TWI413667B - 製備可調折射率光學膜之藥水 - Google Patents

Description

製備可調折射率光學膜之藥水

本發明係關於一種製備光學膜之藥水，特別是一種用於濕式製程製備光學膜之藥水。

一般而言，平面顯示器為了防止陽光及螢光等的光線產生反射，大都對該平面顯示器進行了抗反射處理，以提高顯示影像的辨識性。前述之抗反射處理主要係於該平面顯示器之表面另設置一層或多層抗反射之光學膜，一般稱為抗眩膜(anti-glare film)或抗反射膜(anti-reflection film)。其中，該抗眩膜係於之反射率要小於5%，該抗反射膜之反射率要小於1%。

請參照第1圖所示，以抗反射膜為例，該抗反射膜1係由一具有低折射率之第一膜層11及一具有高折射率之第二膜層12所共同構成，該第一膜層11及第二膜層12係依序設置於於一基材2之上表面，以透過該第一膜層11及第二膜層12之折射率差異，修正光線入射該基材2之角度，以避免光線由該基材2之表面產生反射。

目前，該些光學膜之製作通常係可透過乾式製程或濕式製程進行製作。以乾式製程而言，其主要是利用蒸鍍或濺鍍的方式將二氧化矽(SiO₂ )、二氧化鈦(TiO₂ )、氧化鋅(ZnO)等無機材料鍍在該基材2表面，以形成前述之光學膜。

然而，前述乾式製程需經高溫處理，若該基材2係選擇如壓克力等塑膠材質製成，將會造成該基材2之軟化或劣化，因此於該基材2之選擇上將有所限制；再且，其製程生產速度慢，且製程成本較高。而濕式製程則可以低成本大量製造前述光學膜。

濕式製程主要係將製備光學膜之藥水塗佈於該基材上，待乾燥後，便可於該基材表面形成抗反射之光學膜。以溶膠-凝膠法為例，其係將一氧化物及添加物均勻混合分散於水相溶劑或醇類溶劑中，以形成習用製備光學膜之藥水。例如若欲調配出用以製備高折射率光學膜之藥水，該氧化物通常係選擇為非結晶相(amorphous)二氧化鈦；若欲調配出用以製備低折射率光學膜之藥水，通常該氧化物係選擇為二氧化矽(折射率為1.46)等低折射率之材質；分別形成用以製備高、低折射率光學膜之藥水後，再透過浸泡式塗佈、旋轉式塗佈或液面彎曲式塗佈等方式於該基材2之表面塗佈該習用製備光學膜之藥水，最後再利用加熱使該溶劑揮發後，便可於該基材2之表面形成光學膜。

然而，由於習用製備光學膜之藥水中，通常僅包含單一種類之氧化物，因此該藥水容易受限於該氧化物之折射率，而無法針對折射率進行調整；再且，由於該非結晶相二氧化鈦之折射率僅約2.1~2.3，若需達2.5以上甚至更高折射率，該非結晶相二氧化鈦2.1~2.3之折射率仍稍嫌不足，又該濕式製程係為低溫製程，因此無法如高溫製程中因高溫而產生具有折射率達2.75之金紅石相二氧化鈦，因此無法製備出具高折射率之光學膜。

因此，確實有必要對習用應用於濕式製程製備光學膜 之藥水進行改良。

本發明目的乃改良上述缺點，以提供一種製備可調折射率光學膜之藥水，以提高該藥水所製備之光學膜的折射率與基板附著力為目的。

根據本發明的製備可調折射率光學膜之藥水，係包含：以重量百分比計1~5%之金紅石相(rutile phase)二氧化鈦奈米顆粒、1~5%之非結晶相二氧化鈦奈米顆粒、90~95%之醇類溶劑、0.1~2%之界面活性劑；及0.1~1.5%之分散劑；其中，奈米顆粒之粒徑係大於1 nm，小於100 nm。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：一般而言，二氧化鈦以金紅石相(rutile phase)、銳鈦礦相(anatase phase)及板鈦礦相(brookite)三種結晶結構存在，金紅石相二氧化鈦奈米顆粒具有相當穩定的結晶結構，且銳鈦礦相及板鈦礦相二氧化鈦需於高溫製程(>900℃)中方可形成金紅石相，於濕式製程中的低溫環境並無法形成具有高折射率的金紅石相二氧化鈦。

因此，本發明之製備可調折射率光學膜之藥水透過於藥水中添加了金紅石相二氧化鈦奈米顆粒及非結晶相二氧化鈦奈米顆粒之成分，以透過該金紅石相二氧化鈦奈米顆 粒提供高折射率，同時透過該非結晶相二氧化鈦奈米顆粒提升該金紅石相二氧化鈦奈米顆粒與基材之結合性，藉此，以調配出可形成高折射率光學膜之藥水，且透過適當調整該金紅石相二氧化鈦奈米顆粒及非結晶相二氧化鈦奈米顆粒之成分，可調配出符合需求之藥水，提升該製備光學膜之藥水於調整折射率之使用彈性，可應用於光學膜之低溫濕式製程中。

本發明之製備可調折射率光學膜之藥水主要係包含：以重量百分比計1~5%之金紅石相(rutile phase)二氧化鈦奈米顆粒、1~5%之非結晶相(amorphous phase)二氧化鈦奈米顆粒、0.1~2%之界面活性劑、0.1~1.5%之分散劑及90~95%之醇類溶劑；其中，奈米顆粒之粒徑係大於1 nm，小於100 nm。

本發明之製備可調折射率光學膜之藥水中，該金紅石相二氧化鈦奈米顆粒之折射率達2.75，屬於高折射率之材質。透過該金紅石相二氧化鈦奈米顆粒之添加，可有效提升折射率，以避免習用製備光學膜之藥水中僅含有非結晶相二氧化鈦而無法提升所製備之光學膜之折射率之缺點，且所製得之光學膜亦可改善視覺死角。本實施例中，該金紅石相二氧化鈦奈米顆粒以重量百分比計較佳係佔藥水總重之1~5%，若該金紅石相二氧化鈦奈米顆粒之比例低於1%，則提升光學膜折射率之效果相當有限；若比例高於5%，則由於金紅石相二氧化鈦奈米顆粒於基材表面之附著性不佳，而可能造成後續形成之光學膜容易脫落，因此該金紅石相二氧化鈦奈米顆粒所佔比例較佳係為1~5%。該 金紅石相二氧化鈦奈米顆粒之粒徑較佳係為5~10nm，以避免過大之粒徑容易造成顆粒聚集之缺點。

本發明之製備可調折射率光學膜之藥水中，由於該非結晶相二氧化鈦奈米顆粒相對於基材之附著性較佳，因此該非結晶相二氧化鈦奈米顆粒之添加亦可避免因該金紅石相二氧化鈦奈米顆粒之添加而造成光學膜之附著性降低，可進一步提升後續製得之光學膜於基材表面的附著力，亦可提升本發明藥水之整體反應性。本實施例中，該非結晶相二氧化鈦奈米顆粒以重量百分比計較佳係佔藥水總重之1~5%，若該非結晶相二氧化鈦奈米顆粒之比例低於1%，則無法有效提升附著性，而可能造成後續形成之光學膜容易脫落；若比例高於5%，則可能造成所製備之光學膜折射率之提升有限，因此該非結晶相二氧化鈦奈米顆粒所佔比例較佳係為1~5%。該非結晶相二氧化鈦奈米顆粒之粒徑較佳係為5~10nm，以避免過大之粒徑容易造成顆粒聚集之缺點。其中，該非結晶相二氧化鈦奈米顆粒若經400℃以上製程處理後，將轉變為銳鈦礦相(anatase phase)二氧化鈦奈米顆粒，該銳鈦礦相二氧化鈦奈米顆粒之折射率達2.54，亦屬於高折射率之材質，因此可進一步提升光學膜折射率。當然，亦可另選擇於本發明之製備光學膜之藥水中直接添加1~5%之銳鈦礦相二氧化鈦奈米顆粒，以提升光學膜折射率。

本發明之製備可調折射率光學膜之藥水中，該界面活性劑之添加係為了避免本發明之藥水於攪拌過程中產生起泡現象，而影響後續光學膜之製作，亦可避免本發明之藥 水因發霉而產生變質。該界面活性劑係可選擇為1-辛烯(1-octanol)等界面活性劑。本實施例中，該界面活性劑以重量百分比計較佳係佔藥水總重之0.1~1%，若該界面活性劑之比例低於0.1%，則消泡效果不佳，若比例高於1%，則可能影響整體藥水之性質，因此該界面活性劑所佔比例較佳係為0.1~1%。

本發明之製備可調折射率光學膜之藥水中，該分散劑之添加係為了幫助該金紅石相二氧化鈦奈米顆粒及非結晶相二氧化鈦奈米顆粒於該醇類溶劑中之分散性，以避免該金紅石相二氧化鈦奈米顆粒及非結晶相二氧化鈦奈米顆粒產生聚集結塊之現象，而影響光學膜之製備。該分散劑係可選擇為鄰苯二甲酸丁基芐酯(benzyl butyl phthalate,BBP)分散劑。本實施例中，該分散劑以重量百分比計較佳係佔藥水總重之0.1~1.5%，若該分散劑之比例低於0.1%，則分散效果不佳，若比例高於1.5%，則可能影響整體藥水之性質，因此該分散劑所佔比例較佳係為0.1~1.5%。

本發明之製備可調折射率光學膜之藥水中，該醇類溶劑係用以均勻混合前述之金紅石相二氧化鈦奈米顆粒、非結晶相二氧化鈦奈米顆粒、界面活性劑、分散劑及選擇性添加之銳鈦礦相二氧化鈦奈米顆粒。該醇類溶劑之沸點較低，因此適用於低溫濕式製程。該醇類溶劑係可選擇為乙醇或異丙醇等醇類溶劑。本實施例中，該醇類溶劑以重量百分比計較佳係佔藥水總重之90~95%。

如此，將該些金紅石相二氧化鈦奈米顆粒、非結晶相二氧化鈦奈米顆粒、界面活性劑、分散劑及選擇性添加之 銳鈦礦相二氧化鈦奈米顆粒均勻混合於該醇類溶劑中，便可獲得本發明之製備可調折射率光學膜之藥水。

本發明另揭示下列實施例，以驗證本發明之製備可調折射率光學膜之藥水確實可達到提升該製備可調折射率光學膜之藥水於調整折射率之使用彈性及提升光學膜折射率之功效。

本實施例之製備可調折射率光學膜之藥水係預先配置好並置放於一容置槽中，並選擇以玻璃作為基材，以浸沾式塗佈方式將本發明之製備可調折射率光學膜之藥水塗佈於該基材表面，接著，先將該塗佈後之基材置放於烤箱中以90~120℃先進行低溫烘烤，以使該醇類溶劑揮發完全後，最後再於400℃之環境溫度下進行烘烤，以使該金紅石相二氧化鈦奈米顆粒及非結晶相二氧化鈦奈米顆粒緻密化，而於該基材表面形成光學膜。

請參照表一所示，第A~D組係為不同條件之藥水所製得之光學膜特性。由表一結果可得知，本發明之製備可調折射率光學膜之藥水(第A~C組)透過加入金紅石相二氧化鈦之成分，可使光學膜折射率提升至2.5以上；再且，透過調整金紅石相二氧化鈦及非結晶相二氧化鈦之比例，可適當調整出製備不同折射率光學膜之藥水，不會如習用製備光學膜之藥水由於僅含有單一氧化物，而具有無法調整光學膜折射率之缺點。

本發明之製備可調折射率光學膜之藥水，透過加入金紅石相二氧化鈦之成分，可使光學膜折射率提升至2.5以上，可有效提升光學膜之折射率，且適用於光學膜之低溫濕式製程。

本發明之製備可調折射率光學膜之藥水，透過調整金紅石相二氧化鈦及非結晶相二氧化鈦之比例，可適當調整出具有不同折射率之藥水。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

〔本發明〕

1‧‧‧抗反射膜

11‧‧‧第一膜層

12‧‧‧第二膜層

2‧‧‧基材

第1圖：習用抗反射膜之示意圖。

Claims (7)

1. 一種製備可調折射率光學膜之藥水，係包含：以重量百分比計1~5%之金紅石相(rutile phase)二氧化鈦奈米顆粒、1~5%之非結晶相(amorphous phase)二氧化鈦奈米顆粒、90~95%之醇類溶劑、0.1~2%之界面活性劑；及0.1~1.5%之分散劑；其中，奈米顆粒之粒徑係大於1 nm，小於100 nm。
2. 依申請專利範圍第1項所述之製備可調折射率光學膜之藥水，其中另包含重量百分比計1~5%之銳鈦礦相(anatase phase)二氧化鈦奈米顆粒。
3. 依申請專利範圍第1項所述之製備可調折射率光學膜之藥水，其中該金紅石相二氧化鈦奈米顆粒之粒徑係為5~10奈米。
4. 依申請專利範圍第1項所述之製備可調折射率光學膜之藥水，其中該非結晶相二氧化鈦奈米顆粒之粒徑係為5~10奈米。
5. 依申請專利範圍第1項所述之製備可調折射率光學膜之藥水，其中該醇類溶劑係選自於由乙醇及異丙醇所組成之群組。
6. 依申請專利範圍第1項所述之製備可調折射率光學膜之藥水，其中該界面活性劑係為1-辛烯。
7. 依申請專利範圍第1項所述之製備可調折射率光學膜之藥水，其中該分散劑係為鄰苯二甲酸丁基芐酯。