JP2019012186A - Manufacturing method of article with concave or convex portion - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも1つの凹部又は凸部を有する物品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an article having at least one recess or protrusion.
凹面又は凸面を備える構成要素を有する物品、又は多くの凹面若しくは凸面がその上に配列された物品は、研磨部材、Oリング等、様々な産業分野において使用され得る。一方、いくつかの用途において、凹面又は凸面はレンズとして機能することができる。例えば、多くの凹面又は凸面がその上に配列されたシート状物品は、マイクロレンズのアレイ(即ち、マイクロレンズアレイ)などのレンズのアレイとして機能することが可能である。マイクロレンズアレイとして使用することができるこのようなシート状物品は、近年、大きな注目を集めている。マイクロレンズアレイは、例えば、ディスプレー、有機発光素子用の光取り出しフィルム、半導体レーザ、及び光ファイバなどの様々な光学用途に好適であり得る。 Articles having components with concave or convex surfaces, or articles having many concave or convex surfaces arranged thereon, can be used in various industrial fields such as abrasive members, O-rings, and the like. On the other hand, in some applications, the concave or convex surface can function as a lens. For example, a sheet-like article having a number of concave or convex surfaces arranged thereon can function as an array of lenses, such as an array of microlenses (ie, a microlens array). In recent years, such a sheet-like article that can be used as a microlens array has attracted much attention. Microlens arrays may be suitable for various optical applications such as displays, light extraction films for organic light emitting devices, semiconductor lasers, and optical fibers.
特表2011−503660号は、少なくとも1個の気泡を含む成形面を使用して少なくとも1つの凹部を有する物品を製造する方法を記載している。この製造方法では、気泡の滑らかな凸面の一部分の反転である滑らかな凹面を物品に付与することができる。 Japanese translations of PCT publication No. 2011-503660 describes a method of manufacturing an article having at least one recess using a molding surface containing at least one bubble. In this manufacturing method, a smooth concave surface that is a reversal of a part of the smooth convex surface of the bubbles can be imparted to the article.
導電性を有する液体と電極との間に電圧を印加したときに、電極表面と液体との固液界面のエネルギーが変化し、液体表面の形状が変化するエレクトロウェッティング現象を使った表示装置や液体レンズが知られており、特開2014−240875号等に記載されている。 When a voltage is applied between the conductive liquid and the electrode, the energy at the solid-liquid interface between the electrode surface and the liquid changes, and the display device uses an electrowetting phenomenon in which the shape of the liquid surface changes. Liquid lenses are known and are described in JP-A-2014-240875 and the like.
中国特許第103149607号や非特許文献1は、電気的に誘導された形状を持つ型を使ってマイクロレンズアレイを製造する方法を記載している。 Chinese Patent No. 103149607 and Non-Patent Document 1 describe a method of manufacturing a microlens array using a mold having an electrically induced shape.
少なくとも1個の気泡を含む成形面を使用して少なくとも1つの凹部を有する物品を製造する方法では、硬化性流体を成形型の表面に提供する際に、成形型と硬化性流体との間に気泡を巻き込むようにし、その気泡の形状を使用して凹部を形成するが、この気泡の形状は、成形型の表面形状や、これらを構成する材質によって決まる成形型表面と硬化性流体の接触角によって決まっていた。すなわち、気泡の形状や曲率半径を変えるためには、成形型の形や、用いる材料の材質を変える必要があった。成形型の形や材質を変えずに、より簡単に気泡の形状や曲率半径を変える方法が望まれている。 In a method of manufacturing an article having at least one recess using a molding surface containing at least one bubble, the curable fluid is provided between the mold and the curable fluid in providing the curable fluid to the surface of the mold. A bubble is entrained, and the shape of the bubble is used to form a recess. The shape of the bubble is determined by the surface shape of the mold and the contact angle between the mold surface and the curable fluid determined by the material constituting them. It was decided by. That is, in order to change the bubble shape and the radius of curvature, it is necessary to change the shape of the mold and the material used. There is a demand for a method of changing the shape and curvature radius of bubbles more easily without changing the shape and material of the mold.
本発明は、少なくとも1個の凹部又は凸部を有する物品の製造方法に関する。より詳細には、少なくとも1個の凹部を含む表面を有する物品は、電位差を与えることにより少なくとも1個の気泡の形状を変化させ、その気泡を含む成形面を使用して製造される。少なくとも1個の凹部を有するこの物品は、続いて、少なくとも1個の凸部を有する第2の物品を形成するための成形型として使用される。 The present invention relates to a method for manufacturing an article having at least one recess or protrusion. More specifically, an article having a surface that includes at least one recess is manufactured using a molding surface that changes the shape of at least one cell by applying a potential difference and includes the cell. This article having at least one recess is subsequently used as a mold for forming a second article having at least one protrusion.
本発明の一実施態様は、少なくとも1個の凹部を含む表面を有する物品の製造方法である。本方法は、成形型の表面の少なくとも一部の上に硬化性流体を提供すること、成形型の表面と硬化性流体との間に少なくとも1個の気泡を導入すること、成形型の一部と硬化性流体との間に電位差を与えることにより気泡の接線と成形型の表面とのなす角度αを変化させること、及び気泡を成形面の少なくとも一部として用いて、硬化性流体に少なくとも1個の凹部を付与することを含む。 One embodiment of the present invention is a method of manufacturing an article having a surface that includes at least one recess. The method includes providing a curable fluid over at least a portion of the mold surface, introducing at least one bubble between the mold surface and the curable fluid, a portion of the mold. And changing the angle α between the tangent of the bubble and the surface of the mold by applying a potential difference between the curable fluid and the curable fluid, and using the bubbles as at least a part of the molding surface, Including providing individual recesses.
本方法の一実施形態は、硬化性流体が成形型と接しない面において、導電膜を硬化性流体が接するように配置することをさらに備える、少なくとも1個の凹部を含む表面を有する物品の製造方法である。 One embodiment of the method further comprises the step of providing an article having a surface comprising at least one recess, wherein the conductive film is disposed in contact with the curable fluid on a surface where the curable fluid does not contact the mold. Is the method.
本方法の別の実施形態は、成形型の表面の少なくとも一部と硬化性流体との間に電位差を与えることが、導電膜と成形型との間に電位差を与えた後に、成形型の表面に硬化性流体を提供することを含む、少なくとも1個の凹部を含む表面を有する物品の製造方法である。 Another embodiment of the method is that applying a potential difference between at least a portion of the surface of the mold and the curable fluid provides a potential difference between the conductive film and the mold after the surface of the mold. A method of manufacturing an article having a surface including at least one recess comprising providing a curable fluid.
本方法の別の実施形態は、硬化性流体に少なくとも1個の凹部を付与した後に、硬化性流体を硬化させることをさらに備える、少なくとも1個の凹部を含む表面を有する物品の製造方法である。 Another embodiment of the method is a method of manufacturing an article having a surface that includes at least one recess, further comprising curing the curable fluid after providing the curable fluid with at least one recess. .
本方法の別の実施形態は、成形型の表面の少なくとも一部と硬化性流体との間に電位差を与えることが、成形型の表面と硬化性流体との間で、場所により複数の電位差を与えることを含む、少なくとも1個の凹部を含む表面を有する物品の製造方法である。 Another embodiment of the method is that applying a potential difference between at least a portion of the mold surface and the curable fluid results in a plurality of potential differences depending on location between the mold surface and the curable fluid. A method of manufacturing an article having a surface including at least one recess.
本方法の別の実施形態は、電位差を与えることにより角度αを減少させる、少なくとも1個の凹部を含む表面を有する物品の製造方法である。 Another embodiment of the method is a method of manufacturing an article having a surface that includes at least one recess that reduces the angle α by applying a potential difference.
本発明の一実施態様は、少なくとも1個の凸部を含む表面を有する第2の物品の製造方法である。本方法は、少なくとも1個の凹部を有する物品を第2の物品の成形型として使用して、第2の物品の表面に少なくとも1個の凸部を付与することを含む。本方法のいくつかの実施態様では、第2の物品の成形型として使用する第1の物品は凹部の配列パターンを有し、第2の物品は凸部の配列パターンを有する。 One embodiment of the present invention is a method for manufacturing a second article having a surface including at least one convex portion. The method includes applying at least one protrusion to the surface of the second article using an article having at least one recess as a mold for the second article. In some embodiments of the method, the first article used as the mold for the second article has an array pattern of recesses, and the second article has an array pattern of protrusions.
本発明によれば、成形型の形や材質を変えずに、より簡単に気泡の形状や曲率半径を変えることができ、その気泡形状を使用して形成された凹部の形状も変えることができる。 According to the present invention, the shape and the radius of curvature of the bubble can be changed more easily without changing the shape and material of the molding die, and the shape of the recess formed using the bubble shape can also be changed. .
以下、本発明の代表的な実施態様を、例示の目的でより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施態様に限定されない。すなわち、本開示の記載は、本発明の全ての実施態様および本発明に関する全ての利点を開示したものとみなしてはならない。 Hereinafter, representative embodiments of the present invention will be described in more detail for the purpose of illustration, but the present invention is not limited to these embodiments. That is, the description of the present disclosure should not be construed as disclosing all embodiments of the present invention and all advantages related to the present invention.
少なくとも1つの凹部又は少なくとも1つの凸部を有する物品の製造方法が提供される。物品の少なくとも1つの凹部又は凸部は、例えば、レンズとして、又はレンズのアレイとしてとして使用することができる。いくつかの実施形態では、物品の少なくとも1つの凹部少なくとも1つの凸部は、マイクロレンズ又はマイクロレンズのアレイ(即ちマイクロレンズアレイ)としてとして使用することができる。本明細書で使用するとき、用語「マイクロレンズ」は、直径などの寸法が約0.1マイクロメートル〜約1000マイクロメートルの範囲内であるレンズを指す。マイクロレンズは、物品の表面上の微小凸部又は微小凹部に相当する。本明細書で使用するとき、用語「微小凹部」及び「微小凸部」は、それぞれ、直径が約0.1マイクロメートル〜約1000マイクロメートルの範囲内である凹部又は凸部を指す。本明細書で使用するとき、用語「直径」は、凹部又は凸部に関するとき、最大断面寸法に相当する。 A method of manufacturing an article having at least one recess or at least one protrusion is provided. At least one recess or protrusion of the article can be used, for example, as a lens or as an array of lenses. In some embodiments, at least one recess of the article can be used as a microlens or an array of microlenses (ie, a microlens array). As used herein, the term “microlens” refers to a lens whose dimensions, such as diameter, are in the range of about 0.1 micrometers to about 1000 micrometers. The microlens corresponds to a minute convex portion or a minute concave portion on the surface of the article. As used herein, the terms “micro-recess” and “micro-protrusion” refer to a recess or protrusion that has a diameter in the range of about 0.1 micrometers to about 1000 micrometers, respectively. As used herein, the term “diameter” corresponds to the maximum cross-sectional dimension when referring to a recess or protrusion.
本発明の一態様に従って、少なくとも1つの凹部を含む表面を有する物品を製造することができる。製造中、物品の表面に少なくとも1つの凹部を付与するために、少なくとも1個の気泡が意図的に導入される。即ち、物品は(a)成形型の表面の少なくとも一部の上に硬化性流体を提供すること、(b)成形型の表面と硬化性流体との間に少なくとも1個の気泡を導入すること、(c)成形型の表面の少なくとも一部と硬化性流体との間に電位差を与えることにより気泡の接線と成形型の表面とのなす角度αを変化させること、(d)気泡の外側表面の少なくとも一部分を含む成形面を使用して、硬化性流体から物品を成形することと、を含む方法を用いて製造することができる。 In accordance with one aspect of the present invention, an article having a surface that includes at least one recess can be produced. During manufacture, at least one bubble is intentionally introduced to provide at least one recess in the surface of the article. That is, the article (a) provides a curable fluid over at least a portion of the mold surface, and (b) introduces at least one bubble between the mold surface and the curable fluid. (C) changing the angle α between the tangent of the bubble and the surface of the mold by applying a potential difference between at least a part of the surface of the mold and the curable fluid; (d) the outer surface of the bubble Forming a article from a curable fluid using a molding surface comprising at least a portion of
本発明の別の態様に従って、凹部の配列パターンのような複数の凹部は、成形面の異なる位置に位置決めされた複数の気泡を含む成形面を使用して、物品の表面上に形成される。即ち、凹部の配列パターンを備える物品は(a)成形型の表面の少なくとも一部の上に硬化性流体を提供すること、(b)成形型の表面と硬化性流体との間に複数の気泡を導入すること、(c)成形型の表面の少なくとも一部と硬化性流体との間に電位差を与えることにより複数の気泡の接線と成形型の表面とのなす角度αを変化させること、(d)気泡の外側表面の少なくとも一部分を含む成形面を使用して、硬化性流体から物品を成形することと、を含む方法を用いて製造することができる。 In accordance with another aspect of the invention, a plurality of recesses, such as an array pattern of recesses, are formed on the surface of an article using a molding surface that includes a plurality of bubbles positioned at different locations on the molding surface. That is, an article having an array pattern of recesses (a) providing a curable fluid on at least a portion of the mold surface, and (b) a plurality of bubbles between the mold surface and the curable fluid. (C) changing the angle α between the tangents of the plurality of bubbles and the surface of the mold by applying a potential difference between at least a part of the surface of the mold and the curable fluid; d) using a molding surface that includes at least a portion of the outer surface of the cell to form an article from the curable fluid.
本明細書で、「少なくとも1つの凹部」は、単一の凹面又は複数の凹面を指す。成形型面上の単一位置において導入された単一の気泡を用いて、又は成形面上の複数の位置において導入された複数の気泡を用いて、単一又は複数の凹面を物品に付与することができる。無作為な位置又は任意の位置に複数の凹部を位置決め又は配列することができ、あるいは物品の表面上にパターンで配列することができる。 As used herein, “at least one recess” refers to a single concave surface or a plurality of concave surfaces. A single or multiple concave surfaces are imparted to an article using a single bubble introduced at a single location on the mold surface, or using multiple bubbles introduced at multiple locations on the mold surface be able to. Multiple recesses can be positioned or arranged at random locations or arbitrary locations, or arranged in a pattern on the surface of the article.
「意図的な導入」とは、物品の製造プロセスにおける実質的なツールとして気泡を使用する目的でそれらを導入することを意味する。即ち、気泡は、物品表面に少なくとも1つの凹部を付与するのに使用される成形面の一部である。いくつかの実施形態では、意図的な導入とは、既に存在し得るいかなる気泡をも除去しない又は封入しないことを意味する。例えば、意図的な導入とは、硬化性流体を成形型の一部分に提供する間に、成形型の1つ以上の窪みの中に位置している可能性があるいかなる気泡をも除去しないことを意味し得る。即ち、意図的な導入とは、硬化性流体を成形型の一部分に提供している間より前に、気泡を成形型の窪みの中に封入することを意味し得る。封入された気泡は、硬化性流体と接触する成形面の一部である。 “Intentional introduction” means introducing them for the purpose of using bubbles as a substantial tool in the manufacturing process of the article. That is, the bubbles are part of the molding surface that is used to impart at least one recess to the article surface. In some embodiments, intentional introduction means not removing or enclosing any air bubbles that may already be present. For example, deliberate introduction means not removing any air bubbles that may be located in one or more recesses of the mold while providing a curable fluid to a portion of the mold. Can mean. That is, deliberate introduction can mean enclosing air bubbles in the mold cavity prior to providing the curable fluid to a portion of the mold. The enclosed bubbles are part of the molding surface that comes into contact with the curable fluid.
いくつかの実施形態では、凹部の配列パターンを含む表面を有する物品を製造することができる。製造中、物品の表面に凹部の配列パターンを付与するために、複数の位置で気泡が提供される。より詳細には、物品に付与された凹部のパターンに対応するパターンに配列された複数の気泡を含む成形面を使用して、物品が製造される。凹部の配列パターンを有する物品を、容易に製造することができる。 In some embodiments, an article having a surface that includes an array pattern of recesses can be produced. During manufacture, bubbles are provided at a plurality of locations to impart an array of recesses on the surface of the article. More specifically, an article is manufactured using a molding surface that includes a plurality of bubbles arranged in a pattern corresponding to the pattern of recesses imparted to the article. An article having an array pattern of recesses can be easily manufactured.
「凹部の配列パターン」は、所与の位置に配列された、ある程度の規則性を有して配列された、又は任意の所望の様式で配列された、複数の凹部のパターンである。例えば、凹部の配列パターンは、配列された列パターン、配列された正方格子パターンなど配列された格子パターン、配列されたジグザクパターン、又は配列された放射パターンを含むことができる。凹部の配列パターンは、物品全体の上に均等に形成される必要はなく、物品の一部分のみに形成されてよい。凹部のパターンは、物品の任意の部分にわたって変化してもよく、又は変化しなくてもよい。例えば、同一平面内に、同様の又は異なるパターンを使用することができる。パターン内の複数の凹部は、同一寸法及び形状であることができ、又は異なる寸法及び形状を有することができる。 A “recess arrangement pattern” is a pattern of a plurality of depressions arranged at a given position, arranged with a certain degree of regularity, or arranged in any desired manner. For example, the array pattern of the recesses may include an array pattern arranged such as an array pattern, an array of square lattice patterns, an array of zigzag patterns, or an array of radiation patterns. The arrangement pattern of the recesses does not need to be uniformly formed on the entire article, and may be formed only on a part of the article. The pattern of the recesses may or may not change over any part of the article. For example, similar or different patterns can be used in the same plane. The plurality of recesses in the pattern can be the same size and shape, or can have different sizes and shapes.
任意の好適な気体を使用して、物品の表面に凹部を付与する気泡を形成することができる。例えば、気体は、空気、又は窒素及びアルゴン等の不活性気体であることができる。 Any suitable gas can be used to form a bubble that imparts a recess to the surface of the article. For example, the gas can be air or an inert gas such as nitrogen and argon.
「気泡の接線」」170は図1に示すように成形型110の表面112と接し、ここで気泡の接線170と成形型の表面112とのなす角度(硬化性流体130の内部にある角度)が「角度α」である。成形型の一部と硬化性流体との間に電位差を与えた時の角度α1と、電位差を与えない時の角度α0は異なる。α1がα0より小さくなる場合には、成形型の表面は撥水性の材質で作り、角度α0を大きく設定することで、α1とα0の差を大きくすることができる。 As shown in FIG. 1, “bubble tangent” 170 is in contact with the surface 112 of the mold 110, where the angle between the bubble tangent 170 and the mold surface 112 (the angle inside the curable fluid 130). Is the “angle α”. The angle α1 when a potential difference is given between a part of the mold and the curable fluid is different from the angle α0 when no potential difference is given. When α1 is smaller than α0, the surface of the mold is made of a water-repellent material, and the angle α0 is set large to increase the difference between α1 and α0.
いかなる理論に拘束されることを望むわけではないが、エレクトロウェッテイング現象として、液体と電極との間に電圧を印加したときに、電極表面と液体との固液界面のエネルギーが変化し、液体表面の形状が変化する現象が知られている。図2A及び図2Bは、エレクトロウェッティング現象を説明する原理図を示す図である。電極202に誘電体層203が形成されており、その上に液滴204が置かれている。 Although not wishing to be bound by any theory, as an electrowetting phenomenon, when a voltage is applied between the liquid and the electrode, the energy at the solid-liquid interface between the electrode surface and the liquid changes, and the liquid A phenomenon in which the shape of the surface changes is known. FIG. 2A and FIG. 2B are diagrams showing a principle diagram for explaining the electrowetting phenomenon. A dielectric layer 203 is formed on the electrode 202, and a droplet 204 is placed thereon.
図2Aに示すように、電位差を与えない状態では誘電体層203の表面と液滴204との界面エネルギーγSLは大きいため、接触角θ0は大きい。ここで、接触角θ0は誘電体層203表面と液滴204の正接線の間の角度であり、液滴204の表面張力や誘電体層203の表面エネルギーなどの性質に依存する。一方、電極202と液滴204中に差し込んだ針状の電極間に電圧を印加すると、図2Bに示すように、液滴204側の電解質イオンが誘電体層203表面へ集中することによって電気二重層の帯電量変化が生じ、液滴204の表面張力が変化する。その結果、接触角θは小さくなる。この時の接触角θは、下式のリップマン−ヤングの式で表される。 As shown in FIG. 2A, in the state where no potential difference is given, the interface energy γSL between the surface of the dielectric layer 203 and the droplet 204 is large, so the contact angle θ0 is large. Here, the contact angle θ 0 is an angle between the surface of the dielectric layer 203 and the tangent line of the droplet 204, and depends on properties such as the surface tension of the droplet 204 and the surface energy of the dielectric layer 203. On the other hand, when a voltage is applied between the electrode 202 and the needle-like electrode inserted into the droplet 204, the electrolyte ions on the droplet 204 side concentrate on the surface of the dielectric layer 203 as shown in FIG. The charge amount of the multilayer is changed, and the surface tension of the droplet 204 is changed. As a result, the contact angle θ decreases. The contact angle θ at this time is expressed by the following equation of Lippmann-Young.
ここで、θ0は電圧が印加されていない状態での接触角、εrは誘電体層の比誘電率、ε0は真空の誘電率、tは誘電体層の膜厚、γLGは液滴の表面張力、Vは印加電圧である。接触角θは、電圧Vの関数として、電極202と液滴204との間の印加電圧Vの大きさによって、液滴204の表面形状(曲率)が変化する。 Here, θ0 is the contact angle when no voltage is applied, εr is the dielectric constant of the dielectric layer, ε0 is the vacuum dielectric constant, t is the thickness of the dielectric layer, and γLG is the surface tension of the droplet. , V is an applied voltage. As a function of the voltage V, the contact angle θ changes the surface shape (curvature) of the droplet 204 depending on the magnitude of the applied voltage V between the electrode 202 and the droplet 204.
本発明で物品を形成するのに使用される成形面は、少なくとも1個の気泡の外側表面の一部分を含む。硬化性流体と接触している成形面に含まれる気泡の外形を、物品に反転写することができる。数ナノメートル〜数センチメートル以上の範囲の直径を有する様々な形状及び寸法の気泡を成形面に含めることができるので、広範囲な形状及び寸法の複数の凹部を形成することが可能である。更に、複数の凹部を物品に形成するとき、複数の凹部の寸法及び形状は同じであっても異なっていてもよい。即ち、成形面は、寸法及び形状が異なる、又は寸法及び形状が同じである複数の気泡を含むことが可能である。 The molding surface used to form the article in the present invention includes a portion of the outer surface of at least one cell. The outline of the bubbles contained in the molding surface that is in contact with the curable fluid can be anti-transferred to the article. Since various shapes and sizes of bubbles having a diameter in the range of several nanometers to several centimeters or more can be included in the molding surface, it is possible to form a plurality of recesses having a wide range of shapes and sizes. Furthermore, when a plurality of recesses are formed in an article, the size and shape of the plurality of recesses may be the same or different. That is, the molding surface can include a plurality of bubbles that are different in size and shape, or that have the same size and shape.
この方法を使用して、物品の表面上に単一の凹部を形成すること、又は物品の表面上に複数の凹部を形成することができる。複数の凹部が形成されると、これら複数の凹部を任意のやり方で物品の表面上に位置付けることができる。複数の凹部が形成されるいくつかの例では、複数の凹部はパターンに配列される。 This method can be used to form a single recess on the surface of the article or multiple recesses on the surface of the article. Once a plurality of recesses are formed, the plurality of recesses can be positioned on the surface of the article in any manner. In some examples where multiple recesses are formed, the multiple recesses are arranged in a pattern.
少なくとも1つの凹部を含む表面を有する物品の一実施形態は、次のプロセスに従って製造することができる:(a)成形型表面を有する成形型、及び導電膜を提供すること、(b)成形型の少なくとも一部と導電膜との間に電位差を与えること、(c)成形型の表面の少なくとも一部と導電膜との間に硬化性流体を提供すること、(d)成形型表面と硬化性流体との間に少なくとも1個の気泡を意図的に導入すること、及び(e)表面に気泡によって付与された少なくとも1つの凹部を有する物品を形成するために、硬化性流体を硬化させること。成形型の少なくとも一部と導電膜との間に電位差を与えることにより、成形型の表面の少なくとも一部と硬化性流体との間に電位差を与え、硬化性流体を成形型の表面に提供した時に導入される気泡の形状を変えることができる。 One embodiment of an article having a surface that includes at least one recess can be manufactured according to the following process: (a) providing a mold having a mold surface, and a conductive film, (b) a mold. (C) providing a curable fluid between at least a part of the surface of the mold and the conductive film, and (d) providing a surface of the mold and curing. Deliberately introducing at least one bubble with the functional fluid, and (e) curing the curable fluid to form an article having at least one recess imparted by the bubbles on the surface. . By providing a potential difference between at least a part of the mold and the conductive film, a potential difference was applied between at least a part of the surface of the mold and the curable fluid, and the curable fluid was provided to the surface of the mold. Sometimes the shape of the bubble introduced can be changed.
凹部の配列パターンを含む表面を有する物品は、次のプロセスに従って製造することができる:(a)パターンに配列された成形型表面を有する成形型、及び導電膜を提供すること、(b)成形型の少なくとも一部と導電膜との間に電位差を与えること、(c)成形型表面の少なくとも一部分と導電膜との間に硬化性流体を提供すること、(d)配列パターンに基づいて選択された成形型表面と硬化性流体との間の複数かつ別個の位置に気泡を提供すること、及び(e)表面に気泡によって付与された凹部の配列パターンを有する物品を形成するために、硬化性流体を硬化させること。物品は典型的には成形型から取り除かれる。 An article having a surface containing an array pattern of recesses can be manufactured according to the following process: (a) providing a mold having a mold surface arranged in a pattern, and a conductive film, (b) molding Providing a potential difference between at least a portion of the mold and the conductive film; (c) providing a curable fluid between at least a portion of the mold surface and the conductive film; and (d) selecting based on the array pattern. Providing bubbles at a plurality and distinct locations between the formed mold surface and the curable fluid; and (e) curing to form an article having an array pattern of recesses imparted by the bubbles on the surface. Curing the sexual fluid. The article is typically removed from the mold.
「導電膜」は、硬化性流体が成形型と接しない面において、硬化性流体と接するように配置する。導電膜としては、樹脂フィルムの表面に導電体層を設けたものを用いてもよい。樹脂フィルムとしては、特に制限がなく、その材料、形状、構造等については公知のものの中から適宜選択することができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、変性ポリエステル等のポリエステル樹脂フィルム;ポリエチレン(PE)樹脂フィルム、ポリプロピレン(PP)樹脂、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン樹脂フィルム;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム;ポリスチレン樹脂フィルム;ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂フィルム;ポリスルホン(PSF)樹脂フィルム;ポリエーテルスルホン(PES)樹脂フィルム;ポリカーボネート(PC)樹脂フィルム;ポリアミド樹脂フィルム;ポリイミド樹脂フィルム;アクリル樹脂フィルム;トリアセチルセルロース(TAC)樹脂フィルム等が挙げられる。硬化性流体を光によって硬化する場合には、その光の波長を透過させる樹脂フィルムを用いることができる。樹脂フィルムの厚さとしては5μmから2000μmを用いてもよい。 The “conductive film” is disposed so that the curable fluid is in contact with the curable fluid on the surface where the curable fluid is not in contact with the mold. As the conductive film, a resin film provided with a conductor layer may be used. There is no restriction | limiting in particular as a resin film, About the material, a shape, a structure, etc., it can select suitably from well-known things. For example, polyester resin films such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), modified polyester; polyolefin resin films such as polyethylene (PE) resin film, polypropylene (PP) resin, cyclic olefin resin; polyvinyl chloride, Vinyl resin film such as polyvinylidene chloride; polystyrene resin film; polyetheretherketone (PEEK) resin film; polysulfone (PSF) resin film; polyethersulfone (PES) resin film; polycarbonate (PC) resin film; polyamide resin film Polyimide resin film; acrylic resin film; triacetyl cellulose (TAC) resin film and the like. When the curable fluid is cured by light, a resin film that transmits the wavelength of the light can be used. The thickness of the resin film may be 5 μm to 2000 μm.
樹脂フィルムの表面に設けられる導電体層としては、酸化インジウムスズ(ITO)、金属蒸着膜等を使用することができる。硬化性流体を光によって硬化する場合には、その光の波長を透過させる導電体層を用いてもよい。網目構造(格子状、亀の子状等)の導電体層を設けることで、導電体層の存在しない領域から光を透過させてもよい。導電体層の厚さとしては0.01μmから1000μmを用いてもよい。導電体層が硬化性流体と接するように、導電膜を配置する。 As the conductor layer provided on the surface of the resin film, indium tin oxide (ITO), a metal vapor deposition film, or the like can be used. When the curable fluid is cured by light, a conductor layer that transmits the wavelength of the light may be used. By providing a conductive layer having a network structure (lattice shape, turtle shape, etc.), light may be transmitted from a region where no conductive layer exists. The thickness of the conductor layer may be 0.01 μm to 1000 μm. The conductive film is disposed so that the conductor layer is in contact with the curable fluid.
成形型の少なくとも一部と導電膜との間に電位差を与えることにより、成形型の少なくとも一部と硬化性流体との間に電位差を与えることができる。この場合、硬化性流体を導電膜と成形型との間に提供した後で成形型と導電膜との間に電位差を与えてもよい。複数の気泡の形状をそろえるためには、硬化性流体を提供する前に、成形型と導電膜との間に電位差を与えてもよい。 By applying a potential difference between at least a part of the mold and the conductive film, a potential difference can be applied between at least a part of the mold and the curable fluid. In this case, a potential difference may be applied between the mold and the conductive film after providing the curable fluid between the conductive film and the mold. In order to align the shape of the plurality of bubbles, a potential difference may be applied between the mold and the conductive film before providing the curable fluid.
さらに、複数の導電膜を準備し、それぞれに異なる電圧をかけることで、それぞれの導電膜と成形型との間に導入される気泡の形状を変えることもできる。 Furthermore, the shape of the bubble introduced between each conductive film and a shaping | molding die can also be changed by preparing several conductive films and applying a different voltage to each.
「成形型表面」は成形型の実表面である。成形型表面と硬化性流体との間に気泡が導入されると、硬化性流体は、少なくとも1つの位置において成形型の実表面と直接接触し、かつ少なくとも1つの他の位置において気泡と直接接触している。成形型の実表面と少なくとも気泡の表面との組合せが成形面を提供する。即ち、本明細書で使用するとき、用語「成形面」は、硬化性流体と直接接触している表面を指す。成形面の形状(具体的には、成形面の反転形状)を、硬化性流体が硬化されたときに形成される物品の表面に付与することができる。物品の表面上の凹部は、硬化プロセスの間に硬化性流体が気泡と接触している位置に対応している。したがって、硬化性流体と接触している気泡部分の形状及び寸法を硬化された物品に付与して、1つ以上の凹部を提供することができる。 The “mold surface” is the actual surface of the mold. When bubbles are introduced between the mold surface and the curable fluid, the curable fluid is in direct contact with the actual surface of the mold in at least one location and in direct contact with the bubbles in at least one other location. doing. The combination of the actual surface of the mold and at least the cell surface provides the molding surface. That is, as used herein, the term “molding surface” refers to a surface that is in direct contact with the curable fluid. The shape of the molding surface (specifically, the inverted shape of the molding surface) can be imparted to the surface of the article formed when the curable fluid is cured. The recesses on the surface of the article correspond to locations where the curable fluid is in contact with the bubbles during the curing process. Thus, the shape and dimensions of the bubble portions in contact with the curable fluid can be imparted to the cured article to provide one or more recesses.
成形型としては、金属等の導電性を有する導電性成形型、または導電性成形型の表面に誘電体層を設けた誘電成形型を用いることが出来る。任意の好適な導電性材料を導電性成形型の材料として使用することができる。導電性成形型のいくつかの代表的な材料には、銅、ニッケルめっきをされた銅、スズ、亜鉛、鉄、クロム、チタン、アルミこれらの合金等が挙げられる。 As the mold, a conductive mold having conductivity such as metal, or a dielectric mold having a dielectric layer provided on the surface of the conductive mold can be used. Any suitable conductive material can be used as the material for the conductive mold. Some representative materials for the conductive mold include copper, nickel-plated copper, tin, zinc, iron, chromium, titanium, aluminum alloys and the like.
成形型は任意の好適な寸法であり得るが、寸法は、多くの場合、コーティング装置の寸法に基づいて選択される。いくつかの例示の成形型は、縦寸法が1〜数千ミリメートルの範囲内、横寸法が1〜数千ミリメートルの範囲内、厚さ寸法が10マイクロメートル〜10ミリメートル超の範囲内である。 The mold can be of any suitable dimensions, but the dimensions are often selected based on the dimensions of the coating equipment. Some exemplary molds have a longitudinal dimension in the range of 1 to several thousand millimeters, a lateral dimension in the range of 1 to several thousand millimeters, and a thickness dimension in the range of 10 micrometers to greater than 10 millimeters.
誘電体層を導電性成形型の表面に設ける前に、導電性成形型の表面をクリーニングする目的、又は誘電体層と導電性成形型との密着性を上げる目的で、アルゴンガス、酸素等を用いて導電性成形型をプラズマ処理してもよい。 Before providing the dielectric layer on the surface of the conductive mold, argon gas, oxygen or the like is used for the purpose of cleaning the surface of the conductive mold or for improving the adhesion between the dielectric layer and the conductive mold. The conductive mold may be plasma treated.
誘電体層の表面に撥水層を設けてもよい。撥水層の材料としてはトリメキシシランや八フッ化プロパンが挙げられる。 A water repellent layer may be provided on the surface of the dielectric layer. Examples of the material for the water repellent layer include trimexisilane and octafluoropropane.
誘電成形型は1つ以上の片で構成され得る。例えば、複数の片を有する成形型は、少なくとも1つの開口部を有する第1の層と、第1の層に積層された第2の層と、で構成され得る。 The dielectric mold may be composed of one or more pieces. For example, a mold having a plurality of pieces can be composed of a first layer having at least one opening, and a second layer laminated on the first layer.
誘電成形型は典型的には窪みを有する。これらの窪みは、複数の片を有する誘電成形型の第1の層の開口部又は開口部のパターンに対応することができ、あるいは、単一片である成形型の一部であることができる。窪みは、多くの場合、成形面の一部である少なくとも1個の気泡を提供するのに使用される。例えば、硬化性流体が成形型の表面の一部分に提供される際に、少なくとも1個の気泡を窪み内に封入することができる。 The dielectric mold typically has a depression. These depressions can correspond to the opening or pattern of openings in the first layer of the dielectric mold having a plurality of pieces, or can be part of a mold that is a single piece. The depression is often used to provide at least one bubble that is part of the molding surface. For example, at least one bubble can be encapsulated in the recess as the curable fluid is provided to a portion of the mold surface.
成形型の窪みを使用して少なくとも1個の気泡を封入する場合、少なくとも1つの凹部を含む表面を有する物品は、次のプロセスに従って製造することができる:(a)窪みを備える成形型表面を有する成形型を提供すること、(b)この成形型表面の少なくとも一部分の上に硬化性流体を提供すること、(c)この成形型表面と硬化性流体との間で窪みに気泡を封入すること、(d)成形型の表面の少なくとも一部と硬化性流体との間に電位差を与えることにより気泡の接線と成形型の表面とのなす角度αを変化させること、及び(e)表面に窪みの中の気泡によって付与された凹部を有する物品を形成するために、硬化性流体を硬化させること。物品は典型的には成形型から取り除かれる。 If a mold cavity is used to enclose at least one bubble, an article having a surface that includes at least one recess can be manufactured according to the following process: (a) a mold surface with a cavity Providing a mold having (b) providing a curable fluid over at least a portion of the mold surface, and (c) enclosing air bubbles in a recess between the mold surface and the curable fluid. (D) changing the angle α between the tangent of the bubble and the surface of the mold by applying a potential difference between at least a part of the surface of the mold and the curable fluid, and (e) Curing the curable fluid to form an article having a recess imparted by air bubbles in the recess. The article is typically removed from the mold.
成形型が、気泡を封入するために使用することができる複数の窪みを有する場合、窪みをパターンに配列することができる。凹部の配列パターンを有する物品は、次のプロセスに従って製造することができる:(a)パターンに配列された複数の窪みを備える成形型表面を有する成形型を提供すること、(b)成形型表面の少なくとも一部分の上に硬化性流体を提供すること、(c)成形型表面と硬化性流体との間で複数の窪みに複数の気泡を封入すること、(d)成形型の表面の少なくとも一部と硬化性流体との間に電位差を与えることにより気泡の接線と成形型の表面とのなす角度αを変化させること、及び(e)表面に複数の窪みの中の気泡によって付与された凹部の配列パターンを有する物品を形成するために、硬化性流体を硬化させること。物品は典型的には成形型から取り除かれる。 If the mold has a plurality of depressions that can be used to enclose the bubbles, the depressions can be arranged in a pattern. Articles having an array pattern of recesses can be manufactured according to the following process: (a) providing a mold having a mold surface with a plurality of depressions arranged in a pattern; (b) a mold surface Providing a curable fluid over at least a portion of the mold, (c) enclosing a plurality of bubbles in the plurality of recesses between the mold surface and the curable fluid, and (d) at least one of the mold surfaces. Changing the angle α formed between the tangent of the bubble and the surface of the mold by applying a potential difference between the portion and the curable fluid, and (e) the recess provided by the bubbles in the plurality of depressions on the surface Curing the curable fluid to form an article having an array pattern of: The article is typically removed from the mold.
「硬化性流体」は、成形型に提供するのに十分な流動性を有し、かつ硬化法を問わず硬化させることができる流体である。好適な硬化性流体には、例えば、ゲル状、ペースト状、又は液状の有機材料、無機材料、又は有機無機複合材料が挙げられる。その他の好適な硬化性流体には、有機材料、無機材料、又は有機無機複合材料を好適な溶媒で希釈して得る、溶液、分散液、懸濁液等が挙げられる(即ち、有機溶媒又は水性系溶媒)。硬化性流体は、気泡を閉じ込めるために最適な粘度に調整されてもよい。たとえば、その粘度は4、000から15、000cpsである。 A “curable fluid” is a fluid that has sufficient fluidity to provide to the mold and can be cured regardless of the curing method. Suitable curable fluids include, for example, gel, paste, or liquid organic materials, inorganic materials, or organic-inorganic composite materials. Other suitable curable fluids include solutions, dispersions, suspensions, etc. obtained by diluting organic materials, inorganic materials, or organic-inorganic composite materials with suitable solvents (ie, organic solvents or aqueous solutions). System solvent). The curable fluid may be adjusted to an optimal viscosity to confine bubbles. For example, the viscosity is 4,000 to 15,000 cps.
本明細書において、「硬化させる」とは、硬化性流体を、成形面によって付与された形状を保持するのに十分なだけ硬くするプロセスを指す。より具体的には、硬化性流体は、成形面の一部である少なくとも1個の気泡によって付与された形状を保持するのに十分なだけ硬くなり、得られた「硬化層」は、少なくとも1つの凹部を有する。硬化層は、硬化性流体を硬化した際に形成される生成物である。 As used herein, “curing” refers to the process of making a curable fluid hard enough to retain the shape imparted by the molding surface. More specifically, the curable fluid becomes hard enough to retain the shape imparted by at least one bubble that is part of the molding surface, and the resulting “cured layer” has at least 1 Has two recesses. The cured layer is a product formed when the curable fluid is cured.
有機材料が硬化性流体に含まれる場合、樹脂材料又は樹脂材料の前駆体を使用することができる。硬化性流体には、例えば、硬化する際に重合、硬化、又は架橋されるモノマー又はポリマーを挙げることができる。「硬化法」として、重合性樹脂を重合すること、熱可塑性樹脂を少なくとも軟化温度まで冷却すること、又は溶媒を乾燥させることを含むが、これらに限定されない、任意の好適な方法を用いることができる。代表的な樹脂材料には、放射線(例えば、紫外線、可視光線、又は電子ビーム)で照射されると重合により硬化し得る光硬化性樹脂等の反応性樹脂、熱配向重合によって硬化する熱硬化性樹脂、酸化配向重合によって硬化し得る反応性樹脂、還元配向重合によって硬化し得る反応性樹脂、又は少なくとも軟化温度まで冷却されると硬化し得る熱可塑性樹脂等が挙げられるが、これらに限定されない。 When the organic material is included in the curable fluid, a resin material or a precursor of the resin material can be used. The curable fluid can include, for example, a monomer or polymer that polymerizes, cures, or crosslinks upon curing. As the “curing method”, any suitable method including, but not limited to, polymerization of a polymerizable resin, cooling of a thermoplastic resin to at least a softening temperature, or drying of a solvent is used. it can. Typical resin materials include reactive resins such as photocurable resins that can be cured by polymerization when irradiated with radiation (for example, ultraviolet rays, visible rays, or electron beams), and thermosetting properties that are cured by thermal alignment polymerization. Examples thereof include, but are not limited to, resins, reactive resins that can be cured by oxidative orientation polymerization, reactive resins that can be cured by reductive orientation polymerization, or thermoplastic resins that can be cured at least when cooled to the softening temperature.
一部の用途では、可溶性樹脂を硬化性流体として使用することができる。好適な可溶性樹脂には、水に溶解される水溶性樹脂、有機溶媒に溶解される有機溶媒可溶性樹脂等が挙げられる。第2の物品を形成するための成形型にこれら可溶性樹脂を使用する場合、多くの場合、該樹脂を第2の物品から溶解によって取り除くことができる。 In some applications, a soluble resin can be used as the curable fluid. Suitable soluble resins include water-soluble resins that are soluble in water, organic solvent-soluble resins that are soluble in organic solvents, and the like. When these soluble resins are used in a mold for forming a second article, the resin can often be removed from the second article by dissolution.
無機材料を硬化性流体として使用する場合、ガラス、コンクリート、しっくい、セメント、モルタル、セラミックス、及び金属等の様々な無機材料を使用することができる。これら材料は、多くの場合、加熱又は水分除去により硬化され得る。上記有機材料及び無機材料のいずれかの複合材料であり得る有機無機複合材料を、硬化性流体として使用することも可能である。 When an inorganic material is used as the curable fluid, various inorganic materials such as glass, concrete, plaster, cement, mortar, ceramics, and metal can be used. These materials can often be cured by heating or moisture removal. It is also possible to use an organic-inorganic composite material that can be a composite material of any of the above organic materials and inorganic materials as the curable fluid.
成形型表面の少なくとも一部分の上に硬化性流体を提供する工程は、任意の既知の方法により達成することができる。硬化性流体の提供方法のいくつかでは、窪みを有する成形型を使用し、窪みが充填されないように、又は部分的にのみ充填されるように、硬化性流体を提供する。いくつかの好適な提供方法には、成形型表面の少なくとも一部分の上に硬化性流体をコーティングする、噴霧する、注入する、ブラッシングする、又は流し込むことが挙げられる。コーティングは、例えば、硬化性流体を表面に加え、その表面の少なくとも一部分に硬化性流体を広げることを含むことができる。多くの例において、提供方法はコーティングを含み、任意の好適なコーティング法を用いることができる。いくつかのコーティング法では、硬化性流体はナイフコーティング法を用いて提供される。硬化性流体の種類、物品の所望の形状、物品の所望の寸法などに基づいて、最適な提供方法を選択することができる。 Providing the curable fluid on at least a portion of the mold surface can be accomplished by any known method. Some methods of providing a curable fluid use a mold having a depression and provide the curable fluid so that the depression is not filled or only partially filled. Some suitable methods of providing include coating, spraying, pouring, brushing, or pouring a curable fluid onto at least a portion of the mold surface. The coating can include, for example, adding a curable fluid to the surface and spreading the curable fluid over at least a portion of the surface. In many instances, the providing method includes a coating, and any suitable coating method can be used. In some coating methods, the curable fluid is provided using a knife coating method. The optimal delivery method can be selected based on the type of curable fluid, the desired shape of the article, the desired dimensions of the article, and the like.
硬化性流体は、気泡が提供される前に、又は気泡が提供されるのと同時に、成形型表面に提供され得る。多くの実施形態において、少なくとも1個の気泡は、成形型表面に硬化性流体が提供される間に存在している。例えば、気泡は、成形型の窪みの中に存在することができる。硬化性流体を成形型表面に提供している間に、気泡を窪み内に封入することができる。頻繁に提供される気泡の寸法、形状、及び位置を、選択しかつ変えることが可能である。例えば、成形型の窪みを使用して気泡を提供する場合、これら窪みの寸法、形状、及び位置を変えることができる。 The curable fluid may be provided to the mold surface before the bubbles are provided or at the same time as the bubbles are provided. In many embodiments, at least one bubble is present while curable fluid is provided to the mold surface. For example, air bubbles can be present in the mold cavity. While providing the curable fluid to the mold surface, air bubbles can be encapsulated within the recess. Frequently provided bubble sizes, shapes, and locations can be selected and varied. For example, if the mold cavities are used to provide bubbles, the dimensions, shape, and position of these cavities can be varied.
硬化性流体は成形面と接触している。即ち、硬化性流体は、少なくとも1つの位置で少なくとも1個の気泡と接触し、かつ少なくとも1つの他の位置で成形型表面と接触している。硬化性流体を硬化させると、成形面の一部である少なくとも1個の気泡と接触していた硬化層の一部分に、少なくとも1つの凹部が形成される。硬化性流体を硬化させるとき、少なくとも1個の気泡の位置は、成形型表面と硬化性流体との間で所定の位置に位置するように制御され得る。例えば、成形型の窪み内に気泡を閉じ込めることができる。窪みの寸法及び形状は、気泡の寸法及び形状、並びに得られる硬化層の凹部の寸法及び形状に影響を与えることができる。窪みの寸法及び形状を変化させて、異なる寸法及び形状の複数の凹部を提供することができる。例えば、複数の窪みを含む成形型を使用することで、複数の気泡を提供することができる。複数の気泡が提供される場合、各気泡の寸法及び形状は同じであっても異なっていてもよい。 The curable fluid is in contact with the molding surface. That is, the curable fluid is in contact with at least one bubble at at least one location and in contact with the mold surface at at least one other location. When the curable fluid is cured, at least one recess is formed in a portion of the cured layer that has been in contact with at least one bubble that is part of the molding surface. When curing the curable fluid, the position of the at least one bubble can be controlled to be in place between the mold surface and the curable fluid. For example, bubbles can be confined in the recess of the mold. The size and shape of the recess can affect the size and shape of the bubbles and the size and shape of the recesses in the resulting cured layer. The size and shape of the recess can be varied to provide a plurality of recesses of different size and shape. For example, a plurality of bubbles can be provided by using a mold including a plurality of depressions. When multiple bubbles are provided, the size and shape of each bubble may be the same or different.
物品を製造する上記プロセスは、空気中で実施され得る。この実施形態では、少なくとも1つの凹部又は凹部の配列パターンを有する物品を、環境室のような特殊な装置を必要としない簡単な装置構成で製造することができる。例えば、成形型の少なくとも1つの窪み内への封入によって、少なくとも1個の気泡を提供することができる。 The above process of manufacturing the article can be performed in air. In this embodiment, an article having at least one recess or an array pattern of recesses can be manufactured with a simple apparatus configuration that does not require a special apparatus such as an environmental chamber. For example, at least one bubble can be provided by encapsulation within at least one recess of the mold.
多くの場合、気泡は、その形状に影響を与え得る全ての力のバランスに基づいて球面を形成する傾向がある。これらの力は、気泡と硬化性流体との間の界面エネルギー、成形型表面と硬化性流体との間の界面エネルギー、及び成形型表面と気泡との間の界面エネルギーの総和を含む。これらの力に加え、気泡が硬化性流体に接触する領域付近における、例えば、硬化性流体の浮力、重力、及び粘度などのその他のプロセス変数が気泡の形状に影響を与える可能性がある。気泡表面にほぼ均一な力が加わる場合、又は気泡の上部にほぼ対称の力が加わる場合、気泡は変形せず、比較的均一で滑らかな凸面を有する。この形状は、多くの場合、レンズ等に適応できる実質的に球状の凸面である。実質的な球面を有する気泡の外形は、硬化性流体を硬化させて製造された物品に成形面から反転写され得る。したがって、気泡の硬化性流体に接触する部分によって付与された凹部は、少なくとも部分的に実質的な球面を有する凹部を含むことができる。 In many cases, bubbles tend to form a spherical surface based on a balance of all forces that can affect its shape. These forces include the sum of the interfacial energy between the bubbles and the curable fluid, the interfacial energy between the mold surface and the curable fluid, and the interfacial energy between the mold surface and the bubbles. In addition to these forces, other process variables near the area where the bubble contacts the curable fluid, such as buoyancy, gravity, and viscosity of the curable fluid, can affect the shape of the bubble. When a substantially uniform force is applied to the bubble surface, or a substantially symmetric force is applied to the top of the bubble, the bubble is not deformed and has a relatively uniform and smooth convex surface. This shape is often a substantially spherical convex surface that can be adapted to a lens or the like. The bubble outline having a substantially spherical surface can be anti-transferred from the molding surface to an article made by curing the curable fluid. Accordingly, the recess provided by the portion of the bubble that contacts the curable fluid can include a recess having at least a substantially spherical surface.
本明細書で使用するとき、用語「球面」は、表面が球体の一部分であると考慮され得ること、又は表面が球面曲率を有することを意味する。一部の球面は、ドーム形又は半球形であると考慮され得る。その他の球面は、半球よりも小さな又は大きな部分を包含することができる。本明細書で使用するとき、用語「実質的な球面」は、表面は概して球体の一部分であると考慮され得るが、完全な球面とはわずかに異なり得ることを意味する。実質的な球面の全ては、同じ又は異なる曲率を有することができ、かつ、曲率が位置に応じて連続的に変化する球面の混合を含むことができる。 As used herein, the term “spherical surface” means that the surface can be considered to be part of a sphere, or that the surface has a spherical curvature. Some spherical surfaces can be considered to be dome-shaped or hemispherical. Other spherical surfaces can include portions that are smaller or larger than the hemisphere. As used herein, the term “substantially spherical” means that the surface can be considered to be generally part of a sphere, but can be slightly different from a perfect sphere. All of the substantially spherical surfaces can have the same or different curvatures and can include a mixture of spherical surfaces whose curvatures vary continuously with position.
一部の凹面は、対称の球面というよりもむしろ非対称表面である。非対称形状を有する凹面は、非対称形状を有する気泡の外側表面によって物品に付与され得る。非対称形状の気泡は、不均等な力を気泡の凸面に印加することにより、又は分布が非対称の力を気泡の凸面の上部に印加することにより形成することができる。 Some concave surfaces are asymmetric surfaces rather than symmetric spherical surfaces. A concave surface having an asymmetric shape can be imparted to the article by the outer surface of the bubble having an asymmetric shape. Asymmetrically shaped bubbles can be formed by applying an unequal force on the convex surface of the bubble, or by applying an asymmetrically distributed force on the convex surface of the bubble.
少なくとも1つの凹部を有する物品は、比較的簡単なプロセスで製造することができる。物品の表面上に単一の凹部を形成することができ、あるいは、無作為に又はパターンで配列され得る複数の凹部を形成することができる。少なくとも1つの凹部は球状又は実質的な球状であることができ、レンズとして使用することができる。微小凹部等の凹部の配列パターンを有する物品を、同様の物品を製造するための他の既知のプロセスと比べて時間がかからずかつコストのかからない簡単なプロセスで製造することができる。また、連続的なやり方で実施可能なように、及び任意の所望の寸法を有する物品を調製することができるように、製造プロセスを修正することが可能である。 Articles having at least one recess can be manufactured in a relatively simple process. A single recess can be formed on the surface of the article, or multiple recesses can be formed that can be arranged randomly or in a pattern. At least one recess can be spherical or substantially spherical and can be used as a lens. Articles having an array pattern of recesses, such as micro-recesses, can be manufactured in a simple process that is less time consuming and less costly than other known processes for manufacturing similar articles. It is also possible to modify the manufacturing process so that it can be carried out in a continuous manner and an article having any desired dimensions can be prepared.
本発明の一実施形態によると、成形型は少なくとも1つの窪みを含むことができ、硬化性流体を成形型表面に提供している間に、成形型の少なくとも1つの窪みに気泡を封入することにより、少なくとも1個の気泡が成形面に意図的に導入され、成形型と硬化性流体との間に電位差を与えることにより気泡の形状を制御することができる。即ち、気泡は、成形型の窪みに封入され、成形型表面と硬化性流体との間に位置付けられ、かつ電位差を与えることにより形状が制御される。硬化性流体と接触している成形面は、成形型表面(即ち、成形型の実表面)と少なくとも1個の気泡との組合せを含む。 According to one embodiment of the present invention, the mold can include at least one indentation, and enclosing air bubbles in at least one indentation of the mold while providing a curable fluid to the mold surface. Thus, at least one bubble is intentionally introduced into the molding surface, and the shape of the bubble can be controlled by applying a potential difference between the mold and the curable fluid. That is, the bubbles are enclosed in the depression of the mold, positioned between the mold surface and the curable fluid, and the shape is controlled by applying a potential difference. The molding surface in contact with the curable fluid includes a combination of the mold surface (ie, the actual mold surface) and at least one cell.
例えば、成形型は複数の窪みの配列パターンを含むことができ、硬化性流体を成形面に提供している間に、気泡を成形型の複数の窪みの配列パターンの中に封入することにより、複数の気泡を成形面に意図的に導入され、成形型と硬化性流体との間に電位差を与えることにより複数の気泡の形状を制御することができる。即ち、パターンに配列された成形型の複数の窪みの中に複数の気泡を封入することができる。複数の気泡のそれぞれは、成形型表面と硬化性流体との間で成形型の窪み内に封入され、かつ電位差を与えることにより形状が制御され得る。硬化性流体と接触している成形面は、成形型表面(即ち、成形型の実表面)と、パターンに配列された複数の気泡と、の組合せを含む。 For example, the mold can include an array pattern of multiple indentations, and enclosing air bubbles in the array pattern of multiple indentations in the mold while providing a curable fluid to the molding surface, A plurality of bubbles are intentionally introduced into the molding surface, and the shape of the plurality of bubbles can be controlled by applying a potential difference between the mold and the curable fluid. That is, it is possible to enclose a plurality of bubbles in the plurality of depressions of the mold arranged in the pattern. Each of the plurality of bubbles can be enclosed in a mold cavity between the mold surface and the curable fluid, and the shape can be controlled by applying a potential difference. The molding surface in contact with the curable fluid includes a combination of the mold surface (ie, the actual mold surface) and a plurality of bubbles arranged in a pattern.
これらの実施形態では、少なくとも1つの窪み又は複数の窪みの配列パターンが事前に成形型に提供されるので、硬化性流体を成形面に提供している間に、成形型の少なくとも1つの窪みの中に気泡を封入することができる。少なくとも1つの窪みの位置は、成形面の一部である少なくとも1個の気泡の位置に対応する。少なくとも1個の気泡の位置は、成形面と接触している硬化性流体を硬化させて作製される物品に付与される複数の凹部の位置に対応する。したがって、少なくとも1つの凹部を物品上の所定の位置に、確実かつ容易に位置決めすることができる。また、窪みの位置が、物品で複数の凹部が形成される位置に対応するので、高い位置精度を有する複数の凹部を物品上に形成することができる。 In these embodiments, at least one indentation or an array of indentations is provided to the mold in advance, so that at least one indentation in the mold is provided while providing the curable fluid to the forming surface. Bubbles can be enclosed inside. The position of the at least one depression corresponds to the position of at least one bubble that is part of the molding surface. The position of at least one bubble corresponds to the position of a plurality of recesses that are imparted to an article made by curing the curable fluid that is in contact with the molding surface. Therefore, at least one recess can be reliably and easily positioned at a predetermined position on the article. Moreover, since the position of a hollow respond | corresponds to the position where several recessed part is formed with an article | item, the several recessed part which has a high positional accuracy can be formed on an article | item.
加えて、成形型の一部と硬化性流体との間に電位差を与えることにより気泡の形状を制御することができる。電位差の与え方としては、たとえば、電源装置を用いて、正極は成形型に、負極は導電膜に接続して、硬化性流体を導電膜と成形型との間に提供する前に電圧をかける方法、硬化性流体を導電膜と成形型との間に提供した後で成形型と導電膜との間に電圧をかける方法、電源装置を用いて、正極は成形型に、負極は針状または板状の電極に接続して、その電極を成形型の上の硬化性流体に接触させて電圧をかける方法、等が挙げられる。電源装置としては、交流電源装置、直流電源装置、ファンクションジェネレーター、アンプ等を用いることが出来る。印加する電圧は、例えば1V以上、10V以上、100V以上とし、5000V以下、3000V以下、2000V以下とすることができる。5000Vより大きいと材料によっては硬化性流体の分解等が発生し、また、1V未満だと気泡の形状に変化がおきないことがある。 In addition, the shape of the bubbles can be controlled by applying a potential difference between a part of the mold and the curable fluid. As a method of applying the potential difference, for example, using a power supply device, the positive electrode is connected to the mold, the negative electrode is connected to the conductive film, and a voltage is applied before providing the curable fluid between the conductive film and the mold. A method in which a curable fluid is provided between the conductive film and the mold and then a voltage is applied between the mold and the conductive film. Examples include a method of applying a voltage by connecting to a plate-like electrode and bringing the electrode into contact with a curable fluid on a mold. As the power supply device, an AC power supply device, a DC power supply device, a function generator, an amplifier, or the like can be used. The voltage to be applied is, for example, 1 V or more, 10 V or more, 100 V or more, and can be 5000 V or less, 3000 V or less, or 2000 V or less. If it is higher than 5000 V, the curable fluid may be decomposed depending on the material, and if it is lower than 1 V, the shape of the bubbles may not change.
成形型の窪みの容積は、硬化性流体と成形型表面との間で窪み内に封入することができる気体の量に影響を与える。複数の窪みがある場合、複数の窪みの容積は同様であることができ、又は複数の窪みの任意の部分が同様であることができる。任意の凹部の寸法は、その特定の凹部を生じさせるその気泡を封入する窪みの容積を変化させることによって変えることが可能である。例えば、複数の凹部の第1の群は、第2の寸法を有する複数の凹部の第2の群と異なる第1の寸法を有することができる。 The volume of the mold cavity affects the amount of gas that can be enclosed in the cavity between the curable fluid and the mold surface. Where there are multiple depressions, the volume of the plurality of depressions can be similar, or any portion of the plurality of depressions can be similar. The size of any recess can be changed by changing the volume of the recess that encloses the bubble that creates that particular recess. For example, the first group of the plurality of recesses may have a first dimension that is different from the second group of the plurality of recesses having the second dimension.
窪みのいかなる所望のパターンも成形型に含めることができる。例えば、窪みの配列パターンには、配列された列パターン、正方格子パターン等の配列された格子パターン(即ち、格子パターンは複数の横列、複数の縦列、又はその両方を備えるパターンである)、配列されたジグザクパターン、又は配列された放射パターンを挙げることができる。パターン内の窪みは、同一寸法及び形状であることができ、又は異なることができる。 Any desired pattern of depressions can be included in the mold. For example, the array pattern of the depressions includes an array of lattice patterns such as an array of columns, a square lattice pattern, etc. (ie, the lattice pattern is a pattern having a plurality of rows, a plurality of columns, or both), an array A patterned zigzag pattern, or an array of radiation patterns. The depressions in the pattern can be the same size and shape, or can be different.
上記実施形態によると、成形型表面の少なくとも一部分に硬化性流体を提供している間に成形型の窪みの中に気泡を封入することによって、成形型表面と硬化性流体との間に気泡を提供することができる。例えば、コーティング又は注入によって硬化性流体を成形型に提供している間に、成形型の周囲に存在する全気体(例えば、空気)の一部分を、硬化性流体と成形型表面との間の空間内に封入することができる。封入された気泡は成形面の一部となることができ、硬化層に凹部を付与することができる。この場合、コーティングが提供されるなら、例えば、ナイフコーティング装置、バーコーティング装置、ブレードコーティング装置、及びロールコーティング装置等の様々なコーティング装置を使用することができる。 According to the above embodiment, enclosing air bubbles in the mold cavity while providing the curable fluid to at least a portion of the mold surface results in the formation of air bubbles between the mold surface and the curable fluid. Can be provided. For example, while providing the curable fluid to the mold by coating or pouring, a portion of the total gas (e.g., air) present around the mold may be removed from the space between the curable fluid and the mold surface It can be enclosed in. The encapsulated air bubbles can become a part of the molding surface, and can give a concave portion to the cured layer. In this case, various coating devices such as knife coating devices, bar coating devices, blade coating devices, and roll coating devices can be used if coating is provided.
少なくとも1個の気泡の封入は、成形型と硬化性流体との間に電位差を与えること以外にも、例えば、硬化性流体の粘度、コーティング速度、硬化性流体と気体と成形型との間の様々な界面張力の関係等などの要因を調整することである程度は制御することができる。寸法、形状、及び位置等の封入された気体の気泡の状態もまた、上述した気体の気泡の封入に関する同様の要因、例えば、成形型の中の窪みの寸法、形状、及び位置などによって制御することができる。ただし、窪みの形状を決めて成形型を作製した後に、硬化性流体の粘度等を調整して気泡の形状を制御することは困難である。なお、全プロセスは大気圧下で行うことができ、減圧する必要はない。 In addition to providing a potential difference between the mold and the curable fluid, the encapsulation of the at least one bubble may be, for example, the viscosity of the curable fluid, the coating speed, between the curable fluid and the gas and the mold. It can be controlled to some extent by adjusting factors such as various interfacial tension relationships. The state of the enclosed gas bubble, such as its size, shape, and position, is also controlled by similar factors as described above for the encapsulation of the gas bubble, such as the size, shape, and position of the recess in the mold. be able to. However, it is difficult to control the shape of the bubbles by adjusting the viscosity of the curable fluid after determining the shape of the recess and preparing the mold. It should be noted that the entire process can be performed under atmospheric pressure and does not need to be reduced.
本発明の別の態様は、上記製造方法に従って製造される凹部の配列パターンなどの少なくとも1つの凹部を含む表面を有する物品である。製造中、1個以上の気泡は、物品の表面に、凹部の配列パターンなどの少なくとも1つの凹部を付与する。 Another aspect of the present invention is an article having a surface including at least one recess, such as an array pattern of recesses manufactured according to the above manufacturing method. During manufacture, the one or more bubbles impart at least one recess, such as an array pattern of recesses, on the surface of the article.
物品の一実施形態では、少なくとも1個の気泡を含む成形面を使用して、少なくとも1つの滑らかな凹面を形成することができる。複数の凹部を形成する場合、これらの複数の凹部を無作為に又はパターンで配列することができる。凹部の配列パターンは、気泡の配列パターンを含む成形面を使用して形成することができる。この気泡の配列パターンは、多くの場合、成形型の窪みの配列パターンに対応する。生成された滑らかな凹面のそれぞれは、成形面の一部である気泡の外側表面の一部分の反転である。多くの例において、気泡は実質的な球面を有し、物品に付与された得られた凹部は実質的な球面を有する。 In one embodiment of the article, a molding surface comprising at least one cell can be used to form at least one smooth concave surface. When forming a plurality of recesses, the plurality of recesses can be arranged randomly or in a pattern. The array pattern of the recesses can be formed by using a molding surface including the array pattern of bubbles. This bubble arrangement pattern often corresponds to the depression pattern of the mold. Each of the generated smooth concave surfaces is a reversal of a portion of the outer surface of the bubble that is part of the molding surface. In many instances, the bubbles have a substantially spherical surface, and the resulting recesses imparted to the article have a substantially spherical surface.
複数の凹部が物品の表面上にパターンに配列される場合、パターンは任意のデザインであることができる。例えば、配列パターンは、配列された列パターン、配列された格子パターン、配列されたジグザクパターン、又は配列された放射パターンであることができる。複数の凹部は全て同様の寸法及び形状であることができ、又は複数の凹部の任意の部分が同様の寸法及び形状であることができる。凹部の配列パターンを有する一部の物品において、複数の凹部の一部又は全ては実質的な球面を有する。 When the plurality of recesses are arranged in a pattern on the surface of the article, the pattern can be of any design. For example, the array pattern can be an array column pattern, an array grid pattern, an array zigzag pattern, or an array radiation pattern. The plurality of recesses can all be similar in size and shape, or any portion of the plurality of recesses can be similar in size and shape. In some articles having an array pattern of recesses, some or all of the plurality of recesses have a substantially spherical surface.
更には、従来の機械加工で形成するのが難しい張り出し形状を有する凹部を、物品の表面上に形成することができる。 Furthermore, a recess having an overhang shape that is difficult to form by conventional machining can be formed on the surface of the article.
様々な分野及び用途で、本明細書に記載の物品を使用することができる。特に、物品の表面上の少なくとも1つの凹部が、可視光線に対して実質的に透明又は半透明であり、かつ実質的な球面を有する場合、様々な光学用途にこの物品を使用することができる。例えば、凹部は、マイクロレンズ等のレンズとして機能することができる。可視光線に対して透明又は半透明であり、かつ実質的な球面を有する複数の凹部の配列は、マイクロレンズアレイ等のレンズのアレイとして使用することが可能である。 The articles described herein can be used in a variety of fields and applications. In particular, the article can be used for a variety of optical applications where at least one recess on the surface of the article is substantially transparent or translucent to visible light and has a substantially spherical surface. . For example, the concave portion can function as a lens such as a microlens. An array of a plurality of concave portions that are transparent or translucent to visible light and have a substantially spherical surface can be used as an array of lenses such as a microlens array.
凹部の配列パターンなどの少なくとも1つの凹部を含む表面を有する第1の物品は、凸部の配列パターンなどの少なくとも1つの凸部をその表面に有する第2の物品を製造するための成形型(即ち、第2の成形型)として使用することができる。第2の物品上の少なくとも1つの凸部は、第2の成形型として使用される第1の物品上に存在する少なくとも1つの凹部の反転である。即ち、第1の物品に存在する任意の凹部を、第2の物品に凸部として付与することができる。 A first article having a surface including at least one recess such as an array pattern of recesses is a mold for producing a second article having at least one protrusion on the surface such as an array pattern of protrusions ( That is, it can be used as a second mold). The at least one convex portion on the second article is an inversion of at least one concave portion present on the first article used as the second mold. That is, an arbitrary concave portion present in the first article can be provided as a convex portion on the second article.
用語「少なくとも1つの凸部」は、単一の凸面又は複数の凸面を指す。少なくとも1つの凹面を備える成形型を使用して、少なくとも1つの凸面を物品に付与することができる。「凸部の配列パターン」とは、所定の位置に配列された、ある程度の規則性を有して配列された、又は任意の所望の様式で配列された、複数の凸部のパターンである。例えば、凸部の配列パターンには、配列された列パターン、配列された正方格子パターンなどの配列された格子パターン、配列されたジグザクパターン、又は配列された放射パターンを挙げることができる。凸部の配列パターンは、全物品上に均等に形成される必要はなく、物品の一部分のみに形成されてもよい。凸部のパターンは、物品の任意の部分にわたって変化してもよく、又は変化しなくてもよい。例えば、同一平面内に、同様の又は異なるパターンを使用することができる。パターン内の複数の凸部は同一寸法及び形状のものであることができ、又は異なる寸法及び形状を有することができる。 The term “at least one convex portion” refers to a single convex surface or a plurality of convex surfaces. A mold with at least one concave surface can be used to impart at least one convex surface to the article. The “projection pattern” is a pattern of a plurality of projections arranged at a predetermined position, arranged with a certain degree of regularity, or arranged in any desired manner. For example, the arrangement pattern of the protrusions may include an array pattern such as an array column pattern, an array of square lattice patterns, an array of zigzag patterns, or an array of radiation patterns. The arrangement pattern of the convex portions does not need to be formed uniformly on the entire article, and may be formed only on a part of the article. The pattern of protrusions may or may not change over any part of the article. For example, similar or different patterns can be used in the same plane. The plurality of protrusions in the pattern can be of the same size and shape, or can have different sizes and shapes.
第2の物品を形成するための第2の成形型として第1の物品を使用するという理由で、同様の物品を形成する他の従来の方法と比べて、比較的単純なプロセスかつ比較的短い製造時間で、凸部の配列パターンなどの少なくとも1つの凸部を有する第2の物品を形成することができる。より具体的には、凸面の配列パターンなどの少なくとも1つの実質的に球状の凸面を有する第2の物品は、少なくとも1つの実質的に球状の凹面を有する第1の物品を使用して形成することができる。第2の物品に形成される少なくとも1つの凸面は、例えば、微小凸部であり得る。 A relatively simple process and relatively short compared to other conventional methods of forming a similar article because the first article is used as a second mold to form the second article. In the manufacturing time, the second article having at least one convex portion such as an array pattern of convex portions can be formed. More specifically, a second article having at least one substantially spherical convex surface, such as an array pattern of convex surfaces, is formed using a first article having at least one substantially spherical concave surface. be able to. The at least one convex surface formed on the second article can be, for example, a minute convex portion.
したがって、本発明の別の態様は、凸部の配列パターンなどの少なくとも1つの凸部を含む表面を有する第2の物品である。本方法は、凸部の配列パターンなどの少なくとも1つの凸部を第2の物品の表面に付与するために、上記製造方法で作製された第1の物品を第2の成形型として使用することを含む。 Accordingly, another aspect of the present invention is a second article having a surface including at least one convex portion, such as an array pattern of convex portions. In this method, in order to impart at least one convex portion such as an array pattern of convex portions to the surface of the second article, the first article produced by the above manufacturing method is used as the second mold. including.
第2の物品は、コーティング又は注入などの提供方法を用いて、第2の硬化性流体を第1の物品に提供することにより製造することができる。第2の硬化性流体は、少なくとも1つの凹部を含む第1の物品の表面に提供される。好適な第2の硬化性流体は、多くの場合、少なくとも1つの凹部を備える第1の物品を作製するのに使用することができる上記硬化性流体と同じ種類である。第2の硬化性流体は、典型的には、第2の成形型として使用される第1の物品に適合するように選択される。より具体的には、多くの場合、第2の硬化性流体は、溶解しないように、又は第2の成形型の形状及び寸法を変化させないように選択される。第2の硬化性流体には、ゲル状、ペースト状、液状、分散液状、懸濁液状等である有機材料、無機材料、又は有機無機複合材料を挙げることができる。硬化性流体が第2の成形型に提供された後であるが硬化される前に、第2の成形型の表面と第2の硬化性流体との間に封入された気泡などの封入された気泡を除去するための脱気プロセスを加えることができる。一部の例では、封入された気泡の存在は、第2の物品に不具合を引き起こす可能性がある。 The second article can be manufactured by providing a second curable fluid to the first article using a providing method such as coating or pouring. The second curable fluid is provided on the surface of the first article including at least one recess. Suitable second curable fluids are often of the same type as the curable fluids that can be used to make a first article with at least one recess. The second curable fluid is typically selected to be compatible with the first article used as the second mold. More specifically, in many cases, the second curable fluid is selected so as not to dissolve or change the shape and dimensions of the second mold. Examples of the second curable fluid include organic materials, inorganic materials, and organic-inorganic composite materials that are in the form of gels, pastes, liquids, dispersions, suspensions, and the like. Encapsulated, such as bubbles encapsulated between the surface of the second mold and the second curable fluid, after the curable fluid is provided to the second mold but before it is cured A degassing process can be added to remove bubbles. In some examples, the presence of encapsulated bubbles can cause a malfunction in the second article.
いくつかの例において、少なくとも1つの凸部は実質的な球面を有し、このプロセスは、実質的な球面を備える少なくとも1つの凹部を有する第2の成形型の使用を伴う。第2の成形型の少なくとも1つの凹部の直径は、多くの場合、1000マイクロメートル未満、100マイクロメートル未満、又は10マイクロメートル未満である。第2の物品に形成される少なくとも1つの凸部は、第2の成形型に存在する少なくとも1つの凹部の直径と同程度の直径を有する。第2の成形型の表面に凹部の配列パターンなどの少なくとも1つの凹部を付与する、成形面の中の気泡の配列パターンなどの少なくとも1つの気泡を使用して、第2の成形型を作製する。 In some examples, the at least one convex portion has a substantially spherical surface and the process involves the use of a second mold having at least one concave portion with a substantially spherical surface. The diameter of the at least one recess of the second mold is often less than 1000 micrometers, less than 100 micrometers, or less than 10 micrometers. The at least one convex portion formed in the second article has a diameter that is approximately the same as the diameter of the at least one concave portion existing in the second mold. Producing a second mold using at least one bubble, such as an array pattern of bubbles in the molding surface, that provides at least one recess, such as an array pattern of recesses, on the surface of the second mold. .
いくつかの代表的な第2の物品において、少なくとも1つの凸部は実質的な球面である。この少なくとも1つの凸部が可視領域において実質的に透明又は半透明である場合、様々な光学分野で第2の物品を使用することが可能である。より具体的には、少なくとも1つの凸部をマイクロレンズなどのレンズとして使用することができ、凸部の配列パターンをマイクロレンズアレイなどのレンズのアレイとして使用することができる。 In some representative second articles, the at least one protrusion is a substantially spherical surface. If the at least one protrusion is substantially transparent or translucent in the visible region, it is possible to use the second article in various optical fields. More specifically, at least one convex portion can be used as a lens such as a microlens, and an array pattern of convex portions can be used as an array of lenses such as a microlens array.
第2の物品の表面上に1つを超える凸部が存在する場合、複数の凸部の全て又は任意の部分は同様であることができる。例えば、実質的な類似性を有する複数の凸部の第1の群と、実質的な類似性を有するが複数の凸部の第1の群とは異なる複数の凸部の第2の群と、が存在し得る。 If there are more than one protrusion on the surface of the second article, all or any of the plurality of protrusions can be similar. For example, a first group of a plurality of convex portions having substantial similarity, and a second group of a plurality of convex portions having substantial similarity but different from the first group of the plurality of convex portions, , Can exist.
第2の物品の表面を、第2の成形型としての機能を果たす第1の物品で覆うことができる。この場合、製造プロセスの間、第2の物品は第1の物品から取り除かれない。第1の物品及び第2の物品の両方で構成されるこのような組み合わされた物品は、様々な分野において使用することができる。例えば、屈折率の異なる材料を使用して第1の物品及び第2の物品を作製する場合は、たとえ組み合わされた物品が平坦な表面を有しているとしても、組み合わされた物品はレンズとして機能することができる。 The surface of the second article can be covered with a first article that functions as a second mold. In this case, the second article is not removed from the first article during the manufacturing process. Such a combined article composed of both a first article and a second article can be used in various fields. For example, if the first article and the second article are made using materials with different refractive indices, the combined article will serve as a lens even if the combined article has a flat surface. Can function.
少なくとも1つの凹部を有する第1の物品、及び少なくとも1つの凸部を有する第2の物品を作製するための1つの例示のプロセスが、図3A〜図3Hに概略的に示されている。より具体的には、図3A〜図3Eは、凹部の配列パターンなどの複数の凹部を含む表面を有する物品を作製するための製造方法の一実施形態を概略的に示している。図3F〜図3Hは、凸部の配列パターンなどの複数の凸部を含む表面を有する第2の物品を作製するための製造方法の一実施形態を概略的に示している。 One exemplary process for making a first article having at least one recess and a second article having at least one protrusion is shown schematically in FIGS. 3A-3H. More specifically, FIGS. 3A-3E schematically illustrate one embodiment of a manufacturing method for making an article having a surface that includes a plurality of recesses, such as an array pattern of recesses. 3F to 3H schematically show an embodiment of a manufacturing method for producing a second article having a surface including a plurality of protrusions, such as an array pattern of protrusions.
図3A〜図3Eは、複数の凹面332を有する物品331を製造するのに用いることができる1つの例示の製造プロセスを概略的に示す。図3Aは、複数の窪み311を有する成形型310を提供する工程を示す。成形型は誘電体層314を含んでもよい。図3Bは、導電膜315を成形型310の窪み311を有する面側に提供し、成形型310の一部と導電膜315との間に電位差317を与える工程を示す。図3Cは、成形型310に硬化性流体330を提供し、かつ気泡350を提供する工程を示す。気泡350は窪み311に封入され、かつ成形型表面312、313と硬化性流体330との間に位置付けられる。図3Dは、表面に気泡350によって付与された複数の凹部332の配列パターンを有する物品331形成するために、硬化性流体330を硬化させるところを示す。図3Eは、成形型310から物品331を取り除くところを示す。物品331は任意の所望の数の凹部を形成することができる。凹面332は、成形型の窪み311に対応し、かつ封入された気泡350の位置に対応する位置に形成される。気泡350の外形が物品331に付与されて複数の凹部332となる。図3A〜図3Eの製造プロセスのそれぞれは、成形型310が周囲条件下にある状態で行うことができる。物品331を製造するのに用いられる成形プロセスは、特別な環境室の中に置かれる必要はない。 3A-3E schematically illustrate one exemplary manufacturing process that can be used to manufacture an article 331 having a plurality of concave surfaces 332. FIG. 3A shows a process of providing a mold 310 having a plurality of depressions 311. The mold may include a dielectric layer 314. FIG. 3B shows a process of providing the conductive film 315 on the side of the mold 310 having the depression 311 and applying a potential difference 317 between a part of the mold 310 and the conductive film 315. FIG. 3C shows the process of providing the mold 310 with the curable fluid 330 and providing the bubbles 350. The bubble 350 is enclosed in the recess 311 and is positioned between the mold surfaces 312, 313 and the curable fluid 330. FIG. 3D shows the curable fluid 330 being cured to form an article 331 having an array pattern of a plurality of recesses 332 imparted by bubbles 350 on the surface. FIG. 3E shows the removal of the article 331 from the mold 310. The article 331 can form any desired number of recesses. The concave surface 332 is formed at a position corresponding to the depression 311 of the mold and corresponding to the position of the enclosed bubble 350. The outer shape of the bubble 350 is given to the article 331 to form a plurality of recesses 332. Each of the manufacturing processes of FIGS. 3A-3E can be performed with the mold 310 under ambient conditions. The molding process used to manufacture the article 331 need not be placed in a special environmental chamber.
硬化性流体330を成形型表面と導電膜315との間に提供している間に、気泡350が封入される。このとき、硬化性流体330を成形型表面と導電膜315との間に提供する前に、成形型310の一部と導電膜315との間に電位差317を与えてもよいし、硬化性流体330の提供中、又はその後に電位差317を与えてもよい。 While providing the curable fluid 330 between the mold surface and the conductive film 315, the bubbles 350 are encapsulated. At this time, before providing the curable fluid 330 between the mold surface and the conductive film 315, a potential difference 317 may be applied between a part of the mold 310 and the conductive film 315, or the curable fluid may be provided. A potential difference 317 may be applied during or after provision of 330.
多くの実施形態において、硬化性流体330は硬化性樹脂を含む。硬化性流体330は、複数の窪みが硬化性流体330で充填されないようなやり方で、成形型の窪みの上に提供されるのが好ましい。即ち、硬化性流体330は成形型表面312及び313と接触しないのが好ましい。しかしながら、気泡350は、成形型表面312及び313、並びに窪み311の上に位置付けられた硬化性流体330と接触する。成形面は硬化性流体330と接触している表面であり、硬化性流体330と直接接触している気泡350の外側表面と、硬化性流体330と直接接触している成形型表面の任意の部分との両方を含む。例えば、成形型の窪み311の間の部分は硬化性流体330と直接接触している。硬化性流体330を提供し、気泡350を封入した後、硬化性流体330を硬化し成形型310から取り除く。得られた物品331は、気泡350の外形の一部分が付与された複数の凹面332を有する。 In many embodiments, the curable fluid 330 includes a curable resin. The curable fluid 330 is preferably provided over the mold cavities in such a way that the plurality of cavities are not filled with the curable fluid 330. That is, the curable fluid 330 is preferably not in contact with the mold surfaces 312 and 313. However, the bubble 350 contacts the curable fluid 330 positioned over the mold surfaces 312 and 313 and the recess 311. The molding surface is the surface that is in contact with the curable fluid 330, the outer surface of the bubble 350 that is in direct contact with the curable fluid 330, and any portion of the mold surface that is in direct contact with the curable fluid 330. And both. For example, the portion between the mold recesses 311 is in direct contact with the curable fluid 330. After providing the curable fluid 330 and enclosing the bubbles 350, the curable fluid 330 is cured and removed from the mold 310. The obtained article 331 has a plurality of concave surfaces 332 to which a part of the outer shape of the bubble 350 is provided.
成形型が複数の窪み311を含む場合、これら複数の窪みは無作為に配列されることができ、又は任意の所望のパターンに配列されることができる。いくつかの実施形態では、複数の窪み311は、単一の列に、又は格子パターンに配列され得る。本明細書で使用するとき、窪みの格子パターンを有する成形型とは、成形型に少なくとも2つの横列、少なくとも2つの縦列、又は少なくとも2つの横列及び少なくとも2つの縦列の窪み311が存在することを意味する。例えば、いくつかの格子パターンは、横列の数が縦列の数と等しい正方格子パターンである。その他の実施形態において、窪みを、例えばジグザクパターン又は放射パターンなどのパターンに配列することができる。 If the mold includes a plurality of depressions 311, the plurality of depressions can be randomly arranged or arranged in any desired pattern. In some embodiments, the plurality of indentations 311 can be arranged in a single row or in a grid pattern. As used herein, a mold having a grid pattern of depressions means that there are at least two rows, at least two columns, or at least two rows and at least two columns of depressions 311 in the mold. means. For example, some lattice patterns are square lattice patterns with the number of rows equal to the number of columns. In other embodiments, the depressions can be arranged in a pattern, such as a zigzag pattern or a radiation pattern.
図3Aに示すプロセスでは、複数の窪み311を有する成形型310が提供されている。複数の窪み311を無作為に配列することができ、又は得られる物品の用途に基づき任意の所望のパターンに配列することができる。窪み311の位置は、物品の表面に少なくとも1つの凹部を付与する封入された気泡350の位置を決定する。物品331の表面上の複数の凹部332の位置は、成形型310上の窪み311の配列によって選択することができる。 In the process shown in FIG. 3A, a mold 310 having a plurality of depressions 311 is provided. The plurality of depressions 311 can be randomly arranged, or can be arranged in any desired pattern based on the use of the resulting article. The position of the recess 311 determines the position of the enclosed bubble 350 that provides at least one recess in the surface of the article. The positions of the plurality of recesses 332 on the surface of the article 331 can be selected by the arrangement of the recesses 311 on the mold 310.
窪み311は任意の好適な形状を有することができる。窪み311の上方から見た平面形状は、例えば、円形、三角形、正方形、矩形、楕円体、台形、五角形、六角形、又は十字形であることができる。例えば、窪み311は、図3Aに示されるような三角形の断面を有することができる。 The recess 311 can have any suitable shape. The planar shape viewed from above the depression 311 can be, for example, a circle, a triangle, a square, a rectangle, an ellipsoid, a trapezoid, a pentagon, a hexagon, or a cross. For example, the recess 311 can have a triangular cross-section as shown in FIG. 3A.
図4Aは上方から見た概略図であり、三角平面形状の側部を備えた複数の四角錐の窪み411を有する別の例示の成形型410を示している。図4Aの角錐のそれぞれは尖底を有している。図4Bは上方から見た概略図であり、矩形平面形状の側部を備えた複数の四角錐の窪み411を有する更に別の例示の成形型410を示している。図4Bの角錐のそれぞれは底部に縁線を有している。 FIG. 4A is a schematic view from above, showing another exemplary mold 410 having a plurality of quadrangular pyramid depressions 411 with triangular planar sides. Each of the pyramids in FIG. 4A has a pointed base. FIG. 4B is a schematic view from above, showing yet another exemplary mold 410 having a plurality of square pyramid depressions 411 with rectangular planar side portions. Each of the pyramids in FIG. 4B has an edge line at the bottom.
他の例では、窪み311は四角形の断面を有することができる。側面は、直線形状で構成されても、曲線形状で構成されてもよい。成形型表面の一部である窪み311の底部分は、例えば、平面形状、尖形形状、直線形状、又は円形形状で構成されてもよい。更に他の例では、窪み311は台形の断面形状を有することができ、断面の幅は、上部から底部に向かって狭くなってもよく、又は上部から底部に向かって広くなってもよい。側面及び底面は、直線形状で構成されても、曲線形状で構成されてもよい。窪み311に任意の他の好適な形状を使用することができる。 In other examples, the recess 311 can have a square cross section. The side surface may be formed in a linear shape or a curved shape. The bottom portion of the recess 311 that is a part of the surface of the mold may be configured in, for example, a planar shape, a pointed shape, a linear shape, or a circular shape. In yet another example, the recess 311 may have a trapezoidal cross-sectional shape, and the width of the cross section may decrease from the top to the bottom, or increase from the top to the bottom. The side surface and the bottom surface may be formed in a linear shape or a curved shape. Any other suitable shape for the recess 311 can be used.
窪み311は任意の好適な寸法を有することができる。窪み311の寸法の例としては、深さは0.1μm以上、1μm以上、又は10μm以上であることができる。多くの場合、深さは、100mm以下、10mm以下、又は1mm以下であり得る。窪みの開口部の断面積は、0.01μm2以上、0.1μm2以上、又は1μm2以上であることができる。断面積は、多くの場合、1000mm2以下、100mm2以下、又は10mm2以下であることができる。しかしながら、寸法はこれらの値に限定されない。 The recess 311 can have any suitable dimension. As an example of the dimensions of the recess 311, the depth can be 0.1 μm or more, 1 μm or more, or 10 μm or more. In many cases, the depth can be 100 mm or less, 10 mm or less, or 1 mm or less. The cross-sectional area of the opening of the depression can be 0.01 μm 2 or more, 0.1 μm 2 or more, or 1 μm 2 or more. The cross-sectional area can often be 1000 mm 2 or less, 100 mm 2 or less, or 10 mm 2 or less. However, the dimensions are not limited to these values.
図3Cに示されるプロセスでは、ラミネートロール340は成形型310に隣接して設定される。ラミネートロール340によって、導電膜315が、成形型310の少なくとも一部分の上にコーティングされたコーティング組成物を覆い、硬化性流体層330を形成する。硬化性流体層330は窪み311を充填しない。即ち、硬化性流体330は成形型表面の一部と接触しない。同時に、成形型310の窪み311の中に気泡350が提供される。コーティングプロセスは、標準大気条件下、空気中でも行うことができる。 In the process shown in FIG. 3C, the laminate roll 340 is set adjacent to the mold 310. By the laminating roll 340, the conductive film 315 covers the coating composition coated on at least a part of the mold 310 to form the curable fluid layer 330. The curable fluid layer 330 does not fill the depression 311. That is, the curable fluid 330 does not contact a part of the mold surface. At the same time, bubbles 350 are provided in the recesses 311 of the mold 310. The coating process can also be performed in air under standard atmospheric conditions.
図3Cに示されるコーティングプロセスのいくつかの実施形態において、硬化性流体は硬化性ポリマー樹脂を含む。任意の好適なポリマー樹脂を、単独で、又は他のポリマー樹脂と組み合わせて使用することができる。例えば、硬化性流体は、光硬化性樹脂(例えば、紫外線硬化性樹脂)又は可溶性樹脂(例えば、水溶性又は有機溶媒可溶性樹脂)等のポリマー樹脂の溶液であることができる。成形型10が十分な耐熱性を有する場合、ポリマー樹脂は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂であることができる。いかなるポリマー樹脂も、様々な添加剤、例えば、増粘剤、硬化剤、架橋剤、反応開始剤、酸化防止剤、帯電防止剤、希釈剤、洗剤、顔料、又は染料を含有することができる。 In some embodiments of the coating process shown in FIG. 3C, the curable fluid comprises a curable polymer resin. Any suitable polymer resin can be used alone or in combination with other polymer resins. For example, the curable fluid can be a solution of a polymer resin such as a photocurable resin (eg, an ultraviolet curable resin) or a soluble resin (eg, a water soluble or organic solvent soluble resin). When the mold 10 has sufficient heat resistance, the polymer resin can be a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Any polymer resin can contain various additives, such as thickeners, curing agents, crosslinking agents, initiators, antioxidants, antistatic agents, diluents, detergents, pigments, or dyes.
代表的な光硬化性樹脂には、光重合性モノマー、オリゴマー、又はこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。光重合性モノマーには、アクリレート系モノマー、メタクリレート系モノマー、及びエポキシ系モノマーが挙げられる。光重合性オリゴマーには、アクリレート系オリゴマー、メタクリレート系オリゴマー、ウレタンアクリレート系オリゴマー、エポキシ系オリゴマー、エポキシアクリレート系オリゴマー、及びエステルアクリレート系オリゴマーが挙げられる。通常、光硬化性樹脂には光開始剤が添加される。紫外線硬化性樹脂を使用する場合、成形型等を高温に暴露することなく、紫外線を使用して樹脂を迅速に硬化させることができる。 Representative photocurable resins include, but are not limited to, photopolymerizable monomers, oligomers, or mixtures thereof. Photopolymerizable monomers include acrylate monomers, methacrylate monomers, and epoxy monomers. Photopolymerizable oligomers include acrylate oligomers, methacrylate oligomers, urethane acrylate oligomers, epoxy oligomers, epoxy acrylate oligomers, and ester acrylate oligomers. Usually, a photoinitiator is added to the photocurable resin. When an ultraviolet curable resin is used, the resin can be rapidly cured using ultraviolet rays without exposing the mold or the like to a high temperature.
硬化性流体に含めることができる代表的な熱硬化性樹脂には、アクリレート系樹脂、メタクリレート系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、不飽和エステル系樹脂、アルキド系樹脂、ウレタン系樹脂、又は硬質ゴム系樹脂が挙げられるが、これらに限定されない。典型的には、熱硬化性樹脂には重合開始剤が添加される。得られる硬化ポリマー材料は、良好な耐熱性及び耐溶剤性を有することができる。更に、充填剤が添加されると、得られる硬化ポリマー材料は非常に強くなり得る。 Typical thermosetting resins that can be included in the curable fluid include acrylate resins, methacrylate resins, epoxy resins, phenol resins, melamine resins, urea resins, unsaturated ester resins, alkyd resins. A resin, a urethane-based resin, or a hard rubber-based resin can be used, but the present invention is not limited thereto. Typically, a polymerization initiator is added to the thermosetting resin. The resulting cured polymer material can have good heat resistance and solvent resistance. Furthermore, when filler is added, the resulting cured polymeric material can be very strong.
硬化性流体に含めることができる代表的な熱可塑性樹脂には、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、又はポリエステル樹脂が挙げられるが、これらに限定されない。 Exemplary thermoplastic resins that can be included in the curable fluid include, but are not limited to, polyolefin resins, polystyrene resins, polyvinyl chloride resins, polyamide resins, or polyester resins.
硬化性流体に含めることができる代表的な可溶性樹脂には、水溶性樹脂及び有機溶媒可溶性樹脂が挙げられるが、これらに限定されない。好適な水溶性樹脂には、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アミド、及びポリエチレンオキシドが挙げられる。 Exemplary soluble resins that can be included in the curable fluid include, but are not limited to, water soluble resins and organic solvent soluble resins. Suitable water soluble resins include, for example, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyacrylic amide, and polyethylene oxide.
任意の好適な硬化法を用いることができる。硬化法は、典型的には、硬化性流体の組成に基づいて選択される。いくつかの硬化法は、水又は有機溶媒を除去するための乾燥プロセスを含む。他の硬化法は、硬化性流体を紫外線などの化学線に暴露すること含む。更に他の硬化法は、硬化性流体を熱に暴露すること、又は硬化性流体を冷却することを含む。 Any suitable curing method can be used. The curing method is typically selected based on the composition of the curable fluid. Some curing methods include a drying process to remove water or organic solvents. Other curing methods involve exposing the curable fluid to actinic radiation such as ultraviolet light. Still other curing methods include exposing the curable fluid to heat or cooling the curable fluid.
硬化性流体層330の平均厚さは任意の所望の厚さであることができ、所望の物品に応じて変化させることができる。いくつかの例では、硬化性流体層330の平均厚さは、約10μm〜100mm、又は10μm〜10mmである。 The average thickness of the curable fluid layer 330 can be any desired thickness and can vary depending on the desired article. In some examples, the average thickness of the curable fluid layer 330 is about 10 μm to 100 mm, or 10 μm to 10 mm.
窪み311内への気泡350の封入は、例えば、硬化性流体330の粘度、コーティング速度、及び硬化性流体330と気泡350と成形型310との間の界面張力の関係などの要因を調整することによって制御することが可能である。例えば、成形型の窪みの表面上の硬化性流体の自然流速よりもコーティング速度が速い場合は、気体の気泡を成形型の各窪みの中に封入することが可能である。自然流速とは、成形型の上に設置された硬化性流体の流速を意味し、例えば、硬化性流体の粘度、及び硬化性流体と気体と成形型との間の界面張力の関係の影響を受ける場合がある。硬化性流体の粘度が低い場合、コーティング速度を速くすることで、又は成形型の材料を変更することで、気泡350を封入することができる。 The inclusion of the bubble 350 in the recess 311 adjusts factors such as, for example, the viscosity of the curable fluid 330, the coating speed, and the interfacial tension relationship between the curable fluid 330, the bubble 350, and the mold 310. It is possible to control by. For example, if the coating speed is higher than the natural flow rate of the curable fluid on the surface of the mold cavity, it is possible to enclose gas bubbles in each mold cavity. Natural flow rate means the flow rate of the curable fluid placed on the mold, for example, the influence of the viscosity of the curable fluid and the relationship between the interfacial tension between the curable fluid, the gas and the mold. There is a case to receive. When the viscosity of the curable fluid is low, the bubbles 350 can be encapsulated by increasing the coating speed or changing the material of the mold.
図3C及び図3Dでは、気泡350は窪み311の中に位置付けられているが、これらに限定されない。即ち、気泡350の外側表面は窪み311の外側であることができる。 In FIGS. 3C and 3D, the bubble 350 is positioned in the recess 311, but is not limited thereto. That is, the outer surface of the bubble 350 can be outside the depression 311.
図3Dに示されるプロセスでは、硬化性流体層330を硬化して硬化層331を形成する。流体330を硬化するのに適合した任意の好適な硬化法を用いることができる。例えば、硬化性流体が紫外線硬化性樹脂である場合は、紫外線光源を用いて硬化性流体層330を照射して樹脂を重合することにより硬化層331を形成することができる。硬化性流体層が可溶性樹脂を含有している場合は、乾燥させて溶媒を除去することにより硬化層331を形成することができる。硬化性流体が熱可塑性樹脂である場合は、熱可塑性樹脂を少なくとも軟化温度まで冷却することにより硬化層331を形成することができる。硬化性流体が熱硬化性樹脂である場合は、熱硬化性樹脂を少なくとも硬化温度まで加熱することにより、硬化層331を形成することができる。 In the process shown in FIG. 3D, the curable fluid layer 330 is cured to form a cured layer 331. Any suitable curing method adapted to cure the fluid 330 can be used. For example, when the curable fluid is an ultraviolet curable resin, the cured layer 331 can be formed by polymerizing the resin by irradiating the curable fluid layer 330 using an ultraviolet light source. When the curable fluid layer contains a soluble resin, the cured layer 331 can be formed by drying to remove the solvent. When the curable fluid is a thermoplastic resin, the cured layer 331 can be formed by cooling the thermoplastic resin to at least the softening temperature. When the curable fluid is a thermosetting resin, the cured layer 331 can be formed by heating the thermosetting resin to at least the curing temperature.
図3Eに示されるような硬化層331は、硬化中に気泡350の外側表面に接触した結果生じた複数の凹面332を有している。即ち、実質的な球面を有することができる気泡350の外形が、硬化層331に反転写される。即ち、気泡350の外形は、硬化性流体330と接触する成形面の一部である。硬化層331は成形面の逆形状を有する。 The cured layer 331 as shown in FIG. 3E has a plurality of concave surfaces 332 that result from contacting the outer surface of the bubble 350 during curing. That is, the outer shape of the bubble 350 that can have a substantially spherical surface is transferred back to the hardened layer 331. That is, the outer shape of the bubble 350 is a part of the molding surface that comes into contact with the curable fluid 330. The hardened layer 331 has the reverse shape of the molding surface.
気泡350は、硬化性流体330と接触する操作表面である成形面の一部である。気泡350は成形面の一部であり、かつ気泡350は多くの場合実質的に球状の凸状外側表面を有するので、硬化層331は、多くの場合、実質的に球状の凹面を有する。硬化層331に形成される複数の凹部は複数の微小凹部であることができる。 Bubbles 350 are part of the molding surface, which is the operating surface that contacts the curable fluid 330. Since the bubble 350 is part of the molding surface and the bubble 350 often has a substantially spherical convex outer surface, the cured layer 331 often has a substantially spherical concave surface. The plurality of recesses formed in the hardened layer 331 can be a plurality of minute recesses.
図3Eに示されるプロセスでは、複数の微小凹部などの複数の凹面332を有する物品(即ち、硬化層)331は、成形型310から硬化層331を取り除く又は分離することにより得ることができる。いくつかの実施形態では、成形型310を使用してその他の硬化層331を形成することができる。少なくとも1つの凹部を有する物品331を、レンズ又はレンズのアレイなどの光学物品として使用することができ、あるいは、少なくとも1つの凸部を有する第2の物品を作製するために使用することができる。 In the process shown in FIG. 3E, an article (ie, a cured layer) 331 having a plurality of concave surfaces 332, such as a plurality of microrecesses, can be obtained by removing or separating the cured layer 331 from the mold 310. In some embodiments, the mold 310 can be used to form other cured layers 331. Article 331 having at least one recess can be used as an optical article, such as a lens or an array of lenses, or can be used to make a second article having at least one protrusion.
物品331のいくつかの実施形態では、物品の第1の表面は複数の凹部を有し、第1の表面の反対側の第2の表面は平坦である。平坦な表面は、つや消し仕上げ又は光沢仕上げであることができる。どちらの面の表面粗さも、例えば、100ナノメートル未満、50ナノメートル未満、10ナノメートル未満、又は5ナノメートル未満であることができる。 In some embodiments of the article 331, the first surface of the article has a plurality of recesses and the second surface opposite the first surface is flat. The flat surface can be a matte finish or a glossy finish. The surface roughness of either surface can be, for example, less than 100 nanometers, less than 50 nanometers, less than 10 nanometers, or less than 5 nanometers.
図3A〜図3Eの工程のプロセスを通じて製造される物品331は、物品形成に使用される成形面の反転である表面を有する。より詳細には、物品331は、気泡350の外側表面の部分によって付与された複数の凹部を有する。多くの場合、凹部332の形状は、気泡350の寸法により決定される曲率を有する実質的な球面の反転である。物品331の用途に応じて、複数の凹部は任意の好適な寸法を有することができる。いくつかの例示の複数の凹部の底部分の断面積は、約0.01μm2以上、0.1μm2以上、又は1μm2以上である。この断面積は、多くの場合、100mm2以下、10mm2以下、又は1mm2以下である。凹部332の高さは、多くの場合、0.1μm以上、10μm以上、又は10μm以上である。この高さは、例えば、100mm以下、10mm以下、又は1mm以下であることができる。 Article 331 manufactured through the process of the steps of FIGS. 3A-3E has a surface that is a reversal of the molding surface used to form the article. More specifically, article 331 has a plurality of recesses provided by portions of the outer surface of bubble 350. In many cases, the shape of the recess 332 is a substantially spherical inversion with a curvature determined by the dimensions of the bubble 350. Depending on the application of the article 331, the plurality of recesses can have any suitable dimensions. The cross-sectional area of the bottom portion of some exemplary plurality of recesses is about 0.01 μm 2 or more, 0.1 μm 2 or more, or 1 μm 2 or more. This cross-sectional area is often 100 mm 2 or less, 10 mm 2 or less, or 1 mm 2 or less. In many cases, the height of the recess 332 is 0.1 μm or more, 10 μm or more, or 10 μm or more. This height can be, for example, 100 mm or less, 10 mm or less, or 1 mm or less.
気泡350の寸法(例えば、容積、直径、又は断面積)は、例えば、(a)成形型310の窪み311の寸法及び形状を調整すること、(b)成形型310に提供される硬化性流体330の粘度を調整すること、(c)硬化性流体330を成形型310に提供する速度を調整すること、(d)硬化性流体330と成形型310と気泡350との間の界面張力を調整すること、(e)硬化性流体330のコーティングからその硬化までの時間を調整すること、(f)気泡350の温度を調整すること、及び(h)気泡350に加えられる圧力を調整すること、により制御されてもよい。上記のやり方で調整可能な気泡50の具体的な寸法は、例えば、0.1μm〜100mmの範囲の直径を有することができる。 The size (eg, volume, diameter, or cross-sectional area) of the bubble 350 may be determined by, for example, (a) adjusting the size and shape of the recess 311 of the mold 310, and (b) the curable fluid provided to the mold 310. Adjusting the viscosity of 330, (c) adjusting the rate at which the curable fluid 330 is provided to the mold 310, and (d) adjusting the interfacial tension between the curable fluid 330, the mold 310 and the bubbles 350. (E) adjusting the time from coating of the curable fluid 330 to its curing; (f) adjusting the temperature of the bubble 350; and (h) adjusting the pressure applied to the bubble 350; It may be controlled by. Specific dimensions of the bubble 50 that can be adjusted in the above manner can have a diameter in the range of, for example, 0.1 μm to 100 mm.
別の態様において、少なくとも1つの凹部を有する物品から少なくとも1つの凸部を有する第2の物品を作製するための方法が提供される。少なくとも1つの凹部を有する物品を成形型(第2の成形型)として使用して、第2の物品を形成する。図3F〜図3Hは、第2の物品の製造方法の一実施形態を示している。この実施形態では、図3A〜図3Eに示されるように製造された物品331を、第2の成形型として使用することができる。第2の硬化性流体360を第2の成形型331に提供し、硬化させて、複数の凸面362を有する第2の物品361を形成する。図3E〜図3Gは、複数の凸面362を有する第2の物品361を製造するための個々の製造プロセスを示す概略断面図である。 In another aspect, a method is provided for making a second article having at least one protrusion from an article having at least one recess. An article having at least one recess is used as a mold (second mold) to form a second article. 3F to 3H show an embodiment of a method for manufacturing the second article. In this embodiment, the article 331 manufactured as shown in FIGS. 3A to 3E can be used as the second mold. A second curable fluid 360 is provided to the second mold 331 and cured to form a second article 361 having a plurality of convex surfaces 362. 3E to 3G are schematic cross-sectional views showing individual manufacturing processes for manufacturing the second article 361 having a plurality of convex surfaces 362.
図3A〜図3Eに概略的に示される製造プロセスと同様に、図3F〜図3Hに示される製造プロセスもまた、空気中で行ってもよい。図3Fにおいて、複数の凹面332を有する第2の成形型331が提供される。図3Gにおいて、第2の硬化性流体360が第2の成形型331に提供される。第2の硬化性流体360が硬化して第2の硬化層361となる。図3Hにおいて、第2の成形型331から第2の硬化層361が取り除かれて、複数の凸面362を有する第2の物品を得る。複数の凸部362の形状は、第2の成形型331に複数の凹部を付与するのに使用される気泡350の形状に対応している。 Similar to the manufacturing process schematically shown in FIGS. 3A-3E, the manufacturing process shown in FIGS. 3F-3H may also be performed in air. In FIG. 3F, a second mold 331 having a plurality of concave surfaces 332 is provided. In FIG. 3G, a second curable fluid 360 is provided to the second mold 331. The second curable fluid 360 is cured to become the second cured layer 361. In FIG. 3H, the second cured layer 361 is removed from the second mold 331 to obtain a second article having a plurality of convex surfaces 362. The shape of the plurality of convex portions 362 corresponds to the shape of the bubbles 350 used for providing the second mold 331 with a plurality of concave portions.
図3Fでは、図3A〜図3Eに概略的に示されているプロセスを用いて製造することができる第2の成形型(第1の物品)331が提供される。いくつかの実施形態では、第2の成形型331は、例えば、紫外線硬化性樹脂、可溶性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等から選択される硬化性流体330から作製される。上述の硬化性流体のいずれかを硬化させて、第2の成形型331を形成することができる。 In FIG. 3F, a second mold (first article) 331 is provided that can be manufactured using the process schematically illustrated in FIGS. 3A-3E. In some embodiments, the second mold 331 is made from a curable fluid 330 selected from, for example, an ultraviolet curable resin, a soluble resin, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and the like. Any of the curable fluids described above can be cured to form the second mold 331.
図3Gにおいて、第2の硬化性流体360が第2の成形型331に提供される。任意の好適な提供方法を用いることができるが、多くの場合、硬化性流体360はコーティングプロセスを用いて第2の成形型331に提供される。しかしながら、図3Cに概略的に示されているプロセスとは対照的に、図3Gに示されるプロセスの間、気泡は典型的には意図的に封入されない。図3Cのプロセスにおいて使用するのが困難であり得る方法を、図3Gのプロセスにおいて使用することができる。例えば、第2の硬化性流体360を第2の成形型331に提供するために、注入、加熱加圧、又は電鋳法などのプロセスを用いることができる。 In FIG. 3G, a second curable fluid 360 is provided to the second mold 331. Any suitable providing method can be used, but in many cases the curable fluid 360 is provided to the second mold 331 using a coating process. However, in contrast to the process schematically shown in FIG. 3C, air bubbles are typically not intentionally encapsulated during the process shown in FIG. 3G. Methods that can be difficult to use in the process of FIG. 3C can be used in the process of FIG. 3G. For example, a process such as pouring, heating and pressing, or electroforming can be used to provide the second curable fluid 360 to the second mold 331.
第2の硬化性流体360は、硬化性流体330としての使用に関して上述した任意の材料であることができる。いくつかの例では、第2の硬化性流体360は、紫外線硬化性樹脂又は可溶性樹脂となるように選択され得る。第2の成形型331が十分な耐熱性を有する場合は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を第2の硬化性流体360に使用することもできる。第2の硬化性流体360は、例えば、増粘剤、硬化剤、架橋剤、反応開始剤、酸化防止剤、帯電防止剤、希釈剤、洗剤、顔料、又は染料などの添加剤を含有することができる。 Second curable fluid 360 can be any material described above for use as curable fluid 330. In some examples, the second curable fluid 360 may be selected to be a UV curable resin or a soluble resin. When the second mold 331 has sufficient heat resistance, a thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used for the second curable fluid 360. The second curable fluid 360 contains, for example, an additive such as a thickener, a curing agent, a crosslinking agent, a reaction initiator, an antioxidant, an antistatic agent, a diluent, a detergent, a pigment, or a dye. Can do.
少なくとも1つの凸部をレンズとして使用するもののようないくつかの用途では、第2の硬化性流体360は、良好な光学特性を有する硬化層の形成をもたらすポリマー樹脂である。例えば、ポリマー樹脂は、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリオレフィン、又はシリコーン(ポリ尿素シリコーンなどの修飾シリコーン)を含むポリマー樹脂、あるいは同様の材料であり得る。 In some applications, such as those using at least one convex portion as a lens, the second curable fluid 360 is a polymer resin that results in the formation of a cured layer with good optical properties. For example, the polymer resin can be a polycarbonate resin, an acrylic resin, a polyester, an epoxy resin, a polyurethane, a polyamide, a polyolefin, or a polymer resin including silicone (modified silicone such as polyurea silicone) or similar material.
多くの場合、硬化性流体360はコーティング法を用いて第2の成形型331に提供されるが、その他の好適な提供方法を用いることができる。好適なコーティング装置には、ナイフコーティング装置、バーコーティング装置、ブレードコーティング装置、及びロールコーティング装置が挙げられるが、これらに限定されない。コーティング法を用いる場合は、第2の物品に不具合を引き起こす可能性があるいかなる気泡又は空気をも除去するために、第2の硬化性流体360のコーティング前後に脱気プロセスを追加することができる。好適な脱気(dearation)プロセスは、多くの場合、減圧工程を含む。脱気(deareation)プロセスは、多くの場合、第2の硬化性流体360の中の、又は第2の硬化性流体360と第2の成形型331との間にある気泡又は空気を除去することができる。 In many cases, the curable fluid 360 is provided to the second mold 331 using a coating method, although other suitable providing methods can be used. Suitable coating equipment includes, but is not limited to, knife coating equipment, bar coating equipment, blade coating equipment, and roll coating equipment. If a coating method is used, a degassing process can be added before and after coating the second curable fluid 360 to remove any bubbles or air that may cause failure of the second article. . A suitable deaeration process often includes a vacuum step. The deareation process often removes air bubbles or air in the second curable fluid 360 or between the second curable fluid 360 and the second mold 331. Can do.
第2の硬化性流体360を硬化させて第2の硬化層361を形成する。第2の硬化性流体が紫外線硬化性樹脂の場合は、紫外線で照射して第2の硬化層361を形成することができる。第2の硬化性流体360が可溶性樹脂溶液の場合は、乾燥するなどして溶媒を除去して第2の硬化層361を形成することができる。第2の硬化性流体360が熱可塑性樹脂の場合は、少なくとも軟化温度まで樹脂を冷却して第2の硬化層361を形成することができる。第2の硬化性流体360が熱硬化性樹脂の場合は、少なくとも硬化温度まで樹脂を加熱して第2の硬化層361を形成することができる。 The second curable fluid 360 is cured to form a second cured layer 361. When the second curable fluid is an ultraviolet curable resin, the second cured layer 361 can be formed by irradiation with ultraviolet rays. When the second curable fluid 360 is a soluble resin solution, the solvent can be removed by drying or the like to form the second cured layer 361. In the case where the second curable fluid 360 is a thermoplastic resin, the second cured layer 361 can be formed by cooling the resin to at least the softening temperature. When the second curable fluid 360 is a thermosetting resin, the second cured layer 361 can be formed by heating the resin to at least the curing temperature.
図3Gに示されるプロセスによって、複数の凸面362を有する第2の硬化層361を形成することができる。凸面362は、第2の成形型331の凹面332の外形の反転である。具体的には、第2の硬化層361に形成された凸面362は、第2の成形型331に複数の凹部を付与するのに使用される気泡350の外形と類似している、実質的に球状の凸面であり得る。こうして、実質的に球状の凸面の配列パターンなどの少なくとも1つの実質的に球状の凸面を有する第2の物品を作製することができる。 The second hardened layer 361 having a plurality of convex surfaces 362 can be formed by the process shown in FIG. 3G. The convex surface 362 is a reversal of the outer shape of the concave surface 332 of the second mold 331. Specifically, the convex surface 362 formed on the second hardened layer 361 is substantially similar to the outer shape of the bubble 350 used to give a plurality of concave portions to the second mold 331. It can be a spherical convex surface. Thus, a second article having at least one substantially spherical convex surface, such as an array pattern of substantially spherical convex surfaces, can be produced.
図3Hに示されるプロセスでは、図3Gに示されるプロセスで形成された硬化層361を第2の成形型331から取り除くことにより、複数の凸面362を有する第2の物品361を得ることができる。製造された第2の物品361の凸面362上に、別の樹脂材料等をコーティングすることも可能である。 In the process shown in FIG. 3H, the second article 361 having a plurality of convex surfaces 362 can be obtained by removing the cured layer 361 formed by the process shown in FIG. 3G from the second mold 331. It is also possible to coat another resin material or the like on the convex surface 362 of the manufactured second article 361.
連続製造プロセスを用いて第2の物品を作製することができる。コーティング装置に追加の第2の成形型331を繰り返し供給することにより、追加の第2の成形型331それぞれに第2の硬化性流体360を繰り返し提供することが可能である。各追加の硬化性流体360を硬化させて、少なくとも1つの凸部を有する第2の物品361を形成することができる。図3A〜図3Eに示されるプロセス、及び図3F〜図3Hに示されるプロセスを繰り返すことにより、それぞれが複数の凹面332を有する物品331、及びそれぞれが複数の凸面362を有する第2の物品361を連続して製造することができる。 A second article can be made using a continuous manufacturing process. By repeatedly supplying the additional second mold 331 to the coating apparatus, it is possible to repeatedly provide the second curable fluid 360 to each additional second mold 331. Each additional curable fluid 360 can be cured to form a second article 361 having at least one protrusion. By repeating the process shown in FIGS. 3A-3E and the process shown in FIGS. 3F-3H, an article 331, each having a plurality of concave surfaces 332, and a second article 361, each having a plurality of convex surfaces 362. Can be manufactured continuously.
製造された第2の物品361は、少なくとも1つの凸面362を有する物品である。いくつかの第2の物品は、格子パターン等の凸部の配列パターンを有する。多くの場合、凸面362は、第2の成形型331に複数の凹部を形成するために使用される気泡350の外側表面に対応している、実質的に球状の凸面である。基材の断面積で測定した場合、凸面362の寸法は、多くの場合、0.01μm2〜1000mm2の範囲内である。多くの場合、凸面362の高さは、0.1μm〜100mmの範囲内である。この範囲外の複数の凸部もまた作製することが可能であり、その寸法は、物品に関して選択された特定用途によって決定される。 The manufactured second article 361 is an article having at least one convex surface 362. Some second articles have an array pattern of convex portions such as a lattice pattern. Often, the convex surface 362 is a substantially spherical convex surface that corresponds to the outer surface of the bubble 350 used to form a plurality of recesses in the second mold 331. When measured by the cross-sectional area of the substrate, the dimension of the convex surface 362 is often in the range of 0.01 μm 2 to 1000 mm 2 . In many cases, the height of the convex surface 362 is in the range of 0.1 μm to 100 mm. Multiple protrusions outside this range can also be made, the dimensions of which are determined by the particular application selected for the article.
いくつかの第2の物品361では、パターンに配列された複数の凸部が存在する。いくつかの配列パターンは、配列された正方格子パターンなどの格子パターンに配列される。更に、一部の物品は、実質的に全く同一の凸面362を有する。凸面362が球状で、かつ実質的に透明又は半透明である場合、それらはレンズ又はレンズのアレイとして使用することができる。凸部362の一部を、マイクロレンズ又はマイクロレンズアレイとして使用することができる。 In some second articles 361, there are a plurality of convex portions arranged in a pattern. Some arrangement patterns are arranged in a lattice pattern such as an arranged square lattice pattern. In addition, some articles have substantially identical convex surfaces 362. If the convex surfaces 362 are spherical and substantially transparent or translucent, they can be used as a lens or an array of lenses. A part of the convex portion 362 can be used as a microlens or a microlens array.
更に、第2の物品361は、凸面362の上にコーティングされた材料の別の層を有することができる。その際、凸面362をレンズとして使用する場合は、コーティング層を保護層として使用することができ、又は屈折率を調整するために使用することができる。様々な屈折率を有する材料をレンズの最も外側の層としてコーティングすることにより、広範囲の屈折率を有するレンズを得ることができる。 Further, the second article 361 can have another layer of material coated on the convex surface 362. In that case, when using the convex surface 362 as a lens, a coating layer can be used as a protective layer, or it can be used in order to adjust a refractive index. By coating materials having various refractive indices as the outermost layer of the lens, lenses having a wide range of refractive indices can be obtained.
第1の物品331を成形型として使用して第2の物品361を形成する場合、第1の物品331を第2の物品361から取り除く必要はない。即ち、第1の物品331は第2の物品361に隣接してとどまることができる。例えば、第2の物品361を第1の物品331に積層することができる。第2の物品361の上に、別の単一コーティング層又は複数のコーティング層を形成することができる。この場合、第2の物品361上にとどまる第1の物品331、又は任意の追加のコーティング層は、第2の物品361の保護層として、又は第2の物品361の光学特性を調整するための層として使用され得る。 When the second article 361 is formed using the first article 331 as a mold, it is not necessary to remove the first article 331 from the second article 361. That is, the first article 331 can remain adjacent to the second article 361. For example, the second article 361 can be stacked on the first article 331. Another single coating layer or multiple coating layers may be formed on the second article 361. In this case, the first article 331 remaining on the second article 361, or any additional coating layer, serves as a protective layer for the second article 361 or to adjust the optical properties of the second article 361. Can be used as a layer.
第1の物品又は第2の物品をレンズ又はレンズのアレイとして使用することに加えて、第1の物品又は第2の物品は成形型として使用することができる。例えば、第1の物品又は第2の物品を使用して金属スタンパを作製することができる。1つの例示のプロセスでは、クロム又は銅などの第1の金属層を、第1の物品の表面上、又は第2の物品の表面上に蒸着することができる。次に、ニッケル金属層などの第2の金属層を第1の金属層の上に蒸着することができる。続いて、第2の金属層を取り除くと、第1の物品又は第2の物品と同じ形状を有するニッケル金属スタンパなどの第2の金属スタンパを得ることができる。 In addition to using the first article or the second article as a lens or an array of lenses, the first article or the second article can be used as a mold. For example, a metal stamper can be made using a first article or a second article. In one exemplary process, a first metal layer, such as chromium or copper, can be deposited on the surface of the first article or on the surface of the second article. Next, a second metal layer, such as a nickel metal layer, can be deposited on the first metal layer. Subsequently, when the second metal layer is removed, a second metal stamper such as a nickel metal stamper having the same shape as the first article or the second article can be obtained.
少なくとも1つの凹部又は凹部の配列パターンを含む表面を有する第1の物品の製造方法の実施形態、第1の物品を第2の成形型として使用して第2の物品を製造する方法、第1の物品、及び第2の物品は、上述されたものに限定されず、様々なその他の実施形態は本発明の範囲内である。 Embodiments of a method for manufacturing a first article having a surface comprising at least one recess or an array pattern of recesses, a method for manufacturing a second article using the first article as a second mold, first The second article and the second article are not limited to those described above, and various other embodiments are within the scope of the invention.
以下、例を挙げて本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
硬化性流体:硬化性流体としては紫外線硬化性樹脂を使用した。紫外線硬化性樹脂組成物は、90重量部(pbw)のポリエステル系ウレタンアクリレート(ダイセル・オルネクス株式会社から商標表記エベクリル(EBECRYL)8402で市販されている)である紫外線硬化性アクリレートと、10pbwの不飽和脂肪族酸ヒドロキシアルキルエステル変性剤ε−カプロラクトン(ダイセル化学工業から商標表記プラセル(PLACEL)FA2Dで市販されている)と、1pbwの光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズから商標表記イルガキュア(IRGACURE)2959で市販されている)とを含有していた。 Curable fluid: UV curable resin was used as the curable fluid. The ultraviolet curable resin composition comprises 90 parts by weight (pbw) of a polyester urethane acrylate (commercially available from Daicel Ornex Co., Ltd. under the trademark EBECRYL 8402) and 10 pbw of non-curable resin. Saturated aliphatic acid hydroxyalkyl ester modifier ε-caprolactone (commercially available from Daicel Chemical Industries under the trademark PLACEL FA2D) and 1 pbw of photoinitiator (IRGACURE from Ciba Specialty Chemicals) 2959, which is commercially available at 2959).
導電性成形型:導電性成形型は、銅基板の上にニッケルめっきを施したものを使用した。この型は深さ51.4μm、頂角88.4度、及び正方形の底部形状を有する四角錐形状の窪みを有していた。正方形底部の各辺は100μmであった。窪みは、ピッチ100μmの正方格子パターンに配列した。導電性成形型は50mm×50mmのサイズであった。導電性成形型を上面から光学顕微鏡(OLYMPUS社製、BX60)を使用して撮影した写真を図5に示す。 Conductive mold: The conductive mold used was a nickel-plated copper substrate. This mold had a quadrangular pyramid shaped depression with a depth of 51.4 μm, apex angle of 88.4 degrees, and a square bottom shape. Each side of the square bottom was 100 μm. The depressions were arranged in a square lattice pattern with a pitch of 100 μm. The conductive mold was 50 mm × 50 mm in size. FIG. 5 shows a photograph of the conductive mold taken from above using an optical microscope (OLYMPUS, BX60).
低表面エネルギーの誘電体層:導電性成形型に対して、プラズマ処理装置WAFORBATCH 7000(Plasma Therm Industrial Products, Inc.)を使用して、以下の処理を行い、低表面エネルギーの誘電体層を形成した。 Low surface energy dielectric layer: Using the plasma processing equipment WAFORBATCH 7000 (Plasma Therm Industrial Products, Inc.), the following processing is performed on the conductive mold to form a low surface energy dielectric layer. did.
誘電成形型1:
圧力30mTorr以下になるまでプラズマ処理装置のチャンバーを減圧した後、酸素ガス流量500sccm、13.56MHz、出力1kW、で2分間で導電性成形型の表面をクリーニング処理した。次に、アルゴンガス流量100sccm、13.56MHz、出力1kW、で1分間で、さらに導電性成形型の表面をクリーニング処理した。
Dielectric mold 1:
The chamber of the plasma processing apparatus was depressurized until the pressure became 30 mTorr or less, and then the surface of the conductive mold was cleaned at an oxygen gas flow rate of 500 sccm, 13.56 MHz, and an output of 1 kW for 2 minutes. Next, the surface of the conductive mold was further cleaned at an argon gas flow rate of 100 sccm, 13.56 MHz, and an output of 1 kW for 1 minute.
テトラメチルシラン(TMS)及び酸素の存在下、TMS/酸素ガス流量75/250sccm、出力1kWで5分間、クリーニングされた導電性成形型の表面を処理した。次に、同様に、TMS/酸素ガス流量10/300sccm、出力1kWで2分間、導電性成形型の表面を処理した。その後、チャンバー内を大気圧に戻した後、導電性成形型をチャンバーから取り出した。 The surface of the cleaned conductive mold was treated in the presence of tetramethylsilane (TMS) and oxygen at a TMS / oxygen gas flow rate of 75/250 sccm and an output of 1 kW for 5 minutes. Next, similarly, the surface of the conductive mold was treated for 2 minutes at a TMS / oxygen gas flow rate of 10/300 sccm and an output of 1 kW. Then, after returning the inside of a chamber to atmospheric pressure, the electroconductive mold was taken out from the chamber.
1.0重量%のトリメトキシ(1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデシル)シラン(東京化成工業株式会社製)のハイドロフルオロエーテル(HFE)溶液を準備した。HFEとしては3M社製の3M(登録商標)NOVEC(登録商標)高機能性液体7200を使用した。この溶液に表面処理済みの導電性成形型を2.5時間、浸漬した。その後、ゆっくりと導電性成形型を溶液から取り出し、150℃のオーブンで10時間保持し、低表面エネルギーの誘電体層を形成し、誘電成形型1を得た。 A hydrofluoroether (HFE) solution of 1.0% by weight of trimethoxy (1H, 1H, 2H, 2H-heptadecafluorodecyl) silane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was prepared. As the HFE, 3M (registered trademark) NOVEC (registered trademark) highly functional liquid 7200 manufactured by 3M was used. The surface-treated conductive mold was immersed in this solution for 2.5 hours. Thereafter, the conductive mold was slowly taken out of the solution and held in an oven at 150 ° C. for 10 hours to form a low surface energy dielectric layer, whereby a dielectric mold 1 was obtained.
誘電成形型2:
導電性成形型のクリーニング処理及び表面処理は、TMS/酸素ガス流量10/300sccmでの処理までは例1と同様に行った。その後、さらに、八フッ化プロパン(C3F8)ガス流量300sccm、出力100Wで2分間、導電性成形型の表面を処理した。チャンバー内を大気圧に戻した後、導電性成形型をチャンバーから取り出し、低表面エネルギーの誘電体層が形成された誘電成形型2を得た。
<実施例1>
紫外線硬化性樹脂を準備した後、誘電成形型1を、ラミネートロールと紫外線照射システムを備えた花崗岩プレートに配置した。誘電成形型1の周りにスペーサーを配置してダムをつくり、スペーサーと誘電成形型1との間に約300μmの間隔が空くようにした。次に、直流電源(高砂製作所社製 ZX-400H)の正極側プラグと誘電成形型1の側縁部とを電気的に接続した。ポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポン社製MELINEX(登録商標)ST506、厚み0.005インチ)にITO膜(55オーム/□)を積層した導電膜(ITO/PETシート)を、ITO膜側が下向きになるように誘電成形型1の上に配置した。ITO膜と交流電源の負極側とを電気的に接続した後、ITO/PETシートの上にラミネートロールを下ろし、図3Bに示すようにITO/PETシートをラミネートロールに巻きつけた。
Dielectric mold 2:
The cleaning treatment and surface treatment of the conductive mold were performed in the same manner as in Example 1 until the treatment with the TMS / oxygen gas flow rate of 10/300 sccm. Thereafter, the surface of the conductive mold was further treated with octafluoropropane (C 3 F 8 ) gas flow rate of 300 sccm and output of 100 W for 2 minutes. After returning the inside of the chamber to atmospheric pressure, the conductive mold was taken out of the chamber to obtain a dielectric mold 2 on which a low surface energy dielectric layer was formed.
<Example 1>
After preparing the ultraviolet curable resin, the dielectric mold 1 was placed on a granite plate equipped with a laminate roll and an ultraviolet irradiation system. A dam was formed by arranging a spacer around the dielectric mold 1 so that an interval of about 300 μm was left between the spacer and the dielectric mold 1. Next, the positive electrode side plug of the DC power source (ZX-400H manufactured by Takasago Seisakusho) and the side edge portion of the dielectric mold 1 were electrically connected. A conductive film (ITO / PET sheet) in which an ITO film (55 ohm / □) is laminated on a polyethylene terephthalate film (MELINEX (registered trademark) ST506, manufactured by Teijin DuPont, Ltd., thickness 0.005 inch) is placed so that the ITO film side faces downward. Was placed on the dielectric mold 1. After electrically connecting the ITO film and the negative electrode side of the AC power source, the laminate roll was lowered onto the ITO / PET sheet, and the ITO / PET sheet was wound around the laminate roll as shown in FIG. 3B.
次に、500Vの交流電圧を誘電成形型1とITO膜との間にかけた。その後、準備した紫外線硬化性樹脂を誘電成形型1の表面に沿って滴下し、約16cm/secの一定速度でラミネートロールの下を移動させながら、紫外線硬化性樹脂を誘電成形型1の凹凸部のある型面上に塗り広げた。コーティング速度にあわせ、ITO/PETシートも一緒にラミネートロールの下を移動させることで、コーティング層をITO/PETシートでラミネートした。このコーティング中、ベースモールドの各凹部には気泡が捕捉された。 Next, an AC voltage of 500 V was applied between the dielectric mold 1 and the ITO film. Thereafter, the prepared UV curable resin is dropped along the surface of the dielectric mold 1 and moved under the laminate roll at a constant speed of about 16 cm / sec. Spread on the mold surface. The coating layer was laminated with the ITO / PET sheet by moving the ITO / PET sheet together under the laminating roll together with the coating speed. During this coating, air bubbles were trapped in each recess of the base mold.
コーティング後の誘電成形型1の表面には、紫外線硬化性樹脂のコーティング層が形成されるとともに、コーティング層の上をITO/PETシートでラミネートした状態が得られた。 A coating layer of an ultraviolet curable resin was formed on the surface of the dielectric mold 1 after coating, and a state in which the coating layer was laminated with an ITO / PET sheet was obtained.
その後、紫外線ランプ(USHIO社製)を用いて、ITO/PETシートを介してコーティングされた紫外線硬化性樹脂に対し、3450mJ/cm2の紫外線を照射し、紫外線硬化性樹脂を重合硬化させた。この後、この硬化層をITO/PETシートとともに誘電成形型1から離型し、配列した凹パターンを有する第1の物品1を得た。 Thereafter, using an ultraviolet lamp (manufactured by USHIO), the ultraviolet curable resin coated via the ITO / PET sheet was irradiated with 3450 mJ / cm 2 of ultraviolet rays to polymerize and cure the ultraviolet curable resin. Thereafter, the cured layer was released from the dielectric mold 1 together with the ITO / PET sheet to obtain a first article 1 having an arrayed concave pattern.
この第1の物品1を次のモールドとして使用し、凸パターンを有する構造体を以下の条件で作製した。 The first article 1 was used as the next mold, and a structure having a convex pattern was produced under the following conditions.
常温硬化型シリコーン樹脂(商品名:ELASTSIL RT601、2液タイプ(混合重量比:A液:B液=90:10)、旭化成ワッカーシリコーン社製)を第1の物品1の凹凸がある面に滴下した。この後、気泡欠陥を防ぐため、周囲を約15分、1000Pa以下に減圧することで脱泡を行った。続けて、ナイフコーターを用いてシリコーン樹脂を塗り広げ、厚み200μmのコーティング層を得た。このコーティング層を、減圧下(1000Pa以下)、室温(約25℃)で、一昼夜(約24時間)放置することで硬化した。硬化層を第1の物品1から離型し、凹部パターンを反転させた凸部パターンを有する第2の物品1を得た。得られた第2の物品1の走査型電子顕微鏡(SEM)撮像写真を図6に示す。ベースモールドの各凹部形状に応じた一方向に伸びた形状の凸部レンズ形状アレイが得られた。
<実施例2>
誘電成形型2を使用し、印加した交流電圧を300Vとした以外は実施例1と同様にして、第1の物品2、及び第2の物品2を得た。
<実施例3>
誘電成形型2を使用し、印加した交流電圧を100Vとした以外は実施例1と同様にして、第1の物品3、及び第2の物品3を得た。
<実施例4>
コーティング層をITO/PETシートでラミネートした後に、200Vの交流電圧を誘電成形型1とITO膜との間にかけた以外は実施例1と同様にして、第1の物品4、及び第2の物品4を得た。得られた第2の物品4のSEM撮像写真を図7に示す。
<実施例5>
コーティング層をITO/PETシートでラミネートした後に、500Vの交流電圧を誘電成形型1とITO膜との間にかけた以外は実施例1と同様にして、第1の物品5、及び第2の物品5を得た。得られた第2の物品5のSEM撮像写真を図8に示す。
<比較例1>
交流電圧を印加しなかった以外は、実施例1と同様にして、第1の物品6、及び第2の物品6を得た。得られた第2の物品6のSEM撮像写真を図9に示す。
<比較例2>
誘電成形型2を使用し、交流電圧を印加しなかった以外は、実施例1と同様にして、第1の物品7、及び第2の物品7を得た。
<評価方法>
実施例1〜5及び比較例1〜2で得られた第2の物品の特性を以下の方法にしたがって評価した。
<光学特性>
実施例1〜3及び比較例1〜2の第2の物品表面の凸部レンズの形状と光学特性を、マイクロレンズアレイ形状/光学特性評価装置「NH−3MA」(三鷹光器(株)社製)を使用して測定した。測定には5×5個の凸部レンズ形状を使用し、それぞれのレンズの半径(radius)、レンズの焦点距離(effective field length)、焦点を結んだ位置でのx方向の広がり(spot radius−x)、及び焦点を結んだ位置でのy方向の広がり(spot radius−y)の平均値(average)及び標準偏差(std)を測定した。結果を表1に示す。
Drop room temperature curable silicone resin (trade name: ELASTSIL RT601, 2 component type (mixed weight ratio: A solution: B solution = 90:10), manufactured by Asahi Kasei Wacker Silicone Co., Ltd.) onto the surface of the first article 1 with irregularities. did. Thereafter, in order to prevent bubble defects, deaeration was performed by reducing the pressure to 1000 Pa or less for 15 minutes. Subsequently, a silicone resin was spread using a knife coater to obtain a coating layer having a thickness of 200 μm. This coating layer was cured by leaving it to stand overnight (about 24 hours) at room temperature (about 25 ° C.) under reduced pressure (1000 Pa or less). The hardened layer was released from the first article 1 to obtain a second article 1 having a convex pattern obtained by inverting the concave pattern. A scanning electron microscope (SEM) image photograph of the obtained second article 1 is shown in FIG. A convex lens shape array having a shape extending in one direction corresponding to each concave shape of the base mold was obtained.
<Example 2>
A first article 2 and a second article 2 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the dielectric mold 2 was used and the applied AC voltage was changed to 300V.
<Example 3>
A first article 3 and a second article 3 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the dielectric mold 2 was used and the applied AC voltage was set to 100V.
<Example 4>
The first article 4 and the second article were the same as in Example 1 except that a 200 V AC voltage was applied between the dielectric mold 1 and the ITO film after laminating the coating layer with the ITO / PET sheet. 4 was obtained. An SEM image of the obtained second article 4 is shown in FIG.
<Example 5>
The first article 5 and the second article were the same as in Example 1 except that the coating layer was laminated with the ITO / PET sheet and then an AC voltage of 500 V was applied between the dielectric mold 1 and the ITO film. 5 was obtained. An SEM image of the obtained second article 5 is shown in FIG.
<Comparative Example 1>
A first article 6 and a second article 6 were obtained in the same manner as in Example 1 except that no AC voltage was applied. An SEM photograph of the obtained second article 6 is shown in FIG.
<Comparative Example 2>
A first article 7 and a second article 7 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the dielectric mold 2 was used and no AC voltage was applied.
<Evaluation method>
The characteristics of the second articles obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 2 were evaluated according to the following methods.
<Optical characteristics>
The shape and optical characteristics of the convex lens on the surface of the second article in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were measured using a microlens array shape / optical characteristic evaluation device “NH-3MA” (Mitaka Kogyo Co., Ltd.). ). For the measurement, 5 × 5 convex lens shapes are used, and the radius of each lens, the focal length of the lens, and the spread in the x direction at the focused position (spot radius− x), and the average value and standard deviation (std) of the spot radius-y at the focused position were measured. The results are shown in Table 1.
<表面形状>
実施例1、実施例4、実施例5、及び比較例1の第2の物品表面をSEM(キーエンス(株)製VE−8800)で観察した。図6から9にそれぞれのSEM写真を示す。電圧を印加した実施例1と、電圧を印加しない比較例1とでは曲率半径が異なり、実施例1の曲率半径はより小さくなっていた。ただし、どちらのサンプルも個々のレンズ形状の均一性は保たれていた。
<Surface shape>
The surface of the second article of Example 1, Example 4, Example 5, and Comparative Example 1 was observed with SEM (VE-8800 manufactured by Keyence Corporation). Each SEM photograph is shown in FIGS. The curvature radius was different between Example 1 to which voltage was applied and Comparative Example 1 to which no voltage was applied, and the curvature radius of Example 1 was smaller. However, in both samples, the uniformity of individual lens shapes was maintained.
実施例4及び実施例5も、電圧を印加しない比較例1と比較すると曲率半径は小さくなっていたが、実施例4及び5の個々のレンズ間で均一性が保たれていなかった。この不均一性は、コーティング層をITO/PETシートでラミネートした後に電圧を印加していることが原因と考えられる。
<断面形状>
実施例1の第2の物品、及び比較例1の第2の物品をそれぞれ図10Aの点線1001、及び図10Bの点線1002に沿ってレイザーブレードを用いて切断し、切断面を光学顕微鏡(オリンパス光学工業株式会社製 光学顕微鏡BX60)で観察した。実施例1では、観察されたレンズの断面形状の曲率半径は約40μmであったのに対し、比較例1では50μmであった。
In Example 4 and Example 5, the radius of curvature was smaller than that in Comparative Example 1 in which no voltage was applied, but uniformity was not maintained between the individual lenses in Examples 4 and 5. This non-uniformity is considered to be caused by applying a voltage after laminating the coating layer with an ITO / PET sheet.
<Cross sectional shape>
The second article of Example 1 and the second article of Comparative Example 1 were cut using a razor blade along the dotted line 1001 in FIG. 10A and the dotted line 1002 in FIG. 10B, respectively, and the cut surface was optical microscope (Olympus). This was observed with an optical microscope BX60 manufactured by Kogaku Kogyo Co., Ltd. In Example 1, the radius of curvature of the observed cross-sectional shape of the lens was about 40 μm, whereas in Comparative Example 1, it was 50 μm.
110 成形型
112 成形型の表面
130 硬化性流体
170 気泡の接線
202 電極
203 誘電体層
204 液滴
310 成形型
311 窪み
312,313 成形型表面
315 導電膜
317 電位差
330 硬化性流体
331 物品
332 凹部
340 ラミネートロール
350 気泡
360 第2の硬化性流体
361 第2の物品
362 凸部
410 成形型
411 窪み
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 Mold 112 Mold surface 130 Hardening fluid 170 Bubble tangent 202 Electrode 203 Dielectric layer 204 Droplet 310 Mold 311 Depression 312, 313 Mold surface 315 Conductive film 317 Potential difference 330 Curing fluid 331 Article 332 Recess 340 Laminate roll 350 Bubble 360 Second curable fluid 361 Second article 362 Convex 410 Mold 411 Dimple
Claims (7)
成形型の表面の少なくとも一部の上に硬化性流体を提供すること、
前記成形型の表面と前記硬化性流体との間に、少なくとも1個の気泡を導入すること、
前記成形型の少なくとも一部と前記硬化性流体との間に電位差を与えることにより、前記気泡の接線と前記成形型の表面とのなす角度αを変化させること、および
前記気泡を成形面の少なくとも一部として用いて、前記硬化性流体に少なくとも1個の凹部を付与すること、を備える方法。 A method for producing an article having a surface comprising at least one recess,
Providing a curable fluid on at least a portion of the mold surface;
Introducing at least one bubble between the surface of the mold and the curable fluid;
Changing the angle α between the tangent of the bubble and the surface of the mold by applying a potential difference between at least a part of the mold and the curable fluid; and Using as part, providing at least one recess in the curable fluid.
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