CN101671837A - 模具制造方法、功能膜制造方法以及功能膜 - Google Patents

模具制造方法、功能膜制造方法以及功能膜 Download PDF

Info

Publication number
CN101671837A
CN101671837A CN200910171686A CN200910171686A CN101671837A CN 101671837 A CN101671837 A CN 101671837A CN 200910171686 A CN200910171686 A CN 200910171686A CN 200910171686 A CN200910171686 A CN 200910171686A CN 101671837 A CN101671837 A CN 101671837A
Authority
CN
China
Prior art keywords
resin raw
raw sheet
mould
pattern
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200910171686A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101671837B (zh
Inventor
村濑英寿
佐佐木良成
阿苏幸成
城崎友秀
冲野节雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN101671837A publication Critical patent/CN101671837A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101671837B publication Critical patent/CN101671837B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/16Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by wave energy or particle radiation, e.g. infrared heating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/066Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms by using masks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0823Devices involving rotation of the workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/16Removal of by-products, e.g. particles or vapours produced during treatment of a workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/359Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by providing a line or line pattern, e.g. a dotted break initiation line
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00Electroforming
    • C25D1/10Moulds; Masks; Masterforms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/30Organic material
    • B23K2103/42Plastics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • B29C59/022Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing characterised by the disposition or the configuration, e.g. dimensions, of the embossments or the shaping tools therefor
    • B29C2059/023Microembossing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2791/00Shaping characteristics in general
    • B29C2791/004Shaping under special conditions
    • B29C2791/009Using laser
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • B29C59/04Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing using rollers or endless belts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明披露了一种模具制造方法、一种功能膜及其制造方法。该模具制造方法包括以下步骤:通过激光加工而在圆柱形树脂原板的加工表面上形成图案;以及通过使用形成有图案的树脂原板的电铸法来制造圆柱形模具。

Description

模具制造方法、功能膜制造方法以及功能膜
相关申请的引用
本申请包含涉及于2008年9月8日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-229362中披露的主题,将其全部内容并入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及一种模具(die)制造方法、功能膜制造方法以及功能膜。
背景技术
随着制造商开发诸如液晶电视、等离子电视以及有机EL(电致发光)电视的平板显示器的激烈竞争,近年来,电视机(在下文中,还写作“TV”)厚度的降低令人惊奇。在这些电视中,液晶TV因为制造容易、优异的图像质量以及合适的价格而受到欢迎,因此,在销售数量方面占据榜首。另一方面,随着制造商彼此竞争以达到成本降低并且性能差异化,液晶面板在包括膝上型PC(个人计算机)和移动电话的移动装置中得到非常广泛的应用。
液晶面板使用多种光学功能膜以显示出其光学特性。在这些光学功能膜中有偏振膜、棱镜片、光学扩散膜、相位差膜以及反射膜。用于制造这样的光学功能膜的技术之一是使用辊对辊转印系统(roll-to-roll transfer system),该系统在将膜基材缠绕到辊上的同时对该膜基材进行成形(转印图案)。
图8为示出了基于辊对辊转印系统的膜制造装置的构造的简图。在图8中,从称作模具涂布机51的部分排出透明膜基材52。将排出的膜基材52缠绕到圆柱形模具53上并且在一个方向上运送,因此,允许将图案从模具53转印至膜基材52。在模具53的外周面上形成适于为膜提供预定的光学特性的突起和凹陷的图案。转印辊54和进给辊55设置在模具的两侧,使得从左边和右边夹住模具53。使转印辊54和进给辊55利用预定压力均压靠到模具53。
在膜基材52夹紧在辊54与模具53之间的情况下,当转印辊54与模具53同时旋转时,转印辊54将模具53的图案转印到膜基材52上。在转印期间,根据情况需要,转印辊54对膜基材52进行加热。当进给辊55与夹紧在该辊与模具53之间的膜基材52一起旋转时,进给辊55递送膜基材52。在递送期间,根据情况需要,进给辊55对膜基材53进行冷却。
通过以下方法来制造用于制造光学功能膜的上述圆柱形模具53。即,首先制造具有突起和凹陷的图案的平板形式的模具。接着,将平板形式的模具围绕成管状、圆筒形式。
如果通过如上所述的方法来制造模具53,则接缝(seam)保留在模具53的外周面上。因此,当制造光学功能膜时,因为接缝每当模具旋转一圈时,产生不能用作光学功能膜的非期望部分。当液晶面板主要用于膝上型PC时,因为用于PC的小面板尺寸,所以就有必要设置在膜制造过程期间所产生的上述非期望部分。然而,由于将液晶面板应用于TV,因此随着快速增大面板尺寸,只有当模具53旋转超过一圈时,才能生产出具有一张液晶面板所需尺寸的膜。这使不能根据选择进行所述膜处理,因此需要无缝模具。
(相关技术文献的公开内容)
日本专利公开第2005-125359号公开了一种通过将CO2或YAG激光束大致垂直地照射到其内表面上来在机件(work)的内表面上形成凹槽的技术。日本专利公开第Hei 11-170472号涉及制造凹版圆筒。该专利文献公开了一种通过从钢化玻璃制成的圆柱形构件的内表面照射激光束并且将该激光束聚焦到圆柱形构件的外周面上来形成作为待填充油墨的墨坑(cell)的凹陷的技术。
发明内容
为了以无缝方式来制造用于制造功能膜的模具,通常利用切割机直接加工圆柱形模具材料(金属材料)。近年来,随着面板尺寸的增加,从生产率的角度来看,开始使用直径超过1m的模具材料。这导致切割花费超过24小时并且延长至好几天。另一方面,为了长时间以稳定方式实现连续加工,有必要延长金刚石车刀的使用寿命。此外,有必要在隔离的特殊地面上执行加工以确保在加工期间不转移外部振动。更进一步地,复杂的加工形状对提供膜的改善的光学特性变得必要,并且通过加工不能实现目前需要的某些形状。
根据本发明实施方式的模具制造方法包括通过激光加工而在圆柱形树脂原板的加工表面上形成图案的步骤。该模具制造方法还包括使用形成有图案的树脂原板通过电铸法来制造圆柱形模具的步骤。
根据本发明实施方式的模具制造方法允许借助于激光加工而在圆柱形树脂圆板的加工表面上形成期望形状的无缝图案。此外,使用具有形成在其上的图案的树脂原板的电铸处理使得可以“原样(as-is)”的形式或者利用从原始图案反转的突起和凹陷来复制在树脂原板的加工表面上形成的图案。
根据本发明实施方式的功能膜制造方法包括通过使用通过模具制造方法获得的模具,将该模具的图案转印到膜基材上的步骤。模具制造方法包括通过激光加工而在圆柱形树脂原板的加工表面上形成图案的步骤。模具制造方法还包括使用具有所形成的图案的树脂原板通过电铸法来制造圆柱形模具的步骤。
根据本发明实施方式的功能膜制造方法通过使用模具制造方法获得的模具,将该模具的图案转印到膜基材上,消除了由于接缝的存在产生非期望部分的可能性。
根据本发明实施方式的功能膜通过使用模具制造方法获得的模具,将该模具的图案转印到膜基材上而获得。模具制造方法包括通过激光加工而在圆柱形树脂原板的加工表面上形成图案的步骤。模具制造方法还包括通过使用具有所形成的图案的树脂原板的电铸法来制造圆柱形模具的步骤。
根据本发明实施方式的功能膜通过使用模具制造方法获得的模具,将该模具的图案转印到膜基材上而获得,因此,消除了由于接缝的存在产生非期望部分的可能性。
根据本发明实施方式的模具制造方法允许无需切割圆柱形模具材料就可制造用于以无缝方式制造功能膜的圆柱形模具。模具制造方法还允许在树脂原板上形成期望形状的图案,因此使得可以制造具有自由曲面的圆柱形模具。
根据本发明实施方式的功能膜制造方法允许制造具有均一特性的功能膜而没有产生由接缝的存在所引起的非期望部分。
根据本发明实施方式的功能膜提供了一种没有由存在接缝所引起的非期望部分并且具有均一特性的功能膜。
附图说明
图1为示出了根据本发明实施方式的用于模具制造方法的激光加工装置的构造的简图;
图2为示出了根据本发明实施例方式的用于模具制造方法的激光加工装置的主要部分的简图;
图3为描述了借助于激光加工的图案形成方法的实例的示意图;
图4A至图4E为描述了根据本发明实施方式的模具制造过程的实例的示图;
图5A和图5B为描述了根据本发明实施方式的通过模具制造方法获得的模具的图案形状的实例的示图;
图6为示出了根据本发明实施方式的模具制造方法的激光加工装置的另一构造的简图;
图7A至图图7C为描述了根据本发明实施方式的模具制造过程的另一实例的示图;以及
图8为示出了基于辊对辊转印系统的膜制造装置的构造的简图。
具体实施方式
下面将参照附图给出本发明的具体实施方式的详细描述。应当注意,本发明的技术范围并不限于下面描述的实施方式,而是包括具有各种变化或更改的实施方式,只要可以通过本发明的构成特征或者其组合获得的特定效果是可导出的。
图1为示出了根据本发明实施方式的用于模具制造方法的激光加工装置的构造的简图。图2为示出了激光加工装置的主要部分的简图。图1和图2所示的激光加工装置主要包括:激光束源1、光束整形器2、掩模(或可变孔径)3、投影透镜4、反射镜5、碎片收集机构6以及载物台(stage)7。以从激光光路8的上游侧至下游侧的顺序布置这些构成要素(1、2、3、4、5、6以及7)。应当注意,在图2中,为了方便起见,省略了反射镜5,并且激光光路8被绘制成沿垂直方向延伸,其中掩模3和投影透镜4沿激光光路8的行程(length)中途示出。
激光束源1产生激光束。例如,准分子激光器(excimer laser)应优选被用作激光束源1。存在具有不同激光介质的多种类型的准分子激光器。这些准分子激光器以波长递减的顺序为XeF(351nm)、XeCl(308nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)以及F2(157nm)。应当注意,激光束源1并不限于准分子激光器,而是可以为具有固态激光的第二至第四谐波的激光器。
光束整形器2将来自激光束源1的激光束成形为具有均一强度分布的预定形状(例如,矩形)的光束。如果使用受激准分子激光器作为激光束源1,则可以使用均质器作为光束整形器2。
掩模3具有适于使来自激光整形器2的激光束通过的开口图案。可以使用穿孔掩模、光掩模、介电掩模或其他掩模作为掩模3。穿孔掩模由金属材料制成。光掩模由透明玻璃材料或金属薄膜制成。介电掩模由介电材料制成。
投影透镜4将穿过掩模3的开口图案的激光束以预定放大率经由反射镜5和碎片收集机构6投影到载物台7上的树脂原板9的加工表面上。树脂原板9是将通过激光加工进行加工的对象。
反射镜5以这样的方式完全反射来自投影透镜4的激光束,使得以直角弯曲其光路。应当注意,反射镜5用于沿其行程中途弯曲激光光路8。如果因为激光加工装置的构造而不需要使激光光路8弯曲,则不需要沿激光光路8的行程中途设置反射镜5。
碎片收集机构6收集称作“碎片”的反应产物,该反应产物是在将激光照射到树脂原板9的加工表面上的过程中以使其不再沉积在树脂原板9上的方式产生。将传输窗口11和12分别设置在碎片收集机构6的上部和下部。传输窗口11和12是适于使由反射镜5反射的激光束穿过的窗口构件。此外,将气体引入部13和14连接至碎片收集机构6的底部。气体引入部13和14通过设置在碎片收集机构6的底部上的多个气体引入孔(未示出)而将诸如氩的惰性气体引入到面向树脂原板9的加工表面(其上照射激光束的表面)的空间中。
此外,将排气泵15连接至碎片收集机构6。例如,使用低真空泵(roughing pump)作为排气泵15。排气泵15通过与多个气体引入孔同心的关系设置在碎片收集机构6的底部上的多个排气孔来排出空气,因此,使面向树脂原板9的加工表面的空间变成不大于一个大气压的减压气氛。结果,当从气体引入部13和14引入惰性气体时,因为在已经引入气体的空间内产生大气压力差,所以产生惰性气体流,即,气流,因此使气体沿树脂原板9的加工表面吸入到排气孔中。这允许借助于惰性气流排出并且收集在树脂原板9的激光加工过程中产生的汽化碎片。
载物台7设置在离投影透镜4预定光学距离处,使得通过投影透镜4投影的激光束聚焦在树脂原板9的加工表面上。以这样的方式设置载物台7,使得沿与激光束的光轴垂直的平面在X方向上线性移动,以使激光束可以扫描树脂原板9的加工表面。在载物台7上设置旋转机构16。通过旋转机构16沿θ方向旋转地支撑树脂原板9。通过采用空气主轴(air spindle)的精确电机来旋转该旋转机构16。旋转机构16使用树脂原板板9的端面部分旋转支撑树脂原板9。
树脂原板9是由以圆柱形状所形成的树脂制成的原板。例如,可以使用聚酰亚胺、聚碳酸酯或压克力(acryl)作为树脂原板9的材料。用于加工树脂原板9的激光束应优选具有在紫外线区域中的波长。对于此的原因在于,与具有在红外线区域中的波长的激光束相比,具有在紫外线区域中的波长的激光束更容易被树脂材料吸收。
将如上所述构造的激光加工装置用于适于在树脂原板9上形成图案的图案化过程中。在图案化过程中,首先,将树脂原板9置于载物台7上。此时,将树脂原板9定位在载物台7上并且附接至旋转机构16,使得圆柱形树脂原板9的中心轴与旋转机构16的旋转轴共轴,并且使得相同板9的中心轴与载物台7的移动方向X平行。
接着,从激光束源1发射激光束并且照射到树脂原板9的外周面(加工表面)上,从而形成突起和凹陷的图案。如果树脂原板9的外周面(加工表面)是待加工的,则可以在加工表面附近设置投影透镜4。结果,可以采用短焦距透镜。这允许以高分辨率来执行激光加工。这也使得使用碎片收集机构6很容易收集碎片。如果利用激光束来加工树脂原板9,则优选使用可以容易被如稍前所描述的制成树脂原板9的树脂材料吸收的、具有在紫外线区域中的波长的激光束。如果使用具有在紫外线区域中的波长的激光束,则可以使用称作“激光磨损(laser abrasion)”的方法来进行蚀刻。激光磨损借助于高光子能量破坏分子键。由于最小热生成,使用激光磨损图案化树脂原板9允许精确转印掩模图案而没有在加工表面上热导致钝边缘或浮渣(膨胀)。这使激光磨损有利于适于产生非常小形状的加工。特别地,使用圆柱形模具生产的光学功能膜必须被加工形成几微米至几百微米的非常小的形状。因此,激光磨损允许容易地承担这样的微加工任务。
此外,如果通过激光加工来加工树脂原板9,则对用激光束照射的树脂材料进行蚀刻。结果,与没有用激光束照射的区域相比,用激光束照射的区域以凹入形式凹进。可以通过使用激光束照射时间作为参数来控制凹入形式的凹进的尺寸。这使得可以通过在依次改变掩模3的开口图案的同时将激光束照射到树脂原板9的加工表面上来形成三维图案。
作为一个实例,如图3所示,我们假设将激光束通过在掩模3上形成的在平面图中为矩形的开口图案(Mp1、Mp2、Mp3和Mp4)照射到树脂原板9的加工表面上。在这种情况下,在以从Mp1至Mp2、至Mp3以及至Mp4的顺序同时改变掩模3的开口图案的同时,多次通过各开口图案将激光束照射到树脂原板9的加工表面上。在图3中,为了方便描述,掩模3示出为具有多个级(段,stage)。然而,沿光轴在加工表面和掩模3之间的位置关系(距离)保持相同。这根据激光束照射时间的长度来改变在加工表面上的蚀刻深度,因此,允许在树脂原板9的加工表面上形成突起的三维图案。此外,如果可以降低开口图案之间的尺寸差异并且如果可以较多阶段(step)改变这些图案(如果可以增加分辨率),则可以形成接近于曲面的三维图案。
这里,主要存在两种用于使激光束照射在树脂原板9的整个外周面上以适合期望图案的可能方案。第一种方案依次重复两种操作,一种操作适于在用激光束同时照射树脂原板9的外周面的同时,使用旋转机构16旋转树脂原板9一圈,并且另一种操作适于使用载物台7在X方向上缓慢移动(线性且轻微移动)树脂原板9。在第一种方案中,激光加工的区域沿树脂原板9的中心轴的方向逐渐扩大。第二种方案依次重复两种操作,一种操作适于使用载物台7沿中心轴通过树脂原板9的长度在X方向上移动树脂原板9,并且另一种操作适于使用旋转机构16在θ方向上缓慢移动(轻微旋转)树脂原板9。在第二种方案中,激光加工的区域沿树脂原板9的圆周方向逐渐扩大。如果使用第二种方案,则必须考虑到在旋转方向上的收率(yield)来确定激光束的焦点位置和其他因素。优选考虑到包括期望图案的形状(三维形状)和在激光束照射期间产生的碎片的影响的因素,确定使用两种方案中的哪种方案。
一旦通过激光加工在树脂原板9的外周面上形成图案,从载物台7上的旋转机构16分离树脂原板9以进行接下来的模具制造过程。在模具制造过程中,通过使用具有在图案化过程中形成在其上的图案的树脂原板9的电铸法来制造模具。接着,将给出模具制造过程的具体步骤的描述。
首先,如图4A所示,对树脂原板9进行导电处理。导电处理包括在树脂原板9的表面上形成导电膜。接着,如图4B所示,使用树脂原板9来进行第一电铸处理,因此,使金属电沉积在树脂原板9的外圆周上。这形成与树脂原板9集成的金属主盘(master,母版)17。使主盘17形成为比树脂原板9尺寸更大的圆柱形状。接着,如图4C所示,破坏树脂原板9,因此提供独立构造的主盘17。在这种情况下,在主盘17的内周面上形成从在树脂原板9上转化的突起和凹陷的图案。接着,如图4D所示,使用主盘17进行第二电铸处理,因此使金属电沉积在主盘17的内圆周上。这形成与主盘17集成的模具18。使模具18形成为尺寸小于主盘17的圆柱形状。接着,如图4E所示,从主盘17拔出模具18。为了拔出模具18,通过在图4D所示的条件下使在模具18的内周侧上的空间降压来减小模具18的尺寸。这提供了独立构造的模具18。在这种情况下,在模具18的外周面上形成与在图案化过程中形成在树脂原板9的外周面上相同的图案。顺便说明(for information),例如,如果在图4B所示的条件下通过使在树脂原板9的内周侧上的空间降压而从主盘17中拔出树脂原板9,则树脂原板9将例如由于缺少强度而破裂。因此,为了使主盘17在构造上独立,如稍前所述,必须破坏树脂原板9。
如上所述的圆柱形模具18的制造允许在模具18的外周面上形成没有接缝的期望图案。因此,如果例如用于液晶面板的光学功能膜通过辊对辊转印系统(图8所示的膜制造装置)使用模具18来制造,则在模具18的圆周方向上保持图案连续性,因此允许具有光学均一特性的功能膜被连续制造。这使得可以利用具有小外周直径的模具18来处理制造较大尺寸的膜。
此外,如果通过加工(例如,切割)来制造圆柱形模具,则仅可以形成线性图案。然而,如果使用具有通过激光加工形成在其上的图案的树脂原板9来制造模具18,则在模具18上不仅可以形成线性图案而且可以形成包括曲线图案、组合直线和曲线的图案以及不对称图案的其他图案。另一方面,光刻将是形成图案的另一选择。这将导致增加制造过程步骤数、增加资本投资以及例如由化学品的使用产生的环境劣化。激光加工使得可以避免所有这些问题。此外,磨损加工允许基于每次的能量积分来控制蚀刻深度,因此允许产生自由曲面。结果,可以通过使用由本发明实施方式的模具制造方法获得的模具来制造具有组合如图5A和图5B所示的曲面和平面的突起和凹陷的复杂(复合)图案的光学功能膜19。这使得可以灵活响应具有各种光学特性的光学功能膜的需要。此外,以前只有利用多个光学功能膜才能获得,利用更少数或单个光学功能膜就可实现光学特性,则有助于降低装置厚度并降低成本。
图6为示出了根据本发明实施方式的用于模具制造方法的激光加工装置的另一构造的简图。应当注意,在图6中,为了方便,省略了反射镜5,并且激光光路8被绘制成沿垂直方向延伸,其中掩模3和投影透镜4沿激光光路8的形成中途示出。此外,通过与图1和图2相同的参考数字来表示功能相同的激光加工装置的部件。
首先,在来自激光束源的激光束经由掩模3和投影透镜4垂直向下移动的情况下,通过在载物台7上的旋转机构16来支撑圆柱形树脂原板9,使得树脂原板9的中心轴沿激光光路8的光轴延伸。通过采用空气主轴的精确电机来旋转该旋转机构16。将旋转机构16设置在载物台7上。通过旋转机构16来支撑树脂原板9,使得在θ方向上是可旋转的。
将载物台7设置成使得沿激光束的光轴在Z方向(垂直方向)上线性移动。此外,将反射镜22设置在载物台7上。通过以垂直竖立的棒形的支撑件21来支撑反射镜22。反射镜22完全反射通过投影透镜4进入的入射激光束,使得以直角弯曲其光路。当如稍前所述树脂原板9通过在载物台7上的旋转机构16来支撑时,将反射镜22设置在树脂原板9内的空间中。在使激光束弯曲方向之后设置碎片收集机构6。
为了使用如上所述构造的激光加工装置在图案化过程中在树脂原板9上形成图案,首先,将树脂原板9置于载物台7上的位置。此时,将树脂原板9置于载物台7上并且附接至旋转机构16,使得圆柱形树脂原板9的中心轴与激光束的光轴同轴,并且使得树脂原板9的中心轴与载物台7的移动方向Z平行。
接着,从激光束源发射激光束。在这种情况下,激光束通过掩模3和投影透镜4落在反射镜22上,并且被反射镜22反射,使得以直角被弯曲。这导致激光束照射到树脂原板9的内周面(加工表面)上。激光束的这种照射在树脂原板9的内周面上形成突起和凹陷的图案。
这里,主要存在两种可能的用于将激光束照射在树脂原板9的整个内周面上以适合期望图案的方案。第一种方案依次重复两种操作,一种操作适于在同时利用激光束照射树脂原板9的内周面的同时,使用旋转机构16旋转树脂原板9一圈,并且另一种操作适于使用载物台7在Z方向上缓慢移动(线性且轻微移动)树脂原板9。在第一种方案中,激光加工的区域沿树脂原板9的中心轴的方向逐渐扩大。第二种方案依次重复两种操作,一种操作适于使用载物台7沿中心轴通过树脂原板9的长度在Z方向上移动树脂原板9,并且另一种操作适合使用旋转机构16在θ方向上缓慢移动(轻微旋转)树脂原板9。在第二种方案中,激光加工的区域在树脂原板9的圆周方向上逐渐扩大。应当注意,这里,尽管通过旋转机构16来旋转树脂原板9,但是可以旋转支撑反射镜22的支撑件21而不是树脂原板9。
无论使用两种方案中的哪种方案,照射到树脂原板9的内周面上的激光束产生碎片。尽管从照射激光束的表面垂直喷出,但是该碎片将依靠重力落下。这使得不可能使该碎片沉积在树脂原板9上,因此使得沉积在加工的树脂原板9上的碎片减少。
一旦通过激光加工在树脂原板9的内周面上形成图案,就从在载物台7上的旋转机构6上分离树脂原板9以进行接下来的模具制造过程。在模具制造过程中,通过使用具有在图案化过程中形成在其上的图案的树脂原板9的电铸法来制造模具。接着,将给出模具制造过程的具体步骤的描述。
首先,如图7A所示,对树脂原板9进行导电处理。接着,使用树脂原板9来进行电铸处理,因此使金属被电沉积在树脂原板9的内周侧上。这形成与如图7B所示的树脂原板9集成的模具23。使模具23形成为尺寸小于树脂原板9的圆柱形状。接着,如图7C所示,从树脂原板9拔出模具23。为了拔出模具23,通过使在模具23的内周侧上的空间降压来减小模具23的尺寸。这提供了独立构造的模具23。在这种情况下,在模具23的外周面上形成在图案化过程中从形成在树脂原板9的内周面上的所转化的突起和凹陷的图案。
如上所述的圆柱形模具23的制造允许在模具的外周面上形成没有接缝的期望图案。因此,由于与上述相同的理由,可以连续制造具有光学均一特性的功能膜并且借助于具有小外周直径的模具来处理制造大尺寸膜。此外,使用激光磨损以在树脂原板9上形成图案。由于与上述相同的理由,可以容易地承担微加工任务,并且可以产生自由曲面。
更进一步地,为了在模具制造过程中制造模具23,已没有必要破坏树脂原板9。这使得可以通过重复使用单个树脂原板9来制造多个模具23。更进一步地,因为在树脂原板9的内周面上形成图案,所以可以通过单个电铸处理来制造模具23。这有助于减少模具制造过程中的步骤数。
根据本发明实施方式的功能膜并不限于具有包括偏振、棱镜、相位差、光学扩散、反射以及光收集功能的光学功能。即,本发明可应用于具有包括装饰、热绝缘、保湿性、包装、触觉以及视觉功能的各种功能的功能膜,并且可应用于功能膜的制造方法。此外,尽管因为在转印模具图案以前必须将膜基材缠绕到模具上,根据本发明实施方式的功能膜具有适当柔性,但是在图案转印之后,该膜可以为刚性的和硬的。因此,由根据本发明实施方式的制造方法获得的功能膜并不限于柔性的,而是例如可以为由于在图案转印以后通过热处理硬化的基本上硬板形式的膜。

Claims (6)

1.一种模具制造方法,包括以下步骤:
通过激光加工而在圆柱形树脂原板的加工表面上形成图案;以及
使用形成有所述图案的所述树脂原板通过电铸法来制造圆柱形模具。
2.根据权利要求1所述的模具制造方法,其中,
将具有在紫外线区域中的波长的激光束用于所述激光加工。
3.根据权利要求1所述的模具制造方法,其中,
通过所述激光加工在所述树脂原板的外周面上形成图案。
4.根据权利要求1所述的模具制造方法,其中,
通过所述激光加工在所述树脂原板的内周面上形成图案。
5.一种功能膜制造方法,包括以下步骤:
通过使用由模具制造方法获得的模具,将所述模具的图案转印到膜基材上,所述模具制造方法包括以下步骤:
通过激光加工而在圆柱形树脂原板的加工表面上形成图案,以及
使用形成有所述图案的所述树脂原板通过电铸法来制造圆柱形模具。
6.一种功能膜,该功能膜通过使用由模具制造方法获得的模具,将所述模具的图案转印到膜基材上而获得,所述模具制造方法包括以下步骤:
通过激光加工而在圆柱形树脂原板的加工表面上形成图案;以及
使用形成有所述图案的所述树脂原板通过电铸法来制造圆柱形模具。
CN200910171686XA 2008-09-08 2009-09-07 模具制造方法、功能膜制造方法以及功能膜 Expired - Fee Related CN101671837B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-229362 2008-09-08
JP2008229362A JP4900349B2 (ja) 2008-09-08 2008-09-08 金型製造方法、機能性フィルムの製造方法及び機能性フィルム
JP2008229362 2008-09-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101671837A true CN101671837A (zh) 2010-03-17
CN101671837B CN101671837B (zh) 2011-10-12

Family

ID=41799549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910171686XA Expired - Fee Related CN101671837B (zh) 2008-09-08 2009-09-07 模具制造方法、功能膜制造方法以及功能膜

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20100062222A1 (zh)
JP (1) JP4900349B2 (zh)
KR (1) KR20100029710A (zh)
CN (1) CN101671837B (zh)
TW (1) TWI370756B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106350846A (zh) * 2016-09-19 2017-01-25 长春理工大学 一种电化学沉积制备图案化有序α‑Fe2O3纳米粒子阵列的方法
CN106430081A (zh) * 2016-10-14 2017-02-22 河南理工大学 一种圆柱模具的制造方法
CN109680306A (zh) * 2019-02-20 2019-04-26 合肥永淇智材科技有限公司 基于机械打孔的fmm电铸母板制作方法
CN110198818A (zh) * 2017-01-27 2019-09-03 耐克创新有限合伙公司 壳模
CN112976772A (zh) * 2019-12-16 2021-06-18 惠州比亚迪电子有限公司 一种模压板及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104923920A (zh) * 2015-06-10 2015-09-23 陈来运 一种3d激光镭雕自动化装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5214528A (en) * 1990-09-14 1993-05-25 Konica Corporation Optical beam scanning apparatus
US6312134B1 (en) * 1996-07-25 2001-11-06 Anvik Corporation Seamless, maskless lithography system using spatial light modulator
US6120725A (en) * 1997-07-25 2000-09-19 Matsushita Electric Works, Ltd. Method of forming a complex profile of uneven depressions in the surface of a workpiece by energy beam ablation
JP4328509B2 (ja) * 2002-10-10 2009-09-09 Nec液晶テクノロジー株式会社 基板の露光方法
CN1849207B (zh) * 2003-09-11 2010-05-26 纳博特斯克株式会社 光学三维造型方法及装置
JP2005125359A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Honda Motor Co Ltd レーザビームによる溝の加工方法
JP5040187B2 (ja) * 2005-09-28 2012-10-03 ソニー株式会社 賦型の製造方法およびレンズシートの製造方法
US20070235902A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 3M Innovative Properties Company Microstructured tool and method of making same using laser ablation
JP4915134B2 (ja) * 2006-04-26 2012-04-11 凸版印刷株式会社 凹凸パターンを有する金型の製造方法
JP2007320074A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Tama Tlo Kk 微細金型の製造方法
US8054450B2 (en) * 2007-05-02 2011-11-08 University Of Maryland Stepper system for ultra-high resolution photolithography using photolithographic mask exhibiting enhanced light transmission due to utilizing sub-wavelength aperture arrays

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106350846A (zh) * 2016-09-19 2017-01-25 长春理工大学 一种电化学沉积制备图案化有序α‑Fe2O3纳米粒子阵列的方法
CN106430081A (zh) * 2016-10-14 2017-02-22 河南理工大学 一种圆柱模具的制造方法
CN110198818A (zh) * 2017-01-27 2019-09-03 耐克创新有限合伙公司 壳模
CN109680306A (zh) * 2019-02-20 2019-04-26 合肥永淇智材科技有限公司 基于机械打孔的fmm电铸母板制作方法
CN112976772A (zh) * 2019-12-16 2021-06-18 惠州比亚迪电子有限公司 一种模压板及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100029710A (ko) 2010-03-17
JP4900349B2 (ja) 2012-03-21
JP2010058474A (ja) 2010-03-18
US20100062222A1 (en) 2010-03-11
CN101671837B (zh) 2011-10-12
TWI370756B (en) 2012-08-21
TW201020058A (en) 2010-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101671837B (zh) 模具制造方法、功能膜制造方法以及功能膜
Dumond et al. Recent developments and design challenges in continuous roller micro-and nanoimprinting
CN105425553B (zh) 基底处理装置、器件制造系统、以及器件制造方法
KR100988935B1 (ko) 롤 임프린트 장치
US20070177116A1 (en) Method and apparatus for manufacturing microstructure and device manufactured thereby
CN101535021A (zh) 用于衬底双面图案形成的方法和系统
CN104175580B (zh) 转印设备及导光膜片的制造方法
CN107656427A (zh) 图案形成装置
TW201127593A (en) Large area linear array nanoimpriting
CN105652609A (zh) 曝光装置及曝光方法
JP6208924B2 (ja) 微細構造転写用モールド、微細構造転写用モールドの製造方法及び表面微細構造部材の製造方法
JP2004209971A (ja) ナノ構造体の製造方法及び該方法により製造されたナノ構造体、並びに該方法を実行するための製造装置
JP2005035119A (ja) エンボスロールの製法及び該エンボスロールを使用した転写シートの製法
US20090155401A1 (en) Method of Forming Nanopattern and Substrate Having Pattern Formed Using the Method
KR101979562B1 (ko) 원통 마스크
CN102859436A (zh) 移除材料及转印图案的方法及系统
US8497061B2 (en) Method for replicating production of 3D parallax barrier
CN107315323B (zh) 扫描曝光装置
US20130032958A1 (en) Apparatus and method of manufacturing light guide plate
JP4774889B2 (ja) 光学部品用成形型の製造方法
CN109940865B (zh) 转印物、层叠膜、片状转印物、其应用和使用其的设备
US20090285926A1 (en) Apparatus for enhancing hardness of nanoimprint mold and method thereof
CN100405090C (zh) 滤波片制作方法
CN109491101B (zh) 一种大口径薄膜衍射透镜微结构刻蚀传递方法及工装
WO2012014299A1 (ja) モールドの製造方法及びモールド用基板

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111012

Termination date: 20130907