包括微结构化漫射体的隔热玻璃窗单元和微光学层以及方法与流程

文档序号:11529164阅读:557来源:国知局
包括微结构化漫射体的隔热玻璃窗单元和微光学层以及方法与流程



背景技术:

隔热玻璃窗单元(igu)用于减少通过建筑外墙窗户的热损失。典型的igu包括两个窗格、一个隔框以及这三个元件形成的腔体。整合进igu的微光学元件可用于将穿过igu的一部分日光重定向至室内天花板,以增强常规的室内照明,从而提高建筑物的能效。在许多情况下,可能便利的是,通过例如施加折射或衍射光学结构至玻璃表面,直接将微光学元件整合到诸如igu的腔体内玻璃的表面,诸如以引用方式并入本文的us2014/0021492和us2014/0178646中所述。



技术实现要素:

日光重定向微光学元件向上重定向大部分日光。然而,一部分光可向下走,从而导致炫光。尤其当(例如棱镜)结构为线性和水平取向时,入射光主要在竖直方向上折射/反射。日光高度准直,具有约0.5度的分散,看起来为太阳圆柱。日光重定向膜的效应是垂直传播该光,从而形成“太阳圆柱”。

全部向下导向的光和太阳圆柱的亮度两者共同促成炫光。使用本文所述的微结构化漫射体层通过减弱太阳圆柱的可见度减少炫光,同时仍然向上重定向至少80%入射角为30至60度的光。

在一些实施方案中,描述了转印带和制备转印带的方法。

在一个方面,转印带包括:具有结构化表面的模板层;设置在模板层的至少一部分上的回填层,回填层具有与结构化表面相对的微结构化表面;以及邻近微结构化表面设置的层,其中邻近微结构化表面设置的层具有与回填层不同的折射率。微结构化表面连同邻近层一起作为漫射层起作用,或换句话讲作为漫射界面起作用。

在另一方面,邻近微结构化表面的层为粘合剂,并且粘合剂能够将回填层(或微光学层)粘结到玻璃窗格的主表面。在另一个实施方案中,邻近微结构化表面的层不是粘合剂。在该实施方案中,粘合剂层设置在转印带的外表面上,转印带能够将回填层(或微光学层)粘结到玻璃窗格的主表面。在该后一个实施方案中,邻近微结构化表面的层与外粘合剂层之间可存在一个或多个任选的附加层。

在另一方面,回填层设置在模板层上的图案中,和/或邻近(例如粘合剂)层设置在回填层的微结构化表面上的图案中。在其它实施方案中,转印带可包括刻痕,由此使得仅刻出的部分转印,从而在受体基底(例如玻璃)上形成图案。本发明还提供制备和使用刻痕转印带的方法。

在一些实施方案中,描述了微光学窗用玻璃和制备微光学窗用玻璃的方法。

在一个方面,微光学窗用玻璃包括具有主表面的玻璃窗格;粘结到主表面的至少一部分的微光学层,微光学层包括具有微结构化表面的固化回填层,其中微结构化表面邻近折射率与回填层不同的层。

在另一方面,所述的微光学窗用玻璃包括具有主表面的玻璃窗格、粘结到主表面的至少一部分的微光学层、以及邻近折射率不同的层的微结构化界面。对于30°至60°的入射角,微光学窗用玻璃将至少80%的日光向上重定向并且不表现出太阳圆柱。

在其它实施方案中,描述了隔热玻璃窗单元和制备隔热玻璃窗单元的方法。

在一个方面,隔热玻璃窗单元包括具有面向太阳的窗格外表面的玻璃窗格,其通过间隙与具有面向室内的外表面的玻璃窗格隔开,每个窗格均具有邻近间隙的内表面。隔热玻璃窗单元包括设置在隔热玻璃窗单元外表面上的微光学层,以及设置在微光学层与面向室内的外表面之间的微结构化界面。

附图说明

图1a-1c示出了转印带的示意性剖视图;

图2a-2d示出了微光学窗用玻璃的示意性剖视图;

图3示出了隔热玻璃窗单元(igu)的一部分的示意性剖视图;以及

图4示出了微光学窗用玻璃的示意性前视图;

图5示出了微光学窗用玻璃的示意性前视图;

图6为形成转印膜的示意性工艺流程图;

图7为形成微光学窗用玻璃的示意性工艺流程图;

图8a为形成刻痕转印膜的示意性工艺流程图;

图8b为形成图案化微光学窗用玻璃的示意性工艺流程图;

图9为微结构化表面的俯视平面图的扫描电子显微图;

图10为微结构化表面的透视图的扫描电子显微图;

图11为设置在微结构化表面上的日光重定向结构的透视图的扫描电子显微图;

图12为形成具有嵌入式微结构化界面的微光学窗用玻璃的替代方法的示意性工艺流程图;

图13为形成具有微结构化界面的微光学窗用玻璃的替代方法的示意性工艺流程图,其中微结构化界面设置在微光学层与面向室内的外表面之间;

图14示出了根据本发明的微光学窗用玻璃的双向透射分布函数(btdf)图。

附图未必按比例绘制。附图中使用的相似标号指示相似的部件。

具体实施方式

图1a示出了实施的转印带100的示意性剖视图。转印带100包括具有结构化表面114的模板层110和设置在模板层110的至少一部分上的回填层120。模板层110通常能够从回填层120上移除。回填层120包括与结构化表面114相对的微结构化表面122。回填层120包括邻近结构化表面114设置并贴合结构化表面114的轮廓的主(转印结构化)表面124。换句话讲,回填层的转印结构化表面124通常是对模板层的结构化表面114的反向复制。在本文所述的许多实施方案中,转印带100还包括邻近微结构化表面122设置的层150,微结构化表面122具有与回填层120不同的折射率。在典型的实施方案中,回填层与邻近微结构化层的(例如粘合剂)层之间的折射率差异为至少0.05或0.10。微结构化表面与邻近层共同用作漫射层。在典型的实施方案中,层150为能够附着到受体基底诸如玻璃表面的粘合剂。在一些实施方案中,设置在微结构化层上的层为光学粘合剂层。(例如粘合剂)层150可作为连续层设置在微结构化表面上。或者,粘合剂层可如us2014/017646所述和例如图1b和2d所示形成图案。

转印带100可包括任选的载体膜140,其设置在模板层110的平坦表面112上,与结构化表面114相对。任选的载体膜140可用于在运输及后续的制造步骤中支撑模板层110,并且在一些情况下可在模板层110的制造期间使用。在一些情况下,任选的载体膜140可粘结到模板层110,由此使得这两个层不易分开。转印带100还可包括任选的剥离衬件170,其设置为与任选的载体膜140相对并且夹在其它层具体为转印带100的(例如粘合剂)层150之间。

在一个具体实施方案中,任选的转印层130可设置在模板层110的模板结构化表面114上并贴合该模板结构化表面,使得任选的转印层130有利于结构化表面114与转印结构化表面124分离。任选的转印层130可包括转印防粘涂层。

图1b示出了转印带101的示意性剖视图。图1b中所示的每个元件均对应于先前已描述的图1a中所示的具有相似编号的元件。回填层120设置在模板层110上的图案中,使得具有回填层120的转印带101的第一部分123被定位成与缺少回填层120的第二部分125相邻。由转印带101的第一部分123和第二部分125形成的图案可包括多个岛状物、线或岛状物和线的组合,其在转印带101的表面上延伸,并且还可包括从转印带101的一端到相对端的面密度梯度,如后续所述。

图1c示出了转印带102的示意性剖视图。图1c中所示的每个元件均对应于先前已描述的图1a中所示的具有相似编号的元件。在图1c中,转印带102包括具有结构化表面114的模板层110和具有转印结构化表面124的回填层120,结构化表面114包括平坦区域116,转印结构化表面124包括转印平坦区域126,其分别邻近模板层110的具有平坦区域116的结构化表面114设置并且符合其轮廓。转印带102包括具有结构化表面114、124的第一部分127,以及具有平坦区域116、126的相邻第二部分129,其设置在图案中。由转印带102的第一部分127和第二部分129形成的图案可包括多个在转印带102的表面上延伸的岛状物、线或岛状物和线的组合,并且还可包括从转印带102的一端到相对端的面密度梯度。图1b和1c的图案化回填层包括用作漫射层的微结构化表面122和邻近(例如粘合剂)层150。图案化回填层任选还可包括设置在模板层110的模板结构化表面114上并贴合该模板结构化表面的转印层和/或任选的剥离衬件170。

图2a-2d示出了微光学窗用玻璃的示意性剖视图。

在图2a中,微光学窗用玻璃203包括受体基底280,例如具有主表面282的玻璃窗格,以及结合到主表面282的至少一部分的微光学层293。微光学层293包括具有微结构化表面222和相对的结构化表面224的固化回填层220,以及具有邻近微结构化表面222的表面254的固化(例如粘合剂)层250,该固化(例如粘合剂)层250紧邻主表面282。固化(例如粘合剂)层250具有与固化回填层220不同的折射率。通常,固化(例如粘合剂)层250的折射率比固化回填层220低。另外,(例如粘合剂)层250通常与受体基底280(例如玻璃)折射率匹配。“折射率匹配”是指折射率差异小于0.05,0.04,0.03,0.02,0.01或0.001。结构化表面224邻近折射率低于固化回填层220的低折射率材料,诸如空气。

在图2b中,微光学窗用玻璃203包括受体基底280,例如具有主表面282的玻璃窗格,以及结合到主表面282的至少一部分的微光学层293。微光学层293包括具有微结构化表面222和相对的结构化表面224的固化回填层220,以及具有邻近微结构化表面222的表面254的固化层250,该固化层250紧邻主表面282。固化层250具有与固化回填层220不同的折射率。通常,固化层250具有的折射率比固化回填层220低。在该实施方案中,附加粘合剂层251设置在固化层250与受体基底280之间。在该实施方案中,粘合剂层251通常与受体基底280(例如玻璃)折射率匹配。结构化表面224邻近折射率低于固化回填层220的低折射率材料,诸如空气。

在图2c中,微光学窗用玻璃204包括受体基底280,例如具有主表面282的玻璃窗格,以及结合到主表面282的至少一部分的微光学层294。微光学层294包括具有微结构化表面222和相对表面的固化回填层220,相对表面包括具有结构化表面224的第一部分227’和具有平坦区域226的相邻第二部分229’,其设置在图案中。微光学层294还包括具有邻近微结构化表面222的表面254的固化(例如粘合剂)层250。在一个具体实施方案中,微光学层294可通过从如图1c如所示和所述的转印带102转印而得到。在一个具体实施方案中,微光学层294的第二部分229’(即,平坦区域226)可由转印带100的未固化部分回流而得到,回流技术在申请人的上述待审专利申请中。

结构化表面224和平坦区域226邻近折射率低于固化回填层220的低折射率材料,诸如空气。由微光学窗用玻璃201的第一部分227’和第二部分229’形成的图案可包括多个在受体基底280的表面上延伸的岛状物、线或岛状物和线的组合,并且还可包括从受体基底280的一端到相对端的结构化表面224的面密度梯度,如其它地方所示。

在图2d中,微光学窗用玻璃205包括受体基底280,例如具有主表面282的玻璃窗格,以及结合到主表面282的至少一部分的微光学层295。微光学层295包括具有微结构化表面222和相对表面的固化回填层220,相对表面包括具有结构化表面224的第一部分223’和缺少微光学层295的相邻第二部分225,其设置在图案中。微光学层295还包括具有邻近微结构化表面222的表面254的固化(例如粘合剂)层250,固化漫射体层(即微结构化表面222加上250)紧邻主表面282。第一部分223’的结构化表面224和相邻的第二部分225邻近折射率低于固化回填层220的低折射率材料。由微光学窗用玻璃205的第一部分223’和第二部分225形成的图案可包括多个在受体基底280的表面上延伸的岛状物、线或岛状物和线的组合,并且还可包括从受体基底280的一端到相对端的结构化表面224的面密度梯度,如其它地方所示。

图3a示出了隔热玻璃窗单元(igu)300的一部分的示意性剖视图。igu300包括第一玻璃窗格380’,该第一玻璃窗格通过间隙394与面向第一玻璃窗格380’的第二玻璃窗格380隔开。第一玻璃窗格380’包括面向太阳的外部(即,外)表面“a”和第一窗格内表面“b”。第二玻璃窗格380包括第二窗格内部表面“c”和面向室内的(即,外)表面“d”。微光学层390包括微结构化表面322以及折射率与紧邻微结构化表面的固化回填层不同(即低于)的层350。层350通常为进一步将微光学层390粘结到第二窗格内部表面“c”的至少一部分的粘合剂。(例如粘合剂)层350的折射率通常与玻璃380折射率匹配。

结构化表面324邻近填充第一玻璃窗格380’与第二玻璃窗格380之间间隙394的低折射率材料392。在一些情况下,低折射率材料392可包含气体或真空。低折射率层或材料提供与微光学层390的折射率对比。

应当理解包括微光学层的玻璃窗格可具有附加层,诸如图2b所示。

图4示出根据本公开的一个方面的微光学窗用玻璃401或另选地用于形成微光学窗用玻璃401的转印带的示意性前视图。微光学窗用玻璃401包括由区域425分开的结构化表面岛状物427和线423’的图案426,区域425类似于图2c-2d所示的关于玻璃窗格380的区域225,226。图案426示出了梯度图案,其结构化表面线423’和岛状物427的面密度在远离微光学窗用玻璃401的边缘移动时下降。

图5示出了根据本公开的一个方面的微光学窗用玻璃502的示意性前视图。微光学窗用玻璃502包括由区域525’分开的结构化表面线523’的图案528,区域525’类似于图2c-2d所示的关于玻璃窗格580的区域225,226。图案528示出了梯度图案,其结构化表面线523’的面密度在远离微光学窗用玻璃502的边缘移动时逐渐下降。应当了解,图案526,528无需为梯度图案,并且可包括岛状物、点状物、线或任何其它规则或无规则形状的任何所需搭配。

图6为形成转印膜的例示性方法的示意性工艺流程图。该方法包括提供包括具有结构化表面614的模板层610以及任选的载体膜640的(例如,第一)模板616。该方法还包括在结构化表面614上提供可固化回填层620(由回填材料组成),使得回填层620具有与第一模板的结构化表面贴合的主表面以及通常大致平坦的相对表面(未示出),即在与第二模板615接触之前。

模板层610的结构化表面614包括多个峰611和谷612。回填层620厚度通常大于峰611的最大高度。

方法还包括用第二模板615接触回填层的相对(例如平坦)表面。第二模板包括微结构化层表面617和任选的载体膜641。该方法还包括固化回填层,即在第一模板616的结构化表面614和第二模板615的微结构化表面617与回填层620接触时固化回填层。

在一些实施方案中,转印带601可包括第一模板616和第二模板615以及两者间的固化回填层620,或由它们组成。在该实施方案中,粘合剂层650可在施加至受体基底(例如玻璃窗格)时施加至该转印带构造。在该实施方案中,制备微光学窗用玻璃的方法包括提供转印带601,移除第二模板615;以及用粘合剂650将固化的微结构化回填层粘结到玻璃窗格680,粘合剂具有与固化回填层620不同的折射率。

在另一个实施方案中,制备转印带602的方法还包括移除第二模板层。在该实施方案中,转印带602可包括第一模板616和固化回填层620,或由它们组成。在该实施方案中,粘合剂层650同样可在施加至受体基底(例如玻璃窗格)时施加至该转印带构造。在该实施方案中,制备微光学窗用玻璃的方法包括提供转印带,以及用粘合剂650将固化的微结构化回填层粘结到玻璃窗格680,粘合剂具有与固化回填层620不同的折射率。

在另一个实施方案中,制备转印带603的方法还包括在固化回填层的微结构化表面上提供层650,其中该层具有与固化回填层不同的折射率。然而,在该实施方案中,层650不是粘合剂。可移除剥离衬件(未示出)可设置在粘合剂层的暴露主表面657上,即设置在与固化回填层620的微结构化表面的相对表面上。在该实施方案中,制备微光学窗用玻璃的方法包括提供转印带,移除剥离衬件(如果有的话),以及借助粘合剂将固化微结构化回填层粘结到玻璃窗格680。

图7为使用转印带形成微光学窗用玻璃的例示性方法的工艺流程图,其中邻近回填材料的微结构化表面的层为粘合剂,当转印带603用于微光学窗用玻璃时,此类粘合剂存在于转印带上。因此,该实施方案包括提供转印带,其中转印带包括第一模板616和固化回填层650。固化回填层620(由回填材料组成)设置在结构化表面614上,使得回填层620具有与第一模板的结构化表面614贴合的主表面以及相对的微结构化表面622。转印带还包括设置在微结构化表面622上的粘合剂650。制备微光学窗用玻璃的方法包括借助设置在回填层的微结构化表面上的粘合剂650,将固化回填层粘结到玻璃窗格680。

制备微光学窗用玻璃的每个方法还包括移除第一模板616。因此,微光学窗用玻璃包括玻璃窗格680、将玻璃窗格粘结到微光学层的粘合剂层、以及玻璃窗格680与固化微光学层610之间的微结构化表面622。通常通过从固化回填层620剥去第一模板616来将其移除。另外,在制备微光学窗用玻璃和微光学窗用玻璃制品的每个方法中,粘合剂通常与受体基底(玻璃)折射率匹配。

提供微结构化漫射界面的替代方法

虽然在本文所述的方法和制品中回填层包括微结构化表面为有利的实施方案,但还存在在微光学层与玻璃面向室内的外表面之间提供漫射层的替代方法。

参考图12,在一个实施方案中,制备微光学窗用玻璃的方法包括提供转印带1200,其中转印带包括具有结构化表面1214的第一模板层1210以及任选的载体膜1240(与前述实施方案相同)。转印带还包括位于结构化表面1214上的固化回填层1220,使得固化回填层具有与第一模板的结构化表面1214贴合的主表面。在该实施方案中,固化回填层1210的相对表面1215为平坦的,而不是微结构化的。该方法还包括提供具有粗糙化表面1222的玻璃片。粗糙化表面可通过研磨表面或在表面上提供漫射涂层来提供。粗糙化表面或漫射涂层可具有与前述微结构化表面1222相同的特性。该方法还包括用粘合剂层1250将玻璃1280的粗糙化表面1220粘结到固化回填层1220的相对(平坦)表面。粘合剂1250通常具有与固化回填层1220基本上相同的折射率。另外,粘合剂1250通常具有与玻璃1280不同的折射率。

参考图13,在另一个实施方案中,制备微光学窗用玻璃的方法包括提供转印带1300,其中转印带包括具有结构化表面1314的第一模板层1310以及任选的载体膜1340(与前述实施方案相同)。转印带还包括位于结构化表面1314上的固化回填层1320,使得固化回填层具有与第一模板的结构化表面1314贴合的主表面。在该实施方案中,固化回填层1310的相对表面1315为平坦的,而不是微结构化的。该方法还包括提供具有粗糙化表面1322和平坦(未粗糙化处理)表面1321的玻璃片。粗糙化表面可通过研磨表面或在表面上提供漫射涂层来提供。粗糙化表面或漫射涂层可具有与前述微结构化表面1322相同的特性。该方法还包括用粘合剂层1350将玻璃1380的平坦表面1321粘结到固化回填层1320的相对(平坦)表面。粘合剂1350通常具有与固化回填层1320基本上相同的折射率(折射率匹配)。另外,粘合剂1350通常具有与玻璃1380相同的折射率。

模板层

结构化表面114通常为一维(1d)的,意指该结构仅在一个维度上具有周期性,即,最近的相邻特征结构沿着表面在一个方向上等距间隔,但沿着正交方向并非如此。一维结构包括例如连续或细长的棱柱或脊、直线格栅、圆柱形或弯曲透镜形状的特征结构以及包括混沌结构在内的无规结构等。

结构化表面114一般可包括表面特征,该表面特征具有任何所需的高度,例如适用于微光学反射表面的高度,并且高度可在几纳米到数微米的范围内,例如高度大于约1微米、或大于约5微米、或大于约10微米、或大于约20微米、或大于约50微米、或大于约100微米、或甚至约2000微米或更大。微光学反射表面可用于穿过材料的光线的装饰性重新分布、功能性重新分布或装饰性和功能性重新分布的组合,例如在建筑窗用玻璃中使用。

虽然结构化表面114可具有尺寸小于微结构化表面122的结构,但为了方便起见,本文使用的术语“结构”或“结构化”参考(例如导光)结构114。另外,使用的术语“微结构化”参考微结构化漫射表面122。

在一个有利的实施方案中,由结构化表面114形成的微光学折射结构(例如,图3的390)适用于向上重定向至少75或80%入射角在30°至60°(例如45°)的光线。

在一些实施方案中,诸如图11所示,(例如光重定向)结构相对于漫射微结构化表面的微观结构尺寸显著较大。例如,在一些实施方案中,漫射微观结构的平均(峰)高度不大于5,4,3,2或1微米。

微结构化表面

参考图3,日光穿过膜并被结构化微光学层390向上重定向,然后由于主表面322(或其它粗糙化表面,如随后所述)的形貌的折射作用(以及一定程度的衍射)而散射或漫射。微结构化表面322(以及1222和1322)可主要存在以减少出现太阳圆柱。

微结构化表面大致沿正交平面内方向延伸,这可被用于定义局部笛卡尔x-y-z坐标系。微结构化表面的形貌可随后用厚度方向(z轴)上的偏差表示,厚度方向相对于平行于微结构化表面的参考平面(x-y平面)。在许多情况下,微结构化表面的形貌使得可以识别出不同的单个微观结构。此类微观结构可为由微结构化表面工具上对应腔体形成的突出部的形式,也可为由微结构化表面工具上对应突出部形成的腔体的形式。微观结构通常在沿两个正交平面内方向的尺寸上受限制,即,当在平面图中看到微结构化表面时,单个微观结构通常不沿任何平面内方向以线性方式无限延伸。无论是突出部还是腔体,微观结构在一些情况下还可被密集堆积,即,布置成使得许多或大多数相邻微观结构的至少一部分边界基本上相交或一致。微观结构通常还不规则或不均一地分散在微结构化表面上。在一些情况下,一些、大多数或基本所有(例如>90%、或>95%、或>99%)微观结构可为弯曲的或包括倒圆或以其它方式弯曲的基础表面。在一些情况下,微观结构的至少一部分可为棱锥形状或由基本平坦的小平面以其它方式限定。

微结构化表面还可相对于各种粗糙度量度表征,诸如ra和rz,定义如下:

ra–对整个测量阵列计算的平均粗糙度。

其中zjk=每个像素的所测量高度和阵列的平均高度之间的差值。

rz为在评估区域中10个最大峰谷间距的平均最大表面高度,

其中h为峰高,并且l为谷高,且h和l具有公共基准面。

在一些实施方案中,ra不大于3,2.5,2或1.5微米。在一些实施方案中,rz不大于30,25,20或15微米。

在一些实施方案中,给定微观结构的尺寸可用平面图中的等效圆直径(ecd)表达,并且微观结构可具有例如小于15微米、或小于10微米、或在4至10微米范围的平均ecd。微结构化表面和结构还可用本文别处讨论的其它参数表征,例如由深度或高度对特征横向尺寸诸如ecd或平面图每单位面积表面上脊的总长的纵横比。

光漫射或散射可用“光学雾度”或简单地用“雾度”表达。在一些实施方案中,微结构化漫射体具有高雾度,例如当邻近微结构化表面的层为空气时具有大于80%或大于90%的雾度。另外,可在不在微结构化表面处或上或者光学膜内的其它地方使用任何小珠(例如哑光粒子)的情况下提供漫射层的光学雾度、光学透明度和其它特征。

在一些实施方案中,微结构化漫射体漫射很大一部分在半角为2.5度的锥之外但在半角小于约15度(或甚至10度)的锥之内在法向入射角度上散射的入射光。

可使用任何合适的制造方法来制备漫射微结构化表面。通常通过浇注和固化与工具表面接触的可聚合树脂组合物来制备模板的微观结构,诸如在美国专利5,175,030(lu等人)和5,183,597(lu)中所述。可使用任何可用的制造方法,诸如通过使用雕刻或金刚石车削来制造工具。示例性的金刚石车削系统和方法可包括和利用例如pct已公布的专利申请wo00/48037以及美国专利7,350,442和7,328,638中所述的快速刀具伺服(fts)。

另选地,可通过电沉积来制备工具。在一个实施例中,该工具的制备方法为:通过使用第一电镀工艺电沉积金属以形成第一金属层,使第一层的第一主表面具有第一平均粗糙度;通过使用第二电镀工艺将金属电沉积到第一层的第一主表面上以在第一主表面上形成第二金属层,使第二层的第二主表面具有小于第一平均粗糙度的第二平均粗糙度;如wo2014/081693中所述;该专利以引用方式并入本文。

微结构化表面通常为回填层的相对表面。因此微结构化表面的折射率与回填层相同。层150邻近微结构化表面设置并且通常与其直接接触。层150包括折射率与回填层不同的材料。折射率差异为至少0.05或0.10。回填层的微结构化表面与该邻近层共同形成漫射界面。在有利的实施方案中,层150为也适合于将回填层粘结到受体基底(例如玻璃窗格)的(光学透明)粘合剂。然而,转印带可提供独立粘合层以及其它任选的层,诸如参考图2b所述。

光学粘合剂层

在若干实施方案中,层150,250或350为(例如光学)粘合剂层。(例如光学)粘合剂可为压敏粘合剂或对压力不敏感的结构粘合剂。在典型的实施方案中,粘合剂为“光学透明的”是指在350nm至800nm的波长范围内透光率大于约90%、雾度小于约2或1.5%的材料。雾度通常小于1或0.5%。另外,不透明度通常小于约1%。可采用例如astm-d1003-95来测定透光率和雾度。通常,光学清晰的粘合剂可在视觉上不含气泡。光学粘合剂还有利地为初始和加速老化之后非黄变的。例如,厚度为10密耳(约250微米)的cielabb*通常小于1.5,1.0或0.5。

虽然各种光学粘合剂在本领域中是已知的,但在一些实施方案中,光学粘合剂包括有机硅聚合物,诸如聚二有机硅氧烷。术语“聚二有机硅氧烷”是指下式的二价链段:

其中每个r1独立地为烷基、卤代烷基、芳烷基、烯基、芳基或被烷基、烷氧基或卤素取代的芳基;每个y独立地为亚烷基、亚芳烷基、或它们的组合;并且下标n独立地为1至1500的整数。在一些实施方案中,n为至少25,50或更大。

在一些实施方案中,光学粘合剂包括聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺共聚物,诸如us7,947,376和us8,765,881中所述。

聚二有机硅氧烷具有许多理想期望的特性,诸如低玻璃化转变温度、热稳定性和氧化稳定性、抗紫外线辐射、低表面能和疏水性、以及对许多气体的高度可渗透性。另外,该共聚物表现出良好至极佳的机械强度。

可通过将聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺与增粘剂(诸如硅酸盐增粘树脂)组合来配制压敏粘合剂和热活化粘合剂。如本文所用,术语“压敏粘合剂”是指具有以下特性的粘合剂:足够强力和持久粘性;可将微光学层粘结到受体基底诸如玻璃的足够强度;在一些实施方案中,可从受体基底干净地移除的典型足够内聚强度。如本文所用,术语“热活化粘合剂”是指在室温下基本无粘性、但在高于室温的活化温度(例如高于约30℃)以上时开始发粘的粘合剂组合物。热活化粘合剂在活化温度以上通常具有压敏粘合剂的特性。

可将增粘树脂(例如硅酸盐增粘树脂)加入到聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺共聚物中,从而提供或增强该共聚物的粘合特性。硅酸盐增粘树脂可影响所得粘合剂组合物的物理特性。例如,随着硅酸盐增粘树脂含量增加,粘合剂组合物自玻璃态向橡胶态转变的温度逐渐升高。

合适的硅酸盐增粘树脂包括由以下结构单元构成的那些树脂:m(即,单价r′3sio1/2单元)、d(即,二价r′2sio2/2单元)、t(即,三价r′sio3/2单元)和q(即,四价sio4/2单元)以及它们的组合。典型的硅酸盐树脂包括mq硅酸盐增粘树脂、mqd硅酸盐增粘树脂和mqt硅酸盐增粘树脂。这些硅酸盐增粘树脂的数均分子量通常在100至50,000的范围内、或者500至15,000的范围内,并且通常具有甲基r′基团。

mq硅酸盐增粘树脂是具有r′3sio1/2单元(“m”单元)和sio4/2单元(“q”单元)的共聚树脂,其中m单元键合到q单元上,每个q单元与至少一个其他q单元键合。一些sio4/2单元(“q”单元)与羟基基团键合,得到hosio3/2单元(“toh”单元),从而使硅酸盐增粘树脂具有一定含量的与硅键合的羟基,而其他一些则仅与其他的sio4/2单元键合。

合适的硅酸盐增粘树脂可从诸如密歇根州米德兰的道康宁公司(dowcorning,midland,mi)、纽约沃特福德的通用电气有机硅公司(generalelectricsilicones,waterford,ny)和南卡罗莱纳州罗克希尔的罗迪亚有机硅公司(rhodiasilicones,rockhill,sc)之类的商品提供者处商购获得。特别可用的mq硅酸盐增粘树脂的示例包括以商品名sr-545和sr-1000购得的那些树脂,两者均可从纽约沃特福德的通用电气有机硅公司(gesilicones,waterford,ny)商购获得。此类树脂通常以溶于有机溶剂中的方式提供,并且可以按原样用于本发明的粘合剂配制物中。两种或更多种硅酸盐树脂的共混物可包含在粘合剂组合物中。

基于聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺和硅酸盐增粘树脂的总重量,粘合剂组合物通常包含20重量%至80重量%的聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺和20重量%至80重量%的硅酸盐增粘树脂。例如,粘合剂组合物可包含30重量%至70重量%的聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺和30重量%至70重量%的硅酸盐增粘树脂,35重量%至65重量%的聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺和35重量%至65重量%的硅酸盐增粘树脂,40重量%至60重量%的聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺和40重量%至60重量%的硅酸盐增粘树脂,或45重量%至55重量%的聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺和45重量%至55重量%的硅酸盐增粘树脂。

所述粘合剂组合物可以是无溶剂的,或者可含有溶剂。合适的溶剂包括但不限于甲苯、四氢呋喃、二氯甲烷、脂族烃(例如烷烃,诸如己烷)或它们的混合物。粘合剂组合物还可包括本领域已知的其它添加剂。

载体膜

第一模板层和第二模板层可包括任选的载体膜(例如140,640,641)。任选的载体膜可以是任何合适的膜,包括例如可对其它层提供机械支撑的热稳定的柔性膜。光学载体膜140可为在50℃、70℃或120℃以上热稳定的。光学载体膜140的一个示例为聚对苯二甲酸乙二酯(pet)。在一些实施方案中,任选的载体膜140可包括纸材、带防粘涂层的纸材、非织造物、织造物(织物)、金属膜,以及金属箔。

由各种热固性或热塑性聚合物组成的各种有机聚合物膜基底适合用作任选的载体膜140。载体可以是单层膜或多层膜。可用作任选的载体膜的聚合物的例示性示例包括:(1)氟化聚合物,诸如聚(三氟氯乙烯)、聚(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)、聚(四氟乙烯-全氟代(烷基)乙烯基醚共聚物)、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物);(2)具有钠离子或锌离子的聚(乙烯-甲基丙烯酸共聚物)离子键乙烯共聚物,诸如可得自特拉华州威明顿市的杜邦化学公司(e.i.dupontnemours,wilmington,de.)的surlyn-8920品牌和surlyn-9910品牌;(3)低密度聚乙烯,诸如低密度聚乙烯;线性低密度聚乙烯;极低密度聚乙烯;增塑型卤化乙烯聚合物,诸如增塑型聚(氯乙烯);(4)聚乙烯共聚物,包括酸官能化聚合物,诸如聚(乙烯-丙烯酸共聚物)“eaa”、聚(乙烯-甲基丙烯酸共聚物)“ema”、聚(乙烯-马来酸共聚物)和聚(乙烯-延胡索酸共聚物);丙烯酸官能化聚合物,诸如聚(乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物),其中烷基为甲基、乙基、丙基、丁基等,或ch3(ch2)n-,其中n为0至12,以及聚(乙烯-醋酸乙烯共聚物)“eva”;和(5)(例如)脂族聚氨酯。任选的载体膜可为烯属聚合物材料,其通常包含至少50重量%的具有2至8个碳原子的烯属烃,其中最常用的是乙烯和丙烯。其它本体层包括(例如)聚(萘二甲酸乙二酯)、聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯(例如,聚甲基丙烯酸甲酯或“pmma”)、聚烯烃(例如,聚丙烯或“pp”)、聚酯(例如,聚对苯二甲酸乙二酯或“pet”)、聚酰胺、聚酰亚胺、酚醛树脂、二乙酸纤维素、三乙酸纤维素(tac)、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、环烯烃共聚物、环氧树脂等等。在一些实施方案中,任选的载体膜可包括纸材、带防粘涂层的纸材、非织造物、织造物(织物)、金属膜,以及金属箔。

虽然模板可包括载体膜,但模板层在微光学层转印到受体基底(例如玻璃窗格)上之后移除。因此,微光学层转印到受体基底(例如玻璃窗格)上之后,微光学层与玻璃窗格之间不存在有机聚合物膜基底。另外,隔热玻璃窗单元通常不包括任何有机聚合物膜基底。此类有机聚合物膜基底通常具有至少1或2密耳的厚度。

可移除的模板

模板层110可通过例如压印、复制工艺、挤出、浇注或表面结构化来形成。应当理解,模板层110可具有结构化表面114,其可以包括纳米结构、微结构或分层结构。在一些实施方案中,模板层110可与图案化、光化图案化、压印、挤出和共挤出相容。

通常,模板层110包含光固化性材料,该材料在复制过程中可具有较低粘度,然后可快速固化以形成“锁定在”复制的纳米结构、微观结构或分层结构中的永久交联聚合物网络。光聚合领域的普通技术人员已知的任何光固化性树脂可用于模板层110。用于模板层110的树脂在交联时能够在本发明所公开转印带的使用过程中从回填层120剥离,或者应当与剥离层的施加和用于施加剥离层的方法相容。

可用作模板层110的聚合物还包括下列聚合物:苯乙烯丙烯腈共聚物;苯乙烯(甲基)丙烯酸酯共聚物;聚甲基丙烯酸甲酯;聚碳酸酯;苯乙烯马来酸酐共聚物;有核半结晶聚酯(nucleatedsemi-crystallinepolyester);聚萘二甲酸乙二酯的共聚物;聚酰亚胺;聚酰亚胺共聚物;聚醚酰亚胺;聚苯乙烯;间同立构聚苯乙烯;聚苯醚;环烯烃聚合物;以及丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共聚物。一种优选的聚合物为可购自英力士(美国)公司(ineosabs(usa)corporation)的lustransansparkle材料。用于辐射固化模板层110的聚合物包括交联丙烯酸酯,诸如多官能丙烯酸酯或环氧树脂以及与单官能和多官能单体共混的丙烯酸酯化聚氨酯。

可通过如下方式形成图案化的结构化模板层:将辐射固化性组合物层沉积到辐射透射载体的一个表面上以提供具有暴露表面的层;在能够将图案赋予到层的足够接触压力下,使母模与具有图案的预成型表面接触,图案能够将包括远侧表面部分和相邻凹陷表面部分的精确成型和定位的交互式功能性中断部分的三维微观结构赋予到载体上辐射固化性组合物层的暴露表面中;将固化性组合物暴露于透过载体的足够水平辐射中,以在辐射固化性组合物层与母模的图案化表面接触的同时固化组合物。这种浇铸和固化工艺可通过以下步骤以连续方式完成:使用载体卷,将固化性材料层沉积到载体上,抵靠母模层合固化性材料,以及使用光化辐射固化固化性材料。随后可将所得的其上设置有图案化的结构化模板的载体辊卷起来。这种方法在例如美国专利6,858,253(williams等人)中有所公开。

对于挤出或压印的模板层,可根据待施加的顶部结构化表面的具体外形来选择构成模板层的材料。通常,选择材料使得在该材料固化之前结构得以完全复制。这将部分取决于材料在挤出工艺期间所保持的温度和用于施加顶部结构化表面的工具的温度,也取决于执行挤出操作的速度。通常,在顶层中使用的可挤出聚合物具有小于约140℃的tg,或者约85℃至约120℃的tg,以便能够经受大多数操作条件下的挤出复制和压印。在一些实施方案中,可同时共挤出任选的载体膜和模板层。该实施方案需要至少两个共挤出层:具有一种聚合物的顶层和具有另一种聚合物的底层。如果顶层包含第一可挤出聚合物,则第一可挤出聚合物可具有小于约140℃的tg,或者具有约85℃至约120℃的tg。如果顶层包含第二可挤出聚合物,则可用作任选的载体膜的第二可挤出聚合物具有小于约140℃的tg,或者具有约85℃至约120℃的tg。其它特性诸如分子量和熔融粘度也应考虑在内,并且将取决于所用的一种或多种具体聚合物。还应该选择模板层中使用的材料,使得这些材料提供与任选的载体膜的良好粘附力,从而在制品的有效期期间使这两层的分层最小化。

可将挤出或共挤出的模板层浇铸到母模卷上,该母模卷可向模板层赋予图案化结构。这可分批或者以连续的卷到卷处理完成。另外,可将任选的载体膜挤出到挤出或共挤出的模板层上。在一些实施方案中,任选的载体膜和模板层这两层可同时共挤出。

可以用作模板层聚合物的可用聚合物包括选自下列物质中的一种或多种聚合物:苯乙烯丙烯腈共聚物;苯乙烯(甲基)丙烯酸酯共聚物;聚甲基丙烯酸甲酯;苯乙烯马来酸酐共聚物;有核半结晶聚酯(nucleatedsemi-crystallinepolyester);聚萘二甲酸乙二酯的共聚物;聚酰亚胺;聚酰亚胺共聚物;聚醚酰亚胺;聚苯乙烯;间同立构聚苯乙烯;聚苯醚;以及丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共聚物。可用作第一可挤出聚合物的特别有用的聚合物包括以购自陶氏化学公司(dowchemical)的tyril共聚物著称的苯乙烯丙烯腈共聚物;示例包括tyril880和125。可用作模板聚合物的其它特别可用的聚合物包括均来自努发化学公司(novachemical)的苯乙烯马来酸酐共聚物dylark332和苯乙烯丙烯酸酯共聚物nas30。另外可用的是共混有诸如硅酸镁、醋酸钠或亚甲基双(2,4-二叔丁基苯酚)酸磷酸钠的成核剂的聚对苯二甲酸乙二酯。

其它可用的聚合物包括copen(聚萘二甲酸乙二酯的共聚物)、copvn(聚乙烯基萘的共聚物)和包括聚醚酰亚胺的聚酰亚胺。适用的树脂组合物包括尺寸上稳定地、耐用的、耐候性的并且容易形成所需构型的透明材料。适用的材料的示例包括:折射率为约1.5的丙烯酸类树脂,诸如罗门哈斯公司(rohmandhaascompany)制造的plexiglas牌树脂;折射率为约1.59的聚碳酸酯;反应性材料,诸如热固性丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯;聚乙烯型离聚物,诸如由杜邦公司(e.i.dupontdenemoursandco.,inc.)以商品名surlyn出售的那些;聚乙烯丙烯酸共聚物;聚酯;聚氨酯;以及醋酸丁酸纤维素。可通过直接浇注到任选的载体膜上来制备模板层,诸如美国专利5,691,846(benson)中所公开。用于辐射固化结构的聚合物包括交联丙烯酸酯,诸如多官能丙烯酸酯或环氧树脂和与单官能团和多官能团单体共混的丙烯酸酯化聚氨酯。

用于制备模板层的可聚合组合物根据辐射可固化部分可为单官能的或多官能的(例如,二官能、三官能和四官能)。合适的单官能可聚合前体的示例包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、取代的苯乙烯、乙烯基酯、乙烯基醚、(甲基)丙烯酸辛酯、壬基酚乙氧基化(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、β-羧乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、脂环族环氧化物、α-环氧化物、2-羟乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸、n-乙烯基己内酰胺、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、羟基官能己内酯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟基异丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯、(甲基)丙烯酸羟基异丁酯、(甲基)丙烯酸四氢呋喃酯、以及它们的任何组合。

合适的多官能可聚合前体的示例包括二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸己二醇酯、二(甲基)丙烯酸三甘醇酯、二(甲基)丙烯酸四甘醇酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸甘油酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、双酚a二(甲基)丙烯酸酯、聚(1,4-丁二醇)二(甲基)丙烯酸酯、上面所列材料的任何取代的、乙氧基化或丙氧基化变体,或它们的任何组合。

聚合反应一般导致三维的“交联”大分子网络的形成,并且在本领域中已知为负性光致抗蚀剂,如由shaw等人在“negativephotoresistsforopticallithography(用于光学平板印刷的负性光致抗蚀剂)”,ibmjournalofresearchanddevelopment(ibm研究与开发期刊)(1997)41,81-94中所评论的。网络的形成可通过共价键合、离子键合、或氢键合,或通过物理交联机制(诸如链缠结)来发生。也可通过一种或多种中间体物质(诸如,生成自由基的光引发剂、光敏剂、光生酸剂、光生碱剂或热生酸剂)来引发反应。所用的固化剂的类型取决于所用的可聚合前体,以及取决于用于固化可聚合前体的辐射的波长。合适的可商购获得的生成自由基的光引发剂的示例包括二苯甲酮、安息香醚,和酰基氧化膦光引发剂,诸如以商品名“irgacure”和“darocur”从纽约州塔里敦的汽巴特殊化学品公司(cibaspecialtychemicals,tarrytown,ny)出售的那些。其他示例性光引发剂包括2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(dmpap)、2,2-二甲氧基苯乙酮(dmap)、氧杂蒽酮、和噻吨酮。

共同引发剂和胺增效剂也可被包括在内以改善固化速率。基于可聚合前体的总重量计,在交联基质中的固化剂的合适浓度在约1重量%至约10重量%的范围内,并且尤其合适的浓度在约1重量%至约5重量%的范围内。可聚合前体还可包括任选的添加剂,诸如稳定剂、紫外光稳定剂、自由基清除剂、以及它们的组合。合适的可商购获得的紫外光稳定剂的示例包括二苯甲酮类型的紫外线吸收剂,该紫外线吸收剂以商品名“uvinol400”购自新泽西州弗洛勒姆帕克的basf公司(basfcorp.,florhampark,nj);以商品名“cyasorbuv-1164”购自新泽西州西帕特森的cytec工业公司(cytecindustries,westpatterson,nj);以及以商品名“tinuvin900”和“tinuvin1130”购自新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(basfcorp.,florhampark,nj)。相对于可聚合前体的总重量计,可聚合前体中紫外光稳定剂的合适浓度的示例在约0.1重量%至约10重量%的范围内,并且尤其合适的总浓度在约1重量%至约5重量%的范围内。

合适的自由基清除剂的示例包括受阻胺光稳定剂(hals)化合物、羟胺、位阻酚以及它们的组合。合适的可商购获得的hals化合物的示例包括得自新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(basfcorp.,florhampark,nj)的商品名“tinuvin292”和“tinuvin123”,以及得自新泽西州西帕特森的氰特工业公司(cytecindustries,westpatterson,nj)的商品名“cyasorbuv-24”。可聚合前体中自由基清除剂的合适浓度的示例范围为约0.05重量%至约0.25重量%。

模板层110通常从固化回填层120移除,以得到最终的微光学窗用玻璃。减小回填层120与模板层110的粘附性的一种方法是施加可为上述防粘涂层的任选的转印层130。

剥离层

减小施加至任意层的粘附性可通过施加剥离层或涂层而实现,并且此类防粘涂层可施加至转印膜的任意层以促进剥离,并可用于例如剥离衬件中。将防粘涂层施加至支撑载体膜的表面的一种方法是利用等离子体沉积。可利用低聚物形成等离子体交联防粘涂层。在涂覆前,低聚物可以是液体或固体形式。通常,低聚物的分子量大于1000。另外,低聚物的分子量通常小于10,000,使得该低聚物不太易挥发。分子量大于10,000的低聚物通常可能太不易挥发,使得在涂覆期间形成液滴。在一个实施方案中,低聚物的分子量大于3000并且小于7000。在另一个实施方案中,低聚物的分子量大于3500并且小于5500。通常,低聚物具有提供低摩擦表面涂层的性能。合适的低聚物包括含有机硅的烃类、含反应性有机硅的三烷氧基硅烷、芳族和脂族烃、含氟化合物以及它们的组合。例如,合适的树脂包括但不限于二甲基有机硅、烃基聚醚、含氟聚醚、乙烯四氟乙烯和氟代有机硅。氟代硅烷表面化学、真空沉积以及表面氟化也可用于提供防粘涂层。

等离子体聚合薄膜构成与可用作剥离层或防粘涂层的常规聚合物不同的材料类别。在等离子体聚合物中,聚合是无规的,交联程度极其高,并且所得的聚合物膜与对应的“常规”聚合物膜非常不同。因此,等离子体聚合物被本领域的技术人员视为独特不同类别的材料,并且可用于本发明所公开的制品中。此外,存在其它方法将防粘涂层施加至模板层,包括但不限于起霜、涂布、共挤出、喷涂、电泳涂布或浸涂。

防粘涂层或剥离层可为含氟的材料、含硅的材料、含氟聚合物、有机硅聚合物或是衍生自包含(甲基)丙烯酸烷基酯的单体的聚(甲基)丙烯酸酯,其中(甲基)丙烯酸烷基酯具有带12至30个碳原子的烷基基团。在一个实施方案中,烷基基团可以是支链的。可用的含氟聚合物和有机硅聚合物的示例性示例可见于美国专利4,472,480(olson)、4,567,073和4,614,667(均为larson等人的专利)。可用的聚(甲基)丙烯酸酯的示例性示例可见于美国专利申请公布2005/118352(suwa)。衬件的移除不应不利地改变转印层的表面拓扑。

回填层

回填层120的材料通常可满足若干要求。首先,它可贴合于其涂布的模板层110的结构化表面114。这意味着涂覆溶液的粘度应该足够低以能够流到非常小的特征结构中而不会截留气泡,这将导致重复结构的良好保真性。如果回填层是溶剂型的,则应当由不会使下面的模板层110溶解的溶剂涂覆,以免导致回填层120出现破裂或其它有害的缺陷。希望溶剂的沸点低于模板层110玻璃化转变温度。优选地,使用了异丙醇、丁醇和其它醇溶剂。第二,材料应当固化为具有足够的机械完整性(例如,“生坯强度”)。如果回填层120的材料在固化后不具有足够的生坯强度,那么转印回填层120的结构化表面124特征结构可坍落并且复制保真性可降低。第三,对于一些实施方案,固化材料的折射率应被调制为产生适当的光学效应。第四,回填层120的材料在未来工艺步骤的上限以上的温度下应当是热稳定的(例如,显示最少的破裂、起泡或爆开)。

本领域的技术人员已知的聚合物包含有机部分和无机部分的组合。聚合物中的有机部分可用于固化性、柔韧性等,而无机部分可用于更高的耐热性、耐候性、耐久性等。一种此类聚合物可以商品名“sa-250p”购自日本大阪的长濑公司(nagaseco.,osaka,japan)。可使用本领域已知的方法固化聚合物,例如诸如紫外线辐射结合吸收紫外线的光引发剂。固化之后,用折射计和紫外线-可见光分光光度计分别进行测量,该聚合物具有约1.6的折射率和较高的透射率(t>88%)。包含有机部分和无机部分的组合的其它可固化聚合物在固化之后具有约1.5的折射率。

在一些情况下,高度支化有机硅材料包含高度支化有机硅低聚物、高度支化有机硅聚合物或它们的组合。回填层120能够通过光化辐射诸如紫外(uv)辐射、电离辐射、热处理或它们的组合实现固化。高度支化有机硅材料还可包括无机粒子,诸如与有机硅材料折射率匹配的玻璃或陶瓷,以形成复合材料,例如填充纳米粒子的倍半硅氧烷。

回填材料可包括一类高度支化有机硅低聚物和具有如下通式的聚合物或由它们组成,该聚合物可进一步反应以通过si-oh基团的均缩合、与剩余可水解基团(例如,烷氧基)的杂缩合和/或通过官能有机基团(例如,烯属不饱和基团,诸如乙烯基、丙烯酸或甲基丙烯酸酯)的反应形成交联网络。这类材料主要衍生自以下通式的有机硅烷:

rxsiz4-x,

其中

r选自氢、取代或未取代的c1-c20烷基、取代或未取代的c2-c10亚烷基、取代或未取代的c2-c20亚烯基、c2-c20亚炔基、取代或未取代的c3-c20环烷基、取代或未取代的c6-c20芳基、取代或未取代的c6-c20亚芳基、取代或未取代的c7至c20芳烷基基团、取代或未取代的c1至c20杂烷基基团、取代或未取代的c2至c20杂环烷基基团和/或这些基团的组合。

z为可水解基团,诸如卤素(含有元素f、br、cl、或i)、c1-c20烷氧基、c5-c20芳氧基、和/或这些的组合。

大部分组合物可由rsio3/2单元组成,因此,所述一类材料通常称为倍半硅氧烷(或t树脂),然而它们也可包含单-(r3si-o1/2)、二-(r2sio2/2)和四官能基团(si-o4/2)。由下式表示的有机改性二硅烷:

z3-nrnsi-y-sirnz3-n

通常用于可水解组合物中以进一步使材料的特性改性(以形成所谓的桥联倍半硅氧烷),r和z基团如上定义。材料可进一步配制并且与金属醇盐(m(or)m)反应以形成准金属-倍半硅氧烷。

回填材料可包括高度支化有机硅低聚物和具有如下通式的聚合物或由它们组成:

r1、r2、r3、r4和r5独立地选自氢、取代或未取代的c1-c20烷基、取代或未取代的c2-c10亚烷基、取代或未取代的c2-c20亚烯基、c2-c20亚炔基、取代或未取代的c3-c20环烷基、取代或未取代的c6-c20芳基、取代或未取代的c6-c20亚芳基、取代或未取代的c7至c20芳烷基基团、取代或未取代的c1至c20杂烷基基团、取代或未取代的c2至c20杂环烷基基团和/或这些基团的组合;

z为可水解基团,诸如卤素(含有元素f、br、cl、或i)、c1-c20烷氧基、c-c20芳氧基、和/或这些的组合。

m为0至500的整数;

n为1至500的整数;

p为0至500的整数;

q为0至100的整数。

如本文所用,术语“取代的”是指被至少一个取代基而非化合物的氢取代,所述取代基选自由以下项构成的组:卤素(包含元素f、br、cl或i)、羟基基团、烷氧基基团、硝基基团、氰基基团、氨基基团、叠氮基基团、脒基基团、肼基基团、亚肼基基团、羰基基团、氨甲酰基基团、硫醇基基团、酯基团、羧基基团或其盐,磺酸基团或其盐、磷酸基团或其盐、烷基、c2至c20烯基基团、c2至c20炔基基团、c6至c30芳基基团、c7至c13芳烷基基团、c1至c4氧烷基基团、c1至c20杂烷基基团、c3至c20杂芳基烷基基团、c3至c30环烷基基团、c3至c15环烯基基团、c6至c15环炔基基团、杂环烷基基团以及它们的组合。

所得高度支链有机硅聚合物具有在从150到300,000da范围内或优选地在从150到30,000da范围内的分子量。

可用于回填的材料包括聚硅氧烷树脂、聚硅氮烷、聚酰亚胺、桥型或梯型倍半硅氧烷、有机硅和有机硅杂化材料以及许多其他材料。这些分子通常具有无机组分(其导致高尺寸稳定性、机械强度和耐化学品性)和有机组分(其有助于溶解性和反应性)。

在许多实施方案中,热稳定分子物质包括硅、铪、锶、钛或锆。在一些实施方案中,热稳定分子物质包括金属、金属氧化物或金属氧化物前体。可使用金属氧化物前体以便充当用于无机纳米粒子的无定形“粘结剂”,或它们可单独使用。

本文所述的回填组合物可包含无机纳米粒子。这些纳米粒子可具有各种尺寸和形状。纳米粒子的平均粒径可小于约1000nm、小于约100nm、小于约50nm、或小于约35nm。纳米粒子可具有从约3nm至约50nm、或从约3nm至约35nm、或从约5nm至约25nm的平均粒径。如果纳米粒子聚集,则聚集粒子的最大横截面尺寸可为在上述范围中的任何一者内,并且还可为大于约100nm。还可使用“热解法”纳米粒子,诸如主要尺寸小于约50nm的二氧化硅和氧化铝,诸如可得自马萨诸塞州波士顿的卡博特公司(cabotco.boston,ma)的cab-ospersepg002热解法二氧化硅、cab-o-sperse2017a热解法二氧化硅和cab-ospersepg003热解法氧化铝。它们的测量可基于透射电子显微镜(tem)。纳米粒子可大体上完全缩聚。完全缩聚的纳米粒子(诸如胶态二氧化硅)通常在其内部大体上没有羟基。不含二氧化硅的充分凝结的纳米粒子通常具有(作为分离的粒子测量)大于55%、优选地大于60%、并且更优选地大于70%的结晶度。例如,结晶度可在至多约86%或更高的范围内。结晶度可通过x射线衍射技术测定。缩聚的晶体(例如,氧化锆)纳米粒子具有高折射率,而无定形纳米粒子通常具有较低折射率。可使用各种形状的无机或有机纳米粒子,诸如球体、棒状、片状、管状、线状、立方体、锥形、四面体等等。

粒径通常被选择以形成期望的光学效应,例如透明度或散射。纳米材料组合物还可影响各种光学特性(即,折射率、双折射率)、电特性(例如,导电性)、机械特性(例如,韧性、铅笔硬度、抗划伤性)或这些特性的组合。可能希望使用有机和无机氧化物粒子类型的混合物以优化光学特性或者材料特性并降低总组合物成本。

合适的无机纳米粒子的示例包括金属纳米粒子或其相应氧化物,包括元素锆(zr)、钛(ti)、铪(hf)、铝(al)、铁(fe)、钒(v)、锑(sb)、锡(sn)、金(au)、铜(cu)、镓(ga)、铟(in)、铬(cr)、锰(mn)、钴(co)、镍(ni)、锌(zn)、钇(y)、铌(nb)、钼(mo)、锝(te)、钌(ru)、铑(rh)、钯(pd)、银(ag)、镉(cd)、镧(la)、钽(ta)、钨(w)、铼(rh)、锇(os)、铱(ir)、铂(pt)、以及它们的任何组合。

合适的无机纳米粒子的示例包括已知为稀土元素的元素以及它们的氧化物,诸如镧(la)、铈(ceo2)、镨(pr6o11)、钕(nd2o3)、钐(sm2o3)、铕(eu2o3)、钆(gd2o3)、铽(tb4o7)、镝(dy2o3)、钬(ho2o3)、铒(er2o3)、铥(tm2o3)、镱(yb2o3)和镥(lu2o3)。

通常用表面处理剂来处理纳米粒子。对纳米级粒子进行表面处理可以提供聚合性树脂中的稳定分散体。优选地,表面处理使纳米粒子稳定,以使得这些粒子很好地分散在基本上均质的组合物中。此外,可在纳米粒子表面的至少一部分上用表面处理剂进行改性,以使得稳定化的粒子在固化过程中可与组合物的部分共聚或反应。一般来讲,表面处理剂具有第一末端和第二末端,所述第一末端将附接至粒子表面(通过共价键、离子键或强物理吸附作用),所述第二末端使粒子与组合物相容,和/或在固化过程中与可组合物反应。表面处理剂的示例包括醇、胺、羧酸、磺酸、膦酸、硅烷和钛酸盐。优选类型的处理剂部分地由金属氧化物表面的化学性质确定。硅烷对于二氧化硅和其它含硅填料来说是优选的。硅烷和羧酸对于金属氧化物诸如氧化锆来说是优选的。表面改性可在与单体混合之后进行或在混合完成后进行。就硅烷而言,优选在粒子或与纳米粒子被掺入到组合物之前使硅烷与粒子或与纳米粒子表面发生反应。表面改性剂的所需量取决于若干因素,诸如粒度、粒子类型、改性剂分子量和改性剂类型。一般来讲,优选将约单层的改性剂附接到粒子的表面。所需的附接过程或反应条件也取决于所用的表面改性剂。对于硅烷而言,优选在酸性或碱性的高温条件下表面处理大约1-24小时。表面处理剂如羧酸可能不需要高温或较长时间。

适用于组合物的表面处理剂的代表性实施方案包括例如以下化合物:异辛基三甲氧基硅烷、n-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)氨基甲酸甲氧基乙氧基乙氧基乙酯(peg3tes)、n-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)氨基甲酸甲氧基乙氧基乙氧基乙酯(peg2tes)、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-烯丙氧丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(丙烯酰氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基二甲基乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙酰氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三苯氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、乙烯基三异丁氧基硅烷、乙烯基三异丙烯氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、苯乙烯基乙基三甲氧基硅烷、巯基丙基三甲氧基硅烷、3-5缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯酸、甲基丙烯酸、油酸、硬脂酸、十二烷酸、2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸(meeaa)、丙烯酸β-羧乙基酯、2-(2-甲氧基乙氧基)乙酸、甲氧基苯基乙酸以及它们的混合物。另外,已发现可以商品名“silquesta1230”从西弗吉尼亚州康普顿南查尔斯顿的特种有机硅公司(osispecialties,cromptonsouthcharleston,wv)商购获得的专有硅烷表面改性剂是尤其合适的。

在一些实施方案中,回填层包含可光致固化(例如聚硅氧烷)材料,该材料在复制过程中可具有较低粘度,然后可快速固化以形成“锁定在”复制的纳米结构、微观结构或分层结构中的永久交联聚合物网络。

图案化

转印带、微光学窗用玻璃和隔热玻璃单元可包括微光学图案,诸如图4和图5中所示的图案。在一些实施方案中,回填层设置在模板层的结构化表面上的图案中。或者,更典型地在其组合中,粘合剂层设置在(例如图案化)回填层的微结构化表面上的图案中。在一些实施方案中,结构化表面区域在顶部边缘处的面积分数>90%,结构化表面区域在相对的底部边缘处的面积分数<10%。回填层材料和/或粘合剂可通过印刷或以其它方式将材料沉积到图案中而施用,诸如通过丝网印刷、柔性版印刷、喷墨印刷、凹版印刷等,例如本领域中的技术人员已知的那些技术。

当回填层和粘合剂被图案化时,回填层和粘合剂层可为沿x轴不连续的、沿y轴不连续的(例如垂直条纹或水平条纹)或沿x轴和y轴(例如岛状物)均不连续的,诸如图1b和图2c中所示。

在另一个实施方案中,描述了制备转印带的方法,其中在制备转印带时回填层和粘合剂层是沿x轴和y轴连续的。因此,回填层和粘合剂层未涂覆图案。然而,转印带被(例如刻痕)切割使得移除未切割部分之后,转印带包括图案化回填层和粘合剂,诸如图1b中所示。

参考图8a,该方法包括提供转印带801,转印带包括具有任选的载体膜840和模板层810的(第一)模板以及设置在第一模板的至少一部分上的微光学层。微光学层包括固化回填层820,其中微光学层具有结构化表面814和相对表面。粘合剂层850设置在微光学层的相对表面上。在典型的实施方案中,在粘合剂层850的相对表面上设置剥离衬件870。然后使具有连续回填层820和设置在连续剥离衬件870上的连续粘合剂层850的转印带经受刻痕切割,切过第一模板802、固化回填层820和粘合剂层850,使得切割部分保留剥离衬件并且未切割部分可被移除(例如,作为单个连续件)。刻痕切割可通过任何合适的方式进行,诸如激光切割和转动模具切割。

在一些实施方案中,微光学层的相对表面为微结构化表面822。在该实施方案中,粘合剂850具有与回填层不同的折射率。虽然示出了微结构化表面822,但这方面对于刻痕切割转印带是任选的。

参考图8b,可在制备微光学窗用玻璃的方法中使用转印带801或802。此类方法包括提供转印带801,将多个刻痕部分设置在剥离衬件870上,移除剥离衬件870,以及将刻痕切割部分的粘合剂850粘结到玻璃窗格880。该方法还包括移除包括任选的载体膜840和模板层810的第一模板840。当使用转印带802时,先移除第一模板840的未切割部分连同微光学层820和粘合剂850(用“x”标识该部分)(例如,作为单个连续件),然后将粘合剂850粘结到玻璃窗格880。粘合剂850通常与玻璃窗格840折射率匹配。

剥离衬件

任选的剥离衬件170可为可在处理期间保护图案化结构化层和/或保护粘合剂层(例如,150、850)并且可在需要时易于移除以便将结构化层或部分结构化层转印到受体基底的剥离衬件。可用于所公开的图案化的结构化带材的示例性衬件在pct专利申请公布wo2012/082536(baran等人)中有所公开。

衬件可以是柔性的或刚性的。优选地,其是柔性的。合适的衬件(优选地,柔性衬件)通常厚度为至少0.5密耳并且厚度通常不超过20密耳。该衬件可为在其第一表面上设置了防粘涂层的背衬。可任选地,可在其第二表面上设置防粘涂层。如果在呈卷的形式的转印制品中使用该背衬,则第二防粘涂层应具有比第一防粘涂层小的释放值。可作为刚性衬件的合适的材料包括金属、金属合金、金属基质复合材料、金属化塑料、无机玻璃和玻璃化的有机树脂、成形陶瓷以及聚合物基质增强的复合材料。

示例性的衬件材料包括纸材和聚合物材料。例如,柔性背衬包括致密牛皮纸(诸如可从伊利诺伊州威洛布鲁克的耐恒北美公司(loparexnorthamerica,willowbrook,il)商购获得的那些)、聚合物涂层纸(诸如聚乙烯涂层牛皮纸)和聚合物膜。合适的聚合物膜包括聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、纤维素、聚酰胺、聚酰亚胺、有机硅聚合物、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯或它们的组合。非织造或织造衬件也可以是可用的。具有非织造或织造衬件的实施方案可包括防粘涂层。购自维吉尼亚州马丁斯维尔的首诺公司(solutia/cpfilms,martinsville,va)的clearsilt50剥离衬件(有机硅涂布的2密耳聚酯膜衬件)以及购自伊利诺伊州威洛布鲁克的耐恒北美公司(loparex,northamerica,willowbrook,il)的loparex5100剥离衬件(氟代硅氧烷涂布的2密耳聚酯膜衬件)为可用的剥离衬件的示例。

其它添加剂

转印带的任意层中可包含本领域已知的各种添加剂,诸如抗氧化剂、稳定剂、抑制剂等,以阻止膜在储存、装运和处理过程中过早固化。

受体基底

转印膜以及与施加转印膜的相关联方法的特定优势在于能够将结构赋予具有较大表面的受体表面,诸如建筑玻璃。可利用卷对卷处理与圆柱体母模板的组合来实现大尺寸的叠层转印膜。本文所公开的转印工艺的另一个优点是能够将结构赋予不平坦的受体表面。由于转印带的柔性形式,受体基底可被弯曲、弯折地扭曲,或者具有凹陷或凸出的特征结构。受体基底可以包括例如机动车玻璃、玻璃片、柔性电子基底(诸如电路化柔性膜)、显示器后板、太阳能玻璃、金属、聚合物、聚合物复合物和玻璃纤维。此外,另一个优势在于能够通过印刷或以其它方式将材料沉积到模板膜的图案中以对转印层进行图案化,所述方式如本领域中的技术人员已知的那些技术,如本文的其它地方所述。

除非另外指出,否则说明书和权利要求中所使用的表达特征尺寸、数量和物理性能的所有数字均应当被理解为由术语“约”来修饰。因此,除非有相反的说明,否则在上述说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值,这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望性能而变化。

除非另外指明,否则说明书和权利要求书中所使用的所有表达特征尺寸、量和物理特性的数值在所有情况下均应理解成由术语“约”修饰。因此,除非有相反的说明,否则在上述说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值,这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望性能而变化。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字(例如,1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及该范围内的任何范围。

除非本文内容另外明确指明,否则如本说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”涵盖了具有多个指代对象的实施方案。除非本文内容另外明确指明,否则本说明书和所附权利要求书中使用的术语“或”一般以包括“和/或”的意义使用。

若在本文中使用空间相关的术语,包括但不限于“下部”、“上部”、“下面”、“下方”、“上方”、和“在顶部上”,则用于方便描述一个或多个元件相对于另一个元件的空间关系。除了图中示出的或本文所述的具体取向之外,此类空间相关术语还涵盖装置在使用或操作时的不同取向。例如,如果附图中所描绘的对象翻转或倒转,则先前描述为在其它元件下方或下面的部分应当在那些其它元件上方。

如本文所用,例如当元件、部件或层描述为与另一元件、部件或层形成“一致界面”,或在另一元件、部件或层“上”、“连接到”、“耦合到”或“接触”另一元件、部件或层,其意为直接在……上,直接连接到,直接耦合到或直接接触,或例如居间的元件、部件或层可能在特定元件、部件或层上,或连接到、耦合到或接触特定元件、部件或层。例如,当元件、部件或层例如被称为“直接在另一元件上”、“直接连接到另一元件”、“直接与另一元件耦合”或“直接与另一元件接触”时,则不存在居间的元件、部件或层。

术语“光化辐射”是指可使聚合物交联或固化的辐射波长,并且可包括紫外波长、可见波长和红外波长,而且可包括来自光栅激光的数码曝光、热数字成像和电子束扫描。

术语“聚硅氧烷”是指包括硅-氧键并且可包括碳-碳和/或碳-氢键的高度支化的低聚或聚合有机硅化合物。

本文中所引用的所有参考文献及出版物全文以引用方式明确地并入本文中,但可能与本公开直接冲突的内容除外。虽然本文已经举例说明并描述了具体实施方案,但本领域的普通技术人员将会知道,在不脱离本公开范围的情况下,可用多种另选和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本专利申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何调整或变型。因此,本公开旨在仅受权利要求书及其等同形式限制。

实施例

制备具有嵌入式微观结构的转印膜,并将其转印到玻璃基底。这些实施例仅用于示例性目的,并非旨在限制所附权利要求书的范围。除非另外指明,否则实施例以及说明书的余下部分中的所有份数、百分数、比率等均按重量计。除非另有指明,否则所用的溶剂和其它试剂均获自密苏里州圣路易斯的奥德里奇化学公司(sigma-aldrichchemicalcompany,st.louis,missouri)。

比较例1

具有日光重定向光学器件的叠层转印膜

模板/防粘涂层

基膜为2密耳pet,用紫外固化的引物涂底漆,该引物包含uvacure1500(购自美国佐治亚州士麦那的allnex公司(smyrna,ga))和laromertmpta(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(basfcorp.,wyandotte,mi))与1%oman071光引发剂(购自美国宾夕法尼亚州费城的盖勒斯特公司(gelestinc.,philadelphia,pa))的50/50共混物。复制树脂为photomer6210(购自美国北卡罗来纳州夏洛特的igm树脂公司(igmresins,charlotte,nc))和己二醇二丙烯酸酯与包含0.5%lucrintpo(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(basfcorp.,wyandotte,mi))的光引发剂包的75/25共混物。树脂的复制在加热至125℉的工具上于30fpm下进行。该工具使用金刚石车削工艺制成,具有与期望的日光重定向结构相同的形状。期望的周期性结构的每个周期包括两个峰和四个小平面,功能结构的每侧一个小平面,如图11所示。金刚石车削工艺导致峰轻微倒圆。

使来自在600瓦/英寸下工作的fusion“d”灯的辐射透射穿过膜,从而在与工具接触的同时固化树脂。将复合膜从工具移除,并且在与加热至100℉的辊接触的同时,利用在360瓦/英寸下工作的fusion“d”灯对膜的图案化一侧进行后紫外线固化。

将复制的模板膜置于腔室中,利用氧气在流速为200标准毫升/分钟(sccm)、压力为200毫托和rf功率为500瓦的条件下对其涂底漆30秒。然后,将样品暴露于流速为250sccm但是不加入氧气的八氟丙烷(c3f8)等离子体中。室内压力为6毫托,1000瓦的rf功率保持90秒。

回填/涂层

在“辊到辊”加工线上,用溶于mek中的sa-250p(购自日本东京的长濑产业株式会社(nagase&co.,ltd,tokyo,japan))的70%固体溶液模涂以防粘涂层涂覆的模板膜,线速度为5ft/分钟,涂层宽度为4英寸,流速为5.8cc/分钟。通过使样品穿过200℉的两个五英尺加热板将其干燥,并用fusionh灯在氮气气氛下将其固化。

粘合剂涂层

回填模板膜通过齿条形式以2密耳间隙涂覆溶于乙酸乙酯溶液的30%固体有机硅粘合剂(粘合剂组合物的制备方法使用与us7,947,376的实施例1中所述的相同特性和相同mq的树脂,不同的是使用us8765881的实施例12中所述的聚合物溶液)。将该溶液置于50℃的热板上干燥5分钟,然后用手层合至剥离衬件m117(购自美国伊利诺伊州芝加哥的siliconature(美国)公司(siliconatureusa,llc,chicago,il))。这样形成具有日光重定向光学器件的叠层转印膜。

玻璃上的日光重定向光学器件

将50mm×50mm的抛光玻璃载片先用无绒布清洁,在洗涤腔室中用洗涤剂超声波处理20分钟,然后在有热水的两个泻落冲洗腔室中分别放置20分钟。然后将载片在烘箱中用循环空气干燥20分钟。用手剥离具有上述日光重定向光学器件的叠层转印膜上的剥离衬件。用辊将该膜层合至玻璃载片,粘合剂面朝下。剥去模板膜,将日光重定向光学器件留在玻璃上。

比较例2

具有包括本体漫射体的日光重定向光学器件的叠层转印膜

模板/防粘涂层

基膜为2密耳pet,用紫外固化的引物涂底漆,该引物包含uvacure1500(购自美国佐治亚州士麦那的allnex公司(smyrna,ga))和laromertmpta(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(basfcorp.,wyandotte,mi))与1%oman071光引发剂(购自美国宾夕法尼亚州费城的盖勒斯特公司(gelestinc.,philadelphia,pa))的50/50共混物。复制树脂为photomer6210(购自美国北卡罗来纳州夏洛特的igm树脂公司(igmresins,charlotte,nc))和己二醇二丙烯酸酯与包含0.5%lucrintpo(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(basfcorp.,wyandotte,mi))的光引发剂包的75/25共混物。树脂的复制在加热至125℉的工具上于30fpm下进行。该工具使用金刚石车削工艺制成,具有与期望的日光重定向结构相同的形状。期望的周期性结构的每个周期包括两个峰和四个小平面,功能结构的每侧一个小平面,如图11所示。金刚石车削工艺导致峰轻微倒圆。

使来自在600瓦/英寸下工作的fusion“d”灯的辐射透射穿过膜,从而在与工具接触的同时固化树脂。将复合膜从工具移除,并且在与加热至100℉的辊接触的同时,利用在360瓦/英寸下工作的fusion“d”灯对膜的图案化一侧进行后紫外线固化。

将复制的模板膜置于腔室中,利用氧气在流速为200标准毫升/分钟(sccm)、压力为200毫托和rf功率为500瓦的条件下对其涂底漆30秒。然后,将样品暴露于流速为250sccm但是不加入氧气的八氟丙烷(c3f8)等离子体中。室内压力为6毫托,1000瓦的rf功率保持90秒。

回填/涂层

在“辊到辊”加工线上,用溶于mek中的sa-250p(购自日本东京的长濑产业株式会社(nagase&co.,ltd,tokyo,japan))的70%固体溶液模涂以防粘涂层涂覆的模板膜,线速度为5ft/分钟,涂层宽度为4英寸,流速为5.8cc/分钟。通过使样品穿过200℉的两个五英尺加热板将其干燥,并用fusionh灯在氮气气氛下将其固化。

粘合剂涂层

回填模板膜通过齿条形式以2密耳间隙涂覆混合有10重量%气相二氧化钛(aeroxidetio2nkt90,购自新泽西州帕西帕尼的赢创工业公司(evonikindustries,parsippany,nj))的有机硅粘合剂(粘合剂组合物的制备方法使用与us7947376的实施例1中所述的相同特性和相同mq的树脂,不同的是使用us8,765,881的实施例12中所述的聚合物溶液),以制备本体漫射体层。涂覆溶液为乙酸乙酯溶液中30%固体。将该溶液置于50℃的热板上干燥5分钟,然后用手层合至剥离衬件m117(购自美国伊利诺伊州芝加哥的siliconature(美国)公司(siliconatureusa,llc,chicago,il))。这样形成具有包含本体漫射体的日光重定向光学器件的叠层转印膜。

包含玻璃上的本体漫射体的日光重定向光学器件

将50mm×50mm的抛光玻璃载片先用无绒布清洁,在洗涤腔室中用洗涤剂超声波处理20分钟,然后在有热水的两个泻落冲洗腔室中分别放置20分钟。然后将载片在烘箱中用循环空气干燥20分钟。用手剥离具有上述日光重定向光学器件的叠层转印膜上的剥离衬件。用辊将该膜层合至玻璃载片,粘合剂面朝下。剥去模板膜,留下包含玻璃上的本体漫射体的日光重定向光学器件。

实施例1

具有包含嵌入式微结构化漫射体的日光重定向光学结构的叠层转印膜

模板/防粘涂层

基膜为2密耳pet,用紫外固化的引物涂底漆,该引物包含uvacure1500(购自美国佐治亚州士麦那的allnex公司(smyrna,ga))和laromertmpta(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(basfcorp.,wyandotte,mi))与1%oman071光引发剂(购自美国宾夕法尼亚州费城的盖勒斯特公司(gelestinc.,philadelphia,pa))的50/50共混物。复制树脂为photomer6210(购自美国北卡罗来纳州夏洛特的igm树脂公司(igmresins,charlotte,nc))和己二醇二丙烯酸酯与包含0.5%lucrintpo(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(basfcorp.,wyandotte,mi))的光引发剂包的75/25共混物。树脂的复制在加热至125℉的工具上于30fpm下进行。该工具使用金刚石车削工艺制成,具有与期望的日光重定向结构相同的形状。期望的周期性结构的每个周期包括两个峰和四个小平面,功能结构的每侧一个小平面,如图11所示。金刚石车削工艺导致峰轻微倒圆。

使来自在600瓦/英寸下工作的fusion“d”灯的辐射透射穿过膜,从而在与工具接触的同时固化树脂。将复合膜从工具移除,并且在与加热至100℉的辊接触的同时,利用在360瓦/英寸下工作的fusion“d”灯对膜的图案化一侧进行后紫外线固化。

将复制的模板膜置于腔室中,利用氧气在流速为200标准毫升/分钟(sccm)、压力为200毫托和rf功率为500瓦的条件下对其涂底漆30秒。然后,将样品暴露于流速为250sccm但是不加入氧气的八氟丙烷(c3f8)等离子体中。室内压力为6毫托,1000瓦的rf功率保持90秒。

回填/涂层

在“辊到辊”加工线上,用溶于mek中的sa-250p(购自日本东京的长濑产业株式会社(nagase&co.,ltd,tokyo,japan))的70%溶液模涂以防粘涂层涂覆的模板膜上,线速度为10ft/分钟,涂层宽度为8英寸,流速为20cc/分钟。通过使样品穿过200℉的两个五英尺加热板将其干燥。以与模板膜相同的方法剥离处理使用wo2014/081693中所述工具制备的微结构化漫射(第二)模板膜。干燥之后,将剥离处理的模板膜层合至未固化的回填涂层,然后用fusionh灯在氮气气氛下固化回填涂层。移除微结构化漫射(第二)模板膜。所得的微结构化漫射结构示于图9和图10。

粘合剂涂层

回填模板膜的微结构化漫射结构通过齿条形式以2密耳间隙涂覆溶于乙酸乙酯溶液的30%固体有机硅粘合剂(粘合剂组合物的制备方法使用与us7947376的实施例1中所述的相同特性和相同mq的树脂,不同的是使用us8,765,881的实施例12中所述的聚合物溶液)。将该溶液置于50℃的热板上干燥5分钟,然后用手层合至剥离衬件m117(购自美国伊利诺伊州芝加哥的siliconature(美国)公司(siliconatureusa,llc,chicago,il))。这样形成具有日光重定向光学器件的叠层转印膜。

包含玻璃上的嵌入式漫射体的日光重定向光学器件

将50mm×50mm的抛光玻璃载片先用无绒布清洁,在洗涤腔室中用洗涤剂超声波处理20分钟,然后在有热水的两个泻落冲洗腔室中分别放置20分钟。然后将载片在烘箱中用循环空气干燥20分钟。用手剥离具有上述日光重定向光学器件的叠层转印膜上的剥离衬件。用辊将该膜层合至玻璃载片,粘合剂面朝下。剥去模板膜,留下包含玻璃上的嵌入式漫射体的日光重定向光学器件。

光重定向测量

对膜构造重定向光线能力的测量可通过实验室测试测定,所采用的测试涉及将强度受控的光束照射到膜构造上并测量向上重定向光的量。输入的光束能够以给定角度(例如入射角)来设置或者能够在一定角度范围内变化。例如,可以用光电检测器来测量被重定向为朝上的光的量。这种类型的测量常常称为双向透射分布函数(btdf)。可以商品名imagingsphere得自位于华盛顿州的辐射成像公司(radiantimaging,wa)的仪器可用来进行这样的测量。

实施例2-包含玻璃上的嵌入式漫射体的圆形图案日光重定向光学器件

图案化实施例1的具有日光重定向光学器件的叠层转印膜,然后将其转印至玻璃以形成包含玻璃上的嵌入式漫射体的图案化日光重定向光学器件。使用激光系统(ils9.75,可购自亚利桑那州斯科茨代尔的优利激光系统(universallasersystems,scottsdale,az))刻痕切割圆形图案,穿过模板膜、重定向光学器件和粘合剂层。使粘合剂衬件保持完整以保持切割圆圈的相对取向和位置。手动移除圆形图案周围的废料。将可购自明尼苏达州圣保罗的3m公司(3mcompany,st.paul,mn)的#8403聚酯条带施加在剩余的模板膜表面(衬件上的圆圈)上。移除粘合剂衬件,暴露粘合剂。将具有包含嵌入式漫射体的日光重定向结构圆圈的聚酯条带层合至玻璃基底(如上述制备)并剥掉,从重定向光学器件上移除模板膜。留下包含玻璃上的嵌入式漫射体的圆形图案日光重定向光学器件。

实施例3-包含嵌入式漫射体的日光重定向窗用玻璃元件,通过将具有日光重定向光学器件的转印膜层合至粗糙化玻璃表面上制成

模板/防粘涂层

基膜为2密耳pet,用紫外固化的引物涂底漆,该引物包含uvacure1500(购自美国佐治亚州士麦那的allnex公司(smyrna,ga))和laromertmpta(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(basfcorp.,wyandotte,mi))与1%oman071光引发剂(购自美国宾夕法尼亚州费城的盖勒斯特公司(gelestinc.,philadelphia,pa))的50/50共混物。复制树脂为photomer6210(购自美国北卡罗来纳州夏洛特的igm树脂公司(igmresins,charlotte,nc))和己二醇二丙烯酸酯与包含0.5%lucrintpo(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(basfcorp.,wyandotte,mi))的光引发剂包的75/25共混物。树脂的复制在加热至125℉的工具上于30fpm下进行。该工具使用金刚石车削工艺制成,具有与期望的日光重定向结构相同的形状。期望的周期性结构的每个周期包括两个峰和四个小平面,功能结构的每侧一个小平面,如图11所示。金刚石车削工艺导致峰轻微倒圆。

使来自在600瓦/英寸下工作的fusion“d”灯的辐射透射穿过膜,从而在与工具接触的同时固化树脂。将复合膜从工具移除,并且在与加热至100℉的辊接触的同时,利用在360瓦/英寸下工作的fusion“d”灯对膜的图案化一侧进行后紫外线固化。

将复制的模板膜置于腔室中,利用氧气在流速为200标准毫升/分钟(sccm)、压力为200毫托和rf功率为500瓦的条件下对其涂底漆30秒。然后,将样品暴露于流速为250sccm但是不加入氧气的八氟丙烷(c3f8)等离子体中。室内压力为6毫托,1000瓦的rf功率保持90秒。

回填/涂层

在“辊到辊”加工线上,用溶于mek中的sa-250p(购自日本东京的长濑产业株式会社(nagase&co.,ltd,tokyo,japan))的70%固体溶液模涂以防粘涂层涂覆的模板膜,线速度为5ft/分钟,涂层宽度为4英寸,流速为5.8cc/分钟。通过使样品穿过200℉的两个五英尺加热板将其干燥,并用fusionh灯在氮气气氛下将其固化。

粘合剂涂层

回填模板膜通过齿条形式以2密耳间隙涂覆溶于乙酸乙酯溶液的30%固体有机硅粘合剂(粘合剂组合物的制备方法使用与us7,947,376的实施例1中所述的相同特性和相同mq的树脂,不同的是使用us8,765,881的实施例12中所述的聚合物溶液)。将该溶液置于50℃的热板上干燥5分钟,然后用手层合至剥离衬件m117(购自美国伊利诺伊州芝加哥的siliconature(美国)公司(siliconatureusa,llc,chicago,il))。这样形成具有日光重定向光学器件的叠层转印膜。

玻璃上的日光重定向光学器件

用50微米的氧化铝喷砂处理5.6mm厚的玻璃载片以使玻璃表面变粗糙,从而制成微结构化漫射表面。用手剥离具有上述日光重定向光学器件的叠层转印膜上的剥离衬件。用辊将该膜层合至玻璃载片的粗糙面,粘合剂面朝下。剥去模板膜,留下玻璃上的日光重定向光学器件,从而制成具有嵌入式漫射界面的重定向窗用玻璃元件。

实施例4-具有一体漫射体的日光重定向窗用玻璃元件,由与日光重定向光学层合体相对的粗糙化玻璃表面制成

模板/防粘涂层

基膜为2密耳pet,用紫外固化的引物涂底漆,该引物包含uvacure1500(购自美国佐治亚州士麦那的allnex公司(smyrna,ga))和laromertmpta(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(basfcorp.,wyandotte,mi))与1%oman071光引发剂(购自美国宾夕法尼亚州费城的盖勒斯特公司(gelestinc.,philadelphia,pa))的50/50共混物。复制树脂为photomer6210(购自美国北卡罗来纳州夏洛特的igm树脂公司(igmresins,charlotte,nc))和己二醇二丙烯酸酯与包含0.5%lucrintpo(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(basfcorp.,wyandotte,mi))的光引发剂包的75/25共混物。树脂的复制在加热至125℉的工具上于30fpm下进行。该工具使用金刚石车削工艺制成,具有与期望的日光重定向结构相同的形状。期望的周期性结构的每个周期包括两个峰和四个小平面,功能结构的每侧一个小平面,如图11所示。金刚石车削工艺导致峰轻微倒圆。

使来自在600瓦/英寸下工作的fusion“d”灯的辐射透射穿过膜,从而在与工具接触的同时固化树脂。将复合膜从工具移除,并且在与加热至100℉的辊接触的同时,利用在360瓦/英寸下工作的fusion“d”灯对膜的图案化一侧进行后紫外线固化。

将复制的模板膜置于腔室中,利用氧气在流速为200标准毫升/分钟(sccm)、压力为200毫托和rf功率为500瓦的条件下对其涂底漆30秒。然后,将样品暴露于流速为250sccm但是不加入氧气的八氟丙烷(c3f8)等离子体中。室内压力为6毫托,1000瓦的rf功率保持90秒。

回填/涂层

在“辊到辊”加工线上,用溶于mek中的sa-250p(购自日本东京的长濑产业株式会社(nagase&co.,ltd,tokyo,japan))的70%固体溶液模涂以防粘涂层涂覆的模板膜,线速度为5ft/分钟,涂层宽度为4英寸,流速为5.8cc/分钟。通过使样品穿过200℉的两个五英尺加热板将其干燥,并用fusionh灯在氮气气氛下将其固化。

粘合剂涂层

回填模板膜通过齿条形式以2密耳间隙涂覆溶于乙酸乙酯溶液的30%固体有机硅粘合剂(粘合剂组合物的制备方法使用与us7947376的实施例1中所述的相同特性和相同mq的树脂,不同的是使用us8,765,881的实施例12中所述的聚合物溶液)。将该溶液置于50℃的热板上干燥5分钟,然后用手层合至剥离衬件m117(购自美国伊利诺伊州芝加哥的siliconature(美国)公司(siliconatureusa,llc,chicago,il))。这样形成具有日光重定向光学器件的叠层转印膜。

玻璃上的日光重定向光学器件

用50微米的氧化铝喷砂处理5.6mm厚的玻璃载片以使玻璃表面变粗糙,从而制成微结构化漫射表面。用手剥离具有上述日光重定向光学器件的叠层转印膜上的剥离衬件。用辊将该膜层合至玻璃载片的平坦光滑面,粘合剂面朝下。剥去模板膜,留下玻璃上的日光重定向光学器件,从而制成具有暴露漫射界面的重定向窗用玻璃元件。

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