发明内容
本发明旨在解决现有技术中的可聚合组合物的折射率低,由该聚合物所形成的涂层作为增亮膜应用于显示器的背光模块中时,增亮效果较差的技术问题。
为了解决上述技术问题,本发明一方面提出一种可聚合组合物,所述可聚合组合物含有一种紫外光单体化合物,含有这种紫外光单体化合物的可聚合组合物在受到紫外线照射后,能够固化形成具有棱镜花纹的涂层,该涂层可以作为增亮膜,具有令人满意的辉度值。
为此,本发明公开了一种紫外光单体化合物,所述紫外光单体化合物具有式I或式II所示的结构:
式I ; 式II;
其中,R1、R2、R3和R4各自独立地为H、卤素、C1-C5的烷基、苄基、芳香环、C1-C4的烷氧基、氨基、取代氨基或酰胺基;X、Y及Z各自独立地为H、OH或者C1-C5的烷基,m为0至8的整数。
优选地,所述单体化合物为由式I1或式II1表示的化合物:
式I1; 式II1。
同时,本发明还提供了上述紫外光单体化合物的制备方法,所述制备方法包括将式III或式IV所示的化合物与式V所示的二元醇反应得到预产物,然后将预产物与丙烯酸反应,得到所述的紫外光单体化合物;
III; IV; V。
另外,本发明公开了一种可聚合组合物,所述可聚合组合物包含:
A、至少一种单体化合物,所述单体化合物选择由式I或式II表示的化合物:
式I ; 式II;
其中,R1、R2、R3和R4各自独立地为H、卤素、C1-C5的烷基、苄基、芳香环、C1-C4的烷氧基、氨基、取代氨基或酰胺基;X、Y及Z各自独立地为H、OH或者C1-C5的烷基,m为0至8的整数;以及B、光引发剂。
优选地,所述单体化合物的含量为所述可聚合组合物总重量的5-50重量%。
优选地,所述光引发剂选自二苯甲酮、二苯乙醇酮、二苯乙二酮、1-羟基环己基苯甲酮、单酰基氧化膦、双酰基氧化膦中的一种或几种;所述光引发剂的含量为所述可聚合组合物总重量的0.1-6重量%。
优选地,所述可聚合组合物还含有交联剂,所述交联剂为多官能度丙烯酸酯单体,所述交联剂的含量为所述可聚合组合物总重量的2-25重量%。
优选地,所述可聚合组合物还含有稀释剂,所述稀释剂为单官能度丙烯酸酯单体,所述稀释剂的含量为所述可聚合组合物总重量的25-80重量%。
优选地,所述可聚合组合物还含有添加剂,所述添加剂选自无机填料、抗静电剂、流平剂、消泡剂、润滑剂中的一种或几种;所述添加剂的含量为所述可聚合组合物总重量的0.01-20重量%。
另一方面,本发明提供了一种背光模块,包括增亮膜,所述增亮膜为前述的可聚合组合物固化后所形成的增亮膜。该背光模块的增亮膜具有令人满意的辉度值,能够提高液晶显示器的亮度。
又一方面,本发明提供了一种液晶显示器,包括面板和背光模块,所述背光模块为如前所述的背光模块,因而具有令人满意的亮度。
本发明提供的紫外光单体化合物为具有苯并五元杂环结构的丙烯酸酯类单体,由于邻位丙烯酸酯取代基的存在而产生空间位阻效应,使得苯环与氢化芴环、咔唑环形成较大的空间角度,从而使得本发明的紫外光单体化合物具有较高的折射率,同时采用该单体化合物的可聚合组合物相应的具有较高的折射率,由该可聚合组合物形成的增亮膜对光亮度具有较强的增强效果,使得本发明提供的背光模块具有良好的辉度值,从而提高了采用该背光模块的LCD的亮度;另外,本发明提高的紫外光单体化合物的制备方法工艺简单、易于操作。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。
关于本发明术语的说明:“折射率”使指材料(例如:单体、可聚合组合物)的绝对折射率,其含义为电磁辐射在真空中的速度与在该种材料中的速度之比。可采用已知的方法,例如:使用阿贝折射计(美国宾夕法尼亚州匹兹堡市 Fisher Instruments 公司)在可见光区测量折射率。“多官能度丙烯酸酯单体”是指含有两个或两个以上的丙烯酸酯官能团的单体,“单官能度丙烯酸酯单体”是指含有一个丙烯酸酯官能团的单体。
本发明提供了一种可聚合组合物,其包含(a)、至少一种单体化合物;和(b)、光引发剂。所述可聚合物组合物在受到紫外线照射后,能够固化形成具有棱镜花纹的涂层,该涂层可以作为增亮膜,其具有令人满意的辉度值。
下面分别对本发明的单体化合物和光引发剂进行描述。
单体化合物
所述单体化合物为紫外光单体化合物,在光引发剂存在下,通过紫外光照射会聚合并固化,根据本发明的实施例,所述紫外光单体化合物具有式I或式II所示的结构:
式I ; 式II;
其中,R1、R2、R3和R4各自独立地为H、卤素、C1-C5的烷基、苄基、芳香环、C1-C4的烷氧基、氨基、取代氨基或酰胺基;X、Y及Z各自独立地为H、OH或者C1-C5的烷基,m为0至8的整数。
本发明的发明人发现:通过采用式I或式II所示的具有苯并五元杂环结构的丙烯酸酯类单体作为紫外光单体化合物,由于邻位丙烯酸酯取代基的存在而产生空间位阻效应,使得苯环与与氢化芴环、咔唑环形成较大的空间角度,从而使得本发明的紫外光单体化合物具有较高的折射率。
本发明所使用的术语“C1-C5烷基”是指碳原子数为1-5的直链或者支链烷基,包括但不限于:甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-正戊基、2-正戊基、3-正戊基、异戊基等,相似地,“C1-C4的烷氧基”是指碳原子数为1-4的烷氧基。
在优选的情况下,为了降低工艺成本,并使合成工艺更为简单,所述单体化合物可以选择由式I1或式II1表示的化合物:
式I1; 式II1。
本发明还提供了上述结构的单体化合物的制备方法,所述制备方法包括将式III或式IV所示的化合物与式V所示的二元醇在惰性气体保护下在非极性溶剂中加热回流反应5-8小时得到预产物,然后将预产物与丙烯酸在非极性溶剂中加热回流反应2-5小时,得到所述的紫外光单体化合物;
III; IV; V。
其中,式III所示的化合物为邻羟基苯基氢化芴,式IV所示的化合物为邻羟基苯基咔唑,通过苯环上的羟基与式V所示的二元醇发生缩合反应,形成烷氧基结构,得到预产物;然后预产物上的二元醇结构单元上剩余的羟基与丙烯酸发生缩合反应,形成丙烯酸酯结构,即得到相应的紫外光单体化合物。
优选情况下,式III或式IV所示的化合物与式V所示的二元醇的反应在二甲基酰胺(DMF)中进行,预产物与丙烯酸的反应在甲苯中进行。
根据本发明的实施例,当所述可聚合组合物包含两种以上的单体化合物时,所述两种以上的单体化合物可以同时是式I或式II表示的化合物,也可以分别为式I和式II表示的化合物的组合。
在本发明中,单体化合物在可聚合组合物中的含量不受特别限制。根据本发明的一些实施例,基于可聚合组合物的总重量,单体化合物在所述可聚合组合物中的含量为5-50重量%;优选15-30重量%,当单体化合物的含量在优选范围内时,所述可聚合组合物具有更高的折射率。
光引发剂
本发明中所使用的术语“光引发剂” 指的是在经过紫外光照射后会产生自由基,并通过自由基的传递聚合反应的物质,其能够引发上述单体化合物发生聚合反应。
引发剂的种类没有特殊要求,其可直接采用现有技术中常用的各种光引发剂。优选的光引发剂选自二苯甲酮、二苯乙醇酮、二苯乙二酮、1-羟基环己基苯甲酮(I184)、单酰基氧化膦和双酰基氧化膦等中的一种或几种。这些光引发剂都是市售可得的。例如,单酰基氧化膦或双酰基氧化膦光引发剂可以通过以下方式获得:可购自BASF公司(位于美国北卡罗莱纳州Charlotte市)的2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦,商品名为 “Lucirin TPO”;也可购自BASF公司的乙基-2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次磷酸酯(ethyl-2,4,6-trimethylbenzoylphenyl phosphinate),商品名为“Lucirin TPO-L”;以及购自汽巴精化公司的双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦,商品名为“Irgacure 819”。在本发明中,优选地,采用2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮作为光引发剂,其可以购自汽巴精化公司,商品名为Darocur I173;在本发明的另一些优选实施例中,使用1-羟基环己基苯甲酮(I184)作为光引发剂,优选的光引发剂对本发明的单体化合物的聚合反应的引发效率更高,单体化合物更容易聚合后固化形成增亮膜。另外,光引发剂可以以商品名,例如Darocur 4265、Irgacure 651、Irgacure 1800、 Irgacure 369、Irgacure 1700 和Irgacure 907在市场上直接购买到。
根据本发明的实施例,光引发剂的含量不受到特别限制。在优选的情况下,以可聚合组合物的总重量计,光引发剂的含量为0.1重量%至6重量%,使光引发剂的含量在优选范围内时,光引发效率更高,使得单体化合物发生聚合反应的效果更佳。
任选成分
根据本发明的实施例,本发明的可聚合组合物还可以含有其他任选成份,以使得本发明的组合物可以具有附加的效果,改善本发明的可聚合组合物的物理或者化学性能。
根据本发明的实施例,可以添加的任选成分包括交联剂、稀释剂、以及添加剂,所述添加剂选自无机填料、抗静电剂、流平剂、消泡剂和润滑剂等中的一种或者几种,下面分别进行描述。
交联剂
交联剂能将线型或轻度支链型的大分子形成三维网状结构,提高涂层的硬度、耐高温性和耐磨性。本发明所使用的交联剂包括但不限于丙烯酸酯类化合物,例如:选自聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、二丙烯酸己二醇酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸甘油酯和丙氧基化三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯等。当然,可以使用上述的任意一种交联剂,或者可以使用两种或者更多种交联剂的组合。
在本发明中,所述交联剂优选为多官能度丙烯酸酯单体,所述多官能度丙烯酸酯单体用作交联剂,还可提高可聚合组合物的玻璃化转变温度,从而提高其耐温性能。另外,发明人发现,甲基丙烯酸酯基的反应性比丙烯酸酯基的反应性低,因此根据本发明的实施例,交联剂优选采用不含甲基的丙烯酸酯。
根据本发明的实施例,交联剂的含量不受特别限制。但是,当可聚合组合物含有交联剂时,在优选的情况下,基于可聚合组合物的总量,交联剂的含量至少为2重量%,以能够起到使单体化合物有效交联的效果;同时,交联剂的含量不大于25重量%,因为交联剂含量过多会导致折射率降低。
稀释剂
为了避免可聚合组合物的分子量过高,产生的粘度太大,以致于操作性变差,易于涂布时有流平性不良等缺点,影响其固化成膜后的性能,作为本领域技术人员的公知常识,所述可聚合组合物中还含有稀释剂。
在所述可聚合组合物中,所述稀释剂可采用现有技术中常见的各种单官能度丙烯酸酯单体,产生稀释作用,以调整可聚合组合物的粘度。例如:本发明的可聚合组合物可以使用的稀释剂包括但不限于:(甲基)丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯(2-phenoxyl ethyl acrylate)、邻苯基苯乙氧基乙基丙烯酸酯、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 trimethylolpropane triacrylate)、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(propoxylated trimethyloipropane triacrylate)、二季戊四醇六丙烯酸酯((dipentaerythritol hexaacrylate DPHA),以及它们的任意组合。在本发明的优选实施例中,所述稀释剂为邻苯基苯乙氧基乙基丙烯酸酯。
根据本发明的实施例,稀释剂的含量不受特别限制,根据所需的可聚合组合物的粘度进行调节。优选地,基于可聚合组合物的总重量,稀释剂的含量为25-80重量%。
无机填料
添加无机填料可提高固化后组合物所形成涂层的硬度,也具有提升液晶显示器面板辉度的功效。在本发明的实施例中,可以使用的无机填料包括但不限于: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)以及它们的任意组合。优选地,采用二氧化硅、氧化锆、二氧化钛作为无机填料。在本发明的实施例中,无机填料的粒径为约0.01微米至200微米。优选地,无机填料的粒径为0.02微米至100微米。
根据本发明的实施例,基于可聚合组合物的总量,无机填料的含量为2重量%至20重量%。
抗静电剂
可以在可聚合组合物中添加抗静电剂,使其具有抗静电的效果,从而提高作业良率。在本发明的实施例中,可使用的抗静电剂包括但不限于:乙氧基甘油脂肪酸酯、季铵化合物、脂肪胺衍生物、环氧树脂(如聚环氧乙烷)、硅氧烷或其它醇类衍生物(例如聚乙醇酯或聚乙二醇醚)及它们的任意组合。
根据本发明的实施例,基于可聚合组合物的总量,抗静电剂的含量为0.01重量%至0.5重量%。
而其它添加剂,例如:流平剂、消泡剂和润滑剂等,其作用、种类和比例已为本领域技术人员所公知,一般来说,添加剂的含量为所述可聚合组合物总重量的0.01-20重量%,可以根据情况进行选择和添加,在此不再做赘述。
本发明提供的可聚合组合物的制备方法,可直接通过将组合物中各组分混合均匀即可得到,优选情况下,为了缩短混合时间,优选在40℃-80℃下进行混合。
本发明还提供了背光模块,所述背光模块包括增亮膜,所述增亮膜为如上所述的可聚合组合物固化后所形成的增亮膜。可以通过将本发明的可聚合组合物涂布在基材(例如可以是聚对苯二甲酸乙二酯(PET))上,通过紫外射线照射而形成具有棱镜花纹的涂层,即可得到有可聚合组合物形成的增亮膜。进而,通过与包含灯管、导光板及其他各种已知光学膜等在内的常规元件组合制作成背光模块。根据本发明的实施例,增亮膜的厚度为15-25微米,优选地,增亮膜的厚度为20微米。在本发明中,紫外线照射的条件不受特别限制,只要能够形成增亮膜即可。在本发明的优选实施例中,通过剂量为300 J/m2的紫外射线照射而形成具有棱镜花纹的涂层。由此形成的增亮膜具有令人满意的辉度值,能够提高液晶显示器的亮度。
本发明还提供了一种液晶显示器,包括面板和背光模块,所述背光模块为前述的背光模块。在该背光模块上形成有增亮膜,所述增亮膜是由上述可聚合组合物形成的。由此形成的增亮膜具有令人满意的辉度值,能够提高液晶显示器的亮度。因而,本发明的液晶显示器具有令人满意的亮度。
以下将结合实施例对本发明进行更详细地说明,实施例中所采用的原料(除单体化合物外)均可通过商购得到。
实施例1-4
实施例1-4中所使用的原料如下:
(a):式I1所示的单体化合物:
将
与乙二醇在DMF中在氮气保护下加热到80℃反应5小时得到预产物,然后再加入丙烯酸在甲苯中加热到75℃回流反应2小时,得到式I1所示的化合物;
(b):光引发剂I173(购自汽巴精化公司);
(c):交联剂SR294(购自SARTOMER);
(d):稀释剂PBA-001(购自上海致德化学);
按照表1准备原料,将上述原料混合在一起,并于50 °C加热搅拌至形成一种均匀透明的胶体聚合物。将上述制备好的胶态聚合物涂布在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基材上,以紫外射线照射固化形成具棱镜花纹的涂层,即得到由该可聚合组合物形成的厚度为20微米的增亮膜。
表1
|
(a)/ (克) |
(b) /(克) |
(c)/ (克) |
(d)/ (克) |
实施例1 |
0.5 |
0.4 |
2.5 |
6.5 |
实施例2 |
1.0 |
0.4 |
2.5 |
6.0 |
实施例3 |
1.5 |
0.4 |
2.5 |
5.5 |
实施例4 |
2.0 |
0.4 |
2.5 |
5.0 |
将上述实施例1-4制备的增亮膜置于背光模块中,利用BM-7辉度计进行辉度测试。同时以致德化学提供的折射率为1.56的可聚合组合物形成的具棱镜花纹的增亮膜作为对比例1。测试结果如表2所示。
表2
|
辉度 |
实施例1 |
3427 |
实施例 2 |
3446 |
实施例 3 |
3477 |
实施例 4 |
3532 |
对比例1 |
3408 |
实施例5-8
实施例5-8中所使用的原料如下:
(a):式II1化合物:
将 与乙二醇在DMF中在氮气保护下加热到60℃反应8小时得到预产物,然后再加入丙烯酸在甲苯中加热到70℃回流反应5小时,得到式II1所示的化合物;
(b):光引发剂I184(1-羟基环己基苯甲酮);
(c):交联剂SR351(购自SARTOMER)
(d):稀释剂PP-011(邻苯基苯乙氧基乙基丙烯酸酯)
按照表3准备原料,按照实施例1相同的方法制备增亮膜和背光模块,并进行辉度测试,结果如表4所示。
表3
|
(a) (克) |
(b) (克) |
(c) (克) |
(d) (克) |
实施例5 |
0.5 |
0.4 |
2.5 |
6.5 |
实施例6 |
1.0 |
0.4 |
2.5 |
6.0 |
实施例7 |
1.5 |
0.4 |
2.5 |
5.5 |
实施例8 |
2.0 |
0.4 |
2.5 |
5.0 |
对比例2
采用CN1968201A中实施例1公开的方法配制本对比例2的可聚合树脂组合物,将可聚合树脂组合物涂布在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基材上,以紫外光照射固化形成具有棱镜花纹的涂层,即可得到由该可聚合组合物形成的厚度为20微米的增亮膜。
将上述实施例5-8及对比例2制备的增亮膜置于背光模块中,利用BM-7辉度计进行辉度测试,测试结果如表4所示。
表4
|
辉度 |
实施例 5 |
3437 |
实施例 6 |
3435 |
实施例 7 |
3468 |
实施例 8 |
3529 |
对比例2 |
3418 |
根据表2、4所示的结果可以看出,利用本发明实施例的可聚合组合物制备的增亮膜和背光模块的辉度值明显高于对比例1及对比例2的辉度值,说明本发明的增亮膜对光亮度具有较强的增强效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。