纳米结构化材料及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米结构化材料，所述纳米结构化材料表现出随机各向异性纳米结构化表面，并且在60度偏角处表现出小于1％的平均反射。所述纳米结构化材料可用于例如光学和光电设备、显示器、太阳能、光传感器、眼镜、相机镜头和窗用玻璃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纳米结构化材料及其制造方法 相关专利申请的夺叉引用 本专利申请要求于2012年3月26日提交的美国临时专利申请号61/615, 646的 权益，该专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
技术介绍
在光从一种介质行进到另一种介质时，光的某些部分从两种介质之间的交界部发 生反射。例如，照射在透明塑性基底上的光通常有约4-5%在顶部表面处被反射。 在外部照明从显示器装置的顶部表面及内部界面的反射存在的情况下，用于移动 手持装置和膝上装置的背光照明不能有效地提供所需的显示质量，这会降低对比度并可由 于外部物体的干扰图像而降低观看质量。 已采用不同的方法来减少显示装置的顶部表面的反射。一种方法是使用抗反射涂 层以减少反射，例如使用多层反射涂层，所述多层反射涂层由透明薄膜结构与交替的对比 折射率层组成。然而，使用所述多层抗反射涂层技术难以实现宽带抗反射。 另一种方法涉及使用亚波长表面结构（例如，亚波长级表面光栅）进行宽带抗反 射，其中短语亚波长用于描述如下的物体或结构：其一个或多个尺寸小于与所述物体或结 构相互作用的波的长度。为抑制来自光学表面的菲涅耳反射，亚波长结构化特征导致将连 续外形的表面凹凸光栅作为有效的介质，以将表面上的一定范围的波长反射最小化，所述 波长范围大于亚波长结构化特征。用于形成亚波长表面结构的方法（如，通过平版印刷） 往往相对复杂和昂贵。 宽角度的反射的减少是光学和光电设备相关的应用所需的。难以用传统亚波长结 构表面技术（如，通过平版印刷）制造在60度偏角（S卩，偏离表面法线60度）处提供低反 射（〈1.5%)的深表面结构。微米级微结构（诸如棱柱）已广泛用于减少宽角度的反射以 用于太阳能应用，但该方法往往导致高雾度并且仅在光从低折射率介质传输到高折射率介 质时适用。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术描述了 一种纳米结构化材料，其表现出随机各向异性纳米结 构化表面，并且在60度偏角处表现出小于1% (在一些实施例中，小于0. 75、0. 5、0. 25,或 小于0.2%)的平均反射。通常，纳米结构化材料包含聚合物基体和纳米级分散相。 在另一个方面，本专利技术描述了一种制造本文所述的纳米结构化材料的方法，所述 方法包括： 提供包含纳米分散相的聚合物基体；以及 使用等离子体各向异性地蚀刻所述聚合物基体以形成随机各向异性纳米结构化 表面。 在另一个方面，本专利技术描述了一种制造本文所述的纳米结构化材料的方法，所述 方法包括： 提供包含纳米分散相的聚合物基体；以及 使用等离子体蚀刻所述聚合物基体的至少一部分以形成随机各向异性纳米结构 化表面。 任选地，本文所述的制品还包括设置在基底的第一主表面和本文所述的材料的层 之间的功能层（即，透明导电层或气体阻挡层中的至少一个）。任选地，本文所述的制品 还包括设置在本文所述的材料的层上的功能层（即，透明导电层或气体阻挡层中的至少一 个）。 任选地，本文所述的制品还包括在基底的第二主表面上的（第二）材料层（包括 本文所述的材料层以及下列专利申请中所述的那些：提交于2011年2月28日的PCT申 请此.旧2011/026454，以及提交于2011年3月14日的美国专利申请此.61/452,403和 No. 61/452, 430，所述专利申请的公开内容以引用方式并入本文）。任选地，本文所述的制品 还包括设置在基底的第二主表面与（第二）材料层之间的功能层（即，透明导电层或气体 阻挡层中的至少一者）。任选地，本文所述的制品还包括设置在（第二）材料层上的功能层 (艮P，透明导电层或气体阻挡层中的至少一个）。 例如，本文所述的制品可用于形成高性能、低条纹效应、抗反射的光学制品。在将 功能层（即，透明导电层或气体阻挡层中的至少一个）设置在本文所述的材料层上时，本文 所述的制品可具有显著增强的光学性能。 本文所述的纳米结构化材料和制品的实施例可用于许多应用，包括光学和光电设 备、显示器、太阳能电池、光传感器、眼镜、相机镜头和窗用玻璃。 【具体实施方式】 通常，纳米结构化材料包含聚合物基体和纳米级分散相。在一些实施例中，所述聚 合物基体包含丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚酯、环氧树脂、含氟聚合物 或硅氧烷中的至少一种。 所述聚合物基体可由反应性前体制成。前体的例子包括可聚合树脂，所述可聚合 树脂包含至少一种低聚的氨基甲酸酯（甲基）丙烯酸酯。通常，所述低聚的氨基甲酸酯（甲 基）丙烯酸酯为多（甲基）丙烯酸酯。术语（甲基）丙烯酸酯用于表示丙烯酸和甲基丙 烯酸的酯，并且多（甲基）丙烯酸酯表示包含一个以上（甲基）丙烯酸酯基团的分子， 此与通常表示（甲基）丙烯酸酯聚合物的聚（甲基）丙烯酸酯相对。通常，多（甲基） 丙烯酸酯为二（甲基）丙烯酸酯，但其它例子包括三（甲基）丙烯酸酯和四（甲基）丙烯 酸酯。 低聚的氨基甲酸酯多（甲基）丙烯酸酯可以商品名PH0T0MER6000系列（如， PH0T0MER6010和PH0T0MER6020），以商品名CN900 系列（如，CN966B85、CN964和 CN972）购自例如沙多玛公司（Sartomer)。低聚的氨基甲酸酯（甲基）丙烯酸酯也可以 商品名EBECRYL8402、EBECRYL8807和EBECRYL4827购自例如表面特种公司（Surface Specialties)。低聚的氨基甲酸酯（甲基）丙烯酸酯也可例如通过式0CN-R3-NC0的亚烧 基或芳族二异氰酸酯与多元醇的初始反应而制备，其中R3为C2-100亚烷基或亚芳基基团。 通常，多元醇为式H0-R4-0H表示的二醇，其中R4为C2-100亚烷基基团。取决于试剂的化 学计量，则中间产物为氨基甲酸酯二醇或二异氰酸酯，其随后可分别与异氰酸酯官能化乙 烯基单体诸如（甲基）丙烯酸2-异氰根合乙酯、（甲基）丙烯酸2-羟基烷基酯发生反应。 适合的二异氰酸酯包括2, 2, 4-三甲基亚己基二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯。亚烷基二异 氰酸酯总体上为优选的。在一种情况下，这种类型的化合物可由2, 2, 4-三甲基亚己基二异 氰酸酯、聚（己内酯）二醇和甲基丙烯酸2-羟乙酯制备。在至少某些情况下，氨基甲酸酯 (甲基）丙烯酸酯优选地为脂肪族。 可聚合前体可以是包含至少一种其它单体（S卩，不同于低聚的氨基甲酸酯（甲 基）丙烯酸酯）的辐射固化性组合物。其它单体可降低粘度和/或改善热机械性质和/ 或提高折射率。具有这些特性的单体包括：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。得自沙多玛公 司（Sartomer)的紫外固化性丙烯酸酯单体的例子包括 SR238 、 SR351、 SR399 和 SR444。 合适的丙烯酸单体包括单体（甲基）丙烯酸酯。它们包括（甲基）丙烯酸烷基酯 (如，丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸1-丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸2-乙基己酯、（甲 基）丙烯酸异冰片酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸四氢糠基酯、丙烯酸异辛酯、乙氧基乙氧基乙 基丙烯酸酯、甲氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、以及丙烯酸叔丁酯）。还包括具有其它官能团的 (甲基）丙烯酸酯。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米结构化材料，所述纳米结构化材料表现出随机各向异性纳米结构化表面，并且在60度偏角处表现出小于1％的平均反射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.26 US 61/615,6461. 一种纳米结构化材料，所述纳米结构化材料表现出随机各向异性纳米结构化表面， 并且在60度偏角处表现出小于1 %的平均反射。2. 根据权利要求1所述的纳米结构化材料，所述纳米结构化材料包含聚合物基体和纳 米级分散相。3. 根据权利要求2所述的纳米结构化材料，其中所述纳米级相以尺寸在60nm至90nm 范围内、尺寸在30nm至50nm范围内、以及尺寸小于25nm存在，并且其中基于所述聚合物基 体和所述纳米级相的总重量计，对于60nm至90nm范围内的尺寸，所述纳米级相以0. 25重 量％至50重量％的范围存在；对于30nm至50nm范围内的尺寸，所述纳米级相以1重量％ 至50重量％存在；并且对于小于25nm的尺寸，所述纳米级相以0. 25重量％至25重量％存 在。4. 根据权利要求2或3中任一项所述的纳米结构化材料，其中所述纳米级相以尺寸在 60nm至90nm范围内、尺寸在30nm至50nm范围内、以及尺寸小于25nm存在，并且其中基于 所述聚合物基体和所述纳米级相的总体积计，对于60nm至90nm范围内的尺寸，所述纳米级 相以〇? 1体积％至35体积％的范围存在；对于30nm至50nm范围内的尺寸，所述纳米级相 以0. 1体积％至25体积％存在；并且对于小于25nm的尺寸，所述纳米级...

【专利技术属性】
技术研发人员：余大华，莫塞斯·M·大卫，阿卜杜贾巴尔·K·迪雷，艾伯特·I·埃费拉茨，威廉·布莱克·科尔布，托德·M·桑德曼，铃木俊介，斯科特·A·沃克，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US