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JP2019171812A - Film plate, and method for producing droplet transportation structure using the same - Google Patents

Film plate, and method for producing droplet transportation structure using the same Download PDF

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JP2019171812A
JP2019171812A JP2018065716A JP2018065716A JP2019171812A JP 2019171812 A JP2019171812 A JP 2019171812A JP 2018065716 A JP2018065716 A JP 2018065716A JP 2018065716 A JP2018065716 A JP 2018065716A JP 2019171812 A JP2019171812 A JP 2019171812A
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JP
Japan
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section
convex
droplet
film plate
photocurable resin
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JP2018065716A
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Japanese (ja)
Inventor
雅史 川下
Masafumi Kawashita
雅史 川下
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】接触角の差により液滴輸送のための液滴輸送構造部であって、製造面においても好適な液滴輸送構造部、並びにその製造方法を提供する。
【解決手段】区画化された液滴輸送構造部において、少なくとも構造の中心間距離の平均値が、100nm以上、400nm以下である凸型、或いは凹型構造の集合体が形成され、水換算の接触角が相対的に低い区画と、少なくとも構造の中心間距離の平均値が、1μm以上、100μm以下である凸型構造の集合体が形成され、水換算の接触角が相対的に高い区画とが形成されている。
【選択図】図2
Disclosed is a droplet transporting structure for transporting droplets based on a difference in contact angle, and a droplet transporting structure suitable for manufacturing, and a method for manufacturing the same.
In the compartmentalized droplet transport structure, a convex or concave aggregate having at least an average distance between the centers of the structures of 100 nm or more and 400 nm or less is formed, and contact in terms of water is achieved. A section having a relatively low angle and a section having at least an average distance between the centers of the structures of 1 μm or more and 100 μm or less, and having a relatively high contact angle in terms of water Is formed.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、表面に付着した液滴を、特定の方向に輸送するための液滴輸送構造部を有する立体物表面の製造に係るフィルム版と、該フィルム版を用いた液滴輸送構造部の製造方法に関する。   The present invention relates to a film plate for manufacturing a three-dimensional object surface having a droplet transport structure for transporting droplets attached to the surface in a specific direction, and a droplet transport structure using the film plate. It relates to a manufacturing method.

近年、自動車用、太陽電池パネル用、建築物用などに、液滴の付着を防止する撥水や親水のコーティングが行われている。
撥水コーティングの場合、物体表面に、例えばフッ素樹脂系の材料を塗布することで、水に対する接触角を大きくし、濡れを抑制できるが、フッ素系樹脂が有する極性により、一定以上の外力の作用なしでは液滴が動かず、表面に留まってしまい、光透過性の低下や、液滴中に埃等の汚れが入った場合、乾燥により表面に汚れが付着してしまう。
In recent years, water-repellent and hydrophilic coatings for preventing adhesion of droplets have been applied to automobiles, solar battery panels, buildings, and the like.
In the case of a water-repellent coating, for example, a fluororesin material can be applied to the surface of the object to increase the contact angle with water and suppress wetting. Without droplets, the droplets do not move and remain on the surface, and when the light transmittance is reduced or dirt such as dust enters the droplets, the dirt adheres to the surface by drying.

これに対し、ハスの葉効果を用いた凹凸構造による超撥水表面は、液滴が滑落することにより、表面に付着した埃等の汚れを液滴の駆動力により洗い流すセルフクリーニング性を有するが、例えば水平な表面に液滴が存在する場合、或いは、滑落に寄与する外力が2つ以上あり、これらが打ち消しあって均衡する場合、液滴は表面に留まるため、光透過性の低下や、液滴中に埃等の汚れが入ってしまった場合、乾燥により表面に汚れが付着してしまう。   In contrast, a super-water-repellent surface with a concavo-convex structure using the lotus leaf effect has a self-cleaning property in which dirt such as dust adhering to the surface is washed away by the driving force of the liquid droplets as the liquid droplets slide down. For example, when a droplet exists on a horizontal surface, or when there are two or more external forces that contribute to sliding, and these cancel out and balance, the droplet stays on the surface, so that the light transmittance decreases, When dirt such as dust enters the droplet, the dirt adheres to the surface by drying.

一方、親水コーティングの場合、物体表面に、例えば二酸化ケイ素微粒子を含んだ分散液を塗布し、乾燥させることで、水に対する接触角を小さくし、表面に水膜を形成することで、液滴として表面に存在することがないため光透過性の低下は抑制することができるが、水膜中に埃等の汚れが入った場合、水膜中の液の流動で該汚れが排出できなければ、乾燥により表面汚れが発生する。
よって、物体表面に付着した液滴を任意の方向へ輸送することで、表面への液滴の滞在による光透過性の低下を抑制し、且つ物体表面などに付着した汚れを液滴の駆動力により洗い流すセルフクリーニング性も併せ持つ表面の実現が可能となる。
On the other hand, in the case of a hydrophilic coating, for example, a dispersion liquid containing silicon dioxide fine particles is applied to the surface of an object and dried, thereby reducing the contact angle with water and forming a water film on the surface. Since it does not exist on the surface, it is possible to suppress a decrease in light transmittance, but when dirt such as dust enters the water film, if the dirt cannot be discharged by the flow of liquid in the water film, Surface contamination occurs due to drying.
Therefore, by transporting droplets attached to the surface of the object in any direction, it is possible to suppress a decrease in light transmittance due to the stay of the droplets on the surface, and to remove dirt attached to the object surface etc. This makes it possible to realize a surface that also has a self-cleaning property to be washed away.

上記液滴の輸送を実現するために、上流から下流に向けて接触角が小さい領域の面積を徐々に増加させることで、上流から下流に向けて液滴が移動する液滴輸送デバイスが特許文献1にて開示されている。領域による接触角の差は凹凸構造の有無により設けており、表面積の増加による、疎水性、或いは親水性の向上を利用しており、さらに接触角に差を設ける領域の片方、或いは両方に、撥水表面処理、或いは親水表面処理を実施することも記載されている。
また、構造周期400nm以下の凹凸構造を形成することにより、平坦面と比較して水換算の接触角が大きくなる現象を利用し、接触角の差を設けた液滴ガイド構造が特許文献2にて開示されている。
In order to realize the transport of the droplet, a droplet transport device in which the droplet moves from the upstream to the downstream by gradually increasing the area of the region where the contact angle is small from the upstream to the downstream is disclosed in Patent Literature 1 is disclosed. The difference in contact angle depending on the region is provided depending on the presence or absence of the concavo-convex structure. It is also described that a water repellent surface treatment or a hydrophilic surface treatment is performed.
Further, Patent Document 2 discloses a droplet guide structure in which a contact angle in water conversion is increased by forming a concavo-convex structure with a structure period of 400 nm or less, thereby increasing the contact angle in terms of water compared to a flat surface. Are disclosed.

特開2005−331410号公報JP 2005-331410 A 特開2006−257249号公報JP 2006-257249 A

特許文献1記載の液滴輸送デバイスでは、数μmオーダーの凹凸構造形成により、構造未形成領域との間で接触角の差を設けているが、構造未形成領域の接触角は、表面の材料により決められるため、大きな液滴の駆動力を得ることは困難である。
特許文献2記載の液滴ガイド構造では、構造周期400nm以下の凹凸構造を形成することにより、平坦面と比較して水換算の接触角が大きくなる現象を利用し、接触角差を設けているが、大きな駆動力を得るために接触角を十分に大きくするためには、構造高さを高くすることが必要であるため、例えばナノインプリント法を適用した樹脂成形による製造において、樹脂充填不良や構造倒壊による歩留まりの低下が懸念される。
In the droplet transport device described in Patent Document 1, a difference in contact angle is provided between the structure non-formation region and the contact angle of the structure non-formation region by the formation of the uneven structure of the order of several μm. Therefore, it is difficult to obtain a large droplet driving force.
In the droplet guide structure described in Patent Document 2, a contact angle difference is provided by utilizing a phenomenon that a contact angle in terms of water becomes larger than that of a flat surface by forming an uneven structure having a structure period of 400 nm or less. However, in order to sufficiently increase the contact angle in order to obtain a large driving force, it is necessary to increase the structure height. For example, in the production by resin molding using the nanoimprint method, the resin filling defect or the structure There is concern about the yield drop due to collapse.

さらに、特許文献1、或いは特許文献2記載の凹凸構造を、例えば立体物の表面に形成使用とした場合、フレキシブルなフィルム基材上に、ナノインプリント法等の公知の樹脂成形技術を適用して凹凸構造を形成し、これを立体物に貼り付けることが考えられるが、フィルム基材と立体物を接着するための接着剤が必要となり、該接着剤が劣化した場合には、立体物表面から凹凸構造を形成した前記フィルム基材が剥離することが懸念される。   Furthermore, when the uneven structure described in Patent Document 1 or Patent Document 2 is used, for example, on the surface of a three-dimensional object, the uneven structure is applied on a flexible film substrate by applying a known resin molding technique such as a nanoimprint method. It is conceivable to form a structure and affix it to a three-dimensional object. However, an adhesive for bonding the film base and the three-dimensional object is required, and when the adhesive deteriorates, the surface of the three-dimensional object is uneven. There is a concern that the film substrate having the structure peels off.

また、スクラッチ耐性など、物理的な衝撃に対する耐久性を高くするために、硬度の高い樹脂に凹凸構造を形成する場合であって、立体物が湾曲している場合、立体物表面の湾曲を追従させようとすると、凹凸構造を形成した前記高度の高い樹脂に割れが発生し、十分な機能を発現できないことが懸念される。
上記課題を鑑みて、本発明の目的は、液滴輸送のための液滴輸送構造部を立体物等の表面に形成するために用いるフィルム版と、該フィルム版を用いた液滴輸送構造部の製造方法を提供することにある。
In addition, in order to increase the durability against physical impact such as scratch resistance, when the uneven structure is formed on a resin with high hardness and the three-dimensional object is curved, it follows the curvature of the surface of the three-dimensional object When trying to do so, there is a concern that cracks occur in the high-level resin having the concavo-convex structure, and a sufficient function cannot be expressed.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a film plate used for forming a droplet transport structure for transporting droplets on the surface of a three-dimensional object, and a droplet transport structure using the film plate. It is in providing the manufacturing method of.

本発明の一態様によるフィルム版は、少なくとも、凹凸構造が形成された第1区画と第2区画とに表面が画成され、
上記第1区画には、少なくとも当該第1区画内の凹凸構造の中心間距離の平均値Paが、100nm以上、400nm以下である凸部および凹部からなる第1集合体が形成されており、
上記第2区画には、少なくとも当該第2区画内の凹凸構造の中心間距離の平均値Pbが、1μm以上、100μm以下である凸部および凹部からなる第2集合体が形成されており、
上記第1区画の水換算の接触角が、上記第2区画の水換算の接触角よりも大きい液滴輸送構造部が可撓性基材上に形成されてなる。
The film plate according to one aspect of the present invention has a surface defined at least in the first section and the second section where the concavo-convex structure is formed,
In the first section, a first aggregate composed of convex parts and concave parts having at least an average distance Pa between centers of the concavo-convex structure in the first section of 100 nm or more and 400 nm or less is formed,
In the second section, a second aggregate composed of convex parts and concave parts having at least an average distance Pb between the centers of the concavo-convex structures in the second section of 1 μm or more and 100 μm or less is formed,
A droplet transport structure having a contact angle in water equivalent of the first compartment larger than that in water equivalent of the second compartment is formed on the flexible substrate.

ここで、上記フィルム版においては、前記液滴輸送構造部における前記第1区画に形成された前記凹部の底面の面積比率が、上記第1区画に形成された上記凸部の上面の面積比率よりも大きくてもよい。
また、上記フィルム版においては、前記液滴輸送構造部における上記第1集合体の凸部の平均高さHaが、上記第1区画に形成された凹凸構造の中心間距離の平均値Pa以下であり、
上記第2集合体の凸部の平均高さHbは、上記平均高さHaよりも高くてもよい。
また、上記フィルム版においては、前記液滴輸送構造部における前記平均高さHaが、15nm以上、100nm以下であってもよい。
Here, in the film plate, the area ratio of the bottom surface of the concave portion formed in the first section in the droplet transport structure portion is larger than the area ratio of the upper surface of the convex section formed in the first section. May be larger.
In the film plate, the average height Ha of the convex portions of the first aggregate in the droplet transport structure portion is equal to or less than the average value Pa of the center-to-center distance of the concavo-convex structure formed in the first section. Yes,
The average height Hb of the convex portions of the second aggregate may be higher than the average height Ha.
In the film plate, the average height Ha in the droplet transport structure may be 15 nm or more and 100 nm or less.

また、上記フィルム版においては、少なくとも、前記液滴輸送構造部における上記第2区画に形成された凸部の上面に凸部および凹部からなる第3集合体が形成され、当該第3集合体の凹凸構造の中心間距離Pcの平均値が、100nm以上、400nm以下であってもよい。
また、上記フィルム版においては、前記液滴輸送構造部における上記第1区画と上記第2区画が隣接する領域の断面視において、上記第1集合体の上面と、上記第3集合体の上面の、厚み方向に対する位置が同じであってもよい。
Further, in the film plate, at least a third aggregate including a convex portion and a concave portion is formed on the upper surface of the convex portion formed in the second section in the droplet transport structure portion, and the third aggregate The average value of the center-to-center distance Pc of the concavo-convex structure may be 100 nm or more and 400 nm or less.
Further, in the film plate, in a cross-sectional view of a region where the first section and the second section are adjacent to each other in the droplet transport structure, the upper surface of the first assembly and the upper surface of the third assembly The position in the thickness direction may be the same.

また、上記フィルム版においては、前記液滴輸送構造部における上記第1区画と上記第2区画が隣接する領域の断面視において、上記第1集合体の底面と、上記第3集合体の底面の、厚み方向に対する位置が同じであってもよい。
また、上記フィルム版においては、前記液滴輸送構造部における上記第1区画、および第2区画に形成された凹凸構造が、フッ素を含有した光硬化性樹脂で構成されてもよい。
また、上記液滴輸送構造部においては、前記液滴輸送構造部における上記第1区画、および第2区画に形成された凹凸構造が、シロキサンオイルを混合した光硬化性樹脂で構成されてもよい。
Further, in the film plate, in a cross-sectional view of a region where the first section and the second section are adjacent to each other in the droplet transport structure, the bottom surface of the first assembly and the bottom surface of the third assembly The position in the thickness direction may be the same.
Moreover, in the said film plate, the uneven structure formed in the said 1st division and 2nd division in the said droplet conveyance structure part may be comprised with the photocurable resin containing a fluorine.
In the droplet transport structure, the uneven structure formed in the first compartment and the second compartment in the droplet transport structure may be composed of a photocurable resin mixed with siloxane oil. .

また、本発明の一態様による液滴輸送構造部の製造方法は、少なくとも、液滴輸送構造部を形成する立体物の表面に光硬化性樹脂を塗工する工程と、
請求項1から請求項9いずれか記載のフィルム版の前記液滴輸送構造部を、前記立体物表面に塗工した光硬化性樹脂に押し当てる工程と、
光を照射し、前記光硬化性樹脂を硬化する工程と、
硬化した前記立体物表面から、前記フィルム版を離型する工程と、を具備する。
In addition, the method for manufacturing a droplet transport structure according to an aspect of the present invention includes at least a step of applying a photocurable resin to the surface of a three-dimensional object that forms the droplet transport structure;
The step of pressing the droplet transport structure portion of the film plate according to any one of claims 1 to 9 to a photocurable resin coated on the surface of the three-dimensional object;
Irradiating light and curing the photocurable resin;
And a step of releasing the film plate from the surface of the cured three-dimensional object.

また、本発明の他の態様による液滴輸送構造部の製造方法は、少なくとも、請求項1から請求項9いずれか記載のフィルム版の前記液滴輸送構造部に光硬化性樹脂を塗工する工程と、
立体物表面と塗工した光硬化性樹脂を密着させる工程と、
光を照射し、前記光硬化性樹脂を硬化する工程と、
硬化した前記光硬化性樹脂から、前記フィルム版を離型する工程と、を具備する。
Moreover, the manufacturing method of the droplet transportation structure part by the other aspect of this invention applies a photocurable resin to the said droplet transportation structure part of the film plate in any one of Claims 1-9 at least. Process,
A step of closely adhering the surface of the three-dimensional object and the coated photocurable resin;
Irradiating light and curing the photocurable resin;
And a step of releasing the film plate from the cured photocurable resin.

本発明の一態様によれば、第1区画に形成された構造により水換算の接触角が小さくなり、一方で第2区画に形成された構造により水換算の接触角が大きくなるため、第1区画と第2区画における接触角差を大きくでき、液滴の駆動力が大きくすることができる。また、第1区画に形成する凸型構造の構造高さが十分に低いため、例えばナノインプリント法を用いた樹脂成形による製造においても、歩留まりの低下を抑制することが可能である。   According to one aspect of the present invention, the contact angle in water conversion is reduced by the structure formed in the first section, while the contact angle in water conversion is increased by the structure formed in the second section. The contact angle difference between the compartment and the second compartment can be increased, and the driving force of the droplet can be increased. Moreover, since the structural height of the convex structure formed in the first section is sufficiently low, it is possible to suppress a decrease in yield even in the production by resin molding using the nanoimprint method, for example.

本発明の一実施形態に係る液滴輸送構造部の平面図である。It is a top view of the droplet transportation structure part concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る液滴輸送構造部の断面図である。It is sectional drawing of the droplet transport structure part which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る液滴輸送構造部の断面図である。It is sectional drawing of the droplet transport structure part which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る液滴輸送構造部の断面図である。It is sectional drawing of the droplet transport structure part which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施例の構造設計図である。1 is a structural design diagram of one embodiment of the present invention.

本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。尚、以下の説明においては、基材と液滴輸送構造部の間に界面が存在するが、基材と同じ材料で液滴輸送構造部を形成しても良く、基材と液滴輸送構造部の間に、例えば入射する光を反射する反射層や、特定の絵柄を表現するための印刷層が設けられていても良い。
[液滴輸送構造部の設計]
本実施形態のフィルム版は、立体物などの表面に液滴輸送のための液滴輸送構造部を形成するために用いられるため、該フィルム版に形成する構造は、以下に説明する液滴輸送のための液滴輸送構造部の反転構造となる。
Embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an interface exists between the substrate and the droplet transport structure, but the droplet transport structure may be formed of the same material as the substrate. For example, a reflection layer that reflects incident light or a printing layer for expressing a specific pattern may be provided between the portions.
[Design of droplet transport structure]
Since the film plate of the present embodiment is used to form a droplet transport structure for transporting droplets on the surface of a three-dimensional object or the like, the structure formed on the film plate has a droplet transport described below. Inverted structure of the droplet transport structure for

図1は、本発明の実施形態に係る液滴輸送構造部11の平面図である。図1では液滴輸送構造部11は第1区画と、第2区画との少なくとも二つで分けられて(画成されて)いる。そして、液滴輸送構造部11は、Y方向に対して、第1区画と第2区画の占有面積比率が徐々に増加、或いは減少するように設計される。例えば図1(a)では、第1区画と第2区画の境界線は、二等辺三角形の長さの等しい二辺となるように設計されているが、第1区画と第2区画の占有面積比率が徐々に増減すれば良く、該設計に限定されるものではない。また、第1区画と第2区画の、該境界線はXY平面において斜め方向に形成されていても良いが、後述する液滴輸送構造部11の製造方法においては、ミクロな視野において、図1(b)のように各頂点が90°である四辺形からなるマトリックス状に区切られた各区画を第1区画と第2区画のいずれかが占める設計がより好ましい。但し、この場合、マトリックスを成す四辺形の任意の辺の長さが、例えば500μm程度になると、同等のサイズの液滴を輸送するために十分な駆動力が得られない恐れがあるため、前記四辺形の任意の辺の長さは200μm以下、さらに好ましくは100μm以下である必要がある。該前記四辺形の任意の辺の長さを100μm以下とした場合は、人間が視認可能なサイズの液滴は、ほぼ輸送可能となる。   FIG. 1 is a plan view of a droplet transport structure 11 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the droplet transporting structure 11 is divided (defined) into at least two of a first section and a second section. The droplet transport structure 11 is designed such that the occupied area ratio of the first section and the second section gradually increases or decreases with respect to the Y direction. For example, in FIG. 1A, the boundary line between the first section and the second section is designed to be two sides having the same length of an isosceles triangle, but the occupied area of the first section and the second section The ratio may be increased or decreased gradually, and is not limited to the design. Further, the boundary line between the first section and the second section may be formed in an oblique direction on the XY plane. However, in the manufacturing method of the droplet transporting structure portion 11 described later, in a microscopic view, FIG. As shown in (b), a design in which each of the first section and the second section occupies each section partitioned into a matrix composed of a quadrangle having each vertex of 90 ° is more preferable. However, in this case, if the length of an arbitrary side of the quadrilateral forming the matrix is about 500 μm, for example, there is a possibility that sufficient driving force for transporting droplets of the same size may not be obtained. The length of any side of the quadrilateral needs to be 200 μm or less, more preferably 100 μm or less. When the length of an arbitrary side of the quadrilateral is set to 100 μm or less, a droplet having a size that can be visually recognized by a human can be substantially transported.

本実施形態においては、液滴を輸送するために必要な駆動力を第1区画と第2区画の水換算における接触角差により実現し、さらに該接触角差を表面に形成された構造体により実現する。それゆえ、第1区画、および第2区画の表面にはそれぞれ構造体が形成されているが、該接触角差を実現するために、夫々異なる設計ルールに従う構造体が形成されている。図2は、液滴輸送構造部の断面図である。本実施形態では第1区画、第2区画の両方に凸部および凹部よりなる凹凸構造が形成されており、図2(a)は境界における断面構造を現している。   In the present embodiment, the driving force necessary for transporting the droplets is realized by the contact angle difference in water conversion between the first section and the second section, and the contact angle difference is further formed by the structure formed on the surface. Realize. Therefore, structures are formed on the surfaces of the first section and the second section, respectively, but in order to realize the contact angle difference, structures according to different design rules are formed. FIG. 2 is a cross-sectional view of the droplet transport structure. In the present embodiment, a concavo-convex structure including a convex portion and a concave portion is formed in both the first section and the second section, and FIG. 2A shows a cross-sectional structure at the boundary.

図2(b)は、第1区画に形成する構造体の断面図である。第1区画には、水換算の接触角が相対的に小さくなる凹凸構造が形成されている。具体的には正方配列、或いは六方配列状に並んだ凸型或いは凹型構造の第1集合体であり、その構造周期は400nm以下であることが好ましい。該構造周期を400nm以下とすることにより、接触角を相対的に低くできる効果に加え、例えば、一次回折光による虹色の分光反射の防止、フレネル反射の防止などの光学効果を付与することもできる。尚、正方配列の場合、該構造周期は、垂直、水平方向の周期のみを指す。さらに、第1区画に形成される前記凹凸構造は周期性を持たなくとも良いが、その場合、構造の中心間距離の平均値は400nm以下であることが好ましい。それ故、本実施形態の第1区画に形成される前記凹凸構造において、凸型或いは凹型構造の中心間距離Paは400nm以下であることが好ましい。一方、凸型或いは凹型構造の中心間距離Paが100nm未満となると、フィルム版への構造の形成が困難になる上、凸型或いは凹型構造の中心間距離Paが100nm以上の構造体と比較して、性能向上の効果が小さくなるため、第1区画に形成する凸型或いは凹型構造の第1集合体において、構造の中心間距離Paは100nm以上、400nm以下の範囲がより好ましい。   FIG. 2B is a cross-sectional view of the structure formed in the first section. In the first section, a concavo-convex structure having a relatively small contact angle in terms of water is formed. Specifically, it is a first aggregate of convex or concave structures arranged in a square array or a hexagonal array, and the structure period is preferably 400 nm or less. By making the structural period 400 nm or less, in addition to the effect of making the contact angle relatively low, for example, optical effects such as prevention of iridescent spectral reflection by first-order diffracted light and prevention of Fresnel reflection may be imparted. it can. In the case of a square arrangement, the structure period indicates only the period in the vertical and horizontal directions. Furthermore, the concavo-convex structure formed in the first section may not have periodicity, but in that case, the average value of the distance between the centers of the structures is preferably 400 nm or less. Therefore, in the concavo-convex structure formed in the first section of the present embodiment, the center-to-center distance Pa of the convex or concave structure is preferably 400 nm or less. On the other hand, if the center-to-center distance Pa of the convex or concave structure is less than 100 nm, it becomes difficult to form the structure on the film plate, and the center-to-center distance Pa of the convex or concave structure is 100 nm or more. Therefore, in the first aggregate having a convex or concave structure formed in the first section, the center-to-center distance Pa of the structure is more preferably in the range of 100 nm to 400 nm.

前記凸型或いは凹型構造の中心間距離Paが100nm以上、400nm以下である凹凸構造において、底面の面積に対する上面の面積の比を大きくすることにより、水換算の接触角は相対的に低くなる。したがって、第1区画に形成する凸型或いは凹型構造の第1集合体において、構造上面の面積に対する構造底面の面積の比が0.5よりも大きいことが好ましい。   In the concavo-convex structure in which the center-to-center distance Pa of the convex or concave structure is 100 nm or more and 400 nm or less, the contact angle in terms of water becomes relatively low by increasing the ratio of the top surface area to the bottom surface area. Therefore, in the first aggregate having a convex or concave structure formed in the first section, it is preferable that the ratio of the area of the structure bottom to the area of the structure top is greater than 0.5.

第1区画に形成する凸型或いは凹型構造の第1集合体において、上面と底面におけるZ方向の距離を構造高さHaと定義すると、構造高さHaが高くなるにつれて、構造のアスペクト比が高くなるため、後述する液滴輸送構造部11の製造方法において、フィルム版への構造の形成において、離型時における構造の倒壊などが懸念され、さらに凸型或いは凹型構造の中心間距離Paが100nm以上400nm以下の範囲の凹凸構造が形成された表面の水換算の接触角は、相対的に大きくなる。それ故、構造高さHaとしては、凸型、或いは凹型構造の中心間距離の平均値Paの1/2よりも小さいことが好ましい。但し、構造高さHaが極めて小さくなると、凹凸構造による水換算の接触角を小さくする効果が得られなくなるため、構造高さHaは15nm以上がより好ましい。したがって、第1区画に形成する前記凹凸構造の構造高さHaを、15nm以上100nm以下の範囲とすることにより、機能面、及び製造面の両面において好適な構造設計となる。   In the first assembly having a convex or concave structure formed in the first section, if the distance in the Z direction between the top surface and the bottom surface is defined as the structural height Ha, the aspect ratio of the structure increases as the structural height Ha increases. Therefore, in the manufacturing method of the droplet transporting structure 11 described later, there is a concern about the collapse of the structure at the time of mold release in the formation of the structure on the film plate, and the center-to-center distance Pa of the convex or concave structure is 100 nm. The contact angle in terms of water on the surface on which the concavo-convex structure in the range of 400 nm or less is formed is relatively large. Therefore, the structure height Ha is preferably smaller than ½ of the average value Pa of the center-to-center distance of the convex or concave structure. However, if the structural height Ha is extremely small, the effect of reducing the contact angle in water conversion by the concavo-convex structure cannot be obtained, so the structural height Ha is more preferably 15 nm or more. Therefore, by setting the structural height Ha of the concavo-convex structure formed in the first section to be in the range of 15 nm or more and 100 nm or less, a suitable structural design is achieved in both functional and manufacturing aspects.

図2(c)は、第2区画に形成する構造体の断面図である。第2区画には、水換算の接触角が相対的に大きくなる構造が形成されている。具体的には正方配列、或いは六方配列状に並んだ凸型構造の第2集合体を基本とし、その構造周期は1μm以上、100μm以下であることが好ましい。さらに、第2区画に形成される凸型構造の第2集合体は周期性を持たなくとも良いが、その場合、構造間距離の平均値Pbが1μm以上、100μm以下であることが好ましく、5μm以上、20μm以下がより好ましい。   FIG.2 (c) is sectional drawing of the structure formed in a 2nd division. A structure in which the contact angle in terms of water is relatively large is formed in the second section. Specifically, the second aggregate of convex structures arranged in a square array or a hexagonal array is basically used, and the structure period is preferably 1 μm or more and 100 μm or less. Further, the second aggregate of the convex structure formed in the second section may not have periodicity. In this case, the average value Pb of the inter-structure distance is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, and 5 μm. As mentioned above, 20 micrometers or less are more preferable.

第2区画に形成される凸型構造の第2集合体において、凸型構造の構造高さHbが高いほど、水換算の接触角は相対的に大きくなる。前記構造高さHbは、少なくとも第1区画に形成する凸型或いは凹型構造の第1集合体の構造高さHaよりも高いことが好ましく、500nm以上であることがより好ましい。但し、構造高さHbが、構造間距離の平均値Pbよりも大きくなると、構造のアスペクト比が高くなるため、フィルム版への構造の形成において、離型時における構造の倒壊などが懸念される。   In the second aggregate of convex structures formed in the second section, the higher the structural height Hb of the convex structure, the relatively larger the contact angle in terms of water. The structural height Hb is preferably higher than the structural height Ha of the first aggregate having a convex or concave structure formed in at least the first section, and more preferably 500 nm or more. However, when the structure height Hb is larger than the average value Pb of the inter-structure distance, the aspect ratio of the structure is increased. Therefore, in the formation of the structure on the film plate, there is a concern about the collapse of the structure at the time of releasing. .

第2区画における水換算の接触角を相対的に大きくするために、前記第2区画に形成される凸型構造の少なくとも上面に、構造の中心間距離Pcが100nm以上、400nm以下の凸型、或いは凹型構造の第3集合体を形成することが好ましい。尚、前記構造体Cは、前記第2区画に形成される凸型構造の底面にある液滴輸送構造部12としても良い(図3)。前記凸型、或いは凹型構造の第3集合体は、第1区画に形成される凸型或いは凹型構造の第1集合体と同じ設計でも良いが、第3集合体の構造高さHcは、第1集合体構造高さHaよりも高いことがより好ましい。また、第3集合体においては、構造底面の面積に対する構造上面の面積の比が、小さいことが好まししく、構造底面の面積に対する構造上面の面積の比が小さいくなるように、構造側壁に傾斜がある順テーパー構造である液滴輸送構造部13としても良い(図4)。前記順テーパー構造は、フィルム版への構造の形成において、離型に対して好適な構造である。   In order to relatively increase the contact angle in terms of water in the second section, at least the upper surface of the convex structure formed in the second section, a convex shape having a center-to-center distance Pc of 100 nm or more and 400 nm or less, Alternatively, it is preferable to form a third aggregate having a concave structure. The structure C may be the droplet transport structure 12 on the bottom surface of the convex structure formed in the second section (FIG. 3). The third assembly having the convex or concave structure may have the same design as the first assembly having the convex or concave structure formed in the first section, but the structure height Hc of the third assembly is More preferably, it is higher than one aggregate structure height Ha. In the third aggregate, the ratio of the area of the top surface of the structure to the area of the bottom surface of the structure is preferably small, and the ratio of the area of the top surface of the structure to the area of the bottom surface of the structure is small. It is good also as the droplet transport structure part 13 which is a forward taper structure with an inclination (FIG. 4). The forward taper structure is a structure suitable for mold release in forming a structure on a film plate.

[フィルム版の製造方法]
フィルム版の製造方法としては、荷電粒子線や光によるリソグラフィ、或いはプラズマエッチングなど、公知の微細加工技術を適用した基板加工により作製した原版から、ナノインプリント法等の公知の技術により、例えばポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルニトリル、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、ナイロンなどを原料とするフレキシブルな基材(可撓性を有する基材)上の樹脂に構造を転写することが好適である。前記樹脂は、光硬化性、熱硬化性、或いは熱可塑性のいずれかが適用されることが好ましい。また、後述する立体物表面に液滴輸送構造部11を形成する場合に、液滴輸送構造部11を構成する材料に対して離型性を有する樹脂材料であることが好ましく、特に前記フィルム版に光硬化性樹脂を適用する場合は、フッ素を含有した光硬化性樹脂や、シロキサンオイルを混合した光硬化性樹脂とすることがより好ましい。
[Film plate manufacturing method]
As a film plate manufacturing method, for example, polyethylene, polyethylene, or the like by a known technique such as a nanoimprint method from an original plate produced by substrate processing using a known fine processing technique such as lithography using charged particle beam or light, or plasma etching Terephthalate, polyethylene naphthalate, polypropylene, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polystyrene, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, ethylene vinyl acetate copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, ethylene-methacrylic acid It is preferable to transfer the structure to a resin on a flexible base material (a flexible base material) made of a copolymer, nylon or the like. It is preferable that any one of photo-curing property, thermosetting property, or thermoplastic property is applied to the resin. Further, when forming the droplet transport structure 11 on the surface of a three-dimensional object to be described later, it is preferable that the resin material has releasability with respect to the material constituting the droplet transport structure 11, particularly the film plate. When a photocurable resin is applied to the photocurable resin, it is more preferable to use a photocurable resin containing fluorine or a photocurable resin mixed with siloxane oil.

前記原版に形成する構造としては、フィルム版の製造方法における原版からの転写回数に応じて、液滴輸送構造部11と同じ設計か、或いはその反転構造のいずれかを適用できる。フィルム版に形成される樹脂構造としては、液滴輸送構造部11の反転構造となる。   As the structure formed on the original plate, either the same design as the droplet transport structure 11 or its inverted structure can be applied depending on the number of times of transfer from the original plate in the film plate manufacturing method. The resin structure formed on the film plate is an inverted structure of the droplet transport structure 11.

前記原版作製に適用する微細加工技術、特に荷電粒子線リソグラフィとプラズマエッチングによる基板加工技術によるナノインプリント用の原版作製は、微細な構造の形状が後の工程により変化することを防ぐために、微細な構造を先に形成し、これをレジストなどで保護しながら順次サイズの大きい構造を形成すれば良い。例えば、第1区画に相当する領域に形成する第1集合体、第2区画に相当する領域に形成する第3集合体が同じ設計であるか、或いは第1区画に形成する第1集合体の構造高さHaと、第2区画に形成する第3集合体の構造高さHcが等しい場合は、原版とする基板上に、前記第1集合体と前記第3集合体を一括で形成することができ、続いて、第2区画に相当する領域に構造体Bのエッチング加工する領域以外をレジストでマスキングしてエッチング加工すれば良く、荷電粒子線リソグラフィとプラズマエッチングによる基板加工の各工程を2サイクル実施すれば良い。第1区画に形成する第1集合体の構造高さHaと、第2区画に形成する第3集合体の構造高さHcが異なる場合は、各々の集合体を別々のサイクルで作製する必要があるため、前記各工程を3サイクル実施すれば良い。   The microfabrication technology applied to the master fabrication, particularly the nanoimprint master fabrication using charged particle beam lithography and plasma etching substrate processing technology, has a fine structure in order to prevent the shape of the fine structure from changing in a later process. Is formed first, and a structure having a large size may be formed sequentially while protecting the substrate with a resist or the like. For example, the first aggregate formed in the area corresponding to the first section and the third aggregate formed in the area corresponding to the second section have the same design, or the first aggregate formed in the first section When the structural height Ha is equal to the structural height Hc of the third aggregate formed in the second section, the first aggregate and the third aggregate are collectively formed on the substrate as the original plate. Subsequently, the region corresponding to the second section may be etched by masking the region other than the region to be etched of the structure B with a resist, and each step of substrate processing by charged particle beam lithography and plasma etching is performed in 2 steps. A cycle may be carried out. When the structural height Ha of the first aggregate formed in the first section is different from the structural height Hc of the third aggregate formed in the second section, it is necessary to produce each aggregate in separate cycles. For this reason, the above-described steps may be performed for 3 cycles.

このように、加工領域外をマスキングにより保護して加工するため、前記基板加工の全てのサイクルにおいてエッチングされない領域においては、少なくとも該ナノインプリント用の原版の厚み方向に対する位置は同じとなる。すなわち、少なくとも前記ナノインプリント用の原版に形成される前記第1集合体、および前記第3集合体を成す凹凸構造の上面は、該ナノインプリント用の原版の厚み方向に対する位置は同じとなる。したがって、該ナノインプリント用原版から転写して形成する液滴輸送構造部は、前記第1区画に形成された凸型、或いは凹型構造の第1集合体の底面と、前記第2区画に形成された凸型構造の第3集合体の底面の、厚み方向に対する位置が同じとなり、さらに前記転写して形成した液滴輸送構造部を複製版として用い、再度転写した液滴輸送構造部は前記第1集合体、および前記第3集合体を成す凹凸構造の上面は、該ナノインプリント用の原版の厚み方向に対する位置は同じとなる。ナノインプリント用の原版に形成した液滴輸送構造部であっても、該構造を反転した液滴輸送構造部であっても、水換算の接触角差により液滴を輸送する駆動力は得られる。   In this way, since the outside of the processing region is protected and processed by masking, at least the position in the thickness direction of the original substrate for nanoimprinting is the same in the region that is not etched in all the cycles of the substrate processing. That is, at least the top surfaces of the concavo-convex structure forming the first aggregate and the third aggregate formed on the nanoimprint original plate have the same position in the thickness direction of the nanoimprint original plate. Accordingly, the droplet transport structure formed by transferring from the nanoimprint master is formed on the bottom surface of the first assembly having the convex or concave structure formed on the first section and on the second section. The position of the bottom surface of the third aggregate having the convex structure is the same in the thickness direction, and the droplet transporting structure formed by the transfer is used as a duplicate plate. The positions of the upper surface of the concavo-convex structure forming the aggregate and the third aggregate are the same in the thickness direction of the nanoimprint original plate. A driving force for transporting droplets by a contact angle difference in terms of water can be obtained regardless of whether the droplet transporting structure portion is formed on the nanoimprint original plate or the droplet transporting structure portion having the inverted structure.

また、荷電粒子線描画工程において、露光量を変調することで、現像工程におけるレジストの溶解量を調整することができる。当該技術を用いることにより、構造高さが異なる構造体であっても一括形成が可能となる。さらに該レジストに形成した構造体に対して電鋳処理を行えば、例えばニッケルなどの金属材料表面に、前記レジストに形成した構造体の反転構造を形成したナノインプリント用の原版を作製することも可能である。尚、露光量を変調した前記荷電粒子線リソグラフィ工程において、荷電粒子線が未露光の領域においては、該ナノインプリント用の原版の厚み方向に対する位置は同じとなる。   In the charged particle beam drawing process, the amount of resist dissolved in the development process can be adjusted by modulating the exposure amount. By using the technique, it is possible to form all the structures at the same time even if the structures have different structure heights. Furthermore, if an electroforming process is performed on the structure formed on the resist, it is also possible to produce a nanoimprint master plate in which an inverted structure of the structure formed on the resist is formed on the surface of a metal material such as nickel. It is. In the charged particle beam lithography process in which the exposure amount is modulated, the position in the thickness direction of the original plate for nanoimprinting is the same in a region where the charged particle beam is not exposed.

荷電粒子線描画工程により、第1区画に形成する第1集合体、第2区画に形成する第2集合体、および第3集合体のレジスト構造を形成する工程において、全ての構造体を内角、或いは外角の一方が90°の多角形で設計し、且つ第1区画と第2区画の境界線を、ミクロな視野において、図1(b)のように各頂点が90°である四辺形からなるマトリックス状に区切られた各区画を第1区画と第2区画のいずれかが占める設計とすることにより、例えば可変成形型の荷電粒子線描画装置を適用により、高いスループットの原版作製が可能となる。   In the step of forming the first aggregate formed in the first section, the second aggregate formed in the second section, and the resist structure of the third aggregate by the charged particle beam drawing process, Alternatively, one of the outer angles is designed as a polygon having a 90 ° angle, and the boundary line between the first and second zones is formed from a quadrangle whose vertex is 90 ° as shown in FIG. By adopting a design in which each of the first and second sections occupies each section divided into a matrix shape, for example, by applying a variable-shaped charged particle beam drawing apparatus, it is possible to produce a high-throughput master. Become.

[立体物表面への液滴輸送構造部の製造方法]
立体物表面への液滴輸送構造部11の製造方法としては、立体物表面に、例えば光硬化性樹脂を塗工し、前記フィルム版の構造面を、前記立体物表面に塗工した光硬化性樹脂に押し当て、光照射により前記光硬化性樹脂を硬化後、前記フィルム版を立体物表面から離型する、或いは、前記フィルム版の構造面に、光硬化性樹脂を塗工し、これを立体物表面に接着して、光照射により前記光硬化性樹脂を硬化後、前記フィルム版を立体物表面から離型することが好ましい。前記光硬化性樹脂を、例えば熱硬化性樹脂などに置き換えて、熱による樹脂効果法を適用しても良いが、本実施形態のフィルム版を用いる場合、耐熱性の観点から、光硬化性樹脂を用いることが好適である。
立体物表面に追従するように液滴輸送構造部11を形成するために、前記フィルム版の製造工程において作製する原版の設計を、適宜最適化することも可能である。
[Method of manufacturing a droplet transport structure on the surface of a three-dimensional object]
As a manufacturing method of the droplet transport structure part 11 to the three-dimensional object surface, for example, a photocurable resin is applied to the three-dimensional object surface, and the photocuring is performed by applying the structural surface of the film plate to the three-dimensional object surface. After pressing the photocurable resin against the curable resin and curing the photocurable resin by light irradiation, the film plate is released from the surface of the three-dimensional object, or the photocurable resin is applied to the structural surface of the film plate, Is preferably adhered to the surface of the three-dimensional object, and after curing the photocurable resin by light irradiation, the film plate is preferably released from the surface of the three-dimensional object. The photocurable resin may be replaced with, for example, a thermosetting resin, and a resin effect method using heat may be applied. However, when using the film plate of this embodiment, the photocurable resin is used from the viewpoint of heat resistance. Is preferably used.
In order to form the droplet transporting structure 11 so as to follow the surface of the three-dimensional object, it is possible to appropriately optimize the design of the original plate produced in the film plate manufacturing process.

以下、本発明の一実施例について説明する。まず、ナノインプリント用の原版を作製するため、シリコン基板を用意し、該シリコン基板表面に荷電粒子線観光用のレジストFEP−171(富士フイルムエレクトロニクスマテリアル製)をスピンコートにて塗布後、ベーキングによる乾燥を行った。ベーキング後のレジスト膜厚は150nmであった。続いて該レジスト膜が形成されたシリコン基板上に、図5(a)に示すLxが7.5cm、Lyが5cmの領域21に荷電粒子線を照射した。図5(a)の拡大図が図5(b)であり、Phは280nm、Dhは200nmとする設計のパターンを描画した。描画工程後、該シリコン基板を取り出し、ベーキングと2.38%の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液にて現像を実施した。描画工程において荷電粒子線を照射した領域21において、シリコンが露出したシリコン基板に対し、六弗化硫黄とパーフルオロシクロブタンを1:5の割合で導入した誘導結合型プラズマによって、エッチング処理を実施した。該エッチング工程にいて加工したシリコンの深さは40nmであった。残存したレジストを剥離し、図5(a)のパターンが表面に形成されたシリコン基板に荷電粒子線観光用のレジストFEP−171をスピンコートにて塗布後、ベーキングによる乾燥を行った。ベーキング後のレジスト膜厚は1μmであった。続いて該レジスト膜が形成されたシリコン基板上に、図5(c)に示す領域22に荷電粒子線を照射した。図5(c)の拡大図が図5(d)であり、Phは10μm、Dhは5μmとする設計のパターンを描画した。描画工程後、該シリコン基板を取り出し、ベーキングと2.38%の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液にて現像を実施した。描画工程において荷電粒子線を照射した領域22において、シリコンが露出したシリコン基板に対し、六弗化硫黄とパーフルオロシクロブタンを1:5の割合で導入した誘導結合型プラズマによって、エッチング処理を実施した。該エッチング工程にいて加工したシリコンの深さは1.5μmであった。残存したレジストを剥離し、オプツールHD―1100(ダイキン工業製)を表面に塗布し、ナノインプリント用の原版を得た。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. First, in order to prepare a master plate for nanoimprinting, a silicon substrate is prepared, and a resist FEP-171 (manufactured by FUJIFILM Electronics Materials) for charged particle beam tourism is applied to the silicon substrate surface by spin coating, followed by drying by baking. Went. The resist film thickness after baking was 150 nm. Subsequently, a charged particle beam was irradiated onto a region 21 having Lx of 7.5 cm and Ly of 5 cm shown in FIG. 5A on the silicon substrate on which the resist film was formed. An enlarged view of FIG. 5 (a) is FIG. 5 (b), and a pattern having a design in which Ph is 280 nm and Dh is 200 nm is drawn. After the drawing process, the silicon substrate was taken out, developed with baking and 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. In the region 21 irradiated with the charged particle beam in the drawing process, the silicon substrate exposed with silicon was etched by inductively coupled plasma in which sulfur hexafluoride and perfluorocyclobutane were introduced at a ratio of 1: 5. . The depth of silicon processed in the etching process was 40 nm. The remaining resist was peeled off, and a resist FEP-171 for charged particle beam tourism was applied to the silicon substrate on which the pattern of FIG. 5A was formed on the surface by spin coating, followed by drying by baking. The resist film thickness after baking was 1 μm. Subsequently, a charged particle beam was irradiated onto the region 22 shown in FIG. 5C on the silicon substrate on which the resist film was formed. An enlarged view of FIG. 5 (c) is FIG. 5 (d), and a pattern with a design in which Ph is 10 μm and Dh is 5 μm is drawn. After the drawing process, the silicon substrate was taken out, developed with baking and 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. In the region 22 irradiated with the charged particle beam in the drawing process, the silicon substrate exposed with silicon was etched by inductively coupled plasma in which sulfur hexafluoride and perfluorocyclobutane were introduced at a ratio of 1: 5. . The depth of silicon processed in the etching process was 1.5 μm. The remaining resist was peeled off, and OPTOOL HD-1100 (manufactured by Daikin Industries) was applied to the surface to obtain a master plate for nanoimprinting.

次に、紫外線硬化性樹脂を前記ナノインプリント用の原版の表面に適量吐出し、コスモシャインA4100(東洋紡製)の易接着面を前記ナノインプリント用原版の表面に向けて設置し、ローラー加圧と紫外線照射により、前記シャインA4100の易接着面側に、紫外線硬化樹脂からなる前記ナノインプリント用の原版の液滴輸送構造部の反転構造が形成されたフィルム版を得た。   Next, an appropriate amount of an ultraviolet curable resin is discharged onto the surface of the nanoimprint original plate, and an easy-adhesion surface of Cosmo Shine A4100 (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) is placed facing the surface of the nanoimprint original plate. As a result, a film plate was obtained in which an inverted structure of the droplet transport structure portion of the original master for nanoimprint made of ultraviolet curable resin was formed on the easy adhesion surface side of the Shine A4100.

続いて、前記複製版表面の紫外線硬化性樹脂に対して離型性を有する紫外線硬化性樹脂をシリコン基板上に塗布し、前記ナノインプリント用の複製版を構造が形成された面を前記シリコン基板表面側に向け設置し、ローラー加圧と紫外線照射により、前記シリコン基板上に塗布した紫外線硬化性樹脂表面に、前記ナノインプリント用の複製版の液滴輸送構造部の反転構造、すなわち前記ナノインプリント用の原版の液滴輸送構造部と同じ図5(e)に示す構造が形成されたシリコン基板を得た。   Subsequently, an ultraviolet curable resin having releasability with respect to the ultraviolet curable resin on the surface of the replication plate is applied on a silicon substrate, and the surface on which the structure of the replication plate for nanoimprint is formed is the surface of the silicon substrate. Inverted structure of the droplet transport structure part of the replication plate for nanoimprint on the surface of the ultraviolet curable resin applied on the silicon substrate by roller pressure and ultraviolet irradiation, that is, the master plate for nanoimprint A silicon substrate having the same structure as that shown in FIG. 5E was obtained.

記ナノインプリント用の原版の液滴輸送構造部と同じ構造が形成されたシリコン基板において、構造未形成の平坦領域における水の接触角は113°であった。これに対し、図5(e)に示す領域31における水の接触角は153°であり、図5(e)に示す領域32における水の接触角は44°であり、接触角の差により領域31から領域32に向けて液滴の輸送が確認できた。
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、実際には、上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。
In the silicon substrate on which the same structure as the droplet transport structure of the original nanoimprint plate was formed, the contact angle of water in the flat region where the structure was not formed was 113 °. On the other hand, the contact angle of water in the region 31 shown in FIG. 5 (e) is 153 °, and the contact angle of water in the region 32 shown in FIG. 5 (e) is 44 °. It was confirmed that droplets were transported from 31 toward the region 32.
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, actually, it is not restricted to said embodiment, Even if there is a change of the range which does not deviate from the summary of this invention, it is included in this invention.

本実施形態の液滴輸送のための液滴輸送構造部は、表面に付着した水滴を特定の方向へ輸送可能であるため、液滴輸送によるセルフクリーニング性を有し、且つ液滴の残存による光透過性の低下を防止できるため、太陽光発電のためのパネル表面への適用などが期待される。   The droplet transport structure for transporting droplets according to the present embodiment is capable of transporting water droplets attached to the surface in a specific direction. Since it is possible to prevent a decrease in light transmittance, application to the panel surface for solar power generation is expected.

11、12、13…液滴輸送構造部
21、22…荷電粒子線照射領域
31、32…領域
11, 12, 13 ... droplet transport structure 21, 22 ... charged particle beam irradiation area 31, 32 ... area

Claims (11)

少なくとも、凹凸構造が形成された第1区画と第2区画とに表面が画成され、
上記第1区画には、少なくとも当該第1区画内の凹凸構造の中心間距離の平均値Paが、100nm以上、400nm以下である凸部および凹部からなる第1集合体が形成されており、
上記第2区画には、少なくとも当該第2区画内の凹凸構造の中心間距離の平均値Pbが、1μm以上、100μm以下である凸部および凹部からなる第2集合体が形成されており、
上記第1区画の水換算の接触角が、上記第2区画の水換算の接触角よりも大きい液滴輸送構造部が可撓性基材上に形成されてなることを特徴とするフィルム版。
At least a surface is defined in the first section and the second section where the concavo-convex structure is formed,
In the first section, a first aggregate composed of convex parts and concave parts having at least an average distance Pa between centers of the concavo-convex structure in the first section of 100 nm or more and 400 nm or less is formed,
In the second section, a second aggregate composed of convex parts and concave parts having at least an average distance Pb between the centers of the concavo-convex structures in the second section of 1 μm or more and 100 μm or less is formed,
A film plate, wherein a droplet transport structure having a contact angle in water equivalent of the first section larger than the contact angle in water equivalent of the second section is formed on a flexible substrate.
前記液滴輸送構造部における前記第1区画に形成された前記凹部の底面の面積比率が、上記第1区画に形成された上記凸部の上面の面積比率よりも大きい請求項1に記載のフィルム版。   2. The film according to claim 1, wherein an area ratio of a bottom surface of the concave portion formed in the first section in the droplet transport structure is larger than an area ratio of an upper surface of the convex section formed in the first section. Edition. 前記液滴輸送構造部における上記第1集合体の凸部の平均高さHaが、上記第1区画に形成された凹凸構造の中心間距離の平均値Pa以下であり、
上記第2集合体の凸部の平均高さHbは、上記平均高さHaよりも高い請求項1又は請求項2に記載のフィルム版。
The average height Ha of the convex portions of the first aggregate in the droplet transporting structure portion is equal to or less than the average value Pa of the center-to-center distance of the concavo-convex structure formed in the first partition,
The film plate according to claim 1 or 2, wherein the average height Hb of the convex portions of the second aggregate is higher than the average height Ha.
前記液滴輸送構造部における前記平均高さHaが、15nm以上、100nm以下である請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のフィルム版。   The film plate according to any one of claims 1 to 3, wherein the average height Ha of the droplet transporting structure is 15 nm or more and 100 nm or less. 少なくとも、前記液滴輸送構造部における上記第2区画に形成された凸部の上面に凸部および凹部からなる第3集合体が形成され、当該第3集合体の凹凸構造の中心間距離Pcの平均値が、100nm以上、400nm以下である請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のフィルム版。   At least a third aggregate composed of convex portions and concave portions is formed on the upper surface of the convex portion formed in the second section in the droplet transporting structure portion, and the center-to-center distance Pc of the concave-convex structure of the third aggregate is set. The film plate according to any one of claims 1 to 4, wherein the average value is 100 nm or more and 400 nm or less. 前記液滴輸送構造部における上記第1区画と上記第2区画が隣接する領域の断面視において、上記第1集合体の上面と、上記第3集合体の上面の、厚み方向に対する位置が同じである請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のフィルム版。   In a cross-sectional view of a region where the first section and the second section are adjacent to each other in the droplet transport structure, the top surface of the first assembly and the top surface of the third assembly are in the same position in the thickness direction. The film plate according to any one of claims 1 to 5. 前記液滴輸送構造部における上記第1区画と上記第2区画が隣接する領域の断面視において、上記第1集合体の底面と、上記第3集合体の底面の、厚み方向に対する位置が同じである請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のフィルム版。   In a cross-sectional view of a region where the first section and the second section are adjacent to each other in the droplet transport structure, the bottom surface of the first assembly and the bottom surface of the third assembly are in the same position in the thickness direction. The film plate according to any one of claims 1 to 5. 前記液滴輸送構造部における上記第1区画、および第2区画に形成された凹凸構造が、フッ素を含有した光硬化性樹脂で構成されている請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のフィルム版。   The concavo-convex structure formed in the first section and the second section in the droplet transporting structure section is made of a photocurable resin containing fluorine. The film version described. 前記液滴輸送構造部における上記第1区画、および第2区画に形成された凹凸構造が、シロキサンオイルを混合した光硬化性樹脂で構成されている請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のフィルム版。   The concavo-convex structure formed in the first section and the second section in the droplet transporting structure section is composed of a photocurable resin mixed with siloxane oil. The film version described in 1. 少なくとも、液滴輸送構造部を形成する立体物の表面に光硬化性樹脂を塗工する工程と、
請求項1から請求項9いずれか記載のフィルム版の前記液滴輸送構造部を、前記立体物表面に塗工した光硬化性樹脂に押し当てる工程と、
光を照射し、前記光硬化性樹脂を硬化する工程と、
硬化した前記立体物表面から、前記フィルム版を離型する工程と、を具備することを特徴とする液滴輸送構造部の製造方法。
At least a step of applying a photocurable resin to the surface of the three-dimensional object forming the droplet transport structure; and
The step of pressing the droplet transport structure portion of the film plate according to any one of claims 1 to 9 to a photocurable resin coated on the surface of the three-dimensional object;
Irradiating light and curing the photocurable resin;
And a step of releasing the film plate from the cured three-dimensional object surface.
少なくとも、請求項1から請求項9いずれか記載のフィルム版の前記液滴輸送構造部に光硬化性樹脂を塗工する工程と、
立体物表面と塗工した光硬化性樹脂を密着させる工程と、
光を照射し、前記光硬化性樹脂を硬化する工程と、
硬化した前記光硬化性樹脂から、前記フィルム版を離型する工程と、を具備することを特徴とする液滴輸送構造部の製造方法。
At least a step of applying a photocurable resin to the droplet transport structure of the film plate according to any one of claims 1 to 9,
A step of closely adhering the surface of the three-dimensional object and the coated photocurable resin;
Irradiating light and curing the photocurable resin;
And a step of releasing the film plate from the cured photocurable resin.
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