日常生活中我們都有被眩光襲擊的經歷,部分來源于眩光光源,部分來源于眩光的反射;比如我們在操作電腦時常因顯示器外的景物在顯示器表面反射而無法看清顯示內容而煩惱;又如當我們駐足于玻璃櫥窗前探究櫥窗內景物時,玻璃表面反光往往使你無法清晰觀察到窗內景物等。這些都是由于玻璃表面的光反射引起的。
要減少玻璃反射光的影響,將玻璃表面進行無光(減反射)處理可以起到良好的效果。AG防眩光玻璃(Anti-Glare Glass)產品經過特殊的化學工藝處理制成,其特點是使原玻璃反光表面變為啞光漫反射表面。可使反光影響模糊,防止眩光以外還使反光度下降,減少光影。防眩產品表面防腐、防劃傷性能強。結合視頻成像屏幕可以構成透明防眩光、防反射屏幕,解決電子視屏、影像屏幕在環境光源下產生反光、眩光問題,提高圖象畫面質量。此效果在大視角下不變。
總之,防眩玻璃,可以降低環境光的干擾,提高顯示畫面的可視角度和亮度,減少屏幕反光,讓圖象更清晰、色彩更艷麗、顏色更飽和,從而顯著改善顯示效果。目前在手機等3C產品中有越來越多的應用。
圖1 防眩效果
一、防眩光玻璃在3C產品中的應用
因觸控產品的不斷演進,在戶外使用量日漸增加下,已帶動抗眩光抗反射光的需求不斷升溫(如圖2),玻璃的運用已不僅僅在TFT-LCD、TP等電子產品的顯示部分,新的玻璃運用因需求而生,尤其是在筆記本電腦的組件和其它攜帶式電子商品上都有新的裝飾與搭配。
近幾個月CG(Cover Glass)玻璃加工產業上,又大舉推出所謂的抗反射或稱防眩光玻璃,英文名稱為AG Glass (Anti-Glare Glass) (如圖3)。
AG Glass生產原理是在原玻璃表面上進行特工,而這加工的方式分成物理和化學兩種方法,玻璃加工可為單面或是雙面,加工后的玻璃特點是使原玻璃反光表面變較微弱反射表面(玻璃表面產生細微凹凸不平)。與原玻璃相比較具有較低的反射比,在光反射率會明顯下降進而讓顯示器表現出更加清晰透明的視覺效果,早期在Schottu已有發表出Xensation? Cover AG (Anti-Glare) (如圖4)。
圖3、AG(Anti-Glare) Glass抗眩光原理示意圖
(參考數據 : GPT GSD產品應用開發團隊提供)
圖4 Schottu Xensation? Cover AG (Anti-Glare)
近期因無線充電電磁感應由于工藝成熟,充電效率高等多方面因素,使得3C產品回歸玻璃外殼時代,其巨大的訂單量和所帶起的玻璃外殼風潮使得2.5D,3D市場日益蓬勃,而鏡面玻璃不在是玻璃外殼唯一選擇,鏡面玻璃因觸感涅澀又易產生指痕印問題一直為人詬病,啞光玻璃(AG Glass)運用于3C產品部件上由來已久如:筆記本觸摸板,機殼裝飾等…., 啞光玻璃有滑順手感`不易產生指痕印`易擦拭等效果,蝕刻啞光玻璃其不剝落`高硬度`耐磨耗強`耐候性好特性為最為適用于機殼產品,蝕刻啞光玻璃又可進行機殼金屬效果加工,無高分子噴涂玻璃材料兼容問題。
圖5、啞光玻璃于觸摸板及機殼上應用
二、抗眩光玻璃產品規格及量測方式
一般抗眩光玻璃(AG Glass)在不同的產品運用上有其特定需求的規格,若是運用在CTP觸控產品上,因為涉及屏幕為視覺光賞,故玻璃的霧度效果(Haze;%)不可太高,會影響LCM的穿透度表現,若將抗眩光玻璃運用在其它電子觸摸產品,如包覆裝飾等(非視覺需求產品),就會偏向于手感要求,Ra(中心線平均粗糙度)就會是要求的重點(如圖5)。但若是高分辨率的手機產品,其抗眩光玻璃中的制程所產生的分固定凹凸點,在LCM光線入射后將聚光形成亮點(sparkle issue),肉眼觀看時會相當明顯,所以也不適合高階顯示產品的搭配運用。
圖5 抗眩光玻璃產品的規格分類.
(參考數據 : GPT GSD產品應用開發團隊提供)
在抗眩光玻璃制程產品良率規格管控上,分巨觀和微觀兩種方式
(1)巨觀檢測:產品部分會確認抗眩光處理表面是否含視覺上可偵測之條紋、針孔、斑點及類似缺陷;
(2)微觀檢測:產品量測部分會確認Haze、Gloss、Ra、Transmittance等4種不同的數值是否在設定的規格內,而這4種量測數值的定義如下說明:
A.霧度(Haze):
平行光束入射介質,因物質光學性質的不均勻性光束就會改變方向,產生的部分雜亂無章光線稱散射光,國際上規定用透過試樣而偏離入射光方向的散射光通量與透射光通量之比用百分數來表示。在測試樣品的霧度和透光率過程中,必須計量入射光通量(T1),透射光通量(T2)、儀器散射光通量(T3),試樣的散射光通量(T4)。一般市場上簡單的儀器,會忽略T3的測試值,也就是T3=0。計算公式如下:透光率:Tt= T2/ T1 × 100% ; 霧度: Haze= T4/ Tt × 100% (T3=0)。(Ref 3)
B.光澤度(Gloss):
光澤為物體的一種外觀光學特性,表面平滑材料受到可見光的照射時都會產生有方向性的鏡面反射,鏡面反射的結果使材料表面帶有光澤稱為鏡面光澤,其反射能力的大小稱為鏡面光澤度。Unit=Gloss Unit(GU)
G= K×F2/F1=100×ρ/ρ3(Ref 4)
G : 試樣的光澤度值.
F1 : 定向入射到試樣表面的光通量.
F2 : 定向接收到試樣表面反射的光通量.
K : 待定常數,K=100/ρs.
ρs : 標準板的反射率.
Ρ : 試樣的反射率.
C.中心線平均粗糙度(Ra):
若從加工面之粗糙曲線上,截取一段測量長度L,并以該長度內 粗糙深之中心線為x軸,取中心線之垂直線為y軸,則粗糙曲線可用y = f(x)表之。以中心線為基準將下方曲線反折。(Ref 5)然后計算中心線上方經反折后之全部曲 線所涵蓋面積, 再以測量長度除之。所得數值以μm為單位, 即為該加工面 測量長度范圍內之中心線平均粗糙度值(如圖6), 其數學定義為:
圖6 Ra中心線平均粗糙度示意圖
D. 穿透度(Transmittance):
通常以百分數表示:T=(I/Io)×100比爾定律(如圖7),又稱作比爾-朗伯定律(Beer-Lambert Law),是光學基礎定律。當光穿透樣品溶液時,光的吸收度(A)與吸收系數(α)、光徑長(l)、濃度(c) 三者均呈正比:A=αlc其中α為吸收系數(absorptivity,或稱absorption coefficient),亦稱為消光系數(extinction coefficient, k)。若是在光徑長b使用了cm作為單位,并且濃度c使用M作為單位,吸收系數以M-25px-1作為單位,那么這時候的吸收系數,即可稱為莫耳吸收系數(molar absorptivity),其符號以ε來代表。莫耳吸收系數ε的使用相當頻繁。
因此,常見的比爾定律表示方法為:A=εbc。當一束光線照射到一樣品溶液時,部份的光線會被樣品溶液吸收,剩下的光線則穿透樣品溶液,即原本光入射線強度Io,穿透光線強度變為Il,此時光的穿透度T(Transmittance)。
圖7 比爾定律吸收光路徑示意圖
三、抗眩光玻璃生產制作方式
抗眩光玻璃的制作方式,早期在傳產工業上運用相當廣泛,舉凡建筑用霧化玻璃和地板裝飾等都時常可見(如圖8),傳統的霧化玻璃有分物理和化學兩種方法,其兩種方式各有其優缺點,但因傳統工業在其霧化玻璃產品的規格較寬松,故生產模式較簡易且粗糙。
傳統霧化玻璃制造方式如下說明:
(A)物理生產方式 : 噴砂制程,均勻度佳,但產能較低,無環境廢水污染問題。
(B)化學生產方式 : 傳統蒙砂制程,產能以蒙砂較大,均勻度和手感也較佳。
圖8、抗眩光玻璃在傳統產業上的運用
觸控產品抗眩光玻璃制造方式
早期3C產品若要有抗眩光功能,會以貼上PET材質的抗眩光薄膜為主,但考慮環保意識抬頭以及歐盟逐漸嚴格卡空綠色產品(Green Products)包裝材法規,現在的蓋板玻璃和觸控產品AG的附加價值衍然而生,將抗眩光玻璃制程整合在OGS和CG玻璃上已是迫切需要,其中又以濺鍍方式制作的AG產品均勻度和穿透度最佳(如圖9),但考慮其設備和耗材成本問題,一般觸控或蓋板業主不會以此方式生產,因此,化學蝕刻量產化抗眩光玻璃為優化的抗眩光玻璃生產模式,其優點為均勻度高,不會影響其產品透光度和色彩飽和度,另外,觸摸手感的需求也只有化學蝕刻的AG制程可以達到目前市面產品的規范,還有較高的耐磨測試能力,配套自動化設備可讓產能大幅提升且良率極高。
圖9、抗眩光玻璃制程方式比較表
圖10、抗眩光玻璃制程方式比較表
其中化學蝕刻工藝中,許多建筑用玻璃業者也使用傳統蒙砂或噴砂制程加上玻璃減薄工藝來完成,但沒辦法滿足日益高要求的高分辨率的光學顯示屏的要求,而圖10的離子蝕刻法則可以適用于高低分辨率的產品,但受制于技術門檻過高,制程控制不精確,造成質量穩定度差,良率大幅降低,造成AG代工價格無法與國外AG生產廠商比擬,因此,如何有效提升AG良率是目前各家AG玻璃供貨商迫切解決的問題。
四、總結
防眩光玻璃的應用在2013年開始大量使用在TV和Monitor的蓋板玻璃(CG)上,在2013年的深圳全觸展更是反應熱烈,目前TV CG、CTP觸控產品上都有導入運用,接下來在Tablet/NB/All in one等3C消費類產品、公共電子信息廣告牌、Smart TV遙控器蓋板、車載觸控蓋板、航空航天、戶外運動產品、工業控制系統、金融產品、手機屏幕和監視器屏幕都會運用到此生產技術,因此,如何在有效控管產品成本并增加附加價值,是提升產品競爭力的重要關鍵。
江西和宏電子介紹:
目前江西和宏電子是采用最先進的離子式化學蝕刻工藝,從原始的化學藥液,制程設備,工藝流程,檢測設備等完全自主研發,已經擁有多達上百篇的保護專利,外加資深的研發團隊,先進的自動化產線,齊全的檢測設備,穩定的產品品質,發達的銷售網絡以及完善的售后服務體系,深深獲得車載、手機、金融,工控等各領域大客戶的認同與肯定。和宏電子可以依據客戶的不同要求來定制不同的防眩效果,不僅可以滿足高階光澤度規格的AG產品(如車載Gloss 110~130)等特定產品的規格,而且可以服務于全系列AG產品的要求,同時可以很好的幫助客戶解決因高ppi帶來的sparkling問題。如需了解更多有關抗眩光玻璃制程技術,歡迎與江西和宏電子總經理李云聯系電話:13510762268。
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