JP2009107088A - Manufacturing method for die, and manufacturing method for optical element - Google Patents

Manufacturing method for die, and manufacturing method for optical element Download PDF

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JP2009107088A JP2007283389A JP2007283389A JP2009107088A JP 2009107088 A JP2009107088 A JP 2009107088A JP 2007283389 A JP2007283389 A JP 2007283389A JP 2007283389 A JP2007283389 A JP 2007283389A JP 2009107088 A JP2009107088 A JP 2009107088A
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貢 上島
Toshihide Murakami
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a die having a plurality of rows of fine grooves precisely formed, and also to provide a manufacturing method for an optical element. <P>SOLUTION: The die having the plurality of rows of grooves formed on its surface is obtained by cutting a workpiece made of a metal having a 0.6 or more average value r<SB>av</SB>(=(r<SB>0</SB>+2×r<SB>45</SB>+r<SB>90</SB>)/4) of Lankford values r<SB>0</SB>, r<SB>45</SB>, and r<SB>90</SB>in the directions of 0°, 45°, and 90° against the rolling direction, or a metal having a work hardening index of 0.2-1.0, by using a diamond bite, in which grooves going through from a face of an edge to a flank side of the edge are formed on a flank and its tip curvature of the edge is 50 nm to 5 μm. The optical element having the plurality of rows of grooves on the surface thereof is obtained by transcribing the shape of the plurality of rows of grooves on a transparent resin molding body by using the die. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、金型の製造方法および光学素子の製造方法に関する。さらに詳細には、微細な複数列の溝が精密に形成された金型の製造方法および該製造方法で得られた金型を用いて転写する工程を含む複数列の溝が形成された光学素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a mold manufacturing method and an optical element manufacturing method. More specifically, a mold manufacturing method in which fine plural rows of grooves are precisely formed, and an optical element in which plural rows of grooves are formed, including a step of transferring using the mold obtained by the manufacturing method. It relates to the manufacturing method.

単結晶ダイヤモンド工具を用いてワークを切削し、複数列の溝を形成する方法としては、先端を尖らせた工具によって1本の溝を切削によって形成し、ピッチPだけ工具を移動させ、その次の溝を一本切削によって形成するということを順次繰り返す方法が知られている。
また、特許文献1に記載されているように、単結晶ダイヤモンド工具を用いて加工物を切削する加工方法において、単結晶ダイヤモンド工具上に作製された複数の微細溝を加工物に一括転写させることにより微細溝の加工を行う方法も知られている。しかしながら、従来の方法では、ワーク切削量が増すに従い、ダイヤモンド工具先端に形成された溝の形状が変化するため、大面積の金型を作製することが困難であるといった問題を有していた。
特開2004−188511号公報
As a method of cutting a workpiece using a single crystal diamond tool to form a plurality of rows of grooves, a single groove is formed by cutting with a tool having a sharp tip, the tool is moved by a pitch P, and then There is known a method of sequentially repeating the formation of a single groove by a single cutting.
Further, as described in Patent Document 1, in a processing method of cutting a workpiece using a single crystal diamond tool, a plurality of fine grooves formed on the single crystal diamond tool are collectively transferred to the workpiece. Also known is a method of processing a fine groove. However, the conventional method has a problem that it is difficult to manufacture a large-area mold because the shape of the groove formed at the tip of the diamond tool changes as the workpiece cutting amount increases.
JP 2004-188511 A

本発明の目的は、微細な複数列の溝が精密に形成された大面積金型の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a large-area mold in which fine rows of grooves are precisely formed.

本発明者は、前記目的を達成するために鋭意検討した結果、刃の掬い面から逃げ面側につき抜けた溝が逃げ面に複数形成され、且つ刃の先端の曲率半径が50nm〜5μmであるダイヤモンドバイトで、圧延方向に対して0度、45度、および90度方向でのランクフォード値r0、r45、およびr90の平均値rav(=(r0+2×r45+r90)/4)が0.6以上の金属または加工硬化指数が0.2〜1.0の金属からなるワークを切削することによって、微細な複数列の溝が精密に形成された金型を製造できることを見出した。本発明はこの知見に基づいてさらに検討し、完成したものである。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has formed a plurality of grooves formed on the flank face from the scooping face of the blade, and the radius of curvature of the blade tip is 50 nm to 5 μm. The average value r av (= (r 0 + 2 × r 45 + r 90 ) of the rankford values r 0 , r 45 , and r 90 in the 0, 45, and 90 degrees directions with respect to the rolling direction. / 4) By cutting a workpiece made of a metal having a value of 0.6 or more or a work hardening index of 0.2 to 1.0, it is possible to manufacture a mold in which fine multiple rows of grooves are precisely formed. I found. The present invention has been further studied and completed based on this finding.

すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
(1)刃の掬い面から逃げ面側につき抜けた溝が逃げ面に複数形成され、且つ刃の先端の曲率半径が50nm〜5μmであるダイヤモンドバイトを用いて、
式(1)で表されるランクフォードの平均値ravが0.6以上の金属または加工硬化指数が0.2〜1.0の金属からなるワークを切削することを含む、
複数列の溝が形成された金型の製造方法。
av=(r0+2×r45+r90)/4 式(1)
(式中、r0は圧延方向に対して0度方向のランクフォード値、r45は圧延方向に対して45度方向のランクフォード値、r90は圧延方向に対して90度方向のランクフォード値である。)
(2)前記ダイヤモンドバイトの逃げ面に形成された溝のピッチが100nm〜20μmである、(1)に記載の金型の製造方法。
(3)前記ダイヤモンドバイトの刃先角が70度〜90度である、(1)または(2)に記載の金型の製造方法。
(5)ダイヤモンドバイトの逃げ面に形成されている溝は、逃げ面側から掬い面側に向けて収束イオンビームを照射して形成されたものである、(1)〜(3)のいずれかに記載の金型の製造方法。
(6)前記収束イオンビームの入射方向と前記逃げ面との為す角が10度以下である、(4)に記載の金型の製造方法。
That is, the present invention includes the following aspects.
(1) Using a diamond tool having a plurality of grooves formed on the flank surface from the scooping surface of the blade and having a radius of curvature of 50 nm to 5 μm at the tip of the blade,
Cutting a workpiece made of a metal having a Rankford average value r av of 0.6 or more represented by formula (1) or a metal having a work hardening index of 0.2 to 1.0,
A method for manufacturing a mold in which a plurality of rows of grooves are formed.
r av = (r 0 + 2 × r 45 + r 90 ) / 4 Formula (1)
(Where r 0 is the Rankford value in the 0 degree direction with respect to the rolling direction, r 45 is the Rankford value in the 45 degree direction with respect to the rolling direction, and r 90 is the Rankford value in the 90 degree direction with respect to the rolling direction. Value.)
(2) The mold manufacturing method according to (1), wherein a pitch of grooves formed on the flank face of the diamond tool is 100 nm to 20 μm.
(3) The method for manufacturing a mold according to (1) or (2), wherein a cutting edge angle of the diamond tool is 70 to 90 degrees.
(5) The groove formed on the flank of the diamond tool is formed by irradiating a focused ion beam from the flank to the scooping surface, and is any one of (1) to (3) The manufacturing method of the metal mold | die as described in.
(6) The mold manufacturing method according to (4), wherein an angle formed by an incident direction of the focused ion beam and the flank is 10 degrees or less.

(7)刃の掬い面から逃げ面側につき抜けた溝が逃げ面に複数形成され、且つ刃の先端の曲率半径が50nm〜5μmであるダイヤモンドバイトを用いて、
式(1)で表されるランクフォードの平均値ravが0.6以上の金属または加工硬化指数が0.2〜1.0の金属からなるワークを切削することを含む方法によって複数列の溝が形成された金型を得、
該金型を用いて、透明樹脂成形体に前記複数列溝の形状を転写する工程を含む、複数列の溝が形成された光学素子の製造方法。
av=(r0+2×r45+r90)/4 式(1)
(式中、r0は圧延方向に対して0度方向のランクフォード値、r45は圧延方向に対して45度方向のランクフォード値、r90は圧延方向に対して90度方向のランクフォード値である。)
(7) Using a diamond tool having a plurality of grooves formed on the flank face from the scooping face of the blade on the flank face and having a radius of curvature of the blade tip of 50 nm to 5 μm,
By a method including cutting a workpiece made of a metal having a Rankford average value r av of 0.6 or more represented by formula (1) or a metal having a work hardening index of 0.2 to 1.0, a plurality of rows are formed. Get a mold with grooves,
A method of manufacturing an optical element in which a plurality of rows of grooves are formed, the method including the step of transferring the shape of the plurality of rows of grooves to a transparent resin molding using the mold.
r av = (r 0 + 2 × r 45 + r 90 ) / 4 Formula (1)
(Where r 0 is the Rankford value in the 0 degree direction with respect to the rolling direction, r 45 is the Rankford value in the 45 degree direction with respect to the rolling direction, and r 90 is the Rankford value in the 90 degree direction with respect to the rolling direction. Value.)

本発明の金型の製造方法によれば、微細な複数列の溝が精密に形成された金型を容易に製造することができる。該金型によって、微細な複数列の溝を有する樹脂成形体(光学素子など)を容易に得ることができる。   According to the mold manufacturing method of the present invention, it is possible to easily manufacture a mold in which fine plural rows of grooves are precisely formed. With the mold, a resin molded body (such as an optical element) having a plurality of fine rows of grooves can be easily obtained.

本発明の金型の製造方法は、刃の掬い面から逃げ面側につき抜けた溝が逃げ面に複数形成され、且つ刃の先端の曲率半径が50nm〜5μmであるダイヤモンドバイトで、圧延方向に対して0度、45度、および90度方向でのランクフォード値r0、r45、およびr90の平均値rav(=(r0+2×r45+r90)/4)が0.6以上の金属または加工硬化指数が0.2〜1.0の金属からなるワークを切削することを含むものである。 The mold manufacturing method of the present invention is a diamond tool having a plurality of grooves formed on the flank face from the scooping face of the blade on the flank face, and having a radius of curvature of the blade tip of 50 nm to 5 μm in the rolling direction. The average value r av (= (r 0 + 2 × r 45 + r 90 ) / 4) of rankford values r 0 , r 45 , and r 90 in the directions of 0 °, 45 °, and 90 ° is 0.6. This includes cutting a workpiece made of the above metal or a metal having a work hardening index of 0.2 to 1.0.

ダイヤモンドバイトに用いられるダイヤモンド材は、切削工具の材料として従来から使用されている材料の中から選択できる。本発明において、ダイヤモンド材は単結晶のものが好ましい。ダイヤモンド材は切削工具として切削盤に取り付け易い大きさ及び形状に加工されている。例えば、直方体などの形状に加工されている。   The diamond material used for the diamond tool can be selected from materials conventionally used as materials for cutting tools. In the present invention, the diamond material is preferably a single crystal. The diamond material is processed into a size and shape that can be easily attached to a cutting machine as a cutting tool. For example, it is processed into a shape such as a rectangular parallelepiped.

本発明で用いるダイヤモンドバイトは、刃の先端の曲率半径が50nm〜5μm、好ましくは100nm〜2μmである。なお、ダイヤモンドバイトの刃の先端の曲率半径は、電界放出型走査電子顕微鏡(SEM)を使用して、刃先を真横から観察することにより容易に測定できる。
ダイヤモンドバイトは掬い面と逃げ面とを有する。逃げ面はバイトの刃の背面である。刃物の背面(逃げ面)が被削面に触れないように間をあける角度(逃げ角)は、好ましくは、0.5度〜10度、より好ましくは2度〜7度である。
掬い面は切削刃物で切屑がすべっていく面である。刃先点での垂線と掬い面とのなす角(掬い角または歯喉角)は、好ましくは−10度〜10度、より好ましくは−5度〜5度である。
掬い面と逃げ面とのなす角度(刃先角)は、好ましくは70度〜90度、より好ましくは80度〜85度である。切削面上で切れ刃線が切削方向と直交する線に対してなす角(バイアス角)は、好ましくは0度〜20度、より好ましくは0度〜10度である。
The diamond cutting tool used in the present invention has a radius of curvature of the blade tip of 50 nm to 5 μm, preferably 100 nm to 2 μm. The radius of curvature of the tip of the diamond bite can be easily measured by observing the edge from the side using a field emission scanning electron microscope (SEM).
The diamond tool has a scooping surface and a flank surface. The flank is the back of the cutting tool blade. The angle (flank angle) at which the back surface (flank face) of the blade is not touched with the work surface is preferably 0.5 to 10 degrees, more preferably 2 to 7 degrees.
The scooping surface is the surface on which the chips slide with the cutting blade. The angle formed between the perpendicular line at the cutting edge point and the scooping surface (the scooping angle or the throat angle) is preferably −10 degrees to 10 degrees, more preferably −5 degrees to 5 degrees.
The angle (cutting edge angle) formed between the scooping surface and the flank surface is preferably 70 to 90 degrees, more preferably 80 to 85 degrees. The angle (bias angle) that the cutting edge line makes with the line perpendicular to the cutting direction on the cutting surface is preferably 0 to 20 degrees, more preferably 0 to 10 degrees.

ダイヤモンドバイトは、刃の掬い面から逃げ面側につき抜けた溝が逃げ面に形成されている。例えば、図1で示される構造の溝が形成されている。図1(2)の点線は溝の底面を示している。逃げ面に形成された溝のピッチは、好ましくは100nm〜20μm、より好ましくは200nm〜10μmである。溝の幅は、好ましくは50nm〜10μmであり、より好ましくは100nm〜5μmである。溝の幅/溝のピッチの比は0.3〜0.7であることが好ましい。
逃げ面に形成された溝の深さは掬い面から逃げ面側に向かって漸次浅くなっていることが好ましい。最深部の深さは好ましくは20nm〜10μm、より好ましくは50nm〜5μmである。なお、逃げ面が被削面に触れないように間をあけるのと同様に、溝の底面が被削面に触れないように間をあけることが好ましい。
溝の最深部の深さ/溝の幅の比は、好ましくは0.1〜5.0、より好ましくは0.4〜3.0、特に好ましくは0.7〜2.0である。溝は切削方向に平行になるように形成されることが好ましい。
In the diamond tool, a groove is formed on the flank from the scooping surface of the blade. For example, a groove having the structure shown in FIG. 1 is formed. The dotted line in FIG. 1 (2) indicates the bottom surface of the groove. The pitch of the grooves formed on the flank is preferably 100 nm to 20 μm, more preferably 200 nm to 10 μm. The width of the groove is preferably 50 nm to 10 μm, more preferably 100 nm to 5 μm. The ratio of groove width / groove pitch is preferably 0.3 to 0.7.
It is preferable that the depth of the groove formed on the flank gradually decreases from the scooping surface toward the flank side. The depth of the deepest part is preferably 20 nm to 10 μm, more preferably 50 nm to 5 μm. In addition, it is preferable to leave a gap so that the bottom surface of the groove does not touch the work surface, just like making a space so that the flank does not touch the work surface.
The ratio of the depth of the deepest part of the groove / the width of the groove is preferably 0.1 to 5.0, more preferably 0.4 to 3.0, and particularly preferably 0.7 to 2.0. The groove is preferably formed so as to be parallel to the cutting direction.

逃げ面に形成された溝の断面形状は、特に制限されないが、例えば、長方形、三角形、半円形、台形、又はこれらの形状を若干変形させたような形状などを挙げることができる。これらのうち矩形が好ましい。溝はダイヤモンドバイトの逃げ面に、好ましくは500nm〜5μmの幅に亘って、特に好ましくは全幅に亘って形成されている。掬い面および逃げ面は滑らかになっていることが好ましく、算術平均粗さ(Ra)で、10nm以下であることが好ましく、3nm以下であることがより好ましい。   The cross-sectional shape of the groove formed on the flank is not particularly limited, and examples thereof include a rectangle, a triangle, a semicircle, a trapezoid, and a shape obtained by slightly deforming these shapes. Among these, a rectangle is preferable. The grooves are formed on the flank face of the diamond tool, preferably over a width of 500 nm to 5 μm, particularly preferably over the entire width. The scooping surface and the flank surface are preferably smooth, and the arithmetic average roughness (Ra) is preferably 10 nm or less, more preferably 3 nm or less.

ダイヤモンド材に上記のような溝を形成する方法として、収束イオンビーム(FIB)加工法と、プラズマエッチング加工法とが挙げられる。
FIB加工法は、加速されたGa(ガリウム)のイオンビームを静電レンズ系により集束し、試料表面を走査して、発生した二次電子や二次イオンを検出して画像(SIM:Scanning Ion Microscopy像)として観察しながら、目的の場所を高い位置精度で、正確に断面加工する方法である。
Examples of a method for forming the groove as described above in the diamond material include a focused ion beam (FIB) processing method and a plasma etching processing method.
In the FIB processing method, an accelerated ion beam of Ga (gallium) is focused by an electrostatic lens system, a sample surface is scanned, and secondary electrons and secondary ions generated are detected and an image (SIM: Scanning Ion). This is a method of accurately processing a cross section of a target place with high positional accuracy while observing as a Microscopic image).

本発明においては、逃げ面側から掬い面側に向けて収束イオンビームを照射してダイヤモンドバイトの逃げ面に溝を形成することが好ましい。逃げ面側から収束イオンビームを照射することによって、フレアに起因する加工エッジのダレを低減することができ、加工エッジのシャープな凹凸を形成することができ、高精度な凹凸形状を形成することができる。
また、収束イオンビームの入射方向と、ダイヤモンドバイトの逃げ面との為す角が10度以下、好ましくは5度以下の条件で加工することが好ましい。
In the present invention, it is preferable to irradiate a focused ion beam from the flank side toward the scooping surface side to form a groove on the flank face of the diamond tool. By irradiating the focused ion beam from the flank side, the sagging of the processing edge due to flare can be reduced, sharp unevenness of the processing edge can be formed, and a highly accurate uneven shape can be formed Can do.
Further, it is preferable that the angle between the incident direction of the focused ion beam and the flank of the diamond tool is 10 degrees or less, preferably 5 degrees or less.

一方、プラズマエッチング加工法は、ダイヤモンドバイト上の溝を形成したい部分以外の部分を、酸化珪素などのプラズマエッチングに耐性を示す材料からなるマスクで被覆し、次いで酸素を含むガスのプラズマに曝して、逃げ面に溝を形成する方法である(特開2007−67453号公報など参照)。   On the other hand, in the plasma etching processing method, a portion other than the portion where the groove on the diamond tool is to be formed is covered with a mask made of a material resistant to plasma etching such as silicon oxide, and then exposed to plasma of a gas containing oxygen. In this method, grooves are formed on the flank (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-67453, etc.).

該ダイヤモンドバイトは、通常、切削盤に取り付けやすくするためにシャンクにろう付けして使用される。ダイヤモンドバイトを精密微細加工機(切削盤)に取り付けて、該ダイヤモンドバイトを用いてワーク上に微細な複数列の溝を形成し金型を得る。
ワークとしては、平板状のものと、ロール状のものとが挙げられる。ロール状ワークでは、ダイヤモンドバイトの刃をロール状ワークの曲面に圧しあて、ロール状ワークを回転させて、ロール状ワーク曲面を切削又は研削する。
The diamond tool is usually used by brazing to a shank for easy attachment to a cutting machine. A diamond tool is attached to a precision micro-machining machine (cutting machine), and a plurality of fine grooves are formed on the workpiece using the diamond tool to obtain a die.
Examples of the workpiece include a flat plate and a roll. In the roll-shaped workpiece, the blade of the diamond tool is pressed against the curved surface of the roll-shaped workpiece, the roll-shaped workpiece is rotated, and the roll-shaped workpiece curved surface is cut or ground.

精密微細加工機は、X軸、Y軸およびZ軸の移動精度が、好ましくは100nm以下、より好ましくは50nm以下、特に好ましくは10nm以下のものである。精密微細加工機は、好ましくは0.5Hz以上の振動の変位が50μm以下に管理された室内、より好ましくは0.5Hz以上の振動の変位が10μm以下に管理された室内に設置して、切削加工を行う。また、平板状ワーク又はロール状ワークの切削又は研削は、好ましくは温度が±0.5℃以内に管理された恒温室、より好ましくは±0.3℃以内に管理された恒温室で行う。   The precision micromachining machine has an X-axis, Y-axis, and Z-axis movement accuracy of preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and particularly preferably 10 nm or less. The precision micro-machining machine is preferably installed in a room in which the displacement of vibration of 0.5 Hz or more is controlled to 50 μm or less, more preferably in a room in which the displacement of vibration of 0.5 Hz or more is controlled to 10 μm or less. Processing. Further, the cutting or grinding of the flat workpiece or the roll workpiece is preferably performed in a temperature-controlled room whose temperature is controlled within ± 0.5 ° C., more preferably a temperature-controlled room where the temperature is controlled within ± 0.3 ° C.

ワークに使用する金属は、ランクフォードの平均値ravが0.6以上、好ましくは0.7〜1.2の金属、または、加工硬化指数が0.2〜1.0、好ましくは0.4〜0.6の金属である。ワークに使用する特に好ましい金属は、ランクフォードの平均値または加工硬化指数が伴に上記範囲の数値を示すものである。
ランクフォードの平均値または加工硬化指数が上記範囲の数値を示す金属は、例えば、純銅、無酸素銅;黄銅などの銅合金;インコネル、ハステロイ、モネル、ニクロム、パーマロイなどのニッケル合金;クロム鋼、クロムニッケル鋼(例えば、ステンレス鋼SUS304、SUS316などのオーステナイト系ステンレス鋼)、二相ステンレス鋼等の中から選択される。また、切削に使用するワークとしては、前記金属を、電着又は無電解めっきにより母材上に形成した金属膜が挙げられる。
Metal used in the work, the average value r av of Lankford is 0.6 or more, preferably a metal of 0.7 to 1.2, or work hardening coefficient is 0.2 to 1.0, preferably 0. 4 to 0.6 metal. Particularly preferred metals for use in workpieces are those that exhibit a numerical value in the above range with a Rankford average or work hardening index.
Examples of the metals whose Rankford average value or work hardening index falls within the above range include pure copper, oxygen-free copper; copper alloys such as brass; nickel alloys such as Inconel, Hastelloy, Monel, Nichrome, Permalloy; chromium steel, It is selected from chromium nickel steel (for example, austenitic stainless steel such as stainless steel SUS304 and SUS316), duplex stainless steel, and the like. Moreover, as a workpiece | work used for cutting, the metal film which formed the said metal on the base material by electrodeposition or electroless plating is mentioned.

前記金属からなるワークに、前述した形状を有するダイヤモンドバイトを圧し付け加工することにより、複数列の溝を直接金型上に形成することができる。その際、ダイヤモンドバイトの刃先が丸くなっているので、延性の高い材料で構成されるワークにかかる圧力を上げることができ、ダイヤモンドバイト先端に形成した微細構造を忠実にワーク上に形成することができる。
また、ワークの上にダイヤモンドバイトを圧し付け加工して複数列の溝を形成させ、このワークの上に電鋳で金属版を製造し、この金属版をワークから引き剥がし、その金属版を基材に貼り付けることによって金型を作製してもよい。金型は板状のものであっても、ロール状のものであってもよい。
A plurality of rows of grooves can be formed directly on the mold by pressing the diamond bit having the above-described shape onto the workpiece made of metal. At that time, since the cutting edge of the diamond tool is rounded, the pressure applied to the work made of a highly ductile material can be increased, and the fine structure formed at the tip of the diamond tool can be faithfully formed on the work. it can.
Also, a diamond bit is pressed on the workpiece to form multiple rows of grooves, a metal plate is produced on the workpiece by electroforming, the metal plate is peeled off from the workpiece, and the metal plate is used as a base. You may produce a metal mold | die by affixing on a material. The mold may be plate-shaped or roll-shaped.

上記の方法で得られた金型により複数列の溝を透明樹脂成形体に転写することができ、複数列の溝が転写された透明樹脂成形体は光学素子として利用できる。
透明樹脂成形体としては、透明樹脂のフィルムや板が通常用いられる。該透明樹脂は、加工性の観点からガラス転移温度が60〜200℃であることが好ましく、100〜180℃であることがより好ましい。なお、ガラス転移温度は示差走査熱量分析(DSC)により測定することができる。
A plurality of rows of grooves can be transferred to the transparent resin molding by the mold obtained by the above method, and the transparent resin molding to which the plurality of rows of grooves are transferred can be used as an optical element.
As the transparent resin molding, a transparent resin film or plate is usually used. The transparent resin preferably has a glass transition temperature of 60 to 200 ° C, more preferably 100 to 180 ° C from the viewpoint of processability. The glass transition temperature can be measured by differential scanning calorimetry (DSC).

透明樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、脂環式オレフィンポリマーなどが挙げられる。   Transparent resins include polycarbonate resin, polyethersulfone resin, polyethylene terephthalate resin, polyimide resin, polymethyl methacrylate resin, polysulfone resin, polyarylate resin, polyethylene resin, polyvinyl chloride resin, cellulose diacetate, cellulose triacetate, alicyclic ring And olefin polymers.

本発明に用いる透明樹脂は、顔料や染料のごとき着色剤、蛍光増白剤、分散剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、耐電防止剤、酸化防止剤、滑剤、溶剤などの配合剤が適宜配合されたものであってもよい。   The transparent resin used in the present invention contains coloring agents such as pigments and dyes, fluorescent brighteners, dispersants, heat stabilizers, light stabilizers, ultraviolet absorbers, antistatic agents, antioxidants, lubricants, solvents, etc. An agent may be appropriately blended.

透明樹脂成形体の平均厚さは、取り扱い性の観点から通常5μm〜10mm、好ましくは20〜500μmである。透明樹脂成形体は、波長400〜700nmの可視領域の光の透過率が80%以上であるものが好ましい。   The average thickness of the transparent resin molded body is usually 5 μm to 10 mm, preferably 20 to 500 μm, from the viewpoint of handleability. The transparent resin molding preferably has a visible light transmittance of 80% or more at a wavelength of 400 to 700 nm.

透明樹脂成形体として長尺状のものが好ましく用いられる。長尺とは、幅に対し少なくとも5倍程度以上の長さを有するものを言い、好ましくは10倍もしくはそれ以上の長さを有するものを言い、具体的にはロール状に巻回されて保管または運搬される程度の長さを有するものを言う。
長尺状の透明樹脂成形体の幅は、好ましくは500mm以上、より好ましくは1000mm以上である。製造工程の途中において、任意に、その幅方向の両端を切り落とす(トリミング)ことがある。この場合、前記透明樹脂成形体の幅は、両端を切り落とした後の寸法とすることができる。
透明樹脂成形体は、公知の成形方法で得ることができる。成形法としては、キャスト成形法、押出成形法、インフレーション成形法などが挙げられる。
A long one is preferably used as the transparent resin molding. “Long” means a material having a length of at least about 5 times the width, preferably a material having a length of 10 times or more, and specifically wound and stored in a roll shape. Or what has the length of the grade carried.
The width of the long transparent resin molded body is preferably 500 mm or more, more preferably 1000 mm or more. In the course of the manufacturing process, both ends in the width direction may be arbitrarily cut off (trimming). In this case, the width | variety of the said transparent resin molding can be made into the dimension after cutting off both ends.
The transparent resin molding can be obtained by a known molding method. Examples of the molding method include a cast molding method, an extrusion molding method, and an inflation molding method.

透明樹脂成形体への転写方法は特に制限されない。例えば、ロール状金型(転写ロール)を用いる場合は、転写ロールとニップロールの間で透明樹脂フィルムを挟圧し、転写ロール面に形成された複数列の溝を樹脂フィルム表面に転写する。転写ロールとニップロールとによる挟み圧力は、好ましくは数MPa〜数十MPaである。また転写時の温度は、樹脂フィルムを構成している透明樹脂のガラス転移温度をTgとすると、好ましくはTg〜(Tg+100℃)である。樹脂フィルムと転写ロールとの接触時間は樹脂フィルムの送り速度、すなわちロール回転速度によって調整でき、好ましくは5〜600秒間である。
別の転写方法としては、透明樹脂成形体の表面に感光性透明樹脂を塗布し、該塗膜に転写用金型を圧しあて、その状態で露光して感光性透明樹脂を硬化させ、次いで金型を剥がす方法が挙げられる。
The transfer method to the transparent resin molded product is not particularly limited. For example, when a roll-shaped mold (transfer roll) is used, a transparent resin film is sandwiched between the transfer roll and the nip roll, and a plurality of rows of grooves formed on the transfer roll surface are transferred to the resin film surface. The pinching pressure between the transfer roll and the nip roll is preferably several MPa to several tens of MPa. The temperature at the time of transfer is preferably Tg to (Tg + 100 ° C.), where Tg is the glass transition temperature of the transparent resin constituting the resin film. The contact time between the resin film and the transfer roll can be adjusted by the feed speed of the resin film, that is, the roll rotation speed, and is preferably 5 to 600 seconds.
As another transfer method, a photosensitive transparent resin is applied to the surface of the transparent resin molded body, a transfer mold is pressed against the coating film, and the photosensitive transparent resin is cured by exposure in that state, and then the gold The method of peeling a type | mold is mentioned.

転写によって、樹脂成形体表面に複数列の溝(または凸条)が形成された光学素子が得られる。
該光学素子は、グリッド偏光フィルム、回折格子、光拡散板、集光シート(プリズムシート)などに用いられる。
By the transfer, an optical element having a plurality of rows of grooves (or ridges) formed on the surface of the resin molded body is obtained.
The optical element is used for a grid polarizing film, a diffraction grating, a light diffusion plate, a light collecting sheet (prism sheet), and the like.

次に、光学素子としてグリッド偏光フィルムを例に挙げて、本発明の光学素子の製法を説明する。
本発明の複数列の溝が形成された光学素子の製造方法は、前記金型の製造方法によって得られた金型を用いて、透明樹脂成形体に前記複数列溝の形状を転写する工程を含むものである。
グリッド偏光フィルムでは、グリッド偏光性能を示す格子形状を有している。従って、転写用の金型は、この格子形状に対応した溝が形成されている必要がある。そして該金型は、金型の溝サイズに対応するようにダイヤモンドバイトの溝サイズを調整し、前記本発明の金型の製造方法に従って製造する。
Next, the manufacturing method of the optical element of the present invention will be described by taking a grid polarizing film as an example of the optical element.
The method of manufacturing an optical element having a plurality of rows of grooves according to the present invention includes a step of transferring the shape of the plurality of rows of grooves to a transparent resin molded body using a mold obtained by the mold manufacturing method. Is included.
The grid polarizing film has a lattice shape showing grid polarizing performance. Therefore, the transfer mold needs to have grooves corresponding to the lattice shape. And this metal mold | die adjusts the groove size of a diamond bite so as to correspond to the groove size of a metal mold | die, and it manufactures it according to the manufacturing method of the metal mold | die of the said invention.

グリッド偏光性能を示す格子形状は、凸条の高さが、好ましくは5〜3000nmの範囲内、好ましくは20〜300nmの範囲内、より好ましくは50〜200nmの範囲内であり、凸条の幅が、好ましくは30〜200nmの範囲内、より好ましくは60〜150nmの範囲内であり、凸条間の距離(ピッチ)が、好ましくは20〜600nmの範囲内、より好ましくは80〜400nmの範囲内である。なお、ここで凸条間の距離は、凸条の頂点間距離のことである。   The grid shape showing the grid polarization performance is such that the height of the ridge is preferably in the range of 5 to 3000 nm, preferably in the range of 20 to 300 nm, more preferably in the range of 50 to 200 nm, and the width of the ridge. Is preferably in the range of 30 to 200 nm, more preferably in the range of 60 to 150 nm, and the distance (pitch) between the ridges is preferably in the range of 20 to 600 nm, more preferably in the range of 80 to 400 nm. Is within. Here, the distance between the ridges is the distance between the vertices of the ridges.

凸条の高さ、幅、およびピッチは、それらを電子顕微鏡によって観察して、その観察像の寸法を測定して、それらから平均を求める。具体的には、フィルム面から無作為に9点を選択し、その部分を観察し、観察像の長さ10μmの範囲内にある凸条の高さ、幅、およびピッチを測定し、それら9点の測定値から算出する。   The height, width, and pitch of the ridges are observed with an electron microscope, the dimensions of the observed image are measured, and an average is obtained therefrom. Specifically, 9 points are selected at random from the film surface, the portion is observed, and the height, width, and pitch of the ridges within the range of 10 μm in length of the observed image are measured. Calculated from point measurements.

凸条の高さ/幅の比は、好ましくは0.3〜3.0、より好ましくは0.5〜2.0である。凸条は細長く線状に延びており、その長さは好ましくは500nm以上である。凸条は略平行に並んでいる。ここで略平行とは、平行方向から±5度の範囲内にあることをいう。   The height / width ratio of the ridges is preferably 0.3 to 3.0, more preferably 0.5 to 2.0. The ridges are elongated and linear, and the length is preferably 500 nm or more. The ridges are arranged substantially in parallel. Here, “substantially parallel” means within a range of ± 5 degrees from the parallel direction.

グリッド偏光フィルムを得るために、前記凸条が転写された透明樹脂成形体に金属グリッド層を形成する。金属グリッド層に用いられる材料は、導電性金属が好ましく、具体的には、アルミニウム、インジウム、マグネシウム、ロジウム、スズ等の金属が挙げられる。   In order to obtain a grid polarizing film, a metal grid layer is formed on the transparent resin molded body to which the ridges are transferred. The material used for the metal grid layer is preferably a conductive metal, and specific examples include metals such as aluminum, indium, magnesium, rhodium, and tin.

金属グリッド層は、前記凸条の頂、または凸条の間に形成される溝の底に形成されることが好ましい。金属グリッド層は、導電性金属の材料を物理蒸着(PVD法)することによって形成することができる。PVD法は、蒸着材料を蒸発・イオン化し、被膜を形成させる方法である。具体的には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング(イオンめっき)法、イオンビームデポジション法等の中から適宜選択することができる。これらのうち真空蒸着法が好適である。
真空蒸着法は、真空にした容器の中で、蒸着材料を加熱し気化もしくは昇華して、離れた位置に置かれた基材の表面に付着させ、薄膜を形成する方法である。蒸着材料、基材の種類により、抵抗加熱、電子ビーム、高周波誘導、レーザーなどの方法で加熱される。
The metal grid layer is preferably formed on the top of the ridge or on the bottom of a groove formed between the ridges. The metal grid layer can be formed by physical vapor deposition (PVD method) of a conductive metal material. The PVD method is a method of forming a film by evaporating and ionizing a vapor deposition material. Specifically, it can be appropriately selected from vacuum deposition, sputtering, ion plating (ion plating), ion beam deposition, and the like. Of these, vacuum deposition is preferred.
The vacuum deposition method is a method of forming a thin film by heating and vaporizing or sublimating a deposition material in a vacuumed container and attaching it to the surface of a substrate placed at a remote position. Depending on the type of vapor deposition material and substrate, heating is performed by a method such as resistance heating, electron beam, high frequency induction, or laser.

PVD法によって形成された金属グリッド層の幅を細く調整するために、湿式エッチングを行ってもよい。また湿式エッチングの前に金属グリッド層の上にマスキングをしてもよい。
マスキングには無機化合物が通常用いられる。例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素または窒化酸化ケイ素などの化合物が挙げられる。これらの中では特に酸化ケイ素が好ましい。マスキングに用いられる無機化合物膜の厚さは、特に制限されないが、通常1〜100nm、好ましくは2〜50nm、より好ましくは3〜20nmである。
In order to finely adjust the width of the metal grid layer formed by the PVD method, wet etching may be performed. Further, masking may be performed on the metal grid layer before wet etching.
An inorganic compound is usually used for masking. For example, a compound such as silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, or silicon nitride oxide can be used. Of these, silicon oxide is particularly preferable. The thickness of the inorganic compound film used for masking is not particularly limited, but is usually 1 to 100 nm, preferably 2 to 50 nm, more preferably 3 to 20 nm.

湿式エッチングの前に、略平行に並んだ凸条の長手に直交する方向に延伸することができる。この延伸によって凸条の中心間距離が広がるため、金属グリッド層の間隔が広がり、結果として光線透過率が高くなる。また溝の底面に形成されていた金属グリッド層は、延伸によって、凸条の基部から離れ隙間ができる。後述する湿式エッチング液がこの隙間に入り込み、溝に形成された金属グリッド層の両端を優先的に除去し、中央よりも両端を薄くすることができる。   Prior to the wet etching, the film can be stretched in a direction perpendicular to the length of the ridges arranged substantially in parallel. Since the distance between the centers of the ridges is increased by this stretching, the distance between the metal grid layers is increased, and as a result, the light transmittance is increased. In addition, the metal grid layer formed on the bottom surface of the groove is separated from the base of the ridges by stretching to form a gap. A wet etching solution described later enters the gap, and both ends of the metal grid layer formed in the groove are preferentially removed, and both ends can be made thinner than the center.

延伸方法は特に限定されないが、凸条に直交する方向の延伸倍率を好ましくは1.05〜5倍、より好ましくは1.1〜3倍、凸条に平行な方向の延伸倍率を好ましくは0.9〜1.1倍、より好ましくは0.95〜1.05倍にする。
延伸後の凸条の幅および高さは、延伸前の値とほとんど変わらない。一方、凸条の中心間距離は、延伸前よりも長くなり、好ましくは30〜1000nm、より好ましくは50〜600nmである。このような延伸を行うために、テンター延伸機による連続的な横一軸延伸が好適である。
The stretching method is not particularly limited, but the stretching ratio in the direction perpendicular to the ridges is preferably 1.05 to 5 times, more preferably 1.1 to 3 times, and the stretching ratio in the direction parallel to the ridges is preferably 0. .9 to 1.1 times, more preferably 0.95 to 1.05 times.
The width and height of the ridge after stretching are almost the same as the values before stretching. On the other hand, the distance between the centers of the ridges is longer than before stretching, and is preferably 30 to 1000 nm, more preferably 50 to 600 nm. In order to perform such stretching, continuous transverse uniaxial stretching by a tenter stretching machine is suitable.

湿式エッチングはエッチング液に金属グリッド層を接触させることによって行われる。エッチング液は、透明樹脂成形体を腐食等させずに金属グリッド層の一部を除去できる液であれば良く、マスキング層(無機化合物膜)、金属グリッド層、および透明樹脂成形体の材質に応じて適宜選択される。湿式エッチング液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属化合物を含有する溶液;硫酸、燐酸、硝酸、酢酸、フッ化水素、塩酸などを含有する溶液;過硫酸アンモニウム、過酸化水素、フッ化アンモニウム等やそれらの混合液からなる溶液などが挙げられる。また、湿式エッチング液には界面活性剤などの添加剤が添加されていても良い。   Wet etching is performed by bringing the metal grid layer into contact with an etching solution. The etching solution only needs to be a solution that can remove a part of the metal grid layer without corroding the transparent resin molded body, and depends on the material of the masking layer (inorganic compound film), the metal grid layer, and the transparent resin molded body. Are appropriately selected. Examples of wet etching solutions include solutions containing alkali metal compounds such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; solutions containing sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, hydrogen fluoride, hydrochloric acid, etc .; ammonium persulfate, hydrogen peroxide, fluorine A solution made of ammonium fluoride or the like or a mixture thereof may be used. An additive such as a surfactant may be added to the wet etching solution.

この湿式エッチングによって、凸条の頂部に積層された金属グリッド層の両袖部分、溝の底面に積層された金属グリッド層の両端が除去される。その結果、凸条の頂に凸条の幅と同程度の幅の金属グリッド層が除去されずに残り、また溝の底面の中央に金属グリッド層が除去されずに残る。   By this wet etching, both sleeve portions of the metal grid layer laminated on the top of the ridge and both ends of the metal grid layer laminated on the bottom surface of the groove are removed. As a result, the metal grid layer having the same width as the width of the ridges remains without being removed at the top of the ridges, and the metal grid layer remains without being removed at the center of the bottom surface of the groove.

金属グリッド層の幅および長さは、凸条の幅および長さ、または凸条の間に形成される溝の幅または長さにほぼ従う。凸条の頂に形成される金属グリッド層Aの厚さは、特に制限されない。通常20〜500nm、好ましくは30〜300nm、より好ましくは40〜200nmである。凸条の間に形成される溝の底に形成される金属グリッド層Bの厚さは、特に制限されない。通常20〜500nm、好ましくは30〜300nm、より好ましくは40〜200nmである。溝の底に形成される金属グリッド層Bは、中央部の厚さH1に対する両端部の厚さH2の比が、好ましくは0.6以下、より好ましくは0.4以下、特に好ましくは0.2以下であるものが好ましい。すなわち、溝の底に形成される金属グリッド層Bの垂直断面の形状は、中央に高く両側に低くなる形(山形)であることが好ましい。
金属グリッド層間のピッチは、凸条の頂に形成された金属グリッド層A相互の間隔および/または溝の底に形成された金属グリッド層B相互の間隔として示され、いずれも好ましくは20〜600nmの範囲内、より好ましくは80〜400nmの範囲内にある。
The width and length of the metal grid layer substantially follows the width and length of the ridges or the width or length of the grooves formed between the ridges. The thickness of the metal grid layer A formed on the top of the ridge is not particularly limited. Usually, it is 20-500 nm, Preferably it is 30-300 nm, More preferably, it is 40-200 nm. The thickness of the metal grid layer B formed at the bottom of the groove formed between the ridges is not particularly limited. Usually, it is 20-500 nm, Preferably it is 30-300 nm, More preferably, it is 40-200 nm. In the metal grid layer B formed at the bottom of the groove, the ratio of the thickness H 2 at both ends to the thickness H 1 at the center is preferably 0.6 or less, more preferably 0.4 or less, particularly preferably. What is 0.2 or less is preferable. That is, the vertical cross-sectional shape of the metal grid layer B formed at the bottom of the groove is preferably a shape (mountain shape) that is high in the center and low on both sides.
The pitch between the metal grid layers is shown as the distance between the metal grid layers A formed on the tops of the ridges and / or the distance between the metal grid layers B formed at the bottom of the groove, both of which are preferably 20 to 600 nm. And more preferably in the range of 80 to 400 nm.

得られたグリッド偏光フィルムの金属グリッド層を形成した側の面に直接または他の層を介して保護層を積層させてもよい。
保護層は、その材質によって特に制限されないが、透明材料からなるものが好ましい。透明材料としては、ガラス、無機酸化物、無機窒化物、多孔質物質、透明樹脂などが挙げられる。これらのうち、特に透明樹脂からなるものが好ましい。透明樹脂は、前述の透明樹脂成形体を構成するものとして示したものから適宜選択して用いることができる。
保護層の平均厚さは、取り扱い性の観点から通常5μm〜1mm、好ましくは20〜200μmである。保護層は、400〜700nmの可視領域の光の透過率が80%以上であるものが好ましい。
You may laminate | stack a protective layer directly or through another layer on the surface in the side in which the metal grid layer of the obtained grid polarizing film was formed.
The protective layer is not particularly limited by its material, but is preferably made of a transparent material. Examples of the transparent material include glass, inorganic oxide, inorganic nitride, porous material, and transparent resin. Of these, those made of transparent resin are particularly preferred. The transparent resin can be appropriately selected from those shown as constituting the above-mentioned transparent resin molding.
The average thickness of the protective layer is usually 5 μm to 1 mm, preferably 20 to 200 μm, from the viewpoint of handleability. The protective layer preferably has a light transmittance in the visible region of 400 to 700 nm of 80% or more.

また、保護層は、その波長550nmで測定したレターデーションReが、50nm以下であることが好ましく、20nm以下であることがより好ましい。また、面内の任意2点のレターデーションReの差(レターデーションむら)は、好ましくは10nm以下であり、より好ましくは5nm以下である。レターデーションReが大きく、またレターデーションむらが大きいと、液晶表示装置に用いた場合に表示面の明るさにバラツキが生じやすくなる。   The protective layer has a retardation Re measured at a wavelength of 550 nm of preferably 50 nm or less, and more preferably 20 nm or less. Moreover, the difference (retardation unevenness) of the retardation Re at any two points in the plane is preferably 10 nm or less, and more preferably 5 nm or less. When the retardation Re is large and the retardation unevenness is large, the brightness of the display surface tends to vary when used in a liquid crystal display device.

保護層を積層させるために接着剤(粘着剤を含む)を用いることができる。凸条の頂の金属グリッド層と保護層との間に介在する接着剤からなる層(接着層)の平均厚さは、通常0.01μm〜30μm、好ましくは0.1μm〜15μmである。保護層を接着剤で貼り付ける場合には、凸条の間に形成される溝に接着剤が入り込まないようにし、金属グリッド層間の空間に空気が残るようにすることが偏光分離性能を高める点で好ましい。   An adhesive (including an adhesive) can be used for laminating the protective layer. The average thickness of the layer (adhesive layer) made of an adhesive interposed between the metal grid layer on the top of the ridge and the protective layer is usually 0.01 μm to 30 μm, preferably 0.1 μm to 15 μm. When attaching the protective layer with an adhesive, it is necessary to prevent the adhesive from entering the grooves formed between the ridges and to leave the air in the space between the metal grid layers. Is preferable.

次に、本発明を実施例を示してより具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されない。   Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. In addition, this invention is not limited to this Example.

実施例1
逃げ角5度、0.2mm×1mmの逃げ面(B)と、掬い角90度、1mm×1mmの掬い面(A)とからなる単結晶ダイヤモンド製バイト材の逃げ面側から集束イオンビーム加工装置SMI3050(セイコーインスツルメンツ社製)を用いてアルゴンイオンビームを掬い面に対して93度の角度で照射して、ダイヤモンドバイトの刃の掬い面から逃げ面側につき抜けた長さ5μmの溝(G)を逃げ面に全幅(1mm)に亘って複数形成した。該溝の形成部分の掬い面側の形状はピッチ200nm、幅100nm、深さ70nmの矩形状であった。得られたダイヤモンドバイトを、8mm×8mm×60mmのSUS製シャンクの8mm×60mmの面に、ろう付けした。
Example 1
Focused ion beam machining from the flank face side of a single crystal diamond bite made of a flank face (B) with a flank angle of 5 °, 0.2 mm × 1 mm, and a rake face angle of 90 °, 1 mm × 1 mm (A) Using an apparatus SMI3050 (manufactured by Seiko Instruments Inc.), an argon ion beam was irradiated at an angle of 93 degrees with respect to the scooping surface, and a 5 μm long groove (G ) On the flank face over the entire width (1 mm). The shape of the groove forming portion on the side of the ugly surface was a rectangular shape having a pitch of 200 nm, a width of 100 nm, and a depth of 70 nm. The obtained diamond cutting tool was brazed to an 8 mm × 60 mm surface of an 8 mm × 8 mm × 60 mm SUS shank.

直径200mmで長さ150mmのステンレス鋼SUS430製円筒の曲面全面に、厚さ100μmのニッケル−リン無電解メッキを施した。次いで、精密円筒研削盤S30−1(スチューダ社製)を用いて、前記円筒を回転させながらニッケル−リン無電解メッキ面に、先に作製したダイヤモンドバイトを押し当てることにより、バイトの刃先を丸めて切削工具を得た。バイトの刃先(T)の曲率半径は、電界放出型走査電子顕微鏡S−4700(日立製作所製)を用いた測定によって、55nmであった。図1にダイヤモンドバイトの概要を示すための、背面図(1)、側面図(2)、および正面図(3)を示した。   The entire surface of the curved surface of a stainless steel SUS430 cylinder having a diameter of 200 mm and a length of 150 mm was subjected to nickel-phosphorus electroless plating having a thickness of 100 μm. Next, using a precision cylindrical grinding machine S30-1 (manufactured by Studer), the cutting edge of the cutting tool is rounded by pressing the diamond tool prepared earlier against the nickel-phosphorous electroless plating surface while rotating the cylinder. A cutting tool was obtained. The radius of curvature of the cutting edge (T) of the cutting tool was 55 nm as measured with a field emission scanning electron microscope S-4700 (manufactured by Hitachi, Ltd.). FIG. 1 shows a rear view (1), a side view (2), and a front view (3) for showing an outline of the diamond tool.

直径200mmで長さ500mmのステンレス鋼SUS430製円筒の曲面全面に、厚さ100μmの銅メッキを施した。なお、メッキに使用した銅は、ランクフォードの平均値が0.9、加工硬化指数が0.44である。次いで、精密円筒研削盤S30−1(スチューダ社製)を用いて、前記円筒を回転させながら銅メッキ面に、前記切削工具のバイトを押し当て、幅1mmで曲面を一回りする凹凸条を形成した。切削工具を円筒の長さ方向に1mm平行移動し、上記同様にして曲面を一回りする幅1mmの凹凸条を形成した。この切削操作を繰返し、SUS製円筒曲面表層の銅メッキ面に幅450mmの凹凸条を形成して、転写ロールを得た。   Copper plating having a thickness of 100 μm was applied to the entire curved surface of a stainless steel SUS430 cylinder having a diameter of 200 mm and a length of 500 mm. Note that the copper used for plating has a Rankford average value of 0.9 and a work hardening index of 0.44. Next, using a precision cylindrical grinding machine S30-1 (manufactured by Studer), press the cutting tool bit against the copper-plated surface while rotating the cylinder to form a concavo-convex line that goes around the curved surface with a width of 1 mm. did. The cutting tool was moved in parallel by 1 mm in the length direction of the cylinder, and in the same manner as described above, an uneven strip having a width of 1 mm that goes around the curved surface was formed. This cutting operation was repeated to form a concavo-convex strip having a width of 450 mm on the copper plated surface of the SUS cylindrical curved surface layer to obtain a transfer roll.

なお、集束イオンビーム加工による切削工具の作製と、ニッケル−リン無電解メッキ面及び銅メッキ面の切削加工は、振動制御システム(昭和サイエンス社製)により0.5Hz以上の振動の変位が10μm以下に管理された、温度20.0±0.2℃の恒温低振動室内で行った。   In addition, the production of the cutting tool by focused ion beam machining and the machining of the nickel-phosphorus electroless plating surface and the copper plating surface are performed with a vibration control system (manufactured by Showa Science Co., Ltd.) with a vibration displacement of 0.5 Hz or more and 10 μm or less. The temperature was controlled in a constant temperature and low vibration chamber at a temperature of 20.0 ± 0.2 ° C.

直径70mmのゴム製ニップロール(表面温度100℃)及び上記転写ロール(表面温度160℃)の間に100μmのシクロオレフィンポリマーフィルム(ZF−14、オプテス社製)を、搬送テンション0.1kgf/mm2、ニップ圧0.5kgf/mmの条件で挟み、フィルム面に転写ロール面の形状を転写した。形状が転写されたフィルムをロール状に巻き取った。得られた転写フィルム表面に、幅100nm、高さ70nmの断面矩形の凸条が、フィルムの長手方向に平行にピッチ200nmで複数並んで形成されていることが、透過電子顕微鏡H−7500(日立製作所製)の観察によって確認された。なお、観察用の試料は、集束イオンビーム加工観察装置FB−2100(日立製作所製)のマイクロサンプリング装置にて作成した。 A 100 μm cycloolefin polymer film (ZF-14, manufactured by Optes) between a rubber nip roll having a diameter of 70 mm (surface temperature of 100 ° C.) and the transfer roll (surface temperature of 160 ° C.) is 0.1 kgf / mm 2 in conveying tension. The nip pressure was 0.5 kgf / mm, and the shape of the transfer roll surface was transferred to the film surface. The film with the transferred shape was wound into a roll. A transmission electron microscope H-7500 (Hitachi) shows that a plurality of convex strips having a width of 100 nm and a height of 70 nm are arranged on the surface of the obtained transfer film in parallel with the longitudinal direction of the film at a pitch of 200 nm. This was confirmed by observation of a manufacturing company. The sample for observation was prepared with a microsampling device of a focused ion beam processing observation device FB-2100 (manufactured by Hitachi, Ltd.)

前記の転写フィルムの凹凸面側に、アルゴンガス存在下にてフィルムの法線方向から70度傾斜し且つフィルム長手方向(凸条の長手方向)に直角な方向からSiO2を出力400Wでスパッタリングして斜方成膜した。次いで、前記方向の逆側に70度傾斜し且つ凸条の長手方向に直角な方向からSiO2を出力400Wでスパッタリングして斜方成膜した。最後に該フィルムの法線方向からアルミニウムを真空蒸着し成膜した。 On the concavo-convex surface side of the transfer film, SiO 2 is sputtered at an output of 400 W from a direction inclined by 70 degrees from the normal direction of the film in the presence of argon gas and perpendicular to the film longitudinal direction (longitudinal direction of the ridges). The oblique film was formed. Next, oblique film formation was performed by sputtering SiO 2 at a power of 400 W from a direction inclined 70 degrees to the opposite side of the direction and perpendicular to the longitudinal direction of the ridges. Finally, aluminum was vacuum deposited from the normal direction of the film to form a film.

次いで、上記アルミニウム蒸着フィルムを、硝酸5.2重量%、リン酸73.0重量%、酢酸3.4重量%、及び残部が水からなる組成(酸成分相当濃度:83.6重量%)で、温度33℃のエッチング液に30秒間浸漬した。水でリンスし、120℃で5分間乾燥して、長尺の偏光素子を作製した。
この偏光素子を透過電子顕微鏡H−7500(日立製作所社製)によって観察した。前記透過電子顕微鏡による断面観察用試料は、集束イオンビーム加工観察装置FB−2100(日立製作所社製)のマイクロサンプリング装置を使用して作成した。
この偏光素子は、断面矩形の凸条が形成された部分の、凸条の頂に幅99nm、厚さ75nmのアルミニウム層が積層され、該頂のアルミニウム層によってピッチ200nmのグリッド格子構造を形成していた。また、凸条の間の溝の底に、幅61nm、厚さ52nmのアルミニウム層が積層され、該底のアルミニウム層によってピッチ200nmのグリッド格子構造を形成していた。底部に形成されたアルミニウム層は両端部の膜厚が中心部の膜厚より薄い形状であった。
Next, the aluminum vapor-deposited film was composed of 5.2% by weight of nitric acid, 73.0% by weight of phosphoric acid, 3.4% by weight of acetic acid, and the balance consisting of water (acid component equivalent concentration: 83.6% by weight). And immersed in an etching solution at a temperature of 33 ° C. for 30 seconds. It was rinsed with water and dried at 120 ° C. for 5 minutes to produce a long polarizing element.
This polarizing element was observed with a transmission electron microscope H-7500 (manufactured by Hitachi, Ltd.). The sample for cross-sectional observation by the transmission electron microscope was prepared using a microsampling apparatus of a focused ion beam processing observation apparatus FB-2100 (manufactured by Hitachi, Ltd.).
In this polarizing element, an aluminum layer having a width of 99 nm and a thickness of 75 nm is laminated on the top of the ridge where the ridge having a rectangular cross section is formed, and the top aluminum layer forms a grid lattice structure with a pitch of 200 nm. It was. In addition, an aluminum layer having a width of 61 nm and a thickness of 52 nm was laminated on the bottom of the groove between the ridges, and the bottom aluminum layer formed a grid lattice structure with a pitch of 200 nm. The aluminum layer formed on the bottom had a shape in which the film thickness at both ends was thinner than the film thickness at the center.

次いで、前記偏光素子のアルミニウム層形成面側に、ウレタン系接着剤を介して、トリアセチルセルロースからなる保護フィルムを、貼り合わせて、保護層付きの偏光素子を得た。保護層付きの偏光素子の偏光透過軸は、フィルムの幅方向と略平行であった。   Subsequently, a protective film made of triacetyl cellulose was bonded to the aluminum layer forming surface side of the polarizing element via a urethane adhesive to obtain a polarizing element with a protective layer. The polarization transmission axis of the polarizing element with a protective layer was substantially parallel to the width direction of the film.

内寸の長さ300mm、幅240mm、深さ18mmの乳白色プラスチック製ケースの底に、反射シートを貼着した。反射シート面から4mm離して、直径4mm、長さ360mmの冷陰極管8本を、冷陰極管の中心間の距離25mmで配置した。冷陰極管の電極部近傍をシリコーンシーラントで固定し、インバーターを取り付けてバックライトを得た。
光拡散シート2枚を重ねたものを冷陰極管から14mm離して設置し、前記偏光素子を、偏光透過軸が冷陰極管の長手方向に直交するように、前記光拡散シートの上に重ね置いた。
管電流6mA、管電圧330Vrmsを印加して冷陰極管を点灯し、出射光の輝度を輝度計(BM−7、トプコン製)を用いてバックライトの長さ方向に測定し、輝度分布を求めた。この輝度分布から最大値と最小値との差(輝度ムラ)を求めた。輝度ムラは4cd/m2であった。また、出射光には目視観察で着色が見られず、良好な偏光光源装置であることが判った。
A reflective sheet was affixed to the bottom of a milky white plastic case having an inner dimension of 300 mm in length, 240 mm in width, and 18 mm in depth. Eight cold-cathode tubes having a diameter of 4 mm and a length of 360 mm were arranged at a distance of 25 mm between the centers of the cold-cathode tubes at a distance of 4 mm from the reflecting sheet surface. The vicinity of the electrode part of the cold cathode tube was fixed with a silicone sealant, and an inverter was attached to obtain a backlight.
A stack of two light diffusion sheets is placed 14 mm away from the cold cathode tube, and the polarizing element is placed on the light diffusion sheet so that the polarization transmission axis is perpendicular to the longitudinal direction of the cold cathode tube. It was.
A cold cathode tube is turned on by applying a tube current of 6 mA and a tube voltage of 330 Vrms, and the luminance of the emitted light is measured in the length direction of the backlight using a luminance meter (BM-7, manufactured by Topcon) to obtain the luminance distribution. It was. The difference (brightness unevenness) between the maximum value and the minimum value was obtained from this brightness distribution. The luminance unevenness was 4 cd / m 2 . Moreover, coloring was not seen by visual observation in the emitted light, and it turned out that it is a favorable polarized light source device.

実施例2
逃げ角20度、0.2mm×1mmの逃げ面と、掬い角88度、1mm×1mmの掬い面とからなる単結晶ダイヤモンド製バイト材の逃げ面側から集束イオンビーム加工装置SMI3050(セイコーインスツルメンツ社製)を用いてアルゴンイオンビームを掬い面に対して105度の角度で照射して、ダイヤモンドバイトの刃の掬い面から逃げ面側につき抜けた長さ15μmの正弦波状の溝を逃げ面に全幅(1mm)に亘って複数形成した。該溝の形成部分の掬い面側の形状はピッチ5μm、深さ1μmの正弦波形状であった。得られたダイヤモンドバイトを、SUS製シャンクに、ろう付けした。
Example 2
Focused ion beam machining device SMI3050 (Seiko Instruments Inc.) Irradiate an argon ion beam at an angle of 105 degrees with respect to the scooping surface using a stencil, and a sine wave groove with a length of 15 μm extending from the scooping surface of the diamond tool blade to the flank side has a full width on the flank surface. A plurality of (1 mm) was formed. The shape on the scooping surface side of the groove formation portion was a sine wave shape with a pitch of 5 μm and a depth of 1 μm. The obtained diamond tool was brazed to a SUS shank.

直径200mmで長さ150mmのステンレス鋼SUS430製円筒の曲面全面に、厚さ100μmのニッケル−リン無電解メッキを施した。次いで、精密円筒研削盤S30−1(スチューダ社製)を用いて、前記円筒を回転させながらニッケル−リン無電解メッキ面に、先に作製したダイヤモンドバイトを押し当てることにより、バイトの刃先を丸め切削工具を得た。バイトの刃先の曲率半径は、電界放出型走査電子顕微鏡S−4700(日立製作所製)を用いた測定によって、370nmであった。   The entire surface of the curved surface of a stainless steel SUS430 cylinder having a diameter of 200 mm and a length of 150 mm was subjected to nickel-phosphorus electroless plating having a thickness of 100 μm. Next, using a precision cylindrical grinding machine S30-1 (manufactured by Studer), the cutting edge of the cutting tool is rounded by pressing the diamond tool prepared earlier against the nickel-phosphorous electroless plating surface while rotating the cylinder. A cutting tool was obtained. The radius of curvature of the cutting edge of the cutting tool was 370 nm as measured with a field emission scanning electron microscope S-4700 (manufactured by Hitachi, Ltd.).

次いで、精密円筒研削盤S30−1(スチューダ社製)を用いて、直径200mmで長さ500mmのステンレス鋼SUS430製円筒を回転させながらステンレス鋼面に前記切削工具のバイトを押し当て、幅1mmで曲面を一回りする凹凸条を形成した。切削工具を円筒の長さ方向に1mm平行移動し、上記同様にして曲面を一回りする幅1mmの凹凸条を形成した。この切削操作を繰返し、SUS製円筒曲面に幅450mmの凹凸条を形成して、転写ロールを得た。ステンレス鋼SUS430は、ランクフォードの平均値が1.2、加工硬化指数が0.20である。   Next, using a precision cylindrical grinding machine S30-1 (manufactured by Studer), the cutting tool tool was pressed against the stainless steel surface while rotating a stainless steel SUS430 cylinder having a diameter of 200 mm and a length of 500 mm. Concave and convex streak that goes around the curved surface was formed. The cutting tool was moved in parallel by 1 mm in the length direction of the cylinder, and in the same manner as described above, an uneven strip having a width of 1 mm that goes around the curved surface was formed. This cutting operation was repeated to form an uneven strip having a width of 450 mm on a cylindrical curved surface made of SUS to obtain a transfer roll. Stainless steel SUS430 has a Rankford average value of 1.2 and a work hardening index of 0.20.

なお、集束イオンビーム加工による切削工具の作製と、ニッケル−リン無電解メッキ面およびステンレス鋼面の切削加工は、振動制御システム(昭和サイエンス社製)により0.5Hz以上の振動の変位が10μm以下に管理された、温度20.0±0.2℃の恒温低振動室内で行った。   In addition, the production of a cutting tool by focused ion beam machining and the machining of nickel-phosphorus electroless plated surfaces and stainless steel surfaces are performed with a vibration control system (manufactured by Showa Science Co., Ltd.) with a vibration displacement of 0.5 Hz or more and 10 μm or less. The temperature was controlled in a constant temperature and low vibration chamber at a temperature of 20.0 ± 0.2 ° C.

直径70mmのゴム製ニップロール(表面温度100℃)及び上記転写ロール(表面温度160℃)の間に100μmのシクロオレフィンポリマーフィルム(ZF−14、オプテス社製)を、搬送テンション0.1kgf/mm2、ニップ圧0.5kgf/mmの条件で挟み、フィルム面に転写ロール面の形状を転写した。形状が転写されたフィルムをロール状に巻き取った。得られた転写フィルム表面に、ピッチ5μm、深さ1μmの断面が正弦波形状の凹凸条が、フィルムの長手方向に平行に複数並んで形成されていることが、透過電子顕微鏡H−7500(日立製作所製)の観察によって確認された。なお、観察用の試料は、集束イオンビーム加工観察装置FB−2100(日立製作所製)のマイクロサンプリング装置にて作成した。 A 100 μm cycloolefin polymer film (ZF-14, manufactured by Optes) between a rubber nip roll having a diameter of 70 mm (surface temperature of 100 ° C.) and the transfer roll (surface temperature of 160 ° C.) is 0.1 kgf / mm 2 in conveying tension. The nip pressure was 0.5 kgf / mm, and the shape of the transfer roll surface was transferred to the film surface. The film with the transferred shape was wound into a roll. A transmission electron microscope H-7500 (Hitachi) is formed on the surface of the obtained transfer film, in which a plurality of concave and convex strips having a pitch of 5 μm and a depth of 1 μm having a sinusoidal cross-section are formed in parallel to the film longitudinal direction. This was confirmed by observation of a manufacturing company. The sample for observation was prepared with a microsampling device of a focused ion beam processing observation device FB-2100 (manufactured by Hitachi, Ltd.)

内寸の長さ300mm、幅240mm、深さ18mmの乳白色プラスチック製ケースの底に、反射シートを貼着した。反射シート面から4mm離して、直径4mm、長さ360mmの冷陰極管8本を、冷陰極管の中心間の距離25mmで配置した。冷陰極管の電極部近傍をシリコーンシーラントで固定し、インバーターを取り付けてバックライトを得た。
前記転写フィルムを、冷陰極管から14mm離して、光が回折する方向が冷陰極管の長手方向になるように設置し、その上に光拡散シート2枚を重ねたものを重ね置いた。
管電流6mA、管電圧330Vrmsを印加して冷陰極管を点灯し、出射光の輝度を輝度計(BM−7、トプコン製)を用いてバックライトの幅方向に測定して輝度分布を求めた。この輝度分布から最大値と最小値との差(輝度ムラ)を求めた。輝度ムラは5cd/m2であった。良好な偏光光源装置であることが判った。
A reflective sheet was affixed to the bottom of a milky white plastic case having an inner dimension of 300 mm in length, 240 mm in width, and 18 mm in depth. Eight cold-cathode tubes having a diameter of 4 mm and a length of 360 mm were arranged at a distance of 25 mm between the centers of the cold-cathode tubes at a distance of 4 mm from the reflecting sheet surface. The vicinity of the electrode part of the cold cathode tube was fixed with a silicone sealant, and an inverter was attached to obtain a backlight.
The transfer film was placed 14 mm away from the cold cathode tube so that the direction in which light was diffracted was the longitudinal direction of the cold cathode tube, and a laminate of two light diffusion sheets was placed thereon.
A cold cathode tube was turned on by applying a tube current of 6 mA and a tube voltage of 330 Vrms, and the luminance distribution was obtained by measuring the luminance of the emitted light in the width direction of the backlight using a luminance meter (BM-7, manufactured by Topcon). . The difference (brightness unevenness) between the maximum value and the minimum value was obtained from this brightness distribution. The luminance unevenness was 5 cd / m 2 . It was found to be a good polarized light source device.

比較例1
バイトの刃先の曲率半径を10nmにした以外は、実施例1と同様にして偏光素子を得、同様の評価を行った。輝度ムラは125cd/m2と非常に大きい値であった。また、転写ロールの初期に切削を行った部分に対応する偏光素子の部分を透過してくる出射光に目視観察で着色が見られた。
Comparative Example 1
A polarizing element was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the radius of curvature of the cutting edge of the cutting tool was changed to 10 nm. The luminance unevenness was a very large value of 125 cd / m 2 . In addition, the emitted light transmitted through the part of the polarizing element corresponding to the part that was cut at the initial stage of the transfer roll was colored by visual observation.

比較例2
バイトの刃先の曲率半径を15nmにした以外は、実施例2と同様にして転写フィルムを得、同様の評価を行った。輝度ムラは25cd/m2と大きい値であった。
Comparative Example 2
A transfer film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the curvature radius of the cutting edge of the cutting tool was changed to 15 nm, and the same evaluation was performed. The luminance unevenness was a large value of 25 cd / m 2 .

本発明の製法で得られるダイヤモンドバイトの形状の概要を示す背面図(1)、側面図(2)、および正面図(3)である。It is the rear view (1), side view (2), and front view (3) which show the outline | summary of the shape of the diamond cutting tool obtained by the manufacturing method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

A:掬い面
B:逃げ面
G:溝
T:刃先
A: scooping surface B: flank G: groove T: cutting edge

Claims (6)

刃の掬い面から逃げ面側につき抜けた溝が逃げ面に複数形成され、且つ刃の先端の曲率半径が50nm〜5μmであるダイヤモンドバイトを用いて、
式(1)で表されるランクフォードの平均値ravが0.6以上の金属または加工硬化指数が0.2〜1.0の金属からなるワークを切削することを含む、
複数列の溝が形成された金型の製造方法。
av=(r0+2×r45+r90)/4 式(1)
(式中、r0は圧延方向に対して0度方向のランクフォード値、r45は圧延方向に対して45度方向のランクフォード値、r90は圧延方向に対して90度方向のランクフォード値である。)
Using a diamond tool having a plurality of grooves formed on the flank face from the scooping face of the blade on the flank face and having a radius of curvature of the blade tip of 50 nm to 5 μm,
Cutting a workpiece made of a metal having a Rankford average value r av of 0.6 or more represented by formula (1) or a metal having a work hardening index of 0.2 to 1.0,
A method for manufacturing a mold in which a plurality of rows of grooves are formed.
r av = (r 0 + 2 × r 45 + r 90 ) / 4 Formula (1)
(Where r 0 is the Rankford value in the 0 degree direction with respect to the rolling direction, r 45 is the Rankford value in the 45 degree direction with respect to the rolling direction, and r 90 is the Rankford value in the 90 degree direction with respect to the rolling direction. Value.)
前記ダイヤモンドバイトの逃げ面に形成された溝のピッチが100nm〜20μmである、請求項1に記載の金型の製造方法。   The manufacturing method of the metal mold | die of Claim 1 whose pitch of the groove | channel formed in the flank of the said diamond cutting tool is 100 nm-20 micrometers. 前記ダイヤモンドバイトの刃先角が70度〜90度である、請求項1または2に記載の金型の製造方法。   The mold manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein a cutting edge angle of the diamond tool is 70 degrees to 90 degrees. ダイヤモンドバイトの逃げ面に形成されている溝は、逃げ面側から掬い面側に向けて収束イオンビームを照射して形成されたものである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の金型の製造方法。   The groove formed on the flank of the diamond tool is formed by irradiating a focused ion beam from the flank to the scooping surface. Mold manufacturing method. 前記収束イオンビームの入射方向と前記逃げ面との為す角が10度以下である、請求項4に記載の金型の製造方法。   The manufacturing method of the metal mold | die of Claim 4 whose angle made by the incident direction of the said focused ion beam and the said flank is 10 degrees or less. 刃の掬い面から逃げ面側につき抜けた溝が逃げ面に複数形成され、且つ刃の先端の曲率半径が50nm〜5μmであるダイヤモンドバイトを用いて、
式(1)で表されるランクフォードの平均値ravが0.6以上の金属または加工硬化指数が0.2〜1.0の金属からなるワークを切削することを含む方法によって複数列の溝が形成された金型を得、
該金型を用いて、透明樹脂成形体に前記複数列溝の形状を転写する工程を含む、複数列の溝が形成された光学素子の製造方法。
av=(r0+2×r45+r90)/4 式(1)
(式中、r0は圧延方向に対して0度方向のランクフォード値、r45は圧延方向に対して45度方向のランクフォード値、r90は圧延方向に対して90度方向のランクフォード値である。)
Using a diamond tool having a plurality of grooves formed on the flank face from the scooping face of the blade on the flank face and having a radius of curvature of the blade tip of 50 nm to 5 μm,
By a method including cutting a workpiece made of a metal having a Rankford average value r av of 0.6 or more represented by formula (1) or a metal having a work hardening index of 0.2 to 1.0, a plurality of rows are formed. Get a mold with grooves,
A method of manufacturing an optical element in which a plurality of rows of grooves are formed, the method including the step of transferring the shape of the plurality of rows of grooves to a transparent resin molding using the mold.
r av = (r 0 + 2 × r 45 + r 90 ) / 4 Formula (1)
(Where r 0 is the Rankford value in the 0 degree direction with respect to the rolling direction, r 45 is the Rankford value in the 45 degree direction with respect to the rolling direction, and r 90 is the Rankford value in the 90 degree direction with respect to the rolling direction. Value.)
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