功能轉印體、功能層的轉印方法、封裝物以及功能轉印膜輥的制作方法
【專利摘要】功能轉印體(14)具備具有納米結構的凹凸結構(11)的載體(10)和設置于凹凸結構(11)上的功能層(12)。在凹凸結構(11)的表面預先設置功能層(12)，使功能層(12)直接對接于被處理體(20)的一主面上，然后從功能層(12)除去載體(10)，在被處理體(20)上轉印功能層(12)。凹凸結構(11)的平均間距在1nm以上1500nm以下，功能層(12)包含樹脂，且功能層(12)的露出面側的表面粗糙度(Ra)，與凹凸結構(11)的凸部頂端位置和所述功能層的露出表面的距離(lor)的比例(Ra/lor)在1.2以下。進一步地，功能層(12)配置于凹部(1la)的內部，其露出面在溫度20℃且遮光下是非液體狀態。可以在被處理體(20)上高精度地賦予功能。
【專利說明】功能轉印體、功能層的轉印方法、封裝物以及功能轉印膜輥
【技術領域】
[0001]本發明涉及為賦予被處理體功能而使用的功能轉印體、功能層的轉印方法、封裝物以及功能轉印膜輥。
【背景技術】
[0002]微觀結構中還沒體現的納米結構特有的功能正在被關注。已知的例如，作為光學現象，有光衍射、來自光衍射的光散射、有效介質的近似領域中的折射率交換、光子晶體或光學限制等。此外，還報告了稱為表面等離子體激元或Dressed光子的光學+α的功能。另外，還報告了表面積倍增效果或蘭納-瓊斯勢的相互增強等的現象。通過利用這樣的納米結構特有的功能，可以實現高效率的半導體發光元件(LED或0LED)、染料電池、太陽能電池、光催化劑、微量物質檢測傳感器、或超防水表面、超親水表面、SLIPS (SlipperyLiquid-1nfused Porous Surfaces)代表的滑落表面、水捕集表面、水蒸氣捕集表面、防冰表面、防雪表面、防反射表面、接合劑壓敏黏著片、無線供電或設備的小型化等。因此，人們正在集中關注被處理體自身的納米加工的方法以及在被處理體上形成具有期望的納米功能的層的方法。
[0003]專利文獻I中公開了用于納米加工被處理體的光固化性納米壓印的方法。S卩，使用光固化性樹脂作為液體功能原料，賦予被處理體用于納米加工被處理體的功能層。專利文獻I中記載了，在被處理體上涂布規定的光固化性樹脂，接著將模具的凹凸結構貼合于該光固化性樹脂膜上以及用5?IOOMPa的壓力擠壓。然后，使光固化性樹脂固化，最后通過除去模具，得到賦予了用于納米加工被處理體的功能層的被處理體。
[0004]此外，專利文獻2公開了采用與專利文獻I不同的方法加工被處理體的方法。專利文獻2中，涂布壓印材料于被加工膜(被處理體)上，接著貼合模板的凹凸結構。然后，使壓印材料固化，通過除去模板，轉印凹凸結構到被加工膜上。接著，在轉印形成的凹凸結構的凹部填充掩膜，加工壓印材料。最后，將剩下的壓印材料作為掩膜加工被加工膜。即，使用壓印材料作為液體功能原料，賦予被處理體(被加工膜)用于納米加工被處理體的功能層。專利文獻2中，在被加工膜上涂布規定的壓印材料，貼合表面上具有凹凸結構的該凹凸結構。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:國際公開第2009 / 110162號小冊子
[0008]專利文獻2:日本專利特開2011-165855號公報
【發明內容】
[0009]發明要解決的課題
[0010]根據轉印賦予了納米結構特有的功能的被處理體的用途，可以考慮2種功能層的轉印方法。首先是針對被處理體轉印賦予其他功能層。接著，使轉印賦予的功能層起作為被處理體的加工掩膜的作用，反映該加工掩膜的精度，納米加工被處理體。不管是哪一種情況，都要求提高在被處理體上轉印賦予的功能層的精度，即結構精度和膜厚精度。不管是所述示例的任一種方法，賦予功能的被處理體和具有凹凸結構的模具的凹凸結構面之間夾著液態的功能原料(固化性樹脂等)，接著使功能原料固化。最后通過除去模具，在被處理體上賦予功能層。換言之，在被處理體上賦予功能時，經過了控制功能層的結構以及膜厚的精度的操作。因此，存在如下所示的問題點。
[0011](I)在被處理體上成膜功能原料時，被處理體越大，而且被處理體的表面的平坦性越低，成膜的功能原料膜的膜厚均等性就越少。進一步地，被處理體表面的缺陷或傷痕，以及亞微米級的異物管理非常困難，存在這些不平整時，該不平整部位的功能原料膜會產生分裂，涂工不良。進一步地，在被處理體上成膜了液態功能原料后的貼合模具的凹凸結構面的操作，通過功能原料膜整體的流動，膜厚分布變大。由于這樣的功能原料膜的分裂，與被處理體上形成的功能層的缺陷相關，因此會產生不發揮功能的部位(功能不全部位)。此夕卜，由于功能原料膜的膜厚分布，與被處理體上形成的功能層的膜厚分布相關，因此會產生發揮的功能的偏差。進一步地，對被處理體涂布功能原料時，對高精度涂布裝置的大小有限制，為了高精度大面積地成膜液體功能原料膜，產生了設計大型設備的需要。
[0012]另一方面，在模具的納米結構面上涂布液體功能原料貼合到被處理體上時，會產生液態功能原料膜整體的流動，導致功能原料膜的膜厚分布變大。特別是，對大面積的被處理體或低平坦性的被處理體進行該操作時，貼合時的壓力控制變得困難，功能原料膜的膜厚分布進一步變大。進一步地，存在不平整，功能原料膜厚比該不平整還薄時，該不平整部位的液態功能原料膜流動分裂，產生空氣空隙。空氣空隙的尺寸，比該不平整的直徑更大。由于這樣的功能原料膜的膜厚分布，發揮的功能會產生偏差。此外，由于空氣空隙，會產生功能不全的部位。進一步地，由于越是提高模具的凹凸結構上的功能原料的涂布性，換言之，越是提高模具和功能原料的親和性，功能原料和模具的接合強度就越大，由此降低了對被處理體的功能轉印精度。相反地，功能原料和模具的接合強度越小，就存在涂布性下降的問題。
[0013](2)通過在被處理體上成膜液體功能原料，接著貼合模具的凹凸結構面，最后除去模具，在被處理體上賦予功能時，功能原料在模具的凹凸結構內部的流動填充以及功能原料對于被處理體的潤濕性，對功能轉印精度影響大。該流動填充主要受到模具與功能原料的表面自由能、功能原料與被處理體的表面自由能、功能原料的粘度、以及貼合時的擠壓力的影響。通過控制這些因素，可以將功能原料填充到模具的凹凸結構中。即，限定了模具或被處理體的材料時，可以使用的功能原料被限定。此外，限定了模具或功能原料的材料時，可以使用的被處理體的范圍被限定。為解決這些課題，提出了在功能原料中添加表面活性劑或流平材料的方法，但這些添加物對于功能原料來說為雜質，因此有引起功能下降的情況。
[0014]此外，如專利文獻I所示使用在被處理體上轉印賦予的功能層作為加工掩膜，力口工被處理體時，需要除去被處理體上轉印賦予的功能層的殘膜，即位于功能層的凹凸結構的凹部底部的部位。在這里，為了加工能高精度地反映功能層的精度的被處理體，需要削薄殘膜的厚度，并且提高凹凸結構的高度。為了削薄殘膜的厚度，需要降低功能原料的粘度或增強模具的擠壓力，但殘膜的厚度越薄，功能原料膜的彈性模量由于納米級特有的效果而增加，因此，在不損壞模具的程度的擠壓力范圍內，想要均等地制成薄的殘膜厚度存在極限。另一方面，由于殘膜厚度越薄，殘膜的分布明顯增大，因此除去模具時附加于功能層的應力的均等性下降，功能層被破壞，由于集中于功能原料與被處理體界面的剝離應力，有功能層附著于模具側的情況。進一步地，模具的凹凸結構的深度越深，功能原料的流動填充性下降，此外，由于模具除去時對功能層的應力的絕對值變大，故產生轉印不良的情況多。
[0015]另外，在專利文獻2所示的方法中，可以某種程度地增大殘膜厚度。這是由于在轉印賦予功能層后，在功能層的凹凸結構的凹部內部填充掩膜進行加工的原因。這時，殘膜厚度的均等性決定加工精度。即，如上述說明，殘膜厚度的分布，生成加工掩膜的分布，由此產生加工而成的被處理體的納米結構的分布。
[0016]如上述說明，將液態的功能原料夾在賦予功能的被處理體和具有凹凸結構的模具的凹凸結構面之間，最后通過除去模具在被處理體上賦予功能，會使被處理體上賦予的功能層的膜厚分布變大，功能上產生偏差。此外，由于以涂布不良或轉印不良為原因的缺陷，會形成功能不全部位。進一步地，對于被處理體成膜液體功能原料時，為提高成膜性而使用過多的功能原料，由此環境適應性下降。此外，用于減小功能層的膜厚分布的設備過大而不現實。進一步地，如上述說明，由于在被處理體上特別是大面積的被處理體上賦予所期望的功能是困難的，此外在被處理體上賦予功能的設施被限定，因此雖然納米結構特有的功能的理論研究不涉及生產學，正在發展，但其證據或使用實體的研究還很緩慢。
[0017]本發明的目的是，鑒于上述說明的問題點，提供可以在被處理體上高精度地賦予功能的功能轉印體，功能層的轉印方法，包裝材料以及功能轉印膜棍。
[0018]解決課題的手段
[0019]本發明的功能轉印體，其特征在于，具有表面具有凹凸結構的載體和設置于所述凹凸結構上的至少I層以上的功能層，所述凹凸結構的平均間距在Inm以上1500nm以下的同時，所述功能層含有樹脂，并且所述功能層的露出面側的表面粗糙度(Ra)，與所述凹凸結構的凸部頂端位置至所述功能層的露出表面的距離(1r)的比例(Ra / lor)在1.2以下。
[0020]本發明的功能轉印體，其特征在于，具有表面具有凹凸結構的載體和設置于所述凹凸結構上的至少I層以上的功能層，所述功能層含有樹脂，并且所述凹凸結構的平均間距在Inm以上1500nm以下的同時，所述凹凸結構的凹部存在空間。
[0021]本發明的功能層的轉印方法，其特征在于，依次含有使上述記載的功能轉印體的功能層直接接觸被處理體的一個主平面的工序和從所述功能層除去所述載體的工序。
[0022]本發明的包裝材料，其特征在于，用樹脂制外殼包裝上述記載的功能轉印體。
[0023]本發明的功能轉印膜輥，其特征在于，上述記載的功能轉印體為膜狀，所述功能轉印膜輥由所述功能轉印體的一端連接在輥芯，并且所述功能轉印體卷繞在所述輥芯上而形成。
[0024]發明的效果
[0025]根據本發明，通過使用功能轉印體在最佳的場所下對被處理體賦予功能，可以在被處理體上高效率地賦予高精度的功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026][圖1]是表示使用了關于本實施方式的功能轉印體的被處理體的功能賦予方法的各工序的截面不意圖。
[0027][圖2]是表示使用了關于本實施方式的功能轉印體的被處理體的功能賦予方法的各工序的截面不意圖。
[0028][圖3]是表示關于本實施方式的功能轉印體的截面示意圖。
[0029][圖4]是表示關于本實施方式的功能轉印體中載體的平均間距與剝離能量的關系的圖表。
[0030][圖5]是用于說明關于本實施方式的功能轉印體中載體的凹凸結構A的第I?第4的條件的圖表。
[0031][圖6]是用于說明關于本實施方式的功能轉印體中載體的凹凸結構A的第I?第4的條件的圖表。
[0032][圖7]是用于說明關于本實施方式的功能轉印體中載體的凹凸結構A的第I?第4的條件的圖表。
[0033][圖8]是用于說明關于本實施方式的功能轉印體中載體的凹凸結構A的第I?第4的條件的圖表。
[0034][圖9]是用于說明關于本實施方式的功能轉印體中載體的凹凸結構A的第I?第4的條件的圖表。
[0035][圖10]是用于說明關于本實施方式的功能轉印體中載體的凹凸結構A的第I?第4的條件的圖表。
[0036][圖11]是表示關于本實施方式的功能轉印體的截面示意圖。
[0037][圖12]是表示關于本實施方式的功能轉印體的截面示意圖。
[0038][圖13]是關于本實施方式的功能轉印體的功能層的載體的納米結構所示配置例的截面示意圖。
[0039][圖14]是關于本實施方式的功能轉印體的功能層的載體的納米結構所示配置例的截面示意圖。
[0040][圖15]是表示關于本實施方式的掩膜轉印體的截面示意圖。
[0041][圖16]是表不關于本實施方式的被處理體的截面不意圖。
[0042][圖17]是表不關于本實施方式的層積體的平面不意圖。
[0043][圖18]是表示關于本實施方式的被處理體的斜視示意圖。
[0044][圖19]是表不關于本實施方式的層積體的斜視不意圖。
[0045][圖20]是表示包裝關于本實施方式的功能轉印體的樹脂制外殼的斜視示意圖。
[0046][圖21]是表示關于本實施方式的功能轉印膜輥中使用的功能轉印體的說明圖。
[0047][圖22]是表示關于本實施方式的功能轉印膜輥中將功能轉印體固定于輥芯的說明圖。
[0048][圖23]是表示實施例6的功能轉印體的比例(Ra/lor)與接合力的關系的圖表。
[0049][圖24]是表示實施例10的評價結果的圖表。
[0050][圖25]是表示實施例10的微細圖案結構體以及微細掩膜圖案的評價結果的圖表。
[0051][圖26]是表示實施例10的半導體發光元件的評價結果的圖表。【具體實施方式】
[0052]首先，關于本發明的概要進行說明。
[0053]本發明的功能轉印體，其特征在于，具有表面具有凹凸結構的載體和設置于所述凹凸結構上的至少I層以上的功能層，所述凹凸結構的平均間距在Inm以上1500nm以下的同時，所述功能層含有樹脂，并且所述功能層的露出面的表面粗糙度(Ra)，與所述凹凸結構的凸部頂端位置至所述功能層的露出表面的距離(1r)的比例(RaAor)在1.2以下。
[0054]根據該構成，能反映載體的凹凸結構的精度以及功能層的膜厚精度，可以在被處理體上轉印賦予功能層。S卩，可以在具有所期望的形狀、大小或材質的被處理體的規定位置或整體，在適宜使用被處理體的場所，高精度地轉印賦予具有凸凹結構的功能層。
[0055]在本發明的功能轉印體中，優選所述表面粗糙度(Ra)在2nm以上、300nm以下。
[0056]根據該構成，除了上述效果之外，可以大大地提高制造功能轉印體時的工業性。
[0057]本發明的功能轉印體，其特征在于，具有表面具有凹凸結構的載體和設置于所述凹凸結構上的至少I層以上的功能層，所述功能層含有樹脂，并且所述凹凸結構的平均間距在Inm以上1500nm以下的同時，所述凹凸結構的凹部存在空間。
[0058]根據該構成，能反映載體的凹凸結構的精度以及功能層的膜厚精度，可以在被處理體上轉印賦予功能層，同時還可以提高來自功能層的納米結構的功能的多樣性。S卩，可以在具有所期望的形狀、大小或材質的被處理體的規定位置或整體，在適宜使用被處理體的場所，高精度地轉印賦予具有納米結構的功能層。
[0059]本發明的功能轉印體中，優選所述功能轉印體的所述載體的相反側的露出面的溫度為20°C,且在遮光下為非液體狀態。
[0060]根據該構成，由于提高了功能轉印體的物理穩定性，即使將功能轉印體運送到適宜使用被處理體的場所時，也能保持功能轉印體的功能層的精度。
[0061]這種情況中，優選在20°C以上300°C以下的溫度范圍內，功能轉印體的載體的相反側的露出面顯示粘性，或該露出面的粘性增加。
[0062]根據該構成，由于將功能轉印體貼合于被處理體時，保持了功能層和被處理體的接合性的同時，提高了功能轉印體的物理穩定性，所以即使將功能轉印體運送到適宜使用被處理體的場所，不僅能反映功能轉印體的功能層的精度，也能在被處理體上轉印賦予功能層。
[0063]在本發明的功能轉印體中，優選所述樹脂含有極性基團。
[0064]根據該構成，由于特別地可以增大被處理體與功能層的界面接合強度，因此提高了功能層的轉印賦予精度。
[0065]本發明的功能轉印體中，優選所述極性基團含有選自環氧基、羥基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、羧基以及羰基形成的組群中的至少I個以上的極性基團。
[0066]根據該構成，由于可以增大被處理體與功能層的界面接合強度，同時減小功能層與載體的界面接合力，因此提高了功能層的轉印賦予精度。
[0067]在本發明的功能轉印體中，優選所述功能層含有光固化性物質。
[0068]根據該構成，由于特別地可以減少功能層與載體的界面接合力，因此提高了功能層的轉印賦予精度。
[0069]在本發明的功能轉印體中，優選所述比例(Ra / lor)在0.75以下。[0070]根據該構成，由于可以增大功能層與被處理體的接合面積以及接合力，同時抑制功能層的破壞，因此提高了轉印性。
[0071]在本發明的功能轉印體中，優選所述凹凸結構的平均高寬比(A)在0.1以上5.0以下。
[0072]根據該構成，可以抑制在被處理體上轉印賦予的功能層的凹凸結構的缺陷。
[0073]在本發明的功能轉印體中，優選所述比例(Ra / lor)在0.25以下。
[0074]根據該構成，由于可以進一步增大功能層與被處理體的接合面積以及接合力，同時，抑制功能層的破壞，因此提高了轉印性。
[0075]本發明的功能轉印體中，優選所述載體，其表面的一部分或整體上具有凹凸結構(A)，所述凹凸結構㈧，凸部頂端寬度(Mcv)與凹部開口寬度(Mcc)的比例(Mcv / Mcc)，以及所述凹凸結構A的單位面積(Scm)區域下存在的開口部面積(Sh)與所述單位面積(Scm)的比例(Sh / Scm)，滿足下述式(I)的同時，所述比例(Sh / Scm)滿足下述式(2)，所述比例(Mcv / Mcc)滿足下述式(3)，且所述凹凸結構A的平均高寬比㈧滿足下述式(4)。
[0076]式⑴
[0077][數I]
【權利要求】
1.一種功能轉印體,其特征在于， 具備表面具有凹凸結構的載體和設置于所述凹凸結構上的至少I層以上的功能層， 所述凹凸結構的平均間距在Inm以上1500nm以下的同時， 所述功能層含有樹脂，并且所述功能層的露出面側的表面粗糙度Ra，與所述凹凸結構的凸部頂端位置至所述功能層的露出表面的距離1r的比例Ra/lor在1.2以下。
2.如權利要求1所述的功能轉印體，其特征在于，所述表面粗糙度Ra在2nm以上300nm以下。
3.—種功能轉印體,其特征在于， 具備表面具有凹凸結構的載體和設置于所述凹凸結構上的至少I層以上的功能層， 所述功能層含有樹脂，并且所述凹凸結構的平均間距在Inm以上1500nm以下，同時，所述凹凸結構的凹部存在空間。
4.如權利要求1至權利要求3的任一項所述的功能轉印體，其特征在于，所述功能轉印體的所述載體的相反側的露出面在溫度20°C且遮光下呈非液體狀態。
5.如權利要求4所述的功能轉印體，其特征在于，在超過20°C且300°C以下的溫度范圍中，所述功能轉印體的所述載體的相反側的露出面顯示粘性，或所述露出面的粘性增加。
6.如權利要求1至權利要求5的任一項中所述的功能轉印體，其特征在于，所述樹脂包含極性基團。
7.如權利要求6所述的功能轉印體，其特征在于，所述極性基團含有選自環氧基、羥基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、羧基以及羰基形成的組群中的至少I個以上的極性基團。
8.如權利要求6或權利要求7所述的功能轉印體，其特征在于，所述功能層包含光固化性物質。
9.如權利要求6至權利要求8的任一項所述的功能轉印體，其特征在于，所述比例Ra/.1r在0.75以下。
10.如權利要求9所述的功能轉印體，其特征在于，所述凹凸結構的平均高寬比A在.0.1以上5.0以下。
11.如權利要求10所述的功能轉印體，其特征在于，所述比例Ra/ 1r在0.25以下。
12.如權利要求1至權利要求6的任一項所述的功能轉印體，其特征在于， 所述載體，其在表面的一部分或整體具有凹凸結構A， 所述凹凸結構A，其凸部頂端寬度Mcv與凹部開口寬度Mcc的比率Mcv / Mcc，以及所述凹凸結構A的單位面積Scm區域下存在的開口部面積Sh與所述單位面積Scm的比率Sh /Scm,滿足下述式(1)，同時， 所述比率Sh / Scm滿足下述式(2)，所述比率Mcv / Mcc滿足下述式(3)，且所述凹凸結構A的平均高寬比A滿足下述式(4)， 式⑴ [數I].0.5/(Sn/San) Mcv/Mcc ^ ^ 1Λ/(Sh/Scm) — I 式⑵.0.23〈(Sh / Scm) ≤ 0.99 式⑶
.0.01 ≤(Mcv / MccXl.0 式⑷
.0.1 ≤ A ≤ 5。
13.如權利要求1至權利要求6的任一項所述的功能轉印體，其特征在于，所述樹脂包含環狀部位。
14.如權利要求13所述的功能轉印體，其特征在于，所述環狀部位是由選自4元環、5元環以及6元環構成的組群中的至少I個以上的要素構成。
15.如權利要求13或權利要求14所述的功能轉印體，其特征在于，所述功能層包含所述樹脂或單體。
16.如權利要求13至權利要求15的任一項所述的功能轉印體，其特征在于，所述功能層包含光固化性樹脂或光固化性單體。
17.如權利要求1至權利要求6的任一項所述的功能轉印體，其特征在于，所述凹凸結構含有選自氟元素、甲基以及硅氧烷鍵形成的組群中的至少I個以上的要素。
18.如權利要求17所述的功能轉印體，其特征在于，所述凹凸結構的所述功能層面側的表層氟元素濃度Es與所述凹凸結構的平均氟元素濃度Eb的比例Es/Eb為大于1，30000以下。
19.如權利要求1至權利要求18的任一項所述的功能轉印體，其特征在于，所述載體為膜狀且所述載體的寬度在3英寸以上。
20.一種功能層的轉印方法，其特征在于，依次包含將權利要求1至權利要求18的任一項所述的功能轉印體的功能層直接對接于被處理體的一主面上的工序，和從所述功能層除去所述載體的工序。
21.一種封裝物，其特征在于，將權利要求1至權利要求18的任一項所述的功能轉印體用樹脂制外殼封裝。
22.—種功能轉印膜輥，其特征在于，權利要求1至權利要求18的任一項所述的功能轉印體為膜狀，所述功能轉印膜輥由所述功能轉印體的一端部連接于輥芯，并且所述功能轉印體卷繞于所述輥芯而形成。
【文檔編號】B29C59/02GK103764385SQ201380002892
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年6月10日 優先權日:2012年6月13日
【發明者】古池潤, 山口布士人 申請人:旭化成電子材料株式會社