專利名稱：抗反射模塑制品及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及抗反射模塑制品以及制造所述制品的方法。更具體地，本發(fā)明涉及具有非常低的的反射率的抗反射模塑制品以及有效制造所述制品的方法。
背景技術：
CRT顯示器、液晶顯示器和等離子顯示器廣泛用作終端顯示器設備。當室內(nèi)光或太陽光在顯示器表面發(fā)生反射時，在顯示器上觀看圖像時出現(xiàn)困難，需要防止顯示器表面上發(fā)生光反射。
迄今，通過層壓多層具有不同折射率的薄膜而形成的抗反射膜已經(jīng)被用作防止顯示器表面發(fā)生反射的手段。由于所述抗反射膜是根據(jù)真空氣相沉積等方法通過形成薄層而制備的，因此該制備需要大規(guī)模的設備和長的時間。因此，作為更容易提供抗反射性能的手段，提出由具有粗糙表面的最外層(其中超細離子完全暴露且空氣和超細離子混合在一起)和含有超細離子的層(與最外層相鄰)構(gòu)成的抗反射膜，所述超細離子的折射率等于或小于基底材料的折射率，且從最外層到底層的折射率明顯增大(專利文獻1)。為制備該抗反射膜，需要具有特定折射率的超細粒子和粘結(jié)劑，制備還需要長時間，但是不需要大規(guī)模的設備。
為了克服上述問題，提出通過為基底材料表面提供微小突起和凹陷而不使用不同于基底材料的材料而提供抗反射性能的方法。所述解決方案的實例包括抗反射制品，其中以以下方式在水平方向上連續(xù)形成具有突起和凹陷的形狀，使得相鄰突起或凹陷之間的間距(pitch)為10-300nm(專利文獻2)；通過以下方法在光學設備上形成棱錐形狀以點陣的形式在光學設備上形成金屬掩模，然后通過使用反應性離子蝕刻進行處理以逐漸減小金屬掩模的直徑直至金屬掩模最終消失(專利文獻3)；通過以下方法獲得的注塑制品通過注塑脂環(huán)族烯烴樹脂高度轉(zhuǎn)印精細圖案(專利文獻4)；具有抗反射結(jié)構(gòu)的抗反射模塑制品，其中在表面上形成具有間距的微小突起和凹陷，所述間距等于或小于光波長，抗反射模塑制品的折射率在厚度方向上減小(專利文獻5)；以及在表面上具有微小突起和凹陷的抗反射膜，所述突起和凹陷具有35-400nm的周期和100-700nm的深度(專利文獻6)。但是，使顯示器表面的光反射減小到完全令人滿意的水平是困難的。
日本專利申請公開No.Heisei 7(1995)-168006(第2頁，圖1)[專利文獻2]日本專利申請公開No.2000-71290(第2頁，圖1)[專利文獻3]日本專利申請公開No.2001-272505(第2頁，圖5)[專利文獻4]日本專利申請公開No.2001-323074(第2頁，圖1)[專利文獻5]日本專利申請公開No.2002-267815(第2頁，圖1)[專利文獻6]日本專利申請公開No.2003-43203(第2頁，圖1)本發(fā)明的目的是提供具有非常低的反射率的抗反射模塑制品以及有效制造該制品的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人為了克服上述問題進行了大量研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過在整個抗反射表面上形成具有棱錐形狀的突起和凹陷并且沒有面部分(face portions)與抗反射制品的面平行，可以顯著地減小在具有突起和凹陷的抗反射制品的表面上的光反射，而且，通過將具有突起和凹陷的形狀的傾斜表面的算術平均粗糙度調(diào)節(jié)至100nm或更小，可以顯著減小反射率?；谠撜J識，完成了本發(fā)明。
本發(fā)明提供(1)抗反射模塑制品，其包含熱塑性樹脂且具有抗反射面，所述抗反射面包括具有微小棱錐形狀的突起或具有通過除去微小棱錐而形成的形狀的凹陷，其中所述抗反射面完全由突起和凹陷的傾斜面形成，突起的平均高度或者凹陷的平均深度為50-600nm，且相鄰突起的頂點之間或相鄰凹陷的最低部分之間的平均最短距離為50-400nm；(2)(1)中描述的抗反射模塑制品，其中突起或凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為100nm或更??；(3)抗反射模塑制品，其包含熱塑性樹脂且具有抗反射面，所述抗反射面具有包括微小突起和凹陷的形狀，其中包括微小突起和凹陷的形狀是具有由水平方向上緊密排列薄而長的三棱柱形成的脊的形狀，而且在所述棱柱之間不存在未用空間，在垂直于三棱柱形成的脊的方向上的截面形狀具有緊密交替排列的向上的三角形和向下的三角形形成的形狀，且在所述三角形之間不存在未用空間，所述抗反射面完全由突起和凹陷的傾斜面形成，從凹陷底部到突起頂部的平均高度為50-600nm，相鄰突起的頂點之間的平均最短距離為50-400nm，且突起和凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為100nm或更?。?4)抗反射模塑制品，其包含熱塑性樹脂且具有抗反射面，所述抗反射面具有包括微小突起或凹陷的形狀，其中所述的包括微小突起和凹陷的形狀是具有由水平方向上排列的薄而長的三棱柱形成的脊的形狀，在所述棱柱之間存在未用空間，或者所述的包括微小突起和凹陷的形狀是通過除去水平方向上排列的薄而長的三棱柱而形成的形狀，且在所述棱柱之間存在未用空間，在垂直于三棱柱形成的脊的方向上的抗反射面的截面的突起形狀或凹陷形狀分別是制品的三角形部分或三角形空間，所述抗反射面包括突起和凹陷的傾斜面，面部分與抗反射模塑制品的面平行，突起的平均高度或凹陷的平均深度為50-600nm，相鄰突起的頂點之間或相鄰凹陷的最低部分之間的平均最短距離為50-400nm，且突起或凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為100nm或更?。?5)抗反射模塑制品，其包含熱塑性樹脂且具有包含突起或凹陷的面，所述突起具有微小的棱錐或圓錐形狀，所述凹陷具有通過除去微小棱錐或圓錐而形成的形狀，其中抗反射面包括突起或凹陷的傾斜面以及平行于抗反射模塑制品的面的面部分，突起的平均高度或凹陷的平均深度為50-600nm，相鄰突起的頂點之間或相鄰凹陷的最低部分之間的平均最短距離為50-400nm，且突起或凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為100nm或更小；(6)(1)-(5)中任一項中描述的抗反射模塑制品，其中所述熱塑性樹脂是具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂；以及(7)制造(1)-(5)中任一項中描述的抗反射模塑制品的方法，該方法包括使用移動軸在X、Y和Z方向上的精度為10nm或更小的精細切割機和具有算術平均粗糙度為10nm或更小的表面的單晶鉆石切割工具，在控制在預定溫度±0.1℃的恒溫室中，在模芯(mold core)或壓模(stamper)表面上形成具有突起和凹陷的形狀、具有突起的形狀或者具有凹陷的形狀；以及使用具有模芯或壓模的模具根據(jù)注塑法將熱塑性樹脂模塑成所述制品，所述模芯或壓模表面上具有所述形狀。


圖1是本發(fā)明的抗反射模塑制品的實施方案的平面圖和截面圖。
圖2表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一實施方案的平面圖和截面圖。
圖3表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一實施方案的平面圖和截面圖。
圖4表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一實施方案的平面圖和截面圖。
圖5表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一實施方案的平面圖和截面圖。
圖6表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一實施方案的平面圖和截面圖。
圖7表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一實施方案的平面圖和截面圖。
圖8表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一實施方案的平面圖和截面圖。
圖9表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一實施方案的平面圖和截面圖。
在圖中，標記1表示正方形棱錐，標記2表示小正方形棱錐，標記3表示大正方形棱錐，標記4表示具有矩形底部的四棱錐，標記5表示小正方形棱錐，標記6表示規(guī)則三棱錐，標記7表示規(guī)則六棱錐，標記8表示通過除去正方形棱錐形成的凹陷，標記9表示棱柱形狀，標記10表示具有棱柱形狀的突起，標記11表示與抗反射模塑制品的面平行的面部分，標記12表示具有正方形棱錐形狀的突起，標記13表示與抗反射模塑制品的面平行的面部分，標記14表示具有圓錐形狀的凹陷，以及標記15表示與抗反射模塑制品的面平行的面。
具體實施例方式
本發(fā)明的抗反射模塑制品的第一實施方案是抗反射模塑制品，其包含熱塑性樹脂且具有抗反射面，所述抗反射面包括具有微小棱錐形狀的突起或具有通過除去微小棱錐而形成的凹陷，其中抗反射面的整個表面由突起和凹陷的傾斜面形成，突起的平均高度或凹陷的平均深度為50-600nm且優(yōu)選100-400nm，相鄰突起的頂點之間或相鄰凹陷的最低部分之間的平均最短距離為50-400nm且優(yōu)選100-350nm。優(yōu)選地，在本實施方案的抗反射模塑制品中，突起和凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為100nm或更小，更優(yōu)選為50nm或更小，最優(yōu)選為20nm或更小。在本實施方案的抗反射模塑制品中，通過測量連接棱錐頂點和底面各邊的線的長度而獲得突起和凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)，然后根據(jù)日本工業(yè)標準B0601的方法獲得所得長度的平均值。當突起的平均高度或凹陷的平均深度小于50nm時，可能無法表現(xiàn)出足夠的防反射作用。當突起的平均高度或凹陷的平均深度超過600nm時，可能難以制備抗反射模塑制品。當相鄰突起的頂點之間或相鄰凹陷的最低部分之間的平均距離小于50nm時，可能難以制備抗反射模塑制品。當相鄰突起的頂點之間或相鄰凹陷的最低部分之間的平均距離超過400nm時，可能無法表現(xiàn)出足夠的防反射作用。當突起和凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)超過100nm時，可能無法表現(xiàn)出足夠的防反射作用。
圖1表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的示意性局部平面圖和沿線A-A切割該制品的截面圖。在本實施方案的抗反射模塑制品中，抗反射面完全由緊密排列的具有相同形狀的正方形棱錐1的傾斜面構(gòu)成，并且沒有與抗反射制品的面平行的面部分。由于正方形棱錐都具有相同的形狀，因此突起的平均高度等于單個正方形棱錐的高度h，相鄰突起的頂點之間的平均最短距離等于兩個相鄰的正方形棱錐之間的距離。
圖2表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一個實施方案的示意性局部平面圖和沿線B-B切割該制品的截面圖。在本實施方案的抗反射模塑制品中，小正方形棱錐2、大正方形棱錐3和具有矩形底面4的四棱錐存在于抗反射面上?？狗瓷涿嫱耆蛇@些正方形棱錐的傾斜面構(gòu)成，并且沒有與抗反射制品的面平行的面部分。通過相對于具有不同高度的全部四棱錐測量例如高度h1，h2等獲得突起的平均高度，然后獲得所得值的平均值?？梢酝ㄟ^測量相鄰的小棱錐的頂點之間的距離、小棱錐2和大棱錐3的頂點之間的距離，以及具有矩形底面4的四棱錐和距離5最短距離放置的小正方形棱錐的頂點之間的距離而獲得相鄰突起的頂點之間的平均最短距離，然后獲得所得值的平均值。
圖3表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一個實施方案的示意性局部平面圖和沿線C-C切割該制品的截面圖。在本實施方案的抗反射模塑制品中，抗反射面完全由緊密排列的具有相同形狀的規(guī)則三棱錐6的傾斜面構(gòu)成，并且沒有與抗反射制品的面平行的面部分。由于規(guī)則的三棱錐都具有相同的形狀，因此突起的平均高度等于單個規(guī)則三棱錐的高度，相鄰突起的頂點之間的平均最短距離等于兩個相鄰的規(guī)則三棱錐之間的距離。
圖4表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一個實施方案的示意性局部平面圖和沿線D-D切割該制品的截面圖。在本實施方案的抗反射模塑制品中，抗反射面完全由緊密排列的具有相同形狀的規(guī)則六棱錐7的傾斜面構(gòu)成，并且所述沒有與抗反射制品的面平行的面部分。由于規(guī)則的六棱錐都具有相同的形狀，因此突起的平均高度等于單個規(guī)則六棱錐的高度，相鄰突起的頂點之間的平均最短距離等于兩個相鄰的規(guī)則六棱錐之間的距離。
圖5表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一個實施方案的示意性局部平面圖和沿線E-E切割該制品的截面圖。在本實施方案的抗反射模塑制品中，抗反射面完全由凹陷8的傾斜面構(gòu)成，并且沒有與抗反射制品的面平行的面部分，該凹陷8是通過除去緊密排列的具有相同形狀的正方形棱錐而形成的。由于通過除去緊密排列的正方形棱錐而形成的凹陷都具有相同的形狀，因此突起的平均高度等于通過除去單個正方形棱錐而形成的凹陷的高度d，相鄰突起的頂點之間的平均最短距離等于兩個相鄰凹陷之間的距離b。
當空氣的折射率用nA表示且熱塑性樹脂的折射率用nR表示時，由空氣和熱塑性樹脂組成的體系的折射率的大小使得vA表示的空氣的體積分數(shù)和vR表示的熱塑性樹脂的體積分數(shù)滿足以下方程n＝vA·nA+vA·nA在具有抗反射面的抗反射模塑制品中，其中所述抗反射面包括具有微小棱錐形狀的突起或具有通過除去微小棱錐而形成的形狀的凹陷，當相鄰突起之間的距離小于可見光的波長時，具有突起和凹陷的抗反射面用作以下結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的面內(nèi)(in-plane)折射率從空氣層到熱塑性樹脂的基底材料連續(xù)變化，且防止可見光的反射。在本發(fā)明的抗反射模塑制品的第一實施方案中，抗反射面完全由突起和凹陷的傾斜面形成，當空氣的折射率nA為1.00且熱塑性樹脂的折射率nR為1.53時，面內(nèi)折射率連續(xù)地從空氣層的1.00變化到熱塑性樹脂基底材料的1.53。因此，與具有平行于抗反射模塑制品的面的面部分的抗反射模塑制品相比，所述抗反射模塑制品表現(xiàn)出更好的防反射作用，且表現(xiàn)出在面部分上迅速變化的面內(nèi)折射率。
本發(fā)明的抗反射模塑制品的第二實施方案是包含熱塑性樹脂和具有抗反射面的抗反射模塑制品，所述抗反射面包括微小突起和凹陷，其中包括微小突起和凹陷的形狀是具有脊(ridges)的形狀，所述脊是通過在水平方向上緊密排列薄而長的三棱柱而形成的，在所述棱錐之間不存在未用空間，在垂直于三棱柱形成的脊的方向上的截面形狀具有緊密交替排列的向上的三角形和向下的三角形形成的形狀，且在所述三角形之間不存在未用空間，所述抗反射面完全由突起和凹陷的傾斜面形成，從凹陷底部到突起頂部的平均高度為50-600nm，優(yōu)選為10-400nm，相鄰突起的頂點之間的平均最短距離為50-400nm，優(yōu)選為100-350nm，且突起和凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為100nm或更小，優(yōu)選為50nm或更小，更優(yōu)選為20nm或更小。
圖6表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一個實施方案的示意性局部平面圖和沿線F-F切割該制品的截面圖。在本實施方案的抗反射模塑制品中，抗反射面完全由緊密排列的棱柱9的傾斜面形成，并且沒有與抗反射制品的面平行的面部分，所述棱柱9具有等邊三角形的線性截面形狀。由于具有正方形棱錐形狀的多個突起具有相同的形狀，因此突起的平均高度等于棱柱形狀的平均高度，相鄰突起的頂點之間的平均距離等于兩個相鄰棱柱的頂點之間的距離。
本發(fā)明的抗反射模塑制品的第三實施方案是抗反射模塑制品，其包含熱塑性樹脂并具有抗反射面，所述抗反射面具有包括微小突起或微小凹陷的形狀，其中所述的包括微小突起或微小凹陷的形狀是具有脊的形狀，所述脊是通過在水平方向上緊密排列薄而長的三棱柱而形成的，在所述棱柱之間存在未用空間，或者所述的包括微小突起或微小凹陷的形狀是通過除去在水平方向上排列的薄而長的三棱柱而形成的形狀，在所述棱柱之間存在未用空間，在垂直于三棱柱形成的脊的方向上的突起或凹陷的形狀的截面分別是制品的三角形部分或三角形空間，所述抗反射面包括突起或凹陷的傾斜面以及平行于抗反射模塑制品的面的面部分，突起的平均高度或凹陷的平均深度為50-600nm，優(yōu)選為100-400nm，相鄰突起的頂點之間或相鄰凹陷的最低部分之間的平均最短距離為50-400nm且優(yōu)選為100-350nm，突起或凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為100nm或更小，更優(yōu)選為50nm或更小，最優(yōu)選為20nm或更小。
圖7表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一個實施方案的示意性局部平面圖和沿線G-G切割該制品的截面圖。在本實施方案的抗反射模塑制品中，具有棱柱形狀的突起10排列在抗反射面上，所述棱柱形狀具有等邊三角形的截面形狀，且在所述突起之間存在未用空間，平行于抗反射模塑制品的面的面部分11存在于具有棱柱形狀的突起之間。由于具有棱柱形狀的多個突起具有相同形狀且突起之間的距離相同，因此突起的平均高度等于棱柱形狀的高度，相鄰突起的頂點之間的平均距離等于兩個相鄰棱柱的頂點之間的距離。
本發(fā)明的抗反射模塑制品的第四實施方案是抗反射模塑制品，其包含熱塑性樹脂和具有以下的面，所述面包括突起或凹陷，所述突起具有微小棱錐或圓錐形狀，所述凹陷具有通過除去微小棱錐或圓錐而形成的形狀，其中抗反射面包括突起或凹陷的傾斜面以及平行于抗反射模塑制品的面的面部分，突起的平均高度或凹陷的平均深度為50-600nm，優(yōu)選為100-400nm，相鄰突起的頂點之間或相鄰凹陷的最低部分之間的平均最短距離為50-400nm且優(yōu)選100-350nm，突起和凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為100nm或更小，更優(yōu)選為50nm或更小，最優(yōu)選為20nm或更小。
圖8表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一個實施方案的示意性局部平面圖和沿線H-H切割該制品的截面圖。在本實施方案的抗反射模塑制品中，抗反射面具有突起12和面部分13，所述突起12具有間隔排列在突起之間的正方形棱錐形狀，所述面部分13平行于位于具有正方形棱錐形狀的突起之間的抗反射模塑制品的面。由于具有正方形棱錐形狀的多個突起具有相同形狀且突起之間的距離相同，因此突起的平均高度等于正方形棱錐形狀的高度，相鄰突起的頂點之間的平均距離等于兩個相鄰正方形棱錐的頂點之間的距離。
圖9表示本發(fā)明的抗反射模塑制品的另一個實施方案的示意性局部平面圖和沿線I-I切割該制品的截面圖。在本實施方案的抗反射模塑制品中，抗反射面具有突起14和面部分15，所述突起14具有突起間隔排列的圓錐形狀，所述面部分15平行于抗反射模塑制品的面，位于具有圓錐形狀的突起之間。由于具有圓錐形狀的多個突起具有相同形狀且突起之間的距離相同，因此突起的平均高度等于圓錐的高度，相鄰突起的頂點之間的平均距離等于兩個相鄰圓錐的頂點之間的距離。
在本發(fā)明的抗反射模塑制品的第二實施方案中，抗反射面完全由突起和凹陷的傾斜面組成，且不存在與抗反射模塑制品的面平行的面部分?？狗瓷涿娴拿鎯?nèi)折射率連續(xù)地從突起和凹陷的形狀的頂點處的空氣層的1.00變化至底部的熱塑性樹脂的折射率，能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的防反射作用。
在本發(fā)明的抗反射模塑制品的第二、第三和第四實施方案中，當突起的平均高度或凹陷的平均深度小于50nm時，可能無法表現(xiàn)出足夠的防反射作用。當突起和凹陷中的最高部分和最低部分之間的距離、凹陷的深度、突起的高度以及突起的平均高度或凹陷的平均深度超過600nm時，可能難以制備抗反射模塑制品。當相鄰突起之間的平均距離、相鄰突起或相鄰凹陷之間的平均最短距離、相鄰突起的頂點之間或相鄰凹陷的最低部分之間的平均最短距離小于50nm時，可能難以制備抗反射模塑制品。當相鄰突起之間的平均距離、相鄰突起或相鄰凹陷之間的平均最短距離、相鄰突起的頂點之間或相鄰凹陷的最低部分之間的平均最短距離超過400nm時，可能無法表現(xiàn)出足夠的防反射作用。當突起和凹陷的傾斜面、突起的傾斜面或凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)超過100nm時，可能無法表現(xiàn)出足夠的防反射作用。
本發(fā)明中使用的熱塑性樹脂不受特別限制，優(yōu)選熱塑性樹脂是透明的。優(yōu)選由透明樹脂模塑的厚度為3mm的板對于全部光線具有70％或更高的透光率，更優(yōu)選為80％或更高，最優(yōu)選為90％或更高。熱塑性樹脂的實例包括甲基丙烯酸類樹脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物樹脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物樹脂、具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂和聚醚砜。在這些樹脂中，具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂是優(yōu)選的。由于具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂表現(xiàn)出優(yōu)異的流動性，因此可以準確地轉(zhuǎn)印注塑用模具中的微小突起和凹陷。由于具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂吸濕性小，因此表現(xiàn)出優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，可以防止抗反射模塑制品中的翹曲。由于比重小，因此可以減小抗反射模塑制品的重量。
作為具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂，可以使用在主鏈或側(cè)鏈上具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物樹脂。由于優(yōu)異的機械強度和耐熱性，在主鏈上具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物樹脂是優(yōu)選的。優(yōu)選脂環(huán)結(jié)構(gòu)是飽和環(huán)烴的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中的碳原子數(shù)優(yōu)選為4-30，更優(yōu)選為5-20，最優(yōu)選為6-15。在具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物樹脂中具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的重復單元部分優(yōu)選為50重量％或更高，更優(yōu)選為70重量％或更高，最優(yōu)選為90重量％或更高。
具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂的實例包括降冰片烯類聚合物，例如通過開環(huán)聚合降冰片烯類單體而獲得的聚合物和共聚物及其氫化產(chǎn)物，通過加成聚合降冰片烯類單體而獲得的聚合物和共聚物及其氫化產(chǎn)物；具有單環(huán)的環(huán)狀烯烴類單體的聚合物及其氫化產(chǎn)物；環(huán)狀共軛二烯類單體的聚合物及其氫化產(chǎn)物；乙烯基脂環(huán)烴類單體的聚合物和共聚物及其氫化產(chǎn)物；以及通過氫化包括乙烯基芳烴單體的聚合物和共聚物的芳環(huán)的不飽和部分而獲得的產(chǎn)物。在這些樹脂中，由于具有優(yōu)異的機械強度和耐熱性，降冰片烯類單體的(共)聚合物的氫化產(chǎn)物和通過氫化包括乙烯基芳烴單體的聚合物和共聚物的芳環(huán)的不飽和部分而獲得的產(chǎn)物是優(yōu)選的。
在本發(fā)明中，抗反射模塑制品可以包含與熱塑性樹脂組合的其他成分。其他成分不受特別限制。其他成分的實例包括無機細顆粒、有機細顆粒；穩(wěn)定劑，例如抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、耐候穩(wěn)定劑(weathering stablizer)、紫外吸收劑和近紅外吸收劑；樹脂改性劑，例如潤滑劑和增塑劑；著色劑，例如染料和顏料；以及抗靜電劑。所述其他成分可以單獨使用或者兩種或多種組合使用。可以適當選擇其量，只要本發(fā)明的目的不受到不利影響。所述量通常為0-5重量份/100重量份熱塑性樹脂，優(yōu)選0-3重量份/100重量份熱塑性樹脂。
作為制備本發(fā)明的抗反射模塑制品的方法，可以使用以下方法(1)和(2)。方法(1)包括使用移動軸在X、Y和Z方向上的精度為10nm或更小的精細切割機和具有算術平均粗糙度為10nm或更小的表面的單晶鉆石切割工具，在控制在預定溫度±0.1℃的恒溫室中，在事先制備的由熱塑型樹脂制成的平板表面上形成具有突起和凹陷的形狀、具有突起的形狀或者具有凹陷的形狀，方法(2)包括使用移動軸在X、Y和Z方向上的精度為10nm或更小的精細切割機和具有算術平均粗糙度為10nm或更小的表面的單晶鉆石切割工具，在控制在預定溫度±0.1℃的恒溫室中，在模芯或壓模表面上形成具有突起和凹陷的形狀、具有突起的形狀或者具有凹陷的形狀，以及使用具有模芯或壓模的模具根據(jù)注塑方法將熱塑性樹脂模塑成所述制品，在模芯或壓模表面上具有所述形狀。上述方法(2)是優(yōu)選的。根據(jù)方法(2)可以高效地獲得具有突起和凹陷的傾斜面的光滑的抗反射模塑制品。下文中，方法(2)稱作“本發(fā)明的方法”。
在本發(fā)明的方法中，可以使用精細切割機以優(yōu)異的精度對模具或壓模的表面進行三維加工。移動軸在精細切割機的X、Y和Z方向上的精度為10nm或更小，優(yōu)選為1nm或更小。當移動軸在精細切割機的X、Y和Z方向上的精度超過10nm時，可能難以通過加工使具有突起和凹陷形狀或者具有突起形狀或者具有凹陷形狀的傾斜面的算術平均粗糙度達到100nm或更小。
在本發(fā)明的方法中，使用單晶鉆石切割工具進行加工以在模芯或壓模上形成突起和凹陷、突起或凹陷?？梢允褂脝尉с@石壓模以優(yōu)異的精度完成切割，因為可以減小切割阻力，并且可以將用于加工模芯或壓模的面的力從使用燒結(jié)鉆石切割工具加工時的力減小。單晶鉆石切割工具表面的算術平均粗糙度(Ra)為10nm或更小，優(yōu)選為7nm或更小。當單晶鉆石切割工具表面的算術平均粗糙度(Ra)超過10nm時，可能難以通過加工獲得足夠光滑的突起和凹陷、突起或凹陷的傾斜面。
在本發(fā)明中，在控制在預定溫度±0.1℃，優(yōu)選在預定溫度±0.05℃的恒溫室中使用裝配有單晶鉆石切割工具的精細切割機切割模芯或壓模的表面。當切割模芯或壓模的表面的環(huán)境溫度變化范圍超過±0.1℃時，切割精度可能下降，這是由模芯或壓模材料的熱膨脹或熱收縮造成的。
在本發(fā)明的方法中，通常在樹脂溫度為Tg+100至Tg+200(℃)和Tg+150至Tg+200(℃)且模具溫度為Tg-50(℃)且優(yōu)選Tg-30至Tg(℃)的條件下進行注塑。Tg是所用熱塑性樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
本發(fā)明的抗反射模塑制品是根據(jù)注塑所獲得的制品，例如光導板(lightguide panels)和光散射板(light diffuser panels)，其可有利地用于需要抗反射性的光學應用的產(chǎn)品中。
實施例下面參考實施例更具體地描述本發(fā)明。但是，本發(fā)明并不限于這些實施例。
在實施例和對比例中，使用分光光度計[NIPPON BUNKO Co.，Ltd.制造；V570]，在5°入射角、7mmφ光通量的開孔尺寸以及380-780nm的波長下測量反射率。如下測量具有突起和凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)使用反射型電子顯微鏡[HITACHI SEISAKUSHO Co.，Ltd.制造；S-3000N]觀察表面；然后使用原子力顯微鏡[DIGITAL INSTRUMENTS Co.，Ltd.制造；NANOSCOPE III CONTACT AFM]測量正方形棱錐的頂點和四個底邊之間的距離以及在棱柱的四個位置上在沿傾斜面垂直于棱柱的方向上測量最高位置與最低位置之間的距離，獲得所得值的平均值，所述測量都是按照日本工業(yè)標準B0601的方法。
實施例1在具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂制成的平板的表面上，通過切割緊密形成微小的正方形棱錐形狀。
使用注塑機[NIPPON SEIKOSHO Co.，Ltd.制造；JSW-ELIII；擠壓力1MN]，在樹脂溫度為310℃且模具溫度為100℃以及周期時間為150秒的條件下，由具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂[降冰片烯類聚合物；NIPPON ZEON Co.，Ltd.制造；ZEON OR 1060R]形成具有正方形形狀的平板，所述平板的邊長為88.9mm且厚度為1.0mm。
在平板表面上大小為30mm×30mm的中心部分，使用精細切割機[NAGASE INTEGREX Co.，Ltd.制造；超精度五軸CNC控制精細切割機NIC200]和具有3nm的表面算術平均粗糙度(Ra)的單晶鉆石切割工具，在控制在25.0±0.1℃的恒溫室中，形成高度為250nm且底部邊長為300nm的正方形棱錐，使得棱錐的底邊緊密排列在一起，獲得在大小為30mm×30mm的部分的整個表面上具有突起和凹陷形狀的抗反射模塑制品。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷的形狀的傾斜面具有10nm的算術平均粗糙度(Ra)和0.5％的反射率。
實施例2根據(jù)模具轉(zhuǎn)印(mold transfer)，由具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂制備具有在表面上緊密排列的微小正方形棱錐形狀的抗反射模塑制品。
在用于形成具有正方形形狀(邊長為88.9mm)的平板(厚度為1.0mm)的注塑模具中的移動例，在模芯表面上大小為30mm×30mm的中心部分，使用精細切割機[NAGASE INTEGREX Co.，Ltd.制造；超精度五軸CNC控制的精細切割機NIC200]和具有3nm的表面算術平均粗糙度(Ra)的單晶鉆石切割工具，在控制在25.0±0.1℃的恒溫室中，形成高度為250nm且底部邊長為300nm的正方形棱錐形狀的空腔，使得棱錐的底邊緊密排列在一起，在大小為30mm×30mm的部分的整個表面上形成微小突起和凹陷。
使用注塑機[NIPPON SEIKOSHO Co.，Ltd.制造；JSW-ELIII；擠壓力1MN]和在樹脂溫度為310℃且模具溫度為100℃以及周期時間為150秒的條件下獲得的上述模具，由具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂[降冰片烯類聚合物；NIPPONZEON Co.，Ltd.制造；ZEON OR 1060R]形成具有正方形形狀和正方形棱錐的抗反射模塑制品，使得棱錐的底邊緊密排列在大小為30mm×30mm的表面的中心部分上，所述正方形形狀具有88.9mm的邊長和1.0mm的厚度，所述正方形棱錐具有250nm的高度和300nm的底部邊長。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷形狀的傾斜面具有10nm的算術平均粗糙度(Ra)和0.5％的反射率。
實施例3根據(jù)模具轉(zhuǎn)印，由具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂制備具有在表面上緊密排列的微小棱柱形狀的抗反射模塑制品。
按照與實施例2中相同的步驟，在模芯表面的大小為30mm×30mm的中心部分上，在與實施例2的模具具有相同尺寸的模具中的移動側(cè)，按照與實施例2中相同的步驟，使用精細切割機和單晶鉆石切割工具以下述方式形成溝槽，所述溝槽具有250nm的深度和300nm的寬度，且具有在垂直于等邊三角形邊長的方向切割成的截面形狀，使得相鄰溝槽緊密排列在一起，且在大小為30mm×30mm的表面的中心部分上形成微小突起和凹陷。
按照與實施例2相同的步驟，注塑具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂[降冰片烯類聚合物；NIPPON ZEON Co.，Ltd.制造；ZEON OR 1060R]，不同之處是使用上述制備的模具，獲得具有由表面上緊密排列的棱柱形狀的突起形成的微小突起和凹陷的抗反射模塑制品。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷的形狀的傾斜面具有10nm的算術平均粗糙度(Ra)和50％的反射率。
實施例4根據(jù)模具轉(zhuǎn)印，由具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂制備具有在表面上排列的微小棱柱形狀的抗反射模塑制品，所述棱柱形狀之間存在未用空間。
按照與實施例2中相同的步驟，在注塑模具表面的大小為30mm×30mm的中心部分上，在與實施例2的模具具有相同尺寸的移動側(cè)，使用精細切割機和單晶鉆石切割工具以下述方式形成溝槽，所述溝槽具有250nm的深度和300nm的寬度，且具有在垂直于等邊三角形邊長的方向上切割成的截面形狀，使得相鄰溝槽的最低部分之間的距離為350nm，從而在大小為30mm×30mm的部分的整個表面上形成微小凹陷。
按照與實施例2相同的步驟，注塑具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂[降冰片烯類聚合物；NIPPON ZEON Co.，Ltd.制造；ZEON OR 1060R]，不同之處是使用上述制備的模具，獲得具有由棱柱形狀的突起形成的微小突起和凹陷的抗反射模塑制品，所述棱柱形狀的寬度為350nm，且所述微小突起和凹陷以彼此之間350nm的距離排列在表面上。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷的形狀的傾斜面具有10nm的算術平均粗糙度(Ra)和60％的反射率。
實施例5根據(jù)模具轉(zhuǎn)印，由具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂制備具有在表面上排列的微小正方形棱錐形狀的抗反射模塑制品，所述正方形棱錐形狀之間存在未用空間。
按照與實施例2中相同的步驟，在注塑模具表面的大小為30mm×30mm的中心部分上，在與實施例2的模具具有相同尺寸的移動側(cè)，使用精細切割機和單晶鉆石切割工具在相應于假定柵格(assumed grid)(相鄰線之間的距離為350nm)的交叉點的位置處形成具有正方形棱錐形狀的溝槽，所述正方形棱錐形狀具有250nm的深度和300nm的邊長，從而在大小為30mm×30mm的部分的整個表面上形成微小凹陷。
按照與實施例2相同的步驟，注塑具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂[降冰片烯類聚合物；NIPPON ZEON Co.，Ltd.制造；ZEON OR 1060R]，不同之處是使用上述制備的模具，獲得具有正方形棱錐形狀的微小突起的抗反射模塑制品，所述突起排列在表面上且其間存在未用空間。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷的形狀的傾斜面具有10nm的算術平均粗糙度(Ra)和60％的反射率。
對比例1根據(jù)激光加工和蝕刻，由具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂制備具有在表面上緊密排列的微小棱柱形狀的抗反射模塑制品。
在具有邊長為88.9mm的正方形形狀的厚度為1mm平板表面上，在大小為30mm×30mm的中心部分上，按照旋涂工藝施用正型(positive type)的抗蝕劑，所述平板是按照實施例1中的注塑形成的。使用ArF受激準分子激光器，緊密形成棱柱形狀，所述形狀具有250nm的高度和300nm的寬度，且具有在垂直于等邊三角形縱向(longitudinal direction)上切割成的截面形狀，使得相鄰棱柱間的排列不存在未用空間，并形成成型結(jié)構(gòu)。使用HF和NH4F的水溶液作為蝕刻流體來蝕刻這樣形成的抗蝕劑，得到在表面上的大小為30mm×30mm的部分的整個面上具有微小突起和凹陷的抗反射模塑制品。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷的形狀的傾斜面具有150nm的算術平均粗糙度(Ra)和80％的反射率。
對比例2
通過從根據(jù)鎳的電熔鑄工藝(nickel electric casting process)制備的壓模轉(zhuǎn)印，由具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂制備具有在表面上緊密排列的微小棱柱形狀的抗反射模塑制品。
根據(jù)兩個光通量干涉法(method of interference of two luminous fluxes)通過圖案化處理用涂布有感光樹脂的玻璃后，使用含有H3PO4、HNO3和CH3COOH的混合溶液作為蝕刻流體進行蝕刻，在大小為30mm×30mm的中心部分的整個面上形成具有微小突起和凹陷的主模。在該主模中形成溝槽，所述溝槽具有250nm的深度和300nm的寬度，且具有在垂直于等邊三角形縱向上切割成的截面形狀，并且緊密排列使得相鄰棱柱彼此排列不存在未用空間。通過在形成的主模上進行鎳的電熔鑄，制備在大小為30mm×30mm的中心部分的整個面上具有微小突起和凹陷的壓模。所述壓模具有槽溝，該溝槽具有250nm的深度和300nm的寬度，且具有在垂直于等邊三角形縱向上切割成的截面形狀，并且緊密排列使得相鄰棱柱彼此排列不存在未用空間。所述壓模固定在用于形成平板的注塑模具的固定模上，所述平板具有邊長為88.9mm的正方形形狀且厚度為1mm。
按照與實施例2相同的步驟，注塑具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂[降冰片烯類聚合物；NIPPON ZEON Co.，Ltd.制造；ZEON OR 1060R]，不同之處是使用上述制備的模具，獲得具有在表面上彼此緊密排列的棱柱形狀的突起形成的微小突起和凹陷的抗反射模塑制品。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷的形狀的傾斜面具有130nm的算術平均粗糙度(Ra)和79％的反射率。
對比例3將按照與實施例5相同的步驟制備的抗反射模塑制品浸入作為蝕刻流體的HF和NH4F的水溶液中，水洗并干燥，獲得具有在表面上彼此間隔排列的正方形棱錐形狀的突起形成的微小突起和凹陷的抗反射模塑制品。
抗反射模塑制品的具有微小突起和凹陷的形狀的傾斜面具有150nm的算術平均粗糙度(Ra)和30％的反射率。
實施例1-5和對比例1-3的結(jié)果如表1所示。
表1

以下內(nèi)容可由表1的結(jié)果得知。
對于具有正方形棱錐形狀的微小突起和凹陷，根據(jù)本發(fā)明(實施例1、2和5)，當突起和凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為10nm時，反射率非常小(0.5％、0.5％和1％)。相反，當突起和凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)超過100nm(對比例3)時，反射率大(30％)。
對于具有棱柱形狀的微小突起和凹陷，根據(jù)本發(fā)明(實施例3和4)，當突起和凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為10nm時，反射率非常小(50％和60％)。相反，當突起和凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)超過100nm(對比例1和2)時，反射率大(80％和79％)。
工業(yè)實用性本發(fā)明的抗反射模塑制品具有由微小突起和凹陷的傾斜面形成的非常光滑的表面。因此，所述抗反射模塑制品具有小的反射率并表現(xiàn)出優(yōu)異的抗反射性能。根據(jù)本發(fā)明的方法，可以按照注塑工藝高效地制造具有上述優(yōu)點的抗反射模塑制品。
權(quán)利要求
1.抗反射模塑制品，其包含熱塑性樹脂且具有抗反射面，所述抗反射面包含具有微小棱錐形狀的突起或具有通過除去微小棱錐而形成的形狀的凹陷，其中所述抗反射面完全由突起和凹陷的傾斜面形成，突起的平均高度或凹陷的平均深度為50-600nm，且相鄰突起的頂點之間或相鄰凹陷的最低部分之間的平均最短距離為50-400nm。
2.權(quán)利要求1的抗反射模塑制品，其中突起或凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為100nm或更小。
3.抗反射模塑制品，其包含熱塑性樹脂且具有抗反射面，所述抗反射面具有包括微小突起和凹陷的形狀，其中所述的包括微小突起和凹陷的形狀是具有脊的形狀，所述脊是通過在水平方向上緊密排列薄而長的三棱柱而形成的，在棱柱之間不存在未用空間，在垂直于三棱柱形成的脊的方向的截面形狀具有緊密交替排列的向上的三角形和向下的三角形形成的形狀，且在三角形之間不存在未用空間，所述抗反射面完全由突起和凹陷的傾斜面形成，從凹陷底部到突起頂部的平均高度為50-600nm，相鄰突起的頂點之間的平均最短距離為50-400nm，且突起和凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為100nm或更小。
4.抗反射模塑制品，其包含熱塑性樹脂且具有抗反射面，所述抗反射面具有包括微小突起或微小凹陷的形狀，其中所述的包括微小突起或微小凹陷的形狀是具有脊的形狀，所述脊是由在水平方向上排列薄而長的三棱柱形成的，在所述棱柱之間存在未用空間，或者所述的包括微小突起或微小凹陷的形狀是通過除去水平方向上排列的薄而長的三棱柱而形成的形狀，在所述棱柱之間存在未用空間，在垂直于三棱柱形成的脊的方向上的抗反射面的截面的突起形狀或凹陷形狀分別是制品的三角形部分或三角形空間，所述抗反射面包括突起和凹陷的傾斜面以及平行于抗反射模塑制品的面的面部分，突起的平均高度或凹陷的平均深度為50-600nm，相鄰突起的頂點之間或相鄰凹陷的最低部分之間的平均最短距離為50-400nm，且突起或凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為100nm或更小。
5.抗反射模塑制品，其包含熱塑性樹脂且具有包括突起或凹陷的面，所述突起具有微小的棱錐或圓錐形狀，所述凹陷具有通過除去微小棱錐或圓錐而形成的形狀，其中抗反射面包括突起或凹陷的傾斜面以及平行于抗反射模塑制品的面的面部分，突起的平均高度或凹陷的平均深度為50-600nm，相鄰突起的頂點之間或相鄰凹陷的最低部分之間的平均最短距離為50-400nm，且突起或凹陷的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為100nm或更小。
6.權(quán)利要求1-5中任一項的抗反射模塑制品，其中所述熱塑性樹脂是具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂。
7.制備權(quán)利要求1-6中任一項的抗反射模塑制品的方法，其包括使用移動軸在X、Y和Z方向上的精度為10nm或更小的精細切割機和具有算術平均粗糙度為10nm或更小的表面的單晶鉆石切割工具，在控制在預定溫度±0.1℃的恒溫室中，在模芯或壓模表面上形成具有突起和凹陷的形狀、具有突起的形狀或者具有凹陷的形狀；以及使用具有模芯或壓模的模具根據(jù)注塑方法將熱塑性樹脂模塑成所述制品，在所述模芯或壓模表面上具有所述形狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了包含具有反射面的熱塑性樹脂的抗反射模塑制品及其制造方法，其中所述抗反射面由微小突起和凹陷形狀形成。具有非常小的反射因子的抗反射模塑制品的特征在于，以圓錐或棱錐的形狀形成微小突起和凹陷形狀，所有或部分抗反射面由凹陷和突起形狀中的傾斜面形成，凹陷和突起形狀的高度差的平均值為50－600nm，相鄰突起部分或凹陷部分的平均間距為50－400nm，以及突起或凹陷形狀的傾斜面的算術平均粗糙度(Ra)為100nm或更小。所述制品具有非常小的反射率。制備抗反射模塑制品的方法的特征在于使用精細切割機和鉆石切割工具，在控制在預定溫度±0.1℃的恒溫室中，在金屬模芯表面或在壓模表面形成凹陷和突起形狀、凹陷形狀或突起形狀，在金屬模具中制成金屬模芯或壓模，且在其內(nèi)注射熱塑性樹脂用于注塑。
文檔編號B29C33/42GK1826541SQ20048002134
公開日2006年8月30日 申請日期2004年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月24日
發(fā)明者林昌彥, 大石仁志 申請人:日本瑞翁株式會社