CN107850694A - 减反射膜和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种减反射膜和包括该减反射膜的显示装置,所述减反射膜包括:硬涂层;以及在所述硬涂层上形成的低折射率层,其中,在1.47mm2的表面区域中等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和小于0.03mm3,并且在1.47mm2的表面区域中等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和小于0.03mm3。
Description
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年3月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0030396和于2016年3月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0037209的优先权的权益,这两项申请的公开内容通过引用全部并入本申请中。
本发明涉及一种减反射膜和显示装置。更具体地,本发明涉及一种减反射膜,其在应用于高分辨率显示器时具有减少的闪光现象(sparkling phenomenon)和优异的可视性,并且在显示器的制造过程中具有优异的加工性能;以及一种显示装置,其提供诸如优异的外部黑色可视性(external black visibility)和对比度等的光学特性以及高屏幕清晰度。
背景技术
通常,诸如PDP或LCD的平板显示装置配备有减反射膜,用于使从外部入射的光的反射最小化。
作为使光的反射最小化的方法,存在:将填料如无机微粒分散在树脂中并涂布在基膜上来赋予不规则度的方法(防眩光:AG涂层);通过在基膜上形成多个具有不同的折射率的层来利用光的干涉的方法(减反射:AR涂层);或者使它们混合的方法等。
其中,在AG涂层的情况下,反射的光的绝对量与常规硬涂层的量相当,但是,通过利用由不规则度引起的光散射来减少进入眼睛的光的量,可以得到较低的反射效果。然而,由于表面不规则度,AG涂层具有较差的表面清晰度,因此,近来已经对AR涂层进行了许多研究。
对于使用AR涂层的膜,基板上层压有硬涂层(高折射率层)、低反射率涂层等的多层结构已经商业化。然而,在表面上没有不规则的透明涂层(clear coating)的情况下,具有防眩光效果不足并且显示器内部的缺陷容易被看到的缺点。
因此,已经积极地进行许多研究以使从外部入射的光的反射最小化同时保持图像的清晰度。然而,随着显示器的分辨率增加,物理性能的改善程度不足。近来,存在将COT(TFT上的滤色器)结构用作液晶显示装置的液晶面板的情况。
当使用具有这种COT结构的液晶面板时,面板内部的反射率由于电极等中包含的金属而增加,因此,显示器的光学特性如外部黑色可视性和对比度降低。因此,需要开发一种具有优异的减反射功能同时提高显示面板的产量的表面涂膜。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种减反射膜,该减反射膜在应用于高分辨率显示器时具有减少的闪光现象和优异的可视性,并且在显示器的制造过程中具有优异的加工性能。
此外,本发明的另一目的是提供一种显示装置,该显示装置提供诸如优异的外部黑色可视性和对比度等的光学特性以及高屏幕清晰度。
技术方案
为了实现上述目的,本发明提供一种减反射膜,包括:硬涂层;以及在所述硬涂层上形成的低折射率层,其中,在1.47mm2的表面区域中等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和小于0.03mm3,并且在1.47mm2的表面区域中等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和小于0.03mm3。
此外,在本发明中,可以提供一种包括上述减反射膜的显示装置。
下文中,将更详细地描述根据本发明的具体实施方案的减反射膜和显示装置。
在本说明书中,可光聚合的化合物统指当用光照射时,例如,当用可见光或紫外光照射时引起聚合反应的化合物。
此外,氟系化合物指在化合物中含有至少一个氟元素的化合物。
此外,(甲基)丙烯酰基((meth)acryl)可以包括丙烯酰基(acryl)和甲基丙烯酰基(methacryl)两者。
此外,(共)聚合物((co)polymer)可以包括共聚物和均聚物两者。
此外,中空二氧化硅粒子指由硅化合物或有机硅化合物衍生的二氧化硅粒子,其中,在二氧化硅粒子的表面上和/或内部存在空隙。
根据本发明的一个实施方案,可以提供一种减反射膜,包括:硬涂层;以及在所述硬涂层上形成的低折射率层,其中,在1.47mm2的表面区域中等于或高于减反射膜表面的平均线的峰的凸部的体积之和小于0.03mm3,并且在1.47mm2的表面区域中等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和小于0.03mm3。
此处,“峰的凸部”指在减反射膜的表面上的凹凸形状中向上突出的凸起部分,“谷的凹部”指在减反射膜的表面上的凹凸形状中向下凹陷的凹陷部分。
硬涂层可以由在其一个表面上具有精细不规则度的涂层组成,通常被称为AG涂层。具体地,硬涂层的表面具有高度为数百纳米至数微米的凹凸结构。其上形成有凹凸结构的膜具有优异的防眩光效果,因为当光从外部进入时其可以引起漫反射,但是从内部呈现出的图像在表面上失真,从而导致图像的清晰度和分辨率降低的问题。此外,UHD(超高分辨率)以上的高分辨率显示器存在严重的图像失真,因此,必须控制凹凸结构。
因此,为了得到能够同时实现减反射效果和可视性的最佳表面凹凸结构,本发明人已经对能够有效地分析减反射膜的表面凹凸结构的参数进行了研究。结果,本发明人通过实验已经发现,可以通过减反射膜的每预定范围的表面区域中平均线以上的峰的凸部与平均线以下的谷的凹部的体积之和来容易地理解表面凹凸结构,从而完成本发明。特别地,当表面不规则体(surface irregularities)的高度低于表面不规则体的高度参数时,减反射膜的表面不规则体的峰的凸部和谷的凹部所占据的体积的参数是有用的。
具体地,当表面凹凸结构的10点平均粗糙度(Rz)为0.2μm以下时,体积参数对于理解减反射膜的表面凹凸结构会特别有用。例如,由于平均粗糙度(Rz)值的降低表示表面凹凸形状的高度的降低,因此,平均粗糙度(Rz)的值越小,则具有最大高度的不规则体和具有最小高度的不规则体之间的差异越小,因此,难以仅通过其高度来理解不规则体的形状。
因此,本发明人已经对具有低高度的凹凸形状的减反射膜反复地进行研究,结果发现,即使不规则体具有相同的高度,但是随着不规则体的尺寸、数目和形状的不同,膜的防眩光功能也存在差异,因此,作为同时具有不规则体的高度和形状的信息的三维变量,体积参数比诸如平均粗糙度(Rz)的高度参数更适合作为表示其的参数。
另外,可以证实,当减反射膜的表面不规则体的峰和谷具有特定范围内的体积时,能够实现如下减反射膜,该减反射膜使由低折射率层引起的反射率降低,并且具有优异的防眩光效果和可视性。
具体地,在减反射膜的1.47mm2的表面区域中等于或高于平均线的峰的凸部所占据的体积可以小于0.03mm3,或者为0.001mm3至0.03mm3或0.01mm3至0.03mm3。此外,在减反射膜的1.47mm2的表面区域中等于或低于平均线的谷的凹部所占据的体积可以小于0.03mm3,或者为0.001mm3至0.03mm3或0.01mm3至0.03mm3。
在减反射膜的1.47mm2的表面区域中等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和指在任意设定的测量表面区域中,高度等于或高于平均线的凸部所占据的部分之和;在减反射膜的1.47mm2的表面区域中等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和指在任意设定的测量表面区域中,高度等于或低于平均线的凹部所占据的部分之和。
此处,“平均线”指在垂直于减反射膜的表面的平面上切割该表面时,通过相位补偿低通滤波器已经除去截面中出现的曲线中比预定波长短的部分之后,以相同的方式计算峰的面积之和与谷的面积之和的峰高的值。1.47mm2的表面区域可以通过控制水平线的长度和/或垂直线的长度来设置,例如,可以设置为1.40mm×1.05mm。
等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和与等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和可以通过非接触式表面形状测量仪(3D光学轮廓仪)来测量。具体地,由于减反射膜包括在硬涂层上形成的低折射率层,因此,减反射膜的表面的等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和与等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和可以相对于低折射率层的表面得到。
此处,由于在减反射膜的1.47mm2的表面区域中等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和或者等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和分别在大于0且小于0.03mm3的范围内,因此,可以减少外部反射,同时使表面的外部不规则度最小化。
如果在减反射膜的1.47mm2的表面区域中等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和或者等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和为0,由于不存在防眩光效果的功能,因此会具有遮盖力差的问题;如果在硬涂层的1.47mm2的表面区域中等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和或者等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和大于或等于0.03mm3,由于具有比实际所需的更高的遮盖力,因此膜的可视性会劣化。
因此,在1.47mm2的表面区域中等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和小于0.03mm3,同时,等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和小于0.03mm3的减反射膜可以同时表现出优异的减反射功能和可视性。
另外,所述减反射膜表现出如优异的耐磨性、抗磨损性或耐擦伤性等的机械性能,并且这些性能可以通过随着涂布硬涂层和低折射率涂层而变化的外部不规则度的特性,以及形成低折射率层的组合物的特性来实现。低折射率层的组合物的细节将在后面描述。
另外,为了改善对面板缺陷的遮盖力同时保持减反射膜的可视性,可以赋予减反射膜雾度。减反射膜的总雾度定义为内部雾度(internal haze)和外部雾度(externalhaze)的总和,总雾度可以通过测量相对于减反射膜本身的雾度来得到。内部雾度可以通过将雾度值为0的粘合剂粘附于表面以形成平坦层或者通过在碱处理过的表面上涂布平坦层来测量,定义总雾度和内部雾度值之后,可以定义外部雾度值。
具体地,当减反射膜的内部雾度大于0且小于10%时,可以改善对面板缺陷的遮盖力同时保持清晰度。当减反射膜的内部雾度为0%时,对面板的遮盖力会降低,当减反射膜的内部雾度为10%以上时,会引起可视性的降低,如对比度降低。
另外,当减反射膜的外部雾度大于0%且小于0.5%,或者大于0且等于或小于0.2%时,可以制备具有减少的闪光现象和高分辨率的减反射膜。当减反射膜的外部雾度为0%时,不能实现低反射效果,当减反射膜的外部雾度等于或高于0.5%时,会引起分辨率下降。上述范围内的外部雾度可以通过表面不规则度来实现,所述表面不规则度由在1.47mm2的表面区域中总体积为小于0.03mm3的等于或高于平均线的峰的凸部,以及总体积为小于0.03mm3的等于或低于平均线的谷的凹部所组成。
如上所述,减反射膜在1.47mm2的表面区域中等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和可以小于0.03mm3,等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和可以小于0.03mm3;内部雾度可以大于0且小于10%,外部雾度可以大于0且小于1%;并且在380nm至780nm的波长区域中可以表现出小于5%的平均反射率。具体地,在380nm至780nm的波长区域中,减反射膜的平均反射率可以等于或小于3.5%或者等于或小于2.0%,或者等于或小于1.5%。因此,所述减反射膜可以使减反射功能最大化并且抑制由COT面板中的外部光等引起的可视性的降低。
减反射膜的等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和与等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和、反射率、内部雾度以及外部雾度可以通过用于形成减反射膜的硬涂层的硬涂层组合物的组成及其形成方法来控制,并且也会受到用于形成与减反射膜的表面相对应的低折射率层的组合物的组成及其形成方法的影响。尽管减反射膜的表面上的大多数不规则度通过表现出硬涂层的凹凸形状来呈现,但是减反射膜的表面上的不规则度的高度和形状甚至可以通过低折射率层而改变,因此,考虑到由低折射率层引起的不规则度的变化,优选适当地控制涂层的不规则度的高度和形状。
具体地,在1.47mm2的表面区域中等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和小于0.03mm3并且等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和小于0.03mm3的减反射膜可以通过如下方式实现:通过改变形成硬涂层的组合物中的有机粒子和无机粒子两者的尺寸和数量、有机粒子与无机粒子之间的比例、以及有机粒子与粘合剂之间的比例,来将粒子的聚集调节至理想水平。
例如,通过降低组合物中有机粒子和无机粒子的量以降低粒子的聚集,可以降低不规则体的高度。或者,可以通过使用比聚集的粒子具有更优异的分散性的有机粒子来防止粒子的聚集,从而降低凹凸形状的高度。此处,当一起添加适量的无机粒子时,有机粒子的分散性可以通过无机粒子的表面处理剂与有机粒子的表面处理剂之间的极性差异来控制,因此,表面不规则体的尺寸和形状可以随着粒子的聚集程度的改变而被控制。
另外,即使使用具有相同组成的组合物,在1.47mm2的表面区域中等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和小于0.03mm3并且等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和小于0.03mm3的减反射膜也可以通过控制硬涂层和/或低折射率层的厚度来实现。
具体地,随着硬涂层和/或低折射率层的厚度增加,随着粒子而变化的表面不规则体会嵌入涂层中,因此,表面不规则体的高度会降低。当硬涂层和/或低折射率层的厚度增加时,这些层的厚度变得比有机粒子或无机粒子的尺寸更厚。因此,即使当形成具有较大的粒子聚集的突起时,也不显著地认为它们是在表面上的不规则体,因此,它们可以表现为低高度的不规则体。
由此,通过调节用于形成硬涂层和/或低折射率层的组合物以及用于形成硬涂层和/或低折射率层的工艺条件,减反射膜的表面上的凹凸形状的体积参数、反射率、内部雾度和外部雾度可以被调节在特定范围内。
另一方面,硬涂层可以由硬涂层组合物形成,所述硬涂层组合物包含:可光聚合的化合物、光引发剂以及有机微粒或无机微粒。具体地,硬涂层可以包含:粘合剂树脂,该粘合剂树脂含有可光聚合的化合物的(共)聚合物;以及分散在所述粘合剂树脂中的有机或无机微粒。
用于形成硬涂层的硬涂层组合物中包含的可光聚合的化合物可以是在用诸如紫外线的光照射时能够引起聚合反应的可光聚合的/可光固化的化合物,并且可以是本领域中的常规材料。
具体地,硬涂层中包含的可光聚合的化合物的(共)聚合物可以是由选自以下物质中的至少一种形成的(共)聚合物:反应性丙烯酸酯低聚物,包括聚氨酯丙烯酸酯低聚物、环氧丙烯酸酯低聚物、聚酯丙烯酸酯和聚醚丙烯酸酯;以及多官能丙烯酸酯单体,包括二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇羟基五丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三亚甲基丙基三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、三甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯和乙二醇二丙烯酸酯。
另外,可光聚合的化合物的(共)聚合物还可以包含重均分子量为10,000以上的高分子量(共)聚合物。此处,高分子量(共)聚合物可以是选自纤维素类聚合物、丙烯酰类聚合物(acryl-based polymers)、苯乙烯类聚合物、环氧化物类聚合物、尼龙类聚合物、氨基甲酸酯类聚合物和聚烯烃聚合物中的至少一种。
硬涂层含有有机或无机微粒以及可光聚合的化合物的(共)聚合物,以赋予表面不规则度和内部雾度。有机或无机微粒可以是粒径为0.5μm至10μm或0.5μm至5μm,优选为1μm至5μm的球形粒子。
有机或无机微粒的粒径可以等于或大于0.5μm以表现出表面不规则度和内部雾度,并且就涂层的雾度或厚度而言,可以等于或小于10μm。例如,当微粒的粒子尺寸过度增大至超过10μm时,为了补充细小的表面不规则度,必须增加涂层的厚度,因此,膜的抗裂性会降低并且膜会被弯曲,这会存在问题。
对有机或无机微粒的具体实例没有限制,但是,例如,有机和无机微粒可以是包括(甲基)丙烯酰类树脂、苯乙烯类树脂、环氧树脂和尼龙树脂的有机微粒,或者可以是包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铟、二氧化锡、氧化锆和氧化锌的无机微粒。
基于100重量份的可光聚合的化合物的(共)聚合物,硬涂层可以含有0.1重量份至20重量份或1重量份至15重量份,优选地为1重量份至10重量份的有机或无机微粒。
基于100重量份的可光聚合的化合物的(共)聚合物,当有机或无机微粒的含量小于0.1重量份时,不能充分实现由内部散射引起的雾度值。相反,基于100重量份的可光聚合的化合物的(共)聚合物,当有机或无机微粒的量超过20重量份时,由于涂层的雾度较高,对比度会降低,并且由于涂层组合物的粘度增加,会观察到较差的涂布性能。
另外,有机或无机微粒的折射率与形成基质的可光固化的树脂的折射率不同。根据粒子的含量来确定适当的折射率差,并且折射率差优选为0.01至0.5。当微粒与可光固化的树脂之间的折射率差小于0.01时,会难以得到合适的雾度值。相反,当微粒与可光固化的树脂之间的折射率差超过0.5时,由于存在必须使用非常少量的粒子的情况,因此,无法得到理想水平的表面凹凸形状。
具体地,有机和无机微粒可以是选自以下物质中的至少一种:有机微粒,包括(甲基)丙烯酰类树脂、苯乙烯类树脂、环氧树脂、尼龙树脂和它们的共聚物树脂;以及无机微粒,包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铟、二氧化锡、氧化锆和氧化锌。
更具体地,有机微粒可以是选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯、苯乙烯、对甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对乙基苯乙烯、间乙基苯乙烯、对氯苯乙烯、间氯苯乙烯、对氯甲基苯乙烯、间氯甲基苯乙烯、苯乙烯磺酸、对叔丁氧基苯乙烯、间叔丁氧基苯乙烯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、乙烯基醚、烯丙基丁基醚、烯丙基缩水甘油醚、(甲基)丙烯酸、马来酸、不饱和羧酸、烷基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈和(甲基)丙烯酸酯中的至少一种。
另外,对于有机微粒,可以使用选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、聚丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺型、聚酰亚胺型、聚砜、聚苯醚、聚缩醛、环氧树脂、酚树脂、硅树脂、三聚氰胺树脂、苯并胍胺、聚二乙烯基苯、聚二乙烯基苯-苯乙烯共聚物、聚二乙烯基苯-丙烯酸酯共聚物、聚邻苯二甲酸二烯丙酯和三烯丙基异氰脲酸酯聚合物中的一种单一物质,或者是它们中的两种以上的共聚物,但是不限于此。
同时,硬涂层还可以包含直径为1nm至50nm的无机纳米粒子。预定官能团或化合物可以结合至无机纳米粒子的表面。无机纳米粒子可以存在于有机或无机微粒的表面上或者可以单独存在,并且可以顺利地控制硬涂层的表面不规则度的形状并且改善涂层的机械特性。无机纳米粒子的具体实例包括氧化硅、氧化铝、二氧化钛等。
此处,硬涂层还可以包含直径大于50nm且为120nm以下的无机纳米粒子。因此,硬涂层可以仅包含直径为1nm至50nm的无机纳米粒子,或者可以包含直径为1nm至50nm的无机纳米粒子和直径大于50nm且为120nm以下的无机纳米粒子两者,作为无机纳米粒子。例如,基于100重量份的可光聚合的化合物的(共)聚合物,硬涂层中无机纳米粒子的含量可以为10重量份以下。
另外,基于有机或无机微粒以及无机纳米粒子的总重量,硬涂层可以含有3重量%至10重量%或4重量%至10重量%,或者5重量%至10重量%的直径为1nm至50nm的无机纳米粒子。
当将硬涂层中直径为1nm至50nm的无机纳米粒子调节至上述范围时,由于实现了足够的由内部散射引起的雾度值,同时粒子的聚集程度得到控制,从而能够实现具有理想的高度和形状的不规则度,因此,可以控制减反射膜的体积参数。
例如,当直径为1nm至50nm的无机纳米粒子的含量低于3重量%时,聚集体的尺寸不受控制,因此,当应用于显示器时会产生缺陷像素或者黑色对比度会降低。相反,当直径为1nm至50nm的无机纳米粒子的含量高于10重量%时,内部散射效应会不均匀地表现,并且由于粒子聚集的尺寸不均匀,因此当应用于显示器时会产生缺陷像素。
用于形成硬涂层的硬涂层组合物可以包含光引发剂,对于光引发剂,可以使用本领域中公知的任意光引发剂而没有特别地限制。光引发剂的实例包括选自1-羟基环己基苯基酮、苄基二甲基缩酮、羟基二甲基苯乙酮、安息香、安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香异丙基醚和安息香丁基醚中的一种单一物质或两种以上的混合物,但是本发明不局限于上述实例。
此处,基于100重量份的可光聚合的化合物,光引发剂的添加量可以为0.1重量份至10重量份。基于100重量份的可光聚合的化合物,当光引发剂的含量小于0.1重量份时,由紫外线照射引起的光固化不能充分发生。相反,基于100重量份的可光聚合的化合物,当光引发剂的含量超过10重量份时,最终形成的减反射膜的膜强度会降低,并且与硬涂层上的低折射率层的粘附性会降低。
另一方面,形成硬涂层的硬涂层组合物还可以包含有机溶剂。当添加这种有机溶剂时,对其组成没有限制。然而,考虑到确保涂层组合物的适当粘度和最终形成的膜的膜强度,基于100重量份的可光固化的树脂,有机溶剂的用量可以优选为50重量份至700重量份,更优选为100重量份至500重量份,最优选为150重量份至450重量份。
此处,其组成中对可以使用的有机溶剂的类型没有限制,但是可以使用选自具有1至6个碳原子的低级醇、乙酸酯、酮、溶纤剂、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙二醇单甲醚和二甲苯中的至少一种类型或一种混合物。
此处,低级醇的实例包括甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇或双丙酮醇,但是不限于此。此外,对于乙酸酯,可以使用乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯或乙酸溶纤剂,对于酮,可以使用甲基乙基酮、甲基异丁基酮、乙酰丙酮或丙酮,但是不限于上述实例。
另一方面,用于形成硬涂层的硬涂层组合物还可以包含选自流平剂(levelingagent)、润湿剂和消泡剂中的至少一种添加剂。此处,基于100重量份的可光聚合的化合物,添加剂的含量可以分别为0.01重量份至10重量份。
流平剂用于使使用硬涂层组合物涂布的涂膜的表面均匀。此外,由于润湿剂用于降低硬涂层组合物的表面能,因此,当将硬涂层组合物涂布在透明基底层上时,有助于实现均匀涂布。
此处,可以添加消泡剂来除去硬涂层组合物中的气泡。
另外,流平剂、润湿剂和消泡剂可以影响硬涂层组合物的微粒或纳米粒子的分散性以及不规则度的形成。
另一方面,低折射率层可以由用于形成低折射率层的可光固化的涂层组合物形成,所述可光固化的涂层组合物包含:可光聚合的化合物;无机微粒;被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷;含有光反应性官能团的氟系化合物;以及光聚合引发剂。具体地,低折射率层可以包含:粘合剂树脂,该粘合剂树脂包含可光聚合的化合物、含有光反应性官能团的氟系化合物和被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷之间的交联聚合物;以及分散在所述粘合剂树脂中的无机微粒。
此处,基于100重量份的可光聚合的化合物,低折射率层可以含有0.5重量份至25重量份的被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷。
当使用包含特定量的被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷的可光固化的涂层组合物时,可以得到如下减反射膜,该减反射膜可以实现低反射率和高透光率,并且可以表现出优异的机械性能同时改善低折射率层的屏幕清晰度;以及一种显示装置,该显示装置能够改善耐碱性,同时确保优异的耐磨性或耐擦伤性。
在过去,主要尝试添加纳米尺度的各种粒子(例如,二氧化硅、氧化铝、沸石等粒子)的方法来改善减反射膜中包括的低折射率层的耐擦伤性。然而,根据该方法,可以在一定程度上确保耐擦伤性,但是纳米尺度的粒子表现出较低的表面处理速率,而且也存在如下限制:由于尺寸较小,因此,随着暴露于预处理溶液的比表面积增加,耐碱性显著降低。
相反,基于100重量份的可光聚合的化合物,一个实施方案的可光固化的涂层组合物包含0.5重量份至25重量份或1.5重量份至19重量份的被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷,从而提供能够同时实现较高的耐碱性和耐擦伤性,同时具有低反射率和高透光率的低折射率层,此外,可以提高最终制备的减反射膜或应用这种减反射膜的显示装置的性能和质量。
具体地,由于反应性官能团存在于被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷的表面上,因此,可以提高在可光固化的涂层组合物的光固化时所形成的涂膜或粘合剂树脂的机械性能,例如,耐擦伤性。此外,与过去已知的使用二氧化硅、氧化铝、沸石等的微粒的情况不同,由于硅氧烷键(-Si-O-)位于分子内部,因此,被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷可以提高在可光固化的涂层组合物的光固化时所形成的涂膜或粘合剂树脂的耐碱性。
如上所述,基于100重量份的可光聚合的化合物,可光固化的涂层组合物包含0.5重量份至25重量份或1.5重量份至19重量份的被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷。因此,在粘合剂树脂中,由被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷衍生的部分相对于由可光聚合的化合物衍生的部分的重量比可以为0.005至0.25或0.015至0.19。
当可光固化的涂层组合物中被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷相对于可光聚合的化合物的含量太小时,会难以确保在可光固化的涂层组合物的光固化时所形成的涂膜或粘合剂树脂的足够的耐碱性。相反,当可光固化的涂层组合物中被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷相对于可光聚合的化合物的含量太大时,由可光固化的涂层组合物制备的低折射率层或减反射膜的透明度会降低,并且耐擦伤性甚至会降低。
在聚倍半硅氧烷中取代的反应性官能团可以包括选自醇、胺、羧酸、环氧化物、酰亚胺、(甲基)丙烯酸酯、腈、降冰片烯、烯烃[烯丙基(ally)、环烯基或乙烯基二甲基甲硅烷基等]、聚乙二醇、硫醇和乙烯基中的至少一种,并且可以优选地是环氧化物或(甲基)丙烯酸酯。
反应性官能团的更具体的实例包括:(甲基)丙烯酸酯、具有1至20个碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯、具有3至20个碳原子的烷基环烷基环氧化物和具有1至10个碳原子的环烷烃环氧化物。
(甲基)丙烯酸烷基酯表示未与(甲基)丙烯酸酯键合的“烷基”的另一部分是键合位置,环烷基环氧化物表示未与环氧化物键合的“环烷基”的另一部分是键合位置,烷基环烷烃环氧化物表示未与环烷烃环氧化物键合的“烷基”的另一部分是键合位置。
另一方面,除了上述反应性官能团之外,被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷还可以包含选自具有1至30个碳原子的直链或支链烷基、具有6至30个碳原子的环己基和具有6至30个碳原子的芳基中的至少一个非反应性官能团。这样,由于反应性官能团和非反应性官能团在聚倍半硅氧烷中进行表面取代,因此,被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷中的硅氧烷键(-Si-O-)位于分子的内部而不暴露于外部,从而进一步提高在可光固化的涂层组合物的光固化时所形成的涂膜或粘合剂树脂的耐碱性。特别地,当与反应性官能团一起引入到聚倍半硅氧烷中的非反应性官能团是具有6个以上碳原子或6至30个碳原子的直链或支链烷基或者是具有6至30个碳原子的环己基时,涂膜或粘合剂树脂的耐碱性的改善效果更高得多。
另一方面,聚倍半硅氧烷可以由(RSiO1.5)n(其中,n为4至30或8至20)表示,并且可以具有多种结构,如无规的、梯形、笼形和部分笼形等。
然而,为了提高由一个实施方案的可光固化的涂层组合物制备的低折射率层和减反射膜的物理性能和质量,可以使用被至少一个反应性官能团取代的具有笼形结构的多面体低聚倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxane)作为被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷。
此外,更优选地,被至少一个官能团取代的具有笼形结构的多面体低聚倍半硅氧烷可以在分子中包含8至20个硅原子。
被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷的至少一个或所有硅原子可以被上述反应性官能团取代,此外,被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷的至少一个硅原子可以被反应性官能团取代,此外,未被反应性官能团取代的硅原子可以被上述非反应性官能团取代。
由于被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷的至少一个硅原子被反应性官能团取代,因此,可以提高在可光固化的涂层组合物的光固化时所形成的涂膜或粘合剂树脂的机械性能。此外,由于其余的硅原子被非反应性官能团取代,因此,在分子结构上呈现空间位阻,这显著降低硅氧烷键(-Si-O-)暴露于外部的频率或概率,从而可以提高在可光固化的涂层组合物的光固化时所形成的涂膜或粘合剂树脂的耐碱性。
更具体地,当聚倍半硅氧烷被反应性官能团和非反应性官能团两者取代时,在聚倍半硅氧烷中取代的反应性官能团与非反应性官能团的摩尔比为0.20以上或0.3以上,并且可以为0.20至6,或者为0.3至4或0.4至3。当在聚倍半硅氧烷中取代的反应性官能团与非反应性官能团之间的比例在上述范围内时,聚倍半硅氧烷分子中的空间位阻可以最大化,由此,可以显著降低硅氧烷键(-Si-O-)暴露于外部的频率或概率,并且可以进一步提高在可光固化的涂层组合物的光固化时所形成的涂膜或粘合剂树脂的机械性能或耐碱性。
另外,当聚倍半硅氧烷被反应性官能团和非反应性官能团两者取代时,被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷的100摩尔%的硅原子可以被反应性官能团和非反应性官能团取代,同时满足上述在聚倍半硅氧烷中取代的反应性官能团与非官能反应性基团的摩尔比。
另一方面,被至少一个反应性官能团取代的具有笼形结构的多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)的实例包括:被至少一个醇取代的POSS,如TMP二醇异丁基POSS、环己二醇异丁基POSS、1,2-丙二醇异丁基POSS、八(3-羟基-3-甲基丁基二甲基甲硅烷氧基)POSS(octa(3-hydroxy-3methylbutyldimethylsiloxy)POSS)等;被至少一个胺取代的POSS,如氨丙基异丁基POSS、氨丙基异辛基POSS、氨乙基氨丙基异丁基POSS、N-苯基氨丙基POSS、N-甲基氨丙基异丁基POSS、八铵基POSS(octaammonium POSS)、氨基苯基环己基POSS、氨基苯基异丁基POSS等;被至少一个羧酸取代的POSS,如马来酰胺酸-环己基POSS、马来酰胺酸-异丁基POSS、八马来酰胺酸POSS等;被至少一个环氧基取代的POSS,如环氧环己基异丁基POSS、环氧环己基POSS、缩水甘油基POSS、缩水甘油基乙基POSS、缩水甘油基异丁基POSS、缩水甘油基异辛基POSS等;被至少一个酰亚胺取代的POSS,如马来酰亚胺环己基POSS、马来酰亚胺异丁基POSS等;被至少一个(甲基)丙烯酸酯基取代的POSS,如丙烯酰氧基异丁基POSS(acryloisobutyl POSS)、(甲基)丙烯酰基异丁基POSS((meth)acrylisobutyl POSS)、(甲基)丙烯酸酯基环己基POSS、(甲基)丙烯酸酯基异丁基POSS、(甲基)丙烯酸酯基乙基POSS、(甲基)丙烯酰基乙基POSS、(甲基)丙烯酸酯基异辛基POSS、(甲基)丙烯酰基异辛基POSS、(甲基)丙烯酰基苯基POSS、(甲基)丙烯酰基POSS、丙烯酰氧基POSS(acrylo POSS)等;被至少一个腈基取代的POSS,如氰基丙基异丁基POSS等;被至少一个降冰片烯取代的POSS,如降冰片烯基乙基乙基POSS、降冰片烯基乙基异丁基POSS、降冰片烯基乙基二硅烷基异丁基POSS(norbornenylethyl disilanoisobutyl POSS)、三降冰片烯基异丁基POSS等;被至少一个乙烯基取代的POSS,如烯丙基异丁基POSS、单乙烯基异丁基POSS、八环己烯基二甲基甲硅烷基POSS(octacyclohexenyldimethylsilyl POSS)、八乙烯基二甲基甲硅烷基POSS(octavinyldimethylsilyl POSS)、八乙烯基POSS等;被至少一个烯烃取代的POSS,如烯丙基异丁基POSS、单乙烯基异丁基POSS、八环己烯基二甲基甲硅烷基POSS(octacyclohexenyldimethylsilyl POSS)、八乙烯基二甲基甲硅烷基POSS(octavinyldimethylsilyl POSS)、八乙烯基POSS等;被具有5至30个碳原子的PEG取代的POSS;或者被至少一个硫醇基取代的POSS,如巯基丙基异丁基POSS或巯基丙基异辛基POSS等。
另一方面,一个实施方案的具有可光固化性能的涂层组合物可以包含含有光反应性官能团的氟系化合物。由于包含含有光反应性官能团的氟系化合物,因此,由具有可光固化性能的涂层组合物制备的低折射率层和减反射膜可以具有降低的反射率和改善的透光率,并且可以进一步提高耐碱性和耐擦伤性。
氟系化合物可以包含至少一个光反应性官能团或被至少一个光反应性官能团取代,光反应性官能团指可以通过照射光,例如,通过照射可见光或紫外光而参与聚合反应的官能团。光反应性官能团可以包括已知能够通过照射光而参与聚合反应的各种官能团。其具体实例包括(甲基)丙烯酸酯基、环氧基、乙烯基或硫醇基。
含有光反应性官能团的氟系化合物的氟含量可以为1重量%至25重量%。当含有光反应性官能团的氟系化合物中的氟的含量太小时,氟成分不能充分地构造在由上述实施方案的具有可光固化性能的涂层组合物得到的最终产品的表面上,从而难以充分确保诸如耐碱性的物理性能。相反,当含有光反应性官能团的氟系化合物中的氟的含量太大时,由一个实施方案的具有可光固化性能的涂层组合物得到的最终产品的表面特性会降低,或者在随后得到最终产品的工艺中,缺陷产品的发生率会提高。另一方面,为了使在随后制造应用减反射膜的最终产品(例如,TV或显示屏)的工艺中会出现的由剥离(peel-off)恒定电压引起的问题最小化,低折射率层可以包含氟含量为1重量%至25重量%的具有光反应性官能团的氟系化合物。
含有光反应性官能团的氟系化合物还可以包含硅或硅化合物。换言之,含有光反应性官能团的氟系化合物可以在其中任选地含有硅或硅化合物,具体地,含有光反应性官能团的氟系化合物中硅的含量可以为0.1重量%至20重量%。
含有光反应性官能团的氟系化合物中包含的硅可以通过防止由上述实施方案的具有可光固化性能的涂层组合物得到的低折射率层中的雾度的产生来提高透明度。另一方面,如果含有光反应性官能团的氟系化合物中硅的含量变得太大,则由上述实施方案的具有可光固化性能的涂层组合物得到的低折射率层的耐碱性会降低。
含有光反应性官能团的氟系化合物的重均分子量(由通过GPC方法测定的聚苯乙烯换算)可以为2,000至200,000。当含有光反应性官能团的氟系化合物的重均分子量太小时,由实施方案的具有可光固化性能的涂层组合物得到的低折射率层不会具有足够的耐碱特性。此外,当含有光反应性官能团的氟系化合物的重均分子量太大时,由实施方案的具有可光固化性能的涂层组合物得到的低折射率层不会具有足够的耐久性和耐擦伤性。
具体地,含有光反应性官能团的氟系化合物可以是:i)被至少一个光反应性官能团取代并且在至少一个碳上被至少一个氟取代的脂肪族化合物或脂肪族环状化合物;ii)被至少一个光反应性官能团取代、至少一个氢被氟取代,并且至少一个碳被硅取代的杂脂肪族化合物或杂脂肪族环状化合物;iii)被至少一个光反应性官能团取代并且在至少一个硅上被至少一个氟取代的聚二烷基硅氧烷类聚合物(例如,聚二甲基硅氧烷类聚合物);iv)被至少一个光反应性官能团取代并且至少一个氢被氟取代的聚醚化合物,或者i)至iv)中的两种以上的混合物,或它们的共聚物。
基于100重量份的可光聚合的化合物,具有可光固化性能的涂层组合物可以含有1重量份至75重量份的含有光反应性官能团的氟系化合物。当含有光反应性官能团的氟系化合物相对于可光聚合的化合物的添加量过多时,上述实施方案的组合物的涂布性能会降低,或者由上述实施方案的具有可光固化性能的涂层组合物得到的低折射率层不会具有足够的耐久性或耐擦伤性。相反,当含有光反应性官能团的氟系化合物相对于可光聚合的化合物的量太少时,由上述实施方案的具有可光固化性能的涂层组合物得到的低折射率层不会具有足够的耐碱性。
另一方面,可光聚合的化合物可以包含含有(甲基)丙烯酸酯基或乙烯基的单体或低聚物。具体地,可光聚合的化合物可以包含含有一个以上、两个以上或三个以上(甲基)丙烯酸酯基或乙烯基的单体或低聚物。
含有(甲基)丙烯酸酯基的单体或低聚物的具体实例包括:季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三氯乙烯二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷聚乙氧基三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸六乙酯、甲基丙烯酸丁酯或它们中的两种以上的混合物,或者氨基甲酸酯改性的丙烯酸酯低聚物、环氧丙烯酸酯低聚物、醚丙烯酸酯低聚物、树枝状丙烯酸酯低聚物,或它们中的两种以上的混合物。此处,低聚物的分子量优选为1,000至10,000。
含有乙烯基的单体或低聚物的具体实例包括二乙烯基苯、苯乙烯或对甲基苯乙烯。
对具有可光固化性能的涂层组合物中的可光聚合的化合物的含量没有特别地限制。然而,考虑到最终制备的低折射率层和减反射膜的机械性能,具有可光固化性能的涂层组合物的固体含量中的可光聚合的化合物的含量可以为20重量%至80重量%。具有可光固化性能的涂层组合物的固体含量仅指除了具有可光固化性能的涂层组合物中的液体成分,例如,可以如下面所描述的任选地包含的有机溶剂之外的固体成分。
另一方面,除了上述单体或低聚物之外,可光聚合的化合物还可以包含氟系(甲基)丙烯酸酯类化合物。当还包含氟系(甲基)丙烯酸酯类化合物时,氟系(甲基)丙烯酸酯类化合物与含有(甲基)丙烯酸酯基或乙烯基的单体或低聚物的重量比可以为0.1%至10%。
氟系(甲基)丙烯酸酯类化合物的具体实例包括选自下面的化学式11至15中的至少一种化合物。
[化学式11]
在上面的化学式11中,R1是氢或具有1至6个碳原子的烷基,a是0至7的整数,b是1至3的整数。
[化学式12]
在上面的化学式12中,c是1至10的整数。
[化学式13]
在上面的化学式13中,d是1至11的整数。
[化学式14]
在上面的化学式14中,e是1至5的整数。
[化学式15]
在上面的化学式15中,f是4至10的整数。
考虑到低折射率层或减反射膜的特性,具有可光固化性能的涂层组合物可以包含无机微粒,并且可以包含本领域中公知的无机微粒。此处,无机微粒指直径为纳米或微米单位的无机粒子。
具体地,无机微粒可以是数均粒径为10nm至100nm的中空二氧化硅粒子。中空二氧化硅粒子指在粒子的表面上和/或内部存在空隙的二氧化硅粒子。中空二氧化硅粒子可以具有比中空粒子的折射率更低的折射率,从而可以表现出优异的减反射性能。
中空二氧化硅粒子的数均粒径可以为10nm至100nm,优选地为20nm至70nm,更优选地为30nm至70nm,粒子的形状优选地为球形,但是可以是无定形的。
另外,对于中空无机纳米粒子,可以单独使用表面涂布有氟系化合物的中空无机纳米粒子,或者可以与表面未涂布氟系化合物的中空无机纳米粒子组合使用。当中空无机纳米粒子的表面涂布有氟系化合物时,可以进一步降低表面能。因此,中空无机纳米粒子可以更均匀地分布在上述实施方案的具有可光固化性能的涂层组合物中,并且可以进一步改善由具有可光固化性能的涂层组合物得到的膜的耐久性和耐擦伤性。
作为用氟系化合物涂布中空无机纳米粒子的表面的方法,可以使用公知的粒子涂布方法、聚合方法等,而没有任何限制。例如,可以将中空无机纳米粒子和氟系化合物在水和催化剂的存在下进行溶胶-凝胶反应,由此通过水解和缩合反应使氟系化合物可以键合至中空无机纳米粒子的表面。
另外,中空二氧化硅粒子可以以分散在预定分散介质中的胶体相包含在组合物中。含有中空二氧化硅粒子的胶体相可以包含有机溶剂作为分散介质。
此处,中空二氧化硅可以包含在其表面上取代的预定官能团,从而更容易分散在有机溶剂中。对可以在中空二氧化硅粒子的表面上取代的有机官能团的实例没有特别地限制,但是,例如,(甲基)丙烯酸酯基、乙烯基、羟基、胺基、烯丙基、环氧基、羟基、异氰酸酯基、胺基或氟等可以在中空二氧化硅的表面上取代。
中空二氧化硅粒子的胶体相中的中空二氧化硅粒子的固体含量可以鉴于一个实施方案的具有可光固化性能的涂层组合物中的中空二氧化硅的含量范围以及具有可光固化性能的涂层组合物的粘度等来确定,例如,胶体相中中空二氧化硅粒子的固体含量可以在5重量%至60重量%的范围内。
此处,分散介质中的有机溶剂的实例包括:醇,如甲醇、异丙醇、乙二醇和丁醇等;酮,如甲基乙基酮和甲基异丁基酮等;芳香烃,如甲苯和二甲苯等;酰胺,如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮等;酯,如乙酸乙酯、乙酸丁酯和γ-丁内酯等;醚,如四氢呋喃和1,4-二噁烷等;或它们的混合物。
基于100重量份的可光聚合的化合物,用于制备低折射率层的可光固化的涂层组合物可以包含10重量份至320重量份或50重量份至200重量份的中空二氧化硅粒子。当添加过量的中空粒子时,由于粘合剂的含量降低,涂膜的耐擦伤性和耐磨性会降低。
另一方面,可以使用已知可用于可光固化的树脂组合物的任意化合物作为光聚合引发剂,而没有特别地限制。具体地,可以使用二苯甲酮类化合物、苯乙酮类化合物、联咪唑类化合物、三嗪类化合物、肟类化合物或它们中的两种以上的混合物。
基于100重量份的可光聚合的化合物,光聚合引发剂的用量可以为0.1重量份至100重量份。当光聚合引发剂的量太少时,可光固化的涂层组合物在光固化步骤中不能固化,从而会出现残留物质。相反,当光聚合引发剂的量太大时,未反应的引发剂会作为杂质残留,或者交联密度会降低,使得制备的膜的机械性能会降低或者反射率会显著提高。
另一方面,具有可光固化性能的涂层组合物还可以包含有机溶剂。
有机溶剂的非限制性实例包括酮、醇、乙酸酯和醚,或它们中的两种以上的混合物。
有机溶剂的具体实例包括:酮,如甲基乙基酮、甲基异丁基酮、乙酰丙酮或异丁基酮等;醇,如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇或叔丁醇等;乙酸酯,如乙酸乙酯、乙酸异丙酯或聚乙二醇单甲醚乙酸酯等;醚,如四氢呋喃或丙二醇单甲醚等;或它们中的两种以上的混合物。
有机溶剂可以在将待包含在具有可光固化性能的涂层组合物中的各成分混合时添加,或者可以在将各成分以分散的或混合的状态添加到有机溶剂中时包含在具有可光固化性能的涂层组合物中。当具有可光固化性能的涂层组合物中的有机溶剂的含量太小时,具有可光固化性能的涂层组合物的流动性会降低,导致最终制备的膜中诸如产生条纹的缺陷。此外,当添加过量的有机溶剂时,固体含量降低,并且涂布和成膜不充分,因此膜的物理性能或表面特性会降低,并且在干燥和固化工艺的过程中会产生缺陷。因此,具有可光固化性能的涂层组合物可以包含有机溶剂,使得所述涂层组合物中包含的组分的总固体含量的浓度可以为1重量%至50重量%或2重量%至20重量%。
另一方面,减反射膜可以通过如下方式得到:将硬涂层组合物涂布在基底的一侧上并对其进行干燥和光固化,接着将用于形成低折射率层的可光固化的涂层组合物涂布在形成的硬涂层上,然后对涂布产品进行光固化。此处,硬涂层可以是半固化的,并且最优选的方法是在对低折射率层进行固化时进行最终固化。
对基底的具体类型和厚度没有特别地限制,可以使用已知可用于制备低折射率层或减反射膜的任意基底,而没有特别地限制。例如,可以使用纤维素膜,如三乙酰基纤维素(TAC)膜、二乙酰基纤维素膜、乙酰丙基纤维素膜和乙酰丁基纤维素膜等;聚酯膜,如聚对苯二甲酸乙二醇酯膜和聚萘二甲酸乙二醇酯膜等;聚醋酸乙烯酯膜;聚碳酸酯膜;聚砜膜;聚丙烯酰膜;聚酰胺膜;聚苯乙烯膜;或延迟膜,但是不限于此。
可以使用通常用于涂布可光固化的涂层组合物的方法和装置,而没有特别地限制,例如,可以使用棒涂布方法(如Meyer棒法)、凹版涂布方法、双辊反向涂布方法、真空狭缝式模具涂布方法和双辊涂布方法等。
在使具有可光固化性能的涂层组合物光固化的步骤中,可以照射波长为200nm至400nm的紫外线或可见光线,照射过程中的照射剂量优选地为100mJ/cm2至4,000mJ/cm2。对曝光时间没有特别地限制,可以根据所使用的曝光装置、照射光的波长或曝光量来适当地调整。
另外,在使具有可光固化性能的涂层组合物光固化的步骤中,可以进行氮气吹扫等以防止引发剂被氧气分解。
另一方面,最终干燥的硬涂层的厚度可以大于5μm且小于10μm。当硬涂层的厚度为5μm以下时,有机粒子或无机粒子聚集,这会导致在减反射膜的表面上出现不规则分布的高度较大的峰。相反,当硬涂层的厚度为10μm以上时,缺点在于在处理涂膜时会容易出现裂纹。
此处,低折射率层的厚度可以为1nm至300nm或50nm至200nm。通过将硬涂层和低折射率层的厚度调节至上述范围内,可以将体积参数调节在上述范围内,从而提高图像的清晰度,同时保持减反射膜的防眩光功能。
另一方面,根据本发明的另一实施方案,可以提供一种包括上述减反射膜的显示装置。
所述显示装置可以是液晶显示装置,包括:彼此相对的一对偏光板;顺序地堆叠在所述一对偏光板之间的薄膜晶体管、滤色器和液晶单元;以及背光单元。
图1a和图1b分别示出了配备有根据本发明的一个实施方案的减反射膜的常规TFT显示装置和COT平板显示装置的示意性结构。
另外,也可以用在偏光板与背光单元之间设置减反射膜的结构来代替图1a和图1b中示出的结构。
有益效果
根据本发明,可以提供一种减反射膜,该减反射膜在应用于高分辨率显示器时具有减少的闪光现象和优异的可视性,并且在显示器的制造过程中具有优异的加工性能;以及一种显示装置,该显示装置提供诸如优异的外部黑色可视性和对比度的光学特性以及高屏幕清晰度。
将所述减反射膜应用于高分辨率显示器,从而提供面板缺陷的高遮盖力以及优异的减反射性能和可视性。特别地,可以将其应用于具有高内板反射率的COT面板以表现出减反射性能。
附图说明
图1a示意性地示出了配备有实施例1的减反射膜的常规TFT显示装置的截面;
图1b示意性地示出了配备有实施例1的减反射膜的COT平板显示装置的截面;
图2是在实施例1中制备的减反射膜的表面的光学显微图像(反射模式,放大倍率:20倍);
图3是在比较例3中制备的减反射膜的表面的光学显微图像(反射模式,放大倍率:10倍)。
具体实施方式
将通过实施例更详细地描述本发明的具体实施方案。然而,这些实施例仅用于说明的目的,并且本发明的具体实施方案的公开并不意在受这些实施例的限制。
<制备实施例:硬涂层组合物和用于形成低折射率层的可光固化的涂层组合物的制备>
(1)硬涂层组合物的制备
通过均匀地混合下面的表1的组分来制备硬涂层组合物。表1中使用的所有组分的含量以g为单位表示。此外,在表1中,粒子的总和指有机微粒和无机纳米粒子的总和。
[表1]
1)PETA:季戊四醇三丙烯酸酯(分子量为298g/mol)
2)TMPTA:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(分子量为296g/mol)
3)8BR-500:氨基甲酸酯类丙烯酰低聚物,分子量为250,000g/mol,由Taisei FineChemical制备。
4)UA-306T:氨基甲酸酯类丙烯酰低聚物,分子量为1,000g/mol,由Kyoeisha制备。
5)I184(Irgacure 184):光引发剂,由Ciba制备。
6)BYK-300:流平剂,由Tego制备。
7)IPA(异丙醇)
8)EtOH(乙醇)
9)微粒1:丙烯酰-苯乙烯共聚物树脂,它是体积平均粒径为2μm且折射率为1.555的球形有机微粒,Techpolymer,由Sekisui Plastic制备。
10)二氧化硅1:体积平均粒径为100nm的二氧化硅粒子,X24-9600A,由Shinetsu制备。
11)二氧化硅2分散液:体积平均粒径为12nm的纳米二氧化硅以30重量%的比例分散在甲醇中的分散液,MA-ST,由Nissan Chemical制备。
(2)用于形成低折射率层的可光固化的涂层组合物的制备
将表2中的组分混合在甲基异丁基酮(MIBK)与二丙酮醇(DAA)的1:1(重量比)的混合溶液中并且稀释至5重量%的固体含量,从而制备用于形成低折射率层的可光固化的涂层组合物。表2中使用的所有组分的含量以g为单位表示。
[表2]
制备实施例5 | 参考制备实施例1 | |
二季戊四醇五丙烯酸酯 | 39 | 42 |
THRULYA 4320 | 220 | 220 |
RS907 | 26.7 | 0 |
EP0408 | 3 | 3 |
Irgacure-184 | 6 | 6 |
1)二季戊四醇五丙烯酸酯,分子量为524.51g/mol,由Kyoeisha制备。
2)THRULYA 4320:中空二氧化硅分散液,在MIBK溶剂中的固体含量为20重量%,由Catalysts and Chemicals Ltd制备。
3)RS907:含有光反应性官能团的氟系化合物,在MIBK溶剂中稀释至固体含量为30重量%,由DIC制备。
4)EP0408:聚倍半硅氧烷,由Hybrid Plastics制备。
<实施例和比较例:减反射膜的制备>
如下面的表3中所示,将在上述制备实施例中分别制备的硬涂层组合物用Meyer棒涂布至三乙酰基纤维素(TAC)膜上,在90℃下干燥1分钟,并用150mJ/cm3的紫外线照射来制备硬涂层。
之后,将在上述制备实施例中制备的用于制备低折射率层的树脂组合物用Meyer棒#3涂布至硬涂层上,并在90℃下干燥1分钟。在氮气吹扫下,将由此干燥的产物用180mJ/cm2的紫外线照射来制备厚度为110nm的低折射率层,随后,制备防眩光/减反射膜。
[表3]
<实验例:硬涂层和减反射膜的物理性能的测量>
根据下面的方法测量上面制备的硬涂层的物理性能以及包含所述硬涂层的减反射膜的物理性能,并示于表4中。
1.减反射膜的内部雾度和外部雾度的测量
减反射膜的总雾度是内部雾度和外部雾度的总和。通过下面的方法测量总雾度和内部雾度之后,可以通过总雾度与内部雾度之间的差来得到外部雾度。具体地,根据JIS K7361标准测量透光率三次,并且使用雾度计(HM-150,A光源,由Murakami制造)根据JIS K7105标准测量雾度三次,然后计算各个测量的平均值来得到总雾度。此外,为了使涂层的表面平坦,将雾度为0的粘合剂涂布在表面上,使得外部不规则体嵌入粘合剂中,然后用雾度计测量雾度三次,并计算平均值来得到内部雾度。之后,通过从总雾度值中减去内部雾度值来得到外部雾度值。
2.减反射膜的等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和以及等于或小于平均线的谷的凹部的体积之和的测量
使用白光三维光干涉轮廓仪(3D光轮廓仪,型号:NewView 7300,由Zygo制造)测量硬涂层的表面的等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和以及等于或小于平均线的谷的凹部的体积之和。此处,在透镜的放大倍率为10倍且软件缩放的放大倍率为0.5倍的条件下测量1.40×1.05mm2的区域。
将由此制备的减反射膜以平坦状态放置在样品台上,在得到光学轮廓图像之后进行分析。此处,分别测量在1.47mm2的表面区域中等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和以及等于或小于平均线的谷的凹部的体积之和。
3.减反射膜的平均反射率的测量
使用由SHIMADZU制造的SolidSpec 3700测量平均反射率。
具体地,将黑胶带(3M)粘附在基膜的未形成硬涂层的表面上以防止光透射,将测量条件设定为采样间隔为1nm,时间常数为0.1秒,狭缝宽度为20nm,中等扫描速度。之后,在室温下对减反射膜照射波长区域为380nm至780nm的光,通过应用100T模式来测量反射率。
4.减反射膜的光泽度的测量
使用由BYK Gardner制造的micro-TRI-gloss测量在20°和60°角处的光泽度。
具体地,将黑胶带(由3M制造的乙烯基黑胶带472)粘附在基膜的未形成硬涂层的表面上以防止光透射,将光的入射角定义为在20°和60°角处测量至少5次的数据的平均值。
5.耐擦伤性的测量
在负载下以27rpm的速度用钢丝绒(#0000)对在实施例和比较例中得到的减反射膜的表面来回摩擦10次。通过确认用肉眼观察到的1cm以下的划痕为1个以下时的最大负载,来评价耐擦伤性。
6.减反射膜的缺陷不规则体的评价
为了确认在实施例和比较例中制备的减反射膜是否存在缺陷不规则体,将黑胶带(由3M制造的乙烯基黑胶带472)粘附在减反射膜的未形成硬涂层的表面上以防止光透射,然后使用光学显微镜(由Olympus制造的BX-51)拍摄反射图像。拍摄的图像的尺寸为640×480像素,放大倍率可以选自10倍或20倍。将光量调节为从光学显微镜射出的最大光量的50%至100%的范围内。
在使用的图像中观察减反射膜的表面上是否存在彩虹污点(rainbow stains),并根据下面的标准进行评价。如果减反射膜中存在这种彩虹污点,会导致在随后的工艺中出现缺陷像素,因此,优选不存在彩虹污点。评价结果中实施例1和比较例3的减反射膜的光学显微图像分别示于图2和图3中。
<测量标准>
×:不存在彩虹污点。
△:存在1至3个彩虹污点(放大倍率为20倍)。
○:存在大于3个彩虹污点(放大倍率为20倍)。
[表4]
如表4中所示,可以证实,即使使用相同的用于硬涂层的组合物,硬涂层的厚度为5μm以下的减反射膜(比较例1和2),以及在用于硬涂层的组合物中直径为12nm的纳米二氧化硅(无机纳米粒子)的含量过多或过少的减反射膜(比较例3至5)仍不满足本发明的体积参数的范围。
另一方面,可以证实,实施例的减反射膜可以表现出较低的外部雾度并且同时确保改善的耐擦伤性,并且同时满足:等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和小于0.03mm3;以及等于或小于平均线的谷的凹部的体积之和小于0.03mm3两者。
另外,在具有不同时包含含有光反应性官能团的氟系化合物和被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷的用于低折射率层的组合物的参考例1的情况下,可以证实,其满足本发明的体积参数的范围,但是与实施例相比,耐擦伤性降低。
此外,参照图2和图3,具有上述物理性能的实施例的减反射膜表现出均匀的表面凹凸形状,并且与比较例的减反射膜不同,不存在彩虹污点,因此,可以实现没有缺陷像素的液晶显示装置。
Claims (22)
1.一种减反射膜,包括:硬涂层;以及在所述硬涂层上形成的低折射率层,
其中,在1.47mm2的表面区域中等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和小于0.03mm3,并且在1.47mm2的表面区域中等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和小于0.03mm3。
2.根据权利要求1所述的减反射膜,
其中,所述等于或高于平均线的峰的凸部的体积之和与所述等于或低于平均线的谷的凹部的体积之和分别是通过非接触式表面形状测量仪(3D光学轮廓仪)测量的结果。
3.根据权利要求1所述的减反射膜,
其中,所述减反射膜在380nm至780nm的波长范围中的平均反射率小于5%。
4.根据权利要求1所述的减反射膜,
其中,所述减反射膜的内部雾度大于0且小于10%。
5.根据权利要求1所述的减反射膜,
其中,所述减反射膜的外部雾度大于0且小于0.5%。
6.根据权利要求1所述的减反射膜,
其中,所述硬涂层包含:粘合剂树脂,该粘合剂树脂含有可光聚合的化合物的(共)聚合物;以及分散在所述粘合剂树脂中的有机或无机微粒。
7.根据权利要求6所述的减反射膜,
其中,基于100重量份的所述可光聚合的化合物的(共)聚合物,所述硬涂层包含0.1重量份至20重量份的所述有机或无机微粒。
8.根据权利要求6所述的减反射膜,
其中,基于所述有机或无机微粒以及无机纳米粒子的总重量,所述硬涂层还包含3重量%至10重量%的直径为1nm至50nm的无机纳米粒子。
9.根据权利要求8所述的减反射膜,
其中,所述硬涂层还包含直径大于50nm且为120nm以下的无机纳米粒子。
10.根据权利要求1所述的减反射膜,
其中,所述低折射率层包含:粘合剂树脂,该粘合剂树脂包含可光聚合的化合物、含有光反应性官能团的氟系化合物和被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷之间的交联聚合物;以及分散在所述粘合剂树脂中的无机微粒。
11.根据权利要求10所述的减反射膜,
其中,在所述聚倍半硅氧烷上取代的反应性官能团包括选自醇、胺、羧酸、环氧化物、酰亚胺、(甲基)丙烯酸酯、腈、降冰片烯、烯烃、聚乙二醇、硫醇和乙烯基中的至少一种官能团。
12.根据权利要求11所述的减反射膜,
其中,所述被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷还被选自具有1至30个碳原子的直链或支链烷基、具有6至30个碳原子的环己基和具有6至30个碳原子的芳基中的至少一个非反应性官能团取代。
13.根据权利要求10所述的减反射膜,
其中,所述被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷包括被至少一个反应性官能团取代的具有笼形结构的多面体低聚倍半硅氧烷。
14.根据权利要求13所述的减反射膜,
其中,所述具有笼形结构的多面体低聚倍半硅氧烷的硅原子中的至少一个被反应性官能团取代,未被反应性官能团取代的其余硅原子被非反应性官能团取代。
15.根据权利要求14所述的减反射膜,
其中,在所述聚倍半硅氧烷上取代的所述反应性官能团与所述非反应性官能团的摩尔比为0.20以上。
16.根据权利要求10所述的减反射膜,
其中,所述可光聚合的化合物包含含有(甲基)丙烯酸酯基或乙烯基的单体或低聚物。
17.根据权利要求10所述的减反射膜,
其中,所述氟系化合物中含有的光反应性官能团是选自(甲基)丙烯酸酯基、环氧基、乙烯基和硫醇基中的至少一种。
18.根据权利要求10所述的减反射膜,
其中,所述含有光反应性官能团的氟系化合物的氟含量为1重量%至25重量%,并且包括选自以下物质中的至少一种:i)被至少一个光反应性官能团取代并且在至少一个碳上被至少一个氟取代的脂肪族化合物或脂肪族环状化合物;ii)被至少一个光反应性官能团取代、至少一个氢被氟取代并且至少一个碳被硅取代的杂脂肪族化合物或杂脂肪族环状化合物;iii)被至少一个光反应性官能团取代并且在至少一个硅上被至少一个氟取代的聚二烷基硅氧烷类聚合物;以及iv)被至少一个光反应性官能团取代并且至少一个氢被氟取代的聚醚化合物。
19.根据权利要求10所述的减反射膜,
其中,所述无机微粒是数均粒径为10nm至100nm的中空二氧化硅粒子。
20.根据权利要求10所述的减反射膜,
其中,所述低折射率层包含:基于100重量份的所述可光聚合的化合物,1重量份至75重量份的所述含有光反应性官能团的氟系化合物,0.5重量份至25重量份的所述被至少一个反应性官能团取代的聚倍半硅氧烷,以及10重量份至320重量份的所述无机微粒。
21.根据权利要求1所述的减反射膜,
其中,所述硬涂层的厚度大于5μm且小于10μm,所述低折射率层的厚度为1nm至300nm。
22.一种显示装置,该显示装置包括权利要求1至21中的任意一项所述的减反射膜。
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