抗反射和防眩光涂料組合物、抗反射和防眩光膜及其制備方法

專利名稱：抗反射和防眩光涂料組合物、抗反射和防眩光膜及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種抗反射和防眩光涂料組合物、由其制備的抗反射和防眩光膜及其制備方法。本申請要求于2010年7月14日和2011年7月14日在KIPO提交的韓國專利申請No. 10-2010-0068042和10-2011-0069791的優先權，這兩篇申請的公開內容通過引用全部并入本文。
背景技術：
為了改善顯示器的耐磨性并通過減少外來光源反射來提高圖像對比度，對顯示器表面進行表面處理。減少外來光的反射量可以主要通過兩種方法來實現。第一種，通過表面不平形式引起漫反射；第二種，通過多層涂布設計引起消光干涉(extinctioninterference)的方法。在相關領域中，主要向其施涂采用表面不平形式的防眩光涂層。但是，在采用表面不平形式的情況下，對于高分辨率的顯示器，存在其表面上的漫反射造成分辨率下降和圖像清晰度降低的問題。為了解決這些問題，在日本待審專利申請公開No. Hll (1999)-138712中，通過使用相對于粘合劑具有折射率差異的有機微粒來制備其中光在膜中擴散的光擴散膜。但是，由于存在亮度和對比度下降的問題，仍需要改進。日本待審專利申請公開No. H02 (1990) -234101和日本待審專利申請公開No.H06(1994)-18704公開了一種通過多層涂布設計進行反射光的消光干涉的方法。該方法可以具有抗反射功能，并且圖像不會變形。在這種情況下，為了進行反射光的消光干涉，各層反射的光之間應該存在相位差，并且反射光之間的波形振幅應該彼此相同，以使消光干涉中的反射率最小。例如，就設置在基材上的單個抗反射和防眩光涂層而言，在入射角是0°的情況下，可以采用下面的方程式。[方程式I]ΠοΠ^Π!22x1^= (m+1/2) λ (m=0, 1，2，3，...)(η。空氣的折射率；ns :基材的折射率叫膜的折射率噸膜的厚度；λ :入射光的波長)一般而言，當抗反射涂層的折射率低于基材的折射率時，抗反射效果大，但是考慮到該涂層的耐磨性，抗反射涂層的折射率可以是基材折射率的I. 3至I. 5倍，并且在這種情況下，反射率小于3%。然而，在抗反射涂層形成在塑料膜上的情況下，由于顯示器的耐磨性不能得到滿足，因此在該抗反射涂層下需要幾微米的硬涂層。也就是說，在采用消光干涉的抗反射涂層的情況下，形成用于增強耐磨性的硬涂層和在其上的一個或多個抗反射涂層。因此，該多層涂布方法具有抗反射功能且沒有圖像變形，但是存在因多層涂布造成制備成本增加的問題。近來，正有建議通過單層涂布設計進行反射光的消光干涉的方法。例如，日本待審專利申請公開No. H07 (1995)-168006公開了一種通過如下方式提供抗反射效果的方法在基材上涂布細微粒分散溶液，并使微粒的球形暴露于表面，以使空氣與顆粒之間(即界面)的折射率出現梯度差異。但是，由于細微粒的形狀和尺寸應該恒定并且微粒應該均勻分布在基材上，因此難以通過一般涂布工藝實現該方法。此外，由于當包含預定量或更少的粘合劑時可以在表面上獲得球形，因此就耐磨性而言存在非常明顯的缺陷，而且由于涂布厚度也比微粒直徑薄，因此實現耐磨性非常困難。此外，日本待審專利申請公開No. 1995-325203公開了一種通過漫反射來散射外來光并通過消光干涉減少外來光反射量的方法，其通過將低折射層層合在包含微粒的防眩光層上來同時提供防眩光功能和抗反射功能。缺點是涂布防眩光層和抗反射層的多個層增加原料和工藝成本，并且由于難以沿著由微粒形成的不平坦表面均勻涂布厚幾百納米或更薄的薄的低折射層，因此缺陷比例上升。因此，迫切需要為顯示器表面提供抗反射性并提高耐磨性和耐氣候性，同時該顯示器的制造工藝不復雜的技術。

發明內容
技術問題本發明在提供抗反射和防眩光涂料組合物、使用該組合物制備的抗反射和防眩光膜及其制備方法的努力中已得以完成，所述抗反射和防眩光涂料組合物同時實現抗反射功能和防眩光功能，并且即使通過單涂布工藝形成涂層仍可以獲得降低制造成本的效果。技術方案本發明的示例性實施方案提供一種抗反射和防眩光涂料組合物，其包含折射率為I. 2至I. 45的低折射物質、折射率為I. 46至2的高折射物質、氟基化合物和平均顆粒直徑為I至10 μ m的微粒,其中低折射物質與高折射物質之間的表面能差異為5mN/m或更大。本發明的另一不例性實施方案提供一種制備抗反射和防眩光膜的方法，包括如下步驟a)制備抗反射和防眩光涂料組合物；b)通過將涂料組合物施涂在基材上形成涂層；
c)通過干燥涂層使低折射物質與高折射物質相分離；和d)固化經干燥的涂層。本發明的又一示例性實施方案提供一種包括單涂層的抗反射和防眩光膜，該單涂層包含折射率為I. 2至I. 45的低折射物質、折射率為I. 46至2的高折射物質、氟基化合物和平均顆粒直徑為I至10 μ m的微粒，其中低折射物質與高折射物質之間的表面能差異為5mN/m或更大，并且低折射物質與高折射物質在厚度方向上具有濃度梯度。本發明的又一示例性實施方案提供一種偏振片，包括a)偏振膜和b)根據本發明不例性實施方案的抗反射和防眩光膜，其設置在偏振膜的至少一面上。本發明的又一示例性實施方案提供一種包括抗反射和防眩光膜或偏振片的顯示
>J-U ρ α裝直。有利效果根據本發明的示例性實施方案，可以通過利用制備抗反射和防眩光涂料組合物以及抗反射和防眩光膜的方法，提供具有由單涂層形成的抗反射和防眩光層的抗反射和防眩光膜。根據本發明示例性實施方案的抗反射和防眩光膜具有優異的耐磨性、低反射和防眩光功能，并且可以通過單涂布工藝制備，由此制造成本下降。
具體實施例方式下面將詳細描述本發明。本發明涉及一種抗反射和防眩光涂料組合物、由其制備的抗反射和防眩光膜及其制備方法。更具體而言，本發明涉及一種抗反射和防眩光涂料組合物、由其制備的抗反射和防眩光膜及其制備方法，該組合物可以通過單涂布工藝涂布的單涂層中的微粒實現防眩光功能，可以通過促進組合物內組分之間的相分離實現抗反射功能，并具有優異的耐氣候性和耐磨性。根據本發明示例性實施方案的抗反射和防眩光涂料組合物包含折射率為I. 2至
I.45的低折射物質、折射率為I. 46至2的高折射物質、氟基化合物和平均顆粒直徑為I至10 μ m的微粒,其中低折射物質與高折射物質之間的表面能差異為5mN/m或更大。 在本發明的該示例性實施方案中，表面能指對相應材料固化時產生的固化材料測量的表面能。涂布后，低折射物質在與高折射物質的表面能差異作用下緩慢移向涂層上部。為了在干燥和UV輻射步驟中最大程度地利用相分離并固定位置，低折射物質在常溫下可以具有流動性，并且可以實現可以通過溫度固化的熱固型和可以通過UV固化的可UV固化型。此外，低折射物質的表面能為25mN/m或更小,更優選5至25mN/m。低折射可熱固化樹脂材料是折射率為I. 2至I. 45的可熱固化樹脂，例如存在可以進行溶膠-凝膠反應的烷氧基硅烷反應物、氨基甲酸酯反應基的化合物、脲反應基的化合物和酯化反應物。燒氧基娃燒反應物指通過燒氧基娃燒、氣基燒氧基娃燒和娃燒基有機取代物質(silane-based organic substituent)在水和催化劑的條件下通過溶膠-凝膠反應進行水解和縮合反應制備的反應性低聚物。在這種情況下，該反應性低聚物的平均分子量在聚苯乙烯作為標準物質通過GPC測量時可以為1，000至200，000。如上制備的烷氧基硅烷反應物在涂布后在常溫的溫度條件下進行縮合反應，由此形成具有交聯結構的網。烷氧基硅烷可以給最外面的涂料薄膜提供預定水平的強度。具體而言，可以使用四燒氧基娃燒或二燒氧基娃燒作為該燒氧基娃燒組分，并且可以使用選自四甲氧基娃燒、四乙氧基娃燒、四異丙氧基娃燒、甲基二甲氧基娃燒、甲基二乙氧基娃燒、縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷和縮水甘油氧丙基三乙氧基硅烷中的一種或多種物質，但該組分不限于此。作為燒氧基娃燒反應物中基本單體的燒氧基娃燒的含量可以基于100重量份燒氧基硅烷反應物為5至50重量份。在該含量小于5重量份的情況下，耐磨性不夠優異；在該含量大于50重量份的情況下，難以實現烷氧基硅烷反應物的低折射以及與高折射物質的相分離。氟基烷氧基硅烷降低該涂料薄膜的折射率和表面張力，因此容易與高折射物質實現相分離。作為氟基烷氧基硅烷，可以使用低折射率為I. 3至I. 4和低表面張力為10至15mN/m的低折射材料。作為氟基烷氧基硅烷，可以使用選自十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷和十七氟癸基三異丙氧基硅烷中的一種或多種物質，但氟基烷氧基硅烷不限于此。燒氧基娃燒反應物的折射率為I. 2至I. 45,并且為了容易引起與聞折射物質的相分離，氟基烷氧基硅烷的含量可以基于100重量份烷氧基硅烷反應物為10至70重量份。在該含量小于10重量份的情況下，難以實現低折射以及與高折射可UV固化樹脂的相分離；在該含量大于70重量份的情況下，難以確保液體穩定性和耐刮擦性。硅烷基有機取代物質可以化學鍵合到烷氧基硅烷上，與高折射物質反應形成雙鍵，以使低折射材料與高折射材料之間的相容性增加，并且在相分離之后提高在烷氧基硅烷與高折射物質之間界面處的粘附。因此，如果化合物如上述起作用，則該化合物可以使用而沒有限制。作為硅烷基有機取代物質，可以使用選自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β_甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三正丙氧基硅烷、乙烯基三正戊氧基娃燒、乙稀基甲基_■甲氧基娃燒、_■苯基乙氧基乙稀基娃燒、乙稀基二異丙氧基娃燒、_■乙烯基二(β_甲氧基乙氧基)硅烷、二乙烯基二甲氧基硅烷、二乙烯基二乙氧基硅烷、二乙烯基二正丙氧基硅烷、二乙烯基二(異丙氧基)硅烷、二乙烯基二正戊氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、Y -甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷和Y-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷中的一種或多種物質，但取代物質不限于此。 為了在燒氧基娃燒反應物是涂料溶液狀態保持相容性和穩定性，娃燒基有機取代物質的含量可以基于100重量份的烷氧基硅烷反應物為O至50重量份。當該含量大于50重量份時，難以實現低折射和與高折射物質的相分離。此外，在不加入硅烷基有機取代物質的情況下，低折射物質對高折射物質的相容性差，以致于涂料溶液可能不會均勻混合。烷氧基硅烷反應物可以通過溶膠-凝膠反應制備。溶膠-凝膠反應可以利用本發明示例性實施方案所屬領域的常用方法。溶膠-凝膠反應可以通過使組成組分包括烷氧基娃燒、氣基燒氧基娃燒、娃燒基有機取代物質、催化劑、水和有機溶劑在O至150 °C的反應溫度下反應I至70小時來進行。溶膠-凝膠反應中所用的催化劑是為控制溶膠-凝膠反應時間所需的組分。作為催化劑，優選使用酸如硝酸、鹽酸和乙酸，并且更優選使用與鋯鹽和銦鹽組合的鹽酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽和乙酸鹽形式。在這種情況下，催化劑的含量可以基于100重量份的烷氧基硅焼反應物為O. I至10重量份。溶膠-凝膠反應中所用的水是水解和縮合反應所需的組分。水含量可以基于100重量份的烷氧基硅烷反應物為5至50重量份。溶膠-凝膠反應中所用的有機溶劑是適當控制水解和縮合物質的分子量的組分。該有機溶劑可以是醇、溶纖劑、酮或選自它們的兩種或更多種的混合溶劑。在這種情況下，有機溶劑的含量可以基于100重量份的烷氧基硅烷反應物為O. I至50重量份。同時，氨基甲酸酯反應基化合物可以通過使醇和異氰酸酯化合物在金屬催化劑下反應制備。具有氨基甲酸酯反應基的網狀結構可以通過將組合物保持在常溫或更高的溫度下而形成，該組合物中具有兩個或更多個官能基的多官能醇和多官能異氰酸酯與金屬催化劑彼此混合。在這種情況下，為了引起低折射特性實現和與高折射物質的相分離，氟基可以引入醇或異氰酸酯中。作為含氟的多官能醇，存在1H, 1氏銀4!1-全氟-1，4-丁二醇、1!1，1H，5H，5H-全氟-I，5-戊二醇、1H，1H, 6H, 6H-全氟 _1，6-己二醇、1H，1H, 8H, 8H-全氟 _1，8-辛二醇、
1H,1H, 9H, 9H-全氟-1,9-壬二醇、1H，1H, I OH, IOH-全氟-1，10-癸二醇、1H，1H, 12H, 12H-全氟-1，12-十二烷二醇、氟化三乙二醇和氟化四乙二醇。作為在制備氨基甲酸酯反應基化合物中所用的異氰酸酯組分，可以使用脂族異氰酸酯、脂環族異氰酸酯、芳族異氰酸酯和雜環異氰酸酯。具體而言，可以使用二異氰酸酯如六亞甲基二異氰酸酯、1，3，3-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯、甲苯2，6- 二異氰酸酯和4，4’ - 二環己烷二異氰酸酯或三官能或更多官能的異氰酸酯如DIC, Co.，Ltd.生產的商品 DN950 和 DN980。在本發明的示例性實施方案中，可以在氨基甲酸酯反應基化合物的制備中使用催化劑，并且可以使用路易斯酸或路易斯堿作為該催化劑。作為催化劑的詳細例子，存在辛酸錫、二乙酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫、硫 醇二丁基錫、二馬來酸二丁基錫、氫氧化二甲基錫和三乙胺，但是其例子不限于此。在氨基甲酸酯反應基化合物的制備中所用的異氰酸酯和多官能醇的含量要使得作為官能基的NCO基團和OH基團的摩爾比(NC0/0H)優選O. 5至2，更優選O. 75至I. I。如果官能基的摩爾比小于O. 5或大于2，則由于未反應的官能基增加，可能存在膜強度下降的問題。脲反應基化合物可以通過胺與異氰酸酯的反應制備。作為異氰酸酯，可以使用與在制備氨基甲酸酯反應物中可以使用的組分相同的組分；作為胺，可以使用全氟的二官能或更多官能的胺。在本發明的示例性實施方案中，如果必要，可以在脲反應基化合物的制備中使用催化劑，并且可以使用路易斯酸或路易斯堿作為該催化劑。作為催化劑的詳細例子，存在辛酸錫、二乙酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫、硫醇二丁基錫、二馬來酸二丁基錫、氫氧化二甲基錫和三乙胺，但是其例子不限于此。酯化反應物可以通過酸和醇的脫水和縮合反應制備。具有交聯結構的膜可以通過將酯化反應物與涂料溶液混合而形成。作為酸，可以使用含氟的二官能或更多官能的酸；作為其例子，存在全氟丁二酸、全氟戊二酸、全氟己二酸、全氟辛二酸、全氟壬二酸、全氟癸二酸和全氟月桂酸。作為醇，可以使用多官能醇；作為多官能醇的例子，存在1，4-丁二醇、1，2- 丁二醇、1，5-戊二醇、2，4-戊二醇、1，4-環己二醇、1，6-己二醇、2，5-己二醇、2，4-庚二醇、季戊四醇和三羥甲基丙烷。酸催化劑如硫酸或烷氧基鈦(如四丁氧基鈦)可以用在酯化反應中。但是并不限于此。在本發明的示例性實施方案中，低折射可UV固化樹脂沒有特別限制，但可以使用丙烯酸酯類樹脂，并且優選光引發劑和溶劑與樹脂一起使用。丙烯酸酯類樹脂的含量可以基于100重量份總含量的丙烯酸酯類樹脂、光引發劑和溶劑為10至80重量份。在該含量小于10重量份的情況下，涂料膜的耐刮擦性和耐磨性下降；在該含量大于80重量份的情況下，由于涂料組合物的粘度增加，存在涂料膜的涂布性質和平坦化程度變差的問題。作為丙烯酸酯類樹脂，存在丙烯酸酯單體、氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物、環氧基丙烯酸酯低聚物和酯丙烯酸酯低聚物。作為其詳細例子，存在二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇三/四丙烯酸酯、三亞甲基丙烷三丙烯酸酯和乙二醇二丙烯酸酯，并且它們可以單獨或者兩種或更多種組合使用。為了減小可UV固化樹脂的折射率，可以使用氟基丙烯酸酯。作為氟基丙烯酸酯，可以使用選自下式I至5化合物中的一種或多種化合物，并且這些化合物可以還具有C1-C6直鏈或支鏈烴基作為取代基。[式I]
權利要求
1.一種抗反射和防眩光涂料組合物，其包含 折射率為I. 2至I. 45的低折射物質； 折射率為I. 46至2的高折射物質； 氟基化合物；和 平均顆粒直徑為I至10 μ m的微粒， 其中所述低折射物質與所述高折射物質之間的表面能差異為5mN/m或更大。
2.根據權利要求I所述的抗反射和防眩光涂料組合物，其中所述低折射物質的表面能為25mN/m或更小。
3.根據權利要求I所述的抗反射和防眩光涂料組合物，其中所述低折射物質和高折射物質各自獨立地包括可熱固化樹脂或可UV固化樹脂。
4.根據權利要求I所述的抗反射和防眩光涂料組合物，其中相對于100重量份的整個涂料組合物，所述高折射物質的含量為20至95重量份，所述低折射物質的含量為I至70重量份。
5.根據權利要求I所述的抗反射和防眩光涂料組合物，其中相對于100重量份的整個涂料組合物，所述氟基化合物的含量為O. I至50重量份，所述微粒的含量為O. 01至70重量份。
6.根據權利要求I所述的抗反射和防眩光涂料組合物，其中所述高折射物質與所述低折射物質之間在固化后的折射率差異為0.01或更大。
7.根據權利要求I所述的抗反射和防眩光涂料組合物，其中所述微粒是有機、無機、或有機和無機復合的固定型或無定形微粒。
8.根據權利要求I所述的抗反射和防眩光涂料組合物，其中所述微粒的平均顆粒直徑為 I. 5 至 5 μ m。
9.根據權利要求I所述的抗反射和防眩光涂料組合物，還包含平均顆粒直徑小于IOOOnm的納米微粒。
10.一種制備抗反射和防眩光膜的方法，包括如下步驟 a)制備根據權利要求I至9中任一項的抗反射和防眩光涂料組合物； b)通過將所述涂料組合物施涂在基材上形成涂層； c)通過干燥所述涂層使所述低折射物質與所述高折射物質相分離；和 d)固化經干燥的涂層。
11.根據權利要求10所述的制備抗反射和防眩光膜的方法，其中步驟b)中的涂布厚度基于干涂層為I至30 μ m。
12.一種抗反射和防眩光膜，其通過使用根據權利要求I至9中任一項的抗反射和防眩光涂料組合物形成，并包括單涂層，在所述單涂層中所述低折射物質與所述高折射物質在厚度方向上具有濃度梯度。
13.根據權利要求12所述的抗反射和防眩光膜，其中在所述抗反射和防眩光膜的表面上的所述微粒形成不平坦。
14.根據權利要求12所述的抗反射和防眩光膜，其中在對應于從所述單涂層與空氣接觸的表面沿厚度方向50%的區域中所含的所述低折射物質基于所述低折射物質的總重量為70%或更多。
15.根據權利要求12所述的抗反射和防眩光膜，其中反射率小于3%。
16.—種偏振片,包括a)偏振膜；和b)根據權利要求12的抗反射和防眩光膜。
17.一種顯示裝置，包括根據權利要求12的抗反射和防眩光膜。
全文摘要
本發明涉及一種抗反射和防眩光涂料組合物、使用該組合物制備的抗反射和防眩光膜及該膜的制備方法，該抗反射和防眩光涂料組合物包含折射率為1.2至1.45的低折射物質、折射率為1.46至2的高折射物質、氟基化合物和平均顆粒直徑為1至10μm的微粒，其中低折射物質與高折射物質之間的表面能差異為5mN/m或更大。根據本發明，使用單一的所述組合物通過單涂布工藝可以制備具有優異耐磨性和抗反射功能的抗反射和防眩光膜，由此制備成本可以下降。
文檔編號C09D7/12GK102959020SQ201180032936
公開日2013年3月6日 申請日期2011年7月14日 優先權日2010年7月14日
發明者姜俊求, 尹漢植, 張影來, 金芙敬 申請人:Lg化學株式會社