TWI556002B - 抗反射結構及電子裝置 - Google Patents

抗反射結構及電子裝置 Download PDF

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TWI556002B
TWI556002B TW103126733A TW103126733A TWI556002B TW I556002 B TWI556002 B TW I556002B TW 103126733 A TW103126733 A TW 103126733A TW 103126733 A TW103126733 A TW 103126733A TW I556002 B TWI556002 B TW I556002B
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陳柏元
李昀軒
周家筠
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Description

抗反射結構及電子裝置
本發明係關於一種光學結構，且特別是關於一種抗反射結構，其適用於如顯示器及太陽能電池等多種電子裝置之應用，藉以提供抗反射(anti-reflection)與抗污(anti-smudge)等功能。
當於明亮的環境光環境下使用如行動電話之電子裝置時，於螢幕之環境光的反射情形具有極大的破壞性，進而使得使用者難以閱讀螢幕上的內容。除了上述情形外，環境光的反射可以發生在許多其他之電子裝置的受光表面，例如是電視、顯示器或太陽能電池等其他電子裝置之表面處，進而造成了使用者的不方便閱讀情形或更為劣化電子裝置之電性操作表現。
因此，於傳統技術中，一般採用了抗反射塗層(anti-reflection coating)技術以解決上述之環境光的反射問題。抗反射塗層技術通常係於一真空腔室之內塗佈一層或一層以上之抗反射薄膜塗層於一透光基板的表面上，以藉之減少光反射的破壞性干擾情形。然而，由於抗反射塗層通常形成於接觸外界環境之一基板表面上，因此抗反射塗層通常具有較差之機械特性，故於長時間的使用後，容易受到環境中的髒污以及使用者的操作的影響，而造成抗反射塗層的毀損與汙損等不良情形而影響了整體裝置之使用壽命。因此，便需要機械強度較強且抗髒汙之一種抗反 射結構。
依據一實施例，本發明提供了一種抗反射結構，包括：一基板，包括一平坦部以及設置於該平坦部上之一凸出部，其中該凸出部與該平坦部係為一體成形的；以及一塗層，設置於該基板上，順應地覆蓋該凸出部與該平坦部。
依據又一實施例，本發明提供了一種電子裝置，包括：一第一基板；一第二基板，設置於該第一基板上；以及一液晶層、一觸碰感測層或一光電轉換元件，設置於該第一基板與該第二基板之間，其中該第二基板包括前述之該抗反射結構。
為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附的圖式，作詳細說明如下。
100‧‧‧基板
100’‧‧‧基板
100a‧‧‧平坦部
100b‧‧‧凸出部
101a‧‧‧第一凸出部
101b‧‧‧第二凸出部
101c‧‧‧第三凸出部
102‧‧‧球體
104‧‧‧蝕刻製程
106‧‧‧塗層
200、300、400、500‧‧‧電子裝置
210‧‧‧第一基板
220‧‧‧液晶層
230‧‧‧彩色濾光層
240‧‧‧第二基板
310‧‧‧第一基板
320‧‧‧液晶層
330‧‧‧觸控元件
340‧‧‧彩色濾光層
350‧‧‧第三基板
360‧‧‧第二基板
380‧‧‧空間
402‧‧‧第二基板
404‧‧‧透明導電層
406‧‧‧p型非晶矽層
408‧‧‧本徵非晶矽層
410‧‧‧n型非晶矽層
412‧‧‧電極層
414‧‧‧第一基板
450‧‧‧光電轉換元件
502‧‧‧第一基板
504‧‧‧觸碰感測層
506‧‧‧第二基板
D1‧‧‧直徑/寬度
D2‧‧‧直徑/寬度
D3‧‧‧直徑/寬度
H1‧‧‧高度
H2‧‧‧高度
H3‧‧‧高度
第1-4圖為一系列剖面示意圖，顯示了依據本發明之一實施例之一種抗反射結構之製造方法。
第5圖為一剖面示意圖，顯示了依據本發明之另一實施例之一種抗反射結構。
第6圖為一剖面示意圖，顯示了依據本發明之又一實施例之一種抗反射結構。
第7圖為一剖面示意圖，顯示了依據本發明之一實施例之一種電子裝置，其應用了如第4圖內所示之抗反射結構。
第8圖為一剖面示意圖，顯示了依據本發明之另一實施例 之一種電子裝置，其應用了如第4圖內所示之抗反射結構。
第9圖為一剖面示意圖，顯示了依據本發明之又一實施例之一種電子裝置，其應用了如第4圖內所示之抗反射結構。
第10圖為一剖面示意圖，顯示了依據本發明之另一實施例之一種電子裝置，其應用了如第4圖內所示之抗反射結構。
請參照第1-4圖之一系列剖面示意圖，以顯示了依據本發明之一實施例之一種抗反射結構之製造方法。
請參照第1圖，首先提供一基板100，其可包括如玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚醯亞胺(Polyimide，PI)等透光材料。接著採用LB塗佈(Langmuir-Blodgett coating，LB coating)、LS塗佈(Langmuir-Schaefer coating，LS coating)、浸沾式塗佈(Dip Coating)、自組裝單層膜(self-assembly monolayers,SAMs)等之方法，本發明方法不在此限，於基板100之表面上設置具有相同直徑D1之數個球體102。如第1圖所示，此些球體102之直徑D1可介於如200奈米-400奈米，且可包括如聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚氯乙烯(polyvinylchloride，PVC)、二氧化矽(SiO2)等材質，而形成於基板100上之此些球體102之間係緊密地相鄰，故於此些球體102之間並不具有任何間距。
接著，請參照第2圖，針對第1圖所示結構施行一蝕刻製程104。蝕刻製程104例如為電漿蝕刻之一乾蝕刻製程，且蝕刻製程104內所使用之蝕刻化學品(未顯示)可視所採用之球 體102之材質而調整。於一實施例中，當球體102之材質為聚苯乙烯時，蝕刻製程104可為採用如氟甲烷(CHF3)或四氟化碳(CF4)之一蝕刻化學品。於蝕刻製程104之施行過程中，蝕刻化學品除了可穿透此些球體102之間的縫隙而非等向性地蝕刻了位於球體102下方之基板100之數個部分外，亦同時非等向性地蝕刻去除了球體102之部分。
請參照第3圖，於第2圖所示蝕刻製程104之後，施行另一蝕刻製程(未顯示)，例如為一濕蝕刻製程，以去除於蝕刻製程104施行後殘留基板100上之球體102之部分(未顯示)並潔淨基板100。於一實施例中，當球體102之材質為聚苯乙烯時，可採用如硫酸與雙氧水等蝕刻化學品以去除殘留基板100上之球體102之部分(未顯示)並潔淨基板100。
如第3圖所示，基板100於經歷上述蝕刻製程之後形成一基板100’，於其表面上便形成有一凸出部100b以及位於此些凸出部100b下方之一平坦部100a，其中凸出部100b包含複數個第一凸出部101a，凸出部100b以及位於凸出部100b下方之平坦部100a係由相同之透光材料所形成且為一體成型的。而此些第一凸出部101a可具有大體相似於球體102之部分表面之半球狀或類半球狀之剖面輪廓，且具有相似於球體102之直徑D1介於195~400奈米之一寬度(亦顯示為D1)以及介於50~250奈米之一高度H1。值得注意的是，此些第一凸出部101a為緊密且相鄰地排列，且此些第一凸出部101a之間並未形成有任何間距。
請參照第4圖，接著於如第3圖所示結構上形成一塗層106，其中此塗層106為一抗污層(anti-smudge layer)。於一 實施例中，塗層106可包括如全氟聚醚(Per-Fluorinated Poly Ethers,PFPE)、氟烷、鹵化烷等材質，且可採用如浸沾式塗佈(Dip Coating)、噴射塗佈(Spray Coating)、蒸氣法(Evaporation)之成膜方法而順應地形成於第3圖所示之基板100’的凸出部100b與平坦部100a之露出表面之上。另外，塗層106可具有介於1奈米~100奈米之一厚度。
因此，如第1-4圖所示，依據本案之一實施例之抗反射結構之製作便大體完成了。第4圖顯示了依據本發明之一實施例之抗反射結構，其中形成於包括透光材質之基板100’上之相鄰複數個第一凸出部101a組成並形成了相似於一蛾眼結構(moth-eye structure)之抗反射結構，因而可使其具有於可見光波段中之抑制反射光的光學表現，且其於可見光波長範圍(400nm-800nm)內可具有不大於0.65%之反射率(reflectivity)之表現。
另外，於第4圖所示之抗反射結構中，藉由塗層106的設置，其表面對於水與正己烷(n-hexane)等液體可分別表現出大於110°及大於55°之接觸角(contact angle)表現，因而具有符合抗污與自潔等特性。
再者，由於第4圖顯示之抗反射結構中，基板100’之凸出部100b與平坦部100a係由相同材質所一體成型的，因此凸出部100b與平坦部100a之間的結合情形與機械特性極為良好，且優於由透光基板與形成於透光基板上之不同材質的抗反射塗層所組成之傳統抗反射結構之機械特性，因而具有抗磨損及耐磨耗等特性。
請參照第5圖之一剖面示意圖，顯示了依據本發明之另一實施例之一抗反射結構。而第5圖所示之抗反射結構係由修改如第4圖所示抗反射結構所得到，且基於簡化目的，於下文中僅解說第4-5圖所示抗反射結構之間的差異處。
如第5圖所示，抗反射結構內之基板100’之平坦部100a上設置抗反射結構內之凸出部100b，其中凸出部100b包含複數個第一凸出部101a以及複數個第二凸出部101b，其中此些第二凸出部101b具有大於此些第一凸出部101a一高度H2與一寬度D2。而此些第二凸出部101b的製作係於如第1-4圖之製造方法中，採用混合有兩種不同尺寸之數個球體102所達成，且此些球體102內包括數個介於195-400奈米之直徑D1的第一種球體(未顯示)，以及數個介於280-400奈米之直徑D2之第二種球體(未顯示)，並藉由重複第2-4圖之製造方法而得到第5圖所示之抗反射結構。此些第一凸出部101a可具有大體相似於第一種球體(未顯示)之部分表面之半球狀或類半球狀之剖面輪廓，且具有相似於第一種球體(未顯示)之介於195~400奈米之一寬度(亦顯示為D1)以及介於50~250奈米之一高度H1，而此些第二凸出部101b可具有大體相似於第二種球體(未顯示)之部分表面之半球狀或類半球狀之剖面輪廓，且具有相似於第二種球體(未顯示)之介於280~400奈米之一寬度(亦顯示為D2)以及介於50~250奈米之一高度H2。值得注意的是，此些第一凸出部101a與第二突出部101b為緊密且相鄰地排列，且此些第一凸出部101a與第二突出部101b之間並未形成有任何間距。
於一實施例中，如第5圖所示該抗反射結構內所使 用此些第一種球體數量佔總量的0.1%~99%，以及此些第二種球體數量佔總量的0.1%~99%，以使得所形成之抗反射結構內之此些第一凸出部101a佔總面積比例的0.1%~99.9%，以及此些第二凸出部101b佔總面積比例的0.1%~99.9%。
請參照第6圖之一剖面示意圖，顯示了依據本發明之另一實施例之一抗反射結構。而第6圖所示之抗反射結構係由修改如第4圖所示抗反射結構所得到，且基於簡化目的，於下文中僅解說第4、6圖所示抗反射結構之間的差異處。
如第6圖所示，抗反射結構內之基板100’之平坦部100a上設置抗反射結構之凸出部100b，其中凸出部100b包含複數個第一凸出部101a、複數個第二凸出部101b以及複數個第三凸出部101c，其中此些第三凸出部101c具有大於此些第一凸出部101a與此些第二凸出部101b之高度H3與寬度D3，而此些第二凸出部101b具有大於此些第一凸出部101a之高度H2與寬度D2。此些凸出部101a-c的製作係於如第1-4圖之製造方法中，採用混合有三種不同尺寸之多個球體102所達成，其中此些球體102內包括數個介於195奈米-245奈米之直徑D1的第一種球體(未顯示)、數個介於280奈米-330奈米之直徑D2的第二種球體(未顯示)，以及數個介於350奈米-400奈米之直徑D3之第三種球體(未顯示)，並藉由重複第2-4圖之製造方法而得到第6圖所示之抗反射結構。此些第一凸出部101a可具有大體相似於第一種球體(未顯示)之部分表面之半球狀或類半球狀之剖面輪廓，且具有相似於第一種球體(未顯示)之介於195~245奈米之一寬度(亦顯示為D1)以及介於50~250奈米之一高度H1，而此些第二凸出部101b可具 有大體相似於第二種球體(未顯示)之部分表面之半球狀或類半球狀之剖面輪廓，且具有相似於第二種球體(未顯示)之介於280~330奈米之一寬度(亦顯示為D2)以及介於50~250奈米之一高度H2，而此些第三凸出部101c可具有大體相似於第三種球體(未顯示)之部分表面之半球狀或類半球狀之剖面輪廓，且具有相似於第三種球體(未顯示)之介於350~400奈米之一寬度(亦顯示為D3)以及介於50~250奈米之一高度H3。值得注意的是，此些第一凸出部101a、第二突出部101b與第三突出部101c為緊密且相鄰地排列，且此些第一凸出部101a、第二突出部101b與第三突出部101c之間並未形成有任何間距。於一實施例中，如第6圖所示抗反射結構內所使用之此些第一種球體數量佔總量的60%~98%、此些第二種球體數量佔總量的1%~20%，以及此些第三種球體數量佔總量的1%~20%，以形成該抗反射結構之此些第一凸出部101a佔總面積比例的60%~98%，此些第二凸出部101b佔總面積比例的1%~20%，以及此些第三凸出部101c佔總面積比例的1%~20%。
相似地，如第5-6圖所示之抗反射結構亦具有如第4圖所示之抗反射結構的低反射率、抗污與自潔特性、以及優於形成於透光基板上且包括不同於透光基板之不同材質之抗反射塗層之傳統抗反射結構之機械特性等表現。
請參照第7圖為一剖面示意圖，顯示了依據本發明之一實施例之一種電子裝置200，其內應用了如第4圖內所示之抗反射結構。
如第7圖所示，此電子裝置200適用於如顯示裝置之應用，其包括：一第一基板210；一第二基板240；設置於第一 基板210與第二基板240之間之一液晶層220；以及設置於第二基板240之鄰近於液晶層220之表面上之一彩色濾光層230。於本實施例中，第二基板240可為接觸外界環境之一透光基板，且其可具有如第4圖所示之抗反射結構，藉以使得此電子裝置200亦具有如第4圖所示之抗反射結構的低反射率、抗污與自潔特性、以及優於形成於透光基板上且包括不同於透光基板之不同材質之抗反射塗層之傳統抗反射結構之機械特性等表現。在此，基於簡化目的，並不詳細描述第二基板240內之構件，其實施情形如第4圖所示，而電子裝置200內之其他構件之實施情形則可採用傳統液晶顯示裝置之實施情形，故在此不再詳述其實施情形。
第8圖為一剖面示意圖，顯示了依據本發明之另一實施例之一種電子裝置300，其內應用了如第4圖內所示之抗反射結構。
如第8圖所示，此電子結構300適用於如觸控型顯示裝置之應用，其包括：一第一基板310；一第二基板360；設置於第一基板310與第二基板360之間之一第三基板350；設置於第一基板310與第三基板350之間之一液晶層320；設置於第一基板310之鄰近於液晶層320之表面上之數個觸控元件330；以及設置於第三基板350之鄰近於液晶層320之表面上之一彩色濾光層340。而於第二基板360與第三基板350之間之一空間380處則為空氣(air)或光學膠所填入，藉以分隔第二基板360與第三基板350。於本實施例中，第二基板360可為接觸外界環境之一透光基板，且其可具有如第4圖所示之抗反射結構，藉以使得電子裝置300亦具有如第4圖所示之抗反射結構的低反射率、抗污 與自潔特性、以及優於形成於透光基板上且包括不同於透光基板之不同材質之抗反射塗層之傳統抗反射結構之機械特性等表現。在此，基於簡化目的，並不詳細描述第三基板360內之其他構件，其實施情形可如第4圖所示，而電子裝置300內之其他構件之實施情形則可採用傳統觸控型液晶顯示裝置之實施情形，故在此不再詳述其實施情形。
第9圖為一剖面示意圖，顯示了依據本發明之又一實施例之一種電子裝置400，其內應用了如第4圖內所示之抗反射結構。
如第9圖所示，此電子裝置400適用於如太陽能電池裝置之應用，其包括：一第一基板414；一第二基板402；設置於第一基板414上且位於第一基板414與第二基板402之間之一電極層412、一光電轉換元件450與一透明導電層404。於一實施例中，光電轉換元件450為包括依序堆疊設置於電極層412上一n型非晶矽層410、一本徵(intrinsic)非晶矽層408與一p型非晶矽層406等構件。於本實施例中，第二基板402可為接觸外界環境之一透光基板，且其具有如第4圖所示之抗反射結構，藉以使得電子裝置400亦具有如第4圖所示之抗反射結構的低反射率、抗污與自潔特性、以及優於形成於透光基板上且包括不同於透光基板之不同材質之抗反射塗層之傳統抗反射結構之機械特性等表現。在此，基於簡化目的，並不詳細描述第二基板402內之其他構件，其實施情形可如第4圖所示，電子裝置400內之其他構件之實施情形則可採用傳統太陽能電池裝置之實施情形，故在此不再詳述其實施情形。
第10圖為一剖面示意圖，顯示了依據本發明之又一實施例之一種電子裝置500，其內應用了如第4圖內所示之抗反射結構。
如第10圖所示，此電子裝置500適用於如觸控模組之應用，其包括：一第一基板502；一第二基板506；設置於第一基板502上且位於第一基板502與第二基板506之間之一觸碰感測(touch sensing)層504。於本實施例中，第二基板506可為接觸外界環境之一透光基板，且其具有如第4圖所示之抗反射結構，藉以使得電子裝置500亦具有如第4圖所示之抗反射結構的低反射率、抗污與自潔特性、以及優於形成於透光基板上且包括不同於透光基板之不同材質之抗反射塗層之傳統抗反射結構之機械特性等表現。在此，基於簡化目的，並不詳細描述第二基板506內之其他構件，其實施情形可如第4圖所示，電子裝置500內之其他構件之實施情形則可採用傳統觸控裝置之實施情形，故在此不再詳述其實施情形。
如第7-10圖所示之電子裝置200、300、400、500中所應用之抗反射結構並非以第4圖內所示之抗反射結構為限，於其他實施例中，其亦可包括如第5-6圖所示抗反射結構。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100’‧‧‧基板
100a‧‧‧平坦部
100b‧‧‧凸出部
101a‧‧‧第一凸出部
106‧‧‧塗層
D1‧‧‧寬度
H1‧‧‧高度

Claims (10)

  1. 一種抗反射結構，包括：一基板，具有一平坦部以及設置於該平坦部上之一凸出部，其中該凸出部與該平坦部係為一體成形的；以及一塗層，設置於該基板上，並順應性地覆蓋該凸出部與該平坦部令該抗反射結構具有類似該凸出部輪廓的一表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之抗反射結構，其中該凸出部具有半球狀或類半球狀之剖面輪廓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之抗反射結構，其中該凸出部包含複數個第一凸出部，且該些第一凸出部具有相同之一寬度與一高度。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之抗反射結構，其中該凸出部包含至少兩種相異之凸出部。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之抗反射結構，其中該凸出部包含複數個第一凸出部以及複數個第二凸出部，其中該些第一凸出部具有約介於195~400奈米之寬度及約介於50~250奈米之高度，該些第二凸出部具有約介於280~400奈米之寬度及介於50~250奈米之高度。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之抗反射結構，其中該些凸出部包含複數個第一凸出部、複數個第二凸出部以及複數個第三凸出部，其中該些第一凸出部具有約介於195~245奈米之寬度及介於50~250奈米之高度，該些第二凸出部具有約介於280~330奈米之 寬度及介於50~250奈米之高度，以及該些第三凸出部具有約介於350~400奈米之寬度及介於50~250奈米之高度。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之抗反射結構，其中該些第一凸出部佔總面積比例的60%~98%，該些第二凸出部佔總面積比例的1%~20%，以及該第三部分佔總面積比例的1%~20%。
  8. 一種顯示裝置，包括：一第一基板；一第二基板，設置於該第一基板上；以及一液晶層，設置於該第一基板與該第二基板之間，其中該第二基板包括如申請專利範圍第1項所述之該抗反射結構。
  9. 一種觸控裝置，包括：一第一基板；一第二基板，設置於該第一基板上；以及一觸碰感測層，設置於該第一基板與該第二基板之間，其中該第二基板包括如申請專利範圍第1項所述之該抗反射結構。
  10. 一種太陽能電池裝置，包括：一第一基板；一第二基板，設置於該第一基板上；以及一光電轉換元件，設置於該第一基板與該第二基板之間，其中該第二基板包括如申請專利範圍第1項所述之該抗反射結構。
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