KR101328818B1 - 표면요철의 제작방법 - Google Patents

표면요철의 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포토마스크를 사용하여, 용이하고 또한 고정도로 목적하는 요철형상을 형성하는 것이 가능한 표면요철의 제작방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한 본 발명의 표면요철의 제작방법은, 감광성 수지조성물로 되는 감광막(10)의 한쪽 측에, 광투과부와 광불투과부를 갖는 마스크부재(20)를 감광막(10)에 대해 간격을 두고 배치하고, 마스크부재(20)와 감광막(10) 사이에 광확산층(30)을 배치하여, 당해 마스크부재(20)측에 배치된 광원으로부터 빛을 조사하고, 마스크부재(20)의 광투과부를 통해 감광막(10)을 노광하며, 감광막(10)의 노광부 또는 미노광부를 현상에 의해 제거하여, 감광막(10)에 노광부 또는 미노광부의 형상으로 결정되는 요철을 제작한다. 노광할 때, 광확산층(30)의 헤이즈 등의 노광조건을 제어하여, 노광부 또는 미노광부의 형상을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

표면요철의 제작방법{Method for forming surface unevenness}
본 발명은 미세한 요철을 제작하는 방법에 관한 것으로, 특히 광확산판, 광제어 필름, 마이크로렌즈 등의 투명한 재료의 표면에 요철을 갖는 광학부재의 제작에 적합한 표면요철의 제작방법에 관한 것이다.
각종 광학기기나 스크린, 액정 디스플레이 등의 표시장치에 있어서는, 투과광 또는 반사광의 출사방향을 제어하기 위해 표면에 미세한 요철이 설치된 광확산 필름이나 마이크로렌즈 등의 광학부재가 사용되고 있다. 이와 같은 광학부재로서, 단순히 랜덤한 요철을 가질 뿐만 아니라, 광로(光路)를 제어하기 위해 오목부나 볼록부의 형상, 간격 등을 고정도(高精度)로 규정한 것이 제안되어 있다(특허문헌 1).
일반적으로 재료의 표면을 요철로 하는 수법으로서는, 표면을 형성하는 층 내에 매트재를 혼합하는 케미컬 매트법이나 엠보스, 형압(型押) 등이 채용되고 있다. 그러나 케미컬 매트법에서는 매트재 자체에 입경 분포가 존재할 뿐 아니라 분산된 상태도 완전히 균일하지 않기 때문에, 규칙성이 있는 표면형태나 고정도로 규정된 표면형태를 형성하는 것은 불가능하다. 또한 엠보스나 형압의 경우에는, 요철형상에 따라서는 틀의 제작이 곤란한 경우도 있으나, 한번 틀이 제작되면 그 후는 용이하게 표면요철을 형성할 수 있다는 이점이 있다. 그러나 재료의 재질이나 밀어누름시(押壓時)의 압력 등의 조건에 따라 동일한 틀이더라도 형성되는 표면요철은 반드시 동일해지지는 않아, 모든 재료로 재현성 좋게 요철을 형성하는 것은 곤란하다.
한편, 반도체장치의 제조 등에 있어서 일반적인 수법인 포토리소그래피법을 이용하여 확산판이나 마이크로렌즈를 제조하는 방법도 제안되어 있다(특허문헌 2, 특허문헌 3). 특허문헌 3에 기재된 기술에서는, 그레이 스케일 마스크 패턴을 사용함으로써, 노광에 의해 가용화하는 감광막의 두께를 제어하여, 목적하는 형상의 볼록부를 갖는 마이크로렌즈를 제조하는 수법이 개시되어 있다. 그레이 스케일 마스크란, 농담(濃淡) 패턴에 의해 빛의 투과율 분포를 형성한 마스크로, 특허문헌 3에는 마스크 필름에 설치한 개구(開口)의 크기나 개구의 수에 따라 투과율을 제어한 것이 기재되어 있다.
특허문헌 1: 국제공개 2004/021052호 공보
특허문헌 2: 일본국 특허공개 제2004-294745호 공보
특허문헌 3: 일본국 특허공개 제2004-310077호 공보
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 개구의 크기나 수로 빛의 투과율을 제어하는 그레이 스케일 마스크에서는, 하나의 볼록부 또는 오목부를 형성하기 위해 작은 영역에 피치나 크기가 제어된 다수의 개구를 설치할 필요가 있어, 축소투영형 노광장치를 사용한 경우에도, 마스크로서는 매우 정밀한 가공이 요구된다. 또한 요철의 형상을 단차(段差)가 없는 연속적인 곡면으로 하기 위해서는 복수종의 마스크를 사용하여 다중 노광을 행할 필요가 있어, 요철 형성공정이 번잡해진다.
이에 본 발명은 그레이 스케일 마스크를 사용하지 않고, 통상의 포토마스크를 사용하여, 용이하고 또한 고정도로 목적하는 요철형상을 형성하는 것이 가능한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 표면요철의 제작방법은 재료의 표면에 미세한 요철을 제작하는 방법으로서, 감광성 수지조성물로 되는 감광막의 한쪽 측에, 광투과부와 광불투과부를 갖는 마스크부재를 상기 감광막에 대해 간격을 두고 배치하는 단계, 상기 마스크부재와 상기 감광막 사이에 광확산층을 배치하는 단계, 당해 마스크부재측에 배치된 광원으로부터 빛을 조사하고, 상기 마스크부재의 광투과부를 통해 상기 감광막을 노광하는 단계, 및 상기 감광막의 노광부 또는 미노광부를 현상에 의해 제거하고, 상기 감광막에 노광부 또는 미노광부의 형상으로 결정되는 요철을 제작하는 단계를 포함하고, 상기 노광하는 단계에 있어서, 노광조건을 제어하여, 상기 노광부 또는 미노광부의 형상을 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한 본 발명의 표면요철의 제작방법은, 상기 노광조건이 상기 광확산층의 헤이즈(JIS K7136:2000)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 표면요철의 제작방법은, 상기 노광조건이 상기 광확산층의 감광막측 면으로부터 상기 감광막까지의 거리 및/또는 상기 마스크부재의 차광면으로부터 상기 감광막까지의 거리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 표면요철의 제작방법은, 상기 광확산층은 구상 미립자와 바인더 수지로 되고, 상기 구상 미립자의 평균입경이 상기 마스크부재의 마스크 직경의 1/10 이하인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 표면요철의 제작방법은, 상기 감광막이 노광에 의해 불용화되는 네거티브형 감광성 수지조성물로 되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 표면요철의 제작방법은, 상기 감광막이 실질적으로 투명한 기재 상에 형성되거나 또는 밀착되어 설치되고, 기재측으로부터 노광되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 표면요철의 제작방법은, 노광하는 단계 후, 상기 감광막의 마스크부재측 면을 다른 기재에 첩합(貼合)한 후, 현상하여 당해 기재에 요철표면을 제작하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 표면요철의 제작방법은, 표면에 미세한 요철이 형성된 틀을 사용하여, 상기 틀에 형성된 표면요철과 반대의 요철을 표면에 갖는 부재를 제작하는 방법으로서, 상기 틀로서, 전술한 본 발명의 표면요철의 제작방법에 의해 제작한 틀을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 표면요철의 제작방법은, 표면에 미세한 요철이 형성된 틀을 사용하여, 상기 틀에 형성된 표면요철과 반대의 요철을 표면에 갖는 부재를 제작하는 방법으로서, 상기 틀로서, 전술한 본 발명의 표면요철의 제작방법에 의해 제작한 제1 틀을 사용해서 제작한 제2 틀을 사용하여, 상기 제1 틀과 동일한 요철을 표면에 갖는 부재를 제작하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 표면요철의 제작방법은, 표면요철이 형성된 부재가 광학부재인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 표면요철의 제작방법은, 재료의 표면에 미세한 요철을 제작하는 방법으로서, 감광성 수지조성물로 되는 감광막의 한쪽 측에, 광투과부와 광불투과부를 갖는 마스크부재를 상기 감광막에 대해 간격을 두고 배치하는 동시에, 상기 마스크부재와 상기 감광막 사이에 광확산층을 배치하는 단계, 상기 마스크부재측에 배치된 광원으로부터 빛을 조사하고, 상기 마스크부재의 광투과부를 통해 상기 감광막을 노광하는 단계, 및 상기 감광막의 노광부 또는 미노광부를 현상에 의해 제거하고, 상기 감광막에 노광부 또는 미노광부의 형상으로 결정되는 요철을 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 표면요철의 제작방법은, 일태양으로서, 상기 마스크부재의 차광면으로부터 상기 감광막까지의 거리를, 감광막의 1차원 방향 또는 2차원 방향으로 변화시키는 것을 특징으로 한다. 또는, 상기 광확산층의 감광막측 면으로부터 상기 감광막까지의 거리를, 감광막의 1차원 방향 또는 2차원 방향으로 변화시키는 것을 특징으로 한다. 또는, 상기 광확산층의 두께를 당해 광확산층의 1차원 방향 또는 2차원 방향으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 빛은 가시광 뿐 아니라 자외선이나 원자외선 등의 파장이 짧은 빛도 포함한다.
이하, 본 발명의 개념을 설명한다.
제판(製版) 등의 일정한 막 두께의 요철을 형성하는 것을 목적으로 하는 포토리소그래피에서는, 마스크 패턴을 정확하게 재현하기 위해 노광에 사용하는 빛은 평행광선인 것이 조건이 된다. 종래의 그레이 스케일 마스크를 사용한 표면요철 형성방법에서도 평행광선인 것을 전제로, 마스크측의 광투과율을 제어함으로써 노광부의 노광량에 분포를 부여하고 있다.
또한 볼록부의 높이(막 두께)가 높은 특수한 요철형상의 형성에 있어서, 노광 부족이나 현상 부족을 방지하기 위해 투명한 기판 상에 레지스트(감광막)를 형성하고, 기판측(배면)으로부터 노광하는 수법도 제안되어 있으나(특허문헌 4), 일반적으로는 빛의 회절에 의해 레지스트 노광부의 에지형상이 붕괴되는 것을 방지하기 위해 마스크는 레지스트와 밀착되도록 놓인다.
특허문헌 4: 일본국 특허공개 제2000-103062호 공보
이에 대해 본 발명의 표면요철의 제작방법에서는, 평행광선을 사용하나 마스크부재와 감광막(레지스트)을 밀착시키는 것이 아니라, 간격을 두고 마스크부재를 배치하고, 추가적으로 마스크부재와 감광막 사이에 광확산층을 배치함으로써, 광확산층에 의해 확산되는 빛의 퍼짐을 이용하여, 노광량에 분포를 부여하고 있다.
즉, 도 1에 나타내는 바와 같이, 마스크부재(20)를 매개로 감광막(10)에 빛을 조사한 경우, 마스크부재(20)의 개구부분을 통과하여 광확산층(30)에 도달한 빛은 확산되어, 개구 직경보다 약간 퍼진다. 그리고, 광확산층(30)의 헤이즈(H) 값에 따라서 빛의 퍼짐은 확대되어, 광속의 주변부에 있어서 광량이 감소하거나 하여 노광량에 분포를 부여한다.
또한 본 발명의 표면요철의 제작방법에서는, 마스크부재의 차광면으로부터 감광막의 광입사면과의 거리에 따라서 발생하는 빛의 회절, 및 광확산층에서 확산된 빛의 광확산층의 감광막측 면으로부터 감광막까지의 거리에 따른 퍼짐을 이용하여, 노광량에 분포를 부여한다.
즉, 도 2에 나타내는 바와 같이, 마스크부재(20)를 매개로 감광막(10)에 빛을 조사한 경우, 마스크부재(20)의 개구부분을 통과한 빛은 회절을 일으켜, 개구 직경보다 약간 퍼진다. 감광막(10)이 도포된 기재의 배면으로부터 빛을 조사한 경우에는, 마스크부재(20)의 차광면으로부터 감광막까지의 거리(T)에 따라서, 회절에 따른 빛의 퍼짐은 확대되어, 광속의 주변부에 있어서 광량이 감소한다. 도중에 광확산층(30)에 도달한 빛은 헤이즈(H) 값에 따라서 확산되고, 또한 광확산층(30)의 감광막(10)측 면으로부터 감광막(10)까지의 거리(t)에 따라서 빛의 퍼짐은 확대되어, 광속의 주변부에 있어서 광량이 감소하는 등 하여 노광량에 분포를 부여한다.
이와 같이, 감광막에 입사하는 빛은 빛의 퍼짐에 의해 노광량 분포를 발생시킨다. 그리고 이 노광량 분포는, 광확산층의 헤이즈(H), 광확산층의 감광막측 면으로부터 감광막까지의 거리(t), 및 마스크부재의 차광면으로부터 감광막까지의 거리(T)에 의존한다.
한편, 광경화성 수지(레지스트)가 광경화되어 불용화되기 위해 필요한 노광량을 임계 노광량 Ec라 하고, 이 광경화성 수지에 소정의 노광량 E0를 부여한 경우의 경화 깊이 Cd와 임계 노광량 Ec에는 다음 식의 관계가 있는 것이 알려져 있다.
Cd=Dp×ln(E0/Ec)…(1)
여기서 Dp는 수지 표면에 조사된 자외선광의 강도가 1/e가 되는 심도(투과 심도라고 한다)로서, 감광성 수지에 고유의 값이다.
따라서 노광량 분포를 가진 빛을 조사한 경우에는, 그 분포에 대응하여 경화 깊이에 분포를 발생시키게 되어, 그 결과 높이 또는 깊이가 변화하는 볼록부 또는 오목부의 형성이 가능해진다. 본 발명에서는 노광량 분포를 광확산층의 헤이즈(H)(이하, 간단히 「헤이즈(H)」라고 하는 경우도 있다)를 제어함으로써, 목적하는 표면요철의 형성을 가능하게 한 것이다. 바람직하게는, 노광량 분포를 헤이즈(H)로, 광확산층의 감광막측 면으로부터 감광막까지의 거리(t)(이하, 간단히 「거리(t)」라고 하는 경우도 있다) 및/또는 마스크부재의 차광면으로부터 감광막까지의 거리(T)(이하, 간단히 「거리(T)」라고 하는 경우도 있다)를 제어함으로써, 목적하는 표면요철의 형성을 가능하게 한 것이다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 노광조건을 조정함으로써, 다중 노광이나 그레이 스케일 마스크 등을 사용한 노광을 행하지 않고 목적하는 요철 패턴을 고정도로 제작할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다.
본 발명의 표면요철의 제작방법의 개요를 도 3에 나타낸다. 본 발명의 표면요철의 제작방법은, 주로, 노광함으로써 경화 또는 가용화하는 감광성 수지조성물로 되는 감광막(10)을 준비하는 단계(a)와, 감광막(10)에 마스크부재(20) 및 광확산층(30)을 매개로 노광하는 노광 단계(b)와, 노광 후의 감광막(10)을 현상하고, 노광부 또는 비노광부를 제거하는 현상 단계(c)로 된다.
노광 단계에서는 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 감광막(10)에 대해서 소정의 간격을 두고 마스크부재(20)를 배치하는 동시에, 마스크부재(20)의 차광면(20a)과 감광막(10)의 간격부분에 광확산층(30)을 배치한 후, 광원(40)으로부터의 빛을 마스크(20)의 개구부를 통해 감광막(10)에 조사하여, 노광한다. 또한 도면에서는 감광막(10)은 기재(11) 상에 형성되어 있으나, 기재(11)는 필수는 아니다. 현상 단계에서는 감광막(10)을 현상하고, 노광부 또는 미노광부를 제거하고, 감광막에 노광부 또는 미노광부의 형상으로 결정되는 요철(15)을 제작한다. 그 후, 필요에 따라, 제거되지 않고 남은 감광막의 부분을 경화(불용화)시킨다. 본 발명의 표면요철의 제작방법에서는 헤이즈(H)에 의해 이 요철의 형상을 제어하고, 바람직하게는 헤이즈(H)와 거리(t) 및/또는 거리(T)에 의해 이 요철의 형상을 제어한다.
광확산층의 헤이즈(H)는 목적으로 하는 요철형상에 따라서도 상이하지만, 바람직하게는 60% 이하, 보다 바람직하게는 5~50%가 되도록 제어한다. 헤이즈가 작은 쪽이 노광부의 애스펙트비(바닥면의 폭에 대한 높이의 비)는 높아지고, 노광부가 불용화되어 볼록 형상이 되는 네거티브형에서는 높이가 높은 볼록 형상을, 노광부가 가용화되어 오목 형상이 되는 포지티브형에서는 깊이가 깊은 오목 형상을 얻을 수 있다.
또한, 마스크부재의 차광면으로부터 감광막까지의 거리(T)에 대해서는, 목적으로 하는 요철형상에 따라서도 상이하지만, 요철형상(높이, 바닥면의 폭)이 서브미크론으로부터 수백미크론의 오더인 경우, 마스크부재의 차광면으로부터 감광막까지의 사이에 개재하는 매체의 굴절률을 N으로 했을 때, T/N이 2 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 5 ㎛ 이상, 1 ㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다. 거리(T)를 굴절률 N으로 나눈 것은 굴절률이 높을수록 파수가 커지기 때문이고, 동일한 빛의 퍼짐효과를 얻기 위해서는, 파수를 동일하게 할 필요가 있기 때문이다. 동일한 요철형상의 설계에 있어서, 예를 들면 굴절률이 낮은 매체가 개재하는 경우에는, 고굴절률 매체가 개재하는 경우보다도 간격(재료의 두께)을 얇게 하게 된다. 또한 2종 이상의 매체가 존재하는 경우(예를 들면, 도 3(b)와 같이, 광확산층(30)과 기재(11)의 2종의 매체가 존재하는 경우)에는, 각 매체의 두께를 T1, T2…, 굴절률을 N1, N2…로 했을 때, T1/N1+T2/N2+…가 상기 범위를 만족하면 된다. 또한 광확산층의 굴절률은 광확산층의 바인더 수지의 굴절률이다.
또한 거리(T)는 일정할 필요는 없고, 목적으로 하는 요철의 분포에 따라서, 1차원 방향 또는 2차원 방향으로 경사지게 하거나, 거리(T) 자체에 위치에 따라서 변화를 주는 것도 가능하다.
또한, 광확산층의 감광막측 면으로부터 감광막까지의 거리(t)에 대해서는, 목적으로 하는 요철형상에 따라서도 상이하지만, 요철형상(높이, 바닥면의 폭)이 서브미크론으로부터 수백미크론의 오더인 경우, 광확산층의 감광막측 면으로부터 감광막까지의 사이에 개재하는 매체의 굴절률을 n으로 했을 때, t/n이 2 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 5 ㎛ 이상, 1 ㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다. 거리(t)를 굴절률 n으로 나눈 것은 굴절률이 높을수록 파수가 커지기 때문이고, 동일한 빛의 퍼짐효과를 얻기 위해서는, 파수를 동일하게 할 필요가 있기 때문이다. 동일한 요철형상의 설계에 있어서, 예를 들면 굴절률이 낮은 매체가 개재하는 경우에는, 고굴절률 매체가 개재하는 경우보다도 간격(재료의 두께)을 얇게 하게 된다. 또한 2종 이상의 매체가 존재하는 경우에는, 각 매체의 두께를 t1, t2…, 굴절률을 n1, n2…로 했을 때, t1/n1+t2/n2+…가 상기 범위를 만족하면 된다.
또한 거리(t)는 일정할 필요는 없고, 목적으로 하는 요철의 분포에 따라서, 1차원 방향 또는 2차원 방향으로 경사지게 하거나, 거리(t) 자체에 위치에 따라 변화를 주는 것도 가능하다.
또한 마스크의 개구에 대해서는 원형에 한정되지 않고, 임의의 형상으로 할 수 있다. 예를 들면, 마스크의 개구가 슬릿상인 경우에는, 좁고 긴 형상의 오목부 또는 볼록부가 된다. 또한 요철의 배열이나 피치는 마스크에 형성된 개구의 배열, 피치에 따라 결정된다.
전술한 노광조건(헤이즈(H), 거리(t), 거리(T))과 요철형상의 관계를 도 4~도 6에 나타내는 구체예를 사용하여 설명한다. 도 4~6은 네거티브형 감광성 수지를, 마스크 직경이 30 ㎛인 경우와 40 ㎛인 경우의 2종류의 원형 개구 마스크를 사용하여 얻은 것으로서, 요철형상을 얻을 때의 노광량은 모두 100 mJ/㎠이다. 여기서 도 4~6의 세로축 및 가로축의 단위는 모두 「㎛」이다.
도 4는 거리(t)를 50 ㎛(t/n=30 ㎛), 거리(T)를 105 ㎛(T/N=64 ㎛)로 고정했을 때, 헤이즈(H)를 변화시킨 경우의 요철형상을 나타내는 도면이다. 도 5는 거리(T)를 205 ㎛(T/N=125 ㎛), 헤이즈(H)를 26%로 고정했을 때, 거리(t)(t/n)를 변화시킨 경우의 요철형상을 나타내는 도면이다. 도 6은 거리(t)를 50 ㎛(t/n=30 ㎛), 헤이즈(H)를 16%로 고정했을 때, 거리(T)(T/N)를 변화시킨 경우의 요철형상을 나타내는 도면이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 거리(t)(t/n) 및 거리(T)(T/N)를 고정하여 헤이즈(H) 값을 변화시킨 경우, 헤이즈(H) 값이 커짐에 따라 빛의 퍼짐이 커지고, 얻어지는 요철형상은 헤이즈(H) 값의 증가에 따라서 요철이 높이가 낮아지는 동시에 완만경사부가 넓어져 있다.
또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 헤이즈(H) 및 거리(T)(T/N)를 고정하여 거리(t)(t/n)를 변화시킨 경우, 거리(t)(t/n)가 길어짐에 따라 빛의 퍼짐이 커지고, 얻어지는 요철형상은 요철의 높이가 약간 낮아져 있다. 또한, 거리(t)(t/n)가 길어지면 요철의 완만경사부는 넓어질 것으로 생각되지만, 도 5에 있어서는 거리(t)가 200 ㎛(t/n=122 ㎛)인 경우, 확산 등에 의해 광속의 주변부의 광량이 감소하여, 완만경사부 부근이 임계 노광량에 도달해 있지 않기 때문에 완만경사부가 형성되지 않아, 거리(t)가 50 ㎛나 100 ㎛(t/n=30 ㎛, 61 ㎛)일 때만큼 완만경사부가 넓어져 있지 않은 것으로 생각된다.
또한, 도 6으로부터는 헤이즈(H) 및 거리(t)(t/n)를 고정하여 거리(T)(T/N)의 값을 변화시킨 경우, 얻어지는 요철형상의 변화의 경향은 마스크 직경에 따라 상이한 것을 알 수 있다. 마스크 직경이 30 ㎛인 경우, 거리(T)(T/N)의 증가에 수반하여 요철의 선단이 뾰족해지는 경향이 현저하다. 또한, 요철의 높이는 거리(T)=605 ㎛(T/N=564 ㎛)까지는 증가하지만, 이것을 초과하면 감소하고 있다. 한편, 마스크 직경이 40 ㎛인 경우, 마스크 직경이 30 ㎛인 경우와 동일하게 요철의 선단이 뾰족해지는 경향이 보이지만, 요철의 높이에 관해서는 거리(T)=355 ㎛(T/N=314 ㎛)에서 일단 감소한 후, 증가로 바뀌고 있다. 이들의 현상은 마스크의 원형 개구를 통과한 빛의 회절에 의해서 설명할 수 있다. 도 7은 마스크면에 수직으로 입사한 파장 365 ㎚의 평행광이, 마스크 직경 30 ㎛ 및 마스크 직경 40 ㎛의 원형 개구를 통과한 경우의, 각각의 거리(T)(T/N)의 위치에 있어서의 투과광의 강도분포의 계산값이다. 여기서 가로축은 원형 개구의 중심을 0으로 하고, 중심으로부터의 거리(㎛)를 나타낸다. 또한, 세로축은 마스크 개구부를 통과하는 평행광의 강도를 1로 한 경우의 투과광의 강도이다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 빛의 강도분포는 거리(T)(T/N)의 값에 따라 크게 상이하다. 또한, 빛의 강도분포 변화의 경향은 마스크 직경에 따라서 상이하다. 여기서, 도 6과 도 7을 비교하면, 도 6의 요철형상은 마스크와 레지스트 사이에 배치된 광확산층의 영향에 의해, 빛의 퍼짐이 보다 커져 도 7의 계산값보다 완만경사부가 넓어져 있지만, 거리(T)(T/N)의 값에 따른 요철의 선단형상이 뾰족해지는 경향이나 요철 높이의 변화 경향은 강도분포의 계산값의 경향과 잘 일치하고 있어, 이들 요철형상의 변화 경향이 빛의 회절의 영향에 따른 것인 것을 나타내고 있다.
도 8에 마스크의 개구가 원형인 경우에 대해서, 형상 및 애스펙트비(볼록부의 바닥면의 폭에 대한 높이의 비)가 상이한 볼록부의 구체예(입체형상)를 나타낸다. 도시하는 예에서는 단일 볼록부만을 나타내고 있지만, 마스크로서 다수의 미세한 개구(광투과부)를 설치한 것을 사용함으로써, 다수의 미세한 볼록부가 형성된다.
이와 같이 본 발명의 표면요철의 제작방법으로는 노광 단계에 있어서, 헤이즈(H), 거리(t) 및 거리(T), 및 광원의 빛에너지(노광량)를 조정함으로써, 볼록부 또는 오목부의 단면형상 및 그 애스펙트비(볼록부의 바닥면의 폭에 대한 높이의 비)를 제어할 수 있다.
현상 단계에서는, 감광막을 구성하는 감광성 수지조성물을 용해하는 용매를 현상액으로서 사용하여, 감광막의, 노광에 의해 불용화한 부분 이외의 부분을 제거한다(네거티브형). 또는 노광에 의해 가용화한 부분을 제거한다(포지티브형). 어떤 경우에도, 기재 상에 형성된 감광막의 표면(기재와 반대측 면)을 현상하고, 당해 표면에 미세한 오목부 또는 볼록부를 형성할 수 있다. 그 후, 필요에 따라서, 제거되지 않고 남은 감광막의 부분을 추가로 경화시킨다. 또한, 기재가 존재하지 않는 경우에는, 노광 단계 후 현상 단계 전에 감광막의 한쪽 면, 예를 들면 마스크부재측 면을 다른 기재에 첩합해도 된다. 또한, 기재가 존재하는 경우에도 기재를 마스크부재와는 반대측이 되도록 설치하여 감광막측으로부터 노광을 행하고, 노광 단계 후 현상 단계 전에 감광막의 마스크부재측 면을 다른 기재에 첩합하여, 당초 기재를 박리해도 된다.
다음으로 본 발명의 표면요철의 제작방법의 실시에 사용하는 재료에 대해서 설명한다.
감광막(10)은 단일 필름으로서 제작한 것이어도 되나, 기재(11) 또는 광확산층(30) 상에 도포·건조함으로써 형성한 것이거나, 기재(11) 또는 광확산층(30) 상에 밀착하여 설치한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 기재(11) 또는 광확산층(30) 상에 형성하는 경우, 감광막(10)은 고체여도 되고 액상이어도 된다.
감광막(10)을 형성하는 감광성 수지조성물로서는, 일반적으로 포토리소그래피 분야에서 사용되는 레지스트나 광경화성 수지를 사용할 수 있다. 빛에 의해 불용화 또는 가용화하는 수지로서 폴리비닐알코올, 노볼락 수지, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지 등에, 계피산 잔기, 칼콘(chalcone) 잔기, 아크릴산 잔기, 디아조늄염 잔기, 페닐아지드 잔기, o-퀴논아지드 잔기, 쿠마린 잔기, 2,5-디메톡시스틸벤 잔기, 스티릴피리딘 잔기, α-페닐말레이미드, 안트라센 잔기, 피론 잔기 등의 감광기를 도입한 감광성 폴리머를 들 수 있다.
또한 광경화성 수지로서는, 빛의 조사에 의해 가교 경화되는 광중합성 프리폴리머를 사용할 수 있다. 광중합성 프리폴리머로서는 에폭시계 아크릴레이트, 폴리에스테르계 아크릴레이트, 폴리우레탄계 아크릴레이트, 다가 알코올계 아크릴레이트 등의 아크릴기를 갖는 수지, 폴리티올폴리엔 수지 등을 들 수 있다. 광중합성 프리폴리머는 단독으로도 사용 가능하나, 가교 경화성, 가교 경화막의 경도를 향상시키기 위해서, 광중합성 모노머를 첨가해도 된다. 광중합성 모노머로서는 2-에틸헥실아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 부톡시에틸아크릴레이트 등의 단관능 아크릴 모노머, 1,6-헥산디올아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 히드록시피발산에스테르네오펜틸글리콜 아크릴레이트 등의 2관능 아크릴 모노머, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트, 트리메틸프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트 등의 다관능 아크릴 모노머 등의 1종 또는 2종 이상이 사용된다.
감광성 수지조성물은, 전술한 감광성 폴리머 또는 광중합성 프리폴리머 및 광중합성 모노머 외에, 필요에 따라 광중합 개시제나 자외선 증감제 등을 첨가해도 된다. 광중합 개시제로서는 벤조인에테르계, 케탈계, 아세토페논계, 티옥산톤계 등의 라디칼형 광중합 개시제, 디아조늄염, 디아릴요오도늄염, 트리아릴설포늄염, 트리아릴피릴륨염, 벤질피리디늄티오시아네이트, 디알킬페나실설포늄염, 디알킬히드록시페닐설포늄염, 디알킬히드록시페닐포스포늄염 등이나 복합계의 양이온형 광중합 개시제 등을 사용할 수 있다. 또한 자외선 증감제로서는, n-부틸아민, 트리에틸아민, 트리-n-부틸포스핀 등을 사용할 수 있다.
감광막은 표면요철을 형성한 후에 그대로 광확산 필름, 광제어 필름 등의 광학부재에 사용하는 경우에는, 고 광투과성을 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 재료로서, 전술한 광경화성 수지 중, 특히 아크릴계 수지가 바람직하다. 감광막에 형성되는 요철을 틀로서 이용하는 경우, 또는 표면요철이 형성된 부재의 용도에 따라서는, 감광막은 착색되어 있어도 된다.
감광막(10)의 두께는 특별히 한정되지 않고, 형성하고자 하는 볼록부의 높이(오목부의 깊이)보다도 두꺼운 것이면 된다.
기재(11)로서는, 노광에 사용하는 빛에 대한 투과성이 있는 재료라면 특별히 한정되지 않고, 유리나 플라스틱으로 되는 판 또는 필름 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아릴레이트, 아크릴, 아세틸셀룰로오스, 폴리염화비닐 등의 플라스틱 필름 또는 시트를 사용할 수 있고, 치수안정성의 측면에서, 특히 연신가공, 특히 이축 연신가공된 것이 바람직하다.
기재(11)의 두께는 마스크부재(20)의 차광면(20a)과 감광막(10) 사이, 및 광확산층(30)의 감광막측 면으로부터 감광막(10)까지의 사이에 간격을 부여하는 것으로, 감광막(10)에 형성해야 할 요철형상에 따라 적절히 선택된다.
광확산층은 광확산층 단독으로 취급해도 되지만, 광확산층 단독으로 취급하는 것이 곤란한 경우는 기재 상에 형성해도 된다. 기재는 마스크부재의 기재로서 예시한 것과 동일한 것을 사용할 수 있고, 도 3(b)와 같이 마스크부재의 기재와 겸용하는 것이어도 된다. 광확산층은 구상 미립자와 바인더 수지로 된다.
구상 미립자로서는 실리카, 알루미나, 탈크, 지르코니아, 산화아연, 이산화티탄 등의 무기계 미립자, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 벤조구아나민, 실리콘 수지 등의 유기계 미립자를 사용할 수 있다. 특히, 구형형상을 얻기 쉬운 측면에서 유기계 미립자가 적합하다.
구상 미립자의 평균입경은 목적으로 하는 요철형상에 따라서도 상이하다. 요철형상의 표면을 거칠게 하고 싶지 않은 경우에는, 구상 미립자의 평균입경은 마스크부재의 마스크 직경(개구 직경)의 1/10 이하로 하는 것이 바람직하고, 또한 평균입경을 1 ㎛ 이하로 하여 상기 조건을 만족하는 것이 보다 바람직하다. 반대로, 요철형상의 표면을 거칠게 하고자 하는 경우에는, 구상 미립자의 평균입경은 마스크부재의 마스크 직경(개구 직경)의 1/10을 초과하는 것이 바람직하고, 또한 평균입경을 1 ㎛ 이상으로 하여 상기 조건을 만족하는 것이 보다 바람직하다. 요철형상의 표면을 거칠게 함으로써, 광제어 필름으로서 사용했을 때 번질거림을 발생시키기 어렵게 할 수 있어, 광확산판으로서 사용했을 때의 확산성을 향상할 수 있다.
바인더 수지로서는, 투명한 동시에 구상 미립자를 균일하게 분산 유지할 수 있는 것이면 되고, 고체에 한정되지 않고 액체나 액정 등의 유동체여도 된다. 다만, 광확산층 단체(單體)로 형상을 유지하기 위해서는, 유리나 고분자 수지인 것이 바람직하다.
유리로서는, 광확산층의 광투과성이 손실되는 것이 아니면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 일반적으로는 규산염 유리, 인산염 유리, 붕산염 유리 등의 산화유리 등을 들 수 있다. 고분자 수지로서는, 광확산층의 광투과성이 손실되는 것이 아니면 특별히 한정되지 않고, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 아크릴우레탄계 수지, 폴리에스테르아크릴레이트계 수지, 폴리우레탄아크릴레이트계 수지, 에폭시아크릴레이트계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 셀룰로오스계 수지, 아세탈계 수지, 비닐계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 멜라민계 수지, 페놀계 수지, 실리콘계 수지, 플루오르계 수지 등의 열가소성 수지, 열경화성 수지, 전리방사선 경화성 수지 등을 사용할 수 있다.
광확산층의 헤이즈(H)는 전술한 바와 같이, 바람직하게는 60% 이하, 보다 바람직하게는 5~50%로 한다. 헤이즈는 구상 미립자와 바인더 수지의 굴절률차, 구상 미립자의 평균입경, 구상 미립자의 함유량, 광확산층의 두께에 따라 조정할 수 있다. 또한, 헤이즈에는 내부 헤이즈와 외부 헤이즈가 존재하지만, 광확산층의 양 표면을 실질적으로 평활(JIS B0601:2001에 있어서의 산술평균 거칠기 Ra가 0.30 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.15 ㎛ 이하)하게 하여, 실질적으로 외부 헤이즈를 발생시키지 않도록 하는 것이 바람직하다. 광확산층의 양 표면을 실질적으로 평활하게 함으로써, 거리(t)나 거리(T)를 균일하게 할 수 있다. 또한, 광확산층의 양 표면을 비평활하게 하면, 외부 헤이즈가 발생하고, 동시에 거리(t)나 거리(T)가 국소적으로 변화하게 된다. 이와 같은 거리(t)나 거리(T)가 국소적으로 변화하는 것을 이용하여, 면내가 동일한 마스크 패턴이어도 국소적으로 상이한 요철형상을 제작하는 것도 가능하다.
더 나아가서는, 광확산층의 두께를 변화시키거나 하여, 광확산층의 1차원 방향 또는 2차원 방향으로 헤이즈를 경사지게 하는 것도 가능하다. 이것에 의해 요철형상이 1차원 방향 또는 2차원 방향으로 변화하는 광학부재 등을 제작하는 것이 가능해진다.
마스크부재(20)로서는, 일반적으로 포토리소그래피 분야에서 사용되고 있는 포토마스크를 사용할 수 있다. 감광막이 네거티브형인 경우에는, 목적으로 하는 패턴에 대응하는 미세한 개구(구멍)가 다수 형성된 마스크부재(20)를 사용하고, 포지티브형인 경우에는, 목적으로 하는 패턴에 대응하는 차광 패턴이 형성된 마스크부재(20)를 사용한다. 개구 또는 차광부는, 예를 들면 원형이나 타원형이지만, 그것에 한정되지 않는다. 좁은 슬릿상의 개구 또는 차광부여도 된다. 개구 또는 차광부의 배열은 목적으로 하는 패턴에 따라 상이하여, 랜덤인 경우도 있고 규칙적인 배열인 경우도 있다. 볼록부 또는 오목부의 바닥면의 형상은 마스크부재(20)의 개구 또는 차광부의 형상과 동일해진다.
마스크부재(20)의 마스크 직경(개구 직경)의 크기는, 용도에 따라서 상이하기 때문에 일률적으로는 말할 수 없다. 또한 본 명세서에서 마스크 직경은, 원형 개구인 경우는 직경을 나타내고, 타원인 경우는 단경(短徑)을 나타내며, 부정형인 경우는 부정형에 외접(外接)하듯이 하여 제작한 사각형의 최단변을 나타낸다. 또한, 개구가 슬릿상인 경우 마스크 직경은 슬릿의 폭이 짧은 쪽 길이를 나타낸다.
광원(40)은, 전술한 감광성 수지조성물이 감광성을 갖는 파장의 빛을 발생하는 것이면 된다. 구체적으로는 자외선에 반응하는 감광성 수지라면, 고압수은등, 메탈 할라이드 램프, 크세논 램프 등의 UV 램프를 사용할 수 있다.
본 발명의 표면요철의 제작방법에 의해 표면에 미세한 요철이 제작된 감광막(표면요철부재라고 한다)이 투명한 경우에는, 그대로 광학부재로서 또는 다른 광학부재와 조합해서 사용할 수 있다. 또는 도 9에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 표면요철의 제작방법에 의해 제작된 표면요철부재(50)를 틀로 하고, 추가적으로 전주틀(電鑄型)(60)을 제작하고, 이 전주틀(60)을 사용하여 임의의 재료로 표면요철부재와 동일 표면형상의 부재(70)를 대량생산하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 표면요철부재(50)의 표면에 스퍼터링 등으로 도전막(51)을 형성하고, 도전막(51)의 표면에 일반적인 전주법(電鑄法)으로 전주층을 형성한 후, 표면요철부재(50)를 제거하여, 전주틀(60)로 한다. 이 전주틀(60)에, 예를 들면 광경화성 수지(71)를 채운 후, 투명한 필름(72)으로 덮고, 필름(72)을 통해 광경화성 수지(71)를 경화시킴으로써, 기초가 된 표면요철과 동일한 요철을 갖는 부재(70)를 제작한다.
이와 같은 전주틀(60)을 사용한 경우에는 재료 선택의 폭이 넓어지므로, 목적으로 하는 용도(예를 들면 광학부재)에 요구되는 특성이 우수한 재료를 선택하여, 고정도로 요철이 형성된 목적부재를 용이하고 또한 대량으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 틀에 흘려 넣는 재료로서 투명한 재료를 사용함으로써, 광확산판, 광제어 필름, 마이크로렌즈 등의 광학부재를 제작할 수 있다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 추가적으로 설명한다.
[실시예 1]
두께 50 ㎛의 폴리에스테르 필름(코스모샤인 A4300: 도요보세키사, 굴절률 1.64)으로 되는 기재(11) 상에, 네거티브형 레지스트(EKIRESIN PER-800 RB-2203: 고오 화학공업사)를 도포, 건조하여, 두께 100 ㎛의 감광막(10)을 형성하였다.
이어서, 두께 50 ㎛의 폴리에스테르 필름(코스모샤인 A4300: 도요보세키사, 굴절률 1.64)으로 되는 기재(31) 상에, 하기 처방의 광확산층 도포액 a를 도포, 건조하여, 두께 5 ㎛이고 헤이즈 8%인 광확산층(30)을 형성하였다. 광확산층(30)의 바인더 수지의 굴절률은 1.54이다.
<광확산층 도포액 a>
·아크릴 수지 100부
(아크리딕 A-807: 다이닛폰 잉크화학공업사)
(고형분 50%)
·구상 미립자(실리카) 4.3부
(토스팔 105: GE 도시바 실리콘사)
(굴절률 1.43, 평균입경 0.5 ㎛)
·경화제 19.5부
(다케네이트 D110N: 미쯔이 화학 폴리우레탄사)
(고형분 60%)
·초산에틸 100부
·톨루엔 100부
이어서, 감광막(10)의 기재(11)와 광확산층(30)을 대향하여 겹쳤다. 이어서, 광확산층(30)의 기재(31)측 면과, 복수의 원형 개구가 형성된 크롬 마스크(20)(이하, Cr 마스크)의 차광면(20a)을 대향하여 겹치고(도 10), Cr 마스크측으로부터 이하의 조건으로 노광을 행하였다. 또한, Cr 마스크는 마스크 직경 30 ㎛와 40 ㎛의 2종의 Cr 마스크를 준비하고, 각각의 마스크를 사용하여 노광을 행하였다.
<노광, 현상처리>
노광은, 고압수은등을 광원으로 하는 노광기(제트라이트 JL-2300, 오크 제작소사)를 사용해서 빛을 평행화하여 행하였다. Cr 마스크는 빛이 마스크면에 수직으로 입사하도록 설치하였다. 노광량은 365 ㎚를 중심으로 한 빛을 적산 광량계(UIT-102(수광부(受光部): UVD-365PD): 우시오 전기사)로 측정하여, 100 mJ/㎠로 하였다.
노광 후, 현상액(탄산나트륨 1% 수용액)으로 현상한 후, 유수(流水)로 수세, 건조하여 기재표면에 요철(노광부에 상당하는 볼록 형상)이 형성된 시료를 얻었다.
<실시예 2~5>
감광막(10)의 기재(11)가 되는 폴리에스테르 필름의 두께, 광확산층(30)의 기재(31)가 되는 폴리에스테르 필름의 두께, 및 광확산층(30)의 헤이즈를 표 1과 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 기재표면에 요철이 형성된 시료를 얻었다. 또한 실시예 2~5에 있어서 헤이즈를 16%, 26%, 33%로 할 때는, 광확산층의 두께를 5 ㎛로 한 채 광확산층 도포액 중의 구상 미립자의 첨가량을 9.9부, 18.5부, 27.2부로 변경하였다.
<실시예 6>
감광막(10)의 기재(11)가 되는 폴리에스테르 필름의 두께, 광확산층(30)의 기재(31)가 되는 폴리에스테르 필름의 두께, 및 광확산층(30)의 헤이즈를 실시예 5와 동일하게 하고, 단 감광막(10)의 기재(11)와 광확산층(30)의 기재(31)를 대향하여 겹치도록 배치를 변경하였다(도 11). 광확산층(30)측 면과 크롬 마스크(20)(이하, Cr 마스크)의 차광면(20a)을 대향하여 겹치고, 그 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 기재표면에 요철(노광부에 상당하는 볼록 형상)이 형성된 시료를 얻었다.
<실시예 7~9>
감광막(10)의 기재(11)가 되는 폴리에스테르 필름의 두께, 광확산층(30)의 기재(31)가 되는 폴리에스테르 필름의 두께, 및 광확산층(30)의 헤이즈를 실시예 2와 동일하게 하고, 단 광확산층(30)의 기재(31)측 면과 크롬 마스크(20)(이하, Cr 마스크)의 차광면(20a) 사이에 간격을 두었다(도 12). 그 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 기재표면에 요철(노광부에 상당하는 볼록 형상)이 형성된 시료를 얻었다. 또한, 간격은 공기층으로 하고, 간격은 표 1의 값으로 하였다.
또한, 실시예 1~9의 거리(t) 및 거리(T)를 함께 표 1에 나타낸다. 또한, 광확산층의 감광막측 면으로부터 감광막까지의 사이에 개재하는 매체의 굴절률을 n으로 했을 때의 t/n, 및 마스크부재의 차광면으로부터 감광막까지의 사이에 개재하는 매체의 굴절률을 N으로 했을 때의 T/N을 함께 표 1에 나타낸다.
Figure 112008074986938-pct00001
실시예 1~9에서 얻어진 시료의 표면형상을 레이저 현미경(VK-9500: 키엔스사)으로 측정하였다. 도 4에 실시예 1~3에서 얻어진 요철형상(실시예 1이 도 4 상단, 실시예 2가 도 4 중단, 실시예 3이 도 4 하단), 도 5에 실시예 4~6에서 얻어진 요철형상(실시예 4가 도 5 상단, 실시예 5가 도 5 중단, 실시예 6이 도 5 하단), 도 6에 실시예 7~9에서 얻어진 요철형상(실시예 7이 도 6의 2단, 실시예 8이 도 6의 3단, 실시예 9가 도 6의 4단)을 나타낸다. 참고로, 도 6의 1단에 실시예 2에서 얻어진 요철형상을 나타내었다.
실시예 1~3은 거리(t)(t/n) 및 거리(T)(T/N)를 고정하고 헤이즈(H) 값을 변화시킨 것이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 1~3에서 얻어진 시료의 표면요철은 헤이즈(H) 값이 증가함에 따라서 빛의 퍼짐이 커지고, 볼록한 곳의 높이가 낮아지는 동시에 완만경사부가 넓어져 있었다.
실시예 4~6은 헤이즈(H) 및 거리(T)(T/N)를 고정하고 거리(t)(t/n)를 변화시킨 것이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 실시예 4~6에서 얻어진 시료의 표면요철은 거리(t)(t/n)가 길어짐에 따라서 빛의 퍼짐이 커지고, 요철의 높이가 약간 낮아져 있었다. 또한, 거리(t)(t/n)가 길어지면 요철의 완만경사부가 넓어질 것으로 생각되지만, 도 5에 있어서는 거리(t)가 200 ㎛(t/n이 122 ㎛)인 경우, 완만경사부 부근이 임계 노광량에 도달해 있지 않기 때문에, 거리(t)가 50 ㎛나 100 ㎛(t/n이 30 ㎛나 61 ㎛)일 때보다 완만경사부가 넓어져 있지 않은 것으로 생각된다.
실시예 7~9는 헤이즈(H) 및 거리(t)(t/n)를 고정하고 거리(T)(T/N)의 값을 변화시킨 것이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 실시예 7~9에서 얻어지는 요철형상의 변화의 경향은 마스크 직경에 따라 상이한 것을 알 수 있다. 마스크 직경이 30 ㎛인 경우, 거리(T)(T/N)의 증가에 수반하여 요철의 선단이 뾰족해지는 경향이 현저하다. 또한, 요철의 높이는 거리(T)=605 ㎛(T/N=564 ㎛)까지는 증가하지만, 이것을 초과하면 감소하고 있다. 한편, 마스크 직경이 40 ㎛인 경우, 거리(T)(T/N)의 증가에 수반하여 요철의 선단이 뾰족해지는 경향이 보이고, 요철의 높이도 증가하고 있다. 이들의 현상은 마스크의 원형 개구를 통과한 빛의 회절에 의해서 발생하고 있다.
[실시예 10]
감광막(10)의 기재(11)를 두께 100 ㎛의 폴리에스테르 필름(상품명: 루미러 T60, 도오레사, 굴절률 1.64)으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1~9와 동일하게 하여 노광까지 행하였다. 노광 종료 후, 폴리에스테르 필름을 박리하고, 박리에 의해 노출된 감광막(10) 면을 접착제를 매개로 알루미늄판에 첩합하였다. 추가적으로 그 후에, 실시예 1~9와 동일하게 현상, 수세, 건조하여 알루미늄판 표면에 요철이 형성된 9종류의 시료를 얻었다.
본 실시예에서 얻어진 시료의 표면형상은 실시예 1~9의 동조건에 의해 얻어진 형상과 거의 동일하였다. 이 결과로부터, 노광 후에 감광막(10)의 마스크부재측 면을 다른 기재에 첩합한 후, 현상함으로써 다른 기재에도 요철을 형성할 수 있는 것이 나타내어졌다. 이것에 의해 빛을 투과하지 않는 기재여도, 본 방법을 사용함으로써 요철을 형성하는 것이 가능해진다.
[실시예 11]
실시예 1~9에서 제작한 요철표면에 2액 경화형 실리콘 수지(KE-108, 경화제 CAT-108, 신에쯔 화학공업사)를 흘려 넣고, 경화 후 요철표면을 박리하여 표면요철이 형성된 실리콘 수지를 얻었다.
본 실시예에서 얻어진 실리콘 수지의 표면요철은 기초가 된 표면요철과 반대의 요철을 갖는 형상이었다.
[실시예 12]
실시예 1~9에서 제작한 요철표면에 도 9에 나타내는 바와 같이, 니켈 박막(51)을 스퍼터링에 의해 형성하고 표면을 도전화하였다. 이 표면에 일반적인 니켈 전주법으로 니켈층(60)을 형성하였다. 이 니켈층(60)의 표면은 기초가 된 표면요철과 반대의 요철을 갖는 형상이었다. 추가적으로, 이 니켈층(60)을 틀로 하고, 이 틀에 광경화성 수지(71)를 채운 후, 투명한 폴리에스테르 필름(72)으로 덮어, 폴리에스테르 필름(72)을 통해 광경화성 수지(71)를 경화시킴으로써, 기초가 된 표면요철과 동일한 요철을 갖는 형상을 폴리에스테르 필름(72) 상에 형성할 수 있었다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 따른 요철형성의 원리를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 요철형성의 원리를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 표면요철 제작방법의 일실시형태를 나타내는 도면이다.
도 4는 거리(T)와 거리(t)를 고정했을 때의 헤이즈(H)에 따른 볼록 형상의 차이를 나타내는 도면이다.
도 5는 헤이즈(H)와 거리(T)를 고정했을 때의 거리(t)에 따른 볼록 형상의 차이를 나타내는 도면이다.
도 6은 헤이즈(H)와 거리(t)를 고정했을 때의 거리(T)에 따른 볼록 형상의 차이를 나타내는 도면이다.
도 7은 거리(T)에 따른 투과광의 강도분포의 변화를 나타내는 도면이다.
도 8은 형상 및 애스펙트비가 상이한 볼록부의 구체예를 나타내는 현미경 사진이다.
도 9는 본 발명의 표면요철 제작방법의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 표면요철 제작방법의 일공정을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 표면요철 제작방법의 일공정을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 표면요철 제작방법의 일공정을 나타내는 도면이다.
부호의 설명
10…‥감광막
11, 31‥기재
20…‥마스크부재
30…‥광확산층
40…‥광원

Claims (14)

  1. 재료의 표면에 미세한 요철을 제작하는 방법으로서,
    감광성 수지조성물로 되는 감광막의 한쪽 측에, 광투과부와 광불투과부를 갖는 마스크부재를 상기 감광막에 대해 간격을 두고 배치하는 단계, 상기 마스크부재와 상기 감광막 사이에 구상 미립자와 바인더 수지로 되는 광확산층을 배치하는 단계, 상기 마스크부재측에 배치된 광원으로부터 빛을 조사하고, 상기 마스크부재의 광투과부를 통해 상기 감광막을 노광하는 단계,
    및 상기 감광막의 노광부 또는 미노광부를 현상에 의해 제거하고, 상기 감광막에 노광부 또는 미노광부의 형상으로 결정되는 요철을 제작하는 단계를 포함하고,
    상기 노광하는 단계에 있어서, 노광조건을 제어하여, 상기 노광부 또는 미노광부의 형상을 제어하는 것을 특징으로 하는 표면요철의 제작방법.
  2. 제1항의 표면요철의 제작방법으로서, 상기 노광조건이, 상기 광확산층의 헤이즈(JIS K7136:2000)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면요철의 제작방법.
  3. 제2항의 표면요철의 제작방법으로서, 상기 노광조건이, 상기 광확산층의 감광막측 면으로부터 상기 감광막까지의 거리, 상기 마스크부재의 차광면으로부터 상기 감광막까지의 거리, 또는 상기 광확산층의 감광막측 면으로부터 상기 감광막까지의 거리 및 상기 마스크부재의 차광면으로부터 상기 감광막까지의 거리를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면요철의 제작방법.
  4. 제1항의 표면요철의 제작방법으로서,
    상기 구상 미립자의 평균입경이 상기 마스크부재의 마스크 직경의 1/10 이하인 것을 특징으로 하는 표면요철의 제작방법.
  5. 제1항의 표면요철의 제작방법으로서,
    상기 감광막은, 노광에 의해 불용화되는 네거티브형 감광성 수지조성물로 되는 것을 특징으로 하는 표면요철의 제작방법.
  6. 제1항의 표면요철의 제작방법으로서,
    상기 감광막은 투명한 기재 상에 형성되거나 또는 밀착되어 설치되고, 기재측으로부터 노광되는 것을 특징으로 하는 표면요철의 제작방법.
  7. 제1항의 표면요철의 제작방법으로서,
    노광하는 단계 후, 상기 감광막의 마스크부재측 면을 다른 기재에 첩합한 후, 현상하여 당해 기재에 요철표면을 제작하는 것을 특징으로 하는 표면요철의 제작방법.
  8. 표면에 미세한 요철이 형성된 틀을 사용하여, 상기 틀에 형성된 표면요철과 반대의 요철을 표면에 갖는 부재를 제작하는 방법으로서,
    상기 틀로서, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 표면요철의 제작방법에 의해 제작한 틀을 사용하는 것을 특징으로 하는 표면요철의 제작방법.
  9. 표면에 미세한 요철이 형성된 틀을 사용하여, 상기 틀에 형성된 표면요철과 반대의 요철을 표면에 갖는 부재를 제작하는 방법으로서,
    상기 틀로서, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 표면요철의 제작방법에 의해 제작한 제1 틀을 사용해서 제작한 제2 틀을 사용하여, 상기 제1 틀과 동일한 요철을 표면에 갖는 부재를 제작하는 것을 특징으로 하는 표면요철의 제작방법.
  10. 제8항에 있어서,
    표면요철이 형성된 부재가 광학부재인 것을 특징으로 하는 표면요철의 제작방법.
  11. 재료의 표면에 미세한 요철을 제작하는 방법으로서,
    감광성 수지조성물로 되는 감광막의 한쪽 측에, 광투과부와 광불투과부를 갖는 마스크부재를 상기 감광막에 대해 간격을 두고 배치하는 동시에, 상기 마스크부재와 상기 감광막 사이에 구상 미립자와 바인더 수지로 되는 광확산층을 배치하는 단계, 상기 마스크부재측에 배치된 광원으로부터 빛을 조사하고, 상기 마스크부재의 광투과부를 통해 상기 감광막을 노광하는 단계, 및 상기 감광막의 노광부 또는 미노광부를 현상에 의해 제거하고, 상기 감광막에 노광부 또는 미노광부의 형상으로 결정되는 요철을 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면요철의 제작방법.
  12. 제11항의 표면요철의 제작방법으로서,
    상기 마스크부재를 감광막에 대해 간격을 두고 배치하는 단계에 있어서,
    상기 마스크부재의 차광면으로부터 상기 감광막까지의 거리를, 감광막의 1차원 방향 또는 2차원 방향으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 표면요철의 제작방법.
  13. 제11항의 표면요철의 제작방법으로서,
    상기 마스크부재와 감광막 사이에 광확산층을 배치하는 단계에 있어서,
    상기 광확산층의 감광막측 면으로부터 상기 감광막까지의 거리를, 감광막의 1차원 방향 또는 2차원 방향으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 표면요철의 제작방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항의 표면요철의 제작방법으로서,
    상기 마스크부재와 감광막 사이에 광확산층을 배치하는 단계에 있어서,
    상기 광확산층의 두께를, 당해 광확산층의 1차원 방향 또는 2차원 방향으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 표면요철의 제작방법.
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