用于窗用玻璃的微光学元件的制作方法

文档序号:11140787阅读:876来源:国知局
用于窗用玻璃的微光学元件的制造方法与工艺

中空玻璃单元(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、一个隔框以及由这三个元件形成的腔体。被整合到IGU的微光学元件可用于将穿过IGU的一部分光线重新导向至内饰,以增强常规的内部照明,从而提高建筑物的能效。在许多情况下,可能便利的是,通过例如向玻璃表面施加折射或衍射光学结构来直接将微光学元件整合到窗户玻璃上。被施加于IGU的外表面的微光学元件可受到若干歌因素的不利影响,这些因素包括腐蚀和磨蚀。有利的是,将微光学元件施加于IGU的腔体内的玻璃表面;然而,此类结构必须具有光稳定性和热稳定性,使得IGU内部的洁净环境得以保持。



技术实现要素:

本公开提供了叠层转印膜以及对该叠层转印膜的使用,特别是在制造建筑玻璃元件诸如在中空玻璃单元(IGU)中所使用的那些元件时对该叠层转印膜的使用。该叠层转印膜可用于转印功能层和结构。该叠层转印膜可包括在所述转印过程期间可被去除的支撑膜,并且转印的材料主要是无机的。玻璃上的所得的转印结构通常具有高的光稳定性和热稳定性,因此可被成功施加至IGU内的腔体内部的玻璃表面。该叠层转印膜还可被图案化,使得微光学元件的宏观图案可被施加到玻璃表面上。在一个方面,本公开提供了一种转印带,该转印带包括:具有结构化表面的模板层;被设置在模板层的至少一部分上的回填层,该回填层包含具有与结构化表面相对的平坦表面的高度支化的有机硅材料;以及邻近平坦表面设置的漫射体层,其中该漫射体层能够粘附到玻璃表面,并且该模板层能够从回填层去除。

在另一方面,本公开提供了一种转印带,该转印带包括:具有结构化表面的模板层;以及被设置在模板层的至少一部分上的回填层,该回填层 包含具有与转印层涂层相对的平坦表面的高度支化的有机硅材料,其中该回填层被置于模板层上的图案中。

在另一方面,本公开提供了一种微光学窗用玻璃,该微光学窗用玻璃包括:具有主表面的玻璃窗格;粘合到主表面的至少一部分的微光学层,该微光学层具有固化的回填层,该固化的回填层包含具有相对的结构化表面和紧邻主表面的平坦表面的高度支化的有机硅材料,其中该结构化表面与低折射率材料相邻,该低折射率材料的折射率低于固化的无机转印层的折射率。

在另一方面,本公开提供了一种中空玻璃单元,该中空玻璃单元包括:第一玻璃窗格,该第一玻璃窗格通过间隙与面向第一玻璃窗格的第二玻璃窗格分开,该第一玻璃窗格和该第二玻璃窗格均具有与间隙相邻的内部表面;以及粘合到第一玻璃窗格和第二玻璃窗格中的至少一者的内部表面的至少一部分的微光学层,该微光学层具有固化的回填层,该固化的回填层包含具有相对的结构化表面和紧邻内部表面的平坦表面的高度支化的有机硅材料,其中该结构化表面与低折射率材料相邻,该低折射率材料的折射率低于固化的无机转印层的折射率。

在另一方面,本公开提供了一种阳光偏转窗口,该阳光偏转窗口包括:中空玻璃单元,该中空玻璃单元具有第一玻璃窗格,该第一玻璃窗格具有外表面并且通过间隙与具有内表面的第二玻璃窗格分开,该第一玻璃窗格和该第二玻璃窗格均具有与间隙相邻的内部表面;以及粘合到第二玻璃窗格的内部表面的至少一部分的微光学层,该微光学层具有固化的回填层,该固化的回填层包含具有相对的结构化表面和紧邻内部表面的平坦表面的高度支化的有机硅材料,其中该结构化表面与填充间隙的气体相邻,使得穿过外表面的阳光在穿过内表面之前被结构化表面折射。

上述发明内容并非旨在描述本发明所公开的每个公开的实施方案或每种实施方式。以下附图和具体实施方式更具体地说明例示性实施方案。

附图说明

在整个说明书中都参考了附图,在这些附图中,相同的附图标记表示相同的元件,并且其中:

图1A示出了转印带的示意性剖视图;

图1B示出了转印带的示意性剖视图;

图1C示出了转印带的示意性剖视图;

图2A-2K示出了微光学窗用玻璃的示意性剖视图;

图3A示出了中空玻璃单元(IGU)的一部分的示意性剖视图;并且

图3B示出了微光学窗用玻璃的示意性前视图;

图3C示出了微光学窗用玻璃的示意性前视图;

图4为形成转印膜和桥联纳米结构的示意性工艺流程图;

图5为形成桥联纳米结构的示意性工艺流程图;并且

图6为形成微光学窗用玻璃的示意性工艺流程图。

这些附图未必按比例绘制。在附图中使用的相似标号指示相似的部件。然而,应当理解,在给定附图中使用标号指示部件并非意图限制另一附图中的利用相同标号标记的部件。

具体实施方式

本公开提供了叠层转印膜以及对该叠层转印膜的使用,特别是在制造建筑玻璃元件诸如在中空玻璃单元(IGU)中所使用的那些元件时对该叠层转印膜的使用。叠层转印膜可用于转印功能层(例如,低辐射涂层和/或扩散层)和结构(例如,用于装饰性应用和/或日光偏转的微光学元件)。该叠层转印膜可包括在所述转印过程期间可被去除的支撑膜,并且转印的材料主要是无机的。玻璃上的所得的转印结构通常具有高的光稳定性和热稳定性,因此可被成功施加至IGU内的腔体内部的玻璃表面。该叠层转印膜还能够被图案化,使得微光学元件的宏观图案可被施加到玻璃表面上。所使用的玻璃(即,受体基底)可为单层玻璃、诸如IGU中的双层玻璃、三层或更多层玻璃IGU,以及甚至真空IGU。该特征使得能够同时形成装饰性和功能性设计,包括能够在空间上改性玻璃表面的可见区域以及功能区域。

在以下说明中参考附图,这些附图构成本说明的一部分,并且其中通过举例说明的方式示出。应当理解,在不脱离本公开的范围或实质的情况下,设想并可实现其他实施方案。因此,以下的详细说明不应被视为具有限制意义。

除非另外指明,否则本发明中使用的所有的科学术语和技术术语具有在本领域中所普遍使用的含义。本文给出的定义旨在有利于理解本文频繁使用的一些术语,并无限制本公开范围之意。

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书中列出的数值参数均为近似值,这些近似值可根据本领域技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望特性而变化。由端值表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值(例如,1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及在此范围内的任何范围。

除非内容以其他方式明确指定,否则本说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”涵盖了具有多个指代对象的实施方案。除非本文内容另外清楚指明,否则本说明书和所附权利要求中使用的术语“或”通常以包括“和/或”的意义被使用。

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”,则其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。该空间相对术语包括除图中所示和本文所述的具体取向之外的设备在使用中或操作中的不同取向。例如,如果附图中所描绘的对象翻转或倒转,则先前描述的在其他元件下方或下面的部分便在那些其他元件上方。

如本文所用,例如当元件、部件或层被描述为与另一元件、部件或层形成“一致界面”,或在另一元件、部件或层“上”、“连接到”另一元件、部件或层、与另一元件、部件或层“联接”或“接触”,其意为直接在...上,直接连接到,直接与...联接或接触,或例如中间元件、部件或层可能在特定元件、部件或层上,或连接到特定元件、部件或层、与特定元件、部件或层联接或接触。例如当元件、部件或层被称为“直接在另一元件上”、“直接连接到另一元件”、“直接与另一元件联接”或“直接与另一元件接触”时,则没有中间元件、部件或层。

如本文所用,“具有”(“have”“having”)、“包括”(“include”“including”“comprise”“comprising”)等等均以其开放 性意义使用,并且通常是指“包括但不限于”。应当理解,术语“由...组成”和“基本上由...组成”被包含在术语“包括”等等中。

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“回填材料”或“回填层”是指填充于不规则或结构化表面中以形成新表面的材料层,其可用作基部以构建附加层状元件并且是热稳定的。

术语“烘除”是指通过热解、燃烧、升华或蒸发基本上去除存在于层中的牺牲材料并同时保持热稳定材料基本上完整(回填,基底)的过程。

术语“烘除温度”是指在通过热解或燃烧基本上去除存在于层中的牺牲材料并同时保持热稳定材料基本上完整(回填,基底)的过程中达到的最高温度。

术语“燃烧”或“燃烧法”是指在氧化气氛中加热包含有机材料的层,使得有机材料与氧化剂发生化学反应的过程。

术语“溶剂”是指能够溶解、分散或悬浮本文所述的材料如有机硅化合物、纳米粒子、聚合物、牺牲材料等的有机液体或含水液体。

术语“一个或多个纳米结构”是指至少一个尺寸(例如,高、长、宽或直径)小于2微米并且更优选地小于1微米的结构。纳米结构包括但不必限于粒子和工程化的特征结构。粒子和工程化的特征结构可具有例如规则或不规则的形状。此类粒子也被称为纳米粒子。术语“纳米结构化”是指具有纳米结构的材料或层。

术语“微结构”是指其最长尺寸在约1微米至约2mm范围内的特征结构。

术语“热解”或“热解法”是指在惰性气氛中加热牺牲层由此使得制品中的有机材料分解的过程。

术语“结构化表面”是指这样一种表面,在该表面上包括以规则图案或无规则分布于表面上的周期性、准周期性或无规工程化微结构、纳米结构和/或分级结构。

术语“热稳定”是指在去除牺牲材料的过程中基本上保持完整的材料。

术语“聚硅氧烷”是指高度支化低聚的或聚合的有机硅化合物,并且可包括碳-碳键和/或碳-氢键,同时仍被视为无机化合物。

术语“可移动的物质”是指可从回填层移至牺牲层的分子种类。例如,可移动的物质可包括硅烷、硅氧烷、聚硅氧烷或其他有机硅化合物。

叠层转印膜、图案化的结构化带材以及使用可用于本公开的纳米结构化带材的方法在例如以下的申请人的待审的专利申请中有所描述:美国专利公布No.2014/0021492;2014/0178646;2014/0175707;于2013年11月11日提交的名称为“NANOSTRUCTURES FOR OLED DEVICES”(纳米结构化OLED装置)的美国临时专利申请No.61/902437;以及均于2014年1月20日提交的以下美国专利申请:名称为“LAMINATION TRANSFER FILMS FOR FORMING ARTICLES WITH ENGINEERED VOIDS”(用于形成具有工程化空隙的制品的叠层转印膜)的No.14/159,300;名称为“LAMINATION TRANSFER FILMS FOR FORMING ANTIREFLECTIVE STRUCTURES的”(用于形成抗反射结构的叠层转印膜)的14/159,253;和名称为“LAMINATION TRANSFER FILMS FOR FORMING REENTRANT STRUCTURES”(用于形成凹入结构的叠层转印膜)的61/929,425。

图1A示出了根据本公开的一个方面的转印带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和被设置在该模板层110的至少一部分上的回填层120。在一个特定实施方案中,该模板层110能够从回填层120上去除。在一些情况下,该模板层110可为可去除地或可牺牲的。该回填层120包含具有与结构化表面114相对的平坦表面122的高度支化有机硅材料。该回填层120包括转印结构化表面124,其邻近结构化表面114设置并符合结构化表面114的轮廓。在一个特定实施方案中,该转印带100还包括邻近平坦表面122设置的任选的漫射体层150,并且该任选的漫射体层150包括能够粘附到玻璃表面(未示出)的外表面152,如其他地方所述的。该转印带100还可包括被设置在漫射体层150和平坦表面122之间的任选的分离层160,其中任选的分离层160的折射率可与回填层120、漫射体层150或两者的折射率相同或不同。

在一些情况下,该转印带100可包括任选的载体膜140,该任选的载体膜140被设置在模板层110的与结构化表面114的相对平坦表面112上。 该任选的载体膜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用于模板层110的制造过程中,如其他地方所述的。在一些情况下,该任选的载体膜140可结合到模板层110,使得这两层不易分离;然而,在一些情况下,该任选的载体膜140以可释放的方式附接到模板层110。该转印带100还可包括任选的剥离衬件170,该任选的剥离衬件170被设置为与任选的载体膜140相对并且被夹在转印带100的其他层之间。

在一个特定实施方案中,该任选的转印层130可被设置在模板层110的模板结构化表面114上并符合该模板结构化表面,使得任选的转印层130将结构化表面114与转印结构化表面124分开。在一些情况下,任选的转印层130可包括转印剥离涂层。在一些情况下,该任选的转印层130可包括至少一个无机层,该无机层可为无机薄膜叠堆,诸如低辐射涂层。

图1B示出了根据本公开的一个方面的转印带101的示意性剖视图。图1B中所示的元件110-140中的每个元件对应于图1A中所示的此前已描述的类似标记元件110-140。例如,图1B所示的模板层110对应于图1A所示的模板层110,等等。在图1B中,转印带101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,该转印结构化表面124邻近结构化表面114设置并符合结构化表面114的轮廓。该回填层120被设置在模板层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。应当理解,参考图1A所述的各个附加层130、150、160、170也可按相似的方式被定位成与回填层120相邻,但是为清楚起见,在图1B中未示出。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、线条或岛状物和线条的组合,其在转印带101的表面上方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,如其他地方所示的。

图1C示出了根据本公开的一个方面的转印带102的示意性剖视图。图1C中所示的元件110-140中的每个元件对应于图1A中所示的此前已描述的类似标号的元件110-140。例如,图1C所示的模板层110对应于图1A所示的模板层110,等等。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,该结构化表面114包括平坦区域116,该转印结构化表面124包括其分别邻近模板层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的转印平坦区域126。该转印带102包括被设置在图案中的具有结构化表面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。应当理解,参考图1A所述的各个附加层130,150,160,170也可按相似的方式被定位成与回填层120相邻,但是为清楚起见,在图1C中未示出。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岛状物、线条或岛状物和线条的组合,其在转印带102的表面上方延伸,并且还可包括从转印带102的一端到相对端的面密度梯度,如其他地方所示的。

载体膜

任选的载体膜140可以是任何合适的膜,包括例如可对其他层提供机械支撑的热稳定柔性膜。该任选的载体膜140可在高于50℃、或者70℃、或者高于120℃时为热稳定的。该任选的载体膜140的一个示例是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。在一些实施方案中,该任选的载体膜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.duPont Nemours,Wilmington,DE.)的SURLYN-8920牌和SURLYN-9910牌;(3)低密度聚乙烯,诸如低密度聚乙烯;线性低密度聚乙烯;和极低密度聚乙烯;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。该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。其他本体层包括(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,该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。

在一些实施方案中,该任选的载体膜可包括牺牲材料。通常牺牲层的牺牲材料可通过使它们经受热条件而发生热解,该热条件可蒸发牺牲层中存在的基本上所有有机材料。该牺牲层还可经过燃烧,以烧去牺牲层中存在的所有有机材料。通常,透明的高纯度聚合物诸如聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸乙酯甲基丙烯酸甲酯共聚物)可用作牺牲材料。可用的牺牲材料在焙烧温度下热解或燃烧后残留的有机残留物(灰分)极少。

在一些实施方案中,本公开的转印膜的任选的载体膜可在一个表面上涂覆可剥离材料。在制备转印膜的剩余部分并将转印膜层压到受体基底以形成层合物后,可通过将其剥离在转印膜中受支撑的表面而从层合物中去除该任选的载体膜。在该实施方案中,该任选的载体膜无需通过热解或燃烧去除,并且可包含与上文所述的任选的载体膜材料相同的材料。在一个特定实施方案中,光掩模可结合到任选的载体膜以促进转印层的图案化,如其他地方所述的。

隔离层

减小被施加至任意层的粘附性可通过施加隔离层或涂层而实现,并且此类防粘涂层可被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。可使用低聚物来形成等离子体交联防粘涂层。在涂覆前,低聚物可以是液体形式或固体形式。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10000,使得该低聚物不太易挥发。分子量大于10000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,该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硅氧烷的烃类、含反应性硅氧烷的三烷氧基硅烷、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硅氧烷、烃基聚醚、含氟聚醚、乙烯四氟乙烯和氟代硅氧烷。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隔离层或涂层的常规聚合物独立的材料种类。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种类的材料,并且可用于本发明所公开的制品中。此外,存在其他方法来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。

防粘涂料或涂层可为含氟的材料、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,其中所述(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,烷基基团可为支链的。可用的含氟聚合物和有机硅聚合物的例示性示例可见于美国专利No.4,472,480(Olson)、4,567,073和4,614,667(均为Larson等人)中。可用的聚(甲基)丙烯酸酯的例示性示例可见于美国专利申请公布No.2005/118352(Suwa)中。衬件的去除不应不利地改变转印层的表面拓扑。

该模板层110通常可从下面的固化层诸如回填层120去除,以得到最终的微光学窗用玻璃,如其他地方所述的。减小回填层120与模板层110的粘附性的一种方法是施加可作为上述防粘涂层的任选的转印层130。

模板层

结构化表面114可为一维(1D)的,这意味着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的无规结构等。

该结构也可为二维(2D)的,这意味着它们沿两个维度为周期性的,即最近的相邻特征结构在沿表面的两个不同方向上等距间隔。就2D结构而言,在两个方向上的间距可不同。二维结构包括例如衍射光学结构、锥体、梯形、圆形或正方形柱、光子晶体结构、球形或弯曲透镜、弯曲侧锥体结构等。

该结构化表面114通常可包括表面特征结构,该表面特征结构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,诸如高度大于约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。该微光学反射表面可用于穿过材料的光线的装饰、功能或装饰和功能重新分布的组合,诸如用于建筑窗用玻璃。

可去除的模板

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

通常,该模板层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。本领域的普通技术人员已知的光聚合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所公开的转印带的使用过程中与回填层120隔离,或者应当与隔离层的施加和用于施加隔离层的方法相容。

可用作模板层110的聚合物还包括以下聚合物: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(nucleated semi-crystalline polyester);聚萘二甲酸乙二醇酯的共聚物;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(Ineos ABS(USA)Corporation)的Lustran SAN Sparkle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和与单官能团和多官能团单体共混的丙烯酸酯化聚氨酯。

可通过以下方式来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,该图案能够将包括远侧表面部分和相邻的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的辐射固化性组合 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的辐射中,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,以及使用光化辐射来固化固化性材料。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No.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。其他特性诸如分子量和熔融粘度还应该在考虑之内,并且将取决于所使用的一种或多种特定聚合物。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被浇铸到母模卷上,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来完成。另外,可将纳米结构化转印层挤出到挤出或共挤出模板层上。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。

可用作模板层聚合物的可用聚合物包括选自以下物质中的一种或多种聚合物:苯乙烯丙烯腈共聚物苯乙烯丙烯酸甲酯共聚物;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;聚萘二甲酸乙二醇酯的共聚物;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(Dow Chemical)的TYRIL共聚物著称的苯乙烯丙烯腈共聚物;示例包括TYRIL 880和125。可用作模板聚合物的其他特别可用的聚合物包括均来自努发化学公司(Nova Chemical)的苯乙烯马来酸酐共聚物DYLARK 332和苯乙烯丙烯酸酯共聚物NAS 30。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。

其他可用的聚合物包括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的、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(Rohm and Haas Company)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.Dupont de Nemours and Co.,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。可通过直接浇铸到任选的载体膜上来制备模板层,诸如美国专利No.5,691,846(Benson)中所公开的。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。

牺牲模板

牺牲层为能够烘除或以其他方式去除的材料。根据转印膜的构造,该牺牲层包括例如牺牲模板层和任选的牺牲可剥离层。该牺牲层的结构化表面可通过例如压印、复制工艺、挤出、浇铸或表面结构化来形成。该结构化表面可包括纳米结构、微观结构或分层结构。该纳米结构包括至少一个尺寸(例如,高度、宽度或长度)小于或等于2微米的特征结构。该微观结构包括至少一个尺寸(例如,高度、宽度或长度)小于或等于2毫米的特征结构。分层结构是纳米结构和微观结构的组合。

该牺牲层(例如,分别如图4和图5所示和描述的412,512)可包含任何材料,只要具有所需的特性即可。优选地,该牺牲层由可聚合组合物制成,该可聚合组合物包含具有约1000Da或更小的数均分子量的聚合物(例如,单体和低聚物)。尤其合适的单体或低聚物具有约500Da或更小的分子量,并且甚至更尤其合适的可聚合分子具有约200Da或更小的分子量。 通常可使用光化辐射例如可见光、紫外线辐射、电子束辐射、热和它们的组合,或者可通过光化学或热来引发的各种常规阴离子、阳离子、自由基或其他聚合技术中的任一者来固化该可聚合组合物。

可用的可聚合组合物包含本领域中已知的可固化官能团,诸如环氧基团、烯丙氧基基团、(甲基)丙烯酸酯基团、环氧化物、乙烯基、羟基、乙酰氧基、羧酸、氨基、酚类、乙醛、肉桂酸、烯烃、炔烃、烯键式不饱和基团、乙烯基醚基团、以及它们的任何衍生物和任何化学相容的组合。

用于制备牺牲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、壬基苯酚乙氧基化(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、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(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、脂环族环氧树脂、α-环氧化物、(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(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)丙烯酸十八烷基酯、羟基官能化己内酯(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)丙烯酸四氢糠酯、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,上列物质的任何取代的、乙氧基化或丙氧基化衍生物,或它们的任何组合。

该聚合反应通常导致三维的“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,“用于光学平板印刷的负性光致抗蚀剂”(Negative photoresists for optical lithography,IBM Journal of Research and Development(1997)41,81-94)所评论的。网络的形成可通过共 价键合、离子键合、或氢键合,或通过物理交联机构(诸如链缠结)来发生。也可通过一种或多种中间体种类(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。所使用的固化剂的类型取决于所使用的可聚合前体,以及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酮、安息香醚、和酰基氧化膦光引发剂,诸如以商品名“IRGACUR E”和“DAROCUR”从纽约州塔里敦的汽巴精化有限公司(Ciba Specialty Chemicals)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,以便改善固化速率。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酮类型的紫外线吸收剂,该紫外线吸收剂以商品名“UVINOL400”从新泽西州帕西帕尼的BASF公司(BASF Corp.,Parsippany,NJ)获得;以商品名“CYASORB UV-1164”从新泽西州西帕特森的Cytec工业公司(Cytec Industries,West Patterson,NJ)获得;以及以商品名“TINUVIN900”、“TINUVIN 123”和“TINUVIN 1130”从纽约州塔里敦的汽巴精化有限公司获得。相对于可聚合前体的总重量计,在可聚合前体中的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化合物的示例包括可得自纽约州塔里敦的汽巴精化有限公司的商品名“TINUVIN292”,和可得自新泽西州西帕特森的氰特工业公司(Cytec Industries)的商品名“CYASORB UV-24”。可聚合前体中的自由基清除剂的合适浓度的示例在0.05重量%至约0.25重量%的范围内。

可通过以下方式来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, 该图案能够将包括远侧表面部分和相邻的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结构赋予到载体上的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的辐射中,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,以及使用光化辐射来固化固化性材料。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No.6,858,253(Williams等人)中有所公开。

可用于牺牲层的其他材料包括聚乙烯醇(PVA)、乙基纤维素、甲基纤维素、聚降冰片烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(乙烯醇缩丁醛)、聚(碳酸环己烯酯)、聚(环己基丙二醇)碳酸酯、聚(碳酸亚乙酯)、聚(碳酸丙烯酯)和其他的脂肪族聚碳酸酯以及它们的任意共聚物或共混物,以及以下专著第2章第2.4节所述的其他材料:R.E.Mistler,E.R.Twiname,Tape Casting:Theory and Practice,American Ceramic Society,2000(流延法:理论与实践,美国陶瓷学会,2000年)中的“粘合剂”(Binder)。这些材料有许多商业来源。这些材料通常容易通过溶解或者经由热解或燃烧的热分解而去除。热加热通常是许多制造工艺的一部分,因此牺牲材料的去除可在现有加热步骤期间实现。因此,经由热解或燃烧的热分解是更优选的去除方法。

存在牺牲材料中优选的若干个特性。该材料应该能够经由挤出、刮刀涂布、溶剂涂布、浇铸和固化、或者其他典型的涂布方法被涂覆到载体膜上。优选地,材料在室温下为固体。对于热塑性牺牲材料,优选地玻璃化转变温度(Tg)足够低以允许通过加热工具对其进行压印。因此,优选的是牺牲材料的Tg高于25℃,更优选地高于40℃,并且最优选地高于90℃。

牺牲材料所期望的另一材料特性是其分解温度高于回填材料的固化温度。一旦回填材料固化,便永久性地形成结构化层,并且可经由上面所列的任一方法来去除牺牲模板层。低灰或低总残余地热分解的材料优于具有较高残余的那些材料。留在载体膜上的残余可能不利地影响最终产品的电和/或光学特性诸如导电性、透明度或颜色。由于期望使最终产品的这些特 性的任何改变最小化,所以小于1000ppm的残余水平是优选的。小于500ppm的残余水平是更优选的,50ppm以下的残余水平是最优选的。

术语“干净地烘除”表示牺牲层可通过热解或燃烧被去除,而不会保留大量的残余物质诸如灰分。上面提供了优选残余水平的示例,但是可根据具体应用来使用不同的残余水平。

包含无机材料的牺牲模板

在一些实施方案中,至少一个牺牲层包含无机材料和牺牲材料。无机材料可包括纳米粒子、表面改性的纳米粒子、纳米材料、表面改性的微粒等。包含无机纳米材料的至少一个牺牲层可被致密化处理。致密化处理可包括可产生致密的纳米材料层的任何方法,该纳米材料层具有得自热解或燃烧包含无机材料诸如纳米粒子的聚合物的高体积分数的纳米材料。纳米材料的致密层可包含纳米粒子、部分熔融的纳米粒子、化学烧结的纳米粒子、由烧结过程产生的类似熔融玻璃的材料或玻璃料。它还可包含用作烧结剂或粘结剂的残留的非颗粒状有机或无机材料。

表面改性粒子可通过各种方法掺入到牺牲模板树脂中。表面改性粒子可包含可被选择为影响制品的各种光学特性(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)或这些特性的组合的无机纳米材料。颗粒的大小可被选择为避免最终制品产生显著的可见光散射。可能有利的是使用无机纳米材料类型的混合物,以便优化光学性质或者材料特性并降低总组合物成本。

表面改性可包括溶剂交换程序,由此将树脂加入到表面改性的溶胶中,随后通过蒸发去除水和助溶剂(如果使用的话),因此将微粒分散在牺牲模板树脂中。可(例如)通过蒸馏、旋转蒸发或者炉烘干燥来完成蒸发步骤。在另一方面,可将经表面改性的颗粒萃取到与水不混溶的溶剂中,然后进行溶剂交换(如果需要的话)。另选地,将表面改性的纳米级微粒合并到可聚合的树脂中的另一个方法包括先将经表面改性的微粒干燥成粉末,随后在加入到树脂材料中,使得微粒分散于树脂材料中。这个方法中的干燥步骤可通过适合该体系的常规方法(诸如例如,烘干或者喷雾干燥)来完成。

可使用金属氧化物前体以便用作无机纳米粒子的无定形“粘结剂”,或者它们可单独使用。金属氧化物前体相对于无机纳米粒子的合适浓度可 在牺牲模板/纳米材料体系的总固体的0.1重量%至99.9重量%的范围内。优选地,该体系的1重量%至25重量%由金属氧化物前体材料构成。溶胶-凝胶技术可用于使这些前体反应,以便将材料固化为固体物质,这对于本领域的技术人员是已知的。在将金属氧化物前体加入到牺牲树脂组合物中之前,可执行溶胶-凝胶反应的水解和缩合步骤,或者它们可在环境温度下掺入到牺牲树脂组合物之后执行。附加的水解和缩合步骤还可发生在牺牲模板的焙烧循环期间混合到牺牲树脂组合物(牺牲材料)中之后。换句话讲,随着牺牲树脂被去除,金属氧化物前体可经受水解和缩合机制。合适的金属氧化物前体包括烷基钛酸酯,诸如丁醇钛(IV)、钛酸正丙酯、三乙醇胺钛、磷酸钛二醇、2-乙基己基钛酸酯、乙醇钛(IV)、异丙醇钛(IV)等等。这些前体以商品名“TYZOR”购自得克萨斯州休斯顿的道夫凯特化学有限公司(Dorf-Ketal Inc.,Houston,TX)。另外,合适的金属氧化物前体包括氯化锆或醇化锆(IV),诸如丙烯酸锆(IV)、四异丙醇锆(IV)、四乙氧基锆(IV)、四丁醇锆(IV)等等,所有前体均可购自密苏里州圣路易斯的奥德里奇公司(Aldrich,St.Louis,MO)。另外,合适的金属氧化物前体包括氯化铪(IV)或醇化铪,诸如羧乙基丙烯酸铪(IV)、四异丙氧基铪(IV)、叔丁醇铪(IV)、正丁醇铪,这些也购自密苏里州圣路易斯的奥德里奇公司(Aldrich,St.Louis,MO)。

在一些实施方案中,转印膜可包括在两种不同温度下分解的聚合物材料。例如,回填层可包括具有高的分解温度的包含无机粒子的回填材料。具有高分解温度的回填材料可为聚合物材料,其在层合物制品(例如,牺牲支撑膜或牺牲模板层)的另一种聚合物组分热不稳定的温度下保持热稳定。通常,具有高分解温度的有机回填材料可为包含热稳定有机侧基的丙烯酸酯聚合物。包含金刚烷、降莰烷或其他多环桥联有机侧基的高度支链的侧基用于具有高分解温度的模板材料。例如,购自中国北京的出光兴产株式会社(Idemitsu Kosan Co.,Ltd,Beijing,CHINA)的“ADAMANTATE”丙烯酸酯可用于制备具有金刚烷侧基的丙烯酸聚合物。具有各种官能团的包含金刚烷的单体或包含降莰烷的单体也可用,其允许使用其他包含金刚烷的体系。具有高分解温度的其他聚合物可包括聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺(ULTE)、聚苯、聚苯并咪唑、聚苯并噁唑、聚苯并噻唑、聚喹噁啉、聚苯并恶嗪等等。

形成工程化空隙的模板层

本公开还涉及用于形成具有工程化空隙的制品的叠层转印膜以及形成这些叠层转印膜的方法。这些转印膜可层合至期望的基底(如玻璃)并“烘除”以显示出限定“工程化空隙”的独特桥联纳米结构。可例如通过使分子种类从回填层迁移至牺牲层来形成这些桥联纳米结构的桥联元素。可通过改变牺牲模板和/或分子种类(例如,聚硅氧烷制剂)的化学性质和物理特性来改变对分子种类(例如,低分子量聚硅氧烷)至牺牲树脂中的迁移的控制。可迁移种类至牺牲聚合物中的高程度迁移导致在“烘除”所需基底上的转印带之后形成独特的“桥联”结构。另选地,由可移动的分子种类形成的桥联结构可置于转印膜中,而无需进行迁移。硅氧烷固化和微结构化牺牲聚合物的热分解的动力学均影响桥联结构的形态。随着有机聚合物分解,形成与由牺牲模板层限定的无机纳米结构无关的桥联结构。桥联结构和工程化纳米结构之间的空间形成“工程化空隙”,其形状由工程化纳米结构和桥联结构的边界限定。在一些实施方案中,移动的物质在牺牲聚合物层中的分布决定了最终结构的形态。控制桥联结构形成的各个方面也在本文中有所描述。本文所述的制品和方法适用于工程化陶瓷领域中的大量应用。例如,一些纳米结构化表面诸如例如抗反射表面的耐久性较差。纳米结构化涂层的耐久性可通过利用薄的无机机械屏障涂层诸如本文所述的桥联结构涂覆它们而得到改善。另外,桥联和纳米结构化涂层的折射率可独立更改,从而适用于光管理的应用。空隙在整个样品区域中可为连续的或不连续的。

任选的牺牲载体膜和牺牲模板层可包含热稳定材料和牺牲材料两者。热稳定材料可包含分解温度大体上高于用于牺牲模板的聚合物的热稳定聚合物,使得其他组分在烘除用于牺牲模板的牺牲材料之后基本上保持完整。包含但不限于芳香族或脂肪族部分诸如金刚烷、降莰烷或其他桥联多环的化学基团用于热稳定聚合物。这些热稳定聚合物可交联或不可交联至牺牲模板的树脂。可交联至牺牲模板树脂的网络中的热稳定聚合物的一个示例以商品名“ADAMANTATE”购自中国北京的出光兴产株式会社(Idemitsu Kosan Co.,Ltd,Beijing,CHINA)。ADAMANTATE聚合物以各种官能销售,诸如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和环氧树脂,其可用于化学交联至合适的牺牲树脂体系。具有高分解温度并且还可化学官能化以兼容牺牲 模板体系的其他聚合物可包括但不限于聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺(以商品名“ULTEM”购自马萨诸塞州皮茨菲尔德的沙伯基础创新塑料公司(SABIC Innovative Plastics,Pittsfield,MA)、聚苯、聚苯并咪唑、聚苯并恶唑、聚双噻唑、聚喹喔啉、聚苯并恶嗪等等。可选择所述热稳定聚合物的各种分子量以便于改性其牺牲模板树脂体系中的溶解性,该分子量从小于200(低聚物)到大于100000(聚合物)。优选地,可使用500至10000的分子量范围。

在某些实施方案中,在存在特定溶剂时,聚合物发生膨胀。含溶剂的聚合物可允许得到热稳定的分子种类,但是根据所涉及的材料,也可禁止得到热稳定的分子种类。溶剂还可改变聚合物中的热稳定的分子种类的分布,其将会影响桥联结构的最终尺寸、形状和形态。

任选的转印层

如本领域中的技术人员熟知的,可施加其他涂料和层,包括例如防污涂层、防污镀膜涂层、防雾涂层、抗反射涂层、颜料涂层、染料涂层等等,以及甚至多层薄膜叠堆,诸如用于低e涂层的无机多层,诸如C.Schaefer等人在“Low emissivity coatings on architectural glass”,Surface and Coatings Technology 93,1997,37(建筑玻璃用低辐射涂层,《表面和涂层技术93》,1997年,第37卷)中所述的。

回填层-高温固化

回填层120的材料通常可满足若干个要求。首先,其可适形于其涂布的模板层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。如果转印层是溶剂型的,则其应当由不会使下面的模板层110溶解的溶剂涂覆,这将导致回填层120出现破裂或其他有害的缺陷。希望溶剂的沸点低于模板层110的玻璃化转变温度。优选地,使用异丙醇、丁醇和其他醇溶剂。第二,材料应当被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,则转印回填层120的转印结构化表面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)。通 常,用于该层的材料经历缩合固化步骤,这导致涂层的收缩并在涂层内积累压缩应力。存在用于使这些残余应力的形成最小化的几种材料策略,在满足所有上述标准的若干市售涂料中已使用这些策略。通常,高度支化的有机硅材料可满足用于回填层120的可接受材料的标准。

在一些情况下,高度支化的有机硅材料包含高度支化的有机硅低聚物、高度支化的有机硅聚合物或它们的组合。在一个特定实施方案中,回填层120包含倍半硅氧烷,并且在一些情况下,倍半硅氧烷包括乙烯基倍半硅氧烷。该回填层120能够通过光化辐射诸如紫外(UV)辐射、热处理或光化辐射固化和热固化的组合来实现固化。高度支化的有机硅材料还可包括无机粒子诸如玻璃或陶瓷,其可指数匹配有机硅材料,从而形成复合材料诸如填充纳米粒子的倍半硅氧烷。

在许多实施方案中,用于本发明的材料属于具有通式(如下所示)的一类高度支化的有机硅低聚物和聚合物,其还可通过Si-OH基团的均相缩合、与剩余的可水解基团(例如,烷氧基)的非均相缩合和/或通过官能有机基团(例如,烯属不饱和基团)的反应而反应形成交联网络。此类材料主要衍生自具有如下通式的有机硅烷:

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为可水解的基团,诸如卤素(包含元素F、Br、Cl或I)、C1-C20烷氧基、C5-C20芳氧基、和/或这些基团的组合。

大部分组合物可包含RSiO3/2单元,因此此类材料通常称作倍半硅氧烷(或T树脂),但是它们也可包含单(R3Si-O1/2)、二(R2SiO2/2)和四官能化基团(Si-O4/2)。具有下式的有机改性二硅烷:

Z3-n Rn Si-Y-Si Rn Z3-n

通常用于可水解的组合物中以便进一步改性材料的特性(以形成所谓的桥联倍半硅氧烷),R和Z基团如上文所定义的。材料还可配制并与金属醇盐(M(OR)m)反应,以形成金属倍半硅氧烷。

在许多实施方案中,高度支化有机硅低聚物和聚合物具有通式:

R1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;

R2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;

R3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;

R4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;

R5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为可水解的基团,诸如卤素(包含元素F、Br、Cl或I)、C1-C20烷氧基、C-C20芳氧基、和/或这些基团的组合。

m为0至500的整数;

n是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”是指化合物的氢原子被至少一个取代基取代,该取代基选自由下列基团构成的组:卤素(包含元素F、Br、Cl或I)、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、脒基、肼基、亚联氨基、羰基、氨甲酰基、巯基、酯基、羧基或它们的盐、磺酸基团或它们的盐、磷酸基团或它们的盐、烷基基团、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烷氧基基团、C1至C20杂烷基基团、C3至C20杂芳烷基基团、C3至C30环烷基基团、C3至C15环烯基基团、C6至C15环炔烃基基团、杂环烷基基团、以及它们的组合。

所得的高度支化的有机硅聚合物具有150Da至300000Da的范围内的分子量,或者优选地具有在150Da至30000Da的范围内的分子量。

优选地,转印层(或热稳定的回填层)包含甲基三乙氧硅烷前体在极性溶剂中的水解和缩合反应产物。在合成之后,所得的聚合物优选地具有小于30000Da的标称分子量。热稳定的回填溶液还优选地包括小于50重量%的硅纳米粒子,其具有10纳米-50纳米之间的标称粒径。

利用热稳定材料来形成转印膜的热稳定回填层。在适用于转印层的其他位置所列的任何材料均可用作热稳定材料。该热稳定材料包括热稳定的分子种类。应当理解,热稳定材料和热稳定的分子种类包括前体材料,其 可为或被转化为材料,其在去除牺牲材料诸如在“烘除”或热解过程中基本上保持完整。

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。示例性聚硅氧烷树脂以商品名PERMANEW 6000购自美国加利福尼亚州丘拉维斯塔的加利福尼亚硬涂层公司(California Hardcoating Company,Chula Vista,CA)。这些分子通常具有无机组分(其导致高度的尺寸稳定性、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,热稳定的分子种类包括硅、铪、锶、钛或锆。在一些实施方案中,热稳定的分子种类包括金属、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用作无机纳米粒子的无定形“粘结剂”,或者它们可单独使用。

本文所述的回填组合物优选地包含无机纳米粒子。这些纳米粒子可具有各种尺寸和形状。该纳米粒子可具有小于约1000nm、小于约100nm、小于约50nm、或小于约35nm的平均粒径。该纳米粒子可具有约3nm至约50nm、或约3nm至约35nm、或约5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在上述任何范围内,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(Cabot Co.Boston,MA)的CAB-OSPERSE PG 002热解法二氧化硅、CAB-O-SPERSE2017A热解法二氧化硅和CAB-OSPERSE PG 003热解法氧化铝。可基于透射电子显微镜(TEM)对这些粒子进行测量。纳米粒子可基本上完全凝结。完全凝结的纳米粒子诸如胶态二氧化硅通常在其内部基本上不含羟基。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。该结晶度可通过X射线衍射技术测定。凝结的晶体(例如,氧化锆)纳米粒子具有高的折射率,而无定形的纳米粒子通常具有低的折射率。可使用各种形状的无机或有机纳米粒子,诸如球、棒、片、管、线、立方体、锥等等。

粒径通常被选择以形成期望的光学效应,诸如透射率或散射。该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。可能期望使用有机和无机氧化物粒子类型的混合物,以便优化光学性质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它们各自的氧化物,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(Re)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、以及它们的任意组合。

在一个优选的实施方案中,使用锆氧化物(氧化锆)的纳米粒子。该氧化锆纳米粒子可具有约5nm至50nm、或5nm或15nm、或10nm的粒径。该氧化锆纳米粒子在耐用制品或光学元件中的含量可为从10重量%至70重量%,或者30重量%至50重量%。用于本发明的材料的氧化锆以商品名NALCO OOSSOO8购自美国伊利诺伊州内珀维尔纳尔科化学公司(Nalco Chemical Co.,Naperville,Ill.),并以商品名“布勒氧化锆Z-WO溶胶”(Buhler zirconia Z-WO sol)购自瑞士乌茨维尔20街道的布勒公司(Buhler AG Uzwil,20Switzerland)。也可如美国专利No.7,241,437(Davidson等人)和美国专利No.6,376,590(Kolb等人)中所述的方式来制备氧化锆纳米粒子。二氧化钛、氧化锑、氧化铝、氧化锡和/或混合金属氧化物纳米粒子在耐用制品或光学元件中的含量可为从10重量%至70重量%、或30重量%至50重量%。致密的陶瓷氧化物层可通过“溶胶-凝胶”方法形成,其中陶瓷氧化物粒子在脱水和焙烧后与至少一种改性的组分的前体掺入到凝胶分散体中,如美国专利No.5,453,104(Schwabel)中所述的。用于本发明材料中的混合金属氧化物为以商品名OPTOLAKE购自日本川崎市的触媒化成工业株式会社(Catalysts&Chemical Industries Corp.,Kawasaki,Japan))的产品。

合适的无机纳米粒子的其他示例包括已知为半导体的元素和合金及它们相应的氧化物,诸如硅(Si)、锗(Ge)、碳化硅(SiC)、锗化硅(SiGe)、氮化铝(AlN)、磷化铝(AlP)、氮化硼(BN)、碳化硼(B4C)、锑化镓(GaSb)、磷化铟(InP)、氮砷化镓(GaAsN)、磷砷化镓(GaAsP)、氮砷化铟铝(InAlAsN)、氧化锌(ZnO)、硒化锌(ZnSe)、硫化锌(ZnS)、碲化锌(ZnTe)、汞锌硒化物 (HgZnSe)、硫化铅(PbS)、碲化铅(PbTe)、硫化锡(SnS)、铅锡碲(PbSnTe)、铊锡碲(Tl2SnTe5)、磷化锌(Zn3P2)、砷化锌(Zn3As2)、锑化锌(Zn3Sb2)、碘化铅(II)(PbI2)、氧化亚铜(I)(Cu2O)。

二氧化硅(硅石)纳米粒子可具有5nm至75nm、或10nm或30nm、或20nm的粒径。二氧化硅纳米粒子的量通常占10重量%至60重量%。通常,二氧化硅的量小于40重量%。合适的二氧化硅可以以商品名NALCO COLLOIDAL SILICAS从伊利诺伊州内珀维尔的台塑化学公司(Nalco Chemical Co.,Naperville,IL)商购获得。例如,二氧化硅10包括NALCO商品名1040、1042、1050、1060、2327和2329。有机硅以商品名IPA-ST-MS、IPA-ST-L、IPA-ST、IPA-ST-UP、MA-ST-M和MAST溶胶购自美国德克萨斯州休斯敦的美国尼桑化学有限公司(Nissan Chemical America Co.Houston,TX)并且以SNOWTEX ST-40、ST-50、ST-20L、ST-C、ST-N、ST-O、ST-OL、ST-ZL、ST-UP和ST-OUP同样购自美国德克萨斯州休斯敦的美国尼桑化学有限公司(Nissan Chemical America Co.Houston,TX)。合适的熔融二氧化硅包括例如可得自德国哈瑙的德固赛公司(DeGussa AG)的以商品名AEROSIL系列OX-50、-130、-150和-200出售的产品,以及可得自伊利诺伊州塔斯科拉的卡博特公司(Cabot Corp.(Tuscola,Ill.))的CAB-O-SPERSE 2095、CAB-O-SPERSE A105和CAB-O-SIL M5。可聚合材料与纳米粒子的重量比可为在约30:70、40:60、50:50、55:45、60:40、70:30、80:20或90:10或更大的范围内。纳米粒子重量百分比的优选范围为在约10重量%至约60重量%的范围内,并可取决于所使用的纳米粒子的密度和粒度。

在半导体的类型内,包括已知为“量子点”的纳米粒子,其具有可用于各种应用的感兴趣的电特性和光学特性。量子点可由二元合金诸如硒化镉、硫化镉、砷化铟和磷化铟制成,或可由三元合金诸如硫硒化镉等制成。销售量子点的公司包括英国曼彻斯特的纳诺科科技有限公司(Nanoco Technologies,Manchester,UK)和美国加利福尼亚州帕罗奥图的Nanosys公司(Nanosys,Palo Alto,CA)。

合适的无机纳米粒子的示例包括已知的稀土元素的元素及其氧化物,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)。另外,已知为“荧光体”的磷光材料可被包括在热稳定的回填材料中。这些可包括以铋作为活化剂的硫化钙和硫化锶(CaxSr)S:Bi、具有铜“GS荧光体”的硫化锌、硫化锌和硫化钙的混合物、由铕活化的铝酸锶(SrAl2O4:Eu(II):Dy(III))、BaMgAl10O17:Eu2+(BAM)、Y2O3:Eu、包含掺杂的邻硅酸盐、钇铝石榴石(YAG)和镥铝石榴石的材料、它们的任意组合等等。荧光体的商业示例可包括ISIPHORTM无机荧光体中的一种无机荧光体(购自德国达姆施塔特的默克公司(Merck KGaA,Darmstadt,Germany))。

通常利用表面处理剂来对纳米粒子进行处理。表面处理的纳米级粒子可提供处于聚合性树脂中的稳定的分散体。优选地,表面处理使纳米粒子稳定,以使得这些颗粒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利用表面处理剂进行改性,以使得稳定化的颗粒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,该第一末端将附接至颗粒表面(通过共价键、离子键或强物理吸附作用),该第二末端使颗粒与组合物相容,和/或在固化过程中与组合物反应。表面处理剂的示例包括醇、胺、羧酸、磺酸、膦酸、硅烷和钛酸盐。优选类型的处理剂在一定程度上由金属氧化物表面的化学性质决定。硅烷对于二氧化硅和其他硅质填料来说是优选的。硅烷和羧酸对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之后进行。就硅烷而言,优选在掺入到组合物之前使硅烷与粒子或纳米粒子表面发生反应。所需的表面改性剂的量取决于若干个因素,诸如粒度、粒子类型、改性剂的分子量及改性剂的类型。一般来讲,优选将大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使用的表面改性剂。对于硅烷而言,优选在酸性或碱性的高温条件下进行表面处理约1小时-24小时。表面处理剂诸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、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,以商品名“Silquest A1230”购自美国西弗吉尼亚州南查尔斯顿的克朗普顿OSI特种化学品公司(OSI Specialties,Crompton South Charleston,WV)的专有硅烷表面改性剂被发现特别合适。

在一些实施方案中,热稳定的分子种类包括金属、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用作无机纳米粒子的无定形“粘结剂”,或者它们可单独使用。溶胶-凝胶技术可用于使这些前体反应,以便将材料固化为固体,这对于本领域的技术人员是已知的。合适的金属氧化物前体包括烷基钛酸酯,诸如丁醇钛(IV)、钛酸正丙酯、三乙醇胺钛、磷酸钛二醇、2-乙基己基钛酸酯、乙醇钛(IV)、异丙醇钛(IV)等等。这些前体以商品名“TYZOR”购自德克萨斯州休斯顿的道夫凯特化学有限公司(Dorf-Ketal Inc.,Houston,TX)。另外,合适的金属氧化物前体包括氯化锆或醇化锆(IV),诸如丙烯酸锆(IV)、四异丙醇锆(IV)、四乙氧基锆(IV)、四丁醇锆(IV)等等,所有前体均可购自密苏里州圣路易斯的奥德里奇公司(Aldrich,St.Louis,MO)。另外,合适的金属氧化物前体包括氯化铪(IV)或醇化铪,诸如羧乙基丙烯酸铪(IV)、四异丙氧基铪(IV)、叔丁醇铪(IV)、正丁醇铪,这些也购自美国密苏里州圣路易斯的奥德里奇公司(Aldrich,St.Louis,MO)。这些材料还可用作牺牲模板层中的无机纳米材料,以便形成桥联层。

回填层–热固化以及辐射固化

在一些实施方案中,该回填层为光学透明或半透明的热固性或辐射固化性聚合物。合适的固化性混合物的示例包括热固性材料,诸如用来制备聚氨酯、聚环氧化物、聚丙烯酸酯、有机硅等等的固化性材料。在一些情况下,为最大程度提高光学性能,可调节微结构化树脂的折射率。这通常通过添加金属氧化物纳米粒子来实现。这些材料的示例包括但不限于氧化锆、氧化钛和氧化铈。通常对纳米粒子进行处理以改变其表面,以便使它们兼容并且有时与微结构树脂进行反应。

在一些实施方案中,可将通常可在暴露于光化辐射(通常为紫外线辐射)时进行光固化的光固化性高度支化的聚乙烯倍半硅氧烷溶液浇铸到模板层,然后在与模板层接触的同时暴露于光化辐射以形成回填层。

图案化

另外,另外一个优势在于能够通过印刷或以其他方式将材料沉积到模板层上的图案中,以对转印层进行图案化,该其他方式包括例如丝网印刷、柔性版印刷、喷墨印刷、凹版印刷等,诸如本领域中的技术人员已知的那些技术。

漫射体层

在一个特定实施方案中,转印带100还包括邻近平坦表面122设置的任选的漫射体层150,并且该任选的漫射体层150包括能够粘附到玻璃表面(未示出)的外表面152,如其他地方所述的。在一些实施方案中,该任选的漫射体层150可包含与填层120相同的材料。在其他实施方案中,该任选的漫射体层150可包含与任选的粘合剂层相同的材料并且用作漫射体和粘合剂。在这种情况下,层150可被称为粘合剂漫射体层。该任选的漫射体层150的折射率可与回填层120的折射率相同或不同。在一些情况下,该任选的漫射体层150包括回填层120的由颗粒填充的部分或任选的粘合剂层。该任选的漫射体层150还可包含增粘有机硅聚乙二酰胺树脂。合适的漫射体和用于漫射体的颗粒在本领域中是已知的,并且可见于例如名称为“OPTICAL STACK WITH ASYMMETRIC DIFFUSER”的PCT公布WO2013/078278和名称为“HYBRID LIGHT REDIRECTING AND LIGHT DIFFUSING CONSTRUCTIONS”的PCT公布WO2012/134787。

任选的粘合剂

当可热固化或可辐射固化材料被用作回填层时,其通常通过粘合剂层附着到玻璃受体表面,该粘合剂层被设置在转印层或玻璃表面上。合适的粘合剂示例包括例如热活化粘合剂、压敏粘合剂或固化性粘合剂。合适的任选透明粘合剂的示例包括美国专利No.6,887,917(Yang等人)和美国专利No.7,947,376(Sherman等人)中所述的那些。取决于粘合剂的性质,粘合剂涂层可具有与之连接的剥离衬件,以使粘合剂涂层免于过早粘附于表面以及免遭可能粘附于粘合剂表面的灰尘和其他碎片的污染。该剥离衬件通常保持在合适位置,直到光偏转层合物被附接到基板。通常,使用压敏粘合剂。

任选的牺牲粘合剂

该牺牲粘合剂层可利用增强转印膜对受体基底的粘附力而基本上不会给转印膜的性能带来不利影响的任何材料来实现。该层还可被描述为增粘层。该牺牲粘合剂层看起来有利于受体基底和烘除的热稳定结构之间的最终持久粘结。该牺牲粘合剂层能够在本文所述的方法中洁净地烘除,并且牺牲粘合剂层还可负载以其他材料,包括粒子、颜料、染料等等,诸如本领域中的技术人员已知的。

存在于牺牲层中的无机材料在该层中可具有粘结剂。粘结剂的功能在于固定无机材料,特别是如果它们为基质中的纳米粒子,则将使得在烘除期间或烘除之后得到无机物或无机纳米材料的致密层。在一些实施方案中,粘结剂可用于本公开中的基本上缺乏无机纳米材料的转印带和制品中。由无机基质形成的粘结剂可包括金属醇盐,诸如烷基钛酸盐、烷基锆酸盐和烷基硅酸盐。其他无机粘结剂前体可包括聚硅氧烷树脂、聚硅氮烷、聚酰亚胺、桥型或梯型倍半硅氧烷、有机硅和有机硅杂合材料。

在一些实施方案中,无机纳米材料可分散于牺牲支撑膜、牺牲模板层或两者中。这些牺牲层包含牺牲材料组分(例如,牺牲聚合物诸如PMMA)并且还可包含热稳定材料组分(例如,无机纳米材料、无机粘结剂或热稳定聚合物)。层合物制品的烘除包括牺牲膜或层中的牺牲材料的分解,同时热稳定材料组分基本上保持完整。牺牲模板的牺牲材料组分或牺牲支撑载体膜组合物可占配方的总固体的1重量%至99.9重量%,或者优选地占配方的总固体的40重量%至99重量%。

剥离衬件

任选的剥离衬件170为可在处理期间保护图案化的结构化层并且可在需要时易于去除的剥离衬件,以便将结构化层或结构化层的部分转印到受体基底。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No.WO 2012/082536(Baran等人)中有所公开。

衬件可为柔性的或刚性的。优选地,其为柔性的。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(Loparex North America,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为可用的。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/CP Films,Martinsville,VA)的CLEARSIL T50剥离衬件(有机硅涂布的2密耳聚酯膜衬件)以及购自威斯康星州哈蒙德的耐恒公司(Loparex,Hammond,WI)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。

粘合增进层材料

粘合增进层可利用增强转印膜对受体基底的粘附力而基本上不会给转印膜的性能带来不利影响的任何材料来实现。用于转印层120的示例性材料也可用于粘合增进层。可用于本发明所公开的制品和方法的可用的粘合增进材料包括光致抗蚀剂(正性和负性)、自组装单分子层、粘合剂、硅烷偶联剂和大分子。在一些实施方案中,倍半硅氧烷可用作粘合增进层。例如,聚乙烯倍半硅氧烷聚合物可用作粘合增进层。其他示例性材料可包括苯并环丁烷、聚酰亚胺、聚酰胺、有机硅、聚硅氧烷、有机硅杂化聚合 物、(甲基)丙烯酸酯以及用诸如以下各项的多种反应性基团官能化的其它硅烷或大分子:环氧基、环硫基、乙烯基、羟基、烯丙氧基、(甲基)丙烯酸酯基、异氰酸酯基、氰基酯基、乙酰氧基、(甲基)丙烯酰胺基、硫醇、硅烷醇、羧酸、氨基、乙烯醚、酚基、醛基、卤代烷、肉桂酸酯、叠氮基、氮丙啶基、烯烃基、氨基甲酸酯基、酰亚胺基、酰胺基、炔烃基、以及这些基团的任何衍生物或组合。

其他添加剂

转印带的任意层中包含的其他合适的添加剂为抗氧化剂、稳定剂、抗臭氧剂和/或抑制剂,以阻止膜在储存、装运和处理过程中过早固化。在所有先前所述的实施方案中,阻止过早固化可保持叠层转印所需的粘性。抗氧化剂可阻止自由基物质的形成,该自由基物质可导致电子转移和链反应诸如聚合。抗氧化剂可用于分解此类自由基。合适的抗氧化剂可包括例如商品名为IRGANOX的抗氧化剂。抗氧化剂的分子结构通常是受阻酚类结构,诸如2,6-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚,或者基于芳族胺的结构。还可使用辅助抗氧化剂来分解氢过氧化物自由基,该辅助抗氧化剂诸如亚磷酸酯或亚膦酸酯,包含机硫的化合物、以及二硫代膦酸酯。典型的聚合反应抑制剂包括醌类结构,诸如氢醌、2,5-二叔丁基氢醌、单甲醚氢醌,或儿茶酚衍生物诸如4-叔丁基儿茶酚。可优选地使用的任何抗氧化剂、稳定剂、抗臭氧剂和抑制剂能够溶于转印的层中。

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。可通过使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他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,该方式如本领域中的技术人员已知的那些技术,如本文的其他地方所述的。

图2A-2I示出了根据本公开的一个方面的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200包括受体基底280,诸如具有主表面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290。该微光学层290包括具有相对的结构化表面224和紧邻主表面282的平坦表面222的固化的回填层220。在一个特定实施方案中,该固化的回填层220包含高度支化的有机硅材料,如其他地方所述的。该结构化表面224邻近折射率低于固化的回填层220的低折射率材料。应当理解,参考图1A所述的各个附加层(例如,130,150,160)也可按相似的方式被定位成与固化的回填层220(即,图1A的固化的回填层120)相邻,但是为清楚起见,在图2A中未示出。

在图2B中,微光学窗用玻璃201包括受体基底280,诸如具有主表面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291。该微光学层291包括固化的回填层220,该固化的回填层220具有相对的表面和紧邻主表面282的平坦表面222,该相对的表面包括被设置在图案中的具有结构化表面224的第一部分227和具有平坦区域226的相邻的第二部分229。在一个特定实施方案中,该固化的回填层220包含高度支化的有机硅材料,并且该微光学层291可通过从如图1C示出或描述的转印带102转印而得到。在一个特定实施方案中,该固化的回填层220的第二部分229(即,平坦区域226)可由如图1A所示的转印带100的未固化部分回流而得到。一体式光掩模诸如任选的载体膜140上设置的光掩模可用于图案化该固化和未固化的材料(即,可回流到平坦状态的材料),该回流技术在申请人的以下待审的专利申请中有所描述:美国专利公布No.2014/0021492、2014/0178646和2014/0175707;和于2013年11月11日提交的名称为“NANOSTRUCTURES FOR OLED DEVICES”(用于OLED装置的纳米结构)的美国临时专利申请No.61/902437。

该结构化表面224和平坦区域226邻近折射率低于固化的回填层220的低折射率材料。应当理解,参考图1A所述的各个附加层(例如,130,150,160)也可按相似的方式被定位成与固化的回填层220(即,图1A的固化的回填层120)相邻,但是为清楚起见,在图2B中未示出。

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岛状物、点、线条、实心区域、具有孔的实心区域、或它们的组 合,其在受体基底280的表面上方延伸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,如其他地方所示的。

在图2C中,微光学窗用玻璃202包括受体基底280,诸如具有主表面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292。该微光学层292包括固化的回填层220,该固化的回填层220具有相对的表面和紧邻主表面282的平坦表面222,该相对的表面包括被设置在图案中的具有结构化表面224的第一部分223和缺少微光学层292的相邻第二部分225。在一个特定实施方案中,该固化的回填层220包含高度支化的有机硅材料,并且该微光学层292可通过从如图1B示出或描述的转印带101转印而得到。

第一部分223的结构化表面224和相邻第二部分225邻近折射率低于固化的回填层220的低折射率材料。应当理解,参考图1A所述的各个附加层(例如,130,150,160)也可按相似的方式被定位成与固化的回填层220(即,图1A的固化的回填层120)相邻,但是为清楚起见,在图2C中未示出。

由微光学窗用玻璃202的第一部分223和第二部分225形成的图案可包括多个岛状物、线条或岛状物和线条的组合,其在受体基底280的表面上方延伸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,如其他地方所示的。

在图2D中,微光学窗用玻璃203包括受体基底280,诸如具有主表面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。该微光学层293包括具有平坦表面222和相对的结构化表面224的固化的回填层220,并且固化的漫射体层250具有邻近平坦表面222的表面254,该固化的漫射体层250紧邻主表面282。在一个特定实施方案中,固化的回填层220包含高度支化有机硅材料,如其他地方所述。在一些情况下,固化的漫射体层250可包含颗粒,并且在一些情况下,还可包含与固化的回填层220相同的材料。结构化表面224邻近折射率低于固化的回填层220的低折射率材料。应当理解,参考图1A所述的各个附加层(例如,130,160)也可按相似的方式被定位成与固化的回填层220(即,图1A的固化的回填层120)相邻,但是为清楚起见,在图2D中未示出。

在图2E中,微光学窗用玻璃204包括受体基底280,诸如具有主表面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。该微光学层294包括固化的回填层220,该固化的回填层220具有平坦表面222以及相对的表面,该相对的表面包括被设置在图案中的具有结构化表面224的第一部分227’和具有平坦区域226的相邻第二部分229’。该微光学层294还包括具有邻近平坦表面222的表面254的固化的漫射体层250,该固化的漫射体层250紧邻主表面282。在一个特定实施方案中,该固化的回填层220包含高度支化的有机硅材料,如其他地方所述的。在一些情况下,该固化的漫射体层250可包含颗粒,并且在一些情况下,还可包含与固化的回填层220相同的材料。

在一个特定实施方案中,该微光学层294可通过从如图1C示出或描述的转印带102转印而得到。在一个特定实施方案中,微光学层294的第二部分229’(即,平坦区域226)可由如图1A所示的转印带100的未固化部分回流而得到,该回流技术在例如申请人的上述待审专利申请中有所描述。

结构化表面224和平坦区域226邻近折射率低于固化的回填层220的低折射率材料。应当理解,参考图1A所述的各个附加层(例如,130,160)也可按相似的方式被定位成与固化的回填层220(即,图1A的固化的回填层120)相邻,但是为清楚起见,在图2E中未示出。

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岛状物、线条或岛状物和线条的组合,其在受体基底280的表面上方延伸,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,如其他地方所示的。

在图2F中,微光学窗用玻璃205包括受体基底280,诸如具有主表面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包括固化的回填层220,该固化的回填层220具有相对的表面和紧邻主表面282的平坦表面222,该相对的表面包括具有被设置在图案中的结构化表面224的第一部分223和缺少微光学层295的相邻第二部分225。该微光学层295还包括具有邻近平坦表面222的表面254的固化的漫射体层250,该固化的漫射体层250紧邻主表面282。在一个特定实施方案中,该固化的回填层220包含高度支化的有机硅材料,如其他地方所述的。在 一些情况下,该固化的漫射体层250可包含颗粒,并且在一些情况下,还可包含与固化的回填层220相同的材料。在一个特定实施方案中,该微光学层295可通过从如图1B示出或描述的转印带101转印而得到。

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的回填层220的低折射率材料。应当理解,参考图1A所述的各个附加层(例如,130,160)也可按相似的方式被定位成与固化的回填层220(即,图1A的固化的回填层120)相邻,但是为清楚起见,在图2F中未示出。

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岛状物、线条或岛状物和线条的组合,其在受体基底280的表面上方延伸,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,如其他地方所示的。

在图2G中,微光学窗用玻璃206包括受体基底280,诸如具有主表面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296。该微光学层296包括固化的回填层220,该回填层220具有相对的结构化表面224和紧邻主表面282的平坦表面222。在一个特定实施方案中,该固化的回填层220包含高度支化的有机硅材料,如其他地方所述的。该结构化表面224邻近折射率不同于固化的回填层220的模板层210。在一个特定实施方案中,该模板层210可包含与固化的回填层220相同的材料,并且还可包含诸如将用于漫射体中的颗粒。在一些情况下,表面212可包括表面漫射体。应当理解,参考图1A所述的各个附加层(例如,130,150,160)也可按相似的方式被定位成与固化的回填层220(即,图1A的固化的回填层120)相邻,但是为清楚起见,在图2G中未示出。

在图2H中微光学窗用玻璃207包括受体基底280,诸如具有主表面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297。微光学层297包括固化的回填层220,该固化的回填层220具有相对的表面和紧邻主表面282的平坦表面222,该相对的表面包括具有被设置在图案中的结构化表面224的第一部分227”和具有平坦区域226的相邻第二部分229”。

在一个特定实施方案中,固化的回填层220包含高度支化的有机硅材料,并且微光学层297可通过从如图1C示出或描述的转印带102转印而得 到。在一个特定实施方案中,该固化的回填层220的第二部分229(即,平坦区域226)可由如图1A所示的转印带100的未固化部分回流而得到,该回流技术在例如申请人的上述待审专利申请中有所描述。

该结构化表面224和平坦区域226邻近折射率不同于固化的回填层220的模板层210。在一个特定实施方案中,模板层210可包含与固化的回填层220相同的材料,并且还可包含例如将用于漫射体中的颗粒。在一些情况下,表面212可包括表面漫射体。应当理解,参考图1A所述的各个附加层(例如,130,150,160)也可按相似的方式被定位成与固化的回填层220(即,图1A的固化的回填层120)相邻,但是为清楚起见,在图2H中未示出。

由微光学窗用玻璃207的第一部分227”和第二部分229”形成的图案可包括多个岛状物、线条或岛状物和线条的组合,其在受体基底280的表面上方延伸,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,如其他地方所示的。

在图2I中,微光学窗用玻璃208包括受体基底280,诸如具有主表面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298。微光学层298包括固化的回填层220,该固化的回填层220具有相对的表面和紧邻主表面282的平坦表面222,该相对的表面包括具有被设置在图案中的结构化表面224的第一部分223”和缺少微光学层292的相邻第二部分225。在一个特定实施方案中,该固化的回填层220包含高度支化的有机硅材料,并且微光学层298可通过从如图1B示出或描述的转印带101转印而得到。

第一部分223”的结构化表面224以及相邻的第二部分225邻近折射率不同于固化的回填层220的模板层210。在一个特定实施方案中,模板层210可包含与固化的回填层220相同的材料,并且还可包含例如将用于漫射体中的颗粒。在一些情况下,表面212可包括表面漫射体。应当理解,参考图1A所述的各个附加层(例如,130,150,160)也可按相似的方式被定位成与固化的回填层220(即,图1A的固化的回填层120)相邻,但是为清楚起见,在图2I中未示出。

由微光学窗用玻璃208的第一部分223”和第二部分225形成的图案可包括多个岛状物、线条或岛状物和线条的组合,其在受体基底280的表面 上方延伸,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,如其他地方所示的。

图3A示出了示出了根据本公开的一个方面的中空玻璃单元(IGU)300的一部分的剖视图。IGU 300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’包括外表面“a”和第一窗格内表面“b”,并且第二玻璃窗格380包括第二窗格内表面“c”和内表面“d”。微光学层390结合到第二窗格内部表面“c”的至少一部分,该微光学层包括固化的回填层320,该固化的回填层320具有相对的结构化表面324和紧邻第二窗格内部表面“c”的平坦表面322。该结构化表面324邻近填充第一玻璃窗格280’和第二玻璃窗格380之间的间隙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。低折射率层为微光学层390提供折射率反差。

应当理解,微光学层390可为上述任一个微光学层,诸如图2A-2I所示的微光学层290,291,292,293,294,295,296,297和298,并且还可包括在其他地方所述的附加层中的任一附加层,诸如图1A中描述为元件130,150,160的层。

图3B示出根据本公开的一个方面的微光学窗用玻璃301或另选地用于形成微光学窗用玻璃301的转印带的示意性前视图。微光学窗用玻璃301包括由类似于图2A-2I所示的关于玻璃窗格380的区域225,226的区域325分开的结构化表面岛状物323和线条323’的图案326。图案326示出了梯度图案,在结构化表面线条323’和岛状物323远离微光学窗用玻璃301移动时其面密度逐渐下降。图3C示出了根据本公开的一个方面的微光学窗用玻璃302的示意性前视图。微光学窗用玻璃302包括由类似于图2A-2I所示的关于玻璃窗格380的区域225,226的区域325’分开的结构化表面线条323’的图案328。图案328示出了梯度图案,在结构化表面线条323’远离微光学窗用玻璃302移动时其面密度逐渐下降。应当理解,图案326,328无需为梯度图案,并且可包括任何所需的岛状物、点状物、线条或任何其他规则或无规则形状的混合物。

图4为根据本公开的一个方面,使用上述高温方法形成转印膜430和最终桥联纳米结构460的示例性方法400的示意性工艺流程图。图5为根 据本公开的一个方面的用于形成最终桥联纳米结构560的例示性烘除方法500的示意性工艺流程图。

该方法400包括将热稳定的回填涂覆溶液422施加于牺牲模板层412的结构化表面414,并允许可移动的物质(以箭头示出)从热稳定的回填层422迁移至牺牲模板层412以形成转印膜430。热稳定的回填层422适形于牺牲模板层412的结构化表面414。

热稳定的回填溶液可涂覆到结构化表面414上,并且可去除并任选地固化任何溶剂或溶剂的部分,以形成热稳定的回填层422。优选地,在去除溶剂和固化后,热稳定材料基本上与牺牲模板层齐平。基本上平面化表示由公式1定义的平面化量(P%)大于50%、或大于75%、或优选地大于90%。

P%=(1–(t1/h1))*100(1)

其中t1是表面层的浮雕高度,并且h1是被表面层覆盖的特征结构的特征高度,如P.Chiniwalla,IEEE Trans.Adv.Packaging 24(1),2001,41(P.Chiniwalla,《IEEE高级封装汇刊》,2001年,第24卷,第1期,第41页)中进一步公开的。

该牺牲模板层412可位于具有可剥离表面的任选载体膜411(即,衬件)上。该任选的载体膜411可利用为其他层提供机械支撑的热稳定柔性膜来实现。该任选的载体膜411具有可剥离表面,这意味着任选的载体膜411允许被施加到可剥离表面的材料剥离。该任选的载体膜411可在高于50℃、或者高于70℃、或高于120℃热稳定,而不会给牺牲层或回填层带来不利影响。载体膜的一个示例是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。

该任选的载体膜411(如本文所述)可作为为其他层提供机械支撑的柔性膜来实现。上述任选的载体膜中的任一种载体膜均可用作任选的载体膜411。在一些实施方案中,该任选的载体膜可包括在烘除过程中保留在转印膜上的牺牲材料。例如,任选的载体膜可包括任选的载体膜上的牺牲层,其中该牺牲层在从任选的载体膜上剥离后保留在转印的微光学层(例如,290,291,292,293,294,295,296,297,298,299,299’,如图2A-2K所示)上。

该牺牲模板层412可通过用于形成结构化表面414的任何可用的方法诸如连续浇铸和固化工艺或压花来实现纳米结构化。在许多实施方案中,平坦第一表面413与结构化第二表面414相对。该载体层411的可剥离表面可接触平坦第一表面413。该牺牲模板层412可使用回填层422基本上被齐平化。

在许多实施方案中,与第一表面413相邻的牺牲模板层412的一部分415比与第二表面414相邻的牺牲模板层的一部分416具有更高浓度的热稳定分子种类。在许多此类实施方案中,该牺牲模板层412具有热稳定分子种类的梯度425并且梯度425为热稳定分子种类的浓度,该浓度随着沿牺牲模板层412的厚度方向远离结构化表面414的距离(垂直于主表面)的变化而改变。在许多此类实施方案中,迁移到该牺牲模板层412中的热稳定分子种类的浓度随着与结构化表面414的距离而增加。优选地,在该在牺牲模板层412内迁移的热稳定分子种类的浓度在第一表面413周围或第一表面413处最大。

该转印膜430可层合至受体基底440并经过加热或烘除处理以去除牺牲模板层412并形成由热稳定回填层462的桥联层465和结构化表面464限定的工程化空隙。在一些实施方案中,任选的牺牲粘合剂层(未示出)可在层合之前被施加至回填层422或被施加至受体基底440。

该桥联层465由牺牲模板层412内的热稳定分子种类425形成,并且桥联层465被设置在结构化表面464上。在许多实施方案中,该桥联层465由牺牲模板层412内的热稳定分子种类425的梯度形成。

如图5所描述和示出的,该牺牲模板层512可完全烘除,从而使桥联层565留在结构化表面564上并限定工程化空隙。图5中所示出的元件500-565各自对应于图4中所示出的先前已描述的类似编号的元件400-465。例如,图5的受体基底540对应于图4的受体基底440,等等。这些附图示出牺牲模板层512能够被烘除,同时留下由热稳定回填层562的桥联层565和结构化表面564限定的工程化空隙。该桥联层565由牺牲模板层512内的热稳定分子种类525形成,并且桥联层565被设置在结构化表面564上。

随着有机聚合物分解,形成与在纳米结构顶部上逐渐形成的由牺牲模板层限定的无机纳米结构无关的桥联结构。该桥联结构和工程化纳米结构 之间的空间形成“工程化空隙”,其形状由工程化纳米结构和桥联结构的边界限定。与残余的桥联结构相比,大量的牺牲模板层在烘除过程中发生分解。在一些实施方案中,该牺牲模板层的厚度为所得的桥联结构的厚度的至少2倍、或至少5倍、或至少10倍。

图6为根据本公开的一个方面的使用上述高温烘除方法来形成微光学窗用玻璃660的例示性方法600的示意性工艺流程图。所制备的转印膜615包括任选的载体膜640,该任选的载体膜640具有漫射体层650和模板层610,其各自可包括热稳定基质中的纳米粒子,如其他地方所述的。该模板层610被图案化,以包括其上涂覆有回填层620的结构614。然后,该转印膜615被转印至受体基底680,诸如玻璃基底,以及上述焙烧的层合物结构,以得到微光学窗用玻璃660。在一个特定实施方案中,微光学窗用玻璃660可包括折射率匹配受体基底680的回填层620,模板层610可为高折射率微光学层,并且漫射体层650可与模板层610呈一体。

上述烘除过程可形成类似于图2A-2K所示的那些结构。在一些实施方案中,例如图2D所示的微光学窗用玻璃203可包括漫射体250,该漫射体250散射光并且具有与玻璃280相近的折射率即约1.5,并且结构化转印层220还可具有相同的折射率。在一些情况下,如图2G所示的微光学窗用玻璃206可包括折射率与玻璃280接近(即,约1.5)的结构化层220,以及具有诸如小于约1.4的较低折射率的散射层210。在一些情况下,如图2G所示的微光学窗用玻璃206可包括折射率与玻璃280接近(即,约1.5)的结构化层220,以及具有诸如约1.8或更大的较高折射率的散射层210。

在图2J中,微光学窗用玻璃209包括受体基底280,诸如具有主表面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299。该微光学层299包括具有相对的结构化表面224和紧邻主表面282的平坦表面222的固化的回填层220。在一个特定实施方案中,该固化的回填层220为折射率与受体基底280相近即1.5的结构。该结构化表面224邻近折射率大于固化的回填层220(诸如约1.8)的层210。具有与层210的折射率相近的折射率的漫射体层250被定位为与层210相邻。

在图2K中,微光学窗用玻璃211包括受体基底280,诸如具有主表面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299’。该微光学层299’包括具有相对的结构化表面224和紧邻主表面282的平坦表 面222的固化的回填层220。在一个特定实施方案中,该固化的回填层220为折射率与受体基底280(即1.5)相近的结构。该结构化表面224与上文参考图4-5所述的工程化空隙层264相邻。具有与固化的回填层220的折射率相近的折射率的漫射体层250被定位为与工程化空隙层264相邻。

实施例

实施例1:制备和转印90/50BEF II结构化表面

制备乙烯基倍半硅氧烷

在配备有冷凝器的500mL圆底烧瓶中,乙烯基三乙氧基硅烷(100g)(美国宾夕法尼亚州莫里斯维尔的盖勒斯特公司(Gelest,Inc.,Morrisville,Pennsylvania)、去离子水(50g)和草酸(0.5g)(美国密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich,St.Louis,Mo))(Sigma-Aldrich、St。Louis、Mo)在室温下混合到一起。该混合物在室温下搅拌6-8小时,然后蒸发溶剂(水/乙醇混合物)。所得的粘滞液体溶解于甲基乙基酮(100mL)中并用去离子水(100mL)清洗三次。在清洗后,在减压条件下蒸发甲基乙基酮和残留的水以得到作为粘滞液体的乙烯基倍半硅氧烷。乙烯基倍半硅氧烷辐射固化性体系通过将乙烯基倍半硅氧烷复溶于甲基乙基酮中以形成包含1%w/w Irgacure 184(购自汽巴/巴斯夫公司(Ciba/BASF)的光引发剂)的30%w/w溶液而被制备。

涂覆转印层

利用移液管在一定长度的VikuitiTMBEF II 90/50(美国明尼苏达州圣保罗3M公司(3M Company(St.Paul,MN))上涂覆Fluorinert FC-40(美国密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma Aldrich,St.Louis,Mo))剥离剂并利用Kimwipe擦干。该膜被置于兼容溶剂的烘箱(Despatch LFD系列,美国明尼苏达州明尼阿波利斯的迪斯派奇工业公司(Despatch Industries,Minneapolis,MN))中,在100℃下干燥10分钟,从而形成防粘涂层涂覆的结构化模板。使用凹口刮棒涂布机在BEF II膜上涂覆上述乙烯基倍半硅氧烷辐射固化性体系,该凹口刮棒涂布机的间隙被设置为0.006英寸(152.4微米)并处于黄光下。该样品被置于50℃的热板上进行干燥,以去除甲基乙基酮。利用热覆膜机(GBC Catena 35,美国伊利诺伊州林肯郡的GBC Document Finishing公司(GBC Document Finishing,Lincolnshire,IL))在180℉下来将膜层合至2英寸×3英寸玻片上。从层压机上取下层合样品并使 其冷却至室温。该层合样品在黑光下固化3分钟并且去除防粘涂层涂覆的结构化模板,从而得到玻璃上的微光学结构化SSQ层。

实施例2:制备并转印具有一体式漫射体的90/50BEF II结构化表面

利用移液管在一定长度的VikuitiTMBEF II 90/50(美国明尼苏达州圣保罗3M公司(3M Company(St.Paul,MN))上涂覆Fluorinert FC-40(美国密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma Aldrich,St.Louis,Mo))剥离剂并利用Kimwipe擦干。该膜被置于兼容溶剂的烘箱(Despatch LFD系列,美国明尼苏达州明尼阿波利斯的迪斯派奇工业公司(Despatch Industries,Minneapolis,MN))中,在100℃下干燥10分钟,从而形成防粘涂层涂覆的结构化模板。使用凹口刮棒涂布机在BEF II膜上涂覆实施例1中所述的30%乙烯基倍半硅氧烷,该凹口刮棒涂布机的间隙被设置为0.006英寸(152.4微米)并处于黄光下。该样品被置于50℃的热板上进行干燥,以去除甲基乙基酮。

经过涂覆的乙烯基倍半硅氧烷层在氮气气氛下利用在600W/in下工作的Fusion“D”灯的辐射并同时与BEF II膜接触而固化,以在结构化模板上形成固化的乙烯基倍半硅氧烷层。

乙烯基倍半硅氧烷漫射体溶液通过将10%w/w的TiO2NKT90颗粒溶液(购自美国新泽西州帕西帕尼的伊诺力克公司(Evonic Corporation,Parsippany,NJ))与实施例1所述的乙烯基倍半硅氧烷辐射固化性体系混合进行配制。该结构化模板上固化的乙烯基倍半硅氧烷层使用凹口刮棒涂布机涂覆乙烯基倍半硅氧烷漫射体溶液,该凹口刮棒涂布机的间隙被设置为0.006英寸(152.4微米)并处于黄光下。该样品被置于50℃的热板上进行干燥,以去除甲基乙基酮。利用热覆膜机(GBC Catena 35,美国伊利诺伊州林肯郡的GBC Document Finishing公司(GBC Document Finishing,Lincolnshire,IL))在180℉(82℃)下来将膜层合至2英寸×3英寸玻片上。从层压机上取下层合样品并使其冷却至室温。该层合样品在黑光下固化3分钟,并且去除防粘涂层涂覆的结构化模板,从而得到玻璃上的多层微光学结构化SSQ层。

实施例3:制备和转印点状结构化表面90/50BEF II

利用移液管在一定长度的VikuitiTMBEF II 90/50(美国明尼苏达州圣保罗3M公司(3M Company(St.Paul,MN))上涂覆Fluorinert FC-40(美国密 苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma Aldrich,St.Louis,Mo))剥离剂并利用Kimwipe擦干。该膜被置于兼容溶剂的烘箱(Despatch LFD系列,美国明尼苏达州明尼阿波利斯的迪斯派奇工业公司(Despatch Industries,Minneapolis,MN))中,在100℃下干燥10分钟,从而形成防粘涂层涂覆的结构化模板。使用标准丝网印刷技术利用实施例1所述的乙烯基倍半硅氧烷辐射固化性体系来以图案形式涂覆防粘涂层涂覆的结构化模板。该丝网为156目丝网,其利用点状图案中的一系列开口(各个点的直径为约1.25mm,相邻的点分开约3mm-4mm)而被图案化。该样品在50℃的热板上干燥10分钟。然后使用手动辊来将样品层合至2英寸×3英寸(5cm×7.6cm)玻片。该层合样品在黑光下固化3分钟,并且去除防粘涂层涂覆的结构化模板,从而得到玻璃上的图案化微光学结构化SSQ层。

实施例4:制备和转印具有一体式漫射体的点状结构化表面90/50BEFII

利用移液管在一定长度的VikuitiTMBEF II 90/50(美国明尼苏达州圣保罗3M公司(3M Company(St.Paul,MN))上涂覆Fluorinert FC-40(美国密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma Aldrich,St.Louis,Mo))剥离剂并利用Kimwipe擦干。该膜被置于兼容溶剂的烘箱(Despatch LFD系列,美国明尼苏达州明尼阿波利斯的迪斯派奇工业公司(Despatch Industries,Minneapolis,MN))中,在100℃下干燥10分钟,从而形成防粘涂层涂覆的结构化模板。

使用标准丝网印刷技术利用实施例1所述的乙烯基倍半硅氧烷辐射固化性体系来以图案形式涂覆防粘涂层涂覆的结构化模板。该丝网为156目丝网,其利用点状图案中的一系列开口(各个点的直径为约1.25mm,相邻的点分开约3mm-4mm)而被图案化。该样品在50℃的热板上干燥10分钟。经过涂覆的乙烯基倍半硅氧烷层在氮气气氛下利用在600W/in下工作的Fusion“D”灯的辐射并同时与BEF II工具接触而固化,以在结构化模板上形成图案化固化的乙烯基倍半硅氧烷层。

乙烯基倍半硅氧烷漫射体溶液通过将10%w/w的TiO2NKT90颗粒溶液(购自美国新泽西州帕西帕尼的伊诺力克公司(Evonic Corporation,Parsippany,NJ))与实施例1所述的乙烯基倍半硅氧烷辐射固化性体系混合进行配制。使用标准丝网印刷技术利用乙烯基倍半硅氧烷辐射 固化性体系来以图案形式涂覆结构化模板上的图案化固化的乙烯基倍半硅氧烷层。该丝网同样为156目丝网,其与先前图案化层对准地利用点状图案中的一系列开口而被图案化。样品置于50℃的热板上进行干燥,以去除甲基乙基酮。利用热覆膜机(GBC Catena 35,美国伊利诺伊州林肯郡的GBC Document Finishing公司(GBC Document Finishing,Lincolnshire,IL))在180℉(82℃)下来将膜层合至2英寸×3英寸(5cm×7.6cm)玻片上。从层压机上取下层合样品并使其冷却至室温。该层合样品在黑光下固化3分钟,并且去除防粘涂层涂覆的结构化模板,从而得到玻璃上的多层结构化微光去除学SSQ层。

实施例5:制备和转印具有一体式漫射体的日光偏转结构

模板/防粘涂层

基膜为2密耳PET,利用紫外固化的引物涂底漆,该引物包含UVACURE 1500(购自美国佐治亚州士麦那的Allnex公司(Smyrna,GA))和LAROMER TMPTA(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(BASF Corp.,Wyandotte,MI))与1%OMAN 071光引发剂(购自美国宾夕法尼亚州费城的盖勒斯特公司(Gelest Inc.,Philadelphia,PA))的50/50共混物。复制树脂为PHOTOMER 6210(购自美国北卡罗来纳州夏洛特的IGM树脂公司(IGM Resins,Charlotte,NC))和己二醇二丙烯酸酯与包含0.5%LUCRIN TPO(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(BASF Corp.,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方法制成。该工具根据2014年12月19日临时提交的美国专利申请号62/094626中所述的阳光偏转结构成型。

使来自在600W/in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。将复合膜从工具去除,并且在与加热至100℉的辊接触的同时,利用在360W/in下工作的Fusion“D”灯对膜的图案化侧面进行后紫外线固化。

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。等离子体室中的压力为6毫托,并将1000瓦的RF功率保持90秒。

回填/涂层

在“辊到辊”加工线上,利用溶于MEK中的SA-250P(日本东京的长濑产业株式会社((Nagase&CO.,LTD,Tokyo,Japan)的70%固体溶液来模涂防粘涂层涂覆的模板膜,线速度为5Ft/min,并且涂层宽度为4英寸,流速为5.8cc/min。通过使样品穿过200℉的两个五英尺加热板将其干燥,并利用Fusion H球状部分在氮气气氛下将其固化。

粘合剂涂层

回填的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,但使用US8765881实施例12中所述的聚合物溶液与10%AEROXIDE Tio2NKT90颗粒(购自美国新泽西州帕西帕尼的Evonic公司(Evonic Corporation,Parsippany,NJ))30%固体。该溶液置于50℃的热板上干燥5min,然后用手层合至剥离衬件M117(美国伊利诺伊州芝加哥的SILICONATURE(美国)公司(SILICONATURE USA,LLC,Chicago,IL))。这样形成具有日光偏转光学器件和本体漫射体的叠层转印膜。

层合至玻璃

去除剥离衬件,并用手将样品层合至2英寸×3英寸玻片上,粘合剂侧处于该玻片下方。去除结构化模板,从而得到玻璃上的微光学结构和漫射体层。

实施例6:制备和转印具有一体式漫射体的日光偏转结构(丙烯酸酯回填结构)

模板/防粘涂层

基膜为2密耳PET,利用紫外固化的引物涂底漆,该引物包含UVACURE 1500(购自美国佐治亚州士麦那的Allnex公司(Smyrna,GA))和LAROMER TMPTA(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(BASF Corp.,Wyandotte,MI))与1%OMAN 071光引发剂(购自美国宾夕法尼亚州费城的盖勒斯特公司(Gelest Inc.,Philadelphia,PA))的50/50共混物。复制树脂为PHOTOMER 6210(购自美国北卡罗来纳州夏洛特的IGM树脂公 司(IGM Resins,Charlotte,NC))和己二醇二丙烯酸酯与包含0.5%LUCRIN TPO(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(BASF Corp.,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方法制成。该工具根据2014年12月19日临时提交的美国专利申请号62/094626中所述的阳光偏转结构成型。

使来自在600W/in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。将复合膜从工具去除,并且在与加热至100℉的辊接触的同时,利用在360W/in下工作的Fusion“D”灯对膜的图案化侧面进行后紫外线固化。

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。等离子体室中的压力为6毫托,并将1000瓦的RF功率保持90秒。

回填/涂层

利用#30Meyer条,利用80%CN2920和20%SR 9003的混合物(美国宾夕法尼亚州埃克斯顿的沙多玛公司(Sartomer,Exton PA))以及被加入到该混合物中的1%w/w LUCRIN TPO(购自美国密歇根州怀恩多特的巴斯夫公司(BASF Corp.,Wyandotte,MI))来涂覆防粘涂层涂覆的模板膜。经过涂覆的树脂层在氮气气氛下利用在600W/in下工作的Fusion“D”灯并同时与模板膜接触而固化,以在结构化模板上形成固化的树脂层。

粘合剂涂层

回填的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硅氧烷粘合剂(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,但使用US8765881实施例12中所述的聚合物溶液与10%AEROXIDE Tio2NKT90颗粒(购自美国新泽西州帕西帕尼的Evonic公司(Evonic Corporation,Parsippany,NJ))30%固体。该溶液置于50℃的热板上干燥5min,然后用手层合至剥离衬件M117(美国伊利诺伊州芝加哥的SILICONATURE(美国)公司(SILICONATURE USA,LLC, Chicago,IL))。这样形成具有日光偏转光学器件和本体漫射体的叠层转印膜。

层合至玻璃

去除剥离衬件,并用手将样品层合至2英寸×3英寸玻片上,粘合剂侧处于该玻片下方。去除结构化模板,从而得到玻璃上的微光学结构和漫射体层。

以下为本公开的实施方案的列表。

项目1为一种转印带,该转印带包括:具有结构化表面的模板层;被设置在模板层的至少一部分上的回填层,该回填层包含具有与结构化表面相对的平坦表面的高度支化的有机硅材料;以及邻近平坦表面设置的漫射体层,其中该漫射体层能够粘附到玻璃表面,并且该模板层能够从回填层去除。

项目2为根据项目1所述的转印带,其中高度支化有机硅材料包含高度支化的有机硅低聚物、高度支化的有机硅聚合物、或它们的组合。

项目3为根据项目1或项目2所述的转印带,还包括被设置在模板层的平坦表面上的载体膜,该平坦表面与结构化表面相对。

项目4为根据项目1至项目3所述的转印带,还包括被设置在结构化表面上并符合该结构化表面的转印层。

项目5为根据项目1至项目4所述的转印带,其中转印层包括转印防粘涂层。

项目6为根据项目1至项目5所述的转印带,其中转印层包括至少一个无机层。

项目7为根据项目6所述的转印带,其中所述至少一个无机层包括无机薄膜叠堆。

项目8为根据项目7所述的转印带,其中无机薄膜叠堆包括低辐射涂层。

项目9为根据项目1至项目8所述的转印带,其中漫射体层的折射率不同于回填层的折射率。

项目10为根据项目1至项目9所述的转印带,还包括被设置在漫射体层和平坦表面之间的分离层,其中分离层的折射率不同于回填层的折射率。

项目11为根据项目1至项目10所述的转印带,其中回填层包含倍半硅氧烷。

项目12为根据项目11所述的转印带,其中倍半硅氧烷包含乙烯基倍半硅氧烷。

项目13为根据项目1至项目12所述的转印带,其中回填层能够被光化辐射固化。

项目14为根据项目1至项目13所述的转印带,其中回填层能够被热固化。

项目15为根据项目1至项目14所述的转印带,其中回填层包含复合材料。

项目16为根据项目15所述的转印带,其中复合材料包含纳米粒子填充的倍半硅氧烷。

项目17为根据项目1至项目16所述的转印带,其中漫射体层包括回填层的粒子填充的部分。

项目18为根据项目1至项目17所述的转印带,其中结构化表面包括高度大于约10微米的表面特征结构。

项目19为根据项目1至项目18所述的转印带,其中回填层被设置在模板层上的图案中。

项目20为根据项目19所述的转印带,其中该图案包括多个岛状物、线条或岛状物和线条的组合。

项目21为根据项目19所述的转印带,其中该图案在面密度方面包含梯度。

项目22为根据项目1至项目21所述的转印带,其中模板层能够在低于回填层的温度下分解。

项目23为根据项目1至项目22所述的转印带,其中结构化表面包括微光学反射表面。

项目24为一种转印带,该转印带包括:具有结构化表面的模板层;和被设置在模板层的至少一部分上的回填层,该回填层包含具有与转印层涂层相对的平坦表面的高度支化的有机硅材料,其中该回填层被置于模板层上的图案中。

项目25为根据项目24所述的转印带,其中回填层能够粘附到玻璃表面,并且模板层能够从可固化的无机转印层去除。

项目26为根据项目24或项目25所述的转印带,其中高度支化有机硅材料包含高度支化的有机硅低聚物、高度支化的有机硅聚合物、或它们的组合。

项目27为根据项目24至项目26所述的转印带,还包括被设置在模板层的平坦表面上的载体膜,该平坦表面与结构化表面相对。

项目28为根据项目24至项目27所述的转印带,还包括被设置在结构化表面上并符合该结构化表面的转印层。

项目29为根据项目24至项目28所述的转印带,其中转印层包括转印防粘涂层。

项目30为根据项目24至项目29所述的转印带,其中转印层包括至少一个无机层。

项目31为根据项目30所述的转印带,其中所述至少一个无机层包括无机薄膜叠堆。

项目32为根据项目31所述的转印带,其中无机薄膜叠堆包括低辐射涂层。

项目33为根据项目24至项目32所述的转印带,还包括邻近平坦表面设置的漫射体层。

项目34为根据项目33所述的转印带,其中漫射体层的折射率不同于回填层的折射率。

项目35为根据项目33所述的转印带,还包括被设置在漫射体层和平坦表面之间的分离层,其中分离层的折射率不同于回填层的折射率。

项目36为根据项目24至项目35所述的转印带,其中回填层包含倍半硅氧烷。

项目37为根据项目36所述的转印带,其中倍半硅氧烷包含乙烯基倍半硅氧烷。

项目38为根据项目24至项目37所述的转印带,其中回填层包含能够被光化辐射固化。

项目39为根据项目24至项目38所述的转印带,其中回填层包含能够被热固化。

项目40为根据项目24至项目39所述的转印带,其中回填层包含复合材料。

项目41为根据项目40所述的转印带,其中复合材料包含纳米粒子填充的倍半硅氧烷。

项目42为根据项目33至项目41所述的转印带,其中漫射体层包括回填层的粒子填充的部分。

项目43为根据项目24至项目42所述的转印带,其中结构化表面包括高度大于约10微米的表面特征结构。

项目44为根据项目24至项目43所述的转印带,其中该图案包括多个岛状物、线条或岛状物和线条的组合。

项目45为根据项目24至项目44所述的转印带,其中图案在面密度方面包含梯度。

项目46为根据项目24至项目45所述的转印带,其中模板层能够在低于回填层的温度下分解。

项目47为根据项目24至项目46所述的转印带,其中结构化表面包括微光学反射表面。

项目48为一种微光学窗用玻璃,该微光学窗用玻璃包括:具有主表面的玻璃窗格;粘合到主表面的至少一部分的微光学层,该微光学层包括固化的回填层,该固化的回填层包含具有相对的结构化表面和紧邻主表面的平坦表面的高度支化的有机硅材料,其中结构化表面与低折射率材料相邻,该材料的折射率低于固化的回填层的折射率。

项目49为根据项目48所述的微光学窗用玻璃,其中低折射率材料包括气体、漫射体层或分离层。

项目50为根据项目48或项目49所述的微光学窗用玻璃,其中固化的回填层包含倍半硅氧烷。

项目51为根据项目48至项目50所述的微光学窗用玻璃,其中固化的回填层包含复合材料。

项目52为根据项目51所述的微光学窗用玻璃,其中复合材料包含纳米粒子填充的倍半硅氧烷。

项目53为根据项目48至项目52所述的微光学窗用玻璃,其中结构化表面包括微光学反射表面。

项目54为根据项目48至项目53所述的微光学窗用玻璃,其中粘结微光学层包括固化与主表面接触的转印层。

项目55为根据项目48至项目54所述的微光学窗用玻璃,其中微光学层包含固化的倍半硅氧烷。

项目56为根据项目48至项目55所述的微光学窗用玻璃,其中结构化表面包括高度大于约10微米的表面特征结构。

项目57为根据项目48至项目56所述的微光学窗用玻璃,其中微光学层在主表面的一部分上是连续的。

项目58为根据项目57所述的微光学窗用玻璃,其中所述部分与玻璃窗格的顶部边缘相邻。

项目59为根据项目48至项目58所述的微光学窗用玻璃,其中微光学层包括图案,该图案包括与结构化表面区域相邻的平面区域。

项目60为根据项目59所述的微光学窗用玻璃,其中该图案包括多个岛状物、线条或岛状物和线条的组合。

项目61为根据项目59或项目60所述的微光学窗用玻璃,其中图案在结构化表面区域的面密度方面包含梯度。

项目62为根据项目58至项目61所述的微光学窗用玻璃,其中结构化表面区域在顶部边缘处的面积分数为>90%,并且结构化表面区域在相对的底部边缘处的面积分数为<10%。

项目63为根据项目48至项目62所述的微光学窗用玻璃,其中固化的回填层还包括与平坦表面相邻的漫射体。

项目64为根据项目63所述的微光学窗用玻璃,其中漫射体包括固化的回填层的粒子填充的部分。

项目65为根据项目63或项目64所述的微光学窗用玻璃,其中漫射体包含无机粒子。

项目66为根据项目63至项目65所述的微光学窗用玻璃,还包括被设置在漫射体和结构化表面之间的分离层,其中分离层的折射率不同于漫射体的折射率。

项目67为一种中空玻璃单元,该中空玻璃单元包括:第一玻璃窗格,该第一玻璃窗格通过间隙与面向第一玻璃窗格的第二玻璃窗格分开,第一玻璃窗格和第二玻璃窗格均具有与间隙相邻的内部表面;以及粘合到第一 玻璃窗格和第二玻璃窗格中的至少一者的内部表面的至少一部分的微光学层,该微光学层包括固化的回填层,该固化的回填层包含具有相对的结构化表面和紧邻内部表面的平坦表面的高度支化的有机硅材料,其中该结构化表面与低折射率材料相邻,该材料的折射率低于固化的回填层的折射率。

项目68为根据项目67所述的中空玻璃单元,还包括被设置在结构化表面上并符合该结构化表面的转印层。

项目69为根据项目67或项目68所述的中空玻璃单元,其中转印层包括至少一个无机层。

项目70为根据项目69所述的中空玻璃单元,其中所述至少一个无机层包括无机薄膜叠堆。

项目71为根据项目70所述的中空玻璃单元,其中无机薄膜叠堆包括低辐射涂层。

项目72为根据项目67至项目71所述的中空玻璃单元,其中低折射率材料包括气体、漫射体层或分离层。

项目73为根据项目67至项目72所述的中空玻璃单元,其中固化的回填层包含倍半硅氧烷。

项目74为根据项目67至项目73所述的中空玻璃单元,其中固化的回填层包含复合材料。

项目75为根据项目74所述的中空玻璃单元,其中复合材料包含纳米粒子填充的倍半硅氧烷。

项目76为根据项目67至项目75所述的中空玻璃单元,其中结构化表面包括微光学反射表面。

项目77为根据项目67至项目76所述的中空玻璃单元,其中粘结微光学层包括固化与内部表面接触的转印层。

项目78为根据项目67至项目77所述的中空玻璃单元,其中微光学层包含固化的倍半硅氧烷。

项目79为根据项目67至项目78所述的中空玻璃单元,其中结构化表面包括高度大于约10微米的表面特征结构。

项目80为根据项目67至项目79所述的中空玻璃单元,其中微光学层在第一玻璃窗格和第二玻璃窗格中的至少一者的内部表面的一部分上是连续的。

项目81为根据项目80所述的中空玻璃单元,其中所述部分与中空玻璃单元的顶部边缘相邻。

项目82为根据项目67至项目81所述的中空玻璃单元,其中微光学层包括图案,该图案包括与结构化表面区域相邻的平面区域。

项目83为根据项目82所述的中空玻璃单元,其中该图案包括多个岛状物、线条或岛状物和线条的组合。

项目84为根据项目82或项目83所述的中空玻璃单元,其中图案在结构化表面区域的面密度方面包含梯度。

项目85为根据项目81至项目84所述的中空玻璃单元,其中结构化表面区域在顶部边缘处的面积分数为>90%,并且结构化表面区域在相对的底部边缘处的面积分数为<10%。

项目86为根据项目67至项目85所述的中空玻璃单元,其中固化的回填层还包括与平坦表面相邻的漫射体。

项目87为根据项目86所述的中空玻璃单元,其中漫射体包括固化的回填层的粒子填充的部分。

项目88为根据项目86或项目87所述的中空玻璃单元,其中漫射体包含无机粒子。

项目89为根据项目86至项目88所述的中空玻璃单元,还包括被设置在漫射体和结构化表面之间的分离层,其中分离层的折射率不同于漫射体的折射率。

项目90为一种阳光偏转窗口,该阳光偏转窗口包括:中空玻璃单元,该中空玻璃单元具有第一玻璃窗格,该第一玻璃窗格具有外表面并且通过间隙与具有内表面的第二玻璃窗格分开,该第一玻璃窗格和该第二玻璃窗格均具有与间隙相邻的内部表面;以及粘合到第二玻璃窗格的内部表面的至少一部分的微光学层,该微光学层包括固化的回填层,该固化的回填层包含具有相对的结构化表面和紧邻内部表面的平坦表面的高度支化的有机硅材料,其中该结构化表面与填充间隙的气体相邻,使得穿过外表面的阳光在穿过内表面之前被结构化表面折射。

项目91为根据项目90所述的阳光偏转窗口,还包括被定位在结构化表面和内部表面之间的漫射体。

项目92为根据项目1至项目47所述的转印带,还包括用于对转印层进行图案化的一体式光掩模。

除非另外指明,否则在说明书和权利要求中使用的表示部件的尺寸、数量和物理特性的所有数字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书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使用本文所公开的教导内容寻求获得的期望特性而变化。

本文中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,但能够与本公开直接冲突的部分除外。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,在不脱离本公开的范围的情况下,可用多种另选和/或等同形式的具体实施来代替所示出的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的内容的限制。

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