CN102822253A - 具有纳米结构化表面的复合材料多层结构 - Google Patents
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Abstract
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
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有4-5%被顶表面反射。
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,光学延迟值小于200nm)的抗反制品是光学膜应用所需的。
发明内容
在一个方面,本发明提供一种复合材料,其包括:
具有第一和第二大致相对的主表面的基底;
具有第一和第二大致相对的主表面的第一功能层,其中所述第一功能层的所述第一主表面设置在所述基底的所述第一主表面上,并且其中所述第一功能层是透明导电层或阻气层中的至少一种;和
设置在所述第一功能层的所述第二主表面上的第一纳米结构化制品,所述第一纳米结构化制品包含第一基质和第一纳米级分散相,并且具有第一无规纳米结构化各向异性表面。在一些实施例中,所述复合材料还包括:
具有第一和第二大致相对的主表面的第二功能层,其中所述第二功能层的所述第一主表面设置在所述基底的所述第二主表面上,其中所述第二功能层是透明导电层或阻气层中的一种;和
设置在所述第二功能层的所述第二主表面上的第二纳米结构化制品,所述第二纳米结构化制品包含第二基质和第二纳米级分散相,并且具有第二无规纳米结构化各向异性表面。或者,例如,在一些实施例中,所述复合材料还包括:
具有第一和第二大致相对的主表面的第二纳米结构化制品,其中所述第二纳米结构化制品的所述第一主表面设置在所述基底的所述第二主表面上,所述第二纳米结构化制品包含第二基质和第二纳米级分散相,并且具有在所述第二纳米结构化制品的所述第二主表面上的第二无规纳米结构化各向异性表面;和
具有第一和第二大致相对的主表面的第二功能层,其中所述第二功能层的所述第一主表面设置在所述第二纳米结构化制品的所述第二主表面上,并且其中所述第二功能层是透明导电层或阻气层中的至少一种。
在另一方面,本发明提供一种复合材料,其包括:
具有第一和第二大致相对的主表面的基底;
具有第一和第二大致相对的主表面的第一纳米结构化制品,其中所述第一纳米结构化制品的所述第一主表面设置在所述基底的所述第一主表面上,所述第一纳米结构化制品包含第一基质和第一纳米级分散相,并且具有在所述第一纳米结构化制品的所述第二主表面上的第一无规纳米结构化各向异性表面;和
具有第一和第二大致相对的主表面的第一功能层,其中所述第一功能层的所述第一主表面设置在所述第一纳米结构化制品的所述第二主表面上,并且其中所述第一功能层是透明导电层或阻气层中的至少一种。在一些实施例中,所述复合材料还包括:
具有第一和第二大致相对的主表面的第二纳米结构化制品,其中所述第二纳米结构化制品的所述第一主表面设置在所述基底的所述第二主表面上,所述第二纳米结构化制品包含第二基质和第二纳米级分散相,并且具有在所述第二纳米结构化制品的所述第二主表面上的第二无规纳米结构化各向异性表面;和
具有第一和第二大致相对的主表面的第二功能层,其中所述第二功能层的所述第一主表面设置在所述第二纳米结构化制品的所述第二主表面上,并且其中所述第二功能层是透明导电层或阻气层中的至少一种。
在一些实施例中,透明导电层包含透明导电氧化物(如透明导电铝掺杂氧化锌(AZO)或透明导电锡掺杂氧化铟(ITO)),透明导电金属,和/或透明导电聚合物。在一些实施例中,透明导电层是阻气层。在一些实施例中,透明导电层包括呈图案布置的导电材料。在一些实施例中,透明导电层包括无规布置的导电材料。
在一些实施例中,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,在纳米结构化制品和功能层之间,存在小于0.5(在一些实施例中小于0.25或甚至小于0.1)的折射率差值。在一些实施例中,透过各向异性主表面的反射率小于4%、3%、2.5%、2%、1.5%、或甚至小于1.25%。在一些实施例中,纳米结构化各向异性表面的反射百分率小于2%(1.75%、1.5%、1.25%、1%、0.75%、0.5%、或甚至小于0.25%)。
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;
“导电”是指具有小于1000欧姆/平方米的表面电阻率,并且可以使用以商品名“FLUKE 175TRUE RMS”得自华盛顿州埃弗里特的福禄克公司Fluke Corporation(Everett,WA)的万用表来测量;
“阻气层”是指具有小于10-3g/m2/天的水蒸汽渗透率,其可以使用ASTM E96-001e1(其公开内容以引用方式并入本文中)来测量,以商品名“PERMATRAN-W 3/31MG”得自明尼苏达州明尼波利斯的膜康公司MOCON,Inc.(Minneapolis,MN),并且具有小于2g/m2/天的氧渗透率,其可以使用ASTM D3985-05(其公开内容以引用方式并入本文中)来测量,以商品名“OX-TRAN Model 2/21”得自膜康公司(MOCON,Inc);
“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)的结构粗糙度的表面;
“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;以及
“透明”是指如通过以下实例部分中的工序4测定,具有至少80%(在一些实施例中至少85%、90%、95%、或甚至至少99%)的透光度。
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;和
图5为使用本文所述示例性抗反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括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(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、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(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、硅氧烷-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丙烯树脂(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、硅氧烷或聚硅氧烷。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”得自日本三菱人造丝公司Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.(Tokyo,Japan)的那些;以商品名“DINACOL”得自纽约州纽约的长濑产业株式会社Nagase&Company,Ltd.(New York,NY)的那些;以商品名“NK ESTER”得自日本和歌山的新中村化学工业株式会社Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.(Wakayama,Japan)的那些;以商品名“UNIDIC”得自日本东京的油墨化学工业株式会社Dainippon Ink&Chemicals,Inc(Tokyo,Japan)的那些;以商品名“ARONIX”得自日本东京东亚合成株式会社Toagosei Co.,Ltd.(Tokyo,Japan)的那些;以商品名“BLENMER”得自纽约州维斯特切斯特的日油公司NOF Corp.(WhitePlains,NY)的那些;以商品名“KAYARAD”得自日本东京的日本化药株式会社Nippon Kayaku Co.,Ltd.(Tokyo,Japan)的那些,以及以商品名“LIGHT ESTER”和“LIGHT ACRYLATE”得自日本大阪的共荣社化学株式会社Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.(Osaka,Japan)的那些。
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”)商购自宾夕法尼亚州爱克斯顿的沙多玛公司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“EBECRYL 4827”得自新泽西州伍德兰的氰特工业公司,邮编07424Cytec Industries Inc.(Woodland Park,NJ 07424))。低聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯还可以通过式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。对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。所述其他单体可降低粘度和/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。
还包括具有其他官能团的(甲基)丙烯酸酯。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。例子包括硅氧烷硅均化剂、丙烯酸类均化剂和含氟均化剂。在一个实施例中,硅氧烷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,分散相包括纳米颗粒或笼状分子;更优选地,分散相包括纳米颗粒。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(aggrgate)和/或凝聚(agglomerate)在一起的两种或多种原始颗粒的组合。本文所用的术语“聚集的”是描述可相互化学结合的原始颗粒之间的强缔合。很难实现将聚集体分解成较小的颗粒。本发明所用的术语“凝聚的”是描述可以通过电荷或极性结合在一起的原始颗粒之间的弱缔合,并且这些颗粒可以分解成较小的个体。本文中的术语“原始颗粒大小”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、氟碳固体(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/硝酸纳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。
示例性二氧化硅可以商品名“NALCO COLLOIDAL SILICA”(例如)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可以商品名“AEROSIL系列OX-50”以及产品号-130、-150和-200(例如)商购自Evonik Degusa Co.(Parsippany,NJ)的那些;和以名称“CAB-O-SPERSE 2095”、“CAB-O-SPERSE A 105”和“CAB-O-SILM5”得自伊利诺伊州塔斯科拉的卡博特公司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”得自日产化工(Nissan Chemicals)。示例性氧化锆可以商品名“NALCO OOSSOO8”得自(例如)纳尔科化工公司(Nalco ChemicalCo.)。
任选地,纳米颗粒是表面改性的纳米颗粒。优选地,表面处理使纳米颗粒稳定化,使得这些颗粒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颗粒表面的至少一部分进行改性,从而使得稳定的颗粒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颗粒进行处理。一般来讲,表面处理剂具有第一末端和第二末端,第一末端将连接至颗粒表面(通过共价键、离子或强物理吸附作用),第二末端使颗粒与树脂具有相容性,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颗粒或纳米颗粒表面反应。所需的表面改性剂的量取决于若干因素,例如粒度、颗粒类型、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、氨基甲酸N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)甲氧基乙氧基-乙氧基乙酯(PEG3TES)、氨基甲酸N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)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-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、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修饰物可(例如)以商品名“SILQUEST A1230”商购自西弗吉尼亚州康普顿南查尔斯顿的有机硅-奥斯佳特种有机硅公司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,可让混合物在约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颗粒表面。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,将颗粒从分散体沉淀,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,其为硅氧烷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硅氧烷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颗粒(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(密西西比州哈蒂斯堡的混合塑膠股份有限公司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”得自纽约州Tarrytown的汽巴公司Ciba Corporation(Tarrytown,NY)和以商品名“AMPACET LR-92967”得自纽约州Tarrytown的安配色公司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,纳米特征结构具有大致垂直于功能层涂布的基底的陡峭侧壁。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”得自俄亥俄州维克来的路博润公司Lubrizol(Wickliffe,OH)的聚合物,例如X-5091、M-809、S-5530、S-400、S-403和S-680;得自俄亥俄州辛辛那提的世泰科公司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”)得自纽约州纽约的Tomen America公司(Tomen America Inc.(New York,NY))的抗静电添加剂;和防静电组合物,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No.6,372,829(Lamanna等人)和美国专利申请公布No.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。包含纳米级分散相的基质可以例如作为透明导电层(在基底上)上的,阻气层(在基底上)上的或基底上的涂层来提供。例如,基底可以是聚合物基底、玻璃、结晶陶瓷、或玻璃陶瓷基底或窗,或功能装置,例如有机发光二极管、显示器、或光伏装置。
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、或它们的组合。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No.5,825,543(Ouderkirk等人)、No.5,867,316(Carlson等人)、No.5,882,774(Jonza等人)、No.6,352,761B1(Hebrink等人)、No.6,368,699B1(Gilbert等人)和No.6,927,900B2(Liu等人);美国专利申请公布No.2006/0084780A1(Hebrink等人)和2001/0013668A1(Neavin等人);和PCT公布No.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)、WO97/01440(Gilbert等人)、WO 99/36248(Neavin等人)和WO 99/36262(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 DUALBRIGHTNES S ENHANCED FILM(DBEF)”、“VIKUITI BRIGHTNESSENHANCED FILM(BEF)”、“VIKUITI DIFFUSE REFLECTIVEPOLARIZER FILM(DRPF)”、“VIKUITI ENHANCED SPECULARREFLECTOR(ESR)”和“ADVANCED POLARIZER 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”商购自日本东京的三立株式会社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的层)。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。
包含分散相的基质可以被涂布在透明导电层、阻气层、或基底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。
对于按顺序包括基底、功能层和纳米结构化制品的本文所述复合材料,例如,可以通过包括以下步骤的方法制得所述复合材料:
提供具有第一和第二总体相对主表面的基底和具有相对第一和第二主表面的功能层,其中功能层的第一主表面设置在基底的第一主表面上;
在功能层的第一主表面上涂布包含基质材料和在基质材料中的纳米级分散相的可涂布型组合物;
任选地干燥该涂层(和任选地固化该干燥涂层)以提供包含基质和在基质中的纳米级分散相的制品;
使该制品的第二主表面暴露于反应离子蚀刻,其中该离子蚀刻包括:
将该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)引入该真空容器中;
在圆柱形电极和反电极之间产生等离子体(如氧等离子体);
旋转该圆柱形电极以移动该基底;和
各向异性地蚀刻该涂层以提供无规纳米结构化各向异性表面。
对于还以相对于基底按顺序包括第二功能层和第二纳米结构化制品的复合材料,所述方法可以(例如)以下方式进行:在基底的各主表面上向基底提供功能层(其可以相同或不同),并且在如该方法中上述功能层上涂布第二纳米结构化制品。在一些实施例中,第二纳米结构化制品与第一纳米结构化制品同时涂布。在一些实施例中,在第一纳米结构化制品涂布之后提供第二功能层,而在其他实施例中,例如,在涂布第一纳米结构化制品期间提供第二功能层。
对于按顺序包括基底、纳米结构化制品和功能层的本文所述复合材料,例如,可以通过包括以下步骤的方法制备所述复合材料:
提供具有第一和第二大致相对的主表面的基底;
在基底的第一主表面上涂布包含基质材料和在第一基质材料中的纳米级分散相的可涂布型组合物;
任选地干燥该涂层(和任选地固化该干燥涂层)以提供包含基质和在基质中的纳米级分散相的制品;
使该制品的主表面暴露于反应离子蚀刻,其中该离子蚀刻包括:
将该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)引入该真空容器中;
在圆柱形电极和反电极之间产生等离子体(如氧等离子体);
旋转该圆柱形电极以移动该基底;和
各向异性地蚀刻该涂层以提供第一无规纳米结构化各向异性表面;和
在无规纳米结构化各向异性表面上设置功能层。
对于还以相对基底按顺序包括基底、第二纳米结构化制品和第二功能层的复合材料,所述方法可以(例如)以下方式进行:通过在如该方法中上述功能层上涂布第二纳米结构化制品,并然后在第二纳米结构化制品的主表面上设置功能层(其可以相同或不同)。在一些实施例中,第二纳米结构化制品与第一纳米结构化制品同时涂布。在一些实施例中,在第一纳米结构化制品涂布之后提供第二功能层,而在其他实施例中,例如,在涂布第一纳米结构化制品期间提供第二功能层。
存在用于生长透明导电膜的若干沉积技术,包括化学气相沉积法(CVD)、磁控溅镀、蒸镀和喷雾高温分解法。玻璃基底已广泛用于制备有机发光二极管。然而,玻璃基底对某些应用(如电子地图和便携式计算机)往往是不可取的。在需要柔韧性的情况下,玻璃是易碎的并因此不可取。另外,对于某些应用(如大面积显示器),玻璃过重。塑料基底是玻璃基底的替代形式。报道了通过低温(25℃-125℃)溅镀来在塑料基底上生长透明导电膜,例如,Gilbert等人,47th Annual Societyof Vacuum Coaters Technical Conference Proceedings(1993),T.Minami等人,Thin Solid Film,第270卷,37页(1995年),和J.Ma,Thin SolidFilms,第307卷,200页(1997年)。例如,在美国专利No.6,645,843(Kim等人)中报道了另一个沉积技术脉冲激光沉积法,其中在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上形成平滑、低电阻率ITO涂层。导电层可以包含导电单质金属、导电合金、导电金属氧化物、导电金属氮化物、导电金属碳化物、导电金属硼化物和它们的组合。优选的导电金属包括单质银、铜、铝、金、钯、铂、镍、铑、钌、铝和锌。还可使用这些金属的合金,例如银-金、银-钯、银-金-钯、或者这些金属彼此混合而成或这些金属与其他金属混合而成的分散体。可将透明导电氧化物(TCO),例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、具有或不具有诸如铝、镓和硼的掺杂物的氧化锌、其他TCO和它们的组合用作导电层。优选地,导电金属层的物理厚度在约3nm至约50nm的范围内,更优选地为约5nm至约20nm,而透明导电氧化物层的物理厚度优选在约10nm至约500nm的范围内,更优选地为约20nm至约300nm。所得导电层可以通常提供小于300欧姆/平方米、小于200欧姆/平方米、或甚至小于100欧姆/平方米的薄层电阻。对于涂布至纳米结构化表面的功能层,该层可以沿循纳米结构化制品的表面轮廓,从而在纳米结构化制品和沉积层之间的界面处以及在接触空气或另一个基底的表面的功能性涂层的第二表面上产生抗反射功能。
透明导电膜可以例如由透明导电聚合物制作。导电聚合物包括聚乙炔、聚苯胺、聚呲咯、PETOT/PSS(聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)/聚苯乙烯磺酸)、或聚噻吩的衍生物(参见如Skotheim等人,Handbook ofConducting Polymers,1998)。虽然不想受到理论的限制,但据信这些聚合物具有允许导电的轭合双键。此外,虽然不想受到理论的限制,但据信通过操纵能带结构,聚噻吩已经改性实现对于可见光透明的HUMO-LUMO间距。在聚合物中,能带结构由分子轨道确定。有效能带隙是最高已占分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)之间间距。
透明导电层可以包含(例如)实心或中空的各向异性纳米级材料。实心各向异性纳米级材料包括纳米纤维和纳米小板块。中空各向异性纳米级材料包括纳米管。通常,纳米管的纵横比(长度:直径)大于10,优选大于50,并且更优选大于100。纳米管的长度通常大于500nm(在一些实施例中大于1微米,或甚至大于10微米)。这些各向异性纳米级材料可以由任何导电材料制作。最典型地,导电材料为金属。金属材料可以是单质金属(如过渡金属)或金属化合物(如金属氧化物)。金属材料还可以是合金或双金属材料,其包含两类或更多类的金属。合适的金属包括银、金、铜、镍、镀金银、铂和钯。导电材料还可以是非金属,例如碳或石墨(碳的同素异形体)。
阻气(如水蒸汽和氧)膜通常包括在膜表面上的金属氧化物例如氧化铝、氧化镁、或氧化硅的相对薄的(如约100nm至约300nm)层。提供阻气膜的膜上其他示例性层包括陶瓷,例如氧化硅、氮化硅、氧化铝氮化物、氧化镁、氧化锌、氧化铟、氧化锡、锡掺杂的氧化铟和铝掺杂的氧化锌。阻气膜可以为单个阻挡层或多个阻挡层构造。阻挡层还可以具有多功能性质,例如导电功能性。
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,可对具有V型槽微结构化表面的透明导电氧化物涂层基底涂布包含纳米分散相的可聚合基质材料,并对其进行等离子体蚀刻处理,从而在V型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No.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No.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。通电电极位于室底部,并且与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)通过室顶部的小入口被加入室,并且可以流出到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,但是也可以使用其他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,这是由反应物质数密度降低造成的。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的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、镓和铟之类材料的蚀刻。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,用于制备本发明的纳米结构化制品的圆柱形RIE可以如以下描述。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设备包括:支承结构12;壳体14,所述壳体包括一个或多个门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,所述桶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,所述驱动组件用于可旋转地驱动桶26;惰辊32,所述惰辊可旋转地固定在内室中;以及真空泵34,所述真空泵与内室流体连通。
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、在抽真空后容载引入的气体、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材料并进行维护。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、等离子体生成、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。
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还构造成包括未涂布的导电区以及非导电绝缘区,所述未涂布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(通常为待涂布的透明导电氧化物基底基底的宽度)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保持未涂布并因此具有导电性外,桶26的环形表面82和端面84均涂布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,因此暗区屏蔽件86和88可覆盖绝缘材料的一部分或全部。这些暗区屏蔽件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,除了透明导电氧化物基底接触电极的区域(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。这定义可以与透明导电氧化物基底紧密接触的暴露电极部分。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透明导电氧化物基底覆盖。
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新罕布什尔州纳舒厄的维格磁流体有限公司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线轴和卷收线轴,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。每个线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。惰辊将基底从基底线轴28A引导至桶26上的通道90,并且从通道90引导至卷收基底线轴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线轴28A和掩蔽幅材线轴28E引导至通道90,并从通道90引导至卷收基底线轴28B和卷收掩蔽幅材线轴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(例如水、乙二醇、含氯氟烃、氢氟醚以及液化气体(如液氮))的冷却剂系统。
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室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,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(其通常为约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个基底线轴插到作为线轴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,则可以线轴28C和28D的形式提供垫片幅材递送和/或卷收线轴(然而处于图中所示特定位置的线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局部方式进行蚀刻,则可在作为线轴28E的输入线轴上设置掩蔽幅材,并将空线轴设置为作为线轴28F的卷收线轴。
在将所有具有和不具有基底或幅材的线轴设置好后,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,从而覆盖暴露的电极部分。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电极80的通道(非绝缘电极部分)90(电极的剩余部分是绝缘的或者是被屏蔽的)加速。离子沿着与电极80的通道90接触的基底长度选择性地蚀刻基质材料(与分散相相比),从而造成对基底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,使得在与环状通道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件86和88。暗区屏蔽件86和88可具有任何有利于减少可能的污垢的形状、大小和材料。在图1和图2中所示的实施例中,暗区屏蔽件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以非环形方式从桶26上延伸出的在其各端上的突出部。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,由于基板直接接触电极,因此通过这种冷却系统控制从等离子体到基板的热传递,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,可将线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板位于线轴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括附加层。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、胺或其他官能团。所沉积的薄膜可以包含碳氟化合物、类玻璃、类金刚石、氧化物、碳化物、氮化物或其他材料。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剂是商购获得的。抗微生物的处理剂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剂,如全氟聚醚硅烷和六氟环氧丙烷(HFPO)硅烷。抗污染处理剂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,所述层或涂层包含例如油墨、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。
本文所述复合材料可用于许多应用,包括电磁屏蔽件,透明电路/天线,触摸面板,例如太阳能电池和平板显示器的光电装置中的透明传导电极,汽车窗的表面加热器,低发射率窗,电致变色光窗,照相机镜头,镜子和静电耗散,以及用于建筑物、灯和太阳能收集器的透明热反射窗材料。
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,复合材料102包括具有相对的第一表面和第二表面的透明导电氧化物涂布的基底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,可使用剥离衬垫(未显示)保护光学透明粘合剂,并可使用预掩模(premask)(也未显示)保护抗反射涂层。然后将复合材料102层合至玻璃基底110,使得光学透明粘合剂与玻璃基材直接接触,其随后被组装至液晶模块112,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基底剥离。示例性光学透明粘接剂包括在示例性光学透明粘接剂中所述的那些,包括以下文献中描述那些:PCT公布No.WO 2008/128073(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No.US2009/0229732A1(Determan等人),涉及拉伸剥离光学透明粘合剂;美国专利申请公布No.US 2009/0087629(Everaerts等人),涉及铟锡氧化物相容的光学透明粘合剂;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No.1/036,501(Hamerski等人),涉及光学透明拉伸剥离胶带;和美国临时专利申请No.1/141,767(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括硬涂层,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。市售的液体树脂基材料(通常称为“硬涂层”)可以用作基质或基质的组分。这种材料包括以商品名“PERMANEW”得自加利福尼亚州圣地亚哥的CaliforniaHardcoating公司California Hardcoating Co.,(San Diego,CA)的那些;和以商品名“UVHC”得自纽约州奥尔巴尼的迈图高新材料公司Momentive Performance Materials(Albany,NY)的那些。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”得自德国什列斯威的纳米树脂股份公司Nanoresins AG(Geesthacht Germany)的那些。
另外,含有硬涂层膜的纳米颗粒,例如以商品名“THS”得自日本东京的东丽先端薄膜加工株式会社Toray Advanced Films Co.,Ltd.(Tokyo,Japan)的那些;以商品名“OPTERIA HARDCOATED FILMSFOR FPD”得自日本东京的琳得科株式会社Lintec Corp.(Tokyo,Japan)的那些;以商品名“SONY OPTICAL FILM”得自日本东京的索尼化学&信息部件株式会社Sony Chemical&Device Corp.(Tokyo,Japan)的那些;以商品名“HARDCOATED FILM”得自韩国首尔的SKC哈斯公司SKC Haas(Seoul,Korea)的那些;和以商品名“TERRAPPIN G FILM”得自威斯康星州密尔沃基的Tekra公司Tekra Corp.(Milwaukee,WI)的那些,可以用作基质或基质的组分。
在一个示例性工艺中,以液体形式提供的硬涂层被涂敷到透明导电氧化物(TCO)涂布基底的第一表面上。取决于硬涂层的化学性质,固化或干燥所述液体以在基底上形成干燥AR层。然后通过上述反应离子蚀刻(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透明导电氧化物(TCO)涂布的基底。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。功能层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功能层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抗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工艺可降低来自用纳米颗粒填充的硬涂层涂布的透明导电氧化物(TCO)涂布的基底的表面层的空气-前表面界面的反射,这进而减少了晕色,从而获得显示优良抗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功能层的折射率匹配。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
1.一种复合材料,其包括:
具有第一和第二大致相对的主表面的基底;
具有第一和第二大致相对的主表面的第一功能层,其中所述第一功能层的所述第一主表面设置在所述基底的所述第一主表面上,并且其中所述第一功能层是透明导电层或阻气层中的至少一种;和
设置在所述第一功能层的所述第二主表面上的第一纳米结构化制品,所述第一纳米结构化制品包含第一基质和第一纳米级分散相,并且具有第一无规纳米结构化各向异性表面。
2.根据实施例1所述的复合材料,其中所述第一功能层是阻气层。
3.根据实施例1或2中任一项所述的复合材料,其中所述第一功能层是第一透明导电层。
4.根据实施例3所述的复合材料,其中所述第一透明导电层包含呈图案布置或无规布置的导电材料。
5.根据任何前述实施例所述的复合材料,其中所述第一透明导电层包含第一透明导电氧化物(如包含铝掺杂的氧化锌或锡掺杂的氧化铟之一)。
6.根据任何前述实施例所述复合材料,其中所述第一透明导电层包含第一透明导电金属。
7.根据任何前述实施例所述复合材料,其中所述第一透明导电层包含第一透明导电聚合物。
8.根据任何前述实施例所述的复合材料,其中所述第一透明导电层是阻气层。
9.根据任何前述实施例所述的复合材料,其中基于所述第一纳米结构化制品的总体积计,所述第一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20体积%)的范围内的所述第一纳米级分散相。
10.根据任何前述实施例所述的复合材料,其中第一纳米级分散相包含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。
11.根据实施例10所述的复合材料,其中所述第一纳米级分散相的所述纳米颗粒被表面修饰。
12.根据任何前述实施例所述的复合材料,其中所述第一基质包含交联材料(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)。
13.根据任何前述实施例所述的复合材料,其中所述第一基质包含热塑性材料(如包含以下聚合物中的至少一种: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)。
14.根据任何前述实施例所述的复合材料,其中所述第一纳米结构化制品包括第一微结构化表面,其上具有所述第一纳米结构化各向异性表面。
15.根据任何前述实施例所述的复合材料,其中所述第一基质包含合金或固体溶液。
16.根据任何前述实施例所述的复合材料,其中所述第一纳米结构化制品在所有方向上的折射率的差值小于0.05。
17.根据任何前述实施例所述的复合材料,其中在第一纳米结构化制品和第一功能层之间,存在小于0.5(在一些实施例中小于0.25、或甚至小于0.1)的折射率差值。
18.根据任何前述实施例所述的复合材料,其中所述第一纳米结构化各向异性表面的反射百分率小于2%(在一些实施例中小于1.5%、1.25%、1%、0.75%、0.5%、或甚至小于0.25%)。
19.根据任何前述实施例所述的复合材料,其中透过所述第一各向异性主表面的反射率小于4%(在一些实施例中小于3%、2%、或甚至小于1.25%)。
20.根据任何前述实施例的复合材料,其包括硬涂层,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。
21.根据任何前述实施例所述的复合材料,其中基底为偏振器(如反射型偏振器或吸收型偏振器)。
22.根据任何前述实施例所述的复合材料,其还包括设置在所述第一无规纳米结构化各向异性主表面上的预掩蔽膜。
23.根据实施例1至22中任一项所述的复合材料,其还包括设置在所述基底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%且小于5%的可见光透射率。
24.根据实施例23所述的复合材料,其还包括连接到所述光学透明粘合剂的玻璃基底、偏振器基底、或触摸传感器的主表面。
25.根据实施例23所述的复合材料,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剥离衬垫。
26.根据实施例1至22中任一项所述的复合材料,其还包括:
具有第一和第二大致相对的主表面的第二功能层,其中所述第二功能层的所述第一主表面设置在所述基底的所述第二主表面上,其中所述第二功能层是透明导电层或阻气层中的一种;和
设置在所述第二功能层的所述第二主表面上的第二纳米结构化制品,所述第二纳米结构化制品包含第二基质和第二纳米级分散相,并且具有第二无规纳米结构化各向异性表面。
27.根据实施例26所述的复合材料,其中所述第二功能层为阻气层。
28.根据实施例26或27中任一项所述的复合材料,其中所述第二功能层为第二透明导电层。
29.根据实施例28所述的复合材料,其中所述第二透明导电层包含呈图案布置或无规布置的导电材料。
30.根据实施例26至29中任一项所述的复合材料,其中所述第二透明导电层包含第二透明导电氧化物(如包含铝掺杂的氧化锌或锡掺杂的氧化铟之一)。
31.根据实施例26至30中任一项所述的复合材料,其中所述第二透明导电层包含第一透明导电金属。
32.根据实施例26至31中任一项所述的复合材料,其中所述第二透明导电层包含第二透明导电聚合物。
33.根据实施例26至32中任一项所述的复合材料,其中所述第二透明导电层为阻气层。
34.根据实施例26至33中任一项所述的复合材料,其中基于所述第二纳米结构化制品的总体积计,所述第二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20体积%)的范围内的所述第二纳米级分散相。
35.根据实施例26至34中任一项所述的复合材料,其中第二纳米级分散相包含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。
36.根据实施例35所述的复合材料,其中所述第二纳米级分散相的所述纳米颗粒被表面修饰。
37.根据实施例26至36中任一项所述的复合材料,其中所述第二基质包含交联材料(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)。
38.根据实施例26至37中任一项所述的复合材料,其中所述第二基质包含热塑性材料(如包含以下聚合物中的至少一种: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)。
39.根据实施例26至38中任一项所述的复合材料,其中所述第二纳米结构化制品包含其上具有所述第二纳米结构化各向异性表面的第一微结构化表面。
40.根据实施例26至39中任一项所述的复合材料,其中所述第二基质包含合金或固体溶液。
41.根据实施例26至40中任一项所述的复合材料,其中所述第二纳米结构化制品在所有方向上的折射率的差值小于0.05。
42.根据实施例26至41中任一项所述的复合材料,其中在第二纳米结构化制品和第二功能层之间,存在小于0.5(在一些实施例中小于0.25、或甚至小于0.1)的折射率差值。
43.根据实施例26至42中任一项所述的复合材料,其中所述第一纳米结构化各向异性表面的反射百分率小于2%(在一些实施例中小于1.5%、1.25%、1%、0.75%、0.5%、或甚至小于0.25%)。
44.根据实施例26至43中任一项所述的复合材料,其中透过所述第二各向异性主表面的反射率小于4%(在一些实施例中小于3%、2%、或甚至小于1.25%)。
45.根据实施例26至44中任一项所述的复合材料,其包括硬涂层,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。
46.根据实施例26至45中任一项所述的复合材料,其还包括设置在所述第一无规纳米结构化各向异性主表面上的预掩蔽膜。
47.根据实施例1至22中任一项所述的复合材料,其还包括:
具有第一和第二大致相对的主表面的第二纳米结构化制品,其中所述第二纳米结构化制品的所述第一主表面设置在所述基底的所述第二主表面上,所述第二纳米结构化制品包含第二基质和第二纳米级分散相,并且具有在所述第二纳米结构化制品的所述第二主表面上的第二无规纳米结构化各向异性表面;和
具有第一和第二大致相对的主表面的第二功能层,其中所述第二功能层的所述第一主表面设置在所述第二纳米结构化制品的所述第二主表面上,并且其中所述第二功能层是透明导电层或阻气层中的至少一种。
48.根据实施例47所述的复合材料,其中所述第二功能层为阻气层。
49.根据实施例47或48中任一项所述的复合材料,其中所述第二功能层为第二透明导电层。
50.根据实施例49所述的复合材料,其中所述第二透明导电层包含呈图案布置或无规布置的导电材料。
51.根据实施例47至50中任一项所述的复合材料,其中所述第二透明导电层包含第二透明导电氧化物(如包含铝掺杂的氧化锌或锡掺杂的氧化铟之一)。
52.根据实施例47至51中任一项所述的复合材料,其中所述第二透明导电层包含第一透明导电金属。
53.根据实施例47至52中任一项所述的复合材料,其中所述第二透明导电层包含第二透明导电聚合物。
54.根据实施例47至53中任一项所述的复合材料,其中所述第二透明导电层为阻气层。
55.根据实施例47至54中任一项所述的复合材料,其中基于所述第二纳米结构化制品的总体积计,所述第二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20体积%)的范围内的所述第二纳米级分散相。
56.根据实施例47至55中任一项所述的复合材料,其中第二纳米级分散相包含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。
57.根据实施例56所述的复合材料,其中所述第二纳米级分散相的所述纳米颗粒被表面修饰。
58.根据实施例47至57中任一项所述的复合材料,其中所述第二基质包含交联材料(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)。
59.根据实施例47至58中任一项所述的复合材料,其中所述第二基质包含热塑性材料(如包含以下聚合物中的至少一种: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)。
60.根据实施例47至59中任一项所述的复合材料,其中所述第二纳米结构化制品包括其上具有所述第二纳米结构化各向异性表面的第一微结构化表面。
61.根据实施例47至60中任一项所述的复合材料,其中所述第二基质包含合金或固体溶液。
62.根据实施例47至61中任一项所述的复合材料,其中所述第二纳米结构化制品在所有方向上的折射率的差值小于0.05。
63.根据实施例47至62中任一项所述的复合材料,其中在第二纳米结构化制品和第二功能层之间,存在小于0.5(在一些实施例中小于0.25、或甚至小于0.1)的折射率差值。
64.根据实施例47至63中任一项所述的复合材料,其中所述第一纳米结构化各向异性表面的反射百分率小于2%(在一些实施例中小于1.5%、1.25%、1%、0.75%、0.5%、或甚至小于0.25%)。
65.根据实施例47至64中任一项所述的复合材料,其中透过所述第二各向异性主表面的反射率小于4%(在一些实施例中小于3%、2%、或甚至小于1.25%)。
66.一种复合材料,其包括:
具有第一和第二大致相对的主表面的基底;
具有第一和第二大致相对的主表面的第一纳米结构化制品,其中所述第一纳米结构化制品的所述第一主表面设置在所述基底的所述第一主表面上,所述第一纳米结构化制品包含第一基质和第一纳米级分散相,并且具有在所述第一纳米结构化制品的所述第二主表面上的第一无规纳米结构化各向异性表面;和
具有第一和第二大致相对的主表面的第一功能层,其中所述第一功能层的所述第一主表面设置在所述第一纳米结构化制品的所述第二主表面上,并且其中所述第一功能层是透明导电层或阻气层中的至少一种。
67.根据实施例66所述的复合材料,其中所述第一功能层是阻气层。
68.根据实施例66或67中任一项所述的复合材料,其中所述第一功能层是第一透明导电层。
69.根据实施例68所述的复合材料,其中所述第一透明导电层包括呈图案布置或无规布置的导电材料。
70.根据实施例66至69中任一项所述的复合材料,其中所述第一透明导电层包含第一透明导电氧化物(如包含铝掺杂的氧化锌或锡掺杂的氧化铟之一)。
71.根据实施例66至70中任一项所述的复合材料,其中所述第一透明导电层包含第一透明导电金属。
72.根据实施例66至71中任一项所述的复合材料,其中所述第一透明导电层包含第一透明导电聚合物。
73.根据实施例66至72中任一项所述的复合材料,其中所述第一透明导电层为阻气层。
74.根据实施例66至73中任一项所述的复合材料,其中基于所述第一纳米结构化制品的总体积计,所述第一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20体积%)的范围内的所述第一纳米级分散相。
75.根据实施例66至74中任一项所述的复合材料,其中第一纳米级分散相包含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。
76.根据实施例75所述的复合材料,其中所述第一纳米级分散相的所述纳米颗粒被表面修饰。
77.根据实施例66至76中任一项所述的复合材料,其中所述第一基质包含交联材料(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)。
78.根据实施例66至77中任一项所述的复合材料,其中所述第一基质包含热塑性材料(如包含以下聚合物中的至少一种: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)。
79.根据实施例66至78中任一项所述的复合材料,其中所述第一纳米结构化制品包含其上具有所述第一纳米结构化各向异性表面的第一微结构化表面。
80.根据实施例66至79中任一项所述的复合材料,其中所述第一基质包含合金或固体溶液。
81.根据实施例66至80中任一项所述的复合材料,其中所述第一纳米结构化制品在所有方向上的折射率的差值小于0.05。
82.根据实施例66至81中任一项所述的复合材料,其中在第一纳米结构化制品和第一功能层之间,存在小于0.5(在一些实施例中小于0.25、或甚至小于0.1)的折射率差值。)
83.根据实施例66至82中任一项所述的复合材料,其中所述第一纳米结构化各向异性表面的反射百分率小于2%(在一些实施例中小于1.5%、1.25%、1%、0.75%、0.5%、或甚至小于0.25%)。
84.根据实施例66至83中任一项所述的复合材料,其中透过所述第一各向异性主表面的反射率小于4%(在一些实施例中小于3%、2%、或甚至小于1.25%)。
85.根据实施例66至84中任一项所述的复合材料,其包括硬涂层,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。
86.根据实施例66至85中任一项所述的复合材料,其中基底为偏振器(如反射型偏振器或吸收型偏振器)。
87.根据实施例66至86中任一项所述的复合材料,其还包含设置在所述基底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%且小于5%的可见光透射率。
88.根据实施例87所述的复合材料,其还包括连接到所述光学透明粘合剂的玻璃基底、偏振器基底、或触摸传感器的主表面。
89.根据实施例87所述的复合材料,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剥离衬垫。
90.根据实施例66至86中任一项所述的复合材料,其还包括:
具有第一和第二大致相对的主表面的第二纳米结构化制品,其中所述第二纳米结构化制品的所述第一主表面设置在所述基底的所述第二主表面上,所述第二纳米结构化制品包含第二基质和第二纳米级分散相,并且具有在所述第二纳米结构化制品的所述第二主表面上的第二无规纳米结构化各向异性表面;和
具有第一和第二大致相对的主表面的第二功能层,其中所述第二功能层的所述第一主表面设置在所述第二纳米结构化制品的所述第二主表面上,并且其中所述第二功能层是透明导电层或阻气层中的至少一种。
91.根据实施例90所述的复合材料,其中所述第二功能层为阻气层。
92.根据实施例90或91中任一项所述的复合材料,其中所述第二功能层为第二透明导电层。
93.根据实施例92所述的复合材料,其中所述第二透明导电层包含呈图案布置或无规布置的导电材料。
94.根据实施例92或93中任一项所述的复合材料,其中所述第二透明导电层包含第二透明导电氧化物(如包含铝掺杂的氧化锌或锡掺杂的氧化铟之一)。
95.根据实施例90至94中任一项所述的复合材料,其中所述第二透明导电层包含第二透明导电金属。
96.根据实施例90至95中任一项所述的复合材料,其中所述第二透明导电层包含第二透明导电聚合物。
97.根据实施例90至96中任一项所述的复合材料,其中所述第二透明导电层为阻气层。
98.根据实施例90至97中任一项所述的复合材料,其中基于所述第二纳米结构化制品的总体积计,所述第二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20体积%)的范围内的所述第二纳米级分散相。
99.根据实施例90至98中任一项所述的复合材料,其中第二纳米级分散相包含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。
100.根据实施例99所述的复合材料,其中所述第二纳米级分散相的所述纳米颗粒被表面修饰。
101.根据实施例90至100中任一项所述的复合材料,其中所述第二基质包含交联材料(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)。
102.根据实施例90至101中任一项所述的复合材料,其中所述第二基质包含热塑性材料(如包含以下聚合物中的至少一种: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)。
103.根据实施例90至102中任一项所述的复合材料,其中所述第二纳米结构化制品包含其上具有所述第二纳米结构化各向异性表面的第一微结构化表面。
104.根据实施例90至103中任一项所述的复合材料,其中所述第二基质包含合金或固体溶液。
105.根据实施例90至104中任一项所述的复合材料,其中所述第二纳米结构化制品在所有方向上的折射率的差值小于0.05。
106.根据实施例90至105中任一项所述的复合材料,其中在第二纳米结构化制品和第二功能层之间,存在小于0.5(在一些实施例中小于0.25、或甚至小于0.1)的折射率差值。
107.根据实施例90至106中任一项所述的复合材料,其中所述第一纳米结构化各向异性表面的反射百分率小于2%(在一些实施例中小于1.5%、1.25%、1%、0.75%、0.5%、或甚至小于0.25%)。
108.根据实施例90至107中任一项所述的复合材料,其中透过所述第二各向异性主表面的反射率小于4%(在一些实施例中小于3%、2%、或甚至小于1.25%)。
109.根据实施例90至108中任一项所述的复合材料,其包括硬涂层,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。
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)。关闭室门,并将内室抽至5×10-4托的基准压力。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-平均反射百分率的测量
在以下实例中,工序2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平均反射百分率(%R)的测量。向样品的背面施加黑乙烯带(可以商品名“200-38”得自密西根州伍德黑的雅玛多国际公司Yamato International Corporation(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材料制品时,复合材料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”得自马里兰州哥伦比亚的毕克-加特纳BYK-Gardiner of 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,并且通过减去的对照物的反射百分率计算平均反射百分率。
工序3-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”得自新泽西州潘宁堂的Metricon公司Metricon Corporation(Pennington,NJ))测量样品的折射率。在制作所述膜的纵向(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。
实例1
通过US2009/0316060A1(Nirmal等人)的工作实例中所述的方法制备由铟-氧化锡(ITO)涂布的5密耳(125微米)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜,该专利的公开内容以引用方式并入本文中。ITO涂布的PET的表面电阻为约100欧姆/平方米。ITO涂布的表面的平均反射率(由工序2测量)为6.44%。
然后制备涂层材料。将400gm的20nm二氧化硅颗粒(以商品名“NALCO 2326”得自伊利诺伊州內珀维尔的纳尔科化学公司NalcoChemical Co.(Naperville,IL))装入1qt(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”得自纽约州Tarrytown的汽巴公司Ciba Corporation(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”得自宾夕法尼亚州爱克斯顿的沙多玛公司Sartomer(Exton,PA))和0.58g阻胺硝基氧抑制剂(“PROSTAB 5128”)于水中的5重量%抑制剂混合。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剂以产生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”得自纽泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫股份公司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。
使用常规Meyer杆(#4棒),将所得涂层溶液施加至ITO-涂布的PET。被涂布基底在室温下于通风罩的内部干燥15分钟,并且随后使用配备有H-Bulb的UV处理器在氮气氛下以50fpm(15.2米/分钟)固化。根据工序3的方法测试后固化涂层的折射率。折射率nx、ny和nz测得分别为1.515、1.515和1.514。三个方向上的折射率差值小于0.01,表明该涂层基本上各向同性。根据工序1将被涂布材料进行等离子体蚀刻60秒。
通过工序2测量被涂布和蚀刻的表面的平均反射率,并发现降低至1.27%。
实例2
通过US2009/0316060A1(Nirmal等人)的工作实例中所述的方法制备由铟-氧化锡(ITO)涂布的5密耳(125微米)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜,该专利的公开内容以引用方式并入本文中。ITO涂布的PET的表面电阻为约100欧姆/平方米。
ITO涂布的表面的平均反射率(由工序2测量)为6.44%。
用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(以商品名“SR351”得自Sartomer)稀释包含50重量%二氧化硅纳米颗粒(以商品名“NANOCRYL C150”得自南卡罗来纳州希尔顿海德岛的Hanse Chemie USA公司(HanseChemie USA,Inc.,Hilton Head Island,SC))的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)组合物以形成10重量%二氧化硅纳米颗粒涂层溶液。用异丙醇进一步稀释10重量%二氧化硅纳米颗粒涂层浓缩物以获得50重量%固体的涂层溶液。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”得自巴斯夫特种化学品公司BASFSpecialty Chemicals)加入溶液中。然后,通过手摇充分混合涂层溶液至少5分钟。
使用常规Meyer杆(#4棒),将所得涂层溶液施加至ITO-涂布的PET。被涂布基底在室温下于通风罩的内部干燥15分钟,并且随后使用配备有H-Bulb的UV处理器在氮气氛下以50fpm(15.2米/分钟)固化。根据工序1将被涂布材料进行等离子体蚀刻60秒。
通过工序2测量被涂布和蚀刻的表面的平均反射率,并发现降低至1.33%。
实例3
ITO-涂布的2密耳(50微米)PET 以商品名“KH300N03-50-U3L-PT”得自日本东京的尾池工业株式会社Oike&Co.,Ltd.(Kyoto,Japan)。用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(“SR351”)稀释包含50重量%二氧化硅纳米颗粒(“NANOCRYL C150”)的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯组合物以形成10重量%二氧化硅纳米颗粒涂层溶液。用异丙醇进一步将10重量%二氧化硅纳米颗粒涂层浓缩物稀释至50重量%固体的涂层溶液。以1重量%(基于涂层溶液的固体含量计),将光引发剂(“IRGACURE 184”)加入溶液中。然后,通过手摇充分混合涂层溶液至少5分钟。
使用常规Meyer杆(#4棒),将该涂层溶液施加至ITO-涂布的PET。被涂布基底在室温下于通风罩的内部干燥15分钟,并且随后使用配备有H-Bulb的UV处理器在氮气氛下以50fpm(15.2米/分钟)固化。根据工序1将被涂布材料进行等离子体蚀刻60秒。
通过工序2测量被涂布和蚀刻的表面的平均反射率,并发现其为1.06%。
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 (29)
1.一种复合材料,其包括:
具有第一和第二大致相对的主表面的基底;
具有第一和第二大致相对的主表面的第一功能层,其中所述第一功能层的所述第一主表面设置在所述基底的所述第一主表面上,并且其中所述第一功能层是透明导电层或阻气层中的至少一种;和
设置在所述第一功能层的所述第二主表面上的第一纳米结构化制品,所述第一纳米结构化制品包含第一基质和第一纳米级分散相,并且具有第一无规纳米结构化各向异性表面。
2.根据权利要求1所述的复合材料,其中所述第一功能层是阻气层。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的复合材料,其中所述第一功能层是第一透明导电层。
4.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料,其中所述第一透明导电层包含第一透明导电氧化物。
5.根据前述权利要求中任一项所述复合材料,其中所述第一透明导电层包含第一透明导电金属。
6.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料,其中所述第一透明导电层包含第一透明导电聚合物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料,其中所述第一透明导电层是阻气层。
8.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料,其中基于所述第一纳米结构化制品的总体积计,所述第一纳米结构化制品包含在0.5至41体积%的范围内的所述第一纳米级分散相。
9.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料,其中所述第一纳米结构化制品在所有方向上的折射率的差值小于0.05。
10.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料,其中在所述第一纳米结构化制品和所述第一功能层之间,存在小于0.5的折射率差值。
11.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料,其中所述第一纳米结构化各向异性表面具有的反射百分率小于2。
12.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料,其中透过所述第一各向异性主表面的反射率小于4。
13.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料,其中基底是反射型偏振器或吸收型偏振器。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的复合材料,其还包括:
具有第一和第二大致相对的主表面的第二功能层,其中所述第二功能层的所述第一主表面设置在所述基底的所述第二主表面上,其中所述第二功能层是透明导电层或阻气层中的一种;和
设置在所述第二功能层的所述第二主表面上的第二纳米结构化制品,所述第二纳米结构化制品包含第二基质和第二纳米级分散相,并且具有第二无规纳米结构化各向异性表面。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的复合材料,其还包括;
具有第一和第二大致相对的主表面的第二纳米结构化制品,其中所述第二纳米结构化制品的所述第一主表面设置在所述基底的所述第二主表面上,所述第二纳米结构化制品包含第二基质和第二纳米级分散相,并且具有在所述第二纳米结构化制品的所述第二主表面上的第二无规纳米结构化各向异性表面;和
具有第一和第二大致相对的主表面的第二功能层,其中所述第二功能层的所述第一主表面设置在所述第二纳米结构化制品的所述第二主表面上,并且其中所述第二功能层是透明导电层或阻气层中的至少一种。
16.一种复合材料,其包括:
具有第一和第二大致相对的主表面的基底;
具有第一和第二大致相对的主表面的第一纳米结构化制品,其中所述第一纳米结构化制品的所述第一主表面设置在所述基底的所述第一主表面上,所述第一纳米结构化制品包含第一基质和第一纳米级分散相,并且具有在所述第一纳米结构化制品的所述第二主表面上的第一无规纳米结构化各向异性表面;和
具有第一和第二大致相对的主表面的第一功能层,其中所述第一功能层的所述第一主表面设置在所述第一纳米结构化制品的所述第二主表面上,并且其中所述第一功能层是透明导电层或阻气层中的至少一种。
17.根据权利要求16所述的复合材料,其中所述第一功能层是阻气层。
18.根据权利要求16或17中任一项所述的复合材料,其中所述第一功能层是第一透明导电层。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的复合材料,其中所述第一透明导电层包含第一透明导电氧化物。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的复合材料,其中所述第一透明导电层包含第一透明导电金属。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的复合材料,其中所述第一透明导电层包含第一透明导电聚合物。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的复合材料,其中所述第一透明导电层是阻气层。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的复合材料,其中基于所述第一纳米结构化制品的总体积计,所述第一纳米结构化制品包含在0.5至41体积%的范围内的所述第一纳米级分散相。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的复合材料,其中所述第一纳米结构化制品在所有方向上的折射率的差值小于0.05。
25.根据权利要求16至24中任一项所述的复合材料,其中在所述第一纳米结构化制品和第一功能层之间,存在小于0.5的折射率差值。
26.根据权利要求16至25中任一项所述的复合材料,其中所述第一纳米结构化各向异性表面的反射百分率小于2%。
27.根据权利要求16至26中任一项所述的复合材料,其中透过所述第一各向异性主表面的反射率小于4%。
28.根据权利要求16至27中任一项所述的复合材料,其中基底是反射型偏振器或吸收型偏振器。
29.根据权利要求16至28中任一项所述的复合材料,其还包括:
具有第一和第二大致相对的主表面的第二纳米结构化制品,其中所述第二纳米结构化制品的所述第一主表面设置在所述基底的所述第二主表面上,所述第二纳米结构化制品包含第二基质和第二纳米级分散相,并且具有在所述第二纳米结构化制品的所述第二主表面上的第二无规纳米结构化各向异性表面;和
具有第一和第二大致相对的主表面的第二功能层,其中所述第二功能层的所述第一主表面设置在所述第二纳米结构化制品的所述第二主表面上,并且其中所述第二功能层是透明导电层或阻气层中的至少一种。
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