包含納米顆粒和含有亞烷基氧重復單元的單體的微結(jié)構(gòu)化膜的制作方法
【專利說明】包含納米顆粒和含有亞烷基氧重復單元的單體的微結(jié)構(gòu)化 膜

【發(fā)明內(nèi)容】

[0001] 本發(fā)明描述了微結(jié)構(gòu)化膜，如具有微結(jié)構(gòu)化表面的增亮膜。所述微結(jié)構(gòu)化表面包 含可聚合組合物的反應產(chǎn)物，所述可聚合組合物包含至少20重量％的無機納米顆粒和包 含至少三個鄰接的亞烷基氧重復單元的非芳族多-(甲基）丙烯酸酯單體。所述多-(甲 基）丙烯酸酯單體通常包含兩個或三個（甲基）丙烯酸酯基團。在一些實施例中，亞烷基 氧重復單元具有下式：-[0_L]-，其中每個L獨立地為(：2_(：6亞烷基。
[0002] 還描述了一種可聚合樹脂組合物，其包含至少20重量％具有至少1. 68的折射率 的無機納米顆粒和包含至少三個鄰接的亞烷基氧重復單元的非芳族多_(甲基）丙烯酸酯 單體。
【具體實施方式】
[0003] 本文中所使用的"可聚合組合物"是指全部組合物，包括有機組分和經(jīng)表面改性的 無機納米粒子。"有機組分"是指組合物的除表面改性無機納米粒子之外的所有組分。由于 表面處理物通常被吸附或以其他方式附著到無機納米粒子表面，因此表面處理物不被視為 有機組分的一部分。經(jīng)表面改性的無機納米粒子的重量％比單獨的無機納米粒子的含量要 高。典型的是表面處理物的重量％為經(jīng)表面改性的無機納米顆粒的重量的約20-25%。
[0004] 增亮膜通常增強照明裝置的軸向亮度（在本文中稱為"亮度"）。增亮膜可為透光 的微結(jié)構(gòu)化膜。微結(jié)構(gòu)化的形貌特征可為薄膜表面上的多個棱柱，使得該薄膜可用于通過 反射和折射來重新導向光。棱柱的高度通常在約1微米到約75微米的范圍內(nèi)。當用在光 學顯示器如膝上型計算機和筆記本式計算機、手機等中存在的那些中時，微結(jié)構(gòu)化光學膜 可通過將從顯示器逃逸的光限制在與穿過光學顯示器的法向軸成所需角度布置的一對平 面內(nèi)來增加光學顯示器的亮度。因此，在容許范圍之外的離開顯示器的光將被反射回顯示 器中，其中這些光中的一部分可被"再循環(huán)"并且以允許其從顯示器離開的角度返回到微結(jié) 構(gòu)化膜中。這種循環(huán)使用是有用的，因為該光的循環(huán)使用能夠降低提供顯示器所需亮度級 別所需的功耗。
[0005] 如以引用方式并入本文的美國專利No. 5, 183, 597 (Lu)以及美國專利 No.5，175,030(Lu等人）中所描述，可通過包括以下步驟的方法制備帶微結(jié)構(gòu)的制品（例 如，增亮膜）：(a)制備可聚合組合物；(b)以剛剛足以填充母板腔體的量，將所述可聚合組 合物沉積到母板的負微結(jié)構(gòu)化模制表面上；（c)通過在預成形基部（例如，基底）與母板之 間移動可聚合組合物的珠粒來填充腔體，其中所述預成形基部（例如，基底）和母板中的至 少一者是柔性的；以及（d)固化所述組合物?？删酆辖M合物通常可在優(yōu)選小于五分鐘（例 如，對于厚度為75微米的增亮膜來說）的時間尺度內(nèi)能量固化。所述母板可以是金屬，例 如鎳、鍍鎳銅或黃銅，或可以是聚合反應條件下穩(wěn)定的熱塑性材料，并且優(yōu)選具有的表面能 使得能干凈地將聚合的材料從母板上移除?？扇芜x將基膜的一個或多個表面上底或處理以 增進光學層對基部的附著力。
[0006] 有機組分以及可聚合組合物優(yōu)選地基本不含溶劑。"基本上不含有溶劑"是指可聚 合組合物的溶劑（如有機溶劑）含量低于5重量％、4重量％、3重量％、2重量％、1重量％ 和0. 5重量％?？赏ㄟ^已知的方法（例如氣相色譜法）來測定溶劑濃度。小于0. 5重量％ 的溶劑濃度是優(yōu)選的。
[0007] 可聚合組合物的組分優(yōu)選選擇為使得可聚合組合物具有低粘度。如本文所用，粘 度使用動態(tài)應力流變儀用40_平行板測量（在至高lOOOsec-1的剪切速率下）?？删酆?組合物的粘度小于lOOOcps，通常小于900cps。在涂布溫度下，可聚合組合物的粘度可小于 800cps、小于 700cps、小于 600cps 或小于 500cps。
[0008] 涂布溫度通常在環(huán)境溫度（即25°C )至180 °F (82°C )的范圍內(nèi)。涂布溫度可 低于 170°F (77°C)、低于 160°F (71°C)、低于 150°F (66°C)、低于 140°F (60°C)、低于 130°F (54°C)，或低于120°F (49°C)。有機組分可為固體或包含固體組分，條件是可聚合 組合物的熔點低于涂布溫度。有機組分在環(huán)境溫度下可以是液體。
[0009] 對于大多數(shù)產(chǎn)品應用，有機組分和可聚合組合物具有至少1. 47的折射率；而轉(zhuǎn) 向膜的可聚合樹脂組合物可具有低至1. 44的折射率。有機組分或可聚合組合物的折射率 可為至少 1. 48、1. 49、1. 50、1. 51、1. 52、1. 53、1. 54、1. 55、1. 56、1. 57、1. 58、1. 59、1. 60 或 1.61。包含納米顆粒的可聚合組合物的折射率可高達1.70 (例如至少1.61、1.62、1.63、 1. 64、1. 65、1. 66、1. 67、1. 68或1. 69)。通常還優(yōu)選在可見光譜中具有高透射率。
[0010] 所述可聚合組合物包含至少一種包含亞烷基氧重復單元的非芳族多_(甲基）丙 烯酸酯單體。所述亞烷基重復單元通常具有下式：-[0-L]-，其中L為直鏈或支鏈亞烷基。 在一些實施例中，所述亞烷基氧為直鏈或支鏈(：2_(：6亞烷基。所述非芳族多_(甲基）丙烯 酸酯單體通常包含兩個或三個（甲基）丙烯酸酯基團。
[0011] 所述非芳族多-(甲基）丙烯酸酯單體通常包含至少三個或四個鄰接的亞烷基氧 重復單元。在一些實施例中，所述二或三（甲基）丙烯酸酯單體包含至少5、6、7、8、9或10 個鄰接的亞烷基氧重復單元。在一些實施例中，鄰接的亞烷基氧重復單元的數(shù)量不大于30 或25或20或15。
[0012] 在一些實施例中，非芳族多_(甲基）丙烯酸酯單體可由以下通式表示：
[0013]
[0014] 其中R1為H或甲基，R2為三價有機殘基，L獨立地為直鏈或支鏈(： 2至C 6亞烷基， n為3至30。
[0015] 在一些實施例中，R2為包含至少3、4、5或6個碳原子并且通常不大于12個碳原 子的烴殘基。在一些實施例中，R為烴殘基，任選還包含一個或多個氧、硫或氮原子。
[0016] 包含至少三或四個鄰接的亞烷基氧重復單元的非芳族多_(甲基）丙烯酸酯單體 可包含直鏈和/或支鏈亞烷基氧重復單元的任何組合。在一些實施例中，所述單體僅包含 亞乙基氧重復單元。在其它實施例中，所述單體僅包含亞丙基氧重復單元。在還其它的實 施例中，所述單體僅包含亞丁基氧重復單元。在還其它的實施例中，所述單體可包含此類亞 烷基氧重復單元的各種組合。例如，非芳族多_(甲基）丙烯酸酯單體可包含亞乙基氧重復 單元和亞丙基氧重復單元二者的組合。
[0017] 包含至少三個鄰接的C2_C4亞烷基氧重復單元的各種非芳族多_(甲基）丙烯酸酯 單體可商購獲得。其它單體可例如通過聚亞烷基氧多元醇與丙烯酸的反應合成，如2012年 7月13日提交的美國臨時申請第61/671354號中所述。所述專利申請以引用的方式并入本 文。
[0018] 在一些實施例中，采用包含3或4個鄰接的亞烷基氧重復單元如亞乙基氧重復單 元、亞丙基氧重復單元或它們的混合物的二（甲基）丙烯酸酯單體。鄰接的亞烷基氧重復單 元的數(shù)量可不大于13或12或11或10或9或8,并且在一些實施例中，不大于7或6或5。代 表性的單體（可得自賓夕法尼亞州?？怂诡D的沙多瑪公司（Sartomer USA，Exton，PA))包 括四乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇二丙烯酸酯，例如以商品名"SR268"、"SR259"、"SR344" 和"SR610"得到。
[0019] 其它代表性的單體包括可以商品名"Polypropylene Glycol400diacrylate(聚 丙二醇400二丙稀酸酯）"得自美國賓夕法尼亞州的Monomer-Polymer&Dajac實驗室 (Monomer-Polymer&Dajac Labs，PA，USA))的聚丙二醇二丙稀酸酯。
[0020] 聚乙二醇二丙烯酸酯和聚丙二醇二丙烯酸酯通常包含分子的混合物，其中n平均 在上述范圍內(nèi)。
[0021] 在其它實施例中，采用包含4至5個鄰接的亞烷基氧重復單元如亞乙基氧重復單 元、亞丙基氧重復單元或它們的混合物的三（甲基）丙烯酸酯單體。鄰接的亞烷基氧重復 單元的數(shù)量可不大于15或14或13,并且在一些實施例中，不大于12或9或10。代表性的 單體包括乙氧基化三羥甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯單體，所述丙烯酸酯具有下式：
[0022]
[0023] 其中n、111或〇中的至少一者為3或4。n+m+o的和通常為至少5、6、7、8、9或10， 并且在一些實施例中不大于30。
[0024] 其中n、m和〇之和為約15的這樣的式的一種代表性單體可以商品名"SR9035"得 自沙多瑪公司（Sartomer)。
[0025] 如根據(jù)落球試驗所測量，包含亞烷基氧重復單元的一種或多種非芳族多_(甲基） 丙稀酸酯單體的引入可減少來自沖擊的損傷對比度（damage contrast)，這將在后面的實 例中描述。損傷對比度為一種本文中用來評估微結(jié)構(gòu)化增亮膜的抗沖擊性的量度。損傷對 比度可通過測量受沖擊區(qū)域與未受沖擊區(qū)域的亮度之間的差異除以未受沖擊區(qū)域的亮度 來求出。當損傷對比度為零時，來自落球的沖擊的損傷不可測量。當損傷對比度為0. 50時， 在測量觀察角下，受球沖擊的區(qū)域比未受沖擊區(qū)域亮50%。對比度越大，受損區(qū)域越可見， 反之亦然。對于其中微結(jié)構(gòu)化表面包含本文所述組合物的反應產(chǎn)物的微結(jié)構(gòu)化（例如，增 亮）膜，損傷對比度通常不大于〇. 35或0. 30。在有利的實施例中，損傷對比度不大于0. 25、 0. 20或0. 15。在更有利的實施例中，損傷對比度不大于0. 14、0. 12或0. 10。在甚至更有利 的實施例中，損傷對比度不大于〇. 09或0. 08或0. 07或0. 06或0. 05。如后面的實例中所 示例，通過本文所述可聚合組合物的使用，如由損傷對比度所量度的抗沖擊性可減至0. 05、 0. 03、0. 02、0. 01和甚至0。應理解，可對其它類型的微結(jié)構(gòu)化膜測量其它性質(zhì)（除損傷對 比度外）。
[0026] 可聚合組合物中包含亞烷基氧重復單元的非芳族多_(甲基）丙烯酸酯單體的濃 度通常為至少3重量％、4重量％或5重量％。在一些實施例中，有機組分僅由一種或多種 這樣的非芳族多_(甲基）丙烯酸酯單體構(gòu)成。因此，有機組分100%為一種或多種包含至 少三個鄰接的亞烷基氧重復單元的非芳族多-(甲基）丙烯酸酯單體。由于組合物還包含 至少約20重量％的無機納米顆粒和至