CN101910886B

CN101910886B - 用于抑制近红外线透射的光学膜及使用其的显示器滤光片

Info

Publication number: CN101910886B
Application number: CN2008801225861A
Authority: CN
Inventors: 具永权; 李丙厚; 姜景求
Original assignee: Cheil Industries Inc
Current assignee: Cheil Industries Inc
Priority date: 2007-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: US20110012073A1; JP2011508258A; JP5543365B2; KR101143761B1; CN101910886A; US8303859B2; KR20090069145A

Abstract

本发明公开了一种用于抑制近红外线透射的光学膜。所述光学膜包括由至少一种着色剂和透明共聚物树脂组成的近红外吸收层。所述着色剂在900～1100nm波长范围内具有最大吸收，所述共聚物树脂包含细橡胶颗粒。所述光学膜有效地阻挡了近红外线并具有高抗冲击性。本发明还公开了一种使用所述光学膜的显示器滤光片。

Description

用于抑制近红外线透射的光学膜及使用其的显示器滤光片

技术领域

本发明涉及用于抑制近红外线透射的光学膜和使用该光学膜的显示器滤光片。更具体地，本发明涉及阻挡900～1100nm范围的近红外线并具有高抗冲击性的光学膜和显示器滤光片。

背景技术

在放电气体发射UV射线以激发磷光体时，等离子体显示器产生大量近红外线。此近红外线引起在等离子体显示器周围的家用电器遥控器以及等离子体显示器遥控器发生故障。

为解决此问题，多种技术已被提议。例如，日本未审查专利申请No.1998-139997和韩国未审查专利申请No.2000-5531和2004-20982中公开了使用各种着色剂的光学膜，例如使用蒽醌、酞菁、二硫醇-金属络合物和二铵着色剂。

这些光学膜能有效阻挡近红外线，但由于使用丙烯酸树脂作为近红外吸收膜材料而受抗冲击性较差的困扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学膜，所述光学膜能够有效地吸收900～1100nm范围的光以防止诸如遥控器的红外装置发生故障，而且非常耐冲击。

本发明的另一个目的是提供一种包括所述光学膜的显示器滤光片。

根据本发明的一个方面，上述和其他目的可通过提供包括近红外吸收层的光学膜实现，所述近红外吸收层由至少一种着色剂和透明共聚物树脂组成，其中所述着色剂在900～1100nm波长范围内具有最大吸收，且所述共聚物树脂包含细橡胶颗粒。

根据本发明的另一个方面，提供了一种包括所述光学膜的显示器滤光片。

本发明的光学膜和显示器滤光片有效地阻挡900～1100nm范围内的近红外线以防止诸如遥控器的红外装置发生故障。此外，本发明的光学膜和显示器滤光片非常耐冲击。

附图说明

图1为说明用于本发明光学膜的共聚物树脂抗外部冲击的抗性的模拟图；

图2为实施例1中使用的共聚物树脂所包含的细丁二烯橡胶颗粒的透射电子显微镜(TEM)图像；和

图3为表示实施例1和对比例1中制备的光学膜的透射率作为波长函数的变化曲线图。

具体实施方式

现将更详细地说明本发明的示例性实施方式。

一方面，本发明提供一种包括近红外吸收层的光学膜，所述近红外吸收层包含至少一种着色剂和透明共聚物树脂，其中所述着色剂在900～1100nm波长范围内具有最大吸收，且所述共聚物树脂包含细橡胶颗粒。

本发明光学膜的近红外吸收层由于存在在900～1100nm波长范围内具有最大吸收的着色剂而能够有效地阻挡900～1100nm波长范围内的近红外线。此外，光学透明的共聚物树脂中包含的细橡胶颗粒，其折射率经控制，通过吸收冲击而提供冲击分散性，以改善光学膜的抗冲击性。

近红外吸收层可形成如下：将着色剂搅拌在溶剂中；对其添加作为粘结剂树脂的共聚物树脂以制备涂层溶液组合物；将该涂层溶液组合物涂布在透明基板上；以及加热干燥涂布的基板。或者，可将粘结剂溶于另一种溶剂的溶液添加到着色剂混合物中。

用于透明基板的材料没有具体限定。透明基板可为由树脂制成的膜，所述树脂选自聚酯、丙烯酸、纤维素、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚氯乙烯、聚碳酸酯、酚醛和聚氨酯树脂。透明基板可用于光学透明薄片和膜中，并可用于需要颜色校正并吸收特定波长的薄片和膜中，但透明基板的使用不限于上述功能。

粘结剂树脂优选为整体控制其折射率并可制成透明的共聚物树脂。粘结剂树脂中包含的细橡胶颗粒具有弹性以通过冲击吸收来提供冲击分散性。图1为说明用于粘结剂树脂抗外部冲击的抗性的模拟图。参照图1，分散在基体树脂内的细橡胶颗粒吸收近红外线吸收层的粘结剂树脂上的外部冲击，以对光学膜的抗冲击性带来改善。

粘结剂树脂中包含的细橡胶颗粒在粘结剂树脂形成为膜时起到吸收并分散外部冲击的作用，并控制它们的尺寸和折射率以维持与基体树脂相当的光学透明度。作为细橡胶颗粒，可非限制性地使用弹性橡胶的细颗粒。适宜的细橡胶颗粒实例包括但不限于丁二烯、丙烯酸、腈、氯丁二烯和氯磺化聚乙烯橡胶的细颗粒。

适宜的包含细橡胶颗粒的透明共聚物树脂实例包括但不限于丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)共聚物树脂、苯乙烯丁二烯苯乙烯(SBS)共聚物树脂、苯乙烯丁二烯共聚物(SBC)树脂、以及这些共聚物树脂与具有优异光学性能的一种或多种树脂，例如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯丙烯酸乙酯(EEA)、烯烃、聚碳酸酯、丙烯酸共聚物和聚甲基丙烯酸酯的混合物。通过橡胶颗粒的尺寸控制和结构改变而使共聚物树脂的整体光学性能最优化，以维持共聚物树脂的透明度很重要。包含光学透明的细橡胶颗粒的共聚物树脂种类不限于上述树脂，且与共聚物树脂可混溶的树脂种类不限于上述树脂。

优选地，共聚物树脂具有90％或更高的总透光率和2％或更低的混浊度。

考虑到透射率，光学透明的细橡胶颗粒通常具有不大于1μm的平均直径。为了形成混浊度值为2％或更低的涂膜，特别优选橡胶颗粒具有不大于0.7μm的平均直径。混浊度值被定义为由涂膜的外表面粗糙度决定的外部混浊度值和由涂膜内包含的细橡胶颗粒和共聚物树脂所决定的内部混浊度值的总和。为了实现涂膜在整体上恒定的光学性能，在共聚物树脂内均匀地分散橡胶颗粒很重要，这也是决定涂膜吸收并分散冲击能力的重要因素。

在文中使用的术语“混浊度”是指“外部混浊度”和“内部混浊度”的总和，“外部混浊度”是由涂膜的外表面粗糙度决定的值，“内部混浊度”是由涂膜内包含的材料决定的值。为了使包含细橡胶颗粒的共聚物树脂具有高透明度，控制基体树脂和橡胶颗粒的折射率很重要。通过控制基体树脂和橡胶颗粒之间的折射率差为0.01或更低，形成具有由外部混浊度和内部混浊度确定的低混浊度值的光学无色涂膜。为了使涂膜得到更高的透明度和光泽，优选控制基体树脂和橡胶颗粒之间的折射率差为0.01或更低。

基于颗粒在基体树脂中的分散性、颗粒和树脂之间的折射率差以及颗粒的粒径，能够控制作为细橡胶颗粒和基体树脂的外观、流变性和机械性能的透明度、流动性、光泽和抗冲击性。

可与共聚物树脂混溶的示例性树脂为在通过聚合制备共聚物树脂时能够混合的树脂，以及在制备涂层溶液时能够溶解在溶剂中的树脂。在保持共聚物树脂透明度的同时，可混合在聚合过程中能够混合以构成共聚物树脂重复单元的树脂。考虑到较高的透明度和光泽，可混溶树脂的折射率通常与基体树脂的折射率相同，或者可混溶树脂与基体树脂之间的折射率差优选不大于0.01，且更优选不大于0.005。

在涂层溶液的制备中与共聚物树脂可混溶的树脂与制备涂层溶液的溶剂可混溶且可溶于该溶剂中。考虑到较高的透明度和光泽，可混溶树脂的折射率与基体树脂的折射率相同，或者可混溶树脂与基体树脂之间的折射率差优选不大于0.01，且更优选不大于0.005。由于涂层溶液为白色不透明态，优选在制备涂层溶液之前确定共聚物树脂和可混溶树脂的折射率。

涂层溶液组合物通过混合透明的冲击吸收共聚物树脂和一种或多种与共聚物树脂可混溶的树脂来制备，且透明树脂优选为在透明度、流动性、光泽和抗冲击性方面表现出优异特性的一种树脂。

基于100重量份的总固含量，共聚物树脂优选以10～90重量份的量存在，更优选30～70重量份。

透明共聚物树脂中细橡胶颗粒的存在能够确保光学膜的高抗冲击性。

常用于本领域的任何适宜的着色剂均可用于本发明的光学膜中。优选使用在900～1100nm波长范围内具有最大吸收的着色剂。着色剂的使用使近红外线吸收层在900～1100nm的波长范围内具有30％或更低的透射率以及20％或更低的最大透射率和最小透射率之差，从而能够以更稳定的方式阻挡近红外线。着色剂可选自但不限于硫醇镍络合物、二铵化合物(diimmoniumcompounds)、聚甲川化合物(polymethine compounds)、蒽醌化合物、酞菁化合物、萘菁化合物和它们的混合物。

具体地，着色剂可为但不限于化学式1的硫醇镍络合物：

化学式2表示的二铵化合物：

其中，R₁和R₈独立地为(a)烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正辛基、2-羟乙基、2-氰基乙基、3-羟丙基、3-氰基丙基、甲氧基乙基、乙氧基乙基或丁氧基乙基；(b)芳基，如苯基、氟苯基、氯苯基、甲苯基、二乙氨基苯基或萘基；(c)烯基，如乙烯基、丙烯基、丁烯基或戊烯基；或者(d)芳烷基，如对氟苄基、对氯苯基、苯丙基或萘乙基，

R₉～R₁₂独立地为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、二乙氨基、二甲氨基、氰基、硝基、甲基、乙基、丙基、三氟甲基、甲氧基、乙氧基或丙氧基，和

X^-为卤离子、RCO₂ ^-(R＝烷基或芳基)、RSO₃ ^-(R＝烷基或芳基)、NO₃ ^-、ClO₄ ^-、PF₆ ^-、SbF₆ ^-、BF₄ ^-、BR₄ ^-(R＝烷基或芳基)或Tf₂N^-(Tf＝三氟甲烷磺酰基)，

其中，所述烷基、烯基、炔基和芳基可用一种或多种取代基取代，所述取代基没有具体限制；

化学式3表示的聚甲川化合物：

其中，各个R独立地为氢原子、烷基、烷基烷氧基或烷基磺酸基，且X^-为卤离子、RCO₂ ^-(R＝烷基或芳基)、RSO₃ ^-(R＝烷基或芳基)、NO₃ ^-、ClO₄ ^-、PF₆ ^-、SbF₆ ^-、BF₄ ^-、BR₄ ^-(R＝烷基或芳基)或Tf₂N^-(Tf＝三氟甲烷磺酰基)，所述烷基、烯基、炔基和芳基可用一种或多种取代基取代，所述取代基没有具体限制；

化学式4表示的蒽醌化合物：

其中，R1～R8独立地为氢原子或烷基；

化学式5的酞菁化合物：

和

化学式6的萘菁化合物：

其中，R¹～R³独立地为氢原子、羟基、氨基、羟基磺酰基、氨基磺酰基或C₁～C₂₀烷基，且

M表示双氢原子，或者为二价金属原子、三价取代的金属原子、四价取代的金属原子、掺锡的氧化铟或掺锑的氧化锡。

适用于本发明的可商购着色剂为YKR-3080、YKR-3070和YKR-2900(日本Yamamoto Chemicals公司)；诸如IRG-022、IRG-023、IRG-024和IRG-068的IR系列(日本Nippon Shokubai有限公司)；MIRl01(日本MidoriKagaku有限公司)；AM和IM系列(日本Nagase公司)；CIR-1080、CIR-1081、CIR-1083、CIR-1085、CIR-1085F、CIR-RL、FD-HB和FD-RH(日本NipponCarlit有限公司)；以及PDC 220C和PDC 680(日本Nippon Kayaku有限公司)。着色剂的类型和结构仅用于说明，且本发明不限于此。

为了阻挡近红外线，除了上述着色剂，还可使用金属氧化物。此类金属氧化物的实例包括掺锡的氧化铟或掺锑的氧化锡。

基于100重量份的粘结剂树脂，着色剂优选以0.01～30重量份的量存在。

可用于制备光学膜的溶剂实例包括：酮化合物，如丁酮(MEK)、甲基异丁酮(MIBK)、丙酮、环己酮和环戊酮；醚化合物，如二氧戊环、二氧六环和二甲氧基乙烷；和芳族化合物，如甲苯和二甲苯。这些溶剂可单独使用或作为它们两种或更多种混合物使用。

本发明的光学膜可进一步包括颜色校正着色剂。具体地，所述颜色校正着色剂可选自由化学式7～11的蒽醌着色剂、化学式12的紫环酮着色剂(perinone colorant)、化学式13的甲川着色剂(methine colorant)、单偶氮着色剂、双偶氮着色剂等，以及它们的混合物构成的组中：

化学式12的紫环酮着色剂：

化学式13的甲川着色剂：

优选使用单偶氮着色剂和双偶氮着色剂。

作为蒽醌着色剂的氨基蒽醌着色剂可从M.Dohmen股份有限公司购得，商品名为Green-5B、Blue-RR、Redvio-RV、Violet-R和Green-G，紫环酮着色剂的可商购产品为Red A2G(M.Dohmen股份有限公司)，且偶氮着色剂可从M.Dohmen股份有限公司购得，商品名为Black KB和Black K，以及从中国亚邦染料有限公司购得，商品名为Yellow 93(C₂₁H₁₈N₄O₂)。然而，用于本发明的着色剂类型不限于上述着色剂产品。

基于100重量份的粘结剂树脂，颜色校正着色剂优选以0.0001～30重量份的量存在。

本发明光学膜的特征为在900～1100nm的波长范围内具有30％或更低的透射率以及20％或更低的最大透射率和最小透射率差。

通常，作为近红外线吸收着色剂、透明的抗冲击性共聚物树脂和溶剂的混合物的涂层溶液混合物可通过辊对辊涂布法涂布。取决于涂布设备的类型，涂层溶液混合物可使用多种能够平稳涂布的涂布机涂布，例如模涂布机(diecoater)、凹版印刷涂布机、反向涂布机、刮刀涂布机和间歇涂布机(commacoater)。

本发明的光学膜可应用于任何保持光学透明的膜，以及应用于任何使用染料和颜料能够调节颜色和透射率的膜。

在另一方面，本发明提供一种包括该光学膜的显示器滤光片。显示器滤光片的非限制性应用为等离子体显示器。具体地，本发明的显示器滤光片可用于作为等离子体显示器的颜色校正膜和氖光阻挡膜的近红外线阻挡膜。本发明的显示器滤光片可有效阻挡红外区域内的电磁波，以防止诸如遥控器的红外装置发生故障。

在下文中，将参照以下实施例更详细地说明本发明。然而，提供这些实施例仅用于说明，并不意在限制本发明的范围。

实施例1

将0.15g着色剂(PDC680，日本Nippon Kayaku有限公司)混合并通过搅拌完全溶解在8g丁酮中。将透明ABS树脂(UT-0100，韩国第一毛织株式会社)溶解于溶剂丁酮中以制备40％固含量的树脂溶液。将17g的所得树脂溶液加入到着色剂溶液中，随后搅拌足够的时间以制备涂层溶液。将所得涂层溶液涂布在作为透明基板的PET膜(A4100，日本Toyobo有限公司)上，并在80℃下干燥1分钟以形成光学膜。透明ABS树脂(UT-0100，韩国第一毛织株式会社)包含0.2μm平均直径的丁二烯橡胶颗粒。透明ABS树脂中包含的丁二烯橡胶颗粒的透射电子显微镜(TEM)图像示于图2中。

对比例1

重复实施例1的过程，除了用17g丙烯酸粘结剂树脂(HalshybridIRG-205，日本Nippon Shokubai有限公司)代替透明ABS树脂。

[物理性能评价]

实验例1：树脂的总透光率和混浊度的测定

为了比较用于实施例1的树脂和用于对比例1的树脂的总透光率和混浊度，仅使用各自的树脂制备光学膜，而未使用着色剂。用浊度计(NDH2000，日本Nippon Denshoku Industries有限公司)测定所述光学膜的总透光率和混浊度值。结果示于表1中。

参考例1

将透明ABS树脂(UT-0100，韩国第一毛织株式会社)溶解于溶剂丁酮以制备40％固含量的树脂溶液。将17g的所得树脂溶液与8g丁酮混合，随后搅拌足够的时间以制备涂层溶液。将所得涂层溶液涂布在作为透明基板的PET膜(A4100，日本Toyobo有限公司)上，在80℃下干燥1分钟以形成光学膜。

参考例2

重复参考例1的过程，除了用17g丙烯酸粘结剂树脂(HalshybridIRG-205，日本Nippon Shokubai有限公司)代替透明ABS树脂。

表1

	参考例1	参考例2
			总透光率(％)	90.5	90.3
混浊度(％)	0.5	0.6

由表1的结果可知，用于实施例1的透明ABS树脂具有与用于对比例1的光学树脂IRG-205相当的总透光率和混浊度值。

实验例2：透射率测定

用分光光度计(Lambda 950，Perkin-Elmer)测定在实施例1和对比例1中制备的各光学膜的透射率。结果示于图3中。具体地，测定了滤光片在900～1100波长范围内的最大透射率A和最小透射率B。结果示于表2和图3中。

实验例3：抗冲击性测定

将在实施例1和对比例1中制备的各光学膜切成4cm×6cm大小。用压敏粘结剂将样本粘合到3mm厚玻璃板上并固定到落球冲击测试机上。在150g的球形球从不同高度自由下落时，测定玻璃板被裂成碎片时的高度和冲击能量。结果示于表2中。

表2

	实施例1	对比例1
			最大吸收波长(nm)	900	900
A(％)-B(％)	13.6	20.3
			玻璃板裂开时的高度(cm)	30	17
玻璃板裂开时的能量(J)	0.441	0.2499

表2的结果示出，实施例1的光学膜在900～1100nm的波长范围内具有30％或更低的透射率以及20％或更低的最大透射率A和最小透射率B的透射率差，表明有效阻挡了近红外区域内的电磁波。对比例1的光学膜表现出与实施例1的光学膜相当的光学性能，但在抗冲击性方面比实施例1的光学膜差。

这些结果得出的结论是，本发明的光学膜在与常规制品比较时，能够用于改善等离子体显示器的颜色校正膜的抗冲击性，而在光学性能上无任何明显不同。由实验例中2的结果可断定，本发明的光学膜能够有效阻挡近红外区域内的电磁波以防止遥控器发生故障，并非常抗冲击。因此，使用本发明光学膜的显示器滤光片将在900～1100nm范围内阻挡近红外线，并具有高抗冲击性。

虽然已参照其优选实施方式详细地说明了本发明，但这些实施方式仅为示例性的。本领域技术人员应理解的是，可对本发明进行多种修改及其等效方案而不背离本发明的精神和范围。因此，本发明的实际范围应由权利要求书的技术精神限定。

Claims

1.一种光学膜，包括近红外吸收层，其中所述近红外吸收层包含至少一种在900～1100nm波长范围内具有最大吸收的着色剂和包含细橡胶颗粒的透明共聚物树脂。

2.如权利要求1所述的光学膜，其中所述细橡胶颗粒具有不大于1μm的平均直径。

3.如权利要求1所述的光学膜，其中所述细橡胶颗粒具有不大于0.7μm的平均直径。

4.如权利要求1所述的光学膜，其中所述共聚物树脂的所述细橡胶颗粒和基体树脂之间的折射率差为0.01或更低。

5.如权利要求4所述的光学膜，其中所述细橡胶颗粒和所述基体树脂之间的折射率差为0.005或更低。

6.如权利要求1所述的光学膜，其中所述共聚物树脂选自由丙烯腈-丁二烯苯乙烯(ABS)共聚物树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)树脂；以及乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯-丙烯酸乙酯(EEA)、烯烃、聚碳酸酯、丙烯酸共聚物或聚甲基丙烯酸酯与所述丙烯腈-丁二烯苯乙烯(ABS)共聚物树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物树脂或苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)树脂的混合树脂；以及它们的混合物组成的组中。

7.如权利要求1所述的光学膜，其中所述共聚物树脂具有90％或更高的总透光率和2％或更低的混浊度。

8.如权利要求1所述的光学膜，其中所述近红外吸收层在900～1100nm的波长范围内具有30％或更低的透射率以及小于20％的最大透射率和最小透射率之间的透射率差。

9.如权利要求1所述的光学膜，其中所述着色剂选自由硫醇镍络合物、二铵化合物、聚甲川化合物、蒽醌化合物、酞菁化合物、萘菁化合物和它们的混合物组成的组中。

10.如权利要求1所述的光学膜，其中基于100重量份的总固含量，所述共聚物树脂的含量为10～90重量份。

11.如权利要求1所述的光学膜，其中基于100重量份的共聚物树脂，所述着色剂的含量为0.01～30重量份。

12.如权利要求1所述的光学膜，进一步包括至少一种颜色校正着色剂，所述颜色校正着色剂选自由蒽醌着色剂、紫环酮着色剂、甲川着色剂、单偶氮着色剂和双偶氮着色剂组成的组中。

13.如权利要求1所述的光学膜，其中所述近红外吸收层通过在透明基板上涂布包括所述着色剂、共聚物树脂和溶剂的涂层溶液而形成。

14.一种显示器滤光片，包括权利要求1～13中任意一项所述的光学膜。