TW201505812A - 轉印有第１模之凹凸圖案之第２模、第２模之製造方法、使用第２模之物品之製造方法、光學面板之製造方法、及光學元件之製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明之第2模是轉印有第1模之凹凸圖案的第2模，具有：基材、形成於該基材上且轉印有前述第1模之凹凸圖案的凹凸層，又，前述基材包含有薄板玻璃。

Description

轉印有第1模之凹凸圖案之第2模、第2模之製造方法、使用第2模之物品之製造方法、光學面板之製造方法、及光學元件之製造方法 發明領域

本發明是有關於轉印有第1模之凹凸圖案之第2模、第2模之製造方法、使用第2模之物品之製造方法、光學面板之製造方法、及光學元件之製造方法。

發明背景

壓印法是一種在模具與基材之間夾著成形材料，在基材上形成轉印有模具之凹凸圖案的凹凸層的方法(例如參照專利文獻1)。模具可以是將第1模之凹凸圖案以壓印法所轉印的第2模。可以減少第1模的使用頻率。由於第2模是以壓印法來製造，所以具有基材及形成於該基材上的凹凸層。此凹凸層之凹凸圖案，是把第1模之凹凸圖案反轉過來的圖案。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-313880號公報

發明概要

至今，第2模的基材，是使用可撓性優異的樹脂片。因此，當溫度變化時，樹脂片的尺寸變化很大，形成在樹脂片上的凹凸層之凹凸圖案的尺寸變化也會很大。

本發明是有鑑於上述課題而做成的，主要的目的在於：提供一種可減少隨著溫度變化而產生的凹凸圖案之尺寸變化的第2模。

為了解決上述課題，根據本發明之一態樣，可提供一種第2模，是轉印有第1模之凹凸圖案的第2模，其具有：基材、及形成於該基材上且轉印有前述第1模之凹凸圖案的凹凸層，又，前述基材包含有薄板玻璃。

根據本發明之一態樣，可提供一種可將隨著溫度變化而產生的凹凸圖案之尺寸變化減少的第2模。

10‧‧‧第1模

12‧‧‧旋轉輥

14‧‧‧旋轉輥

20‧‧‧第2模

21‧‧‧基材

22‧‧‧成形材料

23‧‧‧凹凸層

30‧‧‧物品(光學構件)

31‧‧‧基材

32‧‧‧成形材料

33‧‧‧凹凸層

40‧‧‧積層面板

41‧‧‧濾光片基板

42‧‧‧液晶層

43‧‧‧陣列基板

50‧‧‧光學面板

52‧‧‧接著層

圖1(a)~(d)是顯示本發明一實施形態之第2模之製造方法的截面圖。

圖2(a)~(d)是顯示本發明一實施形態之使用第2模之物品之製造方法的截面圖。

圖3(a)~(c)是顯示本發明一實施形態之光學面板之製造方法的截面圖。

用以實施發明之形態

以下，參照圖式來說明用以實施本發明之形態。在各圖式中，對於同樣的或相對應的構成，附加同樣的或相對應的符號，並省略說明。

圖1是顯示本發明一實施形態之第2模之製造方法的截面圖。第2模20是轉印有第1模10之凹凸圖案的模。第1模10可被稱為母模，而第2模20也可被稱為子模。第2模20之製造方法具備有：準備第1模10的步驟(圖1(a))、塗布步驟(圖1(b))、轉印步驟(圖1(c))、及分離步驟(圖1(d))。另外，準備第1模10的步驟、與塗布步驟，哪個步驟先進行皆可，也可同時進行。

第1模10於表面具有凹凸圖案。第1模10例如由矽、二氧化矽膜、石英玻璃、樹脂、金屬等所形成。第1模10例如以光刻法、電子束蝕刻法等來製作。

另外，本實施形態之第1模10是以光刻法、電子束蝕刻法等來製作，但也可根據以光刻法、電子束蝕刻法等所製作的原型而以壓印法或電鑄法來進行製作。

第1模10可如圖1所示般為板狀，也可為環帶狀。環帶狀的模具是將板狀的模具的兩端部熔接而成。環帶狀的模具適合連續生產。

為了提高第1模10在分離步驟(圖1(d))中的脫模 性，可以在表面施以脫模處理。脫模處理可列舉例如：氟塗料處理、矽塗料處理等。

在塗布步驟中，於基材21上塗布液狀的成形材料22。另外，也可在塗布步驟中，於第1模10上塗布成形材料22。成形材料22不管是塗布在第1模10及基材21中的哪一者，都會在轉印步驟中被夾在第1模10與基材21之間。

基材21可以是施有可提高基材21與成形材料22間之緊密接著度的表面處理的基材。表面處理可列舉如：底漆處理、臭氧處理、電漿蝕刻處理等。底漆可使用：矽烷耦合劑、矽氮烷等。

成形材料22之塗布方法可為一般的塗布方法，可列舉例如：壓鑄模塗料法、輥塗法、凹版塗布法、噴墨印刷法、噴塗法、旋轉塗布法、淋塗法、刮刀塗布法、浸漬塗布法等。

在轉印步驟中，在第1模10與基材21之間夾著成形材料22，於基材21上形成轉印有第1模10之凹凸圖案的凹凸層23。凹凸層23是在以第1模10與基材21夾著成形材料22的狀態下使成形材料22固化者。在此，固化包含硬化。

因應壓印法之種類來選定成形材料22。壓印法之種類，有光壓印法、熱壓印法等。

光壓印法是利用光硬化反應的方法。在光壓印法的情況下，成形材料22包含光聚合性化合物，因應需要而更包含有光聚合起始劑。光聚合性化合物可列舉如：於分子中具有自由基聚合鍵(例如碳-碳不飽和雙鍵)及/或陽 離子聚合鍵的單體、寡聚物、反應性聚合物等。成形材料22也可更包含有未反應性之聚合物、溶劑等。

在光壓印法的情況下，成形材料22是準備為液狀的狀態，例如圖1(b)所示般塗布在基材21上。

在光壓印法的情況下，藉由把光照射於成形材料22，來使成形材料22硬化。使用於使成形材料22硬化的光，可列舉例如：紫外線光、可見光、紅外線光等。

在光壓印法的情況下，夾著成形材料22的第1模10及基材21中之至少一方是由透光性材料所構成。從光源射出的光，例如可透過透明的第1模10而照射至成形材料22，也可以是透過透明的基材21而照射至成形材料22。只要基材21與第1模10中至少一方為透明的，即可適用光壓印。

光壓印法能以室溫來將成形材料22硬化。因此，不容易產生因第1模10與基材21間的線膨脹係數差所導致的應變，轉印精度良好。另外，為了促進硬化反應，也可將成形材料22加熱。

熱壓印法可大致區分為：利用熱硬化反應的熱壓印法、以及利用材料之熱可塑性的熱壓印法。

在利用熱硬化反應的情況下，成形材料22包含熱聚合性化合物，因應需要而更包含有熱聚合起始劑。熱聚合性化合物可列舉如：在分子中具有自由基聚合鍵(例如碳-碳不飽和雙鍵)及/或陽離子聚合鍵的單體、寡聚物、反應性聚合物等。成形材料22也可更包含有未反應性之聚合 物、溶劑等。

在利用熱硬化反應的情況下，成形材料22是準備為液狀的狀態，例如圖1(b)所示般塗布在基材21上。

在利用熱硬化反應的情況下，藉由將成形材料22加熱，來使成形材料22硬化。將成形材料22加熱的加熱源，可使用：照射加熱光的光源(例如鹵素燈、雷射)、電熱器等。電熱器只要可將成形材料22加熱即可，也可隔著第1模10及基材21中的任一者來將成形材料22加熱。

另一方面，在利用材料之熱可塑性的情況下，成形材料22包含有熱可塑性樹脂。熱可塑性樹脂是準備為溶液的形態，塗布於基材21上而進行乾燥。另外，熱可塑性樹脂也可在加熱軟化後，塗布於基材21上而進行冷卻。又，熱可塑性樹脂也可準備成片狀的形態而貼附於基材21上。

在利用材料之熱可塑性的情況下，將第1模10之凹凸圖案轉印在藉由加熱而軟化的成形材料22。成形材料22隨著溫度變低而固化。加熱成形材料22的加熱源，可使用：照射加熱光的光源(例如鹵素燈、雷射)、電熱器等。成形材料22的加熱溫度，為熱可塑性樹脂之玻璃轉移溫度以上。

在轉印步驟中，例如可以一面使基材21之一部分彎曲、一面隔著成形材料22來使基材21與第1模10慢慢地接觸。空氣容易從第1模10與基材21之間跑出去，可抑制空氣的含入，而可提升轉印精度。為了防止含入空氣，可以在減壓氣體環境下進行轉印步驟。

在轉印步驟中，當基材21的一部分被彎曲時，宜平坦地支持住第1模10。適合用於第1模10比起基材21為較不易彎曲的情況。又，在想要抑制第1模10損傷時也很有效。

在轉印步驟中，基材21的一部分，會沿著作為將基材21壓接於成形材料22之壓接構件的旋轉輥12而彎曲。在此狀態下，旋轉輥12與第1模10相對地移動，藉此，第1模10與基材21會隔著成形材料22慢慢地接觸。

在轉印步驟中，藉著對基材21施加張力，使基材21的一部分攀附著旋轉輥12，沿著旋轉輥12而彎曲。基材21的彎曲部分之曲率半徑容易為一定，而加在基材21的應力也容易為一定。

分離步驟是將第1模10與凹凸層23分離。在分離步驟中，例如可以一面使形成有凹凸層23的基材21之一部分彎曲、一面使凹凸層23與第1模10慢慢地分離。分離所需要的力較弱，可以抑制第1模10的破損或凹凸層23的破損。

在分離步驟中，當基材21的一部分彎曲時，宜平坦地支持住第1模10。適合用於第1模10比起基材21為較不易彎曲的情況。又，在想要抑制第1模10損傷時也很有效。

在分離步驟中，基材21的一部分，會沿著作為將基材21壓接於凹凸層23之壓接構件的旋轉輥12而彎曲。在此狀態下，旋轉輥12與第1模10相對地移動，藉此，凹凸層23與第1模10會慢慢地分離。

在分離步驟中，藉著對基材21施加張力，使基材21的一部分攀附著旋轉輥12，沿著旋轉輥12而彎曲。基材21 的彎曲部分之曲率半徑容易為一定，而加在基材21的應力也容易為一定。

如此一來，可得到具有基材21、及形成於基材21 上之凹凸層23的第2模20。凹凸層23的凹凸圖案，是第1模10的凹凸圖案反轉過來的圖案。

此外，在製造第2模20時，有時基材21的溫度會 變化。例如，在把熱壓印法使用於製造第2模20時，因為進行熱處理，基材21的溫度會上升或下降。又，在把光壓印法使用於製造第2模20時，因為用來促進光硬化反應的熱處理，基材21的溫度會上升或下降。又，在光壓印法中，有時因為進行光照射，基材21的溫度會上升。像這樣，若基材21的溫度變化，則基材21的尺寸也會變化。在基材21的溫度變化為相同時，基材21的大小越大，基材21的尺寸變化會越大。基材21的尺寸變化，與形成在基材21上的凹凸層23之尺寸變化有關。

因此，在本實施形態中，不使用樹脂片，而是使 用薄板玻璃，來作為基材21。藉此，可減少隨著溫度變化而產生的基材21之尺寸變化。玻璃的線膨脹係數，比樹脂的線膨脹係數小。又，玻璃的熱收縮，也比經延伸成形的樹脂片的熱收縮還小。由於可減少隨著溫度變化而產生的基材21之尺寸變化，所以製造第2模20時的凹凸圖案之轉印精度良好。

作為基材21的薄板玻璃之成形方法，可為以下任 一種：浮製法、熔融下拉法、噴口下拉法、再曳引法。又， 薄板玻璃的玻璃，可列舉例如：無鹼玻璃、硼矽酸玻璃、鈉鈣玻璃、高矽玻璃、其他的以氧化矽為主成分的氧化物系玻璃等。

作為基材21的薄板玻璃之線膨脹係數，例如為 0.5×10^-6/℃~12×10^-6/℃，以2×10^-6/℃~10×10^-6/℃為佳。在此，「線膨脹係數」指的是：在20℃~300℃時的平均的線膨脹係數。

作為基材21的薄板玻璃與第1模10間的線膨脹係 數差，以50×10^-6/℃以下為佳，以20×10^-6/℃以下為更佳。

作為基材21的薄板玻璃之板厚，例如為0.3mm以 下，宜為0.2mm以下，更宜為0.1mm以下，以50μm以下為更佳。又，作為基材21的薄板玻璃之板厚，宜為0.1μm以上，更宜為1μm以上，以5μm以上為更佳。板厚為0.3mm以下的薄板玻璃，具有良好的可撓性，可在轉印步驟或分離步驟中彎曲。板厚為0.3mm以下的薄板玻璃，在例如彎曲成曲率半徑200mm時，可以不破裂地進行彎曲，但在板厚比0.3mm還厚的時候，彎曲成曲率半徑200mm時，會有破裂之虞。

另外，本實施形態的第2模20之基材21，是僅由 薄板玻璃所構成，但只要含有薄板玻璃即可，也可更包含有樹脂層。只要比起僅由樹脂片來形成基材21時，隨著溫度變化而產生的凹凸圖案之尺寸變化較小即可。

圖2是顯示使用本發明一實施形態之第2模之物 品之製造方法的截面圖。物品之製造方法具備有：準備第2模20的步驟(圖2(a))、塗布步驟(圖2(b))、轉印步驟(圖2(c))、及分離步驟(圖2(d))。另外，準備第2模20的步驟、與塗布步驟，哪個步驟先進行皆可，也可同時進行。

第2模20於表面具有凹凸圖案。第2模20可如圖2 所示般為板狀，也可為環帶狀。為了提高第2模20在分離步驟(圖2(d))中的脫模性，可以是施加有脫模處理者。脫模處理可列舉如：氟塗料處理、矽塗料處理等。

在塗布步驟中，於基材31上塗布液狀的成形材料 32。另外，也可在塗布步驟中，於第2模20上塗布成形材料32。成形材料32塗布在第2模20及基材31中的任一者，都可以在轉印步驟中被夾在第2模20與基材31之間。成形材料32可以是使用於光壓印法或熱壓印法的一般材料，可與製造第2模20所使用的成形材料22為相同種類的材料，也可為不同種類的材料。

基材31是由從玻璃、樹脂、及金屬所選出的至少 1種材料所形成，但從轉印精度的觀點來看，宜以與第2模20之基材21間的線膨脹係數差較小的玻璃來形成。

基材31除了玻璃之外，也可以由樹脂、金屬等來 形成，但宜僅由玻璃來形成。基材31從與第2模20之基材21間的線膨脹係數差的觀點來看，可用與基材21相同種類的玻璃來形成。

基材31可以是施有可提高基材31與成形材料32 間之緊密接著度的表面處理者。表面處理可列舉如：底漆 處理、臭氧處理、電漿蝕刻處理等。底漆可使用：矽烷耦合劑、矽氮烷等。

在轉印步驟中，例如可以一面使第2模20之一部分彎曲、一面隔著成形材料32來使基材31與第2模20慢慢地接觸。空氣容易從第2模20與基材31之間跑出去，可抑制空氣的含入，而可提升轉印精度。為了防止含入空氣，可以在減壓氣體環境下進行轉印步驟。

在轉印步驟中，當第2模20的一部分被彎曲時，宜平坦地支持住基材31。可抑制成為製品一部分的基材31的損傷。

在轉印步驟中，第2模20的一部分，會沿著作為將第2模20壓接於成形材料32之壓接構件的旋轉輥14而彎曲。在此狀態下，旋轉輥14與基材31相對地移動，藉此，第2模20與基材31會隔著成形材料32慢慢地接觸。

在轉印步驟中，藉著對第2模20施加張力，使第2模20的一部分攀附著旋轉輥14，沿著旋轉輥14而彎曲。第2模20的彎曲部分之曲率半徑容易為一定，而加在第2模20的應力也容易為一定。

分離步驟是將第2模20與凹凸層33分離。在分離步驟中，例如可以一面使第2模20的一部分彎曲、一面使第2模20與凹凸層33慢慢地分離。分離所需要的力較弱，可以抑制第2模20的破損或凹凸層33的破損。

在分離步驟中，當第2模20的一部分彎曲時，宜平坦地支持住物品30。可以抑制物品30的損傷。

在分離步驟中，第2模20的一部分，會沿著作為 將第2模20壓接於成形材料32之壓接構件的旋轉輥14而彎曲。在此狀態下，旋轉輥14與基材31相對地移動，藉此，凹凸層33與第2模20會慢慢地分離。

在分離步驟中，藉著對第2模20施加張力，使第2 模20的一部分攀附著旋轉輥14，沿著旋轉輥14而彎曲。第2模20的彎曲部分之曲率半徑容易為一定，而加在第2模20的應力也容易為一定。

如此一來，可得到具有基材31、及形成於基材31 上之凹凸層33的物品(例如光學構件)30。凹凸層33的凹凸圖案，是第2模20的凹凸圖案反轉過來的圖案，是與第1模10的凹凸圖案相同的圖案。

此外，在製造物品30時，有時第2模20的溫度會 變化，且第2模20之基材21的尺寸會變化。基材21的尺寸變化，與形成在基材21上的凹凸層23之尺寸變化有關。

因此，在本實施形態中，不使用樹脂片，而是使 用薄板玻璃，來作為基材21。藉此，可減少隨著溫度變化而產生的基材21之尺寸變化。玻璃的線膨脹係數，比樹脂的線膨脹係數小。又，玻璃的熱收縮，也比經延伸成形的樹脂片的熱收縮還小。由於可減少隨著溫度變化而產生的基材21之尺寸變化，所以製造物品30時的凹凸圖案之轉印精度良好。

作為第2模20之基材21的薄板玻璃、與物品30之基材31間的線膨脹係數差，以50×10^-6/℃以下為佳，以20 ×10^-6/℃以下為更佳。物品30之基材31，如上所述，從與第2模20之基材21間的線膨脹係數差的觀點來看，宜用與基材21相同種類的玻璃來形成。

使用第2模20來製造的物品30，可列舉例如：扁 豆狀透鏡構件、蛾眼型的反射防止構件、線柵型的偏光構件等光學構件。

扁豆狀透鏡構件的凹凸層，具有在平面上配列多 數凸柱透鏡的構造。各凸柱透鏡會將左眼用之圖像的光，聚光於使用者的左眼，並將右眼用之圖像的光，聚光於使用者的右眼。凸柱透鏡的間距為數十μm~數百μm。

另外，各凸柱透鏡也可發揮使來自於光源的光成 為平行光的作用。此時，也可二維地配列顯微透鏡，來代替一維地配列凸條的柱面透鏡。

蛾眼型的反射防止構件之凹凸層，具有在平面上突出設置多數錐狀凸部的構造。凸部是例如週期性地配列成六方格子狀、準六方格子狀、四方格子狀、或準四方格子狀。相鄰的凸部，可相接也可分離，也可以配置成凸部的下襬部重疊。凸部的間距是設定為可見光的波長以下。太大的波長範圍會減少光反射率。

線柵型的偏光構件之凹凸層，具有在平面上隔著間隔而配列多數凸條部的條狀構造。凸條部的間距，是設定為可見光的波長以下。在各凸條部的前端部，形成金屬線。金屬線是藉由例如從凸條部的斜上方蒸鍍金屬材料而形成。複數條金屬線，把具有朝平行於金屬線之方向振動 之電場向量的偏光反射，使具有朝正交於金屬線之方向振動之電場向量的偏光透過。藉此，可得到直線偏光。

圖3是顯示本發明一實施形態之光學面板之製造 方法的截面圖。光學面板之製造方法例如具備有：準備光學構件30的步驟(圖3(a))、準備積層面板40的步驟(圖3(b))、及貼合光學構件3與積層面板40的步驟(圖3(c))。

光學構件30如圖2所示，是使用第2模20而以壓印 法製造的構件。光學構件30如圖2(d)及圖3(a)所示，具有基材31、及形成於基材31上的凹凸層33。

積層面板40如圖3(b)所示，具備有：濾光片基板41、液晶層42、及陣列基板43。濾光片基板41於內部具有濾光片、透明電極等。陣列基板43於內部具有TFT等主動元件、成為子像素的電極等。在陣列基板43中與液晶層42為相反側的面、濾光片基板41中與液晶層42為相反側的面，可貼合偏光板或視角補正用的光學膜。

光學構件30如圖3(c)所示，隔著接著層52，貼附於例如積層面板40的前面(與背光為相反側之面)，例如貼附於濾光片基板41。

如此一來，可得到包含有光學構件30及積層面板40的光學面板50。另外，本實施形態之光學構件30，是與積層面板40分別設置，但也可設置為積層面板40的一部分。例如，濾光片基板或陣列基板可包含有光學構件。

以上，已說明了轉印有第1模之凹凸圖案之第2模等之實施形態，但本發明並不限制於上述實施形態等。 可在專利申請範圍所記載之本發明要旨的範圍內，進行各種變形、改良。

例如，上述實施形態之光學面板50是液晶面板， 但也可為有機EL面板、或電子紙。又，上述實施形態之光學面板50是顯示圖像的圖像顯示面板，但也可為不顯示圖像的照明面板。

又，在上述實施形態中，是在轉印步驟將成形材 料22、32固化之後，才進行分離步驟，但也可在分離步驟後將成形材料固化。

又，在上述實施形態中，是使用第2模20來製造 光學構件30，但也可使用第2模來製造第3模。第3模可使用於製造光學構件30、或製造別的模具等。

又，在上述實施形態中，是使用第2模20來製造 光學構件30，但使用第2模製造的物品種類可以為多種多樣。可列舉例如：免疫分析晶片、DNA分析晶片、DNA分離晶片、微反應器、第3模等。第3模可使用於製造別的物品。第3模可以和第2模一樣，基材包含有薄板玻璃。

又，在上述實施形態中，是使用光學構件30來製造光學面板，但也可使用光學構件30來製造光學元件。光學元件可列舉如成像元件等。

本申請案根據在2013年7月23日向日本特許廳申請的特願2013-152298號而主張優先權，並於本申請案援用特願2013-152298號的全部內容。

10‧‧‧第1模

12‧‧‧旋轉輥

20‧‧‧第2模

21‧‧‧基材

22‧‧‧成形材料

23‧‧‧凹凸層

Claims (10)

1. 一種第2模，是轉印有第1模之凹凸圖案的第2模，其具有：基材、及形成於該基材上且轉印有前述第1模之凹凸圖案的凹凸層，又，前述基材包含有薄板玻璃。
2. 如請求項1之第2模，其中前述薄板玻璃的板厚為0.3mm以下。
3. 一種第2模之製造方法，是轉印有第1模之凹凸圖案的第2模之製造方法，包含有轉印步驟，該轉印步驟是在前述第1模與基材之間夾著成形材料，在前述基材上形成轉印有前述第1模之凹凸圖案的凹凸層，又，前述基材包含有薄板玻璃。
4. 如請求項3之第2模之製造方法，其中前述薄板玻璃的板厚為0.3mm以下。
5. 一種物品之製造方法，是使用轉印有第1模之凹凸圖案的第2模的物品之製造方法，包含有將前述第2模之凹凸圖案進行轉印的轉印步驟，且前述第2模具有基材及形成於該基材上的凹凸層，該凹凸層是轉印了前述第1模之凹凸圖案者，又， 前述基材包含有薄板玻璃。
6. 如請求項5之物品之製造方法，其中前述薄板玻璃的板厚為0.3mm以下。
7. 一種光學面板之製造方法，使用藉由如請求項5或6之物品之製造方法而得到的光學構件來製造光學面板。
8. 如請求項7之光學面板之製造方法，其中前述光學面板是液晶面板、有機EL面板或電子紙。
9. 一種光學元件之製造方法，使用藉由如請求項5或6之物品之製造方法而得到的光學構件來製造光學元件。
10. 如請求項9之光學元件之製造方法，其中前述光學元件是成像元件。