TW202200695A

TW202200695A - 光學透明的剪切增稠流體以及包含其的光學顯示裝置

Info

Publication number: TW202200695A
Application number: TW110104419A
Authority: TW
Inventors: 德岩王; 宋懿軒
Original assignee: 美商羅門哈斯電子材料有限公司
Priority date: 2020-03-09
Filing date: 2021-02-05
Publication date: 2022-01-01
Also published as: CN113372783A; US11999844B2; JP7171792B2; KR20210113941A; US20210277219A1; KR102583426B1; JP2021138929A; CN113372783B

Abstract

本發明揭露了一種光學透明的剪切增稠流體以及包含該光學透明的剪切增稠流體的保護組件。其進一步關於該光學透明的剪切增稠流體在電子裝置中、特別是在光學顯示裝置中的用途。該光學透明的剪切增稠流體包含：(a) 具有等於或小於100 nm的平均粒度的固體奈米顆粒；(b) 至少一種聚合物；以及 (c) 液體介質。該至少一種聚合物基本上可溶於該液體介質。

Description

光學透明的剪切增稠流體以及包含其的光學顯示裝置

本揭露關於一種光學透明的剪切增稠流體以及包括該光學透明的剪切增稠流體的保護組件。其進一步關於該光學透明的剪切增稠流體在電子裝置中、特別是在光學顯示裝置中的用途。

許多電子裝置包括用於顯示圖像的光學顯示面板。此類裝置的實例包括移動裝置，如智慧手機、數碼相機、平板電腦、膝上型電腦、導航系統和電視。光學顯示面板通常具有用於保護免於劃痕、指紋、外力的衝擊造成的損壞等的蓋窗。例如，損壞可能是由電子裝置（包括光學顯示面板）掉落而引起的。此類蓋窗含有光學透明的膜，並使用光學透明的黏合劑黏附到顯示基底。

最近，已經開發並廣泛使用了柔性顯示裝置。柔性顯示裝置採用柔性顯示面板。此類面板可以是可彎曲的、可折疊的或可卷起的。與傳統的剛性顯示器相比，柔性顯示器需要顯著減小蓋窗的厚度和剛度，以使能夠實現可彎曲/柔性的特徵。聚合物膜通常用於柔性顯示裝置的蓋窗。結果係，顯示面板中的在蓋窗下方的敏感部件（例如，有機發射層、TFT陣列和阻擋層）易受到由於外部震動或衝擊造成的損壞。損壞包括蓋窗上的凹坑或裂縫、單個層之間的分層以及對於顯示模組的像素損壞，其都對電子部件有害。顯示器製造商一直在尋找一種有效的抗衝擊材料，該有效的抗衝擊材料可用於在外力的衝擊下保護顯示裝置下方的敏感電子部件。

剪切增稠流體（STF）係其黏度隨剪切速率增加的流體。在一些情況下，在高剪切速率下，STF轉化為具有類固體的特性的材料。此類材料在不存在剪切的情況下或在低剪切速率下是流體並且是柔性的，但在高剪切速率下變硬。

此類剪切增稠流體主要用於藉由浸漬該剪切增稠流體增強由基於織物的柔性防彈衣提供的彈道防護。還將剪切增稠流體摻入到護肘墊和護膝墊中用於防止由於鈍性創傷對皮膚和關節的損傷。此外，它們可以用於工程泡沫、塑膠和奈米複合材料中，該等係用於包括自行車、摩托車頭盔、高爾夫球桿和球、以及運動鞋的運動設備，汽車以及航空器的粗糙且能量吸收性材料。

最近，此類STF材料具有作為用於柔性電子裝置，如顯示器的保護層的用途。STF層在正常運行期間係柔性的，但當裝置暴露於外力時變硬且具有保護性。然而，STF材料係不透明的或半透明的，並且不適合用於顯示裝置的觀看區域。

持續需要光學透明的STF材料，其可以用於顯示裝置、尤其是柔性顯示裝置並在外部震動或衝擊下保護顯示裝置。

如本說明書通篇所使用的，除非上下文另有明確指示，否則以下縮寫應具有以下含義：°C = 攝氏度；g = 克；nm = 奈米；µm = 微米（micron/micrometer）；mm = 毫米；sec. = 秒；並且min. = 分鐘。除非另外指出，否則所有量係重量百分比（「wt.%」）並且所有比率係莫耳比。所有數值範圍皆為包含端值的，並且可以按任何順序組合，除了顯然此數值範圍被限制為加起來最高達100%的情況之外。除非另外指出，否則所有聚合物和低聚物的分子量均為以g/mol或道耳頓為單位的重量平均分子量（「Mw」），並且是使用凝膠滲透層析法與聚苯乙烯標準品進行比較而確定的。

如本文所使用的，術語「可交聯基團」係指在一個化合物或聚合物鏈上的可經由熱處理或暴露於輻射連接至另一個化合物或聚合物鏈的基團。

術語「交聯」「交聯的」「固化」和「經固化的」係指連接化合物或聚合物中的鍵或鏈並在整個本說明書中可互換使用。

術語「液體介質」係指在室溫（20°C-25°C）下是液體的並且可以是純液體或液體的組合的材料。無論是否存在一種或多種液體都使用術語液體介質。

術語「光學透明的」係指視覺上透明且不模糊的材料或層。

術語「透射率」係指照射在膜或層上的穿過膜或層以便在另一側上可檢測到的給定波長的光的百分比。光透射率測量可以在可見光區（380 nm至800 nm）內進行。

術語「基本上可溶的」意指至少95%、或至少96%、或至少97%、或至少98%、或至少99%的聚合物可溶於液體介質，即5%或更少、或4%或更少、或3%或更少、或2%或更少、或1%或更少的聚合物以固體形式存在。

在整個本說明書中，術語「膜」和「層」可互換使用。

在本說明書中，除非由使用上下文另外明確指明或相反指示，否則其中在本發明主題的實施方式被陳述或描述為包含（comprising）、包括（including）、含有（containing）、具有某些特徵或要素、由某些特徵或要素組成或由某些特徵或要素構成時，除了明確陳述或描述的那些之外的一個或多個特徵或要素也可存在於該實施方式中。所揭露的本發明主題的替代實施方式被描述為基本上由某些特徵或要素組成，其中將實質性改變操作原理或實施方式的區別特徵的實施方式特徵或要素在此不存在。所描述的本發明主題的另一個替代實施方式被描述為由某些特徵或要素組成，在該實施方式中或在其非本質變型中，僅存在所具體陳述或描述的特徵或要素。

而且，使用「一個/種（「a/an」）」來描述本文所述之要素和組分。這樣做只是為了方便並給出本發明範圍的一般意義。此描述應當被解讀為包括一個/種或至少一個/種，並且單數形式也包括複數形式，除非很明顯其另有所指。

除非另有定義，否則本文所使用的所有技術和科學術語均具有與熟悉該項技術者所通常理解的相同含義。儘管與本文描述的那些方法和材料的類似者或等同者均可用於本揭露實施方式的實踐或檢驗，但以下描述了合適之方法和材料。此外，材料、方法和實例僅為說明性的並且不旨在係限制性的。

至於本文未描述的範圍，有關特定材料、加工行為和電路的許多細節均是常規的並且可以在有機發光二極體顯示器、光電檢測器、光伏電池、和半導體構件領域的教科書和其他來源中找到。

本揭露提供了一種光學透明的剪切增稠流體（「STF」），其包含具有等於或小於100 nm的平均粒度的固體奈米顆粒；至少一種聚合物；以及液體介質，其中該至少一種聚合物基本上可溶於該液體介質中。

至少一種聚合物係光學透明的且無色的。聚合物可以是均聚物或衍生自兩種或更多種單體的共聚物。在一些實施方式中，至少一種聚合物可以包含可交聯基團。可交聯基團的實例可以包括但不限於乙烯基、羥基、羧基、全氟乙烯基醚、苯并環丁烷（如1-苯并-3,4-環丁烷）、鄰醌二甲烷、矽氧烷、氰酸酯基團、環醚（如環氧）、環烯、炔屬基團及其組合。

至少一種具有可交聯基團的聚合物可以選自由以下組成之群組：聚(丙烯酸2-羥乙酯-共-甲基丙烯酸縮水甘油酯-共-甲基丙烯酸)、聚(丙烯酸2-羥乙酯-共-甲基丙烯酸縮水甘油酯-共-丙烯酸2-羧乙酯)、部分地用丙烯酸酯官能基封端的聚(丙烯酸2-羥乙酯)、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇單丙烯酸酯、聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、丙烯酸2-羥乙酯的共聚物、及其組合。

在一個實施方式中，丙烯酸2-羥乙酯的共聚物具有小於- 20°C的玻璃化轉變溫度（T_g ）。用於形成丙烯酸2-羥乙酯的共聚物的單體的實例可以包括但不限於2-(2-乙氧基乙氧基)乙基（甲基）丙烯酸酯、（甲基）丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸異癸酯、乙基二乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸十七烷基酯、丙烯酸4-羥丁酯、丙烯酸2-羥乙酯、羥乙基己內酯丙烯酸酯、丙烯酸2-丙基庚酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸異十三烷基酯、丙烯酸正丙酯、及其組合。

在一些實施方式中，至少一種聚合物包含兩種或更多種聚合物。在一個實施方式中，至少一種聚合物包含具有第一可交聯基團的第一聚合物以及具有第二可交聯基團的第二聚合物。將第一聚合物與第二聚合物交聯。第一可交聯基團可以與第二可交聯基團相同或不同。

在一些實施方式中，光學透明的剪切增稠流體可以進一步包含可以交聯至少一種聚合物的交聯劑。交聯劑可以包括但不限於四(甲氧基甲基)乙炔脲；六甲氧基甲基三聚氰胺；聚乙二醇二縮水甘油醚；丁烷二縮水甘油醚；琥珀酸；丙烷三甲酸；異氰酸酯，如異佛爾酮二異氰酸酯和六亞甲基二異氰酸酯；以及封端的異氰酸酯，如Desmodur® BL 3475 BA/SN、Desmodur® PL 340 BA/SN和Desmodur® BL 350 MPA/SN（從科思創德國公司（Covestro Deutscheland AG）可商購的）；及其組合。

藉由交聯劑交聯的至少一種聚合物可以包括但不限於聚(丙烯酸2-羥乙酯)、聚(丙烯酸2-羥乙酯-共-（甲基）丙烯酸丙烯酸酯)、聚(丙烯酸2-羥乙酯-共-丙烯酸2-羥乙酯)、聚(丙烯酸2-羥乙酯-共-甲基丙烯酸縮水甘油酯)、及其組合。交聯劑可以基於聚合物的重量5至25 wt.%或10至20 wt.%存在。

至少一種聚合物可以熱交聯或在輻射下交聯。在一些實施方式中，至少一種聚合物可以在低於250°C、或低於240°C、或低於230°C、或低於220°C、或低於210°C、或低於200°C的溫度下熱交聯。可以存在交聯催化劑以促進熱交聯。交聯催化劑可以是酸或鹼。交聯催化劑的實例可以包括但不限N, N-二甲基苄胺、2-乙基咪唑、2-乙基己酸、四甲基胍、苄基三甲基溴化銨、苄基三甲基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、2-乙基己酸鉻(III)、辛酸鈷、三乙醇胺鈦螯合物、辛酸鋯、及其組合。

商業的交聯催化劑的實例可以包括但不限於K-PURE TAG-2678、K-PURE TAG-2713和K-PURE TAG-2678（從金氏工業有限公司（King Industries, Inc）可商購的）， TA-101

， TA102

，和

TA-103 （從賀利氏電子化工公司（Heraeus Epurio LLC）可商購的）。

在一些實施方式中，至少一種聚合物可以在具有在100至600 nm、或150 nm至600 nm、或190 nm至600 nm（紫外線至可見光範圍）處的峰最大值的光化輻射下在自由基引發劑的存在下交聯。

自由基引發劑可以包括但不限於二苯甲酮、苯偶醯（1,2-二酮）、硫𠮿口星酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-[4-(4-𠰌啉基)苯基]-1-丁酮、2,4,6-三甲基-苯甲醯基二苯基氧化膦、1-羥基-環己基-苯基-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、低聚的2-羥基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮、二氫-5-(2-羥基-2-甲基-1-側氧基丙基)-1,1,3-三甲基-3-(4-(2-羥基-2-甲基-1-側氧基丙基)苯基)-1H-茚、以及雙-二苯甲酮、α-[(4-苯甲醯基苯氧基)-乙醯基]-ω-[[2-(4-苯甲醯基苯氧基)-乙醯基]氧基]-聚(氧基-1,4-丁烷二基))、雙(環己基磺醯基)重氮甲烷、雙(三級丁基磺醯基)重氮甲烷、雙(4-甲基苯基磺醯基)重氮甲烷、二苯基-4-甲基苯基鋶鎓三氟甲烷磺酸鹽、二苯基-2,4,6-三甲基苯基鋶鎓對甲苯磺酸鹽、及其組合。

合適的輻射可以存在於例如太陽光或來自人造光源的光中。光源沒有特別的限制並且可以根據目的適當地選擇。點光源和陣列（「燈罩（lamp carpet）」）均是合適的。其實例包括碳弧燈，氙弧燈，可能具有金屬鹵化物摻雜物的低、中、高和超高壓汞燈（金屬鹵素燈），微波刺激的金屬蒸氣燈，準分子燈，超光化螢光燈管，螢光燈，氬氣白熾燈，電子手電筒，攝影泛光燈，發光二極體（LED），電子束和X射線。所使用的特定波長將取決於STF中所使用的特定的一種或多種自由基引發劑。此類波長選擇和光劑量完全在熟悉該項技術者的能力範圍內。本發明之STF中所使用的光劑量可以從30至8,000 mJ/cm² 、200至8,000 mJ/cm² 、或從400至6,000 mJ/cm² 、或從500至5,000 mJ/cm² 、或從550至3,000 mJ/cm² 變化。在一個實施方式中，使用以0.24 m/s的速度的配備有D燈泡的融合系統紫外線（UV）帶系統裝置（馬里蘭州蓋瑟斯堡的賀利氏特種光源美國有限公司（Heraeus Noblelight American, LLC, Gaithersburg, MD））。

至少一種聚合物可以以基於STF的總重量10-25 wt.%、或15-20 wt.%的量存在。

本文所述之固體奈米顆粒具有100 nm或更小的平均粒度。當固體奈米顆粒大於100 nm時，STF變得模糊並且不是光學透明的。在一些實施方式中，固體奈米顆粒具有5-100 nm、或10-100 nm、或20-100 nm、或30-100 nm、或40-100 nm、50-100 nm、或60-100 nm、或70-100 nm、或10-75 nm、或30-75 nm、或50-70 nm的平均粒度。

在一些實施方式中，固體奈米顆粒具有1.3至2.0、或1.3至1.8、或1.3至1.7的折射率（在550 nm下測量的）。在一個實施方式中，至少一種聚合物具有與固體奈米顆粒相同的折射率。

固體奈米顆粒可以是無機或有機奈米顆粒。在一些實施方式中，有機奈米顆粒選自由以下組成之群組：羥基化的乙烯基或丙烯酸酯聚合物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚環氧乙烷、及其組合。

在一些實施方式中，無機奈米顆粒選自由以下組成之群組：二氧化矽、碳酸鈣、氧化鐵、高嶺土、氧化鋁、及其組合。

在一個實施方式中，無機奈米顆粒可以是二氧化矽奈米顆粒。二氧化矽奈米顆粒可以是單分散的均勻尺寸的二氧化矽奈米顆粒並且是藉由正矽酸四乙酯（TEOS）在溶劑（如醇）中的水解而合成的。醇可以是甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、丁醇或其混合醇。可以存在酸和鹼催化劑用於合成。鹼催化劑可以是氨。單分散的均勻尺寸的二氧化矽奈米顆粒的合成揭露在膠體與介面科學雜誌 [Journal of Colloid and Interface Science], 26, 62-29 (1968)中，將其藉由引用以其全文特此併入本文。溶劑中的二氧化矽奈米顆粒可以直接用於光學透明的STF流體.

在一些實施方式中，二氧化矽奈米顆粒可以藉由有機矽化合物改性.有機矽化合物可以是有機烷氧基矽烷或甲基烯丙基矽烷。有機烷氧基矽烷可以包含一個、兩個或三個與矽連接的烷氧基，如以下所示。

其中R係烷基或芳基；X₁ -X₃ 相同或不同並且各自獨立地是R或烷氧基。有機烷氧基矽烷的實例可以包括但不限於3-胺基丙基三甲氧基矽烷（APTMS）、3-胺基丙基三乙氧基矽烷（APTES）、3-胺基丙基三甲氧基-乙氧基乙氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基-甲氧基乙氧基矽烷、3-胺基丙基-甲基-二乙氧基矽烷、N-甲基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-丁基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基-甲基二甲氧基矽烷、胺基乙基-胺基丙基-三甲氧基矽烷、(3-縮水甘油基氧基丙基)三甲氧基矽烷)、(N-環己基胺基甲基)甲基二-乙氧基矽烷、(N-環己基胺基甲基)三乙氧基矽烷、(N-苯基胺基甲基)甲基二甲氧基矽烷、(N-苯基胺基甲基)三甲氧基矽烷、N-乙基-胺基異丁基三甲氧基矽烷、4-胺基-3,3-二甲基丁基三甲氧基矽烷、(3-氯丙基)三甲氧基矽烷、(3-縮水甘油基氧基丙基)三甲氧基矽烷、乙基三乙醯氧基矽烷、三乙氧基(異丁基)矽烷、三乙氧基(辛基)矽烷、三(2-甲氧基乙氧基)(乙烯基)矽烷、苯基三甲氧基矽烷、氯三乙氧基矽烷、乙烯基-三甲氧基矽烷、3-丙烯醯基氧基三甲氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、8-甲基丙烯醯基氧基三甲氧基矽烷、或以上的任何組合。

為了當受到外力或外部衝擊時使STF為裝置提供足夠的保護，固體奈米顆粒可以以基於STF的總重量50-75 wt.%的量存在。在一些實施方式中，固體奈米顆粒可以以基於STF的總重量50-70 wt.%、或54-70 wt.%、或50-60 wt.%、或60-70 wt.%的量存在。

液體介質係光學透明的。液體介質具有與固體奈米顆粒相同或接近的折射率，並且其中可以使固體奈米顆粒分散。在一個實施方式中，液體介質具有1.47 ± 0.05的折射率（在550 nm下測量的）。

在一個實施方式中，液體介質可以選自由以下組成之群組：伸烷基二醇、聚伸烷基二醇、甘油、多元醇及其組合。液體介質的實例可以包括但不限於乙二醇、丙二醇、聚乙二醇和聚丙二醇。

存在的液體介質的量足以分散固體奈米顆粒並溶解一種或多種聚合物。在一些實施方式中，液體介質可以以基於STF的總重量25至50 wt.%、或15至25 wt.%的量存在。

在一個實施方式中，STF可以藉由將固體奈米顆粒和至少一種具有可交聯基團的聚合物或至少一種聚合物和交聯劑添加到液體介質中；並且將它們混合在一起來製備。

在另一個實施方式中，STF可以藉由以下來製備：將至少一種具有可交聯基團的聚合物或至少一種聚合物和交聯劑溶解在液體介質中以形成聚合物溶液。並且然後將固體奈米顆粒添加並分散在聚合物溶液中。

本揭露的STF在剪切應力的作用之前係黏性液體。在一些實施方式中，STF在沒有任何剪切應力下可以具有2,000至200,000 mPa.s、或5,000至200,000 mPa.s、或10,000至200,000 mPa.s、或15,000至200,000 mPa.s、或20,000至150, 000 mPa.s、或50,000至100,000 mPa.s的黏度。

以上針對STF的實施方式中的任一個可以與一個或多個其他實施方式組合，只要它們不是互相排斥的。熟悉該項技術者將理解哪些實施方式係相互排斥的並且因此將容易地能夠確定本申請所考慮的實施方式的組合。

本揭露還關於一種保護組件。保護組件包括第一光學透明的層以及佈置在該第一光學透明的層上的STF。STF與先前所述之相同。在一些實施方式中，將STF塗覆在第一光學透明的層上，乾燥以除去任何溶劑（如果存在的話）以形成STF層。在一個實施方式中，然後將STF層交聯以形成交聯的STF層。

保護組件可以進一步包括佈置在STF層上的第二光學透明的層。在一個實施方式中，可以將第二光學透明的層層壓在STF層之上。可以在第二光學透明的層的層壓之前或之後進行交聯以形成交聯的STF層。在另一個實施方式中，可以將STF密封在第一與第二光學透明的層之間並且然後交聯。在密封之前除去溶劑。

第一和第二光學透明的層可以由相同或不同的材料製成。合適的材料可以包括但不限於聚醯亞胺、聚醯亞胺-醯胺、聚酯、聚胺酯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、及其組合。在一些實施方式中，光學透明的層可以具有10至400 µm、或25至400 µm、或25至350 µm、或25至300 µm、或25至250 µm、或30至100 µm、或40至75 µm、或50至70 µm的厚度。

在一些實施方式中，STF層可以具有1至400 µm、或3至400 µm、或3至350 µm、或5至400 µm、或5至300 µm、或10至400 µm、或10至250 µm、或20至400 µm、或20至200 µm、或25至400 µm、或25至350 µm、25至300 µm、或25至250 µm、或25至200 µm、或25至150 µm、或5至100 µm、或5至50 µm、或5至30 µm、或5至20 µm、或7至25 µm、或7至20 µm、或7至15 µm的厚度。

本揭露的保護組件係透明且無色的。保護組件的光學特性（透射率、霧度、黃度指數、b*）可以用UV-VIS光譜儀測量。可以基於395至700 nm的吸光度光譜計算黃度指數。可以基於380至780 nm的%透射率計算b*（與感知到的黃化度相關）。

在本揭露中，含有STF層的保護組件的光學特性可以藉由將STF層放置在兩個透明的聚合物膜之間來確定。保護組件可以具有5%或更小、或3%或更小、或2%或更小、或1%或更小的霧度值。保護組件可以具有至少80%、或至少85%、或至少90%、或至少93%、或至少94%、或至少95%、或至少97%、或至少98%、或至少99%的透射率。

STF在剪切應力下在硬化中的有效性可以藉由使用應變控制的流變儀測量STF的黏度隨剪切速率的變化來確定。STF的有效性還可以以戳破測試確定。在戳破測試中，用塑膠移液管以約10 sec^-1 的速率敲擊流體。如果流體在衝擊時立即變成固體，則STF將通過此測試。通常不希望的是STF在小於1 sec^-1 的時間尺度上變成固體。

本揭露進一步關於一種用於製造保護組件之方法。在一些實施方式中，該方法包括以下步驟：(a) 提供至少一種具有可交聯基團的聚合物；(b) 將該至少一種聚合物溶解在液體介質中以形成聚合物溶液；(c) 將具有等於或小於100 nm的平均粒度的固體奈米顆粒分散在該聚合物溶液中以形成光學透明的剪切增稠流體（STF）；(d) 將該剪切增稠流體塗覆在第一光學透明的層上以形成STF層；以及 (e) 將該STF層暴露於一定量的固化能量以形成經固化的STF層。

在一些實施方式中，該方法包括以下步驟：(a) 提供至少一種聚合物和交聯劑；(b) 將該至少一種聚合物和該交聯劑溶解在液體介質中以形成聚合物溶液；(c) 將具有等於或小於100 nm的平均粒度的固體奈米顆粒分散在該聚合物溶液中以形成光學透明的剪切增稠流體（STF）；(d) 將該剪切增稠流體塗覆在第一光學透明的層上以形成STF層；以及 (e) 將該STF層暴露於一定量的固化能量以形成經固化的STF層。交聯劑與先前所述之那些相同。

如前所述，固化能量可以包括熱和/或光化輻射。在一個實施方式中，在上述方法中，可以在步驟 (e) 之前增加步驟 (d')。步驟 (d') 包括將第二光學透明的層添加到STF層的頂表面上。在另一個實施方式中，如上所述之方法進一步包括將第二光學透明層添加在經固化的STF層的頂表面上的步驟 (f)。

第一和第二光學透明的層可以由相同或不同的材料（如前所述）製成。此外，STF與先前所述之那些相同。

本揭露還關於包括如上所述之保護組件的顯示裝置。在一些實施方式中，顯示裝置可以是柔性顯示裝置。示例性裝置在圖1中示出。裝置1000具有柔性基板100、顯示面板200和保護組件300，其中，該保護組件位於該顯示面板的觀看側。保護組件300包括第一透明柔性膜10，光學透明的STF層20和第二透明柔性膜30。透明柔性膜和STF層與先前所述之相同。柔性基板100可以是聚合物膜或玻璃層，並且是本領域眾所周知的。顯示面板200可以是任何已知類型的顯示器。示例性顯示面板可以包括但不限於LCD和OLED。實例

本文描述的概念將在以下實例中進一步描述，該等實例不限制請求項中所述之本發明之範圍。除非另有說明，否則所有溫度單位均是室溫（20°C-25°C），並且所有壓力單位均是標準壓力或101 kPa。材料

ORGANOSILICASOL™MA-ST-ZL：在甲醇中具有30 wt.%的固體負載量的粒度為70至100 nm的膠體二氧化矽單分散的奈米顆粒，從德克薩斯州休士頓的日產化學美國公司（Nissan Chemical America Corporation, Houston, Texas）可商購的。

V65 HP：2,2'-偶氮雙(2.4-二甲基戊腈)，從日本東京市的富士膠片和光化學美國公司（FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corporation, Tokyo, Japan）可商購的。聚合物的製備實例1

如下製備衍生自丙烯酸羥乙酯（「HEA」）和甲基丙烯酸縮水甘油酯（「GMA」）的共聚物。

在40 ml玻璃小瓶中，將1.6292 g的GMA與18.4220 g的HEA和15.0123 g的異丙醇（「IPA」）混合。將小瓶放置在冰/水浴中以與浴達到溫度平衡。然後將0.6062 g的V65 HP添加到小瓶中。然後將小瓶放入振盪器中以溶解V65 HP以形成溶液。然後將小瓶放回浴中。在到100 ml三頸圓底燒瓶的反應器的整個進料過程中，將溶液保持在浴中。三個頸分別連接到熱電偶、冷凝器和溶液的進料口。反應器藉由加熱套加熱。加熱套位於磁力攪拌器上，以用磁力攪拌子為反應器提供攪拌。向反應器中裝入15.0 g的IPA。然後將反應器加熱至80°C並保持在80°C。在90分鐘內將溶液進料到反應器中。將溶液進料後，將反應器在80°C下保持兩小時。然後將反應器冷卻至20°C-25°C。獲得反應器中的聚合物溶液並直接使用。聚合物溶液中的聚合物含量係41.6 wt.%。實例2

如下製備衍生自丙烯酸羧乙酯（「CEA」）和GMA的共聚物。

進行與實例1相同的程序，除了藉由混合2.0223 g的CEA，18.0062 g的GMA，14.8159 g的IPA和0.6039 g的V65 HP來製備溶液外。最終產物的聚合物溶液中的聚合物含量係38.3 wt.%。實例3

如下製備衍生自HEA、CEA和GMA的共聚物。

進行與實例1相同的程序，除了藉由混合5.772 g的HEA，7.16 g的CEA，7.064 g的GMA，15 g的IPA和0.6 g的V65 HP製備溶液外。 50 µm聚醯亞胺（PI）膜的製備實例4

向氮氣吹掃過的80加侖的反應器中在攪拌下添加12.837 kg的三氟甲基聯苯胺（TFMB，賽卡公司（Seika Corporation），Wakayam Seika Kogyo有限公司，日本）和107.5 kg的二甲基乙醯胺（DMAC）。將溶液攪拌至使得TFMB完全溶解在DMAC溶劑中，並在所有後續步驟期間繼續攪拌。將反應混合物加熱至約40°C。將1.11 kg的聯苯四甲酸二酐（BPDA，三菱化學公司（Mitsubishi Chemical Co.），日本）和15.079 kg的4,4’-(六氟異亞丙基)二鄰苯二甲酸酐（6FDA，新納希公司（Synasia），麥塔城（Metuchen），新澤西州）以四個單獨的等分部分在6小時時間段內添加。將三個另外等分部分的1.831 g的BPDA和24.881 g的6FDA在約3小時的時間段內添加到反應混合物中。預聚物在25°C下的黏度為約89泊。在氮氣吹掃的反應器中使用在DMAC中的6 wt.%均苯四甲酸二酐（PMDA）的混合物將一部分聚合物聚合（「加工（finish）」）至約1200-1300泊。將該材料在40°C下在約24小時期間與PMDA溶液聚合以形成聚醯胺酸溶液。

將聚醯胺酸溶液流延到移動帶上並在約95°C至約150°C的烘箱溫度下乾燥。將自支撐膜從帶剝離並且在約110°C至約675°C的溫度（輻射加熱器表面溫度）的拉幅機烘箱中用輻射加熱器加熱以使聚合物膜乾燥並醯亞胺化。獲得了50 µm PI膜。 STF、保護組件製備和表徵實例5

將ORGANOSILICASOL™MA-ST-ZL（MA-ST-ZL），二乙二醇和由實例1和2製備的合成共聚物以表1所列的量混合以形成混合物。將甲醇在30°C下用旋轉蒸發儀從混合物中除去，以形成液體STF配製物作為對照和樣品1-3。 [表 1 ]

樣品	二乙二醇 wt.%	MA-ST-ZL wt.%	聚合物，wt.%
實例1	實例2
對照	31.6	47.4	21.0
1	27.3	54.5	18.2
2	27.3	54.7		18.0
3	24.0	60.1		15.9

將由對照和樣品1-3製備的液體STF配製物用刮塗棒塗覆器塗覆到由實例4製備的第一50 μm無色聚醯亞胺膜上以形成STF層上。將由實例4製備的50 μm無色聚醯亞胺膜的第二膜放置在STF層之上以形成保護組件，然後將其在戳破測試中以約10 sec^-1 的速率進行測試。結果在表2中示出。 [表 2 ]

樣品	剪切增稠作用	戳破測試
對照	否	失敗
1	顯著的	通過
2	有	失敗
3	有	通過

用Agilent/Hewlett Packard 8453 UV-VIS光譜儀（從加利福尼亞州聖克拉拉的安捷倫科技公司（Agilent Technologies Inc, Santa Clara, CA）可商購的）測量樣品1的透射率和霧度。在400至800 nm波長處測量透射率。將含有兩個由實例4製備的50 µm PI膜與填充在兩個膜之間的二乙二醇的空白樣品基線化為100%的400至800 nm波長的透射率。樣品1的透射率為94%，並且霧度小於0.84。實例6

將57.4 wt.%的ORGANOSILICASOL™MA-ST-ZL，25.7 wt.%的二乙二醇，8.5 wt.%的由實例1製備的共聚物和8.4 wt.%的由實施方式2製備的共聚物混合以形成混合物。將甲醇用旋轉蒸發儀在30°C下從混合物中除去，以形成液體STF配製物。

將STF配製物塗覆在由實例4製備的50 μm PI膜上，並乾燥以在PI膜上形成STF層。將STF層連同PI膜在150°C下烘烤5-15分鐘，以在第一50 µm PI膜上形成交聯的STF層。將由實例4製備的第二50 μm PI膜層壓在交聯的STF層之上以形成保護組件。保護組件通過了以10 sec^-1 的速率的戳破測試。

10:第一透明柔性膜 20:STF層 30:第二透明柔性膜 100:柔性基板 200:顯示面板 300:保護組件 1000:裝置

附圖中示出了實施方式，以提高對如本文提出的概念的理解。

[圖1]係具有本揭露的光學透明的剪切增稠流體的顯示裝置的示意圖。

熟練的技術人員應理解，圖中的物體係為了簡化和清楚而示出的，並且不一定按比例繪製。例如，圖中的一些物體的尺寸相對於其他物體可能有所放大，以幫助提高對實施方式的理解。

無

10:第一透明柔性膜

20:STF層

30:第二透明柔性膜

100:柔性基板

200:顯示面板

300:保護組件

1000:裝置

Claims

一種光學透明的剪切增稠流體，其包含：具有等於或小於100 nm的平均粒度的固體奈米顆粒；至少一種聚合物；以及液體介質，其中該至少一種聚合物基本上可溶於該液體介質。
如請求項1所述之剪切增稠流體，其中，該至少一種聚合物包含選自由以下組成之群組的可交聯基團：羥基、羧基、環氧、丙烯酸酯及其組合。
如請求項2所述之剪切增稠流體，其中，該至少一種聚合物選自由以下組成之群組：聚(丙烯酸2-羥乙酯-共-甲基丙烯酸縮水甘油酯-共-甲基丙烯酸)、聚(丙烯酸2-羥乙酯-共-甲基丙烯酸縮水甘油酯-共-丙烯酸2-羧乙酯)、部分地用丙烯酸酯官能基封端的聚(丙烯酸2-羥乙酯)、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇單丙烯酸酯、聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、丙烯酸2-羥乙酯的共聚物、及其組合。
如請求項1所述之剪切增稠流體，其進一步包含選自由以下組成之群組的交聯劑：四(甲氧基甲基)乙炔脲、六甲氧基甲基三聚氰胺、聚乙二醇二縮水甘油醚、丁烷二縮水甘油醚、琥珀酸、丙烷三甲酸、異氰酸酯以及封端的異氰酸酯。
如請求項1至4中任一項所述之剪切增稠流體，其中，該固體奈米顆粒具有1.3至2.0的折射率並且該至少一種聚合物具有與該固體奈米顆粒相同的折射率。
如請求項2所述之剪切增稠流體，其中，該至少一種聚合物包含具有第一可交聯基團的第一聚合物和具有第二可交聯基團的第二聚合物，其中將該第一聚合物與該第二聚合物交聯。
如請求項2或4所述之剪切增稠流體，其中，將該至少一種聚合物在低於250°C的溫度下交聯。
如請求項2或4所述之剪切增稠流體，其中，將該至少一種聚合物紫外線（UV）交聯。
如請求項1至8中任一項所述之剪切增稠流體，其中，該液體介質選自由以下組成之群組：伸烷基二醇、聚伸烷基二醇、甘油、多元醇及其組合。
如請求項1至9中任一項所述之剪切增稠流體，其中，該固體奈米顆粒係無機或有機奈米顆粒。
如請求項10所述之剪切增稠流體，其中，該無機奈米顆粒係二氧化矽奈米顆粒並且該二氧化矽奈米顆粒係藉由正矽酸四乙酯在醇中的水解而製成的單分散的均勻尺寸的二氧化矽奈米顆粒。
如請求項11所述之剪切增稠流體，其中，該二氧化矽奈米顆粒藉由有機烷氧基矽烷或甲基烯丙基矽烷的有機矽化合物改性。
一種保護組件，其包括第一光學透明的層和佈置在該第一光學透明的層上的如請求項1至12中任一項所述之剪切增稠流體。
如請求項13所述之保護組件，其進一步包括佈置在該剪切增稠流體上的第二光學透明的層。
一種用於生產保護組件之方法，該方法包括以下步驟： (a) 提供至少一種具有可交聯基團的聚合物； (b) 將該至少一種聚合物溶解在液體介質中以形成聚合物溶液； (c) 將具有等於或小於100 nm的平均粒度的固體奈米顆粒分散在該聚合物溶液中以形成光學透明的剪切增稠流體（STF）； (d) 將該剪切增稠流體塗覆在第一光學透明的層上以形成STF層；以及 (e) 將該STF層暴露於一定量的固化能量以形成經固化的STF層。
一種用於生產保護組件之方法，該方法包括以下步驟： (a) 提供至少一種聚合物和交聯劑； (b) 將該至少一種聚合物和該交聯劑溶解在液體介質中以形成聚合物溶液； (c) 將具有等於或小於100 nm的平均粒度的固體奈米顆粒分散在該聚合物溶液中以形成光學透明的剪切增稠流體（STF）； (d) 將該剪切增稠流體塗覆在第一光學透明的層上以形成STF層；以及 (e) 將該STF層暴露於一定量的固化能量以形成經固化的STF層。