JP2005272912A - Method for producing stamper of light transmission plate by half tone technique - Google Patents

Method for producing stamper of light transmission plate by half tone technique Download PDF

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陳怡▲じょう▼
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a stamper of a light transmission plate by a half tone technique. <P>SOLUTION: The method includes steps where a substrate is coated with a photoresist film, an exposure developing stage is performed using a half tone mask, a part of the photoresist film is removed to form a plurality of photoresist patterns with each different height on the surface of the substrate, a flow stage is performed to make the photoresist patterns spherical and specular, the photoresist patterns are applied to form a metallic film with patterns in which the photoresist patterns are inverted at the lower surface on the substrate, the metallic film is removed from the substrate and the photoresist patterns, and a flattening stage is performed to flatten the upper surface of the metallic film, so as to be fitted to an insert mold. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明はスタンパーの製作方法に関し、特にハーフトーン技術で導光板のスタンパーを製作する方法に関する。   The present invention relates to a stamper manufacturing method, and more particularly to a method of manufacturing a light guide plate stamper by a halftone technique.

導光板は液晶表示パネルの重要素子であり、バックライトモジュールからの光を各ピクセル領域に均一に反射するものである。光の利用率を高めるため、導光板には点光源または線光源からの光を面光源による光のように変換するためのパターンがあり、その寸法と形状はバックライトモジュールの形式によって異なる。   The light guide plate is an important element of the liquid crystal display panel, and uniformly reflects light from the backlight module to each pixel region. In order to increase the utilization rate of light, the light guide plate has a pattern for converting light from a point light source or a line light source like light from a surface light source, and its size and shape vary depending on the type of the backlight module.

導光板は樹脂材質からなり、射出成形技術によってつくられるものである。そのパターンをつくるにはスタンパーが必要である。図１から図３を参照する。図１から図３は複数の球形鏡面パターンを有するスタンパーの製作工程を表す。図１によれば、基板１０にフォトレジスト膜１２を塗布する。図２によれば、マスク（図示にはない）を利用して露光及び現像工程を行い、フォトレジスト膜１２を一部除去して基板１０の表面に複数のフォトレジストパターン（図２における１４Ａ及び１４Ｂ）を形成する。 The light guide plate is made of a resin material and is made by an injection molding technique. A stamper is required to create the pattern. Please refer to FIG. 1 to FIG. 1 to 3 show a manufacturing process of a stamper having a plurality of spherical mirror patterns. Referring to FIG. 1, a photoresist film 12 is applied to a substrate 10. Referring to FIG. 2, exposure and development processes are performed using a mask (not shown), the photoresist film 12 is partially removed, and a plurality of photoresist patterns (14A and 14A in FIG. 14B).

続いて図３によれば、フロー工程を行い、フォトレジストパターン１４Ａ、１４Ｂを球形鏡面パターンに成形する。フロー工程とは、フォトレジストをガラス転移温度に加熱する工程である。この場合フォトレジストは、フォトレジストと環境との間の張力（γＰ−Ａ）と、フォトレジストと基板との間の張力（γＰ−Ｓ）と、基板と環境との間の張力（γＳ−Ａ）などに影響される。この三つの張力のバランスを取れば、フォトレジストパターン１４Ａのような球形鏡面パターンが形成される。 Subsequently, referring to FIG. 3, a flow process is performed to form the photoresist patterns 14A and 14B into a spherical mirror surface pattern. The flow process is a process of heating the photoresist to the glass transition temperature. In this case, the photoresist has a tension between the photoresist and the environment (γ P−A ), a tension between the photoresist and the substrate (γ P−S ), and a tension between the substrate and the environment (γ S-A ) etc. If these three tensions are balanced, a spherical mirror pattern such as the photoresist pattern 14A is formed.

しかし、要求される球形鏡面パターンが大きければ、フォトレジストパターンの表面張力が球形鏡面を支えられず、パターンの中心部が陥没する（図３におけるフォトレジストパターン１４Ｂのように）可能性もある。
なお、光の利用率を高めるため、特に大きい導光板の場合、高さと深さがそれぞれ相違した複数のパターンが要求されることが普通であるが、前述の方法ではこのような要求を満たすことができない。したがって、現行の方法は、複数の同一のパターンを形成してから、また機械加工で要求通りにパターンをさまざまな形に切削する。しかし、機械加工は時間を要するのみならず、その精密度も要求を満たすことができない。よって、機械加工でつくられたスタンパーで製作した導光板の球形鏡面パターンは光線を有効に反射できない恐れがある。そのため、さまざまな球形鏡面パターンがあるスタンパー製作の精密化は、光利用率を向上させた高品質の導光板には欠かせないものである。 However, if the required spherical mirror surface pattern is large, the surface tension of the photoresist pattern may not support the spherical mirror surface, and the central portion of the pattern may be depressed (as in the photoresist pattern 14B in FIG. 3).
In order to increase the utilization rate of light, it is usual that a plurality of patterns with different heights and depths are required particularly in the case of a large light guide plate. However, the above-described method satisfies such a requirement. I can't. Therefore, the current method forms a plurality of identical patterns, and then cuts the patterns into various shapes as required by machining. However, machining not only takes time, but also its precision cannot meet the requirements. Therefore, the spherical specular pattern of the light guide plate manufactured with a stamper manufactured by machining may not be able to reflect light rays effectively. For this reason, the precise fabrication of stampers with various spherical mirror patterns is indispensable for high-quality light guide plates with improved light utilization.

この発明は前述の問題を解決するため、ハーフトーン技術で導光板のスタンパーを製作する方法を提供することを課題とする。   In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a light guide plate stamper by a halftone technique.

この発明はハーフトーン技術でスタンパーを製作する方法を提供する。当方法は、基板にフォトレジスト膜を塗布し、ハーフトーンマスクを利用して露光現像工程を行い、フォトレジスト膜を一部除去して基板の表面にそれぞれ高さが異なる複数のフォトレジストパターンを形成し、フロー工程を行ってフォトレジストパターンを球形鏡面にさせ、フォトレジストパターンを覆って下表面にフォトレジストパターンを反転したパターンを呈する金属膜を基板に形成し、該金属膜を基板とフォトレジストパターンから取り外し、平坦化工程を行って金属膜の上表面を平坦にしてインサートモールドに取り付けるステップを含む。 The present invention provides a method of making a stamper with halftone technology. In this method, a photoresist film is applied to a substrate, an exposure and development process is performed using a halftone mask, a part of the photoresist film is removed, and a plurality of photoresist patterns having different heights are formed on the surface of the substrate. Forming a photoresist pattern into a spherical mirror surface by performing a flow process, forming a metal film on the substrate, covering the photoresist pattern and presenting a reverse pattern of the photoresist pattern on the lower surface; Removing the resist pattern and performing a planarization step to flatten the upper surface of the metal film and attach it to the insert mold.

この発明による方法は、ハーフトーンマスクで光の透過率を制御することによって、大寸法または高さが相違した球形鏡面パターンがあるスタンパーを作成し、また作成したスタンパーで光利用率が高い導光板またはその他の射出成形製品を製作する方法である。 The method according to the present invention creates a stamper having a spherical mirror pattern having a large size or a different height by controlling the light transmittance with a halftone mask, and the light guide plate having a high light utilization factor with the created stamper. Or it is the method of manufacturing other injection molded products.

かかる方法の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照して以下に説明する。 In order to describe the characteristics of this method in detail, a specific example is given and described below with reference to the drawings.

図４から図７を参照する。図４から図７は大寸法の球形鏡面パターンを製作する方法を表す。図４によれば、基板３０にフォトレジスト膜（図示されない）を塗布する。続いてハーフトーンマスク３２を利用して露光現像工程を行い、フォトレジスト膜を一部除去して基板３０の表面に複数のフォトレジストパターン３４を形成する（図４はその中の一つしか示さない）。ハーフトーンマスク３２には複数の孔があり、光線の透過率を制御することによって階段状のフォトレジストパターン３４を形成する。 Please refer to FIG. 4 to FIG. 4 to 7 show a method of manufacturing a large-sized spherical mirror pattern. According to FIG. 4, a photoresist film (not shown) is applied to the substrate 30. Subsequently, an exposure / development process is performed using the halftone mask 32, and the photoresist film is partially removed to form a plurality of photoresist patterns 34 on the surface of the substrate 30 (FIG. 4 shows only one of them). Absent). The halftone mask 32 has a plurality of holes, and a stepped photoresist pattern 34 is formed by controlling the light transmittance.

図５によれば、フロー工程を行い、フォトレジストパターン３４をガラス転移温度に加熱する。この場合フォトレジストパターン３４は表面張力によって球形鏡面を形成する。従来の技術と異なって、この発明によるフォトレジストパターン３４はもとより階段状であるため、フロー工程を施してもその中心部は陥没しない。 According to FIG. 5, a flow process is performed to heat the photoresist pattern 34 to the glass transition temperature. In this case, the photoresist pattern 34 forms a spherical mirror surface by surface tension. Unlike the prior art, the photoresist pattern 34 according to the present invention is of a staircase shape, so that the central portion does not sink even if a flow process is performed.

図６によれば、蒸着、スパッタリングまたは無電解鍍金などの方法で基板３０と球形鏡面パターン３４にシード膜３５を形成する。続いてシード膜３５に電鋳工程を行って金属膜３６を形成し、球形鏡面パターンを金属膜３６の下表面に複製する。 Referring to FIG. 6, a seed film 35 is formed on the substrate 30 and the spherical mirror pattern 34 by a method such as vapor deposition, sputtering, or electroless plating. Subsequently, an electroforming process is performed on the seed film 35 to form a metal film 36, and the spherical mirror surface pattern is replicated on the lower surface of the metal film 36.

図７によれば、金属膜３６を基板３０とフォトレジストパターン３４から取り外す。続いて研磨機で平坦化工程を行い、金属膜３６の上表面を加工して平坦にする。最後に金属膜３６の上表面を射出成形機のインサートモールド３８に取り付ける。こうして球形鏡面パターンのある導光板が射出成形技術で製作できる。 According to FIG. 7, the metal film 36 is removed from the substrate 30 and the photoresist pattern 34. Subsequently, a flattening process is performed with a polishing machine, and the upper surface of the metal film 36 is processed and flattened. Finally, the upper surface of the metal film 36 is attached to an insert mold 38 of an injection molding machine. In this way, a light guide plate with a spherical mirror pattern can be manufactured by injection molding technology.

前述の金属膜３６はスタンパーとされる。製作予定のパターンを、インサートモールドの代わりにスタンパーを製作するのはインサートモールドの製作時間とコストを節約するためである。注意すべき点は、金属膜３６はニッケル、銀、銅など単一金属材質または複合金属材質からなることである。なお、シード膜３５を形成してから電鋳法で金属膜３６形成する方法以外に、蒸着、スパッタリングなどの物理的気相堆積法または化学的気相堆積法で金属膜３６を形成する方法も可能である。 The aforementioned metal film 36 is a stamper. The stamper is manufactured instead of the insert mold for the pattern to be manufactured in order to save the manufacturing time and cost of the insert mold. It should be noted that the metal film 36 is made of a single metal material or a composite metal material such as nickel, silver, or copper. In addition to the method of forming the metal film 36 by electroforming after forming the seed film 35, there is also a method of forming the metal film 36 by physical vapor deposition such as vapor deposition or sputtering or chemical vapor deposition. Is possible.

図８から図１０を参照する。図８から図１０はさまざまな球形鏡面パターンのあるスタンパーを製作する方法を表す。図８によれば、基板３０にフォトレジスト膜（図示されない）を塗布する。続いてハーフトーンマスク３２を利用して露光現像工程を行い、フォトレジスト膜を一部除去して基板３０の表面に複数のフォトレジストパターン３４を形成する（図８はその中の一つしか示さない）。ハーフトーンマスク３２には複数の孔があり、光線の透過率を制御することによってそれぞれ高さが相違した複数のフォトレジストパターン３４を形成する。 Please refer to FIG. 8 to FIG. FIGS. 8 to 10 show a method of manufacturing stampers with various spherical specular patterns. Referring to FIG. 8, a photoresist film (not shown) is applied to the substrate 30. Subsequently, an exposure / development process is performed using the halftone mask 32, and the photoresist film is partially removed to form a plurality of photoresist patterns 34 on the surface of the substrate 30 (FIG. 8 shows only one of them). Absent). The halftone mask 32 has a plurality of holes, and a plurality of photoresist patterns 34 having different heights are formed by controlling the light transmittance.

図９によれば、フロー工程を行い、フォトレジストパターン３４をガラス転移温度に加熱する。この場合フォトレジストパターン３４は表面張力によって球形鏡面を形成する。この実施例におけるフォトレジストパターン３４は小さいので、フロー工程を実行する前に階段状に製作する必要はない。ただし、大寸法のフォトレジストパターン３４を形成しようとすれば、実施例１に掲げる方法に沿ってフォトレジストパターン３４を階段状につくるのも可能である。 According to FIG. 9, a flow process is performed to heat the photoresist pattern 34 to the glass transition temperature. In this case, the photoresist pattern 34 forms a spherical mirror surface by surface tension. Since the photoresist pattern 34 in this embodiment is small, it is not necessary to make it stepwise before performing the flow process. However, if a large-sized photoresist pattern 34 is to be formed, the photoresist pattern 34 can be formed stepwise in accordance with the method described in the first embodiment.

図１０によれば、基板３０とフォトレジストパターン３４にシード膜３５を形成し、シード膜３５に電鋳工程を行って金属膜３６を形成する。この場合、金属膜３６の下表面はフォトレジストパターン３４を反転した球形鏡面パターンを呈する。続いて金属膜３６を基板３０から取り外し、研磨機で平坦化工程を行って金属膜３６の上表面を平坦にする。最後に金属膜３６の上表面を射出成形機のインサートモールド（図示されない）に取り付ける。こうして球形鏡面パターンのある導光板が射出成形技術で製作できる。
前述の実施例には、突起状の球形鏡面パターンを有する導光板を製作する方法を掲げている。凹状の球形鏡面パターンがある導光板を製作する場合、金属膜の下表面にその他の金属膜を形成すればよい。こうして当該その他の金属膜は、反転した鏡面パターンをそなえ、それをインサートモールドに取り付ければ凹状の球形鏡面パターンがある導光板を製作できる。 Referring to FIG. 10, a seed film 35 is formed on the substrate 30 and the photoresist pattern 34, and an electroforming process is performed on the seed film 35 to form a metal film 36. In this case, the lower surface of the metal film 36 exhibits a spherical mirror surface pattern obtained by inverting the photoresist pattern 34. Subsequently, the metal film 36 is removed from the substrate 30, and a flattening process is performed with a polishing machine to flatten the upper surface of the metal film 36. Finally, the upper surface of the metal film 36 is attached to an insert mold (not shown) of an injection molding machine. In this way, a light guide plate having a spherical mirror surface pattern can be manufactured by injection molding technology.
In the above-described embodiment, a method of manufacturing a light guide plate having a protruding spherical mirror surface pattern is listed. When producing a light guide plate having a concave spherical mirror surface pattern, another metal film may be formed on the lower surface of the metal film. In this way, the other metal film has an inverted mirror surface pattern, and if it is attached to an insert mold, a light guide plate having a concave spherical mirror surface pattern can be manufactured.

なお、この発明によるスタンパーは導光板の製作以外、球形鏡面パターンがあるその他の射出成形製品の製作にも適用することができる。 The stamper according to the present invention can be applied not only to the manufacture of the light guide plate but also to the manufacture of other injection molded products having a spherical mirror surface pattern.

以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。 The above is a preferred embodiment of the present invention and does not limit the scope of the present invention. Therefore, any modifications or changes that can be made by those skilled in the art, which are made within the spirit of the present invention and have an equivalent effect on the present invention, shall belong to the scope of the claims of the present invention. To do.

この発明による方法は、ハーフトーンマスクで光の透過率を制御することによって、大寸法または高さが相違した球形鏡面パターンがあるスタンパーを作成し、作成したスタンパーで光利用率が高い導光板またはその他の射出成形製品を製作する方法である。 The method according to the present invention creates a stamper having a spherical mirror pattern having a large size or a different height by controlling the light transmittance with a halftone mask, and a light guide plate having a high light utilization rate or the created stamper. It is a method for manufacturing other injection molded products.

従来の技術による複数の球形鏡面パターンを有するスタンパーの製作工程を表す第一説明図である。It is 1st explanatory drawing showing the manufacturing process of the stamper which has a some spherical mirror surface pattern by a prior art. 従来の技術による複数の球形鏡面パターンを有するスタンパーの製作工程を表す第二説明図である。It is 2nd explanatory drawing showing the manufacturing process of the stamper which has a some spherical mirror surface pattern by a prior art. 従来の技術による複数の球形鏡面パターンを有するスタンパーの製作工程を表す第三説明図である。It is 3rd explanatory drawing showing the manufacturing process of the stamper which has a some spherical mirror surface pattern by a prior art. この発明の実施例１による大寸法の球形鏡面パターンを製作する方法を表す第一説明図である。It is 1st explanatory drawing showing the method of manufacturing the large-sized spherical mirror surface pattern by Example 1 of this invention. この発明の実施例１による大寸法の球形鏡面パターンを製作する方法を表す第二説明図である。It is 2nd explanatory drawing showing the method of manufacturing the large-sized spherical mirror surface pattern by Example 1 of this invention. この発明の実施例１による大寸法の球形鏡面パターンを製作する方法を表す第三説明図である。It is 3rd explanatory drawing showing the method of manufacturing the large-sized spherical mirror surface pattern by Example 1 of this invention. この発明の実施例１による大寸法の球形鏡面パターンを製作する方法を表す第四説明図である。It is the 4th explanatory view showing the method of manufacturing a large-sized spherical mirror surface pattern by Example 1 of this invention. この発明の実施例２による高さが相違した球形鏡面パターンを有するスタンパーを製作する方法を表す第一説明図である。It is 1st explanatory drawing showing the method to manufacture the stamper which has the spherical mirror surface pattern from which the height differs by Example 2 of this invention. この発明の実施例２による高さが相違した球形鏡面パターンを有するスタンパーを製作する方法を表す第二説明図である。It is 2nd explanatory drawing showing the method to manufacture the stamper which has the spherical mirror surface pattern from which the height differs by Example 2 of this invention. この発明の実施例２による高さが相違した球形鏡面パターンを有するスタンパーを製作する方法を表す第三説明図である。It is 3rd explanatory drawing showing the method to manufacture the stamper which has the spherical mirror surface pattern from which the height differs by Example 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０、３０ 基板
１２ フォトレジスト膜
１４Ａ、１４Ｂ、３４ フォトレジストパターン
３２ ハーフトーンマスク
３５ シード膜
３６ 金属膜
３８ インサートモールド 10, 30 Substrate 12 Photoresist films 14A, 14B, 34 Photoresist pattern 32 Halftone mask 35 Seed film 36 Metal film 38 Insert mold

Claims (6)

ハーフトーン技術でスタンパーを製作する方法において、
基板にフォトレジスト膜を塗布し、
ハーフトーンマスクを利用して露光現像工程を行い、フォトレジスト膜を一部除去して基板の表面にそれぞれ高さが異なる複数のフォトレジストパターンを形成し、
フロー工程を行い、フォトレジストパターンを球形鏡面にさせ、
フォトレジストパターンを覆い、下表面にフォトレジストパターンを反転したパターンを呈する金属膜を基板に形成し、
金属膜を基板とフォトレジストパターンから取り外し、平坦化工程を行って金属膜の上表面を平坦にしてインサートモールドに取り付けるステップを含むことを特徴とするスタンパーを製作する方法。 In the method of making a stamper with halftone technology,
Apply a photoresist film to the substrate,
An exposure development process is performed using a halftone mask, a part of the photoresist film is removed, and a plurality of photoresist patterns having different heights are formed on the surface of the substrate.
Perform the flow process, make the photoresist pattern a spherical mirror surface,
Form a metal film on the substrate that covers the photoresist pattern and presents a reverse pattern of the photoresist pattern on the lower surface.
A method of manufacturing a stamper, comprising: removing a metal film from a substrate and a photoresist pattern, and performing a planarization process to flatten an upper surface of the metal film and attaching the metal film to an insert mold. 前記金属膜の下表面にあるパターンを射出成形技術のスタンパーのパターンとし、これによって導光板を製作することを特徴とする請求項１記載のスタンパーを製作する方法。 2. The method of manufacturing a stamper according to claim 1, wherein a pattern on the lower surface of the metal film is used as a stamper pattern of an injection molding technique to manufacture a light guide plate. 前記金属膜は電鋳法で形成され、金属膜を形成する前に基板とフォトレジストパターンにシード膜があらかじめ形成されることを特徴とする請求項１記載のスタンパーを製作する方法。 2. The method of manufacturing a stamper according to claim 1, wherein the metal film is formed by electroforming, and a seed film is formed in advance on the substrate and the photoresist pattern before forming the metal film. 前記金属膜は単一金属電鋳または合金電鋳によって形成されることを特徴とする請求項３記載のスタンパーを製作する方法。 4. The method of manufacturing a stamper according to claim 3, wherein the metal film is formed by single metal electroforming or alloy electroforming. 前記シード膜は蒸着、スパッタリングまたは無電解鍍金によって形成されることを特徴とする請求項３記載のスタンパーを製作する方法。 4. The method of claim 3, wherein the seed film is formed by vapor deposition, sputtering, or electroless plating. 前記金属膜は蒸着またはスパッタリングによって形成されることを特徴とする請求項１記載のスタンパーを製作する方法。 The method of claim 1, wherein the metal film is formed by vapor deposition or sputtering.
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