专利名称：层叠体及其制造方法、转印装置、成型元件以及光学元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及层叠体制造方法、压模、转印装置、层叠体、成型元件以及光学元件。更具体地，本发明涉及基体上具有形状层的层叠体制造方法、压模、转印装置、层叠体、成型元件以及光学元件。
背景技术：
近年来，作为在基体上设置凹凸形状的方法，已采用使用热塑性材料的方法(下文称为热转印法)和使用光固化型材料的方法(下文称为光转印法)(例如，参见日本未审专利申请公开第2006-26873号和第2006-216836号)。在热转印法中，可通过将压模压在被加热到玻璃态转化温度或以上的基体上、然后冷却基体、并将压模从基体上剥离，来获得具有凹凸形状的层叠体。在光转印法中，可在不加热基体的情况下通过将压模紧紧压在基体上的还未固化的光固化型材料上、用光通过压模或基体照射光固化型材料以固化光固化型材料，来获得层叠体。光固化法的优点在于生产量可比热转印法进一步提高，因此近来引起了特别关注。在光转印法中，一般来说，使用金属压模或玻璃压模。在作为金属压模制造技术的平面化或旋转周期性压模制造技术中，由于光可能无法从压模侧施加，因此仅能使用通过其传输有助于固化光固化型材料的波长的光的基体，而不可使用不通过其传输光的基体(非透射性基体)。在玻璃压模中，光可从压模侧施加，因此，可使用不通过其传输有助于固化光固化型材料的光的基体来获得具有凹凸形状的层叠体。在相关技术的制造技术中，由于仅制造了尺寸限于几英寸的盘形或板状压模，在制造尺寸等于或大于压模的模压表面面积的层叠体的情况下，使用了分步重复法。但是，在分步重复法中，在各个步骤中进行了转印的转印区域之间的界面中的凹凸形状会出现不匹配。根据层叠体的种类，界面中的不匹配可能会造成层叠体的特性退化。
发明内容
期望提供一种非透射性基体与转印区域不产生不匹配的层叠体制造方法、压模、 转印装置、具有非透射性基体并且在形状层表面上的凹凸形状之间没有不匹配的层叠体、 成型元件以及光学元件。根据本发明的一个实施方式，提供了一种层叠体制造方法，包括在基体上涂覆能量射线固化型树脂组合物，使旋转式压模的旋转表面在旋转期间与涂覆在基体上的能量射线固化型树脂组合物紧密接触，并利用设置在旋转式压模内的一个或多个能量射线源发出的能量射线经由旋转表面照射能量射线固化型树脂组合物，以固化能量射线固化型树脂组合物，从而在基体上形成形状层，该形状层上转印有旋转表面的凹凸形状。根据本发明的另一实施方式，提供了一种包括具有凹凸形状的旋转表面的转印装置；具有设置在旋转表面内的一个或多个能量射线源的旋转式压模，其中，旋转式压模对于能量射线源发出的能量射线具有透射性，并且，其中，旋转式压模的旋转表面在旋转期间与涂覆在基体上的能量射线固化型树脂组合物紧密接触，并利用设置在旋转式压模内的一个或多个能量射线源发出的能量射线经由旋转表面照射能量射线固化型树脂组合物，以固化能量射线固化型树脂组合物，从而在基体上形成形状层，该形状层上转印有旋转表面的凹凸形状。根据本发明的另一实施方式，提供了一种包括具有凹凸形状的旋转表面的压模， 其中，压模对于能量射线源发出的能量射线具有透射性，并且，其中，压模使能量射线源发出的能量射线经由旋转表面照射能量射线固化型树脂组合物，从而固化能量射线固化型树脂组合物。根据本发明的另一实施方式，提供了一种层叠体，其包括基体；以及，形状层，形成在基体上，并且具有凹凸形状的表面。其中，形状层通过固化能量射线固化型树脂组合物而形成，其中，具有预定凹凸图案的单位区域以凹凸形状之间未产生不匹配的方式连续形成在形状层的表面上，并且，其中，基体对于用于固化能量射线固化型树脂组合物的能量射线具有非透射性。根据本发明的另一实施方式，提供了一种层叠体，其包括基体，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；第一形状层，形成在基体的第一表面上；以及第二形状层，形成在基体的第二表面上。其中，第一形状层通过固化能量射线固化型树脂组合物而形成，其中，第一和第二形状层中的至少第二形状层对于用于固化能量射线固化型树脂组合物的能量射线具有非透射性，并且，其中，具有预定凹凸图案的单位区域以凹凸形状之间未产生不匹配的方式连续形成在第一形状层的表面上。在本发明的实施方式中，能量射线固化型树脂组合物表示包括能量射线固化型树脂组合物作为主组分的组合物。能量射线固化型树脂组合物之外的成分例如可使用热固化型树脂、硅树脂、有机颗粒、无机颗粒、导电高分子、金属粉末、色素等，但并不限于此，可根据期望的层叠体的特性使用各种材料。另外，对于能量射线的非透射性表示难以固化能量射线固化型树脂组合物的程度的非透射性。单位区域优选地通过旋转旋转式压模的旋转表面而形成。旋转式压模优选地采用辊式压模或带式压模，但是，只要包括其上形成有凹凸形状的旋转表面，并不限于此。优选地，结构体的布置是规则布置、不规则布置及其组合。优选地，结构体的布置是一维布置或二维布置。优选地，基体的形状使用具有两个主表面的诸如膜状或板状的形状、具有三个以上主表面的多面体形状、具有诸如球面和自由曲面的曲面的曲面形状、具有平面和球面的多面体形状，等等。优选地，形状层形成在基体所具有的多个主表面中的至少一个上。基体具有至少一个平面或曲面，并且形状层优选地形成在平面或曲面上。在本发明的实施方式中，由于以单位区域之间不产生不匹配的方式彼此连接凹凸形状，因此不会因单位区域之间的不匹配而造成层叠体的特性退化或形状混乱。因此，可获得具有优良特性或外观的层叠体。在凹凸形状为透镜或亚波长(sub-wavelength)结构体等的图案的情况下，即使在单位区域之间也可获得优良光学特性。在用预定形状替换凹凸形状的设计中，可获得不具有不匹配部分的形状等的设计。另外，由于可使用对于能量射线具有非透射性的基体，因此可使用各种基体。
如上所述，根据本发明的实施方式，形状层表面上的凹凸形状未出现不匹配，因此，可获得具有优良特性或外观的层叠体。另外，可使用各种基体作为基体，因此，层叠体可应用于各种成型元件或光学元件。
图IA为示出根据本发明第一实施方式的层叠体的实例的平面图。图IB为图IA所示的层叠体的一部分的放大透视图。图IC为图IA所示的层叠体的一部分的放大平面图。 图ID为图IC所示的层叠体在轨迹延伸方向上的横截面图。图2A至图2E为示出根据本发明第一实施方式的层叠体内所设置的基体的第一至第五实例的横截面图。图3为示出根据本发明第一实施方式的转印装置的配置实例的示意图。图4A为示出辊式压模的配置实例的透视图。图4B为图4A所示的辊式压模的一部分的放大平面图。图5为示出辊式压模曝光装置的配置实例的示意图。图6A至图6D为示出根据本发明第一实施方式的层叠体制造方法的实例的流程图。图7A至图7E为示出根据本发明第一实施方式的层叠体制造方法的实例的流程图。图8为示出根据本发明第二实施方式的转印装置的配置实例的示意图。图9为示出根据本发明第三实施方式的转印装置的配置实例的示意图。图IOA和图IOB为示出根据本发明第四实施方式的层叠体的配置实例的平面图。图IlA为示出根据本发明第五实施方式的层叠体的配置实例的示意图。图IlB为图IlA所示的层叠体的一部分的放大平面图。图IlC为图IlB所示的层叠体的横截面图。图12为示出根据本发明第六实施方式的层叠体的实例的透视图。图13A至图13E为示出根据本发明第七实施方式的层叠体中所设置的基体的第一至第五实例的横截面图。图14A和图14B为示出根据本发明第八实施方式的层叠体中所设置的基体的第一和第二实例的横截面图。
具体实施例方式
将按照以下顺序参照附图对本发明的实施方式进行说明。1.第一实施方式(层叠体的实例，在该层叠体中，多个结构体被以二维方式设置在基体的一个主表面上)2.第二实施方式(使用台来运载层叠体的转印装置的实例)3.第三实施方式(具有环形带式压模的转印装置的实例)4.第四实施方式(层叠体的实例，在该层叠体中，多个结构体被以摆动的方式设置在基体的一个主表面上)5.第五实施方式(层叠体的实例，在该层叠体中，多个结构体被随机地设置在基体的一个主表面上)
6.第六实施方式(层叠体的实例，在该层叠体中，多个结构体被以一维方式设置在基体的一个主表面上)7.第七实施方式(层叠体的实例，在该层叠体中，多个结构体被以二维方式设置在基体的两个主表面上)8.第八实施方式(层叠体的实例，在该层叠体中，多个非透射型结构体被以二维方式设置)1.第一实施方式层叠体的配置图IA为示出根据本发明第一实施方式的层叠体的实例的平面图。图IB为图IA所示的层叠体的一部分的放大透视图。图IC为图IA所示的层叠体的一部分的放大平面图。 图ID为图IC所示的层叠体在轨迹延伸方向上的横截面图。层叠体包括具有第一主表面和第二主表面的基体1以及形成在其中一个主表面上并具有凹凸形状的形状层2。下文中，形成有形状层2的第一主表面被称为前表面，与其相对的第二表面被称为后表面。层叠体适用于表面织构体、设计体、诸如机械元件或医疗元件的成型元件、以及诸如抗反射元件、偏振元件、周期性光学元件、衍射元件、成像元件或光导元件的光学元件。具体地，层叠体适用于诸如ND滤光器、锐截止滤光器、干涉滤光器的用于调节光量的各种滤光器、偏光器、移动电话前面板以及汽车仪表盘、移动电话等的纹饰处理、树脂成型品和玻璃成型品。层叠体例如具有条形的形状，被卷绕为辊形，即所谓的原始结构。层叠体优选具有挠性。从而条形层叠体被卷绕成辊形，因此提高了运载特性或处理特性。如图IA所示，层叠体例如具有至少一个周期性转印区域(单位区域)TE。此处， 一个周期性转印区域TE是通过将后述的辊式压模旋转一次来执行转印的区域。即，一个周期性转印区域TE的长度与辊式压模的周向表面的长度对应。在两个相邻转印区域TE之间的界面中，优选地，形状层2的凹凸形状之间不存在不匹配，两个转印区域TE以无缝方式连接。这可获得具有优良特性或外观的层叠体。此处，不匹配表示凹凸形状的物理配置由于结构体21而不连续。不匹配的具体实例包括转印区域TE上预定凹凸图案的周期性的混乱、相邻单位区域之间的重叠或间隙、一部分上没有执行转印，等等。基体基体1的材料没有特别限制，可根据用途选择，例如，可使用石英、塑料(例如，甲基丙烯酸甲酯聚合物(共聚物)、聚碳酸酯、苯乙烯聚合物(共聚物)、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、纤维素二醋酸酯、纤维素三醋酸酯、纤维素醋酸丁酸酯、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩醛、聚醚酮、聚氨酯、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物)、玻璃、金属、陶瓷、磁性体和半导体。基体1的形状例如包括片状、板状、块状，但并非具体限于这些形状。此处，片的定义包括膜。整个基体1具有条形的形状， 作为单位区域的转印区域TE优选连续形成在基体1的纵向方向上。基体1的前表面和后表面的形状例如可使用平面和曲面。前表面和后表面可以都具有平面或曲面的形式，并且前表面和后表面其中之一可为平面的形式，另一个表面可为曲面的形式。对于用于固化能量射线固化型树脂组合物(其用于形成形状层2)的能量射线，基体1具有非透射特性。在本说明书中，能量射线指代用于固化能量射线固化型树脂组合物
7的能量射线，该能量射线固化型树脂组合物被用以形成形状层2。例如，可通过印刷、涂覆、 真空沉积等在基体1的前表面上形成装饰层或功能层。基体1具有单层结构或层叠结构。此处，层叠结构通过层叠两个以上层而形成，并且层叠结构的至少一层对于能量射线是非透射性层。层叠体形成方法的实例包括通过熔化或表面处理在层之间进行贴合的方法、经由贴合层(诸如粘合层或粘性层)在层之间进行贴合的方法，但并不特别限制。贴合层可包括诸如吸收能量射线的色素的材料。另外，在基体1具有层叠结构的情况下，可将对于能量射线具有非透射性的非透射性层与对于能量射线具有透射性的透射性层进行组合。此外，在基体具有两个以上非透射性层的情况下，这些层可具有彼此不同的吸收特性。透射性层的材料例如可使用透明有机膜(例如，丙烯酸树脂涂覆材料)、透明金属膜、无机膜、金属化合物膜，或它们的层叠体，但没有特别限制。非透射性层的材料例如可使用有机膜(例如，包含燃料的丙烯酸树脂涂覆材料)、金属膜、金属化合物膜，或它们的层叠体，但没有特别限制。色素例如可使用具有光吸收特性的炭黑等材料。图2A至图2E为示出基体的第一至第五实例的横截面图。第一实例如图2A所示，基体1具有单层结构，整个基体为对于能量射线具有非透射性的非透射性层。第二实例如图2B所示，基体1具有双层结构，并且包括对于能量射线具有非透射性的非透射性层Ila和对于能量射线具有透射性的透射性层lib。非透射性层Ila被设置在后表面侧，透射性层lib被设置在前表面侧。第三实例如图2C所示，基体1具有双层结构，并且包括对于能量射线具有非透射性的非透射性层Ila和对于能量射线具有透射性的透射性层lib。非透射性层Ila被设置在前表面侧，透射性层lib被设置在后表面侧。第四实例如图2D所示，基体1具有三层结构，并且包括对于能量射线具有透射性的透射性层lib以及形成在透射性层lib的两个主表面上并且对于能量射线具有非透射性的非透射性层Ila和11a。一个非透射性层Ila被设置在后表面侧，另一个非透射性层Ila被设置在前表面侧。第五实例如图2E所示，基体1具有三层结构，并且包括对于能量射线具有非透射性的非透射性层Ila以及形成在非透射性层Ila的两个主表面上并且对于能量射线具有透射性的透射性层lib和lib。一个透射性层lib被设置在后表面侧，另一个透射性层lib被设置在前表面侧。形状层形状层2具有其上连续形成了具有预定凹凸图案的转印区域TE的表面。形状层 2例如为多个结构体21以二维方式布置的层，并且可选地，在多个结构体21和基体1之间具有基础层22。基础层22为在底面侧与结构体21 —体成型的层，并且通过以与结构体21相同的方式固化能量射线固化型树脂组合物而形成。基础层22的厚度没有特别限制，可根据需要适当选择。布置多个结构体21以在基体1的前表面上形成多行轨迹T。为形成多行轨迹T而布置的多个结构体21可具有例如规则地设置有方形网格或六边形网格的预定分组图案。结构体21的高度可在基体1的前表面上规则或不规则变化。结构体21可在基体1的前表面上具有凹形或凸形，或可在基体1的前表面上同时具有凹凸形状。结构体21的形状的具体实例包括锥形、柱形、针形、半球形、半椭球形、多边形等，但并非特别限于此，并且可具有其他形状。锥形的实例包括顶部削尖或平面化的锥形，以及顶部具有凸曲面或凹曲面的锥形，但并非限于这些形状。另外，锥形的锥面可弯曲为凹形或凸形。作为结构体21的形状，如果使用后述的辊式压模曝光装置(见图5)来制造辊式压模，优选地，采用顶部具有凸形的椭圆锥形状或顶部平面化的圆形截顶锥，构成其底部的椭圆形状的长轴方向与轨迹的延伸方向对应。结构体21的节距可根据层叠体的种类适当选择。例如，在层叠体为用于进行光抗反射的亚波长结构体等的光学元件的情况下，结构体21以等于或小于用于减少反射的波长带宽的短设置节距(例如，与可见光的波长基本相同的设置节距)以二维方式周期性设置。用于减少反射的光的波长带宽例如为紫外光的波长带宽、可见光的波长带宽或红外光的波长带宽。此处，紫外光的波长带宽为IOnm至400nm，可见光的波长带宽为400nm至 830nm，红外光的波长带宽为830nm至1mm。形状层2通过固化能量射线固化型树脂组合物而形成。优选地，通过从基体1的相反侧对涂覆在基体1上的能量射线固化型树脂组合物进行固化反应(例如，聚合反应)， 来形成形状层2。这是因为，对于能量射线具有非透射性的基体可别作为基体1。优选地， 转印区域TE互相连接，能量射线固化型树脂组合物的固化程度未产生不匹配。能量射线固化型树脂组合物的固化程度的不匹配例如为聚合度的差异。能量射线固化型树脂组合物为可通过能量射线照射来进行固化的树脂组合物。能量射线指代可成为聚合反应的触发的能量射线，例如，电子束、紫外线、红外线、激光束、可见射线、电离辐射(X射线、α射线、β射线、Y射线等)、微波、射频等的原子团、阳离子或阴离子。可选地，能量射线固化型树脂组合物以与其他树脂混合的方式使用，例如，可以与诸如热固化型树脂的其他树脂混合的方式使用。另外，能量射线固化型树脂组合物可由有机和无机混合材料构成。此外，可将两种以上能量射线固化型树脂组合物混合使用。能量射线固化型树脂组合物优选地采用通过紫外线进行固化的紫外线固化型树脂。紫外线固化型树脂例如由单官能单体、双官能单体、多官能单体、引发剂等构成， 具体地，通过单独使用以下材料或其混合物而形成。单聚物单体的实例包括羧酸(丙烯酸)、羟基(2-羟乙基丙烯酸酯、2-羟丙基丙烯酸酯、4-羟丁基丙烯酸酯)、烷基、脂环族(丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、 丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸异乙烯酯、丙烯酸环己酯)、其他官能单体(2-丙烯酸甲氧基乙酯、甲氧基乙烯乙二醇丙烯酸酯、2-丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸四氢糠基酯、丙烯酸苄酯、乙基卡必醇丙烯酸酯、丙烯酸苯氧基乙酯、N，N-丙烯酸二甲基乙酯、N，N-丙烯酰胺丙基二甲基胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰吗啉、N-异丙基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、N-乙烯基吡硌烷酮)、2_全氟辛基乙基丙烯酸酯、3-全氟己基-2-丙烯酸羟丙酯、3-全氟辛基-2-丙烯酸羟丙酯、2-全氟癸基丙烯酸乙酯、2-(全氟-3-甲基丁基)乙基丙烯酸、2,4,6-丙烯酸三溴苯酚、2，4，6-三溴苯基甲基丙烯酸酯、2-丙烯酸-2- (2,4,6-三溴苯氧基)乙酯、2-丙烯酸乙基己酯等。双官能单体的实例包括二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷、二烯丙基醚、 聚氨酯丙烯酸酯等。多官能单体的实例包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇戊_/己-丙烯酸、 双三羟甲基丙烷丙烯酸酯等。引发剂的实例包括2，2- 二甲氧基-1，2- 二苯基乙烷-1-酮、1_羟基-环己基苯基甲酮，2-羟基-2-甲基-1-苯丙烷-1-酮等。另外，能量射线固化型树脂组合物可选地包括填料、功能添加剂、溶剂、无机材料、 色素、抗静电剂、增感染料等。填料例如可使用无机和有机颗粒。无机颗粒的实例包括金属氧化物颗粒，例如，SiO2, TiO2, ZrO2, SnO2^Al2O3等。功能添加剂的实例包括均化剂、表面调整剂、吸收剂、防沫剂等。转印装置的配置图3为示出根据本发明第一实施方式的转印装置的配置实例的示意图。转印装置包括辊式压模101、基体供应辊111、收卷辊112、引导辊113和114、夹置辊115、剥离辊116、 涂覆单元117和光源110。片状等形状的基体1在基体供应辊111上卷绕成辊形，基体供应辊111被设置为使得基体1经由引导辊113被连续传送。设置收卷辊112以卷绕具有形状层2的层叠体， 在该形状层2上通过转印装置转印有凹凸形状。引导辊113和114被设置在转印装置的运载路径上，以运载条形基体1和条形层叠体。设置夹置辊115以与辊式压模101 —起夹置基体1，其中，基体1是从基体供应辊111传送来的，其涂覆有能量射线固化型树脂组合物。 辊式压模101具有用于形成形状层2的转印表面，并包括一个或多个能量射线源110。稍后将对辊式压模101进行详细说明。设置剥离辊116以从辊式压模101的转印表面剥离通过固化能量射线固化型树脂组合物118而获得的形状层2。基体供应辊111、收卷辊112、引导辊113和114、夹置辊115和剥离辊116的材料没有特别限制，可根据所期望的辊特性通过适当选择而使用诸如不锈钢的金属、橡胶、硅等。涂覆单元117例如可使用具有涂覆单元(例如，涂布器)的装置。考虑到要涂覆的能量射线固化型树脂组合物的物理特性，例如，可适当采用照相凹版、拉丝锭和模具作为涂布
ο辊式压模的配置图4A为示出辊式压模的配置实例的透视图。图4B为图4A所示的辊式压模的一部分的放大平面图。辊式压模101例如为圆筒形压模，并具有形成在表面上的转印表面Sp， 以及作为形成于内部、与其相对的内周向表面的后表面Si。例如，由后表面Si形成的圆柱形空心部形成于辊式压模101的内部，空心部内可设置一个或多个能量射线源110。转印表面Sp设置有例如具有凹形或凸形的多个结构体102，结构体102的形状被转印至涂覆在基体1上的能量射线固化型树脂组合物上，从而形成层叠体的形状层2。转印表面Sp具有通过反转层叠体的形状层2的凹凸形状而获得的图案。辊式压模101对于从能量射线源110发射的能量射线具有透射性，该能量射线从能量射线源110发射、入射到后表面Si并从转印表面Sp发出。涂覆在基体1上的能量射线固化型树脂组合物118通过从转印表面Sp发出的能量射线进行固化。辊式压模101的材料优选地对于能量射线具有透射性，但没有特别限制。对于紫外线具有透射性的材料优选地使用玻璃、石英、透明树脂、有机和无机混合材料等。透明树脂的实例包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等。有机和无机混合材料的实例包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。 透明金属膜、金属化合物膜或无机膜可被形成在辊式压模101的转印表面Sp和后表面Si 中的至少一个上。一个或多个能量射线源110被支撑在辊式压模101的空心部内，以朝向并通过能量射线照射涂覆在基体1上的能量射线固化型树脂组合物118。在辊式压模101包括多个能量射线源110的情况下，能量射线源110优选地被设置为形成一行或两个以上的行。能量射线源可为能够发出能量射线的源，能量射线例如为电子束、紫外线、红外线、激光束、可见射线、电离辐射(X射线、α射线、β射线、Y射线等)、微波、射频，但没有特别限制。能量射线源的形式例如使用点光源或线光源，但没有特别限制，可将点光源与线光源结合使用。在使用点光源作为能量射线源的情况下，优选地，以直线形设置多个点线源，以形成线光源。线光源优选地与辊式压模101的旋转轴平行设置。发出紫外线的能量射线源的实例包括低压水银灯、高压水银灯、短弧放电灯、紫外线发光二极管、半导体激光器、荧光灯、有机电致发光(electro-luminescence)、无机电致发光、发光二极管、光学纤维等，但并非特别限于此。另外，辊式压模101内部还设置有狭缝，可经由狭缝利用来自能量射线源110的能量射线来照射能量射线固化型树脂组合物118。此时，可通过吸收能量射线而产生的热来固化能量射线固化型树脂组合物118。辊式压模曝光装置的配置图5为示出用于制造辊式压模的辊式压模曝光装置的配置实例的示意图。辊式压模曝光装置基于光盘记录装置。激光源21是用于对形成于作为记录介质的辊式压模101的表面上的抗蚀剂进行曝光的光源，例如，对波长λ = 266nm的记录激光104进行振荡。激光源21发出的激光 104以平行光束的状态直线传播，并入射至电光调制器(EOM) 22。穿过电光调制器(EOM) 22 的激光104被镜23反射，并被引导至调制光学系统25。镜23包括偏振束分光器，反射一偏振分量并从其透射另一偏振分量。穿过镜23的偏振分量由光电二极管M感测，通过基于感测信号控制电光调制器22来调制激光104的相位。在调制光学系统25中，激光104通过聚光镜沈聚集在玻璃(SiO2)制成的声光调制器(AOM) 27上。激光104通过声光调制器27调制其强度并散射，然后通过透镜观变为平行光束。从调制光学系统25发出的激光104由镜31反射，并以水平和平行的方式被引导至可移动光学平台32。可移动光学平台32包括光束扩展器33和物镜34。被引导至可移动光学平台32 的激光104通过光束扩展器33成形为期望的光束形状，然后经由物镜34被施加至辊式压模101上的抗蚀剂层。辊式压模101被置于与主轴电机35连接的转盘36上。在旋转辊式压模101并且在辊式压模101的高度方向上移动激光104的同时，利用激光断续照射抗蚀剂层，从而对抗蚀剂层进行曝光处理。所形成的潜像基本为椭圆形，该椭圆形的长轴在圆周方向上。通过在箭头R的方向上移动可移动光学平台32，来进行激光104的移动。
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曝光装置具有控制机构37，控制机构37用于在抗蚀剂层上形成与二维图案(例如，图IC所示的六边形网格或准六边形网格)对应的潜像。控制机构37包括格式器 (formatter) 29和驱动器30。格式器四包括极性反转单元，极性反转单元控制激光104施加在抗蚀剂层上的定时。驱动器30响应于来自极性反转单元的输出来控制声光调制器27。在辊式压模曝光装置中，生成用于同步极性反转格式器信号和记录装置的旋转控制器的信号，使得二维图案在空间上连接，并且该信号强度由声光调制器27进行调制。六边形网格图案或准六边形网格图案可通过在恒定角速度(CAV)、适当旋转次数、适当调制频率以及适当进给长度下进行图案化而被记录。例如，如果圆周方向上的周期设为315nm，关于圆周方向成60度(约为-60度)的方向上的周期设为300nm，进给长度可设为251nm(勾股定理)。极性反转格式器信号的频率根据辊的旋转次数(例如，1800rpm、900rpm、450rpm 和225rpm)而变化。与辊的各旋转次数(1800rpm、900rpm、450rpm和225rpm)对应的极性反转格式器信号的频率为37. 70MHz、18. 85MHz、9. 34MHz和4. 7IMHz0可通过使用可移动光学平台32上的光束扩展器(BEX) 33将远紫外线激光束的直径扩展五倍，并经由数值孔径 (NA)为0. 9的物镜34将激光束施加在辊式压模101上的抗蚀剂层上，以形成微细潜像，从而在期望的记录区域中获得具有相同的空间频率(圆周方向上的周期为315nm，关于圆周方向成60度(约为-60度)的方向上的周期为300nm)的准六边形网格图案。层叠体制造方法图6A至图7E为示出根据本发明第一实施方式的层叠体制造方法的实例流程图。抗蚀剂层形成过程首先，如图6A所示，制备圆筒形辊式压模101。然后，如图6B所示，抗蚀剂层103 被形成在辊式压模101的表面上。抗蚀剂层103的材料可使用有机抗蚀剂或无机抗蚀剂。 有机抗蚀剂例如可使用酚醛清漆抗蚀剂、化学增幅型抗蚀剂等。另外，无机抗蚀剂例如可使用金属化合物，该金属化合物例如包括一种或两种以上的过渡金属。曝光过程接下来，如图6C所示，利用激光(曝光光束)104照射形成在辊式压模101的表面上的抗蚀剂层103。具体地，辊式压模101被置于图5所示的辊式压模曝光装置的转盘36 上并被旋转，并且利用激光(曝光光束)104照射抗蚀剂层103。此时，在辊式压模101的高度方向(与圆柱形或圆筒形辊式压模101的中心轴平行的方向)上移动激光104的同时， 通过利用激光104断续照射抗蚀剂层103，从而抗蚀剂层103被完全曝光。因此，根据激光 104的迹线的潜像105被形成在抗蚀剂层103的整个表面上，其节距与可见光的波长基本相同。例如，设置潜像105，以在压模表面上形成多行轨迹，并形成六边形网格图案或准六边形网格图案。潜像105例如为椭圆形，该椭圆形的长轴处于轨迹的延伸方向上。显影过程随后，在旋转辊式压模101的同时，将显影液滴在抗蚀剂层103上，如图6D所示， 抗蚀剂层103被显影。如图所示，在用正抗蚀剂形成抗蚀剂层103的情况下，对于显影液，通过激光104曝光的曝光部分具有高于非曝光部分的溶解速率，从而，与潜像(曝光部分)105 对应的图案形成在抗蚀剂层103上。刻蚀过程
随后，通过使用形成在辊式压模101上的抗蚀剂层103的图案(抗蚀剂图案)作为掩模，来刻蚀辊式压模101的表面。因此，如图7A所示，可获得长轴处于轨迹的延伸方向上的椭圆锥形状或圆形截顶锥的凹部，即，结构体102。刻蚀方法例如可使用干法刻蚀或湿法刻蚀。射线源设置过程然后，如图7B所示，一个或多个能量射线源110被设置在辊式压模101内的容纳空间(空心部)中。能量射线源Iio优选地被设置在辊式压模101的宽度方向Dw上或者与旋转轴1的轴向方向平行。转印过程接下来，可选地，对将涂覆能量射线固化型树脂组合物118的基体1的表面进行表面处理，例如，电晕处理、等离子体处理、火焰处理、紫外线处理、臭氧处理或喷砂处理。随后，如图7C所示，能量射线固化型树脂组合物118被涂覆或印刷在长基体1或辊式压模101 上。涂覆方法没有特别限制，例如可使用灌封(potting)、旋涂法、凹版涂布法、模具涂布法、 刮棒涂布法等。印刷方法例如可使用凸版印刷法、胶版印刷法、凹版印刷法、凹板印刷法、橡胶版印刷法、丝网印刷法等。另外，可选地，可执行诸如去除溶剂或预烘焙的加热处理。随后，如图7D所示，在旋转辊式压模101期间，转印表面Sp与能量射线固化型树脂组合物118紧密接触，辊式压模101内的能量射线源110发出的能量射线从辊式压模101 的转印表面Sp侧施加至能量射线固化型树脂组合物118上。从而能量射线固化型树脂组合物118被固化，因此形成形状层2。具体地，能量射线固化型树脂组合物118的固化反应从辊式压模101的转印表面Sp进行到基体1的前表面，并且整个能量射线固化型树脂组合物118被固化，从而形成形状层2。例如可通过调节辊式压模101在基体1的前表面上的压力来选择是否存在基础层22或者基础层22的厚度。随后，形成在基体1上的形状层2被从辊式压模101的转印表面Sp剥离。因此，如图7E所示，可获得基体1的前表面上形成有形状层2的层叠体。在转印过程中，将基体1的纵向方向作为辊式压模101的旋转前进方向，对凹凸形状进行转印。现在将对使用图3所示的转印装置的转印过程进行详细说明。首先，从基体供应辊111传送长基体1，所传送的基体1通过涂覆单元117的下方。 随后，能量射线固化型树脂组合物118通过涂覆单元117被涂覆在从涂覆单元117下方通过的基体1上。其后，其上涂覆有能量射线固化型树脂组合物118的基体1经由引导辊113 被运送至辊式压模101。接下来，运入的基体1由辊式压模101和夹置辊115压紧，使得基体1与能量射线固化型树脂组合物118之间没有进入气泡。其后，能量射线固化型树脂组合物118与辊式压模101的转印表面Sp紧密接触，基体1沿辊式压模101的转印表面Sp被运送，并利用从一个或多个能量射线源110发出的能量射线经由辊式压模101的转印表面Sp照射能量射线固化型树脂组合物118。从而能量射线固化型树脂组合物118被固化，从而形成形状层 2。接下来，通过剥离辊116从辊式压模101的转印表面Sp剥离形状层2，从而获得长层叠体。随后，所获得的层叠体经由引导辊114被运送至收卷辊112，并且长层叠体被卷绕在收卷辊112上。因此，可获得其上卷绕有长层叠体的原始结构。2.第二实施方式
图8为示出根据本发明第二实施方式的转印装置的配置实例的示意图。转印装置包括辊式压模101、涂覆单元117和运载台121。在第二实施方式中，与第一实施方式中相同的元件以相同参考标号表示，并将省略其说明。运载台121被配置为在箭头a的方向上运载放置于运载台121上的基体1。接下来将对具有上述配置的转印装置的操作实例进行说明。首先，能量射线固化型树脂组合物118通过涂覆单元117被涂覆在从涂覆单元117 下方通过的基体1上。随后，其上涂覆有能量射线固化型树脂组合物118的基体1被运送至辊式压模101。然后，能量射线固化型树脂组合物118与辊式压模101的转印表面Sp紧密接触并被运送，从辊式压模101内设置的一个或多个能量射线源110发出的能量射线经由辊式压模101的转印表面Sp而被施加至能量射线固化型树脂组合物118。从而，能量射线固化型树脂组合物118被固化，从而形成形状层2。接下来，在箭头a的方向上运送运载台，从而从辊式压模101的转印表面Sp剥离形状层2，因此，可获得长层叠体。其后，所获得的层叠体可选地以预定尺寸或形状被切割。如上所述，可获得期望的层叠体。3.第三实施方式图9为示出根据本发明第三实施方式的转印装置的实例的示意图。转印装置包括辊131、132、134和135、印花带133 (作为带式压模)、平面化带136、一个或多个能量射线源 110以及涂覆单元117。在第三实施方式中，与第一实施方式中相同的元件以相同参考标号表示，并将省略其说明。印花带133为带式压模的实例，并具有环形状，多个结构体102例如以二维方式布置在外周面上。印花带133对于能量射线具有透射性。平面化带136具有环形状，并且外周面被平面化。印花带133与平面化带136之间形成与基体1的厚度相应的间隙，其上涂覆有能量射线固化型树脂组合物118的基体1可在皮带之间移动。辊131和辊132被设置为彼此间隔，通过由辊131和辊132支撑其内周面，印花带 133被保持为细长椭圆形。通过驱动被设置在印花带133内的辊131和辊132旋转，印花带 133可旋转地移动。辊134和辊135被设置为与辊131和辊132相对。通过由辊134和辊135支撑其内周面，平面化带136被保持为细长椭圆形。通过驱动被设置在平面化带136内的辊134 和辊135旋转，平面化带136可旋转地移动。一个或多个能量射线源110被设置在印花带133内。一个或多个能量射线源110 被保持为利用能量射线对在印花带133与平面化带136之间移动的基体1进行照射。能量射线源110(例如，线光源)优选地被设置为平行于印花带133的宽度方向。能量射线源 110可被设置在由印花带133的内周面形成的空间内，但没有特别限制。例如，能量射线源 110可被设置在辊131和辊132中的至少一个处。在这种情况下，辊131和辊132优选地由对于能量射线具有透射性的材料制成。接下来将对具有上述配置的转印装置的操作实例进行说明。首先，能量射线固化型树脂组合物118通过涂覆单元117涂覆在从涂覆单元117 下方通过的基体1上。随后，其上涂覆有能量射线固化型树脂组合物118的基体1从辊131 和134被运送进旋转的印花带133与平面化带136之间的间隙中。从而，印花带133的转印表面与能量射线固化型树脂组合物118紧密接触。接着，在紧密接触的状态下，利用从能量射线源110发出的能量射线经由印花带133照射能量射线固化型树脂组合物118。从而， 能量射线固化型树脂组合物118被固化，从而形成形状层2。接下来，印花带133被从形状层2剥离。从而可获得期望的层叠体。4.第四实施方式图IOA为示出根据本发明第四实施方式的层叠体的配置实例的平面图。图IOB 为图IOA所示的层叠体的一部分的放大平面图。根据本发明第四实施方式的层叠体与根据本发明第一实施方式的层叠体的不同之处在于，结构体21被设置在摆动轨迹(wobble track)上。优选地，基体1上各个轨迹的摆动互相同步。即，摆动优选为同步摆动。通过彼此同步摆动，可保持单位网格(例如，六边形网格或准六边形网格)的形状，因此，填充率可保持为高。摆动轨迹的波形例如包括正弦曲线、三角波等，但并不限于此。摆动轨迹的波形并不限于周期性波形，可为非周期性波形。除以上说明之外，第四实施方式与第一实施方式相同。5.第五实施方式图IlA为示出根据本发明第五实施方式的层叠体的配置实例的横截面图。图IlB 为图IlA所示的层叠体的一部分的放大平面图。图IlC为图IlB所示的层叠体的横截面图。 根据本发明第五实施方式的层叠体与根据第一实施方式的层叠体的不同之处在于，多个结构体21被以二维方式随机(不规则)设置。另外，结构体21的尺寸和/或高度可随机变化。除以上说明之外，第五实施方式与第一实施方式相同。6.第六实施方式图12为示出根据本发明第六实施方式的层叠体的配置实例的透视图。如图12所示，根据第六实施方式的层叠体与根据第一实施方式的层叠体的不同之处在于，其具有在基体的前表面上沿一个方向延伸的柱形结构体21，并且结构体21被布置为一维方式。结构体21的横截面形状例如包括三角形、顶部具有曲率R的三角形、多边形、半圆形、半椭圆形、抛物线形、螺旋线形等，但没有特别限制。另外，结构体21可摆动并且在一个方向上延伸。除以上说明之外，第六实施方式与第一实施方式相同。7.第七实施方式图13A至图13E为示出根据本发明第七实施方式的层叠体中所设置的基体的第一至第五实例的横截面图。根据第七实施方式的层叠体与根据第一实施方式的层叠体的不同之处在于，多个结构体21以二维方式设置在基体1的两个主表面上。具体地，除多个结构体21被设置在基体1的两个主表面上之外，第一至第五实例的层叠体分别与根据第一实施方式(参见图幻的层叠体的第一至第五实例相同。除以上说明之外，第七实施方式与第一实施方式相同。8.第八实施方式图14A为示出根据本发明第八实施方式的层叠体中所设置的基体的第一实例的横截面图。图14B为根据本发明第八实施方式的层叠体中所设置的基体的第二实例的横截面图。层叠体与根据第一实施方式或第七实施方式的层叠体的不同之处在于，结构体21对于能量射线具有非透射性。例如，可通过在能量射线固化型树脂组合物中添加诸如吸收能量射线的色素的材料来形成具有非透射性的结构体21。除以上说明之外，第八实施方式与第一实施方式相同。这样，尽管对本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明并不限于上述实施方式，可基于本发明的技术精神进行多种改变。例如，实施方式中描述的配置、处理、方法、形状、材料和数值仅为示例，可根据需要使用与其不同的配置、处理、方法、形状、材料和数值。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，实施方式中描述的配置、处理、方法、形状、材料和数值可彼此组合。本发明包含与在2010年9月17日向日本专利局提交的日本在先专利申请 JP 2010-210241和在2010年10月22日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-237331中公开的主题相关的主题，其全部内容结合于此作为参考。本领域技术人员应理解，在所附权利要求或其等价物的范围内，可根据设计要求或其他因素，进行各种修改、组合、子组合和改变。
权利要求
1.一种层叠体制造方法，包括在基体上涂覆能量射线固化型树脂组合物；以及使旋转式压模的旋转表面在旋转期间与涂覆在所述基体上的所述能量射线固化型树脂组合物紧密接触，并利用从设置在所述旋转式压模内的一个或多个能量射线源发出的能量射线经由所述旋转表面照射所述能量射线固化型树脂组合物，以固化所述能量射线固化型树脂组合物，从而在所述基体上形成转印有所述旋转表面的凹凸形状的形状层。
2.根据权利要求1所述的层叠体制造方法，其中，所述基体对于所述能量射线具有非透射性。
3.根据权利要求1所述的层叠体制造方法，其中，通过以一维方式或二维方式布置具有凸形或凹形的多个结构体，来形成所述旋转表面的所述凹凸形状。
4.根据权利要求3所述的层叠体制造方法，其中，规则地或不规则地设置所述多个结构体。
5.根据权利要求3所述的层叠体制造方法，其中，所述多个结构体是亚波长结构体。
6.根据权利要求1所述的层叠体制造方法，其中，所述旋转式压模是辊式压模或带式压模。
7.根据权利要求1所述的层叠体制造方法，其中，所述一个或多个能量射线源被设置在所述旋转式压模的宽度方向上。
8.根据权利要求1所述的层叠体制造方法，其中，所述基体具有条形的形状，并且其中，在所述形状层的形成过程中，通过将所述基体的纵向方向设定为旋转前进方向，来转印所述凹凸形状。
9.根据权利要求1所述的层叠体制造方法，其中，所述基体包括至少一个平面或曲面，并且其中，所述形状层形成在所述平面或曲面上。
10.一种转印装置，包括 旋转表面，具有凹凸形状；以及旋转式压模，具有设置在所述旋转表面内的一个或多个能量射线源， 其中，所述旋转式压模对于从所述能量射线源发出的能量射线具有透射性，并且其中，所述旋转式压模的所述旋转表面在旋转期间与涂覆在基体上的能量射线固化型树脂组合物紧密接触，并利用从设置在所述旋转式压模内的所述能量射线源发出的能量射线经由所述旋转表面照射所述能量射线固化型树脂组合物，以固化所述能量射线固化型树脂组合物，从而在所述基体上形成转印有所述旋转表面的凹凸形状的形状层。
11.一种压模，包括具有凹凸形状的旋转表面，其中，所述压模对于从能量射线源发出的能量射线具有透射性，并且其中，所述压模使从所述能量射线源发出的能量射线经由所述旋转表面照射能量射线固化型树脂组合物，从而固化所述能量射线固化型树脂组合物。
12.一种层叠体，包括 基体；以及形状层，形成在所述基体上，并且具有凹凸形状的表面， 其中，所述形状层通过固化能量射线固化型树脂组合物而形成，其中，具有预定凹凸图案的单位区域以所述凹凸形状之间未产生不匹配的方式连续形成在所述形状层的表面上，并且其中，所述基体对于用于固化所述能量射线固化型树脂组合物的能量射线具有非透射性。
13.根据权利要求12所述的层叠体，其中，所述基体具有条形的形状，并且其中，所述单位区域被连续形成在所述基体的纵向方向上。
14.根据权利要求12所述的层叠体，其中，所述凹凸形状之间的不匹配是所述预定凹凸图案的周期性的混乱。
15.根据权利要求12所述的层叠体，其中，所述凹凸形状之间的不匹配是相邻单位区域之间的重叠或间隙，或者没有进行转印的部分。
16.根据权利要求12所述的层叠体，其中，所述单位区域以未产生所述能量射线固化型树脂组合物的固化程度的不匹配的方式彼此连接。
17.根据权利要求16所述的层叠体，其中，所述能量射线固化型树脂组合物的固化程度的不匹配是聚合度的差异。
18.根据权利要求12所述的层叠体，其中，通过使涂覆在所述基体上的所述能量射线固化型树脂组合物从与所述基体相反的一侧起进行固化反应，来形成所述形状层。
19.根据权利要求12所述的层叠体，其中，所述单位区域是通过旋转旋转式压模的旋转表面而形成的转印区域。
20.根据权利要求12所述的层叠体，其中，通过以一维方式或二维方式布置具有凸形或凹形的多个结构体，来形成所述凹凸图案。
21.根据权利要求20所述的层叠体，其中，规则地或不规则地设置所述多个结构体。
22.根据权利要求20所述的层叠体，其中，所述多个结构体是亚波长结构体。
23.根据权利要求12所述的层叠体，其中，所述基体包括至少一个平面或曲面，并且其中，所述形状层形成在所述平面或曲面上。
24.一种层叠体，包括基体，具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面； 第一形状层，形成在所述基体的所述第一表面上；以及第二形状层，形成在所述基体的所述第二表面上， 其中，所述第一形状层通过固化能量射线固化型树脂组合物而形成， 其中，所述第一形状层和所述第二形状层中的至少所述第二形状层对于用于固化所述能量射线固化型树脂组合物的能量射线具有非透射性，并且其中，具有预定凹凸图案的单位区域以凹凸形状之间未产生不匹配的方式连续形成在所述第一形状层的表面上。
25.一种成型元件，包括根据权利要求12所述的层叠体。
26.一种光学元件，包括根据权利要求12所述的层叠体。
全文摘要
一种层叠体及其制造方法、转印装置、成型元件以及光学元件，该层叠体制造方法包括在基体上涂覆能量射线固化型树脂组合物，使旋转式压模的旋转表面在旋转期间与涂覆在基体上的能量射线固化型树脂组合物紧密接触，并利用设置在旋转式压模内的一个或多个能量射线源发出的能量射线经由旋转表面照射能量射线固化型树脂组合物，以固化能量射线固化型树脂组合物，从而在基体上形成形状层，该形状层上转印有旋转表面的凹凸形状。
文档编号B29C59/04GK102441989SQ20111026820
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月9日 优先权日2010年9月17日
发明者林部和弥, 田泽洋志 申请人:索尼公司