專利名稱:形成微結構的方法
技術領域:
本發(fā)明涉及形成微結構的方法。
背景技術:
具有導電材料網(wǎng)格的聚合物膜有多種商業(yè)應用。在一些應用中,希望具有肉眼不 可見或幾乎不可見且支承在透明聚合物基材上的導電網(wǎng)格。透明導電片材可應用于電阻加 熱窗、電磁干擾(EMI)屏蔽層、靜電消散元件、天線、用于計算機顯示器的觸摸屏,和用于電 致變色光窗的表面電極、光伏器件、電致發(fā)光器件和液晶顯示器。以上描述了具有導電結構的基材?;诠饪碳夹g的在基材上的微米特征的圖案化 已導致不一致的圖案化和圖案尺寸的上限,特別是對于柔性基材而言。特別是對于具有小 結構尺寸的大圖案以及特別是對于柔性基材而言,需要以一致的方式在基材上選擇性地形 成微米結構而無需使用光刻。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了用于形成微結構的制品和方法。更具體地講,提供了選擇性地將功 能性材料設置到具有結構化表面區(qū)域的基材上的方法。在一個方面,提供了形成微結構的方法。該方法包括提供具有結構化表面區(qū)域的 基材,結構化表面區(qū)域包括一個或多個具有凹面的凹陷結構。結構化表面區(qū)域為基本上不 含平臺。該方法包括將包含功能性材料和液體的流體組合物設置到結構化表面區(qū)域上。該 方法包括從流體組合物蒸發(fā)液體并收集凹面上的功能性材料,使得結構化表面區(qū)域的其余 部分基本上不含功能性材料。在另一方面,提供了形成微結構的方法。該方法包括提供具有金屬化結構化表面 區(qū)域的基材,金屬化結構化表面區(qū)域具有設置在結構化表面區(qū)域的表面上的金屬層。金屬 化結構化表面區(qū)域包括一個或多個具有凹面的凹陷結構。金屬化結構化表面區(qū)域為基本上 不含平臺。該方法包括將含有抗蝕材料和液體的流體組合物設置到金屬化結構化表面區(qū)域 上。該方法包括從流體組合物蒸發(fā)液體并收集凹面上的抗蝕材料,使得金屬化結構化表面 區(qū)域的其余部分基本上不含抗蝕材料。在另一方面,提供了具有微結構的制品。該制品包括具有主表面的透明基材,主表 面具有結構化表面區(qū)域。結構化表面區(qū)域包括一個或多個具有凹面的凹陷結構,并且基本 上不含平臺。該制品包括與結構化表面區(qū)域的凹面的導電材料相鄰并接觸。該制品包括基 本上不含導電材料的結構化表面區(qū)域的其余部分。該制品包括粘合劑或折射率匹配材料。 粘合劑或折射率匹配材料具有第一表面和第二表面。第一表面接觸結構化表面區(qū)域,第二 表面平行于主表面。
圖1為具有結構化表面區(qū)域的基材的示意圖。圖2A-D為結構化表面區(qū)域的示意圖。圖3A1-B1分別為包括平臺的雙層結構化表面區(qū)域和包括具有涂覆涂層的平臺的 雙層結構化表面區(qū)域的示意圖。圖3A2-B2分別為結構化表面區(qū)域和具有涂覆涂層的結構化表面區(qū)域的示意圖。圖4A-D為在結構化表面區(qū)域上形成微結構的方法的示意圖。圖5A-E為在結構化表面區(qū)域上形成微結構的方法的示意圖。圖6A-F為在結構化表面區(qū)域上形成微結構的方法的示意圖。圖7A-G為在結構化表面區(qū)域上形成微結構的方法的示意圖。圖8為具有結構化表面區(qū)域的制品(如柔韌片)的示意圖。圖9為具有微結構和回填材料的制品的示意圖。圖10為在具有雙層結構的結構化表面區(qū)域上的微結構的剖面的光學顯微圖。圖11為在圖12的結構化表面區(qū)域上的微結構的剖面的光學顯微圖。圖12為在圖11的結構化表面區(qū)域上的微結構的光學顯微圖。圖13為在結構化表面區(qū)域上的微結構的光學顯微圖。圖14為包含具有折射率匹配材料的圖13的微結構的制品的光學顯微圖。圖15為在結構化表面區(qū)域上的微結構的光學顯微圖。圖16為使用金屬蝕刻法的結構化表面區(qū)域上的微結構的光學顯微圖。圖17為使用導電性油墨的結構化表面區(qū)域上的微結構的光學顯微圖。
具體實施例方式雖然本文以具體的實施例來描述了本發(fā)明,但對于本領域的技術人員而言將顯而 易見的是,可在不脫離本發(fā)明的精神的前提下做出各種修改、重組和替換。因此本發(fā)明的范 圍僅受本文所附權利要求書的限制。由端值表述的數(shù)值范圍包括包含在該范圍內(nèi)的所有數(shù)值(如,1至5包括1、1. 5、 2,2. 75,3,3. 8、4 和 5)。如本說明書和所附權利要求書中所包括,除非所述內(nèi)容另外明確決定,否則單數(shù) 形式“一個”和“所述”包括多個指代物。因此,例如,提及的包含“化合物”的組合物包括兩 種或更多種化合物的混合物。如本說明書和所附權利要求書中所用,除非所述內(nèi)容另外明 確決定,否則采用的術語“或”的含義通常包括“和/或”的含義。除非另外指明,否則本說明書和權利要求中使用的表述量或成分、特性測量等的 所有數(shù)字在所有情況下都應理解為附有修飾詞“約”。因此,除非有相反的指示,否則在上述 說明書和所附權利要求中列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值,該數(shù)值參數(shù)可根據(jù)本領域的技術人 員利用本發(fā)明的教導而尋求獲得的所需特性而改變。在最低程度上,每一個數(shù)值參數(shù)應當 至少按照記錄的有效位數(shù)并通過應用慣常的四舍五入法來理解。盡管示出本發(fā)明的廣大范 圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值,但對具體實例示出的數(shù)值盡可能精確地進行記錄。然而,任 何數(shù)值本身包含由存在于各自的試驗測定過程中的標準偏差不可避免地引起的誤差。
可用于形成本發(fā)明的微結構的基材具有具有一個或多個帶有凹面的凹陷結構的 結構化表面區(qū)域,該結構化表面區(qū)域為基本上不含平臺。將流體組合物設置在基材的結構 化表面區(qū)域上。流體組合物包含液體和功能性材料。液體的至少一部分從流體組合物蒸發(fā), 使得功能性材料收集在凹面上。當流體組合物的體積在結構化表面區(qū)域上減少時,其余的 結構化表面區(qū)域的部分為基本上不含功能性材料。流體組合物和基材的結構化表面區(qū)域的 組合可引起流體組合物在液體從流體組合物蒸發(fā)時去濕到凹陷結構中。圖1顯示具有結構化表面區(qū)域10、15的基材5。在一些實施例中,基材5可具有設 置在基材5的不同區(qū)域中的結構化表面區(qū)域10、15。基材5包含具有主表面輪廓25的主表 面20。具有結構化表面區(qū)域的基材可為(例如)膜、片、網(wǎng)、帶、輥、鼓、條或其他三維形狀 或結構等?;目?例如)由聚合物材料、金屬材料、陶瓷材料或它們的組合形成。選擇用 于基材的材料通常具有適用于特定應用的性質(zhì)。這些性質(zhì)中的一些包括物理、化學、光學、 電學和熱性質(zhì)。用于基材的合適的聚合物材料包括(例如)熱塑性塑料,例如聚(甲基)丙 烯酸酯、聚碳酸酯、聚酯、聚烯烴、聚酰亞胺等等。合適的金屬材料包括(例如)銦、銀、金、 鉛等等。合適的陶瓷材料包括(例如)氧化物、氮化物、溴化物、碳化物等等?;牡慕Y構化表面區(qū)域通常可以平均高度進行描述。結構化表面區(qū)域的平均高度 可定義為與下述相關的假想表面i)缺少凸起結構或侵入結構,ii)平行于結構化表面區(qū) 域中的基材的主表面輪廓,和iii)位于在結構化表面區(qū)域的投影面積內(nèi)的高度處,該高度 等于可以定義附近凸起結構和侵入結構的點計算得到的平均高度?;牡闹鞅砻孑喞煞Q 為基材表面的表面形狀,而無論結構化表面區(qū)域的凸起結構和侵入結構的形狀如何。例如, 平膜具有為平片形式的平面的主表面輪廓。在本發(fā)明中,在基材的結構化表面區(qū)域內(nèi)的平 均高度可定義為區(qū)域內(nèi)的點的高度之和(如,任何點的高度被定義為其沿著正交于基材平 面的坐標的位置)除以點的數(shù)目。結構化表面區(qū)域包括凸起結構和侵入結構。結構化表面區(qū)域的凸起結構可通常描 述為具有位于結構化表面區(qū)域的平均高度以上的表面點的結構。結構化表面區(qū)域的侵入結 構(如凹陷結構)可通常描述為具有位于結構化表面區(qū)域的平均高度以下的表面點的結 構。在一些實施例中,平均高度與結構化表面區(qū)域的表面本身的交叉可通常描述為介于凸 起結構與侵入結構之間的邊界。圖2A-D示出具有平均高度分別為27、43、58、69的結構化表面區(qū)域31、41、56、66A 的基材10、40、55、66的一些實例。平均高度27、43、58、69為介于位于凸起結構30、50、65、 67上的點的高度和位于相鄰的侵入結構35、45、60、68上的點的高度之間。更具體地講,圖 2A示出具有棱柱或錐形型凸起結構30的結構化表面區(qū)域31。圖2B示出具有半球狀凸起 結構50等等的結構化表面區(qū)域41。圖2C示出具有子彈狀凸起結構65的結構化表面區(qū)域 56。圖2D示出具有凸起平臺結構68的雙層結構化表面區(qū)域66A。在某些情況下,具有結構化表面區(qū)域的基材可具有相對無曲率的結構(如平坦結 構)。相對無曲率的結構本文稱為平坦。一些平坦結構也可通常描述為平行于基材的主表 面輪廓。后者平坦結構本文稱為“平坦且平行”。在其它實施例中,平坦結構可相對于主表面 輪廓為傾斜的或通常非平行的。平坦結構的一些部分的曲率通常可小于ΙΟΟπΓ1、小于ΙπΓ1、 或甚至小于0. Im-10
在一些實施例中,結構化表面區(qū)域可描述為具有與凸起結構結合的平坦且平行的 延伸區(qū)域,使得平坦且平行的區(qū)域可稱為著陸區(qū)域。延伸意思是平坦且平行的著陸區(qū)域沿 著多個凸起結構的底部邊緣而存在。在一些實施例中,延伸的平坦且平行的著陸區(qū)域圍繞 一個或多個凸起結構,如(例如)圍繞以大于D的維度間隔的直徑為D的六邊形陣列的凸 起半球中的每一個的平坦著陸區(qū)域的可能情況。在一些實施例中,基材的結構化表面區(qū)域 可描述為具有與侵入結構或凹陷結構結合的平坦且平行的延伸區(qū)域。在一些實施例中,結 構化表面區(qū)域可通常描述為缺少平坦且平行的部分,使得表面具有曲率或相對于主表面輪 廓傾斜。在其它實施例中,具有曲率以及相對于主表面輪廓傾斜的表面的組合可描述用于 通常缺少平坦且平行部分的結構化表面區(qū)域。通常,具有平坦且平行的部分或表面區(qū)域的 凸起結構本文描述為“平臺”。具有結構化表面區(qū)域的基材通常具有凸起結構和侵入結構的組合。這些結構中 的一些可起到排除、保持或提供排除或保持設置到結構化表面區(qū)域上的流體組合物的組合 的作用。凸起或侵入結構的表面可為平滑的、部分平滑的、紋理的或它們的組合。結構可 為納復制型、微復制型、宏觀復制型的結構等等。一些結構化表面區(qū)域可具有與美國專利 No. 6,649,249 (Engle等人)和美國專利No. 7,105,809 (Wood等人)中所述類似的納復制 型、微復制型和宏觀復制型的結構和圖案。在一些實施例中,基材的結構化表面區(qū)域可包括 規(guī)則的或無規(guī)的結構。這些結構可在空間上位于整個結構化表面區(qū)域。具有侵入結構的結構化表面區(qū)域可稱為凹陷結構或凹部。凹陷結構(例如)可稱 為凹部、凹槽、孔穴、區(qū)域、窩口(pockets)、通道等等。具有凹面的凹陷結構提供了在液體蒸 發(fā)之后在結構化表面區(qū)域內(nèi)或結構化表面區(qū)域上保持流體組合物和功能性材料的位置。凹 陷結構可具有帶有維度(例如直徑、半徑、高度、寬度和長度)的體積。流體組合物可通過 位于結構化表面區(qū)域上或結構化表面區(qū)域內(nèi)的壁和其他結構而保留下來。凹陷結構的底部 (如最低高度)可通常是指具有離平均高度最遠的點的凹陷結構內(nèi)的位置。在一些實施例 中,凹陷結構可通過相鄰的凸起結構而與另一個凹陷結構獨立地定位。在一些實施例中,結構化表面區(qū)域包括中間凹陷結構(如具有中間高度的凹陷結 構)。中間凹陷結構可通常描述為具有位于平均高度以下的點,并相對于一個或多個凹陷結 構的高度具有中間高度的凸起結構。例如,結構化表面區(qū)域可提供具有第一高度的第一凹 陷結構和具有第二高度的第二凹陷結構。第一高度可與第二高度區(qū)別,使得第一高度大于 第二高度。第二凹陷結構的第二高度可為中間凹陷結構。結構化表面區(qū)域的凸起結構可為表示背離或偏離另外的平坦表面區(qū)域的結構。結 構化表面區(qū)域的凸起結構可影響流體組合物流動和遞送到基材上。在一些實施例中,凸起 結構分隔凹陷結構,并可在液體從流體組合物蒸發(fā)時導向流體組合物移動至凹陷結構中或 為流體組合物提供移動至凹陷結構中的方向?;旧喜缓脚_的結構化表面區(qū)域可影響流 體組合物的流動,以及后續(xù)的功能性材料聚集到凹陷結構中。在結構化表面區(qū)域上或在結 構化表面區(qū)域內(nèi)的凸起結構的一些實例包括(例如)峰、結、柱、團塊、脊等等、或它們的組 合。脊的實例包括具有圓形頂部的凸起的線性結構,例如,如通過將半圓柱體、矩形平坦面 向下排列在平坦表面上所定義。脊的一些其他實例包括具有尖頂和兩個面的凸起的線性結 構,如通過將三棱柱、平坦面向下排列在平坦表面上所定義。結構化表面區(qū)域“基本上不含平臺”可通常是指缺少或基本上缺少凸起結構,該凸起結構包括其平坦且平行的(如上所定義)表面區(qū)域的一部分。在一個優(yōu)選的實施例中, 結構化表面區(qū)域不含平臺。結構化表面區(qū)域“基本上不含平臺”對于控制包含于流體組合 物中的功能性材料設置到凹面上是特別有效的。本發(fā)明的結構化表面區(qū)域可結合流體組合 物進行選擇,使得當液體從流體組合物蒸發(fā)時,流體組合物流動至或被導入凹陷結構中。當 流體組合物的體積從結構化表面區(qū)域的凸起結構減少或去濕時,功能性材料可由凸起所導 向而在凹陷結構的凹面上聚集。本領域的技術人員應當了解,不是平臺的凸起結構可包括 一定標度(例如原子標度)的其平坦且平行表面的一部分,只要凸起結構起到將流體組合 物的功能性材料分離至凹陷結構的作用。已描述了結構化表面區(qū)域。具有凸起結構和侵入結構的組合的結構化表面區(qū)域的 一些合適的實例包括線性棱柱、棱錐、半橢圓體、錐、非線性棱柱等等、或它們的組合。在一 些實施例中,線性棱柱可包括(例如)三棱柱、五棱柱等等、或它們的組合。在一些實施例 中,棱錐可包括(例如)四棱錐、五棱錐、六棱錐等等、或它們的組合。表面具有線性棱柱的 描述意思是表面形貌可能是線性棱柱融合到平坦表面所引起,每一個線性棱柱與平坦表面 的接觸表面為平行于棱柱的軸的表面。表面具有棱錐的描述意思是表面形貌可能是棱錐融 合到平坦表面所引起,棱錐的接觸表面為棱錐的表面。在一些實施例中,可將結構化表面區(qū)域的幾何形狀描述為分層的。例如,在結構化 表面區(qū)域內(nèi),凹陷結構可具有設置在凹陷結構的表面或壁上、設置在凹陷結構的凸起區(qū)域 上、以及設置在凹陷結構內(nèi)的無規(guī)的、部分無規(guī)的或精確間隔的結構。例如,凹陷結構的表 面可包括比凹陷結構本身的特性更小長度的凸起結構。在本文某些上下文中,凸起結構和 侵入結構為通常稱為表面特征的結構。不是平臺的凸起結構的曲率或在頂端處的銳度可以是變化的。銳度的范圍可高達 一個極值,該極值可描述為由(例如)以小于120度、甚至小于90度、甚至小于45度、或甚 至小于20度的角度在頂端會聚的兩個或更多個面定義的凸起結構所引起的結果。銳度的 范圍可低達另一個極值,其中凸起在其頂端處具有曲率為(例如)大約150"1-1 (曲率半徑為 大約6. 7mm)的圓柱體、球體或橢圓體的形狀。不是平臺的凸起結構的頂端的銳度可以在上 述極值之間存在。凹陷結構的其他實例包括具有角凹陷、平面凹陷的錐形凹陷結構,和具有角壁、平 面壁的截棱錐凹陷結構。在一些實施例中,結構化表面區(qū)域的凹陷結構可與凸起結構彼此 分開設置,并且基本上不含平臺。凸起結構和侵入結構的組合可促進和導向流體組合物的 去濕。當液體被移除時,功能性材料可在凹陷結構的凹面上聚集,其余的結構化表面區(qū)域的 部分(如凸起區(qū)域)可基本上不含功能性材料。結構化表面區(qū)域的結構中的一些可以納標度、微標度、宏觀標度等等形成或設置。 相似地,可在表面上提供的結構有凸起結構、侵入結構等等、或它們的組合。一般來講,結構 化表面區(qū)域包括結構,使得該結構的至少兩個維度為微觀維度。微觀結構足夠小,從而需要 光學輔助工具協(xié)助肉眼測定它們的形狀。在一些實施例中,表面特征的維度的三個可能的 維度(結構化表面區(qū)域的平面內(nèi)/外,并且沿著結構化表面區(qū)域的平面的每一個方向)中 的至少兩個的范圍可高達約1毫米或更小。在其它實施例中,表面特征的維度的三個可能 的維度中的至少兩個的范圍可高達約500微米。在其它實施例中,表面特征的維度的三個 可能的維度中的至少兩個的范圍可高達約250微米。
在一些實施例中,優(yōu)選的是作為結構化表面區(qū)域的部分的表面特征的一個或多個 維度小于所需的量級。例如,在一些實施例中,優(yōu)選的是通道形式的凹陷結構的寬度為小于 100微米、更優(yōu)選小于50微米、甚至更優(yōu)選小于25微米、且最優(yōu)選小于10微米。表面特征可以具有所需的特性長度(例如沿著給定方向測得的長度)和所需的特 征密度(每單位結構化表面區(qū)域的投影面積的結構)。在一些實施例中,特征可為使得其在 三個正交方向(如垂直于結構化表面區(qū)域的平面,以及沿著結構化表面區(qū)域的平面的兩個 正交方向中的每一個)上的維度相等,因此均等于其特性長度。在一些實施例中,特征可為 使得在一個或多個方向上的特性長度比其在其他方向上的維度一定程度地較長或甚至長 得多。在一些實施例中,特征可為使得在一個或多個方向上的特性長度比其在其他方向上 的維度一定程度地較短或甚至短得多。表面特征的特性長度的實例包括通道的長度、通道 的寬度、半球凸起的寬度、脊的長度、脊的寬度、錐形凸起結構的高度、和半球凸起結構的高 度。在一些實施例中,結構化表面區(qū)域的表面特征具有在一個或多個方向上為500微 米或更小的特性長度。在其它實施例中,特性長度為100微米或更小,且在其它實施例中, 在一個或多個方向上的特性長度為10微米或更小。在一些實施例中,在一個或多個方向上 的特性長度為至少1納米。在其它實施例中,在一個或多個方向上的特性長度為至少10納 米,且在另一個實施例中,特性長度為至少100納米。在一些實施例中,結構化表面區(qū)域的 一個或多個表面特征在一個或多個方向上的特性長度在約500微米至約1納米的范圍內(nèi), 在其它實施例中,該特性長度在約100微米至約10納米的范圍內(nèi),且在其它實施例中,該特 性長度在約10微米至約100納米的范圍內(nèi)。由具有上述特性長度的上述數(shù)值或數(shù)值范圍 以及形狀描述(如脊、通道、半球和棱錐的寬度、長度和高度)產(chǎn)生不同的實施例。在一些實施例中,結構化表面區(qū)域的表面特征密度可為至少每平方毫米(mm2)10 個結構或更大。在一些實施例中,結構化表面區(qū)域的表面特征密度可大于100個結構/mm2 或更大,在其它實施例中,結構化表面區(qū)域的表面特征密度可大于1,000個結構/mm2或更 大,且在其它實施例中,結構化表面區(qū)域的表面特征密度可大于10,000個結構/mm2。作為 表面特征密度的實例,在兩個重復方向上具有間隔為115微米的100微米的半球凸起結構 的方形陣列的結構化表面區(qū)域的凸起特征密度為大約75個凸起結構/mm2。對于相同的幾 何形狀,在相鄰半球之間的窄凹陷通道的密度為大約150/mm2。在一些實施例中,表面特征在整個結構化表面區(qū)域上作為陣列分布(如一維陣列 或二維陣列,例如方形陣列或六邊形陣列)。在這種實施例中的一些中,優(yōu)選的是結構化表 面區(qū)域的表面特征的維度的均勻度(如可重復性)高。作為均勻度的量度,重復結構的特定 維度的長度的標準偏差優(yōu)選小于該長度的平均量級的25%、更優(yōu)選小于10%、甚至更優(yōu)選 小于5%。在一些這種實施例中,優(yōu)選的是結構化表面區(qū)域的表面特征的密度的均勻度高。 作為在結構化表面區(qū)域中的表面特征的密度的高均勻度的量度,對具有不大于結構化表面 區(qū)域本身的投影面積1/10的分區(qū)所測得的表面特征的密度的標準偏差優(yōu)選小于25%、更 優(yōu)選小于10%、最優(yōu)選小于5%。在一些實施例中,結構化基材區(qū)域的結構可以規(guī)則重復的方式、以無規(guī)的方式等 等、或它們的組合而存在。在其它實施例中,結構可存在于結構化表面區(qū)域的整個區(qū)域的一 部分、或存在于結構化表面區(qū)域的整個區(qū)域上。在一些實施例中,結構可存在于結構化表面區(qū)域的凹陷結構中、存在于結構化表面區(qū)域的凸起結構等等、或它們的組合上。在一些實施例中,結構化表面區(qū)域包括一個或多個侵入結構(如凹陷結構),使得 侵入結構和凸起結構通常為均勻的。在一些實施例中,結構化表面區(qū)域的侵入結構和凸起 結構是不均勻的。例如,結構化表面區(qū)域可具有在整個結構化表面區(qū)域的一部分上具有不 同維度的侵入結構和凸起結構。在一些實施例中,第一組侵入結構和凸起結構可具有第一 組維度,且第二組侵入結構和凸起結構可具有第二組維度。第一組侵入結構和凸起結構以 及第二組侵入結構和凸起結構可在整個基材的結構化表面區(qū)域上均勻分布或無規(guī)分布。在 一些實施例中,流體組合物可位于具有適用于保持流體組合物的維度的凹陷結構的一部分 中。在一個實施例中,具有結構化表面區(qū)域的基材可為在美國專利申請 No. 11Λ83,307 (Richard等人)中描述的增亮薄膜(BEF)。在另一個實施例中,具有結構 化表面區(qū)域的基材可為在美國專利申請No. 11/193, 052 (US20070024994)中描述的具有 包含棱錐的表面的聚合物膜。在另一個實施例中,具有結構化表面區(qū)域的基材可為可以 商品名 MICRO OPTICS MICROLENS ARRAY 購自 Leister Process Technologies, Axetris Microsystems Division of Riedstrasse (Switzerland)的微透鏡膜。微透鏡陣列在美國 專利No. 5,300, 263 (Hoopman等人)、美國專利No. 5,439,621 (Hoopman)和美國專利申請公 開No. 2006/0072199 (Morishita等人)中已經(jīng)有所描述。在一個實施例中,基材包括微復 制型的基材??蛇x擇具有結構化表面區(qū)域的基材具有促進或提供流體組合物流入凹陷結構中 的結構。當液體從設置在結構化表面區(qū)域上的流體組合物蒸發(fā)時,由于毛細管壓力梯度,流 體組合物可從結構化表面區(qū)域的凸起結構去濕。毛細管壓力梯度可由于當流體組合物在結 構化表面區(qū)域上干燥時所形成的彎曲的空氣-液體界面所導致形成。流體組合物從凸起結 構的去濕可通過調(diào)節(jié)流體組合物的流變性(如粘度)和表面張力以及基材的表面能而進行 操控。在液體從流體組合物蒸發(fā)過程中,由流體組合物所占據(jù)的體積可減少,留下功能性材 料沉積在具有凹面的凹陷結構內(nèi)。在本發(fā)明的方法中,將流體組合物設置到具有結構化表面區(qū)域的基材上。流體組 合物包含功能性材料和液體。液體通常不與功能性材料反應。液體從流體組合物蒸發(fā),使得 流體組合物的體積相對于將其最初設置在結構化表面區(qū)域上時的流體組合物的體積減少, 而功能性材料的濃度增加。流體組合物從結構化表面區(qū)域的凸起區(qū)域去濕。流體組合物流 入凹陷結構的至少一部分中,從而從凸起區(qū)域流動或被導向離開凸起區(qū)域。在液體蒸發(fā)過 程中,功能性材料收集在凹陷結構的凹面的至少一部分上。其余的結構化表面區(qū)域的部分 為基本上不含功能性材料。在一些實施例中,可配制流體組合物使得流體組合物的表面張力與基材的結構化 表面區(qū)域的表面能相匹配。這可導致流體組合物在基材的結構化表面區(qū)域上的接觸角小, 并且潤濕到基材的結構化表面區(qū)域上的效果強。因此,當液體蒸發(fā)時,流體組合物往往會從 凸起區(qū)域(如峰)流走,從而留下基本上不含流體組合物的凸起區(qū)域。術語“基本上不含” 是指在蒸發(fā)之后,小于5重量%的流體組合物的其余部分位于基材的凸起區(qū)域上。在一些 實施例中,小于的流體組合物可位于基材的凸起區(qū)域上。當液體蒸發(fā)時,功能性材料可 收集在結構化表面區(qū)域的凹陷結構的凹面上。
合適的流體組合物的液體包括適用于溶解、分散或懸浮功能性材料的液體。液體 的一些實例可包括酮、酯、醚、醇、芳香烴等等、以及它們的混合物。液體可為可流動材料,或 (例如)在23°C下或高于23°C下的熔融固體。流體組合物的流變性和表面能通常足以將流 體組合物設置到結構化表面區(qū)域上。液體具有使得液體可從流體組合物蒸發(fā)的沸點。在一些實施例中,液體可為存在于流體組合物中的一種或多種液體的混合物。液 體通常能夠溶解、懸浮或分散功能性材料以足以將流體組合物施用至結構化表面區(qū)域上。流體組合物的功能性材料可為適用于結構化基材區(qū)域的化學或物理改性的材料。 功能性材料可包括(但不限于)金屬、金屬前體、化學鍍催化劑、化學鍍催化劑前體、掩模材 料、生物材料、天然油、脂族烴等等、或它們的組合??苫诙鄠€因素選擇功能性材料在流體組合物中的濃度。應考慮的這些因素中的 一些包括(但不限于)流體組合物的表面張力、在結構化表面區(qū)域的凹陷結構中所需的功 能性材料的厚度、結構化表面區(qū)域上的表面特征的維度,以及結構化表面區(qū)域的表面能。功 能性材料可包括單一材料或多種材料??赏ㄟ^不同的技術將流體組合物設置到或施用至基材的結構化表面區(qū)域上。合適 的技術包括(例如)飽和或浸漬技術、噴涂、簾式涂布、坡流涂布、溢流涂布、模具涂布、輥 涂、沉積,或利用其他已知的涂布或施用方法??蛇x擇將流體組合物以選擇性填充或部分填 充凹陷結構的量均勻地或非均勻地設置到結構化表面區(qū)域的一部分上的技術。在一些實施例中,設置到結構化表面區(qū)域上的流體組合物填充凹陷結構并淹沒結 構化表面區(qū)域的其余(即凸起結構)。在其它實施例中,將流體組合物設置到結構化表面區(qū) 域上,并填充凹陷結構的一部分。在另一個實施例中,流體組合物占據(jù)具有凹面的凹陷結構 的一部分,使得在介于凹面的至少一部分與設置在凹陷結構內(nèi)的流體組合物之間存在空氣 隙。結構化表面區(qū)域的表面特征(包括凹陷結構和凸起結構)可具有能夠接收全部或僅接 收流體組合物的一部分的相異的維度。在一些實施例中,結構化表面區(qū)域的表面特征的一 部分可為流體組合物的空隙。流體組合物可包含至少50重量%的液體、至少60重量%的液體、或至少70重 量%的液體。在一些實施例中,流體組合物可包含高達99重量%的液體、高達98重量% 的液體、或高達至97重量%的液體。流體組合物的液體可在50重量%至99重量%、60重 量%至98重量%的范圍內(nèi)、或在70重量%至97重量%的范圍內(nèi)。液體從設置到基材的結構化表面區(qū)域上的流體組合物蒸發(fā)。當液體從流體組合物 移除時,流體組合物的體積減少,并且功能性材料在凹陷結構的凹面上聚集。即使功能性材 料仍然分散于接觸凹面的另一介質(zhì)(其他介質(zhì)的實例為聚合物粘合劑)中,該功能性材料 仍可在凹陷結構的凹面上聚集。當液體從流體組合物蒸發(fā)時,功能性材料可在凹陷結構的 凹面上聚集,并且結構化表面區(qū)域的其余部分可基本上不含功能性材料。術語“蒸發(fā)液體” 是指從流體組合物移除液體的至少一部分或移除基本上全部液體。從流體組合物蒸發(fā)的液 體可為流體組合物中的液體總重量的至少40重量%、至少45重量%、或至少50重量%。 在一些實施例中,從流體組合物蒸發(fā)的液體可高達99重量%、高達98重量%、或高達97重 量%。以流體組合物中的液體的總重量計,從流體組合物蒸發(fā)的液體可在50重量%至99重 量%的范圍內(nèi)、在60重量%至98重量%的范圍內(nèi)、或在70重量%至97重量%的范圍內(nèi)。 流體組合物的液體可在環(huán)境條件下在較低溫度下易于移除,或其可在高溫下移除。
圖3A1示出在涂布和電鍍之前具有包括平臺73和凹陷結構75的結構化表面區(qū)域 71的基材70。圖3B1示出在用包含液體和功能性材料的流體組合物涂布、蒸發(fā)液體、然后 電鍍以形成微結構76之后的基材70。微結構76位于平臺73上和結構化表面區(qū)域的凹陷 結構75中。光學顯微10示出具有設置在基材的平臺和凹部上的功能性材料的雙層基 材的剖面。圖3A2示出具有包含凸起結構83以及凹陷結構86的凹面85的結構化表面區(qū)域 81的基材80。圖3B2示出在用包含液體和功能性材料的流體組合物涂布、蒸發(fā)液體、然后 電鍍功能性材料以用于形成微結構88之后的基材80。微結構88位于凹陷結構86中和凹 面85上。在涂布和電鍍之后凸起結構83基本上不含微結構88。光學顯微11示出具 有設置在增量膜的凹陷結構中的功能性材料的實例1(圖12)的剖面。圖:3B1和圖10示出位于結構化表面區(qū)域的平臺上和凹陷結構內(nèi)的功能性材料。相 比之下,圖3B2和圖11示出位于如本發(fā)明所述的基本上不含平臺的結構化表面區(qū)域的凹陷 結構內(nèi)的功能性材料。液體可通過不同的技術從流體組合物蒸發(fā)。一些合適的用于移除液體的蒸發(fā)方法 包括(例如)對流、減壓、加熱或其他已知方法。在本發(fā)明的方法的一個實施例中,功能性材料為金屬或金屬前體。金屬或金屬前 體可用于形成基材的結構化表面區(qū)域上的導電性微結構。一些金屬的合適實例包括(例 如)銀、鎳、鉬、金、鈀、銅、銦、錫、鋁、鋅、鐵、鎢、鉬、釕、鉛、鉍、和類似的金屬。一些可用的合 適的金屬前體包括(例如)上述金屬的羧酸酯、醇鹽或組合。在加工消除配體過程中,金屬 前體可轉化成金屬、金屬氧化物或混合的金屬氧化物。在一個實施例中,流體組合物包含導電性油墨。導電性油墨可包括金屬或金屬前 體。合適的導電性油墨包括金屬、金屬合金或它們的混合物的液體或液體分散體。可用于 導電性油墨的金屬和金屬合金的一些實例包括(例如)銀、錫、鋁、銅、鎳、鋅和它們的組合, 如與美國專利公開No. 2003/0108664(Kodas等人)所述類似。導電性油墨可包括(例如)平均粒度小于500nm、小于400nm、小于250nm、小于 lOOnm、或小于50nm的納米粒子。納米粒子通常優(yōu)選為非凝聚的。納米粒子可任選為經(jīng)表 面處理的。表面處理可用于防止納米粒子的聚集和成簇,有助于導電性油墨的穩(wěn)定性和設 置到結構化表面區(qū)域上。在一些實施例中,導電性油墨還包含聚合物材料。在一些實施例中,聚合物材料可 包括不止一種或更多種聚合物、共聚物或共混聚合物。合適的聚合物材料可為熱塑性或熱 固性聚合物。聚合物材料可包括(例如)導電性聚合物、非導電性聚合物或它們的組合。合 適的導電性聚合物包括(例如)聚(3,4-亞乙基二氧基噻吩)(PEDOT)、聚苯胺(PAni)、聚 吡咯(PPy)、聚噻吩(PT)、聚二乙炔、聚乙炔(PAc)、聚異硫代環(huán)烷(PITN)、聚雜亞芳基-亞 乙烯基(PArV)(其中雜亞芳基可例如為噻吩、呋喃或吡咯)、聚對亞苯基(PpP)、聚苯硫醚 (PPS)、聚周萘(PPN)、聚酞菁(PPc)和它們的衍生物、它們的共聚物等等、和它們的物理混 合物。合適的熱塑性聚合物包括(例如)聚酰亞胺、聚烯烴、丙烯酸酯、苯乙烯、和它們的組 合。合適的熱固性聚合物包括(例如)聚酰胺、聚環(huán)氧化物、酚醛聚合物、聚酰亞胺、丙烯酸 類聚合物、聚氨酯和有機硅聚合物。在一些實施例中,可使用導電性聚合物與熱固性和/或 熱塑性聚合物的混合物。
在一些實施例中,導電性油墨包含足以(例如)分散金屬納米粒子和溶解聚合物 的量的液體。合適的液體包括(例如)水、有機液體(如一 _、二 _、或三-乙二醇或更高 的乙二醇、丙二醇、1,4_ 丁二醇或這種二醇的醚、硫二甘醇、甘油及其醚和酯、聚甘油、一-、 二-、和三-乙醇胺(enanolamine)、丙醇胺、N, N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、二甲基乙酰 胺、N-甲基吡咯烷酮、1,3_ 二甲基咪唑啉酮、甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、雙丙酮醇、丙酮、 甲乙酮、碳酸丙烯酯)等等、和它們的組合。其他有機液體可包括(例如)酯、乙酸酯等等、 或它們的組合。在一些實施例中,液體為酮。在一些實施例中,液體為醇。在一些實施例中,在從流體組合物蒸發(fā)液體之后,聚合物材料被固化。聚合物材料 可通過移除液體、硬化、或通過交聯(lián)聚合物材料而被“固化”。在一些實施例中,聚合物材料 可包含交聯(lián)劑或添加劑以有利于聚合物材料的鏈伸長和/或交聯(lián)。在一些實施例中,具有設置在凹陷結構內(nèi)的導電性油墨的結構化表面區(qū)域可用添 加劑或折射率匹配材料回填?!盎靥睢蓖ǔJ侵赣貌牧咸畛浒枷萁Y構。回填可包括填充未被功能性材料占據(jù)的凹陷結構的體積。在其它實施例中,回填 包括填充凹陷結構的一部分,且在另外的實施例中,回填包括過度填充結構化表面區(qū)域的 凹陷結構和凸起結構(如峰)。在將功能性材料置于凹陷結構中之后,回填結構化表面區(qū)域 可存在若干原因。就透明基材而言,可能有利的是當光穿透基材的結構化表面區(qū)域時避免 折射或反射效應。這可通過用具有與基材相同或類似的折射率(即折射率匹配)的材料回 填結構化表面區(qū)域而實現(xiàn)。可任選地是,回填材料可與限定結構化表面區(qū)域的基材的材料 相同?;蛘?,可能可用的是回填結構化表面區(qū)域,以便保護功能性材料(例如)免于環(huán)境降 解。最后,可能有利的是回填結構化表面區(qū)域,以便使包含具有結構化表面區(qū)域的基材的最 終制品的表面平滑。可將可用于回填的粘合劑或折射率匹配材料施用至包含導電性油墨、具有聚合物 材料的導電性油墨、或具有固化的聚合物材料的導電性油墨的結構化表面區(qū)域。粘合劑或 折射率匹配材料通常具有與基材折射率相同或基本上相同的折射率,因此存在很少或不存 在穿透具有結構化表面區(qū)域的基材的光的反射或折射。在一些實施例中,具有回填凹陷結 構的基材是透明的。合適的材料(例如粘合劑或折射率匹配材料)可包括在整個所需光波 長范圍內(nèi)為透明的熱塑性或熱固性聚合物?;呐c粘合劑或折射率匹配材料之間的折射率差值可為高達0. 2、高達0. 1、高達 0. 05或高達0. 01?;呐c粘合劑或折射率匹配材料之間的折射率差值優(yōu)選低至0. 005、更 優(yōu)選低至0. 001、更優(yōu)選低至0. 0005、甚至更優(yōu)選低至0. 0001。在一些實施例中,基材與粘 合劑或折射率匹配材料之間的折射率差值可在0. 0001至0. 2,0. 0005至0. 1、0. 001至0. 05 的范圍內(nèi)、或在0. 005至0.01的范圍內(nèi)。這些回填材料可為無定形、結晶或半結晶,并可包括(例如)均聚物/共聚物或其 共混物。合適的材料包括(但不限于)聚(碳酸酯)(PC);間同立構(不以光學各向同性 的形式使用)和全同立構聚(苯乙烯)(PQ ;C1-C8烷基苯乙烯;烷基、芳族和脂族含環(huán)(甲 基)丙烯酸酯,包括聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)和PMMA共聚物;乙氧基化和丙氧基化的 (甲基)丙烯酸酯;多官能(甲基)丙烯酸酯;丙烯酸改性環(huán)氧樹脂;環(huán)氧樹脂;和其他烯鍵 式不飽和材料;環(huán)狀烯烴和環(huán)狀烯屬共聚物;丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABQ ;苯乙烯-丙 烯腈共聚物(SAN);環(huán)氧樹脂;聚(乙烯基環(huán)己烷);PMMA/聚(氟乙烯)共混物;聚(苯醚)合金;苯乙烯嵌段共聚物;聚酰亞胺;聚砜;聚(氯乙烯);聚(二甲基硅氧烷)(PDMS);聚 氨酯;飽和聚酯 ’聚(乙烯),包括低雙折射率聚乙烯 ’聚(丙烯)(PP) ’聚(對苯二甲酸烷 基酯),例如聚(對苯二甲酸乙二酯)(PET);聚(萘二甲酸烷基酯),例如聚(萘二甲酸乙 二酯)(PEN);聚酰胺;離聚物;乙酸乙烯酯/聚乙烯共聚物;醋酸纖維素;乙酸丁酸纖維素; 含氟聚合物;聚(苯乙烯)_聚(乙烯)共聚物;PET和PEN共聚物,包括多烯屬PET和PEN; 和聚(碳酸酯)/脂族PET共混物。術語(甲基)丙烯酸酯定義為對應的甲基丙烯酸酯或 丙烯酸酯化合物。圖4A示出具有結構化表面區(qū)域105的基材100。圖4B示出具有設置在結構化表 面區(qū)域105上的包含液體和金屬或金屬前體的流體組合物110的基材100。圖4C示出在蒸 發(fā)液體使得流體組合物110的金屬或金屬前體收集在凹陷結構115的凹面112上之后,具 有流體組合物110的金屬或金屬前體的基材。圖4D示出用粘合劑或折射率匹配材料120 回填包封了流體組合物110的金屬或金屬前體或衍生自流體組合物110的金屬前體的金屬 的基材100,從而提供了粘合劑或折射率匹配材料120與流體組合物110的金屬或金屬前體 或衍生自流體組合物110的金屬前體的金屬的界面125。在一些實施例中,收集在凹陷結構內(nèi)的導電性油墨、包含聚合物材料的導電性油 墨、或包含固化的聚合物材料的導電性油墨被化學鍍。在本發(fā)明范圍內(nèi)描述化學鍍?nèi)缦?。在一些實施例中,收集在凹陷結構內(nèi)的導電性油墨、包含聚合物材料的導電性油 墨、或包含固化的聚合物材料的導電性油墨被電鍍。電鍍在以下內(nèi)容中有所描述=Mohler, J. B.,ElectroplatinR and Related Processes, Chemical Publishing 公司(New York) (1969);美國專利 No. 5137611 (Roberts 等人);和美國專利 No. 6,632,343 (Farnsworth 等 人)。在一些實施例中,可如上所述用粘合劑或折射率匹配材料回填化學鍍導電性油 墨、化學鍍具有聚合物材料的導電性油墨、或化學鍍具有固化的聚合物材料的導電性油墨 的結構化表面區(qū)域。在本發(fā)明的方法的一些實施例中,功能性材料為化學鍍催化劑。在其它實施例中, 功能性材料為化學鍍催化劑前體。一些合適的化學鍍催化劑包括(例如)鈀、鉬、銠、銀、 金、銅、鎳、鈷、鐵和錫,以及所述元素彼此的合金和化合物或所述元素與其他元素的合金和 化合物。在一些實施例中,化學鍍催化劑包括銀、鉬等等、或它們的組合。在一些實施例中,功能性材料為化學鍍催化劑前體。合適的化學鍍催化劑前體包 括(例如)鈀、鉬、銠、銀、金、銅、鎳、鈷、鐵和錫的醇鹽、羧酸酯、和鹵化物,以及所述元素彼 此的合金和化合物或所述元素與其他元素的合金和化合物。在一些實施例中,化學鍍催化 劑前體包括乙酸鈀。在一些實施例中,化學鍍催化劑前體包括金屬有機鈀化合物,包括二酮 鈀,例如二(乙酰丙酮)鈀(II)?;瘜W鍍催化劑前體可通過如下所述的轉化步驟轉化成化 學鍍催化劑。可將包含化學鍍催化劑的流體組合物設置到結構化表面區(qū)域上。如上所述,液體 從流體組合物蒸發(fā),功能性材料收集在凹陷結構的凹面上。收集在凹陷結構的凹面上的化 學鍍催化劑可用導電材料化學鍍。在一些實施例中,收集在凹陷結構的凹面上的化學鍍催化劑用(例如)化學鍍 槽進行化學鍍?;瘜W鍍或沉積是指導電材料(例如金屬)的自催化鍍層的方法。該方法通常涉及使用含有可溶形式的沉積金屬和還原劑一起的化學鍍?nèi)芤???扇苄问降某练e金 屬通常為離子物質(zhì)或金屬絡合物(即配位至一個或多個配體的金屬物質(zhì))。無電沉積無 需將電流施加至被涂布的工件。化學鍍的方法由Mallory和J. B. Hajdu在Electroless Plating-Fundamentals and Applications, ed. G. 0. Norwich(1990)中描述。在化學鍍中涉及的步驟中的一些包括制備具有催化表面的結構化表面區(qū)域(即 化學鍍催化劑),以及將具有結構化表面區(qū)域的基材浸入適當?shù)腻儾壑?。化學鍍催化劑的 催化表面催化金屬從化學鍍?nèi)芤撼练e。一旦開始,鍍層就通過由其自身金屬表面催化的溶 液金屬源的持續(xù)還原而進行,因此為術語“自催化”??墒褂没瘜W鍍形成的金屬沉積物包括 (例如)銅、鎳、金、銀、鈀、銠、釕、錫、鈷、鋅,以及這些金屬彼此的合金或這些金屬與磷或 硼的合金,以及這些金屬彼此的化合物或這些金屬與磷或硼的化合物。合適的還原劑包括 (例如)甲醛、胼、氨基硼烷、和次磷酸鹽?;瘜W鍍的金屬和收集在基材的結構化表面區(qū)域上 的化學鍍催化劑的金屬可相同或不同?;瘜W鍍還在美國專利No. 7,160,583 (Frey等人)中 有所描述。在一些實施例中,流體組合物包含化學鍍催化劑前體。在從流體組合物蒸發(fā)液體 之后,加熱化學鍍催化劑前體,以用于形成化學鍍催化劑??捎糜诩訜峄瘜W鍍催化劑前體的 技術包括(例如)對流、輻射、和它們的組合。在一些實施例中,化學鍍催化劑前體可發(fā)生光 解分解,以形成化學鍍催化劑。在一些實施例中,所得化學鍍催化劑可如上所述被化學鍍, 以形成化學鍍的結構化表面區(qū)域。在一些實施例中,化學鍍的結構化表面區(qū)域可如上所述用粘合劑或折射率匹配材 料回填。在一些實施例中,流體組合物包含聚合物材料。適用于具有化學鍍催化劑的流體 組合物的聚合物材料包括(例如)熱塑性聚合物,例如聚酰亞胺、聚烯烴、丙烯酸樹脂、苯乙 烯等等、或它們的組合。一些合適的熱固性聚合物包括(例如)聚酰胺、聚環(huán)氧化物、酚醛 聚合物、聚酰亞胺、丙烯酸類聚合物、聚氨酯、硅樹脂聚合物等等、或它們的組合。存在于具有化學鍍催化劑的流體組合物中的聚合物材料可被固化。聚合物材料可 通過移除液體、硬化、或通過交聯(lián)聚合物材料而被固化。在一些實施例中,聚合物材料可包 含交聯(lián)劑或添加劑,以有利于聚合物材料的鏈伸長和/或交聯(lián)。與流體組合物的固化的聚 合物材料結合的化學鍍催化劑可如上所述被化學鍍。圖5A示出具有結構化表面區(qū)域155的基材150。圖5B示出具有設置在結構化表面 區(qū)域155上的包含液體和化學鍍催化劑或化學鍍催化劑前體的流體組合物160的基材150。 圖5C示出,在液體從流體組合物160蒸發(fā),使得化學鍍催化劑或化學鍍催化劑前體163收 集在凹陷結構154的凹面152上之后,保留化學鍍催化劑或化學鍍催化劑前體163的基材 150。圖5D示出置于化學鍍催化劑163上的金屬170。圖5E示出包封金屬170和化學鍍催 化劑163的粘合劑或折射率匹配材料180,從而提供了介于金屬170和粘合劑或折射率匹配 材料180之間的界面165。在本發(fā)明的方法的一些實施例中,功能性材料為掩模材料。掩模材料是指施用至 基材的材料,從而在加工過程中提供對基材的保護,并可隨后被移除以露出基材。掩模材料 可用于掩蓋金屬層或在基材的結構化表面區(qū)域上的含金屬微結構。掩模材料包括(例如) 聚合物材料、無機材料、粒子填充的復合材料、或它們的組合。合適的聚合物材料包括(例如)聚丙烯酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚酯、聚碳酸酯、聚酰亞胺等等、或它們的組合。在結 構化表面區(qū)域的化學或物理改性之前,聚合物材料可提供結構化表面區(qū)域的保護或隔離。 聚合物材料可包括(例如)一種或多種聚合物、共聚物或共混聚合物。粒子填充的復合材 料可包括與纖維素材料、聚合物粘合劑等等結合的微粒、納米粒子、或它們的組合。粒子可 為氧化物粒子、表面改性的粒子等等、或它們的組合。在一個實施例中,掩模材料為聚合物材料。存在于流體組合物中的聚合物掩模材 料(如聚合物材料)可在液體從流體組合物蒸發(fā)之后被固化。在一些實施例中,掩模材料 為粒子填充的復合材料。在一些實施例中,金屬層可沉積在收集在凹陷結構的凹面上的掩模材料上、以及 基本上不含掩模材料的結構化表面區(qū)域的其余部分上。金屬層可通過物理或化學氣相沉積 技術(包括(例如)濺法或蒸鍍法)沉積。在一些實施例中,可移除在位于凹陷結構的凹面上的掩模材料上沉積的金屬層。 在本文所述的方法中,可以將掩模當作剝離掩模。金屬層可留在結構化表面區(qū)域(即沒有 掩模材料的區(qū)域)的其余(如凸起區(qū)域)上。掩模材料和沉積在掩模材料上的金屬層可通 過溶解、加熱、降解或它們的組合而從結構化表面區(qū)域上移除。在一些實施例中,可用粘合劑或折射率匹配材料回填具有位于結構化表面區(qū)域的 其余部分上的金屬層的結構化表面區(qū)域。圖6A示出具有結構化表面區(qū)域205的基材200。圖6B示出具有設置在結構化表 面區(qū)域205上的包含掩模材料和液體的流體組合物210的基材200。圖6C示出,在蒸發(fā)液 體使得掩模材料211收集在凹陷結構215的凹面212上之后,保留流體組合物210的基材 200。圖6D示出在以下物質(zhì)上蒸鍍或濺鍍的金屬220 :i)具有第一界面219的掩模材料211 ; 和ii)具有第二界面221的結構化表面區(qū)域205的凸起結構218。圖6E示出已移除掩模材 料211和沉積在掩模材料211上的金屬220,并具有位于結構化表面區(qū)域205的第二界面 221處的凸起結構218上的金屬220的基材200。圖6F示出包封金屬220和基材200的結 構化表面區(qū)域205的粘合劑或折射率匹配材料230,其中所述結構化表面區(qū)域具有凹陷結 構215的凹面212與粘合劑或折射率匹配材料230之間的第三界面M5。第四界面240位 于介于金屬220與粘合劑或折射率匹配材料230之間。在另一方面,本發(fā)明提供了形成微結構的方法。該方法包括提供具有金屬化結構 化表面區(qū)域的基材,該金屬化結構化表面區(qū)域包括設置在結構化表面區(qū)域的表面上的金屬 層。該金屬化結構化表面區(qū)域包括一個或多個具有凹面的凹陷結構。該金屬化結構化表面 區(qū)域為基本上不含平臺。該方法包括將含有抗蝕材料和液體的流體組合物設置到金屬化 結構化表面區(qū)域上;從流體組合物蒸發(fā)液體;將抗蝕材料收集在凹陷結構的凹面上,使得 金屬化結構化表面區(qū)域的其余部分基本上不含抗蝕材料。金屬化意思是結構化表面區(qū)域包括含金屬材料層。術語含金屬材料層與術語金屬 層本文可交換使用。用于金屬化結構化表面區(qū)域的含金屬材料的一些實例包括元素金屬、 金屬合金、金屬混合物、金屬間化物、金屬氧化物、金屬硫化物、金屬碳化物、金屬氮化物、和 它們的組合。示例性的金屬包括(例如)金、銀、鈀、鉬、銠、銅、鎳、鐵、銦、錫、鉭、鈦、鉻、鎢。流體組合物的抗蝕材料可收集在一個或多個凹陷結構的凹面(其為金屬化表面) 上。如本文所用,“抗蝕材料”是指用作保護含金屬層免于化學和/或物理作用(如減成法的金屬蝕刻)的含金屬層的涂層的材料。抗蝕材料的合適的實例包括聚合物材料、無機材 料等等、或它們的組合??刮g材料在美國專利No. 6,077,560 (Moshrefzadeh等人)中有所 描述。商用抗蝕材料的一些實例包括光致抗蝕劑,例如以商品名SHIPLEY RESIST 1400-37 得自 Shipley 公司(Marlborough,Massachusetts)的抗蝕材料;以商品 名 R0NASCREEN 2400 得自 LeaRonal (Freeport, New York)的抗蝕材料;和以商品名 DAN0CURE1173(丙烯酸異冰片酯與光引發(fā)劑)得自 UCB Chemicals Corporation (Smyrna, Georgia)的另一種光致抗蝕劑。無機抗蝕材料的一些實例包括(例如)金屬氧化物和金屬氮化物、無機半導體、金 屬等等。可用的金屬氧化物和金屬氮化物的代表性實例包括(例如)氧化硅、氧化鋁、氧化 鉭、氧化鈦、氮化硅、鈦酸鋇、鈦酸鋇鍶、鋯鈦酸鋇等等。在一些實施例中,抗蝕材料在從流體組合物蒸發(fā)液體之后可被固化。也可使用可 沉積并隨后固化(如UV或電子束固化)的單體前體(反應性單體)。此外,可使用小分子 物質(zhì),例如有機玻璃、結晶有機物等等??墒褂脺p成法以移除金屬化結構化表面區(qū)域的暴露的含金屬材料層。用于移除金 屬化結構化表面區(qū)域的暴露的含金屬材料層的一些可用的減成法包括(例如)濕法化學蝕 刻、使用液體材料、干法蝕刻(如等離子體/反應性離子蝕刻)、和激光燒蝕。濕法化學蝕 刻通常涉及通過以下方法移除材料將金屬化基材浸入化學蝕刻劑的液體槽中;或用與金 屬化結構化表面區(qū)域上的含金屬材料層反應的化學蝕刻劑噴涂金屬化結構化表面區(qū)域。蝕 刻劑的代表性實例包括(例如)用于硅的HF、HF:NH4F、K0H、乙二胺鄰苯二酚(EDP)、Cs0H、 NaOH、和胼(N2H4-H2O);用于金屬的HCl:甘油、碘、KI I2_H20、和HNO3 ;和用于金屬氧化物或 氮化物的HF和HC1。含金屬材料層的液體移除通常涉及將金屬化結構化表面區(qū)域暴露于液 體,層在該液體中為可溶解的。可用的液體包括(例如)水性和有機溶液,例如基于水、丙 酮、甲苯、己烷、庚烷、環(huán)己烷等等、以及它們的混合物的溶液。干法蝕刻或通過等離子體或 反應性離子進行。干法蝕刻通常涉及將待移除的金屬化結構化表面區(qū)域的含金屬材料層暴 露于反應性等離子體,反應性等離子體通過物理和化學過程的組合蝕刻含金屬材料層???使用例如為射頻能量、微波能量、或與磁約束結合的微波能量的技術,在蝕刻劑氣體中產(chǎn)生 等離子體??捎玫奈g刻劑氣體包括(例如)氯代烴(例如CFC13、CF2Cl2、和CF3Cl)、鹵代 烴(例如CC14、CF4, CHC13、和CHF3)、氟基氣體(例如SF6、NF3、和SiF4)、氯基氣體(如Cl2、 BCl3、和SiCl4)、和溴基氣體(例如Br2和HBr)。激光燒蝕涉及通過將金屬部分暴露于激光 而直接移除金屬層,所述激光具有足以分解金屬的強度和波長。通常,使用紫外(UV)激光; 然而,照明可為任何類型的光,例如紅外光或可見光。可使用任何類型的合適的激光,例如 為CO2激光或準分子激光。準分子激光特別有用??墒褂萌魏晤愋偷臏史肿蛹す?例如F2、 ArF, KrCl, XeCl、或KrF)。所選的減成法可取決于所用的金屬化結構化表面區(qū)域和抗蝕材 料。所選的減成法可取決于特定的減成法在介于移除金屬層和移除抗蝕材料之間的選擇性 程度(即,移除法應當選擇性地移除金屬化結構化表面區(qū)域的金屬層而不是抗蝕材料),該 選擇性程度在WO 2005061752 (Theiss)中有所描述。適當?shù)臏p成法對于本領域的技術人員 而言將顯而易見。在一些實施例中,抗蝕材料在從流體組合物蒸發(fā)液體之后可被固化??刮g材料的固化可通過移除液體、干燥抗蝕材料、或通過交聯(lián)而進行。在一些實施例中,金屬化結構化表面區(qū)域的凹陷結構或凹陷結構的至少一部分包 含收集在凹陷結構的凹面上的抗蝕材料、或抗蝕材料和聚合物材料、或抗蝕材料和固化的 聚合物材料。金屬化結構化表面區(qū)域的其余部分基本上不含抗蝕材料??赏ㄟ^從金屬化結 構化表面區(qū)域移除金屬層的至少一部分而蝕刻金屬化結構化表面區(qū)域的其余的金屬層。已 描述了用于移除或蝕刻金屬化結構化表面區(qū)域的金屬層的其余的材料。在凹陷結構的凹面 上的抗蝕材料在蝕刻程序過程中保護設置在抗蝕材料之下的金屬層。在一些實施例中,流體組合物包含抗蝕材料和聚合物材料,或流體組合物包含抗 蝕材料和固化的聚合物材料,該固化的聚合物材料在從金屬化結構化表面區(qū)域的其余蝕刻 金屬層之后,可從金屬化結構化表面區(qū)域的凹陷結構的凹面上移除。移除凹陷結構的抗蝕 材料時,金屬化結構化表面區(qū)域的金屬層可在凹陷結構內(nèi)暴露??刮g材料可通過加熱、溶 解、降解或本領域的技術人員已知的其他方法移除。在一些實施例中,具有含金屬材料層和在蝕刻之后殘留于凹陷結構中的抗蝕材料 的結構化表面區(qū)域可用粘合劑或折射率匹配材料回填。在其它實施例中,具有殘留于凹陷 結構中的含金屬材料層并已移除抗蝕材料的結構化表面區(qū)域可用粘合劑或折射率匹配材 料回填。圖7A示出具有結構化表面區(qū)域305的基材300。圖7B示出具有沉積在具有金 屬-基材界面315的結構化表面區(qū)域305上的金屬層310的基材300。圖7C示出設置在金 屬層310上的含有抗蝕材料和液體的流體組合物320。圖7D示出具有沉積在結構化表面 區(qū)域305上的金屬層310的基材300,使得當液體從流體組合物320蒸發(fā)時,抗蝕材料321 收集在具有介于抗蝕材料321和金屬層310之間的界面325的金屬化凹陷結構327的金屬 化凹面312上。圖7E示出從凸起區(qū)域318選擇性地蝕刻金屬層310,從而留下流體組合物 320的抗蝕材料和金屬化凹陷結構327的金屬化凹面312。圖7F示出在移除抗蝕材料321 之后,具有剩余的金屬化凹陷結構327的金屬層310的基材300。圖7G示出包封金屬化凹 陷結構327的金屬層310和基材300的結構化表面區(qū)域305的粘合劑或折射率匹配材料 340。形成金屬-粘合劑或折射率匹配材料界面350和基材-粘合劑或折射率匹配材料界 面 330。在一些實施例中,提供了制品。制品包括透明基材,其具有結構化表面區(qū)域;功 能性材料,其為導電的材料(導電材料),選擇性地置于結構化表面區(qū)域的凹陷結構中;和 粘合劑或折射率匹配材料的找平層,其回填結構化表面區(qū)域的凹陷結構。結構化基材區(qū)域 為基本上不含平臺。選擇性地置于結構化表面區(qū)域的凹陷結構中,意思是導電材料存在于 凹陷結構中并接觸凹面,且不存在于結構化表面區(qū)域的其余部分的至少一部分,例如凸起 結構的表面。導電材料可以包括根據(jù)本發(fā)明的上述方法所留下的接觸凹面的導電材料中的任 何一種或多種。制品的基材材料可以選自透明的且可用于上述方法的上述基材材料中的任 何者。特別有用的基材材料包括模塑聚合物基材,例如通過(例如)熱壓印或固化,用物理 工具模塑聚合物膜而加工的具有結構化表面區(qū)域的基材材料?;靥畈牧?,例如,粘合劑或折射率匹配材料,可以選自可用于上述方法中的本發(fā)明 之前列出的那些。找平意思是粘合劑或折射率匹配材料采取以下行為i)完全填充未被導電材料占據(jù)的結構化表面區(qū)域的凹陷結構的任何體積; )任選地覆蓋結構化表面區(qū)域的 凸起結構;且iii)具有其與結構化表面區(qū)域表面之間的界面相對的表面,該表面與基材的 主表面輪廓平行。在一些實施例中,回填材料折射率與基材折射率之間的差值為小于或等 于 0. 2??梢愿鶕?jù)可用于上述方法的基材的上文描述,選擇制品基材結構化表面區(qū)域表面 特征的幾何形狀。優(yōu)選的用于制品的基材可以根據(jù)可用于上述方法的基材的上述優(yōu)選,在 表面特征的維度和形狀、表面特征的均勻度、和表面特征的密度的均勻度方面進行選擇。除了優(yōu)選基材的表面特征之外,可以就與凹面接觸的導電材料的圖案方面限定優(yōu) 選的制品。至少部分與凹陷結構的圖案對準的導電材料的圖案可包括重復幾何特征,例如 周期性間隔的線。導電材料可呈二維網(wǎng)絡、網(wǎng)格、或網(wǎng)孔的形式。二維網(wǎng)絡、網(wǎng)格、或網(wǎng)孔可 具有規(guī)則、周期性的幾何形狀,或可具有無規(guī)的幾何形狀。導電材料可呈一系列平行線的形 式。對于導電材料呈二維網(wǎng)絡、網(wǎng)格、或網(wǎng)孔、或一系列平行線的形式的一些實施例,限定這 些圖案的線的寬度優(yōu)選為均勻的,并優(yōu)選在10納米至500微米的范圍內(nèi)、更優(yōu)選在50納米 至100微米的范圍內(nèi)、更優(yōu)選在100納米至25微米的范圍內(nèi)、更優(yōu)選在250納米至10微米 的范圍內(nèi)、更優(yōu)選在500納米至5微米的范圍內(nèi)、且最優(yōu)選在1微米至4微米的范圍內(nèi)。在 對于導電材料呈線的二維網(wǎng)絡、網(wǎng)格、或網(wǎng)孔、或一系列平行線的形式的一些實施例,由導 電材料占據(jù)或覆蓋的結構化表面區(qū)域的面積百分比優(yōu)選在0. 01%至50%之間、更優(yōu)選在 0. 至25%之間、更優(yōu)選在至15%之間。圖8示出根據(jù)一個實施例的制品500,該制品包括在剖面中顯示的結構化表面區(qū) 域515。制品500為柔韌片的形式,其主表面505具有主表面輪廓510。圖9示出包括具有結構化表面區(qū)域515的基材520的制品500,所述基材具有主表 面輪廓510。結構化表面區(qū)域515包含凹陷結構530和凸起結構535。具有凹面525的凹陷 結構530包含與凹面530接觸的導電材料540和凹面525。結構化表面區(qū)域與在基材-回 填材料界面550和導電材料-回填材料界面560處的回填材料545接觸。回填材料也包括 與主表面輪廓510平行的第一表面555。本發(fā)明的微結構可在許多應用中使用。在一些實施例中,微結構包括肉眼不可見 或幾乎不可見的具有足夠小的最小維度(如線的寬度)的導電結構。使用微結構的一些應 用包括電子電路,例如柔性電路。使用微結構的其他應用包括需要電極的器件。電極的實例 包括導電的并在大面積(如,大于Icm2、大于500cm2、或大于Im2的大面積)內(nèi)透光的基本上 平面的電極、柔性電極等等。包括電極的器件的一些實例包括電致變色光窗和顯示器、電致 發(fā)光燈、電阻加熱窗、和觸摸屏顯示器。包括微結構的其他應用包括在屏蔽電磁輻射中的用 途,例如電磁干涉(EMI)。后者的實例包括電子信息顯示器,例如等離子體顯示面板(PDP)。本發(fā)明將通過以下實例得以進一步闡明,這些實例是示例性的,并且并非旨在限 制本發(fā)明的范圍。實例本發(fā)明在以下實例中進行更加具體的描述,這些實例僅僅旨在舉例說明,因為對 于本領域的技術人員來說,本發(fā)明范圍內(nèi)的許多修改和變型將顯而易見。除非另外指明,否 則以下實例提及的所有份數(shù)、百分比、和比率均是基于重量,并且實例中所用的所有試劑均 獲自或可得自如下所述的化學品供應商,或可以用常規(guī)技術合成。
實例1制備預鍍層溶液。將乙酸鈀(Pd(OAc)2;0. 24 克;Alfa Aesar(Ward Hill, Massachusetts)和乙酸纖維素(1. 36 克;Sigma Aldrich(St. Louis, Missouri))溶解于 丙酮(98. 4克;Sigma Aldrich(St. Louis, Missouri))中,以形成預鍍層溶液。用吸管將 預鍍層溶液沉積至可以商品名VIKUITI 90/24BRIGHTNESS ENHANCEMENT FILM II (3M公司 Display and Graphics Division(Maplewood,Minnesota))購得的棱鏡膜上。隨后用線 1 Meyer Rod (4 爾(100 ) ;R. D. Specialties, Incorporated (Webster, New York)) 提取預鍍層溶液,從而得到涂層。靜置基材上的涂層,直至丙酮從涂層蒸發(fā),使得基材為接 觸干燥的,從而形成樣品。樣品在室溫和大氣壓下干燥約30秒。在樣品干燥之后,將其置 人含 同化學IS (M85-System ;MacDermid Incorporated (ffaterbury, Connecticutt))中 約4分鐘。將樣品從化學鍍槽中移出,用去離子水(Sigma Aldrich(St. Louis,Missouri)) 洗滌,并在室溫和大氣壓下在空氣中干燥。在干燥之后,用可以商品名3M EAGLE Resin(3M 公司(M.Paul,Minnesota))購得的UV (紫外)-可固化丙烯酸酯樹脂回填具有微結 構的樣品。通過層壓介于聚對苯二甲酸乙二醇酯片((PET) ;Eastman Chemical公司 (Kingsport, Tennessee))和棱鏡膜之間的UV-可固化丙烯酸酯樹脂而回填棱鏡膜的微 結構,以形成分層結構。將分層結構置于Fusion UV固化室(Model MC-6RQN ;Fusion UV Systems (Gaithersburg,Maryland))中。用UV輻射(H-燈泡)聚合UV可固化樹脂丙烯酸 酯。將PET片從分層結構移除。用光顯微鏡(Leica Reichert Polyvar 2 ; Leica(Allendale,New Jersey))測定在棱鏡膜的凹陷結構內(nèi)的銅微結構(如微量銅)。設 置在凹陷結構中的銅微結構的寬度或剖面為約4-8微米,如圖11的光學顯微圖所示。銅微 結構的2. 54cm寬的陣列的片電阻測得在約0. 25至約2. 5 Ω /平方范圍內(nèi),如圖12的光學 顯微圖所示。實例2制備預鍍層溶液。將乙酸鈀(Pd(OAc)2;0. 24 克;Alfa Aesar(Ward Hill, Massachusetts)和乙酸纖維素(1.36 克;Sigma Aldrich(St. Louis, Missouri))溶解 于丙酮(98. 4克;Sigma Aldrich(St. Louis, Missouri))中,以形成預鍍層溶液。用吸 管將預鍍層溶液沉積在微透鏡陣列膜上,類似于可以商品名MICRO OPTICS MICR0LENS ARRAYS (Leister Process Technologies (Sarnen, Switzerland))購得的那個。隨后用線繞 Meyer Rod (4 (100 '¢^) ;R. D. Specialties, Incorporated (Webster, New York)) 取預鍍層溶液,從而得到涂層。靜置基材上的涂層,直至丙酮從涂層蒸發(fā),使得基材為接觸 干燥的,從而形成樣品。樣品在室溫和大氣壓下干燥30秒。在樣品干燥之后,將其置入含銅 化學IS (M85-System ;MacDermid Incorporated (ffaterbury, Connecticut))大約 4 分I中。 將樣品從化學鍍槽中移出,用去離子水(Sigma Aldrich(St. Louis, Missouri))洗滌,并在 室溫和大氣壓下在空氣中干燥。光學顯微13示出含有金屬層的凹陷結構。在干燥之 后,用可以商品名3MEAGLE Resin(3M公司(St. Paul,Minnesota))購得的UV(紫外)-可固 化丙烯酸酯樹脂回填具有微結構的樣品。通過層壓介于聚對苯二甲酸乙二醇酯片((PET); Eastman Chemical公司(Kingsport,Tennessee))和微透鏡陣列膜之間的UV-可固化丙烯 酸酯樹脂而回填微透鏡陣列膜的微結構,以形成分層結構。將分層結構置于Fusion UV固化室(ModelMC-6RQN ;Fusion UV Systems (Gaithersburg, Maryland))中。用 UV 輻射(H-燈 泡)聚合UV可固化樹脂丙烯酸酯。光學顯微14示出在回填之后的圖13的微透鏡陣 列基材。將PET片從分層結構移除。用光顯微鏡(Leica Reichert Polyvar 2 ; Leica(Allendale, New Jersey))測定在微透鏡陣列膜的凹陷結構內(nèi)的銅微結構(如微量 銅)。銅微結構的寬度為約5至15微米。微透鏡陣列膜的銅微結構的片電阻測得為約0. 25 至2. 5Ω/平方。實例3制備抵抗溶液。將 Futurrex NR9-1000PY 溶液(15 克;Futurrex,he. (Franklin, New Jersey))溶解于甲乙酮((MEK)85 克;Sigma Aldrich(St. Louis, Missouri))中,以 形成抵抗溶液。通過將銅的均勻層蒸汽涂布至可以商品名VIKUITI 90/24BRIGHTNESS ENHANCEMENT FILM II (3M公司 Display and Graphics Division (Maplewood,Minnesota)) 購得的棱鏡膜上,以形成金屬化棱鏡膜,從而制備基材上的金屬化結構化表面區(qū)域。片電阻 測得為約0.5至約5.0 Ω/平方。將抵抗溶液模具涂布至上述金屬化棱鏡膜上。膜以2m/min的速率移動,抵抗溶液 具有1.6cm3/分鐘的流量。將抵抗溶液施用到約10. 5cm的寬度。靜置基材上的抵抗溶液 直至MEK從涂層蒸發(fā),使得基材為接觸干燥的,從而在環(huán)境條件下形成樣品。通過將100 克蝕亥Ij 劑(Microclean Etch ;Rohm & Haas (Philadelphia, Pennsylvania))加入一升去離子水而制備水性蝕刻劑槽。攪拌水性蝕刻劑槽45秒,以在 去離子水中混合蝕刻劑。在混合水性蝕刻劑槽之后,將金屬化棱鏡膜置于水性蝕刻劑槽中 約20秒,以形成蝕刻的金屬化棱鏡膜。將蝕刻的金屬化棱鏡膜從水性蝕刻劑槽中移出,在 去離子水中洗滌2分鐘,并在室溫和大氣壓下干燥。在干燥之后,用可以商品名3M EAGLE ReSin(3M公司(St. Paul, Minnesota))購得的UV(紫外)-可固化丙烯酸酯樹脂回填蝕刻 的金屬化棱鏡膜。通過層壓介于聚對苯二甲酸乙二醇酯片((PET) ;Eastman Chemical公司 (Kingsport, Tennessee))和蝕刻的金屬化棱鏡膜之間的UV-可固化丙烯酸酯樹脂而回填 蝕刻的金屬化棱鏡膜的微結構,以形成分層結構。將分層結構置于Vision UV固化室(Model MC-6RQN ;Fusion UV Systems (Gaithersburg, Maryland))中。用 UV 輻射(H-燈泡)聚合 UV可固化樹脂丙烯酸酯。將PET片從分層結構移除。用光顯微鏡(Leica Reichert Polyvar 2 ; Leica(Allendale, New Jersey))測定在蝕刻的金屬化棱鏡膜的凹陷結構內(nèi)的銅微結構 (如微量銅)。銅微結構的寬度為約4至10微米,如光學顯微15所示。銅微結構的1 英寸(2. 54cm)寬的陣列的片電阻測得為約4至約10Ω/平方。實例4制備抵抗溶液。將 Futurrex NR9-1000PY 溶液 Q5 克;Futurrex,he. (Franklin, New Jersey))溶解于甲乙酮((MEK)85 克;Sigma Aldrich(St. Louis, Missouri))中,以形 成抵抗溶液。通過將銅的均勻層蒸汽涂布至包含中心至中心間距為85微米的半球形小透 鏡(如“小微透鏡”)的基材上,從而制備基材上的金屬化結構化表面區(qū)域。金屬化基材的 片電阻為約0. 5 Ω /平方至5 Ω /平方。將抵抗溶液模具涂布至上述金屬化基材上?;囊约s2m/min的速率移動。抵抗溶液的流量為約3. 5cm7min。甲乙酮在室溫和常壓下從涂層蒸發(fā)。
將金屬化基材置于實例4的水性蝕刻劑槽中約2分鐘,并在室溫和常壓下干燥。 干燥的蝕刻的金屬化表面用如上實例4所述的UV-可固化丙烯酸酯樹脂回填。通過層壓 介于聚對苯二甲酸乙二醇酯片((PET) ;Eastman Chemical 公司(Kingsport,Tennessee)) 和蝕刻的金屬化棱鏡膜之間的UV-可固化丙烯酸酯樹脂而回填蝕刻的金屬化棱鏡膜的微 結構,以形成分層結構。將分層結構置于Fusion UV固化室(Model MC-6RQN ;Fusion UV Systems (Gaithersburg,Maryland))中。用UV輻射(H-燈泡)聚合UV可固化樹脂丙烯酸將PET片從分層結構移除。用光顯微鏡(Leica Reichert Polyvar 2 ; Leica(Allendale, New Jersey))測定在蝕刻的金屬化棱鏡膜的凹陷結構內(nèi)的銅微結構 (如微量銅),如光學顯微16所示。存在于回填的基材的凹陷結構中的銅微結構的寬 度為約5至15微米。實例5制備銀墨溶液。將Cabot CCI-300銀導電性油墨(1克;Cabot Superior MicroPowders (Albuquerque, New Mexico))與 15 克重量甲乙酮((MEK)85 克;Sigma Aldrich (St. Louis, Missouri))混合,以形成銀墨溶液。用吸管將銀墨溶液沉積至可以商品名VIKUITI 90/50BRIGHTNESS ENHANCEMENT FILM II(3M公司 Display and Graphics Division (Maplewood,Minnesota))購得的棱鏡膜 上。隨后用線繞 MeyerRod (4 密爾(100 微米);R. D. Specialties, Incorporated (Webster, New York))提取銀墨溶液,從而得到涂布的棱鏡膜。甲乙酮在室溫和大氣壓下從膜蒸發(fā)大 約1分鐘。在干燥涂布的棱鏡膜之后,將基材加熱至100°C達15分鐘,以固化銀墨。在干燥之 后,用可以商品名3M EAGLE Resin(3M公司( . Paul,Minnesota))購得的UV(紫外)-可 固化丙烯酸酯樹脂回填膜。通過層壓介于聚對苯二甲酸乙二醇酯片((PET) ;Eastman Chemical公司(Kingsport,Tennessee))和棱鏡膜之間的UV-可固化丙烯酸酯樹脂而回填 棱鏡膜的微結構,以形成分層結構。將分層結構置于Fusion UV固化室(Model MC-6RQN ; Fusion UV Systems (Gaithersburg, Maryland))中。用 UV 輻射(H-燈泡)聚合 UV 可固 化樹脂丙烯酸酯。然后將分層構造置入Fusion UV固化室(Model MC-6RQN, Fusion UV Systems (Gaithersburg, MD)),并用由H-燈泡發(fā)射的UV輻射聚合丙烯酸酯。用光顯微鏡 (Leica Reichert Polyvar 2,Leica(Allendale, NJ))測得的位于棱鏡膜的凹陷結構中的 銀微結構的寬度為約10至25微米,如光學顯微17所示。預示性實例公開了使用“剝離”程序形成微結構的方法。溶液含有如FuturreXNR9-1000PY(25 克;Futurrex,Inc. (Franklin, New Jersey))的剝離材料,其溶解于甲乙酮((MEK)85 克; Sigma Aldrichd Louis,Missouri))而形成剝離溶液??蓪冸x溶液涂布至可以商 品名 VIKUITI 90/50BRIGHTNESS ENHANCEMENT FILM II (3M 公司 Display and Graphics Division (Maplewood,Minnesota))購得的棱鏡膜上??捎镁€繞 Meyer Rod (4 密爾(100 微 米);R. D. Specialties, Incorporated (Webster, New York))提取銀墨溶液,從而得到涂布 的棱鏡膜。甲乙酮可從膜蒸發(fā),使得剝離材料位于膜的凹陷通道中??赏ㄟ^蒸發(fā)涂布機將銅沉積至涂布的棱鏡膜上。銅將共形地覆蓋整個膜,所述膜包括沉積在棱鏡膜的凹陷通道 中的剝離材料??捎眉滓彝礈旖饘偻坎嫉睦忡R膜以溶解剝離材料和粘附至凹陷通道中的 剝離材料的銅。銅層可保持在凸面(如不含剝離材料的表面)上。
在不脫離本發(fā)明范圍和精神的前提下,對本發(fā)明的各種修改和更改對于本領域的 技術人員來說將顯而易見,而且應當理解,本發(fā)明不限于本文所示的示例性實施例。
權利要求
1.一種形成微結構的方法,包括提供具有結構化表面區(qū)域的基材,所述結構化表面區(qū)域包括一個或多個具有凹面的凹 陷結構,所述結構化表面區(qū)域基本上不含平臺;將包含功能性材料和液體的流體組合物設置到所述結構化表面區(qū)域上;以及 從所述流體組合物蒸發(fā)液體,所述功能性材料在所述凹面上聚集,使得所述結構化表 面區(qū)域的其余部分基本上不含所述功能性材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中所述功能性材料包括金屬、金屬前體、化學鍍催化 劑、化學鍍催化劑前體、掩模材料、生物材料、或它們的組合。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中所述流體組合物包含導電性油墨。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法,還包括在從所述流體組合物蒸發(fā)液體之后固化所述導 電性油墨。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法,還包括化學鍍所述結構化表面區(qū)域。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法,還包括在從所述流體組合物蒸發(fā)液體之后固化所述功 能性材料。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法,還包括化學鍍所述功能性材料。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法,還包括用粘合劑或折射率匹配材料回填所述凹陷結構。
9.一種形成微結構的方法,包括提供具有金屬化結構化表面區(qū)域的基材,所述金屬化結構化表面區(qū)域具有設置在所述 結構化表面區(qū)域上的金屬層,所述金屬化結構化表面區(qū)域包括一個或多個具有凹面的凹陷 結構,所述金屬化結構化表面區(qū)域基本上不含平臺;將含有抗蝕材料和液體的流體組合物設置到所述金屬化結構化表面區(qū)域上;以及 從所述流體組合物蒸發(fā)液體,所述抗蝕材料在所述凹面上聚集,使得所述金屬化結構 化表面區(qū)域的其余部分基本上不含抗蝕材料。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法,還包括在從所述流體組合物蒸發(fā)液體之后固化所述 抗蝕材料。
11.根據(jù)權利要求9所述的方法,還包括用粘合劑或折射率匹配材料回填所述凹陷結構。
12.根據(jù)權利要求1-11中的任一項所述的方法,其中所述基材包括微復制型的基材。
13.根據(jù)權利要求9所述的方法,其中所述結構化表面區(qū)域或所述金屬化結構化表面 區(qū)域具有線性棱柱、棱錐、半橢圓體、錐、非線性棱柱、或它們的組合。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法,其中所述結構化表面區(qū)域或所述金屬化結構化表面 區(qū)域具有線性棱柱。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法,其中所述結構化表面區(qū)域具有三棱錐、四棱錐、五棱 錐、六棱錐、或它們的組合。
16.根據(jù)權利要求9所述的方法,其中所述液體包含酮、醇、或它們的組合。
17.一種制品,包括透明基材,所述透明基材具有帶主表面輪廓的主表面并具有結構化表面區(qū)域,所述結 構化表面區(qū)域包括一個或多個具有凹面的凹陷結構,所述結構化表面區(qū)域基本上不含平臺;導電材料,所述導電材料與所述凹面相鄰并接觸;和粘合劑或折射率匹配材料,所述粘合劑或折射率匹配材料具有第一表面和第二表面, 所述第一表面接觸所述結構化表面區(qū)域,所述第二表面平行于所述透明基材的所述主表面 輪廓,其中所述結構化表面區(qū)域的其余部分基本上不含導電材料。
18.根據(jù)權利要求17所述的制品,其中所述導電材料為線的二維網(wǎng)絡或一系列平行 線,其中所述線的寬度為在10納米至500微米的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)權利要求17所述的制品,其中所述導電材料為線的二維網(wǎng)絡形式,其中所述 結構化表面區(qū)域的由導電材料覆蓋的面積百分比在0. 01 %至50%的范圍內(nèi)。
20.根據(jù)權利要求17所述的制品,其中所述粘合劑或所述折射率匹配材料的折射率與 所述基材的折射率的差值小于或等于0. 2。
21.根據(jù)權利要求17所述的制品,其中所述透明基材為微復制型的聚合物膜。
全文摘要
本發(fā)明描述了制品和形成微結構的方法。所述方法包括提供具有結構化表面區(qū)域的基材,所述結構化表面區(qū)域包括一個或多個具有凹面的凹陷結構。所述結構化表面區(qū)域為基本上不含平臺。所述方法包括將包含功能性材料和液體的流體組合物設置到所述結構化表面區(qū)域上。所述方法包括從所述流體組合物蒸發(fā)液體。所述功能性材料在所述凹面上聚集,使得所述結構化表面區(qū)域的其余部分基本上不含所述功能性材料。
文檔編號G03F7/00GK102131958SQ200980132864
公開日2011年7月20日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權日2008年6月30日
發(fā)明者克里斯汀·E·莫蘭, 米哈伊爾·L·佩庫羅夫斯基, 馬修·H·弗雷, 馬修·S·斯泰 申請人:3M創(chuàng)新有限公司