CN108610703A - 硬化材料组合物、用于滤光片的基片及其制作方法 - Google Patents

硬化材料组合物、用于滤光片的基片及其制作方法 Download PDF

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姚珍
张国臻
刘鹏飞
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Abstract

本发明提供了一种硬化材料组合物、用于滤光片的基片及其制作方法。以重量份计，硬化材料组合物包括：41～80份的单体；20～90份的稀释性溶剂；0.1～5份的蓝色染料，蓝色染料与单体和稀释性溶剂具有共溶性，且对光的吸收波段在500～800nm之间；0.1～5份的功能性填料；以及0.1～5份的引发剂。由该硬化材料组合物形成于COP基材上之后，提高了COP基材表面的硬度、耐热性和耐摩擦性；能够增强滤光基片的硬度和耐热性，使滤光基片在后期镀膜加工过程中不会出现明显的褶皱和翘曲。同时，由于该硬化材料组合物中含有蓝色染料，对特定波长具有吸收功能，能保证含有该蓝膜的滤光基片具有广泛的视角。

Description

硬化材料组合物、用于滤光片的基片及其制作方法
技术领域
本发明涉及光学材料领域，具体而言，涉及一种硬化材料组合物、用于滤光片的基片及其制作方法。
背景技术
滤光片是一种用来选取所需辐射波段的光学器件，被广泛应用在液晶显示器、数码相机的透镜中。
现有用于制备滤光基片的高分子基材COP(环烯烃聚合物)由于不能承受后期镀膜工艺中长时间的能量源轰击或者长时间的高温，均会产生发皱或者翘曲现象，进而影响滤光效果。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种硬化材料组合物、用于滤光片的基片及其制作方法，以解决现有技术中滤光片在镀膜工艺中容易褶皱或翘曲的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种硬化材料组合物，以重量份计，硬化材料组合物包括：41～80份的单体；20～90份的稀释性溶剂；0.1～5份的蓝色染料，蓝色染料与单体和稀释性溶剂具有共溶性，且对光的吸收波段在500～800nm之间；0.1～5份的功能性填料；以及0.1～5份的引发剂。
优选地，上述硬化材料组合物中单体的重量份为50～80，优选为50～70份。
优选地，上述硬化材料组合物中稀释性溶剂的重量份为50～85份，优选为60～80份。
优选地，上述硬化材料组合物中功能性填料的重量份为1.5～4.5份，优选硬化材料组合物中引发剂的重量份为1.5～4.5。
优选地，上述单体选自丙烯酸类单体、聚氨酯类单体和酰胺类单体中的一种或多种，优选丙烯酸类单体包括纯丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及其衍生物、改性环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和芳香族聚氨酯丙烯酸酯，更优选丙烯酸类单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甘油-丙氧基化三丙烯酸酯、丙烯酸二羟丙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯和二丙烯酸对新戊二醇酯的一种或几种；优选聚氨酯类单体包括纯聚氨酯类单体、丙烯酸改性聚氨酯类单体和环氧树脂类改性聚氨酯类单体，更优选聚氨酯类单体为聚氨酯和丙烯酸辛酯的混合物、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、甲酚酚醛环氧丙烯酸酯、双酚A二丙烯酸酯树脂和聚氨酯类芳胺中的一种或多种；优选酰胺类单体包括丙烯酰胺类化学物、甲基丙烯酰胺类化合物、氨基酸酰胺类化合物以及苯乙烯类化合物。
优选地，上述稀释性溶剂选自酮类、醇类和酯类中的任意一种或多种；优选稀释性溶剂选自丁酮、戊酮、环戊酮、环己酮、甲基异丁基酮、甲乙酮、甲异丙酮、乙醇、丁醇、乙二醇、苯甲醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、醋酸乙酯、丁酯、甲苯和二甲苯中的任意一种或多种。
优选地，上述功能性填料包括不同折射率的氧化物，优选为折射率在1.3到2.8范围之间的化合物，更优选为二氧化硅、氧化铝、一氧化硅、氟化镧、氟化钇、氟化钡、氟化铝、冰晶石、二氧化钛、五氧化三钛、三氧化二钛、一氧化钛、氧化铪、氧化锆、氧化锌、氧化铈、硫化锌和硒化锌中的任意多种。
优选地，上述引发剂包括光引发剂与热引发剂，光引发剂选自二苯甲酮、1-羟基-环己基甲酮、2.2-二甲氧基-1.2-二苯基乙酮、二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、苯基二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、苯甲酰甲酸甲酯和2,4,6-三甲苯基二苯膦氧化物中的任意一种或多种；热引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和过氧化二苯甲酰中的任意一种或多种。
优选地，上述蓝色染料为无机纳米染料或有机化合物染料，优选无机纳米染料选自钴蓝、磷酸铜和孔雀石中的一种或多种；优选有机化合物染料为酞菁蓝、卟啉蓝或喹啉蓝，更优选为1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-十六氟-29H,31H-酞菁钴(II)、1,4,8,11,15,18,22,25-八丁氧基-29H,31H-酞菁锌、2,11,20,29-四叔丁基-2,3-萘酞菁锌、2,3,9,10,16,17,23,24-八(辛氧基)-29H,31H-酞菁铜、2,3-萘酞菁双(三己基硅氧基)硅烷、2,9,16,23-四叔丁基-29H,31H-酞菁锌、酞菁铁(III)-4,4′,4″,4″′-四磺酸、硝基卟啉或羧基卟啉，优选蓝色染料的粒径为30～120nm。
根据本申请的另一方面，提供了一种用于滤光片的基片，该基片包括基材层和设置在基材层相对两个表面上的硬化层，硬化层采用上述任一种硬化材料组合物制备而成。
优选地，上述基材层为COP层。
根据本申请的又一方面，提供了一种上述基片的制作方法，该制作方法包括：在基材层的两个相对表面上涂布上述任一种硬化材料组合物，形成硬化材料涂布层；对硬化材料涂布层进行固化处理，得到硬化层。
应用本发明的技术方案，由于将硬化材料组合物中功能性填料和引发剂含量控制在上述范围内与单体和稀释性溶剂进行配合，使得由该硬化材料组合物形成于COP基材上之后，提高了COP基材表面的硬度、耐热性和耐摩擦性；因此将其应用至滤光基片中时，能够增强滤光基片的硬度和耐热性，使滤光基片在后期镀膜加工过程中不会出现明显的褶皱和翘曲。同时，由于该硬化材料组合物中含有蓝色染料，因此赋予由该硬化材料组合物形成的膜层蓝色，即形成蓝膜，此蓝膜对特定波长具有吸收功能，能保证含有该蓝膜的滤光基片具有广泛的视角，即硬化材料组合物的使用不会影响滤光基片原有优势的光学功能，且使滤光基片的视角更广泛。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的实施例1、对比例4和5的基片制备的滤光片的光谱测试结果图；
图2示出了使用本发明实施例1的基片制得的滤光片在不同角度入射光下的光谱图；以及
图3示出了使用本发明对比例5的基片制得的滤光片在不同角度入射光下的光谱图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如背景技术所记载的，现有技术的滤光基片在镀膜工艺中容易褶皱或翘曲，为了解决该问题，在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种硬化材料组合物，以重量份计，该硬化材料组合物包括、41～80份的单体、20～90份的稀释性溶剂、0.1～5份的蓝色染料、0.1～5份的功能性填料以及0.1～5份的引发剂，其中，蓝色染料与单体和稀释性溶剂具有共溶性，且对光的吸收波段在500～800nm之间。
由于本申请将硬化材料组合物中功能性填料和引发剂含量控制在上述范围内与单体和稀释性溶剂进行配合，使得由该硬化材料组合物形成于COP基材上之后，提高了COP基材表面的硬度、耐热性和耐摩擦性；因此将其应用至滤光基片中时，能够增强滤光基片的硬度和耐热性，使滤光基片在后期镀膜加工过程中不会出现明显的褶皱和翘曲。同时，由于该硬化材料组合物中含有蓝色染料，因此赋予由该硬化材料组合物形成的膜层蓝色，即形成蓝膜，此蓝膜对特定波长具有吸收功能，能保证含有该蓝膜的滤光基片具有广泛的视角，即硬化材料组合物的使用不会影响滤光基片原有优势的光学功能，且使滤光基片的视角更广泛。
当然，本申请的硬化材料组合物不仅仅可以应用于滤光基片中，由于其所具有的上述特性，可以和其他多种基材相结合，改善基材的褶皱和翘曲问题。
为了进一步增强表面层硬度，提高坚韧性与耐热性能，优选上述硬化材料组合物中单体的重量含量为50～80份，优选为50～70份。
此外，为了进一步改善硬化层组合物的粘度，更有利于涂布工艺的实施，优选上述硬化材料组合物中稀释性溶剂的重量含量为50～85份，优选为60～80份。
在本申请一种优选的实施例中，上述硬化材料组合物中功能性填料的重量份为1.5～4.5份，优选硬化材料组合物中引发剂的重量份为1.5～4.5。以利用该硬化材料组合物进一步改善滤光片的基材层的硬度和耐热性。
上述各实施例中所采用的单体、稀释性溶剂、功能性填料和引发剂均可从现有技术中常用的物质进行选择，为了实现各组分之间更好地配合，对各组分的来源进行了如下优选：
单体选自丙烯酸类单体、聚氨酯类单体和酰胺类单体中的一种或多种，优选丙烯酸类单体包括纯丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及其衍生物、改性环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和芳香族聚氨酯丙烯酸酯，更优选丙烯酸类单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甘油-丙氧基化三丙烯酸酯、丙烯酸二羟丙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯和二丙烯酸对新戊二醇酯的一种或几种；优选聚氨酯类单体包括纯聚氨酯类单体、丙烯酸改性聚氨酯类单体和环氧树脂类改性聚氨酯类单体，更优选聚氨酯类单体为聚氨酯和丙烯酸辛酯的混合物、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、甲酚酚醛环氧丙烯酸酯、双酚A二丙烯酸酯树脂和聚氨酯类芳胺中的一种或多种；优选酰胺类单体包括丙烯酰胺类化学物、甲基丙烯酰胺类化合物、氨基酸酰胺类化合物以及苯乙烯类化合物。
稀释性溶剂选自酮类、醇类和酯类中的任意一种或多种；优选稀释性溶剂选自丁酮、戊酮、环戊酮、环己酮、甲基异丁基酮、甲乙酮、甲异丙酮、乙醇、丁醇、乙二醇、苯甲醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、醋酸乙酯、丁酯、甲苯和二甲苯中的任意一种或多种。
功能性填料包括不同折射率的氧化物，优选为折射率在1.3到2.8范围之间的化合物，更优选为二氧化硅、氧化铝、一氧化硅、氟化镧、氟化钇、氟化钡、氟化铝、冰晶石、二氧化钛、五氧化三钛、三氧化二钛、一氧化钛、氧化铪、氧化锆、氧化锌、氧化铈、硫化锌和硒化锌中的任意多种。
引发剂包括光引发剂与热引发剂，光引发剂选自二苯甲酮、1-羟基-环己基甲酮、2.2-二甲氧基-1.2-二苯基乙酮、二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、苯基二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、苯甲酰甲酸甲酯和2,4,6-三甲苯基二苯膦氧化物中的任意一种或多种；热引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和过氧化二苯甲酰中的任意一种或多种。
蓝色染料为无机纳米染料或有机化合物染料，所述无机纳米染料选自钴蓝、磷酸铜和孔雀石中的一种或多种；优选有机化合物染料为酞菁蓝、卟啉蓝或喹啉蓝，更优选为1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-十六氟-29H,31H-酞菁钴(II)、1,4,8,11,15,18,22,25-八丁氧基-29H,31H-酞菁锌、2,11,20,29-四叔丁基-2,3-萘酞菁锌、2,3,9,10,16,17,23,24-八(辛氧基)-29H,31H-酞菁铜、2,3-萘酞菁双(三己基硅氧基)硅烷、2,9,16,23-四叔丁基-29H,31H-酞菁锌、酞菁铁(III)-4,4′,4″,4″′-四磺酸、硝基卟啉或羧基卟啉。上述材料都会在特定的波长具有较强的吸收，从而可以赋予最终的薄膜也在特定波长产生吸收，这种特定吸收作为基片的本质属性存在，当基片作为滤光片的基片使用时，不会因为入射光线角度的变化而产生偏移，从而使不同方向看到的图像不会存在色彩差异。
在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种用于滤光片的基片，该基片包括基材层和设置在基材层相对两个表面上的硬化层，该硬化层采用上述任一种的硬化材料组合物制备而成。
由于本申请的硬化材料组合物形成的硬化层具有硬度、耐热性和耐摩擦性，因此其能够增强滤光基片的挺性和耐热性，使滤光基片在后期镀膜加工过程中不会出现明显的褶皱和翘曲。同时，由于该硬化材料组合物中含有蓝色染料，使滤光基片的视角更广泛，进而使得滤光片的视角更广泛。
本申请优选上述基材层为COP层。
在本申请又一种典型的实施方式中，提供了一种上述基片的制作方法，该制作方法包括：在基材层的两个相对表面上涂布上述的硬化材料组合物，形成硬化材料涂布层；对硬化材料涂布层进行固化处理，得到硬化层。上述方法施工过程简单，易于推广应用。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
实施例1至10以及对比例1至5的硬化材料组合物的组成见表1。
将上述硬化材料组合物涂布在COP层的两个表面上，COP层为ZEON公司生产的型号为ZF-16的COP膜，然后进行固化，得到厚度为50μm左右的具有硬化层的基片。
表1
对实施例1至10以及对比例1至5得到的基片、以及ZEON公司生产的型号为ZF-16的COP膜进行测试，翘曲度测试的具体方法为：将所有试样(尺寸为A4大小)放在23℃±2℃和相对湿度为50％±5％的环境中于水平放置的架空的网格上平衡6小时；然后将试样平放在大理石平台上面，观察翘曲方向，按照翘曲面向上放置于测试平台上面，利用厚薄规对试样四边的翘曲高度进行测量，单位以mm计；一次测量所有平行试验试样的翘曲数据，并以其中最大值作为翘曲度数值。褶皱程度的观察：将试样放置于水平台面上直接进行观察，翘曲测试和褶皱程度观察结果见表2；将上述基片应用到滤光片中，在该基片的表面上依次沉积ZnS层、冰晶石层、TiO2层、MgF2层、Nb2O5层、冰晶石层、Ta2O5层、SiO2层、ZnO层、MgF2层与ZnS层，形成具有5个第一滤光层与6个第二滤光层的滤光片。其中，ZnS层的折射率为2.35，厚度为214nm；冰晶石层的折射率为1.34，厚度为167nm；TiO2层的折射率为2.35，厚度为137nm；MgF2层的折射率为1.38，厚度为116nm；Nb2O5层的折射率为2.3，厚度为67nm；冰晶石层的折射率为1.34，厚度为89nm；Ta2O5层的折射率为2.1，厚度为78nm；SiO2层的折射率为1.46，厚度为23nm；ZnO层的折射率为2，厚度为47nm；MgF2层的折射率为1.38，厚度为74nm；ZnS层的折射率为2.35，厚度为18nm。然后对该滤光片进行光谱测试，结果见图1。
表2
根据表2中的数据可以看出，本申请的硬化材料组合物形成的硬化层对改善COP膜的翘曲具有明显效果，尤其是实施例1和10的效果尤为突出。
根据图1可知，对比例5未加蓝色染料所得到的基片的透过谱图不含有任何吸收峰，整个测试波段范围为都具有较高的透过率；实施例1添加了2.5份蓝色染料的基材在特定的区域产生特定的吸收，同时能够保证可见光波段较高的透过率；对比例4添加了7份蓝色染料的基材，虽然也在特定波段产生吸收，但是由于添加量过大，造成基材整体的透过率降低。
图2为使用本发明实施例1的基片制得的滤光片在不同角度入射光下的光谱图，可以看出，随着入射角度的增大，滤光片的光谱图几乎没有发生偏移，如图2中圆圈标出位置所示从而使不同方向看到的图像不会存在色彩差异；图3为对比例5的基片制得的滤光片在不同角度入射光下的光谱图，可见随着入射光角度的变化，透过光谱曲线发生了明显的偏移。
此外，申请人对实施例1中的单体、稀释性溶剂采用其他物质进行了替换，发现物质替换后对改善COP膜的翘曲没有明显区别。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
由于本申请将硬化材料组合物中功能性填料和引发剂含量控制在上述范围内与单体和稀释性溶剂进行配合，使得由该硬化材料组合物形成于COP基材上之后，提高了COP基材表面的硬度、耐热性和耐摩擦性；因此将其应用至滤光基片中时，能够增强滤光基片的硬度和耐热性，使滤光基片在后期镀膜加工过程中不会出现明显的褶皱和翘曲。同时，由于该硬化材料组合物中含有蓝色染料，因此赋予由该硬化材料组合物形成的膜层蓝色，即形成蓝膜，此蓝膜对特定波长具有吸收功能，能保证含有该蓝膜的滤光基片具有广泛的视角，即硬化材料组合物的使用不会影响滤光基片原有优势的光学功能，且使滤光基片的视角更广泛。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种硬化材料组合物，其特征在于，以重量份计，所述硬化材料组合物包括：
41～80份的单体；
20～90份的稀释性溶剂；
0.1～5份的蓝色染料，所述蓝色染料与所述单体和所述稀释性溶剂具有共溶性，且对光的吸收波段在500～800nm之间；
0.1～5份的功能性填料；以及
0.1～5份的引发剂。
2.根据权利要求1所述的硬化材料组合物，其特征在于，所述硬化材料组合物中所述单体的重量份为50～80份，优选为50～70份。
3.根据权利要求1所述的硬化材料组合物，其特征在于，所述硬化材料组合物中所述稀释性溶剂的重量份为50～85份，优选为60～80份。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的硬化材料组合物，其特征在于，所述硬化材料组合物中所述功能性填料的重量份为1.5～4.5份，优选所述硬化材料组合物中所述引发剂的重量份为1.5～4.5。
5.根据权利要求1所述的硬化材料组合物，其特征在于，所述单体选自丙烯酸类单体、聚氨酯类单体和酰胺类单体中的一种或多种，优选所述丙烯酸类单体包括纯丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及其衍生物、改性环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和芳香族聚氨酯丙烯酸酯，更优选所述丙烯酸类单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甘油-丙氧基化三丙烯酸酯、丙烯酸二羟丙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯和二丙烯酸对新戊二醇酯的一种或几种；优选所述聚氨酯类单体包括纯聚氨酯类单体、丙烯酸改性聚氨酯类单体和环氧树脂类改性聚氨酯类单体，更优选所述聚氨酯类单体为聚氨酯和丙烯酸辛酯的混合物、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、甲酚酚醛环氧丙烯酸酯、双酚A二丙烯酸酯树脂和聚氨酯类芳胺中的一种或多种；优选所述酰胺类单体包括丙烯酰胺类化学物、甲基丙烯酰胺类化合物、氨基酸酰胺类化合物以及苯乙烯类化合物。
6.根据权利要求1所述的硬化材料组合物，其特征在于，所述稀释性溶剂选自酮类、醇类和酯类中的任意一种或多种；优选所述稀释性溶剂选自丁酮、戊酮、环戊酮、环己酮、甲基异丁基酮、甲乙酮、甲异丙酮、乙醇、丁醇、乙二醇、苯甲醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、醋酸乙酯、丁酯、甲苯和二甲苯中的任意一种或多种。
7.根据权利要求1所述的硬化材料组合物，其特征在于，所述功能性填料包括不同折射率的氧化物，优选为折射率在1.3到2.8范围之间的化合物，更优选为二氧化硅、氧化铝、一氧化硅、氟化镧、氟化钇、氟化钡、氟化铝、冰晶石、二氧化钛、五氧化三钛、三氧化二钛、一氧化钛、氧化铪、氧化锆、氧化锌、氧化铈、硫化锌和硒化锌中的任意多种。
8.根据权利要求1所述的硬化材料组合物，其特征在于，所述引发剂包括光引发剂与热引发剂，所述光引发剂选自二苯甲酮、1-羟基-环己基甲酮、2.2-二甲氧基-1.2-二苯基乙酮、二苯甲酮、2-羟基--2-甲基-1-苯基丙酮、苯基二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、苯甲酰甲酸甲酯和2,4,6-三甲苯基二苯膦氧化物中的任意一种或多种；所述热引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和过氧化二苯甲酰中的任意一种或多种。
9.根据权利要求1所述的硬化材料组合物，其特征在于，所述蓝色染料为无机纳米染料或有机化合物染料，优选所述无机纳米染料选自钴蓝、磷酸铜和孔雀石中的一种或多种；优选所述有机化合物染料为酞菁蓝、卟啉蓝或喹啉蓝，更优选为1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-十六氟-29H,31H-酞菁钴(II)、1,4,8,11,15,18,22,25-八丁氧基-29H,31H-酞菁锌、2,11,20,29-四叔丁基-2,3-萘酞菁锌、2,3,9,10,16,17,23,24-八(辛氧基)-29H,31H-酞菁铜、2,3-萘酞菁双(三己基硅氧基)硅烷、2,9,16,23-四叔丁基-29H,31H-酞菁锌、酞菁铁(III)-4,4′,4″,4″′-四磺酸、硝基卟啉或羧基卟啉，优选所述蓝色染料的粒径为30～120nm。
10.一种用于滤光片的基片，其特征在于，所述基片包括基材层和设置在所述基材层相对两个表面上的硬化层，所述硬化层采用权利要求1至9中任一项所述的硬化材料组合物制备而成。
11.根据权利要求10所述的基片，其特征在于，所述基材层为COP层。
12.一种权利要求10或11所述的基片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
在基材层的两个相对表面上涂布权利要求1至9中任一项所述的硬化材料组合物，形成硬化材料涂布层；
对所述硬化材料涂布层进行固化处理，得到硬化层。
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