TWI541395B - 一種藍寶石基板以及應用該藍寶石基板的鏡頭與顯示器 - Google Patents
一種藍寶石基板以及應用該藍寶石基板的鏡頭與顯示器 Download PDFInfo
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Description
本發明係與藍寶石基板有關；特別是指一種具有抗反射的特性之藍寶石基板。
藍寶石玻璃(Sapphire Crystal)的莫氏硬度為9，僅次於莫氏硬度為10的金剛石，而遠比一般玻璃的硬度高上許多，具有抗刮傷、耐磨的特性。隨著藍寶石製程的精進，藍寶石材料的生產成本已逐步走低，因此，藍寶石基板的應用更拓展至消費電子產業、光學產業等多元領域。
藍寶石基板雖然相較於玻璃基板來說更能抵抗刮痕，然而，藍寶石具有高反射率的特性，光線進入藍寶石基板時容易產生反射，以致透光率下降，影響成像的品質，而導致光學畸變(Optical Distortion)的產生。
是以，遂有業者於藍寶石基板表層鍍上抗反射薄膜，來增加藍寶石基板的透光度，以解決藍寶石基板之高反射率所產生的問題。然而，所鍍設之抗反射薄膜的硬度並不如藍寶石基板一般高，因此，在抗反射薄膜上容易產生刮痕，而導致在實際應用上，藍寶石基板表面之抗反射薄膜有刮痕產生時，仍然會影響基板的整體外觀以及成像品質。
有鑑於此，本發明之目的在於提供一種藍寶石基板，可提高抗反射特性，以及提升外觀與成像品質。
緣以達成上述目的，本發明所提供之藍寶石基板的透光率大於90%，該藍寶石基板具有相背對的二表面，其中至少一表面形成有複數個凸丘，相鄰兩凸丘的頂部之間距介於150nm至500nm之間，該些凸丘的高度大於60nm，且各該凸丘的高度與其連接該表面的底部之寬度的比值為0.4以上。
本發明再提供一種鏡頭，其包括有由一物側至一成像面且沿一光軸依序排列之一藍寶石基板與至少一透鏡，其中該藍寶石基板具有相背對的二表面，其中至少一表面形成有複數個凸丘，相鄰兩凸丘的間距介於150nm至500nm之間，該些凸丘的高度大於60nm，且該些凸丘的高度與其連接該表面的底部寬度的比值為0.4以上。
本發明另提供一種顯示器包含一藍寶石基板以及一顯示面板。該藍寶石基板具有相背對的二表面，其中至少一表面形成有複數個凸丘，相鄰兩凸丘的頂部之間距介於150nm至500nm之間，該些凸丘的高度大於60nm，且該些凸丘的高度與其連接該表面的底部之寬度的比值為0.4以上。該顯示面板具有一顯示面，其中該顯示面所發射出的光通過該藍寶石基板。
本發明之效果在於，藉由形成於藍寶石基板上之奈米級的凸丘，可有效降低入射光線通過該藍寶石基板時產生反射的機會，提高抗反射特性，且利用藍寶石基板本身高硬度的特點，具有抗刮、耐磨等優點。
1‧‧‧藍寶石基板
10‧‧‧表面
10a‧‧‧凸丘
12‧‧‧表面
2‧‧‧藍寶石基板
20‧‧‧表面
20a‧‧‧凸丘
22‧‧‧表面
22a‧‧‧凸丘
3‧‧‧藍寶石基板
30‧‧‧表面
30a‧‧‧凸丘
32‧‧‧表面
4‧‧‧藍寶石基板
40‧‧‧表面
40a‧‧‧凸丘
42‧‧‧表面
5~8‧‧‧藍寶石基板
5a~8a‧‧‧凸丘
100‧‧‧鏡頭
101‧‧‧罩殼
102‧‧‧透鏡
103‧‧‧感光元件
110‧‧‧鏡頭
111‧‧‧抗反射層
120‧‧‧鏡頭
121‧‧‧塗層
130‧‧‧鏡頭
131‧‧‧抗反射層
132‧‧‧塗層
140‧‧‧鏡頭
141‧‧‧抗反射層
200‧‧‧顯示器
201‧‧‧殼體
202‧‧‧顯示面板
202a‧‧‧顯示面
300‧‧‧顯示器
301‧‧‧顯示面板
301a‧‧‧顯示面
302‧‧‧光學膠
D1‧‧‧間距
D2‧‧‧寬度
H‧‧‧高度
Im‧‧‧成像面
圖1係本發明第一實施例抗反射之藍寶石基板的立體圖。
圖2係本發明上述實施例之側視圖。
圖3至圖9係本發明第二~第八實施例抗反射之藍寶石基板的側視圖。
圖10係一剖視圖，揭示將本發明第一實施例的藍寶石基板應用於鏡頭。
圖11係一剖視圖，揭示鏡頭之藍寶石基板內側表面設有抗反射層。
圖12係一剖視圖，揭示鏡頭之藍寶石基板內側表面的外圍部分設有塗層。
圖13係一剖視圖，揭示鏡頭之藍寶石基板內側表面設有抗反射層與塗層。
圖14係一剖視圖，揭示鏡頭之藍寶石基板內側表面設有抗反射層。
圖15係一剖視圖，揭示將本發明第一實施例的藍寶石基板應用於顯示器。
圖16係一剖視圖，揭示將本發明第一實施例的藍寶石基板應用於另一種顯示器。
為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後，請參圖1至圖2所示，為本發明第一實施例的藍寶石基板1，該藍寶石基板1係呈透明，且其透光率大於90%，該藍寶石基板1具有相背對的二個表面10,12，其中，於該藍寶石基板1的表面10更形成有複數個呈半球狀的凸丘10a。
該些凸丘10a係可自以下方式擇一製成，包
括：(1)利用奈米轉印的技術，譬如熱壓成形式奈米轉印、步進光感成形式奈米轉印等方式形成；(2)利用奈米球微影的技術，即先於藍寶石基板1的表面10，預先塗佈一層混和有奈米球的溶液，利用奈米球具有自我組裝(self-assembly)效應之特性，在藍寶石基板1表面10形成有次序的週期性排列後，以奈米球為蝕刻遮罩，加以蝕刻轉印形成；(3)利用陽極氧化鋁(AAO)製程技術，藉由金屬鋁在陽極氧化的過程中，自我組裝所形成奈米孔洞的氧化鋁做為板模，蝕刻轉印形成。
其中，該藍寶石基板1的凸丘10a符合以下條件：
1.相鄰兩凸丘10a的頂部之間距D1介於150nm至500nm之間。
2.該些凸丘10a的高度H大於60nm。
3.各該凸丘10a的高度H與其連接該表面的底部之寬度D2的比值為0.4以上。其中，較佳的狀態下，其比值係介於0.8至2之間。
4.藍寶石基板1具有該些凸丘之表面的表面粗糙度(Surface Roughness)小於100nm。
藉由上述條件的設計，使得藍寶石基板1之表面10上凸丘10a結構尺度小於入射光線的波長(一般可見光的波長約為390nm~780nm)，如此一來，當此波長範圍內的光線射入藍寶石基板1時，便不容易產生反射而可成功穿透藍寶石基板1，進而提升藍寶石基板1的光線穿透率。
而在符合上述凸丘條件的前提下，本發明另提供其他藍寶石基板的實施態樣，請參圖3至圖5所示，依序為本發明第二至第四實施例的藍寶石基板，其中：於第二實施例中，藍寶石基板2的兩個表面20,22皆形
成有複數個凸丘20a；於第三實施例中，藍寶石基板3的其中一個表面30為曲面，另一個表面32為平面，而於該曲面上形成有複數個凸丘30a；於第四實施例中，藍寶石基板4的兩個表面40,42皆為曲面，其中，表面40為凸面；表面42為凹面，而於凸面上形成有複數個凸丘40a。
請參閱圖6至圖9所示，依序為本發明第五至第八實施例之藍寶石基板，其中：於第五實施例中，藍寶石基板5的凸丘5a係呈圓錐狀；於第六實施例中，藍寶石基板6的凸丘6a係呈錐狀，且凸丘的側環面呈弧型凹陷；於第七實施例中，藍寶石基板7的凸丘7係呈石筍狀，具有上窄下寬的外觀；於第八實施例中，藍寶石基板8的凸丘8a係以不規則的方式排列，且該些凸丘8a的凸起高度與底部的寬度不盡相同。
總括各上述實施例的藍寶石基板，皆具有提升光線穿透率、降低反射之發生等效果。
值得一提的是，奈米級的凸丘結構所造成之極低表面能，可使得水漬、灰塵等髒污不易附著，特別可適用於鏡頭或面板的保護蓋。
請參圖10所示，為本發明應用有藍寶石基板1的鏡頭100，該鏡頭100具有一罩殼101，而於罩殼101中包含由一物側至一成像面Im且沿光軸依序排列設置的一藍寶石基板1以及四片透鏡102。
其中，該藍寶石基板1係採用本發明第一實施例的藍寶石基板1，於此不再贅述。該些透鏡102依照不同
光學需求，係可由凸透鏡、凹透鏡或者結合凸透鏡與凹透鏡的排列而成，而可使鏡頭100產生相應的光學特性，例如：魚眼鏡頭、廣角鏡頭、反射鏡頭、移軸鏡頭、微距鏡頭、遠射鏡頭或者是增距鏡頭等各式鏡頭；而沿著光軸排列於該些透鏡102之後，設置有一感光元件103，用以將透過鏡頭100所接收的光學圖像轉換為電子訊號，該感光元件103可選自CCD或是CMOS等元件。
請參圖11所示，鏡頭110係在前述鏡頭100的架構底下，於藍寶石基板1的內側表面(不與外部空氣直接接觸的表面)鍍上一抗反射層(Anti-reflective coating)111，其中，該抗反射層111係可以多層膜鍍膜製程形成，藉以進一步地降低反射率。
請參圖12所示，鏡頭120係在前述鏡頭100的架構底下，於藍寶石基板1內側表面的外圍部分，更設有一塗層121，其中，該塗層121係可由印刷或者是貼合等製程完成。而該塗層121依照使用者需求，可以是裝飾用塗層或者是限光塗層。
請參圖13所示，鏡頭130係在前述鏡頭100的架構底下，除了於藍寶石基板1的內側表面鍍設有一抗反射層131之外，於該抗反射層131表面的外圍部分更設有一塗層132，其中，該塗層132可以是裝飾用塗層、限光塗層或者是濾光塗層。
請參圖14所示，鏡頭140係於前述鏡頭100的架構底下，將前述鏡頭的保護蓋(藍寶石基板1)以藍寶石基板2取而代之，而於藍寶石基板2的內側表面鍍設有一抗反射層141，以進一步降低其反射率。
上述之各式鏡頭的透鏡並不以四片為限，於其他實施例中，亦可依照使用需求，選用一、二、三或四片以
上的透鏡。
請參閱圖15所示為本發明應用有藍寶石基板1的顯示器200，包括有一殼體201、一藍寶石基板1以及一顯示面板202。該殼體201具有一開口，該藍寶石基板1係設置於該殼體201上並封閉該開口，其中該藍寶石基板1係採用本發明第一實施例的藍寶石基板1，於此不再贅述。該顯示面板202設置於該殼體201內，且該顯示面板202具有一顯示面202a，其中該顯示面202a朝向設有該藍寶石基板的殼體201開口，且該顯示面202a所發射出的光係通過該藍寶石基板1。
請參閱圖16所示，為本發明應用有藍寶石基板1的另一顯示器300，包括有一顯示面板301以及一藍寶石基板1。該顯示面板301具有一顯示面301a，該藍寶石基板1係透過一層光學膠302而貼合於該顯示面板301的顯示面301a上，其中該顯示面所發射出的光通過該藍寶石基板1，其中，該藍寶石基板1採用本發明第一實施例的藍寶石基板1，於此不再贅述。
再說明的是，上述各式鏡頭100~140、顯示器200、顯示器300所配置的藍寶石基板不以第一實施例的藍寶石基板為限，亦可視需求而改與其他實施例的藍寶石基板配置。
而顯示器之藍寶石基板的內側表面亦可視需求設置抗反射層，以強化降低反射率的效果；或者是設置裝飾用塗層、限光塗層、濾光塗層或遮蔽塗層等各式塗層，以最佳化顯示器的影像表現。
綜上所述，本發明的藍寶石基板，藉由表面所形成的凸丘，可降低光線通過藍寶石基板產生反射的機會，提升抗反射特性，增加藍寶石基板的光穿透，使本發明的藍
寶石基板對於可見光波長光線的透光率大於90%，以提升成像品質，如此一來，毋須在藍寶石基板的表面再鍍上額外的抗反射膜，免除了抗反射膜硬度不足容易刮傷、磨損，使得藍寶石基板外觀不美觀的問題。
以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，例如：於藍寶石基板的凹面形成凸丘；或者是在藍寶石基板的一平面形成凸丘，一凹面形成凸丘等應用，理應包含在本發明之專利範圍內。
1‧‧‧藍寶石基板
10a‧‧‧凸丘
Claims (9)
- 一種抗反射之藍寶石基板，該藍寶石基板對於可見光波長之光線的透光率大於90%，其特徵在於：該藍寶石基板具有相背對的二表面，其中至少一表面形成有複數個凸丘，相鄰兩凸丘的頂部之間距介於150nm至500nm之間，該些凸丘的高度大於60nm，且各該凸丘的高度與其連接該表面的底部之寬度的比值為0.4以上。
- 如請求項1所述的抗反射之藍寶石基板，其中該藍寶石基板的至少一表面為曲面，該些凸丘形成於該曲面。
- 如請求項1所述的抗反射之藍寶石基板，其中該藍寶石基板具有該些凸丘之表面的表面粗糙度(Surface Roughness)小於100nm。
- 如請求項1所述的抗反射之藍寶石基板，其中該些凸丘的凸起高度與其底部寬度的比值介於0.8至2之間。
- 如請求項1所述的抗反射之藍寶石基板，其中該些凸丘係呈圓錐狀、角錐狀或半球狀。
- 如請求項1所述的抗反射之藍寶石基板，其中該些凸丘以不規則方式排列。
- 如請求項1所述的抗反射之藍寶石基板，其中該藍寶石基板對於可見光波長之光線的透光率大於90%。
- 一種鏡頭，包括有由一物側至一成像面且沿一光軸依序排列之一藍寶石基板與至少一透鏡，其中該藍寶石基板具有相背對的二表面，其中至少一表面形成有複數個凸丘，相鄰兩凸丘的間距介於150nm至500nm之間，該些凸丘的高 度大於60nm，且該些凸丘的高度與其連接該表面的底部寬度的比值為0.4以上。
- 一種顯示器，包括：一藍寶石基板，具有相背對的二表面，其中至少一表面形成有複數個凸丘，相鄰兩凸丘的頂部之間距介於150nm至500nm之間，該些凸丘的高度大於60nm，且該些凸丘的高度與其連接該表面的底部之寬度的比值為0.4以上；以及一顯示面板，具有一顯示面，其中該顯示面所發射出的光通過該藍寶石基板。
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