モールドシートの製造方法及びモールドシート
【課題】連続的に生産できるモールドシートの製造方法を提供する。
【解決手段】基材が巻き取られた供給ロール及びエンボスロールを準備する（Ｓ１）。供給ロールから基材を巻きだし、基材をエンボスロールに搬送する。そして、基材とエンボスロールとの間に、シリコーン組成物からなる未硬化層を形成し、未硬化層を基材とエンボスロールとにより挟む（Ｓ２）。エンボスロールを加熱しながら回転し、未硬化層の表面に複数のエンボスパターンを転写しながら未硬化層を熱硬化する（Ｓ３）。熱硬化された未硬化層が形成された基材を、エンボスロールから剥がした後、未硬化層をさらに熱硬化してシリコーン層を形成する（Ｓ４）。
【解決手段】基材が巻き取られた供給ロール及びエンボスロールを準備する（Ｓ１）。供給ロールから基材を巻きだし、基材をエンボスロールに搬送する。そして、基材とエンボスロールとの間に、シリコーン組成物からなる未硬化層を形成し、未硬化層を基材とエンボスロールとにより挟む（Ｓ２）。エンボスロールを加熱しながら回転し、未硬化層の表面に複数のエンボスパターンを転写しながら未硬化層を熱硬化する（Ｓ３）。熱硬化された未硬化層が形成された基材を、エンボスロールから剥がした後、未硬化層をさらに熱硬化してシリコーン層を形成する（Ｓ４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールドシートの製造方法及びモールドシートに関し、さらに詳しくは、複数のエンボスパターンを有するモールドシートの製造方法及びモールドシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
微細パターンの転写技術として、ソフトリソグラフィが提案されている。ソフトリソグラフィでは、表面にエンボスパターンを有する樹脂モールド（スタンプともいう）を用いてパターン転写を行う。より具体的には、樹脂モールドのエンボスパターンにインクを塗布する。インクが塗布されたエンボスパターンを基板に接触させてパターン転写を行う。
【０００３】
特開２００９−２９２１５０号公報（特許文献１）は、有機モールドの製造方法が開示される。具体的には、平板状のマスタモールドのパターン面上に樹脂組成物がコーティングされる。次に、活性エネルギ線を樹脂組成物に照射して樹脂組成物を硬化し、有機モールドを形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９―２９２１５０号公報
【特許文献２】特開２００９−５１０８５号公報
【特許文献３】特開２００９−２０５８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される有機モールドの製造方法は、平板状のマスタモールドを用いたバッチ処理であり、連続的にモールドを製造できない。
【０００６】
本発明の目的は、連続的に生産できるモールドシートの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００７】
本発明によるモールドシートの製造方法は、準備する工程と、挟む工程と、熱硬化する工程と、形成する工程とを備える。準備する工程では、可撓性を有する基材と、エンボスロールとを準備する。挟む工程では、基材とエンボスロールとの間に、シリコーン組成物からなる未硬化層を形成し、未硬化層を基材とエンボスロールとにより挟む。熱硬化する工程は、エンボスロールを加熱しながら回転し、未硬化層の表面に複数のエンボスパターンを転写しながら未硬化層を熱硬化する。形成する工程は、熱硬化された未硬化層が形成された基材を、エンボスロールから剥がした後、熱処理により未硬化層をさらに熱硬化してシリコーン層を形成する。
【０００８】
本発明によるモールドシートの製造方法では、エンボスロールを用いてモールドシートを製造する。そのため、連続的にモールドシートを製造できる。さらに、本発明によるモールドシートの製造方法では、未硬化層に対して２段階以上の熱処理を行う。より具体的には、未硬化層がエンボスロールと基材とに挟まれているとき、未硬化層は熱硬化する。そして、エンボスロールから離れた後、未硬化層は熱処理によりさらに熱硬化する。以上の工程により、モールドシートのエンボスパターンの寸法精度が向上する。
【０００９】
本発明によるモールドシートは、基材と、シリコーン層とを備える。基材は、可撓性及び耐熱性を有する。シリコーン層は、基材上に形成される。シリコーン層は、付加反応型であり、複数のエンボスパターンが形成された主面を有する。
【００１０】
本発明によれば、エンボスパターンを有する層は、付加反応型のシリコーン層である。付加反応型のシリコーン層の硬化するときの収縮率は、紫外線硬化型樹脂が硬化するときの収縮率よりも小さい。したがって、紫外線硬化樹脂と比較して、高い寸法精度のエンボスパターンが得られやすい。
【００１１】
さらに、基材は可撓性及び耐熱性を有する。そのため、上述の製造方法で製造される場合、基材は熱に耐えることができ、さらにロールの表面に沿って湾曲することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態によるモールドシートの断面図である。
【図２】図１に示すモールドシートの製造装置である。
【図３】図２中のエンボスロールの斜視図である。
【図４】図１に示すモールドシートの製造方法を示すフロー図である。
【図５】図３に示した熱硬化工程におけるエンボスロールの表面温度と熱硬化工程に要する時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１４】
［モールドシートの構成］
本実施の形態によるモールドシートは、たとえば、ソフトリソグラフィに用いられる。図１は、モールドシート１の断面図である。図１を参照して、モールドシート１は、シート状又はフィルム状である。モールドシート１は、基材１０と、シリコーン層１１とを備える。モールドシート１はさらに、接着層１２とを備える。
【００１５】
基材１０は、可撓性及び耐熱性を有する樹脂からなる。好ましくは、基材１０のＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）２１６に基づく温度指数（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｄｅｘ：ＴＩ）は、１２０℃を超える。ここでいう温度指数は、２万時間その温度下に置かれたとき、引張強度が半減する温度である。基材１０の樹脂はたとえば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），ポリイミド（ＰＩ），ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）,ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）,ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），ポリカーボネート（ＰＣ），ポリアミドイミド（ＰＡＩ），ＰＥＥＫ(ポリエーテルケトン)及びシクロオレフィン樹脂（ＣＯＰ）などである。
【００１６】
シリコーン層１１は、接着層１２を介して基材１０上に形成される。シリコーン層１１は、表面１１１を有する。表面１１１には、エンボスパターンが形成される。エンボスパターンは、複数の凸部１１１Ａを有する。凸部１１１Ａの高さＬ１は、１０ｎｍ〜５００μｍである。高さＬ１は以下の方法により求められる。任意の２０個の凸部１１１Ａの高さを測定し、測定された２０個の凸部１１１Ａの高さの平均を、エンボスパターンの高さＬ１と定義する。
【００１７】
シリコーン層１１は、付加反応型である。つまり、シリコーン層１１は、シリコーン組成物が熱により硬化して形成される。付加反応型のシリコーン組成物は周知の組成物である。付加反応型のシリコーン組成物はたとえば、アルケニル基を含有するポリオルガノシロキサンと、ヒドロシリル基を含有するポリオルガノシロキサン（ポリオルガノハイドロジェンシロキサン）と白金触媒とを含有する。ポリオルガノシロキサンはたとえば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）である。
【００１８】
シリコーン層１１は、有機高分子との親和性が低いため、優れた離型性を有する。そのため、シリコーン層１１は、モールドとしての使用に適する。シリコーン層１１はさらに、耐熱性や自己粘着性、柔軟性に優れる。
【００１９】
接着層１２は、基材１０とシリコーン層１１との間に配置される。接着層１２の下面は基材１０と接触し、上面はシリコーン層１１と接触する。接着層１２は、シリコーン層１１の基材１０に対する接着性を向上する。
【００２０】
接着層１２はたとえば、シランカップリング剤である。シランカップリング剤は、加水分解基と有機官能基とを有し、基材１０シリコーン層１１とを強固に結合する。接着層１２の厚さＬ２は、１ｎｍ〜１０００ｎｍであり、好ましくは５０〜５００ｎｍである。
【００２１】
以上の構成を有するモールドシート１は、種々の分野に利用可能である。たとえば、モールドシート１は、ソフトリソグラフィに利用される。上述のとおり、シリコーン層１１は優れた離型性を有する。シリコーン層１１のエンボスパターンにインクを塗布し、エンボスパターンを基板に接触すれば、接触した部分のインクはシリコーン層１１から容易に離れ、基板に転写される。したがって、モールドシート１は、ソフトリソグラフィでの利用に適する。
【００２２】
モールドシート１はさらに、マイクロレンズアレイやプリズムシート、レンチキュラレンズシートといった種々の光学シートを製造するための型としても利用可能である。
【００２３】
図１に示すモールドシート１は、接着層１２を備える。しかしながら、本実施の形態によるモールドシート１は接着層１２を備えなくてもよい。
【００２４】
［モールドシートの製造方法］
図２は、本実施の形態によるモールドシート１の製造方法に用いられる製造装置１００の構成図である。図２を参照して、モールドシート１は、製造装置１００を用いたロールツーロール法により製造される。製造装置１００は、供給ロール１０１と、エンボスロール１０２と、塗布装置１０３と、巻き取りロール１０５とを備える。
【００２５】
供給ロール１０１には、基材１０が巻かれている。塗布装置１０３は、供給ロール１０１とエンボスロール１０２との間に配置される。塗布装置１０３は、未硬化のシリコーン組成物を基材１０とエンボスロール１０２との間に塗布して、基材１０とエンボスロール１０２との間に未硬化層を形成する。未硬化層が熱硬化するとシリコーン層１１になる。
【００２６】
エンボスロール１０２は、供給ロール１０１と巻き取りロール１０５との間に配置される。図３は、エンボスロール１０２の斜視図である。図３を参照して、エンボスロール１０２の表面には、モールドシート１のエンボスパターンに対応したエンボスパターン１０２Ａが形成される。モールドシート１を製造するとき、エンボスロール１０２の表面は１００℃以上に加熱される。エンボスロール１０２は、未硬化層にエンボスパターンを転写し、かつ、未硬化層を熱硬化する（第１熱硬化工程）。
【００２７】
製造装置１００はさらに、熱キュア装置１０４を備える。熱キュア装置１０４は、エンボスロール１０２と巻き取りロール１０５との間に配置される。熱キュア装置１０４は、エンボスロール１０２から離れた未硬化層を熱処理し、未硬化層をさらに熱硬化する（第２熱硬化工程）。以上の工程により、モールドシート１が製造される。巻き取りロール１０５は、製造されたモールドシート１を巻き取る。
【００２８】
上述のとおり、本実施の形態によるモールドシート１の製造方法では、エンボスロール１０２を用いたロールツーロール法により、モールドシート１が連続的に製造される。そのため、モールドシート１の生産性を向上できる。
【００２９】
さらに、基材１０上に形成された未硬化層は、エンボスロール１０２で熱硬化した後、熱キュア装置１０４でさらに熱硬化する。このように、未硬化層を２段階で熱硬化することにより、モールドシート１の生産性がさらに向上する。さらに、シリコーン層１１のエンボスパターンの寸法精度を向上できる。
【００３０】
図２に示す製造装置１００を用いたモールドシート１の製造方法を詳述する。図４は、モールドシート１の製造方法のフロー図である。図４を参照して、初めに、供給ロール１０１及びエンボスロール１０２を準備する（Ｓ１）。上述のとおり、供給ロール１０１には、基材１０が巻かれている。供給ロール１０１に巻かれた基材１０上には接着層１２が形成されていてもよい。基材１０上に接着層１２を形成する方法は以下のとおりである。供給ロール１０１に巻き取られる前の基材１０上に、ダイコータ等の塗布装置により、塗布液を塗布し、接着層１２を形成する。接着層１２が形成された後、基材１０は供給ロール１０１に巻き取られる。
【００３１】
基材１０は、供給ロール１０１及び巻き取りロール１０５に巻き取り可能な程度の可撓性を少なくとも有する。そのため、基材１０は供給ロール１０１に巻き取り可能である。
【００３２】
準備された供給ロール１０１及びエンボスロール１０２を製造装置１００内に配置する。そして、供給ロール１０から基材１０を送り出す。図２に示すとおり、供給ロール１０１とエンボスロール１０２との間には、複数の搬送ロール２００が配置される。供給ロール１０１から送り出された基材１０は、複数の搬送ロール２００を介して、エンボスロール１０２方向に搬送される。エンボスロール１０２の手前には、ニップロール２５０が配置される。基材１０は、エンボスロール１０２とニップロール２５０との間を通る。
【００３３】
塗布装置１０３は、ニップロール２５０とエンボスロール１０２との間に配置された基材１０の表面と、エンボスロール１０２の表面との間に、未硬化のシリコーン組成物１０３Ａを塗布する（Ｓ２）。塗布されたシリコーン組成物１０３Ａは、基材１０とエンボスロール１０２との間に挟まれ、一定の厚さを有する未硬化層を形成する。
【００３４】
エンボスロール１０２は、矢印ＡＲＷ１の方向に回転する。基材１０上に形成された未硬化層は、基材１０とエンボスロール１０２とに挟まれながら、エンボスロール１０２の回転に伴って、巻き取りロール１０３が配置された方向に搬送される。このとき、エンボスロール１０２のエンボスパターン１０２Ａにより、未硬化層の表面には、エンボスパターンが転写される。
【００３５】
上述のとおり、エンボスロール１０２は、加熱されながら回転する。そのため、エンボスロール１０２は、未硬化層にエンボスパターンを転写し、かつ、未硬化層を熱硬化する（Ｓ３：第１熱硬化工程）。
【００３６】
上述のとおり、エンボスロール１０２の表面温度は１００℃以上である。図５に、エンボスロール１０２の表面温度と、シリコーン組成物が熱硬化してシリコーン層１１を形成するまでに必要な時間とを示す。付加反応型のシリコーン組成物は、紫外線硬化型のシリコーン組成物と比較して、硬化が完了するまでの時間が長い。図５を参照して、たとえば、エンボスロール１０２の表面温度が１００℃以上である場合、シリコーン組成物が硬化してシリコーン層１１を形成するのに必要な時間は５分以上である。エンボスロール１０２の表面温度が１２０℃以上である場合、熱硬化に必要な時間は、１分以上である。エンボスロール１０２の表面温度が１５０℃以上である場合、熱硬化に必要な時間は１５秒以上である。
【００３７】
したがって、エンボスロール１０２の好ましい表面温度は１２０℃以上であり、さらに好ましくは１５０℃以上である。
【００３８】
第１熱硬化工程（Ｓ３）では、基材１０は、未硬化層を介してエンボスロール１０２から熱を受ける。したがって、基材１０には高い耐熱性が求められる。そのため、基材１０は耐熱性を有する。好ましくは、上述のとおり、基材１０に含有される樹脂のＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）２１６に基づく温度指数（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｄｅｘ：ＴＩ）は、１２０℃を超える。
第１熱硬化工程では、エンボスロール１０２の表面に接触している未硬化層の表面から
徐々に熱硬化する。上述のとおり、未硬化層が熱硬化してシリコーン層１１になるまでには時間がかかる。エンボスロール１０２に未硬化層が接触している間にシリコーン層１１を完成させる場合、製造時間がかかり、生産性が低下する。
そこで、本実施の形態では、未硬化層の硬化が完了する前に、未硬化層が形成された基材１０をエンボスロール１０２から剥がす。以降、硬化が完了していない未硬化層が形成された基材１０を「中間シート」という。中間シート上の未硬化層の少なくとも表面部分は、硬化している。そのため、未硬化層は形状を保つことができる。
【００３９】
製造装置１００は、搬送ロール２００により中間シートを搬送し、熱キュア装置１０４に装入する。熱キュア装置１０４は、中間シートを熱処理する。具体的には、中間シートを１００℃〜１８０℃で加熱する。これにより、未硬化層はさらに熱硬化する（Ｓ４：第２熱硬化工程）。中間シートの未硬化層は、熱キュア装置１０４内で熱硬化してシリコーン層１１になる。
【００４０】
以上のとおり、エンボスロール１０２の後工程に熱キュア装置１０４での第２熱硬化工程を設けることにより、基材１０上に形成された未硬化層は段階的に熱硬化する。本実施の形態では、エンボスロール１０２に未硬化層が接触している間にシリコーン層１１を完成する必要がない。そのため、第１熱硬化工程（Ｓ３）で生産性が低下するのを抑制できる。
【００４１】
エンボスロール１０２の手前に熱キュア装置を設け、エンボスロール１０２に接触する前の未硬化層をある程度熱硬化する方法も考えられる。しかしながら、この方法を採用した場合、表面が硬化した未硬化層がエンボスロール１０２の表面と接触する。そのため、未硬化層がエンボスロール１０２のエンボスパターン１０２Ａ内に充填されにくくなり、パターン転写の精度が落ちる。その結果、シリコーン層１１のエンボスパターンの寸法精度が低下する。さらに、未硬化層のうち、エンボスロール１０２のエンボスパターン１０２Ａ内に充填された部分の気泡は抜けにくいため、シリコーン層１１内に気泡が残りやすくなる。また、エンボスロール１０２に接触している間に未硬化層がシリコーン層１１になりモールドシート１が完成するため、モールドシート１がエンボスロール１０２から剥がれにくい。
【００４２】
これに対して、本実施の形態では、未硬化層がエンボスロール１０２に接触する前に熱キュア装置１０４による熱硬化を行わず、未硬化層がエンボスロール１０２を離れた後に熱キュア装置１０４による熱硬化を行う。この場合、エンボスロール１０２に接触した未硬化層は熱硬化していないため、未硬化層を構成するシリコーン組成物がエンボスロール１０２のエンボスパターン１０２Ａ内に充填しやすい。さらに、シリコーン組成物内の気泡も抜けやすい。そのため、パターン転写の精度が向上し、シリコーン層１１のエンボスパターンの寸法精度が向上する。
【００４３】
さらに、エンボスロール１０２から剥がされるとき、未硬化層は完全には硬化していない。そのため、未硬化層を含む中間シートは、エンボスロール１０２から容易に剥がれやすい。
【００４４】
熱キュア装置１０４内で、未硬化層が熱硬化してシリコーン層１１になり、モールドシート１が完成する。製造されたモールドシート１は熱キュア装置１０４を出て、巻き取りロール１０５に巻き取られる（Ｓ５）。巻き取られたモールドシート１は、ステップＳ４により熱硬化されているので、エンボスパターンが崩れることを防ぐことができる。
【００４５】
以上のとおり、モールドシート１は、製造装置１００を用いてロールツーロール法により連続的に製造可能である。そのため、生産性が向上する。さらに、エンボスロール１０２と、後工程の熱キュア装置１０４とにより、未硬化層を段階的に熱硬化してシリコーン層１１を完成する。そのため、エンボスロール１０２での転写精度が向上し、高い寸法精度のエンボスパターンが得られる。さらに、エンボスロール１０２でモールドシート１を完成せず、エンボスロール１０２では中間シートを製造する。中間シートの未硬化層は熱硬化が完了していないため、中間シートをエンボスロール１０２から容易に剥がすことができ、エンボスパターンに欠陥が生じるのを抑制できる。
【００４６】
本実施の形態では、付加反応型のシリコーン組成物を利用してシリコーン層１１を形成する。紫外線硬化型のシリコーン組成物は、硬化したとき、１０％程度収縮する。したがって、高い寸法精度のエンボスパターンが得られにくい。これに対して、付加反応型のシリコーン組成物が熱硬化した場合の収縮率は１％未満である。したがって、本実施の形態では、高い寸法精度のエンボスパターンが得られる。
【００４７】
［他の実施の形態］
上述のモールドシート１の製造方法では、モールドシート１を巻き取りロール１０５に巻き取り（Ｓ５）、製造が終了する。しかしながら、中間シートの熱キュア装置１０４での滞在時間を短くし、中間シートを巻き取りロール１０５に巻き取った後、巻き取りロール１０５をさらに加熱して、シリコーン層１１を形成してもよい。たとえば、中間シートを巻き取った巻き取りロール１０５を、オフラインに設置されたバッチ炉に装入する。そして、巻き取りロール１０５をバッチ炉内で所定時間加熱し、シリコーン層１１を形成してもよい。
【実施例】
【００４８】
上述の製造装置を用いたロールツーロール法により、モールドシート１を試作した。基材１０としてＰＥＮフィルム（帝人株式会社製 商品名Ｑ５１）を用いた。ダイコータを用いて、ＰＥＮフィルム上に塗布液を塗布して接着層を形成した。塗布液として、東レダウコーニング株式会社製の商品名「１２００ＯＳ」を用いた。接着層が形成された後、ＰＥＮフィルムを供給ロールに巻き取った。
【００４９】
続いて、供給ロールからＰＥＮフィルムを送り出し、ダイコータを用いて、ＰＥＮフィルム上に未硬化層を形成した。未硬化層を構成するシリコーン組成物は、ＰＤＭＳプレポリマーとした。ＰＤＭＳプレポリマーは、８７重量％のシリコーンエラストマ（商品名 Ｓｙｌｇａｒｄ １８４：東レダウコーニング株式会社製）と、８．７重量％の触媒と、ジメチルポリシロキサン（商品名 ＳＨ ２００ ＦＲＵＩＤ ２０ ＣＳ）４．３重量％を含有した。エンボスロールの表面温度は１５０℃とし、熱キュア装置１０４の炉温は１５０℃とした。以上の製造方法により、未硬化層を段階的に熱硬化し、モールドシート１を製造できた。
【符号の説明】
【００５０】
１ モールドシート
１０ 基材
１１ シリコーン層
１１１ 表面
１１１Ａ 凸部
１２ 接着層
１０２ エンボスロール
１０２Ａ エンボスパターン
１０５ 巻き取りロール
Ｌ１ 凸部の高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールドシートの製造方法及びモールドシートに関し、さらに詳しくは、複数のエンボスパターンを有するモールドシートの製造方法及びモールドシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
微細パターンの転写技術として、ソフトリソグラフィが提案されている。ソフトリソグラフィでは、表面にエンボスパターンを有する樹脂モールド（スタンプともいう）を用いてパターン転写を行う。より具体的には、樹脂モールドのエンボスパターンにインクを塗布する。インクが塗布されたエンボスパターンを基板に接触させてパターン転写を行う。
【０００３】
特開２００９−２９２１５０号公報（特許文献１）は、有機モールドの製造方法が開示される。具体的には、平板状のマスタモールドのパターン面上に樹脂組成物がコーティングされる。次に、活性エネルギ線を樹脂組成物に照射して樹脂組成物を硬化し、有機モールドを形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９―２９２１５０号公報
【特許文献２】特開２００９−５１０８５号公報
【特許文献３】特開２００９−２０５８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される有機モールドの製造方法は、平板状のマスタモールドを用いたバッチ処理であり、連続的にモールドを製造できない。
【０００６】
本発明の目的は、連続的に生産できるモールドシートの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００７】
本発明によるモールドシートの製造方法は、準備する工程と、挟む工程と、熱硬化する工程と、形成する工程とを備える。準備する工程では、可撓性を有する基材と、エンボスロールとを準備する。挟む工程では、基材とエンボスロールとの間に、シリコーン組成物からなる未硬化層を形成し、未硬化層を基材とエンボスロールとにより挟む。熱硬化する工程は、エンボスロールを加熱しながら回転し、未硬化層の表面に複数のエンボスパターンを転写しながら未硬化層を熱硬化する。形成する工程は、熱硬化された未硬化層が形成された基材を、エンボスロールから剥がした後、熱処理により未硬化層をさらに熱硬化してシリコーン層を形成する。
【０００８】
本発明によるモールドシートの製造方法では、エンボスロールを用いてモールドシートを製造する。そのため、連続的にモールドシートを製造できる。さらに、本発明によるモールドシートの製造方法では、未硬化層に対して２段階以上の熱処理を行う。より具体的には、未硬化層がエンボスロールと基材とに挟まれているとき、未硬化層は熱硬化する。そして、エンボスロールから離れた後、未硬化層は熱処理によりさらに熱硬化する。以上の工程により、モールドシートのエンボスパターンの寸法精度が向上する。
【０００９】
本発明によるモールドシートは、基材と、シリコーン層とを備える。基材は、可撓性及び耐熱性を有する。シリコーン層は、基材上に形成される。シリコーン層は、付加反応型であり、複数のエンボスパターンが形成された主面を有する。
【００１０】
本発明によれば、エンボスパターンを有する層は、付加反応型のシリコーン層である。付加反応型のシリコーン層の硬化するときの収縮率は、紫外線硬化型樹脂が硬化するときの収縮率よりも小さい。したがって、紫外線硬化樹脂と比較して、高い寸法精度のエンボスパターンが得られやすい。
【００１１】
さらに、基材は可撓性及び耐熱性を有する。そのため、上述の製造方法で製造される場合、基材は熱に耐えることができ、さらにロールの表面に沿って湾曲することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態によるモールドシートの断面図である。
【図２】図１に示すモールドシートの製造装置である。
【図３】図２中のエンボスロールの斜視図である。
【図４】図１に示すモールドシートの製造方法を示すフロー図である。
【図５】図３に示した熱硬化工程におけるエンボスロールの表面温度と熱硬化工程に要する時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１４】
［モールドシートの構成］
本実施の形態によるモールドシートは、たとえば、ソフトリソグラフィに用いられる。図１は、モールドシート１の断面図である。図１を参照して、モールドシート１は、シート状又はフィルム状である。モールドシート１は、基材１０と、シリコーン層１１とを備える。モールドシート１はさらに、接着層１２とを備える。
【００１５】
基材１０は、可撓性及び耐熱性を有する樹脂からなる。好ましくは、基材１０のＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）２１６に基づく温度指数（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｄｅｘ：ＴＩ）は、１２０℃を超える。ここでいう温度指数は、２万時間その温度下に置かれたとき、引張強度が半減する温度である。基材１０の樹脂はたとえば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），ポリイミド（ＰＩ），ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）,ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）,ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），ポリカーボネート（ＰＣ），ポリアミドイミド（ＰＡＩ），ＰＥＥＫ(ポリエーテルケトン)及びシクロオレフィン樹脂（ＣＯＰ）などである。
【００１６】
シリコーン層１１は、接着層１２を介して基材１０上に形成される。シリコーン層１１は、表面１１１を有する。表面１１１には、エンボスパターンが形成される。エンボスパターンは、複数の凸部１１１Ａを有する。凸部１１１Ａの高さＬ１は、１０ｎｍ〜５００μｍである。高さＬ１は以下の方法により求められる。任意の２０個の凸部１１１Ａの高さを測定し、測定された２０個の凸部１１１Ａの高さの平均を、エンボスパターンの高さＬ１と定義する。
【００１７】
シリコーン層１１は、付加反応型である。つまり、シリコーン層１１は、シリコーン組成物が熱により硬化して形成される。付加反応型のシリコーン組成物は周知の組成物である。付加反応型のシリコーン組成物はたとえば、アルケニル基を含有するポリオルガノシロキサンと、ヒドロシリル基を含有するポリオルガノシロキサン（ポリオルガノハイドロジェンシロキサン）と白金触媒とを含有する。ポリオルガノシロキサンはたとえば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）である。
【００１８】
シリコーン層１１は、有機高分子との親和性が低いため、優れた離型性を有する。そのため、シリコーン層１１は、モールドとしての使用に適する。シリコーン層１１はさらに、耐熱性や自己粘着性、柔軟性に優れる。
【００１９】
接着層１２は、基材１０とシリコーン層１１との間に配置される。接着層１２の下面は基材１０と接触し、上面はシリコーン層１１と接触する。接着層１２は、シリコーン層１１の基材１０に対する接着性を向上する。
【００２０】
接着層１２はたとえば、シランカップリング剤である。シランカップリング剤は、加水分解基と有機官能基とを有し、基材１０シリコーン層１１とを強固に結合する。接着層１２の厚さＬ２は、１ｎｍ〜１０００ｎｍであり、好ましくは５０〜５００ｎｍである。
【００２１】
以上の構成を有するモールドシート１は、種々の分野に利用可能である。たとえば、モールドシート１は、ソフトリソグラフィに利用される。上述のとおり、シリコーン層１１は優れた離型性を有する。シリコーン層１１のエンボスパターンにインクを塗布し、エンボスパターンを基板に接触すれば、接触した部分のインクはシリコーン層１１から容易に離れ、基板に転写される。したがって、モールドシート１は、ソフトリソグラフィでの利用に適する。
【００２２】
モールドシート１はさらに、マイクロレンズアレイやプリズムシート、レンチキュラレンズシートといった種々の光学シートを製造するための型としても利用可能である。
【００２３】
図１に示すモールドシート１は、接着層１２を備える。しかしながら、本実施の形態によるモールドシート１は接着層１２を備えなくてもよい。
【００２４】
［モールドシートの製造方法］
図２は、本実施の形態によるモールドシート１の製造方法に用いられる製造装置１００の構成図である。図２を参照して、モールドシート１は、製造装置１００を用いたロールツーロール法により製造される。製造装置１００は、供給ロール１０１と、エンボスロール１０２と、塗布装置１０３と、巻き取りロール１０５とを備える。
【００２５】
供給ロール１０１には、基材１０が巻かれている。塗布装置１０３は、供給ロール１０１とエンボスロール１０２との間に配置される。塗布装置１０３は、未硬化のシリコーン組成物を基材１０とエンボスロール１０２との間に塗布して、基材１０とエンボスロール１０２との間に未硬化層を形成する。未硬化層が熱硬化するとシリコーン層１１になる。
【００２６】
エンボスロール１０２は、供給ロール１０１と巻き取りロール１０５との間に配置される。図３は、エンボスロール１０２の斜視図である。図３を参照して、エンボスロール１０２の表面には、モールドシート１のエンボスパターンに対応したエンボスパターン１０２Ａが形成される。モールドシート１を製造するとき、エンボスロール１０２の表面は１００℃以上に加熱される。エンボスロール１０２は、未硬化層にエンボスパターンを転写し、かつ、未硬化層を熱硬化する（第１熱硬化工程）。
【００２７】
製造装置１００はさらに、熱キュア装置１０４を備える。熱キュア装置１０４は、エンボスロール１０２と巻き取りロール１０５との間に配置される。熱キュア装置１０４は、エンボスロール１０２から離れた未硬化層を熱処理し、未硬化層をさらに熱硬化する（第２熱硬化工程）。以上の工程により、モールドシート１が製造される。巻き取りロール１０５は、製造されたモールドシート１を巻き取る。
【００２８】
上述のとおり、本実施の形態によるモールドシート１の製造方法では、エンボスロール１０２を用いたロールツーロール法により、モールドシート１が連続的に製造される。そのため、モールドシート１の生産性を向上できる。
【００２９】
さらに、基材１０上に形成された未硬化層は、エンボスロール１０２で熱硬化した後、熱キュア装置１０４でさらに熱硬化する。このように、未硬化層を２段階で熱硬化することにより、モールドシート１の生産性がさらに向上する。さらに、シリコーン層１１のエンボスパターンの寸法精度を向上できる。
【００３０】
図２に示す製造装置１００を用いたモールドシート１の製造方法を詳述する。図４は、モールドシート１の製造方法のフロー図である。図４を参照して、初めに、供給ロール１０１及びエンボスロール１０２を準備する（Ｓ１）。上述のとおり、供給ロール１０１には、基材１０が巻かれている。供給ロール１０１に巻かれた基材１０上には接着層１２が形成されていてもよい。基材１０上に接着層１２を形成する方法は以下のとおりである。供給ロール１０１に巻き取られる前の基材１０上に、ダイコータ等の塗布装置により、塗布液を塗布し、接着層１２を形成する。接着層１２が形成された後、基材１０は供給ロール１０１に巻き取られる。
【００３１】
基材１０は、供給ロール１０１及び巻き取りロール１０５に巻き取り可能な程度の可撓性を少なくとも有する。そのため、基材１０は供給ロール１０１に巻き取り可能である。
【００３２】
準備された供給ロール１０１及びエンボスロール１０２を製造装置１００内に配置する。そして、供給ロール１０から基材１０を送り出す。図２に示すとおり、供給ロール１０１とエンボスロール１０２との間には、複数の搬送ロール２００が配置される。供給ロール１０１から送り出された基材１０は、複数の搬送ロール２００を介して、エンボスロール１０２方向に搬送される。エンボスロール１０２の手前には、ニップロール２５０が配置される。基材１０は、エンボスロール１０２とニップロール２５０との間を通る。
【００３３】
塗布装置１０３は、ニップロール２５０とエンボスロール１０２との間に配置された基材１０の表面と、エンボスロール１０２の表面との間に、未硬化のシリコーン組成物１０３Ａを塗布する（Ｓ２）。塗布されたシリコーン組成物１０３Ａは、基材１０とエンボスロール１０２との間に挟まれ、一定の厚さを有する未硬化層を形成する。
【００３４】
エンボスロール１０２は、矢印ＡＲＷ１の方向に回転する。基材１０上に形成された未硬化層は、基材１０とエンボスロール１０２とに挟まれながら、エンボスロール１０２の回転に伴って、巻き取りロール１０３が配置された方向に搬送される。このとき、エンボスロール１０２のエンボスパターン１０２Ａにより、未硬化層の表面には、エンボスパターンが転写される。
【００３５】
上述のとおり、エンボスロール１０２は、加熱されながら回転する。そのため、エンボスロール１０２は、未硬化層にエンボスパターンを転写し、かつ、未硬化層を熱硬化する（Ｓ３：第１熱硬化工程）。
【００３６】
上述のとおり、エンボスロール１０２の表面温度は１００℃以上である。図５に、エンボスロール１０２の表面温度と、シリコーン組成物が熱硬化してシリコーン層１１を形成するまでに必要な時間とを示す。付加反応型のシリコーン組成物は、紫外線硬化型のシリコーン組成物と比較して、硬化が完了するまでの時間が長い。図５を参照して、たとえば、エンボスロール１０２の表面温度が１００℃以上である場合、シリコーン組成物が硬化してシリコーン層１１を形成するのに必要な時間は５分以上である。エンボスロール１０２の表面温度が１２０℃以上である場合、熱硬化に必要な時間は、１分以上である。エンボスロール１０２の表面温度が１５０℃以上である場合、熱硬化に必要な時間は１５秒以上である。
【００３７】
したがって、エンボスロール１０２の好ましい表面温度は１２０℃以上であり、さらに好ましくは１５０℃以上である。
【００３８】
第１熱硬化工程（Ｓ３）では、基材１０は、未硬化層を介してエンボスロール１０２から熱を受ける。したがって、基材１０には高い耐熱性が求められる。そのため、基材１０は耐熱性を有する。好ましくは、上述のとおり、基材１０に含有される樹脂のＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）２１６に基づく温度指数（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｄｅｘ：ＴＩ）は、１２０℃を超える。
第１熱硬化工程では、エンボスロール１０２の表面に接触している未硬化層の表面から
徐々に熱硬化する。上述のとおり、未硬化層が熱硬化してシリコーン層１１になるまでには時間がかかる。エンボスロール１０２に未硬化層が接触している間にシリコーン層１１を完成させる場合、製造時間がかかり、生産性が低下する。
そこで、本実施の形態では、未硬化層の硬化が完了する前に、未硬化層が形成された基材１０をエンボスロール１０２から剥がす。以降、硬化が完了していない未硬化層が形成された基材１０を「中間シート」という。中間シート上の未硬化層の少なくとも表面部分は、硬化している。そのため、未硬化層は形状を保つことができる。
【００３９】
製造装置１００は、搬送ロール２００により中間シートを搬送し、熱キュア装置１０４に装入する。熱キュア装置１０４は、中間シートを熱処理する。具体的には、中間シートを１００℃〜１８０℃で加熱する。これにより、未硬化層はさらに熱硬化する（Ｓ４：第２熱硬化工程）。中間シートの未硬化層は、熱キュア装置１０４内で熱硬化してシリコーン層１１になる。
【００４０】
以上のとおり、エンボスロール１０２の後工程に熱キュア装置１０４での第２熱硬化工程を設けることにより、基材１０上に形成された未硬化層は段階的に熱硬化する。本実施の形態では、エンボスロール１０２に未硬化層が接触している間にシリコーン層１１を完成する必要がない。そのため、第１熱硬化工程（Ｓ３）で生産性が低下するのを抑制できる。
【００４１】
エンボスロール１０２の手前に熱キュア装置を設け、エンボスロール１０２に接触する前の未硬化層をある程度熱硬化する方法も考えられる。しかしながら、この方法を採用した場合、表面が硬化した未硬化層がエンボスロール１０２の表面と接触する。そのため、未硬化層がエンボスロール１０２のエンボスパターン１０２Ａ内に充填されにくくなり、パターン転写の精度が落ちる。その結果、シリコーン層１１のエンボスパターンの寸法精度が低下する。さらに、未硬化層のうち、エンボスロール１０２のエンボスパターン１０２Ａ内に充填された部分の気泡は抜けにくいため、シリコーン層１１内に気泡が残りやすくなる。また、エンボスロール１０２に接触している間に未硬化層がシリコーン層１１になりモールドシート１が完成するため、モールドシート１がエンボスロール１０２から剥がれにくい。
【００４２】
これに対して、本実施の形態では、未硬化層がエンボスロール１０２に接触する前に熱キュア装置１０４による熱硬化を行わず、未硬化層がエンボスロール１０２を離れた後に熱キュア装置１０４による熱硬化を行う。この場合、エンボスロール１０２に接触した未硬化層は熱硬化していないため、未硬化層を構成するシリコーン組成物がエンボスロール１０２のエンボスパターン１０２Ａ内に充填しやすい。さらに、シリコーン組成物内の気泡も抜けやすい。そのため、パターン転写の精度が向上し、シリコーン層１１のエンボスパターンの寸法精度が向上する。
【００４３】
さらに、エンボスロール１０２から剥がされるとき、未硬化層は完全には硬化していない。そのため、未硬化層を含む中間シートは、エンボスロール１０２から容易に剥がれやすい。
【００４４】
熱キュア装置１０４内で、未硬化層が熱硬化してシリコーン層１１になり、モールドシート１が完成する。製造されたモールドシート１は熱キュア装置１０４を出て、巻き取りロール１０５に巻き取られる（Ｓ５）。巻き取られたモールドシート１は、ステップＳ４により熱硬化されているので、エンボスパターンが崩れることを防ぐことができる。
【００４５】
以上のとおり、モールドシート１は、製造装置１００を用いてロールツーロール法により連続的に製造可能である。そのため、生産性が向上する。さらに、エンボスロール１０２と、後工程の熱キュア装置１０４とにより、未硬化層を段階的に熱硬化してシリコーン層１１を完成する。そのため、エンボスロール１０２での転写精度が向上し、高い寸法精度のエンボスパターンが得られる。さらに、エンボスロール１０２でモールドシート１を完成せず、エンボスロール１０２では中間シートを製造する。中間シートの未硬化層は熱硬化が完了していないため、中間シートをエンボスロール１０２から容易に剥がすことができ、エンボスパターンに欠陥が生じるのを抑制できる。
【００４６】
本実施の形態では、付加反応型のシリコーン組成物を利用してシリコーン層１１を形成する。紫外線硬化型のシリコーン組成物は、硬化したとき、１０％程度収縮する。したがって、高い寸法精度のエンボスパターンが得られにくい。これに対して、付加反応型のシリコーン組成物が熱硬化した場合の収縮率は１％未満である。したがって、本実施の形態では、高い寸法精度のエンボスパターンが得られる。
【００４７】
［他の実施の形態］
上述のモールドシート１の製造方法では、モールドシート１を巻き取りロール１０５に巻き取り（Ｓ５）、製造が終了する。しかしながら、中間シートの熱キュア装置１０４での滞在時間を短くし、中間シートを巻き取りロール１０５に巻き取った後、巻き取りロール１０５をさらに加熱して、シリコーン層１１を形成してもよい。たとえば、中間シートを巻き取った巻き取りロール１０５を、オフラインに設置されたバッチ炉に装入する。そして、巻き取りロール１０５をバッチ炉内で所定時間加熱し、シリコーン層１１を形成してもよい。
【実施例】
【００４８】
上述の製造装置を用いたロールツーロール法により、モールドシート１を試作した。基材１０としてＰＥＮフィルム（帝人株式会社製 商品名Ｑ５１）を用いた。ダイコータを用いて、ＰＥＮフィルム上に塗布液を塗布して接着層を形成した。塗布液として、東レダウコーニング株式会社製の商品名「１２００ＯＳ」を用いた。接着層が形成された後、ＰＥＮフィルムを供給ロールに巻き取った。
【００４９】
続いて、供給ロールからＰＥＮフィルムを送り出し、ダイコータを用いて、ＰＥＮフィルム上に未硬化層を形成した。未硬化層を構成するシリコーン組成物は、ＰＤＭＳプレポリマーとした。ＰＤＭＳプレポリマーは、８７重量％のシリコーンエラストマ（商品名 Ｓｙｌｇａｒｄ １８４：東レダウコーニング株式会社製）と、８．７重量％の触媒と、ジメチルポリシロキサン（商品名 ＳＨ ２００ ＦＲＵＩＤ ２０ ＣＳ）４．３重量％を含有した。エンボスロールの表面温度は１５０℃とし、熱キュア装置１０４の炉温は１５０℃とした。以上の製造方法により、未硬化層を段階的に熱硬化し、モールドシート１を製造できた。
【符号の説明】
【００５０】
１ モールドシート
１０ 基材
１１ シリコーン層
１１１ 表面
１１１Ａ 凸部
１２ 接着層
１０２ エンボスロール
１０２Ａ エンボスパターン
１０５ 巻き取りロール
Ｌ１ 凸部の高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する基材と、エンボスロールとを準備する工程と、
前記基材と前記エンボスロールとの間に、シリコーン組成物からなる未硬化層を形成し、前記未硬化層を前記基材と前記エンボスロールとにより挟む工程と、
前記エンボスロールを加熱しながら回転し、前記未硬化層の表面に複数のエンボスパターンを転写しながら前記未硬化層を熱硬化する工程と、
熱硬化された未硬化層が形成された前記基材を、前記エンボスロールから剥がした後、熱処理により前記未硬化層をさらに熱硬化してシリコーン層を形成する工程とを備える、モールドシートの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のモールドシートの製造方法であって、
前記基材は、ＩＥＣ２１６に基づく温度指数が１２０℃を超える樹脂からなり、
前記エンボスロールの表面温度は、１００℃よりも高い、モールドシートの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のモールドシートの製造方法であってさらに、
前記シリコーン層及び前記基材を備える前記モールドシートを巻取ロールに巻き取る工程を備える、モールドシートの製造方法。
【請求項４】
耐熱性及び可撓性を有する基材と、
前記基材上に形成され、複数のエンボスパターンが形成された表面を有する付加反応型のシリコーン層とを備える、モールドシート。
【請求項５】
請求項４に記載のモールドシートであって、
前記基材は、ＩＥＣ２１６に基づく温度指数が１２０℃を超える樹脂からなる、モールドシート。
【請求項６】
請求項４に記載のモールドシートであって、
前記エンボスパターンの高さは、１０ｎｍ〜５００μｍであるモールドシート。
【請求項７】
請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載のモールドシートであって、
前記シリコーン層は、加熱されたエンボスロールに、シリコーン組成物からなる未硬化層を接触して熱硬化し、前記エンボスロールから離れた前記未硬化層をさらに熱硬化することにより形成される、モールドシート。
【請求項１】
可撓性を有する基材と、エンボスロールとを準備する工程と、
前記基材と前記エンボスロールとの間に、シリコーン組成物からなる未硬化層を形成し、前記未硬化層を前記基材と前記エンボスロールとにより挟む工程と、
前記エンボスロールを加熱しながら回転し、前記未硬化層の表面に複数のエンボスパターンを転写しながら前記未硬化層を熱硬化する工程と、
熱硬化された未硬化層が形成された前記基材を、前記エンボスロールから剥がした後、熱処理により前記未硬化層をさらに熱硬化してシリコーン層を形成する工程とを備える、モールドシートの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のモールドシートの製造方法であって、
前記基材は、ＩＥＣ２１６に基づく温度指数が１２０℃を超える樹脂からなり、
前記エンボスロールの表面温度は、１００℃よりも高い、モールドシートの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のモールドシートの製造方法であってさらに、
前記シリコーン層及び前記基材を備える前記モールドシートを巻取ロールに巻き取る工程を備える、モールドシートの製造方法。
【請求項４】
耐熱性及び可撓性を有する基材と、
前記基材上に形成され、複数のエンボスパターンが形成された表面を有する付加反応型のシリコーン層とを備える、モールドシート。
【請求項５】
請求項４に記載のモールドシートであって、
前記基材は、ＩＥＣ２１６に基づく温度指数が１２０℃を超える樹脂からなる、モールドシート。
【請求項６】
請求項４に記載のモールドシートであって、
前記エンボスパターンの高さは、１０ｎｍ〜５００μｍであるモールドシート。
【請求項７】
請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載のモールドシートであって、
前記シリコーン層は、加熱されたエンボスロールに、シリコーン組成物からなる未硬化層を接触して熱硬化し、前記エンボスロールから離れた前記未硬化層をさらに熱硬化することにより形成される、モールドシート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２３５５１７（Ｐ２０１１−２３５５１７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０８１５９（Ｐ２０１０−１０８１５９）
【出願日】平成２２年５月１０日（２０１０．５．１０）
【出願人】（０００００５８１０）日立マクセル株式会社 (2,366)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１０日（２０１０．５．１０）
【出願人】（０００００５８１０）日立マクセル株式会社 (2,366)
【Ｆターム（参考）】
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