JP2018512307A - 二重硬化ナノ構造転写フィルム - Google Patents
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Abstract
転写フィルムは、第1の主面及び反対側の第2の主面を有するテンプレート層を含む。第2の主面は、構造化非平坦剥離表面を含む。バックフィル層が、非平坦構造化表面上に配置され、それに適合する。バックフィル層は、第1の架橋ポリマー及び複数の多官能性モノマーを含み、これらは、異なる独立の機構を介して硬化する。
Description
ガラス基材上のナノ構造及びマイクロ構造は、例えば、ディスプレイ、照明、建築及び光起電力デバイスにおいて、様々な用途に使用される。ディスプレイデバイスでは、これらの構造を、光抽出又は配光のために使用できる。照明デバイスでは、これらの構造を、光抽出、配光、及び装飾効果のために使用できる。光起電力デバイスでは、これらの構造を、太陽光集光及び反射防止のために使用できる。大きなガラス基材上にナノ構造及びマイクロ構造をパターニングする(patterning)、又は別の方法で形成することは、困難でコスト効率が悪い場合がある。
ナノ構造化された犠牲テンプレート層(sacrificial template layer)の内部で構造化バックフィル層をリソグラフィエッチマスク(lithographic etch mask)として使用する積層転写方法(lamination transfer method)が開示されている。バックフィル層は、ガラス様材料でありうる。しかしながら、これらの方法は、犠牲テンプレート層をバックフィル層から除去する一方で、バックフィル層の構造化表面を実質的に無傷で残すことを要する。犠牲テンプレート層は、典型的には、酸素プラズマを使用したドライエッチング法、熱分解法、又は溶解法により除去される。
本開示は、二重硬化構造化転写フィルムに関する。構造化転写フィルムを部分硬化させて、安定で粘着性のフィルムを形成する。この粘着性フィルムをレセプタ基材上に積層し、完全に硬化させて、レセプタ基材に安定なナノ構造及び/又はマイクロ構造を付与する。構造化転写フィルムを、第1の多官能性モノマー又は第2の多官能性モノマーのうちの一方を硬化することにより形成する。構造化転写フィルムをレセプタ基材に積層し、次に、他の多官能性モノマーを硬化させて、相互貫入ネットワークを形成する。第1の多官能性モノマーを、フリーラジカル又はカチオン硬化機構のうちの一方を用いて硬化し、第2の多官能性モノマーを、第1の多官能性モノマー硬化機構とは異なる独立の、フリーラジカル又はカチオン硬化機構のうちの一方を用いて硬化する。
一態様では、転写フィルムは、第1の主面及び反対側の第2の主面を有するテンプレート層を含む。第2の主面は、構造化非平坦剥離表面を含む。バックフィル層は、非平坦構造化表面上に配置され、それに適合する。バックフィル層は、架橋エポキシポリマー、複数の多官能性アクリレートモノマー、並びにアクリレート官能性及びエポキシ官能性を有する分子を含む。
別の一態様では、転写フィルムは、第1の主面及び反対側の第2の主面を有するテンプレート層を含む。第2の主面は、構造化非平坦剥離表面を含む。バックフィル層は、非平坦構造化表面上に配置され、それに適合する。バックフィル層は、架橋アクリレートポリマー、複数の多官能性エポキシモノマー、並びにアクリレート官能性及びエポキシ官能性を有する分子を含む。
別の一態様では、物品は、レセプタ基材上に配置された本明細書に記載の転写フィルムを含む。
更なる一態様では、物品は、レセプタ表面を有するレセプタ基材と、レセプタ表面に接着された第1の主面及び構造化非平坦表面を有する反対側の第2の主面を有する光透過層と、を含む。光透過層は、架橋エポキシポリマー及び架橋アクリレートポリマーの相互貫入ネットワーク、並びに、架橋アクリレートポリマーと結合したアクリレート基及び架橋エポキシポリマーと結合したエポキシ基を有する複数の相溶化剤分子を含む。光透過層は、2%未満のヘイズ値及び85%を超える可視光線透過率及び200℃を超える分解温度を有する。
これら及び様々な他の特徴及び利点が、以下の詳細な説明を読むことから明らかになる。
本開示は、以下の本開示の様々な実施形態の詳細な説明を、添付の図面との関連で検討すると、より完全に理解できる。
二重硬化転写テープ及び構造化レセプタ基材の作製方法の概略図である。
例示的なOLEDデバイスの概略図である。
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面に言及し、例示として複数の具体的な実施形態を示す。本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、他の実施形態を考慮し、実施できることが理解されるべきである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で理解されるべきではない。
本明細書において使用されるすべての科学的及び技術的用語は、特に指定しない限り、当該技術分野において一般的に使用されている意味を有する。本明細書において提供される定義は、本明細書において頻繁に使用されるいくつかの用語の理解を容易にするためのものであり、本開示の範囲を限定することを意図していない。
特に指示のない限り、本明細書及び特許請求の範囲において使用される、特徴のサイズ、量、及び物理的特性を表現するすべての数は、すべての場合において「約」という用語により修飾されていると理解されるべきである。したがって、特に別段の指示のない限り、ここまでの明細書及び添付の特許請求の範囲に記載の数値パラメータは、本明細書に開示の教示を利用する当業者が得ようとする特性に応じて変化しうる近似値である。
端点による数値範囲の記載には、その範囲内に包含されるすべての数(例えば、1〜5は、1、1.5、2、2.75、3、3.80、4及び5を含む)及びその範囲内の任意の範囲が含まれる。
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される単数形「a」、「an」及び「the」は、特に内容上明示されない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される「又は」という用語は、特に内容上明示されない限り、「及び/又は」を含む意味で一般に用いられる。
本明細書で使用される「を有する(have)」、「を有する(having)」、「を含む(include)」、「を含む(including)」、「を含む(comprise)」、又は「を含む(comprising)」等は、非限定的な意味で用いられており、一般に「を含むが、これらに限定されない」を意味する。「から本質的になる」、及び「からなる」等は、「を含む(comprising)」等に包含されることが理解されると考えられる。
本開示では、
「硬化」は、近接するモノマー又はポリマーの官能基を架橋することを指す。
「化学線」は、ポリマーを硬化できる複数波長の放射線を指し、紫外線、可視線、及び赤外線波長を含みうるのであり、ラスターレーザーからのデジタル露光、熱デジタルイメージング、及び電子ビーム走査を含みうる。
「AMOLED」は、アクティブマトリックス有機発光ダイオード(active matrix organic light−emitting diode)を指す。
「LED」は、発光ダイオード(light−emitting diode)を指す。
「マイクロ構造」は、最長寸法が約0.1μm〜約1000μmの範囲の構造を指す。本開示では、ナノ構造及びマイクロ構造の範囲は、必然的に重複する。
「ナノ構造」は、最長寸法が約1nm〜約1000nmの範囲の特徴を指す。
「硬化」は、近接するモノマー又はポリマーの官能基を架橋することを指す。
「化学線」は、ポリマーを硬化できる複数波長の放射線を指し、紫外線、可視線、及び赤外線波長を含みうるのであり、ラスターレーザーからのデジタル露光、熱デジタルイメージング、及び電子ビーム走査を含みうる。
「AMOLED」は、アクティブマトリックス有機発光ダイオード(active matrix organic light−emitting diode)を指す。
「LED」は、発光ダイオード(light−emitting diode)を指す。
「マイクロ構造」は、最長寸法が約0.1μm〜約1000μmの範囲の構造を指す。本開示では、ナノ構造及びマイクロ構造の範囲は、必然的に重複する。
「ナノ構造」は、最長寸法が約1nm〜約1000nmの範囲の特徴を指す。
本開示は、二重硬化構造化転写フィルムに関する。構造化転写フィルムを部分的に硬化させて、安定で粘着性のフィルムを形成する。この粘着性フィルムをレセプタ基材上に積層し、完全に硬化させて、レセプタ基材に安定なナノ構造及び/又はマイクロ構造を付与する。転写フィルムは、構造化ライナーのトポグラフィ上にコーティングされた二重硬化性樹脂配合物を利用する。樹脂の第1の硬化段階は、平坦な上面を有する、構造化ライナーの反転パターンの形状をとる安定で粘着性のフィルムを形成し、この平坦な上面を、輸送及びその後の積層のために剥離ライナーで被覆することができる。粘着性フィルムの平坦な表面を、レセプタ基材に対して積層及び硬化し、樹脂を完全に硬化してレセプタ基材に対する接着性を増強することができ、次に構造化ライナーを除去して、レセプタ基材上に構造(ナノ構造及び/又はマイクロ構造)をあとに残すことができる。得られた構造は、熱的に安定(100℃を超える又は200℃を超える又は250℃を超える熱分解温度を有する)であり、相互貫入及び相互反応ポリマーネットワークにより優れた耐溶剤性を有する。第1の硬化機構は、第2の硬化機構とは異なり、それから独立している。多くの実施形態では、第1の硬化タイプはカチオン硬化機構であり、第2の硬化機構はフリーラジカル硬化機構である。他の実施形態では、第1の硬化機構はフリーラジカル硬化機構であり、第2の硬化機構はカチオン硬化機構である。一実施形態は、積層構造を基材に対して完全に硬化させるために、熱カチオン第1段階硬化、次に、化学線(UV)フリーラジカル硬化を含む。二重硬化性樹脂配合物は、エポキシ成分と、アクリレート成分と、エポキシ官能性及びアクリレート官能性を含む相溶化剤分子と、を含む。エポキシ成分は多官能分子であってもよく、アクリレート成分は多官能分子であってもよい。転写フィルム及び基材上に得られた構造(光透過層)は、2%未満又は1%未満のヘイズ値及び85%を超える可視光線透過率を有する。本開示はそのように限定されないが、以下に提供される実施例の議論を通じて本開示の様々な態様の正しい理解が得られる。
積層を使用した構造化固体表面の製造を可能にする構造化積層転写フィルム及び方法が開示される。本方法は、構造化テンプレート層(「構造化非平坦テンプレート層」とも呼ばれる)を形成するために、フィルム、層、又はコーティングの複製(replication)を伴う。複製は、マイクロ複製の分野の当業者に知られている任意のマイクロ複製法を使用して、マスター(master)に対して実施できる。これらの手法としては、例えば、エンボス加工、プレポリマー樹脂のキャスト及び硬化(熱又は光化学開始反応を使用)、又はホットメルト押出が挙げられる。典型的には、マイクロ複製は、テンプレートに対する光硬化性プレポリマー溶液のキャスティングと、それに続くプレポリマー溶液の光重合を伴う。本開示では、「ナノ構造化」は、1μm未満、750nm未満、500nm未満、250nm未満、100nm未満、50nm未満、10nm未満、又は更に5nm未満の特徴を有する構造を指す。「マイクロ構造化」は、1000μm未満、100μm未満、50μm未満、又は更に5μm未満の特徴を有する構造を指す。階層的は、ナノ構造を有するマイクロ構造(例えば、ナノスケールモスアイ反射防止フィーチャ(nanoscale moth eye antireflection feature)を有するマイクロレンズ)を含む、2以上のサイズスケールを有する構造を指す。積層転写フィルムが、例えば、本願出願人の係属中の公開出願、米国特許出願公開第2014/0021492号、発明の名称「構造化積層転写フィルム及び方法」に開示されている。
図1は、二重硬化転写テープ及び構造化レセプタ基材の作製方法の概略図である。構造化非平坦テンプレート層103は、上述のとおり、キャリア101上に形成又は配置される。構造化非平坦テンプレート層103は、多くの実施形態では、例えば、プラズマ化学気相堆積法により堆積された剥離コーティングの薄い層である剥離表面(図示せず)を含む。いくつかの実施形態では、剥離特性は、構造化テンプレート層に固有であってもよい。
次に、得られた構造を、未硬化バックフィル組成物105でコーティングする。未硬化バックフィル組成物105は、構造化非平坦テンプレート層103と密接に接触する。バックフィル組成物は、多官能性エポキシモノマーと、多官能性アクリレートモノマーと、アクリレート官能性及びエポキシ官能性を有する相溶化分子と、を含む。多くの実施形態では、バックフィル組成物は、少なくとも95重量%のモノマー及び相溶化分子又は少なくとも98重量%のモノマー及び相溶化分子又は実質的にモノマー及び相溶化分子である。
多官能性エポキシモノマーと多官能性アクリレートモノマーは、異なる独立の硬化機構を有する。したがって、未硬化バックフィル組成物は、カチオン開始剤及びフリーラジカル開始剤を含みうる。一例では、多官能性エポキシモノマーは、カチオン硬化機構を有し、多官能性アクリレートモノマーは、独立のフリーラジカル硬化機構を有する。
一実施形態では、多官能性アクリレートモノマーは、光フリーラジカル(UV光及びラジカル光開始剤を介する)硬化機構を有し、多官能性エポキシモノマーは、カチオン熱(熱及び熱酸発生剤を介する)硬化機構を有する。別の一実施形態では、多官能性アクリレートモノマーは、熱フリーラジカル(熱及び熱酸発生剤を介する)硬化機構を有し、多官能性エポキシモノマーは、光カチオン(UV光及びラジカル光開始剤を介する)硬化機構を有する。
最終フィルム物品の製造には、3段階が伴う。段階A(又はA段階)は、硬化が一切又は無視できる程度にしか生じていない開始配合物と定義される。段階B(又はB段階)は、硬化性基の2つのセットのうちの第1のものが、必要な表面において感圧性接着剤として機能可能なフィルムを与えるのに十分な程度に硬化した状態と定義される(部分硬化)。段階C(又はC段階)は、硬化性基の2つのセットのうちの第2のものが、フィルムがテンプレートパターンを維持してテンプレートから剥離する程度に硬化した状態と定義される(完全硬化)。
例示的な実施形態では、転写フィルムは、多官能性エポキシモノマーを硬化させて、内部に多官能性アクリレートモノマーが分散した架橋エポキシポリマーを形成することにより形成される。この部分硬化(又はb段階)フィルムは、0.3×105Pa未満の弾性係数値を有し、これは、様々な表面に対する経時的に安定な感圧性接着剤様の粘着性をもたらす。加えて、この部分硬化(又はb段階)フィルムは、構造化非平坦テンプレート層103に対する良好なウエットアウト及び接着性を有する。
部分硬化(又はb段階)フィルムは、ダールキスト基準(約1Hzの周波数で測定されるとき室温で0.3×105Pa又は3×106ダイン/cm2)以下の係数値を有するはずであり、これは、様々な表面に対する経時的に安定な感圧性接着剤様の粘着性をもたらす。これは、粘着性の基準であり、この現象を研究した科学者の名を取って、「粘着性のダールキスト基準」という名が与えられている(Dahlquist,C.A.,in Adhesion Fundamentals and Practice,The Ministry of Technology(1966)McLaren and Sons,Ltd.,Londonを参照のこと)。この係数を超えると、分離における小さなひずみから観察される接着剤破損が生じる。
他の例示的な実施形態では、転写フィルムは、多官能性アクリレートモノマーを硬化させて、内部に多官能性エポキシモノマーが分散した架橋アクリレートポリマーを形成することにより形成される。この部分硬化(又はb段階)フィルムは、60℃の加工温度で上述のダールキスト基準に近似する弾性係数値を有し、これは、様々な表面に対する経時的に安定な感圧性接着剤様の粘着性をもたらす。加えて、b段階フィルムは、室温以下のガラス転移温度を有し、レセプタ基材上へのフィルムの「ウエットアウト」に寄与する。加えて、この部分硬化(又はb段階)フィルムは、構造化非平坦テンプレート層103に対する一定の接着性を有する。
多くの実施形態では、部分硬化(又はb段階)フィルムは、2%未満又は1%未満のヘイズ値及び85%を超える又は90%を超える可視光線透過率を有する。多くの実施形態では、部分硬化(又はb段階)フィルムは、30℃未満又は25℃未満又は20℃未満のガラス転移温度を有する。
安定な部分硬化(又はb段階)フィルムが形成されると、任意選択の剥離ライナー104を安定な部分硬化(又はb段階)フィルムに、輸送及びその後の加工中の保護のため適用できる。剥離ライナー104を、バックフィル層105の平坦な主面上に配置でき、バックフィル層105は剥離ライナー104を構造化非平坦剥離表面103から分離する。任意選択の剥離ライナー104を、転写フィルムをレセプタ基材110上に積層する前に、安定な部分硬化(又はb段階)フィルムから除去する。
レセプタ基材110を、接着促進層112で任意にコーティングして、安定な部分硬化(又はb段階)フィルム及び得られた完全硬化構造化光透過層の接着を補助することができる。接着促進層112を、任意の有用な仕方、例えば、スピンコーティング、ディップコーティング、スプレー、プラズマ重合で、又は他の堆積方法を介して形成できる。
安定な部分硬化(又はb段階)フィルムを、レセプタ基材110上に積層する。この積層フィルムを硬化させて、残りの多官能性モノマーを架橋し、完全硬化構造化層を画定する、相互貫入架橋ポリマーネットワークを形成する。次に、完全硬化構造化層を、構造化非平坦テンプレート層103から剥離することができる。
図2は、例示的なOLEDデバイス200カラーフィルター(color filter)層210の概略図である。バックフィル層205(部分又は完全硬化)を、カラーフィルター層210上に配置するか、それと結合させることができる。1つ以上の層、例えば、平坦化層211は、カラーフィルター層210をバックフィル層205(部分又は完全硬化)と結合させることができる。ガラス基材201を、カラーフィルター層210の反対側に結合させることができる。高屈折率層202(例えば、1.6を超えるR.I.)を、バックフィル層205(部分又は完全硬化)の構造化表面上に配置できる。OLEDの機能層は図示されていないが、これらの層は、図示された例示的なOLEDデバイス200層のいずれかの側と隣接しうることが理解される。
完全硬化構造化層は、2%未満又は1%未満のヘイズ値及び85%を超える又は90%を超える可視光線透過率及び150℃を超える又は200℃を超える又は250℃を超えるガラス転移温度を有する。完全硬化構造化層は、「構造化光透過層」と呼ぶことができ、少なくとも10分間、100℃以上の温度で安定、又は150℃以上の温度で安定、又は200℃以上の温度で安定、又は250℃以上の温度で安定でありうる。完全硬化構造化層は、溶媒安定的でありえ、IPA、MEK、トルエン、ヘプタン、メトキシプロパノール、及び他の溶媒に対して耐性でありうる。完全硬化構造化層は、機械的に安定でありえ、例えば、水及び/又はIPA中での10分間の超音波処理に耐えることが可能でありうる。完全硬化構造化層は、約1.5±0.1の可視光屈折率を有しうる。
いくつかの実施形態では、まずエポキシモノマーを硬化させて転写フィルムを形成し、次にアクリレートモノマーを硬化させて、完全硬化構造化層を画定する、架橋エポキシポリマーに相互貫入する架橋アクリレートポリマーを形成する。これらの実施形態のうちのいくつかでは、架橋エポキシポリマーをカチオン機構を介して硬化し(b段階)、多官能性アクリレートモノマーをフリーラジカル機構を介して硬化する(c段階)。
他の実施形態では、まずアクリレートモノマーを硬化させて転写フィルムを形成し、次にエポキシモノマーを硬化させて、完全硬化構造化層を画定する、架橋アクリレートポリマーに相互貫入する架橋エポキシポリマーを形成する。他の実施形態では、架橋アクリレートポリマーをフリーラジカル機構を介して硬化し(b段階)、多官能性エポキシモノマーをカチオン機構を介して硬化する(c段階)。
多くの実施形態では、架橋アクリレートポリマーと結合したアクリレート基及び架橋エポキシポリマーと結合したエポキシ基を有する複数の相溶化剤分子が、完全硬化構造化層内に存在する。
多官能性アクリレートモノマー
「ポリ官能性アクリレート」又は「多官能性アクリレート」成分は、脂肪族ポリヒドロキシ化合物及び(メタ)アクリル酸の反応生成物でありうる。
「ポリ官能性アクリレート」又は「多官能性アクリレート」成分は、脂肪族ポリヒドロキシ化合物及び(メタ)アクリル酸の反応生成物でありうる。
ポリ官能性(すなわち、多官能性)アクリレートは、モノマー又はオリゴマーでありうる。「モノマー」という用語は、長鎖(ポリマー鎖又は高分子)を形成するように同じ又は異なるモノマーとの化学結合を形成する能力を有する小(低分子量)分子を指す。「オリゴマー」という用語は、それからより長いポリマー鎖を形成できるように同じ又は異なるオリゴマーとの化学結合を形成する能力を有する、2〜10個の繰り返し単位を有するポリマー分子(例えば、ダイマー、トリマー、及びテトラマー等)を指す。モノマー及びオリゴマーの混合物もまた、ポリ官能性アクリレート成分として使用できる。ポリ官能性アクリレート成分はモノマー状であることが好ましい。
代表的なポリ官能性アクリレートモノマーとしては、例として、限定するものではないが、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセロールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、及びネオペンチルグリコールジアクリレートが挙げられる。異なるタイプのかかるポリ官能性アクリレートの混合物及び組み合わせもまた使用できる。本明細書において使用する「アクリレート」という用語は、アクリレート及びメタクリレートを包含する。
有用な市販のポリ官能性アクリレートとしては、商品名「SR351」を有するトリメチロールプロパントリアクリレート、商品名「SR454」を有するエトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、商品名「SR295」を有するペンタエリスリトールテトラアクリレート、商品名「SR833S」を有するシクロヘキサンジメタノールジアクリレート及び商品名「SR247」を有するネオペンチルグリコールジアクリレートが挙げられ、これらはすべて、Sartomer Co.,Exton,PA)から市販されている。
ポリ官能性アクリレートモノマーは、各モノマー上で利用可能な複数の官能性により、ネットワークへと迅速に硬化する。アクリレート官能性が1つしかない場合、材料の硬化の結果、直鎖状の非ネットワーク分子が得られる。所望のポリマーネットワーク形成を助長及び促進するため、2つ以上の官能性を有するポリ官能性アクリレートが本発明において好ましい。
バックフィル層又は光透過層は、任意の有用な量のポリ官能性アクリレートを有しうる。多くの実施形態では、バックフィル層又は光透過層は、40〜90重量%のポリ官能性アクリレートを有する。いくつかの実施形態では、バックフィル層又は光透過層は、60〜80重量%のポリ官能性アクリレートを有する。
多官能性エポキシモノマー
有用なエポキシ樹脂としては、開環反応により重合可能な少なくとも1つのオキシラン環、すなわち、
を有する任意の有機化合物が挙げられる。エポキシドと広く呼ばれるかかる材料としては、モノマーとオリゴマーエポキシドの両方が挙げられ、脂肪族、脂環式、又は芳香族でありうる。それらは、液体又は固体又はそれらの混合物でありうる。これらの材料は、平均して、1分子当たり少なくとも2つのエポキシ基(好ましくは1分子当たり3つ以上のエポキシ基)を一般に有する。ポリマーエポキシドとしては、末端エポキシ基を有する直鎖状ポリマー(例えば、ポリオキシアルキレングリコールのジグリシジルエーテル)、骨格オキシラン単位を有するポリマー(例えば、ポリブタジエンポリエポキシド)、及びペンダントエポキシ基を有するポリマー(例えば、グリシジルメタクリレートポリマー又はコポリマー)が挙げられる。
有用なエポキシ樹脂としては、開環反応により重合可能な少なくとも1つのオキシラン環、すなわち、
有用なエポキシド樹脂としては、シクロヘキセンオキシド基を含むもの、例えば、エポキシシクロヘキセンカルボキシレートが挙げられ、典型的には、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロへキサンカルボキシレート、3,4−エポキシ−2−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−2−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、及びビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペートである。この性質の有用なエポキシドのより詳細なリストについては、米国特許第3,117,099号を参照でき、これは本明細書に参照により組み込まれる。
特に有用な更なるエポキシ樹脂には、式
のグリシジルエーテルモノマーが含まれ、式中、R’は、アルキル又はアリールであり、nは、2〜6の整数である。例としては、多価フェノールを過量のクロロヒドリン、例えば、エピクロロヒドリンと反応させることにより得られる多価フェノールのグリシジルエーテル、例えば、2,2−ビス−2,3−エポキシプロポキシフェノールプロパンのジグリシジルエーテルが挙げられる。本発明の実施において使用できるこのタイプのエポキシドの更なる例は、米国特許第3,018,262号に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。
有用でありうる市販のエポキシ樹脂が多数ある。特に、容易に入手可能なエポキシドとしては、オクタデシレンオキシド、エピクロロヒドリン、スチレンオキシド、ビニルシクロヘキセンオキシド、グリシドール、グリシジルメタクリレート、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(例えば、Shell Chemical Co.から「EPON 828」、「EPON 1004」、及び「EPON1001F」、並びにDow Chemical Co.から「DER−332」及び「DER−334」の商品名で入手可能なもの)、ビスフェノールFのジグリシジルエーテル(例えば、Ciba−Geigy製「ARALDITE GY281」)、ビニルシクロヘキセンジオキシド(例えば、Union Carbide Corp.製「ERL 4206」の商品名を有する)、3,4−エポキシシクロヘキシル−メチル−3,4−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート(例えば、Union Carbide Corp.製「ERL−4221」の商品名を有する)、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4エポキシ)シクロヘキサンメタジオキサン(例えば、Union Carbide Corp.製「ERL4234」の商品名を有する)、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)アジペート(例えば、Union Carbide Corp.製「ERL−4299」の商品名を有する)、ジペンテンジオキシド(例えば、Union Carbide Corp.製「ERL−4269」の商品名を有する)、エポキシ化ポリブタジエン(例えば、FMC Corp.製「OXIRON 2001」の商品名を有する)、エポキシ官能性を含有するシリコーン樹脂、エポキシシラン、例えば、Union Carbideから市販されているベータ−3,4−エポキシシクロヘキシルエチルトリ−メトキシシラン及びガンマ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、難燃剤エポキシド樹脂(例えば、Dow Chemical Co.から「DER−542」の商品名で入手可能な臭素化ビスフェノールタイプのエポキシ樹脂)、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル(例えば、Ciba−Geigy製「ARALDITE RD−2」の商品名を有する)、水添ビスフェノールAエピクロロヒドリン系エポキシ樹脂(例えば、Shell Chemical Co.製「EPONEX 1510」の商品名を有する)、並びにフェノールホルムアルデヒドノボラックのポリグリシジルエーテル(例えば、Dow Chemical Co.製「DEN−431」及び「DEN−438」の商品名を有する)が挙げられる。
いくつかの実施形態では、尿素は、ビス置換尿素から選択される。いくつかの実施形態では、イミダゾールは、1−N置換イミダゾール、2−C置換イミダゾール、及び米国特許第4,948,449号に記載の、200℃を超える融点を有する金属イミダゾレート塩から選択される。好適な硬化剤は、Air Products and ChemicalsからCUREZOL 2PHZ−S、CUREZOL 2MZ−AZINE、及びCUREZOL 2MA−OKの商品名、Huntsman Advanced MaterialsからARADUR 3123の商品名、並びにCVC Thermoset SpecialtiesからOMICURE U−35及びOMICURE U−52の商品名で市販されている。迅速な硬化を達成するため、開始剤と活性化剤の両方が一般に必要である。二成分系が配合されるとき、一方の成分が開始剤を含有し、他方の成分が活性化剤を含有する。
使用できる活性化剤は、第三級アミン、アミン/アルデヒド(又はケトン)縮合物、メルカプト化合物、又は遷移金属化合物からなる。有用な第三級アミンの例は、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジエチル−p−トルイジン、又はN,N−ジイソプロピル−p−トルイジンである。メルカプト化合物の例は、2−メルカプトベンズイミダゾール、アリルチオ尿素、及びエチレンチオ尿素である。有用なアミン/アルデヒド縮合物の例は、アニリン/ブチルアルデヒド、ブチルアミン/ベンズアルデヒド、及びブチルアミン/ベンジルである。遷移金属化合物の例は、ナフテン酸銅、ナフテン酸鉄、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸ニッケル、ナフテン酸マンガン、オクタン酸銅、ヘキサン酸鉄、プロピオン酸鉄、酸化銅、酸化マンガン、酸化バナジウム、二酸化モリブデン、並びに酸化バナジウム(アセチルアセトネート)2、及び酸化モリブデン(アセチルアセトネート)2である。
バックフィル層又は光透過層は、任意の有用な量のポリ官能性エポキシを有しうる。多くの実施形態では、バックフィル層又は光透過層は、0.1〜25重量%のポリ官能性エポキシを有する。いくつかの実施形態では、バックフィル層又は光透過層は、10〜20重量%のポリ官能性エポキシを有する。
相溶化剤分子
いくつかの分子を、転写フィルム内に存在する2つの異なる相を相溶化するために使用できる。これらの分子は、典型的には、2つの相のなかから代表される各官能基のうちの少なくとも1つを有する。代表的分子は、例えば、1つの末端エポキシ基及び1つの末端アクリレート基を有していてもよい。これらの分子の例には、部分アクリル化ビスフェノールAジグリシジルエーテル(「CN−153」Sartomer Corp(Exton,PA)としても知られている)、2−ヒドロキシブチルグリシジルアクリレート(「4−HBAGE」日本化成株式会社(東京、日本))、グリシジル(メタ)アクリレート、メタクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(「CYCLOMER M100」(株式会社ダイセル(大阪、日本))として販売)が含まれる。転写フィルム内の相と化学的に類似した2つの基を有するのではなく、相溶化剤分子内の官能基のうちの1つが、転写フィルム内の相のうちの1つと化学的に反応可能であることもありうる。例えば、第一級ヒドロキシル官能性を有する分子は、エポキシド官能性と化学的に反応することが知られている。したがって、末端ヒドロキシル官能性及び末端アクリレート官能性を有する分子を使用できる。これらの分子の例としては、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(「SR444」Sartomer(Exton,PA))が挙げられる。
いくつかの分子を、転写フィルム内に存在する2つの異なる相を相溶化するために使用できる。これらの分子は、典型的には、2つの相のなかから代表される各官能基のうちの少なくとも1つを有する。代表的分子は、例えば、1つの末端エポキシ基及び1つの末端アクリレート基を有していてもよい。これらの分子の例には、部分アクリル化ビスフェノールAジグリシジルエーテル(「CN−153」Sartomer Corp(Exton,PA)としても知られている)、2−ヒドロキシブチルグリシジルアクリレート(「4−HBAGE」日本化成株式会社(東京、日本))、グリシジル(メタ)アクリレート、メタクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(「CYCLOMER M100」(株式会社ダイセル(大阪、日本))として販売)が含まれる。転写フィルム内の相と化学的に類似した2つの基を有するのではなく、相溶化剤分子内の官能基のうちの1つが、転写フィルム内の相のうちの1つと化学的に反応可能であることもありうる。例えば、第一級ヒドロキシル官能性を有する分子は、エポキシド官能性と化学的に反応することが知られている。したがって、末端ヒドロキシル官能性及び末端アクリレート官能性を有する分子を使用できる。これらの分子の例としては、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(「SR444」Sartomer(Exton,PA))が挙げられる。
他のオリゴマーとしては、アクリル化エポキシ、例えば、エポキシ樹脂のジアクリル化エステル、例えば、ビスフェノールAエポキシ樹脂のジアクリル化エステルが挙げられる。市販のアクリル化エポキシの例としては、Radcure Specialtiesから「CMD 3500」、「CMD 3600」、及び「CMD 3700」の商品名で入手可能なエポキシが挙げられる。
エポキシ官能性とアクリレート官能性の両方を有する他の有用な化合物は、例えば、米国特許第4,751,138号(Tumey et al.)に記載されており、参照により本明細書に組み込まれる。
バックフィル層又は光透過層は、任意の有用な量の相溶化剤分子を有しうる。多くの実施形態では、バックフィル層又は光透過層は、5〜40重量%の相溶化剤分子を有する。いくつかの実施形態では、バックフィル層又は光透過層は、10〜35重量%の相溶化剤分子を有する。他の実施形態では、バックフィル層又は光透過層は、15〜25重量%の相溶化剤分子を有する。
バックフィル層又は光透過層内の相溶化剤分子の量を定量する別の方法は、エポキシ材料を相溶化剤材料と相関させるか、又は置換することによる。相溶化剤分子は、エポキシ材料に対して1〜100%のモル当量でありうる。相溶化剤分子は、エポキシ材料を1:1のモル比で置換できる。
バックフィル層又は光透過層は、任意の有用な量のポリ官能性アクリレート、ポリ官能性エポキシ、及び相溶化剤分子を有しうる。多くの実施形態では、バックフィル層又は光透過層は、40〜90重量%のポリ官能性アクリレート、1〜30重量%のポリ官能性エポキシ、及び5〜40重量%の相溶化剤分子を有する。
硬化機構
第1の多官能性モノマーを、フリーラジカル又はカチオン硬化機構のうちの一方で硬化し、第2の多官能性モノマーを、第1の多官能性モノマー硬化機構とは異なる独立の、フリーラジカル又はカチオン硬化機構のうちの一方で硬化する。フリーラジカル硬化機構は、熱又は光ラジカル硬化機構でありうる。カチオン硬化機構は、熱又は光カチオン硬化機構でありうる。
第1の多官能性モノマーを、フリーラジカル又はカチオン硬化機構のうちの一方で硬化し、第2の多官能性モノマーを、第1の多官能性モノマー硬化機構とは異なる独立の、フリーラジカル又はカチオン硬化機構のうちの一方で硬化する。フリーラジカル硬化機構は、熱又は光ラジカル硬化機構でありうる。カチオン硬化機構は、熱又は光カチオン硬化機構でありうる。
フリーラジカル硬化性ポリ官能性アクリレート成分の場合には、電子ビーム源もまたフリーラジカルを開始及び生成するために使用できることが理解されるべきであるが、フリーラジカル開始剤をバックフィル材料に添加することが有用である。フリーラジカル開始剤を、好ましくは、樹脂性成分の総量に対して、0.1〜3.0重量%の量で添加する。紫外線に曝露されたときにフリーラジカル源を生成する有用な光開始剤の例としては、有機ペルオキシド、アゾ化合物、キノン、ベンゾフェノン、ニトロソ化合物、アシルハライド、ヒドラゾン、メルカプト化合物、ピリリウム化合物、トリアシルイミダゾール、アシルホスフィンオキシド、ビスイミダゾール、クロロアルキルトリアジン、ベンゾインエーテル、ベンジルケタール、チオキサントン、及びアセトフェノン誘導体、並びにそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。可視光線に曝露されたときにフリーラジカル源を生成する光開始剤の例は、米国特許第4,735,632号に記載されており、その記載は参照により本明細書に組み込まれる。紫外線との使用のための好ましいフリーラジカル生成開始剤は、Lamberti Corporation(Gallarate−VA−Italy)から「ESACURE ONE」の商品名で市販されている開始剤である。
エポキシ樹脂の重合を促進する硬化剤は、熱又は光活性化できる。すなわち、硬化剤は、化学線(電磁スペクトルの紫外線又は可視部分の波長を有する放射線)又は熱により活性化される触媒でありうる。有用なカチオン触媒は、エポキシ樹脂の重合を触媒するために酸を生成する。「酸」という用語は、プロトン酸又はルイス酸のいずれかを含みうることが理解されるべきである。これらのカチオン開始剤は、オニウムカチオン及び金属又は半金属のハロゲン含有錯アニオンを有するメタロセン塩を含みうる。他の有用なカチオン触媒としては、有機金属錯カチオン及び金属又は半金属のハロゲン含有錯アニオンを有するメタロセン塩が挙げられ、米国特許第4,751,138号(例えば、6欄65行〜9欄45行)で更に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。別の例は、米国特許第4,985,340号(4欄65行〜14欄50行)、欧州特許出願第306,161号、第306,162号に記載の有機金属塩及びオニウム塩であり、これらの文献はすべて参照により本明細書に組み込まれる。更に、他のカチオン触媒には、有機金属錯体のイオン性塩が挙げられ、金属は、周期表のIVB族、VB族、VIB族、VIIB族及びVIIIB族の元素から選択され、欧州特許出願第109,581号に記載されており、これもまた参照により本明細書に組み込まれる。硬化に有用な熱活性化酸を生成するオニウム塩の別の一例は、King Industries(Norwalk,CT)製のアンモニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩である「CXC−1612」として知られている。
このコンセプトにおいて使用できる他の直交(orthogonal)しうる硬化プロトコルがある。例えば、SiHと不飽和炭素−炭素(アルケン、アルキン)との間のヒドロシリル化は、白金化合物により一般に触媒できる。別の一例は、白金化合物により一般に触媒されるSiHとSiOHとの間のアルコール分解である。別の有用な一例は、SiOHによるSiXの求核置換であり、式中、Xは、ハロゲン、オキシム、カルボキシレート、アルコキシドであり、様々な酸又は塩基、スズ及びチタン化合物により一般に触媒される。フリーラジカル(例えば、過酸化物、UV又は電子ビーム)もまた、SiCH3とSiCH3との間の反応を開始するために使用できる。これらのすべてが、Michael Brook,Silicon in Organic,Organometallic and Polymer Chemistry,Wiley Interscience,2000,pg 282〜291に記載されている。
潜在性(latent)硬化系を、b段階及びc段階フィルムの光学的及び物理的特性が満たされる限り、エポキシ部分を架橋するために利用できる。本開示において有用でありうる潜在性硬化系としては、エポキシ樹脂組成物を硬化させ、架橋ポリマーネットワークを形成するために従来使用されているもの、例えば、ヒドラジド、例えば、アミノジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、グアニジン、例えば、テトラメチルグアニジン、及び、ジシアンジアミドが挙げられる。
量は、樹脂によって様々であり、一般に、所望の時間内に実質的に完全な硬化をもたらすのに有効な量で提供される。本開示による典型的な組成物は、一成分型硬化性エポキシ組成物の総重量に対して、約1〜10重量%の潜在性硬化剤を含む。硬化組成物の最終特性が、潜在性硬化剤によりそれぞれ引き起こされる架橋及びエポキシ鎖延長の相対量に大きな影響を受けることが理解されると考えられる。
いくつかの実施形態では、潜在性硬化系は、置換尿素、置換イミダゾール、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つから選択される2つ以上の潜在性促進剤を有する。いくつかの実施形態では、樹脂混和性の第1の硬化剤の成分を前もってブレンドし、次に、熱硬化性エポキシ樹脂に添加できる。いくつかの実施形態では、樹脂混和性の第1の硬化剤の成分を、熱硬化性エポキシ樹脂に別々に添加できる。
転写フィルムの用途
本明細書に開示の転写フィルム(又は「積層転写フィルム」)を、様々な目的に使用できる。例えば、転写フィルムは、OLED(有機発光ダイオード)デバイスにおいて構造化層を転写し、OLEDの効率又は光抽出を改善するために使用できる。
本明細書に開示の転写フィルム(又は「積層転写フィルム」)を、様々な目的に使用できる。例えば、転写フィルムは、OLED(有機発光ダイオード)デバイスにおいて構造化層を転写し、OLEDの効率又は光抽出を改善するために使用できる。
積層転写フィルムの別の例示的な用途は、ディスプレイガラス、光起電力ガラス素子、LEDウェハ、シリコンウェハ、サファイアウェハ、建築用ガラス、金属、不織布、紙、又は他の基材の内表面又は外表面のいずれかの上での、マイクロフレネルレンズ、回折光学素子、ホログラフィック光学素子、及び、B.C.Kress,and P.Meyrueis,Applied Digital Optics,Wiley,2009の第2章に記載の他のデジタル光学部品を含むデジタル光学素子のパターニングのためのものである。
積層転写フィルムも、ガラス表面上の装飾効果をもたらすために使用できる。例えば、装飾的なクリスタル切子面の表面に真珠光沢(iridescence:虹色)を付与することが望ましい場合がある。特に、機能的又は装飾的用途のいずれか、例えば、輸送用ガラス、建築用ガラス、ガラス食器、工芸品、標識、ジュエリー又は他のアクセサリーに、ガラス構造を使用できる。ガラス構造の耐久性を、埋め込まれた構造を転写する本明細書に開示の方法を使用することにより改善できる。また、これらのガラス構造の上にコーティングを適用できる。この任意選択のコーティングは、ガラス構造特性への悪影響を避けるため、比較的薄いものでありうる。かかるコーティングの例としては、親水性コーティング、疎水性コーティング、保護コーティング、及び反射防止コーティング等が挙げられる。
キャリアフィルム
転写フィルム及び他の層のための機械的支持(mechanical support)をもたらす可撓性フィルムを用いて、ライナー又はキャリア基材又はフィルムを作製(implement)できる。キャリアフィルムの一例は、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate、PET)である。いくつかの実施形態では、キャリアとしては、紙、剥離紙、不織布、織布(布地)、金属フィルム、及び金属箔が挙げられる。
転写フィルム及び他の層のための機械的支持(mechanical support)をもたらす可撓性フィルムを用いて、ライナー又はキャリア基材又はフィルムを作製(implement)できる。キャリアフィルムの一例は、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate、PET)である。いくつかの実施形態では、キャリアとしては、紙、剥離紙、不織布、織布(布地)、金属フィルム、及び金属箔が挙げられる。
様々な熱硬化性又は熱可塑性ポリマーを含む様々なポリマーフィルム基材が、キャリアとしての使用に好適である。キャリアは、単層又は多層フィルムであってよい。キャリア層フィルムとして用いられてもよいポリマーの例示としては、(1)フッ素化ポリマー、例えばポリ(クロロトリフルオロエチレン)、ポリ(テトラフルオロエチレン−コ−ヘキサフルオロプロピレン)、ポリ(テトラフルオロエチレン−コ−ペルフルオロ(アルキル)ビニルエーテル)、ポリ(フッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレン)、(2)ナトリウムイオン又は亜鉛イオンを有するイオノマーエチレンコポリマーポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)、例えばE.I.duPont Nemours(Wilmington,DE)から入手可能なSURLYN−8920ブランド及びSURLYN−9910ブランド、(3)低密度ポリエチレン類、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、及び超低密度ポリエチレン、可塑化ビニルハロゲン化ポリマー、例えば可塑化ポリ(塩化ビニル)、(4)酸官能性ポリマーを含むポリエチレンコポリマー、例えばポリ(エチレン−コ−アクリル酸)「EAA」、ポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)「EMA」、ポリ(エチレン−コ−マレイン酸)、及びポリ(エチレン−コ−フマル酸)、アクリル官能性ポリマー、例えばアルキル基がメチル、エチル、プロピル、ブチル等であるか、又はCH3(CH2)n−(式中、nは0〜12である)である、ポリ(エチレン−コ−アルキルアクリレート)、及びポリ(エチレン−コ−ビニルアセテート)「EVA」、並びに(5)(例えば)脂肪族ポリウレタンが挙げられる。キャリア層は、典型的には、オレフィンポリマー材料であり、典型的には、2〜8個の炭素原子を有するアルキレンを少なくとも50重量%含み、エチレン及びプロピレンが最も一般的に用いられる。他の本体層としては、例えば、ポリ(エチレンナフタレート)、ポリカーボネート、ポリ(メタ)アクリレート(例えば、ポリメチルメタクリレート又は「PMMA」)、ポリオレフィン(例えば、ポリプロピレン又は「PP」)、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート又は「PET」)、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(TAC)、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、環状オレフィンコポリマー、エポキシ等が挙げられる。
レセプタ基材
レセプタ基材の例としては、ガラス、例えば、ディスプレイマザーガラス、照明用マザーガラス、建築用ガラス、板ガラス、ロールガラス、及び可撓性ガラス(ロールツーロール方式において使用できる)が挙げられる。可撓性ロールガラスの一例は、Corning Incorporated製WILLOWガラス製品である。レセプタ基材の他の例としては、金属、例えば、金属シート及び箔が挙げられる。レセプタ基材の更に他の例としては、サファイア、シリコン、シリカ、及び炭化ケイ素が挙げられる。また別の例としては、布地、不織布、及び紙が挙げられる。
レセプタ基材の例としては、ガラス、例えば、ディスプレイマザーガラス、照明用マザーガラス、建築用ガラス、板ガラス、ロールガラス、及び可撓性ガラス(ロールツーロール方式において使用できる)が挙げられる。可撓性ロールガラスの一例は、Corning Incorporated製WILLOWガラス製品である。レセプタ基材の他の例としては、金属、例えば、金属シート及び箔が挙げられる。レセプタ基材の更に他の例としては、サファイア、シリコン、シリカ、及び炭化ケイ素が挙げられる。また別の例としては、布地、不織布、及び紙が挙げられる。
他の例示的なレセプタ基材としては、支持ウェハ(support wafer)上の半導体材料が挙げられる。これらのレセプタ基材の寸法は、半導体ウェハのマスターテンプレートの寸法を超えうる。現在のところ、製造された最大のウェハは、300mmの直径を有する。本明細書に開示の方法を使用して製造される積層転写フィルムを、1000mmを超える横寸法及び数百メートルのロール長を有するように製造できる。いくつかの実施形態では、レセプタ基材は、約620mm×約750mm、約680mm×約880mm、約1100mm×約1300mm、約1300mm×約1500mm、約1500mm×約1850mm、約1950mm×約2250mm、約2200mm×約2500mm、又はそれよりも大きい寸法を有してもよい。長いロール長について、横寸法は、約750mm超、約880mm超、約1300mm超、約1500mm超、約1850mm超、約2250nm超、又は約2500mm超でさえありうる。典型的な寸法は、約1400mmの最大にパターン化された幅及び約300mmの最小幅を有する。大きな寸法は、ロールツーロール方式及び円筒状マスターテンプレートの組み合わせを使用することにより可能となる。これらの寸法を有するフィルムを、大型デジタルディスプレイ(例えば、幅52インチ、高さ31.4インチの寸法を有する、55インチ対角ディスプレイ)の全面にわたってナノ構造を付与するために使用できる。
このレセプタ基材は、積層転写フィルムを適用するレセプタ基材の側面上に、任意選択でバッファ層を含みうる。バッファ層の例は、米国特許第6,396,079号(Hayashi et al.)に開示されており、そのすべてが記載されているかのように参照により本明細書に組み込まれる。バッファ層の1つのタイプは、SiO2の薄層であり、これは、K.Kondoh et al.,J.of Non−Crystalline Solids 178(1994)189〜98及びT−K.Kim et al.,Mat.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.448(1997)419〜23に開示されている。
本明細書に開示の転写プロセスの具体的な利点は、大きな表面を有するレセプタ表面、例えば、ディスプレイマザーガラス又は建築用ガラスに構造を付与する能力である。これらのレセプタ基材の寸法は、半導体ウェハのマスターテンプレートの寸法を超える。積層転写フィルムの大きな寸法は、ロールツーロール方式及び円筒状マスターテンプレートの組み合わせを使用することにより可能となる。
本明細書に開示の転写プロセスの追加的な利点は、平坦でないレセプタ表面に構造を付与する能力である。レセプタ基材は、転写テープの可撓性フォーマットにより、湾曲され、折り曲げられ、捻じ曲げられうるのであり、又は、凹状若しくは凸状の特徴を有しうる。
レセプタ基材としてはまた、自動車用ガラス、板ガラス、回路化可撓性フィルム等の可撓性電子基材、ディスプレイバックプレーン、ソーラーガラス、金属、ポリマー、ポリマー複合材、及びガラス繊維が挙げられる。
テンプレート層
テンプレート層は、構造にバックフィル層を付与する層である。それは、テンプレート材料から構成される。テンプレート層を、例えば、エンボス加工、複製プロセス、押出成形、キャスト成形、又は表面構造化により形成できる。構造化表面は、ナノ構造、マイクロ構造、又は階層的構造を含みうる。いくつかの実施形態では、テンプレート層は、パターニング、化学線パターニング、エンボス加工、押出成形、及び共押出成形と適合性がありうる。
テンプレート層は、構造にバックフィル層を付与する層である。それは、テンプレート材料から構成される。テンプレート層を、例えば、エンボス加工、複製プロセス、押出成形、キャスト成形、又は表面構造化により形成できる。構造化表面は、ナノ構造、マイクロ構造、又は階層的構造を含みうる。いくつかの実施形態では、テンプレート層は、パターニング、化学線パターニング、エンボス加工、押出成形、及び共押出成形と適合性がありうる。
テンプレート層は、複製プロセス中に低粘度を有し、次に、迅速に硬化して、複製されたナノ構造、マイクロ構造又は階層的構造内に「閉じ込められた(locking in)」永久架橋ポリマーネットワークを形成できる、光硬化性材料を含みうる。光重合の分野の当業者に知られている任意の光硬化性樹脂を、テンプレート層のために使用できる。テンプレート層のために使用される樹脂は、架橋されたとき、本開示の構造化テープの使用中にバックフィル層から剥離可能でなければならないか、又は剥離層(下を参照)の適用及び剥離層を適用するためのプロセスと適合性があるべきである。加えて、テンプレート層のために使用される樹脂は、上で議論したとおり、接着促進層の適用と適合性がなければならない。
テンプレート層として使用できるポリマーとしてはまた、以下のものが挙げられる。すなわち、スチレンアクリロニトリルコポリマー、スチレン(メタ)アクリレートコポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、スチレン無水マレイン酸コポリマー、有核半結晶性ポリエステル、ポリエチレンナフタレートのコポリマー、ポリイミド、ポリイミドコポリマー、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレンオキシド、環状オレフィンポリマー、並びにアクリロニトリル、ブタジエン、及びスチレンのコポリマー。好ましいポリマーの1つは、Ineos ABS(USA)Corporationから入手可能なLustran SAN Sparkle材料である。放射線硬化テンプレート層のためのポリマーとしては、多官能性アクリレート等の架橋アクリレート又はエポキシ並びに単官能性及び多官能性モノマーとブレンドされたアクリル化ウレタンが挙げられる。
パターン化された構造化テンプレート層は、放射線硬化性組成物の層を放射線透過性キャリアの一表面上に堆積させ、曝露面を有する層を提供すること、遠位表面部分及び隣接する陥没表面部分を含む、正確に造形及び配置された相互作用する機能的不連続部分(functional discontinuity)の3次元マイクロ構造を付与可能なパターンを有する前もって形成された表面を有するマスターを、キャリア上の放射線硬化性組成物の層の曝露面内へと十分な接触圧下で接触させ、パターンを層内に付与すること、硬化性組成物を十分なレベル(level)の放射線にキャリアを透過して曝露させ、組成物を硬化させつつ、放射線硬化性組成物の層はマスターのパターン化された表面に接触させておくこと、により形成できる。このキャスト及び硬化プロセスを、キャリアのロールを使用し、硬化性材料の層をキャリア上に堆積させ、硬化性材料をマスターツールに対して積層し、化学線を使用してツールに対して硬化性材料を硬化させて、連続的に行うことができる。次に、上に配置したパターン化された構造化テンプレートを有する、得られたキャリアのロールを巻き上げることができる。この方法は、例えば、米国特許第6,858,253号(Williams et al.)に開示されている。
押出成形又はエンボス加工されるテンプレート層について、テンプレート層を構成する材料を、付与される上部構造化表面の特定のトポグラフィに応じて選択できる。一般に、材料は、材料が固化する前に構造が完全に複製されるように選択される。これは、押出成形プロセス中に材料が保持される温度、及び上部構造化表面を付与するために使用されるツールの温度、並びに押出加工が実行されている速度にある程度依存する。典型的には、上部層内で使用される押出可能なポリマーは、ほとんどの作業条件下での押出複製及びエンボス加工に適する(amenable)ように、約140℃未満のTg、又は約85℃〜約120℃のTgを有する。いくつかの実施形態では、キャリアフィルム及びテンプレート層を、同時に共押出成形できる。この実施形態は、少なくとも2つの共押出成形層、すなわち、1つのポリマーを有する上部層及び別のポリマーを有する底部層を要する。上部層が第1の押出可能なポリマーを含む場合、第1の押出可能なポリマーは、約140℃未満のTg又は約85℃〜約120℃のTgを有しうる。上部層が第2の押出可能なポリマーを含む場合、キャリア層として機能しうる第2の押出可能なポリマーは、約140℃未満のTg又は約85℃〜約120℃のTgを有する。他の特性、例えば、分子量及び溶融粘度もまた考慮されるべきであり、使用される特定のポリマー(複数可)に依存すると考えられる。テンプレート層内で使用される材料もまた、材料がキャリアに対する良好な接着性をもたらし、結果として転写フィルムの製品寿命中に2つの層の層間剥離が最小化されるように、選択されるべきである。
押出成形又は共押出成形されたテンプレート層を、テンプレート層にパターン化構造を付与できるマスターロール(ツール)上にキャスト(cast)できる。これを、バッチ式又は連続的ロールツーロール方式で行うことができる。加えて、バックフィル層を、押出成形又は共押出成形されたテンプレート層上に押出成形できる。いくつかの実施形態では、すべての3つの層、すなわち、キャリア、テンプレート、及びバックフィル層を、バックフィル層を加工後にテンプレート層から分離できる限り、一度に共押出成形できる。
テンプレート層ポリマーとして使用できる有用なポリマーとしては、スチレンアクリロニトリルコポリマー、スチレン(メタ)アクリレートコポリマー、ポリメチルメタクリレート、スチレン無水マレイン酸コポリマー、有核半結晶性ポリエステル、ポリエチレンナフタレートのコポリマー、ポリイミド、ポリイミドコポリマー、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレンオキシド、並びにアクリロニトリル、ブタジエン、及びスチレンのコポリマーからなる群から選択される1つ以上のポリマーが挙げられる。第1の押出可能なポリマーとして使用できる特に有用なポリマーとしては、Dow Chemicalから入手可能なTYRILコポリマーとして知られているスチレンアクリロニトリルコポリマーが挙げられ、例としては、TYRIL 880及び125が挙げられる。テンプレートポリマーとして使用できる他の特に有用なポリマーとしては、どちらもNova Chemical製のスチレン無水マレイン酸コポリマーDYLARK 332とスチレンアクリレートコポリマーNAS 30が挙げられる。また有用であるのは、核形成剤、例えば、ケイ酸マグネシウム、酢酸ナトリウム、又はメチレンビス(2,4−ジ−t−ブチルフェノール)酸リン酸ナトリウムとブレンドしたポリエチレンテレフタレートである。
テンプレート層は、2012年7月20日出願の本出願人の係属出願第2014/0021492号、発明の名称「STRUCTURED LAMINATION TRANSFER FILMS AND METHODS」に開示のテンプレート層のように、後で構造から除去されるという犠牲的な(sacrificial)意味を持つものであってもよい。しかしながら、本開示の転写テープを製造するための方法及びそれから製造される物品は、テンプレート層が犠牲的であることを要しない。
剥離層
テンプレート層を、バックフィル層から除去する。テンプレート層に対するバックフィル層の粘着性を低減する方法の1つは、剥離コーティングをフィルムに適用することである。剥離コーティングをテンプレート層の表面に適用する方法の1つは、プラズマ蒸着を伴う。プラズマ架橋剥離コーティングを創出するために、オリゴマーを使用できる。オリゴマーは、コーティング前は液体又は固体形態であってよい。典型的には、オリゴマーは、1000を超える分子量を有する。また、オリゴマーは、典型的には、オリゴマーの揮発性が高過ぎないよう、10,000未満の分子量を有する。10,000を超える分子量を有するオリゴマーは、典型的には、揮発性が低すぎ、コーティング中に液滴を形成しうる。一実施形態では、オリゴマーは、3000超〜7000未満である分子量を有する。別の一実施形態では、オリゴマーは、3500超〜5500未満である分子量を有する。典型的には、オリゴマーは、低摩擦表面コーティングをもたらす特性を有する。好適なオリゴマーとしては、シリコーン含有炭化水素、反応性シリコーン含有トリアルコキシシラン、芳香族及び脂肪族炭化水素、フルオロケミカル並びにそれらの組み合わせが挙げられる。例えば、好適な樹脂としては、ジメチルシリコーン、炭化水素系ポリエーテル、フルオロケミカルポリエーテル、エチレンテトラフルオロエチレン、及びフルオロシリコーンが挙げられるが、これらに限定されない。フルオロシラン表面化学、真空蒸着、及び表面フッ素化もまた、剥離コーティングをもたらすために使用できる。
テンプレート層を、バックフィル層から除去する。テンプレート層に対するバックフィル層の粘着性を低減する方法の1つは、剥離コーティングをフィルムに適用することである。剥離コーティングをテンプレート層の表面に適用する方法の1つは、プラズマ蒸着を伴う。プラズマ架橋剥離コーティングを創出するために、オリゴマーを使用できる。オリゴマーは、コーティング前は液体又は固体形態であってよい。典型的には、オリゴマーは、1000を超える分子量を有する。また、オリゴマーは、典型的には、オリゴマーの揮発性が高過ぎないよう、10,000未満の分子量を有する。10,000を超える分子量を有するオリゴマーは、典型的には、揮発性が低すぎ、コーティング中に液滴を形成しうる。一実施形態では、オリゴマーは、3000超〜7000未満である分子量を有する。別の一実施形態では、オリゴマーは、3500超〜5500未満である分子量を有する。典型的には、オリゴマーは、低摩擦表面コーティングをもたらす特性を有する。好適なオリゴマーとしては、シリコーン含有炭化水素、反応性シリコーン含有トリアルコキシシラン、芳香族及び脂肪族炭化水素、フルオロケミカル並びにそれらの組み合わせが挙げられる。例えば、好適な樹脂としては、ジメチルシリコーン、炭化水素系ポリエーテル、フルオロケミカルポリエーテル、エチレンテトラフルオロエチレン、及びフルオロシリコーンが挙げられるが、これらに限定されない。フルオロシラン表面化学、真空蒸着、及び表面フッ素化もまた、剥離コーティングをもたらすために使用できる。
プラズマ重合された薄いフィルムは、従来のポリマーとは別のクラスの材料を構成する。プラズマポリマーでは、重合がランダムで、架橋度がきわめて高く、得られるポリマーフィルムが、対応する「従来の」ポリマーフィルムと非常に異なる。したがって、プラズマポリマーは、独自の(uniquely)異なるクラスの材料であると当業者により考えられ、本開示の物品において有用である。
加えて、剥離コーティングをテンプレート層に適用する他の方法が存在し、例えば、ブルーミング、コーティング、共押出成形、スプレーコーティング、電着、又は浸漬コーティングが挙げられるが、それらに限定されない。
接着促進層材料
転写フィルムの性能に実質的な悪影響を及ぼさずに、レセプタ基材に対する転写フィルムの接着性を高める任意の材料を用いて、接着促進層を作製できる。バックフィル層のための例示的な材料を、接着促進層のためにも使用できる。本開示の物品及び方法において有用な接着促進材料としては、フォトレジスト(ポジ及びネガ)、自己組織化単分子層、シランカップリング剤、及び高分子が挙げられる。いくつかの実施形態では、シルセスキオキサンが、接着促進層として機能できる。他の例示的な材料としては、多種多様な反応性基、例えば、エポキシド、エピスルフィド、ビニル、ヒドロキシル、アリルオキシ、(メタ)アクリレート、イソシアネート、シアノエステル、アセトキシ、(メタ)アクリルアミド、チオール、シラノール、カルボン酸、アミノ、ビニルエーテル、フェノール系、アルデヒド、アルキルハライド、シンナメート、アジド、アジリジン、アルケン、カルバメート、イミド、アミド、アルキン、及びこれらの基の任意の誘導体又は組み合わせで官能化される、ベンゾシクロブタン、ポリイミド、ポリアミド、シリコーン、ポリシロキサン、シリコーンハイブリッドポリマー、(メタ)アクリレート、及び他のシラン又はマクロ分子が挙げられる。更に、Momentive,Inc.(Waterford,NY)から「SILQUEST A174」の商品名で市販されている独自開発のシラン表面改質剤が特に好適だと確認されている。
転写フィルムの性能に実質的な悪影響を及ぼさずに、レセプタ基材に対する転写フィルムの接着性を高める任意の材料を用いて、接着促進層を作製できる。バックフィル層のための例示的な材料を、接着促進層のためにも使用できる。本開示の物品及び方法において有用な接着促進材料としては、フォトレジスト(ポジ及びネガ)、自己組織化単分子層、シランカップリング剤、及び高分子が挙げられる。いくつかの実施形態では、シルセスキオキサンが、接着促進層として機能できる。他の例示的な材料としては、多種多様な反応性基、例えば、エポキシド、エピスルフィド、ビニル、ヒドロキシル、アリルオキシ、(メタ)アクリレート、イソシアネート、シアノエステル、アセトキシ、(メタ)アクリルアミド、チオール、シラノール、カルボン酸、アミノ、ビニルエーテル、フェノール系、アルデヒド、アルキルハライド、シンナメート、アジド、アジリジン、アルケン、カルバメート、イミド、アミド、アルキン、及びこれらの基の任意の誘導体又は組み合わせで官能化される、ベンゾシクロブタン、ポリイミド、ポリアミド、シリコーン、ポリシロキサン、シリコーンハイブリッドポリマー、(メタ)アクリレート、及び他のシラン又はマクロ分子が挙げられる。更に、Momentive,Inc.(Waterford,NY)から「SILQUEST A174」の商品名で市販されている独自開発のシラン表面改質剤が特に好適だと確認されている。
剥離ライナー
バックフィル層を、一時的な剥離ライナーにより任意選択で被覆できる。剥離ライナーは、取扱い中にパターン化された構造化バックフィルを保護でき、構造化バックフィル又は構造化バックフィルの一部をレセプタ基材に転写するため、必要に応じて容易に除去できる。本開示の転写フィルムに有用な例示的なライナーは、PCT特許出願公開第WO 2012/082536号(Baran et al.)に開示されている。
バックフィル層を、一時的な剥離ライナーにより任意選択で被覆できる。剥離ライナーは、取扱い中にパターン化された構造化バックフィルを保護でき、構造化バックフィル又は構造化バックフィルの一部をレセプタ基材に転写するため、必要に応じて容易に除去できる。本開示の転写フィルムに有用な例示的なライナーは、PCT特許出願公開第WO 2012/082536号(Baran et al.)に開示されている。
ライナーは、軟質であっても硬質であってもよい。好ましくは、それは軟質である。好適なライナー(好ましくは、軟質ライナー)は、典型的には少なくとも厚さ0.5ミルであり、かつ典型的には厚さ20ミル以下である。ライナーは、その第1の表面上に配置される剥離コーティングを有するバッキングであってもよい。任意選択で、剥離コーティングを、その第2の表面上に配置できる。このバッキングがロールの形態である転写物品に使用される場合、第2の剥離コーティングは、第1の剥離コーティングよりも低い剥離値を有する。硬質ライナーとして機能できる好適な材料としては、金属、金属合金、金属マトリックス複合材料、金属化プラスチック、無機ガラス及びガラス化有機樹脂、成形セラミック、並びにポリマーマトリックス強化複合材料が挙げられる。
例示的なライナー材料としては、紙及びポリマー材料が挙げられる。例えば、軟質バッキングとしては、高密度クラフト紙(例えば、Loparex North America(Willowbrook,IL)から市販されているもの等)、ポリコート紙、例えば、ポリエチレンコートクラフト紙、及びポリマーフィルムが挙げられる。好適なポリマーフィルムとしては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、セルロース、ポリアミド、ポリイミド、ポリシリコーン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、又はそれらの組み合わせが挙げられる。不織布又は織布ライナーもまた有用でありうる。不織布又は織布ライナーを伴う実施形態は、剥離コーティングを組み込みうる。Solutia/CP Films(Martinsville,VA)から入手可能なシリコーンコーティングされた2ミルのポリエステルフィルムライナーであるCLEARSIL T50剥離ライナー、及びLoparex(Hammond,WI)から入手可能なフルオロシリコーンコーティングした2ミルのポリエステルフィルムライナーであるLOPAREX 5100剥離ライナーが、有用な剥離ライナーの例である。
ライナーの剥離コーティングは、フッ素含有材料、ケイ素含有材料、フルオロポリマー、シリコーンポリマー、又は12〜30個の炭素原子を有するアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを含むモノマーから誘導されるポリ(メタ)アクリレートエステルであってもよい。一実施形態では、アルキル基は分枝状でありうる。有用なフルオロポリマー及びシリコーンポリマーの例示は、米国特許第4,472,480号(Olson)、第4,567,073号及び第4,614,667号(両方Larson et al.)に見出すことができる。有用なポリ(メタ)アクリレートエステルの例示は、米国特許出願公開第2005/118352号(Suwa)に見出すことができる。ライナーの除去は、バックフィル層の表面トポロジーを不利に改変するものであってはならない。
添加材料
転写フィルムのために使用される樹脂は、様々な条件下での性能を改善又は維持するために、任意選択の添加剤を含有していてもよい。これらは、光開始剤、重合防止剤、ヒンダードアミン光安定剤、増感剤、抗酸化剤、触媒、分散剤、及び均展剤(leveling agent)等を含んでいてもよい。
転写フィルムのために使用される樹脂は、様々な条件下での性能を改善又は維持するために、任意選択の添加剤を含有していてもよい。これらは、光開始剤、重合防止剤、ヒンダードアミン光安定剤、増感剤、抗酸化剤、触媒、分散剤、及び均展剤(leveling agent)等を含んでいてもよい。
充填剤
転写フィルムのために使用される樹脂は、機械的、熱的、接着的、又は光学的性能を高めるための無機充填剤を含有していてもよい。例えば、シリカナノ粒子を、光透過性を犠牲(sacrificing)にすることなく樹脂の硬度を高めるために使用できる。金属酸化物ナノ粒子を、樹脂層の光透過性を犠牲にすることなくコーティングの屈折率を改変するために使用できる。これらの例としては、酸化ジルコニウム、酸化チタン、及び酸化ハフニウム等から製造されるナノ粒子が挙げられる。ナノ粒子を、転写フィルムに使用される樹脂との適合性を高めるために、適切なリガンドで官能化できる。これらの例としては、オルガノアルコール(organoalcohol)、カルボン酸、及びオルガノシラン等が挙げられる。
転写フィルムのために使用される樹脂は、機械的、熱的、接着的、又は光学的性能を高めるための無機充填剤を含有していてもよい。例えば、シリカナノ粒子を、光透過性を犠牲(sacrificing)にすることなく樹脂の硬度を高めるために使用できる。金属酸化物ナノ粒子を、樹脂層の光透過性を犠牲にすることなくコーティングの屈折率を改変するために使用できる。これらの例としては、酸化ジルコニウム、酸化チタン、及び酸化ハフニウム等から製造されるナノ粒子が挙げられる。ナノ粒子を、転写フィルムに使用される樹脂との適合性を高めるために、適切なリガンドで官能化できる。これらの例としては、オルガノアルコール(organoalcohol)、カルボン酸、及びオルガノシラン等が挙げられる。
本開示の目的及び利点は以下の実施例によって更に例証されるが、これらの実施例に引用される特定の材料及びそれらの量、並びにその他の条件及び詳細は、本開示を過度に制限するものではないと解釈されるべきである。
これらの実施例は、単に例示のために過ぎず、添付の特許請求の範囲を限定することを意図していない。本明細書の実施例及びその他の部分における部、パーセンテージ、比等はすべて、特に指定しない限り、重量による。使用される溶媒及び他の試薬は、特に指定しない限り、Sigma−Aldrich Chemical Company(St.Louis,Missouri)から得た。
基材の調製
スライドガラスをアセトン及びイソプロパノールを用いてよくすすぎ、クリーンルームワイプを用いて乾燥させた。スライドをYES G1000システム内で酸素プラズマに曝露し(O2=60sccm、時間=3min、RF=300W)、一切の残留炭化水素混入物を除去し、表面シラノール基を露出させた。スライドを使用の準備ができるまでホットオーブンに100℃超内で脱水されたまま維持し、次に、3滴の3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(「SILQUEST A−174」)とともにデシケーター内に置き、次にこれを、80℃のオーブン内に4時間置いた。デシケーターから除去したのち、シランの単分子層の堆積を意味する水接触角の変化を観察した。スライドガラスに共有結合されていないシランはすべて、アセトン及びイソプロパノールで洗い流した。実施例1は、スライドガラス上にSILQUEST A−174接着促進剤を堆積させる必要がなかった。
スライドガラスをアセトン及びイソプロパノールを用いてよくすすぎ、クリーンルームワイプを用いて乾燥させた。スライドをYES G1000システム内で酸素プラズマに曝露し(O2=60sccm、時間=3min、RF=300W)、一切の残留炭化水素混入物を除去し、表面シラノール基を露出させた。スライドを使用の準備ができるまでホットオーブンに100℃超内で脱水されたまま維持し、次に、3滴の3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(「SILQUEST A−174」)とともにデシケーター内に置き、次にこれを、80℃のオーブン内に4時間置いた。デシケーターから除去したのち、シランの単分子層の堆積を意味する水接触角の変化を観察した。スライドガラスに共有結合されていないシランはすべて、アセトン及びイソプロパノールで洗い流した。実施例1は、スライドガラス上にSILQUEST A−174接着促進剤を堆積させる必要がなかった。
テンプレート/マイクロ構造化剥離ライナーの調製
ベースフィルムは、1%のOMAN 071光開始剤を伴うUVACURE 1500及びTMPTAの50/50ブレンドを含むUV硬化プライマーを用いてプライマー処理した2ミルのPETであった。複製樹脂は、1%のDarocur 1173、1.9%のトリエタノールアミン、0.5%のOMAN 071、及び0.3%のメチレンブルーを含む光開始剤パッケージを伴うSR 399及びSR238の75/25ブレンドであった。樹脂の複製を20fpmで、137°Fのツール温度を用いて実行した。600W/inで動作するFusion「D」ランプからの放射線を、フィルムに透過させて樹脂を硬化させつつ、ツールを接触させる。複合フィルムをツールから除去し、フィルムのパターン化された側を、360W/inで動作するFusion「D」ランプを使用してポスト(post)UV硬化しつつ、100°Fに加熱されたチルロールを接触させた。マイクロ構造は、複数のピッチ(400、500、及び600nm)を有する光回折パターンを有していた。
ベースフィルムは、1%のOMAN 071光開始剤を伴うUVACURE 1500及びTMPTAの50/50ブレンドを含むUV硬化プライマーを用いてプライマー処理した2ミルのPETであった。複製樹脂は、1%のDarocur 1173、1.9%のトリエタノールアミン、0.5%のOMAN 071、及び0.3%のメチレンブルーを含む光開始剤パッケージを伴うSR 399及びSR238の75/25ブレンドであった。樹脂の複製を20fpmで、137°Fのツール温度を用いて実行した。600W/inで動作するFusion「D」ランプからの放射線を、フィルムに透過させて樹脂を硬化させつつ、ツールを接触させる。複合フィルムをツールから除去し、フィルムのパターン化された側を、360W/inで動作するFusion「D」ランプを使用してポスト(post)UV硬化しつつ、100°Fに加熱されたチルロールを接触させた。マイクロ構造は、複数のピッチ(400、500、及び600nm)を有する光回折パターンを有していた。
複製したテンプレートフィルムを、アルゴンガスを用いて250標準cc/min(SCCM)の流量、25mTorrの圧力及び1000ワットのRF電力で30秒間、プライマー処理した。次に試料を、テトラメチルシラン(TMS)プラズマに、酸素添加なしに150SCCMのTMS流量で曝露した。これは、約0の酸素のケイ素に対する原子比に相当する。チャンバ内の圧力は25mTorrであり、1000ワットのRF電力を10秒間使用した。
樹脂加工、積層及び硬化
表2で上に示した樹脂配合物を、ポリプロピレンカップに添加し、30秒間2500rpmで均質になるまでSpeed Mixer(Flacktek(Landrum,SC))で混合した。配合物を、5ミルのギャップを有するノッチバーを使用して、上述のマイクロ構造化剥離ライナー上にコーティングした。フィルムをオーブン内に120℃で4分間、フィルムが粘着性のゲルを形成するまで乾燥させた。フィルムのセクションを切り出し、スライドガラスにハンドローラーを用いて積層させ、対流式オーブン内に60℃で30分間プリベーク(pre-bake)して接着性を高め、次に、Fusion H Bulbを用いて300W/inの強度、30フィート/minで2反復(pass:通過)でUV硬化した。ガラス/フィルムツールスタックを、ポストサーマルベークのため120℃のオーブンに戻し、硬化処理を完了し、次に、マイクロ構造化剥離ツールを除去し、基材上にマイクロ構造化ツーリング(tooling)フィルムの反転パターンを残した。
表2で上に示した樹脂配合物を、ポリプロピレンカップに添加し、30秒間2500rpmで均質になるまでSpeed Mixer(Flacktek(Landrum,SC))で混合した。配合物を、5ミルのギャップを有するノッチバーを使用して、上述のマイクロ構造化剥離ライナー上にコーティングした。フィルムをオーブン内に120℃で4分間、フィルムが粘着性のゲルを形成するまで乾燥させた。フィルムのセクションを切り出し、スライドガラスにハンドローラーを用いて積層させ、対流式オーブン内に60℃で30分間プリベーク(pre-bake)して接着性を高め、次に、Fusion H Bulbを用いて300W/inの強度、30フィート/minで2反復(pass:通過)でUV硬化した。ガラス/フィルムツールスタックを、ポストサーマルベークのため120℃のオーブンに戻し、硬化処理を完了し、次に、マイクロ構造化剥離ツールを除去し、基材上にマイクロ構造化ツーリング(tooling)フィルムの反転パターンを残した。
試験法
試験法1:透過率、ヘイズ及び透明度
ASTM D1003−11に基づき、ヘイズメータ(BYK Gardiner、商品名「BYK Hazegard Plus(Columbia,MD)」)を用いて、平均%透過率、ヘイズ及び透明度の測定を行った。
試験法1:透過率、ヘイズ及び透明度
ASTM D1003−11に基づき、ヘイズメータ(BYK Gardiner、商品名「BYK Hazegard Plus(Columbia,MD)」)を用いて、平均%透過率、ヘイズ及び透明度の測定を行った。
試験法2:マイクロ構造熱安定度試験
ナノ構造化ツーリングフィルムを剥離後、完全硬化ナノ構造は基材に接着し、肉眼で判別できる光回折パターンを形成する。スライドガラスを、窒素下で100℃に設定されたホットプレート上に15分間置いた。試験の前後にスライドガラスを撮影し、それぞれの光回折パターンを並べて比較した。これらすべての試験の後に、ナノ構造の光回折に変化が観察されなかった場合、樹脂配合物は「合格」と判断された。試料が合格した場合、加熱を230℃まで実施することを除き、同じ試料を用いて同じ手順を続けた。
ナノ構造化ツーリングフィルムを剥離後、完全硬化ナノ構造は基材に接着し、肉眼で判別できる光回折パターンを形成する。スライドガラスを、窒素下で100℃に設定されたホットプレート上に15分間置いた。試験の前後にスライドガラスを撮影し、それぞれの光回折パターンを並べて比較した。これらすべての試験の後に、ナノ構造の光回折に変化が観察されなかった場合、樹脂配合物は「合格」と判断された。試料が合格した場合、加熱を230℃まで実施することを除き、同じ試料を用いて同じ手順を続けた。
試験法3:剥離接着性
剥離接着性は、特定の角度及び除去速度で測定される、コーティングされた可撓性シート材を試験パネルから除去するのに必要な力である。イソプロピルアルコールを、フィルム適用前にガラスを洗浄するために使用した。試料を幅1’’のストリップに切った。積層後、試験前に、試料を室温、23℃及び50%の相対湿度で15分間平衡化した。剥離接着性を、12in/minのクロスヘッド速度で180度の剥離強度を利用して、IMASS 2100 Slip/Peel Tester(IMASS,Inc.(Accord,MA))を使用して測定した。剥離接着力を、3つの反復試験の平均として、1インチ当たりのオンスで報告する。
剥離接着性は、特定の角度及び除去速度で測定される、コーティングされた可撓性シート材を試験パネルから除去するのに必要な力である。イソプロピルアルコールを、フィルム適用前にガラスを洗浄するために使用した。試料を幅1’’のストリップに切った。積層後、試験前に、試料を室温、23℃及び50%の相対湿度で15分間平衡化した。剥離接着性を、12in/minのクロスヘッド速度で180度の剥離強度を利用して、IMASS 2100 Slip/Peel Tester(IMASS,Inc.(Accord,MA))を使用して測定した。剥離接着力を、3つの反復試験の平均として、1インチ当たりのオンスで報告する。
試験法4:平行板レオメーター
樹脂配合物を、剥離ライナー上に5ミルの乾燥厚さでノッチバーを使用してコーティングし、次に、上述のとおり120℃で硬化した。次に、30ミルの乾燥厚さを達成するために、それらの上に複数回、手で伸ばして積層させた。TA Instruments(New Castle,DE)Discovery Hybrid Rheometerを、直径8mmの平行板の間の接着剤とともに、−65〜170℃で1rad/secで動作させた。
樹脂配合物を、剥離ライナー上に5ミルの乾燥厚さでノッチバーを使用してコーティングし、次に、上述のとおり120℃で硬化した。次に、30ミルの乾燥厚さを達成するために、それらの上に複数回、手で伸ばして積層させた。TA Instruments(New Castle,DE)Discovery Hybrid Rheometerを、直径8mmの平行板の間の接着剤とともに、−65〜170℃で1rad/secで動作させた。
試験法5:ガラス転移温度
すべての実施例及び比較例を、H−バルブ及び1J/cm2の照射線量を使用したFusion UV処理機(Hereus(Gaithersburg,MD))内で紫外線を使用してC段階まで硬化させた。
すべての実施例及び比較例を、H−バルブ及び1J/cm2の照射線量を使用したFusion UV処理機(Hereus(Gaithersburg,MD))内で紫外線を使用してC段階まで硬化させた。
ガラス転移温度を測定するため、硬化フィルムを5mm幅に切断し、TA Instruments Q800 Dynamic Mechanical Analyzer(DMA)内にクランプした。引張モード、0℃〜250℃の温度範囲、5マイクロメートルのひずみ振幅、1Hzの周波数、及び2℃/minの加熱速度で実験を実施した。ガラス転移温度は、tanデルタ曲線のピークにより定義された。
試験法6:熱分解温度
完全硬化樹脂の断片(各約2mg)を、TA Instruments(New Castle,DE)製Q500 Thermogravimetric Analyzer内部の風袋引き(tared)されたアルミニウムパン内に置いた。選択された加熱速度は550℃まで10℃/minであった。分解温度を、樹脂がその原重量の95%まで分解した温度として定義した。
完全硬化樹脂の断片(各約2mg)を、TA Instruments(New Castle,DE)製Q500 Thermogravimetric Analyzer内部の風袋引き(tared)されたアルミニウムパン内に置いた。選択された加熱速度は550℃まで10℃/minであった。分解温度を、樹脂がその原重量の95%まで分解した温度として定義した。
結果
直鎖状熱可塑性ポリマーを多官能性アクリレート粘着付与剤と組み合わせて使用して、比較例1及び2を調製した。これらを、架橋エポキシを多官能性アクリレート粘着付与剤及び接着促進剤と組み合わせて使用する実施例1及び実施例2と比較した。フィルムのB段階における接着特性及びフィルムのC段階での高温性能を確認するために、試験を実施した。
直鎖状熱可塑性ポリマーを多官能性アクリレート粘着付与剤と組み合わせて使用して、比較例1及び2を調製した。これらを、架橋エポキシを多官能性アクリレート粘着付与剤及び接着促進剤と組み合わせて使用する実施例1及び実施例2と比較した。フィルムのB段階における接着特性及びフィルムのC段階での高温性能を確認するために、試験を実施した。
試験法2に上述の熱安定度試験を使用して、初期スクリーニングを実行した。マイクロ構造からの光回折が、比較例1において、100℃で15分間後に消失することを観察した。この樹脂を、その後の加工及び解析から除外した。比較例2は100℃の熱安定度ベーク試験に合格したが、230℃の熱安定度試験が不合格であった。実施例1及び2は両方の試験を合格し、それらを更に評価した。
100℃のマイクロ構造熱安定度試験を合格した完全硬化樹脂試料の透過率及びヘイズ測定、ガラス転移温度及び熱分解温度解析を実施した。結果を表4に示す。すべての樹脂配合物が、高い透過率及び低いヘイズを示した。これらの樹脂配合物間での大きな違いは、それらの熱分解温度である。熱可塑性成分を使用する比較例1は、215℃で分解し始め、マイクロ構造から得られる光回折は230℃までには完全に消失した。実施例1と実施例2の両方が、300℃を越える分解温度を有する。150℃を超えるガラス転移温度と組み合わせた高い分解温度は、高温構造性能の増強をもたらす。比較例2は、2つのガラス転移温度を示し、1つは2℃、第2のものは168℃であり、したがって、比較例2は、少なくとも1つの150℃未満のガラス転移温度を有する。
表5は、B段階のフィルムの剥離接着性、ガラス転移温度及び平行板レオメーター試験結果を示す。結果は、実施例1及び実施例2は、比較例2と比較して、より高い貯蔵弾性係数と、またより高いガラス転移温度値(150℃超)とを有することを示す。実施例1及び実施例2はまた、比較例2よりも低い剥離接着性値を有していた。しかしながら、実施例1及び実施例2が、部分硬化時にレセプタ基材上でウエットアウトを可能にする接着特性と、基材上での完全硬化しツーリングフィルム成形型からの除去した時に高温構造性能が維持されることとの組み合わせを有しうることは、驚くべきことであった。
このように、二重硬化ナノ構造転写フィルムの実施形態が開示される。
本明細書に引用されるすべての参考文献及び刊行物は、それらが本開示と直接矛盾しうる範囲を除き、それらの全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。本明細書において具体的な実施形態を例示し説明したとはいえ、本開示の範囲を逸脱することなく、示され説明された具体的な実施形態を、様々な代替的かつ/又は均等な実施形態に置換できることが、当業者により認められると考えられる。本出願は、本明細書において論じた具体的な実施形態の任意の適合形態又は変形形態を包含することが意図されている。したがって、特許請求の範囲及びその均等物のみが本開示を限定することが意図されている。本開示の実施形態は、限定ではなく例示のために提示されている。
Claims (26)
- 第1の主面及び反対側の第2の主面を有するテンプレート層であって、前記第2の主面が構造化非平坦剥離表面を含むテンプレート層と、
前記非平坦構造化表面上に配置され、それに適合するバックフィル層であって、
架橋エポキシポリマー、及び
複数の多官能性アクリレートモノマーを含むバックフィル層と、を含む転写フィルム。 - 前記架橋エポキシポリマー及び前記多官能性アクリレートモノマーが、異なる独立の硬化機構を有し、前記バックフィル層が、カチオン開始剤及びフリーラジカル開始剤を含む、請求項1に記載の転写フィルム。
- 前記バックフィル層が、アクリレート官能性及びエポキシ官能性を有する分子を含む、請求項1に記載の転写フィルム。
- 25℃未満のガラス転移温度値を有する、請求項1に記載の転写フィルム。
- 前記架橋エポキシポリマーが、脂環式多官能性エポキシ基を含む、請求項1に記載の転写フィルム。
- 前記多官能性アクリレートモノマーが、脂環式多官能性アクリレート基を含む、請求項1に記載の転写フィルム。
- 前記架橋エポキシポリマーが、カチオン機構を介して硬化可能なエポキシ部分を有し、前記多官能性アクリレートモノマーが、フリーラジカル機構を介して硬化可能である、請求項1に記載の転写フィルム。
- 前記バックフィル層の平坦な主面上に配置された剥離ライナーを更に含み、前記バックフィル層が、前記剥離ライナーと前記構造化非平坦剥離表面との間にある、請求項1に記載の転写フィルム。
- 第1の主面及び反対側の第2の主面を有するテンプレート層であって、前記第2の主面が構造化非平坦剥離表面を含むテンプレート層と、
前記非平坦構造化表面上に配置され、それに適合するバックフィル層であって、
架橋アクリレートポリマー、及び
複数の多官能性エポキシドモノマーを含むバックフィル層と、を含む転写フィルム。 - 前記架橋アクリレートポリマー及び前記多官能性エポキシドモノマーが、異なる独立の硬化機構を有し、前記バックフィル層が、カチオン開始剤及びフリーラジカル開始剤を含む、請求項9に記載の転写フィルム。
- 前記バックフィル層が、アクリレート官能性及びエポキシ官能性を有する分子を含む、請求項9に記載の転写フィルム。
- 25℃未満のガラス転移温度値を有する、請求項9に記載の転写フィルム。
- 前記架橋アクリレートポリマーが、多官能性脂環式アクリレート基を含む、請求項9に記載の転写フィルム。
- 前記多官能性エポキシモノマーが、多官能性脂環式エポキシ基を含む、請求項9に記載の転写フィルム。
- 前記架橋アクリレートポリマーが、フリーラジカル機構を介して硬化可能なアクリレート部分を有し、前記多官能性エポキシモノマーが、カチオン機構を介して硬化可能である、請求項9に記載の転写フィルム。
- 前記バックフィル層の平坦な主面上に配置された剥離ライナーを更に含み、前記バックフィル層が、前記剥離ライナーと前記構造化非平坦剥離表面との間にある、請求項9に記載の転写フィルム。
- レセプタ基材上に配置された請求項1に記載の転写フィルムを含む物品。
- 前記レセプタ基材が、ガラス又はサファイアを含む、請求項17に記載の物品。
- 前記レセプタ基材が、有機発光ダイオードカラーフィルター要素を含む、請求項17に記載の物品。
- レセプタ基材上に配置された請求項9に記載の転写フィルムを含む物品。
- 前記レセプタ基材が、ガラス又はサファイアを含む、請求項20に記載の物品。
- 前記レセプタ基材が、有機発光ダイオードカラーフィルター要素を含む、請求項20に記載の物品。
- レセプタ表面を有するレセプタ基材と、
前記レセプタ表面に接着された第1の主面及び構造化非平坦表面を有する反対側の第2の主面を有する光透過層であって、
架橋エポキシポリマー及び架橋アクリレートポリマーの相互貫入ネットワーク、並びに
前記架橋アクリレートポリマーと結合したアクリレート基及び前記架橋エポキシポリマーと結合したエポキシ基を有する複数の相溶化剤分子、を含み、
2%未満のヘイズ値及び85%を超える可視光線透過率及び250℃を超える分解温度を有する、光透過層と、を含む物品。 - 前記架橋エポキシポリマーが、多官能性脂環式エポキシ基を含む、請求項23に記載の物品。
- 前記架橋アクリレートポリマーが、多官能性脂環式アクリレート基を含む、請求項23に記載の物品。
- 前記レセプタ基材が、有機発光ダイオードカラーフィルター要素を含む、請求項23に記載の物品。
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