專利名稱：具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板及其制造方法
技術(shù)區(qū)域本發(fā)明涉及一種具有用于實現(xiàn)防反射和偏光分離等各種光學(xué)特性的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，電子機器的顯示器中使用具有防反射(AR)功能的光學(xué)元件，向光盤進行信息記錄或從光盤進行信息再生的光學(xué)拾波器中，使用具有偏光分離功能的光學(xué)元件。這些光學(xué)元件具有由層壓于基體上的多個膜構(gòu)成的多層膜結(jié)構(gòu)。(參照專利文獻1、2)通常多層膜結(jié)構(gòu)的多層膜具有相互不同的折射率，通過多層膜的綜合的光學(xué)特性，得到AR功能和偏光分離功能類的所希望的光學(xué)功能。
需要說明的是，所謂AR功能，是指抑制入射光的反射和散射，提高光學(xué)元件的透射率的功能。例如，在便攜電話和計算機的顯示器的表面，當外來光(入射光)反射或散射時，會發(fā)生使可見性下降的所謂映像。因此，在顯示器的情況下通常使顯示器表面的反射率降低，避免入射光的反射和擴散。
另外，所謂偏光分離功能，是指具有相互正交的偏光面的P偏光和S偏光中，只容許一種偏光透過光學(xué)元件，使另一種反射，將P偏光和S偏光分離的功能。
即使在濾光器和相位差板等的多層膜結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件情況下，也利用多層膜的綜合的光學(xué)特性，實現(xiàn)所希望的光學(xué)特性。
專利文獻1特開平11-312330號公報專利文獻2特開2000-76685號公報專利文獻3特開2001-201746公報發(fā)明內(nèi)容可是，在具有多層膜結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件的情況下，通過調(diào)節(jié)構(gòu)成多層膜的各膜的厚度，可以得到所希望的光學(xué)特性。但是，各膜的厚度的調(diào)節(jié)很難，另外，根據(jù)成膜條件的不同，折射率也產(chǎn)生偏差，未必能得到所希望的光學(xué)特性。另外，可以構(gòu)成多層膜的膜材料的種類受到限制，光學(xué)元件的設(shè)計自由度變低。
另一方面，近年來，由于半導(dǎo)體加工技術(shù)和電子束加工技術(shù)的進步，可以用光的波長以下的所謂亞微細粒度進行微細加工和微細成形。通過微細加工，在元件(基板)的表面形成附加各種光學(xué)特性的各種微細結(jié)構(gòu)或微細圖案正在成為可能。因此，現(xiàn)在對使用形成了微細結(jié)構(gòu)或微細圖案的基板作為主板(下模)，例如，采用電鑄法制作金屬模，通過利用了該金屬模的噴射成形和沖壓成形等，低成本地大量生產(chǎn)透明塑料光學(xué)元件進行了研究。專利文獻3提出了將形成微細結(jié)構(gòu)的金屬模裝載在壓力機上，通過將其金屬模按壓在透明的塑料平板上，使微細結(jié)構(gòu)或微細圖案轉(zhuǎn)印在其平板上。
為了得到所希望的光學(xué)特性，必須形成高長寬比的微細結(jié)構(gòu)或微細圖案，亦即，必須相對其重復(fù)節(jié)距更深地形成微細結(jié)構(gòu)和微細圖案。但是，在噴射成形和沖壓成形中，形成具有高長寬比的亞微細粒度的微細結(jié)構(gòu)技術(shù)上是困難的。例如，在專利文獻3記載的方法中，相對在金屬模上設(shè)有的山的高度為0.9μm，轉(zhuǎn)印在平板上的山的高度(凹部的深度)為0.8μm，其轉(zhuǎn)印率只有88.9％。如果用現(xiàn)有的方法以亞微細粒度進行微細加工，則轉(zhuǎn)印率更低。通過本申請發(fā)明者證實，用現(xiàn)有的成形方法轉(zhuǎn)印有亞微細粒度的微細結(jié)構(gòu)時，其轉(zhuǎn)印率在噴射成形中約為70～80％，在沖壓成形中約為80～90％。
本發(fā)明的目的在于，提供一種大量生產(chǎn)性優(yōu)良、備有精度高的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板及其制造方法。
為了達成上述目的，本發(fā)明的一種方式是提供一種具有通過使有效折射率變化來實現(xiàn)所希望的光學(xué)特性的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板。前述甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板是在備有具有對應(yīng)前述表面微細結(jié)構(gòu)的負片圖案的至少一個內(nèi)面的盒內(nèi)，通過注入甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物的澆鑄聚合形成的。
在一種實施方式中，前述單體混合物是以甲基丙烯酸甲酯為主劑的單體混合物。優(yōu)選前述單體混合物是含有50重量％以上的甲基丙烯酸甲酯單體，和能與該甲基丙烯酸甲酯共聚的其他單體的混合物。優(yōu)選能與前述甲基丙烯酸甲酯共聚的其他單體是甲基丙烯酸或其酯。優(yōu)選能與前述甲基丙烯酸甲酯共聚的其他單體是多官能不飽和單體。在一種實施方式中，前述單體混合物含有自由基聚合引發(fā)劑。在一種實施方式中，前述單體混合物含有光聚合引發(fā)劑。在一種實施方式中，前述負片圖案具有該甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的表面處理用的涂料組合物涂敷過的表面，前述甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板在前述澆鑄聚合時，具備轉(zhuǎn)印有前述涂料組合物的表面。在一種實施方式中，相對前述表面微細結(jié)構(gòu)的負片圖案的該甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的表面微細結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)印率為94％以上。在一種實施方式中，前述表面微細結(jié)構(gòu)是一種將長寬比為1以上、且節(jié)距為150～300nm的錐形凸起設(shè)成矩陣狀的防反射結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另外的方式，是提供一種具有通過使有效折射率變化來實現(xiàn)所希望的光學(xué)特性的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法。其方法具有準備設(shè)置有具有對應(yīng)前述表面微細結(jié)構(gòu)的負片圖案的至少一個內(nèi)面的盒的工序；將甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物注入前述盒的工序；使前述單體混合物在前述盒內(nèi)進行聚合反應(yīng)的工序；將通過前述聚合反應(yīng)固化了的樹脂體從前述盒內(nèi)取出的工序；將前述樹脂體切成所希望的尺寸的工序。
本發(fā)明的再一個另外的方式，是提供一種具有通過使有效折射率變化來實現(xiàn)所希望的光學(xué)特性的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，其方法具有準備包含傳送帶式的連續(xù)盒的澆鑄槽的工序，其中連續(xù)盒的各盒備有具有對應(yīng)前述表面微細結(jié)構(gòu)的負片圖案的至少一個內(nèi)面；將甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物注入前述澆鑄槽的工序；使前述單體混合物在前述澆鑄槽內(nèi)進行聚合反應(yīng)的工序；將通過前述聚合反應(yīng)固化了的樹脂體切成所希望的尺寸的工序。
在一種實施方式中，前述單體混合物含有自由基聚合引發(fā)劑，進行前述聚合反應(yīng)的工序，包含用于加速前述單體混合物的聚合反應(yīng)的加熱處理工序。
在一種實施方式中，前述單體混合物含有光聚合引發(fā)劑，前述聚合反應(yīng)的工序，包含用于加速前述單體混合物的聚合反應(yīng)的紫外線照射處理工序。
在一種實施方式中，在注入前述甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物的工序之前，還設(shè)有在具有前述負片圖案的至少一個內(nèi)面涂敷前述甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的表面處理用的涂料組合物的工序。
在一種實施方式中，進一步具有在基板的表面，形成具有前述表面微細結(jié)構(gòu)的圖案的掩模的工序；使用前述掩模腐蝕前述基板，制作具有前述表面微細結(jié)構(gòu)的主板的工序；使用前述主板、利用電鑄制造具有前述負片圖案的金屬模的工序。準備前述盒的工序，包含使用前述金屬模，提供前述盒的前述至少一個內(nèi)面。
在一種實施方式中，進一步具有在基板的表面，形成具有前述表面微細結(jié)構(gòu)的圖案的掩模的工序；使用前述掩模腐蝕前述基板，制作具有前述表面微細結(jié)構(gòu)的主板的工序；在前述主板和透光性板材間的間隙，注入紫外線固化樹脂的工序；在使前述主板和前述透光性板材接觸的狀態(tài)下，通過前述透光性板材，對前述紫外線固化性樹脂照射紫外線，使前述紫外線固化樹脂固化，形成具有前述負片圖案的樹脂層的工序。準備前述盒的工序，包含使用前述樹脂層，提供前述盒的前述至少一個內(nèi)面。
準備前述盒的工序包含使用具有相當于多個前述主板的量的面積的前述金屬?；蚯笆鰳渲瑢?，提供前述至少一個內(nèi)面。
準備前述盒的工序包含將提供具有前述負片圖案的至少一個內(nèi)面的部件，可以裝卸地安裝在前述盒上。
制作前述主板的工序包含形成長寬比為1以上、且節(jié)距為150～300nm的錐形凸起配列成矩陣狀的表面。
本發(fā)明的另外的方式是提供一種具備有光學(xué)特性的光學(xué)樹脂板。該樹脂板具備形成有發(fā)揮前述光學(xué)特性的表面微細結(jié)構(gòu)的至少一個表面、具有均勻的組成的樹脂基板。前述表面微細結(jié)構(gòu)包含由150～300nm的節(jié)距形成的多個錐形凸起，各錐形凸起的長寬比為1以上。
前述光學(xué)樹脂板優(yōu)選具備形成在前述樹脂成形體的表面上的被膜，以覆蓋前述多個錐形凸起。在一種實施方式中，前述被膜是保護前述多個錐形凸起的耐擦傷性被膜。在一種實施方式中，如權(quán)利要求26或27記載的光學(xué)樹脂板，其前述被膜包含防止前述鑄塑板帶電的導(dǎo)電性微粒子。在一種實施方式中，前述樹脂基板由甲基丙烯酸類樹脂構(gòu)成。在一種實施方式中，前述甲基丙烯酸類樹脂是包含甲基丙烯酸甲酯的聚合物。在一種實施方式中，前述甲基丙烯酸類樹脂包含甲基丙烯酸甲酯和其他單體的共聚物。在一種實施方式中，前述光學(xué)特性是防反射特性。
根據(jù)本發(fā)明，通過經(jīng)聚合反應(yīng)固化，可以得到具有非常高的轉(zhuǎn)印率、具有轉(zhuǎn)印有微細結(jié)構(gòu)圖案的表面的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板。通過表面的微細結(jié)構(gòu)，該鑄塑板具備了所希望的光學(xué)特性，作為光學(xué)元件非常有用。另外，本發(fā)明中，通過采用了澆鑄聚合，其生產(chǎn)性也自然而然地提高，可以大量且廉價地提供具有非常高精度的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板。


圖1(a)～(d)是表示本發(fā)明的第1實施方式的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造中使用的主板的制造工序的大致剖面圖。
圖2(a)～(c)是表示主板制造工序的大致剖面圖。(d)是主板的大致透視圖。
圖3是表示使用了主板的金屬模的形成工序的模式圖。
圖4是表示盒的形成工序的透視圖。
圖5是表示盒的形成工序的透視圖。
圖6是表示盒的形成工序的透視圖。
圖7是圖6的俯視圖。
圖8是表示盒的形成工序的透視圖。
圖9是對應(yīng)圖8的A-A剖面的盒的剖面圖。
圖10是表示單體混合物的注入工序的透視圖。
圖11是表示單體混合物的聚合工序的透視圖。
圖12是表示從盒中取出甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的工序的透視圖。
圖13是本發(fā)明的第1實施方式的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的模式透視圖。
圖14是沿圖13的鑄塑板的B-B線的剖面圖。
圖15是對于具有第1實施方式的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板及現(xiàn)有的多層防反射膜的光學(xué)元件，表示反射率和波長的關(guān)系的曲線圖。
圖16是表示本發(fā)明的第2實施方式的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法的模式圖。
圖17是第2實施方式的盒的剖面圖。
圖18是表示盒的變形例的剖面圖。
圖19是表示大型盒的變形例的透視圖。
圖20是進行連續(xù)鑄塑式的澆鑄聚合的裝置的模式圖。
具體實施例方式
下面，對涉及本發(fā)明的第1實施方式的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板及其制造方法進行說明。
涉及第1實施方式的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板，備有具有非常高精度的微細結(jié)構(gòu)的表面。通過微細結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)高的AR(防反射或無反射)功能。
下面，對鑄塑板的制造方法進行說明。涉及第1實施方式的鑄塑板的制造方法大多包含以下工序A～D，用通過對置的2片平板或多個平板劃分的至少一個盒重復(fù)進行澆鑄，即采用所謂間歇式鑄塑法。
工序A在至少一個模腔面上，形成設(shè)有對應(yīng)所希望的表面微細結(jié)構(gòu)的負片圖案(反轉(zhuǎn)圖案)的盒27(圖9)。
工序B在盒27內(nèi)，將甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物注入(圖10)。
工序C使已經(jīng)注入的單體混合物在盒27內(nèi)進行聚合反應(yīng)(圖11)。通過聚合反應(yīng)，單體混合物固化。
工序D將固化了的樹脂體(鑄塑板30)從盒27中取出，將樹脂鑄塑板30切成所希望的尺寸(圖12及圖13)。
首先，參照圖1～圖3，對在工序A之前進行的、用于制作具有負片圖案的金屬模的前處理工序進行說明。前處理工序是由以下工序a1及b1構(gòu)成的。
a1在基板的表面涂敷保護層，將微細結(jié)構(gòu)的圖案描繪、顯像后，形成適當?shù)难谀＃栽撗谀榛A(chǔ)進行腐蝕，制作具有前述微細結(jié)構(gòu)的主板(下模)13(圖1及圖2)。
b1使用主板13，采用電鑄，制作用作賦予微細結(jié)構(gòu)的壓模使用的金屬模14(圖3)。
在工序a1中，首先，如圖1(a)所示，例如，在由硅(Si)或石英等構(gòu)成的基板10上涂敷保護層11。然后，在保護層11上，通過采用電子束描繪和二光束干涉曝光等，對微細結(jié)構(gòu)的圖案進行描繪、顯像，形成如圖1(b)所示的保護層模。
其次，如圖1(c)所示，從保護層圖案的表面?zhèn)冗M行鉻(Cr)的蒸鍍。通過剝離只殘留鉻(Cr)膜12。接下來，通過除去保護層11，如圖1(d)所示，在基板10上形成鉻(Cr)掩模12a。掩模12a的圖案是可見光的波長以下的亞微細粒度的微細圖案，具體來講，是具有250nm～300nm的重復(fù)節(jié)距P的2維圖案。在第1實施方式中，從上面看時，掩模12a是矩陣狀的圖案。
然后，使用鉻(Cr)掩模12a，腐蝕基板10的表面10a。在第1實施方式中，基板10是通過使用反應(yīng)氣的反應(yīng)性離子腐蝕進行腐蝕的。反應(yīng)氣可以使用將C4F8和CH2F2以規(guī)定比例混合的混合氣或CHF3。使用了C4F8和CH2F2的混合氣時的腐蝕條件如下所述。
氣體壓力0.5Pa
天線功率1500W偏壓功率450WC4F8/CH2F216/14sccm腐蝕時間60sec所謂天線功率是指為了生成等離子體而施加在腐蝕裝置內(nèi)的天線上的高頻率電功率。所謂偏壓功率是指為了在基板10上引入等離子體而施加的高頻率電功率。反應(yīng)氣中的CH2F2的混合比例，可以在10～50％之間進行調(diào)整。CH2F2的比例低于10％時，用腐蝕除去的凹部的角度過大，凸起的長寬比會成為1.0以下。相反地，CH2F2的比例高于50％時，用腐蝕除去的凹部會成為帶有圓角的U字型凹部。
圖2(a)～(c)階段性地表示基板10的腐蝕。隨著腐蝕的推進，不僅從鉻(Cr)掩模12a露出了的表面，而且鉻(Cr)掩模12a也慢慢被腐蝕，其直徑縮小。最終，如圖2(c)所示，在基板10的表面，具備了具有一定的頂角(圓錐角)的錐形(圓錐形)凸起10b，形成具有防反射功能的表面微細結(jié)構(gòu)。在第1實施方式中，確定腐蝕條件(反應(yīng)氣中的CH2F2的混合比例等)，以使凸起10b的高度T1為300～500nm。凸起10b的節(jié)距P1和圖1(d)的節(jié)距P對應(yīng)。
經(jīng)過以上處理，制作具有如圖2(d)所示的表面微細結(jié)構(gòu)的主板13。
然后，如圖3所示，使用主板13制作金屬模14(工序b)。金屬模14是采用例如使用了鎳(Ni)的電鑄工序制作的。
在第1實施方式中，相對主板13，用濺射法使鎳(Ni)的薄膜形成數(shù)百的膜厚，使其成為導(dǎo)電膜。然后，在由鎳薄膜構(gòu)成的導(dǎo)電膜上，直接進行鎳電鑄，使由該鎳構(gòu)成的金屬層層壓。將層壓過的金屬層從主板13剝離，得到金屬模14。
通過這樣的電鑄加工，主板13的微細結(jié)構(gòu)(微細圖案)的反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(負片圖案)幾乎如實地轉(zhuǎn)印在金屬模14上。在以下的說明中，有時將負片圖案稱為反轉(zhuǎn)圖案。
這樣，通過在工序A之前制作具有負片圖案的金屬模14，可以使工序A以后的工序有效地進行。
其次，參照圖4～圖9，對工序A進行說明。附帶說一下，所謂工序A，是指如上所述形成設(shè)有負片圖案的盒27的工序。
在第1實施方式中，通過2片平板20，22劃分模腔26。因此，平板20，22優(yōu)選是玻璃或金屬制，其不侵入后述的以甲基丙烯酸甲酯為主劑的單體混合物。在第1實施方式中，根據(jù)甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的厚度，2片平板20，22的厚度為2.0～5.0cm左右。
圖4是表示在構(gòu)成盒27的2片平板中的一方上安裝金屬模14的工序的分解透視圖。
如圖4所示，金屬模14安裝在第1平板20上。第1平板20的外形尺寸和金屬模14的外形尺寸大致相同。在平板20的各角上，形成用于固定金屬模14的螺紋孔20a。在金屬模14的各角上，形成對應(yīng)于螺紋孔20a的開孔(貫通孔)14a。為了使形成負片圖案(凹部14b)的面露出，通過將金屬模14載置到平板20的上面，在金屬模14的開孔14a及對應(yīng)的平板20的螺紋孔20a上擰上螺栓21，將金屬模14固定在平板20上。由此，得到一體具有負片圖案的平板20。
然后，在平板20的表面，確切來講，是在金屬模14的形成負片圖案(凹部14b)的面，涂敷甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的表面處理用的涂料組合物(圖示略)。在第1實施方式中，該涂料組合物的主劑(主要成分)是具備了表面微細結(jié)構(gòu)的保護功能的固化性化合物。固化性化合物通過紫外線或電子射線類的放射線的照射或通過溫風、溫水、紅外線加熱器等熱源的加熱固化，形成耐擦傷性被膜。固化性化合物中，可以混合實現(xiàn)抗靜電性的導(dǎo)電性微粒子、調(diào)整涂料粘度的溶劑或固化催化劑等添加物。
固化性化合物例如有丙烯酸酯、尿烷丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯、羧基改性環(huán)氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、共聚類丙烯酸酯、脂環(huán)式環(huán)氧樹脂、縮水甘油醚環(huán)氧樹脂、乙烯醚化合物、氧雜環(huán)丁烷化合物等。其中，賦予被膜高的耐擦傷性的固化性化合物例如有多功能丙烯酸酯類、多功能尿烷丙烯酸酯類、多功能環(huán)氧丙烯酸酯類等自由基聚合類的固化性化合物；烷氧基硅烷、烷基烷氧基硅烷等熱聚合類的固化性化合物。這些固化性化合物可以分別單獨使用，也可以將多個化合物組合使用。
上述固化性化合物中的優(yōu)選物質(zhì)是分子中至少具有3個(甲基)丙烯酰氧基的化合物。例如三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、新戊三醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三或四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三、四、五或六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇四、五、六或七(甲基)丙烯酸酯類3元以上的多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯；使具有羥基的(甲基)丙烯酸酯單體，以相對異氰酸酯基其羥基為等摩爾以上的比例與分子內(nèi)至少具有2個異氰酸酯基的化合物進行反應(yīng)，得到的1分子中的(甲基)丙稀酰氧基的數(shù)為3個以上的尿烷(甲基)丙烯酸酯(例如，通過二異氰酸酯和季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯的反應(yīng)，得到3～6個官能團的尿烷(甲基)丙烯酸酯)；三(2-羥乙基)三聚異氰酸的三(甲基)丙烯酸酯。
固化性化合物可以直接使用例示的單體，也可以使用其二聚物、三聚物等低聚物，也可以同時使用單體和低聚物。
至少具有3個(甲基)丙烯酰氧基的化合物優(yōu)選以每涂料組合物的固體成分100重量份，使用其含量為50重量份以上、進一步為60重量份以上。當至少具有3個(甲基)丙烯酰氧基的固化性化合物的含量低于50重量份時，表面硬度可能不充分。
需要說明的是，所謂(甲基)丙烯酰氧基，是指丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。另外，在本說明書中，(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸的(甲基)也同樣。
賦予被膜抗靜電性的導(dǎo)電性無機粒子例如有摻雜銻的氧化錫、涂敷磷的氧化錫、氧化銻、銻酸鋅、氧化鈦、ITO(銦錫氧化物)等。導(dǎo)電性無機粒子的粒徑可以根據(jù)粒子的種類適當選擇，通常為0.5μm以下。從耐擦傷性被膜的抗靜電性和透明性的觀點考慮，優(yōu)選平均粒徑為0.001μm以上、0.1μm以下。導(dǎo)電性無機粒子的平均粒徑超過0.1μm時，由于耐擦傷性被膜的霧度(haze)可能會變大，透明性下降，因此，更優(yōu)選平均粒徑為0.001μm以上、0.05μm以下。相對固化性化合物100重量份，導(dǎo)電性無機粒子的使用量通常為2～50重量份左右，優(yōu)選為3～20重量份左右。當相對固化性化合物100重量份的導(dǎo)電性無機粒子的使用量低于2重量份時，抗靜電性改善效果不足。另一方面，當使用量超過50重量份時，固化膜的透明性可能會下降。
導(dǎo)電性無機粒子可以通過例如氣相分解法、等離子體蒸發(fā)法、醇鹽分解法、共沉淀法、水熱法等制造。另外，導(dǎo)電性無機粒子的表面，也可以用例如非離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、硅類偶合劑、鋁類偶合劑等進行處理。
作為調(diào)整涂料組合物的粘度的溶劑，希望是可以溶解固化性組合物、且在涂料組合物涂敷后揮發(fā)的物質(zhì)。溶劑例如有雙丙酮醇、甲醇、乙醇、異丙醇、1-甲氧基-2-丙醇類的醇類；丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基甲酮類的酮類；甲苯、二甲苯類的芳香族碳氫化合物類；醋酸乙酯類的酯類；2-乙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇類的溶纖劑類；及水等。涂料組合物中的溶劑的使用量沒有特別限制，根據(jù)固化性化合物的性狀進行調(diào)整。
通過在涂料組合物中混合溶劑，可以促進導(dǎo)電性無機粒子在涂料組合物內(nèi)的分散。在混合導(dǎo)電性無機粒子時，例如，可以在溶劑中混合了導(dǎo)電性無機粒子后與固化性化合物混合，也可以在固化性化合物和溶劑的混合物中加入導(dǎo)電性無機粒子進行混合。
使涂料組合物通過紫外線固化時，優(yōu)選在該涂料組合物中添加光聚合引發(fā)劑。光聚合引發(fā)劑例如有二苯甲酰、二苯甲酮和其衍生物、噻噸酮類、芐基二甲基乙酮醇類、α-羥烷基苯酮類、羥基酮類、氨烷基苯酮類、?；⒒躅惖?。相對固化性化合物100重量份，光聚合引發(fā)劑的添加量通常為0.1～5重量份的范圍。固化性涂料含有溶劑時，可以涂敷涂料組合物、使溶劑揮發(fā)、然后使固化性被膜固化，也可以使溶劑的揮發(fā)和固化性被膜的固化同時亦即平行進行。
下面，對協(xié)助第1平板20劃分模腔26的第2平板22進行詳細敘述。
如圖5所示，在第2平板22的表面22a上，沿著其外邊緣，通過粘結(jié)劑等固定部件固定3根調(diào)整板厚用的方材23。各方材23的厚度L，具有和鑄塑板30大致相同的厚度。在第1實施方式中，鑄塑板30的厚度約為0.2～10mm的范圍。
如圖6所示，在3根方材23的內(nèi)側(cè)，沿方材23配設(shè)有由硅樹脂等彈性材料構(gòu)成的管24。如圖7所示，管24的外徑比方材23的厚度L、即所希望的鑄塑板的厚度稍大。
如圖8所示，使第1平板20和第2平板22對置，以使方材23及管24包圍第1平板20的負片圖案。
如圖9所示，通過連接部件25使第1平板20和第2平板22連接。由此，管24彈性變形，平板20及22只間隔方材23的厚度L而對置，通過管24劃分密封了的模腔26。這樣一來，盒27完成。圖9相當于在盒27完成的狀態(tài)的沿圖8的A-A線的剖面圖。
其次，作為工序B，如圖10所示，在完成的盒27內(nèi)(模腔26)，將以甲基丙烯酸甲酯為主劑的單體混合物注入。圖10中，連接部件25沒有示出。
使用包含50重量％以上的甲基丙烯酸甲酯單體和能與該甲基丙烯酸甲酯共聚的其他單體的混合物作為單體混合物。
上述能共聚的其他單體例如有(甲基)丙烯酸或其酯。(甲基)丙烯酸酯例如有(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯等(甲基)丙烯酸和脂肪族醇的酯；(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸環(huán)己酯等(甲基)丙烯酸和脂環(huán)族醇的酯；(甲基)丙烯酸芐酯等(甲基)丙烯酸和芳香族醇的酯等(甲基)丙烯酸和醇的酯；(甲基)丙烯酸羥基乙酯、(甲基)丙烯酸羥基丙酯、(甲基)丙烯酸羥基丁酯等(甲基)丙烯酸羥基烷基酯等。
(甲基)丙烯酸類單體可以根據(jù)所希望的特性單獨或?qū)煞N以上混合使用。(甲基)丙烯酸類單體是分子內(nèi)具有1個能自由基聚合的雙鍵的單官能不飽和單體，是能與甲基丙烯酸類單體共聚的化合物。
然后，作為工序C，在盒27內(nèi)(模腔26)中，使單體混合物M進行聚合反應(yīng)。在第1實施方式中，單體混合物M含有自由基聚合引發(fā)劑，加熱單體混合物M，促進聚合反應(yīng)。在單體混合物M中添加自由基聚合引發(fā)劑的時間，只要在聚合反應(yīng)前，就沒有特別限制。
圖11表示單體混合物M注入了的盒27。實際上，將1個或多個盒27存放于沒有圖示的聚合槽，采用溫風、溫水或紅外線加熱器等沒有圖示的熱源進行加熱處理。通常，加熱溫度為50～130℃，加熱時間為數(shù)10分鐘～數(shù)十小時。加熱處理的條件可以根據(jù)自由基聚合引發(fā)劑的種類和添加量變更。通過加熱處理，加速單體混合物M的聚合反應(yīng)，最終單體混合物M固化，得到具有均勻組成的樹脂成形體(鑄塑板30)。
另外，附著于第1平板20的表面(金屬模14的負片圖案面)的耐擦傷性被膜，在該聚合(澆鑄聚合)過程中，吸附于樹脂成形體，成為樹脂成形體的表層。
在第1實施方式中可以采用的自由基聚合引發(fā)劑例如有1，1’-偶氮二(環(huán)己烷-1-腈)、2，2’-偶氮二(2，4，4-三甲基戊烯)、2，2’-偶氮二(2-甲基丙烷)、2-氰基-2-丙基偶氮甲酰胺、2，2’-偶氮二(2-羥基-甲基丙酸酯)、2，2’-偶氮二(2-甲基-丁腈)、2，2’-偶氮二異丁腈、2，2’-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]、二甲基2，2’-偶氮二(2-甲基丙酸酯)等偶氮化合物；二枯基過氧化物、叔丁基枯基過氧化物、二叔丁基過氧化物、過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰等的二烷基過氧化物類引發(fā)劑；叔丁基過氧化-3，3，5-三甲基己酸酯、叔丁基過氧化月桂酸酯、叔丁基過氧化異丁酯、叔丁基過氧化乙酸酯、二叔丁基過氧化六氫對苯二甲酯、二叔丁基過氧化壬二酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己酸酯、1，1，3，3-四甲基丁基過氧化-2-乙基己酸酯、叔戊基過氧化-2-乙基己酸酯等過氧化酯類引發(fā)劑；
叔丁基過氧化烯丙基碳酸酯、叔丁基過氧化異丙碳酸酯等過氧碳酸酯類引發(fā)劑；1，1-二-叔丁基過氧化環(huán)己烷、1，1-二-叔丁基過氧化-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、1，1-二-叔己基過氧化-3，3，5-三甲基環(huán)己烷等過氧化縮酮類引發(fā)劑等。
上述的自由基聚合引發(fā)劑，可以單獨或混合兩種以上使用。自由基聚合引發(fā)劑的添加量，相對以甲基丙烯酸甲酯為主劑的不飽和單體混合物100重量份，優(yōu)選為0.01重量份～1重量份以下。該添加量低于0.01重量份時，聚合反應(yīng)需要很長時間。另一方面，超過了1重量份時，有時聚合反應(yīng)的控制變得困難。
然后，作為工序D，如圖12所示，解除第1及第2的平板20、22的連接，分解盒27，將單體混合物M固化而成的鑄塑板30從該盒27中取出。
在鑄塑板30的區(qū)域Z，形成轉(zhuǎn)印有金屬模14的負片圖案的凸起30a。
通過將鑄塑板30切成需要的尺寸，如圖13所示，具有包含如占有一個表面的全部那樣形成的多個凸起30a的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板30完成。
下面，對鑄塑板30的結(jié)構(gòu)進行說明。如圖14所示，在甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板30的表面，形成轉(zhuǎn)印有負片圖案的凸起30a。凸起30a的節(jié)距P2為250～300nm，高T2為300～500nm。根據(jù)本發(fā)明者證實，從如圖2(c)所示過的主板13制作如圖3所示過的金屬模14時，盡管精度有些劣化，但是從金屬模14向鑄塑板30的轉(zhuǎn)印率幾乎為94％以上。節(jié)距P2和高T2保證轉(zhuǎn)印率的高度。
另外，如圖14所示，甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板30與由從金屬模14的表面轉(zhuǎn)印的耐擦傷性被膜30b構(gòu)成的表層形成一體。
圖15是就采用了第1實施方式的鑄塑板30和現(xiàn)有的多層膜的AR光學(xué)元件而言，表示反射率和波長依賴性的關(guān)系的曲線圖。
在圖15中，TM表示采用了使用蒸鍍法形成的多層膜的AR光學(xué)元件(現(xiàn)有技術(shù))的特性。MC表示具有凸起30a的節(jié)距和長寬比分別為300nm和1的微細結(jié)構(gòu)圖案的鑄塑板(本發(fā)明)的特性。圖15中，為了更準確地研究微細結(jié)構(gòu)圖案的反射率和波長的關(guān)系，表示了對沒有形成耐擦傷性被膜30b的鑄塑板30測定的特性。
由圖15可知，采用了多層膜的AR光學(xué)元件(TM)，在大約400nm～580nm的波長區(qū)域中，反射率為1％以下，在其他波長區(qū)域內(nèi)不能較低地抑制反射率。與之相對應(yīng)，鑄塑板30(MC)在可見光的幾乎全部波長區(qū)域中，反射率低，本發(fā)明的鑄塑板30具備高的防反射功能。亦即，上述具有微細結(jié)構(gòu)圖案的鑄塑板30，可以在更廣泛的波長區(qū)域中實現(xiàn)適宜的無反射功能。
根據(jù)第1實施方式，得到以下優(yōu)良效果。
(1)在配設(shè)有實現(xiàn)AR功能的表面微細結(jié)構(gòu)的負片圖案的盒27內(nèi)，注入甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物M，通過使其在盒27內(nèi)進行聚合反應(yīng)，進行所謂的澆鑄聚合，制造具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板30。單體混合物M遍及微細的負片圖案的細部，經(jīng)過聚合反應(yīng)固化時，在甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板30上，實現(xiàn)AR功能的表面微細結(jié)構(gòu)圖案以非常高的轉(zhuǎn)印率轉(zhuǎn)印。另外，由于采用了澆鑄聚合，甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板30的生產(chǎn)性提高。因此，可以大量且廉價地提供具有非常精度高的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板30。
(2)使用含有50重量％以上的甲基丙烯酸甲酯單體和能與該甲基丙烯酸甲酯共聚的其他單體的單體混合物M。由此，得到透明性、耐候性及硬度高的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板30。
(3)添加了自由基聚合引發(fā)劑的單體混合物M在盒27內(nèi)進行加熱處理。由此，可以適當促進單體混合物M的聚合反應(yīng)。
(4)在盒27中注入單體混合物M之前，在金屬模14的負片圖案表面涂敷含有固化性化合物和導(dǎo)電性微粒子的涂料組合物。隨著澆鑄聚合，該涂敷的涂料組合物吸附于具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的表層，賦予鑄塑板耐擦傷性被膜30b。耐擦傷性被膜30b具有保護表面微細結(jié)構(gòu)的功能(硬涂敷)或抗靜電功能，使具有該表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的可靠性及實用性提高。附帶說一下，甲基丙烯酸類樹脂的成形體本來是難以進行表面處理的，但通過這樣在甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物M的聚合反應(yīng)的同時進行涂料組合物的附著，在該甲基丙烯酸類樹脂的表層，可以采用涂料組合物進行準確的表面處理。在第1實施方式中，從盒27中取出時，鑄塑板30的表面已經(jīng)用耐擦傷性被膜30b覆蓋。因此，即使在以甲基丙烯酸甲酯為主劑使用時，也抑制該鑄塑板30和耐擦傷性被膜30b之間混入異物等不良情況。
(5)由于得到表面微細結(jié)構(gòu)以非常高的轉(zhuǎn)印率、具體來講以94％以上的轉(zhuǎn)印率轉(zhuǎn)印的鑄塑板30，因此，盡管因金屬模14的制作精度而異，但是也可以比較容易地制造具有長寬比為1以上、且節(jié)距為250nm～300nm左右的表面微細結(jié)構(gòu)(防反射結(jié)構(gòu))的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板30。由于所說的250nm～300nm的節(jié)距比全部可見光的波長短，因此，鑄塑板30的防反射作用高。例如，只要將甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板30用在各種電子機器的顯示器上，映像就得到抑制，顯示器的可見性大幅提高。
(6)采用備有工序A～D的鑄塑板30的制造方法，可以容易且高效率地制造(生產(chǎn))具有非常高的轉(zhuǎn)印率、轉(zhuǎn)印有表面微細結(jié)構(gòu)的圖案的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板。
(7)另外，在工序A之前，通過以具有精密微細結(jié)構(gòu)的主板13為基礎(chǔ)，采用電鑄制作形成其壓模的金屬模14，可以高精度地制作負片圖案本身。因此，可以準確地制造具有所希望的光學(xué)特性的鑄塑板30。
(8)在第1實施方式中，由于在盒27內(nèi)進行聚合反應(yīng)，因此，甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物M以其原來的分子量固化。這樣一來，與沖壓成形和噴射成形等相比，表面硬度、剛性、耐熱性、強度、耐溶劑性等熱、化學(xué)、機械特性也維持得較高。
關(guān)于涉及本發(fā)明的第2實施方式的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板及其制造方法，參照圖16及圖17，將與第1實施方式的不同之處作為要點詳細進行說明。在圖16及圖17中，對于與圖1～圖15所示過的第1實施方式的要素相同或?qū)?yīng)的要素而言，分別標上相同或?qū)?yīng)的標號，省略就那些要素的重復(fù)說明。
涉及第2實施方式的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板，通過在其表面轉(zhuǎn)印的精度非常高的微細結(jié)構(gòu)圖案，實現(xiàn)光學(xué)精度高的AR(防反射或無反射)功能。下面，對其制造方法進行說明。
在第2實施方式中，采用重復(fù)使用一個或多個包含劃分模腔26的2片平板的盒27a的所謂間歇式鑄造法，經(jīng)過第1實施方式的工序A～D，制造具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板。
但是，在第2實施方式中，替代金屬模使用掩模圖案。因此，在制作對應(yīng)所希望的微細結(jié)構(gòu)的負片圖案的前處理工序中，在制作主板的工序a1之后，進行形成具有透光性的掩模圖案的工序b2。
對形成掩模圖案的工序b2進行說明。如圖16所示，以具有形成有由錐形(圓錐形)的凸起10b構(gòu)成的微細結(jié)構(gòu)的表面(微細結(jié)構(gòu)面)10a的基板10為主板使用。在基板10的表面10a與由玻璃和石英類的透光性高的材料構(gòu)成的平板120之間，注入紫外線固化樹脂。使基板10的表面10a和平板120接觸。從平板120的背面120a側(cè)照射紫外線UV，在平板120上，使紫外線固化樹脂固化，形成樹脂層114。
通過這樣對平板120照射紫外線，在與平板120一體設(shè)置的樹脂層114上，基板10的微細結(jié)構(gòu)圖案幾乎如實地反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)印。亦即，在樹脂層114上，形成包含對應(yīng)基板10的凸起10b的凹部114b的負片圖案。
然后，與第1實施方式同樣，在平板120的表面、準確來講是在形成了負片圖案的樹脂層114的上面，通過將涂料組合物涂敷、使其固化，形成耐擦傷性被膜(圖示略)。在后面的工序中，耐擦傷性被膜轉(zhuǎn)印于甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板30的表面。需要說明的是，涂料組合物可以使用與第1實施方式的物質(zhì)同樣的物質(zhì)。
然后，與第1實施方式的工序A同樣操作，制作盒27a。亦即，替代平板20使用平板120，將由第2平板22、方材23及硅樹脂等彈性材料構(gòu)成的管24用前述方式組合，將2片的平板120及22用連接部件25連接。這樣一來，在2片的平板120及22之間，被劃分了的模腔26通過管24被密封，盒27a完成。
如圖17所示，盒27a基本上與第1實施方式的盒27同樣，平板120及22只間隔相當于方材23的厚度的距離而對置。在劃分盒27a的模腔26的一個內(nèi)面，如前所述，設(shè)有具有負片圖案(凹部114b)的樹脂層114。
其次，作為工序B，在盒27a(模腔26)內(nèi)，注入以甲基丙烯酸甲酯為主劑的甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物M。
然后，作為工序C，使該注入的單體混合物M進行聚合反應(yīng)。在第2實施方式中，作為工序C，為了加速聚合反應(yīng)，進行紫外線照射處理，在該紫外線照射處理之前，預(yù)先在單體混合物M中添加光聚合引發(fā)劑。附帶說一下，在第2實施方式中，實際上，將1個或多個盒27a存放于沒有圖示的聚合槽，采用沒有圖示的光源進行紫外線照射處理。通過紫外線照射處理，填充在盒27a內(nèi)的單體混合物M的聚合反應(yīng)加速，單體混合物M最終固化。
在平板120表面形成的耐擦傷性被膜(樹脂層114)，在該光聚合過程中，吸附于單體混合物M固化了的鑄塑板30的表層。
在第2實施方式中可以采用的光聚合引發(fā)劑例如有二苯甲酰、二苯甲酮和其衍生物、噻噸酮類、芐基二甲基乙酮醇類、α-羥烷基苯酮類、羥基酮類、氨烷基苯酮類、酰基膦化氧類等。
然后，通過與第1實施方式同樣的工序D，具有與如圖14所示的物質(zhì)大致同樣的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板30完成。
如上所述，根據(jù)第2實施方式，可以得到以第1實施方式的(1)～(8)的效果為標準的效果。而且，在第2實施方式中，由于在平板120上可以直接形成作為負片圖案發(fā)揮功能的樹脂層114，因此，可以省略另外配設(shè)負片圖案的工序，操作效率進一步提高。
需要說明的是，涉及本發(fā)明的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板及其制造方法，不限于各實施方式，例如也可以進行如下變更。
在第1實施方式中，金屬模14通過螺栓21固定在平板20上，但金屬模14的固定方式可以進行適當變更。例如，可以在平板20上形成預(yù)先配合了金屬模14的外形的框架，將金屬模嵌入該框架。另外，也可以使用適當?shù)恼辰Y(jié)劑等將金屬模14和平板20直接固定。但是，作為通過表面的微細結(jié)構(gòu)使有效折射率發(fā)生變化實現(xiàn)所希望的光學(xué)特性的光學(xué)元件，通常具有多個象具有防反射功能的光學(xué)元件和具有偏光分離功能的光學(xué)元件類的光學(xué)元件。因而，可以制作對應(yīng)各種光學(xué)元件的表面微細結(jié)構(gòu)的多種負片圖案。因此，優(yōu)選采用將金屬模14(負片圖案)可以裝卸即可以更換地裝載在平板20上的機構(gòu)。這時，負片圖案的更換容易，可以很容易地對應(yīng)具有具有多種不同的光學(xué)特性的多種表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的生產(chǎn)。
在各種實施方式中，在劃分模腔26的平板中的一方上設(shè)有具有表面微細結(jié)構(gòu)的負片圖案，但負片圖案的配設(shè)方式可以根據(jù)所希望的光學(xué)特性進行適當變更。例如，如圖18所示，也可以使用在對置的2片平板20的每個上裝載了具有負片圖案的金屬模14的盒27b，進行鑄塑板的制造。這時，生成兩面具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板。另外，這在圖16及圖17例示過的使用由紫外線固化樹脂層114構(gòu)成的負片圖案的第2實施方式中也是同樣的。
在各種實施方式中，使用了錐形(圓錐形)凸起10b設(shè)成矩陣狀的主板13(參照圖2(c))。凸起10b的排列是任意的，例如，可以使用具有圓錐凸起10b的列傾斜排列成的結(jié)構(gòu)的主板。通過采用該排列，基板10的表面10a的露出面積更少，因此，期待可以制造具備更良好的防反射效果的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板。
在各種實施方式中，作為形成于甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的表面微細結(jié)構(gòu)，成為具有其節(jié)距為250nm～300nm、深度為300nm～500nm的圓錐形凸起30a的結(jié)構(gòu)。附帶說一下，光的波長(λ)為400nm～800nm時，要求的節(jié)距相對上述波長范圍中最短的波長400nm的光，作為折射率(n)≈1.5，其變成(400/1.5)＝266.…nm。亦即，可以確?；旧鲜?50nm左右的節(jié)距是充分的。但是，希望加工精度進一步提高時，優(yōu)選節(jié)距為150nm～300nm的范圍。
在各種實施方式中，在向盒27，27a(模腔26)注入單體混合物M之前，在模腔26的負片圖案面預(yù)先涂敷實現(xiàn)耐擦傷性和抗靜電性的涂料組合物。但是，這樣的涂料組合物的材料、添加量等可以根據(jù)所希望的特性進行適當變更。例如，使用比甲基丙烯酸類樹脂折射率高的材料作為涂料組合物時，由于折射率的不同，甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板30的表面微細結(jié)構(gòu)的長寬比會虛假地升高。
用甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板30本身可以確保耐擦傷性和抗靜電性等時，也可以省略表面處理工序。
作為負片圖案，也可以使用具有相當于作為主板的基板10的多個量的面積的圖案。亦即，通常來講，主板本身缺乏大量生產(chǎn)性，另外，由于使用硅和石英等作為其基板，因此，面積也自然而然地限定了。但是，只要有最低一個主板，通過將其順序位置替換等，也就可以制作作為金屬模14的更大面積的物質(zhì)。例如，如圖19所示，將以一個主板為基礎(chǔ)制作成的金屬模14在平板(玻璃板)220上多個連結(jié)，也可以制作更大面積的負片圖案。通過使用這樣的負片圖案，可以制作具有更大面積的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板。另外，這在第2實施方式中也同樣，通過在平板120上將主板進行順序位置替換等使紫外線固化樹脂114固化，或通過將以一個主板為基礎(chǔ)制作的紫外線固化樹脂層114被固化的透光性板材(平板)多個連結(jié)，可以制作大面積的負片圖案。
在第2實施方式中，在劃分模腔26的平板120的上面直接形成了作為負片圖案的紫外線固化樹脂層114，但也可以用具有透光性的其他板材另外形成該紫外線固化樹脂層114，將該板材裝載于平板120上。這時，追加在平板120上裝載板材的工序，在此，通過將實現(xiàn)分別不同的光學(xué)特性的多種負片圖案通過裝卸且更換自由的機構(gòu)進行其裝載，可以很容易地對應(yīng)具有對應(yīng)多種光學(xué)特性的多種表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的生產(chǎn)。
在各種實施方式中，從金屬模14轉(zhuǎn)印包含紫外線固化樹脂層114的表面微細結(jié)構(gòu)。但是，也可以采用半導(dǎo)體加工技術(shù)和電子束加工技術(shù)，在平板20及22上直接形成負片圖案。這時，盒的大量生產(chǎn)性降低，但與作為澆鑄聚合的非常高的轉(zhuǎn)印率相結(jié)合，可以生成具有更高精度的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板。對于本發(fā)明重要的是，負片圖案的形成手段本身是任意的。
只要在得到充分的轉(zhuǎn)印率的范圍內(nèi)，作為單體混合物M，不一定是完全的單體，可以適當使用預(yù)先聚合過的可以說多少具有粘性的混合物。
在第1實施方式中，通過進行加熱處理，加速了盒27內(nèi)填充了的單體混合物M的聚合反應(yīng)。但是，與金屬模14對置的平板22由玻璃和石英等具有透光性的材料構(gòu)成時，替代加熱處理，也可以進行第2實施方式中采用過的紫外線照射處理。
在第2實施方式中，通過進行紫外線照射處理，加速了盒27a內(nèi)填充了的單體混合物M的聚合反應(yīng)。但是，雖然根據(jù)其條件不同而異，即使在第2實施方式中，也可以適用第1實施方式中采用過的加熱處理。
在各種實施方式中，作為進行聚合反應(yīng)的工序，采用加熱處理或紫外線照射處理，加速了其聚合反應(yīng)?？紤]到生產(chǎn)性時，這樣的加速的確是有效的，但對本發(fā)明而論，這些加速處理及引發(fā)劑的添加等不是必須的，也可以適當變更或省略。
在各種實施方式中，采用了通過間歇式鑄塑法的澆鑄聚合。但是，本發(fā)明不限于間歇式，也可以采用在傳送帶式的連續(xù)(循環(huán))模腔內(nèi)，使甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物進行聚合反應(yīng)固化的所謂的連續(xù)盒鑄塑式的澆鑄聚合。在此，對使用該連續(xù)鑄塑式的澆鑄聚合制造甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的方法進行說明。該連續(xù)鑄塑式的澆鑄聚合備有以下工序A2～D2。
A2在對置的兩個面內(nèi)的至少一方的面上，形成配設(shè)了對應(yīng)所希望的表面微細結(jié)構(gòu)的負片圖案的傳送帶式連續(xù)盒。
B2在連續(xù)盒的模腔內(nèi)注入甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物。
C2使單體混合物在連續(xù)盒(澆鑄槽)內(nèi)進行聚合反應(yīng)。
D2將通過聚合反應(yīng)固化了的樹脂切成所希望的尺寸。
圖20示意性表示連續(xù)鑄塑式的澆鑄聚合使用的裝置的一個實例。該裝置備有連續(xù)驅(qū)動的1對環(huán)帶ELB1及ELB2，環(huán)帶ELB1及ELB2相互隔開規(guī)定的間隔L2配置。環(huán)帶ELB1及ELB2是采用例如不銹鋼合金形成的。在環(huán)帶ELB1及ELB2之間，如圖20中用空白箭頭所示的那樣，將甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物連續(xù)注入。伴隨傳動帶ELB1，ELB2的驅(qū)動，單體混合物M按聚合區(qū)、熱處理區(qū)、冷卻區(qū)的順序移動。如圖20所示，環(huán)帶ELB2的全面上，連續(xù)(循環(huán))配設(shè)有具有對應(yīng)所希望的表面微細結(jié)構(gòu)的負片圖案的薄的金屬箔狀的金屬模214。在金屬膜214上，基本上與金屬膜14同樣，例如，形成有包含節(jié)距為250nm～300nm、高度為300nm～500nm的凸起的負片圖案。另外，環(huán)帶ELB1及ELB2之間的空間的兩側(cè)，采用沒有圖示的隔板堵縫，由此形成澆鑄槽。工序B2～D2與第1實施方式的工序B～D相同。根據(jù)連續(xù)盒鑄塑式的澆鑄聚合，沒有為了取出通過聚合反應(yīng)固化了的甲基丙烯酸類樹脂的鑄塑板30，分解盒27，27a的麻煩，因此可以更大量且更廉價地制造具有精度高的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板。
在各種實施方式中，使用了甲基丙烯酸或其酯作為能共聚的其他單體，但也可以使用多官能不飽和單體。多官能不飽和單體是分子內(nèi)具有2個以上能自由基聚合的雙鍵的化合物。分子內(nèi)具有2個以上能自由基聚合的雙鍵的化合物例如有甲基丙烯酸烯丙基酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯、二甲基丙烯酸三乙二醇酯、二甲基丙烯酸聚乙二醇酯、二甲基丙烯酸聚丙二醇酯、二甲基丙烯酸1，3-丁二醇酯、二甲基丙烯酸1，6-己二醇酯、二甲基丙烯酸新戊二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸二乙二醇酯、二丙烯酸三乙二醇酯、二丙烯酸聚乙二醇酯、二丙烯酸聚丙二醇酯、二丙烯酸1，3-丁二醇酯、二丙烯酸1，6-己二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、二乙烯基苯、苯二甲酸二烯丙基酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、四羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、四羥甲基丙烷三丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四丙烯酸酯等。這些化合物可以分別單獨使用，也可以將兩種以上混合使用。這樣的多官能不飽和單體也是能與甲基丙烯酸甲酯和(甲基)丙烯酸類單體共聚的化合物。
權(quán)利要求
1.一種甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板，具有通過使有效折射率變化來實現(xiàn)所希望的光學(xué)特性的表面微細結(jié)構(gòu)，其是在備有具有對應(yīng)所述表面微細結(jié)構(gòu)的負片圖案的至少一個內(nèi)面的盒內(nèi)，通過將甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物注入的澆鑄聚合形成的。
2.如權(quán)利要求1記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板，所述單體混合物是以甲基丙烯酸甲酯為主劑的單體混合物。
3.如權(quán)利要求2記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板，所述單體混合物是含有50重量％以上的甲基丙烯酸甲酯和能與該甲基丙烯酸甲酯共聚的其他單體的混合物。
4.如權(quán)利要求3記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板，能與所述甲基丙烯酸甲酯共聚的其他單體是甲基丙烯酸或其酯。
5.如權(quán)利要求3記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板，能與所述甲基丙烯酸甲酯共聚的其他單體是多官能不飽和單體。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板，所述單體混合物含有自由基聚合引發(fā)劑。
7.如權(quán)利要求1～5中任一項記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板，所述單體混合物含有光聚合引發(fā)劑。
8.如權(quán)利要求1～7中任一項記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板，所述負片圖案具有涂敷該甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的表面處理用的涂料組合物的表面，所述甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板在所述澆鑄聚合時，具備轉(zhuǎn)印有所述涂料組合物的表層。9.如權(quán)利要求1～8中任一項記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板，其相對所述表面微細結(jié)構(gòu)的負片圖案的該甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的表面微細結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)印率為94％以上。
10.如權(quán)利要求1～9中任一項記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板，所述表面微細結(jié)構(gòu)是一種將長寬比為1以上、且節(jié)距為150～300nm的錐形凸起設(shè)成矩陣狀的防反射結(jié)構(gòu)。
11.一種具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，制造具有通過使有效折射率變化來實現(xiàn)所希望的光學(xué)特性的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板，其特征在于，其具有準備設(shè)置有具有對應(yīng)所述表面微細結(jié)構(gòu)的負片圖案的至少一個內(nèi)面的盒的工序；將甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物注入所述盒內(nèi)的工序；使所述單體混合物在所述盒內(nèi)進行聚合反應(yīng)的工序；將通過所述聚合反應(yīng)固化的樹脂體從所述盒內(nèi)取出的工序；和將所述樹脂體切成所希望的尺寸的工序。
12.一種具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，制造具有通過使有效折射率變化來實現(xiàn)所希望的光學(xué)特性的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板，其特征在于，其具有準備包含傳送帶式的連續(xù)盒的澆鑄槽的工序，該連續(xù)盒的各盒備有具有對應(yīng)所述表面微細結(jié)構(gòu)的負片圖案的至少一個內(nèi)面；將甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物注入所述澆鑄槽內(nèi)的工序；使所述單體混合物在所述澆鑄槽內(nèi)進行聚合反應(yīng)的工序；和將通過所述聚合反應(yīng)固化的樹脂體切成所希望的尺寸的工序。
13.如權(quán)利要求11或12記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，所述單體混合物是以甲基丙烯酸甲酯為主劑的單體混合物。
14.如權(quán)利要求13記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，所述單體混合物是含有50重量％以上的甲基丙烯酸甲酯單體和能與該甲基丙烯酸甲酯共聚的其他單體的混合物。
15.如權(quán)利要求14記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，能與所述甲基丙烯酸甲酯共聚的其他單體是甲基丙烯酸或其酯。
16.如權(quán)利要求14記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，能與所述甲基丙烯酸甲酯共聚的其他單體是多官能不飽和單體。
17.如權(quán)利要求11～16中任一項記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，所述單體混合物含有自由基聚合引發(fā)劑，所述聚合反應(yīng)的工序，包含用于加速所述單體混合物的聚合反應(yīng)的加熱處理工序。
18.如權(quán)利要求11～16中任一項記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，所述單體混合物含有光聚合引發(fā)劑，所述聚合反應(yīng)的工序，包含用于加速所述單體混合物的聚合反應(yīng)的紫外線照射處理工序。
19.如權(quán)利要求11～18中任一項記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，在注入所述甲基丙烯酸類樹脂的單體混合物的工序之前，還設(shè)有在具有所述負片圖案的至少一個內(nèi)面涂敷所述甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的表面處理用的涂料組合物的工序。
20.如權(quán)利要求11～19中任一項記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，進一步具有在基板的表面，形成具有所述表面微細結(jié)構(gòu)的圖案的掩模的工序；使用所述掩模腐蝕所述基板，制作具有所述表面微細結(jié)構(gòu)的主板的工序；和使用所述主板，利用電鑄制造具有所述負片圖案的金屬模的工序；準備所述盒的工序，包含使用所述金屬模，提供所述盒的所述至少一個內(nèi)面。
21.如權(quán)利要求11～19中任一項記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，進一步具有在基板的表面，形成具有所述表面微細結(jié)構(gòu)的圖案的掩模的工序；使用所述掩模腐蝕所述基板，制作具有所述表面微細結(jié)構(gòu)的主板的工序；在所述主板和透光性板材間的間隙，注入紫外線固化樹脂的工序；和在使所述主板和所述透光性板材接觸的狀態(tài)下，通過所述透光性板材，對所述紫外線固化性樹脂照射紫外線，使所述紫外線固化樹脂固化，形成具有所述負片圖案的樹脂層的工序，準備所述盒的工序，包含使用所述樹脂層，提供所述盒的所述至少一個內(nèi)面。
22.如權(quán)利要求20或21記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，準備所述盒的工序包含使用具有相當于多個所述主板的量的面積的所述金屬?；蛩鰳渲瑢?，提供所述至少一個內(nèi)面。
23.如權(quán)利要求20或22記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，準備所述盒的工序包含將提供具有所述負片圖案的至少一個內(nèi)面的部件，可以裝卸地安裝在所述盒上。
24.如權(quán)利要求20～23中任一項記載的具有表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板的制造方法，制作所述主板的工序包含形成長寬比為1以上、且節(jié)距為150～300nm的錐形凸起排列成矩陣狀的表面。
25.一種光學(xué)樹脂板，具有光學(xué)特性，其具有樹脂基板，該樹脂基板具有形成有發(fā)揮所述光學(xué)特性的表面微細結(jié)構(gòu)的至少一個表面，且具有均勻的組成；所述表面微細結(jié)構(gòu)包含由150～300nm的節(jié)距形成的多個錐形凸起，各錐形凸起的長寬比為1以上。
26.如權(quán)利要求25記載的光學(xué)樹脂板，其還具備形成在所述樹脂成形體的表面上的被膜，以覆蓋所述多個錐形凸起。
27.如權(quán)利要求26記載的光學(xué)樹脂板，所述被膜是保護所述多個錐形凸起的耐擦傷性被膜。
28.如權(quán)利要求26或27記載的光學(xué)樹脂板，所述被膜包含防止所述鑄塑板帶電的導(dǎo)電性微粒子。
29.如權(quán)利要求25記載的光學(xué)樹脂板，所述樹脂基板由甲基丙烯酸類樹脂構(gòu)成。
30.如權(quán)利要求29記載的光學(xué)樹脂板，所述甲基丙烯酸類樹脂是包含甲基丙烯酸甲酯的聚合物。
31.如權(quán)利要求29記載的光學(xué)樹脂板，所述甲基丙烯酸類樹脂包含甲基丙烯酸甲酯和其他單體的共聚物。
32.如權(quán)利要求25記載的光學(xué)樹脂板，所述光學(xué)特性是防反射特性。
全文摘要
一種批量生產(chǎn)性優(yōu)良、具備精度高的表面微細結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸類樹脂鑄塑板(30)的制造方法。將形成對應(yīng)所希望的表面微細結(jié)構(gòu)的負片圖案(14b)的金屬模(14)固定在第1平板(20)上。使第1平板(20)和第2平板(22)對置，形成盒(27)。盒的模腔(26)的一面通過金屬模劃分。該模腔內(nèi)注入甲基丙烯酸酯類樹脂的單體混合物。使單體混合物在模腔內(nèi)聚合、固化。通過將固化了的樹脂成形體從盒中取出切成所希望的尺寸，制造鑄塑板。
文檔編號B29C39/02GK1842726SQ20048002451
公開日2006年10月4日 申請日期2004年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月28日
發(fā)明者樋口政廣, 草深孝也, 前納良昭, 巖本日勝 申請人:三洋電機株式會社, 三洋碼必刻媒體株式會社, 名阪真空工業(yè)株式會社