[發明專利]納米結構化材料及其制造方法

有效

• 申請號: 201380017019.0
• 申請日: 2013-02-22
• 公開（公告）號: CN104335078B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 余大華;莫塞斯·M·大衛;阿卜杜賈巴爾·K·迪雷;艾伯特·I·埃費拉茨;威廉·布萊克·科爾布;托德·M·桑德曼;鈴木俊介;斯科特·A·沃克
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: G02B1/118
• 分類號: G02B1/118;B82Y20/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 張爽,郭國清

相關專利申請的交叉引用

本專利申請要求于2012年3月26日提交的美國臨時專利申請號61/615,646的權益，該專利申請的公開內容全文以引用方式并入本文。

背景技術

在光從一種介質行進到另一種介質時，光的某些部分從兩種介質之間的交界部發生反射。例如，照射在透明塑性基底上的光通常有約4-5％在頂部表面處被反射。

在外部照明從顯示器裝置的頂部表面及內部界面的反射存在的情況下，用于移動手持裝置和膝上裝置的背光照明不能有效地提供所需的顯示質量，這會降低對比度并可由于外部物體的干擾圖像而降低觀看質量。

已采用不同的方法來減少顯示裝置的頂部表面的反射。一種方法是使用抗反射涂層以減少反射，例如使用多層反射涂層，所述多層反射涂層由透明薄膜結構與交替的對比折射率層組成。然而，使用所述多層抗反射涂層技術難以實現寬帶抗反射。

另一種方法涉及使用亞波長表面結構(例如，亞波長級表面光柵)進行寬帶抗反射，其中短語亞波長用于描述如下的物體或結構：其一個或多個尺寸小于與所述物體或結構相互作用的波的長度。為抑制來自光學表面的菲涅耳反射，亞波長結構化特征導致將連續外形的表面凹凸光柵作為有效的介質，以將表面上的一定范圍的波長反射最小化，所述波長范圍大于亞波長結構化特征。用于形成亞波長表面結構的方法(如，通過平版印刷)往往相對復雜和昂貴。

寬角度的反射的減少是光學和光電設備相關的應用所需的。難以用傳統亞波長結構表面技術(如，通過平版印刷)制造在60度偏角(即，偏離表面法線60度)處提供低反射(<1.5％)的深表面結構。微米級微結構(諸如棱柱)已廣泛用于減少寬角度的反射以用于太陽能應用，但該方法往往導致高霧度并且僅在光從低折射率介質傳輸到高折射率介質時適用。

發明內容

在一個方面，本發明描述了一種納米結構化材料，其表現出隨機各向異性納米結構化表面，并且在60度偏角處表現出小于1％(在一些實施例中，小于0.75、0.5、0.25，或小于0.2％)的平均反射。通常，納米結構化材料包含聚合物基體和納米級分散相。

在另一個方面，本發明描述了一種制造本文所述的納米結構化材料的方法，所述方法包括：

提供包含納米分散相的聚合物基體；以及

使用等離子體各向異性地蝕刻所述聚合物基體以形成隨機各向異性納米結構化表面。

在另一個方面，本發明描述了一種制造本文所述的納米結構化材料的方法，所述方法包括：

提供包含納米分散相的聚合物基體；以及

使用等離子體蝕刻所述聚合物基體的至少一部分以形成隨機各向異性納米結構化表面。

任選地，本文所述的制品還包括設置在基底的第一主表面和本文所述的材料的層之間的功能層(即，透明導電層或氣體阻擋層中的至少一個)。任選地，本文所述的制品還包括設置在本文所述的材料的層上的功能層(即，透明導電層或氣體阻擋層中的至少一個)。

任選地，本文所述的制品還包括在基底的第二主表面上的(第二)材料層(包括本文所述的材料層以及下列專利申請中所述的那些：提交于2011年2月28日的PCT申請No.US2011/026454，以及提交于2011年3月14日的美國專利申請No.61/452,403和No.61/452,430，所述專利申請的公開內容以引用方式并入本文)。任選地，本文所述的制品還包括設置在基底的第二主表面與(第二)材料層之間的功能層(即，透明導電層或氣體阻擋層中的至少一者)。任選地，本文所述的制品還包括設置在(第二)材料層上的功能層(即，透明導電層或氣體阻擋層中的至少一個)。

例如，本文所述的制品可用于形成高性能、低條紋效應、抗反射的光學制品。在將功能層(即，透明導電層或氣體阻擋層中的至少一個)設置在本文所述的材料層上時，本文所述的制品可具有顯著增強的光學性能。

本文所述的納米結構化材料和制品的實施例可用于許多應用，包括光學和光電設備、顯示器、太陽能電池、光傳感器、眼鏡、相機鏡頭和窗用玻璃。

具體實施方式

通常，納米結構化材料包含聚合物基體和納米級分散相。在一些實施例中，所述聚合物基體包含丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚酯、環氧樹脂、含氟聚合物或硅氧烷中的至少一種。