JP2007160603A

JP2007160603A - 光学部材成形用金型の製造方法

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Publication number: JP2007160603A
Application number: JP2005357539A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Suehiro; 一郎末廣; Kaori Mizutani; かおり水谷; Mitsuhiro Kaneda; 充宏金田; Takayuki Yamamoto; 孝幸山本
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】成形型の成形面に微細な凹凸加工を容易に施すことができる光学部材成形用金型の製造方法を提供すること。
【解決手段】（１）相分離剤を含有する樹脂組成物溶液を基材上に塗布し、乾燥させて基材上に前記樹脂組成物からなる樹脂層を形成する工程、（２）形成された樹脂層に、紫外線５を照射し、樹脂層に含まれている紫外線硬化性樹脂を硬化させる工程、（３）前記樹脂層の表面から相分離剤を除去し、凹部を有する表面を形成する工程、（４）前記樹脂層の表面上に第１金属層を形成する工程、および（５）前記第１金属層を前記樹脂層から剥離する工程を含むことを特徴とする光学部材成形用金型の製造方法、ならびにさらに、前記（５）第１金属層を樹脂層から剥離する工程の後に、（６）前記第１金属層の樹脂層との剥離面に、第２金属層を形成する工程、および（７）前記第２金属層を第１金属層から剥離する工程を含む前記光学部材成形用金型の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学部材成形用金型の製造方法に関する。さらに詳しくは、例えば、マイクロレンズシート、集光シート、光拡散シートなどの光学部材を成形する際に使用される光学部材成形用金型の製造方法に関する。

マイクロレンズシートなどの光学部材は、透明樹脂を成形型で成形することによって製造されている。成形された光学部材の表面に微細な凹凸形状を形成させるために、一般に、光学部材の成形用金型の成形面に微細な凹凸形状が形成されている。

光学部材の成形用金型の成形面に微細な凹凸形状を形成させる方法としては、（Ａ）切削工具を用いて凹凸形状を形成させる方法（例えば、特許文献１参照）、（Ｂ）透明材料の表面にレーザーを照射することにより、表面微細加工を施す方法（例えば、特許文献２参照）などが知られている。

特開２００３−１２１６１２号公報特開２００４−１６８０１６号公報

しかしながら、前記（Ａ）の方法には、切削工具の刃先が使用されている間に摩耗し、新たな刃先と交換しなければならないため、経済的ではないのみならず、煩雑な切削加工を必要するという欠点がある。一方、前記（Ｂ）の方法には、透明材料の表面にレーザーを照射したときに、炭化物などの異物が発生するため、微細な凹凸形状を精密に加工することが困難であるという欠点がある。さらに、前記（Ａ）および（Ｂ）のいずれの方法にも、加工速度が遅いため、成形面の面積が広い成形型を工業的に生産するのに適しているとはいえない。

本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、成形型の成形面に微細な凹凸加工を容易に施すことができる光学部材成形用金型の製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、
〔１〕（１）相分離剤を含有する樹脂組成物溶液を基材上に塗布し、乾燥させて基材上に前記樹脂組成物からなる樹脂層を形成する工程、
（２）形成された樹脂層に、紫外線５を照射し、樹脂層に含まれている紫外線硬化性樹脂を硬化させる工程、
（３）前記樹脂層の表面から相分離剤を除去し、凹部を有する表面を形成する工程、
（４）前記樹脂層の表面上に第１金属層を形成する工程、および
（５）前記第１金属層を前記樹脂層から剥離する工程
を含むことを特徴とする光学部材成形用金型の製造方法、ならびに
〔２〕さらに、前記（５）第１金属層を樹脂層から剥離する工程の後に、
（６）前記第１金属層の樹脂層との剥離面に、第２金属層を形成する工程、および
（７）前記第２金属層を第１金属層から剥離する工程
を含む前記〔１〕記載の光学部材成形用金型の製造方法
に関する。

本発明の製造方法によれば、成形型の成形面に微細な凹凸加工を容易に施すことができるという効果が奏される。

本発明においては、まず、相分離剤を含有する樹脂組成物溶液を基材上に塗布し、乾燥させて基材上に前記樹脂組成物からなる樹脂層を形成する。

相分離剤を含有する樹脂組成物は、相分離剤のほか、ベースポリマーおよび紫外線硬化性樹脂を含有する。

相分離剤は、樹脂組成物に含まれているベースポリマーおよび紫外線硬化性樹脂とは相溶せずに、これらとは分離する性質を有する。樹脂組成物溶液を基材上に塗布し、乾燥させて基材上に前記樹脂組成物からなる樹脂層を形成したとき、その樹脂層の中で、ベースポリマーおよび紫外線硬化性樹脂が「海」となり、相分離剤が「島」となる、いわゆる「海−島構造」が構成され、相分離剤は、島状に存在する。

相分離剤としては、例えば、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、アルカン、アルケン、プロパンジオールなどが挙げられ、これらは、それぞれ単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。

相分離剤の量は、形成される樹脂層の表面に存在する相分離剤を適度な大きさにまで成長させる観点から、ベースポリマー１００重量部に対して、好ましくは５重量部以上、より好ましくは１０重量部以上であり、形成される樹脂層の表面における相分離剤の存在比率を高める観点から、ベースポリマー１００重量部に対して、好ましくは５０重量部以下、より好ましくは１５重量部以下である。これらの観点から、相分離剤の量は、ベースポリマー１００重量部に対して、好ましくは５〜５０重量部、より好ましくは１０〜１５重量部である。

ベースポリマーとしては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミドなどが挙げられ、これらは、それぞれ単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。

紫外線硬化性樹脂は、一般に使用されているものであって、相分離剤と相溶しないものあればよく、特に限定されない。紫外線硬化性樹脂としては、例えば、６官能のウレタンアクリレートなどの多官能のウレタン系モノマーが好ましい。

紫外線硬化性樹脂の量は、ベースポリマー１００重量部に対して、硬化後の樹脂層の弾性率を例えば１００ＭＰａ〜１ＧＰａ程度とし、反りを防止する観点から、好ましくは１５〜３５重量部、より好ましくは２０〜２５重量部である。

紫外線硬化触媒は、一般に紫外線硬化性樹脂に使用されるものであればよい。紫外線硬化触媒は、商業的に容易に入手しうるものであり、その一例として、長瀬産業（株）製、商品名：イルガキュア６５１などが挙げられる。

紫外線硬化触媒の量は、通常、紫外線硬化性樹脂１００重量部あたり、０．３〜１０重量部程度、好ましくは１〜５重量部程度であればよい。

樹脂組成物は、相分離剤、ベースポリマー、紫外線硬化性樹脂および紫外線硬化剤を混合することにより、容易に調製することができる。

樹脂組成物溶液は、樹脂組成物を有機溶媒に溶解させることにより、調製することができる。

有機溶媒は、樹脂組成物を溶解させることができるものであればよい。有機溶媒の例として、酢酸エチル、エチルメチルケトン、トルエン、アセトンなどが挙げられる。

樹脂組成物溶液における樹脂組成物の濃度は、塗工の容易さおよび塗工面の均一性の観点から、好ましくは１０〜３５重量％、より好ましくは１８〜２５重量％である。

基材は、その基材上に樹脂組成物からなる樹脂層を形成させることができればよく、特に限定されない。基材としては、例えば、厚さが２６〜５０μｍ程度のポリエステルフイルムなどの樹脂フイルムなどが挙げられる。

樹脂組成物溶液は、例えば、ロールコーター、スプレー、刷毛塗りなどにより、基材上に塗布することができる。樹脂組成物溶液の塗布量は、基材上に形成される樹脂組成物からなる樹脂層の乾燥後の厚さが２０〜１００μｍ程度となるように調整することが好ましい。

基材上に塗布した樹脂組成物溶液を乾燥させる際には、樹脂層を迅速に形成させる観点から、例えば、ドライヤーや温風乾燥機などを用いることが好ましい。樹脂組成物溶液を乾燥させる際の温度は、相分離による凹凸構造を密にする観点から、２５〜５０℃程度の温度であることが好ましい。

かくして、基材上に樹脂層が形成される。基材上に形成された樹脂層を図１（ａ）に示す。図１（ａ）は、基材１上に相分離剤２を含有する樹脂層３が形成されている状態の断面を示す概略説明図である。

なお、図１は、本発明の光学部材成形用金型の製造方法における各工程の概略説明図である。

図１（ａ）において、樹脂層３には、相分離剤２が島状に分散した状態で存在している。島状で存在している相分離剤２の直径は、通常、２〜１０μｍ程度である。

次に、形成された樹脂層３に、例えば、図１（ｂ）に示されるように、紫外線５を照射することにより、樹脂層３に含まれている紫外線硬化性樹脂（図示せず）を硬化させる。

なお、紫外線を照射する際には、形成された樹脂層３の上に透明樹脂フイルム４を載置することが好ましい。このように透明樹脂フイルム４を樹脂層３の上に載置した場合、樹脂層３が透明樹脂フイルム４に馴染み、樹脂層３の表面を平滑にすることができる。透明樹脂フイルム４としては、例えば、ポリエステルフイルムなどが挙げられる。

紫外線の照射条件には特に限定がなく、通常、紫外線硬化性樹脂が硬化するまで紫外線を照射すればよい。紫外線の照射線量は、通常、８００〜１５００ｍＪ程度である。

かくして紫外線を樹脂層３に照射することにより、ベースポリマーと紫外線硬化性樹脂の硬化物とが相分離せずに紫外線硬化性樹脂が硬化するため、樹脂層３全体が硬化する。

次に、透明樹脂フイルム４を取り除いた後、樹脂層３の表面に現れている相分離剤２を除去する。

相分離剤２の除去は、例えば、樹脂層３を加熱し、相分離剤２を気化させることによって行うことができる。加熱温度は、通常、１００〜１５０℃程度であればよい。また、加熱時間は、加熱温度によって異なるので一概には決定することができないが、通常、８〜１５分間程度である。加熱は、例えば、熱風乾燥機などによって行うことができる。

相分離剤２が除去された樹脂層３の表面には、図１（ｃ）に示されるように、相分離剤２が除去された部分に凹部形状を有する。この相分離剤２が除去された樹脂層３は、成形金型を作製するための母型となる。

次に、樹脂層３の表面上には、図１（ｄ）に示されるように、第１金属層６を形成する。第１金属層６は、例えば、電気めっきなどによって形成させることができる。

第１金属層６に用いられる金属としては、例えば、ニッケル、銅などが挙げられる。第１金属層６の厚さは、通常、０．０５〜５ｍｍ程度であることが好ましい。

なお、第１金属層６を形成する前に、あらかじめ、例えば、スパッタリングなどにより、金属薄膜６ａを形成させておくことが好ましい。形成された金属薄膜６ａは、電解めっきの際の導体としての役目を果たす。金属薄膜６ａとしては、例えば、ニッケル、銅、銀、クロムなどが挙げられる。金属薄膜６ａの厚さは、通常、０．０１〜１μｍ程度であればよい。

次に、形成された第１金属層６を樹脂層３から剥離する。剥離された第１金属層６は、図１（ｅ）に示されるように、樹脂層３の表面形状に対応した表面形状を有する。第１金属層６は、光学部材成形用金型として得ることができる。

第１金属層６を光学部材成形用金型として用いて光学部材を成形した場合、第１金属層６に付された凹凸形状に対応した凹凸形状を有する光学部材を得ることができる。

また、第１金属層の樹脂層との剥離面に、第２金属層を形成し、第１金属層から剥離された第２金属層を光学部材成形用金型として用いることができる。第２金属層は、相分離剤２が除去されることによって形成された樹脂層３の凹部形状と同様の凹部形状を有する。

第２金属層は、以下のようにして製造することができる、すなわち、まず、図１（ｆ）に示されるように、第１金属層６の樹脂層との剥離面に、第２金属層７を形成する。

第２金属層７は、例えば、電気めっきなどによって形成させることができる。第２金属層７に用いられる金属としては、例えば、ニッケル、銅などが挙げられる。第２金属層７の厚さは、通常、０．０５〜５ｍｍ程度であることが好ましい。

次に、形成された第２金属層７を第１金属層６から剥離する。これにより、図１（ｇ）に示されるように、樹脂層３の表面形状と同様の表面形状を有する第２金属層７が得られる。

得られた第２金属層７を光学部材成形用金型として用いて光学部材を成形した場合、第２金属層７に付された凹凸形状に対応した凹凸形状を有する光学部材を得ることができる。

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
（１）樹脂組成物溶液の調製
ベースポリマーとして、アクリル系樹脂（ブチルアクリレート７０重量部、エチルアクリレート３０重量部、アクリル酸１重量部およびヒドロキシエチルアクリレート５重量部からなる共重合体）１００重量部、紫外線硬化性樹脂として、６官能のウレタンアクリレート２５重量部、紫外線硬化触媒〔長瀬産業（株）製、商品名：イルガキュア６５１〕０．７５重量部および相分離剤として、１，３−プロパンジオール３１重量部を溶媒としての酢酸エチル３６５重量部に溶解させて樹脂組成物溶液を得た。

（２）塗工
前記（１）で得られた樹脂組成物溶液を基材（厚さ５０μｍのポリレチレンテレフタレートフィルム）上に、乾燥後の厚さが３５μｍとなるように、長さ３３０ｍｍおよび幅３３０ｍｍにて、スプレーにより塗布した。

（３）乾燥
前記（２）で塗膜が形成された基材を温風乾燥機内で６０℃にて２分間乾燥させて、基材上に樹脂層を形成させた。

（４）露光
前記（３）で形成された樹脂層上に、ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ：５０μｍ）を載置し、照射線量１０００ｍＪの紫外線を照射することにより、樹脂を硬化させた。

（５）相分離剤の除去
前記（４）で得られた硬化された樹脂層を熱風ドライヤーにて１５０℃で４分間加熱することにより、樹脂層の表面の相分離剤を除去した。その結果、樹脂層には、その表面から相分離剤が除去されることによって凹部が形成されていた。この基材は、光学部材成形用金型の母型として用いることができた。

なお、樹脂層の表面に形成された凹部は、いずれも、直径７〜１２μｍおよび深さ３．５〜５．０μｍを有する半球状の凹部を有していた。また、各凹部間のピッチ（２つの凹部の中心間の距離）は、いずれも約１５μｍであり、表面全体に占める凹部の面積は、約５０％であった。

（６）第１金属層の形成
前記（５）で得られた凹部を有する樹脂層が形成された基材の樹脂層に、スパッタリングにより、厚さ０．０２μｍのニッケル薄膜を形成した後、形成されたニッケル薄膜上に、電解ニッケルめっきにより、厚さ０．５ｍｍのニッケル層を第１金属層として形成した。

（７）第１金属層と樹脂層との剥離
前記（６）で得られた第１金属層（ニッケル層）を樹脂層から剥離することにより、樹脂層の凹部形状に対応した凸部形状（直径７〜１２μｍ、深さ３．５〜５．０μｍ、半球状）を有する第１金属層（縦３３０ｍｍ、横３３０ｍｍ）を光学部材成形用金型として得た。

実施例２
（１）第２金属層の形成
実施例１で得られた第１金属層の表面に電解ニッケルめっきを施すことにより、厚さ０．２ｍｍの第２金属層（ニッケル層）を形成した。

（２）第１金属層と第２金属層との剥離
前記（１）で得られた第２金属層を第１金属層から剥離することにより、その表面に樹脂層の凹部形状と同様の形状（直径７〜１２μｍ、深さ３．５〜５．０μｍ、半球状）を有する第２金属層（縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ）を光学部材成形用金型として得た。

実施例３
実施例１および実施例２で得られた各光学部材成形用金型の成形面に、真空蒸着により、厚さ０．１μｍのクロム薄膜を形成し、さらにそのクロム薄膜上に真空蒸着により厚さ０．０５ｍｍのフッ素化トリアジンチオール皮膜を離型剤層として形成した。

次に、半硬化状態のエポキシ樹脂シート（厚さ：５０μｍ）を実施例１および実施例２で得られた各光学部材成形用金型の間に挟み、真空ラミネータを用いて、圧力０．５ＭＰａ、温度１５０℃および加圧時間４分間の条件でプレス成形し、マイクロレンズシートを作製した。

得られたマイクロレンズシートの表面には、光学部材成形用金型の成形面の凹凸形状が精密に転写されていた。

実施例４
実施例３において、半硬化状態のエポキシ樹脂シートの代わりに、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーネート樹脂またはポリカルボジイミド樹脂からなる樹脂シート（厚さ：５０μｍ）を用いた以外は、実施例３と同様にして成形を行ったが、実施例３と同様に、良好な成形性でマイクロレンズシートが得られ、その表面には、光学部材成形用金型の成形面の凹凸形状が精密に転写されていた。

本発明の製造方法によって得られた光学部材成形用金型は、例えば、マイクロレンズシート、集光シート、光拡散シートなどの光学部材を成形する際に好適に使用しうるものである。

本発明の光学部材成形用金型の製造方法における各工程の概略説明図である。

符号の説明

１基材
２相分離剤
３樹脂層
４透明樹脂フイルム
５紫外線
６第１金属層
６ａ金属薄膜
７第２金属層

Claims

（１）相分離剤を含有する樹脂組成物溶液を基材上に塗布し、乾燥させて基材上に前記樹脂組成物からなる樹脂層を形成する工程、
（２）形成された樹脂層に紫外線を照射し、樹脂層に含まれている紫外線硬化性樹脂を硬化させる工程、
（３）前記樹脂層の表面から相分離剤を除去し、凹部を有する表面を形成する工程、
（４）前記樹脂層の表面上に第１金属層を形成する工程、および
（５）前記第１金属層を前記樹脂層から剥離する工程
を含むことを特徴とする光学部材成形用金型の製造方法。
さらに、前記（５）第１金属層を樹脂層から剥離する工程の後に、
（６）前記第１金属層の樹脂層との剥離面に、第２金属層を形成する工程、および
（７）前記第２金属層を第１金属層から剥離する工程
を含む請求項１記載の光学部材成形用金型の製造方法。