TW201016455A - Optical film and method of making the same - Google Patents
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Description
201016455 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明有關一種光學薄膜及其製作方法,其可同時提供抗反 射、抗油污(anti-fouling)與抗靜電(anti_static)之複合功能。 【先前技術】
❿ 於習知顯示裝置巾,為了避免影像受反射光的干擾,通常會 於習知顯示裝置之各基材或各膜層絲__層減射(1〇w reflection)之反射層來降低反射率。然而低反射層之材料一般都包 含絕緣性的樹脂,所以特別容易在表面累積電荷而產生表面靜 電進而成灰塵吸附專污染的問題。為了減少靜電造成的污染 問題’-般是在絕緣的樹脂中添加人導電的抗靜電劑,例如離子 型界面活_或導電高分子,歧金職化物錄,例如氧化辞 (Zn〇)、氧化錫(Sn0)、氧化銻錫(ΑΤΟ)或氧化銦錫(IT〇) 等來提高伽的導電紅_抗靜電的效果。然而,由於前述抗 靜電劑與金屬氧化㈣屬崎群極高的㈣,因此會導致抗靜 電樹脂層的折射率過高,反而減少反射層之效果。 生 為了兼顧低反射率與抗靜電效果,—種複麵層結構應運而 日本之大日本印刷公司申請之美國專利公開號us 膜層㈣中揭露—種抗反射膜與抗靜電膜疊合而成之複合 上八如第1騎示,複合卿結構1G是在—透明基材12 上刀別麵兩層或兩層以上之光學薄膜,例如—用以抗靜電之導 201016455 電薄膜14、一硬塗層16與一低反射膜i8。導電薄膜w可提供 靜電之效果,㈣倾高反料叫低抗反射賴果且膜層的几 耐磨性(scratch麵tance)也不足,因此需要另外設置硬塗層“盥 低反射膜18來提供保護與抗反射之效果。 /、 雖然美國專利公開號US 2006/0029818A之申請案可兼顧低 反射率與抗靜電效果,但是複合膜層結構之製程需要多次塗佈& ❹ 或貼合等製程’大幅增加製程複雜度,不僅增加製程 也容易導致製程良率下降。因此,如何開發出一種可簡化製鋪 ^度且提供更佳性能之光學_,仍為#界極力改善之—重要課 【發明内容】 本發明之主要目的在於提供一種光學薄膜及其製作方法,以 珍同時提供抗反射、抗油污與抗靜電之複合功能。 為達上述之目的’本發明提供一種光學薄膜,其包含有一氟 改質之魏化合物、複數辦空孔洞與—導電材料。巾空孔洞分 布於亂改質之石夕氧化合物之内部與表面,使纽質之石夕氧化合物 成為-多孔性光學薄臈,城多孔性光學_具有—不平滑: 面,而導電材料分散摻雜於多孔性光學薄臈中。 此外’本發明另提供一種光學薄膜之製作方法。首先,混合 7 201016455 一第一溶劑、一烷氧基矽烷(alkoxysilane)、一氟改質之烷氧基矽 烧(fluoride-modified alkoxy silane )、一導電材料與一孔洞成形劑, 以形成一塗液。接著,固化塗液而形成一臈層。之後,將孔洞成 形劑從膜層中溶解而出,以形成一多孔性光學薄膜。多孔性光學 薄膜之内部與表面具有複數個中空孔洞。 本發明提供之光學薄膜可以具有含氟素之矽氧化合物、摻雜 φ 於其中之導電材料與三度空間之微小孔洞,因此可同時具備有抗 油污、抗靜電與抗反射之複合功能。 【實施方式】 請參考第2圖’第2圖為本發明一較佳實施例製作光學薄膜 之流程示意圖。如第2圖之步驟50所示,首先,混合一第一溶劑、 一烷氧基矽烷、一氟改質之烷氧基矽烷、一導電材料與一孔洞成 形劑’利用溶膠凝膠法形成一塗液。 ❹ 前述烧氧基矽烷實質上可包含任何種類之石夕氧化合物前驅 物’例如四甲氧基矽烷(tetramethylorthosilicate,TM0S)、四乙 氧基矽烷(tetraethyl orthosilicate,簡稱 TE0S,亦稱為 tetraethoxysilane、四乙基矽氧烷、四乙基氧矽烷、原矽酸四乙酯或 矽酸乙酯)或其組合物。前述氟改質之烧氧基矽烧實質上可包含 任何含有氟素之烷氧基石夕烷’例如十三氟_1,1,2,2_四氫辛烷基·三甲 氧基石夕烧(tridecafluoro-1,1,2,2, -tetrahydrooctyl -trimethoxysilane , 201016455 TDF-TMOS) ° 導電材料可包含絲尺寸之金屬材料、奈米尺寸之金屬氧化 物微粒、離子型界面活性劑或導電高分子,例如聚苯胺 (Polyaniline,PAn)、聚塞吩(p〇iythi〇phene,PTh)、含有奈米金 粒子之溶液、含有奈米銀粒子之溶液、含有奈米碳管(c扯 腿otube)之溶液、氧化鋅、氧化錫、氧化錄錫、氧化銦錫或其組 ❹合物。於其他實施射,導電材料亦可包含導電高分子聚合物, 例如由聚氧化丙烯(p〇lypr〇pylene〇xide,pp〇)以及聚氧化乙烯 (Po_iyleneoxide ’ PE0)兩種高分子聚合物所共同聚合而成之 具有父聯塊狀的共聚合高分子’由相同單體組成的高分子聚合 物,例如聚氧化丙烯或聚氧化乙烯,但不限於此。 歧孔洞成_可包含任何卿性轉之小分子材料。所謂 之選擇性溶觸表示賴成賴可—第二溶継解而出,且 所述之第二溶劑對於孔洞成形劑與光學薄膜之主要材料之溶解選 ,比遠大於1。例如制成形舰佳可包含葡萄糖、尿素、篇糖、 聚乙烯醇(polyvinyl alc〇h〇卜 PVA)、 (_ethylenglycol,PEG)或其組合物。其中,前述塗液中亦可 以進-步混合一酸驗值調整劑或其他所需之添加物,例如鹽酸, 來協助進行溶膠凝膠法產生水解反應或是提供其他效果或功能, 但不限於此,酸驗值調整劑可以為任何可調整酸驗值之材料,其 種類或分子量並無特別限制。 201016455 如第2圖之步驟52所示’接著,固化塗液而形成一膜層,其 中固化塗液之步驟可包含:先將塗液均句塗佈於一基材之表面, 再烘烤塗液而成為一膜層。烘烤後之膜層較佳為透明薄膜,主要 為氟改質(fluoride-modified)之網狀交聯之矽氧化合物(silicide oxide compound) ’例如膜層包括含氟之二氧化石夕,且包含混雜於 其中的孔洞成形劑與導電材料。根據一具體實施例,本發明所述 ❹ 之I改質之石夕氧化合物主要包含網狀交聯之二氧化矽,且二氧化 矽會與二氟甲基(_CF3)間產生鍵結效果。將塗液塗佈於基材表 面之方式可包含空氣刮刀塗佈法、到刀塗佈法、喷霧塗佈法、浸 潰塗佈法、旋轉塗佈法、網印法或捲帶式塗佈等塗佈法。 前述基材不限於任何材質,可以為液晶顯示面板之彩色濾光 片基板或薄膜電晶體陣列基板、液晶顯示器、陰極射線顯示器、 電漿顯示器或發光二極體顯示器之任意膜層,或是光學元件玻 ® 璃,所述基材較佳為透明基板,但不限於此,可為一玻璃基材、 一熱塑性基材或一熱固性塑膠基材,例如基材之材料可包含聚對 苯二曱酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)、三醋酸纖 維素(triacetylcellulose,TAC)、環烯烴聚合物(cycl〇〇iefm polymer,COP)、聚曱基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)或其組合物。 如第2圖之步驟54所示,之後,利用一第二溶劑將孔洞成形 201016455 舰膜射雜Μ,以軸-纽性絲薄膜。乡孔 ==表面均具有複數個中空孔洞。第二溶劑之選用是:使 第一溶劑對於孔洞成形劑與光學薄臈之主要材料(二& 受便 溶解選擇比遠大於i,以方便孔洞成形劑之溶解可=== 劑、有機溶劑或其組合物,例如為乙醇與水比例為! Μ : 溶液。本發明所形成之各中空孔洞之直徑實質上約介於!太^ 5〇奈米之間’以達到抗油污與抗反射功能,較佳直捏實質=介 ❹於1絲錢絲之間,可提供健之抗騎魏反射功能,然 而不限於此。餘多雜絲薄縣面之巾轨概得纽性弁、 學二專膜具有一不平滑之粗糖表面,而位於多孔性光學薄膜内部之 中空孔洞的雜、數量與密度均不受圖式所揭限,可為細長筒形、 圓形、_形或不規卿狀之·,且部分之孔洞可能彼此相連。 請參考第3圖’第3圖為本發明利用前述方法所製作之光學薄 获膜之剖面結構*意圖。如第3圖所示,光學薄膜η〇設置於一基 材U2表面,包含有一氟改質之石夕氧化合物ιΐ4、複數個中空孔洞 ”導電材料118。令空孔洞ία分布於氟改質之石夕氧化合物 114之内部絲面,使氟改質之魏化合物叫成為一多孔性光學 薄膜,且使多孔性光學薄膜具有不平滑之粗趟表面12〇,而導電材 料118分散摻雜於多孔性光學薄膜中。 導電材料II8糾纏於多孔性光學薄膜之網狀交聯骨架中,不易 脫離且可提供抗靜電之特性。氟改質之石夕氧化合物叫所構成的 11 201016455 網狀交聯結構,材料本身即具有低折射率與低内聚力等特性。告 孔洞成形劑被溶解出來後,在光學薄膜110内層會形成三度空; 2奈米等級中空孔洞116,各中空孔洞116在光學薄膜110f面曰形 土凹凸的細微結構,其中中空孔洞116中的空氣與中空孔洞116 造成之表面細微結構能再進—步降低光學_ 110的反射率。另 外由於氣改質之石夕氧化合物114本身具有較低的内聚力,再加 '^中二孔洞116造成光學薄膜110本身具有類似絨毛的細微奈米 ❹結構’使得光學薄膜110產生蓮花效應而進-步增加其抗油污的 能力。 本發月光學薄膜之應用範圍沒有特殊限制,可應用於液晶顯 示面板之彩色遽光片基板或薄膜電晶體陣列基板、液晶顯示器、 陰極射線顯示器、電漿顯示器或發光二極體顯示器之任意膜層, 或是光學元件玻璃。 ❹ 下,特舉數個具體實施例以說明本發明之光學薄膜與其製 作方法,並與比較例進行比較。 實施例一 請參考第4圖,第4圖為實施例一之反應流程示意圖。首先 取四乙氧基矽烷(TEOS)約20.8公克、十三氟_1,1,2,2_四氫辛烷 基-三甲氧基矽烧 (tridecafluoro-1,1,2,2,-tetrahydrooctyl-trimethoxysilane > 12 201016455 TDF-TMOS)約7公克、反應溶劑異两醇(IpA)約2〇公克與〇 JR 的鹽酸溶液(HaW)約7公克置於反應瓶中,於室溫下_摔 器攪拌3〇分鐘直到完全均相,接著停止游,將均相的透明容液 在7(TC的反應溫度下持續反應2小時’再將混合溶液降至室溫。 接著,將已預先配置好的約3公克之右旋葡萄糖(1)咖_) 水溶液(濃度約為每公升0.8莫耳)倒入上述黏稠的混合溶液中激 ❹烈攪拌至均勻相為止,另外取約7公克之聚苯胺水溶液(固含量 約l〇wt%)倒入上述黏稠溶液中勝至均勻,_用脱稀釋前 述混合溶液而形成一塗液。 其後,將塗液塗佈於透明基材如PET或TAC上並在80°C下 供烤5小時以上而形成一薄膜。最後將薄膜浸至於乙醇與水(比 例1. 1)之屍合液中數秒以溶解葡萄糖,供乾後即可得到一透明 之光學薄膜。 Ο 隨後,可針對實施例一所形成之光學薄膜進行光學測試,第 5圖即為實施例—所形成之光學薄膜之反賴譜示意圖。如第5 圖所不’實施例-之光學薄膜於可見光波長範圍内具有良好之抗 反射效果’尤其是針對波長範圍介於400奈米(nm)至500奈米 之光波可維持較低之反射率(2%以下)。 實施例二 13 201016455 貫施例一之反應流程與實施例一之反應流程相似’但實施例二 將添加之十三氟_U,2,2-四氫辛烷基-三甲氧基矽烷增量為約1〇公 克,並且將添加之聚苯胺水溶液減量為約5公克,而經過第4圖 所示之流程後製得一透明之光學薄膜。 比較例一 比較例一與實施例二之主要差別在於,比較例一不包含添加 ❹葡萄糖之步驟、添加聚苯胺水溶液之步驟,與溶解葡萄糖之步驟。 製備步驟如下: 首先取TEOS約2〇.8公克、十王氟^^氫辛院基王甲 氧基石夕烧約10公克、IPA約20公克與〇 1N的鹽酸溶液約7公克 置於反應瓶中,於室溫下以攪拌器攪拌3〇分鐘直到完全均相,接 著停止赫,將均相的透明溶液在贼的反應溫度下持續反應2 小時,再將混合溶液降至室溫。接著,利用似稀釋㈣混合溶 ❹液’再將溶液塗佈於透縣材如PET或TAC上並在⑽。c下洪烤$ 小時,供乾後即可得到一透明之光學薄膜。 比較例二 “比較例二與實施例二之主要差別在於,比較例二不包含添加 聚苯胺水溶液之步驟與添加聚苯胺水溶液後之IpA添加步驟,且 將添加之葡萄糖減量為3公克。製備步驟如下: 201016455 取TEOS肖20.8公克、十三氟{山书氫辛絲·三甲氧基 矽燒約10公克、IPA約20公克與〇.1N的鹽酸溶液約7公克置於 反應瓶中’於室溫下授拌3〇分鐘直到完全均相為止接著將均相 的透明溶液在7G°C的反應溫度下持續反應2小時後降至室溫。之 後’將約3公克之右旋葡萄糖水溶液(濃度約為每公升Μ莫耳) 倒入上述黏稠的混合溶液中激烈攪拌至均勻相為止。其後,將溶 液塗佈於透明基材上並在8叱下烘烤5小時以上祕成一薄膜。 ❹最後將_浸至於乙醇與水(關1 : 1)之混合液巾數秒以溶解 葡萄糖,烘乾後即可得到一透明之光學薄膜。 比較例三 比較例三與實施例一之主要差別在於,比較例三不包含添加 葡萄糖之步驟與溶解葡萄糖之步驟。製備步驟如下: 取TEOS約20.8公克、十三氟_1,1,2,2_四氫辛烷基_三甲氧基 © 石夕炫約7公克、PA約20公克與0.1N的鹽酸溶液約7公克置於反 應瓶中,於室溫下以攪拌器攪拌30分鐘直到完全均相為止,接著 將均相的透明溶液在7〇。〇的反應溫度下持續反應2小時後降至室 溫。接著,取約7公克之聚苯胺水溶液(固含量約10 wt%)倒入 上述黏稠溶液中攪拌至均勻,再利用!pA稀釋前述混合溶液。其 後,將溶液塗佈於透明基材如PET或TAC上並在8〇〇c下烘烤5 小時以上,即可得到一透明之光學薄膜。 15 201016455 、為了更明確地說明本發明光學賴之功效,第6關由多項 測試來檢測本發明之實施例與比較例之光學薄膜,其中由於比較 例-與比較例二並未添加抗靜電之導電材料,不具抗靜電效果, 因此不具有表面阻抗值之測試結果。如第6圖所示,相較於本發 明之實施例-與實施例二,未添加葡萄糖與聚苯胺之比較例1 光學薄膜穿透度略低、反射率明顯較高(抗反射效果較差),且水 接觸角明顯較小(抗油污效果較差);葡萄糖減量且未添加聚苯胺 之比較例二的光學薄膜穿透度及水接觸角大小與實施例一、二相 去不遠,且可餅較低之反射率,但是料具有抗魏之效果, 可能導致微塵吸附的問題;添加了聚苯胺卻未添加葡萄糖之比較 :三的綱賴編靜電娜,蚁崎較低(光 學效果較差)、反射率明顯偏高(抗反射效果較差),且水接觸角 明顯較小(抗油污效果較差)。 ❹ 综上所述,本發明提供之光學薄膜可以具有含氣素之石夕氣化 5物、摻祕其中之導紐料與三度郎之微小孔洞,這三個特 徵之搭配使得本發明之單一光學薄膜即可同時具備有良好之抗油 與抗反射之複合魏。,本㈣之絲薄膜不但 匕製程複雜度、維持良好之光學效果,且可以提供更完備的 複合功能。 16 201016455 【圖式簡單說明】 第1圖為傳統複合膜層結構之剖面示意圖。 第2圖為本發明—較佳實施㈣作光學賴之_示意圖。 第3圖為本發明利用前述方法所製作之先學薄膜之剖面結構示意 圖。 、、 第4圖為實施例一之反應流程示意圖。 φ 第5圖為實施例一所形成之光學薄膜之反射圖譜示意圖。 第ό圖為本發明之實施例及比較例的光學薄膜之測試數據表。 【主要元件符號說明】 10 複合膜層結構 12 透明基材 14 導電薄膜 16 硬塗層 18 低反射膜 50 步驟 52 步驟 54 步驟 110 光學薄膜 112 基材 114 氟改質之矽氧化合物 116 中空孔洞 118 導電材料 120 粗链表面 17
Claims (1)
- 201016455 十、申請專利範圍: 1· 一種光學薄膜,包括: 一氟改質之石夕氧化合物(fluoride-modified silicon oxide compound); 複數個中空孔洞,分布於該氟改質之石夕氧化合物之内部與表 面’使該氟改質之矽氧化合物成為一多孔性光學薄膜,且 使該多孔性光學薄膜具有一不平滑表面;以及 ⑩ 一導電材料,分散摻雜於該多孔性光學薄膜中。 2. 如申請範圍第1項所述之光學薄膜,其中該氟改質之矽氧化合 物包含氟改質之二氧化矽。 3. 如申請範圍第1項所述之光學薄膜,其中該氟改質之矽氧化合 物包含三氟甲基(_Cf3)。 參 4.如申請範圍第1項所述之光學薄膜,其中該等中空孔洞係為奈 米等級之孔洞。 5. 如申請範圍第1項所述之光學薄膜,其中該導電材料包含導電 局分子。 6. 如申請範圍第5項所述之光學薄膜,其中該導電材料包含聚笨 胺(Polyaniline ’ PAn)、聚塞吩(polythiophene,PTh)或其組 201016455 合物。 7. 如申請範圍第1項所述之光學薄膜,其中該導電材料包含奈米 尺寸之金屬材料。 8. 如申請範圍第1項所述之光學薄膜,其中該導電材料包含奈米 金粒子、奈米銀粒子、奈米碳管(carbon nanotube )或其組合物。 ❹ 9· 一種光學薄膜之製作方法,包括·· 混合一第一溶劑、一烷氧基矽烷(alkoxysilane)、一氟改質之 烷氧基矽烷、一導電材料與一孔洞成形劑,以形成一塗液; 固化該塗液而形成一膜層;以及 將該孔洞成形劑從該膜層中溶解而出,以形成一多孔性光學薄 膜,該多孔性光學薄膜之内部與表面具有複數個中空孔洞。 ® 1〇.如申請範圍第9項所述之製作方法,其中固化該塗液之步驟包 含: 將該塗液塗佈於一基材之表面,·以及 烘烤該塗液成為該膜層。 11. 如申凊範圍第1〇項所述之製作方法,其中該基材包含一玻璃 基材、一熱塑性基材或一熱固性塑膠基材。 12. 如申請範圍第11項所述之製作方法,其中該基材包含聚對苯 201016455 二甲酸乙二醇g旨(polyethylene terephthalate,PET)、三醋酸纖 維素(triacetylcellulose,TAC)、環烯烴聚合物(cycloolefin polymer,COP)、聚甲基丙稀酸甲醋(polymethyl methacrylate, PMMA)、聚碳酸醋(polycarbonate,PC)或其組合物。 13. 如申請範圍第9項所述之製作方法,其中該烧氧基石夕烧包含四 曱氧基矽烧(tetramethyl orthosilicate,TMOS)、四乙氧基石夕院 (tetraethylorthosilicate,TEOS)或盆组合物。 ❿ 14. 如申請範圍第9項所述之製作方法,其中該混合步驟包含有混 合一酸鹼值調整劑、該第一溶劑、該烷氧基矽烷、該氟改質之 烷氧基矽烷、該導電材料與該孔洞成形劑。 15. 如申請範圍第9項所述之製作方法,其中該孔洞成形劑包含葡 萄糖、尿素、森糖、聚乙稀醇(polyyinyl alc〇h〇l,PVA)、聚乙 ❹ 烯乙二醇(polyethylenglycol,PEG)或其組合物。 16. 如申請範圍第9項所述之製作方法,其中該氟改質之烷氧基矽 烷包含十三敗-1,1,2,2-四氫辛烷基_三曱氧基矽烷 (tridecafluoro-1,1,2,2,-tetrahydrooctyl-trimethoxysilane » TDF-TMOS ) ° Π·如申請範圍第9項所述之製作方法,其中該導電材料包含導電 20 201016455 / 高分子或奈米尺寸之金屬材料。 18.如申請範圍第17項所述之製作方法,其中該導電材料包含聚 苯胺、聚塞吩、奈米金粒子、奈米銀粒子、奈米碳管或其組合 物。 十一、囷式: ❹ ❿ 21
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