(57)【要約】【課題】エッチング工程を経ず、しかも型の磨耗等も伴わないため、大幅にコストダウンを図ることができるガラス部品の製造方法を提供する【解決手段】本発明のガラス部品の製造方法は、微細パターンを具備したガラス部品の製造方法であって、ガラスに対して溶解性を示さない特定溶媒に溶解可能な特定材料からなり、且つ微細パターンを有するレプリカ２０に対し、当該レプリカ２０の微細パターン２１上にヒートレスガラス４０を塗布する塗布工程と、前記塗布したヒートレスガラス４０を硬化する硬化工程と、前記レプリカ２０を前記特定溶媒により溶解させる溶解工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
2007171803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細パターンを具備したガラス部品の製造方法であって、
微細パターンを有し、且つガラスに対して溶解性を示さない特定溶媒に溶解可能な特定材料からなるレプリカに対し、当該レプリカの微細パターン上にヒートレスガラスを塗布する塗布工程と、
前記塗布したヒートレスガラスを硬化する硬化工程と、
前記レプリカを前記特定溶媒により溶解させる溶解工程と、
を含むことを特徴とするガラス部品の製造方法。
【請求項２】
前記塗布工程の前に、微細パターンを有したマスター型を用い、当該マスター型の前記微細パターン上に前記特定材料を含む溶液を塗布し、これを乾燥させた後、前記マスター型から前記特定材料を剥離して、当該特定材料からなる微細パターンを有したレプリカを作成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のガラス部品の製造方法。
【請求項３】
前記特定材料としてポリビニルアルコールを用い、前記特定溶媒として水を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス部品の製造方法。
【請求項４】
前記ヒートレスガラスは、常温で液体で、且つ硬化後にはガラス質を示す材料であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のガラス部品の製造方法。
【請求項５】
前記硬化工程において、前記ヒートレスガラスに対して赤外線を照射して硬化を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のガラス部品の製造方法。
【請求項６】
一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、
前記基板の内面側に、微細パターンを有するガラス部品からなる配向膜を形成する配向膜形成工程を含み、
前記配向膜形成工程は、ガラスに対して溶解性を示さない特定溶媒に溶解可能な特定材料からなり、且つ微細パターンを有するレプリカを用い、前記レプリカの微細パターン上にヒートレスガラスを塗布する塗布工程と、前記塗布したヒートレスガラスを前記基板に対して貼り合わせる工程と、前記塗布したヒートレスガラスを硬化する硬化工程と、前記レプリカを前記特定溶媒により溶解させる溶解工程と、を含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス部品の製造方法、及び液晶装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細パターンを備えたガラス部品は、液晶装置用の配向膜の他、回折格子等に適用でき、耐光性及び耐熱性に優れているため様々な分野での応用が期待されている。このような微細パターンを備えたガラス部品の製造方法としては、例えば特許文献１に開示されたような方法が知られている。
【特許文献１】特開平６−３４７６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１では、レジストに対して露光を行い（フォトリソグラフィ）、当該レジストをマスクとしたドライエッチングによりガラスに対して加工を行う技術が開示されている。しかしながら、フォトリソグラフィにはコンタクト・アライナー等の露光装置が必要で、またドライエッチングにはドライエッチャーが必要なため、いずれも初期投資が大きくなる。さらに、フォトリソグラフィとエッチングでは、塗布、露光、現像、エッチング、アッシング等の複数の工程が必要であり、スループットが低いことも課題となる。また、レジストを用いたガラスのエッチングでは、回折格子に適した完全な矩形の断面を持った溝を形成することは不可能に近い。通常は、側壁にテーパーがついてしまい、且つ角（隅）の部分は丸くなる。また、側壁が完全な平面にならずに頂上部分が逆三角形の断面になる場合もある。
【０００４】
本発明は、このような背景の下になされたもので、エッチング工程を経ず、成型性に優れ、しかも型の磨耗等も伴わないため、大幅にコストダウンを図ることができるガラス部品の製造方法を提供することを目的としている。また、本発明は、そのようなガラス部品の製造方法を適用した液晶装置の製造方法についても提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のガラス部品の製造方法は、微細パターンを具備したガラス部品の製造方法であって、微細パターンを有し且つガラスに対して溶解性を示さない特定溶媒に溶解可能な特定材料からなるレプリカに対し、当該レプリカの微細パターン上にヒートレスガラスを塗布する塗布工程と、前記塗布したヒートレスガラスを硬化する硬化工程と、前記レプリカを前記特定溶媒により溶解させる溶解工程と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
このような製造方法によると、レプリカの溶解工程後にヒートレスガラスを硬化させてできたガラスの微細パターンが形成されることとなる。この場合、レプリカが使い捨てであるために従来のように型が磨耗して寿命低下を引き起こすという問題が生じにくく、したがって大幅なコストダウンを図ることができる。また、特に本発明の最大の効果として、ヒートレスガラスを用いているためエッチング工程を経ずに最終のガラス部品を製造することが可能となっている。つまり、従来はガラス部品の微細パターンを得るためには、当該微細パターンの開口部を有したレジストをガラス基材上に形成し、これをマスクとしてエッチングを行う必要があったのであるが、本発明では微細パターンを有したレプリカにヒートレスガラスを塗布し（微細パターンにヒートレスガラスを注入し）、これを硬化後、レプリカを特定溶媒で溶解させるのみでガラスの微細パターンを得ることができるのである。したがって、高温処理も経ず、エッチング工程を経ないで簡便に微細パターンを有したガラス部品を製造することが可能となり、大幅なコストダウンを図ることが可能となる。なお、ヒートレスガラスは常温で液体で、且つ硬化後にはガラス質を示す材料であり、当該硬化は常温範囲（例えば２００℃以下）で可能とされている。さらに、ヒートレスガラスを使用することで、樹脂材に比べて耐光性、耐湿性、及び耐熱性に優れ、例えば電気光学装置の部品として高エネルギー光の下で使用された場合にも、十分な耐久性を具備したものとなり得る。
【０００７】
上記本発明のガラス部品の製造方法において、前記塗布工程の前に、微細パターンを有したマスター型を用い、当該マスター型の前記微細パターン上に前記特定材料を含む溶液を塗布し、これを乾燥させた後、前記マスター型から前記特定材料を剥離して、当該特定材料からなる微細パターンを有したレプリカを作成する工程を含むものとすることができる。
【０００８】
このような製造方法によると、レプリカに対して簡便且つ確実に微細パターンを付与することが可能となり、またレプリカに対する微細パターン形成の再現性を向上させることが可能となる。
【０００９】
また、本発明のガラス部品の製造方法において、前記特定材料としてポリビニルアルコールを用い、前記特定溶媒として水を用いることができる。
【００１０】
このような製造方法によると、特定溶媒としての水はガラスを侵食する惧れがなく、また特定材料としてのポリビニルアルコールは特定溶媒たる水に溶解されるため、溶解工程（レプリカ除去工程）を確実に行うことが可能となる。
【００１１】
また、前記ヒートレスガラスは、常温で液体で且つ硬化後にはガラス質を示す材料であるものとすることができる。常温で液体であることで、注入工程において当該ヒートレスガラスをレプリカの微細パターン内に確実に注入することが可能となり、また硬化後にはガラス質を示すことで、レプリカの微細パターンに注入したものを硬化によりガラス化することが可能となる。また、ヒートレスガラスは比較的低温（例えば２００℃以下）で硬化を行うことができるため、製造装置も簡便な構成とすることができコスト削減に寄与することが可能である。
【００１２】
なお、前記硬化工程において、前記ヒートレスガラスに対して赤外線を照射して硬化を行うものとすることができる。このように赤外線を照射することで硬化温度を一層低下（例えば２００℃以下）させることが可能となる。
【００１３】
次に、上記課題を解決するために、本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、前記基板の内面側に、微細パターンを有するガラス部品からなる配向膜を形成する配向膜形成工程を含み、前記配向膜形成工程は、ガラスに対して溶解性を示さない特定溶媒に溶解可能な特定材料からなり、且つ微細パターンを有するレプリカを用い、前記レプリカの微細パターン上にヒートレスガラスを塗布する塗布工程と、前記塗布したヒートレスガラスを前記基板に対して貼り合わせる工程と、前記塗布したヒートレスガラスを硬化する硬化工程と、前記レプリカを前記特定溶媒により溶解させる溶解工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
このような製造方法によると、耐光性、耐湿性、耐熱性に優れた配向膜を備える液晶装置を提供することが可能となる。特にガラス部品からなる配向膜を上述したガラス部品の製造方法を用いて形成しているため、製造コストが大幅に削減され、安価な液晶装置を提供することが可能となる。なお、この場合の配向膜は、微細パターンに沿って液晶分子を配向させるもので、当該微細パターンとしては幅数十ｎｍの縞溝が略等間隔で形成された縞状パターンとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１６】
［ガラス部品の製造方法］
図１及び図２は、本発明のガラス部品の製造方法の一実施形態として、微細なストライプ状の溝パターン（微細パターン）を有したガラス部品の製造方法について示す説明図である。なお、図１（ａ）〜図１（ｄ）、図２（ａ）〜図２（ｄ）は連続する工程を示している。また、図３はマスター型の構成を示す斜視図である。
【００１７】
まず、図１（ａ）に示すようなマスター型１０を用意する。マスター型１０は、図３の斜視図に示すとおり、微細なストライプ状の溝パターン１１を有しており、該溝パターン１１はＳｉや石英の基板上にフォトリソグラフィ等のレジスト・パターニング技術とウェットもしくはドライエッチング技術によって形成されるのが一般的である。なお、溝パターン１１の溝幅は光学用途で使用する場合には５０ｎｍ〜３０００ｎｍ程度とされている。
【００１８】
次に、図１（ｂ）に示すように、マスター型１０上にレプリカ２０を成膜する。ここでは、レプリカ２０として、ガラスに対して溶解性を示さない特定溶媒に溶解可能な材料からなるものを用いており、具体的には水に対して溶解可能なポリビニルアルコールを用いてレプリカ２０を構成している。成膜はスピンコート法により行うものとしており、例えば上記ポリビニルアルコールを水に溶解させたコーティング溶液をスピンコート法で塗布して、厚さ約１００〜５００μｍのレプリカ２０を形成するものとしている。この場合、マスター型１０の微細パターン１１の溝に対してレプリカ２０が入り込むことが必要で、溶液粘度、成膜時の回転速度等を微細パターン１１の幅に対応して調整するものとしている。
【００１９】
なお、上記のように、本実施形態ではレプリカ２０の構成材料としてポリビニルアルコールを用いたが、例えばポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレングリコール等を用いることができる。
【００２０】
次に、図１（ｃ）に示すように、成膜されたレプリカ２０をマスター型１０からサポート基板３０に転写させる。ここでは、マスター型１０上に形成されたレプリカ２０とサポート基板３０との間に接着剤を介在させて、当該レプリカ２０をサポート基板３０に転写するものとしている。なお、サポート基板３０は本実施形態ではＳｉ基板、石英基板、ガラス基板やプラスチック基板を用いている。
【００２１】
続いて、図１（ｄ）に示すように、サポート基板３０に支持されたレプリカ２０上にヒートレスガラス４０をスピンコート法により塗布する工程を行う。ヒートレスガラス４０は常温で液体であるため、それのみで成膜性を有しているが、粘度次第では例えばレプリカ２０に対して溶解性を示さない溶媒により希釈して成膜に供するものとしてもよい。なお、ヒートレスガラス４０の成膜に際しても、当該ヒートレスガラス４０がレプリカ２０の微細パターン２１の溝内に入り込むことが必要である。
【００２２】
ヒートレスガラス４０は、上述の通り常温で液体で、且つ硬化後にガラス質を示すものである。具体的には、ヒートレスガラス４０としてテクノトレード社製のシラグシタールを用いており、当該シラグシタールに対して硬化用触媒（１０重量％）を混入したものを塗布している。なお、スピンコートの条件によりヒートレスガラス４０の膜厚を異ならせることが可能で、例えば滴下５０ｒｐｍ（５ｓｅｃ）→２００ｒｐｍ（１０ｓｅｃ）→５００ｒｐｍ（３０ｓｅｃ）の条件でスピンを行えば、膜厚４μｍ程度に調整可能で、滴下５０ｒｐｍ（１０ｓｅｃ）→５００ｒｐｍ（１０ｓｅｃ）→２０００ｒｐｍ（３０ｓｅｃ）の条件でスピンを行えば、膜厚１．２μｍ程度に、滴下５０ｒｐｍ（１０ｓｅｃ）→５００ｒｐｍ（１０ｓｅｃ）→４０００ｒｐｍ（３０ｓｅｃ）の条件でスピンを行えば、膜厚０．６μｍ程度に調整可能である。
【００２３】
ここで、ヒートレスガラスの調整方法について説明する。第１の方法として、加水分解可能な有機金属化合物を、水と有機溶媒とからなる反応液中において、ホウ素イオンの存在下にハロゲンイオンを触媒とし、ｐＨを４．５〜５．０に調整しながら加水分解、脱水縮合させて得ることができる。一方、第２の方法として、また、加水分解可能な有機金属化合物を、水と有機溶媒とからなる反応液中において、ホウ素イオンの存在下でハロゲンイオンを触媒とし、ｐＨを８〜１０に調整しながら加水分解、脱水縮合させて得ることもできる。
【００２４】
原料として用いられる有機金属化合物は、加水分解が可能なものであればよく特に限定されない。好ましい有機金属化合物は金属アルコキシドであり、ＭＲ２ｍ（ＯＲ１）ｎ−ｍなる一般式で表される。式中Ｍは酸化数ｎの金属、Ｒ１およびＲ２はアルキル基、ｍは０〜（ｎ−１）の整数を表す。Ｒ１およびＲ２は同一でもよく、異なる基であってもよい。なかでも好ましいのは、Ｒ１およびＲ２が炭素原子４個以下のアルキル基、即ちメチル基ＣＨ３（以下、Ｍｅで表す）、エチル基Ｃ２Ｈ５（以下、Ｅｔで表す）、プロピル基Ｃ３Ｈ７（以下、Ｐｒで表す）、イソピロピル基ｉ−Ｃ３Ｈ７（以下、ｉ−Ｐｒで表す）、ブチル基Ｃ４Ｈ９（以下、Ｂｕで表す）、イソブチル基ｉ−Ｃ４Ｈ９（以下、ｉ−Ｂｕで表す）等の低級アルキル基が好適に用いられる。金属アルコキシドとしては、例えば、リチウムエトキシドＬｉＯＥｔ、ニオブエトキシドＮｂ（ＯＥｔ）５、マグネシウムイソプロポキシドＭｇ（ＯＰｒ−ｉ）２、アルミニウムイソプロポキシドＡｌ（ＯＰｒ−ｉ）３、亜鉛プロポキシドＺｎ（ＯＰｒ）２、テトラエトキシシランＳｉ（ＯＥｔ）４、チタンイソプロポキシドＴｉ（ＯＰｒ−ｉ）４、バリウムエトキシドＢａ（ＯＥｔ）２、バリウムイソプロポキシドＢａ（ＯＰｒ−ｉ）２、トリエトキシボランＢ（ＯＥｔ）３、ジルコニウムプロポキシドＺｎ（ＯＰｒ）４、ランタンプロポキシドＬａ（ＯＰｒ）３、イットリウムプロポキシドＹ（ＯＰｒ）３、鉛イソプロポキシドＰｂ（ＯＰｒ−ｉ）２等が挙げられる。これらの金属アルコキシドは何れも市販品があり、容易に入手することができる。金属アルコキシドはまた、部分的に加水分解して得られる低縮合物も市販されており、これを原料として使用することも可能である。
【００２５】
また、上記の加水分解が可能な有機金属化合物はそのまま反応に用いてもよいが、反応の制御を容易にするため溶媒で希釈して用いることが望ましい。希釈用溶媒は、上記の有機金属化合物を溶解することができ、かつ水と均一に混合することができるものであればよい。一般的には脂肪族の低級アルコール、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコールおよびそれらの混合物等が好適に用いられる。また、ブタノール＋セロソルブ＋ブチルセロソルブ、あるいはキシロール＋セロソルブアセテート＋メチルイソブチルケトン＋シクロヘキサン等の混合溶媒を使用することもできる。
【００２６】
前記有機金属化合物の中で金属がＣａ、Ｍｇ、Ａｌ等である場合には、反応液中の水と反応して水酸化物を生成したり、炭酸イオンＣＯ３２−が存在すると炭酸塩を生成して沈澱を生ずるため、隠蔽剤としてトリエタノールアミンのアルコール溶液を添加することが望ましい。溶媒に混合溶解するときの有機金属化合物の濃度は、通常７０（重量）％以下、特に５〜７０（重量）％の範囲に希釈して使用することが望ましい。
【００２７】
また使用する反応液は、一般に水と有機溶媒とからなる。反応液に用いる有機溶媒としては、水および酸、アルカリと均一な溶液をつくるものであればよく、通常前記有機金属化合の希釈に用いる脂肪族の低級アルコール類が好適である。低級アルコール類のなかでも、メタノール、エタノールより炭素数の多いプロパノール、イソプロパノール、ブタノールおよびイソブタノールが好ましい。これは、生成する金属酸化物ガラスの膜および球体微粒子の成長が安定であるためである。反応液を構成する水と有機溶媒の割合は、水の濃度として０．２〜５０ｍｏｌ／ｌの範囲であればよい。
【００２８】
さらに、前記反応液中において、ホウ素イオンの存在下に、ハロゲンイオンを触媒として有機金属化合物を加水分解することを特徴とする。ホウ素イオンＢ３＋を与える化合物としては、トリアルコキシボランＢ（ＯＲ）３が用いられる。なかでもトリエトキシボランＢ（ＯＥｔ）３は好適である。反応液中のＢ３＋イオン濃度は１．０〜１０．０ｍｏｌ／ｌの範囲が好ましい。また、ハロゲンイオンはＦ−およびＣｌ−もしくはこれらの混合物が用いられる。用いる化合物としては、上記反応液中でＦ−イオンおよびＣｌ−イオンを生ずるものであればよく、例えばＦ−イオン源にはフッ化水素アンモニウムＮＨ４Ｆ・ＨＦ、フッ化ナトリウムＮａＦ等、Ｃｌ−イオン源は塩化アンモニウムＮＨ４Ｃｌ等が好適である。
【００２９】
反応液中の上記ハロゲンイオンの濃度は、製造しようとする金属酸化物ガラスの膜厚ないしは球体微粒子の径その他の条件によって異なるため、範囲限定が難しい。一般的には、触媒を含む反応液の合計重量に対して０．００１〜２ｍｏｌ／ｋｇ、特に０．００２〜０．３ｍｏｌ／ｋｇの範囲が好ましい。ハロゲンイオンの濃度が０．００１ｍｏｌ／ｋｇより低いと、有機金属化合物の加水分解が十分に進行し難くなり、金属酸化物ガラスの球体粒子の生長が抑制され、また膜の形成が困難となる。またハロゲンイオンの濃度が２ｍｏｌ／ｋｇを超えると、生成する金属酸化物ガラスが不均一になり易いためいずれも好ましくない。
【００３０】
なお、反応時に使用したホウ素に関しては、得られる金属酸化物の設計組成中にＢ２Ｏ３成分として含有させる場合は、その含有量に応じた有機ホウ素化合物の計算量を添加したまま生成物とすればよく、またホウ素を除去したいときは、成膜後もしくは微粒子形成後、溶媒としてのメタノールの存在下、又はメタノールに浸漬して加熱すればホウ素はホウ素メチルエステルとして蒸発させて除去することができる。
【００３１】
有機金属化合物の加水分解反応は、通常所定量の有機金属化合物を所定量の水と有機溶媒との混合溶媒に混合溶解した主剤溶液と、所定量のハロゲンイオンを含有する所定量の反応液とを、所定の比で混合し十分に攪拌して均一な反応溶液とした後、酸またはアルカリで反応溶液のｐＨを希望の値に調整し、数時間熟成させる。ホウ素化合物は主剤溶液または反応液に予め所定量を混合溶解しておく。アルコキシボランを用いる場合は、他の有機金属化合物と共に主剤溶液に溶解するのが有利である。以上のような加水分解、脱水縮合によりヒートレスガラスが生成される。
【００３２】
ヒートレスガラス４を塗布した後、図２（ａ）に示すようなガラス基材５０を用意し、さらに図２（ｂ）に示すようにヒートレスガラス４０とガラス基材５０を接面させ、その状態で硬化工程を行う。ヒートレスガラス４０の硬化工程は、比較的低温範囲（室温から２００℃程度）で行うことが可能で、ここでは赤外線照射下、１００℃の条件で９０分硬化工程を行うものとしている。
【００３３】
このような工程により、ヒートレスガラス４０が硬化ガラス４５に変化する。なお、ガラス基材５０上にヒートレスガラス４０を接面させた状態で硬化を行っているため、硬化後の硬化ガラス４５は、ガラス基材５０と化学結合レベルで接合することとなる。
【００３４】
続いて、サポート基板３０をレプリカ２０から剥離させた後、図２（ｃ）に示すように、特定溶媒たる水によりレプリカ２０を溶解させる。このようにレプリカ２０を溶解させることで、硬化ガラス４５上からレプリカ２０が除去されることとなる。なお、先述した通り、当該溶解工程においては硬化ガラス４５が特定溶媒たる水に侵食されることはない。
【００３５】
このようなレプリカ２０の除去工程を行うことで、図２（ｄ）に示すように、ガラス基材５０上に微細パターンの硬化ガラス４５が形成されたガラス部品４７が製造される。なお、当該ガラス部品４７は、図４の斜視図にも示すように、微細な溝パターン４６が形成され、ストライプ状の硬化ガラス４５がガラス基材５０上に等間隔で形成されたものとなる。
【００３６】
以上のような方法によると、レプリカ２０が使い捨てであるために従来のように成型型が磨耗して寿命低下を引き起こすという問題が生じにくく、したがって大幅なコストダウンを図ることができる。
また、ヒートレスガラス４０を用いているためエッチング工程を経ずに最終のガラス部品４７を製造することが可能となっている。つまり、従来はガラス部品の微細パターンを得るためには、当該微細パターンの開口部を有したレジストをガラス基材上に形成し、これをマスクとしてエッチングを行う必要があったのであるが、本実施形態では微細パターン２１を有したレプリカ２０にヒートレスガラス４０を塗布し、これを硬化後、レプリカ２０を溶媒で溶解させるのみでガラス４５の微細パターンを得ることができるのである。したがって、高温処理も経ず、エッチング工程を経ないで簡便に微細パターンを有したガラス部品４７を製造することが可能となり、大幅なコストダウンを図ることが可能となるのである。
【００３７】
なお、ヒートレスガラス４０は上述した通り、常温で液体で、且つ硬化後にはガラス質を示す材料であり、当該硬化は常温範囲（例えば２００℃以下）で可能とされている。さらに、ヒートレスガラス４０を使用することで、樹脂材に比べて耐光性、耐湿性、及び耐熱性に優れ、例えば電気光学装置の部品として高エネルギー光の下で使用された場合にも、十分な耐久性を具備したものとなり得る。
【００３８】
本実施形態において製造するガラス部品４７に厚みが必要な場合は、ガラス基材５０の厚さによって調整を行うことが可能である。つまり、ヒートレスガラス４０を１０μｍ程度までの厚さで形成した後、完全に硬化する前に所望厚さのガラス基板５０の上に転写を行ってからレプリカ２０を溶解除去するものとすればよい。
【００３９】
本実施形態の方法により製造されるガラス部品４７は、例えば溝パターン４６及び硬化ガラス４５の幅次第で液晶装置の配向膜として使用することができる。また、光ディスク向け回折格子やレーザー光学系部品等の薄板系表面テクスチャ型光学部品、光導波路向け微細パターニング、プロジェクタ用ライトバルブ向けマイクロレンズアレイ、バイオ及び化学反応向けマイクロ流路等に広く適用することが可能である。この様な用途向けには樹脂を用いたインプリント技術も開発されてきているが、成形精度の高さ・良好な温度特性・高耐久性・低吸湿性・表面の安定性（耐化学薬品性）等々の点でガラスを素材とする方が優位である事は明白である。ガラスに微細加工をする従来技術にはエッチングやサンドブラスト等が知られているが、いずれも加工精度や加工コスト（装置コストとスループット）の点で大きな課題を有している。本発明はこれらの課題を解決するものとして大きな効果を有する。
【００４０】
以上、本発明に係るガラス部品の製造方法について一実施の形態を示したが、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、且つ当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、特定溶媒としては有機溶媒であってもガラスを侵食しないものであれば適用可能で、特定材料は当該特定溶媒次第で種々のものを採用することができる。また、ガラス部品４７に形成されるガラス４５の溝パターン４６の形状は、マスター型１０の溝パターン１１の形状により定まる。特に、当該ガラス部品４７を光学部品として用いる場合は、溝パターン１１の幅を適宜設計することで、所望の光学特性を得ることが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態では、図１（ｃ）に示したレプリカ２０上にヒートレスガラス４０を塗布するものとしているが、例えば７０ｍｍ×７０ｍｍのガラス基材上にヒートレスガラスを全面塗布し、当該塗布したヒートレスガラスに対してレプリカ２０を接面させるものとしてもよい。つまり、ガラス基材上に塗布したヒートレスガラスに対して、上から丸めたレプリカ２０を伸ばすようにしながら押圧すれば、気泡の混入を防ぎつつヒートレスガラスをレプリカ２０の溝に入り込ませることができるので、型取りを行うことが可能となる。そして、その後、所定の温度をかけて硬化し、さらにレプリカ２０を溶解除去すれば、レプリカ２０の溝パターンに対応した微細パターンの硬化ガラス４５を備えるガラス部品４７が製造されることとなる。
【００４２】
なお、硬化はホットプレート上で行うものとしているが、当該ホットプレートの温度はレプリカの分解温度を十分に下回ることが必須である。本実施形態では、ポリビニルアルコールを用いているため、１３５℃を下回る１００℃で９０分の硬化を行うものとしている。また、ガラス部品の精密度を要求される用途では、加温によるレプリカ２０の変形（伸縮）の問題があるため、硬化時に赤外線を照射して長時間硬化を行う必要がある。
【００４３】
［液晶装置、及びその製造方法］
次に、本発明の液晶装置の製造方法について一実施の形態を説明する。図５は当該方法により製造された液晶装置の構成を模式的に示す断面図であて、図６は液晶装置に備えられた配向膜の構成を模式的に示す断面図である。
【００４４】
図５に示した液晶装置１００は、ガラスやプラスチック等の透明基板で構成される２枚の基板（素子基板１１０，対向基板１２０）を含んで構成され、該一対の基板１１０，１２０間に液晶層１５０が挟持されている。素子基板１１０の液晶層１５０側にはＩＴＯ等で構成された透明電極１０９がマトリクス状に形成されており、透明電極１０９のさらに液晶層１５０側には、液晶分子の配向規制を行う配向膜１１１が基板全面に形成されている。一方、対向基板１２０の液晶層１５０側には、同じく液晶分子の配向規制を行う配向膜１２１が基板全面にベタ状に形成されている。
【００４５】
図５の構成においては、一対の基板１１０，１２０が、シール材（図示略）を介して貼り合わせられ、その内部に液晶が封入されている。この場合、液晶層１５０の液晶モードとしてＩＰＳモードが採用されている。
【００４６】
素子基板１１０は、ガラスや石英等の透光性の基板であって、画素電極１０９に対する電圧印加をスイッチング駆動するＴＦＴ素子（図示略）を備えている。画素電極１０９はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透光性且つ導電性の材料にて構成されており、膜厚が５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度（例えば８５ｎｍ）とされている。また、配向膜１１１は、図６に示すように、ガラス基材５０上にストライプ状のガラスからなる突状物４５が形成されてなるものである。この場合、ストライプ状の溝パターンに沿って液晶分子の配向を規制している。ここでは、溝４６の溝幅ａを５０〜３００ｎｍ（例えば５０ｎｍ）、溝４６と突状物４５の周期ｂを１００〜６００ｎｍ（例えば１００ｎｍ）、突状物４５の高さｃを５０〜２００ｎｍ（例えば１００ｎｍ）、ガラス基材５０の厚さｄを２００〜４００ｎｍ（例えば３００ｎｍ）としている。
【００４７】
一方、対向基板１２０は、素子基板１１０と同様、ガラスや石英等の透光性の基板から構成されており、その液晶層側に配向膜１２１が形成されており、該配向膜１２１は、上記配向膜１１１と同様、図６に示したような微細なストライプ状の溝パターンを有したガラス部品からなるもので、当該溝パターンに沿って液晶分子の配向を規制している。
【００４８】
このような液晶装置１００は、例えば図７に示したプロジェクタ（投射型表示装置）の光変調装置として用いることができる。図７はプロジェクタの構成を示す概念図である。図７において、８１０は光源、８１３、８１４はダイクロイックミラー、８１５、８１６、８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２、８２３、８２４は液晶装置１００からなる光変調装置、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズ、８３１、８３２、８３３は入射側の偏光板、８３４、８３５、８３６は出射側の偏光板である。
【００４９】
光源８１０は、メタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とからなる。なお、光源８１０としては、メタルハライド以外にも超高圧水銀ランプ、フラッシュ水銀ランプ、高圧水銀ランプ、Ｄｅｅｐ ＵＶランプ、キセノンランプ、キセノンフラッシュランプ等を用いることも可能である。
【００５０】
ダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー８１７で反射されて、偏光板８３１を介して赤色光用液晶光変調装置８２２に入射される。また、ダイクロイックミラー８１３で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー８１４によって反射され、偏光板８３２を介して緑色光用液晶光変調装置８２３に入射される。さらに、ダイクロイックミラー８１３で反射された青色光は、ダイクロイックミラー８１４を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９および出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられている。この導光手段８２１を介して、青色光が偏光板８３３を介して青色光用液晶光変調装置８２４に入射される。
【００５１】
各光変調装置８２２〜８２４により変調された３つの色光は、各色偏光板８３４〜８３６を介してクロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このクロスダイクロイックプリズム８２５は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投写され、画像が拡大されて表示される。
【００５２】
ところで、上記本実施形態の液晶装置１００に具備された配向膜１１１，１２１は、ともにガラス（無機材料）から構成されている。したがって、上述のような高エネルギー光を照射するプロジェクタ用の光変調装置に具備させた場合にも、十分な耐光性を示すものとなる。また、当該配向膜１１１，１２１は、上述したガラス部品の製造方法を用いて形成されるものである。
【００５３】
つまり、図２（ａ）に示したガラス基材５０として電極１０９（１２３）等を形成した基板１１０（１２０）を用い、当該基板１１０（１２０）上に微細パターンの硬化ガラス４５を形成することで、これを配向膜１１１（１２１）として用いることができるのである。従来は、液晶用の配向膜としては、ポリイミドをベースとする有機配向膜とＳｉＯ２の斜方蒸着による無機配向膜が知られていたが、有機配向膜は耐光性が悪いと言う課題があり、無機配向膜は耐光性は向上するものの生産性が低く装置コストが高いために製造コストが高くなってしまうと言う課題を有していた。本発明の製造方法によると、耐光性及び耐熱性に優れた無機配向膜を低コストで簡便に製造することが可能となり、ひいては信頼性の高い液晶装置を安価に提供することが可能となる。
【００５４】
なお、上記液晶装置用の基板に対してマイクロレンズアレイを形成することができる。図８はマイクロレンズアレイ付き基板の製造工程を示す説明図である。まず、図８（ａ）に示すように、レンズに対応した凹状パターン２２を有するレプリカ２０を作成して、当該レプリカ２０に対してヒートレスガラス４０を塗布する。なお、レプリカ２０は水溶性のポリビニルアルコールからなるものである。
【００５５】
その後、ヒートレスガラス４０をガラス基材６０に接面させ、図８（ｂ）に示すように赤外線照射を行いつつ加熱を行う。このような加熱処理を所定時間行うことでヒートレスガラス４０が硬化し、さらに図８（ｃ）に示すように水によりレプリカ２０を溶解除去することで、ガラス基材６０上に硬化ガラス４５が凸パターン４５ａを有して形成されることとなる。
【００５６】
さらに、図８（ｄ）に示すように、硬化ガラス４５上に接着剤６２を介してカバーガラス６４を貼り合わせ、当該カバーガラス６４を研磨して厚さ４０μｍ±１０μｍに調整する（図８（ｅ））。その後、図８（ｆ）に示すように、クロムからなるブラックマトリクス６６を画素境界部に形成し、その上にＩＴＯからなる画素電極６８を形成することで、マイクロレンズアレイ付き基板が完成される（図８（ｇ））。また、カバーガラス自体をヒートレスガラスで作成する事も可能である。
【００５７】
このようなマイクロレンズアレイ付き基板の製造方法においても、マイクロレンズアレイを上述したガラス部品の製造方法を適用しているため、簡便且つ確実にマイクロレンズアレイを形成でき、大幅なコストダウンを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】ガラス部品の製造方法について一工程例を示す説明図。
【図２】図１に続く工程例を示す説明図。
【図３】レプリカの構成について模式的に示す斜視図。
【図４】ガラス部品の構成について模式的に示す斜視図。
【図５】液晶装置の一実施形態を模式的に示す断面図。
【図６】配向膜の構成を模式的に示す断面図。
【図７】プロジェクタの概略構成を示す模式図。
【図８】マイクロレンズアレイ付き基板の製造工程を示す説明図。
【符号の説明】
【００５９】
２０…レプリカ、２１…溝パターン（微細パターン）、４０…ヒートレスガラス、４５…硬化ガラス（微細パターン）、４７…ガラス部品
【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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