組合物和由其製得的結構體的製作方法
2023-10-22 01:16:32
專利名稱：組合物和由其製得的結構體的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於光導向裝置(light directing arrangement)的組合物，以及與顯示裝置一起使用的方法，更具體是涉及抗腐蝕的組合物。
背景技術：
液晶顯示器(LCD)用於多種不同類型的電子器件，包括手提電腦、蜂窩式電話和數字顯示式電子表。LCD可包括反射器用來將環境光線導向觀察者，或者包括部分透射的反射器也用來使電子器件中光源發出的光線能將信息傳送給觀察者。部分透射的反射器通常被稱作透射反射器(transflector)，包括透射反射器的LCD通常被稱作透射反射的(transflective)。LCD器件的一些例子描述於申請日為1999年4月22日、題為「Optical Devices Using Reflecting PolarizingMaterials」的待審美國專利09/298,003。
發明概述本發明涉及一種組合物，以及顯示器內使用了該組合物的稜柱形結構體(prismatic structure)。該組合物當固化形成結構體時，通常不含滷化組分而仍具有高折射率。此外，該結構體提供了供金屬層粘合於其上的良好底材。再者，該組合物能使顯示器內可能具有的金屬層受到防腐蝕的保護，尤其是在顯示器內的稜柱形結構體上或者其它地方具有銀的金屬層。
本發明的組合物包括乙烯基單體，例如烷基苯乙烯單體(如甲基苯乙烯)，以及多種共聚單體和/或低聚物。特別是組合物包括雙酚A環氧二丙烯酸酯(bisphenol-A epoxy diacrylate)、酚醛清漆環氧丙烯酸酯(novolak epoxy acrylate)和乙烯基單體(包括烷基苯乙烯，如甲基苯乙烯)中的每一種。可加入引發劑以提供自由基源，引發所述組合物聚合成聚合結構體。
本發明的組合物當用作膜時可塗覆一層金屬層。金屬層可選自銀、鉻、鎳、鋁、鈦、鋁鈦合金、金、鋯、鉑、鈀、鋁鉻合金和銠。金屬層較好是銀。在較佳實例中金屬層是厚度約為400埃的銀層。
該組合物可被做成三維稜柱形結構體。該結構體通常具有兩個面，一個面是基本上光滑的，另一個面具有三維結構，例如具有斜面的鋸齒形狀。斜面的傾角能對顯示器的眩光角(glare angle)作出補償，使顯示器具有最佳觀察角。在一個應用中，稜柱層的斜面可具有與水平面成約1°至35°的傾角。對於一個特定應用，鋸齒形狀的齒距(即稜柱重複距離)約為5微米或更長並且約為200微米或更短。
金屬層可以位於稜柱形結構體的任何一面上，儘管在一些實例中優選的是金屬層位於具有三維稜柱形結構的一面上。
該組合物的膜，不論是平面膜還是三維膜，還可包括壓敏粘合劑層。壓敏粘合劑層可以是丙烯酸酯丙烯酸粘合劑層，較好的粘合劑層是漫射光的。
附圖的簡要說明按照附圖對本發明多個實例加以詳細說明，以更完整地理解本發明。
圖1是包括本發明組合物的三維稜柱形結構體的剖面圖；圖2是包括本發明組合物並在上面具有金屬塗層的三維稜柱形結構體的剖面圖；圖3是本發明一個實例的包括光導向膜的顯示器的剖面圖。
較佳實施方案的詳細說明本發明被認為適用於光學配置的多種體系和裝置。一種體系和裝置是引導光偏離眩光角，並且減少顯示器內反射或透射反射的金屬層遭受的腐蝕和其它損壞。本發明被發現特別有利於需要高折射率材料的光學場合，包括金屬塗層(如銀)的結構件和模塑的三維結構體。本發明不局限於此，通過對這種環境下運行的多個應用實例的討論，會最好地理解本發明的許多方面。
本發明通常是非滷化的可聚合組合物，以及該組合物的固化結構體，其折射率高，通常為1.50或更大，較好是1.55或更大，最好是1.57或更大。
本發明涉及一種可聚合的組合物。本文所用術語「可聚合(的)」是指化學上的分子(如單體或低聚物等)或者指化學上的組合物，該分子或組合物能夠例如通過不飽和部分固化(即聚合或共聚合)，產生分子量更高的材料。經聚合或經固化的組合物通常被稱作「結構體」。
特別有利的是，本發明的聚合結構體能在其上塗覆或以其它方式施加金屬層或膜。獲得固化結構體的可聚合組合物通常是非滷化的；滷化劑會導致金屬層的腐蝕，因此要求組合物不含滷化材料。在一些組合物中，很少量的滷化材料可存在於組合物中，例如作為少量(如低於約1％)存在的表面活性劑組分或其它添加劑組分。任何含滷化部分的材料的用量不應大到會降低金屬層對本發明組合物結構體的粘合力的程度，也不應大到會腐蝕金屬層的程度。事實上，組合物中滷原子本身的實際用量應小於組合物總量的約0.2重量％，較好是小於約0.15重量％，最好是小於約0.1重量％。在一些實例中，例如當滷素是溴時，它在整個組合物中的用量應小於約0.1重量％，較好是小於0.01重量％，最好是根本不存在(即0重量％)。
在聚合組合物的固化結構體的一面上施加一層金屬層是比較有利的。在用於光學場合時，金屬層較好是高度反射且部分透射的。金屬層的透射性使得在存在組合物的顯示裝置中能夠使用光共振腔(light cavity)或者背面照明屏。
本發明的可聚合組合物包括雙酚A環氧二丙烯酸酯、具有兩個或更多個官能度的環氧丙烯酸酯，以及乙烯基單體(包括烷基苯乙烯，如甲基苯乙烯)中的每一種。可加入引發劑以提供自由基源，引發所述組合物聚合成聚合結構體。應該理解，本文中所用的術語「丙烯酸酯」也包括「甲基丙烯酸酯」。
乙烯基單體乙烯基單體是幫助由本發明組合物聚合得到的結構體獲得所需性能的一種組分。良好的金屬粘合性、高折射率、光滑的固化結構和/或其它性能可歸因於這一乙烯基單體組分。
可用的乙烯基單體的例子包括苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基萘、α-甲基苯乙烯、間苯二酸二烯丙酯和C1-C8烷基苯乙烯。
在一個實例中，烷基苯乙烯的烷基中可具有1-8個碳原子。一個具體例子是叔丁基苯乙烯。另一個具體例子，也是一些實例中優選的烷基苯乙烯是甲基苯乙烯。在本發明可聚合的組合物中，甲基苯乙烯可以多種異構體形式的任何一種存在和使用，包括鄰位、間位和對位的異構體。市售甲基苯乙烯的間位與對位比例是80∶20、70∶30、60∶40、55∶45和5∶95。70∶30的甲基苯乙烯購自位於Feasterville，PA的Monomer-Polymer Dajac Laboratory。或者可以用化學領域已知的方法製備甲基苯乙烯；參見Encyclopedia of Polymer Science andEngineering，卷16，第13頁(第2版，1985)。
在本發明的組合物中，乙烯基單體可用作反應稀釋劑，即通過降低粘度幫助其它單體/低聚物增溶，但仍交聯入結構體中。甲基苯乙烯是用來降低整個組合物粘度的較佳單體。
可聚合組合物中乙烯基單體的存在量至少約為2重量％，不大於約30重量％，通常約為整個組合物的5-25重量％。較佳存在量約為15-20重量％。
雙酚A環氧二丙烯酸酯組合物還包含雙酚A環氧二丙烯酸酯，這是一種環氧樹脂的二丙烯酸酯，具體來說就是雙酚A環氧樹脂的二丙烯酸酯。它的另一個名稱是雙酚A二環氧甘油醚二丙烯酸酯。在一些實例中，雙酚A二丙烯酸酯或者雙酚A環氧化物二丙烯酸酯可用來代替雙酚A環氧二丙烯酸酯。也可使用甲基丙烯酸酯。
市售的雙酚A環氧二丙烯酸酯樹脂的一個例子是Sartomer Company的″CN-104″。其它例子包括UCB Chemicals的″Ebecryl 600″和″Ebecryl 3720″。
可聚合組合物中雙酚A環氧二丙烯酸酯的存在量至少約為40重量％，不大於約90重量％，通常為整個組合物的約55-80重量％。該存在量較好是約為65-80重量％。
丙烯酸化環氧化物本發明的組合物中包含丙烯酸化環氧化物以提供乙烯基單體和雙酚A環氧丙烯酸酯之間的交聯。丙烯酸化環氧化物較好是具有兩個或三個官能度，儘管也可使用更高官能度的聚合物。具有一個官能度的丙烯酸化環氧化物得到的固化結構體對於預定用途而言太軟。
丙烯酸化環氧化物是環氧化物的丙烯酸酯，包括二丙烯酸酯和三丙烯酸酯。丙烯酸化環氧化物通常是表氯醇(氯甲基環氧乙烷)和酚醛清漆樹脂(苯酚甲醛)反應製得的環氧樹脂。該反應可包括甲基丙烯酸或丙烯酸。丙烯酸化環氧化物具有重複的環氧化物結構，能提供比表氯醇-雙酚A型更好的耐高溫性能。
丙烯酸化環氧化物的一個例子是得自Sartomer的″CN112C60″。丙烯酸化環氧化物的另一個例子具體是得自UCB Chemicals Corp.的″Ebercryl 3603″，一種用三丙二醇二丙烯酸酯稀釋20％的酚醛清漆環氧三丙烯酸酯。
可聚合組合物中丙烯酸化環氧化物的存在量至少約為0.5重量％，不大於約20重量％，通常約為整個組合物的1-15重量％。該存在量較好約為2-10重量％。
光引發劑本發明的組合物是可聚合的。聚合反應可通過常規手段完成，例如在自由基引發劑的存在下加熱，輻照和使用電子束。可用輻射類型的例子包括紫外線、可見光、無線電波、微波和紅外線。較好的聚合方法是在光引發劑的存在下用紫外線輻照。
聚合引發劑通常被稱作光引發劑，可用來引發聚合反應。引發劑的例子包括有機過氧化物，偶氮化合物、醌、亞硝基化合物、醯滷、腙、巰基化合物、吡喃鎓化合物、咪唑、氯三嗪、苯偶姻、苯偶姻烷基醚、二酮、苯某酮，以及它們的混合物。
合適的市售紫外線活化的光引發劑的例子包括購自Ciba Company的″Irgacure 651″和″Irgacure 184″，購自Ciba Chemicals的″Darocur 1173″。可見光活化的光引發劑購自Ciba Chemicals，商品名為″Irgacure 369″。在一些組合物中，較好是使用含磷酸酯的光引發劑，特別是含醯基氧化膦的光引發劑。所述光引發劑的一個例子是2，4，6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦，購自BASFCorporation，商品名為″Lucirin TPO″。市售醯基氧化膦的其它例子包括購自Ciba的″Darocur 4265″。組合物可用多於一種的光引發劑；組合使用比單獨使用引發劑更有利。在一些組合物中，較好是組合使用「Irgacure 184」和″LucirinTPO″。
在整個可聚合組合物中，光引發劑的存在量至少約為0.1重量％，不大於約10重量％；光引發劑的存在量通常至少約為0.25重量％。在一個較佳實例中，光引發劑的存在量約為1-5重量％，更好約為1.5-4.5重量％。
添加劑可聚合的組合物還可包含多種添加劑來調節組成以向可聚合的組合物和固化組合物提供所需性能。可使用的添加劑包括偶聯劑、填料、發泡劑、抗靜電劑、引發劑、懸浮劑、潤滑劑、潤溼劑、表面活性劑、分散劑、顏料、染料、UV穩定劑、絡合劑、鏈轉移劑、促進劑、催化劑和活化劑。選擇這些材料的用量以提供所需性能，但在整個可聚合組合物中，存在量通常至少約為0.1重量％，不大於約10重量％。任何添加劑的存在量通常應低於約5重量％，更好應低於約2重量％。
在一些實例中，需要向組合物中加入表面活性劑或潤溼劑以改進可聚合組合物的可加工性；這包括改進混合性能、改進潤溼性能等。表面活性劑或潤溼劑或其組合的存在量通常至少約為整個可聚合組合物的0.1重量％，不大於約10重量％。該存在量通常小於約2重量％，更好是小於約1重量％。
含氟表面活性劑/潤溼劑，如購自3M公司的″FC-430″可用來改進組合物在PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)底材上的潤溼性。該含氟化合物的用量較好約為整個可聚合組合物的0.1-0.5重量％，更好約為0.2-0.3重量％。如上所述，任何滷素材料(如含氟化合物)的存在量均應最小，以保持金屬層對固化組合物良好的粘合性。組合物中滷原子本身的用量較好應低於整個組合物的約0.2重量％，更好是低於約0.15重量％，最好是低於約0.1重量％。例如，″FC-430″中的氟原子佔所有原子的大約50重量％。因此，用量為0.3重量％的″FC-430″提供的氟約為0.15重量％。
徹底混合上述材料和其它添加劑，以提供可塗覆的可聚合組合物。然後使該組合物形成所需結構體。該組合物通常被塗覆在柔性背襯上。背襯的例子包括聚合物膜、經底塗的聚合物膜、金屬箔、布、紙、非織造物和經處理的上述材料，以及它們的組合。一種較佳類型的背襯是聚合物膜。這些膜的例子包括聚酯膜、聚酯和共聚酯膜、微孔聚酯膜、聚醯亞胺膜、聚醯胺膜、聚乙烯醇膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜等。聚合物膜背襯的厚度通常在約20-1000微米的範圍內，較好是在50-500微米範圍內，更好為60-200微米。
本發明的組合物在其本身與聚合物膜背襯(特別是PET、聚碳酸酯和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)膜)之間提供良好的粘合力。通過使用本發明的組合物，對大多數聚合物底材無需進行底塗或其它表面處理。然而也可以對聚合物膜背襯的塗覆表面進行底塗，以進一步提高粘合力。底塗關係到多種表面處理方式或者施塗化學類型的底塗料。多種表面處理方式的例子包括電暈處理、UV處理、電子束處理、火焰處理和摩擦以增大表面積。化學類型底塗料的例子包括乙烯-丙烯酸共聚物、膠態分散體、氮丙啶型材料和輻照接枝底塗料。
聚合物膜背襯可以是透明膜或者無光澤膜(matte film)。無光澤膜可通過使用大塊漫射體(bulk diffuser)(它是例如用噴砂、電鍍、壓花或雷射燒蝕形成的結構表面)製得，或者通過向塗覆溶液中加入顆粒(如無機填料、聚合物珠、矽等)而製得。使用無光澤膜能提供更均勻分布的光線和更寬的觀察角，以及一些亮度損失。
本發明的可聚合組合物可以用任何常規塗覆裝置施塗到底材上，所述塗覆裝置如鍛模塗布機、刮刀塗布機、幕塗機、真空口模式塗布機或口模式塗布機。塗布時應使形成氣泡儘可能少。夾帶的空氣會使得在固化結構體中形成氣孔(即孔隙)，可能會降低光學性能和/或提供不規則、不光滑的表面。
可聚合組合物被加工形成聚合或固化的結構體。該聚合結構體或產物可以是平整的平面膜，也可以是具有至少一個三維表面的膜。三維表面可具有不規則形狀，或者可以模塑或微複製以產生多個具有精確形狀的稜柱形結構體。較好是，結構體的一個表面包括稜柱形結構，而另一個表面是光滑的平面。
光滑的平面結構可以通過用任何塗覆方法提供一層可聚合組合物，然後固化該組合物形成固化結構體而製得。該膜狀結構體的兩個表面通常會具有基本上光滑和平整的表面。
在一個較佳實例中，固化組合物得到的結構體具有一個大致光滑平整的表面和另一個具有三維結構特徵的表面。形狀不精確和/或不規則的表面可以用凹槽輥塗布機或者其它能在所得結構體中形成所需形狀的塗布機塗覆組合物而獲得。形狀精確的三維形貌特徵可以用製造工具進行微複製。
製造工具用來產生所需的形貌特徵，其一個正面具有許多個空腔，這些空腔以鋸齒狀在正面上延伸。這些空腔大致上是稜柱形結構的反相形狀，用來形成稜柱形結構的形狀並安放。空腔可具有任何與適合於稜柱形結構的幾何形狀反相的幾何形狀，例如立方體、鋸齒狀、稜柱形、矩形、錐狀、截稜錐等。空腔可以是凹槽，由此獲得長條狀結構。選擇空腔的尺寸以獲得所需數目的結構體/平方釐米，該結構體具有所需尺寸。
製造工具可以是帶狀、片狀、連續片或網、塗覆輥(如輪轉凹輥)、安裝在塗覆輥上的套筒，或者模頭。製造工具可以由金屬(如鎳)、金屬合金或塑料製得，可以用任何常規技術製造，包括照相平板法、滾花、雕刻、滾切、電鑄、金剛石車削等。例如，可以對銅工具進行金剛石車削，然後在銅工具上電鍍獲得鎳金屬工具。在一些情況下，較好的是照相平板法，因為用該方法獲得的圖案用其它技術(例如金剛石車削)要麼做不出來要麼難以製得且成本昂貴。
用製造工具如下獲得微複製結構體向製造工具的空腔內提供可聚合組合物，使它們在工具內固化。在第一種方法中，將可聚合組合物施塗到製造工具的空腔內，在組合物上覆蓋一塊底材。固化該組合物(較好是通過輻照)，將底材從製造工具上拉出，從空腔中取出所得結構體。所得三維結構體較好是粘合在底材上。在第二種方法中，將可聚合的組合物施塗到一塊底材上。讓製造工具與塗覆的組合物接觸以使該組合物填滿空腔。然後固化該組合物，拿掉製造工具，所得結構體較好是粘合在底材上。
有關微複製三維結構體的其它信息例如可參見美國專利5,183,597(Lu)，該專利在此引為參考。
圖1是可聚合組合物微複製製得的三維結構體一個例子的剖面圖。結構體10具有第一表面20和第二表面30；第一表面20是大致平坦、基本上光滑的表面，第二表面30是具有多個稜柱形結構體35的三維結構。第一表面20與底材25粘合。
結構體10的稜柱形結構體35形成鋸齒狀圖案。每個稜柱形結構體35都具有精確的形狀，它具有斜面36和面38，面38是從一個斜面的基線處39延伸到另一個斜面的頂部40。齒距，也就是相鄰稜柱形結構體35的頂部40的重複距離約為5-200微米。斜面36與平行於第一表面20的面成約6-9°的角度。
本發明的經聚合組合物結構體特別有利的是能在該結構體上塗覆或以其它方式施加金屬層或金屬膜。該組合物的非滷化性質提高了固化組合物和金屬之間的粘合性。圖2是在其上具有金屬塗層的三維結構體的剖面圖，儘管應該理解金屬塗層也可以施加到本發明可聚合組合物的大致平整的平面聚合結構體上。結構體110具有第一表面120和第二表面130。第一表面120是大致平坦且基本上光滑的表面，與底材125粘合。第二表面130是具有許多個稜柱形結構體135的三維結構體，所述稜柱形結構體135類似於圖1中的稜柱形結構體35。
在稜柱形結構體135上是覆蓋該稜柱形結構體所有表面的一金屬薄層140。金屬層可以用許多不同的能形成反射層的材料製得，這些材料包括銀、鉻、鎳、鋁、鈦、鋁鈦合金、金、鋯、鉑、鈀、鋁鉻合金、銠，以及它們的組合。
可以在稜柱形基材的任一面(即第一表面120或第二表面130)上用許多不同的已知方法形成金屬層，例如真空澱積、氣相澱積、電解和無電鍍敷。真空澱積技術包括濺鍍、蒸發和陰極弧澱積。還可使用鍍敷技術，例如電鍍或溶液鍍。金屬層的厚度至少約為25埃，且小於或等於約3000埃。金屬層的厚度通常約為50-1000埃，較好約為100-500埃。較好是金屬層具有較均勻的厚度和光滑的表面。
金屬層部分透光較好，以使來自內部光共振腔的光線照亮顯示器。銀和鋁由於其作為薄層的反射和透射質量而成為用於部分透光金屬層的最佳材料。銀由於其光吸收性低而成為最好的，光吸收性低是指銀的反射率和透射率總和高於其它材料。在一個較佳實例中，金屬層是厚度約為400埃的銀層。
在圖2中，粘合層145位於底材125與稜柱形結構體135相背的表面上。粘合劑可以是任何已知的粘合材料，但優選的材料包括比例在90/10和97/3之間的丙烯酸丁酯/丙烯酸粘合劑，比例在90/10和97/3之間的丙烯酸異辛酯酸、比例約為66.3/0.67/13.4/19.3的丙烯酸異辛酯/丙烯酸/丙烯酸異冰片酯/Regalrez6108。粘合劑可以與一種或多種交聯劑、引發劑或其它添加劑組合使用。
由可聚合組合物製得的結構體特別適用於液晶顯示器(LCD)，LCD被用於多種不同類型的電子器件，例如手提電腦、蜂窩式電話和數字顯示式電子表。這些顯示屏通常是背面照明或者是用環境光線照明的。
圖3是可包含本發明結構體的顯示器310的一個具體實例的剖面圖。透鏡或接觸式屏幕314接收來自顯示器使用者的輸入，或者向顯示器提供特殊的光學性能。該顯示器還包括光調製層320，它由頂層結構體322、液晶層324和偏光器326組成。此外，光導向膜328固定在偏光器326上。光導向膜328用來使圖像轉向所需的觀察角，該觀察角明顯不同於顯示器310的眩光角。光導向膜328還可稱作光束轉向膜或傾斜鏡膜(tilted mirror film)。
圖3示出了環境光源330，它產生入射的環境光線332。如圖所示，來自光源330的光線332以與法向成a的角度入射到顯示器上。一部分入射光被顯示器310的頂表面反射成為眩光(glare)，如眩光線334所示。眩光線334與法向成眩光角b。在觀察角範圍內均可看見眩光圖案，但是在眩光角b處達到峰值亮度。根據反射定律，角度a等於角度b。另一部分入射光經過光調製層320，被光導向膜328反射成為顯示信息或圖象，由圖象光線338表示。光導向膜328用來導向成象光線338，以使其以明顯不同於眩光角b的法向角度射出顯示器310。同樣，在觀察角範圍內也可以看見顯示圖案，並且在以「最佳觀察角」為中心的較窄觀察角範圍內具有峰值亮度。圖3中的峰值圖象角度接近法向。結果，位於344位置處的顯示器310的觀察者能夠清楚地看到顯示圖象，而不會受到眩光圖象的幹擾。
有關將本發明組合物用於光顯示器的其它信息可見於申請人在與本申請同一日提交的題為「Display Apparatus with Corrosion-Resistant Light DirectingFilm」的待審美國申請09/425,765，在此引為參考。
實施例通過以下非限制性實施例進一步說明本發明。所有的份數和百分數都是以重量百分數計的。在整個實施例中使用以下標記。EAC雙酚A環氧二丙烯酸酯，購自Sartomer Company，Exton，PA 19341，商品名為″CN-104″MS 甲基苯乙烯(也被稱作乙烯基甲苯)的70％間位異構體和30％對位異構體的混合物；購自Monomer-Polymer Dajac，Feasterville，PA19053IBOA 丙烯酸異冰片酯；AEP用三丙二醇二丙烯酸酯稀釋20％的酚醛清漆環氧三丙烯酸酯；購自UCB Chemicals Corp.-Radcure Business Unit，Smyrna，GA 30080，商品名為″Ebecryl 3603″PH1苯基(2，4，6-三甲基苯甲醯基)氧化膦，一種光引發劑，購自BASF，Charlotte，NC 28273，商品名為″LucirinTMTPO″PH21-羥基環己基苯基酮，一種光引發劑，購自Ciba Chemicals，Tarrytown，NY 10591，商品名為″Irgacure 184″FC 非離子氟化烷基酯，購自3M Company，St.Paul，MN 55144，商品名為″FC-430″使用表1中給出的組分及其用量用以下方法製備實施例和比較例。將EAC置於60℃的烘箱內數小時，具體時間與EAC的量有關。從烘箱中取出經加熱的EAC，與MS(實施例1和2)或者IBOA(比較例)輕柔地混合。將於65℃加熱1-2小時的AEP混入保持在60℃的EAC和MS/IBOA的混合物中。加入PH1、PH2和FC，始終保持混合物處於60℃。在混合完成後，將溫度降低至55℃，輕柔攪拌混合物15-30分鐘，得到可塗覆的組合物。
表1
Pph＝百分之幾份可聚合組合物的性能如下試驗，結果示於表2。
折射率的測量未固化組合物的折射率如下測量將一定量的可聚合組合物放在一片PET和一片未經底塗的PET之間，使其經過刮刀塗布機獲得均勻塗層。該膜以4.6米/分鐘(15英尺/分鐘)的速度從UV燈(300瓦/釐米)下經過。從固化組合物上取下PET膜，固化組合物的厚度約為20-30微米。用得自Metricon Corporation ofPennington，NJ 08534的″Metricon 2010型Prism Coupler″測量固化組合物的折射率粘度的測量用″Brookfield LV型粘度計″組件以30RPM並用#3心軸測量該組合物的粘度。
VOC(揮發性有機組分)的測量按照ASTM D5403「可輻照固化材料的揮發性組分含量的標準試驗方法」測量可聚合組合物的揮發性組分含量，不同的是於177℃(350°F)加熱樣品1分鐘，而不是於110℃加熱60分鐘。
表2
如下製備膜將組合物放在PET膜和具有微複製稜柱形圖案的金屬鼓模板工具之間。稜柱形圖案如圖1所示，傾角為6°，稜柱形齒距為50μm(微米)。用口模式塗布機將組合物塗覆在PET膜上，在PET上得到塗層厚度為5-7微米。將模板工具加熱至60℃(140°F)，然後壓到經塗覆的PET上以使組合物填滿工具的空腔。將PET/組合物/工具的結構體以約9.1米/分鐘(30英尺/分鐘)的速度從600瓦/釐米的UV燈下經過，UV輻照穿過PET射入組合物。將模板工具與PET分開，PET上微複製有稜柱形結構體。然後使稜柱形膜從後固化UV燈下通過，再經過退火烘箱以除去殘留單體。
在實施例1和2的稜柱形結構體中肉眼看不見針孔或其它表面缺陷。
微複製膜的性能如下測試，結果示於表3。
Tg的測量用TA Instruments，Inc.of New Castle，DE製造的″Modulated DSC″測量玻璃化轉變溫度(即Tg)。
鉛筆硬度的測量按照ASTM D-3363測量固化膜結構體的硬度，不同的是試驗機上的「負荷」增至1000克而不是標準的750克。表3中所示數據是不劃傷膜結構體的最硬鉛筆。
對銀的粘合性在微複製膜上濺射澱積厚度為400埃的銀層。按照ASTM 3359「用膠帶試驗測量粘合性的標準方法」測量銀對固化組合物的粘合性。粘合性被分為1-5五個等級(其中5為最好)。
表3
將銀層施加到微複製稜柱形結構體上以後，使膜處於多種熱度和溼度條件下85℃和環境溼度240小時；65℃和95％相對溼度240小時；-40℃至85℃200個周期，每個周期2小時。實施例1和2中，銀和微複製基膜之間未發生脫層，也沒有發生銀失去光澤。
本發明不應被理解為局限於上述具體實例，而應理解為覆蓋了權利要求書所述發明的所有方面。本領域技術人員經過對本說明書的閱讀能容易地想到本發明適用的多種改變、等同方法和多種結構體。權利要求書意在覆蓋所述的改變和裝置。
權利要求
1.非滷化的可聚合光學組合物，包含雙酚A環氧二丙烯酸酯、乙烯基單體和具有兩個或更多個官能度的丙烯酸化環氧化物。
2.如權利要求1所述的組合物，其特徵在於所述雙酚A環氧二丙烯酸酯的存在量佔整個可聚合組合物的55-80重量％。
3.如上述權利要求中任一項所述的組合物，其特徵在於所述乙烯基單體是C1-C8烷基苯乙烯。
4.如權利要求3所述的組合物，其特徵在於所述C1-C8烷基苯乙烯的存在量佔整個可聚合組合物的5-25重量％。
5.如權利要求3或4所述的組合物，其特徵在於所述C1-C8烷基苯乙烯是甲基苯乙烯。
6.如上述權利要求中任一項所述的組合物，其特徵在於所述丙烯酸化環氧化物的存在量佔整個可聚合組合物的1-15重量％。
7.如上述權利要求中任一項所述的組合物，其特徵在於該組合物還包含佔整個可聚合組合物0.25-10重量％的光引發劑。
8.如上述權利要求中任一項所述的組合物，其特徵在於該組合物還包含約0.1-0.5重量％的碳氟化合物表面活性劑。
9.如上述權利要求中任一項所述的組合物，其特徵在於該組合物包含佔整個可聚合組合物65-80重量％的雙酚A環氧二丙烯酸酯；佔整個可聚合組合物15-20重量％的甲基苯乙烯；佔整個可聚合組合物2-10重量％的丙烯酸化環氧化物；佔整個可聚合組合物1-5重量％的紫外線光引發劑。
10.如權利要求9所述的組合物，其特徵在於所述組合物主要由下列組分組成約75-80重量％的雙酚A環氧二丙烯酸酯；約15-20重量％甲基苯乙烯；約3-5重量％三官能的丙烯酸化環氧化物；約1.5-4.5重量％的紫外線光引發劑；小於1重量％的表面活性劑。
11.以上權利要求中任一項所述的組合物的聚合產物。
12.如權利要求11所述的聚合產物，其特徵在於該產物是具有三維面的稜柱形結構體。
13.如權利要求12所述的聚合產物，其特徵在於所述三維稜柱形結構體是微複製結構體。
14.如權利要求13所述的聚合產物，其特徵在於所述微複製結構體成鋸齒狀，齒距為約5微米或更多但約200微米或更少。
15.如權利要求11-14中任一項所述的聚合產物，其特徵在於該聚合物產物在三維面上還包含一金屬層，所述金屬層包括選自銀、鉻、鎳、鋁、鈦、鋁鈦合金、金、鋯、鉑、鈀、鋁鉻合金和銠的材料。
16.如權利要求15所述的聚合產物，其特徵在於所述金屬層的厚度大於或等於約25埃但小於或等於約3000埃。
全文摘要
一種高折射率(較好是折射率大於1.55)的非滷化組合物，該組合物包含乙烯基單體，如甲基苯乙烯。該固化的組合物特別適合在其上施加金屬層，如銀層。在一個實例中，組合物可用來形成微複製的稜柱形結構體。該結構體較好是具有兩個面，一個面是基本上光滑的，另一個面包括具有斜面的鋸齒狀結構。在鋸齒狀的稜柱形基材的一面或多面上可存在金屬層。
文檔編號C08J5/00GK1413223SQ00817527
公開日2003年4月23日 申請日期2000年3月8日 優先權日1999年10月22日
發明者B·C·方 申請人:3M創新有限公司