JP2007069604A - Pattern forming method, pattern forming sheet and optically functional sheet formed using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金型転写により、基材表面をパターニングする方法、パターン形成用のシート、およびそれを用いて基材表面に少なくとも金属微粒子または金属被覆微粒子を含む表面層が配列したパターンが形成される光学機能性シートに関するものである。 The present invention provides a method for patterning a substrate surface by mold transfer, a pattern forming sheet, and a pattern in which a surface layer containing at least metal fine particles or metal-coated fine particles is arranged on the substrate surface. The present invention relates to an optical functional sheet.
近年、光学分野、半導体分野などの各種分野で、微細構造を形成する技術の重要性が高まっている。 In recent years, the importance of a technique for forming a fine structure is increasing in various fields such as the optical field and the semiconductor field.
光学分野では高精度な微細構造形成技術が、また半導体分野においては高精度な微細構造形成技術に加えて、半導体集積回路の集積度向上のために加工寸法の微細化が要求されている。 In the optical field, a high-precision fine structure forming technique is required. In the semiconductor field, in addition to a high-precision fine structure forming technique, miniaturization of processing dimensions is required to improve the integration degree of a semiconductor integrated circuit.
そのため、微細加工の代表的技術であるフォトリソグラフィーにおいても、解像度を上げて微細寸法を高精度で制御する必要性が高まり、これまで、露光波長の短波長化による高精細化の試み等が検討されている。現在までにArFレーザーを用いて最小線幅100nmの解像度が、更には、電子線、X線を用いた数10nmの解像度、いわゆるナノ構造体の形成技術も達成され、これら技術の実用化検討が進んでいる。 Therefore, in photolithography, which is a representative technique for microfabrication, the need to increase the resolution and control the micro dimensions with high precision has increased, and so far, attempts have been made to increase the resolution by shortening the exposure wavelength. Has been. To date, a resolution of a minimum line width of 100 nm using an ArF laser, a resolution of several tens of nanometers using electron beams and X-rays, a so-called nanostructure formation technology has also been achieved, and the practical application of these technologies has been studied. Progressing.
しかしながら、これらの技術は、露光波長の短波長化により解像度を向上させるため、露光機自体の初期費用や、使用するマスク価格の高騰が避けられず、その結果、コスト面で非常に不利となる。また、照射スポット径が小さく、微細構造を大面積で形成するには生産性が低いという問題があるのが現状である。 However, since these techniques improve the resolution by shortening the exposure wavelength, the initial cost of the exposure apparatus itself and the increase in the price of the mask to be used are unavoidable, and as a result, the cost is very disadvantageous. . In addition, there is a problem that the irradiation spot diameter is small and the productivity is low to form a fine structure with a large area.
そこで、近年、微細構造を容易に賦形する技術として、インプリントリソグラフィーがChouらによって提唱されている(非特許文献1参照)。インプリントリソグラフィーとは、金型上のパターンを樹脂に転写する技術であり、熱式と光式の二種類の方式がある。 In recent years, therefore, imprint lithography has been proposed by Chou et al. As a technique for easily shaping a fine structure (see Non-Patent Document 1). Imprint lithography is a technique for transferring a pattern on a mold to a resin, and there are two types of methods, thermal and optical.
前者の熱式とは、熱可塑性樹脂をガラス転移温度Tg以上融点Tm未満に加熱た後に、その熱可塑性樹脂の表面に凹凸形状のパターンを有する金型を押し付けることで転写する技術であり、また、後者の光式とは、光硬化性樹脂に金型を押し付けた状態で、光を照射して硬化させることで、金型上のパターンをそれぞれの樹脂に転写する技術である。 The former thermal method is a technique for transferring a thermoplastic resin by pressing a mold having a concavo-convex pattern onto the surface of the thermoplastic resin after heating the thermoplastic resin to a glass transition temperature Tg or higher and lower than a melting point Tm. The latter optical method is a technique in which a pattern on a mold is transferred to each resin by irradiating and curing the light while pressing the mold against the photocurable resin.
これらの技術は、金型作製のための初期費用はかかるものの、一つの金型から微細構造体を多数複製することができるので、結果として、フォトリソグラフィーと比べて安価に微細構造を賦形できる技術である。 Although these techniques require initial costs for mold production, many microstructures can be replicated from a single mold, resulting in the formation of a microstructure that is cheaper than photolithography. Technology.
一方、パターンの微細化や、高精度化のみでなく、高度な構造制御が重要になってきており、任意の場所に機能材料を高精度に配列させることで新たな機能を持つ高機能材料の開発が進んでいる。 On the other hand, not only miniaturization of patterns and high precision, but also advanced structural control is becoming important, and high-performance materials with new functions can be obtained by arranging functional materials with high precision in arbitrary locations. Development is progressing.
例えば、光拡散性を有する相(光拡散相)と実質的に透明な相(透明相)を交互に配列させて集光機能を発現させた光学機能性シート(例えば、特許文献1及び2参照)や、基材上に導電性材料をパターン状に配列することによって電磁波シールド性を有する透明なシート材料(特許文献3参照)、あるいは、偏光分離特性を有するシート(特許文献4参照)、などが提案されている。
For example, an optical functional sheet in which a light condensing function is expressed by alternately arranging a phase having light diffusibility (light diffusing phase) and a substantially transparent phase (transparent phase) (see, for example,
これら高機能材料の開発において、任意の場所に機能材料を高精度に配列させるためには、これまでは、例えばリソグラフィーや、エッチングなどにより一方の相を先に形成した後、相間の空隙に機能材料を充填したりするなどの方法が採られるのが、通常であった。 In the development of these high-performance materials, in order to arrange the functional materials with high precision in arbitrary locations, until now, one phase was formed first by, for example, lithography or etching, and then functioned in the gaps between the phases. Usually, a method such as filling a material is adopted.
しかし、これらの方法は、材料に制限を受けたり、非常に煩雑な工程を多数経由しなければならず、結果として、生産性が低く工業的には実現が困難なものであった。 However, these methods are limited by materials and have to go through many complicated processes, resulting in low productivity and difficult industrial realization.
また、光式のインプリントリソグラフィーを用いた場合には、光硬化性材料に機能材料を混合させることで、金型転写により機能材料をパターン状に配列することは可能であるが、使用できる樹脂が光硬化性材料のみであり、また混合可能な材料も光硬化性材料が感光する波長の光をよく透過するものであるという条件があるなど、用いる材料が制限を受ける。
本発明の目的は、上述したような従来技術の問題点を克服し、簡単で安価に基材上の機能材料をパターニングするための方法、パターン形成用シート、およびそれを用いて形成した光学機能性シートを提供せんとすることにある。 An object of the present invention is to overcome the problems of the prior art as described above, and to easily and inexpensively pattern a functional material on a substrate, a pattern forming sheet, and an optical function formed using the method The purpose is to provide sex sheets.
本発明は、かかる目的を達成するために次の手段を採用するものである。
すなわち、本発明のパターン形成方法は、基材層と、該基材層の片側または両側に表面層を形成した積層体に、金型転写することによって表面層をパターニングするパターン形成方法であって、以下の(A)、(B)の要件を満たすことを特徴とするパターン形成方法である。
The present invention employs the following means in order to achieve this object.
That is, the pattern forming method of the present invention is a pattern forming method in which a surface layer is patterned by transferring a mold to a laminate in which a surface layer is formed on one side or both sides of the substrate layer. The pattern forming method is characterized by satisfying the following requirements (A) and (B).
(A)該表面層は、少なくとも金属微粒子、もしくは表面を金属によって被覆された金属被覆微粒子を含むこと。 (A) The surface layer contains at least metal fine particles or metal-coated fine particles whose surface is coated with a metal.
(B)該金型は、金型凸部高さHが表面層膜厚Lより大きく、かつ金型凹部断面積S2が表面層断面積S1より大きい表面形状を有し、積層体の表面層に押しあて金型凸部により表面層を貫通させること。 (B) The mold has a surface shape in which the mold convex part height H is larger than the surface layer film thickness L and the mold concave sectional area S2 is larger than the surface layer sectional area S1. The surface layer is penetrated by the convex part of the mold pressed against.
また、かかる本発明のパターン形成方法は、具体的により好ましくは、以下の(1)〜(6)のいずれかの具体的構成を有するものである。 Further, the pattern forming method of the present invention more specifically preferably has one of the following specific structures (1) to (6).
(1)金型転写をするに際して、少なくとも、金型および/または積層体を加熱して、金型表面形状を積層体に金型転写する工程を含むこと。 (1) When performing mold transfer, it includes at least a step of heating the mold and / or the laminate to transfer the mold surface shape to the laminate.
(2)該表面層中の微粒子の平均粒径Rと金型凹部の幅w2との比がR/w2が0.5以下であること。 (2) The ratio of the average particle diameter R of the fine particles in the surface layer to the width w2 of the mold recess is R / w2 of 0.5 or less.
(3)該表面層中の微粒子の平均粒径Rが0.001〜50μmであること。
(4)表面層中の微粒子の含量が80重量%以上であること。
(3) The average particle diameter R of the fine particles in the surface layer is 0.001 to 50 μm.
(4) The content of fine particles in the surface layer is 80% by weight or more.
(5)表面層中の微粒子の平均粒径Rが100nm以下であること。
(6)金型および/または積層体を加熱して、金型表面形状を積層体に転写した後に、金型転写により得られたパターンを熱処理する工程を含むこと。
(5) The average particle diameter R of the fine particles in the surface layer is 100 nm or less.
(6) A step of heat-treating a pattern obtained by mold transfer after heating the mold and / or the laminate and transferring the mold surface shape to the laminate.
また、本発明の光学機能性シート(1)は、上述のパターン形成方法によって基材表面に少なくとも金属微粒子または金属被覆微粒子を含む表面層が配列したパターンが形成されてなる光学機能性シートであって、ある一軸方向の偏光成分を透過し、かつ該偏光成分とは垂直方向の偏光成分は反射または吸収する偏光分離機能を有することを特徴とするものである。 The optical functional sheet (1) of the present invention is an optical functional sheet in which a pattern in which a surface layer containing at least metal fine particles or metal-coated fine particles is arranged is formed on the substrate surface by the pattern forming method described above. Thus, it has a polarization separation function of transmitting a polarization component in a certain uniaxial direction and reflecting or absorbing a polarization component perpendicular to the polarization component.
また、本発明の光学機能性シート(2)は、上述のいずれかに記載のパターン形成方法によって基材表面に少なくとも金属微粒子または金属被覆微粒子を含む表面層が配列したパターンが形成されてなる光学機能性シートであって、電磁波を反射または吸収する機能を有することを特徴とする光学機能性シート。 Further, the optical functional sheet (2) of the present invention is an optical in which a pattern in which a surface layer containing at least metal fine particles or metal-coated fine particles is arranged on the surface of the substrate is formed by any of the pattern forming methods described above. An optical functional sheet, which is a functional sheet and has a function of reflecting or absorbing electromagnetic waves.
また、本発明のパターン形成用シートは、以下の(7)の特徴を具備するものである。
(7)基材層と、該基材層の片側又は両側に形成された表面層からなる積層体であって、表面層に少なくとも平均粒径Rが0.001〜50μmの金属微粒子、もしくは表面を金属によって被覆された金属被覆微粒子を80重量%以上含有すること。
The pattern forming sheet of the present invention has the following feature (7).
(7) A laminate comprising a base material layer and a surface layer formed on one or both sides of the base material layer, wherein the surface layer has metal fine particles having an average particle size R of at least 0.001 to 50 μm, or the surface 80% by weight or more of metal-coated fine particles coated with metal.
また、かかる本発明のパターン形成用シートは、具体的により好ましくは、以下の(8)の具体的構成を有するものである。 In addition, the pattern forming sheet of the present invention more specifically preferably has the following specific configuration (8).
(8)表面層中の金属微粒子もしくは金属被覆微粒子の平均粒径Rが100nm以下であること。 (8) The average particle diameter R of the metal fine particles or metal-coated fine particles in the surface layer is 100 nm or less.
本発明によれば、煩雑な工程を経ることなく、簡単かつ安価な方法で、基材上に機能材料をパターン状に形成することが可能となる。また、その形成に適したパターン形成用シートを提供できる。 According to the present invention, it is possible to form a functional material in a pattern on a substrate by a simple and inexpensive method without going through complicated steps. Moreover, the pattern formation sheet suitable for the formation can be provided.
さらに、本発明の方法を用いることによって、基材表面に少なくとも金属微粒子または金属被覆微粒子を含む表面層が配列したパターンを有した光学機能性シートを容易に形成することができる。 Furthermore, by using the method of the present invention, an optical functional sheet having a pattern in which a surface layer containing at least metal fine particles or metal-coated fine particles is arranged on the substrate surface can be easily formed.
本発明者らは、基材上に機能材料をパターン状に形成する方法、およびパターン形成用シートについて鋭意検討し、基材の片側または両側に形成された表面層に凹凸形状を有する金型を押し付けて、表面層を貫通させることによって上記課題を解決し得ることを見出し、本発明に到達したものである。 The present inventors have intensively studied a method for forming a functional material in a pattern on a substrate and a pattern forming sheet, and a mold having an uneven shape on a surface layer formed on one side or both sides of the substrate. The inventors have found that the above-described problems can be solved by pressing and penetrating the surface layer, and the present invention has been achieved.
すなわち、本発明のパターン形成方法は、基材層と、該基材層の片側または両側に形成された表面層からなる積層体に、金型転写することによって表面層をパターニングするパターン形成方法であって、以下の(A)、(B)の要件を満たすことを特徴とするものである。 That is, the pattern forming method of the present invention is a pattern forming method in which a surface layer is patterned by transferring a mold to a laminate comprising a base layer and a surface layer formed on one side or both sides of the base layer. Thus, the following requirements (A) and (B) are satisfied.
すなわち、
(A)該表面層は、少なくとも金属微粒子、もしくは表面を金属によって被覆された金属被覆微粒子を含むこと。
(B)該金型は、金型凸部高さHが表面層膜厚Lより大きく、かつ金型凹部断面積S2が表面層断面積S1より大きい表面形状を有し、積層体の表面層に押しあて金型凸部により表面層を貫通させること。
である。
That is,
(A) The surface layer contains at least metal fine particles or metal-coated fine particles whose surface is coated with a metal.
(B) The mold has a surface shape in which the mold convex part height H is larger than the surface layer film thickness L and the mold concave sectional area S2 is larger than the surface layer sectional area S1. The surface layer is penetrated by the convex part of the mold pressed against.
It is.
本発明のパターン形成方法の原理を図1を用いて説明する。
基材12上に表面層11を積層させた積層体1および/または転写すべきパターン形状を反転させた凹凸形状を有する金型2を加熱し(図1(a))、積層体1と金型2を接近させ、そのまま所定圧力でプレスし、所定時間保持する(図1(b))。ここで、積層体および/または金型の加熱は、必要に応じて行えばよいものであり、必須のものではない。
The principle of the pattern forming method of the present invention will be described with reference to FIG.
The laminated
次に、プレスした状態を保持したまま降温する。最後にプレス圧力を解放して金型2から成形品3を離型する(図1(c))。
Next, the temperature is lowered while maintaining the pressed state. Finally, the press pressure is released and the molded
本発明のパターン形成方法は、積層体1の表層に設けた表面層11をプレス時の金型凸部21の侵入によって貫通させ、基材部4上にパターン5を形成させることが特徴である。
The pattern forming method of the present invention is characterized in that the
ここで、本発明における「貫通」の定義を図2を用いて説明する。本発明において「貫通」とは、表面層11を金型凸部21の侵入部分で断裂させ、図2(a)のように基部4上にパターン5を形成することを示す。ただし、表面層11が金型凸部21の侵入部分で部分的、もしくは全体的に断裂せずに連結し、図2(d)〜(f)のように基部4上でパターン5が連結していても、機能的には連結していなければ本発明における「貫通」とみなす。なお、機能的に連結しない「貫通」の例としては、例えば、表面層11として導電性材料を用いて導電性パターンを形成した場合に、パターン部に比べて連結部の導電率が無視できるほど小さく、実質的にパターン部のみ導通する場合などが挙げられる。
Here, the definition of “penetration” in the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, “penetration” means that the
本発明のパターン形成方法において、金型凸部の侵入により表面層11を貫通させるためには、金型2の金型凸部21の高さHが、該積層体1の表面層11の膜厚Lより大きいことが必要である。
In the pattern forming method of the present invention, in order to penetrate the
ここでいう表面層11の膜厚Lとは、図3(a)に示すように、積層体1の断面を観察したときに、積層体1の膜面方向xに対して垂直方向zに法線l2 を引き、その法線l2 が表面層11を横切る距離のことを示す。なお、表面層11の膜厚Lが位置により異なる場合は、その最大値でもって表面層11の膜厚Lとする。また、金型凸部21の高さHとは、図3(b)に示すように、金型2の断面を観察したときに、金型凹部22の最下点を通るように金型の面方向の線l3 を引き、金型凸部21の頂点からその線までの最短距離でもって表す。なお、金型凸部21の高さHが位置により異なる場合は、その最小値でもって金型凸部21の高さHとする。金型凸部21の高さHが表面層11の膜厚Lより小さい場合、金型凸部22が基材層12まで到達することができないため、貫通することができない。
The film thickness L of the
また、本発明のパターン形成方法における金型2は、金型凹部22の断面積S2が、表面層11の断面積S1より大きいことを特徴とする。ここでいう、金型凹部22の断面積S2とは、金型2の断面を観察したときに、隣接する金型凸部間に形成される金型凹部面積のことであり、表面層11の断面積S1とは隣接する金型凸部のくり返し単位(ピッチ)W×膜厚Lで与えられる値のことである。なお、ピッチとは金型凸部21の幅w1と金型凹部の幅w2の和で表され、ピッチの長さ単位が位置により異なる場合はその最小値でもって表す。なお、金型凹部22の断面積S2が位置により異なる場合は、その最小値でもって金型凹部22の断面積S2とする。
The
金型凸部21の侵入を受けたときに、表面層11は金型凸部21によって排除されると共に、金型凹部22へと導かれて貫通する。しかしながら、金型凹部22の断面積S2が表面層11の断面積S1より小さい場合、金型凸部21の侵入によって排除された表面層11全てを金型凹部22内へと導入することができないため、基材層12まで到達することができずに貫通することができない。本発明において、表面層11の断面積S1より、金型凹部22の断面積S2を大きくすることによって、表面層11を貫通させることが可能となり、その結果、基材上に表面層をパターン状に形成することができる。
When receiving the intrusion of the mold
つまり、本発明のパターン形成方法における金型2は、金型凸部の高さHが該積層体の表面層11の膜厚Lより大きく、かつ金型凹部の断面積S2が表面層11の断面積S1より大きくすることによって、金型凸部21で表面層11を貫通させることが可能となり、その結果、基材上に表面層をパターン状に形成することができる。
That is, in the
本発明のパターン形成方法に好ましく用いられる金型2の横断面図を 図4(a)〜(g)に例示する。図4は、金型凸部の好ましい形状を例示したものである。好ましい金型凸部21の形状としては、矩形(図4(a))、台形(図4(b))、三角形(図4(c))、これらが変形したもの(図4(d)、(e)、(f)、(g))、およびこれらの混在したもの等が挙げられるが、これら以外の形状も用いることができる。
4A to 4G illustrate cross-sectional views of the
また、隣接する金型凸部間については、図4(a)〜(f)のように平坦部が形成されている場合、または図4(g)のように平坦部が形成されることなく連続的に連結している場合のいずれでもよい。また、金型凹部の形状についても、上記金型凸部と同様に、矩形、台形、三角形、釣鐘型、またはこれらが変形したもの等の形状を好ましく用いることができる。 In addition, between adjacent mold convex portions, when a flat portion is formed as shown in FIGS. 4A to 4F, or without forming a flat portion as shown in FIG. 4G. Any of continuous connection may be used. As for the shape of the mold recess, a shape such as a rectangle, a trapezoid, a triangle, a bell shape, or a shape obtained by deforming them can be preferably used as in the case of the mold protrusion.
図5および図6は、金型2をその面と平行に切断した場合の断面における、金型凸部21と金型凹部22の好ましい形状および配置を例示する模式図である。図5および図6に示すように金型凸部21および金型凹部22の形状としては、線状、略三角形、略四角形、略六角形、円、楕円等から選ばれる形状を好ましく用いることができる。図5(a)〜(c)は金型凸部21および金型凹部22がストライプ状、図5(d)、(e)はそれぞれ金型凹部22が円形状、三角形状、図5(f)は金型凹部22が四角形状(金型凸部21は格子状)、図5(g)は金型凸部21と金型凹部22からなる千鳥格子状、図5(h)は金型凹部22六角形状、図6(a)〜(d)はそれぞれ図5(d)、(e)、(f)、(h)の金型凸部21と金型凹部22が反転した場合を、それぞれ例示するものである。これら金型凸部21と金型凹部22は、図示した場合のように整列していてもよく、またランダムに配列していたり、異なる形状が混在していてもよい。
5 and 6 are schematic views illustrating preferred shapes and arrangements of the mold
ここで、金型凸部21の幅、金型凹部22の幅は、図4(a)の場合、それぞれw1、w2の長さでもって表される。なお、図4(b)等のようにその長さ単位が高さ位置により異なる場合はそれぞれ平均値でもって表す。なお、金型凸部21の幅w1は、図5(a)〜(c)のストライプ状パターンの場合は単位長さの短い方向で測定する。図5(d)〜(h)の場合は単位長さが最も短いところを金型凸部の幅w1とする。また、図6(a)のように金型凸部21が円形の場合はその直径を、楕円の場合はその短径を、図6(b)〜(d)の様に三角形・四角形などの多角形の場合はその内接円の直径を、金型凸部21の幅w1とすればよい。なお、金型凹部の幅w2についても同様の定義とする。
Here, the width of the mold
また、金型2の面方向断面において、金型凸部21の面積S2’と金型凹部12の面積S2”の比率は任意である。
In the cross section in the plane direction of the
金型の材質としては、ガラス、シリコン、ステンレス鋼(SUS)、ニッケル(Ni)など各種材料を利用でき、特に限定されるものではないが、金型の加工性の点から、シリコンやガラス、離型性と耐久性からはステンレス鋼(SUS)、ニッケル(Ni)などの金属材質が好ましい。 As the material of the mold, various materials such as glass, silicon, stainless steel (SUS), nickel (Ni) can be used, and although not particularly limited, from the viewpoint of mold workability, silicon, glass, From the viewpoint of releasability and durability, metal materials such as stainless steel (SUS) and nickel (Ni) are preferable.
金型は上述の材質をそのまま用いても構わないが、金型転写後に成形品を容易に離型できるように、金型2の表面を表面処理剤で処理し、易滑性を付与するのが好ましい。表面処理後の金型2の表層の接触角は、好ましくは80°以上、より好ましくは100°以上である。
The above-mentioned material may be used as it is for the mold, but the surface of the
金型の表面処理の方法としては、表面処理剤を金型表面に化学結合させる方法(化学吸着法)や、表面処理剤を金型表面に物理的に吸着させる方法(物理吸着法)等を使用することができる。この中で、表面処理効果のくり返し耐久性、および成形品への汚染防止の観点から化学吸着法により表面処理するのが好ましい。 The surface treatment method of the mold includes a method of chemically bonding the surface treatment agent to the mold surface (chemical adsorption method), a method of physically adsorbing the surface treatment agent to the mold surface (physical adsorption method), etc. Can be used. Among these, the surface treatment is preferably performed by a chemical adsorption method from the viewpoint of repeated durability of the surface treatment effect and prevention of contamination of the molded product.
化学吸着法に用いられる表面処理剤の好ましい例としては、フッ素系シランカップリング剤が挙げられる。これを用いた表面処理方法としては、まず、有機溶剤(アセトン、エタノール等)中での超音波処理や、硫酸等の酸、過酸化水素等の過酸化物の溶液中での煮沸などにより金型の表面を洗浄した後、フッ素系シランカップリング剤をフッ素系溶剤に溶解させた溶液に浸漬する方法(湿式法)や真空蒸着させて金型表面に析出させる方法(乾式法)などを使用することができる。湿式法の場合には、浸漬時に溶液を加熱することも好ましく行われる。浸漬時には、溶液を加熱することも好ましく行われる。また、浸漬後に加熱処理することも好ましく行われる。 Preferable examples of the surface treatment agent used in the chemical adsorption method include a fluorine-based silane coupling agent. As a surface treatment method using this, first, gold is obtained by ultrasonic treatment in an organic solvent (acetone, ethanol, etc.) or boiling in a solution of an acid such as sulfuric acid or a peroxide such as hydrogen peroxide. After cleaning the mold surface, use a method in which a fluorine-based silane coupling agent is dissolved in a fluorine-based solvent (wet method) or a method in which vacuum deposition is performed to deposit on the mold surface (dry method). can do. In the case of a wet method, it is also preferable to heat the solution during immersion. It is also preferable to heat the solution during immersion. Moreover, it is also preferable to heat-process after immersion.
ここで、本発明のパターン形成方法における積層体1とは、基材層12の表面に表面層11を積層させたものであり、表面層11は少なくとも金属微粒子、もしくは表面を金属によって被覆された微粒子(以下、金属被覆微粒子という)を含むことを特徴とする。
Here, the
金属微粒子もしくは金属被覆微粒子を用いることによって、基材層12の表面に少なくとも金属微粒子もしくは金属被覆微粒子を含む表面層が配列したパターンを形成させることができる。また、金型転写により得られたパターンに熱処理を施すことにより金属微粒子もしくは金属被覆微粒子間を融着させ、基材上に金属が配列したパターンを形成することもできる。
By using metal fine particles or metal-coated fine particles, a pattern in which a surface layer containing at least metal fine particles or metal-coated fine particles is arranged on the surface of the
金属微粒子の材質として、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、レニウム、バナジウム、オスミウム、コバルト、鉄、亜鉛、ルテニウム、プラセオジウム、クロム、ニッケル、アルミニウム、スズ、亜鉛、チタン、タンタル、ジルコニウム、アンチモン、インジウム、イットリウム、ランタニウム等の各種金属が挙げられる。また金属被覆微粒子とは、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化セシウム、酸化アンチモン、酸化スズ、インジウム・スズ酸化物、酸化イットリウム 、酸化ランタニウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム 、酸化ケイ素等の金属酸化物、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、氷晶石等の金属フッ化物、リン酸カルシウム等の金属リン酸塩、炭酸カルシウム等の炭酸塩、硫酸バリウム等の硫酸塩、その他タルクおよびカオリン、といった無機微粒子や、架橋スチレンや架橋アクリルといった有機微粒子の表面に、上述の各種金属が被覆されている微粒子のことである。 As the material of the metal fine particles, for example, gold, silver, copper, platinum, palladium, rhenium, vanadium, osmium, cobalt, iron, zinc, ruthenium, praseodymium, chromium, nickel, aluminum, tin, zinc, titanium, tantalum, zirconium, Examples include various metals such as antimony, indium, yttrium, and lanthanum. Metal-coated fine particles include zinc oxide, titanium oxide, cesium oxide, antimony oxide, tin oxide, indium tin oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, silicon oxide and other metal oxides, fluoride Inorganic fine particles such as metal fluorides such as lithium, magnesium fluoride, aluminum fluoride, cryolite, metal phosphates such as calcium phosphate, carbonates such as calcium carbonate, sulfates such as barium sulfate, talc and kaolin These are fine particles in which the surfaces of organic fine particles such as crosslinked styrene and crosslinked acryl are coated with the above-mentioned various metals.
なお、金属被覆微粒子は、微粒子全面が被覆されていてもよく、あるいは、部分的に被覆されていてもよく、どちらでも構わない。なお、微粒子(以下、金属微粒子と金属被覆微粒子を総称して、「微粒子」もしくは「金属微粒子」と呼ぶことがある)14の形状は特に限定されることなく、真球状、回転楕円体状、扁平体状、数珠状、板状または針状等、好ましく用いることができる。また、これら微粒子14は単一の金属元素からなるものであってもよく、あるいは複数の金属元素元素、また金属元素と非金属元素からなるものであっても構わない。さらには上記の金属微粒子、もしくは金属被覆微粒子を2種以上用いてもよく、さらには金属微粒子と金属被覆微粒子を併用してもよい。また、金属微粒子以外にも、脂肪酸銀など、加熱等の処理を施すことによって容易に金属元素に還元される有機金属化合物からなる微粒子も好適に用いることができる。 The metal-coated fine particles may be coated on the entire surface of the fine particles, or may be partially coated, either of which may be used. The shape of the fine particles (hereinafter, the metal fine particles and the metal-coated fine particles may be collectively referred to as “fine particles” or “metal fine particles”) is not particularly limited, and may be a true sphere, a spheroid, A flat shape, a bead shape, a plate shape, a needle shape, or the like can be preferably used. The fine particles 14 may be composed of a single metal element, or may be composed of a plurality of metal element elements, or a metal element and a non-metal element. Further, two or more kinds of the above-mentioned metal fine particles or metal-coated fine particles may be used, and furthermore, metal fine particles and metal-coated fine particles may be used in combination. In addition to the metal fine particles, fine particles made of an organometallic compound such as fatty acid silver which can be easily reduced to a metal element by performing a treatment such as heating can be suitably used.
また、本発明のパターン形成方法において、表面層11中の微粒子14の平均粒径Rと金型凹部の幅w2との比R/w2が0.5以下であることが好ましい。より好ましくは0.4以下、もっとも好ましくは0.3以下である。表面層11中の微粒子14の平均粒径Rと金型凹部の幅w2との比R/w2がこの範囲より大きいと、金型凸部21の侵入を受けても、微粒子14を含む表面層11が金型凹部22に導入することが困難となり貫通することができない。本発明のパターン形成方法において、微粒子14の平均粒径Rと金型凹部の幅w2との比R/w2を1/2以下にすることによって、表面層11を貫通させることが可能となり、その結果、基材上に表面層をパターン状に形成することができる。
Moreover, in the pattern formation method of this invention, it is preferable that ratio R / w2 of the average particle diameter R of the microparticles | fine-particles 14 in the
本発明のパターン形成方法において、微粒子14の平均粒径Rとしては0.001〜50μmが好ましく用いられる。ここでいう微粒子14の平均粒径Rとは、表面層11の断面観察像において観察される微粒子14の平均粒径Rのことであり、球状のものについてはその直径を、それ以外のものについては平面投影時の長軸径、短軸径の算術平均値を示す。また、共連続構造の場合は平均相間距離を微粒子の平均粒径Rとする。なお、これらは、電子顕微鏡により測定される値である。
In the pattern forming method of the present invention, 0.001 to 50 μm is preferably used as the average particle size R of the fine particles 14. Here, the average particle diameter R of the fine particles 14 is the average particle diameter R of the fine particles 14 observed in the cross-sectional observation image of the
ここで、本発明のパターン形成方法において、金型転写により得られたパターンに熱処理を施すことによって金属微粒子もしくは金属被覆微粒子間を融着させることも可能である。 Here, in the pattern forming method of the present invention, the metal fine particles or the metal-coated fine particles can be fused by performing a heat treatment on the pattern obtained by the mold transfer.
この場合、熱処理温度は微粒子14の融着開始温度以上の温度とするのがよい。微粒子14の融着開始温度は微粒子14の平均粒径Rが大きくなるほど高くなるため、用いる微粒子14の平均粒径Rとしては100nm以下であるのが好ましい。より好ましくは75nm以下、最も好ましくは50nm以下である。微粒子14の平均粒径Rがこの範囲より大きいと、融着開始温度が高くなりすぎて、融着させるための熱処理温度が高くなりすぎて、熱処理工程において基材層が大きく変形したりすることがあるために好ましくない。本発明において、微粒子14の平均粒径Rを100nm以下とすることによって低温の熱処理で微粒子間を融着することができる。該微粒子14の平均粒径Rの好ましい下限値は1nmであり、より好ましくは2nmである。 In this case, the heat treatment temperature is preferably set to a temperature equal to or higher than the fusion start temperature of the fine particles 14. Since the fusion start temperature of the fine particles 14 increases as the average particle size R of the fine particles 14 increases, the average particle size R of the fine particles 14 to be used is preferably 100 nm or less. More preferably, it is 75 nm or less, and most preferably 50 nm or less. If the average particle size R of the fine particles 14 is larger than this range, the fusion start temperature becomes too high, the heat treatment temperature for fusion becomes too high, and the base material layer is greatly deformed in the heat treatment step. It is not preferable because there is. In the present invention, by setting the average particle size R of the fine particles 14 to 100 nm or less, the fine particles can be fused together by low-temperature heat treatment. A preferable lower limit value of the average particle diameter R of the fine particles 14 is 1 nm, and more preferably 2 nm.
本発明のパターン形成方法において、表面層11中の微粒子14の含量としては好ましくは、80重量%以上が好ましい。より好ましくは85重量%以上、最も好ましくは90重量%以上である。この範囲に満たないと、表面に金属微粒子もしくは金属被覆微粒子を配列しても、金属微粒子の配列パターンとしての機能が発現しないことがあったり、また金型転写により得られたパターンを熱処理して金属微粒子を融着させて金属パターンにしようとしても導通性が不足し、金属パターンとしての機能が発現しないことがあるため好ましくない。本発明のパターン形成方法において、金属微粒子の含量を上述の範囲にすることによって、形成したパターンについての機能を十分に得ることができる。なお、金属微粒子の含量の好ましい上限値は99.9重量%であり、より好ましくは99重量%である。
In the pattern forming method of the present invention, the content of the fine particles 14 in the
また、表面層11には基材層12への接着性付与や、微粒子14の分散性向上、滑落防止等の目的ためにマトリックスとなる樹脂13を添加しても構わない。添加することのできるマトリックス13は、特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、あるいは光分解性樹脂等を好適に用いることができる。
Further, the
本発明のパターン形成方法における積層体1の基材層12の材質は、熱可塑性を有する樹脂を主たる成分として構成されることが好ましく、該主成分となり得る熱可塑性樹脂の好ましい具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2、6−ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステルアミド系樹脂、ポリエーテルエステル系樹脂、PMMAなどのアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、これらの共重合体および混合物などが挙げられる。これらの中で共重合するモノマー種の多様性、材料物性制御の容易性などの理由から、特に、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂またはこれらの混合物が好ましい。上述の主成分たる熱可塑性樹脂は、全成分中の50重量%以上を占めることが好ましい。また、上述の熱可塑性樹脂は、熱可塑性とともに光硬化性、熱硬化性を併せ持つことも好ましい。
The material of the
本発明のパターン形成方法における積層体1の基材層12のパターン形成前および後のガラス転移温度Tg2は、いずれも、好ましくは30〜250℃、より好ましくは40〜230℃、最も好ましくは50〜200℃の範囲である。ガラス転移温度Tg2がこの範囲を下回ると、成形前では積層体1のハンドリング性が悪くなることがあり、成形後にはパターンの耐熱性が低くなり形状が経時変化することがあるため好ましくない。また、この範囲を上回ると、成形温度が高くエネルギー的に非効率である上、成形プロセス(加熱/冷却サイクル)において、積層体1の体積変動が大きくなり積層体1が金型2に噛み込んで離型できなくなったり、また、離型できたとしてもパターンの精度が低下したり、部分的にパターンが欠けて欠点となる等の理由により好ましくない。本発明のパターン形成方法において、積層体1の基材層12のガラス転移温度Tg2をこの範囲とすることで良好な精度、離型性を得ることができる。なお、本発明のパターン形成方法における積層体1の表面層11のマトリックス13のパターン形成前および後のガラス転移温度Tg1は特に限定はされないが、好ましくは、Tg2≧Tg1−20℃となるのが貫通の容易性の点からよい。
The glass transition temperature Tg2 before and after the pattern formation of the
基材層12は、主成分たる熱可塑性樹脂以外に、電磁波照射または熱により架橋して硬化する成分を添加することも好ましい。このような成分を添加した場合、形成したパターンに電磁波照射または熱処理により架橋させることで、形成したパターンまたは基材の機械的強度、熱的安定性を向上させることができる。
In addition to the thermoplastic resin as the main component, the
また、本発明のパターン形成方法において、表面層11には、微粒子の他、染料、顔料、電磁波吸収体、導電材料、磁性材料、液晶材料、発光材料など各種機能性材料を添加してもよい。さらには、基材層12に上述の機能性材料を添加してもよい。また、表面層11および基材層12には、本発明の効果が失われない範囲内で、その他各種添加剤を加えることができる。添加配合することができる添加剤の例としては、例えば、分散剤、酸化防止剤、耐候剤、帯電防止剤、重合禁止剤、離型剤、増粘剤、pH調整剤および塩などが挙げられる。
In the pattern forming method of the present invention, various functional materials such as dyes, pigments, electromagnetic wave absorbers, conductive materials, magnetic materials, liquid crystal materials, and light emitting materials may be added to the
表面層11の膜厚Lとしては、前述のように、金型2の金型凸部21の高さHが、該積層体1の表面層11の膜厚Lより大きければ特に限定されないが、貫通性の観点から、好ましくは0.01〜200μm、より好ましくは0.01〜150μm、更に好ましくは0.01〜100μmである。
As described above, the film thickness L of the
また、基材層12の膜厚としては、特に限定されないが、シートとしての取扱性などの観点から、好ましくは5μm〜2mm、より好ましくは10μm〜1mm、更に好ましくは15μm〜800μmである。ただし、後述するように、積層体にその他異素材を支持体層として設ける場合の基材層12の膜厚は、上述の範囲に限定されず、0.01〜5μmであっても構わない。
The thickness of the
また、基材層12としては、シート自体の機械的強度、耐熱性および取り扱いやすさ等を向上させるために、一軸または二軸延伸されたポリエチレンテレフタレートなどの樹脂層(シート)を用いてもよい。二軸延伸したポリエチレンテレフタレートなどのシートを用いる場合には、その厚みは機械的強度等の面から20〜500μmが好ましく、より好ましくは30〜300μm、最も好ましくは50〜200μmである。
Further, as the
本発明のパターン形成方法における積層体1は、基材層12と、該基材層12の片側または両側に形成された表面層11からなるものであって、表面層11および基材層12は、いずれも均一な単一層または異なる材質からなる多層構造のいずれでもよい。
The
また、本発明に用いる積層体1に、その他の異素材を支持体層として設けることも好ましく行われる。
In addition, it is also preferable to provide another different material as a support layer in the
支持体層を用いる場合には、支持体層、基材層、表面層の順に積層された構成となる。好ましい支持体層の例としては、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂等のフィルム基材およびこれらを一軸もしくは二軸に延伸したもの、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鋼、チタン、シリコン等の金属基材および石英ガラス等の各種ガラス、コンクリート等の無機基材などが挙げられ、特に透光性光学機能性シートを形成する場合は、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂等のフィルム基材およびこれらを一軸もしくは二軸に延伸したものやガラスなど光線透過性を有するものが好ましく用いられる。なお、支持体層の厚みは特に限定されない。また、かかる支持体層には、下地調整材や下塗り材などの処理が施されたものであってもよい。 When using a support body layer, it becomes the structure laminated | stacked in order of the support body layer, the base material layer, and the surface layer. Examples of preferred support layers include film base materials such as polyester resin, polyolefin resin, and acrylic resin, and those obtained by stretching them uniaxially or biaxially, stainless steel, aluminum, aluminum alloy, iron, steel, titanium, silicon, etc. Examples include metal substrates and various substrates such as quartz glass, and inorganic substrates such as concrete. Especially when forming a translucent optical functional sheet, film substrates such as polyester resins, polyolefin resins, acrylic resins, and the like Those having a light transmission property such as glass uniaxially or biaxially or glass are preferably used. The thickness of the support layer is not particularly limited. In addition, the support layer may be subjected to a treatment such as a base preparation material or an undercoat material.
本発明のパターン形成方法に用いる積層体1の製造方法としては、例えば、基材層12を構成する組成物と表面層11を構成する組成物を、それぞれ別の二台の押出機に投入し、溶融して口金から冷却したキャストドラム上に共押出してシート状に加工する方法(共押出法)、単膜で作製した基材層12に、表面層11の原料を押出機に投入して溶融押出して口金から押出しながらラミネートする方法(溶融ラミネート法)、基材12と表面層11をそれぞれ別々に単膜で作製し、加熱されたロール群などにより熱圧着する方法(熱ラミネート法)、その他、表面層11を構成する組成物を溶媒に溶解または分散させ、その溶液または分散液を基材層12上に塗布する方法(コーティング法)等が挙げられる。これらの方法のうち、表面層11の微粒子含量が多い場合や、融着開始温度が低い微粒子を用いる場合等はコーティング法が特に好適に用いられる。なお、コーティング法において、塗布後、溶媒を乾燥除去する必要がある場合、その乾燥温度は微粒子の融着開始温度以下で行うのが好ましい。
As a manufacturing method of the
また、基材層12を支持体層上に設ける場合は、上述の方法で積層体1を形成した後、支持体に張り合わせてもよいし、基材層12を構成する組成物を押出機に投入し、溶融して口金から押出ながら支持体層にラミネートする方法(溶融ラミネート法)、基材12と支持体層をそれぞれ別々に単膜で作製し、加熱されたロール群などにより熱圧着する方法(熱ラミネート法)、その他、基材層12を構成する組成物を溶媒に溶解または分散させ、その溶液または分散液を基材層12上に塗布する方法(コーティング法)などにより、支持体層と基材層12とを張り合わせた後、上述の方法によって表面層11を形成してもよい。
Moreover, when providing the
本発明のパターン形成方法は、図1に示すように、積層体1の表面に凹凸形状を有する金型2を押し付けて金型表面形状を転写するとともに、表面層11を貫通させるものである。図1のような平版金型をプレスする方法(平版プレス法)の他に、ロール状の金型を用いるロールtoロールの連続成形も好ましい方法である。ロールtoロール連続成形の場合、生産性の点で平版プレス法より優れている。
In the pattern forming method of the present invention, as shown in FIG. 1, a
本発明のパターン形成方法において、プレス成形時の金型温度T1または積層体温度T2の少なくとも一方は、表面層11に含有するマトリックス13のTg1以上であることが好ましい。より好ましくはT1およびT2の両方が前記範囲を満たすことがより好ましい。T1およびT2いずれもこの範囲に満たない場合、表面層11に金型をプレスしても表面層11を貫通させることが困難となることがある。
In the pattern formation method of the present invention, it is preferable that at least one of the mold temperature T1 and the laminate temperature T2 at the time of press molding is equal to or higher than Tg1 of the matrix 13 contained in the
また、プレス成形時の金型温度T1または積層体温度T2の少なくとも一方は、基材12のTg2〜Tg2+50℃の範囲とするのがより好ましい。また、T1およびT2の両方が前記範囲を満たすことがさらに好ましい。この範囲内にすることによって、基材12も変形に追従し、貫通性が向上すると共に、金型の形状を正確に転写することができる。ただし、この範囲を上回ると、加熱/冷却サイクルにおける成形品の体積変動が大きくなり金型に噛み込んで離型できなくなったり、また、離型できたとしてもパターンが変形したり、部分的にパターンが欠けて欠点となる等の理由により好ましくない。本発明のパターン形成方法においては、プレス成形時の金型温度T1または積層体温度T2の少なくとも一方をこの範囲とすることにより、良好な貫通性、精度、及び離型性を両立することができる。
In addition, it is more preferable that at least one of the mold temperature T1 and the laminate temperature T2 at the time of press molding is in the range of Tg2 to Tg2 + 50 ° C. of the
また、本発明のパターン形成方法において、プレス圧力は、成形時の表面層11、基材12の動的貯蔵弾性率E’等に依存するが、0.01〜50MPaが好ましい。より好ましくは0.5〜30MPaである。この範囲に満たないと表面層11に金型凸部が十分に侵入することができなくなり、表面層11を貫通させることが困難となることがある。またこの範囲を超えると、必要とする荷重が大きくなり、金型への負荷が大きくくり返し使用耐久性が低下するため好ましくない。プレス圧力をこの範囲とすることで、良好な転写性を得ることができる。
Moreover, in the pattern formation method of this invention, although a press pressure is dependent on the
また、プレス圧力保持時間は、成形時の表面層11、基材12の動的貯蔵弾性率E’の値や成形圧力、金型の形状や膜厚など各種条件に依存する。
The pressing pressure holding time depends on various conditions such as the value of the dynamic storage elastic modulus E ′ of the
また、本発明のパターン形成方法において、プレス圧力開放温度T3は、成形温度より低く、かつTg2−20℃〜Tg2+20℃の温度範囲内であることが好ましい。この範囲に満たないと、プレス時の積層体1の変形が残留応力として残り、成形品の熱的な安定性が低下することがあるため好ましくない。また、この範囲を上回ると、圧力解放時の動的貯蔵弾性率E’が低く、成形体が流動性をもった状態であるため、パターンが変形したりして精度が低下することがあるため好ましくない。本発明のパターン形成方法においては、プレス圧力開放温度T3をこの範囲とすることによって、良好な転写性と離型性とを両立することができる。
In the pattern forming method of the present invention, the press pressure release temperature T3 is preferably lower than the molding temperature and within the temperature range of Tg2-20 ° C to Tg2 + 20 ° C. If it is less than this range, the deformation of the
また、本発明のパターン形成方法において、離型温度T4は常温〜T3℃の温度範囲内であることが好ましい。この範囲を上回ると、パターンが変形することがあり精度が低下するため好ましくない。本発明のパターン形成方法においては、離型時の温度をこの範囲とすることによって、パターン精度よく離型することができる。 Moreover, in the pattern formation method of this invention, it is preferable that mold release temperature T4 exists in the temperature range of normal temperature-T3 degreeC. Exceeding this range is not preferable because the pattern may be deformed and the accuracy is lowered. In the pattern forming method of the present invention, the mold can be released with good pattern accuracy by setting the temperature at the time of mold release to this range.
ここで、本発明のパターン形成方法において、金型転写により得られたパターンに熱処理を施すことによって微粒子14間を融着させることで金属パターンを得ることができる。その場合融着させる方法としては、前述の金型プレス時の金型温度T1もしくは積層体1の温度T2の少なくとも一方を微粒子の融着開始温度以上にて行う方法、パターン形成工程後に微粒子の融着開始温度以上に熱処理を行う方法、どちらでもかまわない。前者の金型プレス時の金型温度T1もしくは積層体1の温度T2の少なくとも一方を微粒子の融着開始温度以上にする方法は、金型転写によってパターン形成と微粒子の融着を同時に行うことができ、その結果、工程数を減らすことができるため好適に行われる。金属の融着をさらに進めるために、また前者の方法を行った後に、後者の方法を行っても構わない。
Here, in the pattern forming method of the present invention, a metal pattern can be obtained by fusing the fine particles 14 by heat-treating the pattern obtained by mold transfer. In this case, as a method of fusing, a method of performing at least one of the mold temperature T1 at the time of the above-mentioned mold pressing or the temperature T2 of the
前述のパターン形成方法によって得られる成形品の横断面図を、図7(a)〜(f)に模式的に例示する。図7は、表面層11が金型凸部の侵入により断裂して、かつ基部4の上にパターン状に表面層11が形成されている場合の例を示している。成形後の表面層11の好ましいパターン5の形状としては、矩形(図7(a)参照)、台形(図7(b)参照)、三角形(図7(c)参照)、これらが変形したもの(図7(d)、(e)、(f)、(g)参照)、およびこれらの組み合わせ形状などが挙げられるが、これら以外の形状も用いることができる。また、隣接する成形品凸部間については、図7(a)〜(f)のように平坦部が形成されている場合、または図7(g)のように平坦部が形成されることなく連続的に連結している場合のいずれでもよい。また、成形品凹部の形状についても、上記成形品凸部と同様に、矩形、台形、三角形、釣鐘型、またはこれらが変形したもの等の形状を好ましく用いることができる。
7A to 7F schematically illustrate cross-sectional views of molded articles obtained by the pattern forming method described above. FIG. 7 shows an example in which the
また、表面層11の構造を詳細にみると、図2(a)〜(f)に例示するような構造も好ましく用いられる。図2(a)〜(c)は表面層11が金型凸部の侵入部分で破断した状態、図2(d)〜(f)は表面層11が部分的、もしくは全体的に連結しているが、機能的に連結しない場合を示しており、また、さらに、図2(a)、(d)は、成形品凸部全体が表面層を構成する材料で形成されている場合、図2(b)、(e)は成形品凸部の表層が表面層11で覆われている場合、図2(c)、(f)はこれらの中間の状態の場合をそれぞれ示すものである。
Moreover, when the structure of the
これら、図2(a)〜(f)に示した構造は、表面層11の材質、厚さL、断面積S1、動的貯蔵弾性率E1’、基材層12の材質、動的貯蔵弾性率E2’、金型凸部21の高さH、金型凹部の断面積S2、などを適宜変更することによってそれぞれ形成することができる。
These structures shown in FIGS. 2A to 2F include the material of the
図8(a)〜(h)は、それぞれ、本発明のパターン形成方法によって得られる成形品をその膜面と平行に切断した場合の断面における、パターン5の配置を模式的に示す断面図である。図8(a)〜(h)のようにパターン5の形状が、線状、略三角形、略四角形、略六角形、円、楕円等から選ばれる形状を有していてもよい。図8(a)〜(c)はパターン5がストライプ状である場合、図8(d)はパターン5の断面が円形状である場合、図8(e)は三角形状である場合、図8(f)〜(g)は四角形状である場合、図8(h)は六角形状である場合を、それぞれ例示するものである。このパターン5は、図示した場合のように整列していてもよく、またランダムに配列していたり、異なる形状が混在していてもよい。また、図9(a)〜(d)のように、パターン5の存在しない部分の形状が、略三角形、略四角形、略六角形、円、楕円等から選ばれる形状を有していてもよい。
8A to 8H are cross-sectional views schematically showing the arrangement of the
また、成形品の面方向断面において、成形品凸部の面積S3’と成形品凹部の面積S3”の比率は任意である。 In the cross section in the surface direction of the molded product, the ratio of the area S3 'of the molded product convex portion to the area S3 "of the molded product concave portion is arbitrary.
また、本発明のパターン形成方法によって得られる成形品の基部4は平坦部41と凸部土台部分42とからなる。土台部分42の高さh2’は任意であるが、平坦部41の厚みl’は機械的強度等の面から20μm〜2mmが好ましく、より好ましくは30μm〜1mmであり、さらに好ましくは50〜500μmである。しかしながら、基部4の下に支持体層を設けた場合は、平坦部41の厚みl’は特に限定されず、20μm以下であっても構わない。
Further, the
本発明のパターン形成方法によって得られる成形品は、その性能を高めるため、もしくはさらに別の機能を発現させるために、形成したパターン5に電解メッキ、もしくは無電解メッキや、蒸着、スパッタなど各種金属処理を施してもよい。用いる金属種としては特に限定されず、種々の金属種等が好適に用いられる。なお、蒸着やスパッタを行う場合は、成形品の膜面に対して法線方向より蒸着もしくはスパッタすると、全面に金属層が形成され、パターンとしての機能性が大きく低下してしまう場合がある。そのため、パターン5のみに選択的に蒸着やスパッタを行うためには、成形品の膜面に対して法線方向から、斜め方向、例えばストライプの場合はその配列とは垂直に斜め方向から蒸着もしくはスパッタを行うのが好ましい。
The molded product obtained by the pattern forming method of the present invention is made of various metals such as electrolytic plating, electroless plating, vapor deposition, sputtering, etc. on the formed
本発明のパターン形成方法によって得られる成形品は、形成したパターン5の機械的強度を高めたり、表面に耐摩擦性を付与するために、形成したパターン5の表面や、パターン5が形成されている面全面に透明樹脂や、金属酸化膜などによる保護膜を形成したり、形成したパターン5の間の凹部に透明樹脂を充填したりしてもよい。用いることができる透明樹脂は、特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、等を好適に用いることができる。また、用いることができる金属酸化物も透明であれば特に限定されない。また、本発明のパターン形成方法によって得られる成形品の表面に保護フィルム等の別のフィルムを張り合わせたりすることも好適に行われる。
In the molded product obtained by the pattern forming method of the present invention, the surface of the formed
また、本発明のパターン形成方法によって得られる成形品のパターンの未賦形面側には、帯電防止層、反射防止層、ハードコート層など、任意の層を形成することができる。また、他の機能を有する基材等との貼り合わせをすることによって、多機能を有する機能統合高性能シートとすることも可能である。 Moreover, arbitrary layers, such as an antistatic layer, an antireflection layer, a hard-coat layer, can be formed in the unshaped surface side of the pattern of the molded article obtained by the pattern formation method of this invention. Moreover, it can also be set as the function integrated high performance sheet | seat which has many functions by bonding with the base material etc. which have another function.
本発明のパターン形成方法により得られた成形品は、そのパターンを構成する材料を適宜選択することによって、ディスプレイ部材、半導体集積材料、意匠部材、光回路、光コネクタ部材、バイオチップなど各種用途に展開可能である。特に、基材層12として透光性基材を用いた場合、各種透光性光学機能性を有するシートを形成することが可能である。
The molded product obtained by the pattern forming method of the present invention can be used in various applications such as a display member, a semiconductor integrated material, a design member, an optical circuit, an optical connector member, and a biochip by appropriately selecting the material constituting the pattern. It can be deployed. In particular, when a translucent base material is used as the
その例として(1)反射型偏光板、(2)電磁波シールドフィルムなどが挙げられる。 以下、これらの例の詳細を示す。 Examples thereof include (1) a reflective polarizing plate and (2) an electromagnetic wave shielding film. Details of these examples are given below.
(1)反射型偏光板
本発明のパターン形成方法によって得られる光学機能性シート(1)は、ある一軸方向の偏光成分を透過し、かつ該偏光成分とは垂直方向の偏光成分を反射または吸収する偏光分離機能を有することを特徴とする。
(1) Reflective Polarizing Plate The optical functional sheet (1) obtained by the pattern forming method of the present invention transmits a certain uniaxial polarization component and reflects or absorbs a polarization component perpendicular to the polarization component. It has a polarization separation function.
本発明の光学機能性シート(1)の具体的な形状としては、図10のように基部140の上にパターン状に金属層150が形成されていることが挙げられる。なお、図10は、表面層11が金型凸部の侵入により断裂して、かつ基部140の上にパターン状に金属層150が形成されている場合の例を示しているが、これに限定されず、図11(a)〜(f)に例示するような構造も好ましく用いられる。図11(a)〜(c)は表面層11が金型凸部の侵入部分で破断した状態、図11(d)〜(f)は表面層11が部分的、もしくは全体的に連結しているが、機能的に連結しない場合を示しており、また、さらに、図11(a)、(d)は、凸部全体が表面層を構成する材料で形成されている場合、図11(b)、(e)は凸部の表層が表面層11で覆われている場合、図11(c)、(f)はこれらの中間の状態の場合をそれぞれ示すものである。これら、図11(a)〜(g)に示した構造は、表面層11の材質、厚さL、断面積S1、動的貯蔵弾性率E1’、基材層12の材質、動的貯蔵弾性率E2’金型凸部21の高さH、金型凹部の断面積S2、などを適宜変更することによってそれぞれ形成することができる。
As a specific shape of the optical functional sheet (1) of the present invention, a
本発明の光学機能性シート(1)において、金属層150の好ましい形状としては、矩形(図10(a)参照)、台形(図10(b)参照)、三角形(図10(c)参照)、これらが変形したもの(図10(d)〜(g)参照)、およびこれらの組み合わせ形状などが挙げられるが、これらに限定されることなく、面内で線状の凹凸が形成されれば好ましく用いることができる。また、隣接するパターン間については、図10(a)〜(f)のように平坦部が形成されている場合、または図10(g)のように平坦部が形成されることなく連続的に連結している場合のいずれでもよい。これら以外の形状も用いることができ、形状を適宜選択することによって任意の偏光分離特性を得ることができる。
In the optical functional sheet (1) of the present invention, the preferred shape of the
図12は、本発明の光学機能性シート(1)のパターン形状を模式的に示す斜視図であり、面内において、基部140の上にストライプ状に金属層150が形成されている。なお、各ストライプパターンは平行に形成されるのが好ましい。また、各ストライプパターンは直線であることが好ましいが、連続な直線ではなく破線状となってもかまわない。また、完全に直線でなくても構わない。
FIG. 12 is a perspective view schematically showing the pattern shape of the optical functional sheet (1) of the present invention. In the plane, the
つまり、本発明の光学機能性シート(1)は、基材140上に細い金属層のライン150を平行に並べた構造、もしくは周期的なストライプ形状の凹凸を有する基材140の凹凸面側に金属層150が形成された構造である。また、本発明の光学機能性シート(1)の金属層のライン150もしくは金属層150の凹凸の周期は、適用する光の波長領域よりも短くすることにより、該波長領域において均一な光学異方性構造体とみなすことができる。そのため、ストライプパターンの長手方向に平行な方向と垂直な方向での構造異方性に由来する光学的な異方性が発現する。これにより、ストライプパターンの長手方向に平行な偏光成分は反射され、垂直な偏光成分は透過することで反射型偏光板として機能する。
That is, the optical functional sheet (1) of the present invention has a structure in which thin
ここで、偏光分離特性は偏光度Pを用いて表される。偏光度Pは、ガラス偏光フィルター(エドモンド・オプティクス・ジャパン(株)製)と光学機能性シート(1)の金属層150が形成されている側を重ね、ガラス偏光フィルターが光源側(光線入射側)になるように分光光度計U−3410((株)日立製作所製)に設置し、各波長における最大の透過率Tmaxおよび最大透過率の位置から位置から90°光学機能性シート(1)を回転させたときの透過率(最小透過率)Tminをそれぞれ測定し、得られた値を用いて、偏光度P=((Tmax−Tmin)/(Tmax+Tmin))0.5にて求められる値のことであり、本発明の光学機能性シート(1)において,適用する光の波長領域の中心波長における偏光度Pcは、好ましくは0.4以上、より好ましくは0.6以上である。該偏光度Pcの好ましい上限値は1である。
Here, the polarization separation characteristic is expressed using the polarization degree P. The degree of polarization P is determined by overlapping the glass polarizing filter (manufactured by Edmund Optics Japan Co., Ltd.) and the side on which the
本発明の光学機能性シート(1)は、その形状(ピッチ、開口率、幅、アスペクト比等)を適宜選択することによって、適用波長領域に特別な制限を受けることなく、任意の波長領域で反射型偏光分離特性を有する光学機能性シートを得ることができる。以下、特に、可視光領域(400〜800nm)に適用波長領域を有する反射型偏光板について詳細に説明する。 The optical functional sheet (1) of the present invention can be selected in any wavelength region without any special restrictions on the applicable wavelength region by appropriately selecting its shape (pitch, aperture ratio, width, aspect ratio, etc.). An optical functional sheet having reflective polarization separation characteristics can be obtained. Hereinafter, in particular, a reflective polarizing plate having an applicable wavelength region in the visible light region (400 to 800 nm) will be described in detail.
本発明の光学機能性シート(1)において、金属層のライン150もしくは金属層150の凹凸の繰り返し単位(ピッチ)p1’(=w11’+w12’)が50〜400nmの範囲となることが好ましく、より好ましくは50〜350nm、最も好ましくは50〜300nmである。ピッチp1’が、この範囲を超えると、短波長領域での偏光度Pが低下し、特に可視光領域において偏光度Pの低下が顕著となるため好ましくない。またピッチp1’がこの範囲に満たないと、成形が困難となったり、成形できても、金属層150の物理的強度が極端に低下し、外的な力によって容易に倒壊したりすることがある上、金属層150が金属性を失い、機能を果たさなくなって、反射型偏光板としての機能を失うため好ましくない。本発明の光学機能性シート(1)において、ピッチp1’を上述の範囲とすることで、物理的な強度を保ちつつ、可視光領域全体において高い偏光度Pを得ることができる。
In the optical functional sheet (1) of the present invention, the repeating unit (pitch) p1 ′ (= w11 ′ + w12 ′) of the
また、本発明の光学機能性シート(1)において、金属層150の幅w11’は20〜380nmであることが好ましく、より好ましくは20〜300nm、最も好ましくは20〜250nmである。金属層150の幅w11’がこの範囲より小さいと、成形が困難となったり、成形できたとしても、金属層の物理的強度が極端に低下し、外的な力によって容易に倒壊したりすることがある上、金属層150が金属性を失い、機能を果たさなくなって、反射型偏光板としての機能を失う(反射率や偏光度の低下)ことがあるため好ましくない。また、幅w11’がこの範囲より大きいと、開口率が低くなり、光線透過性が低下することになり好ましくない。本発明の光学機能性シート(1)において、金属層150の幅w11’を上述の範囲とすることによって、物理的な強度を保ったまま、可視光領域における高い透過率、反射率、偏光度を得ることができる。
In the optical functional sheet (1) of the present invention, the width w11 'of the
また、本発明の光学機能性シート(1)において、基材上140に形成された金属層150の高さh11’は10〜400nmであることが好ましく、より好ましくは20〜300nm、最も好ましくは30〜300nmである。金属層150の高さh11’がこの範囲に満たないと、偏光度が低下するため好ましくない。また、高さh11’がこの範囲を超えると、偏光特性が光の入射角度に依存するようになるため好ましくない。本発明の光学機能性シート(1)において、金属層150の高さh11’を上述の範囲とすることによって、広視野角領域にわたって高い偏光特性を得ることができる。
In the optical functional sheet (1) of the present invention, the height h11 ′ of the
本発明の光学機能性シート(1)において、基材上140に形成された金属層150の高さh11’と凹部の幅w12’の比(h11’/w12’、以下、アスペクト比という)が、0.5〜5の範囲であることが好ましい。アスペクト比h11’/w12’がこの範囲に満たない場合には、十分な偏光特性が得られないため好ましくない。また、この範囲を超える場合には、成形が困難となって、凸部が蛇行したりして、面内における偏光特性のむらが現れることがあるため、好ましくない。本発明の光学機能性シート(1)において、アスペクト比h11’/w12’を上述の範囲にすることによって、面内において均一でかつ高い偏光度を得ることができる。
In the optical functional sheet (1) of the present invention, the ratio of the height h11 ′ of the
また、本発明の光学機能性シート(1)の基部140は、平坦部141と凸部土台部分142とからなる。土台部分142の高さh12’は任意であるが、平坦部141の厚みl1’は機械的強度と、薄型化への対応の面から20μm〜1mmが好ましく、より好ましくは30μm〜500μmであり、さらに好ましくは50〜300μmである。しかしながら、基部140の下に支持体層を設けた場合は、平坦部141の厚みl1’は特に限定されず、20μm以下であっても構わない。
In addition, the
本発明の光学機能性シート(1)は、その形状(ピッチ、開口率、幅、アスペクト比等)を適宜選択することによって、適用波長領域に特別な制限を受けることなく、任意の波長領域で反射型偏光特性を有する光学機能性シートを得ることができる。特に、上述の寸法で形成することによって、可視光領域、すなわち、概ね400〜800nmの波長領域において偏光特性を発現する反射型偏光板を得ることができる。 The optical functional sheet (1) of the present invention can be selected in any wavelength region without any special restrictions on the applicable wavelength region by appropriately selecting its shape (pitch, aperture ratio, width, aspect ratio, etc.). An optical functional sheet having reflective polarization characteristics can be obtained. In particular, by forming with the above-mentioned dimensions, it is possible to obtain a reflective polarizing plate that exhibits polarization characteristics in the visible light region, that is, in the wavelength region of approximately 400 to 800 nm.
本発明の光学機能性シート(1)は、ある一軸方向の偏光成分を透過し、かつ該偏光成分とは垂直方向の偏光成分を反射する偏光分離機能を有することを特徴とし、本機能が求められる各種用途に使用することができるが、その用途の一例としては、特に液晶表示装置の中に組み込んで使用した場合に輝度向上効果が発揮されることがあげられる。このメカニズムについて説明する。 The optical functional sheet (1) of the present invention is characterized by having a polarization separation function of transmitting a polarization component in a certain uniaxial direction and reflecting a polarization component in a direction perpendicular to the polarization component. One example of the application is that the effect of improving luminance is exhibited particularly when incorporated in a liquid crystal display device. This mechanism will be described.
図13において、導光板600の上面側に拡散シート700が配置され、さらにその上にプリズムシート800が配置され、また、導光板600の下面側には反射シート500が配置されている。さらに、導光板600の側面には蛍光管400が配置されている。蛍光管400から照射される光は、導光板600の側面から導光板600内に入り、導光板600の上面から拡散シート700、プリズムシート800を経て上方に出射する。なお、前記構成例に制限されず、導光板600として、表裏面にドット、プリズム状など様々な加工を施したものを用いたり、蛍光管400を複数本を設置したりしてもよく、さらには、光拡散シート700やプリズムシート800に関しては、どちらか一方のみ使用する場合やそれぞれ複数枚用いる場合など、種々の部材および構成が好ましく用いられる。また、図25は面光源としてサイドライト型面光源を用いた例を示したが、該面光源として、直下型面光源であってもく、任意の面光源を用いることができる。
In FIG. 13, a diffusion sheet 700 is disposed on the upper surface side of the
次に、これら面光源の上側に、本発明の光学機能性シート(1)100、および液晶セル900を順に組み上げることで液晶表示装置として好ましい構成となる。
Next, the optical functional sheet (1) 100 of the present invention and the
本発明の光学機能性シート(1)を用いて輝度向上効果を発現させるためには、少なくとも、上述の液晶装置において、液晶セル900を構成する光源側の偏光板が透過する偏光軸の方向と、本発明の光学機能性シート(1)100が透過する偏光軸の方向とが合致させるように設置する。
In order to achieve a brightness enhancement effect using the optical functional sheet (1) of the present invention, at least in the above liquid crystal device, the direction of the polarization axis transmitted by the light source side polarizing plate constituting the
液晶セル900は、2枚の偏光板の間に液晶層が形成されている。液晶セル900に用いられる偏光板は吸収型の偏光板であり、透過軸と直交する偏光は吸収されるため、理論的に光の最大利用効率は50%である。本発明の光学機能性シート(1)を面光源と液晶セルの間に設置すると、従来吸収されていた偏光成分が面光源側に反射されて戻される。反射して戻った偏光成分は、面光源部で偏光解消されて等方的な光となり、再度液晶セルに向けて再利用することができる。このサイクルを繰り返すことにより、全光線のうち50%しか利用できなかった従来の面光源と比べて光利用効率を高めることができ、その結果、輝度を向上させることが可能となる。
In the
また、本発明の光学機能性シート(1)を液晶表示装置に設置する場合、金属層形成面を液晶セル900側に向けて設置することが好ましい。このように設置することにより、基部140として複屈折性を有する樹脂を用いた場合にも偏光特性の低下を抑制することが可能な場合があり好ましい。
Moreover, when installing the optical functional sheet (1) of this invention in a liquid crystal display device, it is preferable to install a metal layer formation surface toward the
また、上述ではプリズムシート800と液晶セル900との間に光学機能性シート(1)を搭載した例を示したが、これに限らず、偏光度pが0.90以上、より好ましくは0.95以上、更に好ましくは0.99以上と高いものであれば、液晶セルの下側の偏光板のかわりに使用することも可能である。この場合、従来のヨウ素型偏光板を使用した場合と比べて、再利用することができる分、高輝度の液晶表示装置とすることができるため、好ましい。
In the above description, an example in which the optical functional sheet (1) is mounted between the
また、本発明の光学機能性シート(1)は、偏光分離性能を高めるために、形成した金属層250に電解メッキ、もしくは無電解メッキや、蒸着、スパッタなどを施してもよい。金属種としては特に限定されないが、可視光領域での反射率の高い金属、例えば銀、クロム、アルミニウム、チタン等が好適に用いられる。なお、蒸着やスパッタを行う場合は、光学機能性シート(1)の膜面方向に対して法線方向より蒸着もしくはスパッタすると、全面に金属層が形成されてしまい、その結果、透過させたい方向の偏光の透過率も低下してしまう場合がある。そのため、膜面に対して法線方向から、ストライプの配列とは垂直に斜め方向から蒸着もしくはスパッタを行うのが好ましい。
In the optical functional sheet (1) of the present invention, the formed
本発明の光学機能性シート(1)は、形成した金属層150の機械的強度を高めたり、表面に耐摩擦性を付与するために、金属層150表面や、金属層150を含む全面に全面に透明樹脂や、金属酸化膜等による保護膜を形成してもよい。また、金属層150と金属層150間の凹部に透明樹脂を充填してもよい。用いることができる透明樹脂は使用する波長領域の光に対して透明であればよく、特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、等を好適に用いることができる。また、用いることができる金属酸化物も使用する波長領域の光に対して透明であればよく、特に限定されない。また、本発明の光学機能性シート(1)の表面に保護フィルム等別のフィルムを張り合わせたりすることも好適に行われる。
The optical functional sheet (1) of the present invention is formed on the entire surface including the surface of the
また、本発明の光学機能性シート(1)のパターン未形成面側には、帯電防止層、反射防止層、ハードコート層など、任意の層を形成するなどができる。また、他の機能を有する基材等との貼り合わせをすることによって、多機能を有する機能統合高性能シートとすることも可能である。 Moreover, arbitrary layers, such as an antistatic layer, an antireflection layer, a hard-coat layer, can be formed in the pattern non-formation surface side of the optical functional sheet (1) of this invention. Moreover, it can also be set as the function integrated high performance sheet | seat which has many functions by bonding with the base material etc. which have another function.
(2)電磁波シールドフィルム
本発明のパターン形成方法によって得られる光学機能性シート(2)は、電磁波を反射または吸収する機能を有することを特徴とする。
(2) Electromagnetic wave shielding film The optical functional sheet (2) obtained by the pattern forming method of the present invention has a function of reflecting or absorbing electromagnetic waves.
本発明の光学機能性シート(2)は、その形状(ピッチ、開口率、幅、アスペクト比等)を適宜選択することによって、適用波長領域に特別な制限を受けることなく、任意の波長領域で電磁波シールド特性を有する光学機能性シートを得ることができる。 The optical functional sheet (2) of the present invention can be selected in any wavelength region without any special restrictions on the applicable wavelength region by appropriately selecting the shape (pitch, aperture ratio, width, aspect ratio, etc.). An optical functional sheet having electromagnetic wave shielding characteristics can be obtained.
本発明の光学機能性シート(2)の具体的な形状としては、図14のように基部240の上にパターン状に金属層250が形成されていることがあげられる。金属層が形成されているため電磁波シールドの機能を有するとともに、基材240に金属層250をパターン状に配列した構造のため、金属層250と金属層250に挟まれる凹部は可視光を透過することが可能である。なお、図14は、表面層11が金型凸部の侵入により断裂して、かつ基部240の上にパターン状に金属層250が形成されている場合の例を示しているが、これに限定されず、図15(a)〜(f)に例示するような構造も好ましく用いられる。図15(a)〜(c)は表面層11が金型凸部の侵入部分で破断した状態、図15(d)〜(f)は表面層11が部分的、もしくは全体的に連結しているが、機能的に連結しない場合を示しており、またさらに、図15(a)、(d)は、凸部全体が表面層を構成する材料で形成されている場合、図15(b)、(e)は凸部の表層が表面層11で覆われている場合、図15(c)、(f)はこれらの中間の状態の場合をそれぞれ示すものである。
As a specific shape of the optical functional sheet (2) of the present invention, a
これら、図15(a)〜(f)に示した構造は、表面層11の材質、厚さL、断面積S1、動的貯蔵弾性率E1’、基材層12の材質、動的貯蔵弾性率E2’、金型凸部21の高さH、金型凹部の断面積S2、などを適宜変更することによってそれぞれ形成することができる。
15 (a) to 15 (f), the material of the
本発明の光学機能性シート(2)において、金属層250の好ましい形状としては、矩形(図14(a)参照)、台形(図14(b)参照)、三角形(図14(c)参照)、これらが変形したもの(図14(d)〜(g)参照)、およびこれらの組み合わせ形状などが挙げられるが、これらに限定されることなく、形状を適宜選択することによって任意の電磁波シールド特性を得ることができる。また、隣接する線状パターン間については、図14(a)〜(f)のように平坦部が形成されている場合、または図14(g)のように平坦部が形成されることなく連続的に連結している場合のいずれでもよい。これら、図14(a)〜(f)に示した構造は、表面層11の材質、厚さL、断面積S1、E1’、基材層12の材質、E2’金型凸部21の高さH、金型凹部の断面積S2、などを適宜変更することによってそれぞれ形成することができる。
In the optical functional sheet (2) of the present invention, the preferred shape of the
図16(a)〜(h)は、それぞれ、本発明の光学機能性シート(1)をその膜面と平行に切断した場合の断面における、金属層250の配置を模式的に示す断面図である。
FIGS. 16A to 16H are cross-sectional views schematically showing the arrangement of the
図16(a)〜(h)のように、金属層250の形状が、線状、略三角形、略四角形、略六角形、円、楕円等から選ばれる形状を有していてもよい。図16(a)〜(c)は金属層250がストライプ状である場合、図16(d)は金属層250の断面が円形状である場合、図16(e)は三角形状である場合、図16(f)〜(g)は四角形状である場合、図16(h)は六角形状である場合を、それぞれ例示するものである。この金属層250は、図示した場合のように整列していてもよく、またランダムに配列していたり、異なる形状が混在していてもよい。また、図17(a)〜(d)のように、金属層250の存在しない部分の形状が、略三角形、略四角形、略六角形、円、楕円等から選ばれる形状を有していてもよい。
As shown in FIGS. 16A to 16H, the shape of the
また、光学機能性シート(2)の面方向断面において、成形品凸部の面積S5’と成形品凹部の面積S5”の比率は(=凹部の面積/凸部の面積)は、50/1〜1/1であることが好ましく、さらには40/1〜2/1であることが好ましい。この範囲より大きくなると、金属層250の占める割合が少なくなりすぎて、電磁波シールド特性が十分に発揮されなかったり、金属層250の機械的強度が低下することがあるため好ましくない。また、この範囲に満たないと、シート全体の光線透過率が低くなったり、透過光が着色したりすることがあるため好ましくない。本発明の光学機能性シート(2)において、成形品凸部の面積S4’と成形品凹部の面積S4”の比率を上記比率とすることによって高透過性を保ちながら、金属層250による十分な電磁波シールド特性を発揮させることができるため好ましい。
Further, in the cross section in the plane direction of the optical functional sheet (2), the ratio of the area S5 ′ of the convex part of the molded product to the area S5 ″ of the concave part of the molded product (= area of the concave part / area of the convex part) It is preferably ~ 1/1, more preferably 40/1 to 2/1, and if it is larger than this range, the proportion of the
また、本発明の光学機能性シート(2)において、シート膜厚方向における凸部の高さH2’と、シート断面における膜面方向の凹部幅w22’との比率(H2’/w22’、アスペクト比)を変更することによって任意の視野制御特性を得ることができる。すなわち、アスペクト比(H2’/w22’)を低くすると視野角が広がり、高くすると視野角を狭くすることが可能となる。 In the optical functional sheet (2) of the present invention, the ratio (H2 ′ / w22 ′, aspect ratio) of the height H2 ′ of the convex portion in the sheet thickness direction and the concave width w22 ′ in the film surface direction in the sheet cross section. Any visual field control characteristic can be obtained by changing the ratio. That is, when the aspect ratio (H2 '/ w22') is lowered, the viewing angle is widened, and when it is increased, the viewing angle can be narrowed.
ここで、凹部幅w22’は、図14(a)に示したように、シート断面において、凸部と凹部とが交互に繰返し配列する方向での凸部間の長さである。なお、図16(a)〜(c)のようにストライプ状パターンの場合や、図16(d)〜(h)のように、金属層250が円形もしくは多角形状である場合は、金属層250間の最短距離を凹部の幅w22‘とする。また、図17(a)のように、凹部が円形の場合はその直径が、楕円の場合はその短径が、図17(b)〜(d)のように三角形・四角形などの多角形の場合はその内接円の直径が、凹部の幅w22’に相当する。なお、金属層250の幅w21’についても同様の定義とする。
Here, as shown in FIG. 14A, the recess width w22 'is the length between the protrusions in the direction in which the protrusions and the recesses are alternately and repeatedly arranged in the sheet cross section. In the case of a stripe pattern as shown in FIGS. 16A to 16C, or when the
また、本発明の光学機能性シート(2)は、凹部の幅w22’が5〜250μmであることが好ましい。この範囲とすることで、液晶ディスプレイ用途へ使用した場合に、目視でシート上の繰り返しパターンが確認されず、画素パターンとの干渉が生じないため好ましい。また、繰り返しパターンのピッチp2’(=w21’+w22’)は一定であってもよいし、規則的に変化しても、またランダムであってもよい。なお、凹部の幅w22’は、図14(b)等のようにその長さ単位が膜厚方向で異なる場合はその平均値でもって表す。 In the optical functional sheet (2) of the present invention, the width w22 'of the recess is preferably 5 to 250 µm. By setting it within this range, when used for a liquid crystal display, a repetitive pattern on a sheet is not visually confirmed, and interference with a pixel pattern is not preferable. Further, the pitch p2 '(= w21' + w22 ') of the repetitive pattern may be constant, may change regularly, or may be random. Note that the width w22 'of the recess is expressed by an average value when the length unit is different in the film thickness direction as shown in FIG.
また、本発明の光学機能性シート(2)の凸部の高さH2’は、パターンの形成しやすさ(プロセス面)、十分な視野角特性、および薄型化への対応等を考慮した場合、1〜100μmが好ましい。 Further, the height H2 ′ of the convex portion of the optical functional sheet (2) of the present invention takes into account the ease of pattern formation (process surface), sufficient viewing angle characteristics, and response to thinning, etc. 1-100 μm is preferable.
また、本発明の光学機能性シート(2)の基部240は平坦部241と凸部土台部分242とからなる。土台部分242の高さh22’は任意であるが、平坦部241の厚みl2’は機械的強度と、薄型化への対応の面から20μm〜1mmが好ましく、より好ましくは30μm〜500μmであり、さらに好ましくは50〜300μmである。しかしながら、基部240の下に支持体層を設けた場合は、平坦部241の厚みl2’は特に限定されず、20μm以下であっても構わない。
Further, the
本発明の光学機能性シート(2)は、基材240に金属層250をパターン状に配列した構造のため、金属層250と金属層250に挟まれる凹部は可視光を透過することが可能となる。そのため、電磁波を発生する測定機器、電子機器、パソコン、携帯電話などの筐体に設置したり、電磁波遮蔽ルームの壁材として使用可能だけでなく、透明性を必要とする分野、例えば、機器の覗き窓、電磁波遮蔽ルームの窓、CRT、PDP、液晶などの各種ディスプレイの前面等に設置することも可能である。
Since the optical functional sheet (2) of the present invention has a structure in which the
また、本発明の光学機能性シート(2)は、電磁波シールド性を高めるために、形成した金属層250に電解メッキ、もしくは無電解メッキや、蒸着、スパッタなど各種金属処理を施してもよい。金属種としては特に限定されないが、電磁波シールド性の高い金属、例えば、銀、銅、ニッケルまたは金等が好適に用いられる。なお、蒸着やスパッタを行う場合は、光学機能性シート(2)の膜面方向に対して法線方向より蒸着すると、全面に金属層が形成されてしまい、その結果、成形品凹部の透過率が大きく低下してしまう場合がある。そのため、膜面に対して法線方向から、金属層の配列方向とは垂直に斜め方向から蒸着もしくはスパッタを行うのが好ましい。
In addition, in the optical functional sheet (2) of the present invention, the formed
また、本発明の光学機能性シート(2)は、パターンのコントラストを向上させるため、金属層250の表面を黒色化処理も好適に行われる。黒色化処理の方法としては、例えば、亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、リン酸三ナトリウムの混合水溶液中に本発明の光学機能性シート(2)を浸漬すること等により金属層250を酸化させる方法、電界メッキにより、黒化ニッケルを金属層250表面に析出させる方法などがあげられるが、これに限定されず、公知の黒色化処理を施すことができる。
Moreover, in order for the optical functional sheet (2) of this invention to improve the contrast of a pattern, the surface of the
また、形成した金属層250の機械的強度を高めたり、表面に耐摩擦性を付与するために、金属層250表面や、金属層250が形成されている面全面に透明樹脂や、金属酸化膜などによる保護膜を形成したり、金属層250と金属層250の間の凹部に透明樹脂を充填したりしてもよい。用いることができる透明樹脂は可視光の波長領域の光に対して透明であれば、特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、等を好適に用いることができる。また、用いることができる金属酸化物も可視光の波長領域の光に対して透明であれば特に限定されない。また、本発明の光学機能性シート(2)の表面に保護フィルム等別のフィルムを張り合わせたりすることも好適に行われる。
Further, in order to increase the mechanical strength of the formed
また、本発明の光学機能性シート(2)のパターン未形成面側には、帯電防止層、反射防止層、ハードコート層など、任意の層を形成するなどができる。また、他の機能を有する基材等との貼り合わせをすることによって、多機能を有する機能統合高性能シートとすることも可能である。 Moreover, arbitrary layers, such as an antistatic layer, an antireflection layer, a hard-coat layer, can be formed in the pattern non-formation surface side of the optical functional sheet (2) of this invention. Moreover, it can also be set as the function integrated high performance sheet | seat which has many functions by bonding with the base material etc. which have another function.
本発明のパターン形成方法を用いると、微粒子14として金属微粒子、もしくは金属被覆微粒子を用いることによって、(1)反射型偏光板、(2)電磁波シールドシートなどの光学機能性シートを作製できる。これら光学機能性シートは従来まではフォトリソ、エッチング等の多くの工程を経なければならなかった。本発明のパターン形成方法は、金型転写のみで各種光学機能性シートを形成できるため、従来の方法と比べて、生産時間を大幅に短縮でき、コスト大幅に低下できるという点で優れている。 When the pattern forming method of the present invention is used, by using metal fine particles or metal-coated fine particles as the fine particles 14, an optical functional sheet such as (1) a reflective polarizing plate and (2) an electromagnetic wave shielding sheet can be produced. Until now, these optical functional sheets had to go through many processes such as photolithography and etching. The pattern forming method of the present invention is excellent in that the production time can be greatly reduced and the cost can be significantly reduced as compared with the conventional method because various optical functional sheets can be formed only by mold transfer.
また、本発明のパターン形成方法は、上述の例以外にも導電シート、電気回路等への展開例も挙げられ、その他、微粒子14を適宜選択することで、各種産業分野へも応用展開可能なシートを形成することが可能である。 In addition to the above examples, the pattern forming method of the present invention can be applied to conductive sheets, electric circuits, etc. In addition, by appropriately selecting the fine particles 14, it can be applied to various industrial fields. A sheet can be formed.
[特性の評価方法]
A.断面構造:
積層体、金型、成形品の断面を切り出し、白金−パラジウムを蒸着した後電界放射走査型電子顕微鏡JSM−6700F、(日本電子(株)製)を用いて断面観察を行って写真を撮影し、得られた写真から、積層体の表面層11の膜厚L、金型凸部の高さH、隣接する金型凸部間Wを求めた。また、表面層11の断面積S1(=W×L)、金型凹部の幅w2、断面積S2、微粒子の平均粒径Rを求めた。
[Characteristic evaluation method]
A. Sectional structure:
Cross sections of the laminate, mold, and molded product were cut out, and after platinum-palladium was deposited, cross-sectional observation was performed using a field emission scanning electron microscope JSM-6700F (manufactured by JEOL Ltd.) and a photograph was taken. From the obtained photographs, the film thickness L of the
なお、微粒子の平均粒径Rは、得られた画像から、無作為に100個の粒子の径を求め、その平均値でもって、平均粒径Rとした。 The average particle diameter R of the fine particles was obtained by randomly obtaining the diameter of 100 particles from the obtained image, and the average value was used as the average particle diameter R.
また、貫通は、次のように判定した。成形品の断面構造を観察して、
完全に表面層が貫通している場合を○、
ごく僅かに表面層が残っているが殆ど貫通している場合を△、
表面層が貫通していない場合を×、
とした。
Further, penetration was determined as follows. Observe the cross-sectional structure of the molded product,
○ when the surface layer is completely penetrated,
△, when the surface layer remains very slightly but almost penetrates
X when the surface layer does not penetrate,
It was.
また、転写性は次のように判定した。成形品凸部の断面積A’と金型凹部断面積S2との比A’/S2が、
0.92以上:○、
0.90以上 0.92未満:△、
0.90未満:×、
とした。
The transferability was determined as follows. The ratio A ′ / S2 between the sectional area A ′ of the convex part of the molded product and the sectional area S2 of the mold concave part is
0.92 or more: ○,
0.90 or more and less than 0.92: Δ,
Less than 0.90: x,
It was.
B.微粒子含有率:
積層体から、表層をカッターで削り取り、その削り取った表層の重量W1を測定した。次いで、削り取った表層にアセトンを加え、超音波を5分間照射して攪拌し、その分散液を遠心分離後、上澄み液をデカンテーションで除去した。この操作を5回繰り返した後、残った残差を一晩減圧乾燥した後、その重量W2を測定し、下記式により、微粒子の含有率を求めた。
微粒子含有率(%)=(W1−W2)/W1×100
B. Fine particle content:
The surface layer was scraped off from the laminate with a cutter, and the weight W1 of the scraped surface layer was measured. Next, acetone was added to the scraped surface layer, and the mixture was stirred by irradiating ultrasonic waves for 5 minutes. After the dispersion was centrifuged, the supernatant was removed by decantation. After this operation was repeated five times, the remaining residue was dried under reduced pressure overnight, then its weight W2 was measured, and the content of fine particles was determined by the following formula.
Fine particle content (%) = (W1-W2) / W1 × 100
C.反射型偏光板の特性評価方法:
C−1.透過率、波長依存性、偏光度
得られた光学機能性シート(1)を分光光度計U−3410((株)日立製作所製)を用い、波長400〜800nmの範囲において全光線透過率を求め、該波長領域の平均値を透過率とした。また、450nm、550nm、650nmの各波長における透過率を比較し、3点の透過率の最大の値と最小の値の差を求め波長依存性とした。
C. Reflective polarizing plate property evaluation method:
C-1. Transmittance, wavelength dependence, degree of polarization Using the spectrophotometer U-3410 (manufactured by Hitachi, Ltd.), the total optical transmittance is obtained in the wavelength range of 400 to 800 nm using the obtained optical functional sheet (1). The average value in the wavelength region was defined as the transmittance. Further, the transmittance at each wavelength of 450 nm, 550 nm, and 650 nm was compared, and the difference between the maximum value and the minimum value of the transmittance at three points was obtained and defined as wavelength dependency.
また、偏光度については、ガラス偏光フィルター(エドモンド・オプティクス・ジャパン(株)製)とサンプルの金属層150が形成されている側を重ね、ガラス偏光フィルターが光源側(光線入射側)になるように前記分光光度計に設置し、550nmにおける最大透過率Tmaxおよび最小透過率Tminを測定し、下記式にあてはめることで偏光度を得た。
・偏光度P=((Tmax−Tmin)/(Tmax+Tmin))0.5
As for the degree of polarization, the glass polarizing filter (manufactured by Edmund Optics Japan Co., Ltd.) and the side on which the
Polarization degree P = ((Tmax−Tmin) / (Tmax + Tmin)) 0.5
なお、透過率および偏光度のいずれの測定においても、各反射型偏光板サンプルは金属層が形成されている面側が光源側(光線入射側)になるように設置し、光線の入射角は0°とした。 In each measurement of transmittance and degree of polarization, each reflective polarizing plate sample is placed so that the surface side on which the metal layer is formed is the light source side (light incident side), and the incident angle of the light beam is 0. °.
C−2.輝度
1インチ角のアクリル導光板、導光板の側面に1本の蛍光管、導光板下側に反射シート“ルミラー”E60L(東レ(株)製)、導光板上側に拡散シート“オパルス”BS−04(恵和(株)製)、プリズムシートBEFII(住友スリーエム(株)製)を用いてサイドライト型面光源を組み上げた。次いで、プリズムシート上に、本発明の光学機能性シート(1)を、パターンが観察者側になるように重ね、さらに得られた本発明の光学機能性シート(1)と透過軸の方向が一致するように吸収型偏光板(LN−1825T、ポラテクノ(株)製)を置き、12Vで面光源を立ち上げた。色彩輝度計BM−7/FAST(トプコン(株)製)を用いて正面輝度(a)を測定した。次いで、光学機能性シート(1)のみを取り外して同様にして輝度(b)を測定した。得られた結果より、下記式から輝度向上率を算出した。
輝度向上率(%)=100×((a)−(b))/(b)
C-2.
Brightness improvement rate (%) = 100 × ((a) − (b)) / (b)
D.電磁波シールドシートの特性評価:
D−1.透過率
スガ試験機(株)製、全自動直読ヘーズコンピューターHGM−2DPを用い、透過率を測定した。
D. Evaluation of electromagnetic shielding sheet characteristics:
D-1. Transmittance The transmittance was measured using a fully automatic direct reading haze computer HGM-2DP manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.
D−2.電磁波シールド性
得られた光学機能性シート(2)の電磁波シールド特性を、電磁波シールド効果測定装置TR−17301(アドバンテスト(株)製)を用いて、周波数30MHz〜1GHzの波長領域での電界シールド性を測定した。
D-2. Electromagnetic wave shielding property The electromagnetic wave shielding property of the obtained optical functional sheet (2) is measured using the electromagnetic wave shielding effect measuring device TR-17301 (manufactured by Advantest Co., Ltd.), and the electric field shielding property in the wavelength range of 30 MHz to 1 GHz. Was measured.
以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not necessarily limited to these.
実施例1
基材層として、110℃で4時間真空乾燥させたフルオレン共重合ポリエステル(OKP4:大阪ガスケミカル(株)製)を押出機内で280℃で溶融させて、所定の方法により溶融口金からキャストドラム上に共押出して厚さ500μmの基材層を得た。この基材層に銀ナノペースト(NPS−J:第一実業(株)製、平均粒径5nm)30重量部、ヘキサデカン70重量部からなる組成物をスピンコーターで4500rpm、30秒で塗布後、160℃で15秒乾燥させて、厚さ60nmの表面層を形成した。
Example 1
As a base material layer, a fluorene copolymerized polyester (OKP4: manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.), which was vacuum-dried at 110 ° C. for 4 hours, was melted at 280 ° C. in an extruder, and then on a cast drum from a molten die by a predetermined method. To obtain a base material layer having a thickness of 500 μm. After applying a composition comprising 30 parts by weight of silver nanopaste (NPS-J: manufactured by Daiichi Jitsugyo Co., Ltd., average particle size of 5 nm) and 70 parts by weight of hexadecane to this base material layer with a spin coater at 4500 rpm for 30 seconds, A surface layer having a thickness of 60 nm was formed by drying at 160 ° C. for 15 seconds.
得られた積層体、及び金型(ストライプパターン(ピッチ200nm、幅w1=100nm、高さH=150nm、アスペクト比H/w1=1.5(図18(a)参照))の断面を走査型電子顕微鏡で観察し、得られた画像から、積層体の表面層11の膜厚L、断面積S1、金型凸部の高さH、金型凹部の幅w2、断面積S2、微粒子の平均粒径Rを求めた。結果を表1に示す。また、表面層の微粒子含有率を求めたところ、90.4重量%であった。
Scan the cross section of the obtained laminate and mold (stripe pattern (pitch 200 nm, width w1 = 100 nm, height H = 150 nm, aspect ratio H / w1 = 1.5 (see FIG. 18A)) From the image obtained by observation with an electron microscope, the film thickness L of the
次に、得られた積層体、および金型をともに165℃に加熱し、シート表面と金型の凹凸面を接触させて20MPaでプレスし、そのまま10分間保持した。その後130℃まで冷却後プレス圧力を解放し、50℃に冷却して金型から離型して樹脂成形品を得た。 Next, both the obtained laminate and the mold were heated to 165 ° C., the sheet surface and the uneven surface of the mold were brought into contact, pressed at 20 MPa, and held for 10 minutes. Then, after cooling to 130 ° C., the press pressure was released, and the mold was cooled to 50 ° C. and released from the mold to obtain a resin molded product.
得られた成形品の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、金型の形状が転写されているとともに、表面層が貫通しており、ピッチ200nm、幅100nm、深さ150nmのストライプパターン(成形品凸部:幅w11’=100nm、高さH1’=150nm(表面層高さh11’=120nm、土台部分高さh12’=30nm)、短軸アスペクト比H1’/w11’=1.5(図18(b)参照))を形成できていることを確認した。 When the cross section of the obtained molded product was observed with a scanning electron microscope, the shape of the mold was transferred and the surface layer penetrated, and the stripe pattern (molded with a pitch of 200 nm, a width of 100 nm, and a depth of 150 nm) Product convex part: width w11 ′ = 100 nm, height H1 ′ = 150 nm (surface layer height h11 ′ = 120 nm, base part height h12 ′ = 30 nm), minor axis aspect ratio H1 ′ / w11 ′ = 1.5 ( (See FIG. 18B)).
得られたシートの透過率は13.9%、波長依存性は26.2%、偏光度は0.74であり、偏光特性を有するシートが得ることができた。また、得られたシートの輝度向上率を測定したところ、13%であり、輝度向上効果が発現することがわかった。 The transmittance of the obtained sheet was 13.9%, the wavelength dependency was 26.2%, the degree of polarization was 0.74, and a sheet having polarization characteristics could be obtained. Moreover, when the brightness improvement rate of the obtained sheet | seat was measured, it was 13%, and it turned out that the brightness improvement effect expresses.
実施例2
表面層の膜厚を40nm、金型をストライプパターン(ピッチ150nm、幅w1=75nm、高さH=120nm、アスペクト比H/w1=1.6(図19(a)参照、金型凸部の高さH、金型凹部断面積S2を表1に示す)とした以外は実施例1と同様の方法で、樹脂成形品を得た。
Example 2
The film thickness of the surface layer is 40 nm, the mold is a stripe pattern (pitch 150 nm, width w1 = 75 nm, height H = 120 nm, aspect ratio H / w1 = 1.6 (see FIG. 19A), A resin molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that the height H and the mold recess cross-sectional area S2 were as shown in Table 1.
得られた成形品の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、金型の形状が転写されていると共に、表面層が貫通しており、ピッチ150nm、幅75nm、深さ120nmのストライプパターン(成形品凸部:幅w11’=75nm、高さH1’=120nm(表面層高さh11’=80nm、土台部分高さh12’=40nm)、短軸アスペクト比H1’/w11’=1.6(図19(b)参照))を形成できていることを確認した。 When the cross section of the obtained molded product was observed with a scanning electron microscope, the shape of the mold was transferred and the surface layer penetrated, and the stripe pattern (molded with a pitch of 150 nm, a width of 75 nm, and a depth of 120 nm) Product convexity: width w11 ′ = 75 nm, height H1 ′ = 120 nm (surface layer height h11 ′ = 80 nm, base portion height h12 ′ = 40 nm), minor axis aspect ratio H1 ′ / w11 ′ = 1.6 ( (See FIG. 19B)).
得られたシートの透過率は14.5%、波長依存性は20.7%、偏光度は0.78であり、偏光特性を有するシートが得ることができた。また、得られたシートの輝度向上率を測定したところ15%であり、輝度向上効果が発現することがわかった。 The transmittance of the obtained sheet was 14.5%, the wavelength dependency was 20.7%, the degree of polarization was 0.78, and a sheet having polarization characteristics could be obtained. Moreover, when the brightness improvement rate of the obtained sheet | seat was measured, it was 15%, and it turned out that the brightness improvement effect expresses.
実施例3
基材層として、110℃で4時間真空乾燥させたフルオレン共重合ポリエステル(OKP4:大阪ガスケミカル(株)製)を押出機内で280℃で溶融させて、所定の方法により溶融口金からキャストドラム上に共押出して厚さ500μmの基材層を得た。この基材層に銀ナノペースト(ファインスフェアSVE102:日本ペイント(株)製、平均粒径R30nm)をアプリケーターで塗布後、160℃で2分乾燥させて、厚さ2μmの表面層を形成した。
Example 3
As a base material layer, a fluorene copolymerized polyester (OKP4: manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.), which was vacuum-dried at 110 ° C. for 4 hours, was melted at 280 ° C. in an extruder, and then on a cast drum from a molten die by a predetermined method. To obtain a base material layer having a thickness of 500 μm. A silver nano paste (Finesphere SVE102: manufactured by Nippon Paint Co., Ltd., average particle size R30 nm) was applied to the base material layer with an applicator, and then dried at 160 ° C. for 2 minutes to form a surface layer having a thickness of 2 μm.
得られた積層体、及び金型(ストライプパターン(ピッチ200μm、幅w1=180μm、高さH=40μm、アスペクト比H/w1=0.22(図20(a)参照))の断面を走査型電子顕微鏡で観察し、得られた画像から、積層体の表面層11の膜厚L、断面積S1、金型凸部の高さH、金型凹部の幅w2,断面積S2、微粒子の平均粒径Rを求めた。結果を表1に示す。また、表面層の微粒子含有率を求めたところ、92.1重量%であった。
Scan the cross section of the obtained laminate and mold (stripe pattern (pitch 200 μm, width w1 = 180 μm, height H = 40 μm, aspect ratio H / w1 = 0.22 (see FIG. 20A)) From the image obtained by observation with an electron microscope, the film thickness L of the
次に、得られた積層体、及び金型をともに165℃に加熱し、シート表面と金型の凹凸面を接触させて20MPaでプレスし、そのまま10分間保持した。その後、130℃まで冷却後プレス圧力を解放し、50℃に冷却して金型から離型して樹脂成形品を得た。 Next, the obtained laminate and the mold were both heated to 165 ° C., the sheet surface and the uneven surface of the mold were brought into contact, pressed at 20 MPa, and held for 10 minutes. Then, after cooling to 130 ° C., the press pressure was released, and the mold was cooled to 50 ° C. and released from the mold to obtain a resin molded product.
得られた成形品の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、金型の形状が転写されていると共に、表面層が貫通しており、ピッチ200μm、幅20μm、深さ40μmのストライプパターン(成形品凸部:幅w21’=20μm、高さH2’=40μm(表面層高さh21’=20μm、土台部分高さh22’=20μm)、短軸アスペクト比H2’/w21’=2(図20(b)参照))を形成できていることを確認した。 When the cross section of the obtained molded product was observed with a scanning electron microscope, the shape of the mold was transferred and the surface layer penetrated, and the stripe pattern (molded with a pitch of 200 μm, a width of 20 μm, and a depth of 40 μm) Product convexity: width w21 ′ = 20 μm, height H2 ′ = 40 μm (surface layer height h21 ′ = 20 μm, base portion height h22 ′ = 20 μm), short axis aspect ratio H2 ′ / w21 ′ = 2 (FIG. 20) It was confirmed that (b) was formed).
また、得られたシートの特性を評価したところ、透過率は50.5%、電磁波シールド性は33dBであった。 Moreover, when the characteristic of the obtained sheet | seat was evaluated, the transmittance | permeability was 50.5% and the electromagnetic wave shielding property was 33 dB.
実施例4
金型を正方形格子パターン(ピッチ200μm、幅180μm、深さ40μm(図21(a)参照、金型凸部の高さH、金型凹部断面積S2を表1に示す)とした以外は実施例1と同様の方法で、樹脂成形品を得た。
Example 4
Implemented except that the mold was a square lattice pattern (pitch 200 μm, width 180 μm,
得られた成形品の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、金型の形状が転写されているとともに、表面層が貫通しており、ピッチ200μm、幅w1=20μm、高さH=40μm、アスペクト比H2’/w21’=2の正方形格子パターン(成型品凸部:幅w21’=20μm、高さH2’=40μm(表面層高さh21’=18μm、土台部分高さh22’=22μm)、アスペクト比H2’/w21’=2(図21(b)参照))を形成できていることを確認した。 When the cross section of the obtained molded product was observed with a scanning electron microscope, the shape of the mold was transferred and the surface layer penetrated, the pitch was 200 μm, the width w1 = 20 μm, the height H = 40 μm, Square lattice pattern with aspect ratio H2 ′ / w21 ′ = 2 (molded product convex part: width w21 ′ = 20 μm, height H2 ′ = 40 μm (surface layer height h21 ′ = 18 μm, foundation part height h22 ′ = 22 μm) It was confirmed that an aspect ratio of H2 ′ / w21 ′ = 2 (see FIG. 21B) was formed.
また、得られたシートの特性を評価したところ、透過率は45.1%、電磁波シールド性は36dBであった。 Moreover, when the characteristic of the obtained sheet | seat was evaluated, the transmittance | permeability was 45.1% and the electromagnetic wave shielding property was 36 dB.
比較例1
表面層の膜厚を200nmとする他は実施例1と同様の方法で成形品を得た。
得られた成形品の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、金型の形状(図22(a)参照)が十分に転写されており、ピッチ200μm、幅100μm、深さ150μmのストライプパターン(成形品凸部:幅w11’=20μm、高さH1’=160μm、アスペクト比H1’/w11’=1.5(図22(b)参照))を形成できていたが、表面層は貫通していなかった。
Comparative Example 1
A molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the surface layer was 200 nm.
When the cross section of the obtained molded product was observed with a scanning electron microscope, the shape of the mold (see FIG. 22A) was sufficiently transferred, and the stripe pattern (with a pitch of 200 μm, a width of 100 μm, and a depth of 150 μm) Molded product convex part: width w11 ′ = 20 μm, height H1 ′ = 160 μm, aspect ratio H1 ′ / w11 ′ = 1.5 (see FIG. 22B)), but the surface layer penetrated It wasn't.
得られたシートの透過率は2.0%、波長依存性は32.9%、偏光度は0.82であり、偏光特性を有するシートが得ることができたが、得られたシートの輝度向上率を測定したところ輝度向上効果は発現しなかった。 The transmittance of the obtained sheet was 2.0%, the wavelength dependency was 32.9%, the degree of polarization was 0.82, and a sheet having polarization characteristics could be obtained. When the improvement rate was measured, the brightness improvement effect was not expressed.
比較例2
表面層の膜厚を100nmとする他は実施例1と同様の方法で成形品を得た。
得られた成形品の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、金型の形状(図22(a)参照)が十分に転写されており、ピッチ200μm、幅100μm、深さ150μmのストライプパターン(成形品凸部:幅w11’=20μm、高さH1’=160μm、アスペクト比H1’/w11’=1.5(図22(b)参照))を形成できていたが、表面層は貫通していなかった。
Comparative Example 2
A molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that the film thickness of the surface layer was 100 nm.
When the cross section of the obtained molded product was observed with a scanning electron microscope, the shape of the mold (see FIG. 22A) was sufficiently transferred, and the stripe pattern (with a pitch of 200 μm, a width of 100 μm, and a depth of 150 μm) Molded product convex part: width w11 ′ = 20 μm, height H1 ′ = 160 μm, aspect ratio H1 ′ / w11 ′ = 1.5 (see FIG. 22B)), but the surface layer penetrated It wasn't.
得られたシートの透過率は2.0%、波長依存性は32.9%、偏光度は0.82であり、偏光特性を有するシートが得ることができたが、得られたシートの輝度向上率を測定したところ輝度向上効果は発現しなかった。 The transmittance of the obtained sheet was 2.0%, the wavelength dependency was 32.9%, the degree of polarization was 0.82, and a sheet having polarization characteristics could be obtained. When the improvement rate was measured, the brightness improvement effect was not expressed.
比較例3
表面層の膜厚を6μm、金型をストライプパターン(ピッチ200μm、幅w1=180μm、高さH=5μm、アスペクト比H/w1=0.03(図23(a)参照、金型凸部の高さH、金型凹部断面積S2を表1に示す)とした以外は実施例1と同様の方法で、樹脂成形品を得た。
Comparative Example 3
The film thickness of the surface layer is 6 μm, the mold is a stripe pattern (pitch 200 μm, width w1 = 180 μm, height H = 5 μm, aspect ratio H / w1 = 0.03 (see FIG. 23A, A resin molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that the height H and the mold recess cross-sectional area S2 were as shown in Table 1.
得られた成形品の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、金型の形状(図23(a)参照)が十分に転写されており、ピッチ200μm、幅20μm、深さ5μmのストライプパターン(成形品凸部:幅w21’=20μm、高さH2’=5μm、アスペクト比H2’/w21’=0.25(図23(b)参照))を形成できていたが、表面層は貫通していなかった。 When the cross section of the obtained molded product was observed with a scanning electron microscope, the shape of the mold (see FIG. 23A) was sufficiently transferred, and a stripe pattern (with a pitch of 200 μm, a width of 20 μm, and a depth of 5 μm) Molded product convex part: width w21 ′ = 20 μm, height H2 ′ = 5 μm, aspect ratio H2 ′ / w21 ′ = 0.25 (see FIG. 23B)), but the surface layer penetrated It wasn't.
得られたシートの特性を評価したところ、電磁波シールド性は42dBであったが、透過率は0.3%しかなかった。 When the characteristics of the obtained sheet were evaluated, the electromagnetic wave shielding property was 42 dB, but the transmittance was only 0.3%.
比較例4
表面層の膜厚を6μmとした以外は実施例1と同様の方法で、樹脂成形品を得た。
得られた成形品の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、金型の形状(図24(a)参照)が十分に転写されており、ピッチ200μm、幅20μm、深さ40μmのストライプパターン(成形品凸部:幅w21’=20μm、高さH2’=40μm、アスペクト比H2’/w21’=2(図24(b)参照))を形成できていたが、表面層は貫通していなかった。
Comparative Example 4
A resin molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the surface layer was 6 μm.
When the cross section of the obtained molded product was observed with a scanning electron microscope, the shape of the mold (see FIG. 24A) was sufficiently transferred, and the stripe pattern (with a pitch of 200 μm, a width of 20 μm, and a depth of 40 μm) Molded product convex portion: width w21 ′ = 20 μm, height H2 ′ = 40 μm, aspect ratio H2 ′ / w21 ′ = 2 (see FIG. 24B)), but the surface layer did not penetrate It was.
得られたシートの特性を評価したところ、電磁波シールド性は39dBであったが、透過率は1.8%しかなかった。 When the characteristics of the obtained sheet were evaluated, the electromagnetic wave shielding property was 39 dB, but the transmittance was only 1.8%.
本発明のパターン形成方法、および、本発明のパターン形成用シートを用いてパターン形成する方法)によって得られる成形品は、ディスプレイ部材に好適に適用可能であるが、ディスプレイ部材の他にも回路材料、光学素子、半導体集積材料、バイオチップ、意匠部材など各種分野に適用可能である。 The molded product obtained by the pattern forming method of the present invention and the pattern forming method using the pattern forming sheet of the present invention can be suitably applied to a display member. It can be applied to various fields such as optical elements, semiconductor integrated materials, biochips and design members.
1:積層体
2:金型
3:成形品
4:基部
5:パターン
11:表面層
12:基材層
13:表面層マトリックス
14:微粒子
21:金型凸部
22:金型凹部
41:成形品基部平坦部分
42:成形品基部土台部分
100:光学機能性シート(1)
140:光学機能性シート(1)の基部
141:光学機能性シート(1)の基部平坦部分
142:光学機能性シート(1)の基部土台部分
150:光学機能性シート(1)の金属層
200:光学機能性シート(2)
240:光学機能性シート(2)の基部
241:光学機能性シート(2)の基部平坦部分
242:光学機能性シート(2)の基部土台部分
250:光学機能性シート(2)の金属層
400:蛍光管
500:反射シート
600:導光板
700:拡散シート
800:プリズムシート
900:液晶セル
l1 :積層体の膜面方向に対する平行線
l2 :積層体の膜面方向に対する垂線
l3 :金型面に対する平行線
l4 :金型面に対する垂線
L:表面層の膜厚
H:金型凸部の高さ
w1:金型凸部の幅
w2:金型凹部の幅
S1:表面層の断面積
S2:金型凹部の断面積
H’:成型品凸部の高さ
h1’:成形品凸部パターン部の高さ
h2’:成形品凸部土台部分の高さ
l’:成形品の平坦部の厚さ
w1’:成形品凸部の幅
w2’:成形品凹部の幅
H1’:光学機能性シート(1)凸部の高さ
h11’:光学機能性シート(1)凸部パターン部の高さ
h12’:光学機能性シート(1)凸部土台部分の高さ
l1’: 光学機能性シート(1)平坦部の厚さ
w11’:光学機能性シート(1)凸部の幅
w12’:光学機能性シート(1)凹部の幅
H2’:光学機能性シート(2)凸部の高さ
h21’:光学機能性シート(2)凸部パターン部の高さ
h22’:光学機能性シート(2)凸部土台部分の高さ
l2’:光学機能性シート(2)平坦部の厚さ
w21’:光学機能性シート(2)凸部の幅
w22’:光学機能性シート(2)凹部の幅
1: Laminated body 2: Mold 3: Molded product 4: Base part 5: Pattern 11: Surface layer 12: Base material layer 13: Surface layer matrix 14: Fine particles 21: Mold convex part 22: Mold concave part 41: Molded article Base flat part 42: Molded product base base part 100: Optical functional sheet (1)
140:
240: Base portion 241 of optical functional sheet (2) 1: Base flat portion 242 of optical functional sheet (2) 242: Base base portion 250 of optical functional sheet (2) 250: Metal layer 400 of optical functional sheet (2) : Fluorescent tube 500: Reflective sheet 600: Light guide plate 700: Diffusion sheet 800: Prism sheet 900: Liquid crystal cell l 1: Parallel line to the film surface direction of the laminate l 2: Perpendicular to the film surface direction of the laminate l 3: To the mold surface Parallel line l4: perpendicular to mold surface L: film thickness of surface layer H: height of mold convex part w1: width of mold convex part w2: width of mold concave part S1: sectional area of surface layer S2: gold Cross-sectional area of mold recess H ': Height of molded product convex part h1': Height of molded product convex pattern part h2 ': Height of molded product convex base part l': Thickness of flat part of molded product w1 ′: width of the convex part of the molded product w2 ′: width of the concave part of the molded product H1 ′: optical Functional sheet (1) Height of convex part h11 ': Optical functional sheet (1) Height of convex part pattern part h12': Optical functional sheet (1) Height of base part of convex part l1 ': Optical function Sheet (1) thickness of flat part w11 ': optical functional sheet (1) width of convex part w12': optical functional sheet (1) width of concave part H2 ': optical functional sheet (2) of convex part Height h21 ': Optical functional sheet (2) Height of convex pattern part h22': Optical functional sheet (2) Height of convex base part l2 ': Optical functional sheet (2) Thickness of flat part W21 ': Optical functional sheet (2) Width of convex part w22': Optical functional sheet (2) Width of concave part
Claims (11)
(A)該表面層は、少なくとも金属微粒子、もしくは表面を金属によって被覆された金属被覆微粒子を含むこと。
(B)該金型は、金型凸部高さHが表面層膜厚Lより大きく、かつ金型凹部断面積S2が表面層断面積S1より大きい表面形状を有し、積層体の表面層に押しあて金型凸部により表面層を貫通させること。 A pattern forming method of patterning a surface layer by transferring a die to a base material layer and a laminate in which the surface layer is formed on one side or both sides of the base material layer, the following (A), (B) The pattern formation method characterized by satisfy | filling the requirements of.
(A) The surface layer contains at least metal fine particles or metal-coated fine particles whose surface is coated with a metal.
(B) The mold has a surface shape in which the mold convex part height H is larger than the surface layer film thickness L and the mold concave sectional area S2 is larger than the surface layer sectional area S1. The surface layer is penetrated by the convex part of the mold pressed against.
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