专利名称：配备了具有微凹凸图案的树脂薄膜的光学元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及配备了具有微凹凸图案的树脂薄膜的光学元件的制造方法。
背景技术：
在本说明书中，光学元件是指在表面上至少具有微凹凸图案，能够进行光的漫射、聚集、反射等的元件。所谓微凹凸图案是在深度方向上为0.1μm～数百μm的具有一维或二维的任意宽度、长度、形状的凹凸形状的总称。并且，所谓电子元件是薄膜晶体管(TFT)、包括金属布线接触部等的像素驱动元件的用于进行像素显示的电子电路结构的总称。
近年来，作为个人计算机、电视机、文字处理器、摄像机等的液晶显示装置，以高功能化、小型化、省电化、低成本化等为目的，开发出不使用背光灯，而是通过反射从外部入射的光来显示液晶图像的反射型液晶显示装置。
在这种反射型液晶显示装置中使用的反射板1，如图17所示，其使用目的是利用微凹凸图案使从对置基板28侧入射的光进行漫反射，以扩大该液晶显示装置的图像显示的可视角度。
如图18所示，在反射板上，在树脂薄膜4的下侧具有薄膜晶体管和布线接触部31等的电子元件，并形成有为了实现电连接而贯通树脂薄膜4的接触孔37。
作为这种反射板的制造方法，在特开2002-268057号公报中公开了以下一种方法，即使利用旋转涂敷法等涂敷在由玻璃或树脂等形成的基板表面上的感光性树脂材料软化或熔融，通过按压具有期望的微凹凸图案的压模来形成微凹凸图案，之后通过实施利用光刻技术的凹凸形状加工，形成贯通该感光树脂材料的通孔部。
特开2002-268057号公报在以往的方法中，通过把形成微凹凸图案时的温度控制成比感光性树脂材料的感光性消失温度低，可使用光刻技术形成接触孔。然而，在该方法中，在实施光刻过程中的使用掩模进行紫外线等的照射时，因在该感光性树脂材料表面形成的微凹凸图案而使得该照射线在该感光性树脂材料内形成漫射，因而存在着(1)感光区域模糊，加工精度低下(2)感光量不均匀，发生成像不良的问题。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种具有微凹凸图案的光学元件的制造方法，该方法能够以优良的加工精度形成各种三维形状。
根据本发明的配备了具有微凹凸图案的树脂薄膜的光学元件的制造方法，在某个实施方式中，其特征在于，由以下工序组成第1工序，把由感光性树脂形成的树脂薄膜涂敷在基板上；第2工序，使用光刻法在上述树脂薄膜的一部分上形成材质变性部；第3工序，把上述树脂薄膜的温度控制成小于感光性消失温度或者小于上述感光性树脂的固化反应开始温度；第4工序，在使上述树脂薄膜软化或熔融的状态下，使用具有微凹凸图案的压模在上述树脂薄膜的表面按压形成第1微凹凸图案；以及第5工序，通过去除上述材质变性部，在上述树脂薄膜的一部分上形成第2微凹凸图案。
在本发明的制造方法中，由于在涂敷于上述基板上的感光性树脂薄膜上按压形成第1微凹凸图案之前，使用光刻法形成材质变性部，因而在形成变性部时，微凹凸图案不会使照射线漫射。因此，可防止感光区域的模糊和感光量的不均匀，并且，由于加工精度不会降低且不会发生显像不良，因而可获得加工精度高的光学元件。
并且，由于把感光性树脂薄膜的温度控制成小于感光性消失温度或者小于固化反应开始温度，因而变性部受到保护，从而可选择性地高精度形成通孔部等的第2微凹凸图案。
图1是本发明的实施方式的微凹凸图案形成方法的说明图。
图2是第1实施方式的微凹凸图案形成装置的主要部分说明图。
图3是第2实施方式的微凹凸图案形成装置的主要部分说明图。
图4是第3实施方式的微凹凸图案形成装置的主要部分说明图。
图5是第4实施方式的微凹凸图案形成装置的主要部分说明图。
图6是第5实施方式的微凹凸图案形成装置的主要部分说明图。
图7是第6实施方式的微凹凸图案形成装置的主要部分说明图。
图8是第7实施方式的微凹凸图案形成装置的主要部分说明图。
图9是使用在反射板下方具有液晶驱动元件用校准标记的基板情况下的微凹凸图案形成装置的主要部分说明图。
图10是使用在反射板下方具有液晶驱动元件用校准标记的基板情况下的微凹凸图案形成装置的主要部分说明图。
图11是在反射板下方侧具有用于观察校准标记的装置的凹凸图案形成装置的主要部分说明图。
图12是对校准标记观察用装置的观察方法进行说明的说明图。
图13是惰性气体气氛中的微凹凸图案形成装置的主要部分说明图。
图14是减压气氛中的微凹凸图案形成装置的主要部分说明图。
图15是对具有形成了凹凸图案的树脂薄膜的基板进行说明的图。
图16是对在凹凸图案面涂敷了反射膜的反射板进行说明的图。
图17是对液晶显示装置的一个实施例进行说明的图。
图18是对反射板凹凸图案侧的导体部分和基板侧的导体部分的导通路进行说明的说明图。
图中1…反射板；2…加压机构(加压单元)；4…树脂薄膜；5…基板；7…转印台；20…温度控制部；33…压模(压模)。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式为例进行详细说明。然而，在该实施方式中所述的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特定描述，本发明的范围就不限于此，而只不过是说明例。
图1是本发明的实施方式的光学元件的制造方法的说明图。如该图(a)所示，在形成有液晶驱动元件TFT或布线接触部等的电子元件31的玻璃基板5上旋涂丙烯等感光性树脂的树脂薄膜4，之后，如该图(b)所示，将树脂薄膜4加热，使不需要的溶剂挥发。然后，如该图(c)所示，把透过材料30的必要部分以外的部分用掩模(30a，30a)覆盖并照射紫外线，形成材质变性的变性部4a。在该状态下，使用热板加热，同时控制玻璃基板5，以使树脂薄膜4和变性部4a达到感光性树脂的感光性消失温度或者固化反应开始温度中较低一方的温度，如该图(d)所示，当在通过软化或熔融而成为柔软状态的树脂薄膜4上按压压模33或压纹辊3A时，如该图(e)所示，作为压模的反转图案的微凹凸图案40被转印到树脂薄膜4的表面上。
然后，如该图(f)所示，使用碱性水溶液或有机溶剂，使由感光引起的变性部4a显像。而且，如该图(g)所示，当使用烘箱把玻璃基板5加热、烧结，以使树脂薄膜4达到固化反应开始温度以上时，树脂薄膜的感光性消失，同时树脂薄膜固化，伴随溶剂挥发和感光成分分解的气体产生减少，使微凹凸图案40的膜质稳定。
尽管可以把烧结温度设定成比固化反应开始温度高的温度，然而为了防止由经过了更高温度时的气体产生或未固化反应部分的固化反应所引起的光学元件和装载了光学元件的机器的劣化，优选在利用本发明的制造方法所制造的光学元件的实际使用之前所经过的加热工序中，将烧结温度设定成最高温度。
另外，在液晶元件的制造工序中，在树脂薄膜的微凹凸图案形成工序之后，为了使主要由聚酰亚胺类树脂形成的定向膜在200℃下烧结，并且为了避免伴随上述树脂薄膜中的残留溶剂挥发和残留感光成分分解的气体产生，优选将其设定成大于等于200℃。并且当然，为了防止烧结工序中的微凹凸图案形状变形，优选烧结后的感光性树脂的玻璃转移温度至少为200℃。
作为感光性树脂，优选使用公司名“JSR(株)”制的丙烯酸树脂、NN777(制品编号)。该感光性树脂在感光性消失开始温度为100℃前后，固化反应开始温度为120～140℃，溶剂挥发温度和压纹时的加热温度全都为90℃。而且，在压纹、光刻后，为了使其发生聚合反应而使树脂薄膜稳定，200℃左右的烧结是必要条件。另外，由于该感光性树脂是作为被曝光部的变性部4a因感光而固化，成为材质稳定的负型感光性树脂，因而通过在对应要去除的部分上形成掩模(30a)，并使用碱性显像液或有机溶剂进行显像，可获得图案。当然，如图1所示，相反，对于变性部4a因感光而发生分解反应等，成为材质不稳定的正型感光性树脂，在对应要去除的部分以外的部分上形成掩模(30a)，进行显像。
在本实施方式中，在基板5的表面涂敷了感光性树脂薄膜4之后，加热到室温(30℃)以上的溶剂挥发温度90℃，使溶剂挥发，之后，在对应通孔部的部分上形成掩模(30a)，利用紫外线使通孔部以外的部分发生材质变性，使其达到材质稳定。之后，再次加热到90℃，同时用压模按压形成微凹凸图案，之后冷却到室温，完成微凹凸图案，之后用碱性显像液去除作为掩模区域的通孔部，之后在200℃进行烧结。
之后，如图18所示，通过使用喷镀法使Ag、Al等的金属薄膜堆积在树脂薄膜4的图案40上而形成反射膜26，完成反射板1。
图2是根据本发明的第1实施方式的微凹凸图案形成装置1A的主要部分说明图。在该图中，由陶瓷、玻璃、塑料、铝、钼、硅等形成的不透明或透明基板5，通过两面研磨，使其具有规定的弯曲、翘曲、平坦度。翘曲在数厘米以内的曲率的情况下是容许的。即，在550×650mm的基板的情况下，为400μm以内。而且，弯曲被设定成4μm以内的曲率，平滑度被设定成数十纳米以内的曲率的凹凸。
在基板5上，将丙烯酸类树脂(PMMA)、环氧-丙烯酸类树脂、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚醚-酰亚胺(PEI)等的树脂薄膜4按照大致0.1μm～大致100μm左右的厚度进行旋涂。配设在树脂薄膜4上方的压模33采用Ni、SUS、Cu等金属材料、陶瓷、玻璃、硅、树脂等材料形成。压模33也可以通过在板材表面直接雕刻、蚀刻、印刷等来形成凹凸图案。
压模33被固定在基部38上，在基部38内安装有加热部6B，该加热部6B可在形成有压模的微凹凸图案的大致全域内进行加热。而且，温度传感器15A可以在基板5的周围配置多个，并使用该部位的温度平均值进行控制。另外，供树脂薄膜4使用的树脂不限于上述树脂。例如，可使用热塑性酚醛树脂和酚醛类树脂等。
将树脂薄膜4按压成形的压模33采用了由加压机构2保持，并由加压机构2施加数MPa～数千MPa左右的压力的结构。加压机构2使用油压机构进行加压，但也可以使用其他空压机构、高弹性弹簧的反作用力、形状记忆合金的复原力等进行加压。
基板5是被真空吸附在转印台7上，但也可以使用静电吸引以及其他保持机构来固定。在转印台7内安装有使基板5在大致全域内可加热的加热部6A。该加热部6A和上述加热部6B可由温度控制部20根据配置在基板5周围的温度传感器15A的温度信息将温度控制为规定温度。
在第1实施方式中，通过这样地把基板5固定保持在转印台7上，并使用加压机构2将压模33的凹凸图案按压在树脂薄膜4上，从而在树脂薄膜4上面形成微凹凸图案40。并且，由于根据配置在基板5周围的温度传感器的温度信息来控制树脂薄膜4的温度，因而可制造出微凹凸图案的加工精度优良的光学元件和反射板。
图3是根据本发明的第2实施方式的微凹凸图案形成装置1B的主要部分说明图。与第1实施方式的不同点是，把压纹辊部13形成为圆筒状，在压纹辊部13内配设加热部16C，并采用了可使用温度控制部20来控制该加热部16C和内设于转印台7内的加热部6A的结构，同时采用了在使用压纹辊部13按压树脂薄膜4的过程中，将树脂薄膜4加热的结构。
在第2实施方式中，在压纹辊部13内部配设加热部16C，以便能从内周侧将压纹辊部13加热，并且在转印台7内配设加热部6A。这些加热部由温度控制部20根据温度传感器15B的检测温度来控制。加热部的加热器，可使用电热线加热器、大功率灯、陶瓷加热器等。使用这些加热器将树脂薄膜4的热分布控制成均等。
另外，尽管未作图示，然而在转印台7、压纹辊部、加压机构2和移动机构8A中使用与加热部绝热的绝热性材料，并且配备水冷、风冷等的冷却机构。
在第2实施方式中，由于压纹辊部13按压树脂薄膜4的表面，因而使用压纹辊部13的凹部3a来按压树脂薄膜4的表面。因此，即使树脂薄膜4内存在气泡，该气泡也是通过被压纹辊部13的凹部3a挤压而向与树脂薄膜4的移动方向相反的方向移动，因而压纹辊凸部3b可防止树脂部分破损、气泡泄漏到外部等因气泡的存在而使微凹凸图案发生变形。
图4是根据本发明的第3实施方式的微凹凸图案形成装置1C的主要部分说明图。与根据图2的第1实施方式的不同点是，在基部38和压模部33之间配置合成橡胶或波形的金属薄板或者由它们的组合形成的弹性体10。即使基部38、压模部33等有弯曲等的制造误差，也能将其吸收并制造出尺寸精度优良的光学元件。另外，为便于说明而省略加热部6A、6B。
图5是根据本发明的第4实施方式的微凹凸图案形成装置1D的主要部分说明图。与根据图3的第2实施方式的不同点是压纹辊部的结构。即，设置有与加压机构2连接的辊支撑部32，使用该辊支撑部32来保持圆筒状辊39的两端，在该辊39内配置通过布线35与温度控制部20连接的加热器34，并在辊39和压纹辊部13之间配置利用由金属或树脂形成的薄板11所构成的弹性部件。
根据这种结构，由于使弹性构件介于辊39和压纹辊部13之间，因而即使压纹辊部13、辊39等具有弯曲等的制造误差，也能将其吸收并制造出尺寸精度优良的光学元件。
图6是根据本发明的第5实施方式的微凹凸图案形成装置1E的主要部分说明图。与根据图3的第2实施方式的不同点是，采用了使将压纹辊3A用臂2a、2b保持的加压机构2A在按压树脂薄膜的过程中可上下移动的结构，同时采用了把移动机构8A放置在压纹辊旋转轴方向移动机构8B上并可在压纹辊旋转轴方向移动的结构。另外，为便于说明而省略加热部6A、16C。
根据这种构成，通过在转印台7的移动中使加压机构2A上下移动，可按照合适间隔只形成合适量的凹凸图案，如40a、40b、40c、40d那样。因此，可有规则地、或者任意地形成凹凸图案。
图7是本发明的第6实施方式的微凹凸图案形成装置1F的主要部分说明图。与根据图5的第4实施方式的不同点是，采用了将树脂薄膜4按压成形的压模3B由加压机构2保持，并使用加压机构2施加数MPa～数千MPa左右的压力的结构。并且，采用了使加压机构2A在按压树脂薄膜的过程中可上下移动的结构。另外，为便于说明而省略加热部6A、16C。
在这种结构中，通过把基板5固定保持在转印台7上，并使用加压机构2将压模3B的凹凸图案按压树脂薄膜4，在树脂薄膜4上面形成微凹凸图案40。而且，通过在转印台7的移动中使加压机构2上下移动，可按照合适间隔只形成合适量的凹凸图案，如40a、40b、40c、40d那样。因此，可有规则地、或者任意地形成凹凸图案。
图8是本发明的第7实施方式的微凹凸图案形成装置1G的主要部分说明图。与图6的第5实施方式的不同点是，使基板旋转方向调整机构16A介于转印台7和基板5之间，并配设具有可读取基板5上或者树脂薄膜4上的校准标记的校准标记观察用光学装置21(a～d)的加压机构2B。
因此，尽管基板5被真空吸附在基板旋转方向调整机构16A上，但也可以使用静电吸引及其他保持机构来固定。基板旋转方向调整机构16A在转印台7A上保持成可转动的状态，在未作图示的位置配设操作杆，并采用了通过操作该操作杆可以进行在固定在转印台7A上的固定操作、和解除转印台7A上的固定并容许其转动的解除操作的结构。
并且，在未作图示的位置配置微调整刻度盘，采用了通过操作该微调整刻度盘，使基板旋转方向调整机构16A可以转动的结构，可实现使用设置在基板旋转方向调整机构16A上的指标16a和设置在转印台7上的移动量标记7a来调整基板5的转动量的目标。另外，在本实施方式中，把基板旋转方向调整机构16A设置在转印台7A和基板5之间，然而使基板旋转方向调整机构16A介于其间的位置不限于此。例如，可以设置在压纹辊旋转轴方向移动机构15的下部。
并且，在基板旋转方向调整机构16A内，在与校准标记观察用光学装置21(a～d)对应的位置配设照明光源。另一方面，在加压机构2B的上面设置观察窗2B(a～d)，该观察窗2B(a～d)使用校准标记观察用光学装置21(a～d)来读取设置在树脂薄膜4下方的基板5表面的校准标记。
下面，使用图9对校准标记进行说明。以彩色液晶显示装置为例，校准标记5a、5b、22、22是为了使滤色层(未作图示)和形成于基板5上的液晶驱动元件31的位置一致而设置的。
在图9(a)所示的情况下，在基板5上设置校准标记用的凹部5a、5b，使用喷镀法在该基板5的表面形成金属膜，使用旋涂法在其上涂敷抗蚀膜，进行高温烧结，使抗蚀膜固化，用紫外线对相应的掩模进行曝光，用显像液除掉曝光后的抗蚀膜，再次进行高温烧结，之后通过蚀刻除掉未覆盖部分的膜，重复用剥离液除掉残留的抗蚀膜的工序，形成TFT等的液晶驱动元件31，之后在基板5的表面旋涂树脂薄膜4A，树脂薄膜4A侵入到凹部5a、5b。
并且，在图9(b)所示的情况下，使用上述方法在基板5的表面形成TFT等的液晶驱动元件31以及校准标记22、22，之后在基板5的表面旋涂树脂薄膜4B。
因此，如(c)所示，在树脂薄膜4(A，B)的4角配置校准标记22、5(a～d)。另外，优选该校准标记是十字型、正方形、圆形等中心位置容易确认的标记。(d)所示的是从图8的右方观察的基板旋转方向调整机构16A和加压机构2B之间的概略结构图。
下面，使用图8对第7实施方式的装置的动作进行说明。使用观察窗2B(a～d)观察来自校准标记观察用光学装置21(a～d)的校准标记的投影像，当设置在基板5上的上述校准标记5(a～d)和校准标记观察用光学装置21(a～d)的基准位置发生偏差时，对压纹辊旋转轴方向移动机构15和/或基板旋转方向调整机构16A进行移动调整，使上述基准位置的偏差在规定的基准值内形成一致。
然后，使转印台7移动到右方初始位置，在该初始位置，使加压机构2B下降到规定位置，并一面用规定压力按压，一面使转印台7左行，形成凹凸图案40a、40b、40c。
在转印台7第1次左行后，加压机构2B上升并返回到初始位置，使用压纹辊旋转轴方向移动机构15将移动机构8A按规定量移动到图上近前侧，并使转印台7返回到右侧初始位置。然后，再次使加压机构2B下降到规定位置，并一面用规定压力按压，一面使转印台7左行，形成凹凸图案40d。
另外，在本实施方式中，尽管使用4个校准标记观察用光学装置21(a～d)，然而也可使用1个或2个校准标记观察用光学装置21，驱动压纹辊旋转轴方向移动机构15或者移动机构8A，求出校准标记的位置偏差，移动调整基板旋转方向调整机构16A，使上述基准位置的偏差在规定基准值内形成一致。在本实施方式中，尽管把校准标记投影到观察窗上，然而可以使用CCD照相机等进行监视器屏幕的观察。
并且，校准标记可以通过对基板自身进行湿式蚀刻、干式蚀刻、喷砂加工、压纹加工等来直接加工，但也可以使用喷镀、旋涂、蒸镀、CVD等在基板表面形成金属、绝缘体、树脂等的薄膜，并对其面进行湿式蚀刻、干式蚀刻、喷砂加工、压纹加工等来加工。
并且，在本实施方式中，尽管在基板5的表面形成校准标记，然而也可采用如下结构在与压纹辊3的校准标记部脱离的部位设置校准标记部和凹凸图案部，在树脂薄膜4的表面形成与校准标记5a、5b或22对应的别的校准标记部，并使用校准标记观察用光学装置21(a～d)来观察该校准标记部。
图10是取代压纹辊部3A而使用在图7中使用的压模3B的图，其他结构与图7相同。因此，使用观察窗2B(a～d)观察来自校准标记观察用光学装置21(a～d)的校准标记的投影像，当设置在基板5上的校准标记2B(a～d)和校准标记观察用光学装置21(a～d)的基准位置发生偏差时，对压纹辊旋转轴方向移动机构15和/或基板旋转方向调整机构16B进行移动调整，使上述基准位置的偏差在规定的基准值内形成一致。
然后，使转印台7移动到右方初始位置，在该初始位置，使加压机构2下降到规定位置，用规定压力按压，之后使转印台7左行，形成凹凸图案40a、40b、40c。在转印台7第1次左行后，加压机构2上升并返回到初始位置，使用压纹辊旋转轴方向移动机构15将移动机构8A按规定量移动到图上近前侧，并使转印台7返回到右侧初始位置。然后，再次使加压机构2下降到规定位置，并一面用规定压力按压，一面使转印台7左行，形成凹凸图案40d。
下面，使用图11对在反射板下方侧具有校准标记观察用装置的凹凸图案形成装置进行说明。与图8的不同点是，在图8中，使用加压机构2B、基板旋转方向调整机构16A和转印台7A，而在图11中，使用加压机构2C、基板旋转方向调整机构16B和转印台7B。使用加压机构2C配置的可旋转的压纹辊3在形成有微凹凸图案的外面设有校准标记3c、3d。基板5被保持在基板旋转方向调整机构16B上，在该基板旋转方向调整机构16B上形成通孔16Ba、16Ba，在该通孔16Ba、16Ba内配设保持校准标记观察用光学装置29Aa、29Ab。而且，在该校准标记观察用光学装置29Aa、29Ab上配置光检测装置，该光检测装置通过未图示的计算机与监视器连接。
另外，该校准标记观察用光学装置29Aa、29Ab在具有超过调整量的视野时，可以保持在转印台7B侧。并且，校准标记观察用光学装置，如图12(a)所示，可以采用如下结构在可视认配置于压纹辊3的外周面的校准标记3c的位置，配置校准标记观察用光学装置29B，并可对通过基板侧的校准标记22入射的光进行检测。并且，如图11所示，可以采用把校准标记观察用光学装置配置在基板下方，并如图12(b)所示，可对从树脂薄膜4的外侧通过校准标记3c入射的光进行检测的结构，并且如(c)所示，可以采用使来自校准标记观察用光学装置29B的光通过正上方的校准标记22反射到校准标记3c，并可对该反射光进行检测的结构。
下面，对这样构成的本实施方式中的装置的动作进行说明。使用上述监视器观察来自校准标记观察用光学装置29Aa、29Ab的校准标记的投影像，当设置在基板5上的上述校准标记22和校准标记观察用光学装置29Aa、29Ab的基准位置发生偏差时，对压纹辊旋转轴方向移动机构15和/或基板旋转方向调整机构16B进行移动调整，使上述基准位置的偏差在规定的基准值内形成一致。
然后，使转印台7B移动到初始位置，在该初始位置，使加压机构2下降到规定位置，并一面用规定压力按压，一面使转印台7B移动，并使压纹辊3移动，形成凹凸图案。
另外，在本实施方式中，尽管使用2个校准标记观察用光学装置29Aa、29Ab，然而也可使用1个或4个校准标记观察用光学装置，驱动压纹辊旋转轴方向移动机构15或者压纹辊旋转轴方向移动机构8，求出校准标记的位置偏差，移动调整基板旋转方向调整机构16B，使上述基准位置的偏差在规定的基准值内形成一致。
图13是惰性气体气氛中的微凹凸图案形成装置的主要部分说明图。在该图中，在气密构成的室23内配置转印台7，在该转印台7上可拆卸地保持着涂敷了树脂薄膜4的基板5。在树脂薄膜4的上方，加压机构2被配设成可上下移动和左右移动，在该加压机构2上，在(a)中安装压模3B，在(b)中，可旋转地安装压纹辊部3A。
在室23内，设置可排放该室23内的气体的排气部24。在该排气部24上配置换气扇、旋转泵等，可在一定程度上排放室23内的气体。并且，在室23内，设置可把规定气体送入室23内的净化部25。在该净化部25上，作为把N2、Ar等的惰性气体送入室23内的机构，配置有质量流量控制器、APC阀门等气体流量控制装置。该净化部25与作为未作图示的惰性气体供给源的储气瓶或者气体精制装置连接。
在这样构成的本实施方式的装置中，把旋涂了树脂薄膜4的基板5固定在转印台7上。然后，使排气部24动作，排放室23内的空气。在停止排气部24的动作之后，使净化部25动作，把惰性气体导入室23内。之后，通过使加压机构2从室23内的左侧初始位置按规定压力移动到右侧，在树脂薄膜4上形成凹凸图案。
根据本实施方式，由于预先使用排气部24排放室23内的空气，因而在室23内的空气中所含的氧和杂质被排放，由于在洁净的惰性气体气氛内形成凹凸图案，因而可防止树脂薄膜的氧化和变质，而且由于可防止在凹凸图案形成中，该杂质附着在树脂薄膜4上并固定在凹凸图案上，因而可提高光学元件的制造成品率。
另外，在本实施方式中，尽管加压机构2采用了可左右移动的结构，然而，当然也可以使用压纹辊旋转轴方向移动机构8使转印台7移动，并可以使用基板旋转方向调整机构16使转印台7移动。
图14是减压气氛中的在树脂薄膜上形成凹凸图案的凹凸图案形成装置的主要部分说明图。与图13的不同点是，在室23内，取代惰性气体气氛，而是在小于大气压的减压气氛中制造光学元件。
在与室23连接的排气部24上配置旋转泵、涡轮泵、扩压泵等，可通过排放气体使室23内的压力成为10-3～10-7托(1托＝133.3224帕)。并且，在室23内，虽然可以使用净化部25将N2、Ar等的惰性气体送入室23内，但也可以在不导入惰性气体的状态下制造光学元件。
根据本实施方式，由于预先使用排气部24排放室23内的空气，因而在室内的空气中所含的氧和杂质被排放，可在洁净的惰性气体气氛内形成凹凸图案。而且，特别是，在使室内减压时，由于水分也容易气化并被排放，因而在压模和树脂薄膜之间不会存在空气，可防止在凹凸图案形成中悬浮的杂质、水蒸气等附着在树脂薄膜4上并固定在凹凸图案上。而且，由于可防止树脂薄膜的氧化或变质，并可形成无气泡的凹凸图案，因而相对在存在气泡的情况下，因气泡在加压时起阻挡作用，所以必须增大加压力，而在没有气泡的情况下，可减小加压力，因而可降低凹凸图案的残留应力。即，可提高光学元件的制造成品率。
这样，如图15所示，可在基板上的树脂薄膜上形成凹凸图案。配备了具有这种凹凸图案的树脂薄膜的光学元件，通过适当地选定凹凸图案形状、树脂薄膜材质、基板材质等，例如可用作衍射光栅基板、全息照相、光盘等的光存储介质、菲涅耳透镜、微透镜阵列、光导波管等。
并且，当使这种基板的凹凸图案面通过喷镀、蒸镀等堆积Al、Ag、Al合金、Ag合金等的高反射率材料2000左右来形成反射膜时，可制造图16所示的反射板。
另外，在该情况下，在上述反射膜26和树脂薄膜4之间层叠Tr、Cr、Si等的间接膜，即，预先把上述间接膜涂敷在凹凸图案面上，之后，形成上述反射膜26，从而可提高树脂薄膜和反射膜的密合性。
该反射板可用作全息照相、菲涅耳镜、微型镜阵列等的光学元件。并且，用金属薄膜形成上述反射膜26，通过用绝缘膜，例如透明聚酰亚胺或丙烯酸类树脂等的树脂薄膜旋涂该表面，使之平坦化，通过对其进行密封，可用作STN等的液晶显示装置的电极基板。
图17是对液晶显示装置的一个实施方式进行说明的图。基板5用无碱性玻璃或者高耐热性树脂等成型，使用例如作为TFT等的液晶驱动元件31的形成工序的半导体形成工序，在表面上形成薄膜的上述TFT31。
树脂薄膜4用具有比远高于200℃的玻璃转移温度的聚酰亚胺树脂等的高耐热性材料来旋涂。在该树脂薄膜4形成凹凸图案后，由于使用喷镀、蒸镀等使Al、Ag、Al合金、Ag合金等的高反射率材料堆积来形成反射膜26，因而需要与形成有液晶驱动元件31的基板5同等程度以上的玻璃转移温度。而且，在该反射膜26上旋涂作为上述高耐热材料的聚酰亚胺树脂等，并用作透明绝缘性定向膜。并且，通过控制反射膜26的厚度，可提高光透过率，并可制造反透过型液晶显示装置。
另外，本实施方式的反射板不限于反射型液晶显示装置，也能在其他反射型显示装置中使用。并且，也能在半透过型液晶显示装置中使用。并且，此处对在反射板表面形成凹凸图案，并在各凹凸表面使入射光反射的表面反射型反射板作了说明，然而也可以是使用玻璃或透明树脂等形成基板，并使用在基板背面形成的凹凸图案使入射光反射的背面反射型反射板。
配备了这样构成的反射板1的反射型液晶显示装置可供移动电话和弱电型无线设备等的电子设备的显示器使用。并且，当然也可应用于电子记事本、笔记本电脑、便携式电视机等的便携式信息终端中。
权利要求
1.一种光学元件的制造方法，该光学元件具有形成了微凹凸图案的树脂薄膜，其特征在于，该制造方法由以下工序组成第1工序，把由感光性树脂形成的树脂薄膜涂敷在基板上；第2工序，使用光刻法在上述树脂薄膜的一部分上形成材质变性部；第3工序，把上述树脂薄膜的温度控制成小于感光性消失温度或者小于上述感光性树脂的固化反应开始温度；第4工序，在使上述树脂薄膜软化或熔融的状态下，使用具有微凹凸图案的压模在上述树脂薄膜的表面按压形成第1微凹凸图案；以及第5工序，通过去除上述材质变性部，在上述树脂薄膜的一部分上形成第2微凹凸图案。
2.根据权利要求1所述的光学元件的制造方法，其特征在于，还包括第6工序，在超过上述树脂薄膜的固化反应开始温度的温度下进行烧结。
3.一种光学元件，该光学元件使用权利要求1所述的制造方法来制造，其特征在于，用作图像显示装置的基板。
4.一种反射板，其特征在于，在权利要求3所述的光学元件的表面形成由金属薄膜构成的反射层。
5.根据权利要求3所述的光学元件，其特征在于，在上述基板上预先形成电子元件，上述第2微凹凸图案发挥使上述薄膜表面和上述电子元件导通的通孔的作用。
全文摘要
一种光学元件的制造方法。该光学元件具有能够以优良的加工精度而形成的各种三维形状的并可实现薄膜化的微凹凸图案。该制造方法的特征在于，由以下工序组成第1工序，把由感光性树脂形成的树脂薄膜(4)涂敷在基板(5)上；第2工序，使用光刻法在树脂薄膜(4)的一部分上形成材质变性部(4a)；第3工序，把树脂薄膜(4)的温度控制成小于感光性消失温度或者小于感光性树脂(4)的固化反应开始温度；第4工序，在使树脂薄膜(4)软化或熔融的状态下，使用具有微凹凸图案的压模(33)在树脂薄膜的表面按压形成第1微凹凸图案(40)；第5工序，通过去除材质变性部(4a)，在树脂薄膜(4)的一部分上形成第2微凹凸图案(37)。
文档编号G02B1/04GK1591047SQ200410057079
公开日2005年3月9日 申请日期2004年8月30日 优先权日2003年9月1日
发明者池田正哲, 青山茂 申请人:欧姆龙株式会社