CN105936124B - 压印装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种不论基板的厚度如何都能够实现均匀转印的压印装置。本发明的压印装置(1)具备：平台(40)，其具有用于载置涂敷有被转印体的基板(71)的载置区域(41)；模具(30)，其呈薄板状，且具有可挠性，该模具(30)在与平台(40)的载置区域(41)相对的第一面(31)上具有微小图案(33)，且以规定的张力被保持；以及按压辊(10)，其能够按压模具(30)的与第一面(31)相反的第二面(32)，平台(40)在载置区域(41)的周围具有多个吸附孔(43)，吸附孔(43)与按压辊(10)的移动同步地开始吸附。

Description

压印装置
技术领域
本发明涉及形成微小图案的压印装置。
背景技术
近年来，在显示器、照明等商品所使用的光学元件中，希望实现发现以往没有的新功能的器件，该器件通过形成发挥特殊光学特性的微小图案 (纳米(nm)数量级～微米(μm)数量级)来控制光的反射以及衍射。作为上述那样的形成微小图案的方法，除光刻技术、电子束刻蚀技术以外，近年来压印技术变得引人注目。压印技术是指，通过将在表面上形成有微小图案的模具按压于被转印体来转印模具的微小图案的技术。
作为具体的方法，具有热压印法、UV压印法。热压印法包括：将作为被转印体的热塑性树脂涂敷于基板上，并将热塑性树脂加热至玻璃转变温度以上而使其软化的工序；向软化后的热塑性树脂按压模具而转印模具的微小图案的工序；以及将热塑性树脂冷却而使其固化的工序。
UV压印法包括：将作为被转印体的UV固化树脂涂敷于基板上，并向未固化的UV固化树脂按压模具而转印模具的微小图案的工序；以及在按压模具的状态下，通过向UV固化树脂照射UV光而使UV固化树脂固化的工序。
热压印法具有被转印体的材料的选择面宽这样的优点，但需要热固化性树脂的加热工序以及冷却工序，因此具有生产率低这样的缺点。另一方面，UV压印法中，被转印体的材料局限于UV固化树脂，因此与热压印法相比，材料的选择面窄，但由于无需加热工序以及冷却工序，因此能够在几秒～几十秒内完成转印，生产率非常高。采用热压印法以及UV压印法中的任一种方法根据要应用的器件而有所不同，但在不存在起因于材料的问题的情况下，认为UV压印法适于批量生产方法。
作为形成微小的图案的方式，通常采用如下所述的平板式压印：如图 9所示，通过将形成有微小图案33的平板状的模具30相对于在基板71 的表面上涂敷的树脂70垂直地施加压力，从而将模具30的微小图案33 转印到树脂70上。
然而，在该方式中，模具30与树脂70以面彼此接触，因此在模具30 的微小图案33的内部残存微小的气泡，产生转印缺陷的可能性高。为了抑制因上述那样的气泡所导致的转印缺陷，需要在真空环境下进行压印，在该情况下，花费用于真空装置的装置成本，另外为了达到规定的真空度而需要一定时间，因此存在生产率降低这样的问题。
在专利文献1中，为了解决上述问题点，采用图10所示那样的辊式 UV压印法。在该方式中，利用按压辊10将形成有微小图案33的薄板状的模具30相对于在基板71上涂敷的UV固化树脂70加压并且向进给方向X进给，由此将模具30的微小图案33依次转印到UV固化树脂70上。 UV固化树脂70通过被在按压辊10的后方设置的UV照射器60照射UV 光61而进行固化。
根据该方式，通过进给按压辊10而将模具30依次按压于基板71，因空气容易沿按压辊10的进给方向X逸出，从而能够以不会在模具30的微小图案33内部封入空气的状态形成。此外，模具30与基板71的按压区域成为线形，因此能够减小转印用的压力。此外，能够实现大气压下的处理，因此无需大规模的真空装置。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2014-54735号公报
然而，在专利文献1所记载的压印法中存在以下问题：当基板71的端部具有阶梯差时，在按压辊10通过基板71的端部之后，模具30从基板71浮起，导致基板71的端部处的微小图案的转印显著恶化。例如，如图11所示，在基板71比在基板71的周围设置的平板40厚的情况下，按压辊10的应力集中于基板71的角部，由此模具30发生弯曲，可能从基板71浮起。另一方面，在基板71比平板40薄的情况下，当按压辊10爬上平板40的角部时模具30浮起。
发明内容
本发明用于解决上述现有的课题，其目的在于提供一种不论基板的厚度如何都能够实现均匀转印的压印装置。
解决方案
本发明的压印装置的特征在于，所述压印装置具备：平台，其具有用于载置涂敷有被转印体的基板的载置区域；模具，其呈薄板状，且具有可挠性，所述模具在与所述平台的所述载置区域相对的第一面上具有微小图案，且以规定的张力被保持；以及按压辊，其能够按压所述模具的与所述第一面相反的第二面，所述平台在所述载置区域的周围具有多个吸附孔，所述吸附孔与所述按压辊的移动同步地开始吸附。
发明效果
根据本发明的压印装置，在按压辊通过吸附孔时或者刚通过吸附孔之后，该吸附孔开始吸附，从而能够吸附保持模具，因此能够在按压辊通过基板端部之后，防止模具在台阶部分处浮起，从而不论基板的厚度如何都能够实现均匀转印。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的压印装置的侧视图。
图2是上述压印装置的模具的俯视图以及剖视图。
图3是上述压印装置的平台(stage)以及平板的俯视图以及剖视图。
图4是示出上述压印装置的模具吸附孔的动作的俯视图。
图5是示出上述压印装置的模具吸附孔的动作的剖视图。
图6是基板比平板厚的情况下的、上述压印装置的放大剖视图。
图7是基板比平板薄的情况下的、上述压印装置的放大剖视图。
图8是示出上述压印装置的模具吸附孔的动作的剖视图。
图9是通常的压印技术的示意图。
图10是专利文献1所记载的压印装置的剖视图。
图11是基板比平板厚的情况下的、专利文献1所记载的压印装置的放大剖视图。
图12是基板比平板薄的情况下的、专利文献1所记载的压印装置的放大剖视图。
附图标记说明：
1 压印装置
10 按压辊
20 保持辊
30 模具
40 平台
41 载置区域
42 基板吸附孔
43 模具吸附孔
50 平板
60 UV照射器
70 UV固化树脂
71 基板
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式所涉及的压印装置的结构进行说明。如图1所示，本发明的实施方式所涉及的压印装置1具备按压辊10、保持辊20、模具30、平台40、平板50、UV照射器60以及控制部80。本发明的实施方式所涉及的压印装置1采用辊式的UV压印法。
按压辊10呈圆筒状，在其中心具有轴11，且绕轴11旋转自如。另外，按压辊10能够在与轴11的方向(轴向Z)垂直的平面上移动。换言之，按压辊10能够在朝向平台40的方向(按压方向Y)和与轴向Z以及按压方向Y垂直的方向(进给方向X)上移动。保持辊20也呈圆筒状，在其中心具有轴21，且绕轴21旋转自如，并且，轴21的方向与按压辊10的轴向Z平行。保持辊20也与按压辊10相同地，能够在与轴向Z垂直的平面上移动。保持辊20例如被保持于与按压辊10共用的单元，在保持辊20 的轴21的中心与按压辊10的轴11的中心之间保持恒定间隔L1，并且与按压辊10的移动同步地进行移动。然而，按压辊10和保持辊20无需被保持于共用的单元，只要是相互同步地进行移动的方式，也可以被保持于不同的单元。
如图1以及2所示，模具30呈薄板状，且设置在按压辊10以及保持辊20与平台40之间。模具30具有与平台40相对的第一面31和与第一面31相反的一侧的第二面32，在第一面31的至少一部分形成有微小图案 33。图1描绘出在模具30的整面上形成有微小图案33的情况，但如图2 所示，也可以在模具30的一部分形成微小图案33。另外，模具30的一端被保持于可动保持部34，另一端被固定保持部35保持。通过使可动保持部34移动，能够任意地调整施加于模具30的张力、以及模具30相对于平台40的角度。另外，模具30是具有UV透过性以及可挠性的材料，例如是PET薄膜，但并不局限于此。
如图1以及3所示，平台40具有用于载置涂敷有作为被转印体的UV 固化树脂70的基板71的载置区域41，载置区域41与模具30的第一面31相对。按压辊10的轴11的中心与保持辊20的轴21的中心之间的间隔 L1优选设定得大于平台40的载置区域41的长度L2。另外，在载置区域 41形成有基板吸附孔42。此外，在载置区域41的周围形成有多个模具吸附孔43。模具吸附孔43各自独立，理由后述，但期望能够喷出气体。另外，期望能够调整吸附力、气体的流量。
平板50设置在平台40上的除载置区域41以外的区域上，其高度与要使用的基板71的厚度呈同等程度。换言之，利用平台40和平板50，形成与基板71同等程度的宽度以及深度的凹部，向该凹部嵌入基板71。另外，平板50具有多个贯通孔51。平板50的贯通孔51与平台40的模具吸附孔43分别连接。
UV照射器60能够朝向平台40照射校准后的UV光61，且配置在模具30的第二面32侧，并且设置在所照射的UV光61不被保持辊20以及按压辊10遮挡的位置。例如，UV照射器60沿按压辊10的按压方向Y 照射UV光61，在该情况下，从按压方向Y观察的话，UV照射器60设置在不与按压辊10以及保持辊20重叠的位置。UV照射器60 例如是LED，但并不局限于此。
接下来，对使用了本实施方式所涉及的压印装置1的压印方法进行说明。按压辊10以及模具吸附孔43分别与控制部80连接，控制部80对按压辊10以及模具吸附孔43的动作进行控制。另外，如图1所示，控制部 80也可以构成为与保持辊20、UV照射器60连接来对保持辊20以及UV 照射器60进行控制。
首先，将涂敷有未固化的UV固化树脂70的基板71以UV固化树脂 70与模具30相对的方式载置于平台40的载置区域41。由此，向由平台 40和平板50形成的凹部嵌入基板71。此时，基板71被对准于规定的位置，并被基板吸附孔42吸附保持于平台40的载置区域41上。然后，以规定的张力以及角度保持模具30，同时使按压辊10沿按压方向Y移动。由此，按压辊10与模具30的第二面32接触而进行按压，具有可挠性的模具30随着按压辊10的移动而发生变形。通过按压辊10沿按压方向Y 进行移动，由此对载置于平台40上的基板71垂直地施加压力。此时，压力的大小由测压元件(未图示)测量，当测量出的压力达到规定的压力时，使按压辊10沿进给方向X移动。通过按压辊10沿进给方向X进行移动，由此按压辊10受到与模具30的第二面32的摩擦力的影响而旋转。然后，模具30的第一面31与基板71上的UV固化树脂70依次接触，将在第一面31上形成的微小图案33依次转印于UV固化树脂70。另外，图1所示的保持辊20在与按压辊10保持恒定间隔L1的同时，与按压辊10的移动同步而进行移动。
此时，如图4以及5所示，模具吸附孔43与按压辊10的移动同步地开始吸附。模具吸附孔43分别与平板50的贯通孔51连接，因此当模具吸附孔43开始吸附时，模具30经由贯通孔51而被吸附保持于平板50上。具体地说，在按压辊10的轴11通过模具吸附孔43时或者刚通过模具吸附孔43之后，期望依次打开该模具吸附孔43。在图4中，多个模具吸附孔43中的、被涂白的模具吸附孔表示吸附关闭的状态，被涂黑的模具吸附孔表示吸附打开的状态。
假设若按压辊10的轴11通过模具吸附孔43之前打开该模具吸附孔 43，则模具30在利用按压辊11加压之前与UV固化树脂70接触，可能混入气泡而产生转印缺陷。另外，若在按压辊10的轴11完全通过模具吸附孔43之后打开该模具吸附孔43，则模具30在基板71与平板50之间的台阶部分发生变形，可能在基板71端部处不被转印微小图案33。需要说明的是，在图4～8中省略图1所示的保持辊20的结构。
根据本实施方式所涉及的压印装置1，不论基板71的厚度如何都能够实现均匀转印。例如，如图6所示，在基板71比平板50厚的情况下，在按压辊10通过该台阶部分时或者刚通过该台阶部分之后，模具30被模具吸附孔43依次吸附保持，因此在按压辊10通过后的台阶部分处，抑制了薄板状模具30发生弯曲，从而能够防止模具30从UV固化树脂70浮起。此外，如图7所示，在基板71比平板50薄的情况下，在按压辊10通过该台阶部分时或者刚通过该台阶部分之后，模具30被模具吸附孔43依次吸附保持，因此模具30追随于台阶部分，从而能够防止按压辊10通过后的模具30的端部从UV固化树脂70浮起。因此，能够转印微小图案直至基板71的端部为止，从而不论基板71的厚度如何都能够实现均匀转印。需要说明的是，按压辊10的表面具有一定的弹性，因此，即便在基板71 比平板50薄的情况下，如图7所示，按压辊10的表面也能够沿着基板71 的表面移动。
接下来，利用图1所示的UV照射器60，向UV固化树脂70照射UV 光61，使UV固化树脂70固化。模具30为具有UV透过性的材料，因此通过从模具30的第二面32侧朝向平台40照射UV光61，能够使UV光 61经由模具30而到达UV固化树脂70。
最后，将模具30与UV固化树脂70脱模。具体地说，如图8所示，通过使按压辊10沿与进给方向X相反的方向移动，利用模具30的张力，能够将模具30从UV固化树脂70剥离。此时，需要预先停止模具吸附孔 43的吸附。此外，在模具吸附孔43能够吹出气体的情况下，与按压辊10 的移动同步地依次吹出气体，由此能够辅助模具30的剥离。具体地说，期望从按压辊10通过时或者要通过前的模具吸附孔43依次吹出气体。另外，在能够调整气体的流量的情况下，能够根据各位置而控制脱模的辅助力。
需要说明的是，本实施方式所涉及的压印装置1中，如图1所示，按压辊10的轴11的中心与保持辊20的轴21的中心之间的间隔L1优选设定得大于平台40的载置区域41的长度L2。保持辊20为了保持为按压辊 10通过后的模具30的部分不与UV固化树脂70分离而配备，但在按压辊 10的轴11的中心与保持辊20的轴21的中心之间的间隔L1大于平台40 的载置区域41的长度L2的情况下，在从按压方向Y观察而在按压辊10 与保持辊20之间具有基板71的状态下照射UV光61，由此能够一并进行 UV光61的照射。
需要说明的是，虽然说明了本实施方式所涉及的压印装置1具备圆筒状的保持辊20，但是并不局限于此，只要能够保持为按压辊10通过后的模具30的部分不与UV固化树脂70分离，则也可以使用不是圆筒状的保持构件来代替保持辊20。
另外，虽然说明了在压印装置1中由平板50和平台40形成凹部，但是并不局限于此。例如，在平台40具有凹部的情况下，即便没有平板，也能够向平台40的凹部嵌入基板。但是，在使用平板50的情况下，通过适当地选择与基板71的形状以及厚度呈同等程度的平板，能够相对于任意的形状以及厚度的基板71形成适当的凹部。
另外，在本实施方式中，虽然对UV压印法进行了说明，但是并不局限于此，也可以采用热压印法。在热压印法的情况下，模具30并不局限于具有UV透过性的材料。另外，被转印体的材料也可以使用通过加热至玻璃转变温度以上而软化的热固化性树脂来代替UV固化树脂。此外，需要具备加热以及冷却热固化性树脂的机构来代替UV照射器60。例如，在平台40上设置加热器，加热器经由基板71而加热热固化树脂，在按压辊 10上设置冷却流路，通过在冷却流路中流通冷却水、冷却气体，能够经由按压辊10的表面以及模具30来冷却热固化性树脂。
另外，虽然说明了设有基板吸附孔42，但是并不局限于此，例如，也可以通过粘结来保持基板71。在利用基板吸附孔42来保持基板71的情况下，容易解除保持，故是优选的。
需要说明的是，在附图中，虽然描绘出从按压辊10的按压方向Y观察而使用圆形的基板71且平台40的载置区域41也是圆形的情况，但是并不局限于此，例如，也可以是多边形。
工业实用性
本发明适合用作不论基板的厚度如何都能够实现均匀转印的压印装置。

Claims (5)

1.一种压印装置，其特征在于，
所述压印装置具备：
平台，其具有用于载置涂敷有被转印体的基板的载置区域；
模具，其呈薄板状，且具有可挠性，所述模具在与所述平台的所述载置区域相对的第一面上具有微小图案，且以规定的张力被保持；以及
按压辊，其能够按压所述模具的与所述第一面相反的第二面，
所述平台在所述载置区域的周围具有多个吸附孔，
所述吸附孔与所述按压辊的移动同步地开始吸附所述模具。
2.根据权利要求1所述的压印装置，其特征在于，
所述压印装置还具备平板，该平板设置在所述平台上的除所述载置区域以外的区域上，且具有多个贯通孔，
所述吸附孔与所述平板的所述贯通孔分别连接。
3.根据权利要求1所述的压印装置，其特征在于，
所述压印装置还具备UV照射器，该UV照射器配置在所述模具的所述第二面侧，且能够朝向所述平台的载置区域照射UV光，
所述模具是具有UV透过性的材料。
4.根据权利要求1所述的压印装置，其特征在于，
所述压印装置能够从所述吸附孔吹出气体。
5.根据权利要求1所述的压印装置，其特征在于，
所述平台的各吸附孔能够调整吸附力。
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