[发明专利]纳米结构化材料及其制造方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

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。

背景技术

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(即，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。

发明内容

在一个方面，本发明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，本发明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，本发明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No.US2011/026454，以及提交于2011年3月14日的美国专利申请No.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(即，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。