KR20120030317A - 적층체의 제조 방법, 원반, 전사 장치, 적층체, 성형 소자 및 광학 소자 - Google Patents

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Abstract

적층체의 제조 방법은 기체 상에 에너지선 경화성 수지 조성물을 도포하는 단계와, 상기 기체 상에 도포된 에너지선 경화성 수지 조성물에 대해 회전 원반의 회전면을 회전 동안 밀착시키고, 상기 회전 원반 내에 제공된 하나 또는 복수의 에너지선 소스로부터 방사된 에너지선을 상기 회전면을 통해 상기 에너지선 경화성 수지 조성물에 조사하여 상기 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화시킴으로써, 상기 회전면의 요철 형상이 전사된 형상층을 상기 기체 상에 형성하는 단계를 포함한다.

Description

적층체의 제조 방법, 원반, 전사 장치, 적층체, 성형 소자 및 광학 소자 {MANUFACTURING METHOD OF LAMINATED BODY, STAMPER, TRANSFER DEVICE, LAMINATED BODY, MOLDING ELEMENT, AND OPTICAL ELEMENT}
본 발명은 적층체의 제조 방법, 원반, 전사 장치, 적층체, 성형 소자 및 광학 소자에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 기체(base) 상에 형상층을 갖는 적층체의 제조 방법, 원반, 전사 장치, 적층체, 성형 소자 및 광학 소자에 관한 것이다.
최근, 기체에 요철 형상을 부여하는 방법으로서, 열가소성 재료를 사용하는 방법(이하, 열전사 방식이라 함) 및 광 경화성 재료를 사용하는 방법(이하, 광 전사 방식이라 함)이 사용되고 있다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2006-26873호 및 제2006-216836호 참조). 열전사 방식에서는, 유리 전이 온도 이상으로 가열한 기체에 대하여 원반을 프레스하고, 그 후 기체를 냉각하고, 원반을 기체로부터 박리함으로써, 기체 상에 요철 형상을 갖는 적층체를 얻을 수 있다. 광 전사 방식에서는, 기체를 가열하지 않고, 기체 상에서 경화되지 않는 광 경화성 재료에 대해 원반을 강하게(tightly) 프레스하고, 상기 광 경화성 재료에 대해 원반 또는 기체를 통해 광 조사를 행하고, 광 경화성 재료를 경화시킴으로써, 적층체를 얻을 수 있다.
광 경화 방식은 열전사 방식보다 처리량을 더 향상시킬 수 있다는 이점을 가지므로, 최근 특히 주목받고 있다. 광 전사 방식에서는, 일반적으로, 금속 원반 또는 유리 원반이 사용된다. 금속 원반의 제조 기술인 평탄 또는 회전 주기적 원반을 제조하는 기술에서는, 원반측으로부터 광을 조사할 수 없으므로, 광 경화성 재료의 경화에 기여하는 파장의 광을 투과하는 기체만이 사용될 수 있고, 광을 투과하지 않는 기체(불투과성의 기체)는 사용할 수 없다.
유리 원반에서는, 원반측으로부터 광을 조사할 수 있으므로, 광 경화성 재료의 경화에 기여하는 광을 투과하지 않는 기체를 사용하여, 요철 형상을 갖은 적층체를 얻는 것이 가능하다. 종래의 제조 기술에서는, 몇 인치 크기로 제한되는 원반 형상 또는 판상의 원반만이 제조되므로, 원반의 성형면의 면적 이상의 크기를 갖는 적층체를 제조할 경우에는, 스텝 및 리피트 방식(step and repeat method)이 채용된다. 그러나, 스텝 및 리피트 방식에서는, 각 스텝에서 전사된 전사 영역 간의 경계부에서 요철 형상 간의 부정합이 발생한다. 경계부의 부정합은 적층체의 종류에 따라 적층체의 특성의 저하를 초래할 수 있다.
일본 특허 출원 공개 제2006-26873호
일본 특허 출원 공개 제2006-216836호
불투과성의 기체를 갖고, 부정합이 없는 전사 영역을 갖는 적층체의 제조 방법, 원반 및 전사 장치, 불투과성의 기체를 갖고, 형상층의 표면의 요철 형상 간의 부정합이 없는 적층체, 성형 소자 및 광학 소자를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적층체의 제조 방법으로서, 기체(base) 상에 에너지선(energy ray) 경화성 수지 조성물을 도포하는 단계와, 상기 기체 상에 도포된 상기 에너지선 경화성 수지 조성물에 대해 회전 원반의 회전면을 회전 동안 밀착시키고, 상기 회전 원반 내에 제공된 하나 또는 복수의 에너지선 소스로부터 방사된 에너지선을 상기 회전면을 통해 상기 에너지선 경화성 수지 조성물에 조사하여 상기 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화시킴으로써, 상기 회전면의 요철 형상이 전사된 형상층을 상기 기체 상에 형성하는 단계를 포함하는 적층체의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전사 장치로서, 요철 형상을 갖는 회전면과, 상기 회전면 내부에 제공되는 하나 또는 복수의 에너지선 소스를 구비하는 회전 원반을 포함하고, 상기 회전 원반은 상기 에너지선 소스로부터 방사된 에너지선에 대해 투과성을 갖고, 기체 상에 도포된 에너지선 경화성 수지 조성물에 대해 상기 회전 원반의 상기 회전면을 회전 동안 밀착시키고, 상기 회전 원반 내에 제공된 상기 에너지선 소스로부터 방사된 상기 에너지선을 상기 회전면을 통해 상기 에너지선 경화성 수지 조성물에 조사하여 상기 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화시킴으로써, 상기 회전면의 요철 형상이 전사된 형상층을 상기 기체 상에 형성하는 전사 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 요철 형상을 갖는 회전면을 포함하는 원반으로서, 상기 원반은 에너지선 소스로부터 방사된 에너지선에 대해 투과성을 갖고, 상기 원반은, 상기 에너지선 소스로부터 방사된 상기 에너지선을 상기 회전면을 통해 에너지선 경화성 수지 조성물에 조사시킴으로써, 상기 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화시키는 원반이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적층체로서, 기체와; 상기 기체 상에 형성되며 요철 형상을 갖는 표면을 구비하는 형상층을 포함하고, 상기 형상층은 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화하여 형성되고, 상기 형상층의 표면에는, 미리 결정된 요철 패턴을 갖는 단위 영역이 상기 요철 형상 간의 부정합(mismatching)을 발생하지 않고 연속해서 형성되고, 상기 기체는 상기 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화시키기 위한 에너지선에 대해 불투과성을 갖는 적층체가 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적층체로서, 제1 면과, 상기 제1 면의 반대측에 있는 제2 면을 갖는 기체와; 상기 기체의 상기 제1 면 상에 형성된 제1 형상층과; 상기 기체의 상기 제2 면 상에 형성된 제2 형상층을 포함하고, 상기 제1 형상층은 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화하여 형성되고, 상기 제1 및 제2 형상층 중 적어도 상기 제2 형상층은 상기 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화시키기 위한 에너지선에 대해 불투과성을 갖고, 상기 제1 형상층의 표면에는, 미리 결정된 요철 패턴을 갖는 단위 영역이 상기 요철 형상 간의 부정합을 발생하지 않고 연속해서 형성되는 적층체가 제공된다.
본 발명의 실시예어서, 에너지선 경화성 수지 조성물은 에너지선 경화성 수지 조성물을 주성분으로 포함하는 조성물을 나타낸다. 에너지선 경화성 수지 조성물 이외의 성분으로서는, 예를 들어, 열경화성 수지, 실리콘 수지, 유기 미립자, 무기 미립자, 도전성 고분자, 금속 분말, 안료 등을 사용할 수 있지만, 이들에 한정되지 않고, 원하는 적층체의 특성에 따라 다양한 재료를 사용할 수 있다.
또한, 에너지선에 대한 불투과성은 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화시키는 것이 곤란한 정도의 불투과성을 나타낸다.
단위 영역은 회전 원반의 회전면을 회전시킴으로써 형성되는 전사 영역인 것이 바람직하다. 회전 원반으로서는, 롤 원반 또는 벨트 원반을 사용하는 것이 바람직하지만, 요철 형상이 형성된 회전면을 포함한다면 이들에 한정되지 않는다.
구조체의 배열은 규칙 배열, 불규칙 배열 및 이들의 조합인 것이 바람직하다. 구조체의 배열은 1차원 배열 또는 2차원 배열인 것이 바람직하다. 기체의 형상으로서는, 2개의 주면을 갖는 필름 형상 또는 판상 등의 형상, 3개 이상의 주면을 갖는 다면체 형상, 구면 및 자유 곡면(adjustable curve) 등의 곡면을 갖는 곡면 형상, 평면 및 구면을 갖는 다면체 형상 등을 사용하는 것이 바람직하다. 기체가 갖는 복수의 주면 중 적어도 하나에 형상층을 형성하는 것이 바람직하다. 기체는 적어도 하나의 평면 또는 곡면을 갖고, 평면 또는 곡면에 형상층이 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서는, 단위 영역 간에 부정합을 발생하지 않고 요철 형상이 서로 연결되어 있으므로, 단위 영역 간의 부정합에 기인하는 적층체의 특성 열화 또는 형상 혼란 등이 없다. 따라서, 우수한 특성 또는 외관을 갖는 적층체를 얻을 수 있다. 요철 형상이 렌즈 또는 서브 파장 구조체의 패턴 등인 경우에는, 단위 영역 간에도 우수한 광학 특성을 얻을 수 있다. 요철 형상을 미리 결정된 형상으로 교체하여 이루어지는 디자인의 경우에는, 부정합 부분이 없는 형상 등의 디자인을 얻을 수 있다. 또한, 에너지선에 대해 불투과성을 갖는 기체를 사용할 수 있으므로, 다양한 기체를 사용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 형상층 표면의 요철 형상에 부정합이 없고, 이에 따라 우수한 특성 또는 외관을 갖는 적층체가 얻어질 수 있다. 또한, 기체로서 다양한 기체를 사용할 수 있으므로, 적층체를 다양한 성형 소자 또는 광학 소자 등에 적용할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층체의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 1b는 도 1a에 나타낸 적층체의 일부의 확대 사시도이다. 도 1c는 도 1a에 나타낸 적층체의 일부의 확대 평면도이다. 도 1d는 도 1c에 나타낸 적층체의 트랙 연장 방향의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층체에 구비된 기체의 제1 내지 제5 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전사 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 4a는 롤 원반의 구성의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 4b는 도 4a에 나타낸 롤 원반의 일부의 확대 평면도이다.
도 5는 롤 원반 노광 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층체의 제조 방법의 일례를 설명하는 공정도이다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층체의 제조 방법의 일례를 설명하는 공정도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전사 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전사 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 적층체의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 11a는 본 발명의 제5 실시예에 따른 적층체의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 11b은 도 11a에 나타낸 적층체의 일부의 확대 평면도이다. 도 11c는 도 11b에 나타낸 적층체의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 적층체의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 13a 내지 도 13e는 본 발명의 제7 실시예에 따른 적층체에 구비된 기체의 제1 내지 제5 예를 나타내는 단면도이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제8 실시예에 따른 적층체에 구비된 기체의 제1 및 제2 예를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 이하의 순서로 설명한다.
1. 제1 실시예(기체의 일 주면에 복수의 구조체가 2차원 배열된 적층체의 예)
2. 제2 실시예(적층체를 스테이지를 이용하여 반송하는 전사 장치의 예)
3. 제3 실시예(원환상의(toric) 벨트 원반을 구비한 전사 장치의 예)
4. 제4 실시예(기체의 일 주면에 복수의 구조체가 사행(wobbled) 배열된 적층체의 예)
5. 제5 실시예(기체의 일 주면에 복수의 구조체가 랜덤 배열된 적층체의 예)
6. 제6 실시예(기체의 일 주면에 복수의 구조체가 1차원 방식으로 배열된 적층체의 예)
7. 제7 실시예(기체의 양쪽 주면에 복수의 구조체가 2차원 배열된 방식으로 적층체의 예)
8. 제8 실시예(불투과성을 갖는 복수의 구조체가 2차원 방식으로 배열된 적층체의 예)
1. 제1 실시예
적층체의 구성
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층체의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 1b는 도 1a에 나타낸 적층체의 일부의 확대 사시도이다. 도 1c는 도 1a에 나타낸 적층체의 일부의 확대 평면도이다. 도 1d는 도 1c에 나타낸 적층체의 트랙 연장 방향의 단면도이다. 적층체는 제1 주면 및 제2 주면을 갖는 기체(1)와, 상기 주면의 한쪽에 형성되어 요철 형상을 갖는 형상층(2)을 포함한다. 이하에서는, 형상층(2)이 형성되는 제1 주면을 전면이라 하고, 그 반대측의 제2 면을 후면이라 한다.
적층체는 표면 가공체(surface texturing body), 디자인체, 기계 소자 또는 의료 소자 등의 성형 소자, 및, 반사 방지 소자, 편광 소자, 주기 광학 소자, 회절 소자, 결상 소자 또는 도파 소자 등의 광학 소자에 대해 적용하기에 적합하다. 구체적으로는, 적층체는 ND 필터, 샤프 컷오프 필터 및 간섭 필터 등의 각종 광량 조정 필터, 편광판, 휴대 전화 및 자동차의 계기판의 전방 패널판, 휴대 전화 등의 가공품(texturing), 수지 성형품, 및 유리 성형품에 대해 적용하기에 적합하다.
적층체는 예를 들어 띠 형상(strip shape)을 갖고, 롤 형상으로 권회되며(wound), 소위 원재료(original fabric)이다. 적층체는 가요성을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 띠 형상의 적층체를 롤 형상으로 권회하여, 반송성 또는 취급성이 향상된다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 적층체는 예를 들어 적어도 1 주기의 전사 영역(단위 영역) TE를 갖고 있다. 여기서, 1 주기의 전사 영역 TE는 후술하는 롤 원반을 1회전만큼 회전시킴으로써 전사되는 영역이다. 즉, 1 주기의 전사 영역 TE의 길이는 롤 원반의 둘레면의 길이에 상당한다. 인접하는 2개의 전사 영역 TE 간의 경계부에서, 형상층(2)의 요철 형상에 부정합이 존재하지 않고, 2개의 전사 영역 TE가 이음매 없는(seamless) 방식으로 접속되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 우수한 특성 또는 외관을 갖는 적층체가 얻어진다. 여기서, 부정합은 구조체(21)에 의한 요철 형상의 물리적인 구성이 불연속인 것을 의미한다. 부정합의 구체예는 전사 영역 TE의 소정의 요철 패턴의 주기성의 혼란(disarray), 인접하는 단위 영역 간의 중첩 또는 간극, 전사가 행해지지 않은 부분 등을 포함한다.
기체
기체(1)의 재료는 특별히 한정되지 않고, 용도에 의해 선택 가능하며, 예를 들어 석영, 메틸메타크릴레이트(공)중합체, 폴리카보네이트, 스티렌(공)중합체, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 폴리비닐아세탈, 폴리에테르케톤, 폴리우레탄, 사이클로올레핀중합체, 사이클로올레핀공중합체 등의 플라스틱, 유리, 금속, 세라믹스, 자성체, 및 반도체를 사용할 수 있다. 기체(1)의 형상은, 예를 들어 시트 형상, 플레이트 형상, 및 블록 형상을 포함하지만, 특히 이러한 형상에 한정되는 것이 아니다. 여기서, 시트의 정의는 필름을 포함한다. 전체 기체(1)는 띠 형상을 갖고, 기체(1)의 길이 방향으로 단위 영역으로서의 전사 영역 TE가 연속해서 형성되는 것이 바람직하다. 기체(1)의 전면 및 후면의 형상은 예를 들어 평면 및 곡면을 모두 사용할 수 있다. 전면 및 후면 모두가 평면 또는 곡면의 형상을 가질 수 있고, 전면 및 후면 중 한쪽이 평면의 형상을 갖고 다른 면이 곡면의 형상을 가질 수도 있다.
기체(1)는 형상층(2)을 형성하기 위한 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화하도록 사용되는 에너지선에 대해 불투과성을 갖는다. 본 명세서에서, 에너지선은 형상층(2)을 형성하도록 사용되는 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화하기 위한 에너지선을 나타낸다. 기체(1)의 전면에 대하여, 예를 들어 인쇄, 도포, 진공 성막 등에 의해 장식층 또는 기능층을 형성할 수 있다.
기체(1)는 단층 구조 또는 적층 구조를 갖는다. 여기서, 적층 구조는 2개 이상의 층을 적층하여 형성되고, 적층 구조 중 적어도 1층은 에너지선에 대하여 불투과성을 갖는 불투과층이다. 적층체를 형성하는 방법으로서는, 예를 들어, 융착 또는 표면 처리에 의해 층간을 접합하는 방법, 접착층이나 점착층 등의 접합층을 통해 층간을 접합하는 방법을 포함하지만, 특별히 한정되는 것이 아니다. 접합층이 에너지선을 흡수하는 안료 등의 재료를 포함하도록 해도 좋다. 또한, 기체(1)가 적층 구조를 갖는 경우, 에너지선에 대하여 불투과성을 갖는 불투과층과, 에너지선에 대하여 투과성을 갖는 투과층을 조합해도 좋다. 또한, 기체가 2개 이상의 불투과층을 구비할 경우에는, 층들이 서로 다른 흡수 특성을 가져도 된다.
투과층의 재료는, 예를 들어 아크릴 수지 코팅재 등의 투명한 유기막, 투명한 금속막, 무기막, 금속 화합물막, 또는 이들의 적층체를 사용할 수 있지만, 특별히 한정되는 것이 아니다. 불투과층이 재료는, 예를 들어 안료를 포함하는 아크릴 수지 코팅재 등의 유기막, 금속막, 금속 화합물막, 또는 이들의 적층체를 사용할 수 있지만, 특별히 한정되는 것이 아니다. 안료는, 예를 들어 카본 블랙 등의 광흡수성을 갖는 재료를 사용할 수 있다.
도 2a 내지 도 2e는 기체의 제1 내지 제5 예를 나타내는 단면도이다.
제1 예
도 2a에 도시한 바와 같이, 기체(1)는 단층의 구조를 갖고, 기체 전체가 에너지선에 대하여 불투과성을 갖는 불투과층이다.
제2 예
도 2b에 도시한 바와 같이, 기체(1)는 2층 구조를 갖고, 에너지선에 대하여 불투과성을 갖는 불투과층(11a)과, 에너지선에 대하여 투과성을 갖는 투과층(11b)을 포함한다. 불투과층(11a)이 후면측에 배치되고, 투과층(11b)이 전면측에 배치된다.
제3 예
도 2c에 도시한 바와 같이, 기체(1)는 2층 구조를 갖고, 에너지선에 대하여 불투과성을 갖는 불투과층(11a)과, 에너지선에 대하여 투과성을 갖는 투과층(11b)을 포함한다. 불투과층(11a)이 전면측에 배치되고, 투과층(11b)이 후면측에 배치된다.
제4 예
도 2d에 도시한 바와 같이, 기체(1)는 3층 구조를 갖고, 에너지선에 대하여 투과성을 갖는 투과층(11b)과, 투과층(11b)의 양쪽 주면에 형성되어 에너지선에 대하여 불투과성을 갖는 불투과층(11a, 11a)을 포함한다. 한쪽의 불투과층(11a)이 후면측에 배치되고, 다른 쪽의 불투과층(11a)이 전면측에 배치된다.
제5 예
도 2e에 도시한 바와 같이, 기체(1)는 3층 구조를 갖고, 에너지선에 대하여 불투과성을 갖는 불투과층(11a)과, 불투과층(11a)의 양쪽 주면에 형성되어 에너지선에 대하여 투과성을 갖는 투과층(11b, 11b)을 포함한다. 한쪽의 투과층(11b)이 후면측에 배치되고, 다른 쪽의 투과층(11b)이 전면측에 배치된다.
형상층
형상층(2)은 소정의 요철 패턴을 갖는 전사 영역 TE가 연속해서 형성된 표면을 갖는다. 형상층(2)은 예를 들어 복수의 구조체(21)가 2차원 배열되는 층이며, 필요에 따라 복수의 구조체(21)와 기체(1) 사이에 기저층(22)을 구비해도 좋다. 기저층(22)은 구조체(21)와 저면측에서 일체 성형된 층이며, 구조체(21)와 같은 방식으로 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화하여 형성된다. 기저층(22)의 두께는 특별히 한정되는 것이 아니라, 필요에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 복수의 구조체(21)가 기체(1)의 전면 상에 복수열의 트랙 T를 형성하도록 배열되어 있다. 복수열의 트랙 T를 형성하도록 배열된 복수의 구조체(21)는 예를 들어 사방 격자 형상 또는 육방 격자 형상이 규칙적으로 배열된 소정의 배치(batch) 패턴을 가질 수도 있다. 구조체(21)의 높이가 기체(1)의 전면에서 규칙적으로 또는 불규칙적으로 변화해도 좋다.
구조체(21)는 기체(1)의 전면에 대하여 볼록 형상 또는 오목 형상의 형상을 갖거나, 또는 기체(1)의 전면에 볼록 형상 및 오목 형상을 가질 수도 있다. 구조체(21)의 구체적인 형상으로서는, 예를 들어 피라미드 형상, 기둥 형상, 바늘 형상, 반구 형상, 반타원 구 형상, 다각 형상 등을 포함할 수 있지만, 이들의 형상에 한정되는 것이 아니라, 다른 형상을 가질 수도 있다. 피라미드 형상은, 예를 들어 정상부가 뾰족해진 피라미드 형상, 정상부가 평탄한 피라미드 형상, 정상부에 볼록 형상 또는 오목 형상의 곡면을 갖는 피라미드 형상을 포함할 수 있지만, 이들의 형상에 한정되는 것이 아니다. 또한, 피라미드 형상의 송곳면을 오목 형상 또는 볼록 형상으로 만곡시켜도 좋다. 후술하는 롤 원반 노광 장치(도 5 참조)를 사용하여 롤 원반을 제작할 경우에는, 구조체(21)의 형상으로서, 정상부에 볼록 형상을 갖는 타원뿔 형상 또는 정상부가 평탄한 원뿔대 형상을 채용하고, 이들의 저면을 형성하는 타원형의 장축 방향을 트랙의 연장 방향과 일치시키는 것이 바람직하다.
구조체(21)의 피치는 적층체의 종류에 따라 적절히 선택된다. 예를 들어, 적층체가 광의 반사 방지를 목적으로 하는 서브 파장 구조체 등의 광학 소자인 경우에는, 구조체(21)는 반사의 저감을 위해 파장 대역 이하의 짧은 배치 피치, 예를 들어 가시광의 파장과 대략 동일한 배치 피치로 주기적으로 2차원 배치된다. 반사의 저감을 위한 광의 파장 대역은, 예를 들어 자외광의 파장 대역, 가시광의 파장 대역, 또는 적외광의 파장 대역이다. 여기서, 자외광의 파장 대역은 10nm 내지 400nm이고, 가시광의 파장 대역은 400nm 내지 830nm이고, 또는 적외광의 파장 대역은 830nm 내지 1mm이다.
형상층(2)은 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화함으로써 형성된다. 형상층(2)은 기체(1) 상에 도포된 에너지선 경화성 수지 조성물을, 기체(1)의 반대측으로부터 중합 등의 경화 반응을 진행시킴으로써 형성되는 것이 바람직하다. 이는 기체(1)로서 에너지선에 대하여 불투과성을 갖는 기체를 사용할 수 있기 때문이다. 전사 영역 TE는 에너지선 경화성 수지 조성물의 경화도에 부정합을 발생시키지 않고 서로 연결되는 것이 바람직하다. 에너지선 경화성 수지 조성물의 경화도의 부정합은 예를 들어 중합도의 차이이다.
에너지선 경화성 수지 조성물은 에너지선을 조사함으로써 경화될 수 있는 수지 조성물이다. 에너지선은 전자선, 자외선, 적외선, 레이저광선, 가시광선, 전리 방사선(X-선, α-선, β-선, γ-선 등), 마이크로파, 고주파 등의 라디칼, 양이온 또는 음이온 등의 중합 반응의 트리거(trigger)를 형성할 수 있는 에너지선을 나타낸다. 에너지선 경화성 수지 조성물은 필요에 따라 다른 수지와 혼합되어 사용될 수 있는데, 예를 들어 열경화성 수지 등의 다른 수지와 혼합하여 사용될 수 있다. 또한, 에너지선 경화성 수지 조성물은 유기 및 무기 하이브리드 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 2종류보다 많은 에너지선 경화성 수지 조성물을 혼합하여 사용될 수 있다. 에너지선 경화성 수지 조성물은 자외선에 의해 경화되는 자외선 경화 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
자외선 경화 수지는 예를 들어 단관능(monofunctional) 단량체, 2관능 단량체, 다관능 단량체, 개시제(initiator) 등으로 이루어지고, 구체적으로는 이하의 재료를 단독으로 사용하거나 또는 혼합하여 형성된다.
단관능 단량체로서는, 예를 들어 카르복실산(아크릴산), 하이드록시(2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 아크릴레이트, 4-하이드록시부틸 아크릴레이트), 알킬, 지환류(이소부틸 아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 이소비닐아크릴레이트, 사이클로헥실아크릴레이트), 다른 기능성 단량체(2-메톡시에틸아크릴레이트, 메톡시에틸렌글리콜아크릴레이트, 2-에톡시에틸아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 에틸카르비톨아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, N,N-디메틸에틸아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, 아크릴로일모르폴린, N-이소프로필아크릴아미드, N,N-디에틸아크릴아미드, N-비닐피롤리돈), 2-(퍼플루오로옥틸)에틸아크릴레이트, 3-퍼플루오로헥실-2-하이드록시프로필아크릴레이트, 3-퍼플루오로옥틸-2-하이드록시프로필아크릴레이트, 2-(퍼플루오로데실)에틸아크릴레이트, 2-(퍼플루오로-3-메틸부틸)에틸아크릴레이트, 2,4,6-트리브로모페놀아크릴레이트, 2,4,6-트리브로모페놀메타크릴레이트, 2-(2,4,6-트리브로모페녹시)에틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 등을 포함한다.
2관능 단량체로서는, 예를 들어 트리(프로필렌글리콜)디아크릴레이트, 트리메틸올프로판, 디알릴에테르, 우레탄아크릴레이트 등을 포함한다.
다관능 단량체로서는, 예를 들어 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타-/헥사-아크릴레이트, 디-트리메틸올프로판테트라아크릴레이트 등을 포함한다.
개시제로서는, 예를 들어 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 1-하이드록시-사이클로헥실페닐케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 등을 포함한다.
또한, 에너지선 경화성 수지 조성물은 필요에 따라 필러(filler), 기능성 첨가제, 용제, 무기 재료, 안료, 대전 방지제, 증감 색소(sensitizing dye) 등을 포함할 수 있다. 필러는, 예를 들어 무기 및 유기 미립자 모두를 사용할 수 있다. 무기 미립자로서는, 예를 들어 SiO2, TiO2, ZrO2, SnO2, Al2O3 등의 금속 산화물 미립자를 포함한다. 기능성 첨가제로서는, 예를 들어 레벨링제(leveling agent), 표면 조정제, 흡수제, 소포제 등을 포함한다.
전사 장치의 구성
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전사 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다. 전사 장치는 롤 원반(101)과, 기체 공급 롤(111)과, 권취 롤(112)과, 가이드 롤(113, 114)과, 닙 롤(115)과, 박리 롤(116)과, 도포 장치(117)와, 광원(110)을 포함한다.
기체 공급 롤(111)에는 시트 형상 등을 갖는 기체(1)가 롤 형상으로 권취되어 있고, 기체 공급 롤(111)은 가이드 롤(113)을 통해 기체(1)를 연속적으로 송출하도록 배치되어 있다. 권취 롤(112)은 전사 장치에 의해 요철 형상이 전사되는 형상층(2)을 갖는 적층체를 권취하도록 배치되어 있다. 가이드 롤(113, 114)은 띠 형상의 기체(1) 및 띠 형상의 적층체를 반송하도록 전사 장치의 반송로에 배치되어 있다. 닙 롤(115)은, 기체 공급 롤(111)로부터 송출되고 에너지선 경화성 수지 조성물이 도포되는 기체(1)를 롤 원반(101)과 니핑하도록(nip) 배치되어 있다. 롤 원반(101)은 형상층(2)을 형성하기 위한 전사면을 갖고, 하나 또는 복수의 에너지선 소스(110)를 포함한다. 롤 원반(101)의 상세에 대해서는 후술한다. 박리 롤(116)은 에너지선 경화성 수지 조성물(118)을 경화함으로써 얻어진 형상층(2)을 롤 원반(101)의 전사면으로부터 박리하도록 배치되어 있다.
기체 공급 롤(111), 권취 롤(112), 가이드 롤(113, 114), 닙 롤(115) 및 박리 롤(116)의 재질은 특별히 한정되는 것이 아니라, 원하는 롤 특성에 따라 스테인리스, 고무, 실리콘 등의 재료를 적절히 선택해서 사용할 수 있다. 도포 장치(117)는, 예를 들어 코터 등의 도포 수단을 구비하는 장치를 사용할 수 있다. 코터로서는, 예를 들어 도포되는 에너지선 경화성 수지 조성물의 물리적 특성 등을 고려하여 그라비어(gravure), 와이어 바 및 다이를 적절히 사용할 수 있다.
롤 원반의 구성
도 4a는 롤 원반의 구성의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 4b은 도 4a에 나타낸 롤 원반의 일부의 확대 평면도이다. 롤 원반(101)은, 예를 들어 원통 형상의 원반이며, 표면에 형성된 전사면 Sp와, 그것과는 반대인 내측에 형성된 내주면인 후면 Si를 갖는다. 롤 원반(101)의 내부에는, 예를 들어 후면 Si에 의해 형성되는 원기둥 형상의 공동부가 형성되고, 공동부에 하나 또는 복수의 에너지선 소스(110)가 구비될 수 있다. 전사면 Sp는, 예를 들어 오목 형상 또는 볼록 형상을 갖는 복수의 구조체(102)가 구비되고, 구조체(102)의 형상을, 기체(1) 위에 도포된 에너지선 경화성 수지 조성물에 대하여 전사함으로써, 적층체의 형상층(2)이 형성된다. 전사면 Sp는 적층체의 형상층(2)의 요철 형상을 반전하여 얻어진 패턴을 갖는다.
롤 원반(101)은 에너지선 소스(110)로부터 방사된 에너지선에 대하여 투과성을 갖고, 에너지선 소스(110)로부터 방사되어 후면 Si에 입사한 에너지선을 전사면 Sp로부터 방출한다. 전사면 Sp으로부터 방출된 에너지선에 의해, 기체(1) 위로 도포된 에너지선 경화성 수지 조성물(118)이 경화된다. 롤 원반(101)의 재료는 에너지선에 대하여 투과성을 갖는 것이 바람직하고, 특별히 한정되는 것이 아니다. 자외선에 대하여 투과성을 갖는 재료는 유리, 석영, 투명 수지, 유기 및 무기 하이브리드 재료 등을 사용하는 것이 바람직하다. 투명 수지의 재료로서는, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 등을 포함한다. 유기 및 무기 하이브리드 재료의 예로서는 예를 들어 폴리디메틸실록산(PDMS)을 포함한다. 롤 원반(101)의 전사면 Sp 및 후면 Si 중 적어도 한쪽에, 투명성을 갖는 금속막, 금속 화합물막, 또는 유기막을 형성해도 좋다.
하나 또는 복수의 에너지선 소스(110)는, 기체(1) 위로 도포된 에너지선 경화성 수지 조성물(118)을 향해 에너지선을 조사하도록 롤 원반(101)의 공동부 내에 지지되어 있다.
롤 원반(101)이 복수의 에너지선 소스(110)를 포함하는 경우에는, 에너지선 소스(110)는 1열 또는 2열 이상을 형성하도록 배치되는 것이 바람직하다. 에너지선 소스으로서는 전자선, 자외선, 적외선, 레이저 광선, 가시광선, 전리 방사선(X-선, α-선, β-선, γ-선 등), 마이크로파, 고주파 등의 에너지선을 방출할 수 있는 소스일 수 있고, 특별히 한정되는 것이 아니다. 에너지선 소스의 형태로서는, 예를 들어 점 형상 광원, 또는 선상 광원을 사용하지만, 특별히 한정되는 것이 아니라, 점 형상 광원과 선상 광원을 조합하여 사용해도 좋다. 에너지선 소스로서 점 형상 광원을 사용하는 경우에는, 복수의 점 형상 광원을 직선 형상으로 배열하여 선상 광원을 형성하는 것이 바람직하다. 선상 광원은 롤 원반(101)의 회전축과 평행하게 배치하는 것이 바람직하다. 자외선을 방출하는 에너지선 소스의 예로서는, 예를 들어 저압 수은 램프, 고압 수은 램프, 쇼트-아크 방전 램프, 자외선 발광 다이오드, 반도체 레이저, 형광등, 유기 일렉트로-루미네센스, 무기 일렉트로-루미네센스, 발광 다이오드, 광 파이버 등을 포함하지만, 특히 이들에 한정되는 것이 아니다. 또한, 롤 원반(101)의 내부에 슬릿을 더 설치하고, 이 슬릿을 통해 에너지선 소스(110)로부터 방사된 에너지선이 에너지선 경화성 수지 조성물(118)에 대하여 조사될 수 있다. 이때, 에너지선 경화성 수지 조성물(118)은 에너지선을 흡수함으로써 발생하는 열에 의해 경화되어도 좋다.
롤 원반 노광 장치의 구성
도 5는 롤 원반을 제작하기 위한 롤 원반 노광 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다. 롤 원반 노광 장치는 광학 디스크 기록 장치에 기반한다.
레이저 광원(21)은 기록 매체로서의 롤 원반(101)의 표면에 형성된 레지스트를 노광하기 위한 광원이며, 예를 들어 파장 λ=266nm의 기록용의 레이저광(104)을 발진한다. 레이저 광원(21)으로부터 출사된 레이저광(104)은 평행 빔 상태로 직진하고, 전기 광학 소자(EOM; electro-optical modulator)(22)에 입사한다. 전기 광학 소자(22)를 투과한 레이저광(104)은 미러(23)에 의해 반사되어, 변조 광학계(25)로 유도된다.
미러(23)는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 한쪽의 편광 성분을 반사하여 다른 쪽의 편광 성분 빔을 투과한다. 미러(23)를 투과한 편광 성분은 포토다이오드(24)에 의해 수광되어(sensed), 수광 신호에 기초하여 전기 광학 소자(22)를 제어함으로써 레이저광(104)의 위상 변조를 행한다.
변조 광학계(25)에서, 레이저광(104)은 집광 렌즈(26)에 의해, 유리(SiO2)로 이루어지는 음향 광학 소자(AOM: acousto-optic modulator)(27)에 집광된다. 레이저광(104)은 음향 광학 소자(27)에 의해 강도 변조되어 발산된 후, 렌즈(28)에 의해 평행 빔으로 변화된다. 변조 광학계(25)로부터 출사된 레이저광(104)은 미러(31)에 의해 반사되어, 이동 광학 테이블(32)로 수평 및 평행하게 유도된다.
이동 광학 테이블(32)은 빔 익스팬더(expander)(33) 및 대물 렌즈(34)를 포함한다. 이동 광학 테이블(32)에 유도된 레이저광(104)은 빔 익스팬더(33)에 의해 원하는 빔 형상으로 형성된 후, 대물 렌즈(34)를 통해 롤 원반(101) 상의 레지스트층에 조사된다. 롤 원반(101)은 스핀들 모터(35)에 접속된 턴테이블(36) 위에 적재된다. 롤 원반(101)을 회전시키고 레이저광(104)을 롤 원반(101)의 높이 방향으로 이동시키면서, 레지스트층에 레이저광(104)을 간헐적으로 조사함으로써, 레지스트층의 노광 공정이 행해진다. 형성된 잠상은 원 둘레 방향으로 장축을 갖는 대략 타원형을 갖는다. 레이저광(104)의 이동은 이동 광학 테이블(32)의 화살표 R 방향으로의 이동에 의해 행해진다.
노광 장치는, 예를 들어 도 1c에 나타낸 육방 격자 또는 준육방 격자 등의 2차원 패턴에 대응하는 잠상을 레지스트층에 형성하기 위한 제어 기구(37)를 구비하고 있다. 제어 기구(37)는 포맷터(formatter)(29)와 드라이버(30)를 포함한다. 포맷터(29)는 극성 반전부를 포함하고, 극성 반전부가, 레지스트층에 대한 레이저광(104)의 조사 타이밍을 제어한다. 드라이버(30)는 극성 반전부의 출력에 응답하여 음향 광학 소자(27)를 제어한다.
롤 원반 노광 장치에서는, 2차원 패턴이 공간적으로 링크되도록 극성 반전 포맷터 신호와 기록 장치의 회전 컨트롤러를 동기시키는 신호가 발생되어, 음향 광학 소자(27)에 의해 강도 변조된다. 일정한 각속도(CAV)에서, 적절한 회전수와, 적절한 변조 주파수와, 적절한 피드 길이(feed length)로 패터닝함으로써 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 기록할 수 있다. 예를 들어, 원주 방향의 주기를 315nm로 설정하고, 원주 방향에 대하여 60도(약 -60도) 방향의 주기를 300nm로 설정하면, 피드 길이를 251nm로 설정할 수 있다(피타고라스 법칙). 극성 반전 포맷터 신호의 주파수는 롤의 회전수(예를 들어, 1800rpm, 900rpm, 450rpm, 및 225rpm)에 따라 변화된다. 롤의 회전수 1800rpm, 900rpm, 450rpm, 및 225rpm 각각에 대응하는 극성 반전 포맷터 신호의 주파수는 37.70MHz, 18.85MHz, 9.34MHz, 및 4,71MHz이다. 원하는 기록 영역에 공간 주파수(원주 방향 315nm 주기, 및 원주 방향에 대해 60도(약 -60도) 방향 300nm 주기)가 동일한 준육방 격자 패턴은 원(far)-자외선 레이저광의 직경을 이동 광학 테이블(32) 상의 빔 익스팬더(BEX)(33)를 이용하여 5배 확대하고, 이 레이저광을 개구수(NA) 0.9의 대물 렌즈(34)를 통해 롤 원반(101) 상의 레지스트층에 조사하여, 미세한 잠상을 형성함으로써 얻어진다.
적층체의 제조 방법
도 6a 내지 도 7e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층체의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 공정도이다.
레지스트 성막 공정
우선, 도 6a에 도시한 바와 같이, 원통 형상의 롤 원반(101)을 준비한다. 이어서, 도 6b에 도시한 바와 같이, 롤 원반(101)의 표면에 레지스트층(103)을 형성한다. 레지스트층(103)의 재료는 유기계 레지스트 또는 무기계 레지스트를 사용해도 좋다. 유기계 레지스트는, 예를 들어 노볼락계 레지스트, 화학 증폭형 레지스트 등을 사용할 수 있다. 또한, 무기계 레지스트는, 예를 들어 1종 또는 2종 이상의 전이 금속을 포함하는 금속 화합물을 사용할 수 있다.
노광 공정
이어서, 도 6c에 도시한 바와 같이, 롤 원반(101)의 표면에 형성된 레지스트층(103)에 레이저광(노광 빔)(104)을 조사한다. 구체적으로는, 롤 원반(101)을 도 5에 도시한 롤 원반 노광 장치의 턴테이블(36) 상에 적재하고, 회전시킴과 함께, 레이저광(노광 빔)(104)을 레지스트층(103)에 조사한다. 이때, 레이저광(104)을 롤 원반(101)의 높이 방향(기둥 형상 또는 원통 형상의 롤 원반(101)의 중심축에 평행한 방향)으로 이동시키면서, 레이저광(104)을 간헐적으로 조사함으로써, 레지스트층(103)을 전체면에 걸쳐 노광한다. 이에 의해, 레이저광(104)의 궤적에 따른 잠상(105)이 가시광 파장과 대략 동일한 피치로 레지스트층(103)의 전체면에 형성된다.
잠상(105)은, 예를 들어 원반 표면에서 복수열의 트랙을 형성하도록 배치되고, 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성한다. 잠상(105)은, 예를 들어 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖는 타원 형상을 갖는다.
현상 공정
이어서, 롤 원반(101)을 회전시키면서, 레지스트층(103) 위로 현상액을 적하하고, 도 6d에 도시한 바와 같이, 레지스트층(103)을 현상한다. 도시한 바와 같이, 레지스트층(103)을 포지티브형의 레지스트를 사용하여 형성한 경우에는, 레이저광(104)에 의해 노광한 노광부는, 비 노광부에 비해 현상액에 대한 용해 속도가 높으므로, 잠상(노광부)(105)에 대응하는 패턴이 레지스트층(103)에 형성된다.
에칭 공정
이어서, 롤 원반(101) 상에 형성된 레지스트층(103)의 패턴(레지스트 패턴)을 마스크로 사용하여 롤 원반(101)의 표면을 에칭 처리한다. 이에 의해, 도 7a에 도시한 바와 같이, 트랙의 연장 방향으로 장축을 갖는 타원뿔 형상 또는 원뿔대 형상의 오목부, 즉, 구조체(102)를 얻을 수 있다. 에칭 방법은, 예를 들어 건식 에칭 또는 습식 에칭을 사용할 수 있다.
선 소스 배치 공정
이어서, 도 7b에 도시한 바와 같이, 롤 원반(101) 내의 수용 공간(공동부)에, 1개 또는 복수의 에너지선 소스(110)를 배치한다. 전기 광학 장치(100)는 롤 원반(101)의 폭 방향 Dw으로 또는 회전축 l의 축방향과 평행하도록 배치되는 것이 바람직하다.
전사 공정
이어서, 필요에 따라, 에너지선 경화성 수지 조성물(118)이 도포되는 기체(1)의 표면에 대하여, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 화염 처리, UV 처리, 오존 처리, 또는 블라스트 처리 등의 표면 처리를 실시한다. 이어서, 도 7c에 도시한 바와 같이, 긴 기체(1) 또는 롤 원반(101) 상에 에너지선 경화성 수지 조성물(118)을 도포 또는 인쇄한다. 도포 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 포팅(potting), 스핀 코팅법, 그라비어 코팅법, 다이 코팅법, 바 코팅법 등을 사용할 수 있다. 인쇄 방법은, 예를 들어, 철판(letterpress) 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 그라비어 인쇄법, 요판(intaglio) 인쇄법, 고무판 인쇄법, 스크린 인쇄법 등을 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 용제 제거 또는 예비 베이킹 등의 가열 처리를 행한다.
이어서, 도 7d에 도시한 바와 같이, 롤 원반(101)을 회전시키는 동안, 전사면 Sp를 에너지선 경화성 수지 조성물(118)에 밀착시킴과 함께, 롤 원반(101) 내의 에너지선 소스(110)로부터 출사된 에너지선을, 롤 원반(101)의 전사면 Sp 측으로부터 에너지선 경화성 수지 조성물(118)에 대하여 조사한다. 이에 의해, 에너지선 경화성 수지 조성물(118)이 경화되어, 형상층(2)이 형성된다. 구체적으로는, 에너지선 경화성 수지 조성물(118)의 경화 반응이 롤 원반(101)의 전사면 Sp에서 기체(1)의 전면으로 진행하고, 에너지선 경화성 수지 조성물(118)의 전체가 경화됨으로써, 형상층(2)이 형성된다. 기저층(22)의 유무 또는 기저층(22)의 두께는, 예를 들어 기체(1)의 전면에 대한 롤 원반(101)의 압력을 조정함으로써 선택 가능하다. 이어서, 기체(1) 상에 형성된 형상층(2)을 롤 원반(101)의 전사면 Sp로부터 박리한다. 이에 의해, 도 7e에 도시한 바와 같이, 기체(1)의 전면에 형상층(2)이 형성된 적층체가 얻어질 수 있다. 전사 공정에서는, 기체(1)의 길이 방향을 롤 원반(101)의 회전 진행 방향으로 사용하여 요철 형상이 전사된다.
여기서, 도 3에 도시하는 전사 장치를 사용한 전사 공정에 대해서 구체적으로 설명한다.
우선, 기체 공급 롤(111)로부터 긴 기체(1)를 송출하고, 송출된 기체(1)는 도포 장치(117) 아래를 통과한다. 이어서, 도포 장치(117) 아래를 통과하는 기체(1) 상에 도포 장치(117)에 의해 에너지선 경화성 수지 조성물(118)을 도포한다. 이어서, 에너지선 경화성 수지 조성물(118)이 도포된 기체(1)를 가이드 롤(113)을 통해 롤 원반(101)으로 반송한다.
이어서, 기체(1)와 에너지선 경화성 수지 조성물(118) 사이에 기포가 들어가지 않도록, 반입된 기체(1)를 롤 원반(101)과 닙 롤(115)에 의해 핀치한다(pinch). 그 후, 에너지선 경화성 수지 조성물(118)을 롤 원반(101)의 전사면 Sp에 밀착시키면서, 기체(1)를 롤 원반(101)의 전사면 Sp를 따라 반송함과 함께, 1개 또는 복수의 에너지선 소스(110)로부터 방사된 에너지선을 롤 원반(101)의 전사면 Sp을 통해 에너지선 경화성 수지 조성물(118)에 대하여 조사한다. 이에 의해, 에너지선 경화성 수지 조성물(118)이 경화되고, 이에 의해 형상층(2)이 형성된다. 이어서, 박리 롤(116)에 의해, 롤 원반(101)의 전사면 Sp로부터 형상층(2)이 박리되어, 긴 적층체가 얻어진다. 이어서, 얻어진 적층체를 가이드 롤(114)을 통해 권취 롤(112)로 반송하고, 긴 적층체가 권취 롤(112) 상에 권취된다. 이에 의해, 긴 적층체가 권회된 원반이 얻어질 수 있다.
2. 제2 실시예
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전사 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다. 전사 장치는 롤 원반(101)과, 도포 장치(117)와, 반송 스테이지(121)를 포함한다. 제2 실시예에서, 제1 실시예와 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다. 반송 스테이지(121)는 반송 스테이지(121) 위에 적재된 기체(1)를 화살표 a의 방향으로 반송하도록 구성되어 있다.
이어서, 상술한 구성을 갖는 전사 장치의 동작의 일례에 대해서 설명한다.
우선, 도포 장치(117) 아래를 통과하는 기체(1) 상에, 도포 장치(117)에 의해 에너지선 경화성 수지 조성물(118)을 도포한다. 이어서, 에너지선 경화성 수지 조성물(118)이 도포된 기체(1)를 롤 원반(101)으로 반송한다. 이어서, 에너지선 경화성 수지 조성물(118)을 롤 원반(101)의 전사면 Sp에 밀착시키면서 반송함과 함께, 롤 원반(101) 내에 설치된 1개 또는 복수의 에너지선 소스(110)로부터 방사된 에너지선을 롤 원반(101)의 전사면 Sp를 통해 에너지선 경화성 수지 조성물(118)에 대하여 조사한다. 이에 의해, 에너지선 경화성 수지 조성물(118)이 경화하고, 이에 의해 형상층(2)이 형성된다. 이어서, 반송 스테이지를 화살표 a의 방향으로 반송함으로써, 롤 원반(101)의 전사면 Sp으로부터 형상층(2)을 박리한다. 이에 의해, 긴 적층체가 얻어질 수 있다. 이어서, 필요에 따라, 얻어진 적층체를 소정의 크기 또는 형상으로 절단한다. 상술한 바와 같이, 원하는 적층체가 얻어질 수 있다.
3. 제3 실시예
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전사 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다. 전사 장치는 롤(131, 132, 134, 135)과, 벨트 원반인 엠보싱(embossed) 벨트(133)와, 평탄 벨트(136)와, 하나 또는 복수의 에너지선 소스(110)와, 도포 장치(117)를 포함한다. 제3 실시예에서, 제1 실시예와 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.
엠보싱 벨트(133)는 벨트 원반의 일례이고, 환상의 형상을 갖고, 외주면에는 복수의 구조체(102)가 예를 들어 2차원으로 배열되어 있다. 엠보싱 벨트(133)는 에너지선에 대하여 투과성을 갖는다. 평탄 벨트(136)는 환상의 형상을 갖고, 외주면은 평탄화되어 있다. 엠보싱 벨트(133)와 평탄 벨트(136) 사이에는 기체(1)의 두께에 대응하는 간극이 형성되고, 벨트 사이를, 에너지선 경화성 수지 조성물(118)이 도포된 기체(1)가 주행 가능하게 되어 있다.
롤(131)과 롤(132)은 서로 이격되도록 배치되고, 롤(131)과 롤(132)에 의해, 엠보싱 벨트(133)가 그 내주면에 의해 지지되어 가늘고 긴 타원 형상으로 유지된다. 엠보싱 벨트(133)의 내측에 배치된 롤(131)과 롤(132)을 회전 구동시킴으로써, 엠보싱 벨트(133)가 회전 가능하게 주행한다.
롤(134) 및 롤(135)은 각각 롤(131) 및 롤(132)에 대향하도록 배치되어 있다. 롤(134)과 롤(135)에 의해, 평탄 벨트(136)가 그 내주면에 의해 지지되어 가늘고 긴 타원 형상으로 유지된다. 평탄 벨트(136)의 내측에 배치된 롤(134)과 롤(135)을 회전 구동시킴으로써, 평탄 벨트(136)가 회전 가능하게 주행한다.
엠보싱 벨트(133)의 내측에는, 1개 또는 복수의 에너지선 소스(110)가 배치되어 있다. 1개 또는 복수의 에너지선 소스(110)는 엠보싱 벨트(133)와 평탄 벨트(136) 사이를 주행하는 기체(1)에 대하여 에너지선을 조사하도록 유지된다. 선상 광원 등의 에너지선 소스(110)는 엠보싱 벨트(133)의 폭 방향과 평행하게 배치되는 것이 바람직하다. 에너지선 소스(110)는 엠보싱 벨트(133)의 내주면에 의해 형성되는 공간내에 배치될 수 있고, 특별히 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 에너지선 소스(110)는 롤(131) 및 롤(132) 중 적어도 한쪽에 배치될 수 있다. 이 경우, 롤(131) 및 롤(132)을 에너지선에 대하여 투과성을 갖는 재료로 형성하는 것이 바람직하다.
이어서, 상술한 구성을 갖는 전사 장치의 동작의 일례에 대해서 설명한다.
우선, 도포 장치(117) 아래를 통과하는 기체(1) 상에 도포 장치(117)에 의해 에너지선 경화성 수지 조성물(118)을 도포한다. 이어서, 회전하는 엠보싱 벨트(133)와 평탄 벨트(136) 사이의 간극에 롤(131, 134)로부터, 에너지선 경화성 수지 조성물(118)이 도포된 기체(1)를 반입한다. 이에 의해, 엠보싱 벨트(133)의 전사면이 에너지선 경화성 수지 조성물(118)과 밀착하게 된다. 이어서, 밀착 상태에서, 에너지선 소스(110)로부터 방사된 에너지선을 엠보싱 벨트(133)을 통해 에너지선 경화성 수지 조성물(118)에 대하여 조사한다. 이에 의해, 에너지선 경화성 수지 조성물(118)이 경화되어, 형상층(2)이 형성된다. 이어서, 엠보싱 벨트(133)를 형상층(2)으로부터 박리한다. 이에 의해, 원하는 적층체가 얻어질 수 있다.
4. 제4 실시예
도 10a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 적층체의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 10b는 도 10a에 나타낸 적층체의 일부의 확대 평면도이다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 적층체는 구조체(21)를 워블(wobble) 트랙 위에 배열하고 있다는 점에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층체와 상이하다. 기체(1) 상에서의 각 트랙의 워블은 서로 동기되는 것이 바람직하다. 즉, 워블은 동기형 워블인 것이 바람직하다. 워블을 서로 동기시킴으로써, 육방 격자 또는 준육방 격자 등의 단위 격자 형상을 유지하여, 충전율을 높게 유지할 수 있다. 워블 트랙의 파형으로서, 예를 들어 사인파, 삼각파 등을 포함하지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 워블 트랙의 파형은 주기적인 파형에 한정되는 것이 아니라, 비주기적인 파형일 수도 있다.
제4 실시예는 상기 이외는 제1 실시예와 동일하다.
5. 제5 실시예
도 11a는 본 발명의 제5 실시예에 따른 적층체의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 11b는 도 11a에 나타낸 적층체의 일부의 확대 평면도이다. 도 11c는 도 11b에 나타낸 적층체의 단면도이다. 제4 실시예에 따른 적층체는 복수의 구조체(21)가 랜덤하게(불규칙하게) 2차원으로 배열되어 있다는 점에서 제1 실시예에 따른 적층체와 상이하다. 또한, 구조체(21)의 크기 및/또는 높이도 랜덤하게 변화될 수 있다.
제5 실시예는 상기 이외는 제1 실시예와 동일하다.
6. 제6 실시예
도 12는 제6 실시예에 따른 적층체의 구성의 일례를 도시하는 사시도이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 제6 실시예에 따른 적층체는 기체의 전면에서 일 방향으로 연장되는 기둥 형상의 구조체(21)를 갖고, 구조체(21)가 1차원 방식으로 배열되어 있다는 점에서 제1 실시예에 따른 적층체와 상이하다.
구조체(21)의 단면 형상은 예를 들어 삼각 형상, 정상부에 곡률 R을 갖는 삼각 형상, 다각 형상, 반원 형상, 반-타원 형상, 포물선 형상, 토로이달(toroidal) 형상 등을 포함하지만, 특별히 한정되는 것이 아니다. 또한, 구조체(21)를 워블시키면서, 일 방향으로 연장시킬 수 있다.
제6 실시예는 상기 이외는 제1 실시예와 동일하다.
7. 제7 실시예
도 13a 내지 도 13e는 본 발명의 제7 실시예에 따른 적층체에 구비된 기체의 제1 내지 제5 예를 나타내는 단면도이다. 제7 실시예에 따른 적층체는 기체(1)의 양쪽 주면에 복수의 구조체(21)가 2차원으로 배열되어 있다는 점에서 제1 실시예에 따른 적층체와 상이하다. 구체적으로는, 제1 내지 제5 예의 적층체는 각각 기체(1)의 양쪽 주면에 복수의 구조체(21)가 배열되어 있다는 점 이외는 제1 실시예에 따른 적층체의 제1 내지 제5 예와 동일하다(도 2 참조).
제7 실시예는 상기 이외는 제1 실시예와 동일하다.
8. 제8 실시예
도 14a는 본 발명의 제8 실시예에 따른 적층체에 구비된 기체의 제1 예를 나타내는 단면도이다. 도 14b는 제8 실시예에 따른 적층체에 구비된 기체의 제2 예를 나타내는 단면도이다. 본 적층체는 구조체(21)가 에너지선에 대하여 불투과성을 갖는다는 점에서 제1 실시예 또는 제7 실시예에 따른 적층체와 상이하다. 불투과성을 갖는 구조체(21)는 예를 들어 에너지선을 흡수하는 안료 등의 재료를 에너지선 경화성 수지 조성물에 첨가함으로써 형성될 수 있다.
제8 실시예는 상기 이외는 제1 실시예와 동일하다.
이상, 본 발명의 실시예에 대해서 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상에 기초하는 다양한 변형을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 실시예에서 설명된 구성, 공정, 방법, 형상, 재료 및 수치는 예에 불과하고, 필요에 따라 이것과 다른 구성, 공정, 방법, 형상, 재료 및 수치를 사용해도 좋다.
또한, 상기 실시예에서 설명된 구성, 공정, 방법, 형상, 재료 및 수치는 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한 서로 조합될 수 있다.
본 출원은 2010년 9월 17일자로 출원된 일본 특허 출원 제2010-210241호 및 2010년 10월 22일자로 출원된 일본 특허 출원 제2010-237331호에 개시된 것에 관련된 요지를 포함하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 원용된다.
당업자는 첨부된 청구범위 또는 그 균등물의 범위 이내라면 설계 요건들 및 다른 요인에 따라 다양한 변형, 조합, 서브조합 및 변경이 행해질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
1: 기체
2: 형상층
11a: 불투과층
11b: 투과층

Claims (26)

  1. 적층체의 제조 방법으로서,
    기체(base) 상에 에너지선(energy ray) 경화성 수지 조성물을 도포하는 단계와,
    상기 기체 상에 도포된 상기 에너지선 경화성 수지 조성물에 대해 회전 원반의 회전면을 회전 동안 밀착시키고, 상기 회전 원반 내에 제공된 하나 또는 복수의 에너지선 소스로부터 방사된 에너지선을 상기 회전면을 통해 상기 에너지선 경화성 수지 조성물에 조사하여 상기 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화시킴으로써, 상기 회전면의 요철 형상이 전사된 형상층을 상기 기체 상에 형성하는 단계를 포함하는, 적층체의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기체는 상기 에너지선에 대해 불투과성을 갖는, 적층체의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회전면의 상기 요철 형상은, 볼록 형상 또는 오목 형상을 갖는 복수의 구조체를 1차원 방식 또는 2차원 방식으로 배열함으로써 형성되는, 적층체의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 구조체는 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배치되는, 적층체의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 복수의 구조체는 서브 파장 구조체인, 적층체의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 회전 원반은 롤 원반 또는 벨트 원반인, 적층체의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하나 또는 복수의 에너지선 소스는 상기 회전 원반의 폭 방향으로 배열되는, 적층체의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기체는 띠 형상(strip shape)을 갖고,
    상기 형상층을 형성하는 단계에서는, 상기 기체의 길이 방향을 회전 진행 방향으로 설정하여 상기 요철 형상이 전사되는, 적층체의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기체는 적어도 하나의 평면 또는 곡면을 갖고,
    상기 평면 또는 곡면 상에 상기 형상층이 형성되는, 적층체의 제조 방법.
  10. 전사 장치로서,
    요철 형상을 갖는 회전면과,
    상기 회전면 내부에 제공되는 하나 또는 복수의 에너지선 소스를 구비하는 회전 원반을 포함하고,
    상기 회전 원반은 상기 에너지선 소스로부터 방사된 에너지선에 대해 투과성을 갖고,
    기체 상에 도포된 에너지선 경화성 수지 조성물에 대해 상기 회전 원반의 상기 회전면을 회전 동안 밀착시키고, 상기 회전 원반 내에 제공된 상기 에너지선 소스로부터 방사된 상기 에너지선을 상기 회전면을 통해 상기 에너지선 경화성 수지 조성물에 조사하여 상기 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화시킴으로써, 상기 회전면의 요철 형상이 전사된 형상층을 상기 기체 상에 형성하는, 전사 장치.
  11. 요철 형상을 갖는 회전면을 포함하는 원반으로서,
    상기 원반은 에너지선 소스로부터 방사된 에너지선에 대해 투과성을 갖고,
    상기 원반은, 상기 에너지선 소스로부터 방사된 상기 에너지선을 상기 회전면을 통해 에너지선 경화성 수지 조성물에 조사시킴으로써, 상기 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화시키는, 원반.
  12. 적층체로서,
    기체와,
    상기 기체 상에 형성되며 요철 형상을 갖는 표면을 구비하는 형상층을 포함하고,
    상기 형상층은 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화하여 형성되고,
    상기 형상층의 표면에는, 미리 결정된 요철 패턴을 갖는 단위 영역이 상기 요철 형상 간의 부정합(mismatching)을 발생하지 않고 연속해서 형성되고,
    상기 기체는 상기 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화시키기 위한 에너지선에 대해 불투과성을 갖는, 적층체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기체는 띠 형상을 갖고,
    상기 기체의 길이 방향으로 상기 단위 영역이 연속해서 형성되는, 적층체.
  14. 제12항에 있어서, 상기 요철 형상 간의 부정합은 상기 미리 결정된 요철 패턴의 주기성의 혼란(disarray of periodicity)인, 적층체.
  15. 제12항에 있어서, 상기 요철 형상 간의 부정합은 인접하는 단위 영역 간의 중첩 또는 간극(gap), 또는 전사가 행해지지 않은 부분인, 적층체.
  16. 제12항에 있어서, 상기 단위 영역은 상기 에너지선 경화성 수지 조성물의 경화도에서의 부정합을 발생하지 않고 서로 연결되는, 적층체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 에너지선 경화성 수지 조성물의 경화도에서의 부정합은 중합도의 차이인, 적층체.
  18. 제12항에 있어서, 상기 형상층은, 상기 기체 상에 도포된 상기 에너지선 경화성 수지 조성물의 경화 반응이 상기 기체의 반대측으로부터 진행하도록 함으로써 형성되는, 적층체.
  19. 제12항에 있어서, 상기 단위 영역은 회전 원반의 회전면을 회전시킴으로써 형성되는 전사 영역인, 적층체.
  20. 제12항에 있어서, 상기 요철 패턴은, 볼록 형상 또는 오목 형상을 갖는 복수의 구조체를 1차원 방식 또는 2차원 방식으로 배열함으로써 형성되는, 적층체.
  21. 제20항에 있어서, 상기 복수의 구조체는 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배치되는, 적층체.
  22. 제20항에 있어서, 상기 복수의 구조체는 서브 파장 구조체인, 적층체.
  23. 제12항에 있어서,
    상기 기체는 적어도 하나의 평면 또는 곡면을 포함하고,
    상기 평면 또는 곡면 상에 상기 형상층이 형성되는, 적층체.
  24. 적층체로서,
    제1 면과, 상기 제1 면의 반대측에 있는 제2 면을 갖는 기체와,
    상기 기체의 상기 제1 면 상에 형성된 제1 형상층과,
    상기 기체의 상기 제2 면 상에 형성된 제2 형상층을 포함하고,
    상기 제1 형상층은 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화하여 형성되고,
    상기 제1 및 제2 형상층 중 적어도 상기 제2 형상층은 상기 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화시키기 위한 에너지선에 대해 불투과성을 갖고,
    상기 제1 형상층의 표면에는, 미리 결정된 요철 패턴을 갖는 단위 영역이 상기 요철 형상 간의 부정합을 발생하지 않고 연속해서 형성되는, 적층체.
  25. 제12항에 따른 적층체를 포함하는 성형 소자.
  26. 제12항에 따른 적층체를 포함하는 광학 소자.
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