KR101166081B1 - Composition comprising polymer latex particle for antireflective surface and preparation method of single layer porous antireflective surface using it - Google Patents

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Abstract

본 발명은 알칼리 수용성 고분자 에멀젼과 고분자 라텍스 입자가 포함된 조성물을 이용하여 각종 디스플레이 표면과 광학 소재의 표면에 요구되는 반사방지막을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 조성물을 사용하면, 기재의 제한이 없고, 경제적이며, 생산 속도가 빠르며, 환경적인 측면에서도 유해성 없이 저굴절율의 다공성 반사방지막을 형성하는 것이 가능하다. 또한 단일층 반사방지막 뿐만 아니라 고굴절율층 위에 동일한 방법으로 코팅할 수 있어 2층 구조의 반사방지막 제조에도 적용할 수 있다.
The present invention relates to a method for producing an antireflection film required for various display surfaces and surfaces of optical materials using a composition containing an alkali-soluble polymer emulsion and polymer latex particles.
Using the composition of the present invention, it is possible to form a low refractive index porous antireflection film without limitation of substrate, economical, fast production speed, and environmentally harmful. In addition, the coating can be applied on the high refractive index layer as well as the single layer anti-reflection film, and thus it can be applied to the production of an anti-reflection film having a two-layer structure.

Description

고분자 라텍스 입자를 포함하는 반사방지막 제조용 조성물 및 이를 이용한 다공성 단일층 반사방지막의 제조방법{Composition comprising polymer latex particle for antireflective surface and preparation method of single layer porous antireflective surface using it}Composition comprising polymer latex particle for antireflective surface and preparation method of single layer porous antireflective surface using it}

본 발명은 알칼리 수용성 고분자 에멀젼과 고분자 라텍스 입자가 포함된 조성물을 이용하여 각종 디스플레이 표면과 광학 소재의 표면에 요구되는 반사방지막을 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing an antireflection film required for various display surfaces and surfaces of optical materials using a composition containing an alkali-soluble polymer emulsion and polymer latex particles.

투명한 기재에 빛이 투과될 때 기재(substrate)와 매질 간의 굴절율 차이로 인해 일정 부분의 빛이 반사된다. 따라서, 현미경, 카메라, 안경 등에 사용되는 렌즈, 반사경, 저역 필터(low pass filter) 등과 같은 각종 광학 소재나 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이(PDP), 유기발광다이오드(OLED) 등의 표시장치 표면에 반사율을 감소시키는 저반사막이나 반사방지막을 형성하는 것이 일반적이다. 이에 따라 광투과율이 향상되고 화면의 시인성 저하나 눈부심을 방지하는 효과를 나타내게 된다.When light is transmitted through the transparent substrate, a portion of light is reflected due to the difference in refractive index between the substrate and the medium. Therefore, various optical materials such as lenses, reflectors, and low pass filters used in microscopes, cameras, glasses, and the like, or surface of display devices such as liquid crystal displays (LCDs), plasma displays (PDPs), and organic light emitting diodes (OLEDs). It is common to form a low reflection film or an anti-reflection film to reduce the reflectance. As a result, the light transmittance is improved and the effect of preventing the deterioration of the visibility of the screen or the glare is exhibited.

반사율 감소의 기본적인 원리는 기재보다 낮은 굴절율을 갖는 박막을 형성하여 박막의 표면에서 반사되는 반사광과 박막-기재의 계면에서 반사되는 반사광이 간섭에 의해 상쇄되는 것이다. 그러나 현재까지 알려져 있는 물질 중 가장 낮은 굴절율을 갖는 불소화합물들 조차도 1.35 이상의 굴절율을 가지기 때문에 단층막으로는 만족할 만한 반사방지 성능을 나타내지 못하기 때문에 2층 이상의 다층막을 이용한 반사방지막 형성이 일반적으로 사용되고 있다. 예를 들어 일본공개특허 제2009-230121호에서는 기판 위에 제 1 층 ~ 제 7 층을 차례로 적층하여 파장 영역 400 ~ 700 nm에서 수직 입사광의 반사율이 0.3% 이하인 것을 특징으로 하는 반사방지막을 개시하고 있다.The basic principle of reflectance reduction is to form a thin film having a lower refractive index than the substrate so that the reflected light reflected at the surface of the thin film and the reflected light reflected at the thin film-substrate interface are canceled out by interference. However, since even fluorine compounds having the lowest refractive index among the known materials have refractive indices of 1.35 or more, a single layer film does not exhibit satisfactory antireflection performance. Therefore, antireflection film formation using two or more multilayer films is generally used. . For example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2009-230121 discloses an antireflection film having a reflectance of vertical incident light of 0.3% or less in a wavelength region of 400 to 700 nm by sequentially stacking first to seventh layers on a substrate. .

현재 진공증착법, 스퍼터링(sputtering)법, 이온 도금(ion plating)법 및 CVD법과 같은 건식공정에 의하여 각종 유리의 표면에 단층, 또는 다층의 반사방지막을 형성시켜 반사광을 방지하고 있으나, 상기의 방법은 장치의 제약에 의해 기재 크기가 한정되어 디스플레이 등의 대면적 코팅에는 적합하지 않다. 또한 기재 면에 요철이 있는 경우 등에는 균일한 코팅을 할 수가 없다. 특히, 진공증착법에서는 반사방지막의 강도를 장기 사용할 수 있을 만큼 충분히 강하게 하기 위하여 기재를 300℃ 이상으로 하지 않으면 안되고, 스퍼터링법에서는 장치비가 상당히 고가라는 문제가 있다.Currently, a single layer or a multi-layered anti-reflection film is formed on the surface of various glass by dry processes such as vacuum deposition, sputtering, ion plating, and CVD to prevent reflected light. The substrate size is limited by the constraints of the device and is not suitable for large area coatings such as displays. In addition, in the case of irregularities on the surface of the substrate, uniform coating cannot be performed. In particular, in the vacuum deposition method, the substrate must be 300 ° C. or more in order to make the strength of the antireflection film strong enough for long-term use, and the sputtering method has a problem that the equipment cost is considerably expensive.

이에 대한 대안으로 각종 습식코팅 기술이 제안되어 있다. 습식코팅은 코팅 물질을 용액상으로 기재에 코팅하는 것으로 연속 공정에 의한 대량 생산이 가능하고 건식공정에 비해 제조비용이 저렴하다는 장점이 있다. 그러나 다층구조의 박막은 각 층의 두께와 굴절율을 정밀하게 제어해야 되기 때문에 제조비용이 높으며 불량률이 증가하게 된다. 따라서 현재의 습식공정은 한국공개특허 제2009-0043397호에 개시된 바와 같이 고굴절율층과 저굴절율층이 차례로 적층된 2층 반사방지막 제조를 위해 이용되며, 보다 높은 수준의 반사방지 성능을 얻기 위해서는 3층 구조의 막을 사용하기도 한다. 저굴절율층을 위한 코팅 재료로는 주로 불소계 고분자가 사용되고 있으며 굴절율을 보다 낮추기 위해 다공성 또는 중공성 실리카를 첨가하는 것이 알려져 있다(일본공개특허 제2009-069317호, 국제특허 WO 2008/019077, 일본공개특허 제2005-165010호, 일본공개특허 제2006-208991호, 일본 공개특허 제2006-209050호, 미국특허 US2007/0196667).As an alternative to this, various wet coating techniques have been proposed. Wet coating has the advantage that it is possible to mass-produce by a continuous process by coating the coating material on the substrate in solution form and the manufacturing cost is lower than the dry process. However, since the thin film of the multi-layered structure must precisely control the thickness and refractive index of each layer, the manufacturing cost is high and the defect rate is increased. Therefore, the current wet process is used to manufacture a two-layer antireflection film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer are sequentially stacked as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0043397, and in order to obtain a higher level of antireflection performance, Layered membranes are also used. Fluorine-based polymers are mainly used as coating materials for the low refractive index layer, and it is known to add porous or hollow silica to lower the refractive index (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-069317, International Patent WO 2008/019077, Japanese Laid-Open Patent Publication). Patent 2005-165010, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-208991, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-209050, and US Patent US2007 / 0196667).

다층 구조 반사방지막의 경우 굴절율 차이와 두께의 불균일성으로 인해 간섭 무늬가 발생할 수 있기 때문에 생산성 향상을 위해서는 가능한한 단층 구조의 반사방지막을 개발하는 것이 유리하다. 이때 단일층의 굴절율의 제곱이 기재의 굴절율과 같으면 특정한 파장에서 반사율이 0이 되는 것은 공지의 사실이다. 이러한 단일층 반사방지막을 제조하기 위해 다양한 방법들이 제안되었는데, 코팅층의 굴절율을 1.20 ~ 1.30의 범위를 갖기 위해 다량의 기공이 포함된 다공성 코팅층을 형성한다는 공통점이 있다. In the case of a multilayer anti-reflection film, interference fringes may occur due to a difference in refractive index and a nonuniformity in thickness, so it is advantageous to develop an anti-reflection film having a single layer structure as much as possible to improve productivity. It is well known that if the square of the refractive index of a single layer is equal to the refractive index of the substrate, the reflectance becomes zero at a specific wavelength. Various methods have been proposed to manufacture such a single layer anti-reflection film, which has a common point of forming a porous coating layer containing a large amount of pores in order to have a refractive index of the coating layer in the range of 1.20 to 1.30.

일본공개특허 평6-167601에서는 SiO2와 NaF 혼합막을 증착한 후 수용성의 NaF를 제거하여 다공성 반사방지막을 형성하는 방법을 공지하고 있다. 일본공개특허 평6-345487 및 일본공개특허 제2001-272506호에서는 졸겔법으로 디스플레이 화면상에 얇은 막을 형성하고 급격한 열처리 또는 광조사에 의해 실리카를 주체로 하는 다공성 막의 제조 방법을 개시하고 있다. 또한 경화성 재료와 미세 상분리될 수 있는 첨가제(porogen)를 혼합하여 경화한 후 열처리, 용액 추출 등과 같은 방법으로 첨가제를 선택적으로 제거하여 다공성 박막을 형성하는 기술이 다수 알려져 있다(일본공개특허 제2006-131881호, 일본공개특허 제2007-004155호, 한국공개특허 제2008-0103215호, 한국공개특허 제2009-0053348호, 일본공개특허 제 2009-237551호)Japanese Patent Laid-Open No. 6-167601 discloses a method of forming a porous antireflection film by depositing a SiO 2 and NaF mixed film and then removing the water-soluble NaF. Japanese Patent Laid-Open No. 6-345487 and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-272506 disclose a method for producing a porous membrane mainly composed of silica by forming a thin film on a display screen by a sol-gel method and by rapid heat treatment or light irradiation. In addition, a number of techniques for forming a porous thin film by selectively removing the additive by a method such as heat treatment, solution extraction, and the like after curing by curing the curable material with an additive (porogen) capable of fine phase separation (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-) 131881, Japanese Patent Publication No. 2007-004155, Korean Patent Publication No. 2008-0103215, Korean Patent Publication No. 2009-0053348, Japanese Patent Publication No. 2009-237551)

그러나 이러한 방법들은 매우 높은 온도에서의 열처리가 필요하기 때문에 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트와 같이 유리전이온도가 높지 않은 고분자 기재 등에는 적용할 수 없으며, 유기용매를 다량 사용하는 등 환경 보호적인 측면에서 개선해야 할 부분이 매우 많은 현실이다.
However, since these methods require heat treatment at very high temperatures, they cannot be applied to polymer substrates with low glass transition temperature, such as polymethyl methacrylate and polycarbonate. There are many things that need to be improved.

이에 본 발명자들은 기재의 제한이 없고, 친환경적이면서도 경제적이며, 생산 속도가 빠른 저굴절율 반사방지막을 제조하고자 연구, 노력한 결과, 알칼리 수용성 고분자 에멀젼 및 함불소 아크릴레이트계 단량체로 제조된 고분자 라텍스 입자가 혼합된 조성물을 코팅하고 열처리한 후, 알칼리 처리하면 반사방지 성능이 우수한 다공성 단일층의 반사방지막을 제조할 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have studied and tried to produce a low refractive index anti-reflection film that is not limited to a substrate, and is environmentally friendly and economical, and has a high production speed. As a result, the polymer latex particles made of an alkali-soluble polymer emulsion and a fluorine-containing acrylate monomer are mixed. The present invention was completed by discovering that after coating and heat-treating the prepared composition, alkali treatment can produce a porous monolayer antireflection film having excellent antireflection performance.

따라서 본 발명은 고분자 에멀젼 및 함불소 아크릴레이트계 단량체로 제조된 고분자 라텍스 입자가 혼합된 반사방지막 제조용 조성물 및 이를 사용한 반사 방지막의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a composition for preparing an antireflection film, in which a polymer latex particle made of a polymer emulsion and a fluorine-containing acrylate monomer is mixed, and a method for producing the antireflection film using the same.

본 발명은, The present invention,

불포화 카르복시산 단량체와,Unsaturated carboxylic acid monomers,

아크릴레이트계 단량체, 메타아크릴레이트계 단량체 및 스티렌계 단량체 중에서 선택된 1종 이상의 단량체가 중합된 알칼리 수용성 고분자 에멀젼; 및Alkali-soluble polymer emulsions in which at least one monomer selected from acrylate monomers, methacrylate monomers and styrene monomers is polymerized; And

함불소 아크릴레이트계 단량체로 제조된 고분자 라텍스 입자Polymer latex particles made of fluorine-containing acrylate monomers

를 포함하여 이루어지는 반사방지막 제조용 조성물을 그 특징으로 한다. It characterized by the composition for producing an anti-reflection film comprising a.

또한 본 발명은, Further, according to the present invention,

상기 조성물을 기재에 코팅하고 열처리하는 단계; 및Coating and heat-treating the composition on a substrate; And

pH 7.0 ~ 12.0 의 알칼리성 용액을 처리하는 단계Treating alkaline solution with pH 7.0 ~ 12.0

를 포함하는 다공성 반사방지막의 제조방법을 또다른 특징으로 한다.
It is another feature of the method for producing a porous anti-reflection film comprising a.

본 발명의 조성물을 사용하면, 기재의 제한이 없고, 경제적이며, 생산 속도가 빠르며, 환경적인 측면에서도 유해성 없이 저굴절율의 다공성 반사방지막을 형성하는 것이 가능하다. 또한 단일층 반사방지막 뿐만 아니라 고굴절율층 위에 동일한 방법으로 코팅할 수 있어 2층 구조의 반사방지막 제조에도 적용할 수 있다.
Using the composition of the present invention, it is possible to form a low refractive index porous antireflection film without limitation of substrate, economical, fast production speed, and environmentally harmful. In addition, the coating can be applied on the high refractive index layer as well as the single layer anti-reflection film, and thus it can be applied to the production of an anti-reflection film having a two-layer structure.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 다공성 단일층 반사방지막의 표면을 주사 전자 현미경으로 관찰한 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 다공성 단일층 반사방지막의 반사율 그래프이다.
1 is a photograph of the surface of the porous monolayer antireflection film prepared according to Example 1 of the present invention under a scanning electron microscope.
2 is a reflectance graph of the porous single layer antireflection film prepared according to Example 1 of the present invention.

본 발명은, 불포화 카르복시산 단량체와, 아크릴레이트계 단량체, 메타아크릴레이트계 단량체 및 스티렌계 단량체 중에서 선택된 1종 이상의 단량체가 중합된 알칼리 수용성 고분자 에멀젼; 및 함불소 아크릴레이트계 단량체로 제조된 고분자 라텍스 입자를 포함하여 이루어지는 반사방지막 제조용 조성물을 그 특징으로 한다. The present invention provides an alkali-soluble polymer emulsion in which an unsaturated carboxylic acid monomer and at least one monomer selected from an acrylate monomer, a methacrylate monomer and a styrene monomer are polymerized; And it is characterized by a composition for producing an anti-reflection film comprising a polymer latex particles made of a fluorine-containing acrylate monomer.

상기 알칼리 수용성 고분자 에멀젼은 기재에 코팅된 이후 알칼리성 수용액에 의하여 제거될 수 있으며, 불포화 카르복시산 단량체와 함께, 아크릴레이트계 단량체, 메타아크릴레이트계 단량체 및 스티렌계 단량체 중에서 선택된 1종 이상의 단량체를 중합하여 제조한다. The alkali water-soluble polymer emulsion may be removed by an alkaline aqueous solution after coating on a substrate, and prepared by polymerizing at least one monomer selected from acrylate monomers, methacrylate monomers and styrene monomers with an unsaturated carboxylic acid monomer. do.

상기 알칼리 수용성 고분자 에멀젼을 이루는 불포화 카르복시산 단량체는 이온화가 가능한 카르복시산 작용기를 갖는 화합물로서, 메타아크릴산, 아크릴산, 이타콘산, 크로톤산 및 말레산 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 화합물을 사용할 수 있다. The unsaturated carboxylic acid monomer constituting the alkali water-soluble polymer emulsion may be a compound having a carboxylic acid functional group capable of being ionized, and one or two or more compounds selected from methacrylic acid, acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid and maleic acid may be used.

상기 카르복시산 작용기는 주위 환경의 산도(pH)에 따라 수용액상에서 용해 가능하거나 불용 상태가 된다. 수용액의 pH가 카르복시산의 pKa 보다 높은 약알칼리성인 경우 완전히 용해되며 반대로 pKa 보다 낮은 산성이 경우 용해되지 않고 구형의 나노 입자 형태를 갖는다. The carboxylic acid functional group becomes soluble or insoluble in aqueous solution depending on the acidity (pH) of the surrounding environment. If the pH of the aqueous solution is weakly alkaline than the pKa of the carboxylic acid, it is completely dissolved. On the contrary, if the acidity is lower than the pKa, the aqueous solution has a spherical nanoparticle form.

본 발명에 있어서 상기 불포화 카르복시산 단량체는 전체 알칼리 수용성 고분자 에멀젼에서 5 ~ 50 중량%, 바람직하게는 10 ~ 40 중량%를 포함하도록 한다. 상기 불포화 카르복시산 단량체의 함량이 5중량% 미만이면 수용액의 pH가 높더라도 물에 녹지 않으며, 50 중량%를 초과하면 수용액의 pH에 관계없이 용해되어 바람직하지 못하다. In the present invention, the unsaturated carboxylic acid monomer is 5 to 50% by weight, preferably 10 to 40% by weight in the total alkali water-soluble polymer emulsion. When the content of the unsaturated carboxylic acid monomer is less than 5% by weight, even if the pH of the aqueous solution is high, it is insoluble in water.

상기 알칼리 수용성 고분자 에멀젼은 불포화 카르복시산 단량체와 유화중합이 가능한 공단량체를 더 포함하여 중합함으로써 제조되며, 아크릴레이트계 단량체, 메타아크릴레이트계 단량체 및 스티렌계 단량체 중에서 선택된 1종 이상의 단량체 사용한다.  The alkali water-soluble polymer emulsion is prepared by further polymerizing a unsaturated carboxylic acid monomer and a comonomer capable of emulsion polymerization, and using at least one monomer selected from an acrylate monomer, a methacrylate monomer, and a styrene monomer.

상기 아크릴레이트계 단량체는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트, iso-프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, ter-부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 에틸-헥실 아크릴레이트 및 2,2,2-트리플루오로에틸 아크릴레이트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 화합물을 사용한다. The acrylate monomers include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, iso-propyl acrylate, n-butyl acrylate, ter-butyl acrylate, hexyl acrylate, ethyl-hexyl acrylate and 2, One or two or more compounds selected from 2,2-trifluoroethyl acrylate are used.

또한 상기 메타아크릴레이트계 단량체는 메틸 메타아크릴레이트, 에틸 메타아크릴레이트, n-프로필 메타아크릴레이트, iso-프로필 메타아크릴레이트, n-부틸 메타아크릴레이트, ter-부틸 메타아크릴레이트, 헥실 메타아크릴레이트, 에틸-헥실 메타아크릴레이트 및 2,2,2-트리플루오로에틸 메타아크릴레이트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 화합물을 사용한다. In addition, the methacrylate monomers are methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, iso-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, ter-butyl methacrylate, hexyl methacrylate One, two or more compounds selected from ethyl-hexyl methacrylate and 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate are used.

또한 상기 스티렌계 단량체는 스티렌, α-메틸 스티렌 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 화합물을 사용한다. In addition, the styrene-based monomer is used one or two or more compounds selected from styrene, α-methyl styrene.

보다 바람직하게는 알칼리 수용성 고분자 에멀젼은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 사용하는 것이 반사방지막의 제조에 유리하다. More preferably, it is advantageous to manufacture an antireflection film as the alkali water-soluble polymer emulsion uses a compound represented by the following formula (1).

Figure 112012004776359-pat00013
Figure 112012004776359-pat00013

상기 화학식에서, R1은 H, CH3 또는 CH2COOH; R2 및 R3는 각각 H 또는 CH3; R4는 C1 ~ C6 의 알킬기; X는 H, CH3 또는 COOH 이며, 상기 a, b, c는 각 단량체의 중량분율로서 a : b+c 의 비가 0.1 : 0.9 ~ 0.4 : 0.6 범위 내에 값을 가진다. In the above formula, R 1 is H, CH 3 or CH 2 COOH; R 2 and R 3 are each H or CH 3 ; R4 is An alkyl group of C 1 to C 6 ; X is H, CH 3 or COOH, wherein a, b, c are weight fractions of each monomer, and the ratio of a: b + c has a value within the range of 0.1: 0.9 to 0.4: 0.6.

상기 알칼리 수용성 고분자 에멀젼은 입자의 직경이 15 ~ 500nm의 범위에 있는 것이 바람직하며, 30 ~ 200nm의 크기를 갖는 것이 보다 바람직하다. 입자의 크기가 너무 작으면 많은 양의 계면활성제가 사용되어야 하고 유화중합물의 고형분 함량을 높게 할 수 없기 때문에 경제적으로 불리하며, 입자의 크기가 지나치게 크게 되면 이후 다공성 반사방지막을 형성하는데 있어서 기공의 크기가 커지게 되어 빛의 산란에 의한 헤이즈가 발생할 수 있으며 코팅층에 균일하게 기공을 분포시키는데 불리하게 된다. 그러나 입자 크기의 분포에는 크게 제한을 두지 않으므로 반드시 크기가 일정한 단분산 형태일 필요는 없다.The alkali water-soluble polymer emulsion preferably has a diameter of 15 to 500 nm, and more preferably 30 to 200 nm. If the particle size is too small, a large amount of surfactant should be used and it is economically disadvantageous because the solid content of the emulsion polymer cannot be high. If the particle size is too large, the pore size in forming a porous anti-reflection film thereafter. It becomes larger and may cause haze by scattering of light, which is disadvantageous in uniformly distributing pores in the coating layer. However, the distribution of particle size is not so limited, so it is not necessarily a monodisperse form of constant size.

또한 알칼리 수용성 고분자 에멀젼은 중량 평균으로 3,000 ~ 50,000 의 분자량을 갖는 것이 바람직하며, 가장 바람직하기로는 5,000 ~ 30,000 의 중량평균 분자량을 갖는 것이 좋다. 알칼리 수용성 고분자 에멀젼의 중량 평균 분자량을 상기 범위 이하로 만들기 위해서는 많은 양의 사슬이동제를 사용해야 하는데 이 경우 반응의 시간이 매우 오래 걸리며 단량체의 최종 전환율을 높게 유지하는 것이 쉽지 않아 유화물 내에 미반응 단량체가 다량 남아 있게 되는 문제가 있으며, 알칼리 수용성 고분자 에멀젼의 분자량이 지나치게 크게 되면 약알칼리성 수용액으로 이를 제거하여 다공성의 반사방지막을 형성하는데 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라, 고분자 사슬의 용해도 저하로 인해 미처 제거되지 않고 코팅층에 잔류하여 광학 특성을 저하시키는 문제가 있다. In addition, the alkali water-soluble polymer emulsion preferably has a molecular weight of 3,000 to 50,000 in weight average, and most preferably a weight average molecular weight of 5,000 to 30,000. In order to reduce the weight average molecular weight of the alkali water-soluble polymer emulsion below the above range, a large amount of chain transfer agent should be used. In this case, the reaction takes a very long time and it is not easy to maintain a high final conversion rate of the monomer. If the molecular weight of the alkali water-soluble polymer emulsion is too large, it takes a long time to form a porous anti-reflection film by removing it with a weakly alkaline aqueous solution, and the coating layer is not removed due to a decrease in solubility of the polymer chain. There remains a problem of remaining in the optical fiber and deteriorating the optical characteristics.

상기 알칼리 수용성 고분자 에멀젼은 공지된 방법에 의한 유화 중합을 통해 제조할 수 있다. 즉, 반응기에 이온교환수, 음이온성 계면활성제, 중탄산나트륨 및 수용성 중합개시제를 첨가한 후 교반과 함께 반응 개시 온도까지 승온한 후 단량체와 분자량 조절을 위한 사슬이동제가 혼합된 용액을 천천히 반응기 내로 투입한다. 상기 혼합 용액의 투입이 종료된 후 반응을 지속하여 단량체들의 최종 전환율을 증가시킨 후 종이 필터를 이용하여 여과하여 알칼리 수용성 고분자 에멀젼을 제조한다.The alkali water-soluble polymer emulsion may be prepared through emulsion polymerization by a known method. In other words, after adding ion-exchanged water, anionic surfactant, sodium bicarbonate, and water-soluble polymerization initiator to the reactor, the temperature is raised to the reaction start temperature with stirring, and then a solution containing a monomer and a chain transfer agent for molecular weight control is slowly introduced into the reactor. do. After the addition of the mixed solution is completed, the reaction is continued to increase the final conversion of the monomers and then filtered using a paper filter to prepare an alkali water-soluble polymer emulsion.

한편, 본 발명의 반사방지막 제조용 조성물은 상기 알칼리 수용성 고분자 에멀젼 외에도 고분자 라텍스 입자를 포함하며 상기 라텍스 입자는 열처리에 의해 입자들 간의 합체가 일어나 필름을 생성할 수 있다. 또한 필름 형성 후의 고분자 라텍스 필름의 굴절율이 높으면 반사율 저하를 위하여 기공의 비율을 높여야 하는데 이 경우 내마찰성 등의 기계적인 물성이 저하된다. 따라서 일반적인 아크릴레이트 단량체, 메타아크릴레이트 단량체 및 스티렌계 단량체들만으로 구성된 고분자 라텍스 입자를 사용하는 것은 바람직하지 못하다. On the other hand, the anti-reflective coating composition of the present invention comprises a polymer latex particles in addition to the alkali water-soluble polymer emulsion and the latex particles may be a coalescence between the particles by heat treatment to produce a film. In addition, if the refractive index of the polymer latex film after film formation is high, the ratio of pores should be increased in order to reduce the reflectance. In this case, mechanical properties such as friction resistance are reduced. Therefore, it is not preferable to use polymer latex particles composed of only general acrylate monomers, methacrylate monomers and styrene monomers.

분자구조 내에 불소원자를 포함하고 있는 단량체들은 낮은 굴절율을 보이며, 이러한 함불소 단량체를 사용하여 다공성 반사방지막을 형성할 경우 30 ~ 50 부피% 정도의 기공으로도 충분히 낮은 반사율을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 고분자 라텍스 입자는 2,2,2,-트리플루오로에틸 (메타)아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 (메타)아크릴레이트, 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸 (메타)아크릴레이트, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필 (메타)아크릴레이트, 2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부틸 (메타)아크릴레이트, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필 (메타)아크릴레이트, 4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9-트리데카플루오로-2-하이드록시노닐 (메타)아크릴레이트, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-트리데카플루오로옥틸 (메타)아크릴레이트, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-헵타데카플루오로데실 (메타)아크릴레이트, 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로페닐 (메타)아크릴레이트 및 하기 화학식 2 ~ 4 으로 표시되는 화합물 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 함불소 단량체를 선정하여 제조한다. Monomers containing a fluorine atom in the molecular structure has a low refractive index, and when the porous antireflection film is formed using such a fluorine-containing monomer, a sufficiently low reflectance can be obtained even with a pore of about 30 to 50% by volume. Thus, the polymer latex particles of the present invention are 2,2,2, -trifluoroethyl (meth) acrylate, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl (meth) acrylate, 2 , 2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl (meth) acrylate, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl (meth) acrylate, 2,2,3,4 , 4,4-hexafluorobutyl (meth) acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) acrylate, 4,4,5,5,6,6,7,7,8 , 8,9,9,9-tridecafluoro-2-hydroxynonyl (meth) acrylate, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8 -Tridecafluorooctyl (meth) acrylate, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluoro One or two or more selected from decyl (meth) acrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluorophenyl (meth) acrylate and the compound represented by the following formulas (2) to (4): The fluorine-containing monomer is selected and prepared.

Figure 112010021623278-pat00002
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Figure 112010021623278-pat00003
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Figure 112010021623278-pat00004
Figure 112010021623278-pat00004

상기 화학식에서 n은 1 ~ 30 사이의 정수, R은 H 또는 CH3이다. N is an integer of 1 to 30, R is H or CH 3 in the above formula.

필름 형성이 가능한 고분자 라텍스 입자를 제조하는데 있어서 상기 함불소 단량체 이외에 필름의 굴절율이 1.45 이상으로 초과시키지 않는 범위 내에서 다양한 기능성 단량체를 첨가할 수 있다. 이러한 기능성 단량체로는 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 3-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 글리시딜 (메타)아크릴레이트, 2-(디에틸아미노)에틸 (메타)아크릴레이트, 2-에톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-부톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 벤질 (메타)아크릴레이트, 시클로헥실 (메타)아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.In preparing the polymer latex particles capable of forming a film, various functional monomers may be added in a range in which the refractive index of the film does not exceed 1.45 or more in addition to the fluorine-containing monomer. Such functional monomers include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, 2- ( Diethylamino) ethyl (meth) acrylate, 2-ethoxyethyl (meth) acrylate, 2-butoxyethyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, and the like can be used. Can be.

상기 고분자 라텍스 입자는 일반적으로 공지된 방법에 의한 유화중합을 통해 제조할 수 있다. 즉, 이온교환수, 음이온성 계면활성제, 중탄산나트륨 및 분자량 조절을 위한 사슬이동제와 단량체 혼합물을 유화장치를 이용하여 유화한 후 반응기에 투입하고 교반과 함께 반응 개시 온도까지 승온한 후 수용성 개시제를 투입하여 반응을 개시한다. 일정 시간 동안 반응을 지속하여 단량체들의 최종 전환율을 증가시킨 후 종이 필터를 이용하여 여과하여 고분자 라텍스 입자를 얻을 수 있다. The polymer latex particles can be prepared through emulsion polymerization by a generally known method. That is, ion-exchanged water, anionic surfactant, sodium bicarbonate, and a chain transfer agent and a monomer mixture for molecular weight control are emulsified using an emulsifier, and then charged into a reactor, and then heated to the reaction start temperature with stirring, followed by a water-soluble initiator. To initiate the reaction. The reaction may be continued for a certain time to increase the final conversion of the monomers, and then filtered using a paper filter to obtain polymer latex particles.

상기 고분자 라텍스 입자는 직경이 15 ~ 500 nm의 범위에 있는 것이 바람직하며, 30 ~ 300nm의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 입자의 크기가 너무 작으면 많은 양의 계면활성제가 사용되어야 하고 유화 중합물의 고형분 함량을 높게 할 수 없기 때문에 경제적으로 불리하며, 입자의 크기가 지나치게 크게 되면 2단계 이상의 반응이 필요하므로 공정이 복잡해지는 단점이 있으며, 다공성 단일층 반사방지막의 두께를 정밀하게 제어하는 것이 쉽지 않게 된다. 그러나 입자 크기의 분포에는 크게 제한을 두지 않으므로 반드시 크기가 일정한 단분산 형태일 필요는 없다.The polymer latex particles are preferably in the range of 15 to 500 nm in diameter, more preferably in the range of 30 to 300 nm. If the particle size is too small, a large amount of surfactant must be used and it is economically disadvantageous because the solid content of the emulsion polymer cannot be high. If the particle size is too large, the process becomes complicated because two or more steps are required. There is a disadvantage, and it is not easy to precisely control the thickness of the porous monolayer antireflection film. However, the distribution of particle size is not so limited, so it is not necessarily a monodisperse form of constant size.

필름 형성이 가능한 고분자 라텍스 입자의 유리전이온도는 25 ~ 150 ℃ 사이의 값을 갖는 것이 바람직하며 50 ℃ 이상의 값을 갖는 것이 바람직하다. 유리전이온도가 이보다 낮으면 상온에서도 필름의 변형이 일어나 기공이 사라지게 될 위험이 있으며 접촉 시 끈적거림이 느껴지는 문제가 있다. The glass transition temperature of the polymer latex particles that can form a film preferably has a value between 25 and 150 ° C., and preferably has a value of 50 ° C. or more. If the glass transition temperature is lower than this, there is a risk that the pores disappear due to deformation of the film even at room temperature, and there is a problem that the stickiness is felt upon contact.

한편 본 발명은 알칼리 수용성 고분자 에멀젼과 고분자 라텍스 입자로 이루어진 상기 조성물을 기재에 코팅하고 열처리하는 단계, 및 pH 7.0 ~ 12.0 의 알칼리성 용액을 처리하는 단계를 포함하는 다공성 반사방지막의 제조방법을 권리범위로 포함한다. Meanwhile, the present invention provides a method for preparing a porous anti-reflection film comprising coating and heat-treating the composition composed of an alkali-soluble polymer emulsion and polymer latex particles, and treating an alkaline solution having a pH of 7.0 to 12.0. Include.

먼저 상기 알칼리 수용성 고분자 에멀젼과 고분자 라텍스 입자를 혼합하여 반사방지막 코팅 용액을 제조하되, 수용성 고분자 에멀젼과 고분자 라텍스 입자의 혼합비는 특별한 제한이 없으며 코팅 용액 중 알칼리 수용성 고분자 에멀젼의 비율이 높아질수록 기공이 많게 되어 유효 굴절율이 낮은 다공성 코팅층을 형성할 수 있게 된다. 다만, 유리 기재에 코팅하는 경우 특정한 빛의 파장에서 반사율을 0으로 하기 위해서는 코팅층의 굴절율이 1.23 정도가 되도록 조절하는 것이 요구되는 바, 이를 위하여 상기 알칼리 수용성 고분자 에멀젼과 고분자 라텍스 입자의 혼합비를 중량비로 25 : 75 ~ 60 : 40 범위에 조절하는 것이 바람직하다. First, the anti-reflection coating coating solution is prepared by mixing the alkali-soluble polymer emulsion and the polymer latex particles, but the mixing ratio of the water-soluble polymer emulsion and the polymer latex particles is not particularly limited, and the higher the proportion of the alkali-soluble polymer emulsion in the coating solution, the more pores. As a result, it is possible to form a porous coating layer having a low effective refractive index. However, when coating on a glass substrate, it is required to adjust the refractive index of the coating layer to about 1.23 in order to set the reflectance to 0 at a specific wavelength of light. For this purpose, the mixing ratio of the alkali-soluble polymer emulsion and the polymer latex particles is weight ratio. It is preferable to adjust in the range of 25:75 to 60:40.

상기 코팅 용액 중 전체 고형분의 양은 코팅 방법에 의해 조절될 수 있으며, 일반적인 스핀 코팅인 경우 그 회전속도가 1500 ~ 4000 rpm 에서 3 ~ 10 중량% 범위로 조절하는 것이 바람직하며, 코팅 용액 중 고형분의 양과 회전 속도를 적절히 조절하여 단일층 반사방지막의 두께를 조절하는 것이 가능하다. The total amount of solids in the coating solution may be controlled by a coating method, and in the case of general spin coating, the rotational speed is preferably adjusted in the range of 3 to 10 wt% at 1500 to 4000 rpm, and the amount of solids in the coating solution It is possible to adjust the thickness of the single layer antireflection film by appropriately adjusting the rotation speed.

상기 코팅된 반사방지막의 두께는 어느 파장에서 최소의 반사율을 얻기를 원하는가에 의해 결정되며, 예를 들어 코팅층의 두께를 80, 100, 120, 150 nm로 할 경우 각각 400, 490, 590, 735 nm 파장의 빛의 반사가 최소화된다. 일반적으로 상기 두께는 80 ~ 200 nm 범위에 있는 것이 바람직하다. The thickness of the coated anti-reflection film is determined by which wavelength the minimum reflectance is desired to be obtained. For example, when the thickness of the coating layer is 80, 100, 120, or 150 nm, respectively, 400, 490, 590, and 735 nm The reflection of light at the wavelength is minimized. In general, the thickness is preferably in the range of 80 to 200 nm.

다공성 단일층 반사방지막을 형성할 수 있는 기재로서는 일반적인 유리뿐만 아니라, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, PET, 트리아세틸셀룰로오즈 필름과 같은 플라스틱 기재에도 동일한 방법으로 적용할 수 있다. 이들 기재는 자외선-오존 처리 등을 통해 표면을 깨끗하게 하는 것이 요구된다.As a base material which can form a porous monolayer antireflection film, it is applicable not only to general glass but also to plastic base materials, such as polymethylmethacrylate, polycarbonate, polystyrene, PET, and a triacetyl cellulose film, by the same method. These substrates are required to clean the surface through ultraviolet-ozone treatment or the like.

상기 반사방지막 코팅 용액 기개에 코팅하는 방법에는 특별한 제한이 없다. 일반적으로 산업적 응용이 가능한 스핀코팅, 침적코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅 등 기재의 특징에 따라 선택하여 사용할 수 있다.There is no particular limitation on the method of coating the anti-reflection coating solution solution. In general, it can be selected and used according to the characteristics of the substrate, such as spin coating, deposition coating, spray coating, roll coating that can be industrially applied.

다음으로, 코팅된 반사방지막 조성물을 열처리하여 고분자 라텍스 필름을 형성시킨다. 코팅에 의해 형성된 코팅층은 단지 입자들이 쌓여 있는 형태이기 때문에 쉽게 제거될 수 있으므로, 필름 형성이 가능한 고분자 라텍스 입자의 유리전이온도보다 높은 온도에서 열처리 한다. 고분자 라텍스 입자 들이 변형되어 필름을 형성할 수 있다면 열처리 온도나 시간에는 큰 제한이 없다.Next, the coated antireflection film composition is heat treated to form a polymer latex film. Since the coating layer formed by the coating can be easily removed because only the particles are stacked, the film is heat-treated at a temperature higher than the glass transition temperature of the polymer latex particles capable of forming a film. If the polymer latex particles can be deformed to form a film, there is no great limitation on the heat treatment temperature or time.

이후, 상기 열처리된 고분자 라텍스 혼합물 필름으로부터 알칼리 수용성 고분자 에멀젼을 선택적으로 제거하여 다공성의 단일층 반사방지막을 제조한다. 이때 고분자 에멀젼을 선택적으로 제거하기 위하여 사용되는 알칼리성 용액은 pH 7 ~ 12 사이의 염기성을 갖는 것이 필요하며, 보다 바람직하게는 pH 7.5 ~ 10 사이의 염기성을 가지는 것이 좋다. 수용액의 pH를 조절하기 위해서는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아, 트리에틸아민 등을 이용하는 것이 일반적이나 상기 pH 범위로 조절할 수 있다면 특별한 제한은 없다. 알칼리성 용액을 이용하여 다공성의 반사방지층을 형성한 후 증류수로 다시 세정하고 상온에서 건조하여 다공성 반사방지막을 얻을 수 있다. Thereafter, an alkali water-soluble polymer emulsion is selectively removed from the heat treated polymer latex mixture film to prepare a porous single layer anti-reflection film. At this time, the alkaline solution used to selectively remove the polymer emulsion needs to have a basicity of pH 7-12, more preferably pH 7.5-10. In order to adjust the pH of the aqueous solution, it is common to use sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, triethylamine and the like, but there is no particular limitation as long as it can be adjusted within the pH range. After forming a porous antireflection layer using an alkaline solution, it is washed again with distilled water and dried at room temperature to obtain a porous antireflection film.

이하, 본 발명은 다음 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1Example 1

(1) 알칼리 수용성 고분자 에멀젼의 합성 (1) Synthesis of Alkali Water Soluble Polymer Emulsion

온도계 및 원료투입구 등이 부착된 500 mL 3구 플라스크에 3차 증류수 200mL, 중탄산나트륨 0.2g, 도데실 설페이트 나트륨염 0.5g, 나트륨 퍼설페이트 0.3g을 투입하고 자석 교반기를 이용하여 교반하고 오일 항온조내에서 온도를 70℃까지 승온하였다. 여기에 메타아크릴산 15g과 메틸 메타아크릴레이트 35g, 1-옥틸머캅탄 1g를 혼합한 단량체 용액을 실린지 펌프를 이용하여 60mL/hr의 유속으로 반응기내에 투입하였다. 단량체 혼합물의 투입이 종료된 후 6시간 동안 교반한 후 얻어진 유화물을 여과하여 고형분 20 중량%인 알칼리 수용성 고분자 에멀젼의 제조를 완료하였다. 이렇게 얻어진 알칼리 수용성 고분자 에멀젼은 전자현미경 분석 결과 입자의 크기는 50 nm 였으며, 겔크로마토그래피 분석 결과 중량평균 분자량은 16500, 시차주사열량계를 이용하여 분석한 결과 유리전이온도는 135℃ 였다.
Into a 500 mL three-necked flask equipped with a thermometer and a raw material inlet, 200 mL of tertiary distilled water, 0.2 g of sodium bicarbonate, 0.5 g of dodecyl sulfate sodium salt, 0.3 g of sodium persulfate were stirred using a magnetic stirrer, and stirred in an oil chamber. The temperature was raised to 70 ° C. The monomer solution which mixed 15 g of methacrylic acid, 35 g of methyl methacrylate, and 1 g of 1-octyl mercaptans was introduce | transduced into the reactor at the flow rate of 60 mL / hr using the syringe pump. After the completion of the addition of the monomer mixture was stirred for 6 hours, the emulsion obtained was filtered to complete the preparation of an alkali water-soluble polymer emulsion having a solid content of 20% by weight. The particle size of the alkali-soluble polymer emulsion thus obtained was 50 nm, and the weight average molecular weight was 16500 and the glass transition temperature was 135 ° C. as a result of gel chromatography analysis.

(2)필름 형성이 가능한 고분자 라텍스 입자의 합성(2) synthesis of polymer latex particles capable of film formation

2,2,2,-트리플루오로에틸 메타아크릴레이트 5g, 2-하이드록시에틸 메타아크릴레이트 1g 및 1-옥틸머캅탄 0.1g을 중탄산나트륨 0.2g과 도데실 설페이트 나트륨염 1.0g을 3차 증류수 140mL에 넣고, 초음파 유화기를 이용하여 유화한 후 온도계 및 원료 투입구등이 부착된 500mL 3구 플라스크에 투입하고 자석 교반기를 이용하여 교반하면서 오일 항온조 내의 온도를 80℃까지 승온하였다. 여기에 나트륨 퍼설페이트 0.3g을 첨가하여 반응을 개시하였다. 반응 개시 30분 후 2,2,2,-트리플루오로에틸 메타아크릴레이트 45g, 2-하이드록시에틸 메타아크릴레이트 9g 및 1-옥틸머캅탄 0.9g을 도데실 설페이트 나트륨염 0.5g을 3차 증류수 100mL에 넣고 초음파 유화기를 이용하여 유화한 유화액을 실린지 펌프를 이용하여 30mL/hr의 유속으로 반응기내에 투입하였다. 단량체 혼합물의 투입이 종료된 후 6시간 동안 교반한 후 얻어진 유화물을 여과하여 고형분 20 중량%인 고분자 라텍스 입자를 제조하였다. 이렇게 얻어진 고분자 라텍스 입자는 전자현미경 분석 결과 입자의 크기는 45 nm 였으며, 시차주사열량계를 이용하여 분석한 결과 유리전이온도는 65℃ 였다.
5 g of 2,2,2, -trifluoroethyl methacrylate, 1 g of 2-hydroxyethyl methacrylate, and 0.1 g of 1-octyl mercaptan, 0.2 g of sodium bicarbonate and 1.0 g of dodecyl sulfate sodium salt were distilled water It was put into 140 mL, emulsified using an ultrasonic emulsifier, and put into a 500 mL three-necked flask equipped with a thermometer and a raw material inlet, and the temperature in the oil thermostat was raised to 80 ° C. while stirring using a magnetic stirrer. 0.3 g of sodium persulfate was added thereto to initiate the reaction. 30 minutes after the start of the reaction, 45 g of 2,2,2, -trifluoroethyl methacrylate, 9 g of 2-hydroxyethyl methacrylate, and 0.9 g of 1-octyl mercaptan, 0.5 g of dodecyl sulfate sodium salt, and tertiary distilled water The emulsion was emulsified in 100 mL and injected into the reactor at a flow rate of 30 mL / hr using a syringe pump. After the addition of the monomer mixture was stirred for 6 hours, the resulting emulsion was filtered to prepare polymer latex particles having a solid content of 20% by weight. The obtained polymer latex particles had a size of 45 nm as a result of electron microscopy analysis, and the glass transition temperature was 65 ° C. using a differential scanning calorimeter.

(3) 다공성 단일층 반사방지막의 형성(3) Formation of porous monolayer antireflection film

상기 얻어진 알칼리 수용성 고분자 에멀젼(A)와 고분자 라텍스 입자(B)를 각각 5 중량%가 되도록 3차 증류수를 이용하여 희석한 후, A 희석액 3.5 mL와 B 희석액 6.5 mL를 혼합하여 코팅 용액을 제조하였다. 자외선-오존 처리를 통해 표면을 세정한 굴절율 1.52 인 2.5 cm × 2.5 cm 크기의 유리 기재 위에 상기 0.4 mL의 코팅 용액을 2000 rpm의 속도로 35초간 스핀 코팅하여 단일층을 형성하였다. 이후 이를 120 ℃의 온도에서 1시간 동안 열처리하였다. 열처리한 유리 기재 시편을 수산화나트륨을 이용하여 pH가 9.5로 되도록 조절된 수용액상에 담그고 가볍게 흔들어 알칼리 수용성 고분자 에멀젼을 선택적으로 제거하였고, 다량의 증류수를 이용하여 표면을 세정하고 상온에서 건조하여 다공성 단일층 반사방지막을 제조하였다. After diluting the obtained alkali-soluble polymer emulsion (A) and polymer latex particles (B) with tertiary distilled water to 5 wt%, 3.5 mL of A dilution and 6.5 mL of B dilution were mixed to prepare a coating solution. . The 0.4 mL coating solution was spin-coated at a speed of 2000 rpm for 35 seconds on a 2.5 cm × 2.5 cm sized glass substrate with a refractive index of 1.52 cleaned of the surface by UV-ozone treatment to form a single layer. Then it was heat treated at a temperature of 120 ℃ for 1 hour. The heat-treated glass substrate was immersed in an aqueous solution adjusted to pH 9.5 using sodium hydroxide and gently shaken to selectively remove the alkaline water-soluble polymer emulsion. The surface was washed with a large amount of distilled water and dried at room temperature to obtain a porous single A layer antireflection film was prepared.

상기 제조된 다공성 단일층 반사방지막의 투과율은 자외선/가시광선분광기를 이용하여 400 nm ~ 800 nm의 파장을 가지는 가시광선 영역에서 측정하였으며, 반사율은 자외선/가시광선분광기에 절대반사 악세서리를 부착하여 입사각이 5ㅀ 인 가시광선의 거울반사율을 측정하였다. 다공성 단일층 반사방지막의 반사율을 측정할 때는 유리 기재의 뒷면에서 발생하는 반사를 방지하기 위해 유리 기재 시편의 뒷면을 페인트를 이용하여 검은 색으로 칠하였다. 다공성 단일층 반사방지막의 두께와 유효 굴절율은 분광엘립소미터를 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 다공성 단일층 반사방지막의 기공도는 측정된 유효 굴절율로부터 하기 수학식 1을 사용하여 계산하였다. The transmittance of the prepared monolayer antireflection film was measured in the visible light region having a wavelength of 400 nm to 800 nm by using an ultraviolet / visible spectroscope, and the reflectance was attached to the ultraviolet / visible spectroscope by attaching an absolute reflection accessory to the incident angle. The specular reflectance of this 5 가시 visible ray was measured. When measuring the reflectance of the porous monolayer antireflection film, the back side of the glass substrate was painted black using paint to prevent reflection occurring on the back side of the glass substrate. The thickness and effective refractive index of the porous monolayer antireflection film were measured using a spectroscopic ellipsometer, and the results are shown in Table 1 below. Porosity of the porous monolayer antireflection film was calculated using the following Equation 1 from the measured effective refractive index.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112010021623278-pat00005
Figure 112010021623278-pat00005

상기 수학식에서, neff는 다공성 단일층막의 유효굴절율, n은 막을 구성하는 물질의 굴절율을 나타낸다.In the above equation, n eff is the effective refractive index of the porous monolayer film, n is the refractive index of the material constituting the film.

실시예 2 ~ 8Examples 2-8

코팅 용액 중 알칼리 수용성 고분자 에멀젼(A)와 고분자 라텍스 입자(B)의 혼합비가 하기 표 1과 같이 달리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 다공성 단일층 반사방지막을 제조하여 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Except that the mixing ratio of the alkali water-soluble polymer emulsion (A) and the polymer latex particles (B) in the coating solution was changed as shown in Table 1, the porous monolayer antireflection film was prepared in the same manner as in Example 1 to measure physical properties. The results are shown in Table 1 below.

실시예 9Example 9

알칼리 수용성 고분자 에멀젼(A)와 고분자 라텍스 입자(B)를 각각 4 중량%가 되도록 3차 증류수를 이용하여 희석한 후 A 희석액 3.5 mL와 B 희석액 6.5 mL를 혼합하여 코팅 용액을 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 다공성 단일층 반사방지막을 제조하여 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
The alkali-soluble polymer emulsion (A) and the polymer latex particles (B) were diluted with tertiary distilled water to 4 wt%, respectively, except that 3.5 mL of A dilution and 6.5 mL of B dilution were mixed to prepare a coating solution. Was prepared in the same manner as in Example 1 to measure the physical properties of the porous anti-reflection film, the results are shown in Table 1 below.

실시예 10Example 10

알칼리 수용성 고분자 에멀젼(A)와 고분자 라텍스 입자(B)를 각각 6 중량%가 되도록 3차 증류수를 이용하여 희석한 후 A 희석액 3.5 mL와 B 희석액 6.5 mL를 혼합하여 코팅 용액을 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 다공성 단일층 반사방지막을 제조하여 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Except for preparing a coating solution by diluting the alkali water-soluble polymer emulsion (A) and the polymer latex particles (B) with tertiary distilled water to 6 wt%, and then mixing 3.5 mL of A dilution and 6.5 mL of B dilution. Was prepared in the same manner as in Example 1 to measure the physical properties of the porous anti-reflection film, the results are shown in Table 1 below.

실시예 11Example 11

(1) 알칼리 수용성 고분자 에멀젼의 합성 (1) Synthesis of Alkali Water Soluble Polymer Emulsion

온도계 및 원료투입구 등이 부착된 500 mL 3구 플라스크에 3차 증류수 200mL, 중탄산나트륨 0.1g, 도데실 설페이트 나트륨염 0.3g, 나트륨 퍼설페이트 0.3g을 투입하고 자석 교반기를 이용하여 교반하고 오일 항온조내에서 온도를 70℃까지 승온하였다. 여기에 메타아크릴산 15g, 메틸 메타아크릴레이트 25g, 스티렌 10g, 1-옥틸머캅탄 1g를 혼합한 단량체 용액을 실린지 펌프를 이용하여 60mL/hr의 유속으로 반응기내에 투입하였다. 단량체 혼합물의 투입이 종료된 후 6시간 동안 교반한 후 얻어진 유화물을 여과하여 고형분 20 중량%인 알칼리 수용성 고분자 에멀젼의 제조를 완료하였다. 이렇게 얻어진 알칼리 수용성 고분자 에멀젼은 전자현미경 분석 결과 입자의 크기는 75 nm 였으며, 겔크로마토그래피 분석 결과 중량평균 분자량은 12000, 시차주사열량계를 이용하여 분석한 결과 유리전이온도는 125℃ 였다.
Into a 500 mL three-necked flask equipped with a thermometer and a raw material inlet, 200 mL of tertiary distilled water, 0.1 g of sodium bicarbonate, 0.3 g of sodium dodecyl sulfate, 0.3 g of sodium persulfate were added and stirred using a magnetic stirrer. The temperature was raised to 70 ° C. A monomer solution obtained by mixing 15 g of methacrylic acid, 25 g of methyl methacrylate, 10 g of styrene, and 1 g of 1-octyl mercaptan was introduced into the reactor at a flow rate of 60 mL / hr using a syringe pump. After the completion of the addition of the monomer mixture was stirred for 6 hours, the emulsion obtained was filtered to complete the preparation of an alkali water-soluble polymer emulsion having a solid content of 20% by weight. The particle size of the alkali-soluble polymer emulsion thus obtained was 75 nm, and the weight average molecular weight was 12000, and the glass transition temperature was 125 ° C. as a result of gel chromatography analysis.

(2)필름 형성이 가능한 고분자 라텍스 입자의 합성(2) synthesis of polymer latex particles capable of film formation

2,2,2,-트리플루오로에틸 메타아크릴레이트 5g, 2-하이드록시에틸 메타아크릴레이트 1g 및 1-옥틸머캅탄 0.1g을 중탄산나트륨 0.2g과 도데실 설페이트 나트륨염 1.0g을 3차 증류수 140mL에 넣고, 초음파 유화기를 이용하여 유화한 후 온도계 및 원료 투입구등이 부착된 500mL 3구 플라스크에 투입하고 자석 교반기를 이용하여 교반하면서 오일 항온조 내의 온도를 80℃까지 승온하였다. 여기에 나트륨 퍼설페이트 0.3g을 첨가하여 반응을 개시하였다. 반응 개시 30분 후 2,2,2,-트리플루오로에틸 메타아크릴레이트 25g, 하기 화학식 2로 표시된 과불소폴리에테르 화합물의 메타아크릴레이트 유도체(n=6, R=CH3) 20g, 2-하이드록시에틸 메타아크릴레이트 9g 및 1-옥틸머캅탄 0.9g을 도데실 설페이트 나트륨염 0.5g을 3차 증류수 100mL에 넣고 초음파 유화기를 이용하여 유화한 유화액을 실린지 펌프를 이용하여 30mL/hr의 유속으로 반응기내에 투입하였다. 단량체 혼합물의 투입이 종료된 후 6시간 동안 교반한 후 얻어진 유화물을 여과하여 고형분 20 중량%인 고분자 라텍스 입자를 제조하였다. 이렇게 얻어진 고분자 라텍스 입자는 전자현미경 분석 결과 입자의 크기는 80 nm 였으며, 시차주사열량계를 이용하여 분석한 결과 유리전이온도는 55℃ 였다.5 g of 2,2,2, -trifluoroethyl methacrylate, 1 g of 2-hydroxyethyl methacrylate, and 0.1 g of 1-octyl mercaptan, 0.2 g of sodium bicarbonate and 1.0 g of dodecyl sulfate sodium salt were distilled water It was put into 140 mL, emulsified using an ultrasonic emulsifier, and put into a 500 mL three-necked flask equipped with a thermometer and a raw material inlet, and the temperature in the oil thermostat was raised to 80 ° C. while stirring using a magnetic stirrer. 0.3 g of sodium persulfate was added thereto to initiate the reaction. 30 g after the start of the reaction, 25 g of 2,2,2, -trifluoroethyl methacrylate, 20 g of a methacrylate derivative (n = 6, R = CH 3 ) of a perfluoropolyether compound represented by the following Chemical Formula 2, 2- 9 g of hydroxyethyl methacrylate and 0.9 g of 1-octylmercaptan were added 0.5 g of dodecyl sulfate sodium salt to 100 mL of tertiary distilled water, and the emulsion was emulsified using an ultrasonic emulsifier using a syringe pump using a syringe pump. Into the reactor. After the addition of the monomer mixture was stirred for 6 hours, the resulting emulsion was filtered to prepare polymer latex particles having a solid content of 20% by weight. The obtained polymer latex particles had an electron microscope analysis, and the particle size was 80 nm, and the glass transition temperature was 55 ° C. using a differential scanning calorimeter.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112010021623278-pat00006

Figure 112010021623278-pat00006

(3) 다공성 단일층 반사방지막의 형성(3) Formation of porous monolayer antireflection film

상기 얻어진 알칼리 수용성 고분자 에멀젼(A)와 고분자 라텍스 입자(B)를 각각 5 중량%가 되도록 3차 증류수를 이용하여 희석한 후, A 희석액 2.0 mL와 B 희석액 8.0 mL를 혼합하여 코팅 용액을 제조하였다. 자외선-오존 처리를 통해 표면을 세정한 굴절율 1.52 인 2.5 cm × 2.5 cm 크기의 유리 기재 위에 상기 0.4 mL의 코팅 용액을 2000 rpm의 속도로 35초간 스핀 코팅하여 단일층을 형성하였다. 이후 이를 120 ℃의 온도에서 1시간 동안 열처리하였다. 열처리한 유리 기재 시편을 수산화나트륨을 이용하여 pH가 9.5로 되도록 조절된 수용액상에 담그고 가볍게 흔들어 알칼리 수용성 고분자 에멀젼을 선택적으로 제거하였고, 다량의 증류수를 이용하여 표면을 세정하고 상온에서 건조하여 다공성 단일층 반사방지막을 제조하였다. After diluting the obtained alkali-soluble polymer emulsion (A) and polymer latex particles (B) with tertiary distilled water to 5 wt%, respectively, 2.0 mL of A dilution and 8.0 mL of B dilution were mixed to prepare a coating solution. . The 0.4 mL coating solution was spin-coated at a speed of 2000 rpm for 35 seconds on a 2.5 cm × 2.5 cm sized glass substrate with a refractive index of 1.52 cleaned of the surface by UV-ozone treatment to form a single layer. Then it was heat treated at a temperature of 120 ℃ for 1 hour. The heat-treated glass substrate was immersed in an aqueous solution adjusted to pH 9.5 using sodium hydroxide and gently shaken to selectively remove the alkaline water-soluble polymer emulsion. The surface was washed with a large amount of distilled water and dried at room temperature to obtain a porous single A layer antireflection film was prepared.

상기 제조된 다공성 단일층 반사방지막의 투과율은 자외선/가시광선분광기를 이용하여 400 nm ~ 800 nm의 파장을 가지는 가시광선 영역에서 측정하였으며, 반사율은 자외선/가시광선분광기에 절대반사 악세서리를 부착하여 입사각이 5ㅀ 인 가시광선의 거울반사율을 측정하였다. 다공성 단일층 반사방지막의 반사율을 측정할 때는 유리 기재의 뒷면에서 발생하는 반사를 방지하기 위해 유리 기재 시편의 뒷면을 페인트를 이용하여 검은 색으로 칠하였다. 다공성 단일층 반사방지막의 두께와 유효 굴절율은 분광엘립소미터를 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
The transmittance of the prepared monolayer antireflection film was measured in the visible light region having a wavelength of 400 nm to 800 nm by using an ultraviolet / visible spectroscope, and the reflectance was attached to the ultraviolet / visible spectroscope by attaching an absolute reflection accessory to the incident angle. The specular reflectance of this 5 가시 visible ray was measured. When measuring the reflectance of the porous monolayer antireflection film, the back side of the glass substrate was painted black using paint to prevent reflection occurring on the back side of the glass substrate. The thickness and effective refractive index of the porous monolayer antireflection film were measured using a spectroscopic ellipsometer, and the results are shown in Table 1 below.

실시예 12 ~ 15Examples 12-15

코팅 용액 중 알칼리 수용성 고분자 에멀젼(A)와 고분자 라텍스 입자(B)의 혼합비가 하기 표 1과 같이 달리한 것을 제외하고는 상기 실시예 11과 동일하게 다공성 단일층 반사방지막을 제조하여 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Except that the mixing ratio of the alkali water-soluble polymer emulsion (A) and the polymer latex particles (B) in the coating solution was changed as shown in Table 1, the porous monolayer antireflection film was prepared in the same manner as in Example 11 to measure physical properties. The results are shown in Table 1 below.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에서 제조된 고분자 라텍스 입자(B)만을 5 중량%가 되도록 3차 증류수를 이용하여 희석한 후, 상기 희석액 0.4mL 를 유리 기재에 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅, 열처리하여 단일층 막을 제조하였고, 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
After diluting only the polymer latex particles (B) prepared in Example 1 to 5 wt% using tertiary distilled water, 0.4 mL of the diluting solution was coated on a glass substrate in the same manner as in Example 1, followed by heat treatment. A layer film was prepared and the physical properties were measured and the results are shown in Table 1 below.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 11에서 제조된 고분자 라텍스 입자(B)만을 5 중량%가 되도록 3차 증류수를 이용하여 희석한 후, 상기 희석액 0.4mL 를 유리 기재에 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅, 열처리하여 단일층 막을 제조하였고, 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. After diluting only the polymer latex particles (B) prepared in Example 11 to 5 wt% using tertiary distilled water, 0.4 mL of the diluting solution was coated on a glass substrate in the same manner as in Example 1, and heat treated. A layer film was prepared and the physical properties were measured and the results are shown in Table 1 below.

A/B
(mL/mL)
A / B
(mL / mL)
최소반사율
(%)
Reflectance
(%)
최소반사
파장(nm)
Reflection
Wavelength (nm)
평균반사율 (%)Average reflectance (%) 유효
굴절율
available
Refractive index
기공도Porosity 두께
(nm)
thickness
(nm)
실시예 1Example 1 3.5/6.53.5 / 6.5 0.050.05 630630 0.580.58 1.261.26 0.460.46 127127 실시예 2Example 2 1.0/9.01.0 / 9.0 1.751.75 644644 2.272.27 1.411.41 0.080.08 114114 실시예 3Example 3 2.0/8.02.0 / 8.0 0.400.40 655655 1.341.34 1.311.31 0.320.32 126126 실시예 4Example 4 3.0/7.03.0 / 7.0 0.100.10 645645 1.011.01 1.271.27 0.420.42 128128 실시예 5Example 5 4.0/6.04.0 / 6.0 0.060.06 635635 0.640.64 1.211.21 0.580.58 121121 실시예 6Example 6 5.0/5.05.0 / 5.0 0.180.18 555555 0.710.71 1.181.18 0.630.63 119119 실시예 7Example 7 6.0/4.06.0 / 4.0 0.220.22 535535 0.800.80 1.171.17 0.650.65 121121 실시예 8Example 8 7.0/3.07.0 / 3.0 2.042.04 350350 2.362.36 1.121.12 0.770.77 7878 실시예 9Example 9 3.5/6.53.5 / 6.5 0.090.09 435435 0.780.78 1.271.27 0.460.46 105105 실시예 10Example 10 3.5/6.53.5 / 6.5 0.100.10 700700 0.860.86 1.261.26 0.490.49 138138 실시예 11Example 11 2.0/8.02.0 / 8.0 0.500.50 630630 0.990.99 1.321.32 0.240.24 120120 실시예 12Example 12 3.0/7.03.0 / 7.0 0.130.13 630630 0.670.67 1.281.28 0.360.36 124124 실시예 13Example 13 4.0/6.04.0 / 6.0 0.030.03 630630 0.490.49 1.241.24 0.460.46 122122 실시예 14Example 14 5.0/5.05.0 / 5.0 0.120.12 635635 0.580.58 1.191.19 0.580.58 127127 실시예 15Example 15 6.0/4.06.0 / 4.0 0.410.41 635635 0.810.81 1.161.16 0.660.66 125125 비교예 1Comparative Example 1 0/10.00 / 10.0 2.352.35 666666 2.892.89 1.441.44 00 116116 비교예 2Comparative Example 2 0/10.00 / 10.0 1.781.78 615615 2.072.07 1.411.41 00 110110

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 알칼리 수용성 고분자 에멀젼을 포함하는 실시예의 조성물로 제조된 다공성 단일층 반사방지막은 기공을 포함하고 있지 않은 비교예의 반사방지막에 비하여 매우 낮은 유효굴절율과 최소반사율을 가지며, 코팅 용액 중 알칼리 수용성 고분자 에멀젼(A)의 비율을 조절하여 유효 굴절율을 정교하게 조절할 수 있음을 확인할 수 있었다.
As shown in Table 1, the porous monolayer antireflection film prepared from the composition of the embodiment containing the alkali water-soluble polymer emulsion has a very low effective refractive index and minimum reflectance compared to the antireflection film of the comparative example does not contain pores, coating It was confirmed that the effective refractive index can be precisely controlled by adjusting the ratio of the alkali water-soluble polymer emulsion (A) in the solution.

Claims (14)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 불포화 카르복시산 단량체와; 아크릴레이트계 단량체, 메타아크릴레이트계 단량체 및 스티렌계 단량체 중에서 선택된 1종 이상의 단량체가 중합된 하기 화학식 1로 표시되는 알칼리 수용성 고분자 화합물을 포함하는 알칼리 수용성 고분자 에멀젼; 및 함불소 아크릴레이트계 단량체로 제조된 고분자 라텍스 입자를 포함하여 이루어지는 반사방지막 제조용 조성물을 기재에 코팅하고 열처리하는 단계와,
pH 7.0 ~ 12.0 의 알칼리성 용액을 처리하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 반사방지막의 제조방법:
[화학식 1]
Figure 112012046933271-pat00015

상기 화학식 1에서, R1은 H, CH3 또는 CH2COOH; R2 및 R3는 각각 H 또는 CH3, R4는 C1 ~ C6 의 알킬기; X는 H, CH3 또는 COOH 이며, 상기 a, b, c는 각 단량체의 중량분율로서 a : b+c 의 비가 0.1 : 0.9 ~ 0.4 : 0.6 범위 내에 값을 가진다.
Unsaturated carboxylic acid monomers; An alkali-soluble polymer emulsion comprising an alkali-soluble polymer compound represented by the following Chemical Formula 1, in which at least one monomer selected from an acrylate monomer, a methacrylate monomer, and a styrene monomer is polymerized; And coating and heat-treating the antireflection film composition comprising a polymer latex particle made of a fluorine-containing acrylate monomer on a substrate;
Treating alkaline solution with pH 7.0 ~ 12.0
Method for producing a porous antireflection film comprising:
[Formula 1]
Figure 112012046933271-pat00015

In Formula 1, R 1 is H, CH 3 or CH 2 COOH; R 2 and R 3 are each H or CH 3 , and R 4 is a C 1 to C 6 alkyl group; X is H, CH 3 or COOH, wherein a, b, c are weight fractions of each monomer, and the ratio of a: b + c has a value within the range of 0.1: 0.9 to 0.4: 0.6.
제 12 항에 있어서, 상기 조성물의 코팅은 80 ~ 200 nm의 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 반사방지막의 제조방법.
13. The method of claim 12, wherein the coating of the composition is made of a thickness of 80 ~ 200 nm.
제 12 항에 있어서, 상기 반사방지막의 유효 굴절률은 1.20 ~ 1.30 범위에 있는 것을 특징으로 하는 다공성 반사방지막의 제조방법. The method of claim 12, wherein the effective refractive index of the anti-reflection film is in the range of 1.20 ~ 1.30.
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