CN111655814A - 粘合剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本申请可以提供可用于构成用于HMD的光学元件的粘合剂组合物，例如作为这样的粘合剂组合物：其具有可以有效地印刷成具有窄宽度的图案等的可印性，并且能够形成具有优异物理特性(例如，透明度、能够保持膜之间的恒定单元间隙的间隙保持能力、和粘合力)的粘合剂。

Description

粘合剂组合物
技术领域
本申请要求于2018年1月23日提交的韩国专利申请第10-2018-0008309号的申请日的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本申请涉及粘合剂组合物。
背景技术
头戴式显示器(Head Mounted Display，在下文中称为HMD)是一种能够将图像直接呈现给在头上佩戴该显示器的用户的眼睛的显示装置。在这些HMD中，特别地，透视HMD(头戴式显示器)可以用于所谓的增强现实(AR)、虚拟现实(VR)或混合现实(MR)领域等。
作为透视HMD的实现方法，存在多种方法，但是主要使用半反射曲面镜型、导光型或波导型等。在上述方法中，波导型HMD包括其中层合有复数个光学膜例如衍射图案膜或波导膜等的光学元件。
发明内容
技术问题
本申请提供了粘合剂组合物。
技术方案
在本说明书中提及的物理特性中，当测量温度影响相关物理特性时，除非另有说明，否则物理特性在室温下测量。术语室温是没有加温或冷却的自然温度，这可以意指例如在约10℃至约30℃的范围内的温度，或者约23℃或约25℃左右的温度。此外，除非另有说明，否则本文中温度的单位为℃。
此外，在本说明书中提及的物理特性中，当测量压力影响相关物理特性时，除非另有说明，否则物理特性在正常压力下，即在大气压(约1atm左右)下测量。
本申请涉及粘合剂组合物。在一个实例中，粘合剂组合物可以用于构造用于HMD的光学元件。在用于HMD的光学元件中，存在一种使用粘合剂将至少两个或更多个光学膜以以一定间隔间隔开的状态层合而形成的光学元件。光学元件中使用的光学膜通常为衍射图案膜、全息膜、具有波导作用的波导膜、衍射导光膜等。用于将如上的至少两个光学膜以彼此间隔开的状态层合的粘合剂组合物需要具有透明度，能够保持膜之间的恒定单元间隙(cell gap)的间隙保持能力，粘合力，以及还允许均匀印刷成具有较窄宽度的图案并同时可以在随后施加的压力下保持图案的宽度的施加可加工性等。本申请的粘合剂组合物可以适当地满足上述需要的物理特性，从而可有效地用于构成用于HMD的光学元件。
本申请的粘合剂组合物可以具有适当的粘度。在一个实例中，以0.1秒-1的剪切速率测量的，粘合剂组合物在室温下的粘度可以为200,000cP或更大。粘度可以为200,000cP或更大、220,000cP或更大、240,000cP或更大、260,000cP或更大、280,000cP或更大、或者300,000cP或更大。在一个实例中，粘合剂组合物的粘度可以为例如2,000,000cP或更小。
通过将粘度控制在上述范围内，可以确保粘合力和施加可加工性(例如，需要的图案可印性)。
在一个实例中，粘合剂组合物可以包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯可以具有氨基甲酸酯键并且可以具有至少两个可自由基固化的官能团。作为可自由基固化的官能团，例如，应用(甲基)丙烯酰基。氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯可以具有2个或更多个、2个至10个、2个至9个、2个至8个、2个至7个、2个至6个、2个至5个、2个至4个、2个至3个、或者2个官能团。作为氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，可以没有特别限制地使用已知材料，例如，可以使用聚酯氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚丁二烯氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、或利用季戊四醇四丙烯酸酯(PETA)的六官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯等，但不限于此。
在一个实例中，作为氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，可以使用脂族氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。这样的组分可以表现出与用于构成用于HMD的光学元件的粘合剂组合物中包含的其他组分的适当相容性，因此，可以形成具有低雾度和优异透明度的粘合剂。
氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯通常通过使多元醇和二异氰酸酯的反应产物与具有羟基的丙烯酸酯化合物再次反应获得。因此，脂族氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯可以包含脂族多元醇单元、二异氰酸酯化合物单元和在末端具有羟基的(甲基)丙烯酸酯单元，其不包含芳族结构。
此处，作为脂族多元醇，例如，可以使用脂族聚酯多元醇或聚醚多元醇等，所述脂族聚酯多元醇或聚醚多元醇为多元羧酸(例如己二酸或马来酸)和脂族二醇(例如二甘醇或1,6-己二醇)的缩聚产物。在一个实施方案中，聚酯多元醇可以包含己二酸和二甘醇单元。
作为多官能异氰酸酯，可以使用例如二异氰酸酯、亚甲基二环己基异氰酸酯或1,6-六亚甲基二异氰酸酯等，作为在末端具有羟基的(甲基)丙烯酸酯，可以例示为(甲基)丙烯酸羟烷基酯，例如(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯或聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯等，但不限于此。
在一个实施方案中，多官能脂族氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯可以包含聚酯多元醇单元、亚甲基二环己基二异氰酸酯单元和(甲基)丙烯酸羟乙酯单元等。
可以应用于本申请的脂族氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯是公知的，并且包括例如，来自Bomar Specialties Co.(Torrington,CT)的BR-3042、BR-3641 AA、BR-3741 AB和BR-344，来自Sartomer Company Inc(Exton,PA)的CN8004、CN-9002、CN-980、CN-981、CN-9001NS、CN-9014、CN-9019和CN9021，来自Miwon的PU2200，来自Rahn AG(瑞士)的Genomer4188/EHA、Genomer 4269/M22、Genomer 4425、Genomer 1122和Genomer 6043，来自NipponGohsei(日本)的UV-3000B、UV-3630ID80、UV-004、UV-NS054、UV-7000B和UV-NS077，来自Kuraray Company的UC-203和UC-102，来自Double Bond Chemical Ind.,Co.Ltd的Doublemer 5500，等等，但不限于此。
氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的重均分子量(Mw)可以在1,000至100,000的范围内。在一个实施方案中，氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的重均分子量(Mw)可以为例如5,000或更大、10,000或更大、15,000或更大、20,000或更大、25,000或更大、或者30,000或更大，并且可以在90,000或更小、80,000或更小、70,000或更小、60,000或更小、或者50,000或更小的范围内。
本申请的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的玻璃化转变温度(Tg)可以为80℃或更低。在另一个实例中，玻璃化转变温度(Tg)可以为76℃或更低、72℃或更低、68℃或更低、或者64℃或更低，并且下限没有特别限制，但是可以为例如-50℃或更高。
基于总粘合剂组合物的重量，粘合剂组合物可以以50重量％至90重量％的比率包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。在另一个实施方案中，氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的比率可以为50重量％或更大、51重量％或更大、52重量％或更大、53重量％或更大、54重量％或更大、55重量％或更大、56重量％或更大、57重量％或更大、58重量％或更大、59重量％或更大、60重量％或更大、61重量％或更大、62重量％或更大、63重量％或更大、64重量％或更大、或者65重量％或更大，或者可以为90重量％或更小、89重量％或更小、88重量％或更小、87重量％或更小、86重量％或更小、85重量％或更小、84重量％或更小、83重量％或更小、82重量％或更小、81重量％或更小、或者80重量％或更小，但不限于此。
通过将氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的比率控制为上述范围，可以提供具有期望的物理特性(例如，优异的透明度、粘合性、粘度和施加可加工性)的粘合剂组合物。
粘合剂组合物还可以包含用于确保适当粘度的增稠剂。作为增稠剂，例如，可以使用被称为增稠填料的那些等。这样的填料可以例示为热解法二氧化硅(fumed silica)、沸石、粘土或滑石等。此处，热解法二氧化硅是超细无水二氧化硅(一次粒径为500nm或更小，特别地为1nm至200nm)，并且这种无水二氧化硅是通过使例如作为原料的四氯化硅在高温火焰中以气相状态氧化而产生的超细无水二氧化硅(一次粒径为500nm或更小，特别地为1nm至200nm)，其可以例示为具有高亲水性的亲水性二氧化硅和具有高疏水性的疏水性二氧化硅。
作为亲水性二氧化硅，可以使用各种市售产品，其可以包括例如，AEROSIL 50、AEROSIL 130、AEROSIL 200、AEROSIL 300和AEROSIL 380(商品名，由NIPPON AEROSIL CO.,LTD.制造)等。这些亲水性二氧化硅产品的比表面积分别为50±15m2/g、130±25m2/g,200±25m2/g、300±30m2/g和380±30m2/g。此外，作为市售的亲水性二氧化硅，可以使用REOLOSILQS-10、REOLOSIL QS-20、REOLOSIL QS-30和REOLOSIL QS-40(商品名，由TokuyamaCorporation制造)等。这些亲水性二氧化硅产品的比表面积分别为140±20m2/g、220±20m2/g、300±30m2/g和380±30m2/g。另外，也可以使用来自CABOT Corporation的市售的亲水性二氧化硅。所述亲水性二氧化硅的比表面积优选为例如20m2/g至600m2/g。
疏水性二氧化硅可以包括例如，经硅油表面处理且疏水化的AEROSIL RY200和AEROSIL R202，经二甲基甲硅烷基化剂表面处理且疏水化的AEROSIL R974、AEROSIL R972和AEROSIL R976，经正辛基三甲氧基硅烷表面处理且疏水化的AEROSIL R805，经三甲基甲硅烷基化剂表面处理且疏水化的AEROSIL R811和AEROSIL R812(商品名，由NIPPONAEROSIL CO.,LTD.制造)，以及经甲基三氯硅烷表面处理且疏水化的REOLOSIL MT-10(商品名，由Tokuyama Corporaion制造)，等等。这些疏水性二氧化硅产品的比表面积分别为100±20m2/g、100±20m2/g、170±20m2/g、110±20m2/g、250±25m2/g、150±20m2/g、150±20m2/g、260±20m2/g和120±10m2/g。疏水性二氧化硅的比表面积可以为例如20m2/g至400m2/g左右。
相对于100重量份的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，增稠剂可以以5重量份至50重量份的比率包含在粘合剂组合物中，并且也可以改变该比率以确保上述粘度。
在另一个实例中，增稠剂的比率也可以为约45重量份或更小、40重量份或更小、35重量份或更小、30重量份或更小、25重量份或更小、或者20重量份或更小左右。
粘合剂组合物可以包含间隔物。这可以用来保持用于HMD的光学元件中的光学膜之间的单元间隙。作为间隔物，可以没有任何特别限制地使用具有能够保持期望间隙距离的形状的间隔物。例如，可以使用具有球形的球形间隔物或其他柱状间隔物等。
间隔物的尺寸根据期望间隙的距离来决定，其没有特别限制。例如，作为间隔物，可以使用D50粒径在10μm至200μm的范围内的那些。如本领域中已知的，D50粒径意指在颗粒尺寸分布中基于体积的累积值为50％的粒径(中值直径)，并且被定义为在基于体积获得颗粒尺寸分布并且总体积为100％的累积曲线中累积值为50％处的粒径。测量D50粒径的方法是公知的，其中其通常通过激光衍射法等测量。间隔物的D50粒径可以为20μm或更大、30μm或更大、40μm或更大、或者50μm或更大，并且可以为190μm或更小、180μm或更小、170μm或更小、160μm或更小、或者150μm或更小，但不限于此。
在一个实例中，作为间隔物，可以使用CV值(CV value)小于20％的间隔物。CV值是指示粒径的不均匀程度的指标，并且当CV值小时，意味着粒径是恒定的，其中其通常通过以下方程式1计算。确定方程式1所需的值例如D50或标准偏差等可以通过激光衍射法获得。
[方程式1]
CV(％)＝(间隔物粒径的标准偏差/间隔物的D50粒径)×100
在另一个实例中，间隔物的CV值可以为小于20％、19％或更小、18％或更小、17％或更小、16％或更小、或者15％或更小，或者可以为0％或更大、或者大于0％。
通过使用具有所述CV值的间隔物，可以提供在具有均匀厚度并且表现出适当的间隙保持能力的同时具有优异的粘合性、粘度和施加可加工性等的粘合剂组合物。
相对于100重量份的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，间隔物可以以例如约0.1重量份至5重量份的比率包含在粘合剂组合物中。在另一个实例中，相对于100重量份的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，间隔物可以以0.1重量份或更大、0.2重量份或更大、0.3重量份或更大、0.4重量份或更大、0.5重量份或更大、0.6重量份或更大、0.7重量份或更大、0.8重量份或更大、0.9重量份或更大、1重量份或更大、或者1.1重量份或更大的量包含在内，并且可以以5重量份或更小、4.5重量份或更小、4.0重量份或更小、3.5重量份或更小、3.0重量份或更小、2.5重量份或更小、或者2重量份或更小左右的量包含在内，但不限于此。
本申请的粘合剂组合物还可以包含单官能丙烯酸酯化合物或多官能丙烯酸酯化合物。丙烯酸酯化合物是不同于上述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的化合物。作为这样的化合物，例如，可以使用基于(甲基)丙烯酸酯的单体。基于(甲基)丙烯酸酯的单体可以包括单官能的基于(甲基)丙烯酸酯的单体和/或多官能的基于(甲基)丙烯酸酯的单体。
具体地，单官能的基于(甲基)丙烯酸酯的单体可以为包含烷基的基于(甲基)丙烯酸酯的单体和/或包含环烷基的基于(甲基)丙烯酸酯的单体。
包含烷基的基于(甲基)丙烯酸酯的单体可以为带有具有1至20个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯。具体地，(甲基)丙烯酸酯单体可以包括选自以下的一者或更多者：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基丁酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸异癸酯和(甲基)丙烯酸十四烷基酯。
此外，环烷基可以包含在官能团中没有不饱和键的碳环结构，并且可以包括具有3至20个碳原子的单环或多环。
包含环烷基的(甲基)丙烯酸酯单体可以包括选自以下的一者或更多者：丙烯酸环己酯(CHA)、甲基丙烯酸环己酯(CHMA)、丙烯酸异冰片酯(IBOA)、甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)和3,3,5-三甲基环己基丙烯酸酯(TMCHA)。
为了确保适当的效果，作为包含烷基的基于(甲基)丙烯酸酯的单体，可以使用具有碳数为5或更大、6或更大、7或更大、8或更大、9或更大、或者10或更大且20或更小的线性或支化烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯，或者具有上述环烷基的(甲基)丙烯酸酯单体。
多官能的基于丙烯酸酯的单体可以意指具有两个或更多个丙烯酰基的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的实例可以包括己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三羟甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯(TMPEOTA)、甘油丙氧基化三丙烯酸酯(GPTA)、季戊四醇三(四)丙烯酸酯(PETA)或二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)等，但不限于此。
相对于100重量份的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，单官能丙烯酸酯化合物或多官能丙烯酸酯化合物可以以5重量份至45重量份的范围包含在内。在另一个实例中，相对于100重量份的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，比率可以为5重量份或更大、6重量份或更大、7重量份或更大、8重量份或更大、9重量份或更大、或者10重量份或更大，或者可以为45重量份或更小、44重量份或更小、43重量份或更小、42重量份或更小、41重量份或更小、40重量份或更小、或者35重量份或更小左右，但不限于此。
粘合剂组合物还可以包含光引发剂。作为光引发剂，可以使用任何光引发剂，只要其可以通过光照射等引发聚合反应即可。例如，其可以包括基于α-羟基酮的化合物(例如IRGACURE 184、IRGACURE 500、IRGACURE 2959、DAROCUR 1173；由Ciba SpecialtyChemicals制造)；基于苯基乙醛酸酯的化合物(例如IRGACURE 754、DAROCUR MBF；由CibaSpecialty Chemicals制造)；苄基二甲基缩酮化合物(例如IRGACURE 651；由CibaSpecialty Chemicals制造)；基于α-氨基酮的化合物(例如IRGACURE 369、IRGACURE 907、IRGACURE 1300；由Ciba Specialty Chemicals制造)；基于单酰基膦的化合物(MAPO)(例如DAROCUR TPO；由Ciba Specialty Chemicals制造)；基于双酰基膦的化合物(BAPO)(例如IRGACURE 819、IRGACURE 819DW；由Ciba Specialty Chemicals制造)；基于氧化膦的化合物(例如IRGACURE 2100；由Ciba Specialty Chemicals制造)；基于茂金属的化合物(例如IRGACURE 784；由Ciba Specialty Chemicals制造)；碘
Figure BDA0002598025970000081
盐(例如IRGACURE 250；由CibaSpecialty Chemicals制造)；以及其一者或更多者的混合物(例如DAROCUR 4265、IRGACURE2022、IRGACURE 1300、IRGACURE 2005、IRGACURE 2010、IRGACURE 2020；由Ciba SpecialtyChemicals制造)，等等，并且可以使用前述物质中的一者或两者或更多者，但不限于此。
相对于100重量份的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，光引发剂可以以0.1重量份至2重量份的范围包含在内。相对于100重量份的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，该范围可以为0.1重量份或更大、0.2重量份或更大、0.3重量份或更大、0.4重量份或更大、或者0.5重量份或更大，并且可以为2重量份或更小、1.9重量份或更小、1.8重量份或更小、1.7重量份或更小、1.6重量份或更小、或者1.5重量份或更小，但不限于此。
如有必要，粘合剂组合物除上述组分之外还可以包含适当的添加剂，其中添加剂可以例示为消泡剂和/或硅烷偶联剂等，但不限于此。
包含消泡剂是为了防止气泡等包含在粘合剂中，所述气泡等在组合物固化之后可以表现出低雾度。作为消泡剂，可以使用硅消泡剂、氟消泡剂、丙烯酸聚合物消泡剂等，并且在这些中，在涂覆硬涂层组合物之后可以定位在表面侧上以保持低表面能的硅消泡剂是优选的。作为市售消泡剂的实例，可以使用来自BYK-Chemie的BYK-306、BYK-307、BYK-310、BYK-313、BYK-333、BYK-371、BYK-377、BYK-378、BYK-3440、BYK-UV3500、BYK-3550和BYK-UV3570，以及来自Degussa的TEGO Glide 100、TEGO Glide 450、TEGO Glide B1484、TEGOGlide 420、TEGO Glide 482、TEGO Glide 410和TEGO Glide 415，等等。
相对于100重量份的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，消泡剂可以以0.1重量份至10重量份的范围包含在内，但不限于此。
粘合剂组合物还可以包含硅烷偶联剂。硅烷偶联剂可以改善粘合剂组合物的粘合力和润湿性。硅烷偶联剂没有特别限制，其可以为γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、γ-乙酰乙酸丙基三甲氧基硅烷、γ-乙酰乙酸丙基三乙氧基硅烷、β-氰基乙酰基三甲氧基硅烷、β-氰基乙酰基三乙氧基硅烷、乙酰氧基乙酰基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基甲基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基二甲基甲氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基二甲基乙氧基硅烷。相对于100重量份的如上所述的可光固化化合物和热固性化合物，硅烷化合物可以以例如0.1重量份至10重量份、0.3重量份至8重量份、0.7重量份至5重量份、0.8重量份至3重量份、0.9重量份至2.5重量份、或0.9重量份至1.8重量份的量包含在内。硅烷化合物可以通过改善粘合剂组合物的粘合和粘合稳定性来改善耐热性和耐湿性，并且即使在将其长时间置于恶劣条件下时也可以起到改善粘合可靠性的作用。
本申请的粘合剂组合物可以形成表现出优异透光率和低雾度的粘合剂。在一个实例中，粘合剂组合物在固化之后根据JIS K7105或ASTM D1003标准测量的雾度可以为5％或更小、4％或更小、3％或更小、2％或更小、或者1％或更小，其中雾度的下限可以为0％或0.01％。光学特性可以使用UV-Vis光谱仪在550nm下测量。
本申请还涉及光学元件。在一个实例中，光学元件可以为应用于HMD的光学元件。光学元件可以包括：被设置成彼此间隔开的至少两个光学膜；和粘合剂，所述粘合剂在保持两个光学膜之间的间隙的同时将光学膜彼此附接。此处，粘合剂可以为上述粘合剂组合物的固化层，并且这样的粘合剂可以图案印刷在每个光学膜的表面的一部分(例如，边缘部分等)上，而不是整个表面上。
光学元件中包括的光学膜的种类没有特别限制，其可以为用于构造HMD的已知膜。这样的膜的实例包括衍射板、导光板、衍射导光板等。
因此，在一个实例中，本申请的光学元件可以包括上述粘合剂组合物的固化层和衍射导光板。衍射导光板可以意指具有衍射光栅的导光板，所述衍射光栅用于衍射光以使入射在导光板上的光在该导光板内被完全反射或者以从导光板发射在导光板内部通过全反射传播的光。衍射光栅可以为例如全息衍射光栅。衍射光栅可以为反射式衍射光栅或透射式衍射光栅，并且导光板中包括的衍射光栅可以同时包括反射式衍射光栅和透射式衍射光栅。在这种情况下，反射式衍射光栅可以具有用作反射镜的配置，并且透射式衍射光栅可以具有用作半透射镜的配置。
在一个实例中，光学元件包括被设置成彼此相对的两个或更多个衍射导光板，其中在衍射导光板之间可以存在上述粘合剂组合物的固化层。当光学元件包括两个或更多个衍射导光板时，包括在两个或更多个衍射导光板中的衍射光栅可以为分别对应于彼此不同的波长带的光的衍射光栅层。在这种情况下，光学元件可以具有其中层合有两个或更多个衍射导光板的结构，并且当与各衍射导光板的各波长带对应的光在相应的衍射光栅处被反射和/或衍射时，可以促进衍射效率的增加、衍射接受角的增加和衍射角的优化。
制造衍射导光板的方法没有特别限制，例如，可以使用用目标光和基准光照射光敏材料并且记录在构成衍射光栅的构件内由目标光和基准光形成的干涉条纹的方法等。作为光敏材料，可以使用光聚合物、光致刻蚀剂、卤化银乳液、重铬酸盐明胶、感光乳剂、光热塑性材料或光折变材料等，但不限于此。
本申请还涉及图像显示装置。本申请的图像显示装置可以包括上述光学元件，并且可以为例如HMD。在一个实例中，图像显示装置可以为应用于可穿戴装置、智能眼镜、透视头戴式显示器(HMD)等的图像显示装置。
具体地，图像显示装置可以为包括在透视头戴式显示器(HMD)中的图像显示装置。图像显示装置可以包括图像形成装置和上述光学元件。图像形成装置可以为液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)、场发射显示器(FED)或有机显示面板(有机发光二极管(OLED))。光学元件可以被配置成使得从图像形成装置发射的光被转换为平行光并且该平行光能够朝向观察者的瞳孔发射。通过应用上述光学元件，本申请的图像显示装置可以实现透视图像显示装置，并且可以实现增强现实和混合现实的头戴式显示器。
有益效果
本申请可以提供可用于构成用于HMD的光学元件的粘合剂组合物，例如作为这样的粘合剂组合物：其具有可以有效地印刷成具有较窄宽度的图案等的可印性，并且能够形成具有优异物理特性(例如，透明度、能够保持膜之间的恒定单元间隙的间隙保持能力、和粘合力)的粘合剂。
具体实施方式
下面将参照根据本申请的实施例和不符合本申请的比较例来详细描述本申请，但本申请的范围不限于以下实施例。
1.粘度测量
如下使用ARES G2(TA Instruments的粘度计)测量实施例和比较例中制备的粘合剂组合物的粘度。在0.1mm的单元间隙条件下，在室温(25℃)下使用25mm的铝锥板分别测量所制备的粘合剂组合物的粘度。将测量时的剪切速率设定为0.01/秒至10.0/秒的范围，并且描述了在0.1/秒的剪切速率下的粘度。
2.雾度测量
将粘合剂组合物施加在厚度为1T的碱石灰玻璃之间，然后用1kg的重量将玻璃按压5分钟使其粘结在一起。用金属卤化物光源以3J/cm2的光量照射粘结的样品以进行光固化。对于经光固化的样品，使用来自Nippon Denshoku Co.的NDH-5000雾度计根据ASTMD1003测量标准测量雾度。
3.单元间隙测量
使用来自Mushashi Engineering的SHOTMASTER400ΩX将粘合剂组合物以约0.8mm的线宽施加在纳米印刷有衍射图案的玻璃基底的外边缘上，在其上放置相同尺寸的钢化玻璃(裸玻璃)，并将其用1kg的重量按压5分钟并且粘结在一起以制备测试元件。从该元件的截面中随机选择十个位置，用光学显微镜测量单元间隙并记录。
4.施加可加工性的评估
使用来自Mushashi Engineering的SHOTMASTER400ΩX将粘合剂组合物以约0.8mm的线宽施加在纳米印刷有衍射图案的玻璃基底的外边缘上，在其上放置相同尺寸的钢化玻璃(裸玻璃)，并将其用1kg的重量按压5分钟并且粘结在一起以制备测试元件。在显微镜下观察测试元件以测量相对于早期施加的线宽变化，然后通过以下标准评估施加可加工性。
<评估标准>
P：当线宽变化相对于早期施加小于30％，并且在粘结之后粘合剂线以均匀形状形成时
NG：线宽变化相对于早期施加为30％或更大，并且在粘结之后粘合剂线不均匀
实施例1
以下表1所示的比率将脂族氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(CN9001NS,Sartomer)、作为丙烯酸酯化合物的丙烯酸异冰片酯(SR506NS,Sartomer)、光引发剂(Irgacure 819,BASF)、间隔物(Micropearl GS-L200,Sekisui Chemical Co.,Ltd.)、增稠剂(热解法二氧化硅，R805,Evonik)、消泡剂(BYK-1794,BYK)和硅烷偶联剂(KBM-403,Shin-etsu)组合，并在反应器(浆料混合器，Thinky,AR-100)中混合10分钟以制备粘合剂组合物。
使用来自Mushashi Engineering的SHOTMASTER400ΩX将粘合剂组合物以约0.8mm的线宽施加在玻璃基底的外部上，在其上放置相同面积的钢化玻璃(裸玻璃)，然后使用约1kg的重量将其粘结在一起保持5分钟。粘结之后，通过用波长为200nm至450nm的金属卤化物光源以3000mJ/cm2左右的光量照射粘合剂组合物而使其固化以形成粘合剂层。
实施例2和3以及比较例1至3
以与实施例1中相同的方式制备可固化组合物，不同之处在于如下表1所示地改变制备粘合剂组合物时使用的材料和比率。
[表1]
Figure BDA0002598025970000131
实施例1至3中确定的物理特性总结并描述于下表2中。
[表2]
Figure BDA0002598025970000141
从表中可以确定，实施例的粘合剂组合物通过适当的粘度显示出优异的施加可加工性，并且同时形成了确保均匀单元间隙的透明粘合剂。另一方面，含有芳族氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的比较例1在表现出高雾度的同时形成不透明粘合剂，比较例2由于粘度低而具有差的施加可加工性，比较例3没有确保期望的单元间隙。

Claims (17)

1.一种粘合剂组合物，包含：
脂族氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯；
增稠剂；和
间隔物。
2.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其粘度为200,000cP或更大，所述粘度在室温下测量并且以0.1秒-1的剪切速率测量。
3.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯包含脂族多元醇单元、二异氰酸酯化合物单元和在末端具有羟基的(甲基)丙烯酸酯的单元。
4.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的玻璃化转变温度为80℃或更低。
5.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的重均分子量在1,000至100,000的范围内。
6.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯以在50重量％至90重量％范围内的比率包含在内。
7.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述增稠剂为热解法二氧化硅、粘土、沸石或滑石。
8.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中相对于100重量份的所述脂族氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，所述增稠剂以5重量份至50重量份的量包含在内。
9.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述间隔物的D50粒径在10μm至200μm的范围内。
10.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述间隔物的CV值小于20％。
11.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中相对于100重量份的所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，所述间隔物以0.1重量份至5重量份的量包含在内。
12.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，还包含单官能丙烯酸酯化合物或多官能丙烯酸酯化合物。
13.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，还包含光引发剂。
14.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述粘合剂组合物被应用于用于头戴式显示器的光学元件。
15.一种用于头戴式显示器的光学元件，包括：
彼此间隔开的两个光学膜；和
根据权利要求1所述的粘合剂组合物的固化层，所述固化层在保持所述两个光学膜之间的间隙的同时将所述光学膜彼此附接。
16.根据权利要求1所述的用于头戴式显示器的光学元件，其中所述光学膜为衍射板、导光板或衍射导光板。
17.一种头戴式显示器，包括根据权利要求15所述的光学元件。
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