CN1826541A - 抗反射模塑制品及其制造方法 - Google Patents

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CN1826541A CNA2004800213479A CN200480021347A CN1826541A CN 1826541 A CN1826541 A CN 1826541A CN A2004800213479 A CNA2004800213479 A CN A2004800213479A CN 200480021347 A CN200480021347 A CN 200480021347A CN 1826541 A CN1826541 A CN 1826541A
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林昌彦
大石仁志
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Abstract

本发明公开了包含具有反射面的热塑性树脂的抗反射模塑制品及其制造方法，其中所述抗反射面由微小突起和凹陷形状形成。具有非常小的反射因子的抗反射模塑制品的特征在于，以圆锥或棱锥的形状形成微小突起和凹陷形状，所有或部分抗反射面由凹陷和突起形状中的倾斜面形成，凹陷和突起形状的高度差的平均值为50－600nm，相邻突起部分或凹陷部分的平均间距为50－400nm，以及突起或凹陷形状的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为100nm或更小。所述制品具有非常小的反射率。制备抗反射模塑制品的方法的特征在于：使用精细切割机和钻石切割工具，在控制在预定温度±0.1℃的恒温室中，在金属模芯表面或在压模表面形成凹陷和突起形状、凹陷形状或突起形状，在金属模具中制成金属模芯或压模，且在其内注射热塑性树脂用于注塑。

Description

抗反射模塑制品及其制造方法
技术领域
本发明涉及抗反射模塑制品以及制造所述制品的方法。更具体地，本发明涉及具有非常低的的反射率的抗反射模塑制品以及有效制造所述制品的方法。
背景技术
CRT显示器、液晶显示器和等离子显示器广泛用作终端显示器设备。当室内光或太阳光在显示器表面发生反射时，在显示器上观看图像时出现困难，需要防止显示器表面上发生光反射。
迄今，通过层压多层具有不同折射率的薄膜而形成的抗反射膜已经被用作防止显示器表面发生反射的手段。由于所述抗反射膜是根据真空气相沉积等方法通过形成薄层而制备的，因此该制备需要大规模的设备和长的时间。因此，作为更容易提供抗反射性能的手段，提出由具有粗糙表面的最外层(其中超细离子完全暴露且空气和超细离子混合在一起)和含有超细离子的层(与最外层相邻)构成的抗反射膜，所述超细离子的折射率等于或小于基底材料的折射率，且从最外层到底层的折射率明显增大(专利文献1)。为制备该抗反射膜，需要具有特定折射率的超细粒子和粘结剂，制备还需要长时间，但是不需要大规模的设备。
为了克服上述问题，提出通过为基底材料表面提供微小突起和凹陷而不使用不同于基底材料的材料而提供抗反射性能的方法。所述解决方案的实例包括：抗反射制品，其中以以下方式在水平方向上连续形成具有突起和凹陷的形状，使得相邻突起或凹陷之间的间距(pitch)为10-300nm(专利文献2)；通过以下方法在光学设备上形成棱锥形状：以点阵的形式在光学设备上形成金属掩模，然后通过使用反应性离子蚀刻进行处理以逐渐减小金属掩模的直径直至金属掩模最终消失(专利文献3)；通过以下方法获得的注塑制品：通过注塑脂环族烯烃树脂高度转印精细图案(专利文献4)；具有抗反射结构的抗反射模塑制品，其中在表面上形成具有间距的微小突起和凹陷，所述间距等于或小于光波长，抗反射模塑制品的折射率在厚度方向上减小(专利文献5)；以及在表面上具有微小突起和凹陷的抗反射膜，所述突起和凹陷具有35-400nm的周期和100-700nm的深度(专利文献6)。但是，使显示器表面的光反射减小到完全令人满意的水平是困难的。
[专利文献1]日本专利申请公开No.Heisei 7(1995)-168006(第2页，图1)
[专利文献2]日本专利申请公开No.2000-71290(第2页，图1)
[专利文献3]日本专利申请公开No.2001-272505(第2页，图5)
[专利文献4]日本专利申请公开No.2001-323074(第2页，图1)
[专利文献5]日本专利申请公开No.2002-267815(第2页，图1)
[专利文献6]日本专利申请公开No.2003-43203(第2页，图1)
本发明的目的是提供具有非常低的反射率的抗反射模塑制品以及有效制造该制品的方法。
发明内容
本发明人为了克服上述问题进行了大量研究，结果发现，通过在整个抗反射表面上形成具有棱锥形状的突起和凹陷并且没有面部分(face portions)与抗反射制品的面平行，可以显著地减小在具有突起和凹陷的抗反射制品的表面上的光反射，而且，通过将具有突起和凹陷的形状的倾斜表面的算术平均粗糙度调节至100nm或更小，可以显著减小反射率。基于该认识，完成了本发明。
本发明提供：
(1)抗反射模塑制品，其包含热塑性树脂且具有抗反射面，所述抗反射面包括具有微小棱锥形状的突起或具有通过除去微小棱锥而形成的形状的凹陷，其中所述抗反射面完全由突起和凹陷的倾斜面形成，突起的平均高度或者凹陷的平均深度为50-600nm，且相邻突起的顶点之间或相邻凹陷的最低部分之间的平均最短距离为50-400nm；
(2)(1)中描述的抗反射模塑制品，其中突起或凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为100nm或更小；
(3)抗反射模塑制品，其包含热塑性树脂且具有抗反射面，所述抗反射面具有包括微小突起和凹陷的形状，其中包括微小突起和凹陷的形状是具有由水平方向上紧密排列薄而长的三棱柱形成的脊的形状，而且在所述棱柱之间不存在未用空间，在垂直于三棱柱形成的脊的方向上的截面形状具有紧密交替排列的向上的三角形和向下的三角形形成的形状，且在所述三角形之间不存在未用空间，所述抗反射面完全由突起和凹陷的倾斜面形成，从凹陷底部到突起顶部的平均高度为50-600nm，相邻突起的顶点之间的平均最短距离为50-400nm，且突起和凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为100nm或更小；
(4)抗反射模塑制品，其包含热塑性树脂且具有抗反射面，所述抗反射面具有包括微小突起或凹陷的形状，其中所述的包括微小突起和凹陷的形状是具有由水平方向上排列的薄而长的三棱柱形成的脊的形状，在所述棱柱之间存在未用空间，或者所述的包括微小突起和凹陷的形状是通过除去水平方向上排列的薄而长的三棱柱而形成的形状，且在所述棱柱之间存在未用空间，在垂直于三棱柱形成的脊的方向上的抗反射面的截面的突起形状或凹陷形状分别是制品的三角形部分或三角形空间，所述抗反射面包括突起和凹陷的倾斜面，面部分与抗反射模塑制品的面平行，突起的平均高度或凹陷的平均深度为50-600nm，相邻突起的顶点之间或相邻凹陷的最低部分之间的平均最短距离为50-400nm，且突起或凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为100nm或更小；
(5)抗反射模塑制品，其包含热塑性树脂且具有包含突起或凹陷的面，所述突起具有微小的棱锥或圆锥形状，所述凹陷具有通过除去微小棱锥或圆锥而形成的形状，其中抗反射面包括突起或凹陷的倾斜面以及平行于抗反射模塑制品的面的面部分，突起的平均高度或凹陷的平均深度为50-600nm，相邻突起的顶点之间或相邻凹陷的最低部分之间的平均最短距离为50-400nm，且突起或凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为100nm或更小；
(6)(1)-(5)中任一项中描述的抗反射模塑制品，其中所述热塑性树脂是具有脂环结构的树脂；以及
(7)制造(1)-(5)中任一项中描述的抗反射模塑制品的方法，该方法包括：使用移动轴在X、Y和Z方向上的精度为10nm或更小的精细切割机和具有算术平均粗糙度为10nm或更小的表面的单晶钻石切割工具，在控制在预定温度±0.1℃的恒温室中，在模芯(mold core)或压模(stamper)表面上形成具有突起和凹陷的形状、具有突起的形状或者具有凹陷的形状；以及使用具有模芯或压模的模具根据注塑法将热塑性树脂模塑成所述制品，所述模芯或压模表面上具有所述形状。
附图说明
图1是本发明的抗反射模塑制品的实施方案的平面图和截面图。
图2表示本发明的抗反射模塑制品的另一实施方案的平面图和截面图。
图3表示本发明的抗反射模塑制品的另一实施方案的平面图和截面图。
图4表示本发明的抗反射模塑制品的另一实施方案的平面图和截面图。
图5表示本发明的抗反射模塑制品的另一实施方案的平面图和截面图。
图6表示本发明的抗反射模塑制品的另一实施方案的平面图和截面图。
图7表示本发明的抗反射模塑制品的另一实施方案的平面图和截面图。
图8表示本发明的抗反射模塑制品的另一实施方案的平面图和截面图。
图9表示本发明的抗反射模塑制品的另一实施方案的平面图和截面图。
在图中，标记1表示正方形棱锥，标记2表示小正方形棱锥，标记3表示大正方形棱锥，标记4表示具有矩形底部的四棱锥，标记5表示小正方形棱锥，标记6表示规则三棱锥，标记7表示规则六棱锥，标记8表示通过除去正方形棱锥形成的凹陷，标记9表示棱柱形状，标记10表示具有棱柱形状的突起，标记11表示与抗反射模塑制品的面平行的面部分，标记12表示具有正方形棱锥形状的突起，标记13表示与抗反射模塑制品的面平行的面部分，标记14表示具有圆锥形状的凹陷，以及标记15表示与抗反射模塑制品的面平行的面。
具体实施方式
本发明的抗反射模塑制品的第一实施方案是抗反射模塑制品，其包含热塑性树脂且具有抗反射面，所述抗反射面包括具有微小棱锥形状的突起或具有通过除去微小棱锥而形成的凹陷，其中抗反射面的整个表面由突起和凹陷的倾斜面形成，突起的平均高度或凹陷的平均深度为50-600nm且优选100-400nm，相邻突起的顶点之间或相邻凹陷的最低部分之间的平均最短距离为50-400nm且优选100-350nm。优选地，在本实施方案的抗反射模塑制品中，突起和凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为100nm或更小，更优选为50nm或更小，最优选为20nm或更小。在本实施方案的抗反射模塑制品中，通过测量连接棱锥顶点和底面各边的线的长度而获得突起和凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)，然后根据日本工业标准B0601的方法获得所得长度的平均值。当突起的平均高度或凹陷的平均深度小于50nm时，可能无法表现出足够的防反射作用。当突起的平均高度或凹陷的平均深度超过600nm时，可能难以制备抗反射模塑制品。当相邻突起的顶点之间或相邻凹陷的最低部分之间的平均距离小于50nm时，可能难以制备抗反射模塑制品。当相邻突起的顶点之间或相邻凹陷的最低部分之间的平均距离超过400nm时，可能无法表现出足够的防反射作用。当突起和凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)超过100nm时，可能无法表现出足够的防反射作用。
图1表示本发明的抗反射模塑制品的示意性局部平面图和沿线A-A切割该制品的截面图。在本实施方案的抗反射模塑制品中，抗反射面完全由紧密排列的具有相同形状的正方形棱锥1的倾斜面构成，并且没有与抗反射制品的面平行的面部分。由于正方形棱锥都具有相同的形状，因此突起的平均高度等于单个正方形棱锥的高度h，相邻突起的顶点之间的平均最短距离等于两个相邻的正方形棱锥之间的距离。
图2表示本发明的抗反射模塑制品的另一个实施方案的示意性局部平面图和沿线B-B切割该制品的截面图。在本实施方案的抗反射模塑制品中，小正方形棱锥2、大正方形棱锥3和具有矩形底面4的四棱锥存在于抗反射面上。抗反射面完全由这些正方形棱锥的倾斜面构成，并且没有与抗反射制品的面平行的面部分。通过相对于具有不同高度的全部四棱锥测量例如高度h1，h2等获得突起的平均高度，然后获得所得值的平均值。可以通过测量相邻的小棱锥的顶点之间的距离、小棱锥2和大棱锥3的顶点之间的距离，以及具有矩形底面4的四棱锥和距离5最短距离放置的小正方形棱锥的顶点之间的距离而获得相邻突起的顶点之间的平均最短距离，然后获得所得值的平均值。
图3表示本发明的抗反射模塑制品的另一个实施方案的示意性局部平面图和沿线C-C切割该制品的截面图。在本实施方案的抗反射模塑制品中，抗反射面完全由紧密排列的具有相同形状的规则三棱锥6的倾斜面构成，并且没有与抗反射制品的面平行的面部分。由于规则的三棱锥都具有相同的形状，因此突起的平均高度等于单个规则三棱锥的高度，相邻突起的顶点之间的平均最短距离等于两个相邻的规则三棱锥之间的距离。
图4表示本发明的抗反射模塑制品的另一个实施方案的示意性局部平面图和沿线D-D切割该制品的截面图。在本实施方案的抗反射模塑制品中，抗反射面完全由紧密排列的具有相同形状的规则六棱锥7的倾斜面构成，并且所述没有与抗反射制品的面平行的面部分。由于规则的六棱锥都具有相同的形状，因此突起的平均高度等于单个规则六棱锥的高度，相邻突起的顶点之间的平均最短距离等于两个相邻的规则六棱锥之间的距离。
图5表示本发明的抗反射模塑制品的另一个实施方案的示意性局部平面图和沿线E-E切割该制品的截面图。在本实施方案的抗反射模塑制品中，抗反射面完全由凹陷8的倾斜面构成，并且没有与抗反射制品的面平行的面部分，该凹陷8是通过除去紧密排列的具有相同形状的正方形棱锥而形成的。由于通过除去紧密排列的正方形棱锥而形成的凹陷都具有相同的形状，因此突起的平均高度等于通过除去单个正方形棱锥而形成的凹陷的高度d，相邻突起的顶点之间的平均最短距离等于两个相邻凹陷之间的距离b。
当空气的折射率用nA表示且热塑性树脂的折射率用nR表示时，由空气和热塑性树脂组成的体系的折射率的大小使得vA表示的空气的体积分数和vR表示的热塑性树脂的体积分数满足以下方程：
n＝vA·nA+vA·nA
在具有抗反射面的抗反射模塑制品中，其中所述抗反射面包括具有微小棱锥形状的突起或具有通过除去微小棱锥而形成的形状的凹陷，当相邻突起之间的距离小于可见光的波长时，具有突起和凹陷的抗反射面用作以下结构，该结构的面内(in-plane)折射率从空气层到热塑性树脂的基底材料连续变化，且防止可见光的反射。在本发明的抗反射模塑制品的第一实施方案中，抗反射面完全由突起和凹陷的倾斜面形成，当空气的折射率nA为1.00且热塑性树脂的折射率nR为1.53时，面内折射率连续地从空气层的1.00变化到热塑性树脂基底材料的1.53。因此，与具有平行于抗反射模塑制品的面的面部分的抗反射模塑制品相比，所述抗反射模塑制品表现出更好的防反射作用，且表现出在面部分上迅速变化的面内折射率。
本发明的抗反射模塑制品的第二实施方案是包含热塑性树脂和具有抗反射面的抗反射模塑制品，所述抗反射面包括微小突起和凹陷，其中包括微小突起和凹陷的形状是具有脊(ridges)的形状，所述脊是通过在水平方向上紧密排列薄而长的三棱柱而形成的，在所述棱锥之间不存在未用空间，在垂直于三棱柱形成的脊的方向上的截面形状具有紧密交替排列的向上的三角形和向下的三角形形成的形状，且在所述三角形之间不存在未用空间，所述抗反射面完全由突起和凹陷的倾斜面形成，从凹陷底部到突起顶部的平均高度为50-600nm，优选为10-400nm，相邻突起的顶点之间的平均最短距离为50-400nm，优选为100-350nm，且突起和凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为100nm或更小，优选为50nm或更小，更优选为20nm或更小。
图6表示本发明的抗反射模塑制品的另一个实施方案的示意性局部平面图和沿线F-F切割该制品的截面图。在本实施方案的抗反射模塑制品中，抗反射面完全由紧密排列的棱柱9的倾斜面形成，并且没有与抗反射制品的面平行的面部分，所述棱柱9具有等边三角形的线性截面形状。由于具有正方形棱锥形状的多个突起具有相同的形状，因此突起的平均高度等于棱柱形状的平均高度，相邻突起的顶点之间的平均距离等于两个相邻棱柱的顶点之间的距离。
本发明的抗反射模塑制品的第三实施方案是抗反射模塑制品，其包含热塑性树脂并具有抗反射面，所述抗反射面具有包括微小突起或微小凹陷的形状，其中所述的包括微小突起或微小凹陷的形状是具有脊的形状，所述脊是通过在水平方向上紧密排列薄而长的三棱柱而形成的，在所述棱柱之间存在未用空间，或者所述的包括微小突起或微小凹陷的形状是通过除去在水平方向上排列的薄而长的三棱柱而形成的形状，在所述棱柱之间存在未用空间，在垂直于三棱柱形成的脊的方向上的突起或凹陷的形状的截面分别是制品的三角形部分或三角形空间，所述抗反射面包括突起或凹陷的倾斜面以及平行于抗反射模塑制品的面的面部分，突起的平均高度或凹陷的平均深度为50-600nm，优选为100-400nm，相邻突起的顶点之间或相邻凹陷的最低部分之间的平均最短距离为50-400nm且优选为100-350nm，突起或凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为100nm或更小，更优选为50nm或更小，最优选为20nm或更小。
图7表示本发明的抗反射模塑制品的另一个实施方案的示意性局部平面图和沿线G-G切割该制品的截面图。在本实施方案的抗反射模塑制品中，具有棱柱形状的突起10排列在抗反射面上，所述棱柱形状具有等边三角形的截面形状，且在所述突起之间存在未用空间，平行于抗反射模塑制品的面的面部分11存在于具有棱柱形状的突起之间。由于具有棱柱形状的多个突起具有相同形状且突起之间的距离相同，因此突起的平均高度等于棱柱形状的高度，相邻突起的顶点之间的平均距离等于两个相邻棱柱的顶点之间的距离。
本发明的抗反射模塑制品的第四实施方案是抗反射模塑制品，其包含热塑性树脂和具有以下的面，所述面包括突起或凹陷，所述突起具有微小棱锥或圆锥形状，所述凹陷具有通过除去微小棱锥或圆锥而形成的形状，其中抗反射面包括突起或凹陷的倾斜面以及平行于抗反射模塑制品的面的面部分，突起的平均高度或凹陷的平均深度为50-600nm，优选为100-400nm，相邻突起的顶点之间或相邻凹陷的最低部分之间的平均最短距离为50-400nm且优选100-350nm，突起和凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为100nm或更小，更优选为50nm或更小，最优选为20nm或更小。
图8表示本发明的抗反射模塑制品的另一个实施方案的示意性局部平面图和沿线H-H切割该制品的截面图。在本实施方案的抗反射模塑制品中，抗反射面具有突起12和面部分13，所述突起12具有间隔排列在突起之间的正方形棱锥形状，所述面部分13平行于位于具有正方形棱锥形状的突起之间的抗反射模塑制品的面。由于具有正方形棱锥形状的多个突起具有相同形状且突起之间的距离相同，因此突起的平均高度等于正方形棱锥形状的高度，相邻突起的顶点之间的平均距离等于两个相邻正方形棱锥的顶点之间的距离。
图9表示本发明的抗反射模塑制品的另一个实施方案的示意性局部平面图和沿线I-I切割该制品的截面图。在本实施方案的抗反射模塑制品中，抗反射面具有突起14和面部分15，所述突起14具有突起间隔排列的圆锥形状，所述面部分15平行于抗反射模塑制品的面，位于具有圆锥形状的突起之间。由于具有圆锥形状的多个突起具有相同形状且突起之间的距离相同，因此突起的平均高度等于圆锥的高度，相邻突起的顶点之间的平均距离等于两个相邻圆锥的顶点之间的距离。
在本发明的抗反射模塑制品的第二实施方案中，抗反射面完全由突起和凹陷的倾斜面组成，且不存在与抗反射模塑制品的面平行的面部分。抗反射面的面内折射率连续地从突起和凹陷的形状的顶点处的空气层的1.00变化至底部的热塑性树脂的折射率，能够表现出优异的防反射作用。
在本发明的抗反射模塑制品的第二、第三和第四实施方案中，当突起的平均高度或凹陷的平均深度小于50nm时，可能无法表现出足够的防反射作用。当突起和凹陷中的最高部分和最低部分之间的距离、凹陷的深度、突起的高度以及突起的平均高度或凹陷的平均深度超过600nm时，可能难以制备抗反射模塑制品。当相邻突起之间的平均距离、相邻突起或相邻凹陷之间的平均最短距离、相邻突起的顶点之间或相邻凹陷的最低部分之间的平均最短距离小于50nm时，可能难以制备抗反射模塑制品。当相邻突起之间的平均距离、相邻突起或相邻凹陷之间的平均最短距离、相邻突起的顶点之间或相邻凹陷的最低部分之间的平均最短距离超过400nm时，可能无法表现出足够的防反射作用。当突起和凹陷的倾斜面、突起的倾斜面或凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)超过100nm时，可能无法表现出足够的防反射作用。
本发明中使用的热塑性树脂不受特别限制，优选热塑性树脂是透明的。优选由透明树脂模塑的厚度为3mm的板对于全部光线具有70％或更高的透光率，更优选为80％或更高，最优选为90％或更高。热塑性树脂的实例包括甲基丙烯酸类树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂、具有脂环结构的树脂和聚醚砜。在这些树脂中，具有脂环结构的树脂是优选的。由于具有脂环结构的树脂表现出优异的流动性，因此可以准确地转印注塑用模具中的微小突起和凹陷。由于具有脂环结构的树脂吸湿性小，因此表现出优异的尺寸稳定性，可以防止抗反射模塑制品中的翘曲。由于比重小，因此可以减小抗反射模塑制品的重量。
作为具有脂环结构的树脂，可以使用在主链或侧链上具有脂环结构的聚合物树脂。由于优异的机械强度和耐热性，在主链上具有脂环结构的聚合物树脂是优选的。优选脂环结构是饱和环烃的结构。该结构中的碳原子数优选为4-30，更优选为5-20，最优选为6-15。在具有脂环结构的聚合物树脂中具有脂环结构的重复单元部分优选为50重量％或更高，更优选为70重量％或更高，最优选为90重量％或更高。
具有脂环结构的树脂的实例包括：降冰片烯类聚合物，例如通过开环聚合降冰片烯类单体而获得的聚合物和共聚物及其氢化产物，通过加成聚合降冰片烯类单体而获得的聚合物和共聚物及其氢化产物；具有单环的环状烯烃类单体的聚合物及其氢化产物；环状共轭二烯类单体的聚合物及其氢化产物；乙烯基脂环烃类单体的聚合物和共聚物及其氢化产物；以及通过氢化包括乙烯基芳烃单体的聚合物和共聚物的芳环的不饱和部分而获得的产物。在这些树脂中，由于具有优异的机械强度和耐热性，降冰片烯类单体的(共)聚合物的氢化产物和通过氢化包括乙烯基芳烃单体的聚合物和共聚物的芳环的不饱和部分而获得的产物是优选的。
在本发明中，抗反射模塑制品可以包含与热塑性树脂组合的其他成分。其他成分不受特别限制。其他成分的实例包括无机细颗粒、有机细颗粒；稳定剂，例如抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、耐候稳定剂(weathering stablizer)、紫外吸收剂和近红外吸收剂；树脂改性剂，例如润滑剂和增塑剂；着色剂，例如染料和颜料；以及抗静电剂。所述其他成分可以单独使用或者两种或多种组合使用。可以适当选择其量，只要本发明的目的不受到不利影响。所述量通常为0-5重量份/100重量份热塑性树脂，优选0-3重量份/100重量份热塑性树脂。
作为制备本发明的抗反射模塑制品的方法，可以使用以下方法(1)和(2)。方法(1)：包括使用移动轴在X、Y和Z方向上的精度为10nm或更小的精细切割机和具有算术平均粗糙度为10nm或更小的表面的单晶钻石切割工具，在控制在预定温度±0.1℃的恒温室中，在事先制备的由热塑型树脂制成的平板表面上形成具有突起和凹陷的形状、具有突起的形状或者具有凹陷的形状，方法(2)：包括使用移动轴在X、Y和Z方向上的精度为10nm或更小的精细切割机和具有算术平均粗糙度为10nm或更小的表面的单晶钻石切割工具，在控制在预定温度±0.1℃的恒温室中，在模芯或压模表面上形成具有突起和凹陷的形状、具有突起的形状或者具有凹陷的形状，以及使用具有模芯或压模的模具根据注塑方法将热塑性树脂模塑成所述制品，在模芯或压模表面上具有所述形状。上述方法(2)是优选的。根据方法(2)可以高效地获得具有突起和凹陷的倾斜面的光滑的抗反射模塑制品。下文中，方法(2)称作“本发明的方法”。
在本发明的方法中，可以使用精细切割机以优异的精度对模具或压模的表面进行三维加工。移动轴在精细切割机的X、Y和Z方向上的精度为10nm或更小，优选为1nm或更小。当移动轴在精细切割机的X、Y和Z方向上的精度超过10nm时，可能难以通过加工使具有突起和凹陷形状或者具有突起形状或者具有凹陷形状的倾斜面的算术平均粗糙度达到100nm或更小。
在本发明的方法中，使用单晶钻石切割工具进行加工以在模芯或压模上形成突起和凹陷、突起或凹陷。可以使用单晶钻石压模以优异的精度完成切割，因为可以减小切割阻力，并且可以将用于加工模芯或压模的面的力从使用烧结钻石切割工具加工时的力减小。单晶钻石切割工具表面的算术平均粗糙度(Ra)为10nm或更小，优选为7nm或更小。当单晶钻石切割工具表面的算术平均粗糙度(Ra)超过10nm时，可能难以通过加工获得足够光滑的突起和凹陷、突起或凹陷的倾斜面。
在本发明中，在控制在预定温度±0.1℃，优选在预定温度±0.05℃的恒温室中使用装配有单晶钻石切割工具的精细切割机切割模芯或压模的表面。当切割模芯或压模的表面的环境温度变化范围超过±0.1℃时，切割精度可能下降，这是由模芯或压模材料的热膨胀或热收缩造成的。
在本发明的方法中，通常在树脂温度为Tg+100至Tg+200(℃)和Tg+150至Tg+200(℃)且模具温度为Tg-50(℃)且优选Tg-30至Tg(℃)的条件下进行注塑。Tg是所用热塑性树脂的玻璃化转变温度。
本发明的抗反射模塑制品是根据注塑所获得的制品，例如光导板(lightguide panels)和光散射板(light diffuser panels)，其可有利地用于需要抗反射性的光学应用的产品中。
实施例
下面参考实施例更具体地描述本发明。但是，本发明并不限于这些实施例。
在实施例和对比例中，使用分光光度计[NIPPON BUNKO Co.，Ltd.制造；V570]，在5°入射角、7mmφ光通量的开孔尺寸以及380-780nm的波长下测量反射率。如下测量具有突起和凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)：使用反射型电子显微镜[HITACHI SEISAKUSHO Co.，Ltd.制造；S-3000N]观察表面；然后使用原子力显微镜[DIGITAL INSTRUMENTS Co.，Ltd.制造；NANOSCOPE III CONTACT AFM]测量正方形棱锥的顶点和四个底边之间的距离以及在棱柱的四个位置上在沿倾斜面垂直于棱柱的方向上测量最高位置与最低位置之间的距离，获得所得值的平均值，所述测量都是按照日本工业标准B0601的方法。
实施例1
在具有脂环结构的树脂制成的平板的表面上，通过切割紧密形成微小的正方形棱锥形状。
使用注塑机[NIPPON SEIKOSHO Co.，Ltd.制造；JSW-ELIII；挤压力：1MN]，在树脂温度为310℃且模具温度为100℃以及周期时间为150秒的条件下，由具有脂环结构的树脂[降冰片烯类聚合物；NIPPON ZEON Co.，Ltd.制造；ZEON OR 1060R]形成具有正方形形状的平板，所述平板的边长为88.9mm且厚度为1.0mm。
在平板表面上大小为30mm×30mm的中心部分，使用精细切割机[NAGASE INTEGREX Co.，Ltd.制造；超精度五轴CNC控制精细切割机NIC200]和具有3nm的表面算术平均粗糙度(Ra)的单晶钻石切割工具，在控制在25.0±0.1℃的恒温室中，形成高度为250nm且底部边长为300nm的正方形棱锥，使得棱锥的底边紧密排列在一起，获得在大小为30mm×30mm的部分的整个表面上具有突起和凹陷形状的抗反射模塑制品。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷的形状的倾斜面具有10nm的算术平均粗糙度(Ra)和0.5％的反射率。
实施例2
根据模具转印(mold transfer)，由具有脂环结构的树脂制备具有在表面上紧密排列的微小正方形棱锥形状的抗反射模塑制品。
在用于形成具有正方形形状(边长为88.9mm)的平板(厚度为1.0mm)的注塑模具中的移动例，在模芯表面上大小为30mm×30mm的中心部分，使用精细切割机[NAGASE INTEGREX Co.，Ltd.制造；超精度五轴CNC控制的精细切割机NIC200]和具有3nm的表面算术平均粗糙度(Ra)的单晶钻石切割工具，在控制在25.0±0.1℃的恒温室中，形成高度为250nm且底部边长为300nm的正方形棱锥形状的空腔，使得棱锥的底边紧密排列在一起，在大小为30mm×30mm的部分的整个表面上形成微小突起和凹陷。
使用注塑机[NIPPON SEIKOSHO Co.，Ltd.制造；JSW-ELIII；挤压力：1MN]和在树脂温度为310℃且模具温度为100℃以及周期时间为150秒的条件下获得的上述模具，由具有脂环结构的树脂[降冰片烯类聚合物；NIPPONZEON Co.，Ltd.制造；ZEON OR 1060R]形成具有正方形形状和正方形棱锥的抗反射模塑制品，使得棱锥的底边紧密排列在大小为30mm×30mm的表面的中心部分上，所述正方形形状具有88.9mm的边长和1.0mm的厚度，所述正方形棱锥具有250nm的高度和300nm的底部边长。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷形状的倾斜面具有10nm的算术平均粗糙度(Ra)和0.5％的反射率。
实施例3
根据模具转印，由具有脂环结构的树脂制备具有在表面上紧密排列的微小棱柱形状的抗反射模塑制品。
按照与实施例2中相同的步骤，在模芯表面的大小为30mm×30mm的中心部分上，在与实施例2的模具具有相同尺寸的模具中的移动侧，按照与实施例2中相同的步骤，使用精细切割机和单晶钻石切割工具以下述方式形成沟槽，所述沟槽具有250nm的深度和300nm的宽度，且具有在垂直于等边三角形边长的方向切割成的截面形状，使得相邻沟槽紧密排列在一起，且在大小为30mm×30mm的表面的中心部分上形成微小突起和凹陷。
按照与实施例2相同的步骤，注塑具有脂环结构的树脂[降冰片烯类聚合物；NIPPON ZEON Co.，Ltd.制造；ZEON OR 1060R]，不同之处是使用上述制备的模具，获得具有由表面上紧密排列的棱柱形状的突起形成的微小突起和凹陷的抗反射模塑制品。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷的形状的倾斜面具有10nm的算术平均粗糙度(Ra)和50％的反射率。
实施例4
根据模具转印，由具有脂环结构的树脂制备具有在表面上排列的微小棱柱形状的抗反射模塑制品，所述棱柱形状之间存在未用空间。
按照与实施例2中相同的步骤，在注塑模具表面的大小为30mm×30mm的中心部分上，在与实施例2的模具具有相同尺寸的移动侧，使用精细切割机和单晶钻石切割工具以下述方式形成沟槽，所述沟槽具有250nm的深度和300nm的宽度，且具有在垂直于等边三角形边长的方向上切割成的截面形状，使得相邻沟槽的最低部分之间的距离为350nm，从而在大小为30mm×30mm的部分的整个表面上形成微小凹陷。
按照与实施例2相同的步骤，注塑具有脂环结构的树脂[降冰片烯类聚合物；NIPPON ZEON Co.，Ltd.制造；ZEON OR 1060R]，不同之处是使用上述制备的模具，获得具有由棱柱形状的突起形成的微小突起和凹陷的抗反射模塑制品，所述棱柱形状的宽度为350nm，且所述微小突起和凹陷以彼此之间350nm的距离排列在表面上。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷的形状的倾斜面具有10nm的算术平均粗糙度(Ra)和60％的反射率。
实施例5
根据模具转印，由具有脂环结构的树脂制备具有在表面上排列的微小正方形棱锥形状的抗反射模塑制品，所述正方形棱锥形状之间存在未用空间。
按照与实施例2中相同的步骤，在注塑模具表面的大小为30mm×30mm的中心部分上，在与实施例2的模具具有相同尺寸的移动侧，使用精细切割机和单晶钻石切割工具在相应于假定栅格(assumed grid)(相邻线之间的距离为350nm)的交叉点的位置处形成具有正方形棱锥形状的沟槽，所述正方形棱锥形状具有250nm的深度和300nm的边长，从而在大小为30mm×30mm的部分的整个表面上形成微小凹陷。
按照与实施例2相同的步骤，注塑具有脂环结构的树脂[降冰片烯类聚合物；NIPPON ZEON Co.，Ltd.制造；ZEON OR 1060R]，不同之处是使用上述制备的模具，获得具有正方形棱锥形状的微小突起的抗反射模塑制品，所述突起排列在表面上且其间存在未用空间。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷的形状的倾斜面具有10nm的算术平均粗糙度(Ra)和60％的反射率。
对比例1
根据激光加工和蚀刻，由具有脂环结构的树脂制备具有在表面上紧密排列的微小棱柱形状的抗反射模塑制品。
在具有边长为88.9mm的正方形形状的厚度为1mm平板表面上，在大小为30mm×30mm的中心部分上，按照旋涂工艺施用正型(positive type)的抗蚀剂，所述平板是按照实施例1中的注塑形成的。使用ArF受激准分子激光器，紧密形成棱柱形状，所述形状具有250nm的高度和300nm的宽度，且具有在垂直于等边三角形纵向(longitudinal direction)上切割成的截面形状，使得相邻棱柱间的排列不存在未用空间，并形成成型结构。使用HF和NH4F的水溶液作为蚀刻流体来蚀刻这样形成的抗蚀剂，得到在表面上的大小为30mm×30mm的部分的整个面上具有微小突起和凹陷的抗反射模塑制品。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷的形状的倾斜面具有150nm的算术平均粗糙度(Ra)和80％的反射率。
对比例2
通过从根据镍的电熔铸工艺(nickel electric casting process)制备的压模转印，由具有脂环结构的树脂制备具有在表面上紧密排列的微小棱柱形状的抗反射模塑制品。
根据两个光通量干涉法(method of interference of two luminous fluxes)通过图案化处理用涂布有感光树脂的玻璃后，使用含有H3PO4、HNO3和CH3COOH的混合溶液作为蚀刻流体进行蚀刻，在大小为30mm×30mm的中心部分的整个面上形成具有微小突起和凹陷的主模。在该主模中形成沟槽，所述沟槽具有250nm的深度和300nm的宽度，且具有在垂直于等边三角形纵向上切割成的截面形状，并且紧密排列使得相邻棱柱彼此排列不存在未用空间。通过在形成的主模上进行镍的电熔铸，制备在大小为30mm×30mm的中心部分的整个面上具有微小突起和凹陷的压模。所述压模具有槽沟，该沟槽具有250nm的深度和300nm的宽度，且具有在垂直于等边三角形纵向上切割成的截面形状，并且紧密排列使得相邻棱柱彼此排列不存在未用空间。所述压模固定在用于形成平板的注塑模具的固定模上，所述平板具有边长为88.9mm的正方形形状且厚度为1mm。
按照与实施例2相同的步骤，注塑具有脂环结构的树脂[降冰片烯类聚合物；NIPPON ZEON Co.，Ltd.制造；ZEON OR 1060R]，不同之处是使用上述制备的模具，获得具有在表面上彼此紧密排列的棱柱形状的突起形成的微小突起和凹陷的抗反射模塑制品。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷的形状的倾斜面具有130nm的算术平均粗糙度(Ra)和79％的反射率。
对比例3
将按照与实施例5相同的步骤制备的抗反射模塑制品浸入作为蚀刻流体的HF和NH4F的水溶液中，水洗并干燥，获得具有在表面上彼此间隔排列的正方形棱锥形状的突起形成的微小突起和凹陷的抗反射模塑制品。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷的形状的倾斜面具有150nm的算术平均粗糙度(Ra)和30％的反射率。
实施例1-5和对比例1-3的结果如表1所示。
表1
  微小突起和凹陷的形状   成形工艺   制备模具或压模的工艺   热塑性树脂   倾斜面的算术平均粗糙度(nm)   反射率(％)
 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例1对比例2对比例3   正方形棱锥，紧密排列正方形棱锥，紧密排列棱柱，紧密排列棱柱，间隔排列正方形棱锥，间隔排列棱柱，紧密排列棱柱，紧密排列正方形棱锥，间隔排列   切割模塑制品注塑注塑注塑注塑激光加工注塑注塑   -精细切割机精细切割机精细切割机精细切割机-镍的电熔铸在精细切割机加工后使用蚀刻流体糙化   脂环结构脂环结构脂环结构脂环结构脂环结构脂环结构脂环结构脂环结构   1010101010150130150   0.50.550601.0807930
以下内容可由表1的结果得知。
对于具有正方形棱锥形状的微小突起和凹陷，根据本发明(实施例1、2和5)，当突起和凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为10nm时，反射率非常小(0.5％、0.5％和1％)。相反，当突起和凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)超过100nm(对比例3)时，反射率大(30％)。
对于具有棱柱形状的微小突起和凹陷，根据本发明(实施例3和4)，当突起和凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为10nm时，反射率非常小(50％和60％)。相反，当突起和凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)超过100nm(对比例1和2)时，反射率大(80％和79％)。
工业实用性
本发明的抗反射模塑制品具有由微小突起和凹陷的倾斜面形成的非常光滑的表面。因此，所述抗反射模塑制品具有小的反射率并表现出优异的抗反射性能。根据本发明的方法，可以按照注塑工艺高效地制造具有上述优点的抗反射模塑制品。

Claims (7)

1.抗反射模塑制品，其包含热塑性树脂且具有抗反射面，所述抗反射面包含具有微小棱锥形状的突起或具有通过除去微小棱锥而形成的形状的凹陷，其中所述抗反射面完全由突起和凹陷的倾斜面形成，突起的平均高度或凹陷的平均深度为50-600nm，且相邻突起的顶点之间或相邻凹陷的最低部分之间的平均最短距离为50-400nm。
2.权利要求1的抗反射模塑制品，其中突起或凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为100nm或更小。
3.抗反射模塑制品，其包含热塑性树脂且具有抗反射面，所述抗反射面具有包括微小突起和凹陷的形状，其中所述的包括微小突起和凹陷的形状是具有脊的形状，所述脊是通过在水平方向上紧密排列薄而长的三棱柱而形成的，在棱柱之间不存在未用空间，在垂直于三棱柱形成的脊的方向的截面形状具有紧密交替排列的向上的三角形和向下的三角形形成的形状，且在三角形之间不存在未用空间，所述抗反射面完全由突起和凹陷的倾斜面形成，从凹陷底部到突起顶部的平均高度为50-600nm，相邻突起的顶点之间的平均最短距离为50-400nm，且突起和凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为100nm或更小。
4.抗反射模塑制品，其包含热塑性树脂且具有抗反射面，所述抗反射面具有包括微小突起或微小凹陷的形状，其中所述的包括微小突起或微小凹陷的形状是具有脊的形状，所述脊是由在水平方向上排列薄而长的三棱柱形成的，在所述棱柱之间存在未用空间，或者所述的包括微小突起或微小凹陷的形状是通过除去水平方向上排列的薄而长的三棱柱而形成的形状，在所述棱柱之间存在未用空间，在垂直于三棱柱形成的脊的方向上的抗反射面的截面的突起形状或凹陷形状分别是制品的三角形部分或三角形空间，所述抗反射面包括突起和凹陷的倾斜面以及平行于抗反射模塑制品的面的面部分，突起的平均高度或凹陷的平均深度为50-600nm，相邻突起的顶点之间或相邻凹陷的最低部分之间的平均最短距离为50-400nm，且突起或凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为100nm或更小。
5.抗反射模塑制品，其包含热塑性树脂且具有包括突起或凹陷的面，所述突起具有微小的棱锥或圆锥形状，所述凹陷具有通过除去微小棱锥或圆锥而形成的形状，其中抗反射面包括突起或凹陷的倾斜面以及平行于抗反射模塑制品的面的面部分，突起的平均高度或凹陷的平均深度为50-600nm，相邻突起的顶点之间或相邻凹陷的最低部分之间的平均最短距离为50-400nm，且突起或凹陷的倾斜面的算术平均粗糙度(Ra)为100nm或更小。
6.权利要求1-5中任一项的抗反射模塑制品，其中所述热塑性树脂是具有脂环结构的树脂。
7.制备权利要求1-6中任一项的抗反射模塑制品的方法，其包括：使用移动轴在X、Y和Z方向上的精度为10nm或更小的精细切割机和具有算术平均粗糙度为10nm或更小的表面的单晶钻石切割工具，在控制在预定温度±0.1℃的恒温室中，在模芯或压模表面上形成具有突起和凹陷的形状、具有突起的形状或者具有凹陷的形状；以及使用具有模芯或压模的模具根据注塑方法将热塑性树脂模塑成所述制品，在所述模芯或压模表面上具有所述形状。
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