CN101630026A - 抗反射抗眩光学薄膜及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种抗反射抗眩光学薄膜及其制造方法。光学薄膜包括基材、硬镀层和抗反射抗眩涂层。硬镀层形成于基材上，抗反射抗眩涂层形成于硬镀层上。抗反射抗眩涂层具有凹凸表面，其表面粗糙度大于等于80nm。抗反射抗眩涂层包括低折射率的含氟树脂基底及多个团聚体。团聚体分散且包覆于含氟树脂基底内，并使含氟树脂基底的上表面突起，以形成抗反射抗眩涂层的凹凸表面，每一团聚体由至少二个纳米粒子聚集堆积组成。

Description

抗反射抗眩光学薄膜及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种具有抗反射和抗眩功能的光学薄膜及其制造方法，且尤其涉及一种适用于显示装置的显示屏幕上的抗反射抗眩光学薄膜及其制造方法。

背景技术

近年来，随着光电显示科技不断地进步，使得应用其的产品领域持续扩大。其中又以应用其的行动电话、笔记本电脑和薄型化的显示装置，例如等离子电视、液晶电视等，最广受消费者的欢迎。除此之外，车用仪表也是不容忽视的潜力市场。相应地，随着这些产品逐渐地普及化，对于显示质量的要求也将日益严格。

在显示质量的评估上，除了解清晰度、亮度、对比、可视角度等一般的参考依据之外，抗眩性能和抗反射性能也相当重要。为了达到抗眩和抗反射的效果，一般的做法是在显示屏幕的最外表面上设置一层包括有抗眩层和抗反射层的光学薄膜，由此抑制外界光线和背光模块光线所造成的不良视觉效果，进而提供良好的显示质量。然而，在传统的制造过程中，抗眩层和抗反射层通常是经涂布涂液和烘烤涂液的步骤而完成的。所以，在制造过程中，至少会分别施以两次涂布涂液的步骤和两次烘烤涂液的步骤。但也因为这种制造过程的步骤繁多，且工时冗长，进而导致生产效率无法提高、生产成本无法降低，而无法提升产品竞争力。

发明内容

本发明涉及一种抗反射抗眩光学薄膜及其制造方法，是利用低折射率的含氟树脂基底与纳米粒子聚集组成的团聚体互相混掺后涂布于硬镀层上。这样，可通过纳米粒子与低折射率的含氟树脂基底之间的搭配，而同时达到抗眩和抗反射的效果。另外，由于树脂基底含有氟素的单元，因而光学薄膜不仅具有抗眩和抗反射的效果，还能提供抗指纹的特性。

本发明提出了一种光学薄膜，其包括基材、硬镀层和抗反射抗眩涂层。硬镀层形成于基材上，抗反射抗眩涂层形成于硬镀层上。抗反射抗眩涂层具有凹凸表面(uneven surface)，其表面粗糙度(roughness)大于等于80nm。抗反射抗眩涂层包括低折射率的含氟树脂基底及多个团聚体。团聚体分散且包覆于含氟树脂基底内，并使含氟树脂基底的上表面突起，以形成抗反射抗眩涂层的凹凸表面，每个团聚体由至少二个纳米粒子聚集堆积组成。

在本发明所述的光学薄膜中，该光学薄膜具有雾度(haze)介于5至50之间。

在本发明所述的光学薄膜中，该光学薄膜具有清晰度(opticalclarity)介于490至350之间。

在本发明所述的光学薄膜中，该光学薄膜的雾度约为10至30，所述光学薄膜的清晰度约为480至450。

在本发明所述的光学薄膜中，相对于取100重量份的该含氟树脂基底，该多个纳米粒子的添加量介于0.1至10重量份之间。

在本发明所述的光学薄膜中，该抗反射抗眩涂层的平均膜厚介于80nm至120nm之间。

在本发明所述的光学薄膜中，该多个团聚体的平均粒径范围介于50nm至150nm之间。

在本发明所述的光学薄膜中，该树脂基底具有的折射率小于等于1.50％。

在本发明所述的光学薄膜中，该纳米粒子的折射率与该树脂基底的折射率的差值介于0.01％至0.2％之间。

本发明进一步提供一种光学薄膜的制造方法，其包括下列步骤。首先，提供基材。然后，在基材上形成硬镀层。然后，配制(preparing)抗反射抗眩涂液。在配制涂液的步骤中包括提供低折射率的含氟树脂基底并添加多个纳米粒子于含氟树脂基底中，以及混合这些纳米粒子与含氟树脂基底，而形成分散于含氟树脂基底中的多个团聚体，每个团聚体由至少二个纳米粒子聚集而成。然后，在硬镀层上涂布抗反射抗眩涂液。

在本发明所述的制造方法中，在涂布该抗反射抗眩涂液的步骤后，该制造方法还包括烘烤干燥该抗反射抗眩涂液，以在该硬镀层上形成具有凹凸表面的抗反射抗眩涂层，其中所形成的抗反射抗眩涂层的平均膜厚介于80nm至120nm之间。

在本发明所述的制造方法中，烘烤干燥后所形成的该凹凸表面的表面粗糙度大于等于80nm。

在本发明所述的制造方法中，在混合的该步骤中，所形成的所述团聚体的平均粒径范围介于50nm至150nm之间。

在本发明所述的制造方法中，在添加所述纳米粒子的步骤中，相对于取100重量份的含氟树脂基底时，添加0.1至10重量份的所述纳米粒子。

在本发明所述的制造方法中，在添加所述纳米粒子的步骤中，所述纳米粒子的折射率与含氟树脂基底的折射率的差值介于0.01％至0.2％之间。

为使本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1示出了根据本发明优选实施例的光学薄膜的示意图。

图2示出了根据本发明优选实施例的光学薄膜的制造方法的流程图。

具体实施方式

本发明披露了一种抗反射抗眩光学薄膜，其至少包括一抗反射抗眩涂层。当该光学薄膜应用于显示装置的显示屏幕上时，可通过抗反射抗眩涂层来使光线扩散并降低光反射率(reflectivity)，以抑制外界光线和背光模块光线所造成的不良视觉效果，进而提供良好的显示质量。

在以下说明中，光学薄膜是以应用于液晶显示装置的显示屏幕上为例做说明的。然而，本领域的技术人员应当了解，本发明不限于液晶显示装置的应用，而是可适用于任何一种显示屏幕上，例如显像管显示装置、等离子体显示装置、内投影式显示装置等的显示屏幕上。并且，在实际应用时，以下说明所提供的工艺参数与步骤细节，可依照应用条件的需要作适度调整。本文中的数值范围均包括端点值。

<优选实施例>

在本发明的一个优选实施例中，光学薄膜应用于液晶显示装置的显示屏幕上，因而光学薄膜优选地与液晶显示装置面向外部的偏光板结合。然而，目前市面上广泛使用的偏光板，通常是由二层三醋酸纤维素(triacetyl cellulose，TAC)夹着聚乙烯醇(polyvinylalcohol，PVA)所构成。由于三醋酸纤维素是一种光穿透度(transmission)良好但表面硬度软的材料，因而在本实施例的做法中，先在偏光板面向外部的三醋酸纤维素层上形成一硬镀层，以增强表面硬度之后，再在硬镀层上形成抗反射抗眩涂层。

换言之，本实施例的光学薄膜为了与偏光板结合，优选地以偏光板面向外部的材料作为基材。并且，为了增强液晶显示屏幕的最外表面的硬度，优选地先在基材上形成硬镀层后，再形成抗反射抗眩涂层。

在基材材料的选择上，除了前述三醋酸纤维素(TAC)以外，例如可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、二乙炔纤维素、乙酸丁酸纤维素、聚醚砜、聚丙烯酸树脂、聚胺基甲酸酯树脂、聚酯、聚碳酸酯聚砜、聚醚、聚甲基戊酰、聚醚酮或甲基丙烯腈，但本发明并不局限于此，也可根据应用条件的需要选择更适合的材料。

在硬镀层材料的选择上，优选地包括紫外光硬化型树脂，例如选自丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、环氧树脂、胺基甲酸酯树脂、醇酸树脂、螺环缩醛树脂、聚硫醇聚烯树脂或聚丁二烯树脂的紫外光硬化型树脂，但本发明并不局限于此，也可根据应用条件的需要选择更适合的材料。

以下将结合图1及图2来说明本实施例的光学薄膜的结构及制造方法。图1是示出了根据本发明优选实施例的光学薄膜的示意图，图2是示出了根据本发明优选实施例的光学薄膜的制造方法的流程图。图2是示出了如图1所示的光学薄膜100的制造方法，该方法包括下列步骤：

首先，如步骤S1所示，提供基材110。基材110的材料例如为上述所列举的。

然后，如步骤S2所示，在基材110上形成硬镀层120。在步骤S2之中，例如，先在基材110上涂布硬镀层涂液之后，再用紫外光照射，以使硬镀层涂液硬化而形成硬镀层120。硬镀层涂液例如为上述所列举的。

接着，如步骤S3所示，配制抗反射抗眩涂液。在步骤S3之中，可以包括下列子步骤。首先，提供低折射率的含氟树脂基底132，并添加多个纳米粒子135于含氟树脂基底132。接着，将纳米粒子135与含氟树脂基底132混合，而形成分散于含氟树脂基底132中的多个团聚体134。其中，每个团聚体134由至少二个纳米粒子135聚集而成。

由于该抗反射抗眩涂液用于抗反射和抗眩，因而在含氟树脂基底132与纳米粒子135的材料的选择上，优选须符合下列条件：其一，含氟树脂基底132的折射率优选小于等于1.50％。其二，纳米粒子135的折射率与含氟树脂基底132的折射率的差值优选介于0.01％至0.2％之间。

具体而言，含氟树脂基底132可以是一种含有氟素单元的有机高分子树脂、硅氧烷聚合物或有机无机混合树脂，其氟素单元例如为CF₂基等，但本发明并不局限于此。

纳米粒子135可以选自压克力系聚合物、聚苯乙烯聚合物、压克力与聚苯乙烯的共聚物、聚碳酸酯及无机硅氧化物中的至少一种，但本发明并不局限于此。

在实施例的步骤S3中，相对于取100重量份的含氟树脂基底132时，添加0.1至10重量份的纳米粒子135，所形成的团聚体134的平均粒径范围介于50nm至150nm之间。

然后，如步骤S4所示，将步骤S3所配制的抗反射抗眩涂液涂布于硬镀层120上。在步骤S4中，为了使后续形成的抗反射抗眩涂层130具有较好的抗反射效果，即具有较低的反射率，例如可以利用线棒涂布的方式，来控制涂布膜厚。但除了线棒涂布的方式之外，本发明也适用其它常用的涂布方式，因而本发明不对涂液的涂布方式多作限制。

接着，如步骤S5所示，烘烤干燥抗反射抗眩涂液，以在硬镀层120上形成具有凹凸表面130s的抗反射抗眩涂层130。

在步骤S5中，所形成的抗反射抗眩涂层130的干膜厚度约为80nm至120nm。并且，由于团聚体134分散且包覆于含氟树脂基底132内，因而使得含氟树脂基底132的上表面突起，而形成凹凸表面130s，其表面粗糙度大于等于80nm。

这样，当外界光线和背光模块光线入射光学薄膜100时，抗反射抗眩涂层130的低折射率的含氟树脂基底132和纳米粒子135的团聚体134将能发挥抗光线反射与造成光线扩散的效果。

其中，在造成光线扩散的效果上，一般以雾度(haze)作为评估的依据。然而，由于提高雾度会使清晰度(optical clarity)降低。因此以市面上广泛应用的光学薄膜而言，当雾度为10时清晰度仅为200左右，而当雾度为30时清晰度仅剩下20～30左右。

以本发明实施例而言，雾度的调整可以通过改变步骤S3中纳米粒子的添加量(重量份)来完成。并且，在本发明实施例中，可以利用低折射率的树脂基底与纳米粒子之间的折射率搭配，在使雾度提高的同时，使清晰度不致大幅降低。经测量，在雾度介于5至50之间时，本发明实施例的光学薄膜的清晰度被提升至490至350之间。由此可知，相比于市面上广泛应用的光学薄膜，本发明实施例的光学薄膜能提供更好的显示质量。而且，经多次实验后发现，根据本发明优选实施例的方法所制造的光学薄膜，其雾度调整在10至30之间时，清晰度可以接近至480至450之间。因此，相比于市面上广泛应用的光学薄膜，本发明实施例的光学薄膜在提高雾度时还可维持良好的清晰度。

此外，在液晶显示装置的应用上，本发明实施例的光学薄膜100具有消除闪点现象(sparking)的优点。液晶显示装置闪点现象的成因是因传统抗眩光膜材所使用的粒子较大，使表面光偏折较多，造成子像素的少部分光线偏折至其相邻的子像素，进而导致微细闪点发生。简而言之，当光偏折越多，闪点现象就越明显。由于本发明实施例的光学薄膜100是使用由纳米粒子135所聚集而成的团聚体134，因此光偏折现象不明显，较不易有闪点现象产生。

另外，因为本发明实施例使用的低折射率基底含有氟素单元，因而除了能提供更好的显示质量之外，还可以使光学薄膜的表面具有抗指纹的特性。

<实验例与比较例>

以下提供二组实验例与二组比较例来做详细说明，并可作为本领域中的技术人员据以实施的参考。根据实验例与比较例所制成的光学薄膜，将其雾度、穿透度、粗糙度、反射率及清晰度的相关数值与抗指纹程度，汇整列于表1中。然而本领域中的普通技术人员应当了解，制备过程中所选用的材料与步骤细节仅为说明的目的，并非用来限制本发明的范围。而且，在实际应用时，各参数应根据应用条件的需要作适度调整。

<实验例1>

首先，取100重量份的紫外光硬化树脂(B-500SF，Shin-Nakamura Chemical制造)，并用丁酮(methyl ethyl ketone，MEK)溶剂稀释成固含量约50％的涂液。接着，用线棒涂布将涂液涂敷于三醋酸纤维素基材(FUJI制造)上，并置于80℃循环烘箱中干燥约1分钟左右。然后，用能量约为540mJ/cm²的紫外光照射后，即完成硬镀层，其干膜厚度约为5μm至6μm。

然后，取10重量份的低折射率的含氟树脂基底(LR-204-33A，RI(折射率，Refractive Index)值为1.38，Nissan chemical Co.Ltd制造)，并添加0.2重量份的无机二氧化硅的纳米粒子(KEP-10，RI值为1.43，Nippon Shokubai制造)。接着，在室温下搅拌约1小时后，用线棒涂布将涂液涂敷于前述制备完成的硬镀层上，并置于90℃烘箱中烘烤10小时，即完成实验例1的抗反射抗眩涂层，其干膜厚度约为100nm。

<实验例2>

首先，以与实验例1相同的方式，在三醋酸纤维素基材上形成硬镀层。

然后，以与实验例1相同的方式，在硬镀层上形成抗反射抗眩涂层，但实验例2的纳米粒子的添加量为0.5重量份。

<比较例1>

首先，取100重量份的紫外光硬化树脂(B-500SF)，并用丁酮溶剂稀释成固含量约50％的涂液。接着，加入l重量份且平均粒径约为3.5μm的氧化硅粒子(Fuji Silysia制造)，并使氧化硅粒子分散于涂液中。然后，将涂液涂布于三醋酸纤维素基材上，并置于80℃循环烘箱中干燥约1分钟左右。随后，用能量约为540mJ/cm²的紫外光照射后，即完成比较例1的抗眩光学薄膜。

<比较例2>

首先，用与比较例1相同的方式，形成抗眩光学薄膜。

然后，将低折射率的树脂基底(LR-204-33A)涂布于抗眩光学薄膜上，并控制其干膜厚度约在100nm，以完成比较例2的光学薄膜。

实验例与比较例的测试结果如下表1所示。在实施例1中，其低反射率基底与纳米微粒的组合，可同时达到抗反射与抗眩的效果，且因纳米微粒与低折射率之间的折射率差，可使光学薄膜的清晰度与穿透度得到提高。在实施例2中，增加纳米微粒的添加量，可使其雾度值相对地增加，而其清晰度仅有少许下降。相比于实施例1与实施例2，比较例1的抗眩涂层主要是由折射率差不多的硬镀层与微米级的二氧化硅(SiO₂)构成，而比较例2则是在比较例1的抗眩涂层上再涂布抗反射层，这两者不仅在外观细致度上，且在清晰度与穿透度上，都不如实施例1与实施例2的光学薄膜。

表1

	雾度	穿透度	粗糙度	清晰度	抗指纹效果	反射率(550nm)
							实验例1	10.14	92.89％	130nm	478	有	1.50％
实验例2	20.13	93.27％	145nm	445	有	1.40％
							比较例1	10.31	89.97％	212nm	272	无	1.49％
比较例2	10.60	90.82％	198nm	285	有	1.32％

由此可知，本发明所披露的抗反射抗眩光学薄膜具有高雾度、高穿透度、低反射率及高清晰度的优点，而且还具有抗指纹的效果(fingerprint wiping property)。

本发明上述实施例所披露的抗反射抗眩光学薄膜及其制造方法，是利用低折射率的含氟树脂基底与纳米粒子聚集组成的团聚体互相混掺后涂布在基材上。这样，可通过纳米粒子与低折射率的含氟树脂基底之间的搭配，来使光线扩散并降低光反射率，以抑制外界光线和背光模块光线所造成的不良视觉效果，进而提供良好的显示质量。另外，由于树脂基底含有氟素单元，因而除了能提供良好的显示质量之外，还能提供抗指纹的特性。

综上所述，虽然本发明已由优选实施例披露如上，然而其并非用来限定本发明。本发明所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可以作各种修改与变化。因此，本发明的保护范围应当以所附的权利要求所限定的范围为准。

主要组件符号说明

100：光学薄膜     110：基材

120：硬镀层       130：抗反射抗眩涂层

130s：凹凸表面    132：含氟树脂基底

134：团聚体       135：纳米粒子。

Claims (10)

1.一种光学薄膜，包括：

基材；

硬镀层，形成于所述基材上；以及

抗反射抗眩涂层，形成于所述硬镀层上，并具有凹凸表面，所述凹凸表面的表面粗糙度大于等于80nm，所述抗反射抗眩涂层包括：

低折射率的含氟树脂基底；以及

多个团聚体，分散且包覆于所述含氟树脂基底内，并使所述含氟树脂基底的上表面突起，以形成所述抗反射抗眩涂层的所述凹凸表面，每个所述团聚体由至少二个纳米粒子聚集堆积组成。

2.根据权利要求1所述的光学薄膜，其中，所述光学薄膜具有的雾度介于5至50之间。

3.根据权利要求1所述的光学薄膜，其中，所述光学薄膜的清晰度介于490至350之间。

4.根据权利要求1所述的光学薄膜，其中，所述光学薄膜的雾度约为10至30，所述光学薄膜的清晰度约为480至450。

5.根据权利要求1所述的光学薄膜，其中，相对于取100重量份的所述含氟树脂基底，所述多个纳米粒子的添加量介于0.1至10重量份之间。

6.根据权利要求1所述的光学薄膜，其中，所述抗反射抗眩涂层的平均膜厚介于80nm至120nm之间。

7.根据权利要求1所述的光学薄膜，其中，所述多个团聚体的平均粒径范围介于50nm至150nm之间。

8.根据权利要求1所述的光学薄膜，其中，所述树脂基底的折射率小于等于1.50％。

9.根据权利要求1所述的光学薄膜，其中，所述纳米粒子的折射率与所述树脂基底的折射率的差值介于0.01％至0.2％之间。

10.一种光学薄膜的制造方法，包括：

提供基材；

在所述基材上形成硬镀层；

配制抗反射抗眩涂液，包括：

提供低折射率的含氟树脂基底并将多个纳米粒子添加于所述含氟树脂基底；以及

将所述多个纳米粒子与所述含氟树脂基底混合，而形成分散于所述含氟树脂基底中的多个团聚体，每个所述团聚体由至少二个所述多个纳米粒子聚集而成；以及

将所述抗反射抗眩涂液涂布于所述硬镀层上。

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