光学素子、マスター原器、樹脂マスター、樹脂成形品および金型
【課題】金型ないし光学素子の無断複製を円滑に抑制し得る光学素子、マスター原器、樹脂マスター、樹脂成形品および金型を提供する。
【解決手段】対象光が透過する面内に前記対象光の波長帯よりも小さなピッチにて微細起伏構造が形成され、微細起伏構造の形成領域の一部に微細起伏構造の形成状態が他の領域に比べ相違する識別パターン領域が配されている。識別パターン領域を物理的に検証することにより、マスター原器、樹脂マスター、樹脂成形品ないし金型の製造元を検証することができる。
【解決手段】対象光が透過する面内に前記対象光の波長帯よりも小さなピッチにて微細起伏構造が形成され、微細起伏構造の形成領域の一部に微細起伏構造の形成状態が他の領域に比べ相違する識別パターン領域が配されている。識別パターン領域を物理的に検証することにより、マスター原器、樹脂マスター、樹脂成形品ないし金型の製造元を検証することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子およびそれを成形するためのマスター原器、樹脂マスター、樹脂成形品および金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細加工技術の進展によりナノメートルオーダの加工が可能となっている。かかる加工技術を用いて微細な起伏構造を形成することにより、光学素子の特性を制御することができる。たとえば、光の入射面に微細起伏構造を形成することにより、入射面における光の反射率を低下させることができる。これにより、光の利用効率を向上させることができ、また、この光学素子を表示デバイスに組み込むと、表示画像の視認性を向上させることができる。
【０００３】
図１３は、微細起伏構造と屈折率の関係を示す図である。図示の如く、微細起伏構造を形成すると、光の入射媒質表面における有効屈折率が緩やかに変化し、あたかも２つの媒質間に屈折率の境界が存在しない状態となる。これにより光の入射面における反射率が抑制される。なお、この現象は、光の入射面内方向における微細起伏構造のピッチが使用対象の光（対象光）の波長よりも小さい場合に生じる。
【０００４】
図１４は、微細起伏構造における反射率特性を示す図である。同図には、光の入射面に誘電体多層膜を形成した場合と、何も形成されない単純な平面である場合の反射率特性が併せて示されている。
【０００５】
図示の如く、光学素子に微細起伏構造を形成した場合には、誘電体多層膜を形成した場合に比べ、広い波長帯において、反射率を抑制することができる。なお、微細起伏構造はナノインプリント等によって形成できるため、誘電体多層膜に比べ、低コスト化を実現できるとの効果も奏される。
【特許文献１】特開２００７−４７５８９号公報
【特許文献２】特開２００６−１９９５４２号公報
【特許文献３】特開２００６−１３０８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
微細起伏構造の形成は、通常、転写用の金型を用いて行われる。この金型を生成するまでには、微細加工技術の適用等、種々の工程を踏む必要があり、かなりの労力とコストが費やされる。しかし、その一方で、一旦、金型が形成されると、その金型から微細起伏構造を転写することにより、比較的容易に金型の複製が生成され得る。さらに、金型のみならず、光学素子や樹脂形成品、あるいは、マスター原器等からも、転写技術を適用することにより金型を複製することができる。かかる複製が無断で行われると、金型生成者側のコストが無駄となり、他方で、無断複製者に不当な利益がもたらされる。
【０００７】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、金型ないし光学素子の無断複製を円滑に抑制し得る光学素子、マスター原器、樹脂マスター、樹脂成形品および金型を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。
請求項１の発明は、光学素子に関するものである。この光学素子は、対象光が透過する面
内に前記対象光の波長帯よりも小さなピッチにて形成された微細起伏構造を備え、前記微細起伏構造の形成領域の一部に前記微細起伏構造の形成状態が他の領域に比べ相違する識別パターン領域を有する。
【０００９】
この発明によれば、識別パターン領域を物理的に検証することにより、当該光学素子ないしその生成に用いられた金型等の製造元を特定することができる。よって、無断複製によって当該光学素子ないし金型等が生成された場合には、その事実を円滑かつ確実に突き止めることができ、これにより、無断複製の抑制を図ることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光学素子において、前記識別パターン領域には前記微細起伏構造が存在しないか、前記識別パターン領域における前記微細起伏構造の高さが他の領域に比べて相違するか、または、前記識別パターン領域には前記微細起伏構造が存在しない領域と前記微細起伏構造の高さが他の領域に比べて相違する領域が混在していることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、識別パターン領域の物理的検証を、たとえば原子間力顕微鏡を用いて行うことができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の光学素子において、前記ピッチ方向における前記識別パターン領域の幅は、前記対象光の波長帯以下であることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、微細起伏構造の本来の光学特性に対する識別パターン領域の影響を抑制することができる。対象光の波長帯よりも大きい幅で微細起伏構造が欠落し、あるいは、その幅に含まれる微細起伏構造の高さが他の部分と相違すると、その幅の部分は、他の領域の微細起伏構造によって発揮されるべき本来の光学特性を適正に発揮できなくなる。したがって、請求項３の発明のように、識別パターン領域の幅を対象光の波長帯以下に設定すれば、本来の光学特性を劣化させることなく識別パターンによる製造元の検証を行うことができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１または２に記載の光学素子において、前記ピッチ方向における前記識別パターン領域の幅は、１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、視認性に対する識別パターン領域の影響を効果的に抑制することができる。一般に、人の目は数１０μｍ程度の大きさまで物や図形を見分けることができると言われている。したがって、識別パターンの幅が人の目の認識限界以下であれば、識別パターンの部分の光学特性が他の領域の光学特性に対し相違しても、その相違が人の目によって見分けられることはない。上記の如く人の目の認識限界は数１０μｍ程度であって、人によって若干のばらつきはあるが、識別パターンの幅が１００μｍ以下であれば、通常、識別パターン部分は見分けられないか、見分けるのが相当困難なものとなる。したがって、請求項４の発明のように、識別パターン領域の幅を１００μｍ以下に設定すれば、視認性に対する識別パターン領域の影響を抑制しつつ識別パターンによる製造元の検証を行うことができる。なお、請求項４の発明は、光学素子が表示デバイス等の人の視認性に関連する部分に組み込まれる場合に有効なものである。
【００１６】
請求項５、６および７の発明は、それぞれ、請求項１ないし４の何れか一項に記載の微細起伏構造の形成パターンを転写成形可能な状態で保持するマスター原器、樹脂マスター、樹脂成形品および金型である。これらの発明によれば、上記請求項１ないし４の発明と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１７】
上記の如く本発明によれば、金型ないし光学素子の無断複製を円滑に抑制し得る光学素子、マスター原器、樹脂マスター、樹脂成形品および金型を提供することができる。
【００１８】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に何ら制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態は、表示デバイスに組み込まれる平板状の光学素子（カバー部材）およびこれを生成するためのマスター原器および金型等に本発明を適用したものである。
【００２０】
図１（ａ）に実施の形態に係るマスター原器の構成を示す。マスター原器には、拡大斜視図に示すように、一定ピッチで微細起伏構造が形成されている。微細起伏構造のピッチは、たとえば１００ｎｍ程度とされる。また、微細起伏構造の高さは２００ｎｍ程度とされる。
【００２１】
このマスター原器から、樹脂成形用の金型が生成される（同図（ｂ）参照）。そして、この金型を用いて、たとえばナノインプリントにより、光学素子が生成される（同図（ｃ）参照）。なお、本実施の形態では、マスター原器から直接金型を生成せずに、一旦、樹脂マスターを生成し、この樹脂マスターから金型が生成される。
【００２２】
図２は、電子ビームカッティングによりマスター原器を生成する場合の生成工程を示す図である。
【００２３】
この生成工程では、まず、シリコン基板上にスピンコートによりレジストが塗布される（工程１）。ここで用いられるレジストは電子ビーム用のものである。その後、ＥＢ描画（電子ビームカッティング）にて、上記ピッチの微細起伏構造が描画される（工程２）。その後現像処理が行われ（工程３）、さらにＲＩＥ加工が行われる（工程４）。しかる後、酸素プラズマアッシングにより、残存するレジストが除去される（工程５）。これにより、シリコン基板上に微細起伏構造が形成され、マスター原器の生成が終了する。
【００２４】
なお、レジストに対する微細起伏構造の描画は、ＥＢ（電子ビーム）に替えてレーザビームを用いて行うこともできる。また、２つの光を干渉させつつ露光することにより、レジストに微細起伏構造を描画することもできる（２光束干渉露光法）。
【００２５】
図３は、２光束干渉露光法にて用いる光学系の構成例を示す図である。
【００２６】
同図において、レーザ光源１１から出射された光は、シャッター１２、ミラー１３、絞り１４およびミラー１５を介してビームエキスパンダ（ＢＥＸＰ）１６に入射され、一定形状の平行光に変換される。しかる後、レーザ光は、λ／２板１７によって、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１８に対する偏光方向が調整される。これにより、レーザ光は、ＰＢＳ１８により２光束に分岐される。
【００２７】
ＰＢＳ１８を透過したレーザ光（第１のレーザ光）は、λ／２板１９を透過することにより、偏光方向が９０度回転される。これにより、第１のレーザ光の偏光方向は、ＰＢＳ１８によって反射されたレーザ光（第２のレーザ光）の偏光方向に整合する。しかる後、第１のレーザ光は、絞り２０を介して対物レンズ２１に入射され、所定の開口数にて収束される。その後、第１のレーザ光は、ピンホール２２を通過し、干渉面３０上に照射され
る。
【００２８】
ＰＢＳによって反射された第２のレーザ光は、ミラー２３と絞り２４を介して対物レンズ２５に入射され、所定の開口数にて収束される。その後、第２のレーザ光は、ピンホール２６を通過し、干渉面３０上に照射される。
【００２９】
干渉面３０上には、第１および第２のレーザ光の干渉によりストライプ状の干渉縞が生じる。ここで、ストライプのピッチは、干渉面３０に対する第１および第２のレーザ光の入射角度によって調整できる。
【００３０】
レジストを塗布したシリコン基板を干渉面３０に配置することにより、干渉縞に応じた露光を行うことができる。１回の露光で、レジストに１次元のストライプ構造が描画され、さらに、シリコン基板を面内方向に９０度回転させて２回目の露光を行うことにより、レジストに２次元ピラミッド構造の描画が行われる。これにより、図２の場合と同様、レジストに微細起伏構造の描画が行われる。その後、図２の工程３、４、５を行うことにより、シリコン基板上に微細起伏構造が形成されたマスター原器が生成される。
【００３１】
マスター原器上の微細起伏構造を電鋳で金型にする場合、一般には電鋳後に原器を溶かして取り去るなどして、微細起伏構造を破壊しないような方法がとられているが、本実施の形態では、マスター原器から直接金型を生成せずに、一旦、樹脂マスターを生成し、この樹脂マスターから金型を生成するようにしている。
【００３２】
図４は、マスター原器から樹脂マスターを生成する際の工程を示す図である。
【００３３】
この生成工程では、まず、微細起伏構造上にフッ素系の離型剤を塗布した後（工程２）、マスター原器を成形ジグに装着する（工程３）。その後、微細起伏構造上に液体状の紫外線硬化樹脂を滴下し、その上に、紫外線透過率の高い透明基板（光ディスク等で用いられているポリカーボネートから成る板）を載せて、透明基板をマスター原器に押し付ける（工程４）。これにより、紫外線硬化樹脂が微細起伏構造の起伏間に入り込む。この圧着工程を所定時間行った後、透明基板側から紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させる（工程５）。その後、硬化した紫外線硬化樹脂を透明基板とともにマスター原器から引き剥がす（工程６）。これにより、樹脂マスターが生成される。
【００３４】
なお、生成された樹脂マスターは、原子間力顕微鏡を用いて微細起伏構造の形成状態が観察・評価される。この観察・評価により微細起伏構造の形成状態が適正であれば、生成された樹脂マスターは完成品とされる。
【００３５】
このようにして生成された樹脂マスターを用いて金型が生成される。
【００３６】
図５は、金型の生成工程を示す図である。この生成工程では、上記の如くして生成された樹脂マスターに離型剤を塗布し、さらに、樹脂マスターを電鋳ジグの形状に整合するよう切り出す（工程１）。ここで、樹脂マスターは、上記の如く紫外線硬化樹脂から構成されているため、このままでは離型剤を微細起伏構造上に塗布できない。よって、工程１では、微細起伏構造上にＯＨ基を持つ誘電体をスパッタした後、離型剤が塗布される。
【００３７】
次に、切り出した樹脂マスターを電鋳ジグに装着し（工程２）、さらに、微細起伏構造上にＮｉ層をスパッタにより形成する（工程３）。その後、電鋳ジグに装着された樹脂マスターをメッキ液に浸し、Ｎｉ層上にさらにＮｉ層を析出させる（工程４）。この処理を、Ｎｉ層が所定の厚みになるまで行う。その後、電鋳ジグに装着された樹脂マスターをメッキ液から引き上げ、形成されたＮｉ層を樹脂成形品から引き剥がす前に、Ｎｉ層の裏面
を研磨する（工程５）。しかる後、Ｎｉ層を樹脂成形品から引き剥がし（工程６）、これにより、金型が生成される。
【００３８】
生成された金型は、原子間力顕微鏡を用いて微細起伏構造の形成状態が観察・評価される。この観察・評価により微細起伏構造の形成状態が適正であれば、生成された樹脂マスターは完成品とされる。
【００３９】
なお、図５の生成工程では、Ｎｉ層がスパッタと電鋳の２つの工程によって生成される。通常、スパッタによるＮｉ層は、電鋳工程において電極の役割を果たすものである。この点からすると、スパッタによるＮｉ層は、微細起伏構造の表面に膜（膜厚：数１００Å程度）として形成されていれば良い。しかし、本実施の形態のように微細起伏構造がナノメートルオーダのピッチで形成される場合には、電流密度をかなり低くした状態で電鋳処理を行わなければ、Ｎｉ層を微細起伏構造の起伏間に充填することができない。このため、スパッタによるＮｉ層を微細起伏構造の表面に膜として形成する場合には、電鋳処理に要する時間がかなり長期となり、金型の生成効率が顕著に低下する。
【００４０】
この問題は、微細起伏構造の表面のみならず、起伏間をある程度埋めるまで、スパッタによりＮｉ層を形成することにより解消される。
【００４１】
図６は、スパッタによるＮｉ層の形成工程から電鋳によるＮｉ層の形成工程への流れを示す図である。同図（a-1）（a-2）（a-3）は、微細起伏構造の表面のみにスパッタによ
りＮｉ層を形成する場合の流れを示している。また、同図（b-1）（b-2）（b-3）は、微
細起伏構造の表面の他、起伏間を埋め尽くすまで、スパッタによりＮｉ層を形成する場合の流れを示し、同図（c-1）（c-2）（c-3）は、微細起伏構造の表面の他、起伏間をある
程度の深さまで、スパッタによりＮｉ層を形成する場合の流れを示している。
【００４２】
同図（a-1）（a-2）（a-3）の工程では、上述の如く、電流密度をかなり低くした状態
で電鋳処理を行わなければ、Ｎｉ層を微細起伏構造の起伏間に充填できす、このため、電鋳処理に要する時間がかなり長期となる。
【００４３】
これに対し、同図（b-1）（b-2）（b-3）の工程では、同図（a-1）（a-2）（a-3）の工程に比べ、スパッタによる処理工程の時間は長期化するが、電流密度を大きくした状態で電鋳処理が行えるため、電鋳処理を高速で行うことができ、Ｎｉ層形成に要するトータルの所要時間は、同図（a-1）（a-2）（a-3）の工程よりも顕著に短くなる。
【００４４】
また、同図（c-1）（c-2）（c-3）の工程では、同図（b-1）（b-2）（b-3）の工程に比べれば電鋳処理に要する時間は長くなるものの、同図（a-1）（a-2）（a-3）の工程に比
べると、電鋳処理に要する時間がかなり短くなり、Ｎｉ層形成に要するトータルの所要時間は、同図（a-1）（a-2）（a-3）の工程よりも短くなる。
【００４５】
なお、同図（b-1）（b-2）（b-3）および（c-1）（c-2）（c-3）の工程では、スパッタによるＮｉ層の厚みが増大するため電鋳処理時におけるＮｉ層の電気抵抗が低下し、また、スパッタによるＮｉ層が微細起伏構造にくまなく形成されるため、同図（a-1）（a-2）（a-3）の工程に比べ、電鋳処理を安定して行えるとの効果も奏される。また、同図（a-1）（a-2）（a-3）の工程に比べ、Ｎｉ層に対する微細起伏構造の転写性を向上させることもできる。
【００４６】
なお、同図（b-1）（b-2）（b-3）の工程では、起伏間を埋め尽くすまで、スパッタに
よりＮｉ層を形成することとしたが、微細起伏構造を埋め尽くした後もさらに所定の厚みだけスパッタによりＮｉ層を形成するようにして良い。また、同図（c-1）（c-2）（c-3
）の工程では、起伏間をある程度の深さまで、スパッタによりＮｉ層を形成するとしたが、どの程度の深さまでスパッタによりＮｉ層を形成するかは、微細起伏構造の面積等を考慮して適宜設定すれば良い。
【００４７】
たとえば、微細起伏構造の面積が大きくなるほど起伏構造領域の中心にＮｉ層を析出させ難くなるため、スパッタによるＮｉ層の深さを大きくし、あるいは、微細起伏構造埋め尽くすかそれ以上までスパッタによりＮｉ層を形成するようにする。逆に、微細起伏構造の面積が小さければ、起伏構造領域の中心にも比較的容易にＮｉ層を析出させ得るため、スパッタによるＮｉ層の深さを小さくし、あるいは、微細起伏構造の表面のみにスパッタによりＮｉ層を形成するようにする。
【００４８】
以上のようにして生成された金型を用いて、光学素子が樹脂成形される。ここで、光学素子は、たとえば、ナノインプリントによって生成される。この他、上記図４に示した２Ｐ成形や、キャスト成形、熱樹脂成形および熱プレス成形等により光学素子を生成することもできる。なお、上記実施の形態では、樹脂マスターから金型を生成したが、マスター原器から直接金型を生成することも勿論可能である。但し、この場合は、上記の如く、金型生成時にマスター原器上の微細起伏構造が破損する惧れがある。
【実施例１】
【００４９】
本実施例は、マスター原器生成時に、識別パターン領域を形成するものである。
【００５０】
図７（ａ）に示す如く、本実施例では、視聴に影響を与え難い周辺領域に識別パターン領域が設定される。識別パターン領域は、他の領域に比べ、微細起伏構造の形成状態が相違している。識別パターン領域は、上記図４の生成工程によって、他の領域とともに、マスター原器から樹脂マスターに転写される（同図（ｂ）参照）。さらに、識別パターン領域は、上記図５の生成工程によって、他の領域とともに、樹脂マスターから金型に転写され（同図（ｃ）参照）、光学素子成形時には、金型から光学素子に転写される（同図（ｄ）参照）。
【００５１】
図８は、識別パターン領域の形成例を示す図である。同図は、マスター原器を微細起伏構造の形成面に垂直な方向から見たときの図である。同図中、灰色の丸は、微細起伏構造の一つの起伏（構造体）を模式的に示すものである。
【００５２】
同図（ａ）の構成例では、２つの構造体を幅として線図状に構造体を消失させることにより識別パターン領域が形成されている。また、同図（ｂ）の構成例では、所定個数の構造体を幅として縦方向に一定個数だけ構造体を消失させることにより識別パターン領域が形成されている。ここで、識別パターン領域の形成は、たとえば、図２の工程２におけるＥＢ描画時の描画パターンを制御することにより行われる。
【００５３】
この構成例では、識別パターン領域の幅が人の目の認識限界以下となるよう設定されている。上記の如く、人の目は、数１０μｍ程度の大きさまで物や図形を見分けることができると言われている。したがって、識別パターンの幅が人の目の認識限界以下であれば、識別パターン領域の光学特性が他の領域の光学特性に対し相違しても、その相違が人の目によって見分けられることはない。人の目の認識限界は人によって若干のばらつきはあるが、識別パターン領域の幅が１００μｍ以下であれば、通常、識別パターン領域は見分けられないか、見分けるのが相当困難なものとなる。より好ましくは、識別パターン領域の幅が１０μｍ以下であれば、識別パターン領域が形成されても、ユーザはこれを見分けることができない。
【００５４】
図８（ｂ）に示す如く、識別パターン領域の幅は縦、横にそれぞれ存在するが、この場合、小さい方の幅Ｄ１が人の目の認識限界以下であればよい。よって、同図（ｂ）の例では、少なくとも幅Ｄ１が１００μｍ以下に設定され、より好ましくは、Ｄ１とＤ２の両方が、１００μｍ以下に設定される。より徹底する場合には、幅Ｄ１または幅Ｄ１とＤ２の両方が１０μｍ以下に設定される。
【００５５】
このように識別パターン領域の幅を設定することにより、視認性に対する識別パターン領域の影響を抑制しつつ識別パターンによる製造元の検証を行うことができる。 図９は、識別パターン領域の他の形成例を示す図である。上記実施の形態では、光学素子として、表示デバイスに組み込まれる平板状のカバー部材が想定されていたが、図９の形成例は、例えば、光ピックアップ装置の光学系を構成する光学素子等を上記実施の形態に示す工程により形成する場合に用いて好適なものである。
【００５６】
図９の形成例では、図８の場合に比べ、識別パターン領域の幅が小さくなっている。すなわち、この構成例では、１つの構造体をドット状に消失させることにより識別パターン領域が形成されている。図８の場合と同様、識別パターン領域の形成は、たとえば、図２の工程２におけるＥＢ描画時の描画パターンを制御することにより行われる。
【００５７】
上述の如く、対象光の波長帯以下の幅で微細起伏構造が欠落し、あるいは、その幅に含まれる微細起伏構造の高さが他の部分と相違したとしても、その幅の部分の光学特性が、他の微細起伏構造によって発揮されるべき本来の光学特性から大きく変化することはない。したがって、上記実施の形態に示す工程により形成される光学素子が、たとえば、光ピックアップ装置に組み込まれる場合には、当該光ピックアップ装置における使用レーザ波長以下の幅で識別パターン領域を形成すると、他の微細起伏構造の本来の光学特性に対する識別パターン領域の影響を抑制することができる。たとえば、使用レーザ波長が４５０ｎｍ程度であれば、識別パターン領域の幅をそれよりも小さく設定することにより、当該光学素子に形成された微細起伏構造の本来の光学特性（たとえば無反射特性）が適正に発揮される。
【００５８】
図８（ｂ）に示す如く、識別パターン領域の幅は縦、横にそれぞれ存在するが、この場合、両方の幅Ｄ１、Ｄ２がともに使用レーザ波長以下に設定される。たとえば、微細起伏構造のピッチが１００ｎｍ程度に設定される場合、図９に示す如く１つの構造体をドット状に消失させて識別パターン領域を形成すると、識別パターン領域の幅Ｄ１、Ｄ２は１００ｎｍ程度となり、使用レーザ波長（４５０ｎｍ）の１／４程度となる。したがって、図８の如く識別パターン領域を形成した場合には、微細起伏構造の本来の光学特性を劣化させることなく識別パターンによる製造元の検証を行うことができる。
【００５９】
なお、図９の形成例では、１つの構造体をドット状に消失させるようにしたが、両方の幅Ｄ１、Ｄ２がともに使用レーザ波長帯以下となるのであれば、連続する複数の構造体を消失させて識別パターン領域を形成しても、図９の場合と同様の効果が奏される。
【００６０】
図１０は、識別パターン領域のさらに他の形成例を示す図である。上記図８の形成例では、微細起伏構造の構造体を消失させることにより識別パターン領域を形成したが、図１０の形成例では、識別パターン領域における構造体の高さを他の領域に比べ変化させることにより識別パターン領域が形成される。ここで、構造体の高さは、たとえば、図２の工程２におけるＥＢ描画時のドーズ量を制御することにより調整される。レジストには、照射されるドーズ量が多いほど深い溝が描画され、ドーズ量が少ないほど浅い溝が描画される。したがって、ドーズ量の照射密度ないし照射時間を識別パターン領域と他の領域とで変化させることにより、識別パターン領域における構造体の高さを他の領域に対し相違させることができる。
【００６１】
図１０の形成例においても、上記図８の形成例と同様の効果が奏される。なお、図９の形成例においても、識別パターン領域における構造体の高さを他の領域に比べ変化させることにより識別パターン領域を形成することができる。この場合も、上記図９の形成例と同様の効果が奏される。
【００６２】
本実施例において、識別パターン領域によって描画されるパターンは、マスター原器の製造元に固有のパターンとされる。したがって、識別パターン領域に対応する領域を物理的に観察し、その際取得されるパターンを判定することにより、そのマスター原器の製造元を特定することができる。同様に、樹脂マスター、金型、光学素子の識別パターン領域に対応する領域を物理的に観察することにより、その樹脂マスター、金型、光学素子がどの製造元のマスター原器から生成されたものであるかを特定することができる。
【００６３】
識別パターン領域の観察は、たとえば、原子間力顕微鏡を用いて行うことができる。原子間力顕微鏡によって識別パターン領域に対応する領域を走査すると、微細起伏構造の起伏に応じた振幅の信号が取得される。識別パターン領域に対応する全ての領域を走査したときに取得される信号を演算処理することにより、識別パターン領域に保持されたパターンが取得される。このパターンをマスター原器から取得すれば、マスター原器の製造元を特定することができ、また、樹脂マスター、金型あるいは光学素子から取得すれば、その樹脂マスター、金型、光学素子がどの製造元のマスター原器から生成されたものであるかを特定することができる。
【実施例２】
【００６４】
本実施例は、マスター原器生成後に、識別パターン領域を形成するものである。
【００６５】
すなわち、図１１（ａ）に示す如く、本実施例では、マスター原器には識別パターン領域は生成されていない。識別パターン領域は、たとえば樹脂マスター生成時に生成される（同図（ｂ）参照）。
【００６６】
上記実施例１と同様、識別パターン領域は、他の領域に比べ、微細起伏構造の形成状態が相違している。識別パターン領域は、上記図５の生成工程によって、他の領域とともに、樹脂マスターから金型に転写され（同図（ｃ）参照）、さらに、光学素子成形時に、金型から光学素子に転写される（同図（ｄ）参照）。
【００６７】
図１２は、識別パターン領域の形成例を示す図である。同図は、樹脂マスターを微細起伏構造の形成面に垂直な方向から見たときの図である。同図中、灰色の丸は、微細起伏構造の一つの起伏（構造体）を模式的に示すものである。
【００６８】
同図（ａ）の構成例では、一定の幅にて線図状に構造体を消失させることにより識別パターン領域が形成されている。また、同図（ｂ）の構成例では、所定の幅にて縦方向に一定の長さだけ構造体を消失させることにより識別パターン領域が形成されている。
【００６９】
ここで、識別パターン領域の形成は、たとえば、ナノメートルオーダで加工可能な超精密加工機によって微細起伏構造の構造体を引き切ることにより行われる。超精密加工機としては、たとえば、ファナック社製「ROBONANO α-0iB」（“ROBONANO”はファナック社
の登録商標）を用いることができる。
【００７０】
図１２の形成例においても、識別パターン領域Ｄ１、Ｄ２の幅を実施例１における図８の形成例と同様に設定することにより、視認性に対する識別パターン領域の影響を抑制す
ることができる。
【００７１】
また、識別パターン領域を、図９の場合と同様、ドット状に形成することもできる。さらに、図１０の場合と同様、識別パターン領域における構造体の高さを他の領域に対し変化させることにより、識別パターン領域を形成することもできる。この場合も、図９および図１０の場合と同様の効果が奏される。
【００７２】
この他、本実施例では、識別パターン領域を構造体の底部よりもさらに深く掘削するようにして形成することもできる。上記ファナック社製の超精密加工機では、引き切りの高さをコントロールできるため、引き切り時に、識別パターン領域における構造体の高さを調節し、あるいは、構造体の底部よりもさらに深く掘削することも可能である。
【００７３】
識別パターン領域の観察は、上記実施例１と同様、たとえば、原子間力顕微鏡を用いて行うことができる。この観察によって、樹脂マスター、金型あるいは光学素子から識別パターン領域に保持されたパターンを取得できる。このパターンを樹脂マスターから取得すれば、樹脂マスターの製造元を特定することができ、また、金型あるいは光学素子から取得すれば、その金型、光学素子がどの製造元の樹脂マスターから生成されたものであるかを特定することができる。
【００７４】
なお、本実施例では、樹脂マスターに識別パターン領域を形成するようにしたが、金型あるいは金型から樹脂成形される成形品に識別パターン領域を形成するようにしても良い。この場合も、上記と同様、超精密加工機によって微細起伏構造の構造体を引き切ることにより識別パターン領域を形成できる。
【００７５】
以上、実施例１、２によれば、識別パターン領域を物理的に観察することにより、マスター原器、樹脂マスター、金型ないし樹脂成形品の製造元を特定することができる。よって、無断複製によって光学素子ないし金型等が生成された場合にも、その事実を円滑かつ確実に突き止めることができ、これにより、無断複製の抑制を図ることができる。
【００７６】
なお、上記実施例１、２では、識別パターン領域において微細起伏構造を消失させ、あるいは、識別パターン領域における微細起伏構造の高さを他の領域に比べて相違させるようにしたが、前記微細起伏構造を消失させた領域と微細起伏構造の高さを他の領域に比べて相違させた領域を識別パターン領域に混在させるようにしても良い。
【００７７】
さらに、識別パターンを１つではなく、複数個の識別パターンをランダムに配置しても良い。
【００７８】
本発明は、上記実施の形態に制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も上記以外に種々の変更が可能である。
【００７９】
なお、特許請求の範囲に記載の発明以外に、上記図６に示す製造工程からも、以下の発明を抽出できる。
＜請求項ａ＞
対象光が透過する面内に前記対象光の波長帯よりも小さなピッチにて形成された微細起伏構造を備える光学素子を樹脂成形にて形成するための金型であって、
前記微細起伏構造を前記光学素子に転写するためのパターンが、スパッタ処理にて形成された第１の金属層と、該第１の金属層上に電鋳処理にて形成された第２の金属層を有するようにして形成され、前記第１の金属層は、前記微細起伏構造の被転写パターンの輪郭のみならず、前記微細起伏構造の起伏間を所定の深さまで埋めるようにして形成されている、
ことを特徴とする金型。
【００８０】
＜請求項ｂ＞
請求項ａにおいて、
前記第１の金属層は、前記微細起伏構造の起伏間を少なくとも埋め尽くすようにして形成されている、
ことを特徴とする金型。
【００８１】
＜請求項ｃ＞
請求項ａまたはｂにおいて、
前記第１および第２の金属層は、同一の材料によって形成されている、
ことを特徴とする金型。
【００８２】
＜請求項ｄ＞
請求項ａないしｃの何れか一項に記載の金型を形成する金型製造方法であって、
非転写面に形成された前記微細起伏構造にスパッタにより第１の金属層を形成する第１の工程と、
前記第１の工程によって形成された前記第１の金属層上に電鋳処理にて第２の金属層を形成する第２の工程とを備え、
前記第１の金属層は、前記微細起伏構造の表面のみならず、前記微細起伏構造の起伏間を所定の深さまで埋めるようにして形成される、
ことを特徴とする金型製造方法。
【００８３】
これら請求項ａないしｄの各発明によれば、上記の如く、第１および第２の金属層のトータルの形成時間を短縮することができる。また、第１の金属層の厚みが増大するため電鋳処理時における第１の金属層の電気抵抗が低下し、また、第１の金属層が微細起伏構造にくまなく形成されるため、微細起伏構造の表面のみに第１の金属層を形成する場合に比べ、電鋳処理を安定して行えるとの効果も奏される。さらに、第１の金属層が微細起伏構造にくまなく形成されるため、微細起伏構造の表面のみに第１の金属層を形成する場合に比べ、Ｎｉ層に対する微細起伏構造の転写性を向上させることもできる。したがって、結果的に、請求項ａないしｃの何れか一項の発明に係る金型は、微細起伏構造の形成精度が高いものとなり、これを用いて樹脂成形すれば、安定した微細起伏構造を光学素子に転写でき、光学素子の特性を高めることができる。
【００８４】
なお、請求項ａないしｄにおける第１および第２の金属層は、上記実施の形態では、Ｎｉ層とされている。この他の金属材料にて、第１および第２の金属層を形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】実施の形態に係る光学素子の形成工程の概要を示す図
【図２】実施の形態に係るマスター原器の形成工程を示す図
【図３】実施の形態に係る微細起伏構造の描画に用いる光学系を示す図
【図４】実施の形態に係る樹脂マスターの形成工程を示す図
【図５】実施の形態に係る金型の形成工程を示す図
【図６】実施の形態に係るＮｉ層の形成方法を示す図
【図７】実施例１に係る識別パターン領域の形成状態を説明する図
【図８】実施例１に係る識別パターン領域の形成例を示す図
【図９】実施例１に係る識別パターン領域の形成例を示す図
【図１０】実施例１に係る識別パターン領域の形成例を示す図
【図１１】実施例２に係る識別パターン領域の形成状態を説明する図
【図１２】実施例２に係る識別パターン領域の形成例を示す図
【図１３】微細起伏構造の無反射特性を説明する図
【図１４】微細起伏構造の無反射特性を説明する図
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子およびそれを成形するためのマスター原器、樹脂マスター、樹脂成形品および金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細加工技術の進展によりナノメートルオーダの加工が可能となっている。かかる加工技術を用いて微細な起伏構造を形成することにより、光学素子の特性を制御することができる。たとえば、光の入射面に微細起伏構造を形成することにより、入射面における光の反射率を低下させることができる。これにより、光の利用効率を向上させることができ、また、この光学素子を表示デバイスに組み込むと、表示画像の視認性を向上させることができる。
【０００３】
図１３は、微細起伏構造と屈折率の関係を示す図である。図示の如く、微細起伏構造を形成すると、光の入射媒質表面における有効屈折率が緩やかに変化し、あたかも２つの媒質間に屈折率の境界が存在しない状態となる。これにより光の入射面における反射率が抑制される。なお、この現象は、光の入射面内方向における微細起伏構造のピッチが使用対象の光（対象光）の波長よりも小さい場合に生じる。
【０００４】
図１４は、微細起伏構造における反射率特性を示す図である。同図には、光の入射面に誘電体多層膜を形成した場合と、何も形成されない単純な平面である場合の反射率特性が併せて示されている。
【０００５】
図示の如く、光学素子に微細起伏構造を形成した場合には、誘電体多層膜を形成した場合に比べ、広い波長帯において、反射率を抑制することができる。なお、微細起伏構造はナノインプリント等によって形成できるため、誘電体多層膜に比べ、低コスト化を実現できるとの効果も奏される。
【特許文献１】特開２００７−４７５８９号公報
【特許文献２】特開２００６−１９９５４２号公報
【特許文献３】特開２００６−１３０８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
微細起伏構造の形成は、通常、転写用の金型を用いて行われる。この金型を生成するまでには、微細加工技術の適用等、種々の工程を踏む必要があり、かなりの労力とコストが費やされる。しかし、その一方で、一旦、金型が形成されると、その金型から微細起伏構造を転写することにより、比較的容易に金型の複製が生成され得る。さらに、金型のみならず、光学素子や樹脂形成品、あるいは、マスター原器等からも、転写技術を適用することにより金型を複製することができる。かかる複製が無断で行われると、金型生成者側のコストが無駄となり、他方で、無断複製者に不当な利益がもたらされる。
【０００７】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、金型ないし光学素子の無断複製を円滑に抑制し得る光学素子、マスター原器、樹脂マスター、樹脂成形品および金型を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。
請求項１の発明は、光学素子に関するものである。この光学素子は、対象光が透過する面
内に前記対象光の波長帯よりも小さなピッチにて形成された微細起伏構造を備え、前記微細起伏構造の形成領域の一部に前記微細起伏構造の形成状態が他の領域に比べ相違する識別パターン領域を有する。
【０００９】
この発明によれば、識別パターン領域を物理的に検証することにより、当該光学素子ないしその生成に用いられた金型等の製造元を特定することができる。よって、無断複製によって当該光学素子ないし金型等が生成された場合には、その事実を円滑かつ確実に突き止めることができ、これにより、無断複製の抑制を図ることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光学素子において、前記識別パターン領域には前記微細起伏構造が存在しないか、前記識別パターン領域における前記微細起伏構造の高さが他の領域に比べて相違するか、または、前記識別パターン領域には前記微細起伏構造が存在しない領域と前記微細起伏構造の高さが他の領域に比べて相違する領域が混在していることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、識別パターン領域の物理的検証を、たとえば原子間力顕微鏡を用いて行うことができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の光学素子において、前記ピッチ方向における前記識別パターン領域の幅は、前記対象光の波長帯以下であることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、微細起伏構造の本来の光学特性に対する識別パターン領域の影響を抑制することができる。対象光の波長帯よりも大きい幅で微細起伏構造が欠落し、あるいは、その幅に含まれる微細起伏構造の高さが他の部分と相違すると、その幅の部分は、他の領域の微細起伏構造によって発揮されるべき本来の光学特性を適正に発揮できなくなる。したがって、請求項３の発明のように、識別パターン領域の幅を対象光の波長帯以下に設定すれば、本来の光学特性を劣化させることなく識別パターンによる製造元の検証を行うことができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１または２に記載の光学素子において、前記ピッチ方向における前記識別パターン領域の幅は、１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、視認性に対する識別パターン領域の影響を効果的に抑制することができる。一般に、人の目は数１０μｍ程度の大きさまで物や図形を見分けることができると言われている。したがって、識別パターンの幅が人の目の認識限界以下であれば、識別パターンの部分の光学特性が他の領域の光学特性に対し相違しても、その相違が人の目によって見分けられることはない。上記の如く人の目の認識限界は数１０μｍ程度であって、人によって若干のばらつきはあるが、識別パターンの幅が１００μｍ以下であれば、通常、識別パターン部分は見分けられないか、見分けるのが相当困難なものとなる。したがって、請求項４の発明のように、識別パターン領域の幅を１００μｍ以下に設定すれば、視認性に対する識別パターン領域の影響を抑制しつつ識別パターンによる製造元の検証を行うことができる。なお、請求項４の発明は、光学素子が表示デバイス等の人の視認性に関連する部分に組み込まれる場合に有効なものである。
【００１６】
請求項５、６および７の発明は、それぞれ、請求項１ないし４の何れか一項に記載の微細起伏構造の形成パターンを転写成形可能な状態で保持するマスター原器、樹脂マスター、樹脂成形品および金型である。これらの発明によれば、上記請求項１ないし４の発明と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１７】
上記の如く本発明によれば、金型ないし光学素子の無断複製を円滑に抑制し得る光学素子、マスター原器、樹脂マスター、樹脂成形品および金型を提供することができる。
【００１８】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に何ら制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態は、表示デバイスに組み込まれる平板状の光学素子（カバー部材）およびこれを生成するためのマスター原器および金型等に本発明を適用したものである。
【００２０】
図１（ａ）に実施の形態に係るマスター原器の構成を示す。マスター原器には、拡大斜視図に示すように、一定ピッチで微細起伏構造が形成されている。微細起伏構造のピッチは、たとえば１００ｎｍ程度とされる。また、微細起伏構造の高さは２００ｎｍ程度とされる。
【００２１】
このマスター原器から、樹脂成形用の金型が生成される（同図（ｂ）参照）。そして、この金型を用いて、たとえばナノインプリントにより、光学素子が生成される（同図（ｃ）参照）。なお、本実施の形態では、マスター原器から直接金型を生成せずに、一旦、樹脂マスターを生成し、この樹脂マスターから金型が生成される。
【００２２】
図２は、電子ビームカッティングによりマスター原器を生成する場合の生成工程を示す図である。
【００２３】
この生成工程では、まず、シリコン基板上にスピンコートによりレジストが塗布される（工程１）。ここで用いられるレジストは電子ビーム用のものである。その後、ＥＢ描画（電子ビームカッティング）にて、上記ピッチの微細起伏構造が描画される（工程２）。その後現像処理が行われ（工程３）、さらにＲＩＥ加工が行われる（工程４）。しかる後、酸素プラズマアッシングにより、残存するレジストが除去される（工程５）。これにより、シリコン基板上に微細起伏構造が形成され、マスター原器の生成が終了する。
【００２４】
なお、レジストに対する微細起伏構造の描画は、ＥＢ（電子ビーム）に替えてレーザビームを用いて行うこともできる。また、２つの光を干渉させつつ露光することにより、レジストに微細起伏構造を描画することもできる（２光束干渉露光法）。
【００２５】
図３は、２光束干渉露光法にて用いる光学系の構成例を示す図である。
【００２６】
同図において、レーザ光源１１から出射された光は、シャッター１２、ミラー１３、絞り１４およびミラー１５を介してビームエキスパンダ（ＢＥＸＰ）１６に入射され、一定形状の平行光に変換される。しかる後、レーザ光は、λ／２板１７によって、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１８に対する偏光方向が調整される。これにより、レーザ光は、ＰＢＳ１８により２光束に分岐される。
【００２７】
ＰＢＳ１８を透過したレーザ光（第１のレーザ光）は、λ／２板１９を透過することにより、偏光方向が９０度回転される。これにより、第１のレーザ光の偏光方向は、ＰＢＳ１８によって反射されたレーザ光（第２のレーザ光）の偏光方向に整合する。しかる後、第１のレーザ光は、絞り２０を介して対物レンズ２１に入射され、所定の開口数にて収束される。その後、第１のレーザ光は、ピンホール２２を通過し、干渉面３０上に照射され
る。
【００２８】
ＰＢＳによって反射された第２のレーザ光は、ミラー２３と絞り２４を介して対物レンズ２５に入射され、所定の開口数にて収束される。その後、第２のレーザ光は、ピンホール２６を通過し、干渉面３０上に照射される。
【００２９】
干渉面３０上には、第１および第２のレーザ光の干渉によりストライプ状の干渉縞が生じる。ここで、ストライプのピッチは、干渉面３０に対する第１および第２のレーザ光の入射角度によって調整できる。
【００３０】
レジストを塗布したシリコン基板を干渉面３０に配置することにより、干渉縞に応じた露光を行うことができる。１回の露光で、レジストに１次元のストライプ構造が描画され、さらに、シリコン基板を面内方向に９０度回転させて２回目の露光を行うことにより、レジストに２次元ピラミッド構造の描画が行われる。これにより、図２の場合と同様、レジストに微細起伏構造の描画が行われる。その後、図２の工程３、４、５を行うことにより、シリコン基板上に微細起伏構造が形成されたマスター原器が生成される。
【００３１】
マスター原器上の微細起伏構造を電鋳で金型にする場合、一般には電鋳後に原器を溶かして取り去るなどして、微細起伏構造を破壊しないような方法がとられているが、本実施の形態では、マスター原器から直接金型を生成せずに、一旦、樹脂マスターを生成し、この樹脂マスターから金型を生成するようにしている。
【００３２】
図４は、マスター原器から樹脂マスターを生成する際の工程を示す図である。
【００３３】
この生成工程では、まず、微細起伏構造上にフッ素系の離型剤を塗布した後（工程２）、マスター原器を成形ジグに装着する（工程３）。その後、微細起伏構造上に液体状の紫外線硬化樹脂を滴下し、その上に、紫外線透過率の高い透明基板（光ディスク等で用いられているポリカーボネートから成る板）を載せて、透明基板をマスター原器に押し付ける（工程４）。これにより、紫外線硬化樹脂が微細起伏構造の起伏間に入り込む。この圧着工程を所定時間行った後、透明基板側から紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させる（工程５）。その後、硬化した紫外線硬化樹脂を透明基板とともにマスター原器から引き剥がす（工程６）。これにより、樹脂マスターが生成される。
【００３４】
なお、生成された樹脂マスターは、原子間力顕微鏡を用いて微細起伏構造の形成状態が観察・評価される。この観察・評価により微細起伏構造の形成状態が適正であれば、生成された樹脂マスターは完成品とされる。
【００３５】
このようにして生成された樹脂マスターを用いて金型が生成される。
【００３６】
図５は、金型の生成工程を示す図である。この生成工程では、上記の如くして生成された樹脂マスターに離型剤を塗布し、さらに、樹脂マスターを電鋳ジグの形状に整合するよう切り出す（工程１）。ここで、樹脂マスターは、上記の如く紫外線硬化樹脂から構成されているため、このままでは離型剤を微細起伏構造上に塗布できない。よって、工程１では、微細起伏構造上にＯＨ基を持つ誘電体をスパッタした後、離型剤が塗布される。
【００３７】
次に、切り出した樹脂マスターを電鋳ジグに装着し（工程２）、さらに、微細起伏構造上にＮｉ層をスパッタにより形成する（工程３）。その後、電鋳ジグに装着された樹脂マスターをメッキ液に浸し、Ｎｉ層上にさらにＮｉ層を析出させる（工程４）。この処理を、Ｎｉ層が所定の厚みになるまで行う。その後、電鋳ジグに装着された樹脂マスターをメッキ液から引き上げ、形成されたＮｉ層を樹脂成形品から引き剥がす前に、Ｎｉ層の裏面
を研磨する（工程５）。しかる後、Ｎｉ層を樹脂成形品から引き剥がし（工程６）、これにより、金型が生成される。
【００３８】
生成された金型は、原子間力顕微鏡を用いて微細起伏構造の形成状態が観察・評価される。この観察・評価により微細起伏構造の形成状態が適正であれば、生成された樹脂マスターは完成品とされる。
【００３９】
なお、図５の生成工程では、Ｎｉ層がスパッタと電鋳の２つの工程によって生成される。通常、スパッタによるＮｉ層は、電鋳工程において電極の役割を果たすものである。この点からすると、スパッタによるＮｉ層は、微細起伏構造の表面に膜（膜厚：数１００Å程度）として形成されていれば良い。しかし、本実施の形態のように微細起伏構造がナノメートルオーダのピッチで形成される場合には、電流密度をかなり低くした状態で電鋳処理を行わなければ、Ｎｉ層を微細起伏構造の起伏間に充填することができない。このため、スパッタによるＮｉ層を微細起伏構造の表面に膜として形成する場合には、電鋳処理に要する時間がかなり長期となり、金型の生成効率が顕著に低下する。
【００４０】
この問題は、微細起伏構造の表面のみならず、起伏間をある程度埋めるまで、スパッタによりＮｉ層を形成することにより解消される。
【００４１】
図６は、スパッタによるＮｉ層の形成工程から電鋳によるＮｉ層の形成工程への流れを示す図である。同図（a-1）（a-2）（a-3）は、微細起伏構造の表面のみにスパッタによ
りＮｉ層を形成する場合の流れを示している。また、同図（b-1）（b-2）（b-3）は、微
細起伏構造の表面の他、起伏間を埋め尽くすまで、スパッタによりＮｉ層を形成する場合の流れを示し、同図（c-1）（c-2）（c-3）は、微細起伏構造の表面の他、起伏間をある
程度の深さまで、スパッタによりＮｉ層を形成する場合の流れを示している。
【００４２】
同図（a-1）（a-2）（a-3）の工程では、上述の如く、電流密度をかなり低くした状態
で電鋳処理を行わなければ、Ｎｉ層を微細起伏構造の起伏間に充填できす、このため、電鋳処理に要する時間がかなり長期となる。
【００４３】
これに対し、同図（b-1）（b-2）（b-3）の工程では、同図（a-1）（a-2）（a-3）の工程に比べ、スパッタによる処理工程の時間は長期化するが、電流密度を大きくした状態で電鋳処理が行えるため、電鋳処理を高速で行うことができ、Ｎｉ層形成に要するトータルの所要時間は、同図（a-1）（a-2）（a-3）の工程よりも顕著に短くなる。
【００４４】
また、同図（c-1）（c-2）（c-3）の工程では、同図（b-1）（b-2）（b-3）の工程に比べれば電鋳処理に要する時間は長くなるものの、同図（a-1）（a-2）（a-3）の工程に比
べると、電鋳処理に要する時間がかなり短くなり、Ｎｉ層形成に要するトータルの所要時間は、同図（a-1）（a-2）（a-3）の工程よりも短くなる。
【００４５】
なお、同図（b-1）（b-2）（b-3）および（c-1）（c-2）（c-3）の工程では、スパッタによるＮｉ層の厚みが増大するため電鋳処理時におけるＮｉ層の電気抵抗が低下し、また、スパッタによるＮｉ層が微細起伏構造にくまなく形成されるため、同図（a-1）（a-2）（a-3）の工程に比べ、電鋳処理を安定して行えるとの効果も奏される。また、同図（a-1）（a-2）（a-3）の工程に比べ、Ｎｉ層に対する微細起伏構造の転写性を向上させることもできる。
【００４６】
なお、同図（b-1）（b-2）（b-3）の工程では、起伏間を埋め尽くすまで、スパッタに
よりＮｉ層を形成することとしたが、微細起伏構造を埋め尽くした後もさらに所定の厚みだけスパッタによりＮｉ層を形成するようにして良い。また、同図（c-1）（c-2）（c-3
）の工程では、起伏間をある程度の深さまで、スパッタによりＮｉ層を形成するとしたが、どの程度の深さまでスパッタによりＮｉ層を形成するかは、微細起伏構造の面積等を考慮して適宜設定すれば良い。
【００４７】
たとえば、微細起伏構造の面積が大きくなるほど起伏構造領域の中心にＮｉ層を析出させ難くなるため、スパッタによるＮｉ層の深さを大きくし、あるいは、微細起伏構造埋め尽くすかそれ以上までスパッタによりＮｉ層を形成するようにする。逆に、微細起伏構造の面積が小さければ、起伏構造領域の中心にも比較的容易にＮｉ層を析出させ得るため、スパッタによるＮｉ層の深さを小さくし、あるいは、微細起伏構造の表面のみにスパッタによりＮｉ層を形成するようにする。
【００４８】
以上のようにして生成された金型を用いて、光学素子が樹脂成形される。ここで、光学素子は、たとえば、ナノインプリントによって生成される。この他、上記図４に示した２Ｐ成形や、キャスト成形、熱樹脂成形および熱プレス成形等により光学素子を生成することもできる。なお、上記実施の形態では、樹脂マスターから金型を生成したが、マスター原器から直接金型を生成することも勿論可能である。但し、この場合は、上記の如く、金型生成時にマスター原器上の微細起伏構造が破損する惧れがある。
【実施例１】
【００４９】
本実施例は、マスター原器生成時に、識別パターン領域を形成するものである。
【００５０】
図７（ａ）に示す如く、本実施例では、視聴に影響を与え難い周辺領域に識別パターン領域が設定される。識別パターン領域は、他の領域に比べ、微細起伏構造の形成状態が相違している。識別パターン領域は、上記図４の生成工程によって、他の領域とともに、マスター原器から樹脂マスターに転写される（同図（ｂ）参照）。さらに、識別パターン領域は、上記図５の生成工程によって、他の領域とともに、樹脂マスターから金型に転写され（同図（ｃ）参照）、光学素子成形時には、金型から光学素子に転写される（同図（ｄ）参照）。
【００５１】
図８は、識別パターン領域の形成例を示す図である。同図は、マスター原器を微細起伏構造の形成面に垂直な方向から見たときの図である。同図中、灰色の丸は、微細起伏構造の一つの起伏（構造体）を模式的に示すものである。
【００５２】
同図（ａ）の構成例では、２つの構造体を幅として線図状に構造体を消失させることにより識別パターン領域が形成されている。また、同図（ｂ）の構成例では、所定個数の構造体を幅として縦方向に一定個数だけ構造体を消失させることにより識別パターン領域が形成されている。ここで、識別パターン領域の形成は、たとえば、図２の工程２におけるＥＢ描画時の描画パターンを制御することにより行われる。
【００５３】
この構成例では、識別パターン領域の幅が人の目の認識限界以下となるよう設定されている。上記の如く、人の目は、数１０μｍ程度の大きさまで物や図形を見分けることができると言われている。したがって、識別パターンの幅が人の目の認識限界以下であれば、識別パターン領域の光学特性が他の領域の光学特性に対し相違しても、その相違が人の目によって見分けられることはない。人の目の認識限界は人によって若干のばらつきはあるが、識別パターン領域の幅が１００μｍ以下であれば、通常、識別パターン領域は見分けられないか、見分けるのが相当困難なものとなる。より好ましくは、識別パターン領域の幅が１０μｍ以下であれば、識別パターン領域が形成されても、ユーザはこれを見分けることができない。
【００５４】
図８（ｂ）に示す如く、識別パターン領域の幅は縦、横にそれぞれ存在するが、この場合、小さい方の幅Ｄ１が人の目の認識限界以下であればよい。よって、同図（ｂ）の例では、少なくとも幅Ｄ１が１００μｍ以下に設定され、より好ましくは、Ｄ１とＤ２の両方が、１００μｍ以下に設定される。より徹底する場合には、幅Ｄ１または幅Ｄ１とＤ２の両方が１０μｍ以下に設定される。
【００５５】
このように識別パターン領域の幅を設定することにより、視認性に対する識別パターン領域の影響を抑制しつつ識別パターンによる製造元の検証を行うことができる。 図９は、識別パターン領域の他の形成例を示す図である。上記実施の形態では、光学素子として、表示デバイスに組み込まれる平板状のカバー部材が想定されていたが、図９の形成例は、例えば、光ピックアップ装置の光学系を構成する光学素子等を上記実施の形態に示す工程により形成する場合に用いて好適なものである。
【００５６】
図９の形成例では、図８の場合に比べ、識別パターン領域の幅が小さくなっている。すなわち、この構成例では、１つの構造体をドット状に消失させることにより識別パターン領域が形成されている。図８の場合と同様、識別パターン領域の形成は、たとえば、図２の工程２におけるＥＢ描画時の描画パターンを制御することにより行われる。
【００５７】
上述の如く、対象光の波長帯以下の幅で微細起伏構造が欠落し、あるいは、その幅に含まれる微細起伏構造の高さが他の部分と相違したとしても、その幅の部分の光学特性が、他の微細起伏構造によって発揮されるべき本来の光学特性から大きく変化することはない。したがって、上記実施の形態に示す工程により形成される光学素子が、たとえば、光ピックアップ装置に組み込まれる場合には、当該光ピックアップ装置における使用レーザ波長以下の幅で識別パターン領域を形成すると、他の微細起伏構造の本来の光学特性に対する識別パターン領域の影響を抑制することができる。たとえば、使用レーザ波長が４５０ｎｍ程度であれば、識別パターン領域の幅をそれよりも小さく設定することにより、当該光学素子に形成された微細起伏構造の本来の光学特性（たとえば無反射特性）が適正に発揮される。
【００５８】
図８（ｂ）に示す如く、識別パターン領域の幅は縦、横にそれぞれ存在するが、この場合、両方の幅Ｄ１、Ｄ２がともに使用レーザ波長以下に設定される。たとえば、微細起伏構造のピッチが１００ｎｍ程度に設定される場合、図９に示す如く１つの構造体をドット状に消失させて識別パターン領域を形成すると、識別パターン領域の幅Ｄ１、Ｄ２は１００ｎｍ程度となり、使用レーザ波長（４５０ｎｍ）の１／４程度となる。したがって、図８の如く識別パターン領域を形成した場合には、微細起伏構造の本来の光学特性を劣化させることなく識別パターンによる製造元の検証を行うことができる。
【００５９】
なお、図９の形成例では、１つの構造体をドット状に消失させるようにしたが、両方の幅Ｄ１、Ｄ２がともに使用レーザ波長帯以下となるのであれば、連続する複数の構造体を消失させて識別パターン領域を形成しても、図９の場合と同様の効果が奏される。
【００６０】
図１０は、識別パターン領域のさらに他の形成例を示す図である。上記図８の形成例では、微細起伏構造の構造体を消失させることにより識別パターン領域を形成したが、図１０の形成例では、識別パターン領域における構造体の高さを他の領域に比べ変化させることにより識別パターン領域が形成される。ここで、構造体の高さは、たとえば、図２の工程２におけるＥＢ描画時のドーズ量を制御することにより調整される。レジストには、照射されるドーズ量が多いほど深い溝が描画され、ドーズ量が少ないほど浅い溝が描画される。したがって、ドーズ量の照射密度ないし照射時間を識別パターン領域と他の領域とで変化させることにより、識別パターン領域における構造体の高さを他の領域に対し相違させることができる。
【００６１】
図１０の形成例においても、上記図８の形成例と同様の効果が奏される。なお、図９の形成例においても、識別パターン領域における構造体の高さを他の領域に比べ変化させることにより識別パターン領域を形成することができる。この場合も、上記図９の形成例と同様の効果が奏される。
【００６２】
本実施例において、識別パターン領域によって描画されるパターンは、マスター原器の製造元に固有のパターンとされる。したがって、識別パターン領域に対応する領域を物理的に観察し、その際取得されるパターンを判定することにより、そのマスター原器の製造元を特定することができる。同様に、樹脂マスター、金型、光学素子の識別パターン領域に対応する領域を物理的に観察することにより、その樹脂マスター、金型、光学素子がどの製造元のマスター原器から生成されたものであるかを特定することができる。
【００６３】
識別パターン領域の観察は、たとえば、原子間力顕微鏡を用いて行うことができる。原子間力顕微鏡によって識別パターン領域に対応する領域を走査すると、微細起伏構造の起伏に応じた振幅の信号が取得される。識別パターン領域に対応する全ての領域を走査したときに取得される信号を演算処理することにより、識別パターン領域に保持されたパターンが取得される。このパターンをマスター原器から取得すれば、マスター原器の製造元を特定することができ、また、樹脂マスター、金型あるいは光学素子から取得すれば、その樹脂マスター、金型、光学素子がどの製造元のマスター原器から生成されたものであるかを特定することができる。
【実施例２】
【００６４】
本実施例は、マスター原器生成後に、識別パターン領域を形成するものである。
【００６５】
すなわち、図１１（ａ）に示す如く、本実施例では、マスター原器には識別パターン領域は生成されていない。識別パターン領域は、たとえば樹脂マスター生成時に生成される（同図（ｂ）参照）。
【００６６】
上記実施例１と同様、識別パターン領域は、他の領域に比べ、微細起伏構造の形成状態が相違している。識別パターン領域は、上記図５の生成工程によって、他の領域とともに、樹脂マスターから金型に転写され（同図（ｃ）参照）、さらに、光学素子成形時に、金型から光学素子に転写される（同図（ｄ）参照）。
【００６７】
図１２は、識別パターン領域の形成例を示す図である。同図は、樹脂マスターを微細起伏構造の形成面に垂直な方向から見たときの図である。同図中、灰色の丸は、微細起伏構造の一つの起伏（構造体）を模式的に示すものである。
【００６８】
同図（ａ）の構成例では、一定の幅にて線図状に構造体を消失させることにより識別パターン領域が形成されている。また、同図（ｂ）の構成例では、所定の幅にて縦方向に一定の長さだけ構造体を消失させることにより識別パターン領域が形成されている。
【００６９】
ここで、識別パターン領域の形成は、たとえば、ナノメートルオーダで加工可能な超精密加工機によって微細起伏構造の構造体を引き切ることにより行われる。超精密加工機としては、たとえば、ファナック社製「ROBONANO α-0iB」（“ROBONANO”はファナック社
の登録商標）を用いることができる。
【００７０】
図１２の形成例においても、識別パターン領域Ｄ１、Ｄ２の幅を実施例１における図８の形成例と同様に設定することにより、視認性に対する識別パターン領域の影響を抑制す
ることができる。
【００７１】
また、識別パターン領域を、図９の場合と同様、ドット状に形成することもできる。さらに、図１０の場合と同様、識別パターン領域における構造体の高さを他の領域に対し変化させることにより、識別パターン領域を形成することもできる。この場合も、図９および図１０の場合と同様の効果が奏される。
【００７２】
この他、本実施例では、識別パターン領域を構造体の底部よりもさらに深く掘削するようにして形成することもできる。上記ファナック社製の超精密加工機では、引き切りの高さをコントロールできるため、引き切り時に、識別パターン領域における構造体の高さを調節し、あるいは、構造体の底部よりもさらに深く掘削することも可能である。
【００７３】
識別パターン領域の観察は、上記実施例１と同様、たとえば、原子間力顕微鏡を用いて行うことができる。この観察によって、樹脂マスター、金型あるいは光学素子から識別パターン領域に保持されたパターンを取得できる。このパターンを樹脂マスターから取得すれば、樹脂マスターの製造元を特定することができ、また、金型あるいは光学素子から取得すれば、その金型、光学素子がどの製造元の樹脂マスターから生成されたものであるかを特定することができる。
【００７４】
なお、本実施例では、樹脂マスターに識別パターン領域を形成するようにしたが、金型あるいは金型から樹脂成形される成形品に識別パターン領域を形成するようにしても良い。この場合も、上記と同様、超精密加工機によって微細起伏構造の構造体を引き切ることにより識別パターン領域を形成できる。
【００７５】
以上、実施例１、２によれば、識別パターン領域を物理的に観察することにより、マスター原器、樹脂マスター、金型ないし樹脂成形品の製造元を特定することができる。よって、無断複製によって光学素子ないし金型等が生成された場合にも、その事実を円滑かつ確実に突き止めることができ、これにより、無断複製の抑制を図ることができる。
【００７６】
なお、上記実施例１、２では、識別パターン領域において微細起伏構造を消失させ、あるいは、識別パターン領域における微細起伏構造の高さを他の領域に比べて相違させるようにしたが、前記微細起伏構造を消失させた領域と微細起伏構造の高さを他の領域に比べて相違させた領域を識別パターン領域に混在させるようにしても良い。
【００７７】
さらに、識別パターンを１つではなく、複数個の識別パターンをランダムに配置しても良い。
【００７８】
本発明は、上記実施の形態に制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も上記以外に種々の変更が可能である。
【００７９】
なお、特許請求の範囲に記載の発明以外に、上記図６に示す製造工程からも、以下の発明を抽出できる。
＜請求項ａ＞
対象光が透過する面内に前記対象光の波長帯よりも小さなピッチにて形成された微細起伏構造を備える光学素子を樹脂成形にて形成するための金型であって、
前記微細起伏構造を前記光学素子に転写するためのパターンが、スパッタ処理にて形成された第１の金属層と、該第１の金属層上に電鋳処理にて形成された第２の金属層を有するようにして形成され、前記第１の金属層は、前記微細起伏構造の被転写パターンの輪郭のみならず、前記微細起伏構造の起伏間を所定の深さまで埋めるようにして形成されている、
ことを特徴とする金型。
【００８０】
＜請求項ｂ＞
請求項ａにおいて、
前記第１の金属層は、前記微細起伏構造の起伏間を少なくとも埋め尽くすようにして形成されている、
ことを特徴とする金型。
【００８１】
＜請求項ｃ＞
請求項ａまたはｂにおいて、
前記第１および第２の金属層は、同一の材料によって形成されている、
ことを特徴とする金型。
【００８２】
＜請求項ｄ＞
請求項ａないしｃの何れか一項に記載の金型を形成する金型製造方法であって、
非転写面に形成された前記微細起伏構造にスパッタにより第１の金属層を形成する第１の工程と、
前記第１の工程によって形成された前記第１の金属層上に電鋳処理にて第２の金属層を形成する第２の工程とを備え、
前記第１の金属層は、前記微細起伏構造の表面のみならず、前記微細起伏構造の起伏間を所定の深さまで埋めるようにして形成される、
ことを特徴とする金型製造方法。
【００８３】
これら請求項ａないしｄの各発明によれば、上記の如く、第１および第２の金属層のトータルの形成時間を短縮することができる。また、第１の金属層の厚みが増大するため電鋳処理時における第１の金属層の電気抵抗が低下し、また、第１の金属層が微細起伏構造にくまなく形成されるため、微細起伏構造の表面のみに第１の金属層を形成する場合に比べ、電鋳処理を安定して行えるとの効果も奏される。さらに、第１の金属層が微細起伏構造にくまなく形成されるため、微細起伏構造の表面のみに第１の金属層を形成する場合に比べ、Ｎｉ層に対する微細起伏構造の転写性を向上させることもできる。したがって、結果的に、請求項ａないしｃの何れか一項の発明に係る金型は、微細起伏構造の形成精度が高いものとなり、これを用いて樹脂成形すれば、安定した微細起伏構造を光学素子に転写でき、光学素子の特性を高めることができる。
【００８４】
なお、請求項ａないしｄにおける第１および第２の金属層は、上記実施の形態では、Ｎｉ層とされている。この他の金属材料にて、第１および第２の金属層を形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】実施の形態に係る光学素子の形成工程の概要を示す図
【図２】実施の形態に係るマスター原器の形成工程を示す図
【図３】実施の形態に係る微細起伏構造の描画に用いる光学系を示す図
【図４】実施の形態に係る樹脂マスターの形成工程を示す図
【図５】実施の形態に係る金型の形成工程を示す図
【図６】実施の形態に係るＮｉ層の形成方法を示す図
【図７】実施例１に係る識別パターン領域の形成状態を説明する図
【図８】実施例１に係る識別パターン領域の形成例を示す図
【図９】実施例１に係る識別パターン領域の形成例を示す図
【図１０】実施例１に係る識別パターン領域の形成例を示す図
【図１１】実施例２に係る識別パターン領域の形成状態を説明する図
【図１２】実施例２に係る識別パターン領域の形成例を示す図
【図１３】微細起伏構造の無反射特性を説明する図
【図１４】微細起伏構造の無反射特性を説明する図
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象光が透過する面内に前記対象光の波長帯よりも小さなピッチにて形成された微細起伏構造を備える光学素子であって、
前記微細起伏構造の形成領域の一部に前記微細起伏構造の形成状態が他の領域に比べ相違する所定領域を有し、前記ピッチ方向における前記所定領域の幅は、前記対象光の波長帯よりも大きいことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記ピッチ方向における前記所定領域の幅は、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記微細起伏構造の構造体を消失させることにより、前記所定領域が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記微細起伏構造の構造体の底部よりも深く掘削されることにより、前記所定領域が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記所定領域が識別パターン領域であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１】
対象光が透過する面内に前記対象光の波長帯よりも小さなピッチにて形成された微細起伏構造を備える光学素子であって、
前記微細起伏構造の形成領域の一部に前記微細起伏構造の形成状態が他の領域に比べ相違する所定領域を有し、前記ピッチ方向における前記所定領域の幅は、前記対象光の波長帯よりも大きいことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記ピッチ方向における前記所定領域の幅は、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記微細起伏構造の構造体を消失させることにより、前記所定領域が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記微細起伏構造の構造体の底部よりも深く掘削されることにより、前記所定領域が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記所定領域が識別パターン領域であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２４７８０６（Ｐ２０１２−２４７８０６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９５９４８（Ｐ２０１２−１９５９４８）
【出願日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【分割の表示】特願２００７−１０９８２３（Ｐ２００７−１０９８２３）の分割
【原出願日】平成１９年４月１８日（２００７．４．１８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０４４６４０７０）三洋オプテックデザイン株式会社 (315)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【分割の表示】特願２００７−１０９８２３（Ｐ２００７−１０９８２３）の分割
【原出願日】平成１９年４月１８日（２００７．４．１８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０４４６４０７０）三洋オプテックデザイン株式会社 (315)
【Ｆターム（参考）】
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