使用含硅光聚合性組合物的光學粘接的制作方法

專利名稱：使用含硅光聚合性組合物的光學粘接的制作方法
技術領域：
本發明涉及光學部件的光學粘接，更具體地講，涉及使用含硅光聚合性組合物對 顯示部件進行光學粘接。
背景技術：
光學粘接可用于通過使用光學級粘合劑將兩個光學元件粘合在一起。在顯示器應 用中，光學粘接可用于將諸如顯示面板、玻璃板、觸摸屏、漫射體、剛性補償片、加熱器以及 柔性薄膜(如偏振片和延遲片)之類的光學元件粘合在一起。顯示器的光學性能可通過使 內部反射表面的數量減至最少而得到改善，因此最好消除顯示器中光學元件之間的氣隙或 至少使氣隙數量減至最少。

發明內容
本文公開一種包括顯示面板的光學組件。在一個方面，該光學組件包括顯示面 板；基本透明的基板；以及設置在顯示面板和基本透明的基板之間的光聚合性層，其具有 大于10 μ m至約12mm的厚度，其包含含有硅鍵合氫和脂肪族不飽和基團的含硅樹脂，以及 以每百萬份光聚合性層約0. 5至約30份鉬的量存在的鉬光催化劑。在一些實施例中，顯示 面板可包括液晶顯示面板。在一些實施例中，基本透明的基板可包括觸摸屏。本文還公開了一種制作光學組件的方法。在一個方面，該方法包括提供顯示面 板；提供包括基本透明的基板或偏振片的基板；將光聚合性組合物設置在顯示面板和基板 中的一者上，該光聚合性組合物包含含有硅鍵合氫和脂肪族不飽和基團的含硅樹脂，以及 以每百萬份光聚合性組合物約0. 5至約30份鉬的量存在的鉬光催化劑。將顯示面板和基板 中的另一者設置在光聚合性組合物上，使得在顯示面板和基板之間形成厚度從大于10 μ m 至約12mm的光聚合性層；以及通過施加波長為700nm或以下的光化輻射使光聚合性層光聚 合。
在另一方面，該方法包括提供顯示面板；提供包括基本透明的基板或偏振片的 基板；在顯示面板和基板之間形成密封，以在顯示面板和基板之間形成腔，該腔具有從大于 10 μ m至約12mm的厚度；將光聚合性組合物設置到腔中，該光聚合性組合物包含含有硅鍵 合氫和脂肪族不飽和基團的含硅樹脂，以及以每百萬份光聚合性組合物約0. 5至約30份鉬 的量存在的鉬光催化劑。通過施加波長為700nm或以下的光化輻射使光聚合性組合物光聚 合。本文所公開的光學組件可用于光學裝置中，該光學裝置包括(例如)具有顯示器 的手持裝置、電視機、計算機監視器、筆記本電腦顯示器或數字標牌。本發明的這些方面和其他方面在以下“具體實施方式
”中描述。上述發明內容不 應理解為是對要求保護的主題的限制，該主題僅受本文所示出的權利要求的限定。


結合以下附圖和以下具體實施方式
可以更加全面地理解本發明。圖1為示例性光學組件的示意剖視圖。圖2為含硅光聚合圓片的實例和比較例的照片。
具體實施例方式光學粘接為用于改善顯示器性能的熟知工藝。顯示器粘接可通過消除顯示器中的 氣隙來提供多種有益效果，包括改善的日光下可讀性、改善的對比度和亮度、改善的耐用性 以及抗高沖擊和振動性，并且可消除顯示面板和覆蓋板之間的凝結和水汽聚集。鑒于顯示 器粘接的益處，其仍處于利基市場(niche market)是出人意料的，并且粘接型顯示器占顯 示器的一小部分，而且許多粘接型顯示器作為售后活動而制作。顯示器行業中拒絕廣泛采用光學粘接的主要原因或者是光學粘接組合物和工藝 的選擇未能提供足夠長期的光學性質(例如聚氨酯可隨時間而嚴重變黃)，或者是光學粘 接組合物的固化性質不適于高速、大批量制造(RTV有機硅雖具有合適的光學性質，但需要 高溫和/或長時間來固化)。本文所公開的發明描述了使用含硅光聚合性組合物的光學粘接，在光聚合時該組 合物意想不到地提供極端條件下的極佳光學性能以及高速、批量制造能力所需的快速固 化。含硅光聚合性組合物包含含有硅鍵合氫和脂肪族不飽和基團的含硅樹脂，以及以每 百萬份組合物約0. 5至約30份鉬的量存在的鉬光催化劑。含硅光聚合性組合物可用來形成含硅光聚合性層(其在本文中稱為光聚合性 層)，其可用于光學粘接應用中。光聚合層可具有一項或多項優勢。其一是，光聚合性層能 夠光穩定或熱穩定。本文中，光穩定是指材料在長時間暴露于光化輻射的情況下、尤其是相 對于有色的或光吸收的降解產物的形成來說，不發生化學降解。本文中，熱穩定是指材料在 長時間暴露于熱的情況下、尤其是相對于有色的或吸收光的降解產物的形成來說，不發生 化學降解。此外，具有相對快速固化機制(例如，數秒到少于30分鐘)的含硅樹脂被優選， 以縮短制造時間并降低組件的總成本。光聚合性層的折射率可設計成與光學部件的折射率密接匹配。通常，理想的是相 鄰部件具有盡可能密接匹配的折射率，以使從相鄰部件之間的界面反射的光量最小化。從 界面反射的光可導致對比度下降，從而影響(例如)外部可視性。光聚合性層也具有適于光學應用的透明度。例如，對于460nm、530nm和670nm波長 的光，光聚合性層的按每毫米厚度的透射率分別大于約85%、大于約90%和大于約90%。 這些透射率特征在整個電磁波譜的可見區域提供了均勻的光透射，這對于維持全彩顯示器 中的色點而言是重要的。相比由諸如環氧樹脂的常規材料制成的層，由含硅光聚合性組合物制成的光聚合 性層可形成更堅固的粘接。之所以能獲得更堅固的粘接，是因為含硅光聚合性組合物具有 彈性體或凝膠狀性質。含硅光聚合性組合物是柔軟的并且可在光學組件經受顯著的突發性 熱沖擊或反復的中等溫度沖擊時防止粘合劑失效。柔軟的光學粘接組合物可使組件內可導 致視覺異常和亮度不規則的機械應力最小化。一些制造商已避免在(例如)顯示面板和 其他類型的光學部件之間使用粘接層，代之以將兩者機械連接而在兩者之間形成氣隙。然而，氣隙的存在導致顯示器內界面處的反射增加，這給顯示器的亮度和對比度帶來了不利影響。由含硅光聚合性組合物制成的光聚合性層還可具有一些優點，因為它可在各種用 于光學粘接光學部件的方法中得到應用。參見圖1，其中示出示例性光學組件的示意剖視圖。光學組件10包括顯示面板12、 基本透明的基板14和含硅光聚合性層16。用光化輻射照射含硅光聚合性層16以使光聚合 性層至少部分聚合。該至少部分聚合的層將顯示面板10和基本透明的基板14粘接，以使 它們光耦合。顯示面板和基本透明的基板粘接在一起，使得顯示面板和基本透明的基板在 光學組件10移動時基本上不彼此相對移動。光學粘接適用于將透明覆蓋層加到各種顯示面板上，例如液晶顯示面板、OLED顯 示面板和等離子體顯示面板。在一些實施例中，光學組件包括液晶顯示組件，其中顯示面板包括液晶顯示面板。 液晶顯示面板是眾所周知的，通常包含設置在兩塊基本透明的基板(諸如玻璃基板和聚合 物基板)之間的液晶材料。如本文所用，基本上透明是指對于460nm、530nm和670nm波長 的光，基板的按毫米厚度的透射率分別大于約85%、大于約90%和大于約90%。用作電極 的透明導電材料設在基本透明的基板的內表面上。在一些情況下，基本透明的基板的外表 面上設有實質上僅一種偏振態的光通過的偏振膜。當跨越電極之間選擇性地施加電壓時， 液晶材料重新定向以調整光的偏振態，從而形成圖像。液晶顯示面板還可包括液晶材料，該 液晶材料設置在具有多個以矩陣圖案排列的薄膜晶體管(TFT)的TFT陣列面板和具有共用 電極的共用電極面板之間。在一些實施例中，光學組件包括等離子體顯示組件，其中顯示面板包括等離子體 顯示面板。等離子體顯示面板是眾所周知的，通常包括設置在位于兩塊玻璃面板之間的許 多微腔中的稀有氣體(諸如氖氣和氙氣)的惰性混合物。控制電路對面板內的電極充電， 使得氣體電離而形成等離子體，該等離子體隨后激發熒光粉發光。在一些實施例中，光學組件包括有機電致發光組件，其中顯示面板包括設置在兩 塊玻璃面板之間的有機發光二極管或發光聚合物。其他類型的顯示面板也可得益于顯示器粘接，例如具有觸摸屏的電泳顯示器，比 如那些用電子墨水實現的電泳顯示器。光學組件還可包括基本透明的基板，對于460nm、530nm和670nm波長的光，該基板 按毫米厚度的透射率分別為大于約85%、大于約90%和大于約90%。在通常的液晶顯示組 件中，基本透明的基板可稱為前蓋板或后蓋板。基本透明的基板可包含玻璃或聚合物。可 用的玻璃包括硅酸硼玻璃、鈉鈣硅玻璃和其他作為護蓋適用于顯示器應用的玻璃。可用的 聚合物包括(但不限于)諸如PET的聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜或聚碳酸酯板、丙烯酸樹脂板 以及諸如得自kon Chemicals L. P.的konox和honor的環烯烴聚合物。基本透明的基 板優選地具有接近于顯示面板12和/或光聚合性層16的折射率；例如介于1. 45和1. 55 之間。基本透明的基板的厚度通常為約0.5至約5mm。在一些實施例中，基本透明的基板包括觸摸屏。觸摸屏在本領域中是眾所周知的， 通常包括設置在兩塊基本透明的基板之間的透明導電層。例如，觸摸屏可包括設置在玻璃 基板和聚合物基板之間的銦錫氧化物。
含硅光聚合性組合物用于形成光聚合性層，該光聚合性層隨后可固化而形成光聚 合層。光聚合性層的厚度在從大于IOym至約12mm或從大于IOym至約5mm的范圍內。例 如，該厚度可為約2Μμπι。光學組件中采用的特定厚度可由許多因素決定，例如，使用該光 學組件的光學裝置的設計可能需要顯示面板和基本透明的基板之間具有某種程度的間隙。 如下文所述，顯示面板和基本透明的基板之間的間隙可以機械地設定，例如通過設置在兩 者之間的支腳。出于上述原因，光聚合性層優選地具有與顯示面板和基本透明的基板的折射率密 接匹配的折射率。在一些實施例中，光聚合性層基本上光學透明。例如，對于460nm、530nm 和670nm波長的光，光聚合性層按毫米厚度的透射率分別為大于約85%、大于約90%和大 于約90%。固化后，光聚合性層可以為高分子量膠質物、凝膠、彈性體或非彈性固體的形式。光聚合性層包括含硅樹脂。選擇一些優選的含硅樹脂，以讓這些樹脂提供光穩定 且熱穩定的光聚合層。 含硅樹脂包含硅鍵合氫和脂肪族不飽和基團。通常，含硅樹脂的結合脂肪族不飽和 基團的基團與結合硅鍵合氫的基團之間發生金屬催化的硅氫加成反應。含硅樹脂可包括單 體、低聚物、聚合物或它們的混合物。其包括硅鍵合氫以及脂肪族不飽和基團，因此可進行氫 化硅烷化(即在一個碳-碳雙鍵或三鍵上加入一個硅鍵合氫)。硅鍵合氫以及脂肪族不飽和 基團可存在或可不存在于同一分子中。此外，脂肪族不飽和基團可直接或可不直接與硅鍵合。在一些實施例中，含硅樹脂包含有機硅氧烷(即有機硅)，有機硅氧烷包括有機聚 硅氧烷。S卩，結合脂肪族不飽和基團和硅鍵合氫的基團可鍵合到有機硅氧烷上。在一些實 施例中，含硅樹脂包含至少兩種有機硅氧烷，其中結合脂肪族不飽和基團的基團為一種有 機硅氧烷的一部分，而結合硅鍵合氫的基團為第二種有機硅氧烷的一部分。在一些實施例中，含硅樹脂包含具有至少兩個與分子中硅原子鍵合的脂肪族不飽 和基團(例如烯基或炔基)位點的硅氧烷組分，以及具有至少兩個與分子中硅原子鍵合的 氫原子的有機氫硅烷和/或有機氫聚硅氧烷組分。優選地，含硅樹脂這兩種組分都包括，其 中以含硅氧烷的脂肪族不飽和基團作為基聚合物(即組合物中的主要有機硅氧烷組分)。在一些實施例中，含硅樹脂包含有機聚硅氧烷，其包含脂肪族不飽和基團并且 優選地為直鏈、環狀或支鏈的有機聚硅氧烷。含硅樹脂可包含有機硅氧烷，其具有式 R1aR2bSiOi4^72的單元，其中#為不含脂肪族不飽和基團的單價、直鏈、支鏈或環狀、未取 代或取代的烴基并具有1至18個碳原子；R2為單價烴基，該單價烴基具有脂肪族不飽和基 團和2至10個碳原子；a為0、1、2或3 ;b為0、1、2或3;并且a+b之和為0、1、2或3 ；其前 提條件是按平均計每個分子中有至少一個R2。含有脂肪族不飽和基團的有機聚硅氧烷在 25 °C下的平均粘度優選為至少5mPa · s。合適的R1基團的例子有烷基，諸如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、 叔丁基、正戊基、異戊基、新戊基、叔戊基、環戊基、正己基、環己基、正辛基、2，2，4_三甲基戊 基、正癸基、正十二烷基以及正十八烷基；芳基，諸如苯基或萘基；烷芳基，諸如4-甲苯基； 芳烷基，諸如芐基、1-苯乙基以及2-苯乙基；以及取代烷基，諸如3，3，3-三氟正丙基、1，1， 2，2-四氫全氟正己基以及3-氯正丙基。在一些實施例中，至少90摩爾％的R1基團為甲基。 在一些實施例中，至少20摩爾％的R1基團為芳基、芳烷基、烷芳基或它們的組合；例如，R1基團可為苯基。合適的R2基團的例子為烯基，諸如乙烯基、5-己烯基、1-丙烯基、烯丙基、3-丁烯 基、4-戊烯基、7-辛烯基以及9-癸烯基；以及炔基，諸如乙炔基、炔丙基以及1-丙炔基。在 一些實施例中，R2基團為乙烯基或5-己烯基。具有脂肪族碳-碳多鍵的基團包含具有環脂 族碳-碳多鍵的基團。在一些實施例中，含硅樹脂包含有機聚硅氧烷，其包含硅鍵合氫并且優選地為直 鏈、環狀或支鏈的有機聚硅氧烷。含硅樹脂可包含有機硅氧烷，其具有式R1aHeSiOi4Ic^2的 單元，其中=R1如上已定義；a為0、1、2或3 ;c等于0、1或2 ；并且a+c之和為0、1、2或3 ； 其前提條件是按平均計每個分子中有至少1個硅鍵合氫原子。含有硅鍵合氫的有機聚硅氧 烷在25 °C下的平均粘度優選為至少5mPa · s。在一些實施例中，至少90摩爾％的R1基團 為甲基。在一些實施例中，至少20摩爾％的R1基團為芳基、芳烷基、烷芳基或它們的組合； 例如，R1基團可為苯基。在一些實施例中，含硅樹脂包含有機聚硅氧烷，其既含脂肪族不飽和基團又含硅 鍵合氫。此類有機聚硅氧烷可包含既有化學式R1aR2bSiOwIbv2又有化學式R1ASiOi4^v2的 單元。在這些化學式中，R^R^ib以及c的定義與上文相同，其前提條件是按平均計每個 分子中有至少1個含有脂肪族不飽和基團和1個硅鍵合氫原子的基團。在一個實施例中， 至少90摩爾％的R1基團為甲基。在一些實施例中，至少20摩爾％的R1基團為芳基、芳烷 基、烷芳基或它們的組合；例如，R1基團可為苯基。在含硅樹脂(尤其是有機聚硅氧烷樹脂)中，硅鍵合氫原子與脂肪族不飽和基團 的摩爾比范圍可以是0. 5至10. 0摩爾/摩爾，優選地為0. 8至4. 0摩爾/摩爾，更優選地 為1. 0至3.0摩爾/摩爾。對于一些實施例，在上述的有機聚硅氧烷樹脂中，其中相當一部分的R1基團為苯 基或優選其他芳基、芳烷基或烷芳基，因為與所有R1基團均為(例如)甲基的材料相比，包 含這些基團能夠使材料具有更高的折射率。光聚合性層包含鉬光催化劑。通常，鉬光催化劑能夠通過輻射活化的氫化硅烷化 實現含硅樹脂的聚合。使用光化輻射活化的催化劑引發氫化硅烷化的優點包括(1)在不 使顯示裝置或存在的任何其他材料經受有害溫度的情況下使光聚合性層聚合的能力；(2) 配制具有長工作壽命(也稱為槽液壽命或儲存壽命)的單組分可光聚合的光學組合物的能 力；C3)按使用者的要求使光聚合性層聚合的能力；以及(4)通過避免熱聚合型氫化硅烷化 組合物通常要求的對雙組分組合物的需求而簡化配制工藝的能力。光聚合性層包含用于加速硅氫加成反應的鉬光催化劑。通常，給定的光聚合性組 合物或光聚合性層中所用的鉬光催化劑的量據稱取決于多種因素，諸如輻射源、是否采用 加熱、時間量、溫度等，并取決于一種或多種含硅樹脂的特定化學性質、其反應性和存在于 光聚合性層中的量等。一般知道，提高固化速度需要有較高濃度的鉬催化劑。通常，所使用的鉬光催化劑 的量為每百萬份光聚合性組合物為至少約50至約1000份鉬時，可獲得快速固化速度。然 而，當暴露于加速環境試驗(例如，130°C下儲存1000小時)時，這些較高的濃度導致聚合 組合物顏色變深或黃化。此顏色變深不適用于顯示器應用中。意想不到的是，已發現適于光學應用并具有足夠厚度的光聚合層可由包含極少量鉬光催化劑的光聚合性層制成。意想不到的是，所使用的鉬光催化劑的量未引起光聚合層 變色，而形成該層的反應速度是可接受的。光聚合性層包含每百萬份光聚合性層約0. 5至 約30份鉬的量的鉬光催化劑。鉬光催化劑還可以按每百萬份光聚合性層約0. 5至約20ppm 或約0.5至約12ppm鉬的量來使用。圖2為示出兩個圓片并列比較的照片，每個圓片約 2. 7mm厚并由包含含硅樹脂和鉬光催化劑的光聚合性組合物制成。對于左邊的圓片，組分 的氫化硅烷化在存在10份鉬的情況下進行；對于右邊的圓片，組分的氫化硅烷化在存在50 份鉬的情況下進行。左邊圓片和右邊圓片實驗步驟可分別詳見實例1和比較例1。可用的鉬光催化劑公開于(例如)U. S. 7，192，795 (Boardman等人)以及其中引 用的參考文獻。某些優選的鉬光催化劑選自Pt(II) β-二酮根絡合物(諸如美國專利 No. 5，145，886 (Oxman等人)中公開的那些)、(η 5_環戊二烯基)三(σ -脂族)鉬絡合物 (諸如美國專利No. 4，916，169 (Boardman等人)和美國專利No. 4，510, 094 (Drahnak)中公 開的那些)、以及C7_2Q-芳香族取代的(η5-環戊二烯基)三(σ -脂族)鉬絡合物(諸如美 國專利No. 6，150，546 (Butts)中公開的那些)。光聚合性層還可包括助催化劑，即使用兩種 或更多種含金屬的催化劑。可使用波長為700nm或以下的光化輻射使光聚合性層光聚合。光化輻射可使光催 化劑活化。波長為700nm或以下的光化輻射包括可見光和紫外光，但光化輻射的波長優選 地為600nm或以下，再優選地為200至600nm，更優選地為250至500nm。優選地，光化輻射 的波長為至少200nm，更優選的是至少250nm。對光聚合性層施加一段時間的足量光化輻射，以獲得至少部分光聚合的層。部分 光聚合的層是指在硅氫加成反應中消耗至少5摩爾％的脂肪族不飽和基團。優選地，對光 聚合層施加一段時間的足量光化輻射以形成基本上光聚合的層。基本上光聚合的層是指 由于硅鍵合氫與脂肪族不飽和物質之間發生了光活化的加成反應，反應物質中大于60摩 爾％的脂肪族不飽和基團在反應前已被消耗。這樣的聚合優選地在不到30分鐘內發生，再 優選地在不到10分鐘內發生，更優選地在不到5分鐘或不到1分鐘內發生。在某些實施例 中，這樣的聚合可在不到10秒內發生。光化輻射源的實例包括鹵鎢燈、氙弧燈、汞弧燈、白熾燈、殺菌燈、熒光燈和激光 器。有各種可能的紫外光源可供使用。一類為低強度、低壓水銀燈泡。這些燈泡包括主要 在254nm波長上發光的殺菌燈泡、峰值發射波長接近350nm或365nm的黑光燈泡以及其 發射類似于黑光燈泡的但用特殊玻璃濾除400nm以上波長的光的黑光藍燈泡。此類系統 得自VWR(West Chester, PA)。其他類的系統包括高強度連續發射系統，諸如得自Fusion UV Systems (Gaithersburg, Maryland)的那些；高強度脈沖式發射系統，諸如得自XENON Corporation Wilmington, MA的那些；高強度點固化系統，諸如得自LESCO Corporation Torrance, CA 的那些；以及基于 LED 的系統，諸如得自 UV Process Supply, Inc. (Chicago, IL)的那些。激光系統也可用來引發光聚合性層中的聚合。可施加光化輻射而使光聚合性層形成膠凝，使得所粘接的部件可搬運或移動到制 造工藝的下一步驟。可在施加光化輻射之前、期間和/或之后加熱光聚合性層。加熱可用來加速光聚 合層的形成，或減少在光聚合期間光聚合性層暴露于光化輻射的時間量。加熱也可以用來 降低光聚合性層的粘度，(例如)從而有助于任何夾帶氣體的釋放。本發明所公開的方法在避免有害溫度的程度上尤其具有優勢。優選地，本發明所公開的方法涉及使光聚合性層 在低于100°C，低于80°C，低于60°C，并且最優選地在室溫下暴露于光化輻射。可使用任何 加熱部件，如紅外燈、強制熱風烤箱或加熱板等。光聚合性層中可任選地包括光引發劑，以增加總的聚合速率。可用的光引發劑 包括(例如)α-二酮或α-酮醛的單縮酮以及偶姻以及它們相應的醚(諸如美國專利 No. 6，376，569 (Oxman等人)中公開的那些)。可用的量包括每百萬份光聚合性層不大于 50，000重量份，更優選地不大于5000重量份。如果使用，其中包括的此類光引發劑的量為 每百萬份光聚合性層優選地至少為50重量份，更優選地至少為100重量份。光引發劑僅可 在不導致聚合層在暴露于加速熟化條件后過度黃化的限度內添加。用于形成光聚合性層的組合物中可任選地包括催化劑抑制劑。可使用催化劑 抑制劑以延長組合物的有效儲存壽命，然而催化劑抑制劑也可減緩固化速度。在一些實 施例中，可以足以延長組合物的有效儲存壽命而不對組合物的固化速度有不利影響的量 來使用催化劑抑制劑。在一些實施例中，光聚合性組合物包含化學計量低于鉬光催化劑 的催化劑抑制劑。催化劑抑制劑是本領域公知的，并且包括諸如以下的材料炔醇(例 如參見美國專禾Ij No. 3，989，666 (Niemi)以及 No. 3，445，420 (Kookootsedes 等人))、不 飽和羧酸脂(例如參見美國專利 No. 4，504，645 (Melancon))、No. 4，256，870 (Eckberg)、 No. 4, 347, 346 (Eckberg)以及No. 4，774，111 (Lo))以及某些烯屬硅氧烷(例如參見美國專 利 No. 3, 933, 880 (Bergstrom))、No. 3, 989, 666 (Niemi)以及 No. 3, 989, 667 (Lee 等人))。在一些實施例中，光聚合性組合物不含催化劑抑制劑。可能最好使可充當催化劑 抑制劑的材料的量最小化以使光聚合性層的固化速度最大化，這是由于照射組合物后產生 的活性氫化硅烷化催化劑是在不存在可削弱所述活性催化劑活性的材料的情況下產生的。光聚合性層可包含一種或多種添加劑，這些添加劑選自非吸收性金屬氧化物顆 粒、抗氧化劑、UV穩定劑以及它們的組合物。如果使用，則以產生所需效果的量使用此類添 加劑。可使用基本透明的非吸收性金屬氧化物顆粒。例如，與光聚合性組合物混合的非吸 收性金屬氧化物顆粒的Irnm厚圓片可吸收小于約15%的入射在該圓片上的光。在其他情 況下，該混合物可吸收圓片上不超過10%的入射光。非吸收性金屬氧化物顆粒的例子包括 (但不限于)Al2O3> ZrO2, TiO2, V2O5, ZnO, SnO2, ZnS, SiO2和它們的混合物，以及其他充分透 明的非氧化物陶瓷材料。這些顆粒可被表面處理以改善其在光聚合性組合物中的分散性。 此類表面處理用化學物質的例子包括硅烷、硅氧烷、羧酸、膦酸、鋯酸鹽、鈦酸鹽等。施加這 種表面處理化學物質的技術是已知的。二氧化硅(SiO2)具有相對較低的折射率，但其可用 于某些應用中，例如用于由較高折射率材料制成的顆粒的薄層表面處理，以便于實現更容 易的使用有機硅烷的表面處理。就這一點而言，這些顆粒可包含這樣一類物質其由一種材 料構成核心，而在該核心上沉淀有另一種材料。如果使用，則非吸收性金屬氧化物顆粒的量優選地以不大于85重量％ (按光聚合 性層的總重量計)包含在光聚合性層中。優選地，其中包括的非吸收性金屬氧化物顆粒的 量為至少10重量％，更優選地為至少45重量％ (按光聚合性層的總重量計)。通常，這些 顆粒的粒度為1納米至1微米，優選地為10納米至300納米，更優選地為10納米至100納 米。此粒度是指平均粒度，其中該粒度是指顆粒的最長維度，對球形顆粒來說即是直徑。本 領域的技術人員可以理解的是，考慮到球形顆粒的單峰分布，金屬氧化物顆粒的體積百分含量不能超過74體積％。非吸收性金屬氧化物顆粒只可添加到不附加不可取的顏色或霧 度的程度。可以添加這些顆粒來產生所需效果，例如改變光聚合層的折射率。本文所公開的光學組件可通過將光聚合性組合物設置在兩個待粘接到一起的部 件的兩個表面之間進行制備。本文所公開的光學組件可通過以下步驟制備提供顯示面板； 提供基板，其包括基本透明的基板；將光聚合性組合物設置在顯示面板和基板中的一者上， 該光聚合性組合物包含包含硅鍵合氫和脂肪族不飽和基團的含硅樹脂和以每百萬份光聚 合性組合物約0. 5至約30份鉬的量存在的鉬光催化劑。將顯示面板和基板中的另一者設置 在光聚合性組合物上，使得在顯示面板和基板形成厚度大于10 μ m至約12mm，或大于50 μ m 至5mm，或大于IOOym至3mm的光聚合性層；以及通過施加波長為700nm或以下的光化輻 射使光聚合性層光聚合。上述方法的一例包括將一定量的或一層光聚合性組合物設置在任一待粘接部件 的表面上。然后，放置另一部件使其與光聚合性組合物接觸，使得兩個表面之間形成基本上 均勻的光聚合性層。這兩個部件然后被牢固地固定到位。如果需要，可在整個組件頂部施 加均勻的壓力。如果需要，可通過用來將部件彼此保持固定距離的墊圈、支腳、填隙片和/ 或墊片來控制層的厚度。可能需要加以遮蓋以保護部件不受溢出影響。可通過真空或其他 方式來防止或消除夾入氣穴。然后可通過上文所述施加光化輻射，以使光聚合性層光聚合。也可通過在兩個待粘接部件之間形成氣隙或腔，然后將光聚合性組合物設置到腔 中來制備光學組件。即，該方法包括提供顯示面板；提供包括基本透明的基板或偏振片的 基板；在顯示面板和基板之間形成密封，使得在顯示面板和基板之間形成腔，該腔具有在從 大于10 μ m至約12mm或從大于50 μ m至5mm或大于100 μ m至3mm的范圍內的厚度；將光 聚合性組合物設置到腔中，該光聚合性組合物包含包含硅鍵合氫和脂肪族不飽和基團的 含硅樹脂和以每百萬份光聚合性組合物約0. 5至約30份鉬的量存在的鉬光催化劑。以及 通過施加波長為700nm或以下的光化輻射使光聚合性組合物光聚合。上述方法的一例描述于US 6，361，389 Bl (Hogue等人)中，并且包括將部件在其 周邊粘合在一起，使得沿周邊的密封件形成氣隙或腔。可使用諸如雙面壓敏膠帶這樣的膠 帶、墊圈、RTV密封件等進行粘合。然后，將光聚合性組合物沿著膠帶粘合的基板的頂部邊 緣中的開口傾倒在兩個基板之間，并且通過重力使其緩慢滲透在基板之間。作為另外一種 選擇，通過某些加壓注射裝置(諸如注射器)將光聚合性組合物注入氣隙中。需要另一開 口以在填充氣隙的同時使得空氣逸出。可用真空抽吸那樣的排氣方式來促進此過程。然后 可如上文所述施加光化輻射，以使光聚合性層光聚合。可使用如US 5，867，241 (Sampica等人)中所述的裝配夾具來制備光學組件。在 此方法中，提供包括平板的夾具，其中銷釘被壓入該平板中。將這些銷釘以預定的構型設 置，以產生與顯示面板和待附接到該顯示面板上的部件的尺寸對應的銷釘區。這些銷釘被 布置成使得當顯示面板和其他部件降低到銷釘區內時，顯示面板和其他部件的四個角各自 由這些銷釘保持到位。該夾具在適當控制對準公差的情況下輔助光學組件的裝配和對準。 還描述了 Sampica等人所述裝配方法的其他實施例。正如US 6，388，724 Bl (Campbell等 人)所述，可使用支腳、填隙片和/或墊片將組件彼此保持固定的距離。本文所公開的光學組件可包括通常呈分層形式的附加部件。例如，包含一層銦錫 氧化物或另一種合適材料的加熱源可設置在部件中的一者(諸如基本透明的基板)上。一些附加的部件描述于(例如)US2008/0007675 Al (Sanelle等人)中。本文所公開的光學組件可用于多種光學裝置中，這些裝置包括(但不限于)電話、 電視機、計算機監視器、投影儀或標牌。該光學裝置可具有背光。實例實驗通過將500. Og Gelest VQM-135 (Gelest，Inc.，Morrisville, PA)和 25. Og Dow Corning Syl-Off 7678 (Dow Corning，Midland，MI)加入1升玻璃瓶中來制備含有脂肪族不 飽和基團和硅鍵合氫的有機硅氧烷，即有機硅母料。通過將33mg MeCpPtMe3(Alfa Aesar， Ward Hill,MA)溶解于ImL甲苯中來制備儲備催化劑溶液。通過以如下方式組合母料和催 化劑溶液來制備具有不同量鉬催化劑的硅氧烷組合物。所有組合物均在排除低于500nm波 長的光的安全條件下制備。實例 1向IOOmL琥珀瓶中加入40. Og有機硅母料和20 μ L催化劑溶液(相當于IOppm鉬 催化劑)。用金屬鏟充分混合溶液，并讓溶液脫氣若干小時。一旦組合物脫氣后，就將6. 2g 溶液倒入直徑為55mm的塑料培養皿中。讓有機硅溶液沉降，然后通過在配有兩個主要在 254nm波長上發光的16英寸Philips TUV15 W/G15 T8殺菌燈泡的UVP Blak-Ray燈(型 號為XX-15L)下照射15分鐘來固化，然后在強制熱風烤箱中在80°C下加熱30分鐘。材 料在1至2分鐘內固化成不粘固體。從塑料培養皿中移除固化的有機硅圓片，有機硅圓片 中心處的厚度為 2. 7mm。用 PerkinElmer Lambda 900 UV/VIS 分光光度計(PerkinElmer Instruments, Norwalk, CT)獲取有機硅的透射譜。樣品在400nm波長上的透射率(未針對 菲涅耳反射進行修正)為93.8%。將樣品置于玻璃培養皿中，以使表面免于粉塵和碎屑污 染，并且將樣品在強制熱風烤箱中在130°C下熟化1000小時。表1中示出在1000小時熟化 實驗期間測量的樣品在400nm波長上的透射率數據。表3中示出在1000小時熟化實驗期 間測量的樣品在460nm波長上的透射率數據。表5中示出在1000小時熟化實驗期間測量 的樣品在530nm波長上的透射率數據。表7中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品 在670nm波長上的透射率數據。實例2向IOOmL琥珀瓶中加入40. Og有機硅母料和30 μ L催化劑溶液(相當于15ppm鉬 催化劑)。用金屬鏟充分混合溶液并讓溶液脫氣若干小時。一旦組合物脫氣后，就將6. 2g 溶液倒入直徑為^mm的塑料培養皿中。讓有機硅溶液沉降，然后通過在配有兩個主要在 254nm波長上發光的16英寸Philips TUV15 W/G15 T8殺菌燈泡的UVP Blak-Ray燈(型 號為XX-15L)下照射15分鐘來固化，然后在強制熱風烤箱中在80°C下加熱30分鐘。從塑 料培養皿中移除固化的有機硅圓片，有機硅圓片中心處的厚度為2. 7mm。用PerkinElmer Lambda 900UV/VIS 分光光度計(PerkinElmer Instruments,Norwalk, CT)獲取有機硅的透 射譜。樣品在400nm波長上的透射率(未針對菲涅耳反射進行修正)為93.2%。將樣品置 于玻璃培養皿中，以使表面免于粉塵和碎屑污染，并且將樣品在強制熱風烤箱中在130°C下 熟化1000小時。表1中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在400nm波長上的透射 率數據。表3中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在460nm波長上的透射率數據。 表5中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在530nm波長上的透射率數據。表7中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在670nm波長上的透射率數據。實例3向IOOmL琥珀瓶中加入40. Og有機硅母料和40 μ L催化劑溶液(相當于20ppm鉬 催化劑)。用金屬鏟充分混合溶液，并讓溶液脫氣若干小時。一旦組合物脫氣后，就將6. 2g 溶液倒入直徑為55mm的塑料培養皿中。使有機硅溶液沉降，然后通過在配有兩個主要在 254nm波長上發光的16英寸Philips TUV15 W/G15T8殺菌燈泡的UVP Blak-Ray燈(型號 為XX-15L)下照射15分鐘來固化，然后在強制熱風烤箱中在80°C下加熱30分鐘。從塑 料培養皿中移除固化的有機硅圓片，有機硅圓片中心處的厚度為2. 7mm。用PerkinElmer Lambda 900UV/VIS 分光光度計(PerkinElmer Instruments,Norwalk, CT)獲取有機硅的透 射譜。樣品在400nm波長上的透射率(未針對菲涅耳反射進行修正)為92.6%。將樣品置 于玻璃培養皿中，以使表面免于粉塵和碎屑污染，并且將樣品在強制熱風烤箱中在130°C下 熟化1000小時。表1中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在400nm波長上的透射 率數據。表3中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在460nm波長上的透射率數據。 表5中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在530nm波長上的透射率數據。表7中 示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在670nm波長上的透射率數據。實例4向IOOmL琥珀瓶中加入20. Og有機硅母料和25 μ L催化劑溶液(相當于25ppm鉬 催化劑)。用金屬鏟充分混合溶液，并讓溶液脫氣若干小時。一旦組合物脫氣后，就將6. 2g 溶液倒入直徑為55mm的塑料培養皿中。使有機硅溶液沉降，然后通過在配有兩個主要在 254nm波長上發光的16英寸Philips TUV15 W/G15T8殺菌燈泡的UVP Blak-Ray燈(型號 為XX-15L)下照射15分鐘來固化，然后在強制熱風烤箱中在80°C下加熱30分鐘。從塑 料培養皿中移除固化的有機硅圓片，有機硅圓片中心處的厚度為2. 7mm。用PerkinElmer Lambda 900UV/VIS 分光光度計(PerkinElmer Instruments,Norwalk, CT)獲取有機硅的透 射譜。樣品在400nm波長上的透射率(未針對菲涅耳反射進行修正)為92.3%。將樣品置 于玻璃培養皿中，以使表面免于粉塵和碎屑污染，并且將樣品在強制熱風烤箱中在130°C下 熟化1000小時。表1中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在400nm波長上的透射 率數據。表3中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在460nm波長上的透射率數據。 表5中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在530nm波長上的透射率數據。表7中 示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在670nm波長上的透射率數據。從實例1_4推 知的結果是，在130°C下經過1000小時后，包含30ppm鉬的組合物預期將具有至少約85% 的透射率。比較例1向IOOmL琥珀瓶中加入20. Og有機硅母料和50 μ L催化劑溶液(相當于50ppm鉬 催化劑)。用金屬鏟充分混合溶液，并讓溶液脫氣若干小時。一旦組合物脫氣后，就將6. 2g 溶液倒入直徑為55mm的塑料培養皿中。使有機硅溶液沉降，然后通過在配有兩個主要在 254nm波長上發光的16英寸Philips TUV15 W/G15T8殺菌燈泡的UVP Blak-Ray燈(型號 為XX-15L)下照射15分鐘來固化，然后在強制熱風烤箱中在80°C下加熱30分鐘。材料在約 1分鐘內固化成不粘固體。從塑料培養皿中移除固化的有機硅圓片，有機硅圓片中心處的厚 度為 2. 7mm。用 PerkinElmer Lambda 900 UV/VIS 分光光度計(PerkinElmer Instruments,Norwalk, CT)獲取有機硅的透射譜。樣品在400nm波長上的透射率(未針對菲涅耳反射進 行修正)為88. 9%。將樣品置于玻璃培養皿中，以使表面免于粉塵和碎屑污染，并且將樣品 在強制熱風烤箱中在130°C下熟化1000小時。表2中示出在1000小時熟化實驗期間測量 的樣品在400nm波長上的透射率數據。表4中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品 在460nm波長上的透射率數據。表6中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在530nm 波長上的透射率數據。表8中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在670nm波長上 的透射率數據。比較例2向IOOmL琥珀瓶中加入20. Og有機硅母料和100 μ L催化劑溶液(相當于IOOppm 鉬催化劑)。用金屬鏟充分混合溶液，并讓溶液脫氣若干小時。一旦組合物脫氣后，就將 6. 2g溶液倒入直徑為55mm的塑料培養皿中。使有機硅溶液沉降，然后通過在配有兩個主要 在254nm波長上發光的16英寸Philips TUV15 W/G15T8殺菌燈泡的UVP Blak-Ray燈(型 號為XX-15L)下照射15分鐘來固化，然后在強制熱風烤箱中在80°C下加熱30分鐘。從塑 料培養皿中移除固化的有機硅圓片，有機硅圓片中心處的厚度為2. 7mm。用PerkinElmer Lambda 900UV/VIS 分光光度計(PerkinElmer Instruments,Norwalk, CT)獲取有機硅的透 射譜。樣品在400nm波長上的透射率(未針對菲涅耳反射進行修正)為84.6%。將樣品置 于玻璃培養皿中，以使表面免于粉塵和碎屑污染，并且將樣品在強制熱風烤箱中在130°C下 熟化1000小時。表2中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在400nm波長上的透射 率數據。表4中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在460nm波長上的透射率數據。 表6中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在530nm波長上的透射率數據。表8中 示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在670nm波長上的透射率數據。比較例3向IOOmL琥珀瓶中加入20. Og有機硅母料和200 μ L催化劑溶液(相當于200ppm 鉬催化劑)。用金屬鏟充分混合溶液，并讓溶液脫氣若干小時。一旦組合物脫氣后，就將 6. 2g溶液倒入直徑為55mm的塑料培養皿中。使有機硅溶液沉降，然后通過在配有兩個主 要在254nm波長上發光的16英寸Philips TUV15 W/G15 T8殺菌燈泡的UVP Blak-Ray燈 (型號為XX-15L)下照射15分鐘來固化，然后在強制熱風烤箱中在80°C下加熱30分鐘。從 塑料培養皿中移除固化的有機硅圓片，有機硅圓片中心處的厚度為2. 7mm。用PerkinElmer Lambda 900UV/VIS 分光光度計(PerkinElmer Instruments,Norwalk, CT)獲取有機硅的透 射譜。樣品在400nm波長上的透射率(未針對菲涅耳反射進行修正)為79.4%。將樣品置 于玻璃培養皿中，以使表面免于粉塵和碎屑污染，并且將樣品在強制熱風烤箱中在130°C下 熟化1000小時。表2中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在400nm波長上的透射 率數據。表4中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在460nm波長上的透射率數據。 表6中示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在530nm波長上的透射率數據。表8中 示出在1000小時熟化實驗期間測量的樣品在670nm波長上的透射率數據。表 1400nm波長上的丨百分透射率(％)130°C熟化時間 (小時)實例1 (IOppm催化劑)實例2 (15ppm催化劑)實例3 (20ppm催化劑)實例4 (25ppm催化劑)093.893.292.692.32392.892.691.590.44091.891.890.789.97192.091.690.389.515891.491.189.688.625091.690.889.587.850091.290.388.787.577590.589.788.587.2100090.489.888.487.2表2
400nm波長上的百分透射率130°C熟化時間 (小時)比較例1 (50ppm催化劑)比較例2 (IOOppm催化劑)比較例3 (200ppm催化劑)088.984.679.42384.675.156.54084.174.856.47182.672.454.715881.771.353.425081.371.153.750081.271.052.977581.070.552.2100080.770.053.0表權利要求
1.一種光學組件，其包括 顯示面板；基本透明的基板；和設置在所述顯示面板和所述基本透明的基板之間的光聚合性層，所述光聚合性層具有 從大于10 μ m至約12mm的厚度并包含包含硅鍵合氫和脂肪族不飽和基團的含硅樹脂，和 以每百萬份所述光聚合性層約0. 5至約30份鉬的量存在的鉬光催化劑。
2.根據權利要求1所述的光學組件，所述光聚合性層不含催化劑抑制劑。
3.根據權利要求1所述的光學組件，所述光聚合性層包含化學計量低于所述鉬光催化 劑的催化劑抑制劑。
4.根據權利要求1所述的光學組件，所述含硅樹脂包含有機硅氧烷。
5.根據權利要求1所述的光學組件，所述含硅樹脂包含第一有機硅氧烷，其具有下式 的單元R1aHcSi(^4H)Z2其中R1為單價、直鏈、支鏈或環狀、未取代或取代的烴基，所述烴基不含脂肪族不飽和基團 并具有1至18個碳原子； a 為 0、1、2 或 3 ； c為0、1或2;并且 a+c之和為0、1、2或3 ；其前提條件是按平均計每個分子中有至少一個硅鍵合氫。
6.根據權利要求5所述的光學組件，其中至少90摩爾％的所述R1基團為甲基。
7.根據權利要求5所述的光學組件，其中至少20摩爾％的所述R1基團為芳基、芳烷基、 烷芳基或它們的組合。
8.根據權利要求7所述的光學組件，其中所述R1基團為苯基。
9.根據權利要求1所述的光學組件，所述含硅樹脂包含第二有機硅氧烷，所述第二有 機硅氧烷具有下式的單元R1aR2bSiO(^ib)Z2其中R1為單價、直鏈、支鏈或環狀、未取代或取代的烴基，所述烴基不含脂肪族不飽和基團 并具有1至18個碳原子；R2為單價烴基，所述單價烴基具有脂肪族不飽和基團以及2至10個碳原子； a 為 0、1、2 或 3 ； b為0、1、2或3 ；并且 a+b之和為0、1、2或3 ；其前提條件是按平均計每個分子中有至少一個R2。
10.根據權利要求9所述的光學組件，其中至少90摩爾％的所述R1基團為甲基。
11.根據權利要求9所述的光學組件，其中至少20摩爾％的所述R1基團為芳基、芳烷 基、烷芳基或它們的組合。
12.根據權利要求11所述的光學組件，其中所述R1基團為苯基。
13.根據權利要求1所述的光學組件，其中所述鉬光催化劑選自Pt(II)β-二酮根絡合 物、(η5-環戊二烯基)三(σ -脂族)鉬絡合物、CV2tl-脂族取代的(η5"環戊二烯基)三 (σ -脂族)鉬絡合物和C7_2Q-芳香族取代的(η5-環戊二烯基)三(ο -脂族)鉬絡合物。
14.根據權利要求1所述的光學組件，其中所述鉬光催化劑選自(η5-環戊二烯基)三 (σ -脂族)鉬絡合物和CV2tl-脂族取代的(η5-環戊二烯基)三(ο -脂族)鉬絡合物。
15.根據權利要求1所述的光學組件，所述光聚合性層的厚度為從大于10μ m至約5mm ο
16.根據權利要求1所述的光學組件，所述顯示面板包括液晶顯示面板。
17.根據權利要求1所述的光學組件，所述基本透明的基板包括觸摸屏。
18.一種制作光學組件的方法，該方法包括 提供顯示面板；提供包括基本透明的基板或偏振片的基板；將光聚合性組合物設置在所述顯示面板和所述基板中的一者上，所述光聚合性組合物 包含包含硅鍵合氫和脂肪族不飽和基團的含硅樹脂，和以每百萬份所述光聚合性組合物約0. 5至約30份鉬的量存在的鉬光催化劑。 將所述顯示面板和所述基板中的另一者設置在所述光聚合性組合物上，使得在所述顯 示面板和所述基板之間形成厚度從大于IOym至約12mm的光聚合性層；以及通過施加波長 為700nm或以下的光化輻射使所述光聚合性層光聚合。
19.一種制作光學組件的方法，該方法包括 提供顯示面板；提供包括基本透明的基板或偏振片的基板；在所述顯示面板和所述基板之間形成密封，從而在所述顯示面板和所述基板之間形成 腔，所述腔的厚度為從大于IOym至約12mm ；將光聚合性組合物設置到所述腔中，所述光聚合性組合物包含 包含硅鍵合氫和脂肪族不飽和基團的含硅樹脂，和以每百萬份所述光聚合性組合物約0. 5至約30份鉬的量存在的鉬光催化劑；和 通過施加波長為700nm或以下的光化輻射使所述光聚合性組合物光聚合。
20.一種根據權利要求18所述的方法制備的光學組件。
21.一種根據權利要求19所述的方法制備的光學組件。
22.一種包括根據權利要求20所述的光學組件的光學裝置，其中所述光學裝置包括具 有顯示器的手持裝置、電視機、計算機監視器、筆記本電腦顯示器或數字標牌。
23.一種包括根據權利要求21所述的光學組件的光學裝置，其中所述光學裝置包括具 有顯示器的手持裝置、電視機、計算機監視器、筆記本電腦顯示器或數字標牌。
全文摘要
本文公開一種包括顯示面板的光學組件。所述顯示面板通過使用光聚合層光學粘接到基本透明的基板上。所述光聚合層由光聚合性層形成，所述光聚合性層具有包含硅鍵合氫和脂肪族不飽和基團的含硅樹脂和以每百萬份所述光聚合性層約0.5至約30份鉑的量存在的鉑光催化劑。本文還公開了制作所述光學組件的方法。所述光學組件可用于光學裝置，如手持裝置、電視機、計算機監視器、筆記本電腦顯示器或數字標牌。
文檔編號G06F3/033GK102077131SQ200980125344
公開日2011年5月25日 申請日期2009年4月9日 優先權日2008年5月7日
發明者尹國忠, 拉里·D·伯德曼, 斯克特·D·湯普森, 江健智, 洪凰欽 申請人:3M創新有限公司