本发明专利技术涉及包含具有改善的抗裂性的纳米复合结构的增亮膜。本发明专利技术描述了诸如增亮膜之类的微结构化膜、包含有机组分和表面改性的纳米颗粒的可聚合树脂组合物以及表面改性的纳米颗粒。所述微结构化膜具有聚合结构，所述聚合结构包含所述可聚合树脂组合物（如，折射率为至少1.58的可聚合树脂组合物）的反应产物。固化的纳米复合物（如结构）可表现出改善的抗裂性。在一些实施例中，以圆柱轴柄弯曲测试性能表示柔性（如小于6mm的失效轴柄尺寸或根据公式D=1000(T/0.025-T)计算的失效轴柄尺寸），其中T为（例如）预成形基层的以厘米为单位的厚度。在其他实施例中，以拉伸和伸长性能表示柔性（如至少25MPa的断裂拉伸强度和至少1.75%的断裂伸长率）。
【技术实现步骤摘要】
包含具有改善的抗裂性的纳米复合结构的增亮膜本申请是于2008年2月27日提交的、申请号为200880006192. X、名称为“包含具有改善的抗裂性的纳米复合结构的增亮膜”的专利申请的分案申请。_2] 相关专利串请的交叉引用本申请要求以下专利的优先权 提交于2007年2月27日的美国临时申请序列号60/891812 ;提交于2007年4月19日的美国临时申请序列号60/912751 ;提交于2007年2月27日的美国临时申请序列号60/891840和提交于2007年5月14日的美国临时申请序列号 60/917827。
技术介绍
某些微复制型光学产品(例如在美国专利No. 5，175，030和5，183，597中所描述的)通常被称为“增亮膜”。增亮膜在许多电子产品中用于增加诸如液晶显示器(LCD)之类的背光平板显示器的亮度，包括用于电致发光板、膝上型计算机、文字处理器、台式监视器、电视机、摄像机的那些，以及汽车和飞机的显示器。增亮膜有利地显示具有特定的光学和物理特性，包括与产生亮度增益(即“增益”)有关的增亮膜折射率。亮度的改善使得照明显示器使用较少的能量就能使电子产品更有效地运作，从而减少能量消耗、对元件的热负荷更低，并延长产品的使用寿命。增亮膜由具有高折射率的固化或聚合单体制成。增亮膜由包含诸如氧化锆、二氧化硅和二氧化钛之类的无机颗粒的可聚合树脂组合物制成，如在美国专利No. 6，844，950、美国专利公开No. 2005/0059766,2005/0151119,已公布的美国专利申请2006/0204676、2006/0204745、2006/0210726和美国专利申请2006/0204745 中所描述。
技术实现思路
本文描述的是微结构化膜(例如增亮膜)、包含有机组分和表面改性的纳米颗粒的可聚合树脂组合物，以及表面改性的纳米颗粒。微结构化膜具有聚合结构，该聚合结构包含可聚合树脂组合物(如折射率为至少I. 58的可聚合树脂组合物)的反应产物。固化的纳米复合物(如结构)可表现出改善的抗裂性。在一些实施例中，可聚合树脂组合物包含至少10重量％的表面改性的无机纳米颗粒并且表现出改善的柔性。在一些实施例中，以圆柱轴柄弯曲测试性能表示柔性(如小于6mm的失效轴柄尺寸或根据公式D=IOOO (T/0. 025-T)计算的失效轴柄尺寸)，其中T为诸如预成形基层的以毫米为单位的厚度。在其他实施例中，以拉伸和伸长性能表示柔性(如至少25MPa的断裂拉伸强度和至少I. 75%的断裂伸长率)。在一个实施例中，可聚合树脂组合物的有机组分包含至少一种二(甲基)丙烯酸酯芳族单体。在另一个实施例中，表面改性的无机纳米颗粒包含吸附的非反应性挥发性酸。在一个优选的实施例中，可聚合树脂组合物包含40重量％至60重量％的表面改性的无机纳米颗粒并且纳米颗粒的折射率为至少I. 68。一种可表现出这样的柔性的优选的可聚合树脂(如增亮膜的聚合结构)组合物包含以下物质含有一种或多种烯键式不饱和单体或低聚物的有机组分；以及至少10重量％的无机纳米颗粒，该无机纳米颗粒用以下物质进行表面改性包含至少一种具有非反应性相容性基团的一元羧酸的第一表面处理剂，和包含至少一种具有与有机组分反应的共聚基团的非挥发性一元羧酸的第二表面处理剂；其中纳米颗粒的第二表面处理剂的化学计算量大于第一表面处理剂的化学计算量。 另一种可显示出这样的柔性的优选的可聚合树脂组合物包含含有一种或多种总量为至少10重量％的单官能联苯单体的有机组分和至少10重量％的无机纳米颗粒，该无机纳米颗粒用以下物质进行表面改性包含至少一种具有水溶性链端的一元羧酸的第一表面处理剂，和包含至少一种通过脂族酸酐和丙烯酸羟基烷基酯的反应而制备的丙烯酸酯官能化表面改性剂的第二表面处理剂。在另一个实施例中，描述了表面改性的无机纳米颗粒。纳米颗粒包含第一表面处理剂和第二表面处理剂，第一表面处理剂包含至少一种具有非反应性相容性基团的一元羧酸，第二表面处理剂包含至少一种具有可与有机组分反应的共聚基团的非挥发性一元羧酸。纳米颗粒的第二表面处理剂的化学计算量大于第一表面处理剂的化学计算量。具体实施例方式通常，增亮膜能增强发光装置的轴向亮度(本文称为“亮度”)。增亮膜可以是透光的微结构化膜。微结构化的形貌特征可以是膜表面上的多个棱柱，使得该膜可用于通过反射和折射来改变光的方向。棱柱的高度通常在约I微米至约75微米的范围内。当用于光学显示器(例如，存在于膝上型计算机、手表等中的光学显示器)时，微结构化光学薄膜可通过如下方式来增强光学显示器的亮度将从显示器逸出的光限制在与其法向轴成所需角度的一对平面内透过该光学显示器。因此，从显示器射出的在该容许范围外的光被反射回显示器中，这些光中的一部分可以被“循环利用”，并且以使得光能逸出显示器的角度返回到微结构化膜。这种循环利用是有用的，因为其能够减少使显示器具有所需亮度级别所需的能量消耗。如美国专利No. 5，183，597 (Lu)和美国专利No. 5，175，030 (Lu等人)中所述，具有微结构的制品(如增亮膜)的制备方法包括以下步骤(a)制备可聚合组合物；(b)使可聚合组合物以仅足以填充母板腔体的量沉积在母板的微结构化模铸表面的相对表面上；(C)通过使可聚合组合物小珠在预成形的基底和母板(两者中的至少一个是柔性的)之间移动来填充腔体；和(d)固化该组合物。该母板可以是金属，例如镍、镀镍铜或镀镍黄铜，或者可以是在聚合条件下稳定的，并且优选具有使得聚合材料能从母板上干净地移除的表面能的热塑性材料。可任选将基膜的一个或多个表面上底或处理以提高光学层对基底的附着力。本文描述的是用于制备诸如增亮膜之类的光学(如膜)制品或其他微结构化制品的可聚合树脂组合物。光学薄膜具有包含可聚合树脂的反应产物的聚合结构，该可聚合树脂包含分散于有机组分中的表面改性的无机纳米颗粒。如本文所用，“可聚合组合物”是指包括有机组分和表面改性的无机纳米颗粒在内的总组合物。“有机组分”是指组合物中除了表面改性的无机纳米颗粒之外的所有组分。由于表面处理剂通常被吸附或连接到无机纳米颗粒的表面，故认为表面处理剂不是有机组分的一部分。表面改性的无机纳米颗粒的重量百分比高于单独的无机纳米颗粒的浓度。表面改性的纳米颗粒的重量百分比通常比无机纳米颗粒的重量百分比高约20%。例如，包含40重量％的无机纳米颗粒的组合物包含约56重量％的表面改性的无机纳米颗粒。该聚合结构可以是由基层和光学层构成的光学元件或光学产品。基层和光学层可以由相同的聚合物材料或者不同的聚合物材料形成。本文描述的是包含聚合(如棱柱)结构的增亮膜。该聚合结构包含可聚合树脂组合物的反应产物，该可聚合树脂组合物具有(即，可聚合)有机组分和至少10重量％的表面改性的无机纳米颗粒。 膜的拉伸强度和伸长特性是薄膜材料的物理特性。如ASTM D882-02中所述，塑性薄片的拉伸特性为标准测试方法。可将常规薄膜材料切成(如狗骨形)样本用于测试。某些(甲基)丙烯酸酯单体(如脂族聚氨酯二丙烯酸酯和脂族聚氨酯三丙烯酸酯)的UV固化均聚物的拉伸强度和伸长特性由此类材料的供应商提供。虽然其他类型单体(如各种单官能(甲基)丙烯酸酯单体和(甲基)丙烯酸酯交联剂)的均聚产物通常不会形成适合本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有聚合结构的增亮膜，所述聚合结构包含可聚合树脂组合物的反应产物，所述可聚合树脂组合物包含：有机组分，其含有一种或多种烯键式不饱和单体或低聚物；以及至少10重量%的无机纳米颗粒，所述无机纳米颗粒用以下表面处理剂进行表面改性：第一表面处理剂，其包含至少一种具有非反应性相容性基团的一元羧酸，和第二表面处理剂，其包含至少一种具有与所述有机组分反应的可共聚基团的非挥发性一元羧酸；其中所述纳米颗粒的所述第二表面处理剂的化学计算量大于所述第一表面处理剂的化学计算量。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布兰特·U·科尔布，克林顿·L·琼斯，戴维·B·奥尔森，特温·L·麦肯齐，内森·K·奈史密斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：
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