專(zhuān)利名稱(chēng)：包括納米結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)化制品和方法
包括納米結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)化制品和方法
背景技術(shù)：
已描述了多種啞光膜(也描述為防眩膜)。可制得具有交替的高折射率層和低折射率層的啞光膜。這種啞光膜可顯示具有低光澤度以及抗反射性。然而，在不存在交替的高折射率和低折射率層時(shí)，這種膜將顯示具有防眩性而不抗反射。如US2007/0286994的0039段所述，抗反射啞光膜通常具有比等同光澤度的膜更低的透射率和更高的霧度值。例如，根據(jù)ASTM D1003測(cè)量，霧度一般為至少5%、6%、7%、8%、9%或10%。另外，在根據(jù)ASTM D2457-03在60°下測(cè)量時(shí)，光澤表面通常具有至少130的光澤度；而啞光表面具有小于120的光澤度。存在若干用于獲得啞光膜的方法。例如，啞光涂層可通過(guò)加入啞光粒子而制得，如在US6，778，240中所述。此外，抗反射啞光膜也可通過(guò)在啞光膜基底上提供高折射率層和低折射率層而制得。在又一方法中，可將防眩膜或抗反射膜的表面變粗糙或紋理化以提供啞光表面。根據(jù)美國(guó)專(zhuān)利N0.5，820，957，“可通過(guò)多種紋理化材料、表面或方法的任一者提供抗反射膜的紋理化表面。紋理化材料或表面的非限制性例子包括:具有糙面精整層的膜或襯片、微壓紋膜、含有所需紋理化圖案或模板的微復(fù)制工具、套管或束帶、輥(如金屬輥或橡膠輥，或橡膠包覆輥)?！盪S2009/0147361描述了具有基底和位于所述基底主表面上的微復(fù)制結(jié)構(gòu)的光學(xué)膜。所述結(jié)構(gòu)包括微復(fù)制宏觀尺度結(jié)構(gòu)和位于所述宏觀尺度結(jié)構(gòu)上的一個(gè)或多個(gè)微復(fù)制衍射結(jié)構(gòu)。這些膜可由經(jīng)具有衍射結(jié)構(gòu)的刀頭加工過(guò)的工件制成。該刀頭在加工工件時(shí)同時(shí)形成宏觀尺度結(jié)構(gòu)和衍射結(jié)構(gòu)。然后，可用涂布工藝由經(jīng)加工的工件制作光學(xué)膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及包括納米結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)化制品(例如防眩膜、抗反射膜以及微結(jié)構(gòu)化工具)和制備微結(jié)構(gòu)化制品的方法。在一些實(shí)施例中，描述了具有微結(jié)構(gòu)化表面層的抗反射啞光膜，所述微結(jié)構(gòu)化表面層包括多個(gè)微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)具有的互補(bǔ)累積傾斜度值分布使得至少30%具有至少
0.7度的傾斜度值以及至少25%具有小于1.3度的傾斜度值。微結(jié)構(gòu)化表面或相對(duì)表面還包括納米結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，充氣納米結(jié)構(gòu)提供折射率梯度。在另一個(gè)實(shí)施例中，包括多個(gè)離散峰微結(jié)構(gòu)和至少一部分微結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)化制品還包括多個(gè)納米結(jié)構(gòu)；其中微結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜形狀。納米結(jié)構(gòu)通常為多個(gè)基本上平行的線性凹槽，可通過(guò)多刀頭金剛石形成，其中刀頭具有小于I微米的間距。還描述了制備微結(jié)構(gòu)化制品的方法，例如制備(如抗反射)啞光膜的微結(jié)構(gòu)化工具。該方法包括提供金剛石刀具，其中工具的至少一部分包括多個(gè)刀頭，其中刀頭的間距小于I微米；以及用金剛石刀具切削基底，其中金剛石刀具沿一方向以一定間距(P1)移入和移出，金剛石刀具具有最大切削器寬度P2，并且P2A31為至少2。


圖1A-1C為包括納米結(jié)構(gòu)的啞光膜的示意性側(cè)視圖；圖2A為微結(jié)構(gòu)凹陷的示意性側(cè)視圖；圖2B為微結(jié)構(gòu)凸起的示意性側(cè)視圖；圖3A為規(guī)則排列的微結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖；圖3B為不規(guī)則排列的微結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖；圖4為微結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)視圖；圖5為包括一部分微結(jié)構(gòu)的光學(xué)膜的不意性側(cè)視圖,所述微結(jié)構(gòu)包括嵌入的啞光粒子；圖6為切削工具系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；圖7A-7D為各種切削器的示意性側(cè)視圖；圖8示出了適用于制備納米結(jié)構(gòu)的多刀頭金剛石刀具的一部分的掃描電鏡圖像；圖9為由微結(jié)構(gòu)化工具制成的放大400倍的微結(jié)構(gòu)化表面的例子的數(shù)字顯微圖像，所述微結(jié)構(gòu)化工具由多刀頭金剛石刀具制得；圖10為圖9的微結(jié)構(gòu)化表面的納米結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖像；圖11為顯示多個(gè)啞光微結(jié)構(gòu)化表面的補(bǔ)足累積傾斜度值分布的圖；圖12示出了計(jì)算曲率的方式。圖13A為示例性微結(jié)構(gòu)化表面的二維表面輪廓；圖13B為圖13A的微結(jié)構(gòu)化表面的三維表面輪廓；圖13C-13D分別為圖13A的微結(jié)構(gòu)化表面沿x_和y_方向的橫截面輪廓。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明描述了微結(jié)構(gòu)化制品，例如啞光(即防眩)膜、抗反射膜和微結(jié)構(gòu)化工具。還描述了制備微結(jié)構(gòu)化制品，例如微結(jié)構(gòu)化工具的方法。參照?qǐng)D1A-1C，啞光膜100包括通常設(shè)置于透光性(例如膜)基底50上的微結(jié)構(gòu)化(例如觀測(cè))表面層60。圖1A-1C的抗反射膜還包括多個(gè)納米結(jié)構(gòu)75。納米結(jié)構(gòu)通常包含空氣，并且起到衍射梯度的作用。或者，多個(gè)納米結(jié)構(gòu)75可填充有具有與周?chē)牧匣旧喜煌?如，低)的折射率的材料。納米結(jié)構(gòu)75的空氣和周?chē)牧?如微結(jié)構(gòu)化觀測(cè)表面層60的材料)之間的折射率差值通常為至少0.10或0.15或0.2或更大。由于空氣的折射率為1.0，多種常規(guī)可聚合樹(shù)脂材料，例如任選包含(如二氧化硅)納米粒子的硬質(zhì)涂膜組合物或常規(guī)膜材料可用于制造納米結(jié)構(gòu)化層。在優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1A中所示的，微結(jié)構(gòu)化表面還包括納米結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，納米結(jié)構(gòu)存在于該微結(jié)構(gòu)的(例如暴露的)表面上。因此，納米結(jié)構(gòu)為宏觀尺度微結(jié)構(gòu)化表面的亞結(jié)構(gòu)。納米結(jié)構(gòu)和微結(jié)構(gòu)存在于同一表面上，并且具有共同(如空氣)界面。(如充氣)納米結(jié)構(gòu)可表征為嵌入在該微結(jié)構(gòu)化表面內(nèi)。除納米結(jié)構(gòu)暴露于空氣的部分之外，納米結(jié)構(gòu)的形狀通常由相鄰的微結(jié)構(gòu)化材料限定。如隨后將描述的，進(jìn)一步包括納米結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)化(如工具)表面可使用(如單半徑)多刀頭金剛石刀具形成，其中多個(gè)刀頭具有小于I微米的間距。此類(lèi)多刀頭金剛石也可稱(chēng)為“納米結(jié)構(gòu)化金剛石刀具”。因此，其中微結(jié)構(gòu)還包括納米結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)化表面可在用金剛石刀具制造微結(jié)構(gòu)化工具期間同時(shí)形成。然后，微結(jié)構(gòu)化(如光學(xué))膜制品可利用微復(fù)制通過(guò)澆鑄并固化與該工具表面接觸的可硬化(如可聚合)聚合物材料由該工具制造。雖然進(jìn)一步包括納米結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)化表面通常包括鄰近相對(duì)表面的透光性膜基底50，如圖1A中所示出，可任選將該微結(jié)構(gòu)化表面澆鑄并固化于其中基底50不存在的可移除剝離襯片上。在其他實(shí)施例中，該納米結(jié)構(gòu)設(shè)置在與微結(jié)構(gòu)化表面不同的表面上。例如，納米結(jié)構(gòu)可設(shè)置在相對(duì)(非微結(jié)構(gòu)化)表面上，例如圖1B和IC中所示出的。在一個(gè)實(shí)施例中，啞光(如抗反射)膜包括設(shè)置在非結(jié)構(gòu)化平面透光性基底50的(如暴露)表面上的納米結(jié)構(gòu)，例如圖1B中所示出的。納米結(jié)構(gòu)，例如基本上平行的線性凹槽，可通過(guò)減成法，例如用納米結(jié)構(gòu)化金剛石刀具切削透光性(例如膜)基底50，在透光性(例如膜)基底50上形成。或者(未示出)，此類(lèi)納米結(jié)構(gòu)可通過(guò)加成法形成，例如使用納米結(jié)構(gòu)化工具(缺少啞光微結(jié)構(gòu))將可聚合樹(shù)脂薄層微復(fù)制于透光性(例如膜)基底50上。在又一個(gè)實(shí)施例中，可制備一個(gè)表面上具有啞光微結(jié)構(gòu)而相對(duì)(非微結(jié)構(gòu)化)表面上具有納米結(jié)構(gòu)的啞光(如抗反射)膜，其中該膜缺少透光性基底50，如圖1C中所示出。該實(shí)施例可通過(guò)同時(shí)或順序加成(如微復(fù)制)法或加成和減成法的組合形成，如剛剛描述的。如圖1A-1C中所示出，納米結(jié)構(gòu)化表面通常暴露于空氣中，因此不形成閉孔。因此，納米結(jié)構(gòu)化表面通常被視為無(wú)孔的。在可供選擇的實(shí)施例中，可將薄(如低折射率)膜層施用到納米結(jié)構(gòu)化表面，從而包封單層充氣納米結(jié)構(gòu)。該納米結(jié)構(gòu)可具有各種形狀和尺寸。通常，納米結(jié)構(gòu)具有的最大維度小于光的波長(zhǎng)，即小于I微米。在一些實(shí)施例中，納米結(jié)構(gòu)通常具有的最大維度不大于900nm或SOOnm或700nm或600。最小維度通常為至少25nm、50nm或lOOnm。在優(yōu)選的實(shí)施例中，納米結(jié)構(gòu)具有足夠的尺寸并覆蓋足夠的表面積以提供所需的衍射折射率梯度。因此，納米結(jié)構(gòu)的存在可提供抗反射特性。對(duì)于該實(shí)施例，納米結(jié)構(gòu)通常具有的最大維度不大于500nm。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，納米結(jié)構(gòu)(如光學(xué)，光學(xué)膜)是基本上平行的線性凹槽，例如U形或V形凹槽。在一個(gè)實(shí)施例中，基本上平行的線性凹槽通常具有至少I(mǎi)OOnm和不大于500nm的間距。另外，此類(lèi)凹槽可具有IOOnm至200nm的深度。基底50以及啞光膜通常具有至少85%或90%、且在一些實(shí)施例中至少91%、92%、93%或更大的透射率。透明基底可為膜。膜基底的厚度通常取決于預(yù)期用途。對(duì)于多數(shù)應(yīng)用，基底厚度優(yōu)選小于約0.5_，更優(yōu)選為約0.02到約0.2_?；蛘?，透明膜基底可為光學(xué)(例如照射)顯示器，測(cè)試、圖形或其他信息可通過(guò)所述顯示器進(jìn)行顯示。透明基底可包含任何下述材料或由其組成:多種非聚合材料，如玻璃；或各種熱塑性的和交聯(lián)的聚合材料，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、(例如雙酚A)聚碳酸酯、醋酸纖維素、聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚烯烴(如常用于各種光學(xué)裝置中的雙軸取向的聚丙烯)。耐用啞光(如抗反射)膜通常包括相對(duì)較厚的微結(jié)構(gòu)化啞光(例如觀測(cè))表面層。微結(jié)構(gòu)化啞光層通常具有至少0.5微米、優(yōu)選至少I(mǎi)微米、且更優(yōu)選至少2或3微米的平均厚度(“t”)。在一些實(shí)施例中，微結(jié)構(gòu)化啞光層通常具有不超過(guò)15微米、并且更通常不超過(guò)4或5微米的厚度。然而，當(dāng)不需要啞光膜的耐用性時(shí)，所述微結(jié)構(gòu)化啞光層的厚度可更薄。在其他實(shí)施例中，厚度可為200微米或更多，由于層的厚度不需要為如在包括具有不同折射率材料的薄層的常規(guī)抗反射膜的情況下的》/4皮長(zhǎng)。當(dāng)微結(jié)構(gòu)化膜缺少支承體，例如基底50時(shí)，微結(jié)構(gòu)化層通常具有至少25微米或50微米的厚度。更廣泛的聚合物材料可用于制造可能不適合％波長(zhǎng)厚度應(yīng)用的此類(lèi)較厚層。在一些實(shí)施例中，所述微結(jié)構(gòu)可以為凹陷。例如，圖2A為包括凹陷微結(jié)構(gòu)320或微結(jié)構(gòu)空穴的微結(jié)構(gòu)化(例如啞光)層310的示意性側(cè)視圖。由其形成微結(jié)構(gòu)化表面(如光學(xué)膜的表面)的工具表面通常包括多個(gè)凹陷。啞光膜的微結(jié)構(gòu)通常為突起。例如，圖2B為包括突起微結(jié)構(gòu)340的微結(jié)構(gòu)化層330的示意性側(cè)視圖。圖9D和13A-13D示出了包括多個(gè)離散微結(jié)構(gòu)突起或峰的多個(gè)微結(jié)構(gòu)化表面。在一些實(shí)施例中，微結(jié)構(gòu)可形成規(guī)則圖案。例如，圖3A為在主表面415中形成規(guī)則圖案的微結(jié)構(gòu)410的示意性俯視圖。然而，微結(jié)構(gòu)通常形成不規(guī)則圖案。例如，圖3B為形成不規(guī)則圖案的微結(jié)構(gòu)420的示意性俯視圖。在一些情況下，微結(jié)構(gòu)可形成顯得無(wú)規(guī)的偽無(wú)規(guī)圖案。當(dāng)微結(jié)構(gòu)化表面由圓柱形工具制備為卷材時(shí)，微結(jié)構(gòu)化卷材具有與工具的旋轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)的重復(fù)圖案，或如果圖案在工具表面上重復(fù)，則具有較小的維度。如果檢查由此類(lèi)工具制造的微結(jié)構(gòu)化制品，其中制品具有小于重復(fù)圖案的維度，則圖案的重復(fù)可為不明顯的，并且微結(jié)構(gòu)隨機(jī)出現(xiàn)。納米結(jié)構(gòu)75可形成規(guī)則圖案、不規(guī)則圖案或顯得無(wú)規(guī)的偽無(wú)規(guī)圖案。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，納米結(jié)構(gòu)形成規(guī)則圖案。例如，(工具的)納米結(jié)構(gòu)可通過(guò)納米結(jié)構(gòu)化金剛石刀具形成，例如圖8中所示出，其中納米結(jié)構(gòu)(如凹槽)具有共同間距。因此，通過(guò)工具的復(fù)制形成的光學(xué)膜的納米結(jié)構(gòu)也具有恒定間距，形成規(guī)則圖案。當(dāng)納米結(jié)構(gòu)通過(guò)納米結(jié)構(gòu)化金剛石刀具形成時(shí)，其中納米結(jié)構(gòu)具有恒定高度，納米結(jié)構(gòu)(如凹槽)具有相對(duì)于微結(jié)構(gòu)化表面的恒定高度。其中納米結(jié)構(gòu)75形成規(guī)則圖案的納米結(jié)構(gòu)化表面在圖1A和IC中示出。此類(lèi)納米結(jié)構(gòu)具有恒定間距和恒定高度。或者，其中納米結(jié)構(gòu)75形成不規(guī)則圖案的納米結(jié)構(gòu)化表面在圖1B中示出。此類(lèi)納米結(jié)構(gòu)具有隨機(jī)可變的間距和隨機(jī)可變高度。(例如分立的)微結(jié)構(gòu)可通過(guò)傾斜度表征。圖4為微結(jié)構(gòu)化(例如啞光)層140的一部分的示意性側(cè)視圖。具體地講，圖4示出了主表面120和相對(duì)(如平坦)主表面142中的微結(jié)構(gòu)160。微結(jié)構(gòu)160具 有在整個(gè)微結(jié)構(gòu)表面上的傾斜度分布。例如，微結(jié)構(gòu)在位置510處具有傾斜度Θ，其中Θ為法線520與切線530之間的角度，所述法線520垂直于在位置510處的微結(jié)構(gòu)表面(α =90度)，所述切線530為在相同位置處的微結(jié)構(gòu)表面的切線。傾斜度Θ也為切線530與啞光層的主表面142之間的角度。通常，微結(jié)構(gòu)(如啞光或抗反射膜的微結(jié)構(gòu))通?？删哂懈叨确植?。在一些實(shí)施例中，微結(jié)構(gòu)的平均高度(根據(jù)實(shí)例中描述的測(cè)試方法測(cè)得)不超過(guò)約5微米、或不超過(guò)約4微米、或不超過(guò)約3微米、或不超過(guò)約2微米、或不超過(guò)約I微米。平均高度通常為至少0.1或0.2微米。在一些實(shí)施例中，微結(jié)構(gòu)基本上不含(例如無(wú)機(jī)氧化物或聚苯乙烯)啞光粒子。然而，即使不存在啞光粒子，微結(jié)構(gòu)70可任選包括(例如氧化鋯或二氧化硅)納米粒子30，如圖1A-1C中所示。選擇納米粒子的尺寸以避免顯著的可見(jiàn)光散射。可能希望使用多種類(lèi)型的無(wú)機(jī)氧化物顆粒的混合物，以便使光學(xué)性能或材料性能達(dá)到最優(yōu)，并且降低組合物的總成本。經(jīng)表面改性的膠體納米粒子可為(例如非締合)原生粒度或締合粒度為至少I(mǎi)nm或5nm的無(wú)機(jī)氧化物粒子。原生粒度或締合粒度通常小于100nm、75nm或50nm。通常，原生粒度或締合粒度小于40nm、30nm、或20nm。優(yōu)選的是,納米粒子為非締合的?？苫谕干潆娮语@微鏡(TEM)對(duì)這些粒子進(jìn)行測(cè)量。表面改性的膠體納米粒子基本上可以充分凝結(jié)。由于顯著更小的納米粒子尺寸，這種納米粒子不形成微結(jié)構(gòu)。相反，微結(jié)構(gòu)包括多個(gè)納米粒子。在其他實(shí)施例中，一部分微結(jié)構(gòu)可包括嵌入的啞光粒子。啞光粒子通常具有大于約0.25微米(250納米)、或大于約0.5微米、或大于約
0.75微米、或大于約I微米、或大于約1.25微米、或大于約1.5微米、或大于約1.75微米、或大于約2微米的平均尺寸。更小的啞光粒子為包括相對(duì)較薄的微結(jié)構(gòu)化層的啞光膜的典型特點(diǎn)。然而，對(duì)于其中微結(jié)構(gòu)化層更厚的實(shí)施例，啞光粒子可具有最高至5微米或10微米的平均尺寸。啞光粒子的濃度可為至少I(mǎi)或2重量％至約5、6、7、8、9或10重量％或更大。圖5為包括設(shè)置于基底850上的啞光層860的光學(xué)膜800的不意性側(cè)視圖。啞光層860包括附接至基底850的第一主表面810以及分散于聚合粘合劑840中的多個(gè)啞光粒子830和/或啞光粒子聚集體。相當(dāng)大部分，如至少約50%、或至少約60%、或至少約70%、或至少約80%、或至少約90%的微結(jié)構(gòu)870不存在啞光粒子830或啞光粒子聚集體880。因此，這種微結(jié)構(gòu)不含(例如嵌入的)啞光粒子。據(jù)認(rèn)為(例如二氧化硅或CaCO3)啞光粒子的存在可提供改進(jìn)的耐用性，即使當(dāng)這種啞光粒子的存在不足以提供所需的抗反射性、透明度和霧度性質(zhì)時(shí)，如隨后將描述的。然而，由于相對(duì)較大的啞光粒子尺寸，因此難以將啞光粒子保持均勻分散于涂料組合物中。這可導(dǎo)致施用的啞光粒子的濃度變化(特別是就料片涂布而言)，這進(jìn)而導(dǎo)致啞光性質(zhì)的變化。對(duì)于其中至少一部分微結(jié)構(gòu)包括嵌入的啞光粒子或聚集的啞光粒子的實(shí)施例，啞光粒子的平均尺寸通常足夠小于微結(jié)構(gòu)的平均尺寸(例如至少為約2分之一或更小)，使得所述啞光粒子被微結(jié)構(gòu)化層的可聚合樹(shù)脂組合物所圍繞，如圖5所示。當(dāng)啞光層包括嵌入的啞光粒子時(shí)，所述啞光層通常具有比粒子的平均尺寸大至少約0.5微米、或至少約I微米、或至少約1.5微米、或至少約2微米、或至少約2.5微米、或至少約3微米的平均厚度“t”。可使用任何合適的制造方法制備微結(jié)構(gòu)化表面。通常利用微復(fù)制通過(guò)澆鑄并固化與工具表面接觸的可聚合樹(shù)脂組合物而從工具制造微結(jié)構(gòu)，例如在美國(guó)專(zhuān)利N0.5，175,030 (Lu等人)和N0.5，183，597 (Lu)中所述?？墒褂萌魏慰捎玫闹圃旆椒?，如通過(guò)使用雕刻或金剛石車(chē)削而制造所述工具。示例性金剛石車(chē)削系統(tǒng)和方法可包括和利用快速刀具伺服機(jī)構(gòu)(FTS)，例如已公布的PCT專(zhuān)利申請(qǐng)N0.WO 00/48037、美國(guó)專(zhuān)利N0.7，350，442、美國(guó)專(zhuān)利N0.7，328，638以及US 2009/0147361中所描述的；將每個(gè)專(zhuān)利以引用方式并入本文。圖6為可用于切削工具的切削工具系統(tǒng)1000的示意性側(cè)視圖，所述工具可被微復(fù)制以產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)160和啞光層140。切削工具系統(tǒng)1000采用螺紋切削車(chē)床車(chē)削工藝，并包括可通過(guò)驅(qū)動(dòng)器1030圍繞中心軸1020旋轉(zhuǎn)和/或沿中心軸1020移動(dòng)的輥1010，以及用于切削輥材料的切削器1040。切削器被安裝在伺服機(jī)構(gòu)1050上，并且可通過(guò)驅(qū)動(dòng)器1060沿X-方向移動(dòng)至輥內(nèi)和/或沿輥移動(dòng)。通常，切削器1040可垂直于輥和中心軸1020安裝，并且在輥圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)被驅(qū)動(dòng)到輥1010的可雕刻材料內(nèi)。然后平行于中心軸驅(qū)動(dòng)切削器以產(chǎn)生螺紋切削。可同時(shí)以高頻率和低位移來(lái)致動(dòng)切削器1040以在輥中產(chǎn)生復(fù)制時(shí)得到微結(jié)構(gòu)160的特征。伺服機(jī)構(gòu)1050為快速刀具伺服機(jī)構(gòu)(FTS)，并且包括快速調(diào)節(jié)切削器1040位置的固態(tài)壓電(PZT)裝置(也稱(chēng)為PZT疊堆)。FTS 1050允許切削器1040在x-、y-和/或Z-方向上，或在偏軸方向上的高精確和高速移動(dòng)。伺服機(jī)構(gòu)1050可為能夠相對(duì)靜止位置產(chǎn)生受控移動(dòng)的任何高品質(zhì)位移伺服機(jī)構(gòu)。在一些情況下，伺服機(jī)構(gòu)1050可牢靠地且可重復(fù)地提供分辨率為約0.1微米或更好的O至約20微米范圍內(nèi)的位移。驅(qū)動(dòng)器1060可沿平行于中心軸1020的x_方向移動(dòng)切削器1040。在一些情況下，驅(qū)動(dòng)器1060的位移分辨率優(yōu)于約0.1微米，或優(yōu)于約0.01微米。驅(qū)動(dòng)器1030產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)與驅(qū)動(dòng)器1060產(chǎn)生的平移移動(dòng)同步進(jìn)行，以便精確地控制微結(jié)構(gòu)160的所得形狀。輥1010的可雕刻材料可為能夠通過(guò)切削器1040進(jìn)行雕刻的任何材料。示例性的輥材料包括金屬(如銅)、各種聚合物、和各種玻璃材料。切削器1040可為任何類(lèi)型的切削器，并可具有在應(yīng)用中可能理想的任何形狀。例如，圖7A為具有半徑“R”的弧形切削刀頭1115的切削器1110的示意性側(cè)視圖。在一些情況下，切削刀頭1115的半徑R為至少約100微米、或至少約150微米、或至少約200微米。在一些實(shí)施例中，切削刀頭的半徑R為至少約300微米、或至少約400微米、或至少約500微米、或至少約1000微米、或至少約1500微米、或至少約2000微米、或至少約2500微米、或至少約3000微米?；蛘?，工具的微結(jié)構(gòu)化表面可使用如圖7B所示的具有V形切削刀頭1125的切削器1120、如圖7C所示的具有分段線性切削刀頭1135的切削器1130、或如7D所示的具有彎曲切削刀頭1145的切削 器1140而形成。在一個(gè)實(shí)施例中，使用頂角β為至少約178度或更大的V形切削刀頭。其中微結(jié)構(gòu)化表面還包括納米結(jié)構(gòu)的本文所述微結(jié)構(gòu)化表面優(yōu)選通過(guò)使用多刀頭金剛石刀具制備，例如US 7，140，812和”2008/0147361中所述的；將該專(zhuān)利以引用的方式并入本文。刀頭彼此相鄰，并且形成刀頭之間的谷。金剛石刀具的每個(gè)刀頭限定單獨(dú)的切削機(jī)構(gòu)。聚焦離子束銑削工藝可用于形成刀頭，也可用于形成金剛石刀具的谷。例如，聚焦離子束銑削可用于確保刀頭的內(nèi)表面沿著共同軸會(huì)合形成谷的底部。聚焦離子束銑削可用于形成谷中的結(jié)構(gòu)，例如凹陷或凸起弧橢圓、拋物線、數(shù)學(xué)限定的表面圖案或無(wú)規(guī)或偽無(wú)規(guī)圖案。也可形成多種其他形狀的谷。谷的精確形成可以是非常重要的，因?yàn)楣瓤上薅ㄒ谖?fù)制工具中形成的突起。例如，谷可限定具有相對(duì)于外部基準(zhǔn)點(diǎn)限定的半徑的凹陷或凸起弧，或可限定鄰近表面之間的角度。因?yàn)槎嗟额^在單個(gè)金剛石上形成，可避免在單個(gè)工具中使用單獨(dú)的金剛石相關(guān)的對(duì)齊問(wèn)題。因此，這些多刀頭金剛石可適應(yīng)于提供基本上平行的納米結(jié)構(gòu)，同時(shí)形成較大微結(jié)構(gòu)(如啞光表面的微結(jié)構(gòu))。如圖8金剛石刀具的一部分的掃描電子顯微圖所不，金剛石刀頭包括多個(gè)刀頭。為了形成納米結(jié)構(gòu)，該刀具的刀頭和/或谷之間的間距小于光的波長(zhǎng)，即小于I微米。該間距對(duì)應(yīng)存在于工具的微結(jié)構(gòu)化表面和由此類(lèi)工具形成的微結(jié)構(gòu)化表面(如光學(xué)膜的表面)上的基本上平行的線性納米結(jié)構(gòu)的間距(如納米結(jié)構(gòu)寬度)。在一些實(shí)施例中，平均間距不大于900nm或800nm或700nm或500nm。間距通常為至少25nm、50nm或lOOnm。就抗反射膜
而言，納米結(jié)構(gòu)具有足夠的尺寸并且覆蓋足夠的表面積以提供所需的衍射率梯度。雖然圖8的金剛石刀具包括多個(gè)刀頭，其中間距是標(biāo)稱(chēng)相同的(即恒定間距)，作為另外一種選擇，鄰近微結(jié)構(gòu)之間的間距可變化。如果變化是無(wú)規(guī)的，則此類(lèi)納米結(jié)構(gòu)化表面可形成不規(guī)則圖案，例如圖1B的納米結(jié)構(gòu)化表面所示出的。重新參照?qǐng)D6，當(dāng)切削輥材料1010時(shí)，該輥沿中心軸1020的旋轉(zhuǎn)和切削器1040
(如多刀頭金剛石刀具)沿X-方向的移動(dòng)可限定圍繞輥的沿中心軸具有間距P1的螺紋路徑。當(dāng)切削器沿垂直于輥表面的方向移動(dòng)以切削輥材料時(shí)，由切削器切削的材料的寬度隨切削器移入和移出或者切入和切出而改變。參照例如圖7A，切削器的最大穿透深度對(duì)應(yīng)于切削器切削的最大寬度P2。當(dāng)P2A31小于I時(shí)，切削器切削的最大寬度P2不大于間距Plt5因此，圍繞輥的第一螺紋路徑不與圍繞輥的第二鄰近螺紋路徑重疊。然而，當(dāng)P2A31大于I時(shí)，螺紋路徑重疊。該微結(jié)構(gòu)不具有直接對(duì)應(yīng)于金剛石刀具形狀的形狀，而當(dāng)單個(gè)V形金剛石刀具用于切削V形凹槽時(shí)微結(jié)構(gòu)將會(huì)直接對(duì)應(yīng)金剛石刀具形狀。相反，微結(jié)構(gòu)通過(guò)切削器移入和移出或者切入和切出的移動(dòng)以及重疊切削(即重疊螺紋路徑)形成。因此，單個(gè)微結(jié)構(gòu)具有兩次或更多次重疊切削形成的表面。在一些實(shí)施例中，P2A31為至少1.5或2。至少2.0的P2A31比率可適應(yīng)于形成離散(例如峰)微結(jié)構(gòu)。P2A31比率可在最多15的范圍內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選的形成啞光微結(jié)構(gòu)化表面的實(shí)施例中，比率P2A31在約2至約4的范圍內(nèi)。多刀頭金剛石切削器對(duì)齊使得納米結(jié)構(gòu)化工具的基本上平行的線性凹槽基本上平行于輥的邊緣(即圖6中的y-軸)。另外，納米結(jié)構(gòu)化工具的基本上平行的線性凹槽基本上垂直于X-軸(即橫維)。因此，由此類(lèi)工具復(fù)制的微結(jié)構(gòu)化工具和制品通常包括多個(gè)納米結(jié)構(gòu)，所述納米結(jié)構(gòu)基本上平行于順維方向并且基本上垂直于微結(jié)構(gòu)化制品的橫維方向。如果作出重疊切削使得重疊切削的納米結(jié)構(gòu)化凹槽與前一個(gè)(如鄰近)切削的納米結(jié)構(gòu)化凹槽一致，則該納米結(jié)構(gòu)可為連續(xù)的。如果作出重疊切削使得納米結(jié)構(gòu)化凹槽不一致，則不連續(xù)性存在于重疊切削的相交處。每個(gè)微結(jié)構(gòu)的一部分納米結(jié)構(gòu)對(duì)于微結(jié)構(gòu)的(如順維)維度(如長(zhǎng)度或?qū)挾?而言通常是連續(xù)的。另外，一部分納米結(jié)構(gòu)通常也與其他(如順維)微結(jié)構(gòu)是連續(xù)的。因此，連續(xù)納米結(jié)構(gòu)化凹槽的長(zhǎng)度通常接近至少5或10微米，例如圖10的納米結(jié)構(gòu)化表面的一部分的掃描電子顯微圖中所不出。重疊切削通常產(chǎn)生具有復(fù)雜形狀的微結(jié)構(gòu)。如本文所用，“復(fù)雜形狀”是指具有鄰近表面部分的單個(gè)微結(jié)構(gòu)，該表面部分在鄰接線處的一階或二階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)。當(dāng)單個(gè)微結(jié)構(gòu)包括具有不同傾斜度的鄰近表面部分時(shí)，此類(lèi)表面部分將在鄰接線處具有不同的一階導(dǎo)數(shù)。相似地，鄰近的平坦和/或彎曲的表面部分在鄰接線處可具有恒定一階導(dǎo)數(shù)或傾斜度，但二階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)。微結(jié)構(gòu)化層通過(guò)微復(fù)制圖案化工具制成，以制備抗反射啞光層。由于啞光層的微結(jié)構(gòu)化表面為工具表面的精確(如正片)復(fù)制，微結(jié)構(gòu)化層的如下描述也是工具表面反相(即負(fù)像復(fù)制(negative replication))的描述。根據(jù)實(shí)例中所述的測(cè)試方法使用相移干涉測(cè)量法表征面積為約200微米X 250微米至面積為約500微米X600微米的制造樣品的微結(jié)構(gòu)化表面的代表性部分。原子力顯微鏡法(AFM)或共焦顯微鏡法也可用于表征微結(jié)構(gòu)化表面。示例性微結(jié)構(gòu)化層(例如還包括納米結(jié)構(gòu))的表面輪廓的例子在圖9和圖13A-13D中示出。微結(jié)構(gòu)化表面通常包括多個(gè)不同形狀的微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)具有不同的尺寸和傾斜度分布。至少50%的微結(jié)構(gòu)的傾斜度通常小于10度。這些表面輪廓可代表包括離散微結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)化表面，其中微結(jié)構(gòu)形成不規(guī)則或偽無(wú)規(guī)圖案。尤其明顯的是在圖13C和13D中，離散峰微結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜形狀。另外，離散峰微結(jié)構(gòu)由圍繞每個(gè)峰的谷限定。谷的最低部分通常不在共用平面內(nèi)。傾斜度分布的F。。( Θ )補(bǔ)足累積傾斜度值分布由如下公式定義
權(quán)利要求
1.一種包括微結(jié)構(gòu)化表面層的抗反射啞光膜，所述微結(jié)構(gòu)化表面層包括多個(gè)微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)具有的補(bǔ)足累積傾斜度值分布使得至少30%的所述微結(jié)構(gòu)具有至少0.7度的傾斜度值并且至少25%的所述微結(jié)構(gòu)具有小于1.3度的傾斜度值；其中所述微結(jié)構(gòu)化表面或相對(duì)表面還包括納米結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗反射啞光膜，其中所述納米結(jié)構(gòu)包括多個(gè)基本上平行的線性凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的抗反射啞光膜，其中所述納米結(jié)構(gòu)具有小于500nm的平均間距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的抗反射啞光膜，其中所述離散峰微結(jié)構(gòu)具有至少5微米的平均等效圓直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的抗反射啞光膜，其中所述抗反射啞光膜具有至少60%的清晰度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的抗反射啞光膜，其中所述抗反射啞光膜具有不大于10%的霧度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的抗反射啞光膜,其中所述抗反射啞光膜在550nm波長(zhǎng)下具有小于2%的平均光適應(yīng)反 射率。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的抗反射啞光膜，其中不超過(guò)50%的所述微結(jié)構(gòu)包括嵌入的啞光粒子。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的抗反射啞光膜，其中所述微結(jié)構(gòu)化表面不含嵌入的啞光粒子。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的抗反射啞光膜，其中至少30%、35%或40%的所述微結(jié)構(gòu)具有小于1.3度的傾斜度值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10所述的抗反射啞光膜,其中少于15%、10%或5%的所述微結(jié)構(gòu)具有4.1度或更大的傾斜度值。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的抗反射啞光膜，其中至少75%的所述微結(jié)構(gòu)具有至少0.3度的傾斜度值。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的抗反射啞光膜，其中所述抗反射啞光膜具有小于0.14的平均粗糙度(Ra)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的抗反射啞光膜，其中所述抗反射啞光膜具有小于1.20的平均最大表面高度(Rz)。
15.—種包括多個(gè)離散峰微結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)化制品；其中所述微結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜的形狀。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微結(jié)構(gòu)化制品，其中所述納米結(jié)構(gòu)包括多個(gè)基本上平行的線性凹槽。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的微結(jié)構(gòu)化制品，其中所述納米結(jié)構(gòu)具有小于500nm的平均間距。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17所述的微結(jié)構(gòu)化制品，其中所述離散峰微結(jié)構(gòu)具有至少5微米的平均等效圓直徑。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-16所述的微結(jié)構(gòu)化制品，其中所述微結(jié)構(gòu)化制品為透光性膜。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的微結(jié)構(gòu)化制品，其中所述膜是啞光膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的微結(jié)構(gòu)化制品，其中所述多個(gè)離散峰微結(jié)構(gòu)具有的補(bǔ)足累積傾斜度值分布使得至少30%的所述多個(gè)離散峰微結(jié)構(gòu)具有至少0.7度的傾斜度值并且至少25%的所述多個(gè)離散峰微結(jié)構(gòu)具有小于1.3度的傾斜度值。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的微結(jié)構(gòu)化制品，其中所述多個(gè)離散峰微結(jié)構(gòu)具有根據(jù)權(quán)利要求10-12所述的補(bǔ)足累積傾斜度值分布。
23.一種包括多個(gè)離散凹陷的微結(jié)構(gòu)化制品，所述離散凹陷對(duì)應(yīng)于根據(jù)權(quán)利要求15-22所述的多個(gè)離散峰微結(jié)構(gòu)的負(fù)像復(fù)制。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的微結(jié)構(gòu)化制品，其中所述微結(jié)構(gòu)化制品是工具。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的微結(jié)構(gòu)化制品，其中所述微結(jié)構(gòu)化表面層包含可聚合樹(shù)脂組合物的反應(yīng)產(chǎn)物。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的微結(jié)構(gòu)化制品，其中所述可聚合樹(shù)脂組合物包含一種或多種(甲基)丙烯酸酯單體。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的微結(jié)構(gòu)化制品，其中所述可聚合樹(shù)脂組合物包含聚氨酯(甲基)丙烯酸酯。
28.根據(jù)權(quán)利要求25-27所述的微結(jié)構(gòu)化制品，其中所述可聚合樹(shù)脂組合物還包含納米粒子。
29.—種制備微結(jié)構(gòu)化制品的方法，其包括: 提供金剛石刀具，其中所述刀具的至少一部分包括多個(gè)刀頭，其中所述刀頭的間距小于I微米； 用所述金剛石刀具切削基底表面，其中所述金剛石刀具沿一方向以一定間距(P1)垂直于所述表面移入和移出，并且所述金剛石刀具具有最大切削器寬度P2,并且P2A31為2至15。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述微結(jié)構(gòu)化制品是工具。
31.根據(jù)權(quán)利要求29-30所述的方法，其中所述金剛石刀具包括單一半徑納米結(jié)構(gòu)化刀頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括納米結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)化制品如防眩膜、抗反射膜，以及微結(jié)構(gòu)化工具和制備微結(jié)構(gòu)化制品的方法。
文檔編號(hào)B82B1/00GK103221846SQ201180056247
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者克里斯托弗·B·小沃克, 維維安·W·瓊斯, 特里·D·彭, 約瑟夫·T·阿倫森, 科里·D·巴茨 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司