TWI718535B - 抗反射膜、偏光板、及顯示設備 - Google Patents

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徐光錫
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Abstract

本發明係關於具有諸如高抗磨性及抗刮性之機械性質和優異光學性質的抗反射膜、以及包括彼之偏光板及顯示設備。

Description

抗反射膜、偏光板、及顯示設備
相關申請案之相互引用
本申請案主張2018年5月18日於韓國智慧財產局(Korean Intellectual Property Office)申請之韓國專利申請案10-2018-0057299號以及2019年5月13日於韓國智慧財產局申請之韓國專利申請案10-2019-0055866號的申請日之利益，該等申請案全文內容係以引用方式併入本文中。
本發明係關於抗反射膜、偏光板、及顯示設備。
通常，平面顯示裝置(諸如PDP或LCD)配備有抗反射膜以最小化自外部入射之光的反射。用於最小化光之反射的方法包括將填料(諸如無機細粒子)分散於樹脂中且塗布至基材膜上以賦予不平整(抗眩光：AG塗層)之方法；使用藉由在基材膜上形成複數個具有不同折射率之層的光之干擾(抗反射塗層：AR塗層)之方法；混合彼等之方法等等。
其中，在AG塗層之情況下，雖然所反射之光的絕對量與一般硬塗層所反射之光的絕對量相當，但藉由使用經由不平整而散射的光減少進入眼睛之光量可獲得低反射效果。然而，由於AG塗層因表面不平整而具有不良螢幕明銳度，近來已進行許多有關AR塗層的研究。
至於使用AR塗層之膜，其中硬塗層(高折射率率)、低反射塗層等層合於基材膜上之多層結構已商業化。然而，使用慣用AR塗層之膜具有於因來自外部之摩擦、磨擦等而受損或變形的部分之反射率提高，導致可見性降低的缺點。因此，已進行許多研究以獲得即使其表面一部分因外部影響而受損或變形亦不會提高反射率的抗反射膜。
技術問題
本發明之目的意在提供有效地抑制因外部摩擦、磨擦等而受損或變形之部分的反射率提高，同時具有諸如高抗磨性及抗刮性之機械性質和優異光學性質的抗反射膜。
本發明之另一目的意在提供包括上述抗反射膜之偏光板。
本發明之進一步目的意在提供包括上述抗反射膜且提供高螢幕明銳度之顯示設備。技術解決方案
本發明之一態樣係提供包括硬塗層、及滿足下列方程式1之低折射率層的抗反射膜。 [方程式1]
Figure 02_image001
在方程式1中， R0 為於380至780nm之波長範圍中之低折射率層的平均反射率，及 R1 為在進行藉由施加500g負重至鋼絲絨並以33rpm之速度往復十次摩擦低折射率層的表面之摩擦試驗後、以與關於低折射率層之R0 測量方法相同的方式所測量的於380至780nm之波長範圍中的平均反射率。
在本發明另一態樣中，可提供包括上述抗反射膜之偏光板。
在本發明其他態樣中，可提供包括上述抗反射膜之顯示設備。
下文，將更詳細描述根據本發明之具體實例的抗反射膜及包括彼之顯示設備。
如本文所使用，低折射率層可指具有低折射率之層，例如，在380至780nm之範圍的波長或550nm之波長下的折射率為約1.2至1.6之層。
此外，用語(甲基)丙烯酸酯係指包括丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯二者。
此外，光可固化樹脂泛指藉由用光照射，例如，藉由用可見光或紫外光照射而聚合之聚合物樹脂。
此外，氟系化合物係指化合物中含有至少一種氟元素之化合物。
根據本發明一個實施態樣，可提供包括硬塗層、及滿足下列方程式1之低折射率層的抗反射膜。 [方程式1]
Figure 02_image003
在方程式1中， R0 為於380至780nm之波長範圍中之低折射率層的平均反射率，及 R1 為在進行藉由施加500g負重至鋼絲絨並以33rpm之速度往復十次摩擦低折射率層的表面之摩擦試驗後、以與關於低折射率層之R0 測量方法相同的方式所測量的於380至780nm之波長範圍中的平均反射率。
根據本發明一個實施態樣之抗反射膜可有效抑制因外部摩擦、磨擦等而受損或變形之部分的反射率提高。此外，抗反射膜具有諸如高抗磨性及抗刮性之機械性質、和優異的光學性質。因此，當此係用於顯示設備時，因自設備外部入射之光所導致的眩光現象可獲得明顯改善而不使影像品質惡化，以及可有效保護設備之表面免於外部衝擊、刺激等。
更具體而言，低折射率層可滿足上述方程式1。在方程式1中，R0 為於380至780nm之波長範圍中的低折射率層之平均反射率，及R1 為在進行摩擦試驗後於380至780nm之波長範圍中的低折射率層之平均反射率。
摩擦試驗為藉由施加500g負重至鋼絲絨並以33rpm之速度往復十次摩擦低折射率層之表面的試驗。當施加有負重之鋼絲絨係於低折射率層的表面上摩擦時，該低折射率層可能被刮掉而造成部分損壞，或低折射率層可能被壓縮而造成變形，諸如本身厚度變薄。因此，經由方程式1之摩擦試驗前後的平均反射率之變化程度，可評估抑制因外部摩擦、磨擦等而受損或變形之部分的反射率提高之效果。
因該低折射率層抑制反射率提高的效果優異，方程式1之摩擦試驗前後的平均反射率(ΔR)之變化程度可為0.2% p或更低、0.18% p、或0.15% p或更低。由於該低折射率層即使於摩擦試驗後之平均反射率可能無變化，因此平均反射率(ΔR)之變化程度可能為零。
同時，該低折射率層具有優異光學及機械性質，以及在可見光範圍中亦具有低平均反射率，從而有效防止顯示設備的眩光現象。具體而言，於進行低折射率層之摩擦試驗前，於380至780nm之波長範圍中的平均反射率(方程式1中之R0 值)可為0.1至2.0%、0.2至1.9%、或0.3至1.8%。
此外，低折射率層可有效抑制因外部摩擦、磨擦等而受損或變形之部分的反射率提高。具體而言，於進行摩擦試驗後，於380至780nm之波長範圍中的平均反射率(方程式1中之R1 值)可為0.3至2.2%、0.4至2.1%、或0.5至2.0%。
根據一個實施態樣之低折射率層可滿足下列方程式2。 [方程式2]
Figure 02_image005
在方程式2中， b* 0 為如國際照明委員會(International Commission on Illumination)所定義之CIE(L* a* b* )色座標系統中之b* 值；以及 b* 1 為在進行藉由施加500g負重至鋼絲絨並以33rpm之速度往復十次摩擦該低折射率層的表面之摩擦試驗後、以與關於低反射率層之b* 0 測量方法相同的方式所測量的CIE(L* a* b* )色座標系統中之b* 值。因此，經由方程式2之摩擦試驗前後的低折射率層之色彩變化程度，可評估抑制因外部摩擦、磨擦等而受損或變形之部分的色彩變化之效果。
由於該低折射率層抑制色彩變化的效果優異，因此方程式2之摩擦試驗前後的色彩變化程度(△b* )可為1或更低、0.8或更低、或0.5或更低。因低折射率層甚至於摩擦試驗後之色彩可能無變化，故色彩變化程度(△b* )可能為零。
方程式2中之b* 0 值可為低折射率層之初始CIE(L* a* b* )色座標系統中之b* 值，以及，具體而言可為2至-10。於CIE(L* a* b* )色座標系統中，若b* 值為正數，其代表色彩偏黃，而若b* 值為負數，其代表色彩偏藍。因此，低折射率層表現如上述之色座標值，因而可有效防止眩光現象同時原樣傳輸影像，而不改變顯示裝置的影像品質。
此外，低折射率層可有效抑制因外部摩擦(external rubbing)、磨擦(friction)等而受損之部分中的色彩變化。例如，於進行低折射率層之摩擦試驗後的b* 值(方程式2中之b* 1 值)具體而言可為3至-9。
同時，低折射率層可包括黏合劑樹脂。該黏合劑樹脂可包括包含2至4官能(甲基)丙烯酸酯系單體及5或6官能(甲基)丙烯酸酯系單體之多官能(甲基)丙烯酸酯系單體的共聚物。
該2至4官能(甲基)丙烯酸酯系單體於其中心可具有新戊四醇結構，以及其類型可包括但不局限於例如新戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、或其混合物。
具體而言，於其中心具有新戊四醇結構之2至4官能(甲基)丙烯酸酯系單體可以下列化學式1表示。 [化學式1]
Figure 02_image007
在化學式1中， R1 至R4 為羥基、(甲基)丙烯酸(酯)基(meth)acrylate group)、或經取代或未經取代之C1-40 烷氧基，先決條件係其中至少一者為(甲基)丙烯酸(酯)基。
同時，該5或6官能(甲基)丙烯酸酯系單體於其中心可具有二新戊四醇結構，以及其類型可包括但不局限於例如二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、或其混合物。
具體而言，於其中心具有二新戊四醇結構之5或6官能(甲基)丙烯酸酯系單體可以下列化學式2表示。 [化學式2]
Figure 02_image009
在化學式2中， R11 至R16 為羥基、(甲基)丙烯酸(酯)基、或經取代或未經取代之C1-40 烷氧基，先決條件係其中至少一者為(甲基)丙烯酸(酯)基。
根據化學式1及化學式2，因具有新戊四醇結構之2至4官能(甲基)丙烯酸酯系單體的分子量及體積為具有二新戊四醇結構之5或6官能(甲基)丙烯酸酯系單體的大約兩倍大，具有相對大分子量及體積之(甲基)丙烯酸酯和具有相對小分子量及體積之(甲基)丙烯酸酯可最大化共聚物之單位體積內的填充密度，因而，不只可提高交聯度，亦可最小化自由體積。
此外，於2至4官能(甲基)丙烯酸酯系單體及5或6官能(甲基)丙烯酸酯系單體係以9：1至6：4、8.5：1.5至6.5：3.5、或8：2至7：3之重量比經歷交聯聚合時，共聚物之交聯度最大化且含彼等之低折射率層的自由體積最小化。因而，可防止外部摩擦或磨擦所施加之低折射率層的部分中之反射率提高。
藉由以9：1至6：4之重量比交聯聚合2至4官能(甲基)丙烯酸酯及5或6官能(甲基)丙烯酸酯所製成的共聚物在125nm3 體積內之自由體積可為420Å3 或更小。當共聚物在125nm3 體積內之自由體積超過420Å3 時，無法防止因低折射率層之衝擊強度及摩擦損壞所造成的反射率提高。
此外，含該共聚物之低折射率層的交聯度可為85%或更高、85至99%、90至99%、或95至99%。若交聯密度低於85%，低折射率層因外部摩擦、磨擦等而受損或變形之部分的反射率會提高。
低折射率層可進一步包括衍生自含有光反應性官能基之氟系化合物的部分。由於低折射率層之黏合劑樹脂包括含有光反應性官能基之氟系化合物，其可具有較低反射性及經改善之透射係數，以及其進一步可有效抑制因外部摩擦、磨擦等而受損或變形之部分的反射率提高。因而，根據一個實施態樣之抗反射膜的低折射率層可進一步包括多官能(甲基)丙烯酸酯系單體與含有光反應性官能基之氟系化合物之共聚物。
一或更多光反應性官能基可包含或取代於含有光反應性官能基之氟系化合物中，其中光反應性官能基意指能藉由以光照射，例如以可見光或紫外光照射，而參與聚合反應之官能基。光反應性官能基可包括已知能以光照射而參與聚合反應的各種官能基。其具體實例包括(甲基)丙烯酸基、環氧基、乙烯基、及氫硫基。
含有光反應性官能基之氟系化合物可含有1至60重量%、2至50重量%、或3至40重量%之氟。當氟含量少於1重量%時，氟組分未充分布置於低折射率層之表面上，因而該表面的滑動性質會降低。當氟含量超過60重量%時，低折射率層之抗刮性惡化，以及會發生因外部摩擦所造成的反射率提高。
含有光反應性官能基之氟系化合物可進一步包括矽或矽化合物。即，含有光反應性官能基之氟系化合物可視情況於其中含有矽或矽化合物。具體而言，含有光反應性官能基之氟系化合物中的矽含量可為0.1至20重量%、0.5至18重量%、或1至15重量%。含有光反應性官能基之氟系化合物中所含之矽可防止低折射率層上產生霧度以及用以加強透明度。同時，若含有光反應性官能基之氟系化合物中的矽含量太大，低折射率層之耐鹼性會降低。
含有光反應性官能基之氟系化合物之重量平均分子量(藉由GPC方法測量之關於聚苯乙烯之重量平均分子量)可為2000至200,000、3000至180,000、或4000至170,000。若含有光反應性官能基之氟系化合物的重量平均分子量低於2000，氟組分未充分布置於低折射率層之表面上，因而該表面的滑動性質會降低。此外，若氟系化合物之重量平均分子量高於200,000，低折射率層之抗刮性惡化且因外部摩擦、磨擦等而受損或變形之部分的反射率會提高。此外，因含有光反應性官能基之氟系化合物與其他組分之間的相容性降低，於製備低折射率層時未獲致均勻分散，因而最終產品之內部結構或表面性質會惡化。
具體而言，含有光反應性官能基之氟系化合物包括：i)其中至少一光反應性官能基係經取代及至少一個氟係取代至少一個碳之脂族化合物或脂族環狀化合物；ii)其中至少一光反應性官能基係經取代、至少一個氫係經氟取代，及至少一個碳係經矽取代之雜脂族(heteroaliphatic)化合物或雜脂族環狀化合物；iii)其中至少一光反應性官能基係經取代及至少一個氟係取代至少一個矽之聚二烷基矽氧烷系聚合物(例如，聚二甲基矽氧烷系聚合物)；iv)其中至少一光反應性官能基係經取代及至少一個氫係經氟取代之聚醚化合物；或i)至iv)中之二或更多者的混合物或其共聚物。
該低折射率層含有以100重量份之共聚物為基準計為0.1至50重量份、0.3至40重量份、或0.5至30重量份之含有光反應性官能基之氟系化合物。當含有光反應性官能基之氟系化合物的含量相對於共聚物為少於0.1重量份時，低折射率層之表面滑動性質會降低，而當該含量多於50重量份時，抗刮性會降低或因外部摩擦、磨擦等而受損或變形之部分的反射率會提高。
同時，該低折射率層包括黏合劑樹脂，以及二或更多種分散於該黏合劑樹脂中且具有不同粒徑之中空無機粒子。
該二或更多種具有不同粒徑之中空無機粒子包括以動態光散射(DLS)測量具有40nm至60nm之粒徑的中空無機粒子及具有65nm至100nm之粒徑的中空無機粒子。
當二或更多種不同類型之具有不同粒徑之中空無機粒子包括於低折射率層中時，具有相對小粒徑之中空無機粒子係配置在具有相對大粒徑之中空無機粒子之間以最佳化中空無機粒子之布置，因而可防止因外部摩擦或磨擦所致之反射率提高，同時，確保諸如抗磨性及抗刮性之物理性質。此外，抗反射膜可加強顯示設備之螢幕明銳度以及亦展現優異機械性質。
低折射率層中所含之中空無機粒子為其中具有中空部分的細粒子，以及因該中空部分含有折射率為1.0之空氣，其可具有約1.20至1.40之低折射率。當該等粒子係包括於低折射率層時，即使該中空無機粒子本身的密度高，該低折射率層之折射率亦可控制為低折射率，以及可獲致由其產生的低反射率。
一種具有具有40nm至60nm之粒徑的中空無機粒子和一種具有65nm至100nm之粒徑的中空無機粒子之間的重量比可為7：3至3：7、6：4至4：6、或6.5：4.5至5：5。若未滿足上述重量比，中空無機粒子之布置會被擾亂，以及低折射率層之平均反射率會因外部摩擦或磨擦而提高。
該二或更多種具有不同粒徑之中空無機粒子可包括一種具有至少40nm至60nm、42至60nm、或45至60nm之粒徑的中空無機粒子，及一種具有65nm至100nm、65nm至95nm、或65nm至90nm之粒徑的中空無機粒子。若中空無機粒子之粒徑小於40nm，低折射率層之折射率會提高，因而反射率會提高，而若粒徑大於100nm，低折射率層之強度會變弱從而降低抗刮性。
一種具有40nm至60nm之粒徑的中空無機粒子之平均粒徑與一種具有65nm至100nm之粒徑的中空無機粒子之平均粒徑之間的平均粒徑差可為5nm至60nm、7nm至40nm、或8nm至30nm。若平均粒徑差過小或過大，低折射率層因外部摩擦、磨擦等而受損或變形之部分的反射率會提高。
該二或更多種中空無機粒子之含量以100重量份之黏合劑樹脂為基準計可為30至500重量份、50至450重量份、或60至400重量份。若該二或更多種中空無機粒子之含量少於30重量份，低折射率層之反射率會提高，而若含量多於500重量份，因黏合劑樹脂之含量降低而會使抗刮性降低，或因外部摩擦、磨擦等而受損或變形之部分的反射率會提高。
另一方面，各中空無機奈米粒子在其表面上可含有一或更多選自由下列所組成之群組的反應性官能基：(甲基)丙烯酸基、環氧基、乙烯基、及氫硫基。由於各中空無機奈米粒子在其表面上含有上述反應性官能基，低折射率層可具有較高交聯度，因而可有效抑制因外部摩擦、磨擦等而受損或變形之部分的反射率提高，此外，可確保進一步改善之抗刮性及防污性質。
中空無機粒子之表面可經氟系化合物塗布。於中空無機粒子之表面經氟系化合物塗布時，表面能可進一步降低，從而可進一步改善低折射率層之耐久性及抗刮性。作為將氟系化合物塗布至中空無機粒子之表面的方法，可使用習知之粒子塗布方法、聚合法等而無特別限制，例如，可於水及觸媒存在下對中空無機粒子及氟系化合物進行溶膠-凝膠反應以經由水解及縮合而將氟系化合物結合至中空無機粒子之表面。
中空無機粒子之具體實例包括中空矽石粒子。中空矽石可包括取代於表面上之預定官能基以更容易分散於有機溶劑中。可取代於中空矽石粒子之表面上的有機官能基之實例無特別限制，及例如，(甲基)丙烯酸基、乙烯基、羥基、胺基、烯丙基、環氧基、羥基、異氰酸基、胺基、氟等可取代於中空矽石之表面上。
低折射率層可具有1.2至1.55、1.25至1.45、或1.3至1.43之折射率。
另一方面，低折射率層之具體實例可包括：包括含有2至4官能(甲基)丙烯酸酯系單體及5或6官能(甲基)丙烯酸酯系單體之多官能(甲基)丙烯酸酯系單體的共聚物之黏合劑樹脂；及二或更多種分散於該黏合劑樹脂中且具有不同粒徑之中空無機粒子。
此外，由於2至4官能(甲基)丙烯酸酯系單體及5或6官能(甲基)丙烯酸酯系單體係以9：1至6：4、8.5：1.5至6.5：3.5、或8：2至7：3之重量比經歷交聯聚合，共聚物之交聯度最大化以及含彼等之低折射率層的自由體積可最小化。因而，可防止外部摩擦或磨擦所施加之低折射率層的部分中之反射率提高。
一種具有具有40nm至60nm之粒徑的中空無機粒子和一種具有65nm至100nm之粒徑的中空無機粒子之間的重量比可為7：3至3：7、6：4至4：6、或6.5：4.5至5：5。若未滿足該重量比，中空無機粒子之布置會被擾亂，以及低折射率層之平均反射率會因外部摩擦或磨擦而提高。
低折射率層可藉由將包括共聚物及無機粒子之光可固化塗覆組成物塗布於預定基材上並光聚合經塗布之產物而獲得。基材之具體類型及厚度無特別限制，以及可使用已知用於生產低折射率層或抗反射膜之基材而無特別限制。
同時，可使用常用於塗布光可固化塗覆組成物之方法及設備而無特別限制。例如，可使用棒塗法，諸如Mayer棒塗法等、凹版塗布法、2輥反轉式塗布(2-roll reverse coating)法、真空縫模塗布法等。
於光聚合光可固化塗覆組成物之步驟中，可照射紫外光或波長為200nm至400nm之可見光，以及曝光量較佳為100至4000mJ/cm2 。曝光時間無特別限制，以及可視所使用之曝光設備、所照射光之波長、或曝光量而適當地變動。此外，於光聚合光可固化塗覆組成物之步驟中，可進行氮吹洗等以施加氮氣氛條件。
抗反射膜於380nm至780nm之波長範圍中可具有低於3%、2.5%或更低、或2%或更低之平均反射率。
另一方面，作為硬塗層，可使用本技術中習知的硬塗層而無特別限制。硬塗層之一實例可為包括含有光可固化樹脂之黏合劑樹脂以及分散在該黏合劑樹脂中之有機或無機細粒子的硬塗層。
上述低折射率層可形成於硬塗層之一側，以及另外的功能層可進一步包括於該低折射率層與該硬塗層之間。
光可固化樹脂為藉由以光照射，例如如前述以可見光或紫外光照射而聚合之聚合物樹脂，以及其實例可包括選自下列中之至少一者：由下列所組成之反應性丙烯酸酯寡聚物群組：胺甲酸酯丙烯酸酯寡聚物、環氧化物丙烯酸酯寡聚物、聚酯丙烯酸酯、及聚醚丙烯酸酯；及由下列所組成之多官能丙烯酸酯單體群組：二新戊四醇六丙烯酸酯、二新戊四醇羥基五丙烯酸酯、新戊四醇四丙烯酸酯、新戊四醇三丙烯酸酯、三亞甲基丙基三丙烯酸酯(trimethylene propyl triacrylate)、丙氧基化三丙烯酸甘油酯、三甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、丙氧基化三丙烯酸甘油酯、三丙二醇二丙烯酸酯、及乙二醇二丙烯酸酯。
有機或無機細粒子之粒徑無特殊限制，但例如，有機細粒子可具有1至10μm之粒徑，以及無機細粒子可具有1nm至500nm、或1nm至300nm之粒徑。
此外，硬塗層中所含之有機或無機細粒子的具體實例無限制，但例如，有機或無機細粒子可為由丙烯酸系樹脂、苯乙烯系樹脂、環氧樹脂、及耐綸樹脂所構成之有機細粒子，或由氧化矽、二氧化鈦、氧化銦、氧化錫、氧化鋯、及氧化鋅所構成之無機細粒子。
另一方面，作為硬塗膜之另一實例，可提及包括光可固化樹脂之黏合劑樹脂及分散於該黏合劑樹脂中之抗靜電劑的硬塗層。
抗靜電劑可為四級銨鹽化合物、傳導性聚合物、或其混合物。此處，四級銨鹽化合物可為在分子中具有一或更多個銨鹽基之化合物，以及可使用低分子型或高分子型而無限制。此外，作為傳導性聚合物，可使用低分子型或高分子型而無限制，以及其類型可為本發明所屬之技術領域中慣用者，因而傳導性聚合物無特別限制。
包括光可聚合樹脂之黏合劑樹脂及分散於該黏合劑樹脂中之抗靜電劑的硬塗層可進一步包括至少一種選自由烷氧基矽烷系寡聚物及金屬烷氧化物系寡聚物所組成之群組的化合物。
烷氧基矽烷系寡聚物可為相關技術中慣用者，但較佳的，可為至少一種選自由下列所組成之群組的化合物：四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基丙烯醯氧丙基甲氧基矽烷、環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、及環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷。
此外，金屬烷氧化物系寡聚物可經由包括金屬烷氧化物系化合物之組成物和水的溶膠-凝膠反應來製備。溶膠-凝膠反應可藉由與上述用於製備烷氧基矽烷系寡聚物的方法相似之方法進行。然而，由於金屬烷氧化物系化合物會與水迅速反應，可藉由在有機溶劑中稀釋金屬烷氧化物系化合物，然後於其中緩慢滴入水之方法來進行溶膠-凝膠反應。
此時，考慮反應效率等，金屬烷氧化物系化合物對水之莫耳比(以金屬離子為基準計)較佳係調整為在3至170之範圍內。
此處，金屬烷氧化物系化合物可為至少一種選自由下列所組成之群組的化合物：四異丙氧化鈦、異丙氧化鋯、及異丙氧化鋁。
另一方面，抗反射膜可進一步包括結合至硬塗層另一表面的基材。該基材可為透光率為90%或更高且霧度為1%或更低之透明膜。此外，該基材之材料可為三乙酸纖維素、環烯烴聚合物、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚對酞酸乙二酯等。此外，考慮生產力等因素，該基材膜之厚度可為10至300μm，但不局限於此。
更具體而言，抗反射膜可進一步包括於400nm至800nm之波長下所測量的厚度方向之阻滯性(Rth)為3000nm或更大、5000nm或更大、或5000nm至20,000nm的光透射基材。
此種光透射基材之具體實例包括單軸拉伸聚對酞酸乙二酯膜及雙軸拉伸聚對酞酸乙二酯膜。
當抗反射膜包括於400nm至800nm之波長下所測量的厚度方向之阻滯性為波長3000nm或更大、5000nm或更大、或5000nm至20,000nm的光透射基材時，因可見光干擾所造成的彩虹現象相較於使用阻滯性低於3000nm之情況可減少。
厚度方向之阻滯性可藉由眾所周知之測量方法及測量設備確認。例如，厚度方向之阻滯性可使用由AXOMETRICS, Inc.所製造之商標名為「AxoScan」等的測量設備測定。
例如，厚度方向之阻滯性可藉由下述測定：將光透射基材膜之折射率(589nm)值輸入測量設備，然後在25℃之溫度及40%之濕度的條件下藉由使用波長為590nm之光測量光透射基材膜的厚度方向阻滯性；以及將如此測定之厚度方向阻滯性的測量值(根據測量設備之自動測量(自動計算)所測量的值)轉換成每10μm之膜厚度的阻滯性值。此外，作為測量樣本之光透射基材的大小無特別限制，只要其大於測量設備台之光測量單元(直徑：約1 cm)即可。然而，樣本可為長度76mm、寬度52mm、且厚度13μm之大小。
厚度方向阻滯性之測量中所使用的「光透射基材之折射率(589nm)」值可藉由下述測定：形成未拉伸膜，包括與用於形成待測量阻滯性之膜的光透射基材相同種類之樹脂膜；然後藉由使用折射率測量設備(由Atago Co., Ltd.製造，商標名為「NAR-1T SOLID」)作為測量設備，於589nm之光源及23℃之溫度條件下，測量該作為測量樣本之未拉伸膜(於待測量之膜為未拉伸膜的情況下，該膜可直接用作測量樣本)的測量樣本之平面內方向(與厚度方向垂直之方向)對於589nm之光的折射率。
根據本發明另一實施態樣，可提供包括抗反射膜之偏光板。偏光板可包括偏光膜及形成於該偏光膜之至少一側的抗反射膜。
偏光膜之材料及生產方法無特別限制，以及可使用本技術中已知的慣用材料及生產方法。例如，偏光膜可為聚乙烯醇偏光膜。
保護膜可提供於偏光膜與抗反射膜之間。保護膜之實例可包括但不局限於COP(環烯烴聚合物)為主之膜、壓克力(acrylic)為主之膜、TAC(三乙酸纖維素)為主之膜、COC(環烯烴共聚物)為主之膜、及PNB(聚降莰烯)為主之膜。
於保護膜中，於抗反射膜之生產中用於形成單一塗層之基材可以原樣使用。偏光膜及抗反射膜可藉由黏著劑諸如水性黏著劑或非水性黏著劑層合。
根據本發明另一實施態樣，可提供包括上述抗反射膜之顯示設備。顯示設備之具體實例無限制，及例如，其可為液晶顯示器(LCD)、電漿顯示器、或有機發光二極體(OLED)顯示器。
在一實例中，顯示設備包括：一對面向彼此的偏光板；依序堆疊於該對偏光板之間的薄膜電晶體、濾色片、及液晶單元；以及背光單元。
在顯示設備中，抗反射膜可提供於顯示面板之觀看者側或背光側的最外表面。
於包括抗反射膜之顯示設備中，該抗反射膜可位於該對偏光板當中、偏光板之相對遠離背光單元的一表面。
顯示設備可包括顯示面板、提供於該面板之至少一表面上的偏光膜、及提供於相對表面且與該偏光膜之面板接觸的抗反射膜。有利效果
根據本發明，可提供抑制因外部摩擦、磨擦等而受損或變形之部分的反射率提高同時具有諸如高抗磨性及抗刮性之機械性質和優異的光學性質之抗反射膜，包括該抗反射膜之偏光板，以及包括該抗反射膜之顯示設備。
下文，茲以實例方式更詳細說明本發明。然而，該等實例僅供舉例說明目的，不希望本發明之範圍受該等實例限制。＜ 製備例 1 至 3 ：硬塗層 1＞ 製備例 1
將30g之新戊四醇三丙烯酸酯、2.5g之高分子量共聚物(BEAMSET 371，Arakawa Corporation，環氧丙烯酸酯，分子量：40,000)、20g之甲基乙基酮、及0.5g之調平劑(Tego Wet 270)均勻混合。然後，將2g之折射率為1.525的丙烯酸-苯乙烯共聚物樹脂細粒子(體積平均粒度：2μm，由Sekisui Plastic製造)添加至該混合物以製備硬塗層組成物。
用#10 Mayer棒將如此獲得之硬塗層組成物塗布至三乙酸纖維素膜，並於90℃下乾燥一分鐘。該經乾燥產物係用150mJ/cm2 之紫外光照射，以製備具有4μm之厚度的硬塗層。製備例 2
用#10 Mayer棒將製備例1之硬塗層組成物塗布於具有80μm之厚度及10,000nm之阻滯性的PET膜上，並於60℃下乾燥一分鐘。
該經乾燥產物係用150mJ/cm2 之紫外線照射，以製備具有4μm之厚度的硬塗層。製備例 3
用#10 Mayer棒將KYOEISHA鹽型之抗靜電硬塗溶液(固體含量：50重量%，產品名：LJD-1000)塗布於三乙酸纖維素膜上，並於90℃下乾燥一分鐘。
然後該經乾燥產物係用150mJ/cm2 之紫外線照射，以製備具有約5μm之厚度的硬塗層。＜ 實施例 1 至 6 ：製備抗反射膜 ＞ 實施例 1
以100重量份之新戊四醇三丙烯酸酯(PETA)與二新戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)之混合黏合劑(PETA：DPHA之重量比為7：3)為基準計，100重量份之中空矽石奈米粒子(直徑：約50至60nm，由JGC Catalyst and Chemicals製造)、12重量份之氟系化合物(RS-907，DIC)、及13.4重量份之引發劑(Irgacure 127，Ciba)係於MIBK(甲基異丁基酮)溶劑中稀釋，以使固體內容物濃度變成3重量%以製備光可固化塗覆組成物。
用#4 Mayer棒將該光可固化塗覆組成物塗布至製備例1之硬塗膜成厚度約110至120nm，並於60℃下乾燥且固化一分鐘以製備抗反射膜。
於固化時，於氮吹洗下將252mJ/cm2 之紫外光照射至該經乾燥塗層。實施例 2
以100重量份之新戊四醇三丙烯酸酯(PETA)與二新戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)之混合黏合劑(PETA：DPHA之重量比為6：4)為基準計，150重量份之中空矽石奈米粒子(直徑範圍：約50至60nm，由JGC Catalyst and Chemicals製造)、100重量份之實心矽石奈米粒子(直徑：約15nm)、16重量份之氟系化合物(RS-90，DIC)、及8重量份之引發劑(Irgacure 127，Ciba)於MIBK(甲基異丁基酮)溶劑中稀釋，以使固體內容物濃度變成3.5重量%以製備光可固化塗覆組成物。
用#4 Mayer棒將該光可固化塗覆組成物塗布至製備例1之硬塗膜成厚度約110至120nm，於60℃下乾燥及固化一分鐘以製備抗反射膜。
於固化時，於氮吹洗下將252mJ/cm2 之紫外光照射至該經乾燥塗層。實施例 3
以100重量份之新戊四醇三丙烯酸酯(PETA)與二新戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)之混合黏合劑(PETA：DPHA之重量比為7：3)為基準計，350重量份之中空矽石奈米粒子(直徑範圍：約50至60nm，由JGC Catalyst and Chemicals製造)、100重量份之實心矽石奈米粒子(直徑：約13nm)、30重量份之氟系化合物(F477，DIC)、及37重量份之引發劑(Irgacure 127，Ciba)於MIBK(甲基異丁基酮)溶劑中稀釋，以使固體內容物濃度變成3.0重量%以製備光可固化塗覆組成物。
用#4 Mayer棒將該光可固化塗覆組成物塗布至製備例2之硬塗膜成厚度約110至120nm，於60℃下乾燥及固化一分鐘以製備抗反射膜。
於固化時，於氮吹洗下將252mJ/cm2 之紫外光照射至該經乾燥塗層。實施例 4
以100重量份之新戊四醇三丙烯酸酯(PETA)與二新戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)之混合黏合劑(PETA：DPHA之重量比為6：4)為基準計，400重量份之中空矽石奈米粒子(直徑：約50至60nm，由JGC Catalyst and Chemicals製造)、120.1重量份之實心矽石奈米粒子(直徑：約14nm)、41重量份之氟系化合物(RS-537，DIC)、及22.2重量份之引發劑(Irgacure 127，Ciba)於MIBK(甲基異丁基酮)溶劑中稀釋，以使固體內容物濃度變成3.3重量%以製備光可固化塗覆組成物。
用#4 Mayer棒將該光可固化塗覆組成物塗布至製備例3之硬塗膜成厚度約110至120nm，於60℃下乾燥及固化一分鐘以製備抗反射膜。
於固化時，於氮吹洗下將252mJ/cm2 之紫外光照射至該經乾燥塗層。實施例 5
以100重量份之新戊四醇三丙烯酸酯(PETA)與二新戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)之混合黏合劑(PETA：DPHA之重量比為7：3)為基準計，323.5重量份之中空矽石奈米粒子(直徑：約60至70nm，由JGC Catalyst and Chemicals製造)、125重量份之實心氧化鋯奈米粒子(直徑：約15nm)、29.4重量份之氟系化合物(RS-90，DIC)、及17.6重量份之引發劑(Irgacure 127，Ciba)於MIBK(甲基異丁基酮)溶劑中稀釋，以使固體內容物濃度變成3.2重量%以製備光可固化塗覆組成物。
用#4 Mayer棒將該光可固化塗覆組成物塗布至製備例3之硬塗膜成厚度約110至120nm，於60℃下乾燥及固化一分鐘以製備抗反射膜。
於固化時，於氮吹洗下將252mJ/cm2 之紫外光照射至該經乾燥塗層。實施例 6
以100重量份之三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)為基準計，45重量份之第一中空矽石奈米粒子(DLS測量直徑：58.2nm)、78重量份之第二中空矽石奈米粒子(DLS測量直徑：66.7nm)、71重量份之實心矽石奈米粒子(直徑：約15nm)、23重量份之氟系化合物(RS-90，DIC)、及25重量份之引發劑(Irgacure 127，Ciba)於MIBK(甲基異丁基酮)溶劑中稀釋，以使固體內容物濃度變成3.1重量%以製備光可固化塗覆組成物。
用#4 Mayer棒將該光可固化塗覆組成物塗布至製備例1之硬塗膜成厚度約110至120nm，於60℃下乾燥及固化一分鐘以製備抗反射膜。於固化時，於氮吹洗下將252mJ/cm2 之紫外光照射至該經乾燥塗層。實施例 7
以100重量份之新戊四醇三丙烯酸酯(PETA)及二新戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)之混合黏合劑(PETA：DPHA之重量比為8：2)為基準計，55重量份之第一中空矽石奈米粒子(DLS測量直徑：58.2nm)、90重量份之第二中空矽石奈米粒子(DLS測量直徑：66.7nm)、71重量份之實心矽石奈米粒子(直徑：約15nm)、25重量份之氟系化合物(RS-90，DIC)、及15重量份之引發劑(Irgacure 127，Ciba)於MIBK(甲基異丁基酮)溶劑中稀釋，以使固體內容物濃度變成3.1重量%以製備光可固化塗覆組成物。
用#4 Mayer棒將該光可固化塗覆組成物塗布至製備例3之硬塗膜成厚度約110至120nm，於60℃下乾燥及固化一分鐘以製備抗反射膜。
於固化時，於氮吹洗下將252mJ/cm2 之紫外光照射至該經乾燥塗層。＜ 比較例 1 至 6 ：製備抗反射膜 ＞ 比較例 1
以與實施例1相同方式製備抗反射膜，但只使用新戊四醇三丙烯酸酯(PETA)而不使用混合黏合劑。比較例 2
以與實施例2相同方式製備抗反射膜，但新戊四醇三丙烯酸酯(PETA)和二新戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)係以5：5之重量比混合。比較例 3
以與實施例3相同方式製備抗反射膜，但新戊四醇三丙烯酸酯(PETA)和二新戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)係以4：6之重量比混合。比較例 4
以與實施例4相同方式製備抗反射膜，但新戊四醇三丙烯酸酯(PETA)和二新戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)係以2：8之重量比混合。比較例 5
以與實施例5相同方式製備抗反射膜，但只使用二新戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)而不使用混合黏合劑。比較例 6
以與實施例6相同方式製備抗反射膜，但只使用123重量份之中空矽石奈米粒子(DLS測量直徑：58.2nm)代替45重量份之第一中空矽石奈米粒子(DLS測量直徑：58.2nm)和78重量份之第二中空矽石奈米粒子(DLS測量直徑：66.7nm)。評估 1. 摩擦試驗前後之反射率升高測量
藉由將500g負重施加至#0000級鋼絲絨並以33rpm之速度往復十次，對其中未形成硬塗層及實施例及比較例中所獲得之抗反射膜的低折射率層之表面進行暗化處理以防止光透射，以及進行摩擦低折射率層之表面的摩擦試驗。然後，測量於摩擦試驗前後之抗反射膜的低折射率層之平均反射率。
具體而言，於進行摩擦試驗前，對該未形成硬塗層及低折射率層之表面進行暗化處理以防止光透射，然後使用SolidSpec 3700(UV-VIS分光光度計，SHIMADZU)之反射率模式測量於380nm至780nm之波長範圍中的平均反射率。結果於下表1中顯示為「R0 」。
然後，於進行摩擦試驗之後，以與關於低折射率層之R0 測量方法相同的方式測量平均反射率，結果於下表1中顯示為「R1 」。
此外，計算R0 與R1 之間的差，以及於摩擦試驗前後之反射率的變化程度於下表1中顯示為「△R」。2. 測量色座標值 (b* )
藉由將500g負重施加至#0000級鋼絲絨並以33rpm之速度往復十次，對其中未形成硬塗層及實施例及比較例中所獲得之抗反射膜的低折射率層之表面進行暗化處理以防止光透射，以及進行摩擦低折射率層之表面的摩擦試驗。摩擦試驗前後，使用SolidSpec 3700(UV-VIS分光光度計，SHIMADZU)之反射率模式測量平均反射率。然後，使用UV-2401PC色彩分析程式測量低折射率層之色座標值(b* )。
具體而言，於摩擦試驗前，測量低折射率層之色座標值，結果於下表1中顯示為「b* 0 」。之後，於進行摩擦試驗後，以如低折射率層之b* 0 測量相同的方式測量色座標值，結果於下表1中顯示為「b* 1 」。此外，計算b* 0 與b* 1 之間的差，以及於摩擦試驗前後之色座標值的變化程度於下表1中顯示為「Δb* 」。3. 測量抗刮性
於將負重施加至#0000級鋼絲絨並以27rpm之速度往復十次的時摩擦實施例及比較例中所獲得之低折射率層的表面。
然後測量由肉眼觀察產生一或更少刮痕(1 cm或更小)時的最大負重，結果示於下表1。4. 測量防污性質
防污性質係藉由使用黑筆在實施例及比較例中所獲得之抗反射膜的表面上畫長度為5 cm之直線，以及確認以抹布(wiper)擦洗該抗反射膜時擦除該直線所需的擦洗動作次數而測量。結果係示於下表1。 ＜測量標準＞ O：擦除直線所需之摩擦動作次數為10或更少。 △：擦除直線所需之摩擦動作次數為11至20。 X：擦除直線所需之摩擦動作次數為多於20。
Figure 02_image011
如表1所示，確認於實施例1至7中，於摩擦試驗前後之平均反射率的變化程度(△R)為0.02% p或更低，以及於摩擦試驗前後之色彩的變化程度(△b* )為0.3或更低，因此，相較於比較例1至6，有效抑制因摩擦試驗而受損/變形之部分的反射率提高及色彩變化，因而可見性優異。

Claims (14)

  1. 一種抗反射膜，其包含硬塗層，及滿足下列方程式1之低折射率層：
    Figure 108116910-A0305-02-0035-1
     在方程式1中，R0為於380至780nm之波長範圍中之該低折射率層的平均反射率，R1為在進行藉由施加500g負重至鋼絲絨並以33rpm之速度往復十次摩擦該低折射率層的表面之摩擦試驗後、以與關於該低折射率層之R0測量方法相同的方式所測量的於380至780nm之波長範圍中的平均反射率，及△R為R0與R1之差值，為於摩擦試驗前後之於380至780nm之波長範圍中之該低折射率層的平均反射率之變化程度，其中，該低折射率層包含黏合劑樹脂，以及該黏合劑樹脂包含含有2至4官能(甲基)丙烯酸酯系單體及5或6官能(甲基)丙烯酸酯系單體之多官能(甲基)丙烯酸酯系單體的共聚物，且該2至4官能(甲基)丙烯酸酯系單體與該5或6官能(甲基)丙烯酸酯系單體之間的重量比為9：1至6：4。
  2. 如申請專利範圍第1項之抗反射膜，其中 方程式1中之R0值為0.1至2.0%。
  3. 如申請專利範圍第1項之抗反射膜，其中方程式1中之R1值為0.3至2.2%。
  4. 如申請專利範圍第1項之抗反射膜，其中該低折射率層滿足下列方程式2：
    Figure 108116910-A0305-02-0036-2
     在方程式2中，b* 0為如國際照明委員會(International Commission on Illumination)所定義之CIE(L*a*b*)色座標系統中之b*值，b* 1為在進行藉由施加500g負重至鋼絲絨並以33rpm之速度往復十次摩擦該低折射率層的表面之摩擦試驗後、以與關於該低折射率層之b* 0測量方法相同的方式所測量的CIE(L*a*b*)色座標系統中之b*值，以及△b*為b* 0與b* 1之差值，為於摩擦試驗前後之該低折射率層之該CIE(L*a*b*)色座標系統中之b*值的變化程度。
  5. 如申請專利範圍第4項之抗反射膜，其中方程式2中之b* 0值為2至-10。
  6. 如申請專利範圍第4項之抗反射膜，其中方程式2中之b* 1值為3至-9。
  7. 如申請專利範圍第1項之抗反射膜，其中該低折射率層包含黏合劑樹脂，以及二或更多種分散於該黏合劑樹脂中且具有不同粒徑之中空無機粒子。
  8. 如申請專利範圍第7項之抗反射膜，其中該二或更多種具有不同粒徑之中空無機粒子包括：一種具有以動態光散射(Dynamic Light Scattering，DLS)測量為40nm至60nm之粒徑的中空無機粒子，及一種具有以動態光散射(DLS)測量為65nm至100nm之粒徑的中空無機粒子。
  9. 如申請專利範圍第8項之抗反射膜，其中具有40nm至60nm之粒徑的中空無機粒子與具有65nm至100nm之粒徑的中空無機粒子之間的重量比為7：3至3：7。
  10. 如申請專利範圍第1項之抗反射膜，其中該低折射率層包含包括含有2至4官能(甲基)丙烯酸酯系單體及5或6官能(甲基)丙烯酸酯系單體之多官能(甲基)丙烯酸酯系單體的共聚物之黏合劑樹脂，及二或更多種分散於該黏合劑樹脂中且具有不同粒徑之中空無機粒子。
  11. 如申請專利範圍第10項之抗反射膜，其中所包括之該2至4官能(甲基)丙烯酸酯系單體及該5或6官能(甲基)丙烯酸酯系單體之重量比為9：1至6：4，以及該二或更多種具有不同粒徑之中空無機粒子包括重量比為7：3至3：7之該具有40nm至60nm之粒徑的中空無機粒子及該具有65nm至100nm之粒徑的中空無機粒子。
  12. 如申請專利範圍第1項之抗反射膜，其中該抗反射膜進一步包含於400nm至800nm之波長下所測量的厚度方向之阻滯性(Rth)為3000nm或更大的光透射基材。
  13. 一種偏光板，其包含如申請專利範圍第1項之抗反射膜。
  14. 一種顯示設備，其包含如申請專利範圍第1項之抗反射膜。
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