安祥飞 尤文卉 胡晓培 张鹏

摘要：随着电子产品应用领域的不断扩大，对显示器表面的抗指纹要求也进一步提高，从而推动了抗指纹防污涂料研究。本文主要介绍了显示器表面抗指纹防污涂料的分类及特点，并对其在国内外的专利申请量、国内外的主要申请人以及该技术领域的技术发展脉络进行了简要分析。

关键词：抗指纹；防污；显示器

中图分类号：TN873 文献标识码：A 文章编号：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

隨着科技发展，手机、数码相机、平板电脑等触屏电子产品的使用越来越频繁，对显示器的外观要求也越来越高，除了要求其表面耐磨外还要求其具有透明性以及手感舒适[1-2]。然而由于触屏显示器是通过用手指触摸显示器表面来进行操作，很容易在显示器表面上附着皮脂、汗、指纹等污物，而污物的附着会妨碍显示器的外观、可视性和操作性，所以希望显示器表面具有抗指纹防污的性能，也就是在使用过程中产品表面被手接触后不易留下水渍、油脂、灰尘等痕迹，或即使留下污渍后也很容易被擦拭除去，同时还要求具有耐擦伤性。因此，在显示器表面施加具有抗指纹防污效果的功能性涂层实现上述目的显得尤为重要。

本文采用分类号结合相应的关键词，在德温特世界专利索引（DWPI）进行检索和分析，统计截止日期为2017年9月15日。

1 专利申请状况分析

1.1 申请量统计分析

从图1可以看出，在1995—2008年，涉及抗指纹防污涂料的专利申请量较少，基本维持在5件/年。但从2009年开始，抗指纹防污涂料的专利申请量出现跳跃式增长，这与智能手机等触屏电子产品的快速发展与普及有关，然后2010—2013年申请量逐年增加并趋于稳定，2014—2016年申请量出现了部分回落。从整体上看，2009年以后抗指纹防污涂料的发展较为迅速。

1.2 申请国别及主要申请人分析

本文总共分析涉及抗指纹防污涂料的专利申请211件。从图2中可以看出，日本的相关专利申请量最多，占到62.56%，其次为中国13.74%，然后是美国8.53%、韩国8.53%。同时，对于该领域的主要申请人进行了分析，从表1可以看出申请量较多的均为知名的大型龙头企业，如日本的信越化学株式会社和AGC旭硝子集团、韩国的LG和三星、美国的3M等，而相比之下，国内相关的专利申请总量虽然较多，但大多分布于个人申请和高校申请，领域内重点申请人较少，并没有形成有效的专利保护体系，所以国内企业的研发能力和专利布局还有待提高。

2 抗指纹机理及技术分析

由于指纹中主要的污染物为油脂类，因此实现显示器抗指纹防污常用的解决方法有：①疏水疏油型涂层，在显示器涂覆表面能比较低的氟硅类化合物或者通过在硬涂层中添加有机硅或含氟防污剂来降低膜的表面能，提高其疏水疏油性能，使污物不容易在涂层表面铺展、附着，而且容易擦去；②疏水亲油型涂层，通过对显示器表面进行防水亲油化，以提高与皮脂成分的相容性，使附着的污物亲和润湿而不形成液滴，变得难以看得见指纹；③其他涂层，如通过表面粗糙化、设置微细凹凸，减小接触面积使污垢不易附着或者不明显可见等。

从图3可以看出疏水疏油型的涂层申请量最多，占到82%，主要是由于其具有优异防水防油性且指纹易于擦去，防污效果好；而疏水亲油型和其他方式的达到抗指纹效果的专利申请量较少，分别为14%和4%。在疏水疏油型涂层中，固化涂层具有更好的透明性和硬度，因此采用含有抗污剂的固化涂层申请量较多，占47%；其余采用表面处理剂处理，占35%，但其防污性效果不持久、耐久性差。因此，目前抗指纹防污涂料主要研究的重点仍是疏水疏油型，而对于疏水亲油型或其他抗指纹防污涂层仍待进一步研究。

2.1 疏水疏油型涂层

2.1.1 氟硅类化合物表面处理剂

氟硅类化合物具有表面能低、耐高低温、耐油耐溶剂、耐腐蚀等特点[3]，由其制备的低表面能涂料可以为所处理的表面提供极低的表面张力，从而实现涂层表面的疏油，有利于指纹的消除，且使用方便。

日本专利JP2015196716A公开了一种包含（A）用含有氟聚醚的聚合物改性的含水解性基团的硅烷和/或其部分水解缩合物，和（B）用氟聚醚-聚硅氧烷共聚物改性的含水解性基团的硅烷和/或其部分水解缩合物的含氟化合物的涂覆用组合物，所得到的涂层呈现防水防油的平滑表面。不仅赋予基材抗指纹防污性能且不损害基材的透明性、纹理，而且在很长时间内保护基材免于化学侵蚀和保持防污性能。日本专利JP2014105235A公开了一种全氟聚醚改性的聚硅氮烷表面处理剂，该表面处理剂具有包括疏水疏油性、表面滑动性和污渍擦除性的改善的性能。相对于现有技术的硅氮烷化合物，由于改善了其滑动性，因此涂层的指纹擦除性、摩擦感和耐磨性优异，可用作光学物品，如触摸板显示器的疏水疏油层。

此外，欧洲专利EP1997824B公开了一种具备疏水疏油双重效果的表面处理剂，该表面处理剂采用己二烯酰胺、六氟环氧丙烷、羟基硅烷为主要成分制备的全氟聚醚改性的氨基硅烷具备良好的疏水疏油和耐指纹效果。欧洲专利EP1923434B公开了一种用于液晶显示屏表面的抗污涂层，该涂层采用全氟烃基羧酸或全氟代聚醚羧酸为主要成分，使制得的涂层具备良好的疏水、疏油和抗污效果。

2.1.2 含有抗污剂的固化涂层

针对现有技术中通过涂布氟硅类化合物处理剂提高表面防污性的方法中防污耐久性差等问题。将固化型涂料用作抗指纹涂料，固化得到的涂层在保证其良好的耐指纹性能的基础上，具有高硬度、耐磨性好、透明度高等特点[4]。

韩国专利KR20090056913A公开了一种抗指纹涂料组合物，其含有UV可固化官能团的黏合剂、含有UV可固化含氟官能团的化合物、光敏引发剂和纳米粒子。其中所述含有UV可固化含氟官能团的化合物是用于减少和除去由指纹的油性成分引起的污染，涂布后在涂膜被摩擦时保持耐磨性能和耐污染性能。

美国专利US2015337161A公开了一种抗指纹固化性组合物，其包含具有至少1个自由基聚合性双键的硅氧烷低聚物、含氟高支化聚合物、由全氟聚醚化合物构成的表面改性剂、引发剂。其中，含氟高支化聚合物导入了分支结构，与线型高分子相比分子间的缠绕少，显示微粒行为，在作为基质的树脂中该氟高支化聚合物易于移动至表面，对树脂表面易于赋予油性记号耐性等防污性、防水性、防油性。

中国专利CN102504625A公开了一种防指纹污染透明硬化膜，透明硬涂层采用含有不饱和双键的改性全氟聚醚，大大降低了硬化层的表面张力，使其具有优异的防水防油性能，并且可有效防止指纹的污染，同时利用改性全氟聚醚含有的不饱和键与UV丙烯酸成膜材料进行交联反应，提供了长期性的防指纹功能，解决了现有技术存在的因清理次数的增多而造成硬化膜失去防尘和防指纹印性能的缺点，保证了防指纹污染性能持久的同时还满足了透明硬化膜应具有的抗刮性和耐磨性要求。

2.2 疏水亲油型涂层

由于疏水疏油型涂层的防水性、防油性的提高会对附着于涂层上的油脂成分产生排斥，反而使污垢在视觉上更加明显。因此，现有技术中还有通过构建亲油表面，使得指纹湿展开以在视觉上消失达到抗指纹防污的效果。

日本公开专利JP20080091728A公开了一种耐指纹性光固化性组合物，其含有通过使用平均分子量为1000以上的聚醚多元醇制备含有聚醚骨架的聚氨酯树脂，提高了对脂质成分的亲和性，由此得到更优异的耐指纹性能。该耐指纹性光固化性组合物得到的涂布层具有优异的耐擦伤性、透明度、耐久性和表面膜硬度。

韩国专利KR20110074459A公开了一种耐久性优异的抗指印涂覆组合物，涂覆组合物包括特定基团的硅烷化合物Ⅰ和特定基团的硅烷化合物Ⅱ，涂覆组合物形成的薄膜对水可以具有60°至80°的接触角，当指印粘附到薄膜的表面上时，指印的油脂在薄膜的表面上宽泛地扩展而不显著可见，由于与基底表面的硅氧烷键，薄膜表现出优异的耐久性，可以长时间保持清洁。

美国专利US2009239043A公开了一种亲油性组合物，该成膜基料包含通式RxM（OR）z-x的醇盐，上述通式中R为有机基团，M选自硅、铝、钛、锆以及它们中的任何的混合物，R选自低分子量烷基，涂布固化后其有50°至78°的水接触角和小于25°的角鲨烯接触角，聚合物涂层具有亲油性表面，使得指纹湿展开并且在视觉上消失，改善了耐指纹性和可清洁性。

此外，日本专利JP2010095707A公开了一种抗指纹组合物，使用具有在分子内局部极性高的部位（脲烷基）和分子整体极性低的性质的组分（A）聚醚骨架的聚氨酯（甲基）丙烯酸酯，对于构成指纹印的脂质成分的亲合性增高，耐指纹性提高，且还具有优异的透明性、耐擦伤性和硬度。WO2016199908A公开了一种含有（聚）醚基的硅烷化合物的表面处理剂，能够形成接触角在25°以下10°以上的表面处理层，即使在附着了指纹的情况下，由于接触角小，指纹的辨识性低而不明显。

2.3 其他涂层

除了上述的两种方法外，还有一些其他提高耐指纹性能的方法。例如：①在涂层中加入无机或有机颗粒构建粗糙表面。中国台湾专利TW201221595A提供了一种触控面板用表面涂料，包含如下式结构的纳米粒子：

借助该纳米颗粒本身的球形结构特性令其呈现雾面效果，从而减少表面涂污或指纹所造成的对外观的影响。中国专利CN103540183A公开了一种设置在透明支持体表面的透明硬涂层，涂层表面分布有平均粒径为0.1～0.9μm的粒子，并在透明硬涂层表面形成高度为0.1～0.9μm的凸起，分散了指纹中的水分、油脂等成分，使指纹在硬化膜表面难以显现，耐指纹污染效果更加显著，且具有优异的耐刮伤性能。②在涂层中加入表面活性剂。日本专利JP2004114355A提出在硬涂层中加入HLB值在2～15范围的特定结构的非离子性表面活性剂，表面活性剂的加入可以调节湿润性从而提高涂层的耐指纹性。

3 结语

本文基于目前公开的涉及抗指纹防污涂料的专利申请，简要分析了抗指纹防污涂料的专利申请量、国内外主要申请人以及该技术领域的发展现状。国内电子产品需求量大，电子产品更新换代较快，对于抗指纹涂料的需求总量一定会逐步提升，基于国内手机或液晶显示器等电子行业的长远发展，国内的研发机构应该持续研发，形成有效的专利布局，保障国内电子产业的健康发展。

参考文献：

[1] 韩建祥，胡孝勇.耐指纹涂料的研究进展[J].涂料工业，2011（10）：76-79.

[2] 喬变莉.触摸屏用纳米杂化氟硅树脂的制备与涂层性能研究[D].西安：陕西科技大学，2017.

[3] 郦聪，李建.部分含氟功能制剂的应用[J].化工生产与技术，2015（4）：25-28.

[4] 袁东芝，杨柱，邓康清，等.UV固化防指纹硬化膜的制备[C]//2014第十五届辐射固化年会论文集，2014：1-5.