TWI416160B - 抗反射抗眩光學薄膜及其製造方法 - Google Patents

Description

抗反射抗眩光學薄膜及其製造方法

本發明是有關於一種具抗反射和抗眩功能的光學薄膜及其製造方法，且特別是有關於一種適用於顯示裝置之顯示屏幕上的抗反射抗眩光學薄膜及其製造方法。

近年來，隨著光電顯示科技不斷地進步，使得應用其之產品領域持續擴大。其中又以應用其之行動電話、筆記型電腦和薄型化的顯示裝置，比如電漿電視、液晶電視等，最廣受消費者的歡迎。除此之外，車用儀表也是不容忽視的潛力市場。相應地，隨著這些產品逐漸地普及化，對於顯示品質之要求也將日益嚴苛。

在顯示品質之評估上，除了解晰度、亮度、對比、可視角度等一般的參考依據之外，抗眩性能和抗反射性能也相當重要。為了達到抗眩和及抗反射之效果，一般的做法係在顯示屏幕的最外表面上設置一層包括有抗眩層和抗反射層的光學薄膜，藉此抑制外界光線和背光模組光線所造成的不良視覺效果，進而提供良好的顯示品質。然而，在傳統的製造過程中，抗眩層和抗反射層通常是經塗佈塗液和烘烤塗液之步驟而完成。所以，在製造過程中，至少會分別施以兩次塗佈塗液之步驟和兩次烘烤塗液之步驟。但也因為這種製造過程之步驟繁多，且工時冗長，進而導致生產效率無法提高、生產成本無法降低，而無法提 升產品競爭力。

本發明係有關於一種抗反射抗眩光學薄膜及其製造方法，係利用低折射率之含氟樹脂基底與奈米粒子聚集組成之團聚子互相混摻後塗佈於硬鍍層上。如此，可藉由奈米粒子與低折射率之含氟樹脂基底之間的搭配，而同時達到抗眩和抗反射之效果。另外，由於樹脂基底含有氟素之單元，故光學薄膜不僅具有抗眩和抗反射之效果，更能提供抗指紋之特性。

本發明提出一種光學薄膜，其包括一基材、一硬鍍層和一抗反射抗眩塗層。硬鍍層係形成於基材上，抗反射抗眩塗層係形成於硬鍍層上。抗反射抗眩塗層具有一凹凸表面，其表面粗糙度(roughness)大於等於80nm。抗反射抗眩塗層包括一低折射率之含氟樹脂基底及數個團聚子。團聚子係分散且包覆於含氟樹脂基底內，並使含氟樹脂基底之上表面突起，以形成抗反射抗眩塗層之凹凸表面，每一團聚子係由至少二個奈米粒子聚集堆積組成。

本發明更提出一種光學薄膜之製造方法，其包括下列步驟。首先，提供一基材。然後，形成一硬鍍層於基材上。接著，配製(preparing)一抗反射抗眩塗液。在配製塗液之步驟中包括提供一低折射率之含氟樹脂基底並添加數個奈米粒子於含氟樹脂基底，以及混合這些奈米粒子與含氟樹脂基底，而形成數個團聚子分散於含氟樹脂基底中，每 一團聚子係由至少二個奈米粒子聚集而成。之後，塗佈抗反射抗眩塗液於硬鍍層上。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明係揭露一種抗反射抗眩光學薄膜，其至少包括一抗反射抗眩塗層。當此光學薄膜應用於顯示裝置之顯示屏幕上時，係可藉由抗反射抗眩塗層來使光線擴散並降低光反射率(reflectivity)，以抑制外界光線和背光模組光線所造成的不良視覺效果，進而提供良好的顯示品質。

在以下說明中，光學薄膜係以應用於液晶顯示裝置之顯示屏幕上為例做說明。然而，具通常知識者當知，本發明不僅以液晶顯示裝置之應用為限，亦可適用於任何一種顯示屏幕上，比如映像管顯示裝置、電漿顯示裝置、內投影式顯示裝置等之顯示屏幕上。並且，在實際應用時，以下說明所提供之製程參數與步驟細節，係可依照應用條件之需要作適度之調整。

<較佳實施例>

在本發明之一較佳實施例中，光學薄膜係應用於液晶顯示裝置之顯示屏幕上，故光學薄膜較佳地係與液晶顯示裝置之面向外部的偏光板結合。而，目前市面上泛用的偏光板，通常係由二層三醋酸纖維素(triacetyl cellulose，TAC) 夾著聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)所構成。由於，三醋酸纖維素是一種光穿透度(transmission)佳但表面硬度軟的材質，故在本實施例的做法上，係先在偏光板之面向外部的三醋酸纖維素層上形成一硬鍍層，以補強表面硬度之後，再形成一抗反射抗眩塗層於硬鍍層上。

換言之，本實施例之光學薄膜為了與偏光板做結合，較佳地係以偏光板之面向外部的材質作為基材。並且，為了增強液晶顯示屏幕之最外表面的硬度，較佳地係先於基材上形成一硬鍍層後，再形成一抗反射抗眩塗層。

在基材之材質的選擇上，除了前述之三醋酸纖維素(TAC)以外，例如可以是聚對苯二甲酸乙脂(polyethylene terephthalate，PET)、二乙炔纖維素、乙酸丁酸纖維素、聚醚碸、聚丙烯酸系樹脂、聚胺基甲酸酯系樹脂、聚酯、聚碳酸酯聚碸、聚醚、聚甲基戊醯、聚醚酮或甲基丙烯酸晴，但本發明並不侷限於此，亦可依應用條件所需選擇更適之材料。

在硬鍍層之材質的選擇上，較佳地包括一紫外光硬化型樹脂，其例如是選自於丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚醚樹脂、環氧樹脂、胺基甲酸酯樹脂、醇酸樹脂、螺環縮醛樹脂、聚硫醇聚烯樹脂或聚丁二烯樹脂之紫外光硬化型樹脂，但本發明並不侷限於此，亦可依應用條件所需選擇更適之材料。

以下將搭配第1圖及第2圖來說明本實施例之光學薄膜之結構及製造方法。第1圖係繪示依照本發明較佳實施 例之光學薄膜的示意圖，第2圖係繪示依照本發明較佳實施例之光學薄膜的製造方法的流程圖。如第1圖所示之光學薄膜100的製造方法包括下列步驟。

首先，如步驟S1所示，提供一基材110。基材110之材質例如為前述之列舉。

然後，如步驟S2所示，形成一硬鍍層120於基材110上。在步驟S2之中，例如係先塗佈一硬鍍層塗液於基材110上之後，再施以紫外光照射，以使硬鍍層塗液硬化而形成硬鍍層120。硬鍍層塗液例如為前述之列舉。

接著，如步驟S3所示，配製一抗反射抗眩塗液。在步驟S3之中，可以包括下列子步驟。首先，提供低折射率之含氟樹脂基底132，並添加數個奈米粒子135於含氟樹脂基底132。接著，混合奈米粒子135與含氟樹脂基底132，而形成數個團聚子134分散於含氟樹脂基底132中。其中，每一團聚子134係由至少二個奈米粒子135聚集而成。

由於此抗反射抗眩塗液係用以抗反射和抗眩，故在含氟樹脂基底132與奈米粒子135之材質的選擇上，較佳地須符合下列條件。其一，含氟樹脂基底132之折射率較佳地係小於等於1.50%。其二，奈米粒子135之折射率與含氟樹脂基底132之折射率的差值較佳地係介於0.01%至0.2%之間。

具體而言，含氟樹脂基底132可以是一種含有氟素單元的有機高分子樹脂、矽氧烷聚合物或有機無機混成樹 脂，其氟素單元例如為CF₂ 基等，但本發明並不侷限於此。

奈米粒子135可以選自於壓克力系聚合物、聚苯乙烯系聚合物、壓克力與聚苯乙烯之共聚物、聚碳酸酯及無機矽氧化物中之至少一者，但本發明並不侷限於此。

在一實施例之步驟S3中，相對於取100重量份之含氟樹脂基底132時，係添加0.1至10重量份之奈米粒子135，所形成之團聚子134的平均粒徑範圍介於50nm至150nm之間。

之後，如步驟S4所示，將步驟S3所配製之抗反射抗眩塗液塗佈於硬鍍層120上。在步驟S4中，為了使後續形成的抗反射抗眩塗層130具有較佳的抗反射效果，即具有較低的反射率，例如可以利用線棒塗佈的方式，來控制塗佈膜厚。但除了線棒塗佈的方式之外，本發明亦適用其他習用的塗佈方式，故本發明係不對塗液的塗佈方式多作限制。

再來，如步驟S5所示，烘烤乾燥抗反射抗眩塗液，以形成具有凹凸表面130s的抗反射抗眩塗層130於硬鍍層120上。

在步驟S5之中，所形成之抗反射抗眩塗層130之乾膜厚度約為80nm至120nm。且，由於團聚子134係分散且包覆於含氟樹脂基底132內，故使得含氟樹脂基底132的上表面突起，而形成凹凸表面130s，其表面粗糙度大於等於80nm。

如此一來，當外界光線和背光模組光線入射光學薄膜 100時，抗反射抗眩塗層130之低折射率之含氟樹脂基底132和奈米粒子135之團聚子134將能發揮抗光線反射與造成光線擴散之效果。

其中，在造成光線擴散之效果上，一般係以霧度(haze)作為評估的依據。而，由於提高霧度係會使得清晰度(optical clarity)降低。故以市面上泛用的光學薄膜而言，當霧度為10時清晰度僅為200左右，而當霧度為30時清晰度僅剩下20~30左右。

以本發明實施例而言，霧度的調整係可以藉由改變步驟S3中奈米粒子之添加量(重量份)來完成。並且，在本發明實施例中，係可以利用低折射率之樹脂基底與奈米粒子之間的折射率搭配，使霧度於提高的同時，讓清晰度不致大幅降低。經量測，在霧度介於5至50之間時，本發明實施例之光學薄膜的清晰度係提升至490至350之間。由此可知，相較於市面上泛用的光學薄膜，本發明實施例之光學薄膜能提供更佳的顯示品質。而且，經多次實驗後發現，依照本發明較佳實施例之方法所製造之光學薄膜，其霧度調整於10至30之間時，清晰度係可以接近至480至450之間。因此，相較於市面上泛用的光學薄膜，本發明實施例之光學薄膜在提高霧度時亦可維持良好的清晰度。

此外，在液晶顯示裝置的應用上，本發明實施例之光學薄膜100具有消除閃點現象(sparking)的優點。液晶顯示裝置閃點現象的成因係因傳統抗眩光膜材所使用之粒子較大，使表面光偏折較多，造成次畫素之少部分光線偏折 至其相鄰之次畫素，進而導致微細閃點發生。簡而言之，當光偏折越多，閃點現象就越明顯。由於本發明實施例之光學薄膜100係使用由奈米粒子135所聚集而成的團聚子134，因此光偏折現象不明顯，較不易有閃點現象的產生。

另外，因為本發明實施例使用之低折射率基底含有氟素單元，故除了能提供更佳的顯示品質之外，還可以使光學薄膜的表面具有抗指紋之特性。

<實驗例與比較例>

以下提供二組實驗例與二組比較例來做詳細說明，並可作為熟習此領域者據以實施之參考。依照實驗例與比較例所製成之光學薄膜，其霧度、穿透度、粗糙度、反射率及清晰度之相關數值與抗指紋程度，係彙整列於表一。然而具通常知識者當知，製備過程中所選用之材料與步驟細節僅為說明之用，並非用以限制本發明之範圍。且，在實際應用時，各參數應依照應用條件之需要作適度之調整。

<實驗例1>

首先，取100重量份的紫外光硬化樹脂(B－500SF，Shin－Nakamura Chemical製造)，並以丁酮(methyl ethyl ketone，MEK)溶劑稀釋成固含量約50%之塗液。接著，以線棒塗佈塗液於三醋酸纖維素基材(FUJI製造)上，並置於80℃循環烘箱中乾燥約1分鐘左右。之後，施以能量約為540mJ/cm² 之紫外光照射後，即完成一硬鍍層，其乾膜 厚度約為5 μm至6 μm。

再來，取10重量份的低折射率之含氟樹脂基底(LR－204－33A，RI(Refractive Index)值為1.38，Nissan chemicalCo.Ltd製造)，並添加0.2重量份之無機二氧化矽的奈米粒子(KEP－10，RI值為1.43，Nippon Shokubai製造)。接著，在室溫下攪拌約1小時後，以線棒塗佈塗液於前述製備完成的硬鍍層上，並置於90℃烘箱中烘烤10小時，即完成實驗例1之抗反射抗眩塗層，其乾膜厚度約為100nm。

<實驗例2>

首先，以與實驗例1相同的方式，形成一硬鍍層於三醋酸纖維素基材上。

再來，以與實驗例1相同的方式，形成一抗反射抗眩塗層於硬鍍層上，但實驗例2之奈米粒子的添加量為0.5重量份。

<比較例1>

首先，取100重量份的紫外光硬化樹脂(B－500SF)，並以丁酮溶劑稀釋成固含量約50%之塗液。接著，加入1重量份且平均粒徑約為3.5 μm的氧化矽粒子(Fuji Silysia製造)，並使氧化矽粒子分散於塗液中。然後，將塗液塗佈於三醋酸纖維素基材上，並置於80℃循環烘箱中乾燥約1分鐘左右。之後，施以能量約為540mJ/cm² 之紫外光照射 後，即完成比較例1之抗眩光學薄膜。

<比較例2>

首先，以與比較例1相同的方式，形成抗眩光學薄膜。

再來，將低折射率之樹脂基底(LR－204－33A)塗佈於抗眩光學薄膜上，並控制其乾膜厚度約在100nm，以完成比較例2之光學薄膜。

實驗例與比較例之測試結果係如下表1所示。在實施例1中，其低反射率基底與奈米微粒之組合，可同時達成抗反射與抗眩之效果，且因奈米微粒與低折射率之間的折射率差，可使光學薄膜之清晰度與穿透度得以提高。在實施例2中，增加奈米微粒之添加量，可使其霧度值相對地增加，而其清晰度僅有些微下降。相較於實施例1與實施例2，比較例1之抗眩塗層主要是由折射率差不多的硬鍍層與微米級的二氧化矽(SiO₂ )構成，而比較例2則是在比較例1之抗眩塗層上再塗佈抗反射層，這兩者不僅在外觀細緻度上，且在清晰度與穿透度上，都不如實施例1與實施例2的光學薄膜。

由此可知，本發明所揭露的抗反射抗眩光學薄膜具有高霧度、高穿透度、低反射率及高清晰度的優點，而且還具有抗指紋之效果(fingerprint wiping property)。

本發明上述實施例所揭露之抗反射抗眩光學薄膜及其製造方法，係利用低折射率之含氟樹脂基底與奈米粒子聚集組成之團聚子互相混摻後塗佈於基材上。如此，可藉由奈米粒子與低折射率之含氟樹脂基底之間的搭配，來使光線擴散並降低光反射率，以抑制外界光線和背光模組光線所造成的不良視覺效果，進而提供良好的顯示品質。另外，由於樹脂基底含有氟素單元，故除了能提供良好的顯示品質之外，更能提供抗指紋之特性。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。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。

100‧‧‧光學薄膜

110‧‧‧基材

120‧‧‧硬鍍層

130‧‧‧抗反射抗眩塗層

130s‧‧‧凹凸表面

132‧‧‧含氟樹脂基底

134‧‧‧團聚子

135‧‧‧奈米粒子

第1圖繪示依照本發明較佳實施例之光學薄膜的示意圖。

第2圖繪示依照本發明較佳實施例之光學薄膜的製造方法的流程圖。

100‧‧‧光學薄膜

110‧‧‧基材

120‧‧‧硬鍍層

130‧‧‧抗反射抗眩塗層

130s‧‧‧凹凸表面

132‧‧‧含氟樹脂基底

134‧‧‧團聚子

135‧‧‧奈米粒子

Claims (14)

1. 一種光學薄膜，包括：一基材；一硬鍍層，形成於該基材上；以及一抗反射抗眩塗層，形成於該硬鍍層上，並具有一凹凸表面(uneven surface)，該凹凸表面之一表面粗糙度大於等於80nm，該抗反射抗眩塗層包括：一低折射率之含氟樹脂基底；及複數個團聚子，分散且包覆於該含氟樹脂基底內，並使該含氟樹脂基底之上表面突起，以形成該抗反射抗眩塗層之該凹凸表面，每該團聚子係由至少二個奈米粒子聚集堆積組成，其中該些團聚子之一平均粒徑範圍介於50nm至150nm。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學薄膜，其中該光學薄膜具有一霧度(haze)介於5至50。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學薄膜，其中該光學薄膜具有一清晰度(optical clarity)介於490至350。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學薄膜，其中該光學薄膜之霧度約為10至30，該光學薄膜之清晰度約為480至450。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光學薄膜，其中相對於取100重量份之該含氟樹脂基底，該些奈米粒子之一添加量介於0.1至10重量份。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學薄膜，其中該 抗反射抗眩塗層之一平均膜厚介於80nm至120nm。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光學薄膜，其中該樹脂基底具有一折射率小於等於1.50%。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光學薄膜，其中該奈米粒子之一折射率與該樹脂基底之一折射率的差值介於0.01%至0.2%。
9. 一種光學薄膜之製造方法，包括：提供一基材；形成一硬鍍層於該基材上；配製(preparing)一抗反射抗眩塗液，包括：提供一低折射率之含氟樹脂基底並添加複數個奈米粒子於該含氟樹脂基底；及混合該些奈米粒子與該含氟樹脂基底，而形成複數個團聚子分散於該含氟樹脂基底中，每該團聚子係由至少二個該些奈米粒子聚集而成，其中該些團聚子之一平均粒徑範圍介於50nm至150nm；以及塗佈該抗反射抗眩塗液於該硬鍍層上。
10. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中在塗佈該抗反射抗眩塗液之該步驟後，該製造方法更包括烘烤乾燥該抗反射抗眩塗液，以形成一具有一凹凸表面的抗反射抗眩塗層於該硬鍍層上，其中所形成之該抗反射抗眩塗層之一平均膜厚介於80nm至120nm。
11. 如申請專利範圍第10項所述之製造方法，其中烘烤乾燥後所形成之該凹凸表面之一表面粗糙度大於等 於80nm。
12. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中在混合之該步驟中，所形成之該些團聚子之一平均粒徑範圍介於50nm至150nm。
13. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中在添加該些奈米粒子之該步驟中，相對於取100重量份之該含氟樹脂基底時，係添加0.1至10重量份之該些奈米粒子。
14. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中在添加該些奈米粒子之該步驟中，該些奈米粒子之折射率與該含氟樹脂基底之折射率的差值係介於0.01%至0.2%。