面に設けられた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。
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向上できるので、上記のような樹脂製光学部品を効率良く製造できる。

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。

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の図示下側（液晶表示ユニット２０側）の面は、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、図示上側（液晶表示ユニット２０と反対側）の面には、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、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の下側に反射防止層（樹脂製光学部品）１７が形成されている。

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。

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。

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、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。

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。

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。

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０．２μｍ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０．２μｍ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。

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。

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。

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。

（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。
マスター型３６は、母型３０ａの内面側のセラミック基体３６ｃと、該基体３６ｃ上に形成されたＳｉＯ_２膜３６ｄからなり、該ＳｉＯ_２膜３６ｄの非磁性セラミック基体３６ｃと反対側（キャビティ空間３５側）の表面に、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。

セラミック基体３６としては非磁性のものが用いられる。セラミック基体３６が磁性を帯びたものであると、ＳｉＯ_２膜の表面に凹凸を形成する方法として電子ビーム描画法を用いたときに、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を精度良く形成することができない。
非磁性セラミック基体３６ｃは、機械的強度が６×１０^−３Ｐａ以上（６００ｋｇ／ｃｍ^２ 以上）であることが好ましく、より好ましくは機械的強度が７×１０^−３Ｐａ以上（７００ｋｇ／ｃｍ^２ 以上）とされる。
非磁性セラミック基体３６ｃの機械的強度が６×１０^−３Ｐａ未満であると、射出成形時の樹脂圧に対する耐性が不十分で、射出成形時に劣化や破損が生じてしまう。

非磁性セラミック基体３６ｃは、少なくともＳｉＯ_２膜側の表面粗さＲａ（中心線平均粗さ）が５ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは表面粗さＲａが２ｎｍ以上４ｎｍ以下とされる。
非磁磁性セラミック基体３６ｃのＳｉＯ_２膜側の表面粗さＲａが５ｎｍを超えると、非磁性セラミック基体の表面の凹凸の影響でこの上に形成したＳｉＯ_２膜にも凹凸が生じ、寸法精度が優れた微細凹凸形成面を形成できず、その結果として反射防止層成形用型を用いて形成した反射防止層の微細凹凸形成面の形状にバラツキが生じ、反射防止効果が低減し、光の散乱が生じてしまう。
非磁性セラミック基体３６ｃは、Ａｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣ（アルチック）又はＡｌ_２Ｏ_３から構成することが、機械的強度を６×１０^−３Ｐａ以上とすることができ、射出成形時の樹脂圧に対する耐性が優れるため、射出成形時の劣化や破壊を防止できる点で好ましい。

ＳｉＯ_２膜３６ｄ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（深さと凹部７のピッチの比）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。
ＳｉＯ_２膜３６ｄの膜厚は、０．３μｍ〜０．６μｍ程度とすることが好ましい。
微細凹凸形成面３６ａを有するＳｉＯ_２膜３６ｄの形成方法は、非磁性セラミック基体３６ｃ上にスパッタ等の成膜法によりＳｉＯ_２膜を形成した後、このＳｉＯ_２膜の非磁性セラミック基体３６ｃ側と反対側の表面に電子ビーム描画法やレーザーによる干渉法により微細凹凸形状を形成することにより形成できる。

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成形圧力４００ｋｇ／ｃｍ^２〜５００ｋｇ／ｃｍ^２で射出して樹脂射出成形物を成型すると、マスター型３６に備えられたＳｉＯ_２膜３６ｄに形成された微細凹凸形成面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。

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に備えられたＳｉＯ_２膜３６ｄ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。
また、マスター型３６を無機酸化物から構成したので、樹脂射出成形物を離型するときの離型性も良好となり、反射防止層１７を効率良く製造できる。特に、保護膜３８で被覆されたマスター型３６を用いることにより、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。

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。

なお、上記実施形態においては、マスター型３６が非磁性セラミック基体３６ｃと該基体３６ｃ上に形成されたＳｉＯ_２膜３６ｄから構成された場合について説明したが、図５に示すように非磁性セラミック基体３６ｃとＳｉＯ_２膜３６ｄとの間にＡｌ_２Ｏ_３ 又はＴｉＯ_２からなる中間層３６ｅが設けられたマスター型４６であってもよい。
中間層３６ｅの厚さは、０．２μｍを超えて５μｍ未満であることが好ましく、より好ましくは０．５μｍ以上３μｍ以下が望ましい。
中間層３６ｅの厚みが０．２μｍ以下であると、非磁性セラミック基体とＳｉＯ_２膜の密着力が小さいため、樹脂製光学部品の連続成形回数が多くなる（例えば、数万ショット以上になる）と、ＳｉＯ_２膜の剥離が生じてしまう。中間層３６ｅの厚みが５μｍ以上であると、中間層成膜時の内部歪みにより、反射防止層の連続成形回数が多くなる（例えば、数万ショット以上になる）と、ＳｉＯ_２膜の剥離が生じてしまう。
マスター型４６は、非磁性セラミック基体３６ｃとＳｉＯ_２膜３６ｃとの間にＡｌ_２Ｏ_３ 又はＴｉＯ_２からなる中間層３６ｅが介在されたことにより、非磁性セラミック基体３６ｃとＳｉＯ_２膜の密着性を向上できるので、このようなマスター型４６が備えられた反射防止層成形用型を用いて反射防止層の連続成形を行ってもＳｉＯ_２膜が剥がれにくいという利点がある。

また、マスター型３６又はマスター型４６に備えられたＳｉＯ_２膜３６ｄの微細凹凸形成面３６ａには、耐液性材料からなる保護膜が被覆されていてもよい。その場合、この保護膜の表面には、ＳｉＯ_２膜３６ｄ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。
上記保護膜に用いる耐液性材料としては、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ＴｉＯ_２ 等の酸化物が用いられる。
また、上記保護膜の材質としてはニッケル等の金属膜であってもよく、その場合には、マスター型３６又は４６の表面改質が可能となり、離型性をさらに向上できる。
上記保護膜は、スパッタ法などの成膜法により形成される。
上記保護膜の厚さとしては５０ｎｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは３０ｎｍ以下とされる。
上記のような保護膜の成膜方法としては、ＤＬＣ等の酸化物膜の場合、スパッタ法を採用することができる。

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。

本出願人は本発明のマスター型の機械的強度を確認するため検証を行った。検証にあたっては、反射防止層成形用型の第１の母型の内面に配置される型として５種類の型を用意した。ここで用意した型は基体の材質が異なる４種類のマスター型（基体と、該基体上に微細凹凸形成面を有するＳｉＯ_２膜を形成したもの）と、Ｎｉ電鋳型（従来タイプ）を用意した。即ち、基体の材質が異なる４種類のマスター型としては、基体がＡｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣからなるマスター型、基体がステンレス鋼からなるマスター型、基体がＳｉからなるマスター型、基体がＳｉＯ_２からなるマスター型を用意した。

第１の母型の内面に上記用意した型を配置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シリコン系樹脂を射出して樹脂射出成形物を成型し、上記型の表面に形成された微細凹凸形成面の微細凹凸形状が転写された樹脂射出成形物を成形下後、離型し反射防止層を形成した。この際、第１の母型の内面に配置した型の機械的強度を調べた。その結果を下記表１に示す。

また、本出願人は本発明のマスター型の基体の磁性と、この基体上に設けられたＳｉＯ_２膜の電子ビーム描画法により形成された微細凹凸形成面への影響を確認するため検証を行った。検証にあたっては、反射防止層成形用型の第１の母型の内面に配置されるマスター型として上記と同様の４種類のマスター型を用意した。各マスター型のＳｉＯ_２膜表面の微細凹凸形成面の寸法精度について調べた。その結果を下記表２に示す。

また、本出願人は本発明のマスター型の基体の表面平坦性を確認するため検証を行った。検証にあたっては、反射防止層成形用型の第１の母型の内面に配置されるマスター型として上記と同様の４種類のマスター型を用意した。各マスター型の基体の表面平坦性について調べた。その結果を下記表３に示す。Ａｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣからなる基体の表面粗さＲａは３ｎｍ、Ｓｉからなる基体の表面粗さＲａは２ｎｍ、ステンレス鋼からなる基体の表面粗さＲａは５ｎｍであった。

表１に示す結果から基体の材質としてＳｉやＳｉＯ_２を用いたマスター型は、射出成型圧力が１００ｋｇ／ｃｍ^２より小さくても、基体に破損が生じたことがわかる。
これに対して基体の材質としてＡｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣを用いたマスター型は射出成型圧力が９００ｋｇ／ｃｍ^２でも、基体に破損が生じておらず、機械的強度が優れることがわかる。
また、表２に示す結果から基体の材質としてＡｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣを用いたマスター型は、基体上に設けられたＳｉＯ_２膜表面に電子ビーム描画法により形成された微細凹凸形状の寸法精度が良好であることがわかる。
また、表３に示す結果から基体の材質としてＡｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣを用いたマスター型は、基体表面が平坦であることから、この基体上にスパッタ法により形成されるＳｉＯ_２膜表面も平坦とすることができ、このＳｉＯ_２膜の表面に電子ビーム描画法により精度良く凹凸形状を形成できることがわかる。
は、

なお、Ｎｉ電鋳型や、基体の材質としてステンレス鋼を用いたマスター型は、射出成型圧力が１０００ｋｇ／ｃｍ^２ より大きくなっても破損が生じておらず、機械的強度が優れるが、ステンレス鋼を用いたマスター型は表２に示すように基体上に設けられたＳｉＯ_２膜表面に形成された微細凹凸形状の寸法精度が悪く、また、表３に示すように基体の表面平坦性に問題があり、表面に凹凸が生じることがわかる。また、従来のＮｉ電鋳型は、表面の微細凹凸形状の寸法精度が悪く、また、異物付着の問題がある。
表１〜表３の結果から６００ｋｇ／ｃｍ^２以上の圧力に対する耐性があり、非磁性体で、基体表面粗さＲａが５ｎｍ以下である基体の材質は、Ａｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣ
であることがわかる。

また、本出願人は本発明のマスター型として非磁性セラミック基体とＳｉＯ_２膜との間に中間層を介在させたものを用いる場合の中間層厚さと、非磁性セラミック基体とＳｉＯ_２膜の密着性を確認するため検証を行った。検証にあたっては、反射防止層成形用型の第１の母型の内面に配置されるマスター型として非磁性セラミック基体とＳｉＯ_２膜との間に中間層を介在させたものを用い、中間層の材質としてＡｌ_２Ｏ_３ 、ＴｉＯ_２の２種を用い、これら２種の中間層について厚さを０μｍから５μｍの範囲で７段階（０μｍ、０．２μｍ、０．５μｍ、１．１μｍ、１．５μｍ、３μｍ、５μｍ）に変えた。
第１の母型の内面に上記用意したマスター型を配置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シリコン系樹脂を射出して樹脂射出成形物を成型し、上記型の表面に形成された微細凹凸形成面の微細凹凸形状が転写された樹脂射出成形物を成形下後、離型し反射防止層を形成した。このような成形を連続的に行ったときのＳｉＯ_２膜の剥離の有無を調べた。
その結果を下記表４に示す。

表４に示した結果から中間層の厚さが０．２μｍ以下であると、非磁性セラミック基体とＳｉＯ_２膜の密着力が小さいため、反射防止層の連続成形回数が多くなる（中間層の材質がＡｌ_２Ｏ_３の場合は４２０００ショット以上、ＴｉＯ_２の場合は３５０００ショット以上になる）と、ＳｉＯ_２膜の剥離が生じてしまうことがわかる。
また、中間層の厚さが５μｍ以上であると、中間層成膜時の内部歪みにより、反射防止層の連続成形回数が多くなる（中間層の材質がＡｌ_２Ｏ_３の場合は５６０００ショット以上、ＴｉＯ_２の場合は４８０００ショット以上になる）と、ＳｉＯ_２膜の剥離が生じてしまうことがわかる。
中間層の厚さが０．５μｍ以上３μｍ以下であると、反射防止層の連続成形回数が１０００００ショットになってもＳｉＯ_２膜の剥離がなく、非磁性セラミック基体とＳｉＯ_２膜の密着力が優れていることがわかる。
上記結果から、中間層の厚さは０．２μｍを超えて５μｍ未満であることが好ましく、より好ましくは０．５μｍ以上３μｍ以下とした。

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は、図２の反射防止層の部分断面図。 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他の例を示す断面図。 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、３６，４６・・・マスター型、３６ａ・・・微細凹凸形成面、３６ｃ・・・非磁性セラミック基体、３６ｄ・・・ＳｉＯ_２膜、３６ｅ・・・中間層、３７・・・凹部、Ｐ・・・ピッチ、Ｈ・・・高さ。

Claims (7)

1. 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マスター型が設けられ、該マスター型は前記一方の母型の内面側の非磁性セラミック基体と、該基体上に形成されたＳｉＯ_２膜からなり、該ＳｉＯ_２膜の前記非磁性セラミック基体と反対側の表面に、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が設けられた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。
2. 前記マスター型の非磁性セラミック基体は、機械的強度が６×１０^−３Ｐａ以上であることを特徴とする請求項１記載の微細凹凸面を有する樹脂製光学部品成形用型。
3. 前記マスター型の非磁性セラミック基体は、少なくともＳｉＯ_２膜側の表面粗さＲａが５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の微細凹凸面を有する樹脂製光学部品成形用型。
4. 前記マスター型の非磁性セラミック基体は、Ａｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣ又はＡｌ_２Ｏ_３からな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微細凹凸面を有する樹脂製光学部品成形用型。
5. 前記マスター型の非磁性セラミック基体とＳｉＯ_２膜との間に中間層が設けられ、該中間層はＡｌ_２Ｏ_３ 又はＴｉＯ_２からな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微細凹凸面を有する樹脂製光学部品成形用型。
6. 前記中間層の厚さが０．２μｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項５に記載の微細凹凸面を有する樹脂製光学部品成形用型。
7. 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ＳｉＯ_２膜の表面に設けられた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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