TWI603846B - 耐指紋薄膜及電氣和電子設備 - Google Patents

耐指紋薄膜及電氣和電子設備 Download PDF

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Description

耐指紋薄膜及電氣和電子設備
本發明係關於耐指紋薄膜及電氣和電子設備,更尤其關於可使指紋於產品表面上的轉錄最小化且還得以使被轉錄的指紋輕易移除,且可同時地實現顯著拒水性及拒油性的耐指紋薄膜,及關於包括耐指紋薄膜之電氣和電子設備。
在電子產品諸如顯示裝置等等的使用期間,外部可能被指紋沾污,因此由於指紋的轉錄而受到污染,且就顯示裝置而言,螢幕對比遞降。
指紋大部分係由汗及皮脂所組成,且污染物諸如脫離自皮膚的角質及來自外側的灰塵包括在其中。轉錄於電子產品上的主要組份為皮脂,其已知包括三酸甘油酯、蠟單酯、脂肪酸、鯊烯、少量的膽固醇及膽固醇酯等等。此外,相較於水(表面張力為72mN/m),皮脂的組成成分具有極低的表面張力(表面張力為30至35mN/m),故指紋有易於沾污任何材料表面的傾向。
欲提供電子產品諸如顯示裝置的耐指紋性質,已知有於產品外部表面上形成特定圖案的方法,藉由親脂性塗層將指紋的油組份廣泛地分散以降低可見度的方法等等。
尤其,在藉於產品外部表面上形成特定圖案以確保耐指紋性質的方法中,微米尺寸的微粒或圖案係於產品的外側上形成,因而形成可增加霧度的表面結構,故即使產品受到指紋沾染,亦未輕易看見。例如,韓國公開專利案第2007-0084369號揭示具有網路連接之突出結構的超斥水性基材,韓國公開專利案第2010-0105241號揭示具有特定高度及寬度的耐指紋圖案,及韓國專利公開第2011-7003244號揭示由截角錐、截圓錐、複合式拋物線體、複合式橢圓形體、多邊形體、或圓椎曲線的立體旋轉體之形狀的凸起所組成的圖案。
然而,根據先前已知之形成特定圖案或凸起的方法,霧度變為10%或更高,故降低顯示裝置等等中的螢幕對比,或者當指紋被過度轉錄時,指紋可穿透至表面的結構中而變得難以移除。
同時,親脂性塗料藉由將皮脂(導致外部性質低下的主因)薄且寬廣地塗佈而提供可見度。然而,雖然親脂性塗料具有高透光率及低霧度,但其係遮蔽沾到的指紋而非減少指紋的沾污量,故其不能降低指紋本身的轉錄量,且如果指紋過度被轉錄及堆疊,則不易將其完全移除。
藉使用包括以氟為底質的化合物之塗覆材料來降低產品外部之表面能量以確保抗污染的方法係已知。然而,根 據包括以氟為底質的化合物之材料的塗覆,與水及油的接觸角可能變大,故增加拒水性及拒油性,但其不足以確保例如優異的拒水性及拒油性之性質以避免指紋轉錄。此外,藉此方法亦難以充分地降低指紋的轉錄量,且不易移除沾黏的指紋。
因此,需要發展可使指紋於產品表面上的轉錄最小化且還得以使被轉錄的指紋輕易移除的耐指紋產品,及實現彼之方法。
專利文件
(專利文件0001)韓國專利公開第2007-0084369號
(專利文件0002)韓國專利公開第2010-0105241號
(專利文件0003)韓國專利公開第2011-7003244號
本發明之目的係提供耐指紋薄膜,其可使指紋於產品表面上的轉錄最小化且還得以使被轉錄的指紋輕易移除,且同時可實現高透光率、低霧度、及優異的拒水性及超拒油性。
另一目的係提供包括耐指紋薄膜之電氣和電子設備。
本發明提供包括奈米級或微米級微凸起的耐指紋薄膜,該微凸起具有與薄膜接觸之接觸側,面對於該接觸側 之上側,及連接該接觸側與該上側之側壁,且具有使由該側壁與該薄膜之接觸側所形成之內角為鈍角的形狀,且其中以下列通式1所定義之交互作用能(KA)為3毫焦耳/平方公尺(mJ/m2)或更低。
通式1中,α為置於包括微凸起之薄膜上的液體之滑動角,θ’為該包括微凸起之薄膜與該液體所形成之接觸角,θ為該平坦薄膜與該液體所形成之接觸角,ρ為該液體的密度,m為該液體的重量,且g為重力加速度。
本發明亦提供包括二或多個線型微圖案之耐指紋薄膜,該線型微圖案包括與薄膜接觸之接觸側,面對於該接觸側之上側,及連接該接觸側與該上側之側壁,且具有使由該側壁與該薄膜接觸側所形成之內角為鈍角的立體形狀。
本發明亦提供包括連續相微圖案之耐指紋薄膜,該連續相微圖案包括與薄膜接觸之接觸側,面對於該接觸側之上側,及連接該接觸側與該上側之側壁,且具有使由該側壁與該薄膜接觸側所形成之內角為鈍角的立體形狀。
本發明亦提供包括耐指紋薄膜之電氣及電子設備。
下文中將詳細地說明根據具體具體實施例之耐指紋薄膜及電氣和電子設備。
本案所用之術語‘薄膜’意指具有薄的膜之形狀的物 體,其材料並未特別限制,且例如,其可包括有機物質諸如聚合物等等或無機物質諸如金屬、矽等等。
根據本發明之一具體實施例,為包括奈米級或微米級微凸起的耐指紋薄膜,該微凸起具有與薄膜接觸之接觸側,面對於該接觸側之上側,及連接該接觸側與該上側之側壁,且具有使由該側壁與該薄膜之接觸側所形成之內角為鈍角的形狀,且其中以上示通式1所定義之交互作用能(KA)為3毫焦耳/平方公尺(mJ/m2)或更低。
該耐指紋薄膜(於其表面上形成具有上述特徵形狀的微凸起)可具有0.5毫焦耳/平方公尺(mJ/m2)至2.0毫焦耳/平方公尺(mJ/m2)之以上示通式1所定義的交互作用能(KA)。該耐指紋薄膜可對可包括於指紋中的有機組份以及對水具有極高之接觸角及高度排拒性,且其可使指紋的轉錄量最小化且還得以使被轉錄的指紋輕易移除。
該耐指紋薄膜與液體或有機物質具有相對低的交互作用能,例如,以通式1定義交互作用能(KA),故其與可包括於指紋中的有機組份或與水顯現低交互作用。
此外,既然該耐指紋薄膜與液體或有機物質之交互活性低,故其對液體具有相對小的滑動角。例如,當將30微升油酸置於該耐指紋薄膜上時,油酸與水平面形成傾斜且開始變雲紋的角度(亦即滑動角)可為20°或更小,或0°至20°。
尤其,既然該耐指紋薄膜顯現與可包括於指紋中的有機組份或水組份之低交互活性且同時顯現對上述組份的低 滑動角,故其可大幅地降低轉錄於表面上的指紋量,避免被轉錄的指紋留在薄膜表面上,且得以使被轉錄的指紋本身可輕易地被移除。
同時,該耐指紋薄膜對油酸或蒸餾水具有高接觸角,例如,其對3微升油酸及3微升蒸餾水之接觸角分別可為120°或更大,或130°至160°。亦即,該耐指紋薄膜對有機組份及水組份均可實現卡西巴特(Cassie-Baxter)狀態,且其同時可具有優異拒水性及拒油性。
故,該耐指紋薄膜可顯現對包括油酸等等之指紋組份以及對濕氣的高度排拒性或高接觸角。指紋組份意指濕氣或皮脂組份,其中皮脂組份除了油酸外,亦意指三酸甘油酯、蠟單酯、脂肪酸、鯊烯、少量的膽固醇及膽固醇酯等等。
如果指紋或液體被轉錄於耐指紋薄膜上,該耐指紋薄膜的微凸起及基側形成氣袋且在該氣袋的內側形成有預定的空間,如此得以對包括於指紋中包括的組份或對水提供高度排拒性及高接觸角。
微凸起意指所形成之突出耐指紋薄膜外側,且具有奈米或微米單位之高度或寬度的結構。
微凸起的高度意指突出方向的最長長度,而微凸起的寬度意指與該突出呈垂直方向的最長直徑。此外,即使該微凸起由單一材料或由二或多種材料形成,或者包括複數種堆疊結構,該微凸起的高度及寬度可定義為可被認為是一個結構或形狀之外部結構或形狀的高度及寬度。
如上所說明,該微凸起可具有與薄膜接觸之接觸側,面對於該接觸側之上側,及連接該接觸側與該上側之側壁,且可具有使由該側壁與該薄膜之接觸側所形成之內角為鈍角的形狀。亦即,該微凸起的橫斷面直徑可由與薄膜接觸之接觸側增加至上側。
與薄膜接觸之接觸側意指該微凸起與耐指紋薄膜之基側接觸的下側。此外,上側意指位在該微凸起之高度方向的最上部分且與接觸側面對的頂側。側壁形成該微凸起的立體形狀側。
耐指紋薄膜的性質似乎衍生自一個微凸起之上側的最長直徑與在一個微凸起的上側與其鄰近微凸起的上側之間的距離的比值,連同該微凸起的形狀特性。
尤其,耐指紋薄膜可包括二或多個上述形狀之微凸起,且一個微凸起之上側的最長直徑(D)與在兩個鄰近微凸起的上側之間的距離加上一個微凸起之上側的最長直徑之總和(P)的比值(D/P)為0.1至0.7,且因而可實現耐指紋薄膜之上述固有性質。
在一個微凸起的上側與其鄰近微凸起的上側之間的距離意指在兩個鄰近微凸起的上側之間的最短距離。
如所說明,當在鄰近微凸起的上側之間的距離與一個微凸起的上側之最長直徑具有上述範圍之比值時,對被轉錄至表面上的水或有機組份之接觸角可進一步增加,上述組份的接觸面積可降低,且氣袋可更易於形成且保持在由薄膜之微凸起和基側所界定之空間中。
此外,與有機組份或水之較低交互作用能可提供拒水性及拒油性薄膜,故使有機組份或濕氣的轉錄量最小化,且得以將被轉錄的有機物質輕易移除。
如果一個微凸起之上側的最長直徑(D)與在兩個鄰近微凸起的上側之間的距離加上一個微凸起之上側的最長直徑之總和(P)的比值(D/P)太小,例如如果(P)太大,則由薄膜之微凸起和基側所界定的空間中所形成之氣袋可能輕易地崩陷。
此外,如果一個微凸起之上側的最長直徑(D)與在兩個鄰近微凸起的上側之間的距離加上一個微凸起之上側的最長直徑之總和(P)的比值(D/P)太大,其可能難以使由薄膜之微凸起和基側所界定的空間具有用於形成氣袋的適當體積或形狀。
雖然具有向外側形成之特定圖案或凸起且因此具有超過某一程度之拒水性的薄膜先前已知,但是在先前已知之薄膜中,產生有隨著時間,或由於外部壓力或作用在液體上的重力,或由於毛細作用,使得氣袋崩陷,因而轉錄於表面上的有機組份或濕氣穿透至內側的現象。
然而,由於包括於耐指紋薄膜中之微凸起的形狀特性及根據一個微凸起之上側的最長直徑(D)與在鄰近兩個微凸起的上側之間的距離加上一個微凸起之上側的最長直徑之總和(P)的比值(D/P)之表面性質,可以避免氣袋隨著時間,或由於外部壓力、作用於液體上的重力、毛細作用等等的崩陷,且可以避免有機組份或濕氣之穿透。
微凸起可具有0.1微米至40微米,1微米至20微米,或5微米至15微米的高度。微凸起的高度可定義為由薄膜的基側至微凸起之上側的最長距離。
如果微凸起的高度太小,其可能難以使由薄膜之微凸起和基側所界定的空間具有用於形成氣袋的適當體積或形狀,或者所形成的氣袋可能輕易崩陷,且薄膜之外部表面可能具有未實質地不同於無微凸起之平面的結構特性或表面特性,故其可能難以同時地確保上述之拒水性及拒油性。此外,如果微凸起的高度太大,則薄膜或微凸起本身之機械硬度或物理性質可能退降。
微凸起之上側的最長直徑可為0.2微米至100微米,或1微米至50微米,或3微米至30微米。
如果微凸起之上側的最長直徑太大,薄膜表面上被微凸起之上側所佔據的面積比值可能變得太大,或者有機組份或濕氣接觸至薄膜的面積可能變得太寬廣,故薄膜不能同時地確保上述之拒水性及拒油性。
此外,如果微凸起的最長直徑太小,該微凸起的機械耐久性可能顯著地降低,且在兩個鄰近微凸起的上側之間的距離加上一個微凸起之上側的最長直徑之總和(P)應與微凸起的最長直徑(D)成比例地降低,以更滿足比值(D/P)的最理想範圍,故其可能難以具有用於形成氣袋的適當體積或形狀,且外部表面可能因為該微凸起之過度小的上側而未實質地不同於無微凸起之平面,故其可能難以同時確保上述之拒水性及拒油性。
由側壁與薄膜之接觸側所形成之內角可為100°至170°,或110°至150°。故,與耐指紋薄膜之基側方向平行之微凸起的橫斷面之寬度可由第一寬度根據某一角度的傾斜而逐漸增加。
當由側壁與薄膜之接觸側所形成之內角(形成微凸起之立體結構的角度)為100°至170°時,氣袋可更輕易地於一具體實施例之耐指紋薄膜上形成,且可實現與包括水或有機組份之液體有更高的排拒性及更高的接觸角。
微凸起可根據製備方法而在上側的末端具有圓曲線。就其本身而論,如果該上側的末端具有圓曲線,則在鄰近微凸起的上側之間的距離可被定義為在鄰近微凸起的圓曲線之間的最短距離。
同時,微凸起可進一步包括具有比上側更大面積的板形部分。該板形部分可於微凸起之上側上形成或堆疊。由於板形部分的存在,故與轉錄於表面上的濕氣或有機組份的接觸角可變得極大,且可使有機組份或濕氣接觸耐指紋薄膜的面積最小化。
此外,微凸起之板形部分可覆蓋耐指紋薄膜的內部結構中所形成之氣袋,故避免氣袋之崩陷,且其可部分地支撐轉錄於耐指紋薄膜表面上的濕氣或有機組份,故避免其穿透至耐指紋薄膜的內側。
板形部分可具有比微凸起之上側更大的面積。亦即,該板形部分可與柱部分之突出方向的最上外側之整個面積接觸,且尚具有比上側更大的面積。雖然板形部分的面積 未特別限制,然其可為微凸起上側面積的1.2至10倍。如果板形部分的面積太小,因為板形部分的包括所致之效應可能不顯著。此外,如果板形部分的面積太大,則薄膜外側的機械強度可能降低,且微凸起的結構可能輕易崩陷。
雖然板形部分的形狀未特別限制,但基側方向之板形部分的形狀可形成圓形、卵形、或具3至20個內角的多邊形。薄膜基側方向之板形部分的橫斷面意指與薄膜基側平行方向之板形部分的橫斷面。
此外,與基側垂直方向之板形部分的橫斷面可為長方形、梯形、或倒梯形。
微凸起之板形部分的最大直徑可為0.1微米至100微米,或0.2微米至50微米。如果板形部分的最大直徑太大,耐指紋薄膜表面上被板形部分所佔據的面積可能變得太大,或者有機組份或濕氣接觸至薄膜的面積可能變得太寬廣,故薄膜可能具有實質地與一般平坦薄膜相同的表面結構或性質。此外,如果板形部分的最大直徑太小,該微凸起可能具有實質地與無板形部分之微凸起相同的形狀,或者當有機組份或濕氣接觸耐指紋薄膜時,因為板形部分所致的立體結構性質可能難以顯現。
微凸起的厚度可為0.05微米至10微米,或0.2微米至2微米。如果板形部分的厚度太小,耐指紋薄膜的外側之機械性質可能降低,而如果板形部分的厚度太大,則氣袋不能輕易地於由基側及微凸起所界定之空間中形成。
同時,耐指紋薄膜可進一步包括堆疊於微凸起外側上之以氟為底質的化合物層。亦即,微凸起可包括於上述特定形狀之外部表面上形成之以氟為底質的化合物層。該以氟為底質的化合物層可進一步增加對包括於指紋中之濕氣或有機組份的接觸角及排拒性,且其可降低這些組份接觸耐指紋薄膜外側的面積。亦即,以氟為底質的化合物層可增加由於微凸起的特定結構而實現之拒水性及拒油性。
此外,以氟為底質的化合物層對被轉錄於耐指紋薄膜上之指紋組份、有機組份、濕氣組份等等具有高度排拒性,故可避免氣袋隨著時間、或由於外部壓力或作用於液體上的重力、或由於毛細作用等等而崩陷,及因而可避免這些經轉錄組份穿透至薄膜內測。
以氟為底質之化合物層可具有5奈米至5微米,或10奈米至1微米之厚度。
此外,如果微凸起包括上述板形部分,該以氟為底質的化合物層可於板形部分之上側(於微凸起之突出方向的最外側)具有30奈米至5微米,或50微米至1微米的厚度,且其於面對上側的板形部分下側可具有5奈米至1微米,或10奈米至300奈米的厚度。此外,於微凸起的柱部分上,可形成具有5奈米至1微米,或10奈米至300奈米厚度之以氟為底質的化合物層。
以氟為底質的化合物層可包括以氟為底質的單分子化合物、以氟為底質的聚合物化合物、或其混合物。
以氟為底質的單分子化合物可為包括氟取代脂族、環 脂族、或芳族官能基之以矽氧烷為底質的分子,或以全氟聚醚為底質的化合物,且該化合物或分子可包括官能基諸如環氧基矽烷、甲氧基矽烷、氯矽烷等等,彼等可於末端鍵結至根據一具體實施例之薄膜的微凸起或表面上。
以氟為底質的聚合物化合物可包括使用包括含氟官能基的反應性單體所合成之聚合物或共聚物。
尤其,以氟為底質的聚合物化合物可包括經以氟為底質之官能基取代之以(甲基)丙烯酸酯為底質之聚合物化合物。該經以氟為底質之官能基取代之以(甲基)丙烯酸酯為底質之聚合物化合物可藉將(甲基)丙烯酸C1-12全氟烷酯、(甲基)丙烯酸五氟苯酯、或(甲基)丙烯酸五氟苄酯、或其混合物聚合或共聚而得。
此外,以氟為底質的聚合物化合物可包括聚四氟乙烯、聚氧化四氟乙烯、聚氧化六氟丙烯、或其混合物。
以氟為底質的化合物層可於微凸起的外部表面經由各種塗覆方法或沈積方法形成,或者其可堆疊於薄膜之基側上以及於微凸起上。
以氟為底質的化合物層可於微凸起的外部表面經由各種塗覆方法或沈積方法形成,或者其可堆疊於薄膜之基側上以及於微凸起上。
在以氟為底質的化合物層之形成或堆疊方面,可使用各種塗覆方法或沈積方法,且欲形成具有更為均勻及適當厚度之以氟為底質的化合物層,可使用熱沈積法、熱絲化學汽相沈積法(HW-CVD)、或自由基聚合法。
如果使用熱絲化學汽相沈積法(HW-CVD),則可形成具有均勻厚度分佈於包括柱部分及板形部分之微凸起的整個面積之以氟為底質的化合物層,且尤其,具有均勻厚度之以氟為底質的化合物層亦可於微凸起之板形部分的下側或於其中柱部分與板形部分彼此接觸的部分上形成。
故,以氟為底質的化合物層可藉使用熱絲化學汽相沈積法將以氟為底質的聚合物樹脂或其先質堆疊於微凸起的外側而形成。
微凸起可根據製備方法包括各種材料,且微凸起的每個部分可由相同或不同材料所組成。
尤其,微凸起可包括至少一者選自由以下所組成之群組:玻璃、矽、摻雜金屬的矽、多晶矽、以矽為底質的聚合物、金屬胺基甲酸酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚酯樹脂、以(甲基)丙烯酸酯為底質的聚合物樹脂、聚烯烴樹脂諸如聚乙烯、聚丙烯等等、及光敏性聚合物樹脂。
例如,微凸起之板形部分可藉使用蝕刻遮罩於包括可用於作為微凸起材料之組份的基材上形成板形部分的圖案,再蝕刻之而形成,其後可將餘留材料蝕刻以形成微凸起的柱部分。
此外,微凸起可藉將構成微凸起之柱部分的組份堆疊於預定的基材上,將構成板形部分的組份堆疊於其上,使用蝕刻遮罩形成板形部分之形狀的圖案,且接著將構成板形部分的材料及構成柱部分的材料蝕刻而形成。
此外,微凸起可藉將光敏性樹脂組成物塗覆於預定的 基材(例如矽基材、有機基材、聚合物基材等等)上,將其暴露於光,再予以鹼性顯影以形成特定圖案而形成。例如,具有側面傾斜之倒截圓椎形狀的微凸起可藉將光敏性樹脂組成物塗覆於預定的基材上,然後使用特定圖案的光罩,將其於微凸起的突出方向或其後面方向暴露於光,再予以顯影而形成。
根據上述具體實施例的耐指紋薄膜可包括微凸起,該微凸起包括與薄膜接觸之接觸側,與該薄膜之接觸側形成鈍內角的側壁,及連接側壁同時形成曲面的上側,其中該側壁與該上側連接之曲面的內曲率半徑(r)與該微凸起的寬度(D)之比值(r/D)為0.1或更低,或0.01至0.05。
高透明度低霧度之耐指紋薄膜(於其表面上形成具有特定立體結構之微凸起)可對可包括於指紋中的有機組份以及對水具有極高接觸角及高度排拒性,且其可使指紋的轉錄量最小化且還得以使被轉錄的指紋輕易移除。
尤其,當側壁與上側連接之曲面的內曲率半徑(r)與具有特定立體形狀之微凸起的寬度(D)之比值(r/D)特定為0.01至0.05時,由於薄膜表面上之結構(微凸起)所致之光散射可最小化而提供高透光率及低霧度性質。
通常,當藉由引入立體結構或增加表面粗糙度而實現耐指紋薄膜時,涉及到透光率的降低及薄膜霧度的增加,故該薄膜之光學用途受到限制。相反地,既然根據一具體 實施例之耐指紋薄膜包括上述特定結構之微凸起,其可對有機組份具有高度排拒性且同時具有高透光率,且根據立體結構之霧度增加可予最小化。
尤其,與厚度0.1微米至1000微米之無微凸起的平坦薄膜相比之下,一具體實施例之耐指紋薄膜的霧度值為6%或更低,或5%或更低。厚度意指亦包括微凸起之高度的一具體實施例之總薄膜的厚度。
此外,一具體實施例之耐指紋薄膜於0.1微米至1000微米之厚度對光源A之透光率為85%或更高,或90%或更高。
側壁與上側連接之曲面的內曲率半徑(r)意指在側壁與上側連接之曲面所畫出的圓形當中之最大圓的半徑。側壁與上側連接之曲面的內曲率半徑(r)之一實例乃示於圖3及圖4中。
連接至側壁同時與其形成曲面的上側係位在微凸起高度方向的上部,且構成微凸起的立體結構。該上側可為平面,且其整體或其部分可為曲面。
同時,高透明度耐指紋薄膜可包括二或多個微凸起,其中一個微凸起之上側的最長直徑(D)與在兩個鄰近微凸起的上側之間的距離加上一個微凸起之上側的最長直徑之總和(P)的比值(D/P)可為0.1至0.5,或0.2至0.4。一個微凸起的寬度亦指微凸起於薄膜接觸側方向的最長寬度。
根據本發明之另一具體實施例,提供具有二或多個線 型微圖案之拒水性及拒油性薄膜,該微圖案包括與薄膜接觸之接觸側,面對於該接觸側之上側,及連接該接觸側與該上側之側壁,且具有使由該側壁與該薄膜接觸側所形成之內角為鈍角的立體形狀。
本發明人經由實驗證實,該薄膜(於其表面上形成具有二或多個具有上述特定立體結構的線型微圖案)可對有機組份以及對水具有高接觸角,故實現優異之拒水性及拒油性,且其可使污染物的轉錄量最小化且還得以將被轉錄的污染物輕易移除,因而完成本發明。
尤其,當具有特定立體形狀的微圖案成線型排列於薄膜上時,與包括獨立立體形狀(例如截圓錐、截多角椎、倒截圓錐、倒截多角椎等等)之微凸起的薄膜相比之下,更可確保其機械性質諸如較高度耐久性及表面強度等等,且該薄膜可更長時間地保持微圖案的形狀及所得功效。
微圖案意指所形成之突出耐指紋薄膜外側,且具有奈米或微米單位之高度或寬度的結構。
線型微圖案意指藉由將所形成之突出薄膜外側的立體形狀連接而形成之線型圖案。如上所說明,至少一個線型微圖案可於根據一具體實施例的薄膜上形成。
微圖案的高度意指突出方向的最長長度,且微圖案的寬度意指與突出方向呈垂直方向的最長直徑。此外,即使該微凸起由單一材料或由二或多種材料形成,或者包括複數種堆疊結構,該微凸起的高度及寬度可定義為可被認為是一個結構或形狀之外部結構或形狀的高度及寬度。
如上所說明,該微圖案可具有與薄膜接觸之接觸側,面對於該接觸側之上側,及連接該接觸側與該上側之側壁,且可具有使由該側壁與該薄膜之接觸側所形成之內角為鈍角的形狀。亦即,該微圖案的橫斷面直徑可由與薄膜接觸之接觸側增加至上側。
與薄膜接觸之接觸側意指該微凸起與薄膜之基側接觸的下側。此外,上側意指位在該微凸起之高度方向的最上部分且面對接觸側之上側。側壁形成該微凸起的立體形狀之側面。
在鄰近線型微圖案之間的距離可為1微米至1000微米,或10微米至500微米。當將在鄰近線型微圖案之間的距離限制於上述範圍時,對轉錄於表面上的有機組份或對濕氣組份的接觸角可更為增加,上述組份的接觸面積可降低,且氣袋可更易於形成且保持在由薄膜之微圖案和基側所界定之空間中。
如果在鄰近線型微圖案之間的距離太大,則由薄膜之微圖案和基側所界定的空間中所形成之氣袋可能輕易地崩陷。此外,如果在鄰近線型微圖案之間的距離太小,其可能難以使由薄膜之微圖案和基側所界定的空間具有適於形成氣袋的體積或形狀。
微圖案之上部的最大直徑可為0.1微米至100微米,1微米至50微米,或3微米至30微米。
如果微圖案之上部的最大直徑太大,薄膜表面上被微圖案之上側所佔據的面積比值可能變得太大,或者有機組 份或濕氣組份接觸至薄膜的面積可能變得太寬廣,故薄膜不能同時地具有上述之拒水性及拒油性。
此外,如果微圖案之上部的最大直徑太小,該微圖案的機械耐久性可能顯著地退降,且其可能難以具有適於形成氣袋的體積或形狀,且薄膜之外部表面可能因為該微圖案之太小的上部而未實質地不同於無微凸起之平面,故其可能不能同時確保上述之拒水性及拒油性。
薄膜可包括二或多個線型微圖案,且一個微圖案之上側的最長直徑(D)與在兩個鄰近微圖案的上側之間的距離加上一個微圖案之上側的最長直徑之總和(P)的比值(D/P)為0.1至0.7,或0.2至0.5。
就此而言,當一個微圖案之上側的最長直徑與在鄰近微圖案之間的距離之比值被指特定於上述範圍內時,對被轉錄至表面上的有機組份或對濕氣組份之接觸角可更為增加,上述組份的接觸面積可降低,且氣袋可更易於形成且保持在由薄膜之微圖案和基側所界定之空間中。
此外,與有機組份或水之較低的交互作用能可提供拒水性及拒油性薄膜,故使有機組份或濕氣的轉錄量最小化,且得以將被轉錄的有機組份輕易移除。
如果比值(D/P)太小,例如(P)太大,則由薄膜之微圖案和基側所界定的空間中所形成之氣袋可能輕易地崩陷。此外,如果比值(D/P)太大,例如(P)太小,則可能難以使由薄膜之微圖案和基側所界定的空間具有適於形成氣袋的體積或形狀。
微圖案的高度可為0.1微米至40微米,1微米至20微米,或5微米至15微米。
如果微圖案的高度太小,其可能難以使由薄膜之微圖案和基側所界定的空間具有適於形成氣袋的體積或形狀,或者所形成的氣袋可能輕易崩陷,且薄膜之外部表面可能具有未實質地不同於無微凸起之平面的結構或表面特性,故可能不能同時地確保上述之拒水性及拒油性。此外,如果微圖案的高度太大,則薄膜或微圖案本身之機械硬度或物理性質可能退降。
由微圖案之側壁與薄膜之接觸側所形成之內角可為100°至170°,或110°至150°。因此,微圖案橫斷面之寬度可由橫斷面的第一寬度根據某一角度或傾斜度而逐漸增加。
當薄膜之基側與微圖案之外部側壁形成上述內角時,氣袋可更輕易地於薄膜上形成,且可達成對有機組份或包括水之液體有更高排拒性及高接觸角。
微圖案之立體形狀的外側可根據製備方法而部分彎曲或傾斜。例如,微圖案之上側的末端可具有圓曲線。就此而言,如果微圖案之上側的末端具有圓曲線,則在鄰近微圖案之間的距離可被定義為在鄰近微圖案的圓曲線之間的最短距離。
一具體實施例之薄膜可進一步包括堆疊於微圖案外部表面上之以氟為底質的化合物層。以氟為底質的化合物層對被轉錄於薄膜上之指紋組份或對濕氣組份等等具有高度 排拒性,故可避免氣袋隨著時間、或由於外部壓力或作用於液體上的重力、或由於毛細作用等等而崩陷,及因而避免這些經轉錄的組份穿透至薄膜內側。
以氟為底質的化合物層可具有5奈米至5微米,或10奈米至1微米的厚度。
以氟為底質的化合物層可包括以氟為底質的單分子化合物、以氟為底質的聚合物化合物、或其混合物。
以氟為底質的單分子化合物可為包括氟取代脂族、環脂族、或芳族官能基之以矽氧烷為底質的分子,或以全氟聚醚為底質的化合物,且該化合物或分子可包括官能基諸如環氧基矽烷、甲氧基矽烷、氯矽烷等等,彼等可於末端鍵結至根據一具體實施例之薄膜的微凸起或表面上。
以氟為底質的聚合物化合物可包括使用包括含氟官能基的反應性單體所合成之聚合物或共聚物。
尤其,以氟為底質的聚合物化合物可包括經以氟為底質之官能基取代之以(甲基)丙烯酸酯為底質之聚合物化合物。該經以氟為底質之官能基取代之以(甲基)丙烯酸酯為底質之聚合物化合物可藉將(甲基)丙烯酸C1-12全氟烷酯、(甲基)丙烯酸五氟苯酯、或(甲基)丙烯酸五氟苄酯、或其混合物聚合或共聚而得。
此外,以氟為底質的聚合物化合物可包括聚四氟乙烯、聚氧化四氟乙烯、聚氧化六氟丙烯、或其混合物。
以氟為底質的化合物層可於微凸起的外部表面經由各種塗覆方法或沈積方法形成,或者其可堆疊於薄膜之基側 上以及於微圖案上。
在以氟為底質的化合物層之形成或堆疊方面,可使用各種塗覆方法或沈積方法,且欲形成具有更為均勻及適當厚度之以氟為底質的化合物層,可使用熱沈積法、熱絲化學汽相沈積法(HW-CVD)、或自由基聚合法。
如果使用熱絲化學汽相沈積法(HW-CVD),則可形成具有均勻厚度分佈於包括柱部分及板形部分之微圖案的整個面積之以氟為底質的化合物層。
故,以氟為底質的化合物層可藉使用熱絲化學汽相沈積法將以氟為底質的聚合物樹脂或其先質堆疊於微圖案的外側而形成。
同時,一具體實施例之薄膜可對油酸或蒸餾水具有高接觸角,例如,薄膜對3微升蒸餾水具有120°或更大之靜態接觸角,且對3微升油酸具有100°或更大之靜態接觸角。
或者,薄膜對3微升蒸餾水可具有130°至160°之接觸角,且對3微升油酸具有110°至160°之接觸角。
亦即,耐指紋薄膜對有機組份及濕氣組份均可實現卡西巴特(Cassie-Baxter)狀態,且其同時地可具有優異的拒水性及拒油性。
如果指紋或液體被轉錄於一具體實施例之薄膜上,該耐指紋薄膜之微凸起及基側可於其內形成之空間中形成氣袋以對包括於指紋中之組份或對水提供高度排拒性及高接觸角。
同時,微圖案可包括至少一者選自由以下所組成之群組:玻璃、矽、摻雜金屬的矽、多晶矽、以矽為底質的聚合物、金屬、胺基甲酸酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚酯樹脂、以(甲基)丙烯酸酯為底質的聚合物樹脂、聚烯烴樹脂、及光敏性聚合物樹脂。
例如,微圖案之上部可使用蝕刻遮罩於包括可用於作為微圖案材料之組份的基材上形成,其後可將餘留材料蝕刻以形成微圖案。
此外,微圖案可藉將構成微圖案的組份堆疊於預定的基材上,使用蝕刻遮罩形成預定形狀的圖案,再將餘留材料蝕刻而形成。
此外,微圖案可藉將光敏性樹脂組成物塗覆於預定的基材(例如矽基材、有機基材、聚合物基材等等)上,將其暴露於光,再予以鹼性顯影以形成特定圖案而形成。例如,具有側面傾斜之倒截圓椎形狀的微凸起可藉將光敏性樹脂組成物塗覆於預定的基材上,然後使用特定圖案的光罩,將其於微凸起的突出方向或其後面方向暴露於光,再予以顯影而形成。
根據另一具體實施例,提供包括連續相微圖案之拒水性及拒油性薄膜,該微圖案包括與薄膜接觸之接觸側,面對於該接觸側之上側,及連接該接觸側與該上側之側壁,且具有使由該側壁與該薄膜接觸側所形成之內角為鈍角的立體形狀。
本發明人經由實驗證實,該薄膜(於其表面上形成具 有上述特定立體結構的連續微圖案)可對有機組份以及對水具有高接觸角,故實現優異之拒水性及拒油性,且其可使污染物的轉錄量最小化且還得以將被轉錄的污染物輕易移除,因而完成本發明。
尤其,當具有特定立體形狀的微圖案以連續相位於薄膜上時,與包括獨立立體形狀(例如截圓錐、截多角椎、倒截圓錐、倒截多角椎等等)之微凸起的薄膜相比之下,更可確保其機械性質諸如較高度耐久性及表面強度等等,且該薄膜可更長時間地保持微圖案的形狀及所得功效。
微圖案意指所形成之突出耐指紋薄膜外側,且具有奈米或微米單位之高度或寬度的結構。
連續相微圖案意指圖案,其為藉將所形成之突出薄膜外側的所有立體形狀連接而形成的一個立體結構形式。
微圖案的高度意指突出方向的最長長度,且微圖案的寬度意指連續相微圖案與突出方向呈垂直方向的橫斷面之最長直徑。此外,即使該微凸起由單一材料或由二或多種材料形成,或者包括複數種堆疊結構,該微凸起的高度及寬度可定義為可被認為是一個結構或形狀之外部結構或形狀的高度及寬度。
如上所說明,該微圖案可具有與薄膜接觸之接觸側,面對於該接觸側之上側,及連接該接觸側與該上側之側壁,且可具有使由該側壁與該薄膜之接觸側所形成之內角為鈍角的形狀。亦即,該微圖案的直徑可由與薄膜接觸之接觸側增加至上側。
與薄膜接觸之接觸側意指該微圖案與薄膜之基側接觸的下側。此外,上側意指位在該微圖案之高度方向的最上部分且面對接觸側的上側。
如果由微圖案之側壁與薄膜之基側所界定的凹部係於如下所述之連續相微圖案中形成,上側意指除了由於凹部所形成的空部以外之微圖案上部的連續側。
側壁形成微圖案之立體形狀的側面。
於連續相微圖案上,可形成由微圖案之側壁與薄膜之基側所界定的凹部。
該薄膜基側方向之凹部的橫斷面可為圓形、卵形、或多邊形。
該薄膜基側方向之凹部的橫斷面之最長直徑可為1微米至1000微米,或10微米至500微米。
如果該薄膜基側方向之凹部的橫斷面之最長直徑太大,則由薄膜之微圖案和基側所界定的空間中所形成之氣袋可能輕易地崩陷。此外,如果該薄膜基側方向之凹部的橫斷面之最長直徑太小,其可能難以使由薄膜之微圖案和基側所界定的空間具有適於形成氣袋的體積或形狀。
連續相微圖案的寬度可為0.1微米至100微米,1微米至50微米,或3微米至30微米。連續相微圖案的寬度意指被微圖案填充的側壁之間的最長距離。
如果連續相微圖案的寬度太大,薄膜表面上被微圖案上側佔據的面積比值可能變得太大,或者有機組份或濕氣接觸至薄膜的面積可能變得太寬廣,故薄膜不能同時地具 有上述的拒水性及拒油性。
如果連續相微圖案的寬度太小,該微圖案的機械耐久性可能顯著地退降,其可能難以具有適於形成氣袋的體積或形狀,且薄膜之外部表面可能因為該微圖案之過小的上側而未能實質地不同於無微凸起之平面,故其可能不能同時確保上述之拒水性及拒油性。
連續相微圖案之寬度與薄膜基側方向之凹部的橫斷面之比值(R2)可為0.1至0.7,或0.2至0.5。
就此而言,當比值(R2)被指定於上述範圍內時,對被轉錄至表面上的有機組份或對濕氣組份之接觸角可更為增加,這些組份的接觸面積可降低,且氣袋可更易於形成且保持在由薄膜之微圖案和基側所界定之空間中。
此外,與有機組份或水之較低的交互作用能可提供拒水性及拒油性薄膜,故使有機物質或濕氣的轉錄量最小化,且得以將被轉錄的有機物質輕易移除。
如果比值(R2)太小,由薄膜之微圖案和基側所界定之空間可能不足以形成氣袋,對轉錄於表面上之有機組份或濕氣組份的接觸角可能降低,或對這些組分的排拒性可能減少。此外,如果比值(R2)太大,在由微圖案和基側所界定之空間中所形成的氣袋可輕易崩陷,且轉錄於表面上的有機組份或濕氣組份可輕易地穿透至基材中。
微圖案的高度可為0.1微米至40微米,1微米至20微米,或5微米至15微米。
如果微圖案的高度太小,其可能難以使由薄膜之微圖 案和基側所界定的空間具有適於形成氣袋的體積或形狀,或者所形成的氣袋可能輕易崩陷,且薄膜之外部表面可能未實質地不同於無微凸起之平面,故可能不能同時地確保上述之拒水性及拒油性。此外,如果微圖案的高度太大,則薄膜或微圖案本身之機械硬度或物理性質可能退降。
由微圖案之側壁與薄膜之接觸側所形成之內角可為100°至170°,或110°至150°。因此,微圖案橫斷面之寬度可由橫斷面的第一寬度根據某一角度或傾斜度而逐漸增加。
當薄膜之基側與微圖案之外部側壁形成上述內角時,氣袋可更輕易地於薄膜上形成,且可達成對有機組份或包括水之液體有更高的排拒性及高接觸角。
微圖案之立體形狀的外側可根據製備方法而部分彎曲或傾斜。例如,微圖案之上側可具有圓曲線。就此而言,如果微圖案之上側的末端具有圓曲線,在鄰近微圖案之間的距離可被定義為在鄰近微圖案的圓曲線之間的最短距離。
一具體實施例之薄膜可進一步包括堆疊於微圖案外部表面上之以氟為底質的化合物層。以氟為底質的化合物層對被轉錄於薄膜上之指紋組份或對濕氣組份等等具有高度排拒性,故可避免氣袋隨著時間、或由於外部壓力或作用於液體上的重力、或由於毛細作用等等而崩陷,及因而可避免這些經轉錄組份穿透至薄膜內側。
以氟為底質的化合物層可具有5奈米至5微米,或 10奈米至1微米的厚度。
以氟為底質的化合物層可包括以氟為底質的單分子化合物、以氟為底質的聚合物化合物、或其混合物。
可包括於以氟為底質的化合物層中的特定組份及其形成方法包括上述具體實施例中的上述內容物。
同時,根據一具體實施例之薄膜可對油酸或蒸餾水具有高接觸角,例如,薄膜對3微升蒸餾水具有120°或更大之靜態接觸角,且對3微升油酸具有100°或更大之靜態接觸角。
另外,薄膜對3微升蒸餾水可具有130°至160°之接觸角,對3微升油酸具有110°至160°之接觸角。亦即,耐指紋薄膜對有機組份及濕氣組份均可實現卡西巴特(Cassie-Baxter)狀態,且其同時地可具有優異的拒水性及拒油性。
如果指紋或液體被轉錄於薄膜上,該耐指紋薄膜之微凸起及基側可於其內形成之預定空間中形成氣袋,以對包括於指紋中之組份或對水提供高度排拒性及高接觸角。
同時,微凸起可包括至少一者選自由以下所組成之群組:玻璃、矽、摻雜金屬的矽、多晶矽、以矽為底質的聚合物、金屬、胺基甲酸酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚酯樹脂、以(甲基)丙烯酸酯為底質的聚合物樹脂、聚烯烴樹脂、及光敏性聚合物樹脂。
例如,微圖案之上部可使用蝕刻遮罩於包括可用於作為微圖案材料之組份的基材上形成,其後可將餘留材料蝕 刻以形成微圖案。
此外,上述微圖案可藉將構成微圖案的組份堆疊於預定的基材上,使用蝕刻遮罩形成預定形狀的圖案,再將餘留材料蝕刻而形成。
此外,微凸起可藉將光敏性樹脂組成物塗覆於預定的基材(例如矽基材、有機基材、聚合物基材等等)上,將其暴露於光,再予以鹼性顯影以形成特定圖案而形成。例如,具有側面傾斜之倒截圓椎形狀的微凸起可藉將光敏性樹脂組成物塗覆於預定的基材上,然後使用特定圖案的光罩,將其於微凸起的突出方向或其後面方向暴露於光,再予以顯影而形成。
根據又另一具體實施例,提供包括上述耐指紋薄膜之電氣及電子設備。
耐指紋薄膜及於該薄膜上形成之微凸起的細節乃說明如上。
薄膜對3微升油酸可具有120°或更大之接觸角,或130°至160°之接觸角。
此外,薄膜對3微升蒸餾水可具有120°或更大之接觸角,或130°至160°之接觸角。
雖然薄膜對有機組份或濕氣組份具有極高接觸角及高度排拒性,但這些組份的接觸面積極小。該薄膜對有機組份及濕氣組份均可實現卡西巴特(Cassie-Baxter)狀態。
電氣和電子設備包括各種電氣裝置、顯示裝置、半導體裝置、家庭電器等等。
電氣和電子設備的實例包括顯示裝置諸如電視(TV)、電腦螢幕、用於手機之液晶裝置、各種顯示裝置諸如液晶顯示器(LCD)、發光二極體(LED)、或有機發光二極體(OLED)裝置等等;電氣裝置諸如由二極體、電晶體等等組成之積體電路裝置、熱電子發射裝置、電子相機之電荷耦合元件、太陽能電池、光發射裝置等等;及家庭電器諸如冰箱、空調機、洗衣機、洗碗機、煮飯機、烤箱等等。
耐指紋薄膜可形成或結合至電氣和電子設備的內側或外側之至少一側上。尤其,耐指紋薄膜可於顯示裝置的螢幕表面上形成。
根據本發明,提供可使指紋於產品表面上的轉錄最小化且還可得以使被轉錄的指紋輕易移除,且同時地實現優異拒水性及拒油性的耐指紋薄膜,及提供包括耐指紋薄膜之顯示裝置。
此外,抗指紋薄膜可使污染物於產品表面上的轉錄量最小化,得以使被轉錄的污染物輕易移除,且具有高透光率、低霧度、及耐指紋性質。
包括耐指紋薄膜的顯示裝置可避免影像品質由於指紋或污染物的轉錄而退降,且得以將被轉錄的指紋或污染物輕易移除,因而實現具有優良之耐污染及高影像品質。
圖1展示實例1之耐指紋薄膜的微凸起之側面掃描式電子顯微鏡(SEM)照片。
圖2展示實例1之耐指紋薄膜的平面掃描式電子顯微鏡(SEM)照片。
圖3展示實例2之耐指紋薄膜的微凸起之橫斷面掃描式電子顯微鏡(SEM)照片。
圖4展示實例2之耐指紋薄膜的45°側面掃描式電子顯微鏡(SEM)照片。
圖5展示實例3之耐指紋薄膜的微凸起之側面掃描式電子顯微鏡(SEM)照片。
圖6展示置於基材上的液體之滑動角,於滑動角下藉由基材與液體之前端方向的表面所形成之接觸角(θa),及藉由基材與液體之後端的表面所形成之接觸(θr)。
圖7展示實例5之具有高透明度及低霧度之耐指紋薄膜的微凸起之側面掃描式電子顯微鏡(SEM)照片。
圖8分別展示實例8薄膜之橫斷面,以及當將該薄膜由頂部觀看時之平面的掃描式電子顯微鏡(SEM)照片。
圖9分別展示實例9薄膜之橫斷面,以及當將該薄膜由頂部觀看時之平面的掃描式電子顯微鏡(SEM)照片。
圖10分別展示實例10薄膜之橫斷面,以及當將該薄膜由頂部觀看時之平面的掃描式電子顯微鏡(SEM)照片。
圖11分別展示實例11薄膜之橫斷面,以及當將該薄 膜由頂部觀看時之平面的掃描式電子顯微鏡(SEM)照片。
本發明將經由下列實例詳細地說明。然而,這些實例僅供闡述本發明,且本發明之範圍不限制於此。
<實例:耐指紋薄膜之製備> 實例1 (1)微凸起之形成
於有機基材上,使用濺鍍機將鉻(Cr)沈積至約200奈米的厚度。將負型光阻劑塗覆於沈積之鉻(Cr)層上,再使用光罩,進行紫外光(UV)照射以便形成6微米直徑圓形圖案的反像。此外,將未固化的區域使用光阻剝除劑移除[製得光罩]。
其後,將負型光阻劑塗覆至其上已形成有圓形圖案之鉻(Cr)層上達7微米厚度,再使用折射率匹配劑及擴散器,將其暴露於紫外光(UV)以形成包括倒截圓錐或倒截多角椎形狀之微凸起的光阻層(PR)。
將包括微凸起之光阻層(PR)以氟進行表面處理,然後使用聚二甲基矽氧烷製備模具。此外,將模具以氟進行表面處理,然後將聚二甲基矽氧烷注入模具中以製得包括微凸起之薄膜。
(2)以氟為底質的化合物層之形成
將耐指紋薄膜以氧電漿處理,再於400℃之溫度及2Å/s之蒸發速度於2*10-6托之真空條件下進行熱蒸發以形成厚度20奈米之全氟聚醚(PFPE)之以氟為底質的化合物層。
該包括微凸起之薄膜的側面圖及平面圖分別示於圖1及圖2中。
實例2 (1)微凸起之形成
於矽晶圓上,藉PE-CVD(電漿加強式化學汽相沈積法)形成500奈米厚度之二氧化矽(SiO2)層。將負型光阻劑塗覆於二氧化矽(SiO2)層上,再使用光罩,進行紫外光(UV)照射以便形成15微米直徑之板形部分的圖案。此外,使用光阻剝除劑將除了板形部分的圖案(作為蝕刻遮罩)以外的部分移除。
其後,將二氧化矽(SiO2)層使用BOE(緩衝氧化物蝕刻劑)進行蝕刻以形成微凸起的板形部分[厚度:0.3微米],亦藉由板形部分的圖案而實現微凸起,再將矽使用氫氧化鉀溶液進行蝕刻(蝕刻矽晶圓)以形成具有3微米高度圖案的柱部分。
該包括微凸起之薄膜(該微凸起包括板形部分及柱部分)的橫斷面圖及平面圖分別示於圖3及圖4中。
(2)以氟為底質的化合物層之形成
於包括微凸起之薄膜(該微凸起包括板形部分及柱部分)的表面上,將氟辛基三氯矽烷(FOTS)藉汽相沈積法堆疊,再於烤箱中、於100℃進行熱處理30分鐘。熱處理後,將未沈積之餘留FOTS使用正己烯移除以得薄膜,該薄膜表面上有以氟為底質的化合物層堆疊。
實例3 (1)微凸起之形成
於有機基材上,使用濺鍍機將鉻(Cr)沈積至約200奈米的厚度。將負型光阻劑塗覆於沈積之鉻(Cr)層上,再使用光罩,進行紫外光(UV)照射以便形成6微米直徑圓形圖案的反像。此外,將未固化的區域使用光阻剝除劑移除[製得光罩]。
其後,將負型光阻劑塗覆至其上已形成有圓形圖案之鉻(Cr)層上達7微米厚度,再使用折射率匹配劑及擴散器,將其暴露於紫外光(UV)以形成包括倒截圓錐或倒截多角椎形狀之微凸起的光阻層(PR)。
將包括微凸起之光阻層(PR)以氟進行表面處理,然後使用聚二甲基矽氧烷製備模具。此外,將模具以氟進行表面處理,然後將聚胺基甲酸酯丙烯酸酯樹脂注入模具中,再進行紫外光(UV)固化以製得包括微凸起之薄膜。
該包括微凸起之薄膜的表面SEM照片乃示於圖5 中。
[比較例1及2:薄膜之製備] 比較例1
藉熱絲化學汽相沈積法(HW-CVD)於650℃之熱絲溫度、1托之壓力、及50sccm之氧化六氟丙烯(HFPO)的條件下將聚四氟乙烯(PTFE)沈積於玻璃基材上。
比較例2
將玻璃基材以氧電漿處理,然後於400℃之溫度及2Å/s之沈積速度於2*10-6托之真空條件下進行熱蒸發以於耐指紋薄膜上形成厚度20奈米之全氟聚醚(PFPE)層。
[試驗例1:靜態接觸角、動態接觸角、及交互作用能的測量]
測量實例及比較例中所得之薄膜的表面對油酸的靜態接觸角及動態接觸角,及以測量結果為基準計算交互作用能。
(1)靜態接觸角的測量
藉由正切方法,將各3微升之水及油酸置於實例及比較例中所得的薄膜上,再使用DSA 100測量設備測量靜態接觸角。
(2)動態接觸角的測量
藉傾轉台法使用DSA 100測量設備將30微升油酸置於實例及比較例中所得的薄膜上,然後在將薄膜的一側抬高以形成傾斜之時,測量油酸滑下時的角度(滑動角)、於滑動角時由薄膜與油酸前面方向之表面所形成的接觸角(前進角)、及於滑動角時由薄膜與液體背端方向之表面所形成的接觸角(後退角)。
(3)交互作用能(KA)的測量
1)實例1中,耐指紋薄膜的交互作用能係藉下列通式1測得。
通式1中,α為置於實例1之薄膜上的油酸之滑動角,θ’為置於實例1之薄膜上的油酸之靜態接觸角,θ為置於平面薄膜上的油酸之靜態接觸角,ρ為油酸的密度,m為油酸的重量,且g為重力加速度。
2)比較例1及2的交互作用能係藉下列通式2測得。
通式2中,α為油酸於薄膜上之滑動角,θ為靜態接觸角,ρ為油酸的密度,m為油酸的重量,且g為重力加速度。
測試結果示於下表1中。
- θ’及θ為如同通式1及通式2所定義者。
- 滯後意指於置於基材上之液體的滑動角下,由基材與液體前面方向之表面所形成的接觸角(θa)與由基材與液體背端方向的表面所形成的接觸角(θr)之間的差值。
如表1所示,實例1之薄膜對水及油酸具有大的靜態接觸角,且與比較例1及2之薄膜相比,具有相對小的滑動角及交互作用能。
亦即,實例1之薄膜經證實對有機組份及濕氣組份具有極高之接觸角及高度排拒性,且如果包括於指紋中的有機組份或者濕氣組份被轉錄於表面上時,其接觸面積亦極小。
(4)耐指紋性質之測量結果 [實例1-1]
將藉實例1方法所製之耐指紋薄膜堆疊於0.5毫米LCD玻璃上,測量透光率及霧度,結果示於下表2中。
透光率及霧度係於光源A上使用HM150設備測量。
- Top D為微凸起於基側方向之最上部的橫斷面之最長直徑。
- Tt為透光率
- D/P為一個微凸起之上側的最長直徑(D)與在兩個鄰近微凸起之間的距離加上一個微凸起之上側的最長直徑之總和(P)的比值。
[實例1-2]
將藉實例1方法所製之耐指紋薄膜堆疊於0.5毫米LCD玻璃上,測量透光率及霧度,結果示於下表3中。透光率及霧度係於光源A上使用HM150設備測量。
- Top D:微凸起於基側方向之最上部的橫斷面之最長直徑
- D/P:一個微凸起之上側的最長直徑(D)與在兩個鄰近微凸起之間的距離加上一個微凸起之上側的最長直徑之總和(P)的比值。
- △:轉錄之前及之後的轉錄量之間的差值
- 轉錄比:實例之△與參考例之△的比值
- 參考例的薄膜係藉於400℃之溫度及2Å/s之沈積速度於2*10-6托之真空條件下進行熱蒸發以於有機基材上形成厚度20奈米之全氟聚醚(PFPE)層而製得。
如同表3所證實,實例之耐指紋薄膜在指紋轉錄之前及之後的霧度值並不具有顯著的變化,故其證實指紋的轉錄量不大。相反地,其證實如果為參考例之薄膜,則指紋轉錄後的霧度值顯著增加。
尤其,實例中之指紋的轉錄量相對於參考例為最小7%至最大71%,故其證實實例之耐指紋薄膜可大幅地降低指紋之轉錄於產品表面上。
<實例4及5:高透明度耐指紋薄膜之製備> 實例4 (1)微凸起之形成
於有機基材上,使用濺鍍機將鉻(Cr)沈積至約200奈米的厚度。將負型光阻劑塗覆於沈積之鉻(Cr)層上,再使用光罩,進行紫外光(UV)照射以便形成6微米直徑圓形圖案的反像。此外,將未固化的區域使用光阻剝除劑移除[製得光罩]。
其後,將負型光阻劑塗覆至其上已形成有圓形圖案之鉻(Cr)層上達7微米厚度,再使用折射率匹配劑及擴散 器,將其暴露於紫外光(UV)以形成包括倒截圓錐或倒截多角椎形狀之微凸起的光阻層(PR)。
將包括微凸起之光阻層(PR)以氟進行表面處理,然後使用聚二甲基矽氧烷製備模具。此外,將模具以氟進行表面處理,然後將聚二甲基矽氧烷注入模具中以製得包括微凸起之薄膜。
(2)以氟為底質的化合物層之形成
藉於400℃之溫度及2Å/s之沈積速度於2*10-6托之真空條件下進行熱蒸發以將全氟聚醚(PFPE)層沈積於以上所得之薄膜表面上達約20奈米的厚度而形成以氟為底質的化合物層。
實例5
將藉實例1相同之方法所製之高透明度低霧度耐指紋薄膜堆疊於0.5毫米LCD玻璃上,測量透光率及霧度,結果示於下表4中。
此處將高透明度耐指紋薄膜上所形成之微凸起的上部直徑、高度、及D/P比值保持在相同層級,且紫外光(UV)暴露設定為12,000毫焦耳(mJ)以使側壁與上側連接之曲面的內曲率半徑(r)與微凸起的寬度(D)之比值(r/D)可成為0.07。
該包括微凸起之薄膜的側面圖乃示於圖7中。
透光率及霧度係於光源A上使用HM150設備測量。
實例6
將藉實例1相同之方法所製之高透明度低霧度耐指紋薄膜堆疊於0.5毫米LCD玻璃上,測量透光率及霧度,結果示於下表4中。
此處將高透明度耐指紋薄膜上所形成之微凸起的上部直徑、高度、及D/P比值保持在相同層級,且紫外光(UV)暴露設定為11,000毫焦耳(mJ)以使側壁與上側連接之曲面的內曲率半徑(r)與微凸起的寬度(D)之比值(r/D)可成為0.1。
透光率及霧度係於光源A上使用HM150設備測量。
- 如果將薄膜以與實例1及比較例1相同的厚度堆疊於0.5毫米LCD玻璃上,則Tt及霧度值分別為92.1%及0.5%。
- Top D為微凸起於基側方向之最上部的橫斷面之最長直徑。
- Tt為透光率
- D/P為一個微凸起之上側的最長直徑(D)與在兩個 鄰近微凸起之間的距離加上一個微凸起之上側的最長直徑之總和(P)的比值。
- r/D為側壁與上側連接之曲面的內曲率半徑(r)與微凸起的寬度(D)之比值。
- △霧度(%)為具有相同/厚度材料之平坦薄膜與實例之薄膜的霧度值之差值。
如同表4所示,其證實實例5及6中,由於耐指紋薄膜的結構而使霧度的增加程度降低。
[實例7]
將藉實例2相同之方法所製之高透明度耐指紋薄膜堆疊於0.5毫米LCD玻璃上,測量透光率及霧度,結果示於下表5中。透光率及霧度係於光源A上使用HM150設備測量。
- Top D:微凸起於基側方向之最上部的最長直徑
- D/P:一個微凸起之上側的最長直徑(D)與在兩個鄰近微凸起之間的距離加上一個微凸起之上側的最長直徑之總和(P)的比值。
- △:轉錄之前及之後的轉錄量之間的差值
- 轉錄比:實例之△與參考例之△的比值
- 參考例的薄膜係藉於400℃之溫度及2Å/s之沈積速度於2*10-6托之真空條件下進行熱蒸發以於有機基材上形成厚度20奈米之全氟聚醚(PFPE)層而製得。
如同表5所證實,實例7之高透明度低霧度耐指紋薄膜在指紋轉錄之前及之後的霧度值並不展現顯著的變化,故其證實指紋的轉錄量不大。
<實例8至11:薄膜之製備> 實例8 (1)微凸起之形成
於有機基材上,使用濺鍍機將鉻(Cr)沈積至約200奈米的厚度。將負型光阻劑塗覆於沈積之鉻(Cr)層上,再使用光罩,進行紫外光(UV)照射以便形成21微米寬度線型圖案的反像。此外,將未固化的區域使用光阻剝除劑移除[製得光罩]。
其後,將負型光阻劑塗覆至其上已形成有圖案之鉻(Cr)層上達7微米厚度,再使用折射率匹配劑及擴散器,將其暴露於紫外光(UV)以形成包括倒截圓錐或倒截多角椎形狀之微凸起的光阻層(PR)。
將包括微凸起之光阻層(PR)以氟進行表面處理,然後使用聚二甲基矽氧烷製備模具。此外,將模具以氟進行表面處理,然後將聚二甲基矽氧烷注入模具中以製得包括微凸起之薄膜。
(2)以氟為底質的化合物層之形成
藉於400℃之溫度及2Å/s之蒸發速度於2*10-6托之真空條件下進行熱蒸發以將全氟聚醚(PFPE)層沈積於以上所得之薄膜表面上達約20奈米的厚度而形成以氟為底質的化合物層。
該包括線型微圖案之薄膜的橫斷面圖及平面圖乃示於圖8中。
實例9 (1)微凸起之形成
於有機基材上,使用濺鍍機將鉻(Cr)沈積至約200奈米的厚度。將負型光阻劑塗覆於沈積之鉻(Cr)層上,再使用光罩,進行紫外光(UV)照射以便形成包括19微米×19微米正方形之格子圖案的反像。此外,將未固化的區域使用光阻剝除劑移出[製得製品]。
其後,將負型光阻劑塗覆至其上已形成有圖案之鉻(Cr)層上達7微米厚度,再使用折射率匹配劑及擴散器,將其暴露於紫外光(UV)以形成包括倒截圓錐或倒截多角椎形狀之微凸起的光阻層(PR)。
將包括微凸起之光阻層(PR)以氟進行表面處理,然後使用聚二甲基矽氧烷製備模具。此外,將模具以氟進行表面處理,然後將聚二甲基矽氧烷注入模具中以製得包括微凸起之薄膜。
(2)以氟為底質的化合物層之形成
藉於400℃之溫度及2Å/s之蒸發速度於2*10-6托之真空條件下進行熱蒸發以將全氟聚醚(PFPE)層沈積於以上所得之薄膜表面上達約20奈米的厚度而形成以氟為底質的化合物層。
該包括連續相微圖案之薄膜的橫斷面圖及平面圖乃示於圖9中。
實例10
藉與實例8相同之方法製備包括線型微圖案之薄膜及於其上形成以氟為底質的化合物層,惟將注入模具中的聚合物改成聚胺基甲酸酯丙烯酸酯。
該包括線型微圖案之薄膜的橫斷面圖及平面圖乃示於圖10中。
實例11
藉與實例9相同之方法製備包括連續相微圖案之薄膜及於其上形成以氟為底質的化合物層,惟將注入模具中的聚合物改成聚胺基甲酸酯丙烯酸酯。
該包括連續相微圖案之薄膜的橫斷面圖及平面圖乃示於圖11中。
<試驗例:薄膜之物理性質的測量> 1.靜態接觸角的測量
藉由正切方法,將各3微升之水及油酸置於實例中所得的薄膜上,再使用DSA 100測量設備測量靜態接觸角。測量結果示於下表6中。
如同表6中所證實,實例8至11之薄膜對3微升蒸餾水及3微升油酸具有高靜態接觸角,故實例之薄膜可同時地具有拒水性及拒油性。
2.鉛筆硬度的測量結果
在實例8至11中所得之薄膜方面,藉根據ASTM D 3363之方法施予500克重量以測量鉛筆硬度,結果示於下表8中。
如同表8中所證實,實例中所得之薄膜具有高表面硬度。尤其,上述特定結構的微圖案係於實例中所得之薄膜的表面上形成,故可提供機械性質諸如較高耐久性、表面 硬度等等。
3.光學性質及指紋轉錄程度的測量
將實例8及9之薄膜分別堆疊於0.5毫米LCD玻璃上,測量透光率及霧度,結果示於下表9中。透光率及霧度係於光源A上使用HM150設備測量。
- △:轉錄之前及之後的轉錄量之間的差值
- 轉錄比:實例之△與參考例之△的比值
- 參考例的薄膜係藉於400℃之溫度及2Å/s之沈積速度於2*10-6托之真空條件下進行熱蒸發以於有機基材上形成厚度20奈米之全氟聚醚(PFPE)層而製得。
如同表9所證實,實例8及9之耐指紋薄膜在指紋轉錄之前及之後的霧度值並未展現顯著的變化,故其證實指 紋的轉錄量不大。相反地,其證實如果為參考例之薄膜,則指紋轉錄後的霧度值大幅增加。

Claims (13)

  1. 一種包含奈米級或微米級微凸起的耐指紋薄膜,該微凸起具有與薄膜接觸之接觸側,面對於該接觸側之上側,及連接該接觸側與該上側之側壁,其中該奈米級或微米級微凸起具有使由該側壁與該薄膜之接觸側所形成之內角為鈍角的形狀,該耐指紋薄膜包含2或更多個微凸起,該微凸起的高度為0.1微米至40微米,該微凸起之上側的最長直徑為0.2微米至100微米,一個微凸起之上側的最長直徑(D)與在兩個鄰近微凸起的上側之間的距離加上一個微凸起之上側的最長直徑之總和(P)的比值(D/P)為0.1至0.7,及該耐指紋薄膜具有0.5毫焦耳/平方公尺(mJ/m2)至2.0毫焦耳/平方公尺(mJ/m2)範圍內之如下列通式1所定義的交互作用能(KA): 其中,通式1中,α為置於包含微凸起之薄膜上的液體之滑動角,θ’為該包含微凸起之薄膜與該液體所形成之接觸角,θ為該平坦薄膜與該液體所形成之接觸角,ρ為該液體的密度,m為該液體的重量,且g為重力加速度。
  2. 根據申請專利範圍第1項之耐指紋薄膜,其中該耐指紋薄膜對30微升油酸的滑動角為20°或更小。
  3. 根據申請專利範圍第1項之耐指紋薄膜,其中該耐指紋薄膜對3微升油酸及3微升蒸餾水的靜態接觸角分別為120°或更大。
  4. 根據申請專利範圍第1項之耐指紋薄膜,其中由該側壁與該薄膜接觸側所形成之該內角為100°至170°。
  5. 根據申請專利範圍第1項之耐指紋薄膜,其中該上側係連接至該側壁且同時與該側壁形成曲面,且該側壁與該上側連接之曲面的內曲率半徑(r)與該微凸起的寬度(D)之比值(r/D)為0.1或更低。
  6. 根據申請專利範圍第1項之耐指紋薄膜,其中該微凸起包括至少一者選自由以下所組成之群組:玻璃、矽、摻雜金屬的矽、多晶矽、以矽為底質的聚合物、金屬、胺基甲酸酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚酯樹脂、以(甲基)丙烯酸酯為底質的聚合物樹脂、聚烯烴樹脂、及光敏性聚合物樹脂。
  7. 根據申請專利範圍第1項之耐指紋薄膜,其進一步包含堆疊在該微凸起的外側且具有5奈米至5微米厚度之以氟為底質的化合物層。
  8. 根據申請專利範圍第7項之耐指紋薄膜, 其中該以氟為底質的化合物層包含以氟為底質之單分子化合物、以氟為底質之聚合物化合物、或其混合物。
  9. 一種耐指紋薄膜,其包含:連續相微圖案,該連續相微圖案包含與薄膜接觸之接觸側,面對於該接觸側之上側,及連接該接觸側與該上側之側壁,其中該連續相微圖案具有使由該側壁與該薄膜接觸側所形成之內角為鈍角的立體形狀;或二或多個線型微圖案,該線型微圖案包含與薄膜接觸之接觸側,面對於該接觸側之上側,及連接該接觸側與該上側之側壁,其中該微圖案具有使由該側壁與該薄膜接觸側所形成之內角為鈍角的立體形狀,其中一個微圖案之上側的最長直徑與在鄰近線型微圖案之間的距離加上一個微圖案之上側的最長直徑之總和的比值為0.1至0.7,由該微圖案之側壁與該薄膜之基側所界定的凹部係於該連續相微圖案上形成,該連續相微圖案之寬度與薄膜基側方向之該凹部的橫斷面之比值為0.1至0.7,該線型微圖案或該連續相微圖案之上側的最長直徑為0.1微米至100微米,及該線型微圖案或該連續相微圖案的高度為0.1微米至40微米。
  10. 根據申請專利範圍第9項之耐指紋薄膜,其中在鄰近線型微圖案之間的距離為1微米至1000 微米。
  11. 根據申請專利範圍第9項之耐指紋薄膜,其中朝向該薄膜基側方向之該凹部的橫斷面為圓形、卵形、或具有1至30°內角的多邊形。
  12. 根據申請專利範圍第9項之耐指紋薄膜,其進一步包含堆疊在該線型微圖案或該連續相微圖案的外部表面上之以氟為底質的化合物層。
  13. 一種電氣和電子設備,其包含如申請專利範圍第1或9項之耐指紋薄膜。
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