專利名稱：用于制造漫射體的復(fù)合掩模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述一種目前所用的用以制造漫射體膜的光掩模的替代品。
根據(jù)WO 94/29768或EP-A-0 671 638，漫射體膜是通過將光敏性透明材料(感光聚合物，光納米體(Photo-Nanomer))層壓到照相底片(掩模)上，并穿過該底片用會聚的UV輻射曝光而制備。該感光聚合物或光納米體含有可從該光敏性透明材料的鄰近的未曝光區(qū)擴散到曝光區(qū)內(nèi)的單體或納米級粒子。這樣的材料描述于例如WO 97/38333中。在此，掩模本身由在玻璃層上的攝影明膠構(gòu)成，且預(yù)先經(jīng)過復(fù)雜的激光書寫過程，隨后濕法化學(xué)顯影并定影(黑白照相技術(shù))而制成。這種方法非常耗時且昂貴。所述的書寫過程和后續(xù)的進一步加工容易產(chǎn)生缺陷(點缺陷)，其會轉(zhuǎn)移到終端產(chǎn)品(漫射體)中。該掩模材料(明膠)具有非常高的機械和化學(xué)敏感性，這限制了掩模的使用壽命。技術(shù)上最大可能的掩模規(guī)格目前只為約30cm×40cm，且沒有可供使用的連續(xù)掩模，這妨礙將漫射體進一步加工為大面積顯示器膜。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是，提供光掩模的便宜的替代品，該替代品可以按比例增大到更大的寬度(例如0.60米或1.20米)而不需大的技術(shù)消耗，且其為連續(xù)性的。
此任務(wù)通過一種新型的復(fù)合掩模而解決，其由在一種透明基體中的細粒的吸光顏料或細粒的金屬粒子所構(gòu)成，該基體以薄膜形式施用到一種透明塑料膜上。
因此，本發(fā)明提供一種復(fù)合掩模，其基本上由一個涂覆有一種透明聚合物基體的透明載體膜構(gòu)成，所述聚合物基體含有平均粒度d50為0.5至10微米，優(yōu)選為1至5微米，特別優(yōu)選為2至4微米的吸光顏料粒子或金屬粒子。
合適的顏料為所有細粉狀的材料，其對用于制造漫射體的光，優(yōu)選波長為190至500納米的紫外/可見光為不透光性的。該顏料的粒度取決于要制造的掩模結(jié)構(gòu)。
合適的顏料為具有所述粒度的無機和有機顏料。合適的有機顏料為，例如單偶氮顏料、雙偶氮顏料、色淀偶氮顏料、β-萘酚顏料、萘酚AS-顏料、苯并咪唑酮顏料、雙偶氮縮合顏料、偶氮-金屬絡(luò)合物顏料和多環(huán)類顏料，例如酞菁顏料、喹吖啶酮顏料、苝顏料、Perinon顏料、噻嗪靛顏料、硫靛顏料、二苯并[cd，jk]芘-5，10-二酮顏料、蒽醌顏料、黃烷士酮顏料、陰丹酮顏料、異宜和藍酮顏料、皮蒽酮顏料、二噁嗪顏料、喹啉酮顏料、異吲哚啉酮顏料、異吲哚啉顏料和二酮基吡咯并吡咯顏料，或炭黑顏料或石墨。
合適的無機顏料為，例如，金屬氧化物，例如氧化銻、氧化鉍、氧化鉛、氧化鎘、鉻氧化物、氧化鈷、鐵氧化物、銦氧化物、銅氧化物、錳氧化物、氧化鎳、汞氧化物、二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錫、二氧化鋯；金屬硫化物，例如硫化鎘、硫化鉬、硫化汞、硫化銀、硫化鋅；金屬硫酸鹽，例如硫酸鋇、硫酸鈣、硫酸鈷、硫酸鍶；金屬碳酸鹽，例如碳酸鋇、碳酸鉛、硫酸鈣、碳酸鍶、碳酸鋅；鉻酸鹽，例如鉻酸鉛和鉻酸鋅；以及通式AB2X4的尖晶石，其中A可以為二價金屬，例如Fe(II)、Zn、Mn、Co、Ni、Cu、Cd；B可以為三價金屬，例如Al、Fe(III)、V、Cr、Ti，且X可以為元素O、S、Se，例如氧化鉻銅、氧化鋁鈷、氧化鉻鈷。
其他合適的無機顏料為，例如鈦酸鋇、柏林藍、釩酸鉍、氧化鈦銻鉻、錳紫、鉬藍、鉬酸鹽紅、硫、氮化鈦、群青或鎢藍。
合適的金屬粒子為，例如元素如銻、鉍、鉛、鎘、鉻、鈷、鐵、金、銦、銥、銅、鎂、錳、鉬、鎳、鋨、鈀、鉑、銠、釕、釤、硒、銀、硅、鉭、鈦、釩、鎢、鋅、錫、鋯，或合金，例如青銅、黃銅、鋼。
特別優(yōu)選石墨和炭黑。
所述顏料和金屬粒子以所述粒度，例如通過研磨和/或篩分相應(yīng)的顏料、粗顏料或金屬粒子直到期望的細分程度而得到。
合適的聚合物基體形成劑優(yōu)選為選自下組的聚合物聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚環(huán)氧化物、聚乙烯基吡咯烷酮，它們可以還含有相應(yīng)的低聚物和/或單體。聚合物基體可以還含有其它常規(guī)的塑料添加劑，例如流平劑，增塑劑，優(yōu)選聚烷撐二醇，交聯(lián)引發(fā)劑，敏化劑，抗氧化劑，和溶劑，例如酮、醚、酰胺、醇和水。
特別優(yōu)選的基體材料為溶解于水中的聚乙烯醇。
聚合物基體的動態(tài)粘度使用旋轉(zhuǎn)粘度計在25℃和200s-1的轉(zhuǎn)動速度下測量，優(yōu)選為50至1000mPas，特別是100至500mPas。
為了制備聚合物基體，將聚合物溶解在適合此目的的溶劑中，例如水，一元醇或多元醇，其醚和酯，例如具有1至4個碳原子的鏈烷醇，如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇；二元醇或三元醇，特別是具有2至6個碳原子的此類醇，例如乙二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，2，6-己三醇、甘油、二甘醇、二丙二醇、三甘醇、聚乙二醇、三丙二醇、聚丙二醇；多元醇的低級烷基醚，例如乙二醇單甲醚或單乙醚或單丙醚或單丁醚，乙二醇二甲醚或二乙醚或二丙醚或二丁醚，二甘醇單甲醚或單乙醚，二甘醇二甲醚或二乙醚，三甘醇單甲醚或單乙醚，三甘醇二甲醚或二乙醚，丙二醇單甲醚或單乙醚或單丙醚或單丁醚，丙二醇二甲醚或二乙醚或二丙醚或二丁醚，二丙二醇單甲醚或單乙醚或單丁醚，二丙二醇二甲醚或二乙醚或二丁醚；環(huán)醚，例如四氫呋喃、二氧戊環(huán)或二氧雜環(huán)己烷；醚，例如叔丁基甲基醚、乙醚；酮和酮醇，例如丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮、甲基異丁基酮、甲基戊基酮、環(huán)戊酮、環(huán)己酮、雙丙酮醇；酯，例如乙酸甲酯或乙酯或丙酯或丁酯，丙酸甲酯或乙酯或丙酯或丁酯，丁內(nèi)酯，乳酸甲酯或乙酯；酰胺，例如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮；芳族化合物，例如甲苯、二甲苯；氯化烴，例如氯仿、二氯甲烷；乙腈以及它們的混合物。
優(yōu)選向聚合物溶液中加入增塑劑，以提高該掩模的撓曲性并減小干燥過程中基體的收縮率，使得經(jīng)干燥的基體材料中不會形成能導(dǎo)致不期望的光散射的空洞。特別優(yōu)選的增塑劑為二甘醇和聚乙二醇。所述顏料粒子或金屬粒子必須均勻地分散在聚合物基體中。為此目的，使用已知的分散助器，例如溶解器、攪拌器、配料器和其他常用的分散設(shè)備。此外，也可以使用附加的溶劑，濕潤助劑、乳化劑和分散劑，例如陰離子、陽離子或非離子型表面活性劑，以根據(jù)所用膜涂覆技術(shù)的要求調(diào)節(jié)基體的粘度和表面張力。
該掩模的光學(xué)性能(以及由此，要用其制備的漫射體的光學(xué)性能)可以通過顏料或金屬的粒度，通過掩模中顏料的體積比例，以及通過聚合物基體的層厚予以調(diào)節(jié)?；w中顏料的體積比例，基于包括顏料或金屬粒子的基體的總體積計，優(yōu)選為0.5至10體積％，特別是1至5體積％。聚合物基體的層厚優(yōu)選為1至20微米，特別是2至10微米。
作為載體膜，使用塑料膜，其必須對于用于制造漫射體的光為透明性的。優(yōu)選由聚酯、纖維素乙酸酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯所制成的膜。特別優(yōu)選由聚對苯二甲酸乙二醇酯所制成的膜。載體膜的層厚優(yōu)選為10至200微米，特別為20至150微米，特別優(yōu)選為30至100微米。
本發(fā)明還提供一種制造復(fù)合掩模的方法，其特征為，將具有所述粒度的顏料或金屬粒子分散在聚合物基體溶液中，用所得混合物涂覆載體膜，并且隨后干燥。載體膜的涂覆可以使用市售膜涂覆設(shè)備按刮刀涂覆法進行，優(yōu)選以0.5至5米/分鐘的進刀速率進行。該干燥操作合適地是在60至150℃的溫度下進行。
本發(fā)明還提供復(fù)合掩模用于制造漫射體的用途。為此目的，將該復(fù)合掩模層壓到由感光聚合物材料所制的膜上，穿過該復(fù)合掩模用會聚的紫外/可見光照射該感光聚合物材料，以使該感光聚合物材料的折射率產(chǎn)生變化，由此形成對應(yīng)于復(fù)合掩模的斑點圖案的具有折射率層次變化的微區(qū)，其隨后通過UV輻射予以固化，并將這樣形成的漫射體從該復(fù)合掩模再次脫層。此類型的一種方法描述于例如EP-A-0 671 638中。這種漫射體本身可以用于顯示器膜(被動光導(dǎo)管系統(tǒng)；“視角”的增加)以及用于建筑物玻璃中。
聚乙烯醇混合物的制備a)Mowiol 18-88(Clariant公司)的溶解將4050克去離子水加入5升反應(yīng)器中。在攪拌下(葉片式攪拌器，約250rpm)緩慢添加450克Mowiol 18-88。在將溫度調(diào)節(jié)至80℃(回流冷凝器)的條件下，在反應(yīng)器內(nèi)攪拌該混合物約3天。
b)PVA混合物的制備向2000克按a)所得的PVA(＝10％Mowiol 18-88的水溶液)中攪拌(槳式攪拌器，約250rpm)添加200克二甘醇并隨后添加359克異丙醇。石墨混合物的制備向200克去離子水中攪拌(有磁性攪拌棒的磁攪拌器，300-400rpm)添加1.3克TWEEN80(Merck公司的乳化劑)。在乳化劑溶解后，同樣在攪拌下，緩慢添加12.8克Timca公司的石墨KS4(12.8克石墨，在約5.30分鐘內(nèi))。隨后再攪拌該混合物10分鐘，然后用超聲波噴槍(Lanze)處理。
石墨/聚合物基體的制成將32.5克石墨混合物攪拌(槳式攪拌器，約250rpm)加到225克PVA混合物中。作為其它組分，還依序攪拌添加37.5克異丙醇，37.5克乙醇和3.3克Byk306。
涂覆過程將石墨/聚合物基體用膜涂覆設(shè)備(Mathis，寬600毫米)按刮刀涂覆法以2米/分鐘的進刀速率施用到市售聚酯膜(厚度為50微米)上，并于120℃下干燥(干燥時間為1.5分鐘)而得到復(fù)合掩模。
復(fù)合掩模的應(yīng)用將復(fù)合掩模層壓到例如在WO 94/29768中所述的商業(yè)上購買的感光聚合物上，并在掩模較準器中用UV光(具有冷光鏡的Hg燈，350-450納米，2分鐘，1860 ft cd)照射2分鐘，然后通過整個區(qū)域的UV輻射予以定影1分鐘。如此得到一種漫射體膜(“視角”為16°)，其與利用傳統(tǒng)的光掩模，如WO 94/29768中所述的光掩模制成的漫射體膜相比，具有非常良好的光學(xué)一致性。為了測定“視角”，使用會聚光從一側(cè)(垂直的入射方向)照射漫射體膜，并使用光檢測器測量透射光的強度I與角度α的函數(shù)關(guān)系。角度α(-90°≤α≤90°)在此表示相對于垂線的偏離角?！耙暯恰睂?yīng)于半峰寬I/2?！耙暯恰痹酱?，材料的散射力越高。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合掩模，其基本上由一個涂覆有一種透明聚合物基體的透明載體膜構(gòu)成，其中該聚合物基體含有平均粒度d50為0.5至10微米的吸光顏料粒子或金屬粒子。
2.權(quán)利要求1的復(fù)合掩模，其特征為，所述顏料粒子或金屬粒子具有的平均粒度d50為1至5微米，優(yōu)選為2至4微米。
3.權(quán)利要求1或2的復(fù)合掩模，其特征為，所述顏料粒子為有機顏料。
4.權(quán)利要求3的復(fù)合掩模，其特征為，所述有機顏料為單偶氮顏料、雙偶氮顏料、色淀偶氮顏料、β-萘酚顏料、萘酚AS-顏料、苯并咪唑酮顏料、雙偶氮縮合顏料、偶氮-金屬絡(luò)合物顏料，或酞菁顏料、喹吖啶酮顏料、苝顏料、Perinon顏料、噻嗪靛顏料、硫靛顏料、二苯并[cd，jk]芘-5，10-二酮顏料、蒽醌顏料、黃烷士酮顏料、陰丹酮顏料、異宜和藍酮顏料、皮蒽酮顏料、二噁嗪顏料、喹啉酮顏料、異吲哚啉酮顏料、異吲哚啉顏料或二酮基吡咯并吡咯顏料，炭黑顏料或石墨。
5.權(quán)利要求1或2的復(fù)合掩模，其特征為，所述顏料粒子為無機顏料。
6.權(quán)利要求5的復(fù)合掩模，其特征為，所述無機顏料為氧化銻、氧化鉍、氧化鉛、氧化鎘、氧化鉻、氧化鈷、氧化鐵、氧化銦、氧化銅、氧化錳、氧化鎳、氧化汞、二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錫、二氧化鋯、硫化鎘、硫化鉬、硫化汞、硫化銀、硫化鋅、硫酸鋇、硫酸鈣、硫酸鈷、硫酸鍶、碳酸鋇、碳酸鉛、碳酸鈣、碳酸鍶、碳酸鋅、鉻酸鉛、鉻酸鋅、氧化鉻銅、氧化鋁鈷、氧化鉻鈷、鈦酸鋇、柏林藍、釩酸鉍、氧化鈦銻鉻、錳紫、鉬藍、鉬酸鹽紅、硫、氮化鈦、群青或鎢藍顏料。
7.權(quán)利要求1或2的復(fù)合掩模，其特征為，所述金屬粒子由以下金屬粒子組成銻、鉍、鉛、鎘、鉻、鈷、鐵、金、銦、銥、銅、鎂、錳、鉬、鎳、鋨、鈀、鉑、銠、釕、釤、硒、銀、硅、鉭、鈦、釩、鎢、鋅、錫、鋯、青銅、黃銅或鋼粒子。
8.權(quán)利要求1-7中至少一項的復(fù)合掩模，其特征為，所述聚合物基體由以下物質(zhì)組成聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚環(huán)氧化物、聚乙烯基吡咯烷酮，它們也可以含有其低聚物和/或單體，或它們的混合物。
9.權(quán)利要求1-8中至少一項的復(fù)合掩模，其特征為，所述載體膜由聚酯、纖維素乙酸酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯構(gòu)成。
10.權(quán)利要求1-9中至少一項的復(fù)合掩模，其特征為，所述基體中的顏料或金屬粒子的體積比例基于包括顏料或金屬粒子的基體的總體積計為0.5至10體積％。
11.一種制造權(quán)利要求1-10中一項或多項的復(fù)合掩模的方法，其特征為，將具有粒度為0.5至10微米的顏料或金屬粒子分散在聚合物基體溶液中，用所得混合物涂覆一個載體膜，隨后干燥。
12.權(quán)利要求1-10中一項或多項的復(fù)合掩模用于制造漫射體，特別是用于顯示器膜和建筑物玻璃的漫射體的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及替代性的復(fù)合掩模，其基本上由一個涂覆有一種透明聚合物基體的透明載體膜構(gòu)成，該聚合物基體含有平均粒度d
文檔編號G03C5/00GK1639590SQ02823480
公開日2005年7月13日 申請日期2002年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月13日
發(fā)明者原田隆正, 北文雄, A·奇默曼, A·阿爾瑟爾, M·曼尼格, P·W·奧利維拉, H·施密特 申請人:科萊恩有限公司