发明内容
经申请人多次测试,发现当该液态组成物含有一压克力类单体与一具有结构式为[A]的单体时,该组成物可形成出一有高折射率的聚光片,而就申请人所知,尚无资料显示该具有结构式为[A]的单体曾被用以参与聚光片的制备。该结构式[A]如下所示;R1为O或S;R2为(C2H4O)n的双价基团,n为0~10的整数;R3为H或CH3:
然,基于该具有结构式[A]的单体会表现出高粘度,为利于操作并配合环保考量,申请人认为应以具有较小粘度且不含卤素的另一压克力类单体来配合使用,换句话说,此另一压克力类单体可说是担任“溶剂”的角色,而因此具有一最低用量比例限制;但若其用量比例过高,则会使得所制出的聚光片的折射率不尽人意。因此,该压克力类单体与上述具有结构式[A]的单体的用量比值,应有一适当范围。
具体地,本发明的目的在于提供:
1.一种单体组成物,包含:一第一单体与一第二单体,且该两单体的重量比值介于1/9~9;其特征在于:该第二单体含有压克力官能基但不含卤素,且其折射率值大于1.45而粘度小于100cps;该第一单体的含量占该单体组成物的10wt%~90wt%,且其结构式为[A]:
R1为O或S;R2为(C2H4O)n的双价基团,n为0~10的整数;R3为H或CH3。
2.根据第1项所述的单体组成物,其特征在于:该第一单体为9,9-双[4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]芴。
3.根据第1项所述的单体组成物,其特征在于:该第二单体为单-丙烯酸酯、单-甲基丙烯酸酯、二-丙烯酸酯、二-甲基丙烯酸酯,或它们的组合。
4.根据第3项所述的单体组成物,其特征在于:该单-丙烯酸酯是苯硫乙基丙烯酸酯、2-苯氧乙基丙烯酸酯、萘基硫乙基丙烯酸酯、苯氧基二乙二醇丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、十六基丙烯酸酯、新戊二醇丙氧基化二丙烯酸酯、月桂基丙烯酸酯,或它们的组合。
5.根据第3项所述的单体组成物,其特征在于:该单-甲基丙烯酸酯是2-苯氧乙基甲基丙烯酸酯、苯硫乙基甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯,或它们的组合。
6.根据第3项所述的单体组成物,其特征在于:该二-丙烯酸酯是聚乙二醇二丙烯酸酯、1,10-癸二醇二丙烯酸酯、乙氧基化对二甲醇环己烷二丙烯酸酯、乙氧基化2-甲基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯,或它们的组合。
7.根据第3项所述的单体组成物,其特征在于:该二-甲基丙烯酸酯是乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酯、1,3丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯,或它们的组合。
8.根据第3项所述的单体组成物,其特征在于:该单-丙烯酸酯是2-苯氧乙基丙烯酸酯、萘基硫乙基丙烯酸酯、苯硫乙基丙烯酸酯,或它们的组合,而该单-甲基丙烯酸酯则为苯硫乙甲基丙烯酸酯、2-苯氧乙甲基丙烯酸酯,或它们的组合。
9.根据第1项所述的单体组成物,其特征在于:还包含有一添加剂,其择自于增粘剂、流平剂、润滑剂、抗静电剂、紫外光吸收剂,或它们的组合。
10.根据第9项所述的单体组成物,其特征在于:该增粘剂择自于脂肪族胺基甲酸酯二丙烯酸酯、脂肪族胺基甲酸酯三丙烯酸酯、低酸值粘着力促进剂,或它们的组合。
11.根据第9项所述的单体组成物,其特征在于:该添加剂占该单体组成物的10wt%以下。
12.一种聚光片的制备方法,其特征在于:将第1至11项中任意一项所述的单体组成物与一光引发剂掺混后,涂布于一底材上,再接受一照光处理后固化,而获得一聚光片,其包含该底材,以及一设置在该底材上的增亮层。
13.根据第12项所述的方法,其特征在于:以重量计,该光引发剂的用量是该单体组成物的1~15%。
14.根据第12项所述的方法,其特征在于:该光引发剂择自于1-羟基-环己基-苯基-酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫)苯]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-膦氧化物、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦氧化物、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮,或它们的组合。
15.一种聚光片,包含:一底材以及一设置于该底材上的增亮层;其特征在于:该增亮层通过第12至14项中任意一项所述的方法而制得。
16.根据第15项所述的聚光片,其特征在于:于其制备时所使用的单体组成物,在20℃下,对于波长为589nm的光线具有1.45~1.70的折射率。
17.根据第15项所述的聚光片,其特征在于:该增亮层具有10μm~30μm之间的厚度。
18.根据第15项所述的聚光片,其特征在于:该底材材质是聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯,或聚甲基丙烯酸甲酯。
本发明的有益效果在于:为具有结构式[A]的单体提供一新颖的用途。此外,因本发明所使用的该具有结构式[A]的单体并非是固体,所以能容易地和该第二单体均匀混合,另一方面该第一单体与第二单体的结构中皆未含有卤素,因此本发明在提供一具有良好品质的聚光片之余,也可完全避免上述前案所引发的各种问题。
具体实施方式
下面实施例对本发明进行详细说明:
有关于用以作为本发明单体组成物的一基本成分的第一单体,是具有如前述的结构式[A],R1为O或S;R2为(C2H4O)n的双价基团,n为0~10的整数;R3为H或CH3。
符合上述结构的基本限制的各种第一单体,皆是熟习化学有机合成的人士可通过其经验而成功合成出;另一方面就结构式[A]所示,可知具有此化学结构的物质也具有较高的折射率(而通常R1为S的化合物,其折射率比R1为O的化合物要更高)与较高的粘度,且其可通过两侧官能基的双键部份来与第二单体作用并产生聚合反应;因此不论该第一单体在符合上述基本结构限制的范围下是如何地变化,该第一单体都可和第二单体进行反应,且可通过该第一单体而使其成品具有一定程度的折射率。
以9,9-双[4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]芴(9,9-bis[4-2(acryloyloxy ethoxy)phenyl]fluorine)为例,其符合上述结构式[A],且其R1为O、R2的n为1、R3为H,并具有1.615的折射率。较佳地本发明是以此化合物做为该第一单体,因其已是容易取得的市售商品;于以下的实施例中也以此进行示范。另,由结构式[A]可知该第一单体具有较高的粘度,经申请人反复试验,发现在该单体组成物中若含有90wt%以上的该第一单体时,则会使得该组成物的粘度过高(甚至达30000cps以上),而极不利于操作。
有关于用以作为本发明单体组成物的另一基本成分,且符合折射率值大于1.45而粘度小于100cps的条件的第二单体,较佳地择自于例如PTEA、2-苯氧乙基丙烯酸酯(2-phenoxyethylacrylate,PEA)、萘基硫乙基丙烯酸酯(naphthalenylthioethylacrylate,NTEA)、苯氧基二乙二醇丙烯酸酯(phenoxydiethyleneglycol acrylate)、苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯(phenoxypolyethyleneglycol acrylate)、十六基丙烯酸酯(hexadecylacrylate)、新戊二醇丙氧基化二丙烯酸酯(neopentyl glycolpropoxylate diacrylate)、月桂基丙烯酸酯(lauryl acrylate)的单-丙烯酸酯(mono-acrylate);例如2-苯氧乙基甲基丙烯酸酯(2-phenoxyethyl methacrylate,PEMA)、苯硫乙基甲基丙烯酸酯(phenylthioethyl methacrylate,PTEMA)、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(methoxy polyethyleneglycol methacrylate)的单-甲基丙烯酸酯(mono-methacrylate);例如聚乙二醇二丙烯酸酯(polyethyleneglycol diacrylate)、1,10-癸二醇二丙烯酸酯(1,10-decanediol diacrylate)、乙氧基化对二甲醇环己烷二丙烯酸酯(ethoxylated cyclohexane dimethanol diacrylate)、乙氧基化2-甲基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯(ethoxylated2-methyl-1,3-propanediol diacrylate)的二-丙烯酸酯(di-acrylate);例如乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethyleneglycoldimethacrylate)、二乙二醇二甲基丙烯酸酯(diethyleneglycoldimethacrylate)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯(triethyleneglycoldimethacrylate)、聚乙二醇二甲基丙烯酯(polyethyleneglycoldimethacrmethacrylate)、1,3丁二醇二甲基丙烯酸酯(1,3-butanediol dimathacrylate)、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯(1,6-hexanediol dimethacrylate)的二-甲基丙烯酸酯(di-methacrylate),或上述各种丙烯酸酯的任一组合。
又较佳地,上述的单-丙烯酸酯是PEA、NTEA、PTEA,或它们的组合,而该单-甲基丙烯酸酯则为PEMA、PTEMA,或它们的组合;更佳地,本发明的该第二单体是择自于PEA、NTEA、PTEA、PTEMA或它们的组合,而该四种丙烯酸酯也有示范于本发明实施例中。
而基于上述第一单体与第二单体在本发明单体组成物中的含量比例限制与操作便利性,本发明单体组成物的粘度范围建议介于40~25000cps;而于以下所示范的实施例中,这些单体组成物的粘度范围介于50~15000cps。
为了使所制得的聚光片有较佳的功效,本发明单体组成物除了该第一单体与第二单体的基本成分以外,更可包含一添加剂,其择自于增粘剂、流平剂(leveling agent)、润滑剂(lubricant)、抗静电剂(antistatic agent)、消泡剂(defoamer)、紫外光吸收剂(UV absorbers),或它们的组合;而这些用剂的使用目的已极熟知,于此不赘述。
本业界中常使用的各式上述添加剂皆可被使用在本发明中。例如,该增粘剂可选用脂肪族胺基甲酸酯二丙烯酸酯(Aliphatic urethane diacrylate)、脂肪族胺基甲酸酯三丙烯酸酯(Aliphatic urethane triacrylate)、低酸值粘着力促进剂(Low acidvalue adhesion promoter),或它们的组合。
为使本发明单体组成物不因含有过多的添加剂而降低了后续所形成出的聚光片的折射率,建议该添加剂占本发明单体组成物10wt%以下;而各式添加剂的用量是本发明所属技术领域中具有通常知识的人士可依其经验与需求来自行拿捏,所以于此不赘述。
如本发明实施例中所示范使用的添加剂是增粘剂,用量占于该单体组成物5~10wt%;这些增粘剂的种类则为上述所建议使用的三种增粘剂。
本发明聚光片的制备方法,是将上述本发明单体组成物与一光引发剂(或称“光起始剂”photoinitiator)掺混后,涂布于一底材上,再接受一照光处理后固化,而获得一聚光片,其包含有该底材以及一设置在该底材上的增亮层。
就该光引发剂的用量,以重量计,较佳地是该单体组成物的1%~15%;如本发明实施例中所示范,则是5~10%。而就实务操作而言,该光引发剂是可与本发明单体组成物掺混后备用(需盛装在一避光容器中),或者是待将使用时再掺混。
本发明可使用目前本业界常采用的光引发剂,其中较佳地,该光引发剂择自于1-羟基-环己基-苯基-酮(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)、2-甲基-1-[4-(甲基硫)苯]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮{2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone}、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦氧化物(phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide)、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-膦氧化物(Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone),或它们的组合;而前四种光引发剂也有在本发明实施例中加以示范。
另,本发明方法中的照光处理是以紫外光来进行,较佳地其波长介于240nm~360nm之间;照射强度介于1~1000mJ/cm2,较佳地介于100~500mJ/cm2。
本发明聚光片包含有一底材,以及一设置于该底材上且通过上述本发明方法所形成的增亮层。本发明并不限制该底材的材质,然为被应用于LCD之中,该底材应具有透光性;就本业界中常使用的,该底材的材质是聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene naphthalate,PEN)、聚酰亚胺(Polyimide,PI)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC),或聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA);而该底材的厚度则是16~250μm。本发明实施例中所示范使用的是PET,厚度则为188μm。
为表现出较好的增亮效果,较佳地,本发明聚光片在其制备时所使用的单体组成物,于20℃下对于其波长为589nm的光线具有1.45~1.70的折射率。于本发明实施例中所示范的,这些聚光片所使用的单体组成物的折射率介于1.550~1.614之间;而基于申请人所采用的测试方法,这些聚光片所测出的辉度介于5316nits~5808nits之间。
以下将以实施例来说明本发明各目的的实施方式与功效。这些实施例将使用下列化学品与设备来制备或是进行测试,且若未特别说明,则皆是在常压的环境下进行。须注意的是,这些实施例仅用来例示说明,不应被解释为本发明实施的限制。
使用物料暨器材
1.9,9-双[4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]芴:由日本SHIN-NAKAMURA CHEMICAL公司制备,型号为A-BPEF;或由日本OSAKA GAS CHEMICAL公司制备,型号为BPEF-A;或使用由该公司制备,型号为EA-F5003。
2.PTEA:由Bimax公司制备。
3.PEA:由Sartomer公司制备,型号为SR339。
4.NTEA:由Daelim Chemical Electromer公司制备,型号为HRI-02。
5.PTEMA:由Cognis公司制备,型号为Bisomer PTEA。
6.脂肪族胺基甲酸酯二丙烯酸酯:由Cognis公司制备,型号为Photomer 6210;或使用型号为Photomer 6230。
7.低酸值粘着力促进剂:由Cognis公司制备,型号为Photomer4846。
8.脂肪族胺基甲酸酯三丙烯酸酯:由Cognis公司制备,型号为Photomer 6892。
9.1-羟基-环己基-苯基-酮:由Ciba公司制备,型号为Irgacure184。
10.2-甲基-1-[4-(甲基硫)苯]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮:由Ciba公司制备,型号为Irgacure 907。
11.苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦氧化物:由Ciba公司制备,型号为Irgacure 819。
12.二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-膦氧化物:由Ciba公司制备,型号为Darocure TPO。
相关测试
各实施例所配制出的组成物是以一粘度仪(由BrookField公司制造,型号为DV-I+)在25℃下测试它们的粘度以及折射率;之后制得的聚光片皆接受除了折射率以外的以下各项测试,以获知它们的性质或功效-
1.折射率:通过ATAGO公司制备,型号为ABBERefractometer的折射计测量20℃时各聚光片所使用的单体组成物对于589nm波长光线的折射率。
2.密着性:通过Zehntner公司制备,型号为ZCC 2087的百格刀,以ASTM D3359-02方法来进行,以确认各聚光片中,该增亮层与其所附着的底材之间的密着性;而密着性分成“0B”~“5B”六个等级,5B表示密着性极佳,0B则表示极差;本业界认为3B(百格测试后脱落5~15%)以上的密着性是较佳的。
3.辉度:通过Topcon公司制备,型号为SR3A的仪器并配合使用辉度为3420nits的背光源(backlight,由迎辉科技股份有限公司制备的标准光源),来进行测试。
4.耐候性测试,包含以下两项;所测得辉度越高的聚光片,表示其品质越佳,使用寿命也越长:
a.于85℃的环境下置放500hr后,测试其辉度。
b.于65℃且湿度为95%的环境下置放500hr后,测试其辉度。
<实施例>
将本发明单体组成物的实施例配制好后,分别加入适量的光引发剂,再涂布于一用以作为底材的PET板上,之后对其照射介于240nm~360nm的波长的光线,历时10秒,继而分别获得一本发明聚光片;而其中的增亮层的厚度则为25μm。
本发明单体组成物的实施例中的各组份(以其型号表示)暨其用量,以及所制出的增亮膜的各项测试结果,如以下表一所示。各实施例组成物中的各成分总量为100wt%;该光引发剂的用量是以该组成物的重量为计算基准;表中注记“-”的地方表示不记录,或该组份未加入。
表一
申请人以各式的第一单体、第二单体来调配各实施例的组成物,皆各自成功地获得具有良好的折射率与辉度的聚光片;而于这些实施例中,各单体组成物顶多仅以增粘剂作为添加剂,其它例如流平剂、润滑剂、抗静电剂、紫外光吸收剂等常使用的添加剂,是因这些实施例的聚光片,或者是在其制备过程时已然展现出良好的相关功效,并不需再增进而未使用。
由各实施例制得的聚光片,其中折射率最低的聚光片也有达到1.550。另,各聚光片中的底材与增亮层之间也显然地展现了良好的密着性,虽然此可能是通过各式增粘剂的辅助所致,但也证实了这些种类的增粘剂皆是适用于添加在本发明单体组成物中,并确实能发挥它们的功效。又值得注意的是,实施例4的组成物在未加入增粘剂的情况下,其所制得的增亮膜已经具有4B(百格测试后脱落少于5%)的密着性。
在耐候性测试方面,这些聚光片在85℃及65℃、95%的湿度的严苛环境下历经长达500hr的时间后,它们的辉度也大致都能维持原有的水准。就以上的耐候性测试结果,可证实这些聚光片具有较长的使用寿命。
由上可知,本发明单体组成物确实在仅包含该具有特定结构通式的第一单体,与该含有压克力官能基的第二单体的两最基本成分时,即已可制备出具有高折射率、高辉度,且耐候性佳的聚光片,并可广泛地选用符合本发明基本条件的单体;进一步地若有需要的话,当然也可添加增粘剂或其他添加剂,以增进相关功效。
本发明单体组成物除了可加入各式添加剂以外,也可与各种浓度的不同类型的光引发剂合并使用以制备本发明聚光片,因此本发明单体组成物在配制上极具弹性,于实务操作时,实施本发明的人士当可依其考量而自由选择合适的种类与用量的第一单体、第二单体,或进一步考量各式添加剂而配制成本发明组成物后,配合光引发剂来制得具有高折射率与辉度的聚光片。