TWI536036B - 光學膜的製備方法 - Google Patents

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Description

光學膜的製備方法
本發明涉及一種光學膜的製備方法，尤其是涉及一種抗反射自清潔的光學膜的製備方法。
光學膜已廣泛應用於生活各個領域，電子產品例如電腦、數位相機、移動電話、數位電視一般會用到反射膜、擴散膜等。此外高樓大廈及汽車的玻璃上經常會需要使用抗反射膜來改善視覺效果，避免光線被反射而產生“晃眼”現象。一般來說，多層抗反射膜具有較佳的抗反射效果，然而，層數越多勢必會增加製作成本，而且也會造成層與層之間機械連接強度的問題，使得製作較為困難。
再者，高樓層大廈之窗戶玻璃由於清洗上的困難性，經常需要支出額外的人工費用來清理，倘若能使窗戶具有自潔功能，除可常保建築外觀外，更能降低部分的固定保養成本。現有技術在自清潔塗層材料的結構設計上多採用多層複合結構來達到疏水自清潔功能，但目前此超疏水結構多面臨黏著性差、耐久性差等問題。
有鑒於此，有必要提供一種抗反射自清潔的光學膜以及一種該光學膜的製備方法。
一種抗反射自清潔光學膜製備方法，包括：提供一基板，在該基 板表面鍍上一層鋁金屬膜；利用電解液對鋁金屬膜進行電解，生成規則的錐狀氧化鋁微孔洞模板；利用範本對透明高分子材料熱壓轉印以獲得具有規則錐狀微孔洞的高分子膜片；利用電漿機對高分子膜片表面進行疏水改質，以獲得所需的光學膜。
本發明是以製備次波長微結構的方法達到抗反射光學表面，次波長微結構是一種小於可見光波長的楔形顯微結構，這種結構能夠持續改變折射率，從而消除折射率會突然改變的邊界；再利用CF4對高分子膜片表面改質，形成疏水官能基結構。繼而就獲得抗反射自清潔功能的光學膜片。此工藝簡單，可重複，且成本較低，若搭配Roll-to-roll制程可大面積量產超疏水表面，可滿足市場上對抗反射自清潔產品的需求。
100‧‧‧光學膜
10‧‧‧基板
11‧‧‧鋁金屬膜
20‧‧‧第一模板
21‧‧‧錐狀氧化鋁微孔洞
30‧‧‧長碳鏈全氟化脂肪酸
40‧‧‧第二模板
50‧‧‧基體層
51‧‧‧微結構
52‧‧‧膜片
60‧‧‧熱壓印機
圖1是本發明的光學膜結構示意圖。
圖2是本發明實施例製作光學膜的示意圖。
圖3是本發明實施例製作光學膜的流程圖。
下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步的詳細說明。
圖1是本發明實施例製作的光學膜示意圖，採用透明高分子材料製成，該光學膜上具有規則錐狀微孔洞，且光學膜表面具有疏水官能基結構，此光學膜可以達到光抗反射自清潔的效果。
請一併參閱圖2與圖3，圖2是本發明實施例製作光學膜的示意圖，圖3是本發明所述的製備光學膜的流程圖，具體包括以下步驟： S01：提供一表面帶有一層鋁金屬膜11的基板10。該鋁金屬膜11是通過蒸鍍、濺鍍等真空鍍膜方式形成於基板10表面。在本實施方式中，基板的材料為金屬。對基板10的表面進行拋光，以減小金屬表面粗糙度。在其他實施方式中，基板10也可以用矽晶片代替。
S02：利用電解液對鋁金屬膜11進行電解及擴孔，得到具有規則的氧化鋁錐狀微孔洞第一模板20。在本實施方式中第一模板是這樣形成的：先採用0.3Mol/L、溫度為17℃的草酸溶液對基板10表面的鋁金屬膜11進行電解，在基板10的表面生成陽極氧化鋁(AAO)微孔洞，而陽極氧化鋁微孔洞間距是由電壓大小所控制的，本實施方式中電解電壓為40V，時間為15秒；再浸泡於30℃、5%重量濃度的磷酸溶液對陽極氧化鋁微孔洞進行擴孔動作，擴孔時間為8分鐘，重複以上電解及擴孔動作5次，即可在第一模板20上形成具有深度150nm的規則的錐狀氧化鋁微孔洞21。
S03：對第一模板20表面進行自組裝單分子層表面處理得到第二模板40。將該第一模板20置入可加熱的真空腔體中，通入惰性氣體，將溫度調整到200℃，以0.2%腔體體積比通入長碳鏈全氟化脂肪酸30，長碳鏈全氟化脂肪酸30的分子式為CF3(CF2)nCOOH，其中n=3、6、8、10、16，在此長碳鏈全氟化脂肪酸30因高溫而氣化。然後進行退火，退火時間為3小時。長碳鏈全氟化脂肪酸30和第一模板20發生化學接枝反應，在該第一模板20表面生成疏水性極高的自組裝單分子層(圖未示)，在此得到第二模板40。AAO與長碳鏈全氟化脂肪酸30接枝生成自組裝單分子層的目的是為增加後面熱壓印之脫模性，雖然自組裝單分子層並不直接以產 品的形式顯現，但由於在量產時，轉印表面接觸面積大，脫模困難，因此進行自組裝單分子層表面處理是在於能否將產品導入量產的關鍵。
S04：潤洗第二模板40。先對第二模板40進行降溫處理，降溫到室溫即可，然後依次用氯仿、丙酮、乙醇、去離子水清洗第二模板40；此處氯仿的作用主要為去掉第二模板40表面過多的長碳鏈全氟化脂肪酸30，丙酮、乙醇、去離子水是慢慢降低極性，除去第二模板40表面的有機溶劑。
S05：轉印第二模板40表面的錐狀氧化鋁微孔洞21的結構。選取基體層50來熱壓轉印第二模板40表面的錐狀氧化鋁微孔洞21的結構，以獲得具有微結構51的膜片52。本實施方式中，基體層50的材料為透明高分子，優選地，選取聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)來轉印第一模板20表面的錐狀氧化鋁微孔洞21的結構；此處用熱壓印機60加熱PMMA至玻璃轉化溫度，玻璃轉化溫度視聚合程度而有所差異，此處玻璃轉化溫度為120℃。可以理解，此處也可將可撓曲之高分子模版貼附至Roll-to-roll成形機，然後以滾輪壓印方式轉印錐狀氧化鋁微孔洞21的結構。
S06：選用CF4對膜片52進行電漿處理，將膜片52表面改質為疏水官能基結構層(圖未示)，此處此即形成抗反射、自清潔的光學膜100。在電漿的條件下，CF4中的氟原子取代PMMA碳鏈上的氫原子，最後也是類似於在PMMA上進行接枝，將含氟碳鏈與PMMA合成，以降低表面能，形成所謂的蓮花效應(Lotus Eeffect)，根據Cassie-Baxter模型測試得到光學膜100表面與水的接觸角大於150度。
本發明製備光學膜的工藝簡單，可重複，且成本較低，可大面積量產來滿足市場上對抗反射自清潔產品的需求。
雖然本發明已以較佳實施方式披露如上，但是，其並非用以限定本發明，另外，本領域技術人員還可以在本發明精神內做其他變化等。當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。
10‧‧‧基板
11‧‧‧鋁金屬膜
20‧‧‧第一模板
21‧‧‧錐狀氧化鋁微孔洞
30‧‧‧長碳鏈全氟化脂肪酸
40‧‧‧第二模板
50‧‧‧基體層
51‧‧‧微結構
52‧‧‧膜片
60‧‧‧熱壓印機

Claims (5)

  1. 一種光學膜的製備方法，其包括以下步驟：提供一表面帶有一層鋁金屬膜的基板；利用電解液對該鋁金屬膜進行電解，形成表面帶有多個錐狀氧化鋁微孔洞的第一模板；對該第一模板進行自組裝單分子層的表面處理以獲得第二模板；利用該第二模板對透明高分子膜熱壓轉印以獲得具錐狀微孔洞的膜片；及利用電漿機對該高分子膜片表面進行疏水改質，以在該高分子膜片表面形成疏水官能基結構層，從而獲得該光學膜。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光學膜的製備方法，其中：該基板材料為金屬或者單晶矽。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光學膜的製備方法，其中：形成該第一模板的步驟包括利用乙酸溶液對該鋁金屬膜進行電解以形成多個微孔洞；及利用磷酸溶液對該多個微孔洞進行擴孔以形成該錐狀氧化鋁微孔洞。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光學膜的製備方法，其中：該電漿機電漿所使用的氣體為CF4。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的光學膜的製備方法，其中：該透明高分子膜的材料是聚甲基丙烯酸甲酯。
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