CN102782026A - 具有纳米结构化表面的涂布偏振器和制作其的方法 - Google Patents

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小奥莱斯特·本森
余大华
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Abstract

本发明涉及一种具有无规纳米结构化各向异性主表面的纳米结构化制品。

Description

具有纳米结构化表面的涂布偏振器和制作其的方法
背景技术
当光从一种介质进入另一种介质时,某一部分光被这两种介质之间的界面反射。例如,透光塑料基底上闪耀的光中通常约4-5%被顶部表面反射。
已经采用了一些不同方法来降低聚合物材料的反射。一种方法是采用抗反射涂层例如由透明薄膜结构组成的多层反射涂层来减少反射,所述多层反射涂层中具有折射率极不相同的交替的层。然而,难以使用多层抗反射涂层技术实现宽带抗反射。
另一种方法涉及使用次波长表面结构(例如,次波长级表面光栅)实现宽带抗反射。诸如通过平版印刷来形成次波长表面结构的方法往往会是复杂且昂贵的。另外,由采用次波长级表面光栅的卷对卷法来获得一致的低反射宽带抗反射(即,可见光范围内的平均反射小于0.5%)具有挑战性。另一方面,高性能、相对低的反射(即,可见光范围内的平均反射小于0.5%)、相对低的双折射率(即,具有小于200nm的光学延迟值)的抗反制品是光学膜应用所需的。
发明内容
显示装置(例如液晶显示(LCD)装置)用于多种应用中,包括计算机监视器、电视机、手持装置、数码静态相机和摄像机。与采用阴极射线管的传统显示装置相比,LCD装置提供的一些优点在于,它们通常重量较轻、体积较小并且能耗较低。通常由光学耦合到LCD面板的一个或多个线光源或点光源对LCD面板进行背光照明,使得图像得以产生。常常在显示装置中使用光学膜。就背光显示装置而言,为了以高均匀度的亮度来产生显示,通常使用多个不同的光学膜。例如,反射偏振膜可以设置在光源和显示面板之间以便循环和对准从光源传播来的光,使得它们处于与前偏振膜相同的偏振以增强光使用的效率,从而提供有时称为光学增益的效果。在背光循环利用期间通过降低反射偏振膜的表面反射增强每次通过的透光率可以因此显著有效地提高对光的使用。因此存在开发具有用于显示器应用的反射偏振膜的高性能纳米结构化抗反射制品的需要。
在另一方面,本发明提供一种复合物,其包括:
具有相对的第一和第二主表面的偏振器(如吸收型或反射型偏振器);和
设置在所述偏振器的所述第一表面上的纳米结构化制品,所述纳米结构化制品包含基质和纳米级分散相,并且具有无规纳米结构化各向异性表面。在一些实施例中,所述纳米结构化制品在所有方向上的折射率的差值小于0.05。在一些实施例中,所述纳米结构化各向异性表面的反射百分率小于0.5%(或甚至小于0.25%)。
在另一方面,本发明提供一种制备本文所述复合物的方法,所述方法包括:
提供具有相对的第一和第二主表面的偏振器(如吸收型或反射型偏振器);
在所述偏振器的所述第一主表面上涂布包含基质材料和在所述基质材料中的纳米级分散相的可涂布型组合物;
任选地干燥所述涂层(和任选地固化所述干燥涂层)以提供包含基质和在基质中的纳米级分散相的制品;
使所述制品的主表面暴露于反应性离子蚀刻,其中所述离子蚀刻包括:
将所述制品放置于真空容器中的圆柱形电极上;
将蚀刻气体以预定压力(如在1毫托至20毫托的范围内)引入所述真空容器中;
在圆柱形电极和反电极之间产生等离子体(如氧等离子体);
旋转所述圆柱形电极以平移所述偏振器;以及
各向异性地蚀刻所述涂层以提供无规纳米结构化各向异性表面。
在本专利申请中:
如本文所用纳米结构化制品的“在所有方向上的折射率差值”是指整个纳米结构化制品的所有方向上的折射率;
“纳米级”是指亚微米(如在约1nm至约500nm的范围内);
“纳米结构化”是指具有一个纳米级尺寸;并且“各向异性表面”是指具有高宽(即,平均宽度)比为约1.5:1或更大(优选地,2:1或更大;更优选地,为5:1或更大)的结构化粗糙的表面;并且
“等离子体”是指包含电子、离子、中性分子和自由基的部分电离的气态或液态物质。
附图说明
图1为本发明中可用的涂布设备的第一局部透视图;
图2为从不同有利位置看到的图1的设备的第二局部透视图;
图3为从其含气室移除的涂布设备的另一个实施例的局部透视图;
图4为从不同的有利位置看到的图3中设备的第二透视图;并且
图5为使用本文所述示例性抗反射层的显示器的示意性剖视图。
具体实施方式
通常,本文所述纳米结构化制品包含其上具有纳米结构化各向异性表面的微结构化表面。
通常,本文所述纳米结构化制品包含基质(即,连续相)和所述基质中的纳米级分散相。对于纳米级分散相,所述大小是指纳米级分散相的最小尺寸小于约100nm。基质可包括(例如)聚合物材料、液态树脂、无机材料,或合金或固溶体(包括可混溶聚合物)。基质可以包括(例如)交联材料(例如,交联材料通过交联至少一种可交联材料多(甲基)丙烯酸酯、聚酯、环氧树脂、含氟聚合物、氨基甲酸酯、或硅氧烷(其包括其共混物或共聚物)制得)或热塑性材料(例如,以下聚合物中至少一种:聚碳酸酯、多(甲基)丙烯酸酯、聚酯、尼龙、硅氧烷、含氟聚合物、氨基甲酸酯、环状烯烃共聚物、三醋酸酯纤维素、或二丙烯酸酯纤维素(包括其共混物或共聚物))。其他基质材料可以包括氧化硅或碳化钨中的至少一种。
可用的聚合物材料包括热塑性塑料和热固性树脂。合适的热塑性塑料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、热塑性聚氨基甲酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚萘二甲酸乙二醇酯、苯乙烯丙烯腈、有机硅-聚草酰胺聚合物、三醋酸酯纤维素、氟聚合物、环状烯烃共聚物和热塑性弹性体。
合适的热固性树脂包括烯丙树脂(包括(甲基)丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯和聚醚丙烯酸酯)、环氧树脂、热固性聚氨基甲酸酯和有机硅或聚硅氧烷。这些树脂可由包含相应的单体和/或低聚物的可聚合组合物的反应产物形成。
在一个实施例中,所述可聚合组合物包含至少一个单体或低聚(甲基)丙烯酸酯,优选氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。通常,单体或低聚(甲基)丙烯酸酯为多(甲基)丙烯酸酯。术语“(甲基)丙烯酸酯”用于指代丙烯酸和甲基丙烯酸的酯,并且与通常指代(甲基)丙烯酸酯聚合物的“聚(甲基)丙烯酸酯”相对比,“多(甲基)丙烯酸酯”是指包含不止一个(甲基)丙烯酸酯基团的分子。最常见的是,多(甲基)丙烯酸酯为二(甲基)丙烯酸酯,但是也可以考虑采用三(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸酯等等。
合适的单体或低聚(甲基)丙烯酸酯包括(甲基)丙烯酸烷基酯,如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸-1-丙酯和(甲基)丙烯酸叔丁酯。丙烯酸酯可以包括(甲基)丙烯酸的(氟代)烷基酯单体,所述单体被部分和/或完全氟化(如三氟乙基(甲基)丙烯酸酯)。
市售的多(甲基)丙烯酸酯树脂的实例包括(例如)以商品名“DIABEAM”得自Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.(Tokyo,Japan)那些;以商品名“DINACOL”得自Nagase&Company,Ltd.(New York,NY)那些;以商品名“NK ESTER”得自Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.(Wakayama,Japan)那些;以商品名“UNIDIC”得自Dainippon Ink&Chemicals,Inc(Tokyo,Japan)那些;以商品名“ARONIX”得自ToagoseiCo.,Ltd.(Tokyo,Japan)那些;以商品名“BLENMER”得自NOF Corp.(White Plains,NY)那些;以商品名“KAYARAD”得自Nippon Kayaku Co.,Ltd.(Tokyo,Japan)那些,以及以商品名“LIGHT ESTER”和“LIGHTACRYLATE”得自Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.(Osaka,Japan)那些。
低聚氨基甲酸酯多(甲基)丙烯酸酯可(例如)以商品名“PHOTOMER 6000Series”(如“PHOTOMER 6010”和“PHOTOMER6020”)和“CN 900Series”(如“CN966B85”、“CN964”和“CN972”)商购自Sartomer(Exton,PA)。低聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(例如)还以商品名“EBECRYL 8402”、“EBECRYL 8807”和“EBECRYL4827”得自Cytec Industries Inc.(Woodland Park,NJ 07424)。低聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯还可以通过烯属烃或式OCN-R3-NCO的烯属烃或芳族二异氰酸酯与多元醇的初始反应来制备。最常见地,多元醇为式HO-R4-OH的二醇,其中R3为C2-100亚烷基或亚芳基,且R4为C2-100亚烷基。然后,中间产物为聚氨酯二醇二异氰酸酯,其随后可与羟烷基(甲基)丙烯酸酯发生反应。合适的二异氰酸酯包括2,2,4-三甲基己烯二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯。通常优选亚烷基二异氰酸酯。这种类型的特别优选的化合物可由2,2,4-三甲基己烯二异氰酸酯、聚(己内酯)二醇和2-羟乙基甲基丙烯酸酯制备。在至少某些情况下,聚氨酯(甲基)丙烯酸酯优选地为脂族的。
可聚合组合物可为各种具有相同或不同反应性官能团的单体和/或低聚物的混合物。可以使用包含至少两种不同官能团的可聚合组合物,包括(甲基)丙烯酸酯、环氧树脂和氨基甲酸酯。不同的官能团可包含于不同的单体和/或低聚部分中,或包含于相同的单体和/或低聚部分中。例如,树脂组合物可包含在侧链中具有环氧基和/或羟基的丙烯酸类树脂或氨基甲酸酯树脂,具有氨基的化合物和任选的在分子中具有环氧基或氨基的硅烷化合物。
热固性树脂组合物可使用常规技术聚合,所述常规技术例如热固化、光固化(通过光化辐射固化)和/或电子束固化。在一个实施例中,通过将树脂暴露于紫外光(UV)和/或可见光而使树脂光聚合。常规的固化剂和/或催化剂可在可聚合组合物中使用,并基于组合物中的官能团进行选择。若使用多个固化官能团,则可能需要多个固化剂和/或催化剂。将一个或多个固化技术(如热固化、光固化和电子束固化)进行组合在本发明的范围内。
此外,可聚合树脂可以是包含至少一种其他单体和/或低聚物(即,除了上述那些以外,即单体或低聚(甲基)丙烯酸酯和低聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯)的组合物。所述其它单体可降低粘度和/或提高热机械性质和/或增加折射率。具有这些性质的单体包括丙烯酸单体(即,丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺)、苯乙烯单体和烯键式不饱和氮杂环化合物。
具有其他官能团的(甲基)丙烯酸酯也是可用的。这类化合物举例来说为2-(N-丁基氨基甲酰)乙基(甲基)丙烯酸酯、2,4-二氯苯基丙烯酸酯、2,4,6-三溴苯基丙烯酸酯、三溴苯氧基乙基丙烯酸酯、叔丁基苯基丙烯酸酯、丙烯酸苯酯、硫丙烯酸苯酯、苯基硫代乙基丙烯酸酯、烷氧基化丙烯酸苯酯、丙烯酸异冰片酯和丙烯酸苯氧乙酯。四溴双酚A二环氧化物和(甲基)丙烯酸的反应产物也是合适的。
所述其他单体也可以为单体N-取代的或N,N-二取代的(甲基)丙烯酰胺,特别是丙烯酰胺。它们包括N-烷基丙烯酰胺和N,N-二烷基丙烯酰胺,尤其是含有C1-4烷基的丙烯酰胺。实例为N-异丙基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-二乙基丙烯酰胺。
所述其他单体还可以是多元醇多(甲基)丙烯酸酯。此类化合物通常由含有2至10个碳原子的脂族二醇、三醇和/或四醇制成。合适的聚(甲基)丙烯酸酯的实例为二丙烯酸乙二醇酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、2-乙基-2-羟甲基-1,3-丙二醇三丙烯酸酯(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、所述多元醇的烷氧基化(通常为乙氧基化)衍生物的相应甲基丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸酯。具有两个或更多个烯键式不饱和基团的单体可用作交联剂。
适合用作所述其他单体的苯乙烯类化合物包括:苯乙烯、二氯苯乙烯、2,4,6-三氯苯乙烯、2,4,6-三溴苯乙烯、4-甲基苯乙烯和4-苯氧基苯乙烯。烯键式不饱和氮杂环化合物包括N-乙烯基吡咯烷酮和乙烯基吡啶。
辐射固化性材料中的成分比例可以变化。通常,有机组分可包含约30-100%的单体的和/或低聚的(甲基)丙烯酸酯或低聚氨基甲酸酯多(甲基)丙烯酸酯,任何余量为其他单体和/或低聚物。
可将表面均化剂加入基质。均化剂优选用于使基质树脂平滑。例子包括有机硅均化剂、丙烯酸类均化剂和含氟均化剂。在一个实施例中,有机硅均化剂包括聚二甲基硅氧烷主链,在该主链上加入了聚氧化亚烷基。
可用作基质的无机材料包括玻璃、金属、金属氧化物和陶瓷。优选的无机材料包括二氧化硅、氧化锆、五氧化二钒和碳化钨。
纳米级分散相是无规分散于基质内的不连续相。纳米级分散相可以包含纳米颗粒(如纳米球、纳米立方体等等)、纳米管、纳米纤维、笼状分子、高支化分子、胶束、或反胶束。优选地,分散相包括纳米粒子或笼状分子;更优选地,分散相包括纳米粒子。纳米级分散相可以是缔合的或无缔合的或同时这两者。纳米级分散相可以良好分散。良好分散是指极小的凝聚。
纳米颗粒的平均直径在约1nm至约100nm的范围内。在一些实施例中,纳米颗粒的平均粒度小于100nm(在一些实施例中在5nm至40nm范围内)。术语“纳米颗粒”在此还可以定义为是指直径小于约100nm的胶态(初级颗粒或缔合颗粒)。本文所用的术语“缔合的颗粒”是指聚集和/或凝聚在一起的两种或多种初级颗粒的组合。本文所用的术语“聚集的”是描述可相互化学结合的初级颗粒之间的强缔合。很难实现将聚集体分解成较小的粒子。本文所用的术语“凝聚的”是描述可以通过电荷或极性结合在一起的初级颗粒之间的弱缔合,并且这些颗粒可以分解成较小的个体。本文中的术语“原生粒度”定义为未缔合的单个颗粒的大小。纳米级分散相的尺寸或大小可以通过电子显微镜法(即,例如透射电子显微镜法(TEM))测定。
分散相的纳米颗粒可以包含碳、金属、金属氧化物(如SiO2、ZrO2、TiO2、ZnO、硅酸镁、铟锡氧化物和氧化锑锡)、碳化物、氮化物、硼化物、卤化物、氟烃固体(如聚(四氟乙烯))、碳酸盐(如碳酸钙)以及它们的混合物。在一些实施例中,纳米级分散相包含SiO2纳米颗粒、ZrO2纳米颗粒、TiO2纳米颗粒、ZnO纳米颗粒、Al2O3纳米颗粒、碳酸钙纳米颗粒、硅酸镁纳米颗粒、铟锡氧化物纳米颗粒、氧化锑锡纳米颗粒、聚(四氟乙烯)纳米颗粒、或碳纳米颗粒中的至少一种。金属氧化物纳米颗粒可以被完全缩合。金属氧化物纳米颗粒可以是结晶的。
通常,纳米颗粒/纳米分散相在基质中的存在量在约1重量%至约60重量%的范围内(优选在约10重量%至约40重量%的范围内)。通常,以体积计,纳米颗粒/纳米分散相在基质中的存在量在约0.5体积%至约40体积%的范围内(优选在约5体积%至约25体积%的范围内,更优选在约1体积%至约20体积%的范围内,并且甚至更优选在约2体积%至约10体积%的范围内),虽然这些范围之外的量也可用。
示例性二氧化硅可(例如)以商品名“NALCO COLLOIDALSILICA”商购自Nalco Chemical Co.(Naperville,IL),例如产品1040、1042、1050、1060、2327和2329。示例性热解二氧化硅包括(例如)可以商品名“AEROSIL series OX-50”以及产品号-130、-150和-200商购自Evonik Degusa Co.(Parsippany,NJ)的那些;和以名称“CAB-O-SPERSE 2095”、“CAB-O-SPERSE A105”和“CAB-O-SILM5”得自Cabot Corp.(Tuscola,IL)的那些。其他胶态二氧化硅也可以名称“IPA-ST”、“IPA-ST-L”和“IPA-ST-ML”得自Nissan Chemicals。示例性氧化锆可以商品名“NALCO OOSSOO8”得自(例如)NalcoChemical Co.。
任选地,纳米颗粒是表面改性的纳米颗粒。优选地,表面处理使纳米粒子稳定化,使得这些粒子将良好地分散在可聚合树脂中,并产生基本上均匀的组合物。此外,可以用表面处理剂对纳米粒子表面的至少一部分进行改性,从而使得稳定的粒子在固化期间能与可聚合树脂共聚或反应。
优选地用表面处理剂对纳米粒子进行处理。一般来讲,表面处理剂具有第一末端和第二末端,第一末端将连接至粒子表面(通过共价键、离子键或强物理吸附作用),第二末端使粒子与树脂具有相容性,和/或在固化过程中与树脂反应。表面处理剂的实例包括:醇、胺、羧酸、磺酸、膦酸、硅烷和钛酸酯。优选的处理剂类型部分地由金属氧化物表面的化学性质决定。硅烷对于二氧化硅和其他含硅填料来说是优选的。硅烷和羧酸对于金属氧化物(例如氧化锆)而言是优选的。表面改性可以在紧随与单体混合之后进行或在混合完成后进行。就硅烷而言,优选的是在结合到树脂中前让硅烷与粒子或纳米粒子表面反应。所需的表面改性剂的量取决于若干因素,例如粒度、粒子类型、改性剂的分子量和改性剂类型。
表面处理剂的代表性实施例包括诸如异辛基三-甲氧基-硅烷、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)氨基甲酸甲氧基乙氧基-乙氧基乙酯(PEG3TES)、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)氨基甲酸甲氧基乙氧基乙氧基乙酯(PEG2TES)、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-烯丙氧丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(丙烯酰氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙酰氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三苯氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、乙烯基三异丁氧基硅烷、乙烯基三异丙烯氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、苯乙烯基乙基三甲氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯酸、甲基丙烯酸、油酸、硬脂酸、十二烷酸、2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙酸(MEEAA)、丙烯酸β-羧乙基酯、2-(2-甲氧基乙氧基)乙酸、甲氧基苯基乙酸以及它们的混合物之类的化合物。特定示例性硅烷表面改性剂可(例如)以商品名“SILQUEST A1230”商购自OSI Specialties(Crompton South Charleston,WV)。
对胶态分散体中颗粒表面的改性可以多种方式完成。该过程涉及将无机分散体与表面改性剂混合。可任选的是,在此时可以加入助溶剂,如1-甲氧基-2-丙醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、N,N-二甲基乙酰胺和1-甲基-2-吡咯烷酮。助溶剂能够提高表面改性剂以及经表面改性颗粒的溶解度。含有无机溶胶和表面改性剂的混合物随后在室温或高温下通过混合来反应或无需混合而反应。在一种方法中,可使混合物在约85℃下反应约24小时,从而得到表面改性的溶胶。在对金属氧化物进行表面改性的另一种方法中,金属氧化物的表面处理可优选地涉及将酸性分子吸附到粒子表面。重金属氧化物的表面改性优选地在室温下进行。
使用硅烷对ZrO2进行的表面改性可在酸性条件或碱性条件下完成。在一个实例中,将硅烷在酸性条件下加热一段合适的时间。此时将分散体与氨水(或其他碱)混合。此方法允许从ZrO2表面除去与酸抗衡的离子,并且允许与硅烷反应。在另一种方法中,将粒子从分散体沉淀,并与液相分离。
可以使用表面改性剂的组合,例如,其中至少一种试剂具有可以与可硬化树脂共聚的官能团。例如,所述可聚合基团可为烯键式不饱和的或者易于开环聚合的环状官能团。烯键式不饱和聚合基团可以是(例如)丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯或者乙烯基。易于开环聚合的环状官能团一般来说含有杂原子,例如氧原子、硫原子或氮原子,并且优选地为含氧的三元环(例如环氧化物)。
纳米分散相的可用笼状分子包括多面低聚硅倍半氧烷分子,其为有机硅和氧的笼状杂交分子。多面低聚硅倍半氧烷(POSS)分子衍生自通过组成和共用命名系统与有机硅密切有关的连续演化类的化合物。POSS分子具有两个独特的特征:(1)化学组成为介于二氧化硅(SiO2)和有机硅(R2SiO)之间的杂化中间体(RSiO1.5);以及(2)相对于聚合物尺寸而言,所述分子较大,在大小上与大多数聚合物链段和线团几乎相当。因此,POSS分子可被看作是二氧化硅可能的最小粒子(约1-1.5nm)。然而,不同于二氧化硅或改性粘土,每个POSS分子包含适于聚合或将POSS单体接枝到聚合物链上的共价键合的反应性官能团。此外,POSS丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体适合于紫外(UV)固化。高官能度POSS丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯(如(例如)以商品名“MA0735”和“MA0736”得自Hybrid Plastics,Inc.(Hattiesburg,MS))可与UV-可固化丙烯酸类和氨基甲酸酯丙烯酸类单体或低聚物的大多数混溶形成机械耐用硬涂层,其中POSS分子形成均匀分散于有机涂层基质中的纳米相。
还可以将碳以石墨、碳纳米管、巴基球或炭黑的形式用在纳米分散相中,如美国专利7,368,161(McGurran等人)中报道。
在纳米分散相中可以使用的其他材料包括(例如)以商品名“IRGASTAT P18”得自Ciba Corporation(Tarrytown,NY)和以商品名“AMPACET LR-92967”得自Ampacet Corporation(Tarrytown,NY)的那些。
纳米结构化各向异性表面通常包含高宽比为至少2:1(在一些实施例中,至少5:1、10:1、25:1、50:1、75:1、100:1、150:1、或甚至至少200:1)的纳米特征结构。纳米结构化各向异性表面的示例性纳米特征结构包括纳米柱或纳米柱子、或包括纳米柱、纳米柱子、各向异性纳米洞、或各向异性纳米孔的连续纳米壁。优选地,所述纳米特征具有大致垂直于偏振器的陡峭侧壁。在一些实施例中,大部分纳米特征结构被分散相材料覆盖。在一些实施例中,纳米分散相的浓度在表面上比在基质内更高。例如,在表面上纳米分散相的体积分数可以比在本体内高两倍或更多。
在一些实施例中,基质可以包含静电耗散的材料,以最小化灰尘和颗粒物的吸附进而保持表面质量。用于静电耗散的示例性材料包括(例如)以商品名“STAT-RITE”得自Lubrizol(Wickliffe,OH)的聚合物,例如X-5091、M-809、S-5530、S-400、S-403和S-680;得自H.C.Starck(Cincinnati,OH)的3,4-聚乙烯二氧基噻吩-聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS);以商品名“PELESTAT NC6321”和“PELESTAT NC7530”得自Tomen America Inc.(New York,NY)的抗静电添加剂;和防静电组合物,其含有由非聚合物型氮鎓阳离子和弱配位氟有机阴离子组成的至少一种离子盐,如美国专利6,372,829(Lamanna等人)和美国专利申请公布2007/0141329A1(Yang等人)中所报道。
纳米结构化表面可以通过各向异性蚀刻所述基质来形成。例如,包括纳米级分散相的基质可以被设置为偏振器上的涂层。包含分散相的基质可以被涂布在偏振器上并且使用本领域已知方法固化(如通过浇注辊、模具涂布法、浇涂、或浸涂来浇铸固化)。涂层可以以大于约1微米(优选地大于约4微米)的任何所需厚度制得。另外,可以通过UV、电子束或热将涂层固化。或者,包括分散相的基质可以本身就是制品。
合适的偏振器是本领域已知的,并且包括反射和吸收型偏振器。多种偏振膜可以用作本文所述纳米结构化制品的基底。偏振膜可以是由所有双折射光学层的某些组合、某些双折射光学层或者所有各向同性光学层构成的。它们可以具有十个或者更少的层、数百甚至数千的层。示例性多层偏振膜包括广泛用于例如液晶显示器装置的应用以在显示面板上提高亮度和/或减轻眩光的那些。偏振膜还可以是偏振器,包括用于太阳镜以减轻光强度和眩光的那些。偏振膜可以包括偏振膜、反射型偏振膜、吸收型偏振膜、漫射膜、增亮膜、转向膜、反射镜膜、或其组合。示例性反射型偏振膜包括在以下文献中报道那些:美国专利5,825,543(Ouderkirk等人)、5,867,316(Carlson等人)、5,882,774(Jonza等人)、6,352,761B1(Hebrink等人)、6,368,699B1(Gilbert等人)和6,927,900B2(Liu等人);美国专利申请公布2006/0084780A1(Hebrink等人)和2001/0013668A1(Neavin等人);和PCT公布WO 95/17303(Ouderkirk等人)、WO 95/17691(Ouderkirk等人)、WO 95/17692(Ouderkirk等人)、WO 95/17699(Ouderkirk等人)、WO 96/19347(Jonza等人)、WO 97/01440(Gilbert等人)、WO 99/36248(Neavin等人)和WO99/36262(Hebrink等人),其公开内容以引用方式并入本文中。示例性反射型偏振膜也包括由3M公司(St.Paul,MN)以商品名“VIKUITI DUAL BRIGHTNESS ENHANCED FILM (DBEF)”、“VIKUITI BRIGHTNESS ENHANCED FILM(BEF)”、“VIKUITIDIFFUSE REFLECTIVE POLARIZER FILM(DRPF)”、“VIKUITIENHANCED SPECULAR REFLECTOR(ESR)”和“ADVANCEDPOLARIZER FILM(APF)”销售的市售光学膜。示例性吸收型偏振膜可(例如)以商品名“LLC2-5518SF”商购自Sanritz Corp.(Tokyo,Japan)。
光学膜可以具有一个或多个非光学层(即,没有明显参与确定光学膜的光学特性分层的膜)。这些非光学层可以用于(例如)施加或者提高如以上任意参考文献所描述的机械、化学、光学、任意数量的附加性质;耐撕裂性或抗穿刺性、耐侯性和/或耐溶性。
在一些实施例中,包含纳米级分散相的基质的表面可以被微结构化。例如,具有v形槽微结构化表面的偏振器(如吸收型或反射型偏振器)可以用可聚合基质材料涂布,其任选地包含纳米分散相并通过等离子体蚀刻处理以在v形槽微结构化表面上形成纳米结构。其他实例包括:通过控制在多溶剂涂层溶液中的溶剂蒸发处理而得到的细小微结构化表面,如在美国专利7,378,136(Pokorny等人)中报道;或由微复制法所得结构化表面,如美国专利7,604,381(Hebrink等人)中报道;或例如由电场和磁场诱导的任何其他结构化表面。
可以使用化学反应等离子体对基质进行各向异性蚀刻。例如,RIE工艺包括通过电磁场在真空下产生等离子体。源自等离子体的高能离子撞击或蚀刻掉基质材料。
典型的RIE系统由具有两个平行电极的真空室组成,这两个电极为“通电电极”(或“样品载体电极”)和反电极,它们用于产生使离子向着其加速的电场。通电电极位于真空室底部,并且与真空室的其余部分电隔离。要被纳米结构化的制品或样品被放置在通电电极上。反应气体物质可以(例如)通过真空室顶部的小入口被加入真空室,并且可以流出到真空室底部的真空泵系统。通过向通电电极施加RF电磁场,在系统中形成等离子体。电磁场通常是使用13.56MHz的振荡器产生的,但是也可以使用其它RF源和频率范围。气体分子被打破并可以在等离子体中被离子化,并且向着通电电极加速以蚀刻样品。由于电压差大,造成离子被导向通电电极,使得离子与要蚀刻的样品发生碰撞。由于大部分离子是垂直传递的,导致样品的蚀刻轮廓基本上是各向异性的。优选地,通电电极小于反电极,从而在邻近通电电极的整个离子鞘层上形成大的电压电势。优选地,蚀刻进行到大于约100nm的深度。
处理压力通常保持低于约20毫托(优选地,低于约10毫托)而大于约1毫托。这个压力范围使得很容易以高性价比方式产生各向异性的纳米结构。当压力高于约20毫托时,蚀刻工艺变得更为各向同性,这是由离子能量的碰撞猝灭造成的。类似地,当压力低于约1毫托时,蚀刻速率变得非常慢,这是由反应物质密度的数值降低造成的。另外,气体抽取的要求变得非常高。
蚀刻工艺的RF电源的功率密度优选地在约0.1瓦特/立方厘米至约1.0瓦特/立方厘米的范围内(优选约0.2瓦特/立方厘米至约0.3瓦特/立方厘米)。
所用气体的类型和用量将取决于要蚀刻的基质材料。反应气体物质需要选择性蚀刻基质材料而非分散相。可使用附加的气体来提高碳氢化合物的蚀刻速率或用于非碳氢化合物材料的蚀刻。例如,可将如全氟甲烷、全氟乙烷、全氟丙烷、六氟化硫和三氟化氮含氟气体加到氧气中或独自引入,以蚀刻例如SiO2、碳化钨、氮化硅、非晶硅之类材料。同样,可加入含氯气体以用于材料的蚀刻,所述材料例如铝、硫、碳化硼和第II-VI族(包括镉、镁、锌、硫、硒、碲以及它们的组合)和第III-V族(包括但不限于铝、镓、铟、砷、磷、氮、锑或它们的组合)的半导体。碳氢化合物气体(例如甲烷)可用于例如砷化镓和镓、铟之类材料的蚀刻。可添加惰性气体,尤其是重气,例如氩气,来提高各向异性蚀刻工艺。
还可以使用连续卷对卷法执行本发明的方法。例如,可以使用“圆柱形”RIE执行本发明的方法。圆柱形RIE利用旋转的圆柱形电极在本发明的制品表面上提供经各向异性蚀刻的纳米结构。
通常,可以如下描述用于制备本发明的纳米结构化制品的圆柱形RIE。在真空容器内部提供由射频(RF)供电的旋转式圆柱形电极(“桶电极”)以及接地的反电极。反电极可包括真空容器本身。将包含蚀刻剂的气体送入真空容器,在桶电极和接地反电极之间激发并维持等离子体。选择条件,使得充足的离子轰击垂直导向到桶的圆周。然后,包括含有纳米分散相的基质的连续制品可以卷绕桶的外周并且可以沿着与制品平面垂直的方向蚀刻基质。基质的形式可以是制品上(例如)膜或幅材上的涂层,或者基质可以自身就是制品。可控制制品的暴露时间,以使所得的纳米结构获得预定的蚀刻深度。可在约10毫托的操作压力下进行所述工艺。
图1和图2示出可用于本发明方法的圆柱形RIE设备。标号10大体示出了用于等离子体生成和离子加速的一般元件。该RIE设备10包括:支承结构12;壳体14,其包括一个或多个门18的前面板16、侧壁20和背板22,它们在其中限定了被分成一个或多个隔室的内室24;桶26,其可旋转地固定在内室中;多个卷轴机构,它们可旋转地固定在内室中并统称为28;驱动组件37,其用于可旋转地驱动桶26;惰辊32,其可旋转地固定在内室中;以及真空泵34,其与内室流体连通。
支承结构12为本领域中用于以所需构造支承壳体14的任何已知的装置,在本例中以直立的方式支承。如图1和图2中所示,壳体14可以是如下文更详细描述的两部分壳体。在该实施例中,支承结构12包括连接到用于支承设备10的两部分壳体的各侧的交叉支承体40。特别地,交叉支撑体40包括用于分别移动和支承设备10的轮42和可调式脚44。在图1和图2中所示实施例中,交叉支撑体40通过附连支承体46连接到壳体14的各侧。特别地,交叉支撑体40通过附连支承体46连接至一个侧壁20(即底部侧壁),而壳体14另一侧上的交叉支撑体40通过附连支承体46连接至背板22。如图1所示,在设备10的右手侧上的交叉支撑体40之间提供额外的横杆47。这可以提供额外的结构补强。
壳体14可以是提供受控环境的任何装置,该受控环境能够抽真空、在抽真空后密闭引入的气体、由气体产生等离子体、离子加速以及蚀刻。在图1和图2中所示实施例中,壳体14具有外壁,该外壁包括前面板16、四个侧壁20和背板22。外壁定义具有中空内部空间的盒,表示为室24。侧壁20和背板22以本领域已知的任何方式扣紧在一起,以足以允许对室24抽气、容载用于等离子体生成的流体、等离子体生成、离子加速和蚀刻的方式将侧壁20和背板22彼此刚性固定。不将前面板16牢固地固定,以便进入内室24,从而装载和卸载基底并进行维护。将前面板16分为通过铰链50(或等同连接构件)连接至一个侧壁20的两个板,以定义一对门18。这些门密封至侧壁20的边缘,优选使用真空密封件(例如O形环)。锁定机构52选择性地将门18固定到侧壁20,并且可以是能够按以下方式将门18固定到侧壁20的任何机构:允许对内室24抽真空、存储用于产生等离子体的流体、产生等离子体、离子加速和蚀刻。
在一个实施例中,通过隔离壁54将室24分为两个隔室56和58。壁54中的通道或洞60为隔室之间的流体或基底提供通道。或者,内室可以只有一个隔室或具有三个或更多个隔室。优选地,内室仅为一个隔室。
壳体14包括多个观察端口62,其具有密封覆盖观察端口62的高压透明聚合物板64,以允许观察其中进行的蚀刻过程。壳体14也包括多个传感器端口66,其中可以固定各种传感器(如温度、压力等传感器)。壳体14还包括提供用于导管连接的入口端口68,通过所述入口端口68,可根据需要将流体引入内室24。壳体14还包括泵端口70和72,它们允许将气体和液体从内室24中泵出或以其他方式排出。
图中示出了从侧壁20之一悬挂的泵34,优选地从底部悬挂(如图2中所示)。泵34可以是(例如)流动连接到壳体14内受控环境的涡轮分子泵。其他泵(例如扩散泵或低温泵)可以用于对较低隔室58抽气并保持其中的操作压力。优选地,执行蚀刻步骤的过程中的工艺压力被选定为在约1毫托和约20毫托的范围内,以提供各向异性蚀刻。滑动阀73沿着该流体连接设置并且可以选择性地相交或阻断泵34和壳体14内部之间的流体连通。滑动阀73可在泵端口62上方移动,从而泵端口62可以关于与泵34流体连通而完全打开,部分打开,或关闭。
桶26优选为具有环状表面82和两个平面端面84的圆柱形电极80。电极可以由任何导电材料制成,并且优选是金属(如铝、铜、钢、不锈钢、银、铬或它们的合金)。优选地,电极为铝,因为其容易制造、溅射率低并且成本低。
桶26还构造成包括未涂覆的导电区以及非导电绝缘区,所述未涂覆的导电区允许电场向外散布,所述非导电绝缘区则用于防止电场散布,并因此将薄膜涂层限制到电极的非绝缘或导电部分。非导电材料通常为绝缘体,例如聚合物(如聚四氟乙烯)。本领域的普通技术人员可以预见到各种实施例,其满足此非导电目的,以便仅提供细小的通道(通常为待涂覆的偏振器的宽度)作为导电区域。
图1示出了桶26的实施例,其中除了环形表面82中的环形通道90保持未涂覆并因此具有导电性外,桶26的环形表面82和端面84均涂覆有非导电的或绝缘的材料。另外,一对暗区屏蔽件86和88覆盖环状表面82上的绝缘材料,并在一些实施例中覆盖端面84。绝缘材料限制电极的表面积,沿该电极可以进行等离子体生成和加负偏压。然而,由于绝缘材料有时会被离子轰击污染,因此暗区屏蔽物86和88可覆盖绝缘材料的一部分或全部。这些暗区屏蔽物可由例如铝等金属制成,但是并不起导电剂的作用,因为它们通过绝缘材料(未示出)与电极分开。这允许将等离子体约束在电极区域。
桶26的另一个实施例示于图3和图4中,其中桶26包括固定到桶26的环状表面82上的一对绝缘环85和87。在一些实施例中,绝缘环87为还起到覆盖端面84作用的盖罩。螺栓92将支承构件94(实施为平板或带子)固定至背板22。螺栓92和载体94可以帮助支承桶26的各个部分。一旦固定到环状表面82,则该对绝缘环85和87定义实施为通道90的暴露电极部分。
在所有区域中通过绝缘材料按某种方式覆盖电极80,除了偏振器(如适用)接触电极的区域(即,接触电极的等离子体暗区限制(例如,约3mm)或者位于其内)之外。这限定了露出的电极部分,该部分可与偏振器紧密接触。电极的其余部分则由绝缘材料覆盖。当电极通电,并且电极相对于所产生的等离子体变为负偏压时,该相对厚的绝缘材料可防止对其覆盖的表面进行蚀刻。结果,蚀刻限于未覆盖的区域(即,没有被绝缘材料覆盖的区域,通道90),所述未覆盖的区域优选地被相对较薄的偏振器覆盖。
参见图1和图2,桶26通过磁流体馈通和固定在背板22中洞内的旋转接头38(或等同机制)旋转固定到背板22。在旋转期间,磁流体馈通和旋转接头将来自标准冷却剂流体导管和电线的单独流体和电连接分别提供给可旋转桶26的中空冷却剂通道和导电电极,同时保持真空密封。旋转接头还提供必要的力以使桶旋转,该力由任何驱动装置提供,例如无刷直流伺服马达。然而,可通过能够提供这样的连接的任何装置,将桶26连接到背板22以及导管和电线,并且不限于磁流体馈通和旋转接头。这种磁流体馈通和旋转接头的一个例子为由Ferrofluidics Co.(Nashua,NH)制造的两英寸(约5cm)内径的中空轴馈通。
桶26由驱动组件37旋转驱动,该组件可以是能够将旋转运动平移给桶26的任何机械和/或电气系统。在图2所示实施例中,驱动组件37包括具有端接于驱动皮带轮31的驱动轴的电机33,所述驱动皮带轮31机械连接至与桶26刚性连接的从动皮带轮39。皮带35(或等同结构)将驱动皮带轮31的旋转运动平移给从动皮带轮39。
多个卷轴机制28被旋转固定到背板22。所述多个卷轴机构28包括具有一对基底线轴28A和28B的基底卷轴机构,并在一些实施例中,还可以包括具有一对分隔幅材线轴28C和28D的分隔幅材卷轴机构,以及具有一对掩蔽幅材线轴28E和28F的掩蔽幅材卷轴机构,其中每一对线轴都包括一个放线轴和一个收线轴。从图2中可以明显地看出,至少每个卷收卷轴28B、28D和28F包括机械连接至其上的驱动机构27,例如如下所述的标准马达,用于在蚀刻过程中根据需要提供选择性旋转卷轴的旋转力。此外,在所选实施例中的每个递送卷轴28A、28C和28E包括用于为幅材提供拉紧的张紧器和/或驱动机构29。
每个卷绕机构包括递送卷轴和卷收卷轴,它们可彼此位于相同或不同的隔室中,所述隔室又可以与其中具有电极的隔室相同或不同。每个卷轴为具有轴向杆和边缘的标准结构,所述边缘从限定其中卷绕细长构件的凹槽的每一端径向延伸,所述细长构件在本例中为基底或幅材。各线轴牢固固定到密封穿过背板22延伸的可旋转杆。就待驱动线轴而言,该杆机械地连接至电机27(如无刷直流伺服电机)。就非从动线轴而言,线轴只是通过驱动机构29以可旋转方式连接到背板22,并且可以包括用于防止松弛的张紧机构。
RIE设备10还包括可旋转固定在内室中的惰辊32和流体连接至内室的泵34。惰辊将基底从基底卷轴28A引导至桶26上的通道90,并且从通道90引导至卷收基底卷轴28B。此外,如果使用分隔幅材和掩蔽幅材,则惰辊32分别将这些幅材和基底从基底卷轴28A和掩蔽幅材卷轴28E引导至通道90,并从通道90引导至卷收基底卷轴28B和卷收掩蔽幅材卷轴28F。
RIE设备10还包括用于通过磁流体馈通38向电极80提供温度控制流体的温度控制系统。温度控制系统可以提供在设备10上,或者可以由单独系统提供并通过导管抽吸至设备10,只要该温度控制流体与电极80内通道流体连接。温度控制系统可以根据需要加热或冷却电极80,以便为蚀刻提供正确温度的电极。在一个优选的实施例中,温度控制系统为使用冷却剂的冷却剂系统,所述冷却剂例如为水、乙二醇、含氯氟烃、氢氟醚以及液化气体(如液氮)。
RIE设备10还包括流动连接到抽气端口70的抽气泵。这种泵可以是能够对腔体进行抽气的任何真空泵,如罗茨鼓风机、涡轮分子泵、扩散泵或低温泵。此外,可通过机械泵协助或支持该泵。可将抽真空泵设置在设备10上,或者可作为单独的系统提供并流体连接至内室。
RIE设备10还包括流体进给器,优选地为质量流量控制器的形式,所述流体进给器调节用于产生薄膜的流体,在抽真空后该流体被泵入内室。可将进给器设置在设备10上,或者可作为单独的系统提供并流体连接至内室。进给器在蚀刻过程中以适当的体积流速或质量流速将流体提供给内室。蚀刻气体可以包括氧气、氩气、氯、氟、四氟化碳、四氯化碳、全氟甲烷、全氟乙烷、全氟丙烷、三氟化氮、六氟化硫、甲烷。有利地,可使用气体的混合物来提高蚀刻工艺。
RIE设备10还包括通过电端子30电连接到电极80的电源。电源可以提供在设备10上或者可供选择地可以被提供在单独的系统上并且通过电端子电连接到电极(如图2中所示)。总之,电源为能够提供充足电力的任何电力产生或传输系统。(见下文中的讨论)。
尽管可以采用多种电源,但RF电源是优选的。这是由于其频率足够高,能够在适当配置的通电电极上形成自偏压,但是又不会高到在所得的等离子体中产生驻波。RF电源可放大,以实现高输出(宽幅材或基底,快幅材速度)。当使用RF电源时,在电极上的负偏压为负自偏压,也就是说,无需使用单独的电源在电极上引入负偏压。由于RF电源是优选的,因此其余的讨论将专门集中在其上。
RF电源为电极80供电,其频率范围为0.01MHz至50MHz,优选地为13.56MHz或其任何倍数(例如1、2、或3)。当提供至电极80时,此RF电源从内室中的气体产生等离子体。RF电源可以是通过网络连接到电极上的射频发生器,例如13.56MHz振荡器,所述网络用来使电源的阻抗与传输线的阻抗相匹配(其通常为50欧姆电阻),以通过同轴传输线有效地传输RF功率。
将RF功率施加到电极后,产生等离子体。在15RF等离子体中,通电电极变得相对于等离子体负偏压。这种偏压通常在500伏至1400伏的范围内。这一偏压导致等离子体内的离子朝电极80加速。加速离子蚀刻与电极80接触的制品,如下文详细描述。
在操作中,将希望在其上进行蚀刻的整卷基底插到作为卷轴28A的杆上。穿过下门18来触及这些线轴,因为在图1和图2中,所述线轴位于下隔室58中,而蚀刻发生于上隔室56中。另外,空线轴与基底固定线轴相对扣紧作为线轴28B,从而在进行蚀刻之后充当收线轴。
如果在卷绕或展开过程中需要垫片幅材来缓冲基底,则可以卷轴28C和28D的形式提供垫片幅材递送和/或卷收卷轴(然而处于图中所示特定位置的卷轴的位置并不是关键性的)。相似地,如果希望以图案或以其他方式方式局部进行蚀刻,则可在作为卷轴28E的输入卷轴上设置掩蔽幅材,并将空卷轴设置为作为卷轴28F的卷收卷轴。
在将所有具有和不具有基底或幅材的卷轴设置好后,对在其上进行蚀刻的基底(以及与其一起围绕电极行进的任何掩蔽幅材)通过系统进行编织或拉向收线轴。就在此步骤之前,垫片幅材通常不通过系统进行编织,而是与基底分开,和/或就在此步骤之后才提供。具体地,在通道90中,将基底围绕电极80卷绕,从而覆盖露出的电极部分。将基底充分拉紧,以保持与电极接触,并在电极旋转时随电极移动,因此一段基底始终与电极接触,以进行蚀刻。这允许以连续的工艺对基底从卷的一端到另一端进行蚀刻。基底位于蚀刻位置,并且将下门18密闭。
对内室24抽真空,以除去所有空气和其他杂质。当向抽真空的内室泵入蚀刻气体混合物时,设备即准备好开始蚀刻工艺。启动RF电源以向电极80提供RF电场。该RF电场使得气体变得离子化,导致形成其中具有离子的等离子体。这具体地使用13.56MHz振荡器产生,但也可使用其他RF源和频率范围。
当产生等离子体时,通过使用RF电源为电极持续供电,在电极80上产生负直流偏压。这种偏压造成离子朝通道(电极80的非绝缘电极部分)90加速(电极的剩余部分是绝缘的或者是被屏蔽的)。离子沿着与电极80的通道90接触的基板长度选择性地蚀刻基质材料(与分散相相比),从而造成对基板长度上的基质材料进行各向异性蚀刻。
对于连续蚀刻,驱动收线轴以便穿过上隔室56且在电极80上拉动基底和任何掩蔽幅材,使得在与环状沟槽90接触的任何未掩蔽基底部分上进行基质的蚀刻。因此,穿过上隔室连续拉动基底,同时在电极上设置连续RF场并且在所述室内提供足够反应气体。其结果就是在细长的基底上进行连续蚀刻,并且基本上只在基底上连续蚀刻。蚀刻不发生在电极的绝缘部分上,也不发生在内室中的其他地方。为防止提供给等离子体的有效功率在圆柱形电极的端板中耗散,可使用接地暗区屏蔽物86和88。暗区屏蔽物86和88可具有任何有利于减少可能的污垢的形状、尺寸和材料。在图1和图2中所示的实施例中,暗区屏蔽物86和88为装配在桶26及其上的绝缘材料上的金属环。由于在暗区屏蔽件86和88接触桶26的区域内覆盖桶26的绝缘材料,暗区屏蔽件86和88未偏置。该环状实施例中的暗区屏蔽件还包括在其以非环形方式从桶26上延伸出的各端上的凸块。这些突出部可有助于将基底对准在通道90中。
优选地,温度控制系统在整个工艺中泵送流体通过电极80,从而使电极保持在所需的温度下。通常,这涉及如上所述的用冷却剂冷却电极,但在某些情况下可能需要加热。另外,由于基底直接接触电极,因此通过这种冷却系统控制从等离子体到基底的热传递,从而允许涂布热敏膜,如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯。
完成蚀刻过程后,可将卷轴从将其支承在壁上的轴上取下。上面具有纳米结构制品的基底位于线轴28B上并且准备就绪。
在一些实施例(本文所述纳米结构化制品)中,该纳米结构化制品包含附加层。例如,该制品可以包括附加含氟化合物层,用于得到提高拒水和/或拒油特性的制品。纳米结构化表面还可以后处理(如通过额外的等离子处理)。等离子体后处理可以包括表面改性,用于改变纳米结构上可能存在的化学官能团或沉积增强纳米结构性能的薄膜。表面改性可以包括附连甲基、氟化物、羟基、碳酰基、羧基、硅烷醇、胺或其它官能团。所沉积的薄膜可以包括碳氟化合物、类玻璃、类金刚石、氧化物、碳化物、氮化物或其它材料。当应用表面改性处理时,由于经各向异性蚀刻的纳米结构表面的表面积大,导致表面官能团的密度高。当使用胺官能团时,诸如抗体、蛋白和酶之类的生物试剂可以容易地接枝到胺官能团。当使用硅烷醇官能团时,由于硅烷醇基团的密度高,导致硅烷化学剂可以容易地施用于纳米结构表面。基于硅烷化学剂的抗微生物的、容易清洁并且抗污染的表面处理是商购获得的。抗微生物的处理可以包括具有硅烷端基的季铵化合物。容易清洁的化合物可以包括碳氟化合物处理,如全氟聚醚硅烷和六氟环氧丙烷(HFPO)硅烷。抗污染处理可以包括聚乙二醇硅烷。当使用薄膜时,这些薄膜可以为纳米结构提供额外耐久性,或者根据薄膜的折射率提供独特的光学效应。薄膜的特定类型可以包括类金刚石碳(DLC)、类金刚石玻璃(DLG)、非晶硅、氮化硅、等离子体聚合化的硅油、铝和铜。
本文所述的纳米结构制品可以表现出一种或多种所需特性,如抗反射特性、光吸收特性、防雾特性、改进的粘附力和耐久性。
例如,在一些实施例中,纳米结构化各向异性表面的表面反射率为约50%或低于未经处理表面的表面反射率。如本文所用,关于表面性质的比较,术语“未经处理表面”是指包含相同的基质材料以及相同的纳米分散相(将其与本发明的纳米结构表面进行比较时)但不具有纳米结构各向异性表面的制品表面。
一些实施例还包括附接到纳米结构化各向异性表面的层或涂层,其包含例如油墨、密封剂、粘合剂或金属。所述层或涂层对本发明的纳米结构化各向异性表面可具有改善的粘附力,优于对未经处理表面的粘附力。
本文所述复合物可用于多种应用,包括(例如)显示应用(例如,液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器或等离子体显示器);光提取;电磁干扰(EMI)屏蔽、眼科透镜;面部屏蔽透镜或薄膜;窗膜;针对构造应用的抗反射;和构造应用或交通指示牌。本文所述纳米结构化制品还可用于太阳能应用,例如太阳膜。它们可用作太阳热能热液/热气加热面板或任何太阳能吸收装置的前表面;用于具有附加纳米级表面结构的微观圆柱或宏观圆柱的太阳能吸热表面;用于由非晶硅光伏电池或CIGS光伏电池制成的柔性太阳能光伏电池的前表面;以及用于施加在柔性光伏电池顶部上的薄膜的前表面。本文所述复合物制品还可用于移动手持装置和液晶显示电视显示器应用。本文所述复合物制品还可用于太阳能、窗口、面部遮挡和眼镜之类应用。
图5显示了使用本文公开的抗反射制品的示例性显示器100(例如LCD)的示意性剖视图。在一个实施例中,复合物102包括具有相对的第一表面和第二表面的偏振器104,其中抗反射层106设置于基底的第一表面上,光学透明的粘合剂108设置于基底的第二表面上。任选地,在加工和储存过程中,可使用防粘衬垫(未示出)保护光学透明粘合剂,并可使用预掩模(也未示出)保护抗反射涂层。然后将复合物102层合至玻璃、增亮薄膜、扩散片、偏振器或另一个偏振器110,使得光学透明粘合剂直接接触玻璃增亮薄膜、扩散片、偏振器或另一个偏振器,该偏振器随后组装至液晶模块112上,通常在抗反射涂层和液晶模块之间设置气隙114。
可用于本发明的光学透明粘合剂优选为那些显示至少约90%或甚至更高的光透射率以及约5%以下或甚至更低的雾度值的那些,如在如下所述实例部分的内容中的25微米厚样品上进行的光学透明粘合剂的雾度和透射率测试所测得。合适的光学透明粘合剂可具有抗静电性质,可与腐蚀敏感层相容,并且可通过拉伸粘合剂而从偏振器剥离。示例性光学透明粘接剂包括以下文献中所述那些:PCT公布No.WO2008/128073(Everaerts等人),涉及防静电光学透明压敏粘合剂;美国专利申请公布US 2009/0229732A1(Determan等人),涉及拉伸剥离光学透明粘合剂;美国专利申请公布US 2009/0087629(Everaerts等人),涉及铟锡氧化物相容的OCA;美国专利申请序列号12/181,667(Everaerts等人),涉及具有光传输性质粘合剂的防静电光学构造;美国专利申请序列号12/538,948(Everaerts等人),涉及与腐蚀敏感层相容的粘合剂;美国临时专利申请61/036,501(Hamerski等人),涉及光学透明拉伸剥离胶带;和美国临时专利申请61/141,767(Hamerski等人),即拉伸剥离胶带。在一个实施例中,光学透明粘合剂的厚度约5微米或更小,
在一些实施例中,本文所述纳米结构化制品还包含硬涂层,所述硬涂层包含SiO2纳米颗粒或ZrO2纳米颗粒中的至少一种,所述SiO2纳米颗粒或ZrO2纳米颗粒分散于可交联基质中,所述基质包含多(甲基)丙烯酸酯、聚酯、环氧树脂、含氟聚合物、氨基甲酸酯、或硅氧烷(包括它们的共混物或共聚物)中的至少一种。市售的液态树脂基材料(通常称为“硬涂层”)可用作基质或用作基质的组分。这种材料包括以商品名“PERMANEW”得自California Hardcoating Co.(SanDiego,CA)那些;和以商品名“UVHC”得自Momentive PerformanceMaterials(Albany,NY)那些。另外,可以使用市售的纳米颗粒填充的基质,例如以商品名“NANOCRYL”和“NANOPOX”得自Nanoresins AG(Geesthacht Germany)那些。
另外,含有硬涂层膜的纳米颗粒,例如以商品名“THS”得自TorayAdvanced Films Co.,Ltd.(Tokyo,Japan)的那些;以商品名“OPTERIAHARDCOATED FILMS FOR FPD”得自Lintec Corp.(Tokyo,Japan)的那些;以商品名“SONY OPTICAL FILM”得自Sony Chemical&DeviceCorp.(Tokyo,Japan)的那些;以商品名“HARDCOATED FILM”得自SKC Haas(Seoul,Korea)的那些;和以商品名“TERRAPPIN G FILM”得自Tekra Corp.(Milwaukee,WI)的那些,可以用作基质或基质的组分。
在一个示例性的处理中,将以液体形式提供的硬涂层涂布至偏振器的第一表面上。取决于硬涂层的化学性质,固化或干燥所述液体以在偏振器上形成干燥抗反射层。然后通过上述反应性离子蚀刻(RIE)工艺,使用(在一个示例性方法中)图1中所述设备处理硬涂层的偏振器。除了显示出包括上述抗反射性和防雾性的所需性质,RIE工艺还最小化晕色(也称为“干涉条纹”)的不利现象。偏振器和硬涂层之间的折射率差异可导致晕色现象,当在硬涂层上入射的外部光被反射而产生彩虹般颜色时发生所述晕色现象。由于晕色将妨碍显示器上的图像,因此晕色在显示器应用中是极不利的。
尽管本领域一些技术人员已尝试通过使偏振器与涂层制剂之间的折射率匹配而解决晕色问题,但极具挑战的是使用四分之一波长多层涂层来提供减反射与晕色之间的平衡的性能。在本发明的一些实施例中,RIE工艺可降低用纳米颗粒填充的硬涂层涂布的偏振器的来自空气的表面界面的反射,这进而减少了晕色,从而获得显示优良减反射性质和最小晕色的层。在本发明的其他实施例中,可使用纳米颗粒(如ZrO2纳米颗粒)调节硬涂层的涂布基质的折射率以基本上与偏振器的折射率匹配。在本文公开的RIE工艺之后所得的涂布制品显示优良的抗反射性质和最小的晕色。
在另一个实施例中,可以使用等离子体将纳米分散相蚀刻掉以形成纳米结构化的(或纳米多孔的)表面。这种方法可以使用大体如上所述的平面RIE或圆柱形RIE执行,但是使用选择性蚀刻来有助于蚀刻纳米分散相而非基质(即,通过选择蚀刻分散相材料而非基质材料的气体)。
示例性实施例
1.一种复合物,其包含:
偏振器,所述偏振器具有相对的第一主表面和第二主表面;和
设置在基底的所述第一主表面上的纳米结构化制品,所述纳米结构化制品包含基质和纳米级分散相,并且具有无规纳米结构化各向异性表面。
2.根据实施例1所述的复合物,其中所述偏振器为反射型偏振器。
3.根据实施例1所述的复合物,其中所述偏振器为吸收型偏振器。
4.根据任何前述实施例所述的复合物,其中所述无规纳米结构化各向异性表面的反射百分率小于0.5%(在一些实施例中小于0.25%)。
5.根据任何前述实施例所述的复合物,其中基于所述纳米结构化制品的总体积计,所述纳米结构化制品包含在0.5至41体积%(在一些实施例中1至20体积%,或甚至2至10体积%)的范围内的所述纳米级分散相。
6.根据任何前述实施例所述的复合物,其中所述纳米级分散相包含SiO2纳米颗粒、ZrO2纳米颗粒、TiO2纳米颗粒、ZnO纳米颗粒、Al2O3纳米颗粒、碳酸钙纳米颗粒、硅酸镁纳米颗粒、铟锡氧化物纳米颗粒、氧化锑锡纳米颗粒、聚(四氟乙烯)纳米颗粒、或碳纳米颗粒中的至少一种。
7.根据实施例6所述的复合材料,其中对所述纳米颗粒进行表面改性。
8.根据任何前述实施例所述的复合物,其中所述基质包含交联材料(如通过交联以下可交联材料中至少一种制备的材料:多(甲基)丙烯酸酯、聚酯、环氧树脂、含氟聚合物、氨基甲酸酯、或硅氧烷)。
9.根据任何前述实施例所述的复合物,其中所述基质包含热塑性材料(如包含以下聚合物中的至少一种的材料:聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚酯、尼龙、硅氧烷、含氟聚合物、氨基甲酸酯、环状烯烃共聚物、三醋酸酯纤维素、或二丙烯酸酯纤维素)。
10.根据任何前述实施例的复合物,其包含硬涂层,所述硬涂层包含SiO2纳米颗粒或ZrO2纳米颗粒中的至少一种,所述SiO2纳米颗粒或ZrO2纳米颗粒分散于可交联基质中,所述基质包含多(甲基)丙烯酸酯、聚酯、环氧树脂、含氟聚合物、氨基甲酸酯、或硅氧烷中的至少一种。
11.根据任何前述实施例所述的复合物,其中所述纳米结构化制品包含微结构化表面,其上具有所述无规纳米结构化各向异性表面。
12.根据任何前述实施例所述的复合物,其中所述基质包含合金或固体溶液。
13.根据任何前述实施例所述的复合物,其中所述偏振器的所述第二主表面包括微结构化的表面。
14.根据任何前述实施例所述的复合物,其中所述偏振器为漫射的。
15.根据任何前述实施例所述的复合物,其还包括设置在所述偏振器的所述第二表面上的光学透明粘合剂,所述光学透明粘合剂具有至少90%的可见光透射率和小于5%的雾度。
16.根据实施例15所述的复合物,其还包括玻璃基底、偏振器基底、或触摸传感器的主表面。
17.根据实施例16所述的复合物,其还包括设置在所述光学透明粘合剂的所述第二主表面上的防粘衬垫。
18.根据任何前述实施例所述的复合物,其还包括设置在所述无规纳米结构化各向异性主表面上的预掩蔽膜。
19.一种制备根据实施例1至18中任一项所述复合物的方法,所述方法包括:
提供偏振器,所述偏振器具有相对的第一主表面和第二主表面;
在所述偏振器的所述第一主表面上涂布包含基质材料和在所述基质材料中的纳米级分散相的可涂布型组合物;
任选地干燥所述涂层以提供包含基质和在所述基质中的纳米级分散相的制品;
使所述制品的主表面暴露于反应性离子蚀刻,其中所述离子蚀刻包括:
将所述制品放置于真空容器中的圆柱形电极上;
在预定压力下将蚀刻剂气体引入所述真空容器;
在所述圆柱形电极和反电极之间产生等离子体;
旋转所述圆柱形电极以平移所述偏振器;以及
各向异性地蚀刻所述涂层以提供所述无规纳米结构化各向异性主表面。
20.根据实施例19所述的方法,其中所述等离子体包括氧气等离子体。
21.根据实施例19或20所述的方法,其中对于所述反应性离子蚀刻,以1毫托至20毫托范围内的压力引入蚀刻剂。
22.根据实施例19至21中任一项所述的方法,其中干燥所述涂层以提供制品,所述制品包括基质和在所述基质中的纳米级分散相,并且所述方法还包括固化所述干燥涂层。
23.根据实施例19至22中任一项所述的方法,其还包括施加设置在所述偏振器的所述第二表面上的光学透明粘合剂,所述光学透明粘合剂具有至少90%的可见光透射率和小于5%的雾度。
24.根据实施例23所述的方法,其还包括施加设置在所述光学透明粘合剂的所述第二主表面上的防粘衬垫。
下面的实例进一步说明了本发明的优点和实施例,但这些实例中所提到的具体材料及量以及其他条件和细节不应被解释为对本发明的不当限制。除非另外指明,否则所有的份数和百分率均以重量计。
实例
工序1-卷对卷样品的等离子处理
在以下实例中,工序1的参考文献描述以下操作。待处理聚合物膜放置于图1所示圆柱形RIE设备中。更具体地讲,桶电极的宽度为14.5英寸(36.8cm)并且使用涡轮分子泵来进行抽吸。本领域技术人员将觉察到,这意味着所述设备在比等离子体处理常规的操作压力低很多的操作压力下操作。
将聚合物薄膜卷安装在所述内室中,将薄膜卷绕在桶电极上并固定至桶对面上的收线轴。将放线和收线张力维持在3磅(13.3N)。内室门关闭并且内室被抽吸以降低至5×10-4托的基础压力。然后将氧气引入室内。标称操作压力为10毫托。通过向桶施加2000瓦特功率的射频能,产生等离子体。旋转所述桶,从而所述膜以特定实例中所述的所需速度运送。
工序2-片材样品的等离子处理
在以下实例中,工序2的参考文献描述类似于工序1的工序,不同的是聚合物膜的片材样品围绕桶电极的边缘胶粘。所述桶以恒定速度旋转并且随后用如特定实例中所述的不同长度的时间进行等离子处理。
工序3-平均反射百分率的测量
在以下实例中,工序3的参考文献描述以下操作。该工序的结果是对膜的等离子体处理表面的反射百分率(%R)的测量。向样品的背面施加黑乙烯带(可以商品名“200-38”得自Yamato InternationalCorporation(Woodhaven,MI))来制备该膜的一个样品。使用辊来施加黑条带,以确保黑色条带和样品之间没有捕获气泡。相同黑乙烯带被类似地施加于两侧的反射被预定的透明玻璃载片以具有对照样品,从而确定隔绝的黑乙烯带的反射百分率。当使用该工序来测量包含光学透明粘接剂的复合物制品时,复合物制品首先被预层合至透明玻璃载片,并随后进一步用黑色条带层合至玻璃表面。
首先将胶粘样品的非胶粘侧,然后将对照物紧贴BYK Gardiner色标球(可以商品名“SPECTRO-GUIDE”得自BYK-Gardiner(Columbia,MD))的小孔放置以测量前表面总反射百分率(镜面反射和散射)。然后,针对400-700nm波长范围,以10°入射角测量反射百分率,并且通过减去对照物的反射百分率计算平均反射百分率。
工序4-折射率(RI)测量
在以下实例中,工序4的参考文献描述以下操作。使用采用632.8nm波长的棱镜耦合器(可以商品名“2010/M”得自MetriconCorporation(Pennington,NJ))测量样品的折射率。在制作所述膜的加工方向(MD)上,在制作幅材的横维方向或横向(TD)上,和在垂直于膜表面的方向(TM)上,各样品取得三个折射率。在以下实例中将MD、TD和TM的折射率分别标记为nx、ny和nz
工序5-平均透射百分率测量
在以下实例中,工序5的参考文献描述以下操作。将所述样品放置于光源和样品(将在无样品就位的情况下进行的测量用作100%透射的对照)之间并使用D/0几何形状,测得给定样品的平均透射百分率。光源为由稳定电源通电的石英钨卤素(QTH)灯,并为定制的4英寸(10.2cm)球体(以商品名“SPECTRALON”得自Labsphere(North Sutton,NH))。使用两个检测器:硅CCD检测器用于可见和近红外(NIR)并且InGaAs二极管阵列用于NIR的剩余部分。将具有Czerny-Turner光学布局和单个光栅的单个摄谱仪用于每个检测器上的光色散。这样就能够对膜样品进行光学透射率测试,其中对于在偏振器情况下380nm至1700nm的波长范围,入射测量角度在0度和60度之间变化。在以下实例中,以法向入射角测量透射,计算并记录400-800nm波长范围内的平均透射百分率。
实例1
包含10-20重量%官能化二氧化硅纳米颗粒的丙烯酸硬涂层(以商品名“UVHC 1101”得自Momentive Performance Materials(Albany,NY))用异丙醇稀释(IPA)以形成35重量%固体溶液。该溶液随后通过涂布模具被注射器抽吸至1.6密耳(40微米)厚三醋酸酯纤维素(TAC)膜(以商品名“FUJITAC SH-40”得自Fujifilm Corporation(Tokyo,Japan))上。所述涂层在80℃下干燥并通过使用配备有H-Bulb的UV处理器在氮气氛下固化,并同时以50fpm(15.25m/min)的线速度传输以形成大约2微米厚的干燥涂层。将递送在2.0密耳(50微米)聚酯防粘衬垫(以商品名“3M OPTICALLY CLEAR ADHESIVE 8171”得自3M Company(St.Paul,MN))上的1.0密耳(25微米)光学透明丙烯酸粘合剂层层合至TAC膜的第二表面(即,在硬涂层的相对侧上)以产生复合物制品。使复合物制品的涂布侧经受工序1中所述的卷对卷O2等离子体蚀刻(RIE)78秒。
从光学透明粘合剂上移除防粘衬垫并进行工序3的测试,获得光学测定值。测得低平均反射(大约0.02%反射率)。随后根据工序4测量实例膜的折射率。nx为1.514,ny为1.514,并且nz为1.513。(在未处理该实例的情况下,基部TAC的值分别为1.483、1.483和1.482。)对于TAC膜和实例涂层,三个方向上的折射率差值小于0.01,表明所述实例生成的TAC膜和涂层是大致各向同性的。
实例2
从实例1的产品的光学透明粘合剂上移除防粘衬垫,并且随后将光学透明粘合剂层合至偏振膜(以商品名“VIKUITI ADVANCEDPOLARING FILM”得自3M公司)以制作复合物制品。
实例3
从实例1的产品的光学透明粘合剂上移除防粘衬垫,并且随后将光学透明粘合剂层合至偏振膜(以商品名“VIKUITI DIFFUSEREFLECTIVE POLARIZER FILM”得自3M公司)以制作复合物制品。
实例4
将400g的胶质20nm二氧化硅颗粒(以商品名“NALCO 2326”得自Nalco Chemical Co.(Naperville,IL))装入1夸脱(0.95升)广口瓶。将450g 1-甲氧基-2-丙醇、27.82g 3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷和0.23g阻胺硝基氧抑制剂(以商品名“PROSTAB 5128”得自Ciba Specialty Chemical,Inc.(Tarrytown,NY))于水中的5重量%抑制剂混合在一起并加入广口瓶,并同时搅拌。该广口瓶被密封并经16小时加热至80℃以形成表面改性的二氧化硅分散体。1166g表面改性二氧化硅分散体进一步与70g季戊四醇三丙烯酸酯(可以商品名“SR444”得自Sartomer,Exton,PA)和0.58g阻胺硝基氧抑制剂(“PROSTAB5128”)于水中的5重量%抑制剂混合且合并。通过旋转蒸发从该混合物中移除水和1-甲氧基-2-丙醇以形成37.6重量%的20nm SiO2、56.43重量%的季戊四醇三丙烯酸酯和5.97重量%的1-甲氧基-2-丙醇的溶液。然后,通过用季戊四醇三丙烯酸酯(“SR444”)稀释二氧化硅纳米颗粒溶液以产生9.6重量%的20nm SiO2(4.6体积%)来制备涂层溶液。然后,将稀释的浓缩涂层进一步用异丙醇(IPA)稀释至50重量%固体涂层溶液。然后,将1重量%的光引发剂(可以商品名“LUCIRIN TPO-L”得自BASF(Florham Park,NJ))(与季戊四醇三丙烯酸酯(“SR444”)的比率)加入溶液中并通过手摇充分混合至少5分钟。使用Meyer杆(#8棒)涂布装置将涂层溶液涂覆至偏振膜(以商品名“VIKUITIADVANCED POLARING FILM”得自3M公司)上。涂布偏振膜在室温下于通风罩内干燥15分钟,并随后使用配备有H-Bulb的紫外线处理器在氮气氛下固化,并同时以50fpm(15.2m/min)传输。通过工序3测量涂布偏振膜的反射率并测得为48.8。根据工序2蚀刻所述涂布偏振膜60秒。通过工序3再次测量蚀刻的、涂布偏振膜的反射率,现测得为46.8。蚀刻使反射降低了约2%,这在商业上是有意义的:所述改变意味着第一次通过的透光率提高2%,显著改善了背光型显示器应用的效率。
实例5
通常如实例4中所述那样进行实例5,不同的是将涂层溶液涂覆至不同的偏振膜(特定而言,以商品名“VIKUITI DIFFUSEREFLECTIVE POLARIZER FILM”得自3M公司)。通过工序3测量涂布的、未蚀刻偏振膜的反射率并测得为46.7。在蚀刻之后,再次测量反射率并测得为44.8,具有针对改善效率的类似应用。
实例6
在根据实例4中所述方法制备的季戊四醇三丙烯酸酯(“SR444”)中由40重量%的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(以商品名“A-174”得自Crompton Corp.(Middlebury,CT))处理的20nm二氧化硅颗粒(以商品名“NALCO 2327”得自Nalco Chemical Co.)制备二氧化硅-填充的丙烯酸涂层溶液。然后,在1-甲氧基-2-丙醇与IPA的3比2混合物中制备50重量%固体涂层溶液。以1重量%(基于涂层溶液的固体含量计),将光引发剂(以商品名“IRGACURE 184”得自BASF SpecialtyChemicals)加入溶液中。然后将涂层溶液涂布至吸收型偏振器(以商品名of“LLC2-5518SF”得自Sanritz Corp.(Tokyo,Japan))。使用Meyer杆(#8棒)涂布装置来涂覆所述涂层。涂布基底在室温下于通风罩内干燥15分钟,并随后使用配备有H-Bulb的紫外线处理器在氮气氛下固化,并同时以50fpm(15.25m/min)传输。
将未涂布偏振器与其相邻设置,首先以通光取向,然后以阻光取向,根据工序5测量固化的、涂布基底的透射百分率。在通光取向上,透射百分率为79.3%,而在阻光取向上,透射百分率为2.1%。偏振器的对比率由(透光状态下平均%T)/(阻光状态下平均%T)定义,所以在这种情况下对比率为38。
实例7
通常如实例6中所述那样进行实例7,不同的是固化的涂布基底根据工序2蚀刻90秒。再一次,将未涂布偏振器与其相邻设置,首先以通光取向,然后以阻光取向,根据工序5测量固化的、涂布基底的透射百分率。在通光取向上,透射百分率为83.1%,而在阻光取向上,透射百分率为1.6%。对比率因此为52,表明蚀刻导致35%的对比率提高。
在不脱离本发明的范围和精神的前提下,可以对本发明作出可预见的修改和更改,这对本领域的技术人员来说将是显而易见的。本发明不应受限于本专利申请中为了进行示意性的说明而示出的实施例。

Claims (10)

1.一种复合物,其包括:
偏振器,所述偏振器具有相对的第一主表面和第二主表面;和
设置在基底的所述第一主表面上的纳米结构化制品,所述纳米结构化制品包含基质和纳米级分散相,并且具有无规纳米结构化各向异性表面。
2.根据权利要求1所述的复合物,其中所述偏振器为反射型偏振器或吸收型偏振器。
3.根据任何前述权利要求所述的复合物,其中所述无规纳米结构化各向异性表面的反射百分率小于0.5%。
4.根据任何前述权利要求所述的复合物,其中基于所述纳米结构化制品的总体积计,所述纳米结构化制品包含在0.5至41体积%的范围内的所述纳米级分散相。
5.根据任何前述权利要求所述的复合物,其还包括设置在所述偏振器的所述第二表面上的光学透明粘合剂,所述光学透明粘合剂具有至少90%的可见光透射率和小于5%的雾度。
6.根据权利要求5所述的复合物,其还包括玻璃基底、偏振器基底或触摸传感器的主表面。
7.根据权利要求6所述的复合物,其还包括设置在所述光学透明粘合剂的所述第二主表面上的防粘衬垫。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的复合物,其还包括设置在所述无规纳米结构化各向异性主表面上的预掩蔽膜。
9.一种制备根据权利要求1至6中任一项所述复合物的方法,所述方法包括:
提供偏振器,所述偏振器具有相对的第一主表面和第二主表面;
在所述偏振器的所述第一主表面上涂布包含基质材料和在所述基质材料中的纳米级分散相的可涂布型组合物;
任选地干燥所述涂层以提供包含基质和在所述基质中的纳米级分散相的制品;
使所述制品的主表面暴露于反应性离子蚀刻,其中所述离子蚀刻包括:
将所述制品放置于真空容器中的圆柱形电极上;
在预定压力下将蚀刻剂气体引入所述真空容器;
在所述圆柱形电极和反电极之间产生等离子体;
旋转所述圆柱形电极以移动所述偏振器;和
各向异性地蚀刻所述涂层以提供所述无规纳米结构化各向异性主表面。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述等离子体包括氧等离子体。
CN2011800121068A 2010-03-03 2011-02-28 具有纳米结构化表面的涂布偏振器和制作其的方法 Pending CN102782026A (zh)

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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101943671B1 (ko) 2011-03-14 2019-01-29 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 나노구조화된 물품
JP6199864B2 (ja) 2011-08-17 2017-09-20 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ナノ構造物品及びそれを製造するための方法
JP6339557B2 (ja) 2012-03-26 2018-06-06 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ナノ構造化材料及びその作製方法
CN104302693B (zh) * 2012-03-26 2017-05-17 3M创新有限公司 制品及其制造方法
US9249014B2 (en) * 2012-11-06 2016-02-02 Infineon Technologies Austria Ag Packaged nano-structured component and method of making a packaged nano-structured component
JP6695685B2 (ja) * 2015-12-02 2020-05-20 日東電工株式会社 光学積層体および画像表示装置
US11220605B2 (en) * 2018-11-28 2022-01-11 Ut-Battelle, Llc Fused anti-soiling and anti-reflective coatings
EP4208742A1 (en) * 2020-10-29 2023-07-12 Huawei Technologies Co., Ltd. Multifunctional film for display stack and apparatus comprising such display stack

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999036262A2 (en) * 1998-01-13 1999-07-22 Minnesota Mining And Manufacturing Company Modified copolyesters and improved multilayer reflective films
US6340404B1 (en) * 1994-02-15 2002-01-22 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Optical functional materials and process for producing the same
US7108819B2 (en) * 2001-08-27 2006-09-19 The Boeing Company Process for fabricating high aspect ratio embossing tool and microstructures
CN102326099A (zh) * 2008-12-30 2012-01-18 3M创新有限公司 减反射制品及其制备方法

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1590694A (zh) 1968-09-20 1970-04-20
JP2858821B2 (ja) * 1989-11-08 1999-02-17 株式会社日立製作所 反射防止膜とその製法並びに画像表示面板
JP3360898B2 (ja) * 1993-10-05 2003-01-07 日東電工株式会社 反射防止部材の製造方法及び偏光板
JP4091978B2 (ja) 1993-12-21 2008-05-28 スリーエム カンパニー 明るさを強化した反射偏光子
CN1084483C (zh) 1993-12-21 2002-05-08 美国3M公司 反射式偏振显示器
EP1126292A3 (en) 1993-12-21 2006-03-22 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical Polarizer
EP0962807B1 (en) 1993-12-21 2008-12-03 Minnesota Mining And Manufacturing Company Multilayered optical film
US5882774A (en) 1993-12-21 1999-03-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical film
JP3175894B2 (ja) * 1994-03-25 2001-06-11 株式会社半導体エネルギー研究所 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
BR9609314A (pt) 1995-06-26 1999-07-06 Minnesota Mining & Mfg Película de multicamadas
US5825543A (en) 1996-02-29 1998-10-20 Minnesota Mining And Manufacturing Company Diffusely reflecting polarizing element including a first birefringent phase and a second phase
US5867316A (en) 1996-02-29 1999-02-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Multilayer film having a continuous and disperse phase
EP2147771B1 (en) 1998-01-13 2018-07-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Process for making multilayer optical films
US6808658B2 (en) 1998-01-13 2004-10-26 3M Innovative Properties Company Method for making texture multilayer optical films
US6372829B1 (en) 1999-10-06 2002-04-16 3M Innovative Properties Company Antistatic composition
US6811867B1 (en) 2000-02-10 2004-11-02 3M Innovative Properties Company Color stable pigmented polymeric films
JP2004525403A (ja) 2001-01-15 2004-08-19 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 可視波長領域における透過が高く、かつ平滑な多層赤外反射フィルム、およびそれから製造される積層物品
DE60202617T2 (de) 2001-08-02 2006-03-23 3M Innovative Properties Co., St. Paul Optisch klare und antistatische haftklebemittel
JP2005514238A (ja) * 2001-12-21 2005-05-19 キンバリー クラーク ワールドワイド インコーポレイテッド 改良された着用性をもつエラストマー性手袋
JP4197100B2 (ja) * 2002-02-20 2008-12-17 大日本印刷株式会社 反射防止物品
JP4104485B2 (ja) * 2003-04-28 2008-06-18 積水化学工業株式会社 プラズマ処理装置
WO2005088363A1 (ja) * 2004-03-11 2005-09-22 Teijin Dupont Films Japan Limited 反射防止多層積層フィルム
US7378136B2 (en) 2004-07-09 2008-05-27 3M Innovative Properties Company Optical film coating
US7345137B2 (en) 2004-10-18 2008-03-18 3M Innovative Properties Company Modified copolyesters and optical films including modified copolyesters
CN101479777B (zh) * 2006-05-31 2011-07-06 株式会社半导体能源研究所 显示设备和电子装置
US20070286994A1 (en) * 2006-06-13 2007-12-13 Walker Christopher B Durable antireflective film
DE102006056578A1 (de) * 2006-11-30 2008-06-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung einer Nanostruktur an einer Kunststoffoberfläche
US20100136265A1 (en) 2007-04-13 2010-06-03 Everaerts Albert I Antistatic optically clear pressure sensitive adhesive
US7604381B2 (en) 2007-04-16 2009-10-20 3M Innovative Properties Company Optical article and method of making
US20090087629A1 (en) 2007-09-28 2009-04-02 Everaerts Albert I Indium-tin-oxide compatible optically clear adhesive
JP5187495B2 (ja) * 2007-12-10 2013-04-24 株式会社豊田中央研究所 反射防止膜、反射防止膜の製造方法、反射防止膜用鋳型、反射防止膜用鋳型を用いて得られた反射防止膜及びレプリカ膜を用いて得られた反射防止
CN101925441B (zh) * 2007-12-31 2013-08-14 3M创新有限公司 经等离子处理的磨料制品及其制造方法
JP2009169335A (ja) * 2008-01-21 2009-07-30 Toppan Printing Co Ltd 光学フィルム及びその製造方法
AU2009258031B2 (en) 2008-03-14 2013-07-04 3M Innovative Properties Company Stretch releasable adhesive article
DE102008018866A1 (de) * 2008-04-15 2009-10-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem und Verfahren zu dessen Herstellung
US20090316060A1 (en) * 2008-06-18 2009-12-24 3M Innovative Properties Company Conducting film or electrode with improved optical and electrical performance
WO2010123528A2 (en) * 2008-12-30 2010-10-28 3M Innovative Properties Company Nanostructured articles and methods of making nanostructured articles
KR101615787B1 (ko) * 2008-12-30 2016-04-26 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 나노구조화 표면의 제조 방법
WO2011109284A1 (en) * 2010-03-03 2011-09-09 3M Innovative Properties Company Composite multilayered structure with nanostructured surface

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6340404B1 (en) * 1994-02-15 2002-01-22 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Optical functional materials and process for producing the same
WO1999036262A2 (en) * 1998-01-13 1999-07-22 Minnesota Mining And Manufacturing Company Modified copolyesters and improved multilayer reflective films
US7108819B2 (en) * 2001-08-27 2006-09-19 The Boeing Company Process for fabricating high aspect ratio embossing tool and microstructures
CN102326099A (zh) * 2008-12-30 2012-01-18 3M创新有限公司 减反射制品及其制备方法

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KR20130014525A (ko) 2013-02-07
JP2013521534A (ja) 2013-06-10
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BR112012022082A2 (pt) 2016-06-14
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SG183550A1 (en) 2012-10-30

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