專利名稱：光學(xué)元件、輥型納米壓印裝置以及模具輥的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件、輥型納米壓印裝置以及模具輥的制造方法。更為詳細(xì)地，涉 及適用于經(jīng)能得到低反射率的表面處理的輥狀光學(xué)元件的光學(xué)元件、輥型納米壓印裝置以 及模具輥的制造方法。
背景技術(shù)：
近幾年，將刻入到模具中的尺寸為數(shù)十nm 數(shù)百nm的凹凸按壓到涂敷在基板上 的樹(shù)脂材料上來(lái)轉(zhuǎn)印形狀的技術(shù)、即所謂的納米壓印技術(shù)受到關(guān)注，正在以應(yīng)用于光學(xué)材 料、IC的細(xì)微化、臨床檢查基板等為目標(biāo)進(jìn)行研究。作為納米壓印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，可以列舉出 如下方面與使用光刻和蝕刻的現(xiàn)有的圖案形成技術(shù)相比能夠以低成本來(lái)制作具備各種特 征的部件。作為其原因，可以列舉出納米壓印技術(shù)所使用的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與現(xiàn)有技術(shù)所 使用的裝置相比價(jià)格便宜，能夠在短時(shí)間內(nèi)大量地制造相同形狀的部件。作為納米壓印技術(shù)的方式，已知有熱納米壓印技術(shù)、UV納米壓印技術(shù)等。例如， UV納米壓印技術(shù)是制作具有納米尺寸的凹凸的模具，在透明基板上形成紫外線固化樹(shù)脂薄 膜，在該薄膜上，按壓該模具，其后照射紫外線，由此在透明基板上形成具有納米構(gòu)造的薄 膜。另一方面，熱納米壓印技術(shù)是，例如，將透明基板和模具的溫度升高至透明基板的軟化 點(diǎn)以上，其后在透明基板和模具間施加壓力，在透明基板上形成納米構(gòu)造(凹凸構(gòu)造)的技 術(shù)。在研究階段使用這些方式的情況下，一般使用平的模具、利用批處理來(lái)形成納米構(gòu)造。作為利用批處理來(lái)形成納米構(gòu)造的技術(shù)，例如公開(kāi)有對(duì)感光性干膜進(jìn)行包括模具 的按壓和光照射的光納米壓印的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)7。)。與此相對(duì)，為了利用納米壓印技術(shù)來(lái)以低成本大量地制造具有納米構(gòu)造的薄膜， 與批處理相比，適用輥到輥(roll to roll)處理的方法。通過(guò)輥到輥處理，能夠使用模具 輥連續(xù)制造具有納米構(gòu)造的膜。作為使用輥到輥處理的納米壓印技術(shù)，公開(kāi)有例如邊用小型的模具輥拼接模區(qū)域 邊在大型的模具輥上進(jìn)行轉(zhuǎn)印來(lái)制造大型的模具輥的制作方法(例如，參照專利文獻(xiàn)5。)。另外，在納米壓印技術(shù)以外的領(lǐng)域中，關(guān)于用于輥到輥處理的輥，公開(kāi)有在輥材料 上直接形成凹凸圖案的輥制作方法(例如，參照專利文獻(xiàn)6。)。另一方面，在光學(xué)材料(光學(xué)元件)中，已知作為納米構(gòu)造的一種的“蛾眼構(gòu) 造”(例如，參照專利文獻(xiàn)1。)。蛾眼構(gòu)造可以列舉出例如在透明基板的表面形成多個(gè)納米 尺寸的錐形狀的突起的構(gòu)造。根據(jù)這種蛾眼構(gòu)造，折射率從空氣層到透明基板連續(xù)變化，因 此入射光不會(huì)將透明基板的表面識(shí)別為光學(xué)表面，能夠使反射光銳減。作為具有這種納米 構(gòu)造的光學(xué)材料的制造技術(shù)，已知將通過(guò)陽(yáng)極氧化在表面形成有納米尺寸的孔的鋁基板用 作模具的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)2 4。)。根據(jù)使用該陽(yáng)極氧化的方法，能夠?qū)⒓{米尺 寸的凹坑隨機(jī)地、大致均勻地形成在表面上，能夠在圓柱狀的模具輥的表面形成納米構(gòu)造， 其中，上述納米構(gòu)造是連續(xù)生產(chǎn)所需的無(wú)接縫(無(wú)縫)的構(gòu)造。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2001-264520號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 日本特表2003-531962號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2003-43203號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)2005-156695號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 日本特開(kāi)2007-203576號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6 日本特開(kāi)2005-144698號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7 日本特開(kāi)2007-73696號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題然而，在現(xiàn)有的利用輥到輥處理來(lái)連續(xù)形成納米構(gòu)造的膜(例如光學(xué)膜)的制作 技術(shù)中，使用制造納米構(gòu)造后的產(chǎn)品會(huì)有問(wèn)題。具體地，為了防止完成了的表面的納米構(gòu)造 在下一道工序免受損傷、污染，希望在形成納米構(gòu)造的膜上附加保護(hù)膜(下面，也稱為“層 壓膜”)，但是存在如下問(wèn)題膜表面存在納米級(jí)別的凹凸，因此與保護(hù)膜的粘合材料之間的 貼緊性差，在形成納米構(gòu)造的膜上很難貼附保護(hù)膜。對(duì)此，也考慮過(guò)增強(qiáng)保護(hù)膜的粘合材料 的能力，該情況下，糊材料、糊所包含的溶劑等會(huì)在納米構(gòu)造的縫隙發(fā)生殘留，即糊材料、糊 所包含的溶劑等會(huì)轉(zhuǎn)印到形成納米構(gòu)造的膜上，在將形成納米構(gòu)造的膜用作顯示裝置用的 光學(xué)元件的情況下，有可能產(chǎn)生顯示不均勻。另外，特別是如蛾眼構(gòu)造那樣，在液晶顯示裝 置的偏光板表面使用產(chǎn)品的情況下，形成納米構(gòu)造的膜經(jīng)過(guò)粘接性賦予工序、清洗工序等 濕工序，因此會(huì)在貼合層壓膜和基材膜的狀態(tài)下經(jīng)過(guò)這些工序。因此，在形成納米構(gòu)造的膜 與層壓膜的貼緊性弱的情況下，會(huì)出現(xiàn)在兩者之間侵入溶劑，表面的納米構(gòu)造被溶劑侵害 (被侵蝕)的情況。本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而完成的，目的在于提供與層壓膜的貼緊性優(yōu)良的光學(xué)元 件、輥型納米壓印裝置以及模具輥的制造方法。用于解決問(wèn)題的方案本發(fā)明的發(fā)明人在對(duì)與層壓膜的貼緊性優(yōu)良的光學(xué)元件、輥型納米壓印裝置以及 模具輥的制造方法進(jìn)行各種研究的過(guò)程中，著眼于形成納米構(gòu)造的區(qū)域。并且，在現(xiàn)有的利 用輥到輥處理在表面連續(xù)形成納米構(gòu)造(納米尺寸的凹凸)的納米構(gòu)造膜的制作技術(shù)中， 發(fā)現(xiàn)在納米構(gòu)造膜表面的整個(gè)面上形成有納米構(gòu)造(納米尺寸的凹凸)，因此與層壓膜的 貼緊性會(huì)變?nèi)?，并且發(fā)現(xiàn)，在沿著納米構(gòu)造膜的長(zhǎng)邊方向的兩端部設(shè)有未形成納米尺寸的 凹凸的納米構(gòu)造非形成區(qū)域，由此在該納米構(gòu)造非形成區(qū)域能夠使層壓膜充分地貼緊，由 此想到其能夠很好地解決上述問(wèn)題，于是有了本發(fā)明。S卩，本發(fā)明是具有在表面連續(xù)形成納米尺寸的凹凸的納米構(gòu)造膜的光學(xué)元件，上 述納米構(gòu)造膜是在沿著納米構(gòu)造膜的長(zhǎng)邊方向的兩端部具有未形成上述納米尺寸的凹凸 的納米構(gòu)造非形成區(qū)域的光學(xué)元件。由此，能夠在納米構(gòu)造非形成區(qū)域使層壓膜充分地貼緊。另外，納米構(gòu)造非形成區(qū) 域被設(shè)在沿著納米構(gòu)造膜的長(zhǎng)邊方向的兩端部，因此即使將納米構(gòu)造膜暴露在濕工序下， 也能夠有效地抑制溶劑侵入到形成有納米尺寸的凹凸的區(qū)域(下面，也稱為“納米構(gòu)造形 成區(qū)域”)。這樣，本發(fā)明的特征在于改善納米構(gòu)造膜和保護(hù)它的層壓膜的貼緊性(適用于
4在輥狀態(tài)下進(jìn)行改善)，保護(hù)納米構(gòu)造膜免受工序中的污染、損傷。此外，在本說(shuō)明書(shū)中，優(yōu)選納米尺寸的凹凸，更具體地，高度和/或?qū)挾?更為優(yōu)選 的是高度和寬度)是lnm以上、不到liim(= lOOOnm)的凹凸。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，也將納米尺寸的凹凸稱為納米構(gòu)造或者納米構(gòu)造體。并且， 納米構(gòu)造膜的厚度未作特別的限定，也可被稱為片。作為本發(fā)明的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)，只要包含這種結(jié)構(gòu)要素而形成，也可以包含或者 不包含其它結(jié)構(gòu)要素，沒(méi)有特別限定，但是如上所述，在本發(fā)明的光學(xué)元件中，與層壓膜的 貼緊性優(yōu)良，因此優(yōu)選還具有層壓膜。即，本發(fā)明的光學(xué)元件，優(yōu)選還具有在上述納米構(gòu)造 膜上層疊的層壓膜，更為優(yōu)選上述納米構(gòu)造膜和層壓膜的層疊體被卷入(卷成)輥狀的輥 狀光學(xué)元件。上述納米尺寸的凹凸的圖案未被特別限定，可以列舉出蛾眼構(gòu)造、線柵構(gòu)造等，其 中，更適用蛾眼構(gòu)造。即，優(yōu)選上述納米構(gòu)造膜，具有形成有比可見(jiàn)光波長(zhǎng)小的多個(gè)圓錐狀 (錐形狀)的突起的蛾眼構(gòu)造。由此，在將本發(fā)明的光學(xué)元件(輥狀光學(xué)元件)使用到液晶 顯示裝置等的偏光板，即使將納米構(gòu)造膜暴露在粘接性賦予工序、清洗工序等濕工序下，也 能夠抑制溶劑侵入到形成有蛾眼構(gòu)造的區(qū)域，蛾眼構(gòu)造被溶劑侵蝕。其結(jié)果，能夠有效抑制 液晶顯示裝置產(chǎn)生顯示不均勻，并且使反射光銳減。另外，本發(fā)明是用于制作本發(fā)明的光學(xué)元件的輥型納米壓印裝置，上述的輥型納 米壓印裝置，具備在外周面具有用于形成上述納米尺寸的凹凸的凹凸圖案的模具輥(輥)， 上述模具輥還是輥型納米壓印裝置(下面，也稱為“本發(fā)明的第一輥型納米壓印裝置”)，其 中，模具輥的軸方向的長(zhǎng)度A、上述納米構(gòu)造膜的寬度B以及形成有上述凹凸圖案的區(qū)域的 寬度C滿足A>B>C的關(guān)系。由此，能夠同時(shí)形成沿著納米構(gòu)造膜的長(zhǎng)邊方向的兩端部的納米構(gòu)造非形成區(qū)域 和納米構(gòu)造形成區(qū)域。即，能夠有效地制作本發(fā)明的光學(xué)元件。另外，模具輥的軸方向(更 詳細(xì)地說(shuō)，是轉(zhuǎn)動(dòng)軸方向)的長(zhǎng)度大于納米構(gòu)造膜的寬度，因此能夠不損害納米構(gòu)造膜的 平坦性，形成納米構(gòu)造非形成區(qū)域和納米構(gòu)造形成區(qū)域。此外，在本說(shuō)明書(shū)中，形成有凹凸 圖案的區(qū)域的寬度，是指模具輥的軸方向(更詳細(xì)地說(shuō)，是轉(zhuǎn)動(dòng)軸方向)形成有凹凸圖案的 區(qū)域的長(zhǎng)度。作為本發(fā)明的第一輥型納米壓印裝置的結(jié)構(gòu)，只要包含這種結(jié)構(gòu)要素而形成，也 可以包含或者不包含其它結(jié)構(gòu)要素，不被特別限定。并且，本發(fā)明是用于制作本發(fā)明的光學(xué)元件的輥型納米壓印裝置，上述納米尺寸 的凹凸，包含電離輻射固化型樹(shù)脂而形成，上述納米構(gòu)造膜，在基材膜上，連續(xù)形成包含上 述電離輻射固化型樹(shù)脂而形成的上述納米尺寸的凹凸，上述輥型納米壓印裝置還是輥型納 米壓印裝置(下面，也稱為“本發(fā)明的第二輥型納米壓印裝置”)，具備在外周面具有用于形 成上述納米尺寸的凹凸的凹凸圖案的模具輥(輥)，形成有上述凹凸圖案的區(qū)域的寬度大 于涂敷在上述基材膜上的電離輻射固化型樹(shù)脂的涂敷區(qū)域的寬度。由此，使用UV納米壓印技術(shù)等，能夠同時(shí)形成沿著納米構(gòu)造膜的長(zhǎng)邊方向的兩端 部的納米構(gòu)造非形成區(qū)域和納米構(gòu)造形成區(qū)域。即，能夠高效制作本發(fā)明的光學(xué)元件。另 外，僅變更電離輻射固化型樹(shù)脂的涂敷區(qū)域的寬度，就能夠容易地變更納米構(gòu)造形成區(qū)域 的大小，因此，能夠容易地進(jìn)行納米構(gòu)造膜的設(shè)計(jì)變更，例如，納米構(gòu)造膜寬度的變更等。因此，優(yōu)選本發(fā)明的第二輥型納米壓印裝置，還具備用于在基材膜上涂敷電離輻射固化型樹(shù) 脂的涂敷單元。此外，在本說(shuō)明書(shū)中，電離輻射固化型樹(shù)脂的涂敷區(qū)域的寬度，是指與納米 構(gòu)造膜的長(zhǎng)邊方向正交的方向上電離輻射固化型樹(shù)脂的涂敷區(qū)域的長(zhǎng)度。另外，在本說(shuō)明 書(shū)中，上述電離輻射固化型樹(shù)脂，包括利用紫外線來(lái)固化的樹(shù)脂，所謂的紫外線固化型樹(shù) 脂。作為本發(fā)明的第二輥型納米壓印裝置的結(jié)構(gòu)，只要包含這種結(jié)構(gòu)要素而形成，也 可以包含或者不包含其它結(jié)構(gòu)要素，不被特別限定。并且，本發(fā)明是用于輥型納米壓印裝置的模具輥的制造方法，其中，上述輥型納米 壓印裝置用于制作本發(fā)明的光學(xué)元件，尤其是優(yōu)選具備具有形成比可見(jiàn)光波長(zhǎng)小的多個(gè)圓 錐狀(錐形狀)的突起的蛾眼構(gòu)造的納米構(gòu)造膜的光學(xué)元件，上述制造方法是模具輥的制 造方法，在使用掩模材料對(duì)除了成為用于形成上述多個(gè)圓錐狀的突起的凹坑圖案的區(qū)域以 外的鋁管進(jìn)行掩蔽的狀態(tài)下，反復(fù)對(duì)上述鋁管進(jìn)行陽(yáng)極氧化的工序和對(duì)上述鋁管進(jìn)行蝕刻 的工序。由此，能夠容易地制造在鋁管的兩端部未設(shè)有用于形成多個(gè)圓錐狀的突起的凹坑 圖案的模具輥、即適用于制作本發(fā)明的光學(xué)元件的模具輥。本發(fā)明的模具輥的制造方法，只要具備上述工序，不受其它工序的特別限定。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件、輥型納米壓印裝置以及模具輥的制造方法，能夠?qū)崿F(xiàn)與 層壓膜貼緊性優(yōu)良的輥狀光學(xué)元件。因此，能夠利用層壓膜對(duì)納米構(gòu)造膜進(jìn)行掩蔽，能夠使 納米構(gòu)造膜免受工序中的污染、損傷、藥液等。因此，在下一道工序中，例如，在糊的涂層工 序、偏光板的貼附工序、切割工序等中，能夠顯著提高利用在表面具有納米構(gòu)造的光學(xué)元件 的加工品的合格率。
圖1是說(shuō)明蛾眼構(gòu)造的圖(說(shuō)明折射率從表面起連續(xù)、在界面上反射銳減的原理 的圖)，(a)表示蛾眼構(gòu)造的截面示意圖，(b)表示蛾眼構(gòu)造的折射率的變化。圖2是表示實(shí)施方式1的輥狀光學(xué)元件的示意圖，(a)表示整體，(b)是(a)中的 X-Y線的截面的放大圖。圖3是表示實(shí)施方式1的輥狀光學(xué)元件和模具輥的示意圖，表示模具輥的軸方向 的長(zhǎng)度A、模具輥的凹凸圖案的寬度C以及納米構(gòu)造膜的寬度B在制造工藝中的關(guān)聯(lián)。圖4是說(shuō)明實(shí)施方式1的模具輥的制作方法的示意圖，(a) (d)表示在兩端部 沒(méi)有用于制作納米構(gòu)造的凹凸圖案的模具輥的制作方法。圖5是說(shuō)明實(shí)施方式1的輥狀光學(xué)元件的制作方法的示意圖，(a)表示在納米構(gòu) 造膜的兩端部不涂敷電離輻射固化型樹(shù)脂的情況下的形態(tài)，(b)是表示實(shí)施方式1的輥型 納米壓印裝置整體結(jié)構(gòu)的截面圖。圖6是表示實(shí)施方式1的輥狀光學(xué)元件和模具輥的變形例的示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明11 基材膜輥；12 基材膜；13a、13b、16、17、27 夾送輥；14 模具涂敷機(jī)；15 模具 輥；18 層壓膜輥；19 層壓膜；20 納米構(gòu)造膜；21 輥狀光學(xué)元件(層疊膜輥)；22 納米構(gòu)造形成區(qū)域；23 納米構(gòu)造非形成區(qū)域；24 形成有凹凸圖案的區(qū)域；25 電離輻射固化型 樹(shù)脂；26 涂敷單元；31 樹(shù)脂膜；32 突起；33 鋁管；34 掩模材料；35 反應(yīng)容器；41 輥 型納米壓印裝置。
具體實(shí)施例方式下面揭示了實(shí)施方式和實(shí)施例，參照附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于 這些實(shí)施方式和實(shí)施例。(實(shí)施方式1)<基本結(jié)構(gòu)>圖1是說(shuō)明蛾眼構(gòu)造的圖(說(shuō)明折射率從表面連續(xù)、在界面反射銳減的原理的 圖)，(a)表示蛾眼構(gòu)造的截面的示意圖，(b)表示蛾眼構(gòu)造的折射率的變化。在制造蛾眼構(gòu)造、線柵構(gòu)造等納米構(gòu)造的情況下，一般使用如下納米壓印方式制 作構(gòu)造用的模具，用該模具對(duì)涂敷在基板膜(基材膜)上的紫外線固化樹(shù)脂等電離輻射固 化型樹(shù)脂加壓并使之貼緊，在使模具和電離輻射固化型樹(shù)脂貼緊的狀態(tài)下照射紫外線等能 量線，固化電離輻射固化型樹(shù)脂。該情況下，完成的納米構(gòu)造，在基板膜的表面具有納米尺 寸的凹凸構(gòu)造，特別地，在蛾眼構(gòu)造中，如圖1的(a)所示，在電離輻射固化型樹(shù)脂(樹(shù)脂膜 31)的表面形成有無(wú)數(shù)圓錐狀的納米尺寸的突起物32。另外，如圖1的(b)所示，采用了從 空氣層到樹(shù)脂膜內(nèi)部折射率連續(xù)變化的構(gòu)造。因此，現(xiàn)有的具有蛾眼構(gòu)造的納米構(gòu)造膜和 層壓膜的貼緊力較弱，保護(hù)形成有蛾眼構(gòu)造的面很困難。對(duì)此，在增加層壓膜貼緊力的情況 下，貼緊力變高了，但是溶劑、低分子量的低聚物、增塑劑等會(huì)進(jìn)入蛾眼構(gòu)造(納米尺寸的 凹凸構(gòu)造)之間，結(jié)果會(huì)使納米構(gòu)造膜的反射率上升，這樣在將納米構(gòu)造膜配置在顯示裝 置中的情況下，會(huì)成為顯示不均勻的原因。因此，本發(fā)明者設(shè)計(jì)了如下構(gòu)造在基材膜上連續(xù)生產(chǎn)這些納米構(gòu)造的情況(使 用輥成型的情況)下，能夠保持層壓膜和基材膜的貼緊性，并且有效地抑制溶劑、低分子量 的低聚物、增塑劑等物質(zhì)向基材膜轉(zhuǎn)移的構(gòu)造。圖2是顯示實(shí)施方式1的輥狀光學(xué)元件的示意圖，(a)表示整體，(b)是(a)中X_Y 線的截面的放大圖。本實(shí)施方式的輥狀光學(xué)元件21，具備帶狀的納米構(gòu)造膜20和與納米構(gòu)造膜20相 同的帶狀的層壓膜(未圖示，也稱為掩模膜)，納米構(gòu)造膜20和層壓膜的層疊體被卷成輥 狀。在納米構(gòu)造膜20的層壓膜側(cè)的表面，作為納米構(gòu)造，連續(xù)地帶狀地形成有與圖1 說(shuō)明的構(gòu)造相同的蛾眼構(gòu)造。這樣，納米構(gòu)造膜20是具有納米構(gòu)造的光學(xué)片。層壓膜，是具有與納米構(gòu)造膜20大致相同的寬度的保護(hù)膜，在納米構(gòu)造膜20側(cè)的 表面設(shè)有包括糊等粘合材料的粘合層，可自由剝離地貼合在形成納米構(gòu)造膜20的蛾眼構(gòu) 造的面上。并且，本實(shí)施方式的納米構(gòu)造膜20在沿著長(zhǎng)邊方向的兩端部具有未形成蛾眼構(gòu) 造的納米構(gòu)造非形成區(qū)域23。即，納米構(gòu)造膜20具有帶狀連續(xù)地形成有蛾眼構(gòu)造的納米構(gòu) 造形成區(qū)域22和未形成蛾眼構(gòu)造的帶狀的納米構(gòu)造非形成區(qū)域23。這樣，在將蛾眼構(gòu)造形成在納米構(gòu)造膜20上時(shí)，在納米構(gòu)造膜20的兩端部，形成
7沒(méi)有凹凸的平坦的納米構(gòu)造非形成區(qū)域23，由此能夠確保在該納米構(gòu)造膜20的兩端部和 層壓膜的充分的貼緊力。因此，在輥狀光學(xué)元件21的形成工序以后的納米構(gòu)造膜加工工序 中，能夠在納米構(gòu)造膜20上事先蓋上(事先貼附)層壓膜，因此能夠保護(hù)蛾眼構(gòu)造免受污 染、傷害、工序中的藥液等。另外，不必要像現(xiàn)有的那樣在層壓膜上使用粘合力強(qiáng)的粘合材 料，因此能夠有效抑制納米構(gòu)造膜20被層壓膜的粘合材料污染。并且，納米構(gòu)造非形成區(qū) 域23被設(shè)置在納米構(gòu)造膜20的兩端部，因此即使將納米構(gòu)造膜20暴露在濕工序中，也能 夠有效地抑制在納米構(gòu)造形成區(qū)域22中溶劑的侵入。此外，納米構(gòu)造非形成區(qū)域23只要在能夠充分確保與層壓膜的貼緊性的范圍內(nèi) 即可，無(wú)需嚴(yán)格的平坦，平坦性的程度未作特別的限定，但是優(yōu)選在基材膜上能夠?qū)崿F(xiàn)的程 度的平坦。另外，圖2的(b)中，納米構(gòu)造體被較大地圖示，但實(shí)際上，納米構(gòu)造體的高度是非 常小的納米級(jí)別，因此在納米構(gòu)造形成區(qū)域22與納米構(gòu)造非形成區(qū)域23的區(qū)域之間沒(méi)有 達(dá)到形成臺(tái)階的程度。各納米構(gòu)造非形成區(qū)域23的寬度的下限，只要在能夠?qū)嵸|(zhì)性確保與層壓膜的貼 緊性的范圍內(nèi)即可，便未作特別的限定，但更具體地，優(yōu)選20mm以上。另外，相對(duì)于納米構(gòu) 造膜20的整個(gè)寬度，納米構(gòu)造非形成區(qū)域23的寬度的比例，與納米構(gòu)造膜20的整個(gè)寬度 相對(duì)應(yīng)適當(dāng)選擇即可，但更具體地，優(yōu)選以上。并且，各納米構(gòu)造非形成區(qū)域23的寬度 的上限，從很好地確保納米構(gòu)造圖案的獲取效率的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選盡量選擇狹窄的，更具體 地，優(yōu)選40mm程度以下。此外，本說(shuō)明書(shū)中，膜(納米構(gòu)造膜20、層壓膜)、納米構(gòu)造非形成 區(qū)域以及納米構(gòu)造形成區(qū)域的寬度分別表示與膜的長(zhǎng)邊方向正交的方向的膜、納米構(gòu)造非 形成區(qū)域以及納米構(gòu)造形成區(qū)域的長(zhǎng)度。<工藝條件>圖3是表示實(shí)施方式1的輥狀光學(xué)元件和模具輥的示意圖，表示模具輥的軸方向 的長(zhǎng)度A、模具輥的凹凸圖案的寬度C以及納米構(gòu)造膜的寬度B在制造工藝中的關(guān)聯(lián)。如圖3所示，在制造裝置中，當(dāng)設(shè)模具輥15的軸方向的長(zhǎng)度(轉(zhuǎn)動(dòng)軸方向的長(zhǎng)度、 即總面長(zhǎng))為A、設(shè)模具輥的形成有凹凸圖案的區(qū)域24的寬度(模具輥的圖案的有效寬度) 為C、設(shè)形成納米構(gòu)造的納米構(gòu)造膜20的寬度為B時(shí)，優(yōu)選滿足A > B>C的關(guān)系。在納 米構(gòu)造膜20的寬度B大于模具輥15的總面長(zhǎng)的情況下，納米構(gòu)造膜20的端部會(huì)從模具輥 15上落下，納米構(gòu)造膜20的平滑性受損，將納米構(gòu)造膜20卷成輥狀變得困難。另外，滿足 形成有凹凸圖案的區(qū)域24的寬度C小于納米構(gòu)造膜20的寬度B的工藝條件，因此在形成 納米構(gòu)造的同時(shí)，能夠在納米構(gòu)造膜20的兩端部形成不存在納米構(gòu)造的納米構(gòu)造非形成 區(qū)域23。這樣，本實(shí)施方式的輥型納米壓印裝置，具備在外周面具有用于形成納米構(gòu)造的 凹凸圖案的圓筒狀或圓柱狀的模具輥(輥)15，并且被設(shè)定為模具輥15的總面長(zhǎng)A、納米構(gòu) 造膜20的寬度B、以及形成有凹凸圖案的區(qū)域的寬度C滿足A > B > C的關(guān)系。并且，模具 輥15以圓筒軸或圓柱軸為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠連續(xù)進(jìn)行被轉(zhuǎn)印體(納米構(gòu)造膜20)的陰模 壓制和脫模，其結(jié)果，能夠高速且大量地制造在表面形成有納米構(gòu)造的納米構(gòu)造膜20。此外，模具輥15，從制造成本的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選中間是空洞的圓筒，但也可以是中 間實(shí)心的圓柱。
圖5是說(shuō)明實(shí)施方式1的輥狀光學(xué)元件的制作方法的示意圖，(a)表示在納米構(gòu) 造膜的兩端部不涂敷電離輻射固化型樹(shù)脂的情況下的形態(tài)，(b)是表示實(shí)施方式1的輥型 納米壓印裝置的整體結(jié)構(gòu)的截面圖。作為制作在納米構(gòu)造膜20的兩端部不存在納米構(gòu)造的輥狀光學(xué)元件21的方法， 如圖5的(a)所示，也適用如下方法當(dāng)將用于形成納米構(gòu)造的紫外線固化樹(shù)脂等電離輻射 固化型樹(shù)脂25利用模具涂敷機(jī)、狹縫式涂布機(jī)等涂敷單元26涂敷在基板膜(例如，片狀的 樹(shù)脂)12上時(shí)，在基板膜12的兩端部設(shè)置不涂敷電離輻射固化型樹(shù)脂25的區(qū)域，接著，使 電離輻射固化型樹(shù)脂與模具輥15接觸，然后，照射紫外線等能量線，由此使電離輻射固化 型樹(shù)脂固化。此外這種情況下，作為模具輥15，也可以使用在圓筒軸或圓柱軸方向的兩端部分 未設(shè)有用于形成納米構(gòu)造的凹凸圖案的模具輥，也可以使用外周面的整個(gè)面上設(shè)有用于形 成納米構(gòu)造的凹凸圖案的模具輥。另外，在圖5的(a)中，平面地圖示了各部件的配置關(guān)系，但如圖5的(b)所示，實(shí) 際上，納米構(gòu)造膜20 (基板膜12)卷在模具輥15的外周面上。使用圖5的(b)，更為詳細(xì)地說(shuō)明本實(shí)施方式的輥狀光學(xué)元件21的制造方法和輥 型納米壓印裝置41。本實(shí)施方式的輥型納米壓印裝置41，首先，使三醋酸纖維素酯(TAC)、聚對(duì)苯二甲 酸乙二酯(PET)等基材膜被卷成輥狀的基材膜輥11轉(zhuǎn)動(dòng)，從基材膜輥11中將帶狀的基材 膜12沿圖5的(b)中箭頭所指的方向送出。然后，基材膜12通過(guò)調(diào)節(jié)松緊的一對(duì)夾送輥 (保持輥)13a、13b，利用模具涂敷機(jī)14涂敷未固化的紫外線固化樹(shù)脂等電離輻射固化型樹(shù) 脂。此外，電離輻射固化型樹(shù)脂未涂敷在基材膜12的兩端部。然后，基材膜12沿圓柱狀的 模具輥15的外周面移動(dòng)半周的量。此時(shí)，涂敷在基材膜12上的電離輻射固化型樹(shù)脂與模 具輥15的外周面相接。在基材膜12與模具輥15的外周面最初相接的位置，與模具輥15的外周面對(duì)置地 配置橡膠制的圓柱狀?yuàn)A送輥16。在該位置，用模具輥15和夾送輥16夾住基材膜12，對(duì)模 具輥15和電離輻射固化型樹(shù)脂進(jìn)行加壓并使之貼緊，由此形成在模具輥15的外周面的凹 凸圖案被轉(zhuǎn)印到電離輻射固化型樹(shù)脂。另外，在基材膜12沿模具輥15的外周面移動(dòng)期間，從模具輥15的下方照射紫外 線等能量線。由此，電離輻射固化型樹(shù)脂在具有形成在模具輥15的外周面的凹凸圖案的反 轉(zhuǎn)形狀的狀態(tài)下被固化。此外，圖5的(b)中的白色中空箭頭表示能量線的照射方向。在沿模具輥15的外周面移動(dòng)半周的量之后，基材膜12沿與模具輥15的外周面對(duì) 置地配置的夾送輥17移動(dòng)，與被固化了的電離輻射固化型樹(shù)脂一起從模具輥15剝離。由 此，制作在表面連續(xù)形成有由電離輻射固化型樹(shù)脂構(gòu)成的納米構(gòu)造的納米構(gòu)造膜20。另一 方面，基材膜12的兩端部未涂敷電離輻射固化型樹(shù)脂，因此在納米構(gòu)造膜20的兩端部，依 然保持露出基材膜12。然后，由層壓膜19被卷成輥狀的層壓膜輥18提供的層壓膜19，通過(guò)夾送輥27，貼 附到納米構(gòu)造膜20的被涂敷了電離輻射固化型樹(shù)脂的一側(cè)，由此，納米構(gòu)造膜20的兩端 部，即在納米構(gòu)造膜20的兩端部露出的平坦的基材膜12和層壓膜19充分貼緊。最后，卷 成由基材膜12和電離輻射固化型樹(shù)脂構(gòu)成的包括納米構(gòu)造的納米構(gòu)造膜20和層壓膜19的層疊體(層疊膜)來(lái)制作本實(shí)施方式的輥狀光學(xué)元件(層疊膜輥)21。此外，本實(shí)施方式的輥狀光學(xué)元件21，也可以使用后述的模具輥15，S卩，在圓筒軸 或圓柱軸方向的兩端部未設(shè)置用于形成納米構(gòu)造的凹凸圖案的模具輥15，利用熱納米壓印 技術(shù)來(lái)制作。<模具輥的制造方法>關(guān)于模具輥的制造方法，說(shuō)明以納米構(gòu)造為代表的蛾眼構(gòu)造的制作情況。圖4是 說(shuō)明實(shí)施方式1的模具輥的制造方法的示意圖，(a) (d)表示兩端部沒(méi)有用于制作納米 構(gòu)造的凹凸圖案的模具輥的制造方法。用于制作蛾眼構(gòu)造的模具，通常是反復(fù)對(duì)鋁層進(jìn)行陽(yáng)極氧化工序和蝕刻工序，由 此在鋁層的表面形成納米級(jí)別的圓錐狀的孔來(lái)制成的。如本實(shí)施方式所示，為了在納米構(gòu) 造膜20的兩端部設(shè)置未形成蛾眼構(gòu)造的區(qū)域，并且在納米構(gòu)造膜20的中央部分設(shè)置連續(xù) 形成蛾眼構(gòu)造的區(qū)域，優(yōu)選如圖3所示的模具輥15那樣，在模具輥15自身的兩端部形成未 形成有圓錐狀的凹坑(孔)的區(qū)域。為了制作這樣的模具輥15，在進(jìn)行陽(yáng)極氧化和蝕刻時(shí)，首先，如圖4的(a)和(b) 所示，將通過(guò)切削研磨等對(duì)外周面進(jìn)行了研磨的鋁管33的兩端部使用不被所使用的藥液 侵蝕的掩模材料34進(jìn)行掩蔽，然后，如圖4的(c)所示，在用掩模材料34對(duì)鋁管33的兩端 部進(jìn)行掩蔽的狀態(tài)下，在反應(yīng)容器35中，反復(fù)對(duì)鋁管進(jìn)行陽(yáng)極氧化工序和蝕刻工序，例如 進(jìn)行3次，最后，如圖4的(d)所示，除去掩模材料34即可。由此，能夠制作在鋁管33兩端 部沒(méi)有用于制作納米構(gòu)造(蛾眼構(gòu)造)的凹凸圖案(凹坑圖案)的模具輥15。另外，能夠 在納米構(gòu)造膜20上形成無(wú)縫的(無(wú)接縫的)蛾眼構(gòu)造。作為掩模材料34，能夠使用在聚乙 烯薄膜、聚丙烯薄膜等上涂上粘合材料的粘結(jié)膜。如圖1的(a)所示，利用這樣制作出的模具輥而形成的納米構(gòu)造膜20，優(yōu)選形成有 多數(shù)大致圓錐狀(錐形狀)的突起32的表面構(gòu)造，上述突起32的高度為150 400nm(例 如，300nm)，并且頂點(diǎn)間的距離為80 300nm(例如，200nm)。這樣的表面構(gòu)造，普遍被稱為 “蛾眼(蛾的眼睛)構(gòu)造”，具有蛾眼構(gòu)造的納米構(gòu)造膜20，已知例如能夠?qū)⒖梢?jiàn)光的反射率 設(shè)為0. 15%程度的超低反射膜。在具有蛾眼構(gòu)造的納米構(gòu)造膜20中，存在比可見(jiàn)光波長(zhǎng)的 長(zhǎng)度(380 780nm)小的大小的突起，因此如圖1的(b)所示，界面的折射率能夠從納米構(gòu) 造膜20的表面的空氣折射率1. 0，連續(xù)地逐漸增大到與納米構(gòu)造膜20的結(jié)構(gòu)材料的折射 率(樹(shù)脂膜31的情況下，為1.5)相同為止。其結(jié)果，實(shí)質(zhì)上不存在折射率界面，在納米構(gòu) 造膜20的界面的反射率銳減。此外，作為模具輥15，不是在模具輥15上直接形成凹凸圖案，也可以例如將形成 有凹凸圖案的片(薄膜)貼附在圓筒或者圓柱的圓筒面或者圓柱面表面，但從形成無(wú)縫的 (無(wú)接縫的)納米構(gòu)造的觀點(diǎn)看，如上所述，優(yōu)選在模具輥15上直接形成凹凸圖案。另外，對(duì)鋁管33的兩端部以外使用掩模材料34進(jìn)行掩蔽來(lái)制作模具輥15，由此 除了在模具輥15的兩端部以外，例如圖6所示，也可以在模具輥15的兩端部分以外，在例 如模具輥15的中央部形成沒(méi)有用于制作納米構(gòu)造的凹凸圖案的區(qū)域。由此，除了兩端部以 外，能夠制作在兩端部分以外形成有納米構(gòu)造非形成區(qū)域23的納米構(gòu)造膜。這樣，納米構(gòu) 造膜20，例如，如圖6所示，也可以在沿著長(zhǎng)邊方向的兩端部和寬度方向的中央部形成納米 構(gòu)造非形成區(qū)域23。由此，能夠更為改善納米構(gòu)造膜20和層壓膜19的貼緊性。另外，能夠不降低獲取效率地高效制作多個(gè)小面積的光學(xué)元件。即，能夠不降低獲取效率地高效生 產(chǎn)比較小型的光學(xué)元件。此外，在納米構(gòu)造膜20的中央部分所設(shè)置的納米構(gòu)造非形成區(qū)域 23的數(shù)量未作特別的限定，與納米構(gòu)造膜20、模具輥15以及必要的光學(xué)元件的大小相應(yīng)地 酌情設(shè)定即可。(實(shí)施例1)使用圖4所示的模具輥的制作方法，制作蛾眼構(gòu)造形成用的模具輥。如圖4所示， 在除了模具輥兩端部的中央部分，形成寬度為360mm的凹凸圖案，形成模具輥的凹凸圖案， 使得在寬度為400mm的基材膜(納米構(gòu)造膜)的兩端分別形成20mm的不設(shè)置蛾眼構(gòu)造的 區(qū)域。此外，模具輥的總面長(zhǎng)為450mm，模具輥使用外徑為250mm、內(nèi)徑為124mm的圓筒體。 然后，將模具輥安裝在圖5的(b)所示的輥型納米壓印裝置上，并且，在作為基材膜的寬度 400mm的PET膜(東麗株式會(huì)社制)的一方的表面上涂敷紫外線固化樹(shù)脂，在將該P(yáng)ET膜以 200g/cm2的壓力按壓在模具輥上的狀態(tài)下，照射紫外線，使紫外線固化樹(shù)脂固化。在這樣制 作的納米構(gòu)造膜上貼附層壓膜(藤森工業(yè)株式會(huì)社制，ZR-701)。其結(jié)果，二者的貼附狀態(tài) 良好，納米構(gòu)造膜兩端部的沒(méi)有納米構(gòu)造的部分緊貼層壓膜，能夠?qū)訅耗す潭ㄔ诙暄蹣?gòu) 造上o(實(shí)施例2)在作為基材膜的PET膜上，在PET膜的兩端部不涂上上述紫外線固化樹(shù)脂，僅在 PET膜的中央部分涂敷上述紫外線固化樹(shù)脂，除此之外，與實(shí)施例1相同，制作具有蛾眼構(gòu) 造的納米構(gòu)造膜。在制作出的納米構(gòu)造膜上，僅在涂敷了紫外線固化樹(shù)脂的區(qū)域存在構(gòu)成 蛾眼構(gòu)造的圓錐形突起，在納米構(gòu)造膜的兩端部，存在露出基材膜的區(qū)域。與實(shí)施例1相 同，在該納米構(gòu)造膜上貼附有層壓膜，基材膜的露出部分與層壓膜貼緊，能夠?qū)訅耗す潭?在蛾眼構(gòu)造上。(比較例1)制作在全部的外周面形成有用于形成蛾眼構(gòu)造的圓錐狀的凹凸圖案的模具輥，與 實(shí)施例1相同，制作出在基材膜的全部表面上具有蛾眼構(gòu)造的納米構(gòu)造膜。與實(shí)施例1相 同，嘗試了在該納米構(gòu)造膜上貼附層壓膜，但納米構(gòu)造膜與層壓膜的貼緊力不充分，不能將 層壓膜貼附在納米構(gòu)造膜上。本申請(qǐng)以2008年3月4日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)2008-53780號(hào)為基礎(chǔ)，要求基于 巴黎公約和進(jìn)入國(guó)的法規(guī)的優(yōu)先權(quán)。該申請(qǐng)的內(nèi)容其整體作為參照被引入到本申請(qǐng)中。
1權(quán)利要求
一種光學(xué)元件，其具有在表面連續(xù)形成納米尺寸的凹凸的納米構(gòu)造膜，其特征在于該納米構(gòu)造膜在沿著納米構(gòu)造膜的長(zhǎng)邊方向的兩端部具有未形成該納米尺寸的凹凸的納米構(gòu)造非形成區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于上述納米構(gòu)造膜具有形成有比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)小的多個(gè)圓錐狀的突起的蛾眼構(gòu)造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件，其特征在于 上述光學(xué)元件還具有層疊在上述納米構(gòu)造膜上的層壓膜。
4.一種輥型納米壓印裝置，其用于制作根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)元 件，其特征在于該輥型納米壓印裝置具備模具輥，上述模具輥在外周面具有用于形成上述納米尺寸的 凹凸的凹凸圖案，在該模具輥中，模具輥的軸方向的長(zhǎng)度A、上述納米構(gòu)造膜的寬度B以及形成有該凹凸 圖案的區(qū)域的寬度C滿足A > B > C的關(guān)系。
5.一種輥型納米壓印裝置，其用于制作根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)元 件，其特征在于上述納米尺寸的凹凸包含電離輻射固化型樹(shù)脂而形成，上述納米構(gòu)造膜在基材膜上連續(xù)形成包含該電離輻射固化型樹(shù)脂而形成的上述納米 尺寸的凹凸，該輥型納米壓印裝置具備模具輥，上述模具輥在外周面具有用于形成上述納米尺寸的 凹凸的凹凸圖案，形成有該凹凸圖案的區(qū)域的寬度大于涂敷在該基材膜上的電離輻射固化型樹(shù)脂的涂 敷區(qū)域的寬度。
6.一種模具輥的制造方法，用于用來(lái)制作根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)元件的輥型 納米壓印裝置，其特征在于在該制造方法中，在利用掩模材料對(duì)除了成為用于形成上述多個(gè)圓錐狀突起的凹坑圖 案的區(qū)域以外的鋁管進(jìn)行掩蔽的狀態(tài)下，反復(fù)對(duì)該鋁管進(jìn)行陽(yáng)極氧化的工序和對(duì)該鋁管進(jìn) 行蝕刻的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種與層壓膜貼緊性優(yōu)良的光學(xué)元件、輥型納米壓印裝置以及模具輥的制造方法。本發(fā)明是具有在表面連續(xù)形成納米尺寸的凹凸的納米構(gòu)造膜和層疊在上述納米構(gòu)造膜上的層壓膜的光學(xué)元件，上述納米構(gòu)造膜是在沿著納米構(gòu)造膜的長(zhǎng)邊方向的兩端部具有未形成納米尺寸的凹凸的納米構(gòu)造非形成區(qū)域的輥狀光學(xué)元件。
文檔編號(hào)B29C59/04GK101952106SQ200880126620
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
發(fā)明者山田信明, 林秀和, 田口登喜生, 藤井曉義 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社