專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)元件制作方法以及用于此的沉積液及光學(xué)元件制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種以微米級(jí)圖案化(patterning)的分子薄膜的制造方法，且特別是有關(guān)于一種光學(xué)元件制造方法，可在薄膜的平面內(nèi)或是薄膜的膜厚方向，保持色與屈折率等的分布。
這些方法，保持由高分子薄膜內(nèi)任何機(jī)能的機(jī)能材料，會(huì)分散微粒子(顏料、高屈折率材料等)、分子(染料等)、或是其它種類(lèi)的高分子等，而可制作均勻分散膜。但是，高分子薄膜，由于使用旋涂法均勻形成，于薄膜的內(nèi)面或是薄膜的膜厚方向，無(wú)法一面要保持濃度分布，而又要有連續(xù)的濃度變化。機(jī)能性材料的濃度，對(duì)相異高分子薄膜的涂布，有多種類(lèi)可使用。利用任何一種涂布，保持膜厚方向的濃度分布，而制作薄膜，于此情形，濃度變化難于有階段狀、連續(xù)的濃度變化。
另一方面，本發(fā)明人等，先使用含有著色料的電沉積材料，通過(guò)施加低電壓使電沉積或光電沉積，可提供有優(yōu)良分辨率的影像形成方法與彩色濾光片的制造方法，如特開(kāi)平10-119414號(hào)公報(bào)，特開(kāi)平11-189899號(hào)公報(bào)，特開(kāi)平11-15418號(hào)公報(bào)，特許3152192號(hào)公報(bào)，特開(kāi)平11-133224號(hào)公報(bào)，特開(kāi)平11-335894號(hào)公報(bào)有詳細(xì)公開(kāi)。這些影像形成方法與彩色濾光片的制造方法，其特點(diǎn)為簡(jiǎn)單的方法形成著色膜的分辨率，其主要是在液晶顯示裝置等的顯示裝置領(lǐng)域上的應(yīng)用技術(shù)。
該電光電沉積法與其相關(guān)技術(shù)，控制(a)施加的偏壓、(b)光照射時(shí)間、(c)照射光強(qiáng)度的其任一以上。通過(guò)使被電沉積的膜厚度為連續(xù)變化(即是膜厚較大，其存在較多的機(jī)能性材料)。因此，通過(guò)此方法，于面內(nèi)的機(jī)能性材料會(huì)又連續(xù)的階調(diào)而得到薄膜。但是，一方面其也會(huì)損及膜的平面性。所的得到的高分子薄膜轉(zhuǎn)印到其它面時(shí)，會(huì)有容易滲入膜厚厚的部分等問(wèn)題之發(fā)生。又，于此方法，于膜厚方向，會(huì)不容易得到機(jī)能性材料有連續(xù)的階調(diào)。
于傳統(tǒng)上的技術(shù)，做為高分子薄膜內(nèi)部的機(jī)能性材料的濃度分布等變化，使得到階調(diào)的技術(shù)，一面改變色所對(duì)應(yīng)的特定波長(zhǎng)，利用分子的消失，其對(duì)應(yīng)的光褪色法。利用此方法，旋涂膜可以得到均勻的屈折率分布。但是，適用于光褪色法的材料有其限制，技術(shù)的自由度低，無(wú)法廣泛使用。
如此，主成分有高分子材料的薄膜內(nèi)部，含有任意的機(jī)能性材料(顏料微粒子、染料、高屈折材料微粒子等)，于其薄膜面內(nèi)或薄膜的膜厚方向，保持有連續(xù)的濃度分布(階調(diào))的高分子薄膜制作方法，又，用于圖案化的該高分子薄膜的制作方法，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的目的為了達(dá)到前述的要求，提供含有機(jī)能性材料的高分子薄膜的薄膜面內(nèi)與/或薄膜的膜厚方向，容易保持使機(jī)能性材料有緩和且連續(xù)的濃度分布(階調(diào))的光學(xué)元件制作方法，其使用的電沉積液以及光學(xué)元件制作裝置。
針對(duì)本發(fā)明的上述目的，以下的光學(xué)元件制作方法，通過(guò)提供所使用的電沉積液與光學(xué)元件制作裝置而解決它。
(1)一種光學(xué)元件制造方法，包含薄膜析出形成步驟，于絕緣性基板上設(shè)置有導(dǎo)電性薄膜的光學(xué)元件制作基板，于含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料的水系電沉積液中，其通過(guò)變化pH值可使對(duì)于水性溶液的溶解性與分散性降低，在該光學(xué)元件制作基板的至少該導(dǎo)電性薄膜與電沉積液接觸的配置的狀態(tài)下，對(duì)前述導(dǎo)電性薄膜與對(duì)向電極之間施加電壓，使該導(dǎo)電性薄膜上所含有前述形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料，析出形成薄膜；以及薄膜制作步驟，通過(guò)變化于光學(xué)元件制作基板近旁的電沉積液中的機(jī)能性材料的濃度，而使含于其中的機(jī)能性材料有濃度階調(diào)。
(2)一種光學(xué)元件制造方法，包括析出形成步驟，于絕緣性基板上依序沉積有導(dǎo)電性薄膜與光半導(dǎo)體薄膜的光學(xué)元件制作基板，于含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料的水系電沉積液中，其通過(guò)變化pH值可使對(duì)于水性溶液的溶解性與分散性降低，在該光學(xué)元件制作基板的至少該導(dǎo)電性薄膜與電沉積液接觸的配置的狀態(tài)下，利用該光半導(dǎo)體薄膜的光照射選擇領(lǐng)域，對(duì)選擇領(lǐng)域的光半導(dǎo)體薄膜與對(duì)向電極之間施加電壓，于該半導(dǎo)體薄膜的選擇領(lǐng)域析出該材料；以及制作步驟，通過(guò)變化于光學(xué)元件制作基板近旁的電沉積液中的機(jī)能性材料濃度，而使含于其中的機(jī)能性材料有濃度階調(diào)。
(3)如前述所述的兩種光學(xué)元件制造方法，其中含于薄膜的機(jī)能性材料，于薄膜的膜厚方向有濃度階調(diào)。
(4)如前述(1)與(2)所述之光學(xué)元件制造方法，其中含于薄膜的機(jī)能性材料，于薄膜的面內(nèi)方向有濃度階調(diào)。
(5)如前述(1)與(2)所述的光學(xué)元件制造方法，其中使變化該光學(xué)元件制作基板近旁的電沉積液中的機(jī)能性材料濃度，于電沉積液中，通過(guò)使含有與電沉積液的機(jī)能性材料濃度相異的機(jī)能性材料濃度的電沉積液，向該光學(xué)元件制作基板流出。
(6)如前述(1)與(2)所述的光學(xué)元件制造方法，其中向該光學(xué)元件制作基板流出的電沉積液的機(jī)能性材料濃度，使在長(zhǎng)時(shí)間下變化。
(7)如前述(1)與(2)所述的光學(xué)元件制造方法，其中還包括進(jìn)行一轉(zhuǎn)印步驟，轉(zhuǎn)印形成于該光學(xué)元件制作基板上的薄膜到其它的基板上。
(8)如前述(1)與(2)所述的光學(xué)元件制造方法，其中于薄膜形成后，還對(duì)薄膜進(jìn)行加熱處理步驟。
(9)如前述(2)所述的光學(xué)元件制造方法，包括在沒(méi)光照射下，利用施加超過(guò)光學(xué)元件制作基板的光半導(dǎo)體薄膜的蕭特基能障的電壓于基板全面形成薄膜步驟。
(10)如前述(2)所述的光學(xué)元件制造方法，于含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料的水系電沉積液中，通過(guò)變化pH值，使對(duì)于水性溶液的溶解性與分散性降低，其中該形成薄膜的高分子材料有疏水性基與親水性基，疏水性基的數(shù)量為親水性基與疏水性基總量的30％到80％的范圍。
(11)一種光學(xué)元件制造裝置，為于一絕緣性基板上依序沉積有一導(dǎo)電性薄膜與一光半導(dǎo)體薄膜的一光學(xué)元件制作基板上，制作光學(xué)元件的光學(xué)元件制造裝置，至少包括電沉積槽，用以收容水系電沉積液，其含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料，通過(guò)變化pH值使對(duì)于水性溶液的溶解性與分散性降低；對(duì)向電極，置于電沉積槽中，與該導(dǎo)電性薄膜電性連接；曝光手段，用于使光照射該光學(xué)元件制作基板上的光半導(dǎo)體薄膜；以及液流形成機(jī)構(gòu)，其用于讓含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料的水系電沉積液，而通過(guò)變化pH值使對(duì)于水性溶液溶解性與分散性降低，對(duì)應(yīng)于該光學(xué)元件制作基板使形成流動(dòng)。
(12)如前述(11)所述的光學(xué)元件制造裝置，還包括電壓施加裝置，以施加導(dǎo)電性薄膜與對(duì)向電極之間的電壓。
(13)一種光學(xué)元件制造裝置，為于絕緣性基板上有導(dǎo)電性薄膜的光學(xué)元件制作基板上，制作光學(xué)元件的光學(xué)元件制造裝置，至少包括電沉積槽，用以收容水系電沉積液，其含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料，通過(guò)變化pH值使對(duì)于水性溶液的溶解性與分散性降低；對(duì)向電極，置于電沉積槽中，與導(dǎo)電性薄膜電性連接；電壓施加手段，以施加導(dǎo)電性薄膜與對(duì)向電極之間的電壓；以及液流形成機(jī)構(gòu)，其用于讓含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料的水系電沉積液，通過(guò)變化pH值使對(duì)于水性溶液的溶解性與分散性降低，對(duì)應(yīng)于該光學(xué)元件制作基板使形成流動(dòng)。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明，使用前述特開(kāi)平10-119414號(hào)公報(bào)，特開(kāi)平11-189899號(hào)公報(bào)，特開(kāi)平11-15418號(hào)公報(bào)，特許3152192號(hào)公報(bào)，特開(kāi)平11-133224號(hào)公報(bào)，特開(kāi)平11-335894號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的電沉積法或光電沉積法，利用析出形成薄膜而制作光學(xué)元件。利用使于光學(xué)元件制作基板近旁的電沉積液中的機(jī)能性材料濃度使之變化，使含于其中的機(jī)能性材料有濃度階調(diào)，而制作薄膜，以此為特征。又，以下的說(shuō)明，做為光學(xué)元件主光導(dǎo)波路(包覆層、核心層等)與透鏡為例作為說(shuō)明，但不僅限于此。
利用本發(fā)明的光學(xué)元件制作方法，使容易進(jìn)行薄膜中的機(jī)能性材料的濃度階調(diào)制作，但是不會(huì)有傳統(tǒng)的階梯狀濃度變化，而可以得到連續(xù)的濃度階調(diào)。又，不只在膜厚方向，于膜的面內(nèi)方向也可以制作濃度階調(diào)。更可得到由此組合成的3次元的濃度階調(diào)。又，被析出形成的薄膜自體，該濃度階調(diào)，雖然為了厚度均勻(平坦膜)，使轉(zhuǎn)印容易，但是不會(huì)有滲透與缺陷。
此電沉積法，基本上，在絕緣性基板上設(shè)置有導(dǎo)電性薄膜的電沉積基板，于含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料的水系電沉積液中，利用使其pH值變化，對(duì)于水性溶解液體，降低溶解性與分散性，至少該導(dǎo)電性薄膜與該電沉積液接觸的配置狀態(tài)，該導(dǎo)電性薄膜與對(duì)向電極之間施加電壓，而該導(dǎo)電性薄膜上，析出該材料的方法。
又，光電沉積法，利用光半導(dǎo)體薄膜所產(chǎn)生的光起電力，絕緣性基板上依序沉積有一導(dǎo)電性薄膜與一光半導(dǎo)體薄膜的一光學(xué)元件制作基板，于含有形成薄膜的高分子材料的水系電沉積液中，通過(guò)變化pH值，使對(duì)于水性溶液的溶解性與分散性降低，于配置該光學(xué)元件制作基板的至少該導(dǎo)電性薄膜與該電沉積液接觸的狀態(tài)，利用該光半導(dǎo)體薄膜的光照射選擇領(lǐng)域，選擇領(lǐng)域的光半導(dǎo)體薄膜與對(duì)向電極之間施加電壓，于該半導(dǎo)體薄膜的選擇領(lǐng)域，析出該材料的方法。
通過(guò)使用這些的電沉積與光電沉積法，施加電壓不高(5V以下)，有微細(xì)圖案的光學(xué)元件可以形成所要的精度。又，使用傳統(tǒng)的感旋光性樹(shù)脂的光學(xué)元件制造方法，會(huì)有于涂布時(shí)需要控制基板上膜厚的精度，又由于蝕刻的堿廢液會(huì)流出等的問(wèn)題。于本發(fā)明，通過(guò)調(diào)節(jié)光照射時(shí)間或施加電壓時(shí)間，可以容易控制形成薄膜的膜厚。又，不需要為了形成圖案的蝕刻處理，對(duì)環(huán)境的負(fù)荷小。
首先，說(shuō)明使用光電沉積法的光學(xué)元件制造方法。使用此方法的光學(xué)元件制作基板，依序在絕緣性基板上形成導(dǎo)電性薄膜與光半導(dǎo)體薄膜。做為絕緣性基板的有玻璃板、石英板、塑料膜，環(huán)氧機(jī)樹(shù)脂基板等。做為導(dǎo)電性薄膜的有ITO、氧化銦、Ni、Al等。又，做為光半導(dǎo)體薄膜的有可使用下述的氧化鈦、氧化亞鉛薄膜等。又，通過(guò)絕緣性基板，光照射到光半導(dǎo)體薄膜的其情形，絕緣性基板與導(dǎo)電性薄膜必要有為光透過(guò)性。但是，通過(guò)電沉積液而光照射的情形并沒(méi)有限制。
又，電沉積液于下述的電沉積法一起如后面描述。
關(guān)于本發(fā)明的選擇領(lǐng)域，不僅為光學(xué)元件制作基板的部分領(lǐng)域，也可以是全面領(lǐng)域，例如，包覆層為對(duì)應(yīng)前述基板全面形成的情形，其表示要全面光照射。
通過(guò)本發(fā)明的方法，在沉積包覆層與核心層的光學(xué)元件制作情形，于全面形成包覆層，首先，使用形成包覆層用的電沉積液，通過(guò)對(duì)該光學(xué)元件制作基板的選擇領(lǐng)域(全面)光照射，于形成包覆層后，先不對(duì)所形成的包覆層干燥，使用形成核心層用的電沉積液，對(duì)選擇領(lǐng)域(形成核心層的領(lǐng)域)進(jìn)行光照射而形成核心層。又，如此所形成，不對(duì)包覆層與核心層干燥，使用形成包覆層用的電沉積液，通過(guò)全面光照射，于核心層上還形成包覆層(下包覆層-核心層-上包覆層)。
更，于形成前述包覆層的場(chǎng)合，不需光照射，于光學(xué)元件制作基板的光半導(dǎo)體薄膜施加超越蕭特基能障的電壓，而可以電沉積形成包覆層。此方法可以省去曝光步驟，使方法更簡(jiǎn)易。
接著，舉例使用圖標(biāo)知本發(fā)明的光學(xué)元件制作方法。


圖1A到圖1D，繪示有核心層的膜厚方向的機(jī)能性材料(例如屈折率控制微粒子)有濃度階調(diào)，挾持核心層的包覆層，在基板的全面，而形成光導(dǎo)波路的形成步驟。
圖1A為光學(xué)元件制作基板的一例，分別繪示有光學(xué)元件制作基板10，絕緣性基板12，導(dǎo)電性膜14，光半導(dǎo)體薄膜16。圖1B繪示，光半導(dǎo)體薄膜上有用于包覆層的電沉積液，全面光照射，或是不光照射，通過(guò)施加超越蕭特基能障的電壓于該光半導(dǎo)體薄膜，而形成包覆層18(未干燥狀態(tài))。
圖1C，于未干燥狀態(tài)的包覆層18上，使用核心層用的電沉積液，通過(guò)選擇領(lǐng)域而光照射，在選擇領(lǐng)域形成核心層20。此際，如后述，于光學(xué)元件制作基板的近旁，通過(guò)使變化電沉積液的機(jī)能性材料的濃度，含于其中的機(jī)能性材料有濃度階調(diào)，而制作核心層。于機(jī)能性材料的屈折率控制微粒子的情形，形成有屈折率分布的核心層。如圖標(biāo)，于核心層的膜厚方向的中間部分，含有較多機(jī)能性材料的狀態(tài)而示之。
又，圖1D，于未干燥狀態(tài)的核心層20上，使用包覆層用的電沉積液，全面光照射，或是不光照射，通過(guò)施加超越蕭特基能障的電壓于該光半導(dǎo)體薄膜，而形成覆蓋22(未干燥狀態(tài))，如圖所示的狀態(tài)。之后，使各層干燥厚而成為光學(xué)元件。
于前例示，繪示有核心層濃度階調(diào)。而不用說(shuō)也可以使包覆層或核心層與包覆層存在有濃度階調(diào)。
又，圖2A與圖2B，繪示含于薄膜的機(jī)能性材料，于薄膜的膜面內(nèi)方向，也有濃度階調(diào)的光學(xué)元件(例如透鏡)的一例。圖2A與圖2B，光學(xué)元件制作基板10上，形成平面狀的圓薄膜24，從圓的中心向周邊，其機(jī)能性材料的濃度降低，其以點(diǎn)的密度表示之。
又，于前述電沉積法，做為光學(xué)元件制作基板，可以使用在導(dǎo)電性基板上設(shè)置有光半導(dǎo)體薄膜。導(dǎo)電性基板的材料可以使用鐵化合物、Ni化合物，亞鉛化合物，銅化合物鈦化合物，以及其間的混合材料的至少其一種。做為導(dǎo)電性基板，其也可以使用導(dǎo)電性塑料膜。
又，光半導(dǎo)體為氧化鈦或是氧化亞鉛的情形，以后述方法形成，金屬鈦或是金屬亞鉛板的表面進(jìn)行氧化處理，而在板的表面形成光半導(dǎo)體薄膜。于此情形，光學(xué)元件制作基板或沉積膜基板，可以由導(dǎo)電性基板與其上的半導(dǎo)體薄膜所構(gòu)成。
氧化處理可使用于空氣中高溫加熱處理、陽(yáng)極氧化等的便宜方法，而可以不必使用高價(jià)的濺鍍法來(lái)形成光透過(guò)性半導(dǎo)體薄膜。又，底下金屬基板沒(méi)有進(jìn)行氧化處理的部分，可形絕緣膜處理，以避免形成不要的電沉積膜。
次之，使用電沉積法，對(duì)光學(xué)元件制作方法說(shuō)明之。于此方法，使用光學(xué)元件制作基板，其于絕緣性基板上設(shè)置有導(dǎo)電性薄膜或圖案狀的導(dǎo)電性薄膜。于含有膜形成高分子材料與機(jī)能性材料的電沉積液中，通過(guò)變化pH值，使對(duì)于水性液體的溶解性與分散性降低，在至少使導(dǎo)電性薄膜與電沉積液接觸的如此配置裝態(tài)下，于導(dǎo)電性薄膜與對(duì)向電極之間施加電壓，該導(dǎo)電性薄膜上使析出該材料，通過(guò)使于光學(xué)元件制作基板近旁的電沉積液的機(jī)能性材料的濃度變化，含于其中的機(jī)能性材料有濃度階調(diào)，而制作薄膜。例如，利用此方法，于光學(xué)元件制作基板上，有機(jī)能性材料的濃度階調(diào)，而形成核心層。
做為絕緣性基板，可與光電沉積法的情形一樣使用。又，圖案狀的導(dǎo)電性薄膜，導(dǎo)電性薄膜，利用常法而使圖案化，或是，也可以于導(dǎo)電性基板只有必要的部分留下，而涂布絕緣膜，而使圖案狀的導(dǎo)電性薄膜暴露出來(lái)的方法。使用此基板，通過(guò)電沉積法，而制作包覆層或核心層。
次之，描述如前述形成的光學(xué)元件，轉(zhuǎn)印到其它基板的方法。
首先，說(shuō)明利用前述光電沉積法所制作的光學(xué)元件，轉(zhuǎn)印到光學(xué)元件用的方法。通過(guò)光電沉積法制作光學(xué)元件，或單獨(dú)核心層或單獨(dú)包覆層，或是轉(zhuǎn)印包覆層與核心層到其它基板。此基板也可使用基板做為包覆層。包含通過(guò)如此的電沉積步驟，可以減少全部工藝步驟數(shù)目。其中，核心層與包覆層分別以電沉積作成。利用反復(fù)操作轉(zhuǎn)印，而形成光學(xué)元件的情形，于反復(fù)操作轉(zhuǎn)印時(shí)，核心層與包覆層的接口的損失與導(dǎo)波路形狀崩損的可能性，會(huì)增加一些。
做為光學(xué)元件用的基板，通常使用玻璃基板或是環(huán)氧機(jī)樹(shù)脂基板。又，做為光學(xué)元件用的基板使其做為包覆層的功能，可以使用聚乙烯等的聚烯烴薄膜、聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、壓克力樹(shù)脂薄膜、氟化聚合物薄膜等。
又，利用電沉基法制作包覆層或核心層而轉(zhuǎn)印到其它基板上，此際，有利于使用包覆層的機(jī)能做為該基板。
于利用電沉基法等制作光學(xué)元件，而轉(zhuǎn)印到其它基板上的情形，光學(xué)元件制作基板設(shè)置有剝離層，于轉(zhuǎn)印光學(xué)元件到基板時(shí)，不必要施加大量的熱與壓力，不會(huì)對(duì)基板與光學(xué)元件造成損傷。
剝離層，其臨界表面張力為30達(dá)因/公分以下，其最好不會(huì)對(duì)電沉基電流造成影響。具體地，可以使用販?zhǔn)鄣姆浪梅貥?shù)脂噴液。又也可使用硅樹(shù)脂或硅酮油。更佳的可使用甘油三油酸酯酸等的不飽和脂肪酸等的薄膜。
利用變化pH值，做為使其對(duì)水性液體的溶解性與，分散性降低的膜形成高分子材料，含有羧基或氨機(jī)等之物，利用變化其液的pH值，其離子解離性最好為含有變化基(離子性基)的分子的物質(zhì)。但是，前述材料不必要必須有離子性基的存在。又，不必管離子的極性。
利用變化pH值，使降低對(duì)水性液體的溶解性與分散性的膜形成高分子材料，從薄膜(光學(xué)元件)的機(jī)械強(qiáng)度等觀點(diǎn)，最好是有此性質(zhì)的高分子材料。做為此高分子材料，舉例是如有該離子性基的高分子材料(離子性高分子)。
該離子性高分子，對(duì)其水溶液體(含于水系液體中進(jìn)行pH值調(diào)節(jié))有足夠溶解性或是有分散性之事。又也必要有光透過(guò)性。
又，為了利用變化pH值，使對(duì)水性液體的溶解性與分散性降低的機(jī)能，分子中較佳有親水基與疏水基，做為親水基最好導(dǎo)入有羧基(陰離子性基)、氨基(陽(yáng)離子性基)等的可離子化基(以下稱(chēng)單離子化基)。例如有羧基的高分子材料的情形，在pH為堿性的范圍，羧基以解離狀態(tài)溶解于水性液體，又于酸性的范圍內(nèi)，其解離狀態(tài)消失，而因溶解度降低而析出。
于該高分子材料，利用存在的疏水基，如前述pH值的變化，根據(jù)離子性解離基的離子性的消失，給于高分子材料有瞬時(shí)使膜析出的機(jī)能。又，此疏水基，于后述本發(fā)明的光學(xué)元件制作方法，有吸著屈折控制微粒子的能力，而給予重合體良好的分散機(jī)能。又，做為親水基，離子化基如舉例的氫氧機(jī)。
有疏水基與親水基的重合體中的疏水基的數(shù)量，較佳為親水基與疏水基總和的30％到80％之間。疏水基的數(shù)量低于親水基與疏水基總和30％時(shí)，所形成的膜容易在溶解，會(huì)又膜的耐水性與膜強(qiáng)度不足的情形。又，疏水基的數(shù)量大于親水基與疏水基總和80％時(shí)，由于對(duì)水性液體的重合體的溶解性會(huì)不足，電沉積液會(huì)較混濁，較容易產(chǎn)生材料沉淀物，電沉積液的黏度也容易上升。因此以前樹(shù)脂范圍為較佳。對(duì)于親水基與疏水基總和的疏水基的數(shù)量，又更佳為55％到70％之間。于此范圍，膜的析出率高，電沉積液的液性安定。又，光起動(dòng)電力程度的低電沉積電位，可以使膜形成。
做為前高分子材料，例如，有親水基的重合性的單體、有疏水基的重合性的單體，使共重合如舉例之。
又，含有親水基的重合性的單體材料，可使用甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸氫氧乙烷基、丙烯酸胺、無(wú)水馬鼻疽菌酸、反丁烯二酸，丙炔酸、甲基丁二酸等與其之誘導(dǎo)體，但不限定于此。其中特別是，甲基丙烯酸與丙烯酸的pH值變化會(huì)有高著膜效率，為有用的親水基單體。
又，含有疏水基的重合性的單體材料，可使用鏈烯、苯乙烯、α-甲酯苯乙烯、α-乙酯苯乙烯、甲酯甲基丙烯酸、丁酯甲基丙烯酸、丙烯清、乙烯基酢酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、樟醇甲基丙烯酸等誘導(dǎo)體，但不限制于此。特別，苯乙烯，α-甲酯苯乙烯的疏水性強(qiáng)，可以得到對(duì)再溶解有遲滯特性，式有用的疏水性單體。
于本發(fā)明的光學(xué)元件制作方法，所使用的高分子材料較佳使用含有親水基單體的丙烯酸或甲基丙烯酸，而含有疏水基的單體的苯乙烯或α-甲酯苯乙烯的重合體。
于本發(fā)明的光學(xué)元件制作方法，所利用的高分子材料，其個(gè)別含有親水性基與疏水性基的重合性單體，較好是高分子中的親水性基與疏水性基的數(shù)量的比例，如上述的比率的共重合高分子材料，各親水性基與疏水性基的種類(lèi)，并不限定于1種。
本發(fā)明所使用的機(jī)能性材料可例如為折射率控制微粒子、顏料微粒子、染料、導(dǎo)電性微粒子等。
折射率控制微粒子除了添加在核心層的高折射率微粒子外，其它如添加在包覆層的低折射率微粒子。高折射率微粒子可例如是氧化鈦、氧化鋅等，而低折射率微粒子可以是以氟化鎂為代表等的氟化物。
從對(duì)電沉積液的分散性與電沉積膜的透明性等觀點(diǎn)來(lái)看，前述微粒子的數(shù)平均粒子徑為0.2～150nm，較佳為2～20nm。前述數(shù)平均粒子徑未滿(mǎn)0.2nm的話，制造成本會(huì)變高并且無(wú)法獲得穩(wěn)定的品質(zhì)；而超過(guò)150nm(換句話說(shuō)，通訊所使用波長(zhǎng)帶1.5μm的1/10)的話，透明性會(huì)降低且導(dǎo)致內(nèi)部亂反射，使得內(nèi)部損失變大。
此外，為了調(diào)整前述機(jī)能性材料的折射率，膜成形高分子材料的其中一種可以使用與主要膜成形高分子材料的折射率相異的高分子材料。
在本發(fā)明的光學(xué)元件制作方法中，做為使光學(xué)元件制作基板附近(導(dǎo)電性薄膜或光半導(dǎo)體薄膜附近的情形，以及在后續(xù)形成薄膜時(shí)所包含的薄膜附近，以下皆同)的電沉積液中的機(jī)能性材料濃度變化的一種方法，為了獲得一薄膜，使其中薄膜所包含的機(jī)能性材料，在薄膜的厚度方向具有濃度階調(diào)變化，可以例如在電沉積液中，讓與上述電沉積液的機(jī)能性材料的折射率相異的電沉積液流到光學(xué)元件制作基板。在此情形，為了達(dá)到在表面方向均勻的機(jī)能性材料濃度，在光學(xué)元件制作基板的整個(gè)膜成形區(qū)域附近，讓電沉積液的機(jī)能性材料濃度沒(méi)有太大的偏移。為此，可以一方面讓具有對(duì)應(yīng)膜成形區(qū)域形狀的液流流出，一方面讓液流從配置在約略對(duì)應(yīng)膜成形區(qū)域的小孔流出。例如，在制作核心光導(dǎo)波管時(shí)，讓向光學(xué)元件制作基板的核心成形區(qū)域且對(duì)應(yīng)核心形狀的縫狀液流流出，或者使從復(fù)數(shù)個(gè)小孔的液流流出。一邊讓液流流出，一邊對(duì)薄膜成形區(qū)域施加電壓時(shí)，與周?chē)嬖陔姵练e液的機(jī)能性材料濃度相異的電沉積液會(huì)接觸到光學(xué)元件制作基板，使用存在周?chē)浑姵练e液來(lái)進(jìn)行電沉積液時(shí)，可以電沉積法形成不同機(jī)能性材料濃度的薄膜。
因此，在包覆層上形成核心層時(shí)，在已形成膜后，形成與此膜的機(jī)能性材料濃度相異的膜時(shí)，即使沒(méi)有將電沉積槽中的電沉積液全部替換(例如從包覆層用的電沉積液替換成核心層用的電沉積液)，利用讓機(jī)能性材料濃度互異的電沉積液流向膜成形區(qū)域，便可以在已形成膜的上面形成機(jī)能性材料還量相異的薄膜。因此，工藝可以簡(jiǎn)化，對(duì)降低成本也有貢獻(xiàn)。
此外，使用復(fù)數(shù)個(gè)機(jī)能性材料濃度互異的電沉積液，使流向光學(xué)元件制作基板的電沉積液的機(jī)能性材料濃度隨時(shí)變化，便可以在形成的薄膜中，使之具有機(jī)能性材料的階調(diào)。在此情形，若讓流出的電沉積液的機(jī)能性材料濃度連續(xù)地變化的話，便可以使薄膜中的機(jī)能性材料含量也呈現(xiàn)接近連續(xù)階調(diào)。例如，在形成核心層時(shí)，利用前述復(fù)數(shù)個(gè)電沉積液中的機(jī)能性材料濃度以及適當(dāng)?shù)剡x擇其流出順序，可以獲得在核心層中央部的機(jī)能性材料濃度為更大的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。此外，使機(jī)能性材料濃度更高的相異電沉積液連續(xù)流出后停止流出，再接著繼續(xù)直接施加電壓的話，因?yàn)楸浑姵练e的機(jī)能性材料濃度降低(最初流入的包覆層用電沉積液的機(jī)能性材料濃度比核心層使用的還低)，故利用此方法也可以形成中央部的機(jī)能性材料濃度較高的核心層。
從不會(huì)傷及后續(xù)成膜部分以及實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)著膜速度的濃度調(diào)變等觀點(diǎn)來(lái)看，上述的液流流速在1～10mm/sec是較適當(dāng)?shù)摹?br> 此外，利用上述的方法所析出成形的薄膜本身，不論前述的濃度階調(diào)為何，因?yàn)槟ず穸葹榫鶆?膜為平坦)，故轉(zhuǎn)印容易，且很少滲透與缺陷。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)元件制作方法中，使光學(xué)元件制作基板附近(導(dǎo)電性薄膜或光半導(dǎo)體薄膜附近的情形，以及在后續(xù)形成薄膜時(shí)所包含的薄膜附近，以下皆同)的電沉積液中的機(jī)能性材料濃度變化的一種方法，為了獲得一薄膜，使其中薄膜所包含的機(jī)能性材料，在薄膜的厚度方向具有濃度階調(diào)變化，可以例如在電沉積液中形成液流，使得在薄膜成形區(qū)域的表面方向上，機(jī)能性材料的濃度有變化。例如，在電沉積液中，讓與此電沉積液的機(jī)能性材料濃度相異的電沉積液，僅流向光電元件制作基板的薄膜成形區(qū)域的某特定地方。在流到基板后，液流便沿著基板流到周?chē)?。因?yàn)樵谠却嬖诘碾姵练e液中擴(kuò)散，故基板附近的電沉積液中的機(jī)能性材料濃度便會(huì)沿著液流在基板流動(dòng)的方向產(chǎn)生變化。除此之外，讓機(jī)能性材料濃度各不相同的電沉積液，從復(fù)數(shù)個(gè)流出口流到光學(xué)元件制作基板，便可以獲得在表面的機(jī)能性材料含量有變化的薄膜。
此外，如前所述，利用組合在機(jī)能性材料厚度方向制作出濃度階調(diào)的方法以及在機(jī)能性材料表面方向制作出濃度階調(diào)的方法，便可以形成具有三維濃度階調(diào)的光學(xué)元件。
接著，說(shuō)明在本發(fā)明的光學(xué)元件制作方法中所使用的裝置以及其具體說(shuō)明。
圖3繪示利用光電沉積法來(lái)制作光電元件的裝置例子。在電沉積槽80中放入電沉積液20，電沉積液20配置成至少與光學(xué)元件制作用基板10(由光穿透性絕緣基板12、光穿透性導(dǎo)電性膜14與光半導(dǎo)體薄膜16堆棧形成)的光半導(dǎo)體薄膜16接觸。此外，在電沉積液的上方，具備曝光手段(投影曝光裝置)，其從電沉積槽80側(cè)，以第一成像光學(xué)透鏡73、光罩71、第二成像光學(xué)透鏡72以及用來(lái)照光的光源(未繪示)的順序配置。從光源所照射的光70通過(guò)第二成像透鏡72，在光罩71上成像。接著，再經(jīng)過(guò)光罩71，成為圖案化用的光后，在經(jīng)過(guò)第一成像光學(xué)透鏡73，在光半導(dǎo)體薄膜的表面上成像。
在圖3中，流出板100是以控制速度，讓與前述電沉積液20的液機(jī)能性材料濃度不同的電沉積液20流出。流出口102設(shè)置在流出板100上。容器106是用來(lái)置放電沉積液。加壓供應(yīng)手段(泵)用來(lái)以容器106內(nèi)的電沉積液被控制的量來(lái)供應(yīng)電沉積液。以上構(gòu)成液流形成機(jī)構(gòu)。從流出口流出的電沉積液的流速，利用控制泵來(lái)調(diào)節(jié)。如前所述的使液流產(chǎn)生的泵特性包含脈動(dòng)的產(chǎn)生。但是，流速在前期范圍內(nèi)的話，并無(wú)問(wèn)題，故可以適當(dāng)?shù)剡x用一般的東西。利用從流出板的流出口流出機(jī)能性材料濃度與電沉積液20不同的電沉積液，便可以使光電元件制作基板附近的電沉積液中的機(jī)能性材料濃度產(chǎn)生變化。此外，考慮避免與基板接觸的危險(xiǎn)性以及流速的均勻性，從流出口到光學(xué)元件制作基板的薄膜形成位置的距離在0.2～10mm是比較適當(dāng)?shù)摹?br> 在此狀態(tài)下，流出板是兼做對(duì)向電極9，并且電性連接至電壓施加手段90，電壓施加手段90可施加穩(wěn)壓(potentiostat)等的偏壓電壓。該電壓施加手段90更連接到飽和氯化汞(calomel)電極的參考電極92，而構(gòu)成三極式的結(jié)構(gòu)。此外，電壓施加手段90連接到成膜用基板7。若流出板100不兼做對(duì)向電極，流出板100當(dāng)然可以設(shè)置在電沉積槽80中任何適當(dāng)?shù)奈恢?。其次，?dāng)僅以光電動(dòng)力(photoelectromotive force)，便可以充分地改變氫離子濃度，而析出膜的時(shí)候，電壓施加手段90可以不必施加偏壓電壓；因此，不必從電壓施加手段90施加電壓，或者是電壓施加手段90本身可以不必設(shè)置。但是，為了因應(yīng)各種不同的成膜基板或電沉積條件，設(shè)置電壓施加手段90是有用的。
此外，關(guān)于在電沉積液中形成電沉積液的液流技術(shù)，可以利用本案申請(qǐng)人向日本專(zhuān)利局所提出的特愿2001-353725號(hào)說(shuō)明書(shū)(申請(qǐng)案號(hào))中所記載的技術(shù)。
做為一個(gè)光電元件制作例子，使用如圖3所示的光電沉積裝置來(lái)進(jìn)行光導(dǎo)波管制做方法，其在整個(gè)基板形成下包覆層后，在膜厚度方向，全面形成具有機(jī)能性材料濃度階調(diào)的核心層以及在核心層上的上包覆層。
首先，在電沉積槽80裝滿(mǎn)下包覆層行程用的電沉積液20。在不進(jìn)行光照射下，以超過(guò)光學(xué)元件制作基板的光半導(dǎo)體薄膜所具備的蕭特機(jī)能障的電壓，施加于電壓施加手電90與對(duì)向電極91(流出板100)之間，已在前述整個(gè)基板上形成下包覆層。
接著，將核心層用的光罩71裝置成如圖3所示一般。此外，將下核心層用電沉積液流入電沉積液收納容器106，以控制的速度，使該電沉積液從流出口流出。之后，利用曝光手段，在曝光區(qū)域內(nèi)，使光成像于光半導(dǎo)體薄膜8的表面；并且，利用電壓施加手段90施加電壓，使得光半導(dǎo)體膜膜產(chǎn)生的光電動(dòng)力以及足夠偏壓電壓的電壓超過(guò)膜析出所需要的臨界電壓。之后，被曝光區(qū)域附近的電沉積液中的氫離子濃度產(chǎn)生很大的變化。前述電沉積液包含因氫離子濃度的變化，而對(duì)水性液體無(wú)溶解性且分散性降低的電沉積材料。選擇區(qū)域的隊(duì)電沉積液溶解性降低，包含折射率控制用微粒子的電沉積膜(下核心層)便在選擇區(qū)域的下包覆層表面上析出。之后，停止光照射、電壓施加以及液體流出。接著，在電沉積液收納容器106中，替換成上核心層用電沉積液，而其折射率控制用微粒子濃度與前述核心層用電沉積液相異。同樣地，使上核心層用電沉積液從流出口102流出，并且進(jìn)行光照射與施加偏壓電壓，來(lái)形成薄膜(上核心層)。此外，當(dāng)液流形成機(jī)構(gòu)具備使機(jī)能性材料濃度相異的電沉積液連續(xù)流出的功能時(shí)，在上述下核心層形成之后，便不必停止光照射等，電沉積液收納容器106也不必替換成上核心層成形用電沉積液，而可以連續(xù)地使上核心層電沉積液流出。
接著，將電解槽80中電沉積液替換成上包覆層用的電沉積液，在沒(méi)光照射下，與形成下包覆層的情形相同，全面地形成上包覆層。
接著說(shuō)明以光電沉積法，來(lái)制作光學(xué)元件的其它裝置。圖4繪示使用近接式曝光裝置，而其它部分與圖3所示裝置相同的光學(xué)元件制造裝置概念圖。圖4的裝置由于使光罩與光半導(dǎo)體薄膜互相接近(光罩密著在絕緣性基板上)，所以不需要使用圖3的具備成像光學(xué)系統(tǒng)或鏡面反射光學(xué)系統(tǒng)的曝光裝置，便可以獲得分辨率非常優(yōu)異的圖案。曝光裝置75可以采用平行光或密著型的曝光裝置。照射光源則例如可以使用Hg-Xe的均勻照射光源。在此情形，絕緣性基板在0.2mm以下，可以有效地防止光繞射。
使用此裝置來(lái)制作前述的光學(xué)元件時(shí)，進(jìn)行與圖3所示裝置的相同操作。此外，制作下部與上部包覆層時(shí)，可以對(duì)光學(xué)元件制作基板進(jìn)行全面性光照射，進(jìn)行光電沉積。
此外，圖5繪示使用掃描式雷射寫(xiě)入裝置，而其它部分與圖3所示裝置相同的光學(xué)元件制造裝置概念圖。圖5中，78表示使用He-Cd雷射等的雷射光照射的掃描式雷射寫(xiě)入裝置。
此外，圖6繪示利用電沉積來(lái)制作光電元件的裝置概念圖。除了不具備曝光裝置外，其余與圖3至圖5所示的結(jié)構(gòu)相同。
在本發(fā)明的光學(xué)元件制作方法中，在整個(gè)光學(xué)元件形成后，最好可以至少進(jìn)行對(duì)光學(xué)元件的加熱處理。利用此加熱處理，可以降低光學(xué)元件的穿過(guò)損失。
在此，所謂“整個(gè)光學(xué)元件”是指在形成一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)光學(xué)元件(例如一層以上的核心層以及一層以上的包覆層)的情形時(shí)，一或復(fù)數(shù)個(gè)所有光學(xué)元件。此外，“形成之后”是指在利用(光)電沉積法，將光電元件形成在光學(xué)元件制作基板上的東西直接用做光電元件的光電元件制作方法中，“析出形成光電元件后”的意思。但是，前述的加熱處理最好在除去光電元件所包含的水分被去除后進(jìn)行；一般是指經(jīng)過(guò)干燥制作工藝除去水分后的意思。此外，在利用轉(zhuǎn)印法，對(duì)光學(xué)元件基板進(jìn)行轉(zhuǎn)印的光學(xué)元件制作方法中，則指“將光學(xué)元件轉(zhuǎn)印到光學(xué)元件用基板后”的意思。
利用(光)電沉積法所析出形成的光電元件，一般水分僅些許地進(jìn)入膜中，因此，將析出形成的光電元件干燥，除去膜中的水分。但是，因?yàn)槿コ侄诠鈱W(xué)元件上產(chǎn)生膜缺陷，此被推論為造成光學(xué)元件的穿過(guò)損失變大的原因。本發(fā)明利用加熱處理，來(lái)修補(bǔ)前述的缺陷，而使得光學(xué)元件表面與核心/包覆界面的表面粗糙度得以改善，并可以降低穿過(guò)損失。
前述的加熱處理，只要熱處理后比熱處理前的光學(xué)元件穿過(guò)損失可以降低便可，加熱溫度與加熱時(shí)間并沒(méi)有特別限制。加熱溫度可以考慮用做膜成形高分子材料的高分子材料的玻璃轉(zhuǎn)移溫度或流動(dòng)開(kāi)始溫度等。
此外，為了有效地進(jìn)行上述的加熱處理，在高分子材料的流動(dòng)開(kāi)始溫度以上的溫度來(lái)進(jìn)行加熱是較好的。前述的流動(dòng)開(kāi)始溫度是指如高分子材料試驗(yàn)法(“高分子工學(xué)講座”14，364～369頁(yè)，高分子學(xué)會(huì)編集，地人書(shū)館，昭和38年)中所記載的流動(dòng)開(kāi)始溫度。在本發(fā)明所使用的高分子材料流動(dòng)開(kāi)始溫度大概在50～200℃的范圍，較佳在80～150℃的范圍，更好則在110～130℃的范圍。
此外，在加熱處理時(shí)，對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行加壓的話，可以縮短加熱時(shí)間或是降低加熱溫度。
以上所說(shuō)明的電沉積性高分子的折射率在1.45～16.的范圍，析出狀態(tài)為透明。因?yàn)樵诠鈱W(xué)元件所使用的波長(zhǎng)0.8μm～1.6μm范圍沒(méi)有吸收，故適合做為光學(xué)元件材料。
此外，因?yàn)榧词谷芙庠谒校姵练e液也部會(huì)吸收紫外線，故可以透過(guò)電沉積液對(duì)光半導(dǎo)體照射圖案化紫外光。再者，因?yàn)榭梢?V以下的低電位來(lái)進(jìn)行電沉積，故可以利用光半導(dǎo)體的光電動(dòng)力，來(lái)形成電沉積圖案。
一開(kāi)始，將前述包覆形成用電沉積液倒?jié)M電沉積槽，在曝光裝置沒(méi)有照光下，以3.5V的偏壓電壓施加到作用電極10秒時(shí)，在整個(gè)TiO2表面形成厚度5μm的下包覆層。
接著，不把光學(xué)元件制作基板從電沉積槽取出，核心形成用電沉積液2以0.1mm/sec的速度，開(kāi)始從電沉積液流出板的縫狀流出口，流向核心形成位置。從開(kāi)始流出的約10秒后，以在作用電極施加3.5V的偏壓電壓狀態(tài)下，利用前述曝光裝置，照射15秒的波長(zhǎng)365mm的紫外線(光強(qiáng)度50mW/cm2)后，只有在包覆層表面的被光照射的區(qū)域上，形成厚度5μm，寬度10μm的上包覆層。
接著，將電沉積槽內(nèi)的電沉積液替換成上述(1)的包覆形成用電沉積液，在曝光裝置沒(méi)有照光下，施加到作用電極的偏壓電壓，以4V施加35秒時(shí)，在整體形成厚度8μm的上包覆層。
將光學(xué)元件制作基板從電沉積槽中取出，以純水浸泡清洗3分鐘，把膜內(nèi)殘留的少許鹽分去除。接著，以干凈空氣干燥，完成光導(dǎo)波管基板。
將所得到的光導(dǎo)波管，以切割鋸(dicing saw)，切出50mm的長(zhǎng)度，量測(cè)插入損失的時(shí)候，可以得到波長(zhǎng)0.85μm有5dB的穿過(guò)損失。
利用上述的結(jié)構(gòu)，膜厚方向的包覆層變薄，閉光效果也變大。相較于插入盤(pán)式(step-in desk)結(jié)構(gòu)而言，穿過(guò)損失可以獲得改善。
以濺鍍法，在厚度0.5mm的無(wú)堿玻璃(7059玻璃)上形成厚度100mm的ITO的透明導(dǎo)電膜。接著，以RF濺鍍法來(lái)制作200nm的TiO2膜。(5)光導(dǎo)波管的制作使用在實(shí)施例1中的具有電沉積液的光電沉積裝置。一開(kāi)始，將前述(1)的包覆形成用電沉積液倒?jié)M電沉積槽，在曝光裝置沒(méi)有照光下，以3.5V的偏壓電壓施加到作用電極10秒時(shí)，在整個(gè)TiO2表面形成厚度5μm的下包覆層。
接著，不把光學(xué)元件制作基板從電沉積槽取出，核心形成用電沉積液2以0.1mm/sec的速度，開(kāi)始從電沉積液流出板的縫狀流出口，流向核心形成位置。從開(kāi)始流出的約10秒后，以在作用電極施加1.8V的偏壓電壓狀態(tài)下，利用前述曝光裝置，照射15秒的波長(zhǎng)365mm的紫外線(光強(qiáng)度50mW/cm2)后，只有在包覆層表面的被光照射的區(qū)域上，形成厚度5μm，寬度10μm的上包覆層。
接著，將電沉積槽內(nèi)的電沉積液替換新的上述(1)的包覆形成用電沉積液，在曝光裝置沒(méi)有照光下，施加到作用電極的偏壓電壓，以4V施加35秒時(shí)，在整體形成厚度8μm的上包覆層。
將光學(xué)元件制作基板從電沉積槽中取出，以純水浸泡清洗3分鐘，把膜內(nèi)殘留的少許鹽分去除。接著，以干凈空氣干燥，完成光導(dǎo)波管基板。
將所得到的光導(dǎo)波管，以切割鋸，切出50mm的長(zhǎng)度，量測(cè)插入損失的時(shí)候，可以得到波長(zhǎng)0.85μm有4.5dB的穿過(guò)損失。
利用上述的結(jié)構(gòu)，膜厚方向的包覆層變薄，閉光效果也變大。相較于插入盤(pán)式(step-in desk)結(jié)構(gòu)而言，穿過(guò)損失可以獲得改善。
在電沉積槽中倒入實(shí)施例1所使用的包覆形成用電沉積液。接著，在光學(xué)元件制作基板上，將實(shí)施例1所使用的核心形成用電沉積液，以每秒0.1mm/sec的速度，從前述的流出口，流向要形成圓形薄膜地方的圓心。從開(kāi)始流出的約10秒后，從離開(kāi)該中心10mm的點(diǎn)上，He-Cd雷射以渦卷狀往該中心處掃描。藉此，形成半徑10mm且厚度1μm的圓形薄膜(參考圖2)。
此薄膜的中心部分的折射率為1.7，外圍部分的折射率為1.5。從外圍到中心，折射率是呈現(xiàn)連續(xù)變化，故可以應(yīng)用做為透鏡。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件制造方法，其特征在于包含薄膜析出形成步驟，于絕緣性基板上設(shè)置有導(dǎo)電性薄膜的光學(xué)元件制作基板，于含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料的水系電沉積液中，其通過(guò)變化pH值可使對(duì)于水性溶液的溶解性與分散性降低，在前述光學(xué)元件制作基板的至少該導(dǎo)電性薄膜與電沉積液接觸的配置的狀態(tài)下，對(duì)前述導(dǎo)電性薄膜與對(duì)向電極之間施加電壓，使前述導(dǎo)電性薄膜上所含有前述形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料，析出形成薄膜；以及薄膜制作步驟，通過(guò)變化于光學(xué)元件制作基板近旁的電沉積液中的機(jī)能性材料的濃度，而使含于其中的機(jī)能性材料有濃度階調(diào)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于含于薄膜的機(jī)能性材料，于薄膜的膜厚方向有濃度階調(diào)。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于含于薄膜的機(jī)能性材料，于薄膜的面內(nèi)方向有濃度階調(diào)。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于使變化光學(xué)元件制作基板近旁的電沉積液中的機(jī)能性材料濃度，于電沉積液中，通過(guò)使含有與該電沉積液的機(jī)能性材料濃度相異的機(jī)能性材料濃度的電沉積液，向光學(xué)元件制作基板流出。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于向光學(xué)元件制作基板流出的電沉積液的機(jī)能性材料濃度，使在長(zhǎng)時(shí)間下變化。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于還包括進(jìn)行轉(zhuǎn)印步驟，轉(zhuǎn)印形成于光學(xué)元件制作基板上的薄膜到其它的基板上。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于，于薄膜形成后，還對(duì)薄膜進(jìn)行加熱處理步驟。
8.一種光學(xué)元件制造方法，其特征在于包括析出形成步驟，于絕緣性基板上依序沉積有導(dǎo)電性薄膜與光半導(dǎo)體薄膜的光學(xué)元件制作基板，于含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料的水系電沉積液中，其通過(guò)變化pH值可使對(duì)于水性溶液的溶解性與分散性降低，在前述光學(xué)元件制作基板的至少前述光半導(dǎo)體薄膜與電沉積液接觸的配置的狀態(tài)下，利用前述光半導(dǎo)體薄膜的光照射選擇領(lǐng)域，對(duì)選擇領(lǐng)域的光半導(dǎo)體薄膜與對(duì)向電極之間施加電壓，于前述光半導(dǎo)體薄膜的選擇領(lǐng)域析出前述材料；以及制作步驟，通過(guò)變化于光學(xué)元件制作基板近旁的電沉積液中的機(jī)能性材料濃度，而使含于其中的機(jī)能性材料有濃度階調(diào)。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于含于薄膜的機(jī)能性材料，于薄膜的膜厚方向有濃度階調(diào)。
10.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于含于薄膜的機(jī)能性材料，于薄膜的面內(nèi)方向有濃度階調(diào)。
11.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于使變化該光學(xué)元件制作基板近旁的電沉積液中的機(jī)能性材料濃度，于電沉積液中，通過(guò)使含有與該電沉積液的機(jī)能性材料濃度相異的機(jī)能性材料濃度的電沉積液，向該光學(xué)元件制作基板流出。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于向該光學(xué)元件制作基板流出的電沉積液的機(jī)能性材料濃度，使在長(zhǎng)時(shí)間下變化。
13.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于包括在沒(méi)有光照射下，利用施加超過(guò)光學(xué)元件制作基板的光半導(dǎo)體薄膜的蕭特基能障的電壓于基板全面形成薄膜步驟。
14.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于包括進(jìn)行轉(zhuǎn)印步驟，轉(zhuǎn)印形成于該光學(xué)元件制作基板上的薄膜到其它的基板上。
15.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于，于薄膜形成后，還對(duì)薄膜進(jìn)行加熱處理步驟。
16.如權(quán)利要求1與8其一所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于，于含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料的水系電沉積液中，通過(guò)變化pH值，使對(duì)于水性溶液的溶解性與分散性降低，其中該形成薄膜的高分子材料有疏水性基與親水性基，疏水性基的數(shù)量為親水性基與疏水性基總量的30％到80％的范圍。
17.一種光學(xué)元件制造裝置，為于絕緣性基板上依序沉積有導(dǎo)電性薄膜與光半導(dǎo)體薄膜的光學(xué)元件制作基板上，制作光學(xué)元件的光學(xué)元件制造裝置，其特征在于至少包括電沉積槽，用以收容水系電沉積液，其含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料，通過(guò)變化pH值使對(duì)于水性溶液的溶解性與分散性降低；對(duì)向電極，置于電沉積槽中，與前述導(dǎo)電性薄膜電性連接；曝光手段，用于使光照射前述光學(xué)元件制作基板上的光半導(dǎo)體薄膜；以及液流形成機(jī)構(gòu)，其用于讓含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料的水系電沉積液，而通過(guò)變化pH值使對(duì)于水性溶液溶解性與分散性降低，對(duì)應(yīng)于前述光學(xué)元件制作基板使形成流動(dòng)。
18.如權(quán)利要求17所述的光學(xué)元件制造裝置，其特征在于還包括電壓施加裝置，以施加導(dǎo)電性薄膜與對(duì)向電極之間的電壓。
19.一種光學(xué)元件制造裝置，為于絕緣性基板上有導(dǎo)電性薄膜的光學(xué)元件制作基板上，制作光學(xué)元件的光學(xué)元件制造裝置，其特征在于至少包括電沉積槽，用以收容水系電沉積液，其含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料，通過(guò)變化pH值使對(duì)于水性溶液的溶解性與分散性降低；對(duì)向電極，置于電沉積槽中，與導(dǎo)電性薄膜電性連接；電壓施加手段，以施加導(dǎo)電性薄膜與對(duì)向電極之間的電壓；以及液流形成機(jī)構(gòu)，其用于讓含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料的水系電沉積液，通過(guò)變化pH值使對(duì)于水性溶液的溶解性與分散性降低，對(duì)應(yīng)于前述光學(xué)元件制作基板使形成流動(dòng)。
全文摘要
于薄膜的面內(nèi)、膜厚方向，可容易保持機(jī)能性材料的連續(xù)濃度階調(diào)的一種光學(xué)元件制作方法，及其使用的電沉積液與制造裝置。關(guān)于使用含有機(jī)能性材料的電沉積液，利用光電沉積法或電沉積，于光學(xué)元件制作基板上制作光學(xué)元件的方法。含有于光學(xué)元件制作基板近旁，通過(guò)使電沉積液中的機(jī)能性材料的濃度變化，含于其中的機(jī)能性材料在薄膜厚方向與/或薄膜的面內(nèi)方向，有濃度階調(diào)的薄膜制作步驟的光學(xué)元件制作方法。設(shè)置有通過(guò)變化pH值，使對(duì)于水性溶液的溶解性與分散性降低、有疏水性基與親水性基，疏水性基的數(shù)量為親水性基與疏水性基總量的30％到80％的范圍，含有形成薄膜的高分子材料與機(jī)能性材料的電沉積液，以及電沉積或光電沉積的薄膜形成裝置，設(shè)置有為了使對(duì)光學(xué)元件制作基板形成電沉積液的流動(dòng)的液流形成機(jī)構(gòu)的光學(xué)元件制造裝置。
文檔編號(hào)G02B5/20GK1467512SQ0310937
公開(kāi)日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2003年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月20日
發(fā)明者清水敬司, 大津茂實(shí), 谷田和敏, 圷英一, 實(shí), 敏 申請(qǐng)人:富士全錄株式會(huì)社