Film-type encapsulation of optical devices

Abstract

Adhesive articles capable of forming encapsulation layers include a substrate layer that is optically transparent and thermally stable for 1000 hours at a temperature of 130℃ and a curable adhesive layer disposed on the substrate layer. The curable adhesive layer includes a poly (meth) acrylate-based matrix containing acid-functional groups and epoxy-functional groups such that upon heating to a temperature of 100-150℃ for 1-2 hours, the curable adhesive layer crosslinks to form an encapsulation layer that is optically clear. Methods of using these adhesive articles include disposing the adhesive article on the major surface of an optical article and curing the adhesive layer to form an encapsulated optical article.

Description

FILM-TYPE ENCAPSULATION OF OPTICAL DEVICESSummary

[0001] Disclosed herein are adhesive articles that are useful to form encapsulation layers, optical articles that contain the adhesive articles, and methods of preparing the optical articles.

[0002] Disclosed herein are adhesive articles. In some embodiments, the adhesive articles comprise a substrate layer that is optically transparent and thermally stable for 1000 hours at a temperature of 130℃ and a curable adhesive layer disposed on the substrate layer. The curable adhesive layer comprises a poly (meth) acrylate-based matrix containing acid-functional groups and epoxy-functional groups such that upon heating to a temperature of 100-150℃ for 1-2 hours, the curable adhesive layer crosslinks to form an encapsulation layer that is optically clear.

[0003] Also disclosed herein are optical articles that contain the above-described adhesive articles. In some embodiments, the optical article comprises an optical device with a major surface and a cured adhesive article disposed on and encapsulating at least a portion of the major surface of the optical device. The cured adhesive article comprises the curable adhesive articles described above. The adhesive article has been disposed on the major surface of the optical device and cured. As described above, the curable adhesive article comprises a substrate layer that is optically transparent and thermally stable for 1000 hours at a temperature of 130℃ and a curable adhesive layer disposed on the substrate layer. The curable adhesive layer comprises a poly (meth) acrylate-based matrix containing acid-functional groups and epoxy-functional groups such that upon heating to a temperature of 100-150℃ for 1-2 hours, the adhesive layer crosslinks to form an encapsulation layer that is optically clear.

[0004] Additionally, methods of preparing optical articles are disclosed herein. In some embodiments, the method of preparing an optical article comprises providing an optical device with a major surface, providing a curable adhesive article, where the curable adhesive  article is described above, disposing the curable adhesive layer of the curable adhesive article on at least a portion of the major surface of the optical device to form a laminated optical device, and applying heat to the laminated optical device of 100-150℃ for 1-2 hours to cure the curable adhesive layer to form an encapsulated optical device.Brief Description of the Drawings

[0005] The present application may be more completely understood in consideration of the following detailed description of various embodiments of the disclosure in connection with the accompanying drawing.

[0006] Figure 1 is a cross sectional view of an article of this disclosure.Detailed Description

[0007] A wide range of optical devices utilize LED display screens. The display screens have a variety of desirable features that includes high gray scale, wide view range, rich colors, and customizable screen shape. The LED display screens use LEDs (light emitting diodes) . Developments in this technology area include the formation of mini-LED and micro-LED displays. The term "mini-LED" is used to describe the latest technology in TV displays that uses a smaller LED chip to produce the same brightness as a larger chip. This miniaturized design allows for finer control of lighting levels, which makes it ideal for use in both home and commercial lighting applications. The term “micro-LED” refers to an emerging flat-panel display technology consisting of arrays of microscopic LEDs forming the individual pixel elements. Compared to widespread LCD technology, micro-LED displays offer better contrast, response times, and energy efficiency. They are also capable of high speed modulation and have been proposed for chip-to-chip interconnect applications.

[0008] These LEDs typically are encapsulated to protect the LED elements. The encapsulation is typically carried out with a curing siloxane-based liquid, so that the liquid can fill the gaps between the LED elements.

[0009] There are a number of drawbacks to the use of a curable liquid encapsulant. Liquids are messy and difficult to handle and apply to the LED surface. Additionally, upon curing of the liquid encapsulant it is difficult to produce a uniform encapsulation layer. Therefore, it  would be desirable to have more convenient and consistent way to encapsulate an LED surface. One more convenient method would be the use of an encapsulation layer that can be applied as a film-type article and yet give the desirable gap-filling properties of a liquid. Film-type articles are those that, as the name implies are film articles instead of liquids. Examples of film-type articles are tapes. Tape articles are adhesive articles comprising a substrate or backing layer with a coating of adhesive upon the substrate or backing layer.

[0010] The use of film-type articles to encapsulate an LED surface provides a wide range of challenges. The film-like article, like the liquid encapsulants, must be able to fill the gaps between the LED elements. The adhesive layer must also bond strongly to the LED surface so as to remain anchored to the surface. The adhesive and the substrate or backing layer must have suitable optical properties (such as optical transparency) and must retain these optical properties over time and upon exposure to the elevated temperatures that the LED articles are subject to in their assembly and use.

[0011] In this disclosure film-type articles are described that comprise a thermally stable film layer with a layer of a curable adhesive disposed on the thermally stable film layer. The adhesive article can be applied to the surface of the LED article and cured to encapsulate the LED surface. Also disclosed are optical articles with an encapsulated LED surface, and methods of forming such optical articles.

[0012] The term “adhesive” as used herein refers to polymeric compositions useful to adhere together two adherends. Examples of adhesives are adhesive layers. These curable adhesive layers are applied in an curable state and then applied to a surface to form a permanent bond to the surface.

[0013] The term “ (meth) acrylate” refers to monomeric acrylic or methacrylic esters of alcohols. Acrylate and methacrylate monomers or oligomers are referred to collectively herein as " (meth) acrylates” . Materials referred to as “ (meth) acrylate functional” are materials that contain one or more (meth) acrylate groups. The term (meth) acrylate encompasses (meth) acryl compounds such as acrylic acid and (meth) acrylic acid.

[0014] The term “epoxy-functional” refers to a compound that contains at least one oxirane ring. The term epoxy-functional encompasses epoxy functional monomers such as epoxy (meth) acrylates as well as epoxy resins.

[0015] The terms "room temperature" and "ambient temperature" are used interchangeably to mean temperatures in the range of 20℃ to 25℃.

[0016] The term “thermally stable” as used herein to refer to films refers to films that do not change optical properties after 1000 hours at 130℃.

[0017] The term “adjacent” as used herein when referring to two layers means that the two layers are in proximity with one another with no intervening open space between them. They may be in direct contact with one another (e.g. laminated together) or there may be intervening layers.

[0018] The terms “polymer” and “macromolecule” are used herein consistent with their common usage in chemistry. Polymers and macromolecules are composed of many repeated subunits. As used herein, the term “macromolecule” is used to describe a group attached to a monomer that has multiple repeating units. The term “polymer” is used to describe the resultant material formed from a polymerization reaction.

[0019] The term “alkyl” refers to a monovalent group that is a radical of an alkane, which is a saturated hydrocarbon. The alkyl can be linear, branched, cyclic, or combinations thereof and typically has 1 to 20 carbon atoms. In some embodiments, the alkyl group contains 1 to 18, 1 to 12, 1 to 10, 1 to 8, 1 to 6, or 1 to 4 carbon atoms. Examples of alkyl groups include, but are not limited to, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, n-pentyl, n-hexyl, cyclohexyl, n-heptyl, n-octyl, and ethylhexyl.

[0020] The term “aryl” refers to a monovalent group that is aromatic and carbocyclic. The aryl can have one to five rings that are connected to or fused to the aromatic ring. The other ring structures can be aromatic, non-aromatic, or combinations thereof. Examples of aryl groups include, but are not limited to, phenyl, biphenyl, terphenyl, anthryl, naphthyl, acenaphthyl, anthraquinonyl, phenanthryl, anthracenyl, pyrenyl, perylenyl, and fluorenyl.

[0021] The term “alkylene” refers to a divalent group that is a radical of an alkane. The alkylene can be straight-chained, branched, cyclic, or combinations thereof. The alkylene often has 1 to 20 carbon atoms. In some embodiments, the alkylene contains 1 to 18, 1 to 12, 1 to 10, 1 to 8, 1 to 6, or 1 to 4 carbon atoms. The radical centers of the alkylene can be on the same carbon atom (i.e., an alkylidene) or on different carbon atoms.

[0022] The term “arylene” refers to a divalent group that is carbocyclic and aromatic. The group has one to five rings that are connected, fused, or combinations thereof. The other rings can be aromatic, non-aromatic, or combinations thereof. In some embodiments, the arylene group has up to 5 rings, up to 4 rings, up to 3 rings, up to 2 rings, or one aromatic ring. For example, the arylene group can be phenylene.

[0023] The term “heteroalkylene” refers to a divalent group that includes at least two alkylene groups connected by a thio, oxy, or -NR-where R is alkyl. The heteroalkylene can be linear, branched, cyclic, substituted with alkyl groups, or combinations thereof. Some heteroalkylenes are poloxyyalkylenes where the heteroatom is oxygen such as for example, -CH2CH2 (OCH2CH2) nOCH2CH2-.

[0024] The terms “free radically polymerizable” and “ethylenically unsaturated” are used interchangeably and refer to a reactive group which contains a carbon-carbon double bond which is able to be polymerized via a free radical polymerization mechanism.

[0025] Unless otherwise indicated, the terms “optically transparent” , and “visible light transmissive” are used interchangeably, and refer to an article, film or adhesive that has a high light transmittance over at least a portion of the visible light spectrum (about 400 to about 700 nm) . Typically, optically transparent articles have a visible light transmittance of at least 90%and a haze of less than 10%.

[0026] Unless otherwise indicated, "optically clear" refers to an adhesive or article that has a high light transmittance over at least a portion of the visible light spectrum (about 400 to about 700 nm) , and that exhibits low haze, typically less than about 5%, or even less than about 2%. In some embodiments, optically clear articles exhibit a haze of less than 1%at a thickness of 50 micrometers or even 0.5%at a thickness of 50 micrometers. Typically, optically clear articles have a visible light transmittance of at least 95%, often higher such as 97%, 98%or even 99%or higher.

[0027] Disclosed herein are adhesive articles. These adhesive articles are capable of encapsulating optical devices. In some embodiments, the adhesive articles comprise a substrate layer that is optically transparent and thermally stable for 1000 hours at a temperature of 130℃ and a curable adhesive layer disposed on the substrate layer. The  curable adhesive layer comprises a poly (meth) acrylate-based matrix containing acid-functional groups and epoxy-functional groups such that upon heating to a temperature of 100-150℃ for 1-2 hours, the curable adhesive layer crosslinks to form an encapsulation layer that is optically clear.

[0028] The adhesive articles comprise a substrate layer. This substrate layer is optically transparent and thermally stable. Typically, the substrate layer is a polymeric film. In many embodiments the substrate layer comprises an optical film. Optical films are well understood in the optical arts as films that produce an optical effect. In many embodiments, the optical film is optically transparent or optically clear, and the optical effect is a high transmission of visible light with a low haze. Other films with other optical effects may also be used such as, for example, a light diffuser film to spread out or soften the light passing through it.

[0029] In addition to the desirable optical properties, the substrate layers are also thermally stable. In this context, thermally stable means that the substrate layers do not change optical properties after 1000 hours at a temperature of 130℃. Typically, the substrate layer is also dimensionally stable, meaning that it does not shrink or expand during the preparation or use of the adhesive articles.

[0030] A wide range of optical films are suitable for use in the adhesive articles of this disclosure. Examples of suitable substrate layers include: polyolefins such as polyethylene, polypropylenes and blends thereof; polyesters such as PET (polyethylene terephthalate) ; poly (meth) acrylates such as PMMA (polymethyl methacrylate) ; polyurethanes; polycarbonate; polyimides such as CPI (colorless polyimide) ; and combinations thereof.

[0031] The adhesive articles also comprise a curable adhesive layer. The curable adhesive layer comprises a poly (meth) acrylate-based matrix. The poly (meth) acrylate-based matrix is formed by the photopolymerization of a reaction mixture comprising: at least one first (meth) acrylate monomer comprising an alkyl (meth) acrylate with an alkyl group comprising 4-20 carbon atoms; at least one second (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with a hydroxyl-functional alkyl group; at least one third (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with a heteroalkylene or heteroarylene group; at least one fourth (meth) acrylate monomer comprising an acid functional (meth) acrylate monomer; at least one  fifth (meth) acrylate monomer comprising an epoxy-functional (meth) acrylate monomer; and at least one photoinitiator.

[0032] Typically, the reaction mixture is prepared and at least partially polymerized to form a coatable syrup. This coatable syrup is suitable for disposal on the substrate layer to form the curable adhesive article.

[0033] The reaction mixture comprises a first (meth) acrylate monomer of general formula 1:

[0034] CH2=CR1-C (O) -OR2

[0035] Formula 1

[0036] wherein R1 is hydrogen or a methyl group, -C (O) -is a carbonyl group C=O, and R2 is an alkyl group comprising 4-20 carbon atoms. A wide range of alkyl (meth) acrylate monomers are suitable

[0037] Suitable alkyl (meth) acrylate monomers include, but are not limited to, those selected from the group consisting of the esters of acrylic acid or methacrylic acid with non-tertiary alkyl alcohols such as 1-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, 1-methyl-1-butanol, 1-methyl-1-pentanol, 2-methyl-1-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-ethyl-1-hexanol, 3, 5, 5-trimethyl-1-hexanol, 3-heptanol, 2-octanol, 1-decanol, 1-dodecanol, and the like, and mixtures thereof. Such monomeric acrylic or methacrylic esters are known in the art and are commercially available. In some embodiments, the first (meth) acrylate monomer comprises alkyl groups comprising 8-18 carbon atoms. Examples of particularly suitable alkyl acrylate monomers are isooctyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl acrylate, isobutyl acrylate, dodecyl acrylate and mixtures thereof.

[0038] In some embodiments, the first monomer of the reaction mixture comprises a mixture of monomers. Examples of such mixtures of monomers include mixtures comprising at least two alkyl (meth) acrylate monomers with at least 8 carbon atoms and at least one branched alkyl (meth) acrylate monomer with at least 9 carbon atoms.

[0039] The reaction mixture comprises a second (meth) acrylate monomer of general formula 2:

[0040] CH2=CR1-C (O) -OR3

[0041] Formula 2

[0042] wherein R1 is hydrogen or a methyl group, -C (O) -is a carbonyl group C=O, and R3 is a hydroxyl-functional alkyl group. Typically, the hydroxyl-functional alkyl group comprises a single hydroxyl group but may contain more than one hydroxyl group. The hydroxyl-functional alkyl group may have a terminal hydroxyl group such that R3 is of the general structure: - (CH2) a-OH, where a is an integer of 2 or more, or it may have a hydroxyl group located along the alkyl chain. A particularly suitable (meth) acrylate monomer with a hydroxyl-functional alkyl group is 2-HPA (2-hydroxy-propyl acrylate) that has the general formula 2A:

[0043] CH2=CH-C (O) -O-CH2-CH (OH) -CH3

[0044] Formula 2A

[0045] The reaction mixture comprises a third (meth) acrylate monomer of general formula 3:

[0046] CH2=CR1-C (O) -OR4

[0047] Formula 3

[0048] wherein R1 is hydrogen or a methyl group, -C (O) -is a carbonyl group C=O, and R4 is a heteroalkylene group, a heteroarylene group, or a combination of a heteroalkylene and heteroarylene groups. Typically, the heteroatom or heteroatoms are oxygen atoms. In some embodiments, R4 is of the general structure: - (R5-O) c-R6, wherein c is an integer of 1 or greater; R5 is an alkylene group with 1-5 carbon atoms or arylene group with 6-10 carbon atoms; and R6 is an alkyl group with 1-5 carbon atoms or aryl group with 6-10 carbon atoms. In some embodiments, R5 is an alkylene group; and R6 is an aryl group. A particularly suitable third (meth) acrylate monomer is PHEA (phenoxy ethyl acrylate) where R5 is an ethylene group; and R6 is a phenyl group.

[0049] The reaction mixture comprises a fourth (meth) acrylate monomer of general formula 4:

[0050] CH2=CR1-C (O) -OR7

[0051] Formula 4 wherein R1 is hydrogen or a methyl group, and R7 is an acid group (-C (O) OH) where C (O) is a carbonyl group C=O) or an acid-functional alkyl group of the general structure - (CH2) a-O-C (O) OH, where a is an integer of 2 or more. Particularly suitable fourth monomers are acrylic acid and methacrylic acid.

[0052] The reaction mixture comprises a fifth (meth) acrylate monomer of general formula 5:

[0053] CH2=CR1-C (O) -OR8

[0054] Formula 5

[0055] wherein R1 is hydrogen or a methyl group, and R8 is an epoxy-functional group of the general formula - (CH2) d-A, where d is an integer of 1 or greater, and A is an oxirane ring. Typically, d is 3 or less. Particularly suitable fifth monomers are those where d is 1, glycidyl acrylate (GA) and glycidyl methacrylate (GMA) .

[0056] The reaction mixture also comprises at least one photoinitiator. Photoinitiators are are initiators that are activated by light, generally ultraviolet (UV) light, although other light sources could be used with the appropriate choice of initiator, such as visible light initiators, infrared light initiators, and the like to form free radicals to initiate free radical polymerization. Typically, UV photoinitiators are used as the initiator. Photoinitiators are well understood by one of skill in the art of (meth) acrylate polymerization. Examples of suitable free radical photoinitiators include IRGACURE 4265, IRGACURE 184, IRGACURE 651, IRGACURE 1173, IRGACURE 819, IRGACURE TPO, IRGACURE TPO-L, commercially available from BASF, Charlotte, NC.

[0057] The reaction mixtures that comprise the monomers described above can have a wide range of compositions. In some embodiments, the reaction mixture that forms the curable adhesive layer comprises:

[0058] 50-75 parts by weight of at least one first (meth) acrylate monomer comprising an alkyl (meth) acrylate with an alkyl group comprising 4-20 carbon atoms;

[0059] 10-20 parts by weight of at least one second (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with a hydroxyl-functional alkyl group;

[0060] 10-35 parts by weight of at least one third (meth) acrylate monomer comprising a  (meth) acrylate with a heteroalkylene or heteroarylene group;

[0061] 1-4 pats by weight of at least one fourth (meth) acrylate monomer comprising an acid-functional (meth) acrylate monomer;

[0062] 1-5 parts by weight of at least one fifth (meth) acrylate monomer comprising an epoxy-functional (meth) acrylate monomer; and

[0063] 0.01-1.0 parts by weight of at least one photoinitiator.

[0064] In addition to the poly (meth) acrylate-based matrix, the curable adhesive layer can have additional optional additives as long as the additives do not adversely affect the optical or thermal stability properties of the curable adhesive layer. Particularly suitable additives are antioxidants. Examples of suitable antioxidants include hindered phenolic antioxidants, alky-aryl phosphite antioxidants, or a combination thereof. Examples of hindered phenolic antioxidants include ADK STAB AO-80 and ADK STAB AO-20 from ADEKA, Hasbrouck Heights, NJ, or IRGANOX 1010 from BASF. Examples of of alkyl-aryl phosphite antioxidants include ADK STAB PEP-36 and ADK STAB PEP-8 from ADEKA, Hasbrouck Heights, NJ and IRGAFOS 168 from BASF. In some embodiments, the curable adhesive layer further comprises at least one antioxidant, in an amount of 0.01-0.2 parts by weight.

[0065] As mentioned above, the adhesive articles of this disclosure have a variety of desirable features. The substrate is optically clear and thermally stable, by which it is meant that the substrate maintains optical clarity when aged for 1000 hours at 130℃, as measured by %Transmission, Haze, and b*. Additionally, the curable adhesive layer, upon curing to form an encapsulation layer is thermally stable, maintaining optical clarity when aged for 1000 hours at 130℃, as measured by %Transmission, Haze, and b*. Therefore, the cured adhesive article has optical clarity and maintains optical clarity when aged for 1000 hours at 130℃, as measured by %Transmission, Haze, and b*.

[0066] This disclosure also describes optical articles. The optical articles comprise an optical device with a major surface and a cured adhesive article disposed on and encapsulating at least a portion of the major surface of the optical device. The cured adhesive article comprises a curable adhesive article that has been disposed on the major surface of the optical device and cured. The curable adhesive article has been described above and comprises a substrate layer and a curable adhesive layer disposed on the substrate layer. The substrate  layer is optically transparent and thermally stable for 1000 hours at a temperature of 130℃. The curable adhesive layer comprises a poly (meth) acrylate-based matrix containing acid-functional groups and epoxy-functional groups such that upon heating to a temperature of 100-150℃ for 1-2 hours, the adhesive layer crosslinks to form an encapsulation layer that is optically clear.

[0067] A wide range of optical devices can be used to from the optical articles of this disclosure. Examples of suitable optical devices with a major surface include an LED, a mini-LED, or a micro-LED.

[0068] The optical articles also comprise a cured adhesive article that is a curable adhesive article that has been cured on at least a portion of the major surface of the optical device. The curable adhesive articles are described in detail above and comprise a substrate layer that typically comprises an optical film and a curable adhesive layer.

[0069] As described above, the curable adhesive layer comprises a poly (meth) acrylate-based matrix formed by the photopolymerization of a reaction mixture comprising: at least one first (meth) acrylate monomer comprising an alkyl (meth) acrylate with an alkyl group comprising 4-20 carbon atoms; at least one second (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with a hydroxyl-functional alkyl group; at least one third (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with heteroalkylene groups, heteroarylene groups, or a combination of a heteroalkylene and heteroarylene groups; at least one fourth (meth) acrylate monomer comprising an acid functional (meth) acrylate monomer; at least one fifth (meth) acrylate monomer comprising an epoxy-functional (meth) acrylate monomer; and at least one photoinitiator. Each of these components is described in detail above.

[0070] Also disclosed are methods of preparing optical articles. The method comprises providing an optical device with a major surface, providing a curable adhesive article comprising a substrate layer and a curable adhesive layer, disposing the curable adhesive layer of the curable adhesive article on at least a portion of the major surface of the optical device to form a laminated optical device, and applying heat to the laminated optical device of 100-150℃ for 1-2 hours to cure the curable adhesive layer to form an encapsulated optical device.

[0071] A wide range of optical devices can be used in the methods to from the optical articles of this disclosure. Examples of suitable optical devices with a major surface include an LED, a mini-LED, or a micro-LED.

[0072] As described above, the curable adhesive article comprises a substrate layer and a curable adhesive layer disposed on the substrate layer. The substrate layer is optically transparent and thermally stable for 1000 hours at 130℃ and typically is an optical film. The curable adhesive layer comprises a poly (meth) acrylate-based matrix containing acid-functional groups and epoxy-functional groups such that upon heating to a temperature of 100-150℃ for 1-2 hours, the adhesive layer crosslinks to form an encapsulation layer that is optically clear.

[0073] As described above, the curable adhesive layer comprises a poly (meth) acrylate-based matrix formed by the photopolymerization of a reaction mixture comprising: at least one first (meth) acrylate monomer comprising an alkyl (meth) acrylate with an alkyl group comprising 4-20 carbon atoms; at least one second (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with a hydroxyl-functional alkyl group; at least one third (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with heteroalkylene groups, heteroarylene groups, or a combination of a heteroalkylene and heteroarylene groups; at least one fourth (meth) acrylate monomer comprising an acid functional (meth) acrylate monomer; at least one fifth (meth) acrylate monomer comprising an epoxy-functional (meth) acrylate monomer; and at least one photoinitiator. Each of these components is described in detail above.

[0074] An example of an optical article of this disclosure is described in Figure 1. Figure 1 shows a cross sectional view of article 100. Article 100 shows an encapsulated optical article. The optical article includes substrate 120 and LEDs 130. The optical article is encapsulated by the cured 2-layer adhesive article 110 with film layer 111 and adhesive layer 112. Each of these elements is described above.

[0075] Examples

[0076] These examples are merely for illustrative purposes only and are not meant to be limiting on the scope of the appended claims. All parts, percentages, ratios, etc. in the examples and the rest of the specification are by weight, unless noted otherwise. The  following abbreviations are used: mm = millimeters; nm = nanometers; s = seconds; h = hours; mW = milliWatts; RH = Relative Humidity; kPa = kiloPascals.

[0077] Table of Abbreviations

[0078] Test Methods

[0079] Aging test

[0080] Samples were laminated between two pieces of glass and bubbles were removed by autoclave process. Samples were put into 130℃ oven for aging. Optical performances were tested before and after aging using Hazeguard (for haze & transmisstion test) and Konica Minolta 3700d (for b*test) .

[0081] Rheology test

[0082] Rheology for the samples before and after curing were tested using a DHR30 from TA Instrument.

[0083] On-chip test

[0084] Samples were laminated onto mini LED board and then covered with optical glass. The mini LED boards with adhesive samples were put into 105℃ aging chamber, with the mini LED lighting-kept on (at current constant of 0.05A) , aged for 1000 h and then checked the mini LED brightness after aging compared to initial.

[0085] Examples Ex1-Ex4

[0086] Sample preparation

[0087] Step 1: Preparation of syrup

[0088] A series of syrups were prepared by mixing the monomers and initiator shown in Table 1. The amounts are in parts by weight. The mixtures were purged with N2. The mixture was exposed to 365 nm UV light, 60 mW for 30 s.

[0089] Table 1

[0090] Step 2: Preparation of adhesive film

[0091] The additional components shown in Table 2 were mixed with the syrups shown in Table 1 in parts by weight and the mixture was vacuum treated. The resultant adhesive mixture was coated between 2 release liners with the gap of 200 micrometers and then cured under 365 nm LED light, among which, Ex1, Ex2-1, Ex3-1 and Ex4-1 were cured with the UV setting of 3 mW 120 s and 9 mW 80 s, while Ex2-2, Ex3-2 and Ex4-2 were cured with the UV setting of 2 mW 120 s and 9 mW 80 s to form adhesive layers.

[0092] Table 2

[0093] Step 3: Application and curing method

[0094] For aging testing, the adhesive was laminated between two optical glass pieces and the laminates were put into 150℃ oven for 2 h for curing, then tested the initial and aged (aging conditions 130℃ 1000 h and 85 / 85 (85℃ / 85 RH) 1000 h) optical performance (T, H, b*) .

[0095] For rheology test of uncured samples, 5 layers of each adhesive were stacked to prepare a sample of 1 mm thickness, and punched out to 8 mm in-diameter, and tested for rheological performance with a TA DHR3 rheometer. For the rheology testing of cured samples, uncured adhesive samples were placed into a 150℃ oven for 2 h to cure and then the steps used to prepare the uncured sample were followed to prepared punched out samples.

[0096] Step 4: Testing and results

[0097] Aging performance

[0098] Samples Ex1-Ex4 were tested for optical performance and aged for 1000 h and re-tested for optical performance Ex1 (no HPA version) shows very high haze and high b*as well, while Ex2 (no PHEA version) shows high b*, which suggests that hydroxyl acrylate (like HPA) and PHEA are both required in the application. The data are shown in Table 3 below.

[0099] Table 3

[0100] Rheology performance

[0101] Rheological performance was tested and the data storage modulus G’ and tan delta (tanD) (G” / G’) are shown in Table 4. It is desired that the tanD before cure is high (preferably > 0.5) , to provide good gap filling capability to cover the mini LED chip height. It is also desirable high G’ after cure, to provide sufficient bonding strength and stability at room temperature and high temperature. It is desirable that both room temperature (25℃) and high temperature (95℃) G’ after cure be larger than 100 kPa.

[0102] Table 4

[0103] Examples Ex5-Ex7

[0104] Sample preparation

[0105] Step 1: Preparation of syrup

[0106] Two syrups were prepared by mixing the monomers and initiator shown in Table 5. The amounts are in parts by weight. The mixtures were purged with N2. The mixture was exposed to 365 nm UV light, 60 mW for 30 s.

[0107] Table 5

[0108] Step 2: Preparation of adhesive film

[0109] The additional components shown in Table 6 were mixed with the syrups shown in Table 5 and the mixture was vacuum treated. The resultant adhesive mixture was coated between 2 release liners with a gap of 250 micrometers and then cured under 365 nm LED light with the UV setting of 3 mW 120 s and 9 mW 80 s to form adhesive layers.

[0110] Table 6

[0111] Step 3: Application and curing method

[0112] The adhesive layers were disposed onto a mini LED board and then a pieces of optical glass was laminated to the other surface of the adhesive. The laminates were placed into a 150℃ oven for 2 h for curing. Two mini LED boards were placed into a 105℃ oven and aged for 1000 h, keeping the mini LED lighting-on (at constant current of 0.05A) during aging process.

[0113] Step 4: Testing and results

[0114] Adhesive samples Ex5, Ex6, Ex7 were laminated on Area 1, 2, 3 respectively, and Area 4, was not laminated with any adhesive on it, leaving it as blank reference.

[0115] Each area of the mini LED board was tested for brightness before and after aging respectively, and a %change was recorded in Table 7. A brightness drop was noted for Area 3 (sample Ex7) , while Ex5 and Ex6 both performed well.

[0116] Table 7

[0117] Example Ex6 lamination on a substrate

[0118] Sample preparation

[0119] Step 1: Preparation of syrup

[0120] Syrup 5 (shown in Table 5) was prepared following the description above.

[0121] Step 2: Preparation of adhesive film

[0122] Adhesive mixture Ex6 was prepared as described in Table 6. The adhesive mixture was coated between 1 release liner and 1 PC film with the gap of 250 micrometers and then cured under 365 nm LED light with the UV setting of 3 mW 120 s and 9 mW 80 s to form an adhesive layer.

[0123] Step 3: Application and curing method

[0124] Glass beads (150 micrometer in diameter) were spread onto one glass substrate and then the adhesive layer was laminated onto this glass substrate, with the PC surface facing  outside. The laminates were placed into a 150℃ oven for 2 h to cure. The coverage of the glass beads was observed.

[0125] Step 4: Testing and results

[0126] The cured laminates prepared above were observed for bubbles. No bubbles were observed after lamination and curing, indicating that the 250 micrometer thick adhesive can effectively cover 150 micrometer glass beads.

Claims

1.An adhesive article comprising:a substrate layer that is optically transparent and thermally stable for 1000 hours at a temperature of 130℃; anda curable adhesive layer disposed on the substrate layer, wherein the curable adhesive layer comprises a poly (meth) acrylate-based matrix containing acid-functional groups and epoxy-functional groups such that upon heating to a temperature of 100-150℃ for 1-2 hours, the curable adhesive layer crosslinks to form an encapsulation layer that is optically clear.2.The adhesive article of claim 1, wherein curable adhesive layer comprises a poly (meth) acrylate-based matrix formed by the photopolymerization of a reaction mixture comprising:at least one first (meth) acrylate monomer comprising an alkyl (meth) acrylate with an alkyl group comprising 4-20 carbon atoms;at least one second (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with a hydroxyl-functional alkyl group;at least one third (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with heteroalkylene groups, heteroarylene groups, or a combination of a heteroalkylene and heteroarylene groupsat least one fourth (meth) acrylate monomer comprising an acid functional (meth) acrylate monomer;at least one fifth (meth) acrylate monomer comprising an epoxy-functional (meth) acrylate monomer; andat least one photoinitiator.3.The adhesive article of claim 1, wherein the substrate layer comprises an optical film.4.The adhesive article of claim 3, wherein the optical film is optically clear or diffusive.5.The adhesive article of claim 1, wherein the curable adhesive layer, upon curing to form an encapsulation layer is thermally stable, maintaining optical clarity when aged for 1000 hours at 130℃, as measured by %Transmission, Haze, and b*.6.The adhesive article of claim 2, wherein the first monomer of the reaction mixture comprises a mixture of monomers.7.The adhesive article of claim 6, wherein the mixture of monomers of the first monomer comprises;at least two alkyl (meth) acrylate monomers with at least 8 carbon atoms; andat least one branched alkyl (meth) acrylate monomer with at least 9 carbon atoms.8.The adhesive article of claim 6, wherein the reaction mixture that forms the curable adhesive layer comprises:50-75 parts by weight of at least one first (meth) acrylate monomer comprising an alkyl (meth) acrylate with an alkyl group comprising 4-20 carbon atoms;10-20 parts by weight of at least one second (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with a hydroxyl-functional alkyl group;10-35 parts by weight of at least one third (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with heteroalkylene groups, heteroarylene groups, or a combination of a heteroalkylene and heteroarylene groups;1-4 pats by weight of at least one fourth (meth) acrylate monomer comprising an acid-functional (meth) acrylate monomer;1-5 parts by weight of at least one fifth (meth) acrylate monomer comprising an epoxy-functional (meth) acrylate monomer; and0.01-1.0 parts by weight of at least one photoinitiator.9.The adhesive article of claim 1, wherein the curable adhesive layer further comprises at least one antioxidant.10.An optical article comprising:an optical device with a major surface; anda cured adhesive article disposed on and encapsulating at least a portion of the major surface of the optical device, wherein the cured adhesive article comprises a curable adhesive article that has been disposed on the major surface of the optical device and cured, the curable adhesive article comprising:a substrate layer that is optically transparent and thermally stable for 1000 hours at a temperature of 130℃; anda curable adhesive layer disposed on the substrate layer, wherein the curable adhesive layer comprises a poly (meth) acrylate-based matrix containing acid-functional groups and epoxy-functional groups such that upon heating to a temperature of 100-150℃ for 1-2 hours, the adhesive layer crosslinks to form an encapsulation layer that is optically clear.11.The optical article of claim 10, wherein the optical device with a major surface comprises an LED, a mini-LED, or a micro-LED.12.The optical article of claim 10, wherein curable adhesive layer comprises a poly (meth) acrylate-based matrix formed by the photopolymerization of a reaction mixture comprising:at least one first (meth) acrylate monomer comprising an alkyl (meth) acrylate with an alkyl group comprising 4-20 carbon atoms;at least one second (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with a hydroxyl-functional alkyl group;at least one third (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with heteroalkylene groups, heteroarylene groups, or a combination of a heteroalkylene and heteroarylene groups;at least one fourth (meth) acrylate monomer comprising an acid functional (meth) acrylate monomer;at least one fifth (meth) acrylate monomer comprising an epoxy-functional (meth) acrylate monomer; andat least one photoinitiator.13.The optical article of claim 10, wherein the substrate layer comprises an optical film.14.The optical article of claim 10, wherein the curable adhesive layer, upon curing to form an encapsulation layer is thermally stable, maintaining optical clarity when aged for 1000 hours at 130℃, as measured by %Transmission, Haze, and b15.The optical article of claim 10, wherein the reaction mixture that forms the curable adhesive layer comprises:50-75 parts by weight of at least one first (meth) acrylate monomer comprising an alkyl (meth) acrylate with an alkyl group comprising 4-20 carbon atoms;10-20 parts by weight of at least one second (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with an alkyl group comprising a non-acidic and non-basic polar group;10-35 parts by weight of at least one third (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with heteroalkylene groups, heteroarylene groups, or a combination of a heteroalkylene and heteroarylene groups;1-4 pats by weight of at least one fourth (meth) acrylate monomer comprising an acid-functional (meth) acrylate monomer;1-5 parts by weight of at least one fifth (meth) acrylate monomer comprising an epoxy-functional (meth) acrylate monomer; and0.01-1.0 parts by weight of at least one photoinitiator.16.A method of preparing an optical article comprising:providing an optical device with a major surface;providing a curable adhesive article, the curable adhesive article comprising:a substrate layer that is optically transparent and thermally stable for 1000 hours at 130℃; anda curable adhesive layer disposed on the substrate layer, wherein the curable adhesive layer comprises a poly (meth) acrylate-based matrix containing acid-functional groups and epoxy-functional groups such that upon heating to a temperature of 100-150℃ for 1-2 hours, the adhesive layer crosslinks to form an encapsulation layer that is optically clear;disposing the curable adhesive layer of the curable adhesive article on at least a portion of the major surface of the optical device to form a laminated optical device; andapplying heat to the laminated optical device of 100-150℃ for 1-2 hours to cure the curable adhesive layer to form an encapsulated optical device.17.The method of claim 16, wherein the optical device with a major surface comprises an LED, a mini-LED, or a micro-LED.18.The method of claim 16, wherein the curable adhesive layer comprises a poly (meth) acrylate-based matrix formed by the photopolymerization of a reaction mixture comprising:at least one first (meth) acrylate monomer comprising an alkyl (meth) acrylate with an alkyl group comprising 4-20 carbon atoms;at least one second (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with a hydroxyl-functional alkyl group;at least one third (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate heteroalkylene groups, heteroarylene groups, or a combination of a heteroalkylene and heteroarylene groups;at least one fourth (meth) acrylate monomer comprising an acid functional (meth) acrylate monomer;at least one fifth (meth) acrylate monomer comprising an epoxy-functional (meth) acrylate monomer; andat least one photoinitiator.19.The method of claim 16, wherein the substrate layer comprises an optical film.20.The method of claim 16, wherein the curable adhesive layer, upon curing to form an encapsulation layer is thermally stable, maintaining optical clarity when aged for 1000 hours at 130℃, as measured by %Transmission, Haze, and b*.21.The method of claim 16, wherein providing a curable adhesive article comprises:providing a substrate;preparing a poly (meth) acrylate matrix pre-cursor reaction mixture comprising:at least one first (meth) acrylate monomer comprising an alkyl (meth) acrylate with an alkyl group comprising 4-20 carbon atoms;at least one second (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with a hydroxyl-functional alkyl group;at least one third (meth) acrylate monomer comprising a (meth) acrylate with heteroalkylene groups, heteroarylene groups, or a combination of a heteroalkylene and heteroarylene groups;at least one fourth (meth) acrylate monomer comprising an acid functional (meth) acrylate monomer;at least one fifth (meth) acrylate monomer comprising an epoxy-functional (meth) acrylate monomer; andat least one photoinitiator;photopolymerizing the poly (meth) acrylate matrix pre-cursor reaction mixture to form a curable adhesive composition;adding additional photoinitiator; anddisposing the curable adhesive composition on the substrate to form the curable adhesive article.

Images