TWI744919B - 抗反射膜、偏光板及顯示設備 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於具有低反射率偏差及透光率偏差、可同時實現高抗刮性及防污性質、以及可提高顯示設備之螢幕清晰度之抗反射膜;包含彼之偏光板及顯示設備。

Description

抗反射膜、偏光板及顯示設備
本案主張向韓國智慧財產局(Korean Intellectual Property Office)於2019年5月28日提出申請之韓國專利申請案10-2019-0062632號及於2020年5月27日提出申請之韓國專利申請案10-2020-0063618號之權益,彼等之揭示係整體以引用的方式併入本文中。
本發明係關於抗反射膜、偏光板、及顯示設備。
通常,於平面顯示裝置(諸如PDP、LCD等等)中安裝抗反射膜以最小化來自外部之入射光的反射。用於最小化光反射的方法包括將填料(諸如無機細粒等)分散於樹脂中、將其塗布至基材膜上、以及形成不均勻性(unevenness)(抗眩光:AG塗層)之方法;使用藉由在基材膜上形成多個具有不同折射率之層(抗反射;AR塗層)的光干涉(light interference)之方法;或將彼等一起使用之方法等。
其中,在AG塗層之情況下,雖然所反射的光之絕對量與一般硬塗層相當,但藉由利用光散射(透過不均勻性)減少進入眼睛的光量可獲得低反射效果。然而,由於表面不均勻性導致AG塗層的螢幕清晰度降低,近來正進行許多有關AR塗層的研究。
作為使用AR塗層之膜,具有硬塗層(高折射率層)、低反射率塗層等係堆疊於透光基材膜上之多層結構者正在商業化。然而,由於形成多層的方法分別進行形成各層的程序,其缺點在於因弱層間黏著性(界面黏著性)而造成抗刮性降低。因此,先前為了改善包括在抗反射膜中之低折射率層的抗刮性,主要嘗試添加各種奈米尺寸的粒子(例如,矽石、氧化鋁、沸石等)之方法。然而,於使用奈米尺寸粒子之情況,難以同時提高抗刮性並降低低折射層的反射率,且因奈米尺寸粒子之故,低折射率層之表面的防污性質明顯劣化。
並且,已知常用於抗反射膜之透光基材膜具有大的光學性質偏差之限制。
本發明之一目的係提供具有低的反射率偏差(reflectance deviation)及透光率偏差(light transmittance deviation)、可同時實現高的抗刮性(scratch resistance)及防污性質(anti-fouling property)、以及可提高顯示設備之螢幕清晰度(screen sharpness)的抗反射膜。
本發明另一目的係提供包含上述抗反射膜之偏光板(polarizing plate)。
本發明另一目的係提供包含上述抗反射膜且提供高螢幕清晰度之顯示設備。
提供包含透光基材、硬塗層、以及低折射率層之抗反射膜,其中,於反射模式(reflection mode)之X射線繞射(X-ray diffraction)(XRD)圖案中,第一峰出現於2θ值為25至27°,以及第二峰出現於2θ值為46至48°,以及第二峰之強度(P2)對第一峰之強度(P1)的比率(P2/P1)為0.01或更大。
亦提供包含抗反射膜之偏光板。
亦提供包含抗反射膜之顯示設備。
下文,茲更詳細闡述根據本發明具體實施態樣之抗反射膜、偏光板及顯示設備。
如本文所使用,用語「第一」及「第二」係用以解釋各種結構元件,且該等用語僅用以區分一結構元件與另一結構元件。
此外,低折射率層可意指具有低折射率之層,例如,於550 nm之波長的折射率為約1.2至1.8之層。
此外,就特定測量之量x及y而言,當x值改變且根據x值記錄y值時,若出現y之最大值(或極值(extreme value)),則峰(peak)意指該部分(part)。其中,最大值(maximum value)意指周邊部分(peripheral part)的最大之值,而極值(extreme value)意指變化之瞬間速率(instantaneous rate)為0時之值。
此外,中空無機粒子(hollow inorganic particle)意指其中於無機粒子之表面及/或內部存在空的空間(empty space)之粒子。
此外,(甲基)丙烯醯基((meth)acryl)包括丙烯醯基(acryl)及甲基丙烯醯基二者。
此外,(共)聚合物((co)polymer)包括共聚物(copolymer)及同元聚合物(homopolymer)二者。
此外,含氟化合物意指化合物中包含至少一個氟原子之化合物。
此外,光可聚合化合物(photopolymerizable compound)一般指藉由照射光(例如,藉由照射可見光或紫外線)而聚合之聚合物化合物。
根據本發明一實施態樣,提供包含透光基材、硬塗層、以及低折射率層之抗反射膜,其中,於反射模式之X射線繞射(XRD)圖案中,第一峰出現於2θ值(2θ value)為25至27°,以及第二峰出現於2θ值為46至48°,以及第二峰之強度(P2)對第一峰之強度(P1)的比率(P2/P1)為0.01或更大。
本案發明人進行關於抗反射膜之研究,經由實驗確認其中於反射模式之X射線繞射(XRD)圖案中之第一峰出現於2θ值為25至27°且第二峰出現於2θ值為46至48°、以及第二峰之強度(P2)對第一峰之強度(P1)的比率(P2/P1)為0.01或更大的抗反射膜在整個抗反射膜中展現相似反射率及透光率,因此,具有小的反射率偏差及透光率偏差、可同時實現高抗刮性及防污性質、以及具有顯示設備之螢幕清晰度,完成本發明。
抗反射膜在整個膜中具有小的反射率偏差及透光率偏差,因此,可提高顯示設備之螢幕清晰度、以及具有優異抗刮性及高防污性質,因此,可容易應用於顯示設備或偏光板等等之製造方法而無特殊限制。
尤其是,X射線繞射圖案可利用X射線照射模式當中之反射模式計算。
在由根據一實施態樣之抗反射膜獲得的反射模式之X射線繞射(XRD)圖案中,會出現二或更多峰。尤其是,一個峰出現於2θ為25至27°,其定義為第一峰,以及一個峰出現於2θ為46至48°,其定義為第二峰。
因此,第一峰出現於2θ值為25至27°,以及第二峰出現於2θ值為46至48°。此外,第二峰之強度(P2)對第一峰之強度(P1)的比率(P2/P1)為0.01或更大、0.015或更大、0.02至0.1、或0.03至0.09。從而,在整個抗反射膜可展現相似反射率及透光率,因而實現具有低的反射率偏差及透光率偏差、以及具有改良之抗刮性或防污性質之抗反射膜。
由於反射模式之X射線繞射(XRD)圖案中之各峰出現於2θ值為25至27°以及於2θ值為46至48°、以及第二峰之強度(P2)對第一峰之強度(P1)的比率(P2/P1)為0.01或更大,透光基材中之各晶面(crystal face)(100)及(-210)均勻地排列(evenly arranged),因此,包含透光基材之抗反射膜可具有小的反射率偏差。
若於反射模式之X射線繞射圖案中,峰不出現於2θ值為25至27°或峰不出現於2θ值為46至48°,則透光基材中可能無法適當形成(100)或(-210)晶面。
此外,若第二峰之強度(P2)對第一峰之強度(P1)的比率(P2/P1)小於0.01,則抗反射膜之反射率偏差可能大,因此,可見度(visibility)會降低。
並且,入射角(θ)意指X射線照射至特定晶面(crystal plane)時由晶面與X射線所形成之夾角;於x-y平面之x軸為進入之X射線之入射角的2倍(2θ)而x-y平面之y軸為繞射強度之圖中,繞射峰意指第一導數(first derivative)(切線之斜率(gradient of tangent line),dy/dx)為0之點,其中隨著為進入之X射線之入射角的2倍(2θ)之x軸於正向增加時,為繞射強度之y軸對為2θ值之x軸的第一導數(切線之斜率,dy/dx)從正值變化至負值。
第一峰及第二峰之2θ值可由透光基材中之聚合物晶體(polymer crystal)的特殊晶格面距(specific d-spacing)所致,以及第二峰之強度(P2)對第一峰之強度(P1)的比率可由透光基材中之聚合物晶體的大小所致。
具體而言,透光基材中之特殊晶格面距可由在反射模式之XRD圖案中出現的峰之2θ值確認。更具體而言,於Cu標靶(Cu target)及1.54Å之波長(λ)下,透光基材中之(-210)晶面可出現為第二峰,於2θ為46至48°;以及透光基材中之(100)晶面可出現為第一峰,於2θ為25至27°。
此外,透光基材中之聚合物晶體的大小可以第二峰之強度(P2)對第一峰之強度(P1)的比率(P2/P1)出現,以及當強度比率(P2/P1)較高時,透光基材中之聚合物晶體的大小增大,因此,聚合物晶體可以高對準度(high alignment degree)排列於透光基材中。
根據一實施態樣之包括在抗反射膜中之低折射率層可包含黏合劑樹脂(binder resin),以及分散於黏合劑樹脂中之無機奈米粒子。
並且,黏合劑樹脂可包含光可聚合化合物(photopolymerizable compound)之(共)聚合物。形成黏合劑樹脂之光可聚合化合物可包括包含乙烯基基團(vinyl group)或(甲基)丙烯酸酯之單體或寡聚物(oligomer)。具體而言,光可聚合化合物可包括包含1或更多、或2或更多、或3或更多乙烯基基團或(甲基)丙烯酸酯之單體或寡聚物。
作為包含(甲基)丙烯酸酯之單體或寡聚物的具體實例,可提及新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯(pentaerythritol tri(meth)acrylate)、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯(pentaerythritol tetra(meth)acrylate)、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(dipentaerythritol penta(meth)acrylate)、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(dipentaerythritol hexa (meth)acrylate)、三新戊四醇七(甲基)丙烯酸酯(tripentaerythritol hepta(meth)acrylate)、三氯乙烯二異氰酸酯(trilene diisocyanate)、二異氰酸二甲苯酯(xylene diisocyanate)、六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate)、三羥甲丙烷三(甲基)丙烯酸酯(trimethylolpropane tri(meth)acrylate)、三羥甲丙烷聚乙氧基三(甲基)丙烯酸酯(trimethylolpropane polyethoxy tri(meth)acrylate)、三羥甲丙烷三甲基丙烯酸酯(trimethylolpropane trimethacrylate)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycol dimethacrylate)、丁二醇二甲基丙烯酸酯(butanediol dimethacrylate)、甲基丙烯酸六乙酯(hexaethyl methacrylate)、甲基丙烯酸丁酯(butyl methacrylate)或其二或更多種之混合物、或經胺甲酸酯改質之丙烯酸酯寡聚物(urethane modified acrylate oligomer)、環氧化物丙烯酸酯寡聚物(epoxide acrylate oligomer)、醚丙烯酸酯寡聚物(ether acrylate oligomer)、樹枝狀丙烯酸酯寡聚物(dendritic acrylate oligomer)、或其二或更多種之混合物。其中,寡聚物之分子量可為1,000至10,000。
作為包含乙烯基基團之單體或寡聚物的具體實例,可提及二乙烯苯(divinyl benzene)、苯乙烯或對甲基苯乙烯(paramethyl styrene)。
雖然衍生自黏合劑樹脂中之光可聚合化合物的部分之含量未明顯受限,但考慮最終製備之低折射率層或抗反射膜的機械性質,光可聚合化合物之含量可為10wt%至80wt%、15至70wt%、20至60wt%、或30至50wt%。若光可聚合化合物之含量少於10 wt%,則低折射率層之抗刮性或防污性質會明顯劣化,而若其超過80wt%,則反射率會提高。
並且,黏合劑樹脂可進一步包含光可聚合化合物、及包括光反應性官能基之含氟化合物的交聯聚合物。
因包括光反應性官能基之含氟化合物中所含之氟原子的性質之故,抗反射膜與液體或有機物質之相互作用能(interaction energy)會降低,因此轉移至抗反射膜之污染物的量會減少,可防止轉移之污染物留在表面,且可容易移除污染物本身。
此外,形成低折射率層及抗反射膜之方法中,包括光反應性官能基之含氟化合物中所含的反應性官能基可充當交聯,從而提高低折射率層及抗反射膜之物理耐久性、抗刮性及熱安定性。
包括光反應性官能基之含氟化合物中,可包括或取代一或更多光反應性官能基,且光反應性官能基意指能藉由照射光(例如,藉由照射可見光或紫外線)而參與聚合反應之官能基。光反應性官能基可包括各種能藉由照射光而參與聚合反應之官能基,其具體實例可包括(甲基)丙烯酸酯基、環氧基、乙烯基、或硫醇基(thiol group)。
包括光反應性官能基之含氟化合物的重量平均分子量(藉由GPC測量之根據聚苯乙烯換算的重量平均分子量)可為2,000至200,000、較佳為5,000至100,000。
若包括光反應性官能基之含氟化合物的重量平均分子量太小,含氟化合物無法均勻且有效地布置於低折射率層之表面而是位於內部,因此,低折射率層及抗反射膜之表面的防污性質會劣化,且低折射率層及抗反射膜內部之交聯密度會降低,因此諸如整體強度或抗刮性等等之機械性質會劣化。此外,若包括光反應性官能基之含氟化合物的重量平均分子量太高,則低折射率層及抗反射膜之霧度(haze)會提高,或透光率會降低,且低折射率層及抗反射膜之強度亦會劣化。
具體而言,包括光反應性官能基之含氟化合物可為選自由下列所組成之群組中之一或多者:i)經一或更多光反應性官能基取代之脂族化合物或脂環族化合物(alicyclic compound),其中至少一個碳係經一或多個氟原子取代;ii)經一或更多光反應性官能基取代之雜脂族化合物(heteroaliphatic compound)或雜脂環族化合物(heteroalicyclic compound),其中至少一個氫係經氟取代,且至少一個碳係經矽取代;iii)經一或更多光反應性官能基取代之聚二烷基矽氧烷系聚合物(polydialkyl siloxane-based polymer),其中至少一個矽係經一或多個氟原子取代(例如,聚二甲基矽氧烷系聚合物(polydimethylsiloxane-based polymer));以及iv)經一或更多光反應性官能基取代之聚醚化合物,其中至少一個氫係經氟取代。
包含在低折射率層中之黏合劑樹脂可包含光可聚合化合物與包括光反應性官能基之含氟化合物的交聯聚合物(crosslinked polymer)。
以100重量份之衍生自光可聚合化合物之部分為基準計,交聯聚合物可包含1至300重量份、2至250重量份、3至200重量份、5至190重量份、或10至180重量份之衍生自包括光反應性官能基之含氟化合物的部分。包括光反應性官能基之含氟化合物相對於光可聚合化合物的含量係以包括光反應性官能基之含氟化合物的總含量為基準計。若相較於光可聚合化合物過量添加包括光反應性官能基之含氟化合物,則低折射率層可能不具充分耐久性或抗刮性。此外,若包括光反應性官能基之含氟化合物的含量相較於光可聚合化合物為太小,則低折射率層可能不具充分機械性質,諸如防污性質或抗刮性等等。
包括光反應性官能基之含氟化合物可進一步包含矽或矽化合物。即,包括光反應性官能基之含氟化合物內可視情況含有矽或矽化合物,具體而言,包括光反應性官能基之含氟化合物中的矽含量可為0.1至20 wt%。
包括光反應性官能基之含氟化合物中所含的矽或矽化合物之含量可藉由一般已知分析方法(例如ICP(感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma))分析)確認。
包括光反應性官能基之含氟化合物中所含的矽可提高與低折射率層中所含之其他組分的相容性(compatibility),從而防止最終製備之低折射率層中產生霧狀(haze)且提高透明度,以及可改善最終製備之低折射率層或抗反射膜的表面之滑性(slip property)而提高抗刮性。
並且,若包括光反應性官能基之含氟化合物中的矽含量變得太大,則低折射率層或抗反射膜可能不具充分透光率或抗反射性能,而表面之防污性質亦會劣化。
此外,黏合劑樹脂可進一步包含光可聚合化合物、包括光反應性官能基之含氟化合物、及經一或更多反應性官能基取代之聚矽倍半氧烷(polysilsesquioxane)之間的交聯聚合物。
並且,經一或更多反應性官能基取代之聚矽倍半氧烷可因存在於表面之反應性官能基而提高低折射率層之機械性質(例如抗刮性),而且相對於使用先前已知細粒(諸如,矽石、氧化鋁、沸石等等)的情況,其可改善低折射率層之耐鹼性(alkali resistance)、以及改善平均反射率或外觀性質(諸如顏色等等)。
聚矽倍半氧烷(polysilsesquioxane)可寫為(RSiO1.5 )n (其中,n為4至30或8至20),且其可具有各種結構,諸如無規結構(random structure)、梯型(ladder type)、籠形(cage)及部分籠形(partial cage)等等。較佳的,為提高低折射率層及抗反射膜之性質及品質,可使用經一或更多反應性官能基取代之籠形結構之多面體寡聚矽倍半氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxane)作為經一或更多反應性官能基取代之聚矽倍半氧烷。
此外,更佳的,經一或更多反應性官能基取代之籠形結構之多面體寡聚矽倍半氧烷的分子中可包含8至20個矽原子。
此外,籠形結構之多面體寡聚矽倍半氧烷的矽中之至少一者可經反應性官能基取代,且未經反應性官能基取代之矽可經前述之非反應性官能基取代。
由於籠形結構(cage structure)之多面體寡聚矽倍半氧烷的矽原子中之至少一者係經反應性官能基取代,低折射率層及黏合劑樹脂之機械性質可獲改善,以及由於其餘矽原子係經非反應性官能基取代,出現位阻(steric hindrance)而顯著降低矽氧烷鍵(-Si-O-)曝露於外部之頻率或可能性,從而改善低折射率層及黏合劑樹脂之耐鹼性。
於聚矽倍半氧烷取代之反應性官能基可包括選自由下列所組成之群組中之一或更多官能基:醇、胺、羧酸、環氧化物、醯亞胺、(甲基)丙烯酸酯、腈、降莰烯(norbornene)、烯烴(烯丙基(allyl)、環烯基(cycloalkenyl)或乙烯基二甲基矽基(vinyldimethylsilyl)等等)、聚乙二醇、硫醇(thiol)及乙烯基基團,較佳為環氧化物或(甲基)丙烯酸酯。
作為反應性官能基之具體實例,可提及(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸C1-20烷基酯、C3-20環烷基環氧化物、C1-10烷基環烷環氧化物。(甲基)丙烯酸烷基酯意指未與(甲基)丙烯酸酯鍵結之「烷基」的另一部分為鍵結位置,環烷基環氧化物(cycloalkyl epoxide)意指未與環氧化物鍵結之「環烷基」的另一部分為鍵結位置,而烷基環烷環氧化物(alkyl cycloalkane epoxide)意指未與環烷環氧化物鍵結之「烷基」的另一部分為鍵結位置。
並且,除了前文所述之反應性官能基以外,經一或更多反應性官能基取代之聚矽倍半氧烷可進一步包含選自由下列所組成之群組的一或更多非反應性官能基:C1-20直鏈或支鏈烷基、C6-20環己基及C6-20芳基。經一或更多反應性官能基取代之聚矽倍半氧烷中,由於反應性官能基及非反應性官能基係於聚矽倍半氧烷之表面取代,矽氧烷鍵(-Si-O)可位於分子內部而不曝露於外部,從而進一步提高該低折射率層及抗反射膜之耐鹼性及抗刮性。
作為經一或更多反應性官能基取代且具有籠形結構之多面體寡聚矽倍半氧烷(POSS)的實例,可提及經一或更多醇取代之POSS,諸如TMP二醇異丁基POSS(TMP diolIsobutyl POSS)、環己二醇異丁基POSS(cyclohexanediol isobutyl POSS)、1,2-丙二醇異丁基POSS(1,2-propanediolIsobutyl POSS)、八(3-羥基-3-甲基丁基二甲基矽氧基)POSS(octa(3-hydroxy-3 methylbutyldimethylsiloxy) POSS)等等;經一或更多胺取代之POSS,諸如胺基丙基異丁基POSS(aminopropylIsobutyl POSS)、胺基丙基異辛基POSS(aminopropylIsooctyl POSS)、胺基乙基胺基丙基異丁基POSS(aminoethylaminopropyl isobutyl POSS)、N-苯基胺基丙基POSS(N-phenylaminopropyl POSS)、N-甲基胺基丙基異丁基POSS(N-methylaminopropyl isobutyl POSS)、八銨POSS(octaAmmonium POSS)、胺基苯基環己基POSS(aminophenyl cyclohexyl POSS)、胺基苯基異丁基POSS(aminophenyl isobutyl POSS)等等;經一或更多羧酸取代之POSS,諸如順丁烯二酸-環己基POSS(maleamic acid-cyclohexyl POSS)、順丁烯二酸-異丁基POSS (maleamic acid-isobutyl POSS)、八順丁烯二酸POSS(octa maleamic acid POSS)等等;經一或更多環氧化物取代之POSS,諸如環氧基環己基異丁基POSS(epoxy cyclohexyl isobutyl POSS)、環氧基環己基POSS(epoxy cyclohexyl POSS)、環氧丙基POSS(glycidyl POSS)、環氧丙基乙基POSS(glycidylethyl POSS)、環氧丙基異丁基POSS (glycidylisobutyl POSS)、環氧丙基異辛基POSS (glycidylisooctyl POSS)等等;經一或更多醯亞胺取代之POSS,諸如POSS順丁烯二醯亞胺環己基(POSS maleimide cyclohexyl)、POSS順丁烯二醯亞胺異丁基(POSS maleimide isobutyl)等等;經一或更多(甲基)丙烯酸酯取代之POSS,諸如丙烯醯基異丁基POSS(acryloIsobutyl POSS)、(甲基)丙烯醯基異丁基POSS((meth)acryl isobutyl POSS)、(甲基)丙烯酸酯環己基POSS((meth)acrylate cyclohexyl POSS)、(甲基)丙烯酸酯異丁基POSS ((meth)acrylate isobutyl POSS)、(甲基)丙烯酸酯乙基POSS((meth)acrylate ethyl POSS)、(甲基)丙烯醯基乙基POSS((meth)acryl ethyl POSS)、(甲基)丙烯酸酯異辛基POSS((meth)acrylate isooctyl POSS)、(甲基)丙烯醯基異辛基POSS((meth)acryl isooctyl POSS)、(甲基)丙烯醯基苯基POSS((meth)acryl phenyl POSS)、(甲基)丙烯醯基POSS((meth)acryl POSS)、acrylo POSS等等;經一或更多腈基取代之POSS,諸如氰丙基異丁基POSS (cyanopropylIsobutyl POSS)等等;經一或更多降莰烯基取代之POSS,諸如降莰烯基乙基乙基POSS(norbornenyl ethyl ethyl POSS)、降莰烯基乙基異丁基POSS(norbornenyl ethyl isobutyl POSS)、降莰烯基乙基二矽異丁基POSS(norbornenyl ethyl disilanoisobutyl POSS)、參降莰烯基異丁基POSS(trisnorbornenyl isobutyl POSS)等等;經一或更多乙烯基取代之POSS,諸如烯丙基異丁基POSS(allyl isobutyl POSS)、單乙烯基異丁基POSS(monovinylisobutyl POSS)、八環己烯基二甲基矽基POSS (octacyclohexenyldimethylsilyl POSS)、八乙烯基二甲基矽基POSS(octavinyldimethylsilyl POSS)、八乙烯基POSS(octavinyl POSS)等等;經一或更多烯烴取代之POSS,諸如烯丙基異丁基POSS(allylisobutyl POSS)、單乙烯基異丁基POSS(monovinylisobutyl POSS)、八環己烯基二甲基矽基POSS(octacyclohexenyldimethylsilyl POSS)、八乙烯基二甲基矽基POSS(octavinyldimethylsilyl POSS)、八乙烯基POSS(octavinyl POSS)等等;經C5-30 PEG取代之POSS;經一或更多硫醇基取代之POSS,諸如巰丙基異丁基POSS(mercaptopropylIsobutyl POSS)或巰丙基異辛基POSS(mercaptopropylIsooctyl POSS)等等。
光可聚合化合物、包含光反應性官能基之含氟化合物、及經一或更多反應性官能基取代之聚矽倍半氧烷之交聯聚合物可包含,以100重量份之光可聚合化合物為基準計,為0.5至60重量份、1.5至45重量份、3至40重量份、或5至30重量份之經一或更多反應性官能基取代之聚矽倍半氧烷。
若黏合劑樹脂中衍生自經一或更多反應性官能基取代之聚矽倍半氧烷的部分之含量相較於衍生自光可聚合化合物的部分為太小,則會難以充分確保低折射率層之抗刮性。此外,若黏合劑樹脂中衍生自經一或更多反應性官能基取代之聚矽倍半氧烷的部分之含量相較於衍生自光可聚合化合物的部分為太大,則低折射率層或抗反射膜之透明度會劣化,且抗刮性反而會劣化。
並且,根據一實施態樣之包括在抗反射膜中之低折射率層可包含分散於黏合劑樹脂中之無機細微粒子。無機細微粒子意指具有奈米或微米尺寸直徑之無機粒子。
具體而言,無機細微粒子可包括實心無機奈米粒子及/或中空無機奈米粒子。實心無機奈米粒子(solid inorganic nanoparticle)意指直徑為100 nm或更小、其內部不存在空的空間(empty space)之粒子。
此外,中空無機奈米粒子(hollow inorganic nanoparticle)意指直徑為200 nm或更小、在其表面上及/或內部存在空的空間之粒子。
實心無機奈米粒子之直徑可為0.5至100 nm、1至80 nm、2至70 nm或5至60 nm。
中空無機奈米粒子之直徑可為1至200 nm、10至150 nm、20至130 nm、30至110 nm或40至100 nm。
並且,實心無機奈米粒子及中空無機奈米粒子各可在表面上包括一或更多選自由下列所組成之群組的反應性官能基:(甲基)丙烯酸酯基、環氧基、乙烯基及硫醇基。由於實心無機奈米粒子及中空無機奈米粒子各在表面上包括前文所述之反應性官能基,低折射率層可具有較高交聯密度,從而確保進一步改善之抗刮性及防污性質。
作為中空無機奈米粒子,可單獨使用表面上經含氟化合物塗布之奈米粒子,或可與表面上未經含氟化合物塗布之中空無機奈米粒子組合使用。若中空無機奈米粒子之表面係經含氟化合物塗布,表面能可進一步降低,從而進一步提高該低折射率層之耐久性或抗刮性。
作為將含氟化合物塗布於中空無機奈米粒子之表面上的方法,可使用一般已知之粒子塗布方法或聚合方法而無特殊限制,例如,可於水及觸媒存在下使中空無機奈米粒子及含氟化合物進行溶膠-凝膠反應(sol-gel reaction)以經由水解(hydrolysis)及縮合(condensation)反應使含氟化合物結合於中空無機奈米粒子之表面。
中空無機奈米粒子之具體實例可包括中空矽石粒子。中空矽石(hollow silica)可包含於表面取代之官能基,因此其可更容易分散於有機溶劑。可於中空矽石粒子之表面取代的有機官能基之實例無明顯限制,例如,(甲基)丙烯酸酯基、乙烯基、羥基、胺基、烯丙基、環氧基、異氰酸酯基、胺基、或氟等等可於中空矽石之表面上取代。
以100重量份之光可聚合化合物為基準計,低折射率層之黏合劑樹脂可包含10至600重量份、20至550重量份、50至500重量份、100至400重量份、或150至350重量份之無機細粒。若無機細粒過量添加,則因黏合劑含量減少之故,塗膜之抗刮性或抗磨性(abrasion resistance)會劣化。
並且,可藉由將包含光可聚合化合物、包括反應性官能基之含氟化合物、經一或更多反應性官能基取代之聚矽倍半氧烷、及無機細微粒子之光可固化塗覆組成物塗布於透光基材,且光固化塗布之產物而獲得低折射率層。
此外,光可固化塗覆組成物可進一步包含光引發劑。因此,在由前文所述之光可固化塗覆組成物所製備的低折射率層中,會留下光聚合引發劑。
作為光聚合引發劑,可使用已知可用於光可固化樹脂組成物之化合物而無特殊限制,具體而言,可使用二苯基酮系化合物、苯乙酮系化合物、聯咪唑系化合物(biimidazole-based compound)、三𠯤系化合物(triazine-based compound)、肟系化合物(oxime-based compound)或其二或更多者之混合物。
以100重量份之光聚合化合物為基準計,光聚合引發劑之使用含量可為1至100重量份、5至90重量份、10至80重量份、20至70重量份、或30至60重量份。若光聚合引發劑之量太小,會產生於光固化步驟中未固化且留下之材料。若光聚合引發劑之量太大,未反應之引發劑會殘留為雜質或交聯密度會降低,因此所製備之膜的機械性質會劣化,或反射率會顯著提高。
此外,光可固化塗覆組成物可進一步包含有機溶劑。有機溶劑之非限制性實例可包括酮類、醇類、乙酸酯類及醚類、或其二或更多種之混合物。
作為有機溶劑之具體實例,可提及酮類,諸如甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醯丙酮或異丁基酮等等;醇類,諸如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇或三級丁醇等等;乙酸酯類,諸如乙酸乙酯、乙酸異丙酯、或聚乙二醇一甲醚乙酸酯(polyethyleneglycol monomethylether acetate)等等;醚類,諸如四氫呋喃或丙二醇一甲醚(propyleneglycol monomethylether)等等;其二或更多者之混合物。
有機溶劑可於混合光可固化塗覆組成物中所含之各組分時添加,或其可於各組分分散或混合入有機溶劑中並添加時包括於光可固化塗覆組成物中。若光可固化塗覆組成物中之有機溶劑的含量太小,光可固化塗覆組成物之流動性(flowability)會劣化而於最終製備之膜中產生諸如條狀(stripe)之瑕疵。此外,若過量添加有機溶劑,固體含量會減少,因此,無法充分獲致塗層及膜形成,且膜之性質或表面性質會劣化,以及於乾燥及固化程序期間會產生瑕疵。因此,光可固化塗覆組成物可包含有機溶劑以使所包括之組分的總固體含量濃度(total solid content concentration)可成為1 wt%至50 wt%、或2至20 wt%。
並且,就施加光可固化塗覆組成物而言,可使用常用方法及設備而無特殊限制,例如,棒式塗布(bar coating)(諸如Meyer棒(Meyer bar)等)、凹版塗布(gravure coating)、2輥反轉式塗布(2 roll reverse coating)、真空狹縫模具塗布(vacuum slot die coating)、2輥塗布(2 roll coating)等。
在使光可固化塗覆組成物光固化之步驟中,可照射200至400 nm波長之UV或可見光,其中曝光量較佳可為100至4,000 mJ/cm2 。曝光時間無特別限制,可根據所使用之曝光設備、照射光線之波長或曝光量而適當地改變。
此外,在使光可固化塗覆組成物光固化(photocuring)之步驟中,可進行氮驅氣(nitrogen purging)等等以施加氮氣氛條件(nitrogen atmosphere condition)。
作為包括於一實施態樣之硬塗膜中的硬塗層,可使用一般已知之硬塗層而無特殊限制。硬塗層之一實例可包括包含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微粒子的硬塗層。
本領域中一般已知,包括在硬塗層中之光可固化樹脂可為若照射光(諸如UV等)時能引發聚合反應的光可固化化合物之聚合物。具體而言,光可固化樹脂可包括選自由下列所組成之群組的一或多者:反應性丙烯酸酯寡聚物,諸如胺甲酸酯丙烯酸酯寡聚物(urethane acrylate oligomer)、環氧化物丙烯酸酯寡聚物(epoxide acrylate oligomer)、聚酯丙烯酸酯、及聚醚丙烯酸酯;以及多官能丙烯酸酯單體,諸如二新戊四醇六丙烯酸酯、二新戊四醇羥基五丙烯酸酯(dipentaerythritol hydroxy pentaacrylate)、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)、丙氧基化甘油三丙烯酸酯(propoxylated glycerol triacrylate)、三甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯(trimethylpropane ethoxy triacrylate)、1,5-己二醇丙烯酸酯(1,5-hexanediol acrylate)、丙氧基化甘油三丙烯酸酯(propoxylated glycerol triacrylate)、三丙二醇二丙烯酸酯(tripropylene glycol diacrylate)、及乙二醇二丙烯酸酯。
雖然有機或無機細微粒子之粒徑無特殊限制,但例如,有機細粒可具有1至10 μm之粒徑,以及無機細粒可具有1 nm至500 nm、或1 nm至300 nm之粒徑。有機或無機細微粒子之粒徑可界定為體積平均粒徑(volume average particle diameter)。
此外,雖然包括在硬塗膜中之有機或無機細微粒子的具體實例無限制,但例如,該有機或無機細微粒子可為選自由丙烯酸系樹脂、苯乙烯系樹脂、環氧樹脂及耐綸樹脂(nylon resin)所組成之群組的有機細微粒子,或選自由氧化矽(silicon oxide)、二氧化鈦、氧化銦、氧化錫、氧化鋯及氧化鋅所組成之群組的無機細微粒子。
硬塗層之黏合劑樹脂可進一步含有數量平均分子量為10,000或更高、13,000或更高、15,000至100,000、或20,000至80,000之高分子量(共)聚合物。高分子量(共)聚合物可為選自由下列所組成之群組中之一或多者:纖維素系聚合物、丙烯酸系聚合物、苯乙烯系聚合物、環氧化物系聚合物、耐綸系聚合物、胺甲酸酯系聚合物、及聚烯烴系聚合物。
並且,硬塗層之另一實例可包括包含光可固化樹脂之有機聚合物樹脂、以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;吡啶鎓鹽(pyridinium salt);具有1至3胺基之陽離子化合物;陰離子化合物,諸如磺酸系(sulfonic acid base)、硫酸酯系(sulfuric ester base)、磷酸酯系(phorphoric ester base)、膦酸系(phosphonic acid base)等等;兩性化合物(amphoteric compound),諸如胺基酸系或胺基硫酸酯系(amino sulfuric ester-based)化合物等等;非離子化合物(non-ionic compound),諸如亞胺醇系化合物(imino alcohol-based compound)、甘油系化合物(glycerine-based compound)、聚乙二醇系化合物(polyethylene glycol-based compound)等等;有機金屬化合物,諸如包括錫或鈦等之金屬烷氧化物化合物(metal alkoxide compound)等等;金屬螯合物化合物(metal chelate compound),諸如有機金屬化合物之乙醯丙酮鹽;其二或更多種之反應產物或聚合產物;其二或更多種之混合物。此處,四級銨鹽化合物可為在分子中具有一或更多四級銨鹽基團之化合物,以及可使用低分子型或高分子型而無限制。
此外,亦可使用導電性聚合物(conductive polymer)及金屬氧化物細粒作為抗靜電劑。作為導電性聚合物,可提及芳族共軛聚(對伸苯)(aromatic conjugated poly(paraphenylene))、雜環共軛聚吡咯(heterocyclic conjugated polypyrrole)、聚噻吩、脂族共軛聚乙炔(aliphatic conjugated polyacetylene)、含雜原子之共軛聚苯胺、混合型共軛聚(伸苯基伸乙烯)(mixed type conjugated poly(phenylene vinylene))、分子中具有多個共軛鏈之雙鏈型共軛化合物(double chain type conjugated compound)、其中共軛聚合物鏈係接枝至飽和聚合物或與飽和聚合物嵌段聚合之導電性複合物(conductive composite)等等。此外,作為金屬氧化物細粒,可提及氧化鋅、氧化銻、氧化錫、氧化鈰、銦錫氧化物、氧化銦、氧化鋁、摻雜銻之氧化錫、摻雜鋁之氧化鋅等等。
包含光可聚合樹脂之有機聚合物樹脂、以及分散於有機聚合物樹脂之抗靜電劑的硬塗層可進一步包含選自烷氧基矽烷系寡聚物(alkoxy silane-based oligomer)及金屬烷氧化物系寡聚物(metal alkoxide-based oligomer)所組成之群組的一或更多化合物。
雖然烷氧基矽烷系化合物可為本領域常用者,但例如,其可為選自由下列所組成之群組的一或更多化合物: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、甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(methacryloxypropyltrimethoxysilane)、環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(glycidoxy propyl trimethoxy silane)、及環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷(glycidoxy propyl triethoxy silane)。
此外,金屬烷氧化物系寡聚物可藉由包含金屬烷氧化物系化合物之組成物與水的溶膠-凝膠反應(sol-gel reaction)來製備。溶膠-凝膠反應可藉由與前文解釋之烷氧基矽烷系寡聚物的製備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、然後緩慢滴入水來進行溶膠-凝膠反應。此時,考慮反應效率,較佳為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)係控制在3至170之範圍內。
其中,金屬烷氧化物系化合物可為選自由下列所組成之群組的一或更多化合物:四異丙氧化鈦(titanium tetra-isopropoxide)、異丙氧化鋯(zirconium isopropoxide)、及異丙氧化鋁(aluminum isopropoxide)。
包括於根據一實施態樣之硬塗膜中的透光基材可為具有90%或更高之透光率(light transmittance)、以及1%或更低之霧度(haze)的透明膜。
透光基材於300 nm或更大之波長下可具有50%或更高之透射率(transmittance)。透光基材可為其中幾乎不會發生濕氣滲透(moisture permeation)(即,濕氣從高蒸氣壓處移動至低蒸氣壓處)通過該膜之具低透濕性(moisture permeability)的聚合物膜,例如,於溫度為30至40℃且相對濕度為90至100%下,低透濕聚合物膜之透濕性可為50 g/m2 ∙天或更低、30 g/m2 ∙天或更低、20 g/m2 ∙天或更低或15 g/m2 ∙天或更低。若透光基材之透濕性大於50 g/m2 ∙天,濕氣會滲透入抗反射膜,因此於高溫環境下會產生應用該抗反射膜之顯示器劣化。
如前文所述,第一峰及第二峰之2θ值可由透光基材中之聚合物晶體的特殊晶格面距(specific d-spacing)所致,以及第二峰之強度(P2)對第一峰之強度(P1)的比率(P2/P1)可由透光基材中之聚合物晶體的大小所致。
此外,透光基材中之聚合物晶體的特殊晶格面距及大小可與透光基材之製程中的拉伸比(draw ratio)、拉伸溫度(drawing temperature)、及拉伸之後的冷卻速度(cooling speed after drawing)相關,以及其亦可與透光基材之一方向及與該一方向垂直之方向的抗張強度比率(tensile strength rate)相關。
具體而言,透光基材在一方向及在與該一方向垂直之方向上展現不同的抗張強度值,例如,與一方向垂直之方向的抗張強度對一方向之抗張強度的比率可為2或更大、2至30、2.1至20、2.2至10、或2.2至5。
其中,一方向之抗張強度係小於與該一方向垂直之方向的抗張強度。若抗張強度比率小於2,根據抗反射膜之部分的反射率偏差及透光率偏差會大,且會因UV干涉而產生彩虹現象(rainbow phenomenon)。
該一方向之抗張強度可為50至500 Mpa、60至450 Mpa、或70至400 Mpa。
此外,該與該一方向垂直之方向的抗張強度可為50至500 Mpa、60至450 Mpa、或70至400 Mpa。
透光基材可具有於400 nm至800 nm之波長測量為5,000 nm或更大、5,200至50,000 nm、5,400至40,000 nm、5,600至30,000 nm、5,800至20,000 nm、或5,800至10,000 nm之厚度方向延遲(thickness direction retardation) (Rth)。此透光基材之具體實例,可提及單軸拉伸之聚對酞酸乙二酯膜(uniaxially drawn polyethylene terephthalate film)或雙軸拉伸之聚對酞酸乙二酯膜(biaxially drawn polyethylene terephthlate film)。
若透光基材之厚度方向延遲(Rth)小於5,000 nm,根據抗反射膜之部分(the part of the anti-reflective film)的反射率偏差(reflectance deviation)及透光率偏差(light transmittance deviation)會大,且會因UV干涉(interference of UV)而產生彩虹現象。
厚度方向延遲可經由一般已知測量方法及測量設備確認。例如,作為厚度方向延遲之測量設備,可提及AXOMETRICS Inc.所製造之產品AxoScan。
例如,厚度方向延遲(Rth)之計算可藉由:輸入測量裝置中之透光基材膜的折射率值(589 nm),然後於溫度為25℃且濕度為40%下使用590 nm波長之光測量透光基材膜的厚度方向延遲,以及根據厚度方向延遲之測量值(由測量裝置之自動測量(自動計算)所獲得之值)而將其轉換成每10 μm膜厚度之延遲值。此外,透光基材之大小無特殊限制,只要其大於測量裝置台(stage of the measuring device)之側燈部分(sidelight part)(直徑:約1 cm)即可,但其尺寸可為高度76cm、寬度52mm且厚度13 μm。
此外,用以測量厚度方向延遲(Rth)之「透光基材之折射率(589 nm)」值的計算可藉由:形成包含與形成待測量延遲之膜的透光基材相同種類的樹脂膜之未拉伸膜(non-drawn film),然後使用折射率測量設備(由Atagoa Co,. Ltd製造,產品名「NAR-1T SOLID」)、使用589 nm之光源、於23℃之溫度條件之下,使用未拉伸膜作為測量樣本(於待測量之膜為未拉伸膜的情況,可使用膜本身作為測量樣本)來測量測量樣本之平面方向(in-plane direction)(與厚度方向垂直之方向)對於589 nm之光的折射率。
此外,透光基材之材料可為三乙酸纖維素(triacetylcellulose)、環烯烴聚合物(cycloolefin polymer)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚碳酸酯、聚對酞酸乙二酯(polyethylene terephthate)等等。此外,考慮到生產力等等,基底膜之厚度可為10至300 μm,但不限於此。
一實施態樣之抗反射膜展現低反射率,因此,可實現高透光率及優異光學性質。具體而言,抗反射膜於380 nm至780 nm之UV波長範圍的平均反射率可為2.0%或更低、1.6%或更低、1.2%或更低、0.05%至0.9%、0.10%至0.70%、或0.2%至0.5%。
此外,一實施態樣之抗反射膜展現低反射率偏差及透光率偏差,因此可實現優異光學性質。具體而言,抗反射膜之平均反射率偏差可為0.2%p或更低、0.01至0.15%p或0.01至0.1%p。此外,抗反射膜之透光率偏差可為0.2%p或更低、0.01至0.15%p或0.01至0.1%p。
平均反射率偏差意指在抗反射膜中所選定之二或更多個特定點於380至780 nm之UV波長範圍的各平均反射率與平均反射率之平均值之間的差(絕對值)。具體而言,平均反射率偏差之計算可藉由1)選擇抗反射膜中之二或更多個點、2)測量該二或更多個點之各平均反射率、3)計算步驟2)中所測量之平均反射率的算術平均值、以及4)計算各點之平均反射率與步驟3)之算術平均值之間的差(絕對值),因而最終計算二或更多個平均反射率偏差。其中,於二或更多個平均反射率偏差中,最大平均反射率偏差可為0.2%p或更低。
並且,透光率偏差意指在抗反射膜中所選定之二或更多個特定點的各透光率與透光率之平均值之間的差(絕對值),且透光率偏差可以與平均反射率偏差之計算方法相同的方法、但測量透光率代替平均反射率來計算。其中,於二或更多個透光率偏差中,最大透光率偏差可為0.2%p或更低。
根據本發明另一實施態樣,提供包含根據上述實施態樣之抗反射膜的偏光板(polarizing plate)。偏光板可包含偏極片(polarizer)及形成於該偏極片之至少一側的抗反射膜。
此外,根據本發明另一實施態樣,提供偏光板,其包含:偏極片(polarizer);具有10 μm或更小之厚度、置為就該偏極片而相對(oppose around the polarizer)之第二硬塗層(second hard coating layer);以及根據一實施態樣之抗反射膜(anti-reflective film)。
抗反射膜之詳細解釋及其中所包括之組件的詳細解釋及具體實例係如前文所述。
此外,偏光板可使用本領域中已知之結構組件及製備方法來製備,但是,具有10 μm或更小之厚度的第二硬塗層、偏極片及抗反射膜係依序堆疊,例如,偏光板可包括依序堆疊之具有10 μm或更小之厚度的第二硬塗層、偏極片、透光基材、硬塗層、以及低折射率層。
先前已知之偏光板具有其中三乙酸纖維素(triacetyl cellulose)(TAC)膜等係置於偏極片兩側之結構,但三乙酸纖維素膜具有低抗水性(water resistance),因此,其於高溫/高濕度環境下會扭曲,以及會引發諸如漏光(light leak)之瑕疵。
然而,於根據另一實施態樣之偏光板中,具有前文所述性質之透光基材係置於偏極片之一側,以及具有10 μm或更小之厚度的第二硬塗層係置於偏極片之另一側,因此,即使偏光板長時間曝露於高溫高濕度條件下,也可阻擋濕氣轉移至偏極片,因而確保耐久性而無性質或形狀之顯著改變。
此外,由於偏光板使用具有10 μm或更小之厚度的第二硬塗層,因此不只可阻擋濕氣轉移且可如上所述確保耐久性,亦可降低偏光板之總厚度。
具體而言,偏極片、第二硬塗層及透光基材之總厚度可為200 μm或更小。例如,偏極片可具有40 μm或更小、或1至40 μm之厚度,硬塗層可具有10 μm或更小、或1至10 μm之厚度,以及透光基材可具有150 μm或更小之厚度。於該情況下,偏光板及包含該偏光板之顯示器可製得為薄且輕量。
於偏極片之一側上,可置有具有10 μm或更小之厚度的第二硬塗層,以及於另一側上,可置有包括於抗反射膜中之透光基材。透光基材於400 nm至800 nm之波長測量的厚度方向延遲(Rth)為5,000 nm或更大、7,000至50,000 nm、或8,000至40,000 nm。若包括於偏光板中之透光基材之厚度方向延遲(Rth)小於5,000 nm,則根據抗反射膜之部分的反射率偏差及透光率偏差會大,且會因可見光干涉而產生彩虹現象。並且,延遲(retardation)之測量方法及設備係如抗反射膜中所述。
此外,透光基材在一方向及在與一方向垂直之方向上展現不同的抗張強度,例如,與一方向垂直之方向的抗張強度對一方向之抗張強度的比率可為2或更大、3或更大、4至30、或5至20。其中,該一方向之抗張強度係小於該與該一方向垂直之方向的抗張強度。若包括於偏光板中之透光基材之抗張強度比率小於2,則根據抗反射膜之部分(the parts of the anti-reflective film)的反射率偏差及透光率偏差會大,且會因可見光干涉而產生彩虹現象。
具有10 μm或更小之厚度的第二硬塗層可使用本領域中已知之結構組件及製備方法來製備,例如,其可為具有與包括於抗反射膜中之硬塗層相同構造的膜。
並且,偏極片可具有從以許多方向振動而進入之光僅提取(extracting)於一方向振動之光的性質。此性質可藉由以強張力(tension)拉伸(drawing)吸收碘的聚乙烯醇(PVA)而獲致。例如,偏極片可藉由將PVA膜浸於水溶液中使之膨脹、以二色性染料(dichroic dye)染之以對膨脹之PVA膜提供偏極性質(polarization property)、拉伸(stretching)已染之PVA膜以使二色性染料於拉伸方向並排(side by side)排列(arrange),以及校正(correcting)經拉伸之PVA膜的色彩而形成,但不限於此。
聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)無特殊限制,只要其包含聚乙烯醇樹脂或其衍生物即可。其中,可提及聚乙烯甲醛樹脂(polyvinyl formal resin)、聚乙烯縮醛樹脂(polyvinyl acetal resin)等作為聚乙烯醇之衍生物,惟不限於此。並且,可提及偶氮(azo)、蒽醌(anthraquinone)、四𠯤(tetrazin)染料作為二色性染料,但不限於此。此外,可使用偏極片之製備中常用的市售聚乙烯醇膜,例如Kurary Co. Ltd.之P30、PE30、PE60;Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.之M3000、M6000等作為聚乙烯醇膜。
並且,聚乙烯醇膜(惟不限於此)可具有1000至10000或1500至5000之聚合度(polymerization degree)。聚合度符合上述範圍時,分子運動(molecular movement)自由,以及可靈活地達成與碘或二色性染料(dichromic dye)等之混合。
偏光板可用作顯示器(display),例如,液晶顯示裝置(LCD)之上偏光板(upper polarizing plate)。此外,於堆疊結構中,抗反射膜可置於上部分,具體而言,抗反射膜可置於接近顯示裝置之可見側(visible side)。藉由控制抗反射膜以置為接近顯示器之可見側,可阻擋濕氣轉移至偏極片以改善耐久性,同時,可最小化由外部進入之光的反射以改善螢幕之清晰度(sharpness)。
並且,於第二硬塗層及/或透光基材之接觸偏極片的一側上,可進一步包括黏著劑層,此外,於各層之間或於最外部,可進一步包括其他功能層,諸如抗污層(anti-pollution layer)。
例如,置於偏極片各側之第二硬塗層及透光基材可藉由以黏著劑層合而黏附。可使用之黏著劑並無特別限制,只要其為本領域已知即可,例如,可提及水性黏著劑(aqueous adhesive)、單一液體型(mono liquid type)或兩液體型(two liquid type)聚乙烯醇(PVA)黏著劑、聚胺甲酸酯黏著劑(polyurethane adhesive)、環氧樹脂黏著劑(epoxy adhesive)、苯乙烯丁二烯橡膠(styrene butadiene rubber)(SBR)黏著劑、或熱熔黏著劑(hot melt adhesive)等。
根據本發明又另一實施態樣,提供包含前文所述之抗反射膜的顯示設備。雖然顯示設備之具體實例並無限制,但例如,其可為液晶顯示器、電漿顯示設備、有機發光二極體等等。
例如,顯示設備可為包含下列者之液晶顯示設備:一對面向彼此之偏光板;依序堆疊於該一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。
於該顯示設備中,抗反射膜可位於顯示面板之觀看者側或背光之最外表面。
於包含抗反射膜之顯示設備中,抗反射膜可位於該一對偏光板當中相對遠離背光單元之偏光板的一側。
此外,顯示設備可包含顯示面板、位於該面板之至少一側的偏極片、以及位於相對側之抗反射膜。
根據本發明,提供具有低反射率偏差及透光率偏差、可同時實現高抗刮性及防污性質、以及可提高顯示設備之螢幕清晰度的抗反射膜;包含該抗反射膜之偏光板;以及包含該抗反射膜之顯示設備。
將在以下實例中更詳細解釋本發明。然而,該等實例僅呈現作為本發明之例示,本發明之範疇不受其所限。製備例 1 :製備用於形成硬塗層之塗覆溶液
將下表1所述之組分混合以製備用於形成硬塗層之塗覆溶液(B1、B2及B3)。
Figure 02_image001
DPHA:二新戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate) PETA:新戊四醇三丙烯酸酯(pentaerythritol triacrylate) UA-306T:胺甲酸酯丙烯酸酯(urethane acrylate),甲苯二異氰酸酯(toluene diisocyanate)與新戊四醇三丙烯酸酯(pentaerythritol triacrylate)之反應產物(得自Kyoeisha之產品) 8BR-500:光可固化胺甲酸酯丙烯酸酯聚合物(photocurable urethane acrylate polymer)(Mw 200,000,得自Taisei Fine Chemical之產品) IRG-184:引發劑(Irgacure 184,Ciba Company) Tego-270:得自Tego Company之調平劑(leveling agent) BYK350:得自BYK Company之調平劑 IPA:異丙醇 XX-103BQ(2.0 μm 1.515):聚苯乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯之共聚物粒子(得自Sekisui Plastic之產品) XX-113BQ(2.0 μm 1.555):聚苯乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯之共聚物粒子(得自Sekisui Plastic之產品) MA-ST(於MeOH中,30%):大小為10~15 nm之奈米矽石粒子(nanosilica particle)係分散於甲醇的分散液(得自Nissan Chemical之產品)製備例 2-1 :製備用於形成低折射率層之塗覆溶液 (C1)
於MIBK(甲基異丁基酮)之溶劑中稀釋100g之三羥甲丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate) (TMPTA)、283g之中空矽石奈米粒子(直徑範圍:約42 nm至66 nm,得自JSC catalyst and chemicals之產品)、59g之實心矽石奈米粒子(直徑範圍:約12 nm至19 nm)、115g之第一含氟化合物(X-71-1203M,ShinEtsu)、15.5 g之第二含氟化合物(RS-537,DIC)及10g之引發劑(Irgacure 127,Ciba公司),以使固體含量濃度(solid content concentration)成為3 wt%,如此製備用於形成低折射率層之塗覆溶液(光可固化塗覆組成物)。製備例 2-2 :製備用於形成低折射率層之塗覆溶液 (C2)
於MIBK(甲基異丁基酮)之溶劑中稀釋100g之二新戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate) (DPHA)、143g之中空矽石奈米粒子(直徑範圍:約51 nm至72 nm,得自JSC catalyst and chemicals之產品)、29g之實心矽石奈米粒子(直徑範圍:約12 nm至19 nm)、56g之含氟化合物(RS-537,DIC)及3.1g之引發劑(Irgacure 127,Ciba公司),以使固體含量濃度成為3.5 wt%,如此製備用於形成低折射率層之塗覆溶液(光可固化塗覆組成物)。 實施例 1 4 以及比較例 1 4 :抗反射膜之製備
於下表2所述之各透光基材(厚度80 μm)上,用#12 mayer棒塗布上述製備之用於形成硬塗層的各塗覆溶液(B1、B2、B3),然後,於60℃乾燥2分鐘,且UV固化以形成硬塗層(塗層厚度5 μm)。使用H燈泡(H bulb)作為UV燈,且於氮氣氛之下進行固化反應。於固化期間照射之UV量為100mJ/cm2
於硬塗層上,用#4 mayer棒(#4 mayer bar)塗布用於形成低折射率層之各塗覆溶液(C1、C2)至厚度為約110至120 nm,且於40℃乾燥1分鐘並固化。於固化期間,在氮驅氣之下將252mJ/cm2 之UV照射至該乾燥之塗覆溶液。 【表2】
   抗反射膜
透光基材 硬塗層 低折射率層
抗張強度 比率* 厚度方向延遲 (Rth,nm)
實施例1 4.1 9300 塗覆溶液(B1) 塗覆溶液(C1)
實施例2 4.0 9200 塗覆溶液(B2) 塗覆溶液(C1)
實施例3 2.9 9230 塗覆溶液(B2) 塗覆溶液(C1)
實施例4 3.7 9300 塗覆溶液(B3) 塗覆溶液(C1)
實施例5 2.2 5800 塗覆溶液(B1) 塗覆溶液(C2)
比較例1 1.8 3500 塗覆溶液(B3) 塗覆溶液(C1)
比較例2 1.6 3000 塗覆溶液(B2) 塗覆溶液(C1)
比較例3 1.3 3200 塗覆溶液(B2) 塗覆溶液(C1)
比較例4 1.8 1500 塗覆溶液(B1) 塗覆溶液(C2)
*抗張強度比率:透光基材中,與一方向垂直之方向的抗張強度(具有較大值)對一方向的抗張強度(具有較小值)之比率。透光基材之抗張強度係根據JIS C-2318測量。評估 1. 反射模式之 X 射線繞射 (XRD) 的評估
針對實施例及比較例中所獲得之抗反射膜,製備2cm*2cm(寬度*長度)樣本,然後照射1.54 Å波長之Cu-Kα射線以測量反射模式之X射線繞射(XRD)圖案。
具體而言,將樣本固定於於低背景矽夾持器(low background silicon holder)(Bruker CorporationE)上但不升起,以及使用Bruker AXS D4 Endeavor XRD作為測量設備。所使用之電壓及電流分別為40kV及40mA,所使用之光學器件及偵測器如下。 - 主(Primary)(入射光束(incident beam))光學器件(optics):電動發散狹縫(motorized divergence slit),索勒狹縫(soller slit)2.3° - 次(Secondary)(繞射光束(diffracted beam))光學器件:索勒狹縫2.3° - LynxEye偵測器(1D 偵測器)
測量模式(measurement mode)為耦合2θ/θ模式(coupled 2θ/θ mode),使用FDS(固定發散狹縫(Fixed Divergence Slit))0.3°測量2θ為6°至70°之範圍,每0.04°達175秒。
之後,將出現於2θ值為25至27°之峰稱為第一峰,出現於2θ值為46至48°之峰稱為第二峰,以及2θ值分別描述於下表3。此外,計算第二峰之強度(P2)對第一峰之強度(P1)的比率(P2/P1),結果係描述於下表3。
並且,圖1顯示實施例1之抗反射膜的X射線繞射(XRD)圖案。2. 平均反射率之評估
使實施例及比較例中所獲得之各抗反射膜的後側(透光基材之未形成硬塗層的那側)變暗(darkened),然後使用Solidspec 3700(SHIMADZU)之反射率模式(reflectance mode)測量380 nm至780 nm之波長範圍中的平均反射率,且結果係顯示於下表3。3. 平均反射率偏差之評估
針對實施例及比較例中所獲得之各抗反射膜,隨機選擇20點,藉由2.平均反射率之評估之方法測量各點的平均反射率。之後,計算20點之所測量平均反射率的算術平均值。之後,將各點的平均反射率與算術平均值之間的差(絕對值)定義為平均反射率偏差(average reflectance deviation),並計算20點之每一點的各平均反射率偏差。於20個平均反射率偏差當中,最大平均反射率偏差係描述於下表3。4. 透光率偏差之評估
針對實施例及比較例中所獲得之各抗反射膜,隨機選擇20點,以及針對各點測量透光率。
具體而言,使用Solidspec 3700(SHIMADZU)之透射率模式(transmittance mode)測量於380至780 nm之波長範圍的平均透光率。
之後,計算20點之所測量透光率的算術平均值。之後,將各點之透光率與算術平均值之間的差(絕對值)定義為透光率偏差(light transmittance deviation),並計算20點之每一點的各透光率偏差。於20個透光率偏差當中,最大透光率偏差係描述於下表3。5. 透濕性之評估
於溫度為38℃且相對濕度為100%,使用MOCON測試設備(PERMATRAN-W,MODEL 3/61)測量實施例及比較例中所獲得之各抗反射膜的透濕性(moisture permeability)。
Figure 02_image003
根據表3,實施例1至5之抗反射膜展現0.16%p或更低之平均反射率偏差,以及0.08%p之透光率偏差,因此,確認整個抗反射膜之平均反射率及透光率的差異小。然而,不同於實施例1至5之抗反射膜,確認比較例1至4之抗反射膜具有顯著高的平均反射率偏差及透光率偏差。製備例 3 :包括形成於一側之第二硬塗層的偏極片之製備 (1) 用於形成第二硬塗層之塗覆溶液 (A) 的製備
將28g之三羥甲丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate)、2g之KBE-403、0.1g之引發劑KIP-100f、及0.06g之調平劑(Tego wet 270)均勻混合以製備用於形成第二硬塗層之塗覆溶液(A)。(2) 包括形成於一側之第二硬塗層的偏極片之製備
於聚乙烯醇偏極片(polyvinyl alcohol polarizer)(厚度25 μm,製造公司:LG Chem.)之一側,施加厚度為7 μm之用於形成第二硬塗層之塗覆溶液(A),以及在氮驅氣(nitrogen purging)下以500 mJ/cm2 之UV照射經乾燥之塗層,如此製備包括形成於一側之第二硬塗層的偏極片。 實施例 6 10 以及比較例 5 8 :偏光板之製備
如下表4所述,以UV黏著劑將製備例3中所獲得之包括形成於一側之第二硬塗層的偏極片黏附於實施例1至5及比較例1至4中分別獲得之抗反射膜的透光基材上,以製備偏光板。具體而言,偏光板之製備係使抗反射膜之透光基材與偏極片直接接觸,且所製備之偏光板包括依序堆疊之低折射率層、硬塗層、透光基材、偏極片、及第二硬塗層。
Figure 02_image005
評估 1. 平均反射率偏差及透光率偏差之評估
對實施例6至10及比較例5至8,以前文所述之方法測量平均反射率偏差及透光率偏差,結果顯示於下表5。2. 龜裂性質 ( Crack property)
將實施例6至10及比較例5至8之各偏光板切成一側長度為10cm之正方形(square),且接合至TV之玻璃(寬度12cm、高度12cm、厚度0.7mm)的一側,以製備用於評估熱衝擊(thermal shock)之樣本。其中,將偏光板切成使偏極片之MD方向與正方形之一側平行。使裁切樣本垂直立於熱衝擊室(thermal shock chamber)中,以及使溫度從室溫升高至80℃且保持30分鐘,使溫度降至-30℃且保持30分鐘,然後將溫度控制至室溫,其設為一個回合且重複共100回合。之後,以肉眼確認樣本之偏極片之間產生龜裂(crack)以及偏極片之間產生間隙(gap),確認長度為1cm或更大之龜裂的數目,以及結果描述於下表5。
Figure 02_image007
根據表5,確認實施例6至10之偏光板具有0.13%p或更低之平均反射率偏差,以及0.06%p或更低之透光率偏差,因此,整個偏光板之平均反射率及透光率的差異小,以及根據該區域無可見度偏差(visibility deviation)。然而,不同於實施例6至8之偏光板,比較例5至6之偏光板,具有顯著高的平均反射率偏差及透光率偏差,因此可預期根據該區域會明顯出現可見度偏差。
此外,確認於具有低的平均反射率及透光率偏差之實施例6至10中,在100回合重複龜裂試驗中完全未產生龜裂。反之,比較例5至8之偏光板中產生龜裂。
[圖1]顯示實施例1之抗反射膜的X射線繞射(XRD)圖案。

Claims (16)

  1. 一種抗反射膜,其包含 透光基材;硬塗層;以及低折射率層, 其中,於反射模式(reflection mode)之X射線繞射(XRD)圖案中,第一峰出現於2θ值為25至27°,以及第二峰出現於2θ值為46至48°,以及 第二峰之強度(P2)對第一峰之強度(P1)的比率(P2/P1)為0.01或更大。
  2. 如請求項1之抗反射膜,其中,該透光基材於30至40℃之溫度及90至100%之相對濕度下具有50 g/m2 ·天或更低之透濕性(moisture permeability)。
  3. 如請求項1之抗反射膜,其中,該低折射率層包含黏合劑樹脂及分散於該黏合劑樹脂中之無機細微粒子。
  4. 如請求項3之抗反射膜,其中,該黏合劑樹脂包含光可聚合化合物與包括光反應性官能基之含氟化合物之間的交聯聚合物。
  5. 如請求項3之抗反射膜,其中,該無機細微粒子包括選自由下列所組成之群組中之一或多者:具有直徑為0.5至100 nm之實心無機奈米粒子、及具有直徑為1至200 nm之中空無機奈米粒子。
  6. 如請求項1之抗反射膜,其中,該硬塗層包含包括光可固化樹脂之黏合劑樹脂、以及分散於該黏合劑樹脂中之有機或無機細微粒子。
  7. 如請求項6之抗反射膜,其中,該硬塗層之黏合劑樹脂進一步包括具有數量平均分子量為10,000或更高之高分子量(共)聚合物。
  8. 如請求項1之抗反射膜,其中,透光基材具有於400 nm至800 nm之波長測量為5,000 nm或更大之厚度方向延遲(thickness direction retardation)(Rth), 與一方向垂直之方向的抗張強度對一方向之抗張強度的比率為2或更大,以及 該一方向之抗張強度係小於該與該一方向垂直之方向的抗張強度。
  9. 如請求項1之抗反射膜,其中,透光基材為聚對酞酸乙二酯膜。
  10. 如請求項1之抗反射膜,其中,該抗反射膜具有在380 nm至780 nm之波長區中的平均反射率為2.0%或更低。
  11. 如請求項1之抗反射膜,其中,該抗反射膜具有0.2%p或更低之平均反射率偏差(average reflectance deviation),以及0.2%p或更低之透光率偏差(light transmittance deviation)。
  12. 一種偏光板,其包含如請求項1之抗反射膜、以及偏極片(polarizer)。
  13. 一種偏光板,其包含 偏極片;具有10 μm或更小之厚度的第二硬塗層;以及如請求項1之抗反射膜, 其中,該第二硬塗層及該抗反射膜係置為就該偏極片而相對。
  14. 如請求項13之偏光板,其中,該偏極片、該第二硬塗層、及該抗反射膜之總厚度為200 μm或更小。
  15. 如請求項13之偏光板,其中,具有10 μm或更小之厚度的該第二硬塗層係置於該偏極片之一側,而該抗反射膜之透光基材係置於另一側,以及 該透光基材具有於400 nm至800 nm之波長測量為5,000 nm或更大之厚度方向延遲(Rth),以及 該透光基材具有與一方向垂直之方向的抗張強度對一方向之抗張強度的比率為2或更大,以及 該一方向之抗張強度係小於該與該一方向垂直之方向的抗張強度。
  16. 一種顯示設備,其包含如請求項1之抗反射膜。
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