(57)【要約】  本開示は、第１の表面、及び第１の表面の反対側に構造化表面を有する第２の表面を有する犠牲テンプレート層と、犠牲テンプレート層の構造化表面に適合する熱的に安定なバックフィル層と、を含み、第１の表面に隣接する犠牲テンプレート層の一部分が、第２の表面に隣接する犠牲テンプレート層の一部分と比較して熱的に安定な分子種の濃度が高い、転写フィルムに関する。
2017508647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面と、前記第１の表面の反対側に構造化表面を有する第２の表面と、を有する犠牲テンプレート層と、
前記犠牲テンプレート層の前記構造化表面に適合する熱的に安定なバックフィル層と、を含み、
前記第１の表面に隣接する前記犠牲テンプレート層の一部分が、前記第２の表面に隣接する前記犠牲テンプレート層の一部分と比較して熱的に安定な分子種の濃度が高い、転写フィルム。
【請求項２】
前記犠牲テンプレート層が熱的に安定な分子種の層を含み、前記熱的に安定な分子種の層が犠牲材料の層によって前記犠牲テンプレート層の前記構造化表面から隔離される、請求項１に記載の転写フィルム。
【請求項３】
前記犠牲材料の層が犠牲材料から本質的になる、請求項２に記載の転写フィルム。
【請求項４】
前記犠牲テンプレート層が熱的に安定な分子種の勾配を含み、前記勾配が、前記犠牲テンプレート層の厚さ方向に沿った前記構造化表面からの距離の関数として変化する熱的に安定な分子種の濃度を含む、請求項１に記載の転写フィルム。
【請求項５】
前記熱的に安定な分子種の濃度が、前記構造化表面からの距離が増加するのに合わせて増加する、請求項４に記載の転写フィルム。
【請求項６】
前記熱的に安定な分子種の濃度が前記第１の表面の周辺で最高になる、請求項５に記載の転写フィルム。
【請求項７】
前記熱的に安定な分子種がケイ素、アルミニウム、ハフニウム、バリウム、ストロンチウム、チタニウム、又はジルコニウムを含む、請求項１に記載の転写フィルム。
【請求項８】
前記熱的に安定な分子種が金属又は金属酸化物若しくは金属酸化物前駆体を含む、請求項１に記載の転写フィルム。
【請求項９】
前記熱的に安定な分子種が有機ケイ素ポリマーを含む、請求項１に記載の転写フィルム。
【請求項１０】
前記犠牲テンプレート層が（メタ）アクリルポリマーを含む、請求項４に記載の転写フィルム。
【請求項１１】
前記（メタ）アクリルポリマーがポリエーテルセグメントの大部分又はエトキシ化セグメントの大部分を含む、請求項１０に記載の転写フィルム。
【請求項１２】
前記熱的に安定な分子種が前記熱的に安定なバックフィル層から前記犠牲テンプレート層に移動する、請求項１に記載の転写フィルム。
【請求項１３】
前記犠牲テンプレート層が、架橋層及び前記熱的に安定なバックフィル層の前記構造化表面によって画定される人工的な空隙を残して焼去されることができ、前記架橋層が前記犠牲テンプレート層内の前記熱的に安定な分子種から形成され、前記架橋層が前記構造化表面上に配置される、請求項１に記載の転写フィルム。
【請求項１４】
剥離可能な表面を有する支持基材を更に含み、前記犠牲テンプレート層の前記第２の表面が前記支持基材の前記剥離可能な表面上に配置される、請求項１に記載の転写フィルム。
【請求項１５】
請求項１に記載の転写フィルムをレセプター基材に積層する工程と、
前記犠牲テンプレート層を焼去して、架橋層及び前記熱的に安定なバックフィル層の前記構造化表面によって画定される人工的な空隙を形成し、前記架橋層が前記犠牲テンプレート層内の前記熱的に安定な分子種から形成され、前記架橋層が前記構造化表面上に配置される、工程と、を含む、方法。
【請求項１６】
前記レセプター基材がサファイアを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
請求項３に記載の転写フィルムをレセプター基材に積層する工程と、
前記犠牲テンプレート層を焼去して、架橋層及び前記熱的に安定なバックフィル層の前記構造化表面によって画定される人工的な空隙を形成し、前記架橋層が前記熱的に安定な分子種の層から形成され、前記架橋層が前記構造化表面上に配置される、工程と、を含む、方法。
【請求項１８】
請求項４に記載の転写フィルムをレセプター基材に積層する工程と、
前記犠牲テンプレート層を焼去して、架橋層及び前記熱的に安定なバックフィル層の前記構造化表面によって画定される人工的な空隙を形成し、前記架橋層が前記犠牲テンプレート層内の前記熱的に安定な分子種の勾配から形成され、前記架橋層が前記構造化表面上に配置される、工程と、を含む、方法。
【請求項１９】
転写フィルムを形成する方法であって、
熱的に安定なバックフィル層を犠牲テンプレート層の構造化表面に適用して、前記熱的に安定なバックフィル層が前記犠牲テンプレート層の構造化表面に適合し、かつ熱的に安定な分子種を含む工程と、
前記熱的に安定な分子種の一部分を前記犠牲テンプレート層に移動させて前記転写フィルムの形成を許容する工程と、を含む、方法。
【請求項２０】
前記許容工程により前記犠牲テンプレート層内に熱的に安定な分子種の勾配が形成され、前記勾配が、前記構造化表面からの距離の関数として増加する熱的に安定な分子種の濃度を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記犠牲テンプレート層がきれいに焼去されて、前記構造化表面に架橋層を配置させたままにして人工的な空隙を画定することができる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
転写フィルムを形成する方法であって、
熱的に安定な分子種を含む第１の層を形成する工程と、
前記第１の層に犠牲テンプレート層を配置する工程であって、前記犠牲テンプレート層が前記第１の層と接触する第１の表面、及び構造化表面であり対向する第２の表面を含む、工程と、
熱的に安定なバックフィル層を犠牲テンプレート層の構造化表面に適用する工程であって、前記熱的に安定なバックフィル層が前記犠牲テンプレート層の前記構造化表面に適合し、前記熱的に安定な分子種が前記熱的に安定なバックフィル層から移動しない工程と、を含み、
前記第１の層が前記犠牲テンプレート層によって前記熱的に安定なバックフィル層から隔離される、方法。
【請求項２３】
光透過性支持層と、
前記支持基材上にあって、構造化表面層及び前記構造化表面層上の架橋層を含み、複数の人工的空隙を画定するナノ構造化層と、
前記架橋層上に配置され、上部電極と底部電極とを隔離するＯＬＥＤ層を含むＯＬＥＤ構造体と、を含む、底部発光ＯＬＥＤ。
【請求項２４】
前記構造化表面層が１．５以下の屈折率を有し、前記架橋層が１．６以上の屈折率を有する、請求項２３に記載の底部発光ＯＬＥＤ。
【請求項２５】
支持層と、
前記支持層上に配置され、上部電極と底部電極とを隔離するＯＬＥＤ層を含むＯＬＥＤ構造体と、
前記上部電極上に配置される平坦化層と、
前記ＯＬＥＤ構造体上にあって、構造化表面層及び前記構造化表面層上の架橋層を含み、複数の人工的空隙を画定し、前記架橋層が前記ＯＬＥＤ構造体に隣接する、ナノ構造化層と、
前記構造化表面層上に配置される光透過性層と、を含む、上部発光ＯＬＥＤ。
【請求項２６】
前記構造化表面層が１．５以下の屈折率を有し、前記架橋層が１．６以上の屈折率を有する、請求項２５に記載の上部発光ＯＬＥＤ。
【請求項２７】
前記ナノ構造化層が、光学結合及び平坦化層を介して前記ＯＬＥＤ構造体と光学的に結合される、請求項２５に記載の上部発光ＯＬＥＤ。
【請求項２８】
前記ナノ構造化層が前記ＯＬＥＤ構造体と光学的に結合されない、請求項２５に記載の上部発光ＯＬＥＤ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ガラス基材上のナノ構造体及びミクロ構造体は、ディスプレイデバイス、照明デバイス、アーキテクチャデバイス、及び光起電デバイスの多様な用途に使用されている。ディスプレイデバイスにおいては、光の抽出又は光の分配のためにそれらの構造を使用することができる。照明デバイスにおいては、光の抽出、光の分配、及び装飾効果のためにそれらの構造を使用することができる。光起電デバイスにおいては、太陽光集光及び反射防止のためにそれらの構造を使用することができる。大きいガラス基材上にナノ構造及びミクロ構造をパターニングする、ないしは別の方法で形成することは、困難であり、高価である場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本開示は人工的な空隙を有する物品を形成するための積層転写フィルム、及びこれらの積層転写フィルムを形成する方法に関する。最終物品内の人工的な空隙は、ナノ構造化層及びナノ構造化層上の架橋構造によって画定される。
【０００３】
一態様では、転写フィルムは第１の表面と、第１の表面の反対側に構造化表面を有する第２の表面と、を有する犠牲テンプレート層、及び犠牲テンプレート層の構造化表面に適合する熱的に安定なバックフィル層を含む。第１の表面に隣接する犠牲テンプレート層の一部分は、第２の表面に隣接する犠牲テンプレート層の一部分と比較して熱的に安定な分子種の濃度が高い。
【０００４】
別の態様では、方法は上記の転写フィルムをレセプター基材に積層する工程と、犠牲テンプレート層を焼去して、架橋層及び熱的に安定なバックフィル層の構造化表面によって画定される人工的な空隙を形成する工程と、を含む。架橋層は、犠牲テンプレート層内の熱的に安定な分子種から形成され、架橋層は構造化表面上に配置される。
【０００５】
別の態様では、転写フィルムの形成方法は、熱的に安定なバックフィル層を犠牲テンプレート層の構造化表面に適用する工程と、熱的に安定なバックフィル層の一部分を犠牲テンプレート層へと移動させて転写フィルムを形成する工程と、を含む。熱的に安定なバックフィル層は、犠牲テンプレート層の構造化表面に適合する。
【０００６】
別の態様では、転写フィルムの形成方法は、熱的に安定な分子種を有する第１の層を形成する工程と、前記第１の層に犠牲テンプレート層を配置する工程と、を含む。犠牲テンプレート層は、第１の層に接触する第１の表面及び構造化表面であり対向する第２の表面を含む。方法は、熱的に安定なバックフィル層を犠牲テンプレート層の構造化表面に適用する工程を更に含む。熱的に安定なバックフィル層は、犠牲テンプレート層の構造化表面に適合し、熱的に安定な分子種は熱的に安定なバックフィル層から移動しない。第１の層は、犠牲テンプレート層によって熱的に安定なバックフィル層から隔離される。
【０００７】
更なる一態様では、底部発光ＯＬＥＤは支持基材上に光透過性支持層及びナノ構造化層を含む。ナノ構造化層は、構造化表面層、及び構造化表面層上に複数の人工的な空隙を画定する架橋層を含む。ＯＬＥＤ構造体は架橋層上に配置される。ＯＬＥＤ構造体は、上部電極と底部電極とを隔離するＯＬＥＤ層を含む。
【０００８】
なお更なる態様では、上部発光ＯＬＥＤは、支持層、及び架橋層上に配置されたＯＬＥＤ構造体を含む。ＯＬＥＤ構造体は、上部電極と底部電極とを隔離するＯＬＥＤ層を含む。任意で光学結合及び平坦化層が上部電極上に配置される。ナノ構造化層は、光学結合及び平坦化層上にあるか、又はＯＬＥＤ構造体に隣接している。ナノ構造化層は、構造化表面層、及び複数の人工的な空隙を画定する構造化表面層上の架橋層を含む。光透過性層は構造化表面層上に配置される。
【０００９】
これらの及びその他の特徴及び利点は、以下の発明を実施するための最良の形態を読むことで明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の様々な実施形態の以下の詳細な説明を添付の図面と合わせて検討することで、本開示のより完全な理解が可能となるであろう。
【図１】転写フィルム及び最終架橋ナノ構造体を形成する例示的方法の概略的プロセスフロー図である。
【図２】最終架橋ナノ構造体を形成する例示的焼去法の概略的プロセスフロー図である。
【図３】最終架橋ナノ構造体を形成する例示的焼去法の断面ＳＥＭ顕微鏡写真を６つ示す。
【図４】転写フィルム及び最終架橋ナノ構造体を形成する別の例示的方法の概略的プロセスフロー図である。
【図５】本明細書に記載される架橋ナノ構造体を含む例示的な底部発光ＯＬＥＤ物品の概略断面図である。
【図６】本明細書に記載される架橋ナノ構造体を含む例示的な底部発光ＡＭＯＬＥＤ物品の概略断面図である。
【図７】本明細書に記載される架橋ナノ構造体を含む例示的な上部発光ＡＭＯＬＥＤ物品の概略断面図である。
【図８Ａ】例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の、倍率１５，０００倍（８Ａ）及び５０，０００倍（８Ｂ）の断面ＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図８Ｂ】例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の、倍率１５，０００倍（８Ａ）及び５０，０００倍（８Ｂ）の断面ＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図９】ケイ素の存在を確認する、焼去された最終架橋ナノ構造体の深さの関数としてのＸＰＳ原子濃度のグラフである。
【図１０Ａ】別の例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の倍率５０，０００倍及び１５，０００倍のＳＥＭ顕微鏡写真を示し、上の２つの写真（１０Ｂ及び１０Ｂ）が平面図即ち上面図であり、下の２つの写真（１０Ｃ及び１０Ｄ）が断面図である。
【図１０Ｂ】別の例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の倍率５０，０００倍及び１５，０００倍のＳＥＭ顕微鏡写真を示し、上の２つの写真（１０Ｂ及び１０Ｂ）が平面図即ち上面図であり、下の２つの写真（１０Ｃ及び１０Ｄ）が断面図である。
【図１０Ｃ】別の例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の倍率５０，０００倍及び１５，０００倍のＳＥＭ顕微鏡写真を示し、上の２つの写真（１０Ｂ及び１０Ｂ）が平面図即ち上面図であり、下の２つの写真（１０Ｃ及び１０Ｄ）が断面図である。
【図１０Ｄ】別の例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の倍率５０，０００倍及び１５，０００倍のＳＥＭ顕微鏡写真を示し、上の２つの写真（１０Ｂ及び１０Ｂ）が平面図即ち上面図であり、下の２つの写真（１０Ｃ及び１０Ｄ）が断面図である。
【図１１Ａ】別の例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の倍率５０，０００倍及び１５，０００倍のＳＥＭ顕微鏡写真を示し、下の２つの写真（１１Ｃ及び１１Ｄ）が平面図即ち上面図であり、上の２つの写真（１１Ａ及び１１Ｂ）が断面図である。
【図１１Ｂ】別の例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の倍率５０，０００倍及び１５，０００倍のＳＥＭ顕微鏡写真を示し、下の２つの写真（１１Ｃ及び１１Ｄ）が平面図即ち上面図であり、上の２つの写真（１１Ａ及び１１Ｂ）が断面図である。
【図１１Ｃ】別の例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の倍率５０，０００倍及び１５，０００倍のＳＥＭ顕微鏡写真を示し、下の２つの写真（１１Ｃ及び１１Ｄ）が平面図即ち上面図であり、上の２つの写真（１１Ａ及び１１Ｂ）が断面図である。
【図１１Ｄ】別の例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の倍率５０，０００倍及び１５，０００倍のＳＥＭ顕微鏡写真を示し、下の２つの写真（１１Ｃ及び１１Ｄ）が平面図即ち上面図であり、上の２つの写真（１１Ａ及び１１Ｂ）が断面図である。
【図１２】別の例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の断面ＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図１３Ａ】別の例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の、倍率１５，０００倍（１３Ａ）及び５０，０００倍（１３Ｂ）の断面ＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図１３Ｂ】別の例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の、倍率１５，０００倍（１３Ａ）及び５０，０００倍（１３Ｂ）の断面ＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図１４】例示的転写フィルムのフィルム深さの関数としてのＸＰＳ原子濃度のグラフである。
【図１５】犠牲樹脂層の上部表面に移動可能な種（migratable species）を含むケイ素を示す２９００−６０１と表示された例示的転写フィルムのフィルム深さの関数としてのＸＰＳ原子濃度のグラフである。
【図１６】実施例６ａの例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の倍率５０，０００倍の断面ＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図１７】実施例６ｂの例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の倍率１５，０００倍の断面ＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図１８】実施例６ｃの例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の断面ＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図１９】実施例６ｄの例示的な焼去された最終架橋ナノ構造体の断面ＳＥＭ顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明において、添付の図面を参照するが、それらの図面は本願の一部をなすものであり、また、いくつかの特定の実施形態を実例として示すものである。他の実施形態が企図され、本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく行われ得ることを理解するべきである。以下の詳細な説明はしたがって、限定的な意味で解釈されるものではない。
【００１２】
本明細書において使用される全ての科学用語及び技術用語は、特に示されない限りは、当該技術分野において一般的に用いられている意味を有するものである。本明細書にて与えられる定義は、本明細書でしばしば用いられる特定の用語の理解を容易にするためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【００１３】
特に断りがない限り、本明細書及び「特許請求の範囲」で用いられる特徴の大きさ、量、及び物理的特性を表わす全ての数字は、いずれの場合においても「約」なる語によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の「特許請求の範囲」で示される数値パラメータは、当業者が本明細書に開示される教示内容を用いて得ようとする特性に応じて変化し得る近似値である。
【００１４】
端点による数の範囲の列挙には、その範囲内に包含される全ての数（例えば、１から５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５）並びにその範囲内の任意の範囲が含まれる。
【００１５】
本明細書及び添付の「特許請求の範囲」において使用するとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、その内容が明らかにそうでないことが示されない限りは複数の指示物を有する実施形態を包含する。
【００１６】
内容によってそうでないことが明示されない限り、本明細書及び添付の「特許請求の範囲」において使用される用語「又は」は、概して「及び／又は」を含めた意味で用いられる。
【００１７】
本明細書で使用される場合、「有する（have）」、「有している（having）」、「含む（include）」、「含んでいる（including）」、「備える（comprise）」、「備えている（comprising）」などは非制限的な意味で使用され、一般に「含むがこれらに限定されない」ことを意味する。「から本質的になる（consisting essentially of）」、「からなる（consisting of）」などは、「備えている（comprising）」などに包含されることを理解されたい。
【００１８】
本開示において、
「バックフィル材料」又は「バックフィル層」は、新たな表面を作るために、不規則な又は構造化された表面を埋める材料の層を指し、この新たな表面は、更なる層状要素を形成するためのベースとして用いることができ、かつ熱的に安定である。
「焼去」は、熱的に安定な材料（バックフィル、基材）を実質的に元の状態のまま残しながら、層内に存在する犠牲材料を、熱分解、燃焼、昇華、又は気化によって実質的に除去するプロセスを指す。
「焼去温度」は、熱的に安定な材料（バックフィル、基材）を実質的に元の状態のまま残しながら、層内に存在する犠牲材料を、熱分解又は燃焼によって実質的に除去するプロセスの間に達する最高温度を指す。
「燃焼する」又は「燃焼」は、有機材料が酸化体と化学反応するように、有機材料を含む層を酸化性雰囲気下で加熱するプロセスを指す。
「溶剤」は、例えば、有機ケイ素化合物、ナノ粒子、ポリマー、犠牲材料といった本明細書に記載される材料を溶解、分散、又は懸濁することができる有機又は水性の液体を指す。
「ナノ構造」は、最長寸法が約１ｎｍ〜約２０００ｎｍの範囲である特徴を指し、ミクロ構造を含む。
「熱分解する」又は「熱分解」は、不活性雰囲気下で犠牲層を加熱して物品内の有機材料を分解させるプロセスを指す。
「構造化表面」は、表面全体にわたり規則的なパターン又はランダムであり得る、周期的、準周期的、又はランダムな人工ミクロ構造、ナノ構造、及び／又は階層構造を含む表面を指す。
「熱的に安定」は、犠牲材料を除去する間に、実質的に元の状態を維持する材料を指す。
「ポリシロキサン」は高分枝状のオリゴマー又はポリマーの有機ケイ素化合物を指し、炭素−炭素及び／又は炭素−水素結合を含み得るがなお無機化合物と考えられている。
「移動可能な種」は、バックフィル層から犠牲層に移動する分子種を指す。例えば、「移動可能な種」はシラン、シロキサン、ポリシロキサン、又はその他の有機ケイ素化合物を含み得る。
【００１９】
本開示は人工的な空隙を有する物品を形成するための積層転写フィルム、及びこれらの積層転写フィルムを形成する方法に関する。これらの転写フィルムを所望の基材（ガラスなど）に積層し、「焼去」して、「人工的な空隙」を画定する、独特な架橋ナノ構造体を露呈させることができる。これらの架橋ナノ構造の架橋要素は、例えば、分子種をバックフィル層から犠牲層に移動させることで形成することができる。分子種（例えば、低分子量ポリシロキサン）の犠牲樹脂への移動に対する制御は、犠牲テンプレート及び／又は分子種の化学的及び物理的特性（例えば、ポリシロキサンの配合）を変化させることで変更が可能である。多量の移動可能な種を犠牲ポリマーに移動させることで、所望の基材から転写テープを「焼去」した後で独特な「架橋」構造の形成がもたらされる。あるいは、架橋機構を形成する移動可能な分子種を、移動することなく転写フィルム内に配置してもよい。シロキサン硬化及びミクロ構造化犠牲ポリマーの熱分解の両方の動態が架橋形態に影響を与える。有機ポリマーが分解すると、犠牲テンプレート層が画定する無機ナノ構造とは独立して架橋が形成される。架橋と人工的なナノ構造との間の空間が「人工的な空隙」を形成し、その形状は人工的ナノ構造と架橋との結合によって画定される。いくつかの実施形態では、犠牲ポリマー層における移動種の分布により最終構造体の形態が決定される。本明細書では架橋形成の様々な態様の制御についても実証した。本明細書に記載される物品及びプロセスによって、人工セラミックの分野で多数の応用がもたらされ得る。例えば、反射防止表面などのいくつかのナノ構造表面は耐久性の低さに悩まされる。ナノ構造コーティングの耐久性は、本明細書に記載される架橋構造といった薄い無機機械的バリアコーティングで被覆することで改善できる。更に、架橋及びナノ構造コーティングの両方の屈折率は独立して変更でき、これは照明管理での応用をもたらす。試料領域全体にわたり、空隙は連続的であっても非連続的であってもよい。本開示はそのような制限はされないが、以下に提供される実施例の考察を通して、本開示の様々な態様の応用が得られるであろう。
【００２０】
図１は、転写フィルム３０及び最終架橋ナノ構造体６０を形成する例示的方法１００の概略的プロセスフロー図である。図２は、最終架橋ナノ構造体６０を形成する例示的焼去法の概略的プロセスフロー図である。図３は、最終架橋ナノ構造体を形成する例示的焼去法の断面ＳＥＭ顕微鏡写真（１〜６）を６つ示す。
【００２１】
本方法１００は、熱的に安定なバックフィルコーティング溶液２２を犠牲テンプレート層１２の構造化表面１４に適用して、移動可能な種（矢印で示す）を熱的に安定なバックフィル層２２から犠牲テンプレート層１２に移動させて転写フィルム３０を形成する工程を含む。熱的に安定なバックフィル層２２は、犠牲テンプレート層１２の構造化表面１４に適合する。
【００２２】
熱的に安定なバックフィル溶液を構造化表面１４にコーティングして、溶剤の全部又一部を除去して任意で硬化させ、熱的に安定なバックフィル層２２を形成することができる。溶剤を除去して硬化させた後に、熱的に安定な材料が犠牲テンプレート層を実質的に平坦化することが好ましい。実質的な平坦化とは、等式１で定義される平坦化量（Ｐ％）が５０％を超える、７５％を超える、又は好ましくは９０％を超えることを意味する。
Ｐ％＝（１−（ｔ１／ｈ１））×１００  （１）
Ｐ．Ｃｈｉｎｉｗａｌｌａ、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ａｄｖ．Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ２４（１）、２００１、４１において更に開示されている通り、式中、ｔ１は、表面層のレリーフ高さであり、ｈ１は、表面層によって覆われる特徴の特徴高さである。
【００２３】
犠牲テンプレート層１２は、剥離可能な表面を有するキャリア層１１（即ちライナ）上に配置してもよい。他の実施形態では、キャリア層１１は存在しない。ライナ又はキャリア層１１は、他の層に機械的な支持を提供する熱的に安定な可撓性フィルムを用いて実装することができる。ライナ１１は剥離可能な表面を有するが、これはライナ１１が剥離可能な表面に適用された材料の解放を可能にすることを意味する。キャリア層１１は、犠牲層又はバックフィル層のいずれにも悪影響を与えずに、７０℃より高い温度あるいは１２０℃より高い温度で熱的に安定していなくてはならない。キャリアフィルムの一例は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。
【００２４】
（本明細書に記載される）支持基材又はキャリア層１１は、他の層に対する機械的支持を提供する可撓性フィルムとして具体化することができる。キャリアフィルム１１の一例は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。様々な熱硬化性又は熱可塑性ポリマーから構成される様々なポリマーフィルム基材が、支持基材としての使用に好適である。キャリアは、単層又は多層フィルムであり得る。キャリア層フィルムとして用いることができるポリマーの例示的な実施例としては、（１）ポリ（クロロトリフルオロエチレン）、ポリ（テトラフルオロエチレン−コヘキサフルオロプロピレン）、ポリ（テトラフルオロエチレン−コ−ペルフルオロ（アルキル）ビニルエーテル）、ポリ（フッ化ビニリデン−コヘキサフルオロプロピレン）などのフッ素化ポリマー、（２）Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ  Ｎｅｍｏｕｒｓ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から入手可能なＳＵＲＬＹＮ−８９２０  Ｂｒａｎｄ及びＳＵＲＬＹＮ−９９１０  Ｂｒａｎｄなどの、ナトリウムイオン又は亜鉛イオンを有するイオノマーエチレンコポリマーポリ（エチレン−コ−メタクリル酸）、（３）低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、及び超低密度ポリエチレンなどの低密度ポリエチレン類、可塑化ポリ（塩化ビニル）などの可塑化ビニルハロゲン化ポリマー、（４）ポリ（エチレン−コ−アクリル酸）「ＥＡＡ」、ポリ（エチレン−コ−メタクリル酸）「ＥＭＡ」、ポリ（エチレン−コ−マレイン酸）、及びポリ（エチレン−コ−フマル酸）など酸官能性ポリマーを含むポリエチレンコポリマー、アルキル基がメチル、エチル、プロピル、ブチルなど、又はＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−（式中、ｎは０〜１２である）であるポリ（エチレン−コ−アルキルアクリレート）などのアクリル官能性ポリマー、及びポリ（エチレン−コ−ビニルアセテート）「ＥＶＡ」、並びに（５）（例えば）脂肪族ポリウレタンが挙げられる。キャリア層はオレフィンポリマー材料であってもよく、典型的には、２〜８個の炭素原子を有するアルキレンを少なくとも５０重量％含み、最も一般的にはエチレン及びプロピレンが用いられる。その他のキャリア層としては、例えば、ポリ（エチレンナフタレート）、ポリカーボネート、ポリ（メタ）アクリレート（例えば、ポリメチルメタクリレート、即ち「ＰＭＭＡ」）、ポリオレフィン（polyolefms）（例えば、ポリプロピレン、即ち「ＰＰ」）、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート、即ち「ＰＥＴ」）、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、環状オレフィンコポリマー、エポキシ樹脂などが挙げられる。いくつかの実施形態では、キャリア層としては、紙、剥離紙、不織布、織布（布地）、金属フィルム、及び金属箔を挙げることができる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、キャリア層は焼去プロセス中に転写フィルム上に残留できる犠牲材料を含むことができる。例えば、キャリアフィルムはＰＭＭＡ剥離層上にＰＥＴ層を含むことができ、剥離層はＰＥＴ層からの剥離後も転写フィルム上に残留する。犠牲材料（ＰＭＭＡ剥離層などの）は、犠牲層内に存在する有機材料を実質的に全て蒸発し得る熱的条件下に犠牲材料を晒すことにより、熱分解させることができる。これらの犠牲層はまた、燃焼に供されて犠牲層内に存在する有機材料の全てを焼失させてもよい。典型的には、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチルアクリレート−コ−メチルメタクリレート）のような、透明で高純度のポリマーを犠牲材料として使用することができる。有用な犠牲材料は、焼去温度での熱分解又は燃焼の後に残る有機残留物（灰）が非常に少ない。
【００２６】
犠牲テンプレート層１２を連続流延及び硬化プロセスなどの任意の有用な方法によってナノ構造化するか、又はエンボス加工して、構造化表面１４を作ることができる。多くの実施形態では、平坦な第１の表面１３は構造化された第２の表面１４の反対側に存在する。キャリア層１１の剥離可能な表面は、平坦な第１の表面１３と接触してもよい。犠牲テンプレート層１２は、バックフィル層２２を用いて実質的に平坦化することができる。
【００２７】
多くの実施形態では、第１の表面１３に隣接する犠牲テンプレート層１２の一部分１５は、第２の表面１４に隣接する犠牲テンプレート層の一部分１６と比較して熱的に安定な分子種の濃度が高い。これらの実施形態の多くで、犠牲テンプレート層１２は熱的に安定な分子種の勾配２５を有し、勾配２５は熱的に安定な分子種の濃度であり、これは犠牲テンプレート層１２の厚さ方向に沿う構造化表面１４からの（通常は主要表面までの）距離の関数として変化する。これらの実施形態の多くで、犠牲テンプレート層１２に移動した熱的に安定な分子種の濃度は、構造化表面１４からの距離として上昇する。犠牲テンプレート層１２内で、移動した熱的に安定な分子種の濃度は、第１の表面１３の周辺、又は第１の表面１３で最大となることが好ましい。
【００２８】
転写フィルム３０はレセプター基材４０上に積層してから加熱又は焼去プロセスに供されて、犠牲テンプレート層１２を除去して、架橋層６５と熱的に安定なバックフィル層６２の構造化表面６４とが画定する人工的な空隙を形成することができる。いくつかの実施形態では、積層の前に、任意の犠牲接着剤層（図示せず）をバックフィル層２２又はレセプター基材４０に適用する。
【００２９】
レセプター基材４０の例としては、ディスプレイマザーガラス（例えば、バックプレーンマザーガラス）、ディスプレイカバーガラス、照明マザーガラス、建築ガラス、ロールガラス、及びフレキシブルガラスなどのガラスが挙げられる。フレキシブルロールガラスの一例は、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから商品名ＷＩＬＬＯＷガラスで市販されている。レセプター基材の他の例としては、金属部品、シート、及び箔のような金属が挙げられる。更に他のレセプター基材の例としては、サファイア、シリコン、シリカ、及び炭化ケイ素が挙げられる。
【００３０】
ディスプレイバックプレーンマザーガラスのレセプター基材は、積層転写フィルムが適用されたレセプター基材の側面に任意でバッファ層を含むことができる。バッファ層の例が米国特許第６，３９６，０７９号に記載されており、これは参照により全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれる。バッファ層の１つのタイプは、ＳｉＯ２の薄層であり、これは、Ｋ．ＫｏｎｄｏｈらのＪ．ｏｆ  Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｏｌｉｄｓ  １７８（１９９４）１８９〜９８及びＴ−Ｋ．ＫｉｍらのＭａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．Ｖｏｌ．４４８（１９９７）４１９〜２３に記載されており、このいずれも参照により全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれる。
【００３１】
本明細書に記載の転写フィルム及び方法の特別な利点は、ディスプレイマザーガラス又は建築ガラスのような大型の表面を有するレセプター表面に構造を付与する能力である。複雑になり得るナノパターンを作るための半導体パターニング法が存在するが、これらの方法は一般に遅く、複雑で、高価であり、単一のウェハの大きさ（例えば、直径３００ｍｍ）に限定される。半導体パターニング法よりも大きな面積のナノパターンを作るために、ナノインプリントリソグラフィー法などのステップアンドリピートスタンプ法が用いられてきたが、これらの方法もなお一般に遅く、高価、複雑であり、レジストコーティング、反応性イオンエッチング、及びレジスト除去などのいくつかの従来型のフォトリソグラフィープロセスの工程を必要とすることが多い。
【００３２】
本明細書に記載される転写フィルム及び方法は、ロールツーロール加工と円筒形マスターテンプレート要素の組み合わせを用いることにより、上記の大きさの制約及び複雑さを克服する。これらの方法は更に、フォトリソグラフィープロセス工程の必要を事前に排除する。本明細書に記載される転写フィルムは、例えば、大型のデジタルディスプレイ基材（例えば、対角線が１４０ｃｍ（５５インチ）、寸法が幅１３２ｃｍ、高さ７９．８ｃｍ（幅５２インチ、高さ３１．４インチ）のＡＭＯＬＥＤ  ＨＤＴＶ）の少なくとも全体にナノ構造を付与するために用いるのに十分な大きさの寸法を有する。
【００３３】
架橋層６５は、犠牲テンプレート層１２内で熱的に安定な分子種２５から形成され、架橋層６５は構造化表面６４上に配置される。多くの実施形態では、架橋層６５は、犠牲テンプレート層１２内で熱的に安定な分子種２５の勾配から形成される。
【００３４】
図２及び図３で記載及び図示した通り、犠牲テンプレート層１２は構造化表面６４上に配置される架橋層６５を残してきれいに焼去されて、人工的な空隙を画定することができる。これらの図は、架橋層６５及び熱的に安定なバックフィル層６２の構造化表面６４によって画定される人工的な空隙を残して犠牲テンプレート層１２を焼去することが可能であることを示している。架橋層６５は、犠牲テンプレート層１２内で熱的に安定な分子種２５から形成され、架橋層６５は構造化表面６４上に配置される。
【００３５】
図３は、最終架橋ナノ構造体を形成する例示的焼去法の断面ＳＥＭ顕微鏡写真を６つ示す（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）。これらの６つの写真Ａ〜Ｆは、レセプター基材の表面がページの同一平面上にあるように整列されている。それぞれの写真は、ページの左から右にかけて上昇する指定温度で撮影された。例えば、Ａは３００℃の温度で撮影され、Ｂは３５０℃で撮影され、Ｃは４００℃で撮影され、Ｄは４５０℃で撮影され、Ｅは２０分後に５００℃で撮影され、Ｆは４０分後に５００℃で撮影された。
【００３６】
架橋構造は犠牲テンプレート層によって画定される無機ナノ構造から独立して形成し、有機ポリマーが分解するとともにナノ構造の上部で徐々に定着する。架橋と人工的なナノ構造との間の空間が「人工的な空隙」を形成し、その形状は人工的ナノ構造と架橋との結合によって画定される。図３に図示されるように、残留する架橋の量と比べて大量の犠牲テンプレート層が焼去プロセス中に分解する。いくつかの実施形態では、犠牲テンプレート層の厚さは得られた架橋構造の厚さの少なくとも２倍、少なくとも５倍、又は少なくとも１０倍である。
【００３７】
図４は、転写フィルム３１及び最終架橋ナノ構造体６０を形成する別の例示的方法２００の概略的プロセスフロー図である。転写フィルム３１を形成する方法２００は、犠牲材料及び／又は熱的に安定な分子種を含み得る第１の層５を形成する工程と、第１の層５に犠牲テンプレート層１２を配置する工程と、を含む。犠牲テンプレート層１２は、第１の層５と接触する第１の表面１３及び構造化表面であり対向する第２の表面１４を有する。
【００３８】
第１の層５又は犠牲テンプレート層１２は、剥離可能な表面を有するキャリア層１１（即ちライナ）上に位置することができる。他の実施形態では、キャリア層１１は存在しない。犠牲テンプレート層１２を連続流延及び硬化プロセスなどの任意の有用な方法によってナノ構造化するか、又はエンボス加工して、構造化表面１４を作ることができる。多くの実施形態では、平坦な第１の表面１３は構造化された第２の表面１４の反対側に存在する。犠牲テンプレート層１２は、バックフィル層２２を用いて実質的に平坦化することができる。
【００３９】
上述の通り、方法は、熱的に安定なバックフィル層２２を犠牲テンプレート層１２の構造化表面１４に適用して、構造化表面１４を平坦化する工程を含む。熱的に安定なバックフィル層２２は犠牲テンプレート層１２の構造化表面１４に適合し、熱的に安定な分子種は、熱的に安定なバックフィル層２２又は犠牲テンプレート層１２から移動しない場合がある。第１の層５は、犠牲テンプレート層１２によって熱的に安定なバックフィル層２２から隔離させることができる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、犠牲テンプレート層１２は、例えば、無機ナノ材料などの熱的に安定な分子種及び／又は無機材料を含み、第１の層５は含んでも含まなくてもよい。無機ナノ材料は、犠牲層１２内に存在してもよく、犠牲材料はナノ材料の緻密化層を残してきれいに焼去されてもよい。いくつかの実施形態では、ナノ材料の緻密化層は、完全に又は部分的に溶解してガラス状物質になることができる。ナノ材料の緻密化層は、かなりの空隙容積を有し得る。ナノ材料の緻密化層は、透明であってもよく、本開示の転写フィルムの包囲層と比べて高い屈折率を有し得る。１つ又は複数の埋め込み層内に無機ナノ粒子が存在してもよく、各層は、層内に存在するナノ粒子のタイプ及び濃度の影響を受けて、異なる屈折率を有する。
【００４１】
転写フィルム３１はレセプター基材４０上に積層してから加熱又は焼去プロセスに供されて、犠牲テンプレート層１２を除去して、架橋層６５と熱的に安定なバックフィル層６２の構造化表面６４とが画定する人工的な空隙を形成することができる。これらの実施形態では、架橋層６５は層５内に熱的に安定な分子種から形成され、架橋層６５は構造化表面６２上に配置される。
【００４２】
これらの実施形態の多くで、犠牲テンプレート層１２は層５内に熱的に安定な分子種を含み、熱的に安定な分子種は犠牲材料の層によって犠牲テンプレート層１２の構造化表面１４から隔離される。これらの実施形態の多くで、犠牲材料の層は犠牲材料から本質的になる。例えば、犠牲材料の層は少なくとも９９重量％が犠牲材料であり、又は９９．５重量％が犠牲材料であり、又は９９．９重量％が犠牲材料である。
【００４３】
図５は、本明細書に記載される架橋ナノ構造６０を含む例示的な底部発光ＯＬＥＤ（即ち、有機発光ダイオード）物品３００の概略断面図である。この底部発光ＯＬＥＤ物品３００は、支持基材３７４上に光透過性支持層３７４及びナノ構造化層６０を含む。多くの実施形態では、光透過性支持層３７４はガラスである。本明細書に記載の転写フィルム及び方法を用いることで、底部発光ＯＬＥＤ物品３００の製造中にナノ構造化層６０を底部発光ＯＬＥＤ物品３００内に配置することができる。
【００４４】
ナノ構造化層６０は、構造化表面層６２と、構造化表面６２上に配置される架橋層６５と、を含み、複数の人工的な空隙を画定する。ＯＬＥＤ構造体３２０は、架橋層６５上に配置され、ＯＬＥＤ構造体３２０はＯＬＥＤ層３２２を含み、上部電極３２４と底部電極３２６とを隔離する。ＯＬＥＤ構造体３２０は、画素画定層３２５を含むことができる。ＯＬＥＤ構造体３２０は、図示されていない追加の層を含むことができ、例えば、ＯＬＥＤ層３２２は、ＯＬＥＤ層３２２を形成する２つ以上の単独のＯＬＥＤ層を含むことができる。
【００４５】
架橋ナノ構造体６０は、底部発光ＯＬＥＤ物品３００を形成する高屈折率材料と低屈折率材料との境界を画定することができる。多くの実施形態では、構造化表面層６２（及び光透過性支持層３７４）は１．５以下の屈折率を有し、架橋層６５（及び架橋層６５と接触するＯＬＥＤ層）は１．６以上の屈折率を有する。ＯＬＥＤ照明ディスプレイ及び素子では、各光透過性層の位置及び屈折率を調節して装置の性能を最適化することができる。
【００４６】
図６は、本明細書に記載される架橋ナノ構造６０を含む例示的な底部発光ＡＭＯＬＥＤ（即ち、能動マトリックスＯＬＥＤ）物品４００の概略断面図である。この底部発光ＡＭＯＬＥＤ物品４００は、光透過性支持層４７４及び支持基材４７４上にナノ構造化層６０を含む。多くの実施形態では、光透過性支持層４７４はガラスである。ナノ構造化層６０は、本明細書に記載の転写フィルム及び方法を用いることで、底部発光ＡＭＯＬＥＤ物品４００の製造中に底部発光ＡＭＯＬＥＤ物品４００内に配置することができる。
【００４７】
ナノ構造化層６０は、構造化表面層６２及び構造化表面層６２上に配置される架橋層６５を含み、複数の人工的な空隙を画定する。ＡＭＯＬＥＤ構造体４２０は、架橋層６５上に配置され、ＯＬＥＤ構造体４２０はＡＭＯＬＥＤ層４２２を含み、上部電極４２４と底部電極４２６とを隔離する。ＡＭＯＬＥＤ構造体４２０は、画素画定層４２５を含むことができる。底部電極４２６は、平坦化層４２９のビア４２７を介して画素回路４２８と電気的に結合することができる。ＡＭＯＬＥＤ構造体４２０は、図示されていない追加の層を含むことができ、例えば、ＡＭＯＬＥＤ層４２２は、ＡＭＯＬＥＤ層４２２を形成する２つ以上の単独のＯＬＥＤ層を含むことができる。
【００４８】
架橋ナノ構造体６０は、底部発光ＡＭＯＬＥＤ物品４００を形成する高屈折率材料と低屈折率材料との境界を画定することができる。多くの実施形態では、構造化表面層６２（及び光透過性支持層４７４）は１．５以下の屈折率を有し、架橋層６５（及び架橋層６５と接触するＡＭＯＬＥＤ層）は１．６以上の屈折率を有する。ＡＭＯＬＥＤディスプレイ及び素子では、各光透過性層の位置及び屈折率を調節して装置の性能を最適化することができる。
【００４９】
図７は、本明細書に記載される架橋ナノ構造体６０を含む例示的な上部発光ＡＭＯＬＥＤ物品５００の概略断面図である。上部発光ＡＭＯＬＥＤ  ５００は支持層５７５、及び架橋層６５上に配置されるＡＭＯＬＥＤ構造体５２０を含む。ＡＭＯＬＥＤ構造体５２０は、上部電極５２４と底部電極５２６とを隔離するＯＬＥＤ層５２２を含み、任意の光学結合及び平坦化層５１５が上部電極５２４上に配置される。ＡＭＯＬＥＤ構造体５２０は、画素画定層５２５を含むことができる。底部電極５２６は、平坦化層５２９のビア５２７を介して画素回路５２８と電気的に結合することができる。ＡＭＯＬＥＤ構造体５２０は、図示されていない追加の層を含むことができ、例えば、ＡＭＯＬＥＤ層５２２は、ＡＭＯＬＥＤ層５２２を形成する２つ以上の単独のＯＬＥＤ層を含むことができる。ＡＭＯＬＥＤ構造体５２０及び／又は光透過性層５１０は、カラーフィルタ層などの追加の層を含むことができる。
【００５０】
多くの実施形態では、ナノ構造化層６０は、光学結合及び平坦化層５１５を介してＡＭＯＬＥＤ構造体５２０に光学的に結合される。この光学的に結合された構造体は、色の均一さ及び光の抽出を提供する。いくつかの実施形態では、ナノ構造化層６０はＡＭＯＬＥＤ構造体５２０に光学的に結合されずにＡＭＯＬＥＤ構造体５２０に隣接して配置される。この結合されない構造体は、色の不均一さ、及び光の抽出なしの配光をもたらし得る。ナノ構造化層６０は、構造化表面層６２及び構造化表面６２上に架橋層６５を含み、複数の人工的な空隙を画定する。架橋層６５は、光学結合及び平坦化層５１５に固定することができる。光透過性層５１０は、構造化表面層６２上に配置される。
【００５１】
架橋ナノ構造体６０は、上部発光ＡＭＯＬＥＤ物品５００を形成する高屈折率材料と低屈折率材料との境界を画定することができる。多くの実施形態では、構造化表面層６２（及び光透過性支持層５１０）は１．５以下の屈折率を有し、架橋層６５（及び光学結合及び平坦化層５１５）は１．６以上の屈折率を有する。ＡＭＯＬＥＤディスプレイ及び素子では、各光透過性層の位置及び屈折率を調節して装置の性能を最適化することができる。
【００５２】
熱的に安定な材料
熱的に安定な材料は、転写フィルムの熱的に安定なバックフィル層を形成するのに用いられる。熱的に安定な材料は、熱的に安定な分子種を含む。熱的に安定な材料及び熱的に安定な分子種は、「焼去」又は熱分解の間など、犠牲材料を除去する間に実質的に元の状態を維持する材料であるか、又はその材料に変化するかのいずれかである前駆体材料を含むことが理解されよう。
【００５３】
バックフィルに使用することができる材料としては、ポリシロキサン系樹脂、ポリシラザン、ポリイミド、ブリッジ又はラダー型シルセスキオキサン、シリコーン、及びシリコーンハイブリッド材料、並びにその他の多くのものが挙げられる。例示的なポリシロキサン系樹脂は、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｈａｒｄｃｏａｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，（Ｃｈｕｌａ  Ｖｉｓｔａ，ＣＡ）から商品名ＰＥＲＭＡＮＥＷ  ６０００で入手可能である。これらの分子は典型的に高い寸法安定性、機械的強度、及び耐化学性をもたらす無機構成成分、並びに溶解性及び反応性に役立つ有機構成成分を有する。
【００５４】
多くの実施形態で、熱的に安定な分子種としては、ケイ素、ハフニウム、ストロンチウム、チタニウム、又はジルコニウムが挙げられる。いくつかの実施形態では、熱的に安定な分子種としては、金属、金属酸化物、又は金属酸化物前駆体が挙げられる。無機ナノ粒子の非晶質「結合剤」として作用するように金属酸化物前駆体が用いられてもよく、又はそれらは単独で用いられてもよい。
【００５５】
多くの実施形態では、本発明に有用な材料は、Ｓｉ−ＯＨ基の単独縮合、残留加水分解基（例えば、アルコキシ）との異種間縮合、及び／又は（例えば、エチレン系不飽和）官能性有機基の反応によって更に反応して架橋ネットワークを形成することができる、以下の一般式の高度に分枝した有機ケイ素オリゴマー及びポリマーの種類に属する。この種類の材料は、主に以下の一般式のオルガノシランから誘導される。
ＲｘＳｉＺ４−ｘ
式中
Ｒは水素、置換又は非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ１０アルキレン、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニレン、Ｃ２〜Ｃ２０アルキニレン、置換又は非置換のＣ３〜Ｃ２０シクロアルキル、置換又は非置換のＣ６〜Ｃ２０アリール、置換又は非置換のＣ６〜Ｃ２０アリーレン、置換又は非置換のＣ７〜Ｃ２０アリールアルキル基、置換又は非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロシクロアルキル基、及び／又はこれらの組み合わせから選択される。
Ｚは、ハロゲン（元素Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、又はＩを含む）、Ｃ１〜Ｃ２０アルコキシ、Ｃ５〜Ｃ２０アリールオキシ、及び／又はこれらの組み合わせなどの加水分解性基である。
【００５６】
組成物の大部分は、ＲＳｉＯ３／２単位からなってもよく、そのため材料の種類はシルセスキオキサン（又はＴ−樹脂）と呼ばれることが多いが、これらは更にモノ−（Ｒ３Ｓｉ−Ｏ１／２）、ジ−（Ｒ２ＳｉＯ２／２）、及び四官能基（Ｓｉ−Ｏ４／２）を含んでもよい。以下の式の有機的に改質されたジシラン
Ｚ３−ｎＲｎＳｉ−Ｙ−Ｓｉ  ＲｎＺ３−ｎ
は、しばしば加水分解性組成物で用いられて（いわゆる架橋シルセスキオキサンを形成するために）材料の特性を更に改質し、Ｒ及びＺ基は上記で定義されている。材料は更に金属アルコキシド（Ｍ（ＯＲ）ｍ）と配合されて反応し、金属シルセスキオキサンを形成することができる。
【００５７】
多くの実施形態では、以下の一般式の高度に分枝した有機ケイ素オリゴマー及びポリマー、
【００５８】
【化１】
2017508647.tif 000003
Ｒ１は水素、置換又は非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ１０アルキレン、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニレン、Ｃ２〜Ｃ２０アルキニレン、置換又は非置換のＣ３〜Ｃ２０シクロアルキル、置換又は非置換のＣ６〜Ｃ２０アリール、置換又は非置換のＣ６〜Ｃ２０アリーレン、置換又は非置換のＣ７〜Ｃ２０アリールアルキル基、置換又は非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロシクロアルキル基、及び／又はこれらの組み合わせから選択され、
Ｒ２は水素、置換又は非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ１０アルキレン、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニレン、Ｃ２〜Ｃ２０アルキニレン、置換又は非置換のＣ３〜Ｃ２０シクロアルキル、置換又は非置換のＣ６〜Ｃ２０アリール、置換又は非置換のＣ６〜Ｃ２０アリーレン、置換又は非置換のＣ７〜Ｃ２０アリールアルキル基、置換又は非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロシクロアルキル基、及び／又はこれらの組み合わせから選択され、
Ｒ３は水素、置換又は非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ１０アルキレン、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニレン、Ｃ２〜Ｃ２０アルキニレン、置換又は非置換のＣ３〜Ｃ２０シクロアルキル、置換又は非置換のＣ６〜Ｃ２０アリール、置換又は非置換のＣ６〜Ｃ２０アリーレン、置換又は非置換のＣ７〜Ｃ２０アリールアルキル基、置換又は非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロシクロアルキル基、及び／又はこれらの組み合わせから選択され、
Ｒ４は水素、置換又は非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ１０アルキレン、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニレン、Ｃ２〜Ｃ２０アルキニレン、置換又は非置換のＣ３〜Ｃ２０シクロアルキル、置換又は非置換のＣ６〜Ｃ２０アリール、置換又は非置換のＣ６〜Ｃ２０アリーレン、置換又は非置換のＣ７〜Ｃ２０アリールアルキル基、置換又は非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロシクロアルキル基、及び／又はこれらの組み合わせから選択され、
Ｒ５は水素、置換又は非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ１０アルキレン、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニレン、Ｃ２〜Ｃ２０アルキニレン、置換又は非置換のＣ３〜Ｃ２０シクロアルキル、置換又は非置換のＣ６〜Ｃ２０アリール、置換又は非置換のＣ６〜Ｃ２０アリーレン、置換又は非置換のＣ７〜Ｃ２０アリールアルキル基、置換又は非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換又は非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロシクロアルキル基、及び／又はこれらの組み合わせから選択され、
Ｚは、ハロゲン（元素Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、又はＩを含む）、Ｃ１〜Ｃ２０アルコキシ、Ｃ〜Ｃ２０アリールオキシ、及び／又はこれらの組み合わせなどの加水分解性基である。
ｍは、０〜５００の整数であり、
ｎは、１〜５００の整数であり、
ｐは、０〜５００の整数であり、
ｑは、０〜１００の整数である。
【００５９】
本明細書で使用する時、用語「置換の」とは、化合物の水素の代わりに、ハロゲン（元素Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、又はＩを含む）、ヒドロキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アジド基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、カルボニル基、カルバミル基、チオール基、エステル基、カルボキシル基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、アルキル基、Ｃ２〜Ｃ２０アルケニル基、Ｃ２〜Ｃ２０アルキニル基、Ｃ６〜Ｃ３０アリール基、Ｃ７〜Ｃ１３アリールアルキル基、Ｃ１〜Ｃ４オキシアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０ヘテロアリールアルキル基、Ｃ３〜Ｃ３０シクロアルキル基、Ｃ３〜Ｃ１５シクロアルケニル基、Ｃ６〜Ｃ１５シクロアルキニル基、ヘテロシクロアルキル基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの置換基で置換されたものを指す。
【００６０】
結果として得られた高度に分枝された有機ケイ素ポリマーは、１５０〜３００，０００Ｄａの範囲、又は好ましくは１５０〜３０，０００Ｄａの範囲の分子量を有する。
【００６１】
熱的に安定なバックフィルは、極性溶剤内のメチルトリエトキシシラン前駆体の加水分解及び縮合の反応生成物を含むことが好ましい。合成後、得られたポリマーは公称で３０，０００Ｄａ未満の分子量を有することが好ましい。熱的に安定なバックフィル溶液は、粒径が１０〜５０ナノメートルのシリカナノ粒子を公称で５０重量％未満含むことも好ましい。
【００６２】
本明細書に記載の熱的に安定な組成物は、無機ナノ粒子を含むことが好ましい。こうしたナノ粒子は、様々な粒径及び形状であり得る。ナノ粒子は、約１０００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、又は約３５ｎｍ未満の平均粒形を有してもよい。ナノ粒子は、約３ｎｍ〜約５０ｎｍ、又は約３ｎｍ〜約３５ｎｍ、又は約５〜約２５ｎｍの平均粒形を有してもよい。ナノ粒子が凝集している場合、凝集した粒子の最大断面寸法は、こうした範囲のいずれか以内であってよく、また、約１００ｎｍを超えることも可能である。例えば、Ｃａｂｏｔ  Ｃｏ．（Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ）から入手可能なＣＡＢ−ＯＳＰＥＲＳＥ  ＰＧ  ００２ヒュームドシリカ、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ  ２０１７Ａヒュームドシリカ、及びＣＡＢ−ＯＳＰＥＲＳＥ  ＰＧ  ００３ヒュームドアルミナなどの、主要な粒径が約５０ｎｍ未満の「ヒュームド」ナノ粒子（例えば、シリカ及びアルミナなど）を使用することもできる。これらの測定値は透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）に基づき得る。ナノ粒子は、実質的に完全に凝縮されてもよい。コロイド状シリカなどの完全凝縮ナノ粒子は、典型的に、それらの内部にヒドロキシルを実質的に有さない。非シリカ含有完全凝縮ナノ粒子は、典型的には、５５％超、好ましくは６０％超、より好ましくは７０％超の結晶化度（独立粒子として測定した場合）を有する。例えば、結晶化度は、最大約８６％、又はそれ以上にすることができる。結晶化度は、Ｘ線回折法によって測定することができる。凝縮結晶性の（例えば、ジルコニア）ナノ粒子は、高い屈折率を有するが、非晶質ナノ粒子は、典型的には、より低い屈折率を有する。球状、棒状、シート状、管状、ワイヤ状、立方体状、円錐状、四面体状などの様々な形状の無機又は有機ナノ粒子を用いることができる。
【００６３】
粒径は、一般に、最終物品において可視光が顕著に散乱しないように選択される。選択されたナノ材料は、様々な光学特性（即ち屈折率、複屈折）、電気特性（例えば伝導性）、機械的特性（例えば強靱性、鉛筆硬度、耐引掻性）、又はこれら特性の組み合わせを付与することができる。光学的性質又は材料の性質を最適化し、かつ全組成物コストを削減するために、有機及び無機酸化物粒子タイプの混合物を利用することが望ましい場合がある。
【００６４】
好適な無機ナノ粒子の例としては、元素、即ちジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、バナジウム（Ｖ）、アンチモン（Ｓｂ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、イットリウム（Ｙ）、ニオビウム（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、カドミウム（Ｃｄ）、ランタン（Ｌａ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、及びこれらの任意の組み合わせを含む、金属ナノ粒子又はこれらの対応する酸化物が挙げられる。
【００６５】
好ましい実施形態では、ジルコニウム酸化物（ジルコニア）のナノ粒子が用いられる。ジルコニアナノ粒子は、約５〜５０ｎｍ、又は５〜１５ｎｍ、又は１０ｎｍの粒径を有することができる。ジルコニアナノ粒子は、耐久性物品又は光学素子内に１０重量％〜７０重量％、又は３０重量％〜５０重量％の量で存在し得る。本発明の材料で用いるジルコニアは、Ｎａｌｃｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ，Ｉｌｌ．）から製品名ＮＡＬＣＯ  ＯＯＳＳＯＯ８で、及びＢｕｈｌｅｒ  ＡＧ（Ｕｚｗｉｌ，２０  Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）から商品名「Ｂｕｈｌｅｒ  ｚｉｒｃｏｎｉａ  Ｚ−ＷＯゾル」で市販されている。ジルコニアナノ粒子はまた、米国特許第７，２４１，４３７号（Ｄａｖｉｄｓｏｎら）及び同第６，３７６，５９０号（Ｋｏｌｂら）などに記載されているように調製されてもよい。チタニア、酸化アンチモン、アルミナ、酸化スズ、及び／又は複合金属酸化物のナノ粒子は、耐久性物品又は光学素子内に、１０〜７０重量％、又は３０〜５０重量％の量で存在し得る。米国特許第５，４５３，１０４号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）で説明されるように、緻密化セラミック酸化物層は、セラミック酸化物粒子が少なくとも１つの改質成分の前駆体を有するゲル状分散体に組み込まれて、続いて脱水及び焼成される「ゾル−ゲル」プロセスによって形成され得る。本発明の材料で用いる複合金属酸化物は、Ｃａｔａｌｙｓｔｓ  ＆  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｃｏｒｐ．，（Ｋａｗａｓａｋｉ，Ｊａｐａｎ）から製品表記ＯＰＴＯＬＡＫＥで市販されている。
【００６６】
好適な無機ナノ粒子のその他の例としては、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコンゲルマニド（silicon germanide）（ＳｉＧｅ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、窒化ガリウムヒ素（ＧａＡｓＮ）、リン化ガリウムヒ素（ＧａＡｓＰ）、窒化インジウムアルミニウムヒ素（ＩｎＡｌＡｓＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、水銀セレン化亜鉛（ＨｇＺｎＳｅ）、硫化鉛（ＰｂＳ）、テルル化鉛（ＰｂＴｅ）、硫化スズ（ＳｎＳ）、テルル化鉛スズ（ＰｂＳｎＴｅ）、テルル化タリウムスズ（Ｔｌ２ＳｎＴｅ５）、リン化亜鉛（Ｚｎ３Ｐ２）、ヒ化亜鉛（Ｚｎ３Ａｓ２）、アンチモン化亜鉛（Ｚｎ３Ｓｂ２）、ヨウ化鉛（ＩＩ）（ＰｂＩ２）、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）などの、半導体として既知の元素及び合金、及びそれらに対応する酸化物が挙げられる。
【００６７】
二酸化ケイ素（シリカ）ナノ粒子は、５〜７５ｎｍ又は１０〜３０ｎｍ又は２０ｎｍの粒径を有することができる。シリカナノ粒子の量は、典型的には、１０〜６０重量％である。典型的には、シリカの量は４０重量％未満である。好適なシリカは、Ｎａｌｃｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ，Ｉｌｌ．）から商品名ＮＡＬＣＯ  ＣＯＬＬＯＩＤＡＬ  ＳＩＬＩＣＡＳで市販されている。例えば、シリカ１０としては、ＮＡＬＣＯ製品名１０４０、１０４２、１０５０、１０６０、２３２７、及び２３２９、Ｎｉｓｓａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）から市販される製品名ＩＰＡ−ＳＴ−ＭＳ、ＩＰＡ−ＳＴ−Ｌ、ＩＰＡ−ＳＴ、ＩＰＡ−ＳＴ−ＵＰ、ＭＡ−ＳＴ−Ｍ、及びＭＡＳＴゾルのオルガノシリカ、並びにこれらもＮｉｓｓａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）から市販されるＳＮＯＷＴＥＸ  ＳＴ−４０、ＳＴ−５０、ＳＴ−２０Ｌ、ＳＴ−Ｃ、ＳＴ−Ｎ、ＳＴ−Ｏ、ＳＴ−ＯＬ、ＳＴ−ＺＬ、ＳＴ−ＵＰ、及びＳＴ−ＯＵＰが挙げられる。好適なヒュームドシリカとしては、例えば、ＤｅＧｕｓｓａ  ＡＧ（Ｈａｎａｕ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から商標名ＡＥＲＯＳＩＬシリーズＯＸ−５０、−１３０、−１５０、及び−２００で、並びにＣａｂｏｔ  Ｃｏｒｐ．（Ｔｕｓｃｏｌａ，Ｉｌｌ．）から商標名ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ  ２０９５、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ  Ａ１０５、及びＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  Ｍ５で販売されている製品が挙げられる。重合性材料とナノ粒子との重量比は約３０：７０、４０：６０、５０：５０、５５：４５、６０：４０、７０：３０、８０：２０、若しくは９０：１０、又はそれ以上の範囲であり得る。ナノ粒子の重量％の好ましい範囲は、約１０重量％〜約６０重量％であり、使用するナノ粒子の密度及び粒径に左右され得る。
【００６８】
半導体の種類には、幅広い用途で用いることができる興味深い電子的及び光学的特性を有する、「量子ドット」として知られるナノ粒子が含まれる。量子ドットは、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、ヒ化インジウム、及びリン化インジウムなどの二元合金、並びに硫セレン化カドミウム等の三元合金から作製することができる。量子ドットを販売する会社としては、Ｎａｎｏｃｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ，ＵＫ）及びＮａｎｏｓｙｓ（Ｐａｌｏ  Ａｌｔｏ，ＣＡ）が挙げられる。
【００６９】
好適な無機ナノ粒子の例としては、ランタン（Ｌａ）、セリウム（ＣｅＯ２）、プラセオジム（Ｐｒ６Ｏ１１）、ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）、サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）、ユウロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）、ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）、テルビウム（Ｔｂ４Ｏ７）、ジスプロシウム（Ｄｙ２Ｏ３）、ホルミウム（Ｈｏ２Ｏ３）、エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、ツリウム（Ｔｍ２Ｏ３）、イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ３）、及びルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）などの希土類元素として知られる元素類並びにこれらの酸化物が挙げられる。更に、「燐光体」として既知の燐光材料（phosphorecent materials）を熱的に安定なバックフィル材料に含んでもよい。これらとしては、活性化剤としてビスマスを有する硫化ストロンチウムを有する硫化カルシウム（ＣａｘＳｒ）Ｓ：Ｂｉ）、銅を有する硫化亜鉛「ＧＳ蛍光体」、硫化亜鉛と硫化カドミウムとの混合物、ユーロピウムによって活性化されたアルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ（ＩＩ）：Ｄｙ（ＩＩＩ））、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋（ＢＡＭ）、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、ドープオルトシリケート、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）及びルテチウムアルミニウムガーネット（ＬｕＡＧ）を含有する材料、並びにこれらの任意の組み合わせなどが挙げられ得る。燐光体の市販の例としては、ＩＳＩＰＨＯＲ（商標）（Ｍｅｒｃｋ  ＫＧａＡ（Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から市販される）無機燐光体の１つを挙げることができる。
【００７０】
ナノ粒子は、典型的には表面処理剤で処理される。ナノサイズ粒子を表面処理することで、ポリマー樹脂内での安定した分散を提供することができる。好ましくは、表面処理はナノ粒子を安定させ、その結果、粒子が実質的に均質な組成物内で良好に分散される。更に、ナノ粒子は、安定化された粒子が硬化中に組成物の一部と共重合又は反応できるように、その表面の少なくとも一部分を表面処理剤によって改質することができる。一般に、表面処理剤は、粒子表面に結合（共有結合、イオン結合、又は強力な物理吸着による結合）する第１の末端部と、粒子に組成物との相溶性をもたらす及び／又は硬化中に組成物と反応する第２の末端部と、を有する。表面処理剤の例としては、アルコール、アミン、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、シラン及びチタン酸塩が挙げられる。好ましいタイプの処理剤は、金属酸化物表面の化学的性質によりある程度が決定される。シラン類がシリカとして好ましく、その他のものがシリカ系充填剤として好ましい。ジルコニアのような金属酸化物に対しては、シラン及びカルボン酸が好ましい。表面改質は、モノマーとの混合に続いて、又は混合後のいずれかに行うことができる。シランの場合、組成物へ組み込む前にシランを粒子又はナノ粒子の表面と反応させるのが好ましい。表面改質剤の必要量は、粒径、粒子の種類、改質剤の分子量、及び改質剤の種類などのいくつかの要因によって異なる。一般的には、概して単層の改質剤を粒子の表面に結合させることが好ましい。必要とされる結合手順又は反応条件もまた、使用する表面改質剤によって異なる。シランの場合、酸性又は塩基性条件下で、高温で約１〜２４時間表面処理することが好ましい。カルボン酸のような表面処理剤には、高温又は長時間の条件は不要である場合がある。
【００７１】
本組成物に適している表面処理剤の代表的な実施形態としては、例えば、イソオクチルトリメトキシ−シラン、Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）メトキシエトキシエトキシエチルカルバメート（ＰＥＧ３ＴＥＳ）、Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）メトキシエトキシエトキシエチルカルバメート（ＰＥＧ２ＴＥＳ）、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリエトキシシラン、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルメチルジメトキシシラン、３−（アクリロイルオキシプロピル）メチルジメトキシシラン、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルジメチルエトキシシラン、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルジメチルエトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ビニルメチルジアセトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリ−ｔ−ブトキシシラン、ビニルトリス−イソブトキシシラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、スチリルエチルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３〜５グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸、ステアリン酸、ドデカン酸、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］酢酸（ＭＥＥＡＡ）、β−カルボキシエチルアクリレート、２−（２−メトキシエトキシ）酢酸、メトキシフェニル酢酸、及びこれらの混合物などの化合物が挙げられる。更に、商品名「Ｓｉｌｑｕｅｓｔ  Ａ１２３０」でＯＳＩ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ（Ｃｒｏｍｐｔｏｎ  Ｓｏｕｔｈ  Ｃｈａｒｌｅｓｔｏｎ，ＷＶ）が独占所有権を有して市販するシラン表面改質剤が特に適していることが判明している。
【００７２】
いくつかの実施形態では、熱的に安定な分子種としては金属、金属酸化物、又は金属酸化物前駆体が挙げられる。無機ナノ粒子の非晶質「結合剤」として作用するように金属酸化物前駆体を用いてもよく、又はそれらを単独で用いてもよい。これら前駆体を反応させて材料を固体塊に硬化させるために、ゾル−ゲル法を用いてもよく、これは当業者に既知である。好適な金属酸化物前駆体としては、チタン（ＩＶ）ブトキシド、ｎ−プロピルチタネート、トリエタノールアミンチタン、リン酸チタングリコール（titanium phosphate glycol）、２−エチルヘキシルチタネート、チタン（ＩＶ）エトキシド、チタン（ＩＶ）イソプロポキシド等などのアルキルチタネートが挙げられる。これらは、Ｄｏｒｆ−Ｋｅｔａｌ  Ｉｎｃ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）が所有する商標名である「ＴＹＺＯＲ」で市販されている。更に好適な金属酸化物前駆体としては、塩化ジルコニウム又はジルコニウム（ＩＶ）アルコキシド、例えば、ジルコニウム（ＩＶ）アクリレート、ジルコニウム（ＩＶ）テトライソプロポキシド、ジルコニウム（ＩＶ）テトラエトキシド、ジルコニウム（ＩＶ）テトラブトキシド等（全てＡｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）より入手可能）が挙げられる。更に好適な金属酸化物前駆体としては、ハフニウム（ＩＶ）クロリド又はハフニウムアルコキシド、例えば、ハフニウム（ＩＶ）カルボキシエチルアクリレート、ハフニウム（ＩＶ）テトライソプロポキシド、ハフニウム（ＩＶ）ｔｅｒｔ−ブトキシド、ハフニウム（ＩＶ）ｎ−ブトキシド等（これらも全てＡｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）より入手可能）が挙げられる。これらの材料は、犠牲テンプレート層内で架橋層を形成するための無機ナノ材料としても使用できる。
【００７３】
犠牲材料
犠牲層は、構造化表面層及び架橋層を実質的に元の状態のままに残しながら、焼去又は別の方法で除去することができる材料である。犠牲層は、転写フィルムの構造に応じて、例えば犠牲テンプレート層及び任意の剥離可能な犠牲層を含む。犠牲層の構造化表面は、例えば、エンボス加工、複製プロセス、押出成形、流延、又は表面構造化により形成され得る。構造化表面は、ナノ構造、ミクロ構造、又は階層構造を含み得る。ナノ構造は、２マイクロメートル以下の少なくとも１つの寸法（例えば、高さ、幅、又は長さ）を有する特徴を含む。ミクロ構造は、１ミリメートル以下の少なくとも１つの寸法（例えば、高さ、幅、又は長さ）を有する特徴を含む。階層構造は、ナノ構造とミクロ構造との組み合わせである。
【００７４】
犠牲層（例えば、１２）は所望の特性が得られる限りは任意の材料を含むことができる。好ましくは、犠牲層は約１，０００Ｄａ以下の数平均分子量を有するポリマー（例えば、モノマー及びオリゴマー）を含む重合性組成物から作られる。特に好適なモノマー又はオリゴマーは約５００Ｄａ以下の分子量を有し、より特に好適な重合性分子は約２００Ｄａ以下の分子量を有する。前記重合性組成物は、典型的には、化学放射線、例えば、可視光、紫外線、電子ビーム放射、熱及びこれらの組み合わせ、又は様々な従来の陰イオン、陽イオン、フリーラジカル若しくは他の重合技術を使用して硬化され、それは光化学的に、又は熱的に開始され得る。
【００７５】
有用な重合性組成物は、当該技術分野において既知の硬化性官能基、例えばエポキシド基、アリルオキシ基、（メタ）アクリレート基、エポキシド、ビニル、ヒドロキシル、アセトキシ、カルボン酸、アミノ、フェノール、アルデヒド、シンナメート、アルケン、アルキン、エチレン系不飽和基、ビニルエーテル基、及び任意の誘導体、並びに任意の化学的に適合するこれらの組み合わせなどを含む。
【００７６】
犠牲テンプレート層の調製に用いられる重合性組成物は、放射線硬化性部分については、単官能性又は多官能性（例えば、ジ−、トリ−、及びテトラ−）であり得る。好適な単官能性重合性前駆体の例としては、スチレン、α−メチルスチレン、置換スチレン、ビニルエステル類、ビニルエーテル類、オクチル（メタ）アクリレート、ノニルフェノールエトキシレート（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、２−（２−エトキシエトキシ）エチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、β−カルボキシエチル（メタ）アクリレートイソブチル（メタ）アクリレート、脂環式エポキシド、α−エポキシド、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸、Ｎ−ビニルカプロラクタム、ステアリル（メタ）アクリレート、ヒドロキシル官能性カプロラクトンエステル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシイソプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシイソブチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフリル（メタ）アクリレート、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられる。
【００７７】
好適な多官能性重合性前駆体の例としては、エチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンプロパントリ（メタ）アクリレート、グリセロールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ポリ１，４−プブタンジオール）ジ（メタ）アクリレート、上記材料の任意の置換、エトキシ化、若しくはプロポキシル化形態、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられる。
【００７８】
重合反応は、一般に３次元の「架橋」高分子ネットワークの形成をもたらし、またネガ型フォトレジストとして当該技術分野において既知であって、Ｓｈａｗら「Ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔｓ  ｆｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，」ＩＢＭ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ（１９９７）４１，８１〜９４で論評されている。ネットワークの形成は、共有、イオン若しくは水素結合のいずれかによって、又は鎖のもつれ等の物理架橋メカニズムによって発生し得る。反応は、１つ以上の中間体種、例えば、フリーラジカル生成光重合開始剤、光増感剤、光酸発生剤、光塩基発生剤、又は熱酸発生剤などによって、開始されることもできる。使用する硬化剤の種類は、使用する重合性前駆体に、及び重合性前駆体を硬化させるために用いる放射線の波長に、依存する。好適な市販のフリーラジカル生成光重合開始剤の例としては、ベンゾフェノン、ベンゾインエーテル、及びアシルホスフィン光重合開始剤を含み、例えば、これらはＣｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ、ＮＹ）から「ＩＲＧＡＣＵＲＥ」及び「ＤＡＲＯＣＵＲ」の商標名で販売されている。その他の例示的な光開始剤としては、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン（ＤＭＰＡＰ）、２，２−ジメトキシアセトフェノン（ＤＭＡＰ）、キサントン、及びチオキサントンが挙げられる。
【００７９】
共開始剤及びアミン共力剤は、硬化速度を改善するために含まれてもよい。架橋マトリックス内の硬化剤の好適な濃度範囲は、重合性前駆体の全重量に基づいて、約１重量％〜約１０重量％、特に好適な濃度範囲は約１重量％〜約５重量％である。重合性前駆体は、任意の添加物、例えば、熱安定剤、紫外線光安定剤、フリーラジカル捕捉剤、及びこれらの組み合わせなども含むことができる。好適な市販の紫外線安定剤の例としては、ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐ．（Ｐａｒｓｉｐｐａｎｙ，ＮＪ）から商品名「ＵＶＩＮＯＬ  ４００」で、Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｗｅｓｔ  Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ）から商品名「ＣＹＡＳＯＲＢ  ＵＶ−１１６４」で、並びにＣｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，（Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ）から商品名「ＴＩＮＵＶＩＮ  ９００」、「ＴＩＮＵＶＩＮ  １２３」、及び「ＴＩＮＵＶＩＮ  １１３０」で入手可能なベンゾフェノン型紫外線吸収剤が挙げられる。重合性前駆体の紫外線光安定剤の好適な濃度の例としては、重合性前駆体の全重量に対して、約０．１重量％〜約１０重量％の範囲であり、特に好適な合計濃度は約１重量％〜約５重量％の範囲である。
【００８０】
好適なフリーラジカル捕捉剤の例としては、障害アミン光安定剤（ＨＡＬＳ）化合物、ヒドロキシルアミン、立体障害フェノール、及びこれらの組み合わせを含む。好適な市販のＨＡＬＳ化合物の例としては、商品名「ＴＩＮＵＶＩＮ  ２９２」（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ））及び商品名「ＣＹＡＳＯＲＢ  ＵＶ−２４」（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｗｅｓｔ  Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ））が挙げられる。重合性前駆体のフリーラジカル捕捉剤の好適な濃度の例としては、約０．０５重量％〜約０．２５重量％の範囲である。
【００８１】
パターン化された構造化テンプレート層は、放射線硬化性組成物の層を放射線透過性キャリアの片面上に堆積させて露出面を有する層を提供し、遠位表面部分と隣接する凹面部分とを含む、正確に成形かつ配置された相互作用的な機能的非連続部の３次元構造を放射線硬化性組成物の層の露出面に付与することができるパターンを有して予成形した表面を備えるマスターを十分な接触圧下で前記キャリアと接触させてこのパターンを層に付与し、放射線硬化性組成物の層とマスターのパターン化された表面とが接触した状態でキャリアを介して前記硬化性組成物を十分なレベルの放射線に暴露して組成物を硬化するによって、形成することができる。この流延及び硬化プロセスは、キャリアのロールを使用し、硬化性材料の層をキャリア上に堆積させ、硬化性材料をマスターに積層し、化学線を用いて硬化性材料を硬化させて、連続的に行われ得る。次に、パターン化された構造化テンプレートがその上に配置される得られたキャリアのロールを巻回してもよい。この方法は、例えば、米国特許第６，８５８，２５３号（Ｗｉｌｌｉａｍｓら）で開示されている。
【００８２】
犠牲層に用いられ得るその他の材料としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチルセルロース、メチルセルロース、ポリノルボルネン類、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリ（ビニルブチラール）、ポリ（シクロヘキセンカーボネート）、ポリ（シクロヘキセンプロピレン）カーボネート、ポリ（エチレンカーボネート）、ポリ（プロピレンカーボネート）及び他の脂肪族ポリカーボネート、並びに任意のそのコポリマー又はブレンド、並びにＲ．Ｅ．Ｍｉｓｔｌｅｒ，Ｅ．Ｒ．Ｔｗｉｎａｍｅ，Ｔａｐｅ  Ｃａｓｔｉｎｇ：Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ，Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０００の第２章、２．４節の「Ｂｉｎｄｅｒｓ」に記載されているその他の材料が挙げられる。これらの材料には多くの商業的供給源が存在する。これらの材料は、典型的には、熱分解又は燃焼による溶解又は熱分解によって容易に除去され得る。熱的加熱は、典型的には、多くの製造プロセスの一部となっており、したがって、犠牲材料の除去は既存の加熱工程中に達成することができる。この理由から、熱分解又は燃焼による熱分解は、より好ましい除去方法である。
【００８３】
犠牲材料において好ましいいくつかの特性がある。材料は、押出成形、ナイフコーティング、溶剤コーティング、流延及び硬化、又は他の典型的なコーティング方法により基材上にコーティングできるものでなくてはならない。材料は室温で固体であることが好ましい。熱可塑性の犠牲材料の場合は、加熱した工具でエンボス加工できるほどにガラス転移温度（Ｔｇ）が十分に低いことが好ましい。したがって、犠牲材料のＴｇは好ましくは２５℃超、より好ましくは４０℃超、最も好ましくは９０℃超である。
【００８４】
犠牲材料に望ましいもう１つの材料特性は、その分解温度がバックフィル材料の硬化温度より高いことである。バックフィル材料が硬化すると構造化層は恒久的に形成され、犠牲テンプレート層は、上記の方法のいずれか１つにより除去され得る。多くの残留物を有する材料よりも、熱分解して灰の少ない又は総残留物の少ない材料が好ましい。基材上に残された残留物は、最終製品の導電性、透明性又は色などの電気的及び／又は光学的特性に有害な影響を与え得る。最終製品におけるこれらの特性のいかなる変化も最小限にすることが望ましいので、１０００ｐｐｍ未満の残留物レベルが好ましい。５００ｐｐｍ未満の残留物レベルがより好ましく、５０ｐｐｍ未満の残留物レベルが最も好ましい。
【００８５】
用語「きれいに焼去される」は、相当量の灰などの残留物質を残すことなく、熱分解又は燃焼により犠牲層が除去され得ることを意味する。好ましい残留物レベルの例を上述したが、特定の用途に応じて異なる残留物レベルが用いられてもよい。
【００８６】
特定の実施形態では、特定の溶剤の存在下でポリマーに膨張が発生する。溶剤を含むポリマーは、熱的に安定な分子種の取り込みを可能にし得るが、含まれる材料によっては熱的に安定な分子種の取り込みを阻害し得る場合もある。溶剤は更に、ポリマー内の熱的に安定な分子種の分布を変化させることができるが、これは架橋の最終的な大きさ、形状、又はモルホロジーに影響を与える。
【００８７】
犠牲接着剤層
犠牲接着剤層は、転写フィルムの性能に対して実質的に有害な影響を及ぼさずに、レセプター基材への転写フィルムの接着力を高める任意の材料を用いて実装され得る。この層は、接着促進層とも呼ばれ得る。犠牲接着剤層は、レセプター基材と焼去した熱的に安定な構造体との間の最終永久結合を促進するものと思われる。犠牲接着剤層は、本明細書に記載の方法の間にきれいに焼去され得る。
【００８８】
本発明の目的及び利点を、以下の実施例によって更に例示するが、これらの実施例において列挙される特定の材料及びその量並びに他の諸条件及び詳細によって、本開示を不当に制限するものではないと解釈すべきである。
【実施例】
【００８９】
特に記載のない限り、実施例に記載される部、百分率、比率等は全て、重量による。用いた溶剤及びその他の試薬は、特に異なる指定のない限り、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）から入手した。
【００９０】
ポリブタンジオール２９００ジアクリレートの合成
ヒドロキシル末端官能性（hydroxyl end functionality）を有するポリブタンジオールオリゴマーにアクリレート基を結合する。合成スキームを以下に示す。
【００９１】
【化２】
2017508647.tif 000004
【００９２】
１０００ｍＬの三首丸底フラスコに、窒素スパージライン、温度プローブ、添加漏斗、機械的攪拌器、加熱マントル、並びに蒸留取り出しヘッド及び丸底フラスコレシーバを備えたビグリューカラム（Vigeraux column）を取り付ける。４２０ｇのポリテトラヒドロフランジオール（平均分子量＝２９００ｇ／ｍｏｌ）、２１１ｇのメチルアクリレート、０．５ｇのチタニウム（ＩＶ）ブトキシド、０．１２ｇのアルミニウムＮ−ニトロソフェニルヒドロキシアミン、及び０．１ｇの４−ヒドロキシＴＥＭＰＯの混合物をフラスコに添加した。緩やかで一定の窒素ガスを反応の大部分にスパージする。
【００９３】
反応混合物を良好に撹拌しながら、反応を最大１００℃に加熱する。約２００ｍＬのメタノール及びメチルアクリレートがレシーバ内に蒸留されるまで反応を継続させる。この時点で、カラムからレシーバへの蒸留速度と概ね同じ添加速度を保ちながら、追加で４２０ｇのメチルアクリレートを添加漏斗から滴下する。この添加が完了するまでおよそ６時間かかる。必要に応じて一定の蒸留速度を保つために反応釜の温度を調節するが、１２０℃を超えない。添加完了後、反応を１１０℃で１２時間保持する。次に、蒸留レシーバを空にして、アスピレータを用いて反応を真空引きする。これ以上蒸留物が取り除かれなくなってから、完全なアスピレータ真空下で反応の温度を１１０℃で１時間保持する。最後に、フラスコを最大約６０℃まで冷却してジャーに注ぐ。ＮＭＲ及びＬＣの分析によって、生成物は所望の材料が＞９９％であることが示される。
【００９４】
実施例１−架橋ナノ構造物品
樹脂の形成
「架橋」ナノ構造表面を作るために、上記のＰＢＤ−２９００樹脂６０重量％を追加的架橋モノマーとしてのＳＲ６０１エトキシ化ビスフェノールジアクリレート４０重量％（Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏ（Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ））と混合する。両方の樹脂の化学構造を以下に示す。
【００９５】
【化３】
2017508647.tif 000005
【００９６】
【化４】
2017508647.tif 000006
【００９７】
ＰＢＤ−２９００／ＳＲ６０１樹脂を０．５％のＤａｒｏｃｕｒ  １１７３及び０．１％のＬｕｃｉｒｉｎ  ＴＰＯ光開始剤と混合して、固形分が完全に溶解するまで２４時間回転させる。
【００９８】
ミクロ構造化フィルム
８マイクロメートルのＰＭＭＡコポリマー（７５重量％ポリメチルメタクリレート、２５重量％ポリエチルアクリレートの「ＰＲＤ５１０−Ａ」（Ａｌｔｕｇｌａｓ  Ｉｎｃ））でコーティングした２ミル（０．０５ｍｍ）のプライマー処理していないＰＥＴフィルム上で、ロールツーロールウェブコーティングプロセスを用いて樹脂を成形及びＵＶ硬化させることにより、ミクロ構造フィルムを調製する。樹脂をウェブ速度約１０ｆｔ／分（約３ｍ／分）の移動ウェブに注ぎ、９０°Ｆ（４３℃）に加熱されたニップ及び３０ｐｓｉ（２０７ｋＰａ）の圧力を用いて、コーティングされたウェブを、ミクロ構造の剥離コーティングしたポリマーツールに対して押し付ける。ポリマーツールと接触する間、続いてＦＵＳＩＯＮ高強度紫外線Ｄバルブランプ（Ｆｕｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ，ＭＤ）より入手）の２つのバンクを用いて、一方のセットを６００ワット／２．５ｃｍ（１００％出力設定）、もう一方のセットを３６０ワット／２．５ｃｍ（６０％出力設定）で、樹脂を硬化する。硬化したミクロ構造化樹脂をポリマーツールから分離してロール状に巻く。得られたミクロ構造化フィルムは、高さが５４０ｎｍ、周期性が６００ｎｍのプリズムを有する。
【００９９】
スピンコーティング法により、硬化したＰＢＤ−２９００／ＳＲ６０１樹脂フィルムの試料（２インチ×３インチ（５０ｍｍ×７５ｍｍ））にＰＥＲＭＡＮＥＷ  ６０００（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｈａｒｄｃｏａｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃｈｕｌａ  Ｖｉｓｔａ，ＣＡ）をコーティングする。１．０μｍのＰＴＦＥフィルタで濾過した８０／２０（重量／重量）のイソプロパノール／ブタノール溶剤系を添加してＰＥＲＭＡＮＥＷ  ６０００を１５重量％に希釈することにより溶液を作る。スピンコーティングプロセス中、ガラス顕微鏡スライドを使用してフィルムを支持する。モデルＷＳ−６５０Ｓ−６／ｎｐｐ  ｌｉｔｅスピンコーター（Ｌａｕｒｅｌｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｎｏｒｔｈ  Ｗａｌｅｓ，ＰＡ  ＵＳＡ））の真空チャックに試料を装填した。６４ｋＰａ（１９インチの水銀）の真空を適用して、チャックに対してガラスを保持する。スピンコーターは、５００ＲＰＭ（コーティング適用工程）で１０秒間、次いで２０００ＲＰＭで１０秒間（スピン工程）、次いで５００ＲＰＭで１０秒間（乾燥工程）にプログラムする。試料をスピンコーターから取り除き、８０℃の熱板上に４時間配置して溶剤を除去して、ＰＥＲＭＡＮＥＷ  ６０００を部分的硬化状態にまで硬化する。
【０１００】
犠牲接着剤層コーティング
ガラススライド（５０ｍｍ×７５ｍｍ）をＩＰＡ及びリントのない布で清浄化する。モデルＷＳ−６５０Ｓ−６／ｎｐｐ  ｌｉｔｅスピンコーター（Ｌａｕｒｅｌｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｎｏｒｔｈ  Ｗａｌｅｓ，ＰＡ  ＵＳＡ））の真空チャックにスライドを装填する。６４ｋＰａ（１９インチの水銀）の真空を適用して、チャックに対してガラスを保持する。スピンコーターは、５００ＲＰＭ（コーティング適用工程）で１０秒間、次いで１５００ＲＰＭで１０秒間（スピン工程）、次いで５００ＲＰＭで１０秒間（乾燥工程）にプログラムする。
【０１０１】
ＩＯＡ／ＡＡ光学透明接着剤溶液（米国再審査特許第ＲＥ２４，９０６号（Ｕｌｒｉｃｈ）に記載される通りの、９０％イソオクチルアクリレート、１０％アクリル酸）を酢酸エチル／ヘプタン中で５．４重量％に希釈する。約２〜３ｍＬのＩＯＡ／ＡＡ溶液を、スピンサイクルのコーティング塗布部分の間にガラススライドに塗布する。次に、スライドをスピンコーターから外し、１００℃の熱板の上に３０分間置き、アルミトレイで覆う。次いで、スライドを室温に冷却させた。
【０１０２】
積層
部分的に硬化したフィルム積層体を、熱フィルムラミネータ（ＧＢＣ  Ｃａｔｅｎａ  ３５（ＧＢＣ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ（Ｌｉｎｃｏｌｎｓｈｉｒｅ，ＩＬ））を用いて、１６０°Ｆ（７１℃）でＩＯＡ／ＡＡでコーティングされたガラススライドに積層する。積層した試料をラミネータから外し、室温に冷却した。
【０１０３】
焼去
積層後、フィルム積層体を支持しているプライマー処理していないＰＥＴをＰＭＭＡコポリマーから分離して、ＰＭＭＡコポリマー及び他の全ての層をガラススライドに接着させた状態に残す。試料を箱型炉（Ｌｉｎｄｂｅｒｇ  Ｂｌｕｅ  Ｍ箱型炉モデルＢＦ５１７３２ＰＣ−１（Ａｓｈｅｖｉｌｌｅ、ＮＣ，ＵＳＡ））内に配置し、約１０℃／分の速度で２５℃から３００℃まで上昇させる。炉を３００℃で３０分間維持し、続いて約１０℃／分の速度５００℃まで加熱し、１時間保持する。続いて炉及び試料を周囲温度まで冷却させる。
【０１０４】
表面のイメージングのため、試験体をアルミニウム製スタブ上に載置する。周囲環境下でスクライブを用いてスコーリングして破砕することにより断面を調製する。それらを追加のスタブ上に載置する。全ての試験体を、金／パラジウムでスパッタコーティングし、Ｈｉｔａｃｈｉ  Ｓ−４５００電界放射型走査電子顕微鏡を使用して検査する。すべての画像は、試料の表面形態を撮像するために使用される技法である、二次電子撮像（ＳＥＩ）の産物である。得られた架橋無機ナノ構造体を図８Ａ及び８Ｂに示す。
【０１０５】
これらの「架橋」試料の表面をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用いて検査する。この技術は、試験体表面上の最外部の３〜１０ナノメートル（ｎｍ）の分析を典型的には提供するが、この場合はアルゴンイオン銃を用いて架橋試料の上部層を融除する。融除を伴う光電子スペクトルによって試料内に存在する元素及び化学濃度の分布（酸化状態及び／又は官能基）に関する情報が提供され得る。これは水素及びヘリウムを除く周期表の全元素に対して感受性があり、ほとんどの種について０．１〜１原子％の濃度範囲の検出限界を有する。ＸＰＳ分析中の条件を以下の表１に報告する。
【０１０６】
【表１】
2017508647.tif 000007
【０１０７】
本実験の結果を以下の図９に示し、ここで架橋層の上部２００ｎｍの全体にケイ素の存在を確認した。図９は、架橋ナノ構造体上のスパッタ深さの関数としてのＸＰＳ原子濃度であり、ケイ素の存在が確認される。
【０１０８】
実施例２：Ｓｉｌｅｃｓバックフィルを備える架橋ナノ構造表面
Ｐｅｒｍａ−Ｎｅｗ  ６０００ハードコート溶液の代わりに高屈折率（ｎ＝１．８５）ポリシロキサンコーティング溶液「ＳＣ８５０」（Ｓｉｌｅｃｓ  Ｏｙ（Ｆｉｎｌａｎｄ））を用いる以外は、上記の実施例１で説明した全ての工程及び材料をここでも用いる。本配合物内のメチルイソブチルケトン溶剤を除去するために、ＳＣ８５０を１００℃で４時間焼成する。得られたミクロ構造のＳＥＭ顕微鏡写真の集まりを図１０Ａ〜Ｄに示す。図１０は、（ａ、ｂ）様々な倍率による試料の平面でのＳＥＭ、及び（ｃ、ｄ）Ｓｉｌｅｃ８５０を充填したＰＢＤ−２９００／６０１試料の焼去後のＳＥＭ断面図を示す。
【０１０９】
実施例３：架橋形態の変更
エタノール中ＭＴＥＳ−シリカの合成手順
１０００ｍＬの三つ口丸底フラスコに２６６．５ｇのＮａｌｃｏ  １０３４Ａ（３５．０％水性シリカゾル）（Ｎａｌｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ，ＩＬ）を投入する。バッチ混合で、３７２．５ｇのメチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ）（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ（Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ，ＭＡ））及び２５．５ｇの氷酢酸（ＥＭＤ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｉｎｃ．，（Ｇｉｂｂｓｔｏｗｎ，ＮＪ））をバッチに添加する。バッチを６０℃に加熱して１時間保持する。１時間後、バッチを室温に冷却した。室温で約４時間後、１．０３ｇの蟻酸（ＡＣＳ、８８＋％）（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ（Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ，ＭＡ））及び７．２１ｇの水酸化テトラメチルアンモニウム（メタノール中２５％重量／重量）（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ（Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ，ＭＡ））をバッチに添加する。バッチを約８０℃に加熱して終夜（約１６時間）保持して、続いて室温に冷却させた。
【０１１０】
上記の反応混合物の５０ｇアリコート及び８．８ｇの無水アルコール（９５／５（体積／体積）のエタノール／２−プロパノール）（ＪＴ  Ｂａｋｅｒ（Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇ，ＰＡ））を１２５ガラス瓶（125 glass bottle）に添加することにより、エタノール中のＭＴＥＳ−シリカの希釈試料を作る。最終希釈試料は低粘度の半透明分散体であり、３０．９重量％固形分であると測定される。
【０１１１】
配合物
Ｐｅｒｍａ−Ｎｅｗ  ６０００ハードコート溶液の代わりに特別に合成されたエタノール中のＭＴＥＳ系ポリシロキサンコーティング溶液を用いたことを除いて、上記の実施例１に記載された全ての工程段階が用いられる。得られたミクロ構造の断面及び平面ＳＥＭ顕微鏡写真の集まりを図１１Ａ〜Ｄに示す。図１１の１１Ａ及び１１Ｂはエタノール中のＭＴＥＳ−シリカ溶液を充填したＰＢＤ−２９００／ＳＲ６０１転写フィルムのＳＥＭ断面図を示すが、１１Ｃは平面のＳＥＭ顕微鏡写真を示す。本画像の右側は、多孔性無機ミクロ構造の上部に形成する更なる「スキン」層を示し、１１Ｄは同じ多孔性ミクロ構造の拡大図を示す。
【０１１２】
実施例４：非平面架橋構造の生成
ＰＢＤ−２９００／ＳＲ６０１犠牲樹脂系の代わりにＳＲ４１５（高エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート）を用いることを除いて、上記の実施例１に記載された全ての工程段階が用いられる。この樹脂には、同じ光開始剤系（０．５重量％のＤａｒｏｃｕｒ  １１７３、０．１％のＬｕｃｉｒｉｎ  ＴＰＯ）が使用されている。得られたミクロ構造の断面ＳＥＭ顕微鏡写真を図１２に示す。図１２は、Ｐｅｒｍａ−Ｎｅｗ  ６０００を充填したミクロ構造ＳＲ４１５試料の焼去後のＳＥＭ断面顕微鏡写真を示す。
【０１１３】
実施例５：ジルコニアナノ粒子ドーパントを用いた二層架橋
Ａ−１７４官能化ジルコニアナノ粒子の合成
３０００ｍＬの三つ口丸底フラスコに１０ｎｍのジルコニア粒子の４５．４重量％固体分散体を６００．０ｇ投入する（米国特許第７，２４１，４３７号及び同第６，３７６，５９０号に記載される通りに調製する）。次に、フラスコに攪拌棒、攪拌板、冷却器、加熱マントル、熱電対、及び温度調節器を装備する。バッチ混合で、３８０．６ｇの脱イオン水及び１０００．０ｇの１−メトキシ−２−プロパノール（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ（Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ，ＭＡ））をバッチに添加する。バッチを混合しながら室温で約１５分間保持する。この１５分間の保持の間に、９７％の３−（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシラン（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ（Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ，ＭＡ））７３．０ｇ、５重量％のＰｒｏｓｔａｂ  ５１９８（ＢＡＳＦ（Ｆｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ，ＮＪ））水溶液０．６１ｇ、及び１−メトキシ−２−プロパノール４００ｇを１０００ｍＬポリビーカーに添加する。３−（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシラン／Ｐｒｏｓｔａｂ／１−メトキシ−２−プロパノールのプレミックスを撹拌しながらバッチに添加する。プレミックスのビーカーを、合計７０．０ｇの１−メトキシ−２−プロパノールのアリコートですすぐ。すすぎ物をバッチに添加する。次に５．０ｇの２９％水酸化アンモニウム（ＥＭＤ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｃ（Ｇｉｂｂｓｔｏｗｎ，ＮＪ））をバッチに添加する。バッチを８０℃に加熱して混合しながら約１６時間保持する。１６時間の保持の後、バッチを室温に冷却する。真空蒸留及び１５００ｇの１−メトキシ−２−プロパノールの添加を交互に行うことによって、水をバッチから除去する。バッチを真空蒸留によって濃縮して、６２．３重量％固形分のＡ−１７４官能化ジルコニアを含む極めて流動的な半透明の分散体を得る。
【０１１４】
架橋効果を示すとしても知られる犠牲樹脂を、上記のジルコニアナノ粒子でドープしたことを除いては、上記の実施例１に記載された全ての工程段階を用いる。上記のＺｒＯ２−Ａ１７４の１０重量％（ＳＲ９０３８の重量に対して）溶液をＳＲ９０３８（高エトキシ化ＢＰＡジアクリレート（Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏ．））内に、０．５重量％のＤａｒｏｃｕｒ  １１７３及び０．１重量％のＴＰＯ光開始剤と共に投入する。ＳＲ９０３８の化学構造、及び焼去後に得られた試料のＳＥＭ断面顕微鏡写真を図１３Ａ〜Ｂに示す。
【０１１５】
【化５】
2017508647.tif 000008
【０１１６】
ＳＲ９０３８樹脂の化学構造
この試料からＸＰＳスパッタ深さプロファイルを得る。以下の図１４に示すスペクトル、及び実験の分析条件を表２に概説する。３つの点がプロファイルされ、そのすべてがＯ、Ｓｉ、及びＣが豊富でＺｒを含まない表面層を有していることが判明した。ＸＰＳの層厚さは推定で最大２５〜３５ｎｍであった。本層の下には、Ｏ及びＺｒが豊富かつＳｉ、Ｃ、Ｙ、及びＮａの濃度のより低い、より厚い層が発見された。プロファイルはこの第２層までで中止された。図１４はスパッタ深さプロファイルの一例を示す。３つの領域を検査してすべて同様の結果を得る。表面層（最大〜１０分のスパッタリング）はＯ、Ｓｉ、及びＣが豊富である。この層を貫通すると、Ｏ及びＺｒが豊富でかつＳｉ、Ｃ、Ｙの濃度の低い層が存在する。
【０１１７】
【表２】
2017508647.tif 000009
【０１１８】
（実施例６）
架橋層及びナノ構造化層の両方の屈折率を独立して修正する能力を示すために、以下の表３に従い４つの実施例を作った。
【０１１９】
【表３】
2017508647.tif 000010
【０１２０】
実施例６ａ：シリカ充填構造化層、シリカ充填架橋層
架橋層のコーティング
基材フィルムは、ロールツーロールウェブコーティングプロセスを用いて、厚さ４マイクロメートルのＰＭＭＡコポリマー（７５重量％ポリメチルメタクリレート、２５重量％ポリエチルアクリレートの「ＰＲＤ５１０−Ａ」（Ａｌｔｕｇｌａｓ  Ｉｎｃ））でコーティングした、プライマー処理していない２ミル（０．０５ｍｍ）のプライマー処理していないＰＥＴフィルムであった。０．５％のＤａｒｏｃｕｒ  １１７３及び０．１重量％のＴＰＯを含む光開始剤（photoinitator）パッケージを含むエトキシ化ビスフェノールＡジメタクリレート（Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）から入手可能なＳＲ５４０）とＰｅｒｍａＮｅｗ  ６０００（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｈａｒｄｃｏａｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃｈｕｌａ  Ｖｉｓｔａ，ＣＡ）から入手可能）とを樹脂：ＰｅｒｍａＮｅｗ比９５：５で混合して架橋樹脂溶液を製造した。樹脂混合物を、ベースフィルムと剥離ライナ（剥離ライナはＣＰ  Ｆｉｌｍｓ（Ｆｉｅｌｄａｌｅ，ＶＡ）から市販される厚さ５０マイクロメートルの「Ｔ５０」）との間に固定間隙０ミル（０ｍｍ）、圧力８０ＰＳＩ（５５２ｋＰａ）でニップコーティングした。剥離ライナと接触している間にフィルムを通して透過させて樹脂を硬化させる６００Ｗ／ｉｎ（２３６Ｗ／ｃｍ）で動作するＦｕｓｉｏｎ「Ｄ」ランプの放射線で積層体を硬化させた。続いて剥離ライナを試料から取り除き、ＰＭＭＡコポリマーでコーティングしたＰＥＴフィルム上に硬化した架橋樹脂の薄層を得た。
【０１２１】
構造化テンプレート
使用した基材は、プライマー処理した厚さ０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）のＰＥＴであった。複製樹脂は、ＳＲ  ３９９及びＳＲ２３８（どちらもＳａｒｔｏｍｅｒ  ＵＳＡ（Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）から入手可能）と、１％のＤａｒｏｃｕｒ  １１７３（Ｃｉｂａ（Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ）から入手可能）、１．９重量％のトリエタノールアミン（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ））から入手可能）、及び０．５重量％のＯＭＡＮ０７１（Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ（Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ，ＰＡ））から入手可能）を含む光開始剤（photoinitator）パッケージとの７５／２５ブレンドであった。樹脂の複製は、華氏１３７度（摂氏５８度）の複製ツール温度によって、２０ｆｔ／分（６．１ｍ／分）で行った。ツールと接触している間に、６００Ｗ／ｉｎ（２３６Ｗ／ｃｍ）で動作するＦｕｓｉｏｎ「Ｄ」ランプからの放射線を、フィルムを通して透過させて、樹脂を硬化させた。複製ツールをピッチ６００ｎｍの直線形鋸歯状溝でパターン化した。
【０１２２】
複製したテンプレートフィルムは、２５０標準立方センチメートル／分（ＳＣＣＭ）の流量、２５ｍトールの圧力、及び３０秒間１０００ワットのＲＦ電力で、アルゴンガスを使用してプラズマチャンバの中でプライマー処理した。その後に、１５０ＳＣＣＭのテトラメチルシラン（ＴＭＳ）の流量だが、酸素を全く追加しない、約０の酸素とシリコンとの原子比率に対応する、ＴＭＳプラズマを試料に受けさせることによって、剥離コーティングしたツール表面を調製した。プラズマチャンバ内の圧力は、２５ｍトールであり、１０００ワットのＲＦ電力を１０秒間使用した。これにより剥離コーティング構造化したツールフィルムが作られた。
【０１２３】
構造化層コーティング
続いて、構造化樹脂層をＰＭＭＡコポリマーコーティングされたＰＥＴフィルム上の硬化架橋樹脂上にコーティングした。構造化樹脂は、０．５重量％のＤａｒｏｃｕｒ  １１７３及び０．１重量％のＴＰＯを含む光開始剤（photoinitator）パッケージを含むエトキシ化ビスフェノールＡジメタクリレート（Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）から入手可能なＳＲ５４０）であった。樹脂をベースフィルムと構造化ツールフィルムとの間に固定間隙０ミル（０ｍｍ）、圧力１０ＰＳＩ（６９ｋＰａ）でニップコーティングした。構造化ツールフィルムと接触している間にフィルムを通して透過させて樹脂を硬化させる６００Ｗ／ｉｎ（２３６Ｗ／ｃｍ）で動作するＦｕｓｉｏｎ「Ｄ」ランプの放射線で積層体を硬化させた。続いて構造化ツールフィルムを試料から取り除き、硬化した構造化樹脂の薄層、架橋樹脂の薄層、ＰＭＭＡコポリマー層、及びＰＥＴからなるフィルム積層体を得た。
【０１２４】
バックフィルコーティング
上述したフィルム積層体の１区画を５０ｍｍ×７５ｍｍの顕微鏡用スライドにテープで貼り付けた。ＰｅｒｍａＮｅｗ  ６０００（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｈａｒｄｃｏａｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃｈｕｌａ  Ｖｉｓｔａ，ＣＡ）から入手可能）を用いてバックフィルコーティング溶液を作り、ＩＰＡ／ブタノール中で１５ｗ／ｗ％に希釈し、室温に冷却して、１．０ｕｍフィルタでろ過した。処理されたフィルム上の試料をＰｅｒｍａＮｅｗ溶液でコーティングした。ＰｅｒｍａＮｅｗ溶液はＣｅｅ  ２００Ｘ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎスピンコーター（Ｂｒｅｗｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｉｎｃ．（Ｒｏｌｌａ，ＭＯ））上でスピンコーティングによりフィルム試料に塗布された。スピンパラメータは、５００ｒｐｍ／３秒（溶液の塗布）、続いて２０００ｒｐｍ／３０秒、次に５００ｒｐｍ／１０秒とした。スピンサイクルの溶液塗布工程の間に約５ｍＬのＰｅｒｍａＮｅｗ溶液を複製フィルムに塗布した。コーティングされた試料を８０℃のオーブンに４時間置いてＰｅｒｍａＮｅｗコーティングを硬化させ、続いて室温に冷却した。
【０１２５】
犠牲接着剤層コーティング
ガラススライド（５０ｍｍ×７３ｍｍ）をＩＰＡ及びリントを含まない布で清浄化した。スライドをスピンコーターの真空チャック上に取り付けた。スピンコーターは、５００ＲＰＭ（コーティング適用工程）で５秒間、次いで１５００ＲＰＭで１０秒間（スピン工程）、次いで５００ＲＰＭで６０秒間（乾燥工程）にプログラムした。
【０１２６】
ＩＯＡ／ＡＡ光学透明接着剤溶液（米国再審査特許第ＲＥ２４，９０６号（Ｕｌｒｉｃｈ）に記載される通りの、９０％イソオクチルアクリレート、１０％アクリル酸）を酢酸エチル／ヘプタン中で５重量％に希釈した。約１〜２ｍＬのＩＯＡ／ＡＡ溶液を、スピンサイクルのコーティング塗布部分の間にガラススライドに塗布した。続いてスピンコーターからスライドを取り外して乾燥させた。
【０１２７】
積層
フィルムを、熱フィルムラミネータ（ＧＢＣ  Ｃａｔｅｎａ  ３５（ＧＢＣ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ（Ｌｉｎｃｏｌｎｓｈｉｒｅ，ＩＬ））を用いて、７１℃（１８０°Ｆ）でＩＯＡ／ＡＡでコーティングされたガラススライドに積層した。積層した試料をラミネータから外し、室温に冷却した。
【０１２８】
焼去
積層後、Ｐｅｒｍａ−Ｎｅｗ、ＳＲ５４０、共ＰＭＭＡ、及びＩＯＡ／ＡＡ層をガラススライド上に接着させたままで、ＰＥＴ支持体を積層化された層から分離させた。試料を箱型炉（Ｌｉｎｄｂｅｒｇ  Ｂｌｕｅ  Ｍ箱型炉モデルＢＦ５１７３２ＰＣ−１（Ａｓｈｅｖｉｌｌｅ、ＮＣ，ＵＳＡ））内に配置し、約１０℃／分の速度で２５℃から３００℃まで上昇させた。炉を３００℃で３０分間維持し、続いて約１０℃／分の速度で５００℃まで加熱してから１時間保持して、ＩＯＡ／ＡＡ、ＰＭＭＡコポリマー、及びＳＲ５４０を分解させた。続いて炉及び試料を周囲温度まで冷却させた。得られたミクロ構造の断面ＳＥＭ顕微鏡写真を図１６に示す。
【０１２９】
実施例６ｂ：シリカ充填構造化層、ジルコニア充填架橋層
Ｚｒ充填架橋樹脂の調製
３−（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシラン−ジルコニア粒子を以下の通り調製した。３０００ｍＬの三つ口丸底フラスコに１０ｎｍのジルコニア粒子の４５．４重量％固体分散体を６００．０ｇ投入する（米国特許第７，２４１，４３７号及び同第６，３７６，５９０号に記載される通りに調製する）。次に、フラスコに攪拌棒、攪拌板、冷却器、加熱マントル、熱電対、及び温度調節器を装備した。バッチ混合で、３８０．６ｇの脱イオン水及び１０００．０ｇの１−メトキシ−２−プロパノール（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ（Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ，ＭＡ））をバッチに添加した。バッチを混合しながら室温で約１５分間保持した。１５分間の保持の間に、９７％の３−（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシラン（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ（Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ，ＭＡ））７３．０ｇ、５重量％のＰｒｏｓｔａｂ  ５１９８（ＢＡＳＦ（Ｆｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ，ＮＪ））水溶液０．６１ｇ、及び１−メトキシ−２−プロパノール４００ｇを１０００ｍＬポリビーカーに添加した。３−（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシラン／Ｐｒｏｓｔａｂ／１−メトキシ−２−プロパノールのプレミックスを撹拌しながらバッチに添加した。プレミックスのビーカーを、合計７０．０ｇの１−メトキシ−２−プロパノールのアリコートですすいだ。すすぎ物をバッチに添加した。次に５ｇの２９％水酸化アンモニウム（ＥＭＤ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｃ（Ｇｉｂｂｓｔｏｗｎ，ＮＪ））をバッチに添加した。バッチを８０℃に加熱して混合しながら約１６時間保持した。１６時間の保持の後、バッチを室温に冷却した。真空蒸留及び１５００ｇの１−メトキシ−２−プロパノールの添加を交互に行うことによって、水をバッチから除去した。このバッチを真空蒸留により濃縮して、６２．３重量％固形分の極めて流動的な半透明の分散体を得た。
【０１３０】
２５０ｍＬの単首丸底フラスコにＡ−１７４ジルコニアの６２．３重量％固体分散体を２０．８２ｇ投入した。この分散体に、１−メトキシ−２プロパノールを１００ｇ、水酸化アンモニウムを０．５ｇ、及びＳａｒｔｏｍｅｒ  ＳＲ９０３８（Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ，ＰＡ）を混合添加した。フラスコをＲｏｔｏｖａｐｏｒに設置して、真空蒸留して溶剤を除去した。蒸留後の収量は１０２．３ｇであった。９６．９ｇのこの半透明で青色／黄色の分散体の全てを１２０ｍＬの琥珀色の瓶に移動した。この瓶に０．０９７ｇのＩｒｇａｃｕｒｅ  ＴＰＯ（ＢＡＳＦ（Ｆｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ，ＮＪ））、及び０．４８４ｇのＤａｒｏｃｕｒ  １１７３（ＢＡＳＦ（Ｆｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ，ＮＪ））を添加した。分散体を混合して光開始剤を確実に溶解させた。
【０１３１】
上述したＺｒ充填９０３８混合体とＰｅｒｍａＮｅｗ  ６０００（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｈａｒｄｃｏａｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃｈｕｌａ  Ｖｉｓｔａ，ＣＡ）から入手可能）とを樹脂：ＰｅｒｍａＮｅｗ比９０：１０で混合することにより架橋樹脂溶液を作った。
【０１３２】
上述したＺｒ充填ＳＲ９０３８を架橋樹脂として用いることを除いては、上記の実施例６ａに記載された全ての工程段階を用いる。シリカ充填バックフィル及びジルコニア充填架橋体を用いて得られたミクロ構造の断面ＳＥＭ顕微鏡写真を図１７に示す。
【０１３３】
実施例６ｃ：ジルコニア構造化層、シリカ架橋層
上述のＰＢＤ−２９００樹脂６０重量％を混合し、ＳＲ６０１エトキシ化ビスフェノールジアクリレート４０重量％（Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏ，（Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ））と混合して、０．５％のＤａｒｏｃｕｒ  １１７３及び０．１％のＴＰＯを含む光開始剤（photoinitator）パッケージを含めることにより、架橋樹脂溶液を作った。この樹脂溶液をＰｅｒｍａＮｅｗ  ６０００（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｈａｒｄｃｏａｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃｈｕｌａ  Ｖｉｓｔａ，ＣＡ）から入手可能）と、樹脂：ＰｅｒｍａＮｅｗ比９０：１０で混合した。
【０１３４】
バックフィルコーティング溶液を以下の方法で作った。５００ｍＬの三つ口丸底フラスコに１０ｎｍのジルコニア粒子の４５．４重量％固体分散体を１７５．０ｇ投入する（米国特許第７，２４１，４３７号及び同第６，３７６，５９０号に記載される通りに調製する）。次に、フラスコに攪拌棒、攪拌板、冷却器、加熱マントル、熱電対、及び温度調節器を装備した。バッチ混合で、７８．８ｇのメチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ）（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ（Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ，ＭＡ））及び８０．０ｇの無水アルコール（９５／５（体積／体積）のエタノール／２−プロパノール）（Ａｖａｎｔｏｒ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ（Ｃｅｎｔｅｒ  Ｖａｌｌｅｙ，ＰＡ））をバッチに添加した。バッチを混合しながら室温で１時間保持した。１時間後、バッチを７０度に加熱して、混合しながら７０℃で４時間保持した。４時間の保持の後、バッチを室温に冷却した。この分散体を１マイクロメートル、３７ｍｍの注射器フィルタ（Ｐａｌｌ  Ｌｉｆｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，（Ａｎｎ  Ａｒｂｏｒ，ＭＩ））で濾過して３２オンス（０．９５リットル）のガラス瓶に入れた。最終試料は低粘度のわずかに濁った半透明の分散体で、３２．９重量％の固形分を測定した。
【０１３５】
上述のＰＢＤ−２９００／ＳＲ６０１混合物を架橋樹脂として用い、バックフィルコーティング溶液がＰｅｒｍａＮｅｗ溶液の代わりに上述のＺｒ溶液であったことを除いては、上記の実施例６ａに記載された全ての工程段階を用いる。ジルコニア充填バックフィル及びシリカ充填架橋体を用いて得られたミクロ構造の断面ＳＥＭ顕微鏡写真を図１８に示す。
【０１３６】
実施例６ｄ：ジルコニア構造化層、ジルコニア架橋層
実施例６ｂで説明したＺｒ／９０３８混合物を架橋樹脂として用い、バックフィルコーティング溶液がＰｅｒｍａＮｅｗ溶液の代わりに実施例６ｃで説明したＺｒ溶液であったことを除いては、上記の実施例６ａに記載された全ての工程段階を用いる。ジルコニア充填バックフィル及びジルコニア充填架橋体を用いて得られたミクロ構造の断面ＳＥＭ顕微鏡写真を図１９に示す。
【０１３７】
（実施例７）
バックフィルプロセス中における分子種の犠牲樹脂への移動を定量化するために、実施例１で説明したＰＢＤ−２９００／６０１犠牲樹脂混合物のフラットフィルムを調製し、続いて熱的に安定なバックフィル材料をコーティングして、ＸＰＳによる元素分析を行った。ノッチバーを用いてフラットフィルムをプライマー処理していないＰＥＴ基材上にコーティングし、紫外線放射で非粘着状態まで硬化させた。ＰＢＤ−２９００／６０１試料の場合、光干渉計測法で測定したフィルムの厚さは最大１．９６μｍであった。実施例６に従いＰｅｒｍａＮｅｗ  ６０００をこれらのフィルム上にスピンコーティングして、８０℃で４時間かけて硬化させ、従来の試料調製技術に合わせた。実施例６のＩＯＡ／ＡＡ光学透明接着剤をこれらのコーティング上にスピンコーティングして乾燥させ、続いてフィルム積層体をガラススライドに積層した。プライマー処理していないＰＥＴをフィルム積層体から剥がして樹脂試料の底面を露出させた。試料は最終焼去工程のためにオーブンに入れなかった。樹脂試料は元の状態のままにして、Ｘ線光電子分光法を用いて試料を分析して、フィルムを通しての深さの関数として元素組成を判定した。表４にこのＸＰＳ分析の実験条件を示す。それに続く深さにおける硬化したＰｅｒｍａ−Ｎｅｗ層に至るまでの組成をプロファイルするために、Ｃ６０イオン銃を用いて樹脂の層を融除した。Ｃ６０イオン銃の下で確立された樹脂のそれぞれのエッチング速度を用いて、エッチングされたフィルムの％を測定した。各フィルム積層体でＰｅｒｍａ−Ｎｅｗコーティングの塊（３０％ケイ素信号によりマークされる）に到達するため、各樹脂層の既知の厚さを取り、それをスパッタ時間で割ることによってエッチング速度を求めた。続いて、各樹脂コーティングに対して、エッチング速度を用いてエッチング時間をエッチング深さ（ｎｍ単位）に変換した。最後に、各コーティングのエッチング深さを正規化して、エッチングされたフィルムの％を求めた。結果を図１５に示す。犠牲樹脂層（ＰＢＤ−２９００／ＳＲ６０１）スペクトルにおける０〜１０％の高い原子ケイ素濃度は、スピンコーティング及び焼成工程中にコーティングの低い領域に形成された厚さ約１００〜２００ｎｍの移動ポリシロキサン鎖の層に対応する。
【０１３８】
【表４】
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【０１３９】
かくして、人工的な空隙を有する物品を形成するための積層転写フィルムの実施形態が開示される。
【０１４０】
本明細書に引用される全ての参考文献及び刊行物は、それらが本開示と直接矛盾し得る場合を除き、それらの全容を参照によって本開示に明確に援用するものである。本明細書において特定の実施形態が例示及び説明されてきたが、多様な代替及び／又は同等の実施が、本開示の範囲から逸脱することなく、図示され説明された特定の実施形態と置き換えられ得ることは、当業者には理解されるであろう。本出願は、本明細書において検討される具体的な実施形態のいかなる適合例又は変形例をも網羅しようとするものである。本出願は、本明細書で説明された特定の実施形態のいかなる翻案又は変形をも包含すべく意図されている。開示された実施形態は、例証するために提示されるもので、制限するためのものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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