JPH0627302A - 光学素子の母型およびその製造方法 - Google Patents

光学素子の母型およびその製造方法

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JPH0627302A
JPH0627302A JP18206492A JP18206492A JPH0627302A JP H0627302 A JPH0627302 A JP H0627302A JP 18206492 A JP18206492 A JP 18206492A JP 18206492 A JP18206492 A JP 18206492A JP H0627302 A JPH0627302 A JP H0627302A
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JP
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insulating film
optical element
matrix
master
conductive layer
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JP18206492A
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Toshikazu Baba
俊和 馬場
Toshiki Naito
俊樹 内藤
Yoshinari Takayama
嘉也 高山
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Nitto Denko Corp
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Nitto Denko Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00365Production of microlenses

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示素子を用いた各種表示装置に用いる
マイクロレンズなどの光学素子を得るための母型、およ
びその製造方法を提供するものであって、高細精度で歪
みがない母型を、簡略した工程で得ることを目的とす
る。 【構成】 片面に導電層2を形成した絶縁性フィルム1
に孔部4を形成し、電解メッキ法などにて孔部に金属物
質を充填すると共に、絶縁性フィルム表面からは金属物
質を凸状で規則的に突出させる。好ましくは凸状物の底
面積を孔部の開口面積よりも1.1倍以上大きくなるよ
うに形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学素子の母型およびそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】テレビや各種情報端末機器などの表示装
置としてCRTに代わって近年、薄型軽量の液晶表示素
子を用いた各種表示装置が開発、実用化されている。さ
らに、このような表示素子に対する需要が高まるにつれ
て高細精度化や大面積化なども要求されるようになって
いる。一般にこのような表示素子に光を集光するために
はマイクロレンズが使用されており、高細精度化などの
ためにはこのマイクロレンズの小型軽量化や解像力の増
大、量産化などが必要となる。
【0003】従来、このようなマイクロレンズを得るた
めの方法としては、例えば以下の方法がある。
【0004】まず、ガラス原盤表面を研磨、洗浄、乾燥
して、その上にフォトレジストを塗布形成する。次い
で、熱処理を施したのちフォトレジストが感光する波長
を有するレーザー光を照射して、所望のパターンに感光
させ現像を行う。次に、このようにして得られるガラス
原盤上のパターン面に、無電解メッキ法やスパッタリン
グ法などによって金属層を形成して導電化し、この層を
陰極としてその上にニッケルなどの金属を電鋳によって
形成する。ニッケルなどの金属層が所望の厚みに形成さ
れた時点で、これをガラス原盤から剥離、洗浄して金属
マスターとし、マザー、スタンパーへと順次転写して、
最終的にマイクロレンズを得ることができる。
【0005】以上のようにしてマイクロレンズを得る場
合は、スタンパーの精度によってマイクロレンズの出来
具合が左右され、また、製造収率に大きく影響を及ぼす
のである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の製造方法で
はマイクロレンズを得るための母型は金属マスター、マ
ザー、スタンパーへと順次転写して形成されるので、得
られる母型の表面が粗くなり、高精度のマイクロレンズ
を得がたく、歪みを生じたりする恐れがある。また、製
造工程も複雑となり、コスト高となって実用的ではな
い。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは上
記従来のマイクロレンズなどの光学素子を得るための母
型およびその製造方法について鋭意研究を重ねた結果、
導電層を片面に形成した絶縁性フィルムの表面にマイク
ロレンズの母型としての金属物質からなる凸状物を電解
メッキによる充填法によって規則的に形成することによ
って、高精度の母型を得ることができ、しかも従来法の
ような転写工程が多い製造方法ではなく、工程が簡素化
できる製造方法となることを見い出し、本発明を完成す
るに至った。
【0008】即ち、本発明は導電層を片面に形成した絶
縁性フィルムの表面に金属物質からなる凸状物が規則的
に形成されている母型であって、金属物質は絶縁性フィ
ルムの厚み方向に独立して形成された孔部に充填され、
かつ絶縁性フィルム表面の凸状物の底面積が孔部の開口
面積と同じ、もしくはそれ以上であることを特徴とする
光学素子の母型を提供するものである。
【0009】また、本発明は導電層を片面に形成してな
る絶縁性フィルムの絶縁性フィルムに厚み方向に貫通す
る孔部を規則的に形成したのち、導電層を陰極として電
解メッキにて孔部に金属物質を充填し、さらに電解メッ
キを続けることによって金属物質を絶縁性フィルムの表
面から凸状に突出させることを特徴とする光学素子の母
型の製造方法を提供するものである。
【0010】以下、本発明の光学素子の母型およびその
製造方法によって図面を用いて説明する。
【0011】図1は本発明の光学素子の母型の一実施例
を示すものであって、図1(A)は斜視図、図1(B)
は断面図である。
【0012】図1(A)および(B)から明らかなよう
に、本発明の母型には絶縁性フィルム1の片面に導電層
2が形成されており、導電層2形成面と反対側の表面に
は金属物質からなる凸状物3が格子状などで規則的に形
成されている。また、金属物質は図1(B)にて示すよ
うに絶縁性フィルム1の厚み方向に独立して形成された
孔部4に充填されており、凸状物3の底面積は孔部4の
開口部の面積と同じ、もしくはそれ以上、好ましくは
1.1〜2倍大きくなるように形成する。底面積が開口
部面積よりよりも小さい場合には、孔部に充填された金
属物質が脱落して製品不良を起こしやすくなるために、
光学素子の母型としては本発明の目的を充分に達成し得
ないものである。なお、図1におけるレジスト5は耐メ
ッキ性を有するものであって、本発明の母型を製造する
際に、金属物質を孔部4にメッキ充填する際の電極(陰
極)部となるものである。従って、金属物質の充填およ
び凸状物3の形成後は剥離除去してもよいものである。
【0013】図2は本発明の光学素子の母型の他の実施
例を示すものであって、図2(A)は斜視図、図2
(B)は断面図である。
【0014】図2において絶縁性フィルム1の表面に形
成されている凸状物3は、隣り合うもの同士が互いに接
して一体化している。このように一体化することによっ
て凸状物を高密度実装することが可能となるので、量産
化の点からは好ましいものである。このような形状の母
型は例えば、孔部4に金属物質を充填するにおいて、凸
状物3が形成されたのちも電解メッキを続けることによ
って得ることができる。
【0015】図3(A)〜(D)は図1に示す本発明の
母型を得るための各製造工程を示す断面図である。
【0016】まず、図3(A)に示すように絶縁性フィ
ルム1と導電層2からなる積層フィルムを準備する。な
お、図3(A)では絶縁性フィルム1の片面に直接導電
層2を形成した2層構造体であるが、接着剤層(図示省
略)を間に介した3層構造体を用いてもよい。
【0017】次いで、図3(B)に示すように、絶縁性
フィルム1の厚み方向に独立して貫通する孔部4を形成
する。孔部4の形成にはパンチングなどの機械的穿孔
法、レーザーやプラズマなどによるドライエッチング
法、薬剤などによる化学的なウエットエッチング法など
がある。これらのうち、微細加工性の点からはレーザー
光の照射によるドライエッチング法が好ましく、特に、
絶縁性フィルムへの熱的損傷の少なさや、高アスペクト
比の点からは発振波長の中心が紫外域にある紫外レーザ
ーによるアブレーションが好ましい。
【0018】形成する孔部4の大きさは作製する光学素
子の大きさに応じて任意に設定できるが、マイクロレン
ズを得るためには、通常10〜400μmφ、好ましく
は100〜400μmφ程度で、ピッチが15〜400
μm、好ましくは50〜200μmの孔部4を形成する
ことが望ましい。
【0019】孔部4を形成後、図3(C)に示すように
孔部4の底部に露出する導電層2の表面を研磨もしくは
腐食させて凹状部を形成する。図3(C)のように凹状
部を形成することによって、次工程にて孔部に充填する
金属物質が脱落して製品不良を起こすことを効果的に防
止することができる。なお、図2のような脱落しがたい
構造の場合は、図3(C)のような凹状部を形成する必
要はない。
【0020】次に、導電層2を陰極として孔部4に金属
物質を電解メッキによって充填し、本発明の母型を得る
ことができる。このとき、金属物質のメッキ充填は絶縁
性フィルム1の表面から凸状に突出するまで行なう。形
成する凸状物3の突出形状や大きさは作製する光学素子
の大きさに応じて適宜設定することができ、孔部4の大
きさやメッキ時間などによって調整することができる。
実用上からは通常、10〜400μmの高さで、凸状物
3の底面径が15〜500μmφ、好ましくは100〜
400μmφ程度に調整する。
【0021】本発明の母型における絶縁性フィルム1は
電気絶縁性を有するものであれば特にその素材に制限は
なく、具体的にはポリエステル系樹脂、エポキシ系樹
脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレ
ン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、AB
S樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン系樹脂、フ
ッ素系樹脂など熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を問わず用
いることができる。これらの樹脂のうち、可撓性を必要
とする場合はシリコーンゴムやウレタンゴム、フッ素ゴ
ムなどの弾性体を用いることが好ましく、また、耐熱性
が要求される場合はポリイミドやポリエーテルスルホ
ン、ポリフェニルスルフィドなどの樹脂を用いることが
好ましい。また、絶縁性フィルム1の厚さは目的に応じ
て任意に選択することができるが、フィルム厚の精度や
母型用の微細な孔部4の形成精度などの点から、5〜2
00μm、好ましくは10〜100μm程度の厚みのも
のを採用することが好ましい。
【0022】また、孔部4に充填する金属物質として
は、電解メッキによる孔部への充填を行ない凸状物も形
成するので、例えば、金、銀、同、ニッケル、錫、コバ
ルト、インジウム、鉛などの金属、もしくはこれらを主
成分とする各種合金などを用いることができる。なお、
金属物質の純度が高すぎると、均一な凸状物を形成しが
たいので、有機物や無機物を微量(例えばPPMオーダ
ーで)混入させておくことが望ましい。
【0023】
【実施例】以下に本発明の実施例を示し、さらに具体的
に説明する。
【0024】実施例1 35μm厚の銅箔上にポリイミド前駆体溶液を塗布、乾
燥させ、さらに、イミド化して25μm厚のポリイミド
フィルムを形成した。
【0025】次に、ポリイミドフィルム表面に中心発振
波長が248nmの紫外レーザー光を所望形状のマスク
を通して照射し、ドライエッチング処理を行った。この
ようにして100μmφで200μmピッチで多数個の
孔部を形成した。
【0026】次いで、銅箔表面に耐メッキ性のレジスト
を塗工して表面を絶縁化し、孔部底部に露出した銅箔表
面に化学研磨液を浸透させて50℃で処理を行い、凹部
を形成した。そして6A/dm2 で3時間ニッケルメッ
キを施してニッケルを貫通孔に充填し、ニッケルからな
る凸状物の底面径が400μmとなったところでメッキ
処理を中断して、本発明の母型を作製した。
【0027】比較例1 従来法のように表面を研磨し、洗浄、乾燥したガラス原
盤上にフォトレジストを塗布し、この原盤を熱処理した
のち、中心発振波長が248nmの紫外レーザーを照射
して所望のパターンに感光、現像した。
【0028】次に、得られたレジストパターン面をスパ
ッタリング法を用いてニッケルで導電化し、このニッケ
ルを陰極として電鋳法によって厚み3μmのニッケル層
を形成した。
【0029】形成したニッケル層をガラス原盤から剥
離、洗浄して金属マスターとし、次いで転写法によって
マザー、スタンパーを順次作製した。このようにして得
られる母型は複数回の転写によって得られるので金属物
質(凸状物)表面が粗く、得られる光学素子の表面の精
度が実施例品よりも悪いものであった。また、工程が多
く、コスト高であった。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明の光学素子の母型
は、光学素子の母型となる金属物質からなる凸状物を特
定の形状にて絶縁性フィルム内およびその表面に充填保
持しており、特に、電解メッキによって凸状物を形成し
ているので、表面が滑らかであり、本発明の母型を用い
て得られるマイクロレンズのような光学素子の表面は極
めて平滑なものとなる。また、本発明の製造方法によれ
ば従来法のように複数回の転写によって得るのでなく製
造工程が単純化されるので、製造効率や製造コストの点
からも有利なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光学素子の母型の一実施例を示し、
(A)は斜視図、(B)は断面図である。
【図2】 本発明の光学素子の母型の他の実施例を示
し、(A)は斜視図、(B)は断面図である。
【図3】 本発明の光学素子の母型の製造方法を示し、
(A)〜(D)は各工程の断面図である。
【符号の説明】
1 絶縁性フィルム 2 導電層 3 凸状物 4 孔部 5 レジスト

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電層を片面に形成した絶縁性フィルム
    の表面に金属物質からなる凸状物が規則的に形成されて
    いる母型であって、金属物質は絶縁性フィルムの厚み方
    向に独立して形成された孔部に充填され、かつ絶縁性フ
    ィルム表面の凸状物の底面積が孔部の開口面積と同じ、
    もしくはそれ以上であることを特徴とする光学素子の母
    型。
  2. 【請求項2】 隣り合う凸状物が互いに接して一体化し
    ている請求項1記載の光学素子の母型。
  3. 【請求項3】 導電層を片面に形成してなる絶縁性フィ
    ルムの絶縁性フィルムに厚み方向に貫通する孔部を規則
    的に形成したのち、導電層を陰極として電解メッキにて
    孔部に金属物質を充填し、さらに電解メッキを続けるこ
    とによって金属物質を絶縁性フィルムの表面から凸状に
    突出させることを特徴とする光学素子の母型の製造方
    法。
JP18206492A 1992-07-09 1992-07-09 光学素子の母型およびその製造方法 Pending JPH0627302A (ja)

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