辐射固化型硬涂层组合物的制作方法

触摸屏常见于消费者、商业和工业系统中。触摸屏允许用户直接在触摸屏本身上通过触摸或手势控制系统的各个方面。例如，用户可以通过被触摸传感器感应的触摸或手势与显示装置上描画的一个或多个物体互动。通常，触摸传感器包括配置在基材上的导电图案，其被构造成感应触摸。由于高水平的直接接触，触摸传感器易于损伤，例如划伤和破裂。结果，触摸屏通常包括透明盖板，其覆盖所述触摸传感器以保护下方的元件免受环境条件、化学试剂、磨损和氧化的影响。

然而，所述透明盖板通常由聚酯或玻璃构成。尽管是柔性的，但聚酯只能提供最低水平的硬度。例如，由聚酯构成的透明盖板提供在HB至4H之间范围内的铅笔硬度，其易于发生划伤和其他故障模式。玻璃以柔性为代价提供提高的硬度。例如，由玻璃构成的透明盖板与聚酯相比提供提高的铅笔硬度，但不可弯曲并且易于发生破裂和其他故障模式。

技术实现要素：

根据本发明的一个或多个实施方式的一个方面，辐射固化型硬涂层组合物包括包含多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物的主体树脂和自由基聚合引发剂。所述引发剂包括预定比率的至少两种光引发剂，其在用辐射辐照时产生高度反应性物质。

从下文的描述和权利要求书，本发明的其他方面将变得显而易见。

附图说明

图1A示出了常规触摸屏的横截面。

图1B示出了符合本发明的一个或多个实施方式的触摸屏的横截面。

图2示出了符合本发明的一个或多个实施方式的可使用触摸屏的系统的示意图。

图3示出了符合本发明的一个或多个实施方式的作为触摸屏的一部分的触摸传感器的功能表示图。

图4示出了符合本发明的一个或多个实施方式的具有配置在透明基材的相对侧面上的导电图案的触摸传感器的横截面。

图5A示出了符合本发明的一个或多个实施方式的配置在透明基材上的第一导电图案。

图5B示出了符合本发明的一个或多个实施方式的配置在透明基材上的第二导电图案。

图5C示出了符合本发明的一个或多个实施方式的触摸传感器的网格区域。

图6示出了符合本发明的一个或多个实施方式的常用的可商购UV灯和它们的光谱输出。

图7示出了符合本发明的一个或多个实施方式的具有不同的多组分光引发剂含量的辐射固化型硬涂层组合物的光引发效率。

发明详述

参考附图对本发明的一个或多个实施方式进行详细描述。为一致起见，在各个不同的图中相似的要素用相似的指称数字表示。在下面本发明的详细描述中，阐述了具体细节以便提供对本发明的充分理解。在其他情况下，为避免妨碍本发明的描述，对本领域普通技术人员公知的特点没有进行描述。

图1A示出了常规触摸屏100的横截面。触摸屏100包括显示装置110和覆盖显示装置110的可视区域的触摸传感器130。触摸传感器130可以采用能够感应触摸的电容式、电阻式、光学式、声学式或任何其他类型的触摸传感器技术。在某些应用中，用光学透明胶粘剂(“OCA”)或光学透明树脂(“OCR”)140将触摸传感器130的底面粘合到显示装置110的顶面或朝向用户的侧面。在其他应用中，用隔离层或空气间隙140将触摸传感器130的底面与显示装置110的顶面或朝向用户的侧面隔离开。透明盖板150覆盖触摸传感器130的顶面或朝向用户的侧面。所述透明盖板150由透明聚合物或玻璃构成。在某些应用中，用OCA或OCR 140将透明盖板150的底面粘合到触摸传感器130的顶面或朝向用户的侧面。透明盖板150的顶面朝向用户并保护下方的触摸屏100的组件。在某些应用中，触摸传感器130或它执行的功能可以被集成在显示装置110叠层(未独立示出)中。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层160可用在透明盖板(例如图1A的150)的顶面或朝向用户的侧面上。在某些实施方式中，辐射固化型硬涂层160可以被直接施加到透明盖板(例如图1A的150)的顶面或朝向用户的侧面。通过这种方式，辐射固化型硬涂层160的顶面或朝向用户的侧面起到触摸屏102与最终用户之间的界面的作用。

图1B示出了符合本发明的一个或多个实施方式的触摸屏102的横截面。触摸屏102包括显示装置110。显示装置110可以是液晶显示器(“LCD”)、发光二极管(“LED”)、有机发光二极管(“OLED”)、有源矩阵有机发光二极管(“AMOLED”)、共面转换(“IPS”)或适合用作触摸屏应用或设计的一部分的其他类型的显示装置。在本发明的一个或多个实施方式中，触摸屏102可以包括触摸传感器130，其覆盖显示装置110的至少一部分可视区域。显示装置110的可视区域可以包括由显示装置110的发光像素(未示出)所定义的可以被最终用户看到的区域。在某些实施方式中，可以用OCA或OCR 140将触摸传感器130的底面粘合到显示装置110的顶面或朝向用户的侧面。在其他实施方式中，可以用隔离层或空气间隙140将触摸传感器130的底面与显示装置110的顶面或朝向用户的侧面隔离开。

在本发明的一个或多个实施方式中，可以使用辐射固化型硬涂层160代替透明盖板(例如图1A的150)。在某些实施方式中，可以将辐射固化型硬涂层160直接施加到触摸传感器130的顶面或朝向用户的侧面以代替粘合层(例如图1A的140)和透明盖板(例如图1A的150)。通过这种方式，辐射固化型硬涂层160的顶面或朝向用户的侧面起到触摸屏102与最终用户之间的界面的作用。在其他实施方式中，辐射固化型硬涂层160可用于保护触摸传感器130，并且可以使用任选的粘合层140和/或任选的透明盖板150。触摸传感器130可以采用能够感应触摸的电容式、电阻式、光学式、声学式或任何其他类型的触摸传感器技术。本领域普通技术人员将会认识到，触摸传感器130或它执行的功能可以被集成在显示装置110叠层(未独立示出)中。本领域普通技术人员还将认识到，触摸屏102的组件和/或堆叠可以随着应用或设计而变。

图2示出了符合本发明的一个或多个实施方式的可使用触摸屏的系统200的示意图。可使用触摸屏的系统200可以是消费者、商业或工业系统，包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、服务器计算机、打印机、监视器、电视机、家电、特定应用装置、公用电话亭、自动柜员机、复印机、桌面电话、汽车显示系统、便携式游戏机、游戏控制器或适合与触摸屏100或102一起使用的其他应用或设计。

可使用触摸屏的系统200可以包括一个或多个印刷电路板或柔性电路(未示出)，其上可以配置有一个或多个处理器(未示出)、系统存储器(未示出)和其他系统组件(未示出)。所述一个或多个处理器中的每一个可以是能够执行软件指令的单核处理器(未示出)或多核处理器(未示出)。多核处理器通常包括配置在同一物理晶粒(未示出)上的多个处理器核心或配置在同一机械组(未示出)内配置的多个晶粒(未示出)上的多个处理器核心。系统200可以包括一个或多个输入/输出装置(未示出)，一个或多个本地存储设备(未示出)包括固态存储器、固定磁盘驱动器、固定磁盘驱动器阵列或任何其他永久性计算机可读介质，网络接口设备(未示出)，和/或一个或多个网络存储设备(未示出)包括附网存储设备或基于云的存储设备。

在某些实施方式中，触摸屏100或102可以包括触摸传感器130，其覆盖显示装置110的至少一部分可视区域230。触摸传感器130可以包括可视区域240，其对应于触摸传感器130的覆盖显示装置110的发光像素(未示出)的部分(例如显示装置110的可视区域230)。触摸传感器130可以在可视区域240的至少一侧的外部包括边框电路250，其在触摸传感器130与控制器210之间提供连接。在其他实施方式中，触摸传感器130或它执行的功能可以被集成在显示装置110(未独立示出)中。控制器210电驱动触摸传感器130的至少一部分。触摸传感器130感应触摸(电容、电阻、光学、声学或其他技术)，并将对应于感应到的触摸的信息传送到控制器210。

对触摸的感应进行测量、调制和/或过滤的方式，可以由控制器210设置。此外，控制器210可以在感应到的一个或多个触摸的基础上识别一种或多种手势。控制器210提供具有对应于所述感应到的一个或多个触摸的触摸或手势信息的主机220。主机220可以将这些触摸或手势信息用作用户输入并以适当方式做出响应。通过这种方式，用户可以通过在触摸屏100或102上的触摸或手势与可使用触摸屏的系统200互动。在某些实施方式中，主机220可以是一个或多个印刷电路板(未示出)或柔性电路(未示出)，其上配置有一个或多个处理器(未示出)。在其他实施方式中，主机220可以是子系统(未示出)或系统200的任何其他部分(未示出)，其被设置成与显示装置110和控制器210互动。本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，可使用触摸屏的系统200的组件和组件的设置可以随着应用或设计而变。

图3示出了符合本发明的一个或多个实施方式的作为触摸屏100或102的一部分的触摸传感器130的功能表示图。在某些实施方式中，触摸传感器130可以被视为多个列通道310和多个行通道320。所述多个列通道310和多个行通道320可以例如被它们被配置在其上的介电材料或基材(未示出)彼此隔离开。列通道310的数目和行通道320的数目可以相同也可以不同，并且可以随着应用或设计而变。列通道310与行通道320的表观交点可以被视为触摸传感器130的独特的可寻址位置。在运行中，控制器210可以电驱动一个或多个行通道320，并且触摸传感器130可以感应在由控制器210采样的一个或多个列通道310上的触摸。本领域普通技术人员将会认识到，行通道320和列通道310的角色可以反转，使得控制器210电驱动一个或多个列通道310，并且触摸传感器130感应在由控制器210采样的一个或多个行通道320上的触摸。

在某些实施方式中，控制器210可以通过扫描过程与触摸传感器130相接。在这种实施方式中，控制器210可以电驱动所选的行通道320(或列通道310)并通过感应例如电容的变化对与所选行通道320(或所选列通道310)相交的所有列通道310(或行通道320)进行采样。所述电容的变化可用于确定一个或多个触摸的位置。这一过程可以继续通过所有行通道320(或所有列通道310)，以便以预定时间间隔在触摸传感器130的每个可独特寻址位置处测量电容的变化。控制器210可以允许根据特定应用或设计的需要调整扫描速率。在其他实施方式中，控制器210可以通过驱动中断的过程与触摸传感器130相接。在这种实施方式中，触摸或手势产生对控制器210的中断，其触发控制器210读取一个或多个其自身的寄存器，所述寄存器储存有以预定时间间隔从触摸传感器130收集的感应到的触摸信息。本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，触摸或手势被触摸传感器130感应并被控制器210采样的机制可以随着应用或设计而变。

图4示出了符合本发明的一个或多个实施方式的具有配置在透明基材410的相对侧面上的导电图案420和430的触摸传感器130的横截面。在某些实施方式中，触摸传感器130可以包括配置在透明基材410的顶面或朝向用户的侧面上的第一导电图案420，和配置在透明基材410的底面上的第二导电图案430。所述第一导电图案420可以以预定的对齐方式覆盖所述第二导电图案430，并且可以包括一定偏移。本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，导电图案可以是一个或多个导体(未示出)的任何形状或图案。本领域普通技术人员还应认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，可以使用任何类型的触摸传感器130导体，包括例如金属导体、金属网格导体、铟锡氧化物(“ITO”)导体、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(“PEDOT”)导体、碳纳米管导体、银纳米丝导体或任何其他导体。

本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，可以使用其他触摸传感器130叠层(未示出)。例如，单面触摸传感器130叠层可以包括被配置在基材410的单一侧面上的导体，其中交叉的导体由介电材料(未示出)彼此隔绝，例如在单玻璃解决方案(“OGS”)触摸传感器130实施方式中所使用的。双面触摸传感器130叠层可以包括配置在同一基材140(如图4中所示)或粘合的触摸传感器130实施方式(未示出)的相对侧面上的导体，其中导体被配置在至少两个不同基材410的至少两个不同侧面上。粘合的触摸传感器130叠层可以包括例如粘合在一起的两个单面基材410(未示出)、粘合到单面基材410的一个双面基材410(未示出)或粘合到双面基材410的另一个双面基材410(未示出)。本领域普通技术人员将会认识到，其他触摸传感器130叠层包括在基材和/或导电图案的数目、类型、组织和/或构造方面不同的叠层，在本发明的一个或多个实施方式的范围之内。本领域普通技术人员还应认识到，一种或多种上述触摸传感器130叠层可用于触摸传感器130被集成在显示装置110中的应用中。

导电图案420或430可以通过适合于将导电线或零件配置在基材上的任何方法配置在一个或多个透明基材410上。适合的方法可以包括例如印刷方法、基于真空的沉积方法、溶液涂层方法或固化/蚀刻方法，其在基材上形成导电线或零件或在基材上形成种子线或零件，所述种子线或零件可以被进一步加工以在基材上形成导电线或零件。印刷方法可以包括柔版印刷法，包括催化性油墨的柔版印刷，所述催化性油墨可以通过无电镀法金属化以将金属镀在印刷的催化性油墨顶上，和导电油墨或能够被柔版印刷的其他材料的直接柔版印刷，以及凹版印刷、喷墨印刷、轮转印刷或滚压印刷。沉积方法可以包括基于图案的沉积、化学气相沉积、电沉积、外延附生、物理气相沉积或浇铸。固化/蚀刻方法可以包括基于光学或紫外(“UV”)的光刻法、电子束/粒子束光刻法、x-射线光刻法、干涉光刻法、扫描探针光刻法、压印光刻法或磁刻法。本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，可以使用适合于将导电线或特点配置在基材上的任何方法或方法的组合。

对于透明基材410来说，透明意味着能够通过适用于给定触摸传感器应用或设计的基材透射显著部分的可见光。在典型的触摸传感器应用中，透明意味着至少85％的入射可见光通过基材透射。然而，本领域普通技术人员将会认识到，对于其他触摸传感器应用或设计来说，其他透射率值可能是理想的。在某些实施方式中，透明基材410可以是聚对苯二甲酸乙二酯(“PET”)、聚萘二甲酸乙二酯(“PEN”)、纤维素乙酸酯(“TAC”)、环脂族烃(“COP”)、聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)、聚酰亚胺(“PI”)、双轴取向的聚丙烯(“BOPP”)、聚酯、聚碳酸酯、玻璃、其共聚物、掺混物或组合。在其他实施方式中，透明基材410可以是适合用作触摸传感器基材的任何其他透明材料。本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，透明基材410的组成可以随着应用或设计而变。

图5A示出了符合本发明的一个或多个实施方式的配置在透明基材(例如透明基材410)上的第一导电图案420。在某些实施方式中，第一导电图案420可以包括由配置在透明基材(例如透明基材410)侧面上的以第一方向505取向的第一多个平行导线和以第二方向510取向的第一多个平行导线所形成的网格。本领域普通技术人员将会认识到，以第一方向505取向的平行导线的数目和/或以第二方向510取向的平行导线的数目可以相同也可以不同，并且可以随着应用或设计而变。本领域普通技术人员还将认识到，第一导电图案420的尺寸可以随着应用或设计而变。在其他实施方式中，第一导电图案420可以包括由一个或多个导电线或零件形成的任何其他形状或图案(未独立示出)。本领域普通技术人员将会认识到，第一导电图案420不限于平行导线，并且根据本发明的一个或多个实施方式，可以包含预定取向的线段、随机取向的线段、弯曲的线段、导电粒子、包含导电材料的多边形或任何其他形状或图案(未独立示出)中的任一者或多者。

在某些实施方式中，所述以第一方向505取向的第一多个平行导线可以垂直于(未示出)所述以第二方向510取向的第一多个平行导线，由此形成矩形类型的网格(未示出)。在其他实施方式中，所述以第一方向505取向的第一多个平行导线可以相对于所述以第二方向510取向的第一多个平行导线成一定角度，由此形成平行四边形类型的网格。本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，所述以第一方向505取向的第一多个平行导线与以第二方向510取向的第一多个平行导线之间的相对角度，可以随着应用或设计而变。

在某些实施方式中，第一多个通道断口515可以将第一导电图案420分割成多个列通道310，其每个与其他列通道电绝缘(无电连接)。本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，通道断口515的数目、列通道310的数目和/或列通道310的宽度可以随着应用或设计而变。每个列通道310可以通往通道垫540。每个通道垫540可以经一个或多个互连导线550通往接口连接器560。接口连接器560可以提供触摸传感器(例如图2的130)与控制器(例如图2的210)之间的连接接口。

图5B示出了符合本发明的一个或多个实施方式的配置在透明基材(例如透明基材410)上的第二导电图案430。在某些实施方式中，第二导电图案430可以包括由配置在透明基材(例如透明基材410)侧面上的以第一方向520取向的第二多个平行导线和以第二方向525取向的第二多个平行导线所形成的网格。本领域普通技术人员将会认识到，以第一方向520取向的平行导线的数目和/或以第二方向525取向的平行导线的数目可以随着应用或设计而变。所述第二导电图案430在尺寸上可以与所述第一导电图案420基本上相同。本领域普通技术人员将会认识到，所述第二导电图案430的尺寸可以随着应用或设计而变。在其他实施方式中，第二导电图案430可以包括由一个或多个导电线或零件形成的任何其他形状或图案(未独立示出)。本领域普通技术人员还应认识到，第二导电图案430不限于平行导线，并且根据本发明的一个或多个实施方式，可以是预定取向的线段、随机取向的线段、弯曲的线段、导电粒子、包含导电材料的多边形或任何其他形状或图案(未独立示出)中的任一者或多者。

在某些实施方式中，所述以第一方向520取向的第二多个平行导线可以垂直于(未示出)所述以第二方向525取向的第二多个平行导线，由此形成矩形类型的网格(未示出)。在其他实施方式中，所述以第一方向520取向的第二多个平行导线可以相对于所述以第二方向525取向的第二多个平行导线成一定角度，由此形成平行四边形类型的网格。本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，所述以第一方向520取向的第二多个平行导线与以第二方向525取向的第二多个平行导线之间的相对角度，可以随着应用或设计而变。

在某些实施方式中，多个通道断口530可以将第二导电图案430分割成多个行通道320，其每个与其他行通道电绝缘(无电连接)。本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，通道断口535的数目、行通道320的数目和/或行通道320的宽度可以随着应用或设计而变。每个行通道320可以通往通道垫540。每个通道垫540可以经一个或多个互连导线550通往接口连接器560。接口连接器560可以提供触摸传感器(例如图2的130)与控制器(例如图2的210)之间的连接接口。

图5C示出了符合本发明的一个或多个实施方式的触摸传感器130的网格区域。在某些实施方式中，触摸传感器130可以例如通过将第一导电图案420配置在透明基材(例如透明基材410)的顶面或朝向用户的侧面上并将第二导电图案430配置在透明基材(例如透明基材410)的底面上来形成。在其他实施方式中，触摸传感器130可以例如通过将第一导电图案420配置在第一透明基材(例如透明基材410)的侧面上，将第二导电图案430配置在第二透明基材(例如透明基材410)的侧面上，并将所述第一透明基材粘合到所述第二透明基材来形成。本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，所述一个或多个导电图案的配置可以随着触摸传感器130叠层而变。在使用两个导电图案的实施方式中，第一导电图案420与第二导电图案430可以相对于彼此竖直、水平和/或以一定角度偏移。所述第一导电图案420与第二导电图案430之间的偏移可以随着应用或设计而变。本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，所述第一导电图案420和第二导电图案430可以使用适合于将所述导电图案配置在一个或多个基材410上的任一种或多种方法，配置在所述一个或多个基材410上。

在某些实施方式中，所述第一导电图案420可以包括以第一方向(例如图5A的505)取向的第一多个平行导线和以第二方向(例如图5A的510)取向的第一多个平行导线，其形成被第一多个通道断口(例如图5A的515)分割成电分割的列通道310的网格。在某些实施方式中，所述第二导电图案430可以包括以第一方向(例如图5B的520)取向的第二多个平行导线和以第二方向(例如图5B的525)取向的第二多个平行导线，其形成被第二多个通道断口(例如图5B的530)分割成电分割的行通道320的网格。在运行中，控制器(例如图2的210)可以电驱动一个或多个行通道320(或列通道310)并且触摸传感器130感应在一个或多个列通道310(或行通道320)上的触摸。在其他实施方式中，所述第一导电图案420和第二导电图案430的配置和/或角色可以反转。

在某些实施方式中，一个或多个所述以第一方向(例如图5A的505，图5B的520)取向的多个平行导线和一个或多个所述以第二方向(例如图5A的510，图5B的525)取向的多个平行导线可以具有随着应用或设计而变的线宽，包括例如纳米或微米细的线宽。此外，以第一方向(例如图5A的505，图5B的520)取向的平行导线的数目、以第二方向(例如图5A的510，图5B的525)取向的平行导线的数目以及它们之间的线到线间距，可以随着应用或设计而变。本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，每个导电图案420、430的尺寸、构造和设计可以随着应用或设计而变。本领域普通技术人员还应认识到，图5C中描绘的触摸传感器130是说明性的但不是限制性的，并且触摸传感器130的尺寸、形状和设计使得在图中未示出的实际使用中，下方的显示装置(例如图1的110)的图像(未示出)存在显著透射。

用于需要某些抗划伤和抗磨损措施的保护性应用的常规涂层组合物通常利用基于交联聚合物的分子结构。交联是将一个单体或聚合物连接到另一个单体或聚合物的共价或离子键。交联聚合物结构连接在一起成为三维结构，其增加聚合物链内的分子间力，通常为共价键，并限制聚合物链的松弛。与具有双官能团的单体连接在一起成为链的线性聚合物结构相比，交联聚合物的抗划性可以由交联密度决定。交联密度是指给定聚合物内交联的键的百分率。

尽管交联聚合物结构提供与线性聚合物结构相比改进的抗划性，但基于交联聚合物结构的常规涂层的使用表现出许多妨碍其有效使用的问题。常规的涂层组合物通常需要在柔性与硬度之间做出选择或至少是妥协。在需要高硬度以便抗划的应用或设计中，施加的涂层倾向于是不可弯曲、脆和易于断裂的。可替选地，在需要高度柔性以便抗折断的应用或设计中，施加的涂层易于划伤。此外，常规涂层组合物通常在通过例如暴露于辐射进行固化后表现出收缩。在向具有低机械强度的基材例如在触摸传感器应用中使用的柔性PET基材施加涂层的应用或设计中，固化的涂层的收缩引起柔性基材的不想要的卷曲。

此外，出于多种原因，常规涂层组合物难以施用。尽管通过溶液沉积方法可以获得均匀一致的涂层，但交联聚合物不能溶解在任何溶剂中。因此，尽管将涂层组合物以液体状态施用是理想的，但在施加到基材的液体涂层组合物的固化过程后必需形成高密度的交联。因此，交联的密度受到将涂料施加到基材后固化过程的有效性的限制。此外，施用常规的基于溶液的施用方法，常规涂层组合物的施用可能是不可行的，或至少非常困难。这是由于交联聚合物不能溶解在任何溶剂中并且在置于溶剂中时膨胀这一事实。这是成问题的，因为涂层组合物通常必须处于液体状态，以允许分子移动并以高效方式反应。因此，常规涂层组合物要求在使涂层至少低效、最坏情况下不可用于其所打算的目的的各种不同性质中做出权衡，增加了制造的难度和成本，并对产率具有不利影响。

为此，含有(甲基)丙烯酸酯化合物作为主体树脂的UV固化型涂层组合物已被用作保护性膜，因为固化的涂层提供了一定程度的透明性、机械强度和抗划性。常规情况下，UV固化型涂层组合物由阳离子型辐射固化型树脂和用UV辐射辐照时产生阳离子的阳离子型聚合引发剂构成。在某些情况下，包含无机粒子以提高机械强度、铅笔硬度和抗划性。相对，自由基聚合涂层组合物受到较少关注，因为它们难以加工和固化。具体来说，在UV固化型涂层组合物的膜施用中，固化有效性受到氧气存在的抑制，并且氮密封剂等可能需要以一定水平的有效性固化。尽管在开发基于自由基聚合机制的UV固化型涂层组合物中已取得进步，但大量问题继续阻碍它们的广泛采纳和使用。例如，常规的基于自由基聚合方法的UV固化型涂层组合物由于快速固化过程而具有高的内部应力，并且高的内部应力造成缺少柔性。

因此，在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物提供了透明的硬涂层，其提供良好平衡的柔性和硬度，高度的抗划性和抗磨性，以及提高的胶粘性、UV稳定性和在制造环境包括例如触摸传感器施用中的加工性能。所述辐射固化型硬涂层组合物促进制造的所有方面包括施用、加工和制造后加工，并且提高产率并同时降低成本。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物是在通过辐射固化时通过自由基聚合机制形成三维交联网络的涂层。所述辐射固化型硬涂层组合物包括包含多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物的主体树脂和作为固化剂的自由基聚合引发剂，所述引发剂在暴露于辐射时产生高度反应性物质。所述光引发剂含有多种组分，包括预定比率的至少两种固化剂，例如一种或多种表面固化剂和一种或多种深部固化剂，其提高固化效率并提供沿着施加的涂层的深度的均匀固化。此外，可以任选地包含溶剂，使得能够以施用、加工、制造后加工起来快速、高效且成本效益高的方式制造所述辐射固化型硬涂层组合物。

作为主体树脂，可以使用多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物树脂作为成膜组分，其提供固化涂层的基本性质。与小分子相比，寡聚物或聚合物是通过化学连接数十至数千个相对小的分子而获得的相对大的分子。具体来说，多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物通常具有500至20,000之间的范围内的分子量，并且每个分子具有2至15个之间的丙烯酸酯官能团。结果，可以获得高度交联以提高硬度。所述多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物可以选自与各种不同的化学骨架，例如多元醇、聚酯、聚氨酯、聚醚、环氧化物和丙烯酸系。就分子几何结构而言，它们可以是直链或支链的。由于所述树脂骨架和分子几何结构，这些多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物是高粘性液体，在广范围的温度窗内具有至少几千厘泊至可能超过一百万厘泊之间的范围内的粘度。

季戊四醇四丙烯酸酯(“PETA”)是常用的UV固化型树脂，这是因为它由于相对大的(甲基)丙烯酸酯官能团与分子量的比率而在固化的涂层中提供高度交联。因此，它已在各种不同应用中用于保护性涂层，包括显示器应用，它在其中提供高度抗划性。然而，PETA树脂由于其固有的分子结构，在固化期间表现出显著的体积收缩。这提出了许多问题，包括例如高水平的不想要的卷曲和脆性。相对，包含多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物作为主体树脂的辐射固化型硬涂层组合物可以使用有限量的PETA(如果终究使用的话)作为附加组分，以提供额外的交联密度。由于本文中提到的独特的分子特征，多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物在辐射固化后表现出明显更小的收缩量，低于5体积％。因此，在辐射固化后在所述涂层中产生的残余应力水平低，导致卷曲角度小。此外，由于所使用的(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物的多官能性，在固化后交联密度非常高。在本发明的一个或多个实施方式中，在辐射固化型硬涂层组合物中，所述主体树脂含量作为所述组合物重量的百分率可以在5％至96％之间的范围内。

交联聚合物的交联密度可以由辐射固化的有效性决定。因此，光引发剂在辐射固化型涂层组合物中发挥关键的重要作用。光引发剂是被特别添加到组合物以将吸收的光能、UV辐射或可见光或其他辐射转变成采取引发性物质例如自由基形式的化学能的化合物。所述辐射固化型硬涂层组合物的自由基聚合引发剂包括至少两种光引发剂，其在用辐射辐照时产生自由基以引发聚合。所述光引发剂可以包括但不限于苯乙酮、茴香偶姻、蒽醌、蒽醌-2-磺酸钠盐单水合物、(苯)三羰基铬、苯偶酰、苯偶姻、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻甲基醚、二苯甲酮、二苯甲酮/1-羟基环己基苯基酮的50/50掺混物、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、4-苯甲酰基联苯、2-苯甲基-2-(二甲基氨基)-4'-吗啉并丁酰苯、4,4'-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4,4'-双(二甲基氨基)二苯甲酮、莰醌,2-氯噻吨-9-酮、二苯并环庚烯酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、4,4'-二羟基二苯甲酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、4-(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4'-二甲基苯偶酰、2,5-二甲基二苯甲酮、3,4-二甲基二苯甲酮、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦/2-羟基-2-甲基苯基乙基甲酮的50/50掺混物、4'-乙氧基苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-乙基蒽醌、二茂铁、3'-羟基苯乙酮、4'-羟基苯乙酮、3-羟基二苯甲酮、4-羟基二苯甲酮、1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基苯基乙基甲酮、2-甲基二苯甲酮、3-甲基二苯甲酮、苯甲酰基甲酸甲酯、2-甲基-4'-(甲基硫基)-2-吗啉并苯基乙基甲酮、菲醌、4'-苯氧基苯乙酮等。

图6示出了符合本发明的一个或多个实施方式的常用可商购UV灯和它们的光谱输出。H灯表现出常规的中压汞电极型灯的输出(小于350纳米)，而V灯表现出向可见区的明显迁移(大于400纳米)。D灯表现出H灯和V灯两者的特征。从固化的观点来看，D灯常用于获得良好的固化深度，而H+灯表现出增强的发射或更短的波长，在促进表面固化中有效。光引发剂是辐射固化型涂层的必不可少的组分，并且除了其他特征例如高反应性和高热稳定性之外，必须在200纳米至480纳米范围内具有尽可能多的吸收。由于所述辐射固化型硬涂层组合物的固有的化学结构，任何单一光引发剂不足以覆盖为在最小辐照剂量下的高效固化提供足够的能量吸收的足够宽的光谱范围。因此，代替单组份光引发剂，可以使用至少两种光引发剂例如一种用于深部固化并且另一种用于表面固化的光引发剂的组合来覆盖更大或甚至完整的辐射光谱，并在最小辐照剂量下提供高效固化。

在本发明的一个或多个实施方式中，在辐射固化型硬涂层组合物中，所述自由基聚合引发剂含量作为所述组合物重量的百分率可以在0.5％至8.0％之间的范围内，优选地在2.0％至5.0％之间的范围内。由于不同光引发剂之间的光谱干扰，已在以组合物的重量计4.5％的总体光引发剂含量下对至少两种组合的光引发剂的比率进行了定量调查和优化。使用TA Instruments的DSC-Q2000，在光辅助的差示扫描量热术(“DSC”)中测量所述样品的固化特征。使用来自于100-W高压汞灯的光。通过将DSC空盘置于样品池上测定光强度。在320纳米至500纳米之间的波长范围内，光强度为80mW/cm²。光聚合在氮气气氛中在25℃下进行。

图7示出了符合本发明的一个或多个实施方式的具有不同自由基聚合引发剂含量(多组分光引发剂)的辐射固化型硬涂层组合物的光引发效率。在图A中，示出了自由基聚合引发剂含量以组合物的重量计为4.5％的仅使用1-羟基环己基苯基酮的辐射固化型硬涂层组合物。在图B中，示出了自由基聚合引发剂含量以组合物的重量计为4.5％的使用重量比为2比1的1-羟基环己基苯基酮和二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的组合的辐射固化型硬涂层组合物。在图C中，示出了自由基聚合引发剂含量以组合物的重量计为4.5％的使用重量比为3比1的1-羟基环己基苯基酮和二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的组合的辐射固化型硬涂层组合物。在图D中，示出了自由基聚合引发剂含量以组合物的重量计为4.5％的使用重量比为4比1的1-羟基环己基苯基酮和二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的组合的辐射固化型硬涂层组合物。

这些图示出了代表性涂层组合物的焓值和固化时间。如图A中所示，在第一辐照周期(每个辐照周期为0.6秒)中消耗大约35％的光引发剂，并且为了引发高达90％的固化剂需要两个附加的辐照周期。如图B中所示，在第一辐照周期中存在固化有效性的提高，因为在所述第一辐照周期中约65％的光引发剂被激发。这表明多组分光引发剂的使用比单组分光引发剂更加有效。如图C和图D中所示，由于二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的比例降低，光引发效率提高到在第一辐照周期中消耗超过80％的光引发剂。该结果表明，在设计用于以最低辐照剂量高效固化的多组分光引发剂中，不同光引发剂之间的吸收光谱干扰是重要的标准。因此，可以将至少两种不同的光引发剂例如一种用于深部固化和另一种用于表面固化的光引发剂组合，以在相同的辐射暴露下提供足够的交联效率。这在厚度为10微米或更大的硬涂层的厚膜的情况下是极为重要的。

正如上面讨论的，交联的聚合物材料通常不能通过基于溶液的施用方法直接施加或涂层在基材或筛网上，这是因为交联聚合物不可溶于任何溶剂并且当置于溶剂中时仅仅溶胀。涂层组合物通常以液体状态提供，以允许分子移动并更高效地反应。然而，在许多应用中，在所述涂层组合物中利用溶剂来提供成本效益高的溶液过程和其他性质调节，包括粘度。就此而言，溶剂是所述涂层组合物的重要组分，因为它在确定粘度、膜厚度、涂层质量和用于有效去除溶剂的烘烤过程的参数中发挥极为重要的作用。溶剂含量可以取决于所使用的涂层方法、所需的涂层厚度和完成的涂层产品的性质。所述涂层组合物的固形物含量可以在所述组合物的10重量％至80重量％之间的范围内，并且在某些应用中，溶剂含量在所述组合物的20重量％至30重量％之间的范围内，以调节粘度。

正如上面讨论的，多个末端封端的(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物的主体树脂的辐射固化型硬涂层组合物具有500至20,000之间的范围内的大分子量和每个分子2至15个之间的丙烯酸酯官能团。当置于溶剂中时，所述寡聚物和聚合物由于聚合物的随机卷曲链的缠结，可能潜在地在微米尺度上聚集。这种微米尺度聚集的出现引起涂层质量的不一致性，并且牺牲了光学品质，导致低透光度和高雾度。用于所述辐射固化型硬涂层组合物的理想溶剂包括能够在生产可接受的条件下溶解涂层树脂，提供适合的涂层质量，在粘度对固形物含量曲线的斜率的基础上提供对目标膜厚度的可接受的制造公差，以及在软烘烤阶段中确保溶剂完全蒸发的快速干燥速率。所述软烘烤阶段是涂层在基材上的沉积与辐射固化之间的物理过程，其中液体浇铸的树脂通过溶剂蒸发被转变成相对固体的膜。在某些情况下，可以利用温度受控的烤箱通道来确保添加的溶剂完全消除，因为任何残留的溶剂都可能不利地影响涂层的固化和抗划性能。

在本发明的一个或多个实施方式中，可以任选地用于所述辐射固化型硬涂层组合物的溶剂可以包括但不限于酮类型的溶剂(无环酮和环状酮两者)例如丙酮、甲乙酮、异丁基乙基酮和环戊酮、环己酮，以及醇类型的溶剂例如乙氧基乙醇、甲氧基乙醇和1-甲氧基-2-丙醇。环戊酮的使用有利地倾向于最小化在施用后捕获在涂层中的空气泡。此外，捕获的空气泡的减少提高了在辐射固化期间诱导的交联。空气泡倾向于含有大约21体积％的氧气，并且氧气倾向于淬灭自由基。此外，作为涂料载体可以使用两种或更多种溶剂的共溶剂。大量的各种不同溶剂使得在调节辐射固化型硬涂层组合物的粘度中具有灵活性，所述组合物用于各种不同的涂层技术包括例如喷墨印刷、喷涂、狭缝涂、浸涂、幕涂、凹版涂和反向凹版涂。本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，可以使用其他涂层技术。

在本发明的一个或多个实施方式中，可以使用上述组分的各种不同组合来产生表现出所述涂层组合物的不同程度的各种特征的辐射固化型硬涂层组合物。尽管在本文中提供了几种示例性组合，但从本公开获益的本领域普通技术人员将会认识到，根据本发明的一个或多个实施方式，可以使用其他组合。

在某些实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物可以包括包含多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物的主体树脂和包含预定比率的至少两种光引发剂的自由基聚合引发剂，所述引发剂在用辐射辐照时产生高度反应性物质。所述主体树脂可以包含以组合物的重量百分率计含量在5％至90％之间的范围内的脂族氨酯丙烯酸酯，以及以组合物的重量百分率计含量在0％至70％之间的范围内的PETA。所述自由基聚合引发剂可以包含以组合物的重量百分率计含量在1％至5％之间的范围内的在200纳米至300纳米之间的范围内具有最大吸收的引发剂例如1-羟基环己基苯基酮以吸收较短波长，以及以组合物的重量百分率计含量在0.5％至4％之间的范围内的在300纳米至420纳米之间的范围内具有吸收的引发剂例如二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦以吸收较长波长，其中对于给出的实例来说，所述预定比率为4比1。在本发明的一个或多个实施方式中，所述第一引发剂与第二引发剂的预定比率在5比1至2比1之间的范围内。溶剂包含以组合物的重量百分率计含量在10％至80％之间的范围内的1-甲氧基-2-丙醇。将所述涂层组合物沉积在PMMA和PET基材上，然后进行UV辐射固化，以获得厚度在5微米至20微米范围内的硬涂层膜。施加的硬涂层根据ASTM D-3363试验在750克负载下表现出高铅笔硬度(对于PMMA基材来说8H至9H，对于PET基材来说4H至6H)，根据ASTM F-2357试验在使用750克负载的1000个循环的钢丝绒试验后表现出出色的抗磨性并且没有明显划伤，并且根据ASTM D-3359试验表现出5B的出色胶粘性。

在其他实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物可以包括包含多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物的主体树脂和包含预定比率的至少两种光引发剂的自由基聚合引发剂，所述引发剂在用辐射辐照时产生高度反应性物质。所述主体树脂可以包含以组合物的重量百分率计含量在5％至96％之间的范围内的超支化聚酯丙烯酸酯寡聚物，以及以组合物的重量百分率计含量在0％至70％之间的范围内的PETA。所述自由基聚合引发剂可以包含以组合物的重量百分率计含量在1％至5％之间的范围内的在200纳米至300纳米之间的范围内具有最大吸收的引发剂例如1-羟基环己基苯基酮以吸收较短波长，以及以组合物的重量百分率计含量在0.5％至4％之间的范围内的在300纳米至420纳米之间的范围内具有吸收的引发剂例如二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦以吸收较长波长，其中对于给出的实例来说，所述预定比率为4比1。在本发明的一个或多个实施方式中，所述第一引发剂与第二引发剂的预定比率在5比1至2比1之间的范围内。溶剂包含以组合物的重量百分率计含量在10％至80％之间的范围内的1-甲氧基-2-丙醇。将所述涂层组合物沉积在PMMA和PET基材上，然后进行UV辐射固化，以获得厚度在5微米至20微米范围内的硬涂层膜。施加的硬涂层根据ASTM D-3363试验在750克负载下表现出高铅笔硬度(对于PMMA基材来说8H至9H，对于PET基材来说4H至6H)，根据ASTM F-2357试验在使用750克负载的1000个循环的钢丝绒试验后表现出出色的抗磨性并且没有明显划伤，并且根据ASTM D-3359试验表现出5B的出色胶粘性。

在其他实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物可以包括包含多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物的主体树脂和包含预定比率的至少两种光引发剂的自由基聚合引发剂，所述引发剂在用辐射辐照时产生高度反应性物质。所述主体树脂可以包含以组合物的重量百分率计含量在5％至90％之间的范围内的脂族氨酯丙烯酸酯，以及以组合物的重量百分率计含量在0％至70％之间的范围内的PETA。所述自由基聚合引发剂可以包含比率为1比1的1-羟基环己基苯基酮含量和二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦含量，其中以组合物的重量百分率计每种引发剂在1％至4％之间的范围内。在本发明的一个或多个实施方式中，所述第一引发剂与第二引发剂的预定比率在5比1至2比1之间的范围内。包含1-甲氧基-2-丙醇的溶剂含量以组合物的重量百分率计在10％至80％之间的范围内。将所述涂层组合物沉积在PMMA和PET基材上，然后进行UV辐射固化，以获得厚度在5微米至20微米范围内的硬涂层膜。施加的硬涂层根据ASTM D-3363试验在750克负载下表现出高铅笔硬度(对于PMMA基材来说4H至7H，对于PET基材来说2H至4H)，根据ASTM F-2357试验在使用750克负载的1000个循环的钢丝绒试验后表现出出色的抗磨性并且没有明显划伤，并且根据ASTM D-3359试验表现出5B的出色胶粘性。

本发明的一个或多个实施方式的优点可以包括下列一项或多项：

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物提供的硬涂层易于施加，在单一UV辐照周期中高效固化，提供改进的柔性和硬度，并提供用于制造环境的改进的加工性能。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物提供了改进的柔性，同时维持高水平的硬度以及抗划性和抗磨性。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物降低脆性和易碎性，其减少或消除了在具有施加的涂层的基材的制造后加工中出现的不想要的断裂、开裂和其他故障模式。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物通过降低残余应力而减少卷曲，其显著减小当涂层被施加到具有低机械强度的基材例如在触摸传感器应用中使用的柔性PET基材时的卷曲角度。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物包括主体树脂，其包含多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物包括包含多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物的主体树脂，所述寡聚物或聚合物可以源自于各种不同的化学骨架，包括例如多元醇、聚酯、聚氨酯、聚醚、环氧化物和丙烯酸系。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物包括包含多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物的主体树脂，所述寡聚物或聚合物可以是直链或支链的。由于所述树脂的骨架和分子几何结构，这些多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物在液体状态下是高粘性的。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物包括包含多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物的主体树脂，其在固化后形成具有高拉伸强度和模量的坚硬且刚性的聚合物。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物包括包含多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物的主体树脂，其在固化后表现出相对小的体积收缩，这诱导了低水平的残余应力并减少施加的涂层的卷曲角度。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物包括多组分光引发剂，其包含至少两种不同的光引发剂。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物包括多组分光引发剂，其包含一种或多种表面固化剂和一种或多种深部固化剂，其提高固化效率并沿着施加的涂层的深度提供均匀的固化。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物包括多组分光引发剂，其在200纳米至480纳米之间的范围内提供显著吸收。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物包括多组分光引发剂，其使得光谱干扰最小化。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物包括多组分光引发剂，其在单一辐照周期中提供高水平的光引发效率。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物包括多组分光引发剂，其在大批量制造环境中允许高达每分钟200英尺的高涂层速度，并具有低缺陷、高产率和出色的涂层性能。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物包括溶剂或共溶剂，其防止多(甲基)丙烯酸酯官能化的寡聚物或聚合物在微米尺度下的聚集。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物包括溶剂或共溶剂，其减少或消除淬灭自由基的空气泡并降低涂层的光学性能。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物提供改进的光学性能，包括高的透光率和低雾度。

在本发明的一个或多个实施方式中，辐射固化型硬涂层组合物可以使用喷涂、狭缝涂、浸涂和反向凹版涂技术有效地施用。

尽管已参考上述实施方式对本发明进行了描述，但从本公开获益的本领域技术人员将会认识到，可以在本文中所公开的本发明的范围之内设计其他实施方式。因此，本发明的范围应该只受权利要求书限制。