日常生活中我们都有被眩光袭击的经历,部分来源于眩光光源,部分来源于眩光的反射;比如我们在操作电脑时常因显示器外的景物在显示器表面反射而无法看清显示内容而烦恼;又如当我们驻足于玻璃橱窗前探究橱窗内景物时,玻璃表面反光往往使你无法清晰观察到窗内景物等。这些都是由于玻璃表面的光反射引起的。
要减少玻璃反射光的影响,将玻璃表面进行无光(减反射)处理可以起到良好的效果。AG防眩光玻璃(Anti-Glare Glass)产品经过特殊的化学工艺处理制成,其特点是使原玻璃反光表面变为哑光漫反射表面。可使反光影响模糊,防止眩光以外还使反光度下降,减少光影。防眩产品表面防腐、防划伤性能强。结合视频成像屏幕可以构成透明防眩光、防反射屏幕,解决电子视屏、影像屏幕在环境光源下产生反光、眩光问题,提高图象画面质量。此效果在大视角下不变。
总之,防眩玻璃,可以降低环境光的干扰,提高显示画面的可视角度和亮度,减少屏幕反光,让图象更清晰、色彩更艳丽、颜色更饱和,从而显著改善显示效果。目前在手机等3C产品中有越来越多的应用。
图1 防眩效果
一、防眩光玻璃在3C产品中的应用
因触控产品的不断演进,在户外使用量日渐增加下,已带动抗眩光抗反射光的需求不断升温(如图2),玻璃的运用已不仅仅在TFT-LCD、TP等电子产品的显示部分,新的玻璃运用因需求而生,尤其是在笔记本电脑的组件和其它携带式电子商品上都有新的装饰与搭配。
近几个月CG(Cover Glass)玻璃加工产业上,又大举推出所谓的抗反射或称防眩光玻璃,英文名称为AG Glass (Anti-Glare Glass) (如图3)。
AG Glass生产原理是在原玻璃表面上进行特工,而这加工的方式分成物理和化学两种方法,玻璃加工可为单面或是双面,加工后的玻璃特点是使原玻璃反光表面变较微弱反射表面(玻璃表面产生细微凹凸不平)。与原玻璃相比较具有较低的反射比,在光反射率会明显下降进而让显示器表现出更加清晰透明的视觉效果,早期在Schottu已有发表出Xensation™ Cover AG (Anti-Glare) (如图4)。
图3、AG(Anti-Glare) Glass抗眩光原理示意图
(参考数据 : GPT GSD产品应用开发团队提供)
图4 Schottu Xensation™ Cover AG (Anti-Glare)
近期因无线充电电磁感应由于工艺成熟,充电效率高等多方面因素,使得3C产品回归玻璃外壳时代,其巨大的订单量和所带起的玻璃外壳风潮使得2.5D,3D市场日益蓬勃,而镜面玻璃不在是玻璃外壳唯一选择,镜面玻璃因触感涅涩又易产生指痕印问题一直为人诟病,哑光玻璃(AG Glass)运用于3C产品部件上由来已久如:笔记本触摸板,机壳装饰等…., 哑光玻璃有滑顺手感`不易产生指痕印`易擦拭等效果,蚀刻哑光玻璃其不剥落`高硬度`耐磨耗强`耐候性好特性为最为适用于机壳产品,蚀刻哑光玻璃又可进行机壳金属效果加工,无高分子喷涂玻璃材料兼容问题。
图5、哑光玻璃于触摸板及机壳上应用
二、抗眩光玻璃产品规格及量测方式
一般抗眩光玻璃(AG Glass)在不同的产品运用上有其特定需求的规格,若是运用在CTP触控产品上,因为涉及屏幕为视觉光赏,故玻璃的雾度效果(Haze;%)不可太高,会影响LCM的穿透度表现,若将抗眩光玻璃运用在其它电子触摸产品,如包覆装饰等(非视觉需求产品),就会偏向于手感要求,Ra(中心线平均粗糙度)就会是要求的重点(如图5)。但若是高分辨率的手机产品,其抗眩光玻璃中的制程所产生的分固定凹凸点,在LCM光线入射后将聚光形成亮点(sparkle issue),肉眼观看时会相当明显,所以也不适合高阶显示产品的搭配运用。
图5 抗眩光玻璃产品的规格分类.
(参考数据 : GPT GSD产品应用开发团队提供)
在抗眩光玻璃制程产品良率规格管控上,分巨观和微观两种方式
(1)巨观检测:产品部分会确认抗眩光处理表面是否含视觉上可侦测之条纹、针孔、斑点及类似缺陷;
(2)微观检测:产品量测部分会确认Haze、Gloss、Ra、Transmittance等4种不同的数值是否在设定的规格内,而这4种量测数值的定义如下说明:
A.雾度(Haze):
平行光束入射介质,因物质光学性质的不均匀性光束就会改变方向,产生的部分杂乱无章光线称散射光,国际上规定用透过试样而偏离入射光方向的散射光通量与透射光通量之比用百分数来表示。在测试样品的雾度和透光率过程中,必须计量入射光通量(T1),透射光通量(T2)、仪器散射光通量(T3),试样的散射光通量(T4)。一般市场上简单的仪器,会忽略T3的测试值,也就是T3=0。计算公式如下:透光率:Tt= T2/ T1 × 100% ; 雾度: Haze= T4/ Tt × 100% (T3=0)。(Ref 3)
B.光泽度(Gloss):
光泽为物体的一种外观光学特性,表面平滑材料受到可见光的照射时都会产生有方向性的镜面反射,镜面反射的结果使材料表面带有光泽称为镜面光泽,其反射能力的大小称为镜面光泽度。Unit=Gloss Unit(GU)
G= K×F2/F1=100×ρ/ρ3(Ref 4)
G : 试样的光泽度值.
F1 : 定向入射到试样表面的光通量.
F2 : 定向接收到试样表面反射的光通量.
K : 待定常数,K=100/ρs.
ρs : 标准板的反射率.
Ρ : 试样的反射率.
C.中心线平均粗糙度(Ra):
若从加工面之粗糙曲线上,截取一段测量长度L,并以该长度内 粗糙深之中心线为x轴,取中心线之垂直线为y轴,则粗糙曲线可用y = f(x)表之。以中心线为基准将下方曲线反折。(Ref 5)然后计算中心线上方经反折后之全部曲 线所涵盖面积, 再以测量长度除之。所得数值以μm为单位, 即为该加工面 测量长度范围内之中心线平均粗糙度值(如图6), 其数学定义为:
图6 Ra中心线平均粗糙度示意图
D. 穿透度(Transmittance):
通常以百分数表示:T=(I/Io)×100比尔定律(如图7),又称作比尔-朗伯定律(Beer-Lambert Law),是光学基础定律。当光穿透样品溶液时,光的吸收度(A)与吸收系数(α)、光径长(l)、浓度(c) 三者均呈正比:A=αlc其中α为吸收系数(absorptivity,或称absorption coefficient),亦称为消光系数(extinction coefficient, k)。若是在光径长b使用了cm作为单位,并且浓度c使用M作为单位,吸收系数以M-25px-1作为单位,那么这时候的吸收系数,即可称为莫耳吸收系数(molar absorptivity),其符号以ε来代表。莫耳吸收系数ε的使用相当频繁。
因此,常见的比尔定律表示方法为:A=εbc。当一束光线照射到一样品溶液时,部份的光线会被样品溶液吸收,剩下的光线则穿透样品溶液,即原本光入射线强度Io,穿透光线强度变为Il,此时光的穿透度T(Transmittance)。
图7 比尔定律吸收光路径示意图
三、抗眩光玻璃生产制作方式
抗眩光玻璃的制作方式,早期在传产工业上运用相当广泛,举凡建筑用雾化玻璃和地板装饰等都时常可见(如图8),传统的雾化玻璃有分物理和化学两种方法,其两种方式各有其优缺点,但因传统工业在其雾化玻璃产品的规格较宽松,故生产模式较简易且粗糙。
传统雾化玻璃制造方式如下说明:
(A)物理生产方式 : 喷砂制程,均匀度佳,但产能较低,无环境废水污染问题。
(B)化学生产方式 : 传统蒙砂制程,产能以蒙砂较大,均匀度和手感也较佳。
图8、抗眩光玻璃在传统产业上的运用
触控产品抗眩光玻璃制造方式
早期3C产品若要有抗眩光功能,会以贴上PET材质的抗眩光薄膜为主,但考虑环保意识抬头以及欧盟逐渐严格卡空绿色产品(Green Products)包装材法规,现在的盖板玻璃和触控产品AG的附加价值衍然而生,将抗眩光玻璃制程整合在OGS和CG玻璃上已是迫切需要,其中又以溅镀方式制作的AG产品均匀度和穿透度最佳(如图9),但考虑其设备和耗材成本问题,一般触控或盖板业主不会以此方式生产,因此,化学蚀刻量产化抗眩光玻璃为优化的抗眩光玻璃生产模式,其优点为均匀度高,不会影响其产品透光度和色彩饱和度,另外,触摸手感的需求也只有化学蚀刻的AG制程可以达到目前市面产品的规范,还有较高的耐磨测试能力,配套自动化设备可让产能大幅提升且良率极高。
图9、抗眩光玻璃制程方式比较表
图10、抗眩光玻璃制程方式比较表
其中化学蚀刻工艺中,许多建筑用玻璃业者也使用传统蒙砂或喷砂制程加上玻璃减薄工艺来完成,但没办法满足日益高要求的高分辨率的光学显示屏的要求,而图10的离子蚀刻法则可以适用于高低分辨率的产品,但受制于技术门槛过高,制程控制不精确,造成质量稳定度差,良率大幅降低,造成AG代工价格无法与国外AG生产厂商比拟,因此,如何有效提升AG良率是目前各家AG玻璃供货商迫切解决的问题。
四、总结
防眩光玻璃的应用在2013年开始大量使用在TV和Monitor的盖板玻璃(CG)上,在2013年的深圳全触展更是反应热烈,目前TV CG、CTP触控产品上都有导入运用,接下来在Tablet/NB/All in one等3C消费类产品、公共电子信息广告牌、Smart TV遥控器盖板、车载触控盖板、航空航天、户外运动产品、工业控制系统、金融产品、手机屏幕和监视器屏幕都会运用到此生产技术,因此,如何在有效控管产品成本并增加附加价值,是提升产品竞争力的重要关键。
江西和宏电子介绍:
目前江西和宏电子是采用最先进的离子式化学蚀刻工艺,从原始的化学药液,制程设备,工艺流程,检测设备等完全自主研发,已经拥有多达上百篇的保护专利,外加资深的研发团队,先进的自动化产线,齐全的检测设备,稳定的产品品质,发达的销售网络以及完善的售后服务体系,深深获得车载、手机、金融,工控等各领域大客户的认同与肯定。和宏电子可以依据客户的不同要求来定制不同的防眩效果,不仅可以满足高阶光泽度规格的AG产品(如车载Gloss 110~130)等特定产品的规格,而且可以服务于全系列AG产品的要求,同时可以很好的帮助客户解决因高ppi带来的sparkling问题。如需了解更多有关抗眩光玻璃制程技术,欢迎与江西和宏电子总经理李云联系电话:13510762268。
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