纳米结构化制品制造技术

本发明专利技术涉及纳米结构化制品。具体地，本发明专利技术涉及一种制品，所述制品包括基材和其主表面上的第一层，其中所述第一层具有无规的第一纳米结构化表面，并且其中所述第一层具有至多0.5微米的平均厚度。所述制品的实施例可用于例如显示应用(如，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器或等离子体显示器)；光提取；电磁干扰(EMI)屏蔽、眼科透镜；面罩透镜或薄膜；窗膜；针对构造应用的抗反射；和构造应用或交通指示牌。

Nanostructured products

The present invention relates to nanostructured articles. Specifically, the invention relates to a product, the product comprises a substrate and the main surface of the first layer, wherein the first layer has a first nano structured surface random, and wherein the first layer has an average thickness of up to 0.5 microns. The embodiment of the products can be used for display applications (e.g., liquid crystal display (LCD), light emitting diode (LED) display or plasma display); light extraction; electromagnetic interference (EMI) shielding, ophthalmic lens or lens mask; thin film; membrane; anti reflection structure should be used for the construction and application of traffic; or sign.

【技术实现步骤摘要】
纳米结构化制品本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/US2012/027717，国际申请日为2012年3月5日，进入中国国家阶段的申请号为201280013664.0，专利技术名称为“纳米结构化制品”的中国专利技术专利申请的分案申请。相关专利申请的交叉引用本申请要求2011年3月14日提交的美国临时专利申请第61/452430号的权益，该专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。
技术介绍
当光从一种介质传播到另一种介质时，某一部分光被这两种介质之间的界面反射。例如，透光塑料基材上闪耀的光中通常约4-5％在顶部表面处被反射。已经采用了一些不同方法来降低聚合物材料的反射。一种方法是采用抗反射涂层例如由透明薄膜结构组成的多层反射涂层来减少反射，所述多层反射涂层中具有折射率极不相同的交替的层。然而，难以使用多层抗反射涂层技术实现宽带抗反射。另一种方法涉及使用亚波长表面结构(如，亚波长级表面光栅)用于宽带抗反射。用于产生亚波长表面结构的方法(例如通过光刻)往往相当复杂且昂贵。另外，要使用亚波长级表面光栅自卷对卷处理获得一致的具有最小化的高阶衍射的低反射宽带抗反射是具有挑战性的。需要提供高性能、低干涉条纹的解决方案，所述解决方案还具有相对低的反射(即，在可见范围上的平均反射低于0.5％)、低的双折射(即，具有小于200nm的光学延迟值)和抗反射特性。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术描述了一种制品，所述制品包括具有第一主表面和大致相背对的第二主表面的基材和在所述第一主表面上的第一层，其中所述第一层具有无规的第一纳米结构化表面，并且其中所述第一层的平均厚度为至多0.5微米(在一些实施例中，至多0.4微米、0.3微米、0.25微米、0.2微米、0.15微米、0.1微米或甚至至多0.075微米)。在一些实施例中，本文所述制品在所述第一层和基材的第一主表面之间显示出干涉条纹外观，其中如果第一层的厚度为1.25微米，那么与相同的制品相比，所述干涉条纹外观会减少至少50％(在一些实施例中，至少75％)。任选地是，本文所述制品还包括设置在基材的第一主表面与所述第一层之间的功能层(即，透明导电层或气体阻挡层中的至少一者)。任选地是，本文所述制品还包括设置在所述无规的第一纳米结构化表面上的功能层(即，透明导电层或气体阻挡层中的至少一者)。任选地是，本文所述制品还包括在基材的第二主表面上的第二层，其中所述第二层具有无规的纳米结构化表面。任选地是，本文所述制品还包括设置在基材的第二主表面与所述第二层之间的功能层(即，透明导电层或气体阻挡层中的至少一者)。任选地是，本文所述制品还包括设置在所述无规的第二纳米结构化表面上的功能层(即，透明导电层或气体阻挡层中的至少一者)。本文所述的无规的纳米结构化制品可用来产生高性能、低条纹、抗反射的光学制品。当在无规的纳米结构化表面上设置了功能层(即，透明导电层或气体阻挡层中的至少一者)时，纳米结构化制品也可用来使干涉条纹和从基材通过纳米结构化表面层进入功能层中(反之亦然)的界面反射最小化，以大大提高光学性能。本文所述制品的实施例可用于许多应用，包括显示应用(如，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器或等离子体显示器)；光提取；电磁干扰(EMI)屏蔽、眼科透镜；面罩透镜或薄膜；窗膜；针对构造应用的抗反射；和构造应用或交通指示牌。本文所述纳米结构化制品还可用于太阳能应用(如，太阳膜)。它们可例如用作太阳热能热液体/空气加热面板或任何太阳能吸收装置的前表面；用于具有附加纳米级表面结构的微观圆柱或宏观圆柱的太阳能吸热表面；用于由非晶硅光伏电池或CIGS光伏电池制成的柔性太阳能光伏电池的前表面；以及用于施加在柔性光伏电池顶部上的薄膜的前表面。附图说明图1为本专利技术中可用的涂布设备的第一局部透视图；图2为从不同的有利位置截取的图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截取的图3的设备的第二透视图；和图5为使用本文所述的示例性低条纹纳米结构化抗反射制品的显示器的示意性剖视图。具体实施方式示例性的基材包括聚合物基材、玻璃基材或窗以及功能器件(如，有机发光二极管(OLED)、显示器、和光伏器件)。通常，基材厚度为在约12.7微米(0.0005英寸)至约762微米(0.03英寸)范围内，但其他厚度可能也是可用的。用于基材的示例性聚合物材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、热塑性聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚萘二甲酸乙二醇酯、苯乙烯丙烯腈、有机硅-聚草酰胺聚合物、含氟聚合物、三乙酸纤维素、环状烯烃共聚物、和热塑性弹性体。对于需要良好的机械强度和尺寸稳定性的应用而言，半结晶性聚合物(如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))可能是特别可取的。对于其他光学膜应用而言，低双折射聚合物基材例如三乙酸纤维素、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯、和环状烯烃共聚物可能是特别可取的，以最大限度地减少或避免取向诱导的偏振或是与其他光学部件例如偏振器、电磁干扰或光学显示器件中的传导性触摸功能层的二向色干涉作用。聚合物基材可例如通过熔融挤出流延、熔融挤出压延、熔融挤出加双轴拉伸、吹膜过程、以及溶剂流延任选地加双轴拉伸来形成。在一些实施例中，基材是高度透明的(即，在可见光谱中的透射比为至少90％)，具有低雾度(如，小于1％)和低双折射(如，光学延迟量为小于50纳米)。在一些实施例中，基材具有微结构化表面或填料以提供朦胧的或弥散的外观。任选地是，基材为偏振器(如，反射型偏振器或吸收型偏振器)。可使用多种偏振膜作为基材，包括例如由全部为双折射光学层、一些为双折射光学层、或全部为各向同性光学层中的一些组合组成的多层光学膜。多层光学膜可具有十或以下的层、数百层或甚至数千层。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处提高亮度和/或减轻眩光的那些。偏振膜还可以是用于太阳镜中以减轻光强度和眩光的类型。偏振膜可以包括偏振膜、反射型偏振膜、吸收型偏振膜、漫射膜、增亮膜、转向膜、反射镜膜、或其组合。示例性的反射型偏振膜包括以下文献中报道的那些：美国专利第5,825,543号(Ouderkirk等人)、第5,867,316号(Carlson等人)、第5,882,774号(Jonza等人)、第6,352,761B1号(Hebrink等人)、第6,368,699B1号(Gilbert等人)和第6,927,900B2号(Liu等人)、美国专利申请公开第2006/0084780A1号(Hebrink等人)和第2001/0013668A1号(Neavin等人)以及PCT公开第WO95/17303号(Ouderkirk等人)、第WO95/17691号(Ouderkirk等人)、第WO95/17692号(Ouderkirk等人)、第WO95/17699号(Ouderkirk等人)、第WO96/19347号(Jonza等人)、第WO97/01440号(Gilbert等人)、第WO99/36248号(Neavin等人)和第WO99/36262号(Hebrink等人)，这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品，其包括具有第一主表面和大致相背对的第二主表面的基材和在所述第一主表面上的第一层，其中所述第一层包括基质和纳米级分散相，且具有无规的第一纳米结构化各向异性表面，其中所述无规的第一纳米结构化各向异性表面包含具有至少10:1的高宽比的纳米特征，其中所述纳米特征垂直于所述第一主表面，其中所述纳米特征的大部分被所述纳米级分散相覆盖，其中所述第一层具有至多0.5微米的平均厚度，并且所述第一层本身的所述无规的第一纳米结构化各向异性表面在可见光范围内具有小于1％的反射百分率。

【技术特征摘要】
2011.03.14 US 61/452,4301.一种制品，其包括具有第一主表面和大致相背对的第二主表面的基材和在所述第一主表面上的第一层，其中所述第一层包括基质和纳米级分散相，且具有无规的第一纳米结构化各向异性表面，其中所述无规的第一纳米结构化各向异性表面包含具有至少10:1的高宽比的纳米特征，其中所述纳米特征垂直于所述第一主表面，其中所述纳米特征的大部分被所述纳米级分散相覆盖，其中所述第一层具有至多0.5微米的平均厚度，并且所述第一层本身的所述无规的第一纳米结构化各向异性表面在可见光范围内具有小于1％的反射百分率。2.根据权利要求1所述的制品，其中所述基质为聚合物基质。3.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述第一层具有至多0.15微米的平均厚度。4.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：余大华，莫塞斯·M·大卫，卡尔克·C·旺，
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