(57)【要約】      （修正有）【課題】樹脂フィルム成形において、ナノオーダの微細な凹凸形状を樹脂フィルムに高精度に転写できるようにすること。【解決手段】金属製のロール本体１１の外周面の全周に層状に形成されて外表面に微細凹凸形状を形成された合成樹脂製の凹凸形状外層１３を有する樹脂フィルム成形ロール、及び樹脂フィルム成形用ロール・ツー・ロール装置を提供すること。このフィルムは液晶表示装置のバックライトの光拡散板等に用いることができる。【選択図】図１
2009220504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のロール本体と、前記ロール本体の外周面の全周に層状に形成され外表面に微細凹凸形状を形成された合成樹脂製の凹凸形状外層とを有することを特徴とする樹脂フィルム成形ロール。
【請求項２】
前記凹凸形成外層はフッ素系樹脂により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂フィルム成形ロール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の樹脂フィルム成形ロールを凹凸形状転写ロールとして用いたことを特徴とする樹脂フィルム成形用ロール・ツー・ロール装置。
【請求項４】
金属製のロール本体の外周面の全周に亘って凹凸形状外層を有す樹脂フィルム成形ロールの製造方法であって、
前記ロール本体の外周面の全周に亘って合成樹脂を均一な膜厚に塗工し、当該ロール本体の外周面に合成樹脂層を形成する合成樹脂塗工工程と、
表面に微細凹凸形状を形成されたスタンパ原版に前記合成樹脂層を押し付け、当該押し付け状態で前記ロール本体を前記スタンパ原版に対して転動させて前記スタンパ原版の微細凹凸形状を前記合成樹脂層の外表面に転写し、前記凹凸形状外層を形成する凹凸形状外層形成工程と、
を有することを特徴とする樹脂フィルム成形ロールの製造方法。
【請求項５】
前記合成樹脂層を形成する合成樹脂として熱可塑性樹脂を用い、前記凹凸形状外層形成工程において前記合成樹脂層を加熱軟化させた状態で、前記スタンパ原版の微細凹凸形状を前記合成樹脂層の外表面に転写することを特徴とする請求項４に記載の樹脂フィルム成形ロールの製造方法。
【請求項６】
前記合成樹脂層を形成する合成樹脂としてフッ素系樹脂を用いることを特徴とする請求項４または５に記載の樹脂フィルム成形ロールの製造方法。
【請求項７】
前記スタンパ原版として、電鋳加工によって表面に微細凹凸形状を形成された金属製平板を用いることを特徴とする請求項４から６のいずれかに一項に記載の樹脂フィルム成形ロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂フィルム成形ロール及びその製造方法及び樹脂フィルム成形用ロール・ツー・ロール装置に関し、特に、微細凹凸形状（パターン）を有する光学的な樹脂フィルムを製造するための樹脂フィルム成形ロール及びその製造方法及び樹脂フィルム成形用ロール・ツー・ロール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置のバックライトの光拡散板等に用いられる微細凹凸形状を有する光学的な樹脂フィルムの製造法（製造装置）として、ロール外周面に微細な凹凸形状を形成された凹凸形状転写ロール（モールドロール、賦形ロール）に、樹脂フィルムをバックアップロール（ピンチロール）によって押し付け、凹凸形状転写ロールのロール外周面の凹凸形状を樹脂フィルムに転写するロール・ツー・ロール方式が知られている。
【０００３】
上述したようなロール・ツー・ロール方式の製造装置に用いられる凹凸形状転写ロールとして、フォトリソグラフィー技術と電鋳技術とにより微細な凹凸形状を形成されたステンレス鋼板等による金属薄板を金属製ロール本体（ロール母体）の外周面に巻き付け装着されたものと（例えば、特許文献１）、切削加工によってロール外周面に微細な凹凸形状を直接形成されたものがある（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００６−１６４４２８号公報
【特許文献２】特開２００７−３２００２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
凹凸形状を形成された金属薄板を金属製ロール本体の外周面に巻き付け装着された転写ロールは、微細な凹凸形状を転写できるが、金属薄板を金属製ロール本体に貼り付ける技術に問題があり、金属薄板を金属製ロール本体の外周面に均一に密着させることが難しい。また、金属製ロール本体の円周長さに相当する長さを有する金属薄板を丸めて金属製ロール本体の外周面に貼り付けるため、金属薄板の巻始端と巻終端は、ロール本体外周上で互いに突き合わせられるが、その突き合わせ部分の段差を完全に無くすことが難しい。
【０００５】
このようなことから、フォトリソグラフィー技術と電鋳技術とにより金属薄板にナノオーダの微細な凹凸形状が高精度に形成されても、それを樹脂フィルムに高精度に転写することに限界がある。
【０００６】
ロール外周面に微細な凹凸形状を直接形成された転写ロールは、切削加工による凹凸形状であるため、ナノオーダの微細な凹凸形状を得ることが難しい。
【０００７】
また、何れの転写ロールにおいても、凹凸形状部分（モールドパターン部）が金属製であるため、樹脂付着防止のために、凹凸形状部分の表面に離型処理を施す必要がある。また、樹脂付着により凹凸形状部分が詰まると、ロール全体を装置より取り外してロールを洗浄しなくてはならない。転写すべき凹凸形状が微細になると、ロール付着樹脂を完全に取り除くことが難しくなる。
【０００８】
本発明は、上述の如き課題を解消するためになされたもので、ナノオーダの微細な凹凸形状を高精度に転写でき、しかも、安価に高精度に製造できる樹脂フィルム成形ロール及びその製造方法及びその成形ロールを用いた樹脂フィルム成形用ロール・ツー・ロール装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による樹脂フィルム成形ロールは、金属製のロール本体と、前記ロール本体の外周面の全周に層状に形成され外表面に微細凹凸形状を形成された合成樹脂製の凹凸形状外層とを有する。
【００１０】
本発明による樹脂フィルム成形ロールは、好ましくは、前記凹凸形成外層は、優れた離型性を示すよう、撥水性、撥油性を有する有機高分子材料、たとえば、フッ素系樹脂により構成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明による樹脂フィルム成形用ロール・ツー・ロール装置は、上述の発明による樹脂フィルム成形ロールを凹凸形状転写ロールとして用いたものである。
【００１２】
本発明による樹脂フィルム成形ロールの製造方法は、金属製のロール本体の外周面の全周に亘って凹凸形状外層を有す樹脂フィルム成形ロールの製造方法であって、前記ロール本体の外周面の全周に亘って合成樹脂を均一な膜厚に塗工し、当該ロール本体の外周面に合成樹脂層を形成する合成樹脂塗工工程と、表面に微細凹凸形状を形成されたスタンパ原版に前記合成樹脂層を押し付け、当該押し付け状態で前記ロール本体を前記スタンパ原版に対して転動させて前記スタンパ原版の微細凹凸形状を前記合成樹脂層の外表面に転写し、前記凹凸形状外層を形成する凹凸形状外層形成工程とを有する。
【００１３】
本発明による樹脂フィルム成形ロールの製造方法は、好ましくは、前記合成樹脂層を形成する合成樹脂として熱可塑性樹脂を用い、前記凹凸形状外層形成工程において前記合成樹脂層を加熱軟化させた状態で、前記スタンパ原版の微細凹凸形状を前記合成樹脂層の外表面に転写することを特徴とする請求項４に記載の樹脂フィルム成形ロールの製造方法。
【００１４】
また、本発明による樹脂フィルム成形ロールの製造方法は、好ましくは、前記合成樹脂層を形成する合成樹脂としてフッ素系樹脂を用いる。
【００１５】
本発明による樹脂フィルム成形ロールの製造方法は、前記スタンパ原版として、電鋳加工によって表面にナノオーダの微細凹凸形状を高精度に形成された金属製平板を用いることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による樹脂フィルム成形ロールによれば、凹凸形状部分（モールドパターン部）が合成樹脂製であるから、この部分、つまり、凹凸形状外層を金属製ロール本体の外周面に塗工された段差がない均一な樹脂層により構成でき、ナノオーダの微細な凹凸形状を高精度に転写することが可能になる。また、凹凸形状部分がフッ素系樹脂等による合成樹脂製であるから、凹凸形状部分の表面に離型処理を施すことが不要になり、樹脂フィルム成形時の凹凸形状部分に対する樹脂付着も、し難くなり、ロールの高寿命化が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明による樹脂フィルム成形ロールおよび樹脂フィルム成形用ロール・ツー・ロール装置の一つの実施形態を示している。
【００１８】
樹脂フィルム成形用ロール・ツー・ロール装置は、凹凸形状転写ロール（モールドロール）１１と、バックアップロール２１とを有する。凹凸形状転写ロール１１と、バックアップロール２１は、各々図示省略の電動機によって回転駆動される。
【００１９】
凹凸形状転写ロール１１は、本発明による樹脂フィルム成形ロールにより構成され、ステンレス鋼等の金属製のロール本体１２と、ロール本体１２の外周面の全周に層状に形成されて外表面に微細凹凸形状を形成された合成樹脂製の凹凸形状外層１３とを有する。
【００２０】
凹凸形成外層１３は、優れた離型性を示すよう、撥水性、撥油性を有する有機高分子材料、たとえば、フッ素系樹脂により構成されている。凹凸形成外層１３として好適なフッ素系樹脂としては、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＴ）、ポリフッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ＰＦＡ樹脂等が挙げられる。
【００２１】
凹凸形成転写対象の樹脂フィルムＦは、バックアップロール２１によって凹凸形状転写ロール１１の凹凸形成外層１３の外表面に押し付けられ、凹凸形成外層１３の外表面に形成されている微細凹凸形状を転写される。
【００２２】
この微細凹凸形状転写において、凹凸形成外層１３が、合成樹脂、特に、フッ素系樹脂等、撥水性、撥油性を有する有機高分子材料で構成されていることにより、凹凸形状部分の表面に離型処理を施す必要がなくなる。また、凹凸形状部分に対する樹脂フィルムＦの樹脂付着も、し難くなる。これにより、樹脂付着の清掃作業も不要になり、ロールの高寿命化が図られるようになる。
【００２３】
つぎに、本発明による樹脂フィルム成形ロール（凹凸形状転写ロール１１）の製造方法の一つの実施形態を、図２〜図４を参照して説明する。
【００２４】
図２に示されているように、先ず、合成樹脂塗工工程として、塗工ダイ５１を用いて、ステンレス鋼等の金属製のロール本体１２の外周面の全周に合成樹脂を塗工し、合成樹脂層３１を形成する。この合成樹脂塗工工程では、ロール本体１２を回転させながら、塗工ダイ５１より溶融状態の合成樹脂を計量しながらロール本体１２の全周に塗工することにより、ロール本体１２の外周面の全周に亘って均一な膜厚の塗工層、つまり合成樹脂層３１が形成される。
【００２５】
合成樹脂層３１は、熱可塑性樹脂、好ましくは、撥水性、撥油性を有する離型性がよい熱可塑性樹脂、例えば、フッ素系樹脂により構成される。
【００２６】
合成樹脂層３１の厚さは、当該合成樹脂層に形成される微細凹凸形状の深さ等によるが、たとえば、０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度であればよい。
【００２７】
なお、ロール本体１２と合成樹脂層３１との接着性を高めたるために、プライマとして、ロール本体１２の外周面に、予め、シランカップリング剤が塗布されていることが好ましい。
【００２８】
塗工完了後に、加熱により、合成樹脂層３１を構成する合成樹脂中の溶剤を揮発させ、合成樹脂層３１を硬化させる。
【００２９】
図３に示されているように、金属製平板５２の上面に、フォトリソグラフィーと電鋳加工とによって微細凹凸形状５３を形成されたスタンパ原版５４を準備する。スタンパ原版５４は、ニッケル合金等で構成することができ、スタンパ原版５４の微細凹凸形状５３は、電鋳加工によるから、ナノオーダの微細な凹凸形状として、高精度に形成することができる。微細凹凸形状５３の長さＬは、合成樹脂層３１の外表面の円周長さに、少しの余裕長を加えた寸法であればよい。
【００３０】
つぎに、図４に示されているように、スタンパ原版５４をステージ５５上に固定する。スタンパ原版５４の固定は、マグネット式、静電式、真空式等の固定法により行うことができる。
【００３１】
凹凸形状外層形成工程として、合成樹脂層３１を加熱した状態で、スタンパ原版５４の微細凹凸形状５３に対して合成樹脂層３１を押し付け、この押し付け状態で、ロール本体１２をスタンパ原版５４に対して転動させる。この転動は、ロール本体１２を自身の中心軸線周りに回転させながら、ロール本体１２をスタンパ原版５４に対してスライドさせることにより行われる。なお、図５に示されているように、ロール本体１２を自身の中心軸線周りに回転させながら、スタンパ原版５４をスライドさせてもよい。また、合成樹脂層３１の加熱は、ヒータによるロール加熱だけでなく、ステージ５５側にヒータを設けて行っても、加熱炉内で行ってもよい。
【００３２】
これにより、スタンパ原版５４の微細凹凸形状５３が合成樹脂層３１の外表面に転写され、凹凸形状外層１３（図１参照）が形成される。
【００３３】
凹凸形状外層１３は、合成樹脂の塗工層によるものであるから、金属製のロール本体１２の外周面に均一に密着したものとして形成され、特許文献１に記載されている光ディスク製造用スタンパのように、金属薄板を丸めたときのような突き合せ段差を生じることがない。したがって、図１で示すような使用に際し樹脂フィルムＦがスムーズに流れ、微細凹凸形状を樹脂フィルムＦに的確に転写することができる。
【００３４】
これにより、このようにして製造された凹凸形状転写ロール１１によれば、凹凸形状外層１３の凹凸形状を樹脂フィルムＦに高精度に転写することができる。
【００３５】
凹凸形状外層１３の凹凸形状は、フォトリソグラフィー技術と電鋳技術とにより、ナノオーダの微細な凹凸形状を高精度に形成されたスタンパ原版５４より転写形成されたものであるから、ついては、ナノオーダの微細な凹凸形状を樹脂フィルムＦに高精度に転写でき、微細凹凸形状を有する高性能な樹脂フィルムを製造できるようになる。なお、特許文献２に記載のロールでは、このロールの周方向に延びている微細な溝、軸方向に延びている微細な溝によってしか、外周に微細な凹凸形状を形成することができないが、凹凸形状転写ロール１１では、フォトリソグラフィー技術と電鋳技術とにより微細な凹凸形状をスタンパ原版５４形成し、この微細な凹凸形状をロール本体１２に転写するので、特許文献２に記載のロールよりもより自由な形態の微細な凹凸形状を、ロール本体１２の外周に形成することができる。
【００３６】
この凹凸形状転写ロール１１の製造において、スタンパ原版５４は、凹凸形状の種類、仕様ごとに、一つ準備されて繰り返し使用できるから、凹凸形状転写ロール１１を安価に、高精度に製造することができる。スタンパ原版５４は、時間を掛けて高精度に製作されても、繰り返しの使用により、コスト高になることがない。
【００３７】
ところで、図４や図５に示すようにして、スタンパ原版５４の微細凹凸形状５３をロール本体１２に転写する際、ロール本体１２の外周の両端部（ロール本体１２の回転中心軸の延伸方向で合成樹脂層３１が設けられていない両端部）と、スタンパ原版５４の微細凹凸形状５３が形成されていない両端部（スタンパ原版５４の幅方向における両端部；図３の寸法Ｌと直交する方向における両端部）とが、転がり対偶をなすようにしてもよい。
【００３８】
この場合、ロール本体１２の外周のうちで合成樹脂層３１が設けられている部位と、ロール本体１２の外周のうちで合成樹脂層３１が設けられていない両端部の部位とは、一つの円柱の側面上に存在しているものとする。また、スタンパ原版５４の微細凹凸形状５３が形成されている部位と、スタンパ原版５４の微細凹凸形状５３が形成されていない両端部の部位とは、ほぼ１つの平面上に存在しているものとする。
【００３９】
これにより、スタンパ原版５４の微細凹凸形状５３とロール本体１２の合成樹脂層３１との接触圧力を正確なものにすることが容易になり、正確な転写を行うことができる。
【００４０】
さらに、ロール本体１２の合成樹脂層３１の幅（凹凸形状転写ロール１１の回転中心軸の延伸方向における寸法）を、スタンパ原版５４の微細凹凸形状５３の幅寸法よりも大きく構成し、スタンパ原版５４の微細凹凸形状５３をロール本体１２に転写する際、ロール本体１２の外周の両端部（合成樹脂層３１の両端部）と、スタンパ原版５４の微細凹凸形状５３が形成されていない両端部とが、転がり対偶をなすようにしてもよい。
【００４１】
この場合、スタンパ原版５４の微細凹凸形状５３が形成されていない両端部ところがり対偶をなす合成樹脂層３１の両端部は、加熱されずにもしくは加熱が弱く硬度を維持しているものとする。
【００４２】
これにより、スタンパ原版５４の微細凹凸形状５３とロール本体１２の合成樹脂層３１との接触圧力を正確なものにすることが容易になり、正確な転写を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による樹脂フィルム成形ロールおよび樹脂フィルム成形用ロール・ツー・ロール装置の一つの実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明による樹脂フィルム成形ロールの製造方法の一つの実施形態の合成樹脂塗工工程を示す斜視図である。
【図３】本発明による樹脂フィルム成形ロールの製造方法の一つの実施形態に用いられるスタンパ原版の斜視図である。
【図４】本発明による樹脂フィルム成形ロールの製造方法の一つの実施形態の凹凸形状外層形成工程を示す斜視図である。
【図５】本発明による樹脂フィルム成形ロールの製造方法の他の実施形態の凹凸形状外層形成工程を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１  凹凸形状転写ロール
１２  ロール本体
１３  凹凸形状外層
２１  バックアップロール
３１  合成樹脂層
５１  塗工ダイ
５２  金属製平板
５３  微細凹凸形状
５４  スタンパ原版
５５  ステージ
【図１】
2009220504.tif 000003
【図２】
2009220504.tif 000004
【図３】
2009220504.tif 000005
【図４】
2009220504.tif 000006
【図５】
2009220504.tif 000007