壓印裝置的制造方法
【專利摘要】本發明的目的在于提供一種不論基板的厚度如何都能夠實現均勻轉印的壓印裝置。本發明的壓印裝置(1)具備：平臺(40)，其具有用于載置涂敷有被轉印體(70)的基板(71)的載置區域(41)；模具(30)，其呈薄板狀，且具有可撓性，該模具(30)在與平臺(40)的載置區域(41)相對的第一面(31)上具有微小圖案(33)，且以規定的張力被保持；以及按壓輥(10)，其能夠按壓模具(30)的與第一面(31)相反的第二面(32)，平臺(40)在載置區域(41)的周圍具有多個吸附孔(43)，吸附孔(43)與按壓輥(10)的移動同步地開始吸附。
【專利說明】
壓印裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及形成微小圖案的壓印裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，在顯示器、照明等商品所使用的光學元件中，希望實現發現以往沒有的新功能的器件，該器件通過形成發揮特殊光學特性的微小圖案(納米(nm)數量級?微米(μπι)數量級)來控制光的反射以及衍射。作為上述那樣的形成微小圖案的方法，除光刻技術、電子束刻蝕技術以外，近年來壓印技術變得引人注目。壓印技術是指，通過將在表面上形成有微小圖案的模具按壓于被轉印體來轉印模具的微小圖案的技術。
[0003]作為具體的方法，具有熱壓印法、UV壓印法。熱壓印法包括:將作為被轉印體的熱塑性樹脂涂敷于基板上，并將熱塑性樹脂加熱至玻璃轉變溫度以上而使其軟化的工序；向軟化后的熱塑性樹脂按壓模具而轉印模具的微小圖案的工序；以及將熱塑性樹脂冷卻而使其固化的工序。
[0004]UV壓印法包括:將作為被轉印體的UV固化樹脂涂敷于基板上，并向未固化的UV固化樹脂按壓模具而轉印模具的微小圖案的工序；以及在按壓模具的狀態下，通過向UV固化樹脂照射UV光而使UV固化樹脂固化的工序。
[0005]熱壓印法具有被轉印體的材料的選擇面寬這樣的優點，但需要熱固化性樹脂的加熱工序以及冷卻工序，因此具有生產率低這樣的缺點。另一方面，UV壓印法中，被轉印體的材料局限于UV固化樹脂，因此與熱壓印法相比，材料的選擇面窄，但由于無需加熱工序以及冷卻工序，因此能夠在幾秒?幾十秒內完成轉印，生產率非常高。采用熱壓印法以及UV壓印法中的任一種方法根據要應用的器件而有所不同，但在不存在起因于材料的問題的情況下，認為UV壓印法適于批量生產方法。
[0006]作為形成微小的圖案的方式，通常采用如下所述的平板式壓印:如圖9所示，通過將形成有微小圖案33的平板狀的模具30相對于在基板71的表面上涂敷的樹脂70垂直地施加壓力，從而將模具30的微小圖案33轉印到樹脂70上。
[0007]然而，在該方式中，模具30與樹脂70以面彼此接觸，因此在模具30的微小圖案33的內部殘存微小的氣泡，產生轉印缺陷的可能性高。為了抑制因上述那樣的氣泡所導致的轉印缺陷，需要在真空環境下進行壓印，在該情況下，花費用于真空裝置的裝置成本，另外為了達到規定的真空度而需要一定時間，因此存在生產率降低這樣的問題。
[0008]在專利文獻I中，為了解決上述問題點，采用圖10所示那樣的輥式UV壓印法。在該方式中，利用按壓輥10將形成有微小圖案33的薄板狀的模具30相對于在基板71上涂敷的UV固化樹脂70加壓并且向進給方向X進給，由此將模具30的微小圖案33依次轉印到UV固化樹脂70上。UV固化樹脂70通過被在按壓輥10的后方設置的UV照射器60照射UV光61而進行固化。
[0009]根據該方式，通過進給按壓輥10而將模具30依次按壓于基板71，因空氣容易沿按壓輥10的進給方向X逸出，從而能夠以不會在模具30的微小圖案33內部封入空氣的狀態形成。此外，模具30與基板71的按壓區域成為線形，因此能夠減小轉印用的壓力。此外，能夠實現大氣壓下的處理，因此無需大規模的真空裝置。
[0010]在先技術文獻
[0011 ] 專利文獻I:日本特開2014-54735號公報
[0012]然而，在專利文獻I所記載的壓印法中存在以下問題:當基板71的端部具有階梯差時，在按壓輥1通過基板71的端部之后，模具30從基板71浮起，導致基板71的端部處的微小圖案的轉印顯著惡化。例如，如圖11所示，在基板71比在基板71的周圍設置的平板40厚的情況下，按壓輥10的應力集中于基板71的角部，由此模具30發生彎曲，可能從基板71浮起。另一方面，在基板71比平板40薄的情況下，當按壓輥10爬上平板40的角部時模具30浮起。

【發明內容】

[0013]本發明用于解決上述現有的課題，其目的在于提供一種不論基板的厚度如何都能夠實現均勻轉印的壓印裝置。
[0014]解決方案
[0015]本發明的壓印裝置的特征在于，所述壓印裝置具備:平臺，其具有用于載置涂敷有被轉印體的基板的載置區域;模具，其呈薄板狀，且具有可撓性，所述模具在與所述平臺的所述載置區域相對的第一面上具有微小圖案，且以規定的張力被保持；以及按壓輥，其能夠按壓所述模具的與所述第一面相反的第二面，所述平臺在所述載置區域的周圍具有多個吸附孔，所述吸附孔與所述按壓輥的移動同步地開始吸附。
[0016]發明效果
[0017]根據本發明的壓印裝置，在按壓輥通過吸附孔時或者剛通過吸附孔之后，該吸附孔開始吸附，從而能夠吸附保持模具，因此能夠在按壓輥通過基板端部之后，防止模具在臺階部分處浮起，從而不論基板的厚度如何都能夠實現均勻轉印。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明的實施方式所涉及的壓印裝置的側視圖。
[0019]圖2是上述壓印裝置的模具的俯視圖以及剖視圖。
[0020]圖3是上述壓印裝置的平臺(stage)以及平板的俯視圖以及剖視圖。
[0021 ]圖4是示出上述壓印裝置的模具吸附孔的動作的俯視圖。
[0022]圖5是示出上述壓印裝置的模具吸附孔的動作的剖視圖。
[0023]圖6是基板比平板厚的情況下的、上述壓印裝置的放大剖視圖。
[0024]圖7是基板比平板薄的情況下的、上述壓印裝置的放大剖視圖。
[0025]圖8是示出上述壓印裝置的模具吸附孔的動作的剖視圖。
[0026]圖9是通常的壓印技術的示意圖。
[0027]圖10是專利文獻I所記載的壓印裝置的剖視圖。
[0028]圖11是基板比平板厚的情況下的、專利文獻I所記載的壓印裝置的放大剖視圖。
[0029]圖12是基板比平板薄的情況下的、專利文獻I所記載的壓印裝置的放大剖視圖。
[0030]附圖標記說明:
[0031]I 壓印裝置
[0032]10按壓輥
[0033]20保持輥
[0034]30模具
[0035]40平臺
[0036]41載置區域
[0037]42基板吸附孔
[0038]43模具吸附孔
[0039]50平板
[0040]60UV 照射器[0041 ]70UV固化樹脂
[0042]71基板
【具體實施方式】
[0043]以下，參照附圖對本發明的實施方式所涉及的壓印裝置的結構進行說明。如圖1所示，本發明的實施方式所涉及的壓印裝置I具備按壓輥10、保持輥20、模具30、平臺40、平板
50、UV照射器60以及控制部80。本發明的實施方式所涉及的壓印裝置I采用輥式的UV壓印法。
[0044]按壓輥10呈圓筒狀，在其中心具有軸11，且繞軸11旋轉自如。另外，按壓輥10能夠在與軸11的方向(軸向Z)垂直的平面上移動。換言之，按壓輥10能夠在朝向平臺40的方向(按壓方向Y)和與軸向Z以及按壓方向Y垂直的方向(進給方向X)上移動。保持輥20也呈圓筒狀，在其中心具有軸21，且繞軸21旋轉自如，并且，軸21的方向與按壓輥1的軸向Z平行。保持輥20也與按壓輥10相同地，能夠在與軸向Z垂直的平面上移動。保持輥20例如被保持于與按壓輥1共用的單元，在保持輥20的軸21的中心與按壓輥1的軸11的中心之間保持恒定間隔LI，并且與按壓輥10的移動同步地進行移動。然而，按壓輥10和保持輥20無需被保持于共用的單元，只要是相互同步地進行移動的方式，也可以被保持于不同的單元。
[0045]如圖1以及2所示，模具30呈薄板狀，且設置在按壓輥10以及保持輥20與平臺40之間。模具30具有與平臺40相對的第一面31和與第一面31相反的一側的第二面32，在第一面31的至少一部分形成有微小圖案33。圖1描繪出在模具30的整面上形成有微小圖案33的情況，但如圖2所示，也可以在模具30的一部分形成微小圖案33。另外，模具30的一端被保持于可動保持部34，另一端被固定保持部35保持。通過使可動保持部34移動，能夠任意地調整施加于模具30的張力、以及模具30相對于平臺40的角度。另外，模具30是具有UV透過性以及可撓性的材料，例如是PET薄膜，但并不局限于此。
[0046]如圖1以及3所示，平臺40具有用于載置涂敷有作為被轉印體的UV固化樹脂70的基板71的載置區域41，載置區域41與模具30的第一面31相對。按壓輥10的軸11的中心與保持輥20的軸21的中心之間的間隔LI優選設定得大于平臺40的載置區域41的長度L2。另外，在載置區域41形成有基板吸附孔42。此外，在載置區域41的周圍形成有多個模具吸附孔43。模具吸附孔43各自獨立，理由后述，但期望能夠噴出氣體。另外，期望能夠調整吸附力、氣體的流量。
[0047]平板50設置在平臺40上的除載置區域41以外的區域上，其高度與要使用的基板71的厚度呈同等程度。換言之，利用平臺40和平板50，形成與基板71同等程度的寬度以及深度的凹部，向該凹部嵌入基板71。另外，平板50具有多個貫通孔51。平板50的貫通孔51與平臺40的模具吸附孔43分別連接。
[0048]UV照射器60能夠朝向平臺40照射校準后的UV光61，且配置在模具30的第二面32側，并且設置在所照射的UV光61不被保持輥20以及按壓輥10遮擋的位置。例如，UV照射器60沿按壓輥10的按壓方向Y照射UV光61，在該情況下，從按壓方向Y觀察的話，UV照射器60設置在不與按壓輥10以及保持輥20重疊的位置。UV照射器61例如是LED，但并不局限于此。
[0049]接下來，對使用了本實施方式所涉及的壓印裝置I的壓印方法進行說明。按壓輥10以及模具吸附孔43分別與控制部80連接，控制部80對按壓輥10以及模具吸附孔43的動作進行控制。另外，如圖1所示，控制部80也可以構成為與保持輥20、UV照射器60連接來對保持輥20以及UV照射器60進行控制。
[0050]首先，將涂敷有未固化的UV固化樹脂70的基板71以UV固化樹脂70與模具30相對的方式載置于平臺40的載置區域41。由此，向由平臺40和平板50形成的凹部嵌入基板71。此時，基板71被對準于規定的位置，并被基板吸附孔42吸附保持于平臺40的載置區域41上。然后，以規定的張力以及角度保持模具30，同時使按壓輥10沿按壓方向Y移動。由此，按壓輥10與模具30的第二面32接觸而進行按壓，具有可撓性的模具30隨著按壓輥10的移動而發生變形。通過按壓輥10沿按壓方向Y進行移動，由此對載置于平臺40上的基板71垂直地施加壓力。此時，壓力的大小由測壓元件(未圖示)測量，當測量出的壓力達到規定的壓力時，使按壓輥10沿進給方向X移動。通過按壓輥10沿進給方向X進行移動，由此按壓輥10受到與模具30的第二面32的摩擦力的影響而旋轉。然后，模具30的第一面31與基板71上的UV固化樹脂70依次接觸，將在第一面31上形成的微小圖案33依次轉印于UV固化樹脂70。另外，圖1所示的保持輥20在與按壓輥10保持恒定間隔LI的同時，與按壓輥10的移動同步而進行移動。
[0051]此時，如圖4以及5所示，模具吸附孔43與按壓輥10的移動同步地開始吸附。模具吸附孔43分別與平板50的貫通孔51連接，因此當模具吸附孔43開始吸附時，模具30經由貫通孔51而被吸附保持于平板50上。具體地說，在按壓輥10的軸11通過模具吸附孔43時或者剛通過模具吸附孔43之后，期望依次打開該模具吸附孔43。在圖4中，多個模具吸附孔43中的、被涂白的模具吸附孔表示吸附關閉的狀態，被涂黑的模具吸附孔表示吸附打開的狀態。
[0052]假設若按壓輥10的軸11通過模具吸附孔43之前打開該模具吸附孔43，則模具30在利用按壓輥11加壓之前與UV固化樹脂70接觸，可能混入氣泡而產生轉印缺陷。另外，若在按壓輥10的軸11完全通過模具吸附孔43之后打開該模具吸附孔43，則模具30在基板71與平板50之間的臺階部分發生變形，可能在基板71端部處不被轉印微小圖案33。需要說明的是，在圖4?8中省略圖1所示的保持輥20的結構。
[0053]根據本實施方式所涉及的壓印裝置I，不論基板71的厚度如何都能夠實現均勻轉印。例如，如圖6所示，在基板71比平板50厚的情況下，在按壓輥10通過該臺階部分時或者剛通過該臺階部分之后，模具30被模具吸附孔43依次吸附保持，因此在按壓輥10通過后的臺階部分處，抑制了薄板狀模具30發生彎曲，從而能夠防止模具30從UV固化樹脂70浮起。此夕卜，如圖7所示，在基板71比平板50薄的情況下，在按壓輥10通過該臺階部分時或者剛通過該臺階部分之后，模具30被模具吸附孔43依次吸附保持，因此模具30追隨于臺階部分，從而能夠防止按壓輥10通過后的模具30的端部從UV固化樹脂70浮起。因此，能夠轉印微小圖案直至基板71的端部為止，從而不論基板71的厚度如何都能夠實現均勻轉印。需要說明的是，按壓輥10的表面具有一定的彈性，因此，即便在基板71比平板50薄的情況下，如圖7所示，按壓輥1的表面也能夠沿著基板71的表面移動。
[0054]接下來，利用圖1所示的UV照射器60，向UV固化樹脂70照射UV光61，使UV固化樹脂70固化。模具30為具有UV透過性的材料，因此通過從模具30的第二面32側朝向平臺40照射UV光61，能夠使UV光61經由模具30而到達UV固化樹脂70。
[0055]最后，將模具30與UV固化樹脂70脫模。具體地說，如圖8所示，通過使按壓輥10沿與進給方向X相反的方向移動，利用模具30的張力，能夠將模具30從UV固化樹脂70剝離。此時，需要預先停止模具吸附孔43的吸附。此外，在模具吸附孔43能夠吹出氣體的情況下，與按壓輥10的移動同步地依次吹出氣體，由此能夠輔助模具30的剝離。具體地說，期望從按壓輥10通過時或者要通過前的模具吸附孔43依次吹出氣體。另外，在能夠調整氣體的流量的情況下，能夠根據各位置而控制脫模的輔助力。
[0056]需要說明的是，本實施方式所涉及的壓印裝置I中，如圖1所示，按壓輥10的軸11的中心與保持輥20的軸21的中心之間的間隔LI優選設定得大于平臺40的載置區域41的長度L2。保持輥20為了保持為按壓輥10通過后的模具30的部分不與UV固化樹脂70分離而配備，但在按壓輥10的軸11的中心與保持輥20的軸21的中心之間的間隔LI大于平臺40的載置區域41的長度L2的情況下，在從按壓方向Y觀察而在按壓輥10與保持輥20之間具有基板71的狀態下照射UV光61，由此能夠一并進行UV光61的照射。
[0057]需要說明的是，雖然說明了本實施方式所涉及的壓印裝置I具備圓筒狀的保持輥20，但是并不局限于此，只要能夠保持為按壓輥10通過后的模具30的部分不與UV固化樹脂70分離，則也可以使用不是圓筒狀的保持構件來代替保持輥20。
[0058]另外，雖然說明了在壓印裝置I中由平板50和平臺40形成凹部，但是并不局限于此。例如，在平臺40具有凹部的情況下，即便沒有平板，也能夠向平臺40的凹部嵌入基板。但是，在使用平板50的情況下，通過適當地選擇與基板71的形狀以及厚度呈同等程度的平板，能夠相對于任意的形狀以及厚度的基板71形成適當的凹部。
[0059]另外，在本實施方式中，雖然對UV壓印法進行了說明，但是并不局限于此，也可以采用熱壓印法。在熱壓印法的情況下，模具30并不局限于具有UV透過性的材料。另外，被轉印體的材料也可以使用通過加熱至玻璃轉變溫度以上而軟化的熱固化性樹脂來代替UV固化樹脂。此外，需要具備加熱以及冷卻熱固化性樹脂的機構來代替UV照射器60。例如，在平臺40上設置加熱器，加熱器經由基板71而加熱熱固化樹脂，在按壓輥10上設置冷卻流路，通過在冷卻流路中流通冷卻水、冷卻氣體，能夠經由按壓輥10的表面以及模具30來冷卻熱固化性樹脂。
[0060]另外，雖然說明了設有基板吸附孔42，但是并不局限于此，例如，也可以通過粘結來保持基板71。在利用基板吸附孔42來保持基板71的情況下，容易解除保持，故是優選的。
[0061]需要說明的是，在附圖中，雖然描繪出從按壓輥10的按壓方向Y觀察而使用圓形的基板71且平臺40的載置區域41也是圓形的情況，但是并不局限于此，例如，也可以是多邊形。
[0062]工業實用性
[0063]本發明適合用作不論基板的厚度如何都能夠實現均勻轉印的壓印裝置。
【主權項】
1.一種壓印裝置，其特征在于， 所述壓印裝置具備: 平臺，其具有用于載置涂敷有被轉印體的基板的載置區域； 模具，其呈薄板狀，且具有可撓性，所述模具在與所述平臺的所述載置區域相對的第一面上具有微小圖案，且以規定的張力被保持；以及 按壓輥，其能夠按壓所述模具的與所述第一面相反的第二面， 所述平臺在所述載置區域的周圍具有多個吸附孔， 所述吸附孔與所述按壓輥的移動同步地開始吸附。2.根據權利要求1所述的壓印裝置，其特征在于， 所述壓印裝置還具備平板，該平板設置在所述平臺上的除所述載置區域以外的區域上，且具有多個貫通孔， 所述吸附孔與所述平板的所述貫通孔分別連接。3.根據權利要求1所述的壓印裝置，其特征在于， 所述壓印裝置還具備UV照射器，該UV照射器配置在所述模具的所述第二面側，且能夠朝向所述平臺的載置區域照射UV光， 所述模具是具有UV透過性的材料。4.根據權利要求1所述的壓印裝置，其特征在于， 所述壓印裝置能夠從所述吸附孔吹出氣體。5.根據權利要求1所述的壓印裝置，其特征在于， 所述平臺的各吸附孔能夠調整吸附力。
【文檔編號】B29C59/02GK105936124SQ201610036919
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年1月20日
【發明人】石川明弘, 巖瀨鐵平, 和田紀彥
【申請人】松下知識產權經營株式會社