CN101429258A - 可聚合组合物及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可聚合组合物,包含:(a)至少一种具式(I)的单体,其中,X1及X2系各自独立为H、C1-C4烷基或卤素;R1系H或C1-C4烷基;R2系具2至12个碳原子的直链或支链烃基,其可选的经一或多个选自氧及硫的杂原子所间隔;a为1至5的整数;b为1至4的整数;以及n为0至6的整数;以及(b)一光引发剂。本发明还涉及一种光学膜,包含一基材或一光学薄片及至少一层由上述可聚合组合物所形成的涂层。此光学膜可用于显示器的背光模块中作为增亮膜。
Description
技术领域
本发明系关于一种可聚合组合物及关于一种包含一基材或一光学薄片(optical thin sheet)与一由前述可聚合组合物所形成的涂层的光学膜。此光学膜可用于显示器的背光模块中作为增亮膜。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD),具有轻、薄、短、小、低耗热量、低耗电量、以及几乎无辐射伤害等优点,目前已逐步取代传统阴极射线管(Cathode Ray Tube,CRT)显示器。
目前来说,在背光模块中利用各式各样的光学膜来提高面板辉度,已成为最经济与简便的产品开发方案,依此方式不但不须更动任何组件设计,亦不须消耗额外能源,且可提高LCD面板亮度使光源做最有效率的发挥。
增亮膜通常简称BEF(Brightness Enhancement Film)或称聚光膜,其可藉由在聚酯基材上,涂布特殊压克力树脂涂层,利用高能量紫外线(UV)将其硬化成棱镜微结构而制得。增亮膜主要的功能在于藉由折射与内部全反射的作用,将由导光板(Light Guide)发出至四面八方的散乱光线收集并集中至约±35度的正视角(On-Axis)方向,以提高LCD的辉度。
一般常用的增亮膜系利用线性棱镜柱状结构来达到聚光效果,然而,一般含线性棱镜柱状结构的增亮膜所产生的折射光线,易与来自显示器中其它膜片的反射或折射光线,或增亮膜本身的其它反射或折射光线,产生光学干涉现象,导致在外观上出现云纹(moire)或者牛顿环等现象。为此,美国专利第6,280,063号公开一种具有圆弧形柱状结构的增亮膜,其能进一步整合集光与扩散作用,达到集光及匀光目的,且可避免光学干涉现象。此外,弧形柱状结构的增亮膜,同时也可减少棱镜结构与其它膜片或面板之间接触所产生的刮伤,增加耐磨性。但是弧形柱状结构的增亮膜会降低辉度,为弥补辉度的损失,一般改善方法为选用较高折射率的聚合物涂层。一般而言,聚合物涂层的折射率越高,增亮膜的增亮效果越好。
目前已知可藉由添加卤素以获得具有较高折射率的聚合物涂层,然而,卤素的存在会造成环境污染。
缘此,欧洲公开专利第1352000A1号揭示一种由基材及聚合物涂层所形成的棱镜结构所组成的增亮膜,其所用的聚合物涂层具有高折射率,并非因为添加卤素,而系由于在聚合物涂层中包含具有苯环结构的材料所致,但也因此容易产生黄化现象。
综上所述,提供一种无上述缺点且价格合理的高折射率聚合物涂层,以提供增亮膜的效率,乃业界所殷切期盼者。
发明内容
鉴此,本发明的主要目的为提供一种具高折射率的可聚合组成物。
本发明的另一目的在于提供一种光学膜,其包含一基材或一光学薄片及至少一层由此可聚合组成物所形成的涂层。本发明还有一个目的在于提供一种本发明的光学膜的用途,此光学膜其系用于显示器的背光模块中作为增亮膜。
本发明第一方面提供一种可聚合组合物,包含:
至少一具式(I)的单体:
其中,
X1及X2系各自独立为H、C1-C4烷基或卤素;
R1为H或C1-C4烷基;
R2为具2至12个碳原子的直链或支链烃基,其可选的经一或多个选自氧及硫的杂原子所间隔;
a为1至5的整数;
b为1至4的整数;
n为0至6的整数;以及
一光引发剂,
其中以所述组合物的总重量计,所述式(I)单体的用量为10重量%至99.9重量%。
本发明第二方面提供一种光学膜,其包含:
一基材及一本发明所述的可聚合组合物所形成的涂层。
本发明第三方面提供光学膜的用途,其用于显示器的背光模块中作为增亮膜。
在参阅图式及随后描述的实施方式后,本发明所属技术领域中具有通常知识者当可轻易了解本发明的基本精神以及本发明所采用的技术手段与较佳实施方式。
附图说明
图1为系根据本发明光学膜的示意图。
【主要组件符号说明】
1 基材
2 涂层
a 厚度
具体实施方式
本文中所使用的用语仅为描述所述的实施方式,并非用以限制本发明保护范围。举例言之,说明书中所使用的用语「一」,除非文中另有明确的解释,否则用语「一」系涵盖单数及多数形式。
具体而言,本发明提供一种可聚合组合物,具有至少1.53的高折射率,其包含(a)至少一种具式(I)的单体及(b)一光引发剂,所述单体结构如下:
其中,
X1及X2系各自独立为H、C1-C-4烷基或卤素,较佳系H、甲基或卤素;
R1系H或C1-C4烷基,较佳系H或甲基;
R2系具2至12个碳原子的直链或支链烃基,其可选的经一或多个选自氧及硫的杂原子所间隔;
a为1至5的整数;
b为1至4的整数;以及
n为0至6的整数。
其中以组合物的总重量计,所述单体的用量为10重量%至99.9重量%,较佳30重量%至60重量%。
根据一较佳实施方式,式(I)单体中的R1、X1及X2均为H,且R2为具2至6个碳原子的链状烃,其可选的经一或多个选自氧及硫的杂原子所间隔,a及b均为1,及n为0至3的整数,亦即具下述式(I1)的单体:
于另一较佳具体实施方式中,式(I)单体的R1、X1及X2均为H,且R2为伸乙基,a、b及n均为1,亦即具下述式(I2)的单体:
本发明可聚合组合物所包含的光引发剂,经光照射后会产生自由基,并透过自由基的传递而引发聚合反应。光引发剂的用量视所使用的单体种类及用量而定,以组合物的总重量计,一般较佳为0.1重量%至10重量%。
适用于本发明的光引发剂并无特殊限制,其可例如选自以下群组:二苯甲酮(benzophenone)、二苯乙醇酮(benzoin)、二苯乙二酮(benzil)、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮(2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one)、1-羟基环已基苯基酮(1-hydroxy cyclohexyl phenyl ketone)、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物(2,4,6-trimethylbenzoyl diphenyl phosphine oxide)及其组合,但不以此为限。其中,较佳的光引发剂系二苯甲酮。
于一般可聚合组成物的聚合都会添加一些单体或寡聚体作为交联剂(Crosslinking agent),可让组成物聚合时增加分子与分子间的交链度,使组成物易于固化,并可提升固化后涂层的硬度。为增进本发明可聚合组成物的成膜性,本发明可聚合组成物可视需要另外添加至少一种交联剂(组份(c)),例如丙烯酸酯。可用于本发明中的组份(c)丙烯酸酯例如但不限于(甲基)丙烯酸酯;胺基甲酸酯丙烯酸酯(urethane acrylate),如脂肪族胺基甲酸酯丙烯酸酯(aliphaticurethane acrylate)、脂肪族胺基甲酸酯六丙烯酸酯(aliphaticurethane hexaacrylate)或芳香族胺基甲酸酯六丙烯酸酯(aromatic urethane hexaacrylate);聚酯丙烯酸酯(polyesteracrylate),如聚酯二丙烯酸酯(polyester diacrylate);环氧丙烯酸酯(epoxy acrylate),如双酚A环氧二丙烯酸酯(bisphenol-Aepoxy diacrylate);酚醛环氧丙烯酸酯(novolac epoxyacrylate);或其混合物。
上述(甲基)丙烯酸酯可具有二或多个官能基,较佳系为具多官能基者。适用于本发明的(甲基)丙烯酸酯的实例例如选自包括三丙二醇二(甲基)丙烯酸脂(tripropylene glycol di(meth)acrylate)、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯(1,4-butanediol di(meth)acrylate)、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯(1,6-hexanediol di(meth)acrylate)、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(polyethyleneglycol di(meth)acrylate)、烯丙基化二(甲基)丙烯酸环己酯(allylated cyclohexyldi(meth)acrylate)、二(甲基)丙烯酸异氰脲酸酯(isocyanuratedi(meth)acrylate)、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(ethoxylated trimethylol propane tri(meth)acrylate)、丙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯(propoxylated glycerol tri(meth)acrylate)、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(trimethylol propanetri(meth)acrylate)、三(丙烯氧乙基)异氰酸脲酯(tris(acryloxyethyl)isocyanurate)及其混合物所组成的群组。
市售丙烯酸酯的实例包括:由Sartomer公司生产,商品名为、或者;由Eternal公司生产,商品名为者;及由UCB公司生产,商品名为Ebecryl 、Ebecryl、Ebecryl 或Ebecryl 者等。
若添加时,组份(c)丙烯酸酯的用量,以组成物总重量计,可为自1重量%至60重量%,较佳为自10重量%至50重量%。
为避免可聚合组成物的分子量过高,产生粘度太大,以致于操作性变差,易于涂布时有流平性不良等缺点,故可视需要另外添加它种丙烯酸酯类单体(组份(d)),产生稀释作用,以调整可聚合组成物的粘度。上述的丙烯酸酯类单体,较佳为单官能基的丙烯酸酯类单体,可用于本发明中的组份(d)丙烯酸酯类单体,例如但不限于如选自(甲基)丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯(2-Phenoxyl ethyl acrylate)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(Trimethylolpropane Triacrylate)、2-(对-异丙苯基-苯氧基)-乙基丙烯酸酯(Cumyl Phenoxyl Ethyl Acrylate)、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯(Propoxylated neopentyl glycol diacrylate)、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(Ethoxylated TrimethylolpropaneTriacrylate)、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(PropoxylatedTrimethyloipropane Triacrylate)、二季戊四醇六丙烯酸酯(Dipentaerythritol Hexaacrylate DPHA),及它们的混合物所组成的群组。市售此类单体例子包含:由Eternal公司生产、商品名为、者或其组合。
若添加时,组份(d)丙烯酸酯类单体的用量,以组成物总重量计,可为自1至60重量%,较佳为自20至40重量%。
为进一步提高折射率,以增加光学膜的辉度,可视需要添加具式(II)的单体(组份(e)):
其中X3及X4各自独立为H、C1-C-4烷基或卤素,较佳系H、甲基或卤素;c及d各自独立为1至4的整数且G系选自下列基团:
其中R3为H或C1-C4烷基,较佳为H或甲基;且m为0至6的整数。
若添加时,式(II)单体的用量,以组成物的总重量计,可为自1重量%至60重量%,较佳为自15重量%至30重量%。
此外,本发明组合物亦可视需要添加任何习知添加剂,藉由加入的添加剂以改变其物理或化学性能。可用于本发明中的添加剂一般可选自以下群组:滑剂(slip agent)、稀释剂、无机填料、流平剂、消泡剂、抗静电剂及其组合。
本领域技术人员皆熟知,添加无机填料可提高固化后组合物所形成的涂层的硬度,避免因聚光结构塌陷现象影响光学性质,故可视需要添加无机填料。可使用于本发明的无机填料种类亦无任何特殊的限制,例如可选自以下群组:二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化锌(ZnO)、硫酸钡(BaSO4)、碳酸钙(CaCO3)、氧化锆(ZrO2)及其组合,但不以此为限。较佳地,可选用二氧化硅作为无机填料。一般而言,无机填料的粒径约为10纳米至350纳米。
可视需要添加抗静电剂于可聚合组合物中,使其具有抗静电的效果,进而提高作业良率。可使用于本发明的抗静电剂系为本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知者,其例如但不限于乙氧基甘油脂肪酸酯类、四级铵化合物、脂肪胺类衍生物、环氧树脂(如聚环氧乙烷)、硅氧烷(siloxane)或其它醇类衍生物(如聚乙醇酯或聚乙二醇醚)等。
本发明另提供一种光学膜,以本发明的可聚合组合物作为涂层,涂覆一基材或一光学薄片(例如任何习知扩散膜或聚光膜)的表面而制得。藉此,可调整基材或光学薄片的特性,例如增加表面的耐磨性(wearresistance)及提供优越的光滑度(smoothness)等。
根据本发明光学膜的一实施方式,其系包含一基材及一位于该基材表面的由本发明组合物所形成的涂层,其中该涂层具有微结构,因而具有聚光特性。同时,该涂层的折射率至少1.53,较佳为1.53至1.62。据此,本发明此方式的光学膜可用于显示器之背光模块中作为增亮膜,如图1所示的光学膜,其包含一基材1及一具有微结构是由本发明可聚合组合物所形成的涂层2。
本发明光学膜所用基材的材料,可为任何本发明所属技术领域具有通常知识者所熟知者,例如玻璃或塑料。可用于本发明的塑料基材并无任何特殊的限制,其可例如选自以下群组:聚酯树脂(polyester resin),如聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)或聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate,PEN)、聚丙烯酸酯树脂(polyacrylate resin),如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)、聚烯烃树脂(polyolefin resin)如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚环烯烃树脂(polycycloolefin resin)、聚酰亚胺树脂(polyimide resin)、聚碳酸酯树脂(polycarbonate resin)、聚氨基甲酸酯树脂(polyurethane resin)、三醋酸纤维素(triacetylcellulose,TAC)、聚乳酸(Polylactic acid)及其组合,但不以此为限。其中,较佳系选自聚酯树脂、聚碳酸酯树脂及其组合;更佳系聚对苯二甲酸乙二酯。
此外,基材的厚度通常取决于所欲制得的光学产品的需求,一般为30微米至300微米。
如上所述,本发明光学膜的涂层可以是一平面膜(例如增加表面耐磨性)或一特定微结构(例如提供聚光效果)。于涂层为微结构形式的情况下,其折射率越高(通常应大于空气折射率),效果越好。其中,本发明光学膜中的涂层的微结构的形式系本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知者,其例如但不限于:规则或不规则的棱镜柱状结构(即,三角柱状)、弧形柱状结构(即,柱状结构的峰或谷或其两者呈圆弧形式)、圆锥状结构、立体角结构、橘瓣形块状结构、透镜状结构及胶囊状结构、及其组合等,较佳为棱镜柱状结构或弧形柱状结构。上述棱镜柱状结构及/或弧形柱状结构可为线性(linear)、折线型(zigzag)或曲线型(serpentine),且相邻的两柱状结构可平行或不平行。至于涂层的厚度,一般为1微米至100微米,较佳为10微米至40微米。于涂层具有特定微结构形式的情况下,涂层厚度系以其结构的最高点计算,以第1图所示光学结构为例,涂层2的厚度为a。
本发明微结构可以任何所属技术领域中具有通常知识者所习知的合宜方式制造,举例言之,可经由包含以下步骤的方法制造:
(1)混合具式(I)的单体、光引发剂及视需要地如交联剂等丙烯酸酯类单体与其它添加剂,以形成一胶态可聚合组合物;
(2)将步骤(1)所得的胶态可聚合组合物以适当的方式涂布于一基材上,形成一涂层,再利用例如滚轮压花或热挤压方式于涂层上形成一棱镜花纹;以及
(3)固化上述涂层,此可例如于常温或加热下,对其照射能量射线而达成。
视需要,可重复进行上述各步骤,以获得包含复数涂层的光学膜。为消弭明暗纹,本发明的光学膜可视需要包含一扩散层,其制法为于基材上先涂布具扩散效果的扩散层,再于扩散层上涂布具聚光效果的聚光层。所述扩散层的材质可与聚光层相同或不同,且扩散层包含透明微粒,且扩散层中透明微粒的折射率不同于该聚光层的折射率,且该扩散层中透明微粒的折射率与该聚光层的折射率的差为0.05至1.1。可用于本发明中的透明微粒种类并无特殊限制,可为玻璃珠粒(beads)、金属氧化物珠粒、塑料珠粒或其混合。该透明微粒的平均粒径大小介于1至50微米之间,较佳为3至30微米,最佳为5至20微米,且该透明微粒的折射率为1.3至2.5,最佳为1.4至2.0。
为避免基材表面刮伤而影响膜片的光学性质,本发明的光学膜亦可视需要在基材另一表面上涂布一抗刮层,该抗刮层可为平滑状或非平滑状,上述非平滑状的抗刮层包含扩散颗粒和至少一种选自由紫外线硬化树脂、热固性树脂、热塑性树脂及其混合物所构成群组的树脂的硬罩液,以热固化、紫外线固化、或加热和紫外线双固化(dualcuring)方式以形成抗刮层,并藉此使所述抗刮层具有凹凸结构。上述扩散颗粒的量相对于所述硬罩液中树脂成分总重量,为0.1重量%至10重量%。。
可用于本发明的抗刮层的扩散颗粒并无特殊限制,系本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知者,可为有机颗粒,例如(甲基)丙烯酸酯树脂、氨基甲酸酯树脂、硅酮树脂或其混合物;或无机颗粒,例如氧化锌、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、硫化锌、硫酸钡或其混合物;或上述两者的组合。较佳的颗粒为有机颗粒。上述扩散颗粒的形状并无特殊限制,例如可为球形、菱形、米形、双凸透镜形(biconvexlenses)等,其平均粒径较佳介于1微米至30微米。
本发明光学膜的抗刮层具有良好抗静电性和高硬度特性,其表面电阻率介于108Ω/□至1013Ω/□(Ω/□代表欧姆/米平方),且根据JISK5400标准方法量测,其铅笔硬度可达3H或以上,再者,根据JIS K7136标准方法在不存在光学结构情况下,测量本发明光学膜的抗刮层的雾度,所得雾度为1%至90%,较佳为5%至40%。以下将以具体实施例进一步说明本发明。
实施例1-7
根据以下描述的方式制造本发明光学结构,各实施例配方的组成系如表1所列。
将表1所列的重量比例的交联剂(长兴公司所生产)与光引发剂(汽巴公司所生产)混合;然后加入式(I)单体(新中村公司所生产,A-LEN10),并于50℃的温度下,以转速1,000rpm搅拌,形成一胶态可聚合组合物。
将此胶态可聚合组合物涂布于一聚苯二甲酸乙二酯(PET)基材上(型号TORAY(东丽)公司所生产),以形成涂层,然后利用滚轮压花方式于涂层上形成一棱镜花纹。接着,于常温下,以能量射线照射该涂层,使之固化。得到具有厚度为25微米的涂层的本发明光学膜。
表1
A:式I单体(新中村公司所生产,A-LEN10)
C:交联剂(长兴公司所生产,
将上述各实施例的光学膜进行折射率试验(使用Index仪器(IndexInstruments)公司提供的自动折射计(AUTOMATIC REFRACTOMETER)仪器),并将各该光学膜应用于明基(BenQ)公司所提供的22时侧边式背光模块,进行辉度增益程度试验(采用TOPCON公司提供的仪器),所得结果如表2所示。
表2
实施例 | 折射率(25℃) | 辉度增益程度 |
1(比较例) | 1.529 | 64.84% |
2 | 1.537 | 67.12% |
3 | 1.545 | 68.54% |
4 | 1.553 | 71.04% |
5 | 1.557 | 71.48% |
6 | 1.560 | 72.13% |
7 | 1.564 | 72.37% |
根据表2的结果可知,由本发明可聚合组合物所形成的涂层的折射率均高于1.53,且折射率愈高,应用于背光模块时,辉度增益程度愈高,亦即提供较佳的聚光效果。
上述实施例仅为例示性说明本发明的实施方式,并阐述本发明的技术特征,而非用于限制本发明的保护范畴。任何熟悉本技术者在不违背本发明的技术原理及精神下,可轻易完成的改变或安排,均属本发明所主张的范围。因此,本发明的权利保护范围系如申请专利全文所列。
Claims (21)
2.如权利要求1所述的组合物,其中于式(I)中,X1及X2为各自独立为H、甲基或卤素;且R1为H或甲基。
5.如权利要求1所述的组合物,其中以所述组合物的总重量计,所述单体的用量为30重量%至60重量%。
6.如权利要求1所述的组合物,其中以所述组合物的总重量计,所述光引发剂的用量为0.1重量%至10重量%。
7.如权利要求1所述的组合物,其中所述光引发剂为选自以下群组:二苯甲酮、二苯乙醇酮、二苯乙二酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮、1-羟基环已基苯基酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物及其组合。
8.如权利要求1所述的组合物,其中还包含一交联剂。
9.如权利要求8所述的组合物,其中所述交联剂为选自以下群组:(甲基)丙烯酸酯、胺基甲酸酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯及其组合。
10.如权利要求8所述的组合物,其中以所述组合物的总重量计,所述交联剂的用量为1重量%至60重量%。
11.如权利要求1所述的组合物,其中还包含一添加剂,其为选自以下群组:滑剂、稀释剂、无机填料、流平剂、消泡剂、抗静电剂及其组合。
12.如权利要求11所述的组合物,其中所述无机填料为选自以下群组:二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、硫酸钡、碳酸钙、氧化锆及其组合。
13.如权利要求11所述的组合物,其中所述无机填料的粒径为10纳米至350纳米。
14.一种光学膜,其包含:
一基材及一由如权利要求1的可聚合组合物所形成的涂层。
15.如权利要求14所述的光学膜,其中所述基材的材质为塑料或玻璃。
16.如权利要求15所述的光学膜,其中所述塑料为选自以下群组:聚酯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚烯烃树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚氨基甲酸酯树脂、三醋酸纤维素及其组合。
17.如权利要求14所述的光学膜,其中所述基材的厚度为30微米至300微米。
18.如权利要求14所述的光学膜,其中所述涂层的厚度为1微米至100微米。
19.如权利要求14所述的光学膜,其中所述涂层形成选自由规则或不规则的棱镜柱状结构、弧形柱状结构、圆锥状结构、立体角结构、橘瓣形块状结构、透镜状结构、胶囊状结构、及其组合的群组的微结构。
20.如权利要求14所述的光学膜,其中所述涂层的折射率高于1.53。
21.一种如权利要求14所述的光学膜的用途,其用于显示器的背光模块中作为增亮膜。
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