(57)【要約】【課題】種々の３次元形状を加工精度がよく形成でき、薄膜化できるマイクロ凹凸パターンを有する光学素子の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】感光性樹脂からなる樹脂薄膜４を基板５上にコートする第１の工程、フォトリソグラフィ法により樹脂薄膜４の一部に材質変性部４ａを形成する第２の工程、樹脂薄膜４の温度を、感光性消滅温度未満もしくは感光性樹脂４の硬化反応開始温度未満に制御する第３の工程、樹脂薄膜４を軟化もしくは溶融させた状態で、マイクロ凹凸パターンを有する型材３３により樹脂薄膜の表面に第１のマイクロ凹凸パターン４０を押圧形成する第４の工程、および材質変性部４ａを除去することで、樹脂薄膜４の一部に第２のマイクロ凹凸パターン３７を形成する第５の工程からなることを特徴とする【選択図】図１
2005077844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ凹凸パターンを有する樹脂薄膜を備えた光学素子の製造方法であって、
感光性樹脂からなる樹脂薄膜を基板上にコートする第１の工程、
フォトリソグラフィ法により前記樹脂薄膜の一部に材質変性部を形成する第２の工程、
前記樹脂薄膜の温度を、感光性消滅温度未満もしくは前記感光性樹脂の硬化反応開始温度未満に制御する第３の工程、
前記樹脂薄膜を軟化もしくは溶融させた状態で、マイクロ凹凸パターンを有する型材により前記樹脂薄膜の表面に第１のマイクロ凹凸パターンを押圧形成する第４の工程、および
前記材質変性部を除去することで、前記樹脂薄膜の一部に第２のマイクロ凹凸パターンを形成する第５の工程からなることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂薄膜の硬化開始温度を超える温度にて焼成する第６の工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
画像表示装置の基板として用いることを特徴とする、請求項１記載の製造方法によって製造された光学素子。
【請求項４】
請求項１記載の光学素子の表面に金属薄膜による反射層を形成したことを特徴とする、反射板。
【請求項５】
前記基板には予め電子素子が形成されており、前記第２のマイクロ凹凸パターンが前記薄膜表面と前記電子素子とを導通させるスルーホールの役割を果たすことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ凹凸パターンを有する樹脂薄膜を備えた光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において、光学素子とは、表面に少なくともマイクロ凹凸パターンを有し、光の拡散、集光、反射などを行う素子を意味する。マイクロ凹凸パターンとは、深さ方向が０．１μｍ〜数１００μｍの一次元又は二次元的に任意な幅、長さ、形状を有する凹凸形状を総称する。また、電子素子とは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、金属配線コンタクトなどの画素駆動素子を含む画素表示のための電子回路構成を総称する。
【０００３】
近年、パーソナルコンピュータ、テレビ、ワープロ、ビデオなどの液晶表示装置として、高機能化とともに小型化、省電力化、低コスト化などを目的として、バックライトを用いず外部から入射した光を反射させて液晶画像を表示する反射型液晶表示装置が開発されている。
【０００４】
このような反射型液晶表示装置に用いられる反射板１は、図１７に示すように、対向基板２８側から入射した光をマイクロ凹凸パターンにより拡散反射し、当該液晶表示装置の画像表示の可視認角度を広くする目的で使用されている。
反射板には、図１８に示すように、樹脂薄膜４の下側に薄膜トランジスタや配線コンタクト部３１などの電子素子が備えられており、電気的な接続を得るために樹脂薄膜４を貫通するコンタクトホール３７が形成されている。
【０００５】
このような反射板の製法として、特開２００２−２６８０５７号公報には、ガラスや樹脂などからなる基板の表面にスピンコートなどで塗布した感光性樹脂材料を軟化もしくは溶融させ、所望のマイクロ凹凸パターンを有する型材を押し付けることでマイクロ凹凸パターンを成形した後、フォトリソグラフィ技術を施すことで凹凸形状を加工して該感光樹脂材料を貫通するスルーホール部を形成する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２６８０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の方法では、マイクロ凹凸パターン成形時の温度を感光性樹脂材料の感光性消失温度よりも低く制御することで、フォトリソグラフィ技術でコンタクトホールを形成することができる。しかしながら、該手法では、フォトリソグラフィ技術においてマスクを用いて紫外線などを照射する際、該感光性樹脂材料表面に形成したマイクロ凹凸パターンにより、該照射線が該感光性樹脂材料内において拡散するため、１）感光領域がぼやけて加工精度が低下する、２）感光量が不均一になり現像不良が発生する、という問題があった。
【０００７】
上述の事情に鑑み、本発明は、種々の３次元形状を加工精度が良く形成できる、マイクロ凹凸パターンを有する光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従った、マイクロ凹凸パターンを有する樹脂薄膜を備えた光学素子の製造方法は、ある実施形態において、感光性樹脂からなる樹脂薄膜を基板上にコートする第１の工程、フォトリソグラフィ法により前記樹脂薄膜の一部に材質変性部を形成する第２の工程、前記樹脂薄膜の温度を、感光性消滅温度未満もしくは前記感光性樹脂の硬化反応開始温度未満に制御する第３の工程、前記樹脂薄膜を軟化もしくは溶融させた状態で、マイクロ凹凸パターンを有する型材により前記樹脂薄膜の表面に第１のマイクロ凹凸パターンを押圧形成する第４の工程、および前記材質変性部を除去することで、前記樹脂薄膜の一部に第２のマイクロ凹凸パターンを形成する第５の工程からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法においては、前記基板上にコートされる感光性樹脂の薄膜に対し、第１のマイクロ凹凸パターンを押圧形成する前に、フォトリソグラフィ法によって材質的な変性部を形成するので、変性部を形成する際にマイクロ凹凸パターンにより照射線が拡散されることがない。よって、観光領域のぼやけや感光量の不均一化を防ぐことができ、加工精度が低下したり、現像不良が発生したりすることがないので、加工精度の高い光学素子を得ることができる。
また、感光性樹脂の薄膜の温度を感光性消滅温度もしくは硬化反応開始温度未満に制御しているので、変性部が保護され、スルーホール部などの第２のマイクロ凹凸パターンを選択的に精度良く形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置などは、特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施形態にかかる光学素子の製造方法の説明図である。同図（ａ）に示すように、液晶駆動素子ＴＦＴまたは配線コンタクト部３１などの電子素子３１が形成されたガラス基板５の上に、アクリルなどの感光性樹脂である樹脂薄膜４をスピンコートした後、同図（ｂ）に示すように、樹脂薄膜４を加熱して不要な溶剤を揮発させる。次いで、同図（ｃ）に示すように、透過材３０の必要部分以外をマスク（３０ａ、３０ａ）で覆って紫外線を照射し、材質的に変性した変性部４ａを形成する。その状態で、ガラス基板５を、樹脂薄膜４および変成部４ａが感光性樹脂の感光性消失温度または硬化反応開始温度のうちいずれか低い温度になるよう制御しつつ、ホットプレートにより加熱し、同図（ｄ）に示すように、軟化または溶融して柔らかな状態の樹脂薄膜４にスタンパ３３またはエンボスロール３Ａを押圧すると、同図（ｅ）に示されるように、樹脂薄膜４の表面にスタンパの反転パターンであるマイクロ凹凸パターン４０が転写される。
【００１２】
次に、同図（ｆ）に示すように、アルカリ性水溶液や有機溶剤により、感光による変成部４ａを現像する。さらに、同図（ｇ）に示すように、オーブンにより、ガラス基板５を樹脂薄膜４が硬化反応開始温度以上になるよう加熱、焼成すると、樹脂薄膜の感光性が消滅するとともに、樹脂薄膜が硬化し、溶剤の揮発や感光成分の分解に伴うガスの発生が低減し、マイクロ凹凸パターン４０の膜質が安定化する。
【００１３】
焼成の温度は、硬化反応開始温度よりも高い温度に設定すればよいが、より高い温度履歴を経た場合のガス発生や未硬化反応分の硬化反応による光学素子および光学素子を搭載した機器の劣化を防止するために、本発明の製造方法により作製する光学素子の実使用に到るまでに経る加熱工程において最高の温度に設定することが望ましい。
なお、液晶素子の製造工程において、樹脂薄膜のマイクロ凹凸パターン形成工程の後、主としてポリイミド系樹脂からなる配向膜を２００℃でシンターリングするため、前記樹脂薄膜からの残留溶剤の揮発、残留感光成分の分解に伴うガス発生を避けるため、２００℃以上に設定することが望ましい。また、当然ながら、焼成工程中のマイクロ凹凸パターン形状くずれを防ぐため、焼成後の感光性樹脂のガラス転移温度は少なくとも２００℃であることが望ましい。
【００１４】
感光性樹脂としては、会社名［ＪＳＲ（株）］製のアクリル樹脂、ＮＮ７７７（製品番号）を用いることが好ましい。該感光性樹脂は、感光性消滅開始温度が１００℃前後、硬化反応開始温度が１２０〜１４０℃であり、溶剤揮発温度及びエンボス時の加熱温度はともに９０℃である。そして、エンボス、フォトリソグラフィ後に、重合反応させ樹脂薄膜を安定化させるために、２００℃程度のシンターリングが必要な条件である。なお、該感光性樹脂は、被露光部である変成部４ａが感光により硬化し、材質的に安定となるネガ型感光性樹脂であるため、除去する部分をマスク（３０ａ）し、アルカリ性現像液や有機溶剤で現像することで、パターンが得られる。当然ながら、図１に示したように、逆に変成部４ａが感光により分解反応などを起こし、材質的に不安定となるポジ型感光性樹脂では、除去する部分以外をマスク（３０ａ）し、現像を行う。
【００１５】
本実施形態においては、基板５の表面に感光性の樹脂薄膜４をコートした後は、室温（３０℃）以上の溶剤揮発温度９０℃に加熱して溶剤を揮発させた後、紫外線でスルーホール部をマスク（３０ａ）し、スルーホール部以外を材質的に変成させ、材質的に安定させる。その後、再び９０℃に加熱しつつ、スタンパでマイクロ凹凸パターンを押圧形成し、その後室温に冷却してマイクロ凹凸パターンを完成した後に、アルカリ性現像液でマスク領域であるスルーホール部を除去し、その後に２００℃で焼成を行った。
【００１６】
この後、図１８に示すように、樹脂薄膜４のパターン４０上にＡｇ、Ａｌなどの金属薄膜をスパッタ法により堆積させて反射膜２６を形成することによって反射板１が完成する。
【００１７】
図２は、本発明の第１の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成装置１Ａの要部説明図である。同図において、セラミック、ガラス、プラスチック、アルミ、モリブデン、シリコンなどで形成される不透明もしくは透明な基板５は、両面を研磨し、所定のウネリ、反り、平坦度を有している。反りは、数ｃｍ以内の曲率の場合許容される。すなわち、５５０×６５０ｍｍの基板の場合は４００μｍ以内である。そして、ウネリは４μｍ以内の曲率に、平滑度は数１０ｎｍ以内の曲率の凹凸に設定される。
【００１８】
基板５上に、アクリル系樹脂（ＰＭＭＡ）、エポキシーアクリル系樹脂、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などの樹脂薄膜４を、略０．１μｍ〜略１００μｍ程度の厚さでスピンコートしている。樹脂薄膜４上方に配設されたスタンパ３３は、Ｎｉ、ＳＵＳ、Ｃｕなどの金属材料、セラミック、ガラス、シリコン、樹脂などの材料で形成されている。スタンパ３３は、板材の表面に直接彫刻、エッチング、印刷などによって凹凸パターンを形成してもよい。
【００１９】
スタンパ３３は、基部３８に固定され、基部３８内にはヒータ部６Ｂがスタンパのマイクロ凹凸パターンが形成されている略全域にわたって加熱可能に内蔵されている。尚、この温度センサ１５Ａは、基板５の周囲に複数配置しその部位の温度の平均値を用いて制御するのがよい。なお、樹脂薄膜４に用いられる樹脂は、上記樹脂に限定されるものではない。例えば、ノボラック樹脂やフェノール系樹脂などを用いることができる。
【００２０】
樹脂薄膜４を押圧成形するスタンパ３３は、加圧機構２に保持されるとともに、加圧機構２によって数ＭＰａ〜数千ＭＰａ程度の圧力が印加されるように構成されている。加圧機構２は、油圧機構を用いて加圧するが、その他空圧機構、高弾性バネの反力、形状記憶合金の復元力などを用いてもよい。
【００２１】
基板５は、転写ステージ７に真空吸着しているが、静電吸引、その他の保持手段により固着してもよい。転写ステージ７内には、基板５を略全域にわたって加熱可能なヒータ部６Ａが内蔵されている。該ヒータ部６Ａおよび前記ヒータ部６Ｂは、基板５の周囲に配置された温度センサ１５Ａの温度情報をもとに温度制御部２０によって所定温度に制御可能に構成されている。
【００２２】
第１の実施形態では、このように、基板５を転写ステージ７に固着保持し、加圧機構２によりスタンパ３３の凹凸パターンを樹脂薄膜４に押圧することによって、樹脂薄膜４上面にマイクロ凹凸パターン４０を形成する。また、基板５の周囲に配置した温度センサの温度情報をもとに樹脂薄膜４の温度を制御するので、マイクロ凹凸パターンの加工精度がよい、光学素子、反射板を製造することができる。
【実施例２】
【００２３】
図３は、本発明の第２の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成装置１Ｂの要部説明図である。第１の実施形態との相違点は、エンボスロール部１３を円筒状に形成し、エンボスロール部１３内にヒータ部１６Ｃを配設して、該ヒータ１６Ｃ及び転写ステージ７内に内蔵したヒータ部６Ａを温度制御部２０にて制御可能に構成し、エンボスロール部１３による樹脂薄膜４を押圧中に樹脂薄膜４を加熱するように構成したことである。
【００２４】
第２の実施形態では、エンボスロール部１３内部にエンボスロール部１３を内周側から加熱できるようにヒータ部１６Ｃが配設され、また、転写ステージ７内にはヒータ部６Ａが配設されている。これらのヒータ部は、温度制御部２０によって温度センサ１５Ｂの検出温度を基にして制御される。ヒータ部のヒータには、電熱線ヒータ、高出力ランプ、セラミックヒータなどを用いることができる。これらのヒータによって、樹脂薄膜４の熱分布が均等になるように制御される。
なお、図示していないが、転写ステージ７、エンボスロール部、加圧機構２、移動機構８Ａにはヒータ部と断熱する断熱性材料が用いられ、また、水冷、空冷などの冷却機構が備えられている。
【００２５】
第２の実施形態においては、エンボスロール部１３が樹脂薄膜４の表面を押圧するので、エンボスロール部１３の凹部３ａによって、樹脂薄膜４の表面を押圧する。よって、樹脂薄膜４内に気泡が存在してもエンボスロール部１３の凹部３ａにより樹脂薄膜４の移動方向とは逆方向に該気泡が押されて移動するため、エンボスロール凸部３ｂによって樹脂部分が破れて気泡が外に漏れマイクロ凹凸パターンが気泡によって変形して形成されることを防ぐことができる。
【実施例３】
【００２６】
図４は、本発明の第３の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成装置１Ｃの要部説明図である。図２にかかる第１の実施形態との相違点は、基部３８とスタンパ部３３との間に、合成ゴムまたは波形の金属薄板、もしくはそれらの組み合わせからなる弾性体１０を介在させている点である。基部３８、スタンパ部３３などにウネリなどの製作誤差があっても、それらを吸収し寸法精度のよい光学素子を製造することができる。なお、ヒータ部６Ａ、６Ｂは説明の便宜上省略している。
【実施例４】
【００２７】
図５は、本発明の第４の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成装置１Ｄの要部説明図である。図３にかかる第２の実施形態との相違点は、エンボスロール部の構成である。すなわち、加圧機構２と連結するロール受３２を設け、該ロール受３２で円筒状ロール３９の両端を保持し、該ロール３９
内に温度制御部２０から配線３５を介してヒータ３４を配置し、ロール３９とエンボスロール部１３との間に金属もしくは樹脂からなる薄板１１による弾性部材を介在させている。
このような構成によると、ロール３９とエンボスロール部１３との間に弾性部材を介在させているので、エンボスロール部１３、ロール３９などにウネリなどの製作誤差があっても、それらを吸収し寸法精度のよい光学素子を製造することができる。
【実施例５】
【００２８】
図６は、本発明の第５の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成装置１Ｅの要部説明図である。図３にかかる第２の実施形態との相違点は、エンボスロール３Ａを腕２ａ、２ｂで保持する加圧機構２Ａを、樹脂薄膜４を押圧中に上下動可能に構成するとともに、移動機構８Ａをエンボスロール回転軸方向移動機構８Ｂの上に載置してエンボスロール回転軸方向に移動可能に構成したことである。なお、ヒータ部６Ａ、１６Ｃは説明の便宜上省略している。
このような構成によると、転写ステージ７の移動中に加圧機構２Ａを上下動することによって、凹凸パターンを適宜間隔で適宜の量だけ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄのように形成することができる。よって、規則的に、また、任意に凹凸パターンを形成することができる。
【実施例６】
【００２９】
図７は、本発明の第６の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成装置１Ｆの要部説明図である。図５にかかる第４の実施形態との相違点は、樹脂薄膜４を押圧成形するスタンパ３Ｂが加圧機構２に保持されるとともに、加圧機構２によって数ＭＰａ〜数千ＭＰａ程度の圧力が印加されるように構成したことである。また、加圧機構２を、樹脂薄膜４を押圧中に上下動可能に構成している。なお、ヒータ部６Ａ、１６Ｃは説明の便宜上省略している。
【００３０】
このような構成においては、基板５を転写ステージ７に固着保持し、加圧機構２によりスタンパ３Ｂの凹凸パターンを樹脂薄膜４に押圧することによって、樹脂薄膜４上面にマイクロ凹凸パターン４０を形成する。そして、転写ステージ７の移動中に加圧機構２を上下動することによって、凹凸パターンを適宜間隔で適宜量だけ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄのように形成することができる。よって、規則的に、また、任意に凹凸パターンを形成することができる。
【実施例７】
【００３１】
図８は、本発明の第７の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成装置１Ｇの要部説明図でである。図６にかかる第５の実施形態との相違点は、転写ステージ７と基板５との間に基板回転方向調整機構１６Ａを介在させるとともに、基板５上もしくは樹脂薄膜４上のアライメントマークを読みとり可能なアライメントマーク観察用光学装置２１（ａ〜ｄ）を有した加圧機構２Ｂを配設した点である。
【００３２】
よって、基板回転方向調整機構１６Ａには、基板５は真空吸着しているが、静電吸引、その他の保持手段により固着してもよい。基板回転方向調整機構１６Ａは、転写ステージ７Ａ上に回動可能に保持されるとともに、図示しない位置に操作レバーが配設され、該操作レバーを操作することによって転写ステージ７Ａ上に固定される固定操作と、転写ステージ７Ａ上における固定が解除し回動が許容される解除操作とを操作可能に構成されている。
【００３３】
また、図示しない位置には微調整ダイアルが配置され、該微調整ダイアルを操作することによって、基板回転方向調整機構１６Ａが回動可能に構成され、基板回転方向調整機構１６Ａに設けられた指標１６ａと転写ステージ７上に設けられた移動量マーク７ａを用いて基板５の回動量調整の目安とすることができる。なお、本実施形態では基板回転調整機構１６Ａを転写ステージ７Ａと基板５との間に設けたが、基板回転方向調整機構１６Ａを介在させる位置はそれに限定されるものではない。例えば、エンボスロール回転軸方向移動機構１５の下部に設けてもよい。
【００３４】
また、基板回転方向調整機構１６Ａ内には、アライメントマーク観察用光学装置２１（ａ〜ｄ）に対応する位置に照明光源が配設されている。一方、加圧機構２Ｂの上面には、アライメントマーク観察用光学装置２１（ａ〜ｄ）によって樹脂薄膜４下方の基板５の表面に設けられたアライメントマークを読みとる観察窓２Ｂ（ａ〜ｄ）が設けられている。
【００３５】
次に、図９を用いてアライメントマークを説明する。カラー液晶表示装置を例にとると、アライメントマーク５ａ、５ｂ、２２、２２は、カラーフィルタ層（図示しない）と基板５に形成された液晶駆動素子３１との位置的一致を得るために設けられるものである。
【００３６】
図９（ａ）に示す場合は、基板５にアライメントマーク用の凹部５ａ、５ｂを設け、該基板５の表面にスパッタ法で金属膜を形成し、その上にスピンコート法でレジストを塗布し、高温で焼いてレジストを硬化させ、適宜マスクを紫外線で露光し、露光されたレジストを現像液によって取り去り、再度高温で焼いた後にエッチングで覆われていない部分の膜を取り去り、残っているレジストを剥離液
で取り去るという工程を繰り返してＴＦＴなどの液晶駆動素子３１を形成した後に、基板５の表面に樹脂薄膜４Ａをスピンコートしたものであり、樹脂薄膜４Ａは凹部５ａ、５ｂに侵入している。
【００３７】
また、図９（ｂ）に示す場合は、基板５の表面に上述した方法で、ＴＦＴなどの液晶駆動素子３１とともにアライメントマーク２２、２２を形成した後に、基板５の表面に樹脂薄膜４Ｂをスピンコートしたものである。
【００３８】
よって、（ｃ）に示すように樹脂薄膜４（Ａ、Ｂ）の４隅にアライメントマーク２２、５（ａ〜ｄ）が配置される。なお、このアライメントマークは、十字型、正方形、丸形など中心位置が確認しやすいマークが望ましい。（ｄ）に示すものは、図８の右方から視た、基板回転方向調整機構１６Ａと加圧機構２Ｂとの間の概略構成図である。
【００３９】
次に、図８を用いて、第７の実施形態に従った装置の動作を説明する。アライメントマーク観察用光学装置２１（ａ〜ｄ）からのアライメントマークの投影像を観察窓２Ｂ（ａ〜ｄ）にて観察して、基板５に設けた前記したアライメントマーク５（ａ〜ｄ）とアライメントマーク観察用光学装置２１（ａ〜ｄ）の基準位置がずれていると、エンボスロール回転軸方向移動機構１５および／または基板回転方向調整機構１６Ａを移動調整して、前記基準位置のズレを所定基準値内に一致させる。
【００４０】
そして、転写ステージ７を右方の初期位置に移動して、その初期位置において、加圧機構２Ｂを所定位置まで降下させるとともに、所定圧力にて押圧しながら、転写ステージ７を左行させて、凹凸パターン４０ａ、４０ｂ、４０ｃを形成する。
１回目の転写ステージ７の左行後に、加圧機構２Ｂは上昇して初期位置に復帰し、エンボスロール回転軸方向移動機構１５によって移動機構８Ａを図上手前側に所定量移動するとともに、転写ステージ７を右側の初期位置に復帰させる。そして、再度加圧機構２Ｂを所定位置まで降下させるとともに、所定圧力にて押圧しながら、転写ステージ７を左行させて、凹凸パターン４０ｄ〜を形成する。
【００４１】
なお、本実施形態においては、４個のアライメントマーク観察用光学装置２１（ａ〜ｄ）を用いているが、１個または２個のアライメントマーク観察用光学装置２１を用いて、エンボスロール回転軸方向移動機構１５もしくは移動機構８Ａを駆動してアライメントマークの位置ズレを求め、基板回転方向調整機構１６Ａを移動調整して、前記基準位置のズレが所定基準値内に一致させることもできる。本実施形態においては、観察窓にアライメントマークを投影しているが、ＣＣＤカメラなどを用いてモニタ画面による観察を行ってもよい。
【００４２】
また、アライメントマークは、基板そのものをウエットエッチング、ドライエッチング、サンドブラスト加工、エンボス加工などにより直接加工してもよいが、基板表面に金属、絶縁体、樹脂などの薄膜をスパッタ、スピンコート、蒸着、ＣＶＤなどで形成し、その面をウエットエッチング、ドライエッチング、サンドブラスト加工、エンボス加工などにより加工してもよい。
【００４３】
また、本実施形態においては、アライメントマークを基板５の表面に形成したが、エンボスロール３のアライメントマーク部と外れた部位に凹凸パターン部とともにアライメントマーク部を設け、アライメントマーク５ａ、５ｂ、または２２に対応する別のアライメントマーク部を樹脂薄膜４の表面に形成して、該アライメントマーク部をアライメントマーク観察用光学装置２１（ａ〜ｄ）を用いて観察するように構成することも可能である。
【００４４】
図１０は、エンボスロール部３Ａの代わりに図７で用いられるスタンパ３Ｂを用いたものであり、他の構成は図７と同じである。よって、アライメントマーク観察用光学装置２１（ａ〜ｄ）からのアライメントマークの投影像を観察窓２Ｂ（ａ〜ｄ）にて観察し、基板５にアライメントマーク２Ｂ（ａ〜ｄ）とアライメントマーク観察用光学装置２１（ａ〜ｄ）の基準位置がずれていると、エンボスロール回転軸方向移動機構１５および／または基板回転方向調整機構１６Ｂを移動調整して、前記基準位置のズレを所定基準値内に一致させることができる。
【００４５】
そして、転写ステージ７を右方の初期位置に移動させて、その初期位置において、加圧機構２を所定位置まで降下させ、所定圧力にて押圧した後に、転写ステージ７を左行させて、凹凸パターン４０ａ、４０ｂ、４０ｃを形成する。１回目の転写ステージ７の左行後に、加圧機構２は上昇して初期位置に復帰し、エンボスロール回転軸方向移動機構１５によって移動機構８Ａを図上手前側に所定量移動するとともに、転写ステージ７を右側の初期位置に復帰させる。そして、再度加圧機構２を所定位置まで降下させるとともに、所定圧力にて押圧しながら、転写ステージ７を左行させて、凹凸パターン４０ｄ〜を形成する。
【００４６】
次に、図１１を用いて、反射板下方側にアライメントマーク観察用装置を有する凹凸パターン形成装置を説明する。図８との相違点は、図８においては加圧機構２Ｂ、基板回転方向調整機構１６Ａ、転写ステージ７Ａを用いているのに対して、図１１においては、加圧機構２Ｃ、基板回転方向調整機構１６Ｂ、転写ステージ７Ｂが用いられる点である。加圧機構２Ｃによって回転可能に配置されたエンボスロール３は、マイクロ凹凸パターンが形成されている外面にアライメントマーク３ｃ、３ｄが設けられている。基板５は基板回転方向調整機構１６Ｂに保持され、該基板回転方向調整機構１６Ｂには通孔１６Ｂａ、１６Ｂａが削設され、該通孔１６Ｂａ、１６Ｂａにはアライメントマーク観察用光学装置２９Ａａ、２９Ａｂが配設保持されている。そして、このアライメントマーク観察用光学装置２９Ａａ、２９Ａｂには、光検出手段が配置され、該光検出手段は図示しないコンピュータを介してモニタ画面に接続している。
【００４７】
なお、このアライメントマーク観察用光学装置２９Ａａ、２９Ａｂは、調整量を超える視野を有する場合には、転写ステージ７Ｂ側に保持されていてもよい。また、アライメントマーク観察用光学装置は、図１２（ａ）に示すように、エンボスロール３の外周面に配置したアライメントマーク３ｃを視認可能な位置にアライメントマーク観察用光学装置２９Ｂを配置し、基板側のアライメントマーク２２を介して入射した光を検出可能に構成してもよい。また、図１１に示すように、アライメントマーク観察用光学装置を基板の下方に配置し、図１２（ｂ）のように樹脂薄膜４の外側からアライメントマーク３ｃを介して入射した光を検出可能に構成してもよく、また、（ｃ）に示すように、アライメントマーク観察用光学装置２９Ｂからの光を直上のアライメントマーク２２を介してアライメントマーク３ｃに反射させ、その反射光を検出可能に構成してもよい。
【００４８】
次に、このように構成された本実施形態における装置の動作を説明する。アライメントマーク観察用光学装置２９Ａａ、２９Ａｂからのアライメントマークの投影像を前記モニタにて観察して、基板５に設けた前記したアライメントマーク２２と、アライメントマーク観察用光学装置２９Ａａ、２９Ａｂの基準位置がずれていると、エンボスロール回転軸方向移動機構１５および／または基板回転方向調整機構１６Ｂを移動調整して、前記基準位置のズレを所定基準値内に一致させる。
【００４９】
そして、転写ステージ７Ｂを初期位置に移動して、その初期位置において、加圧機構２を所定位置まで降下させるとともに、所定圧力にて押圧しながら、転写ステージ７Ｂを移動させて、エンボスロール３を転動させて凹凸パターンを形成する。
【００５０】
なお、本実施形態においては、２個のアライメントマーク観察用光学装置２９Ａａ、２９Ａｂを用いているが、１個または４個のアライメントマーク観察用光学装置を用い、エンボスロール回転軸方向移動機構１５またはエンボスロール回転軸方向移動機構８を駆動してアライメントマークの位置ズレを求め、基板回転方向調整機構１６Ｂを移動調整して、前記基準位置のズレを所定基準値内に一致させることもできる。
【００５１】
図１３は、不活性ガス雰囲気中におけるマイクロ凹凸パターン形成装置の要部説明図である。同図では、気密に構成されたチャンバ２３内に転写ステージ７が配置され、該転写ステージ７上には樹脂薄膜４がコートされた基板５が取り外し可能に保持されている。樹脂薄膜４の上方には加圧機構２が上下動及び左右動可能に配設され、該加圧機構２には（ａ）においてはスタンパ３Ｂが取り付られ、（ｂ）においては、エンボスロール部３Ａが回転可能に取り付られている。
【００５２】
チャンバ２３には、排気部２４が該チャンバ２３内の気体を排気可能に配設されている。該排気部２４には、換気扇、ロータリポンプなどが配置され、チャンバ２３内の気体をある程度排気可能に構成されている。また、チャンバ２３にはパージ部２５がチャンバ２３内に所定の気体を送入可能に配設されている。該パージ部２５には、Ｎ２、Ａｒなどの不活性ガスをチャンバ２３内に送入する機構として、マスフローコントローラ、ＡＰＣバルブなどのガス流量を制御する装置が配置されている。該パージ部２５は図示しない不活性ガスの供給源であるガスボンベもしくはガス精製装置に連結されている。
【００５３】
このように構成された本実施形態の装置では、樹脂薄膜４がスピンコートされた基板５を転写ステージ７上に固定する。次に、排気部２４を動作させ、チャンバ２３内の空気を排気する。排気部２４の動作を停止した後にパージ部２５を動作させ不活性ガスをチャンバ２３内に導入する。その後、加圧機構２をチャンバ２３内の左側の初期位置から所定圧力で右側に移動させることによって、樹脂薄膜４には凹凸パターンが形成される。
【００５４】
本実施形態によると、予め排気部２４によってチャンバ２３内の空気を排気するので、チャンバ２３内の空気中に含まれる酸素や不純物が排気され、清浄な不活性ガスの雰囲気内で凹凸パターンを形成するので、樹脂薄膜の酸化や変質が防止でき、さらに凹凸パターン形成中にその不純物が樹脂薄膜４に付着して凹凸パターン上に固着するのを防止できるので、光学素子の製造の歩留まりを向上することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、加圧機構２を左右動可能に構成したが、エンボスロール回転方向移動機構８を用いて転写ステージ７を移動させたり、また、基板回転方向調整機構１６を用いたりしてもよいことは勿論のことである。
【００５６】
図１４は、減圧雰囲気中における樹脂薄膜に凹凸パターンを形成する凹凸パターン形成装置の要部説明図である。図１３との相違点は、チャンバ２３内を不活性ガス雰囲気の代わりに大気圧未満の減圧雰囲気で光学素子を製造する点である。
【００５７】
チャンバ２３に連結される排気部２４には、ロータリポンプ、ターボポンプ、ディフージョンポンプ等が配置され、チャンバ２３内の圧力を、１０−３〜１０−７Ｔｏｒｒに気体を排気可能に構成されている。また、チャンバ２３には、パージ部２５によって、Ｎ２、Ａｒなどの不活性ガスをチャンバ２３内に送入してもよいが、不活性ガスを導入しないままで光学素子を製造してもよい。
【００５８】
本実施形態によると、予め排気部２４によってチャンバ２３内の空気を排気するので、チャンバ内の空気中に含まれる酸素や不純物が排気され、清浄な不活性ガスの雰囲気内で凹凸パターンを形成することができる。そして、特に、チャンバ内を減圧させた場合は、水分も容易に気化して排気されるので、型材と樹脂薄膜との間に空気が捕らわれることがなくなり、凹凸パターン形成中に浮遊する不純物、水蒸気等が樹脂薄膜４に付着して凹凸パターン上に固着するのを防止できる。
さらに、樹脂薄膜の酸化や変質が防止でき、気泡のない凹凸パターンが形成できるので、気泡は加圧時にダンパとして働き、加圧力を大きくする必要が生じていたが、気泡がなくなることで加圧力を小さくできるので、凹凸パターンの残留応力が低減できる。すなわち、光学素子の製造の歩留まりを向上することができる。
【００５９】
このようにして、図１５に示すように、基板上の樹脂薄膜に凹凸パターンを形成することができる。このような凹凸パターンを有する樹脂薄膜を備えた光学素子は、凹凸パターン形状、樹脂薄膜の材質、基板の材質などを適宜選定することにより、例えば、透明回折格子基板、ホログラム、光ディスクなどの光記憶媒体、フレネルレンズ、マイクロレンズアレー、光導波管等として用いることができる。
【００６０】
また、このような基板の凹凸パターン面を、スパッタ、蒸着などでＡｌ、Ａｇ、Ａｌ合金、Ａｇ合金などの高反射率材料を２０００Å程度堆積させて反射膜２６を形成すると、図１６に示すような反射板を製造することができる。
【００６１】
なお、この場合、前記反射膜２６と樹脂薄膜４との間にＴｒ、Ｃｒ、Ｓｉなどの間接膜を積層する、すなわち、予め前記間接膜を凹凸パターン面にコートした後に、前記反射膜２６を形成することによって樹脂薄膜と反射膜との密着性を向上することができる。
【００６２】
この反射板は、ホログラム、フレネルミラー、マイクロミラーアレイ等の光学素子として用いることができる。また、前記反射膜２６を金属薄膜で形成し、その表面を絶縁膜、例えば、透明のポリイミドやアクリル系樹脂などの樹脂薄膜でスピンコートにより平坦化して封止することにより、ＳＴＮなどの液晶表示装置の電極基板として用いることができる。
【００６３】
図１７は、液晶表示装置の一実施形態を説明する図である。基板５は、無アルカリガラス、もしくは高耐熱性樹脂などで成型され、表面には、例えばＴＦＴなどの液晶駆動素子３１の形成工程である半導体形成工程によって、薄膜の前記ＴＦＴ３１が形成されている。
【００６４】
樹脂薄膜４は、２００℃より十分高いガラス転移温度を有するポリイミド樹脂などの高耐熱性材料でスピンコートされる。この樹脂薄膜４は凹凸パターンを形成後に、スパッタ、蒸着などでＡｌ、Ａｇ、Ａｌ合金、Ａｇ合金などの高反射率材料を堆積させて反射膜２６を形成するために液晶駆動素子３１が形成される基板５と同じ程度以上のガラス転移温度を必要とする。そして、該反射膜２６の上に
は上述した高耐熱材料であるポリイミド樹脂などがスピンコートされ、透明の絶縁性の配向膜として用いられる。また、反射膜２６の厚さを制御することで光透過率を高くすることが可能であって、反透過型液晶表示装置を製造することができる。
【００６５】
なお、本実施形態の反射板は、反射型液晶表示装置に限らず、その他の反射型表示装置にも用いることができる。また、半透過型液晶表示装置にも用いることができる。また、ここでは反射板の表面に凹凸パターンを形成し、各凹凸の表面で入射光を反射させる表面反射型の反射板を説明したが、基板をガラスや透明樹脂などで形成し、基板の裏面に形成した凹凸パターンによって入射光を反射させるようにした裏面反射型の反射板でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
このように構成された反射板１を備えた反射型液晶表示装置は、携帯電話や弱電力型無線機器などの電子機器のディスプレイ用に用いることが可能である。また、電子手帳、携帯用コンピュータ、携帯用テレビなどの携帯情報端末に応用できることは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成方法の説明図である。
【図２】第１の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成装置の要部説明図である。
【図３】第２の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成装置の要部説明図である。
【図４】第３の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成装置の要部説明図である。
【図５】第４の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成装置の要部説明図である。
【図６】第５の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成装置の要部説明図である。
【図７】第６の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成装置の要部説明図である。
【図８】第７の実施形態にかかるマイクロ凹凸パターン形成装置の要部説明図である。
【図９】反射板下方に液晶駆動素子用アライメントマークを有する基板を用いた場合のマイクロ凹凸パターン形成装置の要部説明図である。
【図１０】反射板下方に液晶駆動素子用アライメントマークを有する基板を用いた場合のマイクロ凹凸パターン形成装置の要部説明図である。
【図１１】反射板下方側にアライメントマーク観察用装置を有する凹凸パターン形成装置の要部説明図である。
【図１２】アライメントマーク観察用装置の観察方法を説明する説明図である。
【図１３】不活性ガス雰囲気中におけるマイクロ凹凸パターン形成装置の要部説明図である。
【図１４】減圧雰囲気中におけるマイクロ凹凸パターン形成装置の要部説明図である。
【図１５】凹凸パターンを有する樹脂薄膜を備えた基板を説明する図である。
【図１６】凹凸パターン面に反射膜をコートした反射板を説明する図である。
【図１７】液晶表示装置の一実施形態を説明する図である。
【図１８】反射板凹凸パターン側の導体部分と基板側の導体部分との導通路を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    反射板
２    加圧機構（加圧手段）
４    樹脂薄膜
５    基板
７    転写ステージ
２０  温度制御部
３３    スタンパ（型材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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