TWI693142B - 蛾眼轉印模具、蛾眼轉印模具之製造方法及蛾眼結構之轉印方法 - Google Patents

蛾眼轉印模具、蛾眼轉印模具之製造方法及蛾眼結構之轉印方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種製造步驟簡易且價格低廉之蛾眼轉印模具及蛾眼轉印模具之製造方法。 本發明之蛾眼轉印模具1，其具備基材10、形成於該基材10之上之底層20、及形成於該底層20之上之玻璃石墨層30，該玻璃石墨層30於表面30a具有經反轉之蛾眼結構RM，且上述經反轉之蛾眼結構RM為無規地排列之錐狀孔。

Description

蛾眼轉印模具、蛾眼轉印模具之製造方法及蛾眼結構之轉印方法
本發明係關於一種蛾眼轉印模具、蛾眼轉印模具之製造方法及蛾眼結構之轉印方法。
對於電視、智慧型手機或輸入板終端等所使用之顯示裝置、或相機透鏡等光學元件，通常為了降低表面反射來提高光之穿透量，而實施有抗反射技術。
作為抗反射技術，於基板表面形成將凹凸之週期控制為可見光(λ=380nm~780nm)之波長以下之微細凹凸圖案的方法備受關注。該方法係利用所謂之蛾眼(Motheye，蛾之眼)結構之原理者，藉由使對於入射至基板之光之折射率沿著凹凸之深度方向自入射介質之折射率連續地變化至基板之折射率，而抑制欲抗反射之波長區域之反射。
蛾眼結構具有以下優點：可遍及較廣之波長區域而發揮入射角依存性較小之抗反射作用，此外，可應用於多種材料，可將凹凸圖案直接形成於基板等。其結果為，可提供低成本且高性能之抗反射膜(或抗反射表面)。
作為蛾眼結構之轉印模具(轉印版)之製造方法，有包含以下步驟之方法：藉由局部地對鋁合金層進行陽極氧化，而形成具有多個微細凹部之多孔氧化鋁層；於上述步驟後，藉由使上述多孔氧化鋁層接觸蝕刻液，而使 上述多孔氧化鋁層之上述多個微細凹部擴大；及於上述步驟後，藉由進一步進行陽極氧化，而使上述多個微細凹部生長(專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5615971號公報
專利文獻1中所記載之蛾眼結構之轉印模具之製造方法係重複進行藉由對鋁合金層進行陽極氧化而形成多孔氧化鋁層後進行蝕刻步驟之操作的多段處理，故存在製造週期變長之問題。
本發明係鑒於上述問題而完成者，本發明之目的在於提供一種製造步驟較習知技術簡易且價格低廉之蛾眼轉印模具之製造方法及蛾眼轉印模具。
本發明之另一目的在於提供一種使用製造步驟較習知技術簡易且價格低廉之蛾眼轉印模具的蛾眼結構之轉印方法。
上述課題藉由以下方式解決，即，根據本發明之蛾眼轉印模具，其具備基材、形成於該基材之上之底層、及形成於該底層之上之玻璃石墨層，該玻璃石墨層於表面具有經反轉之蛾眼結構，且上述經反轉之蛾眼結構為無規地排列之錐狀孔。
藉由上述構成，可自由地選定基材之材料或形狀，可增大經反轉之蛾眼結構之面積。
此時，上述基材較佳為含有：選自包含樹脂、玻璃、金屬、合 金、陶瓷、矽晶圓、化合物半導體、碳化矽、太陽電池材料之群中之一種以上之物質。
此時，上述底層較佳為含有：選自包含金屬、合金、陶瓷、矽之群中之一種以上之物質。
此時，上述玻璃石墨層較佳為構成上述經反轉之蛾眼結構之玻璃石墨之微細結構其平均直徑為10nm~400nm，平均高度為30nm~1000nm，平均間距為10nm~500nm之範圍內。
此時，上述蛾眼轉印模具之形狀較佳為包含選自包含輥狀、平板狀、異形形狀之群中之一種以上之形狀。
上述課題藉由以下方式解決，即，根據本發明之蛾眼轉印模具之製造方法，進行以下步驟：基材準備步驟，其準備基材；底層形成步驟，其於上述基材之上形成底層；玻璃石墨層成膜步驟，其於上述底層之上藉由濺鍍法成膜玻璃石墨層；及蝕刻步驟，其藉由氧離子束或氧電漿對上述玻璃石墨層進行蝕刻。
藉由上述構成，使得製造步驟簡易且價格低廉，可自由地選定基材之材料或形狀，可增大經反轉之蛾眼結構之面積。
此時，於上述玻璃石墨層成膜步驟中，較佳為濺鍍電力為0.5kW以上且5kW以下，成膜壓力為1.0Pa以下。
此時，於上述蝕刻步驟中，較佳為高頻電源輸出為200W以上且1000W以下，偏壓電源輸出為0W以上且100W以下，加工時間為30秒以上且500秒以下。
上述課題藉由以下方式解決，即，根據本發明之蛾眼轉印模具之製造方法，進行以下步驟：準備蛾眼轉印模具之蛾眼轉印模具準備步驟；準備被處理物之步驟；藉由在對上述蛾眼轉印模具與上述被處理物之表面之間賦 予光硬化樹脂之狀態下對上述光硬化樹脂照射光，而使上述光硬化樹脂硬化之步驟；及將上述蛾眼轉印模具自以上述經硬化之光硬化樹脂所形成之表面微細結構剝離之步驟。
藉由上述構成，可對被處理物轉印超低反射且防污效果亦較高之表面微細結構(蛾眼結構)。又，於對被處理物直接轉印之情形時，可降低於貼附形成有蛾眼結構之膜之情形時成為問題之起因於膜基材的反射率。
根據本發明之蛾眼轉印模具之製造方法及蛾眼轉印模具，製造步驟變得較習知技術簡易且價格變得低廉，並且可自由地選定基材之材料或形狀，可增大經反轉之蛾眼結構之面積。
又，根據蛾眼結構之轉印方法，可對被處理物轉印超低反射且防污效果亦較高之表面微細結構(蛾眼結構)。
1:蛾眼轉印模具
10:基材
10a:基材表面
20:底層
30:玻璃石墨層
30a:玻璃石墨層之表面
RM:經反轉之蛾眼結構
200:具備表面微細結構之物品
100:被處理物(物品)
100a:被處理物表面
M:表面微細結構(蛾眼結構)
圖1係表示本發明之一實施形態之蛾眼轉印模具之模式剖面圖。
圖2係表示本發明之一實施形態之蛾眼轉印模具之製造方法的流程圖。
圖3係表示本發明之一實施形態之蛾眼結構之轉印方法的流程圖。
圖4係表示具備本發明之一實施形態之表面微細結構之物品的模式剖面圖。
圖5係表示實施例1之試樣之蛾眼轉印模具於蝕刻步驟前後之表面狀態的電子顯微鏡照片。
圖6係表示實施例2之試樣之蛾眼轉印模具於蝕刻步驟前之表面狀態的電子顯微鏡照片。
圖7係表示使用實施例1之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構的電子顯微鏡照片。
圖8係表示使用實施例2之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構的電子顯微鏡照片。
圖9係表示使用實施例1之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構之穿透率的圖。
圖10係表示使用實施例1之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構之反射率的圖。
圖11係表示使用實施例2之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構之穿透率的圖。
圖12係表示使用實施例2之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構之反射率的圖。
圖13係表示實施例3之試樣之蛾眼轉印模具於蝕刻步驟後之表面狀態的電子顯微鏡照片。
圖14係表示實施例4之試樣之蛾眼轉印模具於蝕刻步驟後之表面狀態的電子顯微鏡照片。
圖15係表示實施例5之試樣之蛾眼轉印模具於蝕刻步驟後之表面狀態的電子顯微鏡照片。
圖16係表示實施例6之試樣之蛾眼轉印模具於蝕刻步驟後之表面狀態的電子顯微鏡照片。
圖17係表示實施例7之試樣之蛾眼轉印模具於蝕刻步驟後之表面狀態的電子顯微鏡照片。
圖18係表示實施例3至7之試樣之蛾眼轉印模具反射率的圖。
圖19係表示使用實施例3之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構的電子顯 微鏡照片。
圖20係表示使用實施例4之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構的電子顯微鏡照片。
圖21係表示使用實施例5之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構的電子顯微鏡照片。
圖22係表示使用實施例6之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構的電子顯微鏡照片。
圖23係表示使用實施例7之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構的電子顯微鏡照片。
圖24係表示使用實施例3至7之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構之光譜測定之結果的圖(TAC膜之厚度=120μm)。
圖25係表示使用實施例3至7之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構之光譜測定之結果的圖(TAC膜之厚度=60μm)。
以下，參照圖1至25對本發明之一實施形態(以下稱為本實施形態)之蛾眼轉印模具、蛾眼轉印模具之製造方法、蛾眼結構之轉印方法及具備表面微細結構之物品進行說明。
<蛾眼轉印模具1>
本實施形態之蛾眼轉印模具1如圖1所示般具備基材10、形成於該基材10之上之底層20、及形成於該底層20之上之玻璃石墨層30，該玻璃石墨層30於表面30a具有經反轉之蛾眼結構RM。
(基材10)
基材10含有：選自包含樹脂、橡膠、玻璃、金屬、合金、陶瓷(金屬氧化 物、金屬氮化物、金屬氮氧化物)、矽晶圓(Si晶圓)、用於化合物半導體基板之化合物半導體、用於功率裝置用基板之碳化矽(SiC)、矽等太陽電池材料之群中之一種以上之物質。
於採用橡膠等具有柔軟性者作為基材10之情形時，由於在使用蛾眼轉印模具1轉印蛾眼結構時，即便對於彎曲形狀或異形之物品(被處理物)亦可使蛾眼轉印模具1沿著物品之形狀密接，故較佳。
(底層20)
底層20含有：選自包含金屬、合金、陶瓷(金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物)、矽(Si)之群中之一種以上之物質。
底層20之膜厚較佳為10nm以上且500nm以下。
於採用包含樹脂(塑膠或膜)之材料作為基材10之情形時，較佳為使用Cr、Ti、Ta2O5及該等之組合等作為底層20。
於以下表1中示出基材10之材料、及較佳之底層20之組合。藉由將底層附加至基材10之表面，玻璃石墨層30之密接性提高，並且亦可抑制玻璃石墨層30之膜龜裂之產生。
Figure 108120246-A0305-02-0008-1
(玻璃石墨層30)
玻璃石墨層30係形成於底層20之上之包含玻璃石墨之層。
此處，所謂玻璃石墨(Glassy carbon)，亦被稱為玻璃狀碳或非晶狀碳，係外觀為黑色且為玻璃狀之非晶質碳，具有均質且緻密之結構。玻璃石墨具有與其他碳材料相同之特徵即導電性能、化學穩定性、耐熱性、高純度等性能，此外還具有材料表面不會粉化並脫落之優異之特徵。作為玻璃狀碳之一般特 性，密度為1.45~1.60g/cm3而為輕量，彎曲強度為50~200MPa而為高強度，對硫酸或鹽酸等酸之耐受性較強而具有耐蝕性。具有以下特徵等：關於導電性，比電阻為4~20mΩcm，顯示出較石墨略高之值，但氣體穿透性非常小為10-9~10-12cm2/s。
玻璃石墨層30之膜厚較佳為300nm以上且5μm以下。
玻璃石墨層30於其表面30a具有經反轉之蛾眼結構RM。
此處，所謂經反轉之蛾眼結構，意指可形成蛾眼結構之蛾眼轉印模具之表面之結構。
本實施形態之蛾眼轉印模具1中之經反轉之蛾眼結構RM係由圓錐狀之孔無規地排列而形成。此時，構成經反轉之蛾眼結構RM的玻璃石墨之微細結構其平均直徑(D)為10nm~400nm、較佳為30nm~300nm、尤佳為50nm~150nm之範圍內，平均高度(H)為30nm~1000nm、較佳為50nm~700nm、尤佳為100nm~500nm之範圍內，平均間距(P)為10nm~500nm、較佳為30nm~400nm、尤佳為50nm~300nm之範圍內。
蛾眼轉印模具1之形狀包含選自包含輥狀、平板狀、異形形狀之群中之一種以上之形狀。
<蛾眼轉印模具之製造方法>
本實施形態之蛾眼轉印模具1係如圖2所示般藉由以下蛾眼轉印模具之製造方法而製造。
具體而言，本實施形態之蛾眼轉印模具之製造方法，其進行以下步驟：基材準備步驟(步驟S1)，其準備基材10；底層形成步驟(步驟S2)，其於上述基材10之上形成底層20；玻璃石墨層成膜步驟(步驟S3)，其於上述底層20之上藉由濺鍍法而成膜玻璃石墨層30；及蝕刻步驟(步驟S4)，其藉由氧電漿對上述玻璃石墨層30進行蝕刻。
藉由以上步驟S1~S4，可獲得蛾眼轉印模具1。
以下，對各步驟詳細說明。
(基材準備步驟)
於基材準備步驟(步驟S1)中，準備基材10。此時，亦可預先進行對基材10之表面10a之清洗或帶電處理等使底層20之成膜性(積層性)提高之預處理。
(底層形成步驟)
於底層形成步驟(步驟S2)中，於上述基材10之上形成底層20。可根據基材10或底層20之材料等使用濺鍍法、離子鍍覆法、真空蒸鍍法、化學蒸鍍法等方法來進行，但並不限於該等方法。
(玻璃石墨層成膜步驟)
於玻璃石墨層成膜步驟(步驟S3)中，在上述底層20之上藉由濺鍍法而成膜玻璃石墨層30。此時，較佳為輸出之條件為DC電源。
於藉由使用DC電源之濺鍍法進行玻璃石墨層成膜步驟之情形時，藉由將濺鍍電力、成膜壓力等設為適當之條件，可成膜晶界較小且膜密度較高之玻璃石墨層。
具體而言，可將濺鍍電力設為0.5kW以上且5kW以下、較佳為1.0kW以上且3.0kW以下、更佳為1.0kW以上且2.0kW以下，將成膜壓力設為1.0Pa以下、較佳為8×10-1Pa以下、更佳為5×10-1Pa。
(蝕刻步驟)
於蝕刻步驟(步驟S4)中，藉由氧離子束或氧電漿對上述玻璃石墨層30進行蝕刻。又，亦存在為了提高離子化效率或電漿密度，而混合氬氣等容易游離之氣體之情況。關於氣體種類，並不限於氬氣。
於蝕刻步驟中，可使用ECR(電子迴旋共振)或ICP(感應耦合 電漿)型之離子束加工裝置(電漿蝕刻裝置)進行。
首先，將於玻璃石墨層成膜步驟中成膜有玻璃石墨層之試樣設置於離子束加工裝置或電漿蝕刻裝置之保持器(holder)。此處，所使用之試樣之形狀自然可為板狀，亦可為供實施離子束加工之面成為曲面者。
將試樣設置於離子束加工裝置或電漿蝕刻裝置內後，導入反應氣體並且施加特定之加速電壓而對玻璃石墨層30之表面30a實施離子束加工。
作為反應氣體，使用包含氧氣之氣體，可僅為氧氣，亦可使用於氧氣中混合CF4等CF系氣體而成之氣體。又，亦可為了改變離子電流密度或電漿密度而混合氬氣等稀有氣體。
藉由對此種玻璃石墨層30之表面30a實施離子束加工，可形成具有針狀等直徑朝前端縮小之形狀之微小突起群(微細結構)。並且，尤其可藉由對加速電壓、氣體流量、及加工時間進行控制，而控制突起之形狀(大小、寬度、角度等)及間距。
具體而言，藉由調整高頻電源輸出與偏壓電源輸出，而對離子施加加速電壓，此時，可將高頻電源輸出設為200W以上且1000W以下、較佳為300W以上且700W以下、更佳為400W以上且600W以下，將偏壓電源輸出設為0W以上且100W以下、較佳為30W以上且70W以下、更佳為40W以上且60W以下。
作為氣體流量，於使用氧氣作為反應氣體之情形時，可設為10SCCM以上且100SCCM以下、較佳為20SCCM以上且80SCCM以下、更佳為25SCCM以上且70SCCM以下、尤佳為30SCCM以上且60SCCM以下(SCCM：換算成1個大氣壓、25℃之氣體流量，cc/min)。
作為加工時間，可設為30秒以上且500秒以下、較佳為50秒以上且400秒以下、更佳為60秒以上且300秒以下、尤佳為80秒以上且190秒以下。
此時，若設為離子電流密度或電漿密度於時間上穩定之條件，則容易控制蛾眼形狀之高度，又，可均勻加工，因此較佳。
又，若使用ECR或ICP型之離子束加工裝置，則即便為相對較大之面亦可一次加工。並且，根據此種方法，可容易地對玻璃石墨層30進行表面加工，可製造用以轉印能夠發揮較高之抗反射效果之抗反射結構體的蛾眼轉印模具1。
亦可對如此獲得之蛾眼轉印模具1之經反轉之蛾眼結構RM(玻璃石墨層30之表面30a)實施脫模處理。
<蛾眼結構之轉印方法>
可利用本實施形態之蛾眼轉印模具1如圖3所示對被處理物之表面轉印蛾眼結構。
具體而言，本實施形態之蛾眼結構之轉印方法，其進行以下步驟：準備蛾眼轉印模具之蛾眼轉印模具準備步驟(步驟S11)；準備被處理物之步驟(步驟S12)；藉由在對上述蛾眼轉印模具與上述被處理物之表面之間賦予光硬化樹脂之狀態下對上述光硬化樹脂照射光，而使上述光硬化樹脂硬化之步驟(步驟S13)；及將上述蛾眼轉印模具自以上述經硬化之光硬化樹脂所形成之表面微細結構剝離之步驟(步驟S14)。
藉由以上步驟S11~S14，可對被處理物之表面轉印蛾眼結構。
以下，對各步驟詳細說明。
(蛾眼轉印模具準備步驟)
於蛾眼轉印模具準備步驟(步驟S11)中，準備圖1所示之蛾眼轉印模具1，具體而言為具備基材10、形成於該基材10之上之底層20、及形成於該底層20之上之玻璃石墨層30，且該玻璃石墨層30於表面30a具有經反轉之蛾眼結構RM的蛾眼轉印模具1。此處，經反轉之蛾眼結構RM由圓錐狀孔無規地排列而 形成。構成經反轉之蛾眼結構RM的玻璃石墨之微細結構其平均直徑(D)為10nm~400nm、較佳為30nm~300nm、尤佳為50nm~150nm之範圍內，平均高度(H)為30nm~1000nm、較佳為50nm~700nm、尤佳為100nm~500nm之範圍內，平均間距(P)為10nm~500nm、較佳為30nm~400nm、尤佳為50nm~300nm之範圍內。
(準備被處理物之步驟)
於準備被處理物之步驟(步驟S12)中，準備成為處理對象之被處理物100(物品100)。此時，亦可預先進行對被處理物100之被處理物表面100a之清洗或帶電處理等可使光硬化樹脂之成膜性(積層性)提高之預處理。
(使光硬化樹脂硬化之步驟)
於使光硬化樹脂硬化之步驟(步驟S13)中，藉由在對上述蛾眼轉印模具與上述被處理物之表面之間賦予光硬化樹脂之狀態下對上述光硬化樹脂照射光，而使上述光硬化樹脂硬化。
此時，於蛾眼轉印模具1之形狀為輥狀之情形時，藉由使輥狀之蛾眼轉印模具1以其軸為中心進行旋轉，可將作為蛾眼轉印模具1之表面結構之經反轉的蛾眼結構RM連續地轉印至被處理物100。於使用輥狀之膜作為被加工物之情形時，可採用輥對輥方式。
又，於採用具有柔軟性之材料作為蛾眼轉印模具1之基材10之情形時，藉由將減壓、加壓加以組合而使柔軟之蛾眼轉印模具1密接於被處理物100，於該狀態下對光硬化樹脂照射光，藉此可使光硬化樹脂硬化。藉由使用具有柔軟性之蛾眼轉印模具1，即便對於異形之被處理物100亦可轉印蛾眼結構。
作為光硬化樹脂，只要為可利用紫外線等光進行硬化者，則無特別限定，可使用丙烯酸系樹脂、或環氧系樹脂、胺酯(urethane)系樹脂 等。
(剝離蛾眼轉印模具之步驟)
於剝離蛾眼轉印模具之步驟(步驟S14)中，將上述蛾眼轉印模具自以上述經硬化之光硬化樹脂所形成之表面微細結構剝離。
<具備表面微細結構之物品>
如圖4所示，本實施形態之具備表面微細結構之物品200具備作為被加工物之物品100、及形成於該物品100之上之表面微細結構M，該表面微細結構M係由微細之突起無規地排列而形成，該微細之突起具有直徑自其根部朝前端縮小且前端尖銳化之針狀或錐狀之形狀。
(被處理物100)
於本實施形態之表面微細結構之形成方法中，成為形成表面微細結構之對象之被處理物100(物品100)係要賦予防污性、防霧性、低反射性等功能性之對象物品，並無特別限定。
作為成為處理對象之被處理物100之具體例，可列舉：智慧型手機、輸入板終端、液晶顯示器、有機EL顯示器、各種電腦、電視、電漿顯示面板等各種顯示機器或其觸控面板或顯示器、室外監視攝影機(保全攝影機)或人體感測器等之透鏡或窗構件(保護玻璃)、汽車、電車、飛機等交通工具之窗玻璃或後視鏡、住宅等建築物之窗玻璃、車載攝影機之透鏡或窗構件(保護玻璃)、抗反射片材(抗反射膜)、防污片材(防污膜)、防霧片材(防霧膜)、用於液晶顯示裝置之偏光板、由透明塑膠類所構成之眼鏡片、太陽鏡片、相機用探測器透鏡、稜鏡、複眼透鏡、複曲面透鏡等光學構件、進而使用其等之攝影光學系統、雙筒望遠鏡等觀察光學系統、用於液晶投影機等投影裝置之投射光學系統、用於雷射束印表機等之掃描光學系統等之各種光學透鏡、各種計量儀器之罩等光學構件、太陽電池面板(太陽電池之保護覆蓋玻璃)、 數位標牌、展示櫃等，但並不限於該等物品。
被處理物100具有被處理物表面100a，但其被處理物表面100a之形狀並不限於平面(平板狀)，亦可為曲面等彎曲之形狀(例如輥狀)或由平面或曲面組合而成之複雜形狀(異形形狀)、中空構件之內部表面。
於本實施形態之表面微細結構之形成方法中，無需於高溫下進行處理之製程，因此亦可較佳地應用於含有樹脂等懼熱之物質(材料)之被處理物100。
作為被處理物中所含之樹脂，可為熱塑性樹脂或熱硬化性樹脂之任一者，例如可列舉：聚乙烯(高密度、中密度或低密度)、聚丙烯(同排型或對排型)、聚丁烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯-丁烯共聚物等聚烯烴、環狀聚烯烴、改質聚烯烴、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚碳酸酯、聚(4-甲基戊烯-1)、離子聚合物、丙烯酸系樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸丁酯共聚物、(甲基)丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、丙烯酸系-苯乙烯共聚物(AS樹脂)、丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、乙烯-對苯二甲酸酯-間苯二甲酸酯共聚物、聚萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸環己二酯(PCT)等聚酯、聚醚、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚醯亞胺、聚縮醛(POM)、聚苯醚、改質聚苯醚、聚芳酯、芳香族聚酯(液晶聚合物)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯、其他氟系樹脂、苯乙烯系、聚烯烴系、聚氯乙烯系、聚胺酯系、氟橡膠系、氯化聚乙烯系等各種熱塑性彈性體、環氧樹脂、酚樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯、聚矽氧樹脂、聚胺酯、尼龍、硝化纖維素、乙酸纖維素、乙酸丙酸纖維素等纖維素系樹脂等、或以該等作為主成分之共聚物、摻合物、聚 合物合金等，亦可為由該等中之一種或兩種以上組合而成者(例如設為2層以上之積層體者)。
作為被處理物中所含之玻璃，例如可列舉：矽酸玻璃(石英玻璃)、矽酸鹼玻璃、鈉鈣玻璃、鉀鈣玻璃、鉛(鹼)玻璃、鋇玻璃、硼矽酸玻璃等。
作為被處理物中所含之金屬，例如可列舉：金、鉻、銀、銅、鉑、銦、鈀、鐵、鈦、鎳、錳、鋅、錫、鎢、鉭、鋁等。
又，亦可使用作為上述金屬之合金的SUS316L等不鏽鋼、Ti-Ni合金或Cu-Al-Mn合金等形狀記憶合金、Cu-Zn合金、Ni-Al合金、鈦合金、鉭合金、鉑合金或鎢合金等合金。
再者，所謂合金係指於上述金屬元素中加入一種以上之金屬元素或非金屬元素而成者。關於合金之組織，有成分元素成為不同之結晶之共晶合金、成分元素完全溶合之固溶體、成分元素形成了金屬間化合物或金屬與非金屬之化合物者，但未必限定於此。
作為被處理物中所含之陶瓷，例如可列舉：氧化物(例如氧化鋁、氧化鋅、氧化鈦、氧化矽、氧化鋯、鈦酸鋇)、氮化物(例如氮化矽、氮化硼)、碳化物(例如碳化矽)、氮氧化物等。又，亦可使用該等之混合物。
作為被處理物中所含之金屬氧化物，例如有含有鋁、銅、金、銀、鉑、銦、鈀、鐵、鎳、鈦、鉻、錳、鋅、錫、鎢等作為金屬之氧化物、氧化銦錫(ITO)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化矽(SiO2)、氧化錫(SnO2、SnO)、氧化鐵(Fe2O3、Fe3O4)，或具有鈣鈦礦結構、尖晶石結構、鈦鐵礦結構之複合氧化物等，但未必限定於此。
作為被處理物中所含之金屬氮化物，有氮化鈦(TiN)、氮化鋯(ZrN)、氮化釩(VN)、氮化鈮(NbN)、氮化鉭(TaN)、氮化鉻 (CrN、Cr2N)、氮化鉿(HfN)等，但未必限定於此。
此外，作為被處理物中所含之材料，有矽晶圓、用於化合物半導體基板之化合物半導體、用於功率裝置用基板之碳化矽(SiC)、矽等太陽電池材料等，但未必限定於該等材料。
(表面微細結構M)
表面微細結構M(蛾眼結構M)係積層於被處理物100(物品100)之被處理物表面100a之上的微細結構。表面微細結構M係藉由利用本實施形態之蛾眼轉印模具1的蛾眼結構之轉印方法而形成。
表面微細結構M係由經硬化之光硬化樹脂所構成，且由具有直徑自其根部朝前端縮小且前端尖銳化之針狀或錐狀形狀的微細之突起無規地排列而形成。此處，構成表面微細結構M之突起其平均直徑(D)為10nm~400nm、較佳為30nm~300nm、尤佳為50nm~150nm之範圍內，平均高度(H)為30nm~1000nm、較佳為50nm~700nm、尤佳為100nm~500nm之範圍內，平均間距(P)為10nm~500nm、較佳為30nm~400nm、尤佳為50nm~300nm之範圍內。
表面微細結構M之厚度只要根據被處理物100之形狀或用途等適宜地選擇即可，較佳為設為數nm以上且數μm以下，更佳為數nm以上且30μm以下，更佳為數nm以上且10μm以下，進而較佳為10nm以上且5.0μm以下，進而較佳為10nm以上且1.0μm以下。若表面微細結構M之厚度過薄，則就耐久性之觀點而言欠佳。另一方面，若表面微細結構M過厚，則有視被處理物100之用途，就穿透率之降低、柔軟性之降低、輕量化、成本方面等觀點而言欠佳之情況。
關於具備表面微細結構之物品200，藉由積層有表面微細結構M，表面之反射率降低，其表面於波長300nm~1000nm之反射率為15%以下， 較佳為10%以下，更佳為6%以下，進而較佳為4%以下，尤佳為2%以下。由於表面之反射率之值為上述範圍，故可抑制被處理物100之表面之反射。
關於具備表面微細結構之物品200，藉由積層有表面微細結構M，表面之撥水性提高，表面之水接觸角為120°以上，較佳為130°以上，更佳為140°以上。由於表面微細結構M之表面之水接觸角為上述範圍，故對水具有較高之撥水性，可藉由水洗容易地去除所附著之污垢或異物，又，可防止因水滴附著產生之水霧。
於本實施形態中，主要對本發明之蛾眼轉印模具、蛾眼轉印模具之製造方法、蛾眼結構之轉印方法及具備表面微細結構之物品進行了說明。
但上述實施形態僅為用以使本發明容易理解之一例，並不限定本發明。當然，本發明可於不脫離其主旨之情況下進行變更、改良，並且本發明包含其等效物。
[實施例]
以下，對本發明之蛾眼轉印模具、蛾眼轉印模具之製造方法、蛾眼結構之轉印方法及具備表面微細結構之物品之具體實施例進行說明，但本發明並不限定於此。
<試驗1蛾眼轉印模具之製造>
以下，使用玻璃基材作為基材，研究底層之種類、或玻璃石墨層之成膜條件、玻璃石墨層之蝕刻條件。
(1.基材準備步驟)
準備玻璃基材(尺寸100×100mm，厚度0.7mm)作為基材，使用純水進行清洗。
(2.底層形成步驟)
於以下條件在玻璃基材上形成底層。
濺鍍裝置：旋轉(carousel)型分批式濺鍍裝置
靶：5"×25"、厚度6mm Ti靶
濺鍍方式：RF濺鍍
排氣裝置：渦輪分子泵
極限真空：5×10-4Pa
基材溫度：25℃(室溫)
濺鍍電力：1kW
底層之膜厚：100±10nm
Ar流量：500SCCM
(3.玻璃石墨層成膜步驟)
於以下條件在底層上形成玻璃石墨層。
濺鍍裝置：旋轉型分批式濺鍍裝置
靶：5"×25"、厚度6mm GC(玻璃石墨)靶
濺鍍方式：DC濺鍍
排氣裝置：渦輪分子泵
極限真空：6×10-4Pa
基材溫度：25℃(室溫)
濺鍍電力：實施例1 1kW
實施例2 2kW
成膜壓力：實施例1 8×10-1Pa
實施例2 5×10-1Pa
玻璃石墨層之膜厚：1.75±0.25μm
Ar流量：500SCCM
(4.蝕刻步驟)
於蝕刻步驟中，藉由氧電漿對玻璃石墨層進行乾式蝕刻處理。
具體而言，將各試樣設置於ICP電漿加工裝置(ELIONIX股份有限公司，商品名：EIS-700)之保持器。於電漿之情形時，藉由調整高頻電源輸出與偏壓電源輸出，而對氧氣離子施加加速電壓。調整該等電源輸出而進行加工。又，蝕刻條件如下所示。
試樣台尺寸：Φ6英吋晶圓
高頻電源：500W
偏壓電源：50W
真空度：1.3×10-2Pa
反應氣體：氧氣
氣體流量：50SCCM
加工時間：280秒鐘(250秒鐘+30秒鐘)
自試驗1之結果可知，於對玻璃基材設置有Ti底層之情形時，於玻璃石墨層未剝離之情況下適當地製膜。又，於使用Cr作為底層之情形時，亦同樣地於玻璃石墨層未剝離之情況下適當地製膜。
再者，可知於對金屬製基材設置有Ti或Cr底層，對塑膠膜基材等塑膠製之基材設置有Ti、Cr、Ti/Ta2O5、Cr/Ta2O5等底層之情形時，於玻璃石墨層未剝離之情況下適當地製膜。
<試驗2蛾眼轉印模具之評價>
對試驗1中所製造之實施例1及實施例2之蛾眼轉印模具進行評價。
具體而言，進行各試樣之表面狀態之觀察與反射率之測定。
(1.表面狀態之觀察)
使用場發射型掃描電子顯微鏡(FE-SEM，Hitachi High-Technologies(股)製造，S-4300)觀察各試樣於蝕刻步驟前後之表面狀態。
將結果示於圖5及6。
圖5係表示實施例1之試樣之蛾眼轉印模具於蝕刻步驟前後之表面狀態的電子顯微鏡照片，圖6係表示實施例2之試樣之蛾眼轉印模具於蝕刻步驟前之表面狀態的電子顯微鏡照片。
如圖5之下圖及圖6之下圖所示，於蛾眼轉印模具在蝕刻步驟後之表面，以無規之配置方式均勻地形成有直徑未達100nm、間距100nm且深度200nm以上之圓錐狀孔，具有理想之蛾眼結構之反轉形狀。由於實施例2之試樣較實施例1之試樣成為玻璃石墨之微細結構更均勻且更細者，故可知較佳為玻璃石墨層成膜步驟中之濺鍍電力大到2kW以上，較佳為成膜壓力低至5×10-1Pa以下。
<試驗3蛾眼結構之轉印>
使用試驗1中所製造之實施例1及實施例2之蛾眼轉印模具而進行蛾眼結構之轉印。
對實施例1及實施例2之蛾眼轉印模具塗佈氟系脫模劑(DAIKIN INDUSTRIES公司製造，製品名：UD-509)而進行脫模處理。
使用三乙醯纖維素(Triacetylcellulose)膜(TAC膜)作為被處理物。
繼而，將紫外線硬化樹脂(丙烯酸系樹脂，Origin Electric公司製造，製品名：UV Coat TP)塗佈於各蛾眼轉印模具之表面，使作為被處理物之TAC膜密接，照射紫外光(金屬鹵素燈光源，波長200nm~450nm，強度600mJ，照射時間40秒)而進行硬化處理。
接著，藉由將蛾眼轉印模具自由經硬化之光硬化樹脂所形成之表面微細結構剝離，而獲得具備蛾眼結構(表面微細結構)之TAC膜。
<試驗4蛾眼結構之評價>
對試驗3中所轉印之實施例1及實施例2之蛾眼結構進行評價。
具體而言，對所轉印之蛾眼結構進行表面狀態之觀察、光譜測定、接觸角之評價、滑動試驗、霧度(霧度值)之測定。
(1.表面狀態之觀察)
使用場發射型掃描電子顯微鏡(FE-SEM，Hitachi High-Technologies(股)製造，S-4300)觀察所轉印之蛾眼結構之表面狀態。
將結果示於圖7及8。
圖7係表示使用實施例1之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構的電子顯微鏡照片，圖8係表示使用實施例2之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構的電子顯微鏡照片。
如圖7及圖8所示，於TAC膜之表面良好地形成有蛾眼結構，該蛾眼結構係由具有直徑自其根部朝前端縮小且前端尖銳化之針狀或錐狀形狀的微細之突起無規地排列而成。微細之突起與形成於蛾眼轉印模具之表面之經反轉的蛾眼結構對應，直徑未達100nm，間距100nm且高度200nm以上。
(2.光譜測定)
使用分光光度計(Hitachi High-Technologies(股)製造，U-4100)於300nm至1000nm之波長區域內測定各試樣之穿透率及反射率。
將光譜測定之結果示於圖9至12。
圖9係表示使用實施例1之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構之穿透率的圖，圖10係表示使用實施例1之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構之反射率的圖。
圖11係表示使用實施例2之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構之穿透率的圖，圖12係表示使用實施例2之試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構之反射率的圖。
光譜測定之結果為，Y值(視感反射率)為0.2%以下。
又，如圖10所示，實施例1之試樣於300nm~1000nm之反射率為3%以下。如圖12所示，實施例2之試樣於300nm~1000nm之反射率為0.5%以下。
於實施例1與實施例2中，玻璃石墨層成膜步驟中之濺鍍電力及成膜壓力不同，顯示出較佳為濺鍍電力為2kW以上，成膜壓力為5×10-1Pa以下。
(3.接觸角測定)
所轉印之蛾眼結構之表面之接觸角之測定係使用接觸角儀(協和界面化學公司製造，型號CA-X)於25℃之條件測定。
實施例1之蛾眼結構之表面之接觸角為155.8°，實施例2之蛾眼結構之表面之接觸角為142.8°。
(4.滑動試驗)
滑動試驗係使用往返磨耗試驗裝置(新東科學公司製造，型號TYPE：30/30S)使4.9N負載之布滑動10000次。
使用接觸角儀(協和界面化學公司製造，型號CA-X)於25℃之條件測定試驗後之試樣之接觸角。
滑動試驗後之實施例1之蛾眼結構之表面之接觸角為140°，維持較高之接觸角。
(5.霧度(霧度值)測定)
霧度(霧度值)係使用HAZE METER(Suga Test公司製造，型號HGM-2DP)於25℃之條件測定。
霧度值為0.3%(實施例2)。
<試驗5蝕刻步驟中之電漿照射時間(加工時間)之研究>
於與實施例2相同之條件進行基材準備步驟、底層形成步驟、玻璃石墨層成膜步驟。接著，將藉由氧電漿對玻璃石墨層進行乾式蝕刻處理之加工時間設為80~170秒(實施例3~實施例7)而進行蝕刻步驟。
具體而言，將各試樣設置於ICP電漿加工裝置(ELIONIX股份有限公司，商品名：EIS-700)之保持器，於以下蝕刻條件進行蝕刻。
試樣台尺寸：Φ6英吋晶圓
高頻電源：500W
偏壓電源：50W
真空度：1.3×10-2Pa
反應氣體：氧氣
氣體流量：50SCCM
加工時間：實施例3：80秒鐘
實施例4：100秒鐘
實施例5：150秒鐘
實施例6：160秒鐘
實施例7：170秒鐘
對實施例3至實施例7之蛾眼轉印模具之表面狀態進行觀察。將電子顯微鏡照片示於圖13至圖17。關於實施例3、實施例5、實施例7，將玻璃石墨微細結構之平均高度、平均直徑、平均間距之測定結果示於表2。
Figure 108120246-A0305-02-0024-2
如上述結果所示，蛾眼結構係於轉印模具之表面由圓錐狀孔無規地排列而形成經反轉之蛾眼結構。構成經反轉之蛾眼結構的玻璃石墨之微細結構其平均直徑(D)為40nm~300nm之範圍內，平均高度(H)為100nm~500nm之範圍內，平均間距(P)為50nm~300nm之範圍內。
使用分光光度計(島津製作所(股)製造，UV-3100PC)於300nm至1000nm之波長區域內測定實施例3至實施例7之蛾眼轉印模具之表面的反射率，並將測定結果示於圖18。再者，作為參考例，亦一併作圖有加工時間200秒(參考例A)之試樣。
如圖18所示，實施例3至實施例7之蛾眼轉印模具之表面之反射率於300nm~1000nm為5%以下。另一方面，參考例A之試樣於700nm以上時反射率大幅上升，變得大於5%。
又，使用接觸角儀(協和界面化學公司製造，型號CA-X)於25℃之條件測定實施例3至實施例7及參考例A之蛾眼轉印模具之表面之接觸角，並將測定結果示於表3。於表3中分別記載有電漿加工前、電漿加工後、脫模處理後之水接觸角。使用氟系脫模劑(DAIKIN INDUSTRIES公司製造，製品名：UD-509)作為脫模材料。
Figure 108120246-A0305-02-0025-3
實施例3至實施例7之蛾眼轉印模具的表面之水接觸角於電漿加工後為3.5°以上且4.9°以下之較小值。於脫模處理後顯示出147.3°以上且154.1°以下之較大值。
使用實施例3至實施例7之蛾眼轉印模具，藉由與試驗3相同之方法進行蛾眼結構之轉印，而獲得具備蛾眼結構(表面微細結構)之TAC膜。
藉由與試驗4相同之方法對所轉印之實施例3至實施例7之蛾眼結 構進行評價。具體而言，對所轉印之蛾眼結構進行表面狀態之觀察、接觸角之評價、霧度(霧度值)之測定、光譜測定。
將表示使用各試樣之蛾眼轉印模具轉印之蛾眼結構的電子顯微鏡照片示於圖19至圖23。對實施例3至實施例7之各試樣測定蛾眼結構之平均直徑、平均間距，並將測定結果示於表4。
Figure 108120246-A0305-02-0026-4
如上述結果所示，於TAC膜之表面，藉由經硬化之光硬化樹脂而轉印有蛾眼結構。蛾眼結構係由具有直徑自其根部朝前端縮小且前端尖銳化之針狀或錐狀形狀的微細之突起無規地排列而形成。構成蛾眼結構之突起其平均直徑(D)為30nm~100nm之範圍內，平均間距(P)為60nm~200nm之範圍內。
將各試樣之接觸角、霧度值示於以下表5。再者，於表5中，作為參考例，一併記載有加工時間200秒(參考例A)之試樣之接觸角、霧度值。
Figure 108120246-A0305-02-0026-5
於將上述結果與所轉印之蛾眼結構之形狀一併進行研究時，可知蝕刻步驟中之電漿照射時間(加工時間)較佳為80秒以上且170秒以下，尤 佳為150秒以上且170秒以下。若電漿照射時間(加工時間)成為200秒以上，則於TAC膜之表面觀察到不均。
將各試樣之光譜測定之結果示於圖24(TAC膜之厚度=120μm)及圖25(TAC膜之厚度=60μm)。
如圖24及圖25所示，於波長400nm以上且1000nm以下之範圍內，穿透率為90%以上且95%以下，反射率為6%以內。再者，於為了消除TAC膜面反射而將TAC膜之與形成有蛾眼結構之面為相反側之面塗黑的情形時，如圖24之下圖及圖25之下圖所示，於波長400nm以上且1000nm以下之範圍內為反射率2%以下之低反射。

Claims (9)

  1. 一種蛾眼轉印模具，其具備基材、 形成於該基材之上之底層、及 形成於該底層之上之玻璃石墨層， 該玻璃石墨層於表面具有經反轉之蛾眼結構，且 上述經反轉之蛾眼結構為無規地排列之錐狀孔。
  2. 如請求項1所述之蛾眼轉印模具，其中，上述基材含有：選自包含樹脂、玻璃、金屬、合金、陶瓷、矽晶圓、化合物半導體、碳化矽、太陽電池材料之群中之一種以上之物質。
  3. 如請求項1所述之蛾眼轉印模具，其中，上述底層含有：選自包含金屬、合金、陶瓷、矽之群中之一種以上之物質。
  4. 如請求項1所述之蛾眼轉印模具，其中，構成上述經反轉之蛾眼結構的玻璃石墨之微細結構其 平均直徑為10 nm～400 nm， 平均高度為30 nm～1000 nm， 平均間距為10 nm～500 nm之範圍內。
  5. 如請求項1所述之蛾眼轉印模具，其中，上述蛾眼轉印模具之形狀包含：選自包含輥狀、平板狀、異形形狀之群中之一種以上之形狀。
  6. 一種蛾眼轉印模具之製造方法，其進行以下步驟： 基材準備步驟，其準備基材； 底層形成步驟，其於上述基材之上形成底層； 玻璃石墨層成膜步驟，其於上述底層之上藉由濺鍍法成膜玻璃石墨層；及 蝕刻步驟，其藉由氧離子束或氧電漿對上述玻璃石墨層進行蝕刻。
  7. 如請求項6所述之蛾眼轉印模具之製造方法，其中，於上述玻璃石墨層成膜步驟中， 濺鍍電力為0.5 kW以上且5 kW以下， 成膜壓力為1.0 Pa以下。
  8. 如請求項6或7所述之蛾眼轉印模具之製造方法，其中，於上述蝕刻步驟中， 高頻電源輸出為200 W以上且1000 W以下， 偏壓電源輸出為0 W以上且100 W以下， 加工時間為30秒以上且500秒以下。
  9. 一種蛾眼結構之轉印方法，其進行以下步驟：準備請求項1至5中任一項所述之蛾眼轉印模具的蛾眼轉印模具準備步驟； 準備被處理物之步驟； 藉由在對上述蛾眼轉印模具與上述被處理物之表面之間賦予光硬化樹脂之狀態下對上述光硬化樹脂照射光，而使上述光硬化樹脂硬化之步驟；及 將上述蛾眼轉印模具自以上述經硬化之光硬化樹脂所形成之表面微細結構剝離之步驟。
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