CN1997460A - 涂膜的制备方法、抗反射薄膜及其制备方法、使用该膜的偏振片和图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抗反射薄膜的制备方法,包括使用缝模将涂布液涂敷到由支撑辊支撑并连续运行的基料上形成至少一层,所述层在干燥状态下的厚度为200nm或更小并且折射率低于所述基料的折射率。该缝模在运行的基料的下游具有边缘,该边缘沿运行的基料方向的平台段长度是30-100μm的,并且在运行的基料上游的缝模的边缘与基料表面之间的间距调整至比在运行的基料下游的缝模的边缘与基料表面之间的间距大30-120μm。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂膜的制备方法,该方法包括在连续的条形基底(本文后面简称为基料)上连续形成涂膜,本发明还涉及一种抗反射薄膜及其制备方法、使用该膜的偏振片和使用它们的图像显示装置。
背景技术
由于信息-通信相关设备和音频视频设备等的更高的性能和更广的普及,对使用10nm-100nm级的薄膜的部件的需求快速膨胀并且越发需要以高生产率制备这种薄膜。这些薄膜经常用作光学部件并且具有这些光学功能的薄膜常常称之为光学薄膜。光学薄膜具有约1/4-至1-倍可见光波长的膜厚(光学薄膜厚度nd=物理薄膜厚度×折射率)并且能够具有诸如单层薄膜或多层薄膜的各种功能。使用光学薄膜的主要产品包括:带通道滤波器、分色镜、分色滤光器、冷镜滤光器、光束分离器、抗反射薄膜、近红外线滤波器、激光镜和ND滤波器。
具有抗反射层的抗反射薄膜用于各种图像显示装置例如液晶显示器(LCD)、等离子体显示板(PDP)、电致发光显示器(ELD)和阴极射线管(CRT)。它们也用于眼镜和照相机的透镜。
作为这些抗反射薄膜,通常使用层合金属氧化物的透明薄膜制得的多层薄膜。使用多个透明薄膜的原因在于这样做可以防止可见区中最宽可能波长区的光反射。
这些金属氧化物的透明薄膜已通过化学蒸汽沉积(CVD)法或物理蒸汽沉积(PVD)法形成,特别是真空蒸汽沉积或溅射法为一种物理蒸汽沉积法。尽管金属氧化物的透明薄膜作为抗反射薄膜具有优异的光学特性,然而,通过蒸汽沉积或溅射的成膜法的生产率低,因此不适合大规模生产。
作为上述蒸汽沉积法的替代方法,已提出通过涂布无机细粒形成抗反射薄膜的方法(日本已审申请公布60-59250、日本专利申请特开59-50401、7-151904、2003-200097和2003-211052)。这些专利文献中,日本已审申请公布60-59250提出一种抗反射薄膜,它由具有非常细的孔隙和为细粒形式的有机物质的抗反射层构成。该抗反射层是通过涂布法形成的。涂层在涂布操作之后经过活化气体处理,并且通过从涂层中除去这些气体形成非常细的孔隙。
日本专利申请特开59-50401公开了一种通过依次层合基底、具有高折射率的层和具有低折射率的层而形成的抗反射薄膜,以及通过在上述抗反射薄膜的基底以及具有高折射率的层之间提供具有中折射率的层而形成的抗反射薄膜。该具有低折射率的层是通过涂布聚合物或无机细粒形成的。
日本专利申请特开7-151904提出了一种通过口模式涂布法形成抗反射层的方法。日本专利申请特开2003-200097和2003-211052提出了通过口模式涂布法形成抗反射层的方法,其中对模构造进行设计以确保薄膜涂布足够精确。
然而,当打算通过涂布法形成抗反射薄膜时,由于涂膜的厚度非常薄,约为可见波长的1/2-至1/4-倍,几纳米级的厚度不匀性将产生大的偏差。此外,每层微小的厚度不匀性将导致变色和色调的大的偏移,导致视觉可识别的不匀性。因此,保证精确控制膜厚的涂布工艺非常重要。抗反射薄膜制备过程中最有可能发生膜厚不匀性的部分是经过涂布并在涂布操作之后干燥的部分。
与上述提议相反,已主要使用浸涂、微凹版涂布和逆辊涂布法作为涂布抗反射薄膜的方法。
然而,在浸涂法中,涂布液在流体接受槽中的振动不可避免,这样更有可能发生阶梯形不匀性。在逆辊涂布法和微凹版涂布法中,与涂布有关的辊的偏心率或偏转使得更有可能发生阶梯形不匀性。而且,在微凹版涂布法中,涂布量的不匀性可能随凹版印刷辊的制备精度或者辊和刀片随它们彼此碰撞次数的改变而发生。
此外,由于这些涂布法属于后计量型,因此相当难保证稳定的膜厚。结果,在这些涂布法中,存在对升高涂布速度的限制,并因此它们不能充分利用它们的高生产率的特性,尽管它们的生产率比蒸汽沉积法的高。
同时,日本专利申请特开7-151904中提及的上述口模式涂布法是预计量型,并因此具有高度稳定的膜厚的优点。然而,在该方法中,使用常用的模构造进行薄膜涂布,它可以仅仅实现与上述涂布法差不多高的涂布速度。特别是,在薄层例如抗反射层的涂布中,在与运输透明基底的方向垂直和平行的方向上明显产生膜厚不匀性,并且难以保持膜厚的稳定性。
相反,日本专利申请特开2003-200097和2003-211052描述了在该文提及的口模式涂布法中,由于模构造经过设计,因此可以高精度地进行薄膜涂布。
然而,即使用这些专利说明书中公开的模构造进行薄膜涂布,难以根据涂布液的类型实现高速涂布薄膜,并且有时薄膜涂布本身不可能。而且,即使在高速涂布薄膜步骤可以保持湿膜的厚度稳定,由于在高速涂布薄膜步骤之后即刻的干燥步骤中引起膜厚不匀性,因此有时不能获得令人满意的平面。
当涂布液含有有机溶剂时,特别是当在薄膜涂布和干燥步骤中引起的几纳米级的膜厚不匀性作为缺陷平面可肉眼观察到时,这种不匀性导致薄膜质量明显降低。
在干燥步骤中,经常使用热风干燥。热风干燥的优点在于干燥效率;然而,存在的问题是不能制得均匀涂层。特别是,在干燥过程中,空气直接或者经有孔板、校正板等冲击涂布表面并使得涂布表面处于紊乱状态,涂层的厚度变得不均匀,或者对流使得从涂布表面的溶剂蒸发的速度不均匀,这样导致所谓桔皮表面的发生。通过控制空气吹向涂膜的条件来降低溶剂蒸发的速度,可以获得令人满意的平面;然而,如果降低涂布速度来增加生产率,那么干燥步骤需要更长时间来完成干燥。因此,在生产率增加方面这不是优选的。
鉴于上述情形作出了本发明。因此,本发明的一个目的是提供一种涂膜的制备方法和一种抗反射薄膜的制备方法,它们都提供具有高清晰度图像特性和优异的抗反射性能和防眩光性能的所得薄膜。并且本发明的另一目的是提供一种抗反射薄膜的制备方法,它提供高膜厚均匀性的所得薄膜并且其生产率优于其它涂布法例如蒸汽沉积法。
发明内容
为了实现上述目的,本发明的第一方面是一种抗反射薄膜的制备方法,包括使用缝模将涂布液涂敷到由支撑辊支撑并连续运行的透明基底上以在该透明基底上形成至少一层,所述层在干燥状态下的厚度为200nm或更小并且折射率低于透明基底的折射率,特征在于缝模在运行的透明基底的下游具有第一边缘,所述第一边缘沿透明基底的运行方向的平台段长度是30-100μm,并且在运行的透明基底上游的缝模的第二边缘与透明基底表面之间的间距设置为比在运行的透明基底下游的缝模的第一边缘与透明基底表面之间的间距大30-120μm。
换言之,在对上述问题的解决方法进行深入研究之后,本发明人发现一种新的抗反射薄膜的制备方法,其中通过使用包括具有设计形状的缝模的涂布设备,可以稳定地制备厚度为200nm或更小的涂布薄层,例如用于抗反射薄膜的涂布层,并且不会引起膜厚不匀性。
本发明的第二方面是根据本发明的第一方面的抗反射薄膜的制备方法,特征在于涂布液在涂布时具有20.0mPa·sec或更小的粘度,并将该涂布液以2.0-5.0ml/m2的量涂敷到透明基底上。不仅设计缝模的形状,而且指定涂敷到透明基底上的涂布液的量和粘度,使其可以获得令人满意的平面。
特别是,当涂敷到透明基底上的涂布液的量为20ml/m2或更小时本发明是可用的;然而,为了稳定地形成厚度为200nm或更小的涂布层,涂敷到透明基底上的涂布液的量需要是2-5ml/m2。并且这样做可以获得令人满意的平面。如果涂布液的量小于2ml/m2,那么不可能将涂布液涂敷到透明基底的整个表面,而如果该量大于5ml/m2,由于干燥过程中引起的紊乱,因此在涂层中产生不匀性。
本发明的第三方面是根据本发明的第一或第二方面的抗反射薄膜的制备方法,特征在于在上述透明基底上实质上依次形成折射率不同的三层:中折射率层、高折射率层和低折射率层。在透明基底上形成这三层可以制得高质量抗反射薄膜。
本发明的第四方面是根据本发明的第三方面的抗反射薄膜的制备方法,特征在于相对于抗反射薄膜的设计波长λ(=400-680nm),中折射率层满足下式1,高折射率层满足下式2,低折射率层满足下式3:
(λ/4)×0.80<n1d1<(λ/4)×1.00 (式1)
(λ/2)×0.75<n2d2<(λ/2)×0.95 (式2)
(λ/4)×0.95<n3d3<(λ/4)×1.05 (式3)
其中,在式1中,n1代表中折射率层的折射率和d1代表中折射率层的层厚(nm);在式2中,n2代表高折射率层的折射率和d2代表高折射率层的层厚(nm);以及在式3中,n3代表低折射率层的折射率和d3代表低折射率层的层厚(nm)。
本发明的第五方面是根据本发明的第四方面的抗反射薄膜的制备方法,特征在于与具有1.45-1.55的折射率的上述透明基底相比,中折射率层具有1.60-1.65的折射率n1,高折射率层具有1.85-1.95的折射率n2,并且低折射率层具有1.35-1.45的折射率n3。
本发明的第六方面是根据本发明的第一至第五方面中任一项的抗反射薄膜的制备方法,特征在于折射率比上述透明基底的折射率低的层或低折射率层由热固树脂和/或可离子辐射固化的含氟树脂构成。
本发明的第七方面是根据本发明的第三、第四和第六方面中任一项的抗反射薄膜的制备方法,特征在于高折射率层包含无机细粒,所述无机细粒含有二氧化钛作为主要成分并包含至少一种选自钴、铝和锆的元素,并具有1.55-2.40的折射率。
本发明的第八方面是根据本发明的第一至第七方面中任一项的抗反射薄膜的制备方法,特征在于抗反射薄膜在折射率比透明基底的折射率低的层或低折射率层与透明基底之间包括至少一层硬涂层。提供这种硬涂层可以制得高质量抗反射薄膜。
本发明的第九方面是根据本发明的第一至第八方面中任一项的抗反射薄膜的制备方法,特征在于构成抗反射薄膜的一层或多层连续形成没有卷起。连续形成这些层可以增加抗反射薄膜的生产率。
本发明的第十方面是一种抗反射薄膜,特征在于包括至少一层由本发明的第一至第九方面中任一项所述的方法获得的层。
本发明的第十一方面是一种涂膜的制备方法,使用缝模将涂布液涂敷到连续运行的基料上,使得所得涂层在干燥状态下具有200nm或更小的厚度,特征在于缝模在运行的基料的下游具有第一边缘,所述第一边缘沿基料的运行方向的平台段长度是30μm-100μm,并且使用干燥设备将涂敷到基料上的涂布液干燥,该干燥设备使用一种干燥器在进行干燥的同时避免与涂布表面相邻的空气的扰动,所述干燥器具有在涂敷之后即刻围绕基料的外壳,并在干燥时保持涂布表面的溶剂蒸汽的高浓度。
本发明的第十二方面是根据本发明的第十一方面的涂膜的制备方法,特征在于在基料在干燥器内运行通过的位置的涂布表面侧提供有冷凝和回收涂布液中的溶剂的冷凝器。
本发明的第十三方面是根据本发明的第十二方面的涂膜的制备方法,特征在于冷凝器包括冷却机构,由此可以控制其温度。
本发明的第十四方面是一种涂膜的制备方法,通过使用缝模将涂布液涂敷到连续运行的基料上,使得所得涂层在干燥状态下具有200nm或更小的厚度,特征在于缝模在运行的基料的下游具有第一边缘,所述第一边缘沿基料的运行方向的平台段长度是30μm-100μm,并且使用干燥设备将涂膜表面干燥,该干燥设备进行干燥的同时沿涂膜的表面使气体移动,使得气体相对于运行的基料的速度是-0.1m/sec至0.1m/sec。
本发明的第十五方面是一种涂膜的制备方法,使用缝模将涂布液涂敷到连续运行的基料上,使得所得涂层在干燥状态下具有200nm或更小的厚度,并在干燥设备中干燥该涂层,特征在于缝模在运行的基料的下游具有第一边缘,所述第一边缘沿基料的运行方向的平台段长度是30μm-100μm,并且干燥设备设计成能够使从涂敷到基料上的涂布液中蒸发的有机溶剂气体经校正件中的孔排放到排气室,并将进入排气室的有机溶剂气体经排气管排放到外面,同时将基料运输通过干燥设备。
本发明的第十六方面是根据本发明的第十一到第十五方面中任一项的涂膜的制备方法,特征在于在运行的基料上游的缝模的第二边缘与基料表面之间的间距设置为比在基料下游的缝模的第一边缘与基料之间的间距大。
本发明的第十七方面是根据本发明的第十六方面的涂膜的制备方法,特征在于在连续运行的基料上游的缝模的第二边缘与上述基料表面之间的间距设置为比在基料下游的缝模的第一边缘与基料之间的间距大30μm-120μm。
本发明的第十八方面是根据本发明的第十一到第十七方面中任一项的涂膜的制备方法,特征在于干燥设备的总长使得花费2秒钟或更长的时间将上述涂膜运输通过干燥设备,并且涂布液中的溶剂在干燥设备中的蒸发速率是0.3g/(m2·sec)或更高。
本发明的第十九方面是一种抗反射薄膜,特征在于该抗反射薄膜是通过根据本发明的第十一至第十八方面中任一项的涂膜的制备方法制得的。
本发明的第二十方面是一种抗反射薄膜,特征在于该抗反射薄膜包括根据本发明的第十九方面的涂膜,并且该涂膜具有至少一层干燥状态下厚度为200nm或更小并且折射率比作为基料的透明基底的折射率低的层。
本发明的第二十一方面是一种偏振片,特征在于该偏振片包括偏振薄膜和涂敷在该偏振薄膜的至少一个表面上的本发明的第十方面的涂膜、第二十方面的涂膜和本发明的第十九方面的抗反射薄膜中的任意一种。
本发明的第二十二方面是一种偏振片,特征在于该偏振片包括偏振薄膜、涂敷在该偏振薄膜的一个表面上的本发明的第十方面的涂膜、第二十方面的涂膜和本发明的第十九方面的抗反射薄膜中任意一种和涂敷在该偏振薄膜的另一表面上的各向异性光学补偿薄膜。
本发明的第二十三方面是一种图像显示装置,特征在于该图像显示装置包括本发明的第十方面的涂膜、第二十方面的涂膜和本发明的第十九方面的抗反射薄膜中至少一种。
本发明的第二十四方面是一种图像显示装置,特征在于该图像显示装置包括根据本发明的第二十一或第二十二方面的偏振片。
如上所述,根据本发明,可以提供一种生产率高并且质量高的涂膜和抗反射薄膜。
附图说明
图1是显示本发明的抗反射薄膜的基本层结构的横截面示意图;
图2是显示抗反射薄膜的层结构的一个实例的横截面示意图;
图3是显示抗反射薄膜的层结构的一个实例的横截面示意图;
图4是显示抗反射薄膜的层结构的一个实例的横截面示意图;
图5是显示抗反射薄膜的层结构的一个实例的横截面示意图;
图6是显示抗反射薄膜的层结构的一个实例的横截面示意图;
图7是显示抗反射薄膜的层结构的一个实例的横截面示意图;
图8是显示连续进行各层的薄膜涂布的设备的构造的一个实例的说明图;
图9是使用缝模的涂布器的横截面图;
图10A和10B是显示缝模主要部分的放大图;
图11是显示缝模及其附近的透视图;
图12是显示真空室和基料之间的位置关系的横截面图;
图13是显示真空室和基料之间的位置关系的横截面图;
图14是显示用于本发明的涂膜的制备方法的另一实施方式的设备的示意图;
图15是显示用于本发明的涂膜的制备方法的另一实施方式的设备的示意图;
图16是图15所示设备的俯视图;
图17是显示用于本发明的涂膜的制备方法的另一实施方式的设备的示意图;
图18是图17所示设备的俯视图;
图19是图17所示设备的横截面图;
图20A和20B是显示用于本发明的涂膜的制备方法的另一实施方式的设备的示意图;
图21A和21B是显示用于本发明的涂膜的制备方法的另一实施方式的设备的示意图;
图22A和22B是显示用于本发明的涂膜的制备方法的另一实施方式的设备的示意图;
图23是显示用于本发明的涂膜制备方法的另一实施方式的设备的主要部分的示意图;
图24是显示用于本发明的涂膜制备方法的另一实施方式的设备的主要部分的示意图;
图25是显示用于本发明的涂膜制备方法的另一实施方式的设备的主要部分的示意图;
图26是显示实施例3-6和7-10的结果的表;
图27是显示实施例1和11-15的结果的表;和
图28是显示实施例1和16-19的结果的表。
具体实施方式
下面,根据优选实施方式并参照附图详细地描述本发明的抗反射薄膜、该抗反射薄膜的制备方法、使用该抗反射薄膜的偏振片和使用该抗反射薄膜和本发明的偏振片的图像显示装置。
[抗反射薄膜的结构]
图1是显示本发明的抗反射薄膜的基本层结构的横截面示意图。该抗反射薄膜具有依次由透明基底(1)、硬涂层(2)、中折射率层(3)、高折射率层(4)和低折射率层(5)构成的层结构。
日本专利申请特开59-50401描述了在具有上面5-层结构的抗反射薄膜中,光学薄膜厚度,即折射率和折射率层(3)、高折射率层(4)和低折射率层(5)各自的膜厚的乘积相对于设计的波长λ优选是约λ/4或其倍数。
然而,根据本发明,为了实现低反射率和反射光的降低的色调的反射特性,相对于设计波长λ(=400-680nm),中折射率层(3)、高折射率层(4)和低折射率层(5)分别需要满足下式1、2和3。设计波长λ优选是400-600nm,更优选是450-550nm,最优选是475-525nm。
[数值式1]
(λ/4)×0.80<n1d1<(λ/4)×1.00 (式1)
[数值式2]
(λ/2)×0.75<n2d2<(λ/2)×0.95 (式2)
[数值式3]
(λ/4)×0.95<n3d3<(λ/4)×1.05 (式3)
在上式中,n1代表中折射率层(3)的折射率和d1代表该层的层厚(nm),n2代表高折射率层(4)的折射率和d2代表该层的层厚(nm),以及n3代表低折射率层(5)的折射率和d3代表该层的层厚(nm)。
而且,对例如由三乙酰基纤维素(折射率:1.49)构成的折射率为1.45-1.55的透明基底而言,折射率n1、n2和n3分别必需是1.60-1.65、1.85-1.95和1.35-1.45。并且对例如由聚对苯二甲酸乙二酯(折射率:1.66)构成的折射率为1.55-1.65的透明基底而言,折射率n1、n2和n3分别必需是1.65-1.75、1.85-2.05和1.35-1.45。
本领域已知,当不能选择具有如上所述折射率的中折射率层(3)或高折射率层(4)的材料时,可以使用通过将多层(折射率比设定的高的层和折射率比设定的低的层)组合形成等效薄膜的原理,形成光学上等效于中折射率层(3)或高折射率层(4)并具有基本上为设定的折射率的层。这些等效薄膜可用于实现本发明的反射特性。
在本发明中,“基本上三层”还包括使用这些等效薄膜并由4或5个折射率不同的层构成的抗反射层。
通过将低折射率层(5)作为折射率层层合在透明基底(1)或者涂覆有硬涂层(2)的透明基底(1)上制得的薄膜,可以合适地用作抗反射薄膜。
如图2-7所示,通过将高折射率层(4)和/或低折射率层(5)层合在透明基底(1)或者涂覆有硬涂层(2)的透明基底上制得的薄膜也可用作抗反射薄膜。
硬涂层(2)可以具有防眩光性能。该防眩光性能可以通过在该层中分散无光泽颗粒提供,如图6所示,或者通过压花等加工层表面提供,如图7所示。
[各层材料的说明]
<基底薄膜>
可以使用下面所述的透明基底作为用于本发明的抗反射薄膜的基底薄膜。基底薄膜有时简称为基料。作为透明基底(1),优选使用塑料薄膜。这种塑料薄膜的材料的实例包括:纤维素酯类(例如三乙酰基纤维素、二乙酰基纤维素、丙酰基纤维素、丁酰基纤维素、乙酰基丙酰基纤维素、硝基纤维素);聚酰胺;聚碳酸酯;聚酯类(例如聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酯、聚1,2-二苯氧基乙烷-4,4′-二羧酸亚乙酯、聚对苯二甲酸丁二酯);聚苯乙烯类(例如间规聚苯乙烯);聚烯烃类(例如聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烯);聚砜;聚醚砜;聚芳酯;聚醚酰亚胺;聚甲基丙烯酸甲酯;和聚醚酮。
当使用本发明的抗反射薄膜作为用于液晶显示装置、有机EL显示装置等的偏振片的表面保护薄膜一侧时,优选使用三乙酰基纤维素。作为三乙酰基纤维素薄膜,优选使用已知薄膜例如TAC-TD80U(Fuji Photo Film Co.,Ltd.)或Journal of Technical Disclosure No.2001-1745中公开的薄膜。
当使用本发明的抗反射薄膜作为用于平板CRT或PDP的玻璃基底等的层合薄膜时,优选使用聚对苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯。
透明基底(1)的透光率优选是80%或更大,更优选是86%或更大。透明基底(1)的雾度优选是2.0%或更小,更优选是1.0%或更小。透明基底(1)的折射率优选是1.4-1.7。
本发明的透明基底(1)的厚度优选是但不限于30-150μm,更优选是40-130μm,尤其优选是70-120μm。
[硬涂层]
在透明基底(1)的表面上提供硬涂层(2)以便为抗反射薄膜提供物理强度(有时称之为耐擦伤性)。特别优选将硬涂层(2)提供于透明基底(1)和高折射率层(4)之间。
优选硬涂层(2)是通过可光固化和/或热固树脂化合物的交联反应或聚合反应形成的。例如,它可以通过在透明基底(1)上涂覆包含聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯、多官能单体或低聚物、或者含有可水解官能团的有机金属化合物的涂布组合物,并使该可固化的化合物经过交联反应或聚合反应形成。
作为可固化官能团,优选可光聚合官能团。并且作为含有可水解官能团的有机金属化合物,优选有机烷氧基甲硅烷基化合物。这些化合物的具体实例包括与后面所述的高折射率层(4)用的基质粘合剂相同的那些化合物。
在进一步优选的实施方式中,使用通过自由基聚合反应和阳离子聚合反应固化的可聚合化合物。这些可聚合化合物在分子中可以既含有可自由基聚合的基团又含有可阳离子聚合的基团,或者可以是可自由基聚合的基团和可阳离子聚合的基团包含在不同分子中的可聚合化合物的混合物。
在由主要含有上述可固化化合物的可固化组合物形成的可固化薄膜构成的多层抗反射薄膜中,可以均匀且稳定地进行通过压花来成型表面。这可能是由于在压花期间硬涂层(2)的热弹性变形适当的作用。
优选的可固化组合物的具体实例包括:可固化组合物,它们含有带下面化学式1代表的重复单元的可交联聚合物和在分子中含有两个或多个烯键式不饱和基团的化合物,并且通过将可交联聚合物中的可开环聚合基团和烯键式不饱和基团聚合来固化该可固化组合物。
(化学式1)
在化学式1中,a1和a2相同或不同,独立地代表氢原子、脂族基团、-COOR1或-CH2COOR1;R1是烃基;P是包含可开环聚合基团或烯键式不饱和基团的一价基团;和L是单键或二价连接基团。
详细描述包含化学式1代表的重复单元的可交联聚合物。在化学式1中,a1和a2独立地代表氢原子、脂族基团,优选具有1-4个碳原子的烷基、-COOR1或-CH2COOR1。R1代表烃基,优选具有1-4个碳原子的烷基,更优选氢原子或甲基。
L代表单键或二价连接基团,优选单键、-O-、亚烷基、亚芳基、*-COO-、*-CONH-、*-OCO-或*-NHCO-(*是指该基团与主链在用*标记侧相连)。
P代表包含可开环聚合基团或烯键式不饱和基团的一价基团。包含可开环聚合基团的一价基团是具有通过阴离子、阳离子或自由基的作用进行开环聚合的环结构的一价基团。
其中,特别优选杂环化合物的阳离子开环聚合反应。
包含可开环聚合基团的优选一价基团的实例有:乙烯氧基;和含有亚氨醚环例如环氧基、氧杂环丁烷、四氢呋喃、内酯、碳酸酯或_唑啉环的一价基团。这些基团中,特别优选含有环氧基、氧杂环丁烷或_唑啉环的一价基团,最优选含有环氧基环的一价基团。
当P代表烯键式不饱和基团时,优选烯键式不饱和基团的实例包括:丙烯酰基、甲基丙烯酰基、苯乙烯基和乙烯氧基羰基基团。
用于本发明的包含化学式1代表的重复单元的可交联聚合物,优选通过聚合相应单体的方法合成,这是由于这种方法容易且简单。在这种情况下,优选使用自由基聚合反应,这是由于它最简单且容易进行。
下面,将化学式1代表的优选重复单元的具体实例以化学式2显示。然而,应理解它们仅仅是为了描述性目的显示的并不打算限制本发明。
(化学式2)
更优选用于本发明的化学式1代表的重复单元的实例,是由具有环氧基环的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯获得的重复单元。在这些重复单元中,特别优选的实例是由甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸缩水甘油酯获得的E-1和E-3。
用于本发明的包含化学式1的重复单元的可交联聚合物,可以是由一种以上的化学式1代表的重复单元构成的共聚物。这些共聚物中,选择E-1或E-3的共聚物,能够有效地降低固化时的收缩。
用于本发明的包含化学式1的重复单元的可交联聚合物,可以是包含除化学式1代表的之外的重复单元的共聚物。特别是当打算控制可交联聚合物的Tg或亲水性或疏水性时,或者当打算控制可交联聚合物中包含的可开环聚合基团的量时,可交联聚合物可以是包含除化学式1代表的之外的重复单元的共聚物。为了引入除化学式1代表的之外的重复单元,优选使用将相应单体共聚合的技术。
打算通过共聚合相应的乙烯基单体引入除化学式1代表的之外的重复单元时优选使用的单体包括:例如,得自丙烯酸或α-烷基丙烯酸(例如甲基丙烯酸)的酯类或酰胺类(例如N-异丙基丙烯酰胺、N-正丁基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、丙烯酰基吗啉、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸烷基酯(烷基包括:例如,甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十六烷基和十八烷基)、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-甲基-2-硝基丙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸乙基卡必醇酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸2-异冰片酯、(甲基)丙烯酸2-降冰片基甲酯、(甲基)丙烯酸5-降冰片烯-2-基甲酯、(甲基)丙烯酸3-甲基-2-降冰片基甲酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯乙酯、(甲基)丙烯酸十七氟癸酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯);丙烯酸或α-烷基丙烯酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸);乙烯基酯类(例如乙酸乙烯酯);得自马来酸或富马酸的酯类(例如马来酸二甲酯、马来酸二丁酯、富马酸二乙酯);马来酰亚胺类(例如N-苯基马来酰亚胺);马来酸;富马酸;p-苯乙烯磺酸的钠盐;丙烯腈;甲基丙烯腈;二烯类(例如丁二烯、环戊二烯、异戊二烯(isopurene));芳香乙烯基化合物(例如苯乙烯、p-氯苯乙烯、叔丁基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、苯乙烯磺酸钠);N-乙烯基吡咯烷酮;N-乙烯基_唑烷酮;N-乙烯基琥珀酰亚胺;N-乙烯基甲酰胺;N-乙烯基-N-甲基甲酰胺;N-乙烯基乙酰胺;N-乙烯基-N-甲基乙酰胺;1-乙烯基咪唑;4-乙烯基吡啶;乙烯基磺酸;乙烯基磺酸钠;烯丙基磺酸钠;甲基烯丙基磺酸钠;偏二氯乙烯;乙烯基烷基醚类(例如甲基乙烯基醚);乙烯;丙烯;1-丁烯;和异丁烯。
这些乙烯基单体可以两个或多个组合使用。除了这些乙烯基单体之外,也可以使用Research Disclosure(No.19551,1980年7月)中所述的那些单体。
特别优选用于本发明的乙烯基单体是得自丙烯酸或甲基丙烯酸的酯类、酰胺类和芳香乙烯基化合物。
具有除可开环聚合基团或烯键式不饱和基团之外的反应基团的重复单元也可以作为除化学式1代表的之外的重复单元引入。特别是当打算强化硬涂层(2)的硬度或者当打算提高基底或硬涂层与用在该基底或硬涂层上的另一功能层之间的粘合时,适当使用一种使用包含除可开环聚合基团之外的反应基团的共聚物作为可交联聚合物的技术。具有除可开环聚合基团之外的反应基团的重复单元优选通过共聚相应乙烯基单体(本文后面简称为“反应性单体”)的方法引入,这是由于这种方法容易且简单。
下面显示优选的反应性单体的具体实例;然而,应理解这些实例仅仅用于描述目的而显示并不打算限制本发明。
<优选的反应性单体的具体实例>
优选的反应性单体的具体实例包括:含羟基的乙烯基单体(例如丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸酯羟基乙酯、烯丙醇、丙烯酸羟基丙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯);含异氰酸酯基的乙烯基单体(例如丙烯酸异氰酸根合乙酯、甲基丙烯酸异氰酸根合乙酯);含N-羟甲基的乙烯基单体(例如N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺);含羧基的乙烯基单体(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羧乙酯、苯甲酸乙烯酯);含烷基卤的乙烯基单体(例如氯甲基苯乙烯、甲基丙烯酸2-羟基-3-氯丙酯);含酸酐的乙烯基单体(例如马来酸酐);含甲酰基的乙烯基单体(例如丙烯醛、甲基丙烯醛);含亚磺酸的乙烯基单体(例如苯乙烯亚磺酸钾);含活性亚甲基的乙烯基单体(例如甲基丙烯酸乙酰基乙酰氧基乙酯);含氨基的单体(例如烯丙基胺);和含烷氧基甲硅烷基的单体(例如甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基甲硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基甲硅烷)。
在用于本发明的包含化学式1代表的重复单元的可交联聚合物中,重复单元的百分比是30-100质量%,优选50-100质量%,特别优选70-100质量%。
当除化学式1代表的之外的重复单元没有可交联反应基团时,如果该重复单元的量太大,那么硬涂层的硬度将降低。当除了化学式1代表的之外的重复单元的确具有可交联反应基团时,尽管硬涂层的硬度有时可以保持,但是固化时的收缩有时会变大或者脆度有时会降低。
特别是当交联反应伴随分子量降低,例如脱水或脱醇反应时,就如使用含烷氧基甲硅烷基的单体(例如甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基甲硅烷)和化学式1代表的重复单元的共聚物的情形,固化时的收缩趋于变大。
当将具有可交联反应基团的重复单元引入到用于本发明的包含化学式1代表的重复单元的可交联聚合物中时,其中交联反应进行伴随分子量降低,可交联聚合物中化学式1代表的重复单元的百分比优选是70-99质量%,更优选80-99质量%,特别优选90-99质量%。
以质量平均分子量为基础,包含化学式1代表的重复单元的可交联聚合物的优选分子量范围是1000-1000000,更优选为3000-200000,最优选为5000-100000。上述质量平均分子量值是通过GPC以聚苯乙烯为单位测定的。
将描述每个分子中含有2个或更多个烯键式不饱和基团并且可用于本发明的化合物。优选烯键式不饱和基团的实例包括:丙烯酰基、甲基丙烯酰基、苯乙烯基和乙烯基醚基。这些烯键式不饱和基团中,特别优选甲基丙烯酰基和丙烯酰基,最优选丙烯酰基。
尽管可以将含有两个或更多个烯键式不饱和基团的化合物用于本发明,但是更优选可以使用含有3个或更多个烯键式不饱和基团的化合物。这些化合物中,优选具有丙烯酰基的化合物,并且优选使用每个分子中具有2-6个丙烯酸酯基的化合物(称之为多官能丙烯酸酯单体)、和每个分子中具有几个丙烯酸酯基并且分子量为几百到几千的低聚物(称之为尿烷丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯)。这些化合物的具体实例与后面所述用于高折射率层(4)的多官能单体相同。
优选,这些可聚合化合物与聚合引发剂一起使用,并且这些引发剂的具体实例与后面所述用于高折射率层(4)的相同。
优选,硬涂层(2)含有初始颗粒具有300nm或更小的平均粒径的无机细粒。初始颗粒的平均粒径更优选是10-150nm,尤其优选是20-100nm。本文使用的术语“平均粒径”是指质量平均粒径。保持初始颗粒的平均粒径为200nm或更小,可以形成充分保持透明度的硬涂层(2)。
无机细粒有助于增加硬涂层(2)的硬度,并且除此之外,它们具有抑制涂层固化时收缩的功能。也可以加入它们来控制硬涂层(2)的折射率。
硬涂层(2)的组成的具体实例包括日本专利申请特开2002-144913和2000-9908和WO 0/46617中所述的那些实例。
相对硬涂层(2)的总质量,无机细粒在硬涂层(2)中的含量优选是10-90质量%,更优选为15-80质量%。
高折射率层(4)也可用作硬涂层(2)。当高折射率层(4)也用作硬涂层(2)时,优选形成硬涂层(2)以含有通过后面所述用于高折射率层(4)的技术来细分散的无机细粒。
硬涂层(2)的膜厚可以根据其应用适当设计。硬涂层(2)的膜厚优选是0.2-15μm,更优选为0.5-12μm,特别优选为0.7-10μm。
以铅笔硬度为基础根据JIS K5400,硬涂层(2)的强度优选是H或更高,更优选为2H或更高,最优选为3H或更高。
而且,当以Taber磨损试验为基础根据JIS(日本工业标准)K5400评价硬涂层(2)的强度时,试样的磨损越小,硬涂层(2)越优选。
[高折射率层]
本发明的高折射率层(4)典型地由折射率为1.55-2.40的可固化薄膜构成,该薄膜是通过涂布至少含有具有高折射率的无机细粒和基质粘合剂的可固化组合物制得。无机细粒的上述折射率优选是1.65-2.30,更优选为1.80-2.00。本发明的高折射率层(4)具有1.55-2.40的折射率。折射率在该范围内的层称之为高折射率层或中折射率层;然而,本文后面有时将该层统称为高折射率层。
[高折射率层的组成]
[具有高折射率的颗粒]
本发明的高折射率层(4)中所含的具有高折射率的无机细粒优选是它们的折射率是1.80-2.80,并且它们的初始颗粒具有3-150nm的平均粒径。折射率小于1.80的颗粒在增加涂层的折射率方面的效果低,而折射率大于2.80的颗粒带色;因此,在上面范围之外的颗粒不是优选的。初始颗粒具有大于150nm的平均粒径的颗粒将使形成的涂膜的雾度增加并且降低其透明度,因此不是优选的,而初始颗粒具有小于3nm的平均粒径的颗粒使其难以保持形成的薄膜的高的折射率。
更优选用于本发明的无机颗粒是它们的折射率为1.90-2.80并且它们的初始颗粒具有3-100nm的平均粒径,更优选它们的折射率为1.90-2.80并且它们的初始颗粒具有5-80nm的平均粒径。
具有高折射率的优选无机细粒的具体实例包括:含有例如Ti、Zr、Ta、In、Nd、Sn、Sb、Zn、La、W、Ce、Nb、V、Sm或Y的氧化物、复合氧化物或硫化物作为主要成分的颗粒。本文使用的用语“主要成分”是指其含量(质量%)高于构成该颗粒的任意其它组分的组分。
优选用于本发明的无机细粒是含有选自Ti、Zr、Ta、In和Sn中至少一种金属元素的氧化物或复合氧化物作为主要成分的颗粒。用于本发明的无机细粒可以含有各种元素。
用于本发明的无机细粒中可以包含的各种元素的实例包括:Li、Si、Al、B、Ba、Co、Fe、Hg、Ag、Pt、Au、Cr、Bi、P和S。在含有氧化锡或氧化铟作为主要成分的颗粒中,为了增强电导率,优选它们含有元素Sb、Nb、P、B、In、V或卤素。特别优选它们含有约5-20质量%的氧化锑。
特别优选的无机细粒包括:含有二氧化钛作为主要成分,并且含有至少一种选自Co、Zr和Al的元素的颗粒(本文后面有时称之为“特定氧化物”)。这些元素Co、Zr和Al中,特别优选Co。
Co、Al和Zr的总含量优选是Ti含量的0.05-30质量%,更优选是0.1-10质量%,尤其优选0.2-7质量%,特别优选0.3-5质量%,最优选0.5-3质量%。
元素Co、Al或Zr,存在于含有二氧化钛作为主要成分的无机细粒的内部或者在其表面上。它们优选存在于含有二氧化钛作为主要成分的无机细粒的内部并且最优选在无机细粒的内部和表面都有。这些特定金属元素可以以氧化物的形式存在。
其它优选无机细粒包括:由钛元素和至少一种选自其氧化物具有1.95或更大的折射率的金属元素(本文后面有时将这些金属元素简称为“Met”)的复合氧化物颗粒组成的颗粒,该复合氧化物具有至少一种选自Co、Zr和Al离子的金属离子掺杂在其中(本文后面有时将这些无机细粒称之为“特定复合氧化物”)。
其氧化物具有1.95或更大的折射率的金属氧化物的优选金属元素的实例包括:Ta、Zr、In、Nd、Sb、Sn和Bi,特别优选Ta、Zr、Sn和Bi。从保持复合氧化物的折射率的角度,掺杂于上述复合氧化物中的这些金属离子的量优选在构成复合氧化物的金属[Ti+Met]的总量的25质量%或更小的范围内。该量更优选是0.05-10质量%,尤其优选为0.1-5质量%,最优选为0.3-3质量%。
掺杂于复合氧化物中的金属离子可以以金属离子或金属原子的形式存在并且适当地存在于复合氧化物的表面或内部。优选它们既存在于复合氧化物的表面又存在于复合氧化物的内部。
优选用于本发明的无机细粒具有结晶结构或非晶形结构。优选,结晶结构含有金红石、金红石/锐钛矿混合结晶,或者含有锐钛矿作为主要成分。特别优选含有金红石结构作为主要成分。使用其主要成分是金红石结构的结晶结构的无机细粒可以使本发明的特定氧化物或特定复合氧化物的无机细粒具有1.90-2.80,优选为2.10-2.80和更优选为2.20-2.80的折射率。而且,可以抑制二氧化钛的光催化活性,由此可以显著提高本发明的高折射率层(4)的耐气候性。
为了掺杂上述特定金属元素或金属离子,可以使用任意常规已知的方法。例如,可以根据日本专利申请特开5-330825和11-263620、国际专利申请的日本国家公布11-512336和欧洲专利0335773中所述的方法、离子注入法(例如Syunichi Gonda、Jyunzo Ishikawa、EijiKamijyo(编辑):″Ion Beam Application Technology″CMC PublishingCo.,LTD.,1989、Yasushi Aoki、Hyomen Kagaku,Vol.18,(5),p.262,1998、Shoichi Anpo等,Hyomen Kagaku,Vol.20(2),p.60,1999)等进行这种掺杂。
用于本发明的无机细粒可以经过表面处理。在表面处理中,无机细粒的表面经改性并且使用无机化合物和/或有机化合物控制表面的可湿性,由此可以提高有机溶剂中的细粒形成或者它们在用于形成高折射率层的组合物中的分散性或分散稳定性。
可以物理或化学地吸附于颗粒表面上并改性该表面的无机化合物包括:例如,含硅无机化合物(例如SiO2)、含铝无机化合物(例如Al2O3、Al(OH)3)、含钴无机化合物(例如CoO2、Co2O3、Co3O4)、含锆无机化合物(例如ZrO2、Zr(OH)4)、含铁无机化合物(例如Fe2O3)。
可用于表面处理的有机化合物的实例包括:无机填料例如金属氧化物和无机颜料的常规已知的表面改性剂。这些表面改性剂例如描述在Stabilization of Pigment Dispersion and Surface TreatmentTechnology/Evaluation,第1章,(TECHNICAL INFORMATIONINSTITUTE Co.,LTD.,2001)。
具体实例包括带有对上述无机颗粒的表面有亲和力的极性基团的有机化合物。这些有机化合物包括称之为偶联化合物的化合物。对上述无机颗粒的表面有亲和力的极性基团包括:例如,羧基、膦酰基、羟基、巯基、环酸酐和氨基。优选使用一个分子中具有至少一种极性基团的有机化合物。
这些有机化合物的实例包括:长链脂族羧酸(例如硬脂酸、月桂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸);多元醇化合物(例如季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、ECH(表氯醇)-改性的甘油(glycelol)三丙烯酸酯);含膦酰基的化合物(例如EO(环氧乙烷)-改性的磷酸三丙烯酸酯);和烷醇胺(例如加成有EO(5mol)的乙二胺)。
偶联化合物包括常规已知的有机金属化合物例如甲硅烷偶联剂、钛酸盐偶联剂和铝酸盐偶联剂。这些偶联化合物中,最优选甲硅烷偶联剂。甲硅烷偶联剂的具体实例包括,例如,日本专利申请特开2002-9908和2001-310423第0011-0015栏中所述的化合物。
可以将这些类型的表面处理中的两种或多种组合使用。
作为用于本发明的氧化物细粒,优选使用具有核/壳结构的那些,其中核是氧化物细粒本身并且壳由无机化合物组成。优选,壳由选自Al、Si和Zr中的至少一种元素的氧化物组成。这些颗粒的具体实例包括日本专利申请特开2001-166104中所述的那些实例。
用于本发明的无机细粒的形状并不限于任意特定的形状;然而,优选米粒状、球形、立方体、纺锤形状或不确定形状的。在本发明的无机细粒中,可以仅使用一种颗粒或者可以将两种或多种颗粒一起使用。
(分散剂)
为了将用于本发明的无机细粒用作稳定的特定超细颗粒,优选将分散剂与细粒一起使用。优选,所用分散剂是含有对无机细粒的表面具有亲和力的极性基团的低分子量或高分子量化合物。
这些极性基团的实例包括:羟基、巯基、羧基、磺基、膦酰基、氧代膦酰基、-P(=O)(R1)(OH)、-O-P(=O)(R1)(OH)、酰胺(-CONHR2、-SO2NHR2)、含环酸酐的、氨基、和季铵基团。
在上式中,R1代表具有1-18个碳原子的烃基(例如甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十八烷基、氯乙基、甲氧基乙基、氰基乙基、苄基、甲基苄基、苯乙基或环己基)。R2代表氢原子或者与上面所述的R1代表的相同基团。
在上述极性基团中,具有离解质子的基团可以为它们的盐的形式。上述氨基和季铵基团可以是伯氨基、仲氨基和叔氨基中的任意一种。优选它们独立地是叔氨基或季铵基。
与仲氨基、叔氨基或季铵基的氮原子相连的基团优选是具有1-12个碳原子的脂族基团(例如与上述R1基团相同的基团)。
叔氨基可以是形成含有氮原子的环的氨基(例如哌啶、吗啉、哌嗪或吡啶环),并且季铵基可以是这些环氨基的季铵基。与仲氨基、叔氨基或季铵基的氮原子相连的基团更优选是具有1-6个碳原子的烷基。
可用于本发明的分散剂的极性基团优选是pKa值为7或更小的阴离子基团或者这些阴离子基团的离解基团的盐。特别优选是羧基、磺基、膦酰基和氧代膦酰基、或其离解基团的盐。
优选,分散剂还含有可交联或可聚合官能团。这些可交联或可聚合官能团的实例包括:通过经自由基物质(例如(甲基)丙烯酰基、烯丙基、苯乙烯基、乙烯氧基、羰基和乙烯氧基)能够经过加成反应/聚合反应的烯键式不饱和基团;可阳离子聚合的基团(例如环氧基、硫代环氧基、oxetanyl、乙烯氧基和螺原酸酯基团);和缩合-可聚合基团(例如可水解的甲硅烷基和N-羟甲基)。优选烯键式不饱和基团、环氧基、和可水解的甲硅烷基。
这些分散剂的具体实例包括日本专利申请特开11-153703、美国专利6210858 B1、日本专利申请特开2002-2776069、和日本专利申请特开2001-310423的第0013-0015栏中所述的化合物。
更优选,用于本发明的分散剂是聚合物分散剂。特别优选的聚合物分散剂是具有阴离子基团和可交联或可聚合官能团的聚合物分散剂。这些可交联或可聚合官能团的实例包括如上所述相同的官能团。
以用于本发明的无机细粒为基础,所用分散剂的量优选在1-100质量%的范围内,更优选3-50质量%,最优选5-40质量%。可以将这些分散剂中的两种或多种组合使用。
(分散介质)
用于湿分散本发明的无机细粒的分散介质可以适当地选自水和有机溶剂。这种分散介质优选是沸点为50℃或更高的液体,更优选是沸点在60-180℃的范围内的有机溶剂。
优选每100%的包含无机细粒和分散剂的分散组合物中分散介质的用量是5-50质量%,更优选10-30质量%。分散介质的用量使得分散容易进行并且所得分散体具有在保证良好可加工性的范围内的粘度。
可用于本发明的分散介质的实例包括:醇类、酮类、酯类、酰胺类、醚类、醚酯类、烃类和卤代烃类。
具体实例有:醇类(例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、苄醇、乙二醇、丙二醇和乙二醇单乙酸酯);酮类(例如甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮和甲基环己酮);酯类(例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯和乳酸乙酯);脂族烃类(例如己烷和环己烷);卤代烃类(例如甲基氯仿);芳香烃类(例如苯、甲苯和二甲苯);酰胺类(例如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和n-甲基吡咯烷酮);醚类(例如二_烷、四氢呋喃、乙二醇二甲醚和丙二醇二甲醚);和醚醇类(例如1-甲氧基-2-丙醇、乙基溶纤剂和甲基甲醇)。
可以将两种或多种上述分散介质组合使用。优选的分散介质包括:例如,甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮和丁醇。也优选使用含有酮溶剂(例如甲基乙基酮、甲基异丁基酮或环己酮)作为主要成分的涂布溶剂。
(由无机细粒形成超细颗粒)
当制备用于形成本发明的高折射率层(4)的可固化涂布组合物以便平均粒径为100nm或更小的无机超细颗粒分散其中时,组合物液体的稳定性增加,无机超细颗粒以均匀分散状态存在于已由可固化涂布组合物形成的固化薄膜的基质中,并且获得具有均匀光学特性的透明高折射率薄膜。优选,存在于固化薄膜的基质中的超细颗粒具有在3-100nm的范围内,更优选在5-100nm的范围内,特别优选在10-80nm的范围内的平均粒径。
而且,优选可固化涂布组合物不含平均粒径为500nm或更大的粗颗粒。特别优选不含平均粒径为300nm或更大的粗颗粒。使用这种可固化涂布组合物,一种没有粗颗粒的可固化涂布组合物,可以形成其表面具有如上所述特定不规则形状的固化薄膜。
为了分散具有高折射率的上述无机颗粒以制得含有超细颗粒但是不含粗颗粒的可固化涂布组合物,采用湿分散法,其中这些颗粒不仅与上述分散剂,而且与平均粒径小于0.8mm的介质一起分散。
可用于这种湿分散法的分散器包括常规已知的,例如砂磨机(例如带针珠磨机)、dyno-mill、高速叶轮粉碎机、砾磨机、辊磨机、超微粉碎机和胶体磨。为了将用于本发明的氧化物细粒分散成超细颗粒,优选使用砂磨机(例如带针珠磨机)、dyno-mill或高速叶轮粉碎机。
与上述分散器一起使用的介质具有0.8mm或更小的平均粒径。使用平均粒径在该范围内的介质可以使上述无机细粒具有100nm或更小的平均粒径并且可以制备具有均匀粒径的超细颗粒。介质的平均粒径优选是0.5mm或更小,更优选是0.05-0.3mm。
优选使用珠作为湿分散用的介质。这些珠的具体实例包括:氧化锆珠、玻璃珠、陶瓷珠和钢珠。从耐用性-即,在分散和形成超细颗粒期间珠难以破碎的角度,特别优选平均粒径为0.05-0.2mm的氧化锆珠。
分散步骤的分散温度优选是20-60℃,更优选为25-450℃。当在该范围内的温度下分散无机细粒时,分散的颗粒既不再聚集也不沉淀。其原因可能是在这些温度下,分散剂适当吸附在无机化合物颗粒上,这样抑制了因室温下分散剂从颗粒上脱吸而导致的差的分散稳定性。
使用上述分散方法可以理想地形成高折射率薄膜,它具有令人满意的透明度并且折射率均匀度、薄膜强度和与相邻层的粘性方面优异。
在上述湿分散步骤之前,可以进行预分散处理。用于预分散处理的分散器的实例包括:球磨机、三辊磨、捏合机和挤出机。
而且,在分散体中的分散颗粒满足上述范围的平均粒径和粒径的单分散性之后,为了除去分散体中的粗聚集物,优选安装过滤介质以便粗聚集物经过珠分离步骤的微滤。优选,用于微滤的过滤介质具有25μm或更小的过滤粒径。
可以使用任意类型的过滤介质进行微滤,只要它具有上述性能。过滤介质的类型包括:例如,细丝、毛毡和筛类型。可以将任意材料用于微滤的过滤介质,只要它具有上述性能并且对涂布液没有负面影响。这些材料的实例包括:不锈钢、聚乙烯、聚丙烯和尼龙。
(高折射率层的基质)
高折射率层(4)包括:至少具有高折射率的无机超细颗粒;和基质。根据本发明的一个优选实施方式,高折射率层的基质如下形成:涂布形成高折射率层的组合物,该组合物包括(i)有机粘合剂或(ii)具有可水解官能团的有机金属化合物和该有机金属化合物的部分缩合产物中的至少一种;和将该组合物固化形成高折射率层。
(i)有机粘合剂
本发明的高折射率层(4)中可以包含的有机粘合剂包括:例如,使用如下物质制得的那些有机粘合剂
(a)常规已知的热塑性树脂、
(b)常规已知的反应性可固化树脂和固化剂的组合、和
(c)粘合剂前体(后面所述的可固化多官能单体或多官能低聚物)和聚合引发剂的组合。
使用:形成有机粘合剂的组分、(a)、(b)或(c);和含有具有高折射率的复合氧化物细粒和分散剂的上述分散体制备形成高折射率层用的涂布组合物。将该涂布组合物涂覆到透明基底上形成涂膜,形成的涂膜经一方法固化,从而制得高折射率层(4),该方法取决于形成所用粘合剂的组分。
固化方法可以根据所用粘合剂组分的类型适当选择。固化方法包括:例如,能够在可固化化合物(例如多官能单体或多官能低聚物)内借助至少加热或光辐射进行交联反应或聚合反应的方法。优选,使用上述组合(c)并将其暴露于光下使得可固化化合物经过交联反应或聚合反应来形成固化的粘合剂。
优选,在将高折射率层的涂布组合物涂覆到透明基底上同时或之后,在具有高折射率的复合氧化物细粒的分散体中所含的分散剂经过交联反应或聚合反应。由此制得的固化薄膜中所含的粘合剂例如使得通过分散剂和作为粘合剂的前体的可固化多官能单体或多官能低聚物的交联或聚合反应将分散剂的阴离子基团捕获其中。
而且,由于阴离子基团具有将无机细粒以分散状态保持的功能,由此通过其交联或聚合结构使固化薄膜中所含的粘合剂具有成膜功能,由此可以提高含有具有高折射率的无机化合物细粒的固化薄膜的物理强度、化学耐性和耐气候性。
如上所述的热塑性树脂的实例包括:聚苯乙烯、聚酯、纤维素、聚醚、氯乙烯、乙酸乙烯酯、聚氯乙烯/聚乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚烯烃、尿烷、硅和酰亚胺树脂。
优选,使用上述反应性可固化树脂,换言之,使用热固性树脂和/或电离辐射可固化树脂。可以使用的热固性树脂的实例包括:苯酚、脲、邻苯二甲酸二烯丙酯、蜜胺、胍胺、不饱和聚酯、聚氨酯、环氧树脂、氨基醇酸树脂、蜜胺-脲共缩合树脂、硅树脂和聚硅氧烷树脂。
电离辐射可固化树脂的实例包括:具有自由基可聚合不饱和基团(例如(甲基)丙烯酰氧基、乙烯氧基、苯乙烯基或乙烯基)和/或可阳离子聚合的基团(例如环氧基、硫代环氧基、乙烯氧基或oxetanyl)的树脂,例如聚酯、聚醚、(甲基)丙烯酸、环氧、尿烷、醇酸、螺乙缩醛、聚丁二烯、和具有相对低分子量的聚硫醇-聚烯树脂。
将这些反应性可固化树脂与常规已知的化合物一起使用,该化合物例如有固化剂,例如,交联剂(例如环氧、聚异氰酸酯、多元醇、多元胺或蜜胺化合物)或聚合引发剂(例如UV光引发剂例如azobis、有机过氧化物、有机卤、_盐或酮化合物)或聚合加速剂(例如有机金属化合物、酸性化合物或碱性化合物)。这些化合物的具体实例包括Shinzo Yamashita和Tosuke Kaneko:Handbook of Crossliking Agents,Taiseisha,1981中所述的那些实例。
下面,描述一种形成固化粘合剂的优选方法,即,一种形成固化粘合剂的方法,其中使用上述组合(c)并经曝光使得可固化化合物经过交联反应或聚合反应。
可光固化多官能单体或多官能低聚物的官能团可以是可自由基聚合的或可阳离子聚合的。
可自由基聚合的官能团的实例包括:烯键式不饱和基团例如(甲基)丙烯酰基、乙烯氧基、苯乙烯基和烯丙基。这些基团中,优选(甲基)丙烯酰基。
优选,粘合剂含有一个分子中具有两个或多个可自由基聚合的基团的多官能单体。
这种可自由基聚合的多官能单体优选选自具有至少两个末端烯键式不饱和键的化合物。优选这种单体是在一个分子中具有2-6个末端烯键式不饱和键的化合物。这种化合物在聚合物材料领域众所周知,并且在本发明中,这些化合物可以没有任何限制地使用。这些化合物可以呈现单体、预聚物-即二聚物、三聚物或低聚物、或其混合物、或其共聚物的化学形式。
具有两个或多个烯键式不饱和基团的单体的实例包括:多元醇和(甲基)丙烯酸的酯类(例如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-环己烷二丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、双季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、双季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、双季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,2,3-环己烷四甲基丙烯酸酯、聚氨酯聚丙烯酸酯和聚酯聚丙烯酸酯);用环氧乙烷或己内酯改性的上面酯类;乙烯基苯及其衍生物(例如1,4-二乙烯基苯、4-乙烯基苯甲酸-2-丙烯酰基乙酯和1,4-二乙烯基环己酮);乙烯基砜(例如二乙烯基砜);丙烯酰胺(例如亚甲基二丙烯酰胺);和甲基丙烯酰胺。可以将两种或多种这些单体组合使用。
可自由基聚合的单体的实例包括:不饱和羧酸类(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸和马来酸);其酯类;和酰胺类。这些可自由基聚合的单体中,优选不饱和羧酸和脂族多元醇化合物的酯类以及不饱和羧酸和脂族多官能胺化合物的酰胺类。
也可以使用具有亲核取代基例如羟基、氨基或巯基的不饱和羧酸与单-或多官能异氰酸酯或环氧化物的加成反应产物(酯类或酰胺类),以及具有亲核取代基例如羟基、氨基或巯基的不饱和羧酸与多官能羧酸的脱水/缩合反应产物(酯类或酰胺类)。
也可以使用具有亲电取代基例如异氰酸酯或环氧基团的不饱和羧酸与单-或多官能醇类、胺类或硫醇类的酯类或酰胺类的反应产物。另外,也可以使用通过用不饱和膦酸或苯乙烯代替上述不饱和羧酸制得的化合物。
脂族多元醇化合物的实例包括:链烷二醇、链烷三醇、环己二醇、环己三醇、肌醇、环己二甲醇、季戊四醇、山梨糖醇、二季戊四醇、三季戊四醇、甘油和双甘油。
这类脂族多元醇化合物和不饱和羧酸的可聚合酯化合物(单酯类或多酯类)的实例包括日本专利申请特开2001-139663第0026-0027栏中所述的化合物。
适用的其它可聚合酯类包括:例如,甲基丙烯酸乙烯酯;甲基丙烯酸烯丙酯;丙烯酸烯丙酯;日本专利公开46-27926和51-47334和日本专利申请特开57-196231中所述的脂族醇类的酯类;日本专利申请特开2-226149中所述的具有芳香骨架的酯类;和日本专利申请特开1-165613中所述具有氨基的酯类。
由脂族多官能胺化合物和不饱和羧酸形成的可聚合酰胺类的具体实例包括:亚甲基二-(甲基)丙烯酰胺、1,6-己撑二-(甲基)丙烯酰胺、二亚甲基三胺三(甲基)丙烯酰胺、二甲苯二(甲基)丙烯酰胺、日本专利公开54-21726中所述具有环己撑结构的酰胺。
也可以使用每个分子中具有两个或多个可聚合乙烯基的乙烯基尿烷化合物(例如日本专利公开48-41708)、丙烯酸尿烷酯(例如日本专利公开2-16765)、具有环氧乙烷骨架的尿烷化合物(例如日本专利公开62-39418)、聚酯丙烯酸酯类(例如日本专利公开52-30490)、以及Joumal of the Adhesion Society of Japan(vol.20,No.7,300-308,1984)中所述的可光固化的单体和低聚物。
可以将两种或多种这些可自由基聚合的多官能单体组合使用。
下面,描述含有可阳离子聚合的基团的化合物(本文后面有时称之为“可阳离子聚合的化合物”或“可阳离子聚合的有机化合物”),它可以在形成高折射率层(4)的粘合剂时使用。
可以将暴露于活化能下在有活化能敏感的阳离子聚合引发剂的情况下发生聚合反应和/或交联反应的任意化合物作为本发明的可阳离子聚合的化合物。这些化合物的典型实例包括:环氧、环硫醚、环醚、螺原酸酯、和乙烯基醚化合物。可以将上述任意一种可阳离子聚合的有机化合物或者两种或多种一起用于本发明。
可阳离子聚合的有机化合物优选每个分子具有2-10个可阳离子聚合的基团,特别优选为2-5个。这些化合物的分子量是3000或更小,优选在200-2000的范围内,特别优选在400-1500的范围内。如果这些化合物具有太低的分子量,那么在成膜过程中发生它们挥发的问题,而如果它们具有太高的分子量,那么它们与用于形成高折射率层的组合物的相容性变差。因此,在上述范围之外的分子量不是优选的。
上述环氧化合物的实例包括:脂族环氧化合物和芳香环氧化合物。
脂族环氧化合物包括:例如,脂族多元醇类的多缩水甘油醚或者它与环氧烷烃的加成产物;长链脂族多元酸的多缩水甘油酯类;丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯的均聚物或共聚物。
上述环氧化合物的实例包括:除了上述环氧化合物之外,脂族高级醇类的单缩水甘油醚;高级脂肪酸的缩水甘油酯类、环氧基大豆油;环氧基硬脂酸丁酯;环氧基硬脂酸辛酯;环氧基亚麻籽油;和环氧基聚丁二烯。
环脂族环氧化合物的实例包括:具有至少一个环脂族环的多元醇的多缩水甘油醚、或者通过用适宜氧化剂例如过氧化氢或过酸将含有不饱和环脂族环(例如环己烯、环戊烯、二环辛烯或三环癸烯)的化合物环氧化获得的含氧化环己烯-或氧化环戊烯的化合物。
脂族环氧化合物包括:例如,具有至少一个芳香核的单-或多元苯酚的单-或多-缩水甘油基醚或其与环氧烷烃的加成产物。这些环氧化合物的具体实例包括:日本专利申请特开11-242101第0084-0086栏中所述的化合物;和日本专利申请特开10-158385第0044-0046栏中所述的化合物。
考虑到快速固化性,这些环氧化合物中,优选芳香环氧化物和环脂族环氧化物,特别优选环脂族环氧化物。可以将任意一种的上述环氧化合物单独或者它们中两种或多种一起用于本发明。
上述环硫醚化合物的实例包括具有与上面环氧化合物相同的结构的化合物,前提是环氧基环用硫代环氧基环替换。
含有oxetanyl如环醚的化合物的具体实例包括日本专利申请特开2000-239309第0024-0025栏中所述的化合物。优选,这些化合物与含环氧基的化合物一起使用。
螺原酸酯化合物的实例包括国际专利申请的日本国家公开2000-506908中所述的化合物。
乙烯基烃化合物的实例包括:苯乙烯类化合物;乙烯基取代的脂环族烃化合物(例如乙烯基环己烷和乙烯基环庚烯);上面有关可自由基聚合的单体所述的化合物(V1相应于-O-的化合物);丙烯基化合物(例如Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry,Vol.32,2895(1994)中所述的化合物);烷氧基丙二烯化合物(例如Journalof Polymer Science:Part A;Polymer Chemistry,Vol.33,2493(1955)中所述的化合物);乙烯基化合物(例如Journal of PolymerScience:Part A:Polymer Chemistry,Vol.34,1015(1996)和日本专利申请特开2002-29162中所述的化合物);和异丙烯基化合物(例如Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry,Vol.34,2051(1996)中所述的化合物)。
可以将两种或多种这些化合物组合使用。
在本发明中,优选至少在分子中具有至少一个选自上述可自由基聚合的基团和可阳离子聚合的基团的化合物用作多官能化合物。这些化合物包括:例如,日本专利申请特开8-277320第0031-0052栏中所述的化合物;和日本专利申请特开2000-191737第0015中所述的化合物。应理解的是这些实例仅仅是为了描述的目的显示的,并不打算限制用于本发明的化合物。
优选用于本发明的多官能化合物含有上述可自由基聚合的化合物和可阳离子聚合的化合物,其中可自由基聚合的化合物与可阳离子聚合的化合物之比为90∶10-20∶80,更优选为80∶20-30∶70。
下面,详细描述上述组合(c)中用于与粘合剂前体组合的聚合引发剂。这些聚合引发剂包括:例如,热聚合引发剂和光聚合引发剂。
可用于本发明的聚合引发剂(L)是当暴露于光和/或热时产生自由基或酸的化合物。优选用于本发明的光聚合引发剂(L)具有400nm或更小的最大吸收波长。使用吸收波长在紫外线区的光聚合引发剂(L)可以在白炽灯下处理该化合物。也可以使用具有最大吸收波长在近红外线区的化合物。
首先,详细描述产生自由基的化合物(L1)。适用于本发明的产生自由基的化合物(L1)是当暴露于光和/或热时产生自由基并引发和促进具有可聚合不饱和基团的化合物聚合的化合物。
具有键离解能小的键的已知的聚合引发剂或化合物可以经过适当选择并用作化合物(L1)。可以将两种或多种产生自由基的化合物组合使用。
这些产生自由基的化合物的实例包括:常规已知的热自由基聚合引发剂例如有机过氧化物化合物和偶氮聚合引发剂;和光自由基聚合引发剂例如胺化合物(描述于日本专利公开44-20189)、有机卤代化合物、羰基化合物、metharocene化合物、六芳基二咪唑化合物、有机硼酸盐化合物和二砜化合物。
上述有机卤代化合物的具体实例包括Wakabayashi等,BullChem.Soc Japan,42,2924(1969)、美国专利3,905,815、日本专利申请特开63-298339和M.P.Hutt,Journal of HeterocyclicChemistry 1(No.3),(1970)中所述的化合物。特别是,它们包括:用三卤甲基取代的_唑化合物;和均三嗪化合物。
更优选的有机卤代化合物的实例包括:具有至少一个与它们的均三嗪环相连的单-、二-或三-卤取代的甲基的均三嗪衍生物。
其它有机卤代化合物的实例包括:酮类、硫醚、砜类和日本专利申请特开5-27830第0039-0048栏中所述的含氮杂环。
上述羰基化合物的实例包括:Saishin UV-koka Gijyutsu(LatestUV Curing Technology),60-62(TECHNICAL INFORMATIONINSTITUTE Co.,LTD.,1991)、日本专利申请特开8-134404第0015-0016栏和日本专利申请特开11-217518第0029-0031栏中所述的化合物。特别是,它们包括:苯乙酮化合物;羟基苯乙酮化合物;苯甲酮化合物;噻_烷化合物;苯偶姻化合物例如苯偶姻乙基醚和苯偶姻异丁基醚;苯甲酸酯衍生物例如p-二甲基氨基苯甲酸乙酯和p-二乙基氨基苯甲酸乙酯;苄基二甲基缩酮;和酰基氧化膦。
上述有机过氧化物化合物的实例包括日本专利申请特开2001-139663第0019栏中所述的化合物。
上述metharocene化合物的实例包括:日本专利申请特开2-4705和5-83588中所述的各种titanocene化合物;和日本专利申请特开1-304453和1-152109中所述的铁-芳烃络合物。
上述六芳基双咪唑化合物的实例包括:日本已审申请公开6-29285和美国专利3,479,185、4,311,783和4,622,286中描述的各种化合物。
上述有机硼酸盐化合物的实例包括:日本专利2764769、日本专利申请特开2002-116539、和Kunz和Martin,Rad Tech′98.Proceeding April 19-22,1998,Chicago中所述的有机硼酸盐化合物。特别是,它们包括日本专利申请特开2002-116539第0022-0027栏中所述的化合物。
其它有机硼化合物的具体实例包括日本专利申请特开6-348011、7-128785、7-140589、7-306527和7-292014中所述的过渡金属配位的有机硼络合物。
上述砜化合物的实例包括日本专利申请特开5-239015中所述的化合物。上述二砜化合物的实例包括日本专利申请特开61-166544中所述的化合物,它们由通式(II)和(III)表示。
这些产生自由基的化合物中任意一种单独可以使用或者可以将两种或多种一起使用。相对于每100质量%的可自由基聚合的单体,产生自由基的化合物的适用量是0.1-30质量%,优选0.5-25质量%,特别优选1-20质量%。产生自由基的化合物以在该范围内的量添加可以使可自由基聚合的单体高度地可聚合,同时保证形成高折射率层的组合物时的稳定性。这些化合物的不同实例描述在SaishinUV-koka Gijyutsu (Latest UV Curing Technology),TECHNICALINFORMATION INSTITUTE Co.,LTD.,1991,159,并且它们可用于本发明。
可商购获得的光裂解型的光自由基聚合引发剂的优选实例包括:Ciba Specialty Chemicals的Irgacure(651、184、819、907、1870(CGI-403/Irg184=7/3混合引发剂)、500、369、1173、2959、4265、4263等)OXE01)等;Nippon Kayaku Co.,Ltd.的KAYACURE(DETX-S、BP-100、BDMK、CTX、BNS、2-EAQ、ABQ、CPTX、EPD、ITX、QTX、BTC、MCA等);和Sartomer Company Inc.的Esacure(KIP100F、KB1、EB3、BP、X33、KT046、KT37、KIP150、TZT)等。
下面,详细描述可用作光聚合引发剂(L)的产酸剂(L2)。这些产酸剂(L2)的实例包括:已知化合物,例如用于光阳离子聚合的光引发剂、颜料的光脱色剂或光褪色剂、和用于微抗蚀的已知产酸剂等、及其混合物。
产酸剂(L2)还包括:例如,有机卤化合物和二砜化合物。有机卤化合物和二砜化合物的具体实例与有关上述自由基产生化合物所述的那些化合物相同。
_化合物包括:例如,重氮_、铵、亚胺_、鏻、碘_、锍、砷和硒盐。这些化合物的具体实例是日本专利申请特开2002-29162第0058-0059栏中所述的化合物。
适用于本发明的产酸剂(L2)是_盐。这些_盐中,基于化合物的光聚合引发的感光性和材料稳定性,优选重氮_、碘_、锍和亚胺_盐。
适用于本发明的_盐的具体实例包括:日本专利申请特开9-268205第0035中所述的铝化锍盐;日本专利申请特开2000-71366第0010-0011栏中所述的二芳基碘_盐或三芳基锍盐;日本专利申请特开2001-288205第0017栏中所述的硫代苯甲酸S-苯酯的锍盐;和日本专利申请特开2001-133696第0030-0033栏中所述的_盐。
产酸剂的其它实例包括:日本专利申请特开2002-29162第0059-0062栏中所述的化合物例如有机金属化合物/有机卤化物;具有o-硝基苄基保护基团的光产酸剂;和经光降解产生磺酸的化合物(例如亚氨基磺酸盐)。
可以将这些产酸剂中任意一种使用或者可以将它们中的两种或多种一起使用。相对于每100质量%的可阳离子聚合的单体,这些产酸剂的适用量是0.1-20质量%,优选0.5-15质量%,特别优选1-10质量%。基于形成高折射率层的组合物的稳定性和聚合反应性,优选这些产酸剂以在上述范围内的量添加。
优选,相对于每100质量%的可自由基聚合的化合物加上可阳离子聚合的化合物,用于本发明的形成高折射率层的组合物含有0.5-10质量%的自由基聚合引发剂和1-10质量%的阳离子聚合引发剂。相对于每100%的可自由基聚合的化合物加上可阳离子聚合的化合物,更优选它含有1-5质量%的自由基聚合引发剂和2-6质量%的阳离子聚合引发剂。
当通过紫外线照射进行聚合反应时,用于本发明的形成高折射率层的组合物可以与常规已知的UV光谱感光剂或化学感光剂一起使用。这些感光剂的实例包括:米蚩酮、氨基酸(例如甘氨酸)和有机胺类(例如丁基胺、二丁基胺)。
当通过近红外线照射进行聚合反应时,优选使用近红外线光谱感光剂。
作为与形成高折射率层的组合物一起使用的这些近红外线光谱感光剂,可以使用任意吸光物质,只要它们具有在700nm或更大的波长区中至少在一部分具有吸收带。优选使用分子消光系数为10000或更大的化合物。更优选使用在750-1400nm的区域具有吸收并且分子消光系数为20000或更大的化合物。
更优选这些近红外线光谱感光剂在420nm-700nm的可见区具有最小吸收并且是光学透明的。作为这些近红外线光谱感光剂,可以使用已知的各种颜料或染料作为近红外线吸收颜料或染料。这些颜料或染料中,优选使用常规已知的近红外线吸收剂。
可以使用可商购获得的染料和以下文献中所述的已知染料:(例如“Near Infrared Absorbing Coloring Matter”,Kagaku Kogyo(Chemical Industry),1986,May,45-51和Development ofFunctional Coloring matter and Trend of Market in′90s,Chapter 2,Section 2.3(1990),CMC Publishing Co.,LTD.);Ikemori &hashiratani(eds):Special Functional Coloring Matter,1986,CMCPublishing Co.,LTD.;J.FABIAN,Chem.Rev.,92,1197-1226(1992);1995年由NIPPON KANKOH-SHIKISO INSTITUTE公布的商品目录;1989年由Exciton Inc.公布的激光着色物质目录;或专利文献。
(ii)具有可水解官能团的有机金属化合物
优选,在通过使用具有可水解官能团的有机金属化合物形成涂膜之后,通过溶胶-凝胶处理形成固化薄膜作为用于本发明的高折射率层(4)的基质。这些有机金属化合物的实例包括含Si、Ti、Zr或Al的化合物。可水解官能团的实例包括:烷氧基、烷氧基羰基、卤素和羟基。特别优选烷氧基例如甲氧基、乙氧基、丙氧基和丁氧基。
优选的有机金属化合物是下面化学式3代表的有机硅化合物及其部分水解产物(部分缩合产物)。众所周知,化学式3代表的有机硅化合物容易进行水解然后经过脱水/缩合反应。
(Ra)m-Si(X)n(化学式3)
其中Ra代表具有1-30个碳原子的任选取代的脂族基团或具有6-14个碳原子的芳基;X代表卤素原子(例如氯或溴)、OH、OR2或OCOR2基团;R2代表任选取代的烷基;m是0-3的整数;n是1-4的整数;和m和n之和是4,条件是当m是0时,X代表OR2或OCOR2基团。
在化学式3中,Ra代表的脂族基团优选是具有1-18个碳原子的那些基团(例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十六烷基、十八烷基、苄基、苯乙基、环己基、环己基甲基、己烯基、癸烯基或十二烯基(codecenyl)),更优选具有1-12个碳原子的那些基团,特别优选具有1-8个碳原子的那些基团。
Ra代表的芳基的实例包括:苯基、萘基和氨茴内酐基团。优选芳基是苯基。
取代基并不限于任意特定的;然而,优选是卤素原子(例如氟、氯和溴)、羟基、巯基、羧基、环氧基、烷基(例如甲基、乙基、异丙基、丙基和叔丁基)、芳基(例如苯基和萘基)、芳香杂环(糠偶酰基、吡唑基和吡啶基)、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基和己氧基)、芳氧基(例如苯氧基)、烷基硫(例如甲基硫和乙基硫)、芳硫基(例如苯硫基)、链烯基(例如乙烯基和1-丙烯基)、烷氧基甲硅烷基(例如三甲氧基甲硅烷基和三乙氧基甲硅烷基)、酰氧基(例如乙酰氧基和(甲基)丙烯酰基)、烷氧基羰基(例如甲氧基羰基和乙氧基羰基)、芳氧基羰基(例如苯氧基羰基)、氨甲酰基(例如氨甲酰基、N-甲基氨甲酰基、N,N-二甲基氨甲酰基和N-甲基-N-辛基氨甲酰基)、和酰氨基(例如乙酰氨基、苯甲酰氨基、丙烯酰氨基和甲基丙烯酰氨基)取代基。
这些取代基中,更优选羟基、巯基、羧基、环氧基、烷基、烷氧基甲硅烷基、酰氧基和酰氨基,特别优选环氧基、可聚合酰氧基((甲基)丙烯酰基)和可聚合酰氨基(丙烯酰氨基、甲基丙烯酰氨基)取代基。这些取代基还可以被任选取代。
R2代表任选取代的烷基。该烷基上的取代基与R1的那些相同。
m是0-3的整数。n是1-4的整数。m和n之和是4。优选m是0、1或2,特别优选为1。当m是0时,X代表OR2或OCOR2基团。
相对同一层中每100质量%的固体含量,高折射率层(4)中含有的化学式3的化合物的量优选是10-80质量%,更优选为20-70质量%,特别优选为30-50质量%。
化学式3代表的化合物的具体实例包括:日本专利申请特开2001-166104第0054-0056栏中所述的化合物。
在高折射率层(4)中,优选有机粘合剂具有硅烷醇基。使得粘合剂具有硅烷醇基可以进一步提高高折射率层(4)的物理强度、化学耐性和耐气候性。
可以通过如下方法将硅烷醇基加入到粘合剂中:例如,将具有可交联或可聚合官能团的化学式3的有机硅化合物与粘合剂前体(可固化多官能单体或多官能低聚物)和聚合引发剂(作为依次构成形成高折射率层的涂布组合物的粘合剂的成分)、和具有高折射率的无机细粒的分散体中所含的分散剂一起混合成涂布组合物;将该涂布组合物涂布到透明基底上;并使上面的分散剂、多官能单体或低聚物、和化学式3代表的有机硅化合物经过交联反应或聚合反应。
优选在有催化剂的情况下进行用于固化上面有机金属化合物的水解/缩合反应。可以使用的催化剂的实例包括:无机酸例如盐酸、硫酸和硝酸;有机酸例如草酸、乙酸、甲酸、三氟乙酸、甲磺酸和甲苯磺酸;无机碱例如氢氧化钠、氢氧化钾和铵;有机碱例如三乙胺和吡啶;金属醇盐例如三异丙氧基铝、四丁氧基锆和四丁氧基钛酸酯;和β-酮酯类的β-二酮类的金属螯合物化合物。这些催化剂的具体实例包括日本专利申请特开2000-275403第0071-0083栏中所述的化合物。
相对于每100质量%的有机金属化合物,这些催化剂化合物在组合物中的含量是0.01-50质量%,优选为0.1-50质量%,更优选为0.5-10质量%。优选根据有机金属化合物的反应性适当控制反应条件。
在高折射率层(4)中,优选基质具有特定极性基团。特定极性基团的实例包括:阴离子、氨基和季铵基。阴离子、氨基和季铵基的具体实例与关于分散剂中所述的相同。
具有特定极性基团的高折射率层(4)的基质可以通过如下方法获得:例如,将含有具有高折射率的无机细粒和分散剂的分散体混入用于形成高折射率层的涂布组合物;作为形成固化薄膜的成分,还将具有特定极性基团的粘合剂前体(具有特定极性基团的可固化多官能单体或多官能低聚物)和聚合引发剂和化学式3代表的具有特定极性基团和交联或可聚合官能团的有机硅化合物的组合中的至少一种混合到上面涂布组合物中;如果需要的话,还将具有特定极性基团和可交联或可聚合官能团的单官能单体混合到上面涂布组合物中;将该涂布组合物涂覆到透明基底上;并使上面的分散剂、单官能单体、多官能单体或低聚物、和/或化学式3代表的有机硅化合物经过交联反应或聚合反应。
具有特定极性基团的单官能单体在涂布组合物中起无机细粒的分散助剂的作用。此外,如果使单官能单体经过交联反应或聚合反应,那么在涂布之后,用形成粘合剂的分散剂和多官能单体或低聚物,保持无机细粒在高折射率层(4)中令人满意的均匀分散性,由此可以产生具有优异物理强度、化学耐性和耐气候性的高折射率层(4)。
相对于每100质量%的分散剂,具有氨基或季铵基的单官能单体的用量优选是0.5-50质量%,更优选是1-30质量%。如果在进行高折射率层(4)的涂布的同时或之后通过交联反应或聚合反应形成粘合剂,那么在进行高折射率层(4)的涂布之前使单官能单体有效地起作用。
用于本发明的高折射率层(4)的基质也可以通过使用具有交联或可聚合官能团的常规已知的有机聚合物并将其固化形成,该聚合物相当于上述有机粘合剂(a)。优选,形成的高折射率层具有将该聚合物进一步交联和聚合的结构。
这种聚合物的实例包括:聚烯烃(由饱和烃组成)、聚醚、聚脲、聚氨酯、聚酯、聚胺、聚酰胺和蜜胺树脂。这些聚合物中,优选聚烯烃、聚醚和聚脲,更优选聚烯烃和聚醚。该有机聚合物在固化之前的质量平均分子量优选是1×103-1×106,更优选为3×103-1×105。
优选,固化之前的有机聚合物是具有如下重复单元的共聚物:含有与上述相同的特定极性基团的重复单元;和含有交联或聚合结构的重复单元。相对每100%的重复单元,含有阴离子基团的重复单元在聚合物中的量优选是0.5-99质量%,更优选为3-95质量%,最优选为6-90质量%。该重复单元可以含有两个或多个阴离子基团,这些阴离子基团可以相同或不同。
当有机聚合物具有含硅烷醇基的重复单元时,该聚合物中所含的重复单元的量优选是2-98摩尔%,更优选为4-96摩尔%,最优选为6-94摩尔%。
当有机聚合物具有含氨基或季铵基的重复单元时,聚合物中所含的该重复单元的量优选是0.1-50质量%,更优选是0.5-30质量%。
如果在含有阴离子基团的重复单元中或者在具有交联或聚合结构的重复单元中含有硅烷醇基、氨基或季铵基,那么可以产生相同的效果。
相对于每100质量%的聚合物,具有交联或聚合结构的重复单元在聚合物中的量优选是1-90质量%,更优选为5-80质量%,最优选为8-60质量%。
优选,由经过交联或聚合反应的粘合剂构成的基质是通过将形成高折射率层用的涂布组合物涂布到透明基底上,并且在涂覆该涂布组合物的同时或者之后使该涂布组合物中所含的粘合剂经过交联或聚合反应形成的。
本发明的高折射率层(4)还可以含有其它化合物,这些化合物可以根据它所用的用途和目的适当选择。例如,当在高折射率层(4)上提供低折射率层(5)时,优选高折射率层(4)的折射率高于透明基底的折射率。当有机化合物含有芳香环、除氟之外的卤代元素(例如Br、I或Cl)、或例如S、N或P的原子时,它们可以具有提高的折射率。因此,也可以优选使用通过使含有上述环、元素或原子的可固化化合物经过交联或聚合反应获得的粘合剂。
(高折射率层的其它组成)
本发明的高折射率层(4)还可以含有其它化合物,这些化合物可以根据它所用的用途和目的适当选择。例如,优选高折射率层(4)的折射率高于透明基底的折射率。并且可以优选使用通过使含有芳香环、除氟之外的卤代元素(例如Br、I或Cl)、或例如S、N或P的原子的可固化化合物经过交联或聚合反应获得的粘合剂。
除了上述组分(例如无机细粒、聚合引发剂和感光剂)之外,本发明的高折射率层(4)还可以含有添加剂例如树脂、表面活性剂、抗静电剂、偶联剂、增稠剂、颜色保护剂、着色材料(颜料、染料)、消泡剂、均化剂、阻燃剂、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、增粘剂、聚合引发剂、抗氧化剂、表面改性剂和导电金属细粒。
[中折射率层]
在本发明的抗反射薄膜中,优选通过层合折射率不同的两层来形成高折射率层(4)。更具体地说,在折射率高于低折射率层(5)的高折射率层(4)上形成低折射率层(5),并在低折射率层(5)的相对面上与高折射率层(4)相邻地形成折射率在基底的折射率和高折射率层(4)的折射率之间的中折射率层(3)。如上所述,这些层的折射率是相对的。
尽管可以使用任意已知的材料作为构成中折射率层(3)的材料,但是优选使用与用于上述高折射率层(4)相同的材料。通过选择无机细粒的类型和用量可以容易地控制该层的折射率。以与关于高折射率层(4)所述相同的方式形成该层,使得形成30-500nm厚,更优选为50-300nm厚的薄膜。
[低折射率层]
优选,低折射率层(5)由具有得自含氟的乙烯基单体的重复单元和在侧链具有(甲基)丙烯酰基的重复单元作为必需成分的共聚物的固化薄膜形成。从较低折射率和薄膜硬度相容性的角度,优选将固化剂例如(甲基)丙烯酸酯或填料例如无机细粒或有机细粒与上述共聚物一起使用。
低折射率层(5)的折射率优选是1.20-1.49,更优选为1.25-1.48,特别优选为1.30-1.46。
低折射率层(5)的厚度优选是50-200nm,更优选为70-100nm。低折射率层(5)的雾度优选是3%或更小,更优选为2%或更小,最优选为1%或更小。以JIS K5400的铅笔硬度试验为基础,在施加的500g载荷下,低折射率层(5)的确切强度是H或更高,更优选为2H或更高,最优选为3H或更高。
为了提高抗反射薄膜的防污性能,水在低折射率层(5)的表面上的接触角优选是90°或更大,更优选是95°或更大,特别优选是100°或更大。
下面,描述本发明的低折射率层(5)中所用的共聚物。
含氟单体单元的具体实例包括:氟烯烃(例如氟乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、全氟辛基乙烯、六氟丙烯和全氟-2,2-二甲基-1,3-dioxol);(甲基)丙烯酸的部分或完全氟化的烷基酯衍生物(例如Biscoat(Osaka Organic Chemical Industries Ltd.)和M-2020(DAIKIN INDUSTRIES,Itd.));和部分或完全氟化的乙烯基醚。这些单体单元中,优选全氟烯烃,并且从折射率、溶解度、透明度和可用性的角度,特别优选六氟丙烯。
提供交联反应性的构成单元包括:例如,通过聚合每个分子中具有自交联官能团的单体,例如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯和缩水甘油基乙烯基醚获得的构成单元;通过聚合具有羧基、羟基、氨基或磺基的单体(例如(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟甲酯、(甲基)丙烯酸羟基烷酯、丙烯酸烯丙酯、羟基乙基乙烯基醚、羟基丁基乙烯基醚、马来酸和巴豆酸)获得的构成单元;和通过聚合反应(例如通过使氯丙烯酸作用于羟基上的技术)将交联-反应基团例如(甲基)丙烯酰基引入到上述构成单元获得的构成单元。
除了上述含氟的单体单元和提供交联反应性的构成单元之外,从溶剂中的溶解度、涂层的透明度等的角度,也可以使不含氟的单体共聚合。可以与上述含氟的单体单元和提供交联反应性的构成单元一起使用的单体单元并不限于任意特定的单元。它们包括:例如,烯烃(例如乙烯、丙烯、异戊二烯、氯乙烯和偏二氯乙烯);丙烯酸酯类(例如丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯);甲基丙烯酸酯类(例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯);苯乙烯衍生物(例如苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯);乙烯基醚类(例如甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚和环己基乙烯基醚);乙烯基酯类(例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和肉桂酸乙烯酯);丙烯酰胺类(例如N-叔丁基丙烯酰胺和N-环己基丙烯酰胺);甲基丙烯酰胺类;和丙烯腈衍生物。
正如日本专利申请特开10-25388和10-147739中所述的,可以将固化剂与上面的聚合物一起适当地使用。
对本发明特别有用的含氟聚合物是全氟烯烃和乙烯基醚或乙烯基酯类的无规共聚物。优选,这种聚合物具有能够单独经过交联反应的基团(例如自由基反应基团例如(甲基)丙烯酰基、环氧基和开环可聚合基团例如oxetanyl)。优选,这些含交联反应基团的聚合物单元占总聚合物单元的5-70摩尔%,特别优选30-60摩尔%。
用于本发明的共聚物的优选实例包括:例如,下面化学式4代表的化合物。
(化学式4)
在化学式4中,L代表具有1-10个碳原子,优选1-6个碳原子,更优选2-4个碳原子的连接基团;并且该连接基团可以具有直链或支链结构或环结构并且具有选自O、N和S的杂原子。
优选的连接基团的实例包括:*-(CH2)2-O-**、*-(CH2)2-NH-**、*-(CH2)4-O-**、*-(CH2)6-O-**、*-(CH2)2-O-(CH2)2-O-**、*O-CONH-(CH2)3-O-**、*-CH2CH(OH)CH2-O-**和*-CH2CH2OCONH(CH2)3-O-**(*代表在聚合物主链侧的连接部分,**代表在(甲基)丙烯酰基侧的连接部分),m代表0或1。
在上面化学式4中,X代表氢原子或甲基。从固化反应性的角度,X优选是氢原子。
在上面化学式4中,A代表得自任意乙烯基单体的重复单元并且不限于任意特定的,只要它是可以与六氟丙烯共聚合的构成单体。它可以从与所用基底的粘性、所用聚合物的Tg(它赋予涂布强度)、在所用溶剂中的溶解度、透明度、滑动性能、防尘性/防污性的角度适当选择。它可以由单个或多个乙烯基单体构成,这取决于使用它的目的。
这些重复单元的优选实例包括:乙烯基醚例如甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、异丙基乙烯基醚、羟基乙基乙烯基醚、羟基丁基乙烯基醚、缩水甘油基乙烯基醚和烯丙基乙烯基醚;乙烯基酯类例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和丁酸乙烯酯;(甲基)丙烯酸酯类例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸羟基乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯和(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基甲硅烷;苯乙烯衍生物例如苯乙烯和p-羟基甲基苯乙烯;和不饱和碳酸及其衍生物例如巴豆酸、马来酸和衣康酸。更优选乙烯基醚衍生物和乙烯基酯衍生物,特别优选乙烯基醚衍生物。
在上面化学式4中,x、y和z代表这些组分的摩尔%值,它们满足下面的不等式:30≤x≤60、5≤y≤70和0≤z≤65,优选35≤x≤55、30≤y≤60和0≤z≤20,特别优选40≤x≤55、40≤y≤55和0≤z≤10。
用于本发明的共聚物的优选实例包括:例如,下面化学式5代表的化合物。
(化学式5)
在化学式5中,X、x、y代表与上面化学式4中相同的含义。优选范围与化学式4中的相同。
在化学式5中,n是2≤n≤10的整数,优选2≤n≤6,更优选2≤n≤4。
在化学式5中,B代表得自任意乙烯基单体的重复单元,并且可以由单个或多个乙烯基单体构成。这些重复单元的优选实例与上述化学式4中关于A所述的相同。
在化学式5中,z1和z2代表重复单元的摩尔%值,它们满足下面的不等式:0≤z1≤65和0≤z2≤65,优选0≤z1≤30和0≤z2≤10,特别优选0≤z1≤10和0≤z2≤5。
化学式4或5代表的共聚物可以通过如下合成:例如使用上述技术中的任意一种将(甲基)丙烯酰基引入到包含六氟丙烯组分和羟基烷基乙烯基醚组分的共聚物中。
下面,显示可用于本发明的共聚物的优选的具体实例;然而,应理解这些实例仅仅是为了描述性目的而显示的并不打算限制本发明。
数均分子量
x y m L1 X Mn(×104)
P-1 50 0 1 _-CH2CH2O- H 3.1
P-2 50 0 1 _-CH2CH2O- CH3 4.0
P-3 45 5 1 _-CH2CH2O- H 2.8
P-4 40 10 1 _-CH2CH2O- H 3.8
P-5 30 20 1 _-CH2CH2O- H 5.0
P-6 20 30 1 _-CH2CH2O- H 4.0
P-7 50 0 0 - H 11.0
P-8 50 0 1 _-C4H8O- H 0.8
P-9 50 0 1 __CH2_2O_CH2_2O- H 1.0
*代表聚合物主链侧上的连接部分。
(化学式6)
数均分子量
x y m L1 X Mn(×104)
P-11 50 0 1 _-CH2CH2NH- H 4.0
P-15 50 0 1
H 3.5
P-17 50 0 1
H 3.0
P-18 50 0 1
CH3 3.0
P-19 50 0 1
CH3 3.0
P-20 40 10 1 _-CH2CH2O- CH3 0.6
*是指聚合物主链侧上的连接部分。
(化学式7)
数均分子量
a b c L1 A Mn(×104)
P-21 55 45 0 _-CH2CH2O-__ - 1.8
P-22 45 55 0 _-CH2CH2O-__ - 0.8
P-26 50 40 10 _-CH2CH2O-__
4.0
P-28 50 40 10 _-CH2CH2O-__
5.0
*是指聚合物主链侧上的连接部分。
**是指丙烯酰基侧上的连接部分。
(化学式8)
数均分子量
x y z1 z2 n X B Mn(×104)
数均分子量
a b Y Z Mn(×104)
P-33 40 10
4.0
(化学式9)
数均分子量
x y z Rf L Mn(×104)
P-34 60 40 0 -CH2CH2C8F17-n _-CH2CH2O- 11
P-35 60 30 10 -CH2CH2C4F8H-n _-CH2CH2O- 30
P-36 40 60 0 -CH2CH2C6F12H _-CH2CH2CH2CH2O- 4.0
*代表聚合物主链侧上的连接部分。
数均分子量
x y z n Rf Mn(×104)
P-37 50 50 0 2 -CH2C4F8H-n 5.0
P-38 40 55 5 2 -CH2C4F8H-n 4.0
P-39 30 70 0 4 -CH2CaF17-n 10
P-40 60 40 0 2 -CH2CH2C8F16H-n 5.0
(化学式10)
优选用于本发明的共聚物可以通过如下合成:首先通过各种聚合方法(例如溶液聚合、沉淀聚合、悬浮聚合、本体聚合或乳液聚合)中的任意一种合成含羟基的聚合物等的前体;然后通过上述聚合反应引入(甲基)丙烯酰基。该聚合物反应可以通过已知操作例如间歇、半连续或连续操作进行。
如上所述,从低折射率层(5)的涂布硬度的角度,低折射率层(5)含有添加剂例如固化剂不一定是有益的。然而,从与高折射率层(4)的界面粘合的角度,低折射率层(5)可以含有固化剂例如多官能(甲基)丙烯酸酯化合物、多官能环氧化合物、聚异氰酸酯化合物、氨基塑料或多元酸或其酸酐。
当加入这些添加剂时,相对于每100%的低折射率层的总固体含量,添加剂的添加量优选在0-30质量%的范围内,更优选为0-20质量%,特别优选为0-10质量%。
而且,为了使抗反射薄膜具有诸如防污性、防水性、化学耐性或滑动性能等性能,可以适当地将已知试剂例如硅氧烷-或氟-基防污剂、增滑剂等加入到用于形成低折射率层(5)的组合物中。当添加这些添加剂时,相对于每100%的该层的总固体含量,添加剂的添加量优选在0-20质量%的范围内,更优选为0-10质量%,特别优选为0-5质量%。
作为自由基聚合引发剂,可以使用下面两种类型中的任意一种:一种通过加热作用产生自由基,另一种通过光的作用产生自由基。
通过加热作用引发自由基聚合反应并用于本发明的化合物的实例包括:有机或无机过氧化物;和有机偶氮和重氮化合物。
这些化合物的具体实例包括:过氧化苯甲酰、过氧化卤代-苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化乙酰、过氧化二丁基、氢过氧化枯烯和过氧化氢叔丁基,作为有机过氧化物;过氧化氢、过硫酸铵和过硫酸钾,作为无机过氧化物;2-偶氮-双-异丁腈、2-偶氮-双-丙腈和2-偶氮-双-环己二腈,作为偶氮化合物;和重氮氨基苯和p-硝基苯重氮_,作为重氮化合物。
当使用通过光的作用引发自由基聚合的化合物时,通过活化能的照射进行涂层的固化。
这类光自由基聚合引发剂的实例包括:苯乙酮类、苯偶姻类、苯甲酮类、氧化膦类、酮缩醇类、蒽醌类、噻吨酮类、偶氮化合物、过氧化物、2,3-二烷基二酮化合物、二硫化物化合物、氟胺化合物和芳香锍类。苯乙酮类的实例包括:2,2-二乙氧基苯乙酮、p-二甲基苯乙酮、1-羟基二甲基苯基酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-4-甲基硫基-2-吗啉基苯丙酮和2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮。
苯偶姻类的实例包括:苯偶姻苯磺酸酷、苯偶姻甲苯磺酸酯、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚和苯偶姻异丙基醚。苯甲酮类的实例包括:苯甲酮、2,4-二氯苯甲酮、4,4-二氯苯甲酮和p-氯苯甲酮。氧化瞵类的实例包括2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦。可以优选将增感染料与这些光自由基聚合引发剂一起使用。
通过热或光的作用引发自由基聚合的该化合物的添加量并不限于任意特定量,只要这些化合物以一定量可以引发碳-碳双键的聚合;然而,通常,以形成低折射率层的组合物的总固体含量为基础,该量优选是0.1-15质量%,更优选为0.5-10质量%,特别优选为2-5质量%。
作为形成低折射率层的涂布液组合物中所含的溶剂,可以使用任意溶剂,只要其能够使包含含氟共聚物的组合物均匀溶解或分散其中同时避免形成沉淀。也可以将两种或多种溶剂一起使用。优选用于本发明的溶剂的实例包括:酮类(例如丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮);酯类(例如乙酸乙酯和乙酸丁酯);醚类(例如四氢呋喃和1,4-二_烷);醇类(例如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇和乙二醇);芳香烃类(例如甲苯和二甲苯);和水。
除了含氟化合物之外,低折射率层(5)可以含添加剂例如填料(例如无机细粒或有机细粒)、甲硅烷偶联剂、增滑剂(例如聚硅氧烷化合物例如二甲基聚硅氧烷)或表面活性剂。优选低折射率层(5)含有无机细粒、甲硅烷偶联剂和增滑剂。
下面描述本发明的低折射率层(5)可以含有的无机细粒。
无机细粒的涂布量优选是1-100mg/m2,更优选为5-80mg/m2,尤其优选为10-60mg/m2。如果该量太小,耐擦伤性提高效果降低,而该量太大的话,在低折射率层(5)的表面上形成微小的不规则,而薄膜的外观例如黑色硬度、或综合反射率将降低。
由于在低折射率层(5)中含有无机细粒,因此优选无机细粒具有低的折射率。具有低折射率的无机细粒包括:例如,氟化镁或二氧化硅的细粒。从折射率、分散稳定性和成本的角度,优选使用二氧化硅细粒。所用二氧化硅细粒的平均粒径优选是低折射率层(5)的厚度的30%-150%,更优选是35%-80%,尤其优选是40%-60%。
换言之,当低折射率层(5)的厚度是100nm时,所用二氧化硅细粒的粒径优选是30nm-150nm,更优选是35nm-80nm,尤其优选是40nm-60nm。
如果二氧化硅细粒的粒径太小,那么耐擦伤性的提高效果降低,而如果该量太大,那么在低折射率层(5)的表面上形成微小的不规则,由此薄膜的外观例如黑色硬度、或综合反射率降低。二氧化硅细粒可以为结晶或非晶形,或者是单分散或聚集的,只要这些颗粒满足给定的粒径要求。二氧化硅细粒的最优选形状为球形;然而,它可以具有不确定形状。
无机细粒的平均粒径是用Coulter计数器装置测定的。
为了进一步减少低折射率层(5)的折射率的增加,优选使用中空二氧化硅细粒。中空二氧化硅细粒的折射率是1.17-1.40,优选是1.17-1.35,更优选是1.17-1.30。本文使用的术语“折射率”是指所有颗粒的折射率。它并不意味着仅仅构成中空二氧化硅颗粒的外壳二氧化硅的折射率。中空二氧化硅细粒的孔隙率X用下面等式4表示:
X=(4πa3/3)/(4πb3/3)×100
其中a是颗粒中空隙的半径,b是颗粒外壳的半径。
孔隙率X优选是10-60%,更优选是20-60%和最优选是30-60%。
如果孔隙率增加使得中空二氧化硅颗粒的折射率进一步降低,那么外壳的厚度降低,因此颗粒的强度也降低。因此,从耐擦伤性的角度,不能使用折射率小于1.17的颗粒。
中空二氧化硅细粒的折射率是用阿贝折射计(ATAGO Co.,Ltd.)测定的。
优选,将至少一种平均粒径小于低折射率层(5)的厚度的25%的二氧化硅细粒(称之为“小粒径二氧化硅细粒”)与具有上述粒径的二氧化硅颗粒(称之为“大粒径二氧化硅细粒”)组合使用。
小粒径二氧化硅细粒可以用作大粒径二氧化硅颗粒的保持剂,这是由于它们可以留在大粒径二氧化硅颗粒之间的空间。
当低折射率层(5)的厚度是100nm时,小粒径二氧化硅细粒的平均粒径优选是1nm-20nm,更优选是5nm-15nm,特别优选是10nm-15nm。基于降低原料成本并赋予作为保持剂的效果,使用这类二氧化硅细粒是优选的。
为了保证二氧化硅细粒在分散体或涂布液中的分散稳定性,或者为了提高二氧化硅细粒对粘合剂组分的亲和力或粘合性能,二氧化硅细粒可以经过物理表面处理,例如等离子体放电处理或电晕放电处理、或者通过表面活性剂或偶联剂的化学表面处理。
优选,使用偶联剂使二氧化硅细粒经过表面处理。优选使用的偶联剂是例如烷氧基金属化合物(例如钛偶联剂和甲硅烷偶联剂)。使用甲硅烷偶联剂的处理是特别有效的。
将上述偶联剂用作处理低折射率层(5)中所含的无机填料的表面用的表面处理剂,然后制备该层的涂布液。然而,优选在制备的同时向涂布液中还添加偶联剂作为添加剂。
为了降低因表面处理引起的载荷,优选在表面处理之前将二氧化硅细粒分散到分散介质中。
关于二氧化硅细粒所描述的可用于其它无机颗粒。
作为甲硅烷偶联剂,可以使用下面化学式11代表的化合物和/或其衍生物。
(X)n-Si-(OR)m(化学式11)
在上面化学式11中,X代表有机官能团,R代表烷基。化学式11代表的甲硅烷偶联剂中,优选对X而言含有羟基、巯基、羧基、环氧基、烷基、烷氧基甲硅烷基、酰氧基或酰氨基的那些甲硅烷偶联剂。特别优选含有环氧基、可聚合酰氧基((甲基)丙烯酰基)或可聚合酰氨基(例如丙烯酰氨基和甲基丙烯酰氨基)。m是0-3的整数。n是1-4的整数。m与n之和是4。
化学式11代表的化合物中,特别优选对X而言含有(甲基)丙烯酰基作为交联或可聚合官能团的化合物。这类化合物包括:例如,3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基甲硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基甲硅烷。
作为增滑剂,优选向其中加入具有二甲基聚硅氧烷和聚硅氧烷片段的含氟化合物。
[其它层]
层合类的抗反射薄膜还可以包括防潮层、防静电层、底层、基底层或保护层、屏蔽层、或滑动层。提供屏蔽层以便薄膜可以屏蔽电磁波或红外线。
[抗反射薄膜形成方法的概括]
构成多层型抗反射薄膜的各层可以通过涂布法例如浸涂、气刀涂布、幕涂、辊涂、口模式涂布、金属丝棒涂、凹版涂布或挤出涂布形成(参见美国专利2681294)。优选这些层是通过口模式涂布形成的,更优选使用后面所述的新型模涂器经口模式涂布形成。
在使用口模式涂布的情况下,可以同时对两层或多层进行涂布。同时涂布法例如描述在美国专利2761791、2941898、3508947和3526528和Yuuji Harazaki,Coating Engineering,253,AsakuraPublishing Co.,1973中。
在本发明的抗反射薄膜中,当有外来物质例如灰尘或杂质时,由于层合至少高折射率层(4)和低折射率层(5)产生亮点缺陷,因此亮点缺陷明显。本文使用的亮点缺陷是指经光在涂膜上反射肉眼观察到的缺陷。这类缺陷例如可以在涂黑后通过涂漆抗反射薄膜的背面的肉眼检测到。可见亮点缺陷的大小通常是50μm或更大。如果存在大量亮点缺陷时,产品收得率降低并且不能制得大尺寸的抗反射薄膜。
在本发明的抗反射薄膜中,亮点缺陷的数量是20个/m2或更少,优选是10个/m2或更少,更优选是5个/m2或更少,特别优选是1个/m2或更少。
为了连续制得本发明的抗反射薄膜,进行以下步骤:在辊上连续输送基底薄膜;涂布涂布液并干燥;将涂膜固化;和卷起具有固化层的基底薄膜。
将基底薄膜从其辊连续输送到清洗室,在此通过抗静电剂除去基底薄膜上的静电,然后通过除尘设备除去基底薄膜上附着的外来物质。然后在提供于清洗室内的涂布室中将涂布液涂布到基底薄膜上并将涂布的基底薄膜运输到干燥室将其干燥。
将在其表面具有干燥涂层的基底薄膜从干燥室输送到辐射固化室,在此将薄膜暴露于辐射下并将涂层中所含的单体聚合并固化。将具有通过辐射已固化的层的基底薄膜然后转移到热固化室,在此加热并完成该层的固化。将在其表面具有充分固化层的基底薄膜卷起并且再次为卷状。
对各层进行上述步骤,或者通过提供多个涂布室、干燥室、辐射固化室和热固化室可以连续形成这些层。从生产率的角度,优选连续形成这些层。
图8显示了连续进行这些层的涂布的设备构造的一个实例。该设备可以包括所需数量的成膜装置(在基底上形成涂膜的装置)100、200、300和400,它们在连续传送卷状基底薄膜(本文后面简称为基料)W的传送设备1、和将基料W卷起的卷起设备2之间。
图8所示的设备是在沿途没有卷起基料的情况下连续涂布4层的情形。显然,可以根据薄膜的层结构改变装置的数量。
这样构造成膜装置100,使得涂覆涂布液的步骤101、干燥涂覆的涂层的步骤102和固化涂膜的步骤103可以在其上进行。其它成膜装置200、300和400也具有相同的结构。下面详细描述涂覆涂布液、干燥涂覆的涂层并固化涂膜的步骤。
优选使用提供3个成膜装置的设备以如下步骤进行成膜:连续传送在其上具有硬涂层(2)的卷状基料W;在各自成膜装置中进行涂布依次形成中折射率层(3)、高折射率层(4)和低折射率层(5);和卷起涂布的基料。更优选使用提供4个成膜装置的图8所示的设备以如下步骤进行成膜:连续传送卷状基料W;在各自成膜装置中进行涂布依次形成硬涂层(2)、中折射率层(3)、高折射率层(4)和低折射率层(5);和卷起涂布的基料。
[涂布操作之前的预处理]
为了制得亮点缺陷数减少的本发明的抗反射薄膜,必需精确地控制具有高折射率的超细颗粒在形成高折射率层的涂布组合物中的分散度并进行涂布液的微滤。与此同时,对于构成抗反射层的层,优选在空气高度清洁的环境中进行上述涂布阶段的涂布并在上述干燥室中干燥,此外,在涂布操作之前完全除去基料W上的灰尘或杂质。
以美国标准209E中规定的空气清洁度标准为基础,涂布和干燥步骤时的空气清洁度优选是10级(大小为0.5μm或更大的颗粒数量为353个/m3或更少)或更高,更优选为1级(大小为0.5μm或更大的颗粒数量为35.5个/m3或更少)或更高。而且,优选在传送和卷起阶段-进行涂布/干燥步骤之外的阶段的空气清洁度也高。
作为涂布步骤的预处理步骤的可用于除尘步骤的除尘方法包括:干除尘法例如日本专利申请特开59-150571中所述的方法,其中将无纺材料或片相对基料表面压制;日本专利申请特开10-309553中所述的方法,其中对基料吹高度清洁的空气来除去基料上的沉积物并将除去的沉积物经吸入口吸入;以及日本专利申请特开7-333613中所述的方法,其中通过吹压缩空气同时在基料上经超声波振动除去基料上的沉积物并将除去的沉积物吸入(New Ultra-Cleaner,ShinkoCo.,Ltd.)。
除尘方法的实例还包括:湿除尘法例如将基料引入到清洁浴中并用超声波振荡器除去基料上的沉积物的方法;日本已审申请公开49-13020中所述的方法,其中将清洁液涂布于基料上,在基料上高速吹气以除去基料上的沉积物并将除去的沉积物吸入;和日本专利申请特开2001-38306中所述的方法,其中用湿润辊摩擦基料并在基料的摩擦表面喷涂一液体以除去基料上的沉积物。在这些除尘方法中,基于除尘效果而优选超声波除尘或湿除尘方法。
在进行除尘步骤之前,优选除去基料上的静电,这是由于这样清除静电可以强化除尘效率并防止灰尘或杂质沉积在基料上。使用电晕放电型的电离器或者光辐射型的电离器用紫外线或软X射线可以进行防静电清洗。除尘和涂布之前基底薄膜的静电电压优选是1000V或更小,更优选为300V或更小,尤其优选为100V或更小。
下面描述制备涂布液的要求。
[用于涂布的分散介质]
制备本发明的形成硬涂层和低折射率层的涂布液时,可以使用下面的分散介质。所用分散介质并不限于任何特定的。单一分散介质或者两种或多种混合物形式的分散体都可以使用。
优选的分散介质的实例包括:芳香烃类例如甲苯、二甲苯和苯乙烯;氯代芳香烃类例如氯苯和邻二氯苯;氯代脂族烃类,包括甲烷衍生物例如一氯甲烷和乙烷衍生物例如一氯乙烷;醇类例如甲醇、异丙醇和异丁醇;酯类例如乙酸甲酯和乙酸乙酯;醚类例如乙醚和1,4-二_烷;酮类例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮和环己酮;二醇醚类例如乙二醇单甲基醚;脂环族烃类例如环己酮;脂族烃类例如正己烷;和脂族和芳香烃类的混合物。
这些溶剂中,特别优选使用单一酮溶剂或者两种或多种酮溶剂的混合物制备的涂布用的分散介质。
[涂布液的物理性能]
在本发明的涂布法中,最高可能的涂布速度大大地受到所用涂布液的性能的影响。因此,必需控制涂布时流体的物理性能,特别是粘度和表面张力。
涂布液的粘度优选是20.0mPa·sec或更小,更优选是10.0mPa·sec或更小,尤其优选是5.0mPa·sec或更小,最优选是2.0mPa·sec或更小。
在一些涂布液中,它们的粘度随剪切速度而变化。因此,上面显示的粘度是涂布时剪切速度下的粘度。优选向涂布液中加入触变剂,这是由于加入这种试剂可以降低涂布时对涂布液施加高剪切力时的粘度并且可以增加干燥时几乎不对涂布液施加剪切力时的粘度,这样使得干燥操作期间可能发生的不匀性降低。
涂覆到基料上的涂布液的量,尽管不是物理性能,也影响最高可能的涂布速度。涂覆到基料上的涂布液的量优选是2.0-5.0ml/m2。优选增加涂覆到基料上的涂布液的量,这是由于最高可能的涂布速度提高。然而,如果该量提高太多,干燥时的载荷变重。因此,优选根据流体配方/进行涂布步骤时的条件选择涂覆到基料上的涂布液的最佳量。
表面张力优选在15-36mN/m的范围内。优选添加均化剂以降低表面张力,这是由于它抑制干燥过程中发生不匀性。然而,如果表面张力降低得太大,那么最高可能的涂布速度降低。因此,表面张力更优选在17-32mN/m的范围内,尤其优选在19-26mN/m的范围内。
[过滤]
优选所用涂布液在其涂覆之前经过过滤。优选使用具有最小可能的孔径的过滤器,该孔径在防止涂布液中的组分被除去的范围内。为了过滤,使用绝对过滤精度为0.1-10μm的过滤器。优选使用绝对过滤精度为0.1-5μm的过滤器。所用过滤器的厚度优选是0.1-10mm,更优选是0.2-2mm。当使用这种过滤器时,优选在1.5MPa(15kgf/cm2)或更小,更优选为1.0MPa(10kgf/cm2)或更小,尤其优选为0.2MPa(2kgf/cm2)或更小的过滤压力下进行过滤。
就该过滤器而言,可以使用任意材料,只要它不影响涂布液。这些材料的具体实例与上面关于无机化合物的湿分散的过滤所述的相同。
优选,过滤过的涂布液经过超声波分散以有助于涂布液的变形并保持待分散的组分的分散状态。
[涂布步骤]
作为涂覆涂布液形成抗反射薄膜的层的方法,优选使用用缝模的方法。优选用缝模的涂布法,这是由于它可以在即使如后面所述在高速度下进行涂布时抑制膜厚不匀性的发生。
[模涂器的构造]
图9是本发明的使用缝模的涂布器的横截面。涂布器10将涂布液14涂覆到基料W上,它连续运行同时受到支撑辊11的支撑,从而在基料W上形成涂膜14b,同时从缝模13挤出涂布液14形成珠14a。
在缝模13的内部,形成囊15和缝16。囊15具有由曲线和直线构成的横截面,它可以是如图9所示接近圆形或者半圆形。囊15是储存沿缝模13的宽度延伸的流体的空间,同时以如上所述形状保持其横截面。其有效的延伸通常与涂布宽度相同或者略长。
从缝模13的一侧或者从与其开口16a相对的缝模的面的中心部分将涂布液14加料到囊15中。囊15提供有塞子以防涂布液14从囊中泄漏。
缝16是涂布液14从囊15流到基料W的流路,它具有沿缝模13的宽度延伸的横截面,与囊15相同。开口16a,位于缝的基料侧,其宽度使用宽度调节器等调节,图中未显示,这样它几乎与涂布的宽度相同。缝16与沿支撑辊11上运行的基料的长度的切线之间在缝16的顶端的角度优选是30°-90°。
缝模13的位于缝16的开口16a的边缘17为锥形,并且锥形边缘的尖端是称之为平台的平坦部分18。沿运行基料W的长度的平台18上游的部分称之为上游平台18a,而沿运行基料W的长度的平台18下游的部分称之为下游平台18b。
图10A和10B显示了缝模13和目前使用的缝模的横截面的对比。图10A显示了本发明的缝模13,而图10B显示了目前使用的缝模30。在目前使用的缝模30中,上游边缘平台31a和基料W之间的距离以及下游边缘平台31b和基料W之间的距离相等。在图10B中,标号数字32代表囊,数字33代表缝。相反,在本发明的缝模13中,下游边缘平台ILO的长度减少,由此可以高精度地进行20μm或更小厚度的湿涂层的涂覆。
上游边缘平台18a的平台段长度IUP并不限于任何特定长度;然而,优选使用在100μm-1mm的范围内的长度。下游边缘平台18b的平台段长度ILO是30μm-100μm,优选是30μm-80μm,尤其优选是30μm-60μm。
如果下游边缘的平台段长度ILO小于30μm,那么边缘17的边缘或平台很可能削掉,这样很可能在涂膜内产生线条,因此不可能进行涂布。也难以固定湿线下游的位置,导致涂布液很可能向下游铺展的问题。众所周知,涂布液向下游铺展意味着湿线的不匀性,导致在涂布表面上产生差的几何形状,例如线条的问题。
相反,如果下游边缘的平台段长度ILO大于100μm,那么不能形成珠本身,因此不可能进行涂布。
下游边缘平台18b和上游边缘平台18a形成覆咬合(overbite)形状,其中下游边缘平台18b比上游边缘平台18a更接近基料W。这样可以降低真空度,因此形成的珠适用于成膜。下游边缘平台18b与基料W之间的距离和上游边缘平台18a与基料W之间的距离之差(本文后面简称为覆咬合长度LO)优选是30μm-120μm,优选是30μm-100μm,最优选是30μm-80μm。
当缝模13具有覆咬合形状时,边缘17和基料W之间的间距GL表示了下游边缘的平台18b与基料W之间的间距。
图11是显示用于本发明的涂布步骤的缝模及其附近的透视图。为了对珠14a进行足够的真空调节,在运行基料W侧相对的缝模面上以不与基料W接触的位置提供真空室40。真空室40配备有背板40a和侧板40b以保持其工作效率并且在背板40a和基料W之间以及侧板40b和基料W之间分别存在间距GB和GS。
图12和13是显示彼此邻近的真空室40和基料W的横截面。侧板40b和背板40a可以集成为图12所示的室体,或者它们可以用螺钉40c等丝扣于室体上,以便间距GB和GS大致随其位置而变化,如图13所示。
无论真空室有哪种结构,在背板40a和基料W之间的间距以及在侧板40b和基料W之间的间距分别定义为GB和GS。在真空室40的背板40a和基料W之间的间距GB代表背板40a的上端和基料W之间的间距,此时真空室40安装在基料W以及缝模13下面,如图11所示。
优选,安装真空室40,使得背板40a和基料W之间的间距GB大于缝模13的边缘17和基料W之间的间距GL。这样可以控制由支撑辊11的偏心率引起的珠附近的真空度的变化。
例如,当缝模13的边缘17和基料W之间的间距GL是30μm-100μm时,优选背板40a和基料W之间的间距GB调整至100μm-500μm。
[材料、精度]
沿基料的长度,在基料W运行的侧边缘17的长度增加对珠的形成是不利的。并且如果该长度在沿缝模宽度的任意位置之间变化,那么珠变得不稳定,即使由于微小的外部湍流。因此,优选调整该长度,使得其沿缝模长度的变化落入±20μm的范围内。
如果将材料如不锈钢用于缝模的边缘17,那么在模具加工阶段变得无光泽,结果边缘17的精度不能令人满意,即使沿基料长度方向缝模的边缘17的长度调整在30-100μm的范围内。
因此,为了保持高的加工精度,使用例如日本专利2817053中所述的超硬材料是重要的。特别是,优选由通过粘合平均粒径为5μm或更小的碳化物晶体产生的超硬合金至少制备缝模的边缘17。
超硬合金的实例包括通过用粘合金属如钴粘合碳化物晶体,例如碳化钨(本文后面简称为WC)制得的那些超硬合金。也可以使用其它粘合金属,例如钛、钽和铌、及其混合金属。WC晶体的平均粒径优选是3μm或更小。
为了实现高精度的涂布,在基料运行侧的边缘的平台段长度和沿缝模的宽度方向的平台与基料之间的间距的变化是重要因素。理想地控制这两个因素的组合,换言之,在可以控制宽度的变化在一定程度内的范围内实现边缘17和支撑辊11的平直度。优选,实现边缘17和支撑辊11的平直度以便上述间距在沿缝模的宽度的变化落入5μm或更小的范围内。
[涂布速度]
在用于本发明的涂布法中,由于高精度地获得支撑辊11和边缘17,因此即使进行高速涂布,膜厚也高度稳定。而且,用于本发明的涂布法属于预计量型,由此即使在高速下进行涂布也可以容易地保证稳定的膜厚。
用于本发明的涂布法能够高速涂布,同时保证稳定的膜厚,即使仅少量涂覆这些涂布液,就如同用于制备本发明的抗反射薄膜的涂布液那样。也可以使用其它涂布法;然而,在浸涂时,涂布液在流体接受槽内振动不可避免,由此可能发生阶梯形不匀性。在逆辊涂布或微凹版涂布时,涂布相关辊的偏心率或偏转更可能使阶梯形不匀性发生。
而且,在微凹版涂布法中,涂布量的不匀性可能随凹版印刷辊的制备精度或者辊和刀片随它们彼此撞击的次数的变化而发生。此外,由于这些涂布法属于后计量型,因此相对难以保证稳定的膜厚。当使用本发明的加工方法时,从生产率的角度,优选在25m/min或更高的速度下进行涂布。
[干燥步骤]
在典型的控制干燥速度的方法中,在涂布器之后提供干燥区并在涂布步骤之后即刻提供干燥湿涂层、同时通过控制干燥区的环境来控制干燥速度的干燥步骤。下面,通过几个典型实例描述控制干燥速度的方法。
例如,日本专利申请特开9-73016描述了一种方法,它包括在涂布步骤之后立即干燥湿涂层、同时控制气体在湿涂层表面上的移动速度,使得移动气体相对运行的湿涂层的相对速度是-0.1m/sec或更高和0.1m/sec或更低的干燥步骤。通过加热或冷却湿涂层可以控制干燥速度。
参照图14详细描述上述干燥步骤的一个实例。通过用涂布器111将涂布液涂覆到基料110上同时运送基料110来形成涂膜。在图14中,显示了金属丝棒涂布器作为涂布器的一个实例;然而,可用于本发明的涂布器并不限于金属丝棒涂布器。在其表面具有涂膜的基料(本文后面简称为涂布基料)110a沿校正板112运送到干燥区113然后到加热区114。在加热区114中,也进行干燥以将残余溶剂蒸发。在本发明中,在涂布操作之后立即进行干燥直到基料进入加热区114,同时尽可能避免在涂膜上吹气。换言之,在涂布基料沿校正板112通过之后,将来自涂布室的空气入口的空气(空气的速度和方向几乎与运送的薄膜的速度和方向相同)经金属丝布116引入到干燥区113。来自涂布室的空气入口的空气不仅从涂布室的空气出口排出,而且从干燥区113经出口117通过多孔板115和金属丝布116排出。提供这种金属丝布和多孔板能够使空气速度和空气方向难以发生快速变化。
典型地,校正板112和涂布基料110a之间的间距是1mm-10mm。校正板112的长度优选是1m-15m。干燥区113的温度优选是10℃-50℃。干燥时,优选通过如上调整干燥区113的条件,在湿涂层上以相对涂布基料110a的移动速度(传送速度)以-0.1m/sec或更高和0.1m/sec或更低的速度吹气(换言之,使气体层移动)。
日本专利申请特开2001-170547描述了一种方法,如下所示,它也适用于本发明。在该方法中,在涂布设备中提供干燥区以使它包围湿涂层表面,并且产生以一个方向从连续条形基底一侧朝其另一侧沿该连续条形基底的宽度流动的干燥空气。该干燥空气含有与涂层中所含的分散介质中相同的溶剂的气体。可以通过控制空气速度和空气中所含的气体溶剂的量来控制干燥速度。如果上述干燥区分成多个区并且控制每个分区中以如上所述的一个方向沿连续条形基底的宽度流动的空气的空气速度和空气中所含的气体溶剂的量,那么可以更精确地控制干燥速度。
图15是用于本发明的干燥设备130的一个实例的侧视图,图16是从上面观察的图15中所示设备130的俯视图。
图15和16中所示的湿涂层干燥用的干燥设备130包括:形成干燥区的干燥设备本体132,通过它使得连续运行的基料131上的湿涂层干燥;和单向气流产生管133-139,它们用于产生以一个方向从基料131的一侧到另一侧沿干燥区中的基料131的宽度流动的干燥空气。在连续运行的基料131上涂覆含有有机溶剂的涂布液的涂布器140之后即刻提供干燥设备130。
作为涂布器140,例如,可以使用配备有金属丝棒141的棒涂器。在基料131的下侧涂覆涂布液,基料连续运行同时用多个支撑辊142、143和144支撑,从而形成湿涂层。在图15和16中,显示了金属丝棒涂布器作为涂布器的一个实例;然而,可用于本发明的涂布器并不限于该金属丝棒涂布器。
在涂布器140之后即刻提供干燥设备本体132并且该本体沿运行的基料131的具有涂布侧的表面(基料的下侧)形成为立方形壳状形状,其中在该壳的面中除去涂布表面上的面(壳的上面)。因此,形成包围作为干燥对象的运行的涂布基料131a的涂布表面的干燥区。如果干燥设备本体132用多个与运行的涂布基料131a垂直的分隔器145a-145f分隔,那么干燥区分成多个干燥区146a-146g(在本发明中有7个分区)。这种情况下,将干燥设备本体132分成多个干燥区146a-146g的每个分隔器145a-145f的上端与涂布基料131a上形成的涂层的表面之间的距离优选在0.5mm-12mm的范围内,更优选在1mm-10mm的范围内。在干燥区146a-146g中,分别提供单向气流产生装置133-139(参见图16)。
每个单向气流产生装置133-139主要由以下构成:在干燥设备本体132的一侧上形成的空气入口;与空气入口相对在干燥设备本体132的另一侧上形成的空气出口;和与空气出口相连的排放装置。一旦驱动排放装置,从空气入口吸到每个干燥区146a-146g的空气从空气出口排放,因此,产生以一个方向从涂布基料131a的一个端面(空气入口侧)向另一端面(空气出口侧)沿涂布基料131a的宽度流动的干燥空气。单向气流产生装置133-139经过设计使得排放量可以通过各个干燥区146a-146g的排放装置独立地控制。从每个空气入口吸入的干燥空气优选是温度/湿度经过调节的调节空气。而且,优选,从每个空气入口吸入的干燥空气含有受到控制浓度的涂布液的分散介质的气体。
形成干燥设备本体132以具有比基料131大的宽度并具有气流校正部分,它是通过用空气校正板147和148覆盖干燥区146a-146g的两面上的开口部分产生的。该气流校正部分保证了从每个空气入口到涂膜端之间的距离以及从涂膜端到每个空气出口之间的距离,同时,它们使干燥空气更容易从每个空气入口单独吸入以便不在干燥区146a-146g中产生干燥空气的快速流动。气流校正部分的长度、即空气校正板147、148的长度相对于空气入口端和空气出口端优选都在50mm-150mm的范围内。
这些干燥区146a-146g中,特别是干燥区146a,它最接近涂布器140,防止干燥区146a外面的新鲜空气例如上面所述的调节空气,在涂覆涂布液之后即刻进入干燥区146a是重要的。为了实现这一点,优选分开的干燥区146a与涂布器140相邻排列或者不仅上述空气校正板147、148的位置,而且涂布器140的金属丝棒141和支撑辊143的位置经过调节,使得基料131与干燥区146a非常近地运行,似乎使涂布基料131a覆盖干燥区146a的开口部分。也优选在与干燥设备本体132相对的涂布基料131a的侧上提供屏蔽板149以便涂布基料131a的稳定运行不受到空气例如上述调节空气的抑制。
日本专利申请特开2003-93954公开了一种方法,其中如日本专利申请特开2001-170547中在涂布器之后即刻提供干燥区并且提供具有多个孔的空气校正板以面对涂膜的表面,并且通过控制孔的开口比例和涂膜与空气校正板之间的间距来控制干燥速度。
图17是用于本发明的干燥设备160的一个实例的侧视图,图18是图17所示的设备的俯视图,图19是图17所示干燥设备160的主要部分的横截面图。在图18中,如后面所述,将上盖除去。
干燥设备160用涂布器165的金属丝棒166使通过涂覆涂布液到基料164上形成的湿涂层干燥,所述基料164受到运输辊161、162和163支撑的同时运行。
其上形成涂层的基料称之为涂布基料164a。干燥设备160用于干燥基料上的涂层,并且其由7个分开的干燥区167、168、169、170、171、172和173构成。在图17、18和19中,显示金属丝棒涂布器作为涂布器的一个实例;然而,用于本发明的涂布器并不限于金属丝棒涂布器。涂膜是在基料164a上通过涂布液中的有机溶剂气体在基料通过干燥区167-173时形成的。
如图18所示,在干燥区167-173的一侧提供有空气出口174、175、176、177、178、179和180并且与排放设备181相连。排放设备181能够使空气出口174-180独立地排放空气。在干燥区167-173的另一侧,提供通气口182、183、184、185、186、187和188以便大气(可以使空气或其它气体)进入干燥区。每个空气出口和通气口提供有排气管和吸入管(图中都未显示)。
图19使7个分开的干燥区中干燥区168的横截面。干燥区168提供有干燥区本体168a和空气校正板190。干燥区本体168a包括:基料164能够通过的传送室191;和蒸发的溶剂气体排放通过的排气室192。提供空气校正板190以将传送室191与排气室192分开。在排气室192中,提供排气管193和吸入管194,并且通过吸入管194将空气(或者其它气体)供应到排气室192。沿基料164的宽度提供吸入管194和排气管193,由此空气流过基料164的宽度形成气流195。
空气校正板190的开口比例和材料没有特别的限制。然而,优选使用开口比例为50%或更小的金属丝布或冲孔金属作为空气校正板190并且优选使用开口比例为20%-40%的金属丝布或冲孔金属。特别是,可以使用开口比例为30%的300目金属丝布。如果涂布表面164b和空气校正板190之间的间隔大的话,产生空气旋涡,从而导致在涂布表面164b产生不匀性。因此,为了控制空气流速,涂布表面164b和空气校正板190之间的间隔C优选是3mm-30mm,更优选是5mm-15mm。为了抑制不必要的空气从基料164的背面(未涂覆涂层的表面)及其正面的流动,提供上盖196(作为密封元件)和侧封197和198。尽管使用金属丝布作为空气校正板190来控制开口比例,但是也可以使用冲孔金属决定开口比例。根据上述干燥步骤,涂膜内所含的有机溶剂的气体199(通常,含有高浓度的蒸发溶剂)通过空气校正板190的孔190a,在与涂布表面164b的相对侧空气校正板190上延伸的排气室192中由干燥空气195经排气管193均匀地沿基料的宽度排放到干燥区168外面。因此,空气未与涂布表面164b接触,这样防止了在表面164b上产生不匀性。
如图17所示,在将涂布液涂覆到基料164上之后即刻提供干燥区167以便涂布室的新鲜调节空气不进入干燥设备160是重要的。
日本专利申请特开2003-106767公开了一种方法,它通过如下方法能够防止因干燥步骤发生膜厚不匀性:在涂布步骤之后即刻,在几乎与涂膜的运行位置平行的位置提供冷凝器片作为片状元件;并配置干燥设备以将涂布液中的溶剂冷凝和回收,同时控制冷凝器片和涂膜之间的距离或者冷凝器片的温度。该方法也可用于本发明。
图20A是显示用于实施本发明的涂膜的干燥过程的涂布/干燥线210的一个实例的示意图。该涂布/干燥线由如下构成:输送基料211的输送设备212、支撑辊213、涂模214、第一干燥设备215、辊216、第二干燥设备217、辊218和219、和卷起设备220。基料211从输送设备212输送。用涂模214将涂布液涂覆到基料211上制得涂布基料211a,该基料211在支撑辊213上卷起的同时被运送。
第一干燥设备215由如下构成:与基料211平行放置的冷凝器片221、222,在它们本身与基料211之间留有特定空间;和从冷凝器片221、222的前面和后面位置挂的侧板。采用该构造,当将涂膜中的溶剂蒸发时,蒸发的溶剂在冷凝器片221、222上冷凝并由该冷凝器片回收。
在第一干燥设备215中,基料211的涂布表面和冷凝器片221、222形成空间,就象两块板之间保持的空间。溶剂在该空间蒸发并且蒸发的溶剂由冷凝器片221、222的冷凝表面回收。为了进行提供均匀涂布表面的干燥,必需形成在涂布表面和冷凝器片213、214之间没有紊乱的边界层并实现均匀的质量转移和热转移。
然而,通常已知在用于涂膜的上面干燥设备中在两个温度不同的平面之间,发生自然热对流,这样抑制了均匀热转移。一旦发生自然热对流,就使边界层不稳定并且形成紊乱,引起不均匀的干燥速度分布。结果,不能将涂膜均匀干燥。
对自然对流的研究进行了很长时间。例如,Max Jacob,HeatTransfer,vol.1,John Wiley & Sons,1953,对自然对流进行了各种试验研究。日本化学工程师协会(编辑),A Handbook of Chemistry,Maruzen,对自然对流进行了研究汇总。
这些研究涉及垂直平板、水平方板、倾斜平板、水平圆柱面、倾斜圆柱面、垂直平板之间的间距、水平平板之间的间距等。正如这些研究显示的,固体表面的几何形状大大地影响热传递的量。
然而,这些研究主要涉及简单地放置在空气中的板或圆柱体。相反,对包括连续运行且其上涂覆有涂布液的平面的两平面之间产生的自然对流有非常少的研究。也没有澄清抑制自然对流和形成均匀的边界层的条件。由于自然对流是因流体质量的浮力引起的对流,因此粘度与浮力之比、热扩散系数与动量扩散系数之比等是重要因素。代表这些因素的无因次量由下面的等式表示。
格拉晓夫数=[热膨胀系数×(T1-T2)×L3×d2×g]/δ2等式(11)
Prandtle数=(比热容量×δ)/热导率 等式(12)
通常,等式(11)称之为格拉晓夫数,等式(12)称之为Prandtle数。在这些值和自然对流的产生之间的关系中,仅给出了特定情形的试验等式。这两个无因次数之积称之为瑞利数。
在实施本发明的涂布法的涂布/干燥线210中,如果基料211和冷凝器片221、222之间的距离以及冷凝器片221、222和涂膜的温度经过确定使得瑞利数小于5000,那么可以获得在干燥时没有不匀性的令人满意的涂膜,它不依赖于所用涂布液中溶剂的种类、所用冷凝器片221、222的形状、冷凝器片221、222安装的角度和基料211运行的角度。如果上述条件经过确定使得瑞利数小于2000,那么涂膜的表面特性进一步提高。
用于溶剂在其上冷凝的冷凝器片221、222的面的材料包括:例如,不限于金属、塑料和木材。当涂布液含有有机溶剂时,优选使用耐这种有机溶剂的材料或在所用材料的表面上涂覆一涂层。
在第一干燥设备215中,使冷凝器片221、222能够回收冷凝溶剂的方式包括,例如,在溶剂在冷凝器片221、222的冷凝的面上开槽并利用毛细管力回收溶剂。冷凝器片221、222的面开槽的方向可以与基料211运行的方向相同或者垂直。当冷凝器片221、222倾斜时,这些面可以在容易回收溶剂的方向开槽。
图20B显示了涂布/干燥线225的另一实施方式。与图20A中所示的涂布/干燥线210的相同部件用相同标号数字表示,并且省略这些部件的描述。涂布/干燥线225的第一干燥设备226提供有许多能够控制温度的温控辊227。通过控制温控辊227的温度来控制涂布基料221a的涂布表面的温度,由此使从涂膜上蒸发的有机溶剂的量为所期望的。
图21A显示了采用本发明的涂膜生产方法的薄膜-产品生产线230。将制得的浓液从铸模231浇注到滚筒232上形成浇注薄膜。一旦浇注薄膜获得自支撑性能,将浇注薄膜剥离作为基料234,同时由剥离辊233支撑。将基料234转移到提供有许多辊235的上述干燥室226,在此将其干燥直到其中含有的溶剂量为所需量。然后将干燥基料234由辊237输送到涂模238。涂布设备由涂模238和经安装以面对基料234的支撑辊239构成。用涂模238将涂布液涂覆到基料234上制得已形成湿涂层的涂布基料234a,其中运送所述基料234并在支撑辊239上卷起。
将涂布基料234a输送到干燥设备240,在此将其干燥直到涂膜中所含的溶剂的量为所需量。干燥设备240安装有冷凝器片241、242,它们冷凝和回收从涂膜蒸发的有机溶剂气体。在冷凝器片241的右端的下面部分上,提供收集冷凝溶剂的管243。溶剂经管243回收。
来自干燥设备240的涂布基料234a由辊244输送到后干燥室246,它提供有许多辊245,在此将其干燥直到其中含有的溶剂量为所需量。最后,由卷起设备247将涂布基料234a卷起。
干燥设备240可以具有除使用冷凝器片241之外例如还使用多孔板、网、滴水板或辊代替冷凝器片241的构造。该干燥设备也可以与美国专利5694701中所述的回收设备组合使用。
为了防止干燥时涂膜中因涂覆涂布液之后即刻的自然对流而发生不匀性,优选干燥设备240尽可能接近涂模238安装。特别是,优选干燥设备240经安装使得其入口位置距离涂模238为5m或更小,更优选为2m或更小,最优选距离为0.7m或更小。干燥设备240的长度优选使得涂膜在涂布之后能够停留2秒钟或更长时间,更优选为3秒钟或更长时间,最优选为5秒钟或更长时间。
为此,基料234的运行速度优选使基料234能够在用涂模238进行涂布之后的30秒内到达干燥设备240,更优选在用涂模238进行涂布之后的20秒内。
涂布液的涂覆量和形成的涂膜的厚度越大,在涂膜内部越有可能流动。然而,如果使用上述涂布设备240,即使涂布液的涂覆量和形成的涂膜的厚度大也可以获得足够的效果。当涂膜的厚度是0.001mm-0.08mm(1μm-80μm)时,可以在避免发生不匀性时有效地进行干燥。
如果基料234的运行速度太高,那么接近涂膜的边界层因夹杂空气而变得无序,这对涂膜具有有害的影响。因此,优选基料234的运行速度调整至1m/min-100m/min,更优选调整至5m/min-80m/min。
由于在干燥步骤开始时可能发生涂膜的不匀性,因此优选在干燥设备240内将涂布液中70%或更多的溶剂冷凝并回收,剩余的在后干燥室246内干燥。涂布液中多少百分比的溶剂应被冷凝和回收可以考虑所有因素决定:涂膜对干燥不匀性的影响、生产效率等。
为了加速涂布液中溶剂的蒸发和冷凝,优选将涂布基料234a加热或者将冷凝器片241、242冷却或者两种方式都采用。例如,干燥设备240可以具有冷却装置和加热装置,它可以安装在没有涂层的涂布基料234a的面上。
在任一情况下,为了控制涂膜的干燥速度,优选控制冷凝器片241、242的温度。冷凝器片241、242应经过设计以便可以控制其温度,并且打算将它们冷却时,需要在干燥设备240中安装冷却设备。为了冷却,可以使用采用冷却介质的水冷却热交换型设备、使用空气的空气冷却型设备和使用电的设备,例如,使用Peltier设备。
当打算加热涂布基料234a时,可以在没有涂层的基料侧安装加热器来进行加热。通过安装能够加热的运输辊(加热辊)也可以进行加热。另外,也可以使用红外线加热器或微波加热装置。
当确定涂布基料234a和冷凝器片241、242的温度时,应注意不要让蒸发的溶剂在除冷凝器片241、242之外的地方,例如运输辊的表面冷凝。如果除冷凝器片241、242之外的地方的温度保持高于冷凝器片241、242的温度,那么这类冷凝可以避免。
考虑到所需的涂布-薄膜的干燥速度,需要将涂膜的表面和冷凝器片241、242的表面之间的距离(间距)调整至适当的距离。如果该距离小的话,干燥速度提高,但是干燥速度很可能受到确立的距离的精度的影响。如果该距离太大的话,不仅干燥速度显著降低,而且产生因热导致的自然对流,引起干燥不匀性。
需要决定涂膜的表面和冷凝器片241、242的表面之间的距离以便它落入满足要求的范围内:瑞利数,为等式(11)表示的格拉晓夫数和等式(12)表示的Prandtle数之积,小于5000。优选,将该距离调整至落入0.1mm-200mm的范围内,更优选为0.5mm-100mm,最优选为5mm-10mm。
在干燥设备240内部,任选在涂布基料234a的与冷凝器片241、242相对侧提供多个导向辊248。
第一干燥设备不一定呈现如图20A和20B所示的直线形。它可以呈现如图22A、22B的涂布/干燥线250、251中所示的第一干燥设备252、253的圆弧形。第一干燥设备可以由如下构成:大圆筒;和安装于其中的干燥器。与图20A和20B的涂布/干燥线中相同的部件用相同的标号数字表示并且将其描述省去。在图22A和22B的涂布/干燥线250、251中,圆弧形的第一干燥设备252、253安装靠近涂模214以便提高溶剂的回收效率。
作为第二干燥设备217,可以使用常用的辊运输干燥器型或气垫干燥器型的设备。这两类设备由于是通过引入到涂膜表面上的干燥空气干燥涂膜而常见。
也可以选择不提供第二干燥设备而仅用第一干燥设备干燥涂膜的方法。具有这种结构的干燥设备的实例示于图23、24和25中。在图23、24和25中,与图20A和20B的涂布/干燥线中相同的部件用相同的标号数字表示并且其描述省去。图23、24和25各自显示了涂布/干燥线的主要部件。
在图23的涂布/干燥线260中,第一干燥设备261分成多个区域261a、261b、261c、261d和261e。区域261a-261e这样改造,使得冷凝器片262、263、264、265、266和涂膜之间的距离逐渐变化。而且,在基料211a的与冷凝器片262-266相对侧提供多个导向辊267。
在图24的涂布/干燥线270中,第一干燥设备271分成多个区域271a-271e。这些区域271a-271e经过构造使得冷凝器片272-276和涂膜之间的距离逐渐变化。没有提供导向辊。
在图25的涂布/干燥线280中,第一干燥设备281没有分成多个区域。冷凝器片282-286和涂膜之间的距离固定。在基料211a的与冷凝器片282-286相对侧提供多个导向辊287。
[涂膜的固化步骤]
在本发明中,优选构成抗反射薄膜的层在涂覆涂布组合物的同时或之后通过将各层暴露于光或电子束下或者通过加热引起的交联反应或聚合反应固化。
当构成抗反射薄膜的层是通过电离辐射可固化化合物的交联反应或聚合反应形成时,优选这种交联反应或聚合反应是在氧浓度为10体积%或更小的气氛中进行的。在氧浓度为10体积%或更小的气氛下形成这些层可以制得具有优异物理强度和化学耐性的最外层。
优选氧浓度为5体积%或更小,更优选为1体积%或更小,特别优选为0.5体积%或更小,最优选为0.1体积%或更小。
为了保持氧浓度为10体积%或更小,优选气氛(其中氮浓度为约79体积%,氧浓度为约21体积%)用其它气体替换,特别优选用氮替换(氮冲洗)。
作为光辐射用的光源,可以使用任意光源,只要该光处于紫外线区或近红外线区。紫外线光源的实例有:超高压-、高压-、中压-和低压汞灯、化学灯、碳弧灯、金属卤化物灯、氙灯和日光。也可以以多束形式使用波长在350-420nm的范围内的各种可以利用的激光。
近红外线光源类的实例包括:卤素灯、氙灯和高压钠灯。也可以以多束形式使用波长在750-1400nm的范围内的各种可以利用的激光源。
当使用近红外线光源时,它可以与紫外线光源组合使用,或者可以在基料与涂布表面相对的基底面上进行光辐射。使用这些技术可以使薄膜固化沿薄膜深度在涂膜内部以与表面及其附近相同的速度进行,由此可以获得均匀固化的薄膜。
紫外线的照射强度优选是约0.1-1000mW/cm2,涂膜表面接触的光量优选是10-1000mJ/cm2。在光辐射步骤中,涂膜具有越均匀的温度分布,则光辐射的效果越大。优选将温度分布控制在±3℃的范围内,更优选在±1.5℃的范围内。温度分布优选在上面范围内,这是由于可以在平面以及在沿层深度的该层内部可以均匀地进行聚合反应。
如上所述制得的抗反射薄膜可用于需要具有抗反射性能的物品,特别是可用于偏振片或各种图像显示装置。
[偏振片]
当使用本发明的抗反射薄膜作为偏振片的表面保护薄膜的一面时,必需将基料上与形成抗反射层的面相对的一面用碱皂化。特定的碱皂化方式可以选自下面两种。
(1)在基料上形成抗反射层之后,将基料浸泡在碱溶液中至少一次以将基料的背面皂化。
(2)在基料上形成抗反射层之前或之后,将碱溶液涂覆到基料上与形成抗反射薄膜的面相对的面上,并使基料经过加热、水洗和/或中和以便仅将基料背面皂化。
方式(1)的优点在于可以以与通用三乙酰基纤维素薄膜相同的方式进行皂化。然而,该方式可能具有的问题是引起薄膜表面的碱水解,由此降解薄膜并且当皂化液留在薄膜上时污染薄膜,因为甚至抗反射薄膜表面被皂化。在这些情形下,方式(2)较好,尽管它是一种特定情形。
偏振片包括:碘偏振片、使用二色性染料的染料偏振片、和聚烯偏振片。通常优选将聚乙烯醇薄膜(本文后面描述为“PVA”)用于碘偏振片和染料偏振片。PVA经常是通过将聚乙酸乙烯酯皂化制得的。也可以使用改性PVA。
通过将PVA染色可以获得偏振片。可以通过任意方式进行染色,例如将PVA薄膜浸泡在碘-碘化钾水溶液中,或者在PVA薄膜上涂布或喷洒碘-或染料-溶液。在通过取向PVA制备偏振片的步骤中,优选使用在PVA中引起交联的添加剂,例如硼酸。
偏振片对波长为550nm的光的透射率优选在30-50%的范围内,更优选在35-50%的范围内。其对波长为550nm的光的偏振度优选在90-100%的范围内,更优选在95-100%的范围内,最优选在99-100%的范围内。
[图像显示装置]
当用作偏振片的表面保护薄膜的一面时,本发明的抗反射薄膜优选用于例如,扭曲向列(TN)、超扭曲向列(STN)、垂直取向(VA)、面内转换(IPS)或光学补偿弯曲单元(OCB)型的透射、反射或半透射型LCD。
如果本发明的抗反射薄膜与可商购获得的亮度强化薄膜(包括偏振光选择层的偏振光分离薄膜,例如Sumitomo 3M的D-BEF)一起使用,当用于透射或半透射型LCD时,可以获得具有较高可见度的显示装置。
当将面板例如丙烯酸面板借助空气安装在透射、反射或半透射型LCD的液晶元件的整个表面上时,优选不仅在液晶元件的正面上的偏振片上,而且在面板的里面和/或外面上借助粘合剂等层合该抗反射薄膜,这是由于这样做可以减少在面板和液晶元件之间的界面的反射。如果将抗反射薄膜与λ/4薄膜一起使用,那么它可用作反射或半透射型LCD或有机EL显示器的表面保护薄膜。
而且,如果本发明的抗反射薄膜形成于PET、PEN等的透明基底上,那么它可用于PDA或便携式电话或图像显示装置例如触摸板、等离子体显示面板(PDP)或阴极射线管显示器(CRT)的表面保护薄膜。
实施例
下面通过实施例描述本发明;然而,应理解的是这些实施例并不打算限制本发明。
(硬涂层的涂布液(HCL-1)的制备)
将下面所示的组合物加入到混合槽中,接着搅拌制备硬涂层的涂布液。
首先,将277质量份的重均分子量为15000的聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯)、728.0质量份的甲基乙基酮、503.0质量份的环己酮和51.0质量份的光聚合引发剂(Irgacure 184,Ciba-Geigy Japan Limited)加入到742.0质量份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA,NipponKayaku Co.,Ltd.)中并搅拌。然后,使该混合物经过孔径为0.4μm的聚丙烯过滤器过滤制得硬涂层的涂布液(HCL-1)。
(防眩光硬涂层的涂布液(HCL-2)的制备)
首先,将284重量份的可商购获得的含氧化锆的紫外线固化硬涂液(DESOLITE Z7404,JSR Corporation,固体含量:约61%,固体含量中ZrO2含量:约70%,可聚合单体,含有聚合引发剂)和86质量份的二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(DPHA,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)混合,然后用60质量份的甲基异丁基酮和17质量份的甲基乙基酮将该混合物稀释。
而且,在搅拌的同时混合28.5质量份的甲硅烷偶联剂(KBM-5103,Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)。
然后,将30质量份的通过将平均粒径为3.0μm的强制分类的交联PMMA颗粒(其中折射率为1.49,MXS-300,Soken Chemical &Engineering Co.,Ltd.)的30%甲基异丁基酮分散体用Polytron分散器于10000rpm下分散20分钟制得的分散体,和95质量份的通过将平均粒径为1.5μm的二氧化硅颗粒(其中折射率为1.46,Seehostar KE-P150,Nippon Shokubai Co.,Ltd.)的30%甲基异丁基酮分散体用Polytron分散器于10000rpm下分散30分钟制得的分散体加入到上面溶液中并在搅拌的同时混合至最终液体。
上面最终液体经孔径为30μm的聚丙烯过滤器过滤制得防眩光硬涂层的涂布液(HCL-2)。
(防眩光硬涂层的涂布液(HCL-3)的制备)
将28.0质量份的PET-30(商品名,季戊四醇三丙烯酸酯,NipponKayaku Co.,LTD.,折射率为1.51)作为紫外线固化树脂、2.94质量份的丙烯酸类聚合物、1.35质量份的Irgacure 184(商品名,Ciba-Geigy Japan Limited)作为光固化引发剂、1.5质量份的丙烯基-苯乙烯珠(Soken Chemical & Engineering Co.,LTD.,粒径为3.5μm,折射率为1.55)作为第一透光细粒、4.65质量份的苯乙烯珠(Soken Chemical & Engineering Co.,LTD.,粒径为3.5μm,折射率为1.60)作为第二透光细粒、0.05质量份的下面所示的氟基表面改性剂(化学式,FP-1)、6.2质量份的KBM-5103(商品名,Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.)作为有机硅烷化合物、38.7质量份的甲苯、和16.6质量份的环己酮充分混合制得涂布液。
化学式
将该涂布液经孔径为30μm的聚丙烯过滤器过滤制得防眩光硬涂层的涂布液(HCL-3)。
(二氧化钛细粒分散体A的制备)
使用含有钴并用氢氧化铝和氢氧化锆经过表面处理的二氧化钛细粒(MPT-129C,Ishihara Sangyo Co.,LTD.,TiO2∶Co3O4∶Al2O3∶ZrO2的重量比=90.5∶3.0∶4.0∶0.5)。
将42质量份的下面所示的分散剂(化学式12)和702质量份的环己酮加入到256质量份的上述二氧化钛颗粒中,并用Dynomill将这些颗粒分散制得重均直径为70nm的二氧化钛分散体A。
(化学式12)
(中折射率层的涂布液(ML-1)的制备)
将40.7质量份的二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(DPHA)、2.19质量份的光聚合引发剂(Irgacure 907)、0.8质量份的感光剂(Kayacure-DETX,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)、280质量份的甲基乙基酮、和1049.0质量份的环己酮加入到59.6质量份的上面二氧化钛分散体A中,接着搅拌。
充分搅拌之后,该混合物经孔径为0.4μm的聚丙烯过滤器过滤制得中折射率层的涂布液(ML-1)。该涂布液的粘度为1.5mPa·sec,表面张力为28mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是3.5ml/m2。
(高折射率层的涂布液(HL-1)的制备)
将36.6质量份的二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(DPHA,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)、3.0质量份的光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba-Geigy Japan Limited)、1.0质量份的感光剂(Kayacure-DETX,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)、535.0质量份的甲基乙基酮、和495质量份的环己酮加入到430.7质量份的上面二氧化钛分散体A中,接着搅拌。
将该混合物经孔径为0.4μm的聚丙烯过滤器过滤制得高折射率层的涂布液(HL-1)。该涂布液的粘度为1.6mPa·sec,表面张力为28mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是3.5ml/m2。
(高折射率层的涂布液(HL-2)的制备)
将36.7质量份的二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(DPHA,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)、3.0质量份的光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba-Geigy Japan Limited)、1.0质量份的感光剂(Kayacure-DETX,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)、267.0质量份的甲基乙基酮、和761.7质量份的环己酮加入到430.6质量份的上面二氧化钛分散体A中,接着搅拌。
将该混合物经过孔径为0.4μm的聚丙烯过滤器过滤制得高折射率层的涂布液(HL-2)。该涂布液的粘度为2.0mPa·sec,表面张力为28mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是3.5ml/m2。
(高折射率层的涂布液(HL-3)的制备)
将36.7质量份的二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(DPHA,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)、3.0质量份的光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba-Geigy Japan Limited)、1.0质量份的感光剂(Kayacure-DETX,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)、和1028.6质量份的环己酮加入到430.6质量份的上面二氧化钛分散体A中,接着搅拌。
将该混合物经过孔径为0.4μm的聚丙烯过滤器过滤制得高折射率层的涂布液(HL-3)。该涂布液的粘度为2.6mPa·sec,表面张力为28mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是3.5ml/m2。
(高折射率层的涂布液(HL-4)的制备)
将36.7质量份的二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(DPHA,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)、3.0质量份的光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba-Geigy Japan Limited)、1.0质量份的感光剂(Kayacure-DETX,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)、和50.0质量份的甲基乙基酮加入到430.6质量份的上面二氧化钛分散体A中,接着搅拌。
将该混合物经过孔径为0.4μm的聚丙烯过滤器过滤制得高折射率层的涂布液(HL-4)。该涂布液的粘度为20.0mPa·sec,表面张力为28mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是3.5ml/m2。
(高折射率层的涂布液(HL-5)的制备)
将36.7质量份的二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(DPHA,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)、3.0质量份的光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba-Geigy Japan Limited)、和1.0质量份的感光剂(Kayacure-DETX,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)加入到430.6质量份的上面二氧化钛分散体A中,接着搅拌。
将该混合物经过孔径为0.4μm的聚丙烯过滤器过滤制得高折射率层的涂布液(HL-5)。该涂布液的粘度为24.0mPa·sec,表面张力为28mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是3.5ml/m2。
(低折射率层的涂布液(LL-1)的制备)
加入203.2质量份的通过将下面所示的共聚物(化学式13)溶解在甲基乙基酮中使得其浓度为23.7质量%制得的溶液、1.4质量份的含有末端甲基丙烯酸酯基的聚硅氧烷树脂X-22-164C(Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.)、2.4质量份的光自由基产生剂、Irgacure 907(商品名)、764.6质量份的甲基乙基酮、和28.4质量份的环己酮并搅拌。
将该混合物经孔径为0.45μm的PTFE过滤器过滤制得低折射率层的涂布液(LL-1)。该涂布液的粘度为0.61mPa·sec,表面张力为24mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是3.5ml/m2。
(化学式13)
(低折射率层的涂布液(LL-2)的制备)
加入468.8质量份的通过将上面共聚物(化学式13)溶解在甲基乙基酮中使得其浓度为23.7质量%而制得的溶液、3.3质量份的含有末端甲基丙烯酸酯基的聚硅氧烷树脂X-22-164C(Sin-Etsu ChemicalCo.,Ltd.)、5.6质量份的光自由基产生剂Irgacure 907(商品名)、495.9质量份的甲基乙基酮、和26.4质量份的环己酮并搅拌。
将该混合物经孔径为0.45μm的PTFE过滤器过滤制得低折射率层的涂布液(LL-2)。该涂布液的粘度为1.0mPa·sec,表面张力为24mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是1.5ml/m2。
(低折射率层的涂布液(LL-3)的制备)
加入355.5质量份的通过将上面共聚物(化学式13)溶解在甲基乙基酮中使得其浓度为23.7质量%而制得的溶液、2.5质量份的含有末端甲基丙烯酸酯基的聚硅氧烷树脂X-22-164C(Sin-Etsu ChemicalCo.,Ltd.)、4.2质量份的光自由基产生剂、Irgacure 907(商品名)、610.5质量份的甲基乙基酮、和27.3质量份的环己酮并搅拌。
将该混合物经孔径为0.45μm的PTFE过滤器过滤制得低折射率层的涂布液(LL-3)。该涂布液的粘度为0.76mPa·sec,表面张力为24mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是2.0ml/m2。
(低折射率层的涂布液(LL-4)的制备)
加入142.2质量份的通过将上面共聚物(化学式13)溶解在甲基乙基酮中使得其浓度为23.7质量%而制得的溶液、1.0质量份的含有末端甲基丙烯酸酯基的聚硅氧烷树脂X-22-164C(Sin-Etsu ChemicalCo.,Ltd.)、1.7质量份的光自由基产生剂、Irgacure 907(商品名)、862.2质量份的甲基乙基酮、和28.9质量份的环己酮并搅拌。
将该混合物经孔径为0.45μm的PTFE过滤器过滤制得低折射率层的涂布液(LL-4)。该涂布液的粘度为0.49mPa·sec,表面张力为24mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是5.0ml/m2。
(低折射率层的涂布液(LL-5)的制备)
加入118.4质量份的通过将上面共聚物(化学式13)溶解在甲基乙基酮中使得其浓度为23.7质量%而制得的溶液、0.8质量份的含有末端甲基丙烯酸酯基的聚硅氧烷树脂X-22-164C(Sin-Etsu ChemicalCo.,Ltd.)、1.4质量份的光自由基产生剂、Irgacure 907(商品名)、850.3质量份的甲基乙基酮、和29.1质量份的环己酮并搅拌。
将该混合物经孔径为0.45μm的PTFE过滤器过滤制得低折射率层的涂布液(LL-5)。该涂布液的粘度为0.46mPa·sec,表面张力为24mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是6.0ml/m2。
(低折射率层的涂布液(LL-6)的制备)
加入71.1质量份的通过将上面共聚物(化学式13)溶解在甲基乙基酮中使得其浓度为23.7质量%而制得的溶液、0.5质量份的含有末端甲基丙烯酸酯基的聚硅氧烷树脂X-22-164C(Sin-Etsu ChemicalCo.,Ltd.)、0.8质量份的光自由基产生剂、Irgacure 907(商品名)、898.1质量份的甲基乙基酮、和29.5质量份的环己酮并搅拌。
将该混合物经孔径为0.45μm的PTFE过滤器过滤制得低折射率层的涂布液(LL-6)。该涂布液的粘度为0.43mPa·sec,表面张力为24mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是10.0ml/m2。
(溶胶溶液a的制备)
将119质量份的甲基乙基酮、101质量份的丙烯酰氧基丙基三甲氧基甲硅烷(KBM 5103,Sin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)、3质量份的乙酰乙酸乙酯二异丙氧基铝加入到配备有搅拌器和回流冷凝器的反应器中并混合,然后加入30质量份的离子交换水。使该混合物在60℃下反应4小时并冷却至室温,获得溶胶溶液a。
溶胶溶液a的质量平均分子量是1600。100%的该溶胶溶液的低聚物和聚合物组分具有1000-20000的分子量。气相色谱的结果证实在溶胶溶液a中没有为原料的丙烯酰氧基丙基三甲氧基甲硅烷。
(低折射率层的涂布液(LL-7)的制备)
首先,加入14.9质量份的JN-7228A(折射率:1.42,固体含量:6%,JSR Corporation)、0.61质量份的硅溶胶(二氧化硅,MEK-ST,平均粒径:15nm,固体含量:30%,Nissan Chemical IndustriesLtd.)、0.79质量份的硅溶胶(二氧化硅、MEK-ST,粒径与上面的不同,平均粒径:45nm,固体含量:30%,Nissan Chemical Industries,Ltd.)、0.41质量份的上面溶胶溶液a、3.1质量份的甲基乙基酮、和0.6质量份的环己酮并搅拌。然后,将该混合物经孔径为1μm的聚丙烯过滤器过滤制得低折射率层的涂布液(LL-7)。
该涂布液的粘度为0.61mPa·sec,表面张力为24mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是2.8ml/m2。
(低折射率层的涂布液(LL-8)的制备)
将13.1质量份的与上述JN-7228A相比具有提高的涂膜强度的JTA 113(商品名,折射率:1.44,固体含量:6%,MEK溶液,JSRCorporation)、1.31质量份的胶体二氧化硅分散体、MEK-ST-L(商品名,平均粒径:45nm,固体含量:30%,Nissan Chemical Industries,Ltd.)、0.59质量份的上面溶胶溶液a、5.1质量份的甲基乙基酮、和0.6质量份的环己酮加入并搅拌。然后,将该混合物经孔径为1μm的聚丙烯过滤器过滤制得低折射率层的涂布液(LL-8)。
涂布液的粘度为0.66mPa·sec,表面张力为23.7mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是2.8ml/m2。
(分散体A-1的制备)
首先,添加30份的丙烯酰氧基丙基三甲氧基甲硅烷(Sin-EtsuChemical Co.,Ltd.)和1.5份的二异丙氧基铝乙酸乙酯并与500份的中空二氧化硅细粒溶胶(异丙醇二氧化硅zol、平均粒径:60nm,壳厚:10nm,二氧化硅浓度:20质量%,二氧化硅颗粒的折射率:1.31,按照日本专利申请特开2002-79616的制备实施例4制得,具有不同粒径)混合,然后将9份的离子交换水加入到该混合物中。使该混合物在60℃下反应8小时并冷却至室温,然后加入1.8份的乙酰基丙酮。然后对500g的上面分散体在20kPa的压力下通过真空蒸馏进行溶剂替换,同时向分散体中加入环己酮以保持二氧化硅含量恒定。在分散体中没有观察到外来物质。在25℃下用环己酮将固体含量调整至20质量%时分散体的粘度为5mPa·s。气相色谱显示留在最终分散体A-1中的异丙醇的量是1.5%。
(低折射率层的涂布液(LL-9)的制备)
加入44.0质量份的日本专利特开2004-45462中所述的含氟共聚物P-3(重均分子量为约50000)、6.0质量份的二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(DPHA,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)、3.0质量份的含有末端甲基丙烯酸酯基的聚硅氧烷RMS-033(Gelest Inc.)、3.0质量份的光自由基产生剂I rgacure 907(CibaSpecialty Chemicals)并溶解在100质量份的甲基乙基酮中。之后,加入195质量份的分散体(A-1)(二氧化硅+表面处理剂的固体含量:39.0质量份)和17.2质量份的溶胶溶液a(固体含量:5.0质量份)。用环己酮和甲基乙基酮稀释该混合物使得固体含量为6质量%并且整个液体中环己酮/甲基乙基酮之比是10/90,制得低折射率层的涂布液(LL-9)。
涂布液的粘度为0.66mPa·sec,表面张力为23.7mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是2.8ml/m2。
(低折射率层的涂布液(LL-10)的制备)
加入3.3质量份的二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(DPHA,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)、0.7质量份的含有末端甲基丙烯酸酯基的聚硅氧烷RMS-033(Gelest Inc.)、0.2质量份的光自由基产生剂Irgacure 907(Ciba Specialty Chemicals)并溶解。之后,加入36.4质量份的分散体(A-1)和6.2质量份的溶胶溶液a。然后,将290.6质量份的甲基乙基酮和9.0质量份的环己酮加入到上面混合物中,制得低折射率层的涂布液(LL-10)。
涂布液的粘度为0.66mPa·sec,表面张力为23.7mN/m。涂布液涂覆到基料W上的量是2.8ml/m2。
(模涂器的构造)
在所用缝模13中,如图10A和10B中所示,其上游边缘的平台段长度lUP是0.5mm,其下游边缘的平台段长度lLO是50μm,沿运行基料的长度方向的缝16的开口长度为150μm,并且缝16的长度是50mm。
使上游边缘的平台18a和基料W之间的间距比下游边缘的平台18b和基料W之间的间距大50μm(本文后面简称为50μm的覆咬合长度),并将下游边缘的平台18b和基料W之间的间距GL调整至50μm。
真空室40的侧板40b和基料W之间的间距GS以及真空室的背板40a和基料W之间的间距GB都是200μm。
(实施例1)
(抗反射薄膜的制备)
使用上述模涂器以25m/min的涂布速度将硬涂层的涂布液(HCL-1)涂覆到80μm厚的三乙酰基纤维素薄膜(TD-80UF,FujiPhoto Film Co.,Ltd.)上。当涂覆HCL-1时,下游边缘的平台18b和基料W之间的间距GL变为80μm,并且真空室的真空度调整至0.8kPa。
然后,涂覆在薄膜上的涂布液在80℃下干燥,并使用160W/cm的气冷金属卤化物灯(EYEGRAPHICS Co.,Ltd.)在400mW/cm2的辐照度和500mJ/cm2的辐照剂量下通过暴露于紫外线下固化,同时进行氮冲洗以使气氛中氧浓度为1.0体积%或更小,这样形成厚度为8μm的硬涂层(2)。
然后,使用与上面相同的模涂器在25m/min的涂布速度下将中折射率层的涂布液(ML-1)涂覆到上面的硬涂层(2)上。真空室的真空度调整至0.8kPa。
涂覆到硬涂层(2)上的涂布液在100℃下干燥30秒钟,并使用240W/cm的气冷金属卤化物灯(EYEGRAPHICS Co.,Ltd.)在550mW/cm2的辐照度和550mJ/cm2的辐照剂量下通过暴露于紫外线下固化,同时进行氮冲洗使气氛中的氧浓度为0.1体积%或更小,以便形成中折射率层(折射率:1.63,膜厚:64nm)。
然后,使用与上面相同的模涂器在25m/min的涂布速度下将高折射率层的涂布液(HL-1)涂覆到上面的中折射率层(3)上。真空室的真空度调整至0.8kPa。
涂覆到中折射率层(3)上的涂布液在100℃下干燥30秒钟,并使用240W/cm的气冷金属卤化物灯(EYEGRAPHICS Co.,Ltd.)在550mW/cm2的辐照度和550mJ/cm2的辐照剂量下通过暴露于紫外线下固化,同时进行氮冲洗使气氛中的氧浓度为0.1体积%或更小,以便形成高折射率层(折射率:1.90,膜厚:103nm)。
然后,使用与上面相同的模涂器在25m/min的涂布速度下将低折射率层的涂布液(LL-1)涂覆到上面的高折射率层上。真空室的真空度调整至0.8kPa。涂覆到高折射率层上的涂布液在90℃下干燥30秒钟,并使用240W/cm的气冷金属卤化物灯(EYEGRAPHICS Co.,Ltd.)在600mW/cm2的辐照度和400mJ/cm2的辐照剂量下通过暴露于紫外线下固化,同时进行氮冲洗使气氛中的氧浓度为0.1体积%或更小,以便形成低折射率层(折射率:1.45,膜厚:83nm)。因此,制得抗反射薄膜。
在上面制备方法中,以大小为0.5μm或更大的颗粒数为基础,涂布和干燥步骤是在空气清洁度为30个/m3的空气气氛中进行的。进行涂布的同时进行除尘,使得在涂布操作之前即刻通过高速吹日本专利申请特开10-309553中所述具有高清洁度的空气并对基料W附近安装的吸入开口施加吸力,除去基料W的灰尘沉积物。除尘前基质的静电压是200V或更小。对每一层通过下面的步骤进行上述涂布:传送-除尘-涂布-干燥-(紫外线或热)固化-卷起。
将制得的抗反射薄膜在2.0N的NaOH水溶液中于55℃下浸泡2分钟,使得在薄膜背面的三乙酰基纤维素的表面经过皂化处理。将由此处理的抗反射薄膜和在与上面相同的条件下经过皂化处理的80μm厚的三乙酰基纤维素薄膜(TAC-TD80U,Fuji Photo Film Co.,Ltd.)作为保护薄膜分别粘合到通过拉伸吸附有碘的聚乙烯醇制得的偏振片的两面上,由此制得偏振片。
当位于配备有透射TN液晶显示装置的笔记本个人电脑的液晶显示装置(具有Sumitomo 3M的D-BEF,它是包含偏振光选择层的在背光和液晶元件之间的偏振光分离薄膜)的可见面上的偏振片用如上制得的偏振片替换,使得该偏振片的抗反射薄膜面在上面时,获得背景的反射大大减少、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示器。
(实施例2)
在与实施例1相同的条件下制备抗反射薄膜,条件是使用凹版印刷涂布器代替上述模涂器。可以进行涂布;然而,存在以规则间隔沿基料W(基质)的长度的产生的线和沿其宽度的阶梯形不匀性。当以与实施例1相同的步骤制备显示装置时,肉眼观察到显示装置中的色调不匀性并且显示器远非高质量。
(实施例3-6)
在与实施例1相同的条件下制备抗反射薄膜,条件是模涂器10的下游边缘的平台段长度lLO分别调整至10μm、30μm、100μm和120μm。
结果示于图26。这些结果证实当下游边缘的平台段长度lLO在30μm-100μm的范围内时,获得不产生缺陷面的抗反射薄膜。
在实施例3中,沿基质长度产生线状不匀性。
在实施例6中,在与实施例1相同的涂布速度下不能形成珠14a,因此不能进行涂布。涂布速度减半可以进行涂布,但是沿基质长度产生线状不匀性。
当使用实施例4和5中制得的抗反射薄膜以与实施例1相同的步骤制备显示装置时,获得背景的反射大大减少、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示器。
相反,当使用实施例3和6中制得的抗反射薄膜以与实施例1相同的步骤制备显示装置时,肉眼观察到显示装置中的色调不匀性,因此所得显示装置远非高质量。
(实施例7-10)
在与实施例1相同的条件下制备抗反射薄膜,条件是模涂器10的覆咬合长度LO分别调整至0μm、30μm、120μm和150μm。
结果示于图26。这些结果证实当覆咬合长度LO在30μm-120μm的范围内时,获得不产生缺陷面的抗反射薄膜。
在实施例7中,能够进行涂布;然而,沿基质宽度观察到阶梯形不匀性。
在实施例10中,在与实施例1相同的涂布速度下不能形成珠14a,因此不能进行涂布。涂布速度减半使其可以进行涂布,但是沿基质长度产生线状不匀性。
当使用实施例8和9中制得的抗反射薄膜以与实施例1相同的步骤制备显示装置时,获得背景的反射大大减少、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示器。
相反,当使用实施例7和10中制得的抗反射薄膜以与实施例1相同的步骤制备显示装置时,肉眼观察到显示装置中的色调不匀性,因此所得显示装置远非高质量。
(实施例11-15)
在与实施例1相同的条件下制备抗反射薄膜,条件是替换涂布液LL-1,分别使用低折射率层的涂布液LL-2、LL-3、LL-4、LL-5和LL-6。
结果示于图27。当涂覆到基料W上的涂布液的量是2ml/m2或更大时,可以进行涂布,而当该量是1.5ml/m2时,不能将涂布液均匀地涂覆到整个基料表面上,因此不能制得抗反射薄膜。
当涂覆到基料W上的涂布液的量是6ml/m2和10ml/m2时,可以进行涂布;然而,该量太大时不能充分干燥,因薄膜的整个表面上的空气引起纵向线状不匀性。
当使用实施例12和13中制得的抗反射薄膜以与实施例1相同的方式制备显示装置时,获得背景的反射大大减少、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示器。
相反,当使用实施例14和15中制得的抗反射薄膜以与实施例1相同的方式制备显示装置时,在显示装置中肉眼观察到色调不匀性,因此所得显示装置远非高质量。
(实施例16-19)
在与实施例1相同的条件下制备抗反射薄膜,条件是替换涂布液HL-1,分别使用高折射率层的涂布液HL-2、HL-3、HL-4和HL-5。
结果示于图28。在25m/min的涂布速度下对于粘度为2mPa·sec或更小的涂布液可以进行涂布。
对HL-3而言,其粘度是2.6mPa.sec,在25m/min的涂布速度下不能将它均匀地涂覆到整个基料表面,但是在20m/min的涂布速度下,可以制得令人满意的抗反射薄膜。
对HL-4而言,其粘度是20mPa.sec,在25m/min的涂布速度下不能将它均匀地涂覆到整个基料表面,但是在3m/min的涂布速度下,可以制得令人满意的抗反射薄膜。
对HL-5而言,其粘度是24mPa·sec,即使降低涂布速度,也不能将其涂覆到整个基料表面上。
当使用实施例16中制得的抗反射薄膜和在20m/min的涂布速度下通过涂布HL-3制得的抗反射薄膜以与实施例1相同的方式制备显示装置时,获得背景的反射大大减少、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示器。
(实施例20)
(抗反射薄膜的制备)
(1)防眩光硬涂层的涂布
以25m/min的涂布速度用上述模涂器将防眩光硬涂层的涂布液(HCL-2)涂覆到80μm厚的卷状三乙酰基纤维素薄膜(TAC-TD80UL,Fuji Photo Film Co.,Ltd.)上,同时将其展开。涂覆HCL-2时,下游边缘的平台18b和基料W之间的间距GL变为80μm,并且真空室的真空度调整至0.8kPa。
将涂覆到薄膜上的涂布液在60℃下干燥150秒钟,并通过使用160W/cm的气冷金属卤化物灯(EYEGRAPHICS Co.,Ltd.)以400mW/cm2的辐照度和300mJ/cm2的辐照剂量于氮冲洗下暴露于紫外线下固化,以便形成厚2.9μm的硬涂层(2)。将其上有硬涂层(2)的所得三乙酰基纤维素薄膜卷起。
(2)低折射率层的涂布
将其上有硬涂层(2)的三乙酰基纤维素薄膜再次展开并在25m/min的涂布速度下用与上面相同的模涂器将上述低折射率层的涂布液(LL-7)涂覆到上面的硬涂层(2)上。真空室的真空度调整至0.8kPa。
将涂覆到硬涂层(2)上的涂布液在120℃下干燥150秒钟,再在140℃下干燥8分钟,并通过使用240W/cm的气冷金属卤化物灯(EYEGRAPHICS Co.,Ltd.)以400mW/cm2的辐照度和600mJ/cm2的辐照剂量于氮冲洗下暴露于紫外线下固化,以便形成厚100nm的低折射率层(5)。将其上有硬涂层(2)和低折射率层(5)的所得三乙酰基纤维素薄膜卷起。
在上面制备过程中,以大小为0.5μm或更大的颗粒数为基础,涂布和干燥步骤在空气清洁度为30个/m3的空气环境中进行。进行除尘的同时进行涂布,该除尘是通过日本专利申请特开10-309553中所述的在涂布操作之前即刻以高速度吹高清洁度的空气并对提供于薄膜附近的吸入口进行吸入来除去薄膜表面的灰尘沉积物。除尘之前基质的静电压是200V或更小。对各层通过下述步骤进行上述涂布:传送-除尘-涂布-干燥-(紫外线或热)固化-卷起。
将制得的抗反射薄膜在2.0N的NaOH水溶液中于55℃下浸泡2分钟,使得在薄膜背面的三乙酰基纤维素的表面经过皂化处理。由此处理过的抗反射薄膜和在与上面相同的条件下经过皂化处理过的80μm厚的三乙酰基纤维素薄膜(TAC-TD80U,Fuji Photo Film Co.,Ltd.),作为保护薄膜,粘附于通过拉伸吸附有碘的聚乙烯醇制得的偏振片的两面上由此制得偏振片。
当用上面制得的偏振片替换在配备有透射TN液晶显示装置的笔记本个人电脑的液晶显示装置(具有Sumitomo 3M的D-BEF,它是包含偏振光选择层的在背光和液晶元件之间的偏振光分离薄膜)的可见面上的偏振片以使该偏振片的抗反射薄膜面为上表面时,获得背景的反射大大降低、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示器。
(实施例21)
(抗反射薄膜的制备)
(1)防眩光硬涂层的涂布
以25m/min的涂布速度用上述模涂器将防眩光硬涂层的涂布液HCL-3涂覆到80μm厚的卷状三乙酰基纤维素薄膜(TD80U:商品名,Fuji Photo Film Co.,Ltd.)上,同时将其展开,使得干燥状态下的涂布厚度是7μm。
涂覆HCL-3时,下游边缘的平台18b和基料W之间的间距GL变为80μm,并且真空室的真空度调整至0.8kPa。将涂覆到薄膜上的涂布液在110℃下干燥10秒钟,再在50℃下干燥20秒钟。干燥溶剂之后,在氮冲洗(氧浓度为200ppm或更低)下通过暴露于紫外线下将涂层进行光固化直到总光量是55mJ,以便形成防眩光层。将其上涂布有防眩光硬涂层的所得三乙酰基纤维素薄膜卷起。
(2)低折射率层的涂布
将其上涂布有上面防眩光层的三乙酰基纤维素薄膜再次展开,在25m/min的涂布速度下用与上面相同的模涂器将上述低折射率层的涂布液(LL-8)涂覆到上面的防眩光层上,使得干燥状态下的涂布厚度是100nm。真空室的真空度调整至0.8kPa。
将涂覆到防眩光层上的涂布液在120℃下干燥70秒钟,再在110℃下干燥10分钟并且热固化。然后,在氮冲洗(氧浓度为100ppm或更低)下通过暴露于紫外线下将涂层光固化直到总光量是120mJ,以便形成其上涂布有低折射率层(5)的抗反射薄膜。将其上涂布有防眩光硬涂层和低折射率层(5)的所得三乙酰基纤维素薄膜卷起。
在上面制备过程中,以大小为0.5μm或更大的颗粒数为基础,涂布和干燥步骤在空气清洁度为30个/m3的空气环境中进行。进行除尘的同时进行涂布,该除尘是通过日本专利申请特开10-309553中所述的在涂布操作之前即刻以高速度吹高清洁度的空气并对提供于薄膜附近的吸入口进行吸入来除去薄膜表面的灰尘沉积物。除尘之前基质的静电压是200V或更小。对各层通过下述步骤进行上述涂布:传送-除尘-涂布-干燥-(紫外线或热)固化-卷起。
将制得的抗反射薄膜在2.0N的NaOH水溶液中于55℃下浸泡2分钟,使得在薄膜背面的三乙酰基纤维素的表面经过皂化处理。由此处理过的抗反射薄膜和在与上面相同的条件下经过皂化处理过的80μm厚的三乙酰基纤维素薄膜(TAC-TD80U,Fuji Photo Film Co.,Ltd.)作为保护薄膜,分别粘附于通过拉伸吸附有碘的聚乙烯醇制得的偏振片的两面上,由此制得偏振片。
当用上面制得的偏振片替换在配备有透射TN液晶显示装置的笔记本个人电脑的液晶显示装置(具有Sumitomo 3M的D-BEF,它是包含偏振光选择层的在背光和液晶元件之间的偏振光分离薄膜)的可见面上的偏振片,以使该偏振片的抗反射薄膜面为上表面时,获得背景的反射大大降低、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示器。
(实施例22)
(抗反射薄膜的制备)
(1)防眩光硬涂层的涂布
以25m/min的涂布速度用上述模涂器将防眩光硬涂层的涂布液HCL-3涂覆到80μm厚的卷状三乙酰基纤维素薄膜(TD80U:FujiPhoto Film Co.,Ltd.)上,同时将其展开,使得干燥状态下的涂布厚度是7μm。
涂覆HCL-3时,下游边缘的平台18b和基料W之间的间距GL变为80μm,并且真空室的真空度调整至0.8kPa。将涂覆到薄膜上的涂布液在110℃下干燥10秒钟,再在50℃下干燥20秒钟。干燥溶剂之后,在氮冲洗(氧浓度为200ppm或更低)下通过暴露于紫外线下将涂层进行光固化直到总光量是55mJ,以便形成防眩光层。将其上涂布有防眩光硬涂层的所得三乙酰基纤维素薄膜卷起。
(2)低折射率层的涂布
将其上涂布有上面防眩光层的三乙酰基纤维素薄膜再次展开,在25m/min的涂布速度下用与上面相同的模涂器将上述低折射率层的涂布液(LL-9)涂覆到上面的防眩光层上。真空室的真空度调整至0.8kPa。将涂覆到防眩光层上的涂布液在90℃下干燥30秒钟,并用240W/cm的气冷金属卤化物灯(EYEGRAPHICS Co.,Ltd.)以600mW/cm2的辐照度和400mJ/cm2的辐照剂量通过暴露于紫外线下固化,同时进行氮冲洗使气氛中的氧浓度为0.1体积%或更小,以便形成低折射率层(膜厚95nm)。因此,制得抗反射薄膜。
在上面制备过程中,以大小为0.5μm或更大的颗粒数为基础,涂布和干燥步骤在空气清洁度为30个/m3的空气环境中进行。进行除尘的同时进行涂布,该除尘是通过日本专利申请特开10-309553中所述的在涂布操作之前即刻以高速度吹高清洁度的空气并对提供于薄膜附近的吸入口进行吸入来除去薄膜表面的灰尘沉积物。除尘之前基质的静电压是200V或更小。对各层通过下述步骤进行上述涂布:传送-除尘-涂布-干燥-(紫外线或热)固化-卷起。
将制得的抗反射薄膜在2.0N的NaOH水溶液中于55℃下浸泡2分钟,使得在薄膜背面的三乙酰基纤维素的表面经过皂化处理。由此处理过的抗反射薄膜和在与上面相同的条件下经过皂化处理过的80μm厚的三乙酰基纤维素薄膜(TAC-TD80U,Fuji Photo Film Co.,Ltd.),作为保护薄膜分别粘附于通过拉伸吸附有碘的聚乙烯醇制得的偏振片的两面上,由此制得偏振片。
当用上面制得的偏振片替换在配备有透射TN液晶显示装置的笔记本个人电脑的液晶显示装置(具有Sumitomo 3M的D-BEF,它是包含偏振光选择层的在背光和液晶元件之间的偏振光分离薄膜)的可见面上的偏振片,以使该偏振片的抗反射薄膜面为上表面时,获得背景的反射大大降低、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示器。
(实施例23)
在与实施例22相同的条件下进行涂布,条件是使用低折射率层的涂布液LL-10替换LL-9,以便制得抗反射薄膜。当使用该抗反射薄膜以与实施例22相同的步骤制备显示装置时,所得显示装置是背景的反射大大减少、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示装置。
(对比例)
在实施例1的硬涂层上通过依次形成以下层来制得抗反射薄膜:由25nm厚的氧化钛(折射率:2.39)层和25nm厚的氧化硅(折射率:1.47)层的两层构成的基本上的中折射率层、由46nm厚的氧化钛构成的高折射率层和由97nm厚的氧化硅构成的低折射率层。从该抗反射薄膜反射的光为深红紫色。
当使用该抗反射薄膜以与实施例1相同的步骤制备显示装置时,所得显示屏为深红紫色并且显示质量差。
[实施例101]
(硬涂层的涂布液(HCL-1)的制备)
制备与实施例1相同的HCL-1。
(防眩光硬涂层的涂布液(HCL-2)的制备)
将50.0质量份的PETA(商品名,季戊四醇三丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯的混合物,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)作为紫外线固化树脂、2.0质量份的Irgacure 184(Ciba Specialty Chemicals)作为光固化引发剂、13.3质量份的交联丙烯酰基-苯乙烯颗粒(Soken Chemical& Engineering Co.,LTD.,平均粒径为3.5μm,折射率为1.55,30%的甲苯分散体)作为第一透光细粒、1.7质量份的交联聚苯乙烯颗粒(Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.,粒径为3.5μm,折射率为1.60,30%的甲苯分散体,在用Polytron分散器于10000rpm下分散20分钟之后使用)作为第二透光细粒、0.75质量份的下面所示的FP-132作为氟基表面改性剂(化学式2)、10.0质量份的KBM-5103(商品名,Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)作为有机硅烷化合物和38.5质量份的甲苯充分混合制得涂布液。将该涂布液经孔径为30μm的聚丙烯过滤器过滤制得防眩光硬涂层的涂布液(HCL-2)。
(二氧化钛细粒分散体A的制备)
以与实施例1完全相同的方式制备二氧化钛细粒分散体A。
(中折射率层的涂布液(ML-1)的制备)
以与实施例1完全相同的方式制备ML-1。
(高折射率层的涂布液(HL-1)的制备)
以与实施例1完全相同的方式制备HL-1。
(低折射率层的涂布液(LL-1)的制备)
以与实施例1完全相同的方式制备LL-1。
(溶胶溶液a的制备)
以与实施例1完全相同的方式制备溶胶溶液a。
(低折射率层的涂布液(LL-2)的制备)
将13.1g的与上述JN-7228A相比具有提高的涂膜强度的JTA113(商品名,折射率:1.44,固体含量:6%,MEK溶液,JSRCorporation)、1.31g的胶体二氧化硅分散体、MEK-ST-L(商品名,平均粒径:45nm,固体含量:30%,Nissan Chemical Industries,Ltd.)、0.59g的上面溶胶溶液a、5.1g的甲基乙基酮、和0.6g的环己酮加入并搅拌。然后,使该混合物经孔径为1μm的聚丙烯过滤器过滤制得低折射率层的涂布液(LL-2)。
(模涂器的构造)
在所用缝模13中,如图10A和10B所示,其上游边缘的平台段长度lUP是0.5mm,其下游边缘的平台段长度lLO是50μm,缝16沿运行的基料的长度方向的开口长度是150μm,并且缝16的长度是50mm。上游边缘的平台18a和基料12之间的间距比下游边缘的平台18b和基料12之间的间距大50μm(本文后面简称为覆咬合长度为50μm),并且下游边缘的平台18b和基料12之间的间距GL调整至50μm。真空室40的侧板40b和基料W之间的间距GS以及真空室的背板40a和基料W之间的间距GB都是200μm。
(抗反射薄膜的制备)
在30m/min的涂布速度下使用上述模涂器将硬涂层的涂布液(HCL-1)涂覆到80μm厚的三乙酰基纤维素薄膜(TD-80UF,FujiPhoto Film Co.,Ltd.)上,其涂布面已用超声波除尘器进行防静电处理。真空室40的真空度调整至0.8kPa。涂覆HCL-1(硬涂层的涂布液)时,下游边缘的平台18b和基料W之间的间距GL变为80μm。涂布之后立即使用图20A所示的第一干燥设备215使涂层经过初始干燥。第一干燥设备215的总长是5m。第一干燥设备215中的冷凝器片221、222经过设置从而以给定角度倾斜,使得它们的下游部分相对于基料W运行的方向远离涂膜。在第一干燥设备215中经过初始干燥的涂布基料211a然后在80℃下用第二干燥设备217干燥。并且用160W/cm的气冷金属卤化物灯(EYEGRAPHICS Co.,Ltd.)以400mW/cm2的辐照度和500mJ/cm2的辐照剂量通过暴露于紫外线下将涂层固化,同时进行氮冲洗使气氛中的氧浓度为0.1体积%或更小,以便形成厚8μm的硬涂层。然后,在30m/min的涂布速度下用与上面相同的模涂器将中折射率层的涂布液(ML-1)涂覆到上面的硬涂层上。真空室的真空度调整至0.8kPa。
在涂布中折射率层的涂布液之后,即刻使用图20A所示的第一干燥设备215使涂层经过初始干燥。第一干燥设备215中的冷凝器片221、222经过设置从而以给定角度倾斜,使得它们的下游部分相对于基料W运行的方向远离涂膜。在第一干燥设备215中经过初始干燥的涂布基料211a然后在100℃下用第二干燥设备217干燥30秒钟。并且用240W/cm的气冷金属卤化物灯(EYEGRAPHICS Co.,Ltd.)以550mW/cm2的辐照度和550mJ/cm2的辐照剂量通过暴露于紫外线下将涂层固化,同时进行氮冲洗使气氛中的氧浓度为1.0体积%或更小,以便形成中折射率层(折射率为1.63,厚度为64nm)。
然后,在30m/min的涂布速度下使用与上面相同的模涂器将高折射率层的涂布液(HL-1)涂覆到上面的中折射率层上。真空室的真空度调整至0.8kPa。涂布之后即刻使用图20A所示的第一干燥设备215使涂层经过初始干燥。第一干燥设备215中的冷凝器片221、222经过设置从而以给定角度倾斜,使得它们的下游部分相对于基料W运行的方向远离涂膜。在第一干燥设备215中经过初始干燥的涂布基料211a然后在100℃下用第二干燥设备217干燥30秒钟。并且用240W/cm的气冷金属卤化物灯(EYEGRAPHICS Co.,Ltd.)以550mW/cm2的辐照度和550mJ/cm2的辐照剂量通过暴露于紫外线下将涂层固化,同时进行氮冲洗使气氛中的氧浓度为1.0体积%或更小,以便形成高折射率层(折射率为1.90,厚度为103nm)。
在30m/min的涂布速度下使用与上面相同的模涂器将低折射率层的涂布液(LL-1)涂覆到上面的高折射率层上。真空室的真空度调整至0.8kPa。涂布之后即刻使用图20A所示的第一干燥设备215使涂层经过初始干燥。第一干燥设备215中的冷凝器片221、222经过设置从而以给定角度倾斜,使得它们的下游部分相对于基料W运行的方向远离涂膜。在第一干燥设备215中经过初始干燥的涂布基料211a然后在90℃下用第二干燥设备217干燥30秒钟。并且用240W/cm的气冷金属卤化物灯(EYEGRAPHICS Co.,Ltd.)以600mW/cm2的辐照度和400mJ/cm2的辐照剂量通过暴露于紫外线下将涂层固化,同时进行氮冲洗使气氛中的氧浓度为0.1体积%或更小,以便形成低折射率层(折射率为1.45,厚度为83nm)。因此,制得图1所示的抗反射薄膜10。
在上面制备过程中,以大小为0.5μm或更大的颗粒数为基础,涂布和干燥步骤在空气清洁度为30个/m3的空气环境中进行。进行除尘的同时进行涂布,该除尘是通过日本专利申请特开10-309553中所述的在涂布操作之前即刻以高速度吹高清洁度的空气并对提供于薄膜附近的吸入口进行吸入来除去薄膜表面的灰尘沉积物。除尘之前基质的静电压是200V或更小。对各层通过下述步骤进行上述涂布:传送-除尘-涂布-干燥-(紫外线或热)固化-卷起。
在由此制得的抗反射薄膜中,不会发生因涂布操作引起的麻烦。而且,对干燥状态下膜厚为200nm或更小的各层而言尽管涂布操作之后即刻的干燥速度是0.3[g/(m2·s)]或更高,由于没有肉眼观察到因涂布操作引起的膜厚不匀性,因此所得抗反射薄膜的色调高度均匀。上述干燥速度是通过在第一干燥设备215的几个位置提取涂膜测定的。
将制得的抗反射薄膜10在2.0N的NaOH水溶液中于55℃下浸泡2分钟,使得在薄膜背面的三乙酰基纤维素的表面经过皂化处理。由此处理过的抗反射薄膜和在与上面相同的条件下经过皂化处理过的80μm厚的三乙酰基纤维素薄膜(TAC-TD80U,Fuji Photo FilmCo.,Ltd.)作为保护薄膜,粘附于通过拉伸吸附有碘的聚乙烯醇制得的偏振片的两面上,由此制得偏振片。
当用上面制得的偏振片替换在配备有透射TN液晶显示装置的笔记本个人电脑的液晶显示装置(具有Sumitomo 3M的D-BEF,它是包含偏振光选择层的在背光和液晶元件之间的偏振光分离薄膜)的可见面上的偏振片,以使该偏振片的抗反射薄膜面为上表面时,获得背景的反射大大降低、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示装置。
[实施例102]
在30m/min的涂布速度下使用上述模涂器(参见图8和9)将防眩光硬涂层的涂布液HCL-2涂覆到80μm厚的卷状三乙酰基纤维素薄膜(TD-80U:商标名,Fuji Photo Film Co.,Ltd.)上,同时将其打开,使得干燥状态下涂布厚度为7μm。
涂覆HCL-2时,下游边缘的平台18b和基料W之间的间距GL变为80μm,真空室的真空度调整至0.8kPa。涂布之后立即使用图20A所示的第一干燥设备215使涂层经过初始干燥。第一干燥设备215的总长是5m。第一干燥设备215中的冷凝器片221、222经过设置从而以给定角度倾斜,使得它们的下游部分相对于基料W运行的方向远离涂膜。在第一干燥设备215中经过初始干燥的涂布基料211a然后在110℃下用第二干燥设备217干燥10秒钟再在50℃下干燥20秒钟。并且在氮冲洗(氧浓度为200ppm或更低)下通过暴露于紫外线下将涂层光固化直到总光量为55mJ,以便形成防眩光层。将其上涂布有防眩光硬涂层的所得三乙酰基纤维素薄膜卷起。
将其上涂布有上面防眩光层的三乙酰基纤维素薄膜再次展开,并在30m/min的涂布速度下使用与上面相同的模涂器将上述低折射率层的涂布液(LL-8)涂覆到上面的防眩光层上,使得干燥状态下涂布厚度为100nm。真空室的真空度调整至0.8kPa。涂布之后立即使用图20A所示的第一干燥设备215使涂层经过初始干燥。第一干燥设备215的总长是5m。第一干燥设备215中的冷凝器片221、222经过设置从而以给定角度倾斜,使得它们的下游部分相对于基料W运行的方向远离涂膜。用第二干燥设备217将在第一干燥设备215中经过初始干燥的涂布基料211a于120℃下干燥70秒钟再在110℃下干燥10分钟。热固化之后,在氮冲洗(氧浓度为100ppm或更低)下通过暴露于紫外线下将涂层光固化直到总光量为120mJ,以便制得其上涂布有防眩光层和低折射率层的抗反射薄膜30(参见图3)。将所得抗反射薄膜卷起。
在上面制备过程中,以大小为0.5μm或更大的颗粒数为基础,涂布和干燥步骤在空气清洁度为30个/m3的空气环境中进行。进行除尘的同时进行涂布,该除尘是通过日本专利申请特开10-309553中所述的在涂布操作之前即刻以高速度吹高清洁度的空气并对提供于薄膜附近的吸入口进行吸入来除去薄膜表面的灰尘沉积物。除尘之前基质的静电压是200V或更小。对各层通过下述步骤进行上述涂布:传送-除尘-涂布-干燥-(紫外线或热)固化-卷起。
在由此制得的抗反射薄膜30中,不会发生因涂布操作引起的麻烦。而且,对干燥状态下膜厚为200nm或更小的各层而言尽管涂布操作之后即刻的干燥速度是0.3[g/(m2·sec)]或更高,由于没有肉眼观察到因涂布操作引起的膜厚不匀性,因此所得抗反射薄膜30的色调高度均匀。
将制得的抗反射薄膜30在2.0N的NaOH水溶液中于55℃下浸泡2分钟,使得在薄膜背面的三乙酰基纤维素的表面经过皂化处理。由此处理过的抗反射薄膜和在与上面相同的条件下经过皂化处理过的80μm厚的三乙酰基纤维素薄膜(TAC-TD80U,Fuji Photo FilmCo.,Ltd.),作为保护薄膜粘附于通过拉伸吸附有碘的聚乙烯醇制得的偏振片的两面上,由此制得偏振片。
当用上面制得的偏振片替换在配备有透射TN液晶显示装置的笔记本个人电脑的液晶显示装置(具有Sumitomo 3M的D-BEF,它是包含偏振光选择层的在背光和液晶元件之间的偏振光分离薄膜)的可见面上的偏振片,以使该偏振片的抗反射薄膜面为上表面时,获得背景的反射大大降低、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示器。
[实施例103]
以与实施例102相同的方式进行涂布,条件是每个涂布操作之后即刻的干燥步骤中的初始干燥是使用图17所示的干燥设备160替换图20A的涂布/干燥线210中所示的干燥设备进行的,制得抗反射薄膜30(参见图3)。在图17所示的干燥设备160中,空气校正板190的开口比例调整至25%,涂膜表面和空气校正板之间的距离C调整至10mm,每个干燥区167-173的排放速度调整至0.1m/sec。干燥设备160的总长是5m。在由此制得的抗反射薄膜30中,不会发生因涂布操作引起的麻烦。而且,对干燥状态下膜厚为200nm或更小的各层而言尽管涂布操作之后即刻的干燥速度是0.3[g/(m2·sec)]或更高,由于没有肉眼观察到因涂布操作引起的膜厚不匀性,因此所得抗反射薄膜30的色调高度均匀。当以实施例102相同的步骤使用该抗反射薄膜制备显示装置时,所得显示装置是背景的反射大大减少、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示装置。
[实施例104]
以与实施例102相同的方式进行涂布,条件是每个涂布操作之后即刻的干燥步骤中的初始干燥是使用图14所示的干燥设备替换图20A的涂布/干燥线210中所示的干燥设备进行的,从而制得抗反射薄膜30。在每一干燥步骤中,空气(在基料运行方向,相对于涂布表面的气流速度:0.05m/sec,25℃,50%RH)是从涂布室的空气入口(5mm×1600mm)经已通过空气校正板112的基料进入的干燥区113的金属丝布引入的。来自涂布室的空气入口的空气不仅经涂布室的空气出口排放,而且经过多孔板115和金属丝布116经出口117排放。
在由此制得的抗反射薄膜30中,不会发生因涂布操作引起的麻烦。而且,对干燥状态下膜厚为200nm或更小的各层而言尽管涂布操作之后即刻的干燥速度是0.3[g/(m2·sec)]或更高,由于没有肉眼观察到因涂布操作引起的膜厚不匀性,因此所得抗反射薄膜30的色调高度均匀。当以实施例102相同的步骤使用该抗反射薄膜制备显示装置时,所得显示装置是背景的反射大大减少、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示装置。
[对比例101]
以与实施例102相同的方式通过涂布制备抗反射薄膜,条件是每一涂布操作之后即刻的干燥步骤中初始干燥是使用热风干燥法进行的,其中通过从基料的涂布表面上的空气喷嘴吹气,同时用辊支撑基料的非涂布表面来进行干燥。由于涂布操作之后即刻收到空气的冲击,涂布表面变紊乱,并且整个基料表面出现明显的膜厚不匀性。对每一层而言涂布操作之后即刻的干燥速度是0.3[g/(m2·sec)]或更高。当使用该抗反射薄膜以与实施例102相同的步骤制备显示装置时,肉眼观察到所得显示装置中的色调不匀性,并且该装置远非高质量。
[对比例102]
以与实施例102相同的方式通过涂布制备抗反射薄膜,条件是每一涂布操作之后即刻的干燥步骤中的初始干燥是通过安装冷凝器片进行的,以使每层的蒸发速率为0.15[g/(m2·sec)],安装方式是以给定角度倾斜,使得它们的下游部分相对基料W运行的方向远离涂膜。
在该试验(对比例102)中,由于每层的蒸发速率是0.15[g/(m2·sec)],低于0.3[g/(m2·sec)],离开干燥设备带有涂层的基料未充分干燥。但是,一旦基料离开干燥设备,涂层内快速干燥,造成基料的整个表面的膜厚不匀性。当使用该抗反射薄膜以与实施例102相同的步骤制备显示装置时,肉眼观察到所得显示装置中的色调不匀性,并且该装置远非高质量。
[对比例103]
以与实施例102相同的方式通过涂布制备抗反射薄膜,条件是用于每个涂布操作之后即刻的干燥步骤中的干燥设备的总长是0.5m。在对比例103中,由于干燥设备的总长短,离开干燥设备的带有涂层的基料未充分干燥。但是,一旦基料离开干燥设备,涂层内快速干燥,造成基料的整个表面的膜厚不匀性。当使用该抗反射薄膜以与实施例102相同的步骤制备显示装置时,肉眼观察到所得显示装置中的色调不匀性,并且该装置远非高质量。
[对比例104]
在与实施例102相同的条件下制备抗反射薄膜,条件是使用凹版印刷涂布器替换上述模涂器(参见图9、10A和10B)。可以进行涂布;然而,由于涂布操作导致产生膜厚不匀性。当使用该抗反射薄膜以与实施例102相同的步骤制备显示装置时,肉眼观察到所得显示装置中的色调不匀性,并且该装置远非高质量。
在与实施例102相同的条件下通过涂覆制备抗反射薄膜,条件是下游边缘的平台段长度lLO分别调整至10μm(对比例105)、30μm(实施例105)、100μm(实施例106)和120μm(对比例106)。结果证实当下游边缘的平台段长度lLO在30μm-100μm的范围内时,获得没有缺陷面的抗反射薄膜。在对比例105中,由于涂布操作,沿基质的长度产生膜厚不匀性。在对比例106中,在以与实施例102相同的涂布速度下不能形成涂布珠14a,因此不能进行涂布。当分别使用实施例105和106的抗反射薄膜,以与实施例101相同的步骤制备显示装置时,所得显示装置是背景的反射大大减少、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示装置。
相反,当分别使用对比例105和106的抗反射薄膜,以与实施例102相同的步骤制备显示装置时,肉眼观察到该显示装置中的色调不匀性,并且该装置远非高质量。
[对比例107、实施例107、实施例108、对比例108]
在与实施例102相同的条件下通过涂覆制备抗反射薄膜,条件是模涂器的覆咬合长度LO分别调整至0μm(对比例107)、30μm(实施例107)、120μm(实施例108)和150μm(对比例108)。当覆咬合长度在30μm-120μm的范围内时,获得没有缺陷面的抗反射薄膜。在对比例107中,可以进行涂布;然而,在面内观察到因涂布操作引起的薄厚不匀性。
在对比例108中,以与实施例102相同的涂布速度不能形成涂布珠14a,因此不能进行涂布。当使用实施例107和108中制得的抗反射薄膜以与实施例102相同的步骤制备显示装置时,获得背景的反射大大减少、反射光的色调明显降低和显示屏的均匀性得到保证的非常高质量的显示器。相反,当使用对比例107和108中制得的抗反射薄膜以与实施例102相同的步骤制备显示装置时,肉眼观察到显示装置中的色调不匀性,并且因此所得显示装置远非高质量。
Claims (24)
1、一种抗反射薄膜的制备方法,包括使用缝模将涂布液涂敷到由支撑辊支撑并连续运行的透明基底上以在该透明基底上形成至少一层,所述层在干燥状态下的厚度为200nm或更小并且折射率低于所述透明基底的折射率,特征在于
所述缝模在所述运行的透明基底的下游具有第一边缘,该第一边缘沿所述透明基底的运行方向的平台段长度是30-100μm,并且
在所述运行的透明基底上游的所述缝模的第二边缘与所述透明基底表面之间的间距调整至比在所述运行的透明基底下游的所述缝模的第一边缘与所述透明基底表面之间的间距大30-120μm。
2、如权利要求1的抗反射薄膜的制备方法,特征在于所述涂布液在涂布时具有20.0mPa·sec或更小的粘度,并且将该涂布液以2.0-5.0ml/m2的量涂敷到所述透明基底上。
3、如权利要求1或2的抗反射薄膜的制备方法,特征在于在所述透明基底上实质上依次形成折射率不同的三层:中折射率层、高折射率层和低折射率层。
4、如权利要求3的抗反射薄膜的制备方法,特征在于,相对于所述抗反射薄膜的设计波长λ(=400-680nm),所述中折射率层满足下式1,所述高折射率层满足下式2,所述低折射率层满足下式3:
(λ/4)×0.80<n1d1<(λ/4)×1.00 (式1)
(λ/2)×0.75<n2d2<(λ/2)×0.95 (式2)
(λ/4)×0.95<n3d3<(λ/4)×1.05 (式3)
其中,在式1中,n1代表所述中折射率层的折射率和d1代表所述中折射率层的层厚(nm);在式2中,n2代表所述高折射率层的折射率和d2代表所述高折射率层的层厚(nm);以及在式3中,n3代表所述低折射率层的折射率和d3代表所述低折射率层的层厚(nm)。
5、如权利要求4的抗反射薄膜的制备方法,特征在于,与具有1.45-1.55的折射率的所述透明基底相比,所述中折射率层具有1.60-1.65的折射率n1,所述高折射率层具有1.85-1.95的折射率n2,并且所述低折射率层具有1.35-1.45的折射率n3。
6、如权利要求1-5中任一项的抗反射薄膜的制备方法,特征在于所述折射率比所述透明基底的折射率低的层或所述低折射率层由热固树脂和/或可离子辐射固化的含氟树脂构成。
7、如权利要求3、4和6中任一项的抗反射薄膜的制备方法,特征在于所述高折射率层包含无机细粒,所述无机细粒含有二氧化钛作为主要成分并包含至少一种选自钴、铝和锆的元素,并且具有1.55-2.40的折射率。
8、如权利要求1-7中任一项的抗反射薄膜的制备方法,特征在于所述抗反射薄膜在所述折射率比所述透明基底的折射率低的层或所述低折射率层与所述透明基底之间包括至少一层硬涂层。
9、如权利要求1-8中任一项的抗反射薄膜的制备方法,特征在于构成所述抗反射薄膜的一层或多层连续形成而没有卷起。
10、一种抗反射薄膜,包括至少一层由权利要求1-9中任一项的方法获得的层。
11、一种涂膜的制备方法,使用缝模将涂布液涂敷到连续运行的基料上,使得所得涂层在干燥状态下具有200nm或更小的厚度,特征在于
所述缝模在所述运行的基料的下游具有第一边缘,所述第一边缘沿所述基料的运行方向的平台段长度是30μm-100μm,并且
使用干燥设备将涂敷到所述基料上的所述涂布液干燥,该干燥设备使用一种干燥器在进行干燥的同时避免与涂布表面相邻的空气的扰动,所述干燥器具有在涂敷之后即刻围绕所述基料的外壳,并在干燥时保持所述涂布表面的溶剂蒸汽的高浓度。
12、如权利要求11的涂膜的制备方法,特征在于在所述基料在所述干燥器内运行通过的位置的所述涂布表面侧提供有冷凝和回收所述涂布液中的溶剂的冷凝器。
13、如权利要求12的涂膜的制备方法,特征在于所述冷凝器包括冷却机构,由此可以控制其温度。
14、一种涂膜的制备方法,使用缝模将涂布液涂敷到连续运行的基料上,使得所得涂层在干燥状态下具有200nm或更小的厚度,特征在于
所述缝模在所述运行基料的下游具有第一边缘,所述第一边缘沿所述基料的运行方向的平台段长度是30μm-100μm,并且
使用干燥设备将所述涂膜表面干燥,该干燥设备进行干燥的同时沿所述涂膜的表面使气体移动,使得所述气体相对于运行基料的速度是-0.1m/sec至0.1m/sec。
15、一种涂膜的制备方法,使用缝模将涂布液涂敷到连续运行的基料上,使得所得涂层在干燥状态下具有200nm或更小的厚度,并在干燥设备中干燥该涂层,特征在于
所述缝模在所述运行基料的下游具有第一边缘,所述第一边缘沿所述基料的运行方向的平台段长度是30μm-100μm,并且
所述干燥设备设计成能够使从涂敷到所述基料上的所述涂布液中蒸发的有机溶剂气体经校正件中的孔排放到排气室,并将进入该排气室的有机溶剂气体经排气管排放到外面,同时将所述基料运输通过所述干燥设备。
16、如权利要求11-15任一项的涂膜的制备方法,特征在于在所述运行基料上游的所述缝模的第二边缘与所述基料表面之间的间距调整至比在所述基料下游的所述缝模的第一边缘与所述基料之间的间距大。
17、如权利要求16的涂膜的制备方法,特征在于在所述运行基料上游的所述缝模的第二边缘与所述基料表面之间的间距调整至比在所述基料下游的所述缝模的第一边缘与所述基料之间的间距大30μm-120μm。
18、如权利要求11-17中任一项的涂膜的制备方法,特征在于所述干燥设备的总长使得花费2秒钟或更长的时间将所述涂膜运输通过所述干燥设备,并且所述涂布液中的溶剂在所述干燥设备中的蒸发速率是0.3g/(m2·sec)或更高。
19、一种涂膜,特征在于该涂膜是通过权利要求11-18中任一项的涂膜的制备方法制得的。
20、一种抗反射薄膜,特征在于该抗反射薄膜包括权利要求19的涂膜,并且该涂膜具有至少一层干燥状态下厚度为200nm或更小并且折射率比作为基料的透明基底的折射率低的层。
21、一种偏振片,特征在于该偏振片包括:
偏振薄膜;和
权利要求10的涂膜、权利要求20的涂膜和权利要求19的抗反射薄膜中的任意一种,它涂敷在所述偏振薄膜的至少一个表面上。
22、一种偏振片,特征在于该偏振片包括:
偏振薄膜;和
权利要求10的涂膜、权利要求20的涂膜和权利要求19的抗反射薄膜中的任意一种,它涂敷在所述偏振薄膜的一个表面上;和
各向异性的光学补偿薄膜,它涂敷在所述偏振薄膜的另一表面上。
23、一种图像显示装置,特征在于该图像显示装置包括权利要求10的涂膜、权利要求20的涂膜和权利要求19的抗反射薄膜中的至少一种。
24、一种图像显示装置,特征在于该图像显示装置包括权利要求21或权利要求22的偏振片。
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
CN103213943A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-07-24 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 一种聚合物芯片微通道的加工和平整化方法 |
CN105340375A (zh) * | 2013-06-28 | 2016-02-17 | 柯尼卡美能达株式会社 | 电磁波屏蔽膜的制造方法 |
CN106031907A (zh) * | 2015-03-12 | 2016-10-19 | 大东扬机械股份有限公司 | 吸附式喷涂装置及利用该装置形成镀膜于透光板的工艺 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103213943A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-07-24 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 一种聚合物芯片微通道的加工和平整化方法 |
CN103213943B (zh) * | 2013-04-23 | 2015-08-05 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 一种聚合物芯片微通道的加工和平整化方法 |
CN105340375A (zh) * | 2013-06-28 | 2016-02-17 | 柯尼卡美能达株式会社 | 电磁波屏蔽膜的制造方法 |
CN106031907A (zh) * | 2015-03-12 | 2016-10-19 | 大东扬机械股份有限公司 | 吸附式喷涂装置及利用该装置形成镀膜于透光板的工艺 |
CN115044247A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-09-13 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 一种uv型高折射墨水及显示面板 |
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