KR100609303B1 - 조성물 및 그로부터 제조된 구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 굴절률이 높은, 바람직하게는 1.55 이상인 비할로겐화된 조성물에 관한 것인데, 상기 조성물은 메틸 스티렌과 같은 비닐 단량체를 포함한다. 경화된 조성물은 상부에 도포된 금속층, 예를 들어 은 보유용으로 특히 적합하다. 한 구체예에서, 상기 조성물을 이용하여 미세반복되는 프리즘 구조물을 형성할 수 있다. 상기 구조물은 2개의 면을 보유하는 것이 바람직한데, 이때 한 면은 실질적으로 평활하며, 다른 한 면은 경사 표면을 보유하는 톱니 형태를 포함한다. 금속층은 톱니 형상을 보유하는 프리즘 구조물의 하나 이상의 면 상에 존재할 수 있다.

Description

조성물 및 그로부터 제조된 구조물{COMPOSITION AND STRUCTURES MADE THEREFROM}
본 발명은 광 유도 배열에 사용하기 위한 조성물 및 표시 장치와 함께 사용하기 위한 방법 및 구체적으로 내식성 조성물에 관한 것이다.
액정 표시기(LCD)는 노트북 컴퓨터, 휴대전화 및 디지털 시계를 포함하는 여러 가지 상이한 유형의 전자 장치에 사용된다. LCD는 주변광을 관찰자에게 유도하는 반사기(reflector) 또는 정보 전달을 위해 장치 내의 광원으로부터 관찰자에게 빛을 전달하는 것이 가능한 부분 투과성 반사기를 포함할 수 있다. 부분 투과성 반사기는 통상 트랜스플렉터(transflector)라 칭하며, 트랜스플렉터를 보유하고 있는 LCD는 통상적으로 반투과형(transflective)이라고 칭한다. LCD 장치의 몇몇 예는 동시계류중인 출원 09/298,003호("반사 편광 물질을 이용하는 광학 장치" - 1999년 4월 22일)에 논의되어 있다.
US-A-4,508,785는 유리 섬유 강화된 폴리에스테르 성형체를 위한 모울드내 코팅 조성물에 관해 기술하고 있는데, 상기 조성물은 특히 2개 이상의 아크릴레이트기를 보유하는 1종 이상의 중합가능한 에폭시계 올리고머, 예를 들어 비스페놀 A 에폭시 수지 및 공중합가능한 모노에틸렌계 불포화 단량체를 포함한다.
US-A-3,373,075는 비스페놀 A의 특정 폴리글리시딜 에테르를 기술하고 있는데, 이들은 내열성 고체인 경화된 열경화성 수지 조성물 및 특히 섬유 강화 제품의 제조에 적합한 것으로 기재되어 있다.
본 발명은 조성물 및 이 조성물을 이용하는 표시 장치 내의 프리즘 구조물에 관한 것이다. 상기 조성물은, 경화되어 임의의 구조물을 형성하는 경우, 일반적으로 할로겐화된 성분을 보유하지 않으나 높은 굴절률을 제공한다. 또한, 상기 구조물은 상부에 금속층의 접착을 위해 양호한 기재를 제공한다. 또한, 상기 조성물은 표시 장치내에서 프리즘 구성물 또는 그 외 다른 부위 상에 표시 장치 내에 구비될 수 있는 금속층, 특히 내부에 은을 보유하는 층을 위한 내식성을 제공한다.
본 발명의 조성물은 비닐 단량체, 예를 들어 알킬 스티렌 단량체(예; 메틸 스티렌) 및 다양한 공단량체 및/또는 올리고머를 포함한다. 구체적으로, 조성물은 각각 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트, 노볼락 에폭시 아크릴레이트 및 알킬 스티렌(예를 들어, 메틸 스티렌)을 포함하는 비닐 단량체를 포함한다. 상기 조성물의 중합을 개시하기 위한 자유 라디칼 소스를 제공하기 위해서는 중합 구조물에 개시제를 첨가할 수 있다.
본 발명의 조성물은, 필름으로 제공되는 경우, 금속층으로 코팅할 수 있다. 상기 금속층은 은, 크롬, 니켈, 알루미늄, 티탄, 알루미늄-티탄 합금, 금, 지르코늄, 백금, 팔라듐, 알루미늄-크롬 합금 및 로듐으로 이루어진 군 중에서 선택할 수 있다. 금속층으로는 은이 바람직하다. 바람직한 구체예에서, 금속층은 두께가 약 400 Å(0.04㎛)인 은 층이다.
상기 조성물은 3차원 프리즘 구조물로 제공되는 것이 바람직하다. 전형적으로, 상기 구조물은 2개의 면을 보유하는데, 이때 한 면은 실질적으로 평활하며, 다른 한 면은 3차원 구조, 예를 들어 경사진 표면을 보유하는 톱니 형태를 보유한다. 경사진 표면의 경사각은 표시기용 휘광각(glare angle)으로부터 표시기용 최적 관찰각(viewing angle)을 차감하여 계산한다. 한 적용에서, 프리즘 층의 경사진 표면의 경사각은 수평에 대해 약 1° 내지 35°이다. 특정 용도를 위한 상기 톱니 형태의 피치(즉, 프리즘 반복 거리)는 약 5 ㎛ 이상 및 약 200 ㎛ 이하일 수 있다.
금속층은 프리즘 구조물의 어떤 한 면 상에 제공될 수 있지만, 몇몇 구체예에서는 금속층이 3차원 프리즘 형태를 보유하는 면상에 존재하는 것이 바람직하다.
편평한 필름이든 3차원 필름이든, 상기 조성물로 제조된 필름은 감압성 접착제 층도 포함할 수 있다. 감압성 접착제 층은 아크릴레이트 아크릴산 접착제 층일 수 있으며, 상기 접착제 층은 광학적으로 확산되는 것이 바람직하다.
본 발명은 첨부 도면과 관련된 본 발명의 여러 가지 구체예의 상세한 기술을 고려하면 보다 완전히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 조성물이 혼입된 3차원 프리즘 구조물의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 조성물이 혼입되고, 상부에 금속 코팅을 보유하는 3차원 프리즘 구조물의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 구체예의 광 유도 필름을 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
바람직한 구체예의 상세한 설명
본 발명은 여러 가지 시스템 및 광학 장치용 배열에 사용할 수 있을 것으로 생각된다. 시스템 및 배열에서 이러한 부분은 휘광각으로부터 나오는 빛을 유도하고, 표시기내 반사성 또는 반투과성 금속층에 대한 부식 및 다른 손상을 감소시키는 부분이다. 본 발명은 금속 코팅(예를 들어, 은)을 포함하는 구성물에서, 또한 성형된 3차원 구성물에서 높은 굴절률의 물질이 요구되는 광학적 용도에 특히 적합할 것으로 생각된다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 본 발명의 여러 가지 관점에 대한 이해는 이와 같은 상황에서 이루어지는 여러 가지 적용 예를 논의함으로써 가능할 것으로 생각된다.
본 발명은 일반적으로 비할로겐화된 중합가능한 조성물, 및 상기 조성물의 경화된 구조물에 관한 것인데, 이때 굴절률은 일반적으로 1.50 이상, 바람직하게는 1.55 이상 및 가장 바람직하게는 1.57 이상으로 높다.
본 발명은 중합가능한 조성물에 관한 것이다. 본원에 사용한 용어 "중합가능한"이란 단량체 또는 올리고머 등과 같은 화학 분자 또는 조성물, 보다 구체적으로 경화될 수 있는, 즉 예를 들어 불포화부에 의해 중합 또는 공중합되어 분자량이 더 큰 물질을 생성할 수 있는 분자 또는 조성물을 의미한다. 중합된 또는 경화된 조성물은 일반적으로 "구조물"이라 칭한다.
본 발명의 중합된 구조물은 이 구조물에 코팅되거나 달리 도포된 금속 층 또 필름을 보유하는 것이 특히 유익하다. 경화된 구조물을 생성하는 중합가능한 조성물은 일반적으로 비할로겐화되어 있다; 할로겐 제제가 금속층의 부식을 유발할 수 있기 때문에, 조성물은 할로겐화된 물질을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 몇몇 조성물에서, 극소량의 할로겐화된 물질은 상기 조성물내에, 예를 들어 1% 미만과 같은 소량으로 존재하는 계면활성제 또는 기타 첨가제의 성분으로서 존재할 수 있다. 할로겐화된 부분을 포함하는 임의 물질은 본 발명의 조성물로 이루어진 구조물에 대한 금속층의 접착을 저하시키거나 금속층을 부식시킬 정도의 양이어서는 안된다. 실제로, 상기 조성물내 할로겐 원자 자체의 실질적인 수준은 총 조성물의 0.2 중량% 미만, 바람직하게는 0.15 중량% 미만, 가장 바람직하게는 0.1 중량% 미만이다. 할로겐이 브롬인 경우와 같은 몇몇 구체예에서, 총 조성물내 수준은 0.1 중량% 미만, 바람직하게는 0.01 중량% 미만이며, 존재하지 않는 것이 가장 바람직하다(즉, 0 중량%).
중합된 조성물로 이루어진 경화된 구조물은 표면에 도포된 금속층을 보유하는 것이 유익하다. 광학적 용도로 사용하는 경우, 금속층은 반사성이 크고, 부분적으로 투과성인 것이 바람직하다. 금속층의 투과성은 상기 조성물이 존재할 수 있는 표시 장치 내에서 광 공동 또는 후광 스크린을 사용하는 것을 가능하게 해준다.
본 발명의 중합가능한 조성물은 각각 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트, 2 이상의 작용기를 보유하는 에폭시 아크릴레이트 및 알킬 스티렌(예를 들어, 메틸 스티렌)을 비롯한 비닐 단량체를 포함한다. 상기 조성물의 중합을 개시하는 유리 라디칼 소스를 제공하기 위해서는 중합 구조물에 개시제를 첨가할 수 있다. 본원에 사용한 용어 "아크릴레이트"는 "메타크릴레이트"를 포함하는 의미이다.
비닐 단량체
비닐 단량체는 본 발명의 조성물의 중합에 의해 생성된 구조물에 필요한 특성을 제공하는데 도움이 되는 성분이다. 양호한 금속 접착력, 높은 굴절률, 평활한 경화된 구조물 및/또는 기타 특성은 이 비닐 단량체 성분에 기인하는 것일 수 있다.
유용한 비닐 단량체의 예로는 스티렌, 디비닐 벤젠, 비닐 나프탈렌, α-메틸 스티렌, 디알릴 이소프탈레이트, 및 C1-C8 알킬 스티렌을 들 수 있다.
한 예에서 알킬 스티렌은 알킬기내에 1 내지 8개의 탄소 원자를 보유할 수 있다. 이의 특정 예는 3차 부틸스티렌이다. 몇몇 구체예에서 바람직한 다른 알킬 스티렌의 특정 예는 메틸 스티렌이다. 메틸 스티렌은 본 발명의 중합가능한 조성물 내에서 오르토 이성질체, 메타 이성질체 및 파라 이성질체를 포함하는 여러 가지 이성질체 형태중 임의의 형태로 존재하며, 이러한 메틸 스티렌이 유용하다. 메틸 스티렌은 80:20, 70:30, 60:40, 55:45 및 5:95(메타:파라)의 비로 시판되고 있다. 메타:파라 비가 70:30인 메틸 스티렌은 미국 펜실페니아 페스트빌에 소재하는 모노머-폴리머 앤드 다작 래보러토리에서 시판된다. 또는, 메틸 스티렌은 화학 분야에 공지된 방법으로 제조할 수 있다[참조: Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 16, pp. 13, 2판 (1985)].
본 발명의 조성물에서, 비닐 단량체는 반응성 희석제로 작용할 수 있다. 즉, 이는 점도를 감소시킴으로써 기타 단량체/올리고머를 용해하여 구조물로 가교하는데 도움이 된다. 메틸 스티렌은 전체 조성물의 점도를 감소시키는 바람직한 단량체이다.
비닐 단량체는 총 조성물의 2 중량% 이상, 30 중량% 이하, 일반적으로 5 내지 25 중량%의 양으로 중합 조성물내에 존재한다. 비닐 단량체는 15 내지 20 중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트
상기 조성물은 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트, 에폭시 수지의 디아크릴레이트 에스테르, 특히 비스페놀 A 에폭시 수지의 디아크릴레이트 에스테르를 추가로 포함한다. 다른 명칭은 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 디아크릴레이트이다. 몇몇 구체예에서, 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트 대신에 비스페놀 A 디아크릴레이트 또는 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트를 사용할 수 있다. 또한, 메타크릴레이트를 사용할 수도 있다.
시판되는 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트 수지의 예로는 사르토머 컴퍼니에서 시판되는 "CN-104"이다. 다른 예로는 UCB 케미칼스에서 시판되는 "에베크릴 600" 및 "에베크릴 3720"을 들 수 있다.
비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트는 총 조성물의 40 중량% 이상, 90 중량% 이하 및 일반적으로 55 내지 80 중량%의 수준으로 중합가능한 조성물내에 존재한다. 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트는 65 내지 80 중량%의 수준으로 존재하는 것이 바람직하다.
아크릴화된 에폭시
아크릴화된 에폭시는 비닐 단량체와 비스페놀 A 에폭시 아크릴레이트를 가교시키기 위해서 본 발명의 조성물 내에 포함된다. 아크릴화된 에폭시는 2 작용성 또는 3 작용성(di-functionality or tri-functionality)이 바람직하나, 더 높은 작용성 중합체를 사용할 수도 있다. 1 작용성 아크릴화 에폭시는 의도한 목적에 사용하기에는 너무 연질인 경화된 구조물을 생성할 수 있다.
아크릴화 에폭시는 에폭시의 아크릴화된 에스테르이며, 디아크릴화된 에스테르 및 트리아크릴화된 에스테르를 포함한다. 종종, 아크릴화된 에폭시는 에피클로로히드린(클로로메틸 옥시란)과 노볼락 수지(페놀포름알데히드)의 반응으로 제조된 에폭시 수지이다. 상기 반응은 메타크릴산 또는 아크릴산을 포함할 수 있다. 아크릴화된 에폭시는 에피클로로히드린 비스페놀 A 유형 보다 더 양호한 고온 내성을 부여하는 반복 에폭사이드 구조를 보유한다.
아크릴화된 에폭시의 한 예는 사르토머에서 시판되는 "CN112C60" 이다. 아크릴화된 에폭시, 구체적으로 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트를 이용하여 20% 희석된 노볼락 에폭시 트리아크릴레이트의 다른 예는 UCB 케미칼스 코포레이션에서 시판되는 "에베크릴 3603"이다.
아크릴화된 에폭시는 총 조성물의 0.5 중량% 이상, 20 중량% 이하 및 일반적으로 1 내지 15 중량%의 수준으로 중합가능한 조성물 내에 존재한다. 아크릴화된 에폭시는 2 내지 10 중량%로 존재하는 것이 바람직하다.
광개시제
본 발명의 조성물은 중합할 수 있다. 중합은 일반적인 방법, 예를 들어 자유 라디칼 개시제 존재하의 가열, 방사선을 이용한 조사 및 전자 빔에 의해 수행할 수 있다. 사용할 수 있는 유형의 방사선의 예로는 자외선, 가시광선, 라디오파, 마이크로파, 및 적외선을 들 수 있다. 바람직한 중합 방법은 광개시제의 존재하에서 자외선을 이용한 조사에 의한 방법이다.
통상 광개시제라 칭하는 중합 개시제를 이용하여 중합을 개시할 수 있다. 개시제의 예로는 유기 퍼옥사이드, 아조 화합물, 퀴논, 니트로소 화합물, 아실 할라이드, 히드라존, 머캅토 화합물, 피릴륨 화합물, 이미다졸, 클로로트리아진, 벤조 인, 벤조인 알킬 에테르, 디케톤, 페논 및 이의 혼합물을 들 수 있다.
시판되고 있는 적합한 자외선 활성화된 광개시제의 예로는 시바 컴퍼니에서 시판되는 "이르가큐어 651" 및 "이르가큐어 184", 및 시바 케미칼스에서 시판되는 "다로큐어 1173"을 들 수 있다. 가시광선 활성화된 광개시제는 시파 케미칼스에서 상표명 "이르카큐어 369"로 시판된다. 포스페이트 함유 광개시제, 구체적으로 아실포스핀 옥사이드 함유 광개시제를 사용하는 것이 몇몇 조성물에서 바람직할 수 있다. 이러한 광개시제의 예로는 바스프 코포레이션에서 상표명 "루시린 TPO"로 시판되는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 옥사이드를 들 수 있다. 시판되는 아실포스핀 옥사이드의 다른 예로는 시바에서 시판되는 "다로큐어 4265"를 들 수 있다. 하나 이상의 광개시제가 상기 조성물에 사용될 수 있다. 왜냐하면, 임의 조합이 단일 개시제에 비해 잇점을 제공할 수 있기 때문이다. 몇몇 조성물에서, "이르가큐어 184"과 "루시린 TPO"의 조합이 바람직하다.
광개시제는 총 중합가능한 조성물의 0.1 중량% 이상, 10 중량% 이하의 수준으로 존재한다. 일반적으로 광개시제는 0.25 중량%의 수준으로 존재한다. 바람직한 구체예에서, 광개시제는 1 내지 5 중량%, 더 바람직하게는 1.5 내지 4.5 중량%의 수준으로 존재한다.
첨가제
중합가능한 조성물은 중합가능한 조성물 및 경화된 조성물에 바람직한 특성을 제공하기 위해 상기 조성물을 개질하는 여러 가지 임의의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 사용할 수 있는 첨가제의 예로는 커플링제, 충전제, 증량제, 대전방지제, 개시제, 현탁제, 윤활제, 습윤제, 계면활성제, 분산제, 안료, 염료, UV 안정화제, 착화제, 사슬전이제, 가속제, 촉매 및 활성화제를 들 수 있다. 이들 물질의 양은 소정 특성을 제공하기 위해 선택할 수 있으나, 일반적으로 총 중합가능한 조성물내에 0.1 중량% 이상 및 10 중량% 이하의 수준으로 존재한다. 일반적으로, 임의의 첨가제는 5 중량% 미만, 더 바람직하게는 2 중량% 미만의 수준으로 존재한다.
몇몇 구체예에서, 상기 조성물에 계면활성제 또는 습윤제를 첨가하여 중합가능한 조성물의 가공 특성, 예를 들어 개선된 혼합 특성, 개선된 습윤 특성 등을 개선하는 것이 바람직할 수 있다. 계면활성제 또는 습윤제 또는 이의 조합물은 총 중합가능한 조성물내에 0.1 중량% 이상 및 10 중량% 이하의 수준으로 존재한다. 일반적으로, 이들은 2 중량% 미만의 수준으로 존재하며, 더 일반적으로는 1 중량% 미만의 수준으로 존재한다.
플루오로케미칼 계면활성제/습윤제, 예를 들어 3엠 컴퍼니에서 시판되는 "FC-430"은 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 기재 상에서 상기 조성물의 개선된 습윤 특성을 제공하는데 사용할 수 있다. 상기 플루오르케미칼의 바람직한 수준은 총 중합가능한 조성물의 0.1 내지 0.5 중량%, 더 바람직하게는 0.2 내지 0.3 중량%이다. 상기한 바와 같이, 임의의 할로겐 물질, 예를 들어 플루오로케미칼은 최소 수준으로 존재하여 경화된 조성물의 금속층의 양호한 접착을 유지하여야만 한다. 상기 조성물내 할로겐 원자 자체의 수준은 총 조성물의 0.2 중량% 미만, 바람직하게는 0.15 중량% 미만 및 가장 바람직하게는 0.1 중량% 미만이어야만 한다. 예를 들어, "FC-430" 내의 불소 원자는 전체 분자의 약 50 중량%를 점유한다. 따라서, 0.3 중량% 수준의 "FC-430"은 약 0.15 중량%의 불소를 제공한다.
임의 첨가제와 함께 상기 물질은 철저하게 혼합하여 코팅가능하며, 중합가능한 조성물을 생성한다. 이어서, 이 조성물을 바람직한 구조물로 성형한다. 일반적으로, 상기 조성물은 가요성 배킹상에 코팅한다. 배킹의 예로는 중합체 필름, 프라이밍된 중합체 필름, 금속 호일, 천, 종이, 부직포 및 이의 처리된 변형물과 이들의 조합을 들 수 있다. 바람직한 유형의 배킹은 중합체 필름이다. 이러한 필름의 예로는 폴리에스테르 필름, 폴리에스테르와 코폴리에스테르 필름, 미세공극이 있는 폴리에스테르 필름, 폴리이미드 필름, 폴리아미드 필름, 폴리비닐 알콜 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름 등을 들 수 있다. 중합체 필름 배킹의 두께는 일반적으로 20 내지 1,000 ㎛, 바람직하게는 50 내지 500 ㎛ 및 더 바람직하게는 60 내지 200 ㎛이다.
본 발명의 조성물은 중합체 필름 배킹, 구체적으로 PET, 폴리카르보네이트 및 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트) 필름과 조성물 자체 사이에 양호한 접착을 제공한다. 본 발명의 조성물을 이용하면, 대부분의 중합체 기재의 프라이밍 또는 기타 표면 처리는 불필요하다. 그러나, 중합체 필름 배킹의 코팅 표면을 프라이밍 처리하여 접착을 한층 더 개선시킬 수 있다. 프라이머는 표면 변경 또는 화학형 프라이머의 도포와 관련될 수 있다. 표면 변경의 예로는 코로나 처리, UV 처리, 전자 빔 처리, 플레임 처리 및 표면적을 증가시키기 위한 스커핑(Scuffing)을 들 수 있다. 화학형 프라이머의 예로는 에틸렌 아크릴산 공중합체, 콜로이드성 분산액, 아지리딘형 물질, 조사 그라프트된 프라이머를 들 수 있다.
중합체 필름 배킹은 투명한 필름 또는 매트한 필름일 수 있다. 매트한 필름은 벌크 확산기에 의해 생성될 수 있으며, 구조화된 표면은 예를 들어, 샌드 블래스팅(sand blasting), 플레이팅, 엠보싱 또는 레이저 어밸레이팅(laser abalating), 또는 코팅 용액에 무기 충전제, 중합체 비드, 규소 등과 같은 입자를 첨가함으로써 형성된다. 매트한 필름의 이용은 더 균일하게 분산된 빛과 넓은 관찰각을 제공하며, 약간의 휘도 상실을 수반한다.
본 발명의 중합가능한 조성물은 드롭 다이 코팅기, 나이프 코팅기, 커튼 코팅기, 진공 다이 코팅기 또는 다이 코팅기와 같은 임의의 통상적인 코팅 수단을 이용하여 기재상에 코팅할 수 있다. 코팅중에는 기포 형성을 최소화하는 것이 바람직하다. 이 포집된 공기는 경화된 구조물내에 세공(즉, 공극)을 형성할 수 있으며, 광학 특성을 감소시키고/시키거나 불규칙한 비평활 표면을 제공할 수 있다.
상기 중합가능한 조성물을 처리하여 중합 구조물 또는 경화된 구조물로 성형한다. 이 중합가능한 구조물 또는 생성물은 편평한 평면 필름이거나, 하나 이상의 3차원 표면을 보유하는 필름일 수 있다. 이 3차원 표면은 불규칙하게 성형될 수 있거나, 다수의 정확하게 성형된 프리즘 구조물을 생성하도록 성형되거나 미세반복될 수 있다. 상기 구조물의 한 표면은 프리즘 구조물을 포함하고, 반대 표면은 평활한 평 표면인 것이 바람직하다.
평활한 평면 구조는 임의의 코팅 방법에 의해 중합가능한 조성물 층을 제공하고, 상기 조성물을 경화하여 경화된 구조물을 형성하여 제조할 수 있다. 일반적 으로, 필름 유사 구조물의 양 표면은 실직적으로 평활한 평면일 것이다.
바람직한 구체예에서, 경화된 조성물은 실질적으로 평활한 평면 표면과 3차원 구조를 보유하는 반대 표면을 보유하는 구조물을 제공한다. 부정확하고/하거나 불규칙하게 성형된 표면은 그라비야 코팅기 또는 생성된 구조물에 토포그래픽 패턴을 부여할 수 있는 다른 코팅기를 이용하여 상기 조성물을 코팅함으로써 제공할 수 있다. 정확하게 성형된 3차원 토포그래픽 구조는 제조 기구를 이용하여 미세반복되도록 할 수 있다.
제조 도구를 이용하여 소정 토포그래피를 생성할 수 있으며, 상기 토포그래피은 전방 표면으로부터 톱니형으로 연장되는 다수의 공동을 함유하는 전방 표면을 보유한다. 이들 공동은 본질적으로 프리즘 구조의 역 형상이며, 프리즘 구조물의 모양과 배치에 일정 역할을 수행한다. 상기 공동은 프리즘 구조물에 적합한 기하학적 형상에 대해 역 형상인 임의의 기하학적 형상, 예를 들어 입방형, 톱니형, 프리즘형, 직사각형, 피리미드형, 절두 피라미드형 등을 보유한다. 상기 공동은 홈일 수 있으며, 따라서 신장된 구조를 제공한다. 상기 공동의 치수는 1 cm2 당 소정 치수의 구조물을 소정의 수로 보유하도록 선택된다.
제조 도구는 벨트, 시트, 연속 시트 또는 웹, 로토그라비야 롤과 같은 코팅 롤, 코팅 롤상에 장착된 슬리브 또는 다이의 형태일 수 있다. 제조 도구는 금속(예를 들어, 니켈), 금속 합금 또는 플라스틱으로 구성될 수 있으며, 임의의 종래 기법, 예를 들어 포토리쏘그래피, 널링(knurling), 인그레이빙(engraving), 호빙(hobing), 전기성형법, 다이아몬드 터닝(diamond turning) 등에 의해 조립할 수 있다. 예를 들어, 구리 도구를 다이아몬드 터닝한 다음 니켈 금속 도구를 구리 도구로부터 전기도금할 수 있다. 몇몇 경우에, 포토리쏘그래피가 바람직한데, 그 이유는 포토리쏘그래피는 생성이 불가능한 패턴을 생성하거나, 다이아몬드 터닝과 같은 다른 기법에 의해 생성하기에는 어렵고 비용이 많이 소요되는 패턴을 생성할 수 있기 때문이다.
제조 도구를 이용하여 미세반복된 구조물을 제공하기 위해, 중합가능한 조성물은 제조 도구의 공동내에 제공되며, 상기 도구 내에서 경화된다. 첫번째 방법에서, 중합가능한 조성물은 제조 도구의 공동 내로 코팅될 수 있으며, 기재는 그 조성물 위에 도포된다. 상기 조성물은 조사에 의해 경화되는 것이 바람직하며, 생성된 구조물은 도구로부터 기재를 잡아당겨 공동으로부터 제거한다. 경화된 3차원 구조물은 기재에 접착되는 것이 바람직하다. 두번째 방법에서, 중합가능한 조성물은 기재상에 피복할 수 있다. 제조 도구는 코팅된 조성물과 접촉시켜 조성물이 공동을 충전하도록 한다. 이어서, 상기 조성물을 경화시키고, 도구를 제거하는데, 생성된 구조물은 기재에 접착되는 것이 바람직하다.
3차원 구조물의 미세반복에 관한 추가 정보는 예를 들어, 미국 특허 제5,183,597호(Lu)에 기재되어 있다.
도 1은 중합가능한 조성물을 미세반복함으로써 제조된 3차원 구조물의 한 예의 단면도를 도시하고 있다. 구조물(10)은 제1 표면(20)과 제2 표면(30)을 구비하며; 제1 표면(20)은 일반적으로 편평하고, 실질적으로 평활하며, 제2 표면(30)은 다수의 프리즘 구조물(35)을 보유하는 3차원 구조이다. 제1 표면(20)은 기재(25)에 접착되어 있다.
구조물(10)의 프리즘 구조물(35)은 톱니형 패턴을 형성한다. 각각의 프리즘 구조물(35)은 경사진 표면(36)과 한 경사진 표면의 저점(39)으로부터 다른 경사진 표면의 정점(40)으로 연장되는 면(38)을 보유한다. 인접한 프리즘 구조물(35)의 정점(40)의 피치, 즉 반복 거리는 약 5 내지 200 ㎛ 이다. 경사진 표면(40)은 제1 표면(20)에 평행한 선과 6 내지 9°의 각도를 이룬다.
본 발명의 중합 조성물로 이루어진 구조물은 상기 구조물에 코팅되거나 그렇지 않으면 피복된 금속 층 또는 필름을 보유하는 것이 특히 유리하다. 상기 조성물의 비할로겐화된 특성은 경화된 조성물과 금속간의 접착 특성을 증가시킨다. 금속 코팅은 본 발명의 중합가능한 조성물로 이루어진 실질적으로 편평하고, 평평한 중합 구조물 위에 위치할 수 있는 것으로 이해되지만, 도 2는 상부에 금속 코팅을 보유하는 3차원 구조물의 단면을 예시하고 있다. 구조물(110)은 제1 표면(120)과 제2 표면(130)을 구비한다. 제1 표면(120)은 일반적으로 편평하며, 실질적으로 평활할 표면이며, 기재(125)에 접착되어 있다. 제2 표면(130)은 도 1의 프리즘 구조물(35)과 유사한 다수의 프리즘 구조물(135)을 보유한 3차원 구조이다.
프리즘 구조물(135) 위에는 프리즘 구조물(135)의 모든 면을 피복하는 얇은 금속층(140)이 존재한다. 상기 금속층은 반사층을 형성할 수 있는 다수의 상이한 재료, 예를 들어 은, 크롬, 니켈, 알루미늄, 티탄, 알루미늄-티탄 합금, 금, 지르코늄, 백금, 팔라듐, 알루미늄-크롬 합금, 로듐 및 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
금속층은 진공 침착, 증착, 전기도금 및 무전해도금과 같은 다수의 상이한 방법을 이용하여 프리즘 기재의 한 면(즉, 제1 표면(120) 또는 제2 표면(130)) 상에 형성할 수 있다. 진공 침착 기법의 예로는 스퍼터링, 증발 및 음극 아크 침착을 들 수 있다. 또한, 전기도금 또는 용액도금과 같은 도금 기법을 사용할 수도 있다. 금속층의 두께는 25 Å(0.0025㎛) 이상 및 3,000 Å(0.3㎛) 이하이다. 일반적으로, 상기 금속층 두께는 50 내지 1,000 Å(0.005 내지 0.1㎛), 바람직하게는 100 내지 500 Å(0.01 내지 0.05㎛)이다. 상기 금속층은 상대적으로 균일한 두께의 평활 표면을 보유하는 것이 바람직하다.
상기 금속층은 부분 투과성이어서 표시기를 발광시키기 위해 내부 빛 공동으로부터 빛을 투과하는 것이 바람직하다. 부분 투과성 금속층으로 가장 바람직한 재료는 은과 알루미늄인데, 그 이유는 그들의 반사 및 투과 특성이 얇은 층과 동일하기 때문이다. 은이 가장 바람직한데, 그 이유는 광 흡수가 낮기때문이며, 이는 은의 반사성과 투과성의 합이 다른 물질에 비해 크다는 것을 의미한다. 바람직한 구체예에서, 상기 금속층은 두께가 약 400 Å(0.04㎛)인 은 층이다.
접착층(145)은 도 2에서 프리즘 구조물(135) 반대쪽의 기재(125) 상에 구비되어 있다. 상기 접착제는 임의의 공지된 접착 물질일 수 있으나, 바람직한 예로는 부틸 아크릴레이트/아크릴산 접착제(비율: 90/10 내지 97/3), 이소-옥틸 아크릴레이트 산(비율: 90/10 내지 97/3), 및 이소-옥틸 아크릴레이트/아크릴산/이소보르닐 아크릴레이트/레갈레즈 6108(비율: 약 66.3/0.67/13.4/19.3)를 들 수 있다. 상기 접착제는 1종 이상의 가교제, 개시제 또는 기타 첨가제와 병용할 수 있다.
중합가능한 조성물로 제조된 구조물은 다수의 상이한 유형의 전자 장치, 예를 들어 노트북 컴퓨터, 휴대전화 및 디지털 시계에 사용되는 액정 표시기(LCD)에 특히 유용하다. 이들 표시 스크린은 일반적으로 후광 및/또는 주변 조도에 의해 발광한다.
도 3은 본 발명의 구조물을 구비할 수 있는 표시기(310)의 한 특정 구체예의 단면을 도시한다. 렌즈 또는 터치 스크린(314)은 표시기 사용자의 입력 신호를 수신하거나, 특정 광학적 특질을 표시기에 부여할 수 있다. 상기 표시기는 상부 구조물(322), 액정층(324) 및 편광기(326)로 구성된 광 조절층(326)을 추가로 포함한다. 또한, 광 유도 필름(328)이 편광기(326)에 부착되어 있다. 상기 광 유도 필름(328)은 상이 소정 관찰각에 향하도록 조정하기 위해 제공되는데, 이 각은 표시기(310)의 휘광각과는 실질적으로 상이한 것이다. 또한, 상기 광 유도 필름(328)은 빔 조정 필름 또는 경사경 필름으로도 칭할 수 있다.
도 3에서, 진입 주변 광선(332)을 생성하는 주변 광원(330)을 나타냈다. 본 도면에서, 광원(330)으로부터 나온 광선(332)은 표시 장치에 수직선에 대해 a의 각도로 입사한다. 진입광의 일부분은 표시 장치(310)의 상부 표면으로부터 휘광선(334)에 의해 예시한 바와 같이 휘광으로서 반사될 것이다. 휘광선(334)은 수직선에 대해 휘광각 b로 반사된다. 휘광상은 일정 범위의 관찰각에서는 볼 수 있을 것이지만, 휘강각 b에서 피크 휘도를 보유할 것이다. 반사의 법칙에 따르면 각 a와 각 b는 동일하다. 진입광의 다른 부분은 상 광(338)에 의해 나타나는 표시 정보 또는 상으로서 광 조절 층(320)을 통해 통과하며, 광 유도 필름(328)에 의해 반사된다. 광 유도 필름(328)은 상기 상 선(image ray: 338)을 유도하여 휘광각 b와는 실질적으로 상이한 수직선에 대한 특정 각도에서 표시기(310)로부터 출현하도록 구성한다. 또한, 표시 상은 일정 범위의 관찰각에서 볼 수 있으며, "최적 관찰각" 주변 중심의 더 좁은 범위의 관찰각에서 피크 휘도를 보유할 것이다. 도 3에서, 피크 상 각은 거의 수직이다. 결과적으로, 위치(344)에서 표시 장치(310)의 관찰자는 휘광 상과의 간섭없이 분명하게 표시 상을 볼 수 있다.
광 표시기에 본 발명의 조성물을 이용하는 것에 관한 추가 정보는 본 출원과 동일자로 출원된 "내식성 광-유도 필름을 구비한 표시 장치"라는 제하의 동시계류중인 본 출원인의 미국 출원 제09/425,765호에 기재되어 있다.
이하, 비제한적인 실시예를 통해 본 발명을 추가 기술한다. 모든 부 및 %는 증량을 기준한 것이다. 실시예 전체를 통해 다음의 약어를 사용한다.
EAC 미국 펜실베니아 19341 익스톤에 소재하는 사르토머 컴퍼니에서 상표명 "CN-104"로 시판되는 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트.
MS 메틸 스티렌(비닐 톨루엔이라고도 칭함)의 70% 메타 이성질체와 30% 파라 이성질체의 혼합물; 미국 펜실베니아 19053 피스터빌에 소재하는 모노머-폴리머 앤드 다작에서 시판됨.
IBOA 이소-보르닐 아크릴레이트.
AEP 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트로 20% 희석한 노볼락 에폭시 트리아크릴레이트; 미국 조지아 30080 스미르나에 소재하는 UCB 케미칼스 코포레이션 - 라드큐어 비즈니스 유니트에서 상표명 "에베크릴 3603"으로 시판됨.
PH1 미국 노스캐롤라이나 28273 샬롯에 소재하는 바스프에서 "루시린(상표명) TPO"으로 시판되는 광개시제 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드.
PH2 미국 뉴욕 10591 태리타운 시바 케미칼스에서 상표명 "이르가큐어 184"에서 시판되는 광개시제 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤.
FC 미국 미네소타 55144 세인트폴 3엠 컴퍼니에서 상표명 "FC-430"으로 시판되는 비이온성 플루오르화된 알킬 에스테르.
실시예 및 비교예는 하기 표 1에 기재한 양의 성분을 이용하여 후술하는 방법에 따라 제조하였다. EAC는 EAC의 양에 따라 60℃의 오븐에 수 시간 동안 위치시켰다. 가열된 EAC는 오븐으로부터 제거하고, MS(실시예 1 및 2) 또는 IBOA(비교예)와 부드럽게 혼합하였다. 65℃에서 1 내지 2 시간 동안 가온한 AEP는 60℃로 유지하고 있던 EAC 및 MS/IBOA 혼합물과 혼합하였다. 상기 혼합물을 60℃로 유지시키면서 PH1, PH2 및 FC를 첨가하였다. 완전히 혼합한 후, 온도를 55℃로 감소시키고, 혼합물은 15 내지 30분 동안 부드럽게 교반하여 코팅가능한 조성물을 생성하였다.
실시예 EAC MS IBOA AEP PH1 (pph) PH2 (pph) FC (pph)
1 77 20 0 3 1.5 3.0 0.3
2 80 15 0 5 1.5 0.25 0.3
비교예 77 0 20 3 1.5 3.0 0.3
Pph = 백분율

중합가능한 조성물의 특성은 다음과 같이 테스트하였으며, 그 결과는 표 2에 기재하였다.
굴절률 측정
경화되지 않은 조성물의 굴절률은 일정량의 중합가능한 조성물을 PET 단편과 프라이밍하지 않은 PET 단편 사이에 위치시켜 측정하였다; 이는 나이프 코팅기를 통해 통과시켜 평평한 코팅을 생성하였다. 상기 필름은 4.6 m/분(15 ft/분)의 속도로 UV 램프(300 와트/cm) 아래로 통과시켰다. PET 필름을 경화된 조성물로부터 제거하였는데, 그 두께는 약 20 내지 30 ㎛ 였다. 경화된 조성물은 미국 뉴저지 08534 페닝톤에 소재하는 메트리콘 코포레이션에서 시판되는 "메트리콘 모델 2010 프리즘 커플러"를 이용하여 굴절률에 대해 테스트하였다.
점도 측정
상기 조성물의 점도는 #3 스핀들을 이용하고, 30 RPM으로 고정한 "브룩필드 모델 LV 점도계"를 이용하여 측정하였다.
VOC(휘발성 유기 성분) 측정
중합가능한 조성물의 휘발성 성분의 양은 ASTM D5403, 즉 "조사 경화성 물질의 휘발성 함량에 대한 표준 측정 방법"에 따라 측정하였는데, 샘플은 110℃에서 60분 동안 가열하는 대신 177℃(350℉)에서 1분 동안 가열하였다.
실시예 굴절률 경화됨 21℃에서 점도 Cps VOC
1 1.5740 7000 1.3%
2 1.5727 30000 1.3%

필름은 PET 필름과 미세반복된 프리즘 패턴을 보유하는 금속 드럼 매스터 도구 사이에 상기 조성물을 위치시켜 제조하였다. 프리즘 패턴은 도 1에 나타낸 것과 동일하며, 경사각은 6°이고, 프리즘 피치는 50 ㎛(마이크로미터) 였다. 상기 조성물은 다이에 의해 PET 필름 상에 코팅하여 PET 상에 두께가 5 내지 7 ㎛인 코팅을 생성시켰다. 상기 매스터 도구는 60℃(140℉)로 가온하고, 이어서 코팅된 PET 상에 압착하여 도구 내의 공동을 상기 조성물이 충전하도록 하였다. PET/조성물/도구 구성물은 약 9.1 m/분(30 ft/분)의 속도로 600 와트/cm UV 램프 아래로 통과시켜 UV 조사선이 PET 필름을 통해 상기 조성물을 통과하도록 하였다. 상기 매스터 도구는 PET로부터 분리하였는데, 그 상부에는 반복된 프리즘 구조물을 보유하고 있었다. 이어서, 프리즘 필름은 후-경화 UV 램프 아래로 통과시키고, 어닐링 오븐을 통해 임의의 잔류 단량체를 제거하였다.
시각적으로 관찰할 수 있는 핀 홀 및 기타 표면 결함은 실시예 1 및 2의 프리즘 구조물내에서는 확인되지 않았다.
미세반복된 필름의 특성은 다음과 같이 테스트하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
유리 전이 온도(T g ) 측정
유리 전이 온도(즉, Tg)는 미국 델라웨어 뉴 캐슬에 소재하는 TA 인스투르먼츠에서 시판되는 "모듈레이티드 DSC"를 이용하여 측정하였다.
연필 경도 측정
경화된 필름 구조물의 경도는 ASTM D-3363에 따라 측정하였는데, 시험기에 대한 "하중"은 표준 750 g으로 하는 대신 1,000 g으로 증가시켰다. 하기 표 3에 제시한 자료는 필름 구조물에 긁힌 자국을 나타내지 않은 가장 강한 연필 경도였다.
은에 대한 접착력
두께가 400 Å(0.04㎛)인 은 층을 미세반복된 필름상에 스퍼터-침착시켰다. 경화된 조성물에 대한 은의 접착력은 ASTM 3359, 즉 "테이프 테스트에 의한 접착력 표준 측정 방법"에 따라 측정하였다. 접착 특성은 1 에서 5까지 등급별로 분류하였다(최상 등급은 5임).
실시예 Tg(℃) 9.14 m/분 (30 ft/분) 연필 경도 은에 대한 접착력
1 41-105 1H 5-뛰어난 접착 금속 제거율 0%
2 41-95 1H 5-뛰어난 접착 금속 제거율 0%
비교예 측정하지 않음 측정하지 않음 4-양호한 접착 금속 제거율 5%

미세반복된 프리즘 구조물 상에 은층을 도포한 후, 상기 필름에 대해 여러 가지 열 처리 및 습기 처리를 수행하였다: 85℃ 및 상습에서 240 시간; 65℃ 및 상대습도 95%에서 240 시간; 및 사이클당 2 시간으로 -40℃ 내지 85℃에서 200 사이클. 은과 실시예 1과 2의 미세반복된 기재 필름간에 박리는 일어나지 않았으며, 은도 변색되지 않았다.
삭제

Claims (16)

  1. 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트;
    알킬 스티렌; 및
    2 이상의 작용성을 보유하는 아크릴화된 에폭시
    를 포함하는 비할로겐화된, 중합가능한 광학 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트가 중합가능한 조성물 총량의 55 내지 80 중량% 범위로 존재하는 것인 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 알킬 스티렌이 C1-C8 알킬 스티렌이고, 상기 C1-C8 알킬 스티렌이 중합가능한 조성물 총량의 5 내지 25 중량% 범위로 존재하는 것인 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 C1-C8 알킬 스티렌이 메틸 스티렌인 조성물.
  6. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아크릴화된 에폭시가 중합가능한 조성물 총량의 1 내지 15 중량% 범위로 존재하는 것인 조성물.
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  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 3차원 면을 보유하는 프리즘 구조물로서 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 하나의 항에 기재된 조성물의 중합된 생성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 3차원 프리즘 구조물이 미세반복된 구조물인 것인 중합된 생성물.
  14. 삭제
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