專利名稱：分散組合物，光學(xué)組件及制造法，膜層壓制品，分光器件的制作方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及微粒子分散組合物(fine particle dispersion composition)、光學(xué)組件(optical component)、光學(xué)膜層壓制品(optical film laminate)、偏振分光器件(polarization splitting device)和制造光學(xué)組件的方法。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)，已提出具有預(yù)定光學(xué)特性的光學(xué)膜(例如抗反射膜(AR膜))，可通過(guò)將組合物涂敷到透明基底(substrate)上，之后烘干并硬化該組合物來(lái)形成(參見(jiàn)例如專利文獻(xiàn)1和2)，該組合物是通過(guò)將由高折射率金屬氧化物(例如TiO2、ITO、CeO2、Y2O3、IZO(In2O3-ZnO)、ZrO2、ZnO、Al2O3、SeO2、SnO2、Nb2O5或Ta2O5)或低折射率金屬氧化物(例如SiO2)制成的微粒子分散到高度透明有機(jī)樹脂中獲得。
特別是，由于高折射率樹脂(折射率等于或大于1.7)一般很難獲得(參見(jiàn)例如非專利文獻(xiàn)1)，所以通過(guò)分散由例如TiO2制成的高折射率微粒子在低成本下制造具有1.6或更高的高折射率的高度透明光學(xué)組件的方法非常重要。
如果進(jìn)行硬化，常采用使用紫外線(UV)的活性能量射線(active energyray)固化技術(shù)，因?yàn)閷?duì)于硬化具有十多納米到一百多納米的厚度的薄層，如AR膜，該技術(shù)具有瞬時(shí)硬化的效果且很方便。
日本專利申請(qǐng)公開特開號(hào)2000-275404(第0013段到0035段和圖2)[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請(qǐng)公開特開號(hào)2001-296401(第0014段到0065段和圖1)[非專利文獻(xiàn)1]F.Ide，KOKOMADEKITA TOMEI-JUSHI，Kogyo Chosakai，2001年，第19頁(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，雖然應(yīng)用涂敷、干燥和將活性能量射線照射到該組合物上的方法能形成如上所述的光學(xué)薄膜，但該方法在固化厚度為幾百納米或更厚的厚膜時(shí)會(huì)存在這樣一個(gè)問(wèn)題，即由從其表面的活性能量射線照射得到的表面部分的固化狀態(tài)和其內(nèi)部的固化狀態(tài)互不相同。這導(dǎo)致光學(xué)膜中的光學(xué)特性的不均勻。特別是，在分散微粒子由TiO2制成的情況下，由于TiO2自身具有吸收和屏蔽短波長(zhǎng)光例如UV的能力，就會(huì)有很深部分的固化狀態(tài)與表面附近部分的固化狀態(tài)具有很大不同的問(wèn)題。
當(dāng)對(duì)具有幾百納米厚度的厚層進(jìn)行強(qiáng)制固化時(shí)也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，TiO2微粒子分散在該層中，照射能量射線產(chǎn)生的熱會(huì)導(dǎo)致基材部件(base member)的熱變形并降低產(chǎn)量。對(duì)于制作厚度從幾十μ到幾百μ的透鏡、微型透鏡陣列和光學(xué)元件基底等來(lái)說(shuō)，該問(wèn)題更為突出。
對(duì)均勻固化厚膜而言，使用熱固樹脂作為有機(jī)樹脂是足夠的。但在這種情況下，微粒子在有機(jī)樹脂中的分散性很低。這樣固化的光學(xué)膜的透明度就成了問(wèn)題。
另外，分別構(gòu)成厚膜的透明基材部件和構(gòu)成光學(xué)膜薄膜的固化樹脂為不同類型的樹脂成分，因此有時(shí)透明材料和光學(xué)膜之間的親和力或粘合力不夠大，并且透明材料和光學(xué)膜會(huì)彼此剝離。
考慮到相關(guān)技術(shù)的這些問(wèn)題完成了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種微粒子分散組合物，其不依賴于固化方法、具有對(duì)各種固化方法的適應(yīng)性和通用性，并且能提供高度透明的光學(xué)組件，本發(fā)明的目的還在于使用該微粒子分散組合物提供光學(xué)組件及其制造方法，在于使用該光學(xué)組件提供光學(xué)膜層壓制品，以及還使用該光學(xué)組件提供偏振分光器件。
為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案提供一種通過(guò)固化形成光學(xué)組件的微粒子分散組合物，其包括金屬氧化物微粒子、適用于吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料、聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種(其中每種的分子量為500或更大)和有機(jī)溶劑。
為了解決上述問(wèn)題，在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的微粒子分散組合物中(該實(shí)施方案包括在上述實(shí)施方案中)，有機(jī)樹脂材料為至少選自熱固性樹脂、能量射線固化環(huán)氧樹脂、能量射線丙烯酸酯樹脂、和能量射線固化氧雜環(huán)丁烷(oxetane)樹脂中的有機(jī)樹脂。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方案，微粒子均勻分散在該微粒子分散組合物中。該分散的微粒子的粒度分布很窄。分散的微粒子在干燥有機(jī)溶劑的階段不再聚集，從而可形成具有所需折射率的高度透明光學(xué)組件。此外該微粒子分散組合物不依賴于固化方法，如能量射線照射固化方法和熱固化方法。這樣，通過(guò)使用與基材類型相同的有機(jī)樹脂，可以形成從薄膜厚度(一百多納米或更小)到厚膜厚度(幾百納米到幾百微米)的寬厚度范圍的光學(xué)組件。
分散時(shí)的粒度分布也得到改善。本發(fā)明促進(jìn)微粒子的分散，其實(shí)施使得分散粒子的大小成為初級(jí)粒子(primary particle)大小。這樣，通過(guò)省略過(guò)濾器過(guò)濾可提高生產(chǎn)率，而至今一直實(shí)施該過(guò)濾用于在分散和混合之后除去大團(tuán)粒子。
這里微粒子定義為由選自TiO2、ITO、CeO2、Y2O3、IZO(In2O3-ZnO)、ZrO2、ZnO、Al2O3、SeO2、SnO2、Nb2O5或Ta2O5中的至少一種金屬氧化物制成的那些粒子。
該熱固性環(huán)氧樹脂是具有至少一個(gè)環(huán)氧基的樹脂，并且只需要是下列中的至少一個(gè)，例如3，4-環(huán)氧環(huán)己烯基甲基3′，4′-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸酯、2，2-雙(羥基甲基)-1-丁醇的1，2-環(huán)氧-4-(2-環(huán)氧乙烷基(oxiranyl))環(huán)己烷加合物(adduct)、芳環(huán)氫化脂環(huán)族環(huán)氧樹脂(aromatic ring hydrogenation alicyclicepoxy resin)、2，2-雙(4-(2，3-環(huán)氧丙氧基)環(huán)己基)丙烷和雙(2，3-環(huán)氧丙氧基)環(huán)己基)甲烷。另外，一種選自六氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、3，4-甲基六氫鄰苯二甲酸酐和4-甲基六氫鄰苯二甲酸酐的酸酐可作為環(huán)氧樹脂固化劑而加入。
為了解決這些問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的微粒子分散組合物中，微粒子由TiO2制成，該實(shí)施方案被包含在本發(fā)明的權(quán)利要求1中。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方案，即使在固化具有幾百微米或更大厚度的厚膜的情況下，仍能完成有利的固化而沒(méi)有固化不均和熱變形，其中高折射率粒子，例如TiO2粒子，具有高紫外線吸收能力和屏蔽能力。這樣本發(fā)明提供一種包含目標(biāo)(objective)無(wú)機(jī)粒子和有機(jī)樹脂的高折射率光學(xué)組件。
為了解決這些問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的微粒子分散組合物中，表面活性劑與微粒子的重量比為0.043到1.1，該實(shí)施方案包括在本發(fā)明的權(quán)利要求1中。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方案，該實(shí)施方案包括在本發(fā)明的權(quán)利要求1中，表面活性劑的分散促進(jìn)效果有效地作用于微粒子上。這樣，該微粒子被分散以使分散粒子的大小成為初級(jí)粒子的大小。該分散微粒子在干燥有機(jī)溶劑的階段不再聚集。
為了解決這些問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，提供一種光學(xué)組件，其包含固化的微粒子分散組合物，該組合物包括金屬氧化物微粒子、適用于吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料、聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種(其中每種的分子量為500或更大)和有機(jī)溶劑。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方案，包括作為光學(xué)組件成分的固化組成部分不會(huì)破壞高溫和高濕耐久性。微粒子被分散以使每個(gè)被分散的粒子大小成為初級(jí)粒子的大小。這樣，本發(fā)明提供一種光學(xué)組件，其在環(huán)境耐久性上表現(xiàn)突出(即，在高溫高濕條件下，光學(xué)特性如透射率和折射率基本不改變)。
為了解決這些問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，提供一種光學(xué)膜層壓制品，其包括層疊的多個(gè)折射率相互不同的光學(xué)膜。其中至少一個(gè)光學(xué)膜通過(guò)固化微粒子分散組合物獲得，該分散組合物包括金屬氧化物微粒子、適用于吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料、聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種(其中每種的分子量為500或更大)和有機(jī)溶劑。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方案，構(gòu)成多個(gè)層壓制品的層的有機(jī)樹脂材料為相同的類型。這樣，可以改善這些層壓制品的層之間的親和力或粘合力，并可期望獲得產(chǎn)量和可靠性的提高。
為了解決這些問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，提供一種偏振分光器件，其包括具有通過(guò)在其上刻槽(grooving)形成的傾斜平面的透明基材部件，傾斜方向彼此不同并且彼此相對(duì)；該分光器件還包括形成在基材部件的傾斜平面上的偏振分光多層膜。至少透明基材部件和/或偏振分光多層膜中的一個(gè)是通過(guò)固化微粒子分散組合物而獲得的，該分散組合物包括金屬氧化物微粒子、適用于吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料、聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種(其中每種的分子量為500或更大)和有機(jī)溶劑。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方案，能很容易地得到光透射率的均勻分布，其量作為變換成P偏振光的量而獲得。這樣，偏振分光器件的產(chǎn)量能夠獲得大幅提高。厚膜也能得到均勻固化。從而，通過(guò)與樹脂模塑法類似的方法可得到由等于或大于1.8的高折射率的厚材料制成的光學(xué)組件。
為了解決這些問(wèn)題，本發(fā)明的另一實(shí)施方案提供一種制造光學(xué)組件的方法，包括在有機(jī)溶劑中對(duì)金屬氧化物微粒子、適用于吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料、聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種(其中每種的分子量為500或更大)與高硬度金屬球或陶瓷球一起進(jìn)行分散處理的步驟，及隨后涂布分散溶液的步驟和蒸發(fā)有機(jī)溶劑的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方案，制造光學(xué)組件的方法能用于制造具有包括在薄膜(一百多納米或更小)到厚膜(幾百納米到幾百微米)的厚度之間的所有厚度的光學(xué)組件。這樣，該方法在便利和經(jīng)濟(jì)效率上具有優(yōu)勢(shì)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案，可形成具有所需折射率的高度透明的光學(xué)組件。另外，厚度在薄膜(一百多納米或更小)到厚膜(幾百納米到幾百微米)之間的寬范圍內(nèi)的光學(xué)組件可通過(guò)使用與基材相同類型的有機(jī)樹脂形成。也可以通過(guò)省略過(guò)濾器過(guò)濾來(lái)提高生產(chǎn)率，至今一直實(shí)施該過(guò)濾以用于在分散和混合之后除去大團(tuán)粒子。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，可提供一種包括無(wú)機(jī)粒子和有機(jī)樹脂的目標(biāo)高折射率光學(xué)組件。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，分散微粒子以使每個(gè)分散的粒子具有初級(jí)粒子的大小。這防止了分散粒子在干燥有機(jī)溶劑階段發(fā)生再聚集。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，可提供一種環(huán)境耐久性極好(即，在高溫高濕條件下，光學(xué)特性如透射率和折射率幾乎不改變)的光學(xué)組件。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，層壓制品的層之間的親和力或粘合力能得到改善。并可期望提高產(chǎn)量和可靠性。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，偏振分光器件的產(chǎn)量能夠獲得的大幅提高。同樣，由等于或大于1.8的高折射率的厚材料制成的光學(xué)組件可通過(guò)與樹脂模塑法類似的方法制造，各種大面積的光學(xué)元件都能制造。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，制造光學(xué)組件的方法在便利和經(jīng)濟(jì)效率上具有優(yōu)勢(shì)。


圖1是說(shuō)明本發(fā)明偏振分光器件結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2是用于形成高度透明和高折射率材料的塑模(die)的結(jié)構(gòu)的示意圖，該材料即透明基材部件；圖3是塑模被微粒子分散組合物充滿的狀態(tài)的示意圖；圖4是形成第一高度透明和高折射率材料的狀態(tài)的示意圖；圖5是在透明基材部件中形成偏振分光多層膜的狀態(tài)的示意圖；圖6是形成第二高度透明和高折射率材料的狀態(tài)的示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施方案中使用的微粒子的說(shuō)明表格；圖8是本發(fā)明實(shí)施方案中使用的有機(jī)樹脂材料的說(shuō)明表格；圖9是本發(fā)明實(shí)施方案中使用的表面活性劑的說(shuō)明表格；圖10是分別稱為“分散系統(tǒng)第1-20號(hào)”的測(cè)試的說(shuō)明表格；圖11是分別稱為“分散系統(tǒng)第21-32號(hào)”的對(duì)比測(cè)試的說(shuō)明表格；圖12是顯示第三實(shí)施例的形成光學(xué)組件的組成和測(cè)得的折射率的表格，其中微粒子由TiO2制成，微粒子和表面活性劑各自的量是變化的；和圖13是顯示第四實(shí)施方案所形成光學(xué)組件的組成和測(cè)得的折射率的表格，其中微粒子由SiO2制成，微粒子和表面活性劑各自的量是變化的。
具體實(shí)施例方式
在下文中，描述本發(fā)明的微粒子分散組合物的實(shí)施方案。順便提及，下文描述的實(shí)施方案只是說(shuō)明性的，本發(fā)明并不局限于此。
(微粒子分散組合物)本發(fā)明的微粒子分散組合物包括金屬氧化物微粒子、適用于吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料、聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種(其中每種的分子量為500或更大)和有機(jī)溶劑。該微粒子均勻分散到該組合物中。
該微粒子用于調(diào)節(jié)通過(guò)固化該組合物形成的光學(xué)組件的折射率，該微粒子由選自TiO2、ITO、CeO2、Y2O3、IZO(In2O3-ZnO)、ZrO2、ZnO、Al2O3、SeO2、SnO2、Nb2O5或Ta2O5中的至少一種金屬氧化物制成。在金屬氧化物是TiO2的情況下，如上所述其中當(dāng)該組合物被照射到其上的UTV固化時(shí)，恐怕會(huì)因吸收和屏蔽UV能量而造成不利影響。因此，本發(fā)明的組合物可以通過(guò)UV固化和熱固化進(jìn)行處理，在使用TiO2時(shí)顯示出優(yōu)勢(shì)。
可使用初級(jí)粒子直徑等于或小于0.03μm的微粒子。其中，可以使用初級(jí)粒子直徑范圍從0.01μm至0.02μm，或從0.01μm至0.03μm的微粒子。順便提及，在針狀微粒子被濕法使用的情況下，可以使用短軸長(zhǎng)為0.01μm至0.02μm的微粒子。在粒徑在該范圍內(nèi)的情況下，微粒子分散組合物中微粒子(包括二次聚集的粒子)的平均粒徑，可通過(guò)以使其等于或小于0.03μm的方式分散微粒子來(lái)抑制。從而，可獲得很小霧度的透明光學(xué)組件。順便提及，“平均粒徑”這里定義為相應(yīng)于粒度分布測(cè)量中，從小直徑一側(cè)的50％積累頻率(cumulative frequency)的粒徑大小。
優(yōu)選微粒子在微粒子分散組合物中的含量為20體積％至50體積％。這是由于以下事實(shí)當(dāng)其含量超過(guò)50體積％時(shí)，固化樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度會(huì)變得太弱而不適于實(shí)際應(yīng)用，并且在其含量小于20體積％時(shí)，調(diào)節(jié)由該組合物形成的光學(xué)組件的折射率的效果很小。順便提及，在使用TiO2微粒子的情況下，其含量可為10體積％至50體積％，因?yàn)榧词购苄×康腡iO2微粒子仍具有增加折射率的效果。
有機(jī)樹脂材料為選自熱固性樹脂、能量射線固化環(huán)氧樹脂、能量射線丙烯酸酯樹脂、和能量射線固化氧雜環(huán)丁烷(oxetane)類樹脂中的至少一種有機(jī)樹脂。該有機(jī)樹脂材料通過(guò)吸收能量發(fā)生固化反應(yīng)。列舉熱固化、紫外(UV)線固化樹脂和電子束固化作為固化反應(yīng)的類型。
本發(fā)明是優(yōu)選的，特別是在于厚光學(xué)組件可由熱固性環(huán)氧樹脂形成。通?？墒褂孟嗤沫h(huán)氧樹脂作為厚光學(xué)組件的基材樹脂和薄光學(xué)組件的基材樹脂。
該熱固性環(huán)氧樹脂是具有至少一環(huán)氧基的樹脂，并只需要為下列中的至少一個(gè)，例如3，4-環(huán)氧環(huán)己烯基甲基3′，4′-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸酯、2，2-雙(羥基甲基)-1-丁醇的1，2-環(huán)氧-4-(2-環(huán)氧乙烷基)環(huán)己烷加合物、芳環(huán)氫化脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、2，2-雙(4-(2，3-環(huán)氧丙氧基)環(huán)己基)丙烷和雙(2，3-環(huán)氧丙氧基環(huán)己基)甲烷。特別是，在固化具有幾微米到幾百微米厚度的厚膜的情況下，其中由TiO2制得的、具有高紫外線吸收能力和屏蔽能力的高折射率粒子被分散，在透明度、高溫和高濕環(huán)境的耐久性上表現(xiàn)突出的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂優(yōu)選作為透明樹脂，TiO2微粒子被分散在該脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中(參見(jiàn)“NewDevelopment of Epoxy Resin Curing Agent”(“Eposkishi Reshin Kokazai noShin-Tenkai”)，CMC Publishing Co.，Ltd，1994年，32頁(yè)和127頁(yè))。
也可以加入一種選自六氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、3，4-甲基六氫鄰苯二甲酸酐和4-甲基六氫鄰苯二甲酸酐的酸酐作為環(huán)氧樹脂固化劑。
能量射線固化的丙烯酸類樹脂(acrylic resin)只需要是丙烯酸酯，例如六丙烯酸酯二季戊四醇、三丙烯酸季戊四醇酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、和三丙二醇二丙烯酸酯。
能量射線固化的氧雜環(huán)丁烷類樹脂可以是，例如3-乙基-3-羥基-甲基氧雜環(huán)丁烷。
優(yōu)選，由固化樹脂成分和表面活性劑組成的有機(jī)樹脂材料的含量為除了有機(jī)溶劑之外的微粒子分散組合物成分的25體積％至81體積％。
表面活性劑能增強(qiáng)微粒子的分散性，并只需要包括選自聚氧乙烯油基醚磷酸酯、聚氧乙烯聚氧丙烯十六烷基(cetyl)醚磷酸酯、和聚氧乙烯烷基醚羧酸酯中的至少一種化合物，其中每種化合物的分子量為500或更大。
只有特殊的表面活性劑能獲得對(duì)本發(fā)明的微粒子和有機(jī)樹脂材料的組合的良好分散促進(jìn)效果。使用脂環(huán)族環(huán)氧樹脂作為基材部件來(lái)制得的固化樹脂的折射率基本在1.5到1.55的范圍內(nèi)。折射率超過(guò)1.8的未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。要構(gòu)成折射率超過(guò)1.6的透明樹脂，必須在此透明樹脂中分散和混合具有2.5或2.7的高折射率的TiO2超微粒子(例如，由Ishihara Sangyo KabushikiKaisha制造的TTO系列的TiO2超微粒子(初級(jí)粒子大小0.01μm至0.02μm、0.01μm至0.03μm、0.03μm至0.05μm))，使得超微粒子的粒度等于或小于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)。但是，至今，將這些微粒子分散到各種能量固化樹脂(如UV固化樹脂和熱固化樹脂)中，以使這些粒子和樹脂普遍是高度透明的仍是非常困難的。通過(guò)使用聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑或聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑，本發(fā)明第一次實(shí)現(xiàn)了TiO2在脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中高度透明的分散。
優(yōu)選加入的表面活性劑與該有機(jī)樹脂材料的比為10體積％至50體積％。這是由于以下事實(shí)，即當(dāng)其含量超過(guò)50體積％時(shí)，固化樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度會(huì)變得太弱而不適于實(shí)際應(yīng)用，并且在其含量小于10體積％時(shí)，不能充分提高微粒子分散的效果。
優(yōu)選加入的表面活性劑與該微粒子的重量比為0.043至1.1。
例如，甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醇、或異丙醇被用作有機(jī)溶劑。從提高分散作用的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選甲基乙基酮或甲基異丁基酮用作有機(jī)溶劑。另外，優(yōu)選根據(jù)干燥設(shè)備的條件，選擇適合的有機(jī)溶劑，并且在微粒子分散組合物被涂敷后，調(diào)節(jié)該微粒子分散組合物的干燥速度。
可以采用在上述構(gòu)成的本發(fā)明的微粒子分散組合物，使微粒子被均勻分散到該組合物中，并且還滿足下列各項(xiàng)。
(1)該分散微粒子的粒度分布較窄。分散該微粒子以使該分散的粒子的大小成為初級(jí)粒子大小。該分散的微粒子在干燥有機(jī)溶劑的階段不再聚集。
(2)在分散和固化后不會(huì)發(fā)生因表面活性劑而造成的染色。
(3)用于提高微粒子分散作用的表面活性劑的加入量相對(duì)很小。這樣，在固化光學(xué)組件后，表面活性劑對(duì)該光學(xué)組件折射率值的影響很小。
(4)在固化光學(xué)組件后，包括作為光學(xué)組件組分的組成部分不會(huì)破壞高溫和高濕耐久性。
同樣，本發(fā)明能提供一種微粒子分散組合物，其不依賴于因固化方法產(chǎn)生的特殊性，即，其不依賴于固化方法，如通過(guò)能量射線照射其上來(lái)固化薄膜(一百多納米或更小)的方法和固化厚膜(幾百納米到幾百微米)的方法，該微粒子分散組合物具有對(duì)固化方法的適應(yīng)性和通用性。特別是，根據(jù)微粒子分散組合物，即使在固化具有幾百微米或更大厚度的厚膜的情況下，仍能完成有利固化而沒(méi)有固化不均和熱變形，其中高折射率粒子，例如TiO2粒子，具有高紫外線吸收能力和屏蔽能力。這樣本發(fā)明提供一種高折射率光學(xué)組件，其由目標(biāo)無(wú)機(jī)粒子和有機(jī)樹脂組成。
同樣，本發(fā)明能提供一種微粒子分散組合物，其具有高分散增進(jìn)能力，并當(dāng)微粒子被分散在有機(jī)樹脂材料中時(shí)，例如當(dāng)微粒子被分散在例如脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的熱固性有機(jī)樹脂中時(shí)，在有機(jī)樹脂基材與每一個(gè)微粒子的連接能力上表現(xiàn)突出。
本發(fā)明的微粒子分散組合物能被涂敷以制造所有厚度在薄膜(一百多納米或更小)到厚膜(幾百納米到幾百微米)之間的光學(xué)組件。這樣，本發(fā)明的微粒子分散組合物在制造過(guò)程的便利和經(jīng)濟(jì)效率上具有優(yōu)勢(shì)。熱固化對(duì)于形成具有大面積的100μm厚的高折射率的基材部件很方便。但是，當(dāng)?shù)驼凵渎蕦雍透哒凵渎蕦咏惶嫘纬稍诨牟考?，使得每一層的厚度?0nm到200nm時(shí)，UV固化更為方便。當(dāng)微粒子分散組合物的層由與基于類似物質(zhì)的材料制成時(shí)(即，該分散組合物具有對(duì)固化方法的高適用性和通用性)，層與層之間的親和力或粘合力得到增強(qiáng)，從而可期望獲得產(chǎn)量和可靠性的提高。
微粒子分散組合物的制造通過(guò)進(jìn)行捏合步驟、分散步驟和混合步驟而實(shí)施，并根據(jù)需要在每個(gè)捏合步驟和分散步驟之前或之后提供混合步驟。所有的原料，例如微粒子、有機(jī)樹脂、表面活性劑和有機(jī)溶劑，都可在任何步驟的開始或中間加入。而且，單個(gè)原料為在兩個(gè)或更多的步驟而分開，并在這些步驟中加入。當(dāng)實(shí)施分散和混合時(shí)，使用例如AJITER或涂料振蕩器(shaker)的公知的裝置，將原材料與高硬度金屬球或陶瓷球混在一起就足夠了。
順便提及，分散能力表現(xiàn)突出并且具有對(duì)固化方法的適應(yīng)性和通用性的微粒子分散組合物能改善分散時(shí)的粒度分布。同樣，金屬氧化物微粒子的分散在一定程度上被增進(jìn)，其中每個(gè)分散粒子具有初級(jí)粒子大小。這樣，至今一直用于除去大團(tuán)粒子的過(guò)濾器過(guò)濾被省略了。由此，可以提高生產(chǎn)率。
(光學(xué)組件)接下來(lái)，描述本發(fā)明的光學(xué)組件的實(shí)施方案。
本發(fā)明的光學(xué)組件是通過(guò)固化微粒子分散組合物獲得的，該分散組合物包括金屬氧化物微粒子、適用于吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料、聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種(其中每種的分子量為500或更大)和有機(jī)溶劑。即，本發(fā)明的光學(xué)組件是高度透明的光學(xué)部件，其以如下方式構(gòu)成，即組合物中微粒子均勻分散并具有所需的折射率。
同樣，本發(fā)明的光學(xué)組件能形成為具有給定厚度的光學(xué)部件，例如具有幾百納米到幾百微米厚度的厚膜或具有一百多納米或更小厚度的薄膜。本發(fā)明的光學(xué)組件能形成所需的形狀，像涂層、膜、平板或波紋曲面(corrugated surface)板。
這樣，本發(fā)明能夠提供一種通過(guò)固化本發(fā)明的微粒子分散組合物而得到的光學(xué)組件，其在環(huán)境耐久性上表現(xiàn)突出(即，在高溫高濕條件下，光學(xué)特性如透射率和折射率不改變)。
根據(jù)本發(fā)明，高折射率和高度透明材料能通過(guò)各種模塑法得到。這樣，多透鏡陣列(multi-lens-array)、薄透鏡和具有高級(jí)功能的光學(xué)器件(大面積光子晶體(photonic crystal)、暗色濾光屏(black screen)等等)能被作為是本發(fā)明光學(xué)組件的應(yīng)用實(shí)例而實(shí)現(xiàn)。即使在形成薄光學(xué)層的情況下，本發(fā)明仍是有效的。由于良好的分散作用，本發(fā)明能通過(guò)濕法涂布方法涂布以制造抗反射膜和暗色濾光屏。
接下來(lái)，描述本發(fā)明制造光學(xué)組件的方法。
本發(fā)明制造光學(xué)組件的方法具有通過(guò)涂布微粒子分散組合物和蒸發(fā)有機(jī)溶劑形成光學(xué)組件的步驟。在實(shí)踐上，該方法通過(guò)實(shí)施下列步驟完成。
步驟S1中，將一個(gè)塑模部件(die member)用作基材部件，然后，將預(yù)定量的微粒子分散組合物(通過(guò)調(diào)節(jié)有機(jī)溶劑的量而使其成為液態(tài)或膠態(tài))涂布到塑模部件上。接著在該塑模部件表面形成預(yù)定的波紋形狀，從而制造具有所需表面形狀的光學(xué)組件。
迄今為止公知的涂布方法，例如照相凹板式涂布、輥涂、刮涂、模涂敷(die coating)和浸漬，都可用作涂布組合物的方法?；蛘?，在使用膠態(tài)微粒子分散組合物的情況下，該組合物可以以下述方式涂布，即將其充入塑模部件內(nèi)，從而通過(guò)壓紋形成材料。
步驟S2中，微粒子分散組合物制成的涂層膜被干燥以蒸發(fā)有機(jī)溶劑。此后，該材料被固化從而形成具有預(yù)定厚度的光學(xué)組件。熱固化方法、UV固化方法和EB固化方法中的任何一個(gè)都可采用。順便提及，熱固化方法適用于形成厚膜光學(xué)組件，而UV固化方法適用于形成薄膜光學(xué)組件。
步驟S3中，在光學(xué)組件作為例如厚膜透明基材部件形成的情況下，將光學(xué)組件從塑模部件上剝離。此時(shí)，優(yōu)選將脫模劑預(yù)先涂布在塑模部件上。
或者，透明基材部件可用作塑模部件。然后，薄膜光學(xué)組件在塑模部件(或透明基材部件)上形成。所得產(chǎn)物可用作預(yù)定的光學(xué)器件，其仍保持在塑模部件上形成的薄膜光學(xué)組件的狀態(tài)。
(光學(xué)膜層壓制品)
接下來(lái)，描述本發(fā)明的光學(xué)膜層壓制品的實(shí)施方案。
一種光學(xué)膜層壓制品由層疊多層折射率相互不同的光學(xué)膜構(gòu)成。至少一光學(xué)膜通過(guò)固化微粒子分散組合物獲得，該分散組合物包括金屬氧化物微粒子、適用于吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料、聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種(其中每種的分子量為500或更大)和有機(jī)溶劑。
在實(shí)踐上，光學(xué)膜層壓制品通過(guò)交替層疊高折射率光學(xué)膜(I)和低折射率光學(xué)膜(II)而成型，其中高折射率光學(xué)膜(I)作為第一光學(xué)膜，通過(guò)涂布和固化包括環(huán)氧樹脂和TiO2微粒子的本發(fā)明的微粒子分散組合物獲得，低折射率光學(xué)膜(II)作為第二光學(xué)膜，通過(guò)涂布和固化包括丙烯酸類樹脂和SiO2微粒子的本發(fā)明的微粒子分散組合物獲得。
例如，光學(xué)膜(I)設(shè)定為在波長(zhǎng)為550nm的情況下，具有與(1/4)波長(zhǎng)相等的光學(xué)厚度。光學(xué)膜(II)設(shè)定為在波長(zhǎng)為550nm的情況下，具有與(1/2)波長(zhǎng)相等的光學(xué)厚度。然后，通過(guò)形成七層結(jié)構(gòu)(光學(xué)膜(I)/光學(xué)膜(II)/光學(xué)膜(I)/光學(xué)膜(II)/光學(xué)膜(I)/光學(xué)膜(II)/光學(xué)膜(I))而得到偏振分光多層膜(隨后描述)。
另外，首先，在基材部件上提供光學(xué)膜(I)。其次，在其上提供光學(xué)膜(II)。此后，交替提供光學(xué)膜(I)和光學(xué)膜(II)。最后，提供光學(xué)膜(I)。這樣，得到了由(2n+1)層組成的層壓制品(“n”為等于或大于1的整數(shù))?；蛘?，層壓制品可被這樣構(gòu)成，首先提供光學(xué)膜(II)，其后交替提供光學(xué)膜(I)和光學(xué)膜(II)。
在上述結(jié)構(gòu)中，光學(xué)膜層壓制品成形如大面積膜。這樣該光學(xué)膜層壓制品可應(yīng)用于抗反射膜、用于顯示光再現(xiàn)(represent by light)圖像的屏、各種光學(xué)濾波器、保護(hù)膜和視角控制(angle-of-view control)膜，再現(xiàn)圖像的光從投影儀中射出，該屏具有高度反射分別對(duì)應(yīng)紅、綠、藍(lán)三種波段(wavelength band)光的高反射特性，并具有透射除此三種波段以外的可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍的高透射特性。
例如，即使在無(wú)機(jī)微粒子是隨具有這些顏色的每個(gè)的光的波長(zhǎng)不同而具有均勻大小的球形微粒子的情況下，從樹脂基底材料與每個(gè)無(wú)機(jī)微粒子之間的良好親和力和均勻分散能力來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的微粒子分散組合物(聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和無(wú)機(jī)微粒子的混合物)仍是有效的。即，其中混合有聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂與折射率為2.7的TiO2球形粒子被均勻分散。然后，進(jìn)行浸涂、干燥(在這種情況下，膜是薄的，因此UV固化和熱固化都能被使用)和固化。這樣，折射率為2.7的TiO2球形粒子排列在折射率為1.52的樹脂基底材料中。此外，本發(fā)明分散系統(tǒng)的應(yīng)用的一個(gè)例子具有類似的良好分散作用，其中具有高折射率的微玻璃球排列在UV固化丙烯酸類樹脂中，且該組合物被涂布。
在考慮由三層組成的反射屏的情況下，折射率為2.7的TiO2微球排列在每一層中，對(duì)應(yīng)于藍(lán)色、綠色和紅色波長(zhǎng)(450nm、550nm、650nm)作為實(shí)際例子，在藍(lán)色反射層中的折射率為1.52的熱固性樹脂中，實(shí)施最密裝填并排列每個(gè)直徑為117nm的球是有效的。同樣，在綠色反射層中的折射率為1.52的熱固性樹脂中，實(shí)施最密裝填并排列每個(gè)直徑為143nm的球是有效的。而且，在紅色反射層中的折射率為1.52的熱固性樹脂中，實(shí)施最密裝填并排列每個(gè)直徑為169nm的球是有效的。在制造具有三層基本構(gòu)造的反射屏的情況中，本發(fā)明表面活性劑和樹脂的結(jié)合適用于形成均勻反射層，因?yàn)槊恳粚拥恼辰Y(jié)強(qiáng)度很大并且樹脂的分散良好。
當(dāng)制造本發(fā)明的光學(xué)膜層壓制品時(shí)，用類似于制造光學(xué)組件的方法形成光學(xué)膜。在下文描述其一個(gè)實(shí)例。
在步驟s11中，將本發(fā)明微粒子分散組合物中用于高折射率的預(yù)定量微粒子分散組合物A涂布到基材部件的主表面上。
在步驟s12中，在通過(guò)涂布微粒子分散組合物A獲得的膜被干燥后，該膜被紫外線照射而固化，從而形成具有預(yù)定厚度的光學(xué)膜(I)。
隨后，在步驟s13中，將用于低折射率的預(yù)定量的微粒子分散組合物B涂布到光學(xué)膜(I)上。
在步驟s14中，在通過(guò)涂布該微粒子分散組合物B獲得的膜被干燥后，該膜被紫外線照射而固化，以形成具有預(yù)定厚度的光學(xué)膜(II)。這樣，可獲得光學(xué)膜(I)和光學(xué)膜(II)堆疊的層疊結(jié)構(gòu)。
隨后，在步驟s15中，將預(yù)定量的微粒子分散組合物A涂布到光學(xué)膜(II)即基材部件的最外層上。
在步驟s16中，在通過(guò)涂布微粒子分散組合物A獲得的膜被干燥后，該膜被紫外線照射而固化，從而形成具有預(yù)定厚度的光學(xué)膜(I)。此后，步驟s13至s16的過(guò)程被進(jìn)行預(yù)定次數(shù)。這樣在基材部件上形成了光學(xué)膜層壓制品。
(偏振分光器件)接下來(lái)，描述本發(fā)明的偏振分光器件的實(shí)施方案。
圖1顯示本發(fā)明的偏振分光器件的結(jié)構(gòu)。
偏振分光器件7是由具有高折射率的樹脂制成的板，并包含第一高度透明的高折射率部件3、形成在第一高度透明的高折射率部件3的傾斜平面上的偏振分光多層膜5和第二高度透明高折射率部件4，所述第一高度透明的高折射率部件3為具有傾斜平面的透明基材部件的樣式，該傾斜平面通過(guò)刻槽形成在板的一側(cè)上，且傾斜方向彼此不同并且彼此相對(duì)，所述第二高度透明高折射率部件4為透明基材部件樣式，該透明基材部件為由高折射率材料4通過(guò)填充第一高度透明的高折射率部件3的槽這樣的方式形成的。偏振分光多層膜5形成在第一高度透明的高折射率部件3和第二高度透明高折射率部件4的界面上。第一高度透明的高折射率部件3、偏振分光多層膜5和第二高度透明高折射率部件4形成為平板的形狀。順便提及，本發(fā)明的同一申請(qǐng)人已經(jīng)提出了關(guān)于這種結(jié)構(gòu)的偏振分光器件的相關(guān)發(fā)明日本專利申請(qǐng)2002-073157。
根據(jù)本發(fā)明，第一高度透明的高折射率部件3和第二高度透明高折射率部件4每個(gè)都是通過(guò)固化本發(fā)明的微粒子分散組合物獲得的透明基材部件，該微粒子分散組合物包括金屬氧化物微粒子、適用于吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料、聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種(其中每種的分子量為500或更大)和有機(jī)溶劑。
每個(gè)傾斜平面都具有相對(duì)于基底表面(如圖中所示的水平面)的45度的傾斜角，所述傾斜平面形成于每個(gè)第一高度透明的高折射率部件3和第二高度透明高折射率部件4中，且傾斜方向彼此不同并且彼此相對(duì)。這些傾斜平面被交替重復(fù)地形成。
偏振分光多層膜5具有只透射偏振面相互垂直的線性偏振光中的一種和反射另一線性偏振光的功能。偏振分光多層膜5由(HL)m或(0.5H L0.5H)m結(jié)構(gòu)的光學(xué)膜層壓制品組成(順便提及，“m”是等于或大于3的整數(shù))，其中高折射率光學(xué)膜H和低折射率光學(xué)膜L被交替形成，每種膜具有接近等于入射光參考波長(zhǎng)(reference wavelength)λ0的(1/4)的光學(xué)膜厚度。
或者，偏振分光多層膜5可以是由透明高折射率光學(xué)膜H和透明低折射率光學(xué)膜L組成的光學(xué)膜層壓制品，其中每種膜具有與入射光有關(guān)的預(yù)定折射率，該層壓制品具有(H2L)m、(H2L)mH或2L(H2L)m的結(jié)構(gòu)(順便提及，“m”是從3到7的整數(shù))。通過(guò)設(shè)置每個(gè)光學(xué)膜H和L使得光學(xué)膜具有接近等于入射光參考波長(zhǎng)λ0的(1/4)的厚度，該光學(xué)層壓制品有利地起偏振分光多層膜的作用。
由偏振分光多層膜5的光學(xué)膜分別構(gòu)成的層中的至少一層，只需要是通過(guò)固化本發(fā)明上述微粒子分散組合物而獲得的光學(xué)膜，該微粒子分散組合物包括金屬氧化物微粒子、適用于吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料、聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種(其中每種的分子量為500或更大)和有機(jī)溶劑。
或者，例如，TiO2膜可作為高折射率光學(xué)膜，而SiO2膜可作為低折射率光學(xué)膜。TiO2和SiO2膜可在氧氣氛圍下使用Ti靶材或Si靶材，通過(guò)反應(yīng)性雙磁控濺射法(dual-magnetron sputtering method)而獲得。
圖1示出了光線如何經(jīng)過(guò)本發(fā)明偏振分光器件7。從導(dǎo)光板(lightguiding plate)1中輸出的光線(光源是燈光源6)包括P偏振波和S偏振波。該偏振分光器件7只允許P偏振波穿過(guò)，并將S偏振波反射回導(dǎo)光板1。隨后，返回的S偏振波在導(dǎo)光板1中重復(fù)被反射。此后只有變成P偏振波的光能再次穿過(guò)偏振分光器件7。這樣，只有P偏振波能提供到放置在偏振分光器件7前面的液晶器件(LCD)上。這能增強(qiáng)LCD裝置的亮度。
接下來(lái)，參照?qǐng)D2至圖6描述本發(fā)明制造偏振分光器件的方法。
在步驟s21中，準(zhǔn)備如圖2所示塑模部件模式的金屬模具8和配備45度的切槽(其齒距(pitch)為0.1mm)。然后，在45度切槽表面上進(jìn)行氟脫模劑處理(fluorine releasing)。此后，該切槽被本發(fā)明的微粒子分散組合物充滿。通過(guò)干燥使有機(jī)溶劑的量減少至五分之一，將由此獲得的具有如下成分的粘性液體(膠態(tài)微粒子分散組合物)用作本發(fā)明微粒子分散組合物。
(1)微粒子表面防水(repellent)TiO2微粒子(商品名稱TTO-51(A)，由Ishihara Sangyo Co.，Ltd制造)9重量％(2)有機(jī)樹脂材料脂環(huán)族環(huán)氧樹脂(1)3，4-環(huán)氧環(huán)己烯基甲基3′，4′-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸酯(商品名稱CEL2021P，由Daicel Chemical Industries，LTD制造)1重量％
脂環(huán)族環(huán)氧樹脂(2)2，2-雙(羥基甲基)-1-丁醇的2，2-環(huán)氧-4-(2-環(huán)氧乙烷基)環(huán)己烷加合物(商品名稱EHPE3150，由Daicel Chemical Industries，LTD制造)1重量％酸酐4-甲基六氫鄰苯二甲酸酐(商品名稱MH-700，由New JapanChemical Co.，Ltd制造)2重量％(3)表面活性劑聚氧乙烯油基醚磷酸酯(oleth-10磷酸酯)(商品名稱Crodafos N10A，由Croda Japan Co.，Limited制造)2重量％(4)有機(jī)溶劑甲基乙基酮85重量％在步驟s22中，通過(guò)使用透明平面基底9將未固化微粒子分散組合物10擴(kuò)充(extended)到金屬模具8(圖3)的切槽上。然后，在60℃將組合物加熱60分鐘從而使該組合物變?yōu)楦稍餇顟B(tài)。
在步驟s23中，將干燥的微粒子分散組合物10從金屬模具8上剝離。然后，首先在60℃下將其熱固化60分鐘，其后，在100℃下將其再熱固化5小時(shí)。這樣，就得到第一高度透明的高折射率部件3(圖4)。
在步驟s24中，偏振分光多層膜5形成在第一高度透明的高折射率部件3成品的45度切槽的表面上(圖5)。如上所述，偏振分光多層膜5可以是通過(guò)涂布并固化本發(fā)明微粒子分散組合物獲得的光學(xué)膜層壓制品。或者，偏振分光多層膜5也可以是通過(guò)濺射獲得的光學(xué)膜層壓制品。當(dāng)?shù)谝桓叨韧该鞯母哒凵渎什考?的折射率為1.8時(shí)，具有對(duì)應(yīng)于550nm波長(zhǎng)的(1/4)的光學(xué)厚度的TiO2膜H(厚度為55.9nm)和具有對(duì)應(yīng)于550nm波長(zhǎng)的(1/2)的光學(xué)厚度的SiO2膜L(厚度為188.4nm)只需要按照H、2L、H、2L、H、2L和H的膜順序被堆疊，以獲得七層結(jié)構(gòu)的膜。
在步驟s25中，類似于步驟s21至s23，本發(fā)明的微粒子分散組合物充滿于有表面的切槽上，第一高度透明的高折射率材料的偏振分光多層膜5在切槽表面上形成。然后，對(duì)其進(jìn)行干燥并固化從而得到第二高度透明的高折射率部件4(圖6)。順便提及，在這種情況下，只在微粒子分散組合物擴(kuò)充的平面基底側(cè)上進(jìn)行脫模劑處理。
與使用通過(guò)在UV固化樹脂中分散TiO2獲得的材料的現(xiàn)有技術(shù)相比，偏振分光器件7成品具有更小的熱變形。這是因?yàn)槠洳恍枰M(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的UV照射。同樣，與現(xiàn)有技術(shù)相比，還很容易獲得光透射率的均勻分布，其量作為變換成P偏振光的量而獲得。這是因?yàn)樵诟咄该鞲哒凵渎什考?和4的內(nèi)部和周圍的光學(xué)特性是一致的。當(dāng)在P偏振光的透射率等于或大于90％的條件下進(jìn)行比較時(shí)，本發(fā)明的偏振分光器件的產(chǎn)量將是現(xiàn)有技術(shù)的兩倍或更多。這樣，本發(fā)明在產(chǎn)量上能獲得相當(dāng)可觀的提高。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，即使在通過(guò)固化獲得具有幾百微米或更大厚度的厚膜的情況下，該厚膜包括具有高折射率、高紫外線吸收能力和高屏蔽能力的TiO2粒子，仍能完成有利固化而沒(méi)有固化不均和熱變形。這樣本發(fā)明減少了樹脂特性的不均，在現(xiàn)有技術(shù)主要采用能量射線固化的情況下，該不均是由在固化的深層部分和固化的鄰近表面的地方之間的固化特性的不同造成的。同樣，本發(fā)明還能提高成品器件如偏振分光器件的產(chǎn)量。而且，根據(jù)本發(fā)明，由厚材料制得的具有1.8或更高高折射率的光學(xué)組件可通過(guò)與樹脂模塑類似的方法得到，盡管這樣的光學(xué)組件通常使用玻璃材料制造。
這樣，與使用玻璃材料的現(xiàn)有技術(shù)相比，可低成本制造需要大面積的光學(xué)組件。因此，本發(fā)明能廣泛地用于發(fā)展光學(xué)技術(shù)和光學(xué)產(chǎn)業(yè)。順便提及，根據(jù)本發(fā)明，折射率等于或大于1.7的光學(xué)組件，能很容易地通過(guò)脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和TiO2微粒子的組合來(lái)形成。
本發(fā)明使用的微粒子并不局限于TiO2微粒子，其他各種金屬氧化物微粒子都能使用。
順便提及，偏振分光多層膜5自身可通過(guò)使用由本發(fā)明的微粒子分散組合物制成的高折射率層和低折射率層構(gòu)成?；蛘?，偏振分光多層膜5也可如下形成。即，用通過(guò)將TiO2微粒子填充環(huán)氧樹脂獲得的層作為高折射率層。用通過(guò)將SiO2粒子和MgF2粒子加入環(huán)氧樹脂所獲得的層作為低折射率層。然后，重復(fù)在每一層上涂布該組合物并在60℃下干燥的過(guò)程。最后，在100至120℃下同時(shí)進(jìn)行熱固化。
同樣，高度透明高折射率部件3和4的基材部件，和偏振分光多層膜5的高折射率薄膜和低折射率薄膜都通常使用具有對(duì)固化方法的適應(yīng)性和通用性的微粒子分散組合物來(lái)制造。這樣，該基材和該薄膜層都用基于類似的物質(zhì)的材料制成。從而，它們之間的親和力或粘合力變得良好。特別是，由于表面活性劑是基于相似的物質(zhì)，所以即使在熱固化樹脂作為厚膜基材部件材料和UV固化樹脂作為薄膜材料的情況下，仍能獲得良好的粘合力。

下面描述實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。該實(shí)施例只是說(shuō)明性的，本發(fā)明并不限于此實(shí)施例。
圖7至圖9是實(shí)施例中使用的微粒子、有機(jī)樹脂材料和表面活性劑的說(shuō)明表格。每個(gè)實(shí)施例中的組分都用符號(hào)表示。
四種TiO2微粒子，即由烘烤方法(baking method)制造的表面疏水和表面防水(repellent)TiO2微粒子，和由濕法制造的表面疏水和表面防水TiO2微粒子用作微粒子(圖7)。
多種固化樹脂材料，即脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂、和丙烯酸類樹脂適于用作有機(jī)樹脂材料(圖8)。
使用非離子、陽(yáng)離子表面活性劑和它們的各種組合(圖9)。
甲基乙基酮(MEK)用作有機(jī)溶劑。但即使在甲基異丁基酮、乙醇、異丙醇、甲苯、環(huán)己烷等用作有機(jī)溶劑的情況下，仍能獲得類似的效果。從提高分散的觀點(diǎn)來(lái)看，甲基乙基酮和甲基異丁基酮具有顯著效果。
(第一實(shí)施例)下面描述本發(fā)明的第一實(shí)施例微粒子分散組合物的組分及其制造方法。
(1)微粒子分散組合物的組分微粒子T-19重量％有機(jī)樹脂材料 R-12重量％R-62重量％表面活性劑A-72重量％有機(jī)溶劑MEK 85重量％(2)微粒子分散組合物的制造方法上述組分按上述的比例稱重。然后，將這些組分與陶瓷球(直徑為0.1mm)混合在一起，該陶瓷球主要由ZrO2制成，其量為對(duì)應(yīng)于上述組分全部量的200％。之后，這些物質(zhì)被注入聚乙烯瓶容器中，然后再將該容器放入混合振蕩器中。此后，進(jìn)行分散并混合直到達(dá)到充分分散。順便提及，達(dá)到充分分散用了20小時(shí)。
(3)光學(xué)組件的形成和評(píng)估當(dāng)實(shí)施浸漬/提升方法時(shí)，通過(guò)改變提升速度，將以這種方式得到的微粒子分散組合物涂布到鏡面拋光和整理(finished)的硅單晶基底上。然后，通過(guò)在100℃下干燥和熱固化該組合物5個(gè)小時(shí)來(lái)制造薄膜光學(xué)組件。雖然下面兩種方法都可用于形成厚膜光學(xué)組件，即對(duì)該組合物重復(fù)實(shí)施浸涂并在60℃下干燥的方法；和在通過(guò)在濕環(huán)境氛圍中(其中MEK蒸汽的濕度等于或高于70％)，干燥該組合物直到該組合物的體積被減小到它的大約(1/3)到(1/10)，使該組合物的粘度增加之后再涂布該微粒子分散組合物的方法，但是在該情況下進(jìn)行后者方法以形成厚度為1μm至100μm且由相同材料制得的每個(gè)單層。通過(guò)這種方法得到的光學(xué)組件作為測(cè)試片。用橢偏儀(ellipsometer)測(cè)量該測(cè)試片的折射率。
(4)結(jié)果通過(guò)使用粒度分布測(cè)量設(shè)備進(jìn)行的粒度分布測(cè)量，發(fā)現(xiàn)制造得到的微粒子分散組合物的平均粒徑(即，對(duì)應(yīng)于粒度分布測(cè)量中小直徑一側(cè)的50％積累頻率的粒徑大小)為0.22μm。
作為使用所得微粒子分散組合物，通過(guò)浸漬/提升方法而形成光學(xué)組件的結(jié)果，當(dāng)進(jìn)行浸漬/提升方法時(shí)，通過(guò)調(diào)整提升速度可獲得具有50nm至1μm膜厚度的光學(xué)組件。而且，膜厚度為1μm至100μm的光學(xué)組件通過(guò)在微粒子分散組合物粘度增加后對(duì)其進(jìn)行涂布的方法來(lái)制造。另外，這些光學(xué)組件是高度透明的。這些光學(xué)組件的折射率n為1.81。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，TiO2微粒子能以具有高透明度的方式分散到有機(jī)樹脂中。這樣，不僅薄膜高折射率光學(xué)組件，而且厚度為幾微米到幾百微米的厚膜高折射率光學(xué)組件都可形成。
(第二實(shí)施例)通過(guò)改變組分和進(jìn)行與第一實(shí)施例類似的工藝，對(duì)本發(fā)明或其部分的微粒子分散組合物進(jìn)行分散和混合。這樣，對(duì)微粒子進(jìn)行分散測(cè)試。圖10示出了分別表示為“第1號(hào)到第20號(hào)分散”的說(shuō)明表格。順便提及，該“第1號(hào)分散”的測(cè)試說(shuō)明表格是在第一實(shí)施例上進(jìn)行的。然后，通過(guò)進(jìn)行類似于第一實(shí)施例中使用的工藝，來(lái)對(duì)不同于實(shí)施例中所使用的和用作對(duì)比實(shí)施例的微粒子分散組合物進(jìn)行分散和混合。如此實(shí)施微粒子的分散試驗(yàn)。圖11示出了分別表示為“第21號(hào)到第32號(hào)分散”的測(cè)試說(shuō)明表格。
同樣，用粒度分布測(cè)量設(shè)備測(cè)量每個(gè)分散系統(tǒng)號(hào)中的微粒子的分散能力。從而，在分散被評(píng)定為均勻分散和在平均粒徑等于或小于0.03μm的情況下，這樣的評(píng)估結(jié)果用○表示。在分散被評(píng)定為均勻分散和在平均粒徑大于0.05μm的情況下，這樣的評(píng)估結(jié)果用△表示。在分散被評(píng)定為不均勻分散和組合物在靜止情況下分為上層和下層的情況下，這樣的評(píng)估結(jié)果用×表示。而且，在薄膜形成的情況下該薄膜的透明度可直觀評(píng)估。在制造了透明光學(xué)組件的情況下，這樣的評(píng)估結(jié)果用○表示。在沒(méi)有制造透明光學(xué)組件的情況下，這樣的評(píng)估結(jié)果用×表示。在此，對(duì)包括有機(jī)樹脂材料R-8或R-9的微粒子分散組合物進(jìn)行UV固化。
在圖10中，在第2、3和4號(hào)分散系統(tǒng)的情況下，R-1(2重量％)和R-6(2重量％)的組合被用作熱固性環(huán)氧樹脂材料。分散結(jié)果的不同被證實(shí)是由于制造TiO2粉末的方法(9重量％)不同和表面性質(zhì)的不同造成的。在第2至4號(hào)分散系統(tǒng)的情況下，不考慮與第1號(hào)分散系統(tǒng)情況類似的TiO2粉末(9重量％)的表面性質(zhì)的不同，良好的分散是通過(guò)加入(2重量％)聚氧乙烯油基醚磷酸酯(表面活性劑A-7)實(shí)現(xiàn)的。
關(guān)于第5、7和8號(hào)分散系統(tǒng)，有機(jī)樹脂材料R-6作為環(huán)氧樹脂固化劑，在第5號(hào)分散系統(tǒng)情況下加入到有機(jī)樹脂材料R-2中，在第7號(hào)分散系統(tǒng)情況下加入到有機(jī)樹脂材料R-4中，及在第8號(hào)分散系統(tǒng)情況下，加入到有機(jī)樹脂材料R-5和另一種脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中。然后，檢驗(yàn)表面活性劑A-7和TiO2微粒子在每個(gè)分散系統(tǒng)中的混合和分散的效果。同樣，在第6號(hào)分散系統(tǒng)的情況下，有機(jī)樹脂材料R-3與有機(jī)樹脂材料R-7和甲基乙基酮混合。然后，檢驗(yàn)在其中加入表面活性劑A-7下，TiO2微粒子的混合和分散的效果。
從而，證實(shí)了加入聚氧乙烯油基醚磷酸酯對(duì)實(shí)現(xiàn)這些脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和TiO2微粒子的良好分散是有效的。這里使用的一例聚氧乙烯油基醚磷酸酯商品是由Croda Japan Co.，Ltd制造的，商品名為Crodafos N10A(表面活性劑A-7)，其分子量為796。
關(guān)于第9和18號(hào)分散系統(tǒng)，研究了加入聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑到光聚合的丙烯酸類單體和TiO2微粒子的分散系統(tǒng)組合物中的效果。
研究在第9號(hào)分散系統(tǒng)的情況下的有機(jī)樹脂材料R-9和表面活性劑A-7的組合以及在第18號(hào)分散系統(tǒng)的情況下的有機(jī)樹脂材料R-9和表面活性劑A-8的組合。結(jié)果獲得了良好的分散，其中平均粒徑等于或小于0.03μm。這樣，可看到即使在丙烯酸類單體分散的情況下，加入聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑仍是有效的。在只有丙烯酸類單體和TiO2微粒子分散的情況下，平均粒徑既不等于也不小于0.05μm(圖10中未示出)。然而，通過(guò)向丙烯酸類單體和TiO2微粒子中加入聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑，可實(shí)現(xiàn)丙烯酸類單體分子、TiO2微粒子和聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑的復(fù)合和良好分散。從而，可實(shí)現(xiàn)平均粒徑等于或小于0.03μm。本發(fā)明在丙烯酸類單體是環(huán)氧丙烯酸酯的情況下和在丙烯酸類單體是尿烷丙烯酸酯的情況下有效。
順便提及，在第9和18號(hào)分散系統(tǒng)的各自情況下，在TiO2微粒子分散后將0.2重量％的光引發(fā)劑(由Ciba Specialty Chemicals Co.，Ltd.制造，商品名IRGACURE 184)混合到其中。然后，進(jìn)行涂布和干燥該組合物并對(duì)其進(jìn)行UV照射。即使在系統(tǒng)中加入了光引發(fā)劑，其仍能保持良好的混合和分散。因此，可進(jìn)行有利地高度透明材料的固化。
關(guān)于第10和17號(hào)分散系統(tǒng)，研究了聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑的分子量不同帶來(lái)的影響。
在第10號(hào)分散系統(tǒng)的表格欄中，示出了使用聚氧乙烯油基醚磷酸(表面活性劑A-6)的結(jié)果。在第17號(hào)分散系統(tǒng)的表格欄中，示出了使用聚氧乙烯聚氧丙烯十六烷基醚磷酸的結(jié)果。包括在表面活性劑A-7分子中的氧乙烯是(CH2CH2O)10。在表面活性劑A-6的情況下，稍微減少重復(fù)的次數(shù)。包括在表面活性劑A-6分子中的氧乙烯是(CH2CH2O)3。在第10和17號(hào)分散系統(tǒng)的各自情況下，可獲得其中平均粒徑等于或小于0.03μm的分散。然而，在使用分子量為500的表面活性劑A-6的情況下，達(dá)到良好分散所需的時(shí)間要長(zhǎng)一點(diǎn)。當(dāng)其分子量等于或小于300時(shí)，可獲得均勻分散，但是該平均粒徑會(huì)大于0.05μm。因此，優(yōu)選聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑的分子量為500或更大。從減少達(dá)到良好分散所需時(shí)間的觀點(diǎn)來(lái)看，更優(yōu)選其分子量為600或更大。
關(guān)于第11、12和14號(hào)分散系統(tǒng)，研究了在混合與分散TiO2微粒子和氧雜環(huán)丁烷樹脂與脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的混合物時(shí)，加入聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑的效果。將氧雜環(huán)丁烷樹脂(有機(jī)樹脂材料R-8)、TiO2微粒子和聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑(表面活性劑A-7)的組合的情況，與只有氧雜環(huán)丁烷樹脂和TiO2微粒子被混合的情況進(jìn)行比較，可看出加入聚氧乙烯油基醚磷酸提高分散的顯著效果。另外，即使在氧雜環(huán)丁烷樹脂和脂環(huán)族樹脂混合的情況下(在第11號(hào)分散系統(tǒng)的情況下，有機(jī)樹脂材料R-1、R-8和表面活性劑A-7混合，和在第14號(hào)分散系統(tǒng)的情況下，有機(jī)樹脂材料R-1、R-2、R-8和表面活性劑A-7混合)，也可看出加入聚氧乙烯油基醚磷酸提高分散的顯著效果。
順便提及，在第11、12和14號(hào)分散系統(tǒng)的情況下，在TiO2微粒子分散后將0.2重量％的光引發(fā)劑(由Daicel UCB Co.，Ltd.制造，商品名Uvacure1591)混合到其中。然后，進(jìn)行涂布和干燥該組合物并在其上進(jìn)行UV照射。即使在系統(tǒng)中加入了光引發(fā)劑，其仍能保持良好的混合和分散。因此，可實(shí)施良好的高度透明材料的固化。
在第15和16號(hào)分散系統(tǒng)的情況下，研究了聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑對(duì)基本(elemental)脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和作為環(huán)氧樹脂固化劑的基本酸酐的分散促進(jìn)效果。
第15號(hào)分散系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于只有脂環(huán)族環(huán)氧樹脂(有機(jī)樹脂材料R-1)、聚氧乙烯油基醚磷酸(表面活性劑A-7)和TiO2微粒子的混合物的情況。而第16號(hào)分散系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于只有作為環(huán)氧樹脂固化劑的酸酐(有機(jī)樹脂材料R-6)、聚氧乙烯油基醚磷酸(表面活性劑A-7)和TiO2微粒子的混合物的情況。從與對(duì)比實(shí)施例第28和29號(hào)分散系統(tǒng)(分別對(duì)應(yīng)于只有有機(jī)樹脂材料R-1和TiO2微粒子組合的情況和只有作為環(huán)氧樹脂固化劑的酸酐(有機(jī)樹脂材料R-6)和TiO2微粒子組合的情況，參見(jiàn)圖11)的比較可知，良好的分散(平均粒徑等于或小于0.03μm)只能在與聚氧乙烯油基醚磷酸共存時(shí)獲得。
考慮磷酸類表面活性劑不同于聚氧乙烯烷基醚活性劑，將作為實(shí)施例的第19和20號(hào)分散系統(tǒng)(圖10)與第31和32號(hào)分散系統(tǒng)(圖11)進(jìn)行比較。
表面活性劑A-10和a-11都是鈉，表面活性劑A-10和a-11每個(gè)的分子量大約為400至500。當(dāng)在第31號(hào)分散系統(tǒng)中只加入聚氧乙烯烷基醚硫酸酯(表面活性劑A-10)的情況下，不能獲得良好的分散。相反地，當(dāng)在第19號(hào)變換(conversion)系統(tǒng)中只加入聚氧乙烯烷基醚羧酸酯(表面活性劑A-11)時(shí)，就能獲得良好的分散。
而且，當(dāng)在第32號(hào)分散系統(tǒng)中只加入分子量為730的高級(jí)醇(表面活性劑A-12)的情況下，不能獲得良好的分散。相反地，當(dāng)在第20號(hào)分散系統(tǒng)中同時(shí)加入聚氧乙烯油基醚磷酸和聚氧乙烯烷基醚硫酸酯(表面活性劑A-7和A-10)的情況下，由于聚氧乙烯油基醚磷酸的作用能保持良好的分散。
從這些事實(shí)可知，聚氧乙烯烷基醚磷酸類和聚氧乙烯烷基醚羧酸酯表面活性劑能提供良好的分散作用。
圖11示出了在第21至27和30號(hào)分散系統(tǒng)中，對(duì)不同于聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑的表面活性劑的研究結(jié)果。
雖然研究了在第21號(hào)分散系統(tǒng)的情況下，分子量為280的月桂酰肌氨酸鈉(表面活性劑A-2)作為陰離子表面活性劑，但其分散作用并不好。
關(guān)于第26、27、30號(hào)分散系統(tǒng)，其使用十二烷基苯磺酸鈉(表面活性劑A-1)作為陰離子表面活性劑。研究了在十二烷基苯磺酸鈉與每一個(gè)脂環(huán)族環(huán)氧樹脂(有機(jī)樹脂材料R-1)、酸酐環(huán)氧樹脂固化劑(有機(jī)樹脂材料R-6)、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和酸酐環(huán)氧樹脂固化劑(有機(jī)樹脂材料R-1和R-6)混合的情況下的分散作用。但是，在所有這些混合的情況下，都不能獲得良好的分散(平均粒徑等于或小于0.03μm)。
在第22號(hào)分散系統(tǒng)的情況下，雖然研究了分子量為680的、為陽(yáng)離子表面活性劑的quaternium-91、二甲基硫酸十六烷三甲基銨(cetrimoniummethosulfate)、cetearyl醇(表面活性劑A-9)，但仍不能獲得良好的分散。
在第23至25號(hào)分散系統(tǒng)的情況下，雖然將失水山梨糖醇單油酸酯(表面活性劑A-3)、失水山梨糖醇三油酸酯(表面活性劑A-4)和聚氧乙烯失水山梨糖醇三油酸酯(分子量為880的表面活性劑A-5)作為非離子表面活性劑進(jìn)行了研究，但仍不能獲得良好的分散。
從上述結(jié)果看來(lái)，在分散后的平均粒徑等于或小于0.03μm的情況下，在干燥和固化后能得到透明材料。但是，在平均粒徑等于或大于0.05μm的情況下，就不能獲得透明材料。因此，平均粒徑等于或小于0.03μm是獲得高度透明材料所必需的。
上述結(jié)果揭示當(dāng)在固化的有機(jī)樹脂材料中進(jìn)行TiO2微粒子的均勻微分散時(shí)，加入每種分子量為500或更大的聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸酯是十分有效的?？紤]到TiO2與聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸酯中每種物質(zhì)之間良好的親和力和分子量為500或更大的分子的有點(diǎn)大和長(zhǎng)的形狀能促進(jìn)其與另一種固化有機(jī)樹脂如脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的骨架間的分子水平上的交織，所以加入聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸酯能提供良好的TiO2微粒子分散作用。
根據(jù)本發(fā)明，例如即使當(dāng)通過(guò)交替并重復(fù)形成高折射率層和低折射率層來(lái)制造抗反射層時(shí)，也可在僅將不與TiO2混合的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂涂布到低折射率層上、并在兩個(gè)鄰近的高折射率層與低折射率層形成之間的中間時(shí)間(intermediate time)內(nèi)，于60℃下干燥而形成四層結(jié)構(gòu)之后，在100℃至120℃進(jìn)行最后的固化，所述四層結(jié)構(gòu)是由高折射率層、低折射率層、高折射率層和低折射率層按從基底側(cè)的順序排列構(gòu)成的。因此，本發(fā)明對(duì)光學(xué)膜層壓制品制造成本的降低有大的影響。
順便提及，雖然上述實(shí)施例的在前描述集中在TiO2微粒子分散上，但聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸酯表面活性劑具有與各種氧化物之間的良好的親和力，并由此優(yōu)選地用于由其他氧化物制成的微粒子的分散，如ZrO2、Nb2O5、SiO2、Al2O3、ZnO、ITO、IZO和Y2O3。另外，雖然也可使用通過(guò)改變烷基基團(tuán)的碳數(shù)量而得到的替換物和各種衍生物，但其最佳者各具有500或更大的分子量。
雖然在前描述中描述了使用甲基乙基酮作為溶劑的實(shí)施例，但也可使用其他有機(jī)溶劑，例如甲基異丁基酮、乙醇、或異丙醇。選擇有機(jī)溶劑使得能在分散液體被涂布后，根據(jù)干燥操作中使用的干燥設(shè)備的條件對(duì)干燥速度進(jìn)行適當(dāng)選擇。
(第三實(shí)施例)表面活性劑(TiO2)的加入量微粒子組分設(shè)為T-1(d＝4.2，n＝2.7)。有機(jī)樹脂材料組分設(shè)為R-3和R-7(d＝1.16，n＝1.54)。表面活性劑組分設(shè)為A-7(d＝1.03，n＝1.54)。微粒子的加入量在三個(gè)水平變化。表面活性劑的加入量在兩個(gè)水平變化。這樣，使用并固化這些微粒子分散組合物以形成光學(xué)組件。
圖12示出了形成的光學(xué)組件的組成和測(cè)量的折射率。
從圖12顯示的結(jié)果來(lái)看，根據(jù)體積百分比(vol.％)來(lái)表示TiO2微粒子與微粒子分散組合物的比，假若組合物除了有機(jī)溶劑的全部組分設(shè)為100％，該比優(yōu)選為10vol.％至50vol.％，。更優(yōu)選地TiO2微粒子與微粒子分散組合物的比為20vol.％至50vol.％。當(dāng)根據(jù)重量百分比(wt.％)重新表示時(shí)，微粒子的比率優(yōu)選為28.9wt.％至79.3wt.％，更優(yōu)選為47.8wt.％至79.3wt.％。這是由于當(dāng)TiO2微粒子的加入量超過(guò)50vol.％時(shí)，固化樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度會(huì)變得太弱而不適于實(shí)際應(yīng)用，并且在TiO2微粒子的加入量等于或小于20vol.％時(shí)，增加固化樹脂的折射率的效果很低。不過(guò)本發(fā)明的高折射率光學(xué)組件的制造方法簡(jiǎn)單并且成本低。這樣，雖然樹脂的折射率增加的不多，但從具有1.5的折射率的基本樹脂中能獲得具有大約為1.65的折射率的材料。從而，當(dāng)TiO2微粒子與微粒子分散組合物的比為10vol.％或更大時(shí)，發(fā)明就具有價(jià)值。
根據(jù)體積百分比(vol.％)表示的表面活性劑與微粒子分散組合物中除了TiO2微粒子之外的有機(jī)樹脂組分的比優(yōu)選為10vol.％至50vol.％。這是由于當(dāng)TiO2微粒子的加入量超過(guò)50vol.％時(shí)，固化樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度會(huì)變得太弱而不適于實(shí)際應(yīng)用，并且在TiO2微粒子的加入量等于或小于20vol.％時(shí)，就不能充分獲得提高微粒子分散的效果。這樣，當(dāng)TiO2微粒子的比的范圍從10vol.％至50vol.％時(shí)，表面活性劑與微粒子分散組合物的比優(yōu)選為用體積百分比表示的5vol.％至45vol.％，和用重量百分比表示的4.7wt.％至33.0wt.％。同樣，當(dāng)TiO2微粒子的比的范圍從20vol.％至50vol.％時(shí)，表面活性劑與微粒子分散組合物的比優(yōu)選為5vol.％至40vol.％，和4.7wt.％至24.0wt.％。
從上述結(jié)果可以知道，當(dāng)TiO2微粒子的比為10vol.％至50vol.％時(shí)，表面活性劑與TiO2微粒子的重量比為0.095至1.1。當(dāng)TiO2微粒子的比為20vol.％至50vol.％時(shí)，表面活性劑與TiO2微粒子的重量比為0.095至0.49。
(第四實(shí)施例)表面活性劑(SiO2)的加入量微粒子組分設(shè)為SiO2(d＝2.4，n＝1.46)。有機(jī)樹脂材料組分設(shè)為R-9(d＝1.17，n＝1.49)。表面活性劑組分設(shè)為A-7(d＝1.03，n＝1.5)。微粒子的加入量在兩個(gè)水平變化。表面活性劑的加入量在兩個(gè)水平變化。這樣，使用并固化這些微粒子分散組合物以形成光學(xué)組件。
圖13示出了形成的光學(xué)組件的組成和測(cè)量的折射率。
從圖13顯示的結(jié)果來(lái)看，SiO2微粒子與微粒子分散組合物的比以體積百分比(vol.％)來(lái)表示，假若組合物除了有機(jī)溶劑之外的全部組分設(shè)為100％，該比優(yōu)選為20vol.％至50vol.％。當(dāng)根據(jù)重量百分比(wt.％)重新表示時(shí)，微粒子的比率優(yōu)選為32.4wt.％至68.5wt.％。這是由于當(dāng)SiO2微粒子的加入量超過(guò)50vol.％時(shí)，固化樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度會(huì)變得太弱而不適于實(shí)際應(yīng)用，并且在SiO2微粒子的加入量等于或小于20vol.％時(shí)，減小固化樹脂的折射率的效果很低。
以體積百分比(vol.％)表示的表面活性劑與分散組合物中除了SiO2微粒子之外的有機(jī)樹脂組分的比優(yōu)選為10vol.％至50vol.％。這是由于當(dāng)SiO2微粒子的加入量超過(guò)50vol.％時(shí)，固化樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度會(huì)變得太弱而不適于實(shí)際應(yīng)用，并且在SiO2微粒子的加入量等于或小于10vol.％時(shí)，就不能充分獲得促進(jìn)微粒子分散的效果。這樣，表面活性劑與微粒子分散組合物的比優(yōu)選為用體積百分比表示的5vol.％至40vol.％，和用重量百分比表示的2.7wt.％至30.3wt.％。
從上述結(jié)果中可以知道，表面活性劑與SiO2微粒子的重量比為0.043至0.86。
此外，從第三和第四實(shí)施例的結(jié)果中可以知道，表面活性劑與SiO2微粒子的重量比優(yōu)選為0.043至1.1。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)固化形成光學(xué)組件的微粒子分散組合物，其包含金屬氧化物微粒子；適于通過(guò)吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料；聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種，其中每種的分子量為500或更大；和有機(jī)溶劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微粒子分散組合物，其中所述有機(jī)樹脂材料是選自熱固性樹脂、能量射線固化環(huán)氧樹脂、能量射線丙烯酸酯樹脂、和能量射線固化氧雜環(huán)丁烷樹脂中的至少一種有機(jī)樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微粒子分散組合物，其中所述金屬氧化物微粒子由TiO2制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微粒子分散組合物，其中所述表面活性劑與微粒子的重量比為0.043至1.1。
5.一種通過(guò)固化微粒子分散組合物獲得的光學(xué)組件，所述組合物包含金屬氧化物微粒子；適于通過(guò)吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料；聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種，其中每種的分子量為500或更大；和有機(jī)溶劑。
6.一種具有多個(gè)折射率相互不同的層疊的光學(xué)膜的光學(xué)膜層壓制品，其中至少一層光學(xué)膜通過(guò)固化微粒子分散組合物而獲得，該分散組合物包含金屬氧化物微粒子；適于通過(guò)吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料；聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種，其中每種的分子量為500或更大；和有機(jī)溶劑。
7.一種具有透明基材部件的偏振分光器件，該透明基材部件具有通過(guò)在其中刻槽形成的傾斜平面，所述傾斜平面的傾斜方向彼此不同，所述傾斜平面具有形成在其上的偏振分光多層膜，其中透明基材部件和/或偏振分光多層膜中的至少一個(gè)是通過(guò)固化微粒子分散組合物獲得的，該分散組合物包含金屬氧化物微粒子；適于通過(guò)吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料；聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑組合物中的一種，其中每種的分子量為500或更大；和有機(jī)溶劑。
8.一種制造光學(xué)組件的方法，包括以下步驟在有機(jī)溶劑中，對(duì)金屬氧化物微粒子、適于通過(guò)吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料、聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種和多個(gè)高硬度金屬球或陶瓷球一起進(jìn)行分散處理，其中每種表面活性劑的分子量為500或更大；隨后涂布分散溶液；和蒸發(fā)有機(jī)溶劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微粒子分散組合物，其不依賴于固化方法，具有對(duì)固化方法的適應(yīng)性和通用性，并且能提供高度透明的光學(xué)組件；提供一種使用該微粒子分散組合物的光學(xué)組件及其制造方法；提供使用該光學(xué)組件的光學(xué)膜層壓制品；還提供使用該光學(xué)組件的偏振分光器件。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種通過(guò)固化微粒子分散組合物獲得的光學(xué)組件，該組合物包含金屬氧化物微粒子、適用于吸收能量來(lái)固化的有機(jī)樹脂材料、聚氧乙烯烷基醚磷酸類表面活性劑和聚氧乙烯烷基醚羧酸類表面活性劑中的一種和有機(jī)溶劑，其中每種表面活性劑的分子量為500或更大。
文檔編號(hào)G02B1/11GK1614447SQ200410011960
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者小林富夫, 福島義仁, 香川正毅, 守澤和彥, 小石川初枝 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社