液体涂布的基板上的离散液体涂层以及在形成层合物方面的用图_5

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接到光学基板的显示面板,如果用匹配或几乎匹配面板和基板的折射率的光学材料填充两 者之间的间隙,则该光学组件可具有有益效果。例如,可减少介于显示面板和外覆盖片之间 固有的阳光和环境光线反射。可在环境条件下改善显示面板的色域和对比度。具有填充间 隙的光学组件与具有气隙的相同组件相比,还可具有改善的抗震性。
[0188] 用于填充光学部件或基板之间的间隙的光学材料通常包括粘合剂和各种类型的 固化聚合物组合物。然而,这些光学材料不适用于制备在以后希望拆卸或再加工时几乎不 损坏或不损坏其部件的光学组件。该再加工性特征是光学组件所需要的,因为部件往往易 碎而且昂贵。例如,如果在组装时或组装后观察到缺陷,或者如果覆盖片在出售后损坏,则 通常需要将覆盖片从显示面板移除。希望在几乎不或不损坏部件的情况下,通过从显示面 板移除覆盖片来对组件进行再加工。随着可用的显示面板的尺寸或面积不断增加,再加工 性变得越来越重要。
[0189] 光学组件
[0190] 特别是需要高效和严格的光学质量时,可能难以制造尺寸或面积大的光学组件。 光学部件之间的间隙可通过如下方法填充:向间隙中浇注或注射可固化组合物,然后使组 合物固化,以使部件粘接在一起。然而,这些常用组合物的流出时间较长,这造成用于制造 大型光学组件的方法的效率低下。
[0191] 本文所公开的光学组件包括粘合剂层和光学部件,特别是显示面板和基本上透光 性的基板。在几乎不或不损坏部件的情况下,粘合剂层允许人们对组件进行再加工。任选 地,粘合剂层在玻璃基板之间的分裂强度为约15N/mm或更小、10N/mm或更小、或6N/mm或更 小,使得在几乎不或不损坏部件的情况下,可获得再加工性。在1X1英寸(2. 54X2. 54cm) 面积内,分裂的总能量可小于约25kg-mm。
[0192] 基本h诱明的基板
[0193] 用于光学组件的基本上透明的基板可包含多种类型和材料。基本上透明的基板适 用于光学应用,并且在460nm至720nm的范围内通常的可见光透射率为至少85 %。基本上 透明的基板每毫米厚度的透射率可为大于约85% (在460nm处)、大于约90% (在530nm 处)以及大于约9〇% (在67Onm处)。
[0194] 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、钠钙玻璃和 其它适于作为保护盖用于显示器应用的玻璃。可使用的一种特殊玻璃包含可得自康宁公司 (Corning Inc.)的EAGLE XG和JADE玻璃基板。可用聚合物包括聚酯膜(诸如聚对苯二 甲酸乙二酯、聚碳酸酯膜或板)、丙烯酸膜(诸如聚甲基丙烯酸甲酯膜)和环烯烃聚合物膜 (诸如ZEONOX和ZE0N0R,可得自瑞翁株式会社(Zeon Chemicals L. P))。基本上透明的基 板优选地具有接近显示面板和/或粘合剂层的折射率的折射率;例如,约1. 4至约1. 7。基 本上透明的基板的厚度通常为约0. 5mm至约5mm。
[0195] 基本上透明的基板可包括触摸屏。触摸屏是熟知的,并且通常包括设置在两炔基 本上透明的基板之间的透明导电层。例如,触摸屏可包括设置在玻璃基板和聚合物基板之 间的铟锡氧化物。
[0196] 粘合剂层
[0197] 粘合剂层适用于光学应用。例如,粘合剂层在460nm至720nm范围内可具有至少 85%的透射率。每毫米厚度的粘合剂层在460nm处可具有大于约85%的透射率,在530nm 处具有大于约90%的透射率,以及在670nm处具有大于约90%的透射率。这些透射率特征 在整个电磁波谱的可见区域提供了均匀的光透射,这对于维持全彩显示器中的色点而言是 重要的。
[0198] 粘合剂层的透明特性的彩色部分通过其颜色坐标(如CIE L*a*b*规则所表示) 进一步限定。例如,颜色的b*分量应当为小于约1,更优选地小于约0.5。b*的这些特性提 供了较低的黄度指数,这对于维持全彩显示器中的色点是重要的。
[0199] 粘合剂层的透明特性的雾度部分通过粘合剂层的雾度百分比值进一步限定,该雾 度百分比值通过雾度计(例如得自毕克-加特纳公司(Byk Gardner)的HazeGard Plus或 得自亨特实验室公司(Hunter Labs)的UltraScan Pro)测量。光学透明制品优选地具有 小于约5%,优选地小于约2%,最优选地小于约1%的雾度。这些雾度特性提供较低光散 射,这对于维持全彩显示器中的输出质量是重要的。
[0200] 出于上述原因,粘合剂层优选地具有与显示面板和/或基本上透明的基板的折射 率匹配或密切匹配的折射率。通过正确选择粘合剂组分,可控制粘合剂的折射率。例如,通 过掺入包含较高含量的芳族结构或包含硫或卤素(诸如溴)的低聚物、稀释单体等可增加 折射率。反之,通过掺入包含较高含量的脂族结构的低聚物、稀释单体等可将折射率调节到 较低值。例如,粘合剂层可具有约1. 4至约1. 7的折射率。
[0201] 通过正确选择粘合剂组分可保持粘合剂的透明度,粘合剂组分包括低聚物、稀释 单体、填料、增塑剂、增粘树脂、光引发剂和有助于粘合剂总体性质的任何其它组分。具体地 讲,除非雾度是所需的结果,例如用于漫射粘合剂应用,否则粘合剂组分应彼此相容,例如 它们不应在固化到域尺寸和折射率差引起光散射和雾度增大的时间点之前或之后进行相 分离。此外,粘合剂组分应不含这样的粒子,该粒子不溶于粘合剂配方、以及大到可以散射 光从而形成雾度。如果雾度是所需的,例如在漫射粘合剂应用中,那么这可能是合格的。此 外,各种填料(诸如触变性材料)应充分分散,以免形成可造成透光率损失和雾度增加的相 分离或光散射。此外,如果雾度是所需的,例如在漫射粘合剂应用中,那么这可能是合格的。 另外,这些粘合剂组分不应该因为(例如)施加颜色或增加粘合剂层的b*值或黄度指数而 致使颜色透明特性降低。
[0202] 粘合剂层(即,涂布在基板上的第一涂布液体或LOCA的贴片)可用于光学组件, 所述光学组件包括显示面板、基本上透明的基板和设置在显示面板与基本上透明的基板之 间的粘合剂层。
[0203] 粘合剂层可具有任何厚度。光学组件中采用的特定厚度可由许多因素决定,例如, 使用该光学组件的光学装置的设计可能需要在显示面板和基本上透明的基板之间具有某 种程度的间隙。粘合剂层通常具有约I ym至约5mm、约50 μL?至约1mm、或约50 μL?至约 0. 2mm的厚度。
[0204] 可使用如美国专利No. 5, 867, 241中所述的装配夹具来制备光学组件。在此方法 中,提供包括平板的夹具,其中销钉被压入该平板中。将这些销钉以预定的构型设置,以产 生与显示面板和待附接到该显示面板上的部件的尺寸对应的销钉区。这些销钉被布置成使 得当显示面板和其它部件降低到销钉区内时,显示面板和其它部件的四个角各自由这些销 钉保持到位。该夹具在适当控制对齐公差的情况下辅助光学组件各部件的组装和对齐。这 种组装方法的另外的实施例在美国专利No. 6, 388, 724中有所描述,该专利描述了可如何 使用支脚、填隙片和/或垫片以将部件彼此保持在固定的距离处。
[0205] 固化
[0206] 在一些实施例中,所述工艺还包括通过施加热、光化辐射、电离辐射或它们的组合 来固化涂布液体。
[0207] 可使用任何形式的电磁辐射,例如可使用紫外线辐射和/或热来固化液体组合 物。也可使用电子束辐射。据称,上述液体组合物采用光化辐射(即导致产生引发剂光化 活性的辐射)固化。例如,光化辐射可包括约250nm至约700nm的辐射。光化辐射的供应 源源包括:钨卤灯、氙弧灯和汞弧灯、白炽灯、杀菌灯、荧光灯、激光器和发光二极管。可使 用高强度连续发射系统提供紫外线辐射,例如使用得自辐深紫外线系统公司(Fusion UV Systems)的那些系统。
[0208] 在一些实施例中,可将光化辐射施加到液体组合物层的全部或一部分上,使得组 合物在暴露于光化辐射的区域中部分聚合。可将液体组合物设置在显示面板和基本上透明 的基板之间,然后使之部分聚合。可将液体组合物设置在显示面板或基本上透明的基板上, 然后使之部分聚合,接下来可将显示面板和基板中的另一个设置在部分聚合的层上。
[0209] 在一些实施例中,可向液体组合物的层施加光化辐射,使得组合物完全或几乎完 全聚合。可将液体组合物设置在显示面板和基本上透明的基板之间,然后使之完全或几乎 完全聚合。可将液体组合物设置在显示面板或基本上透明的基板上并使之完全或几乎完全 聚合,然后可将显示面板和基板中的另一个设置在聚合的层上。
[0210] 在组装过程中,通常期望具有基本上均匀的液体组合物层。然后,可施加辐射,以 形成粘合剂层。
[0211] 显示而板
[0212] 在一些特定的示例性实施例中,层合物包括选自以下的显示面板:有机发光二极 管显示器、有机发光晶体管显示器、液晶显示器、等离子体显示器、表面传导电子发射显示 器、场发射显示器、量子点显示器、液晶显示器、微型机电系统显示器、铁液显示器、厚膜电 介质电致发光显示器、伸缩像素显示器或激光荧光体显示器。
[0213] 显示面板可包括任何类型的面板,诸如液晶显示面板。液晶显示面板是众所周知 的,通常包含设置在两炔基本上透明的基板(诸如玻璃基板和聚合物基板)之间的液晶材 料。如本文所用,基本上透明是指适用于光学应用的基板,例如在460nm至720nm范围内透 射率为至少85%的基板。每毫米厚度的光学基板可在460nm处具有大于约85%的透射率, 在530nm处可具有大于约90 %的透射率,以及在670nm处可具有大于约90 %的透射率。用 作电极的透明导电材料位于基本上透明的基板的内表面上。在一些情况下,基本上透明的 基板的外表面上设有实质上仅一种偏振态的光通过的偏振膜。当在整个电极上选择性地施 加电压时,液晶材料重新定向,以调整光的偏振态,使得图像形成。液晶显示面板还可包括 液晶材料,该液晶材料设置在薄膜晶体管阵列面板和共用电极面板之间,其中薄膜晶体管 阵列面板具有多个以矩阵图案排列的薄膜晶体管,共用电极面板具有共用电极。
[0214] 显示面板可包括等离子体显示面板。等离子体显示面板是熟知的,并通常包括设 置在位于两块玻璃面板之间的微小气室中的稀有气体(诸如氖气和氙气)的惰性混合物。 控制电路对面板内的电极充电,这引起气体电离并且形成等离子体,而等离子体随后激发 焚光粉发光。
[0215] 显示面板可包括有机电致发光面板。这些面板基本上为设置在两块玻璃面板之间 的有机材料层。有机材料可包括有机发光二极管(OLED)或聚合物发光二极管(PLED)。这 些面板是熟知的。
[0216] 显示面板可包括电泳显示器。电泳显示器是熟知的,并且通常用于称为电子纸 (electronic paper或e-paper)的显示技术。电泳显示器包含设置在两块透明电极面板之 间的液体带电材料。液体带电材料可包含悬浮在非极性烃中的纳米粒子、染料和带电试剂, 或用悬浮在烃类材料中的带电粒子填充的微胶囊。微胶囊也可悬浮在液体聚合物层中。
[0217] 本文所公开的光学组件和/或显示面板可用于多种光学装置中,这些装置包括 (但不限于)手持装置(诸如电话)、电视机、计算机显示器、投影仪、指示牌。该光学装置 可具有背光。
[0218] 将参照下面的非限制性详细实例进一步描述本公开的示例性实施例的操作。提供 这些实例以进一步说明各种具体的和优选的实施例和技术。然而,应当理解,可以在不脱离 本发明范围的前提下进行多种变型和更改。
[0219] 实例
[0220] 这些实例仅用于说明性目的,并且不旨在过度限制所附权利要求书的范围。尽管 阐述本发明广义范围的数值范围和参数为近似值,但具体例子中阐述的数值尽可能精确地 报告。然而,任何数值都固有地包含一定的误差,这些误差不可避免地由在其相应的试验测 定中存在的标准偏差引起。在最低程度上,每一个数值参数并不旨在限制等同原则在权利 要求书保护范围上的应用,至少应该根据所记录的数值的有效数位和通过惯常的四舍五入 法来解释每一个数值参数。
[0221] 材料说明
[0222] 除另有说明外,否则在实例和说明书其它部分中的所有份数、百分比、比例等均为 按重量计。除非另有说明,否则可被使用的溶剂和其它试剂可得自威斯康星州密尔沃基的 奥德里奇化学公司(Sigma-Aldrich Chemical Company (Milwaukee, WI)) 〇
[0223] 测试方法
[0224] 粘度测量
[0225] 通过使用得自特拉华州纽卡斯尔的TA仪器公司(TA Instruments, New Castle, Delaware)的配备有40mm、1。不锈钢圆锥和板的AR2000流变仪 (AR2000Rheometer)进行粘度测量。在25°C下,利用稳态流方法以0. 01至100秒-1的若干 剪切速率测量粘度,其中圆锥和板之间的间隙为28 μ m。
[0226] 实骀设各
[0227] 第一涂布设备大致如图1所示进行构造。将基板支承件52安装在精密滑动 轴承(以型号SHS-15从日本东京的THK公司(HK Co. (Tokyo, JP))商购获得)上, 并通过致动器(以I⑶10-100A1型直线电机从维吉尼亚州拉德福的科尔摩根公司 (K〇llm〇rgen(Radf〇rd,VA))商购获得)移动,所述制动器具有驱动器/放大器(以型号 AKD-P00306-NAEC-0000也从科尔摩根公司(Kollmorgen)商购获得)。安装在基板支承件上 方的是狭缝式模头形式的涂布头,其具有腔体并且为常规的类型,宽度为4英寸(102mm)。 涂布头安装在线性致动器(以型号I⑶10-100从科尔摩根公司(Kollmorgen)商购获得) 上。与线性致动器成一整体的编码器用于结合物理标准(精密填隙片)监控狭缝与基板表 面之间的模隙。可以预期,可以另外使用其它位置传感器,诸如激光三角传感器,尤其是当 基板的平整度有问题时。在实施过程中已经发现,致动器、传感器、部件的物理几何形状和 机械系统的刚度在实现贴片的高尺寸准确度以及前缘和后缘的清洁的能力方面均具有一 定的作用。
[0228] 使用100mL不锈钢注射器90 (以型号702261从马萨诸塞州霍利斯顿的哈佛精密 仪器公司(Harvard Precision Instruments, Inc. (Holliston, MA))商购获得)来将流体 分配到流体线路92中。致动器96为得自科尔摩根公司(Kollmorgen)的I⑶10-100A1型 直线电机,具有以型号AKD-P00306-NAEC-0000也从科尔摩根公司(Kollmorgen)商购获得 的驱动器/放大器。传感器98为以具有20微米条带刻度的RGH20L-9517-9125从伊利诺 州霍夫曼伊斯塔特的雷尼绍公司(Renishaw, Inc. (Hoffman Estates, IL))商购获得的读出 头。上文所述的若干压力传感器以280E (IOOpsig范围;(689kPa))从马萨诸塞州巴克斯柏 路的西特系统公司(Setra Systems, Inc. (Boxborough, MA))商购获得。控制器60以配备 有点对点运动轮廓的CX1030从明尼苏达州伯恩斯维尔的倍福自动化有限公司(BeckhofT Automation LLC(Burnsville, MN))获得。
[0229] 在下文的若干实例中,以两种方式使用由控制器执行的运动轮廓,以实现精确的 贴片涂布。第一种方式是使用位置轮廓确定所施加的贴片的最终形状。最初通过使用体积 计算和物理模型创建轮廓,以确定合适的材料流速和每个瞬间的位置。在相对于基板的模 头位置上,流速的集成确定涂布表面的轮廓。此外,输入轮廓以相对于表面定位模头,以及 基板相对于模头的位置和速度。
[0230] 然后,施加多个涂层并测量实际获得的轮廓。由于高阶物理的影响,在预测的边缘 起始位置、结束位置和轮廓与实际结果之间存在一定的差别。通过反复调整运动轮廓,减小 或消除与所需轮廓的这些差别。例如,如果贴片起始边缘滞后100微米(可能因为瞬时模 型与泵、模头和递送系统的几何形状的实际模型具有一些误差,包括流体动力学),则可以 通过随时间推移集成的速度推进起始轮廓,以便等于100微米。相似地,如果起始边缘不够 锐利,那么可以引入初始步骤,以便在开始处提供另外的流体,从而增加边缘锐度。
[0231] 其中使用轮廓的第二种方式是管理位置、速度、加速度和跳动率(或更具体地讲, 位置/时间公式以及它最初的三个导数)。例如,有人可能会认为,仅仅通过使设备提供尽 可能接近无限锐利的步骤就可以获得良好的前缘或后缘。然而,经验显示会出现若干问题。 一个问题是如果实际轮廓不在控制器能力范围内(由于物理限制),那么就会产生计划路 径与实际路径的差别。这导致涂布轮廓误差。
[0232] 第二个方面是,当向机械施加高力时,模头和泵的位置会发生机械偏转。这引起另 外的误差。此外,这些缺陷储存能量,这导致机械部件"发出声响",这使得在发生起始脉冲 很久以后出现轮
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