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JP2018165811A - Flat-plate mold matrix manufacturing method, molding die manufacturing method and roll mold manufacturing method - Google Patents

Flat-plate mold matrix manufacturing method, molding die manufacturing method and roll mold manufacturing method Download PDF

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JP2018165811A JP2017063782A JP2017063782A JP2018165811A JP 2018165811 A JP2018165811 A JP 2018165811A JP 2017063782 A JP2017063782 A JP 2017063782A JP 2017063782 A JP2017063782 A JP 2017063782A JP 2018165811 A JP2018165811 A JP 2018165811A
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Abstract

【課題】複数の三次元パターンを精度よく形成することができる平板形金型原盤製造方法及び成形用金型製造方法並びにロール金型製造方法を提供する。【解決手段】平板形金型原盤製造方法は、複数の凸レンズが配されたレンズ成形体としてのマイクロレンズアレイ10の製造に用いられ、レジスト膜43を露光した後に現像することにより凸レンズとしてのマイクロレンズ13の曲率をもつ三次元パターンPを複数形成する平板形金型原盤製造方法において、露光工程と現像工程とを有する。露光工程は、マイクロレンズ13の反転形状である三次元パターンPのプロファイルRに基づき、露光光47の光強度Iがレジスト膜の膜面の面方向において異なる露光を行う。現像工程は、露光工程を経たレジスト膜43を現像することにより三次元パターンPを形成する。【選択図】図3A plate mold master manufacturing method, a molding mold manufacturing method, and a roll mold manufacturing method capable of forming a plurality of three-dimensional patterns with high accuracy are provided. A method for manufacturing a flat plate mold master disk is used for manufacturing a microlens array 10 as a lens molded body in which a plurality of convex lenses are arranged. A method for manufacturing a flat plate mold master disk for forming a plurality of three-dimensional patterns P having curvatures of lenses 13 includes an exposure step and a development step. In the exposure process, based on the profile R of the three-dimensional pattern P, which is the inverted shape of the microlens 13, the light intensity I of the exposure light 47 is different in the film surface direction of the resist film. In the developing process, a three-dimensional pattern P is formed by developing the resist film 43 that has undergone the exposure process. [Selection drawing] Fig. 3

Description

本発明は、平板形金型原盤製造方法及び成形用金型製造方法並びにロール金型製造方法に関する。   The present invention relates to a flat plate mold master manufacturing method, a molding die manufacturing method, and a roll mold manufacturing method.

複数の凸レンズが配されたレンズ成形体、例えばマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイが知られている。マイクロレンズアレイの製造には、マイクロレンズアレイの材料である硬化性樹脂に、目的とするマイクロレンズの曲率をもつ三次元パターンを複数形成する成形用金型を用いることがある。   A lens molded body in which a plurality of convex lenses are arranged, for example, a microlens array in which microlenses are arranged is known. In manufacturing a microlens array, a mold for forming a plurality of three-dimensional patterns having the curvature of a target microlens may be used on a curable resin that is a material of the microlens array.

成形用金型の製造方法としては、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。この方法では、マイクロレンズの反転形状である三次元パターンが表面に複数形成された金型原盤を用いて、電鋳法を行うことにより金型原盤を複製した成形用金型を製造している。   As a method for manufacturing a molding die, for example, the one described in Patent Document 1 is known. In this method, a molding die that duplicates a mold master is manufactured by performing an electroforming method using a mold master having a plurality of three-dimensional patterns formed on the surface, which is a reversed shape of a microlens. .

特許文献1では、金型原盤を製造するにあたり、ガラス基板などの平板状の基板に形成したレジスト膜に断面形状が三角形の凹みを形成し、等方性のドライエッチングによりレジスト膜と基板とを徐々にエッチングしている。これにより、基板には、レジスト膜の凹みに対応する部位にマイクロレンズの反転形状である三次元パターンが形成される。この基板が金型原盤として用いられる。このように、特許文献1によると平板形の金型原盤が得られる。   In Patent Document 1, in manufacturing a mold master, a recess having a triangular cross section is formed in a resist film formed on a flat substrate such as a glass substrate, and the resist film and the substrate are formed by isotropic dry etching. Etching gradually. As a result, a three-dimensional pattern that is the inverted shape of the microlens is formed on the substrate at a portion corresponding to the recess of the resist film. This substrate is used as a mold master. Thus, according to Patent Document 1, a plate-shaped mold master is obtained.

また、金型原盤製造方法として、露光と現像とを行うことによりレジスト膜に複数の三次元パターンを形成する方法もある。例えば、特許文献2では、感光性樹脂からなるレジスト膜を露光光としてのレーザー光で露光し、その後に現像している。レジスト膜は、感光性樹脂を円筒ロールの周面に塗布することにより形成される。レーザー光を発するレーザー装置は、レーザー光の積算パワーを制御しながらレーザー光の焦点位置及び滞在時間を設定する走査装置を併せ持つことも記載されている。   Further, as a mold master manufacturing method, there is a method of forming a plurality of three-dimensional patterns on a resist film by performing exposure and development. For example, in Patent Document 2, a resist film made of a photosensitive resin is exposed with laser light as exposure light and then developed. The resist film is formed by applying a photosensitive resin to the peripheral surface of the cylindrical roll. It is also described that a laser device that emits laser light also has a scanning device that sets the focal position and staying time of the laser light while controlling the integrated power of the laser light.

特開2009−132010号公報JP 2009-132010 A 特開2007−229996号公報JP 2007-229996 A

特許文献1に記載される平板形金型原盤の製造方法では、基板の全面がエッチングされるため、目的とする三次元パターンを精度よく形成することが難しい。特許文献2の金型原盤製造方法は、三次元パターン同士の境界で多重露光が生じるから、レジスト膜の現像液に対する溶解速度の制御が難しい。また、特許文献2は、露光の対象であるレジスト膜が円筒ロールの周面に設けられているから、上記溶解速度の制御が一層難しいものとなっている。このため、三次元パターンが並んだ金型原盤を精度よく製造することができない。   In the method for manufacturing a flat plate master described in Patent Document 1, it is difficult to accurately form a target three-dimensional pattern because the entire surface of the substrate is etched. In the mold master manufacturing method of Patent Document 2, since multiple exposure occurs at the boundary between three-dimensional patterns, it is difficult to control the dissolution rate of the resist film in the developer. Further, in Patent Document 2, since the resist film to be exposed is provided on the peripheral surface of the cylindrical roll, it is more difficult to control the dissolution rate. For this reason, it is impossible to accurately manufacture a mold master in which three-dimensional patterns are arranged.

そこで、本発明は、複数の三次元パターンを精度よく形成することができる平板形金型原盤製造方法及び成形用金型製造方法並びにロール金型製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a flat plate mold master manufacturing method, a molding die manufacturing method, and a roll mold manufacturing method capable of accurately forming a plurality of three-dimensional patterns.

本発明の平板形金型原盤製造方法は、複数の凸レンズが配されたレンズ成形体の製造に用いられ、レジスト膜を露光した後に現像することにより凸レンズの曲率をもつ三次元パターンを複数形成する平板形金型原盤製造方法において、露光工程と、現像工程と、を有する。露光工程は、凸レンズの反転形状である三次元パターンのプロファイルに基づき、露光光の光強度がレジスト膜の膜面の面方向において異なる露光を行う。現像工程は、露光工程を経たレジスト膜を現像することにより三次元パターンを形成する。   The flat plate mold master manufacturing method of the present invention is used for manufacturing a lens molded body in which a plurality of convex lenses are arranged, and a plurality of three-dimensional patterns having a convex lens curvature are formed by developing after exposing a resist film. The flat plate mold master manufacturing method includes an exposure step and a development step. In the exposure step, exposure is performed in which the light intensity of the exposure light differs in the surface direction of the film surface of the resist film based on the profile of the three-dimensional pattern that is the inverted shape of the convex lens. In the development process, a three-dimensional pattern is formed by developing the resist film that has undergone the exposure process.

露光工程は、レジスト膜を区画した露光対象領域毎に露光を行うことが好ましい。   In the exposure step, it is preferable to perform exposure for each exposure target area that partitions the resist film.

レンズ成形体は、凸レンズとしてのマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイであることが好ましい。   The lens molded body is preferably a microlens array in which microlenses as convex lenses are arranged.

本発明の金型製造方法は、平板形金型原盤製造工程と、金型形成工程と、を有する。平板形金型原盤製造工程は、上記の平板形金型原盤製造方法により平板形金型原盤を製造する。金型形成工程は、平板形金型原盤から電鋳法によりレンズ成形体の成形用金型を形成する。   The mold manufacturing method of the present invention includes a flat plate mold master manufacturing process and a mold forming process. In the flat mold master manufacturing process, a flat mold master is manufactured by the flat mold master manufacturing method described above. In the mold forming step, a mold for forming a lens molded body is formed from a flat mold master by electroforming.

金型形成工程は、電鋳法を偶数回行うことにより、平板形金型原盤の三次元パターンを複製した複製金型を、成形用金型として形成することが好ましい。   In the mold forming step, it is preferable to form a replica mold that duplicates the three-dimensional pattern of the flat plate mold master as the molding mold by performing the electroforming method an even number of times.

本発明のロール金型製造方法は、金型製造工程と、ロール金型形成工程と、を有する。金型製造工程は、上記の金型製造方法により成形用金型を製造する。ロール金型形成工程は、成形用金型をロール材に巻き付けることによりロール金型を形成する。   The roll mold manufacturing method of the present invention includes a mold manufacturing process and a roll mold forming process. In the mold manufacturing process, a molding mold is manufactured by the above-described mold manufacturing method. In the roll mold forming step, a roll mold is formed by winding a molding mold around a roll material.

本発明によれば、複数の三次元パターンが精度よく形成された平板形金型原盤及び成形用金型並びにロール金型が製造される。   According to the present invention, a flat plate mold master, a mold for molding, and a roll mold in which a plurality of three-dimensional patterns are accurately formed are manufactured.

本発明の実施により作られたマイクロレンズアレイの概略図である。1 is a schematic diagram of a microlens array made by the practice of the present invention. FIG. フィルム製造装置の要部概略図である。It is a principal part schematic diagram of a film manufacturing apparatus. 平板形金型原盤製造方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the flat plate metal mold | die master manufacturing method. 露光を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining exposure. 露光光の光強度を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the light intensity of exposure light. 金型製造方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a metal mold | die manufacturing method. 金型製造方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a metal mold | die manufacturing method. ロール金型製造方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a roll metal mold manufacturing method.

図1に示すマイクロレンズアレイ10は、複数の凸レンズが配されたレンズ成形体の一例である。マイクロレンズアレイ10は、本発明の実施により製造される平板形金型原盤50(図3参照)を用いて作られる。平板形金型原盤50については別の図面を用いて後述する。   A microlens array 10 shown in FIG. 1 is an example of a lens molded body in which a plurality of convex lenses are arranged. The microlens array 10 is made by using a flat mold master 50 (see FIG. 3) manufactured by carrying out the present invention. The flat plate mold master 50 will be described later with reference to another drawing.

マイクロレンズアレイ10は、シート部11とレンズ部12とを備える。シート部11とレンズ部12とは透明である。シート部11とレンズ部12との境界は、本実施形態のようにシート部11とレンズ部12とがともに透明である場合には視認されないが、図1では説明の便宜上、破線で図示してある。   The microlens array 10 includes a sheet portion 11 and a lens portion 12. The sheet part 11 and the lens part 12 are transparent. The boundary between the sheet portion 11 and the lens portion 12 is not visually recognized when both the sheet portion 11 and the lens portion 12 are transparent as in the present embodiment, but in FIG. is there.

シート部11の厚みT1は、50μm以上300μm以下の範囲内であり、本実施形態では135μmとしている。   The thickness T1 of the sheet portion 11 is in the range of 50 μm or more and 300 μm or less, and is 135 μm in this embodiment.

レンズ部12は、シート部11の一方のシート面11aに設けられている。レンズ部12は、凸レンズとしてのマイクロレンズ13を備えている。すなわち、マイクロレンズアレイ10は、凸レンズとしてのマイクロレンズ13が配列されたレンズ成形体である。マイクロレンズ13は、図1においてXY平面上に配列されている。マイクロレンズ13の配列は、この例では千鳥(ジグザグ)配列としているが、これに限られず、正方配列などでもよい。   The lens unit 12 is provided on one sheet surface 11 a of the sheet unit 11. The lens unit 12 includes a microlens 13 as a convex lens. That is, the microlens array 10 is a lens molded body in which microlenses 13 as convex lenses are arranged. The microlenses 13 are arranged on the XY plane in FIG. The arrangement of the microlenses 13 is a zigzag arrangement in this example, but is not limited to this and may be a square arrangement.

マイクロレンズ13は、本実施形態ではレンズ面13aの断面形状が半円状、すなわち半球状の凸レンズである。なお、マイクロレンズ13は、半球状の凸レンズに限定されず、レンズ面13aの断面形状が、円弧と放物線と楕円弧などの曲線である凸レンズであってもよい。   In the present embodiment, the microlens 13 is a convex lens whose lens surface 13a has a semicircular cross section, that is, a hemispherical lens. The microlens 13 is not limited to a hemispherical convex lens, and may be a convex lens in which the cross-sectional shape of the lens surface 13a is a curve such as an arc, a parabola, an elliptical arc, or the like.

図2に示すように、マイクロレンズアレイ10は、フィルム製造装置15により製造される長尺の光学フィルム16をシート状に切り出したものである。なお、図2は、フィルム製造装置15の要部を示す概略図である。フィルム製造装置15は、送出機17と塗布機18と形状付与装置19などを備えている。   As shown in FIG. 2, the microlens array 10 is obtained by cutting a long optical film 16 manufactured by a film manufacturing apparatus 15 into a sheet shape. FIG. 2 is a schematic view showing a main part of the film manufacturing apparatus 15. The film manufacturing apparatus 15 includes a delivery machine 17, a coating machine 18, a shape imparting device 19, and the like.

送出機17は、マイクロレンズアレイ10のシート部11となる長尺の透明なフィルムベース20を形状付与装置19へ供給するためのものである。この例ではフィルムベース20はロール状に巻かれており、送出機17は、フィルムベース20がロール状に巻かれたフィルムロールがセットされ、このフィルムロールからフィルムベース20を送り出す。このフィルムベース20は、塗布機18により形成される塗膜22の支持体として機能する。なお、送出機17と塗布機18との間には、周方向に回転する駆動ローラ21が配されている。フィルムベース20は、この駆動ローラ21に巻き掛けられており、駆動ローラ21の回転により形状付与装置19に向かって搬送される。フィルムベース20は、PET(ポリエチレンテレフタレート)やPC(ポリカボネート)、TAC(トリアセチルセルロース)などから形成されている。   The sending machine 17 is for supplying a long transparent film base 20 to be the sheet portion 11 of the microlens array 10 to the shape imparting device 19. In this example, the film base 20 is wound in a roll shape, and the sending machine 17 is set with a film roll in which the film base 20 is wound in a roll shape, and sends out the film base 20 from the film roll. The film base 20 functions as a support for the coating film 22 formed by the coating machine 18. A driving roller 21 that rotates in the circumferential direction is disposed between the feeding machine 17 and the coating machine 18. The film base 20 is wound around the driving roller 21 and is conveyed toward the shape imparting device 19 by the rotation of the driving roller 21. The film base 20 is made of PET (polyethylene terephthalate), PC (polycarbonate), TAC (triacetyl cellulose), or the like.

塗布機18は、フィルムベース20に塗膜22を形成するためのものである。この塗膜22は形状付与装置19によりマイクロレンズ13にされる。塗布機18は、供給される塗布液26を連続的に流出する。長手方向に走行するフィルムベース20に向けて塗布液26が流出することにより、フィルムベース20の一方のフィルム面に塗膜22が形成される。塗膜22が形成されたフィルムベース20は、形状付与装置19へ案内される。塗布液26は、本実施形態では透明な光硬化性のポリマーを含む。光硬化性のポリマーとしては、例えばDIC(株)製ユニディック(登録商標)とアイカ工業(株)製アイカアイトロンなどが用いられる。   The applicator 18 is for forming the coating film 22 on the film base 20. The coating film 22 is made into the microlens 13 by the shape imparting device 19. The coating machine 18 continuously flows out the supplied coating liquid 26. When the coating liquid 26 flows out toward the film base 20 traveling in the longitudinal direction, the coating film 22 is formed on one film surface of the film base 20. The film base 20 on which the coating film 22 is formed is guided to the shape imparting device 19. The coating liquid 26 includes a transparent photocurable polymer in this embodiment. As the photocurable polymer, for example, Unidic (registered trademark) manufactured by DIC Corporation and Aika Eyetron manufactured by Aika Industry Co., Ltd. are used.

形状付与装置19は、支持ローラ31と、ロール金型32と、光源33とを備える。   The shape imparting device 19 includes a support roller 31, a roll mold 32, and a light source 33.

支持ローラ31は、フィルムベース20の搬送路において塗膜22とは反対側に配されており、周面でフィルムベース20を支持する。支持ローラ31は、回転軸を駆動ローラ21の回転軸と平行に配してある。支持ローラ31は、モータ35により、フィルムベース20の搬送に同期して回転する。支持ローラ31の回転方向は、フィルムベース20を搬送する方向(図中時計周りの方向)である。なお、支持ローラ31は、フィルムベース20の搬送にともなって従動回転するようにしてもよい。   The support roller 31 is disposed on the side opposite to the coating film 22 in the conveyance path of the film base 20 and supports the film base 20 on the peripheral surface. The support roller 31 has a rotation axis arranged in parallel with the rotation axis of the drive roller 21. The support roller 31 is rotated by the motor 35 in synchronization with the conveyance of the film base 20. The rotation direction of the support roller 31 is a direction in which the film base 20 is conveyed (clockwise direction in the drawing). The support roller 31 may be driven to rotate as the film base 20 is conveyed.

ロール金型32は、フィルムベース20の搬送路において塗膜22側に設けてあり、支持ローラ31と協働して、塗膜22にマイクロレンズ13を形成する。   The roll mold 32 is provided on the coating film 22 side in the conveyance path of the film base 20, and forms the microlens 13 on the coating film 22 in cooperation with the support roller 31.

ロール金型32は、ロール材37と成形用金型38とを備える。ロール材37は、回転軸を駆動ローラ21の回転軸と平行に配してある。ロール材37は、モータ40により、フィルムベース20の搬送に同期して回転する。ロール材37の回転方向は、フィルムベース20を搬送する方向(図中反時計周りの方向)である。   The roll mold 32 includes a roll material 37 and a molding mold 38. The roll material 37 has a rotation axis arranged in parallel with the rotation axis of the drive roller 21. The roll material 37 is rotated by the motor 40 in synchronization with the conveyance of the film base 20. The rotation direction of the roll material 37 is a direction in which the film base 20 is conveyed (a counterclockwise direction in the drawing).

成形用金型38は、塗膜22にマイクロレンズ13を形成するためのものである。成形用金型38の表面には、マイクロレンズ13の反転形状である三次元パターンPが複数形成されている。マイクロレンズ13の反転形状は凹形状である。成形用金型38は、ロール材37の周面に、三次元パターンPが形成されている表面を外側にして巻き付けられている。成形用金型38は、後述する平板形金型原盤50を用いて製造される。成形用金型38の製造方法については別の図面を用いて後述する。   The molding die 38 is for forming the microlens 13 on the coating film 22. A plurality of three-dimensional patterns P that are the inverted shapes of the microlenses 13 are formed on the surface of the molding die 38. The inverted shape of the microlens 13 is a concave shape. The molding die 38 is wound around the peripheral surface of the roll material 37 with the surface on which the three-dimensional pattern P is formed facing outward. The molding die 38 is manufactured using a flat plate master 50 described later. A method for manufacturing the molding die 38 will be described later with reference to another drawing.

以上の構成を有するロール金型32は、支持ローラ31との間にフィルムベース20と塗膜22とを挟持した状態で、モータ40により回転する。ロール金型32は、支持ローラ31上で塗膜22を押圧し、塗膜22に三次元パターンPを転写することにより、複数のマイクロレンズ13を連続的に形成する。   The roll mold 32 having the above configuration is rotated by the motor 40 with the film base 20 and the coating film 22 sandwiched between the support roller 31. The roll mold 32 presses the coating film 22 on the support roller 31 and transfers the three-dimensional pattern P to the coating film 22, thereby continuously forming a plurality of microlenses 13.

また、ロール金型32には、圧力調整機39が設けられている。圧力調整機39は、成形用金型38の三次元パターンPを塗膜22に転写する際の押圧力を調整する。この押圧力の調整により、塗膜22に対してより確実にマイクロレンズ13が形成される。   The roll mold 32 is provided with a pressure adjuster 39. The pressure adjuster 39 adjusts the pressing force when the three-dimensional pattern P of the molding die 38 is transferred to the coating film 22. By adjusting the pressing force, the microlens 13 is more reliably formed on the coating film 22.

光源33は、ロール金型32よりもフィルム製造装置15の下流に設けられている。光源33は、本実施形態ではロール金型32側に配されている。光源33は、紫外線を射出することにより塗膜22を硬化し、フィルムベース20と塗膜22とを光学フィルム16にする。光源33は、コントローラ33aと接続しており、このコントローラ33aにより光を射出する出力が制御される。なお、光源33が射出する光の種類と、光を射出する出力とは、光硬化性のポリマーの種類による。   The light source 33 is provided downstream from the roll mold 32 in the film manufacturing apparatus 15. In the present embodiment, the light source 33 is disposed on the roll mold 32 side. The light source 33 cures the coating film 22 by emitting ultraviolet rays, and the film base 20 and the coating film 22 become the optical film 16. The light source 33 is connected to the controller 33a, and an output for emitting light is controlled by the controller 33a. Note that the type of light emitted from the light source 33 and the output from which light is emitted depend on the type of photocurable polymer.

なお、光源33、及び/または、他の光源(図示無し)を設けてもよい。他の光源を光源33に加えて用いる場合には、他の光源は、ロール金型32の上流において支持ローラ31と対向する位置と、ロール金型32と対向した塗膜22側の位置と、ロール金型32の下流において支持ローラ31と対向する位置などに設けることができる。他の光源をロール金型32の上流に設ける場合は、塗膜22を流動性が失われたゲル状態となるように硬化させる。これにより、塗膜22に対してより確実にマイクロレンズ13が形成される。   A light source 33 and / or another light source (not shown) may be provided. When another light source is used in addition to the light source 33, the other light source includes a position facing the support roller 31 upstream of the roll mold 32, a position on the coating film 22 side facing the roll mold 32, and It can be provided at a position facing the support roller 31 downstream of the roll mold 32. When another light source is provided upstream of the roll mold 32, the coating film 22 is cured so as to be in a gel state in which fluidity is lost. Thereby, the microlens 13 is more reliably formed on the coating film 22.

平板形金型原盤50の製造方法について図3を参照しながら説明する。平板形金型原盤50は、基板42上に形成されたレジスト膜43を露光した後に現像することにより製造される。すなわち、平板形金型原盤50は、露光工程と現像工程とにより製造される。露光は、後述する露光装置45により行われる。   A method for manufacturing the flat plate mold master 50 will be described with reference to FIG. The flat plate mold master 50 is manufactured by exposing the resist film 43 formed on the substrate 42 and developing it. That is, the flat plate master 50 is manufactured by an exposure process and a development process. The exposure is performed by an exposure device 45 described later.

基板42は、平板形である。基板42は、本実施形態ではガラス基板であるが、これに限られず、シリコン基板などでもよい。レジスト膜43は、平板形の基板42の一方の表面に、感光性樹脂をスピンコート法などで塗布することにより平らに形成される。感光性樹脂としては、本実施形態ではポジ型レジストを用いている。   The substrate 42 has a flat plate shape. The substrate 42 is a glass substrate in the present embodiment, but is not limited thereto, and may be a silicon substrate or the like. The resist film 43 is formed flat on one surface of the flat substrate 42 by applying a photosensitive resin by spin coating or the like. In this embodiment, a positive resist is used as the photosensitive resin.

図3(a)に示すように、露光工程では、マイクロレンズ13の反転形状である三次元パターンPのプロファイルR(図5(b)参照)に基づき、露光光47の光強度Iがレジスト膜43の膜面の面方向において異なる露光を行う。この例では、露光光47の光強度Iを増減させながら走査露光を行うことにより、レジスト膜43の現像液に対する溶解速度を走査方向において変化させる。図3(a)では、レジスト膜43の現像液に対する溶解速度を点線で表してあり、レジスト膜43の膜面からの距離が大きいほど溶解速度が速いことを示している。   As shown in FIG. 3A, in the exposure process, based on the profile R (see FIG. 5B) of the three-dimensional pattern P which is the inverted shape of the microlens 13, the light intensity I of the exposure light 47 is changed to a resist film. Different exposures are performed in the plane direction of the film surface 43. In this example, by performing scanning exposure while increasing or decreasing the light intensity I of the exposure light 47, the dissolution rate of the resist film 43 in the developer is changed in the scanning direction. In FIG. 3A, the dissolution rate of the resist film 43 in the developing solution is indicated by a dotted line, and the dissolution rate is faster as the distance from the film surface of the resist film 43 is larger.

図3(a)では、走査方向はレジスト膜43の膜面に沿った紙面右方向であるX方向とされており、露光光47を示す矢印の大きさにより光強度Iの大きさを表してある。露光光47を示す矢印が大きいほど光強度Iが大きいことを示している。また、露光光47を示す矢印のうち、実線で示されているものは照射中であることを示し、二点鎖線で示されているものは照射済みであることを示している。   In FIG. 3A, the scanning direction is the X direction which is the right direction of the paper along the film surface of the resist film 43, and the magnitude of the light intensity I is represented by the size of the arrow indicating the exposure light 47. is there. The larger the arrow indicating the exposure light 47, the greater the light intensity I. Further, among the arrows indicating the exposure light 47, those indicated by solid lines indicate that irradiation is being performed, and those indicated by two-dot chain lines indicate that irradiation has been performed.

なお、本実施形態では、走査露光を行うことにより、レジスト膜43の現像液に対する溶解速度を走査方向において変化させるが、これに限られず、レジスト膜43の露光深さを走査方向において変化させてもよい。露光深さは、レジスト膜43の基板42とは反対側の膜面から、レジスト膜43の厚み方向に露光光47が到達する距離である。露光深さの制御方法としては、露光光47の光強度Iを増減させる方法と、光強度を一定とし、レジスト膜43の基板42とは反対側の膜面から光源部45aの先端までの高さを制御する方法等がある。   In this embodiment, by performing scanning exposure, the dissolution rate of the resist film 43 in the developer is changed in the scanning direction. However, the present invention is not limited to this, and the exposure depth of the resist film 43 is changed in the scanning direction. Also good. The exposure depth is the distance that the exposure light 47 reaches in the thickness direction of the resist film 43 from the film surface of the resist film 43 opposite to the substrate 42. The exposure depth is controlled by increasing or decreasing the light intensity I of the exposure light 47, making the light intensity constant, and increasing the height from the film surface opposite to the substrate 42 of the resist film 43 to the tip of the light source unit 45a. There is a method for controlling the thickness.

図3(b)に示すように、現像工程では、上記露光工程を経たレジスト膜43を現像することにより三次元パターンPを形成する。露光光47の光強度Iにより、レジスト膜43の現像液に対する溶解速度が異なり、露光光47の光強度Iが大きい程、同じ現像時間でのレジスト膜43の除去量が多くなる。現像後のレジスト膜43には、マイクロレンズ13の反転形状である三次元パターンPが形成される。この現像後のレジスト膜43と基板42とにより平板形金型原盤50が構成される。   As shown in FIG. 3B, in the development process, a three-dimensional pattern P is formed by developing the resist film 43 that has undergone the exposure process. The dissolution rate of the resist film 43 in the developer varies depending on the light intensity I of the exposure light 47, and the greater the light intensity I of the exposure light 47, the greater the amount of removal of the resist film 43 in the same development time. A three-dimensional pattern P that is the inverted shape of the microlens 13 is formed on the resist film 43 after development. The developed resist film 43 and the substrate 42 constitute a flat mold master 50.

露光装置45は、光源部45aを有し、光源部45aから露光光47を射出する。露光光47は、例えばレーザー光である。また、露光装置45は、移動機構46と接続しており、この移動機構46により図3(a)中XYZ方向(X,Y,Zの各方向は互いに直交)のそれぞれに移動可能とされている。本実施形態では、移動機構46は、露光装置45をZ方向には移動させず、XY平面上を移動させる。   The exposure device 45 includes a light source unit 45a and emits exposure light 47 from the light source unit 45a. The exposure light 47 is, for example, laser light. Further, the exposure device 45 is connected to a moving mechanism 46, and can be moved in each of the XYZ directions (X, Y, and Z directions are orthogonal to each other) in FIG. Yes. In the present embodiment, the moving mechanism 46 does not move the exposure device 45 in the Z direction, but moves it on the XY plane.

露光工程について図4を参照しながらより具体的に説明する。露光工程では、レジスト膜43を区画した露光対象領域毎に露光を行う。各露光対象領域は境界線で区画される。境界線は、三次元パターンP同士の境界部分を通るように設定される。このように、境界線は、概念上の線である。図4においては図面簡略化のために第1露光対象領域R1と第2露光対象領域R2とのみ図示している。以降は第1露光対象領域R1と第2露光対象領域R2とについて説明する。なお、実際の露光工程では3以上の露光対象領域が形成される場合がある。第1露光対象領域R1は、境界線L1と境界線L2との間の領域である。第2露光対象領域R2は、境界線L2と境界線L3との間の領域である。第1露光対象領域R1と第2露光対象領域R2とのそれぞれについて走査露光が行われる。すなわち、露光工程は、レジスト膜43の第1露光対象領域R1を走査露光する第1走査露光工程と、第1露光対象領域R1と接する第2露光対象領域R2を走査露光する第2走査露光工程とを有する。   The exposure process will be described more specifically with reference to FIG. In the exposure step, exposure is performed for each exposure target area that partitions the resist film 43. Each exposure target area is partitioned by a boundary line. The boundary line is set so as to pass through the boundary portion between the three-dimensional patterns P. Thus, the boundary line is a conceptual line. In FIG. 4, only the first exposure target region R1 and the second exposure target region R2 are shown for simplification of the drawing. Hereinafter, the first exposure target region R1 and the second exposure target region R2 will be described. In the actual exposure process, three or more exposure target areas may be formed. The first exposure target region R1 is a region between the boundary line L1 and the boundary line L2. The second exposure target region R2 is a region between the boundary line L2 and the boundary line L3. Scanning exposure is performed for each of the first exposure target region R1 and the second exposure target region R2. That is, the exposure process includes a first scanning exposure process for scanning exposure of the first exposure target area R1 of the resist film 43 and a second scanning exposure process for scanning exposure of the second exposure target area R2 in contact with the first exposure target area R1. And have.

図4において、矢線は、露光工程における光源部45aの中心部の軌跡を示す。第1露光対象領域R1では、例えば、光源部45aを、境界線L1上の点AからX方向へ移動させ、境界線L2上の点Bに到達した後に、光源部45aをY方向とは反対の成分をもつ方向に移動させる。この例では、光源部45aを境界線L2に沿って点Bから点Cに移動させる。そして、光源部45aを点CからX方向とは反対方向に移動させ、境界線L1上の点Dに到達した後に、光源部45aをY方向とは反対の成分をもつ方向に移動させる。この例では、光源部45aを境界線L1に沿って点Dから点Eに移動させる。このように境界線L1と境界線L2との間で走査露光を繰り返し行うことにより、第1露光対象領域R1の全域を露光する。その後、第2露光対象領域R2の露光が行われる。第2露光対象領域R2についても、第1露光対象領域R1と同様に、境界線L2と境界線L3との間で走査露光を繰り返し行うことにより、第2露光対象領域R2の全域を露光する。なお、本実施形態では境界線L1と境界線L2との間を折り返しながら露光しているが、これに限られず、光源部45aを一方の方向へ移動させる場合に露光し、他方の方向へ移動させる場合には露光しないようにしてもよい。   In FIG. 4, the arrow indicates the locus of the central portion of the light source unit 45a in the exposure process. In the first exposure target region R1, for example, the light source unit 45a is moved in the X direction from the point A on the boundary line L1, and after reaching the point B on the boundary line L2, the light source unit 45a is opposite to the Y direction. It moves in the direction with the component. In this example, the light source unit 45a is moved from the point B to the point C along the boundary line L2. Then, the light source unit 45a is moved from the point C in the direction opposite to the X direction, and after reaching the point D on the boundary line L1, the light source unit 45a is moved in a direction having a component opposite to the Y direction. In this example, the light source unit 45a is moved from the point D to the point E along the boundary line L1. In this way, by repeatedly performing scanning exposure between the boundary line L1 and the boundary line L2, the entire area of the first exposure target region R1 is exposed. Thereafter, the exposure of the second exposure target region R2 is performed. Similarly to the first exposure target region R1, the second exposure target region R2 is also exposed to the entire second exposure target region R2 by repeatedly performing scanning exposure between the boundary line L2 and the boundary line L3. In this embodiment, the exposure is performed while turning back between the boundary line L1 and the boundary line L2. However, the present invention is not limited to this, and the exposure is performed when the light source unit 45a is moved in one direction, and the exposure is moved in the other direction. In this case, the exposure may not be performed.

露光光47の光強度Iは、目的とするレンズ面13aの曲率の設計値に基づき設定される。光強度Iについて図5を参照しながら説明する。図5(a)において、符合Qは、マイクロレンズ13の複製形状である三次元パターンPのプロファイルであり、目的とするレンズ面13aの曲率の設計値に対応する。図5(b)において、符合Rは、マイクロレンズ13の反転形状である三次元パターンPのプロファイルである。プロファイルRは、プロファイルQから求められる。図5(c)において、符合Sは、プロファイルRから求められる光強度Iのプロファイルである。このプロファイルSに基づき露光光47の光強度Iが設定される。なお、プロファイルSをプロファイルQから求めてもよい。   The light intensity I of the exposure light 47 is set based on the design value of the curvature of the target lens surface 13a. The light intensity I will be described with reference to FIG. In FIG. 5A, the symbol Q is a profile of the three-dimensional pattern P that is a replica shape of the microlens 13, and corresponds to the design value of the curvature of the target lens surface 13a. In FIG. 5B, the symbol R is a profile of the three-dimensional pattern P that is the inverted shape of the microlens 13. Profile R is obtained from profile Q. In FIG. 5 (c), the symbol S is a profile of the light intensity I obtained from the profile R. Based on this profile S, the light intensity I of the exposure light 47 is set. The profile S may be obtained from the profile Q.

露光光47の光強度Iは、露光量と線形の関係にある。また、露光量が大きいほど、レジスト膜43の除去量の制御性に優れる。このため、露光光47の光強度Iが大きいほど、三次元パターンPの制御性に優れる。本実施形態では、図5(c)に示すXY平面上において、目的とするレンズ面13aの頂点に対応する位置で露光光47の光強度Iが最大とされるため、レンズ面13aの頂点付近におけるレンズ形状の制御性に優れる。   The light intensity I of the exposure light 47 has a linear relationship with the exposure amount. Further, the greater the exposure amount, the better the controllability of the removal amount of the resist film 43. For this reason, the greater the light intensity I of the exposure light 47, the better the controllability of the three-dimensional pattern P. In the present embodiment, since the light intensity I of the exposure light 47 is maximized at a position corresponding to the vertex of the target lens surface 13a on the XY plane shown in FIG. 5C, the vicinity of the vertex of the lens surface 13a. Excellent lens shape controllability.

以上の平板形金型原盤製造方法は、露光工程において、三次元パターンP同士の境界での露光光47の光強度Iが小さくされることにより、この境界で二重露光といった多重露光の影響が抑制される。特に、露光対象領域毎に走査露光を行う場合において、露光対象領域同士の境界は二重露光の影響が顕著に出やすい部位であるが、この影響はより確実に抑制される。この結果、複数の三次元パターンPが精度よく形成された平板形金型原盤50が製造される。   In the above-described flat plate mold master manufacturing method, in the exposure process, the light intensity I of the exposure light 47 at the boundary between the three-dimensional patterns P is reduced, so that the influence of multiple exposure such as double exposure occurs at this boundary. It is suppressed. In particular, in the case where scanning exposure is performed for each exposure target area, the boundary between the exposure target areas is a part where the influence of double exposure is prominent, but this influence is more reliably suppressed. As a result, a flat plate master 50 on which a plurality of three-dimensional patterns P are accurately formed is manufactured.

また、平板形金型原盤50を用いて作られるマイクロレンズアレイ10は、マイクロレンズ13同士の境界に対応するシート部11の部位の厚みT1のばらつきが抑制されている。このため、マイクロレンズアレイ10は、シート部11の厚みT1が50μm以上300μm以下の範囲内であっても、曲げなどの変形に対する強度に優れる。   Further, in the microlens array 10 made using the flat mold master 50, the variation in the thickness T1 of the portion of the sheet portion 11 corresponding to the boundary between the microlenses 13 is suppressed. For this reason, the microlens array 10 is excellent in strength against deformation such as bending even if the thickness T1 of the sheet portion 11 is in the range of 50 μm or more and 300 μm or less.

成形用金型38の製造方法について説明する。成形用金型38は、平板形金型原盤製造工程と金型形成工程とにより製造される。平板形金型原盤製造工程は、上記平板形金型原盤製造方法により平板形金型原盤50を製造する工程である。金型形成工程は、平板形金型原盤50から電鋳法により成形用金型38を形成する工程である。この金型製造方法により製造された成形用金型38は、複数の三次元パターンPが精度よく形成されている。平板形金型原盤製造工程については説明を省略し、金型形成工程のみ説明をする。   A method for manufacturing the molding die 38 will be described. The molding die 38 is manufactured by a flat plate mold master manufacturing process and a mold forming process. The flat mold master manufacturing process is a process of manufacturing the flat mold master 50 by the above flat mold master manufacturing method. The mold forming step is a step of forming the molding die 38 from the flat plate master 50 by electroforming. A plurality of three-dimensional patterns P are accurately formed on the molding die 38 manufactured by this mold manufacturing method. Description of the flat plate mold master manufacturing process is omitted, and only the mold forming process is described.

金型形成工程は、電鋳法を偶数回行うことにより、平板形金型原盤50の三次元パターンPを複製した複製金型を、成形用金型38として形成する工程である。本実施形態では、電鋳法を2回行っている。   The mold forming process is a process of forming a replica mold that duplicates the three-dimensional pattern P of the flat mold master 50 as the molding mold 38 by performing the electroforming method an even number of times. In this embodiment, the electroforming method is performed twice.

以下、金型形成工程について、図6及び図7を参照しながら説明する。金型形成工程は、第1導電層形成工程と、第1電鋳工程と、金型中間体形成工程と、離型処理工程と、第2導電層形成工程と、第2電鋳工程と、剥離工程とを有する。   Hereinafter, the mold forming process will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The mold forming step includes a first conductive layer forming step, a first electroforming step, a mold intermediate forming step, a mold release treatment step, a second conductive layer forming step, a second electroforming step, And a peeling step.

図6(a)に示すように、第1導電層形成工程は、平板形金型原盤50の三次元パターンPが形成された表面に第1導電層52を形成する工程である。第1導電層52の材料としては特に限定されるものではないが、第1電鋳工程で行われる電鋳法に適した材料であることが好ましい。第1導電層52を形成する方法としては、スパッタリング法と金属蒸着法とEB蒸着法と銀鏡反応法または無電解めっき法などがある。本実施形態では、第1導電層52の材料をニッケルとし、スパッタリング法により第1導電層52を形成している。   As shown in FIG. 6A, the first conductive layer forming step is a step of forming the first conductive layer 52 on the surface of the flat plate mold master 50 on which the three-dimensional pattern P is formed. The material of the first conductive layer 52 is not particularly limited, but is preferably a material suitable for the electroforming method performed in the first electroforming process. Examples of the method for forming the first conductive layer 52 include a sputtering method, a metal vapor deposition method, an EB vapor deposition method, a silver mirror reaction method, and an electroless plating method. In the present embodiment, the material of the first conductive layer 52 is nickel, and the first conductive layer 52 is formed by a sputtering method.

図6(b)に示すように、第1電鋳工程は、第1導電層52の表面に、電鋳法により第1金属膜53を形成する工程である。第1金属膜53の材料としては、ニッケルと、その合金または化合物とのうちいずれかが好ましく、本実施形態ではニッケルとしている。この他、第1金属膜53の材料としては、銅と銀と金とクロムとチタンと鉄と亜鉛とのうちいずれか一種からなる金属と、これら二種以上からなる合金と、これらのうち少なくとも一種を含む化合物などが挙げられる。なお、本実施形態のように第1導電層52と第1金属膜53とが同じ材料で作られている場合は、第1導電層52と第1金属膜53との境界は視認されない場合があるが、以降の図面では説明の便宜上、破線で図示してある。   As shown in FIG. 6B, the first electroforming step is a step of forming the first metal film 53 on the surface of the first conductive layer 52 by electroforming. As the material of the first metal film 53, either nickel or an alloy or a compound thereof is preferable. In the present embodiment, nickel is used. In addition, the material of the first metal film 53 includes a metal made of any one of copper, silver, gold, chromium, titanium, iron, and zinc, an alloy made of two or more of these, and at least Examples thereof include compounds containing one kind. If the first conductive layer 52 and the first metal film 53 are made of the same material as in the present embodiment, the boundary between the first conductive layer 52 and the first metal film 53 may not be visually recognized. However, in the following drawings, for convenience of explanation, they are shown by broken lines.

図6(c)に示すように、金型中間体形成工程は、第1導電層52及び第1金属膜53から平板形金型原盤50を剥離することにより金型中間体54を形成する工程である。金型中間体54は、第1導電層52側の表面に、マイクロレンズ13の複製形状である三次元パターンPが形成されている。ここで剥離は、楔(くさび)を平板形金型原盤50と第1導電層52との間に入れて、機械的に剥がす方法を用いた。楔はステンレス鋼(SUS,Special Use Stainless)と鉄などの金属が好ましい。   As shown in FIG. 6C, in the mold intermediate forming step, the mold intermediate 54 is formed by peeling the flat plate master 50 from the first conductive layer 52 and the first metal film 53. It is. In the mold intermediate 54, a three-dimensional pattern P that is a replica shape of the microlens 13 is formed on the surface of the first conductive layer 52 side. Here, the peeling was performed by putting a wedge (wedge) between the flat plate mold master 50 and the first conductive layer 52 and mechanically peeling it. The wedge is preferably a metal such as stainless steel (SUS, Special Use Stainless) and iron.

図7(a)に示すように、離型処理工程は、金型中間体54の第1導電層52に離型処理を行うことにより、第1導電層52上に離型層55を形成する工程である。離型層55は、第1導電層52と後述の第2導電層56とを剥離し易くするためのものである。離型層55の材料としては、フッ素系離型剤とPDMS(ポリジメチルシロキサン)などがある。離型層55を形成する方法としては、スピンコート法やディップ法などがある。本実施形態では、離型層55の材料をダイキン工業(株)製オプツールHDとし、ディップ法により離型層55を形成している。   As shown in FIG. 7A, in the mold release process, the mold release layer 55 is formed on the first conductive layer 52 by performing the mold release process on the first conductive layer 52 of the mold intermediate 54. It is a process. The release layer 55 is for facilitating separation of the first conductive layer 52 and the second conductive layer 56 described later. Examples of the material of the release layer 55 include a fluorine-based release agent and PDMS (polydimethylsiloxane). Examples of the method for forming the release layer 55 include a spin coating method and a dip method. In this embodiment, the material of the release layer 55 is OPTOOL HD manufactured by Daikin Industries, Ltd., and the release layer 55 is formed by a dipping method.

図7(b)に示すように、第2導電層形成工程は、離型層55の表面に第2導電層56を形成する工程である。第2導電層56の材料としては特に限定されるものではないが、第2電鋳工程で行われる電鋳法に適した材料であることが好ましい。第2導電層56を形成する方法としては、スパッタリング法と金属蒸着法とEB蒸着法と銀鏡反応法または無電解めっき法などがある。本実施形態では、第2導電層56の材料をニッケルとし、スパッタリング法により第2導電層56を形成している。   As shown in FIG. 7B, the second conductive layer forming step is a step of forming the second conductive layer 56 on the surface of the release layer 55. The material of the second conductive layer 56 is not particularly limited, but is preferably a material suitable for the electroforming method performed in the second electroforming process. Examples of the method for forming the second conductive layer 56 include a sputtering method, a metal vapor deposition method, an EB vapor deposition method, a silver mirror reaction method, and an electroless plating method. In the present embodiment, the material of the second conductive layer 56 is nickel, and the second conductive layer 56 is formed by a sputtering method.

図7(c)に示すように、第2電鋳工程は、第2導電層56の表面に、電鋳法により第2金属膜57を形成する工程である。第2金属膜57の材料としては、ニッケルと、その合金または化合物とのうちいずれかが好ましく、本実施形態ではニッケルとしている。この他、第2金属膜57の材料としては、銅と銀と金とクロムとチタンと鉄と亜鉛とのうちいずれか一種からなる金属と、これら二種以上からなる合金と、これらのうち少なくとも一種を含む化合物などが挙げられる。なお、本実施形態のように第2導電層56と第2金属膜57とが同じ材料で作られている場合は、第2導電層56と第2金属膜57との境界は視認されない場合があるが、以降の図面では説明の便宜上、破線で図示してある。   As shown in FIG. 7C, the second electroforming step is a step of forming the second metal film 57 on the surface of the second conductive layer 56 by electroforming. The material of the second metal film 57 is preferably either nickel or an alloy or compound thereof. In this embodiment, nickel is used. In addition, the material of the second metal film 57 includes a metal made of any one of copper, silver, gold, chromium, titanium, iron, and zinc, an alloy made of these two or more, and at least one of these. Examples thereof include compounds containing one kind. When the second conductive layer 56 and the second metal film 57 are made of the same material as in this embodiment, the boundary between the second conductive layer 56 and the second metal film 57 may not be visually recognized. However, in the following drawings, for convenience of explanation, they are shown by broken lines.

図7(d)に示すように、剥離工程は、第2導電層56から第1導電層52を剥離する工程である。ここで剥離は、楔を第1導電層52と第2導電層56との間、すなわち離型層55に入れて、機械的に剥がす方法を用いた。クサビはステンレス鋼と鉄などの金属が好ましい。剥離後の第2導電層56の表面には平板形金型原盤50の三次元パターン、すなわち、マイクロレンズ13の反転形状である三次元パターンPが複製されている。このため、第2導電層56と第2金属膜57とは、平板形金型原盤50の複製金型とされ、成形用金型38として用いられる。   As shown in FIG. 7D, the peeling process is a process of peeling the first conductive layer 52 from the second conductive layer 56. Here, the peeling was performed by putting the wedge between the first conductive layer 52 and the second conductive layer 56, that is, in the release layer 55 and mechanically peeling it. The wedge is preferably a metal such as stainless steel and iron. On the surface of the second conductive layer 56 after peeling, the three-dimensional pattern of the flat plate master 50, that is, the three-dimensional pattern P which is the inverted shape of the microlens 13, is duplicated. Therefore, the second conductive layer 56 and the second metal film 57 are used as a replica mold of the flat plate mold master 50 and used as the molding mold 38.

成形用金型38の最も薄い部分の厚みT2は、20μm以上500μm以下の範囲内であることが好ましい。厚みT2が20μm以上であることにより20μm未満である場合に比べて、成形用金型38の曲げなどの変形に対する強度が高く、厚みT2が500μm以下であることにより500μmよりも大きい場合に比べて、成形用金型38の曲げなどの変形が容易とされる。このため、成形用金型38は、ロール材37への巻き付け時に割れなどにより破損することなく、かつ、ロール材37に容易に巻き付けられる。厚みT2は、100μm以上400μm以下の範囲内であることがより好ましく、150μm以上300μm以下の範囲内であることがさらに好ましい。本実施形態では、厚みT2を200μmとしている。   The thickness T2 of the thinnest part of the molding die 38 is preferably in the range of 20 μm to 500 μm. Compared with the case where the thickness T2 is 20 μm or more and less than 20 μm, the strength against deformation such as bending of the molding die 38 is high, and when the thickness T2 is 500 μm or less, it is larger than 500 μm. Further, deformation such as bending of the molding die 38 is facilitated. For this reason, the molding die 38 is easily wound around the roll material 37 without being damaged due to cracks or the like when wound around the roll material 37. The thickness T2 is more preferably in the range of 100 μm or more and 400 μm or less, and further preferably in the range of 150 μm or more and 300 μm or less. In the present embodiment, the thickness T2 is 200 μm.

なお、金型中間体形成工程で作られる金型中間体54を成形用金型としてもよい。成形用金型としての金型中間体54には、複数の三次元パターンPが精度よく形成されている。金型中間体54を成形用金型として使用した場合は、複数の凹レンズが配されたレンズ成形体が製造される。   Note that the mold intermediate 54 produced in the mold intermediate forming step may be used as a mold for molding. A plurality of three-dimensional patterns P are accurately formed on the mold intermediate 54 as a molding mold. When the mold intermediate 54 is used as a molding mold, a lens molded body in which a plurality of concave lenses are arranged is manufactured.

また、上記金型製造方法では、金型形成工程において、電鋳法を偶数回行っているが、この電鋳法を奇数回行ってもよい。この場合は、平板形金型原盤50の反転金型が製造される。平板形金型原盤50の反転金型には、複数の三次元パターンPが精度よく形成されている。この反転金型の三次元パターンPは、凸レンズとしてのマイクロレンズ13の複製形状である。このため、上記反転金型を成形用金型として使用した場合は、複数の凹レンズが配されたレンズ成形体が製造される。   In the mold manufacturing method, the electroforming method is performed an even number of times in the mold forming step. However, the electroforming method may be performed an odd number of times. In this case, the reversal mold of the flat mold master 50 is manufactured. A plurality of three-dimensional patterns P are accurately formed on the reversal mold of the flat mold master 50. The three-dimensional pattern P of the reversal mold is a replica shape of the microlens 13 as a convex lens. For this reason, when the said inversion metal mold | die is used as a metal mold | die for a shaping | molding, the lens molded object with which the several concave lens was distribute | arranged is manufactured.

ロール金型32の製造方法について説明する。ロール金型32は、金型製造工程とロール金型形成工程とにより製造される。金型製造工程は、上記金型製造方法により成形用金型38を製造する工程である。この金型製造工程については説明を省略する。   A method for manufacturing the roll mold 32 will be described. The roll mold 32 is manufactured by a mold manufacturing process and a roll mold forming process. The mold manufacturing process is a process for manufacturing the molding die 38 by the above-described mold manufacturing method. Description of this mold manufacturing process is omitted.

ロール金型形成工程は、成形用金型38をロール材37に巻き付けることによりロール金型32を形成する工程である。ロール金型形成工程は、接着層形成工程と巻き付け工程とを有する。   The roll mold forming process is a process of forming the roll mold 32 by winding the molding mold 38 around the roll material 37. The roll mold forming process includes an adhesive layer forming process and a winding process.

図8(a)に示すように、接着層形成工程は、成形用金型38の三次元パターンPが形成されている表面とは反対側の表面に接着層60を形成する工程である。接着層60の材料としては、例えばアクリル系粘着剤などが用いられる。本実施形態では、接着層60の材料を日東電工株式会社製の両面接着テープLA−50(厚さ:50μm)とした。   As shown in FIG. 8A, the adhesive layer forming step is a step of forming the adhesive layer 60 on the surface opposite to the surface on which the three-dimensional pattern P of the molding die 38 is formed. As a material of the adhesive layer 60, for example, an acrylic pressure-sensitive adhesive is used. In the present embodiment, the material of the adhesive layer 60 is a double-sided adhesive tape LA-50 (thickness: 50 μm) manufactured by Nitto Denko Corporation.

図8(b)に示すように、巻き付け工程は、成形用金型38をロール材37の周面に巻き付ける工程である。成形用金型38は、三次元パターンPが形成されている表面を外側にした状態でロール材37に巻き付けられる。これによりロール金型32が得られる。この例では、接着層60によりロール材37と成形用金型38とを貼り合わせている。このロール金型製造方法により製造されたロール金型32は、複数の三次元パターンPが精度よく形成されている。また、成形用金型38を、三次元パターンPが形成されている表面が外側になるように円筒状にした状態で端部同士を溶接で固定することにより、予め円筒状の成形用金型38を作っておき、この円筒状の成形用金型38をロール材37にはめ込んでも良い。   As shown in FIG. 8B, the winding process is a process of winding the molding die 38 around the peripheral surface of the roll material 37. The molding die 38 is wound around the roll material 37 with the surface on which the three-dimensional pattern P is formed facing outward. Thereby, the roll mold 32 is obtained. In this example, the roll material 37 and the molding die 38 are bonded together by the adhesive layer 60. A plurality of three-dimensional patterns P are accurately formed on the roll mold 32 manufactured by this roll mold manufacturing method. In addition, by fixing the end portions of the molding die 38 in a cylindrical shape so that the surface on which the three-dimensional pattern P is formed is outside, the end portions are fixed by welding, so that the cylindrical molding die is preliminarily formed. 38 may be prepared, and the cylindrical molding die 38 may be fitted into the roll material 37.

なお、巻き付け工程後に、ロール金型32の周面に離型処理を行うことにより離型層を形成する離型処理工程を行ってもよい。ロール金型32に離型処理を行うことより、塗膜22に複数のマイクロレンズ13を形成する精度がより向上する。   In addition, you may perform the mold release process process which forms a mold release layer by performing a mold release process to the surrounding surface of the roll metal mold | die 32 after a winding process. By performing the mold release process on the roll mold 32, the accuracy of forming the plurality of microlenses 13 on the coating film 22 is further improved.

なお、塗布液26に用いるポリマーとしては、上記実施形態のように透明な光硬化性のポリマーに限られず、透明な熱硬化性のポリマーでもよい。塗布液26に用いるポリマーを熱硬化性のポリマーとする場合には、光源33の代わりに、ヒータなどの熱源が設けられる。   In addition, as a polymer used for the coating liquid 26, it is not restricted to a transparent photocurable polymer like the said embodiment, A transparent thermosetting polymer may be sufficient. When the polymer used for the coating liquid 26 is a thermosetting polymer, a heat source such as a heater is provided instead of the light source 33.

レジスト膜43の形成に用いる感光性樹脂は、本実施形態ではポジ型レジストとしているが、ネガ型レジストとしてもよい。ネガ型レジストは、現像工程において現像液を吸収して膨張する場合がある。このため、三次元パターンPの形成精度の観点では、レジスト膜43の形成に用いる感光性樹脂は、ポジ型レジストであることが好ましい。   The photosensitive resin used for forming the resist film 43 is a positive resist in this embodiment, but may be a negative resist. In some cases, the negative resist absorbs the developer in the development process and expands. Therefore, from the viewpoint of the formation accuracy of the three-dimensional pattern P, the photosensitive resin used for forming the resist film 43 is preferably a positive resist.

なお、上記実施形態では、露光工程において、光源部45aから射出する露光光47の光強度Iを増減させながら走査露光を行っているが、光源部45aから射出する露光光47の光強度Iを一定とし、グレースケールマスクを用いて露光対象領域毎に移動させながら露光を行っても良い。グレースケールマスクの光透過率の分布は、マイクロレンズ13の反転形状である三次元パターンPのプロファイルRに基づき設計される。これにより、露光工程では、グレースケールマスクの光透過率の分布に応じて、露光光47の光強度Iがレジスト膜43の膜面の面方向において異なる露光が行われ、レジスト膜43の現像液に対する溶解速度を面方向において変化させる。   In the above-described embodiment, scanning exposure is performed while increasing or decreasing the light intensity I of the exposure light 47 emitted from the light source unit 45a in the exposure process, but the light intensity I of the exposure light 47 emitted from the light source unit 45a is changed. Exposure may be performed while moving the exposure target area for each exposure area using a gray scale mask. The distribution of light transmittance of the gray scale mask is designed based on the profile R of the three-dimensional pattern P that is the inverted shape of the microlens 13. As a result, in the exposure step, exposure is performed in which the light intensity I of the exposure light 47 differs in the surface direction of the film surface of the resist film 43 in accordance with the light transmittance distribution of the gray scale mask. The dissolution rate with respect to is changed in the plane direction.

10 マイクロレンズアレイ
11 シート部
11a シート面
12 レンズ部
13 マイクロレンズ
13a レンズ面
15 フィルム製造装置
16 光学フィルム
17 送出機
18 塗布機
19 形状付与装置
20 フィルムベース
21 駆動ローラ
22 塗膜
26 塗布液
31 支持ローラ
32 ロール金型
33 光源
33a コントローラ
35 モータ
37 ロール材
38 成形用金型
39 圧力調整機
40 モータ
42 基板
43 レジスト膜
45 露光装置
45a 光源部
46 移動機構
47 露光光
50 平板形金型原盤
52 第1導電層
53 第1金属膜
54 金型中間体
55 離型層
56 第2導電層
57 第2金属膜
60 接着層
I 光強度
L1 境界線
L2 境界線
L3 境界線
P 三次元パターン
Q マイクロレンズの複製形状である三次元パターンのプロファイル
R マイクロレンズの反転形状である三次元パターンのプロファイル
S 光強度のプロファイル
R1 第1露光対象領域
R2 第2露光対象領域
T1 シート部の厚み
T2 成形用金型の最も薄い部分の厚み
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Microlens array 11 Sheet | seat part 11a Sheet | seat surface 12 Lens part 13 Microlens 13a Lens surface 15 Film manufacturing apparatus 16 Optical film 17 Delivery machine 18 Coating machine 19 Shape imparting apparatus 20 Film base 21 Driving roller 22 Coating film 26 Coating liquid 31 Support Roller 32 Roll mold 33 Light source 33a Controller 35 Motor 37 Roll material 38 Molding mold 39 Pressure regulator 40 Motor 42 Substrate 43 Resist film 45 Exposure device 45a Light source section 46 Moving mechanism 47 Exposure light 50 Flat mold master 52 First 1 conductive layer 53 first metal film 54 mold intermediate 55 release layer 56 second conductive layer 57 second metal film 60 adhesive layer I light intensity L1 boundary line L2 boundary line L3 boundary line P three-dimensional pattern Q of microlens Of the three-dimensional pattern that is a duplicate shape Thinnest portion thickness of profile R microlens reverse shape in which three-dimensional pattern thickness T2 mold of the profile S light intensity profile R1 of the first exposure area R2 second exposure area T1 seat

Claims (6)

複数の凸レンズが配されたレンズ成形体の製造に用いられ、レジスト膜を露光した後に現像することにより前記凸レンズの曲率をもつ三次元パターンを複数形成する平板形金型原盤製造方法において、
前記凸レンズの反転形状である前記三次元パターンのプロファイルに基づき、露光光の光強度が前記レジスト膜の膜面の面方向において異なる前記露光を行う露光工程と、
前記露光工程を経たレジスト膜を現像することにより前記三次元パターンを形成する現像工程と、
を有する平板形金型原盤製造方法。
In the manufacturing method of a lens mold body in which a plurality of convex lenses are arranged, and a plurality of three-dimensional patterns having the curvature of the convex lens are formed by developing after exposing a resist film,
Based on the profile of the three-dimensional pattern that is the inverted shape of the convex lens, an exposure step of performing the exposure in which the light intensity of exposure light is different in the surface direction of the film surface of the resist film;
A developing step of forming the three-dimensional pattern by developing the resist film that has undergone the exposure step;
A method for producing a flat plate mold master.
前記露光工程は、前記レジスト膜を区画した露光対象領域毎に前記露光を行う請求項1に記載の平板形金型原盤製造方法。   The flat plate mold master manufacturing method according to claim 1, wherein in the exposure step, the exposure is performed for each exposure target region partitioning the resist film. 前記レンズ成形体は、前記凸レンズとしてのマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイである請求項1または2に記載の平板形金型原盤製造方法。   The flat plate mold master manufacturing method according to claim 1, wherein the lens molded body is a microlens array in which microlenses as the convex lenses are arranged. 請求項1から3のいずれか1項に記載の平板形金型原盤製造方法により平板形金型原盤を製造する平板形金型原盤製造工程と、
前記平板形金型原盤から電鋳法により前記レンズ成形体の成形用金型を形成する金型形成工程と、
を有する金型製造方法。
A flat mold master manufacturing process for manufacturing a flat mold master by the flat mold master manufacturing method according to any one of claims 1 to 3,
A mold forming step of forming a molding mold for the lens molded body by electroforming from the flat plate mold master; and
A mold manufacturing method comprising:
前記金型形成工程は、前記電鋳法を偶数回行うことにより、前記平板形金型原盤の前記三次元パターンを複製した複製金型を、前記成形用金型として形成する請求項4に記載の金型製造方法。   The said metal mold | die formation process forms the replication metal mold | die which replicated the said three-dimensional pattern of the said flat plate-shaped metal mold | die master as the said metal mold | die by performing the said electroforming method even number of times. Mold manufacturing method. 請求項4または5に記載の金型製造方法により成形用金型を製造する金型製造工程と、
前記成形用金型をロール材に巻き付けることによりロール金型を形成するロール金型形成工程と、
を有するロール金型製造方法。
A mold manufacturing process for manufacturing a mold for molding by the mold manufacturing method according to claim 4 or 5,
A roll mold forming step of forming a roll mold by winding the molding mold around a roll material;
A roll mold manufacturing method comprising:
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