CN113267925A - 一种具有多重防眩光功能的显示面板 - Google Patents

一种具有多重防眩光功能的显示面板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有多重防眩光功能的显示面板，包括基底及多层膜。基底为普通的硬质光学玻璃，多层膜由吸收膜和减散射膜构成。硬质光学玻璃基底的表面上制有粗糙的微结构，微结构的平均直径为9微米，平均深度为3微米。吸收膜为80Ni20Cr合金膜，其复数折射率为2.0－i3.45，厚度为4.7nm。减散射膜由二氧化钛膜和二氧化硅双层膜组成，二氧化钛膜的折射率为2.44，厚度为22.72nm；二氧化硅膜的折射率为1.46，厚度为92.24nm。多层膜在镀制过程中采用强离子束辅助轰击，束压为1000V，束流为1000mA。多层膜镀膜时的基底温度为280℃。这种多重防眩的显示面板能在强背景光下正常使用。

Description

一种具有多重防眩光功能的显示面板
技术领域
本发明涉及一种具有多重防眩光功能的显示面板，以有效消除强光背景下显示面板的眩光，提高显示面板的图像对比度和清晰度。技术领域主要属于薄膜光学范畴。
背景技术
当今，手机、相机、电脑、ATM机以及各种车载、机载的平显和导航仪器等显示系统都离不开显示面板，显示面板是实现人机信息交换的一种非常普遍而又极其重要的媒介。
遗憾的是，这些显示系统常常需要在诸如太阳光等强光背景下使用，此时必然会被刺眼的强光所困扰。周围背景的强光轻则降低显示面板上显示信息的对比度和清晰度，重则完全看不清显示面板上的显示内容；更为甚者，刺眼的强光使人的眼睛疲惫不堪，甚至使人眼受到损伤。这种眩目刺眼的背景强光常称其眩光(Glare)。这种眩光对使用像LCD之类的非自主发光的、低亮度的显示面板的影响尤为突出。这就是国内外研究机构和企业对眩光及其防眩课题十分关注的原因所在。
眩光产生的机理并不复杂，最本质的原因就是显示面板表面的反射光、漫反射光和散射光引起的。基于这种认识，目前市场上己衍生出一些产品，这些产品实际上都是直接对显示面板进行表面处理，具体可以归结为二类。第一类表面处理方法是使面板表面形成凹凸不平的粗糙微结构，使周围的强背景入射光产生散射而非直接反射进入眼睛，起到一定的防眩效果。为使用方便，这种粗糙微结构的表面处理虽可直接制作在玻璃或塑料基底表面，但市场上更多的是制作在塑料树脂薄膜表面，使用时可根据显示面板大小方便地进行裁剪，然后粘贴到面板表面即可。这种具有粗糙微结构的树脂薄膜目前基本上都用于建筑玻璃上，不但具有一定的防眩光(Anti-Glare)功能，而且具有均光、防窥视等效果。第二类表面处理方法是利用基于光学薄膜的干涉效应而使面板表面的反射降低到1％～1‰，这就是大家熟悉的减反射膜。表面反射率减少，眩光必然降低，因而亦具有较好的防眩效果。诚然，对显示面板进行表面处理还必须满足足够的牢固度条件，因为触摸屏在使用过程中常会因手指在显示面板上反复划动而造成表面处理层磨损，甚至难免造成被手指甲刮伤，从而影响正常的使用效果。
随着显示面板防眩要求的不断提高，在上述二种防眩方法中，无论采取何种方法，单一的防眩方法尚不能满足显示面板的实际使用要求，因此目前的发展趋势是同时采用多重防眩措施。考虑到彻底防眩并非轻而易举之事，故本发明提出了在同时采用上述二类防眩措施的基础上，进一步提出采用一种金属吸收膜来增加吸收背景强光的方法，使眩光进一步降低。这样，由于三重防眩措施共同贡献，可望产生极佳的防眩效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有多重防眩光功能的显示面板，以有效地抑制强光背景下显示面板的眩光，提高显示面板的图像对比度和清晰度，使防眩效果达到更佳。这对强光背景下使用的显示系统具有重要的实用价值。
本发明的构思如下。
现有技术已经提出了显示面板表面的粗糙微结构可使背景强光的反射变成散射，或提出在显示面板表面引入高效减反射膜，使背景强光的反射减小至接近于零。本发明认为，理解和分析这些方法、提出合理的结构参数，巧妙地采用多重防眩措施，对有效消除眩光是至关重要的。
具体的分析和构思描述如下。
第一，构建粗糙的微结构表面。
在普通的硬质光学玻璃表面采用磨砂、喷砂或刻蚀、模压等方法，都可构建表面粗糙的微结构。微结构的尺寸大小，主要取决于制备工艺，如对磨砂、喷砂而言，金刚砂的尺寸自然是至关重要的，所以可以通过调节金刚砂的粗细来获得不同尺寸的微结构。微结构的平均直径和平均深度可以借助于表面轮廓仪等设备测量得到，得到的微结构参数可以用来分析微结构的散射特性。
研究不同的微结构与光散射的关系是很重要的。表面微结构产生表面散射，描述表面散射常用两个非常重要的参数：表面均方根粗糙度σ和相关长度l。σ表示粗糙表面在垂直方向上偏离平均平面(或平均高度)的不规则程度，它在很大程度上表征粗糙表面的散射大小。σ越大，表面的起伏越大，则散射越大；σ越小，表面越光滑，则散射越小。虽然表面粗糙度也可用算术平均粗糙度来表征，但从统计学角度来讲，均方根粗糙度比算术平均值更有意义，故本发明拟采用均方根粗糙度。如图1和式(1)所示，因为均方根(rms,root meansquare)粗糙度σ是将每一个与平均平面的偏离值平方，然后将各平方值求和后平均再开平方，即
Figure BDA0003064995630000031
所以均方根粗糙度相对于平均表面偏离较大的点具有平方加权作用，因而均方根粗糙度要比算术平均粗糙度更大些，例如，若微结构的平均深度为2微米，且用正弦曲线近似模拟粗糙表面，则算术平均粗糙度为0.6微米，而均方根粗糙度σ为0.71微米。相关长度l表示粗糙表面在水平方向上不规则峰的平均间距，它不仅与散射大小有关，而且决定了散射光的角度分布。当l>>λ时，l越大，表示表面不规则峰越疏，散射光主要集中在反射光附近，易产生漫反射的情况，如图2(a)所示；随着l逐渐变小，表示不规则峰起伏变密，散射光会分布于较大的立体角内，易产生散射的情况，如图2(b)所示。
本发明借助于表面轮廓仪测得的微结构参数：微结构的平均直径取6～12微米，由图1和图2可知，即得到相关长度l＝6～12微米；微结构的平均深度取2～4微米，由图1和式(1)，若用正弦曲线近似模拟粗糙表面，则对应的均方根粗糙度为σ＝0.71～1.42微米。对于单个粗糙表面，若其特征可以用统计参数均方根粗糙度σ和相关长度l表示，则当光线垂直入射到粗糙表面上时，借助直观的标量理论，即可从克希霍夫衍射积分推导得到反射散射光SR为(透射散射光ST因对眩光影响很小，故本发明不作讨论)：
Figure BDA0003064995630000032
其中R0是该表面为理想光学表面而没有散射时的反射率。据式(2)得知，1).粗糙表面的散射与均方根粗糙度σ、相关长度l和波长λ的关系均为平方因子的影响；2).σ和l增大，散射增加，而波长λ增大，散射减小；3).相同的σ和l值，σ对散射的贡献要比l更大；4).在可见光区，计算得到亚微米级的σ和l便可开始获取全反射散射，但从微结构获取的稳定性和方便性考虑，更从后续的多层膜成膜性考虑，为既确保稳定的完全散射，又确保在粗糙表面上获得优质的连续多层膜，选择微米级的σ和l更为合理。基于上述认识，本发明取均方根粗糙度σ＝0.71～1.42微米和相关长度l＝6～12微米，将其代入式(2)计算，表面反射散射在可见区全波段上均产生完全散射，即反射光R0全部转变为反射散射光。
粗糙微结构玻璃表面能将反射变成散射，因而具有一定的防眩光效果，但是这会使玻璃表面的硬度和耐磨性降低，而且散射光依然很强，防眩效果尚不能满足要求，为此必须在微结构表面镀上多层膜，这一方面是为了保护脆弱的粗糙微结构表面，增加表面硬度和耐磨性，另一方面通过减反射原理来减少粗糙表面的散射光，从而进一步降低眩光。这里，需要指出的是，微结构表面的减反射膜由于此时其功能已演变成为减散射膜，因为微结构已将入射光转变为散射光，而不再是反射光，故本发明在下面统称微结构表面上的减反射膜为减散射膜。显而易见，微结构表面镀上多层膜后的散射分析要比单一界面复杂得多。根据各膜层界面之间粗糙度的相关性，可以有三种不同的计算模型：非相关的表面粗糙度模型、附加表面粗糙度模型和完全相关的表面粗糙度模型。为简单起见，本发明将通过选择合理的微结构表面粗糙度，并选择尽可能薄的膜厚、尽可能少的层数和尽可能致密的膜料及镀膜工艺，特别是采用强离子辅助和高基底温度，使薄膜生长时不产生额外的粗糙度，使之尽可能地符合完全相关的表面粗度模型，即每层膜的表面将完全拓扑复制基底微结构的粗糙度(如图3所示)，这样可望得到最低的散射。即多界面散射可近似地用单表面散射来表征。
第二，吸收膜和减散射膜。
本发明的多层膜包括吸收膜和减散射膜，并将依次镀于基底粗糙微结构的表面上。膜层的基本要求如下。
1.膜层与基底微结构、膜层与膜层之间必须有极强的附着力和牢固度。
根据附着机理,基底微结构和薄膜之间的附着力是由基底微结构和薄膜之间的健合力决定的,由于附着出现在两种材料表面，因此它不仅与基底微结构和薄膜各自的表面能S1和S2相关，而且与两种材料共同的界面能S12相关，附着能可表示为:Ead＝S1+S2–S12。基于这一认识，高表面能的两种材料表面附着力最大，因此为确保足够的附着力，基底采用硬质玻璃，加上表面凹凸不平的微结构可以大大增加薄膜的锚泊能，使S1增大，同时选用S2足够大的80Ni20Cr固溶强化型高温合金膜以及高温二氧化钛膜和二氧化硅膜作为本发明的硬膜材料；其次，为了减小S12，提出釆用高能离子辅助淀积和高基底温度淀积,这一方面可增加淀积分子的动能，另一方面也可增加基板表面和薄膜表面的活化能，从而增大表面附着能，为此，所有薄膜在镀制过程中采用强离子束辅助轰击，束压为900～1100V，优选1000V，束流为900～1100mA，优选1000mA，且基底温度为250～300℃，优选280℃，以确保各个界面具有足够强的附着力。
牢固度主要指膜层硬度，它取决于材料原子或分子间力的相互作用。硬度与抗磨损和润滑性直接相关。由于本发明的多层膜需要经受钢丝绒1000次以上的磨擦，故选择高硬度的薄膜材料和改进制备工艺非常重要。对本发明选用的镍铬合金膜、二氧化钛膜和二氧化硅膜，其努氏(或克氏)硬度分别约为7900N/mm2、8800N/mm2和7800N/mm2，与常用铝(Al)膜的努氏硬度1200N/mm2比，差不多增加了7倍左右，确保这些膜层的硬度满足要求。
2.引入金属吸收膜层减小眩光。
如图3所示，2为硬质光学玻璃基底，其中下表面1为显示图像信息的磷光层，上表面3为粗糙的微结构表面。然后在微结构表面上镀80Ni20Cr金属吸收膜层4，进而再镀两层介质减散射膜：二氧化钛膜5和二氧化硅膜6。可以看出，磷光层发出的信号光出射时通过金属吸收膜只有一次，而产生眩光的外来强背景光则要来回两次透过金属吸收膜。假定金属吸收膜的透射率为T，则信号光强由I0衰减至I0T，而眩光强度由IG衰减至IGT2，这样，眩光与信号光之比便由IG/I0减小至(IG/I0)T，因而眩光的减小取决于金属吸收膜层透射率的平方。假若金属吸收膜层的透射率为50％，则眩光可减少至1/4。本发明的80Ni20Cr合金膜在可见光中心波长550nm的复数折射率为2.0－i3.45(复数折射率表示该材料在该波长上是光吸收体，虚部3.45(i3.45)称消光系数，消光系数越大，吸收越强)，经优化其物理厚度为4.7nm，在可见光区420～680nm对应的平均透射率约为67％，如图4所示，故眩光可减少至45％。由图4还可以看出，金属吸收膜的透射率曲线在可见光区非常平坦，这为后续的减反射膜设计提供了极大的方便。
3.用介质减散射膜抑制反射散射眩光。
金属吸收膜的物理厚度虽然只有4.7nm，但它的表面反射散射却高达17.2％。这比未镀膜的硬质玻璃基底的表面反射散射3.5％～6％(分别对应于基底折射率1.45～1.65)大了许多，所以减散射膜是绝对不可缺失的，否则反射散射引起的眩光会大大增强。
介质减散射膜选择高折射率二氧化钛(TiO2)膜和低折射率二氧化硅(SiO2)膜作为硬膜材料，它们在中心波长550nm的折射率分别为2.44和1.46。这两种材料在硬膜材料中是最具代表性的，不仅折射率差最大，而且机械性能优良，包括硬度、抗磨性、应力和附着性。采用商用薄膜设计软件TFcal进行设计，设计原则是：选择尽可能薄的膜厚、尽可能少的层数和尽可能致密的薄膜，特别是借助于强离子辅助和高基底温度，使TiO2膜取得尽可能高的折射率。经过简单优化，最终得到两层介质减散射膜的膜厚为：高折射率TiO2膜的物理厚度为22.72nm，低折射率SiO2膜的物理厚度为92.24nm。
图5给出最终多层膜的反射散射特性曲线，由图5可得，在可见光区420～680nm，膜系的平均散射率为0.478％，能够满足实际使用要求。
4.确保多层膜每个界面的粗糙微结构拓扑到外表面。
本发明的上述构思，实际上已为实现多层膜各表面的粗糙度拓扑复制创造了条件。本发明提出：
1).硬质玻璃基底表面的微结构参数为：微结构的平均直径为6～12微米，得到相关长度l＝6～12微米；微结构的平均深度为2～4微米，若用正弦曲线近似模拟粗糙表面，则对应的均方根粗糙度σ＝0.71～1.42微米。从式(2)可以知道，均方根粗糙度σ和相关长度l从亚微米级直到数十微米，乃至数百微米都能产生可见光的散射，σ和l增大，散射增大，且σ对散射的贡献要比l更大。但由图2可知，σ和l增大，特别是当l>>λ时，易产生漫反射，这对消除眩光却是不利的。这是因为，本发明之所以要在玻璃基底表面构造粗糙的微结构，就是要让反射光完全转变成散射光，从而降低眩光，但当l远远大于波长时，由于表面趋于平坦化，形成漫反射而使反射又会增加，故本发明取相关长度l的上限为12微米。反之，若微结构太小，表面拓扑难度增大。薄膜是在真空中以分子或原子态淀积于粗糙表面上形成的，这犹如大自然下雪一样，若地面很小的凹凸不平，很快就会被雪复盖而趋于平坦化，故本发明不取亚微米级的相关长度l，而取l的下限为6微米。类似地，微结构的平均深度取值约为相关长度的1/3，这是因为微结构的平均深度取值太大，薄膜淀积时易产生阴影效应或遮挡效应而产生膜层不连续，故取微结构平均深度的上限为4微米，对应于均方根粗糙度σ＝1.42微米。反之，若微结构的平均深度取值太小，表面微结构又会趋于平坦化而使散射降低、反射增加，故取微结构平均深度的下限为2微米，对应于均方根粗糙度σ＝0.71微米。这就是微结构参数确定的依据，当然这需要同时配合实验验证。
2).为了确保玻璃基底表面的微结构能很好地拓扑复制到各个薄膜界面上，除了上述所说的合理选取微结构参数外，在薄膜设计过程中，无论是金属吸收膜还是介质减散射膜，都应该选取尽可能薄的膜厚和尽可能少的层数。对本发明的设计，总层数仅3层，总厚度仅119.66nm。相比本发明的微结构参数，微结构平均直径，即相关长度为6～12微米，若优选9微米，则总膜厚与相关长度之比是1.3％；微结构平均深度为2～4微米，若优选3微米，则总膜厚与平均深度之比是4％；或微结构均方根粗糙度为0.71～1.42微米，优选1.07微米，则总膜厚与均方根粗糙度之比是11％。显然，无论何种情况，膜厚占比都是非常低的，这将非常有益于表面微结构的拓扑复制。当然，另一方面，在膜层生长过程中，还必须有效地控制引入额外的附加粗糙度，获得致密的薄膜结构，为此，本发明提出采用强离子束辅助轰击：束压为900～1100V，优选1000V，束流为900～1100mA，优选1000mA；同时，基底温度必须加热到250～300℃，优选280℃。这样可望获得完全相关的多层膜表面微结构特征。
为实现上述目的，本发明所采取的具体技术方案是：
一种具有多重防眩光功能的显示面板，包括基底以及设置在基底上的多层膜。基底为普通的硬质光学玻璃，多层膜由依次设置在基底上的金属吸收膜和介质减散射膜构成。硬质光学玻璃的多层膜镀膜表面上制有粗糙的微结构(即硬质光学玻璃上紧贴所述多层膜一侧的表面上制有粗糙的微结构)。金属吸收膜为镍铬合金吸收膜，即80Ni20Cr固溶强化型高温合金膜；介质减散射膜依次由高折射率的二氧化钛膜和低折射率的二氧化硅双层膜组成或者由高折射率的二氧化钛膜和低折射率的氟化镁膜组成。
进一步地，硬质光学玻璃的折射率为1.45至1.65，在硬质光学玻璃多层膜镀膜表面上，微结构的平均直径为6～12微米，优选为9微米；微结构的平均深度为2～4微米，优选为3微米。
进一步地，多层膜的膜层总层数为3～5层，优选3层。
进一步地，80Ni20Cr镍铬合金膜在中心波长550nm的复数折射率为2.0－i3.45；80Ni20Cr镍铬合金膜的厚度为3～7nm，优选为4.7nm。
进一步地，所述的高折射率二氧化钛膜在中心波长550nm的折射率为2.44，低折射率的二氧化硅膜在中心波长550nm的折射率分别为1.46；
高折射率二氧化钛膜的厚度为20～28nm，低折射率二氧化硅膜或低折射率氟化镁膜的厚度为87～97nm。第一种优选方案中，高折射率二氧化钛膜的厚度为22.72nm，低折射率二氧化硅膜的厚度为92.24nm。第二种优选方案中，高折射率二氧化钛膜的厚度为25.79nm，低折射率氟化镁膜的厚度为94nm。
进一步地，多层膜(即镍铬合金吸收膜、二氧化钛膜和二氧化硅膜)在镀制过程中采用强离子束辅助轰击，离子束束压为900～1100V，优选1000V，束流为900～1100mA，优选1000mA。
进一步地，多层膜(即镍铬合金吸收膜、二氧化钛膜和二氧化硅膜)镀膜时的基底温度加热到250～300℃，优选280℃。
进一步地，光学玻璃基底镀膜表面上的粗糙微结构、金属吸收膜和介质减散射膜三重防眩功能共同作用使显示面板具有非常优良的防眩光效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
现有技术的显示面板基本上尚无采取有效的防眩措施，如果说有，那就是面板表面的减反射膜，因为这种减反射膜在光学器件中可以说无处不在。现有技术的显示面板更没有采取多重防眩措施，粗糙的微结构表面虽已广泛应用于建筑玻璃的防眩、均光和防窥视，但迄今尚未见用于手机、电脑、或各种车载、机载的平显和导航仪器等显示系统。而这些显示系统常会在太阳光等背景强光下使用，造成轻则降低面板显示信息的对比度和清晰度，重则完全看不清面板上的显示内容；更为甚者，刺眼的强光使人的眼睛疲惫不堪，甚至使人眼受到损伤。正因为这样，目前国外苹果、国内华为等公司率先把防眩技术引入手机、电脑等显示面板，这显然是一项具有前瞻性的显示面板的创新，必将使这些显示面板的使用环境适应性大大增强。
本发明认为，单独使用现有的任何一种防眩措施都得不到好的防眩效果，故本发明提出了同时采用多重防眩措施的技术方案。具体实施先把粗糙微结构表面和双层减散射膜有机地结合起来，其中，1).微结构的相关长度优选为9微米，微结构的平均深度优选为3微米，或微结构的均方根粗糙度优选为1.07微米；2).双层减散射膜为二氧化钛膜和二氧化硅膜，其膜厚分别优选为22.72nm和92.24nm。在此基础上，再进一步引入一种金属吸收膜80Ni20Cr来增加吸收背景强光，使眩光进一步降低。通过以上微结构、吸收膜和减散射膜三重防眩措施的共同贡献，可望产生极佳的防眩效果。在可见光区420～680nm，平均散射率可减小到0.478％。再加上吸收膜的平均透射率T＝67％，故眩光可进一步减少至T2＝45％，这就是说，最终引起眩光的散射光仅为0.478％×45％＝0.215％，防眩效果非常好。需要说明的是，吸收膜也会使信号光从1降至67％，但人眼并不一定能觉察，倘若觉得亮度不够，适当调亮亦很方便。但由于眩光很小，显示图像因对比度和清晰度增加而变得可视性、舒适感大大改善。
附图说明
图1是本发明基底表面的粗糙微结构及其参数的示意图。
图2是微结构的均方根粗糙度σ和相关长度l对散射分布的影响。
图3是多层膜表面微结构的拓扑复制及吸收膜防眩工作原理说明。
图4是本发明防眩多层膜
Figure BDA0003064995630000091
的透射率分光曲线。
图5是本发明防眩多层膜
Figure BDA0003064995630000092
的反射散射分光曲线。
图6是本发明防眩多层膜
Figure BDA0003064995630000093
的透射率分光曲线。
图7是本发明防眩多层膜
Figure BDA0003064995630000094
的反射散射分光曲线。
具体实施方式
图1是本发明基底表面的粗糙微结构及其参数的示意图。微结构参数可借助于表面轮廓仪测得。按相关长度的定义：它表示粗糙表面在水平方向上不规则峰的平均间距，故可知微结构的直径与相关长度是相等的；微结构的深度就是峰谷到峰底的高度，由图1，若表面粗糙度用算术平均值来表征，则算术平均粗糙度就是峰值离平均平面的高度。但从统计学角度来讲，均方根粗糙度比算术平均粗糙度更有意义，散射计算参数基本上都是采用均方根粗糙度，故本发明采用均方根粗糙度σ：
Figure BDA0003064995630000095
由于均方根粗糙度相对于平均表面偏离较大的点具有平方加权的作用，因而均方根粗糙度要比算术平均粗糙度更大些。根据均方根粗糙度σ和相关长度l，用前面式(2)容易评价计算反射散射。
图2是微结构的均方根粗糙度σ和相关长度l对散射分布的影响。均方根粗糙度σ与散射大小直接相关，而相关长度l不仅与散射大小相关，还与散射光的角度分布相关。考虑到散射与波长的关系，故当l>>λ时，散射光主要集中在反射光附近，产生漫反射，如图2(a)所示，这表示l相对于波长太大时，对完全散射是不利的；随着l逐渐减小，直到接近于λ量级时，散射光逐渐分布于较大的立体角内，产生散射，如图2(b)所示，但l相对于波长太小时，虽有利于完全散射，但却不利于后续的多层膜生长，故需兼顾具体情况进行优选。
图3是多层膜表面微结构的拓扑复制及吸收膜防眩工作原理说明。如图3所示，2为硬质光学玻璃基底，其中下表面1为显示图像信息的磷光层，上表面3为粗糙的微结构表面；然后在微结构表面3上镀80Ni20Cr金属吸收膜层4以及二氧化钛膜5和二氧化硅膜6双层介质减散射膜，7是最外面的微结构表面。本发明要求最外面的微结构表面7能完全拓扑复制玻璃基底上表面3的微结构，这样可使微结构的散射计算和评价简单化，用简单的单表面散射近似表征复杂多层膜的多表面散射。为此目的，必须确保基底表面的微结构能很好地拓扑复制到各个薄膜界面上，要做到这一点，除了合理选取基底表面的微结构参数外，还需确保多层膜的膜厚要尽可能薄、层数要尽可能少。对本发明的设计，选择基底表面的微结构参数为：微结构平均直径6～12微米，优选9微米，微结构平均深度2～4微米，优选3微米，也即微结构的相关长度为6～12微米，优选9微米，均方根粗糙度0.71～1.42微米，优选1.07微米。多层膜总层数为3层，总厚度为119.66nm。相比微结构参数，总厚度与相关长度之比是1.3％，与平均深度之比是4％，与均方根粗糙度之比是11％。显然，无论何种情况，膜厚相对于微结构参数的占比都非常低，这将非常有益于表面微结构的拓扑复制。此外，为了防止薄膜生长时引入额外的附加粗糙度，本发明提出采用强离子束辅助和高基底温度淀积。多重举措确保最终获得完全相关的多层膜表面微结构特征。
图3还简单说明了金属吸收膜防眩的工作原理。由图3可见，磷光层发出的信号光出射时通过金属吸收膜4只有一次，而外来强背景眩光则要来回两次透过金属吸收膜4。假定金属吸收膜的透射率为T，则信号光强由I0衰减至I0T，而眩光强度由IG衰减至IGT2，眩光的减小取决于金属吸收膜层透射率的平方。本发明的80Ni20Cr合金膜经优化其物理厚度为4.7nm，在可见光区420～680nm对应的平均透射率约为67％，故眩光可进一步减少至45％。
实施例一
作为实施例一，本发明的实施步骤如下：
1).在折射率1.52的普通硬质光学玻璃镀膜表面上制作粗糙的微结构，具体采取磨砂的办法，即利用金刚砂的尖硬颗粒对玻璃表面的微小破坏作用，使玻璃表面产生本发明所需的微结构。金刚砂的中国牌号为W10，得到微结构的参数为：微结构平均直径9微米，微结构平均深度3微米。用表面轮廓仪进行参数测试检验。
2).在微结构上镀镍铬合金80Ni20Cr吸收膜，本发明的80Ni20Cr合金膜的复数折射率如下表1所列，其优化的物理厚度为4.7nm，在可见光区420～680nm对应的平均透射率约为67％(如图4所示)，故眩光可减少至45％。由图4还可以看出，金属吸收膜的透射率曲线在可见光区非常平坦，这为后续的减反射膜设计提供了极大的方便。
表1
波长(λ)/nm 400 450 500 550 750
折射率n(λ) 1.75 1.85 1.9 2.0 2.51
消光系数k(λ) 3.0 3.05 3.3 3.45 3.45
3).金属吸收膜的物理厚度虽然只有4.7nm，但它的表面反射散射可高达17.2％，所以必须镀上介质减散射膜。介质减散射膜选择牢固稳定的高折射率二氧化钛(TiO2)膜和低折射率二氧化硅(SiO2)膜，它们在可见光区中心波长550nm的折射率分别为2.44和1.46。这两种材料是最具代表性的硬膜材料，不仅折射率差最大，而且机械硬度、抗磨性、应力和附着性都非常优良。经过薄膜设计软件TFcal设计，最终得到两层介质减散射膜的膜厚为：高折射率TiO2膜的物理厚度为22.72nm，低折射率SiO2膜的物理厚度为92.24nm。
实施例一的整个膜系结构列于表2。
表2
Figure BDA0003064995630000121
4).步骤2)和3)均采用电子束加热蒸发，薄膜淀积时均采用强离子束辅助轰击，离子束束压为900～1100V，优选1000V，束流为900～1100mA，优选1000mA，高基底温度加热到250～300℃，优选280℃。
5).最终多层膜的反射散射特性曲线如图5所示，在可见光区420～680nm，膜系的平均反射散射率为0.478％。再加上吸收膜的防眩效果，如图4所示的80Ni20Cr吸收膜的平均透射率T＝67％，故眩光可进一步减少至T2＝45％，这就是说，最终引起眩光的反射散射光仅为0.478％×45％＝0.215％。由于眩光很小，将使显示面板的图像对比度和清晰度大大增加，即使在太阳光等强光背景下，也不会被刺眼的强光所困扰。不仅如此，由于膜层均为硬膜，加上强离子辅助和高基底温度，实施例一能承受橡皮和钢丝绒擦拭，已具有实际应用价值。
实施例二
作为扩展推广应用的实施例二，如果对显示面板的牢固度要求可以适当降低，则减散射膜的低折射率膜可用氟化镁(MgF2)代替二氧化硅(SiO2)，由于MgF2在可见光区的折射率为1.38，比SiO2的折射率1.46更低，从而可望得到更低的反射散射。
实施例二的实施步骤基本上与实施例一相似。
1).与实施例一完全相同。
2).在微结构上镀镍铬合金80Ni20Cr吸收膜，80Ni20Cr合金膜的复数折射率亦与表1相同，其优化的物理厚度为6.06nm，在可见光区420～680nm对应的平均透射率约为48％(如图6所示)，故眩光可减少至23％。
3).介质减散射膜选择牢固的高折射率二氧化钛(TiO2)膜和较低折射率的氟化镁(MgF2)膜，它们在可见光区中心波长550nm的折射率分别为2.44和1.38。MgF2膜虽属软膜材料，但它与硬膜TiO2材料的配合很好，在强离子辅助和高基底温度下能获得接近于硬膜的牢固度。经薄膜设计软件TFcal设计，最终得到两层介质减散射膜的膜厚为：高折射率TiO2膜的物理厚度为25.79nm，低折射率MgF2膜的物理厚度为94.0nm。实施例二的整个膜系结构列于表3。
表3
Figure BDA0003064995630000131
4).步骤2)和3)中，80Ni20Cr和TiO2膜采用电子束加热蒸发，而MgF2膜采用坩埚加热蒸发，薄膜淀积时亦采用强离子束辅助轰击，离子束束压为900～1100V，优选1000V，束流为900～1100mA，优选1000mA。高基底温度加热到250～300℃，优选280℃。
5).最终多层膜的反射散射特性曲线如图7所示，在可见光区420～680nm，膜系的平均反射散射率为0.158％。加上吸收膜的防眩效果，如图6所示的80Ni20Cr吸收膜的平均透射率T＝48％，故眩光可进一步减少至T2＝23％，最终引起眩光的反射散射光仅为0.158％×23％＝0.036％。由于眩光更小，将使显示面板的图像对比度和清晰度更佳。在牢固度方面，实施例二仅略逊于实施例一，在某些场合同样具有实际应用价值。

Claims (9)

1.一种具有多重防眩光功能的显示面板，包括基底以及设置在所述基底上的多层膜，其特征在于，所述的基底为硬质光学玻璃，所述的多层膜由依次设置在所述基底上的吸收膜和减散射膜构成；
所述硬质光学玻璃的多层膜镀膜表面上设有粗糙的微结构；
所述的吸收膜为镍铬合金吸收膜；
所述的减散射膜依次由高折射率的二氧化钛膜和低折射率的二氧化硅膜组成或者由高折射率的二氧化钛膜和低折射率的氟化镁膜组成。
2.根据权利要求1所述的具有多重防眩光功能的显示面板，其特征在于，所述硬质光学玻璃的折射率为1.45至1.65。
3.根据权利要求1所述的具有多重防眩光功能的显示面板，其特征在于，所述粗糙的微结构的平均直径为6~12微米，所述粗糙的微结构的平均深度为2~4微米。
4.根据权利要求1所述的具有多重防眩光功能的显示面板，其特征在于，所述的多层膜的膜层总层数为3~5层。
5.根据权利要求1所述的具有多重防眩光功能的显示面板，其特征在于，所述的吸收膜为80Ni20Cr镍铬合金膜。
6.根据权利要求5所述的具有多重防眩光功能的显示面板，其特征在于，所述的80Ni20Cr镍铬合金膜的厚度为3~7nm。
7.根据权利要求1所述的具有多重防眩光功能的显示面板，其特征在于，高折射率二氧化钛膜的厚度为20~28nm，低折射率二氧化硅膜或低折射率氟化镁膜的厚度为87~97nm。
8.根据权利要求1所述的具有多重防眩光功能的显示面板，其特征在于，所述的镍铬合金吸收膜、二氧化钛膜和二氧化硅膜在镀制过程中采用强离子束辅助轰击，离子束束压为900~1100V，束流为900~1100mA。
9.根据权利要求8所述的具有多重防眩光功能的显示面板，其特征在于，所述的镍铬合金吸收膜、二氧化钛膜和二氧化硅膜镀膜时的基底温度加热到250~300℃。
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