JP2017508640A - 反射防止構造を形成する積層転写フィルム - Google Patents

反射防止構造を形成する積層転写フィルム Download PDF

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Abstract

本開示は、反射防止構造を備える物品を形成するための積層転写フィルム、及びこのような積層転写フィルム形成する方法に、関する。転写フィルムは、キャリアフィルムと、キャリアフィルム上に配置され、かつ反射防止ナノ構造テンプレート形成部を有する犠牲テンプレート層と、反射防止ナノ構造テンプレート形成部に適合する第1表面及び対向する平面状の第2表面を有する、熱的に安定なバックフィル材料と、を含む。

Description

ガラス基板上のナノ構造及びミクロ構造は、ディスプレイ装置、照明装置、建築物装置及び光起電装置の多様な用途に使用されている。ディスプレイ装置においては、光の抽出又は光の分配のためにそれらの構造を使用することができる。照明装置においては、光の抽出、光の分配、及び装飾効果のためにそれらの構造を使用することができる。光起電装置においては、太陽光集光及び反射防止のためにそれらの構造を使用することができる。大きいガラス基板上にナノ構造及びミクロ構造をパターニングする、又は別の方法で形成することは、困難であり、コスト効率が悪い場合がある。
本開示は、反射防止構造を備える物品を形成するための積層転写フィルム、及びこのような積層転写フィルムを形成する方法に、関する。
一態様では、転写フィルムは、キャリアフィルムと、キャリアフィルム上に配置され、かつ反射防止ナノ構造テンプレート形成部を有する、犠牲テンプレート層と、反射防止ナノ構造テンプレート形成部に適合する第1表面及び対向する平面状の第2表面を有する、熱的に安定なバックフィル材料と、を含む。
別の態様において、方法は、本明細書に記載される転写フィルムの平面状の第2表面を、レセプタ基板に積層することと、犠牲テンプレート層をベイクアウトして、反射防止ナノ構造形成部を有する熱的に安定なバックフィル層を形成することと、を含む。
別の態様においては、転写フィルムを形成する方法は、犠牲材料の層を反応性イオンエッチングし、反射防止ナノ構造テンプレート形成部を形成することと、反射防止ナノウィスカーテンプレート形成部に適合する第1表面及び対向する平面状の第2表面を有し、熱的に安定なバックフィル層を形成する熱的に安定なバックフィル材料を、反射防止ナノ構造テンプレート形成部にコーティングすることと、を含む。前記方法は、積層転写フィルムを形成する。
別の態様においては、転写フィルムを形成する方法は、反射防止ナノウィスカーテンプレート形成部を有する犠牲材料テンプレート層を、キャリアフィルムの剥離面上に付着することと、反射防止ナノウィスカーテンプレート形成部上に熱的に安定なバックフィル材料をコーティングして、反射防止ナノウィスカーテンプレート形成部に適合する第1表面及び対向する平面状の第2表面を有する熱的に安定なバックフィル層を形成することと、を含む。前記方法は、積層転写フィルムを形成する。
更なる態様において、光学製品は、サファイア材の層と、サファイア材の層に固定した反射防止ナノ構造形成部を有する熱的に安定なバックフィル層と、を含む。
これらの機構及び利点、並びに様々な他の機構及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」を読むことで明らかになるであろう。
本開示の種々の実施形態についての以下の詳細な説明を添付の図面と共に考察することで、本開示はより完全に理解され得る。
転写フィルム及び得られる最終的なAR構造を形成する、例示のスパッタ/エッチング方法の概略のプロセスフロー図である。 転写フィルム及び得られる最終的なAR構造を形成する、例示のナノウィスカー方法の概略のプロセスフロー図である。 階層構造的転写フィルム及び得られる最終的なAR構造を形成する、例示のスパッタ/エッチング方法の概略のプロセスフロー図である。 図3Aの階層構造を備える凹入のテンプレート構造の拡大図である。 図3Aの階層構造を備える凹入構造の拡大図である。 実施例1のペリレンウィスカ犠牲フィルムの平面SEM顕微鏡写真である。 実施例1の、AR構造をガラス上に形成した、熱的に安定なペリレンウィスカの平面SEM顕微鏡写真である。 実施例1の、AR構造をガラス上に形成した、熱的に安定なペリレンウィスカの側面SEM顕微鏡写真である。 実施例2のペリレンウィスカ犠牲膜の平面SEM顕微鏡写真である。 実施例2の、ガラス上の得られた無機性階層ナノ構造の側面SEM顕微鏡写真である。 実施例3のAR犠牲テンプレート試料2の平面SEM顕微鏡写真である。 実施例3のAR犠牲テンプレート試料7の平面SEM顕微鏡写真である。 実施例3のAR犠牲テンプレート試料15の平面SEM顕微鏡写真である。 試料2のベイクアウトしたARナノ構造の平面図を示す。 試料2のベイクアウトしたARナノ構造の側面図を示す。 試料7のベイクアウトしたARナノ構造の平面図を示す。 試料7のベイクアウトしたARナノ構造の側面図を示す。 試料15のベイクアウトしたARナノ構造の平面図を示す。 試料15のベイクアウトしたARナノ構造の側面図を示す。 実施例4のAR犠牲テンプレート試料Aの、平面SEM顕微鏡写真の平面図である。 実施例4のAR犠牲テンプレート試料Bの、平面SEM顕微鏡写真の平面図である。 実施例4のAR犠牲テンプレート試料Cの、平面SEM顕微鏡写真の平面図である。 実施例4の試料Aの得られたきれいな無機ARナノ構造の、平面SEM顕微鏡写真の平面図である。 実施例4の試料Bの得られたきれいな無機ARナノ構造の、平面SEM顕微鏡写真の平面図である。 実施例4の試料Cの得られたきれいな無機ARナノ構造の、平面SEM顕微鏡写真の平面図である。 実施例5のサファイア上の得られたきれいな無機ARナノ構造の、平面SEM顕微鏡写真の平面図である。 実施例6の得られた無機性階層ナノ構造の、平面SEM顕微鏡写真である。 実施例6の得られた無機性階層ナノ構造の、側面SEM顕微鏡写真である。 実施例7の得られた無機性階層ナノ構造の、平面SEM顕微鏡写真である。 実施例7の得られた無機性階層ナノ構造の、側面SEM顕微鏡写真である。 実施例7の得られた無機性階層ナノ構造の、拡大側面SEM顕微鏡写真である。
以下の記述において、本明細書の一部を構成する添付の図面を参照し、いくつかの特定の実施形態を実例として示す。他の実施形態が企図され、本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく行われ得ることを理解するべきである。以下の詳細な説明はしたがって、限定的な意味で解釈されるものではない。
本明細書で使用されるすべての科学用語及び専門用語は、特に指示がない限り、当該技術分野において一般的に用いられる意味を有する。本明細書にて与えられる定義は、本明細書でしばしば用いられる特定の用語の理解を促進しようとするものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
特に断りがない限り、本明細書及び「特許請求の範囲」で用いられる構造の大きさ、量、及び物理的特性を表すすべての数字は、いずれの場合においても「約」なる語によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、そうでないことが示されない限り、上記の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、当業者が本明細書に開示される教示内容を用いて得ようとするところの所望の特性に応じて変化し得る近似的な値である。
端点による数値範囲の列挙には、その範囲内に含まれるすべての数(例えば1〜5は、1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、及び5を含む)、並びにその範囲内の任意の範囲が含まれる。
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「a」、「an」、及び「the」は、その内容について別段のはっきりした指示がない限り、複数の指示対象を有する実施形態を含む。
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、用語「又は」は、その内容について別段のはっきりした指示がない限り、一般的に「及び/又は」を包含する意味で用いられる。
本明細書で使用される場合、「有する(have)」、「有している(having)」、「含む(include)」、「含んでいる(including)」、「備える(comprise)」、「備えている(comprising)」などは非制限的意味で使用され、一般に「含むがこれらに限定されない」ことを意味する。「〜からなる」及び「〜から本質的になる」という語は、「〜を含む」という語及び同様の語に含まれることが理解されよう。
本開示において、
「バックフィル材」又は「バックフィル層」とは、不規則な表面又は構造化表面を満たして、追加の層状要素を構築し、かつ熱的に安定な基部として使われ得る、新しい表面を作製する材料層を意味する。
「ベイクアウト」とは、熱的に安定な材料を実質的にそのまま残しながら(バックフィル、基板)、熱分解、燃焼、昇華又は揮散によって、層に存在する犠牲材料を実質的に除去する方法を意味する。
「ベイクアウト温度」とは、熱的に安定な材料を実質的にそのまま残しながら(バックフィル、基板)、熱分解又は燃焼によって層の犠牲材料を実質的に除去する方法中に到達する最大温度を意味する。
「燃焼する」又は「燃焼」とは、有機材料が酸化剤と化学反応を受けるように、有機材料を含む層を酸化雰囲気で加熱する方法を意味する。
「ナノ構造」とは、その最長寸法が約1nm〜約2000nmの範囲であり、かつミクロ構造を含む、形成部を意味する。
「熱分解する」又は「熱分解」とは、物品の有機材料が分解するように、犠牲層を不活性雰囲気で加熱する方法を意味する。
「構造化表面」とは、周期的、準周期的若しくはランダムに工学設計されたミクロ構造、ナノ構造、及び/又は、表面全体の規則的なパターン又はランダムであり得る階層構造を含む、表面を意味する。
「熱的に安定な」とは、犠牲材料の除去中、実質的にそのまま残る材料を意味する。
「ポリシロキサン」とは、未だに無機化合物としてみなされつつも、高度に分枝したオリゴマーオルガノシリコン化合物又はポリマーオルガノシリコン化合物を意味し、並びに、炭素−炭素及び/又は炭素−水素結合を含むことができる。
「異方性」とは、約1.5:1以上(好ましくは、2:1以上、又は%:1以上)の比率の、高さ対幅(すなわち、平均幅)を有することを意味する。
本開示は、反射防止構造を備える物品を形成するための積層転写フィルム、及びこのような積層転写フィルムを形成する方法に関する。このような転写フィルムは、所望の基板(ガラスなど)へと積層し、かつ「ベイクアウト」して、固有の反射防止構造を示すことができる。本明細書記載の方法によって作製された反射防止ナノ構造化物品は、反射防止性、光吸収性、防曇性、改善された接着力、疎水性、及び親水性などの、1つ以上の望ましい特性を示すことができる。例えば、いくつかの実施形態では、ナノ構造化異方性表面の表面反射率は、非処理表面の表面反射率の約75%、好ましくは約50%、又はより好ましくは25%である。反射防止構造は、例えば、反応性イオンエッチング又はナノウィスカー付着(ペリレンレッドを使用する)により作成される、テンプレート反射防止構造からなり得る。熱的に安定なバックフィル材料は、テンプレート反射防止構造に適合し、犠牲テンプレート反射防止構造のベイクアウトの後、レセプタ基板上に残る。転写フィルムにより提供される、このような熱的に安定な反射防止構造は、ガラス及びサファイア表面などのレセプタ基板上に、フィルムなしの広帯域反射防止構造を作成できる。反射防止構造を利用する、階層構造化表面を形成できる。本開示はそのように限定されることはないが、以下に示す例の説明により、本開示の様々な態様の認識が得られるであろう。
表面特性の比較に関して本明細書で使用されるとき、「非処理表面」という用語は、物品の表面が(それが比較されるとき、本開示のナノ構造化表面と)同じ材料を含むが、ナノ構造化異方性表面を含まない、ことを意味する。いくつかの実施形態では、以下に記載の「平均反射率%の測定」方法を使用して測定したとき、ナノ構造化異方性表面の反射率%は、約2%未満(通常、約1%未満)であり得る。同様に、いくつかの実施形態では、ナノ構造化異方性表面の透過率%は、以下に記載の「平均透過率%の測定」方法を使用して測定したとき、非処理表面の透過率%よりも約2%又はそれより大きい可能性がある。
図1は、転写フィルム30及び得られる最終的な反射防止(AR)構造50を形成する、例示のスパッタ/エッチング方法の概略のプロセスフロー図10である。本方法は、犠牲材料層12を反応性イオンエッチングして、反射防止ナノ構造テンプレート形成部14を形成することと、反射防止ナノ構造テンプレート形成部14に適合する第1表面15及び対向する平面状の第2表面16を有する、熱的に安定なバックフィル層22を形成する熱的に安定なバックフィル材料22を、反射防止ナノ構造テンプレート形成部にコーティングすることと、積層転写フィルム30を形成することと、により転写フィルム30を形成することを含む。
熱的に安定なバックフィル溶液を、反射防止ナノ構造テンプレート形成部14上へコーティングすることができ、並びに、任意の溶媒又は溶媒の一部を除去し、及び所望により硬化して、熱的に安定なバックフィル層22を形成することができる。好ましくは、溶媒の除去及び硬化の後、熱的に安定な材料は、犠牲テンプレート層を実質的に平坦化する。実質的な平坦化とは、等式1によって定義される平坦化の量(P%)が、50%超、又は好ましくは75%超、又は好ましくは90%超であることを意味する。
P%=(1−(t/h))×100 (1)
式中、tは、表面層のレリーフ高さであり、hは、表面層によって覆われる形成部の形成部高さであり、P.Chiniwalla、IEEE trans.adv.Packaging 24(1)、2001、41において更に開示されている。
犠牲テンプレート層12は、剥離可能な表面を有するキャリア層11(すなわち、ライナー)上にあり得る。他の実施形態において、キャリア層11は存在しない。ライナー又はキャリア層11は、他の層に機械的支持を提供する、熱的に安定なフレキシブルフィルムを用いて実施することができる。ライナー11は剥離可能な表面を有し、これは、剥離可能な表面に適用された材料の解放を可能にするライナー11であることを意味する。キャリア層11は、犠牲層又はバックフィル層のいずれにも悪影響を及ぼすことなく、70℃より高い温度又はあるいは120℃より高い温度で熱的に安定でなければならない。キャリアフィルムの一例は、ポリエチレンテレフタレート(PET)である。
支持基板又はキャリア層(本明細書に記載される)を、機械的支持を他の層に提供するフレキシブルフィルムとして、組み入れることができる。キャリアフィルムの一例は、ポリエチレンテレフタレート(PET)である。種々の熱硬化性又は熱可塑性ポリマーからなる種々のポリマーフィルム基板は、支持基板として使用するのに適している。キャリアは、単層フィルム又は多層フィルムであり得る。キャリア層フィルムとして使用してよいポリマーの例示の例としては、(1)ポリ(クロロトリフルオロエチレン)、ポリ(テトラフルオロエチレン−コヘキサフルオロプロピレン)、ポリ(テトラフルオロエチレン−コ−ペルフルオロ(アルキル)ビニルエーテル)、ポリ(フッ化ビニリデン−コヘキサフルオロプロピレン)などのフッ素化ポリマー、(2)E.I.duPont Nemours(Wilmington、DE)から入手可能な商標SURLYN−8920及び商標SURLYN−9910などの、ポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)とナトリウムイオン又は亜鉛イオンとの、アイオノマ性エチレンコポリマー、(3)低密度ポリエチレンなどの低密度ポリエチレン;線状低密度ポリエチレン;超低密度ポリエチレン;可塑化ポリ(塩化ビニル)などの可塑化ビニルハライドポリマー、(4)ポリ(エチレン−コ−アクリル酸)「EAA」、ポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)「EMA」、ポリ(エチレン−コ−マレイン酸)、及びポリ(エチレン−コ−フマル酸)など酸官能性ポリマーを含む、ポリエチレンコポリマー、アルキル基がメチル、エチル、プロピル、ブチルなど、又はCH3(CH2)n−(式中、nは0〜12である)であるポリ(エチレン−コ−アルキルアクリレート)などのアクリル官能性ポリマー、及びポリ(エチレン−コ−ビニルアセテート)「EVA」、並びに(5)(例えば)脂肪族ポリウレタンが挙げられる。キャリア層は、オレフィン高分子材料であり得、通常2〜8つの炭素原子を有するアルキレンを少なくとも50重量%含み、最も一般的にはエチレン及びプロピレンが用いられる。他のキャリア層としては、例えば、ポリ(エチレンナフタレート)、ポリカーボネート、ポリ(メタ)アクリレート(例えば、ポリメチルメタクリレート又は「PMMA」)、ポリオレフィン(例えば、ポリプロピレン又は「PP」)、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート又は「PET」)、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(TAC)、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、環状オレフィンコポリマー、エポキシなどが挙げられる。いくつかの実施形態において、キャリア層は、紙、剥離コーティングした紙、不織布、織布(布地)、金属フィルム、及び金属箔を含むことができる。
いくつかの実施形態では、キャリア層は、ベイクアウト工程中、転写フィルム上に残ることができる犠牲材料を含むことができる。例えばキャリアフィルムは、PMMA剥離層上のPET層を含むことができ、PET層からの解放の後、剥離層が転写フィルム上に残る。犠牲材料(例えばPMMA剥離層)を、犠牲層に存在する、ほぼすべての有機材料を蒸発させることができる加熱条件に、それらを置くことによって熱分解できる。このような犠牲層を、犠牲層に存在するすべての有機材料をベイクアウトするために、燃焼にもさらすことができる。通常、透明な高純度ポリマー、例えばポリ(メタクリル酸メチル)、ポリ(エチルアクリレート−コ−メチルメタクリレート)が、犠牲材料として使用することが可能である。有用な犠牲材料は、ベイクアウト温度での熱分解又は燃焼の後、超低有機残留物(灰)を残す。
反射防止ナノ構造テンプレート形成部14は、国際特許第WO2013148031号の名称「NANOSTRUCTURED MATERIAL AND METHOD OF MAKING THE SAME」、国際特許第WO201325614号の名称「NANOSTRUCTURED ARTICLES AND METHODS TO MAKE THE SAME」、米国特許第20130344290号の名称「NANOSTRUCTURED ARTICLES」、米国特許第20140004304号の名称「MULTILAYER NANOSTRUCTURED ARTICLES」、米国特許第20130038949号の名称「METHOD OF MAKING A NANOSTRUCTURE」、米国特許第20120328829号の名称「COMPOSITE WITH NANOSTRUCTURED LAYER」、米国特許第20110281068号の名称「NANOSTRUCTURED ARTICLES AND METHODS OF MAKING NANOSTRUCTURED ARTICLES」、米国特許第20120012557号の名称「METHOD FOR MAKING NANOSTRUCTURED SURFACES」、米国特許第20090263668号の名称「DURABLE COATING OF AN OLIGOMER AND METHODS OF APPLYING」、又は、米国特許第20100239783号の名称「METHODS OF FORMING MOLDS AND METHODS OF FORMING ARTICLES USING SAID MOLDS」のうちの1つ以上に記載される、スパッタ/エッチング又は反応性イオンエッチング工程によって形成される。
多くの実施形態において、スパッタ/エッチング又は反応性イオンエッチング工程は、プラズマ化学気相堆積法を使用して、犠牲テンプレート層の主表面に、薄い不規則で不連続なマスキング層17を適用することを含む。犠牲テンプレート層の主表面は、平坦な表面又はミクロ構造化表面であり得る。この不規則で不連続なマスキング層は、有機ケイ素化合物、アルキル金属、金属イソプロポキシド、金属アセチルアセトナート及び金属ハロゲン化物から選択される化合物を含むことができる、反応ガスを使用したプラズマ化学気相堆積法の反応生成物である。他の実施形態において、マスクは、表面ナノ粒子マスク、バルクナノ粒子マスク、スパッタリングされたマスク、又は同時スパッタ/エッチングマスクを使用して形成されることができる。
プラズマ化学気相堆積法(又はプラズマ増強化学気相堆積法)は、2つの電極間の空間が反応ガス(1つ又は複数)で満たされた際、通常高周波放電により生成されるプラズマがその空間内に形成されるプロセスである。プラズマ化学気相堆積法は、反応チャンバ内に存在する、不必要な種による副反応を低減するよう真空下で行われる。反応ガス(1つ又は複数)は、通常、基材上に薄い固体フィルムを堆積させる。提供された方法では、プラズマ化学気相堆積法を用いて、犠牲テンプレート層に不規則で不連続なマスキング層を形成する。プラズマ化学気相堆積法により生成される少量の生成物が、犠牲テンプレート層上に堆積される際、当初は不規則で不連続なパターンである小島内に集まる傾向がある。提供された方法では、任意の融合合一が生じる前に堆積を停止するように、反応条件(ウェブ速度、プラズマ放電エネルギ、基板の露出時間など)が調節される。かくして、堆積されたマスキング層は、不規則で不連続である。多くの実施形態において、個々の島は、約400nm未満、約200nm未満、約100nm未満、約50nm未満、又は約20nm未満の平均水平方向寸法を有する。
本方法は、マスキング層17により保護されていない主表面の部分をエッチングして、犠牲テンプレート層12上にナノ構造14を形成する工程を含む。通常、反応性イオンエッチングを、エッチングのために用いる。一実施形態では、提供された方法は「円筒型反応性イオンエッチング」(円筒型RIE)と称される連続的なロールツーロール方式を用いて実施できる。円筒型RIEは、回転円筒型電極を利用して、物品又は基材の表面上に異方性エッチングされたナノ構造を提供する。一般的に、円筒型RIEは以下のとおり記載され得る。回転可能な円筒型電極(「ドラム電極」)は、高周波(RF)によって通電され、接地した対電極は減圧容器の内部に提供される。対電極は、減圧容器自体を構成してもよい。エッチング用ガスは、減圧容器内に供給され、プラズマが着火され、ドラム電極と接地した対向電極との間に維持される。
次いで、犠牲テンプレート層及び任意のキャリア層を含有し、かつ、不規則で不連続なマスキング層を含む連続した基材が、ドラムの円周の周りに巻き付けられ、基材は、基材の面に垂直な方向でエッチングされ得る。基材の露出時間は、得られるナノ構造の所定のエッチング深さが得られるように制御され得る。プロセスは、約10mTorr(1.3Pa)の動作圧で実施されてもよい。円筒型RIEは、例えばPCT特許出願第US/2009/069662号(Davidら)に開示されている。
スパッタ/エッチング又は反応性イオンエッチング法によって製造される、反射防止ナノ構造テンプレート形成部14、及び熱的に安定なバックフィル層50の対応する反射防止ナノ構造形成部52は、ナノ構造化異方性表面を有することができる。反射防止ナノ構造テンプレート形成部14は、高さ対幅の比が、約2:1以上、好ましくは約5:1以上である、ナノスケール形成部を含むことができる。いくつかの実施形態では、高さ対幅の比は、50:1以上、100:1以上、又は200:1以上でもあり得る。反射防止ナノ構造テンプレート形成部14は、例えば、ナノピラー若しくはナノコラム、又は、ナノピラー若しくはナノコラムを含む連続的なナノ壁を含むことができる。通常、ナノ構造体は、基材に対して実質的に垂直である、急勾配の側壁を有する。いくつかの実施形態では、ナノ構造体の大部分は、マスク材料でキャッピングされてもよい。
反射防止ナノ構造テンプレート形成部14は、反射防止ナノ構造形成部52の逆である。例えば、反射防止ナノ構造テンプレートピークの高さ対幅の比は、反射防止ナノ構造の谷部分の高さ対幅の比に対応する。
いくつかの実施形態では、犠牲テンプレート層12は、熱的に安定な分子種、及び/又は、無機ナノ材料などの無機材料を含む。無機ナノ材料は犠牲層12に存在でき、犠牲材料は、ナノ材料の緻密化層を残してきれいにベイクアウトされ得る。いくつかの実施形態では、ナノ材料の緻密化層は、ガラス様材料内に、完全に又は部分的に溶融できる。ナノ材料の緻密化層は、実質的空隙容積を有することができる。ナノ材料の緻密化層は、透明であり得て、開示された転写フィルムの周囲の層と比較して、高屈折率を有することができる。無機ナノ粒子は、1つ以上の埋め込み層中に存在し得て、異なる屈折率を有する各層は、層に存在するナノ粒子の種類及び濃度に影響される。
積層転写フィルム30を、レセプタ基板40に積層して、加熱工程又はベイクアウト工程にさらして、犠牲テンプレート層12を除去して、及び、熱的に安定なバックフィル層50の反射防止ナノ構造形成部52を形成することができる。いくつかの実施形態では、任意の犠牲接着剤層(図示せず)が、積層の前に、バックフィル層22に、又はレセプタ基板40に適用される。
レセプタ基板の例としては、ディスプレイマザーガラス(例えば、裏面マザーガラス)、ディスプレイカバーガラス、照明マザーガラス、建築ガラス、ロールガラス、及び可撓性ガラスなどの、ガラスが挙げられる。可撓性ロールガラスの例としては、Corning Incorporated製のWILLOWガラスの商標名にて市販されている。レセプタ基板の他の例としては、金属部品、金属シート及び箔などの金属が挙げられる。更に他のレセプタ基板の例としては、サファイア、シリコン、シリカ、及び炭化ケイ素が挙げられる。
ディスプレイ裏面マザーガラスレセプタ基板は、積層転写フィルムが適用されたレセプタ基板の側面に、任意で緩衝層を含むことができる。緩衝層の例が、米国特許第6,396,079号に記載されており、これは参照により、全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれる。緩衝層の1つの種類は、SiOの薄層であり、これは、K.Kondohら、J.of Non−Crystalline Solids 178(1994)189〜98及びT−K.Kimら、Mat.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.448(1997)419〜23に記載されており、両方の内容のすべてが参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書に記載の転写フィルム及び方法の具体的な利点は、ディスプレイマザーガラス又は建築ガラスなどの、大型の表面を有するレセプタ表面に反射防止ナノ構造形成部を付与する能力である。半導体パターニング方法が、複雑であり得るナノパターンを作成するために存在するが、これらの方法は一般的に、時間がかかり、複雑で、高価で、及び単一のウエハサイズ(例えば、直径約300mm)に限られる。ナノインプリントリソグラフィなどの、工程及び繰り返しスタンピング方法が、使用され、半導体パターニング方法よりも広い領域上にナノパターンを作製するが、このような方法も一般に、時間がかかり、高価かつ複雑であり、多くの場合、レジストコーティング、反応性イオンエッチング及びレジスト剥離などの、複数の従来のフォトリソグラフィ工程を必要とする。
本明細書に記載される転写フィルム及び方法は、ロールツーロール処理を利用することによって、上述したサイズ制限及び複雑さを克服する。本明細書に記載される転写フィルムは、例えば、大型デジタルディスプレイ基板(例えば、幅52インチ×高さ31.4インチ(幅132センチメートル×高さ79.8センチメートル)の寸法を有する、55インチ(140センチメートル)対角のAMOLED HDTV)の少なくとも全面にわたってナノ構造を与えるために使用することができる、十分な寸法を有する。
犠牲テンプレート層12は、熱的に安定なバックフィル層50の反射防止ナノ構造形成部52を残して、きれいにベイクアウトされ得る。図10A〜Cは、このプロセスにより形成された、下記の実施例3に記載されている、熱的に安定なバックフィル層50の反射防止ナノ構造形成部52のSEM顕微鏡写真を示す。犠牲テンプレート層12は、熱的に安定なバックフィル層50の反射防止ナノ構造形成部52を残しつつ、ベイクアウトされ得ることを、これらの図は示す。
図2は、転写フィルム130及び得られる最終的なAR構造152を形成する、例示のナノウィスカー方法の概略のプロセスフロー図100である。この方法は、反射防止ナノウィスカーテンプレート形成部114を有する犠牲材料テンプレート層を、キャリアフィルム11の剥離面13上に付着させること(上述)と、反射防止ナノウィスカーテンプレート形成部114上に熱的に安定なバックフィル材料22をコーティングして、反射防止ナノウィスカーテンプレート形成部114に適合する第1表面15及び対向する平面状の第2表面16を有する熱的に安定なバックフィル層22を形成することと、により転写フィルム130を形成することを含む。
熱的に安定なバックフィル溶液を、反射防止ナノ構造犠牲テンプレート形成部114上へコーティングすることができ、並びに、任意の溶媒又は溶媒の一部を除去し、及び所望により硬化して、熱的に安定なバックフィル層22を形成することができる。好ましくは、溶媒の除去及び硬化の後、熱的に安定な材料は、上述のように犠牲テンプレート層を実質的に平坦化する。
反射防止ナノウィスカー犠牲テンプレート形成部114は、任意の有用な方法によって形成されることができて、米国特許第5,039,561号の名称「METHOD FOR PREPARING AN ARTICLE HAVING SURFACE LAYER OF UNIFORMLY ORIENTED、CRYSTALLINE、ORGANIC MICROSTRUCTURES」に記載の材料を使用できる。この文献には、図4に示しかつ下記の実施例1に記載されるように、染料の平滑な層の真空蒸着、その後、ウィスカ要素内に染料分子の自己集合を促進するためのアニールによって、染料ペリレンレッドのナノ構造化異方性ナノ形成部又はナノウィスカーを形成することが、記載されている。
積層転写フィルム130を、レセプタ基板40(上述)に積層して、加熱工程又はベイクアウト工程にさらして、反射防止ナノウィスカー犠牲テンプレート形成部114を除去して、及び、熱的に安定なバックフィル層150の反射防止ナノ構造形成部152を形成することができる。いくつかの実施形態では、任意の犠牲接着剤層(図示せず)が、積層の前に、バックフィル層22に、又はレセプタ基板40に適用される。
反射防止ナノウィスカー犠牲テンプレート形成部114は、熱的に安定なバックフィル層150の反射防止ナノ構造形成部152を残して、きれいにベイクアウトされ得る。図5〜6は、このプロセスにより形成される熱的に安定なバックフィル層150の反射防止ナノ構造形成部152のSEM顕微鏡写真を示す。反射防止ナノウィスカー犠牲テンプレート形成部114が、熱的に安定なバックフィル層150の反射防止ナノ構造形成部152を残しつつ、ベイクアウトされ得ることを、これらの図は示す。
図3Aは、階層構造化転写フィルム230及び得られる最終的なAR構造250を形成する、例示の方法の概略のプロセスフロー図200である。この方法は、反射防止テンプレート形成部14を有する犠牲材料テンプレート層12を、キャリアフィルム11の剥離面13のミクロ構造9(拡大図として図3Bに示す)上に付着させること(上述)と、反射防止テンプレート形成部14上に熱的に安定なバックフィル材料22をコーティングして、マスキング層17を備える反射防止カテンプレート形成部14に適合する第1表面及び対向する平面状の第2表面を有する熱的に安定なバックフィル層22を形成することと、により転写フィルム230を形成することを含む。
熱的に安定なバックフィル溶液を、ミクロ構造9及び反射防止ナノ構造テンプレート形成部14上へコーティングすることができ、並びに、任意の溶媒又は溶媒の一部を除去し、及び所望により硬化して、熱的に安定なバックフィル層22を形成することができる。好ましくは、溶媒の除去及び硬化の後、熱的に安定な材料は、上述のように犠牲テンプレート層を実質的に平坦化する。
反射防止テンプレート形成部14は、前述したもののような、任意の有用な工程により形成することができる。微細構造9は、連続鋳造方法及び連続硬化方法など任意の有用な方法、又はエンボス加工によって形成され、ミクロ構造9を作製することができる。
積層転写フィルム230を、レセプタ基板40(上述)に積層して、加熱工程又はベイクアウト工程にさらして、犠牲テンプレート層12を除去して、及び、熱的に安定なバックフィル層250の反射防止ナノ構造形成部252(拡大図として図3Cに示す)を形成することができる。いくつかの実施形態では、任意の犠牲接着剤層(図示せず)が、積層の前に、バックフィル層22に、又はレセプタ基板40に適用される。
犠牲テンプレート層12及び/又は反射防止ナノウィスカーテンプレート形成部114は、熱的に安定なバックフィル層250の反射防止ナノ構造形成部252を残して、きれいにベイクアウトされ得る。図7、8、14A、14B、15A及び15Bは、このプロセスにより形成された、熱的に安定なバックフィル層250の反射防止ナノ構造形成部252のSEM顕微鏡写真を示す。犠牲テンプレート層12及び/又は反射防止ナノウィスカーテンプレート形成部114が、熱的に安定なバックフィル層250の反射防止ナノ構造形成部252を残しつつ、ベイクアウトされ得ることを、これらの図は示す。
熱的に安定な材料
熱的に安定な材料は、転写フィルムの熱的に安定なバックフィル層を形成するために利用される。熱的に安定な材料は、熱的に安定な分子種を含む。熱的に安定な材料及び熱的に安定な分子種が、「ベイクアウト」中若しくは熱分解中など、犠牲材料の除去中、実質的にそのまま維持される材料である、又は材料へと変化する、前駆体物質を含むものと理解されている。
バックフィルに使用され得る材料としては、ポリシロキサン樹脂、ポリシラザン、ポリイミド、ブリッジ型又はラダー型のシルセスキオキサン、シリコーン、及びシリコーンハイブリッド材料、並びに多くの他のものが挙げられる。例示のポリシロキサン樹脂は、California Hardcoating Company(Chula Vista、CA)製PERMANEW 6000の商標名で入手可能である。これらの分子は通常、高い寸法安定性、機械的強度及び耐化学性につながる無機成分と、可溶性及び反応性を支援する有機成分と、を有する。
多くの実施形態において、熱的に安定な分子種は、シリコン、ハフニウム、ストロンチウム、チタン又はジルコニウムを含む。いくつかの実施形態では、熱的に安定な分子種は、金属、金属酸化物、又は金属酸化物前駆体を含む。金属酸化物前駆体は、無機ナノ粒子のためのアモルファス「結合剤」として作用するために、用いることが可能である、又は、それらを単独で使うことができる。
多くの実施形態において、本発明に有用な材料は、一般式(下記)の高度に分枝したオルガノシリコンオリゴマー及びポリマーの種類に属し、それは更に反応して、Si−OH基のホモ縮合、残留する加水分解基(例えばアルコキシ基)とのヘテロ縮合によって、及び/又は官能性有機基(例えば、エチレン系不飽和基)の反応によって、架橋ネットワークを形成する。この種類の材料は、一般式
SiZ4−x
の有機シランに主に由来し、式中、
Rは、水素、置換若しくは未置換のC〜C20アルキル、置換若しくは未置換のC〜C10アルキレン、置換若しくは未置換のC〜C20アルケニレン、C〜C20アルキニレン、置換若しくは未置換のC〜C20シクロアルキル、置換若しくは未置換のC〜C20アリール、置換若しくは未置換のC〜C20アリーレン、置換若しくは未置換のC〜C20アリールアルキル基、置換若しくは未置換のC〜C20ヘテロアルキル基、置換若しくは未置換のC〜C20ヘテロシクロアルキル基、及び/又はこれらの組み合わせから選択される。
Zは、ハロゲン(F、Br、Cl又はI元素を含む)、C〜C20アルコキシ、C〜C20アリールオキシ、及び/又はこれらの組み合わせなどの、加水分解性基である。
組成物の大部分は、RSiO3/2単位からなることができ、したがって材料の種類は、しばしばシルセスキオキサン(又はT−樹脂)と呼ばれるが、それらは、モノ−(RSi−O1/2)、ジ−(RSiO2/2)、及び、4官能基(Si−O4/2)を含むこともできる。次の式
3−nSi−Y−Si R3−n
の有機修飾ジシランがしばしば加水分解組成物に使用され、更に材料の性質を改質し(いわゆる架橋シルセスキオキサンを形成する)、R基及びZ基は、上記定義のとおりである。前記材料は、更に配合され、金属アルコキシド(M(OR))と反応して、メタロ−シルセスキオキサンを形成する。
多くの実施形態の、一般式の高度に分枝したオルガノシリコンオリゴマー及びポリマーにおいて、
Figure 2017508640
は、水素、置換若しくは未置換のC〜C20アルキル、置換若しくは未置換のC〜C10アルキレン、置換若しくは未置換のC〜C20アルケニレン、C〜C20アルキニレン、置換若しくは未置換のC〜C20シクロアルキル、置換若しくは未置換のC〜C20アリール、置換若しくは未置換のC〜C20アリーレン、置換若しくは未置換のC〜C20アリールアルキル基、置換若しくは未置換のC〜C20ヘテロアルキル基、置換若しくは未置換のC〜C20ヘテロシクロアルキル基、及び/又はこれらの組み合わせから選択され、
は、水素、置換若しくは未置換のC〜C20アルキル、置換若しくは未置換のC〜C10アルキレン、置換若しくは未置換のC〜C20アルケニレン、C〜C20アルキニレン、置換若しくは未置換のC〜C20シクロアルキル、置換若しくは未置換のC〜C20アリール、置換若しくは未置換のC〜C20アリーレン、置換若しくは未置換のC〜C20アリールアルキル基、置換若しくは未置換のC〜C20ヘテロアルキル基、置換若しくは未置換のC〜C20ヘテロシクロアルキル基、及び/又はこれらの組み合わせから選択され、
は、水素、置換若しくは未置換のC〜C20アルキル、置換若しくは未置換のC〜C10アルキレン、置換若しくは未置換のC〜C20アルケニレン、C〜C20アルキニレン、置換若しくは未置換のC〜C20シクロアルキル、置換若しくは未置換のC〜C20アリール、置換若しくは未置換のC〜C20アリーレン、置換若しくは未置換のC〜C20アリールアルキル基、置換若しくは未置換のC〜C20ヘテロアルキル基、置換若しくは未置換のC〜C20ヘテロシクロアルキル基、及び/又はこれらの組み合わせから選択され、
は、水素、置換若しくは未置換のC〜C20アルキル、置換若しくは未置換のC〜C10アルキレン、置換若しくは未置換のC〜C20アルケニレン、C〜C20アルキニレン、置換若しくは未置換のC〜C20シクロアルキル、置換若しくは未置換のC〜C20アリール、置換若しくは未置換のC〜C20アリーレン、置換若しくは未置換のC〜C20アリールアルキル基、置換若しくは未置換のC〜C20ヘテロアルキル基、置換若しくは未置換のC〜C20ヘテロシクロアルキル基、及び/又はこれらの組み合わせから選択され、
は、水素、置換若しくは未置換のC〜C20アルキル、置換若しくは未置換のC〜C10アルキレン、置換若しくは未置換のC〜C20アルケニレン、C〜C20アルキニレン、置換若しくは未置換のC〜C20シクロアルキル、置換若しくは未置換のC〜C20アリール、置換若しくは未置換のC〜C20アリーレン、置換若しくは未置換のC〜C20アリールアルキル基、置換若しくは未置換のC〜C20ヘテロアルキル基、置換若しくは未置換のC〜C20ヘテロシクロアルキル基、及び/又はこれらの組み合わせから選択され、
Zは、ハロゲン(F、Br、Cl又はI元素を含む)、C〜C20アルコキシ、C〜C20アリールオキシ、及び/又はこれらの組み合わせなどの、加水分解性基である。
mは、0〜500の整数であり、
nは、1〜500の整数であり、
pは、0〜500の整数であり、
qは、0〜100の整数である。
本明細書で使用する場合、「置換された」という用語は、化合物の水素の代わりに、ハロゲン(F、Br、Cl又はI元素を含む)、ヒドロキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アジド基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、カルボニル基、カルバミル基、チオール基、エステル基、カルボキシル基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、アルキル基、C〜C20アルケニル基、C〜C20アルキニル基、C〜C30アリール基、C〜C13アリールアルキル基、C〜Cオキシアルキル基、C〜C20ヘテロアルキル基、C〜C20ヘテロアリールアルキル基、C〜C30シクロアルキル基、C〜C15シクロアルケニル基、C〜C15シクロアルキニル基、ヘテロシクロアルキル基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、少なくとも1つの置換基で置換されもの、を意味する。
得られた高度に分枝したオルガノシリコンポリマーは、150〜300,000Daの範囲の、又は好ましくは150〜30,000Daの範囲の分子量を有する。
好ましくは、熱的に安定なバックフィルは、極性溶媒のメチルトリエトキシシラン前駆体の、加水分解と縮合の反応生成物を含む。合成の後、得られたポリマーは好ましくは、名目上30,000Da未満の分子量を有する。熱的に安定なバックフィル溶液も好ましくは、10〜50ナノメートルの間の名目上のサイズの、50重量パーセント未満のシリカナノ粒子を含む。
本明細書に記載される熱的に安定な組成物は、好ましくは無機ナノ粒子を含む。このようなナノ粒子は、様々なサイズ及び形状であり得る。ナノ粒子は、約1000nm未満、約100nm未満、約50nm未満、又は約35nm未満の平均粒径を有してもよい。ナノ粒子は、約3nm〜約50nm、約3nm〜約35nm、又は約5nm〜約25nmの平均粒径を有してもよい。ナノ粒子が凝集物である場合、凝集した粒子の最大断面寸法は、このような任意の範囲内であってよく、約100nm超であってもよい。シリカ及びアルミナなど、主たる寸法が約50nm未満の「ヒュームド」ナノ粒子を使用してもよく、例えば、Cabot Co.(Boston、MA)から入手可能な、CAB−OSPERSE PG 002ヒュームドシリカ、CAB−O−SPERSE 2017Aヒュームドシリカ、及びCAB−OSPERSE PG 003ヒュームドアルミナなどがある。これらの測定は、透過型電子顕微鏡法(TEM)に基づくことができる。ナノ粒子は、実質的に完全凝縮され得る。コロイド状二酸化ケイ素などの完全凝縮ナノ粒子は通常、実質的に内部に水酸基を有しない。非シリカ含有完全凝縮ナノ粒子の結晶化度(単離した粒子として測定した場合)は、通常55%超、好ましくは60%超、より好ましくは70%超である。例えば結晶化度は、最大で約86%以上の範囲であり得る。結晶化度は、X線回折法によって測定することができる。凝縮結晶性の(例えば、ジルコニア)ナノ粒子は、高屈折率を有するが、非晶質ナノ粒子は通常、より低い屈折率を有する。球体、棒状、シート、管、ワイヤ、立方体、円錐、四面体など、様々な形状の無機又は有機ナノ粒子を、使用することができる。
前記粒子の寸法は一般に、最終物品の、可視光線での顕著な光散乱を回避するように選択される。選択されるナノ材料は、種々の光学特性(すなわち屈折率、複屈折)、電気的特性(例えば、導電率)、機械的特性(例えば靱性、鉛筆硬度、引っ掻き耐性)、又はこれらの特性の組み合わせを与えることができる。光学又は材料特性を最適化するため、及び全組成物コストを低下させるために、有機及び無機酸化物粒子の混合物を用いることが望ましい場合がある。
好適な無機ナノ粒子の例としては、元素ジルコニウム又はジルコニア(Zr)、チタン又はチタニア(Ti)、ハフニウム(Hf)、アルミニウム又はアルミナ(Al)、鉄(Fe)、バナジウム(V)、アンチモン(Sb)、スズ(Sn)、金(Au)、銅(Cu)、ガリウム(Ga)、インジウム(中で)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、イットリウム(Y)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、テクネチウム(Te)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、カドミウム(Cd)、ランタン(La)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、レニウム(Rh)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、プラチナ(Pt)、及びこれらの任意の組み合わせを含む、金属ナノ粒子又はそれぞれの酸化物が挙げられる。
好ましい実施形態において、酸化ジルコニウム(ジルコニア)のナノ粒子が、用いられる。ジルコニアナノ粒子は、約5nm〜50nm、又は5nm〜15nm、又は10nmの粒径を有し得る。ジルコニアナノ粒子は、耐久性物品又は光学素子中に、10〜70重量%、又は30〜50重量%の量で存在し得る。本発明の材料中で使用されるジルコニアは、Nalco Chemical Co.(Naperville、Ill.)製、商標名「NALCO OOSSOO8」、及びBuhler AG(Uzwil、20 Switzerland)製、商標名「Buhler zirconia Z−WO sol」で市販されている。ジルコニアナノ粒子はまた、米国特許第7,241,437号(Davidsonら)及び米国特許第6,376,590号(Kolbら)に記載されているようにして調製することができる。チタニア、酸化アンチモン、アルミナ、酸化スズ、及び/又は混合金属酸化物粒子は、耐久性物品又は光学素子中に、10〜70重量%、又は30〜50重量%の量で存在し得る。緻密化セラミック酸化物層は、「ゾル−ゲル」法を介して形成されることができ、米国特許第5,453,104号(Schwabel)に記載のとおり、セラミック酸化物粒子は、少なくとも1つの改質成分の前駆体と共にゲル化分散物に組み込まれて、その後脱水及び焼成が続く。本発明の材料に使用するための混合金属酸化物は、Catalysts & Chemical Industries(日本国、川崎)製の商品名OPTOLAKEとして市販されている。
好適な無機ナノ粒子の他の例として、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、炭化ケイ素(SiC)、シリコンゲルマニド(SiGe)、窒化アルミニウム(AlN)、リン化アルミニウム(AlP)、窒化ホウ素(BN)、炭化ホウ素(BC)、アンチモン化ガリウム(GaSb)、リン化インジウム(InP)、窒化砒化ガリウム(GaAsN)、リン化砒化ガリウム(GaAsP)、窒化砒化インジウムアルミニウム(InAlAsN)、酸化亜鉛(ZnO)、セレン化亜鉛(ZnSe)、硫化亜鉛(ZnS)、テルル化亜鉛(ZnTe)、セレン化水銀亜鉛(HgZnSe)、硫化鉛(PbS)、テルル化鉛(PbTe)、硫化スズ(SnS)、テルル化鉛スズ(PbSnTe)、テルル化タリウムスズ(TlSnTe)、リン化亜鉛(Zn)、砒化亜鉛(ZnAs)、アンチモン化亜鉛(ZnSb)、ヨウ化鉛(II)(PbI)、酸化銅(I)(CuO)などの、半導体及びそれらの対応する酸化物として知られている、元素及び合金が挙げられる。
二酸化シリコン(シリカ)ナノ粒子は、5nm〜75nm、又は10nm〜30nm、又は20nmの粒径を有し得る。シリカナノ粒子は通常、10〜60重量%の量である。通常シリカの量は、40重量%未満である。好適なシリカは、Nalco Chemical Co.(Naperville,Ill.)製、商品名NALCO COLLOIDAL SILICASとして市販されている。例えばシリカ10は、商品名NALCO 1040、1042、1050、1060、2327及び2329、並びに、Nissan Chemical America Co.(Houston,TX)製の商品名IPA−ST−MS、IPA−ST−L、IPA−ST、IPA−ST−UP、MA−ST−M及びMA−STゾル、並びにNissan Chemical America Co.(Houston,TX)製の商品名SNOWTEX ST−40、ST−50、ST−20L、ST−C、ST−N、ST−O、ST−OL、ST−ZL、ST−UP及びST−OUPとして入手可能なオルガノシリカを含む。好適なヒュームドシリカとしては、例えば、DeGussa AG(Hanau、Germany)製の商品名AEROSILシリーズOX−50、OX−130、OX−150及びOX−200、並びに、Cabot Corp.(Tuscola、Ill.)製のCAB−O−SPERSE 2095、CAB−O−SPERSE A105及びCAB−O−SIL MSとして入手可能な製品が挙げられる。重合性材料とナノ粒子の重量比は、約30:70、40:60、50:50、55:45、60:40、70:30、80:20、又は90:10以上の範囲であってもよい。ナノ粒子の重量%の好ましい範囲は、約10重量%〜約60重量%であり、使用するナノ粒子の密度及びサイズに依存し得る。
多くの実施形態において、熱的に安定なバックフィル層は、ジルコニア、チタニア、アルミナ、炭化ホウ素、又は炭化ケイ素のナノ粒子を含む。いくつかの実施形態では、熱的に安定なバックフィル層は、ジルコニアを含む。いくつかの実施形態では、熱的に安定なバックフィル層は、チタニアを含む。いくつかの実施形態では、熱的に安定なバックフィル層は、アルミナを含む。いくつかの実施形態では、熱的に安定なバックフィル層は、炭化ホウ素を含む。いくつかの実施形態では、熱的に安定なバックフィル層は、炭化ケイ素を含む。
半導体の種類内に、「量子ドット」として知られているナノ粒子を含み、それは、広範な用途で使用可能な、興味深い電気特性及び光学特性を有する。量子ドットは、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、砒化インジウム、及びリン化インジウムなどの二元合金から、又は、硫化セレン化カドミウムなどの三元合金から作製されることができる。量子ドットを販売する会社は、Nanoco Technologies(Manchester、UK)及びNanosys(Palo Alto、CA)を含む。
好適な無機ナノ粒子の例として、ランタン(La)、セリウム(CeO)、プラセオジム(Pr11)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)及びルテチウム(Lu)などの、希土類元素並びにこれらの酸化物としてとして知られている元素が挙げられる。そのうえ、「蛍光体」として知られているリン光材料は、熱的に安定なバックフィル材料に含まれることができる。これらは、活性剤(CaxSr)S:Biとして、ビスマスを有する硫化ストロンチウムを有する硫化カルシウム、銅「GS蛍光体」を有する硫化亜鉛、硫化亜鉛と硫化カドミウムの混合物、ユーロピウムによって活性化されるアルミン酸ストロンチウム(SrAl:Eu(II):Dy(III))、BaMgAl1017:Eu2+(BAM)、Y:Eu、ドープしたオルト−ケイ酸塩、材料を含有するイットリウムアルミニウムガーネット(YAG)及びルテチウムアルミニウムガーネット(LuAG)、任意のこれらの組み合わせなどを含むことができる。市販の蛍光体の例は、ISIPHOR(商標)無機蛍光体(Merck KGaA(Darmstadt、Germany)から入手可能な)ISIPHORのうちの1つを含むことができる。
ナノ粒子は、通常、表面処理剤で処理される。ナノサイズ粒子を表面処理することで、ポリマー樹脂中での安定した分散を提供することができる。好ましくは前記表面処理は、粒子が実質的に均一な組成物中によく分散されるように、ナノ粒子を安定化させる。更にナノ粒子は、安定化された粒子が硬化中に組成物の一部と共重合又は反応できるように、その表面の少なくとも一部を表面処理剤によって改質することができる。一般に表面処理剤には、粒子表面に結合(共有結合、イオン結合、又は、強力な物理吸着を介して)することになる第1末端と、粒子と組成物の相溶性をもたらす、及び/又は硬化中に樹脂と反応する、第2末端を有する。表面処理剤の例としては、アルコール、アミン、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、シラン及びチタン酸塩が挙げられる。処理剤の好ましい種類は、ある程度は、金属酸化物表面の化学的性質により決定される。シリカに対してはシランが好ましく、シリカ系充填剤に対しては他のものが好ましい。ジルコニアなどの金属酸化物に対しては、シラン及びカルボン酸が好ましい。表面改質は、モノマーとの混合に続いて又は混合後のいずれかで行うことができる。シランの場合、組成物へ組み込む前に、シランを粒子又はナノ粒子の表面と反応させるのが好ましい。表面改質剤の必要量は、粒径、粒子タイプ、改質剤の分子量、及び改質剤の種類などのいくつかの要素に依存する。一般的には、おおむね単層の改質剤を粒子の表面に結合させることが好ましい。必要とされる付着方法又は反応条件もまた、使用される表面改質剤によって決まる。シランの場合、酸性又は塩基性の条件の下、高温で約1〜24時間表面処理することが好ましい。カルボン酸のような表面処理剤は、高温及び長時間を必要としない場合がある。
本組成物に好適な表面処理剤の代表的な実施形態としては、例えば、イソオクチルトリメトキシ−シラン、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)メトキシエトキシエトキシエチルカルバメート(PEGTES)、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)メトキシエトキシエトキシエチルカルバメート(PEGTES)、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリエトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルメチルジメトキシシラン、3−(アクリロイルオキシプロピル)メチルジメトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルジメチルエトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルジメチルエトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ビニルメチルジアセトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリ−t−ブトキシシラン、ビニルトリス−イソブトキシシラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、スチリルエチルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−5グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸、ステアリン酸、ドデカン酸、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]酢酸(MEEAA)、β−カルボキシエチルアクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)酢酸、メトキシフェニル酢酸、及びこれらの混合物などの化合物が挙げられる。更に、商品名「Silquest A1230」でOSI Specialties(Crompton South Charleston、WV)から市販されている、独占所有権のあるシラン表面改質剤が特に好適である。
いくつかの実施形態では、熱的に安定な分子種は、金属、金属酸化物、又は金属酸化物前駆体を含む。金属酸化物前駆体は、無機ナノ粒子のためのアモルファス「結合剤」として作用するために、用いることが可能である、又は、それらを単独で使うことができる。ゾル−ゲル技術は、材料を硬化して固体の塊にするために、使用してこれらの前駆体を反応させることができ、それは当業者には周知である。好適な金属酸化物前駆体は、チタン(IV)ブトキシド、n−プロピルチタン酸塩、チタントリエタノールアミン、リン酸チタングリコール、2−エチルヘキシルチタン酸塩、チタン(IV)エトキシド、チタン(IV)イソプロポキシドなどの、チタン酸アルキルを含む。これらは、Dorf−Ketal Inc.(Houston、TX)の所有する商品名「TYZOR」で、市販品として入手可能である。更に、好適な金属酸化物前駆体は、塩化ジルコニウム、又は、すべてAldrich(St.Louis、MO)から入手可能な、ジルコニウム(IV)アクリル酸塩、ジルコニウム(IV)テトライソプロポキシド、ジルコニウム(IV)テトラエトキシド、ジルコニウム(IV)テトラブトキシドなどの、ジルコニウム(IV)アルコキシドを含む。更に、好適な金属酸化物前駆体は、塩化ハフニウム(IV)、又は、同様にAldrich(St.Louis、MO)から入手可能な、ハフニウム(IV)カルボキシエチルアクリレート、ハフニウム(IV)テトライソプロポキシド、ハフニウム(IV)t−ブトキシド、ハフニウム(IV)n−ブトキシドなどの、ハフニウムアルコキシドを含む。これらの材料は、架橋層を形成するために、犠牲テンプレート層の無機ナノ材料としても使用できる。
犠牲材料
犠牲層は、構造化表面と架橋層を実質的にそのまま残しつつ、ベイクアウト又は別の方法で除去できる材料である。犠牲層は、転写フィルムの構造に依存して、例えば、犠牲テンプレート層と、任意の剥離可能な犠牲層と、を含む。
犠牲層は、単独で、又はミクロ構造化表面に加えて、反射防止ナノ構造テンプレート形成部を有することができる。反射防止ナノ構造テンプレート形成部は、上記のとおりに形成されることができる。ミクロ構造は、エンボス加工、複製プロセス、押出成形、注型成形、又は表面構造化により形成され得る。構造化表面は、ナノ構造、ミクロ構造、又は階層構造を含み得る。ナノ構造は、2ミクロン以下の少なくとも1つの寸法(例えば、高さ、幅又は長さ)を有する、形成部を含む。ミクロ構造は、1ミリメートル以下の少なくとも1つの寸法(例えば、高さ、幅、又は長さ)を有する、形成部を備える。階層構造は、ナノ構造とミクロ構造の組み合わせである。
犠牲層は、所望の特性が得られる限り、任意の材料を含むことができる。好ましくは犠牲層は、約1,000Da以下の数平均分子量を有するポリマー(例えば、モノマー及びオリゴマー)を含む、重合性組成物から作られる。特に好適な特に好適なモノマー又はオリゴマーは、約500Da以下の分子量を有し、より特に好適な重合性分子は約200Da以下の分子量を有する。前記重合性組成物は、通常、化学放射線、例えば、可視光、紫外線、電子ビーム放射、熱及びこれらの組み合わせ、又は様々な従来の陰イオン、陽イオン、フリーラジカル若しくは他の重合技術を使用して硬化され、それは光化学的に、又は熱的に開始される。
有用な重合性組成物は、当該技術分野において既知の硬化性官能基、例えば、エポキシド基、アリルオキシ基、(メタ)アクリレート基、エポキシド、ビニル、ヒドロキシル、アセトキシ、カルボン酸、アミノ、フェノール、アルデヒド、ケイ皮酸塩、アルケン、アルキン、エチレン系不飽和基、ビニルエーテル基、及び任意の誘導体、並びに任意の化学的に適合するこれらの組み合わせなどを含む。
犠牲テンプレート層を作成するために用いる重合性組成物は、放射硬化性部分に関して単官能性又は多官能性(例えば、ジ−、トリ−及びテトラ−)であってもよい。好適な単官能性重合性前駆体の例としては、スチレン、α−メチルスチレン、置換スチレン、ビニルエステル、ビニルエーテル、オクチル(メタ)アクリレート、ノニルフェノールエトキシレート(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、β−カルボキシエチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、脂環式エポキシド、α−エポキシド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、N−ビニルカプロラクタム、ステアリル(メタ)アクリレート、ヒドロキシル官能性カプロラクトンエステル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシイソブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、及びこれらの任意の組み合わせ、を含む。
好適な多官能性重合性前駆体の例としては、エチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリ(1,4−ブタンジオール)ジ(メタ)アクリレート、上記の材料の任意の置換された、エトキシル化した若しくはプロポキシル化したもの、又はこれらの任意の組み合わせを含む。
重合反応は一般に3次元の「架橋」巨大分子ネットワークの形成をもたらし、及び、ネガ型フォトレジストとして当該技術分野において既知であって、Shawら「Negative photoresists for optical lithography」IBM Journal of Research and Development(1997)41,81〜94で論評されている。ネットワークの形成は、共有、イオン若しくは水素結合のいずれかによって、又は鎖のもつれ等の物理架橋メカニズムによって発生し得る。前記反応は、1つ以上の中間体種、例えば、フリーラジカル生成光重合開始剤、光増感剤、光酸発生剤、光塩基発生剤、又は熱酸発生剤などによって、開始されることもできる。使用する硬化剤の種類は、使用する重合性前駆体に、及び、重合性前駆体を硬化させるために用いる放射線の波長に、依存する。好適な市販のフリーラジカル生成光重合開始剤の例としては、ベンゾフェノン、ベンゾインエーテル及びアシルホスフィン光重合開始剤を含み、例えば、これらはCiba Specialty Chemicals(Tarrytown、NY)から「IRGACURE」及び「DAROCUR」の商標名で販売されている。他の例示の光重合開始剤は、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン(DMPAP)、2,2−ジメトキシアセトフェノン(DMAP)、キサントン、及びチオキサントンを含む。
共開始剤及びアミン共力剤は、硬化速度を改善するために含まれてもよい。架橋マトリックスの硬化剤の好適な濃度は、重合性前駆体の全体重量に基づいて、約1重量%〜約10重量%の範囲であり、特に好適な濃度は約1重量%〜約5重量%の範囲である。重合性前駆体は、任意の添加物、例えば熱安定剤、紫外線光安定剤、フリーラジカル捕捉剤、及びこれらの組み合わせなども含むことができる。好適な市販の紫外線安定剤の例としては、ベンゾフェノン型の紫外線吸収剤が含まれ、これは、BASF Corp.(Parsippany、NJ)から「UVINOL 400」の商標名で、Cytec Industries(West Patterson、NJ)から「CYASORB UV−1164」の商標名で、Ciba Specialty chemicals(Tarrytown、NY)から「TINUVIN 900」、「TINUVIN 123」及び「TINUVIN 1130」の商標名で入手可能である。重合性前駆体の紫外線光安定剤の好適な濃度の例としては、重合性前駆体の全重量に対して、約0.1重量%〜約10重量%の範囲であり、特に好適な合計濃度は約1重量%〜約5重量%の範囲である。
好適なフリーラジカル捕捉剤の例としては、障害アミン光安定剤(HALS)化合物、ヒドロキシルアミン、立体障害フェノール、及びこれらの組み合わせを含む。好適な市販のHALS化合物の例としては、Ciba Specialty Chemicals(Tarrytown、NY)製の商品名「TINUVIN 292」、及びCytec Industries(West Patterson、NJ)製の商品名「CYASORB UV−24」を含む。重合性前駆体のフリーラジカル捕捉剤の好適な濃度の例としては、約0.05重量%〜約0.25重量%の範囲である。
パターン化構造化テンプレート層は、曝露面を有する層を提供するために放射線硬化可能な組成物の層を放射線透過性キャリアの1つの表面に堆積させることと、遠位表面部分及び隣接する陥凹表面部分を含む正確に成形され、かつ位置付けられる相互作用的な機能的不連続性の3次元構造を、該キャリア上の放射線硬化可能な組成物の層の曝露面に付与することができるパターンを担持する予備成形表面を有する原型を、十分な接触圧力の下で接触させて、該パターンを該層に付与することと、放射線硬化可能な性組成物の層が原型のパターン化表面と接触している間、キャリアを通して該硬化可能な組成物を十分なレベルの放射線に曝露して、該組成物を硬化させることと、によって形成することができる。このキャスティング及び硬化プロセスは、キャリアのロールを使用して連続(3C)様式で行うことができ、硬化可能な材料の層をキャリア上に堆積させ、この硬化可能な材料を原型に対して積層し、化学線を使用して硬化可能な材料を硬化させる。次いで、その上に配置されたパターン化構造化テンプレートを有する、結果として生じるキャリアのロールを巻き取ることができる。この方法は、例えば、米国特許第6,858,253号(Williamsら)で開示されている。
犠牲的層に使用可能な他の材料は、ポリビニルアルコール(PVA)、エチルセルロース、メチルセルロース、ポリノルボルネン、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ポリ(ビニルブチラール)、ポリ(シクロヘキセンカーボネート)、ポリ(シクロヘキセンプロピレン)カーボネート、ポリ(エチレンカーボネート)、ポリ(プロピレンカーボネート)、及び他の脂肪族ポリカーボネート、並びにこれらの任意のコポリマー又はブレンド、並びに、R.E.Mistler、E.R.Twiname「Tape Casting:Theory and Practice」American Ceramic Society,2000のchapter 2,section 2.4「Binders」に記載されている他の材料を含む。これらの材料には、いくつかの商業的供給源が存在する。これらの材料は通常、溶解を介して、又は燃焼又は熱分解を介する熱的分解によって容易に取り除かれる。加熱は、通常、多くの製造プロセスの一部であり、したがって、犠牲材料の除去は既存の加熱工程中に達成することができる。この理由から、熱分解又は燃焼による熱分解は、より好ましい除去方法である。
犠牲材料において好ましいいくつかの特性がある。材料は、押出成形、ナイフコーティング、ソルベントコーティング、キャスティング・硬化、又は他の典型的なコーティング方法により基板上にコーティングできるものでなくてはならない。材料は、室温で固体であることが好ましい。熱可塑性犠牲材料について、加熱された工具によってエンボス加工される程度に十分低い、ガラス転移温度(Tg)であることが好ましい。したがって犠牲材料は、25℃超、より好ましくは40℃超、最も好ましくは90℃超のTgを有することが好ましい。
犠牲材料に望ましい別の材料特性は、その分解温度がバックフィル材料の硬化温度より高いことである。バックフィル材料が硬化した後、構造化層は永久的に形成され、犠牲テンプレート層は、上記の方法のいずれか1つにより除去され得る。多くの残留物を有する材料よりも、少ない灰又は少ない総残留物で熱分解する材料が好ましい。基板上に残された残留物は、最終製品の透明性、導電率又は色などの、電気特性及び/又は光学特性に悪影響を与え得る。最終製品のこれらの特性のいかなる変化も最小限にすることが望ましいので、1000ppm未満の残留物濃度が好ましい。500ppm未満の残留物濃度がより好ましく、50ppm未満の残留物濃度が最も好ましい。
「きれいにベイクアウトされる」という用語は、相当量の灰などの残留物質を残さずに、熱分解、燃焼、昇華又は揮発により、犠牲層を除去することができることを意味する。好ましい残留物濃度の例を上述したが、特定の用途に応じて異なる残留物濃度を用いる場合がある。
犠牲接着剤層
犠牲接着剤層は、転写フィルムの性能に実質的に有害な影響を及ぼさずに、レセプタ基板への転写フィルムの接着力を高める任意の材料を用いて実施され得る。この層は、接着促進層と記載されることもできる。犠牲接着剤層は、レセプタ基板とベイクアウトした熱的に安定な構造の間に、最終的な永続結合を容易にするように見える。犠牲接着剤層は、本明細書記載の方法中に、きれいにベイクアウトされることが可能である。
本開示の目的及び利点は以下の実施例によって更に例証されるが、これらの実施例に引用される具体的な物質及びそれらの量、並びにその他の条件及び詳細は、本開示を過度に制限しないと解釈されるべきである。
実施例に記載する部、百分率、比率などはすべて、別段の指定がない限り重量による。用いた溶媒及びその他の試薬は、特に記載のない限り、Sigma−Aldrich Corp.(St.Louis、Missouri)から入手した。
BYK Gardnerカラーガイドスフィアを使用して、プラズマ処理表面の反射率(平均反射率%又はR%)を測定した。各フィルムの1つの試料は、Yamato Black Vinyl Tape#200−38(Yamato International Corporation(Woodhaven、MI)から入手)を試料の裏側に貼り付けることによって調製した。両面からの透過率及び反射率が既定である、透明ガラススライドを使用して、ブラックテープからの反射率%を確定した。このブラックテープは、ブラックテープと試料の間に取り込まれた気泡がないことを確実にするために、ロールを用いて試料の裏側へ積層された。積分球検出器によって前面の合計反射率(R%、正反射及び拡散)を測定するために、テープのない側を開口部に対するように、試料を装置内に配置した。反射率(R%)を10°の入射角で測定し、平均反射率(R%)を、400〜700nmの波長帯におけるブラックテープの反射率(R%)を引き算することによって計算した。
実施例1−非構造化ペリレンウィスカAR
ペリレンコーティング
ベースフィルムは、プライマー処理されていない2ミル(0.05mm)のKapton Hであった。試料は、7×10−7Torr(9×10−5Pa)の開始ベース圧力を有する、バッチコータに置かれた。ペリレン赤色素(PV Fast Red B、CAS#4948−15−6)が、供給されたシートの表面上へ約6Å/秒の速度で蒸着され、2000Å(200nm)の総ペリレン厚さに達した。それからバッチコータは通気され、試料はバッチオーブン内に置かれて、該オーブンは、約18mTorr(約2.4Pa)で268℃の最大温度までゆっくり加熱されて(6時間)、それから電源を切り、通気されて取り外される前に、RTまでゆっくり冷却された。ペリレンウィスカを図4に示す。
バックフィルコーティング
ペリレンをコーティングしたフィルムの一片を、テープで2インチ×3インチ(50mm×75mm)の顕微鏡スライドに取り付けた。PermaNew 6000(California Hardcoating Company(Chula Vista、CA)から入手可能)を、80:20のIPA/ブタノールに15%w/wまで希釈して、室温にして、1.0μmフィルタを通してろ過した。処理したフィルムの試料を、PermaNew溶液でコーティングして、それを、Cee 200X Precisionスピンコータ(Brewer Science(Rolla、MO))上にスピンコーティングによって適用した。スピンパラメータは、3秒間500rpm(溶液塗布)、及び30秒間2000rpm、それから10秒間500rpmであった。約5ミリリットルのPermaNew溶液を、スピンサイクルの溶液塗布工程中、複製したフィルムに塗布した。コーティングされた試料を、80℃のオーブンに4時間置いて、PermaNewコーティングを硬化して、それから室温に冷却した。
犠牲接着剤層コーティング
ガラススライド2インチ×3インチ(50mm×75mm)を、IPA及び糸くずの出ない布で洗浄した。スライドを、スピンコータの真空チャックに取り付けた。スピンコータを、500RPMで5秒間(コーティング適用工程)、次いで1500RPMで10秒間(スピン工程)、次いで500RPMで60秒間(乾燥工程)にプログラムした。
IOA/AA Optically Clear Adhesiveの溶液(米国再審査特許第24,906号(Ulrich))に記載のとおり、イソオクチルアクリレート90%、アクリル酸10%を、66:33の酢酸エチル/ヘプタンに5重量%まで希釈した。約1〜2mLのIOA/AA溶液を、スピンサイクルのコーティング適用部分中に、スライドガラスに塗布した。次いでスライドをスピンコータから取り外して、乾燥させた。
積層
前記フィルムを、熱フィルムラミネータ(GBC Document Finishing(Lincolnshire、IL)製GBC Catena 35)を用いて、IOA/AAコーティングスライドガラスに、180°F(82℃)で(犠牲接着剤層に対して、PermaNewコーティング面を)積層した。積層化試料をラミネータから取り出して、放置して室温まで冷却した。
ベイクアウト
積層の後、スライドガラスに付着したPermaNew層、ペリレン層及びIOA/AA層を残して、カプトン支持体は積層化層から分離された。試料を、約10℃/分の速度で300℃のホットプレート上に置いた。ホットプレートは、約10分間300℃で保持され、それから約10℃/分の速度で370℃まで加熱され、約10分間保持された。ペリレンコーティングが表面から除去されるまで、プロパントーチを使用して、370℃超まで穏やかに試料を加熱した。それからホットプレートと試料を、周囲温度まで冷却した。得られたきれいな無機ナノ構造を、図5及び図6に示す。
ほぼ垂直な入射角での平均反射率の測定
各試料は、試料の裏側に黒いビニルテープ(Yamato International Corporation(Woodhaven、MI)製の商標名「#200−38」として得られる)を適用することによって調整された。このブラックテープは、ブラックテープと試料の間に取り込まれた気泡がないことを確実にするために、ロールを用いて適用された。同じ黒いビニルテープを、同様に非コーティングのスライドガラスに適用した。黒色ビニルテープからの反射率%を単独で得るための対照試料を有するために、この非コーティングのスライドガラスの両面の反射率を予め設定した。最初にテープで留めた試料のテープで留めていない側を、その後対照試料を、BYK Gardnerカラーガイドスフェア(BYK−Gardner(Columbia、MD)製の商標名「SPECTRO−GUIDE」として得られる)の開口部に対して配置して、前側表面の合計反射率%を測定した(正反射及び拡散)。次に反射率%を、400〜700nmの波長帯について入射角10°で測定し、対照試料の反射率%を差し引くことで平均反射率%を算出して、平均補正反射率%を作成した。平均反射率%及び平均補正反射率%の結果を、表1に示す。
Figure 2017508640
実施例2−600nm構造化ペリレンウィスカAR
構造化テンプレート
前記基板は、プライマー処理した厚さ0.002インチ(0.051mm)のPETであった。複製樹脂は、1%のDarocur 1173(Ciba(Tarrytown、NY)から入手可能)、1.9%のトリエタノールアミン(Sigma−Aldrich(St.Louis、MO)から入手可能)、及び0.5%のOMAN071(Gelest,Inc.(Morrisville、PA)から入手可能)を含む、光重合開始剤パッケージを有する、SR 399及びSR238(どちらもSartomer USA(Exton、PA)から入手可能)の75/25のブレンドであった。樹脂の複製は、137F°(58℃)の複製用工具温度によって、20ft/分(6.1m/分)で行われた。工具と接触している間に、600W/インチ(236W/cm)で動作するFusion「D」ランプからの放射線を、フィルムを通して透過させて、樹脂を硬化させた。複製用工具は、600nmピッチの直線的鋸歯状溝でパターン形成された。
250標準cc/分(SCCM)の流量で、25mTorr(3.3Pa)の圧力、及び30秒間1000ワットのRF電力で、アルゴンガスを使用して、プラズマチャンバ内で、複製したテンプレートフィルムをプライマー処理した。その後、150SCCMのテトラメチルシラン(TMS)の流量だが、酸素を全く追加しない、約0の酸素とシリコンとの原子比率に対応する、TMSプラズマを試料に受けさせることによって、剥離コーティングした工具表面を調製した。プラズマチャンバ内の圧力は、25mTorr(3.3Pa)とし、1000ワットのRF電力を10秒間使用した。
犠牲テンプレートのコーティング
ベースフィルムは、プライマー処理されていない2ミル(0.05mm)のKapton Hであった。複製樹脂は、0.5% Darocur 1173及び0.1% TPOを含む光重合開始剤パッケージを有する、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート(SR540、Sartomer Company(Exton、PA)社から入手可能)であった。一定の閉すきま及び圧力80psi(552kPa)を有するニップの、基礎フィルムと工具フィルムの間で、樹脂をコーティングした。工具と接触している間に、樹脂を硬化するためフィルムを通して透過する、600W/インチ(236W/cm)で動作するFusion「D」ランプからの放射線で、前記積層体を硬化した。それから工具フィルムが試料から除去され、ポリイミド上の構造化樹脂コーティングが得られた。
ペリレンコーティング
試料は、7×10−7Torr(9×10−5Pa)の開始ベース圧力を有する、バッチコータに置かれた。ペリレン赤色素(PV Fast Red B、CAS#4948−15−6)が、供給されたシートの表面上へ約6Å/秒の速度で蒸着され、2000Å(200nm)の総ペリレン厚さに達した。それからバッチコータは通気され、試料はバッチオーブン内に置かれて、該オーブンは、約18mTorr(約2.4Pa)で268℃の最大温度までゆっくり加熱されて(6時間)、それから電源を切り、通気されて取り外される前に、RTまでゆっくり冷却された。鋸歯状構造化表面の得られたペリレン構造を、図7に示す。
バックフィルコーティング
ペリレンをコーティングした構造化フィルムの一片を、テープで2インチ×3インチ(50mm×75mm)の顕微鏡スライドに取り付けた。PermaNew 6000(California Hardcoating Company(Chula Vista、CA)から入手可能)を、80:20のIPA/ブタノールに15%w/wまで希釈して、室温にして、1.0μmフィルタを通してろ過した。処理したフィルムの試料を、PermaNew溶液でコーティングして、それを、Cee 200X Precisionスピンコータ(Brewer Science(Rolla、MO))上にスピンコーティングによって適用した。スピンパラメータは、500rpm/3秒(溶液の適用)、2000rpm/30秒、それから10秒間500rpmとした。約5ミリリットルのPermaNew溶液を、スピンサイクルの溶液塗布工程中、複製したフィルムに塗布した。コーティングされた試料を、80℃のオーブンに4時間置いて、PermaNewコーティングを硬化して、それから室温に冷却した。
犠牲接着剤層コーティング
ガラススライド2インチ×3インチ(50mm×75mm)を、IPA及び糸くずの出ない布で洗浄した。スライドを、スピンコータの真空チャックに取り付けた。スピンコータを、500RPMで5秒間(コーティング適用工程)、次いで1500RPMで10秒間(スピン工程)、次いで500RPMで60秒間(乾燥工程)にプログラムした。
IOA/AA Optically Clear Adhesiveの溶液(米国再審査特許第24,906号(Ulrich))に記載のとおり、イソオクチルアクリレート90%、アクリル酸10%を、66:33の酢酸エチル/ヘプタンに5重量%まで希釈した。約1〜2mLのIOA/AA溶液を、スピンサイクルのコーティング適用部分中に、スライドガラスに塗布した。次いでスライドをスピンコータから取り外して、乾燥させた。
積層
前記フィルムを、熱フィルムラミネータ(GBC Document Finishing(Lincolnshire、IL)製GBC Catena 35)を用いて、IOA/AAコーティングスライドガラスに、180°F(82℃)で(犠牲接着剤層に対して、PermaNewコーティング面を)積層した。積層化試料をラミネータから取り出して、放置して室温まで冷却した。
ベイクアウト
積層の後、スライドガラスに付着したPerma−New層、ペリレン層及びIOA/AA層を残して、フィルム積層体を支持するカプトンが、積層化層から分離された。試料を、約10℃/分の速度で300°Cのホットプレート上に置いた。ホットプレートは、約10分間300℃で保持されてIOA/AAを分解して、それから約10℃/分の速度で370℃まで加熱され、約10分間保持されてSR540を分解した。ペリレンコーティングが表面から除去されるまで、プロパントーチを使用して、370℃超まで穏やかに試料を加熱した。それからホットプレートと試料を放置して、周囲温度まで冷却した。ガラス上の、得られた無機性階層ナノ構造の側面図を、図8に示す。
実施例3−非構造化QPAC AR
犠牲材料層のコーティング
連続フィルムコーティング装置の、幅10.2cm(4インチ)のスロットタイプのコーティングダイに、30cm/分の速度で、1,3−ジオキソラン中のQPAC 100(ポリ(アルキレンカーボネート)コポリマー、Empower Material、Inc.(New Castle、DE))5重量%溶液を送達した。前記溶液を、剥離ライナー(剥離ライナー、50マイクロメートル厚、「T50」としてCP Films(Fieldale、VA)から市販されている)の裏面にコーティングした。コーティングされたウェブは、約2.4m(8ft)進んでから、3ゾーンすべてを65.5℃(150°F)に設定した、9.1m(30ft)の従来の空気浮上式乾燥機に入った。この基材を、3.05m/分(10ft/分)の速度で移動して、約80マイクロメートルの湿式コーティング厚を達成した。
スパッタエッチングARコーティング
試料は以下の条件でスパッタエッチングされ、選択された試料を表2に示す。
Figure 2017508640
図9A〜Cは、3つのスパッタエッチング条件における、QPAC犠牲テンプレートAR試料の平面SEMである。試料2(9A)、試料7(9B)及び試料15(9C)。
バックフィルコーティング
スパッタエッチングしたフィルムの一片を、テープで2インチ×3インチ(50mm×75mm)の顕微鏡スライドに取り付けた。PermaNew 6000(California Hardcoating Company(Chula Vista、CA)から入手可能)を、80:20のIPA/ブタノールに15% w/wまで希釈して、室温にして、1.0μmフィルタを通してろ過した。処理したフィルムの試料を、PermaNew溶液でコーティングして、それを、Cee 200X Precisionスピンコータ(Brewer Science(Rolla、MO))上にスピンコーティングによって適用した。スピンパラメータは、3秒間500rpm(溶液塗布)、及び30秒間2000rpm、それから10秒間500rpmであった。約5ミリリットルのPermaNew溶液を、スピンサイクルの溶液塗布工程中、複製したフィルムに塗布した。コーティングされた試料を、80℃のオーブンに4時間置いて、PermaNewコーティングを硬化して、それから室温に冷却した。
犠牲接着剤層コーティング
ガラススライド2インチ×3インチ(50mm×75mm)を、IPA及び糸くずの出ない布で洗浄した。スライドを、スピンコータの真空チャックに取り付けた。スピンコータを、500RPM(コーティング適用工程)で5秒間、次いで1500RPMで10秒間(スピン工程)、次いで500RPMで60秒間(乾燥工程)にプログラムした。
IOA/AA Optically Clear Adhesiveの溶液(米国再審査特許第24,906号(Ulrich))に記載のとおり、イソオクチルアクリレート90%、アクリル酸10%)を、66:33の酢酸エチル/ヘプタンに5重量%まで希釈した。約1〜2mLのIOA/AA溶液を、スピンサイクルのコーティング適用部分中に、スライドガラスに塗布した。次いでスライドをスピンコータから取り外して、放置して乾燥させた。
積層
前記フィルムを、熱フィルムラミネータ(GBC Document Finishing(Lincolnshire、IL)製GBC Catena 35)を用いて、IOA/AAコーティングスライドガラスに、180°F(82℃)で(犠牲接着剤層に対して、PermaNewコーティング面を)積層した。積層化試料をラミネータから取り出して、放置して室温まで冷却した。
ベイクアウト
積層の後、スライドガラスに付着したPermaNew層、QPAC層及びIOA/AA層を残して、PET支持体は積層化層から分離された。試料を、箱形炉内に配置し(Lindberg Blue M箱型炉モデルBF51732PC−1(Asheville、NC USA))、約10℃/分の速度で25℃〜300℃まで上昇させた。炉は、30分間300℃で保持され、それから約10℃/分の速度で500℃まで加熱され、約1時間保持され、IOA/AA及びQPACを分解した。次いで炉及び試料を放置して、周囲温度まで冷却する。得られたきれいな無機ナノ構造を図10A〜Cに示し、試料2(10A)、試料7(10B)及び試料15(10C)のベイクアウトしたARナノ構造の、左が平面図、並びに右が側面図である。
ほぼ垂直な入射角での平均反射率の測定
平均反射率%、平均補正反射率%を、実施例1に記載のとおり測定した。平均反射率%及び平均補正反射率%の結果を、表3に示す。
Figure 2017508640
実施例4−非構造化SR540 AR
テンプレート
基材フィルムは、ロールツーロールウェブコーティング工程を使用して、厚さ8マイクロメートルのPMMAコポリマー(75重量%のポリメチルメタクリレート、25重量%のポリエチルアクリレート、「PRD510−A」(Altuglas Inc))でコーティングした、2mil(0.05mm)のプライマー処理されていないPETフィルムであった。複製樹脂は、0.5% Darocur 1173及び0.1% TPOを含む光重合開始剤パッケージを有する、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート(SR540、Sartomer Company(Exton、PA)社から入手可能)であった。平坦な犠牲フィルムは、10ft/分(約3メートル/分)のウェブ速度で、基材フィルムをコーティングすることにより調製され、コーティングされたウェブは、90°F(43℃)に加熱したニップを使用して、30psi(207kPa)の圧力で、プライマー処理されていないPETに対して押圧された。次いで前記樹脂は、1つは600ワット/2.5cm(電力設定100%)で設定し、もう1つは360ワット/2.5cm(電力設定60%)で設定した、2つのFUSION高輝度UV D−バルブランプ(Fusion Systems(Rockville、MD)から入手)を使用して硬化した。それから硬化樹脂は、プライマー処理されていないPETから分離され、ロールに巻かれた。
スパッタエッチングARコーティング
試料は、表4に概説される以下の条件でスパッタエッチングされ、選択された試料の平面SEM写真を、図11A(試料A[6])、図11B(試料B[18])及び図11C(試料C[57])に示す。
Figure 2017508640
バックフィルコーティング
スパッタエッチングしたフィルムの一片を、テープで2インチ×3インチ(50mm×75mm)の顕微鏡スライドに取り付けた。PermaNew 6000(California Hardcoating Company(Chula Vista、CA)から入手可能)を、80:20のIPA/ブタノールに15%w/wまで希釈して、室温にして、1.0μmフィルタを通してろ過した。処理したフィルムの試料を、PermaNew溶液でコーティングして、それを、Cee 200X Precisionスピンコータ(Brewer Science(Rolla、MO))上にスピンコーティングによって適用した。スピンパラメータは、3秒間500rpm(溶液塗布)、及び30秒間2000rpm、それから10秒間500rpmであった。約5ミリリットルのPermaNew溶液を、スピンサイクルの溶液塗布工程中、複製したフィルムに塗布した。コーティングされた試料は、80℃のオーブンに4時間置かれて、PermaNewコーティングを硬化させて、それから室温に冷却した。
犠牲接着剤層コーティング
ガラススライド2インチ×3インチ(50mm×75mm)を、IPA及び糸くずの出ない布で洗浄した。スライドを、スピンコータの真空チャックに取り付けた。スピンコータを、500RPM(コーティング適用工程)で5秒間、次いで1500RPMで10秒間(スピン工程)、次いで500RPMで60秒間(乾燥工程)にプログラムした。
IOA/AA Optically Clear Adhesiveの溶液(米国再審査特許第24,906号(Ulrich))に記載のとおり、イソオクチルアクリレート90%、アクリル酸10%)を、66:33の酢酸エチル/ヘプタンに5重量%まで希釈した。約1〜2mLのIOA/AA溶液を、スピンサイクルのコーティング適用部分中に、スライドガラスに塗布した。次いでスライドをスピンコータから取り外して、放置して乾燥させた。
積層
前記フィルムを、熱フィルムラミネータ(GBC Document Finishing(Lincolnshire、IL)製GBC Catena 35)を用いて、IOA/AAコーティングスライドガラスに、180°F(82℃)で(犠牲接着剤層に対して、PermaNewコーティング面を)積層した。積層化試料をラミネータから取り出して、放置して室温まで冷却した。
ベイクアウト
積層の後、スライドガラスに付着したPermaNew層、SR540層、co−PMMA層、及びIOA/AA層を残して、PET支持体は積層化層から分離された。試料を、箱形炉内に配置し(Lindberg Blue M箱型炉モデルBF51732PC−1(Asheville、NC USA))、約10℃/分の速度で25℃〜300℃まで上昇させた。炉は、30分間300℃で保持され、それから約10℃/分の速度で500℃まで加熱され、約1時間保持され、IOA/AA、PMMAコポリマー及びSR540を分解した。次いで炉及び試料を放置して、周囲温度まで冷却した。得られた、きれいな無機ナノ構造試料の平面SEM写真を、図12A(試料A)、図12B(試料B)及び図12C(試料C)に示す。
ほぼ垂直な入射角での平均反射率の測定
平均反射率%、平均補正反射率%を、実施例1に記載のとおり測定した。平均反射率%及び平均補正反射率%の結果を、表5に示す。
Figure 2017508640
実施例5.サファイア上の構造化SR540 AR
テンプレート
基材フィルムは、ロールツーロールウェブコーティング工程を使用して、厚さ8マイクロメートルのPMMAコポリマー(75重量%のポリメチルメタクリレート、25重量%のポリエチルアクリレート、「PRD510−A」(Altuglas Inc))でコーティングした、2mil(0.05mm)のプライマー処理されていないPETフィルムであった。複製樹脂は、0.5% Darocur 1173及び0.1% TPOを含む光重合開始剤パッケージを有する、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート(SR540、Sartomer Company(Exton、PA)社から入手可能)であった。
平坦な犠牲フィルムは、10ft/分(約3メートル/分)のウェブ速度で、基材フィルムをコーティングすることにより調製され、コーティングされたウェブは、90°F(43℃)に加熱したニップを使用して、30psi(207kPa)の圧力で、プライマー処理されていないPETに対して押圧された。次いで前記樹脂は、1つは600ワット/2.5cm(電力設定100%)で設定し、もう1つは360ワット/2.5cm(電力設定60%)で設定した、2つのFUSION高輝度UV D−バルブランプ(Fusion Systems(Rockville、MD)から入手)を使用して硬化した。それから硬化樹脂は、プライマー処理されていないPETから分離され、ロールに巻かれた。
スパッタエッチングARコーティング
試料は、表6に示す以下の条件でスパッタエッチングされる。
Figure 2017508640
バックフィル材料の
500mLの三つ口丸底フラスコに、10nmジルコニア粒子の45.4重量%固体分散液175.0グラム(米国特許第7,241,437号及び米国特許第6,376,590号に記載されているようにして調製された)を入れた。次にフラスコに、撹拌棒、撹拌プレート、コンデンサ、加熱マントル、熱電対、及び温度コントローラを取り付けた。バッチ混合しながら、78.8グラムのメチルトリエトキシシラン、MTES(Alfa Aesar(Ward Hill、MA))、及び、80.0グラムの無水アルコール(95/5 v/vエタノール/2−プロパノール(Avantor Performance Materials Inc.(Center Valley、PA)))を、バッチに添加した。前記バッチを、室温で1時間混合しながら保持した。1時間後、バッチを70℃まで加熱して、70℃で4時間混合しながら保持した。4時間保持した後、バッチを放置して、室温まで冷却した。この分散液を、1マイクロメートル37mmの注射器フィルタ(Pall Life Sciences(Ann Arbor、MI))を通してろ過して、32オンス(0.95リットル)のガラス瓶に入れた。最終の試料は、低粘度のわずかに濁った半透明の分散液で、測定すると固体分32.9重量%であった。
バックフィルコーティング
スパッタエッチングしたフィルムの一片を、テープで2インチ×3インチ(50mm×75mm)の顕微鏡スライドに取り付けた。上記で合成されたバックフィル材料を、ブタノールに7.5% w/wまで希釈して、室温にして、1.0μmフィルタを通してろ過した。処理したフィルムの試料を、バックフィル材料でコーティングして、それを、Cee 200X Precisionスピンコータ(Brewer Science(Rolla、MO))上にスピンコーティングによって適用した。スピンパラメータは、3秒間500rpm(溶液塗布)、及び30秒間5000rpm、それから10秒間500rpmであった。約5ミリリットルのバックフィル溶液を、スピンサイクルの溶液塗布工程中、複製したフィルムに塗布した。コーティングされた試料を、80℃のオーブンに4時間置いて、バックフィルコーティングを硬化して、それから室温に冷却した。
犠牲接着剤層コーティング
サファイア基材を、IPA及び糸くずの出ない布で洗浄した。前記基材を、スピンコータの真空チャックに取り付けた。スピンコータを、500RPM(コーティング適用工程)で5秒間、次いで1500RPMで10秒間(スピン工程)、次いで500RPMで60秒間(乾燥工程)にプログラムした。
IOA/AA Optically Clear Adhesiveの溶液(米国再審査特許第24,906号(Ulrich))に記載のとおり、イソオクチルアクリレート90%、アクリル酸10%)を、66:33の酢酸エチル/ヘプタンに5重量%まで希釈した。約1〜2mLのIOA/AA溶液を、スピンサイクルのコーティング適用部分中に、サファイア基材に塗布した。次いで基材をスピンコータから取り外して、放置して乾燥させた。
積層
前記フィルムを、熱フィルムラミネータ(GBC Document Finishing(Lincolnshire、IL)製GBC Catena 35)を用いて、IOA/AAコーティングしたサファイア基材に、180°F(82℃)で(犠牲接着剤層に対して、バックフィルコーティングを)積層した。積層化試料をラミネータから取り出して、放置して室温まで冷却した。
ベイクアウト
積層の後、サファイア基材に付着したバックフィル層、SR540層、co−PMMA層、及びIOA/AA層を残して、PET支持体は積層化層から分離された。試料を、箱形炉内に配置し(Lindberg Blue M箱型炉モデルBF51732PC−1(Asheville、NC USA))、約10℃/分の速度で25℃〜300℃まで上昇させた。炉は、30分間300℃で保持され、それから約10℃/分の速度で500℃まで加熱され、約1時間保持され、IOA/AA、PMMAコポリマー及びSR540を分解した。次いで炉及び試料を、周囲温度まで冷却した。サファイア上の、得られたきれいな無機ナノ構造を、図13に示す。
ほぼ垂直な入射角での平均反射率の測定
平均反射率%、平均補正反射率%を、実施例1に記載のとおり測定した。平均反射率%及び平均補正反射率%の結果を、表7に示す。
Figure 2017508640
実施例6−600nm構造化SR540 AR
構造化テンプレート
使用した基板は、プライマー処理した厚さ0.002インチ(0.051mm)のPETであった。複製樹脂は、1%のDarocur 1173(Ciba(Tarrytown、NY)から入手可能)、1.9%のトリエタノールアミン(Sigma−Aldrich(St.Louis、MO)から入手可能)、及び0.5%のOMAN071(Gelest,Inc.(Morrisville、PA)から入手可能)を含む、光重合開始剤パッケージを有する、SR 399及びSR238(どちらもSartomer USA(Exton、PA)から入手可能)の75/25のブレンドであった。樹脂の複製は、137F°(58℃)の複製用工具温度によって、20ft/分(6.1m/分)で行われた。工具と接触している間に、600W/インチ(236W/cm)で動作するFusion「D」ランプからの放射線を、フィルムを通して透過させて、樹脂を硬化させた。複製用工具は、600nmピッチの直線的鋸歯状溝でパターン形成された。
250標準cc/分(SCCM)の流量で、25mTorr(3.3Pa)の圧力、及び30秒間1000ワットのRF電力で、アルゴンガスを使用して、プラズマチャンバ内で、複製したテンプレートフィルムをプライマー処理した。その後に、150SCCMのテトラメチルシラン(TMS)の流量だが、酸素を全く追加しない、約0の酸素とシリコンとの原子比率に対応する、TMSプラズマを試料に受けさせることによって、剥離コーティングした工具表面を調製した。プラズマチャンバ内の圧力は、25mTorr(3.3Pa)とし、1000ワットのRF電力を10秒間使用した。
基材フィルムは、ロールツーロールウェブコーティング工程を使用して、厚さ8マイクロメートルのPMMAコポリマー(75重量%のポリメチルメタクリレート、25重量%のポリエチルアクリレート、「PRD510−A」(Altuglas Inc))でコーティングした、2mil(0.05mm)のプライマー処理されていないPETフィルムであった。複製樹脂は、0.5% Darocur 1173及び0.1% TPOを含む光重合開始剤パッケージを有する、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート(SR540、Sartomer Company(Exton、PA)社から入手可能)であった。
構造化犠牲フィルムは、10ft/分(約3メートル/分)のウェブ速度で、基材フィルムをコーティングすることにより調製され、コーティングされたウェブは、90°F(43℃)に加熱したニップを使用して、30psi(207kPa)の圧力で、剥離コーティングした複製テンプレートフィルムに対して押圧された。次いで前記構造化樹脂は、1つは600ワット/2.5cm(電力設定100%)で設定し、もう1つは360ワット/2.5cm(電力設定60%)で設定した、2つのFUSION高輝度UV D−バルブランプ(Fusion Systems(Rockville、MD)から入手)を使用して硬化した。それから硬化した構造化樹脂は、ポリマー工具から分離され、ロールに巻かれた。得られた構造化フィルムは、周期性600nmを備える、高さ540nmのプリズムを有した。
スパッタエッチングARコーティング
試料は、表8の試料Dで示す条件でスパッタエッチングされる。
Figure 2017508640
バックフィルコーティング
スパッタエッチングしたフィルムの一片を、テープで2インチ×3インチ(50mm×75mm)の顕微鏡スライドに取り付けた。PermaNew 6000(California Hardcoating Company(Chula Vista、CA)から入手可能)を、80:20のIPA/ブタノールに15%w/wまで希釈して、室温にして、1.0μmフィルタを通してろ過した。処理したフィルムの試料を、PermaNew溶液でコーティングして、それを、Cee 200X Precisionスピンコータ(Brewer Science(Rolla、MO))上にスピンコーティングによって適用した。スピンパラメータは、3秒間500rpm(溶液塗布)、及び30秒間2000rpm、それから10秒間500rpmである。約5ミリリットルのPermaNew溶液を、スピンサイクルの溶液塗布工程中、複製したフィルムに塗布した。コーティングされた試料を、80℃のオーブンに4時間置いて、PermaNewコーティングを硬化して、それから室温に冷却した。
犠牲接着剤層コーティング
ガラススライド2インチ×3インチ(50mm×75mm)を、IPA及び糸くずの出ない布で洗浄した。スライドを、スピンコータの真空チャックに取り付けた。スピンコータを、500RPM(コーティング適用工程)で5秒間、次いで1500RPMで10秒間(スピン工程)、次いで500RPMで60秒間(乾燥工程)にプログラムした。
IOA/AA Optically Clear Adhesiveの溶液(米国再審査特許第24,906号(Ulrich))に記載のとおり、イソオクチルアクリレート90%、アクリル酸10%)を、66:33の酢酸エチル/ヘプタンに5重量%まで希釈した。約1〜2mLのIOA/AA溶液を、スピンサイクルのコーティング適用部分中に、スライドガラスに塗布した。次いでスライドをスピンコータから取り外して、放置して乾燥させた。
積層
前記フィルムを、熱フィルムラミネータ(GBC Document Finishing(Lincolnshire、IL)製GBC Catena 35)を用いて、IOA/AAコーティングスライドガラスに、180°F(82℃)で、PermaNewコーティング面を下にして、積層した。積層化試料をラミネータから取り出して、放置して室温まで冷却した。
ベイクアウト
積層の後、スライドガラスに付着したPermaNew層、SR540層、co−PMMA層、及びIOA/AA層を残して、PET支持体は積層化層から分離された。試料を、箱形炉内に配置し(Lindberg Blue M箱型炉モデルBF51732PC−1(Asheville、NC USA))、約10℃/分の速度で25℃〜300℃まで上昇させた。炉は、30分間300℃で保持され、それから約10℃/分の速度で500℃まで加熱され、約1時間保持され、IOA/AA、PMMAコポリマー及びSR540を分解した。次いで炉及び試料を、周囲温度まで冷却した。得られた、きれいな無機ナノ構造を、図14A(平面)及び図14B(側面)に示す。
実施例7−3マイクロメートルの構造化SR540 AR
構造化テンプレート
使用した基板は、プライマー処理した厚さ0.002インチ(0.051mm)のPETであった。複製樹脂は、1%のDarocur 1173(Ciba(Tarrytown、NY)から入手可能)、1.9%のトリエタノールアミン(Sigma−Aldrich(St.Louis、MO)から入手可能)、及び0.5%のOMAN071(Gelest,Inc.(Morrisville、PA)から入手可能)を含む、光重合開始剤パッケージを有する、SR 399及びSR238(どちらもSartomer USA(Exton、PA)から入手可能)の75/25のブレンドであった。樹脂の複製は、137F°(58℃)の複製用工具温度によって、20ft/分(6.1m/分)で行われた。工具と接触している間に、600W/インチ(236W/cm)で動作するFusion「D」ランプからの放射線を、フィルムを通して透過させて、樹脂を硬化させた。複製用工具は、3マイクロメートルの直線的鋸歯状溝でパターン形成された。
250標準cc/分(SCCM)の流量で、25mTorr(3.3Pa)の圧力、及び30秒間1000ワットのRF電力で、アルゴンガスを使用して、プラズマチャンバ内で、複製したテンプレートフィルムをプライマー処理した。その後に、150SCCMのテトラメチルシラン(TMS)の流量だが、酸素を全く追加しない、約0の酸素とシリコンとの原子比率に対応する、TMSプラズマを試料に受けさせることによって、剥離コーティングした工具表面を調製した。プラズマチャンバ内の圧力は、25mTorr(3.3Pa)とし、1000ワットのRF電力を10秒間使用した。
犠牲テンプレートのコーティング
基材フィルムは、ロールツーロールウェブコーティング工程を使用して、厚さ8マイクロメートルのPMMAコポリマー(75重量%のポリメチルメタクリレート、25重量%のポリエチルアクリレート、「PRD510−A」(Altuglas Inc))でコーティングした、2mil(0.05mm)のプライマー処理されていないPETフィルムであった。複製樹脂は、0.5% Darocur 1173及び0.1% TPOを含む光重合開始剤パッケージを有する、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート(SR540、Sartomer Company(Exton、PA)社から入手可能)であった。一定のすきま0mil(0mm)を有するニップの、基礎フィルムと工具フィルムの間で、樹脂をコーティングした。工具と接触している間に、樹脂を硬化するためフィルムを通して透過する、600W/インチ(236W/cm)で動作するFusion「D」ランプからの放射線で、前記積層体を硬化した。それから工具フィルムが試料から除去され、PET上の構造化樹脂コーティングが得られた。
スパッタエッチングARコーティング
試料は、表9の試料Eで示す条件でスパッタエッチングされる。
Figure 2017508640
バックフィルコーティング
スパッタエッチングしたフィルムの一片を、テープで2インチ×3インチ(50mm×75mm)の顕微鏡スライドに取り付けた。PermaNew 6000(California Hardcoating Company(Chula Vista、CA)から入手可能)を、80:20のIPA/ブタノールに15%w/wまで希釈して、室温にして、1.0μmフィルタを通してろ過した。処理したフィルムの試料を、PermaNew溶液でコーティングして、それを、Cee 200X Precisionスピンコータ(Brewer Science(Rolla、MO))上にスピンコーティングによって適用した。スピンパラメータは、3秒間500rpm(溶液塗布)、及び30秒間2000rpm、それから10秒間500rpmであった。約5ミリリットルのPermaNew溶液を、スピンサイクルの溶液塗布工程中、複製したフィルムに塗布した。コーティングされた試料は、80℃のオーブンに4時間置かれて、PermaNewコーティングを硬化させて、それから室温に冷却した。
犠牲接着剤層コーティング
ガラススライド2インチ×3インチ(50mm×75mm)を、IPA及び糸くずの出ない布で洗浄した。スライドを、スピンコータの真空チャックに取り付けた。スピンコータを、500RPM(コーティング適用工程)で5秒間、次いで1500RPMで10秒間(スピン工程)、次いで500RPMで60秒間(乾燥工程)にプログラムした。
IOA/AA Optically Clear Adhesiveの溶液(米国再審査特許第24,906号(Ulrich))に記載のとおり、イソオクチルアクリレート90%、アクリル酸10%)を、66:33の酢酸エチル/ヘプタンに5重量%まで希釈した。約1〜2mLのIOA/AA溶液を、スピンサイクルのコーティング適用部分中に、スライドガラスに塗布した。次いでスライドをスピンコータから取り外して、乾燥させた。
積層
前記フィルムを、熱フィルムラミネータ(GBC Document Finishing(Lincolnshire、IL)製GBC Catena 35)を用いて、IOA/AAコーティングスライドガラスに、180°F(82℃)で(犠牲接着剤層に対して、PermaNewコーティング面を)積層した。積層化試料をラミネータから取り出して、放置して室温まで冷却した。
ベイクアウト
積層の後、スライドガラスに付着したPermaNew層、SR540層、co−PMMA層、及びIOA/AA層を残して、PET支持体は積層化層から分離された。試料を、箱形炉内に配置し(Lindberg Blue M箱型炉モデルBF51732PC−1(Asheville、NC USA))、約10℃/分の速度で25℃〜300℃まで上昇させた。炉は、30分間300℃で保持され、それから約10℃/分の速度で500℃まで加熱され、約1時間保持され、IOA/AA、PMMAコポリマー及びSR540を分解した。次いで炉及び試料を、周囲温度まで冷却した。得られた、きれいな無機ナノ構造を、図15A(平面図)、図15B(側面図)及び図15C(拡大側面図)に示す。
このように、反射防止構造を備える物品を形成するための積層転写フィルムの実施形態を開示する。
本明細書に引用されるすべての参考文献及び刊行物は、それらが本開示と直接矛盾し得る場合を除き、それらの全容が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。以上、本明細書において具体的な実施形態について例示及び説明したが、様々な代替的及び/又は等価的な実施形態を図示及び説明した具体的な実施形態に本開示の範囲から逸脱することなく置き換えうる点は当業者には認識されるであろう。本出願は、本明細書において検討される具体的な実施形態のいかなる適合例又は変形例をも網羅しようとするものである。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその等価物によってのみ限定されるものとする。開示される実施形態は例示の目的で示されるものであり、限定を目的とするものではない。

Claims (24)

  1. 転写フィルムであって、
    キャリアフィルムと、
    前記キャリアフィルム上に配置され、かつ反射防止ナノ構造テンプレート形成部を含む、犠牲テンプレート層と、
    前記反射防止ナノ構造テンプレート形成部に適合する第1表面及び対向する平面状の第2表面を有する、熱的に安定なバックフィル層と、を含む転写フィルム。
  2. 前記熱的に安定な分子種がオルガノシリコンポリマーを含む、請求項1に記載の転写フィルム。
  3. 前記反射防止ナノ構造テンプレート形成部が、反射防止ナノ構造に前記熱的に安定なバックフィル層を残しつつ、ベイクアウトが可能である、請求項1に記載の転写フィルム。
  4. 前記反射防止ナノ構造テンプレート形成部が、異方性のナノスケール形成部を含む、請求項1に記載の転写フィルム。
  5. 前記反射防止ナノ構造テンプレート形成部が、ナノウィスカー構造を含む、請求項1に記載の転写フィルム。
  6. 前記ナノウィスカー構造が、ペリレンナノウィスカーを含む、請求項5に記載の転写フィルム。
  7. 前記キャリアフィルムが、前記犠牲テンプレート層から前記キャリアフィルムを分離する剥離層を含む、請求項1に記載の転写フィルム。
  8. 前記反射防止ナノ構造テンプレート形成部が、前記犠牲テンプレート層のミクロ構造テンプレート形成部上に配置される、請求項1に記載の転写フィルム。
  9. 転写フィルムの形成方法であって、
    犠牲材料の層を反応性イオンエッチングして、反射防止ナノ構造テンプレート形成部を形成することと、
    前記反射防止ナノ構造テンプレート形成部上に熱的に安定なバックフィル材料をコーティングして、前記反射防止ナノ構造テンプレート形成部に適合する第1表面及び対向する平面状の第2表面を有し、積層転写フィルムを形成する、熱的に安定なバックフィル層を形成することと、を含む、方法。
  10. 前記反応性イオンエッチング工程の前に、前記犠牲材料層をキャリアフィルムの剥離面上に配置することを更に含む、請求項9に記載の方法。
  11. 前記反応性イオンエッチング工程が、前記犠牲材料層の第1表面上に不連続なランダムマスキング層を適用して、かつ、前記犠牲材料層の前記マスキング層によって保護されていない部分を反応性イオンエッチングして、前記反射防止ナノ構造テンプレート形成部を形成することを含む、請求項9に記載の方法。
  12. 転写フィルムの形成方法であって、
    反射防止ナノウィスカーテンプレート形成部を含む犠牲材料テンプレート層を、キャリアフィルムの剥離面上に付着させることと、
    前記反射防止ナノウィスカーテンプレート形成部上に熱的に安定なバックフィル材料をコーティングして、前記反射防止ナノウィスカーテンプレート形成部に適合する第1表面及び対向する平面状の第2表面を有し、積層転写フィルムを形成する、熱的に安定なバックフィル層を形成することと、を含む、方法。
  13. 前記反射防止ナノウィスカーテンプレート形成部が、ペリレンにより形成される、請求項12に記載の方法。
  14. レセプタ基板に請求項1に記載の転写フィルムの平面状の第2表面を積層することと、
    前記犠牲テンプレート層をベイクアウトして、反射防止ナノ構造を有する熱的に安定なバックフィル層を形成することと、を含む方法。
  15. 前記ベイクアウト工程前に、前記犠牲テンプレート層から前記キャリアフィルムを除去することを更に含む、請求項14に記載の方法。
  16. 前記反射防止ナノ構造形成部が、前記熱的に安定なバックフィル層のミクロ構造形成部上に配置される、請求項14に記載の方法。
  17. 前記レセプタ基板がガラスである、請求項14に記載の方法。
  18. 前記レセプタ基板がサファイアである、請求項14に記載の方法。
  19. 光学物品であって、
    サファイア材の層と、
    前記サファイア材の層に固定された反射防止ナノ構造形成部を有する、熱的に安定なバックフィル層と、を含む物品。
  20. 前記熱的に安定なバックフィル層が、オルガノシリコンポリマーを含む、請求項19に記載の光学物品。
  21. 前記熱的に安定なバックフィル層が、ジルコニア、チタニア、アルミナ、炭化ホウ素、又は炭化ケイ素を含む、請求項20に記載の光学物品。
  22. 前記反射防止ナノ構造テンプレート形成部が、異方性のナノスケール形成部を含む、請求項19に記載の光学物品。
  23. 前記反射防止ナノ構造形成部が、前記熱的に安定なバックフィル層のミクロ構造形成部上に配置される、請求項19に記載の光学物品。
  24. 前記熱的に安定なバックフィル層が、ジルコニア、チタニア、アルミナ、炭化ホウ素、又は炭化ケイ素を含む、請求項1に記載の転写フィルム。
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