TWI790610B

TWI790610B - 透明隔熱薄膜

Info

Publication number: TWI790610B
Application number: TW110116669A
Authority: TW
Inventors: 蕭仲欽; 練修成; 張可欣
Original assignee: 大陸商天材創新材料科技（廈門）有限公司
Priority date: 2021-05-10
Filing date: 2021-05-10
Publication date: 2023-01-21
Also published as: TW202243889A

Abstract

本發明提供了一種透明隔熱薄膜，主要包括一基底層，具有一第一面以及一第二面、一硬塗層、一奈米銀線層、以及一保護層，具有一內表面以及一外表面，其中，該硬塗層與該奈米銀線層夾設於該基底層的該第一面以及該保護層的該內表面之間，當該基底層的該第二面的溫度T1=50~100°C且達到熱平衡時，該保護層的外表面的溫度為T2(°C)，兩者的溫差△T 為 T1 - T2 = 0.15T1 ~ 0.35T1。

Description

透明隔熱薄膜

本發明有關於一種透明隔熱薄膜，尤指用於製備觸控面板的一種透明隔熱薄膜。

隨著電子設備越來越普及，使用著對於電子產品外觀上的要求也越來越高，並朝著更輕、更薄的方向發展，由於電子產品薄型化的趨勢，因散熱的問題而導致電子產品表面溫度不斷的升高，尤其是大屏幕薄型顯示面板，其散熱問題在設計大規模集成電路和封裝電子設備過程中仍是亟待解決的問題。

為了解決此種高發熱電子產品的發熱問題，大多會在產品表面設置隔熱薄膜，以隔絕熱能，避免使用者在觸碰電子產品時，有產品過熱等問題出現，而目前常於電子產品表面裝貼高導熱係數的金屬散熱片，而常用的導熱金屬是銀、銅、鋁等，然而，金屬散熱片若欲達到更好的散熱或隔熱效果，需增加導熱金屬的添加量，而可能會影響到顯示面板的光學特性。

有鑑於此，本發明提供了一種新穎的透明隔熱薄膜，包括：一基底層，具有一第一面以及一第二面；一硬塗層；一奈米銀線層；以及一保護層，具有一內表面以及一外表面；其中，該硬塗層與該奈米銀線層夾設於該基底層的該第一面以及該保護層的該內表面之間，當該基底層的該第二面的溫度T1=50~100°C且達到熱平衡時，該保護層的外表面的溫度為T2(°C)，兩者的溫差△T 為 T1 - T2 = 0.15T1 ~ 0.35T1。

於本發明一實施態樣中，該透明隔熱薄膜的穿透率為85~99%；霧度為0.5~2.5%；以及對於波長為550nm的光反射率為0.5~2%。

於本發明一實施態樣中，該奈米銀線層的面電阻值為10~150 ops。

於本發明一實施態樣中，該基底層的第二面及該保護層的外表面兩者的溫度達到熱平衡的所需時間少於5分鐘。

於本發明一實施態樣中，該硬塗層設置於該基底層的該第一面上，該奈米銀線層設置於該硬塗層上，該保護層設置於該奈米銀線層上。

於本發明一實施態樣中，該透明隔熱薄膜更包括一抗反射膜，具有一黏著面以及一觸碰面，該抗反射膜藉由該黏著面黏著於該保護層的該外表面上

本發明提供另一種透明隔熱薄膜，包括：一基底層，具有一第一面以及一第二面；一硬塗層；一奈米銀線層；一保護層，具有一內表面以及一外表面，該保護層的內表面面對該奈米銀線層；以及一抗反射膜，具有一黏著面以及一觸碰面；其中，該硬塗層與該奈米銀線層夾設於該基底層的該第一面以及該保護層的該內表面之間，該抗反射膜藉由該黏著面黏著於該保護層的該外表面上，該基底層的該第二面表面的溫度為T3=50~100°C且達熱平衡時，該抗反射膜的該觸碰面的溫度為T4(°C)，兩者的溫差△T為T3-T4=0.12T3~0.32T3。

於本發明一實施態樣中，該奈米銀線層的面電阻值為10~40 ops。

於本發明一實施態樣中，該硬塗層設置於該基底層的該第一面上；該奈米銀線層設置於該硬塗層上；該保護層，設置於該奈米銀線層上；以及該抗反射膜藉由該黏著面黏著於該保護層的該外表面上。

於本發明一實施態樣中，該抗反射膜包括層疊的一高折射層、以及一低折射層。

於本發明一實施態樣中，該高折射層的折射率為1.6-1.7，該低折射層的折射率為1.3-1.4。

於本發明一實施態樣中，該透明隔熱薄膜的硬度≧2H。

另外，於本發明中所記載的「上」僅是用來表示相對的位置關係，例如，一第一元件，設置於一第二元件「上」可包含該第一元件與該第二元件直接接觸的情況，或者，亦可包含該第一元件與該第二元件之間有其他額外的元件，使得該第一元件與該第二元件之間並無直接的接觸。

於本發明中所記載「達到熱平衡」係指透明隔熱薄膜中的各層之間無溫度梯度的變化，舉例而言，於本發明中，透明隔熱薄膜的該基底層的第二面經加熱至一固定溫度並經過一段時間後，該保護層的外表面與該基底層的第二面的溫度差維持不變時即為達到熱平衡。

本發明所提供的透明隔熱薄膜利用奈米銀線作為導熱材料，除了提供優異的散熱及隔熱效果以外，亦有優異的光學特性，並兼具高硬度，於高溫高濕環境下，可避免奈米銀線被破壞，有效提升儲存安定性。

首先，本發明第一實施態樣的透明隔熱薄膜1000的剖面圖係如圖1的所繪示，包括一基底層1、一硬塗層2、一奈米銀線層3、以及一保護層4，其中，該基底層1具有一第一面11及一第二面12，其厚度可為40~100 µm，且可為本領域中常用的玻璃、藍寶石、壓克力(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚醯亞胺(Polyimide)、三醋酸纖維素薄膜(TAC film)、等透明材料，但並不受限於此。

該硬塗層2形成於該基底層1的該第一面11上，其厚度可為0.5~2.0 µm ，並可為本領域中常用的三聚氰胺系樹脂、胺基甲酸乙酯系樹脂、醇酸系樹脂、丙烯酸系樹脂、或矽酮系樹脂等硬化型樹脂等材料所構成的硬化覆膜，但不受限於此。

該奈米銀線層3形成於該硬塗層2上，且該奈米銀線層3的面電阻值可為10~150 ops (ohm per square,Ω/□)。

該保護層4形成於該奈米銀線層3上以提供保護該奈米銀線層3的作用，具有一內表面41以及一外表面42，該內表面41面對並接觸該奈米銀線層3，且其厚度可為40~100 nm ，並可使用本領域中習知用於作為保護膜的材料，例如可為聚酯、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氨酯(PU)、玻璃紙、聚烯烴、環烯烴共聚物(COP)、聚四氟乙烯(PTFE)、或其混合物。

本發明的第二實施態樣的透明隔熱薄膜2000的剖面圖係如圖2所繪示，包括一基底層1、一硬塗層2、一奈米銀線層3、一保護層4、以及一抗反射膜5。

於本發明的第二實施態樣中，該基底層1、該硬塗層2、該奈米銀線層3、以及該保護層4大致上皆與第一實施態樣相同，然第二實施態樣更包括了設置在該保護層4的外表面42上的該抗反射膜5。

該抗反射膜5具有一黏著面51以及一接觸面52，其係以該黏著面51黏著於該保護層4的該外表面42上，而該反射膜5可使用本領域中習知的抗反射膜，於本實施例中，該抗反射膜5包括互相層疊的一高折射層53、以及一低折射層54，該高折射層53的折射率為1.6-1.7，厚度可為50-100 nm；該低折射層54的折射率為1.3-1.4，厚度可為100-200 nm。該高折射層53及該低折射層54的設置可調節該透明隔熱薄膜的光學特性。

[光學特性及隔熱效果評估]

首先，提供包含依序堆疊的基底層、硬塗層、以及奈米銀線層的層疊結構，其中，奈米銀線層因含量不同，而各自有＜10、15、20、及150 ops的面阻值，分別為實施例1至實施例4，此外，提供包含依序堆疊的基底層、硬塗層、高折射層、以及低折射層的層疊結構，並作為比較例1。在光學特性方面，本測試例分別量測實施例1至實施例4以及比較例1的穿透率、霧度、以及反射率。另外，針對隔熱效果的評估方法，係於實施例1至實施例4、及比較例1中的基底層的第二面以光學膠黏貼於設定至50°C(加熱板溫度T1)的恆溫加熱板上，待熱平衡後以熱像儀(IR Camera)測量其奈米銀線層(實施例1至實施例4)及低折射層(比較例1)的顯露的一表面的溫度(T2)，比較其兩側的溫差(△T)以評估其隔熱效果，其測量結果如表1所示，其中當面阻值若小於10 ops則奈米銀線層中奈米銀線的負載量會造成可視性的影響，大於150 ops則隔熱效果不佳。

表1

	比較例1	實施例1	實施例2	實施例3	實施例4
面阻值	-	＜10	15	20	150
穿透率(%)	96.8	87.6	91.1	91.6	92.9
霧度(%)	0.24	3.83	2.80	1.70	0.70
反射率(%) (550 nm)	0.17	2.62	1.99	1.10	0.49
溫差值△T (°C)	0.4	16.0	13.1	14.0	7.7

由於隔熱性與光學可視性的需求，透明隔熱薄膜中包含較佳為15~150 ops，更佳為15~50 ops，最佳為15~25ops的奈米銀線層，可兼顧透明隔熱薄膜整體隔熱性以及穿透率為85~99%；霧度為0.5~2.5%；以及波長為550nm的光反射率為0.5~2%的需求。

接下來，以包含面阻值為25 ops的奈米銀線層的透明隔熱薄膜作為實施例5，並使用加熱板將其基底層的第二面加溫至50°C、60°C、70°C、80°C、90°C、100°C、110°C (加熱板溫度T1)，並分別測量實施例5中奈米銀線層的顯露的一表面的溫度(T2)，比較其兩側的溫差值(△T)以評估其隔熱效果，其測量結果如表2所示：

表2

T1(°C)	50	60	70	80	90	100	110
面阻值(ops)	25
溫差值△T (°C)	13.3	17.3	21.3	25.3	29.3	33.3	37.3

由表1~2可推知，當含有奈米銀線層的透明隔熱薄膜，依照其模擬隔熱溫度，即加熱板溫度(T1)與溫差值△T (T1-T2)有一關係式: △T =0.15T1~0.35T1。

由以上測試結果可得知，實施例1至實施例4中含有奈米銀線層的透明隔熱薄膜具有良好的隔熱效果，且達到熱平衡時間短，於5分鐘內即可達成兩側溫度差維持不變。並藉由調控奈米銀線層中奈米銀線的含量(面阻值)，可有效調節薄膜兩側的溫差，以達到7.7至16°C，也就是說，當該隔熱薄膜的基底層的第二面升溫至50°C時，達熱平衡時該隔熱薄膜的另一側可維持在34至42.3 °C，甚至當該隔熱薄膜的基底層的第二面升溫至60至110°C時，薄膜兩側的溫差可達到17.3至37.7 °C；而反觀比較例1不具有奈米銀線層的透明隔熱薄膜，其幾乎沒有隔熱效果，只有0.4°C的溫差值。此外，實施例1至實施例4的透明隔熱薄膜有良好的光學表現，其穿透率為87.6至92.9%；霧度＜4%；以及反射率＜3%。

接著，提供如圖2所示，包含依序堆疊的基底層、硬塗層、奈米銀線層、保護層、以及抗反射膜的透明隔熱薄膜，其中，抗反射膜具有高折射層、以及低折射層，高折射層的折射率為1.628，低折射層的折射率為1.380，奈米銀線層的面阻值為10、20、40 ops，分別為實施例6至實施例8，並同樣以上文中不具有奈米銀線層的層疊結構作為比較例1，並分別量測實施例6至實施例8的光學特性，並進行隔熱效果的評估，其評估的方法皆與上文相似，即於該基底層的第二面加溫至50°C(加熱板溫度T3)，並量測該抗反射膜的觸碰面的溫度T4(°C)，評估結果如表3所示。

表3

	比較例1	實施例6	實施例7	實施例8
折射膜厚度 (nm) 低折射層/ 高折射層	120/200	110/170	110/160	120/190
面阻值(Ω/□)	-	10	20	40
穿透率(%)	96.8	91.1	94.2	95.5
霧度(%)	0.24	2.18	1.10	0.71
反射率(%) (550 nm)	0.17	1.84	1.08	0.65
溫差值(°C)	0.4	15.7	11.4	6.2

由表3的測量結果可得知，實施例6至實施例8中含有抗反射膜的透明隔熱薄膜仍兼具優異的隔熱效果，其隔熱效果達6.2至15.7°C，故當使用者操作該觸控面板而接觸該透明隔熱薄膜的觸碰面時，不會遭受到高溫，且更進一步改善了其光學表現，如穿透率為91.1至95.5%；霧度＜2.18%；以及反射率＜2%。

由於隔熱性與光學可視性的需求，具有抗反射膜的透明隔熱薄膜中包含較佳為10~40 ops，更佳為10~25 ops，最佳為20~25ops的奈米銀線層，可兼顧透明隔熱薄膜整體隔熱性以及穿透率為85~99%；霧度為0.5~2.5%；以及波長為550nm的光反射率為0.5~2%的需求。

接下來，以包含面阻值為25 ops的奈米銀線層的透明隔熱薄膜作為實施例9，並進行隔熱效果的評估，其評估的方法皆與上文相似，即使用加熱板將該基底層的第二面加溫至50°C、60°C、70°C、80°C、90°C、100°C、110°C (加熱板溫度T3)，並量測該抗反射膜的觸碰面的溫度T4(°C)，評估結果如表4所示。

表4

T3(°C)	50	60	70	80	90	100	110
面阻值(ops)	25
△T(T3-T4)(°C)	14.1	17.6	21.1	24.7	28.2	31.7	35.2

由表3~4可推知，當含有抗反射膜以及奈米銀線層的透明隔熱薄膜，依照其模擬隔熱溫度，即加熱板溫度(T3)與溫差值△T (T3-T4)有一關係式: △T =0.12T3~0.32T3。接著，使用具有不同折射率的高折射層以及低折射層的抗反射膜來最佳化透明隔熱薄膜的隔熱及光學效果，其中，實施例10至實施例13的高折射層及低折射層的折射率、及奈米銀線層的電阻值係如表5中所記載，並分別量測實施例10至實施例13的光學特性，並進行隔熱效果的評估，其評估的方法皆與上文相同，評估結果如下表所示。

表5

	實施例10	實施例11	實施例12	實施例13
低折射層折射率	1.380	1.383	1.383	1.383
高折射層折射率	1.628	1.628	1.670	1.677
面阻值(ops)	20	20	25	25
穿透率(%)	93.8	93.2	91.3	93.8
霧度(%)	1.32	1.05	1.49	1.14
反射率(%) (550 nm)	1.16	1.00	1.00	0.73
溫差值(°C)	11.6	9.1	10.7	13.2

上述實施例10至實施例13中具有不同折射率的低折射層及高折射層的透明隔熱薄膜皆展現了優異的隔熱效果以及光學特性，而其中展現最佳的隔熱效果以及光學特性的為實施例13，當使用的抗反射膜中，低折射層的折射率為1.383的、高折射層的折射率為1.677、以及奈米銀線層的電阻值為25 ops時，其穿透率高達93.8%、霧度為1.14%、反射率為0.773%、及溫差值為13.2°C。

接著，提供同樣包含依序堆疊的基底層、硬塗層、奈米銀線層、保護層、以及抗反射膜的透明隔熱薄膜，其中，高折射層的折射率為1.677，低折射層的折射率為1.383，奈米銀線層的面阻值為25 ops、40 ops，分別為實施例14至實施例15，量測其隔熱效果以及光學特性之外，更量測了其硬度、抗刮度、以及於85°C且濕度為85%的高溫高濕環境下，奈米銀線層的安定性。評估結果如下表所示，奈米銀線層的安定性評估結果如表6及圖3所示。

表6

	實施例14	實施例15
面阻值	25	40
穿透率(%)	94.7	95.7
霧度(%)	1.15	0.71
反射率(%) (550 nm)	0.95	0.64
溫差值(°C)	12.3	7.5
硬度	≧2H	≧2H
抗刮度(△H≦5%)	1.5%	2.3%

由表6及圖3所示的評估結果可得知，實施例14至實施例15的透明隔熱薄膜除了展現優異的隔熱效果以及光學特性外，更量測了其硬度、抗刮度、以及於85°C且濕度為85%的高溫高濕環境下奈米銀線層的安定性，由於兼具高硬度以其耐磨擦的特性，且於高溫高濕的環境下，抗反射膜的設置可避免奈米銀線層被破壞，有效地提升儲存安定性。

上述實施例僅用來例舉本發明的實施態樣，以及闡釋本發明的技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬於本發明所主張的範圍，本發明的權利保護範圍應以申請專利範圍為主。

1000、2000:透明隔熱薄膜 1:基底層 11:第一面 12:第二面 2:硬塗層 3:奈米銀線層 4:保護層 41:內表面 42:外表面 5:抗反射膜 51:黏著面 52:觸碰面 53:高折射層 54:低折射層

圖1是本發明第一實施態樣的透明隔熱薄膜的剖面示意圖。圖2是本發明第二實施態樣的透明隔熱薄膜的剖面示意圖。圖3是本發明第二實施態樣的透明隔熱薄膜的安定性測試結果圖。

1000:透明隔熱薄膜

1:基底層

11:第一面

12:第二面

2:硬塗層

3:奈米銀線層

4:保護層

41:內表面

42:外表面

Claims

一種透明隔熱薄膜，包括：一基底層，其厚度為40~100μm，具有一第一面以及一第二面；一硬塗層，其厚度為0.5~2.0μm；一奈米銀線層，其面電阻值為10~150ops；以及一保護層，其厚度為40~100nm，具有一內表面以及一外表面；其中，該硬塗層與該奈米銀線層夾設於該基底層的該第一面以及該保護層的該內表面之間，當該基底層的該第二面的溫度T1=50~100℃且達到熱平衡時，該保護層的外表面的溫度為T2(℃)，兩者的溫差△T為T1-T2=0.15T1~0.35T1；其中，該透明隔熱薄膜的穿透率為85~99%；霧度為0.5~2.5%；以及對於波長為550nm的光反射率為0.5~2%。
如請求項1所述的透明隔熱薄膜，其中，該奈米銀線層的面電阻值為10~150ops。
如請求項1所述的透明隔熱薄膜，其中，該基底層的第二面及該保護層的外表面兩者的溫度達到熱平衡的所需時間少於5分鐘。
如請求項1所述的透明隔熱薄膜，其中，該硬塗層設置於該基底層的該第一面上，該奈米銀線層設置於該硬塗層上，該保護層設置於該奈米銀線層上。
如請求項1至4任一項所述的透明隔熱薄膜，更包括一抗反射膜，具有一黏著面以及一觸碰面，該抗反射膜藉由該黏著面黏著於該保護層的該外表面上。
一種透明隔熱薄膜，包括：一基底層，其厚度為40~100μm，具有一第一面以及一第二面；一硬塗層，其厚度為0.5~2.0μm；一奈米銀線層，其面電阻值為10~150ops；一保護層，其厚度為40~100nm，具有一內表面以及一外表面，該保護層的內表面面對該奈米銀線層；以及一抗反射膜，具有一黏著面以及一觸碰面；其中，該硬塗層與該奈米銀線層夾設於該基底層的該第一面以及該保護層的該內表面之間，該抗反射膜藉由該黏著面黏著於該保護層的該外表面上，該基底層的該第二面表面的溫度為T3=50~100℃且達熱平衡時，該抗反射膜的該觸碰面的溫度為T4(℃)，兩者的溫差△T為T3-T4=0.12T3~0.32T3；其中，該透明隔熱薄膜的穿透率為85~99%；霧度為0.5~2.5%；以及對於波長為550nm的光反射率為0.5~2%。
如請求項6所述的透明隔熱薄膜，其中，該奈米銀線層的面電阻值為10~40ops。
如請求項6所述的透明隔熱薄膜，其中，該硬塗層設置於該基底層的該第一面上；該奈米銀線層設置於該硬塗層上；該保護層，設置於該奈米銀線層上；以及該抗反射膜藉由該黏著面黏著於該保護層的該外表面上。
如請求項6所述的透明隔熱薄膜，其中，該抗反射膜包括層疊的一高折射層、以及一低折射層。
如請求項9所述的透明隔熱薄膜，其中，該高折射層的折射率為1.6-1.7，該低折射層的折射率為1.3-1.4。
如請求項9所述的透明隔熱薄膜，其中，該透明隔熱薄膜的硬度≧2H。