TWI580739B - 抗反射塗料組成物及抗反射膜 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種塗料組成物,且特別是有關於一種抗反射塗料組成物及由其製得的抗反射膜。
現今普遍使用的望遠鏡、照相機及攝影機等的鏡頭皆屬於光學元件。一般而言,光線入射於不同介質上會發生穿透、吸收、反射等現象,而過多的光線發生反射後會互相干擾。舉例而言,照相機鏡頭會因為反射光過多導致顏色黯淡,因而導致無法經由鏡頭擷取正確影像的顏色光澤。
為解決前述問題,在目前習知技術中,透過在載板(例如:玻璃、塑料等材質)上形成折射率較載板之折射率低的薄膜來形成抗反射膜以降低反射率。所述具有較低折射率的薄膜可包括由具較低折射率的氟化鎂(MgF
2)經真空蒸鍍法而形成的單層膜結構,或是藉由壓合各種不同折射率薄膜所產生的多層膜結構,其中若藉由屬於真空技術的真空蒸鍍法來形成多層膜結構,將需要較高的製造成本。
另外,在日本早期公開專利號H5-105424中揭露一種形成低折射率薄膜的方法,此方法是使用如旋轉塗佈法(spin coating)或含浸法(dipping)的濕塗法(wet coating),在載板上塗覆含有氟化鎂粒子的塗覆液來在載板上形成薄膜。然而,以此方法得到的薄膜卻具有非常低的機械強度且與載板間的附著力很差的缺點。
因此,開發具有良好折射率、良好機械強度、與載板間良好的附著力且製造成本低的抗反射膜是目前此領域極欲發展的目標。
本發明提供一種抗反射塗料組成物,其可製備出具有良好折射率、良好機械強度、與載板間良好的附著力且製造成本低的抗反射膜。
本發明提出一種抗反射塗料組成物,其包括0.7 wt%至2 wt%的二氧化矽微粒子、0.1 wt%至1.1 wt%的矽酸鹽化合物、0.05 wt%至20 wt%的水、79 wt%至99 wt%的有機溶劑以及陰離子,其中在所述抗反射塗料組成物中,所述陰離子的濃度範圍為大於85.1 ppm至小於132.4 ppm。
在本發明的一實施方式中,上述的二氧化矽微粒子至少包括由式(I)所示的烷氧基矽烷於鹼性觸媒存在下經水解縮合反應而得的化合物: R
n-Si(OR1)
4-n式(I), 其中在式(I)中,R為C1~C10之經取代或非經取代的烷基、C2~C10之經取代或非經取代的烯基或C6~C10之經取代或非經取代的芳基,R1為C1~C10之經取代或非經取代的烷基,n為0~2的整數。
在本發明的一實施方式中,上述的鹼性觸媒為選自由金屬氫氧化物、氨水、烷胺類、醇胺類、氯化苄基三乙基銨及氫氧化四甲基銨所組成的族群中的至少一種。
在本發明的一實施方式中,上述的矽酸鹽化合物至少包括由式(I)所示的烷氧基矽烷於酸性觸媒存在下經水解縮合反應而得的化合物: R
n-Si(OR1)
4-n式(I), 其中在式(I)中,R為C1~C10之經取代或非經取代的烷基、C2~C10之經取代或非經取代的烯基或C6~C10之經取代或非經取代的芳基,R1為C1~C10之經取代或非經取代的烷基,n為0~2的整數。
在本發明的一實施方式中,上述的酸性觸媒為選自由鹽酸、硝酸、氫氟酸、乙酸、三氟醋酸、硫酸、磷酸、硼酸、甲酸、草酸、對甲苯磺酸及烷基磺酸所組成的族群中的至少一種。
在本發明的一實施方式中,當n為0時,上述的式(I)所示的烷氧基矽烷包括四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四丙氧基矽烷或四丁氧基矽烷;當n為1時,上述的式(I)所示的烷氧基矽烷包括甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三苯氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷、丙基三乙氧基矽烷、丁基三甲氧基矽烷、丁基三乙氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、辛基三甲氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷、γ-(2-胺基乙基)胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-氯丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷或苯基三甲氧基矽烷;當n為2時,上述的式(I)所示的烷氧基矽烷包括二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二異丙基二甲氧基矽烷、二異丁基二甲氧基矽烷、環己基甲基二甲氧基矽烷、γ-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷或γ-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷。
在本發明的一實施方式中,在上述的式(I)中,n為0或1。
在本發明的一實施方式中,上述的二氧化矽微粒子與矽酸鹽化合物的含量比例為5:5至7:3。
在本發明的一實施方式中,上述陰離子為選自由氯離子、硝酸根離子、氟離子、乙酸根離子、三氟醋酸根離子、硫酸根離子、磷酸根離子、硼酸根離子、甲酸根離子、草酸根離子、對甲苯磺酸根離子及烷基磺酸根離子所組成的族群中的至少一種。
本發明另提出一種抗反射塗料組成物,其包括0.7 wt%至2 wt%的二氧化矽微粒子、0.1 wt%至1.1 wt%的矽酸鹽化合物、0.05 wt%至20 wt%的水、79 wt%至99 wt%的有機溶劑以及陰離子,其中在所述抗反射塗料組成物中,所述陰離子的莫耳濃度範圍為大於2.13 mM至小於3.32 mM。
在本發明的一實施方式中,上述的二氧化矽微粒子與矽酸鹽化合物的含量比例為5:5至7:3。
在本發明的一實施方式中,上述陰離子為選自由氯離子、硝酸根離子、氟離子、乙酸根離子、三氟醋酸根離子、硫酸根離子、磷酸根離子、硼酸根離子、甲酸根離子、草酸根離子、對甲苯磺酸根離子及烷基磺酸根離子所組成的族群中的至少一種。
本發明的抗反射膜是由上述的抗反射塗料組成物所製得。
在本發明的一實施方式中,上述的抗反射膜的折射率為1.3至1.48。
基於上述,藉由本發明所提出的抗反射塗料組成物包括0.7 wt%至2 wt%的二氧化矽微粒子、0.1 wt%至1.1 wt%的矽酸鹽化合物、0.05 wt%至20 wt%的水、79 wt%至99 wt%的有機溶劑以及在抗反射塗料組成物中,濃度範圍為大於85.1 ppm至小於132.4 ppm的陰離子或是莫耳濃度範圍為大於2.13 mM至小於3.32 mM的陰離子,使得由其所製備出的抗反射膜能夠同時具有良好的折射率、機械強度、與載板間的附著力及穿透率。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施方式作詳細說明如下。
在本文中,由「一數值至另一數值」表示的範圍,是一種避免在說明書中一一列舉該範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此,某一特定數值範圍的記載,涵蓋該數值範圍內的任意數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍,如同在說明書中明文寫出該任意數值和該較小數值範圍一樣。
在本文中,如果沒有指明某一基團是否經過取代,則該基團可表示經取代或未經取代的基團。例如,「烷基」可表示經取代或未經取代的烷基。另外,對某一基團冠以「C
X」描述時,表示該基團之主鏈有X個碳原子。
為了製備出具有良好折射率、良好機械強度、與載板間附著力佳且製造成本低的抗反射膜,本發明提出一種抗反射塗料組成物,其可達到上述優點。以下,特舉一實施方式作為本發明確實能夠據以實施的範例。
本發明的一實施方式提供的抗反射塗料組成物包括0.7 wt%至2 wt%的二氧化矽微粒子、0.1 wt%至1.1 wt%的矽酸鹽化合物、0.05 wt%至20 wt%的水、79 wt%至99 wt%的有機溶劑以及陰離子,其中在抗反射塗料組成物中,陰離子的濃度範圍為大於85.1 ppm至小於132.4 ppm,較佳為87 ppm至120 ppm,最佳為88 ppm至93 ppm。另外,在本實施方式中,二氧化矽微粒子與矽酸鹽化合物的含量比例可為5:5至7:3。在本實施方式中,抗反射塗料組成物的密度例如是0.89 g/cm
3。
在本發明的一實施方式中,陰離子例如是選自由氯離子、硝酸根離子、氟離子、乙酸根離子、三氟醋酸根離子、硫酸根離子、磷酸根離子、硼酸根離子、甲酸根離子、草酸根離子、對甲苯磺酸根離子及烷基磺酸根離子所組成的族群中的至少一種,且較佳為氯離子、硝酸根離子、乙酸根離子、硫酸根離子、磷酸根離子、草酸根離子或烷基磺酸根離子。
進一步而言,在本實施方式中,抗反射塗料組成物為在水及有機溶劑存在下,使用如下所示之式(I)所表示的烷氧基矽烷分別於鹼性觸媒及酸性觸媒下進行水解縮合反應後所得之含二氧化矽微粒子的分散液及含矽酸鹽化合物的溶液的混合物: R
n-Si(OR1)
4-n式(I), 其中在式(I)中,R為C1~C10之經取代或非經取代的烷基、C2~C10之經取代或非經取代的烯基或C6~C10之經取代或非經取代的芳基,R1為C1~C10之經取代或非經取代的烷基,n為0~2的整數。從另一觀點而言,在本實施方式中,二氧化矽微粒子至少包括由上述式(I)所示的烷氧基矽烷於水、有機溶劑及鹼性觸媒存在下經水解縮合反應而得的化合物,而矽酸鹽化合物則至少包括由上述式(I)所示的烷氧基矽烷於水、有機溶劑及酸性觸媒存在下經水解縮合反應而得的化合物。也就是說,在本實施方式中,於鹼性觸媒存在下用於反應生成二氧化矽微粒子的烷氧基矽烷與於酸性觸媒存在下用於反應生成矽酸鹽化合物的烷氧基矽烷可具相同或不同的化學式,且於鹼性觸媒存在下用於反應生成二氧化矽微粒子的烷氧基矽烷與於酸性觸媒存在下用於反應生成矽酸鹽化合物的烷氧基矽烷較佳皆為n為0的式(I)所示的烷氧基矽烷。另外,式(I)所示的烷氧基矽烷中的烷氧基為可水解基團,即可以進行水解反應並且與矽鍵結的基團。
值得一提的是,如上所述,含二氧化矽微粒子的分散液呈鹼性而含矽酸鹽化合物的溶液呈酸性,因此為了避免在混合該些溶液以形成抗反射塗料組成物時發生酸鹼中和而產生大量非所欲的鹽類,在本實施方式中,在混合該些溶液之前,可先使含二氧化矽微粒子的分散液通過陽離子交換樹脂,以控制其pH值在2.5至5.5之間。
具體而言,在R的定義中,烷基包括但不限於:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基,烯基包括但不限於:乙烯基或烯丙基,而芳基包括但不限於:苯基、苯乙烯基或苯胺基;在R1的定義中,烷基包括但不限於:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基。另外,在R及R1的定義中,取代基包括但不限於:氨基、烷胺基、(甲基)丙烯醯氧基、環氧丙氧基、巰基或鹵素基,其中烷胺基例如是胺基乙基胺基,鹵素基例如是氯基。
在式(I)中,當n為2時,多個R可為相同或不同;而當n表示0、1或2時,多個R1可為相同或不同。
另外,當n為0時,式(I)所示的烷氧基矽烷為四官能性烷氧基矽烷,例如包括但不限於:四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四丙氧基矽烷或四丁氧基矽烷;當n為1時,式(I)所示的烷氧基矽烷為三官能性烷氧基矽烷,例如包括但不限於:甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三苯氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷、丙基三乙氧基矽烷、丁基三甲氧基矽烷、丁基三乙氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、辛基三甲氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷、γ-(2-胺基乙基)胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-氯丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷;以及當n為2時,式(I)所示的烷氧基矽烷為二官能性烷氧基矽烷,例如包括但不限於:二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二異丙基二甲氧基矽烷、二異丁基二甲氧基矽烷、環己基甲基二甲氧基矽烷、γ-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷或γ-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷。
在本實施方式中,基於保持機械強度而言,在式(I)中,n較佳為0或1。具體而言,式(I)所示的烷氧基矽烷較佳為四乙氧基矽烷、四甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。
在本實施方式中,鹼性觸媒例如是氫氧化鈉、氫氧化鉀等金屬氫氧化物;氨水;甲胺、正丙胺、正丁胺、二甲胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺、三丙胺、二丁胺、三丁胺、己胺、辛胺等烷胺類;二乙醇胺、三乙醇胺等醇胺類;氯化苄基三乙基銨;或氫氧化四甲基銨。
在本實施方式中,作為酸性觸媒,無機酸及有機酸均適用,其中無機酸例如是鹽酸、硝酸、氫氟酸、乙酸、三氟醋酸、硫酸、磷酸或硼酸;而有機酸例如是甲酸、乙酸、草酸、對甲苯磺酸或烷基磺酸。
值得一提的是,在本實施方式中,陰離子例如是來自於酸性觸媒水解後的產物,且較佳為氯離子。
在本實施方式中,有機溶劑的種類並無特別限制,只要可使各成分有效溶解或分散且不產生沈澱即可。具體而言,作為有機溶劑,可列舉:甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、乙基賽璐蘇(ethyl cellosolve)、乙二醇、丁醇等醇系溶劑;乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯系溶劑;丙酮、甲基乙基酮等酮系溶劑;甲苯、二甲苯等芳香族系溶劑;或二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺等醯胺系溶劑。前述有機溶劑可單獨使用,亦可混使用,只要可使各成分有效溶解或分散且不產生沈澱即可。
另外,在本實施方式中,含二氧化矽微粒子的分散液為在水及有機溶劑存在下使用烷氧基矽烷於鹼性觸媒下進行水解縮合反應後所得,其中,有機溶劑與烷氧基矽烷的莫爾比為25~55:1,較佳為30~45:1;鹼性觸媒與烷氧基矽烷的莫爾比為0.1~2.0:1,較佳為0.3~1.2:1;水與烷氧基矽烷的莫爾比為1.5~8:1,較佳為2.5~6:1。
在本實施方式中,含二氧化矽微粒子的分散液的反應溫度為40℃~100℃,較佳為55℃~90℃;反應時間為30分鐘~4小時,較佳為1小時~3小時。
在本實施方式中,含矽酸鹽化合物的溶液為在水及有機溶劑存在下使用烷氧基矽烷於酸性觸媒下進行水解縮合反應後所得,其中,有機溶劑與烷氧基矽烷的莫爾比為5~15:1,較佳為7~12:1;酸性觸媒與烷氧基矽烷的莫爾比為0.007~0.014:1,較佳為0.009~0.012:1;水與烷氧基矽烷的莫耳比為1.5~8:1,較佳為2.5~6:1。
在本實施方式中,含矽酸鹽化合物的溶液的反應溫度為30℃~100℃,較佳為45℃~100℃;反應時間為30分鐘~5小時,較佳為2小時~3.5小時。
本發明的另一實施方式提供的抗反射塗料組成物包括0.7 wt%至2 wt%的二氧化矽微粒子、0.1 wt%至1.1 wt%的矽酸鹽化合物、0.05 wt%至20 wt%的水、79 wt%至99 wt%的有機溶劑以及陰離子,其中在抗反射塗料組成物中,陰離子的莫耳濃度範圍為大於2.13毫莫耳濃度(mM)~小於3.32毫莫耳濃度(mM),較佳為2.18毫莫耳濃度(mM)~3.0毫莫耳濃度(mM),最佳為2.21毫莫耳濃度(mM)~2.33毫莫耳濃度(mM)。值得一提的是,本實施方式的抗反射塗料組成物中各成分的相關描述已於上述實施方式中進行詳盡地說明,故於此不再贅述。
本發明的又一實施方式提供的抗反射膜由前述任一實施方式中的任一種抗反射塗料組成物所製得。詳細而言,所述抗反射膜的折射率例如是介於1.3至1.48之間,且較佳是1.38至1.47之間。另外,在波長為550 nm下,所述抗反射膜的穿透率例如是大於或等於93%。
值得一提的是,如上所述,透過抗反射塗料組成物中的成分包括二氧化矽微粒子、矽酸鹽化合物、水、有機溶劑以及陰離子,且各成分具有特定的含量範圍,藉此使得由其製得的抗反射膜不但具有良好的折射率及穿透率,亦具有良好的機械強度以及與載板間的良好附著力。
另外,在本實施方式中,抗反射膜例如是以下列方式來製備:將抗反射塗料組成物塗佈於基材上後,進行乾燥處理。詳細而言,塗佈抗反射塗料組成物的方法可使用一般所進行的塗佈法,例如浸漬塗佈法、旋塗法、噴塗法、刷毛塗佈法、輥轉印法、網版印刷法、噴墨法或膠版印刷法。所述基材可以是玻璃基板或壓克力基板。所述乾燥處理的方法例如是使用加熱板或熱風循環式烘箱進行加熱,其中溫度條件為90至180℃,例如是100℃至180℃,以及時間條件為5至60分鐘,例如是7至45分鐘。
值得一提的是,由於抗反射膜不需使用特別的製程(例如蒸鍍或濺鍍等真空製程)而僅需藉由簡易的製程(即塗佈及加熱製程)即可製得,故極容易製造且製造成本低廉。
下文將參照實施例1~3及比較例1~2,更具體地描述本發明的特徵。雖然描述了以下實施例1~3,但是在不逾越本發明範疇之情況下,可適當地改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此,不應由下文所述的實施例對本發明作出限制性地解釋。
含二氧化矽微粒子的分散液 的製備
在容積為500毫升的三頸燒瓶中,加入311重量份的乙醇、6.93重量份的純水及19重量份的氨水(29%),並於室溫下進行攪拌10分鐘,使其混合均勻。接著,加入31.26重量份的四乙氧基矽烷,並將三頸燒瓶浸於60℃的油浴中且進行攪拌3小時,以得到呈鹼性的含二氧化矽微粒子的分散液。之後,將所述呈鹼性的含二氧化矽微粒子的分散液通過陽離子交換樹脂(產品名:SK1BH,製造商:太洋化成股份有限公司),以將其pH值控制在4.56,以得到含二氧化矽微粒子的分散液,其中二氧化矽微粒子的固含量為3%,粒徑分佈為20 nm至70 nm。
另外,取所述含二氧化矽微粒子的分散液10 uL,並於稀釋1000倍後,以離子層析儀(DIOEX公司,型號:ICS 1500)進行陰離子的種類以及濃度的量測。量測結果為未檢出任何陰離子。
含矽酸鹽化合物的溶液 的製備
在容積為500毫升的三頸燒瓶中,加入52.1重量份的四乙氧基矽烷及103.66重量份的乙醇,並於室溫下一邊攪拌一邊於30分鐘內添加18.7重量份的鹽酸水溶液(0.6重量份的35%鹽酸與18.1重量份的去離子水之混合水溶液)。接著,將三頸燒瓶浸於60℃的油浴中並進行攪拌2小時,以得到含矽酸鹽化合物的溶液,其中矽酸鹽化合物的固含量為11.5%,粒徑分佈為10 nm至90 nm。
另外,取所述含矽酸鹽化合物的溶液10 uL,並於稀釋1000倍後,以離子層析儀(DIOEX公司,型號:ICS 1500)進行陰離子的種類以及濃度的量測。量測結果為氯離子濃度為1725 ppm,而其他陰離子並未檢出,故含矽酸鹽化合物的溶液的陰離子濃度即為1725 ppm。
實施例 1
將80重量份的含二氧化矽微粒子的分散液與20.87重量份的含矽酸鹽化合物的溶液相混合後,於室溫下進行攪拌3小時,以得到實施例1的抗反射塗料組成物。其中,實施例1的抗反射塗料組成物中的各成分的含量如表1所示。
接著,將實施例1的抗反射塗料組成物以旋轉塗佈法塗佈在玻璃基板(產品名:康寧EXG玻璃,製造商:銳隆光電)上。之後,將玻璃基板置於烘箱中,在溫度160℃下烘烤10分鐘,以得到實施例1的抗反射膜,其中膜厚為101.8 nm。
實施例 2
將75重量份含二氧化矽微粒子的分散液與13.04重量份的含矽酸鹽化合物的溶液相混合後,於室溫下進行攪拌3小時,以得到實施例2的抗反射塗料組成物。其中,實施例2的抗反射塗料組成物中的各成分的含量如表1所示。
接著,將實施例2的抗反射塗料組成物以旋轉塗佈法塗佈在玻璃基板(產品名:康寧EXG玻璃,製造商:銳隆光電)上。之後,將玻璃基板置於烘箱中,在溫度150℃下烘烤20分鐘,以得到實施例2的抗反射膜,其中膜厚為98.4nm。
實施例 3
將100重量份含二氧化矽微粒子的分散液與11.18重量份的含矽酸鹽化合物的溶液相混合後,於室溫下進行攪拌3小時,以得到實施例3的抗反射塗料組成物。其中,實施例3的抗反射塗料組成物中的各成分的含量如表1所示。
接著,將實施例3的抗反射塗料組成物以旋轉塗佈法塗佈在玻璃基板(產品名:康寧EXG玻璃,製造商:銳隆光電)上。之後,將玻璃基板置於烘箱中,在溫度160℃下烘烤20分鐘,以得到實施例3的抗反射膜,其中膜厚為100.5 nm。
比較例 1
將40重量份含二氧化矽微粒子的分散液與24.35重量份的含矽酸鹽化合物的溶液相混合後,於室溫下進行攪拌3小時,以得到比較例1的抗反射塗料組成物。其中,比較例1的抗反射塗料組成物中的各成分的含量如表1所示。
接著,將比較例1的抗反射塗料組成物以旋轉塗佈法塗佈在玻璃基板(產品名:康寧EXG玻璃,製造商:銳隆光電)上。之後,將玻璃基板置於烘箱中,在溫度120℃下烘烤30分鐘,以得到比較例1的抗反射膜,其中膜厚為97.9 nm。
比較例 2
將85重量份含二氧化矽微粒子的分散液與5.54重量份的含矽酸鹽化合物的溶液相混合後,於室溫下進行攪拌3小時,以得到比較例2的抗反射塗料組成物。其中,比較例2的抗反射塗料組成物中的各成分的含量如表1所示。
接著,將比較例2的抗反射塗料組成物以旋轉塗佈法塗佈在玻璃基板(產品名:康寧EXG玻璃,製造商:銳隆光電)上。之後,將玻璃基板置於烘箱中,在溫度150℃下烘烤10分鐘,以得到比較例2的抗反射膜,其中膜厚為97.7 nm。
以下,針對所列舉的各種物性分別對實施例1至實施例3的抗反射塗料組成物以及其抗反射膜及比較例1至比較例2的抗反射塗料組成物以及其抗反射膜進行測試及評估,並且各測試的原理詳述於下文中,且各測試的結果顯示在表1中。
< 陰離子濃度 >
分別取實施例1至實施例3及比較例1至比較例2的抗反射塗料組成物10 uL,並於稀釋1000倍後以離子層析儀(DIOEX公司,型號:ICS 1500)進行陰離子的種類以及濃度的量測。另外一提的是,由於實施例1至實施例3及比較例1至比較例2的抗反射塗料組成物中皆僅偵測到氯離子,而其他種類陰離子未檢出,故表1中的陰離子濃度即為氯離子濃度。
< 陰離子莫耳濃度 >
首先,分別取實施例1至實施例3及比較例1至比較例2的抗反射塗料組成物10 uL,並於稀釋1000倍後以離子層析儀(DIOEX公司,型號:ICS 1500)進行陰離子的種類以及濃度的量測。接著,由於實施例1至實施例3及比較例1至比較例2的抗反射塗料組成物中皆僅偵測到氯離子,故以氯離子的分子量為35.5 g/mol以及抗反射塗料組成物的密度為0.89 g/cm
3進行濃度換算。另外一提的是,在表1中的陰離子莫耳濃度即為氯離子莫耳濃度。
< 鉛筆硬度 >
依據JIS K5600-5-4的鉛筆硬度試驗,分別對由實施例1至實施例3的抗反射膜及比較例1至比較例2的抗反射膜的表面進行硬度測定。通常,抗反射膜的鉛筆硬度規格較佳為大於或等於5H,更佳為大於或等於6H。
< 百格密著性試驗 >
首先,分別將實施例1至實施例3及比較例1至比較例2的抗反射塗料組成物以旋轉塗佈法塗佈在10 cm × 10 cm的玻璃基板(產品名:康寧EXG玻璃,製造商:銳隆光電)上。之後,將玻璃基板置於烘箱中,並依前述實施例1~3及比較例1~2中所述之各烘烤條件進行烘烤,以得到尺寸為10 cm × 10 cm的實施例1至實施例3的抗反射膜及比較例1至比較例2的抗反射膜。接著,依據JIS K5600的方法,分別對前述實施例1至實施例3的抗反射膜及比較例1至比較例2的抗反射膜的表面上,以切刀切出10格(square)×10格個的100方格。之後,將3M公司製造的600膠帶黏貼於印刷表面上,並接著予以急遽地剝離,以殘留的方格數目進行評估,其中評估標準如下: 5B:無任何方格脫落; 4B:0%<脫落的方格數量≦5%; 3B:5%<脫落的方格數量≦15%; 2B:15%<脫落的方格數量≦35%; 1B:35%<脫落的方格數量≦65%; 0B:65%<脫落的方格數量≦100%。
< 穿透率測試 >
使用UV/Vis光譜儀(Hitachi公司,型號:U3300),分別對實施例1至實施例3的抗反射膜及比較例1至比較例2的抗反射膜測定波長範圍為380 nm至780nm下的穿透率(%)。其中,在表1中,穿透率(%)(550nm)即表示於波長為550nm下的穿透率(%)。通常,於波長為550nm下,抗反射膜的穿透率至少要大於93%。
< 折射率測試 >
使用薄膜量測儀(Mission Peak Optics Inc.公司,型號:MP100-ST),分別對實施例1至實施例3的抗反射膜及比較例1至比較例2的抗反射膜測定於波長為550nm下的折射率。通常,抗反射膜的折射率至少要小於1.5,較佳為介於1.3至1.45之間。 表1
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 實施例1 </td><td> 實施例2 </td><td> 實施例3 </td><td> 比較例1 </td><td> 比較例2 </td></tr><tr><td> 抗反射塗料組成物 </td><td> 二氧化矽微粒子 (wt%) </td><td> 1% </td><td> 1.2% </td><td> 1.4% </td><td> 0.6% </td><td> 1.6% </td></tr><tr><td> 矽酸鹽化合物 (wt%) </td><td> 1% </td><td> 0.8% </td><td> 0.6% </td><td> 1.4% </td><td> 0.4% </td></tr><tr><td> 水 (wt%) </td><td> 10% </td><td> 10% </td><td> 10% </td><td> 10% </td><td> 10% </td></tr><tr><td> 乙醇 (wt%) </td><td> 88% </td><td> 88% </td><td> 88% </td><td> 88% </td><td> 88% </td></tr><tr><td> 陰離子濃度 (ppm) </td><td> 106.7 </td><td> 94.2 </td><td> 90.5 </td><td> 132.4 </td><td> 85.1 </td></tr><tr><td> 陰離子莫耳濃度 (mM) </td><td> 2.68 </td><td> 2.36 </td><td> 2.27 </td><td> 3.32 </td><td> 2.13 </td></tr><tr><td> 二氧化矽微粒子與矽酸鹽化合物的含量比例 </td><td> 5:5 </td><td> 6:4 </td><td> 7:3 </td><td> 3:7 </td><td> 8:2 </td></tr><tr><td> 抗反射膜物性 </td><td> 鉛筆硬度 </td><td> 7H </td><td> 7H </td><td> ≦7H </td><td> ≦5H </td><td> 5H </td></tr><tr><td> 百格測試 </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 4B </td></tr><tr><td> 穿透率(%) (550 nm) </td><td> 93.4 </td><td> 93.4 </td><td> 93.9 </td><td> 93.5 </td><td> 94.7 </td></tr><tr><td> 折射率 </td><td> 1.396 </td><td> 1.392 </td><td> 1.385 </td><td> 1.434 </td><td> 1.430 </td></tr></TBODY></TABLE>
由上述表1可知,實施例1至實施例3的抗反射膜的鉛筆硬度皆為大於或等於7H,此顯示實施例1至實施例3的抗反射膜具有良好的機械強度。另外,由上述表1可知,實施例1至實施例3的抗反射膜的百格測試的評估結果皆為5B,此顯示實施例1至實施例3的抗反射膜與基板之間具有良好的附著力。另外,由上述表1可知,於波長為550nm下,實施例1至實施例3的抗反射膜的穿透率皆大於93%(93.4%、93.9%)此顯示實施例1至實施例3的抗反射膜具有良好的穿透率。另外,與比較例1至比較例2的抗反射膜相比,實施例1至實施例3的抗反射膜皆具有較低的折射率(1.385~1.396),此顯示實施例1至實施例3的抗反射膜具有較佳的抗反射能力。也就是說,由實施例1至實施例3的抗反射塗料組成物所製得的實施例1至實施例3的抗反射膜同時具有良好的機械強度、與載板間的附著力、穿透率及折射率。
綜上所述,藉由本發明所提出的抗反射塗料組成物包括0.7 wt%至2 wt%的二氧化矽微粒子、0.1 wt%至1.1 wt%的矽酸鹽化合物、0.05 wt%至20 wt%的水、79 wt%至99 wt%的有機溶劑以及在抗反射塗料組成物中,濃度範圍為大於85.1 ppm至小於132.4 ppm的陰離子或是莫耳濃度範圍為大於2.13 mM至小於3.32 mM的陰離子,使得由其所製備出的抗反射膜能夠同時具有良好的折射率、機械強度、與載板間的附著力及穿透率。另外,由於使用本發明的抗反射塗料組成物製備抗反射膜不需使用特別的製程(例如蒸鍍或濺鍍等真空製程)即可製得,故極容易製造且製造成本低廉。
雖然本發明已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
無。
無。
無。
Claims (14)
- 一種抗反射塗料組成物,包括: 0.7 wt%至2 wt%的二氧化矽微粒子; 0.1 wt%至1.1 wt%的矽酸鹽化合物; 0.05 wt%至20 wt%的水; 79 wt%至99 wt%的有機溶劑;以及 陰離子, 其中在所述抗反射塗料組成物中,所述陰離子的濃度範圍為大於85.1 ppm至小於132.4 ppm。
- 如申請專利範圍第1項所述的抗反射塗料組成物,其中所述二氧化矽微粒子至少包括由式(I)所示的烷氧基矽烷於鹼性觸媒存在下經水解縮合反應而得的化合物: R n-Si(OR1) 4-n式(I), 其中在式(I)中,R為C1~C10之經取代或非經取代的烷基、C2~C10之經取代或非經取代的烯基或C6~C10之經取代或非經取代的芳基,R1為C1~C10之經取代或非經取代的烷基,n為0~2的整數。
- 如申請專利範圍第2項所述的抗反射塗料組成物,其中所述鹼性觸媒為選自由金屬氫氧化物、氨水、烷胺類、醇胺類、氯化苄基三乙基銨及氫氧化四甲基銨所組成的族群中的至少一種。
- 如申請專利範圍第1項所述的抗反射塗料組成物,其中所述矽酸鹽化合物至少包括由式(I)所示的烷氧基矽烷於酸性觸媒存在下經水解縮合反應而得的化合物: R n-Si(OR1) 4-n式(I), 其中在式(I)中,R為C1~C10之經取代或非經取代的烷基、C2~C10之經取代或非經取代的烯基或C6~C10之經取代或非經取代的芳基,R1為C1~C10之經取代或非經取代的烷基,n為0~2的整數。
- 如申請專利範圍第4項所述的抗反射塗料組成物,其中所述酸性觸媒為選自由鹽酸、硝酸、氫氟酸、乙酸、三氟醋酸、硫酸、磷酸、硼酸、甲酸、乙酸、草酸、對甲苯磺酸及烷基磺酸所組成的族群中的至少一種。
- 如申請專利範圍第2項或第4項所述的抗反射塗料組成物,其中當n為0時,式(I)所示的烷氧基矽烷包括四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四丙氧基矽烷或四丁氧基矽烷;當n為1時,式(I)所示的烷氧基矽烷包括甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三苯氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷、丙基三乙氧基矽烷、丁基三甲氧基矽烷、丁基三乙氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、辛基三甲氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷、γ-(2-胺基乙基)胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-氯丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷或苯基三甲氧基矽烷;當n為2時,式(I)所示的烷氧基矽烷包括二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二異丙基二甲氧基矽烷、二異丁基二甲氧基矽烷、環己基甲基二甲氧基矽烷、γ-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷或γ-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷。
- 如申請專利範圍第2項所述的抗反射塗料組成物,其中在式(I)中,n為0或1。
- 如申請專利範圍第1項所述的抗反射塗料組成物,其中所述二氧化矽微粒子與所述矽酸鹽化合物的含量比例為5:5至7:3。
- 如申請專利範圍第1項所述的抗反射塗料組成物,其中所述陰離子為選自由氯離子、硝酸根離子、氟離子、乙酸根離子、三氟醋酸根離子、硫酸根離子、磷酸根離子、硼酸根離子、甲酸根離子、草酸根離子、對甲苯磺酸根離子及烷基磺酸根離子所組成的族群中的至少一種。
- 一種抗反射塗料組成物,包括: 0.7 wt%至2 wt%的二氧化矽微粒子; 0.1 wt%至1.1 wt%的矽酸鹽化合物; 0.05 wt%至20 wt%的水; 79 wt%至99 wt%的有機溶劑;以及 陰離子, 其中在所述抗反射塗料組成物中,所述陰離子的莫耳濃度範圍為大於2.13 mM至小於3.32 mM。
- 如申請專利範圍第10項所述的抗反射塗料組成物,其中所述二氧化矽微粒子與所述矽酸鹽化合物的含量比例為5:5至7:3。
- 如申請專利範圍第10項所述的抗反射塗料組成物,其中所述陰離子為選自由氯離子、硝酸根離子、氟離子、乙酸根離子、三氟醋酸根離子、硫酸根離子、磷酸根離子、硼酸根離子、甲酸根離子、草酸根離子、對甲苯磺酸根離子及烷基磺酸根離子所組成的族群中的至少一種。
- 一種抗反射膜,其由如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的抗反射塗料組成物所製得。
- 如申請專利範圍第13項所述的抗反射膜,其中所述抗反射膜的折射率為1.3至1.48。
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