CN102676004B - 一种用于防眩光膜的组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于防眩光膜的组合物，包含平均表面粗糙度为0.01~3μm的无机粒子、粘合剂树脂和溶剂，该无机粒子可以通过原料单体一步合成，也可以通过小粒径无机粒子自组装制成，表面粗糙度容易控制。由该组合物制得的防眩光膜同时具有稳定的防眩光效果和良好的图像清晰度，可以应用于高分辨率的平板显示器、玻璃幕墙、汽车车灯等领域。

Description

一种用于防眩光膜的组合物

技术领域

本发明涉及一种防眩光膜领域，特别是涉及一种防眩光膜的组合物。

背景技术

眩光是指视野内远大于眼睛可适应的照明而引起的烦恼、不适或丧失视觉所表现的视觉条件（1984年北美照明工程学会对眩光的定义）。它经常发生在等离子体显示器（PDP）、有机或无机电致发光显示器（ELD）、场发射显示器（FED）或液晶显示器（LCD）等图像产生装置、玻璃幕墙、汽车前照灯等玻璃界面、LED发光装置等。当处于荧光或日光等外界光下时，该类装置表面反射光会造成图像模糊、光晕、耀斑等现象，并使人眼过度疲劳而危害人体健康。

为了解决上述问题，一种解决方法是在显示器上形成凹面和凸面以在表面上散射外部光线，从而得到防眩光的效果，然而，这又会导致高分辨显示器的图像质量降低。

专利CN200310102689提出一种制备抗眩光膜的喷墨法，将涂布液以油墨的形式用喷墨装置的喷头喷射在事先形成的透明基材上，大粒径的油滴形成第一微结构，小粒径的油滴形成第二微结构。这种方法得到的凹凸结构的中心线平均粗糙度为0.5-5.0μm，人眼观察反射光色调变化面积在5%以下，透明性能良好。缺点在于：材料必须可以制成油滴，由于第二粒子仍然不能均匀持久的粘附在第一粒子上，导致防眩光效果降低。

解决该问题的另外一种方法是向涂层中加入诱导内散射粒子。专利CN02148049.4公开了一种具有内部漫反射层的防眩光膜。该防眩光膜包括透明基体、透明漫反射材料、表面不规则物等组分。该漫反射材料一般为椭球状的各向异性微粒，要求1）微粒基本相互平行且垂直于膜的方向均匀散布于透明基体中；2）微粒与透明基体的折射率不同，呈现出由于其中微粒的各向异性形状所造成的各向异性漫反射。这种防眩光膜在不降低所发射图像锐利度和正面反差比的条件下，减少了显示器的闪烁。但是，由于微粒很难在相互平行且垂直于膜的方向均匀分散，因此需要对该膜进行多次矫正；另外，该防眩光膜没有提高其对外界的防眩性。

专利CN200480017154、专利CN200480028161、专利CN200680000805等公开了往粘合剂树脂中添加透明粒子的防眩光涂层，这类防眩光涂层的缺点在于：随着添加透光粒子含量的增加，防眩性能越好，但是雾度会增加，对比度降低。

专利JP2004025650A公开了一种防眩光涂层，其在粘合剂树脂中包含平均直径为1~7μm的有机材料粒子和平均直径为0.1μm的无机材料粒子，其中，所述粘合剂树脂的厚度比有机粒子的平均直径大0.3~3倍。然而，由于无机材料粒子没有粘附到有机材料粒子的表面上，导致在有机粒子的表面上没有形成无机材料粒子引起的凹面和凸面，降低了防眩光效果。

向涂层中加入诱导内散射粒子，有时候难以使得微粒在涂层中适当分散，所以很难形成所希望的凹凸结构。为了解决这一问题，有人提出了向涂层中加入具有一定粗糙度的诱导内散射粒子的方法。

公开号为CN 101679798 A的中国专利公开了一种用于防眩光膜的组合物，其中所述组合物包含粘合剂树脂和平均表面粗糙度为0~2μm的核-壳粒子。相应地提高了防眩光膜中粒子的贮存稳定性，从而增加了产品的耐久性和寿命，起到了防眩的作用，并改进了图像清晰度和对比度。存在的问题在于：包覆困难、很难同时控制壳的厚度、密度和形状，从而很难使壳折射率同时与粘合剂树脂和核相匹配，导致涂层的防眩性能降低。

公开号为CN 101679825 A的中国专利公开了一种用于防眩光膜的组合物，该组合物包含粘合剂树脂，和基于100重量份的粘合剂树脂，含量为1~30份且在其表面形成有凹凸图形的有机粒子。该防眩光膜在一定程度上改进了图像清晰度和通过使用图像显示器实现的对比度，但由于有机粒子熔点比较低，而且易老化变形，导致防眩性降低。

发明内容

本发明提供了一种用于防眩光膜的组合物，由所述组合物制备得到的防眩光膜具有稳定的防眩光效果和良好的图像清晰度。

一种用于防眩光膜的组合物，重量份组成为：

平均表面粗糙度为0.01~3μm的无机粒子        0.1~50份

粘合剂树脂                                 100份

溶剂                                       30~6000份

所述的无机粒子与粘合剂树脂的平均折射率相差0.01~1。

一般而言，在防眩光涂层膜中，雾度与外部散射（由图层表面粗糙度引起）和内部散射（由粘合剂树脂中的填料引起）有关；防眩光效果与由图层表面粗糙度引起的外部散射有关；图像清晰度与光的散射程度有关，而光的散射程度与表面粗糙度以及树脂与填料折射率的差异有关。

同有机粒子相比，所述的无机粒子熔点比较高，不易老化变形，同时所述的无机粒子容易制备，可以通过原料单体一步合成，也可以通过小粒径无机粒子自组装制成，粗糙度便于控制，因此利用所述组合物制备的防眩光膜防眩性能稳定持久，便于控制。

随着防眩粒子（即组合物中的无机粒子）的平均表面粗糙度的增加，得到的防眩光膜的防眩光效果增加，但会导致图像的清晰度下降。当防眩粒子的平均表面粗糙度的数值大于3μm时，图像清晰度会变的很差；当防眩粒子的平均表面粗糙度的数值小于0.01μm时，防眩光效果明显降低。所述无机粒子的平均表面粗糙度可进一步优选为0.03~0.1μm，此时得到的防眩膜同时具有良好的防眩光效果和图像清晰度。

当所述溶剂用量小于30重量份的情况时，由于组合物的粘度非常高，涂覆性较差，难以用来制备防眩光膜；当所述溶剂的量大于6000重量份的情况时，所述涂层膜的强度降低而难以制成厚膜。

在所述无机粒子的量小于0.1重量份的情况下，由内散射产生的雾度值可能不够；在所述无机粒子的量大于50重量份的情况下，粘度增加导致涂覆性变差，并且由于内散射增加导致雾度值非常高，对比度可能降低。

所述无机粒子与粘合剂树脂的平均折射率相差0.01~1，其中无机粒子的平均折射率可以大于或者小于粘合剂树脂平均折射率。当平均折射率之差大于1时，利用所述组合物制备的防眩光膜内散射增加导致雾度增加，从而透过率下降，对比度降低；当平均折射率之差小于0.01时，利用所述组合物制备的防眩光膜防眩光效果不好。

其中，可以使用公式（Ⅰ）计算无机粒子的平均折射率：

$\stackrel{\‾}{n}={[(1-\frac{p}{100})(n^2-n_0)+n_0]}^{0.5}---\left(I\right)$

其中，为平均折射率；n为选用微球材料的折射率；n₀为透明基体（由所述的粘合剂树脂制备得到）的折射率；p为微球体积分数：（v₀为薄膜的总体积，v为微球实心材料部分的体积）。

满足平均粗糙度为0.01~3μm的粒子可以设置多种形状，所述无机粒子表面可以具有柱状、岛状或针状的凸起结构，或具有其它凹面或凸面结构。通过热力学和动力学控制可以控制凹面和凸面的形状和分布，因此该类形状的粒子易于得到。

所述无机粒子直径为0.05~10μm，当粒径小于0.05μm时，利用所述组合物制备的防眩光膜散射性能降低，难以得到足够的雾度值，防眩光效果不好；当粒径大于10μm时，由于所述防眩光膜的单位体积的粒子数目降低，从而降低内散射效应，难以得到良好的防眩光效果。

所述粘合剂树脂包括聚乙烯吡咯烷酮树脂（PVP）、聚乙烯醇缩丁醛树脂（PVB）、聚碳酸酯树脂（PC）或聚丙烯树脂（PP）等在室温下为固态的透明有机聚合物，所述粘合剂树脂的数均分子量的范围为500~10000，其他透明的无机复合材料包括氧化铝、氧化锆、玻璃、陶瓷等也能起到相同的作用。当选用PVB树脂时，利用所述组合物制备的防眩光膜具有更好的图像清晰度。

组成所述无机粒子的材料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、氧化锌、氧化钡、碳酸钙、钛酸钡、硫酸钡、氟化镁、氧化铁中至少一种。所述无机粒子优选为二氧化硅，因为此时二氧化硅粒子的粗糙度容易控制，且满足折射率的要求，制备得到的防眩膜同时具有稳定的防眩光效果和良好图像清晰度。当将二氧化硅换成二氧化钛时，由于折射率太高，得到的防眩膜的图像清晰度不好。

所述溶剂选自C1~C5低级醇、乙酸酯、酮、溶纤剂、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙二醇单甲醚、甲苯、二甲苯，蒸馏水中至少一种，所述的乙酸酯、酮的沸点均在150℃以下。溶剂沸点处于150℃以下时，组合物易于干燥硬化成膜。

本发明还提供一种制备所述的二氧化硅粒子的方法，包括：向25%~28%的氨水、水和乙醇的混合体系中，以5~10mL/min的速度滴加正硅酸乙酯的乙醇溶液，反应结束后，分离干燥得到所述的二氧化硅粒子；其中用来配制所述的正硅酸乙酯溶液的正硅酸乙酯与乙醇的体积比为10~30∶100；所述正硅酸乙酯与所述氨水的体积比为1~2∶1。该方法通过控制原料正硅酸乙酯的滴加速度来调节所得到的二氧化硅粒子的表面粗糙度和粒径，操作简单，所述二氧化硅粒子适于制备所述的防眩光膜。

本发明还提供了一种由所述组合物制备的防眩光膜，该防眩光膜由所述的组合物涂覆于基体之上，干燥固化之后既可制得。所述的防眩光膜可以应用于高分辨率的平板显示器、玻璃幕墙、汽车车灯等领域。

同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

（1）制备防眩光膜的无机粒子可以通过原料单体一步合成，也可以通过小粒径无机粒子自组装制成，制备工艺简单，容易控制无机粒子的直径和粗糙度，适合大规模的生产。

（2）在防止了由入射光引起眩光现象的同时，提高了图像清晰度和对比度，可以应用于高分辨率的平板显示器、玻璃幕墙、汽车车灯等领域。

（3）所得到的防眩光膜无需涂覆表面低反射层就可以保证良好的光透过性。

附图说明

图1为根据本发明方法得到的具有柱状凸起的无机粒子的示意图；

图2为根据本发明方法得到的具有内锥状凸起的无机粒子的示意图；

图3为图2中的无机粒子的A处放大图；

图4为根据本发明方法得到的具有岛状凸起的无机粒子的示意图；

图5为根据本发明方法得到的具有针状凸起的无机粒子的示意图；

图6为根据本发明方法得到的具有外锥状凸起的无机粒子的示意图；

图7为根据本发明方法得到的具有锥柱状凸起的无机粒子的示意图；

图8为根据本发明方法得到的具有螺旋柱状凸起的无机粒子的示意图；

图9为实施例1、实施例4和实施例5中使用的平均粒径为120nm和平均表面粗糙度为30nm的二氧化硅粒子的扫描电子显微镜照片；

图10为实施例2中使用的平均粒径为150nm和平均表面粗糙度为100nm的二氧化硅粒子的扫描电子显微镜照片；

图11为实施例3中使用的表面光滑的粒径为160nm的二氧化硅粒子的扫描电子显微镜照片；

图12为可用于本发明的防眩光膜中的氧化铝粒子的扫描电子显微镜照片；

图13为实施例6中使用的二氧化钛粒子的扫描电子显微镜照片；

图14为可用于本发明的防眩光膜中的钛酸钡粒子的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

本发明的防眩光膜的制备方法包括以下步骤：1）制备防眩无机粒子；2）制备防眩光膜组合物；3）在透明基底上涂覆组合物；4）固化组合物形成防眩光膜。

步骤1）通过化学法或物理法制备得到平均表面粗糙度为0.01~3μm的防眩无机粒子；步骤2）通过熔融混合法或溶剂溶解混合将防眩无机粒子均匀掺入透明基体中；步骤3）使用湿涂法、棒涂法、喷涂法、浸涂法、旋涂法等，所述涂覆方法并不限于此，而是可以使用本领域内已知的各种不同的涂覆方法；步骤4）可以分为干燥和固化两部分，也可以一步完成。

实施例1

1）二氧化硅防眩粒子的制备：

室温下，往500mL三口烧瓶中加入8mL氨水（25%~28%）、10mL H₂O、100mL无水乙醇，混合均匀后，以10mL/min的速度滴入15mL正硅酸乙酯/100mL无水乙醇溶液，反应4h后离心分离，水洗3次，70℃下干燥，得到表面粗糙的二氧化硅颗粒（如图9）；

2）防眩光膜组合物的制备

10g PVB溶解于150mL无水乙醇中，搅拌均匀后，往透明溶液中加入0.1g第1）步中制得的二氧化硅粒子；

3）防眩光膜的制备：通过提拉法将第2）步制得的组合物溶液涂覆在洗好的载玻片上；

4）将第3）步得到的载玻片置于70℃烘箱中，干燥一夜。

实施例2

室温下，往500mL三口烧瓶中加入8mL氨水（25%~28%）、10mL H₂O、100mL无水乙醇，混合均匀后，以5mL/min滴入15mL正硅酸乙酯/100mL无水乙醇溶液，反应4h后离心分离，水洗3次，70℃下干燥，得到表面粗糙的二氧化硅颗粒（如图10）；然后通过使用与实施例1相同的方法制备用于防眩光膜的组合物，接着使用该组合物制备防眩光膜。

实施例3（比较实施例1）

室温下，往500mL三口烧瓶中加入8mL氨水（25%~28%）、10mL H₂O、200mL无水乙醇，混合均匀后，以0.2mL/min滴入10mL正硅酸乙酯溶液，反应4h后离心分离，水洗3次，60℃下干燥，得到表面光滑的二氧化硅颗粒（如图11）；然后通过使用与实施例1相同的方法制备用于防眩光膜的组合物，接着使用该组合物制备防眩光膜。

实施例4

除了将实施例1中使用的二氧化硅粒子的量（0.1g）降低至0.01g的量之外，通过使用与实施例1相同的方法制备用于防眩光膜的组合物，接着使用该组合物制备防眩光膜。

实施例5

除了将实施例1中使用的防眩粒子的量（0.1g）增加至5g的量之外，通过使用与实施例1相同的方法制备用于防眩光膜的组合物，接着使用该组合物制备防眩光膜。

实施例6

1）氧化铝防眩粒子的制备：10mL 0.5mol/L硫酸铝水溶液、2mL0.0025mol/L聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸-2-羟基乙酯（Pst-b-PHE A）/四氢呋喃（THF）溶液在50mL反应釜中搅拌均匀后，再加入28mLTHF、1.140g尿素，搅拌均匀后将反应釜密封，在150℃下反应24h后自然冷却到室温，离心分离，水洗3次后醇洗3次，室温干燥后放入马弗炉中，以2℃/min的速度加热至800℃并保持该温度2小时；进而得到氧化铝粒子（如图12）。

2）15g PVB溶解于100mL无水乙醇中；待搅拌均匀后，往透明溶液中加入0.1g上述氧化铝粒子；

3）防眩光膜的制备：通过KW-4A旋涂机将由2）制备的组合物溶液涂覆在洗好的载玻片上；

4）将3）中涂覆组合物溶液的载玻片置于70℃烘箱中，干燥一夜。

实施例7

1）二氧化钛防眩粒子的制备：60℃下，按正丁醇∶水∶三乙醇胺=3∶1∶1的比例将上述物料混合均匀后，加入10mL四氯化钛溶液，搅拌1h，陈化1h后，离心分离，70℃下干燥，得到二氧化钛粒子（如图13）。

2）10g PVB溶解于100mL无水乙醇中；待搅拌均匀后，往透明溶液中加入0.1g上述二氧化钛粒子；

3）防眩光膜的制备：通过KW-4A旋涂机将由2）制备的组合物溶液涂覆在洗好的载玻片上；

4）将3）中涂覆组合物溶液的载玻片置于70℃烘箱中，干燥一夜。

实施例8

1）钛酸钡防眩粒子的制备：0℃下，0.3mol偏钛酸、247mL 30%的双氧水和95mL 25%的氨水倒入800mL的烧杯中搅拌30min后得到溶液A，然后在超声条件下，将0.3mol的硝酸钡溶液滴加到溶液A中，反应4h，抽滤，水洗3次，100℃下干燥；得到钛酸钡粒子（如图14）。

2）20g PVB溶解于100mL无水乙醇中；待搅拌均匀后，往透明溶液中加入0.1g上述钛酸钡粒子；

3）防眩光膜的制备：通过KW-4A旋涂机将由2）制备的组合物溶液涂覆在洗好的载玻片上；

4）将3）中涂覆组合物溶液的载玻片置于70℃烘箱中，干燥一夜。

由实施例1~3可知：通过控制正硅酸乙酯的滴加速度可以一步制备出具有不同表面粗糙度的二氧化硅粒子。

在下面的条件下，测量实施例1~8的防眩光膜的物理性能，结果示于表1中。

透光率（%）

使用美国珀金-埃尔默公司(Perkin Elmer)Lambda 950型紫外可见分光光度计测量透光率。

雾度值（%）

使用上海精密科学仪器有限公司的申光WGW光电雾度仪测量雾度值。

60°反射光泽

使用毕克-加特纳（BYK Gardner）公司制备的BYK AG-4446光泽仪测量60°反射光泽。

图像清晰度

基于GB/T 14857-1993标准，测量图像清晰度。

表1实施例1~8中制得的防眩光膜的物理性能测试

如表1所示，在使用具有控制的表面粗糙度的无机粒子的实施例1和2的情况下，制得的涂层膜的防眩性和图像清晰度优异；另一方面，在使用表面光滑的无机粒子的实施例3的情况下，制得的涂层膜的60°反射光泽为113，防眩光性下降；此外，在使用小于1重量份的具有表面粗糙度的无机粒子的实施例4的情况下，制得的涂层膜的雾度值非常低，60°反射光泽为145，涂层的防眩性非常差；在使用大于50份重量的具有表面粗糙度的粒子的实施例5的情况下，制得的涂层膜的防眩光性优异，但是，图像清晰度显著降低；最后，通过实施例1与实施例6、7、8比较可知，二氧化硅作为防眩粒子时，制得的涂层膜的图像清晰度要比其他实施例中的防眩粒子要好，这是因为氧化硅的折射率比其他实施例中的防眩粒子的折射率低。

Claims (4)

1.一种用于防眩光膜的组合物，其特征在于，重量份组成为：

平均表面粗糙度为0.01～3μm的无机粒子        0.1～50份

粘合剂树脂                                     100份

溶剂                                        30～6000份

所述的无机粒子与粘合剂树脂的平均折射率相差0.01～1；

所述无机粒子的平均表面粗糙度为0.03～0.1μm；

所述的无机粒子直径为0.05～10μm；

组成所述无机粒子的材料选自二氧化硅，制备方法如下：包括：向25％～28％的氨水、水和乙醇的混合体系中，以5～10mL/min的速度滴加正硅酸乙酯的乙醇溶液，反应结束后，分离干燥得到所述的二氧化硅粒子；其中用来配制所述的正硅酸乙酯溶液的正硅酸乙酯与乙醇的体积比为10～30:100；所述正硅酸乙酯与所述氨水的体积比为1～2：1；

所述的粘合剂树脂选自聚乙烯吡咯烷酮树脂，所述粘合剂树脂的数均分子量的范围为500～10000。

2.根据权利要求1所述的用于防眩光膜的组合物，其特征在于，所述无机粒子表面具有柱状、岛状或针状的凸起结构。

3.根据权利要求1所述的用于防眩光膜的组合物，其特征在于，所述溶剂选自C1～C5低级醇、乙酸酯、酮、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙二醇单甲醚、甲苯、二甲苯、蒸馏水中至少一种，所述的乙酸酯、酮的沸点均在150℃以下。

4.一种防眩光膜，其特征在于，所述防眩光膜由权利要求1～3任一所述的组合物经固化后制备得到。