Защищающая от отпечатков пальцев покровная композиция и использующая ее пленка
Изобретение относится к защищающей от отпечатков пальцев покровной композиции, причем данная покровная композиция содержит силановый олигомер, в котором присутствуют: группа R1, представленная формулой 1 [RaO-(CH2CH2O)p-Rb-], в которой Ra выбирают из группы, которую составляют атом водорода и алкильная группа, содержащая от 1 до 3 атомов углерода; Rb выбирают из группы, которую составляют алкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, алкенильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, алкинильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, арильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, арилалкильная группа, содержащая от 6 до 20 атомов углерода, циклоалкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, и гетероалкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода; и p представляет собой целое число от 1 до 12; и группа R2, представленная формулой 2 (Rc)q, в которой Rc представляет собой циклоалкильную группу, содержащую от 3 до 20 атомов углерода; и q представляет собой целое число от 1 до 3, где силановый олигомер имеет структуру, представленную ниже формулой 3:
в которой m и n независимо друг от друга представляют собой целые числа от 1 до 10. Защищающую от отпечатков пальцев покровную композицию изготавливают, смешивая силановое соединение, содержащее алкильную группу, с дистиллированной водой или кислотой. Согласно изобретению получают тонкую пленку, которая предотвращает появление хорошо видимых отпечатков пальцев на дисплеях или сенсорных панелях и проявляет превосходные свойства долговечности и скольжения. 5 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к защищающей от отпечатков пальцев покровной композиции, имеющей превосходную долговечность, и к тонкой пленке, изготовленной с использованием данной композиции.
Уровень техники
Поверхности дисплеев электронных устройств, таких как, например, телевизионные экраны, экраны стационарных или портативных компьютеров, экраны мобильных систем, таких как сотовые телефоны или карманные компьютеры, или сенсорные панели электронных устройств, легко загрязняются отпечатками пальцев или компонентами средств для ухода за кожей лица, такими как липиды или белки. Таким образом, данные загрязнения являются хорошо заметными для невооруженного глаза, и дисплей приобретает грязный вид в результате контакта с руками или лицом пользователей во время разговора.
Соответственно, предложен способ, в котором не сохраняющий отпечатков пальцев слой покрытия образуется путем нанесения водостойкой и маслостойкой фторсодержащей тонкой пленки на поверхность дисплеев или покрытия поверхности дисплеев водостойкой кремнийорганической полимерной структурой.
Однако данные способы не предотвращают адгезию липидов, которые представляют собой основной компонент отпечатков пальцев, и не позволяют удалять отпечатки пальцев. По этой причине отпечатки пальцев, присутствующие на поверхностях устройства, придают ему грязный вид, и при периодической чистке возникают проблемы, связанные с долговечностью, поскольку срок службы тонких покровных пленок составляет лишь несколько месяцев.
Сущность изобретения
Техническая проблема
Дополнительные аспекты и/или преимущества будут частично представлены в приведенном ниже описании и частично станут очевидными из данного описания, или их можно будет понять при практическом осуществлении настоящего изобретения.
Таким образом, аспект настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить покровную композицию, способную предотвращать хорошую видимость отпечатков пальцев, остающихся на дисплеях или сенсорных панелях, и поддерживать свойство защиты от отпечатков пальцев в течение продолжительного периода времени вследствие превосходной долговечности, а также тонкую покровную пленку с использованием данного покрытия.
Решение проблемы
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, покровная композиция содержит: силановый олигомер, в котором присутствуют группа R1, представленная формулой 1 [RaO-(CH2CH2O)p-Rb-], в которой Ra выбирают из группы, которую составляют атом водорода и алкильная группа, содержащая от 1 до 3 атомов углерода; Rb выбирают из группы, которую составляют алкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, алкенильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, алкинильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, арильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, арилалкильная группа, содержащая от 6 до 20 атомов углерода, циклоалкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, и гетероалкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода; и p представляет собой целое число от 1 до 12; и группа R2, представленная формулой 2 (Rc)q, в которой Rc представляет собой циклоалкильную группу, содержащую от 3 до 20 атомов углерода; и q представляет собой целое число от 1 до 3.
Группа R1 может представлять собой, по меньшей мере, одну группу, выбранную из группы, которую составляют метоксиэтоксиундецильная группа, метокситригликолоксиундецильная группа, 3-метоксиэтокси-4-ацетоксициклогексилэтильная группа, 16-(2-метокси-этокси)гексадецильная группа и соответствующие производные.
Группа R2 может представлять собой, по меньшей мере, одну группу, выбранную из группы, которую составляют 3-циклопентадиенилпропильная группа, дициклопентильная группа, циклопентильная группа, циклогексильная группа, циклооктильная группа и соответствующие производные.
Силановый олигомер может иметь молекулярную массу, составляющую от 100 до 10000.
Тонкая пленка, образованная с использованием силанового олигомера, может иметь краевой угол смачивания по отношению к воде, составляющий от 60 до 80°, и краевой угол смачивания по отношению к дийодметану, составляющий от 0 до 45°.
В соответствии со следующим аспектом, покровная композиция содержит: от 45 до 49,5 мас.% силанового соединения, представленного формулой 1 [RaO-(CH2CH2O)p-Rb-], в которой Ra выбирают из группы, которую составляют атом водорода и алкильная группа, содержащая от 1 до 3 атомов углерода; Rb выбирают из группы, которую составляют алкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, алкенильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, алкинильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, арильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, арилалкильная группа, содержащая от 6 до 20 атомов углерода, циклоалкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, и гетероалкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода; и p представляет собой целое число от 1 до 12; от 45 до 49,5 мас.% силанового соединения, содержащего группу R2, представленную формулой 2 (Rc)q, в которой Rc представляет собой циклоалкильную группу, содержащую от 3 до 20 атомов углерода; и q представляет собой целое число от 1 до 3; и от 1 до 10 мас.% H2O или кислоты.
Группа R1 может представлять собой, по меньшей мере, одну группу, выбранную из группы, которую составляют метоксиэтоксиундецильная группа, метокситригликолоксиундецильная группа, 3-метоксиэтокси-4-ацетоксициклогексилэтильная группа, 16-(2-метокси-этокси)гексадецильная группа и соответствующие производные.
Группа R2 может представлять собой, по меньшей мере, одну группу, выбранную из группы, которую составляют 3-циклопентадиенилпропильная группа, дициклопентильная группа, циклопентильная группа, циклогексильная группа, циклооктильная группа и соответствующие производные.
Силановый олигомер может иметь структуру, представленную ниже формулой 3.
Формула 3
в которой m и n независимо друг от друга представляют собой целые числа от 1 до 10.
Покровная композиция может иметь молекулярную массу, составляющую от 100 до 10000.
Тонкая пленка, образованная с использованием покровной композиции, может иметь краевой угол смачивания по отношению к воде, составляющий от 60 до 80°, и краевой угол смачивания по отношению к дийодметану, составляющий от 0 до 45°.
Полезные эффекты изобретения
Как становится очевидным из приведенного выше описания, когда тонкую пленку изготавливают, используя покровную композицию, несмотря на то, что отпечатки пальцев остаются на ее поверхности, липиды из этих отпечатков пальцев широко распространяются по данной поверхности, и загрязнения, вызванные компонентами отпечатков пальцев, таким образом, теряют свою четкую видимость, причем тонкая пленка проявляет превосходную долговечность, которая обусловлена силоксановыми связями с поверхностью подложки, и поверхность пленки может, таким образом, сохранять свою прозрачность в течение продолжительного периода времени.
Кроме того, покровная композиция согласно настоящему изобретению позволяет получать тонкие пленочные покрытия, которые имеют низкий коэффициент трения и, таким образом, проявляют превосходные свойства скольжения, легко очищаются, когда на них появляются отпечатки пальцев, а также обеспечивают превосходное ощущение при прикосновении.
Краткое описание чертежей
Эти и/или другие аспекты примерных вариантов осуществления становятся очевидными и более понятными после ознакомления со следующим описанием данных примерных вариантов осуществления, рассматриваемых в сочетании со ссылками на сопровождающие чертежи, в числе которых:
фиг.1 представляет изображение, иллюстрирующее явление, которое возникает, когда силановое соединение согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения наносят на поверхность подложки;
фиг.2a представляет изображение, иллюстрирующее краевые углы смачивания воды (H2O) и дийодметана, которые наблюдаются на поверхности подложки, покрытой силановым соединением, содержащим фтор (F), согласно предшествующему уровню техники, и состояние отраженного света;
фиг.2b представляет изображение, иллюстрирующее краевые углы смачивания воды (H2O) и дийодметан, которые наблюдаются на поверхности подложки, покрытой соединением согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, и состояние отраженного света;
фиг.3a и 3b представляют изображения, иллюстрирующие способ нанесения покровной композиции согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения на поверхность подложки;
фиг.4 представляет график, иллюстрирующий результаты исследования покровной композиции в препаративном примере 1 методом газовой хроматографии (GC);
фиг.5 представляет график, иллюстрирующий результаты исследования покровной композиции в препаративном примере 1 методом матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации (MALDI);
фиг.6 представляет график, иллюстрирующий результаты исследования покровной композиции в сравнительном примере 1 методом газовой хроматографии (GC);
фиг.7 представляет график, иллюстрирующий скорость, с которой покровная композиция в препаративном примере 1 осаждается на поверхности подложки, а также график, иллюстрирующий скорость, с которой покровная композиция в сравнительном примере 1 осаждается на поверхность подложки;
фиг.8 представляет фотографию, иллюстрирующую результаты исследования видимости; и
фиг.9 представляет сравнение изображений смартфона с нанесенной покровной композицией в препаративном примере 1 и смартфона с нанесенной покровной композицией в сравнительном примере 2.
Наилучший способ осуществления изобретения
Далее будут подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых иллюстрируют сопровождающие чертежи, причем аналогичные условные номера обозначают аналогичные элементы во всем данном описании.
Покровная композиция согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения содержит силановый олигомер, в котором присутствуют группа R1, представленная формулой 1 [RaO-(CH2CH2O)p-Rb-], и группа R2, представленная формулой 2 (Rc)q.
В формуле 1 Ra выбирают из группы, которую составляют атом водорода и алкильная группа, содержащая от 1 до 3 атомов углерода, причем алкильная группа является замещенной или незамещенной. В формуле 1 Rb выбирают из группы, которую составляют алкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, алкенильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, алкинильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, арильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, арилалкильная группа, содержащая от 6 до 20 атомов углерода, циклоалкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, и гетероалкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода. Реакционноспособные группы могут быть замещенными или незамещенными. В формуле 1 p представляет собой целое число от 1 до 12.
В формуле 2 Rc представляет собой циклоалкильную группу, содержащую от 3 до 20 атомов углерода, которая может быть замещенной или незамещенной. В формуле 2 q представляет собой целое число от 1 до 3.
Кроме того, когда массовое соотношение двух силановых соединений и дистиллированной воды составляет от 1:1:0,01 до 1:1:0,1, одновременно обеспечиваются превосходные свойства защиты от отпечатков пальцев и ощущения скольжения. Однако настоящее изобретение не ограничивается данным массовым соотношением.
Кроме того, когда молекулярная масса силанового олигомера превышает 30000, силановый олигомер превращается в гель, и становится затруднительным образование тонких пленок. Соответственно, чтобы сохранять жидкую фазу, алкильные группы (R1 и R2) можно выбирать таким образом, чтобы молекулярная масса силанового олигомера не превышала 30000, при этом, когда молекулярная масса силанового олигомера составляет от 100 до 30000, можно получать соединение, подходящее для образования тонкой пленки на поверхности подложки.
Силан представляет собой соединение класса гидридов кремния, которые представляет формула SinH2n+2. Силановое соединение представляет собой соединение, в котором один или несколько атомов водорода в формуле SinH2n+2 замещены другими группами. Можно получать соединения с разнообразные свойствами, которые зависят от типа заместителя.
Силановое соединение, содержащее группу R1, и силановое соединение, содержащее группу R2, можно вводить в защищающие от отпечатков пальцев покровные композиции, которые способны предотвращать появление отпечатков пальцев без какой-либо обработки. Когда на поверхность изделия наносят силановое соединение, получаются превосходные защищающие от отпечатков пальцев свойства, но олигомер, получаемый смешиванием двух силановых соединений, позволяет изготавливать покровную композицию с улучшенными свойствами защиты от отпечатков пальцев и показателями скольжения.
Когда силановое соединение, содержащее группу R1, смешивают с силановым соединением, в котором не содержится группа R2, при отсутствии добавки, такой как дистиллированная вода (H2O), соответствующие силановые соединения присутствуют в состоянии мономеров, покровные пленки наносят на поверхность подложки, используя данную смесь, и улучшение свойства скольжения является меньшим по сравнению с индивидуальным нанесением каждого силанового соединения без использования смеси.
Согласно одному варианту осуществления, когда два силановых соединения смешивают с дистиллированной водой (H2O), происходит гидролиз, в котором реакционноспособные группы, за исключением групп R1 и R2, присоединенных к атомам Si соответствующих силановых соединений, превращаются в гидроксильные группы (OH-), а затем происходит конденсация между молекулами с образованием силанового олигомера, который представляет следующая формула 3.
Формула 3
В качестве вещества, добавляемого к силановому соединению, можно использовать не только дистиллированную воду (H2O), но и любое вещество, при том условии, что оно вызывает конденсацию силанового соединения и, таким образом, образует силановый олигомер. Например, разнообразные кислоты смешивают с силановыми соединениями, чтобы осуществлять конденсацию, и в результате этого образуется силановый олигомер.
Когда реакционноспособные группы, присоединенные к атому Si, замещаются гидроксильными группами (-OH), как представлено в формуле 3, легко образуется силоксановая связь между силановым соединением и слоем диоксида кремния, и, таким образом, обеспечиваются преимущества в отношении долговечности.
Далее аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны в отношении силанового олигомера, имеющего формулу 3 и получаемого путем смешивания силанового соединения, содержащего группы R1 и R2, с дистиллированной водой (H2O).
Фиг.1 представляет изображение, иллюстрирующее явление, которое возникает, когда силановое соединение согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения наносят на поверхность подложки. Когда образуются тонкие пленки путем нанесения покрытия силанового олигомера формулы 3, содержащего группы R1 и R2, на поверхности дисплеев электронных устройств, таких как, например, телевизионные экраны, экраны стационарных или портативных компьютеров, экраны мобильных систем, таких как сотовые телефоны или карманные компьютеры, или сенсорные панели электронных устройств, алкильные группы R1 и R2 расположены за пределами поверхности подложки, и эти группы вступают в непосредственный контакт с отпечатками пальцев. Соответственно, отпечатки пальцев, которые остаются на поверхности тонких пленок, скрываются вследствие характеристик алкильных групп R1 и R2, как описано ниже. Соответствующее подробное описание будет представлено далее.
Гидроксильная группа напротив алкильных групп R1 и R2 в формуле 3 образует силоксановую связь с подложкой в процессе химической реакции, что обеспечивает превосходную долговечность.
Фиг.2a представляет состояние, в котором отражается свет, когда вода (H2O) и дийодметан присутствуют на поверхности тонких пленок, образованных нанесением покрытия силанового соединения, замещенного фтором (F).
Краевой угол смачивания содержащего фтор (F) соединения по отношению к воде составляет приблизительно 115°, и его краевой угол смачивания по отношению к дийодметану составляет приблизительно 90°. Краевой угол смачивания представляет собой определенный угол, который образуется между поверхностью твердого тела и поверхностью жидкости, когда капля жидкости сохраняет определенную линзообразную форму на горизонтальной поверхности твердого тела. Краевой угол смачивания зависит от типа жидкости и твердого тела, и жидкость считается сохраняющей свою форму капли на поверхности твердого тела и не смачивающей эту поверхность, когда краевой угол смачивания превышает 90°, и жидкость считается распространяющейся по поверхности твердого тела и смачивающей эту поверхность, когда краевой угол смачивания составляет менее чем 90°.
Поскольку краевой угол смачивания содержащего фтор (F) соединения по отношению к воде и его краевой угол смачивания по отношению к дийодметану составляет 90° или более, вода (H2O) и дийодметан не распространятся по поверхностям тонких пленок фторзамещенного силанового соединения и сохраняют свою форму капли.
Как представлено на фиг.2a, когда светом облучают воду и дийодметан, имеющие большие краевые углы смачивания, возникает рассеянное отражение, в результате которого отпечатки пальцев становятся четко видимыми невооруженным глазом. Соответственно, когда компоненты отпечатков пальцев, содержащие воду и дийодметан, остаются на поверхности, имеющей большой краевой угол смачивания по отношению к воде и дийодметану, отпечатки пальцев становятся хорошо заметными и, таким образом, придают грязный вид.
Фиг.2a представляет состояние, в котором отражается свет, когда вода (H2O) и дийодметан присутствуют на поверхности тонких пленок, изготовленных из покровной композиции согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Покровная композиция согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения представляет собой силановое соединение формулы 3. Когда тонкая пленка образуется путем нанесения покрытия силанового соединения на поверхность подложки, алкильные группы R1 и R2 расположены вне ее пределов и вступают в контакт с компонентами отпечатков пальцев. Алкильные группы R1 и R2 образуют краевой угол смачивания по отношению к воде, составляющий от 60 до 80°, и краевой угол смачивания по отношению к дийодметану, составляющий 45° или менее. Соответственно, вода или дийодметан, остающиеся на поверхности тонкой пленки, широко распространяются, и свет, которым облучают подложку, проходит сквозь нее без отражения, как представлено на фиг.2b.
Соответственно, хотя компоненты отпечатков пальцев, содержащие воду и дийодметан, остаются на тонкой пленке, они распространяются по поверхности покровной структуры и, таким образом, теряют четкую видимость и не придают грязный вид.
Покровную композицию можно изготавливать путем смешивания силановых соединений с дистиллированной водой, поскольку силановые соединения и дистиллированная вода представляют собой жидкости. Однако, принимая во внимание уменьшение стоимости производства, можно использовать разбавление органическим растворителем. При этом, после того, как покровную композицию формулы 3 изготавливают путем смешивания двух силановых соединений с дистиллированной водой, эту покровную композицию можно разбавлять органическим растворителем, или каждое из двух силановых соединений можно разбавлять органическим растворителем.
Используемые органические растворители включают спирты, такие как метанол, этанол, изопропанол, алифатические углеводороды, такие как гексадекан, октан и гексан, циклические углеводороды, такие как циклогексан и циклопентан, ароматические углеводороды, такие как толуол, ксилол и бензол, галогенорганические соединения, такие как тетрахлорид углерода, хлороформ, метиленхлорид и т.п. Эти органические растворители можно использовать индивидуально или в соответствующем сочетании.
Способ изготовления тонкой пленки на поверхности подложки с использованием покровной композиции согласно варианту осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг.3.
Влажные и сухие способы изготовления тонкой пленки проиллюстрированы на фиг.3.
Как представлено на фиг.3a, покрытие погружением, покрытие центрифугированием и покрытие распылением можно использовать в качестве влажных способов изготовления тонкой пленки на поверхности жидкокристаллических дисплеев электронных устройств с использованием покровной композиции согласно настоящему изобретению.
Покрытие погружением представляет собой способ, в котором подложку для электронного устройства выдерживают в покровном растворе в течение определенного периода времени, и материал извлекают из раствора для испарения компонента растворителя. Данный способ, как правило, используют для покрытия подложек, имеющих неправильную поверхность, которая зависит от подложки для электронного устройства, на которую наносят покрытие.
Покрытие центрифугированием представляет собой способ изготовления тонкой пленки путем разбрызгивания покровного раствора на вращающуюся подложку, после чего осуществляют высушивание и нагревание. Данный способ, как правило, используют для образования тонкой пленки, имеющей малую толщину. Покрытие центрифугированием представляет собой способ изготовления тонкой пленки на основании принципа, согласно которому жидкость, находящаяся на подложке, распространяется под действием центробежной силы в процессе вращения подложки в устройстве для нанесения покрытия центрифугированием. Используя покрытие центрифугированием, можно получить тонкую пленку на поверхности подложки, поскольку покровная композиция согласно настоящему изобретению находится в жидком состоянии или разбавлена органическим растворителем.
Покрытие распылением представляет собой способ распыления покровного раствора, имеющего низкую вязкость, посредством распылительной насадки. Данный способ позволяет изготавливать равномерно нанесенные тонкие пленки даже на подложках, имеющих неправильную или шероховатую поверхность, причем используется меньшее количество покровного раствора по сравнению с покрытием погружением, поскольку покровный раствор наносят только на одну поверхность подложки, и уменьшается энергия, требуемая для испарения. Тонкую пленку можно наносить на поверхность подложки, используя покровную композицию согласно настоящему изобретению и способ покрытия центрифугированием, поскольку покровная композиция имеет низкую вязкость, и можно использовать покрытие распылением, принимая во внимание материалы электронных устройств в качестве подложек для нанесения тонких пленок, а также условия среды, в которых осуществляется нанесение тонкой пленки.
Влажный способ, представленный на фиг.3a, приведен исключительно в качестве иллюстрации одного примера, и можно использовать другие разнообразные влажные способы для нанесения тонких пленок с использованием покровной композиции согласно настоящему изобретению.
Как представлено на фиг.3b, вакуумное осаждение можно использовать в качестве сухого способа нанесения тонкой пленки на дисплей, сенсорную панель или аналогичное приспособление электронных устройств.
Вакуумное осаждение представляет собой способ нанесения тонкой пленки на поверхность, которая обращена и испарительному источнику, путем испарения металла или соединения в вакууме. Согласно одному варианту осуществления вакуумного осаждения, подложка установлена под потолком камеры в условиях вакуума, таким образом, чтобы покрываемая поверхность подложки была обращена вниз, а ванна, содержащая покровный раствор, установлена на дне камеры и обращена к подложке, и покровный раствор испаряется под действием нагревания или электронного излучения. В результате испаряющийся покровный раствор осаждается на поверхность подложки, образуя тонкую пленку. Температура кипения покровной композиции согласно настоящему изобретению может изменяться в зависимости от групп R1 и R2. Соответственно, когда тонкие пленки изготавливают, используя способ вакуумного осаждения, уровни нагревания или электронного излучения определяют, принимая во внимание температуру кипения покровной композиции.
Далее будут описаны конкретные примеры и методы исследований.
Препаративный пример 1
Метоксиэтоксиундецилтрихлорсилан, циклогексилтриметоксисилан и дистиллированную воду (H2O) смешивали друг с другом в массовом соотношении 1:1:0,03.
Сравнительный пример 1
Метоксиэтоксиундецилтрихлорсилан и циклогексилтриметоксисилан смешивали друг с другом в массовом соотношении 1:1 без дистиллированной воды.
Покровную композицию в препаративном примере 1 и покровную композицию в сравнительном примере 1 исследовали, используя масс-спектрометрию в сочетании с газовой хроматографией (GC) и масс-спектрометрию в сочетании с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией (MALDI), и полученные такими методами результаты представлены на фиг.4, фиг.5 и фиг.6.
Как можно видеть на фиг.4 и фиг.5, покровная композиция, изготовленная в препаративном примере 1, присутствует в олигомерном состоянии, и это означает, что происходит реакция, представленная следующей схемой реакции.
Схема реакции 1
в которой R1 представляет собой метоксиэтоксиундецильную группу, и R2 представляет собой циклогексильную группу.
С другой стороны, как можно видеть на фиг.6, покровные композиции, изготовленные в сравнительном примере 1, присутствуют в форме мономеров метоксиэтоксиундецилтрихлорсилана и циклогексилтриметоксисилана, соответственно.
Далее будут описаны методы исследований, которые связаны с физическими свойствами тонких пленок, наносимых на поверхность подложки сенсорной панели смартфона с использованием покровной композиции, изготовленной в препаративном примере 1, а также результаты данных исследований.
Сначала, покровные композиции, изготовленные в препаративном примере 1 и в сравнительном примере 1, наносили на поверхности подложек методом электроннолучевого вакуумного осаждения, и при этом измеряли скорости осаждения. График, представляющий результаты, полученные таким способом, приведен на фиг.7. Как представлено на фиг.7, не наблюдалось большого различия между скоростями осаждения в начале осаждения, но приблизительно через одну секунду после его начала покровная композиция в препаративном примере 1 осаждалась с высокой скоростью на поверхностях подложек.
Кроме того, график, представляющий покровную композицию в препаративном примере 1, оказался широким, в то время как график, представляющий покровную композицию в сравнительном примере, был значительно более узким. Рассматривая данные особенности графиков, можно видеть, что покровная пленка с использованием покровной композиции в препаративном примере 1 проявляла превосходную поверхностную однородность.
После осаждения измеряли толщину покровной пленки. В результате оказалось, что покровная композиция в препаративном примере 1 имела толщину, составляющую приблизительно 250 Å, и покровная композиция в сравнительном примере 1 имела толщину, составляющую приблизительно 50 Å. Экраны дисплеев или сенсорные панели электронных устройств, на которые может распространяться настоящее изобретение, могут подвергаться частому контакту с пользователем, а также воздействию атмосферы, содержащей такие компоненты, как соли. По этой причине, когда покровные пленки являются тонкими, они легко отслаиваются. Соответственно, покровная композиция в препаративном примере 1 обеспечивает устойчивую долговечность или износоустойчивость.
Кроме того, измеряли коэффициенты трения тонкой пленки, изготовленной из покровной композиции в препаративном примере 1, и тонкой пленки, изготовленной из покровной композиции в сравнительном примере 1. В результате оказалось, что тонкая пленка, изготовленная из покровной композиции в сравнительном примере 1, имела коэффициент трения, составляющий приблизительно 1,0, в то время как покровная композиция в препаративном примере 1 обеспечивает коэффициент трения, составляющий приблизительно 0,5. Это означает, что тонкая пленка, изготовленная из покровной композиции в препаративном примере 1, проявляла превосходные свойства скольжения.
Тонкие пленки наносили на поверхности подложек, используя покровную композицию, изготовленную в препаративном примере 1, и покровную композицию, содержащую фтор, методом электроннолучевого вакуумного осаждения, воду и дийодметан наносили на поверхности тонких пленок, и тонкие пленки подвергали исследованиям четырех видов, чтобы подтвердить их свойства, такие как свойства защиты от отпечатков пальцев и долговечность. Покровная композиция, содержащая силановое соединение, замещенное фтором, представляла собой покровную композицию в сравнительном примере 2.
Метод исследования 1
Измеряли краевые углы смачивания для воды и дийодметана, нанесенных на поверхности тонких пленок, изготовленных из покровной композиции в препаративном примере 1, и краевые углы смачивания для воды и дийодметана, нанесенных на поверхности тонких пленок, изготовленных из покровной композиции в сравнительном примере 2.
Метод исследования 2
Поверхности тонкой пленки, изготовленной из покровной композиции в препаративном примере 1, и тонкой пленки, изготовленной из покровной композиции в сравнительном примере 2, подвергали повторяющемуся истиранию, используя истирающее устройство, для определения максимального числа циклов истирания, которые способна выдерживать тонкая пленка.
Метод исследования 3
Тонкую пленку, изготовленную из покровной композиции в препаративном примере 1, и тонкую пленку, изготовленную из покровной композиции в сравнительном примере 2, подвергали испытанию путем разбрызгивания солевого раствора. Испытание путем разбрызгивания солевого раствора представляет собой способ исследования устойчивости к воздействию атмосферы, содержащей соль, в котором определяется качество и однородность защищенных тонких пленок. В данном испытании при 35°C водный раствор 5% NaCl разбрызгивали на поверхности тонкой пленки, изготовленной из покровной композиции в препаративном примере 1, и тонкой пленки, изготовленной из покровной композиции в сравнительном примере 2.
Метод исследования 4
Компоненты отпечатков пальцев наносили на поверхности тонкой пленки, изготовленной из покровной композиции в препаративном примере 1, и тонкой пленки, изготовленной из покровной композиции в сравнительном примере 2, и невооруженным глазом наблюдали видимость, то есть определяли, были ли компоненты отпечатков пальцев хорошо видны или нет в присутствии прямого и непрямого света.
Результаты исследований методами 1-4 представлены в следующей таблице 1 и на фиг.8.
| Таблица 1 | ||
| Сравнительный пример 2 | Препаративный пример 1 | |
| Краевой угол смачивания (деионизированная вода/дийодметан) | 115/90 | 70/40 |
| Износоустойчивость (число циклов истирания) | <10000 | >10000 |
| Испытание путем разбрызгивания солевого раствора | Неудовлетворительная износоустойчивость | Превосходная износоустойчивость |
Как можно видеть из представленной выше таблицы 1, тонкая пленка, изготовленная из покровной композиции в сравнительном примере 2, имела краевой угол смачивания по отношению к воде, составляющий 115°, имея в то же время краевой угол смачивания по отношению к дийодметану, составляющий 90°. По этой причине, происходило рассеянное отражение, и компоненты отпечатков пальцев, присутствующие на тонких пленках, были четко видны. Тонкая пленка, изготовленная из покровной композиции в препаративном примере 1, имела краевой угол смачивания по отношению к воде, составляющий 70°, и краевой угол смачивания по отношению к дийодметану, составляющий 40°; таким образом, было невидимым тонко распространенное уменьшающееся рассеянное отражение света, и в результате этого улучшались защищающие от отпечатков пальцев свойства при осаждении на данные пленки компоненты отпечатков пальцев.
Что касается числа циклов истирания поверхностей тонких пленок, тонкая пленка, изготовленная из покровной композиции в препаративном примере 1, не истиралась при осуществлении 10000 циклов истирания, а тонкая пленка, изготовленная из покровной композиции в препаративном примере 2, не выдерживала 10000 циклов истирания. Это означает, что тонкая пленка, изготовленная из покровной композиции согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, проявляла превосходную износоустойчивость или долговечность.
В результате испытания путем разбрызгивания солевого раствора тонкая пленка, изготовленная из покровной композиции в препаративном примере 1, оставалась неповрежденной коррозией даже после разбрызгивания водного раствора NaCl. Тонкая пленка, изготовленная из покровной композиции в сравнительном примере 2, не сохранялась после разбрызгивания водного раствора NaCl. Соответственно, тонкая пленка, изготовленная из покровной композиции в препаративном примере 1, проявляла превосходное сопротивление коррозии по сравнению с пленкой, изготовленной из покровной композиции в сравнительном примере 1.
При рассмотрении результатов испытания видимости, как можно видеть на изображениях, которые представлены на фиг.8, компоненты отпечатков пальцев, нанесенные на тонкую пленку, изготовленную из покровной композиции в сравнительном примере 2, были хорошо видимыми в присутствии прямого света и непрямого света, в то время как тонкая пленка, изготовленная из покровной композиции в препаративном примере 1, проявляла уменьшенную видимость отпечатков пальцев в присутствии прямого света и непрямого света по сравнению со случаем пленки в сравнительном примере 2.
Фиг.9 представляет сравнительные изображения смартфона, в котором была использована покровная композиция препаративного примера 1 (покровная композиция согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения), и смартфона, в котором была использована покровная композиция сравнительного примера 2.
Рассмотрим фиг.9 (a), которая представляет смартфон с использованием препаративного примера 1, и (b), которая представляет смартфон с использованием сравнительного примера 2. В случае разговора с использованием смартфона лицо пользователя вступает в контакт с экраном, и в результате этого на экране остаются пятна масла или других компонентов косметических средств. Кроме того, в случае поиска информации или отправления сообщений с использованием смартфона пальцы прикасаются к экрану, и в результате этого на нем остаются отпечатки пальцев.
Загрязнения, присутствующие на смартфоне (a), плохо видны вследствие характеристик покровной композиции в препаративном примере 1. Как упомянуто выше, причина этого заключается в том, что компоненты отпечатков пальцев или масляные компоненты средств для ухода за кожей лица широко распространяются на поверхности смартфона и, таким образом, имеют низкую видимость, поскольку покровная композиция в препаративном примере 1 имеет низкие краевые углы смачивания по отношению к воде и дийодметану.
С другой стороны, масляные компоненты средств для ухода за кожей лица или компоненты отпечатков пальцев на смартфоне (b) были более заметными и имели более грязный вид, поскольку композиция, нанесенная на смартфон (b), имела более высокие краевые углы смачивания по отношению к воде и дийодметану по сравнению со смартфоном (a).
Хотя были представлены и описаны несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники должны понимать, что в данные варианты осуществления могут быть внесены изменения без отклонения от принципов и идеи настоящего изобретения, объем которого определен в пунктах формулы изобретения и их эквивалентах.
1. Покровная композиция, содержащая силановый олигомер, в котором присутствуют: группа R1, представленная формулой 1 [RaO-(CH2CH2O)p-Rb-], в которой Ra выбирают из группы, которую составляют атом водорода и алкильная группа, содержащая от 1 до 3 атомов углерода; Rb выбирают из группы, которую составляют алкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, алкенильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, алкинильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, арильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, арилалкильная группа, содержащая от 6 до 20 атомов углерода, циклоалкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, и гетероалкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода; и p представляет собой целое число от 1 до 12; и группа R2, представленная формулой 2 (Rc)q, в которой Rc представляет собой циклоалкильную группу, содержащую от 3 до 20 атомов углерода; и q представляет собой целое число от 1 до 3,
где силановый олигомер имеет структуру, представленную ниже формулой 3,
Формула 3
в которой m и n независимо друг от друга представляют собой целые числа от 1 до 10.
2. Покровная композиция по п. 1, в которой группа R1 представляет собой по меньшей мере одну группу, выбранную из группы, которую составляют метоксиэтоксиундецильная группа, метокситригликолоксиундецильная группа, 3-метоксиэтокси-4-ацетоксициклогексилэтильная группа и 16-(2-метокси-этокси)гексадецильная группа.
3. Покровная композиция по п. 1, в которой группа R2 представляет собой по меньшей мере одну группу, выбранную из группы, которую составляют 3-циклопентадиенилпропильная группа, дициклопентильная группа, циклопентильная группа, циклогексильная группа и циклооктильная группа.
4. Покровная композиция по п. 1, в которой силановый олигомер имеет молекулярную массу, составляющую от приблизительно 100 до приблизительно 10000.
5. Защищающая от отпечатков пальцев тонкая пленка, образованная путем нанесения покровной композиции по п. 1 на поверхность подложки.
6. Защищающая от отпечатков пальцев тонкая пленка по п. 5, в которой тонкая пленка, образованная с использованием силанового олигомера, имеет краевой угол смачивания по отношению к воде, составляющий от приблизительно 60 до приблизительно 80°, и краевой угол смачивания по отношению к дийодметану, составляющий от приблизительно 0 до приблизительно 45°.
7. Покровная композиция, содержащая:
от 45 до 49,5 мас.% силанового соединения, представленного формулой 1 [RaO-(CH2CH2O)p-Rb-], в которой Ra выбирают из группы, которую составляют атом водорода и алкильная группа, содержащая от 1 до 3 атомов углерода; Rb выбирают из группы, которую составляют алкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, алкенильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, алкинильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, арильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, арилалкильная группа, содержащая от 6 до 20 атомов углерода, циклоалкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, и гетероалкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода; и p представляет собой целое число от 1 до 12;
от 45 до 49,5 мас.% силанового соединения, содержащего группу R2, представленную формулой 2 (Rc)q, в которой Rc представляет собой циклоалкильную группу, содержащую от 3 до 20 атомов углерода; и q представляет собой целое число от 1 до 3; и
от 1 до 10 мас.% H2O или кислоты.
8. Покровная композиция по п. 7, в которой группа R1 представляет собой по меньшей мере одну группу, выбранную из группы, которую составляют метоксиэтоксиундецильная группа, метокситригликолоксиундецильная группа, 3-метоксиэтокси-4-ацетоксициклогексилэтильная группа и 16-(2-метокси-этокси)гексадецильная группа.
9. Покровная композиция по п. 7, в которой группа R2 представляет собой по меньшей мере одну группу, выбранную из группы, которую составляют 3-циклопентадиенилпропильная группа, дициклопентильная группа, циклопентильная группа, циклогексильная группа и циклооктильная группа.
10. Покровная композиция по п. 7, в которой покровная композиция имеет молекулярную массу от приблизительно 100 до приблизительно 10000.
11. Защищающая от отпечатков пальцев тонкая пленка, образованная путем нанесения покровной композиции по п. 7 на поверхность подложки.
12. Защищающая от отпечатков пальцев тонкая пленка по п. 11, в которой защищающая от отпечатков пальцев тонкая пленка имеет краевой угол смачивания по отношению к воде, составляющий от приблизительно 60 до приблизительно 80°, и краевой угол смачивания по отношению к дийодметану, составляющий от приблизительно 0 до приблизительно 45°.
13. Электронное устройство, имеющее дисплей, снабженный защищающей от отпечатков пальцев тонкой пленкой, в котором защищающая от отпечатков пальцев тонкая пленка имеет краевой угол смачивания по отношению к воде, составляющий от приблизительно 60 до приблизительно 80°, и краевой угол смачивания по отношению к дийодметану, составляющий от приблизительно 0 до приблизительно 45°.
14. Электронное устройство по п. 13, в котором защищающая от отпечатков пальцев тонкая пленка содержит силановый олигомер, в котором присутствуют: группа R1, представленная формулой 1 [RaO-(CH2CH2O)p-Rb-], в которой Ra выбирают из группы, которую составляют атом водорода и алкильная группа, содержащая от 1 до 3 атомов углерода; Rb выбирают из группы, которую составляют алкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, алкенильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, алкинильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, арильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, арилалкильная группа, содержащая от 6 до 20 атомов углерода, циклоалкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода, и гетероалкильная группа, содержащая от 5 до 20 атомов углерода; и p представляет собой целое число от 1 до 12; и группа R2, представленная формулой 2 (Rc)q, в которой Rc представляет собой циклоалкильную группу, содержащую от 3 до 20 атомов углерода; и q представляет собой целое число от 1 до 3.
