TWI501860B - A stamping die, a method of manufacturing the same, an embossing device, and an embossing method - Google Patents

A stamping die, a method of manufacturing the same, an embossing device, and an embossing method Download PDF

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TWI501860B
TWI501860B TW099135920A TW99135920A TWI501860B TW I501860 B TWI501860 B TW I501860B TW 099135920 A TW099135920 A TW 099135920A TW 99135920 A TW99135920 A TW 99135920A TW I501860 B TWI501860 B TW I501860B
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Satoshi Shiratori
Hiroshi Sakamoto
Yuriko Kaida
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Asahi Glass Co Ltd
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Description

壓印用模具、其製造方法、壓印裝置及壓印方法 發明領域
本發明係關於樹脂製環形帶狀壓印用模具、其製造方法、使用該壓印用模具的壓印裝置及壓印方法。
發明背景
在諸如抗反射構件、線柵型偏光元件等光學構件等等的製造中,就形成細微圖案的方法已知有在使表面設有該細微圖案之反轉圖案的模具接觸已塗佈於基材表面之光硬化性組成物的狀態下,藉由對光硬化性組成物照射放射線(紫外線等),而使光硬化性組成物硬化,藉此將模具的反轉圖案轉印於基材表面上,而形成細微圖案之所謂「壓印法」。特別係使用表面設有奈米級反轉圖案的模具之所謂「奈米壓印法」,相較於使用微影或蝕刻的習知方法,就屬於簡便裝置、且能在短時間內形成細微圖案等事項,備受矚目。
但是,壓印法所使用的模具係屬於非常高單價。例如表面設有微米級反轉圖案的模具,通常係將金屬輥的表面利用鑽石切割工具施行切削加工而進行製造,但因為該加工要求極高精度及長時間,因而耗費數百萬至數千萬日圓的費用(參照專利文獻1的段落[0005])。就奈米級反轉圖案來說,利用切削加工形成於金屬輥表面之事,事實上係屬不可能,通常必需在諸如石英基板、矽基板等的表面上,利用在半導體元件製造程序中所使用電子束描繪與蝕刻的組合方法、或微影與蝕刻的組合方法等形成反轉圖案。因而,表面上設有奈米級反轉圖案的模具價格,例如100mm×100mm大小便會超過1千萬日圓。又,因為任何模具的反轉圖案形成均頗耗時間,因而大面積化較為困難。
所以,有提案將高單價模具作為母模,利用壓印法將母模的該反轉圖案轉印於樹脂膜的表面上,獲得表面上形成細微圖案的樹脂膜,再將該樹脂膜的端部彼此呈相接合而形成環形帶狀模具,藉此兼顧模具的低成本化與大面積化(參照專利文獻1、2)。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本專利特開2008-137282號公報
專利文獻2:日本專利特開2007-307752號公報
但是,將樹脂膜的端部彼此呈相接合而形成環形帶狀時,因為必需使樹脂膜的端部彼此在呈上下重疊狀態下進行熔接,因而在接合部分會產生相當於樹脂膜厚度的高度差。當將接合部分有高度差的環形帶狀模具使用於壓印法時,在使模具接觸於光硬化性組成物時,於接合部分的高度差處會有殘留空氣,導致該部分的光硬化性組成物硬化因空氣中所含的氧而受抑制。結果,在基材或模具的表面上便殘留未硬化的光硬化性組成物。該未硬化的光硬化性組成物會有成為裝置或製品遭受污染之原因的情況。
本發明係提供:將表面形成有細微圖案的樹脂膜之端部彼此相接合,而形成環形帶狀的壓印用模具,經縮小在接合部分處所產生高度差的壓印用模具及其製造方法,以及能抑制因環形帶狀壓印用模具的接合部分高度差而造成未硬化的光硬化性組成物殘存情形的壓印裝置及壓印方法。
本發明的壓印用模具,其特徵在於:將表面具有細微圖案之1片以上的樹脂膜,在使其端部彼此呈對接狀態下進行熔接接合,而形成環形帶狀者。
較佳係前述細微圖案具有複數個凸部及/或凹部,且該凸部及/或凹部的間距平均為1nm~10μm。
再者,較佳係形成環形帶狀的樹脂膜外周面具有細微圖案。
較佳係前述壓印用模具中,以樹脂膜的端部彼此呈對接而熔接接合的接合線為中心線之10mm寬度部分中,模具厚度的最大值與最小值差在20μm以下。
本發明壓印用模具之製造方法,係製造本發明壓印用模具的方法,其特徵在於包含有以下步驟:將反轉圖案轉印於1片或複數片的樹脂膜表面,而獲得表面形成有細微圖案之1片或複數片的樹脂膜,該反轉圖案係表面具有前述細微圖案之反轉圖案的母模(master mold)的反轉圖案;及將表面具有細微圖案之1片以上的樹脂膜,在使其端部彼此呈對接狀態下進行熔接接合,而形成環形帶狀。
較佳係前述反轉圖案具有對應前述細微圖案之凸部及/或凹部的複數個凹部及/或凸部,該凹部及/或凸部的間距平均為1nm~10μm。
本發明的壓印裝置,其特徵在於具備有:塗佈機構、環形帶狀模具、及光照射機構,該塗佈機構係在移動之基材表面塗佈光硬化性組成物者;該環形帶狀模具係與已塗佈於前述基材表面之前述光硬化性組成物接觸,且跨設於複數個輥上並進行輪轉者;該光照射機構係在前述模具與前述光硬化性組成物接觸的狀態下,對前述光硬化性組成物施行光照射者;其中,前述環形帶狀模具係本發明的壓印用模具。
再者,本發明的壓印裝置,其特徵在於包含有:環形帶狀模具、塗佈機構、及光照射機構;該環形帶狀模具係跨設於複數個輥上並進行輪轉者;該塗佈機構係在前述模具的表面塗佈光硬化性組成物者;該光照射機構,係在已塗佈於前述模具表面之光硬化性組成物與移動之基材表面接觸之狀態下,對前述光硬化性組成物施行光照射者;其中,前述環形帶狀模具係本發明的壓印用模具。
本發明的壓印方法,其特徵在於包含有以下步驟:在移動之基材表面塗佈光硬化性組成物;使跨設於複數個輥上並進行輪轉的環形帶狀模具,與已塗佈於前述基材表面之前述光硬化性組成物接觸;及在前述模具與前述光硬化性組成物接觸的狀態下,對前述光硬化性組成物施行光照射;其中,前述環形帶狀模具係本發明的壓印用模具。
再者,本發明的壓印方法,其特徵在於包含有以下步驟:在跨設於複數個輥上並進行輪轉的環形帶狀模具表面上,塗佈光硬化性組成物;使移動之基材與已塗佈於前述模具表面之前述光硬化性組成物接觸;及在前述基材與前述光硬化性組成物接觸的狀態下,對前述光硬化性組成物施行光照射;其中前述環形帶狀模具係本發明的壓印用模具。
本發明的壓印用模具係在表面已形成細微圖案的樹脂膜之端部彼此呈對接狀態下,進行熔接接合形成環形帶狀的壓印用模具,經縮小在接合部分處所產生的高度差。
根據本發明壓印用模具的製造方法,可製造在表面已形成細微圖案的樹脂膜之端部彼此呈對接狀態下,進行熔接接合形成環形帶狀的壓印用模具,且經縮小接合部分處所產生高度差的壓印用模具。
根據本發明的壓印裝置,可抑制因環形帶狀壓印用模具的接合部分處之高度差所造成未硬化的光硬化性組成物殘留。
根據本發明的壓印方法,可抑制因環形帶狀壓印用模具的接合部分處之高度差所造成未硬化的光硬化性組成物殘留。
當在基材側塗佈光硬化性樹脂時,若環形帶狀模具存在有高度差,亦會有對高度差部分所接觸部分的塗佈出現中斷情形,但本發明因為模具並沒有高度差,因而不需要對基材進行間歇性塗佈,生產性佳。
再者,當對模具側塗佈光硬化性樹脂時,若環形帶狀模具存在有高度差,便會有使塗佈機構從模具上退縮(離開)的情況,但本發明因為模具並沒有高度差,因而塗佈機構與模具之間距可經常保持一定,生產性佳。
圖式簡單說明
第1圖係顯示本發明的樹脂膜接合情況的剖視圖。
第2圖係顯示依照習知方法進行的樹脂膜接合情況的剖視圖。
第3圖係顯示本發明壓印裝置的第1實施形態概略圖。
第4圖係顯示本發明壓印裝置的第2實施形態概略圖。
第5圖係顯示本發明壓印裝置的第3實施形態概略圖。
用以實施發明之形態 <壓印用模具>
本發明的壓印用模具係將表面具細微圖案的1片以上之樹脂膜在其端部彼此呈對接狀態下進行熔接,並依具細微圖案之側的表面成為外周面之方式形成環形帶狀者。
(細微圖案)
細微圖案係具有複數凸部及/或凹部。
凸部係可舉出如在樹脂膜表面上延伸的長條凸條、在表面上呈散點存在的突起等。
凹部係可舉出如在樹脂膜表面上延伸的長條溝、在表面上呈散點存在的孔等。
凸條或溝的形狀係可舉例如:直線、曲線、彎折形狀等。凸條或溝係可複數平行存在並呈條紋狀。
凸條或溝在長邊方向上的正交方向截面形狀,係可舉出如長方形、梯形、三角形、半圓形等。
突起或孔的形狀係可舉例如:三角柱、四角柱、六角柱、圓柱、三角錐、四角錐、六角錐、圓錐、半球、多面體等。
凸條或溝的寬度係平均較佳為1nm~10μm、更佳為20~1000nm、特佳為30~600nm。所謂「凸條的寬度」係指長邊方向上的正交方向截面之底邊長度。所謂「溝的寬度」係指長邊方向上的正交方向截面之上邊長度。
突起或孔的寬度係平均較佳為1nm~10μm、更佳為20~1000nm、特佳為30~600nm。所謂「突起的寬度」係當底面呈細長的情況,便指長邊方向上的正交方向截面之底邊長度;若非為此種情況時,便指突起之底面的最大長度。所謂「孔的寬度」係當開口部呈細長的情況,便指長邊方向上的正交方向截面之上邊長度;若非為此種情況時,便指孔之開口部的最大長度。
凸部的高度係平均較佳為1nm~10μm、更佳為20~1000nm、特佳為30~600nm。
凹部的深度係平均較佳為1nm~10μm、更佳為20~1000nm、特佳為30~600nm。
凸部的最小尺寸較佳係1nm~10μm、更佳係20~1000nm、特佳係30~600nm。所謂「最小尺寸」係指凸部的寬度、長度及高度中之最小尺寸。
凹部的最小尺寸較佳係1nm~10μm、更佳係20~1000nm、特佳係30~600nm。所謂「最小尺寸」係指凹部的寬度、長度及深度中之最小尺寸。
在凸部及或凹部密集的區域中,凸部或凹部的間距係平均較佳為1nm~10μm、更佳為20~1000nm、特佳為30~600nm。所謂「凸部的間距」係指凸部中心(凸條的情況,係截面寬度方向的中心)距相鄰凸部中心的距離。所謂「凹部的間距」係指凹部中心(溝的情況,係截面寬度方向的中心)距相鄰凹部中心的距離。
本發明的壓印用模具係間距在前述範圍內,即具有奈米級細微圖案的情況,便可將壓印用模具的低成本化及大面積化之效果發揮至最大極限,因而作為奈米壓印用模具特別有用。
(樹脂膜)
樹脂膜的材料係可舉例如:氟樹脂、聚矽氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂(聚對苯二甲酸乙二酯等)、聚醯亞胺樹脂、聚丙烯樹脂、聚乙烯樹脂、尼龍樹脂、聚苯硫醚樹脂、環狀聚烯烴樹脂等。具體使用的樹脂膜係配合樹脂膜在端部彼此呈對接狀態下的熔接方法、熔接條件,而選擇適合的樹脂膜。
樹脂膜係為能提高在與光硬化性組成物(其係當轉印母模的反轉圖案而形成細微圖案時所使用)間之密接性,亦可使用經施行表面處理過的樹脂膜。表面處理係可舉例如:底漆塗佈處理、臭氧處理、電漿蝕刻處理等。底漆係可舉例如:聚甲基丙烯酸甲酯、矽烷偶合劑、矽氮烷等。
在樹脂膜的背面側,就從提升壓印用模具強度的觀點,亦可貼合著諸如:具黏著劑的金屬膠帶、箔(鋁貼帶、鋁箔等)、具黏著劑的塑膠薄膜等襯底薄膜。當利用該襯底薄膜而提升環形帶狀壓印用模具強度時,會依不於壓印用模具外周面側發生高度差之方式在襯底薄膜的接合部處作處理。
(脫模劑)
本發明的壓印用模具係亦可利用脫模劑對具細微圖案之側的表面施行處理。
脫模劑係可如下述。
氟系脫模劑:Zonyl TC COAT(杜邦公司製)、OPTOOL DSX、OPTOOL HD2100(大金工業公司製)、Durasurf HD-2101Z(大金工業公司製)、CYTOP CTL-107M(旭硝子公司製)、CYTOP CTL-107A(旭硝子公司製)、NOVEK EGC-1720(3M公司製)等。
有機物系脫模劑:聚矽氧系樹脂(二甲基聚矽氧系油KF96(信越聚矽氧公司製)等)、烷系樹脂(形成烷系單分子膜的SAMLAY(日本曹達公司製)等)等。
以上所說明的本發明壓印用模具,因為係表面具細微圖案的1片以上之樹脂膜在其端部彼此呈對接狀態下進行熔接而形成環形帶狀者,因而接合部分幾乎沒有高度差,或者即便有高度差,但相較於在使樹脂膜端部彼此重疊狀態下進行熔接的情況下,僅為些微而已。
<壓印用模具之製造方法>
本發明壓印用模具之製造方法係包含有下述步驟(I)~(II)的方法。
(I)將母模的反轉圖案轉印於樹脂膜的表面上,獲得表面形成細微圖案的樹脂膜之步驟。
(II)將表面具細微圖案的1片以上之樹脂膜在其端部彼此呈對接狀態下進行熔接,並依具細微圖案之側的表面成為外周面之方式形成環形帶狀的步驟。
[步驟(I)]
針對步驟(I)進行以下的具體說明。
(細微圖案之形成方法)
將母模的反轉圖案轉印於樹脂膜表面上而形成細微圖案的方法,較佳係壓印法(光壓印法或熱壓印法),但就從可效率佳且精度佳地轉印反轉圖案之觀點,更佳為光壓印法。
依照光壓印法施行的細微圖案之形成方法,具體係有如包含有下述步驟(i)~(iv)的方法。
(i)將光硬化性組成物塗佈於樹脂膜表面上的步驟。
(ii)將母模依反轉圖案接觸到光硬化性組成物的方式,押抵於光硬化性組成物的步驟。
(iii)在將母模押抵於光硬化性組成物的狀態下,照射光(具體係例如:紫外線、可見光、或電子束等放射線等等。本說明書中,包括紫外線、可見光、或電子束等放射線等等,將該等統稱為「光」),而使光硬化性組成物硬化,便在樹脂膜表面上形成對應反轉圖案之細微圖案的步驟。
(iv)將樹脂膜與母模予以分離的步驟。
利用熱壓印法施行的細微圖案之形成方法,具體係有如下述2種步驟。
第1種係包含有以下步驟(i)~(iv)的方法。
(i)將熱可塑性樹脂膜加熱而使其軟化的步驟。
(ii)將母模依反轉圖案接觸到熱可塑性樹脂膜的方式,押抵於呈軟化的熱可塑性樹脂膜的步驟。
(iii)在將母模押抵於呈軟化的熱可塑性樹脂膜的狀態下,施行冷卻而使熱可塑性樹脂膜硬化,便在熱可塑性樹脂膜表面上形成對應反轉圖案之細微圖案的步驟。
(iv)將熱可塑性樹脂膜與母模予以分離的步驟。
第2種係包含有以下步驟(i)~(iv)的方法。
(i)加熱母模的步驟。
(ii)將經加熱的母模,依反轉圖案接觸到熱可塑性樹脂膜的方式,押抵於熱可塑性樹脂膜的步驟。
(iii)在將母模押抵於熱可塑性樹脂膜的狀態下施行冷卻,而使熱可塑性樹脂膜硬化,在熱可塑性樹脂膜表面上形成對應反轉圖案之細微圖案的步驟。
(iv)將熱可塑性樹脂膜與母模予以分離的步驟。
當母模呈輥狀的情況,步驟(i)~(iv)係使帶狀樹脂膜進行移動,且一邊使金屬輥進行旋轉,一邊連續實施。
當母模呈平板狀的情況,步驟(i)~(iv)係重複施行複數次。
(母模)
母模的材料係可舉例如:石英、玻璃、樹脂(聚二甲基矽氧烷、環狀聚烯烴、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、透明氟樹脂等)、矽、金屬(鎳、銅、不銹鋼、鈦等)、SiC、雲母等。
母模的反轉圖案係對應樹脂膜表面之細微圖案的反轉圖案。
反轉圖案係具有對應細微圖案之凸部及或凹部的複數凹部及或凸部。
凹部及凸部的各尺寸係對應於上述細微圖案的凸部及凹部之各尺寸。
在凹部及或凸部密集的區域中,凹部或凸部的間距係平均較佳為1nm~10μ、更佳為20~1000nm、特佳為30~600nm。
本發明壓印用模具之製造方法,係當使用具有間距在前述範圍內(即奈米級)之反轉圖案的母模,來製造樹脂製環形帶狀壓印用模具時,因為可將壓印用模具的低成本化及大面積化效果發揮至最大極限,因而作為奈米壓印用模具之製造方法特別有用。
在母模表面上形成反轉圖案的方法,係可舉例如:電子束描繪與蝕刻的組合方法、微影與蝕刻的組合方法等。
再者,亦可從母模利用鎳電鑄等方式製作複製模具,再將該複製模具使用為母模。
(光硬化性組成物)
光硬化性組成物係可使用國際公開第2007/116972號公報中,說明書段落[0029]~[0074]所記載的光硬化性組成物等公知光硬化性組成物。
(熱可塑性樹脂膜)
熱可塑性樹脂膜係可舉例如:氟樹脂、聚矽氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂(聚對苯二甲酸乙二酯等)、聚醯亞胺樹脂、聚丙烯樹脂、聚乙烯樹脂、尼龍樹脂、聚苯硫醚樹脂、環狀聚烯烴樹脂等。
[步驟(II)]
針對步驟(II)進行以下的具體說明。
(樹脂膜之接合方法)
本發明中,如第1圖所示,特徵在於:在樹脂膜12的端部彼此呈對接狀態下進行熔接而接合,便形成環形帶狀的壓印用模具10。
當在樹脂膜的端部彼此呈對接狀態下進行熔接時,如第2圖所示,相較於在使樹脂膜12的端部彼此相重疊狀態下進行熔接的情況下,接合部分幾乎沒有高度差,或者即便有高度差亦是些微而已。
樹脂膜的接合方法可舉例如:具體係如第1圖所示,在樹脂膜12的端部彼此呈對接狀態下,利用經加熱的一對加熱器14,將該端部及其附近從上下方向夾置,再施行加壓熔接的方法。
加熱器14的加熱溫度,較佳係達樹脂膜12的玻璃轉移溫度或熔點以上。
利用加熱器14施行的加壓,較佳係0.1MPa(錶壓)~10MPa(錶壓)。
使樹脂膜的端部彼此對接時,在端部與端部之間可為完全無間隙的狀態,亦可有些微間隙的狀態。當在端部與端部之間有些微間隙的情況,該間隙的寬度較佳係在0.1mm以下。
當以1片樹脂膜製造環形帶狀壓印用模具時,在將1片樹脂膜的端部彼此呈對接狀態下進行熔接而接合,並依具細微圖案之側的表面成為外周面之方式形成環形帶狀。
當以2片以上樹脂膜製造環形帶狀壓印用模具時,依2片以上的樹脂膜呈直列來接合形成1片長條樹脂膜的方式,在相鄰樹脂膜的端部彼此呈對接狀態下進行熔接而接合,接著在該長條的樹脂膜端部彼此呈對接狀態下進行熔接而接合,並依具細微圖案之側的表面成為外周面之方式形成環形帶狀。
以上所說明的本發明壓印用模具之製造方法,因為將表面具細微圖案的1片以上之樹脂膜在其端部彼此呈對接狀態下進行熔接而接合以形成環形帶狀,因而可製造接合部分幾乎沒有高度差、或即便有高度差亦是些微而已的壓印用模具。
<壓印裝置>
本發明的壓印裝置係包含有:塗佈機構、環形帶狀模具、及光照射機構。該塗佈機構係在移動之基材表面塗佈光硬化性組成物者。該環形帶狀模具係與已塗佈於前述基材表面之前述光硬化性組成物接觸,且跨設於複數個輥上並進行輪轉者。該光照射機構係在前述模具與前述光硬化性組成物接觸的狀態下,對前述光硬化性組成物施行光照射者。
再者,本發明的壓印裝置係包含有:環形帶狀模具、塗佈機構、及光照射機構。該環形帶狀模具係跨設於複數個輥上並進行輪轉者。該塗佈機構係在前述模具的表面塗佈光硬化性組成物者。該光照射機構係在已塗佈於前述模具表面之光硬化性組成物與移動之基材表面接觸之狀態下,對前述光硬化性組成物施行光照射者。
而,本發明的壓印裝置特徵在於:環形帶狀模具係如上述之本發明壓印用模具,亦即,在表面具細微圖案的1片以上之樹脂膜,於其端部彼此呈對接狀態下進行熔接而接合,並形成環形帶狀者。
以下,說明本發明壓印裝置的實施形態。
[第1實施形態]
第3圖所示係本發明壓印裝置的第1實施形態概略圖。
壓印裝置係包含有塗佈機構22、環形帶狀壓印用模具10、光照射機構28、模下輥30、夾輥32及剝離輥34而概略地構成。該塗佈機構22係在沿各輥進行移動的帶狀基材20之表面上塗佈光硬化性組成物。該環形帶狀壓印用模具10係跨設於大輥24與小輥26上。該光照射機構28係在大輥24的下半部表面上,於壓印用模具10接觸塗佈於基材20表面之光硬化性組成物的狀態下,對光硬化性組成物照射光。該模下輥30係隔著基材20而與塗佈機構22呈對向配置。該夾輥32係將已塗佈光硬化性組成物的基材20押抵於大輥24表面的壓印用模具10。該剝離輥34係從大輥24表面之壓印用模具10上,將表面已形成細微圖案的基材20予以剝離。
壓印用模具10係如上述之本發明壓印用模具,亦即,使表面具細微圖案的1片以上之樹脂膜於其端部彼此呈對接狀態下進行熔接而形成環形帶狀者。
塗佈機構22係可舉例如:模具塗佈機、輥塗機、凹版塗佈機、噴墨式塗佈裝置、噴塗機、旋塗機、淋塗機、刮刀塗佈機、浸塗機等。圖示例的塗佈機構22係模具塗佈機。
光照射機構28係可舉例如:高壓水銀燈、超高壓水銀燈、低壓水銀燈、紫外線螢光燈、氙燈、碳弧燈、紫外線LED燈、可見光螢光燈、可見光白熱燈、可見光LED燈等。
大輥24與小輥26係藉由朝同方向進行旋轉,而在大輥24的下半部表面,依壓印用模具10朝與基材20移動方向為相同方向進行移動的方式,使壓印用模具10進行輪轉。
再者,夾輥32與剝離輥34係藉由配置成夾置大輥24之狀態,使透過夾輥32而被押抵於大輥24表面之壓印用模具10上的基材20沿大輥24下半部表面與壓印用模具10一起進行移動。
[第2實施形態]
第4圖係本發明壓印裝置的第2實施形態概略圖。對於與第1實施形態相同的構造,便賦予相同的元件符號並省略說明。
壓印裝置係包含有塗佈機構22、環形帶狀壓印用模具10、光照射輥42、模下輥30及導輥44而概略地構成。該塗佈機構22係在沿各輥進行移動的帶狀基材20之表面上塗佈光硬化性組成物。該環形帶狀壓印用模具10係跨設於上游側輥36、下游側輥38及冷卻輥40上。該光照射輥42係在上游側輥36與下游側輥38之間,在使已塗佈光硬化性組成物的基材20沿其表面進行移動,且於將基材20表面上所塗佈的光硬化性組成物押抵於壓印用模具10的狀態下對光硬化性組成物照射光。該模下輥30係隔著基材20而與塗佈機構22呈對向配置。該導輥44係從光放射線照射輥42上,將基材20(其係表面已形成對應壓印用模具10之細微圖案的反轉圖案)拉離開。
光照射輥42係內部設有光照射機構的玻璃輥。
為使基材20表面上所塗佈的光硬化性組成物與壓印用模具10之接觸面積能變大,光照射輥42係配置成光照射輥42的下部位在相較於由上游側輥36的最高點與下游側輥38的最高點之連結線更靠下側位置處。
上游側輥36、下游側輥38及冷卻輥40係藉由朝同方向旋轉,而在上游側輥36與下游側輥38之間,依壓印用模具10朝與基材20移動方向為相同方向進行移動的方式,使壓印用模具10進行輪轉。
再者,冷卻輥40係將經光照射而被加熱的壓印用模具10予以冷卻。
[第3實施形態]
第5圖所示係本發明壓印裝置的第3實施形態概略圖。對於與第1實施形態相同的構造,便賦予相同的元件符號並省略說明。
壓印裝置係包含有環形帶狀壓印用模具10、塗佈機構22、光照射機構28、支撐輥52、上游側夾輥54、下游側夾輥56、及三支押抵輥58而概略地構成。該環形帶狀壓印用模具10係跨設於配置在略正三角形頂點上的上輥46、上游側下輥48及下游側下輥50等3支輥上。該塗佈機構22係隔著壓印用模具10而與上輥46呈對向配置,且在壓印用模具10的表面上塗佈光硬化性組成物。該光照射機構28係在上游側下輥48與下游側下輥50之間,就沿各輥進行移動的基材20在接觸到壓印用模具10表面上所塗佈光硬化性組成物的狀態下,對光硬化性組成物照射光。該支撐輥52係在較壓印用模具10更靠上游側支撐著基材20。該上游側夾輥54係隔著基材20而與上游側下輥48呈對向配置。該下游側夾輥56係隔著基材20而與下游側下輥50呈對向配置。該等3支押抵輥58係在上游側下輥48與下游側下輥50之間,將壓印用模具10押抵於塗佈在基材20表面上的光硬化性組成物。
上輥46、上游側下輥48及下游側下輥50係藉由朝同方向旋轉,而在上游側下輥48與下游側下輥50之間,依壓印用模具10朝與基材20移動方向為相同方向進行移動的方式,使壓印用模具10進行輪轉。
以上所說明的本發明壓印裝置,因為環形帶狀模具係屬於已縮小在接合部分處所產生高度差的本發明壓印用模具,因而當使該壓印用模具接觸到光硬化性組成物時,在接合部分殘留的空氣會變少,不易阻礙該部分的光硬化性組成物之硬化。結果,可抑制因環形帶狀壓印用模具的接合部分處之高度差所造成未硬化之光硬化性組成物的殘留。
另外,本發明的壓印裝置並不僅侷限於圖示例的實施形態。例如即便是具備環形帶狀模具的公知壓印裝置,藉由環形帶狀模具係具備本發明的壓印用模具,便可達本發明的效果。
<壓印方法>
本發明的壓印方法係包含有下述步驟(a)~(d)的方法:
(a)在移動之基材表面上塗佈光硬化性組成物之步驟;
(b)使跨設於複數個輥上並進行輪轉的環形帶狀模具接觸到基材表面上所塗佈光硬化性組成物的步驟;
(c)在模具接觸到光硬化性組成物的狀態下,對光硬化性組成物照射光而使光硬化性組成物硬化,便在基材表面上形成對應模具細微圖案之反轉圖案的步驟;
(d)將基材與模具予以分離的步驟。
再者,本發明的壓印方法係包含有下述步驟(a')~(d')的方法:
(a')在跨設於複數個輥上並進行輪轉的環形帶狀模具表面上,塗佈光硬化性組成物的步驟;
(b')使移動之基材接觸到在模具表面上所塗佈光硬化性組成物的步驟;
(c')在基材接觸到光硬化性組成物的狀態下,對光硬化性組成物照射光而使光硬化性組成物硬化,在基材表面上形成對應模具細微圖案之反轉圖案的步驟。
(d')將基材與模具予以分離的步驟。
而,本發明的壓印方法中,特徵在於環形帶狀模具係使用如上述之本發明壓印用模具,亦即,使表面具細微圖案的1片以上之樹脂膜在其端部彼此呈對接狀態下進行熔接,而形成環形帶狀者。
特別係作為壓印用模具者,較佳係使用該模具的接合部分最大高度差低於在基材表面上所塗佈光硬化性組成物的膜厚者。若接合部分的高度差低於光硬化性組成物的膜厚,因為接合部分的高度差可由在基材表面上所塗佈的光硬化性組成物吸收,高度差將由光硬化性組成物予以填補,接合部分處剩餘的空氣便會變少,便不易阻礙該部分的光硬化性組成物硬化。結果,可抑制因環形帶狀壓印用模具的接合部分之高度差而造成的未硬化之光硬化性組成物殘留情形。
再者,作為壓印用模具較佳地是,該模具的接合部分(即,以對接位置為中心線的10mm寬度部分),在1mm四方的面積內並不存在有模具厚度的最大值與最小值之差超過20μm之區域,亦即,即便觀察上述部分的任何1mm四方,該差均在20μm以下。換言之,上述壓印用模具較佳係樹脂膜端部彼此呈對接進行熔接,且以所接合的接合線為中心線之10mm寬度部分中,模具厚度的最大值與最小值之差在20μm以下。該差較佳係15μm以下、更佳係10μ以下。
本發明的壓印方法係例如除上述第1~3實施形態的壓印裝置之外,尚可依使用具備環形帶狀模具的公知壓印裝置等而實施。
基材的材料係可舉例如:樹脂(例如:氟樹脂、聚矽氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚酯(聚對苯二甲酸乙二酯等)、聚醯亞胺、聚丙烯、聚乙烯、尼龍樹脂、聚苯硫醚、環狀聚烯烴等)、玻璃、金屬等。
當使用第1實施形態的壓印裝置時,因為要求可撓性與透光性,因而基材較佳係透明樹脂基材。當使用第2實施形態的壓印裝置時,因為要求可撓性與透光性,因而基材較佳係透明樹脂基材。當使用第3實施形態的壓印裝置時,因為並未要求可撓性,因而基材亦可使用玻璃基材。
光硬化性組成物係可使用與在上述壓印用模具之製造方法中所使用的光硬化性組成物為相同之物,可與壓印用模具之製造方法中所使用的光硬化性組成物相同,亦可不同。
光硬化性組成物的塗佈方法係除模具塗佈法、輥塗佈法之外,尚有如:噴墨法、裝填法、旋塗法、澆注法、浸塗法、朗繆爾‧布洛節塔(Langmuir Blodgett,LB)法、真空蒸鍍法等。
光硬化性組成物係可配置於基材整面上,亦可配置於基材表面的一部分。
以上所說明的本發明壓印方法,因為環形帶狀模具係使用已縮小在接合部分所產生高度差的本發明壓印用模具,因而當使該壓印用模具接觸到光硬化性組成物時,接合部分處剩餘的空氣便會變少,便不易阻礙該部分的光硬化性組成物硬化。結果,可抑制因環形帶狀壓印用模具的接合部分之高度差而造成的未硬化之光硬化性組成物殘留情形。
<表面具細微圖案的物品>
根據本發明的壓印裝置及壓印方法,可製造出表面具細微圖案的物品。
表面具細微圖案的物品係可舉例如下述物品:
‧光學元件:微透鏡陣列、光導波路元件、光開關元件(柵偏光元件、波長板等。)、涅耳波帶片元件、二元式元件、炫耀元件、光子結晶等;
‧抗反射構件:AR(Anti Reflection,抗反射)塗佈構件等;
‧晶片類:生物晶片、μ-TAS(Micro-Total Analysis Systems,微型全分析系統)用晶片、微反應器晶片等;
‧其他:記錄媒體、顯示器材料、觸媒的載體、過濾器、感測器構件、半導體(包含MEMS)、電解用鑄模等。
實施例
以下,利用實施例針對本發明進行更詳細說明,惟本發明並不僅侷限於該等實施例。
[例1] (光硬化性組成物之調製)
在裝設有攪拌機及冷卻管的1000mL四口燒瓶中,裝入:二季戊四醇六丙烯酸酯(新中村化學工業公司製、NK ESTER A-DPH)60g、新戊二醇二丙烯酸酯(新中村化學工業公司製、NK ESTER A-NPG)40g、光聚合起始劑(汽巴精化公司製、IRGACURE907)4.0g、含氟界面活性劑(旭硝子公司製、氟化丙烯酸酯(CH2 =CHCOO(CH2 )2 (CF2 )8 F)與丙烯酸丁酯的共寡聚物,氟含有量:約30質量%、質量平均分子量:約3000)0.1g、聚合終止劑(和光純藥公司製、Q1301)1.0g、及環己酮65.0g。
將燒瓶內在常溫及遮光狀態下攪拌1小時而使其呈均勻化。接著,一邊將燒瓶內施行攪拌,一邊徐緩添加膠狀二氧化矽100g(固形份:30g),更將燒瓶內在常溫及遮光狀態下攪拌1小時而使其呈均勻化。接著,添加環己酮340g。將燒瓶內在常溫及遮光狀態施行1小時攪拌,便獲得光硬化性組成物(1)。
(母模(複製)之製作)
準備石英製模具,其係以複數溝係隔著在該溝間所形成平坦部呈相互平行且既定間距而形成者(面積:150mm×150mm,圖案面積:100mm×100mm,溝間距:160nm,溝寬度:65nm,溝深度:200nm,溝長度:100mm,溝的截面形狀:略等腰三角形)。
從該石英製模具利用鎳電鑄,複製出鎳製母模,其係以複數凸條係隔著在該凸條間所形成平坦部呈相互平行且依既定間距形成者(面積:150mm×150mm,圖案面積:100mm×100mm,凸條間距:160nm,凸條底部寬度:65nm,凸條高度:200nm,凸條長度:100mm,凸條的截面形狀:略等腰三角形)。
(樹脂膜之製造)
步驟(i):在長150mm、寬150mm、厚100μm的高穿透聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜(帝人杜邦公司製、帝人帝特龍O3)表面上,利用旋塗法塗佈光硬化性組成物(1),形成厚5μm的光硬化性組成物(1)之塗膜。
步驟(ii):將前述鎳製母模依凸條接觸到光硬化性組成物(1)之塗膜的方式,於25℃下,依0.5MPa(錶壓)押抵於光硬化性組成物(1)的塗膜。
步驟(iii):在保持依步驟(ii)所獲得狀態下,從PET膜側,將當作照射光用的高壓水銀燈(頻率:1.5kHz~2.0kHz,主波長光:255nm、315nm及365nm,在365nm時的照射能量:1000mJ)之紫外線施行15秒鐘照射,而使光硬化性組成物(1)硬化,便獲得表面之一部分具有對應鎳製母模之凸條的複數溝及該溝間之平坦部的PET膜(溝間距:160nm,溝寬度:65nm,溝深度:200nm)。
步驟(iv):從PET膜上徐緩地將鎳製母模予以分離。
重複實施以上步驟(i)~(iv)計10次,便獲得表面之一部分具有鎳製母模之凸條所對應複數溝及該溝間之平坦部的樹脂膜(1)計10片。
使氟系脫模劑(大金工業公司製、OPTOOL DSX)溶解於氟系溶劑(旭硝子公司製、CT-Solv.100)中,調製得脫模劑溶液(1)(氟系化合物濃度:0.1質量%)。
將樹脂膜(1)浸漬於脫模劑溶液(1)中,經拉起後,馬上利用氟系溶劑(旭硝子公司製、CT-Solv.100)進行清洗,再於60℃、90%RH的恆溫高濕槽中進行1小時硬化,然後對樹脂膜(1)的表面施行脫模劑處理。
(壓印用模具之製造)
在經脫模劑處理過的樹脂膜(1),於其端部彼此呈對接狀態下,將對接的部分利用經加熱至250℃且寬10mm的一對加熱器,依5MPa(錶壓)從上下方向夾置,再施行加熱熔接而接合,便獲得環形帶狀壓印用模具(1)。
經使用測微儀(Mitutoyo公司製)測定接合部分的高度差,結果接合部分(以對接位置為中心線的10mm寬度部分)在1mm四方的面積內,並不存在模具厚度的最大值與最小值之差超過20μm的區域。
(透光性基板之製造)
將環形帶狀壓印用模具(1)跨設於第3圖所示壓印裝置的大輥24及小輥26上。
基材20係使用厚度100μm之與前述同樣的PET膜,且光硬化性組成物係使用與前述同樣的光硬化性組成物(1),光照射機構28係使用前述高壓水銀燈。
依照基材20的移動速度1m/分、光硬化性組成物(1)的塗佈膜厚10μm之條件實施壓印,獲得基材20表面具有反轉圖案(凸條間距:160nm,凸條底部寬度:65nm,凸條高度:200nm,凸條長度:100mm,凸條的截面形狀:略等腰三角形)的線柵型偏光元件之透光性基板。該反轉圖案係對應於壓印用模具(1)的細微圖案。
產業上之可利用性
本發明的壓印用模具係可有效使用於:當使用壓印法(特別係奈米壓印法)製造諸如抗反射構件、線柵型偏光元件等光學構件等之時的模具。
另外,2009年10月21日所提出申請的日本專利申請案2009-242392號之說明書、申請專利範圍、圖式及摘要等全部內容,均爰引於本案中,並融入為本發明的揭示。
10...壓印用模具
12...樹脂膜
14...加熱器
20...基材
22...塗佈機構
24...大輥
26...小輥
28...放射線照射機構
30...模下輥
32...夾輥
34...剝離輥
36...上游側輥
38...下游側輥
40...冷卻輥
42...放射線照射輥
44...導輥
46...上輥
48...上游側下輥
50...下游側下輥
52...支撐輥
54...上游側夾輥
56...下游側夾輥
58...押抵輥
第1圖係顯示本發明的樹脂膜接合情況的剖視圖。
第2圖係顯示依照習知方法進行的樹脂膜接合情況的剖視圖。
第3圖係顯示本發明壓印裝置的第1實施形態概略圖。
第4圖係顯示本發明壓印裝置的第2實施形態概略圖。
第5圖係顯示本發明壓印裝置的第3實施形態概略圖。
10...壓印用模具
12...樹脂膜
14...加熱器

Claims (9)

  1. 一種壓印用模具,係將表面具有細微圖案之1片以上的樹脂膜,在使其端部彼此呈對接狀態下進行熔接接合,而形成環形帶狀,並且在以樹脂膜的端部彼此呈對接而熔接接合的接合線為中心線之10mm寬度部分中,模具厚度的最大值與最小值差係20μm以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之壓印用模具,其中前述細微圖案具有複數個凸部及/或凹部,該凸部及/或凹部的間距平均為1nm~10μm。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之壓印用模具,其中形成環形帶狀的樹脂膜外周面係具有細微圖案。
  4. 一種壓印用模具之製造方法,係製造如申請專利範圍第1至3項中任一項之壓印用模具的方法,包含有以下步驟:將反轉圖案轉印於樹脂膜表面而獲得表面形成有細微圖案之樹脂膜,該反轉圖案係表面具有前述細微圖案之反轉圖案的母模(master mold)的反轉圖案;及將表面具有細微圖案之1片以上的樹脂膜,在使其端部彼此呈對接狀態下進行熔接接合,而形成環形帶狀。
  5. 如申請專利範圍第4項之壓印用模具之製造方法,其中前述反轉圖案具有對應前述細微圖案之凸部及/或凹部 的複數個凹部及/或凸部,該凹部及/或凸部的間距平均為1nm~10μm。
  6. 一種壓印裝置,係包含有:塗佈機構,係在移動之基材表面塗佈光硬化性組成物者;環形帶狀模具,係與已塗佈於前述基材表面之前述光硬化性組成物接觸,且跨設於複數個輥上並進行輪轉者;及光照射機構,係在前述模具與前述光硬化性組成物接觸的狀態下,對前述光硬化性組成物施行光照射者;其中,前述環形帶狀模具係如申請專利範圍第1至3項中任一項之壓印用模具。
  7. 一種壓印裝置,係包含有:環形帶狀模具,係跨設於複數個輥上並進行輪轉者;塗佈機構,係在前述模具的表面塗佈光硬化性組成物者;及光照射機構,係在已塗佈於前述模具表面之光硬化性組成物與移動之基材表面接觸之狀態下,對前述光硬化性組成物施行光照射者;其中,前述環形帶狀模具係如申請專利範圍第1至3項中任一項之壓印用模具。
  8. 一種壓印方法,係包含有以下步驟:在移動之基材表面塗佈光硬化性組成物; 使跨設於複數個輥上並進行輪轉的環形帶狀模具,與已塗佈於前述基材表面之前述光硬化性組成物接觸;及在前述模具與前述光硬化性組成物接觸的狀態下,對前述光硬化性組成物施行光照射;其中,前述環形帶狀模具係如申請專利範圍第1至3項中任一項之壓印用模具。
  9. 一種壓印方法,係包含有以下步驟:在跨設於複數個輥上並進行輪轉的環形帶狀模具表面上,塗佈光硬化性組成物;使移動之基材與已塗佈於前述模具表面之前述光硬化性組成物接觸;及在前述基材與前述光硬化性組成物接觸的狀態下,對前述光硬化性組成物施行光照射;其中,前述環形帶狀模具係如申請專利範圍第1至3項中任一項之壓印用模具。
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