(57)【要約】【課題】接触角の差により液滴輸送のための液滴輸送構造部であって、製造面においても好適な液滴輸送構造部、並びにその製造方法を提供する。【解決手段】区画化された液滴輸送構造部において、少なくとも構造の中心間距離の平均値が、１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下である凸型、或いは凹型構造の集合体が形成され、水換算の接触角が相対的に低い区画と、少なくとも構造の中心間距離の平均値が、１μｍ以上、１００μｍ以下である凸型構造の集合体が形成され、水換算の接触角が相対的に高い区画とが形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、凹凸構造が形成された第１区画と第２区画とに表面が画成され、
上記第１区画には、少なくとも当該第１区画内の凹凸構造の中心間距離の平均値Ｐａが、１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下である凸部および凹部からなる第１集合体が形成されており、
上記第２区画には、少なくとも当該第２区画内の凹凸構造の中心間距離の平均値Ｐｂが、１μｍ以上、１００μｍ以下である凸部および凹部からなる第２集合体が形成されており、
上記第１区画の水換算の接触角が、上記第２区画の水換算の接触角よりも大きい液滴輸送構造部が可撓性基材上に形成されてなることを特徴とするフィルム版。
【請求項２】
前記液滴輸送構造部における前記第１区画に形成された前記凹部の底面の面積比率が、上記第１区画に形成された上記凸部の上面の面積比率よりも大きい請求項１に記載のフィルム版。
【請求項３】
前記液滴輸送構造部における上記第１集合体の凸部の平均高さＨａが、上記第１区画に形成された凹凸構造の中心間距離の平均値Ｐａ以下であり、
上記第２集合体の凸部の平均高さＨｂは、上記平均高さＨａよりも高い請求項１又は請求項２に記載のフィルム版。
【請求項４】
前記液滴輸送構造部における前記平均高さＨａが、１５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のフィルム版。
【請求項５】
少なくとも、前記液滴輸送構造部における上記第２区画に形成された凸部の上面に凸部および凹部からなる第３集合体が形成され、当該第３集合体の凹凸構造の中心間距離Ｐｃの平均値が、１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下である請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のフィルム版。
【請求項６】
前記液滴輸送構造部における上記第１区画と上記第２区画が隣接する領域の断面視において、上記第１集合体の上面と、上記第３集合体の上面の、厚み方向に対する位置が同じである請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のフィルム版。
【請求項７】
前記液滴輸送構造部における上記第１区画と上記第２区画が隣接する領域の断面視において、上記第１集合体の底面と、上記第３集合体の底面の、厚み方向に対する位置が同じである請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のフィルム版。
【請求項８】
前記液滴輸送構造部における上記第１区画、および第２区画に形成された凹凸構造が、フッ素を含有した光硬化性樹脂で構成されている請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のフィルム版。
【請求項９】
前記液滴輸送構造部における上記第１区画、および第２区画に形成された凹凸構造が、シロキサンオイルを混合した光硬化性樹脂で構成されている請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のフィルム版。
【請求項１０】
少なくとも、液滴輸送構造部を形成する立体物の表面に光硬化性樹脂を塗工する工程と、
請求項１から請求項９いずれか記載のフィルム版の前記液滴輸送構造部を、前記立体物表面に塗工した光硬化性樹脂に押し当てる工程と、
光を照射し、前記光硬化性樹脂を硬化する工程と、
硬化した前記立体物表面から、前記フィルム版を離型する工程と、を具備することを特徴とする液滴輸送構造部の製造方法。
【請求項１１】
少なくとも、請求項１から請求項９いずれか記載のフィルム版の前記液滴輸送構造部に光硬化性樹脂を塗工する工程と、
立体物表面と塗工した光硬化性樹脂を密着させる工程と、
光を照射し、前記光硬化性樹脂を硬化する工程と、
硬化した前記光硬化性樹脂から、前記フィルム版を離型する工程と、を具備することを特徴とする液滴輸送構造部の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に付着した液滴を、特定の方向に輸送するための液滴輸送構造部を有する立体物表面の製造に係るフィルム版と、該フィルム版を用いた液滴輸送構造部の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用、太陽電池パネル用、建築物用などに、液滴の付着を防止する撥水や親水のコーティングが行われている。
撥水コーティングの場合、物体表面に、例えばフッ素樹脂系の材料を塗布することで、水に対する接触角を大きくし、濡れを抑制できるが、フッ素系樹脂が有する極性により、一定以上の外力の作用なしでは液滴が動かず、表面に留まってしまい、光透過性の低下や、液滴中に埃等の汚れが入った場合、乾燥により表面に汚れが付着してしまう。
【０００３】
これに対し、ハスの葉効果を用いた凹凸構造による超撥水表面は、液滴が滑落することにより、表面に付着した埃等の汚れを液滴の駆動力により洗い流すセルフクリーニング性を有するが、例えば水平な表面に液滴が存在する場合、或いは、滑落に寄与する外力が２つ以上あり、これらが打ち消しあって均衡する場合、液滴は表面に留まるため、光透過性の低下や、液滴中に埃等の汚れが入ってしまった場合、乾燥により表面に汚れが付着してしまう。
【０００４】
一方、親水コーティングの場合、物体表面に、例えば二酸化ケイ素微粒子を含んだ分散液を塗布し、乾燥させることで、水に対する接触角を小さくし、表面に水膜を形成することで、液滴として表面に存在することがないため光透過性の低下は抑制することができるが、水膜中に埃等の汚れが入った場合、水膜中の液の流動で該汚れが排出できなければ、乾燥により表面汚れが発生する。
よって、物体表面に付着した液滴を任意の方向へ輸送することで、表面への液滴の滞在による光透過性の低下を抑制し、且つ物体表面などに付着した汚れを液滴の駆動力により洗い流すセルフクリーニング性も併せ持つ表面の実現が可能となる。
【０００５】
上記液滴の輸送を実現するために、上流から下流に向けて接触角が小さい領域の面積を徐々に増加させることで、上流から下流に向けて液滴が移動する液滴輸送デバイスが特許文献１にて開示されている。領域による接触角の差は凹凸構造の有無により設けており、表面積の増加による、疎水性、或いは親水性の向上を利用しており、さらに接触角に差を設ける領域の片方、或いは両方に、撥水表面処理、或いは親水表面処理を実施することも記載されている。
また、構造周期４００ｎｍ以下の凹凸構造を形成することにより、平坦面と比較して水換算の接触角が大きくなる現象を利用し、接触角の差を設けた液滴ガイド構造が特許文献２にて開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３３１４１０号公報
【特許文献２】特開２００６−２５７２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１記載の液滴輸送デバイスでは、数μｍオーダーの凹凸構造形成により、構造未形成領域との間で接触角の差を設けているが、構造未形成領域の接触角は、表面の材料により決められるため、大きな液滴の駆動力を得ることは困難である。
特許文献２記載の液滴ガイド構造では、構造周期４００ｎｍ以下の凹凸構造を形成することにより、平坦面と比較して水換算の接触角が大きくなる現象を利用し、接触角差を設けているが、大きな駆動力を得るために接触角を十分に大きくするためには、構造高さを高くすることが必要であるため、例えばナノインプリント法を適用した樹脂成形による製造において、樹脂充填不良や構造倒壊による歩留まりの低下が懸念される。
【０００８】
さらに、特許文献１、或いは特許文献２記載の凹凸構造を、例えば立体物の表面に形成使用とした場合、フレキシブルなフィルム基材上に、ナノインプリント法等の公知の樹脂成形技術を適用して凹凸構造を形成し、これを立体物に貼り付けることが考えられるが、フィルム基材と立体物を接着するための接着剤が必要となり、該接着剤が劣化した場合には、立体物表面から凹凸構造を形成した前記フィルム基材が剥離することが懸念される。
【０００９】
また、スクラッチ耐性など、物理的な衝撃に対する耐久性を高くするために、硬度の高い樹脂に凹凸構造を形成する場合であって、立体物が湾曲している場合、立体物表面の湾曲を追従させようとすると、凹凸構造を形成した前記高度の高い樹脂に割れが発生し、十分な機能を発現できないことが懸念される。
上記課題を鑑みて、本発明の目的は、液滴輸送のための液滴輸送構造部を立体物等の表面に形成するために用いるフィルム版と、該フィルム版を用いた液滴輸送構造部の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によるフィルム版は、少なくとも、凹凸構造が形成された第１区画と第２区画とに表面が画成され、
上記第１区画には、少なくとも当該第１区画内の凹凸構造の中心間距離の平均値Ｐａが、１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下である凸部および凹部からなる第１集合体が形成されており、
上記第２区画には、少なくとも当該第２区画内の凹凸構造の中心間距離の平均値Ｐｂが、１μｍ以上、１００μｍ以下である凸部および凹部からなる第２集合体が形成されており、
上記第１区画の水換算の接触角が、上記第２区画の水換算の接触角よりも大きい液滴輸送構造部が可撓性基材上に形成されてなる。
【００１１】
ここで、上記フィルム版においては、前記液滴輸送構造部における前記第１区画に形成された前記凹部の底面の面積比率が、上記第１区画に形成された上記凸部の上面の面積比率よりも大きくてもよい。
また、上記フィルム版においては、前記液滴輸送構造部における上記第１集合体の凸部の平均高さＨａが、上記第１区画に形成された凹凸構造の中心間距離の平均値Ｐａ以下であり、
上記第２集合体の凸部の平均高さＨｂは、上記平均高さＨａよりも高くてもよい。
また、上記フィルム版においては、前記液滴輸送構造部における前記平均高さＨａが、１５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であってもよい。
【００１２】
また、上記フィルム版においては、少なくとも、前記液滴輸送構造部における上記第２区画に形成された凸部の上面に凸部および凹部からなる第３集合体が形成され、当該第３集合体の凹凸構造の中心間距離Ｐｃの平均値が、１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下であってもよい。
また、上記フィルム版においては、前記液滴輸送構造部における上記第１区画と上記第２区画が隣接する領域の断面視において、上記第１集合体の上面と、上記第３集合体の上面の、厚み方向に対する位置が同じであってもよい。
【００１３】
また、上記フィルム版においては、前記液滴輸送構造部における上記第１区画と上記第２区画が隣接する領域の断面視において、上記第１集合体の底面と、上記第３集合体の底面の、厚み方向に対する位置が同じであってもよい。
また、上記フィルム版においては、前記液滴輸送構造部における上記第１区画、および第２区画に形成された凹凸構造が、フッ素を含有した光硬化性樹脂で構成されてもよい。
また、上記液滴輸送構造部においては、前記液滴輸送構造部における上記第１区画、および第２区画に形成された凹凸構造が、シロキサンオイルを混合した光硬化性樹脂で構成されてもよい。
【００１４】
また、本発明の一態様による液滴輸送構造部の製造方法は、少なくとも、液滴輸送構造部を形成する立体物の表面に光硬化性樹脂を塗工する工程と、
請求項１から請求項９いずれか記載のフィルム版の前記液滴輸送構造部を、前記立体物表面に塗工した光硬化性樹脂に押し当てる工程と、
光を照射し、前記光硬化性樹脂を硬化する工程と、
硬化した前記立体物表面から、前記フィルム版を離型する工程と、を具備する。
【００１５】
また、本発明の他の態様による液滴輸送構造部の製造方法は、少なくとも、請求項１から請求項９いずれか記載のフィルム版の前記液滴輸送構造部に光硬化性樹脂を塗工する工程と、
立体物表面と塗工した光硬化性樹脂を密着させる工程と、
光を照射し、前記光硬化性樹脂を硬化する工程と、
硬化した前記光硬化性樹脂から、前記フィルム版を離型する工程と、を具備する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様によれば、第１区画に形成された構造により水換算の接触角が小さくなり、一方で第２区画に形成された構造により水換算の接触角が大きくなるため、第１区画と第２区画における接触角差を大きくでき、液滴の駆動力が大きくすることができる。また、第１区画に形成する凸型構造の構造高さが十分に低いため、例えばナノインプリント法を用いた樹脂成形による製造においても、歩留まりの低下を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る液滴輸送構造部の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液滴輸送構造部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る液滴輸送構造部の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る液滴輸送構造部の断面図である。
【図５】本発明の一実施例の構造設計図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。尚、以下の説明においては、基材と液滴輸送構造部の間に界面が存在するが、基材と同じ材料で液滴輸送構造部を形成しても良く、基材と液滴輸送構造部の間に、例えば入射する光を反射する反射層や、特定の絵柄を表現するための印刷層が設けられていても良い。
［液滴輸送構造部の設計］
本実施形態のフィルム版は、立体物などの表面に液滴輸送のための液滴輸送構造部を形成するために用いられるため、該フィルム版に形成する構造は、以下に説明する液滴輸送のための液滴輸送構造部の反転構造となる。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る液滴輸送構造部１１の平面図である。図１では液滴輸送構造部１１は第１区画と、第２区画との少なくとも二つで分けられて（画成されて）いる。そして、液滴輸送構造部１１は、Ｙ方向に対して、第１区画と第２区画の占有面積比率が徐々に増加、或いは減少するように設計される。例えば図１（ａ）では、第１区画と第２区画の境界線は、二等辺三角形の長さの等しい二辺となるように設計されているが、第１区画と第２区画の占有面積比率が徐々に増減すれば良く、該設計に限定されるものではない。また、第１区画と第２区画の、該境界線はＸＹ平面において斜め方向に形成されていても良いが、後述する液滴輸送構造部１１の製造方法においては、ミクロな視野において、図１（ｂ）のように各頂点が９０°である四辺形からなるマトリックス状に区切られた各区画を第１区画と第２区画のいずれかが占める設計がより好ましい。但し、この場合、マトリックスを成す四辺形の任意の辺の長さが、例えば５００μｍ程度になると、同等のサイズの液滴を輸送するために十分な駆動力が得られない恐れがあるため、前記四辺形の任意の辺の長さは２００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下である必要がある。該前記四辺形の任意の辺の長さを１００μｍ以下とした場合は、人間が視認可能なサイズの液滴は、ほぼ輸送可能となる。
【００２０】
本実施形態においては、液滴を輸送するために必要な駆動力を第１区画と第２区画の水換算における接触角差により実現し、さらに該接触角差を表面に形成された構造体により実現する。それゆえ、第１区画、および第２区画の表面にはそれぞれ構造体が形成されているが、該接触角差を実現するために、夫々異なる設計ルールに従う構造体が形成されている。図２は、液滴輸送構造部の断面図である。本実施形態では第１区画、第２区画の両方に凸部および凹部よりなる凹凸構造が形成されており、図２（ａ）は境界における断面構造を現している。
【００２１】
図２（ｂ）は、第１区画に形成する構造体の断面図である。第１区画には、水換算の接触角が相対的に小さくなる凹凸構造が形成されている。具体的には正方配列、或いは六方配列状に並んだ凸型或いは凹型構造の第１集合体であり、その構造周期は４００ｎｍ以下であることが好ましい。該構造周期を４００ｎｍ以下とすることにより、接触角を相対的に低くできる効果に加え、例えば、一次回折光による虹色の分光反射の防止、フレネル反射の防止などの光学効果を付与することもできる。尚、正方配列の場合、該構造周期は、垂直、水平方向の周期のみを指す。さらに、第１区画に形成される前記凹凸構造は周期性を持たなくとも良いが、その場合、構造の中心間距離の平均値は４００ｎｍ以下であることが好ましい。それ故、本実施形態の第１区画に形成される前記凹凸構造において、凸型或いは凹型構造の中心間距離Ｐａは４００ｎｍ以下であることが好ましい。一方、凸型或いは凹型構造の中心間距離Ｐａが１００ｎｍ未満となると、フィルム版への構造の形成が困難になる上、凸型或いは凹型構造の中心間距離Ｐａが１００ｎｍ以上の構造体と比較して、性能向上の効果が小さくなるため、第１区画に形成する凸型或いは凹型構造の第１集合体において、構造の中心間距離Ｐａは１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下の範囲がより好ましい。
【００２２】
前記凸型或いは凹型構造の中心間距離Ｐａが１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下である凹凸構造において、底面の面積に対する上面の面積の比を大きくすることにより、水換算の接触角は相対的に低くなる。したがって、第１区画に形成する凸型或いは凹型構造の第１集合体において、構造上面の面積に対する構造底面の面積の比が０．５よりも大きいことが好ましい。
【００２３】
第１区画に形成する凸型或いは凹型構造の第１集合体において、上面と底面におけるＺ方向の距離を構造高さＨａと定義すると、構造高さＨａが高くなるにつれて、構造のアスペクト比が高くなるため、後述する液滴輸送構造部１１の製造方法において、フィルム版への構造の形成において、離型時における構造の倒壊などが懸念され、さらに凸型或いは凹型構造の中心間距離Ｐａが１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲の凹凸構造が形成された表面の水換算の接触角は、相対的に大きくなる。それ故、構造高さＨａとしては、凸型、或いは凹型構造の中心間距離の平均値Ｐａの１／２よりも小さいことが好ましい。但し、構造高さＨａが極めて小さくなると、凹凸構造による水換算の接触角を小さくする効果が得られなくなるため、構造高さＨａは１５ｎｍ以上がより好ましい。したがって、第１区画に形成する前記凹凸構造の構造高さＨａを、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲とすることにより、機能面、及び製造面の両面において好適な構造設計となる。
【００２４】
図２（ｃ）は、第２区画に形成する構造体の断面図である。第２区画には、水換算の接触角が相対的に大きくなる構造が形成されている。具体的には正方配列、或いは六方配列状に並んだ凸型構造の第２集合体を基本とし、その構造周期は１μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。さらに、第２区画に形成される凸型構造の第２集合体は周期性を持たなくとも良いが、その場合、構造間距離の平均値Ｐｂが１μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上、２０μｍ以下がより好ましい。
【００２５】
第２区画に形成される凸型構造の第２集合体において、凸型構造の構造高さＨｂが高いほど、水換算の接触角は相対的に大きくなる。前記構造高さＨｂは、少なくとも第１区画に形成する凸型或いは凹型構造の第１集合体の構造高さＨａよりも高いことが好ましく、５００ｎｍ以上であることがより好ましい。但し、構造高さＨｂが、構造間距離の平均値Ｐｂよりも大きくなると、構造のアスペクト比が高くなるため、フィルム版への構造の形成において、離型時における構造の倒壊などが懸念される。
【００２６】
第２区画における水換算の接触角を相対的に大きくするために、前記第２区画に形成される凸型構造の少なくとも上面に、構造の中心間距離Ｐｃが１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下の凸型、或いは凹型構造の第３集合体を形成することが好ましい。尚、前記構造体Ｃは、前記第２区画に形成される凸型構造の底面にある液滴輸送構造部１２としても良い（図３）。前記凸型、或いは凹型構造の第３集合体は、第１区画に形成される凸型或いは凹型構造の第１集合体と同じ設計でも良いが、第３集合体の構造高さＨｃは、第１集合体構造高さＨａよりも高いことがより好ましい。また、第３集合体においては、構造底面の面積に対する構造上面の面積の比が、小さいことが好まししく、構造底面の面積に対する構造上面の面積の比が小さいくなるように、構造側壁に傾斜がある順テーパー構造である液滴輸送構造部１３としても良い（図４）。前記順テーパー構造は、フィルム版への構造の形成において、離型に対して好適な構造である。
【００２７】
［フィルム版の製造方法］
フィルム版の製造方法としては、荷電粒子線や光によるリソグラフィ、或いはプラズマエッチングなど、公知の微細加工技術を適用した基板加工により作製した原版から、ナノインプリント法等の公知の技術により、例えばポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルニトリル、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、ナイロンなどを原料とするフレキシブルな基材（可撓性を有する基材）上の樹脂に構造を転写することが好適である。前記樹脂は、光硬化性、熱硬化性、或いは熱可塑性のいずれかが適用されることが好ましい。また、後述する立体物表面に液滴輸送構造部１１を形成する場合に、液滴輸送構造部１１を構成する材料に対して離型性を有する樹脂材料であることが好ましく、特に前記フィルム版に光硬化性樹脂を適用する場合は、フッ素を含有した光硬化性樹脂や、シロキサンオイルを混合した光硬化性樹脂とすることがより好ましい。
【００２８】
前記原版に形成する構造としては、フィルム版の製造方法における原版からの転写回数に応じて、液滴輸送構造部１１と同じ設計か、或いはその反転構造のいずれかを適用できる。フィルム版に形成される樹脂構造としては、液滴輸送構造部１１の反転構造となる。
【００２９】
前記原版作製に適用する微細加工技術、特に荷電粒子線リソグラフィとプラズマエッチングによる基板加工技術によるナノインプリント用の原版作製は、微細な構造の形状が後の工程により変化することを防ぐために、微細な構造を先に形成し、これをレジストなどで保護しながら順次サイズの大きい構造を形成すれば良い。例えば、第１区画に相当する領域に形成する第１集合体、第２区画に相当する領域に形成する第３集合体が同じ設計であるか、或いは第１区画に形成する第１集合体の構造高さＨａと、第２区画に形成する第３集合体の構造高さＨｃが等しい場合は、原版とする基板上に、前記第１集合体と前記第３集合体を一括で形成することができ、続いて、第２区画に相当する領域に構造体Ｂのエッチング加工する領域以外をレジストでマスキングしてエッチング加工すれば良く、荷電粒子線リソグラフィとプラズマエッチングによる基板加工の各工程を２サイクル実施すれば良い。第１区画に形成する第１集合体の構造高さＨａと、第２区画に形成する第３集合体の構造高さＨｃが異なる場合は、各々の集合体を別々のサイクルで作製する必要があるため、前記各工程を３サイクル実施すれば良い。
【００３０】
このように、加工領域外をマスキングにより保護して加工するため、前記基板加工の全てのサイクルにおいてエッチングされない領域においては、少なくとも該ナノインプリント用の原版の厚み方向に対する位置は同じとなる。すなわち、少なくとも前記ナノインプリント用の原版に形成される前記第１集合体、および前記第３集合体を成す凹凸構造の上面は、該ナノインプリント用の原版の厚み方向に対する位置は同じとなる。したがって、該ナノインプリント用原版から転写して形成する液滴輸送構造部は、前記第１区画に形成された凸型、或いは凹型構造の第１集合体の底面と、前記第２区画に形成された凸型構造の第３集合体の底面の、厚み方向に対する位置が同じとなり、さらに前記転写して形成した液滴輸送構造部を複製版として用い、再度転写した液滴輸送構造部は前記第１集合体、および前記第３集合体を成す凹凸構造の上面は、該ナノインプリント用の原版の厚み方向に対する位置は同じとなる。ナノインプリント用の原版に形成した液滴輸送構造部であっても、該構造を反転した液滴輸送構造部であっても、水換算の接触角差により液滴を輸送する駆動力は得られる。
【００３１】
また、荷電粒子線描画工程において、露光量を変調することで、現像工程におけるレジストの溶解量を調整することができる。当該技術を用いることにより、構造高さが異なる構造体であっても一括形成が可能となる。さらに該レジストに形成した構造体に対して電鋳処理を行えば、例えばニッケルなどの金属材料表面に、前記レジストに形成した構造体の反転構造を形成したナノインプリント用の原版を作製することも可能である。尚、露光量を変調した前記荷電粒子線リソグラフィ工程において、荷電粒子線が未露光の領域においては、該ナノインプリント用の原版の厚み方向に対する位置は同じとなる。
【００３２】
荷電粒子線描画工程により、第１区画に形成する第１集合体、第２区画に形成する第２集合体、および第３集合体のレジスト構造を形成する工程において、全ての構造体を内角、或いは外角の一方が９０°の多角形で設計し、且つ第１区画と第２区画の境界線を、ミクロな視野において、図１（ｂ）のように各頂点が９０°である四辺形からなるマトリックス状に区切られた各区画を第１区画と第２区画のいずれかが占める設計とすることにより、例えば可変成形型の荷電粒子線描画装置を適用により、高いスループットの原版作製が可能となる。
【００３３】
［立体物表面への液滴輸送構造部の製造方法］
立体物表面への液滴輸送構造部１１の製造方法としては、立体物表面に、例えば光硬化性樹脂を塗工し、前記フィルム版の構造面を、前記立体物表面に塗工した光硬化性樹脂に押し当て、光照射により前記光硬化性樹脂を硬化後、前記フィルム版を立体物表面から離型する、或いは、前記フィルム版の構造面に、光硬化性樹脂を塗工し、これを立体物表面に接着して、光照射により前記光硬化性樹脂を硬化後、前記フィルム版を立体物表面から離型することが好ましい。前記光硬化性樹脂を、例えば熱硬化性樹脂などに置き換えて、熱による樹脂効果法を適用しても良いが、本実施形態のフィルム版を用いる場合、耐熱性の観点から、光硬化性樹脂を用いることが好適である。
立体物表面に追従するように液滴輸送構造部１１を形成するために、前記フィルム版の製造工程において作製する原版の設計を、適宜最適化することも可能である。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の一実施例について説明する。まず、ナノインプリント用の原版を作製するため、シリコン基板を用意し、該シリコン基板表面に荷電粒子線観光用のレジストＦＥＰ−１７１（富士フイルムエレクトロニクスマテリアル製）をスピンコートにて塗布後、ベーキングによる乾燥を行った。ベーキング後のレジスト膜厚は１５０ｎｍであった。続いて該レジスト膜が形成されたシリコン基板上に、図５（ａ）に示すＬｘが７．５ｃｍ、Ｌｙが５ｃｍの領域２１に荷電粒子線を照射した。図５（ａ）の拡大図が図５（ｂ）であり、Ｐｈは２８０ｎｍ、Ｄｈは２００ｎｍとする設計のパターンを描画した。描画工程後、該シリコン基板を取り出し、ベーキングと２．３８％の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液にて現像を実施した。描画工程において荷電粒子線を照射した領域２１において、シリコンが露出したシリコン基板に対し、六弗化硫黄とパーフルオロシクロブタンを１：５の割合で導入した誘導結合型プラズマによって、エッチング処理を実施した。該エッチング工程にいて加工したシリコンの深さは４０ｎｍであった。残存したレジストを剥離し、図５（ａ）のパターンが表面に形成されたシリコン基板に荷電粒子線観光用のレジストＦＥＰ−１７１をスピンコートにて塗布後、ベーキングによる乾燥を行った。ベーキング後のレジスト膜厚は１μｍであった。続いて該レジスト膜が形成されたシリコン基板上に、図５（ｃ）に示す領域２２に荷電粒子線を照射した。図５（ｃ）の拡大図が図５（ｄ）であり、Ｐｈは１０μｍ、Ｄｈは５μｍとする設計のパターンを描画した。描画工程後、該シリコン基板を取り出し、ベーキングと２．３８％の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液にて現像を実施した。描画工程において荷電粒子線を照射した領域２２において、シリコンが露出したシリコン基板に対し、六弗化硫黄とパーフルオロシクロブタンを１：５の割合で導入した誘導結合型プラズマによって、エッチング処理を実施した。該エッチング工程にいて加工したシリコンの深さは１．５μｍであった。残存したレジストを剥離し、オプツールＨＤ―１１００（ダイキン工業製）を表面に塗布し、ナノインプリント用の原版を得た。
【００３５】
次に、紫外線硬化性樹脂を前記ナノインプリント用の原版の表面に適量吐出し、コスモシャインＡ４１００（東洋紡製）の易接着面を前記ナノインプリント用原版の表面に向けて設置し、ローラー加圧と紫外線照射により、前記シャインＡ４１００の易接着面側に、紫外線硬化樹脂からなる前記ナノインプリント用の原版の液滴輸送構造部の反転構造が形成されたフィルム版を得た。
【００３６】
続いて、前記複製版表面の紫外線硬化性樹脂に対して離型性を有する紫外線硬化性樹脂をシリコン基板上に塗布し、前記ナノインプリント用の複製版を構造が形成された面を前記シリコン基板表面側に向け設置し、ローラー加圧と紫外線照射により、前記シリコン基板上に塗布した紫外線硬化性樹脂表面に、前記ナノインプリント用の複製版の液滴輸送構造部の反転構造、すなわち前記ナノインプリント用の原版の液滴輸送構造部と同じ図５（ｅ）に示す構造が形成されたシリコン基板を得た。
【００３７】
記ナノインプリント用の原版の液滴輸送構造部と同じ構造が形成されたシリコン基板において、構造未形成の平坦領域における水の接触角は１１３°であった。これに対し、図５（ｅ）に示す領域３１における水の接触角は１５３°であり、図５（ｅ）に示す領域３２における水の接触角は４４°であり、接触角の差により領域３１から領域３２に向けて液滴の輸送が確認できた。
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、実際には、上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本実施形態の液滴輸送のための液滴輸送構造部は、表面に付着した水滴を特定の方向へ輸送可能であるため、液滴輸送によるセルフクリーニング性を有し、且つ液滴の残存による光透過性の低下を防止できるため、太陽光発電のためのパネル表面への適用などが期待される。
【符号の説明】
【００３９】
１１、１２、１３…液滴輸送構造部
２１、２２…荷電粒子線照射領域
３１、３２…領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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