抗眩及抗反射元件的制作方法

本发明是有关于一种光学元件，且特别是有关于一种抗眩及抗反射元件。

背景技术：

显示面板具有体积小、辐射低、省电等优点，因此已被广泛应用在日常生活中。随着显示面板的普及与信息的爆炸，现代人越来越常使用显示面板读取信息，而较少阅读传统纸张。然而，相较于传统纸张，显示面板易反射环境光，被反射的环境光易造成使用者的不适、无法长时间阅读。

为减少环境光的反射对使用者造成的不适，现行显示面板的显示面上多设有抗眩膜。一般而言，为避免模糊(blur)、白雾、碎亮点(sparkle)等状况，显示面板的显示面上通常不会设置高雾度(haze)的抗眩膜。即便为了改善白雾等状况，于具有雾度的抗眩膜上设置抗反射膜，此举不是降低了抗眩膜的抗眩效果，就是抗反射膜的抗反射效果不如预期及/或发生色偏现象。

技术实现要素：

本发明提供一种抗眩及抗反射元件，其抗眩及抗反射效果俱佳。

本发明的抗眩及抗反射元件包括基材及抗反射膜。基材包括多个微凸起。多个微凸起相连接以形成一粗糙面。粗糙面具有离显示面最远的第一点及离显示面最近的第二点。第一点与第二点在显示面的法线方向上的距离为hd，而1μm≦hd≦20μm。每一微凸起在显示面上的垂直投影具有第一轴向长度及第二轴向长度，1μm≦r1≦20μm，1μm≦r2≦20μm。抗反射膜配置于粗糙面上。抗反射膜在粗糙面的法线方向上具有厚度t，而t/hd≦0.1。

基于上述，在本发明的一实施例中，抗反射膜的厚度远小于粗糙面的凹陷深度，因而抗反射膜能共形地配置于粗糙面上。借此，配置于基材的粗糙面上的抗反射膜不易影响粗糙面的多个微凸起的漫射效果，而抗眩及抗反射元件兼具良好的抗眩及抗反射效果。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的抗眩及抗反射元件的剖面示意图。

图2为本发明一实施例的抗眩及抗反射元件的一个微凸起的立体示意图。

图3示出本发明的第一实施例及第二实施例的粗糙面的各角度θ与比例s％之间的关系。

图4为图3的代表第一实施例的粗糙面的曲线的局部放大示意图。

图5为图1的部分基材及部分抗反射膜的放大示意图。

图6示出本发明第一实施例及第二实施例的抗反射膜的反射频谱以及比较例的抗反射膜的反射频谱。

图7示出量测光源(例如：d65光源)的发光频谱。

图8示出人因配色函数x’、y’、z’。

其中，附图标记：

1：第一点

2：第二点

10：显示面板

10a：显示面

100：抗眩及抗反射元件

110：基材

112：微凸起

112a：子表面

112b：凹陷

114：粗糙面

114a：第一点

114b：第二点

120：抗反射膜

122、124：介电层

d：深度

hd：距离

l1：环境光的第一部分

l2：环境光的第二部分

l3：环境光的第三部分

p1：最低点

p2：顶点

r1：第一轴向长度

r2：第二轴向长度

t：厚度

x、y、z、n：方向

θ：角度

具体实施方式

图1为本发明一实施例的抗眩及抗反射元件的剖面示意图。请参照图1，显示面板10具有面向用户的显示面10a。显示面10a位于显示面板10的能显示画面的区域，即本领域所惯称的主动区(activearea，aa)。抗眩及抗反射元件100用以配置在显示面10a上，以漫射(diffuse)环境光及减少环境光被反射的量，进而提升用户观看显示面板10的舒适性。以显示介质的种类而言，在本实施例中，显示面板10可以是液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)；然而，本发明不限于此，在其他实施例中，显示面板10也可以是有机发光二极管显示器(organiclightemittingdiode，oled)、微型发光二极管显示器(micro-leddisplay)或其他适当型式的显示器。以可挠的程度而言，在本实施例中，显示面板10可以是硬质(rigid)显示器；然而，本发明不限于此，在其他实施例中，显示面板10也可以是软性(flexible)显示器。

图2为本发明一实施例的抗眩及抗反射元件的一个微凸起的立体示意图。为清楚说明起见，图1及图2示意性地绘示xyz直角坐标，其中方向x、y、z相垂直。请参照图1，抗眩及抗反射元件100包括配置于显示面10a上的基材110以及配置于基材110上的抗反射膜120。请参照图1及图2，基材110包括多个微凸起112。多个微凸起112相连接，以形成一粗糙面114。多个微凸起112(或者说，粗糙面114)包括多个子表面112a。举例而言，在本实施例中，每一子表面112a可视为通过微凸起112上的一点的切平面，而每一个微凸起112的表面可由斜率不同的多个切平面所组成。每一子表面112a的法线方向n与显示面10a的法线方向z夹有一角度θ。在本实施例中，多个微凸起112的多个子表面112a的多个法线方向n与显示面10a的法线方向z夹有多种角度θ。更进一步地说，在本实施例中，多个微凸起112的多个形状可以不同，及/或每一微凸起112的多个子表面112a的倾斜程度也可以不同，但本发明不以此为限。此外，在本实施例中，基材110可具有高雾度。举例而言，基材110的雾度(haze)可大于或等于70％，但本发明不以此为限。

s％为具有各角度θ的多个子表面112a的多个垂直投影面积的和与整个粗糙面114的垂直投影面积的比例。在本说明书中，垂直投影可定义如下：一平行光的传递方向垂直于显示面10a(即平行光的传递方向为-z方向)，利用所述平行光照射一整个构件，而所述构件在显示面10a上所形成的投影即为所述构件的垂直投影。图3示出本发明的第一实施例及第二实施例的粗糙面的各角度θ与比例s％之间的关系。图3所示的第一实施例及第二实施例的数据是由实际量测两样品所得。透过数据分析，第一实施例及第二实施例的角度θ与s的关系可表达如下式：

，其中e代表指数，0.0009≦a≦0.001，-14≦b≦-16.5，6.25≦c≦11.7，而16≦d≦31.5。

图4为图3的代表第一实施例的粗糙面的曲线的局部放大示意图。请参照图4，在第一实施例的粗糙面114中，前述定义的角度θ为θ的多个子表面112a的多个垂直投影面积的和为bθ；举例而言，θ为1±0.5度的多个子表面112a的多个垂直投影面积的和为b1^o，θ为2±0.5度的多个子表面112a的多个垂直投影面积的和为b2^o…)。在第一实施例的粗糙面114中，θ介于0度至10度的多个子表面112a的多个垂直投影面积的和为a1，而θ介于0度至10度的多个子表面112a的多个垂直投影面积的和a1与整个粗糙面114的垂直投影面积a的比例为a1/a，而在第一实施例的粗糙面114中，a1/a例如是11.249％。概括而言，在图3的第一实施例(及/或第二实施例)的粗糙面114中，θ介于0度至10度的多个子表面112a的多个垂直投影面积的和为a1，整个粗糙面114的垂直投影面积为a，而7.19％≦a1/a≦12.34％。

类似地，θ介于10度至20度的多个子表面112a的多个垂直投影面积的和为a2，整个粗糙面114的垂直投影面积为a，而10.75％≦a2/a≦19.56％；θ介于20度至30度的多个子表面112a的多个垂直投影面积的和为a3，整个粗糙面114的垂直投影面积为a，而6.92％≦a3/a≦28.49％；θ介于30度至40度的多个子表面112a的多个垂直投影面积的和为a4，整个粗糙面114的垂直投影面积为a，而1.88％≦a4/a≦30.35％；θ介于40度至50度的多个子表面112a的多个垂直投影面积的和为a5，整个粗糙面114的垂直投影面积为a，而0.227％≦a5/a≦24.61％；θ介于50度至60度的多个子表面112a的多个垂直投影面积的和为a6，整个粗糙面114的垂直投影面积为a，而0.0118％≦a6/a≦15.53％；θ介于60度至70度的多个子表面112a的多个垂直投影面积的和为a7，整个粗糙面114的垂直投影面积为a，而0.0002％≦a7/a≦7.73％；θ介于70度至80度的多个子表面112a的多个垂直投影面积和为a8，整个粗糙面114的垂直投影面积为a，而0％≦a8/a≦3.06％；θ介于80度至90度的多个子表面112a的垂直投影面积的和为a9，整个粗糙面114的垂直投影面积为a，而0％≦a9/a≦0.93％。

在本实施例中，基材110的粗糙面114的多个子表面112a以多种不同的角度θ倾斜，其中0°≦θ≦90°。特别是，大部分的子表面112a是以大角度倾斜。举例而言，在本实施例中，粗糙面114包括多个子表面112a，每一子表面112a的法线方向n与显示面10a的法线方向z夹有一角度θ，具有角度θ的多个子表面112a的多个垂直投影面积的和为bθ，粗糙面114的垂直投影面积为a；如图3所示(其中，角度θ在0°～1°所对应的异常高的s％系为因量测上的噪讯所致，角度θ在0°～1°所对应的异常高的s％可忽略不计)，在角度θ大于或等于0°且小于或等于90°的范围内，bθ/a(即s％)具有一最大值，所述最大值所对应的角度θ为θmax，而5°≦θmax≦35°。大部分的子表面112a的法线方向n与显示面10a的法线方向z的夹角θ落在10°～40°的范围，较佳的是，大部分的子表面112a的法线方向n与显示面10a的法线方向z的夹角θ落在15°～35°的范围(即15°≦θmax≦35°)，但本发明不限于此。从另一角度而言，θ的平均值为θavg，而5°≦θavg≦35°；较佳的是，15°≦θavg≦35°，但本发明不限于此。

请参照图1，基材110的粗糙面114具有离显示面10a最远的第一点114a(即最高点)以及离显示面10a最近的第二点114b(即最低点)，第一点114a与第二点114b在显示面10a的法线方向z上的距离为hd，而1μm≦hd≦20μm。请参照图1及图2，每一微凸起112在显示面10a(例如：xy平面)上的垂直投影具有第一轴向长度r1及第二轴向长度r2，1μm≦r1≦20μm，1μm≦r2≦20μm，其中第一轴向长度r1可指微凸起112的垂直投影的边缘上相隔最远的二个点所连成的一条第一轴(即r1标示处)的长度；第二轴(即r2标示处)与所述第一轴(即r1标示处)及法线方向z垂直，第二轴(即r2标示处)与微凸起112的垂直投影的边缘交于第一点1及第二点2，而第二轴向长度r2可指相隔最远的第一点1与第二点2之间的距离。在本实施例中，基材110是透明材料，例如：玻璃、光学压克力等，但本发明不限于此，在其他实施例中，基材110也可以是其他适当材料。

请参照图1，抗反射膜120配置于粗糙面114上。抗反射膜120在粗糙面114的法线方向n上具有厚度t。在本实施例中，上述的抗反射膜120的厚度t可定义如下：一个子表面112a的法线方向n与显示面10a的法线方向z所夹有角度θ，5°≦θ≦10°，而厚度t是指位于其角度θ介于5°至10°的所述一个子表面112a上的部分抗反射膜120在显示面10a的法线方向z上的厚度。值得注意的是，t/hd≦0.1。换言之，抗反射膜120的厚度t远小于粗糙面114的凹陷深度d，而抗反射膜120共形地(conformally)铺设在粗糙面114上。借此，配置于基材110的多个微凸起112上的抗反射膜120不易影响多个微凸起112的漫射效果，而抗眩及抗反射元件100能兼具良好的抗眩及抗反射效果。在本实施例中，相邻的多个微凸起112彼此连接，以定义出一凹陷112b；所述凹陷112b具有一最低点p1(即离显示面10a最近的一点)，定义出凹陷112b的多个微凸起112分别具有多个顶点，所述多个顶点中最低的一个顶点(即离显示面10a最近的一个顶点)为p2，顶点p2与凹陷112b的最低点p1在方向z上的距离为凹陷深度d。

图5为图1的部分基材110及部分抗反射膜120的放大示意图。请参照图5，在本实施例中，抗反射膜120包括相堆栈且折射率不同于基材110的至少一介电层，例如包括两层以上的介电层122、124，至少一介电层122及/或124的材质的折射率与基材110的材质的折射率相异。以包括两层的介电层122、124的抗反射膜120为例，入射至抗反射膜120的环境光的第一部分l1直接被介电层124的上表面反射而离开抗反射膜120，环境光的第二部分l2依序被介电层124的上表面折射向介电层122、被介电层122与介电层124的交界面反射向介电层124的上表面、且再度被介电层124的上表面折射而离开抗反射膜120，环境光的第三部分l3依序被介电层124的上表面折射向介电层122、被介电层122与介电层124的交界面折射向基材110、被基材110与介电层122的交界面反射向介电层122的上表面、且再度被介电层122与介电层124的交界面折射向介电层124的上表面，且再度被介电层124的上表面折射而离开抗反射膜120。借由适当地设计介电层122、124厚度及其折射率，离开抗反射膜120的环境光的第一部分l1、第二部分l2与第三部分l3可产生破坏性干涉。因此，环境光被抗反射膜120反射的量减少，而抗反射膜120具有抗反射效果。需说明的是，图1是以相堆栈的一层介电层122与一层介电层124为示例，但本发明不限于此，抗反射膜120的介电层的数量可视实际的需求而定，在其他实施例中，抗反射膜120也可包括交替堆栈的多层介电层122与多层介电层124。此外，在本实施例中，抗反射膜120的单一介电层122或单一介电层124的厚度可介于数nm至数百nm，而抗反射膜120的总厚度可介于数十nm至数百nm，但本发明不以此为限。

图6示出本发明第一实施例及第二实施例的抗反射膜的反射频谱以及比较例的抗反射膜的反射频谱。图6的所有反射频谱是在显示面10a的法线方向z上所测得。举例而言，比较例的抗反射膜包括沿z方向依序堆栈的第一个第一介电层(例如：厚度为13.92nm的tio2)、第一个第二介电层(例如：厚度为35.08nm的sio2)、第二个第一介电层(例如：厚度为121.73nm的tio2)及第二个第二介电层(例如：厚度为92.18nm的sio2)；第一实施例的抗反射膜包括沿z方向依序堆栈的第一个第一介电层(例如：厚度为13.65nm的tio2)、第一个第二介电层(例如：厚度为35.75nm的sio2)、第二个第一介电层(例如：厚度为120.66nm的tio2)及第二个第二介电层(例如：厚度为92.7nm的sio2)；第二实施例的抗反射膜包括沿z方向依序堆栈的第一个第一介电层(例如：厚度为13.2nm的tio2)、第一个第二介电层(例如：厚度为35.15nm的sio2)、第二个第一介电层(例如：厚度为116.16nm的tio2)及第二个第二介电层(例如：厚度为93.06nm的sio2)。简言之，第一实施例及第二实施例的抗反射膜的总厚度大于比较例的抗反射膜的总厚度，第一实施例及第二实施例的抗反射膜的第一介电层的厚度小于比较例的抗反射膜的第一介电层的厚度，第一实施例及第二实施例的抗反射膜的第二介电层的厚度大于比较例的抗反射膜的第一介电层的厚度，但本发明不以此为限。

请参照图6，比较例的抗反射膜在显示面10a的法线方向z上对蓝光(例如：波长在400nm～500nm的光)、绿光(例如：波长在500nm～600nm的光)及红光(例如：波长在600nm～700nm的光)的反射率大致上相近。本发明的第一实施例的抗反射膜120在显示面10a的法线方向z上对蓝光(特别是，波长在450nm～500nm的光)的反射率显著得大于对绿光及红光的反射率。更进一步地说，本发明的第一实施例的抗反射膜120在显示面10a的法线方向z上对绿光(特别是，波长在500nm～600nm的光)的反射率可大于或等于对红光(特别是，波长在600nm～650nm的光)的反射率。类似地，本发明的第二实施例的抗反射膜120在显示面10a的法线方向z上对蓝光(特别是，波长在450nm～500nm的光)的反射率显著得大于对绿光及红光的反射率。本发明的第二实施例的抗反射膜120在显示面10a的法线方向z上对绿光(特别是，波长在500nm～600nm的光)的反射率可大于或等于对红光(特别是，波长在600nm～650nm的光)。

图7示出量测光源(例如：d65光源)的发光频谱。图8示出人因配色函数x’、y’、z’。举例而言，在本实施例中，上述的抗反射膜120在显示面10a的法线方向z上对红光、绿光及蓝光的反射率yr、yg及yb可各自以下列公式(1)、(2)及(3)表示：

其中量测光源例如但不限于d65光源。

此外，在比较例的抗反射膜、第一实施例及第二实施例的抗反射膜设置在相同的粗糙面114(例如：粗糙面114的多个子表面112a的角度θ大部分在20°至30°)的情况下，对整个可见光波长范围及人眼而言，比较例的抗反射膜的反射率为0.21％，第一实施例的抗反射膜的反射率为0.17％，第二实施例的抗反射膜的反射率为0.14％。换言之，相较于比较例的抗反射膜，第一实施例的抗反射膜能减少19％的反射光，第二实施例的抗反射膜能减少33.3％的反射光，第一、二实施例的抗反射膜的抗反射效果佳。

值得注意的是，在本发明一实施例中，若在光谱仪的光轴平行于显示面10a的法线方向z的情况下，量测抗反射膜120的反射频谱，则所述光谱仪所量测到的抗反射膜120在法线方向z上的反射频谱可偏蓝；换言之，若一环境光沿着-z方向入射到大致上平行于显示面10a的子表面112a，位于平行子表面112a上的部分抗反射膜120在任意方向上的反射频谱可偏蓝。铺设于平行显示面10a的子表面112a的抗反射膜120也同样地铺设在倾斜的子表面112a上，此时，若一环境光沿着-z方向入射至倾斜的子表面112a，由于所述环境光在各介电层122、124形成的反射光在抗反射膜120中的传递路径差较短，因此铺设在倾斜子表面112a上的部分抗反射膜120在任意方向上对蓝光、绿光及红光的反射率大致上可相近。在本实施例中，由于抗反射膜120的大部分面积是分布在倾斜的子表面112a上，因此，整体而言，抗反射膜120在任意方向上对蓝光、绿光及红光的反射率大致上可相近，而肉眼不易察觉抗眩及抗反射元件100有色偏现象。

综上所述，本发明一实施例的抗眩及抗反射元件包括基材以及抗反射膜。基材包括多个微凸起，其中多个微凸起相连接以形成粗糙面。抗反射膜共形地配置于粗糙面上。借此，配置于基材的多个微凸起上的抗反射膜不易影响多个微凸起的漫射效果，而抗眩及抗反射元件兼具良好的抗眩及抗反射效果。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。