專利名稱：配備了具有微凹凸圖案的樹脂薄膜的光學(xué)元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配備了具有微凹凸圖案的樹脂薄膜的光學(xué)元件的制造方法。
背景技術(shù)：
在本說(shuō)明書中，光學(xué)元件是指在表面上至少具有微凹凸圖案，能夠進(jìn)行光的漫射、聚集、反射等的元件。所謂微凹凸圖案是在深度方向上為0.1μm～數(shù)百μm的具有一維或二維的任意寬度、長(zhǎng)度、形狀的凹凸形狀的總稱。并且，所謂電子元件是薄膜晶體管(TFT)、包括金屬布線接觸部等的像素驅(qū)動(dòng)元件的用于進(jìn)行像素顯示的電子電路結(jié)構(gòu)的總稱。
近年來(lái)，作為個(gè)人計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、文字處理器、攝像機(jī)等的液晶顯示裝置，以高功能化、小型化、省電化、低成本化等為目的，開發(fā)出不使用背光燈，而是通過(guò)反射從外部入射的光來(lái)顯示液晶圖像的反射型液晶顯示裝置。
在這種反射型液晶顯示裝置中使用的反射板1，如圖17所示，其使用目的是利用微凹凸圖案使從對(duì)置基板28側(cè)入射的光進(jìn)行漫反射，以擴(kuò)大該液晶顯示裝置的圖像顯示的可視角度。
如圖18所示，在反射板上，在樹脂薄膜4的下側(cè)具有薄膜晶體管和布線接觸部31等的電子元件，并形成有為了實(shí)現(xiàn)電連接而貫通樹脂薄膜4的接觸孔37。
作為這種反射板的制造方法，在特開2002-268057號(hào)公報(bào)中公開了以下一種方法，即使利用旋轉(zhuǎn)涂敷法等涂敷在由玻璃或樹脂等形成的基板表面上的感光性樹脂材料軟化或熔融，通過(guò)按壓具有期望的微凹凸圖案的壓模來(lái)形成微凹凸圖案，之后通過(guò)實(shí)施利用光刻技術(shù)的凹凸形狀加工，形成貫通該感光樹脂材料的通孔部。
特開2002-268057號(hào)公報(bào)在以往的方法中，通過(guò)把形成微凹凸圖案時(shí)的溫度控制成比感光性樹脂材料的感光性消失溫度低，可使用光刻技術(shù)形成接觸孔。然而，在該方法中，在實(shí)施光刻過(guò)程中的使用掩模進(jìn)行紫外線等的照射時(shí)，因在該感光性樹脂材料表面形成的微凹凸圖案而使得該照射線在該感光性樹脂材料內(nèi)形成漫射，因而存在著(1)感光區(qū)域模糊，加工精度低下(2)感光量不均勻，發(fā)生成像不良的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種具有微凹凸圖案的光學(xué)元件的制造方法，該方法能夠以優(yōu)良的加工精度形成各種三維形狀。
根據(jù)本發(fā)明的配備了具有微凹凸圖案的樹脂薄膜的光學(xué)元件的制造方法，在某個(gè)實(shí)施方式中，其特征在于，由以下工序組成第1工序，把由感光性樹脂形成的樹脂薄膜涂敷在基板上；第2工序，使用光刻法在上述樹脂薄膜的一部分上形成材質(zhì)變性部；第3工序，把上述樹脂薄膜的溫度控制成小于感光性消失溫度或者小于上述感光性樹脂的固化反應(yīng)開始溫度；第4工序，在使上述樹脂薄膜軟化或熔融的狀態(tài)下，使用具有微凹凸圖案的壓模在上述樹脂薄膜的表面按壓形成第1微凹凸圖案；以及第5工序，通過(guò)去除上述材質(zhì)變性部，在上述樹脂薄膜的一部分上形成第2微凹凸圖案。
在本發(fā)明的制造方法中，由于在涂敷于上述基板上的感光性樹脂薄膜上按壓形成第1微凹凸圖案之前，使用光刻法形成材質(zhì)變性部，因而在形成變性部時(shí)，微凹凸圖案不會(huì)使照射線漫射。因此，可防止感光區(qū)域的模糊和感光量的不均勻，并且，由于加工精度不會(huì)降低且不會(huì)發(fā)生顯像不良，因而可獲得加工精度高的光學(xué)元件。
并且，由于把感光性樹脂薄膜的溫度控制成小于感光性消失溫度或者小于固化反應(yīng)開始溫度，因而變性部受到保護(hù)，從而可選擇性地高精度形成通孔部等的第2微凹凸圖案。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的微凹凸圖案形成方法的說(shuō)明圖。
圖2是第1實(shí)施方式的微凹凸圖案形成裝置的主要部分說(shuō)明圖。
圖3是第2實(shí)施方式的微凹凸圖案形成裝置的主要部分說(shuō)明圖。
圖4是第3實(shí)施方式的微凹凸圖案形成裝置的主要部分說(shuō)明圖。
圖5是第4實(shí)施方式的微凹凸圖案形成裝置的主要部分說(shuō)明圖。
圖6是第5實(shí)施方式的微凹凸圖案形成裝置的主要部分說(shuō)明圖。
圖7是第6實(shí)施方式的微凹凸圖案形成裝置的主要部分說(shuō)明圖。
圖8是第7實(shí)施方式的微凹凸圖案形成裝置的主要部分說(shuō)明圖。
圖9是使用在反射板下方具有液晶驅(qū)動(dòng)元件用校準(zhǔn)標(biāo)記的基板情況下的微凹凸圖案形成裝置的主要部分說(shuō)明圖。
圖10是使用在反射板下方具有液晶驅(qū)動(dòng)元件用校準(zhǔn)標(biāo)記的基板情況下的微凹凸圖案形成裝置的主要部分說(shuō)明圖。
圖11是在反射板下方側(cè)具有用于觀察校準(zhǔn)標(biāo)記的裝置的凹凸圖案形成裝置的主要部分說(shuō)明圖。
圖12是對(duì)校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用裝置的觀察方法進(jìn)行說(shuō)明的說(shuō)明圖。
圖13是惰性氣體氣氛中的微凹凸圖案形成裝置的主要部分說(shuō)明圖。
圖14是減壓氣氛中的微凹凸圖案形成裝置的主要部分說(shuō)明圖。
圖15是對(duì)具有形成了凹凸圖案的樹脂薄膜的基板進(jìn)行說(shuō)明的圖。
圖16是對(duì)在凹凸圖案面涂敷了反射膜的反射板進(jìn)行說(shuō)明的圖。
圖17是對(duì)液晶顯示裝置的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明的圖。
圖18是對(duì)反射板凹凸圖案?jìng)?cè)的導(dǎo)體部分和基板側(cè)的導(dǎo)體部分的導(dǎo)通路進(jìn)行說(shuō)明的說(shuō)明圖。
圖中1…反射板；2…加壓機(jī)構(gòu)(加壓?jiǎn)卧?；4…樹脂薄膜；5…基板；7…轉(zhuǎn)印臺(tái)；20…溫度控制部；33…壓模(壓模)。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。然而，在該實(shí)施方式中所述的構(gòu)成部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對(duì)配置等，只要沒(méi)有特定描述，本發(fā)明的范圍就不限于此，而只不過(guò)是說(shuō)明例。
圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法的說(shuō)明圖。如該圖(a)所示，在形成有液晶驅(qū)動(dòng)元件TFT或布線接觸部等的電子元件31的玻璃基板5上旋涂丙烯等感光性樹脂的樹脂薄膜4，之后，如該圖(b)所示，將樹脂薄膜4加熱，使不需要的溶劑揮發(fā)。然后，如該圖(c)所示，把透過(guò)材料30的必要部分以外的部分用掩模(30a，30a)覆蓋并照射紫外線，形成材質(zhì)變性的變性部4a。在該狀態(tài)下，使用熱板加熱，同時(shí)控制玻璃基板5，以使樹脂薄膜4和變性部4a達(dá)到感光性樹脂的感光性消失溫度或者固化反應(yīng)開始溫度中較低一方的溫度，如該圖(d)所示，當(dāng)在通過(guò)軟化或熔融而成為柔軟狀態(tài)的樹脂薄膜4上按壓壓模33或壓紋輥3A時(shí)，如該圖(e)所示，作為壓模的反轉(zhuǎn)圖案的微凹凸圖案40被轉(zhuǎn)印到樹脂薄膜4的表面上。
然后，如該圖(f)所示，使用堿性水溶液或有機(jī)溶劑，使由感光引起的變性部4a顯像。而且，如該圖(g)所示，當(dāng)使用烘箱把玻璃基板5加熱、燒結(jié)，以使樹脂薄膜4達(dá)到固化反應(yīng)開始溫度以上時(shí)，樹脂薄膜的感光性消失，同時(shí)樹脂薄膜固化，伴隨溶劑揮發(fā)和感光成分分解的氣體產(chǎn)生減少，使微凹凸圖案40的膜質(zhì)穩(wěn)定。
盡管可以把燒結(jié)溫度設(shè)定成比固化反應(yīng)開始溫度高的溫度，然而為了防止由經(jīng)過(guò)了更高溫度時(shí)的氣體產(chǎn)生或未固化反應(yīng)部分的固化反應(yīng)所引起的光學(xué)元件和裝載了光學(xué)元件的機(jī)器的劣化，優(yōu)選在利用本發(fā)明的制造方法所制造的光學(xué)元件的實(shí)際使用之前所經(jīng)過(guò)的加熱工序中，將燒結(jié)溫度設(shè)定成最高溫度。
另外，在液晶元件的制造工序中，在樹脂薄膜的微凹凸圖案形成工序之后，為了使主要由聚酰亞胺類樹脂形成的定向膜在200℃下燒結(jié)，并且為了避免伴隨上述樹脂薄膜中的殘留溶劑揮發(fā)和殘留感光成分分解的氣體產(chǎn)生，優(yōu)選將其設(shè)定成大于等于200℃。并且當(dāng)然，為了防止燒結(jié)工序中的微凹凸圖案形狀變形，優(yōu)選燒結(jié)后的感光性樹脂的玻璃轉(zhuǎn)移溫度至少為200℃。
作為感光性樹脂，優(yōu)選使用公司名“JSR(株)”制的丙烯酸樹脂、NN777(制品編號(hào))。該感光性樹脂在感光性消失開始溫度為100℃前后，固化反應(yīng)開始溫度為120～140℃，溶劑揮發(fā)溫度和壓紋時(shí)的加熱溫度全都為90℃。而且，在壓紋、光刻后，為了使其發(fā)生聚合反應(yīng)而使樹脂薄膜穩(wěn)定，200℃左右的燒結(jié)是必要條件。另外，由于該感光性樹脂是作為被曝光部的變性部4a因感光而固化，成為材質(zhì)穩(wěn)定的負(fù)型感光性樹脂，因而通過(guò)在對(duì)應(yīng)要去除的部分上形成掩模(30a)，并使用堿性顯像液或有機(jī)溶劑進(jìn)行顯像，可獲得圖案。當(dāng)然，如圖1所示，相反，對(duì)于變性部4a因感光而發(fā)生分解反應(yīng)等，成為材質(zhì)不穩(wěn)定的正型感光性樹脂，在對(duì)應(yīng)要去除的部分以外的部分上形成掩模(30a)，進(jìn)行顯像。
在本實(shí)施方式中，在基板5的表面涂敷了感光性樹脂薄膜4之后，加熱到室溫(30℃)以上的溶劑揮發(fā)溫度90℃，使溶劑揮發(fā)，之后，在對(duì)應(yīng)通孔部的部分上形成掩模(30a)，利用紫外線使通孔部以外的部分發(fā)生材質(zhì)變性，使其達(dá)到材質(zhì)穩(wěn)定。之后，再次加熱到90℃，同時(shí)用壓模按壓形成微凹凸圖案，之后冷卻到室溫，完成微凹凸圖案，之后用堿性顯像液去除作為掩模區(qū)域的通孔部，之后在200℃進(jìn)行燒結(jié)。
之后，如圖18所示，通過(guò)使用噴鍍法使Ag、Al等的金屬薄膜堆積在樹脂薄膜4的圖案40上而形成反射膜26，完成反射板1。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的微凹凸圖案形成裝置1A的主要部分說(shuō)明圖。在該圖中，由陶瓷、玻璃、塑料、鋁、鉬、硅等形成的不透明或透明基板5，通過(guò)兩面研磨，使其具有規(guī)定的彎曲、翹曲、平坦度。翹曲在數(shù)厘米以內(nèi)的曲率的情況下是容許的。即，在550×650mm的基板的情況下，為400μm以內(nèi)。而且，彎曲被設(shè)定成4μm以內(nèi)的曲率，平滑度被設(shè)定成數(shù)十納米以內(nèi)的曲率的凹凸。
在基板5上，將丙烯酸類樹脂(PMMA)、環(huán)氧-丙烯酸類樹脂、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺-酰亞胺(PAI)、聚醚-酰亞胺(PEI)等的樹脂薄膜4按照大致0.1μm～大致100μm左右的厚度進(jìn)行旋涂。配設(shè)在樹脂薄膜4上方的壓模33采用Ni、SUS、Cu等金屬材料、陶瓷、玻璃、硅、樹脂等材料形成。壓模33也可以通過(guò)在板材表面直接雕刻、蝕刻、印刷等來(lái)形成凹凸圖案。
壓模33被固定在基部38上，在基部38內(nèi)安裝有加熱部6B，該加熱部6B可在形成有壓模的微凹凸圖案的大致全域內(nèi)進(jìn)行加熱。而且，溫度傳感器15A可以在基板5的周圍配置多個(gè)，并使用該部位的溫度平均值進(jìn)行控制。另外，供樹脂薄膜4使用的樹脂不限于上述樹脂。例如，可使用熱塑性酚醛樹脂和酚醛類樹脂等。
將樹脂薄膜4按壓成形的壓模33采用了由加壓機(jī)構(gòu)2保持，并由加壓機(jī)構(gòu)2施加數(shù)MPa～數(shù)千MPa左右的壓力的結(jié)構(gòu)。加壓機(jī)構(gòu)2使用油壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行加壓，但也可以使用其他空壓機(jī)構(gòu)、高彈性彈簧的反作用力、形狀記憶合金的復(fù)原力等進(jìn)行加壓。
基板5是被真空吸附在轉(zhuǎn)印臺(tái)7上，但也可以使用靜電吸引以及其他保持機(jī)構(gòu)來(lái)固定。在轉(zhuǎn)印臺(tái)7內(nèi)安裝有使基板5在大致全域內(nèi)可加熱的加熱部6A。該加熱部6A和上述加熱部6B可由溫度控制部20根據(jù)配置在基板5周圍的溫度傳感器15A的溫度信息將溫度控制為規(guī)定溫度。
在第1實(shí)施方式中，通過(guò)這樣地把基板5固定保持在轉(zhuǎn)印臺(tái)7上，并使用加壓機(jī)構(gòu)2將壓模33的凹凸圖案按壓在樹脂薄膜4上，從而在樹脂薄膜4上面形成微凹凸圖案40。并且，由于根據(jù)配置在基板5周圍的溫度傳感器的溫度信息來(lái)控制樹脂薄膜4的溫度，因而可制造出微凹凸圖案的加工精度優(yōu)良的光學(xué)元件和反射板。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的微凹凸圖案形成裝置1B的主要部分說(shuō)明圖。與第1實(shí)施方式的不同點(diǎn)是，把壓紋輥部13形成為圓筒狀，在壓紋輥部13內(nèi)配設(shè)加熱部16C，并采用了可使用溫度控制部20來(lái)控制該加熱部16C和內(nèi)設(shè)于轉(zhuǎn)印臺(tái)7內(nèi)的加熱部6A的結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用了在使用壓紋輥部13按壓樹脂薄膜4的過(guò)程中，將樹脂薄膜4加熱的結(jié)構(gòu)。
在第2實(shí)施方式中，在壓紋輥部13內(nèi)部配設(shè)加熱部16C，以便能從內(nèi)周側(cè)將壓紋輥部13加熱，并且在轉(zhuǎn)印臺(tái)7內(nèi)配設(shè)加熱部6A。這些加熱部由溫度控制部20根據(jù)溫度傳感器15B的檢測(cè)溫度來(lái)控制。加熱部的加熱器，可使用電熱線加熱器、大功率燈、陶瓷加熱器等。使用這些加熱器將樹脂薄膜4的熱分布控制成均等。
另外，盡管未作圖示，然而在轉(zhuǎn)印臺(tái)7、壓紋輥部、加壓機(jī)構(gòu)2和移動(dòng)機(jī)構(gòu)8A中使用與加熱部絕熱的絕熱性材料，并且配備水冷、風(fēng)冷等的冷卻機(jī)構(gòu)。
在第2實(shí)施方式中，由于壓紋輥部13按壓樹脂薄膜4的表面，因而使用壓紋輥部13的凹部3a來(lái)按壓樹脂薄膜4的表面。因此，即使樹脂薄膜4內(nèi)存在氣泡，該氣泡也是通過(guò)被壓紋輥部13的凹部3a擠壓而向與樹脂薄膜4的移動(dòng)方向相反的方向移動(dòng)，因而壓紋輥凸部3b可防止樹脂部分破損、氣泡泄漏到外部等因氣泡的存在而使微凹凸圖案發(fā)生變形。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的微凹凸圖案形成裝置1C的主要部分說(shuō)明圖。與根據(jù)圖2的第1實(shí)施方式的不同點(diǎn)是，在基部38和壓模部33之間配置合成橡膠或波形的金屬薄板或者由它們的組合形成的彈性體10。即使基部38、壓模部33等有彎曲等的制造誤差，也能將其吸收并制造出尺寸精度優(yōu)良的光學(xué)元件。另外，為便于說(shuō)明而省略加熱部6A、6B。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第4實(shí)施方式的微凹凸圖案形成裝置1D的主要部分說(shuō)明圖。與根據(jù)圖3的第2實(shí)施方式的不同點(diǎn)是壓紋輥部的結(jié)構(gòu)。即，設(shè)置有與加壓機(jī)構(gòu)2連接的輥支撐部32，使用該輥支撐部32來(lái)保持圓筒狀輥39的兩端，在該輥39內(nèi)配置通過(guò)布線35與溫度控制部20連接的加熱器34，并在輥39和壓紋輥部13之間配置利用由金屬或樹脂形成的薄板11所構(gòu)成的彈性部件。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于使彈性構(gòu)件介于輥39和壓紋輥部13之間，因而即使壓紋輥部13、輥39等具有彎曲等的制造誤差，也能將其吸收并制造出尺寸精度優(yōu)良的光學(xué)元件。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的第5實(shí)施方式的微凹凸圖案形成裝置1E的主要部分說(shuō)明圖。與根據(jù)圖3的第2實(shí)施方式的不同點(diǎn)是，采用了使將壓紋輥3A用臂2a、2b保持的加壓機(jī)構(gòu)2A在按壓樹脂薄膜的過(guò)程中可上下移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用了把移動(dòng)機(jī)構(gòu)8A放置在壓紋輥旋轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)8B上并可在壓紋輥旋轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。另外，為便于說(shuō)明而省略加熱部6A、16C。
根據(jù)這種構(gòu)成，通過(guò)在轉(zhuǎn)印臺(tái)7的移動(dòng)中使加壓機(jī)構(gòu)2A上下移動(dòng)，可按照合適間隔只形成合適量的凹凸圖案，如40a、40b、40c、40d那樣。因此，可有規(guī)則地、或者任意地形成凹凸圖案。
圖7是本發(fā)明的第6實(shí)施方式的微凹凸圖案形成裝置1F的主要部分說(shuō)明圖。與根據(jù)圖5的第4實(shí)施方式的不同點(diǎn)是，采用了將樹脂薄膜4按壓成形的壓模3B由加壓機(jī)構(gòu)2保持，并使用加壓機(jī)構(gòu)2施加數(shù)MPa～數(shù)千MPa左右的壓力的結(jié)構(gòu)。并且，采用了使加壓機(jī)構(gòu)2A在按壓樹脂薄膜的過(guò)程中可上下移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。另外，為便于說(shuō)明而省略加熱部6A、16C。
在這種結(jié)構(gòu)中，通過(guò)把基板5固定保持在轉(zhuǎn)印臺(tái)7上，并使用加壓機(jī)構(gòu)2將壓模3B的凹凸圖案按壓樹脂薄膜4，在樹脂薄膜4上面形成微凹凸圖案40。而且，通過(guò)在轉(zhuǎn)印臺(tái)7的移動(dòng)中使加壓機(jī)構(gòu)2上下移動(dòng)，可按照合適間隔只形成合適量的凹凸圖案，如40a、40b、40c、40d那樣。因此，可有規(guī)則地、或者任意地形成凹凸圖案。
圖8是本發(fā)明的第7實(shí)施方式的微凹凸圖案形成裝置1G的主要部分說(shuō)明圖。與圖6的第5實(shí)施方式的不同點(diǎn)是，使基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16A介于轉(zhuǎn)印臺(tái)7和基板5之間，并配設(shè)具有可讀取基板5上或者樹脂薄膜4上的校準(zhǔn)標(biāo)記的校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置21(a～d)的加壓機(jī)構(gòu)2B。
因此，盡管基板5被真空吸附在基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16A上，但也可以使用靜電吸引及其他保持機(jī)構(gòu)來(lái)固定?；逍D(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16A在轉(zhuǎn)印臺(tái)7A上保持成可轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)，在未作圖示的位置配設(shè)操作桿，并采用了通過(guò)操作該操作桿可以進(jìn)行在固定在轉(zhuǎn)印臺(tái)7A上的固定操作、和解除轉(zhuǎn)印臺(tái)7A上的固定并容許其轉(zhuǎn)動(dòng)的解除操作的結(jié)構(gòu)。
并且，在未作圖示的位置配置微調(diào)整刻度盤，采用了通過(guò)操作該微調(diào)整刻度盤，使基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16A可以轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)使用設(shè)置在基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16A上的指標(biāo)16a和設(shè)置在轉(zhuǎn)印臺(tái)7上的移動(dòng)量標(biāo)記7a來(lái)調(diào)整基板5的轉(zhuǎn)動(dòng)量的目標(biāo)。另外，在本實(shí)施方式中，把基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16A設(shè)置在轉(zhuǎn)印臺(tái)7A和基板5之間，然而使基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16A介于其間的位置不限于此。例如，可以設(shè)置在壓紋輥旋轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)15的下部。
并且，在基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16A內(nèi)，在與校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置21(a～d)對(duì)應(yīng)的位置配設(shè)照明光源。另一方面，在加壓機(jī)構(gòu)2B的上面設(shè)置觀察窗2B(a～d)，該觀察窗2B(a～d)使用校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置21(a～d)來(lái)讀取設(shè)置在樹脂薄膜4下方的基板5表面的校準(zhǔn)標(biāo)記。
下面，使用圖9對(duì)校準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行說(shuō)明。以彩色液晶顯示裝置為例，校準(zhǔn)標(biāo)記5a、5b、22、22是為了使濾色層(未作圖示)和形成于基板5上的液晶驅(qū)動(dòng)元件31的位置一致而設(shè)置的。
在圖9(a)所示的情況下，在基板5上設(shè)置校準(zhǔn)標(biāo)記用的凹部5a、5b，使用噴鍍法在該基板5的表面形成金屬膜，使用旋涂法在其上涂敷抗蝕膜，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，使抗蝕膜固化，用紫外線對(duì)相應(yīng)的掩模進(jìn)行曝光，用顯像液除掉曝光后的抗蝕膜，再次進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，之后通過(guò)蝕刻除掉未覆蓋部分的膜，重復(fù)用剝離液除掉殘留的抗蝕膜的工序，形成TFT等的液晶驅(qū)動(dòng)元件31，之后在基板5的表面旋涂樹脂薄膜4A，樹脂薄膜4A侵入到凹部5a、5b。
并且，在圖9(b)所示的情況下，使用上述方法在基板5的表面形成TFT等的液晶驅(qū)動(dòng)元件31以及校準(zhǔn)標(biāo)記22、22，之后在基板5的表面旋涂樹脂薄膜4B。
因此，如(c)所示，在樹脂薄膜4(A，B)的4角配置校準(zhǔn)標(biāo)記22、5(a～d)。另外，優(yōu)選該校準(zhǔn)標(biāo)記是十字型、正方形、圓形等中心位置容易確認(rèn)的標(biāo)記。(d)所示的是從圖8的右方觀察的基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16A和加壓機(jī)構(gòu)2B之間的概略結(jié)構(gòu)圖。
下面，使用圖8對(duì)第7實(shí)施方式的裝置的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。使用觀察窗2B(a～d)觀察來(lái)自校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置21(a～d)的校準(zhǔn)標(biāo)記的投影像，當(dāng)設(shè)置在基板5上的上述校準(zhǔn)標(biāo)記5(a～d)和校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置21(a～d)的基準(zhǔn)位置發(fā)生偏差時(shí)，對(duì)壓紋輥旋轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)15和/或基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16A進(jìn)行移動(dòng)調(diào)整，使上述基準(zhǔn)位置的偏差在規(guī)定的基準(zhǔn)值內(nèi)形成一致。
然后，使轉(zhuǎn)印臺(tái)7移動(dòng)到右方初始位置，在該初始位置，使加壓機(jī)構(gòu)2B下降到規(guī)定位置，并一面用規(guī)定壓力按壓，一面使轉(zhuǎn)印臺(tái)7左行，形成凹凸圖案40a、40b、40c。
在轉(zhuǎn)印臺(tái)7第1次左行后，加壓機(jī)構(gòu)2B上升并返回到初始位置，使用壓紋輥旋轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)15將移動(dòng)機(jī)構(gòu)8A按規(guī)定量移動(dòng)到圖上近前側(cè)，并使轉(zhuǎn)印臺(tái)7返回到右側(cè)初始位置。然后，再次使加壓機(jī)構(gòu)2B下降到規(guī)定位置，并一面用規(guī)定壓力按壓，一面使轉(zhuǎn)印臺(tái)7左行，形成凹凸圖案40d。
另外，在本實(shí)施方式中，盡管使用4個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置21(a～d)，然而也可使用1個(gè)或2個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置21，驅(qū)動(dòng)壓紋輥旋轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)15或者移動(dòng)機(jī)構(gòu)8A，求出校準(zhǔn)標(biāo)記的位置偏差，移動(dòng)調(diào)整基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16A，使上述基準(zhǔn)位置的偏差在規(guī)定基準(zhǔn)值內(nèi)形成一致。在本實(shí)施方式中，盡管把校準(zhǔn)標(biāo)記投影到觀察窗上，然而可以使用CCD照相機(jī)等進(jìn)行監(jiān)視器屏幕的觀察。
并且，校準(zhǔn)標(biāo)記可以通過(guò)對(duì)基板自身進(jìn)行濕式蝕刻、干式蝕刻、噴砂加工、壓紋加工等來(lái)直接加工，但也可以使用噴鍍、旋涂、蒸鍍、CVD等在基板表面形成金屬、絕緣體、樹脂等的薄膜，并對(duì)其面進(jìn)行濕式蝕刻、干式蝕刻、噴砂加工、壓紋加工等來(lái)加工。
并且，在本實(shí)施方式中，盡管在基板5的表面形成校準(zhǔn)標(biāo)記，然而也可采用如下結(jié)構(gòu)在與壓紋輥3的校準(zhǔn)標(biāo)記部脫離的部位設(shè)置校準(zhǔn)標(biāo)記部和凹凸圖案部，在樹脂薄膜4的表面形成與校準(zhǔn)標(biāo)記5a、5b或22對(duì)應(yīng)的別的校準(zhǔn)標(biāo)記部，并使用校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置21(a～d)來(lái)觀察該校準(zhǔn)標(biāo)記部。
圖10是取代壓紋輥部3A而使用在圖7中使用的壓模3B的圖，其他結(jié)構(gòu)與圖7相同。因此，使用觀察窗2B(a～d)觀察來(lái)自校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置21(a～d)的校準(zhǔn)標(biāo)記的投影像，當(dāng)設(shè)置在基板5上的校準(zhǔn)標(biāo)記2B(a～d)和校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置21(a～d)的基準(zhǔn)位置發(fā)生偏差時(shí)，對(duì)壓紋輥旋轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)15和/或基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16B進(jìn)行移動(dòng)調(diào)整，使上述基準(zhǔn)位置的偏差在規(guī)定的基準(zhǔn)值內(nèi)形成一致。
然后，使轉(zhuǎn)印臺(tái)7移動(dòng)到右方初始位置，在該初始位置，使加壓機(jī)構(gòu)2下降到規(guī)定位置，用規(guī)定壓力按壓，之后使轉(zhuǎn)印臺(tái)7左行，形成凹凸圖案40a、40b、40c。在轉(zhuǎn)印臺(tái)7第1次左行后，加壓機(jī)構(gòu)2上升并返回到初始位置，使用壓紋輥旋轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)15將移動(dòng)機(jī)構(gòu)8A按規(guī)定量移動(dòng)到圖上近前側(cè)，并使轉(zhuǎn)印臺(tái)7返回到右側(cè)初始位置。然后，再次使加壓機(jī)構(gòu)2下降到規(guī)定位置，并一面用規(guī)定壓力按壓，一面使轉(zhuǎn)印臺(tái)7左行，形成凹凸圖案40d。
下面，使用圖11對(duì)在反射板下方側(cè)具有校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用裝置的凹凸圖案形成裝置進(jìn)行說(shuō)明。與圖8的不同點(diǎn)是，在圖8中，使用加壓機(jī)構(gòu)2B、基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16A和轉(zhuǎn)印臺(tái)7A，而在圖11中，使用加壓機(jī)構(gòu)2C、基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16B和轉(zhuǎn)印臺(tái)7B。使用加壓機(jī)構(gòu)2C配置的可旋轉(zhuǎn)的壓紋輥3在形成有微凹凸圖案的外面設(shè)有校準(zhǔn)標(biāo)記3c、3d。基板5被保持在基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16B上，在該基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16B上形成通孔16Ba、16Ba，在該通孔16Ba、16Ba內(nèi)配設(shè)保持校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置29Aa、29Ab。而且，在該校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置29Aa、29Ab上配置光檢測(cè)裝置，該光檢測(cè)裝置通過(guò)未圖示的計(jì)算機(jī)與監(jiān)視器連接。
另外，該校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置29Aa、29Ab在具有超過(guò)調(diào)整量的視野時(shí)，可以保持在轉(zhuǎn)印臺(tái)7B側(cè)。并且，校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置，如圖12(a)所示，可以采用如下結(jié)構(gòu)在可視認(rèn)配置于壓紋輥3的外周面的校準(zhǔn)標(biāo)記3c的位置，配置校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置29B，并可對(duì)通過(guò)基板側(cè)的校準(zhǔn)標(biāo)記22入射的光進(jìn)行檢測(cè)。并且，如圖11所示，可以采用把校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置配置在基板下方，并如圖12(b)所示，可對(duì)從樹脂薄膜4的外側(cè)通過(guò)校準(zhǔn)標(biāo)記3c入射的光進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)構(gòu)，并且如(c)所示，可以采用使來(lái)自校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置29B的光通過(guò)正上方的校準(zhǔn)標(biāo)記22反射到校準(zhǔn)標(biāo)記3c，并可對(duì)該反射光進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)構(gòu)。
下面，對(duì)這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式中的裝置的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。使用上述監(jiān)視器觀察來(lái)自校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置29Aa、29Ab的校準(zhǔn)標(biāo)記的投影像，當(dāng)設(shè)置在基板5上的上述校準(zhǔn)標(biāo)記22和校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置29Aa、29Ab的基準(zhǔn)位置發(fā)生偏差時(shí)，對(duì)壓紋輥旋轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)15和/或基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16B進(jìn)行移動(dòng)調(diào)整，使上述基準(zhǔn)位置的偏差在規(guī)定的基準(zhǔn)值內(nèi)形成一致。
然后，使轉(zhuǎn)印臺(tái)7B移動(dòng)到初始位置，在該初始位置，使加壓機(jī)構(gòu)2下降到規(guī)定位置，并一面用規(guī)定壓力按壓，一面使轉(zhuǎn)印臺(tái)7B移動(dòng)，并使壓紋輥3移動(dòng)，形成凹凸圖案。
另外，在本實(shí)施方式中，盡管使用2個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置29Aa、29Ab，然而也可使用1個(gè)或4個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記觀察用光學(xué)裝置，驅(qū)動(dòng)壓紋輥旋轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)15或者壓紋輥旋轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)8，求出校準(zhǔn)標(biāo)記的位置偏差，移動(dòng)調(diào)整基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16B，使上述基準(zhǔn)位置的偏差在規(guī)定的基準(zhǔn)值內(nèi)形成一致。
圖13是惰性氣體氣氛中的微凹凸圖案形成裝置的主要部分說(shuō)明圖。在該圖中，在氣密構(gòu)成的室23內(nèi)配置轉(zhuǎn)印臺(tái)7，在該轉(zhuǎn)印臺(tái)7上可拆卸地保持著涂敷了樹脂薄膜4的基板5。在樹脂薄膜4的上方，加壓機(jī)構(gòu)2被配設(shè)成可上下移動(dòng)和左右移動(dòng)，在該加壓機(jī)構(gòu)2上，在(a)中安裝壓模3B，在(b)中，可旋轉(zhuǎn)地安裝壓紋輥部3A。
在室23內(nèi)，設(shè)置可排放該室23內(nèi)的氣體的排氣部24。在該排氣部24上配置換氣扇、旋轉(zhuǎn)泵等，可在一定程度上排放室23內(nèi)的氣體。并且，在室23內(nèi)，設(shè)置可把規(guī)定氣體送入室23內(nèi)的凈化部25。在該凈化部25上，作為把N2、Ar等的惰性氣體送入室23內(nèi)的機(jī)構(gòu)，配置有質(zhì)量流量控制器、APC閥門等氣體流量控制裝置。該凈化部25與作為未作圖示的惰性氣體供給源的儲(chǔ)氣瓶或者氣體精制裝置連接。
在這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式的裝置中，把旋涂了樹脂薄膜4的基板5固定在轉(zhuǎn)印臺(tái)7上。然后，使排氣部24動(dòng)作，排放室23內(nèi)的空氣。在停止排氣部24的動(dòng)作之后，使凈化部25動(dòng)作，把惰性氣體導(dǎo)入室23內(nèi)。之后，通過(guò)使加壓機(jī)構(gòu)2從室23內(nèi)的左側(cè)初始位置按規(guī)定壓力移動(dòng)到右側(cè)，在樹脂薄膜4上形成凹凸圖案。
根據(jù)本實(shí)施方式，由于預(yù)先使用排氣部24排放室23內(nèi)的空氣，因而在室23內(nèi)的空氣中所含的氧和雜質(zhì)被排放，由于在潔凈的惰性氣體氣氛內(nèi)形成凹凸圖案，因而可防止樹脂薄膜的氧化和變質(zhì)，而且由于可防止在凹凸圖案形成中，該雜質(zhì)附著在樹脂薄膜4上并固定在凹凸圖案上，因而可提高光學(xué)元件的制造成品率。
另外，在本實(shí)施方式中，盡管加壓機(jī)構(gòu)2采用了可左右移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，然而，當(dāng)然也可以使用壓紋輥旋轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)8使轉(zhuǎn)印臺(tái)7移動(dòng)，并可以使用基板旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)16使轉(zhuǎn)印臺(tái)7移動(dòng)。
圖14是減壓氣氛中的在樹脂薄膜上形成凹凸圖案的凹凸圖案形成裝置的主要部分說(shuō)明圖。與圖13的不同點(diǎn)是，在室23內(nèi)，取代惰性氣體氣氛，而是在小于大氣壓的減壓氣氛中制造光學(xué)元件。
在與室23連接的排氣部24上配置旋轉(zhuǎn)泵、渦輪泵、擴(kuò)壓泵等，可通過(guò)排放氣體使室23內(nèi)的壓力成為10-3～10-7托(1托＝133.3224帕)。并且，在室23內(nèi)，雖然可以使用凈化部25將N2、Ar等的惰性氣體送入室23內(nèi)，但也可以在不導(dǎo)入惰性氣體的狀態(tài)下制造光學(xué)元件。
根據(jù)本實(shí)施方式，由于預(yù)先使用排氣部24排放室23內(nèi)的空氣，因而在室內(nèi)的空氣中所含的氧和雜質(zhì)被排放，可在潔凈的惰性氣體氣氛內(nèi)形成凹凸圖案。而且，特別是，在使室內(nèi)減壓時(shí)，由于水分也容易氣化并被排放，因而在壓模和樹脂薄膜之間不會(huì)存在空氣，可防止在凹凸圖案形成中懸浮的雜質(zhì)、水蒸氣等附著在樹脂薄膜4上并固定在凹凸圖案上。而且，由于可防止樹脂薄膜的氧化或變質(zhì)，并可形成無(wú)氣泡的凹凸圖案，因而相對(duì)在存在氣泡的情況下，因氣泡在加壓時(shí)起阻擋作用，所以必須增大加壓力，而在沒(méi)有氣泡的情況下，可減小加壓力，因而可降低凹凸圖案的殘留應(yīng)力。即，可提高光學(xué)元件的制造成品率。
這樣，如圖15所示，可在基板上的樹脂薄膜上形成凹凸圖案。配備了具有這種凹凸圖案的樹脂薄膜的光學(xué)元件，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x定凹凸圖案形狀、樹脂薄膜材質(zhì)、基板材質(zhì)等，例如可用作衍射光柵基板、全息照相、光盤等的光存儲(chǔ)介質(zhì)、菲涅耳透鏡、微透鏡陣列、光導(dǎo)波管等。
并且，當(dāng)使這種基板的凹凸圖案面通過(guò)噴鍍、蒸鍍等堆積Al、Ag、Al合金、Ag合金等的高反射率材料2000左右來(lái)形成反射膜時(shí)，可制造圖16所示的反射板。
另外，在該情況下，在上述反射膜26和樹脂薄膜4之間層疊Tr、Cr、Si等的間接膜，即，預(yù)先把上述間接膜涂敷在凹凸圖案面上，之后，形成上述反射膜26，從而可提高樹脂薄膜和反射膜的密合性。
該反射板可用作全息照相、菲涅耳鏡、微型鏡陣列等的光學(xué)元件。并且，用金屬薄膜形成上述反射膜26，通過(guò)用絕緣膜，例如透明聚酰亞胺或丙烯酸類樹脂等的樹脂薄膜旋涂該表面，使之平坦化，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行密封，可用作STN等的液晶顯示裝置的電極基板。
圖17是對(duì)液晶顯示裝置的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明的圖?；?用無(wú)堿性玻璃或者高耐熱性樹脂等成型，使用例如作為TFT等的液晶驅(qū)動(dòng)元件31的形成工序的半導(dǎo)體形成工序，在表面上形成薄膜的上述TFT31。
樹脂薄膜4用具有比遠(yuǎn)高于200℃的玻璃轉(zhuǎn)移溫度的聚酰亞胺樹脂等的高耐熱性材料來(lái)旋涂。在該樹脂薄膜4形成凹凸圖案后，由于使用噴鍍、蒸鍍等使Al、Ag、Al合金、Ag合金等的高反射率材料堆積來(lái)形成反射膜26，因而需要與形成有液晶驅(qū)動(dòng)元件31的基板5同等程度以上的玻璃轉(zhuǎn)移溫度。而且，在該反射膜26上旋涂作為上述高耐熱材料的聚酰亞胺樹脂等，并用作透明絕緣性定向膜。并且，通過(guò)控制反射膜26的厚度，可提高光透過(guò)率，并可制造反透過(guò)型液晶顯示裝置。
另外，本實(shí)施方式的反射板不限于反射型液晶顯示裝置，也能在其他反射型顯示裝置中使用。并且，也能在半透過(guò)型液晶顯示裝置中使用。并且，此處對(duì)在反射板表面形成凹凸圖案，并在各凹凸表面使入射光反射的表面反射型反射板作了說(shuō)明，然而也可以是使用玻璃或透明樹脂等形成基板，并使用在基板背面形成的凹凸圖案使入射光反射的背面反射型反射板。
配備了這樣構(gòu)成的反射板1的反射型液晶顯示裝置可供移動(dòng)電話和弱電型無(wú)線設(shè)備等的電子設(shè)備的顯示器使用。并且，當(dāng)然也可應(yīng)用于電子記事本、筆記本電腦、便攜式電視機(jī)等的便攜式信息終端中。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件的制造方法，該光學(xué)元件具有形成了微凹凸圖案的樹脂薄膜，其特征在于，該制造方法由以下工序組成第1工序，把由感光性樹脂形成的樹脂薄膜涂敷在基板上；第2工序，使用光刻法在上述樹脂薄膜的一部分上形成材質(zhì)變性部；第3工序，把上述樹脂薄膜的溫度控制成小于感光性消失溫度或者小于上述感光性樹脂的固化反應(yīng)開始溫度；第4工序，在使上述樹脂薄膜軟化或熔融的狀態(tài)下，使用具有微凹凸圖案的壓模在上述樹脂薄膜的表面按壓形成第1微凹凸圖案；以及第5工序，通過(guò)去除上述材質(zhì)變性部，在上述樹脂薄膜的一部分上形成第2微凹凸圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，還包括第6工序，在超過(guò)上述樹脂薄膜的固化反應(yīng)開始溫度的溫度下進(jìn)行燒結(jié)。
3.一種光學(xué)元件，該光學(xué)元件使用權(quán)利要求1所述的制造方法來(lái)制造，其特征在于，用作圖像顯示裝置的基板。
4.一種反射板，其特征在于，在權(quán)利要求3所述的光學(xué)元件的表面形成由金屬薄膜構(gòu)成的反射層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)元件，其特征在于，在上述基板上預(yù)先形成電子元件，上述第2微凹凸圖案發(fā)揮使上述薄膜表面和上述電子元件導(dǎo)通的通孔的作用。
全文摘要
一種光學(xué)元件的制造方法。該光學(xué)元件具有能夠以優(yōu)良的加工精度而形成的各種三維形狀的并可實(shí)現(xiàn)薄膜化的微凹凸圖案。該制造方法的特征在于，由以下工序組成第1工序，把由感光性樹脂形成的樹脂薄膜(4)涂敷在基板(5)上；第2工序，使用光刻法在樹脂薄膜(4)的一部分上形成材質(zhì)變性部(4a)；第3工序，把樹脂薄膜(4)的溫度控制成小于感光性消失溫度或者小于感光性樹脂(4)的固化反應(yīng)開始溫度；第4工序，在使樹脂薄膜(4)軟化或熔融的狀態(tài)下，使用具有微凹凸圖案的壓模(33)在樹脂薄膜的表面按壓形成第1微凹凸圖案(40)；第5工序，通過(guò)去除材質(zhì)變性部(4a)，在樹脂薄膜(4)的一部分上形成第2微凹凸圖案(37)。
文檔編號(hào)G02B1/04GK1591047SQ200410057079
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月1日
發(fā)明者池田正哲, 青山茂 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社