JP4900349B2 - 金型製造方法、機能性フィルムの製造方法及び機能性フィルム - Google Patents

Description

本発明は、金型製造方法、機能性フィルムの製造方法及び機能性フィルムに関する。

近年のテレビジョン（以下、「ＴＶ」とも記す）の薄型化は目を見張るものが有り、液晶ＴＶ、プラズマＴＶ及び有機ＥＬ(Electro Luminescence)といったフラットパネルディスプレイの開発に、メーカー各社が凌ぎを削っている。その中でも液晶ＴＶは、製造の容易さ、画質の良さ、手頃な価格帯が人気で、その販売台数において、他を圧倒するものとなっている。一方、ノートＰＣ（Personal Computer）や携帯電話を初めとするモバイル機器においても、液晶パネルは非常に多く使用されており、各社が競ってコストダウン、性能の差異化を実施している。

液晶パネルでは、その光学特性を導き出すために、多くの光学機能性フィルムを使用している。光学機能性フィルムとしては、例えば、偏光フィルム、プリズムシート、光拡散フィルム、位相差フィルム、反射フィルムなどがある。これらの光学機能性フィルムを製造する技術として、フィルム基材をロールで巻き取りながら成形（パターンを転写）する、ロールｔｏロールの転写方式を採用した技術がある。

図８はロールｔｏロールの転写方式を採用したフィルム製造装置の構成例を示す概略図である。図８においては、ダイコーター５１と呼ばれる部分から、透明なフィルム基材５２を繰り出すとともに、繰り出したフィルム基材５２を円筒形の金型５３に巻き付けて一方向に搬送することにより、金型５３からフィルム基材５２にパターンを転写する仕組みになっている。金型５３の外周面には、所定の光学特性をフィルムに付与するための凹凸のパターンが形成されている。金型５３の両側には、当該金型５３を左右から挟み込む位置関係で、転写ロール５４と送りロール５５が設けられている。転写ロール５４と送りロール５５は、それぞれ所定の圧力で金型５３に押し付けられている。

転写ロール５４は、金型５３との間にフィルム基材５２を挟み込みながら、金型５３に同期して回転することにより、金型５３のパターンをフィルム基材５２に転写するものである。その際、転写ロール５４は、必要に応じて、フィルム基材５２を加熱する。送りロール５５は、金型５３との間にフィルム基材５２を挟み込みながら回転することにより、フィルム基材５２を送り出すものである。その際、送りロール５５は、必要に応じて、フィルム基材５２を冷却する。

上述した光学機能性フィルムの製造に用いる円筒形の金型５３は、次のような方法で作製されている。まず、凹凸のパターンを有する平板状の金型を作製する。次に、パターンを外向きにして、平板状の金型を筒状に丸めて円筒形にする。

このような方法で円筒形の金型５３を作製した場合は、金型５３の外周面にシーム（繋ぎ目）が残る。したがって、光学機能性フィルムを製造する場合に、シームの存在により、金型５３が１周するたびに、光学機能性フィルムとして使用できない不要な部分が発生する。液晶パネルが主にノートＰＣに使用されていた当時は、パネルサイズが小さいこともあって、フィルムの製造工程で上記不要部分が発生しても、これを捨てるだけで対応できていた。ところが、液晶パネルがＴＶにも使用され、そのパネルサイズが急速に大型化されてくると、金型５３を１周以上回転させないと、液晶パネル１枚あたりに必要とされるサイズのフィルムを切り出させなくなる。このため、フィルムを捨てることができなくなり、シームレス（繋ぎ目無し）の金型が必要とされるようになった。

（先行技術文献の開示）
特許文献１には、ワークの円筒内面に対して、ＣＯ₂レーザ又はＹＡＧレーザからなるレーザビームを略直交するように照射し、当該円筒内面に溝を形成する技術が開示されている。特許文献２には、グラビアシリンダの製造に関して、強化ガラスからなる円筒部材の内面からレーザビームを照射するとともに、その焦点を円筒部材の外周面に合わせることにより、インキ充填用のセルとしての凹部を形成する技術が開示されている。

特開２００５−１２５３５９号公報 特開平１１−１７０４７２号公報

機能性フィルムの製造に用いられる金型をシームレスで作製するには、円筒形の金型材料（金属材料）を切削機械にて、直接加工するのが一般的である。最近では、パネルサイズの大型化に伴い、生産性の観点から直径１ｍを超える金型材料が使われるようになっている。そのため、切削加工にかかる時間は、２４時間を超えて、数日間にも及んでいる。また、長時間にわたって安定した連続加工を実現するには、ダイヤモンドの針（バイト）の長寿命化が不可欠となっている。さらに、加工の途中で外部からの振動を拾わないためにも、隔離された特別な地盤の上で加工する必要がある。また、フィルムの光学特性を向上させるために、複雑な加工形状が必要とされるようになり、機械加工で対応できない形状も求められ始めている。

本発明に係る金型製造方法は、円筒形の樹脂原版の加工面にレーザ加工によりパターンを形成する工程と、該パターン形成済みの樹脂原版を用いて電鋳法により円筒形の金型を作製する工程とを含むものである。

本発明に係る金型製造方法においては、円筒形の樹脂原版の加工面にレーザ加工でパターンを形成することにより、自由な形状でシームレスのパターンを形成することが可能となる。また、パターン形成済みの樹脂原版を用いて電鋳処理を行なうことにより、樹脂原版の加工面に形成されたパターンを、そのままの形で、又は凹凸を反転させた形で、金型のパターンに写し取ることが可能となる。

本発明に係る機能性フィルムの製造方法は、円筒形の樹脂原版の加工面にレーザ加工によりパターンを形成する工程と、該パターン形成済みの樹脂原版を用いて電鋳法により円筒形の金型を作製する工程とを含む金型製造方法によって得られる金型を用いて、前記金型のパターンをフィルム基材に転写する工程を有するものである。

本発明に係る機能性フィルムの製造方法においては、金型製造方法によって得られるシームレスの金型を用いて、当該金型のパターンをフィルム基材に転写することにより、シームの存在による不要な部分が発生しなくなる。

本発明に係る機能性フィルムは、円筒形の樹脂原版の加工面にレーザ加工によりパターンを形成する工程と、該パターン形成済みの樹脂原版を用いて電鋳法により円筒形の金型を作製する工程とを含む金型製造方法によって得られる金型を用いて、前記金型のパターンをフィルム基材に転写して得られるものである。

本発明に係る機能性フィルムにおいては、金型製造方法によって得られるシームレスの金型を用いて、当該金型のパターンをフィルム基材に転写して得られるものであるため、シームの存在による不要な部分をもたないものとなる。

本発明に係る金型製造方法によれば、円筒形の金型材料に切削加工を行なわなくても、機能性フィルムの製造に用いられる円筒形の金型をシームレスで作製することができる。また、樹脂原版に自由な形状でパターンを形成することができるため、自由曲面をもつ円筒形の金型を作製することができる。

本発明に係る機能性フィルムの製造方法によれば、シームの存在による不要な部分を発生させることなく、均一な特性の機能性フィルムを製造することができる。

本発明に係る機能性フィルムによれば、シームの存在による不要な部分をもたない、均一な特性の機能性フィルムを提供することができる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下に記述する実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。

図１は本発明に係る金型製造方法で用いられるレーザ加工装置の構成例を示す概略図であり、図２は当該レーザ加工装置の主要部を示す概略図である。図示したレーザ加工装置は、主として、レーザ光源１と、ビーム整形器２と、マスク（又は可変アパーチャ）３と、投影レンズ４と、反射ミラー５と、デブリ回収機構６と、ステージ７とを備えた構成となっている。これらの構成要素（１，２，３，４，５，６，７）は、レーザ光路８の上流側から下流側に順に配置されている。なお、図２においては、説明の便宜上、反射ミラー５の表記を省略してレーザ光路８を垂直に描き、当該レーザ光路８の途中にマスク３と投影レンズ４を表記している。

レーザ光源１は、レーザ光を発生させるものである。レーザ光源１には、例えば、エキシマレーザを用いることが望ましい。エキシマレーザには、レーザ媒質の異なる複数の種類が存在し、波長の長いほうからＸｅＦ（３５１ｎｍ）、ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）、Ｆ２（１５７ｎｍ）が存在する。ただし、レーザ光源１はエキシマレーザに限ることはなく、固体レーザの第２〜４高調波を備えるレーザ等であってかまわない。

ビーム整形器２は、レーザ光源１から出射されたレーザ光を、均一な強度分布（エネルギー分布）をもつ所定の形状（例えば、矩形など）の光束に整形して出力するものである。ビーム整形器２としては、例えば、レーザ光源１にエキシマレーザを用いた場合は、ホモジナイザを用いることができる。

マスク３は、ビーム整形器２から出力されるレーザ光を透過させる開口パターンを有するものである。マスク３としては、例えば、金属材料で形成された穴明きマスク、透明なガラス材料や金属薄膜で形成されたフォトマスク、誘電体材料で形成された誘電体マスク等を用いることができる。

投影レンズ４は、マスク３の開口パターンを透過したレーザ光を、反射ミラー５及びデブリ回収機構６を介して、ステージ７上の樹脂原版９の加工面に、所定の倍率で投影するものである。樹脂原版９は、レーザ加工の加工対象物となるものである。

反射ミラー５は、投影レンズ４から出力されるレーザ光を、その光軸が直角に折れ曲がる形で、全反射させるものである。なお、反射ミラー５は、レーザ光路８を途中で折り曲げるためのものであり、レーザ加工装置の構成上、レーザ光路８を折り曲げる必要がない場合は、レーザ光路８の途中に反射ミラー５を設けなくてもよい。

デブリ回収機構６は、樹脂原版９の加工面にレーザ光を照射したときに発生する、デブリと呼ばれる反応生成物が、樹脂原版９に再付着しないように回収するものである。デブリ回収機構６の上部と下部には、それぞれ透過窓１１，１２が設けられている。透過窓１１，１２は、反射ミラー５で反射されたレーザ光を透過させる窓部材である。また、デブリ回収機構６の底部には、気体導入部１３，１４が接続されている。気体導入部１３，１４は、デブリ回収機構６の底部に設けられた複数の気体導入孔（不図示）を通して、例えばアルゴン等の不活性ガスを、樹脂原版９の加工面（レーザ光が照射される面）に面する空間に導入するものである。

また、デブリ回収機構１６には排気ポンプ１５が接続されている。排気ポンプ１５としては、例えば、ラフィングポンプが用いられる。排気ポンプ１５は、デブリ回収機構１６の底部に、例えば上記複数の気体導入孔と同心円状の位置関係で設けられた複数の排気孔を通して排気することにより、樹脂原版９の加工面に面する空間を１気圧以下の減圧雰囲気とするものである。このため、上記気体導入部１３，１４から不活性ガスを導入すると、その導入空間に生じている気圧差による不活性ガスの流れ、すなわち気流が発生し、樹脂原版９の加工面に沿って上記排気孔にガスが吸引される。したがって、樹脂原版９のレーザ加工時に発生する、気化したデブリは、不活性ガスの流れによって排気・回収される仕組みになっている。

ステージ７は、投影レンズ４によって投影されるレーザ光が樹脂原版９の加工面に合焦するように、投影レンズ５から所定の光学距離を隔てた位置に配置されている。ステージ７は、レーザ光が樹脂原版９の加工面上を走査可能なように、レーザ光の光軸に垂直な平面に沿ってＸ方向に直線的に移動（直動）可能に設けられている。ステージ７上には回転機構１６が設けられ、この回転機構１６によって樹脂原版９がθ方向に回転可能に支持される構成となっている。回転機構１６は、例えば、エアースピンドルのような精密なモーターで回転する機構となっている。回転機構１６は、樹脂原版９の端面部分を用いて、樹脂原版９を回転可能に支持する。

樹脂原版９は、円筒形に形成された樹脂製の原版である。樹脂原版９の材料としては、例えば、ポリイミド、ポリカーボネイト、アクリルなどの樹脂材料を用いることができる。樹脂原版９の加工に用いるレーザ光は、紫外領域の波長をもつレーザ光を用いることが望ましい。なぜなら、紫外領域の波長をもつレーザ光は、赤外領域の波長をもつレーザ光に比較して、樹脂材料に吸収されやすいためである。

上記構成からなるレーザ加工装置は、樹脂原版９にパターンを形成するパターニング工程で用いられる。パターニング工程では、まず、ステージ７上に樹脂原版９をセットする。その際、円筒形の樹脂原版９の中心軸が回転機構１６の回転軸と同軸となり、かつ樹脂原版９の中心軸がステージ７の移動方向Ｘと平行となるように、ステージ７上で樹脂原版９を位置決めして回転機構１６に取り付ける。

次に、レーザ光源１からレーザ光を出射することにより、樹脂原版９の外周面（加工面）にレーザ光を照射して、凹凸のパターンを形成する。樹脂原版９の外周面を加工面とする場合は、投影レンズ４を加工面の近くに配置することができるため、焦点距離が短いレンズを採用することができる。このため、高い解像度でレーザ加工を行なうことが可能となる。また、デブリ回収機構６を用いたデブリの回収も容易になる。樹脂原版９をレーザ光で加工する場合は、前述したように、樹脂原版９を構成する樹脂材料に吸収されやすい、紫外領域の波長をもつレーザ光を用いることが望ましい。紫外領域に波長をもつレーザ光を用いた場合は、高い光子エネルギーで分子間の結合を切断する、レーザアブレーションと呼ばれる方法で、エッチング加工を実施することができる。樹脂原版９をレーザアブレーションによってパターニングすると、熱の発生が少ないため、加工面でのエッジの熱ダレやドロス（盛り上がり）がなく、マスクパターンを正確に転写することができる。このため、微細な形状の加工を行なう場合に有利である。特に、円筒形の金型を用いて作製される光学機能性フィルムには、数μｍ〜数百μｍの微細な形状の加工が必要とされるため、そうした微細加工への対応が容易になる。

また、レーザ加工で樹脂原版９をパターニングする場合は、レーザ光が当たった部分で樹脂材料が削られる。このため、レーザ光が当たった部分は、レーザ光が当たらなかった部分よりも凹状にへこんだ状態となる。凹状のへこみ寸法は、レーザ光の照射時間をパラメータとして制御することができる。したがって、マスク３の開口パターンを順に切り替えて樹脂原版９の加工面にレーザ光を照射することにより、３次元の立体形状をもつパターンを作り出すことができる。

一例として、図３に示すように、マスク３に形成された平面視矩形の開口パターン（Ｍｐ１，Ｍｐ２，Ｍｐ３，Ｍｐ４）を通してレーザ光を樹脂原版９の加工面に照射する場合を想定する。この場合は、マスク３の開口パターンをＭｐ１→Ｍｐ２→Ｍｐ３→Ｍｐ４の順に切り替えつつ、複数回にわたって、各々の開口パターンを通してレーザ光を樹脂原版９の加工面に照射する。図３では、説明の便宜上、マスク３を複数段に表記しているが、光軸方向における加工面とマスク３の位置関係（離間距離）は変わらない。これにより、レーザ光の照射時間の長短に応じて、加工面でのエッチングの深さが変わる。このため、樹脂原版９の加工面に３次元の凸型のパターンを作り出すことができる。また、各々の開口パターンの寸法差を小さくして、より多段階に開口パターンを切り替える（分解能を上げる）ようにすれば、曲面に近い３次元形状のパターンを作り出すことができる。

ここで、樹脂原版９の外周面全体に、所望のパターンに合わせてレーザ光を照射する方式として、主に二つの方式が考えられる。第１の方式は、樹脂原版９の外周面にレーザ光を照射しながら、回転機構１６によって樹脂原版９を１回転させる動作と、ステージ７によって樹脂原版９をＸ方向に微動（僅かに直線移動）させる動作を、順に繰り返す方式である。第１の方式では、レーザ加工の領域が樹脂原版９の中心軸方向に徐々に拡大することになる。第２の方式は、樹脂原版９の外周面にレーザ光を照射しながら、樹脂原版９の中心軸方向の長さ相当分だけステージ７によって樹脂原版９をＸ方向に移動させる動作と、回転機構１６によって樹脂原版９をθ方向に微動（僅かに回転）させる動作を、順に繰り返す方式である。第２の方式では、レーザ加工の領域が樹脂原版９の円周方向に徐々に拡大することになる。第２の方式を採用する場合は、回転方向の収率を考慮してレーザ光の焦点位置等を決定する必要がある。どちらの方式を採用するかは、所望するパターンの形状（３次元形状など）や、レーザ照射時に発生するデブリの影響を考慮して決定することが望ましい。

こうして樹脂原版９の外周面にレーザ加工によってパターンを形成したら、ステージ７上の回転機構１６から樹脂原版９を取り外し、次の金型作製工程に進む。金型作製工程では、先のパターニング工程で得られる、パターン形成済みの樹脂原版９を用いて、電鋳法により金型を作製する。以下に、金型作製工程の具体的な手順を説明する。

まず、図４（Ａ）に示すように、樹脂原版９に導電処理を施す。導電処理では樹脂原版９の表面に導電膜を形成する。次に、図４（Ｂ）に示すように、樹脂原版９を用いて１回目の電鋳処理を行なうことにより、樹脂原版９の外周側に金属を電着させる。これにより、樹脂原版９と一体に金属の母型１７が形成される。母型１７は、樹脂原版９よりも一回り大きな円筒形に形成される。次に、図４（Ｃ）に示すように、樹脂原版９を破壊することにより、独立した構造の母型１７を得る。この場合、母型１７の内周面には、樹脂原版９のパターンと凹凸関係を反転させた形態のパターンが形成される。次に、図４（Ｄ）に示すように、母型１７を用いて２回目の電鋳処理を行なうことにより、母型１７の内周側に金属を電着させる。これにより、母型１７と一体に金型１８が形成される。金型１８は、母型１７よりも一回り小さな円筒形に形成される。次に、図４（Ｅ）に示すように、母型１７から金型１８を抜き取る。金型１８の抜き取りは、図４（Ｄ）の状態で、金型１８の内周側の空間を減圧させて、当該金型１８を縮小させることにより行なう。これにより、独立した構造の金型１８が得られる。この場合、金型１８の外周面には、上記パターニング工程で樹脂原版９の外周面に形成されたパターンと同一のパターンが形成される。ちなみに、図４（Ｂ）の状態で、樹脂原版９の内周側の空間を減圧させて、母型１７から樹脂原版９を抜き取ろうとすると、強度的な問題で樹脂原版９に割れ等が発生する。このため、母型１７を構造的に独立させるには、前述したように樹脂原版９を破壊する必要がある。

このような方法で円筒形の金型１８を製造することにより、金型１８の外周面にシームレス（繋ぎ目無し）にて所望のパターンを形成することができる。したがって、この金型１８を用いて、例えば液晶パネル等に使用される光学機能性フィルムを、前述したロールｔｏロールの転写方式（図８に示すフィルム製造装置）で製造する場合は、金型１８の円周方向でパターンの連続性が維持される。このため、光学的に均一な特性の機能性フィルムを連続的に作り出すことができる。その結果、外周径の小さい金型１８であっても、大型のフィルムサイズに対応することが可能となる。

また、機械加工（切削加工等）で円筒形の金型を作製する場合は、直線的な形状でしかパターンを形成することができないが、レーザ加工によってパターンが形成された樹脂原版９を用いて金型１８を作製すれば、直線的な形状だけでなく、曲線的な形状のパターンや、直線と曲線を組み合わせた形状のパターン、さらには非対称な形状のパターンなどを金型１８に形成することができる。また、例えば、フォトリソ加工を利用してパターンを形成することも考えられるが、その場合は、製造工程数の増加や、設備投資額の増大、薬液等の使用に伴う環境悪化などの問題を招くことになるが、レーザ加工を利用すれば、そうした諸問題を避けることができる。また、アブレーション加工では、エネルギーの時間辺りの積分量によってエッチング深さ方向を制御することができるため、自由な曲面を作り出すことが可能となる。このため、本発明の金型製造方法によって得られる円筒形の金型を用いることにより、例えば図５に示すように、曲面と平面を組み合わせた複雑（複合的）な形状の凹凸パターンを有する光学機能性フィルム１９を製造することができる。したがって、様々な光学特性を有する光学機能性フィルムの製造要求に柔軟に対応することが可能となる。また、従来では複数枚の光学機能性フィルムを組み合わせないと実現できなかった光学特性を、従来よりも少ない枚数の光学機能性フィルムや、１枚の光学機能性フィルムで実現することも可能となる。このため、デバイスの薄型化やコスト削減に寄与するものとなる。

図６は本発明に係る金型製造方法で用いられるレーザ加工装置の他の構成例を示す概略図である。なお、なお、図６においては、説明の便宜上、反射ミラー５の表記を省略してレーザ光路８を垂直に描き、当該レーザ光路８の途中にマスク３と投影レンズ４を表記している。また、レーザ加工装置の構成として、機能的に同様の部分には、上記図１，２の装置と同じ符号を付している。

まず、レーザ光源からマスク３、投影レンズ４等を経由して垂直に下向きに進行するレーザ光に対して、円筒形の樹脂原版９は、その中心軸がレーザ光路８の光軸に沿うように、ステージ７上で回転機構１６により支持される構成となっている。回転機構１６は、例えば上記同様にエアースピンドルのような精密なモーターで回転する機構であり、ステージ７上に装備されている。この回転機構１６により樹脂原版９はθ方向に回転可能に支持される構成となっている。

ステージ７は、レーザ光の光軸に沿うＺ方向（上下方向）に直線的に移動（直動）可能に設けられている。また、ステージ７上には、垂直に起立する棒状の支持部材２１に支持された状態で、反射ミラー２２が設けられている。反射ミラー２２は投影レンズ４を通して入射するレーザ光を、その光軸が直角に折れ曲がる形で、全反射させるものである。反射ミラー２２は、前述したようにステージ７上で回転機構１６により樹脂原版９を支持したときに、当該樹脂原版９の内側の空間に配置されるようになっている。デブリ回収機構６は、レーザ光を屈曲させた後に配置してある。

上記構成からなるレーザ加工装置を用いて、パターニング工程で、樹脂原版９にパターンを形成する場合は、まず、ステージ７上に樹脂原版９をセットする。その際、円筒形の樹脂原版９の中心軸がレーザ光の光軸と同軸となり、かつ樹脂原版９の中心軸がステージ７の移動方向Ｚと平行となるように、ステージ７上で樹脂原版９を位置決めして回転機構１６に取り付ける。

次に、レーザ光源からレーザ光を出射する。この場合、レーザ光は、マスク３及び投影レンズ４を通して反射ミラー２２に入射し、そこで直角に折れ曲がるように反射される。このため、レーザ光は樹脂原版９の内周面（加工面）に照射されることになる。このレーザ光の照射により、樹脂原版９の内周面に凹凸のパターンを形成する。

ここで、樹脂原版９の内周面全体に、所望のパターンに合わせてレーザ光を照射する方式として、主に二つの方式が考えられる。第１の方式は、樹脂原版９の内周面にレーザ光を照射しながら、回転機構１６によって樹脂原版９を１回転させる動作と、ステージ７によって樹脂原版９をＺ方向に微動（僅かに直線移動）させる動作を、順に繰り返す方式である。第１の方式では、レーザ加工の領域が樹脂原版９の中心軸方向に徐々に拡大することになる。第２の方式は、樹脂原版９の内周面にレーザ光を照射しながら、樹脂原版９の中心軸方向の長さ相当分だけステージ７によって樹脂原版９をＺ方向に移動させる動作と、回転機構１６によって樹脂原版９をθ方向に微動（僅かに回転）させる動作を、順に繰り返す方式である。第２の方式では、レーザ加工の領域が樹脂原版９の円周方向に徐々に拡大することになる。なお、ここでは回転機構１６によって樹脂原版９を回転させるようにしているが、樹脂原版９に代えて、反射ミラー２２を支持する支持部材２１を回転させてもよい。

いずれの方式を採用する場合でも、樹脂原版９の内周面にレーザ光を照射すると、デブリが発生する。このデブリは、レーザ光が照射される面から垂直に飛び出すものの、重力の影響で下方に落ちていく。このため、樹脂原版９にデブリが付着しにくくなる。したがって、加工対象物となる樹脂原版９にデブリが付着する量を削減することができる。

こうして樹脂原版９の内周面にレーザ加工によってパターンを形成したら、ステージ７上の回転機構１６から樹脂原版９を取り外し、次の金型作製工程に進む。金型作製工程では、先のパターニング工程でパターン形成済みの樹脂原版９を用いて、電鋳法により金型を作製する。以下に、金型作製工程の具体的な手順を説明する。

まず、図７（Ａ）に示すように、樹脂原版９に導電処理を施す。次に、樹脂原版９を用いて電鋳処理を行なうことにより、樹脂原版９の内周側に金属を電着させる。これにより、図７（Ｂ）に示すように、樹脂原版９と一体に金型２３が形成される。金型２３は、樹脂原版９よりも一回り小さな円筒形に形成される。次に、図７（Ｃ）に示すように、樹脂原版９から金型２３を抜き取る。金型２３の抜き取りは、当該金型２３の内周側の空間を減圧させて、当該金型２３を縮小させることにより行なう。これにより、独立した構造の金型２３が得られる。この場合、金型２３の外周面には、上記パターニング工程で樹脂原版９の内周面に形成されたパターンと凹凸関係を反転させた形態のパターンが形成される。

このような方法で円筒形の金型２３を製造することにより、金型２３の外周面にシームレス（繋ぎ目無し）にて所望のパターンを形成することができる。したがって、上記同様の理由により、光学的に均一な特性のフィルム基材を連続的に作り出し、外周径の小さい金型を用いて、大型のフィルムサイズに対応することが可能となる。また、樹脂原版９のパターン加工にレーザアブレーションを適用するため、上記同様の理由により、微細加工への対応が容易になるとともに、自由な曲面を作り出すことが可能となる。

さらに、金型作製工程で金型２３を作製するにあたって、樹脂原版９を破壊する必要がなくなる。このため、１個の樹脂原版９を繰り返し使用して、複数個の金型２３を製造することが可能となる。また、樹脂原版９の内周面にパターンが形成されているため、１回の電鋳処理で金型２３を作製することができる。このため、金型作製工程での処理ステップ数を減らすことができる。

本発明に係る機能性フィルムは、例えば、偏光機能、プリズム機能、位相差機能、光拡散機能、反射機能、集光機能などの光学的な機能を有するフィルムに限らない。すなわち、本発明は、例えば、装飾機能、保温機能、保湿機能、包装機能、触覚機能、視覚機能など、様々な機能をもつ機能性フィルムやその製造方法にも適用可能である。また、本発明に係る機能性フィルムは、金型のパターンが転写される前は、フィルム基材を金型に巻き付ける必要があるため、適度な可撓性を有するものとなるが、パターン転写済みの状態ではリジットに硬くなっていてもよい。このため、本発明に係る製造方法によって得られる機能性フィルムは、可撓性を有するものに限らず、例えば、パターン転写後に熱処理でフィルム基材を硬化させることにより、実質的に硬い板状のフィルムであってもよい。

本発明に係る金型製造方法で用いられるレーザ加工装置の構成例を示す概略図である。 本発明に係る金型製造方法で用いられるレーザ加工装置の主要部を示す概略図である。 レーザ加工によるパターン形成方法の一例を説明する模式図である。 本発明の実施の形態に係る金型作製工程の一例を説明する図である。 本発明の金型製造方法によって得られる金型のパターン形状の一例を説明する図である。 本発明に係る金型製造方法で用いられるレーザ加工装置の他の構成例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る金型作製工程の他の例を説明する図である。 ロールｔｏロールの転写方式を採用したフィルム製造装置の構成例を示す概略図である。

符号の説明

１…レーザ光源、９…樹脂原版、１８，２３，５３…金型、５２…フィルム基材

Claims (3)

1. 円筒形の樹脂原版の内周面にレーザ加工によりパターンを形成する工程と、
   パターン形成済みの樹脂原版を用いて電鋳法により円筒形の金型を作製する工程と、
   金型の内周側の空間を減圧して金型を縮小させ、樹脂原版から金型を抜き取る工程、
   とを含む金型製造方法。
2. レーザ加工に紫外領域の波長をもつレーザ光を用いる請求項１に記載の金型製造方法。
3. 円筒形の樹脂原版の内周面にレーザ加工によりパターンを形成する工程と、
   パターン形成済みの樹脂原版を用いて電鋳法により円筒形の金型を作製する工程と、
   金型の内周側の空間を減圧して金型を縮小させ、樹脂原版から金型を抜き取る工程、
   とを含む金型製造方法によって得られる金型を用いて、
   金型のパターンをフィルム基材に転写する工程を有する機能性フィルムの製造方法。

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