JP2009294600A - Molded body and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、成形体およびその製造方法に関し、詳細には、回折,偏光,拡散等の光学特性を有する光学物品として使用される光学フィルム等の成形体およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a molded body and a method for producing the same, and more particularly to a molded body such as an optical film used as an optical article having optical properties such as diffraction, polarized light, and diffusion, and a method for producing the same.
高分子材料は、選択できる材料の種類が豊富で多様な機能を発揮できるため、近年、高分子材料を光学用途へ適用しようとする試みが盛んになされている。例えば、一次元あるいは二次元の微細構造が形成された高分子材料の成形体を、光制御素子や光回折素子として利用することが考えられる。 Since there are many kinds of polymer materials that can be selected and various functions can be exhibited, attempts to apply the polymer materials to optical applications have been actively made in recent years. For example, it is conceivable to use a molded body of a polymer material in which a one-dimensional or two-dimensional microstructure is formed as a light control element or a light diffraction element.
このような成形体として、高分子材料のマトリックス中に、このマトリックスと屈折率の異なる多数の構造体が同一方向に配向された相分離構造を有する高分子フィルムが知られている(特許文献1〜3参照)。このような相分離構造を有する高分子フィルムは、光が構造体の軸線方向と平行に入射すると、構造体の配置に起因して回折スポットが与える。したがって、このような高分子フィルムは、入射光を特定の位置に所定の強度で回折させる光回折素子として利用することができる。 As such a molded body, a polymer film having a phase separation structure in which a large number of structures different in refractive index from the matrix are oriented in the same direction is known in a matrix of a polymer material (Patent Document 1). To 3). In the polymer film having such a phase separation structure, when light is incident in parallel to the axial direction of the structure, a diffraction spot is given due to the arrangement of the structure. Therefore, such a polymer film can be used as an optical diffraction element that diffracts incident light to a specific position with a predetermined intensity.
特許文献1には、このような構造を有するフィルムとその作製方法が記載されている。特許文献1の方法では、このような構造を有するフィルムは、一定の膜厚の光重合性組成物に所定の角度から線状光源の光を照射させて重合させることにより作製される。このようにして作製されたフィルムは、特定の入射角をなす入射光を選択的に回折する。 Patent Document 1 describes a film having such a structure and a manufacturing method thereof. In the method of Patent Document 1, a film having such a structure is produced by irradiating a photopolymerizable composition having a certain film thickness with light from a linear light source from a predetermined angle to cause polymerization. The film thus produced selectively diffracts incident light having a specific incident angle.
また、特許文献2には、海島相分離構造をもつフィルムが記載されており、このフィルムでは、柱状の島構造が、海構造の中で膜厚方向に延びるように形成されている。
このフィルムの作製方法では、まず光重合性組成物を塗布面上に均一厚さに塗布し、その表面を、島構造を形成するための多数の穿孔がランダムにパターニングされているマスクで覆う。次いで、このマスクを介して光重合性組成物の表面に紫外光を照射して、光重合性組成物の内部に島構造をなす柱状体を形成する。そして、柱状体を形成した後、マスクを取り除いてさらに紫外線を照射し、海構造部分を硬化させ、フィルムが完成する。
Patent Document 2 describes a film having a sea-island phase separation structure. In this film, a columnar island structure is formed so as to extend in the film thickness direction in the sea structure.
In this method for producing a film, first, a photopolymerizable composition is applied to a coating surface with a uniform thickness, and the surface is covered with a mask in which a large number of perforations for forming an island structure are randomly patterned. Next, the surface of the photopolymerizable composition is irradiated with ultraviolet light through this mask to form a columnar body having an island structure inside the photopolymerizable composition. And after forming a columnar body, a mask is removed, and an ultraviolet-ray is further irradiated, a sea structure part is hardened, and a film is completed.
特許文献3には、膜厚方向に複数の柱状構造体の集合体がランダムに形成され、かつ樹脂層の少なくとも一方の表面に高さ1.0μm以上5.0μm以下の凹凸が形成された異方性拡散媒体とその製造方法が記載されている。
このフィルムの作製方法でも、型に注入した光重合性組成物に平行光を照射して硬化している。
In Patent Document 3, an assembly of a plurality of columnar structures is randomly formed in the film thickness direction, and unevenness having a height of 1.0 μm or more and 5.0 μm or less is formed on at least one surface of the resin layer. An isotropic diffusion medium and a method for its production are described.
Also in this film production method, the photopolymerizable composition injected into the mold is cured by irradiation with parallel light.
特許文献1に記載のフィルムは、その内部に互いに平行な短冊状の相分離構造を有し、入射角によって光線透過率を変化させる光制御素子としては機能するが、光回折素子としては一次元の低い規則性しかなく、入射光を高い効率で回折したり、急峻な角度スペクトルを示す回折スポットを与えたりすることができない。 The film described in Patent Document 1 has a strip-like phase separation structure parallel to each other, and functions as a light control element that changes light transmittance according to an incident angle, but as a light diffraction element, it is one-dimensional. Therefore, the incident light cannot be diffracted with high efficiency, or a diffraction spot showing a steep angular spectrum cannot be given.
また、特許文献2に記載のフィルムは、規則性の無い海島構造によって光を散乱透過させるものであるため、鋭い回折点を与えることができなかった。 Moreover, since the film of patent document 2 is what disperse | transmits and permeate | transmits light with the sea island structure without regularity, it was not able to give a sharp diffraction point.
ここで、開口を通過した光は、回折により拡がりを持つことが知られている。
半径aの円形開口に波長λの平面波が入射する場合、回折後の像面での強度Iは、像面が開口から距離L離れており、像面での中心からの距離をrとすると以下の式で求められる。
I=(πa2)2[2J1(R)/R]2・・・(1)
(R=2πar/λL)
Here, it is known that the light passing through the opening has a spread due to diffraction.
When a plane wave having a wavelength λ is incident on a circular aperture of radius a, the intensity I at the image plane after diffraction is as follows when the image plane is a distance L from the aperture and the distance from the center on the image plane is r. It is calculated by the following formula.
I = (πa 2 ) 2 [2J 1 (R) / R] 2 (1)
(R = 2πar / λL)
また、像面で回折光強度が最初に極小値を示す距離rminは、J1(R)の最初の零点、すなわちR=3.83のときのrとして求められる。全光量のうち、約84%のエネルギーが、rminを半径とする円内に集中することが知られており、rminは円形開口からの回折光の拡がりの目安となる。 The distance r min at which the diffracted light intensity first exhibits a minimum value on the image plane is obtained as the first zero of J 1 (R), that is, r when R = 3.83. Of the total amount, energy of about 84% are known to be concentrated in the circle of r min and the radius, r min is a measure of the spread of the diffracted light from the circular opening.
例えば、波長365nmの光が、a=1μmの円形開口を通過する場合、L=45μmでrmin=5μmとなる。これは、半径1μmの円形開口を通過した光は、45μm進行すると半径5μmの円に拡がる(ボケる)ということを示している。この結果、フォトマスクを介した照射のみでアスペクト比の高い半径1μmの柱状構造体を形成させることは困難となる。 For example, when light having a wavelength of 365 nm passes through a circular opening with a = 1 μm, L min = 5 μm with L = 45 μm. This indicates that light that has passed through a circular opening having a radius of 1 μm spreads (blurs) into a circle having a radius of 5 μm as it travels 45 μm. As a result, it becomes difficult to form a columnar structure having a high aspect ratio and a radius of 1 μm only by irradiation through a photomask.
特許文献2ではフォトマスクを使用して島構造を形成させる例が示されているが、光の回折を考慮していないため、特許文献2の方法では、高いアスペクト比の柱状構造体は形成できないと考えられる。すなわち、特許文献2に記述の方法では、光を所定のパターンに、高い回折効率で回折させるフィルムは作製できない。 Patent Document 2 shows an example in which an island structure is formed using a photomask. However, since the diffraction of light is not considered, the method of Patent Document 2 cannot form a columnar structure with a high aspect ratio. it is conceivable that. That is, the method described in Patent Document 2 cannot produce a film that diffracts light into a predetermined pattern with high diffraction efficiency.
特許文献3に記載のフィルムは、膜厚方向に複数の柱状構造体の集合体がランダムに形成され、かつ樹脂層の少なくとも一方の表面に高さ1.0μm以上5.0μm以下の凹凸が形成されている。しかし、特許文献3に記載のフィルムは柱状構造体がランダムに形成され、かつ表面凹凸によって光が拡散してしまうため、光を所定のパターンに高い回折効率で回折させることはできない。 In the film described in Patent Document 3, an assembly of a plurality of columnar structures is randomly formed in the film thickness direction, and irregularities having a height of 1.0 μm or more and 5.0 μm or less are formed on at least one surface of the resin layer. Has been. However, since the columnar structure is randomly formed in the film described in Patent Document 3 and light is diffused by surface irregularities, the light cannot be diffracted into a predetermined pattern with high diffraction efficiency.
以上のように、従来の方法では、高い回折効率で鋭い回折スポットを与える高分子フィルムを光重合によって作製することはできなかった。したがって、上述した従来の高分子フィルムは、光を所定のパターンに高い回折効率で回折する光回折板が必要とされる光学的ローパスフィルター等として使用することができなかった。 As described above, the conventional method cannot produce a polymer film that gives a sharp diffraction spot with high diffraction efficiency by photopolymerization. Therefore, the above-described conventional polymer film cannot be used as an optical low-pass filter or the like that requires an optical diffraction plate that diffracts light into a predetermined pattern with high diffraction efficiency.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、高い回折効率で鋭い回折スポットを与える成形体及びその製造方法等を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a molded body that provides a sharp diffraction spot with high diffraction efficiency, a method for manufacturing the same, and the like.
本発明によれば、
光重合性組成物からなるマトリックスと、該マトリックス中に配置され前記マトリックスと屈折率が異なり光重合性組成物からなる円形もしくは多角形の断面を持つ複数の柱状構造体と、を備えた相分離構造を有する成形体であって、
少なくとも片側表面に前記相分離構造と同調した高さ10nm以上1μm未満の凹凸を有する、
ことを特徴とする成形体が提供される。
According to the present invention,
A phase separation comprising: a matrix made of a photopolymerizable composition; and a plurality of columnar structures that are arranged in the matrix and have a circular or polygonal cross section made of a photopolymerizable composition that has a refractive index different from that of the matrix. A molded body having a structure,
At least one side surface has irregularities with a height of 10 nm or more and less than 1 μm synchronized with the phase separation structure;
There is provided a molded body characterized by the above.
このような構成によれば、相分離構造と同調した凹凸によって、高い回折効率で鋭い回折スポットを与えることが可能となる。 According to such a configuration, it is possible to give a sharp diffraction spot with high diffraction efficiency by the unevenness synchronized with the phase separation structure.
本発明の好ましい実施形態によれば、前記柱状構造体の各々は、略同一方向に配向され、且つ、配向方向と垂直な面において規則的な格子状に配置されている。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記柱状構造体は、前記配向方向と垂直な断面形状が略同一である。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記柱状構造体は、アスペクト比が10以上である。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記光重合性組成物がアクリル系光重合性組成物である。
According to a preferred embodiment of the present invention, each of the columnar structures is oriented in substantially the same direction and is arranged in a regular lattice shape on a plane perpendicular to the orientation direction.
According to another preferred aspect of the present invention, the columnar structure has substantially the same cross-sectional shape perpendicular to the orientation direction.
According to another preferred embodiment of the present invention, the columnar structure has an aspect ratio of 10 or more.
According to another preferred embodiment of the present invention, the photopolymerizable composition is an acrylic photopolymerizable composition.
本発明の他の態様によれば、上記成形体を用いて構成されたことを特徴とする光学的ローパスフィルターが提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided an optical low-pass filter configured using the molded body.
本発明のもう一つの態様によれば、
光重合性組成物からなるマトリックスと、該マトリックス中に配置され該マトリックスと屈折率が異なり光重合性組成物からなる円形もしくは多角形の断面を持つ複数の柱状構造体とを備えた相分離構造を有し、且つ、少なくとも片側表面に前記相分離構造と同調した凹凸を有する成形体の製造方法であって、
光硬化性モノマー又はオリゴマーと光重合開始剤とを含有する光重合性組成物を基材上に塗布する工程と、
前記光硬化性樹脂を配置した基材と光源との間に、光通過域と光不通過域とを有するフォトマスクを配置する工程と、
前記光源から、波長半値全幅が100nm以下であり光強度分布が略一定の平行光を、前記フォトマスクを通して前記基材上の光重合性組成物に向けて照射して、前記光重合性組成物のうち平行光が照射された部位を、未完全な硬化状態に硬化させる第1の光照射工程と、
前記フォトマスクを取り外して、更に波長半値全幅が100nm以下であり光強度分布が略一定の平行光を前記基材上の光重合性組成物に向けて照射して、前記光重合性組成物の硬化を完了させる第2の光照射工程と、を備えている、
ことを特徴とする成形体の製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A phase separation structure comprising a matrix made of a photopolymerizable composition, and a plurality of columnar structures having a circular or polygonal cross section made of the photopolymerizable composition and having a refractive index different from that of the matrix. And a method for producing a molded body having irregularities synchronized with the phase separation structure on at least one surface,
Applying a photopolymerizable composition containing a photocurable monomer or oligomer and a photopolymerization initiator on a substrate;
A step of arranging a photomask having a light passage region and a light non-passage region between the light source and the base material on which the photocurable resin is disposed;
The photopolymerizable composition is irradiated from the light source with parallel light having a full width at half maximum of 100 nm or less and a substantially constant light intensity distribution toward the photopolymerizable composition on the substrate through the photomask. A first light irradiation step of curing a portion irradiated with parallel light to an incompletely cured state,
The photomask is removed, and the photopolymerizable composition on the substrate is irradiated with parallel light having a full width at half maximum of 100 nm or less and a substantially constant light intensity distribution toward the photopolymerizable composition. A second light irradiation step for completing the curing,
The manufacturing method of the molded object characterized by this is provided.
本発明の他の好ましい態様によれば、前記第1の光照射工程及び前記第2の光照射工程では、前記基材上に塗布した光重合性組成物を不活性ガス雰囲気下において平行光を照射する。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記第1の光照射工程では、前記光重合性組成物のうち平行光が照射された部位を、硬化度10%以上、80%以下に硬化させる。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記フォトマスクは、前記光不通過域に多数の前記光通過域が規則的な格子状に配置されている。
According to another preferred embodiment of the present invention, in the first light irradiation step and the second light irradiation step, the photopolymerizable composition applied on the substrate is subjected to parallel light in an inert gas atmosphere. Irradiate.
According to another preferred embodiment of the present invention, in the first light irradiation step, a portion irradiated with parallel light in the photopolymerizable composition is cured to a curing degree of 10% or more and 80% or less.
According to another preferred aspect of the present invention, in the photomask, a large number of the light passage areas are arranged in a regular lattice pattern in the light non-passage area.
以下、本発明の好ましい実施形態の成形体の構成を説明する。
図1は本発明の好ましい実施形態の成形体1の構成を模式的に示す成形体1の一部分の斜視図である。
図1に示されているように、成形体1は、光重合性組成物からなる薄板状の基質であるマトリックス2と、このマトリックス2中に規則的に配設された光重合性組成物からなる多数の柱状構造体4と、を備えた相分離構造を備えている。
Hereinafter, the structure of the molded object of preferable embodiment of this invention is demonstrated.
FIG. 1 is a perspective view of a part of a molded body 1 schematically showing the configuration of the molded body 1 according to a preferred embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a molded body 1 includes a matrix 2 which is a thin plate-like substrate made of a photopolymerizable composition, and a photopolymerizable composition regularly arranged in the matrix 2. And a large number of columnar structures 4.
マトリックス1は、10μmないし500μm程度の範囲の略均一な厚さを備えている。また、柱状構造体2は、マトリックス1とは異なった屈折率を有する。この柱状構造体2の断面のパターンや断面の径のサイズ、ピッチ、形状は特に定められたものではないが、柱状構造体2の断面を真円形とした場合、その円の直径は80nm〜20μmが好ましく、さらに好ましくは1μm〜10μmであり、ピッチは120nm〜30μmが好ましく、さらに好ましくは2μm〜20μmである。 The matrix 1 has a substantially uniform thickness in the range of about 10 μm to 500 μm. The columnar structure 2 has a refractive index different from that of the matrix 1. The cross-sectional pattern of the columnar structure 2 and the size, pitch, and shape of the cross-sectional diameter are not particularly defined. When the cross-section of the columnar structure 2 is a perfect circle, the diameter of the circle is 80 nm to 20 μm. Is preferable, more preferably 1 μm to 10 μm, and the pitch is preferably 120 nm to 30 μm, and more preferably 2 μm to 20 μm.
各柱状構造体4は、略同一形状を有し、その軸線が、薄板(フィルム)形状の成形体1を厚さ方向に貫通して延び、10以上のアスペクト比を有している。詳細には、柱状構造体4は、軸線方向の断面形状が略一定である円柱形状を有し、その軸線が同一方向となるように、即ち互いに略平行に配向され、規則的な三角格子状に配置されている。 Each columnar structure 4 has substantially the same shape, and its axis extends through the thin plate (film) -shaped molded body 1 in the thickness direction and has an aspect ratio of 10 or more. In detail, the columnar structure 4 has a cylindrical shape whose cross-sectional shape in the axial direction is substantially constant, and is oriented so that the axial lines are in the same direction, that is, substantially parallel to each other. Is arranged.
本実施態様では、柱状構造体4は、その配向方向(軸線方向)が、成形体1の厚さ方向と略同一方向となるように配向されているが、成形体1の厚さ方向に対して所定角度を成すように配向されてもよい。
また、本実施態様の柱状構造体4は断面形状が円形もしくは多角柱形状であるが、これに限らず、角柱、板状等の他の柱状形状であってもよい。なお、柱状構造体4の断面における円形とは、真円形と楕円形を含む。また、柱状構造体4の断面における多角形とは、短冊状、帯状、杉綾模様などを含む。
In this embodiment, the columnar structure 4 is oriented such that its orientation direction (axial direction) is substantially the same as the thickness direction of the shaped body 1, but with respect to the thickness direction of the shaped body 1. May be oriented at a predetermined angle.
In addition, the columnar structure 4 of the present embodiment has a circular or polygonal column shape in cross section, but is not limited thereto, and may be other columnar shapes such as a rectangular column or a plate. In addition, the circle in the cross section of the columnar structure 4 includes a true circle and an ellipse. Moreover, the polygon in the cross section of the columnar structure 4 includes a strip shape, a strip shape, a herringbone pattern, and the like.
さらに、複数の柱状構造物3が、規則的な三角格子状に配列されているが、他の規則的なパターンで配置されていてもよく、例えば、正方格子等の他の任意の格子状に配置されていてもよい。 Further, the plurality of columnar structures 3 are arranged in a regular triangular lattice shape, but may be arranged in other regular patterns, for example, in any other lattice shape such as a square lattice. It may be arranged.
成形体1は、さらに、マトリックス1の片側表面に成形体内部の相分離構造と同調した10nm以上1μm未満の凹凸6を備えている。この凹凸6の高さは、20nm以上500nm未満が好ましく、さらに好ましくは50nm以上250nm未満である。具体的な凹凸6の配置としては、柱状構造体4の表層(端面上)に凸部が位置する。 The molded body 1 further includes unevenness 6 of 10 nm or more and less than 1 μm synchronized with the phase separation structure inside the molded body on one surface of the matrix 1. The height of the irregularities 6 is preferably 20 nm or more and less than 500 nm, and more preferably 50 nm or more and less than 250 nm. As a specific arrangement of the irregularities 6, convex portions are located on the surface layer (on the end face) of the columnar structure 4.
本発明の成形体の形状は、光学用途に使用される場合には、一般的に使用される均一な厚さのフィルム形状が適している。しかしながら、本発明の成形体は、その用途に応じて形状が適宜設定されるものであり、均一な厚さのフィルム形状に限定されることなく、他の形状、例えば、その長さ方向において厚さが異なる形状であってもよい。 The shape of the molded body of the present invention is suitably a film shape having a uniform thickness that is generally used when used for optical applications. However, the shape of the molded body of the present invention is appropriately set according to its use, and is not limited to a film shape having a uniform thickness, but other shapes such as a thickness in the length direction. Different shapes may be used.
このような構成を有する成形体1では、成形体1に主面方向から光が入射すると、柱状構造体4と、その少なくとも片側表面に形成した、成形体内部の柱状構造体4の配置と同調した凹凸6の配列に起因して、成形体1は回折スポットを与え、光回折素子として機能する。 In the molded body 1 having such a configuration, when light is incident on the molded body 1 from the main surface direction, the columnar structure 4 and the arrangement of the columnar structure 4 inside the molded body formed on at least one surface thereof are synchronized. Due to the arrangement of the irregularities 6, the molded body 1 gives a diffraction spot and functions as an optical diffraction element.
次に、成形体1の製造方法について説明する。
図2および図3は、それぞれ、成形体1の製造工程を示す平面図、断面図である。
成形体1を製造するには、まず、基材8に光重合性組成物10を均一な厚みで塗布した後、照射光源(図示せず)と基材8上に塗布した光重合性組成物10との間にフォトマスク12を配置する。その後、フォトマスク12を介して、照射光源から光を基材8上に塗布した光重合性組成物10に向けて照射し、光重合性組成物10を硬化させる。
Next, the manufacturing method of the molded object 1 is demonstrated.
2 and 3 are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of the molded body 1, respectively.
In order to manufacture the molded body 1, first, the photopolymerizable composition 10 is applied to the substrate 8 with a uniform thickness, and then the photopolymerizable composition is applied to the irradiation light source (not shown) and the substrate 8. A photomask 12 is arranged between the two. Thereafter, light is irradiated from the irradiation light source toward the photopolymerizable composition 10 applied onto the substrate 8 through the photomask 12 to cure the photopolymerizable composition 10.
次いで、フォトマスクを取り除いて、さらに照射光源から光を基材上に塗布した光重合性組成物に向けて照射し、光重合性組成物の光重合を完了させ、基材上に一体化し、かつ使用波長に対して透明な成形体1を得ことができる。また、この光重合が完了した光重合性組成物を基材から剥離することにより、使用波長に対して透明な成形体1を得ることができる。 Next, the photomask is removed, and further irradiated with light from the irradiation light source toward the photopolymerizable composition coated on the substrate, photopolymerization of the photopolymerizable composition is completed, and integrated on the substrate, And the molded object 1 transparent with respect to a use wavelength can be obtained. Moreover, the molded object 1 transparent with respect to a use wavelength can be obtained by peeling from the base material the photopolymerizable composition in which this photopolymerization was completed.
以下、成形体1の製造方法を詳細に説明する。
(基材上への光重合性組成物塗布)
基材8は、表面が平滑な板状部材である。基材8は、ソーダガラス、石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、シリコンウェハ、プラスチックフィルム、プラスチック板等で形成される。
Hereinafter, the manufacturing method of the molded object 1 is demonstrated in detail.
(Application of photopolymerizable composition on substrate)
The base material 8 is a plate-like member having a smooth surface. The substrate 8 is formed of soda glass, quartz glass, Pyrex (registered trademark) glass, silicon wafer, plastic film, plastic plate or the like.
基材上への光重合性組成物10の塗布方法としては、バーコーター、スリットダイコーター、スピンコーター、円コーター、グラビアコーター、CAPコーターなどを用いた方法が挙げられる。また、光照射に際してフォトマスクを光重合性組成物10の上に配置するため、塗布した光重合性組成物の表面が平坦であり、特に端部に盛り上がりが無いことが重要である。 Examples of the method for applying the photopolymerizable composition 10 onto the substrate include a method using a bar coater, a slit die coater, a spin coater, a circular coater, a gravure coater, a CAP coater and the like. In addition, since a photomask is disposed on the photopolymerizable composition 10 during light irradiation, it is important that the surface of the applied photopolymerizable composition is flat and that there is no bulge at the end.
以下に、光重合性組成物に用いることができる材料について説明する。
(多官能モノマー)
光重合性組成物には、多官能モノマーが含まれることが好ましい。このような多官能モノマーとしては、(メタ)アクリロイル基を含む(メタ)アクリルモノマーや、ビニル基、アリル基等を含有するものが特に好ましい。
Below, the material which can be used for a photopolymerizable composition is demonstrated.
(Polyfunctional monomer)
It is preferable that a polyfunctional monomer is contained in the photopolymerizable composition. As such a polyfunctional monomer, a (meth) acryl monomer containing a (meth) acryloyl group, a monomer containing a vinyl group, an allyl group, or the like is particularly preferable.
多官能モノマーの具体例としては、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、水添ジシクロペンタジエニルジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、多官能のエポキシ(メタ)アクリレート、多官能のウレタン(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリルクロレンデート、N,N’−m−フェニレンビスマレイミド、ジアリルフタレート等が挙げられ、これらを単独であるいは2種以上の混合物として使用することができる。 Specific examples of the polyfunctional monomer include triethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6 -Hexanediol di (meth) acrylate, hydrogenated dicyclopentadienyl di (meth) acrylate, ethylene oxide modified bisphenol A di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, Tetramethylolmethane tetra (meth) acrylate, pentaerythritol hexa (meth) acrylate, polyfunctional epoxy (meth) acrylate, polyfunctional urethane (meth) acrylate, divinylbenzene, toluene Examples include allyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl trimellitate, diallyl chlorendate, N, N′-m-phenylenebismaleimide, diallyl phthalate, and the like. These may be used alone or as a mixture of two or more. can do.
分子内に3個以上の重合性炭素−炭素二重結合を有する多官能性モノマーは、重合度差による架橋密度の粗密がより大きくなりやすく、柱状構造体が形成されやすくなるので好ましい。 A polyfunctional monomer having three or more polymerizable carbon-carbon double bonds in the molecule is preferable because the density of the crosslink density due to the difference in the degree of polymerization is likely to increase and a columnar structure is easily formed.
特に好ましい3個以上の重合性炭素−炭素二重結合を有する多官能性モノマーとしては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートがある。 Particularly preferred polyfunctional monomers having three or more polymerizable carbon-carbon double bonds are trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, tetramethylolmethanetetra (meth) acrylate, penta There is erythritol hexa (meth) acrylate.
光重合性組成物として2種以上の多官能モノマーあるいはそのオリゴマーを使用する場合には、それぞれの単独重合体としたときに互いに屈折率が異なるものを使用することが好ましく、その屈折率差が大きいものを組み合わせることがより好ましい。 When two or more kinds of polyfunctional monomers or oligomers thereof are used as the photopolymerizable composition, it is preferable to use those having different refractive indexes when the respective homopolymers are used. It is more preferable to combine large ones.
成形体1で回折、偏向、拡散などの機能を高効率で得られるようにする為には、マトリックスと柱状構造体との屈折率差を大きくとることが必要であり、その屈折率差が0.01以上であることが好ましく、0.05以上であることがより好ましい。また、重合過程でモノマーが拡散することにより屈折率差が大きくなるので、拡散定数の差が大きい組み合わせが好ましい。 In order to obtain functions such as diffraction, deflection, and diffusion with high efficiency in the molded body 1, it is necessary to increase the refractive index difference between the matrix and the columnar structure, and the refractive index difference is 0. Is preferably 0.01 or more, and more preferably 0.05 or more. Further, since the difference in refractive index is increased by the diffusion of the monomer during the polymerization process, a combination having a large difference in diffusion constant is preferable.
なお、3種以上の多官能モノマーあるいはオリゴマーを使用する場合は、それぞれの単独重合体の少なくともいずれか2つの屈折率差が上記範囲内となるようにすればよい。また、単独重合体の屈折率差が最も大きい2つのモノマーあるいはオリゴマーは、高効率な回折、偏向、拡散などの機能を得る為に、重量比で10:90〜90:10の割合で用いることが好ましい。 In addition, when using 3 or more types of polyfunctional monomers or oligomers, the refractive index difference between at least any two of the respective homopolymers may be within the above range. In addition, the two monomers or oligomers having the largest refractive index difference of the homopolymer should be used in a weight ratio of 10:90 to 90:10 in order to obtain highly efficient functions such as diffraction, deflection, and diffusion. Is preferred.
(単官能モノマー)
また、光重合性組成物には、上記のような多官能モノマーあるいはオリゴマーとともに、分子内に1個の重合性炭素−炭素二重結合を有する単官能モノマーあるいはオリゴマーを使用してもよい。このような単官能モノマーあるいはオリゴマーとしては、(メタ)アクリロイル基を含む(メタ)アクリルモノマーや、ビニル基、アリル基等を含有するものが特に好ましい。
(Monofunctional monomer)
In the photopolymerizable composition, a monofunctional monomer or oligomer having one polymerizable carbon-carbon double bond in the molecule may be used together with the polyfunctional monomer or oligomer as described above. As such a monofunctional monomer or oligomer, those containing a (meth) acryl monomer containing a (meth) acryloyl group, a vinyl group, an allyl group or the like are particularly preferable.
単官能モノマーの具体例としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、フェニルカルビトール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシエチルサクシネート、(メタ)アクリロイルオキシエチルフタレート、フェニル(メタ)アクリレート、シアノエチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、p−ブロモベンジル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート化合物;スチレン、p−クロロスチレン、ビニルアセテート、アクリロニトリル、N−ビニルピロリドン、ビニルナフタレン等のビニル化合物;エチレングリコールビスアリルカーボネート、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート等のアリル化合物等が挙げられる。 Specific examples of the monofunctional monomer include, for example, methyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, ethyl carbitol (meth) acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, phenyl Carbitol (meth) acrylate, nonylphenoxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, (meth) acryloyloxyethyl succinate, (meth) acryloyloxyethyl phthalate, phenyl (meth) acrylate , Cyanoethyl (meth) acrylate, Tribromophenyl (meth) acrylate, Phenoxyethyl (meth) acrylate, Tribromophenoxyethyl (meth) acrylate, Ben (Meth) acrylate, p-bromobenzyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, trifluoroethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) ) (Meth) acrylate compounds such as acrylates; vinyl compounds such as styrene, p-chlorostyrene, vinyl acetate, acrylonitrile, N-vinylpyrrolidone, vinylnaphthalene; allyl compounds such as ethylene glycol bisallyl carbonate, diallyl phthalate, diallyl isophthalate Etc.
これら単官能モノマーあるいはオリゴマーは成形体1に柔軟性を付与するために用いられ、その使用量は多官能モノマーあるいはオリゴマーとの合計量のうち10〜99質量%の範囲が好ましく、10〜50質量%の範囲がより好ましい。 These monofunctional monomers or oligomers are used for imparting flexibility to the molded article 1, and the amount used thereof is preferably in the range of 10 to 99% by mass of the total amount with the polyfunctional monomers or oligomers, and 10 to 50% by mass. % Range is more preferred.
(ポリマー、低分子化合物)
また、光重合性組成物には、前記多官能モノマーあるいはオリゴマーと重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物を含む均一溶解混合物を用いることもできる。
重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物としては、例えば、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ナイロン等のポリマー類、トルエン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアルコール、エチルアルコール、酢酸エチル、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフランのような低分子化合物、有機ハロゲン化合物、有機ケイ素化合物、可塑剤、安定剤のような添加剤等が挙げられる。
(Polymer, low molecular weight compound)
The photopolymerizable composition may also be a homogeneous solution mixture containing the polyfunctional monomer or oligomer and a compound having no polymerizable carbon-carbon double bond.
Examples of the compound having no polymerizable carbon-carbon double bond include polymers such as polystyrene, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, and nylon, toluene, n-hexane, cyclohexane, acetone, and methyl ethyl ketone. , Low molecular weight compounds such as methyl alcohol, ethyl alcohol, ethyl acetate, acetonitrile, dimethylacetamide, dimethylformamide, and tetrahydrofuran, organic halogen compounds, organosilicon compounds, plasticizers, additives such as stabilizers, and the like.
これら重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物は、成形体1を製造する際に光重合性組成物の粘度を調節し取り扱い性を良くする為や、光重合性組成物中のモノマー成分比率を下げて、硬化性を良くする為に用いられ、その使用量は多官能モノマーあるいはオリゴマーとの合計量のうち1〜99質量%の範囲とすることが好ましく、取り扱い性も良くしつつ規則的な配列を持った柱状構造体を形成させる為には1〜50質量%の範囲がより好ましい。 These compounds having no polymerizable carbon-carbon double bond are used for adjusting the viscosity of the photopolymerizable composition to improve the handleability when the molded body 1 is produced, and for the monomer component in the photopolymerizable composition. It is used to improve the curability by lowering the ratio, and the amount used is preferably in the range of 1 to 99% by mass of the total amount with the polyfunctional monomer or oligomer, and the handling property is also good while being ruled. In order to form a columnar structure having a typical arrangement, the range of 1 to 50% by mass is more preferable.
(開始剤)
光重合性組成物に使用する光重合開始剤は、紫外線等の活性エネルギー線を照射して重合を行う通常の光重合で用いられるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ベンゾフェノン、ベンジル、ミヒラーズケトン、2−クロロチオキサントン、ベンゾインエチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、p−t−ブチルトリクロロアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピルフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、ジベンゾスベロン等が挙げられる。
これら光重合開始剤の使用量は、その他の光重合性組成物の重量に対して0.001〜10質量%の範囲とする事が好ましく、成形体1の透明性を落とさないようにする為に0.01〜5質量%とする事がより好ましい。
(Initiator)
The photopolymerization initiator used in the photopolymerizable composition is not particularly limited as long as it is used in normal photopolymerization in which polymerization is performed by irradiating active energy rays such as ultraviolet rays. For example, benzophenone , Benzyl, Michler's ketone, 2-chlorothioxanthone, benzoin ethyl ether, diethoxyacetophenone, pt-butyltrichloroacetophenone, benzyldimethyl ketal, 2-hydroxy-2-methylpropylphenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-benzyl -2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1, dibenzosuberone and the like.
The amount of these photopolymerization initiators used is preferably in the range of 0.001 to 10% by mass relative to the weight of the other photopolymerizable composition, so as not to deteriorate the transparency of the molded product 1. More preferably, the content is 0.01 to 5% by mass.
(フォトマスク)
図1に示した成形体1では、マトリックス2中にマトリックス2と屈折率が異なる複数の柱状構造体4が同一方向に配向されており、その少なくとも片側表面に形成した、成形体内部の相分離構造と同調した凹凸6を有する。
また、柱状構造体4の配向方向と垂直な面内において柱状構造体4が三角格子状のパターンで配置されているが、このパターンはフォトマスク12によるテクスチャリングで任意に決定することができる。
(Photomask)
In the molded body 1 shown in FIG. 1, a plurality of columnar structures 4 having a refractive index different from that of the matrix 2 are oriented in the same direction in the matrix 2, and the phase separation inside the molded body is formed on at least one side surface thereof. It has unevenness 6 that is in sync with the structure.
Further, the columnar structures 4 are arranged in a triangular lattice pattern in a plane perpendicular to the alignment direction of the columnar structures 4, and this pattern can be arbitrarily determined by texturing with the photomask 12.
本実施形態では、屈折率の異なる柱状構造体4とその少なくとも片側表面に形成した成形体内部の相分離構造と同調した凹凸6の配置を決定する方法として、テクスチャリングを用いている。ここで述べるテクスチャリングとは、あらかじめ位置情報を入力することで、形成される規則構造に高い規則性をもたせる方法である。 In the present embodiment, texturing is used as a method for determining the arrangement of the projections and depressions 6 in synchronization with the columnar structures 4 having different refractive indexes and the phase separation structure inside the molded body formed on at least one surface thereof. The texturing described here is a method in which positional information is input in advance to give the regular structure formed a high regularity.
フォトマスクによるテクスチャリングを行うことで、柱状構造体4を平行光照射面から基板まで貫通させることができ、結果として成形体の少なくとも片側表面に成形体内部の相分離構造と同調した凹凸6が形成する。 By texturing with a photomask, the columnar structure 4 can be penetrated from the parallel light irradiation surface to the substrate, and as a result, at least one surface of the molded body has unevenness 6 synchronized with the phase separation structure inside the molded body. Form.
フォトマスク12は、フォトリソグラフィー法で使用されているもの等が使用できる。また、マスク孔のパターンや孔径のサイズ、ピッチ、形状は特に定められたものではないが、マスク孔を円孔とした場合、孔径は80nm〜20μmが好ましく、さらに好ましくは1μm〜10μmであり、ピッチは120nm〜30μmが好ましく、さらに好ましくは2μm〜20μmである。 As the photomask 12, those used in the photolithography method can be used. Further, the mask hole pattern and the size, pitch, and shape of the hole diameter are not particularly defined, but when the mask hole is a circular hole, the hole diameter is preferably 80 nm to 20 μm, more preferably 1 μm to 10 μm, The pitch is preferably 120 nm to 30 μm, more preferably 2 μm to 20 μm.
また、マスク孔を縞状にした場合も同様に、孔幅は80nm〜20μmが好ましく、さらに好ましくは1μm〜10μmであり、ピッチは120nm〜30μmが好ましく、さらに好ましくは2μm〜20μmである。 Similarly, when the mask holes are striped, the hole width is preferably 80 nm to 20 μm, more preferably 1 μm to 10 μm, and the pitch is preferably 120 nm to 30 μm, more preferably 2 μm to 20 μm.
柱状構造体が三角格子状の配置される本実施態様の成形体1を製造するためには、図4に示されている、円形のマスク孔14が三角格子パターンで規則的に配列されたフォトマスク12が使用される。 In order to manufacture the molded body 1 of this embodiment in which the columnar structures are arranged in a triangular lattice pattern, a photo shown in FIG. 4 in which circular mask holes 14 are regularly arranged in a triangular lattice pattern. A mask 12 is used.
また、柱状構造体を正方格子状の配列とする場合には、図5に示すような、マスク孔14が正方格子パターンで規則的に配列されたフォトマスク18が使用される。 When the columnar structures are arranged in a square lattice pattern, a photomask 18 in which mask holes 14 are regularly arranged in a square lattice pattern as shown in FIG. 5 is used.
なお、マスク孔の形状は円形に限定されるものではなく、三角形や四角形、六角形、八角形などの多角形でも良い。 The shape of the mask hole is not limited to a circle, and may be a polygon such as a triangle, a quadrangle, a hexagon, or an octagon.
なお、本実施形態では、柱状構造体4を形成するためにフォトマスクによるテクスチャリングを使用しているが、これに限らず、可視あるいは紫外域の波長帯のレーザー光、X線、γ線等の放射線を走査照射して位置情報を入力してもよい。 In this embodiment, texturing using a photomask is used to form the columnar structures 4, but the present invention is not limited to this, and laser light, X-rays, γ rays, etc. in the visible or ultraviolet wavelength band are used. The position information may be input by scanning with the radiation.
(照射光源)
照射光源は、基材上に塗布した光硬化性重合体に対して紫外線等の平行光を照射することができるものが用いられる。照射する光の平行度は、広がり角が±0.03rad以下であるものが好ましく、より好ましくは±0.001rad以下の範囲である。
(Irradiation light source)
As the irradiation light source, one capable of irradiating parallel light such as ultraviolet rays to the photocurable polymer coated on the substrate is used. The parallelism of the irradiated light is preferably such that the spread angle is ± 0.03 rad or less, and more preferably ± 0.001 rad or less.
また、照射光源は、平行光を照射可能であることに加えて、照射する平行光の進行方向に対する垂直断面内で、平行光の光強度分布を略一定とすることができるものを用いる。具体的には、照射光源には、点光源や棒状光源からの光を、ミラーやレンズ等により光強度分布が略一定(ハット型分布)の平行光としたもの、VCSEL等の面状光源等を使用することができる。 In addition to being able to irradiate parallel light, an irradiation light source that can make the light intensity distribution of parallel light substantially constant within a vertical cross section with respect to the traveling direction of the parallel light to be irradiated is used. Specifically, as the irradiation light source, light from a point light source or a rod-shaped light source is converted into parallel light having a substantially uniform light intensity distribution (hat distribution) by a mirror or a lens, a planar light source such as a VCSEL, or the like Can be used.
なお、レーザー光線は平行度の点では好ましい光源であるが、その光強度分布がガウス型の分布を有しているため、適当なフィルター等を用いて光強度分布を略一定にして使用することが好ましい。 Laser light is a preferable light source in terms of parallelism, but its light intensity distribution has a Gaussian distribution, so that it can be used with a substantially uniform light intensity distribution using an appropriate filter or the like. preferable.
すなわち、成形体1において、柱状構造体4と、その少なくとも片側表面に形成した、柱状構造体4の配置と同調した凹凸6を高い規則性で配列するには、成形体1の膜厚方向Bに垂直な平面内において重合反応を均一に進める事が必要である。このため、照射光源は、その光強度分布を照射範囲で略均一としている。 That is, in the molded body 1, in order to arrange the columnar structures 4 and the irregularities 6 formed on at least one surface thereof in synchronization with the arrangement of the columnar structures 4 with high regularity, the film thickness direction B of the molded body 1 It is necessary to proceed the polymerization reaction uniformly in a plane perpendicular to the surface. For this reason, the irradiation light source makes the light intensity distribution substantially uniform in the irradiation range.
照射光源は、照射エリアを複数の領域に分割して(本実施形態では、9領域)、各領域の光強度を測定し、式(1)で与えられる照度分布の値が、2.0%以下であるものを用いている。より好ましくは、1.0%以下であるものを用いている。
照度分布=(最大値−最小値)/(最大値+最小値)×100・・・(1)
The irradiation light source divides the irradiation area into a plurality of areas (9 areas in the present embodiment), measures the light intensity of each area, and the value of the illuminance distribution given by equation (1) is 2.0% The following are used. More preferably, 1.0% or less is used.
Illuminance distribution = (maximum value−minimum value) / (maximum value + minimum value) × 100 (1)
(光照射)
成形体1の製造方法では、第1の光照射ステップと第2の光照射ステップからなる2つの光照射ステップにより光照射を行う。
(Light irradiation)
In the manufacturing method of the molded body 1, light irradiation is performed by two light irradiation steps including a first light irradiation step and a second light irradiation step.
(第1の光照射ステップ)
第1の光照射ステップでは、まず、図2および図3に示すように、基材上に塗布した光重合性組成物の上部(すなわち、光重合性組成物と照射光源との間)に、柱状構造体4と、その少なくとも片側表面に形成した、柱状構造体4の配置と同調した凹凸6の形成位置を定めるためのフォトマスク12を配置する。
(First light irradiation step)
In the first light irradiation step, first, as shown in FIGS. 2 and 3, on the upper part of the photopolymerizable composition applied on the substrate (that is, between the photopolymerizable composition and the irradiation light source), The columnar structure 4 and a photomask 12 for determining the formation position of the irregularities 6 formed on at least one surface of the columnar structure 4 in synchronization with the arrangement of the columnar structure 4 are arranged.
このとき、フォトマスク12を、基材8および基材8上に塗布した光重合性組成物10の上面に対して略平行に配置する。より精密に柱状構造の円径及びピッチを制御するためには、基材上に塗布した光重合性組成物10の上面とフォトマスク12との間の空隙を50μm〜300μmにすることが好ましい。 At this time, the photomask 12 is disposed substantially parallel to the base 8 and the upper surface of the photopolymerizable composition 10 applied on the base 8. In order to control the circular diameter and pitch of the columnar structure more precisely, it is preferable to set the gap between the upper surface of the photopolymerizable composition 10 applied on the substrate and the photomask 12 to 50 μm to 300 μm.
フォトマスク12を用いて形成位置を定める方法では、マスク開口で紫外光が回折される点に注意する必要がある。回折により、フォトマスクとは異なるパターンに形成位置が定められてしまったり、パターンが劣化しすぎて形成位置を定めることができなかったりするので、フォトマスクと光重合性組成物との距離を正確に定めねばならない。 In the method of determining the formation position using the photomask 12, it is necessary to pay attention to the point that ultraviolet light is diffracted at the mask opening. Due to diffraction, the formation position may be determined in a pattern different from the photomask, or the formation position cannot be determined because the pattern deteriorates too much, so the distance between the photomask and the photopolymerizable composition can be accurately determined. Must be determined.
また、第1の光照射ステップにおいて、光重合性組成物が不活性ガス雰囲気下に置かれていることが望ましい。また、光重合組成物を不活性ガス雰囲気下に置くのは、フォトマスクを配置する前後どちらでも構わない。ただし、酸素が一定以上残存している条件下では、表面に硬化不良が発生する可能性が高い。用いる不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素などが挙げられる。ただし、不活性ガスを用いる目的は酸素を追い出すことであり、酸素を含まない組成の気体であればいずれの気体でも用いることができる。 In the first light irradiation step, it is desirable that the photopolymerizable composition is placed in an inert gas atmosphere. The photopolymerizable composition may be placed in an inert gas atmosphere either before or after the photomask is placed. However, under conditions where oxygen remains above a certain level, there is a high possibility that poor curing will occur on the surface. Examples of the inert gas used include nitrogen, argon, helium, carbon dioxide and the like. However, the purpose of using the inert gas is to expel oxygen, and any gas can be used as long as it has a composition not containing oxygen.
フォトマスク12を配置し、且つ不活性ガス雰囲気下に光重合性組成物1を置いた状態で、照射光源から照射対象範囲で波長全値半幅が100nm以下であり光強度分布が略一定である紫外線等の平行光を照射する。これにより、フォトマスクを通過した平行光が、光重合性組成物に所定パターンで照射される。 In the state where the photomask 12 is arranged and the photopolymerizable composition 1 is placed in an inert gas atmosphere, the full width at half maximum of wavelength is 100 nm or less from the irradiation light source to the irradiation target range and the light intensity distribution is substantially constant. Irradiate parallel light such as ultraviolet rays. Thereby, the parallel light which passed the photomask is irradiated to a photopolymerizable composition with a predetermined pattern.
このようにして、第1の光照射ステップでは、光重合性組成物の平行光照射部位がゲル状に硬化するまで紫外線等の光を平行光として照射し、成形体1内部における柱状構造体4と、その少なくとも片側表面に形成した成形体内部の相分離構造と同調した凹凸6との形成位置を定める。 In this way, in the first light irradiation step, light such as ultraviolet rays is irradiated as parallel light until the parallel light irradiation site of the photopolymerizable composition is cured in a gel state, and the columnar structure 4 inside the molded body 1. And the formation position of the unevenness | corrugation 6 synchronized with the phase-separation structure inside the molded object formed in the at least one surface is defined.
具体的には、第1の光照射ステップでは、製造される成形体1の柱状構造体4と、その少なくとも片側表面に形成した成形体内部の相分離構造と同調した凹凸6との規則性及び高回折効率を両立させるために、光重合性組成物の硬化度が10%〜80%の範囲となるまで、より好ましくは、20%〜60%の範囲となるまで照射する。 Specifically, in the first light irradiation step, regularity between the columnar structure 4 of the molded body 1 to be manufactured and the unevenness 6 synchronized with the phase separation structure inside the molded body formed on at least one surface thereof; In order to achieve both high diffraction efficiency, the photopolymerizable composition is irradiated until the curing degree is in the range of 10% to 80%, more preferably in the range of 20% to 60%.
本実施形態では、光DSC法で、光重合性組成物が完全に反応し光照射してもそれ以上発熱しない状態を硬化率100%としている。そして、第1の光照射ステップでは、光DSC法での発熱量から計算した硬化率が、所定の硬化度(10%〜80%)となるまで、光重合性組成物に対して、所定量の光照射を行う。 In the present embodiment, a state in which the photopolymerizable composition completely reacts and does not generate further heat even when irradiated with light is set to a curing rate of 100% by the optical DSC method. In the first light irradiation step, a predetermined amount is applied to the photopolymerizable composition until the curing rate calculated from the amount of heat generated by the optical DSC method reaches a predetermined degree of curing (10% to 80%). Irradiate the light.
(第2の光照射ステップ)
第1の光照射ステップに続き、第2の光照射ステップでは、フォトマスクを取り外して、さらに波長全値半幅が100nm以下であり光強度分布が略一定の平行光を機材上の光重合性組成物に対して照射する。
(Second light irradiation step)
Following the first light irradiation step, in the second light irradiation step, the photomask is removed, and parallel light having a half-width of the full wavelength of 100 nm or less and a substantially uniform light intensity distribution is applied to the photopolymerizable composition on the equipment. Irradiate an object.
これにより、平行光を光重合性組成物全体に照射し、第1の光照射ステップで形成位置が定められた柱状構造体4と、成形体1の少なくとも片側表面に形成した、成形体1内部の柱状構造と同調した凹凸6の形成部位と、それ以外のマトリックス2形成部位からなる相分離構造を膜厚方向に形成して、マトリックス2と複数の柱状構造体4との間の屈折率差を高めつつ光重合性組成物20の硬化を完全に終了させる。 Thereby, parallel light is irradiated to the whole photopolymerizable composition, the columnar structure 4 in which the formation position was determined in the first light irradiation step, and the molded body 1 inside formed on at least one side surface of the molded body 1. The phase separation structure consisting of the formation part of the unevenness 6 in synchronization with the columnar structure of this and the other matrix 2 formation part is formed in the film thickness direction, and the refractive index difference between the matrix 2 and the plurality of columnar structures 4 The curing of the photopolymerizable composition 20 is completely terminated while increasing the thickness.
このとき、平行光によって光重合性組成物には、柱状構造体4が、明瞭な柱状構造としてマトリックス2中に、面方向に拡がらず且つ膜厚方向に平行に延びたように形成される。 At this time, the columnar structure 4 is formed in the photopolymerizable composition by parallel light as a clear columnar structure in the matrix 2 so as not to extend in the plane direction and to extend in parallel to the film thickness direction. .
これにより、成形体1は、マトリックス2と柱状構造体4との境界で、屈折率の変化が明瞭に現れるように形成される。また、同時に成形体1内部の柱状相分離構造における硬化収縮に誘引される形で、成形体1の少なくとも片側表面に成形体内部の相分離構造と同調した凹凸6が形成される。完全に硬化した光重合組成物を基材から剥離することにより、成形体1が製造される。本実施態様の方法で作製した成形体1は、照射面側と基板面側の両表面に凹凸が観察される。 As a result, the molded body 1 is formed so that the change in refractive index clearly appears at the boundary between the matrix 2 and the columnar structure 4. At the same time, irregularities 6 synchronized with the phase separation structure inside the molded body are formed on at least one surface of the molded body 1 in a form that is induced by the curing shrinkage in the columnar phase separation structure inside the molded body 1. The molded body 1 is manufactured by peeling the completely cured photopolymerization composition from the substrate. In the molded body 1 produced by the method of this embodiment, irregularities are observed on both the irradiation surface side and the substrate surface side.
一般に、高圧水銀ランプ等の点状光源から放出された光を、ミラーやレンズにより照度の均一性や平行度を調整してフォトマスクに露光する際の解像度は、以下の通りである。フォトマスクのスリット幅をa,ギャップをLとすると、スリットを通過する光は、aの大きさがLに対して無視できない場合(aとLの値が近い場合)、フレネル回折で近似され、一方、aの大きさがLに対して無視できる場合(a<<Lの場合)、フラウンホーファ回折で近似される。回折による像の劣化を式(2)の関数Fで表すと、Fが2近くで解像度の限界が現れる。λは光の波長である。
F=a(2/λL)1/2・・・(2)
In general, the resolution when light emitted from a point light source such as a high-pressure mercury lamp is exposed to a photomask by adjusting the uniformity and parallelism of illuminance by a mirror or lens is as follows. When the slit width of the photomask is a and the gap is L, the light passing through the slit is approximated by Fresnel diffraction when the size of a cannot be ignored with respect to L (when the values of a and L are close), On the other hand, when the magnitude of a is negligible with respect to L (when a << L), it is approximated by Fraunhofer diffraction. When image degradation due to diffraction is expressed by the function F in the equation (2), a resolution limit appears when F is close to 2. λ is the wavelength of light.
F = a (2 / λL) 1/2 (2)
F=2,λ=0.4の場合、式(2)から、a=0.89・L1/2を得る。このaが解像限界線幅である。Lを150μmとした場合には、解像度は10.9μmになる。したがって、柱状構造体の孔径が好ましくは、80nm〜20μmであるから、単にフォトマスクを用いて柱状構造体を形成しようとしても、フラウンホーファ回折(a<<L)による像の劣化が激しく、このような系ではフィルム内にアスペクト比10以上の柱状構造体が形成されるとは考えられない。 In the case of F = 2 and λ = 0.4, a = 0.89 · L1 / 2 is obtained from the equation (2). This a is the resolution limit line width. When L is 150 μm, the resolution is 10.9 μm. Therefore, since the hole diameter of the columnar structure is preferably 80 nm to 20 μm, even if the columnar structure is formed simply using a photomask, image degradation due to Fraunhofer diffraction (a << L) is severe. In such a system, it is not considered that a columnar structure having an aspect ratio of 10 or more is formed in the film.
すなわち、従来のように、第1の光照射ステップのみで柱状構造体を完全に形成すると、フォトマスクを通過した光は、回折によってマスク孔の投影領域(すなわち、柱状構造体の領域)からマトリックスの領域まで広がって届いてしまう。このため、従来のように第1の光照射ステップの後に、第2光照射ステップを行ったとしても、マトリックスと柱状構造体との間に有意な屈折率差が生じなくなる。 That is, when the columnar structure is completely formed only by the first light irradiation step as in the prior art, the light passing through the photomask is diffracted from the projection area of the mask hole (that is, the area of the columnar structure) to the matrix. It will spread to reach the area. For this reason, even if the second light irradiation step is performed after the first light irradiation step as in the prior art, a significant refractive index difference does not occur between the matrix and the columnar structure.
しかしながら、本実施形態では、第1の光照射ステップで柱状構造体4を完全には硬化させず、形成位置を定めるのみである。そして、第2の光照射ステップにおいて、マトリックス2と柱状構造体4とがある程度の硬度差にある未完全硬化状態で、全体に平行光を照射し、全体を完全に硬化させている。このとき、柱状構造体4の重合自己促進効果によるマトリックス2との架橋密度差と、柱状構造体4とマトリックス2との間での反応拡散による組成分布により、両者間に有意な屈折率差を与えられ、また、成形体1の膜厚方向に略平行に延びるアスペクト比の高い柱状構造体4を形成することができる。また、膜厚方向に伸びた柱状構造体4とマトリックス2との架橋密度差によって、柱状構造体4とマトリックス2に硬化収縮率の違いが生じ、それに誘引されてその少なくとも片側表面に成形体1内部の相分離構造と同調した凹凸6が形成する。 However, in this embodiment, the columnar structure 4 is not completely cured in the first light irradiation step, and only the formation position is determined. In the second light irradiation step, the entire matrix 2 and the columnar structure 4 are irradiated with parallel light in an incompletely cured state where there is a certain degree of hardness difference, and the entire structure is completely cured. At this time, due to the difference in cross-linking density with the matrix 2 due to the polymerization self-promoting effect of the columnar structure 4 and the composition distribution due to reaction diffusion between the columnar structure 4 and the matrix 2, a significant difference in refractive index between the two is obtained. Moreover, the columnar structure 4 having a high aspect ratio that extends substantially parallel to the film thickness direction of the molded body 1 can be formed. In addition, the difference in curing shrinkage between the columnar structure 4 and the matrix 2 is caused by the difference in crosslink density between the columnar structure 4 and the matrix 2 extending in the film thickness direction, and the molded body 1 is attracted to at least one surface of the columnar structure 4 and the matrix 2. Concavities and convexities 6 are formed in synchronization with the internal phase separation structure.
製造した成形体1の評価は、以下のように行った。
(回折効率の算出)
製造した成形体1に、標準正規分布の強度分布を持つレーザー光線を入射させて0次、1次、2次の回折スポットの強度を測定し、1次の回折スポットの測定強度を、入射光全体の強度で除した値を成形体1の回折効率として算出した。回折スポットが複数点現れる場合は、それらの合計の強度を入射光全体の強度で除した値とする。
本実施形態では、成形体1は、回折効率が、10%以上(10%≦回折効率≦100%)であった。
The manufactured molded body 1 was evaluated as follows.
(Diffraction efficiency calculation)
A laser beam having an intensity distribution of standard normal distribution is incident on the manufactured molded body 1 to measure the intensity of the 0th-order, 1st-order, and 2nd-order diffraction spots, and the measured intensity of the 1st-order diffraction spots is determined as the whole incident light. The value divided by the intensity was calculated as the diffraction efficiency of the molded body 1. When a plurality of diffraction spots appear, the total intensity is divided by the intensity of the entire incident light.
In the present embodiment, the molded body 1 has a diffraction efficiency of 10% or more (10% ≦ diffraction efficiency ≦ 100%).
成形体1は、光学的ローパスフィルターに用いることができる。デジタルカメラ等の撮影系では、しばしばモアレ(偽色)が問題となる。この原因は、用いられるCCDやCMOS等のセンサが規則的に配列しているため撮影対象に含まれる規則的パターンと干渉してしまうからである。この問題を解決する手段の一つとして、光学的ローパスフィルターの導入がある。光学的ローパスフィルターは、入力された光を複数点に分離することにより干渉の影響を抑え、モアレを抑制する効果をもつ。 The molded body 1 can be used for an optical low-pass filter. In a photographing system such as a digital camera, moire (false color) is often a problem. This is because the sensors such as CCD and CMOS used are regularly arranged and interfere with the regular pattern included in the subject. One means for solving this problem is the introduction of an optical low-pass filter. The optical low-pass filter has an effect of suppressing moire by suppressing the influence of interference by separating input light into a plurality of points.
成形体1をローパスフィルターに用いるためには、まず、成形体1に光学的に透明な光学素子(例えば、透明フィルム等)を貼り合わせる等して積層させ、光学積層体を形成するか、もしくはガラス基板(IRカットガラスなど)上に成形した成形体1を、そのまま上述センサのカバーガラスとして用いることができる。この光学積層体、もしくはカバーガラス上の成形体1は、入射光を特定の位置と強度に回折するため、この光学積層体の回折角と回折効率を適宜に設定することにより、上述のセンサとの距離を適切に設定することで、光学的ローパスフィルターとして機能させることができる。なお、成形体1を、光学系に配置することができれば、必ずしも成形体1に光学的に透明な光学素子を積層させたり、ガラス基板上に成形した成形体1をそのまま上述センサのカバーガラスとして用いたりしなくてもよい。 In order to use the molded body 1 for a low-pass filter, first, an optically transparent optical element (for example, a transparent film) is laminated on the molded body 1 to form an optical laminated body, or The molded body 1 molded on a glass substrate (IR cut glass or the like) can be used as it is as a cover glass for the sensor. Since the optical laminate or the molded body 1 on the cover glass diffracts incident light to a specific position and intensity, by appropriately setting the diffraction angle and diffraction efficiency of the optical laminate, By appropriately setting the distance, it is possible to function as an optical low-pass filter. If the molded body 1 can be disposed in the optical system, an optically transparent optical element is necessarily laminated on the molded body 1 or the molded body 1 molded on the glass substrate is used as it is as a cover glass for the sensor. It does not have to be used.
本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.
以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。
(実施例1)
実施例1では、フェノキシエチルアクリレート15質量部と、ポリエチレングリコールジメタクリレート(商品名:NK−エステル14G、新中村化学工業社製)50質量部と、NK−オリゴU−2PPA(新中村化学工業社製)25質量部と、トリメチロールプロパントリメタクリレート10質量部とからなる混合物に、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.6質量部を溶解させ光重合性組成物を得た。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
(Example 1)
In Example 1, 15 parts by mass of phenoxyethyl acrylate, 50 parts by mass of polyethylene glycol dimethacrylate (trade name: NK-ester 14G, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), and NK-oligo U-2PPA (Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.) (Manufactured) In a mixture consisting of 25 parts by mass and 10 parts by mass of trimethylolpropane trimethacrylate, 0.6 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone was dissolved to obtain a photopolymerizable composition.
得られた光重合性組成物を、150mm角、厚さ1.1mmのガラス基板上にバーコーターを用いて塗工した。バーはテスター産業(株)社製を用いた。バーコーターは、巻いてあるワイヤーの径が40番のバーを使用して塗工した。次いで、光重合性組成物の上部に4μm角の正方形の光通過域が8μmピッチで正方格子状に配列したフォトマスクを配置した。フォトマスクの上部方向から、光強度分布が略一定である紫外平行光を900mJ/cm2で照射した。 The obtained photopolymerizable composition was coated on a 150 mm square and 1.1 mm thick glass substrate using a bar coater. A bar manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd. was used. The bar coater was coated using a bar having a wound wire diameter of # 40. Next, a photomask in which 4 μm square light passage areas were arranged in a square lattice pattern at a pitch of 8 μm was disposed on the photopolymerizable composition. Ultraviolet parallel light having a substantially constant light intensity distribution was irradiated at 900 mJ / cm 2 from the upper direction of the photomask.
その後、フォトマスクを取り外し、更に1200mJ/cm2で紫外平行光を照射して光重合性組成物を重合硬化しプラスチックフィルムを得た。 Thereafter, the photomask was removed, and further irradiated with ultraviolet parallel light at 1200 mJ / cm 2 to polymerize and cure the photopolymerizable composition to obtain a plastic film.
図6に得られたプラスチックフィルムの光学顕微鏡像を示す。この観察像から、製造されたプラスチックフィルムでは、柱状構造体が規則正しく配列されていることが確認された。また、図7にフィルムの断面を光学顕微鏡で観察した様子を示す。この断面の観察像から、製造されたプラスチックフィルム内の柱状構造が、フィルムの光照射面側からガラス基板側の面まで完全に貫通していることがわかる。
さらに、プラスチックフィルムの表面をZYGO社製の走査型干渉顕微鏡(New View)を用いて観察した。その結果、光照射面側の表面凹凸の高さが約100nmであり、基板側の表面凹凸の高さが約50nmであった。また、得られたプラスチックフィルムは、硬化後の厚みが約65μmで、アスペクト比がおよそ16で、回折効率は約67%であり、光学的ローパスフィルターとして用いるのに十分な性能を持つ。このフィルムに緑色レーザーを入射させ、その回折像のパターンを観察した例を図8に示す。
FIG. 6 shows an optical microscope image of the obtained plastic film. From this observation image, it was confirmed that the columnar structures were regularly arranged in the manufactured plastic film. Moreover, a mode that the cross section of the film was observed with the optical microscope in FIG. 7 is shown. From the observation image of this cross section, it can be seen that the columnar structure in the manufactured plastic film penetrates completely from the light irradiation surface side of the film to the surface of the glass substrate side.
Furthermore, the surface of the plastic film was observed using a scanning interference microscope (New View) manufactured by ZYGO. As a result, the height of the surface irregularities on the light irradiation surface side was about 100 nm, and the height of the surface irregularities on the substrate side was about 50 nm. Further, the obtained plastic film has a thickness after curing of about 65 μm, an aspect ratio of about 16, a diffraction efficiency of about 67%, and has sufficient performance for use as an optical low-pass filter. An example in which a green laser is incident on this film and the pattern of the diffraction pattern is observed is shown in FIG.
次に、得られたプラスチックフィルムの照射面側の表面を該プラスチックフィルムと同じ組成の光重合性組成物で被覆し、硬化させた。まず、ガラス基板上のプラスチックフィルム表面に、スピンコート法で光重合性組成物を塗布した。得られたプラスチックフィルムを作成するために用いたのと同じ組成の光重合性組成物をプラスチックフィルム上に過剰量供給した後、毎分1000回転で1分間スピンコートした。次に、塗布した光重合性組成物に対して、窒素雰囲気下において平行光でない紫外光を1500mJ/cm2照射して該光重合性組成物を重合硬化した。 Next, the surface on the irradiation surface side of the obtained plastic film was coated with a photopolymerizable composition having the same composition as the plastic film and cured. First, the photopolymerizable composition was applied to the surface of a plastic film on a glass substrate by a spin coat method. An excessive amount of the photopolymerizable composition having the same composition as that used to prepare the obtained plastic film was supplied onto the plastic film, and then spin-coated at 1000 rpm for 1 minute. Next, the photopolymerizable composition was polymerized and cured by irradiating the applied photopolymerizable composition with 1500 mJ / cm 2 of ultraviolet light that was not parallel light in a nitrogen atmosphere.
ここで得た、照射面側の表面を被覆して硬化した成形体の厚さは約75μmであった。また、被覆・硬化後のプラスチックフィルムの回折効率は約25%であった。よって、被覆・硬化する前後で成形体の回折効率が約42%低下した。 The thickness of the molded body obtained by coating and curing the surface on the irradiation surface side was about 75 μm. The diffraction efficiency of the plastic film after coating and curing was about 25%. Therefore, the diffraction efficiency of the molded body decreased by about 42% before and after coating and curing.
(実施例2)
実施例2では実施例1からフォトマスクの光透過部分のパターンのみを換えた。その他は実施例1と同様の光重合性組成物を用い、同様の塗工方法、光硬化方法でプラスチックフィルムを得た。用いたフォトマスクのパターンは三角格子であり、光透過部分の径が6μmでピッチが12μmである。
実施例2で得たプラスチックフィルムの表面を実施例1と同様にZYGO社製の走査型干渉顕微鏡で観察したところ、光照射面側の表面凹凸の高さが約360nmであり、基板側の表面凹凸の高さが約70nmであった。また、実施例2で得たプラスチックフィルムの回折効率は約75%であった。
(Example 2)
In Example 2, only the pattern of the light transmitting portion of the photomask was changed from Example 1. Others used the photopolymerizable composition similar to Example 1, and obtained the plastic film with the same coating method and photocuring method. The photomask pattern used is a triangular lattice, the diameter of the light transmitting portion is 6 μm, and the pitch is 12 μm.
When the surface of the plastic film obtained in Example 2 was observed with a scanning interference microscope manufactured by ZYGO in the same manner as in Example 1, the height of the surface irregularities on the light irradiation surface side was about 360 nm, and the surface on the substrate side was The height of the unevenness was about 70 nm. Moreover, the diffraction efficiency of the plastic film obtained in Example 2 was about 75%.
(実施例3)
実施例3では実施例1からフォトマスクの光透過部分のパターンとバーコーターのワイヤーの径を換えた。その他は実施例1と同様の光重合性組成物を用い、同様の光硬化方法でプラスチックフィルムを得た。用いたフォトマスクのパターンは三角格子であり、光透過部分の幅が4μmでピッチが8μmである。また、バーコーターは、巻いてあるワイヤーの径が55番のバーを使用して塗工した。
実施例3で得たプラスチックフィルムの表面を実施例1と同様にZYGO社製の走査型干渉顕微鏡で観察したところ、光照射面側の表面凹凸の高さが約150nmであり、基板側の表面凹凸の高さが約60nmであった。
また、実施例3で得たプラスチックフィルムの回折効率は約50%であった。
(Example 3)
In Example 3, the pattern of the light transmitting portion of the photomask and the diameter of the wire of the bar coater were changed from Example 1. Others used the photopolymerizable composition similar to Example 1, and obtained the plastic film with the same photocuring method. The photomask pattern used is a triangular lattice, the width of the light transmission part is 4 μm, and the pitch is 8 μm. In addition, the bar coater was coated using a bar having a diameter of 55 rolled.
When the surface of the plastic film obtained in Example 3 was observed with a scanning interference microscope manufactured by ZYGO in the same manner as in Example 1, the surface unevenness on the light irradiation surface side was about 150 nm, and the surface on the substrate side was The height of the unevenness was about 60 nm.
The plastic film obtained in Example 3 had a diffraction efficiency of about 50%.
(比較例1)
比較例1は、実施例1と異なり、光重合性組成物の照射面側の表面を光学フィルムでウェットラミレートした後に光照射し、重合硬化した例である。
(Comparative Example 1)
Unlike Example 1, Comparative Example 1 is an example in which the surface on the irradiation surface side of the photopolymerizable composition was wet-laminated with an optical film and then irradiated with light, followed by polymerization and curing.
比較例1では、図9に示されているように、実施例1と同じ組成の光重合性組成物20を、照射面側がPET(ポリエチレンテレフタレート)製の透明フィルムであり、100mm角、厚さ50μmであるガラスセル22中にフィルム状に注入した。
次いで、光重合性組成物の上部に4μm角の正方形の光通過域が8μmピッチで正方格子状に配列したフォトマスク24を配置した。フォトマスクの上部方向から、光強度分布が略一定である紫外平行光を900mJ/cm2で照射した。
その後、フォトマスク24を取り外し、更に1200mJ/cm2で紫外平行光を照射して光重合性組成物を重合硬化してプラスチックフィルムを得た。
In Comparative Example 1, as shown in FIG. 9, the photopolymerizable composition 20 having the same composition as that of Example 1 is a transparent film made of PET (polyethylene terephthalate) on the irradiation surface side, and has a 100 mm square and a thickness. It inject | poured into the film form in the glass cell 22 which is 50 micrometers.
Next, a photomask 24 in which square light passing areas of 4 μm square were arranged in a square lattice pattern at a pitch of 8 μm was disposed on the photopolymerizable composition. Ultraviolet parallel light having a substantially constant light intensity distribution was irradiated at 900 mJ / cm 2 from above the photomask.
Thereafter, the photomask 24 was removed, and further irradiated with ultraviolet parallel light at 1200 mJ / cm 2 to polymerize and cure the photopolymerizable composition to obtain a plastic film.
また、実施例と同様に、得られたプラスチックフィルムの面に対して垂直にレーザー光を照射して回折パターンの評価を行ったところ、ポリマー内部の規則的相分離構造に起因した回折点が観察された。回折効率は25%であり、膜厚は40〜70μmであった。また、実施例と同様にプラスチックフィルムの表面をZYGO社製の走査型干渉顕微鏡で観察したところ、光照射面側ではフィルム内部の柱状構造に同調した表面凹凸はほとんど確認できなかった。また、基板側の表面凹凸の高さは30nm程度であった。 In addition, as in the examples, the diffraction pattern was evaluated by irradiating a laser beam perpendicularly to the surface of the obtained plastic film, and diffraction points due to the regular phase separation structure inside the polymer were observed. It was done. The diffraction efficiency was 25%, and the film thickness was 40 to 70 μm. Further, when the surface of the plastic film was observed with a scanning interference microscope manufactured by ZYGO as in the example, surface unevenness synchronized with the columnar structure inside the film was hardly confirmed on the light irradiation surface side. The height of the surface irregularities on the substrate side was about 30 nm.
続いて、比較例においても、得られたプラスチックフィルムの照射面側の表面を実施例と同様に被覆した。
ここで得た、照射面側の表面を被覆して硬化した成形体の厚さは50〜80μmであった。また、被覆・硬化後のプラスチックフィルムの回折効率は23%で、被覆前後で効率はほとんど変化が無かった。
Subsequently, also in the comparative example, the surface on the irradiation surface side of the obtained plastic film was coated in the same manner as in the example.
The thickness of the molded body obtained by coating and curing the surface on the irradiation surface side was 50 to 80 μm. The diffraction efficiency of the plastic film after coating and curing was 23%, and the efficiency was almost unchanged before and after coating.
このように、比較例では、実施例と比べて、膜厚が同じであるにもかかわらず、比較例のほうが、回折効率が低いことがわかった。また、表面凹凸の高さも実施例と比較して低いことがわかった。比較例のプラスチックフィルムの表面を実施例と同様に、スピンコート法で実施例と同じ組成の光重合性組成物で被覆し、硬化させる前後で回折効率がほとんど低下しなかったことから、PETフィルムをウェットラミレートして作成したプラスチックフィルムの表面凹凸が回折効率にほとんど寄与していないことがわかった。
以上のように、成形体内部の相分離構造と同調した高さ10nm以上1μm未満の凹凸構造を形成させると、回折効率が高い(高性能な)成形体が作製可能であることがわかった。
As described above, it was found that the comparative example had lower diffraction efficiency than the example, although the film thickness was the same. It was also found that the height of the surface irregularities was lower than that of the example. Since the surface of the plastic film of the comparative example was coated with the photopolymerizable composition having the same composition as the example by the spin coat method in the same manner as in the example, the diffraction efficiency was hardly lowered before and after being cured. It was found that the surface irregularities of the plastic film prepared by wet laminating the film hardly contributed to the diffraction efficiency.
As described above, it was found that when a concavo-convex structure having a height of 10 nm or more and less than 1 μm synchronized with the phase separation structure inside the molded body was formed, a molded body having high diffraction efficiency (high performance) could be produced.
1:成形体
2:マトリックス
4:柱状構造体
6:凹凸
1: Molded body 2: Matrix 4: Columnar structure 6: Concavity and convexity
Claims (10)
少なくとも片側表面に前記相分離構造と同調した高さ10nm以上1μm未満の凹凸を有する、
ことを特徴とする成形体。 A phase separation comprising: a matrix made of a photopolymerizable composition; and a plurality of columnar structures that are arranged in the matrix and have a circular or polygonal cross section made of a photopolymerizable composition that has a refractive index different from that of the matrix. A molded body having a structure,
At least one side surface has irregularities with a height of 10 nm or more and less than 1 μm synchronized with the phase separation structure;
A molded product characterized by that.
請求項1に記載の成形体。 Each of the plurality of columnar structures is oriented in substantially the same direction and is arranged in a regular lattice shape in a plane perpendicular to the orientation direction.
The molded product according to claim 1.
請求項1または2に記載の成形体。 The plurality of columnar structures have substantially the same cross-sectional shape perpendicular to the alignment direction.
The molded product according to claim 1 or 2.
請求項1ないし3の何れか1項に記載の成形体。 The columnar structure has an aspect ratio of 10 or more.
The molded body according to any one of claims 1 to 3.
請求項1ないし4の何れか1項に記載の成形体。 The photopolymerizable composition is an acrylic photopolymerizable composition,
The molded body according to any one of claims 1 to 4.
光硬化性モノマー又はオリゴマーと光重合開始剤とを含有する光重合性組成物を基材上に塗布する工程と、
前記光硬化性樹脂を配置した基材と光源との間に、光通過域と光不通過域とを有するフォトマスクを配置する工程と、
前記光源から、波長半値全幅が100nm以下であり光強度分布が略一定の平行光を、前記フォトマスクを通して前記基材上の光重合性組成物に向けて照射して、前記光重合性組成物のうち平行光が照射された部位を、未完全な硬化状態に硬化させる第1の光照射工程と、
前記フォトマスクを取り外して、更に波長半値全幅が100nm以下であり光強度分布が略一定の平行光を前記基材上の光重合性組成物に向けて照射して、前記光重合性組成物の硬化を完了させる第2の光照射工程と、を備えている、
ことを特徴とする成形体の製造方法。 A phase separation structure comprising a matrix made of a photopolymerizable composition, and a plurality of columnar structures made of a photopolymerizable composition and having a refractive index different from that of the matrix disposed in the matrix, and at least one side A method for producing a molded article having irregularities synchronized with the phase separation structure on the surface,
Applying a photopolymerizable composition containing a photocurable monomer or oligomer and a photopolymerization initiator on a substrate;
A step of arranging a photomask having a light passage region and a light non-passage region between the light source and the base material on which the photocurable resin is disposed;
The photopolymerizable composition is irradiated from the light source with parallel light having a full width at half maximum of 100 nm or less and a substantially constant light intensity distribution toward the photopolymerizable composition on the substrate through the photomask. A first light irradiation step of curing a portion irradiated with parallel light to an incompletely cured state,
The photomask is removed, and the photopolymerizable composition on the substrate is irradiated with parallel light having a full width at half maximum of 100 nm or less and a substantially constant light intensity distribution toward the photopolymerizable composition. A second light irradiation step for completing the curing,
The manufacturing method of the molded object characterized by the above-mentioned.
請求項7に記載の成形体製造方法。 In the first light irradiation step and the second light irradiation step, the photopolymerizable composition applied on the substrate is irradiated with parallel light in an inert gas atmosphere.
The molded object manufacturing method of Claim 7.
請求項7または8に記載の成形体の製造方法。 In the first light irradiation step, the part irradiated with parallel light in the photopolymerizable composition is cured to a curing degree of 10% or more and 80% or less.
The manufacturing method of the molded object of Claim 7 or 8.
請求項7ないし9の何れか1項に記載の成形体の製造方法。 In the photomask, a large number of the light passing areas are arranged in a regular lattice shape in the light non-passing area.
The manufacturing method of the molded object of any one of Claims 7 thru | or 9.
Priority Applications (1)
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