JP2008531248A - トポグラフィ的にパターン化されたコーティングの製造方法 - Google Patents

Abstract

パターン化されたコーティングの形成方法が開示される。この方法は、組成物を基材上に配置して、基材上に液体コーティングを形成する工程と、液体コーティング上の第１のパターン領域を通してエネルギーを除去または供給して、トポグラフィ的パターンが第１のパターン領域に対応するトポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成する工程とを含む。

Description

本発明は広くは、パターン化されたコーティングの製造方法に関する。本発明は特に、液体コーティングへのエネルギーパターン供給または液体コーティングからのエネルギーパターン除去および得られたパターン化されたコーティングの固化によるパターン化されたコーティングの製造方法に関する。

多くの工業用および消費者向け製品は、別の材料上へ液体フィルムを配置し、次いで液体フィルムを固化させることによって製造された材料の薄層を含有する。例としては、ＬＣＤディスプレイにおける接着テープ、接着シート、塗面、磁気媒体、コンポーネントフィルム等が挙げられる。しばしば、美的または性能特性を付与するため、かかる層においてトポグラフィ的特徴またはパターンを有することが望ましい。かかる層におけるトポグラフィ的パターンは限定数の技術を使用して作成されている。これらの技術は２種類に分類され、例えばエッチングにより固体材料によって、または固体材料にパターンを作成するものと、その後固化される液体材料によって、または液体材料にパターンを作成するものである。

本出願は、トポグラフィ的に（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃａｌｌｙ）パターン化されたコーティングを形成するための液体材料におけるパターン形成およびパターン化された材料の固化に関する。適切なパターニング技術としては、パターンコーティングおよび印刷法、様々な成形、エンボス加工およびリソグラフプロセスを含む複写法、ならびに自己編成現象が挙げられる。

パターンコーティングおよび印刷技術は、液体材料を表面領域上に選択的に付着させるために使用される。パターンコーティング法としては、以下が挙げられる。すなわち、液体コーティングを転送および配置するためのパターンのセルを有するロールを使用するグラビアコーティング、特定の表面領域に液体を配置するためのパターン化オリフィスを有するダイを使用するパターン化ダイコーティング、スプレーノズルまたはブラシの下の選択された表面領域に液体を付着させるスプレーコーティングおよび共通のペイントブラシ。パターニング印刷法としては、以下が挙げられる。すなわち、パターン化スクリーンを通して表面に液体を配置するスクリーン印刷、表面に液体を転送するためにパターン化エラストマー表面または印刷プレートを使用するフレキソ印刷、液体がパターン化表面から平滑な中間体表面へと転送され、次いでコーティングされる表面へと再び転送されるオフセット印刷、液体の滴、霧またはジェットが表面に配置されるインクジェット印刷。これらの方法は、材料が不均一な様式で表面に配置されるという共通の特徴を有する。次いで、得られた不均一な液体コーティングは固化され、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成する。

複写法は、液体がパターン化マスターへと配置され、固化され、次いでマスターから除去されるもの、および最初は平滑な液体表面がパターン化ツールに押印され、固化され、そしてツールから除去されるものに分類され得る。前者は成形の変形である。後者はエンボス加工の変形である。これら全ての複写技術の共通の特徴は、液体がパターニングツールと接触することである。

最近、いくつかの新規リソグラフィ技術が記載されている。電気流体力学リソグラフィおよび熱機械リソグラフィは、液体フォトレジスト層に接近して荷電または加熱マスクを配置することを含む。電気流体力学または熱毛細管効果は液体表面の変形を引き起こし、そして最終的にマスク表面で突出と接触し、マスク構造の正像を形成する。次いで液体は、その後のプロセスのためにパターン領域を形成するために適切な位置で固化される。これらの複写技術は、液体表面を変形させる固体接触に依存しない数少ない技術のいくつかであるが、両プロセスにおいて、固体表面は最終的に液体と接触する。

最後に、自己編成性質はトポグラフィ的パターンを作成することができる。ベナルド（Ｂｅｎａｒｄ）およびマランゴニ（Ｍａｒａｎｇｏｎｉ）不安定性は、共通のトポグラフィ的パターン形成現象である。ベナルド（Ｂｅｎａｒｄ）不安定性は、液体層の密度の勾配から発現する。マランゴニ（Ｍａｒａｎｇｏｎｉ）不安定性は、不安定性は、液体層の濃度または気温傾度による表面張力の勾配から発現する。ベナルド（Ｂｅｎａｒｄ）およびマランゴニ（Ｍａｒａｎｇｏｎｉ）不安定性は、両方とも多孔性またはロール様パターンを生じ、そのサイズおよび形状は、それらの自然発生の制限範囲のみによって制御される。特定の条件下、これらの構造は所定の位置に固化され得、液体流動パターンと対応するトポグラフィ的パターンが残される。多くのコーティングにおいて、これらのパターンは欠陥と考えられる。自己編成パターンの目的のある適用の主要な制限は、パターンが流体不安定性の構造によって著しく拘束されるということである。

本発明は広くは、パターン化されたコーティングの製造方法に関する。本発明は特に、液体コーティングへのエネルギーパターン供給、または液体コーティングからエネルギーパターン除去および得られたパターン化されたコーティングの固化によるパターン化されたコーティングの製造方法に関する。

一実施形態において、パターン化されたコーティングの形成方法が開示される。この方法は、組成物を基材上に配置して、基材上に液体コーティングを形成する工程と、液体コーティング上の第１のパターン領域を通してエネルギーを除去して、トポグラフィ的パターンが第１のパターン領域に対応するように、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成する工程とを含む。

さらなる実施形態において、パターン化されたコーティングの形成方法は、組成物を基材上に配置して、基材上に液体コーティングを形成する工程と、液体コーティング上の第１のパターン領域を通してエネルギー源からエネルギーを供給して、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成する工程とを含む。トポグラフィ的パターンは第１のパターン領域に対応し、そしてコーティングは基材とエネルギー源との間に配置される。

もう１つの実施形態において、パターン化されたコーティングの形成方法は、組成物を基材上に配置して、基材上に液体コーティングを形成する工程と、基材を、実質的に平滑なエネルギー転移表面上に配置する工程と、液体コーティング上の第１のパターン領域を通してエネルギー転移表面からエネルギーを供給して、トポグラフィ的パターンが第１のパターン領域に対応するように、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成する工程とを含む。

本発明のこれらおよび他の態様は以下の詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、いかなる場合も、上記要約は請求される対象物を限定するものとして解釈されるべきでない。対象物は添付の請求の範囲によってのみ定義され、出願経過の間に修正され得る。

本発明のパターン化されたコーティングの製造方法は、パターン化されたコーティングを利用する様々な応用に適用可能であると考えられる。いくつかの実施形態において、トポグラフィ的パターン領域は、コーティング上の対応するパターン領域を通してエネルギーを除去または供給することによってコーティング上で形成される。これらの例および以下で検討される例は、開示されるものの適用性の評価をもたらすが、限定的に解釈されるべきではない。

用語「コーティング」は、材料上に配置される材料を指す。

用語「領域」は、材料境界面のような二次元表面または材料の領域もしくは部分のいずれを指してもよい。適切な定義は文脈中で決定される。

特記されない限り、用語「ポリマー」は、ポリマー、コポリマー（例えば、２つ以上の異なるモノマーを使用して形成されるポリマー）、オリゴマーおよびそれらの組み合わせ、ならびにポリマー、オリゴマーまたはコポリマーを含むものと理解される。特記されない限り、ブロックおよびランダムコポリマーが含まれる。

特記されない限り、明細書および請求の範囲で使用される特徴サイズ、量および物理特性を表現する全数は、全ての場合において、用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。従って、反対に示されない限り、前記明細書および添付の請求の範囲において明かにされる数値パラメータは、本明細書に開示される教示を利用する当業者が求める所望の特性次第で変更可能な近似値である。

重量パーセント、重量％等は、組成物の重量によって除算され、１００によって乗算された物質の重量による物質の濃度を指す同義語である。

終点による数値範囲の列挙は、その範囲に包含される全数（例えば、１〜５は１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４および５を含む）、ならびにその範囲内のいずれの範囲を含む。

本明細書および添付の請求の範囲で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、内容が他に明白に示されない限り、複数の指示物を含む。従って、例えば、「ポリマー」を含有する組成物の参照は２つ以上のポリマーを含む。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、用語「または」は一般的に、内容が他に明白に示されない限り、「および／または」を含む意味で利用される。

用語「液体」は、剪断応力を受ける時に連続的に変形する材料を指す。この文脈における液体は、例えば、スラリー、懸濁液または分散体として、固体材料の粒子または領域を含有し得ることが認識される。

用語「パターン」は、空間的に変化する構造を指す。用語「パターン」は、均一または周期的パターン、変化パターン、ランダムパターン等を含む。

用語「固体」は、最初に液体であり得るモノマーのような構成成分を含む固体コーティングに含まれる材料を指す。

本開示は、パターン化されたコーティングの製造方法を、広義に記載する。本発明は特に液体コーティングへのエネルギーパターン供給、または液体コーティングからエネルギーパターン除去および得られたパターン化されたコーティングの固化によるパターン化されたコーティングの製造方法に関する。多くの実施形態において、パターン化されたコーティングは、コーティングが複写ツールと物理的に接触せずに形成される。いくつかの実施形態において、得られたコーティングパターンは、自然不安定性によって生じるパターン素子を含有する。

いくつかの実施形態において、パターン化されたコーティングの形成方法は、基材上に組成物を配置して、基材上に液体コーティングを形成する工程を含む。液体コーティング組成物は、フィルムを形成する際に有用ないかなる材料も含み得る。基材は、フィルム形成支持に有用ないかなる材料でもあり得る。

いくつかの実施形態において、コーティング組成物は液体ビヒクル中のフィルム形成材料またはポリマー樹脂の溶液である。有用なポリマーの部分的リストとしては以下が挙げられる。すなわち、アセタール、アクリル、アセテート、セルロース誘導体、フルオロカーボン、アミド、エーテル、カーボネート、エステル、スチレン、ウレタン、スルホン、ゼラチン等。ポリマーはホモポリマーであっても、２つ以上のモノマーから形成されるコポリマーであってもよい。コーティング組成物に使用される液体ビヒクルは広範囲の適切な材料から選択可能である。例えば、コーティング組成物は、水性組成物または有機溶媒を含んでなる有機溶液であり得る。

いくつかの実施形態において、フィルム形成材料は感圧接着剤を形成する。いくつかの実施形態において、感圧接着剤は、ブロックコポリマー感圧接着剤、粘着付与エラストマー感圧接着剤、水ベースのラテックス感圧接着剤、アクリレートベースの感圧接着剤、またはケイ素ベースの感圧接着剤である。

いくつかの実施形態において、フィルム形成材料は光学フィルムを形成する。光学フィルムの例としては、コンペンセーションフィルム（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｆｉｌｍ）、リターデーションフィルム（ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ ｆｉｌｍ）、輝度増強フィルム、拡散フィルム等が挙げられる。光学フィルムは、例えば、オレフィン、アクリレート、セルロース誘導体、フルオロカーボン、カーボネート等のようないずれかの有用なポリマーから形成可能である。

いくつかの実施形態において、有機溶媒は、アセトンまたはメチルエチルケトンのようなケトン、ベンゼンまたはトルエンのような炭化水素、メタノールまたはイソプロパノールのようなアルコール、二塩化エチレンまたは二塩化プロピレンのようなハロゲン化アルカン、酢酸エチルまたは酢酸ブチルのようなエステル等を含む。もちろん、２つ以上の有機溶媒の組み合わせを液体ビヒクルとして利用することが可能であり、あるいは液体ビヒクルは混合水性−有機系であり得る。いくつかの実施形態において、水が液体ビヒクルである。

いくつかの実施形態において、コーティング組成物中の固体の重量パーセントは０．１〜１００％、または１〜４０％もしくは１〜２０％であり得る。いくつかの実施形態において、コーティング組成物は１００％モノマーである。いくつかの実施形態において、コーティング組成物はそれが流動性であるような粘度を有する。コーティング組成物の粘度は利用されるコーティング装置の種類次第であり、そして１０，０００センチポイズ以上まで、または０．１〜１，０００センチポイズもしくは０．１〜１００センチポイズもしくは０．５〜１０センチポイズもしくは１〜５センチポイズの範囲であり得る。

いくつかの実施形態において、液体コーティングは固体相材料を含む。固体相材料は５ナノメートル〜１ミリメートルの範囲の平均直径を有する不連続な固体相粒子を含み得る。いくつかの実施形態において、固体相材料はナノ粒子である。一実施形態において、固体相材料は５〜７５ナノメートルの範囲の平均直径を有するシリカナノ粒子である。他の実施形態において、固体相材料は、ジルコニア、ダイヤモンドまたは固体不連続ポリマービーズ、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）である。

コーティング組成物が配置される基材は、それは液体コーティング組成物の適切な配置を可能にする材料である限り、いずれの材料から構成されてもよい。いくつかの実施形態において、それは連続コーティングプロセスにおいて連続ウェブとしてコーティングされるシート材料である。他の実施形態において、それは、コンベヤーベルトまたは同様のデバイスによってコーティングおよび乾燥領域を通して運ばれる別個のシートのような不連続な形態である。有用な基材としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィンまたはセルロースエステルのフィルムのようなポリマーフィルム、アルミニウムまたは鉛ホイルのような金属ホイル、紙、ポリエチレンコーティング紙のようなポリマーコーティング紙、ゴム、ならびに様々なポリマー層またはポリマーおよび金属ホイルの層を有するラミネートが挙げられる。

基材上に（互いの上に、または互いの次に）１つ以上のコーティング組成物を配置するために、いずれの適切な種類のコーティング装置も使用可能である。従って、例えば、浸漬コーティング、フォワードおよびリバースロールコーティング、巻線ロッドコーティングおよびダイ型コーティングによってコーティング組成物を配置することができる。ダイコーターは、中でもナイフコーター、スロットコーター、スライドコーター、スライドカーテンコーター、ドロップダイカーテンコーターおよび押出コーターを含む。いくつかの実施形態において、１つ以上のコーティング組成物が、基材上へコーティングされた「ストリップ」であり得る。コーティング組成物の湿式カバレージも選択でき、そして利用されるコーティング装置、コーティング組成物の性質および乾燥後のコーティング層の所望の厚さのような多くの要因に依存する。

配置されたコーティング組成物は、いずれの有用な湿式厚さも有し得る。いくつかの実施形態において、液体コーティングは、０．５〜５０００マイクロメートルまたは１〜１０００マイクロメートルまたは１０〜１０００マイクロメートルまたは５０〜１００マイクロメートルまたは１００〜１０００マイクロメートルの範囲の湿式厚さを有する。他の実施形態において、液体コーティングは５〜１０００ナノメートルまたは５０〜２５０ナノメートルの範囲の湿式厚さを有する。多くの実施形態において、配置されたコーティング組成物は名目的には均一な湿式厚さを有する。

液体コーティングへのエネルギー除去またはエネルギー供給によって、コーティングをトポグラフィ的にパターン化することができる。液体コーティング上の第１のパターン領域を通してエネルギーを供給または除去して、第１のパターン領域に対応するトポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成することができる。次いで、例えば、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを乾燥、凍結、重合、架橋または硬化することによってトポグラフィ的にパターン化されたコーティングを固化することができる。いくつかの実施形態において、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングは固化の前に他のプロセスを受ける。いくつかの実施形態において、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングは固化しない。

様々な手段によって液体コーティング上のパターン領域を通してエネルギーを供給することができる。いくつかの実施形態において、液体コーティングがエネルギー源および基材の間に配置されるように、エネルギー源はエネルギーを液体コーティング上へ直接的に向ける。いくつかの実施形態において、基材はエネルギー源および液体コーティングの間に配置される。いくつかの実施形態において、エネルギー転移表面は基材と接触し、そして基材を通して液体コーティングへとエネルギーを供給する。いくつかの実施形態において、エネルギー転移表面は実質的に平滑であり、そしてエネルギーは液体コーティング上のパターン領域を通して供給される。他の実施形態において、エネルギー転移表面は平滑ではなく、そしてエネルギーは液体コーティング上のパターン領域を通して供給される。

いくつかの実施形態において、エネルギー源は光子エネルギー源である。光子エネルギー源は、液体コーティング上の第１のパターン領域を通して直接的に光子エネルギーを向けることができる。いくつかの実施形態において、光子エネルギー源は赤外線エネルギー源である。もう１つの実施形態において、光子エネルギー源はレーザーエネルギー源である。

様々な手段によって液体コーティング上のパターン領域を通してエネルギーを除去することができる。いくつかの実施形態において、エネルギー転移表面は基材と接触し、そして基材を通して液体コーティングからエネルギーを除去する。いくつかの実施形態において、エネルギー転移表面は実質的に平滑であり、そしてエネルギーは液体コーティング上のパターン領域を通して除去される。他の実施形態において、エネルギー転移表面は平滑ではなく、そしてエネルギーは液体コーティング上のパターン領域を通して除去される。いくつかの実施形態において、エネルギーを同時または連続的に液体コーティングへと供給および液体コーティングから除去することができる。一実施形態において、エネルギーは液体コーティングの一方を通して供給され、そして同時にエネルギーは液体コーティングの反対側を通して除去されて、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングが形成される。

トポグラフィ的特徴部を作成するために有効ないずれかの量で、エネルギーを液体コーティングから除去または液体コーティングへと供給することができる。いくつかの実施形態において、エネルギーが供給または除去されるパターン領域と残りの領域との間で温度差を作成するために、エネルギー量は意図的に液体コーティングへと供給および／または液体コーティングから除去される。この温度差はいかなる有用な温度差であってよく、例えば、摂氏０．１度より大きく、または摂氏０．１〜１００度、または摂氏１〜５０度、または摂氏５〜５０度であり得る。

コーティング上に形成されるトポグラフィ的特徴部はいずれの有用なサイズであってもよく、そして特にエネルギーが液体コーティングへと供給または液体コーティングから除去されるパターン領域によって決定される。いくつかの実施形態において、トポグラフィ的特徴部は、１０ナノメートル〜１ミリメートルの平均高さおよび１０ナノメートル以上の平均幅を有する。

トポグラフィ的パターン領域の形成前または形成間、パターン形成のために適切なコーティング状態を確立するために、液体コーティングおよび基材上および／または下の環境は制御されてもよい。いくつかの実施形態において、かかる環境制御としては、液体コーティングからの成分の除去を添加もしくは除去もしくは防止のため、またはコーティングにおいて反応を誘導するため、または融解もしくはコーティングの粘度を変更する等のため、気体相温度の制御または気体相組成または気体相速度が挙げられる。いくつかの実施形態において、かかる環境制御としては、加熱もしくは冷却ロールもしくはプレートのような熱的に制御された接触面の提供、または赤外線源のような放射性エネルギー源の提供、または紫外線源のような反応誘導エネルギー源の供給等が挙げられる。コーティングされた基材周辺の環境を制御するためのかかる方法は当業者に既知である。

トポグラフィ的パターン領域の形成後またはその間、所望であれば液体コーティングを乾燥させることができる。ウェブのようなコーティング基材の乾燥は、揮発性成分をコーティングから蒸発させるためにコーティング基材を加熱することを必要とし得る。次いで、蒸発した材料は除去される。いくつかの実施形態において、乾燥は従来の乾燥技術によって達成される。従来の乾燥技術の１つは衝突乾燥である。コーティング基材のための衝突乾燥系は、空気を移動ウェブの一面または両面に衝突させるために一面または両面衝突乾燥機技術を利用する。かかる従来の衝突乾燥機系において、空気はコーティング基材を支持および加熱し、そしてエネルギーを基材のコーティング面および非コーティング面の両方に供給し得る。本明細書に援用されるヒュールスマン（Ｈｕｅｌｓｍａｎ）ら、米国特許第５，５８１，９０５号明細書およびヒュールスマン（Ｈｕｅｌｓｍａｎ）ら、米国特許第５，６９４，７０１号明細書に教示されるような従来の気体乾燥系において、ウェブのようなコーティング基材は、固体表面と接触することなく、ギャップ乾燥系を通って移動する。１つのギャップ乾燥系構成において、エネルギーが移動ウェブの後方に供給されて、溶媒を蒸発させ、そして冷却プラテンが移動ウェブより上に配置されて、凝縮によって溶媒を除去する。ギャップ乾燥系は、溶媒回収、環境への溶媒放出の減少および制御されて比較的安価な乾燥系をもたらす。ギャップ乾燥系において、ウェブは、ウェブ上のスクラッチを避ける空気のような流体によって支持される乾燥系を通して輸送される。衝突乾燥機系の場合のように、ウェブと接触することなく移動ウェブを運搬する従来の系は、空気ジェットをウェブに対して衝突させる空気ジェットノズルを利用することができる。空気のジェットノズルからの気流が高速であるため、ほとんどのエネルギーは対流によってウェブの後方に転送される。また多くの衝突乾燥機系はエネルギーをウェブの前面側へ転送することができる。

コーティングされた基材は、乾燥気体を含有する乾燥オーブンを使用して乾燥させることができる。乾燥気体、通常空気は、適切な高温まで加熱され、そして溶媒の蒸発を引き起こすためにコーティング基材と接触する。乾燥気体は様々な様式で乾燥オーブンに導入することができる。いくつかの系において、コーティング妨害の最小量をもたらすように設計された注意深く制御された条件下で、コーティング基材の表面上で均一にそれを分散する様式で乾燥気体が向けられる。使われる乾燥気体、すなわち、コーティングから蒸発した溶媒蒸気を含む乾燥気体は、連続的に乾燥機から排出される。多くの工業用乾燥機は、乾燥経路に沿って乾燥特徴における柔軟性を可能にする多くの個々の分離領域を使用する。例えば、米国特許第５，０６０，３９６号明細書は、移動するコーティング基材から溶媒を除去するための区分された円筒形乾燥機を記載する。複数の乾燥領域は物理的に分離され、そして各乾燥領域は異なる温度および圧力で操作されてよい。それらが段階的な乾燥気体温度および溶媒蒸気組成の使用を可能にするため、複数の乾燥領域は望ましい。

所望であればトポグラフィ的にパターン化されたコーティングはさらに処理されてよい。いくつかの実施形態において、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングは、熱または光硬化プロセスを通して硬化可能な硬化性成分を含む。

図１は、パターン化されたコーティングを製造するための代表的な連続プロセス１００の概略図（原寸に比例していない）である。このプロセス１００は、巻戻しステーション１０２、速度制御ロール１０４、乾燥ステーション５０、ＵＶ硬化ステーション６０および巻取りステーション１１０を含む。必要に応じて、ウェブ輸送のために追加的なアイドラーロールを使用することができる。ウェブまたは基材１４は速度ｖでプロセス１００を通して輸送される。コーティングダイ３５は、基材１４へとコーティング組成物を配置する。ポンプ３０によって、コーティングダイにコーティング組成物を供給することができる。次いで、基材１４のコーティングされない側と熱伝達下の温度制御パターン化ロール４０によって、液体コーティングはパターン化され得る。パターン化されたロール４０は、１センチメートルあたり６３本の線および４５度のピッチ角度ｄのピッチのピラミッド状の節を有し得る（図３を参照のこと）。ロール直径は１１．４ｃｍであり得る。

代表的なエネルギー転移表面パターンの上面概略図を図３に示す。パターン寸法は、６３マイクロメートルのランド幅ａおよび９５マイクロメートルのセル側面長さｂを含み、１５８マイクロメートルのパターン区間ｃを生じる。セルの内角（示されず）は７０度である。図４は、図３に示されるエネルギー転移表面パターンの線４−４に沿って切断された横断面概略図である。セルの深さｅは６９マイクロメートルである。

図２は、パターン化されたコーティングを製造するための代表的な連続プロセス１００のもう１つの概略図（原寸に比例していない）である。このプロセス１００は、巻戻しステーション１０２、速度制御ロール１０４、乾燥ステーション５０、ＵＶ硬化ステーション６０および巻取りステーション１１０を含む。必要に応じて、ウェブ輸送のために追加的なアイドラーロールを使用することができる。ウェブまたは基材１４は速度ｖでプロセス１００を通して輸送される。コーティングダイ３５は、基材１４へとコーティング組成物を配置する。ポンプ３０によって、コーティングダイにコーティング組成物を供給することができる。次いで、レーザー系４０によって、液体コーティングはパターン化され得る。レーザー系４０は、レーザー４２、機械チョッパー４４および集束レンズ４６を含み得る。基材１４のコーティングされない側は支持ロール５２と接触することができる。

材料
ＣＡＢ１７１−１５ｓ：セルロース−アセテート−ブチレート（イーストマン ケミカル カンパニー（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）、テネシー州、キングスポート（Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ，ＴＮ））
白蝋ビーズ：２０％ Ｒ１０４ ＴｉＯ２および８０％ ポリワックス（Ｐｏｌｙｗａｘ）１０００（ベーカー ペトロライト（Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ）、テキサス州、シュガーランド（Ｓｕｇａｒ Ｌａｎｄ，ＴＸ））
ＳＲ−１０００：ＭＱ樹脂（ＧＥ シリコーンズ（ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）、ニューヨーク州、ウォーターフォード（Ｗａｔｅｒｆｏｒｄ，ＮＹ））
ＳＲ−５４５：トルエン中ＭＱ樹脂の６０％固体溶液（ＧＥ シリコーンズ（ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）、ニューヨーク州、ウォーターフォード（Ｗａｔｅｒｆｏｒｄ，ＮＹ））
ＤＭＳ−Ｔ１１：シリコーン流体（ゲレスト インコーポレイテッド（Ｇｅｌｅｓｔ Ｉｎｃ．）、ペンシルバニア州、ツリータウン（Ｔｕｌｌｙｔｏｗｎ，ＰＡ））
Ｈ−ＭＤＩ：メチレンジシクロヘキシレン−４，４’−ジイソシアネート、デスモデュア（ＤＥＳＭＯＤＵＲ）Ｗ Ｈ１２ＭＤＩ（バイエル ケミカルズ（Ｂａｙｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、ペンシルバニア州、ピッツバーグ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ））
ＰＤＭＳ：米国特許第５，５１２，６５０号明細書の実施例２の通りに調製されたポリジアミンシリコーン
シロイド（Ｓｙｌｏｉｄ）８０３：グレース デビッドソン ＷＲ グレース ＆ カンパニー（Ｇｒａｃｅ Ｄａｖｉｄｓｏｎ ＷＲ Ｇｒａｃｅ ＆ Ｃｏ．）（２１２０３ メリーランド州、バルチモア（Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ Ｍａｒｙｌａｎｄ）））製ミクロサイズシリカゲル
ブトバー（Ｂｕｔｖａｒ）Ｂ−７９：ポリビニルブチラール（ソルティア インコーポレイテッド（Ｓｏｌｕｔｉａ Ｉｎｃ．）、ミズーリ州、セントルイス（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ））

実施例１
２５４マイクロメートルのギャップ設定のＢＷＫ ガードナー マルチプル クリアランス アプリケーター（ＢＷＫ Ｇａｒｄｎｅｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｃｌｅａｒａｎｃｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）を使用して、厚さ４８マイクロメートルの透明ポリエステルフィルム上へアセトン中１３％セルロース−アセテート−ブチレート（ＣＡＢ１７１−１５ｓ）からなる溶液を配置することによって、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを調製した。乾燥コーティング重量は約１４グラム／平方メートルであった。次いで、直径１．６ｍｍおよび最も近くに隣接する穴の中心間間隔が３．２ｍｍである穴の配列によって穴を開けられた厚さ０．８ｍｍのアルミニウムプレート上に、（コーティングが上を向くように）コーティングされたフィルムを配置した。次いでアルミニウムプレートを温度制御されたプレート上に配置し、そして１０℃まで冷却した。次いでフィルム上のコーティングを約１５分乾燥させた。次いで、ＫＬＡ テンコー Ｐ−１０ サーフェイス プロフィロメーター（ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ Ｐ−１０ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｅｒ）を使用して、乾燥させたパターン化コーティングのプロファイルを測定した。これを図５に示す。

実施例２
３８１マイクロメートルのギャップ設定のＢＷＫ ガードナー マルチプル クリアランス アプリケーター（ＢＷＫ Ｇａｒｄｎｅｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｃｌｅａｒａｎｃｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）を使用して、厚さ４８マイクロメートルの透明ポリエステルフィルム上へ水中約４５％固体からなる水ベースのラテックス感圧接着剤（３Ｍ ウォールセーバー アドヘーシブ（３Ｍ Ｗａｌｌｓａｖｅｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ））を配置することによって、トポグラフィ的にパターン化された接着剤コーティングを調製した。乾燥コーティング重量は約９８グラム／平方メートルであった。次いで、厚さ９．５ｍｍのシリコーンゴムシート上に、（コーティングが上を向くように）コーティングされたフィルムを配置した。コーティングされたフィルムの角でスペーサーとしてガラス側を使用して、コーティングされたフィルムの約３ｍｍ上に直径３．２ｍｍおよび最も近くに隣接する穴の中心間間隔が４．８ｍｍである穴の配列によって穴を開けられた厚さ１．１ｍｍのアルミニウムプレートを配置した。全出力に設定されたワットロー レイマックス モデル（Ｗａｔｌｏｗ ＲＡＹＭＡＸ Ｍｏｄｅｌ）１５２５赤外線ヒーターをアルミニウムシートの約１５ｃｍ上に配置した。次いでフィルム上のコーティングを約１５分乾燥させた。次いでコーティングおよびフィルムをプレートから取り外し、そしてコーティング全体が透明に見えるまでホットエアガンを使用して乾燥させた。次いで、ＫＬＡ テンコー Ｐ−１０ サーフェイス プロフィロメーター（ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ Ｐ−１０ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｅｒ）を使用して、乾燥させたパターン化コーティングのプロファイルを測定した。これを図６に示す。

実施例３
図１に例示されたプロセスを使用して、接着剤（３０％固体；トルエンおよび２−ブタノールの５０：５０混合物によって１０％固体まで希釈されたトルエンおよび２−プロパノールの７０：３０混合物中の１：１ １４Ｋ：ＳＰＵエラストマーからなる）を配置することによってトポグラフィ的にパターン化された接着剤を調製した。ポンプ３０によって７．５ｃｍ³／分の速度で溶液をコーティングダイ３５に供給した。２．５４ｃｍ／秒の速度ｖで移動する基材１４に幅１０．２ｃｍのコーティングダイ３５を通して接着剤を均一に配置した。基材１４は幅１５．２ｃｍおよび厚さ１４．２マイクロメートルのＰＥＴであった。接着剤は、温度制御されたパターン化ロール４０「上」に接着剤コーティングされた基材１４を輸送することによってパターン化された。基材１４は約８０度でパターニングロール４０を包んだ（ロール４０と熱伝達する基材の位置）。ロール４０の温度は摂氏約８０度であると測定された。次いで、パターン化された接着剤コーティングは乾燥機５０を通して輸送され、そして巻取りステーション１１０で巻き取られた。

次いで、パターン化された接着剤コーティングを厚さ１７８マイクロメートルのＰＥＴフィルムに積層し、そして図７に示されるように５倍の対物レンズを有する明視野照度でオリンパス（Ｏｌｙｍｐｕｓ）ＢＸ−５１顕微鏡を使用して像化した。より明るい円形領域は、構造接着剤コーティングおよび積層ＰＥＴフィルム間のラミネート内のエアポケットである。

実施例４
図１に例示されたプロセスを使用して、３０％アクリレートおよび光開始剤、３６％トルエンおよび３４％２−プロパノールからなるＵＶ硬化性アクリレートハードコート溶液（米国特許第６，２９９，７９９号明細書の実施例３に記載の通り形成されたもの）を配置することによってトポグラフィ的にパターン化されたコーティングを調製した。ポンプ３０によって１．５ｃｍ³／分の速度で溶液をコーティングダイ３５に供給した。５．１ｃｍ／秒の速度ｖで移動する基材１４に幅１０．２ｃｍのコーティングダイ３５を通して溶液を均一に配置した。基材１４は幅１５．２ｃｍおよび厚さ１４．２マイクロメートルのＰＥＴであった。温度制御されたパターン化ロール４０「上」にコーティングされた基材１４を輸送することによって溶液をパターン化した。基材１４は約８０度でパターニングロール４０を包んだ（ロール４０と熱伝達する基材の位置）。ロール４０の温度は摂氏約５７度であると測定された。次いで、パターン化されたコーティングは乾燥機５０およびＵＶ硬化ステーション６０を通して輸送され、そして巻取りステーション１１０で巻き取られた。

図８に示されるように、微分干渉コントラスト（ＤＩＣ）および１０倍の対物レンズを有するオリンパス（Ｏｌｙｍｐｕｓ）ＢＸ−５１顕微鏡を使用して、パターン化されたコーティングを像化した。

実施例５
図２に例示されたプロセスを使用して、３マイクロメートルのシロイド（Ｓｙｌｏｉｄ）シリカビーズ）を含有するＵＶ硬化性アクリレートハードコート溶液（本質的に米国特許第６，２９９，７９９号明細書の実施例３に記載の通り形成されたもの）（２９．８％アクリレート、３６％トルエン、３３．６％２−プロパノールおよび０．６％シロイド（Ｓｙｌｏｉｄ）８０３）を配置することによってパターン化されたコーティングを調製した。ポンプ３０によって４ｃｍ³／分の速度で溶液をコーティングダイ３５に供給した。５．１ｃｍ／秒の速度ｖで移動する基材１４に幅１０．２ｃｍのコーティングダイ３５を通して溶液を均一に配置した。基材１４は幅１５．２ｃｍおよび厚さ５０．８マイクロメートルのＰＥＴであった。溶液は、それが平滑なアイドラーロール５２「上」に輸送された時にコーティング基材１４を赤外線の機械的に断続化された集束ビームに暴露することによってパターン化された。レーザー４２（レーザーマックス インコーポレイテッド（Ｌａｓｅｒｍａｘ Ｉｎｃ．）、１４６２３ ニューヨーク州、ロッチェスター、３４９５ ウィントン Ｐｌ Ｂｌｄｇ．８（３４９５ Ｗｉｎｔｏｎ Ｐｌ Ｂｌｄｇ．８，Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ ＮＹ １４６２３）製１００ｍＷ ７８０−１１５０ｎｍ波長ダイオードレーザー）を機械的チョッピングウィール４４で断続化し、そして集束レンズ４６で集束した。平滑なアイドラーロール５２は、８．９ｃｍの外径を有するアルミニウムシェルと、外側表面を覆う厚さ２００マイクロメートルの黒色絶縁材料の層（３Ｍ スコッチ（登録商標） スーパー３３＋ ビニル エレクトリカル テープ（３Ｍ ＳｃｏｔｃｈＴＭ Ｓｕｐｅｒ ３３＋ Ｖｉｎｙｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｔａｐｅ）３０−０６６５）からなった。次いで、パターン化されたコーティングは乾燥機５０およびＵＶ硬化ステーション６０を通して輸送され、そして巻取りステーション１１０で巻き取られた。

図９に示されるように、微分干渉コントラスト（ＤＩＣ）および５倍の対物レンズを有するオリンパス（Ｏｌｙｍｐｕｓ）ＢＸ−５１顕微鏡を使用して、パターン化されたビーズ含有コーティングを像化した。

実施例６
溶媒ブレンド（４２重量％メチルエチルケトンおよび５８重量％メタノール）中１２重量％ポリビニルブチラール（ブトバー（Ｂｕｔｖａｒ）−Ｂ７９）からなる溶液をポリマー試験シート上にコーティングすることによって、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを調製した。透明ポリマーフィルムからなるシートを写真乳液でコーティングし、そして露光して、図１０に示されるように黒色正方形の試験パターンを作成した。試験シートの厚さは１０７マイクロメートルであった。３８１マイクロメートルのギャップ設定のＢＷＫ ガードナー マルチプル クリアランス アプリケーター（ＢＷＫ Ｇａｒｄｎｅｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｃｌｅａｒａｎｃｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）を使用して、コーティングを試験シートの像形成側上にキャスティングした。次いで、（コーティングが上を向くように）コーティングされたフィルムを２５０ワットＳＬＩライトニングヒートランプより２７ｃｍ上のフレーム上に配置した。次いで、ガラスカバーシートを試験シートより６．５ｍｍ上に配置した。次いで、フィルムのコーティングを約１０分間乾燥させた。次いで、ＫＬＡテンコーＰ−１０サーフェイス プロフィロメーター（ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ Ｐ−１０ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｅｒ）を使用して、乾燥させたパターン化コーティングのプロファイルを測定した。これを図１１に示す。

本発明は上記特定の例に限定されて考慮されるべきではないが、むしろ、添付の特許請求の範囲に公平に提示されるように、本発明の全ての態様を包括するものとして理解されるべきである。本発明が適用可能な様々な修正、同等のプロセス、ならびに多数の構造は、本明細書の再検討時に本発明の当業者に明白であろう。

パターン化されたコーティングの製造のための代表的な連続プロセスの概略図である。 パターン化されたコーティングの製造のためのもう１つの代表的な連続プロセスの概略図である。 エネルギー転移表面パターンの上面概略図である。 図３に示されるエネルギー転移表面パターンの線４−４に沿って切断された横断面概略図である。 実施例１に従って形成されたパターン化されたコーティングの透視面プロファイルである。 実施例２に従って形成されたパターン化されたコーティングの透視面プロファイルである。 実施例３に従って形成されたパターン化されたコーティングの光学顕微鏡写真である。 実施例４に従って形成されたパターン化されたコーティングの光学顕微鏡写真である。 実施例５に従って形成されたパターン化されたコーティングの光学顕微鏡写真である。 実施例６によるエネルギー転移表面パターンの上面概略図である。 実施例６に従って形成されたパターン化されたコーティングの透視面プロファイルである。

Claims (21)

1. トポグラフィ的にパターン化されたコーティングの形成方法であって、
   組成物を基材上に配置して、該基材上に液体コーティングを形成する工程と、
   前記液体コーティングの第１パターン領域を通してエネルギーを除去して、該第１パターン領域にトポグラフィ的パターンが対応するように、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成する工程と、
   を含んでなる方法。
2. 前記トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを固化する工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
3. 前記配置工程は、ポリマーまたはポリマー前駆体を含む組成物を基材上に配置して、該基材上に液体コーティングを形成する工程を含んでなる、請求項１に記載の方法。
4. 前記配置工程は、ポリマーまたはポリマー前駆体および液体ビヒクルを含む組成物を基材上に配置して、該基材上に液体コーティングを形成する工程を含んでなる、請求項１に記載の方法。
5. 前記コーティングから前記液体ビヒクル成分を除去する工程をさらに含んでなる、請求項４に記載の方法。
6. 前記固化工程は、前記トポグラフィ的にパターン化されたコーティングの重合、架橋または硬化を含んでなる、請求項２に記載の方法。
7. 前記固化工程は、前記トポグラフィ的にパターン化されたコーティングの乾燥または凍結を含んでなる、請求項２に記載の方法。
8. 前記エネルギー除去工程は、前記液体コーティング上の第１パターン領域を通すとともに前記基材を通してエネルギーを除去して、前記第１パターン領域に前記トポグラフィ的パターンが対応するように、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成する工程を含んでなる、請求項１に記載の方法。
9. トポグラフィ的にパターン化されたコーティングの形成方法であって、
   組成物を基材上に配置して、該基材上に液体コーティングを形成する工程と、
   前記液体コーティングの第１パターン領域を通してエネルギー源からエネルギーを供給して、該第１パターン領域にトポグラフィ的パターンが対応し、かつ前記コーティングが前記基材と該エネルギー源との間に配置されるように、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成する工程と、
   を含んでなる方法。
10. 前記トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを固化する工程をさらに含んでなる、請求項９に記載の方法。
11. 前記配置工程は、ポリマーまたはポリマー前駆体を含む組成物を基材上に配置して、該基材上に液体コーティングを形成する工程を含んでなる、請求項９に記載の方法。
12. 前記配置工程は、ポリマーまたはポリマー前駆体および液体ビヒクルを含む組成物を基材上に配置して、該基材上に液体コーティングを形成する工程を含んでなる、請求項９に記載の方法。
13. 前記コーティングから前記液体ビヒクル成分を除去する工程をさらに含んでなる、請求項１２に記載の方法。
14. 前記固化工程は、前記トポグラフィ的にパターン化されたコーティングの重合、架橋または硬化を含んでなる、請求項１０に記載の方法。
15. 前記固化工程は、前記トポグラフィ的にパターン化されたコーティングの乾燥または凍結を含んでなる、請求項１０に記載の方法。
16. 前記エネルギー供給工程は、前記液体コーティングの第１パターン領域を通して光子源からエネルギーを供給して、該第１パターン領域に前記トポグラフィ的パターンが対応し、かつ前記コーティングが前記基材と該光子源との間に配置されるように、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成する工程を含んでなる、請求項９に記載の方法。
17. 前記エネルギー供給工程は、前記液体コーティングの第１パターン領域を通して赤外線源からエネルギーを供給して、該第１パターン領域に前記トポグラフィ的パターンが対応し、かつ前記コーティングが前記基材と該赤外線源との間に配置されるように、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成する工程を含んでなる、請求項１６に記載の方法。
18. 前記エネルギー供給工程は、前記液体コーティングの第１パターン領域を通してレーザー源からエネルギーを供給して、該第１パターン領域に前記トポグラフィ的パターンが対応し、かつ前記コーティングが前記基材と該レーザー源との間に配置されるように、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成する工程を含んでなる、請求項１６に記載の方法。
19. トポグラフィ的にパターン化されたコーティングの形成方法であって、
    組成物を基材上に配置して、該基材上に液体コーティングを形成する工程と、
    前記基材を、実質的に平滑なエネルギー転移表面に配置する工程と、
    前記液体コーティングの第１パターン領域を通してエネルギー転移表面からエネルギーを供給して、該第１パターン領域にトポグラフィ的パターンが対応するように、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成する工程と、
    を含んでなる方法。
20. トポグラフィ的にパターン化されたコーティングの形成方法であって、
    感圧接着剤形成組成物を基材上に配置して、該基材上に液体コーティングを形成する工程と、
    前記液体コーティングの第１パターン領域を通してエネルギーを供給して、該第１パターン領域にトポグラフィ的パターンが対応するように、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成する工程と、
    を含んでなる方法。
21. トポグラフィ的にパターン化されたコーティングの形成方法であって、
    ナノ粒子を含む組成物を基材上に配置して、該基材上に液体コーティングを形成する工程と、
    前記液体コーティングの第１パターン領域を通してエネルギーを供給して、該第１パターン領域にトポグラフィ的パターンが対応するように、トポグラフィ的にパターン化されたコーティングを形成する工程と、
    を含んでなる方法。

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