水轉印膜:用于形成嵌入式納米結構的疊層轉印膜
2025/7/22 11:52:04
以下是對專利文檔 CN105899359B 的深度分析報告,涵蓋技術原理、創新點、權利要求布局、應用場景及潛在價值:
1. 專利基本信息
- 標題:用于形成嵌入式納米結構的疊層轉印膜
- 申請人:3M創新有限公司
- 授權公告日:2018年03月09日
- 優先權:美國申請號13/778,276(2013年02月27日)
- 技術領域:納米結構轉印技術,涉及顯示設備、照明裝置、光伏器件等領域的微納加工。
2. 核心技術方案
核心結構
專利提出一種疊層轉印膜,由以下關鍵層構成:
- 犧牲模板層:
- 含 犧牲材料(如聚合物)和 無機納米材料(如氧化鋯、二氧化鈦納米顆粒)。
- 具有結構化表面(納米/微米級特征)。
- 熱穩定回填層:
- 填充模板層的結構化表面,形成與其相符的互補結構。
- 材料需在高溫下穩定(如聚硅氧烷、倍半硅氧烷)。
核心工藝
- 轉印流程:
- 將轉印膜層合至受體基底(如玻璃)。
- 通過熱解或燃燒移除犧牲材料,留下無機納米材料的致密層嵌入回填層表面。
- 關鍵優勢:
- 犧牲材料可被“干凈烘除”(殘留灰分<50ppm),避免污染納米結構。
- 致密層可具備高折射率、導電性或光學功能(如光提取增強)。
3. 創新點與技術突破
| 創新要素 | 技術價值 |
|---|---|
| 嵌入式結構設計 | 納米結構被封裝在熱穩定層中,提升耐磨性、環境穩定性。 |
| 犧牲材料選擇 | 優選低灰分聚合物(如PMMA),確保烘除后無殘留(實例1-6)。 |
| 無機納米材料功能化 | 納米顆粒表面改性(如MEEAA),增強與犧牲材料的相容性(說明書[0089]段)。 |
| 卷對卷兼容性 | 支持大面積連續生產(>2500mm),突破傳統光刻尺寸限制(說明書[0025]段)。 |
4. 權利要求布局分析
- 獨立權利要求覆蓋核心結構(權1、6、10、14)和方法(權18):
- 權1:基礎結構(犧牲模板層+回填層)。
- 權6:引入支撐基底(帶可剝離表面)。
- 權10/14:擴展至犧牲支撐基底(含納米材料),實現雙層犧牲結構。
- 從屬權利要求細化技術細節:
- 犧牲材料占比(40-99wt%,權4、9、13、17)。
- 無機粘結劑類型(金屬醇鹽/聚硅氮烷,權2、7、11、15)。
- 致密層功能(導電/半導電,權3、13)。
5. 應用場景與市場潛力
核心應用領域
- 顯示技術:
AMOLED光提取層(實例1-6),提升發光效率(說明書[0037]段)。 - 光伏器件:
減反射結構增強光捕獲(背景技術[0001]段)。 - 建筑玻璃:
嵌入式裝飾性納米結構(說明書[0130]段)。 - 柔性電子:
兼容柔性玻璃(如Corning Willow®玻璃,說明書[0125]段)。
技術優勢
- 成本效益:避免直接在玻璃上微納加工的高成本。
- 規模化能力:卷對卷工藝支持超大尺寸(>2.5m寬)。
- 多功能性:致密層可定制為光學/電學功能層。
6. 潛在風險與規避建議
- 材料限制:
- 犧牲材料需在回填層固化溫度以上分解(說明書[0068]段)。
- 規避建議:開發低溫固化回填材料(如UV固化樹脂)。
- 結構變形風險:
- 高溫烘除可能導致納米結構坍塌(圖8B流程)。
- 規避建議:優化回填層模量(實例中PERMANEW 6000的剛性控制)。
7. 結論
該專利通過犧牲層設計+熱穩定回填層的創新架構,解決了大面積嵌入式納米結構制造的行業難題。其核心價值在于:
- 工藝革新:將復雜的納米圖案化轉為膜層轉印,大幅降本增效。
- 應用廣度:覆蓋顯示、能源、建筑等高增長領域。
- 專利壁壘:權利要求層層遞進,覆蓋材料、結構、方法,形成嚴密保護網。
建議關注方向:柔性顯示領域的產業化落地(如折疊屏光管理層),以及納米顆粒致密層的電學應用拓展(如透明電極)。
附:專利關鍵附圖摘要
- 圖1A-C:嵌入式納米結構的三種形態(共形/部分平面化/完全平面化)。
- 圖8A-B:犧牲層致密化工藝流程圖(熱解/燃燒形成致密層)。
- 圖9:實例1的最終結構(玻璃基底+SiO₂層+嵌入式ZrO₂納米結構)。