抗反射薄膜 AR Coating、AG Coating - 股票
By Hedwig
at 2013-02-11T23:13
at 2013-02-11T23:13
Table of Contents
在大太陽底下用平板電腦、晴天時在家看電視沒拉窗簾,陽光都會在面板上反射,讓你看
不清楚。為了解決這個問題,面板廠和玻璃廠想出了很多方法。
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用破壞性干射來抗反射:
http://www.nidek-intl.com/coating/images/about_ar.gif
把表面霧化讓眩光散射,讓反射不會刺眼:
http://ppt.cc/GWIS
但是這兩個方法各有缺點。
用破壞性干射來抗反射,一層抗反射膜只能破壞特定波長的光及與它波長相近的光。舉例
來說,人眼的可見光可粗分成「紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫」,如果是針對綠光的抗反
射膜,那只對黃、綠、藍的抗反射效果較好。這種面板還是會反射大量的紅光和紫光。
當然,可以鍍好幾層抗反射膜來破壞各種不同波長的反射光,但是這樣製程複雜且昂貴,
而且還是沒辦法平均削弱各種顏色的光。你可以拿顆有多層抗反射膜的照像機鏡頭,把它
拿到陽光下,看看是否仍會反射出紅光或紫光。
把表面霧化讓眩光散射,有一個很直接的缺點,那就是面板表面看起來會霧霧的。
http://image.funmakr.com/files/media/p/1/0/5/0/4/0/1/p1050401.jpg
============================================================================
要如何兼顧抗反射和玻璃表面的質感呢?
蛾說:「讓光不會反射不就好了!看看我的眼睛吧,光幾乎無法從我的眼睛反射喔~」
http://photocdn.sohu.com/20080226/Img255361589.jpg
因為蛾眼表面那些略小於光的波長的凸起物,可以讓反射現象消失,並且不會造成散射。
夏普參考蛾眼,做出了抗反射鍍膜,並申請了專利。
http://finance.people.com.cn/BIG5/n/2012/1031/c349964-19447651.html
新聞(這篇新聞資料蠻豐富的,且有很多插圖,我就不重複它的內容了)
http://www.google.com/patents/US20120234794
專利文件
突起物照片:
http://patentimages.storage.googleapis.com/US20120234794A1/US20120234794A1-20120920-D00001.png
上圖數據:
180nm<p<420nm
380nm<q<410nm
0.15≦r/p≦0.60
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講解一下技術原理:
為什麼會反光?
當光從一個透明物體進入另一個透明物體時,如果這兩個物體的折射率不同,那光就會在
這兩個物體的介面發生反射。這兩個物體的折射率差距越大,反射就會越嚴重。
反射率=(兩物體折射率之差/兩物體折射率之合)^2
空氣的折射率是1,玻璃的折射率是1.5,所以它們之間存在一個折射率差距0.5的介面。
所以光從空氣進到玻璃時的反射率為(0.5/2.5)^2=0.04,也就是4%
(如果是窗戶玻璃,玻璃背面也和空氣接觸,所以也會有4%的反射率,所以總的來講,玻璃
反射率為8%,SONY有針對這個問題提出解決方案,但是為了舉例解說方便,以下文字還是
只針對玻璃正面的反射率)
如果在玻璃表面鍍一層折射率介於1~1.5之間的材料,雖然因此多了一個介面,但是如果這
兩個界面的反射率的加總,小於4%,那就是有意義的抗反射鍍膜。
雖然經過數學運算,算出最好的抗反射鍍膜材料是折射率1.23的東西,但可惜在這個折射
率還沒找到便宜又耐用的材料。現在比較常見的是用折射率1.38的MgF2或1.45的SiO2,也
有人用鐵氟龍(Teflon)來做抗反射膜。
http://www.clearcoatlens.com/product/
我用MgF2來舉例:
光從空氣進到MgF2時的反射率為(0.38/2.38)^2=0.025
光從MgF2進到玻璃時的反射率為(0.12/2.88)^2=0.0017
所以總反射率=0.025+0.0017=0.0267,也就是2.67%,比沒有鍍膜的4%明顯降低了。
各材料折射率一覽表:
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_refractive_indices
後來,有人想到,那我如果鍍多層膜,效果會不會比只鍍一層好?
多層膜理論上可以在玻璃表面鍍一層折射率1.4的材料,然後再鍍一層折射率1.3的材料,
然後再鍍一層折射率1.2的材料,然後再鍍一層折射率1.1的材料。
這五個折射率差距0.1的介面,它們的反射加總會比只鍍一層折射率為1.38的更小。
所以以此類推,鍍50個折射率差距0.01的膜,效果又會更好。
但是很殘酷的是,鍍多層膜工序複雜且良率低,成本很高。
所以後來發現蛾眼表面的小凸起物,可以讓折射率呈連續性變化,直接達到多層膜的效果
,讓人讚嘆造物主的偉大。
科學家也順便做了各種不同型狀的凸起物的抗反射效果比較:
http://image.astamuse.com/image/JP/2012/037/670/A/000005.png
上圖是「折射率連續變化」的示意圖。
這些凸起物非常小,它可以讓反射消失,不會霧化面板,質感很好。
大顆的凸起物只會讓光散射,讓面板變霧霧的,質感很差。
這些小突起物要做得多小,效果會比較好呢?
重點不在這些小凸起物的大小,重點是兩個凸起物的間距。凸起物的間距略小於可見光的
波長效果最好。如果間距太小,光會以為這些凸起物不存在,這個物理現像會消失Q_Q
另外,凸起物的高度如果小於光的波長的四分之一,這個物理現像也會消失Q_Q
至於為什麼會這樣,那可能要去查電磁學的書了。(在「討論電磁波碰到小於波長的障礙物
時的行為」的章節)(可見光也是一種電磁波)
這篇PDF檔就在討論「兩個凸起物的間距」和抗反射效果的關係:
http://gea.df.uba.ar/CFs/lect3.pdf
對「小凸起物的抗反射效果」議題有興趣,可以搜尋關鍵字
broadband antireflection gratings,可以找到很多相關paper。
NSG也有這類的技術:
縮網址:
http://ppt.cc/Tf7W
原網址:
http://www.nsg.co.jp/ja-jp/our-businesses/specialtyglass/other-products-and-technique/solgel-nano-in-print
大日本印刷也有類似技術:
http://patent.astamuse.com/ja/published/JP/No/2012037670
但是這種小凸起物的尖端很脆弱,如果拿來做觸控面板,每天在那邊摸來摸去,尖端可能
會磨損Q_Q,所以如果可以找到便宜又耐用的材料來做小凸起,那就太棒了。
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另外,apple也說要用「原子等級的精密度做抗反射鍍膜」,並將這種鍍膜用在iMac上。
從下面這張2011年與2012年版的iMac比較的新聞圖片來看,它的抗反射是有明顯的進步。
縮網址:
http://ppt.cc/07Cs
原網址:
http://images.techhive.com/images/article/2013/01/imac2012_glare_comparison-100021891-large.jpg
右邊那台,並沒有變霧霧的,它直接讓反射降低了很多。所以面板看起來比較黑。
在apple的官網上,有介紹這個技術。
http://www.apple.com/imac/design/
他稱此技術為 "plasma deposition",我個人猜測是一種濺鍍(sputtering)技術。但是,
是不是也把鍍膜材料鍍成蛾眼的形狀或其他形狀,這我就不知道了......
註:濺鍍(sputtering)
下面影片是把奈米銀,濺鍍到布上。影片有中文字幕。
http://www.youtube.com/watch?v=M77iGW-SudQ
把奈米銀和布放在真空容器中。容器外面用電力產生電磁場。然後把離子注入容氣中,用
磁場操控離子,讓離子高速撞擊奈米銀。銀的奈米微粒就會噴濺到布上。
所以你只要把奈米銀改成「抗反射塗料」,布改成「玻璃」。就可以用濺鍍來做抗反射鍍
膜了。
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股市上漲1%,投資人就會高估自己的智商1%。
股市下跌1%,投資人就會低估總統的智商1%。
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