CN101226245A

CN101226245A - 抗反射膜及其制造方法

Info

Publication number: CN101226245A
Application number: CNA2007100017799A
Authority: CN
Inventors: 刘博滔
Original assignee: Daxon Technology Inc
Current assignee: BenQ Materials Corp
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-07-23

Abstract

一种抗反射膜，包括设置于基底上的硬镀层，设置于硬镀层之上的低折射率层，以及设置于低折射率层与硬镀层之间的介质层，以增加抗反射膜的硬度及耐磨性，其中硬镀层与介质层的接触面用碱液处理或电晕处理过，可增加介质层与硬镀层的附着力。

Description

抗反射膜及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种抗反射膜，特别涉及一种具有高硬度及高耐磨性的抗反射膜。

背景技术

平面液晶显示器已广泛地应用于各项现代电子化产品，如个人计算机、笔记本计算机、数码相机、移动电话、个人数字化助理(PDA)及液晶电视等。液晶面板产品技术的发展，除了朝向高对比、广视角、高辉度、薄型化、大型化之外，也往表面附加功能如抗刮、抗眩、抗反射、抗污等方向发展。应用在日常生活中，影像清晰度直接影响使用者的舒适感，外在光线在显示器表面的玻璃或塑料基材的表面约有4～5％的反射率，在使用时，容易受外界光线干扰，影响画面视觉效果，对于大尺寸面板，特别是大于20时以上的液晶电视而言，其屏幕表面外在光反射影响更为明显。

要达成抗反射的效果通常可利用多层光干涉原理来完成，当入射光线通过涂层界面时会有部分穿透及部分反射的特性，如穿透区介质折射率大于入射区介质的折射率时，反射波会产生180度转相；反之，如穿透区介质折射率小于入射区介质的折射率时，反射波会维持与入射波同相。利用光线通过涂层的不同界面时，使其所产生的反射波形成破坏性干涉，即为多层光干涉的抗反射原理。当涂层光学厚度(涂层折射率与涂膜厚度的乘积)为四分之一入射波波长的奇数倍时，破坏性干涉效果最佳。抗反射镀膜可分为单层至多层结构，层数越多抗反射效果越佳，低反射波长区域也越广。低折射率层的折射率越低，抗反射效果也越好。

如美国专利第5591517号“antireflection film”中所揭示及美国专利第6207263B1号“anti-refection film and process for preparation thereof”中所揭示，利用二至四层不同折射率涂层以达到较佳的抗反射效果。传统上为了使抗反射膜具有较佳的硬度及耐磨擦性，低折射率层经常使用热硬化方式来制作，如美国专利第6649271B2号“anti-static anti-reflective film”中所揭示及美国专利第6841272B2号“film for optical applications”中所揭示，然而热硬化的低折射率涂液通常需要较高温度或是较长时间来完成硬化反应，对于厚度较薄的膜类基材并不适合。为了避免热硬化涂液的缺点，JSR(JSRcorp.)，SOC(Sumitomo Osaka Cement Co.Ltd.)，DSM(DSM Desotech Inc.)等公司陆续开发出紫外光硬化的低折射率涂料。然而，紫外光硬化的低折射率涂料虽然具有生产快速的特性，但却有较差的硬度及耐磨擦的性质。

传统的抗反射膜结构如图1所示，硬镀层涂液涂布于基材10之上，经过烘箱将涂液中所含溶剂蒸发，经过紫外灯照射后产生硬化反应，形成稳定的硬镀层12。然后，再将低折射率涂料涂布于硬镀层12之上，经过烘箱将低折射率涂液中的溶剂蒸发，再经过紫外灯照射后，形成低折射率层14。然而，不幸的是，紫外光硬化树脂的硬镀层具有较高的键结密度，其表面不易再附着一层紫外光硬化树脂的低折射率层，无法获得良好硬度及耐磨性的抗反射膜。

因此，业界亟需一种高硬度及耐磨性的抗反射膜，以改善传统抗反射膜的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗反射膜及其制法，其可以达到提高硬度及耐磨性的功效。

为达上述目的，本发明提供一种抗反射膜，包括设置于基底上的硬镀层，设置于硬镀层之上的低折射率层，以及设置于硬镀层及低折射率层之间的介质层(primer)。

为达上述目的，本发明还提供一种抗反射膜的制造方法，首先将硬镀层涂液涂布于基底上形成硬镀层，接着将硬镀层以碱液处理或电晕(corona)处理后于其上涂布介质层涂液形成介质层，然后将低折射率涂液涂布于介质层上，形成低折射率层。

为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1所示为现有技术的抗反射膜的结构剖面图。

图2所示为本发明优选实施例的抗反射膜的结构剖面图。

主要附图标记说明

10、20～基底；

12、22～硬镀层；

24～介质层；

14、26～低折射率层。

具体实施方式

本发明的抗反射膜的结构如图2所示，在基底20上为硬镀层22，在硬镀层22之上有低折射率层26，介质层24介于硬镀层22与低折射率层26之间。本发明的抗反射膜的制造方式为首先将硬镀层涂液涂布于基底20上，经过烘箱将硬度膜涂液中所含溶剂蒸发，再经过紫外灯照射后产生硬化反应，形成稳定的硬镀层22。其中，基底20为透明基材，其材料可为玻璃、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚乙烯(polyethylene)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，简称PET)、三醋酸纤维素(triacetyl cellulose，简称TAC)等，其中又以PET和TAC优选。

硬镀层22的材料为紫外光硬化型树脂，其涂液包含光引发剂、单体、寡聚物及溶剂等，其中光引发剂可以是苯酮(benzophenone)、1-羟基环己基苯基酮(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone)、苯甲酰甲酸甲酯(methylbenzoylformate)等；单体可为丙烯酸异丁酯(isobutyl acrylate)、丙烯酸2-乙基己酯(2-ethylhexyl acrylate)、1，6-己二醇二丙烯酸酯(1，6-hexanedioldiacrylate)，二缩三丙二醇(tripropylene glycol)、三甲羟基丙烷(trimethylolpropane)、二季戊四醇五丙烯酸酯(dipentaerythritol pentaacrylate)、季戊四醇三丙烯酸酯(pentaerythritol triacrylate)、二季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate)等；寡聚物例如为氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物(urethane(meth)acrylate oligomer)、聚酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物(polyester(meth)acrylate oligomer)、环氧(甲基)丙烯酸酯寡聚物(epoxy(meth)acrylate oligomer)等；溶剂可使用异丙醇(IPA)、丁酮(MEK)、甲基异丁基甲酮(MIBK)、醋酸乙酯(EAC)、醋酸丁酯(BAC)、甲苯(toluene)、环己酮(cyclohexanone)、甲醇(methanol)、丙二醇单***醋酸酯(propylene glycolmonoethylether acetate)等。为了降低收缩性，硬镀层涂液中也可以添加胶体型无机纳米粒子，例如二氧化硅(silica)、氧化铝(alumina)、氧化锆(zirconia)、二氧化钛(titania)、氧化锌(zinc oxide)、氧化锗(germanium oxide)、氧化铟(indium oxide)、氧化锡(tin oxide)等，其中又以二氧化硅优选。

接着，将硬镀层22浸于50～60℃的6～10％含碱液例如氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)水溶液之中约数分钟后取出，或是以电晕处理后，再将介质层(primer)涂液涂布于硬镀层22上，经过80～120℃烘烤10～20分钟之后使介质层涂液以热硬化方式和硬镀层接合。硬镀层经由碱液或电晕处理后，将使其表面羟基数目及表面能增加，以提高其与介质层的密着性。介质层涂液含有光硬化型硅氧烷聚合物及极性溶剂，其中光硬化型硅氧烷聚合物的化学式如下式1：

Y-[CH₂]_n-SiR_mX_3-m 式1

其中，n为0～5的整数，m为0～2的整数，R为烷基，X为氧烷基，Y为乙烯基(CH₂＝CH-)、丙烯酰基(CH₂＝CHCOO-)或甲基丙烯酰基(CH₂＝CCH₃COO-)。光硬化型硅氧烷聚合物例如为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(gamma-methacryloxypropyl trimethoxysilane)、γ-甲基丙烯酰氧丙基三异丙氧基硅烷(gamma-methacryloxypropyl trisopropoxysilane)、γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷(gamma-methacryloxypropyl triethoxysilane)、乙烯基三乙氧基硅烷(vinyl triethoxylsilane)、乙烯基三甲氧基硅烷(vinyltrimethoxysilane)、乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)硅烷(vinyltri-(2-methoxyethoxy)silane)、乙烯基甲基二甲氧基硅烷(vinylmethyldimethoxysilane)、乙烯基三异丙氧基硅烷(vinyl triisopropoxysilane)等。介质层涂液中的溶剂例如为IPA或MEK等，介质层涂液中也可包含具有抗静电、抗反射、高折射率或前述组合的功能性纳米粒子，例如锑掺杂氧化锡(antimony-doped tin oxide)、氧化锡(tin oxide)、亚锑酸锌(zinc antimonite)、五氧化二锑(antimony pentoxide)、氧化铟锡(indium tin oxide)、铝掺杂氧化锌(aluminum-doped zinc oxide)、锡钛锆锑氧化物(stannic-titanium-zirconium-antimony oxide)等，纳米粒子的直径约介于5～100nm，更优选为10～40nm。介质层涂液的组成物硅氧烷聚合物∶纳米粒子∶溶剂的重量比约为10～20∶15～25∶18。

最后将低折射率层涂料涂布于介质层24之上，经过烘箱将低折射率层涂液中的溶剂蒸发，经过紫外灯照射后，形成低折射率涂层26，即完成本发明的抗反射膜。低折射率层的材料为紫外光硬化型材料，例如多孔性二氧化硅(porous silica)、氟衍生物或前述组合的紫外光硬化型涂液，低折射率层的折射率约为1.35～1.45。

在本发明的抗反射膜中，其低折射率层的厚度约为50～200nm，介质层的厚度约为1～200nm，藉由介质层以增加低折射率层与硬镀层的附着力，提高抗反射膜的硬度及耐磨性。本发明的抗反射膜与传统未包含介质层的抗反射膜相比，其硬度可提高至约为传统的1.5～2倍，耐磨性可提高至约为传统的2.5～3倍。

实施例1

将光硬化涂料U4690mp1(立大化工产品)/溶剂(MEK)以2∶1的重量比混合成硬镀层涂液，以线棒涂布于厚度80μm的基材(三醋酸纤维素膜)上，涂布后置于70℃烘箱3分钟，接着以H型水银灯(剂量为500mJ/cm²)照射硬化，形成硬镀层，硬镀层的厚度可由线棒规格及涂液的固含量控制，所得到的硬镀层的厚度约为5～6μm，然后将制成的硬镀层浸泡于8％，55℃的KOH溶液下2分钟。

将介质层涂液(1％γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的MEK溶液)，以线棒涂布于硬镀层上，然后置于100℃下10分钟，形成介质层。再将低折射率涂液TU2102(JSR公司产品)以线棒涂布于介质层上，涂布后置于70℃烘箱3分钟，接着以H型水银灯在氮气环境、剂量为500mJ/cm²下照射硬化，形成低折射率层，完成实施例1的抗反射膜制作。

抗反射膜以钢丝绒0000号测试耐擦伤性10次，其磨擦面直径为2.5cm，在230g的重量下，实施例1的抗反射膜表面无刮痕。以铅笔硬度测量硬度，其硬度为3H。

实施例2

实施例2的抗反射膜与实施例1的差别在于实施例2所使用的低折射率涂液为DA-LH-2(SOC公司产品)，其它制程条件及使用材料皆与实施例1相同。同样地，对实施例2的抗反射膜进行耐磨性及硬度测试，其测试结果硬度为4H，耐磨性可承受重量为580g。

实施例3

实施例3的抗反射膜与实施例2的差别在于实施例3所使用的介质层涂液中添加高折射率纳米粒子HIT-301M1(Nissan Chemical公司产品)，并且介质层涂液中使用的溶剂为IPA，其中(γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷)/HIT-301M1/IPA的重量比为15∶20∶18，其它制程条件及使用材料皆与实施例1相同。同样地，对实施例3的抗反射膜进行耐磨性及硬度测试，其测试结果硬度为4H，耐磨性可承受重量为580g。

比较例1

比较例1的抗反射膜与实施例1的差别在于比较例1中没有介质层，其它制程条件及使用材料皆与实施例1相同。同样地，对比较例1的抗反射膜进行耐磨性及硬度测试，其测试结果硬度为2H，耐磨性可承受重量为80g。

比较例2

比较例2的抗反射膜与实施例2的差别在于比较例2中没有介质层，其它制程条件及使用材料皆与实施例2相同。同样地，对比较例2的抗反射膜进行耐磨性及硬度测试，其测试结果硬度为3H，耐磨性可承受重量为230g。

上述实施例及比较例的组成与测试结果如下表1所列：

表1各实施例及比较例的组成与测试结果

由表1的硬度及耐磨性测试结果可得知，含有介质层的实施例1、2、3其硬度及耐磨性皆比没有含介质层的比较例1、2明显提高。以实施例1与比较例1相比，其铅笔硬度由2H提高到3H，耐磨性的可承受重量由80g提高至230g；以实施例2与比较例2相比，其铅笔硬度由3H提高到4H，耐磨性的可承受重量由230g提高至580g。

此外，测量未添加纳米粒子于介质层涂液中的实施例2与添加纳米粒子的实施例3的反射率，结果，实施例3的反射率为0.3，实施例2的反射率为1.0，由此结果可得知，添加纳米粒子于介质层涂液中可降低抗反射膜的反射率，由1.0(实施例2)降至0.3(实施例3)，提高了抗反射效果。

虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应可作任意更动与润饰，因此，本发明的保护范围应以所附权利要求书所限定的范围为准。

Claims

1.一种抗反射膜，包括：

基底；

设置于该基底上的硬镀层；

设置于该硬镀层之上的低折射率层；以及

设置于该硬镀层及该低折射率层之间的介质层。

2.如权利要求1所述的抗反射膜，其中该介质层的材料为光硬化型硅氧烷。

3.如权利要求2所述的抗反射膜，其中该介质层的材料还包括多个纳米粒子。

4.如权利要求1所述的抗反射膜，其中该硬镀层的材料为紫外光硬化型树脂。

5.如权利要求4所述的抗反射膜，其中该硬镀层的材料还包括寡聚物。

6.如权利要求1所述的抗反射膜，其中该低折射率层的材料为紫外光硬化型材料。

7.如权利要求6所述的抗反射膜，其中该紫外光硬化型材料包括多孔性二氧化硅、氟衍生物或前述的组合。

8.一种抗反射膜的制造方法，包括：

提供基底；

将硬镀层涂液涂布于该基底上，形成硬镀层；

将该硬镀层进行碱液处理或电晕处理；

将介质层涂液涂布于该碱液处理或该电晕处理过的该硬镀层上，形成介质层；以及

将低折射率涂液涂布于该介质层上，形成低折射率层。

9.如权利要求8所述的抗反射膜的制造方法，其中该硬镀层涂液包括光引发剂、紫外光硬化型树脂单体、寡聚物及溶剂。

10.如权利要求8所述的抗反射膜的制造方法，其中该介质层涂液包括光硬化型硅氧烷聚合物及极性溶剂。

11.如权利要求10所述的抗反射膜的制造方法，其中该光硬化型硅氧烷聚合物的化学式为下列式1，

Y-[CH₂]_n-SiR_mX_3-m 式1

其中，

n为0至5的整数，m为0至2的整数，R为烷基，X为氧烷基，Y为乙烯基(CH₂＝CH-)、丙烯酰基(CH₂＝CHCOO-)或甲基丙烯酰基(CH₂＝CCH₃COO-)。

12.如权利要求10所述的抗反射膜的制造方法，其中该介质层涂液还包括多个纳米粒子。

13.如权利要求8所述的抗反射膜的制造方法，其中该低折射率涂液为紫外光硬化型材料。

14.如权利要求13所述的抗反射膜的制造方法，其中该紫外光硬化型材料包括多孔性二氧化硅、氟衍生物或前述的组合。

15.如权利要求8所述的抗反射膜的制造方法，其中该碱液包括氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)水溶液。