JP2006159716A

JP2006159716A - 光学素子用金型の製造方法

Info

Publication number: JP2006159716A
Application number: JP2004356134A
Authority: JP
Inventors: Ichirou Ono; 五千郎小野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】所望の光学素子を成形することができる光学素子用金型の製造方法を提供する。
【解決手段】マトリクス状のレジストパターンを有するレジスト型を形成する。次に、レジスト型に複数の同一形状の球１５を配列する。その後、球１５の表面に二ッケル膜１６を形成する。次に、電鋳加工処理によって二ッケル膜１６の表面に所定のめっき層１７を形成する。最後に、金属膜めっき層１７を二ッケル膜１６とともに球１５から剥離する。
【選択図】図１

Description

この発明は光学素子用金型の製造方法に関する。

近年、携帯電話、テレビ、パソコン等の表示装置として液晶パネルが広く用いられている。液晶自体は発光しないので、液晶パネルの背面に光源としてのバックライトが配置される。バックライトの光を液晶パネルに均一に照射するために、表面に微細な凹凸が形成された導光板が使用される。高い光学特性が要求される場合、導光板として直径数μｍ〜数百μｍのほぼ半球状の複数のレンズを２次元配置してなるレンズアレイの光学素子が使用される。

特開平２００４−６８０４３号公報には、表面に導電層が形成された基板上に複数の開口を有する電気絶縁層を形成し、基板上に開口を中心に形成されたほぼ半球状の複数の凸部を有するめっき層を電鋳加工処理により形成して母型（マスター）を作成し、この母型により光学素子用金型（スタンパ）を作成する方法が開示されている。
特開平２００４−６８０４３号公報

特開平２００４−６８０４３号公報の方法では、電鋳加工処理によって基板上に直接ほぼ半球状の複数の凸部を有するめっき層を形成するので、基板の中心部と外周部とでめっきの析出量に差が生じ、基板上に均一な形状のめっき層を形成することは困難である。特に大型の基板ほど困難である。

これは一般的に、電鋳加工処理では電流密度が基板の外周部で高くなるため、外周部のめっき層が中心部のめっき層より厚くなるからである。

これを解決する手段として、補助電極を基板の外周部近傍に設ける方法が提案されているが、この方法によっても基板上に均一な形状のめっき層を形成することは困難であった。

したがって、上記方法によって得られた光学素子用金型では所望のレンズアレイを成形することはできない。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は所望の光学素子を成形することができる光学素子用金型の製造方法を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、所定のパターンを有するレジスト型を形成する第１工程と、第１工程の後、前記レジスト型に所定形状の複数の部材を配列する第２工程と、第２工程の後、前記部材の表面に導電性皮膜を形成する第３工程と、第３工程の後、電鋳加工処理によって前記導電性皮膜の表面に所定の金属膜を形成する第４工程と、第４工程の後、前記金属膜を剥離する第５工程とを含むことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の光学素子用金型の製造方法において、前記部材は球であることを特徴とする。

以上に説明したように本願発明の光学素子用金型の製造方法によれば、所望の光学素子を成形することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１（Ａ）〜（Ｇ）はこの発明の一実施形態に係る光学素子用金型の製造方法を説明するための工程図、図２は球設置工程における球とレジストとの関係を説明する平面図である。なお、図２の球１５及びレジスト層１２の数は図１のそれとは異なる。

（１）レジスト塗布
レジストとしてはフィルムタイプのネガ型レジストが使用される。

ガラス基板１１上にレジストを貼り付けて均一な厚さのレジスト層１２を形成する（図１（Ａ）参照）。なお、ガラス基板１１に代えて後述する露光工程で使用するレジスト露光光が透過するプラスチック基板を用いてもよい。

レジスト層１２が形成されたガラス基板１１を６０℃に加熱されたホットプレート（図示せず）上で１０分間ベークした後、９０℃に加熱されたホットプレート上で７分間ベークする。

（２）露光
マトリクス状に開口が形成された微細パターンのマスク１３を用いてレジスト層１２を露光する（図１（Ｂ）参照）。この微細パターンのマスク１３には、図１（Ｃ）に示すレジストパターン１２ａの高さ、幅及び球（部材）１５の半径をそれぞれｘ、２ｙ及びｒとしたとき、以下の関係を満たすものが用いられる。

ｙ＝ｒ−√（２ｒｘ−ｘ² ）（１）
例えば、レジストパターン１２ａの高さｘを１０μｍ、球１５の半径ｒを５０μｍとしたとき、レジストパターン１２ａの幅２ｙは４０μｍである。

露光工程では３５０〜４００ｎｍのＵＶ光（例えばｉ線）Ｒｙを使用した密着露光法を用いる。露光エネルギは約４００〜５００Ｊ／ｃｍ² である。

（３）現像
露光後、ガラス基板１１を専用の現像液に浸漬して現像（露光しなかった部分を溶解）する。その結果、上記式（１）の関係を満たす、マトリクス状のレジストパターン１２ａを有するレジスト型が形成される（図１（Ｃ）参照）。

上記（１）〜（３）が請求項１記載の第１工程に対応する。

（４）球設置
レジスト型に複数の球１５を配列する（図１（Ｄ）及び図２参照）。なお、球１５として半径５０μｍのソーダライムガラス製の球を用いた。

この（４）の工程が請求項１記載の第２工程に対応する。

（５）導電膜形成
レジスト型にセットされた球１５の表面にスパッタリング法によって二ッケル膜（導電性皮膜）１６を形成する。ニッケル膜１６の厚さは０．１μｍである（図１（Ｅ）参照）。なお、ニッケルに代えて銅、銀、クロム又は金を用いてもよい。

この（５）の工程が請求項１記載の第３工程に対応する。

（６）電鋳
ニッケル膜１６が形成されたガラス基板１１に水洗や脱脂等のめっき前処理を行なった後、ガラス基板１１をスルファミン酸ニッケルを主成分とするニッケルめっき液浴（図示せず）中に入れ、ニッケル電鋳（ニッケルめっき）を行う。電鋳条件であるｐＨ（ペーハー）、温度、電流密度及び時間はそれぞれ４．１、５０℃、５Ａ／ｄｍ² 及び５０ｈｒである。ニッケル電鋳を行うことによって、ガラス基板１１の表面のニッケル膜１６上に厚さ約３ｍｍのめっき層（金属膜）１７が形成される（図１（Ｆ）参照）。

この（６）の工程が請求項１記載の第４工程に対応する。

（７）剥離
くさび等の治具（図示せず）をニッケル膜１６と球１５との間に挿入し、母型（レジストパターン１２ａとガラス基板１１と球１５とで構成される型）をニッケル膜１６から分離する。

その結果、ほぼ半球状の複数の凹部を有する光学素子用金型（ニッケル膜１６とめっき層１７とで構成される型）が完成する（図１（Ｇ）参照）。

この光学素子用金型を用いてほぼ半球状の複数のレンズをマトリクス状に配置してなるレンズアレイを成形することができる。

この実施形態によれば、電鋳によってほぼ半球状の複数のめっき層を基板上に直接形成する代わりに、基板上に複数の球１５を配列してなる母型に対して電鋳を行ったので、基板の大きさに拘らず電鋳の際の基板の中心部と外周部との間に析出量の差が生じない。したがって、この実施形態の方法により製造された光学素子用金型によれば、均一な形状のレンズを２次元配置してなるレンズアレイを成形することができる。

なお、上記実施形態では球１５を用いてほぼ半球状の複数の凹部を有する光学素子用金型を作成したが、変形例として球１５に代えて例えば四角柱や三角柱をレジスト型に配列することによって、断面が四角形や三角形のプリズム等の光学素子用金型を製造することもできる。

また、基板の一方から他方へ向かって、その高さが次第に変化するように四角柱や三角柱を配列することによって、いわゆるグラデーション構造を有する、プリズム等の光学素子用金型を製造することもできる。

この変形例によれば、所望の形状、サイズのプリズムを２次元配置してなる導光板を作成することができる。

図１（Ａ）〜（Ｇ）はこの発明の一実施形態に係る光学素子用金型の製造方法を説明するための工程図である。図２は球設置工程における球とレジストとの関係を説明する平面図である。

符号の説明

１１基板
１２レジスト層
１２ａレジストパターン
１３マスク
１５球（部材）
１６二ッケル膜（導電性皮膜）
１７めっき層（金属膜）

Claims

所定のパターンを有するレジスト型を形成する第１工程と、
第１工程の後、前記レジスト型に所定形状の複数の部材を配列する第２工程と、
第２工程の後、前記部材の表面に導電性皮膜を形成する第３工程と、
第３工程の後、電鋳加工処理によって前記導電性皮膜の表面に所定の金属膜を形成する第４工程と、
第４工程の後、前記金属膜を剥離する第５工程と
を含むことを特徴とする光学素子用金型の製造方法。
前記部材は球であることを特徴とする請求項１記載の光学素子用金型の製造方法。