JP5854397B2

JP5854397B2 - ナノインプリントフィルムを用いた粒子の転写方法

Info

Publication number: JP5854397B2
Application number: JP2011192736A
Authority: JP
Inventors: 佳龍李; 敏行三原; 山下　勝; 勝山下; 赤井　智子; 智子赤井
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2031-09-05
Also published as: JP2013054223A

Description

本発明は、ナノインプリントフィルムを用いた粒子の転写方法に関するものである。

従来、ガラス等の基板に対して各種光学的特性を持たせるために、具体的には、例えば、ガラス基板へ入射した光のガラス基板と空気との界面での反射を抑制することにより、ガラス基板の光の透過率を高めるために、ガラス基板の表面に微小な凹凸の反射防止構造を形成する試みがなされている（例えば、特許文献１−２参照。）。

ところで、ガラス等の基板の表面に微小な凹凸構造を形成する方法として、特許文献１においては、成形面に微小な凹凸構造の転写構造を形成した金型を用いて、加熱軟化させた基板をプレス成形する方法が用いられているが、大きな面積の基板への適用が困難であるとともに基板の材質に制約があり、また、コストを要するという問題があった。

また、特許文献２においては、粒子単層膜からなる２次元結晶体をエッチングマスクとしたドライエッチング法が用いられているが、大きな面積の基板への適用が困難であるとともに、形成される凹凸構造が２次元最密充填格子に限定され、また、コストを要するという問題があった。

特開２０１０−７２４８４号公報特開２００９−１５８４７８号公報

本発明は、上記従来のガラス等の基板の表面に微小な凹凸構造を形成する方法の有する問題点に鑑み、大きな面積の基板への適用が可能で、基板の材質に制約がなく、粒子を任意の配列にかつ正確に転写できるナノインプリントフィルムを用いた粒子の転写方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のナノインプリントフィルムを用いた粒子の転写方法は、粒子を含有する液体を、粒子を１個ずつ入れることができる多数のホールで構成されたホールパターンを有するナノインプリントフィルムに塗布、乾燥させ、該ナノインプリントフィルム上に存在する、ホールに入っていない余剰粒子を取り除いた後、該ナノインプリントフィルムを介して、ホールに入っている粒子を基板上に転写することを特徴とする。

この場合において、ナノインプリントフィルム上に存在する余剰粒子を超音波洗浄により取り除くようにすることができる。

また、余剰粒子を取り除いたナノインプリントフィルムを、粒子が存在する側の面が基板の表面に接するように設置し、加熱することによって粒子を基板上に転写することができる。

本発明のナノインプリントフィルムを用いた粒子の転写方法によれば、使用するナノインプリントフィルムに応じて、任意の大きさの基板への適用が可能で、基板の材質に制約がなく、粒子を任意の配列にかつ正確に基板に転写することができる。

本発明のナノインプリントフィルムを用いた粒子の転写方法の一実施例を示す模式図である。ナノインプリントフィルムのホールパターンのホールに入った粒子数を示すグラフ図である。（ａ）は粒子を含有する液体をホールパターンを有するナノインプリントフィルムに塗布、乾燥させ、ナノインプリントフィルム上に存在する余剰粒子を取り除いた状態を撮影した写真で、（ｂ）は粒子を基板上に転写した状態を撮影した写真である。

以下、本発明のナノインプリントフィルムを用いた粒子の転写方法の実施の形態を説明する。

本発明のナノインプリントフィルムを用いた粒子の転写方法は、図１に示すように、粒子２を含有する液体２０をホールパターンを有するナノインプリントフィルム１に塗布、乾燥させ、このナノインプリントフィルム１上に存在する余剰粒子を取り除いた後、ナノインプリントフィルム１を介して粒子２を基板３上に転写するようにしたものである。

この場合において、ホールパターンを有するナノインプリントフィルム１は、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、ＰＥＴ樹脂等の合成樹脂からなり、ナノインプリントフィルム１に形成されたホールパターンのホールに入り込んで配列された隣接する粒子２同士が接触し合う２次元最密充填格子のほか、隣接する粒子２同士が接触しない三角格子等の任意のホールパターンのものを用いることができる。

ホールパターンを有するナノインプリントフィルム１の表面は、粒子２を含有する液体２０との親和性を高めるために、ＵＶオゾン処理、コロナ放電処理等の表面処理を施すようにすることが好ましい。

ホールパターンを有するナノインプリントフィルム１に塗布する粒子２を含有する液体２０は、基板３に対して各種光学的特性を持たせるためのもので、粒子２には、シリカビーズ等の無機粒子や合成樹脂製のビーズ等の有機粒子を用いることができ、粒子２を分散させる液体には、水のほか、アルコール等の有機溶媒等を用いることができる。

粒子２を含有する液体２０には、ナノインプリントフィルム１との親和性を高めるために、界面活性剤等の添加剤を添加することが好ましい。

また、粒子２を含有する液体２０をホールパターンを有するナノインプリントフィルム１に塗布、乾燥させた状態では、ナノインプリントフィルム１上に余剰粒子が残存するため、この余剰粒子を取り除く必要があるが、これには、超音波洗浄や高圧気体によるブロー洗浄により取り除くようにすることができる。

粒子２を転写する基板３は、ガラス等の無機材料、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、ＰＥＴ樹脂等の合成樹脂材料を用いることができる。

また、余剰粒子を取り除いたナノインプリントフィルム１を介して粒子２を基板３上に転写（固定）する方法としては、ナノインプリントフィルム１の粒子２が存在する側の面が基板３の表面に接するように設置し、粒子２と基板３が固着する温度まで加熱するようにしたり、少なくとも基板３又は粒子２を溶解する性質を有する溶剤や接着剤を用いることによって粒子２を基板３上に転写することができる。

次に、より具体的な実施例を用いて、ナノインプリントフィルムを用いた粒子の転写方法及びそれによって作成された粒子が転写された基板を説明する。

ホールパターンを有するナノインプリントフィルム：シクロポリオレフィン樹脂（厚さ１００μｍ）からなり、隣接する粒子同士が接触しない三角格子のホールパターン（ホール径２３０ｎｍ、ホール深さ２００ｎｍ、間隔２３０ｎｍ）、Ｔｇ温度１３６℃（サイヴァクス社製ＦＬＨ２３０−４）
表面処理：ＵＶオゾン処理（あり、なし）
粒子：シリカビーズ（直径２００ｎｍ）（日産化学工業社製）
粒子を分散させる液体：水（シリカビーズ濃度１．０容積％（０．１〜５．０容積％））
粒子を分散させる液体の添加剤：界面活性剤（ＳＤＳ（ＳｏｄｉｕｍＤｏｄｅｃｙｌＳｕｌｐｈａｔｅ）、添加量なし、０．００５％、０．０５％、０．５％）
粒子を含有する液体を塗布したナノインプリントフィルムの乾燥方法：室温での乾燥
余剰粒子を取り除く方法：超音波洗浄
基板：ガラス（軟化点７４０℃）
粒子を基板上に転写（固定）する方法：ナノインプリントフィルムの粒子が存在する側の面が基板の表面に接するように設置し、上から錘で押さえながら、電気炉で熱処理（５００（〜７５０）℃、３０分）することにより、粒子を基板上に転写（固定）するとともに、ナノインプリントフィルムを焼失させる。

表１に示す条件で、ナノインプリントフィルムのホールパターンのホールに入った粒子数（粒子数／ホールパターンのホール数（以下、「定着率」という。））をグラフ図として図２に示す。
図２の結果から、以下の事項が確認できた。
・ＵＶオゾン処理を行うことによって、定着率が向上する。
・界面活性剤（ＳＤＳ）を添加するもとによって、定着率が向上する。
・ＵＶオゾン処理及び界面活性剤（ＳＤＳ）は、いずれか一方でも定着率が向上するが、両方行うことによって、定着率が一層向上する。
なお、図２に示す定着率の値は、あくまでも比較のための数値であって、これより高めることが可能である。

次に、図３（ａ）に示す粒子（シリカビーズ）を含有する液体をホールパターンを有するナノインプリントフィルムに塗布、乾燥させ、ナノインプリントフィルム上に存在する余剰粒子を取り除いた状態を撮影した写真（ＳＥＭ画像）から、ナノインプリントフィルムフィルム上に余剰粒子は存在せず、粒子がナノインプリントフィルムのホールパターンのホールに入り込んで整然と配列されていることが確認できた。

また、図３（ｂ）に示す粒子（シリカビーズ）を基板上に転写した状態を撮影した写真（ＳＥＭ画像）からのとおり、粒子が基板上にナノインプリントフィルムのホールパターンのとおりに正確に転写（固定）されていることが確認できた。

以上、本発明のナノインプリントフィルムを用いた粒子の転写方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のナノインプリントフィルムを用いた粒子の転写方法は、大きな面積の基板への適用が可能で、基板の材質に制約がなく、粒子を任意の配列にかつ正確に転写できることから、光の透過率の高いガラス基板の製造の用途に好適に用いることができるほか、基板に対して各種光学的特性を持たせるための用途に広く用いることができる。

１ナノインプリントフィルム
２粒子
２０粒子を含有する液体
３基板

Claims

粒子を含有する液体を、粒子を１個ずつ入れることができる多数のホールで構成されたホールパターンを有するナノインプリントフィルムに塗布、乾燥させ、該ナノインプリントフィルム上に存在する、ホールに入っていない余剰粒子を取り除いた後、該ナノインプリントフィルムを介して、ホールに入っている粒子を基板上に転写することを特徴とするナノインプリントフィルムを用いた粒子の転写方法。
ナノインプリントフィルム上に存在する余剰粒子を超音波洗浄により取り除くようにしたことを特徴とする請求項１記載のナノインプリントフィルムを用いた粒子の転写方法。
余剰粒子を取り除いたナノインプリントフィルムを、粒子が存在する側の面が基板の表面に接するように設置し、加熱することによって粒子を基板上に転写することを特徴とする請求項１又は２記載のナノインプリントフィルムを用いた粒子の転写方法。