专利名称：抗反射薄板及其制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种抗反射薄板，且特别是有关于一种表面具有奈米粒子的抗反射薄板及其制造方法。
背景技术：
近年来，液晶显示器市场大增，尤其是在电脑与笔记型电脑的应用上。而所谓高亮度、高解析度、广视角与高对比等要求，也成为这些液晶显示器诉求的关键所在。然而，液晶显示器的液晶面板对于外界光线的反射是造成其对比表现不佳的原因之一。光线在通过两种介质间的介面时，例如空气/液晶面板，会产生光反射的现象，这些反射的光线会增加液晶显示器的暗态亮度，因而降低其对比表现。
在习知光学技术中，镀膜技术已广泛地被使用来解决光学元件反射的问题，其中，四分之一波长镀膜，由于仅需要单一膜层，因此为一最简单且成本便宜的抗反射镀膜技术。此处提到的「四分之一波长」是与光线的波长有关，且其与镀膜的厚度的关系如以下等式(1)所示n2t=λ4---(1)]]>当光线入射具有四分之一波长镀膜的光学薄板时，此时的反射率则如以下等式(2)所示 在等式(1)与等式(2)中，n0为空气的折射率，n2为四分之一波长镀膜的折射率，n为光学薄板的折射率，t为四分之一波长镀膜的厚度，以及λ为入射光线的波长。
因此，为了有效地减少反射以提高对比表现，习知液晶显示器会在其偏光板上加上四分之一波长镀膜来达成上述目的。偏光板的折射率约为1.5，在未加上四分之一波长镀膜前，其反射率约为4.0％～4.5％。习知用于涂布于偏光板上的镀膜材料，例如树脂，其折射率为1.4，因此，具有适当厚度的四分之一波长镀膜的偏光板的反射率则约为2.0％～2.5％。
也就是说，偏光板在加上四分之一波长镀膜后，液晶显示器的反射率仅能降低约2％，这样的改善仍然不足以达到现今液晶显示器的严格的规格要求。若是要更降低液晶显示器的反射率，则必须采用折射率更低的材料来涂布于偏光板，但是这些低折射率材料不但稀少且昂贵，会增加制造成本的负担。
上述的涂布树脂于偏光板的抗反射技术被称为湿式抗反射技术。除了此湿式抗反射技术之外，习知技术也提供另一种干式抗反射技术，利用溅镀多层膜于偏光板表面的方式来降低液晶显示器的反射率。然而，由于此技术的溅镀制程所使用的机台造价昂贵且技术较高，而且一般偏光板制造厂中不会使用此类型溅镀机台，必须另外采购，因此也会增加制造成本的额外支出。
再者，液晶显示器近来被广泛应用于中、小型可携式电视、桌上型显示器、以及投影电视等消费性电子或电脑产品，大尺寸的液晶显示器已逐渐渐取代阴极射线管(Cathode Ray Tube；CRT)成为显示器的主流。但是，上述的溅镀多层膜的干式抗反射技术，由于其制程先天条件限制，因此并不适合用于大尺寸液晶显示器。
发明内容
本发明的目的就是在提供一种抗反射薄板，直接涂布抗反射涂布层于光学薄板之上，不但可以有效地降低该光学薄板的反射率，并提高液晶显示器的对比，而且可降低制程的困难度与复杂度。
本发明的另一目的是在提供一种抗反射薄板的制造方法，在不大幅增加制造成本的前提下，降低光学薄板的反射率，且适用于制作大尺寸光学薄板，例如液晶显示器的偏光板。
根据本发明的上述目的，提出一种抗反射薄板。此抗反射薄板包含一光学薄板以及表面具有复数个纳米(nanometers)粒子的树脂层，且这些纳米粒子所形成的间距小于400纳米(nanometers)。首先，将纳米粒子添加于树脂材料中，并以湿式涂布的方式涂布此树脂材料于光学薄板之上，然后再加以烘烤，使树脂材料中的溶剂挥发，此时一部份的纳米粒子会分布于树脂层的表面，且彼此间的间距小于400纳米。这种由纳米粒子在树脂层表面所形成间距小于400纳米的分布排列方式，其光学特性可大幅地降低树脂层的折射率，本发明由此以克服传统单层抗反射层反射率仍然过高的问题，且不需利用溅镀多层膜的方式即可降低反射率，而有效地节省制造成本。
依照本发明的较佳实施例，此光学薄板为一偏光板，该偏光板的基板材质选自由聚乙烯、聚对苯二甲酸二乙酯与三醋酸纤维所组成的族群之一。树脂层是直接涂布于基板之上、或是涂布于位于基板上的硬膜(Hard-Coating，HC)层或是抗眩(Anti-Glaring，AG)层之上。纳米粒子的材质为二氧化矽或掺氟二氧化矽，且其尺寸小于400纳米，且较佳的尺寸范围是介于50至100纳米之间。树脂层的材质则为压克力树脂，且该树脂材料中所使用的溶剂为异丙醇。本发明的制造方法更包含以一紫外光照射来固化该树脂层，以固定该些纳米粒子的位置。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明具有下列优点本发明在树脂层表面以纳米粒子形成间距小于400纳米的排列方式，利用这种排列方式的光学特性降低树脂层的折射率，进而减少抗反射薄板的反射率。由于本发明的结构简单且制程容易，因此可取代利用昂贵低折射率材料来降低树脂层的折射率或是使用高成本多层膜溅镀制程的习知做法，为一节省成本且适用于大尺寸光学薄板的抗反射薄板以及其制造方法。
图1是绘示依照本发明的抗反射薄板的一较佳实施例的示意图；图2A是绘示本发明的抗反射薄板的另一较佳实施例的示意图；图2B是绘示本发明的抗反射薄板的另一较佳实施例的示意图；图2C是绘示本发明的抗反射薄板的另一较佳实施例的示意图；图3A是绘示本发明的制造方法的流程图；图3B是绘示本发明制造方法的一较佳实施例的示意图。
100抗反射薄板102、102a、102b、102c光学薄板104树脂层106纳米粒子212三醋酸纤维层214聚乙烯层218a硬膜层218b抗眩层302、304、306步骤具体实施方式
本发明是应用于光学薄板的表面抗反射处理中，例如液晶显示器的偏光板表面的涂布。利用添加纳米粒子于树脂层中来增加树脂层与光学薄板之间的折射率差值，以降低此光学薄板的反射率，如此有助于提高液晶显示器的对比，并增加其可视性。
请参照图1，其绘示依照本发明的抗反射薄板之一较佳实施例的示意图。如图1所示，本发明的抗反射薄板100包含一光学薄板102以及一树脂层104。此树脂层104位于光学薄板102之上，且其表面分布有复数个纳米粒子106。纳米粒子106所形成的间距L小于400纳米，这种排列方式可以降低树脂层104原本的折射率，再配合上光学干涉的原理，可更降低抗反射薄板100的反射率。
在此较佳实施例中，树脂层的材质为压克力树脂(Acrylic Resin)，其折射率为1.48。纳米粒子的材质为二氧化矽或掺氟二氧化矽，氟在此的作用主要是可更降低的二氧化矽的折射率。而且，纳米粒子的尺寸是小于400纳米，如此有利于形成间距小于400纳米的排列。
再者，此实施例中所使用的光学薄板102为一偏光板，该偏光板的基板材质是选自聚乙烯、聚对苯二甲酸二乙酯与三醋酸纤维所组成的族群之一。树脂层104是直接涂布于基板之上、或是涂布于位于基板上的硬膜层或是抗眩层之上，以下以图2A至图2C分别说明之。图2A至图2C是绘示本发明的抗反射薄板的另三较佳实施例的示意图，以清楚地说明基板与树脂层的位置关系。
如图2A所示，光学薄板102a是以一三醋酸纤维层212作为基板，其上具有一硬膜(Hard-Coating，HC)层218a。此硬膜层218a的材质为压克力树脂，其硬度较基板高，因此可防止磨损以提升光学薄板的抗刮能力。
如图2B所示，除了图2A的硬膜层218a外，另一种光学薄板102b的三醋酸纤维层212上可包含一抗眩(Anti-Glaring，AG)层218b，此抗眩层218a的材质包含压克力树脂以及普通的二氧化矽微粒，其作用仅是单纯的将光线散射至他处，以减少眩光的产生。然而，抗眩层218a与本发明的抗反射涂布层并不相同，简单来说，被抗眩层218a反射的光线并不会消失，而本发明的抗反射涂布层却是利用光干涉的原理，使光线相互抵销而消失，因此两者之间完全不同。
如图2C所示，除了上述的三醋酸纤维层212之外，光学薄板102c的基板可为一聚乙烯(Polyethylene，PE)层214或是一聚对苯二甲酸二乙酯(polyethylene terephthalate，PET)层等塑胶基材。换言之，配合现今塑胶光学元件的发展，本发明也可应用于各种塑胶基材上，以提供便宜且效果良好的抗反射湿式涂布。
图3A是绘示本发明的制造方法的流程图，图3B则绘示本发明制造方法之一较佳实施例的示意图，以说明图3A的流程中所使用设备，以下说明请同时参照图1、图3A以及图3B。
在此较佳实施例中，其制造过程中是利用一卷出器312以及一卷曲器314负责全程的输送。首先在混合槽中将尺寸范围介于50至100纳米之间的纳米粒子添加于压克力树脂中(步骤302)。此时，添加于压克力树脂中的溶剂为异丙醇(Isopropyl Alcohol，IPA)，且二氧化矽纳米粒子、压克力树脂、异丙醇三者间的重量百分比关系约为30％∶40％∶30％。
以涂头332将已添加纳米粒子的压克力树脂置于偏光板的表面，再利用线棒334均匀地将树脂涂布于偏光板上(步骤304)，其较佳的涂布厚度为约100纳米，如此形成一树脂层104。而后，将此已涂布树脂层104的光学薄板102被送入烤箱342中，以100℃的温度烘烤10分钟，以去除树脂层104中的溶剂(步骤306)。在烘烤之后，再以紫外光照射树脂层104数秒，使压克力树脂硬化并因此固定住纳米粒子106。
如此，利用此简单的涂布方式，即可得到一表面的纳子粒子分布间距小于400的树脂层，具有良好的抗反射能力。由实验结果可知，此较佳实施例中的抗反射薄板100，其反射率可降低至介于2％～0.5％之间。
值得注意的是，本发明的精神是利用纳米粒子在树脂层表面形成间距小于400纳米的排列方式，利用这种排列方式的光学特性降低树脂层的折射率，进而减少抗反射薄板的反射率。这与习知使用具有较低折射率材料的粒子加入具有较高折射率树脂层，调整材料粒子在树脂层中的比率，以降低两者总和的折射率的习知技术并不相同。此种习知技术仅是利用两种不同材料所占比重来调整两者总和的折射率，与本发明利用纳米粒子所形成的400纳米间距分布，在光学特性上降低树脂层的折射率完全不同。
再者，本发明可运用于各种需要抗反射层的光学元件中，并不仅限于上述实施例所举的偏光板。而且，本发明所使用的纳米粒子的材质也不限于二氧化矽，其他可形成分布间距小于400纳米的纳米粒子也可运用于本发明之中。此外，树脂层的涂布方式除了上述利用涂头以及线棒的组合来涂布外，也可使用其他习知的涂布方式来涂布。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视申请专利范围所界定的为准。
权利要求
1.一种抗反射薄板，其特征在于至少包含一光学薄板；一树脂层，位于该光学薄板上；复数个纳米粒子，位于该树脂层的表面，该些纳米粒子的间距小于400纳米。
2.如权利要求1所述的抗反射薄板，其特征在于该光学薄板包含一基板，该基板的材质是选自由聚乙烯、聚对苯二甲酸二乙酯层与三醋酸纤维层所组成的族群之一。
3.如权利要求2所述的抗反射薄板，其特征在于该光学薄板更包含一硬膜层，介于该基板以及该树脂层之间。
4.如权利要求2所述的抗反射薄板，其特征在于该光学薄板更包含一抗眩层，介于该基板以及该树脂层之间。
5.如权利要求1所述的抗反射薄板，其特征在于该树脂层的材质为压克力树脂，该些纳米粒子的材质包含二氧化矽，且该些纳米粒子的尺寸是小于400纳米，且较佳的尺寸范围介于50至100纳米之间。
6.一种抗反射薄板的制造方法，其特征在于至少包含提供一树脂材料，该树脂材料中具有复数个纳米粒子，且该些纳米粒子的尺寸是小于400纳米；涂布该树脂材料于一光学薄板，形成一树脂层；烘烤该光学薄板，使该些纳米粒子在该树脂层的表面形成间距小于400纳米的分布。
7.如权利要求6所述的抗反射薄板的制造方法，其特征在于该制造方法更包含以一紫外光照射固化该树脂层，以固定该些纳米粒子的位置。
8.如权利要求6所述的抗反射薄板的制造方法，其特征在于该树脂材料包含压克力树脂，该树脂材料的溶剂为异丙醇，该些纳米粒子的材质包含二氧化矽，且该些纳米粒子的较佳的尺寸范围介于50至100纳米之间。
9.如权利要求6所述的抗反射薄板的制造方法，其特征在于该光学薄板包含一基板，该基板的材质是选自由聚乙烯、聚对苯二甲酸二乙酯层与三醋酸纤维层所组成的族群之一。
10.如权利要求9所述的抗反射薄板的制造方法，其特征在于该光学薄板更包含一硬膜层，介于该基板以及该树脂层之间。
11.如权利要求9所述的抗反射薄板的制造方法，其特征在于该光学薄板更包含一抗眩层，介于该基板以及该树脂层之间。
全文摘要
本发明涉及一种抗反射薄板及其制造方法，该抗反射薄板包含一光学薄板以及表面具有复数个纳米粒子的树脂层，且这些纳米粒子所形成的间距小于400纳米(nanometers)。首先，将纳米粒子添加于树脂材料中，并以湿式涂布的方式涂布此树脂材料于光学薄板之上，然后再加以烘烤，使树脂材料中的溶剂挥发，此时一部分的纳米粒子会分布于树脂层的表面，且彼此间的间距小于400纳米。
文档编号G02B1/10GK1661397SQ200410004589
公开日2005年8月31日 申请日期2004年2月23日 优先权日2004年2月23日
发明者庄坤霖, 黄舒圆, 宋明雄 申请人:力特光电科技股份有限公司