CN103308960B - 光学膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学膜及其制备方法。该光学膜具有抗反射自清洁的功能。该光学膜的制备步骤是：在透明高分子膜片表面制备次波长微结构来达到抗反射光学表面，再利用CF₄电浆对所述高分子膜片表面进行改质，形成疏水官能基结构。继而就获得抗反射自清洁功能的光学膜片。此工艺简单，可重复，且成本较低，可满足市场上对抗反射自清洁产品的需求。

Description

光学膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种光学膜及其制备方法，尤其是涉及一种抗反射自清洁的光学膜及其制备方法。

背景技术

光学膜已广泛应用于生活各个领域，电子产品例如电脑、数位相机、移动电话、数位电视一般会用到反射膜、扩散膜等。此外高楼大厦及汽车的玻璃上经常会需要使用抗反射膜来改善视觉效果，避免光线被反射而产生“晃眼”现象。一般来说，多层抗反射膜具有较佳的抗反射效果，然而，层数越多势必会增加制作成本，而且也会造成层与层之间机械连接强度的问题，使得制作较为困难。

再者，高楼层大厦之窗户玻璃由于清洗上的困难性，经常需要支出额外的人工费用来清理，倘若能使窗户具有自洁功能，除可常保建筑外观外，更能降低部分的固定保养成本。现有技术在自清洁涂层材料的结构设计上多采用多层复合结构来达到疏水自清洁功能，但目前此超疏水结构多面临粘着性差、耐久性差等问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种抗反射自清洁的光学膜以及一种该光学膜的制备方法。

一种抗反射自清洁光学膜，采用透明高分子材料制成，该光学膜上具有规则锥状微孔洞，且光学膜表面具有疏水官能基结构。

一种抗反射自清洁光学膜制备方法，包括：提供一基板，在该基板表面镀上一层铝金属膜；利用电解液对铝金属膜进行电解，生成规则的锥状氧化铝微孔洞模板；利用模板对透明高分子材料热压转印以获得具有规则锥状微孔洞的高分子膜片；利用电浆机对高分子膜片表面进行疏水改质，以获得所需的光学膜。

本发明是以制备次波长微结构的方法达到抗反射光学表面，次波长微结构是一种小于可见光波长的楔形显微结构，这种结构能够持续改变折射率，从而消除折射率会突然改变的边界；再利用CF₄对高分子膜片表面改质，形成疏水官能基结构。继而就获得抗反射自清洁功能的光学膜片。此工艺简单，可重复，且成本较低，若搭配Roll-to-roll制程可大面积量产超疏水表面，可满足市场上对抗反射自清洁产品的需求。

附图说明

图1是本发明的光学膜结构示意图。

图2是本发明实施例制作光学膜的示意图。

图3是本发明实施例制作光学膜的流程图。

主要元件符号说明

光学膜	100
		基板	10
铝金属膜	11
		第一模板	20
锥状氧化铝微孔洞	21
		长碳链全氟化脂肪酸	30
第二模板	40
		基体层	50
微结构	51
		膜片	52
热压印机	60

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细说明。

图1是本发明实施例制作的光学膜示意图，采用透明高分子材料制成，该光学膜上具有规则锥状微孔洞，且光学膜表面具有疏水官能基结构，此光学膜可以达到光抗反射自清洁的效果。

请一并参阅图2与图3，图2是本发明实施例制作光学膜的示意图，图3是本发明所述的制备光学膜的流程图，具体包括以下步骤：

S01: 提供一表面带有一层铝金属膜11的基板10。该铝金属膜11是通过蒸镀、溅镀等真空镀膜方式形成于基板10表面。在本实施方式中，基板的材料为金属。对基板10的表面进行抛光，以减小金属表面粗糙度。在其他实施方式中，基板10也可以用硅晶片代替。

S02:利用电解液对铝金属膜11进行电解及扩孔，得到具有规则的氧化铝锥状微孔洞第一模板20。在本实施方式中第一模板是这样形成的：先采用0.3Mol/L、温度为17℃的草酸溶液对基板10表面的铝金属膜11进行电解，在基板10的表面生成阳极氧化铝（AAO）微孔洞，而阳极氧化铝微孔洞间距是由电压大小所控制的，本实施方式中电解电压为40V，时间为15秒；再浸泡于30℃、5%重量浓度的磷酸溶液对阳极氧化铝微孔洞进行扩孔动作，扩孔时间为8分钟，重复以上电解及扩孔动作5次，即可在第一模板20上形成具有深度150nm的规则的锥状氧化铝微孔洞21。

S03:对第一模板20表面进行自组装单分子层表面处理得到第二模板40。将该第一模板20置入可加热的真空腔体中，通入惰性气体，将温度调整到200℃，以0.2%腔体体积比通入长碳链全氟化脂肪酸30，长碳链全氟化脂肪酸30的分子式为CF₃(CF₂)_nCOOH，其中n=3、6、8、10、16，在此长碳链全氟化脂肪酸30因高温而气化。然后进行退火，长碳链全氟化脂肪酸30和第一模板20表面上的AAO发生化学接枝反应，在该第一模板20表面生成疏水性极高的自组装单分子层（图未示），在此得到第二模板40，其中此处退火时间为3小时。AAO与长碳链全氟化脂肪酸30接枝生成自组装单分子层的目的是为增加后面热压印之脱模性，虽然自组装单分子层并不直接以产品的形式显现，但由于在量产时，转印表面接触面积大，脱模困难，因此进行自组装单分子层表面处理是在于能否将产品导入量产的关键。

S04:润洗第二模板40。先对第二模板40进行降温处理，降温到室温即可，然后依次用氯仿、丙酮、乙醇、去离子水清洗第二模板40；此处氯仿的作用主要为去掉第二模板40表面过多的长碳链全氟化脂肪酸30，丙酮、乙醇、去离子水是慢慢降低极性，除去第二模板40表面的有机溶剂。

S05:转印第二模板40表面的锥状微结构21。选取基体层50来热压转印第二模板40表面的锥状氧化铝微孔洞21的结构，以获得具有微结构51的膜片52。本实施方式中，基体层50的材料为，透明高分子，优选地，选取聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）来转印第一模板20表面的锥状氧化铝微孔洞21的结构；此处用热压印机60加热PMMA至玻璃转化温度，玻璃转化温度视聚合程度而有所差异，此处玻璃转化温度为120℃。可以理解，此处也可将可挠曲之高分子模版贴附至Roll-to-roll成形机，然后以滚轮压印方式转印锥状氧化铝微孔洞21的结构。

S06:选用CF₄对膜片52进行电浆处理，将膜片52表面改质为疏水官能基结构层（图未示），此处此即形成抗反射、自清洁的光学膜100。在电浆的条件下，CF₄中的氟原子取代PMMA碳链上的氢原子，最后也是类似于在PMMA上进行接枝，将含氟碳链与PMMA合成，以降低表面能，形成所谓的莲花效应（Lotus Eeffect），根据Cassie-Baxter模型测试得到光学膜100表面与水的接触角大于150度。

本发明制备光学膜的工艺简单，可重复，且成本较低，可大面积量产来满足市场上对抗反射自清洁产品的需求。

虽然本发明已以较佳实施方式披露如上，但是，其并非用以限定本发明，另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化等。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种光学膜的制备方法，其包括以下步骤:

提供一表面带有一层铝金属膜的基板；

利用电解液对该铝金属膜进行电解，形成表面带有多个锥状氧化铝微孔洞的第一模板；

对该第一模板进行自组装单分子层的表面处理以获得第二模板；

利用该第二模板对透明的聚甲基丙烯酸甲酯高分子膜热压转印以获得具锥状微孔洞的膜片；及

利用CF₄通过电浆处理对该高分子膜片表面进行疏水改质，使CF₄中的氟原子取代聚甲基丙烯酸甲酯高分子膜片中的高分子碳链上的氢原子，以在该高分子膜片表面形成疏水官能基结构层，从而获得该光学膜。

2.如权利要求1所述的光学膜的制备方法，其特征在于：该基板材料为金属或者单晶硅。

3.如权利要求1所述的光学膜的制备方法，其特征在于：形成该第一模板的步骤包括利用草酸溶液对该铝金属膜进行电解以形成多个微孔洞；及利用磷酸溶液对该多个微孔洞进行扩孔以形成该锥状氧化铝微孔洞。

4.如权利要求1所述的光学膜的制备方法，其特征在于：该电浆机电浆所使用的气体为CF₄。

5.一种光学膜，其特征在于：该光学膜包括透明的聚甲基丙烯酸甲酯高分子材料制成的基体层及由CF₄中的氟原子取代聚甲基丙烯酸甲酯高分子材料中的高分子碳链上的氢原子以形成在该基体层表面的疏水官能基结构层，该基体层表面开设有多个锥状微孔洞，该疏水官能基结构层覆盖该多个锥状微孔洞。