低反射率制品及其制造方法
【專利說(shuō)明】低反射率制品及其制造方法
[0001 ]本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C. §119要求2013年8月30日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)系列號(hào)61/ 872043的優(yōu)先權(quán)，并根據(jù)35U.S.C. §120要求2013年10月18日提交的美國(guó)申請(qǐng)系列號(hào)14/ 057638的優(yōu)先權(quán)，本文W它們的內(nèi)容為基礎(chǔ)并通過(guò)引用將其全文納入本文。
[0002] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0003] 本發(fā)明設(shè)及共同擁有和轉(zhuǎn)讓的2012年4月5日提交的USSN 13/440183,其作為 US2012-0281292公開(kāi)；2012年11 月5 日提交的USSN 61/557490,現(xiàn)為USSN 13/668537:2012 年11 月30 日提交的USPSN 61/731924; 2011 年4月20 日提交的USSN 13/090561; 2012年10月 29 日提交的USSN 13/662789; 2013年5月23 日提交的USSN 13/900659; W及2013年8月 30 日 提交的臨時(shí)專利申請(qǐng)USSN 61/872037,它們的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用而納入本文，但并不要求 它們的優(yōu)先權(quán)。
[0004] 背景
[0005] 本發(fā)明總體上設(shè)及低反射率表面或減反射(AR)表面、它們的制品W及制造和使用 該表面的方法。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供具有至少一個(gè)層的低反射率涂層，所述至少一個(gè) 層包含納米微粒單層或納米微粒的近似單層(near-monolayer)。
[000引在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供包含低反射率涂層的制品。
[0009] 在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供制造所述制品的方法，所述方法包括例如通過(guò)局 部加熱或福射在基材表面生成一個(gè)整體或瞬時(shí)的粘合劑層或粘合劑區(qū)域;和將納米微粒單 層或近似單層設(shè)置于所述整體粘合劑上。
[0010] 在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供在例如顯示裝置中使用所述制品的方法，包括將 本發(fā)明的制品結(jié)合入顯示裝置中。
[0011] 附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0012] 在本發(fā)明的實(shí)施方式中：
[0013] 圖1A和1B分別顯示了具有非密堆積六邊形排列的示例性的近似單層AR涂層的側(cè) 視圖（1A)和俯視圖（1B)。
[0014] 圖2顯示了一系列相關(guān)粘合劑水平下最小反射率結(jié)構(gòu)的一系列模擬橫截面，所述 最小反射率結(jié)構(gòu)的粘合劑區(qū)域納米微粒沉浸深度(g)隨球體或近似球體微粒直徑(D)變化。
[0015] 圖3A~3J顯示了一系列圖表，其顯示了 W百分?jǐn)?shù)表示的反射率隨一系列作為選定 的結(jié)構(gòu)參數(shù)的選定的粘合劑水平厚度(g)的波長(zhǎng)變化的情況。
[0016] 圖4A~4H顯示了一系列平均反射率輪廓的圖表，光譜反射率在450~650nm范圍內(nèi) 取平均值，用200nm對(duì)所述反射率進(jìn)行歸一化W給出W百分?jǐn)?shù)表示的平均反射率。
[0017] 圖5A~抓顯示了優(yōu)選設(shè)計(jì)參數(shù)彼此之間關(guān)系的圖表。
[001引圖6A~抓顯示了微粒密度的變化對(duì)光學(xué)霧度的影響。
[0019]圖7顯示了一張示例性的原子力顯微鏡高度圖像，其顯示了一個(gè)示例性的玻璃表 面，對(duì)所述玻璃表面進(jìn)行浸涂W提供具有120nm的二氧化娃球體但不包含獨(dú)立粘合劑層(即 沒(méi)有獨(dú)立粘合劑層)的微粒化的基材表面。
[0020] 圖8顯示了一批樣品在300~800皿波長(zhǎng)范圍內(nèi)的鏡面反射率％的測(cè)量數(shù)據(jù)，其中， 使用兩種不同納米級(jí)直徑的涂覆于經(jīng)過(guò)離子交換的玻璃基材上的二氧化娃球體。
[0021] 圖9顯示了使用有效折射率模型化IM)算得的反射率％數(shù)據(jù)，并將其與圖8中所提 到的經(jīng)過(guò)離子交換的樣品的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
[0022] 圖10顯示了 EIM模型結(jié)果與所測(cè)得的圖7所示的樣品的反射光譜的比較。
[0023] 發(fā)明詳述
[0024] 下面參考附圖（如果有的話)對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。參考各種實(shí) 施方式不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍僅受所附權(quán)利要求書(shū)的范圍限制。此外，在本說(shuō) 明書(shū)中列出的任何實(shí)施例都不是限制性的，且僅列出要求保護(hù)的本發(fā)明的諸多可能的實(shí)施 方式中的一些實(shí)施方式。
[0025] 在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的制品和本發(fā)明的用于制造和使用該制品的方法提供 了一個(gè)或多個(gè)優(yōu)勢(shì)特征或方面，包括例如下文所述的特征和方面。在任何權(quán)利要求中列出 的特征或方面通?？蓱?yīng)用于本發(fā)明的所有方面。在任一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的任何單個(gè)或多 個(gè)特征或方面可W結(jié)合任一項(xiàng)或多項(xiàng)其它權(quán)利要求中所述的任何其它特征或方面或與任 一項(xiàng)或多項(xiàng)其它權(quán)利要求中所述的任何其它特征或方面置換。
[0026] 定義
[0027] "減反射"及類(lèi)似術(shù)語(yǔ)是指可由本發(fā)明的涂層或表面處理引發(fā)的總反射(鏡面反射 和漫反射)的降低。
[0028] "反射率"及類(lèi)似術(shù)語(yǔ)是指例如本發(fā)明的制品在至少lOOnm的光譜寬度內(nèi)具有小于 0.1~0.2%的平均反射率，所述至少lOOnm的光譜寬度覆蓋400~700nm的可見(jiàn)光波長(zhǎng)光譜 的至少一部分。
[0029] "粘合劑"、"粘合劑區(qū)域"及類(lèi)似術(shù)語(yǔ)是指可用于連接或強(qiáng)化表面之間（例如微粒 之間或微粒與玻璃基材表面之間）的粘結(jié)的基材表面材料。
[0030] "整體粘合劑"、"整體粘合劑區(qū)域"及類(lèi)似術(shù)語(yǔ)是指基材表面材料的至少一部分， 其能夠被例如暫時(shí)性地或瞬時(shí)性地從無(wú)黏著力或無(wú)粘結(jié)性的固體表面轉(zhuǎn)換成有黏著力或 粘結(jié)性的粘性液體表面，所述粘性液體表面能被用于連接或強(qiáng)化表面之間（例如微粒之間 或微粒與玻璃基材表面之間）的粘結(jié)。整體粘合劑優(yōu)選能被例如至少一次可逆地從暫時(shí)或 瞬時(shí)得到的微粒黏著或黏附表面或粘性液體表面轉(zhuǎn)換為無(wú)黏著力或無(wú)粘結(jié)性的固體表面。 [0031 ]"納米微粒單層"及類(lèi)似術(shù)語(yǔ)是指微粒的單一層，其通常與表面或基材接觸，其中， 微粒的平均尺寸或平均直徑通常為大約500nm或更小，且大部分微粒的尺寸變化小于大約 正負(fù)(+/-)100%。微粒間的間隔優(yōu)選是基本上均一的，例如，中屯、至中屯、的間隔變化小于大 約正負(fù)(+/-)50 %。
[0032] "包巧V'包含"或類(lèi)似術(shù)語(yǔ)意為包括但不限于，即內(nèi)含而非排他。
[0033] 用來(lái)描述本發(fā)明實(shí)施方式的修飾例如組合物中成分的量、濃度、體積、過(guò)程溫度、 過(guò)程時(shí)間、產(chǎn)量、流速、壓力、粘度等數(shù)值及它們的范圍或者組件尺寸等數(shù)值及它們的范圍 的"大約"是指數(shù)量的變化，可發(fā)生在例如:制備材料、組合物、復(fù)合物、濃縮物、組件零件、審U 品制造或應(yīng)用制劑的典型測(cè)定和處理步驟中；運(yùn)些步驟中的無(wú)意誤差;制造、來(lái)源或用來(lái)實(shí) 施所述方法的原料或成分的純度方面的差異中；W及類(lèi)似的考慮因素中。術(shù)語(yǔ)"大約"還包 括由于組合物或制劑的老化而與特定的初始濃度或混合物不同的量，w及由于混合或加工 組合物或制劑而與特定的初始濃度或混合物不同的量。
[0034] "可選的"或"可選地"表示隨后描述的事件或情形、條件或步驟可能發(fā)生，也可能 不發(fā)生，而且該描述包括事件或情形、條件或步驟發(fā)生的實(shí)例和所述事件或情形、條件或步 驟不發(fā)生的實(shí)例。
[0035] 除非另有說(shuō)明，否則，本文所用的不定冠詞"一個(gè)"或"一種"及其相應(yīng)的定冠詞 "該"表示至少一(個(gè)/種），或者一(個(gè)/種)或多(個(gè)/種）。
[0036] 可采用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的縮寫(xiě)(例如，表示小時(shí)的"h"或"虹S"，表示克的 V或"gm"，表示毫升的"mL"，表示室溫的"rt"，表示納米的"nm" W及類(lèi)似縮寫(xiě)）。
[0037] 在組分、成分、添加劑、尺度、條件和類(lèi)似方面公開(kāi)的具體和優(yōu)選的數(shù)值及其范圍 僅用于說(shuō)明，它們不排除其他限定數(shù)值或限定范圍內(nèi)的其他數(shù)值。本發(fā)明的裝置和方法可 包括本文所描述的任何數(shù)值或數(shù)值、具體數(shù)值、更具體的數(shù)值和優(yōu)選數(shù)值的任何組合，包括 顯義或隱義的中間值和中間范圍。
[0038] 在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供低反射率或減反射(AR)表面，其具有多種用途，特 別是在顯示裝置中或當(dāng)光線遇到不同材料之間的界面(例如玻璃和空氣)時(shí)。不同的界面會(huì) 產(chǎn)生反射光，對(duì)于許多應(yīng)用而言，運(yùn)是成問(wèn)題的。在許多例子中，可W對(duì)表面施用膜或紋理 W抑制或消除運(yùn)些反射。但是，使用例如通過(guò)真空設(shè)置的薄膜的方法可能是昂貴的。另外， 難W實(shí)現(xiàn)和控制用于消除反射的膜厚度的容差，特別是用于大面積涂層或復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)尤為 如此。
[0039] 另一種降低界面反射的方法是利用表面紋理化。表面紋理化可包括例如使用微粒 來(lái)涂覆表面。將微粒施用于表面可W通過(guò)例如光刻法來(lái)完成，盡管該方法是昂貴的且難W 在大尺度的基材上進(jìn)行。微粒對(duì)表面的黏附可設(shè)及靜電力或范德華力，該黏附可能較弱而 使得涂層軟而易被損壞。使用微粒進(jìn)行紋理化的表面的耐損壞性可通過(guò)在微?；幕谋?面上施用保護(hù)涂料層來(lái)進(jìn)一步改善。
[0040] 除了降低的反射率，包含設(shè)及光線的界面的顯示裝置和其它裝置還可受益于受控 的光散射。界面處或界面附近的散射會(huì)使反射圖像模糊化從而降低它們對(duì)顯示器所傳輸?shù)?影像的干擾。通過(guò)在一個(gè)角度范圍內(nèi)使光線模糊化，可W降低反射的亮度、每單位固體角度 的反射功率的量。
[0041] 在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供能夠在寬的光譜范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)低反射率的表面處理 和表面結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的表面處理提供一種與一層施用于或形成于基材與微粒的界面處的粘 合材料相連接的球形微粒的近