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JP7528580B2 - Patterned film and method for forming same - Google Patents
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Description

本発明は、パターン膜に関する。 The present invention relates to a patterned film.

パターン膜の形成方法として、紫外線や電子線などの活性エネルギー線の照射を利用する方法やブロック共重合体などの自己組織化材料を用いる方法など様々な方法が報告されている。 Various methods have been reported for forming patterned films, including methods that use irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays or electron beams, and methods that use self-organizing materials such as block copolymers.

特開2009-260330号公報JP 2009-260330 A 特開2016-197176号公報JP 2016-197176 A

本発明は、簡便な方法でパターン膜の形成を可能にする技術を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a technology that enables the formation of patterned films in a simple manner.

本発明の第1側面によると、基材上に第1膜を設けることと、前記第1膜上に、活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む分散粒子と、前記活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む分散媒とを含むエマルジョンからなる第2膜を形成することと、前記第2膜の少なくとも一部の領域に前記活性エネルギー線を照射することなしに、前記第2膜の他の少なくとも一部の領域に前記活性エネルギー線を照射して、前記活性エネルギー線を照射した領域で前記第1液体を硬化させることと、前記活性エネルギー線の照射後に、前記第2膜を乾燥させることにより前記第2膜から前記第2液体の少なくとも一部を除去するとともに、前記第1膜の材料の少なくとも一部を、前記第2膜が含んでいる未硬化の前記第1液体に溶解させることと、前記第1膜の前記材料の少なくとも一部を溶解させた未硬化の前記第1液体を硬化させることとを含むパターン膜の形成方法が提供される。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for forming a pattern film, the method including: providing a first film on a substrate; forming a second film on the first film, the second film being made of an emulsion containing dispersed particles containing a first liquid that is cured by irradiation with active energy rays, and a dispersion medium containing a second liquid that is not cured by irradiation with active energy rays; irradiating at least a portion of another region of the second film with the active energy rays without irradiating at least a portion of the second film with the active energy rays, thereby curing the first liquid in the region irradiated with the active energy rays; drying the second film after the irradiation with the active energy rays to remove at least a portion of the second liquid from the second film, and dissolving at least a portion of the material of the first film in the uncured first liquid contained in the second film; and curing the uncured first liquid in which at least a portion of the material of the first film has been dissolved.

本発明の第2側面によると、基材上に第1膜を設けることと、前記第1膜上に、活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む分散粒子と、前記活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む分散媒とを含むエマルジョンからなる第2膜を形成することと、前記第2膜の少なくとも一部の領域に前記活性エネルギー線を照射することなしに、前記第2膜の他の少なくとも一部の領域に前記活性エネルギー線を照射して、前記活性エネルギー線を照射した領域に、前記分散粒子の硬化物からなる粒状層を形成することと、前記活性エネルギー線の照射後に、前記第2膜を乾燥させることにより前記第2膜から前記第2液体の少なくとも一部を除去して、前記活性エネルギー線を照射していない領域における未硬化の前記第1液体の少なくとも一部を前記粒状層中へと移動させるとともに、前記第1膜の材料の少なくとも一部を、流動化させるか、未硬化の前記第1液体に溶解させるか、又は、流動化させ且つ未硬化の前記第1液体に溶解させて、前記第1膜の材料の少なくとも一部を前記粒状層へと移動させることと、その後、未硬化の前記第1液体を硬化させることとを含むパターン膜の形成方法が提供される。 According to a second aspect of the present invention, a method for producing a granular layer comprising: providing a first film on a substrate; forming a second film on the first film, the second film being made of an emulsion containing dispersed particles containing a first liquid that is cured by irradiation with active energy rays, and a dispersion medium containing a second liquid that is not cured by irradiation with the active energy rays; irradiating at least a partial region of the second film with the active energy rays without irradiating at least a partial region of the second film with the active energy rays, thereby forming a granular layer made of a cured product of the dispersed particles in the region irradiated with the active energy rays; and then curing the uncured first liquid.

本発明の第3側面によると、第1又は第2側面に係る方法により形成されるパターン膜が提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a patterned film formed by the method according to the first or second aspect.

本発明によれば、簡便な方法でパターン膜の形成を可能にする技術が提供される。 The present invention provides a technology that enables the formation of patterned films in a simple manner.

本発明の第1実施形態に係るパターン膜の形成方法における第1膜の形成工程を概略的に示す断面図。1A to 1C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a first film forming step in the pattern film forming method according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るパターン膜の形成方法における第2膜の形成工程を概略的に示す断面図。4A to 4C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a step of forming a second film in the method of forming a pattern film according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るパターン膜の形成方法における活性エネルギー線の照射工程を概略的に示す断面図。3A to 3C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of an active energy ray irradiation step in the method for forming a pattern film according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るパターン膜の形成方法における第2液体の除去工程を概略的に示す断面図。5A to 5C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a removing step of a second liquid in the method for forming a pattern film according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るパターン膜の形成方法における第2液体の除去工程後に得られる構造を概略的に示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a structure obtained after a second liquid removing step in the pattern film forming method according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るパターン膜の形成方法における定着工程を概略的に示す断面図。3A to 3C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a fixing step in the method for forming a pattern film according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係るパターン膜の形成方法における第1膜の形成工程を概略的に示す断面図。6A to 6C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a first film forming step in a pattern film forming method according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係るパターン膜の形成方法における第2膜の形成工程を概略的に示す断面図。6 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a second film in the method of forming a pattern film according to the second embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第2実施形態に係るパターン膜の形成方法における活性エネルギー線の照射工程を概略的に示す断面図。5 is a cross-sectional view illustrating an example of an active energy ray irradiation step in the method for forming a pattern film according to a second embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第2実施形態に係るパターン膜の形成方法における第2液体の除去工程を概略的に示す断面図。11A to 11C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a process for removing a second liquid in the method for forming a pattern film according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係るパターン膜の形成方法における第2液体の除去工程後に得られる構造を概略的に示す断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a structure obtained after a second liquid removing step in the pattern film forming method according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係るパターン膜の形成方法における定着工程を概略的に示す断面図。6 is a cross-sectional view illustrating a fixing step in the method for forming a pattern film according to a second embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第3実施形態に係るパターン膜の形成方法における第1膜の形成工程を概略的に示す断面図。11A to 11C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a first film forming step in a pattern film forming method according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係るパターン膜の形成方法における第1活性エネルギー線の照射工程を概略的に示す断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a first active energy ray irradiation step in the method for forming a pattern film according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係るパターン膜の形成方法における第2膜の形成工程を概略的に示す断面図。13A to 13C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a step of forming a second film in the method of forming a pattern film according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係るパターン膜の形成方法における第2活性エネルギー線の照射工程を概略的に示す断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a second active energy ray irradiation step in the method for forming a pattern film according to the third embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係るパターン膜の形成方法における第2液体の除去工程を概略的に示す断面図。13A to 13C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a process for removing a second liquid in the method for forming a pattern film according to the third embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係るパターン膜の形成方法における第2液体の除去工程後に得られる構造を概略的に示す断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a structure obtained after a second liquid removing step in the method for forming a pattern film according to the third embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係るパターン膜の形成方法における定着工程を概略的に示す断面図。13A to 13C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a fixing step in the method for forming a pattern film according to a third embodiment of the present invention. エマルジョンの粒度分布を示すグラフ。Graph showing particle size distribution of emulsion. 試験1で得られたパターン膜の写真。Photograph of the patterned film obtained in Test 1. 図21のパターン膜を拡大して示す写真。22 is an enlarged photograph of the pattern film of FIG. 21. 試験2のパターン膜形成方法における第1膜形成工程を示す写真。Photographs showing a first film forming step in the pattern film forming method of Test 2. 試験2のパターン膜形成方法における第2膜形成工程を示す写真。Photographs showing a second film forming step in the pattern film forming method of Test 2. 試験2のパターン膜形成方法におけるエネルギー線照射工程を示す写真。Photographs showing an energy ray irradiation step in the pattern film forming method of Test 2. 試験2のパターン膜形成方法における乾燥工程開始から5分経過後の膜構造を示す写真。13 is a photograph showing the film structure 5 minutes after the start of the drying process in the pattern film forming method of Test 2. 試験2のパターン膜形成方法における乾燥工程開始から20分経過後の膜構造を示す写真。13 is a photograph showing the film structure 20 minutes after the start of the drying process in the pattern film forming method of Test 2. 試験2のパターン膜形成方法における乾燥工程開始から30分経過後の膜構造を示す写真。13 is a photograph showing a film structure 30 minutes after the start of a drying process in the pattern film forming method of Test 2. 試験2のパターン膜形成方法における乾燥工程開始から35分経過後の膜構造を示す写真。13 is a photograph showing the film structure 35 minutes after the start of the drying process in the pattern film forming method of Test 2. 試験2のパターン膜形成方法における乾燥工程開始から40分経過後の膜構造を示す写真。13 is a photograph showing the film structure 40 minutes after the start of the drying process in the pattern film forming method of Test 2. 試験2のパターン膜形成方法における乾燥工程開始から60分経過後の膜構造を示す写真。13 is a photograph showing a film structure 60 minutes after the start of a drying process in the pattern film forming method of Test 2. 試験2のパターン膜形成方法における定着工程後の膜構造を示す写真。Photograph showing a film structure after a fixing process in the pattern film forming method of Test 2. 試験3のパターン膜形成方法における第1エネルギー線照射工程を示す写真。Photographs showing the first energy ray irradiation step in the pattern film forming method of Test 3. 試験3のパターン膜形成方法において形成した液溜めセルを示す写真。13 is a photograph showing a liquid storage cell formed in the pattern film forming method of Test 3. 試験3のパターン膜形成方法における第2エネルギー線照射工程を示す写真。Photographs showing the second energy ray irradiation step in the pattern film forming method of Test 3. 試験3のパターン膜形成方法における乾燥工程開始直後の膜構造を示す写真。13 is a photograph showing a film structure immediately after the start of a drying process in the pattern film forming method of Test 3. 試験3のパターン膜形成方法における乾燥工程開始から15分経過後の膜構造を示す写真。13 is a photograph showing the film structure 15 minutes after the start of the drying process in the pattern film forming method of Test 3. 試験3のパターン膜形成方法における乾燥工程開始から20分経過後の膜構造を示す写真。13 is a photograph showing the film structure 20 minutes after the start of the drying process in the pattern film forming method of Test 3. 試験3のパターン膜形成方法における乾燥工程開始から25分経過後の膜構造を示す写真。13 is a photograph showing the film structure 25 minutes after the start of the drying process in the pattern film forming method of Test 3. 試験3のパターン膜形成方法における乾燥工程開始から30分経過後の膜構造を示す写真。13 is a photograph showing a film structure 30 minutes after the start of a drying process in the pattern film forming method of Test 3. 試験3のパターン膜形成方法における乾燥工程開始から40分経過後の膜構造を示す写真。13 is a photograph showing a film structure 40 minutes after the start of a drying process in the pattern film forming method of Test 3. 試験3のパターン膜形成方法における乾燥工程開始から60分経過後の膜構造を示す写真。13 is a photograph showing a film structure 60 minutes after the start of a drying process in the pattern film forming method of Test 3. 試験3のパターン膜形成方法における乾燥工程開始から120分経過後の膜構造を示す写真。13 is a photograph showing a film structure 120 minutes after the start of a drying process in the pattern film forming method of Test 3.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that components that perform the same or similar functions are given the same reference numbers throughout the drawings, and duplicate descriptions will be omitted.

[第1実施形態]
以下、第1実施形態に係るパターン膜の形成方法について、工程順に説明する。各工程の理解を助けるために、各工程における膜の状態の一例を図1乃至図6に示し、これら図面を以下の説明で参照する。
[First embodiment]
The method for forming a pattern film according to the first embodiment will be described below in the order of steps. To facilitate understanding of each step, an example of the state of the film in each step is shown in Figures 1 to 6, and these figures will be referred to in the following description.

<第1膜の形成>
先ず、基材を準備する。基材としては、任意の基材を使用することができ、例えばフィルムやシートなどを使用することができる。
<Formation of First Film>
First, a substrate is prepared. Any substrate can be used as the substrate, and for example, a film or a sheet can be used.

次に、基材上に第1膜を設ける。第1膜は、主に非流動性の膜である。 Next, a first film is provided on the substrate. The first film is primarily a non-fluid film.

第1膜の材料は、例えば、第2液体の除去工程までは第1液体に溶解しないか、又は、第2液体の除去工程までは流動性を示さない材料である。第1膜の材料は、例えば、第2液体と比較して、第1液体に対してより高い溶解度を示す。一例によれば、第1膜の材料は熱可塑性樹脂である。他の例によれば、第1膜の材料は熱硬化性樹脂である。第1膜の材料は、1以上の低分子化合物であってもよい。 The material of the first film is, for example, a material that does not dissolve in the first liquid until the step of removing the second liquid, or does not exhibit flowability until the step of removing the second liquid. The material of the first film is, for example, a material that exhibits a higher solubility in the first liquid compared to the second liquid. According to one example, the material of the first film is a thermoplastic resin. According to another example, the material of the first film is a thermosetting resin. The material of the first film may be one or more low molecular weight compounds.

第1膜の材料は、上記の樹脂に加え、その中に溶解又は分散した1以上の添加剤を更に含んでいてもよい。そのような添加剤としては、例えば、染料、顔料、金属粒子、及び磁性粒子が挙げられる。 In addition to the resin, the material of the first film may further include one or more additives dissolved or dispersed therein. Such additives include, for example, dyes, pigments, metal particles, and magnetic particles.

第1膜の材料に添加剤を含有させる場合、第1膜の材料に占める添加剤の割合は、0.01乃至80質量%の範囲内にあることが好ましく、0.1乃至70質量%の範囲内にあることがより好ましい。 When an additive is contained in the material of the first film, the proportion of the additive in the material of the first film is preferably in the range of 0.01 to 80% by mass, and more preferably in the range of 0.1 to 70% by mass.

第1膜は、例えば、塗布又は印刷により基材上に形成することができる。或いは、塗布又は印刷により支持体上に第1膜を形成し、支持体から基材上へ第1膜を転写してもよい。なお、塗布又は印刷により形成した膜は、必要に応じて乾燥させる。 The first film can be formed on the substrate by, for example, coating or printing. Alternatively, the first film may be formed on the support by coating or printing, and then transferred from the support to the substrate. The film formed by coating or printing may be dried as necessary.

第1膜の厚みは、一例によれば0.5乃至50μmの範囲内にあり、他の例によれば1.0乃至20μmの範囲内にある。 The thickness of the first film is in the range of 0.5 to 50 μm in one example, and in the range of 1.0 to 20 μm in another example.

図1は、第1膜が基材上に形成された状態の一例を概略的に示している。図1において、基材1の上には、連続膜としての第1膜2が形成されている。 Figure 1 shows a schematic diagram of an example of a state in which a first film is formed on a substrate. In Figure 1, a first film 2 is formed as a continuous film on a substrate 1.

<エマルジョンの調製>
基材上に第1膜を設けた後、活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む分散粒子と、活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む分散媒とを含むエマルジョンを調製する。このエマルジョンの調製は、基材上に第1膜を設ける前に行ってもよく、基材上に第1膜を設けるのと並行して行ってもよい。
<Preparation of emulsion>
After providing a first film on a substrate, an emulsion is prepared that contains dispersed particles containing a first liquid that is cured by irradiation with active energy rays and a dispersion medium containing a second liquid that is not cured by irradiation with active energy rays. The preparation of this emulsion may be performed before providing the first film on the substrate, or may be performed in parallel with providing the first film on the substrate.

エマルジョンは、水中油型(O/W型)エマルジョンであってもよいし、油中水型(W/O型)エマルジョンであってもよい。 The emulsion may be an oil-in-water (O/W) emulsion or a water-in-oil (W/O) emulsion.

分散粒子は、活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む。活性エネルギー線としては、例えば、紫外線、電子線、及びX線が挙げられる。第1液体としては、例えば、アクリル系モノマー若しくはオリゴマー、メタクリル系モノマー若しくはオリゴマー、エポキシ系モノマー若しくはオリゴマー、又はそれらの1以上を含んだ混合物を用いることができる。第1液体としては、選択肢が広いことや物性調整の自由度が大きいことなどの利点から、アクリル系モノマー若しくはオリゴマー、又は、メタクリル系モノマー若しくはオリゴマーを用いることが好適である。第1液体としては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレートなどを用いることができる。第1液体中にモノマー及びオリゴマーが占める割合は、例えば30乃至100質量%である。 The dispersed particles include a first liquid that is cured by irradiation with active energy rays. Examples of active energy rays include ultraviolet rays, electron beams, and X-rays. The first liquid may be, for example, an acrylic monomer or oligomer, a methacrylic monomer or oligomer, an epoxy monomer or oligomer, or a mixture containing one or more of them. It is preferable to use an acrylic monomer or oligomer, or a methacrylic monomer or oligomer as the first liquid, because of the advantages of a wide range of options and a large degree of freedom in adjusting physical properties. For example, trimethylolpropane triacrylate may be used as the first liquid. The proportion of the monomer and oligomer in the first liquid is, for example, 30 to 100% by mass.

なお、活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体は、親油性であるもののほうが、親水性であるものよりも種類が多い。従って、O/W型エマルジョンのほうが、W/O型エマルジョンよりも材料選択の自由度が高い。 Incidentally, there are more types of lipophilic first liquids that harden when irradiated with active energy rays than there are hydrophilic first liquids. Therefore, O/W emulsions offer greater freedom in material selection than W/O emulsions.

分散媒は、活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む。第1液体が親油性である場合、第2液体は、親水性液体、例えば水、メタノールやエタノールなどの低級アルコール、又はそれらの混合物とすることができる。他方、第1液体が親水性液体である場合、第2液体は、親油性液体、例えばイソパラフィン系溶剤やミネラルスピリットなどとすることができる。 The dispersion medium includes a second liquid that does not harden when exposed to active energy rays. If the first liquid is lipophilic, the second liquid can be a hydrophilic liquid, such as water, a lower alcohol such as methanol or ethanol, or a mixture thereof. On the other hand, if the first liquid is hydrophilic, the second liquid can be a lipophilic liquid, such as an isoparaffinic solvent or mineral spirits.

形成すべきパターンサイズにも依存するが、第1分散粒子は、0.5μm乃至0.5mmの平均粒径を有することが好ましい。ここで、「平均粒径」は、レーザー回折・散乱法に従った粒度分布測定によって得られる重量平均径である。第1分散粒子が上記サイズを有すると、後の工程で、未硬化の第1液体等を粒子間の隙間へ効率良く浸透させることができる。 Although it depends on the size of the pattern to be formed, it is preferable that the first dispersed particles have an average particle size of 0.5 μm to 0.5 mm. Here, the "average particle size" is the weight average diameter obtained by particle size distribution measurement according to the laser diffraction/scattering method. When the first dispersed particles have the above size, the uncured first liquid etc. can be efficiently permeated into the gaps between the particles in a later process.

エマルジョン中に分散粒子が占める割合は、好ましくは25質量%以上である。分散粒子がエマルジョン中で上記割合を占めると、活性エネルギー線を照射した領域の温度を、重合熱を有効に利用して上昇させることによって、第1液体を含む分散粒子の分散状態を不安定化させると同時に凝集層を形成させることができる。エマルジョン中に分散粒子が占める割合の上限は、エマルジョンの転相が生じない範囲であればよく、特に限定するものではない。一例によれば、この割合は70質量%以下である。 The proportion of dispersed particles in the emulsion is preferably 25% by mass or more. When the dispersed particles occupy the above proportion in the emulsion, the temperature of the area irradiated with active energy rays can be increased by effectively utilizing the heat of polymerization to destabilize the dispersion state of the dispersed particles containing the first liquid and form an aggregate layer at the same time. The upper limit of the proportion of dispersed particles in the emulsion is not particularly limited as long as it is within a range in which phase inversion of the emulsion does not occur. According to one example, this proportion is 70% by mass or less.

第1液体は、光重合開始剤を更に含んでいてもよい。光重合開始剤としては、公知の光重合開始剤、例えば、アルキルフェノン系光重合開始剤を用いることができる。アルキルフェノン系光重合開始剤としては、例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが挙げられる。第1液体は、光重合開始剤を、モノマー及びオリゴマーの合計量100質量部に対して、例えば0.1乃至10質量部の量で含むことができる。 The first liquid may further contain a photopolymerization initiator. As the photopolymerization initiator, a known photopolymerization initiator, for example, an alkylphenone-based photopolymerization initiator, can be used. As an alkylphenone-based photopolymerization initiator, for example, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone can be mentioned. The first liquid may contain the photopolymerization initiator in an amount of, for example, 0.1 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the total amount of the monomer and oligomer.

エマルジョンが例えばO/W型である場合、分散粒子は、第1液体に加えて、ハイドロホーブを含んでいてもよい。ハイドロホーブとしては、例えば、セチルアルコールなど水への溶解性が低い高級アルコール、ヘキサデカン、炭化水素鎖の分子量が比較的大きいラウリルメタクリレートやステアリルメタクリレートなどの重合性モノマー、疎水性色素、ポリメチルメタクリレートやポリスチレンなどの高分子等が挙げられる。ハイドロホーブは、第1エマルジョンを安定化する役割を果たす。ハイドロホーブは、100質量部の第1液体に対して、例えば0.1乃至10質量部の量で含むことができる。 When the emulsion is, for example, an O/W type, the dispersed particles may contain a hydrophobe in addition to the first liquid. Examples of hydrophobes include higher alcohols with low solubility in water, such as cetyl alcohol, hexadecane, polymerizable monomers with relatively large molecular weights of the hydrocarbon chain, such as lauryl methacrylate and stearyl methacrylate, hydrophobic dyes, and polymers, such as polymethyl methacrylate and polystyrene. The hydrophobe serves to stabilize the first emulsion. The hydrophobe can be contained in an amount of, for example, 0.1 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the first liquid.

分散媒は、界面活性剤を更に含んでいてもよい。界面活性剤としては、例えば、乳化重合の用途で市販されているものを使用することができる。界面活性剤としては、例えば、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのスルホサクシネート型界面活性剤を使用することができる。エマルジョンは、界面活性剤を、エマルジョンの総質量に対して、例えば0.1乃至5.0質量%の量で含むことができる。 The dispersion medium may further contain a surfactant. For example, a commercially available surfactant for use in emulsion polymerization may be used as the surfactant. For example, a sulfosuccinate type surfactant such as dioctyl sodium sulfosuccinate may be used as the surfactant. The emulsion may contain the surfactant in an amount of, for example, 0.1 to 5.0% by mass based on the total mass of the emulsion.

エマルジョンがO/W型エマルジョンである場合、エマルジョン化と分散粒子の安定性とを確保するために、分散媒は、界面活性剤を含むことが一般的である。また、このO/W型エマルジョンは、エマルジョンの長期保存安定性を改善するために、分散媒中に水溶性の高分子やセルロースナノファイバ等を含むこともできる。更に必要に応じて、このO/W型エマルジョンは、分散媒中に粘度調整剤や消泡剤を含むこともできる。 When the emulsion is an O/W type emulsion, the dispersion medium generally contains a surfactant to ensure emulsification and the stability of the dispersed particles. In addition, this O/W type emulsion can also contain water-soluble polymers, cellulose nanofibers, etc. in the dispersion medium to improve the long-term storage stability of the emulsion. Furthermore, if necessary, this O/W type emulsion can also contain a viscosity modifier or an antifoaming agent in the dispersion medium.

一方、エマルジョンがW/O型エマルジョンである場合、安定なエマルジョンを調製するために、分散媒は、適した親水親油バランス(HLB)価を有するノニオン系界面活性剤や高分子系の分散安定剤を含むことができる。必要に応じて、このW/O型エマルジョンは、分散媒中にイオン性の界面活性剤を含むこともできる。 On the other hand, when the emulsion is a W/O type emulsion, in order to prepare a stable emulsion, the dispersion medium may contain a nonionic surfactant or a polymeric dispersion stabilizer having an appropriate hydrophilic-lipophilic balance (HLB) value. If necessary, this W/O type emulsion may also contain an ionic surfactant in the dispersion medium.

エマルジョンは、公知の乳化・分散技術、例えば、ペイントシェイカ、超音波ホモジナイザ、コロイドミル、ホモジナイザ、及び膜乳化法などを利用することで調製することができる。 Emulsions can be prepared using known emulsification and dispersion techniques, such as paint shakers, ultrasonic homogenizers, colloid mills, homogenizers, and membrane emulsification methods.

<第2膜の形成>
次に、上記エマルジョンからなる第2膜を第1膜上に形成する。以下、「エマルジョンからなる第2膜」を液膜ともいう。具体的には、上記エマルジョンを第1膜上に塗布することにより、液膜を第1膜上に形成することができる。
<Formation of second film>
Next, a second film made of the emulsion is formed on the first film. Hereinafter, the "second film made of emulsion" is also referred to as a liquid film. Specifically, the liquid film can be formed on the first film by applying the emulsion onto the first film.

塗布方法は、特に限定されないが、液膜の厚みに応じて適切な塗布方法、例えば、ダイコート、コンマコート、又はカーテンコートを選択することができる。液膜の厚みは、例えば10乃至3000μmとすることができる。また、少量のエマルジョンを塗布して小さい面積の液膜を形成する場合には、必要に応じてディスペンサなどを利用することもできる。 The coating method is not particularly limited, but an appropriate coating method such as die coating, comma coating, or curtain coating can be selected depending on the thickness of the liquid film. The thickness of the liquid film can be, for example, 10 to 3000 μm. In addition, when applying a small amount of emulsion to form a liquid film with a small area, a dispenser or the like can be used as necessary.

図2は、エマルジョンからなる第2膜が第1膜上に形成された状態の一例を概略的に示している。図2において、第1膜2の上には、分散粒子31と分散媒32とから構成されるエマルジョンからなる第2膜3が形成されている。 Figure 2 shows a schematic diagram of an example of a state in which a second film made of an emulsion is formed on a first film. In Figure 2, a second film 3 made of an emulsion composed of dispersed particles 31 and a dispersion medium 32 is formed on the first film 2.

<活性エネルギー線の照射>
次に、第2膜に活性エネルギー線をパターン状に照射する。活性エネルギー線としては、上記の通り、例えば、紫外線、電子線、X線などが挙げられる。パターン照射は、例えば、マスクなどを介して活性エネルギー線を場所選択的に照射することや、レーザー光を位置選択的に照射することにより実施することができる。
<Irradiation with active energy rays>
Next, the second film is irradiated with active energy rays in a pattern. As the active energy rays, as described above, for example, ultraviolet rays, electron beams, X-rays, etc. can be mentioned. The pattern irradiation can be carried out, for example, by selectively irradiating the active energy rays through a mask or the like, or by selectively irradiating the laser beam.

活性エネルギー線の照射により、第2膜のうち活性エネルギー線が照射された領域(以下、照射領域ともいう)では、分散粒子に含まれる第1液体が重合により硬化する。これにより、分散粒子の硬化物からなる多孔質層を形成することができる。 By irradiating the active energy rays, the first liquid contained in the dispersed particles is polymerized and hardened in the area of the second film irradiated with the active energy rays (hereinafter also referred to as the irradiated area). This makes it possible to form a porous layer made of the hardened product of the dispersed particles.

図3は、紫外線のパターン照射により、紫外線を照射した領域に、分散粒子の硬化物からなる粒状層が形成された状態の一例を概略的に示している。図3に示すように、例えば、マスク5を用いて紫外線のパターン露光を行った場合、紫外線が照射された領域では、分散粒子31に含まれる第1液体が重合により硬化して、分散粒子31は硬化物粒子41になる。これら硬化物粒子41は凝集して積層し、結果として、硬化物粒子41からなる粒状層4aが形成される。紫外線が照射された領域において、分散媒32に含まれる第2液体は硬化しないため、分散媒32は粒状層4a内に、具体的には、硬化物粒子41間の隙間に存在する。一方、図3において、紫外線が照射されなかった領域(以下、非照射領域ともいう)において、分散粒子31に含まれる第1液体は未硬化のままである。 Figure 3 shows an example of a state in which a granular layer made of a hardened product of dispersed particles is formed in the area irradiated with ultraviolet light by patterned irradiation of ultraviolet light. As shown in Figure 3, for example, when patterned exposure of ultraviolet light is performed using a mask 5, in the area irradiated with ultraviolet light, the first liquid contained in the dispersed particles 31 is polymerized and hardened, and the dispersed particles 31 become hardened particles 41. These hardened particles 41 aggregate and stack, and as a result, a granular layer 4a made of hardened particles 41 is formed. In the area irradiated with ultraviolet light, the second liquid contained in the dispersion medium 32 does not harden, so the dispersion medium 32 exists in the granular layer 4a, specifically, in the gaps between the hardened particles 41. On the other hand, in the area not irradiated with ultraviolet light (hereinafter also referred to as the non-irradiated area) in Figure 3, the first liquid contained in the dispersed particles 31 remains unhardened.

照射領域における硬化物粒子41の凝集メカニズムについて、本発明者は、この理由を以下のように考えている。 Regarding the aggregation mechanism of the hardened particles 41 in the irradiated area, the inventor believes that the reason is as follows.

活性エネルギー線の照射により、分散粒子31は重合発熱し、これにより照射領域の温度が上昇する。この温度上昇により、分散粒子31表面に吸着して分散粒子31を分散安定化させていた界面活性剤が脱着する。これにより、重合が進行した分散粒子31の表面電位が低下する。その結果、分散粒子31又はその硬化物粒子41の分散が不安定となり、粒子の凝集が促進される。また、粒子が凝集し、粒子同士が接触する過程において、粒子間で重合架橋を生じる可能性もある。 When exposed to active energy rays, the dispersed particles 31 generate heat due to polymerization, which causes the temperature of the irradiated area to rise. This temperature rise causes the surfactant that has been adsorbed to the surface of the dispersed particles 31 to stabilize the dispersion of the dispersed particles 31 to desorb. This causes the surface potential of the dispersed particles 31, where polymerization has progressed, to decrease. As a result, the dispersion of the dispersed particles 31 or their cured particles 41 becomes unstable, and particle aggregation is promoted. In addition, as the particles aggregate and come into contact with each other, polymerization crosslinking may occur between the particles.

また、この凝集は、重合発熱による温度上昇によって脱離した界面活性剤が粒子に再吸着する前に完了する。これにより、凝集した粒子は、再分散されずにその凝集状態を維持する。 This aggregation is completed before the surfactant that has been released due to the temperature rise caused by the heat of polymerization is re-adsorbed onto the particles. This allows the aggregated particles to maintain their aggregated state without being re-dispersed.

照射領域における硬化物粒子41の凝集は、予め分散媒中に架橋剤を配合しておくことで促進してもよい。こうすると、活性エネルギー線照射時に、粒子間での架橋形成を生じ易くなり、その結果、粒子の凝集が促進される。 The aggregation of the cured particles 41 in the irradiated area may be promoted by incorporating a crosslinking agent into the dispersion medium in advance. This makes it easier for crosslinks to form between the particles when irradiated with active energy rays, thereby promoting the aggregation of the particles.

<第2液体の除去>
活性エネルギー線の照射後に、第2膜から第2液体の少なくとも一部を除去する。この工程では、第2液体の少なくとも一部を除去すればよいが、第2液体の全てを除去してもよい。第2液体の除去は、例えば、第2膜を乾燥させることにより実施することができる。乾燥は、第2液体が、第2液膜を形成した直後の第2液体の量の30質量%以下の量になるまで行うことが好ましく、5質量%以下の量になるまで行うことがより好ましい。第2液体の除去は、第2膜を室温に放置することにより実施してもよいが、第2膜を加熱乾燥させることにより実施することが好ましい。加熱乾燥は、例えば、第2膜を40乃至100℃の範囲内の温度で0.1乃至1時間に亘って加熱することにより行うことができる。
<Removal of second liquid>
After irradiation with active energy rays, at least a part of the second liquid is removed from the second film. In this step, at least a part of the second liquid may be removed, but the entire second liquid may be removed. The second liquid may be removed, for example, by drying the second film. The drying is preferably performed until the amount of the second liquid is 30% by mass or less of the amount of the second liquid immediately after the formation of the second liquid film, and more preferably until the amount is 5% by mass or less. The second liquid may be removed by leaving the second film at room temperature, but is preferably removed by heating and drying the second film. The heating and drying can be performed, for example, by heating the second film at a temperature in the range of 40 to 100° C. for 0.1 to 1 hour.

この工程では、第2液体を除去して、未硬化の第1液体を含んだ分散粒子の合一を進行させ。そして、未硬化の第1液体の少なくとも一部を、非照射領域から分散粒子の硬化物からなる粒状層へと移動させる。非照射領域から粒状層への未硬化の第1液体の移動は、その全てが粒状層へと移動するように行ってもよく、その一部のみが粒状層へ移動するように行ってもよい。 In this process, the second liquid is removed to promote the coalescence of the dispersed particles containing the uncured first liquid. Then, at least a portion of the uncured first liquid is moved from the non-irradiated area to the granular layer consisting of the cured product of the dispersed particles. The movement of the uncured first liquid from the non-irradiated area to the granular layer may be performed so that all of it moves to the granular layer, or so that only a portion of it moves to the granular layer.

更に、この工程では、第1膜の材料の少なくとも一部を、流動化させるか、未硬化の第1液体に溶解させるか、又は、流動化させ且つ未硬化の第1液体に溶解させて、粒状層へと移動させる。第1膜の材料の粒状層への移動は、その全てが粒状層へと移動するように行ってもよく、その一部のみが粒状層へ移動するように行ってもよい。 Furthermore, in this process, at least a portion of the material of the first film is fluidized, dissolved in the unhardened first liquid, or fluidized and dissolved in the unhardened first liquid and transferred to the granular layer. The material of the first film may be transferred to the granular layer in its entirety, or only a portion of it may be transferred to the granular layer.

例えば、第1膜の材料が熱可塑性樹脂であり、この熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度での加熱乾燥によって第2液体を除去する場合、第2液体の除去に伴って、未硬化の第1液体を含んだ分散粒子の合一が進行するのに加え、第1膜の材料が軟化(流動化)する。未硬化の第1液体の少なくとも一部と、軟化した第1膜の材料の少なくとも一部とは、少なくとも部分的に混ざり合うか又は混ざり合うことなしに、粒状層によって吸収される。 For example, when the material of the first film is a thermoplastic resin and the second liquid is removed by heating and drying at a temperature equal to or higher than the softening point of the thermoplastic resin, the removal of the second liquid not only advances the coalescence of the dispersed particles containing the uncured first liquid, but also causes the material of the first film to soften (fluidize). At least a portion of the uncured first liquid and at least a portion of the softened material of the first film are absorbed by the granular layer, either at least partially intermixed or not intermixed.

或いは、第1膜の材料が熱硬化性樹脂であり、この熱硬化性樹脂が硬化しない温度で第2液体の除去を行う場合、第2液体の除去に伴って、未硬化の第1液体を含んだ分散粒子の合一が進行すると、熱硬化性樹脂の少なくとも一部は、未硬化の第1液体の少なくとも一部と混ざり合う。そして、熱硬化性樹脂と混ざり合った未硬化の第1液体の少なくとも一部と、熱硬化性樹脂と混ざり合っていない未硬化の第1液体の少なくとも一部とは、粒状層によって吸収される。 Alternatively, if the material of the first film is a thermosetting resin and the second liquid is removed at a temperature at which the thermosetting resin does not harden, as the coalescence of the dispersed particles containing the uncured first liquid progresses as the second liquid is removed, at least a portion of the thermosetting resin mixes with at least a portion of the uncured first liquid. Then, at least a portion of the uncured first liquid that has mixed with the thermosetting resin and at least a portion of the uncured first liquid that has not mixed with the thermosetting resin are absorbed by the granular layer.

なお、この方法では、活性エネルギー線の照射後に、現像工程、即ち、未硬化の第1液体の現像液を用いた除去は行う必要はない。 In this method, it is not necessary to carry out a development step, i.e., removal of the uncured first liquid using a developer, after irradiation with active energy rays.

図4及び図5は、第2液体の除去により起こる第1膜及び第2膜の状態変化の一例を概略的に示している。図4は、第2膜からの第2液体の除去を開始することにより、非照射領域において分散粒子の合一が起こった状態の一例を概略的に示している。図5は、分散粒子の合一体を構成している第1液体が、第1膜の材料と混ざり合い、それらの混合物が、分散粒子の硬化物からなる粒状層に浸透した状態の一例を概略的に示している。 Figures 4 and 5 show schematic examples of changes in the state of the first and second films caused by the removal of the second liquid. Figure 4 shows schematic examples of a state in which coalescence of dispersed particles occurs in non-irradiated areas by starting the removal of the second liquid from the second film. Figure 5 shows schematic examples of a state in which the first liquid constituting the coalescence of dispersed particles mixes with the material of the first film, and the mixture permeates the granular layer made of the hardened dispersed particles.

分散媒32に含まれる第2液体の一部を第2膜3から除去すると、図4に示すように、照射領域では、粒状層4a内の粒子間の隙間を満たしていた第2液体が減少し、非照射領域では、第2液体が減少するとともに、分散粒子31の合一が起こる。第2液体が減少すると、例えば、第1膜2の材料と未硬化の第1液体との接触面積が増加することなどに起因して、第1膜2の材料は、未硬化の第1液体に溶解する。そして、図5に示すように、第1膜2の材料と未硬化の第1液体との混合物4bは、粒状層4a内の隙間へ浸透して、粒状層4a内へ拡散する。この浸透及び拡散は、毛細管力により進行すると考えられる。 When a portion of the second liquid contained in the dispersion medium 32 is removed from the second film 3, as shown in FIG. 4, the second liquid that filled the gaps between the particles in the granular layer 4a is reduced in the irradiated area, and the second liquid is reduced in the non-irradiated area, and the dispersed particles 31 coalesce. When the second liquid is reduced, the material of the first film 2 dissolves into the uncured first liquid, for example, due to an increase in the contact area between the material of the first film 2 and the uncured first liquid. Then, as shown in FIG. 5, the mixture 4b of the material of the first film 2 and the uncured first liquid penetrates into the gaps in the granular layer 4a and diffuses into the granular layer 4a. It is believed that this penetration and diffusion proceeds due to capillary forces.

<パターンの定着>
最後に、第2液体を除去した膜が含んでいる未硬化物を硬化させる。例えば、第1膜の材料が熱可塑性樹脂である場合は、そのガラス転移点よりも低い温度へ冷却するとともに、活性エネルギー線を膜全体に照射する。或いは、第1膜の材料が熱硬化性樹脂である場合は、その硬化温度以上の温度へ加熱するとともに、活性エネルギー線を膜全体に照射する。或いは、活性エネルギー線を膜全体に照射するだけでもよい。また、第1膜の材料が熱硬化性樹脂であり、第1液体が加熱によって硬化する場合は、それらの双方が硬化する温度に膜を加熱する。このようにして、パターン膜が形成される。
<Establishing the pattern>
Finally, the uncured material contained in the film from which the second liquid has been removed is cured. For example, if the material of the first film is a thermoplastic resin, it is cooled to a temperature lower than its glass transition point, and the entire film is irradiated with active energy rays. Alternatively, if the material of the first film is a thermosetting resin, it is heated to a temperature equal to or higher than its curing temperature, and the entire film is irradiated with active energy rays. Alternatively, the entire film may simply be irradiated with active energy rays. Also, if the material of the first film is a thermosetting resin and the first liquid is cured by heating, the film is heated to a temperature at which both of them are cured. In this way, a pattern film is formed.

図6は、第1膜の材料が熱可塑性樹脂である場合に、冷却と紫外線の全面照射との組み合わせ又は紫外線の全面照射のみにより、未硬化物を硬化させた状態の一例を概略的に示している。熱可塑性樹脂は冷却により固化し、未硬化の第1液体は、紫外線を膜全体に照射すると、重合により硬化する。その結果、硬化物相4cが形成される。また、粒状層4aを構成している硬化物粒子41では、紫外線照射により更なる重合が進行する。 Figure 6 shows a schematic example of a state in which the uncured material is cured by a combination of cooling and full-surface irradiation with ultraviolet light or by full-surface irradiation with ultraviolet light alone when the material of the first film is a thermoplastic resin. The thermoplastic resin solidifies by cooling, and the uncured first liquid is cured by polymerization when the entire film is irradiated with ultraviolet light. As a result, a cured material phase 4c is formed. Furthermore, in the cured material particles 41 that make up the granular layer 4a, further polymerization proceeds due to ultraviolet light irradiation.

これにより、粒状層4aと、その隙間を少なくとも部分的に埋め込んだ硬化物である硬化物相4cとを備えたパターン膜が得られる。 This results in a patterned film having a granular layer 4a and a hardened phase 4c that is a hardened material that at least partially fills the gaps between the granular layer 4a.

なお、未硬化物の硬化は、非照射領域に存在している未硬化の第1液体や第1膜の材料の全てが、この領域から粒状層へと移動した後に行うことができる。或いは、未硬化物の硬化は、非照射領域に存在している未硬化の第1液体や第1膜の材料の一部のみが、この領域から粒状層へと移動したときに行うこともできる。例えば、第1膜の材料を硬化させるための冷却及び加熱などの処理と、活性エネルギー線の膜全体への照射とを、膜から第2液体を完全に除去する前(即ち、非照射領域の第1液体及び第1膜の材料が粒状層に浸透し、それらの中で拡散していく途中の段階)に行ってもよい。こうすると、非照射領域に厚さを有し、照射領域が非照射領域よりも厚いパターン膜を得ることができる。また、第1膜が2以上の成分を含んでいる場合、それら成分の全てを粒状層へ移動させてもよく、一部の成分のみを粒状層へ移動させてもよい。 The uncured material can be cured after all of the uncured first liquid or the material of the first film present in the non-irradiated area has moved from this area to the granular layer. Alternatively, the uncured material can be cured when only a part of the uncured first liquid or the material of the first film present in the non-irradiated area has moved from this area to the granular layer. For example, the cooling and heating processes for curing the material of the first film and the irradiation of the entire film with active energy rays may be performed before the second liquid is completely removed from the film (i.e., at a stage in the middle of the first liquid and the material of the first film in the non-irradiated area penetrating the granular layer and diffusing therein). In this way, a pattern film having a thickness in the non-irradiated area and a thicker irradiated area than the non-irradiated area can be obtained. In addition, when the first film contains two or more components, all of the components may be moved to the granular layer, or only a part of the components may be moved to the granular layer.

<効果>
上記方法は、エマルジョンの膜に対して、活性エネルギー線をパターン照射し、その後、第2液体を除去するだけで、パターンを自発的(自己組織化的)に形成することができる。上記方法は、ガイドパターンを予め基材上に設ける必要はないし、現像工程も必要としない。従って、上記方法は簡便な方法である。
<Effects>
In the above method, the emulsion film is irradiated with active energy rays in a pattern, and then the second liquid is simply removed, so that the pattern can be formed spontaneously (in a self-organizing manner). In the above method, it is not necessary to provide a guide pattern on the substrate in advance, and no development process is required. Therefore, the above method is a simple method.

また、従来技術により実現できるパターンサイズは、例えば、数nm乃至数百μmの線幅や数nm乃至数百μmの高低差であったところ、上記方法によれば、幅広い範囲のパターンサイズを実現可能である。例えば、上記方法によると、線幅や高低差が大きいパターン膜、例えば、マイクロオーダーからミリオーダーまでの線幅やマイクロオーダーからミリオーダーまでの高低差を有するパターン膜を形成することが可能である。一例によれば、上記方法によると、線幅が10μm乃至5mmの範囲内にあるパターン膜や高低差が10μm乃至2mmの範囲内にあるパターン膜を形成することができる。 Furthermore, while conventional techniques could achieve pattern sizes of, for example, a line width of several nm to several hundred μm and a height difference of several nm to several hundred μm, the above method can achieve a wide range of pattern sizes. For example, the above method can form a pattern film with a large line width or height difference, for example, a line width on the order of microns to millimeters and a height difference on the order of microns to millimeters. As an example, the above method can form a pattern film with a line width in the range of 10 μm to 5 mm and a height difference in the range of 10 μm to 2 mm.

また、上記方法は、パターンの形やサイズの制御性に優れており、種々の形やサイズのパターン膜を形成することが可能である。 The above method also provides excellent control over the shape and size of the pattern, making it possible to form pattern films of various shapes and sizes.

更に、上記方法では、第1膜上にエマルジョンからなる第2膜を形成し、第1膜の材料の少なくとも一部は、第2膜の一部から得られる粒状層へ移動させる。それ故、第1膜は、それ自体が単独で自己組織化的にパターンを形成し得るものでなくてもよい。従って、上記方法によると、硬化物粒子41と硬化物相4cとで組成が異なるパターン膜が得られる。 Furthermore, in the above method, a second film made of an emulsion is formed on the first film, and at least a portion of the material of the first film is transferred to a particulate layer obtained from a portion of the second film. Therefore, the first film does not have to be capable of forming a pattern by itself in a self-organizing manner. Therefore, according to the above method, a patterned film in which the composition of the hardened particles 41 and the hardened phase 4c are different can be obtained.

[第2実施形態]
以下、第2実施形態に係るパターン膜の形成方法について、工程順に説明する。各工程の理解を助けるために、各工程における膜の状態の一例を図7乃至図12に示し、これら図面を以下の説明で参照する。
[Second embodiment]
The method for forming a pattern film according to the second embodiment will be described below in the order of steps. To facilitate understanding of each step, examples of the state of the film at each step are shown in Figs. 7 to 12, and these figures will be referred to in the following description.

<第1膜の形成>
先ず、基材を準備する。基材としては、第1実施形態において説明したものを使用することができる。
<Formation of First Film>
First, a substrate is prepared. As the substrate, the substrate described in the first embodiment can be used.

次に、基材上に第1膜を設ける。第1膜は、基材の一部の領域にのみ設ける。第1膜を基材の一部の領域にのみ設けること以外は、第1膜に関する事項は、第1実施形態において説明したのと同様である。 Next, a first film is provided on the substrate. The first film is provided only on a partial region of the substrate. Other than providing the first film only on a partial region of the substrate, the matters relating to the first film are the same as those described in the first embodiment.

図7は、第1膜が基材の一部の領域にのみ形成された状態の一例を概略的に示している。図7において、基材1の上には、連続膜としての第1膜2が形成されている。第1膜2は、基材1の一主面を部分的に被覆している。 Figure 7 shows a schematic example of a state in which the first film is formed only on a partial region of the substrate. In Figure 7, the first film 2 is formed as a continuous film on the substrate 1. The first film 2 partially covers one main surface of the substrate 1.

<第2膜の形成>
次に、エマルジョンからなる第2膜を形成する。第2膜は、第1膜の少なくとも一部の上と、基材の他の一部の領域、即ち、基材のうち第1膜が設けられていない領域の少なくとも1つの上とに形成する。第2膜をこのように形成すること以外は、第2膜に関する事項は、第1実施形態で説明したのと同様である。
<Formation of second film>
Next, a second film made of an emulsion is formed. The second film is formed on at least a part of the first film and on another part of the region of the substrate, i.e., on at least one of the regions of the substrate where the first film is not provided. Other than forming the second film in this manner, the matters related to the second film are the same as those described in the first embodiment.

図8は、エマルジョンからなる第2膜が第1膜上に形成された状態の一例を概略的に示している。図8において、第1膜2の少なくとも一部の上と、基材1のうち第1膜2が設けられていない領域の少なくとも一部の上とには、分散粒子31と分散媒32とから構成されるエマルジョンからなる第2膜3が形成されている。 Figure 8 shows a schematic diagram of an example of a state in which a second film made of an emulsion is formed on a first film. In Figure 8, a second film 3 made of an emulsion composed of dispersed particles 31 and a dispersion medium 32 is formed on at least a portion of the first film 2 and on at least a portion of the region of the substrate 1 where the first film 2 is not provided.

<活性エネルギー線の照射>
次に、第2膜に活性エネルギー線をパターン状に照射する。活性エネルギー線は、第2膜のうち第1膜上に位置した領域の少なくとも一部と、第2膜のうち第1膜上に位置していない領域の少なくとも一部とに照射する。このように活性エネルギー線を照射すること以外は、活性エネルギー線の照射に関する事項は、第1実施形態で説明したのと同様である。
<Irradiation with active energy rays>
Next, the second film is irradiated with active energy rays in a pattern. The active energy rays are irradiated to at least a part of the region of the second film that is located on the first film and at least a part of the region of the second film that is not located on the first film. Other than the irradiation with active energy rays in this manner, the matters related to the irradiation with active energy rays are the same as those described in the first embodiment.

図9は、紫外線のパターン照射により、紫外線を照射した領域に、分散粒子の硬化物からなる粒状層が形成された状態の一例を概略的に示している。図9に示すように、例えば、マスク5を用いて紫外線のパターン露光を行った場合、紫外線が照射された領域では、分散粒子31が硬化して硬化物粒子41となり、これら硬化物粒子41からなる粒状層4aが形成される。紫外線は、第2膜3のうち第1膜2上に位置した領域の少なくとも一部と、第2膜3のうち第1膜2上に位置していない領域の少なくとも一部とに照射する。従って、粒状層4aは、第1膜2上に位置した部分(以下、第1部分ともいう)と、第1膜2上に位置していない部分(以下、第2部分ともいう)とを含むことになる。 Figure 9 shows an example of a state in which a granular layer made of a hardened product of dispersed particles is formed in the area irradiated with ultraviolet light by patterned irradiation of ultraviolet light. As shown in Figure 9, for example, when patterned exposure of ultraviolet light is performed using a mask 5, the dispersed particles 31 are hardened to become hardened particles 41 in the area irradiated with ultraviolet light, and a granular layer 4a made of these hardened particles 41 is formed. The ultraviolet light is irradiated to at least a part of the area of the second film 3 located on the first film 2 and at least a part of the area of the second film 3 not located on the first film 2. Therefore, the granular layer 4a includes a part located on the first film 2 (hereinafter also referred to as the first part) and a part not located on the first film 2 (hereinafter also referred to as the second part).

<第2液体の除去>
活性エネルギー線の照射後に、第2膜から第2液体の少なくとも一部を除去する。この除去は、第1実施形態で説明したのと同様の方法により行う。
<Removal of second liquid>
After irradiation with active energy rays, at least a portion of the second liquid is removed from the second film by the same method as described in the first embodiment.

粒状層のうち第1膜上に位置した第1部分には、第1膜の材料及び未硬化の第1液体のうち、第1部分の近傍に位置したものが移動する。他方、粒状層のうち第1膜上に位置していない第2部分には、この部分の近傍に第1膜は存在していないので、例えば、未硬化の第1液体のうち第2部分の近傍に位置したもののみが移動する。或いは、第2部分には、未硬化の第1液体のうち第2部分の近傍に位置したものが移動するのに加え、第1膜の材料が、第1部分と比較して少ない量で移動する。 In the first portion of the granular layer located on the first film, the material of the first film and the uncured first liquid that are located near the first portion move. On the other hand, in the second portion of the granular layer that is not located on the first film, since the first film is not present near this portion, for example, only the uncured first liquid that is located near the second portion moves. Alternatively, in addition to the uncured first liquid that is located near the second portion moving to the second portion, a smaller amount of the material of the first film moves compared to the first portion.

図10及び図11は、第2液体の除去により起こる第1膜及び第2膜の状態変化の一例を概略的に示している。図10は、第2膜からの第2液体の除去を開始することにより、非照射領域において分散粒子の合一が起こった状態の一例を概略的に示している。図11は、分散粒子の合一体を構成している第1液体の一部が、第1膜の材料と混ざり合い、それらの混合物が、分散粒子の硬化物からなる粒状層の一部に浸透し、第1液体の他の一部が、第1膜の材料と混ざり合うことなしに、粒状層の他の一部に浸透した状態の一例を概略的に示している。 Figures 10 and 11 show schematic examples of changes in the state of the first and second films caused by the removal of the second liquid. Figure 10 shows schematic examples of a state in which the coalescence of dispersed particles occurs in the non-irradiated region by starting the removal of the second liquid from the second film. Figure 11 shows schematic examples of a state in which a part of the first liquid constituting the coalescence of dispersed particles mixes with the material of the first film, the mixture permeates a part of the granular layer made of the hardened dispersed particles, and another part of the first liquid permeates the other part of the granular layer without mixing with the material of the first film.

分散媒32に含まれる第2液体の一部を第2膜3から除去すると、図10に示すように、照射領域では、粒状層4a内の粒子間の隙間を満たしていた第2液体が減少し、非照射領域では、第2液体が減少するとともに、分散粒子31の合一が起こる。 When a portion of the second liquid contained in the dispersion medium 32 is removed from the second film 3, as shown in FIG. 10, the amount of the second liquid that filled the gaps between the particles in the granular layer 4a decreases in the irradiated area, while the amount of the second liquid decreases in the non-irradiated area, and the dispersed particles 31 coalesce.

第2液体が減少すると、第1膜2の近傍では、分散粒子31の合一が起こるのに加え、例えば、第1膜2の材料と未硬化の第1液体との接触面積が増加することなどに起因して、第1膜2の材料は、未硬化の第1液体に溶解する。そして、図11に示すように、第1膜2の材料と未硬化の第1液体との混合物4bは、粒状層4a内の隙間へ浸透して、粒状層4a内へ拡散する。 When the second liquid decreases, in addition to coalescence of the dispersed particles 31 occurring near the first film 2, the material of the first film 2 dissolves into the uncured first liquid, for example, due to an increase in the contact area between the material of the first film 2 and the uncured first liquid. Then, as shown in FIG. 11, the mixture 4b of the material of the first film 2 and the uncured first liquid permeates into the gaps in the granular layer 4a and diffuses into the granular layer 4a.

他方、第1膜2から十分に離れた位置では、第2液体が減少すると、分散粒子31の合一が起こるものの、未硬化の第1液体への第1膜2の材料の溶解は生じない。従って、図11に示すように、未硬化の第1液体4dのみが、粒状層4a内の隙間へ浸透して、粒状層4a内へ拡散する。 On the other hand, at a position sufficiently far from the first film 2, when the second liquid decreases, the dispersed particles 31 coalesce, but the material of the first film 2 does not dissolve in the uncured first liquid. Therefore, as shown in FIG. 11, only the uncured first liquid 4d penetrates into the gaps in the granular layer 4a and diffuses into the granular layer 4a.

<パターンの定着>
最後に、第2液体を除去した膜が含んでいる未硬化物を硬化させる。この定着工程は、第1実施形態で説明したのと同様の方法により行う。
<Establishing the pattern>
Finally, the uncured material contained in the film from which the second liquid has been removed is cured. This fixing step is performed in the same manner as described in the first embodiment.

粒状層の第1部分には、第1液体と第1膜の材料とが存在している。他方、粒状層の第2部分には、第1液体のみが存在しているか、又は、第1液体が存在しているのに加え、第1膜の材料が第1部分よりも少ない量(第1液体に対する相対量)で存在している。従って、このようにして得られるパターン膜では、第1部分に生じる硬化物相は、第2部分に生じる硬化物相と比較して、第1液体の硬化物に対する第1膜の材料の硬化物の相対量が多い。 The first liquid and the material of the first film are present in the first portion of the granular layer. On the other hand, in the second portion of the granular layer, only the first liquid is present, or in addition to the first liquid, the material of the first film is present in a smaller amount (relative amount to the first liquid) than in the first portion. Therefore, in the pattern film obtained in this manner, the hardened phase formed in the first portion has a higher relative amount of hardened material of the first film material to the hardened material of the first liquid compared to the hardened material of the first liquid, compared to the hardened material phase formed in the second portion.

図12は、第1膜の材料が熱可塑性樹脂である場合に、冷却と紫外線の全面照射とにより、未硬化物を硬化させた状態の一例を概略的に示している。 Figure 12 shows a schematic diagram of an example of the state in which the uncured material is cured by cooling and irradiating the entire surface with ultraviolet light when the material of the first film is a thermoplastic resin.

第1部分では、熱可塑性樹脂が冷却により固化し、未硬化の第1液体が、紫外線照射によって硬化する。その結果、硬化物相4cが形成される。他方、第2部分では、熱可塑性樹脂は存在しておらず、未硬化の第1液体が、紫外線照射によって硬化する。その結果、硬化物相4eが形成される。そして、粒状層4aを構成している硬化物粒子41では、紫外線照射により更なる重合が進行する。 In the first portion, the thermoplastic resin solidifies by cooling, and the uncured first liquid is cured by ultraviolet light irradiation. As a result, a cured phase 4c is formed. On the other hand, in the second portion, there is no thermoplastic resin, and the uncured first liquid is cured by ultraviolet light irradiation. As a result, a cured phase 4e is formed. Then, in the cured particles 41 that make up the granular layer 4a, further polymerization proceeds due to ultraviolet light irradiation.

これにより、第1パターン部4Aと第2パターン部4Bとを備え、第1パターン部4Aは、粒状層4aの一部と、その隙間を少なくとも部分的に埋め込んだ硬化物である硬化物相4cとを含み、第2パターン部4Bは、粒状層4aの他の一部と、その隙間を少なくとも部分的に埋め込んだ硬化物である硬化物相4eとを含んだパターン膜が得られる。 This results in a pattern film having a first pattern portion 4A and a second pattern portion 4B, where the first pattern portion 4A includes a part of the granular layer 4a and a hardened material phase 4c that is a hardened material that at least partially fills the gaps therebetween, and the second pattern portion 4B includes another part of the granular layer 4a and a hardened material phase 4e that is a hardened material that at least partially fills the gaps therebetween.

<効果>
本実施形態でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、第1部分に生じる硬化物相と、第2部分に生じる硬化物相とで、組成を異ならしめることができる。即ち、本実施形態によると、より複雑な構造を形成することが可能である。
<Effects>
In this embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, in this embodiment, the hardened phase formed in the first portion and the hardened phase formed in the second portion can have different compositions. That is, according to this embodiment, it is possible to form a more complicated structure.

[第3実施形態]
以下、第3実施形態に係るパターン膜の形成方法について、工程順に説明する。各工程の理解を助けるために、各工程における膜の状態の一例を図13乃至図19に示し、これら図面を以下の説明で参照する。
[Third embodiment]
The method for forming a pattern film according to the third embodiment will be described below in the order of steps. To facilitate understanding of each step, an example of the state of the film at each step is shown in Fig. 13 to Fig. 19, and these figures will be referred to in the following description.

<第1膜の形成>
先ず、基材を準備する。基材としては、第1実施形態において説明したものを使用することができる。
<Formation of First Film>
First, a substrate is prepared. As the substrate, the same substrate as described in the first embodiment can be used.

次に、基材上に第1膜を設ける。第1膜は、基材の全領域に設けてもよく、基材の一部の領域にのみ設けてもよい。 Next, a first film is provided on the substrate. The first film may be provided over the entire region of the substrate, or may be provided over only a portion of the region of the substrate.

第1膜の材料としては、第1活性エネルギー線の照射により硬化する樹脂を含んだものを使用する。第1活性エネルギー線としては、例えば、紫外線、電子線、及びX線が挙げられる。第1活性エネルギー線の照射により硬化する樹脂としては、例えば、第1実施形態において第1液体について説明したものを使用することができる。第1膜の材料は、有機溶媒などの溶媒を更に含むことができる。第1膜に関する他の事項は、第1及び第2実施形態で説明したのと同様である。 The material for the first film contains a resin that is cured by irradiation with the first active energy ray. Examples of the first active energy ray include ultraviolet light, electron beams, and X-rays. The resin that is cured by irradiation with the first active energy ray can be, for example, the resin described for the first liquid in the first embodiment. The material for the first film can further contain a solvent such as an organic solvent. Other matters related to the first film are the same as those described in the first and second embodiments.

図13は、第1膜が基材上に形成された状態の一例を概略的に示している。図13において、基材1の上には、連続膜としての第1膜2が形成されている。 Figure 13 shows a schematic diagram of an example of a state in which a first film is formed on a substrate. In Figure 13, a first film 2 is formed as a continuous film on a substrate 1.

<第1活性エネルギー線の照射>
次に、第1膜に第1活性エネルギー線をパターン状に照射する。第1活性エネルギー線は、第1膜の1以上の領域に照射し、第1膜の他の1以上の領域には照射しない。第1活性エネルギー線の照射により、第1活性エネルギー線を照射した領域(以下、第1照射領域ともいう)で、第1膜が含んでいる樹脂を硬化させる。例えば、第1照射領域における樹脂の重合度を、第1膜のうち第1活性エネルギー線を照射していない領域(以下、第1非照射領域ともいう)における樹脂の重合度と比較してより高くする。
<Irradiation of first active energy ray>
Next, the first film is irradiated with a first active energy ray in a pattern. The first active energy ray is irradiated to one or more regions of the first film, and is not irradiated to one or more other regions of the first film. The first active energy ray is irradiated to cure the resin contained in the first film in the region irradiated with the first active energy ray (hereinafter also referred to as the first irradiated region). For example, the degree of polymerization of the resin in the first irradiated region is made higher than the degree of polymerization of the resin in the region of the first film not irradiated with the first active energy ray (hereinafter also referred to as the first non-irradiated region).

図14は、第1膜への紫外線のパターン照射により、第1膜に第1照射領域と第1非照射領域とが形成された状態の一例を概略的に示している。図14に示すように、例えば、第1マスク5Aを用いて紫外線のパターン露光を行った場合、紫外線が照射されない第1非照射領域2Aでは、第1膜2が含んでいる樹脂は硬化せず、紫外線が照射された第1照射領域2Bでは、第1膜2が含んでいる樹脂が硬化する。 Figure 14 shows a schematic example of a state in which a first irradiated region and a first non-irradiated region are formed in the first film by patternwise irradiation of ultraviolet light to the first film. As shown in Figure 14, for example, when patternwise exposure to ultraviolet light is performed using a first mask 5A, the resin contained in the first film 2 does not harden in the first non-irradiated region 2A that is not irradiated with ultraviolet light, and the resin contained in the first film 2 hardens in the first irradiated region 2B that is irradiated with ultraviolet light.

<第2膜の形成>
次に、エマルジョンからなる第2膜を第1膜上に形成する。第2膜に関する事項は、第1実施形態で説明したのと同様である。
<Formation of second film>
Next, a second film made of an emulsion is formed on the first film in the same manner as described in the first embodiment.

第2膜は、第1膜の全体を被覆するように形成してもよく、第1膜を部分的に被覆するように形成してもよい。後者の場合、第2膜は、例えば、第1非照射領域の少なくとも一部と第1照射領域の少なくとも一部とを被覆するように形成する。 The second film may be formed so as to cover the entire first film, or may be formed so as to cover only a portion of the first film. In the latter case, the second film is formed, for example, so as to cover at least a portion of the first non-irradiated region and at least a portion of the first irradiated region.

図15は、エマルジョンからなる第2膜が第1膜上に形成された状態の一例を概略的に示している。図15において、第2膜3は、第1非照射領域2Aの少なくとも一部と第1照射領域2Bの少なくとも一部とを被覆するように形成されている。 Figure 15 shows a schematic diagram of an example of a state in which a second film made of an emulsion is formed on a first film. In Figure 15, the second film 3 is formed so as to cover at least a part of the first non-irradiated area 2A and at least a part of the first irradiated area 2B.

<第2活性エネルギー線の照射>
次に、第2膜に第2活性エネルギー線をパターン状に照射する。第2活性エネルギー線の照射に関する事項は、第1実施形態で活性エネルギー線の照射に関して説明したのと同様である。なお、第2膜のうち第2活性エネルギー線を照射しなかった領域及び第2活性エネルギー線を照射した領域を、それぞれ、第2非照射領域及び第2照射領域という。
<Irradiation with second active energy ray>
Next, the second film is irradiated with the second active energy ray in a pattern. The matters related to the irradiation of the second active energy ray are the same as those described in the first embodiment. Note that the region of the second film that is not irradiated with the second active energy ray and the region that is irradiated with the second active energy ray are referred to as the second non-irradiated region and the second irradiated region, respectively.

図16は、紫外線のパターン照射により、紫外線を照射した第2照射領域に、分散粒子の硬化物からなる粒状層が形成された状態の一例を概略的に示している。図16に示すように、例えば、第2マスク5Bを用いて紫外線のパターン露光を行った場合、紫外線が照射された第2照射領域では、分散粒子31が硬化して硬化物粒子41となり、これら硬化物粒子41からなる粒状層4aが形成される。紫外線は、例えば、第2膜3のうち第1非照射領域2A上に位置した領域の一部と、第2膜3のうち第1照射領域2B上に位置した領域の一部とに照射する。従って、粒状層4aは、第1非照射領域2A上に位置した部分(以下、第3部分ともいう)と、第1照射領域2B上に位置した部分(以下、第4部分ともいう)とを含むことになる。 Figure 16 shows an example of a state in which a granular layer made of a hardened product of dispersed particles is formed in the second irradiation area irradiated with ultraviolet light by patterned irradiation of ultraviolet light. As shown in Figure 16, for example, when patterned exposure of ultraviolet light is performed using the second mask 5B, the dispersed particles 31 are hardened to become hardened particles 41 in the second irradiation area irradiated with ultraviolet light, and a granular layer 4a made of these hardened particles 41 is formed. For example, ultraviolet light is irradiated to a part of the area of the second film 3 located on the first non-irradiated area 2A and a part of the area of the second film 3 located on the first irradiation area 2B. Therefore, the granular layer 4a includes a part located on the first non-irradiated area 2A (hereinafter also referred to as the third part) and a part located on the first irradiation area 2B (hereinafter also referred to as the fourth part).

<第2液体の除去>
第2活性エネルギー線の照射後に、第2膜から第2液体の少なくとも一部を除去する。この除去は、第1実施形態で説明したのと同様の方法により行う。
<Removal of second liquid>
After the irradiation with the second active energy rays, at least a part of the second liquid is removed from the second film by the same method as described in the first embodiment.

粒状層のうち第1非照射領域上に位置した第3部分には、第1膜の材料の未硬化物及び未硬化の第1液体のうち、第3部分の近傍に位置したものが移動する。他方、粒状層のうち第1照射領域上に位置した第4部分には、この部分の近傍に第1膜の材料の未硬化物は存在していないので、例えば、未硬化の第1液体のうち第4部分の近傍に位置したもののみが移動する。或いは、第4部分には、未硬化の第1液体のうち第4部分の近傍に位置したものが移動するのに加え、第1膜の材料の未硬化物が、第3部分と比較して少ない量で移動する。 The uncured material of the first film and the uncured first liquid that are located near the third portion move to the third portion of the granular layer located on the first non-irradiated region. On the other hand, since there is no uncured material of the first film near the fourth portion of the granular layer located on the first irradiated region, for example, only the uncured first liquid that is located near the fourth portion moves to the fourth portion. Alternatively, in addition to the uncured first liquid that is located near the fourth portion moving to the fourth portion, a smaller amount of the uncured material of the first film moves to the fourth portion compared to the third portion.

図17及び図18は、第2液体の除去により起こる第1膜及び第2膜の状態変化の一例を概略的に示している。図17は、第2膜からの第2液体の除去を開始することにより、第2非照射領域において分散粒子の合一が起こった状態の一例を概略的に示している。図18は、分散粒子の合一体を構成している第1液体の一部が、第1膜の材料の未硬化物と混ざり合い、それらの混合物が、分散粒子の硬化物からなる粒状層の一部に浸透し、第1液体の他の一部が、第1膜の材料の未硬化物と混ざり合うことなしに、粒状層の他の一部に浸透した状態の一例を概略的に示している。 Figures 17 and 18 show schematic examples of changes in the state of the first and second films caused by the removal of the second liquid. Figure 17 shows schematic examples of a state in which the coalescence of dispersed particles occurs in the second non-irradiated region by starting the removal of the second liquid from the second film. Figure 18 shows schematic examples of a state in which a portion of the first liquid constituting the coalescence of dispersed particles mixes with the uncured material of the first film, the mixture permeates a portion of the granular layer made of the cured material of the dispersed particles, and another portion of the first liquid permeates another portion of the granular layer without mixing with the uncured material of the first film.

分散媒32に含まれる第2液体の一部を第2膜3から除去すると、図17に示すように、第2照射領域では、粒状層4a内の粒子間の隙間を満たしていた第2液体が減少し、第2非照射領域では、第2液体が減少するとともに、分散粒子31の合一が起こる。 When a portion of the second liquid contained in the dispersion medium 32 is removed from the second film 3, as shown in FIG. 17, the amount of the second liquid that filled the gaps between the particles in the granular layer 4a decreases in the second irradiated region, and the amount of the second liquid decreases in the second non-irradiated region, and the dispersed particles 31 coalesce.

第2液体が減少すると、第1非照射領域2Aの近傍では、分散粒子31の合一が起こるのに加え、例えば、第1膜2の材料と未硬化の第1液体との接触面積が増加することなどに起因して、第1膜2の材料の未硬化物は、未硬化の第1液体に溶解する。そして、図18に示すように、第1膜2の材料の未硬化物と未硬化の第1液体との混合物4bは、粒状層4a内の隙間へ浸透して、粒状層4a内へ拡散する。 When the second liquid decreases, in addition to coalescence of the dispersed particles 31 occurring near the first non-irradiated region 2A, the uncured material of the first film 2 dissolves in the uncured first liquid due to, for example, an increase in the contact area between the material of the first film 2 and the uncured first liquid. Then, as shown in FIG. 18, the mixture 4b of the uncured material of the first film 2 and the uncured first liquid permeates into the gaps in the granular layer 4a and diffuses into the granular layer 4a.

他方、第1照射領域2Bの近傍では、第2液体が減少すると、分散粒子31の合一が起こるものの、第1膜2の材料の未硬化物は存在していないため、その第1液体への溶解は生じない。従って、図18に示すように、未硬化の第1液体4dのみが、粒状層4a内の隙間へ浸透して、粒状層4a内へ拡散する。 On the other hand, in the vicinity of the first irradiation region 2B, when the second liquid decreases, the dispersed particles 31 coalesce, but since there is no uncured material of the first film 2, the particles do not dissolve in the first liquid. Therefore, as shown in FIG. 18, only the uncured first liquid 4d penetrates into the gaps in the granular layer 4a and diffuses into the granular layer 4a.

<パターンの定着>
最後に、第2液体を除去した膜が含んでいる未硬化物を硬化させる。この定着工程は、第1実施形態で説明したのと同様の方法により行う。
<Establishing the pattern>
Finally, the uncured material contained in the film from which the second liquid has been removed is cured. This fixing step is performed in the same manner as described in the first embodiment.

粒状層の第3部分には、第1液体と第1膜の材料の未硬化物とが存在している。他方、粒状層の第4部分には、第1液体のみが存在しているか、又は、第1液体が存在しているのに加え、第1膜の材料の未硬化物が第3部分よりも少ない量(第1液体に対する相対量)で存在している。従って、このようにして得られるパターン膜では、第3部分に生じる硬化物相は、第4部分に生じる硬化物相と比較して、第1液体の硬化物に対する第1膜の材料の硬化物の相対量が多い。 In the third portion of the granular layer, the first liquid and the uncured material of the first film are present. On the other hand, in the fourth portion of the granular layer, only the first liquid is present, or in addition to the first liquid, the uncured material of the first film is present in a smaller amount (relative amount to the first liquid) than in the third portion. Therefore, in the pattern film obtained in this manner, the cured material phase that occurs in the third portion has a larger relative amount of the cured material of the first film to the cured material of the first liquid compared to the cured material of the first liquid, compared to the cured material phase that occurs in the fourth portion.

図19は、第1膜の材料が紫外線硬化樹脂である場合に、紫外線の全面照射により、未硬化物を硬化させた状態の一例を概略的に示している。 Figure 19 shows a schematic diagram of an example of the state in which the uncured material is cured by irradiating the entire surface with ultraviolet light when the material of the first film is an ultraviolet curable resin.

第3部分では、未硬化の第1液体と第1膜の材料の未硬化物とが、紫外線照射によって硬化する。その結果、硬化物相4cが形成される。他方、第4部分では、第1膜の材料の未硬化物は存在しておらず、未硬化の第1液体が、紫外線照射によって硬化する。その結果、硬化物相4eが形成される。そして、粒状層4aを構成している硬化物粒子41では、紫外線照射により更なる重合が進行する。 In the third portion, the uncured first liquid and the uncured material of the first film are cured by UV irradiation. As a result, a cured phase 4c is formed. On the other hand, in the fourth portion, there is no uncured material of the first film, and the uncured first liquid is cured by UV irradiation. As a result, a cured phase 4e is formed. Then, in the cured particles 41 that make up the granular layer 4a, further polymerization proceeds due to UV irradiation.

これにより、第1パターン部4Aと第2パターン部4Bとを備え、第1パターン部4Aは、粒状層4aの一部と、その隙間を少なくとも部分的に埋め込んだ硬化物である硬化物相4cとを含み、第2パターン部4Bは、粒状層4aの他の一部と、その隙間を少なくとも部分的に埋め込んだ硬化物である硬化物相4eとを含んだパターン膜が得られる。また、これにより、基材1と、上記のパターン膜と、基材1と第2パターン部4Bとの間に介在した硬化物層(第1照射領域2B)とを備えた構造体が得られる。 This results in a pattern film having a first pattern portion 4A and a second pattern portion 4B, the first pattern portion 4A including a part of the granular layer 4a and a cured material phase 4c that is a cured product that at least partially fills the gaps therebetween, and the second pattern portion 4B including another part of the granular layer 4a and a cured material phase 4e that is a cured product that at least partially fills the gaps therebetween. This also results in a structure having the substrate 1, the above-mentioned pattern film, and a cured material layer (first irradiation region 2B) interposed between the substrate 1 and the second pattern portion 4B.

<効果>
本実施形態でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、第3部分に生じる硬化物相と、第4部分に生じる硬化物相とで、組成を異ならしめることができる。更に、本実施形態では、例えば、第1膜のうち、第3部分の近傍に位置した部分を消失させ、第4部分の近傍に位置した部分を残留させることができる。即ち、本実施形態によると、より複雑な構造を形成することが可能である。
<Effects>
In this embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, in this embodiment, the composition of the hardened phase generated in the third portion and the hardened phase generated in the fourth portion can be made different. Furthermore, in this embodiment, for example, the portion of the first film located near the third portion can be eliminated, and the portion located near the fourth portion can be left. That is, according to this embodiment, it is possible to form a more complicated structure.

[1]試験1
本試験では、図1乃至図6を参照しながら説明した方法によりパターン膜を形成した。
[1] Test 1
In this test, a pattern film was formed by the method described with reference to FIGS.

<第1膜形成用塗工液の調製>
下記材料を用いて、第1膜を形成するための塗工液を調製した。
ポリメチルメタクリレート型マクロモノマー:マクロモノマーAA-6(東亞合成株式会社)
青色染料:Kayaset Blue N
溶媒:酢酸n-ブチル
バイアル瓶に、10gの酢酸n-ブチルと1gのマクロモノマーAA-6とを仕込み、70℃の加熱下で振とう処理を行った。これにより、マクロモノマーAA-6を酢酸n-ブチルに溶解させた。次に、この溶液に0.003gのKayaset Blue Nを加え、加熱なしで振とう処理を行った。以上のようにして、第1膜を形成するための塗工液を得た。
<Preparation of first film-forming coating solution>
A coating liquid for forming a first film was prepared using the following materials.
Polymethyl methacrylate type macromonomer: Macromonomer AA-6 (Toagosei Co., Ltd.)
Blue dye: Kayaset Blue N
Solvent: n-butyl acetate 10 g of n-butyl acetate and 1 g of macromonomer AA-6 were charged into a vial, and a shaking treatment was performed under heating at 70°C. As a result, macromonomer AA-6 was dissolved in n-butyl acetate. Next, 0.003 g of Kayaset Blue N was added to this solution, and a shaking treatment was performed without heating. In this manner, a coating liquid for forming a first film was obtained.

<エマルジョンの調製>
下記材料を用いて、O/W型エマルジョンを調製した。
トリメチロールプロパントリアクリレート:ライトアクリレートTMP-A(共栄社化学株式会社)
光重合開始剤:Lunacure 200(DKSHジャパン株式会社)
界面活性剤:サンモリンOT-70<86.7%水溶液>(三洋化成株式会社)
第2液体:水(蒸留水)
容量50mLの褐色バイアル瓶に、光重合開始剤(Lunacure200)0.375g、界面活性剤(サンモリンOT-70)0.259g、及びトリメチロールプロパントリアクリレート(ライトアクリレートTMP-A)7.5gをこの順序で仕込み、ボールミルロール上で回転混合処理を行った。次いで、蒸留水9gを加えることにより、エマルジョンの前駆体となる混合液を得た。その後、この混合液に対して、ペイントシェイカを用いた30秒間の乳化分散処理を施した。続いて、バイアル瓶の回転混合を1時間行った。以上のようにして、エマルジョンを得た。
<Preparation of emulsion>
An O/W type emulsion was prepared using the following materials.
Trimethylolpropane triacrylate: Light Acrylate TMP-A (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
Photopolymerization initiator: Lunacure 200 (DKSH Japan Co., Ltd.)
Surfactant: Sanmorin OT-70 (86.7% aqueous solution) (Sanyo Chemical Industries, Ltd.)
Second liquid: Water (distilled water)
A 50 mL brown vial was charged with 0.375 g of a photopolymerization initiator (Lunacure 200), 0.259 g of a surfactant (Sunmorin OT-70), and 7.5 g of trimethylolpropane triacrylate (Light Acrylate TMP-A) in this order, and a rotary mixing process was performed on a ball mill roll. Next, 9 g of distilled water was added to obtain a mixed solution that serves as a precursor of the emulsion. After that, this mixed solution was subjected to an emulsification dispersion process for 30 seconds using a paint shaker. Next, the vial was rotary mixed for 1 hour. In this manner, an emulsion was obtained.

このエマルジョンについて、粒度分布測定を行った。ここでは、日機装社製の粒度分布計測装置Microtrac MT3300EXIIに、同じく日機装社製の液循環ポンプMicrotrac USVRを装着した計測システムで重量平均径を測定した。 The particle size distribution of this emulsion was measured. Here, the weight average diameter was measured using a measurement system consisting of a particle size distribution measuring device, Microtrac MT3300EXII, manufactured by Nikkiso Co., Ltd., equipped with a liquid circulation pump, Microtrac USVR, also manufactured by Nikkiso Co., Ltd.

図20は、エマルジョンの粒度分布測定の結果を示すグラフである。この粒度分布測定の結果、エマルジョンにおける分散粒子の平均粒径は87.3μmであった。 Figure 20 is a graph showing the results of particle size distribution measurement of the emulsion. As a result of this particle size distribution measurement, the average particle size of the dispersed particles in the emulsion was 87.3 μm.

<第1膜の形成>
顕微鏡用スライドグラスの表面に、スポイトを用いて上記の塗工液を滴下し、これを膜状に展開した。次いで、これを、70℃に設定した対流オーブンで10分間に亘って加熱することにより乾燥させた。以上のようにして、厚みが7.6μmの第1膜を得た。
<Formation of First Film>
The above coating solution was dropped onto the surface of a microscope slide glass using a dropper, and the film was spread. The film was then dried by heating for 10 minutes in a convection oven set at 70° C. In this manner, a first film having a thickness of 7.6 μm was obtained.

<第2膜の形成>
別途用意した顕微鏡用スライドグラスの表面に対して、その長辺方向に沿って、幅20mm、厚み80μmのスリーエム社製マスキングテープを5層貼り付けた。そして、その中心部を、10mm×20mmの長方形状に切り抜いた。
<Formation of second film>
Five layers of 20 mm wide, 80 μm thick masking tape (manufactured by 3M) were attached to the surface of a microscope slide glass prepared separately along the long side direction, and the center of the tape was cut out into a rectangular shape measuring 10 mm×20 mm.

次に、この積層体をスライドグラスから剥離し、上記の第1膜上に貼り付けた。以上のようにして、底部に第1膜が設けられた液溜めを有するセル(以下、液溜めセルという)を作製した。 Next, the laminate was peeled off from the slide glass and attached onto the first film. In this way, a cell having a liquid reservoir with the first film at the bottom (hereinafter referred to as a liquid reservoir cell) was produced.

次いで、マイクロピペットによって、75μLのエマルジョンを採取した。これを液溜めセルに展開、充填することで、比重を考慮した計算値としての厚みが約375μmのエマルジョンからなる第2膜を得た。 Next, 75 μL of emulsion was collected using a micropipette. This was spread and filled into a liquid storage cell, resulting in a second membrane made of emulsion with a thickness of approximately 375 μm, calculated taking into account the specific gravity.

<活性エネルギー線の照射>
次に、第2膜上に、ライン幅及びスペース幅の各々が2mmのラインアンドスペースパターンを有するフォトマスクを、第2膜と接触しないように設置した。次いで、メタルハライドUV光源(住田光学ガラス社製LS-165UV)を使用し、これに接続したファイバーライトガイドから出射する紫外線を両凸石英レンズでほぼ平行光とし、これをマスク上から照射することで、膜に積算光量40mJ/cmの露光を与えた。その後、スライドグラスからフォトマスクを取り除いた。
<Irradiation with active energy rays>
Next, a photomask having a line and space pattern with a line width and space width of 2 mm each was placed on the second film so as not to come into contact with the second film. Next, a metal halide UV light source (LS-165UV manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd.) was used, and the ultraviolet light emitted from a fiber light guide connected to it was converted into nearly parallel light by a biconvex quartz lens, which was then irradiated from above the mask, thereby exposing the film to an integrated light amount of 40 mJ/ cm2 . The photomask was then removed from the slide glass.

<膜の乾燥及びパターンの定着>
次いで、紫外線露光後の膜を、70℃に設定した対流オーブンで5分間に亘って加熱することにより乾燥させた。
続いて、この膜の全体に、上記の露光機を用いた紫外線照射を行うことで、積算光量250mJ/cmの露光を与えた。
<Drying of film and fixing of pattern>
The UV-exposed film was then dried by heating in a convection oven set at 70° C. for 5 minutes.
Next, the entire film was irradiated with ultraviolet light using the above-mentioned exposure device, thereby providing an integrated light amount of 250 mJ/cm 2 .

このようにして得られた構造の光学写真を、図21及び図22に示す。図21では、スライドグラス上に、第1膜と窓を有する積層体とが順次設けられている。窓内には、ラインアンドスペースパターンが形成されている。図22は、窓内のラインアンドスペースパターンを拡大して示す光学写真である。窓内のパターンのうち着色している部分はライン部である。ライン部は、粒状層と青色染料を含む第1膜成分を溶解した非照射部の合一エマルジョン成分とを含んでいる。 Optical photographs of the structure thus obtained are shown in Figures 21 and 22. In Figure 21, a first film and a laminate having a window are sequentially provided on a slide glass. A line and space pattern is formed within the window. Figure 22 is an optical photograph showing an enlarged view of the line and space pattern within the window. The colored portion of the pattern within the window is the line portion. The line portion contains a granular layer and a coalesced emulsion component of the non-irradiated portion in which the first film component containing the blue dye has been dissolved.

[2]試験2
本試験では、図7乃至図12を参照しながら説明したのと同様の方法によりパターン膜を形成した。
[2] Test 2
In this test, a pattern film was formed by the same method as that described with reference to FIGS.

<第1膜の形成>
顕微鏡用スライドグラスの表面に対して、その長辺方向に沿って、幅20mm、厚み80μmのスリーエム社製マスキングテープを5層貼り付けた。そして、その中心部を、10mm×20mmの長方形状に切り抜くことで、液溜めを有するセル(以下、液溜めセルという)を作製した。次に、このマスキングテープ層を含む液溜めセルの開口面(スライドグラス表面)に、黒色の油性ペンを用いて、互いに平行であり、各々がスライドグラスの長さ方向に伸びた3本の直線を描いた。以上のようにして、インク層からなる第1膜を得た。図23は、このようにして得られた構造の光学写真である。液溜めセルの底部には、インク層からなるラインアンドスペースパターンが設けられている。
<Formation of First Film>
Five layers of 20 mm wide, 80 μm thick masking tape manufactured by 3M were attached to the surface of a microscope slide along its long side. The center of the tape was then cut out into a rectangular shape measuring 10 mm x 20 mm to prepare a cell having a liquid reservoir (hereinafter referred to as a liquid reservoir cell). Next, three straight lines parallel to each other and extending in the length direction of the slide were drawn on the opening surface (surface of the slide glass) of the liquid reservoir cell including the masking tape layer using a black oil-based pen. In this manner, a first film consisting of an ink layer was obtained. FIG. 23 is an optical photograph of the structure thus obtained. A line and space pattern consisting of an ink layer was provided on the bottom of the liquid reservoir cell.

<第2膜の形成>
マイクロピペットによって、75μLのエマルジョンを採取した。このエマルジョンとしては、試験1で使用したのと同様のものを調製した。これを液溜めセルに展開、充填することで、比重を考慮した計算値としての厚みが約375μmのエマルジョンからなる第2膜を得た。
<Formation of second film>
75 μL of emulsion was collected using a micropipette. The emulsion was the same as that used in Test 1. This emulsion was spread and filled in a liquid storage cell to obtain a second membrane made of emulsion with a thickness of about 375 μm, calculated taking into account the specific gravity.

図24は、このようにして得られた構造の光学写真である。液溜めセルにはエマルジョンが充填されているため、液溜めセルの底部に設けられたラインアンドスペースパターンはぼやけて見える。 Figure 24 shows an optical photograph of the structure obtained in this way. The line and space pattern at the bottom of the reservoir cell appears blurred because the reservoir cell is filled with emulsion.

<活性エネルギー線の照射>
次に、第2膜上に、ライン幅及びスペース幅の各々が2mmのラインアンドスペースパターンを有するフォトマスクを、第2膜と接触しないように設置した。フォトマスクは、図25の光学写真に示すように、そのライン部及びスペース部の長さ方向が、液溜めセルの底部に設けられたラインアンドスペースパターンのライン部及びスペース部の長さ方向と直交するように設置した。
<Irradiation with active energy rays>
Next, a photomask having a line-and-space pattern with a line width and a space width of 2 mm each was placed on the second film so as not to come into contact with the second film. The photomask was placed so that the length direction of the line portions and space portions was perpendicular to the length direction of the line portions and space portions of the line-and-space pattern provided on the bottom of the liquid-reservoir cell, as shown in the optical photograph in FIG.

次いで、UV-LED照射器コントローラ(HOYA CANDEO OPTRONICS社製EXECURE-H-1VCII)に光源ヘッドユニット(HOYA CANDEO OPTRONICS社製H-1VH4-V1)を接続し、これに均一照射レンズユニット(HOYA CANDEO OPTRONICS社製HDL-21)を装着したUV露光システムを使用して、照度10.7mW/cmの紫外線をマスク上から5秒間照射することで、膜に積算光量53.5mJ/cmの露光を与えた。その後、スライドグラスからフォトマスクを取り除いた。 Next, a light source head unit (HOYA CANDEO OPTRONICS H-1VH4-V1) was connected to a UV-LED irradiator controller (HOYA CANDEO OPTRONICS EXECURE-H-1VCII), and a UV exposure system equipped with a uniform irradiation lens unit (HOYA CANDEO OPTRONICS HDL-21) was used to irradiate the mask with ultraviolet light at an illuminance of 10.7 mW/cm 2 for 5 seconds, thereby exposing the film to an integrated light amount of 53.5 mJ/cm 2. The photomask was then removed from the slide glass.

<膜の乾燥及びパターンの定着>
次いで、紫外線露光後の膜を、温度23.6℃、相対湿度27%の環境下で自然乾燥させた。
その後、膜の全体に、上記の露光機を用いた紫外線照射を行うことで、積算光量642mJ/cmの露光を与えた。これにより、パターンを定着させた。
<Drying of film and fixing of pattern>
Next, the film after the ultraviolet exposure was allowed to dry naturally in an environment at a temperature of 23.6° C. and a relative humidity of 27%.
Thereafter, the entire film was irradiated with ultraviolet light using the above-mentioned exposure device, to give an integrated light amount of 642 mJ/cm 2. This allowed the pattern to be fixed.

乾燥過程における膜の構造を、図26乃至図31の光学写真に示す。また、定着後の膜の構造を、図32の光学写真に示す。 The structure of the film during the drying process is shown in the optical photographs of Figures 26 to 31. The structure of the film after fixing is shown in the optical photograph of Figure 32.

図26乃至図32に示すように、非照射領域のうち第1膜の近傍では、第1膜の材料の一部は第1液体に溶解した。そして、非照射領域から照射領域の粒状層への第1液体の移動を生じ、この移動に伴い、第1液体に溶解した第1膜の材料も照射領域の粒状層へ移動した。他方、照射領域では、第1膜の材料は、非照射領域ほどは第1液体に溶解しなかった。 As shown in Figures 26 to 32, in the non-irradiated region near the first film, part of the material of the first film was dissolved in the first liquid. Then, the first liquid moved from the non-irradiated region to the granular layer of the irradiated region, and with this movement, the material of the first film that had dissolved in the first liquid also moved to the granular layer of the irradiated region. On the other hand, in the irradiated region, the material of the first film did not dissolve in the first liquid to the same extent as in the non-irradiated region.

[3]試験3
本試験では、図13乃至図19を参照しながら説明したのと同様の方法によりパターン膜を形成した。
[3] Test 3
In this test, a pattern film was formed by the same method as that described with reference to FIGS.

<第1膜形成用塗工液の調製>
下記材料を用いて、第1膜を形成するための塗工液を調製した。
ポリメチルメタクリレート型マクロモノマー:マクロモノマーAA-6(東亞合成株式会社)
トリメチロールプロパントリアクリレート:ライトアクリレートTMP-A(共栄社化学株式会社)
ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンジル)ホスフィンオキシド:Lucirin(登録商標)TPO(BASFジャパン株式会社)
青色染料:Kayaset Blue N
溶媒:酢酸n-ブチル
100gの酢酸n-ブチルと、7gのマクロモノマーAA-6と、3gのライトアクリレートTMP-Aと、0.6gのLucirin TPOと、0.2gのKayaset Blue Nとを、紫外線を遮断する密閉容器に仕込んだ。次に、この容器を室温下で回転させて、これら成分を混合及び溶解させた。以上のようにして、第1膜を形成するための塗工液を得た。
<Preparation of first film-forming coating solution>
A coating liquid for forming a first film was prepared using the following materials.
Polymethyl methacrylate type macromonomer: Macromonomer AA-6 (Toagosei Co., Ltd.)
Trimethylolpropane triacrylate: Light Acrylate TMP-A (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzyl)phosphine oxide: Lucirin (registered trademark) TPO (BASF Japan Ltd.)
Blue dye: Kayaset Blue N
Solvent: n-butyl acetate 100 g of n-butyl acetate, 7 g of macromonomer AA-6, 3 g of light acrylate TMP-A, 0.6 g of Lucirin TPO, and 0.2 g of Kayaset Blue N were charged into a sealed container that blocks ultraviolet light. Next, the container was rotated at room temperature to mix and dissolve these components. In this manner, a coating liquid for forming a first film was obtained.

<第1膜の形成>
顕微鏡用スライドグラスの表面に対して、その長辺方向に沿って、幅20mm、厚み80μmのスリーエム社製マスキングテープを3層貼り付けた。そして、その中心部を、20mm×20mmの正方形状に切り抜いた。以上のようにして、液溜めを有するセル(以下、第1液溜めセルという)を作製した。
<Formation of First Film>
Three layers of 20 mm wide, 80 μm thick masking tape (manufactured by 3M) were attached to the surface of a microscope slide along its long side. The center of the tape was then cut out into a square shape measuring 20 mm x 20 mm. In this manner, a cell having a liquid reservoir (hereinafter referred to as the first liquid reservoir cell) was prepared.

次いで、マイクロピペットによって、75μLの上記塗工液を採取した。これを第1液溜めセルに展開、充填し、更に、遮光した室温環境中で24時間に亘って自然乾燥させた。以上のようにして、タックフリーであり、中心部が約7μmの厚みを有する第1膜を得た。 Next, 75 μL of the above coating liquid was collected using a micropipette. This was spread and filled into the first liquid storage cell, and then allowed to dry naturally for 24 hours in a light-shielded room temperature environment. In this way, a first film was obtained that was tack-free and had a thickness of about 7 μm in the center.

<第1活性エネルギー線の照射>
上記のスライドグラスから、第1液溜めセルを形成している積層体を剥離した。次に、第1膜上に、ライン幅及びスペース幅がそれぞれ2mm及び1mmのラインアンドスペースパターンを有するフォトマスクを、第1膜と密着するように設置した。ここでは、図33に示すように、フォトマスクは、そのライン部及びスペース部の長さ方向が、スライドグラスの長さ方向に対して平行になるようにスライドグラス上に設置した。
<Irradiation of first active energy ray>
The laminate forming the first liquid storage cell was peeled off from the slide glass. Next, a photomask having a line and space pattern with a line width and a space width of 2 mm and 1 mm, respectively, was placed on the first film so as to be in close contact with the first film. Here, as shown in FIG. 33, the photomask was placed on the slide glass so that the length direction of the line portion and the space portion was parallel to the length direction of the slide glass.

次いで、UV-LED照射器コントローラ(HOYA CANDEO OPTRONICS社製EXECURE-H-1VCII)に光源ヘッドユニット(HOYA CANDEO OPTRONICS社製H-1VH4-V1)を接続し、これに均一照射レンズユニット(HOYA CANDEO OPTRONICS社製HDL-21)を装着したUV露光システムを使用して、照度16.3mW/cmの紫外線をマスク上から60秒間照射することで、第1膜に積算光量978mJ/cmの露光を与えた。以上のようにして、第1膜に潜像を記録した。その後、スライドグラスからフォトマスクを取り除いた。 Next, a light source head unit (HOYA CANDEO OPTRONICS H-1VH4-V1) was connected to a UV-LED irradiator controller (HOYA CANDEO OPTRONICS EXECURE-H-1VCII), and a UV exposure system equipped with a uniform irradiation lens unit (HOYA CANDEO OPTRONICS HDL-21) was used to irradiate ultraviolet light with an illuminance of 16.3 mW/cm 2 from above the mask for 60 seconds, thereby exposing the first film to an integrated light amount of 978 mJ/cm 2. In this manner, a latent image was recorded on the first film. Thereafter, the photomask was removed from the slide glass.

<第2膜の形成>
別途用意した顕微鏡用スライドグラスの表面に対して、その長辺方向に沿って、幅20mm、厚み80μmのスリーエム社製マスキングテープを5層貼り付けた。そして、その中心部を、10mm×20mmの長方形状に切り抜いた。
<Formation of second film>
Five layers of 20 mm wide, 80 μm thick masking tape (manufactured by 3M) were attached to the surface of a microscope slide glass prepared separately along the long side direction, and the center of the tape was cut out into a rectangular shape measuring 10 mm×20 mm.

次に、この積層体をスライドグラスから剥離し、上記の第1膜を形成したスライドグラス上に貼り付けた。以上のようにして、底部に第1膜が設けられた液溜めを有するセル(以下、第2液溜めセルという)を作製した。 Next, this laminate was peeled off from the slide glass and attached onto the slide glass on which the first film had been formed. In this way, a cell having a liquid reservoir with the first film at the bottom (hereinafter referred to as the second liquid reservoir cell) was produced.

図34は、このようにして得られた構造の光学写真である。ここでは、図34の光学写真に示すように、第2液溜めセルの長さ方向は、スライドグラスの長さ方向に対して平行とした。 Figure 34 is an optical photograph of the structure obtained in this manner. Here, as shown in the optical photograph in Figure 34, the length direction of the second liquid storage cell was parallel to the length direction of the slide glass.

次いで、マイクロピペットによって、75μLのエマルジョンを採取した。このエマルジョンとしては、試験1で使用したのと同様のものを調製した。これを第2液溜めセルに展開、充填することで、比重を考慮した計算値としての厚みが約375μmのエマルジョンからなる第2膜を得た。 Next, 75 μL of emulsion was collected using a micropipette. The emulsion used was the same as that used in Test 1. This was spread and filled into the second liquid storage cell, resulting in a second membrane made of emulsion with a thickness of approximately 375 μm, calculated taking into account the specific gravity.

<第2活性エネルギー線の照射>
次に、第2膜上に、ライン幅及びスペース幅の各々が2mmのラインアンドスペースパターンを有するフォトマスクを、第2膜と接触しないように設置した。フォトマスクは、図35の光学写真に示すように、そのライン部及びスペース部の長さ方向が、第2液溜めセルの長さ方向と直交するように設置した。
<Irradiation with second active energy ray>
Next, a photomask having a line and space pattern with a line width and a space width of 2 mm each was placed on the second film so as not to come into contact with the second film. The photomask was placed so that the length direction of the line portion and space portion was perpendicular to the length direction of the second liquid-reservoir cell, as shown in the optical photograph of FIG.

次いで、UV-LED照射器コントローラ(HOYA CANDEO OPTRONICS社製EXECURE-H-1VCII)に光源ヘッドユニット(HOYA CANDEO OPTRONICS社製H-1VH4-V1)を接続し、これに均一照射レンズユニット(HOYA CANDEO OPTRONICS社製HDL-21)を装着したUV露光システムを使用して、照度10.7mW/cmの紫外線をマスク上から5秒間照射することで、膜に積算光量53.5mJ/cmの露光を与えた。その後、スライドグラスからフォトマスクを取り除いた。 Next, a light source head unit (HOYA CANDEO OPTRONICS H-1VH4-V1) was connected to a UV-LED irradiator controller (HOYA CANDEO OPTRONICS EXECURE-H-1VCII), and a UV exposure system equipped with a uniform irradiation lens unit (HOYA CANDEO OPTRONICS HDL-21) was used to irradiate the mask with ultraviolet light at an illuminance of 10.7 mW/cm 2 for 5 seconds, thereby exposing the film to an integrated light amount of 53.5 mJ/cm 2. The photomask was then removed from the slide glass.

<膜の乾燥及びパターンの定着>
次いで、紫外線露光後の膜を、温度24℃、相対湿度38%の環境下で自然乾燥させた。その後、膜の全体に、上記の露光機を用いた紫外線照射を行うことで、積算光量642mJ/cmの露光を与えた。これにより、パターンを定着させた。
<Drying of film and fixing of pattern>
Next, the film after the ultraviolet exposure was naturally dried in an environment of a temperature of 24° C. and a relative humidity of 38%. Thereafter, the entire film was exposed to ultraviolet light using the above-mentioned exposure machine, thereby providing an integrated light amount of 642 mJ/cm 2. This allowed the pattern to be fixed.

乾燥過程における膜の構造を、図36乃至図43の光学写真に示す。図36乃至図43の光学写真に示すように、膜の乾燥に伴い、第1非照射領域が含んでいる未硬化の材料の第1液体への溶解を生じるとともに、第2非照射領域から第2照射領域の粒状層への第1液体の移動を生じた。
以下に、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
[1]
基材上に第1膜を設けることと、
前記第1膜上に、活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む分散粒子と、前記活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む分散媒とを含むエマルジョンからなる第2膜を形成することと、
前記第2膜の少なくとも一部の領域に前記活性エネルギー線を照射することなしに、前記第2膜の他の少なくとも一部の領域に前記活性エネルギー線を照射して、前記活性エネルギー線を照射した領域で前記第1液体を硬化させることと、
前記活性エネルギー線の照射後に、前記第2膜から前記第2液体の少なくとも一部を除去するとともに、前記第1膜の材料の少なくとも一部を、前記第2膜が含んでいる未硬化の前記第1液体に溶解させることと、
前記第1膜の前記材料の少なくとも一部を溶解させた未硬化の前記第1液体を硬化させることと
を含むパターン膜の形成方法。
[2]
前記材料は熱可塑性樹脂を含み、前記第2膜が含んでいる未硬化の前記第1液体には、加熱して流動化させた前記材料の少なくとも一部を溶解させる項1に記載の方法。
[3]
基材上に第1膜を設けることと、
前記第1膜上に、活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む分散粒子と、前記活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む分散媒とを含むエマルジョンからなる第2膜を形成することと、
前記第2膜の少なくとも一部の領域に前記活性エネルギー線を照射することなしに、前記第2膜の他の少なくとも一部の領域に前記活性エネルギー線を照射して、前記活性エネルギー線を照射した領域に、前記分散粒子の硬化物からなる粒状層を形成することと、
前記活性エネルギー線の照射後に、前記第2膜から前記第2液体の少なくとも一部を除去して、前記活性エネルギー線を照射していない領域における未硬化の前記第1液体の少なくとも一部を前記粒状層中へと移動させるとともに、前記第1膜の材料の少なくとも一部を前記粒状層へと移動させることと、
その後、未硬化の前記第1液体を硬化させることと
を含むパターン膜の形成方法。
[4]
前記材料は熱可塑性樹脂を含み、前記粒状層には、加熱して流動化させた前記材料の少なくとも一部を移動させる項3に記載の方法。
[5]
前記第1膜は前記基材の一部の領域上にのみ設け、前記第2膜は前記第1膜の少なくとも一部の上と前記基材の他の一部の領域上とに形成し、前記活性エネルギー線は、前記第2膜のうち前記第1膜上に位置した領域の少なくとも一部と、前記第2膜のうち前記第1膜上に位置していない領域の少なくとも一部とに照射する項1乃至4の何れか1項に記載の方法。
[6]
前記材料は、活性エネルギー線の照射により硬化する樹脂を含み、前記第2膜を形成する前に、この活性エネルギー線を前記第1膜へパターン状に照射して、前記活性エネルギー線を照射した領域で前記樹脂を硬化させることを更に含んだ項1又は3に記載の方法。
[7]
前記エマルジョンは水中油型エマルジョンである項1乃至6の何れか1項に記載の方法。
[8]
項1乃至7の何れか1項に記載の方法により形成されるパターン膜。
The structure of the film during the drying process is shown in the optical photographs of Figures 36 to 43. As shown in the optical photographs of Figures 36 to 43, as the film dries, the uncured material contained in the first non-irradiated area dissolves into the first liquid, and the first liquid migrates from the second non-irradiated area to the granular layer in the second irradiated area.
The invention as originally claimed is set forth below.
[1]
Providing a first film on a substrate;
forming a second film on the first film, the second film being made of an emulsion containing dispersed particles containing a first liquid that is cured by irradiation with active energy rays and a dispersion medium containing a second liquid that is not cured by irradiation with active energy rays;
irradiating at least a portion of the second film with the active energy rays without irradiating at least a portion of the second film with the active energy rays, thereby curing the first liquid in the portion irradiated with the active energy rays;
removing at least a portion of the second liquid from the second film after the irradiation of the active energy rays, and dissolving at least a portion of a material of the first film in the uncured first liquid contained in the second film;
hardening the unhardened first liquid in which at least a portion of the material of the first film has been dissolved;
A method for forming a patterned film comprising the steps of:
[2]
Item 2. The method according to item 1, wherein the material includes a thermoplastic resin, and the uncured first liquid contained in the second film dissolves at least a portion of the material that has been heated and made fluid.
[3]
Providing a first film on a substrate;
forming a second film on the first film, the second film being made of an emulsion containing dispersed particles containing a first liquid that is cured by irradiation with active energy rays and a dispersion medium containing a second liquid that is not cured by irradiation with active energy rays;
irradiating at least a part of the second film with the active energy rays without irradiating at least a part of the second film with the active energy rays, thereby forming a granular layer made of a cured product of the dispersed particles in the part irradiated with the active energy rays;
After the irradiation of the active energy rays, at least a portion of the second liquid is removed from the second film to move at least a portion of the uncured first liquid in the area not irradiated with the active energy rays into the granular layer, and at least a portion of the material of the first film into the granular layer.
Then, the uncured first liquid is cured.
A method for forming a patterned film comprising the steps of:
[4]
4. The method according to claim 3, wherein the material comprises a thermoplastic resin, and at least a portion of the material that has been heated and fluidized is transferred to the particulate layer.
[5]
5. The method according to any one of items 1 to 4, wherein the first film is provided only on a partial region of the substrate, the second film is formed on at least a portion of the first film and on another partial region of the substrate, and the active energy rays are irradiated to at least a portion of a region of the second film that is located on the first film and at least a portion of a region of the second film that is not located on the first film.
[6]
4. The method according to claim 1 or 3, wherein the material contains a resin that is cured by irradiation with active energy rays, and the method further comprises irradiating the first film with the active energy rays in a pattern before forming the second film, thereby curing the resin in a region irradiated with the active energy rays.
[7]
Item 7. The method according to any one of items 1 to 6, wherein the emulsion is an oil-in-water emulsion.
[8]
Item 8. A patterned film formed by the method according to any one of Items 1 to 7.

1…基材、2…第1膜、2A…第1非照射領域、2B…第1照射領域、3…第2膜、4A…第1パターン部、4B…第2パターン部、4a…粒状層、4b…混合物、4c…硬化物相、4d…第1液体、4e…硬化物相、5…マスク、5A…第1マスク、5B…第2マスク、31…分散粒子、32…分散媒、41…硬化物粒子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Base material, 2... First film, 2A... First non-irradiation area, 2B... First irradiation area, 3... Second film, 4A... First pattern part, 4B... Second pattern part, 4a... Granular layer , 4b... Mixture, 4c... Cured product phase, 4d... First liquid, 4e... Cured product phase, 5... Mask, 5A... First mask, 5B... Second mask, 31... Dispersion particle, 32... Dispersion medium, 41 ...Cured material particles.

Claims (8)

基材上に第1膜を設けることと、
前記第1膜上に、活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む分散粒子と、前記活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む分散媒とを含むエマルジョンからなる第2膜を形成することと、
前記第2膜の少なくとも一部の領域に前記活性エネルギー線を照射することなしに、前記第2膜の他の少なくとも一部の領域に前記活性エネルギー線を照射して、前記活性エネルギー線を照射した領域で前記第1液体を硬化させることと、
前記活性エネルギー線の照射後に、前記第2膜を乾燥させることにより前記第2膜から前記第2液体の少なくとも一部を除去するとともに、前記第1膜の材料の少なくとも一部を、前記第2膜が含んでいる未硬化の前記第1液体に溶解させることと、
前記第1膜の前記材料の少なくとも一部を溶解させた未硬化の前記第1液体を硬化させることと
を含むパターン膜の形成方法。
Providing a first film on a substrate;
forming a second film on the first film, the second film being made of an emulsion containing dispersed particles containing a first liquid that is cured by irradiation with active energy rays and a dispersion medium containing a second liquid that is not cured by irradiation with active energy rays;
irradiating at least a portion of the second film with the active energy rays without irradiating at least a portion of the second film with the active energy rays, thereby curing the first liquid in the portion irradiated with the active energy rays;
After the irradiation of the active energy rays, the second film is dried to remove at least a portion of the second liquid from the second film, and at least a portion of a material of the first film is dissolved in the uncured first liquid contained in the second film.
and curing the uncured first liquid in which at least a portion of the material of the first film is dissolved.
前記材料は熱可塑性樹脂を含み、前記第2膜が含んでいる未硬化の前記第1液体には、加熱して流動化させた前記材料の少なくとも一部を溶解させる請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the material includes a thermoplastic resin, and the uncured first liquid contained in the second film dissolves at least a portion of the material that has been heated and made fluid. 基材上に第1膜を設けることと、
前記第1膜上に、活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む分散粒子と、前記活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む分散媒とを含むエマルジョンからなる第2膜を形成することと、
前記第2膜の少なくとも一部の領域に前記活性エネルギー線を照射することなしに、前記第2膜の他の少なくとも一部の領域に前記活性エネルギー線を照射して、前記活性エネルギー線を照射した領域に、前記分散粒子の硬化物からなる粒状層を形成することと、
前記活性エネルギー線の照射後に、前記第2膜を乾燥させることにより前記第2膜から前記第2液体の少なくとも一部を除去して、前記活性エネルギー線を照射していない領域における未硬化の前記第1液体の少なくとも一部を前記粒状層中へと移動させるとともに、前記第1膜の材料の少なくとも一部を、流動化させるか、未硬化の前記第1液体に溶解させるか、又は、流動化させ且つ未硬化の前記第1液体に溶解させて、前記第1膜の材料の少なくとも一部を前記粒状層へと移動させることと、
その後、未硬化の前記第1液体を硬化させることと
を含むパターン膜の形成方法。
Providing a first film on a substrate;
forming a second film on the first film, the second film being made of an emulsion containing dispersed particles containing a first liquid that is cured by irradiation with active energy rays and a dispersion medium containing a second liquid that is not cured by irradiation with active energy rays;
irradiating at least a part of the second film with the active energy rays without irradiating at least a part of the second film with the active energy rays, thereby forming a granular layer made of a cured product of the dispersed particles in the part irradiated with the active energy rays;
After the irradiation of the active energy rays, the second film is dried to remove at least a portion of the second liquid from the second film, thereby moving at least a portion of the uncured first liquid in the area not irradiated with the active energy rays into the granular layer , and at least a portion of the material of the first film is fluidized, dissolved in the uncured first liquid, or fluidized and dissolved in the uncured first liquid, thereby moving at least a portion of the material of the first film into the granular layer;
and then curing the uncured first liquid.
前記材料は熱可塑性樹脂を含み、前記粒状層には、加熱して流動化させた前記材料の少なくとも一部を移動させる請求項3に記載の方法。 The method according to claim 3, wherein the material includes a thermoplastic resin, and at least a portion of the material that has been heated and fluidized is transferred to the granular layer. 前記第1膜は前記基材の一部の領域上にのみ設け、前記第2膜は前記第1膜の少なくとも一部の上と前記基材の他の一部の領域上とに形成し、前記活性エネルギー線は、前記第2膜のうち前記第1膜上に位置した領域の少なくとも一部と、前記第2膜のうち前記第1膜上に位置していない領域の少なくとも一部とに照射する請求項1乃至4の何れか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the first film is provided only on a partial region of the substrate, the second film is formed on at least a portion of the first film and on another partial region of the substrate, and the active energy rays are irradiated to at least a portion of the region of the second film that is located on the first film and at least a portion of the region of the second film that is not located on the first film. 前記材料は、活性エネルギー線の照射により硬化する樹脂を含み、前記第2膜を形成する前に、この活性エネルギー線を前記第1膜へパターン状に照射して、前記活性エネルギー線を照射した領域で前記樹脂を硬化させることを更に含んだ請求項1又は3に記載の方法。 The method according to claim 1 or 3, wherein the material includes a resin that is cured by irradiation with active energy rays, and further includes irradiating the first film with the active energy rays in a pattern before forming the second film, thereby curing the resin in the area irradiated with the active energy rays. 前記エマルジョンは水中油型エマルジョンである請求項1乃至6の何れか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the emulsion is an oil-in-water emulsion. 請求項1乃至7の何れか1項に記載の方法により形成されるパターン膜。 A patterned film formed by the method according to any one of claims 1 to 7.
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