[其他] 抗反射薄膜 AR Coating、AG Coating

[TanIsVaca (好好唸書吧！)]

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

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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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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 1.168.231.172
※ 編輯: TanIsVaca       來自: 1.168.231.172        (02/11 23:39)
推 moodhunter  :Xperia p 的白魔術技術，也能讓螢幕在陽光下看的清楚
→ moodhunter  :那又是怎樣的原理
推 sheeper     :讚
→ afters      :google一下，那白魔術就是RGBW排列，開一個純白光
→ afters      :sub-pixel, 優點是省電，缺點是純色"不純"或"暗淡"
→ afters      :不知道sony能否用演算法解決這個混色的問題...
「白魔術」WhiteMagic，並非抗反射技術。它是在彩色濾光片中加入一格「白色」。以提
高面板亮度。

看下圖就知道樓上a大和我在說什麼了。
http://www.blogcdn.com/www.engadget.com/media/2012/05/whitemagic.jpg


所以WhiteMagic是用提高面板亮度的方法，讓你在陽光下看得清楚。

下圖是Sony與爽爽爽，在大太陽下比拼：
http://www.c876.com/uploads/allimg/c120605/133XUQ105Z-625106.png
Sony雖然比較清楚，但是他依然也有反射陽光。


但是sony不只白魔術，他外側玻璃也有抗反射膜，另外他在觸控面板和液晶模組的間隙填

充光學膠，在讓玻璃內側的反射也削弱。(因為反射不只發生在玻璃外側，玻璃內側和空氣

接處的那一面，也會把光反射到你的眼睛裡，因為只要有介面就會有反射。所以sony在玻

璃背面填充折射率介於空氣與玻璃之間的光學膠，降低這部份的反射。如果覺得有點難懂

，請回頭看本文「講解一下技術原理：」那段)


sony抗反射技術專文：
http://www.wretch.cc/blog/KisPlay/1906899




下面討論顯示器亮度的專文有討論WhiteMagic，你可以從"對畫素構成開刀"這一段開始看
。
http://nebook.com.tw/?p=37652



解釋一下，上文中提到的「開口率」：

每個畫素的左上角都要鑲一顆電晶體來控制它。所以解析度越高，單位面積內的電晶體就
越多。電晶體是不透明的，所以太多的電晶體，會使亮度降低。這就是「開口率問題」。

解決之道就是縮小電晶體體積。
http://ppt.cc/rSK7

我上一篇文章介紹的LTPS和IGZO就是在討論這個話題。
http://www.ptt.cc/bbs/Stock/M.1360562980.A.2F0.html
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另外，最近登台的小米機採用的是「半反半透」技術(Transflective)或譯「半穿反」


下面網址的fig5
http://ppt.cc/Hwmv
是「半反半透」面板的一個畫素的側面剖面圖。

它在每個畫素上，彩色濾光片和液晶的下方做一個repeller，repeller會反射陽光。所以

在大太陽底下，repeller可以增加面板亮度。讓你可以看得清楚。


所以「半反半透」並不是在保護玻璃上鍍抗反射膜讓反射消失。

而是像sony的白魔術技術，以增強面板亮度的方式使面板在太陽下看得清處。



推 wolfspring  :推推  蛾好厲害  @@
→ wolfspring  :最近在考慮要不樣把螢幕送去貼AR膜  @@
推 newlly      :推 期待更多專業的文章分享!
推 punck       :長知識！讚！
推 Surrounder  :貼膜不會有AR效果,頂多是有AR錯覺...心理藥啦

另外，除了抗反射鍍膜外，世界上也存在抗污鍍膜(Oleophobic)、

抗刮鍍膜(Anti-scratch coating、scratch-resistant coating)。


抗污鍍膜：
http://www.youtube.com/watch?v=a6qqeBXsFDY

不過目前抗污鍍膜常被消費者抱怨不夠長命。



抗刮鍍膜方面，我比較好奇有沒有可以把塑膠變得跟玻璃一樣抗刮的鍍膜？
※ 編輯: TanIsVaca       來自: 125.224.171.249      (05/13 13:40)
※ TanIsVaca:轉錄至看板 ChemEng                                    05/13 13:46