顯示器表面抗指紋防污涂料發展現狀與趨勢分析

安祥飛 尤文卉 胡曉培 張鵬

摘要：隨著電子產品應用領域的不斷擴大，對顯示器表面的抗指紋要求也進一步提高，從而推動了抗指紋防污涂料研究。本文主要介紹了顯示器表面抗指紋防污涂料的分類及特點，并對其在國內外的專利申請量、國內外的主要申請人以及該技術領域的技術發展脈絡進行了簡要分析。

關鍵詞：抗指紋；防污；顯示器

中圖分類號：TN873 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）24-0049-03

Current Status and Development Trend of the Anti-Fingerprint Coating on the Surface of Display

AN Xiangfei YOU Wenhui HU Xiaopei ZHANG Peng

（Patent Examination Cooperation Henan Center of the Patent Office， State Intellectual Property Office，Zhengzhou Henan 450018）

Abstracts：With the widely use of electronics， the requirement of anti-fingerprint on the surface of display is enhanced， this promotes the research of the anti-fingerprint coating. The classifications of the anti-fingerprint coating are introduced in this paper， while briefly analyzed the patent application quantities， the most important applicants at home and abroad and the technological develop focus.

Key words： anti-fingerprint； antifouling； display

隨著科技發展，手機、數碼相機、平板電腦等觸屏電子產品的使用越來越頻繁，對顯示器的外觀要求也越來越高，除了要求其表面耐磨外還要求其具有透明性以及手感舒適[1-2]。然而由于觸屏顯示器是通過用手指觸摸顯示器表面來進行操作，很容易在顯示器表面上附著皮脂、汗、指紋等污物，而污物的附著會妨礙顯示器的外觀、可視性和操作性，所以希望顯示器表面具有抗指紋防污的性能，也就是在使用過程中產品表面被手接觸后不易留下水漬、油脂、灰塵等痕跡，或即使留下污漬后也很容易被擦拭除去，同時還要求具有耐擦傷性。因此，在顯示器表面施加具有抗指紋防污效果的功能性涂層實現上述目的顯得尤為重要。

本文采用分類號結合相應的關鍵詞，在德溫特世界專利索引（DWPI）進行檢索和分析，統計截止日期為2017年9月15日。

1 專利申請狀況分析

1.1 申請量統計分析

從圖1可以看出，在1995—2008年，涉及抗指紋防污涂料的專利申請量較少，基本維持在5件/年。但從2009年開始，抗指紋防污涂料的專利申請量出現跳躍式增長，這與智能手機等觸屏電子產品的快速發展與普及有關，然后2010—2013年申請量逐年增加并趨于穩定，2014—2016年申請量出現了部分回落。從整體上看，2009年以后抗指紋防污涂料的發展較為迅速。

1.2 申請國別及主要申請人分析

本文總共分析涉及抗指紋防污涂料的專利申請211件。從圖2中可以看出，日本的相關專利申請量最多，占到62.56%，其次為中國13.74%，然后是美國8.53%、韓國8.53%。同時，對于該領域的主要申請人進行了分析，從表1可以看出申請量較多的均為知名的大型龍頭企業，如日本的信越化學株式會社和AGC旭硝子集團、韓國的LG和三星、美國的3M等，而相比之下，國內相關的專利申請總量雖然較多，但大多分布于個人申請和高校申請，領域內重點申請人較少，并沒有形成有效的專利保護體系，所以國內企業的研發能力和專利布局還有待提高。

2 抗指紋機理及技術分析

由于指紋中主要的污染物為油脂類，因此實現顯示器抗指紋防污常用的解決方法有：①疏水疏油型涂層，在顯示器涂覆表面能比較低的氟硅類化合物或者通過在硬涂層中添加有機硅或含氟防污劑來降低膜的表面能，提高其疏水疏油性能，使污物不容易在涂層表面鋪展、附著，而且容易擦去；②疏水親油型涂層，通過對顯示器表面進行防水親油化，以提高與皮脂成分的相容性，使附著的污物親和潤濕而不形成液滴，變得難以看得見指紋；③其他涂層，如通過表面粗糙化、設置微細凹凸，減小接觸面積使污垢不易附著或者不明顯可見等。

從圖3可以看出疏水疏油型的涂層申請量最多，占到82%，主要是由于其具有優異防水防油性且指紋易于擦去，防污效果好；而疏水親油型和其他方式的達到抗指紋效果的專利申請量較少，分別為14%和4%。在疏水疏油型涂層中，固化涂層具有更好的透明性和硬度，因此采用含有抗污劑的固化涂層申請量較多，占47%；其余采用表面處理劑處理，占35%，但其防污性效果不持久、耐久性差。因此，目前抗指紋防污涂料主要研究的重點仍是疏水疏油型，而對于疏水親油型或其他抗指紋防污涂層仍待進一步研究。

2.1 疏水疏油型涂層

2.1.1 氟硅類化合物表面處理劑

氟硅類化合物具有表面能低、耐高低溫、耐油耐溶劑、耐腐蝕等特點[3]，由其制備的低表面能涂料可以為所處理的表面提供極低的表面張力，從而實現涂層表面的疏油，有利于指紋的消除，且使用方便。

日本專利JP2015196716A公開了一種包含（A）用含有氟聚醚的聚合物改性的含水解性基團的硅烷和/或其部分水解縮合物，和（B）用氟聚醚-聚硅氧烷共聚物改性的含水解性基團的硅烷和/或其部分水解縮合物的含氟化合物的涂覆用組合物，所得到的涂層呈現防水防油的平滑表面。不僅賦予基材抗指紋防污性能且不損害基材的透明性、紋理，而且在很長時間內保護基材免于化學侵蝕和保持防污性能。日本專利JP2014105235A公開了一種全氟聚醚改性的聚硅氮烷表面處理劑，該表面處理劑具有包括疏水疏油性、表面滑動性和污漬擦除性的改善的性能。相對于現有技術的硅氮烷化合物，由于改善了其滑動性，因此涂層的指紋擦除性、摩擦感和耐磨性優異，可用作光學物品，如觸摸板顯示器的疏水疏油層。

此外，歐洲專利EP1997824B公開了一種具備疏水疏油雙重效果的表面處理劑，該表面處理劑采用己二烯酰胺、六氟環氧丙烷、羥基硅烷為主要成分制備的全氟聚醚改性的氨基硅烷具備良好的疏水疏油和耐指紋效果。歐洲專利EP1923434B公開了一種用于液晶顯示屏表面的抗污涂層，該涂層采用全氟烴基羧酸或全氟代聚醚羧酸為主要成分，使制得的涂層具備良好的疏水、疏油和抗污效果。

2.1.2 含有抗污劑的固化涂層

針對現有技術中通過涂布氟硅類化合物處理劑提高表面防污性的方法中防污耐久性差等問題。將固化型涂料用作抗指紋涂料，固化得到的涂層在保證其良好的耐指紋性能的基礎上，具有高硬度、耐磨性好、透明度高等特點[4]。

韓國專利KR20090056913A公開了一種抗指紋涂料組合物，其含有UV可固化官能團的黏合劑、含有UV可固化含氟官能團的化合物、光敏引發劑和納米粒子。其中所述含有UV可固化含氟官能團的化合物是用于減少和除去由指紋的油性成分引起的污染，涂布后在涂膜被摩擦時保持耐磨性能和耐污染性能。

美國專利US2015337161A公開了一種抗指紋固化性組合物，其包含具有至少1個自由基聚合性雙鍵的硅氧烷低聚物、含氟高支化聚合物、由全氟聚醚化合物構成的表面改性劑、引發劑。其中，含氟高支化聚合物導入了分支結構，與線型高分子相比分子間的纏繞少，顯示微粒行為，在作為基質的樹脂中該氟高支化聚合物易于移動至表面，對樹脂表面易于賦予油性記號耐性等防污性、防水性、防油性。

中國專利CN102504625A公開了一種防指紋污染透明硬化膜，透明硬涂層采用含有不飽和雙鍵的改性全氟聚醚，大大降低了硬化層的表面張力，使其具有優異的防水防油性能，并且可有效防止指紋的污染，同時利用改性全氟聚醚含有的不飽和鍵與UV丙烯酸成膜材料進行交聯反應，提供了長期性的防指紋功能，解決了現有技術存在的因清理次數的增多而造成硬化膜失去防塵和防指紋印性能的缺點，保證了防指紋污染性能持久的同時還滿足了透明硬化膜應具有的抗刮性和耐磨性要求。

2.2 疏水親油型涂層

由于疏水疏油型涂層的防水性、防油性的提高會對附著于涂層上的油脂成分產生排斥，反而使污垢在視覺上更加明顯。因此，現有技術中還有通過構建親油表面，使得指紋濕展開以在視覺上消失達到抗指紋防污的效果。

日本公開專利JP20080091728A公開了一種耐指紋性光固化性組合物，其含有通過使用平均分子量為1000以上的聚醚多元醇制備含有聚醚骨架的聚氨酯樹脂，提高了對脂質成分的親和性，由此得到更優異的耐指紋性能。該耐指紋性光固化性組合物得到的涂布層具有優異的耐擦傷性、透明度、耐久性和表面膜硬度。

韓國專利KR20110074459A公開了一種耐久性優異的抗指印涂覆組合物，涂覆組合物包括特定基團的硅烷化合物Ⅰ和特定基團的硅烷化合物Ⅱ，涂覆組合物形成的薄膜對水可以具有60°至80°的接觸角，當指印粘附到薄膜的表面上時，指印的油脂在薄膜的表面上寬泛地擴展而不顯著可見，由于與基底表面的硅氧烷鍵，薄膜表現出優異的耐久性，可以長時間保持清潔。

美國專利US2009239043A公開了一種親油性組合物，該成膜基料包含通式RxM（OR）z-x的醇鹽，上述通式中R為有機基團，M選自硅、鋁、鈦、鋯以及它們中的任何的混合物，R選自低分子量烷基，涂布固化后其有50°至78°的水接觸角和小于25°的角鯊烯接觸角，聚合物涂層具有親油性表面，使得指紋濕展開并且在視覺上消失，改善了耐指紋性和可清潔性。

此外，日本專利JP2010095707A公開了一種抗指紋組合物，使用具有在分子內局部極性高的部位（脲烷基）和分子整體極性低的性質的組分（A）聚醚骨架的聚氨酯（甲基）丙烯酸酯，對于構成指紋印的脂質成分的親合性增高，耐指紋性提高，且還具有優異的透明性、耐擦傷性和硬度。WO2016199908A公開了一種含有（聚）醚基的硅烷化合物的表面處理劑，能夠形成接觸角在25°以下10°以上的表面處理層，即使在附著了指紋的情況下，由于接觸角小，指紋的辨識性低而不明顯。

2.3 其他涂層

除了上述的兩種方法外，還有一些其他提高耐指紋性能的方法。例如：①在涂層中加入無機或有機顆粒構建粗糙表面。中國臺灣專利TW201221595A提供了一種觸控面板用表面涂料，包含如下式結構的納米粒子：

借助該納米顆粒本身的球形結構特性令其呈現霧面效果，從而減少表面涂污或指紋所造成的對外觀的影響。中國專利CN103540183A公開了一種設置在透明支持體表面的透明硬涂層，涂層表面分布有平均粒徑為0.1～0.9μm的粒子，并在透明硬涂層表面形成高度為0.1～0.9μm的凸起，分散了指紋中的水分、油脂等成分，使指紋在硬化膜表面難以顯現，耐指紋污染效果更加顯著，且具有優異的耐刮傷性能。②在涂層中加入表面活性劑。日本專利JP2004114355A提出在硬涂層中加入HLB值在2～15范圍的特定結構的非離子性表面活性劑，表面活性劑的加入可以調節濕潤性從而提高涂層的耐指紋性。

3 結語

本文基于目前公開的涉及抗指紋防污涂料的專利申請，簡要分析了抗指紋防污涂料的專利申請量、國內外主要申請人以及該技術領域的發展現狀。國內電子產品需求量大，電子產品更新換代較快，對于抗指紋涂料的需求總量一定會逐步提升，基于國內手機或液晶顯示器等電子行業的長遠發展，國內的研發機構應該持續研發，形成有效的專利布局，保障國內電子產業的健康發展。

參考文獻：

[1] 韓建祥，胡孝勇.耐指紋涂料的研究進展[J].涂料工業，2011（10）：76-79.

[2] 喬變莉.觸摸屏用納米雜化氟硅樹脂的制備與涂層性能研究[D].西安：陜西科技大學，2017.

[3] 酈聰，李建.部分含氟功能制劑的應用[J].化工生產與技術，2015（4）：25-28.

[4] 袁東芝，楊柱，鄧康清，等.UV固化防指紋硬化膜的制備[C]//2014第十五屆輻射固化年會論文集，2014：1-5.