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TW201346318A - 低反射率耐指紋膜 - Google Patents

低反射率耐指紋膜 Download PDF

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TW201346318A
TW201346318A TW102103462A TW102103462A TW201346318A TW 201346318 A TW201346318 A TW 201346318A TW 102103462 A TW102103462 A TW 102103462A TW 102103462 A TW102103462 A TW 102103462A TW 201346318 A TW201346318 A TW 201346318A
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TW
Taiwan
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coating
substrate
display structure
sam
layer
Prior art date
Application number
TW102103462A
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English (en)
Inventor
Ying Zhou
Neerja Saran
Martin A Kykta
Ostrand Daniel K Van
Ed S Ramakrishnan
Robert J Petcavich
Original Assignee
Unipixel Displays Inc
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Publication date
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Abstract

本發明係關於一種顯示器結構，其包括：透明基板；抗反射(AR)塗層，其覆蓋該基板之表面之至少一部分；及黏著促進(AP)層，其配置在該透明基板與該AR塗層之間。

Description

低反射率耐指紋膜 【相關申請案之交叉引用】
本申請案主張2012年1月31日申請之標題為「Low Reflectance Finger Print Resistant Film」之美國臨時專利申請案第61/592,970號及2011年4月29申請之標題為「Low Reflectance Fingerprint Resistant Surface for Displays」之美國專利申請案第13/097,494號的優先權，該兩個專利申請案均以引用方式納入本文中。
顯示器用於多種應用中。在操作時具有觸摸敏感性之顯示器亦日益變得更常見。愈來愈多地使用觸控螢幕作為博弈設備、音樂播放設備、平板電腦、飛機上螢幕控制面板及其他設備之較佳人類界面。視環境光在顯示器螢幕(無論其為觸摸敏感性或非觸摸敏感性)上之入射角而定，可能引起過度閃光，其可使得螢幕上顯示之資訊難以看到。對於某些顯示器及用途，鏡面反射及漫反射可能尤其成問題。舉例而言，航空電子顯示器可能具有低對比率及強閃光，此係因為飛機座艙經常處於太陽光或來自雲之漫射光妨礙能見度之環境中。此外，觸控螢幕上資訊之易視性經常因觸摸螢幕之用戶的指紋而降低。甚至不具有觸摸敏感性之顯示器螢幕仍可 能因用戶指紋而玷污。此外，顯示器(觸摸敏感性與觸摸敏感性)具有閃光及指紋問題。
本揭示案關於一種顯示器結構。在一個具體實例中，顯示器結構包括透明基板。另外，顯示器結構包括覆蓋基板表面的至少一部分之抗反射(AR)塗層。此外，顯示器結構包括配置在透明基板與AR塗層之間的黏著促進(AP)層。
一些具體實例針對製造顯示器結構的方法。在一個具體實例中，方法包括將抗反射(AR)塗層沈積於透明基板上。另外，方法包括在AR塗層與基板之間提供黏著促進(AP)層。
其他實施方案亦針對一種顯示器結構。在一個具體實例中，顯示器結構包括透明基板。另外，顯示器結構包括提供於基板上之複數個透明微結構。此外，顯示器結構包括在該等微結構上方之抗反射(AR)塗層。更進一步，顯示器結構包括配置在AR塗層與微結構之間的黏著促進(AP)層。
【詳細說明】
注釋及命名法
在整個以下說明書及申請專利範圍中使用某些術語以表示特定系統構件。如熟習該項技術者應瞭解，公司可用不同名稱表示構件。本文件不欲區分名稱不同而非功能不同之構件。在以下討論中及在申請專利範圍中，術語「包含」及「包括」係以開放方式使用，因此應解釋為意謂「包含(但不限於)...」。
術語「觸控螢幕」與「觸摸敏感性顯示器」為同義的，術語「顯示器」、「螢幕」及「顯示器螢幕」亦為同義的。
術語「顯示器結構」係指任何類型之結構，其為顯示器螢幕之一部分，或調適為附著於顯示器螢幕。顯示器結構可包括顯示器螢幕本身之外表面、調適為附著於顯示器螢幕之蓋板，或調適為黏著於顯示器之黏著膜。顯示器結構包括本文所述之各種特徵(例如AR塗層、SAM塗層、微結構，等)。
術語「基板」與「膜」為同義的。詳細說明
以下討論係針對本發明之各個具體實例。儘管一或多個此等具體實例可為較佳，但所揭示之具體實例不應解釋為限制本揭示案(包含申請專利範圍)之範疇，或以其他方式用於限制本揭示案(包含申請專利範圍)之範疇。另外，熟習該項技術者應瞭解，以下說明書具有廣泛應用，且任何具體實例之討論均僅意謂例示該具體實例，且不欲暗示揭示案(包含申請專利範圍)之範疇限於該具體實例。
綜述
在本文中揭示各個具體實例以減小顯示器螢幕上來自環境光的之第一表面(亦即面對使用者之顯示器結構之表面)鏡面反射及漫反射，同時亦達成足夠表面能以避免可見指紋且易於清潔。作為概述，具體實例包括(1)使用抗反射(AR)塗層，以及自組裝單層(SAM)塗層或其他表面處理以管理微結構化光學表面上之表面能；(2)使用光學微結構以使入射光選擇性偏轉或繞射至不相關方向，(3)以下之組合：使用繞射光學微結構與抗反射塗層以及管理表面能之表面處理；及(4)在AR塗層與基板材料之間使用黏著促進層。
具有任何上述特徵之本文所述之顯示器結構為顯示器螢幕之一部分或附著於顯示器螢幕。顯示器螢幕可能包括以下顯示器類型，諸如平板顯示器(FPD，諸如液晶顯示器(LCD))、有機發光顯示器(OLED)、微機電系統(MEMS)顯示器，等。顯示器螢幕可能具有觸摸敏感性或可能不具有觸摸敏感性。顯示器結構可包括基板，諸如黏著膜、蓋板或顯示器本身之外表面。
AR塗層
一些具體實例使用AR塗層。在此等具體實例中，AR塗層可包括一或多個AR層。AR塗層可包括無機介電塗層、有機固體塗層、基於奈米粒子之塗層等的堆疊。在用適當設計之抗反射塗層之情況下，鏡面反射及漫反射可顯著減少，因此實質上改良在高環境光條件下之顯示器對比率及影像品質，尤其是當光來源於非法線方向時。
根據各個具體實例，在顯示器結構上提供一或多種類型之AR塗層以減少第一表面鏡面反射及漫反射，藉此提高顯示器之對比率及影像品質，尤其是在強環境光條件下時。圖1例示顯示器結構100，其包括基板102，基板上已塗覆AR塗層104。基板可包括黏著膜、蓋板或顯示器螢幕本身之外表面。
在顯示器領域中，上表面(最接近觀看者之表面)之鏡面反射及漫反射經常最受關注，因為來自上表面之表面反射在測定對比率中(尤其是在強環境光條件下)起到重要作用。見到可透射LCD面板之室外對比率在強日光下(例如在中午，自朗伯表面(Lambertiam surface)反射之表面亮度為30,000尼特)自約200：1降至小於10：1並不罕見。由於此等強日光條件，因此所顯示之影像看起來似乎被洗掉。如下計算在法角下，在空氣中平坦表面之表面反射：R=(n-1)2/(n+1)2，其中n為表面折射率。對於折射率為1.5之玻璃基板，第一表面鏡面反射為約4%。
無機AR塗層
塗覆於基板上之AR塗層104可包括無機塗層。無機介電AR塗層亦稱為薄膜塗層或干擾塗層，其包括沈積於基板上之薄(通常為次 微米)透明介電材料層。此等無機介電塗層之功能在於經由自多個光學界面進行光學干擾來改進表面反射率及透射性質。可例如在玻璃基板、塑膠基板及光滑聚合物表面(經光學拋光)上使用此等無機介電塗層。無機介電塗層係經由真空蒸發、電子束沈積、離子輔助沈積(IAD)、電離束濺鍍(IBS)、分子束磊晶(MBE)、化學氣相沈積(CVD)、蝕刻等來沈積。干擾介電塗層係用於光學表面以管理反射率及透射率。
在一些具體實例中，使用單一AR層，而在其他具體實例中，使用介電層堆疊。在介電堆疊中，堆疊較佳包括交替之高折射率層與低折射率層。所得介電堆疊在某一頻寬內達成所需反射及透射。在一些具體實例中，介電堆疊之單層厚度可在約100nm至150nm之範圍內，而整個AR層之厚度可在約0.5μm至1.5μm之範圍內。適用於介電堆疊之材料包含氧化物，諸如SiO2、TO2、Al2O3及Ta2O5，及氟化物，諸如MgF2、LaF3及AlF3。舉例而言，四層AR塗層堆疊可將鏡面反射自4.1%減至0.61%。
有機AR塗層
在一些具體實例中，AR塗層104包括來自氟聚合物家族之低折射率(n-1.33-1.4)有機聚合材料，諸如氟化乙烯丙烯、聚四氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯偏二氟乙烯、全氟烷氧基及乙烯四氟乙烯。此等塗層之厚度較佳為約1/4波長。此等有機AR塗層宜可在強黏著及相對較低成本下大面積塗覆。
較佳如下固化聚合物：例如應用熱或紫外線(UV)輻射以形成捕集氟聚合物組分之半互穿型網狀結構。因為可溶於特定有機溶劑中，所以在一些具體實例中，使用未固化摻合物之溶液來製造塗層並且澆 鑄可交聯之膜。此等塗層為光學透明、穩固的且對反射基板具有強黏著性，該等反射基板包括玻璃基板、聚合物膜基板、金屬基板、晶體基板及其類似物。不同聚合物摻合物(如非晶氟聚合物)，或某些衍生自含氟丙烯酸系單體與非氟化丙烯酸系單體之可交聯三元共聚物在其折射率接近基板折射率之平方根之情況下可用於抗反射。基於含有碳及氟、以及氫及氧之非晶氟聚合物，其可顯示低至1.33之折射率。
奈米粒子
其他具體實例包括在基板上之抗反射膜或膜堆疊，其採用金屬氧化物奈米粒子之水性膠態分散液。與無機介電塗層所需之沈澱方法相反，基於水性奈米粒子之光學塗層可使用成本有效之旋轉塗佈、浸漬塗佈或噴灑塗佈技術配置於基板上。旋轉塗佈提供一種用加入水膠溶液中之金屬氧化物奈米粒子均勻沈積小於100nm之膜的方式。並且此等膜可在塑膠基板上包括抗反射堆疊。視所用溶液及樹脂之不同類型而定，採用一或多種塗佈後方法，諸如烘烤、UV固化或熱固化。舉例而言，對於旋轉塗佈，膜厚度可藉由加入奈米粒子、旋離速度(spin-off speed)及溶液黏度來控制。所用粒子包括例如矽石(silica)、二氧化矽、鈰土(ceria)、二氧化鈰及其他此等材料。平均粒徑可為10-20nm範圍，其足夠小以便不會在可見光區散射光。特定言之，膜之折射率可使用矽石奈米粒子自1.45調至1.54及使用鈰土奈米粒子自1.54調至1.95。
基於鐵氟龍(Teflon)之AR表面工程化塗層為基於熱可固化有機矽氧烷之系統，其中膠態二氧化矽分散於其整個基質中。將無機(礦物)膠態二氧化矽添加至有機(塑膠)矽氧烷樹脂中產生塗層，該塗層使 有機透鏡基板之物理性質及機械性質與無機AR堆疊結合，藉此橋聯在相對可撓性透鏡基板與易碎抗反射堆疊之間的化學間隙。
對於目標波長，單層奈米粒子可將來自第一表面之鏡面反射自約4%下降至約0.5%，並且簡單的兩層抗反射堆疊可將鏡面反射自約4%下降至約0.3%。在整個可見光波長範圍內，對於多層塗層，約2%反射易於達成，且小於1%反射可達成。
在微結構化表面(下文所討論)上，此方法得到用於抗反射目的之保形塗層，其效能可與基於溶膠-凝膠之技術之效能相當，或優於基於溶膠-凝膠之技術之效能。
表面能管理
在一些具體實例中，藉由添加各種塗層來改變膜之表面能以達成目標耐指紋性、耐刮性、硬度及黏著性。舉例而言，若所塗覆之抗反射塗層已將表面能降低得超出用於耐指紋目的之最佳範圍(一般而言，水接觸角在60-120°之間)，則可使用此等表面能管理塗層。若抗反射塗層不會顯著改變表面能，同時仍滿足光學反射率規格，諸如氟聚合物保形塗層，則此等表面能控制塗層可能不為必需的。若指示表面能管理，則例如可塗覆自組裝單層(SAM)塗層。
自組裝單層(SAM)塗層
SAM塗層為組織化兩親性分子層，其中分子之一端，亦即「頭基」顯示對基板具有特別親和力。圖2例示SAM 106。如所示，SAM 106之頭基108附著至AR塗層104。SAM亦包括在末端具有官能基110之尾部。在一些具體實例中，SAM 106之厚度可在1nm與15nm之間；然而，厚度 可在仍符合本文揭示之原理的同時極大地變化。
如下產生SAM：親水性「頭基」自蒸氣或液相化學吸附於基板上，接著疏水性「尾基」進行緩慢的二維組織。最初，被吸附分子形成無序的分子團或形成「躺下相(lying down phase)」，且在若干小時之時間內，開始在基板表面上形成結晶結構或半結晶結構。親水性「頭基」在基板上組裝在一起，而疏水性尾基在距基板遠側組裝。緊密堆積分子之區域成核且生長，直至基板表面覆蓋在單一單層中為止。被吸附分子因為降低基板表面能所以易於吸附，且因「頭基」之強化學吸附而穩定。此等結合產生之單層比朗繆爾-布洛傑特膜(Langmuir-Blodgett film)之物理吸附結合更穩定。單層因凡得瓦力相互作用(van der Waals interaction)而緊密堆積，藉此減小其本身之自由能。
頭基108連接至烷基鏈，其中末端可經官能化(亦即添加-OH、-NH3或-COOH、PHO(OH)2基團)以改變濕潤性質及界面性質。選擇適當基板與頭基反應。基板可為平面，諸如矽及金屬，或為曲面，諸如奈米粒子。
一般而言，可用以產生SAM 106之一些具體實例之材料包含例如有機矽烷及硫醇。更特定言之，烷硫醇可用以實施SAM 106。烷硫醇為具有烷基鏈，亦即(C-C)"鏈作為主鏈；尾基及S-H頭基之分子。其較佳用於貴金屬基板(如金(Au))上，此係因為硫對此等金屬具有強親和力。基於烷硫醇之SAM易於經由微影術來圖案化，此為適用於在奈米機電系統(NEMS)中應用之特徵。另外，基於烷硫醇之SAM可耐受苛刻的化學清潔處理。
另一類型之SAM使用烷基矽烷。烷基矽烷可用於非金屬氧化物表面上，諸如正十八基矽烷及十八基三羥基矽烷。
SAM層之其他具體實例係基於膦酸酯。組合反應性膦酸之基於膦酸酯之SAM與表面經由強且穩定的金屬磷鍵發生反應。尾部自表面突出且根據其化學官能基(非黏性、促黏性(pro-stick)等)而進行選擇。基於膦酸酯之SAM(SAMP)可藉由利用在結構上特製之膦酸而塗佈金屬、金屬氧化物、玻璃、陶瓷、粒子、半導體及甚至一些聚合物表面。SAMP共價結合於基板表面。此永久性化學鍵在環境條件下高度穩定。
有機金屬化合物(OM)亦可用以活化表面金屬、金屬氧化物、玻璃、陶瓷、粒子、半導體及聚合物表面。OM共價結合於基板表面。此永久性化學鍵在環境條件下高度穩定，且用作用於附著其他塗層之化學錨。
使用SAM之其他具體實例包括基於反應性金屬中心之過渡金屬錯合物(TMC)，該等反應性金屬中心可與許多表面(包含塑膠)反應，以及有機錯合物。
SAM塗層宜藉由擦拭(wiping on)、噴灑、噴墨印刷、經由氈尖筆(felt-tip marker)、浸漬塗佈，及使用多種工業塗佈方法中之任一者來塗覆。TMC可塗佈金屬、金屬氧化物、玻璃、陶瓷、粒子、半導體及聚合物表面。TMC化學結合於基板表面且可設計為永久性塗層或暫時性塗層。
SAM可如下塗覆：經由物理蒸氣沈積技術，諸如蒸發沈積、電子束物理蒸氣沈積、濺鍍沈積、陰極弧沈積、脈動雷射沈積藉由氣相進行塗覆以及藉由浸漬塗佈、溶液澆鑄方法旋轉塗佈、槽-模塗佈使用液相反 應進行塗覆，接著藉由熱、輻射進行後固化步驟。
圖3-6例示藉由將AR塗層及SAM塗層塗覆於基板上來形成顯示器結構100之各種方法。在圖3中，使用化學氣相沈積將包括多層介電質之AR塗層沈積於基板上(152)。在154，接著在1%濃度之SAM溶液中浸漬塗佈基板，不過必要時可改變濃度。在156，接著在例如100攝氏度下加熱/烘烤基板15分鐘，不過必要時可改變溫度及烘烤時間。
在圖4中，第一步驟152係與圖3中相同。亦即，使用化學氣相沈積形成包括多層介電質之AR塗層。在160，將基板置於蒸氣沈積室中，且在162，用基於液體之SAM塗佈膜30分鐘，不過必要時可改變時間。
圖5展示一個方法具體實例，其中金屬氧化物奈米粒子為澆鑄於基板上之溶液(170)。在172，接著在1% SAM溶液中溶液澆鑄基板，接著在100攝氏度下加熱一段較短的時間，例如兩分鐘(174)，不過必要時可改變SAM濃度、溫度及時間。
圖6展示一種方法，其中第一步驟152係與上文關於圖3及圖4描述相同。在180，方法包括藉由噴灑及/或用SAM施料筆擦拭來塗覆SAM溶液。在182，使基板風乾。在184，接著在去離子(DI)水/IPA溶劑中沖洗基板或用軟的微纖維布擦拭以移除任何過量SAM。
電漿表面處理
不用SAM塗層，用於抗靜摩擦應用之電漿處理亦可用以改變顯示器結構100之表面能。為滿足基於陶瓷之AR塗層的任何目標表面能要求，亦可利用某些基於C-Fx/H/SFx之化學物質。表面改質係藉由表面摩擦或交聯聚合來進行。可塗覆由基於氟化矽烷之單體形成之抗靜摩擦塗層 來降低耐指紋膜之表面能。抗靜摩擦塗層為耐指紋膜之微結構化表面上之自組裝單層(參見下文)，且當與微結構相比較時相對較薄，且充分沈降於結構中間之凹部，因此防止吸至外部試劑，如污垢、粒子。
基板
如上所述，SAM塗層106可塗覆在AR塗層104上，該AR塗層104本身被塗覆於基板102上。基板可為多種表面中之任一者，諸如玻璃、聚合物基板、模具嵌入物，等。適合的聚合物基板包含丙烯酸系物、非晶PET、PETG、聚胺基甲酸酯、乙酸纖維素、聚烯烴，諸如聚乙烯、聚(異丁烯)、聚(異戊二烯)、聚(4-甲基-1-戊烯)、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、乙烯-丙烯-己二烯共聚物及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；聚苯乙烯，諸如聚(苯乙烯)、聚(2-甲基苯乙烯)、具有少於約20莫耳%丙烯腈之苯乙烯-丙烯腈共聚物，及苯乙烯-甲基丙烯酸2,2,3,3,-四氟丙酯共聚物；鹵化烴聚合物，諸如聚(氯三氟乙烯)、氯三氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚(六氟丙烯)、聚(四氟乙烯)、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚(三氟乙烯)、聚(氟乙烯)及聚(偏二氟乙烯)；乙烯基聚合物，諸如聚(丁酸乙烯酯)、聚(癸酸乙烯酯)、聚(十二酸乙烯酯)、聚(十六酸乙烯酯)、聚(己酸乙烯酯)、聚(丙酸乙烯酯)、聚(辛酸乙烯酯)、聚(七氟異丙氧基乙烯)、聚(七氟異丙氧基丙烯)及聚(甲基丙烯腈)；丙烯酸聚合物，諸如聚(乙酸正丁酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚丙烯酸(1-氯二氟甲基)四氟乙酯、聚氟甲基丙烯酸二(氯氟甲基)酯、聚(丙烯酸1,1-二氫七氟丁酯)、聚(丙烯酸1,1-二氫五氟異丙酯)、聚(丙烯酸1,1-二氫十五氟辛酯)、聚(丙烯七氟異丙酯)、聚丙烯酸5-(七氟異丙氧基)戊酯、聚丙烯酸11-(七氟異丙氧基)十一基酯、聚丙烯酸m2-(七氟丙氧基)乙酯及聚(丙烯酸九氟異丁酯)；甲基丙烯酸 聚合物，諸如聚(甲基丙烯酸苯甲酯)、聚(甲基丙烯酸正丁酯)、聚(甲基丙烯酸異丁酯)、聚(甲基丙烯酸第三丁酯)、聚(甲基丙烯酸第三丁胺基乙酯)、聚(甲基丙烯酸十二烷酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸2-乙基己酯)、聚(甲基丙烯酸正己酯)、聚(甲基丙烯酸苯酯)、聚(甲基丙烯酸正丙酯)、聚(甲基丙烯酸十八基酯)、聚(甲基丙烯酸1,1-二氫十五氟辛酯)、聚(甲基丙烯酸七氟異丙酯)、聚(甲基丙烯酸十七氟辛酯)、聚(甲基丙烯酸1-氫四氟乙酯)、聚(甲基丙烯酸1,1-二氫四氟丙酯)、聚(甲基丙烯酸1-氫六氟異丙酯)及聚(甲基丙烯酸第三九氟丁酯)；及聚酯，諸如聚(對苯二甲酸乙二酯)、聚(對苯二甲酸丁二酯)及聚(對萘二甲酸乙二酯)。
微結構化表面
根據一些具體實例，基板包括多個「微結構」。圖7展示具有伸長微結構202之耐指紋顯示器結構200之一個說明性具體實例，該等伸長微結構202具有一般為正方形之截面幾何形狀(但截面形狀可不為正方形)。微結構202係提供於基板305(例如膜)上或在基板305(例如膜)上形成，且沿基板305之大部分長度延伸(在由301標識之方向上)。各微結構202係由一對相對之一般為垂直之側邊緣309及上表面307界定。此外，在相鄰微結構202之間提供或形成通道311(或凹部或凹陷區域)。指紋流體遷移至通道311中，藉此破壞及「隱藏」指紋。如所示，大多數或所有微結構202之定向係在同一方向上。微結構可由任何適合材料形成，任何適合材料諸如為玻璃、聚合材料(例如丙烯酸酯、胺基甲酸酯、PET，等)。
現參考圖10，在一些具體實例中，微結構402係形成為稍 彎曲之熱狗形狀，並且升高至載體膜表面或基板405以上。基板405實質上與先前所述之基板102相同。微結構402可藉由多種方法在基板405上形成。舉例而言，在一些具體實例中，使基板405穿過塗佈模組，其中將一定量紫外線可固化樹脂塗覆於基板405之表面。可藉由任何已知方法將樹脂塗覆於基板405之表面，該任何已知方法諸如為浸漬、噴灑、軋製或刷拭。其後，使經塗佈之基板405穿過乾燥模組，其中應用熱或紫外線(UV)輻射，藉此乾燥、固化或以其他方式處理樹脂。接著，使經塗佈之基板穿過壓印模組，其中由熱狗形微結構(例如微結構402)之反向(或陰)圖案覆蓋之母墊片(master shim)套住之壓印輥在經塗佈之基板405上方輾滾，藉此在其上形成微結構402。在由壓印輥嚙合之後，可將基板405及新形成之微結構402轉送至UV燈或其他已知固化設備下，以使微結構402可至少部分硬化，藉此在基板405之表面上保存微結構402之圖案。
再次參考圖7，微結構具有幾乎垂直之側壁以使影像失真減至最小。一般規則是，隨著微結構之側壁面積增大或側壁之傾角自垂直有變化，漫反射增加且鏡面反射減少，此係因為傾斜側表面區域傾向於使光彎曲遠離其鏡面反射路徑。另外，因為缺陷為光散射中心，所以微結構中較少缺陷引起較高鏡面反射及較小漫反射。
為具有足夠耐指紋性，光學微結構202可具有各種幾何形狀，但尺寸較佳在某一範圍內。舉例而言，微結構高度(h)與其寬度(w)之縱橫比係在0.2：1-4：1及較佳0.5：1-2：1之範圍內。輪廓較低之微結構有益於增強由相對較低機械強度材料製成之微結構之剪切強度，該等相對較低機械強度材料諸如為聚合材料(例如丙烯酸酯、胺基甲酸酯、PET，等)。需 要時，微結構可由保形硬塗層覆蓋以提供增強之耐刮性(例如3H、5H，等)。各微結構202之高度(h)通常為1-25μm，較佳為3-10μm，且更佳為4-6μm。此外，寬度(w)通常為2-25μm，且較佳為3-10μm。各微結構之間的間距(d)通常為5-60μm且較佳為5-20μm。因為皮膚油及水快速消散至通道311中且變得不可見，所以尺寸在上述範圍內之光學微結構可提供極佳耐指紋性。
因為顯示器結構較佳配置於顯示器(例如觸摸敏感性顯示器)之上表面上，所以顯示器結構亦應透明而不引入過量光學人工產物，諸如波紋、混濁、色彩分離，等。各微結構元件具有平坦上表面307及平坦側壁309，該等平坦側壁309與顯示器表面垂直，或近似垂直，以便不使影像失真。較佳將顯示器結構200配置為與顯示器上表面直接接觸以消除氣隙，該氣隙否則將導致雙影像及視差效應。
微結構202較佳具有「伸長」幾何形狀，其定義為微結構之長度(1)尺寸大於其寬度(w)尺寸。微結構202可包括端對端配置之斷裂伸長結構，但長度(1)與寬度(w)之比率通常為至少10：1。所產生之微結構202之陣列將沿結構長度具有軸且具有固定間距以沿垂直於該軸之方向產生足夠光學繞射。
在一些具體實例中，微結構202之定向均沿同一方向(例如圖7中所示)且具有固定間距。其他具體實例包含間距與定向兩者具有少量隨機性。舉例而言，在整個微結構陣列中，定向及間距可改變小於10%以有助於減小任何不需要之波紋效應，同時仍保存足夠繞射效應。微結構形狀及圖案之細節可根據預定應用之反射率要求、顯示器佈局及環境而變 化。
圖8展示用以定義入射光以及基板/膜102之定向之坐標系。在此系統下，方位角(Φ)呈現相對於x-y平面內x軸之定向，而傾角(θ)為在入射光束與膜法線(亦即z軸)之間的角度。在未損失一般性之情況下，可始終假設光係自由0°方位角及傾角θ定義之方向入射。膜之伸長繞射微結構可在某一方位角Φ下定向。
圖9A-9C展示入射光如何依據伸長微結構202之不同定向繞射至不同方向中。當離開微結構之上表面307之反射光與離開微結構凹部311之反射光彼此干擾時，發生繞射效應。因此，鏡面反射束沿垂直於通道之方向繞射成多級。當入射光束遇到週期性微結構時，繞射較強。因此，對於某一入射光束，亦即自Φ=180°方位角之入射光束，90°定向微結構之繞射要強於135。微結構，且0°最弱。若沿0°而非90°方位角方向(檢視方向主要所在處)之鏡面反射及漫反射更受關注，則Φ可選擇為約45°。
具有AR之微結構及表面能管理
在一些具體實例中，提供微結構(諸如結構202)並以如上所述之AR塗層塗佈。此外，所得塗有AR之微結構之表面能亦可如上文所解釋，例如經由塗覆SAM層來改進。特定言之，將SAM層塗覆於塗有AR之微結構上在一些具體實例中可將表面能調節至約25達因/公分2至35達因/公分2，且較佳可將表面能調節至約30達因/公分2。
AR塗層與基板之間的APL
參考圖11，在一些具體實例中，可在AR塗層104與基板102之間配置黏著促進(AP)層502，其中AR塗層104及基板102係如先 前所述。因為AR塗層(諸如上述AR塗層)通常具有與基板102不同之熱膨脹係數，所以經常必需在AR塗層104與基板102之間納入充當吸震器之AP層(例如AP層502)，藉此減輕由不同膨脹速率引起之應力，且促進兩個層之間的增強之黏著。在一些具體實例中，AP層502可包括丙烯酸系物、環氧樹脂或胺基甲酸酯。另外，在一些具體實例中，AP層502之厚度可介於小至0.1μm至大至5μm之範圍內，較佳厚度為約1μm。最終，可藉由任何適用於塗覆此等層或膜，同時仍符合本文揭示之原理之方法將AP層502塗覆於基板102之表面上。舉例而言，AP層502可藉由噴灑塗佈、浸漬塗佈、氾流(flooding)、槽模塗佈、凹版塗佈、反向輾滾、旋轉塗佈或氣相沈澱方法來塗覆。
上文之討論意欲說明本發明之原理及各個具體實例。對於熟習該項技術者而言，一旦完全瞭解上述揭示內容，眾多變化及修改便變得顯而易知。意欲將以下申請專利範圍解釋為包含所有此等變化及修改。
為詳細描述本發明之例示性具體實例，現將參考隨附圖式，其中：圖1例示一基板，基板上提供有抗反射(AR)塗層；圖2例示一基板，基板上提供有AR塗層及自組裝單層(SAM)；圖3-6例示在AR塗層上形成SAM層之各種方法具體實例； 圖7例示在基板上提供有微結構之一個具體實例；圖8定義坐標系；圖9A-9C例示相對於入射光源具有不同微結構角度之各種基板；圖10展示上方形成有複數個微結構之耐指紋膜之一個具體實例之前視圖；且圖11例示一基板，基板上提供有黏著促進(AP)層及AR塗層。
100‧‧‧顯示器結構
102‧‧‧基板/膜
104‧‧‧AR塗層

Claims (22)

  1. 一種顯示器結構，其包括：透明基板；抗反射(AR)塗層，其覆蓋該基板之表面之至少一部分；及黏著促進(AP)層，其配置在該透明基板與該AR塗層之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之顯示器結構，其進一步包括提供在該AR塗層上之自組裝單層(SAM)。
  3. 如申請專利範圍第1項之顯示器結構，其中該AP層包括丙烯酸系物、環氧樹脂或胺基甲酸酯中之一者。
  4. 如申請專利範圍第1項之顯示器結構，其中該AP層之厚度係在0.1μm與5μm之間。
  5. 如申請專利範圍第4項之顯示器結構，其中該AP層之厚度為約1μm。
  6. 如申請專利範圍第1項之顯示器結構，其中該AR塗層包括介電塗層。
  7. 如申請專利範圍第1項之顯示器結構，其中該AR塗層包括無機介電塗層。
  8. 如申請專利範圍第1項之顯示器結構，其中該AR塗層包括有機介電塗層。
  9. 如申請專利範圍第1項之顯示器結構，其中該AR塗層包括多個層。
  10. 如申請專利範圍第9項之顯示器結構，其中該多個層中之至少一者包括氧化物且該多個層中之另一者包括氟化物。
  11. 一種製造顯示器結構之方法，其包括：在透明基板上沈積抗反射(AR)塗層；及在該AR塗層與該基板之間提供黏著促進(AP)層。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其進一步包括在該AR塗層上提供自組裝單層(SAM)。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中提供該SAM包括在SAM溶液中浸漬塗佈該基板，該基板上沈積有該AR塗層，接著加熱該基板及AR塗層。
  14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中提供該SAM包括將該基板置於蒸氣沈積室中，該基板上沈積有該AR塗層，及用基於液體之SAM溶液塗佈該基板及AR塗層。
  15. 如申請專利範圍第12項之方法，其中沈積該AR塗層包括在該基板上澆鑄金屬氧化物奈米粒子懸浮液，接著加熱該基板，且其中提供該SAM包括在該AR塗層上澆鑄SAM溶液，接著加熱該基板。
  16. 如申請專利範圍第11項之方法，其中沈積該AR塗層包括應用化學氣相沈積方法。
  17. 一種顯示器結構，其包括：透明基板；複數個提供於該基板上之透明微結構；在該等微結構上之抗反射(AR)塗層；及配置在該AR塗層與該等微結構之間的黏著促進(AP)層。
  18. 如申請專利範圍第17項之顯示器結構，其進一步包括提供在該AR 塗層上之自組裝單層(SAM)。
  19. 如申請專利範圍第17項之顯示器結構，其中該AP層包括丙烯酸系物、環氧樹脂或胺基甲酸酯中之一者。
  20. 如申請專利範圍第17項之顯示器結構，其中該AP層之厚度係在0.1μm與5μm之間。
  21. 如申請專利範圍第20項之顯示器結構，其中該AP層之厚度為約1μm。
  22. 如申請專利範圍第17項之顯示器結構，其中該複數個透明微結構係形成為稍彎曲之熱狗形狀。
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