KR20100051559A - 광학소자 성형용 금형 및 광학소자의 성형방법 - Google Patents

광학소자 성형용 금형 및 광학소자의 성형방법 Download PDF

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Abstract

광학소자 성형용 금형은, 요철구조를 갖는 광학소자를 성형하도록 설계된다. 이 광학소자는, 석판인쇄 공정을 사용하지 않고, 대면적과 곡면 위에서 소자 형성을 가능하게 하는 습식방식으로 제조될 수 있어, 대량생산과 설비 비용면에서 유리하다. 광학소자 성형용 금형은, 산화 반응에 있어서의 표준 전극 전위가 부인 표면을 갖는 기판과, 상기 기판 위에 설치된 양극산화층을 구비한다. 상기 기판과 상기 양극산화층과의 사이에, 상기 표준전극전위가 정이 되는 보호층이 설치된다.
광학소자, 금형, 요철구조, 습식방식, 표준 전극 전위.

Description

광학소자 성형용 금형 및 광학소자의 성형방법{OPTICAL ELEMENT MOLDING DIE AND METHOD FOR MOLDING OPTICAL ELEMENT}
본 발명은, 요철구조를 갖는 광학소자를 성형하는 광학소자 성형용 금형, 및 광학소자에 관한 것이다.
광학소자의 표면에는, 반사방지막 등의 굴절율이 다른 광학막이 수십∼수백ｎｍ의 두께로 단수 또는 복수로 설치되어 있고, 이것에 의해 원하는 광학특성을 얻을 수 있다. 이것들 광학막을 광학소자의 표면에 형성하기 위해서는, 진공 증착 및 스퍼터링등의 진공성막법, 또는 딥 코팅 및 스핀 코팅 등의 습식성막법을 사용한다.
최근에는, 원하는 광학특성을 갖는 광학소자로서, 미세주기구조를 갖는 ＳＷＳ(Ｓｕｂ-Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ)이라고 불리는 광학소자의 연구가 열심히 행해지고 있다. 미세주기구조를 갖는 광학소자의 특징으로서 반사 방지 기능이 알려져 있다. 입사파장보다 작은 주기구조를 기판 위에 설치함으로써 반사 방지 기능을 실현하고 있다. 최근에는, 미세가공기술의 향상에 따라, 대단히 미 세하고 복잡한 패턴을 형성할 수 있게 되었다.
예를 들면, 이러한 패턴은, 포토루미네센스를 중심으로 한 반도체 프로세스에서 제조된다. 이 방법에서는, 요철구조 형성에 사용하는 기판에 포토레지스트를 도포하고, 포토마스크를 거쳐서 노광 및 현상을 행하고, 레지스트 마스크 패턴을 얻고, 에칭에 의해 상기 마스크 패턴을 요철구조 형성용의 기판에 전사시킨다. 또한, 자연적으로 형성된 규칙적인 구조, 즉 자기규칙적으로 형성되는 구조를 기초로, 요철구조를 실현하려고 하는 연구도 많이 시험해 보고 있다. 예를 들면, 미립자를 배열시켜서, 저렴하게 요철구조를 갖는 광학소자를 제조하는 방법이 제안되어 있다.
또한, 대면적에 저렴하게 요철구조를 형성해 어스펙트비도 임의로 제어할 수 있는 방법으로서, 양극산화법이 알려져 있다. 이러한 방법으로, 산성전해액중에 알루미늄 등의 금속을 양극으로서 사용하고, 통전하여, 산화시키는 것으로 미세한 구멍을 형성한다. 이 방법을 이용하여 규칙적으로 구멍을 나란히 놓는 수법이 개발되어 왔다. 예를 들면, 미국 특허 7,268,948호에 기재되어 있는 것처럼, 소정의 형상을 갖는 금형에 스퍼터링을 함으로써 Ａｌ의 성막을 행한 후, 양극산화에 의해 구멍을 형성해서 요철구조를 얻음으로써 광학소자 성형용 금형을 제작하는 방법도 제안되어 있다. 이 방법은, 렌즈 등의 고정밀도의 면형상을 유지하면서, 요철구조를 제공하는데 효과적이다.
종래의 양극산화법을 사용해서 광학소자 성형용 금형을 제조하는 방법은, 대면적에 저렴하게 요철구조를 형성해 어스펙트비도 임의로 제어할 수 있는 방법으로 서 유효한 제조 방법이다. 특히, 미국 특허 7,268,948호에 기재된 것처럼, 소정의 형상을 갖는 금형에 스퍼터링을 함으로써 Ａｌ을 성막해서 양극산화에 의해 요철구조를 형성하여, 광학소자 성형용 금형을 제작하는 방법은 효과적이다. 렌즈와 같은 정밀도가 높은 성형에 사용되는 금형에는, 양호한 가공성 및 성형에서의 안정성으로부터 Ｎｉ의 가공층이 많이 사용되고, Ｎｉ의 가공면에 Ａｌ을 성막하고, 양극산화를 행함으로써 금형의 면 정밀도를 유지한 채 표면에 양극산화에 의해 제조된 요철구조를 형성할 수 있다. 그렇지만, 가공한 후의 Ｎｉ층에는 가공시에 발생하는 먼지나, 분위기로부터의 먼지가 부착된다. 가공 후 세정에 의해 이러한 먼지를 경감하는 것은 가능하지만, 완전하게 제거하는 것은 어렵다. 이 때문에, Ｎｉ층 위에 먼지가 부착된 채 Ａｌ이 성막된다. Ｎｉ는, 산화 반응에 있어서의 표준전극전위가 부(negative)이며, 양극산화를 행할 때, 니켈이 전해액중에 애노드 전해된다. Ｎｉ층에 부착된 먼지도 전해된다.
먼지가 전해에 의해 용해되거나 산소가 발생하면, Ａｌ의 산화 상태가 일반적인 산화 상태와는 다르다. 그 때문에, 원하는 미세형상을 얻을 수 없게 된다. 이 부분에서 요철구조에 의한 색미(color tone)가 변화되기 때문에 국소적으로 외관이 변화하는 다른 불량이 발생한다. 또한, Ａｌ의 양극산화는 Ａｌ이 용해하면서 산화하는 것에 의해 행해지지만, 먼지가 존재하면 먼지와 Ａｌ의 경계부의 Ａｌ측면에서도 용해한다. 그 때문에, Ｎｉ층에 전해액이 도달하고, 용해하면서 기체를 발생시킨다. 따라서, 먼지가 떨어지고, 핀홀이 발생하고, 원하는 미세형상으로 가공하는 것이 어렵다. 또한, Ｎｉ층이 애노드 전해되기 때문에 산소의 발생에 의한 기포 나, Ｎｉ층의 용해에 의한 얼룩 등이 발생해버려, 금형의 내구성에도 과제가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명의 일 국면은, 내구성에도 뛰어나고 고정밀도로 형성된 요철구조를 갖는 광학소자 성형용 금형 및 광학소자 성형용 금형의 제조 방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 다른 국면은, 빛의 입출사면에서의 계면 반사광량을 억제하는 기능을 갖는 광학소자 및 광학소자의 성형방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 국면들에 따른 광학소자 성형용 금형은, 적어도 표준 전극 전위가 부인 재료로 이루어진 표면을 갖는 기판과, 상기 기판 위에 설치된 양극산화층과, 상기 기판과 상기 양극산화층과의 사이에, 상기 표준 전극전위가 정(positive)인 재료로 이루어진 보호층을 구비한다.
또한, 본 발명의 국면들에 따른 광학소자 성형용 금형의 제조 방법은, 적어도 표준 전극 전위가 부인 재료로 이루어진 표면을 갖는 기판 위에, 상기 표준 전극전위가 정인 재료로 이루어진 보호층을 형성하는 단계; 상기 보호층 위에 알루미늄층을 형성하는 단계; 및 상기 알루미늄층을 인산, 옥살산 및 황산 중 적어도 어느 하나를 갖는 전해액을 사용해서 양극산화 함으로써, 상기 알루미늄층에 복수의 구멍을 형성하고, 양극산화층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 국면들에 따라, 산화 반응에 있어서의 표준 전극전위가 부인 기판을 사용한 양극산화에 의해 형성된 광학소자 성형용 금형에 의해, 곡면에도 대면적의 원하는 요철구조를 광학소자에 형성하는 것이 가능해서, 이것에 의해 대량생산 과 설비 비용의 절약을 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징들은, 첨부된 도면을 참조하여 이하의 예시적 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대해서, 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
(제1 실시예)
본 발명에 따른 광학소자 성형용 금형의 제1 실시예에 대해서, 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 국면에 따른 광학소자 성형용 금형의 제1 실시예의 단면을 모식적으로 나타낸다. 도 1에 있어서, 참조번호 11은, 적어도 표준 전극전위가 부인 재료로 이루어진 표면을 갖는 기판이며, 12는 기판(11) 위에 형성된 보호층, 13은, 상기 보호층(12) 위에 설치된 양극산화층이다. 상기 양극산화층(13)에는 양극산화가 행해져서 다수의 구멍(14)이 형성되어 있다. 이 구멍들은, 양극산화층의 표면에 대하여 수직한 방향으로 개방되어 있다. 도 1에서는, 기판(11)의 형상이 평면으로 되어 있지만, 이 형상은 제한되지 않고, 그 기판의 형상은 곡면이어도 된다. 광학소자 성형용 금형의 전체의 형상은 특별히 제한되지 않고, 일반적으로 사용된 금형형상과 같아도 된다. 예를 들면, 원형, 각형 또는 이들 형상을 조합한 형상등의 원하는 형상의 금형도 사용할 수 있다. 이하, 그 구성요소들에 대해서 보다 상세하게 설명한다.
[기판]
본 실시예에서 사용된 기판(11)은, 가공성 및 성형에서의 안정성을 향상시키기 위해서, 적어도 기판 표면에, Ｎｉ를 포함한다. Ｎｉ과 함께 Ｆｅ, Ｃｒ, Ｍｏ등이 포함되는 스테인레스강이나, 결합제로서 Ｃｏ를 사용한 초경합금을 사용할 수 있다. 이것들의 재료는, 산화 반응에 있어서의 표준 전극전위가 부이다. 이 "표준 전극전위"란, 하기 식(1)에서 정의되는 반응에 있어서, ΔV로 표시되는 값을 의미한다.
Ｍn++ｎｅ- → M+ΔV ···(1)
여기에서, Ｍn+은 금속이온, M은 금속원자, n은 1이상의 정수, e_은 전자, ΔV는 표준 전극전위(V)를 의미한다.
본 실시예의 광학소자 성형용 금형에 있어서는, 양극산화층을 양극산화처리하기 위하여 전해액에 금형 전체를 침지하고, 전해 처리한다. 기판이 표준 전극전위가 부일 경우, 양극산화층뿐만아니라 기판 자체도 전해액중에서 애노드 전해되어, 식(1)의 역반응이 생긴다. 그 결과, 전해액중에 금속M이 금속이온으로서 녹아서 분리된다. 기판(11) 표면의 먼지는 전체적으로 제거하는 것이 곤란하다. Ａｌ의 양극산화는 Ａｌ이 이온화하고, 용해하면서 산화하는 것에 의해 행해지지만, 먼지가 존재하면, 먼지와 Ａｌ의 경계부의 Ａｌ측면에서도 용해한다. 그 때문에, 이러한 먼지가 기판(11)에 부착하고 있을 경우, 전해액은 양극산화층(13)을 통해 기판(11)에 침입하므로, 기판(11)이 애노드 전해된다. 결과적인 결함은, 산소의 발생 에 의한 기포와, 기판(11)의 용해에 의한 얼룩을 포함한다. 본 실시예에 있어서는, 다음에 설명하는 보호층(12)을 기판(11)과 양극산화층(13)의 사이에 형성함으로써, 이상의 문제를 해결하고 있다.
[보호층]
본 실시예에서 사용된 보호층(12)은, 표준 전극전위가 정인 재료로 이루어진다. 표준 전극전위가 정인 재료에서는, 전해 처리를 행할 때, 전해액중에 식(1)의 역반응이 생기기 어렵다. 이 때문에, 전해액중에 보호층(12)이 녹아서 분리되는 것이 적다. 이것은, 양극산화의 경우와 같이 전압의 상승시에, 식(1)의 역반응 이전에 물이나 화성액(conversion liquid)에 포함되는 전해 성분의 용해하여서, 용해하기 어렵고, 보호층으로서 기능하기 때문이다.
표준 전극전위가 정인 재료는, Ｉｒ, Ａｕ, Ｐｔ, Ｒｕ, Ｐｄ, Ｒｈ, Ｒｅ, Ａｇ, Ｔｉ 또는 Ｃｕ등으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, 이것들의 금속 원소로 이루어진 합금을 사용하여도 된다. 보호층(12)은, 상기 재료로부터 선택된 적어도 1종의 금속 원소를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 금속이 아니고, 표준 전극전위가 전해액보다도 큰 층을 사용해도 된다. 이러한 적절한 재료의 예는, ＳｉＯ2, ＴｉＯ2, Ａｌ2O3, ＳｉＮ, ＴｉＮ 및 유기고분자를 포함한다.
전술한 재료 중에서도, 금형으로서 사용할 때의 내구성이나 성막의 용이함이라고 하는 관점에서, Ａｕ, Ｃｕ, Ｐｔ, ＳｉＯ2 및 ＴｉＮ을 사용하는 것이 바람직 하다.
[양극산화층]
본 실시예의 양극산화층은 알루미늄으로 이루어지고, 상기 양극산화층의 표면에 대하여 수직한 방향으로 개방된 복수의 구멍을 가진다. 이것들의 구멍은, 상기 알루미늄을 양극산화 할 때에 형성된다.
여기에서 양극산화란, 다음과 같은 수법을 의미하고 있다. 즉, 황산, 옥살산, 인산등으로 이루어진 전해질 용액중에 정(positive)전극으로서 알루미늄을 침지한다. 그 전해질 용액중에 침지시킨 정전극과 부(negative)전극과의 사이에 직류전원을 연결시켜 통전함으로써 알루미늄을 산화시키고, 서브미크론 오더(sub-micron order)의 구멍을 양극산화층 표면에 이방적으로 수직한 방향으로 형성시킨다. 이렇게 하여, 알루미늄 양극산화층이 형성된다.
구멍의 피치 및 깊이는, 전압, 온도 및 농도 등의 조건을 적당하게 선택 함으로써 제어가 가능한 것이 알려져 있다. 구멍의 피치는, 구멍의 중심으로부터 이웃의 구멍의 중심까지의 거리이다. 구멍의 깊이는, 양극산화층 표면에서 구멍의 저부까지의 거리다. 양극산화법의 조건을 적당하게 선택 함으로써, 기판 위에 형성된 Ａｌ층의 전체면에 구멍을 갖는 포러스(porous) 알루미나층을 형성함으로써, 단시간에 또한 저렴하게 요철구조를 형성할 수 있다.
양극산화에 있어서는, 저전압(약 30V이하)에서는 황산, 고전압(60V이상)에서는 인산, 그 사이의 전압에서는 옥살산의 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 양극산화에 의해 형성된 구멍은, 전압의 약 2.5배의 주기배열을 갖는 구조를 갖는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 서로 다른 용액을 사용하여 그 주기를 조정하여도 된다. 구멍의 깊이는, 여러 가지의 전압 및 온도조건하에서 전압인가 시간에 비례한다. 따라서, 소망하는 미세 구멍 형상에 따라 그 조건들을 적당하게 선택하여 된다. 그렇지만, 양극산화후의 구멍 지름은, 각 조건에 의해 일의적으로 결정된다.
다음에, 이상과 같은 제1 실시예의 광학소자 성형용 금형의 제조 방법에 관하여 설명한다.
우선, 원하는 형상 및 면 정밀도로 절삭가공한 기판을 준비한다. 기판의 재료로서는, 가공성 및 성형에서의 안정성의 관점에서, 적어도 기판표면에 Ｎｉ를 포함하는 것이 바람직하다. Ｎｉ과 함께 Ｆｅ, Ｃｒ, Ｍｏ등이 포함되는 스테인레스강이나, 결합제로서 Ｃｏ를 사용한 초경합금을 사용할 수 있다. 절삭가공은, 기판에 직접 행해도 좋다. 예를 들면, ＳＵＳ의 베이스 위에 Ｎｉ-P도금을 실행하고, 이 도금층을 절삭가공할 수 있다.
다음에, 기판표면에 존재하는 오물과 먼지를 제거한다. 탈지 세정이나 전해 세정을 실행하여서 상기 오물과 먼지를 제거할 수 있다.
그 후에, 기판 위에 보호층을 형성한다. 예를 들면, 전기 도금에 의해 금도금 층을 형성한다. 보호층의 재료로서는, Ａｕ에 한정되지 않고, Ir, Ｐｔ, Ｒｕ, Ｐｄ, Ｒｈ, Ｒｅ, Ａｇ, Ｔｉ 또는 Ｃｕ로 이루어진 군으로부터 선택된다. 또한, 이것들의 금속 원소로 이루어진 합금을 사용하여도 된다. 보호층은, 상기 재료로부터 선택된 적어도 1종의 금속 원소를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 금속이 아니고, 표준 전극전위가 전해액보다도 큰 층을 사용해도 된다. 이러한 적절한 재료 의 예는, ＳｉＯ2, ＴｉＯ2, Ａｌ2O3, ＳｉＮ, ＴｉＮ 및 유기고분자를 포함한다. 이들 재료로 보호층을 형성하는 방법으로서, 이들 재료에 적합한 방법은, 도금법, 딥 코팅법, 습식방식인 스핀 코팅법; 및 건식방식인 진공증착법 및 스퍼터링법으로부터 선택적으로 선택되어도 된다. 전술한 재료 중에서, 금형으로서 사용할 때의 내구성이나 성막의 용이함이라고 하는 관점에서, Ａｕ, Ｃｕ, Ｐｔ, ＳｉＯ2 또는 ＴｉＮ 중 적어도 하나로부터 선택된 재료를, 보호층 재료로서 사용하여도 된다.
다음에, 상기 보호층 위에 스퍼터링에 의해 밀착층으로서, 예를 들면 Ｔｉ를 설치하고, 그 위에 알루미늄층을 형성함으로써, 알루미늄으로 덮인 금형을 얻을 수 있다. 그리고, 요철구조를 형성하는 면을 제외하는 면의 일부에 정전극을 부착하고, 상기 요철구조를 형성하는 면만을 노출하도록 기판을 마스킹테이프로 피복하고, 그 면 이외를 이 피복에 의해 절연 및 방수한다. 그리고, 상기 금형을, 예를 들면 10℃로 온도 조절된 5wt.％인산수용액중에 부전극과 함께 침지시킨다. 그 후에, 전압 120V를 인가하고 통전하여, 통전 유량이 충분히 미약해질 때까지 통전함으로써 양극산화층의 표면에 대하여 수직한 방향으로 구멍을 개방할 수 있다. 그리고, 양극산화층의 표면에 팽윤과 얼룩이 없는, 원하는 미세한 구조가 형성된 광학소자 성형용 금형을 얻을 수 있다.
(제2 실시예)
다음에, 본 발명의 국면에 따른 광학소자 성형용 금형의 제2 실시예 에 관하여 설명한다.
본 실시예에서는, 양극산화층에 있어서, 알루미늄을 양극산화 할 때에 형성되는 복수의 구멍의 지름이 에칭에 의해 확대된다. 이상의 구조를 갖는 광학소자 성형용 금형에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다. 또한, 제2 실시예는 제1 실시예와 공통 특징이 많으므로, 이들 특징의 설명은 생략하고, 제1 실시예와 다른 특징만을 설명한다.
도 2는, 본 실시예의 요철구조를 갖는 기판에 있어서의 복수의 돌기의 단면을 확대한 모식도다. 본 실시예에서는 제1 실시예와 마찬가지로, 기판(21) 위에 설치된 보호층(22) 위에 양극산화층(23)이 형성되어 있다. 그리고, 양극산화층(23)에는, 양극산화에 의해 형성된 무수한 구멍의 지름이 에칭에 의해 등방적으로 확대된다.
양극산화에 의해 얻어진 구멍의 지름은, 예를 들면 인산 등에 침지 함으로써 에칭되어, 등방적으로 확대된다. 구멍의 지름은, 모든 온도조건과 농도조건에 있어서 인산에 침지 시간에 비례한다. 이 때문에, 소망하는 미세형상에 따라 각 조건을 적당하게 선택하여도 된다.
다음에, 이상의 제2 실시예에 따른 광학소자 성형용 금형의 제조 방법에 관하여 설명한다.
제1 실시예와 마찬가지의 방법으로, 알루미늄으로 덮인 금형을 준비한다. 그리고, 제1 실시예와 마찬가지로, 요철구조를 형성하는 면을 제외하는 면의 일부에 정전극을 부착하고, 상기 요철구조를 형성하는 면만을 노출하도록 기판을 마스킹 테이프로 피복하고, 그 면 이외를 피복에 의해 절연 및 방수한다. 상기 기판을, 예를 들면, 10℃로 온도 조절된 5wt.％ 인산수용액중에 부전극과 함께 침지시킨다. 그 후에, 전압 120V를 인가하고 통전하여, 통전 유량이 충분히 미약해질 때까지 통전함으로써 면에 수직한 방향으로 구멍을 갖는 원하는 미세한 요철구조가 형성된 광학소자 성형용 금형을 얻을 수 있다. 이렇게 하여 얻어진 양극산화 금형을, 한층 더, 예를 들면 실온의 5wt.％의 인산수용액에 침지해서 에칭을 행함으로써, 양극산화층의 표면에 대하여 수직한 방향으로 구멍을 갖는 원하는 미세한 요철구조가 형성된 본 실시예의 광학소자 성형용 금형을 얻을 수 있다.
(제3 실시예)
본 실시예에서는, 제2 실시예와 같은 방법으로 제작한 광학소자 성형용 금형을 사용하여, 몰드 성형에 의해 형성된 광학소자를 설명하고, 이 광학소자는, 광학소자 성형용 금형 표면을 전사하여 얻어진 복수의 요철구조를 갖는다. 상기 제2 실시예와 같은 방법으로 제작한 광학소자 성형용 금형을 사용함으로써, 핀홀의 발생을 억제할 수 있다. 이 때문에, 그 금형에 요철구조를 설계값에 따라 제작할 수 있어서, 설계값에 따라 광학소자를 얻는 것이 가능하게 된다.
일반적으로, 파장보다도 짧은 피치와 굴절율이 다른 2개의 물질이 혼재하고 있을 때, 혼재하고 있는 영역의 굴절율 n12은, 2개의 물질의 굴절율(n1, n2)과 단위체적당 각 물질이 차지하는 체적(ｆｆ1, ｆｆ2)에 의해, 아래 식 (2)로 나타낼 수 있다.
n12=ｆｆ1×n1+ｆｆ2×n2 ···(2)
이 때, 혼재 영역에 2개의 물질만이 존재하고 있을 때,
ｆｆ1+ｆｆ2=1 ···(3).
물질 1로부터 물질 2에, 혹은 물질 2로부터 물질 1에 빛이 수직하게 입사할 경우, 그 혼재 영역의 굴절율n12은,
[수 1]
Figure 112009068228133-PAT00001
에 있을 때에 가장 반사 방지 효과가 높게 된다.
예를 들면, 구멍에 대기가 충만한 경우, 상기 구멍의 벽을 구성하는 물질의 굴절율을 n이라고 하면, 가장 반사 방지 효과가 높게 되는 구멍의 단위체적당에 차지하는 비율ｆｆ는 다음식 (5)로 나타낸다.
[수 2]
Figure 112009068228133-PAT00002
구멍을 형성한 광학면이 대기와 접촉하는 최표면이라고 하고 상기 구멍의 벽을 구성하는 재료의 굴절율n이 1.56일 경우, 수직입사에 대하여 최고의 반사 방지 효과를 얻기 위해서는, 식(5)에 의해 나타낸 것처럼, 구멍이 차지하는 체적비율은 약 56%인 것이 특히 바람직하다. 또한, 체적비율의 최적값은, 구멍의 벽을 구성하 는 재료의 굴절율뿐만 아니라, 빛의 입사각 및 편광에 의해서도 적절히 설정될 수 있다.
본 실시예에 있어서 복수의 구멍 중, 인접하는 구멍의 중심간격거리를 p, 사용하는 파장을 λ라고 하는 경우,
[수 3]
Figure 112009068228133-PAT00003
의 조건을 만족하도록 설정한다.
조건식(6)은 인접하는 구멍의 중심간격거리p의 상한을 규정하는 것이다. 조건식(6)의 상한을 상회하면, 인접하는 구멍의 간격은 0차 회절광이 발생이 되기 때문에 광학면 전체면에 균일하게 뛰어난 반사 방지 특성을 발현하는 것이 어렵게 되므로 바람직하지 못하다. 또한, 하한에 관해서는 기능상의 제약은 없고, 상술한 구멍과 대기와의 체적비율이 적절하면, 가능한 작게 하여도 된다.
상기 광학소자에 있어서, 사용하는 파장을 λ, 개구율f라고 할 때, 구멍의 깊이d는,
(n1·f+n2·(1-ｆ))·ｄ=λ/4 ···(7)
이라고 하는 조건을 만족하도록 설정된다.
단층의 반사방지막에서는, 박막의 굴절율을 n, 기하학적 막두께를 d, 설계기 준파장을 λ이라고 했을 때, 광학적막 두께ｎｄ가,
ｎ·ｄ=λ/4 ···(8)
가 되도록 설정하는 것이, 가장 효과적이다.
혼재 영역의 굴절율이 두께 방향에 있어서 균일할 경우, 단층 막의 반사 방지와 같다고 말할 수가 있다.
여기에서, 개구율f란, 처리 면적에 대한 구멍의 면적비율을 말한다. 개구율은, 전자현미경 등의 소정의 화상영역에 있어서 2진수 화상처리를 행함으로써 구할 수 있다.
이렇게, 구멍 지름을 확대함으로써, 광학면 전체면에 균일한 반사 방지 특성을 실현하는 것이 가능하다. 본 실시예의 광학소자 성형용 금형으로, 핀홀의 발생을 억제할 수 있다. 이 때문에, 설계값대로 금형에 요철구조를 제작할 수 있다. 이 때문에, 광학면 전체면에 균일한 반사 방지 특성을 갖는 광학소자를 얻는 것이 가능하게 된다.
다음에, 이상과 같은 요철구조를 갖는 광학소자의 제조 방법에 관하여 설명한다.
상기 제1 실시예와 같은 방법으로 얻어진 광학소자 성형용 금형을, 주사형 전자현미경에 의해 관찰한다. 도 3과 같이, 화상처리에 의해 구멍의 중심좌표위치 31을 구하고, 직근(closest) 6개의 구멍 32와의 중심간 거리 33의 평균치p를 구한다. 그리고, 금형을 상온의 5wt.％ 인산수용액중에 침지하고, 원하는 개구율이 될 때까지 서서히 용해시키면서 구멍을 확장하고, 원하는 미세한 요철구조를 형성한 다.
다음에, 상기한 바와 같이 제작한 금형 위에 소정의 두께로 되도록 스페이서를 설치하고, 자외선 경화 수지를 적하한다. 커플링 처리를 실시한 석영기판을 자외선 경화 수지와 천천히 접촉한 후, 압착시켜 기포가 들어가지 않도록 펴 넓히고, 석영기판과 상기 제1 실시예의 요철구조를 갖는 금형과의 사이의 공간을 충전시킨다. 그리고, 유리판 방향에서 자외선을 조사해 경화시킨다. 경화물을 상기 기판으로부터 벗기고, 미세한 요철구조를 갖는 광학소자를 얻는다.
이상과 같이 해서 성형된 광학소자는, 카메라나 비디오카메라 등의 촬영기기, 혹은 액정 프로젝터나 디스플레이, 전자사진기기의 광주사장치 등의 투영기기에 바람직하게 적용될 수 있다.
(제4 실시예)
본 발명의 국면에 따른 광학소자 성형용 금형의 제4 실시예에 관하여 설명한다.
본 실시예에 따른 광학소자 성형용 금형은, 테이퍼 형상의 요철구조를 갖는다. 또한, 본 실시예는 제１ 및 제2 실시예와 공통된 특징이 많으므로, 이들 특징의 설명은 생략하고, 제１ 및 제2 실시예와 다른 점만을 설명한다.
도 4는, 본 실시예의 테이퍼형상의 요철구조를 갖는 광학소자 성형용 금형의 단면을 확대한 모식도다. 본 실시예에서는 제１ 및 제2 실시예와 마찬가지로, 기판(41) 위에 형성된 보호층(42) 위에 양극산화층(43)을 형성한다. 광학소자 성형용 금형의 표면에는 테이퍼 형상의 구멍(44)(오목부)이 복수 설치되어 있다. 이 복수 의 구멍(44)은 광학소자 성형용 금형의 표면의 법선방향으로 서로 독립적으로 형성되어 있다. 광학소자 성형용 금형의 표면에서 깊이 방향(구멍의 저부를 향하는 방향)으로 구멍의 지름은 작아진다.
요철구조의 가로방향의 크기가 빛의 파장보다도 작을 경우, 특정 높이에서의 유효굴절율ｎe는, 요철구조를 형성하고 있는 재료의 굴절율을 n1, 그 높이에서의 공간점유율을 f1이라고 했을 때, Ｌｏｒｅｎｔｚ-Ｌｏｒｅｎｚ의 공식으로부터, 이하의 관계식
[수 4]
Figure 112009068228133-PAT00004
과 같이 구할 수 있다.
따라서, 요철구조가 테이퍼 형상을 갖고, 그 구조의 공간점유율이, 공기(공간매질)로부터 기판(입사매질)을 향해서 서서히 변화되었을 경우, 유효굴절율ｎe도 서서히 변화되게 된다.
테이퍼 형상에 의해 굴절율이 서서히 변화된 경우에도, Ｆｒｅｓｎｅｌ의 공식에 의해, 그 미소 변화량에 대응한 반사광이 각 높이에서 발생한다. 또한, 각 높이에서 발생한 반사광은 간섭하고, 요철구조의 높이가 소정의 값 이상일 경우에, 이들 광이 간섭에 의해 상쇄되어, 반사광이 감쇠된다. 그 때문에, 돌기가 방추형 또는 방추사다리꼴을 한 테이퍼 형상을 갖는 것은 특정 높이의 구성에 의해, 원주 형상의 경우와 비교하여 반사율을 저감하는 것이 가능해진다.
이러한 테이퍼 형상의 금형을 제조하는데, 양극산화와 구멍 지름의 확대 처리를 다단계로 반복하는 방법을 사용할 수 있다. 우선, 소정의 시간동안 양극산화처리에 의해 구멍을 얻는다. 다음에, 이 금형을, 인산수용액에 침지하고, 구멍의 지름을 확대한다. 여기에서 얻어진 구멍의 지름이 확대된 금형을 사용하여, 최초의 처리와 같은 조건으로 2회째의 양극산화처리를 행한다. 이 때문에, 최초에 형성한 지름이 확대된 구멍내에, 깊이 방향으로 한층 더 구멍이 형성된다. 다음에, 최초의 처리와 같은 조건으로 인산수용액에 침지를 행한다. 이것에 의해, 최초에 형성된 구멍부분은 한층 더 지름을 확대하고, 2회째의 양극산화에 의해 얻어진 구멍도 지름을 확대한다. 이것들의 조작에 의해 두께 방향으로 지름이 감소된 2단계의 지름을 갖는 오목부를 갖는 요철구조를 얻을 수 있다. 이렇게 양극산화처리와 인산수용액에의 침지를 반복함으로써, 깊이 방향(구멍의 저부방향)으로 다단계로 지름이 감소된 테이퍼 형상의 구멍 형태의 오목부를 갖는 요철구조를 얻는 것이 가능하다. 상기 설명에서는, 간략화를 위해 반복된 조작 조건이 같지만, 그것들은 서로 달라도 된다. 또한, 양극산화조건, 인산수용액에의 에칭 조건, 및 이들 조작을 반복하는 단수는, 소망하는 미세한 요철구조의 형상에 따라 적당하게 선택되어도 된다.
이러한 광학소자 성형용 금형을 사용해서 소자 표면에 금형의 형상을 전사하여서 얻어진 볼록부가 테이퍼 형상인 요철구조를 갖는 광학소자를 얻는다. 금형에서 성형된 요철구조는, 인젝션(injection), 리플리커, 프레스 또는 주형 등의 성 형으로 전사되어도 되지만, 그들이 기판과 함께 효율적으로 성형할 수 있기 때문에 인젝션 및 프레스 성형이 특히 바람직하다.
다음에, 제4 실시예에 따른 광학소자 성형용 금형의 제조 방법, 및 상기 광학소자 성형용 금형을 사용한 광학소자의 제조 방법에 관하여 설명한다.
우선, 예를 들면, ＳＵＳ의 베이스 위에 Ｎｉ-P도금층을 100μm 두께로 형성하고, 원하는 형상 및 면 정밀도로 절삭한 기판을 준비한다. 이 기판을 탈지 세정 행한 후, 초음파 세정에 의해 기판표면의 오물이나 먼지를 제거한다. 건조한 후, 보호층으로서 예를 들면 ＳｉＯx막을 형성한다. 그리고, 진공상태를 유지한 채, 보호층 위에 밀착층으로서 예를 들면 Ｔｉ를 50ｎｍ두께로 설치하고, 알루미늄층을 균일하게 예를 들면 밀착층 위에 적층함으로써, 알루미늄으로 덮인 금형을 얻는다. 그리고, 요철구조의 형성을 소망하는 면을 제외하는 면의 일부에 정전극을 부착하고, 마스킹을 실행하고, 상기 면 이외의 면적을 피복하는 것에 의해 절연 및 방수한 알루미늄으로 덮인 금형을 얻는다. 상기 금형을, 예를 들면 10℃로 온도 조절한 5wt.％ 인산수용액중에 부전극과 함께 침지시킨다. 그 후에, 예를 들면 직류전원으로부터 120V를 인가하고 통전하여, 3분 30초 통전한다. 다음에, 에칭으로, 예를 들면 상온의 5wt.％ 인산수용액중에 45분간 침지해서 용해함으로써 구멍 지름을 확장한다. 전압 인가 및 통전의 순서와, 에칭의 순서를 여러번 반복하여, 구멍 지름을 확대하여 테이퍼 형상의 구멍을 얻는다. 상기 순서에 의해 제작한 광학소자 성형용 금형을 사출성형기 등에 의해 수지 등을 사출성형을 위해 사용되어 요철구조를 갖 는 광학소자를 얻는다.
이상과 같이 해서 제조된 광학소자는, 카메라나 비디오카메라 등의 촬영기기, 혹은 액정 프로젝터나 디스플레이, 전자사진기기의 광학주사장치 등의 투영기기 등에 바람직하게 적용할 수 있다. 이하, 예시들에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그렇지만, 본 발명은 그 예시들에 한정되는 것은 아니다.
(예시1)
우선, ＳＵＳ의 베이스 위에 Ｎｉ-P도금층 100μm의 성막을 행하고, 그 도금층의 표면을 절삭해서 원하는 형상 및 면 정밀도로 가공한 기판을 준비했다. 이 기판은, 지름이 30mm이고, 두께가 10mm이다. 이 기판에 탈지 세정을 행한 후, 전해 세정을 행하고, 기판표면의 오물이나 먼지를 제거한다. 전기도금에 의해 보호층으로서 금도금층을 300ｎｍ의 두께로 성막했다. 이렇게 일련의 공정을 습식공정으로 연속해서 행함으로써, 세정 후의 오물이나 먼지의 부착을 억제한 채 보호층을 형성할 수 있었다.
상기 보호층 위에 스퍼터링에 의해 밀착층으로서 Ｔｉ층을 50ｎｍ 형성하고, 그 티타늄층 위에 알루미늄층을 균일하게 300ｎｍ의 두께로 형성하여, 알루미늄으로 덮인 금형을 얻었다. 그리고, 요철구조를 형성하는 면을 제외하는 면의 일부에 정전극을 부착하고, 상기 요철구조를 형성할 면만을 노출하도록 기판을 마스킹 테이프로 피복하고, 그 면 이외를 피복에 의해 절연 및 방수 상태로 했다. 그리고, 상기 금형을 10℃로 온도 조절한 5wt.％ 인산수용액중에 부전극과 함께 침지시켰다. 그 후에, 직류전원에 의해 전압 120V를 인가하고 통전하여, 통전 유량이 충 분히 미약해질 때까지 통전함으로써, 표면에 수직한 방향에 구멍을 갖는 광학소자 성형용 금형을 얻었다. 이 광학소자 성형용 금형 표면에는, 원하는 미세한 요철구조가 형성되었다. 광학소자 성형용 금형의 표면에는, Ni층의 용해로 인한 팽윤과 얼룩이 발생이 관찰되지 않았다.
(비교 예1)
다음에, 비교를 위해 종래의 광학소자 성형용 금형을 제조했다. 우선, 보호층을 성막하기 전에, 예시 1과 같은 방법으로 기판을 준비했다. 다음에, 예시 1과 같은 방법으로 기판을 세정 및 건조를 한 후, 그 기판 위에 예시 1과 같은 방법으로 Ａｌ의 성막을 행하고, 양극산화층을 형성했다. 상기 얻어진 광학소자 성형용 금형(보호층 없음)의 표면에, 팽윤이나 Ｎｉ층이 용해한 얼룩이 발생하였다.
(예시2)
ＳＵＳ의 베이스 위에 Ｎｉ-P도금층을 100μm의 두께로 형성하고, 원하는 형상 및 면 정밀도로 절삭한 기판을 준비했다. 기판 표면의 오물이나 먼지를 제거하고, 전기도금에 의해 보호층으로서 구리 도금층을 300ｎｍ의 두께로 형성했다. 이렇게 일련의 공정을 습식공정으로 연속해서 함으로써, 세정 후의 오물이나 먼지의 부착을 억제한 채 보호층을 형성할 수 있었다.
상기 보호층 위에 스퍼터링에 의해 밀착층으로서 Ｔｉ층을 50ｎｍ의 두께로 형성하고, 그 티타늄층 위에 알루미늄층을 균일하게 300ｎｍ의 두께로 형성함으로써, 알루미늄으로 덮인 금형을 얻었다. 그리고, 요철구조를 형성하는 면 이외의 면의 일부에 정전극을 부착하고, 요철구조를 형성하는 면만을 노출하도록 마스킹 테 이프로 피복하고, 그 면 이외를 피복에 의해 절연 및 방수 상태로 했다. 상기 금형을 10℃로 온도 조절한 5wt.％ 인산수용액중에 부전극과 함께 침지시켰다. 그 후에, 직류전원에 의해 전압 120V를 인가하고 통전하여, 통전 유량이 충분히 미약해질 때까지 통전했다. 이상과 같이 해서 얻어진 양극산화 금형을 실온에서 5wt.％의 인산수용액에 45분 침지해서 에칭을 행하고, 면에 대하여 수직한 방향에 구멍을 갖는 원하는 미세한 요철구조가 형성된 광학소자 성형용 금형을 얻을 수 있었다. 광학소자 성형용 금형의 표면에는, Ni층의 용해로 인한 팽윤과 얼룩이 발생이 관찰되지 않았다.
(예시3)
ＳＵＳ의 베이스 위에 Ｎｉ-P도금층 100μm의 두께로 형성하고, 원하는 형상 및 면 정밀도로 절삭한 기판을 준비했다. 이 금형을 탈지 세정한 후, 초음파 세정에 의해 금형 표면에 존재하는 오물이나 먼지를 제거했다. 건조한 후, 스퍼터 장치에 의해 보호층으로서 ＳｉＯx 1μm두께의 성막을 행했다. 그 후, ＳｉＯx 위에 밀착층으로서 Ｔｉ층을 50ｎｍ두께로 형성하고, 그 밀착층 위에 알루미늄층을 균일하게 100ｎｍ의 두께로 형성함으로써, 알루미늄으로 덮인 기판을 얻었다. 그리고, 요철구조가 형성되기를 원하는 면을 제외하는 면의 일부에 정전극을 부착하고, 마스킹을 실행하고, 상기 면이외의 면적을 피복함으로써 절연 및 방수된 알루미늄으로 덮인 기판을 얻었다. 그리고, 이 기판을 10℃로 온도 조절한 5wt.％ 인산수용액중에 부전극과 함께 침지시켰다. 그 후에, 직류전원에 의해 전압 120V를 인가하고 통 전하고, 통전 유량이 충분히 미약해질 때까지 통전함으로써, 그 면에 수직한 구멍을 갖는 기판을 얻었다. 이렇게 하여 얻어진 기판을 주사형 전자현미경에 의해 관찰한 바, 무수한 구멍이 기판표면에 형성되어 있는 것이 확인되었다. 도 3과 같이, 화상처리로 구멍 의 중심좌표위치 31을 구하고, 직근 6개의 구멍 32와의 중심간 거리 33의 평균치p를 구하였다. 인접한 구멍들의 중심간 거리의 평균치p는, 즉 피치는 약 300ｎｍ이었다. 그리고, 기판을 상온의 5wt.％ 인산수용액중에 침지하고, 서서히 용해시키면서 구멍을 확장하고, 원하는 독립적인 돌기들을 갖는 기판을 얻었다. 이 경우의 개구율f는 75%이었다. 이렇게 얻어진 광학소자 성형용 금형에는 원하는 미세한 요철구조가 형성되었다. 광학소자 성형용 금형의 표면에는, Ni층의 용해로 인한 팽윤과 얼룩이 발생이 관찰되지 않았다.
다음에, 50μm의 스페이서를 설치하고, 자외선 경화 수지(ＲＣ-C001:다이니폰 잉크 화학공업제)를 적하했다. 커플링 처리를 실시한 유리기판(BK7)을 자외선 경화 수지와 천천히 접촉시키고, 압착시켜 천천히 기포가 들어가지 않도록 펴 넓히고, 유리기판과 상기 제1 실시예의 요철구조를 갖는 금형의 사이의 공간에 충전시켰다. 유리판 방향으로부터 중심파장 365ｎｍ의 자외선을 40mW로 750초동안 조사해 경화시켰다. 경화물을 상기 광학소자 성형용 금형으로부터 박리하여, 원하는 미세한 요철구조를 갖는 광학소자를 얻었다.
(비교 예2)
예시3의 방법에 의해 보호층이 형성되기 전에 형성된 미세한 요철구조가 없는 광학소자 성형용 금형을 작성하였다. 이 광학소자 성형용 금형을 사용해서 예시 3과 같은 방법으로 광학소자를 성형했다. 비교예 2와 예시 3에서 얻어진 광학소자의 표면 반사율을 측정하였다. 하기의 표 1은 광학소자들을 분광광도계에 의해 입사각 5°시의 반사율을 측정한 결과를 나타낸다. 미세한 요철구조가 없는 광학소자와 비교해서 미세한 요철구조를 갖는 광학소자는 약 3%의 반사율의 저하가 보여졌다. 이렇게 하여 얻어진 광학소자의 단면을 주사형 전자현미경에 의해 관찰한 바, 무수한 돌기가 기판 표면에 수직하게 존재하는 것이 확인되었다. 또한, 팽윤과 얼룩이 존재하지 않는 양호한 모습을 갖는 광학소자는, 예시 3과 비교예 2에서 얻어질 수 있었다.
[표 1]
광학소자의 반사율 측정결과
Figure 112009068228133-PAT00005
(비교 예 3)
다음에, 비교를 위해 종래의 광학소자 성형용 금형을 제작하였다. 예시 3의 방법에 의해 보호층을 형성하기 전에 형성된 기판을, 비교 예 3의 광학소자 성형용 금형으로 하여 준비했다. 예시 3의 방법과 같은 방법으로 그 기판을 세정 및 건조한 후, 예시 3의 방법과 같은 방법으로 그 기판 위에 Al막을 형성하고, 양극산화층을 형성하며, 에칭을 행하여 비교 예 3의 종래의 광학소자 성형용 금형을 얻었다. 종래의 광학소자 성형용 금형(보호층이 없음)의 표면에는, Ni층의 용해로 인한 팽 윤과 얼룩이 발생되었다.
이러한 광학소자 성형용 금형을 사용하여 예시3과 같은 방법에 의해 광학소자를 형성하였다. 팽윤과 얼룩이 발생되지 않는 부분에서 비교예3의 종래의 광학소자의 반사율은, 미세한 요철구조가 없는 예시 2의 광학소자보다 약 3% 저하되는 것을 알았다. 그렇지만, 그 반사율의 저하는, 팽윤과 얼룩 발생 부분이 전사되는 부분에서는 관찰되지 않는다. 이 때문에, 모습에 있어서 요철이 없는 광학소자는, 그 일부와 그 주위간의 반사율의 차이에 의해 바람직하지 않게 얻어졌다. 이렇게 하여 얻어진 광학소자의 단면은, 주사전자현미경에 의해 관찰되었고 정상 부분에서 그 기판 표면에 수직하게 돌기가 많이 존재하는 것이 확인되었다. 팽윤 부분에서, Ni층의 용해에 의해 개방된 구멍들은, 원하지 않는 ㎛ 오더의 크기를 갖는 볼록 돌기를 형성하도록 전사되었다. 또한, 주위의 얼룩이 전사된 부분에서는, 돌기가 형성되지 않았다. 보호층이 설치되지 않은 비교예 3에서는, 모습이 양호하고 성능이 양호한 광학소자를 얻을 수 없었다.
(예시4)
ＳＵＳ의 베이스 위에 Ｎｉ-P도금층을 100μm 두께로 형성하고, 원하는 형상 및 면 정밀도로 절삭한 기판을 준비했다. 이 기판에 탈지 세정을 행한 후, 초음파 세정에 의해 금형표면의 오물이나 먼지를 제거했다. 건조한 후, 반응 시스템의 스퍼터 장치에 의해 보호층으로서 ＳｉＯx 1μm 두께의 성막을 행했다. 그리고, 진공상태를 유지한 채, TiN 위에 밀착층으로서 Ｔｉ층을 50ｎｍ 두께로 형성하고, 그 밀착층 위에 알루미늄층을 균일하게 500ｎｍ의 두께로 성막함으로써, 알루미늄으로 덮인 금형을 얻었다. 그리고, 요철구조가 형성되기를 원하는 면을 제외하는 면의 일부에 정전극을 부착하고, 마스킹을 실행하고, 상기 면 이외의 면적을 피복함으로써 절연 및 방수된 알루미늄으로 덮인 금형을 얻었다. 상기 금형을 10℃로 온도 조절한 5wt.％ 인산수용액중에 부전극과 함께 침지시켰다. 그 후에, 직류전원에 의해 전압 120V를 인가하고, 3분 30초 통전한다. 다음에, 에칭으로서 상온의 5wt.％ 인산수용액중에 45분간 침지해서 용해함으로써 구멍 지름을 확장하였다. 전압 인가 및 통전의 순서를 4회, 에칭의 순서를 3회 반복한 후, 상온의 5wt.％ 인산수용액중에 8분간 침지해서 용해함으로써 구멍 지름을 확장하여서, 테이퍼 형상의 구멍을 제조하였다. 이렇게 하여 얻어진 광학소자 성형용 금형은, 내부에 원하는 미세한 요철구조가 형성되었다. 광학소자 성형용 금형의 표면에는, Ni층의 용해로 인한 팽윤과 얼룩이 발생이 관찰되지 않았다.
상기 순서에 의해 제작한 광학소자 성형용 금형을 사출성형기(쓰미토모(Sumitomo 중기 공업주식회사 제품:ＳＳ180)의 입사면측 및 출사면측에 배치하고, 폴리메타크릴산메틸(델펫(Delpet) 70ＮＨ:아사히화성제)을 사출성형해서 요철구조를 갖는 광학소자를 얻었다. 이 때, 금형 온도는 95℃이었고, 수지 주입시의 압력은 80ＭＰａ로 유지했다.
(비교 예4)
비교 예2에서 성형하고 미세한 요철구조가 없는 광학소자를 제조하였다. 하기의 표 2는 광학소자들을 분광광도계에 의해 입사각 5°시의 반사율을 측정한 결 과다. 미세한 요철구조가 없는 광학소자와 비교해서 미세한 요철구조를 갖는 광학소자는 약 4%의 반사율의 저하가 보여졌다. ㎛ 오더의 크기를 갖는 얼룩 및 돌출 시딩(seeding)의 모습이 관찰되었다.
[표 2]
광학소자의 반사율 측정결과
Figure 112009068228133-PAT00006
본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 아주 넓게 해석해야 한다.
도 1은 본 발명의 국면에 따른 광학소자 성형용 금형의 제1 실시예의 모식도다.
도 2는 본 발명의 국면에 따른 광학소자 성형용 금형의 제2 실시예의 모식도다.
도 3은 평균 중심간 거리의 개념도다.
도 4는 본 발명의 국면에 따른 광학소자 성형용 금형의 제4 실시예의 모식도다.

Claims (11)

  1. 적어도 표준 전극 전위가 부(negative)인 재료로 이루어진 표면을 갖는 기판과,
    상기 기판 위에 설치된 양극산화층과,
    상기 기판과 상기 양극산화층과의 사이에, 상기 표준 전극전위가 정(positive)인 재료로 이루어진 보호층을 구비한, 광학소자 성형용 금형.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은, 적어도 상기 기판 표면에 Ｎｉ를 포함하는, 광학소자 성형용 금형.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층은, Ａｕ, Ｃｕ, Ｐｔ, ＳｉＯ2 및 ＴｉＮ으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 이루어지는, 광학소자 성형용 금형.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극산화층은, 상기 양극산화층의 표면에 대하여 수직한 방향에 개구된 복수의 구멍으로 이루어진 요철구조를 갖는, 광학소자 성형용 금형.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 구멍은, 상기 구멍의 저부를 향해서 구멍 지름이 작아지는 테이퍼 형상을 갖는, 광학소자 성형용 금형.
  6. 청구항 4에 따른 광학소자 성형용 금형에 형성된 요철구조를 자외선경화 수지에 전사해서 성형된 광학소자.
  7. 청구항 4에 따른 광학소자 성형용 금형에 형성된 요철구조를 자외선경화 수지에 전사하여서 광학소자를 성형하는 단계를 포함하는, 광학소자의 성형방법.
  8. 적어도 표준 전극 전위가 부인 재료로 이루어진 표면을 갖는 기판 위에, 상기 표준 전극전위가 정인 재료로 이루어진 보호층을 형성하는 단계;
    상기 보호층 위에 알루미늄층을 형성하는 단계; 및
    상기 알루미늄층을 인산, 옥살산 및 황산 중 적어도 어느 하나를 갖는 전해액을 사용해서 양극산화 함으로써, 상기 알루미늄층에 복수의 구멍을 형성하고, 양극산화층을 형성하는 단계를 포함한, 광학소자 성형용 금형의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 보호층을 형성하는 단계 전에, 상기 기판을 세정하는 단계를 더 포함하고, 상기 기판을 세정하는 단계와 상기 보호층을 형성하는 단계는, 습식으로 연속해서 행해지는, 광학소자 성형용 금형의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 양극산화층을 형성하는 단계는, 상기 양극산화를 행한 후, 에칭을 행하는 것에 의해, 상기 복수의 구멍의 구멍 지름을 등방적으로 확장하는, 광학소자 성형용 금형의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 양극산화층을 형성하는 단계에서는, 상기 양극산화 및 상기 에칭을 반 복하여 행하고, 상기 복수의 구멍을 테이퍼 모양으로 형성하는, 광학소자 성형용 금형의 제조 방법.
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