日光管控的制作方法_3

文档序号:9620720阅读:来源:国知局
的那样,透 明基材表面上的间断式金属结构通常通过诸如气相沉积、溅射、印刷、浇铸或冲压的方法使 表面部分金属化而制备。可例如通过使用阴影掩膜、光致抗蚀剂技术而防止表面被金属完 全覆盖。在优选的方法中,金属结构通过在倾斜角度下将金属直接沉积在先前制得的光栅 结构,例如树脂表面上而施加。这通常通过将具有光栅的基材在相对于基材平面的倾斜角 (例如30-60° )下暴露于金属蒸气而实现。沉积通常在光栅的顶部和一侧或两侧上进行 (示意性地示于图4a和5a中)。随后可移除光栅顶上的层,例如通过将先前沉积的下层溶 解,或者通过使用粘性带移除,或者通过蚀刻方法如等离子体蚀刻,由此提高装置的总透明 度,且在光栅的两侧上沉积金属的情况下,平均间断周期可因此减半(示意性地示于图6a 中)。在这些矩形光栅上,被金属覆盖的某些纳米平面形成相对于基材平面为约90°的角 度。
[0060] 基于正弦光栅或三角形光栅的替代装置示于图8和9中。在这些替代光栅上,某 些覆盖有金属的纳米平面形成相对于基材平面通常为约30-60°的角。
[0061] 金属层也可垂直沉积,由此还覆盖光栅峰之间的沟槽,随后如上文所述的那样移 除光栅顶部上的金属层。
[0062] 由此获得的图案化的金属膜并非完全覆盖光栅。
[0063] 该沉积步骤可例如通过真空气相沉积、溅射、印刷、浇铸或冲压或这些方法中至少 两种的组合实现。优选地,金属通过真空气相沉积而沉积,这是因为该方法就沉积材料的厚 度而目具有尚精度。
[0064] 在沉积金属之前,可在光栅化的结构上沉积下层,例如用于介导粘合金属和/或 改善随后金属层的涂覆质量(例如降低其粗糙度)。可用于该下层的材料(加强材料)包 括金属Ti、Cr、Ni、银氧化物、PEDOT-PSS。包含加强材料下层的该类装置的横截面的一个示 意性实例示于图7a(在空气中)和图7b(包封的形式)中。
[0065] 此外,可在由此获得的金属化装置上沉积其他材料(覆盖层)。这可为聚合物层, 例如用于基材的材料,其保护金属结构例如以免氧化,或者有助于调节光学性质。图7c和 7d示意性地显示了额外包含覆盖层的该类装置(7c:在空气中;7d:包封的;与基材接触的 阴影线表示加强层;粗黑线表示金属覆盖物;其他阴影线表示覆盖层)。
[0066] 层或膜的表面质量可通过轻敲模式原子力显微镜法(AFM),Dimension3100闭环 (DigitalinstrumentVeecometrologygroup)检查。在试样扫描过程中获得高度和相图 像。一般而言,高度图像反映了试样表面的地形变化,而相图像反映了材料硬度的变化。平 均粗糙度Ra表示与中心平面的偏差的算术平均值:
[0067]
[0068] 此处,Zcp为中心平面的Z值。
[0069] 金属结构(例如金属层)中的间断周期通常也通过下层光栅(P)的周期测定,且 通常为 50-1000nm,例如 100-1000nm,尤其为 100-800nm。
[0070] 本发明的装置通常可具有0. 1-0. 9的占宽比(S卩,被金属覆盖的面积与总面积之 比);通常约50% (例如30-70%,对应于0.3-0. 7的占宽比)的透明基材被金属覆盖。
[0071] 金属结构优选以间断层的形式沉积在结构化的基材上;所述结构尤其为具有上文 所述周期和深度的光栅结构。因此,光栅结构在表面上提供了峰和谷(沟槽)。
[0072] 在所述制备方法中提供的金属结构,通常通过在倾斜角下金属气相沉积至预结构 化的(通常光栅化的)基材上而提供的金属结构具有通常为0_40nm的顶层厚度(峰层厚 度),通常为0_20nm的侧层厚度(如图4a和4b中所示的双侧,或者如图5a和5b中所示的 单侧),和通常为0_20nm的底层厚度(S卩,在光栅谷中),其满足如下条件:至少一个层(顶 层、侧层或底层)具有l-75nm,通常l_50nm,优选5_50nm,尤其是5_40nm,更尤其是5_30nm的厚度,且所述结构的横截面的至少一个面(即,其底侧、顶侧和/或侧面的至少一部分) 未被金属覆盖(在上文表示为"Onm厚度")。作为一般原则,金属层的最佳厚度还取决于该 结构的精确材料,其中金属元素如银、铝、金、铜、铂等通常可以以较低厚度施加,而典型的 半导体(其也用于本发明的金属层)如硅、氧化铟锡、氧化铟、铝掺杂的氧化锌或镓掺杂的 氧化锌有利地以较高厚度施加,其也可超过75nm(例如至多150nm)。金属结构或金属层的 段(介于间断之间)可相对于基材平面的法向为对称的或非对称的。超过50nm的较厚金 属层通常与小于500nm的金属层较短间断周期组合,这已在上文进一步阐述。
[0073]金属层的粗糙度Ra通常小于10nm ;尤其优选金属层的粗糙度小于5nm〇
[0074]在复制后获得的UV固化的聚合物材料、膜以及光栅结构通常具有1-100微米,尤 其是3-20微米的厚度。基材的材料和包封介质可例如选自如下组:聚合物、玻璃、陶瓷或其 中的两种或更多种。在优选的实施方案中,介质包含聚合物层。该聚合物层优选包含大于 20重量%,更优选大于50重量%的聚合物,甚至更优选所述聚合物层为聚合物。介质或聚 合物层可具有l〇〇nm至1mm,优选500nm至0· 5mm,甚至更优选800nm至200μm的厚度。
[0075] 在优选的实施方案中,基材和/或介质包含至少一种热塑性聚合物。该热塑性聚 合物优选包含大于20重量%,更优选大于50重量%的热塑性聚合物,甚至更优选所述热塑 性聚合物层为热塑性聚合物。基材优选包含可热压花的聚合物或可UV固化的树脂,或者其 中的至少两种。
[0076] 基材以及包埋介质/包封材料通常选自玻璃,聚合物如丙烯酸酯(通常为聚甲基 丙烯酸甲酯,PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丁酸乙烯酯(PVB),低 折射率复合材料或杂化聚合物如Ori_cer_,及其片或膜,例如全息膜,例如丙烯酸酯涂 覆的PET,可辐射固化的组合物。
[0077] 基材和/或包封介质优选包含选自如下组的聚合物:聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯 二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚醚酮、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、 聚苯乙烯、聚甲醛、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛,可辐射固化的组合物,或其中的两 种或更多种。
[0078]UV固化的聚合物材料(通常为聚合物膜)通过辐照可辐射固化的组合物(优选在 压花步骤期间或紧之后)而制备。
[0079]可辐射固化的组合物通常基于(基本上由其组成)包含能在例如用UV光照射时 经历交联反应的结构部分的低聚物和/或聚合物。因此,这些组合物包括基于低聚氨基甲 酸酯丙烯酸酯和/或丙烯酸化的丙烯酸酯,希望的话与其他低聚物或单体组合的可UV固化 的体系;和双重固化体系,其首先通过热或干燥固化,随后通过UV或电子照射固化,或者反 之亦然,且其组分包含能在光引发剂存在下用UV光或者用电子束照射时反应的烯属双键。 可辐射固化的涂料组合物通常基于包含单体和/或含烯属不饱和键的低聚化合物(预聚 物)的基料,其在施加后通过光化辐射固化,即转化成交联的高分子量形式。当所述体系为 UV固化性时,其通常还包含光引发剂。相应的体系描述于例如Ullmann'sEncyclopedia ofIndustrialChemistry,第 5 版,第A18 卷,第 451-453 页中。实例为Lumogen系列的可 uv固化的树脂体系(basf),例如Lumogen⑩0VD301。可辐射固化的组合物可例如包 含获自CRAYNOR⑧Sartomer欧洲区域的环氧-丙烯酸酯(10-60% )、一种或数种可 获自SartomerEurope的丙稀酸酯(单官能和多官能的)单体(20-90% ),和一种或数种 光引发剂(1-15% ),例如Darocure? 1173和流平剂,例如获自BYKChemie的BYK?, 361(0. 01-1% ) 〇
[0080] 包含最终获得的装置的基材(通常为包含所述装置的窗户窗格玻璃)可为平的或 弯曲的;弯曲形状(例如用于汽车前风挡或后风挡)通常在制备本发明的装置之后在模塑 工艺中引入。
[0081] 因此,本发明包括但不限于如下实施方案:
[0082] 1. 一种装置,其包含位于透明基材的表面上的间断式金属层,其特征在于所述表 面由具有相对于基材平面的倾斜角的纳米平面结构化且带有位于所述纳米平面的至少一 部分上的金属涂层,其中金属层中的间断周期为50-1000nm,优选为50nm至小于500nm, 更优选为50-490nm,且具有相对于基材平面的倾斜角的纳米平面上的金属涂层的厚度为 l-50nm,尤其为 5-30nm。
[0083] 2.根据实施方案1的装置,其为半透明构造构件,例如正面构件、建筑窗户、交通 工具窗户、窗户窗格玻璃,或该构件的半透明零件。
[0084] 3.根据实施方案1或2的装置,其中相对于基材平面的倾斜角为10-90°。
[0085] 4.根据实施方案1-3中任一项的装置,其中所述具有相对于基材平面的倾斜角的 纳米平面以实施方案1对金属层中的间断周期所述的周期,尤其是以周期为50-250nm的光 栅形式提供,其中光栅的深度为30-1000nm,所述光栅基本上具有正弦、梯形、三角形或者优 选矩形的横截面,且优选具有1:10-10:1的纵横比。
[0086] 5.根据实施方案1-4中任一项的装置,其中所述金属层被呈包封层形式的透明介 质覆盖,所述介质优选为热塑性聚合物或UV固化的聚合物。
[0087] 6.根据实施方案1-5中任一项的装置,其包含介于基材和金属层之间和/或介于 金属层和包封层之间的一个或多个选自加强材料下层和覆盖层的其他层。
[0088] 7.根据实施方案1-6中任一项的装置,其中所述金属层的结构包含选自银、铝、 金、铜、钼的金属,优选基本上由其组成。
[0089] 8.根据实施方案1-7中任一项的装置,其中基材、任选的包封层和任选的覆盖层 为玻璃或者为聚合物材料,所述聚合物材料通常选自如下组:热塑性聚合物和UV固化的聚 合物,例如丙烯酸类聚合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丁酸乙烯酯、聚烯烃、聚醚酰亚胺、聚醚酮、
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