(57)【要約】  a)  ミクロ構造化表面を有する第1領域と、ミクロ構造化表面を有しない第2領域とを有する基板、ここで、該第1領域及び該第2領域は相対的に異なって濡れやすい；及びb)  該基板の該相対的により濡れやすい領域を優先的に濡らす塗膜由来の、該基板上に形成されたパターン化層を含んで成る物品を開示する。さらに、a)  ミクロ構造化表面を有する第1領域と、ミクロ構造化表面を有しない第2領域とを有する基板であって、該第1領域及び該第2領域が相対的に異なって濡れやすい基板を用意する工程；b)  該基板の該相対的により濡れやすい領域を優先的に濡らす塗膜材料を用いて該基板を塗布して、該基板上にパターン化層を形成する工程を含んで成るパターン化塗膜の形成方法も開示する。
2008520082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)  ミクロ構造化表面を有する第1領域と、ミクロ構造化表面を有しない第2領域とを有する基板、ここで、該第1領域及び該第2領域は相対的に異なって濡れやすい；及び
b)  該基板の該相対的により濡れやすい領域を優先的に濡らす塗膜由来の、該基板上に形成されたパターン化層、
を含んで成る物品。
【請求項２】
該パターン化層が、該基板表面上に堆積された導電性ポリマー・パターンを含む請求項1に記載の物品。
【請求項３】
該基板上の該相対的により濡れやすい領域が、ミクロ構造化表面を有しない該第2領域を含む請求項2に記載の物品。
【請求項４】
該導電性ポリマーがポリチオフェンを含む請求項2に記載の物品。
【請求項５】
該導電性ポリマー・パターンによって電気的に接続された電子構成部品をさらに含む請求項2に記載の物品。
【請求項６】
該基板表面上に形成されたディスプレイ構成部品をさらに含む請求項2に記載の物品。
【請求項７】
該ディスプレイ構成部品がOLED構成部品である請求項6に記載の物品。
【請求項８】
該導電性ポリマー・パターンが、該OLED構成部品のための電極を形成する請求項7に記載の物品。
【請求項９】
該基板が軟質である請求項1に記載の物品。
【請求項１０】
該基板がプラスチックである請求項1に記載の物品。
【請求項１１】
該基板が硬質である請求項1に記載の物品。
【請求項１２】
該基板がガラスである請求項1に記載の物品。
【請求項１３】
該基板が金属である請求項1に記載の物品。
【請求項１４】
該基板が平面状である請求項1に記載の物品。
【請求項１５】
該基板の該相対的により濡れやすい領域が、ミクロ構造化表面を有しない該第2領域を含む請求項1に記載の物品。
【請求項１６】
該基板が透明である請求項1に記載の物品。
【請求項１７】
a)  ミクロ構造化表面を有する第1領域と、ミクロ構造化表面を有しない第2領域とを有する基板であって、該第1領域及び該第2領域が相対的に異なって濡れやすい基板を用意する工程；
b)  該基板の該相対的により濡れやすい領域を優先的に濡らす塗膜材料を用いて該基板を塗布して、該基板上にパターン化層を形成する工程
を含んで成るパターン化塗膜の形成方法。
【請求項１８】
該塗布されたパターン化層材料を硬化させることをさらに含む請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
該硬化が、熱硬化、紫外線硬化、及び乾燥硬化を含む群のうちの1つである請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
該塗布材料が導電性材料を含む請求項17に記載の方法。
【請求項２１】
該塗布材料が導電性ポリマーを含む請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
該ミクロ構造化表面が該基板内に成形される請求項17に記載の方法。
【請求項２３】
該ミクロ構造化表面が、射出ロール成形によって該基板と同時に形成される請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
該ミクロ構造化表面が研磨によって形成される請求項17に記載の方法。
【請求項２５】
該ミクロ構造化表面が、該基板に粒状物質から成る粒子を付着させることによって形成される請求項17に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラクタル・ミクロ構造を有する表面に関し、そしてより具体的には、フラクタル・ミクロ構造を有する表面上のパターン化材料堆積に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミクロ構造化された表面を用いると、表面の湿潤特性に影響を与えることが知られており、そして表面の湿潤を防止するように構成することができる。例えば、2002年7月4日付けで発行された、Materna他による、「Method and apparatus for dispensing small volume of liquid, such as with a wetting- resistant nozzle(例えば耐湿潤性ノズルで小さな容積の液体を計量分配するための方法及び装置)」と題された米国特許出願公開第20020084290号明細書には、小容積の液体を正確且つ精密に計量分配するための耐湿潤性ノズルが記載されており、また、表面粗さを用いて表面の疎水特性を高めることが記載されている。このようなミクロ構造は型を用いて形成することができる。
【０００３】
このような型を形成するための手段が、例えば2003年11月4日付けで発行された、Zhang他による、「Methods for replication, replicated article, and replication tools(複製方法、複製された物品、及び複製工具)」と題された米国特許第6641767号明細書において知られており、記載されている。米国特許第6641767号明細書に記載された構造化表面の複製方法は、結晶化蒸着材料の表面形態を有する構造化表面を備えた工具を用意し；そして工具の構造化表面を複製することにより、複製された物品を形成することを含む。複製された物品は、少なくとも一つの複製表面を含む。複製表面は、結晶化蒸着材料の複製を含む。複製工具は、工具表面を含む工具本体；及び工具表面上の構造化表面を含む。構造化表面は、結晶化蒸着材料、又は結晶化蒸着材料の複製を含む。
【０００４】
2004年2月12日付けで発行されたGier他による米国特許出願公開第2004/0026832号明細書には、ミクロ構造化表面レリーフを製造するためのエンボシング法が記載されている。このような成形又はエンボシングされたミクロ構造化表面は典型的には、ナノメートルから数10ミクロンのサイズ範囲のフラクタル又はランダムな表面構造を有する。
【０００５】
別法として、ナノメートルから数10ミクロンの同様の構造サイズ範囲を有する、ランダムな粗さのミクロ構造化表面を、研磨用機械手段、例えば、サンドブラスト、研磨水ジェット、紙やすり又は研磨剤によるラビングなどによって形成することもできる。最初に製造された平滑な表面上に材料を添加することにより、例えば、好適な接着剤を使用して好適なサイズの粒状物質から成る粒子を付着させることによって、ミクロ構造化粗面を調製することも可能である。このような塗布又は研磨は、表面と接触しているローラを使用して実施することができる。
【０００６】
多くの連続製造法の場合、連続的な表面に材料を塗布することが必要である。多くの場合、このような塗膜は、表面全体にわたってパターン化されなければならない。このようなパターン化塗膜を適用する既存の技法、又は予め適用された塗膜をパターン化する既存の技法には、インクジェット、アブレーション、及び種々の塗布ホッパーが含まれる。しかし、このような技法は、高価であるか、低速であるか、又は連続的な基板をパターン化するために容易には採用されない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、製造コストを低減し、そして製造速度を改善する、塗布表面をパターン化するための改善された手段が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一つの態様によれば、本発明は：
a)  ミクロ構造化表面を有する第1領域と、ミクロ構造化表面を有しない第2領域とを有する基板、ここで、該第1領域及び該第2領域は相対的に異なって濡れやすい；及び
b)  該基板の該相対的により濡れやすい領域を優先的に濡らす塗膜由来の、該基板上に形成されたパターン化層、
を含んで成る物品に関する。
【０００９】
更なる態様によれば、本発明は：
a)  ミクロ構造化表面を有する第1領域と、ミクロ構造化表面を有しない第2領域とを有する基板であって、該第1領域及び該第2領域が相対的に異なって濡れやすい基板を用意する工程；
b)  該基板の該相対的により濡れやすい領域を優先的に濡らす塗膜材料を用いて該基板を塗布して、該基板上にパターン化層を形成する工程
を含んで成るパターン化塗膜の形成方法に関する。
【発明の効果】
【００１０】
表面上にパターン化層を含む本発明の物品の利点は、これらの物品を高速で、そして低コストで構成できることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図1を参照すると、本発明は、ミクロ構造化表面を有する第1領域20と、ミクロ構造化表面を有しない第2領域30とを備えた表面10を有する基板を含む。第1領域第2領域とは相対的に異なって濡れやすい。表面10上の層として塗布されるべき材料のタイプに応じて、第1領域又は第2領域は、他方の領域よりも相対的により濡れやすくなることができる。しかし大抵の塗布層材料の場合、ミクロ構造化表面を有しない第2領域30は典型的には、第1領域20よりも濡れやすい。
【００１２】
基板10は、硬質又は軟質の材料を含んでよく、透明又は不透明であってよく、そして連続ロール法又はバッチ法を用いて製造することができる。例えばガラス、プラスチック、及び金属のような材料を採用することができる。好ましい態様の場合、基板10は透明高分子材料を含む。このようなプラスチック基板は、高光透過特性を提供することができ、低廉であり、そして高分子材料から成るシートは、ミクロ構造を有するように容易に形成することができる。好適なポリマー材料は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、セルロースエステル、ポリスチレン、ポリビニル樹脂、ポリスルホンアミド、ポリエーテル、ポリイミド、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、ポリスルホネート、ポリエステルイオノマー、及びポリオレフィンイオノマー、並びに、これらのコポリマー及びブレンドを含む。ポリオレフィン、具体的にはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、及びこれらの混合物が特に適している。プロピレン及びエチレン、例えばヘキセン、ブテン及びオクテンのコポリマーを含むポリオレフィンコポリマーを使用することもできる。ポリオレフィンポリマーが適している理由は、これらが低コストであり、そして良好な強度及び表面特性を有し、そして軟質且つ引掻き抵抗性であることが判っているからである。ポリカーボネートポリマーも特に好適である。それというのもこれらが高い光透過特性及び強度特性を有しているからである。これらのポリマーのコポリマー及び/又は混合物を使用することができる。出願人は、ポリカーボネート及びポリエステル基板材料を使用して、サイズ20〜100 nmの複製されたフラクタル様ミクロ構造を有する基板表面を構成した。
【００１３】
ミクロ構造化表面領域のサイズ、形状、及び位置は、特定の用途に合わせて最適化することができる。第1領域20内に形成されるミクロ構造の特徴は、規則的に配列されてよく、又はランダムであってよい。例えば、ミクロ構造のプロフィールは、基板材料の寿命、透明性及び物理特性、並びに所定の領域の濡れやすさを最大化するべく、種々様々な材料を補完するように変化することができる。基板材料は、透明又は不透明、硬質又は軟質、例えばガラス、金属、金属フォイル、又はプラスチックであってよい。多くの用途において、特にディスプレイ用途には、透明な軟質材料が有用である。
【００１４】
図2を参照すると、本発明の好ましい態様では、ミクロ構造化表面領域は、基板製造プロセスの射出ロール成形工程において基板内に形成される。射出ロール成形プロセスでは、ポリマー82がその融点を上回る温度に加熱され、そして、パターン付きローラ80と、パターン付きローラ80と直接に接触した、エラストマーでカバーされたバッキング・ローラ84とによって形成されたニップ86内に加圧下で射出される。パターン付きローラ80は、ミクロ構造を形成するためのキャビティのパターンを有する。ポリマーがニップ86内に射出されると、溶融ポリマーのうちのいくらかが、パターン付きローラのキャビティを満たすことにより、ミクロ構造を形成し、そしてポリマーの残りは、絞り出されて平らなシートとなる。ミクロ構造化されたパターン化表面が形成されたあと、表面はローラの両方から機械的に解放される。
【００１５】
ミクロ構造化表面領域は、自己相似のフラクタル表面構造を種々異なるサイズで有することができる。このようなフラクタル表面は、表面の湿潤特性に影響を与えることが知られており、そして、パターン付きローラ80からミクロ構造を有するように成形された任意の材料の表面の湿潤を防止するように構成することができる。一旦形成されたミクロ構造化表面に好適な材料を塗布することにより、表面の疎水性又は疎溶媒性をさらに高めることができる。好適な材料は、フルオロカーボン、ペルフルオロカーボン、ポリシロキサン及びこれらの混合物を含むポリマーのクラスから採用することができる。例えば、TEFLON（登録商標）(ポリテトラフルオロエチレン)は、幅広く知られそして利用することができる、表面エネルギーが低い疎水性材料である。このような材料は、ミクロ構造のパターン化工程に先立って特定の位置内に加えるか、或いは、パターン付きローラがこのようなミクロ構造を形成した後に特定の位置上に加えることができる。
【００１６】
図3を参照すると、好適にパターン化されたミクロ構造を有する表面を備えた基板が用意され(100)たら、表面に、パターン化層を形成するための材料が塗布される(110)。ミクロ構造表面と調和する好適な湿潤特性を有するならば、いかなる材料も用いることができる。表面に適用される材料は、ミクロ構造化領域とは対照的な、相対的により濡れやすい表面領域全体にわたって優先的に広がり、こうしてその表面上にパターン化塗膜を形成することになる。好ましい態様の場合、塗布される材料は、導電性ポリマー、例えば置換型又は無置換型ポリチオフェン、置換型又は無置換型ポリピロール、及び置換型又は無置換型ポリアニリンを含む。本発明にとって好ましい導電性ポリマーは、ポリピロールスチレンスルホネート(米国特許第5,674,654号明細書においてポリピロール/ポリ(スチレンスルホン酸と称される)、3,4-ジアルコキシ置換型ポリピロールスチレンスルホネート、及び3,4-ジアルコキシ置換型ポリチオフェンスチレンスルホネートを含む。最も好ましい置換型導電性ポリマーは、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェンスチレンスルホネート)を含む。塗布層は、種々様々な塗布手段、例えばローラ90(図2)を使用して、基板表面に適用することができる。好適な塗布方法は、カーテン塗布、ロール塗布及びスピン塗布、スライド塗布、ブレード塗布、電子写真塗布及びスピン塗布を含む。導電性材料が堆積される表面は、当業者に知られた手段、例えば酸エッチング、火炎処理、コロナ放電処理、グロー放電処理のいずれかによって、付着力を改善するために前処理することができ、或いは、この表面には、好適なプライマー層を塗布することもできる。しかしながら、コロナ放電処理が、付着促進のための好ましい手段である。
【００１７】
次いで、例えば加熱されたローラ94(図2)による熱、紫外線のような輻射線、又は乾燥雰囲気内の乾燥によって、塗膜を乾燥又は硬化させることにより(120)、局在化領域が導電性であり、そして他の領域が非導電性であるようなパターン化導電性塗膜を形成することができる。最後にウェブをナイフ92で切断して個々のシートを形成することができる。図4を参照すると、図1のパターンは、導電性領域50と非導電性領域40とを表面10上に含むパターン化層を形成する。
【００１８】
フラット・パネル型ディスプレイのカバー又は基板を基板表面10として使用することにより、本発明の、パターン塗膜を有する基板をフラット・パネル型ディスプレイ内に一体的に組み込むことができる。フラット・パネル型ディスプレイは、透明カバー又は透明基板を通して光を放射することができる。例えば、本発明に従って得られるパターン化導電性塗膜は、フラット・パネル型ディスプレイ、例えばOLEDディスプレイ内部、又は電気的に操作されるタッチスクリーン内部に導電性を提供することができる。パターン化塗膜に電気的に接続された状態で、基板表面10に、電気的装置又は導体を取り付けることができる。
【００１９】
射出ロール成形は、エンボシング及び真空成形と比較して、より効率的に所望のミクロ構造を複製することが判っている。例えばLCD又はOLEDフラット・パネル型ディスプレイに適用するために、表面を所望のサイズにカットすることもさらに考えられる。本発明は、例えばOLED及び液晶ディスプレイ装置を含む任意のフラット・パネル型ディスプレイとの関連において使用することができる。
【００２０】
或いは、パターン化されたミクロ構造を有する表面を形成する手段は、研磨用機械手段、例えばサンドブラスト、研磨水ジェット、紙やすり又は研磨剤による摩擦などを含む。最初に製造された平滑な表面上に材料を添加することにより、例えば、好適な接着剤を使用して好適なサイズの粒状物質から成る粒子を付着させることによって、ミクロ構造化粗面を調製することも可能である。このようなパターン化された塗布又は研磨は、表面と接触しているローラを使用して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図1は、本発明の一つの態様による、ミクロ構造化されたパターン化表面を示す概略図である。
【図２】図2は、図1に示す表面を製造するための製造プロセスを示す概略ダイヤグラムである。
【図３】図3は、図2のプロセスのフロー・ダイヤグラムである。
【図４】図4は、本発明の一つの態様による、パターン化導電性塗膜を有する表面を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２２】
10    基板表面
20    第1領域
30    第2領域
40    非導電性領域
50    塗布された導電性パターン化層領域
80    パターン化ローラ
82    ポリマー
84    バッキング・ローラ
86    ニップ
90    塗布ローラ
92    ナイフ
94    熱ローラ
100    表面形成工程
110    塗布工程
120    硬化工程
【図１】
2008520082.tif 000003
【図２】
2008520082.tif 000004
【図３】
2008520082.tif 000005
【図４】
2008520082.tif 000006
【国際調査報告】
2008520082.tif 000007
2008520082.tif 000008
2008520082.tif 000009