專利名稱：抗刮擦和損傷的pdlc調(diào)制器的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考無(wú)關(guān)于在聯(lián)邦資助的研究或開(kāi)發(fā)下對(duì)發(fā)明的權(quán)益的聲明無(wú)參考所提交光盤上的“序列表”、表格或計(jì)算機(jī)程序清單附錄無(wú)發(fā)明背景本發(fā)明涉及液晶調(diào)制器，更具體的是涉及聚合物分散液晶(PDLC)調(diào)制器結(jié)構(gòu)。(PDLC可以是羥基聚丙烯酸酯和TL系列液晶的混合物，其中所述羥基基團(tuán)通過(guò)聚異氰酸酯交聯(lián)。)在液晶顯示器(LCD)工業(yè)中PDLC調(diào)制器被用于測(cè)試薄膜晶體管。調(diào)制器壽命的改善是PDLC調(diào)制器研發(fā)的主要目標(biāo)之一。由于在測(cè)試中組件與板非常接近，所以在正常使用中，PDLC調(diào)制器結(jié)構(gòu)會(huì)受到損壞，這嚴(yán)重縮短了使用壽命。
設(shè)置在BK-7光學(xué)玻璃上的現(xiàn)有131mm2PDLC調(diào)制器是已知的，其中通過(guò)薄聚酯膜(約6μm)(例如來(lái)自Dupont of Wilmington，Delaware的Mylar膜)保護(hù)活性表面。由于聚酯膜柔軟，其表面易于刺破和刮傷，以致調(diào)制器的壽命成了問(wèn)題。主要的調(diào)制器損壞類型包括1)薄膜(pellicle)剝落，2)顆粒穿透，以及3)刮擦。這些損壞類型使得調(diào)制器在相對(duì)較短的時(shí)間后就變得不能使用。由于對(duì)PDLC調(diào)制器的使用增加，開(kāi)發(fā)更加耐用的調(diào)制器結(jié)構(gòu)變得很緊迫。
已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了現(xiàn)有的解決方案，但是它們被證明是不充分的。感興趣的兩類特定類型是
玻璃的機(jī)械拋光。該技術(shù)涉及將介質(zhì)鏡(dielectric mirror)材料沉積在玻璃襯底(substrate)上。然后將該玻璃層壓到NCAP(向列型曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase))材料上，使該鏡涂層與NCAP材料形成夾層接觸。然后在該玻璃的背面進(jìn)行機(jī)械拋光，留下非常薄的結(jié)構(gòu)。當(dāng)在應(yīng)用系統(tǒng)中使用制成的調(diào)制器時(shí)，所得到的薄的膜顯示了弱的機(jī)械強(qiáng)度(因此容易破裂)。
直接的介質(zhì)鏡涂層。在該技術(shù)中，通過(guò)物理氣相沉積將介質(zhì)鏡材料直接沉積在NCAP或PDLC材料上。盡管該方法可能在調(diào)制器上提供硬而薄的表面，但是沒(méi)有與調(diào)制器耐久性相關(guān)的數(shù)據(jù)可得到。此外，試圖制造這樣的結(jié)構(gòu)面臨著包括低產(chǎn)率在內(nèi)的技術(shù)挑戰(zhàn)。
所需要的是抗損壞的基于電介質(zhì)的PDLC調(diào)制器以及制造方法。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，將至少一種選擇的特意配制的UV可固化的有機(jī)硬涂層作為聚酯(Mylar)膜暴露側(cè)的保護(hù)層來(lái)制造PDLC調(diào)制器。多種相關(guān)類型的硬涂層顯示對(duì)聚酯膜襯底良好的粘附力、優(yōu)秀的硬度和韌性，并且具有光滑的頂面，這降低了不必要的磨損。涂覆在調(diào)制器表面的該涂層顯著降低了測(cè)試中由板上意外顆粒造成的對(duì)調(diào)制器的刮傷。此外，滑動(dòng)面將降低對(duì)顆粒的粘著，并因此也降低了板損壞的可能性。
借助附圖，通過(guò)參考下列詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)更好地理解本發(fā)明。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1A和1B是本發(fā)明的基于PDLC的調(diào)制器頭的側(cè)面截面圖(并非按比例)。
圖2是本發(fā)明制造方法的流程圖。
發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)配制出了UV可固化的有機(jī)硬涂層并將其用作電光調(diào)制器表面的保護(hù)層。該涂層顯示了對(duì)塑料(Mylar)襯底良好的粘附性、≥3H的硬度、優(yōu)秀的韌性和光滑的頂面。
如圖1A所示以及如圖1B更詳細(xì)地顯示，有機(jī)硬涂層1被置于要不然就制成了的調(diào)制器上。該有機(jī)硬涂層1包括主硬涂層10，在其上具有薄得多的增滑劑層11。具體地，將涂層1涂到聚酯膜(例如Mylar)2，該聚酯膜2又覆蓋并保護(hù)易碎的介質(zhì)鏡3，水基粘合層4將該介質(zhì)鏡3保持在PDLC層5的表面上。二氧化硅(SiO2)絕緣層6將PDLC層5和玻璃襯底8上的銦錫氧化物(ITO)透明電極7隔開(kāi)，所述玻璃襯底8通常是BK-7型光學(xué)玻璃。襯底8另一側(cè)上的抗反射涂層9使得到改進(jìn)的調(diào)制器頭部的結(jié)構(gòu)得以完成。
有機(jī)硬涂層制劑和方法有機(jī)硬涂層1的特殊制劑構(gòu)成本發(fā)明的特定實(shí)施方案。該有機(jī)硬涂層制劑包含(商標(biāo)和商品名被大寫)1)10％～50％環(huán)氧丙烯酸酯，例如CN-104型(Sartomer Company，Inc.，Exton，PA)、CN-120型(Sartomer)、CN-124型(Sartomer)、Ebecryl-600型(Surface Specialties，從前是UCB Chemicals of Brussels，Belgium，現(xiàn)在是Cytec Industries of West Patterson，New Jersey)，或類似的環(huán)氧丙烯酸酯；2)0％～30％多官能聚氨酯丙烯酸酯(urethane acrylate)，例如Ebecryl-4827(Surface Specialties)、CN975(Sartomer)；3)10％～50％多官能單體，例如SR-399(Sartomer)；4)0％～5％增粘劑，例如Ebecryl-1 68(Surface Specialties)、Ebecryl-170(Surface Specialties)、CD-9052、SR-9009、SR-9011和SR-9012(Sartomer)；5)0.5％～5％硅酮丙烯酸酯增滑劑，例如Ebecryl-350和Ebecryl-1360(Surface Specialties)；6)0％～15％低粘度二丙烯酸酯單體，例如SR-238(Sartomer)；7)0～40％低粘度三丙烯酸酯，例如OTA-480(Surface Specialties)；8)0～10％可交聯(lián)的增韌劑，例如Ricacryl 3100、Ricacryl 3500、Ricacryl 3801(Ricon Resins，Inc.，Grand Junction，Colorado)、HycarVTBNX 1300×33和Hycar VTBNX 1300×43(BF Goodrich，Akron，Ohio)等；9)0.05～5％光引發(fā)劑，例如Irgacure-369(Ciba Specialty Chemicals，Tarrytown，New York)、Irgacure-500(Ciba)、Irgacure-907(Ciba)、SR-1124(Sartomer)或者它們的組合。
通過(guò)將上述有機(jī)硬涂層與高達(dá)70％(基于總固體)的無(wú)機(jī)填料混合進(jìn)一步改善硬度和抗刮擦/損傷，所述無(wú)機(jī)填料例如為MEK-ST和MIBK-ST(Nissan Chemical Industries，Tokyo，Japan)。加入0.5～5％的硅烷，例如Silquest A-174、A-1120(GE Silicones-OSI Specialties，Paris，F(xiàn)rance)，以提高有機(jī)樹(shù)脂和無(wú)機(jī)填料之間的粘著力。
加入諸如甲基異丁基甲酮的溶劑以使固體含量為30～60％。
然后通過(guò)使用刮刀、繞線棒或旋轉(zhuǎn)器等將上述制劑涂覆到調(diào)制器上的聚酯(例如來(lái)自Dupont of Wilmington，Delaware的Mylar)表面上。優(yōu)選旋涂，因?yàn)槠洚a(chǎn)生良好的涂層厚度均一性。通過(guò)調(diào)整制劑的固體含量和/或旋轉(zhuǎn)速率將涂層厚度控制在3-15微米。在溶劑完全蒸發(fā)后，在UV照射下使所述涂層固化。
有機(jī)硬涂層的性能本發(fā)明的有機(jī)硬涂層的性能如下改善的表面硬度和抗損傷。如果將高度交聯(lián)的有機(jī)涂層涂覆在諸如玻璃等的硬襯底上，那么該高度交聯(lián)的有機(jī)涂層可以容易地達(dá)到5H鉛筆硬度?？梢栽贛ylar上實(shí)現(xiàn)≥3H鉛筆硬度，Mylar自身只具有約HB鉛筆硬度。該涂層比薄膜晶體管(TFT)板軟，以致于在調(diào)制器接觸到板時(shí)，調(diào)制器也不會(huì)損壞板。
改善的抗刮擦性。通過(guò)在最頂面的可交聯(lián)的增滑劑進(jìn)行的改善，顯著降低了其與意外的顆粒的摩擦。這還將潛在地降低聚集顆粒的可能性。
薄涂層。較厚的涂層具有更好的抗刮擦性和抗損傷性。然而，厚度將影響調(diào)制器的靈敏度和/或氣隙。本發(fā)明優(yōu)選使用1～20μm，更優(yōu)選使用3～10μm厚的硬涂層。調(diào)制器靈敏度或氣隙的損失(tradeoff)可以忽略。
對(duì)Mylar良好的粘合性。本發(fā)明的UV可固化的涂層對(duì)Mylar表面具有強(qiáng)粘合性。可以通過(guò)加入增粘劑來(lái)進(jìn)一步改善粘合性。
韌性。通過(guò)加入可交聯(lián)的增韌添加劑，高度交聯(lián)的有機(jī)涂層顯示了優(yōu)秀的韌性和抗彎曲性。
低介電常數(shù)。有機(jī)和有機(jī)/無(wú)機(jī)混合物硬涂層的介電常數(shù)是2.5～5，其對(duì)空間分辨率的影響可以忽略。
抗溶劑性。因?yàn)樵撚袡C(jī)涂層是高度交聯(lián)的，所以其對(duì)用于調(diào)制器清潔的普通溶劑顯示優(yōu)秀的抵抗力，所述溶劑例如丙酮、異丙醇和甲基乙基甲酮等。
1涂層，“2-層”結(jié)構(gòu)。該制劑包含增滑劑。涂覆后，如圖1所示，由于其低表面張力，增滑劑停留在頂面。
具有有機(jī)硬涂層的PDLC調(diào)制器的制造過(guò)程參考部分過(guò)程的流程2，制造過(guò)程如下步驟APDLC制劑。在玻璃瓶中加入7.54g Paraloid AU1033(Rohm and Haas Coatings of Philadelphia，Pennsylvania)、8.10g TL-205液晶、5.30g甲基異丁基甲酮和0.66g Desmodur N-75(Bayer AG，Munich，Germany)并攪拌過(guò)夜。然后向均勻混合物中加入0.1％Metacure T-12催化劑(Air Products and Chemicals，Lehigh Valley，Pennsylvania)(基于總制劑)并再攪拌10分鐘。
步驟BPDLC/粘合劑旋涂和薄膜真空層壓。使用1微米聚四氟乙烯(PTFE)濾器過(guò)濾步驟1中制備的混合物并將其旋涂在135.5×135.5mm2ITO玻璃襯底上。通過(guò)旋壓法將PDLC的厚度控制在約17-18微米。在PDLC涂層上涂覆薄層的(約1微米)Neorez R-967粘合劑(Neoresins，Inc.，of Waalwijk，The Netherlands)，將該兩層涂層以介質(zhì)鏡(在6μm Mylar支撐物-“薄膜”上)層壓。
步驟C硬涂層制劑制備。向棕色玻璃瓶中加入組分并均勻混合。制劑實(shí)例如表1所示。
表1 UV可固化的硬涂層制劑實(shí)例(以克計(jì))步驟D有機(jī)硬涂層工藝。然后使用5μm濾器過(guò)濾來(lái)自步驟3的制劑，以700RPM在調(diào)制器薄膜上旋涂90秒，然后使用UV照射充分固化。硬涂層的干燥膜厚度約為5～6μm。
具有有機(jī)硬涂層的調(diào)制器顯示較硬/平坦/光滑的表面，顯著改善的耐久性以及可以忽略的缺陷探測(cè)靈敏度損失。
參考具體實(shí)施方案已經(jīng)解釋了本發(fā)明。其它實(shí)施方案對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明旨在僅受所附權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.制造基于PDLC的調(diào)制器的方法，其包括在光學(xué)部件襯底上直接涂覆PDLC材料；在所述PDLC材料上涂覆水基粘合劑；在所述PDLC和粘合劑上層壓介質(zhì)鏡/薄膜；以及使用UV可固化的有機(jī)涂料涂覆聚酯表面；以及使用UV將所述可固化的有機(jī)涂料固化為有機(jī)硬涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括將多官能丙烯酸酯類、作為增滑劑的硅酮丙烯酸酯和光引發(fā)劑的混合物配制成所述UV可固化的有機(jī)涂料。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括將多官能丙烯酸酯類、作為增滑劑的硅酮丙烯酸酯、可交聯(lián)的增粘劑和光引發(fā)劑的混合物配制成所述UV可固化的有機(jī)涂料。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括將多官能丙烯酸酯類、作為增滑劑的硅酮丙烯酸酯、可交聯(lián)的增粘劑、(甲基)丙烯酸酯封端增韌劑和光引發(fā)劑的混合物配制成所述UV可固化的有機(jī)涂料。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括將多官能丙烯酸酯類、作為增滑劑的硅酮丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸酯封端增韌劑、作為無(wú)機(jī)填料的納米大小的二氧化硅和光引發(fā)劑的混合物配制成所述UV可固化的有機(jī)涂料。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括將多官能丙烯酸酯類、作為增滑劑的硅酮丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸酯封端增韌劑、作為無(wú)機(jī)填料的納米大小的二氧化硅、硅烷偶聯(lián)劑和光引發(fā)劑的混合物配制成所述UV可固化的有機(jī)涂料。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括將羥基聚丙烯酸酯和TL系列液晶的混合物配制成所述PDLC，其中所述羥基基團(tuán)通過(guò)聚異氰酸酯交聯(lián)。
8.具有保護(hù)涂層的基于PDLC的調(diào)制器，所述調(diào)制器包括直接處于光學(xué)部件襯底上的涂層PDLC材料；涂覆在所述PDLC材料上的水基粘合層；在所述粘合層上層壓的介質(zhì)鏡/薄膜；以及在所述薄膜上的固化的UV可固化的有機(jī)硬涂層。
9.如權(quán)利要求8所述的調(diào)制器，其中所述UV可固化的有機(jī)涂料是多官能丙烯酸酯類、作為增滑劑的硅酮丙烯酸酯和光引發(fā)劑的混合物。
10.如權(quán)利要求8所述的調(diào)制器，其中所述UV可固化的有機(jī)涂料是多官能丙烯酸酯類、作為增滑劑的硅酮丙烯酸酯、可交聯(lián)的增粘劑和光引發(fā)劑的混合物。
11.如權(quán)利要求8所述的調(diào)制器，其中所述UV可固化的有機(jī)涂料是多官能丙烯酸酯類、作為增滑劑的硅酮丙烯酸酯、可交聯(lián)的增粘劑、(甲基)丙烯酸酯封端增韌劑和光引發(fā)劑的混合物。
12.如權(quán)利要求8所述的調(diào)制器，其中所述UV可固化的有機(jī)涂料是多官能丙烯酸酯類、作為增滑劑的硅酮丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸酯封端增韌劑、作為無(wú)機(jī)填料的納米大小的二氧化硅和光引發(fā)劑的混合物。
13.如權(quán)利要求8所述的調(diào)制器，其中所述UV可固化的有機(jī)涂料是多官能丙烯酸酯類、作為增滑劑的硅酮丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸酯封端增韌劑、作為無(wú)機(jī)填料的納米大小的二氧化硅、硅烷偶聯(lián)劑和光引發(fā)劑的混合物。
14.如權(quán)利要求8所述的調(diào)制器，其中所述PDLC是羥基聚丙烯酸酯和TL系列液晶的混合物，其中所述羥基基團(tuán)通過(guò)聚異氰酸酯交聯(lián)。
全文摘要
將至少一種選擇的特異配制的UV可固化的有機(jī)硬涂層作為聚酯(Mylar)膜暴露側(cè)的保護(hù)層來(lái)制造PDLC調(diào)制器。多種相關(guān)類型的硬涂層顯示對(duì)聚酯膜襯底良好的粘附力、優(yōu)秀的硬度和韌性，并且具有光滑的頂面，這降低了不必要的磨損。涂覆在調(diào)制器表面的該涂層顯著降低了測(cè)試中由板上意外顆粒造成的對(duì)調(diào)制器的刮傷。此外，滑動(dòng)面將降低對(duì)顆粒的粘著，并因此也降低了板損壞的可能性。
文檔編號(hào)G02F1/00GK101057173SQ200580037310
公開(kāi)日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2005年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月10日
發(fā)明者陳仙海 申請(qǐng)人:光子動(dòng)力學(xué)公司