使用含硅光聚合性组合物的光学粘接的制作方法

专利名称：使用含硅光聚合性组合物的光学粘接的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学部件的光学粘接，更具体地讲，涉及使用含硅光聚合性组合物对 显示部件进行光学粘接。
背景技术：
光学粘接可用于通过使用光学级粘合剂将两个光学元件粘合在一起。在显示器应 用中，光学粘接可用于将诸如显示面板、玻璃板、触摸屏、漫射体、刚性补偿片、加热器以及 柔性薄膜(如偏振片和延迟片)之类的光学元件粘合在一起。显示器的光学性能可通过使 内部反射表面的数量减至最少而得到改善，因此最好消除显示器中光学元件之间的气隙或 至少使气隙数量减至最少。

发明内容
本文公开一种包括显示面板的光学组件。在一个方面，该光学组件包括显示面 板；基本透明的基板；以及设置在显示面板和基本透明的基板之间的光聚合性层，其具有 大于10 μ m至约12mm的厚度，其包含含有硅键合氢和脂肪族不饱和基团的含硅树脂，以及 以每百万份光聚合性层约0. 5至约30份钼的量存在的钼光催化剂。在一些实施例中，显示 面板可包括液晶显示面板。在一些实施例中，基本透明的基板可包括触摸屏。本文还公开了一种制作光学组件的方法。在一个方面，该方法包括提供显示面 板；提供包括基本透明的基板或偏振片的基板；将光聚合性组合物设置在显示面板和基板 中的一者上，该光聚合性组合物包含含有硅键合氢和脂肪族不饱和基团的含硅树脂，以及 以每百万份光聚合性组合物约0. 5至约30份钼的量存在的钼光催化剂。将显示面板和基板 中的另一者设置在光聚合性组合物上，使得在显示面板和基板之间形成厚度从大于10 μ m 至约12mm的光聚合性层；以及通过施加波长为700nm或以下的光化辐射使光聚合性层光聚 合。
在另一方面，该方法包括提供显示面板；提供包括基本透明的基板或偏振片的 基板；在显示面板和基板之间形成密封，以在显示面板和基板之间形成腔，该腔具有从大于 10 μ m至约12mm的厚度；将光聚合性组合物设置到腔中，该光聚合性组合物包含含有硅键 合氢和脂肪族不饱和基团的含硅树脂，以及以每百万份光聚合性组合物约0. 5至约30份钼 的量存在的钼光催化剂。通过施加波长为700nm或以下的光化辐射使光聚合性组合物光聚 合。本文所公开的光学组件可用于光学装置中，该光学装置包括(例如)具有显示器 的手持装置、电视机、计算机监视器、笔记本电脑显示器或数字标牌。本发明的这些方面和其他方面在以下“具体实施方式
”中描述。上述发明内容不 应理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅受本文所示出的权利要求的限定。


结合以下附图和以下具体实施方式
可以更加全面地理解本发明。图1为示例性光学组件的示意剖视图。图2为含硅光聚合圆片的实例和比较例的照片。
具体实施例方式光学粘接为用于改善显示器性能的熟知工艺。显示器粘接可通过消除显示器中的 气隙来提供多种有益效果，包括改善的日光下可读性、改善的对比度和亮度、改善的耐用性 以及抗高冲击和振动性，并且可消除显示面板和覆盖板之间的凝结和水汽聚集。鉴于显示 器粘接的益处，其仍处于利基市场(niche market)是出人意料的，并且粘接型显示器占显 示器的一小部分，而且许多粘接型显示器作为售后活动而制作。显示器行业中拒绝广泛采用光学粘接的主要原因或者是光学粘接组合物和工艺 的选择未能提供足够长期的光学性质(例如聚氨酯可随时间而严重变黄)，或者是光学粘 接组合物的固化性质不适于高速、大批量制造(RTV有机硅虽具有合适的光学性质，但需要 高温和/或长时间来固化)。本文所公开的发明描述了使用含硅光聚合性组合物的光学粘接，在光聚合时该组 合物意想不到地提供极端条件下的极佳光学性能以及高速、批量制造能力所需的快速固 化。含硅光聚合性组合物包含含有硅键合氢和脂肪族不饱和基团的含硅树脂，以及以每 百万份组合物约0. 5至约30份钼的量存在的钼光催化剂。含硅光聚合性组合物可用来形成含硅光聚合性层(其在本文中称为光聚合性 层)，其可用于光学粘接应用中。光聚合层可具有一项或多项优势。其一是，光聚合性层能 够光稳定或热稳定。本文中，光稳定是指材料在长时间暴露于光化辐射的情况下、尤其是相 对于有色的或光吸收的降解产物的形成来说，不发生化学降解。本文中，热稳定是指材料在 长时间暴露于热的情况下、尤其是相对于有色的或吸收光的降解产物的形成来说，不发生 化学降解。此外，具有相对快速固化机制(例如，数秒到少于30分钟)的含硅树脂被优选， 以缩短制造时间并降低组件的总成本。光聚合性层的折射率可设计成与光学部件的折射率密接匹配。通常，理想的是相 邻部件具有尽可能密接匹配的折射率，以使从相邻部件之间的界面反射的光量最小化。从 界面反射的光可导致对比度下降，从而影响(例如)外部可视性。光聚合性层也具有适于光学应用的透明度。例如，对于460nm、530nm和670nm波长 的光，光聚合性层的按每毫米厚度的透射率分别大于约85%、大于约90%和大于约90%。 这些透射率特征在整个电磁波谱的可见区域提供了均勻的光透射，这对于维持全彩显示器 中的色点而言是重要的。相比由诸如环氧树脂的常规材料制成的层，由含硅光聚合性组合物制成的光聚合 性层可形成更坚固的粘接。之所以能获得更坚固的粘接，是因为含硅光聚合性组合物具有 弹性体或凝胶状性质。含硅光聚合性组合物是柔软的并且可在光学组件经受显著的突发性 热冲击或反复的中等温度冲击时防止粘合剂失效。柔软的光学粘接组合物可使组件内可导 致视觉异常和亮度不规则的机械应力最小化。一些制造商已避免在(例如)显示面板和 其他类型的光学部件之间使用粘接层，代之以将两者机械连接而在两者之间形成气隙。然而，气隙的存在导致显示器内界面处的反射增加，这给显示器的亮度和对比度带来了不利影响。由含硅光聚合性组合物制成的光聚合性层还可具有一些优点，因为它可在各种用 于光学粘接光学部件的方法中得到应用。参见图1，其中示出示例性光学组件的示意剖视图。光学组件10包括显示面板12、 基本透明的基板14和含硅光聚合性层16。用光化辐射照射含硅光聚合性层16以使光聚合 性层至少部分聚合。该至少部分聚合的层将显示面板10和基本透明的基板14粘接，以使 它们光耦合。显示面板和基本透明的基板粘接在一起，使得显示面板和基本透明的基板在 光学组件10移动时基本上不彼此相对移动。光学粘接适用于将透明覆盖层加到各种显示面板上，例如液晶显示面板、OLED显 示面板和等离子体显示面板。在一些实施例中，光学组件包括液晶显示组件，其中显示面板包括液晶显示面板。 液晶显示面板是众所周知的，通常包含设置在两块基本透明的基板(诸如玻璃基板和聚合 物基板)之间的液晶材料。如本文所用，基本上透明是指对于460nm、530nm和670nm波长 的光，基板的按毫米厚度的透射率分别大于约85%、大于约90%和大于约90%。用作电极 的透明导电材料设在基本透明的基板的内表面上。在一些情况下，基本透明的基板的外表 面上设有实质上仅一种偏振态的光通过的偏振膜。当跨越电极之间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，从而形成图像。液晶显示面板还可包括液晶材料，该 液晶材料设置在具有多个以矩阵图案排列的薄膜晶体管(TFT)的TFT阵列面板和具有共用 电极的共用电极面板之间。在一些实施例中，光学组件包括等离子体显示组件，其中显示面板包括等离子体 显示面板。等离子体显示面板是众所周知的，通常包括设置在位于两块玻璃面板之间的许 多微腔中的稀有气体(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， 使得气体电离而形成等离子体，该等离子体随后激发荧光粉发光。在一些实施例中，光学组件包括有机电致发光组件，其中显示面板包括设置在两 块玻璃面板之间的有机发光二极管或发光聚合物。其他类型的显示面板也可得益于显示器粘接，例如具有触摸屏的电泳显示器，比 如那些用电子墨水实现的电泳显示器。光学组件还可包括基本透明的基板，对于460nm、530nm和670nm波长的光，该基板 按毫米厚度的透射率分别为大于约85%、大于约90%和大于约90%。在通常的液晶显示组 件中，基本透明的基板可称为前盖板或后盖板。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、钠钙硅玻璃和其他作为护盖适用于显示器应用的玻璃。可用的 聚合物包括(但不限于)诸如PET的聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜或聚碳酸酯板、丙烯酸树脂板 以及诸如得自kon Chemicals L. P.的konox和honor的环烯烃聚合物。基本透明的基 板优选地具有接近于显示面板12和/或光聚合性层16的折射率；例如介于1. 45和1. 55 之间。基本透明的基板的厚度通常为约0.5至约5mm。在一些实施例中，基本透明的基板包括触摸屏。触摸屏在本领域中是众所周知的， 通常包括设置在两块基本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。
含硅光聚合性组合物用于形成光聚合性层，该光聚合性层随后可固化而形成光聚 合层。光聚合性层的厚度在从大于IOym至约12mm或从大于IOym至约5mm的范围内。例 如，该厚度可为约2Μμπι。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显示面板和基本透明的基板之间具有某种程度的间隙。 如下文所述，显示面板和基本透明的基板之间的间隙可以机械地设定，例如通过设置在两 者之间的支脚。出于上述原因，光聚合性层优选地具有与显示面板和基本透明的基板的折射率密 接匹配的折射率。在一些实施例中，光聚合性层基本上光学透明。例如，对于460nm、530nm 和670nm波长的光，光聚合性层按毫米厚度的透射率分别为大于约85%、大于约90%和大 于约90%。固化后，光聚合性层可以为高分子量胶质物、凝胶、弹性体或非弹性固体的形式。光聚合性层包括含硅树脂。选择一些优选的含硅树脂，以让这些树脂提供光稳定 且热稳定的光聚合层。 含硅树脂包含硅键合氢和脂肪族不饱和基团。通常，含硅树脂的结合脂肪族不饱和 基团的基团与结合硅键合氢的基团之间发生金属催化的硅氢加成反应。含硅树脂可包括单 体、低聚物、聚合物或它们的混合物。其包括硅键合氢以及脂肪族不饱和基团，因此可进行氢 化硅烷化(即在一个碳-碳双键或三键上加入一个硅键合氢)。硅键合氢以及脂肪族不饱和 基团可存在或可不存在于同一分子中。此外，脂肪族不饱和基团可直接或可不直接与硅键合。在一些实施例中，含硅树脂包含有机硅氧烷(即有机硅)，有机硅氧烷包括有机聚 硅氧烷。S卩，结合脂肪族不饱和基团和硅键合氢的基团可键合到有机硅氧烷上。在一些实 施例中，含硅树脂包含至少两种有机硅氧烷，其中结合脂肪族不饱和基团的基团为一种有 机硅氧烷的一部分，而结合硅键合氢的基团为第二种有机硅氧烷的一部分。在一些实施例中，含硅树脂包含具有至少两个与分子中硅原子键合的脂肪族不饱 和基团(例如烯基或炔基)位点的硅氧烷组分，以及具有至少两个与分子中硅原子键合的 氢原子的有机氢硅烷和/或有机氢聚硅氧烷组分。优选地，含硅树脂这两种组分都包括，其 中以含硅氧烷的脂肪族不饱和基团作为基聚合物(即组合物中的主要有机硅氧烷组分)。在一些实施例中，含硅树脂包含有机聚硅氧烷，其包含脂肪族不饱和基团并且 优选地为直链、环状或支链的有机聚硅氧烷。含硅树脂可包含有机硅氧烷，其具有式 R1aR2bSiOi4^72的单元，其中#为不含脂肪族不饱和基团的单价、直链、支链或环状、未取 代或取代的烃基并具有1至18个碳原子；R2为单价烃基，该单价烃基具有脂肪族不饱和基 团和2至10个碳原子；a为0、1、2或3 ;b为0、1、2或3;并且a+b之和为0、1、2或3 ；其前 提条件是按平均计每个分子中有至少一个R2。含有脂肪族不饱和基团的有机聚硅氧烷在 25 °C下的平均粘度优选为至少5mPa · s。合适的R1基团的例子有烷基，诸如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、 叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、环戊基、正己基、环己基、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，诸如苯基或萘基；烷芳基，诸如4-甲苯基； 芳烷基，诸如苄基、1-苯乙基以及2-苯乙基；以及取代烷基，诸如3，3，3-三氟正丙基、1，1， 2，2-四氢全氟正己基以及3-氯正丙基。在一些实施例中，至少90摩尔％的R1基团为甲基。 在一些实施例中，至少20摩尔％的R1基团为芳基、芳烷基、烷芳基或它们的组合；例如，R1基团可为苯基。合适的R2基团的例子为烯基，诸如乙烯基、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，诸如乙炔基、炔丙基以及1-丙炔基。在 一些实施例中，R2基团为乙烯基或5-己烯基。具有脂肪族碳-碳多键的基团包含具有环脂 族碳-碳多键的基团。在一些实施例中，含硅树脂包含有机聚硅氧烷，其包含硅键合氢并且优选地为直 链、环状或支链的有机聚硅氧烷。含硅树脂可包含有机硅氧烷，其具有式R1aHeSiOi4Ic^2的 单元，其中=R1如上已定义；a为0、1、2或3 ;c等于0、1或2 ；并且a+c之和为0、1、2或3 ； 其前提条件是按平均计每个分子中有至少1个硅键合氢原子。含有硅键合氢的有机聚硅氧 烷在25 °C下的平均粘度优选为至少5mPa · s。在一些实施例中，至少90摩尔％的R1基团 为甲基。在一些实施例中，至少20摩尔％的R1基团为芳基、芳烷基、烷芳基或它们的组合； 例如，R1基团可为苯基。在一些实施例中，含硅树脂包含有机聚硅氧烷，其既含脂肪族不饱和基团又含硅 键合氢。此类有机聚硅氧烷可包含既有化学式R1aR2bSiOwIbv2又有化学式R1ASiOi4^v2的 单元。在这些化学式中，R^R^ib以及c的定义与上文相同，其前提条件是按平均计每个 分子中有至少1个含有脂肪族不饱和基团和1个硅键合氢原子的基团。在一个实施例中， 至少90摩尔％的R1基团为甲基。在一些实施例中，至少20摩尔％的R1基团为芳基、芳烷 基、烷芳基或它们的组合；例如，R1基团可为苯基。在含硅树脂(尤其是有机聚硅氧烷树脂)中，硅键合氢原子与脂肪族不饱和基团 的摩尔比范围可以是0. 5至10. 0摩尔/摩尔，优选地为0. 8至4. 0摩尔/摩尔，更优选地 为1. 0至3.0摩尔/摩尔。对于一些实施例，在上述的有机聚硅氧烷树脂中，其中相当一部分的R1基团为苯 基或优选其他芳基、芳烷基或烷芳基，因为与所有R1基团均为(例如)甲基的材料相比，包 含这些基团能够使材料具有更高的折射率。光聚合性层包含钼光催化剂。通常，钼光催化剂能够通过辐射活化的氢化硅烷化 实现含硅树脂的聚合。使用光化辐射活化的催化剂引发氢化硅烷化的优点包括(1)在不 使显示装置或存在的任何其他材料经受有害温度的情况下使光聚合性层聚合的能力；(2) 配制具有长工作寿命(也称为槽液寿命或储存寿命)的单组分可光聚合的光学组合物的能 力；C3)按使用者的要求使光聚合性层聚合的能力；以及(4)通过避免热聚合型氢化硅烷化 组合物通常要求的对双组分组合物的需求而简化配制工艺的能力。光聚合性层包含用于加速硅氢加成反应的钼光催化剂。通常，给定的光聚合性组 合物或光聚合性层中所用的钼光催化剂的量据称取决于多种因素，诸如辐射源、是否采用 加热、时间量、温度等，并取决于一种或多种含硅树脂的特定化学性质、其反应性和存在于 光聚合性层中的量等。一般知道，提高固化速度需要有较高浓度的钼催化剂。通常，所使用的钼光催化剂 的量为每百万份光聚合性组合物为至少约50至约1000份钼时，可获得快速固化速度。然 而，当暴露于加速环境试验(例如，130°C下储存1000小时)时，这些较高的浓度导致聚合 组合物颜色变深或黄化。此颜色变深不适用于显示器应用中。意想不到的是，已发现适于光学应用并具有足够厚度的光聚合层可由包含极少量钼光催化剂的光聚合性层制成。意想不到的是，所使用的钼光催化剂的量未引起光聚合层 变色，而形成该层的反应速度是可接受的。光聚合性层包含每百万份光聚合性层约0. 5至 约30份钼的量的钼光催化剂。钼光催化剂还可以按每百万份光聚合性层约0. 5至约20ppm 或约0.5至约12ppm钼的量来使用。图2为示出两个圆片并列比较的照片，每个圆片约 2. 7mm厚并由包含含硅树脂和钼光催化剂的光聚合性组合物制成。对于左边的圆片，组分 的氢化硅烷化在存在10份钼的情况下进行；对于右边的圆片，组分的氢化硅烷化在存在50 份钼的情况下进行。左边圆片和右边圆片实验步骤可分别详见实例1和比较例1。可用的钼光催化剂公开于(例如)U. S. 7，192，795 (Boardman等人)以及其中引 用的参考文献。某些优选的钼光催化剂选自Pt(II) β-二酮根络合物(诸如美国专利 No. 5，145，886 (Oxman等人)中公开的那些)、(η 5_环戊二烯基)三(σ -脂族)钼络合物 (诸如美国专利No. 4，916，169 (Boardman等人)和美国专利No. 4，510, 094 (Drahnak)中公 开的那些)、以及C7_2Q-芳香族取代的(η5-环戊二烯基)三(σ -脂族)钼络合物(诸如美 国专利No. 6，150，546 (Butts)中公开的那些)。光聚合性层还可包括助催化剂，即使用两种 或更多种含金属的催化剂。可使用波长为700nm或以下的光化辐射使光聚合性层光聚合。光化辐射可使光催 化剂活化。波长为700nm或以下的光化辐射包括可见光和紫外光，但光化辐射的波长优选 地为600nm或以下，再优选地为200至600nm，更优选地为250至500nm。优选地，光化辐射 的波长为至少200nm，更优选的是至少250nm。对光聚合性层施加一段时间的足量光化辐射，以获得至少部分光聚合的层。部分 光聚合的层是指在硅氢加成反应中消耗至少5摩尔％的脂肪族不饱和基团。优选地，对光 聚合层施加一段时间的足量光化辐射以形成基本上光聚合的层。基本上光聚合的层是指 由于硅键合氢与脂肪族不饱和物质之间发生了光活化的加成反应，反应物质中大于60摩 尔％的脂肪族不饱和基团在反应前已被消耗。这样的聚合优选地在不到30分钟内发生，再 优选地在不到10分钟内发生，更优选地在不到5分钟或不到1分钟内发生。在某些实施例 中，这样的聚合可在不到10秒内发生。光化辐射源的实例包括卤钨灯、氙弧灯、汞弧灯、白炽灯、杀菌灯、荧光灯和激光 器。有各种可能的紫外光源可供使用。一类为低强度、低压水银灯泡。这些灯泡包括主要 在254nm波长上发光的杀菌灯泡、峰值发射波长接近350nm或365nm的黑光灯泡以及其 发射类似于黑光灯泡的但用特殊玻璃滤除400nm以上波长的光的黑光蓝灯泡。此类系统 得自VWR(West Chester, PA)。其他类的系统包括高强度连续发射系统，诸如得自Fusion UV Systems (Gaithersburg, Maryland)的那些；高强度脉冲式发射系统，诸如得自XENON Corporation Wilmington, MA的那些；高强度点固化系统，诸如得自LESCO Corporation Torrance, CA 的那些；以及基于 LED 的系统，诸如得自 UV Process Supply, Inc. (Chicago, IL)的那些。激光系统也可用来引发光聚合性层中的聚合。可施加光化辐射而使光聚合性层形成胶凝，使得所粘接的部件可搬运或移动到制 造工艺的下一步骤。可在施加光化辐射之前、期间和/或之后加热光聚合性层。加热可用来加速光聚 合层的形成，或减少在光聚合期间光聚合性层暴露于光化辐射的时间量。加热也可以用来 降低光聚合性层的粘度，(例如)从而有助于任何夹带气体的释放。本发明所公开的方法在避免有害温度的程度上尤其具有优势。优选地，本发明所公开的方法涉及使光聚合性层 在低于100°C，低于80°C，低于60°C，并且最优选地在室温下暴露于光化辐射。可使用任何 加热部件，如红外灯、强制热风烤箱或加热板等。光聚合性层中可任选地包括光引发剂，以增加总的聚合速率。可用的光引发剂 包括(例如)α-二酮或α-酮醛的单缩酮以及偶姻以及它们相应的醚(诸如美国专利 No. 6，376，569 (Oxman等人)中公开的那些)。可用的量包括每百万份光聚合性层不大于 50，000重量份，更优选地不大于5000重量份。如果使用，其中包括的此类光引发剂的量为 每百万份光聚合性层优选地至少为50重量份，更优选地至少为100重量份。光引发剂仅可 在不导致聚合层在暴露于加速熟化条件后过度黄化的限度内添加。用于形成光聚合性层的组合物中可任选地包括催化剂抑制剂。可使用催化剂 抑制剂以延长组合物的有效储存寿命，然而催化剂抑制剂也可减缓固化速度。在一些实 施例中，可以足以延长组合物的有效储存寿命而不对组合物的固化速度有不利影响的量 来使用催化剂抑制剂。在一些实施例中，光聚合性组合物包含化学计量低于钼光催化剂 的催化剂抑制剂。催化剂抑制剂是本领域公知的，并且包括诸如以下的材料炔醇(例 如参见美国专禾Ij No. 3，989，666 (Niemi)以及 No. 3，445，420 (Kookootsedes 等人))、不 饱和羧酸脂(例如参见美国专利 No. 4，504，645 (Melancon))、No. 4，256，870 (Eckberg)、 No. 4, 347, 346 (Eckberg)以及No. 4，774，111 (Lo))以及某些烯属硅氧烷(例如参见美国专 利 No. 3, 933, 880 (Bergstrom))、No. 3, 989, 666 (Niemi)以及 No. 3, 989, 667 (Lee 等人))。在一些实施例中，光聚合性组合物不含催化剂抑制剂。可能最好使可充当催化剂 抑制剂的材料的量最小化以使光聚合性层的固化速度最大化，这是由于照射组合物后产生 的活性氢化硅烷化催化剂是在不存在可削弱所述活性催化剂活性的材料的情况下产生的。光聚合性层可包含一种或多种添加剂，这些添加剂选自非吸收性金属氧化物颗 粒、抗氧化剂、UV稳定剂以及它们的组合物。如果使用，则以产生所需效果的量使用此类添 加剂。可使用基本透明的非吸收性金属氧化物颗粒。例如，与光聚合性组合物混合的非吸 收性金属氧化物颗粒的Irnm厚圆片可吸收小于约15%的入射在该圆片上的光。在其他情 况下，该混合物可吸收圆片上不超过10%的入射光。非吸收性金属氧化物颗粒的例子包括 (但不限于)Al2O3> ZrO2, TiO2, V2O5, ZnO, SnO2, ZnS, SiO2和它们的混合物，以及其他充分透 明的非氧化物陶瓷材料。这些颗粒可被表面处理以改善其在光聚合性组合物中的分散性。 此类表面处理用化学物质的例子包括硅烷、硅氧烷、羧酸、膦酸、锆酸盐、钛酸盐等。施加这 种表面处理化学物质的技术是已知的。二氧化硅(SiO2)具有相对较低的折射率，但其可用 于某些应用中，例如用于由较高折射率材料制成的颗粒的薄层表面处理，以便于实现更容 易的使用有机硅烷的表面处理。就这一点而言，这些颗粒可包含这样一类物质其由一种材 料构成核心，而在该核心上沉淀有另一种材料。如果使用，则非吸收性金属氧化物颗粒的量优选地以不大于85重量％ (按光聚合 性层的总重量计)包含在光聚合性层中。优选地，其中包括的非吸收性金属氧化物颗粒的 量为至少10重量％，更优选地为至少45重量％ (按光聚合性层的总重量计)。通常，这些 颗粒的粒度为1纳米至1微米，优选地为10纳米至300纳米，更优选地为10纳米至100纳 米。此粒度是指平均粒度，其中该粒度是指颗粒的最长维度，对球形颗粒来说即是直径。本 领域的技术人员可以理解的是，考虑到球形颗粒的单峰分布，金属氧化物颗粒的体积百分含量不能超过74体积％。非吸收性金属氧化物颗粒只可添加到不附加不可取的颜色或雾 度的程度。可以添加这些颗粒来产生所需效果，例如改变光聚合层的折射率。本文所公开的光学组件可通过将光聚合性组合物设置在两个待粘接到一起的部 件的两个表面之间进行制备。本文所公开的光学组件可通过以下步骤制备提供显示面板； 提供基板，其包括基本透明的基板；将光聚合性组合物设置在显示面板和基板中的一者上， 该光聚合性组合物包含包含硅键合氢和脂肪族不饱和基团的含硅树脂和以每百万份光聚 合性组合物约0. 5至约30份钼的量存在的钼光催化剂。将显示面板和基板中的另一者设置 在光聚合性组合物上，使得在显示面板和基板形成厚度大于10 μ m至约12mm，或大于50 μ m 至5mm，或大于IOOym至3mm的光聚合性层；以及通过施加波长为700nm或以下的光化辐 射使光聚合性层光聚合。上述方法的一例包括将一定量的或一层光聚合性组合物设置在任一待粘接部件 的表面上。然后，放置另一部件使其与光聚合性组合物接触，使得两个表面之间形成基本上 均勻的光聚合性层。这两个部件然后被牢固地固定到位。如果需要，可在整个组件顶部施 加均勻的压力。如果需要，可通过用来将部件彼此保持固定距离的垫圈、支脚、填隙片和/ 或垫片来控制层的厚度。可能需要加以遮盖以保护部件不受溢出影响。可通过真空或其他 方式来防止或消除夹入气穴。然后可通过上文所述施加光化辐射，以使光聚合性层光聚合。也可通过在两个待粘接部件之间形成气隙或腔，然后将光聚合性组合物设置到腔 中来制备光学组件。即，该方法包括提供显示面板；提供包括基本透明的基板或偏振片的 基板；在显示面板和基板之间形成密封，使得在显示面板和基板之间形成腔，该腔具有在从 大于10 μ m至约12mm或从大于50 μ m至5mm或大于100 μ m至3mm的范围内的厚度；将光 聚合性组合物设置到腔中，该光聚合性组合物包含包含硅键合氢和脂肪族不饱和基团的 含硅树脂和以每百万份光聚合性组合物约0. 5至约30份钼的量存在的钼光催化剂。以及 通过施加波长为700nm或以下的光化辐射使光聚合性组合物光聚合。上述方法的一例描述于US 6，361，389 Bl (Hogue等人)中，并且包括将部件在其 周边粘合在一起，使得沿周边的密封件形成气隙或腔。可使用诸如双面压敏胶带这样的胶 带、垫圈、RTV密封件等进行粘合。然后，将光聚合性组合物沿着胶带粘合的基板的顶部边 缘中的开口倾倒在两个基板之间，并且通过重力使其缓慢渗透在基板之间。作为另外一种 选择，通过某些加压注射装置(诸如注射器)将光聚合性组合物注入气隙中。需要另一开 口以在填充气隙的同时使得空气逸出。可用真空抽吸那样的排气方式来促进此过程。然后 可如上文所述施加光化辐射，以使光聚合性层光聚合。可使用如US 5，867，241 (Sampica等人)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他部件降低到销钉区内时，显示面板和其他部件的四个角各自 由这些销钉保持到位。该夹具在适当控制对准公差的情况下辅助光学组件的装配和对准。 还描述了 Sampica等人所述装配方法的其他实施例。正如US 6，388，724 Bl (Campbell等 人)所述，可使用支脚、填隙片和/或垫片将组件彼此保持固定的距离。本文所公开的光学组件可包括通常呈分层形式的附加部件。例如，包含一层铟锡 氧化物或另一种合适材料的加热源可设置在部件中的一者(诸如基本透明的基板)上。一些附加的部件描述于(例如)US2008/0007675 Al (Sanelle等人)中。本文所公开的光学组件可用于多种光学装置中，这些装置包括(但不限于)电话、 电视机、计算机监视器、投影仪或标牌。该光学装置可具有背光。实例实验通过将500. Og Gelest VQM-135 (Gelest，Inc.，Morrisville, PA)和 25. Og Dow Corning Syl-Off 7678 (Dow Corning，Midland，MI)加入1升玻璃瓶中来制备含有脂肪族不 饱和基团和硅键合氢的有机硅氧烷，即有机硅母料。通过将33mg MeCpPtMe3(Alfa Aesar， Ward Hill,MA)溶解于ImL甲苯中来制备储备催化剂溶液。通过以如下方式组合母料和催 化剂溶液来制备具有不同量钼催化剂的硅氧烷组合物。所有组合物均在排除低于500nm波 长的光的安全条件下制备。实例 1向IOOmL琥珀瓶中加入40. Og有机硅母料和20 μ L催化剂溶液(相当于IOppm钼 催化剂)。用金属铲充分混合溶液，并让溶液脱气若干小时。一旦组合物脱气后，就将6. 2g 溶液倒入直径为55mm的塑料培养皿中。让有机硅溶液沉降，然后通过在配有两个主要在 254nm波长上发光的16英寸Philips TUV15 W/G15 T8杀菌灯泡的UVP Blak-Ray灯(型 号为XX-15L)下照射15分钟来固化，然后在强制热风烤箱中在80°C下加热30分钟。材 料在1至2分钟内固化成不粘固体。从塑料培养皿中移除固化的有机硅圆片，有机硅圆片 中心处的厚度为 2. 7mm。用 PerkinElmer Lambda 900 UV/VIS 分光光度计(PerkinElmer Instruments, Norwalk, CT)获取有机硅的透射谱。样品在400nm波长上的透射率(未针对 菲涅耳反射进行修正)为93.8%。将样品置于玻璃培养皿中，以使表面免于粉尘和碎屑污 染，并且将样品在强制热风烤箱中在130°C下熟化1000小时。表1中示出在1000小时熟化 实验期间测量的样品在400nm波长上的透射率数据。表3中示出在1000小时熟化实验期 间测量的样品在460nm波长上的透射率数据。表5中示出在1000小时熟化实验期间测量 的样品在530nm波长上的透射率数据。表7中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品 在670nm波长上的透射率数据。实例2向IOOmL琥珀瓶中加入40. Og有机硅母料和30 μ L催化剂溶液(相当于15ppm钼 催化剂)。用金属铲充分混合溶液并让溶液脱气若干小时。一旦组合物脱气后，就将6. 2g 溶液倒入直径为^mm的塑料培养皿中。让有机硅溶液沉降，然后通过在配有两个主要在 254nm波长上发光的16英寸Philips TUV15 W/G15 T8杀菌灯泡的UVP Blak-Ray灯(型 号为XX-15L)下照射15分钟来固化，然后在强制热风烤箱中在80°C下加热30分钟。从塑 料培养皿中移除固化的有机硅圆片，有机硅圆片中心处的厚度为2. 7mm。用PerkinElmer Lambda 900UV/VIS 分光光度计(PerkinElmer Instruments,Norwalk, CT)获取有机硅的透 射谱。样品在400nm波长上的透射率(未针对菲涅耳反射进行修正)为93.2%。将样品置 于玻璃培养皿中，以使表面免于粉尘和碎屑污染，并且将样品在强制热风烤箱中在130°C下 熟化1000小时。表1中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在400nm波长上的透射 率数据。表3中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在460nm波长上的透射率数据。 表5中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在530nm波长上的透射率数据。表7中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在670nm波长上的透射率数据。实例3向IOOmL琥珀瓶中加入40. Og有机硅母料和40 μ L催化剂溶液(相当于20ppm钼 催化剂)。用金属铲充分混合溶液，并让溶液脱气若干小时。一旦组合物脱气后，就将6. 2g 溶液倒入直径为55mm的塑料培养皿中。使有机硅溶液沉降，然后通过在配有两个主要在 254nm波长上发光的16英寸Philips TUV15 W/G15T8杀菌灯泡的UVP Blak-Ray灯(型号 为XX-15L)下照射15分钟来固化，然后在强制热风烤箱中在80°C下加热30分钟。从塑 料培养皿中移除固化的有机硅圆片，有机硅圆片中心处的厚度为2. 7mm。用PerkinElmer Lambda 900UV/VIS 分光光度计(PerkinElmer Instruments,Norwalk, CT)获取有机硅的透 射谱。样品在400nm波长上的透射率(未针对菲涅耳反射进行修正)为92.6%。将样品置 于玻璃培养皿中，以使表面免于粉尘和碎屑污染，并且将样品在强制热风烤箱中在130°C下 熟化1000小时。表1中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在400nm波长上的透射 率数据。表3中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在460nm波长上的透射率数据。 表5中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在530nm波长上的透射率数据。表7中 示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在670nm波长上的透射率数据。实例4向IOOmL琥珀瓶中加入20. Og有机硅母料和25 μ L催化剂溶液(相当于25ppm钼 催化剂)。用金属铲充分混合溶液，并让溶液脱气若干小时。一旦组合物脱气后，就将6. 2g 溶液倒入直径为55mm的塑料培养皿中。使有机硅溶液沉降，然后通过在配有两个主要在 254nm波长上发光的16英寸Philips TUV15 W/G15T8杀菌灯泡的UVP Blak-Ray灯(型号 为XX-15L)下照射15分钟来固化，然后在强制热风烤箱中在80°C下加热30分钟。从塑 料培养皿中移除固化的有机硅圆片，有机硅圆片中心处的厚度为2. 7mm。用PerkinElmer Lambda 900UV/VIS 分光光度计(PerkinElmer Instruments,Norwalk, CT)获取有机硅的透 射谱。样品在400nm波长上的透射率(未针对菲涅耳反射进行修正)为92.3%。将样品置 于玻璃培养皿中，以使表面免于粉尘和碎屑污染，并且将样品在强制热风烤箱中在130°C下 熟化1000小时。表1中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在400nm波长上的透射 率数据。表3中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在460nm波长上的透射率数据。 表5中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在530nm波长上的透射率数据。表7中 示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在670nm波长上的透射率数据。从实例1_4推 知的结果是，在130°C下经过1000小时后，包含30ppm钼的组合物预期将具有至少约85% 的透射率。比较例1向IOOmL琥珀瓶中加入20. Og有机硅母料和50 μ L催化剂溶液(相当于50ppm钼 催化剂)。用金属铲充分混合溶液，并让溶液脱气若干小时。一旦组合物脱气后，就将6. 2g 溶液倒入直径为55mm的塑料培养皿中。使有机硅溶液沉降，然后通过在配有两个主要在 254nm波长上发光的16英寸Philips TUV15 W/G15T8杀菌灯泡的UVP Blak-Ray灯(型号 为XX-15L)下照射15分钟来固化，然后在强制热风烤箱中在80°C下加热30分钟。材料在约 1分钟内固化成不粘固体。从塑料培养皿中移除固化的有机硅圆片，有机硅圆片中心处的厚 度为 2. 7mm。用 PerkinElmer Lambda 900 UV/VIS 分光光度计(PerkinElmer Instruments,Norwalk, CT)获取有机硅的透射谱。样品在400nm波长上的透射率(未针对菲涅耳反射进 行修正)为88. 9%。将样品置于玻璃培养皿中，以使表面免于粉尘和碎屑污染，并且将样品 在强制热风烤箱中在130°C下熟化1000小时。表2中示出在1000小时熟化实验期间测量 的样品在400nm波长上的透射率数据。表4中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品 在460nm波长上的透射率数据。表6中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在530nm 波长上的透射率数据。表8中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在670nm波长上 的透射率数据。比较例2向IOOmL琥珀瓶中加入20. Og有机硅母料和100 μ L催化剂溶液(相当于IOOppm 钼催化剂)。用金属铲充分混合溶液，并让溶液脱气若干小时。一旦组合物脱气后，就将 6. 2g溶液倒入直径为55mm的塑料培养皿中。使有机硅溶液沉降，然后通过在配有两个主要 在254nm波长上发光的16英寸Philips TUV15 W/G15T8杀菌灯泡的UVP Blak-Ray灯(型 号为XX-15L)下照射15分钟来固化，然后在强制热风烤箱中在80°C下加热30分钟。从塑 料培养皿中移除固化的有机硅圆片，有机硅圆片中心处的厚度为2. 7mm。用PerkinElmer Lambda 900UV/VIS 分光光度计(PerkinElmer Instruments,Norwalk, CT)获取有机硅的透 射谱。样品在400nm波长上的透射率(未针对菲涅耳反射进行修正)为84.6%。将样品置 于玻璃培养皿中，以使表面免于粉尘和碎屑污染，并且将样品在强制热风烤箱中在130°C下 熟化1000小时。表2中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在400nm波长上的透射 率数据。表4中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在460nm波长上的透射率数据。 表6中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在530nm波长上的透射率数据。表8中 示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在670nm波长上的透射率数据。比较例3向IOOmL琥珀瓶中加入20. Og有机硅母料和200 μ L催化剂溶液(相当于200ppm 钼催化剂)。用金属铲充分混合溶液，并让溶液脱气若干小时。一旦组合物脱气后，就将 6. 2g溶液倒入直径为55mm的塑料培养皿中。使有机硅溶液沉降，然后通过在配有两个主 要在254nm波长上发光的16英寸Philips TUV15 W/G15 T8杀菌灯泡的UVP Blak-Ray灯 (型号为XX-15L)下照射15分钟来固化，然后在强制热风烤箱中在80°C下加热30分钟。从 塑料培养皿中移除固化的有机硅圆片，有机硅圆片中心处的厚度为2. 7mm。用PerkinElmer Lambda 900UV/VIS 分光光度计(PerkinElmer Instruments,Norwalk, CT)获取有机硅的透 射谱。样品在400nm波长上的透射率(未针对菲涅耳反射进行修正)为79.4%。将样品置 于玻璃培养皿中，以使表面免于粉尘和碎屑污染，并且将样品在强制热风烤箱中在130°C下 熟化1000小时。表2中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在400nm波长上的透射 率数据。表4中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在460nm波长上的透射率数据。 表6中示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在530nm波长上的透射率数据。表8中 示出在1000小时熟化实验期间测量的样品在670nm波长上的透射率数据。表 1400nm波长上的丨百分透射率(％)130°C熟化时间 (小时)实例1 (IOppm催化剂)实例2 (15ppm催化剂)实例3 (20ppm催化剂)实例4 (25ppm催化剂)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波长上的百分透射率130°C熟化时间 (小时)比较例1 (50ppm催化剂)比较例2 (IOOppm催化剂)比较例3 (200ppm催化剂)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表权利要求
1.一种光学组件，其包括 显示面板；基本透明的基板；和设置在所述显示面板和所述基本透明的基板之间的光聚合性层，所述光聚合性层具有 从大于10 μ m至约12mm的厚度并包含包含硅键合氢和脂肪族不饱和基团的含硅树脂，和 以每百万份所述光聚合性层约0. 5至约30份钼的量存在的钼光催化剂。
2.根据权利要求1所述的光学组件，所述光聚合性层不含催化剂抑制剂。
3.根据权利要求1所述的光学组件，所述光聚合性层包含化学计量低于所述钼光催化 剂的催化剂抑制剂。
4.根据权利要求1所述的光学组件，所述含硅树脂包含有机硅氧烷。
5.根据权利要求1所述的光学组件，所述含硅树脂包含第一有机硅氧烷，其具有下式 的单元R1aHcSi(^4H)Z2其中R1为单价、直链、支链或环状、未取代或取代的烃基，所述烃基不含脂肪族不饱和基团 并具有1至18个碳原子； a 为 0、1、2 或 3 ； c为0、1或2;并且 a+c之和为0、1、2或3 ；其前提条件是按平均计每个分子中有至少一个硅键合氢。
6.根据权利要求5所述的光学组件，其中至少90摩尔％的所述R1基团为甲基。
7.根据权利要求5所述的光学组件，其中至少20摩尔％的所述R1基团为芳基、芳烷基、 烷芳基或它们的组合。
8.根据权利要求7所述的光学组件，其中所述R1基团为苯基。
9.根据权利要求1所述的光学组件，所述含硅树脂包含第二有机硅氧烷，所述第二有 机硅氧烷具有下式的单元R1aR2bSiO(^ib)Z2其中R1为单价、直链、支链或环状、未取代或取代的烃基，所述烃基不含脂肪族不饱和基团 并具有1至18个碳原子；R2为单价烃基，所述单价烃基具有脂肪族不饱和基团以及2至10个碳原子； a 为 0、1、2 或 3 ； b为0、1、2或3 ；并且 a+b之和为0、1、2或3 ；其前提条件是按平均计每个分子中有至少一个R2。
10.根据权利要求9所述的光学组件，其中至少90摩尔％的所述R1基团为甲基。
11.根据权利要求9所述的光学组件，其中至少20摩尔％的所述R1基团为芳基、芳烷 基、烷芳基或它们的组合。
12.根据权利要求11所述的光学组件，其中所述R1基团为苯基。
13.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述钼光催化剂选自Pt(II)β-二酮根络合 物、(η5-环戊二烯基)三(σ -脂族)钼络合物、CV2tl-脂族取代的(η5"环戊二烯基)三 (σ -脂族)钼络合物和C7_2Q-芳香族取代的(η5-环戊二烯基)三(ο -脂族)钼络合物。
14.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述钼光催化剂选自(η5-环戊二烯基)三 (σ -脂族)钼络合物和CV2tl-脂族取代的(η5-环戊二烯基)三(ο -脂族)钼络合物。
15.根据权利要求1所述的光学组件，所述光聚合性层的厚度为从大于10μ m至约5mm ο
16.根据权利要求1所述的光学组件，所述显示面板包括液晶显示面板。
17.根据权利要求1所述的光学组件，所述基本透明的基板包括触摸屏。
18.一种制作光学组件的方法，该方法包括 提供显示面板；提供包括基本透明的基板或偏振片的基板；将光聚合性组合物设置在所述显示面板和所述基板中的一者上，所述光聚合性组合物 包含包含硅键合氢和脂肪族不饱和基团的含硅树脂，和以每百万份所述光聚合性组合物约0. 5至约30份钼的量存在的钼光催化剂。 将所述显示面板和所述基板中的另一者设置在所述光聚合性组合物上，使得在所述显 示面板和所述基板之间形成厚度从大于IOym至约12mm的光聚合性层；以及通过施加波长 为700nm或以下的光化辐射使所述光聚合性层光聚合。
19.一种制作光学组件的方法，该方法包括 提供显示面板；提供包括基本透明的基板或偏振片的基板；在所述显示面板和所述基板之间形成密封，从而在所述显示面板和所述基板之间形成 腔，所述腔的厚度为从大于IOym至约12mm ；将光聚合性组合物设置到所述腔中，所述光聚合性组合物包含 包含硅键合氢和脂肪族不饱和基团的含硅树脂，和以每百万份所述光聚合性组合物约0. 5至约30份钼的量存在的钼光催化剂；和 通过施加波长为700nm或以下的光化辐射使所述光聚合性组合物光聚合。
20.一种根据权利要求18所述的方法制备的光学组件。
21.一种根据权利要求19所述的方法制备的光学组件。
22.一种包括根据权利要求20所述的光学组件的光学装置，其中所述光学装置包括具 有显示器的手持装置、电视机、计算机监视器、笔记本电脑显示器或数字标牌。
23.一种包括根据权利要求21所述的光学组件的光学装置，其中所述光学装置包括具 有显示器的手持装置、电视机、计算机监视器、笔记本电脑显示器或数字标牌。
全文摘要
本文公开一种包括显示面板的光学组件。所述显示面板通过使用光聚合层光学粘接到基本透明的基板上。所述光聚合层由光聚合性层形成，所述光聚合性层具有包含硅键合氢和脂肪族不饱和基团的含硅树脂和以每百万份所述光聚合性层约0.5至约30份铂的量存在的铂光催化剂。本文还公开了制作所述光学组件的方法。所述光学组件可用于光学装置，如手持装置、电视机、计算机监视器、笔记本电脑显示器或数字标牌。
文档编号G06F3/033GK102077131SQ200980125344
公开日2011年5月25日 申请日期2009年4月9日 优先权日2008年5月7日
发明者尹国忠, 拉里·D·伯德曼, 斯克特·D·汤普森, 江健智, 洪凰钦 申请人:3M创新有限公司