KR20130140087A

KR20130140087A - 나노구조체를 포함하는 미세구조화 용품 및 방법

Info

Publication number: KR20130140087A
Application number: KR20137015819A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 비 주니어 워커; 비비안 더블유 존스; 트라이 디 팜; 조세프 티 아론슨; 코리 디 볼츠
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2013-12-23
Also published as: CN103221846A; WO2012074814A2; JP2014501946A; WO2012074814A3; TW201234035A; US20130236697A1; SG190280A1; EP2646858A2

Abstract

본 발명은, 눈부심 방지 필름, 반사 방지 필름과 같은 나노구조체를 포함하는 미세구조화 용품과 더불어 미세구조화 공구, 및 미세구조화 용품의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

나노구조체를 포함하는 미세구조화 용품 및 방법 {MICROSTRUCTURED ARTICLES COMPRISING NANOSTRUCTURES AND METHOD}

다양한 무광택 필름(matte film)(눈부심 방지 필름(antiglare film)으로도 기술됨)이 기술되고 있다. 무광택 필름은 교번하는 고 굴절률 층 및 저 굴절률 층을 갖도록 제조될 수 있다. 그러한 무광택 필름은 반사 방지와 조합하여 낮은 광택을 나타낼 수 있다. 그러나, 교번하는 고 굴절률 층 및 저 굴절률 층의 부존재 시에, 그러한 필름은 눈부심 방지를 나타내지만 반사 방지는 나타내지 않을 것이다.

미국 특허 공개 제2007/0286994호의 단락 0039에 기재된 바와 같이, 무광택 반사 방지 필름은 전형적으로 등가의 광택 필름보다 낮은 투과율 값 및 높은 탁도(haze) 값을 갖는다. 예를 들어, 탁도는 ASTM D1003에 따라 측정될 때 일반적으로 적어도 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 또는 10%이다. 또한, 광택 표면은 전형적으로 60°에서 ASTM D 2457-03에 따라 측정될 때 광택도가 130 이상인 반면, 무광택 표면은 광택도가 120 미만이다.

무광택 필름을 획득하기 위한 몇 가지 접근법이 있다.

예를 들어, 미국 특허 제US 6,778,240호에 기재된 바와 같이, 무광택 입자를 첨가함으로써 무광택 코팅이 제조될 수 있다.

추가로, 무광택 반사 방지 필름은 또한 무광택 필름 기재(substrate) 상에 고 굴절률 층 및 저 굴절률 층을 제공함으로써 제조될 수 있다.

또 다른 접근법에서, 눈부심 방지 또는 반사 방지 필름의 표면이 무광택 표면을 제공하도록 조면화되거나(roughened) 텍스처화될(textured) 수 있다. 미국 특허 제5,820,957호에 따르면, "반사 방지 필름의 텍스처화된 표면은 다수의 텍스처화 재료, 표면 또는 방법 중 임의의 것에 의해 부여될 수 있다. 텍스처화 재료 또는 표면의 비제한적인 예는 무광택 마무리(matte finish)를 갖는 필름 또는 라이너(liner), 미세엠보싱(microembossed) 필름, 원하는 텍스처화 패턴 또는 템플릿(template)을 포함하는 미세복제 공구, 슬리브 또는 벨트, 금속 또는 고무 롤과 같은 롤, 또는 고무 코팅된 롤을 포함한다".

제US2009/0147361호에는 기재 및 기재의 주 표면 상의 미세복제 특징부를 갖는 광학 필름이 기재되어 있다. 특징부는 미세복제된 거시-규모 특징부와, 거시-규모 특징부 상의 하나 이상의 미세복제된 회절 특징부를 포함한다. 필름은 회절 특징부를 갖는 공구 팁으로 기계가공된 공작물로부터 제조될 수 있다. 공구 팁은 공작물을 기계가공하는 동안 거시-규모 특징부 및 회절 특징부 둘 모두를 형성한다. 그 다음, 코팅 공정이 기계가공된 공작물로부터 광학 필름을 제조하는 데 사용될 수 있다.

일부 실시 형태에는, 30% 이상이 0.7 도 이상의 경사도 크기를 갖고 25% 이상이 1.3 도 미만의 경사도 크기를 갖도록 하는 상보 누적 경사도 크기 분포를 갖는 복수의 미세구조체를 포함하는 미세구조화 표면 층을 갖는 반사 방지 무광택 필름이 기재된다. 미세구조화 표면 또는 대향 표면은 나노구조체를 추가로 포함한다. 바람직한 실시 형태에서는, 공기-충전 나노구조체가 굴절률 구배를 제공한다.

다른 실시 형태에서, 복수의 개별 피크 미세구조체 및 적어도 일부의 미세구조체를 포함하는 미세구조화 용품은 복수의 나노구조체를 추가로 포함하며; 여기서, 미세구조체는 복잡한 형상을 갖는다.

나노구조체는 전형적으로, 팁의 피치가 1 미크론 미만인 다중-팁 다이아몬드에 의해 형성될 수 있는 복수의 실질적으로 평행한 선형 홈이다.

(예를 들어, 반사 방지) 무광택 필름을 제조하기 위한 미세구조화 공구와 같은, 미세구조화 용품의 제조 방법 또한 기재된다. 본 방법은, 다이아몬드 공구를 제공하는 단계(여기서 공구의 적어도 일부는 복수의 팁을 포함하며, 여기서 팁의 피치는 1 미크론 미만임); 및 다이아몬드 공구로 기재를 절삭하는 단계(여기서 다이아몬드 공구는 피치(P₁)에서 소정의 방향을 따라 내외로 이동하고, 다이아몬드 공구의 최대 커터 폭은 P₂이며, P₂/P₁은 2 이상임)를 포함한다.

<도 1a 내지 1c>
도 1a 내지 1c는 나노구조체를 포함하는 무광택 필름의 개략 측면도이다.
<도 2a>
도 2a는 미세구조체 함몰부(depression)의 개략 측면도이다.
<도 2b>
도 2b는 미세구조체 돌출부의 개략 측면도이다.
<도 3a>
도 3a는 규칙적으로 배열된 미세구조체들의 개략 평면도이다.
<도 3b>
도 3b는 불규칙적으로 배열된 미세구조체들의 개략 평면도이다.
<도 4>
도 4는 미세구조체의 개략 측면도이다.
<도 5>
도 5는 포매된 무광택 입자를 포함하는 미세구조체의 일부를 포함하는 광학 필름의 개략 측면도이다.
<도 6>
도 6은 절삭 공구 시스템의 개략 측면도이다.
<도 7a 내지 도 7d>
도 7a 내지 도 7d는 다양한 커터의 개략 측면도이다.
<도 8>
도 8은 나노구조체의 제조에 적합한 다중-팁 다이아몬드 공구의 일부의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸다.
<도 9>
도 9는 다중-팁 다이아몬드 공구로부터 제조된 미세구조화 공구로부터 제조된 미세구조화 표면의 실시예의 400X 배율에서의 디지털 현미경 이미지이다.
<도 10>
도 10은 도 10의 미세구조화 표면의 나노구조체의 주사 전자 현미경 이미지이다.
<도 11>
도 11은 다양한 무광택 미세구조화 표면에 대한 상보 누적 경사도 크기 분포를 나타내는 그래프이다.
<도 12>
도 12는 곡률이 계산되는 방법을 나타낸다.
<도 13a>
도 13a는 예시적 미세구조화 표면의 2-차원 표면 프로파일이다.
<도 13b>
도 13b는 도 13a의 미세구조화 표면의 3-차원 표면 프로파일이다.
<도 13c>
도 13c 내지 13d는 각각 x- 및 y- 방향을 따른 도 13a의 미세구조화 표면의 단면 프로파일이다.

본 명세서에는 미세구조화 용품, 예를 들어 무광택(즉, 눈부심 방지) 필름, 반사 방지 필름, 및 미세구조화 공구가 기재된다. 미세구조화 용품, 예를 들어 미세구조화 공구의 제조 방법 또한 기재된다. 도 1a 내지 1c를 참조하면, 무광택 필름(100)은, 전형적으로 광 투과성 (예를 들어, 필름) 기재(50) 상에 배치되는 미세구조화 (예를 들어, 관찰) 표면 층(60)을 포함한다. 도 1a 내지 1c의 반사 방지 필름은 복수의 나노구조체(75)를 추가로 포함한다. 나노구조체는 전형적으로 공기를 포함하며, 회절 구배(diffraction gradient)로서 작용한다. 대안적으로, 복수의 나노구조체(75)는 주변 재료와 실질적으로 상이한(예를 들어, 더 낮은) 굴절률을 가진 재료로 충전될 수 있다. 나노구조체(75)의 공기와 주변 재료(예를 들어, 미세구조화 관찰 표면 층(60)의) 사이의 굴절률의 차이는, 전형적으로 0.10 이상, 또는 0.15, 또는 0.2 이상이다. 공기의 굴절률이 1.0이므로, (예를 들어, 실리카) 나노입자를 임의로 포함하는 하드코트 조성물 또는 관용적 필름 재료와 같은 다양한 관용적 중합성 수지 재료를 이용하여 나노구조화 층을 제작할 수 있다.

도 1a에 나타낸 바와 같은 바람직한 실시 형태에서, 미세구조화 표면은 나노구조체를 추가로 포함한다. 이 실시 형태에서, 나노구조체는 미세구조체의 (예를 들어, 노출된) 표면 상에 존재한다. 따라서, 나노구조체는 거시-규모 미세구조화 표면의 하위-구조이다. 나노구조체 및 미세구조체는 동일한 표면 상에 존재하며, 공통의 (예를 들어, 공기) 계면을 갖는다. (예를 들어, 공기-충전) 나노구조체는 미세구조화 표면 내에 포매되는 것으로 특성화될 수 있다. 공기에 노출된 나노구조체의 일부를 제외하고는, 나노구조체의 형상은 일반적으로 인접한 미세구조화 재료에 의해 정의된다. 이후에 기재될 바와 같이, 복수의 팁의 피치가 1 미크론 미만인 (예를 들어, 단일 반경) 다중-팁 다이아몬드 공구의 사용에 의해, 나노구조체를 추가로 포함하는 미세구조화 (예를 들어, 공구) 표면이 형성될 수 있다. 이러한 다중-팁 다이아몬드는 또한 "나노구조화 다이아몬드 공구"라고 지칭할 수 있다. 그러므로, 미세구조체가 나노구조체를 추가로 포함하는 미세구조화 표면은 미세구조화 공구의 다이아몬드 공구 제작 중에 동시에 형성될 수 있다.

이어서, 경화성 (예를 들어, 중합성) 중합체성 재료를 공구 표면에 접촉시켜 주조 및 경화시킴으로써 공구로부터 미세복제를 사용하여 미세구조화 (예를 들어, 광학) 필름 용품을 제작할 수 있다. 나노구조체를 추가로 포함하는 미세구조화 표면이 도 1a에 나타낸 바와 같이 대향 표면에 인접한 광 투과성 필름 기재(50)를 전형적으로 포함하지만, 제거가능한 이형 라이너 상에 미세구조화 표면을 임의로 주조 및 경화시킬 수 있으며, 여기에는 기재(50)가 존재하지 않을 것이다.

다른 실시 형태에서는, 미세구조화 표면과 상이한 표면 상에 나노구조체가 제공된다. 예를 들어, 도 1b 및 1c에 나타낸 바와 같은 대향 (비-미세구조화) 표면 상에 나노구조체가 제공될 수 있다. 일 실시 형태에서, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 무광택 (예를 들어, 반사 방지) 필름은 비구조화 평면 광 투과성 기재(50)의 (예를 들어, 노출된) 표면 상에 배치된 나노구조체를 포함한다. 실질적으로 평행한 선형 홈과 같은 나노구조체는, 광 투과성 (예를 들어, 필름) 기재(50)를 나노구조화 다이아몬드 공구로 절삭하는 단계와 같은 삭제 공정(subtractive process)에 의해 광 투과성 (예를 들어, 필름) 기재(50) 상에 형성될 수 있다. 대안적으로(나타내지 않음), (무광택 미세구조체가 결여된) 나노구조화 공구를 사용하여 광 투과성 (예를 들어, 필름) 기재(50) 상에 중합성 수지의 박층을 미세복제하는 단계와 같은 첨가 공정(additive process)에 의해 이러한 나노구조체를 형성시킬 수 있다.

또 다른 실시 형태에서는, 한쪽 표면 상에는 무광택 미세구조체를 갖고 대향 (비-미세구조화) 표면 상에는 나노구조체를 갖는 무광택 (예를 들어, 반사 방지) 필름을 제조할 수 있으며, 여기서 필름에는 도 1c에 나타낸 바와 같이 광 투과성 기재(50)가 결여되어 있다. 본 실시 형태는, 방금 기재된 바와 같은 동시의 또는 순차적 첨가 (예를 들어, 미세복제) 공정, 또는 첨가 공정 및 삭제 공정의 조합에 의해 형성될 수 있다.

도 1a 내지 1c에 나타낸 바와 같이, 나노구조화 표면은 전형적으로 공기에 노출되므로, 폐쇄된 셀을 형성하지 않는다. 그러므로, 나노구조화 표면은 일반적으로 비-다공성인 것으로 간주된다. 대안적인 실시 형태에서는, 얇은 (예를 들어, 저 굴절률) 필름 층을 나노구조화 표면에 적용하여, 공기-충전 나노구조체의 단층을 캡슐화할 수 있다.

나노구조체는 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 일반적으로, 나노구조체의 최대 치수는 광 파장 미만, 즉, 1 미크론 미만이다. 일부 실시 형태에서, 나노구조체의 최대 치수는 전형적으로 900 ㎚, 또는 800 ㎚, 또는 700 ㎚, 또는 600 이하이다. 최소 치수는 전형적으로 25 ㎚, 50 ㎚, 또는 100 ㎚ 이상이다. 바람직한 실시 형태에서, 나노구조체는 원하는 회절 굴절률 구배를 제공하기에 충분한 크기이며 충분한 표면적을 커버한다. 그러므로, 나노구조체의 존재는 반사 방지 특성을 제공한다. 이 실시 형태에 있어서, 전형적으로 나노구조체의 최대 치수는 500 ㎚ 이하이다. 일부 바람직한 실시 형태에서, 나노구조체(예를 들어, 광학 필름)는 U-형 또는 V-형 홈과 같은 실질적으로 평행한 선형 홈이다. 일 실시 형태에서, 실질적으로 평행한 선형 홈의 피치는 전형적으로 100 ㎚ 이상이고 500 ㎚ 이하이다. 추가로 이러한 홈의 깊이는 100 ㎚ 내지 200 ㎚일 수 있다.

무광택 필름뿐만 아니라 기재(50)는 일반적으로 85% 또는 90% 이상, 그리고 일부 실시 형태에서 91%, 92%, 93% 이상, 또는 이보다 큰 투과율을 갖는다. 이 투명한 기재는 필름일 수 있다. 필름 기재 두께는 전형적으로 의도된 용도에 좌우된다. 대부분의 응용에서, 기판 두께는 바람직하게는 약 0.5 ㎜ 미만이고, 더욱 바람직하게는 약 0.02 내지 약 0.2 ㎜이다. 대안적으로, 투명한 필름 기재는 시험, 그래픽 또는 다른 정보가 그를 통해 디스플레이될 수 있는 광학(예를 들어, 조명되는) 디스플레이일 수 있다. 투명한 기재는 매우 다양한 비중합체 물질, 예를 들어 유리, 또는 다양한 열가소성의 가교결합된 중합체 물질, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), (예를 들어, 비스페놀 A) 폴리카르보네이트, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 및 폴리올레핀, 예를 들어 다양한 광학 장치에 통상적으로 사용되는 2축 배향 폴리프로필렌 중 임의의 것을 포함하거나 이것으로 이루어질 수 있다.

내구성이 있는 무광택 (예를 들어, 반사 방지) 필름은 전형적으로 비교적 두꺼운 미세구조화 무광택 (예를 들어, 관찰) 표면 층을 포함한다. 미세구조화 무광택 층은 전형적으로 평균 두께("t")가 0.5 미크론 이상, 바람직하게는 1 미크론 이상, 그리고 더 바람직하게는 2 또는 3 미크론 이상이다. 일부 실시 형태에서, 미세구조화 무광택 층은 전형적으로 두께가 15 미크론 이하, 더욱 전형적으로는 4 또는 5 미크론 이하이다. 그러나, 무광택 필름의 내구성이 요구되지 않는 경우, 미세구조화 무광택 층의 두께는 더 얇을 수 있다. 다른 실시 형태에서, 굴절률이 상이한 재료의 박층을 포함하는 관용적 반사 방지 필름의 경우에서와 같이 층의 두께가 ¼ 파장일 필요는 없으므로, 두께는 200 미크론 이상일 수 있다. 미세구조화 필름에 기재(50)와 같은 지지체가 결여될 경우, 미세구조화 층의 두께는 일반적으로 25 미크론 또는 50 미크론 이상이다. 더욱 다양한 중합체성 재료를 사용하여, ¼ 파장의 두께에 응용하기에는 적합하지 않을 수 있는 이러한 더 두꺼운 층을 제작할 수 있다.

일부 실시 형태에서, 미세구조체는 함몰부일 수 있다. 예를 들어, 도 2a는 오목한 미세구조체(320) 또는 미세구조체 공동(cavity)을 포함하는 미세구조화 (예를 들어, 무광택) 층(310)의 개략 측면도이다. (예를 들어, 광학 필름의) 미세구조화 표면을 형성시키는 공구 표면은 일반적으로 복수의 함몰부를 포함한다. 무광택 필름의 미세구조체는 전형적으로 돌출부이다. 예를 들어, 도 2b는 돌출 미세구조체(340)를 포함하는 미세구조화 층(330)의 개략 측면도이다. 도 9d 및 13a 내지 13d는 복수의 개별 미세구조체 돌출부 또는 피크를 포함하는 다양한 미세구조화 표면을 나타낸다.

일부 실시 형태에서, 미세구조체는 규칙적인 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 3a는 주 표면(415)에 규칙적인 패턴을 형성하는 미세구조체(410)들의 개략 평면도이다. 그러나, 전형적으로 미세구조체들은 불규칙적인 패턴을 형성한다. 예를 들어, 도 3b는 불규칙적인 패턴을 형성하는 미세구조체(420)들의 개략 평면도이다. 일부 경우에, 미세구조체들은 랜덤(random)한 것으로 보이는 의사-랜덤 패턴을 형성할 수 있다. 미세구조화 표면이 원통형 공구로부터 롤-제품(roll-good)으로서 제조될 경우, 미세구조화 롤-제품은 공구의 회전 또는 더 작은 치수(공구 표면 상에 패턴이 반복되는 경우)에 상응하여 반복되는 패턴을 갖는다. 용품이 반복 패턴보다 작은 치수를 갖는 이러한 공구로부터 제작된 미세구조화 용품을 검사하고자 하는 경우, 패턴의 반복이 분명하지 않을 수 있으며 미세구조체가 랜덤한 것으로 보일 것이다.

나노구조체(75)는 규칙적인 패턴, 불규칙적인 패턴, 또는 랜덤한 것으로 보이는 의사-랜덤 패턴을 형성할 수 있다. 바람직한 일 실시 형태에서, 나노구조체는 규칙적인 패턴을 형성한다. 예를 들어, 나노구조체(예를 들어, 홈)가 공통의 피치를 갖는, 도 8에 나타낸 바와 같은 나노구조화 다이아몬드 공구에 의해 (공구의) 나노구조체가 형성될 수 있다. 공구의 복제에 의해 이렇게 형성된 광학 필름의 나노구조체는 또한, 규칙적인 패턴을 형성하는 일정한 피치를 갖는다. 나노구조체가 일정한 높이를 갖는 나노구조화 다이아몬드 공구에 의해 나노구조체가 형성될 경우, 나노구조체(예를 들어, 홈)는 미세구조화 표면에 대해 일정한 높이를 갖는다. 나노구조체(75)가 규칙적인 패턴을 형성하는 나노구조화 표면을 도 1a 및 1c에 나타낸다. 이러한 나노구조체는 일정한 피치 및 일정한 높이를 갖는다. 대안적으로, 나노구조체(75)가 불규칙적인 패턴을 형성하는 나노구조화 표면을 도 1b에 나타낸다. 이러한 나노구조체는 랜덤하게 가변적인 피치 및 랜덤하게 가변적인 높이를 갖는다.

(예를 들어, 개별) 미세구조체는 경사도(slope)에 의해 특성화될 수 있다. 도 4는 미세구조화 (예를 들어, 무광택) 층(140)의 일부의 개략 측면도이다. 특히, 도 4는 주 표면(120) 및 대향 (예를 들어, 평면) 주 표면(142) 내의 미세구조체(160)를 나타낸다. 미세구조체(160)는 미세구조체의 표면을 가로질러 경사도 분포를 갖는다. 예를 들어, 미세구조체는 위치(510)에서 경사도 θ를 가지며, 여기서 θ는 위치(510)에서 미세구조체 표면에 수직인 법선(520)(α = 90도)과 동일한 위치에서 미세구조체 표면에 접하는 접선(530) 사이의 각도이다. 경사도 θ는 또한 접선(530)과 무광택 층의 주 표면(142) 사이의 각도이다.

일반적으로, (예를 들어, 무광택 또는 반사 방지 필름의) 미세구조체는 전형적으로 높이 분포를 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 미세구조체들의 (실시예에 설명된 시험 방법에 따라 측정된) 평균 높이는 약 5 미크론 이하, 또는 약 4 미크론 이하, 또는 약 3 미크론 이하, 또는 약 2 미크론 이하, 또는 약 1 미크론 이하이다. 평균 높이는 전형적으로 0.1 또는 0.2 미크론 이상이다.

일부 실시 형태에서, 미세구조체는 (예를 들어, 무기 산화물 또는 폴리스티렌) 무광택 입자가 실질적으로 없다. 그러나, 무광택 입자의 부재 하에서도, 도 1a 내지 1c에 나타낸 바와 같이 미세구조체(70)는 (예를 들어, 지르코니아 또는 실리카) 나노입자(30)를 임의로 포함할 수 있다.

나노입자의 크기는 유의한 가시광 산란을 피하도록 선택된다. 광학적 특성 또는 물질 특성을 최적화하고 전체 조성물 원가를 저하시키기 위하여 무기 산화물 입자 유형들의 혼합물을 이용하는 것이 바람직할 수도 있다. 표면 개질된 콜로이드 나노입자는 (예를 들어, 비회합(unassociated)) 일차 입자 크기 또는 회합 입자 크기가 1 ㎚ 또는 5 ㎚ 이상인 무기 산화물 입자일 수 있다. 일차 또는 회합 입자 크기는 일반적으로 100 ㎚, 75 ㎚, 또는 50 ㎚ 미만이다. 전형적으로, 일차 또는 회합 입자 크기는 40 ㎚, 30 ㎚, 또는 20 ㎚ 미만이다. 나노입자는 미회합된 것이 바람직하다. 그들의 측정은 투과 전자 현미경법(TEM)에 기초할 수 있다. 표면 개질된 콜로이드성 나노입자는 실질적으로 완전히 압축될 수 있다.

나노입자의 실질적으로 더 작은 크기로 인해, 그러한 나노입자는 미세구조체를 형성하지 않는다. 오히려, 미세구조체는 복수의 나노입자를 포함한다.

다른 실시 형태에서, 미세구조체들 중 일부는 포매된 무광택 입자를 포함할 수 있다.

무광택 입자들은 전형적으로 약 0.25 미크론(250 나노미터) 초과, 또는 약 0.5 미크론 초과, 또는 약 0.75 미크론 초과, 또는 약 1 미크론 초과, 또는 약 1.25 미크론 초과, 또는 약 1.5 미크론 초과, 또는 약 1.75 미크론 초과, 또는 약 2 미크론 초과의 평균 크기를 갖는다. 더 작은 무광택 입자가 비교적 얇은 미세구조화 층을 포함하는 무광택 필름에 전형적이다. 그러나, 미세구조화 층이 더 두꺼운 실시 형태의 경우, 무광택 입자들은 최대 5 미크론 또는 10 미크론의 평균 크기를 가질 수 있다. 무광택 입자의 농도는 1 또는 2 중량% 이상 내지 약 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10 중량% 또는 이보다 큰 중량%의 범위일 수 있다.

도 5는 기재(850) 상에 배치된 무광택 층(860)을 포함하는 광학 필름(800)의 개략 측면도이다. 무광택 층(860)은 기재(850)에 부착된 제1 주 표면(810), 및 중합 결합제(840) 내에 분산된 복수의 무광택 입자(830) 및/또는 무광택 입자 응집체를 포함한다. 미세구조체(870)들 중 상당한 부분, 예를 들어 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상, 또는 약 70% 이상, 또는 약 80% 이상, 또는 약 90% 이상은 무광택 입자(830) 또는 무광택 입자 응집체(880)의 존재를 결하고 있다. 따라서, 그러한 미세구조체는 (예를 들어, 포매된) 무광택 입자가 없다. (예를 들어, 실리카 또는 CaCO₃) 무광택 입자의 존재는 그러한 무광택 입자의 존재가 이후에 설명되는 바와 같은 원하는 반사 방지, 투명도, 및 탁도 특성을 제공하기에 충분하지 않은 경우에도 개선된 내구성을 제공할 수 있는 것으로 추측된다. 그러나, 무광택 입자의 비교적 큰 크기로 인해, 무광택 입자가 코팅 조성물 내에 균일하게 분산되도록 유지하는 것이 어려울 수 있다. 이는 (특히, 웨브(web) 코팅의 경우에) 적용되는 무광택 입자의 농도의 변화를 야기할 수 있으며, 이는 다음에는 무광택 특성의 변화를 야기한다.

미세구조체들 중 적어도 일부가 포매된 무광택 입자 또는 응집된 무광택 입자를 포함하는 실시 형태의 경우에, 무광택 입자들의 평균 크기는 전형적으로 미세구조체들의 평균 크기보다 충분히 작아서(예를 들어, 적어도 약 2배 이상 만큼), 무광택 입자가 도 5에 도시된 바와 같이 미세구조화 층의 중합성 수지 조성물에 의해 둘러싸이게 한다.

무광택 층이 포매된 무광택 입자를 포함하는 경우, 무광택 층은 전형적으로 약 0.5 미크론 이상, 또는 약 1 미크론 이상, 또는 약 1.5 미크론 이상, 또는 약 2 미크론 이상, 또는 약 2.5 미크론 이상, 또는 약 3 미크론 이상만큼 입자들의 평균 크기보다 큰 평균 두께 "t"를 갖는다.

미세구조화 표면은 임의의 적합한 제조 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 미세구조체는 일반적으로 미국 특허 제5,175,030호(루(Lu) 등) 및 제5,183,597호(루)에 기재된 바와 같이 공구 표면에 접촉하여 중합성 수지 조성물을 캐스팅 및 경화시킴으로써 공구로부터의 미세복제를 사용하여 제조된다. 공구는 임의의 이용가능한 제조 방법을 사용하여, 예를 들어 조각 가공(engraving) 또는 다이아몬드 선삭의 사용에 의해 제조될 수 있다. 예시적인 다이아몬드 선삭 시스템 및 방법은, 예를 들어, 각각 참고로 포함된 PCT 공개 출원 제WO 00/48037호; 미국 특허 제7,350,442호; 미국 특허 제7,328,638호; 및 제US 2009/0147361호에 기재된 바와 같이 고속 공구 서보(FTS: fast tool servo)를 포함하고 이용할 수 있다.

도 6은 미세복제되어 미세구조체(160) 및 무광택 층(140)을 생성할 수 있는 공구를 절삭하는 데 사용될 수 있는 절삭 공구 시스템(1000)의 개략 측면도이다. 절삭 공구 시스템(1000)은 스레드 컷(thread cut) 선삭 공정을 사용하고, 구동기(1030)에 의해 중심축(1020)의 주위를 회전하고/하거나 이를 따라 이동할 수 있는 롤(1010), 및 롤 재료를 절삭하기 위한 커터(1040)를 포함한다. 커터는 서보(1050) 상에 장착되고, 구동기(1060)에 의해 롤 내로 이동되고/되거나 x-방향을 따라서 롤을 따라 이동될 수 있다. 일반적으로, 커터(1040)는 롤 및 중심축(1020)에 수직으로 장착될 수 있고, 롤이 중심축의 주위를 회전하는 동안 롤(1010)의 조각 가공가능한 재료 내로 구동된다. 커터는 이어서 중심축에 평행하게 구동되어 스레드 컷을 생성한다. 커터(1040)는 미세복제될 때 미세구조체(160)를 형성하는 특징부를 롤 내에 생성하도록 높은 빈도 및 낮은 변위로 동시에 작동될 수 있다.

서보(1050)는 고속 공구 서보(FTS)이며, 커터(1040)의 위치를 신속하게 조정하는, 종종 PZT 스택으로 지칭되는, 고상 압전 장치(solid state piezoelectric(PZT) device)를 포함한다. FTS(1050)는 x-방향, y-방향 및/또는 z-방향, 또는 축내 방향 및 축외(off-axis) 방향으로의 커터(1040)의 매우 정밀하면서도 고속의 이동을 가능하게 한다. 서보(1050)는 휴지 위치(rest position)에 대한 제어된 이동을 생성할 수 있는 임의의 고품질 변위 서보일 수 있다. 일부 경우에, 서보(1050)는 약 0.1 미크론 또는 더 우수한 분해능(resolution)으로 0 내지 약 20 미크론 범위 내의 변위를 확실하게 그리고 반복가능하게 제공할 수 있다.

구동기(1060)는 중심축(1020)에 평행한 x-방향을 따라 커터(1040)를 이동시킬 수 있다. 일부 경우에, 구동기(1060)의 변위 분해능은 약 0.1 미크론보다 우수하거나, 약 0.01 미크론보다 우수하다. 미세구조체(160)의 최종 형상을 정밀하게 제어하기 위하여 구동기(1030)에 의해 발생되는 회전 운동은 구동기(1060)에 의해 발생되는 병진 운동과 동기화된다.

롤(1010)의 조각 가공가능한 재료는 커터(1040)에 의해 조각 가공될 수 있는 임의의 재료일 수 있다. 예시적인 롤 재료는 구리와 같은 금속, 다양한 중합체, 및 다양한 유리 재료를 포함한다.

커터(1040)는 임의의 유형의 커터일 수 있으며, 응용에 바람직할 수 있는 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 7a는 반경 "R"을 갖는 아크 형상의 절삭 팁(1115)을 구비한 커터(1110)의 개략 측면도이다. 일부 경우에, 절삭 팁(1115)의 반경 R은 약 100 미크론 이상, 또는 약 150 미크론 이상, 또는 약 200 미크론 이상이다. 일부 실시 형태에서, 절삭 팁의 반경 R은 약 300 미크론 이상, 또는 약 400 미크론 이상, 또는 약 500 미크론 이상, 또는 약 1000 미크론 이상, 또는 약 1500 미크론 이상, 또는 약 2000 미크론 이상, 또는 약 2500 미크론 이상, 또는 약 3000 미크론 이상이다.

대안적으로, 공구의 미세구조화 표면은 도 7b에 도시된 바와 같은, V자 형상의 절삭 팁(1125)을 갖는 커터(1120), 도 7c에 도시된 바와 같은, 구분 선형(piece-wise linear) 절삭 팁(1135)을 갖는 커터(1130), 또는 도 7d에 도시된 바와 같은, 만곡된 절삭 팁(1145)을 갖는 커터(1140)를 사용하여 형성될 수 있다. 일 실시 형태에서, 약 178도 이상 또는 이보다 큰 각도의 정각(apex angle) β를 갖는 V자 형상의 절삭 팁을 사용하였다.

미세구조화 표면이 나노구조체를 추가로 포함하는 본 명세서에 기재된 미세구조화 표면은, 본 명세서에 참고로 포함된 제US 7,140,812호 및 제US2008/0147361호에 기재된 바와 같은 다중-팁 다이아몬드 공구의 사용에 의해 바람직하게 제조된다. 팁은 서로 인접하며, 팁 사이에 골(valley)을 형성한다. 다이아몬드 공구의 각각의 팁은 분리된 절삭 메카니즘을 정의한다.

집속 이온 빔 밀링 공정을 사용하여 팁을 형성시킬 수 있으며, 또한 이를 사용하여 다이아몬드 공구의 골을 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 집속 이온 빔 밀링을 사용하여 팁의 내측 표면이 공통의 축을 따라 만나 골의 하부를 형성하는 것을 보장할 수 있다. 집속 이온 빔 밀링을 사용하여, 오목하거나(concave) 볼록한 아크 타원, 포물선, 수학적으로 정의된 표면 패턴, 또는 랜덤 또는 의사-랜덤 패턴과 같은 골 내의 특징부를 형성시킬 수 있다. 매우 다양한 다른 형상의 골 또한 형성될 수 있다.

골은 미세복제 공구 내에 생성될 돌출부를 정의할 수 있으므로, 골의 정밀한 생성이 매우 중요할 수 있다. 예를 들어, 골은 외부 기준점에 대해 정의된 반경을 갖는 오목하거나 볼록한 아크를 정의하거나, 인접 표면 사이의 각도를 정의할 수 있다. 다중 팁이 단일 다이아몬드 상에 형성되므로, 단일 공구 내에 분리된 다이아몬드를 사용하는 것에 연계된 정렬 문제를 피할 수 있다. 그러므로, 이들 다중-팁 다이아몬드는 더 큰 (예를 들어, 무광택 표면의) 미세구조체를 형성시킴과 동시에 실질적으로 평행한 나노구조체를 제공하기 용이하다.

도 8(다이아몬드 공구의 일부의 주사 전자 현미경 사진)에 예시된 바와 같이, 다이아몬드 팁은 복수의 팁을 포함한다. 나노구조체를 형성시키기 위하여, 공구의 팁들 및/또는 골들 사이의 피치는 광 파장 미만, 즉, 1 미크론 미만이다. 피치는 공구의 미세구조화 표면 및 이러한 공구로부터 형성된 (예를 들어, 광학 필름의) 미세구조화 표면 상에 존재하는 실질적으로 평행한 선형 나노구조체의 피치(예를 들어, 나노구조체 폭)에 상응한다. 일부 실시 형태에서, 평균 피치는 900 ㎚, 또는 800 ㎚, 또는 700 ㎚, 또는 500 ㎚ 이하이다. 피치는 전형적으로 25 ㎚, 50 ㎚, 또는 100 ㎚ 이상이다. 반사 방지 필름의 경우에, 나노구조체는 원하는 회절률 구배를 제공하기에 충분한 크기이며 충분한 표면적을 커버한다. 도 8의 다이아몬드 공구는 피치가 명목상 동일한(즉, 일정한 피치) 복수의 팁을 포함하지만, 인접 미세구조체 사이의 피치는 대안적으로 변동될 수 있을 것이다. 변동이 랜덤한 경우, 이러한 나노구조화 표면은 도 1b의 나노구조화 표면으로 나타낸 바와 같은 불규칙한 패턴을 형성할 것이다.

도 6을 다시 참조하면, 롤 재료를 절삭하는 동안의 중심축(1020)을 따른 롤(1010)의 회전 및 x- 방향을 따른 (예를 들어, 다중-팁 다이아몬드 공구) 커터(1040)의 이동은 롤의 주위에 중심축을 따라 피치 P₁을 갖는 스레드 경로를 정의한다. 커터가 롤 재료를 절삭하기 위하여 롤 표면에 수직인 방향을 따라 이동할 때, 커터에 의해 절삭되는 재료의 폭은 커터가 롤 재료 내외로 이동하거나 플런지(plunge)함에 따라 변화한다. 예를 들어 도 7a를 참조하면, 커터에 의한 최대 침투 깊이는 커터에 의해 절삭된 최대 폭 P₂에 대응한다. P₂/P₁이 1 미만일 경우, 커터에 의해 절삭되는 최대 폭 P₂는 피치 P₁ 이하이다. 그러므로, 롤 주위의 제1 스레드 경로는 롤 주위의 인접한 제2 스레드 경로와 중복되지 않는다. 그러나, P₂/P₁이 1 초과일 경우, 스레드 경로는 중복된다. 미세구조체는, 단일 V-형 다이아몬드 공구를 사용하여 V-형 홈을 절삭할 경우에 그러하듯이 다이아몬드 공구의 형상에 직접 상응하는 형상을 갖지 않는다. 오히려, 중복 절삭과 조합하여 내외로 이동하거나 플런지하는(즉, 중복되는 스레드 경로) 커터의 운동에 의해 미세구조체가 형성된다. 그러므로, 단일 미세구조체는 2개 이상의 중복 절삭에 의해 형성된 면을 갖는다. 일부 실시 형태에서, P₂/P₁은 1.5 또는 2 이상이다. 2.0 이상의 P₂/P₁ 비율은 개별 (예를 들어, 피크) 미세구조체를 형성하기 용이하다. P₂/P₁ 비율은 15 이하의 범위일 수 있다. 무광택 미세구조화 표면의 형성을 위한 바람직한 일 실시 형태에서, 비율 P₂/P₁은 약 2 내지 약 4의 범위이다. 다중-팁 다이아몬드 커터는, 나노구조화 공구의 실질적으로 평행한 선형 홈이 롤의 에지(즉, 도 6에서 y-축)에 실질적으로 평행하도록 정렬된다. 추가로, 나노구조화 공구의 실질적으로 평행한 선형 홈은 x-축에 실질적으로 직교한다(즉, 크로스웨브(crossweb)). 그러므로, 미세구조화 공구 및 이러한 공구로부터 복제된 용품은 미세구조화 용품의 크로스웨브 방향에 실질적으로 직교하고 다운웨브(downweb) 방향에 복수의 실질적으로 평행한 나노구조체를 일반적으로 포함한다. 중복 절삭의 나노구조화 홈이 이전의 (예를 들어, 인접한) 절삭의 나노구조화 홈과 일치하도록 중복 절삭이 이루어질 경우, 나노구조체는 연속적일 수 있다. 나노구조화 홈이 일치하지 않도록 중복 절삭이 이루어질 경우, 중복 절삭의 교차지점에 불연속성이 존재한다. 각각의 미세구조체의 나노구조체의 일부는 미세구조체의 (예를 들어, 다운웨브) 치수(예를 들어, 길이 또는 폭)에 있어서 전형적으로 연속적이다. 추가로, 나노구조체의 일부는 또한 다른 (예를 들어, 다운웨브) 미세구조체와 전형적으로 연속적이다. 그러므로, 도 10에 나타낸 나노구조화 표면의 일부의 주사 전자 현미경 사진에 나타낸 바와 같이, 연속적 나노구조화 홈의 길이는 전형적으로 대략 5 또는 10 미크론 이상이다.

중복 절삭은 일반적으로 복잡한 형상을 갖는 미세구조체를 유발한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "복잡한 형상"은 인접선(line of adjacency)에서 1차 또는 2차 도함수에 불연속성을 포함하는 인접 표면 부분을 갖는 단일 미세구조체를 지칭한다. 단일 미세구조체가 상이한 경사도를 갖는 인접 표면 부분을 포함할 경우, 이러한 표면 부분은 인접선에서 상이한 1차 도함수를 가질 것이다. 마찬가지로, 인접 평면 및/또는 곡선 표면 부분은 인접선에서 일정한 1차 도함수 또는 경사도를 가질 수 있으나 제2 도함수에는 불연속성을 가질 수 있다.

패턴화된 공구를 미세복제하여 반사 방지 무광택 층을 제조함으로써 미세구조화 층을 제조하였다. 무광택 층의 미세구조화 표면은 공구 표면의 정밀한 (예를 들어, 양의) 복제물이었므로, 미세구조화 층의 하기의 설명은 또한 공구 표면의 역(즉, 음의 복제)의 설명이다. 약 200 미크론 × 250 미크론 내지 약 500 미크론 × 600 미크론 범위의 면적을 갖는, 제작된 샘플의 미세구조화 표면의 대표적인 일부를, 실시예에 기재된 시험 방법에 따라 위상 변이 간섭법(phase shift interferometry)을 사용하여 특성화하였다. 원자힘 현미경(AFM) 또는 공초점 현미경 또한 사용하여 미세구조화 표면을 특성화할 수 있다.

(예를 들어, 나노구조체를 추가로 포함하는) 예시적인 미세구조화 층의 표면 프로파일의 예를 도 9 및 도 13a 내지 13d에 나타낸다. 일반적으로 미세구조화 표면은 상이한 크기 및 경사도의 분포를 갖는 상이한 형상의 다양한 미세구조체를 포함한다. 미세구조체의 50% 이상의 경사도는 전형적으로 10 도 미만이다. 이들 표면 프로파일은, 미세구조체가 불규칙하거나 의사-랜덤한 패턴을 형성하는 개별 미세구조체를 포함하는 미세구조화 표면을 대표한다. 도 13c 및 13d에서 특히 분명한 바와 같이, 개별 피크 미세구조체는 복잡한 형상을 갖는다. 추가로, 개별 피크 미세구조체는 각각의 피크 주변의 골에 의해 정의된다. 골의 가장 낮은 부분은 전형적으로 공통의 평면 내에 존재하지 않는다.

경사도 분포의 F_cc(θ) 상보 누적 경사도 크기 분포는 하기의 방정식에 의해 정의된다:

특정 각도(θ)에서의 F_cc는 θ 이상인 경사도의 분율(fraction)이다.

각각 본 명세서에 참고로 포함된 PCT 공개 제WO2010/141345호 및 2010년 5월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/332231호, 및 2010년 5월 28일자로 출원된 제61/349318호에 기재된 바와 같이, 나노구조체를 추가로 포함하는 미세구조화 표면은 동일한 (예를 들어, 무광택 표면) 특성을 가질 수 있다. 미세구조체의 90% 이상은 F_cc(θ) 상보 누적 경사도 크기가 0.1 도 이상이다. 추가로, 미세구조체의 75% 이상은 경사도 크기가 0.3도 이상이다.

전방 (예를 들어, 관찰) 표면 무광택 층으로서 사용하기에 적합한, 높은 투명도 및 낮은 탁도를 갖는 바람직한 미세구조화 표면은, 미세구조체의 25% 또는 30% 또는 35% 또는 40% 이상, 일부 실시 형태에서는 45% 또는 50% 또는 55% 또는 60% 또는 65% 또는 70% 또는 75% 이상이 0.7 도 이상의 경사도 크기를 갖도록 하는 F_cc(θ) 상보 누적 경사도 크기를 갖는다. 따라서, 25% 또는 30% 또는 35% 또는 40% 또는 45% 또는 50% 또는 55% 또는 60% 또는 65% 또는 70% 이상은 경사도 크기가 0.7도 미만이다.

대안적으로, 또는 이에 부가하여, 바람직한 미세구조화 표면은 미세구조체의 25% 이상이 1.3 도 미만의 경사도 크기를 갖는 것으로 특성화될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 미세구조체의 30%, 또는 35%, 또는 40%, 또는 45% 이상은 경사도 크기가 1.3도 이상이다. 그러므로, 미세구조체의 55% 또는 60% 또는 65%는 경사도 크기가 1.3도 미만이다. 다른 실시 형태에서, 미세구조체의 5% 또는 10% 또는 15% 또는 20% 이상은 경사도 크기가 1.3 도 이상이다. 그러므로, 미세구조체의 80% 또는 85% 또는 90% 또는 95%는 경사도 크기가 1.3 도 미만이다.

대안적으로, 또는 이에 부가하여, 무광택 미세구조화 표면은 미세구조체의 20% 또는 15% 또는 10% 미만이 4.1 도 이상의 경사도 크기를 갖는 것으로 특성화될 수 있다. 따라서, 80% 또는 85% 또는 90%는 경사도 크기가 4.1도 미만이다. 일 실시 형태에서, 미세구조체의 5 내지 10%는 경사도 크기가 4.1도 이상이다. 일부 실시 형태에서, 미세구조체의 5% 또는 4% 또는 3% 또는 2% 또는 1% 미만은 경사도 크기가 4.1도 이상이다.

이전에 인용된 PCT 공개 제WO2010/141345호 및 2010년 5월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/332231호, 및 2010년 5월 28일자로 출원된 제61/349318호에 기재된 바와 같이, 미세구조화 표면은 복수의 개별 피크 미세구조체를 포함한다.

그러한 치수 특징은 무광택 표면과 LCD의 픽셀의 상호작용으로 인해 무광택 표면을 통해 디스플레이되는 이미지의 시각적 저하인 "스파클"과 관련이 있는 것으로 확인되었다. 스파클의 외양은 LCD 이미지에 "입상성(graininess)"을 겹쳐 놓아 투과된 이미지의 투명도를 떨어뜨리는, 특정 색상의 복수의 밝은 점으로서 설명될 수 있다. 스파클의 수준 또는 양은 미세복제 구조체와 LCD의 픽셀 사이의 상대적인 크기 차이에 의존한다(즉, 스파클의 양은 디스플레이 의존성임). 일반적으로, 미세복제 구조체는 스파클을 제거하기 위해 LCD 픽셀 크기보다 훨씬 작을 필요가 있다. 스파클의 양은 백색 상태에서 상표명 "애플 아이팟 터치(Apple iPod Touch)"(현미경으로 측정될 때 픽셀 피치가 약 159 ㎛임)로 입수가능한 LCD 디스플레이 상의 한 세트의 물리적인 승인 표준체(acceptance standard)들(스파클의 수준이 상이한 샘플들)과의 시각적 비교에 의해 평가된다. 스케일(scale)은 1 내지 4의 범위이며, 이때 1은 가장 낮은 스파클의 양이고 4는 가장 높은 스파클의 양이다.

낮은 스파클을 갖는 미세구조화 표면은 5 미크론 이상, 전형적으로는 10 미크론 이상의 평균 ECD를 갖는 것으로 특성화될 수 있다. 추가로, 미세구조화 표면의 평균 ECD(즉, 피크)는 전형적으로 30 미크론 미만 또는 25 미크론 미만이다. 낮은 스파클의 미세구조화 표면의 피크는 평균 길이가 5 미크론 초과, 전형적으로는 10 미크론 초과이다. 미세구조화된 표면의 피크들의 평균 폭이 또한 5 미크론 이상이다. 낮은 스파클의 미세구조화 표면의 피크는 평균 길이가 약 20 미크론 이하, 일부 실시 형태에서는 10 또는 15 미크론 이하이다. 길이에 대한 폭의 비(즉, W/L)는 전형적으로 1.0, 또는 0.9, 또는 0.8 이상이다. 일부 실시 형태에서, W/L은 0.6 이상이다. 다른 실시 형태에서, W/L은 0.5 또는 0.4 미만이고, 전형적으로 0.1 또는 0.15 이상이다. 최근접도(nearest neighbor)(즉, NN)는 전형적으로 10 또는 15 미크론 이상 그리고 100 미크론 이하이다. 일부 실시 형태에서, NN은 15 미크론 내지 약 20 미크론 또는 25 미크론의 범위이다. 더 높은 스파클의 실시 형태의 NN은 전형적으로 약 30 또는 40 미크론 이상이다.

미세구조화 표면의 복수의 피크는 또한 평균 높이, 평균 조도(Ra), 및 평균 최대 표면 높이(Rz)에 관해서 특성화될 수 있다.

평균 표면 조도(즉, Ra)는 전형적으로 0.20 미크론 미만이다. 충분한 탁도와 조합된 고 투명도를 갖는 바람직한 실시 형태는 0.18 또는 0.17 또는 0.16 또는 0.15 미크론 이하의 Ra를 나타낸다. 일부 실시 형태에서, Ra는 0.14, 또는 0.13, 또는 0.12, 또는 0.11, 또는 0.10 미크론 미만이다. Ra는 전형적으로 0.04 또는 0.05 미크론 이상이다.

평균 최대 표면 높이(즉, Rz)는 전형적으로 3 미크론 미만 또는 2.5 미크론 미만이다. 충분한 탁도와 조합된 고 투명도를 갖는 바람직한 실시 형태는 1.20 미크론 이하의 Rz를 나타낸다. 일부 실시 형태에서, Rz는 1.10 또는 1.00 또는 0.90, 또는 0.80 미크론 미만이다. Rz는 전형적으로 0.40 또는 0.50 미크론 이상이다.

예시된 미세구조화 층 및 바람직한 무광택 필름에 관해서, 미세구조체는 실질적으로 표면 전체를 커버한다. 그러나, 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 경사도 크기가 0.7도 이상인 미세구조체가 원하는 무광택 특성을 제공하는 것으로 여겨진다. 따라서, 경사도 크기가 0.7도 이상인 미세구조체가 주 표면의 약 25% 이상, 또는 약 30% 이상, 또는 약 35% 이상, 또는 약 40% 이상, 또는 약 45% 이상, 또는 약 50% 이상, 또는 약 55% 이상, 또는 약 60% 이상, 또는 약 65% 이상, 또는 약 70% 이상을 커버하면서도, 여전히 원하는 고 투명도 및 저 탁도를 제공할 수 있는 것으로 추측된다.

예시된 미세구조화 층 및 바람직한 반사 방지 필름에 관해서, 나노구조체는 실질적으로 표면 전체를 커버한다. 그러나, 나노구조체가 실질적으로 표면 전체 미만을 커버해도 여전히 적절한 반사 방지 특성을 제공할 수 있다. 추가로, 필름을 반사 방지로 만들기에 충분한 나노구조체의 부재 하에서, 필름은 적절한 무광택 특성을 나타낸다. 일부 실시 형태에서, 나노구조체는 주 표면의 약 25% 이상, 또는 약 30% 이상, 또는 약 35% 이상, 또는 약 40% 이상, 또는 약 45% 이상, 또는 약 50% 이상, 또는 약 55% 이상, 또는 약 60% 이상, 또는 약 65% 이상, 또는 약 70% 이상을 커버한다.

헤이즈-가드 플러스(Haze-Gard Plus) 탁도계(미국 메릴랜드주 실버 스프링스 소재의 비와이케이-가디너(BYK-Gardiner)로부터 입수가능함)를 사용하여 측정되는 바와 같이, 미세구조화 표면 또는 광학 필름의 광학 투명도는 일반적으로 약 40%, 45%, 또는 50% 이상이다. 일부 실시 형태에서, 광학 투명도는 60% 또는 65% 또는 70% 또는 75% 또는 80% 이상이다. 일부 실시 형태에서, 투명도는 90% 또는 89% 또는 88% 또는 87% 또는 86% 또는 85% 이하이다.

광학적 탁도는 전형적으로 총 투과광에 대한, 수직 방향으로부터 2.5도 초과만큼 벗어난 투과광의 비로서 정의된다. ASTM D1003에 기재된 절차에 따라 헤이즈-가드 플러스 탁도계를 사용하여 또한 측정되는 바와 같이, 미세구조화 표면 또는 광학 필름의 광학 탁도는 일반적으로 20% 미만, 바람직하게는 15% 미만, 더욱 바람직하게는 10% 미만이다. 바람직한 실시 형태에서, 광학 탁도는 약 0.5%, 또는 0.75%, 또는 1% 내지 약 3%, 4%, 또는 5%의 범위이다.

본 명세서에 기재된 바람직한 반사 방지 무광택 필름은, 방금 기재한 분광광도계로 측정되는 바와 같이 550 ㎚에서 2% 미만, 또는 1.5% 미만, 또는 1% 미만의 평균 명소 반사율(photopic reflectance)(즉, Rphot)을 나타낸다.

무광택 필름의 미세구조화 층은 전형적으로 중합성 수지의 반응 생성물과 같은 중합체 물질을 포함한다. 중합성 수지는 바람직하게는 표면 개질된 나노입자를 포함한다. 다양한 자유 라디칼 중합성 단량체, 올리고머, 중합체, 및 그의 혼합물을 미세구조화 층의 유기 재료에 채택할 수 있다.

일부 실시 형태에서, 무광택 필름의 미세구조화 층은 고 굴절률, 즉 1.60 이상 또는 이보다 높은 굴절률을 갖는다. 일부 실시 형태에서, 굴절률은 1.62 이상 또는 1.63 이상 또는 1.64 이상 또는 1.65 이상이다. 이전에 인용된 2010년 5월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/332231호, 및 2010년 5월 28일자로 출원된 제61/349318호에 기재된 바와 같이, 미세구조화 층이 고 굴절률을 가질 경우, 이러한 층은 (예를 들어, 표면 개질된) 지르코니아와 같은 고 굴절률 나노입자를 임의로 포함하는 방향족 단량체를 포함하는 것들과 같은 고 굴절률을 갖는 중합성 조성물로부터 제조될 수 있다.

그러나, 반사 방지 필름이 본 명세서에 기재된 바와 같은 공기-충전 나노구조체를 추가로 포함할 경우, 미세구조화 층의 재료는 실질적으로 더 낮은 굴절률을 가질 수 있으므로 더욱 관용적인 다양한 저가의 재료를 이용할 수 있다.

바람직한 실시 형태에서, (예를 들어, 반사 방지) 필름의 미세구조화 층은 굴절률이 1.60 미만이다. 예를 들어, 미세구조화 층은 굴절률이 약 1.40 내지 약 1.60의 범위일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 미세구조화 층의 굴절률은 약 1.47, 1.48, 또는 1.49 이상이다.

굴절률이 1.60 미만인 미세구조화 층은, 전형적으로 저 굴절률(예를 들어, 1.50 미만)을 갖는, 하나 이상의 자유 라디칼 중합성 재료 및 임의로 표면 개질된 무기 나노입자를 포함하는 중합성 조성물의 반응 산물을 전형적으로 포함한다.

다양한 (메트)아크릴레이트 단량체와 같은 다양한 자유 라디칼 중합성 단량체 및 올리고머가 관용적인 중합성 조성물에서의 용도로 기재되어 있으며, 이는 예를 들어, (a) 다이(메트)아크릴 함유 화합물, 예를 들어 1,3-부틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 1,4-부탄다이올 다이아크릴레이트, 1,6-헥산다이올 다이아크릴레이트, 1,6-헥산다이올 모노아크릴레이트 모노메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 알콕실화 지방족 다이아크릴레이트, 알콕실화 사이클로헥산 다이메탄올 다이아크릴레이트, 알콕실화 헥산다이올 다이아크릴레이트, 알콕실화 네오펜틸 글리콜 다이아크릴레이트, 카프로락톤 개질된 네오펜틸글리콜 하이드록시피발레이트 다이아크릴레이트, 카프로락톤 개질된 네오펜틸글리콜 하이드록시피발레이트 다이아크릴레이트, 사이클로헥산다이메탄올 다이아크릴레이트, 다이에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 다이프로필렌 글리콜 다이아크릴레이트, 에톡실화 (10) 비스페놀 A 다이아크릴레이트, 에톡실화 (3) 비스페놀 A 다이아크릴레이트, 에톡실화 (30) 비스페놀 A 다이아크릴레이트, 에톡실화 (4) 비스페놀 A 다이아크릴레이트, 하이드록시피발알데히드 개질된 트라이메틸올프로판 다이아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 (200) 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 (400) 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 (600) 다이아크릴레이트, 프로폭실화 네오펜틸 글리콜 다이아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 트라이사이클로데칸다이메탄올 다이아크릴레이트, 트라이에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 트라이프로필렌 글리콜 다이아크릴레이트; (b) 트라이(메트)아크릴 함유 화합물, 예를 들어 글리세롤 트라이아크릴레이트, 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트, 에톡실화 트라이아크릴레이트(예를 들어, 에톡실화 (3) 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트, 에톡실화 (6) 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트, 에톡실화 (9) 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트, 에톡실화 (20) 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트), 프로폭실화 트라이아크릴레이트(예를 들어, 프로폭실화 (3) 글리세릴 트라이아크릴레이트, 프로폭실화 (5.5) 글리세릴 트라이아크릴레이트, 프로폭실화 (3) 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트, 프로폭실화 (6) 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트), 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트, 트리스(2-하이드록시에틸)아이소시아누레이트 트라이아크릴레이트; (c) 보다 고차 작용성의 (메트)아크릴 함유 화합물, 예를 들어 다이트라이메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 에톡실화 (4) 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 카프로락톤 개질된 다이펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트; (d) 올리고머성 (메트) 아크릴 화합물, 예를 들어 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트; 전술한 것들의 폴리아크릴아미드 유사체; 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 아크릴레이트 단량체를 포함한다. 그러한 화합물은, 예를 들어 미국 펜실베이니아주 엑스톤 소재의 사토머 컴퍼니(Sartomer Company); 미국 조지아주 스미르나 소재의 유씨비 케미칼즈 코포레이션(UCB Chemicals Corporation); 및 미국 위스콘신주 밀워키 소재의 알드리치 케미칼 컴퍼니(Aldrich Chemical Company)와 같은 판매자로부터 널리 입수가능하다. 추가의 유용한 (메트)아크릴레이트 재료에는, 예를 들어 미국 특허 제4,262,072호(웬들링(Wendling) 등)에 기재된 하이단토인 부분-함유 폴리(메트)아크릴레이트가 포함된다. 추가의 유용한 재료에는 아크릴레이트 작용성 우레탄 수지(즉, 우레탄 (메트)아크릴레이트), 예를 들어 특히, 사토머(Sartomer), 코그니스(Cognis), 바이엘 머티리얼 사이언스(Bayer Material Science)에 의해 판매되는 것들이 포함된다.

일부 실시 형태에서는, (예를 들어, 실리카) 나노입자가 없는 (예를 들어, 중합성) 수지 조성물로부터 미세구조화 층이 제조된다. 예를 들어, 지방족 우레탄 아크릴레이트(CN9893) 및 헥산다이올 아크릴레이트(SR238)를 포함하는 조성물로부터 미세복제 층을 제조할 수 있다.

다른 실시 형태에서는, (예를 들어, 실리카) 나노입자를 포함하는 (예를 들어, 중합성) 수지 조성물로부터 미세구조화 층이 제조된다.

중간 굴절률의 조성물에 사용하기 위한 실리카는 미국 일리노이주 네이퍼빌 소재의 날코 케미칼 컴퍼니(Nalco Chemical Co.)로부터 상표명 "날코 콜로이달 실리카스(Nalco Collodial Silicas)"로, 예를 들어 제품 1040, 1042, 1050, 1060, 2327 및 2329로 구매가능하다. 적합한 건식 실리카는, 예를 들어 데구사 아게(DeGussa AG)(독일 하나우 소재)로부터 상표명 "에어로실(Aerosil) 시리즈 OX-50"으로 구매가능한 제품과, 제품 번호 -130, -150, 및 -200으로 구매가능한 제품을 포함한다. 건식 실리카는 또한 미국 일리노이주 투스콜라 소재의 캐보트 코포레이션(Cabot Corp.)으로부터 상표명 "캡-오-스퍼스(CAB-O-SPERSE) 2095", "캡-오-스퍼스 A105", 및 "캡-오-실(CAB-O-SIL) M5"로 구매가능하다.

미세구조화된 무광택 층 내에서의 (예를 들어, 무기) 나노입자들의 농도는 전형적으로 25 중량% 또는 30 중량% 이상이다. 중간 굴절률 층은 전형적으로 50 중량% 또는 40 중량% 이하의 무기 산화물 나노입자를 포함한다. 고 굴절률 층 내의 무기 나노입자의 농도는 전형적으로 40 중량% 이상, 그리고 약 60 중량% 또는 70 중량% 이하이다.

무기 나노입자는 바람직하게는 표면 처리제로 처리된다. 실란은 실리카에 바람직하며, 다른 것은 규산질 충전제에 바람직하다. 실란 및 카르복실산은 지르코니아와 같은 금속 산화물에 바람직하다. 다양한 표면 처리제가 알려져 있으며, 이중 일부가 미국 특허 출원 공개 제2007/0286994호에 기재되어 있다.

일 실시 형태에서, 미세복제 층은, 적어도 3개의 (메트)아크릴레이트 기를 포함하는 가교결합 단량체(SR444)와 표면 개질된 실리카를 약 1:1의 비로 포함하는 조성물로부터 제조된다.

미세구조화 층의 중합성 조성물은 전형적으로 5 중량% 또는 10 중량% 이상의 가교결합제(즉, 적어도 3개의 (메트)아크릴레이트 기를 갖는 단량체)를 포함한다. 저 굴절률 조성물 중의 가교결합제의 농도는 일반적으로 약 30 중량% 또는 25 중량% 또는 20 중량% 이하이다. 고 굴절률 조성물 중의 가교결합제의 농도는 일반적으로 약 15 중량% 이하이다.

적합한 가교결합제 단량체는 예를 들어 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트(미국 펜실베니아주 엑스톤 소재의 사토머 컴퍼니로부터 상표명 "SR351"로 구매가능함), 에톡실화된 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트(미국 펜실베니아주 엑스톤 소재의 사토머 컴퍼니로부터 상표명 "SR454"로 구매가능함), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트(사토머로부터 상표명 "SR444"로 구매가능함), 다이펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(사토머로부터 상표명 "SR399"로 구매가능함), 에톡실화된 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 에톡실화된 펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트(사토머로부터 상표명 "SR494"), 다이펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 및 트리스(2-하이드록시 에틸)아이소시아누레이트 트라이아크릴레이트(사토머로부터 상표명 "SR368")를 포함한다. 일부 태양에서, 미국 특허 제4,262,072호(웬들링 등)에 기재된 것과 같은 하이단토인 부분-함유 멀티-(메트)아크릴레이트 화합물이 사용된다.

광학 디스플레이 또는 필름 상에 무광택 코팅을 형성시키는 방법은, 광 투과성 기재 층을 제공하는 단계; 및 기재 층 상에 미세구조화 층을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 미세구조체 함몰부를 포함하는 미세구조화 공구로부터 미세구조화 층이 제조되고, 여기서 함몰부가 복수의 (실질적으로 평행한 선형) 나노구조체를 추가로 포함할 경우, 미세구조체 및 나노구조체는 공구 표면의 복제 중에 동시에 형성된다.

미세구조화 층은 예를 들어 원하는 파장의 H-전구 또는 기타 램프를 사용하여, 바람직하게는 불활성 분위기(50 ppm(parts per million) 미만의 산소)에서, 자외 방사선에 대한 노출에 의해 경화될 수 있다. 반응 메카니즘은 자유 라디칼 중합성 물질의 가교결합을 야기한다. 경화된 미세구조화 층은, 존재할 경우 광개시제 부산물 또는 미량의 용매를 제거하기 위해 오븐 내에서 건조될 수 있다. 대안적으로, 더 많은 양의 용매를 포함하는 중합성 조성물은 웨브 상으로 펌핑되고, 건조되고, 이어서 미세복제 및 경화될 수 있다.

일반적으로 기재는 연속 웨브의 롤 형태인 것이 편리하지만, 코팅이 개별 시트에 적용될 수도 있다.

기판은, 예를 들어 화학적 처리, 공기 또는 질소 코로나와 같은 코로나 처리, 플라즈마, 화염, 또는 화학선 방사를 사용하여, 기판과 인접층 사이의 접착성이 향상되도록 처리될 수 있다. 원할 경우, 선택적인 타이층 또는 프라이머가 기재 및/또는 하드코트층에 적용되어 층간 밀착을 증가시킬 수 있다. 대안적으로 또는 이에 부가하여, 간섭 프린징(interference fringing)을 감소시키기 위해 또는 대전방지 특성을 제공하기 위해 프라이머가 적용될 수 있다.

다양한 영구적이고 제거가능한 등급의 접착제 조성물이 필름 기판의 반대쪽에 제공될 수 있다. 감압 접착제를 이용하는 실시 형태의 경우, 반사 방지 필름 물품은 전형적으로 제거가능한 이형 라이너를 포함한다. 디스플레이 표면에 도포하는 동안, 이형 라이너가 제거되고, 따라서 반사 방지 필름 물품이 디스플레이 표면에 부착될 수 있다.

실시예

미세구조화 표면 특성화

약 200 미크론 × 250 미크론 내지 약 500 미크론 × 600 미크론 범위의 면적에 걸쳐, 10X 대물 렌즈를 가진 와이코 서피스 프로파일러(Wyko Surface Profiler)를 사용함으로써 위상 변이 간섭법(PSI)에 의해 얻어진 높이 프로파일 내의 관심 대상 피크 영역을 확인하고 특성화하기 위하여 하기의 방법을 사용하였다. 이 방법은 선택을 최적화하기 위해 곡률에 대한 임계화(thresholding) 및 반복 알고리즘을 사용한다. 간단한 높이 임계치 대신에 곡률을 사용하는 것은 골에 존재하는 적절한 피크를 포착하는 것을 돕는다. 소정의 경우에, 이는 또한 단일 연속 네트워크(network)의 선택을 피하는 것을 돕는다.

높이 프로파일을 분석하기 전에, 미디언 필터(median filter)를 사용하여 노이즈를 감소시킨다. 이어서, 높이 프로파일 내의 각각의 점에 대해, (구배 벡터(gradient vector)를 따라) 가장 가파른 경사의 방향에 평행한 곡률을 계산하였다. 이 방향에 수직인 곡률을 또한 계산하였다. 곡률은 3개의 점을 사용하여 계산하였으며, 하기의 섹션에서 설명한다. 이들 2개의 방향 중 적어도 하나에서 양의 곡률을 갖는 구역을 확인함으로써 피크 영역을 확인하였다. 다른 방향의 곡률은 너무 음의 값일 수 없다. 이를 달성하기 위해, 이들 2개의 곡률에 대해 임계화를 사용함으로써 바이너리 이미지(binary image)를 생성하였다. 몇몇 표준 이미지 처리 기능을 바이너리 이미지에 적용하여 이를 선명하게 하였다. 또한, 너무 얕은 피크 영역은 제거한다.

미디언 필터의 크기, 및 곡률 계산을 위해 사용된 점들 사이의 거리는 중요하다. 이들이 너무 작은 경우, 피크 상의 결점들로 인해 주요 피크들이 더 작은 영역들로 세분될 수 있다. 이들이 너무 큰 경우, 적절한 피크들이 확인되지 않을 수 있다. 어느 쪽이 더 작든지, 피크 영역들의 크기 또는 피크들 사이의 골 영역의 폭에 대응하도록 이들 크기를 설정하였다. 그러나, 영역의 크기는 미디언 필터의 크기, 및 곡률 계산을 위한 점들 사이의 거리에 의존한다. 따라서, 반복적 프로세스를 사용하여 양호한 피크 확인을 가능하게 하는 일부 사전설정 조건을 만족시키는 간격을 확인하였다.

먼저 이미지를 역위시켜 골을 피크로 변환함으로써, 동일한 방법으로 골을 확인할 수 있다.

경사도 및 곡률 분석

표면 프로파일 데이터는 표면의 높이를 x 위치 및 y 위치의 함수로서 제공한다. 이러한 데이터를 함수 H(x,y)로서 나타낼 것이다. 이미지의 x 방향은 이미지의 수평 방향이다. 이미지의 y 방향은 이미지의 수직 방향이다.

매트랩(MATLAB)을 사용하여 하기를 계산하였다:

1. 구배 벡터

2. 경사도(도 단위) 분포 - N _G (θ)

3. F _CC (θ) - 경사도 분포의 상보 누적 분포

F _CC(θ)는 누적 경사도 분포의 보수(complement)이며, θ 이상인 경사도의 분율을 제공한다.

4. g-곡률, 구배 벡터의 방향의 곡률(역 미크론(inverse micron))

5. t-곡률, 구배 벡터에 대해 횡단하는 방향의 곡률(증가 미크론(increase micron))

곡률

도 13에 나타낸 바와 같이, 소정 지점에서의 곡률은 경사도 계산을 위해 사용되는 2개의 지점 및 중심점을 사용하여 계산된다. 이러한 분석의 경우, 곡률은 이들 3개의 점에 의해 형성된 삼각형을 내접시키는 원의 반경으로 1을 나눈 것으로서 정의된다.

곡률 = ±1/R = ±2*sin(θ)/d

여기서, θ는 빗변 맞은편의 각도이고, d는 삼각형의 빗변의 길이이다. 곡률은 곡선이 위로 오목한 경우 음으로, 그리고 아래로 오목한 경우 양으로 정의된다.

곡률은 x 방향을 따라(즉, x-곡률), y 방향을 따라(즉, y-곡률), 구배 벡터 방향을 따라(즉, g-곡률), 그리고 구배 벡터에 대해 횡단하는 방향을 따라(즉, t-곡률) 측정된다. 보간법을 사용하여 2개의 종점(end point)을 얻는다.

피크 크기 측정

곡률 프로파일을 사용하여 샘플의 표면 상의 피크들에 대한 크기 통계치를 얻는다. 곡률 프로파일의 임계화를 사용하여 피크를 확인하는 데 사용되는 바이너리 이미지를 생성한다. 매트랩을 사용하여, 각각의 픽셀에서 하기의 임계화를 적용하여 피크 확인을 위한 바이너리 이미지를 생성하였다:

최대(g-곡률, t-곡률) > c0max

최소(g-곡률, t-곡률) > c0min

여기서, c0max 및 c0min은 곡률 컷오프(cutoff) 값이다. 전형적으로, c0max 및 c0min을 하기와 같이 정했다:

c0max = 2sin(q ₀ )N ₀ / fov ( q ₀ 및 N ₀은 고정 파라미터임)

c0min = - c0max

q ₀ 은 중요한 최소 경사도(도 단위)의 추정치여야 한다. N ₀ 은 시야의 최장 치수를 가로질러 갖기에 바람직한 피크 영역의 최소 수의 추정치여야 한다. fov는 시야의 최장 치수의 길이이다.

이미지 처리 툴 박스를 갖는 매트랩을 사용하여 높이 프로파일을 분석하고 피크 통계치를 생성하였다. 하기의 시퀀스는 피크 영역을 특성화하는 데 사용되는 매트랩 코드 내의 단계들의 개요를 제공한다.

1. 픽셀의 수 >= 1001*1001인 경우, 픽셀의 수를 감소시킨다.

- nskip = fix(na*nb/1001/1001)+1을 계산한다.

· 원래의 이미지는 크기 na X nb 픽셀을 갖는다.

- nskip > 1인 경우, (2*fix(nskip/2)+1) × (2*fix(nskip/2)+1) 중앙 평균화(median averaging)를 실행한다.

· fix는 가장 가까운 정수로 내림(round down)을 하는 함수이다.

- 각각의 방향에 모든 nskip 픽셀을 유지하는 새로운 이미지를 생성시킨다(예를 들어, nskip = 3인 경우, 행 및 열 1, 4, 8, 11 ...을 유지함).

2. r = round(Δx / pix)

- Δx는 경사도 계산에 사용될 스텝 사이즈(step size)이다.

- pix는 픽셀 크기이다.

- r은 가장 가까운 픽셀의 정수로 반올림된 Δx이다.

- Δx의 초기 값은 프로그램을 구동시키기 전에 사용자에 의해 선택되거나 ffov* fov와 동일하게 선택된다.

· ffov 는 프로그램을 구동시키기 전에 사용자에 의해 선택된 파라미터이다.

3. round(f _MX *r) X round(f _MY *r) 픽셀의 윈도우 크기로 중앙 평균화를 수행한다.

- 영역들이 배향된 경우, 중앙 평균화는 아래에 정의되는 바와 같은 전형적인 영역의 종횡비(aspect ratio)에 가까운 종횡비(W/L)를 갖는 윈도우로 행한다. 윈도우 종횡비는 사전설정된 값 rm aspect min 아래로 내려가는 것이 허용되지 않는다.

· 영역들이 배향될 경우, 높이 프로파일링은 이러한 배향이 x 축 또는 y 축을 따르도록 정렬된 샘플로 수행되어야 함에 유의한다.

- 이러한 분석의 경우, 영역들은 하기의 경우에 배향된 것으로 간주된다:

· (영역 면적에 의해 가중된) 영역의 평균 배향 각도가 15도 미만이거나 75도 초과인 경우

1. 배향 각도는 영역과 관련된 타원의 주축이 y-축과 이루는 각도로서 정의된다.

· 이러한 배향 각도의 표준 편차가 25도 미만인 경우

· 커버리지(coverage)가 10% 초과인 경우

- 이것이 제1 라운드이거나 구역들이 배향되지 않은 경우,

· f _MX 및 f _MY 를 f _M 과 동일하도록 설정한다.

- 배향이 y-축을 따른 경우,

· f _MX = round(f _M *r*sqrt(aspect));

· f _MY = round(f _M *r / sqrt(aspect));

- 배향이 x-축을 따른 경우,

· f _MX = round(f _M *r / sqrt(aspect));

· f _MY = round(f _M *r*sqrt(aspect));

- aspect = 영역 면적에 의해 가중된 평균 종횡비

· 이것이 rm_aspect_min 미만인 경우, rm _ aspect _ min 과 동일하도록 설정한다.

- f _M은 프로그램을 구동시키기 전에 선택된 고정 파라미터이다.

4. 기울기를 제거한다.

- 모든 방향에서 전체 프로파일에 걸쳐 평균 경사도를 0과 동일하도록 효과적으로 만든다.

5. 전술된 바와 같이 경사도 프로파일을 계산한다.

6. 구배 벡터에 평행한 방향(g-곡률) 및 구배 벡터에 대해 횡단하는 방향(t-곡률)의 곡률 프로파일을 계산한다.

7. 전술된 곡률 임계화를 사용하여 바이너리 이미지를 생성한다.

8. 바이너리 이미지를 이로드(erode)시킨다.

- 이미지가 이로드되는 횟수를 round( r * f _E )와 동일하도록 설정한다.

- f _E 는 프로그램을 기동시키기 전에 선택된 고정 파라미터이다(전형적으로 ≤ 1).

- 이는 가는 선에 의해 연결된 별개의 영역들을 분리하고 너무 작은 영역을 제거하는 것을 돕는다.

9. 이미지를 딜레이트(dilate)시킨다.

- 이미지가 딜레이트되는 횟수는 전형적으로 이미지가 이로드된 횟수와 동일하도록 선택한다.

10. 이미지를 추가로 딜레이트시킨다.

- 이 라운드에서, 이미지는 이로드되기 전에 딜레이트된다.

- 쿨-데-삭스(cul-de-sacs)를 제거하고, 에지를 둥글게 하며, 매우 가까운 영역들을 함께 조합하는 것을 돕는다.

11. 이미지를 이로드시킨다.

- 이미지가 이로드되는 횟수는 전형적으로 이미지가 마지막 단계에서 딜레이트된 횟수와 동일하도록 선택한다.

12. 이미지의 에지에 너무 가까운 영역을 제거한다.

- 전형적으로, 영역의 임의의 부분이 에지의 (nerode + 2) 내에 있는 경우 너무 가까운 것으로 간주되며, 여기서 nerode는 이미지가 단계 9에서 이로드된 횟수이다.

- 이는 시야에 부분적으로만 있는 영역을 제거한다.

13. 각각의 영역 내의 임의의 구멍을 채운다.

14. ECD(등가 원형 직경) < 2sin(q ₀ )N ₀ / fov인 영역을 제거한다.

- q ₀ 및 N ₀ 은 곡률 컷오프 계산에 사용되는 파라미터이다.

- 이는 반경 R을 갖는 반구에 비해 작은 영역을 제거한다.

- 이들 영역은 q ₀ 미만인, 영역 내의 경사도 변동을 갖기 쉽다.

- 이것 대신에 고려하는 다른 필터는, 경사도의 표준 편차가 컷오프 값보다 작은 영역을 제거하는 것이다.

15. 이어서, r에 대해 새로운 값을 계산한다.

· 확인된 피크의 수가 0과 같은 경우, r을 2만큼 감소시키고 올림(round up)을 한다.

· 단계 4로 간다.

- 새로운 r = round( f _W * L ₀ )

· f _W 는 프로그램을 기동시키기 전에 선택된 고정 파라미터이다(전형적으로 ≤ 1).

· L ₀ 은 표 A1에 정의된 길이이다.

- 새로운 r이 r _MIN 미만인 경우, r _MIN 과 동일하도록 설정한다.

- 새로운 r이 r _MAX 초과인 경우, r _MAX 와 동일하도록 설정한다.

- r이 변화되지 않거나 반복되는 경우, 이는 선택된 r에 대한 값이다. 단계 17로 간다.

- 커버리지가 Kc배 이상만큼 하락하는 경우, 또는 영역의 수가 Kn배 이상만큼 증가하는 경우, r에 대한 이전의 값이 선택된다. 단계 17로 간다.

- r에 대한 값이 선택되지 않으면, 단계 4로 간다.

16. 선택된 r에 대해, 확인된 각각의 영역에 대한 하기의 치수들을 계산한다:

- ECD, L, W, 및 종횡비.

17. 각각의 치수에 대해 평균 및 표준 편차를 계산한다.

18. 커버리지 및 NN을 계산한다(표 A2).

[표 A1]

[표 A2]

2개의 높이 프로파일에 대해 치수를 평균하였다.

전형적인 파라미터 설정은 다음과 같았다:

ffov 0.015

f_W 1/3

f_M 2/3

f_E 0.3

f_W0 3/4

Kc 1/2

Kn 2-4

rmin 2

rmax 50

rm aspect min 1/3

N₀ 4

q₀ 1/3-1/2

이들 파라미터 설정은 (부 특징부(minor feature)가 아닌) 주 특징부가 확인되는 것을 보장하기 위해 조정될 수 있다.

높이 도수 분포( height frequency distribution )

최소 높이값을 높이 데이터로부터 공제하여 최소 높이가 0이 되게 한다. 히스토그램을 생성함으로써 높이 도수 분포를 산출한다. 이러한 분포의 평균을 평균 높이로 지칭한다.

조도 계측

Ra - 측정 어레이 전체에 대해 계산된 평균 조도.

여기서, Z_jk = 영 평균(zero mean)이 제거된 후의 각각의 픽셀의 높이.

Rz는 평가 구역 내의 10개의 최대 피크-대-골 분리부의 평균 최대 표면 높이,

.

여기서, H는 피크 높이이고, L은 골 높이이며, H 및 L은 공통의 기준 평면을 갖는다.

상보 누적 경사도 분포, 피크 치수, 및 조도에 대해 보고된 각각의 값은 2개의 구역의 평균에 기초하였다. 큰 필름, 예를 들어 전형적인 43 ㎝(17 인치) 컴퓨터 디스플레이의 경우, 랜덤하게 선택된 5 내지 10개의 구역의 평균이 전형적으로 이용될 것이다.

다이아몬드 설계

집속 이온 빔(FIB) 현미경을 사용하여, 미국 특허 제7,140,812호(Bryan et al.)에 일반적으로 기재된 바와 같이 원래의 반경 상에 중첩된 다수의 서브파장 V-형 티스(V-shaped teeth)를 갖도록, 500 ㎛의 반경을 가진 단결정 다이아몬드 공구(캐나다 몬트리올 소재의 케이 앤드 와이 다이아몬드(K&Y diamond))를 개질하였다. 완전 나노구조체(FnS: full nanostructure) 설계에서는, 다이아몬드 상에 서브파장 V-형 특징부(225 ㎚ 피치, 225 ㎚ 높은 삼각파)를 갖도록 완전 작동 반경(full working radius)(폭이 대략 50 um임)을 개질하였다. 제2 다이아몬드 공구(비교 구조 다이아몬드를 나타냄)에서는, 다이아몬드 반경 에지에 개질을 가하지 않았다.

재료

CN9893은 미국 펜실베니아주 엑스톤 소재의 사토머 컴퍼니로부터 입수한 2작용성 지방족 우레탄 올리고머이다.

다르(Dar) 1173은 미국 뉴저지주 플로햄 파크 소재의 바스프(BASF)로부터 상표명 다로쿠르(DAROCUR) 1173으로 입수가능한 액체 벤조일 아이소프로판올이다.

다르 4265는 미국 뉴저지주 플로햄 파크 소재의 바스프로부터 상표명 다로쿠르 4265로 입수가능한 다이페닐-2,4,6-트라이메틸 벤조일 포스핀 옥사이드 및 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온의 혼합물이다.

데스모룩스(Desmolux) XP 2513은 미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 바이엘 머티리얼 사이언스 엘엘씨(Bayer Material Science LLC)로부터 입수한 우레탄 아크릴레이트이다.

엑스플루오르(Exfluor) 8FHDDA는 미국 텍사스주 라운드 락 소재의 엑스플루오르 리서치 코포레이션(Exfluor Research Corp)으로부터 입수한 옥타플루오로헥산다이올 다이아크릴레이트이다.

미쯔비시(Mitsubishi) PET는 미쯔비시로부터 상표명 "0.10 ㎜(4 밀) 폴리에스테르 필름 0321 E100W76"으로 입수가능한 프라이밍된 PET이다.

포토머(PHOTOMER) 6210은 미국 오하이오주 신시내티 소재의 코그니스 코포레이션(Cognis Corporation)으로부터 입수한 지방족 우레탄 다이아크릴레이트이다.

SR238은 미국 펜실베니아주 엑스톤 소재의 사토머 컴퍼니로부터 입수한 1,6 헥산다이올 다이아크릴레이트(HDDA)이다.

SR444는 미국 펜실베니아주 엑스톤 소재의 사토머 컴퍼니로부터 구매가능한 펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트이다.

SR494는 미국 펜실베니아주 엑스톤 소재의 사토머 컴퍼니로부터 입수한 에톡실화 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트이다.

실시예 1 및 비교예

완전 나노구조화 다이아몬드 및 비교예(즉, 나노구조체가 없음)를 사용하여, 14 미크론의 피치(P₁) 및, 46.15 미크론의 최대 커터 폭(P₂)으로 구리 공구에 패턴을 절삭하였다. 구리 공구 표면 상의 나노구조체의 SEM 이미지를 취하였으며, 이들은 약 240 ㎚의 피치를 가진 삼각파 패턴이 높은 충실도로 재현되었음을 나타냈다.

패턴화된 공구를 미세복제함으로써 미세구조화 무광택 층을 포함하는 광학 필름을 제조하였다. 무광택 층의 미세구조화된 표면은 공구 표면의 정밀한 복제물이었으므로, 미세구조화된 표면 층의 하기의 설명은 또한 공구 표면의 설명이다.

71.1℃(160℉)의 고온 플레이트 상에 배치함으로써 예열된 직사각형 미세복제 공구(폭이 10 ㎝(4 인치)이고 길이가 61 ㎝(24 인치)임)를 사용하여 핸드스프레드(handspread) 코팅을 제조하였다. 미국 일리노이주 노스브룩 소재의 제너럴 바인딩 코포레이션(General Binding Corporation, GBC)으로부터의 "카테나(Catena) 35" 모델 라미네이터를 71.1℃(160℉)로 예열하였다(속도 5로 설정하고, 라미네이팅 압력을 "헤비 게이지(heavy gauge)"로 설정함). 중합성 수지를 오븐 내에서 60℃로 예열하고, 퓨전 시스템즈(Fusion Systems) UV 프로세서를 켜서 가온하였다(0.305 m/s(60 fpm), 100% 출력, 236 W/㎝(600 와트/인치) D 전구, 이색성 반사기). 폴리에스테르 필름의 샘플을 공구의 길이(약 0.6 m(2 피트))로 절단하였다.

포토머 6210과 SR238의 75:25 블렌드에 0.5% 광개시제(바스프로부터의 루시린(Lucirin) TPO)를 혼합함으로써 제조된 중합성 수지를 플라스틱 1회용 피펫으로 공구의 단부에 적용하고, 0.10 ㎜(4 밀) (미쯔비시 O321E100W76) 프라이밍된 폴리에스테르를 비드 및 공구의 상부에 놓고, 폴리에스테르를 가진 공구를 라미네이터에 통과시켜 공구의 함몰부가 중합성 수지 조성물로 충전되도록 코팅을 공구 상에 대략 도말하였다. 샘플을 UV 프로세서 벨트 상에 배치하고 UV 중합을 통해 경화시켰다. 경화된 최종 코팅은 대략 3 내지 6 미크론 두께였다.

실시예 1 및 비교예의 광학 특성

비와이케이-가디너(미국 메릴랜드주 실버 스프링스 소재)로부터의 헤이즈-가드 플러스 탁도계를 사용하여 광학 투명도 값을 측정하였다. 광학 탁도는 전형적으로 수직 방향으로부터 2.5 도 초과 만큼 벗어난 투과광 대 총 투과광의 비율로서 정의된다. ASTM D1003에 기재된 절차에 따라 헤이즈-가드 플러스 탁도계를 사용하여 광학 탁도 값을 측정하였다.

일본 소재의 시마츠 컴퍼니(Shimadzu Co.) 및 미국 메릴랜드주 컬럼비아 소재의 시마츠 사이언티픽 인스트루먼츠(Shimadzu Scientific Instruments)로부터 입수가능한, 머신 익스텐션(machine extension)을 가진 시마츠(Shimadzu) UV-3101PC UN-VIS-NIR 주사 분광광도계, MPC 3100을 사용하여, 12°의 입사각에서 380 내지 800 ㎚의 반사 모드로 미세구조화 반사 방지 필름의 반사(즉, 제1 표면 경면 반사)를 측정하였다. 분광광도계 내에서 나노구조체가 실질적으로 수직이도록 샘플을 마운팅하였다. 이들 기기로 약 1 ㎠의 면적의 반사를 측정하였다. 반사 곡선을 플로팅하고 반사가 최소였던 파장(LambdaMin)을 최소 반사(RMin)와 함께 기록하였다. 시마츠 분광광도계로 평균 명소 반사율(RPhotopicAvg) 또한 측정하였다. 이들 값을 %투과, 탁도, 및 투명도와 함께 표 2에 보고한다. 검사에 의해 필름의 눈부심-방지(AG) 특성을 결정하였다. 필름이 없는 유리에 대한 LambdaMin, RMin, 및 RPhotopicAvg 또한 결정하였으며, 비교를 위해 이를 표 2에 보고한다.

[표 2]

수지 제형

플루오로아크릴레이트 / 멀티아크릴레이트 ( FA / MA ) 제형의 제조

SR494와 엑스플루오르 8FHDDA를 20:80 중량비율로 혼합하고 1.5 중량%의 다르 1173을 혼합물에 첨가함으로써 플루오로아크릴레이트/멀티아크릴레이트 제형을 제조하였다.

SiO ₂ 하드코트 ( SiO ₂ / HC ) 제형의 제조

제PCT/US2007/068197호에 기재된 바와 같이 메타크릴옥시프로필 트라이메톡시 실란으로 SiO₂ 나노입자를 표면 개질하였다. 48.75%의 표면 개질된 SiO₂ 나노입자를 48.75%의 SR444 및 2.5%의 다르 4265와 혼합함으로써 SiO₂ 하드코트 제형을 제조하였다.

우레탄 아크릴레이트 / 헥산다이올 다이아크릴레이트 ( UA / HDDA ) 제형의 제조

CN9893과 SR238을 70:30 중량비율로 혼합하고 약 2 내지 2.5%의 다르 4265를 혼합물에 첨가함으로써 우레탄 아크릴레이트 제형을 제조하였다.

실시예 2 내지 4

3가지의 다른 중합성 수지 조성물(수지 제형 하에 기재됨)을 가진 미쯔비시 PET를 이용하여 실시예 1에 기재된 완전 나노구조화 구리 공구 상의 복제를 수행하였다: SiO₂/HC 제형(실시예 2), FA/MA 제형(실시예 3), 및 UA/HDDA 제형(실시예 4). 실시예 1에서와 동일한 경화 조건 및 약 60℃의 공구 온도를 사용하였다. 이전에 기재한 바와 같이 광학 특성을 측정하였으며, 표 3에 보고한다.

[표 3]

"미세구조화 표면 특성화" 하에 기재된 바와 같이 와이코 10X 서피스 프로파일러를 사용하여 Fcc를 결정하였으며, 하기의 표에 보고한다.

[표 4]

실시예 5

듀폰(DuPont) 2면 프라이밍된 0.13 ㎜(5 밀) "617" PET를 기재로서 이용하여, 실시예 1에 기재된 완전 나노구조화 구리 공구 상에 복제를 수행하였다. 데스모룩스 XP 2513과 SR238의 85:15 혼합물에 2%의 다르 4265를 혼합함으로써 수지를 제조하였다. 생성된 코팅은 PET의 상부에서 두께가 90 미크론이었다. 이전에 기재한 바와 같이 광학 특성을 측정하였으며, 표 5에 보고한다.

[표 5]

Claims

30% 이상이 0.7 도 이상의 경사도 크기를 갖고 25% 이상이 1.3 도 미만의 경사도 크기를 갖도록 하는 상보 누적 경사도 크기 분포를 갖는 복수의 미세구조체를 포함하는 미세구조화 표면 층을 포함하며, 여기서, 미세구조화 표면 또는 대향 표면이 나노구조체를 추가로 포함하는 반사 방지 무광택 필름.
제1항에 있어서, 나노구조체가 복수의 실질적으로 평행한 선형 홈을 포함하는 반사 방지 무광택 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 나노구조체의 평균 피치가 500 ㎚ 미만인 반사 방지 무광택 필름.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 개별 피크 미세구조체의 평균 등가 원형 직경(mean equivalent circular diameter)이 5 미크론 이상인 반사 방지 무광택 필름.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 필름의 투명도가 60% 이상인 반사 방지 무광택 필름.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 필름의 탁도가 10% 이하인 반사 방지 무광택 필름.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 550 ㎚의 파장에서 평균 명소 반사(average photopic reflection)가 2% 미만인 반사 방지 무광택 필름.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 미세구조체의 50% 이하가 포매된 무광택 입자를 포함하는 반사 방지 무광택 필름.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 미세구조화 표면에 포매된 무광택 입자가 없는 반사 방지 무광택 필름.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 미세구조체의 30%, 35%, 또는 40% 이상이 1.3 도 미만의 경사도 크기를 갖는 반사 방지 무광택 필름.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 미세구조체의 15%, 10%, 또는 5% 미만이 4.1 도 이상의 경사도 크기를 갖는 반사 방지 무광택 필름.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 미세구조체의 75% 이상이 0.3 도 이상의 경사도 크기를 갖는 반사 방지 무광택 필름.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 필름의 평균 조도(Ra)가 0.14 미만인 반사 방지 무광택 필름.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 필름의 평균 최대 표면 높이(Rz)가 1.20 미만인 반사 방지 무광택 필름.
복수의 개별 피크 미세구조체를 포함하며, 여기서, 미세구조체는 복잡한 형상을 갖는 미세구조화 용품.
제1항에 있어서, 나노구조체가 복수의 실질적으로 평행한 선형 홈을 포함하는 미세구조화 용품.
제16항에 있어서, 나노구조체의 평균 피치가 500 ㎚ 미만인 미세구조화 용품.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 개별 피크 미세구조체의 평균 등가 원형 직경이 5 미크론 이상인 미세구조화 용품.
제15항 또는 제16항에 있어서, 광-투과성 필름인 미세구조화 용품.
제17항에 있어서, 필름이 무광택 필름인 미세구조화 용품.
제20항에 있어서, 복수의 개별 피크 미세구조체가, 30% 이상이 0.7 도 이상의 경사도 크기를 갖고 25% 이상이 1.3 도 미만의 경사도 크기를 갖도록 하는 상보 누적 경사도 크기 분포를 갖는 미세구조화 용품.
제21항에 있어서, 복수의 개별 피크 미세구조체가 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 상보 누적 경사도 크기 분포를 갖는 미세구조화 용품.
제15항 내지 제22항 중 어느 한 항의 복수의 피크의 음의 복제물에 상응하는 복수의 개별 함몰부(depression)를 포함하는 미세구조화 용품.
제23항에 있어서, 공구인 미세구조화 용품.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 미세구조화 표면 층이 중합성 수지 조성물의 반응 산물을 포함하는 미세구조화 용품.
제25항에 있어서, 중합성 수지 조성물이 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함하는 미세구조화 용품.
제26항에 있어서, 중합성 수지 조성물이 우레탄 (메트)아크릴레이트를 포함하는 미세구조화 용품.
제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 중합성 수지 조성물이 나노입자를 추가로 포함하는 미세구조화 용품.
다이아몬드 공구를 제공하는 단계(여기서, 공구의 적어도 일부는 복수의 팁을 포함하며, 여기서, 팁의 피치는 1 미크론 미만임); 및
다이아몬드 공구로 기재 표면을 절삭하는 단계(여기서, 다이아몬드 공구는 소정의 피치(P₁)에서 소정의 방향을 따라 표면에 직교하여 내외로 이동하고, 다이아몬드 공구의 최대 커터 폭은 P₂이며, P₂/P₁은 2 내지 15임)를 포함하는, 미세구조화 용품의 제조 방법.
제29항에 있어서, 미세구조화 용품이 공구인 방법.
제29항 또는 제30항에 있어서, 다이아몬드 공구가 단일 반경 나노구조화 팁을 포함하는 방법.