用于顯示器的低反射率耐指紋表面的制作方法
【專利摘要】通過使用抗反射（AR）涂層、自組裝單層（SAM）涂層和微結(jié)構(gòu)中的任一種或全部來選擇性偏轉(zhuǎn)或衍射入射光，減少了與顯示器相關(guān)聯(lián)的鏡面反射和漫反射以及指紋。
【專利說明】用于顯示器的低反射率耐指紋表面
【背景技術(shù)】
[0001]顯示器被廣泛用在各種應(yīng)用中。在操作中對(duì)觸摸敏感的顯示器也正變得越來越普遍。觸摸屏作為游戲裝置、音樂播放裝置、平板電腦、飛機(jī)中的屏幕控制面板以及其他裝置的優(yōu)選人機(jī)界面的應(yīng)用正在增加。取決于環(huán)境光在顯示屏(其為觸摸敏感性或非觸摸敏感性的)上的入射角度，可能產(chǎn)生過量的眩光而使得屏幕上顯示的信息難以看見。對(duì)于某些顯示器和應(yīng)用來說，鏡面反射和漫反射可能是特別成問題的。例如，航空電子顯示器可能面臨低對(duì)比度和強(qiáng)眩光的問題，因?yàn)轱w機(jī)座艙往往處于其中來自太陽的光或者來自云層的散射光使能見度受損的環(huán)境中。而且，用戶觸摸屏幕產(chǎn)生的指紋經(jīng)常有損于便利地閱讀觸摸屏上的信息。即便是非觸摸敏感性顯示屏也可能被用戶的指紋所沾污。此外，顯示器(觸摸敏感性和非觸摸敏感性)面臨眩光和指紋問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]本文公開了各種實(shí)施方式以減少顯示屏上來自環(huán)境光的第一表面(即顯示器結(jié)構(gòu)面對(duì)用戶的表面)鏡面反射和漫反射，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)足夠的表面能以避免可見的指紋并易于清潔。本發(fā)明的實(shí)施方式包括(I)使用抗反射(AR)涂層以及自組裝單層(SAM)涂層或其它表面處理來管控微結(jié)構(gòu)化的光學(xué)表面上的表面能；(2)使用光學(xué)微結(jié)構(gòu)以將入射光選擇性偏轉(zhuǎn)或衍射成不需要的方向，以及(3)組合使用衍射性光學(xué)微結(jié)構(gòu)和抗反射涂層以及管控表面能的表面處理。
[0003]例如，顯示器結(jié)構(gòu)包含透明基板、覆蓋基板的至少一部分表面的抗反射(AR)涂層以及被提供在AR涂層上的自組裝單層(SAM)。
[0004]其它實(shí)施方式涉及制造顯示器結(jié)構(gòu)的方法。這樣的方法包括:在透明基板上沉積AR涂層；以及在AR涂層上提供SAM。
[0005]其它實(shí)施方式還涉及顯示器結(jié)構(gòu)，其包含透明基板、被提供在基板上的多個(gè)透明微結(jié)構(gòu)以及在微結(jié)構(gòu)上的AR涂層。
[0006]而且，有些實(shí)施方式涉及顯示器結(jié)構(gòu)，其包含透明基板和被提供在基板上的多個(gè)透明微結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)透明微結(jié)構(gòu)全部被定向在基板上的相同方向上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]現(xiàn)在將參考附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式作出詳細(xì)描述，在附圖中:
[0008]圖1示出了其上提供有抗反射(AR)涂層的基板；
[0009]圖2示出了其上提供有AR涂層和自組裝單層(SAM)的基板；
[0010]圖3-6示出了在AR涂層上形成SAM層的各種方法實(shí)施方式；
[0011]圖7示出了其中將微結(jié)構(gòu)提供在基板上的實(shí)施方式；
[0012]圖8定義了坐標(biāo)系；以及
[0013]圖9A-9C不出了相對(duì)于入射光源具有不同角度的微結(jié)構(gòu)的各種基板。
[0014]符號(hào)和命名[0015]在以下整個(gè)描述和權(quán)利要求書中使用某些術(shù)語來指代特定的系統(tǒng)部件。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，各公司可能使用不同的名稱指代同一部件。本申請(qǐng)文件不打算在名稱不同而功能相同的部件之間做出區(qū)分。在以下討論以及在權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”和“包含”以開放的方式進(jìn)行使用，因此應(yīng)被解釋為指的是“包括但不限于......”。
[0016]術(shù)語“觸摸屏”和“觸摸敏感性顯示器”為同義詞，正如術(shù)語“顯示器”、“屏幕”和“顯示屏” 一樣。
[0017]術(shù)語“顯示器結(jié)構(gòu)”指的是作為顯示屏的一部分或適合于與顯示屏相連的任何類型的結(jié)構(gòu)。所述顯示器結(jié)構(gòu)可包含顯示屏本身的外表面、適合于與顯示屏相連的蓋板、或者適合于粘附于顯示器的粘附膜。所述顯示器結(jié)構(gòu)包括本文中描述的各種特征(例如AR涂層、SAM涂層、微結(jié)構(gòu)等)。
[0018]術(shù)語“基板”和“膜”為同義詞。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下討論涉及本發(fā)明的各種實(shí)施方式。盡管這些實(shí)施方式中的一種或多種可能是優(yōu)選的，但所公開的實(shí)施方式不應(yīng)被解釋為或以其他方式用作限制包括權(quán)利要求書在內(nèi)的本公開的范圍。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，以下說明具有廣泛的應(yīng)用，對(duì)任何實(shí)施方式的討論只在于示例性示出該實(shí)施方式，而不旨在提示包括權(quán)利要求書在內(nèi)的本公開的范圍被限制于該實(shí)施方式。
[0020]鍵
[0021]本文公開了各種實(shí)施方式以減少顯示屏上來自環(huán)境光的第一表面(即顯示器結(jié)構(gòu)面對(duì)用戶的表面)鏡面反射和漫反射，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)足夠的表面能以避免可見的指紋并易于清潔。以概述的方式，所述實(shí)施方式包括(I)使用抗反射(AR)涂層以及自組裝單層(SAM)涂層或其它表面處理來管控微結(jié)構(gòu)化的光學(xué)表面上的表面能；(2)使用光學(xué)微結(jié)構(gòu)以將入射光選擇性偏轉(zhuǎn)或衍射成不需要的方向，以及(3)組合使用衍射性光學(xué)微結(jié)構(gòu)和抗反射涂層以及管控表面能的表面處理。
[0022]本文中所描述的具有任何前述特征的顯示器結(jié)構(gòu)是顯示屏的一部分或與顯示屏相連。所述顯示屏可以包含例如平板顯示器(FH)，如液晶顯示器(LCD))、有機(jī)發(fā)光顯示器(0LED)、微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)顯示器等顯示器類型。所述顯示屏可以是或不是觸摸敏感性的。所述顯示器結(jié)構(gòu)可以包含基板如粘附膜、蓋板、或顯示器本身的外表面。
[0023]AR 凃?qū)?br> [0024]某些實(shí)施方式使用AR涂層。在這樣的實(shí)施方式中，所述AR涂層可以包含一個(gè)或多個(gè)AR層。所述AR涂層可以包含無機(jī)電介質(zhì)涂層、有機(jī)固體涂層、基于納米粒子的涂層等的堆疊體。使用適當(dāng)設(shè)計(jì)的抗反射涂層，可以顯著減少鏡面反射和漫反射并因此大幅改善顯示器在強(qiáng)環(huán)境光條件下的對(duì)比度和圖像質(zhì)量，特別是當(dāng)光線源自于偏離法線的方向時(shí)。
[0025]根據(jù)各種實(shí)施方式，在所述顯示器結(jié)構(gòu)上提供一種或多種類型的AR涂層以減少第一表面鏡面反射和漫反射，從而提高顯示器的對(duì)比度和圖像質(zhì)量，特別是在強(qiáng)環(huán)境光條件下。圖1示出了包含基板102的顯示器結(jié)構(gòu)100，在所述基板102上已施加有AR涂層104。所述基板可以包含粘附膜、蓋板、或顯示屏本身的外表面。
[0026]在顯示器領(lǐng)域中，上表面(離觀察者最近的表面)的鏡面反射和漫反射通常最受關(guān)注，因?yàn)閬碜陨媳砻娴谋砻娣瓷鋵?duì)于特別是強(qiáng)環(huán)境光條件下的對(duì)比度起到關(guān)鍵的決定性作用。在強(qiáng)太陽光下，觀察到來自透射式IXD面板的戶外對(duì)比度從約200:1降低至低于10:1(例如在中午，從朗伯(Lambertian)表面反射的表面亮度為30，000尼特)，并非罕見。由于這樣的強(qiáng)太陽光條件，所顯示的圖像會(huì)顯得被洗凈了一樣?？諝庵衅教贡砻婷嬖诜ń窍碌谋砻娣瓷淙缦掠?jì)算:1?=(11-1)2/(11+1)2，其中11是所述表面的折射率。對(duì)于折射率為1.5的玻璃基板，所述第一表面鏡面反射為約4%。
[0027]無機(jī)AR凃?qū)?[0028]被施加在基板上的AR涂層104可以包含無機(jī)涂層。無機(jī)電介質(zhì)AR涂層，也稱作薄膜涂層或干涉涂層，包含被沉積在所述基板上的薄(典型為亞微米)的透明電介質(zhì)材料層。這樣的無機(jī)電介質(zhì)涂層的功能在于通過來自多個(gè)光學(xué)界面的光波干涉而改變所述表面的反射性和透射性?？蓪⑦@樣的無機(jī)電介質(zhì)涂層用在例如玻璃基板、塑料基板和光滑聚合物表面(經(jīng)過光學(xué)拋光的)上。通過真空蒸發(fā)、電子束沉積、離子輔助沉積(IAD)、電離束濺射(IBS)、分子束外延(MBE)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、蝕刻等來沉積無機(jī)電介質(zhì)涂層。將干涉電介質(zhì)涂層用于光學(xué)表面以管控反射性和透射性。
[0029]在某些實(shí)施方式中，使用單個(gè)AR層，而在其它實(shí)施方式中，使用電介質(zhì)層的堆疊體。在電介質(zhì)堆疊體中，所述堆疊體優(yōu)選包含交替的高折射率層和低折射率層。所得電介質(zhì)堆疊體在一定帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)了理想的反射和透射。適用于電介質(zhì)堆疊體的材料包括氧化物如Si02、Ti02、Al203和Ta2O5,以及氟化物如MgF2、LaF3和A1F3。例如，四層AR涂層的堆疊體可將鏡面反射從4.1%減少至0.61%。
[0030]有機(jī)AR凃?qū)?br> [0031]在某些實(shí)施方式中，AR涂層104包含來自含氟聚合物家族的低折射率(n-1.33-1.4)有機(jī)聚合物材料，如氟化乙烯丙烯、聚四氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯偏二氟乙烯、全氟烷氧基和乙烯四氟乙烯。這些涂層優(yōu)選約1/4波長(zhǎng)厚。這樣的有機(jī)AR涂層可被便利地施加在大面積上，粘附性強(qiáng)且成本相對(duì)低。
[0032]優(yōu)選通過例如施加熱或紫外(UV)輻射以形成捕獲含氟聚合物組分的半互穿網(wǎng)絡(luò)來固化聚合物。由于在特定有機(jī)溶劑中可溶，因此，在某些實(shí)施方式中，使用未固化摻混物的溶液來制備涂層以及澆鑄膜，所述摻混物是可交聯(lián)的。這些涂層是光學(xué)透明且耐用的并對(duì)反射性基板具有強(qiáng)粘附性，所述反射性基板包括玻璃、聚合物膜、金屬、晶體基板等。不同的聚合物摻混物如無定形含氟聚合物，或者某些衍生自含氟丙烯酸單體以及非氟化丙烯酸單體的可交聯(lián)三元共聚物，可用于抗反射，如果它們的折射率接近于基板的折射率的平方根的話。基于無定形含氟聚合物含有碳和氟、以及氫和氧，它們可能表現(xiàn)出低至1.33的折射率。
[0033]納米粒子
[0034]其它實(shí)施方式包含基板上的抗反射膜或膜堆疊體，其采用金屬氧化物納米粒子的水性膠體分散體。相對(duì)于無機(jī)電介質(zhì)涂層所要求的沉積方法，可以使用成本有效的旋涂、浸涂或噴涂技術(shù)將基于水性納米粒子的光學(xué)涂層置于基板上。旋涂提供了使用荷載在水性膠體溶液中的金屬氧化物納米粒子來均勻沉積低于IOOnm的膜的方法。并且，這樣的膜可以包含塑料基板上的抗反射堆疊體。根據(jù)使用的溶液和樹脂的不同類型，采用一種或多種涂覆后工藝如烘烤、UV固化或熱固化。對(duì)于旋涂而言，例如，膜厚度可以通過納米粒子的荷載量、旋出(spin-off)速度和溶液粘度來控制。使用的粒子包含例如硅土、二氧化硅、鈰土、二氧化鈰及其它類似材料。平均粒徑在10-20nm范圍內(nèi)，其足夠小而不會(huì)散射可見光區(qū)中的光。具體而言，可以使用硅土納米粒子將膜的折射率從1.45調(diào)整至1.54，并使用鈰土納米粒子將膜的折射率從1.54調(diào)整至1.95。
[0035]基于鐵氟龍(Teflon)的AR表面工程化涂層是在其整個(gè)基質(zhì)中分散有膠體氧化硅的可熱固化的基于有機(jī)硅氧烷的系統(tǒng)。向有機(jī)(塑料)硅氧烷樹脂添加無機(jī)(礦物)膠體氧化硅而產(chǎn)生的涂層將有機(jī)透鏡基板的物理和機(jī)械性質(zhì)嫁接到無機(jī)AR堆疊體上，從而縮小了相對(duì)柔性的透鏡基板與易碎的抗反射堆疊體之間的化學(xué)差距。
[0036]對(duì)于目標(biāo)波長(zhǎng)，單個(gè)納米粒子層可將來自第一表面的鏡面反射從約4%減少至約0.5%，簡(jiǎn)單的兩層抗反射堆疊體可將鏡面反射從約4%減少至約0.3%。在整個(gè)可視波長(zhǎng)范圍內(nèi)，可容易地實(shí)現(xiàn)約2%的反射，并且對(duì)于多層涂層來說，可實(shí)現(xiàn)低于1%的反射。
[0037]在微結(jié)構(gòu)化的表面(在下文討論)上，該方法產(chǎn)生用于抗反射目的的保形涂層，其性能與那些基于溶膠-凝膠技術(shù)的涂層相當(dāng)或更優(yōu)。
[0038]表面能管控
[0039]在某些實(shí)施方式中，通過添加各種涂層來改變膜的表面能以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)耐指紋性、抗劃傷性、硬度及粘附性。例如，如果施加的抗反射涂層將表面能降低至出于耐指紋目的的最佳范圍以外(通常水接觸角在60-120°之間)，則可以使用這些表面能管控涂層。如果抗反射涂層不顯著改變表面能并同時(shí)仍能滿足光學(xué)反射率要求，例如含氟聚合物保形涂層，那么可能就無需這些表面能控制涂層。如果指示了表面能管控，那么例如可以施加自組裝單層(SAM)涂層。
[0040]自鉬裝單層(SAM)凃?qū)?br> [0041]SAM涂層是兩親性分子的有序?qū)?，其中所述分子的一端，即“頭部基團(tuán)”顯示出對(duì)基板的特別的親和性。圖2示出了 SAM106。如圖所示，SAM106的頭部基團(tuán)108與AR涂層104相連。SAM還在末端包含具有官能團(tuán)110的尾部。
[0042]SAM是通過以下方式產(chǎn)生的:親水性“頭部基團(tuán)”從氣相或液相中化學(xué)吸附到基板上，然后疏水性“尾部基團(tuán)”進(jìn)行緩慢的二維有序化。最初，吸附分子形成無序的分子團(tuán)或者形成“平躺相(lying down phase)”，經(jīng)數(shù)小時(shí)后，其開始在基板表面上形成結(jié)晶或半結(jié)晶的結(jié)構(gòu)。所述親水性“頭部基團(tuán)”在基板上組裝在一起，而所述疏水性尾部基團(tuán)在基板遠(yuǎn)端組裝。緊密堆積的分子區(qū)域成核并生長(zhǎng)，直至基板表面被單個(gè)單層覆蓋。吸附分子容易吸附，因?yàn)樗鼈兘档土嘶宓谋砻婺埽矣捎谒觥邦^部基團(tuán)”的強(qiáng)化學(xué)吸附作用，所以它們是穩(wěn)定的。這些鍵產(chǎn)生了比Langmuir-Blodgett膜的物理吸附鍵更穩(wěn)定的單層。所述單層由于范德華相互作用而緊密堆積，從而降低了其自身的自由能。
[0043]頭部基團(tuán)108與烷基鏈相連，烷基鏈的末端可被官能化(即添加-0H、_NH3、或-0)011^0(011)2基團(tuán))，以改變潤(rùn)濕性和界面性質(zhì)。選擇合適的基板以與頭部基團(tuán)反應(yīng)?；蹇梢允瞧教贡砻嫒绻韬徒饘伲蛘呤菑澢砻嫒缂{米粒子。
[0044]可以使用烷硫醇來實(shí)施SAM106。烷硫醇是以烷基鏈(C-C)鏈作為骨架、具有尾部基團(tuán)和S-H頭部基團(tuán)的分子。它們優(yōu)選被用在貴金屬基板如金(Au)上，因?yàn)榱驅(qū)@些金屬具有強(qiáng)親和性?；谕榱虼嫉腟AM易于通過平版印刷術(shù)形成圖案，這對(duì)納米機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)中的應(yīng)用而言是有用的特征。此外，基于烷硫醇的SAM可以承受嚴(yán)苛的化學(xué)清潔處理。
[0045]另一種類型的SAM使用烷基硅烷。烷基硅烷可被用在非金屬氧化物表面上，如正十八燒基娃燒和十八燒基二輕基娃燒。
[0046]SAM層的其它實(shí)施方式是基于膦酸鹽。組合了反應(yīng)性膦酸的基于膦酸鹽的SAM通過強(qiáng)而穩(wěn)定的金屬磷鍵與表面反應(yīng)。其尾部從所述表面伸出來，并根據(jù)它們的化學(xué)功能性(非粘性，促粘性(pro-stick)等)進(jìn)行選擇。通過利用在結(jié)構(gòu)上量身定制的膦酸，基于膦酸鹽的SAM (SAMP)可以涂覆金屬、金屬氧化物、玻璃、陶瓷、粒子、半導(dǎo)體，甚至某些聚合物表面。SAMP共價(jià)鍵合于基板表面。這種永久性化學(xué)鍵在環(huán)境條件下是高度穩(wěn)定的。
[0047]有機(jī)金屬化合物(OM)也可用于活化表面金屬、金屬氧化物、玻璃、陶瓷、粒子、半導(dǎo)體和聚合物表面。OM共價(jià)鍵合于基板表面。這種永久性化學(xué)鍵在環(huán)境條件下是高度穩(wěn)定的，并起到用于連接其它涂層的化學(xué)錨的作用。
[0048]還有其它使用SAM的實(shí)施方式包含過渡金屬復(fù)合物(TMC)和有機(jī)復(fù)合物，所述過渡金屬復(fù)合物具有對(duì)包括塑料在內(nèi)的很多表面都具有反應(yīng)性的反應(yīng)性金屬中心。
[0049]SAM涂層可以便利地通過擦拭、噴霧、噴墨打印、通過租尖筆(felt-tip marker)>浸涂以及使用多種工業(yè)涂覆工藝中的任一種來施加。TMC可涂覆金屬、金屬氧化物、玻璃、陶瓷、粒子、半導(dǎo)體和聚合物表面。TMC化學(xué)鍵合于基板表面并可被設(shè)計(jì)為永久性或暫時(shí)性涂層。
[0050]SAM可通過氣相經(jīng)由物理氣相沉積技術(shù)如蒸發(fā)沉積、電子束物理氣相沉積、濺射沉積、陰極電弧沉積、脈沖激光沉積來施加，也可通過使用液相反應(yīng)通過浸涂、溶液澆鑄方法旋涂、狹縫模具式涂覆(slot-die coating)來施加,然后通過加熱、福射進(jìn)行后固化步驟。
[0051]圖3-6示出了通過在基板上施加AR涂層和SAM涂層來形成顯示器結(jié)構(gòu)100的各種方法。在圖3中，使用化學(xué)氣相沉積將包含多層電介質(zhì)的AR涂層沉積在基板上(152)。然后在154處，在1%濃度的SAM溶液中浸涂基板，但是所述濃度根據(jù)需要可以變化。然后在156處，加熱/烘烤基板，例如在100攝氏度下15分鐘，但是所述溫度和烘烤時(shí)間根據(jù)需要可以變化。
[0052]在圖4中,第一步驟152與圖3相同。S卩，使用化學(xué)氣相沉積來形成包含多層電介質(zhì)的AR涂層。在160處，將基板置于氣相沉積室中，在162處，用基于液體的SAM將該膜涂覆30分鐘，但是所述時(shí)間根據(jù)需要可以變化。
[0053]圖5示出了方法實(shí)施方式，其中金屬氧化物納米粒子被溶液澆鑄在基板上(170)。然后在172處，將基板在1%SAM溶液中進(jìn)行溶液澆鑄，然后將其加熱至100攝氏度并持續(xù)短時(shí)間例如兩分鐘(174 )，但是SAM濃度、溫度和時(shí)間根據(jù)需要可以變化。
[0054]圖6示出了方法，其中第一步驟152與上面針對(duì)圖3和4所描述的相同。在180處，所述方法包括通過噴霧和/或用SAM涂抹筆擦拭來施加SAM溶液。在182處，允許基板空氣干燥。然后在184處，將基板在去離子(DI)水/IPA溶劑中漂洗或者用軟的超細(xì)纖維布擦拭以去除任何多余的SAM。
[0055]等離子體表面處理
[0056]不使用SAM涂層，也可使用用于抗靜摩擦應(yīng)用的等離子體處理來改變顯示器結(jié)構(gòu)100的表面能。為滿足基于陶瓷的AR涂層的任何目標(biāo)表面能要求，也可以利用某些基于C-Fx/H/SFx的化學(xué)。通過表面摩擦化(frictionalization)或通過交聯(lián)聚合來實(shí)現(xiàn)表面改性。由基于氟化硅烷的單體形成的抗靜摩擦涂層可被用于降低耐指紋膜的表面能?？轨o摩擦涂層是耐指紋膜的微結(jié)構(gòu)化的表面(見下文)上的自組裝單層，并且與所述微結(jié)構(gòu)相比相對(duì)薄，并良好地沉積在所述結(jié)構(gòu)之間的凹槽中，因而防止吸引外部試劑如灰塵和粒子。
[0057]某板
[0058]如上所述，可將SAM涂層106施加在AR涂層104的頂部，所述AR涂層104本身被施加在基板102上。所述基板可以是多種表面中的任一種，如玻璃、聚合物基板、模具插入件等。合適的聚合物基板包括丙烯酸樹脂，無定形PET，PETG，聚氨酯，醋酸纖維素，聚烯烴如聚乙烯、聚(異丁烯)、聚(異戊二烯)、聚(4-甲基-1-戊烯)、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-己二烯共聚物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；苯乙烯聚合物如聚(苯乙烯)、聚(2-甲基苯乙烯)、丙烯腈低于約20摩爾％的苯乙烯-丙烯腈共聚物和苯乙烯-2，2，3，3，-四氟丙基甲基丙烯酸酯共聚物；鹵代烴聚合物如聚(氯三氟乙烯)、氯三氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚(六氟丙烯)、聚(四氟乙烯)、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚(三氟乙烯)、聚(氟乙烯)和聚(偏二氟乙烯)；乙烯基聚合物如聚(丁酸乙烯酯)、聚(癸酸乙烯酯)、聚(十二烷酸乙烯酯)、聚(十六烷酸乙烯酯)、聚(己酸乙烯酯)、聚(丙酸乙烯酯)、聚(辛酸乙烯酯)、聚(七氟異丙氧基乙烯)、聚(七氟異丙氧基丙烯)和聚(甲基丙烯腈)；丙烯酸聚合物如聚(乙酸正丁酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚(1-氯二氟甲基)四氟乙基丙烯酸酯、聚二(氯氟甲基)氟甲基丙烯酸酯、聚(1，1-二氫七氟丁基丙烯酸酯)、聚(1，1- 二氫五氟異丙基丙烯酸酯)、聚(1，1- 二氫十五氟辛基丙烯酸酯)、聚(七氟異丙基丙烯酸酯)、聚5-(七氟異丙氧基)戊基丙烯酸酯、聚11_(七氟異丙氧基)十一烷基丙烯酸酯、聚2-(七氟丙氧基)乙基丙烯酸酯和聚(九氟異丁基丙烯酸酯)；甲基丙烯酸聚合物如聚(苯甲基甲基丙烯酸酯)、聚(正丁基甲基丙烯酸酯)、聚(異丁基甲基丙烯酸酯)、聚(叔丁基甲基丙烯酸酯)、聚(叔丁基氨基乙基甲基丙烯酸酯)、聚(十二烷基甲基丙烯酸酯)、聚(乙基甲基丙烯酸酯)、聚(2-乙基己基甲基丙烯酸酯)、聚(正己基甲基丙烯酸酯)、聚(苯基甲基丙烯酸酯)、聚(正丙基甲基丙烯酸酯)、聚(十八烷基甲基丙烯酸酯)、聚(1，1-二氫十五氟辛基甲基丙烯酸酯)、聚(七氟異丙基甲基丙烯酸酯)、聚(十七氟辛基甲基丙烯酸酯)、聚(1-氫四氟乙基甲基丙烯酸酯)、聚(1，1-二氫四氟丙基甲基丙烯酸酯)、聚(1-氫六氟異丙基甲基丙烯酸酯)和聚(九氟叔丁基甲基丙烯酸酯)；以及聚酯，如聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)、聚(對(duì)苯二甲酸丁二酯)和聚(對(duì)萘二甲酸乙二酯)。
[0059]微結(jié)構(gòu)化的表面
[0060]根據(jù)某些實(shí)施方式，基板包含多種“微結(jié)構(gòu)”。圖7示出具有細(xì)長(zhǎng)的微結(jié)構(gòu)202的耐指紋的顯示器結(jié)構(gòu)200的一種說明性實(shí)施方式，所述微結(jié)構(gòu)202具有一般為方形的橫截面幾何形狀(但橫截面形狀也可以不是方形)。微結(jié)構(gòu)202被提供在或者形成在基板305(例如膜)上，并沿著基板305的大部分長(zhǎng)度(在由301標(biāo)出的方向上)延伸。每個(gè)微結(jié)構(gòu)202由一對(duì)相對(duì)且一般垂直的側(cè)邊緣309和上表面307所限定。還有，通道311 (或凹槽或凹陷區(qū)域)被提供在或形成在相鄰微結(jié)構(gòu)202之間。指紋流體遷移至通道311中，從而破壞或“隱藏”指紋。如圖所示，大部分或所有微結(jié)構(gòu)202都被定向在相同方向上。所述微結(jié)構(gòu)可以由任何適合的材料如玻璃、聚合物材料(如丙烯酸酯、聚氨酯、PET等)形成。在某些實(shí)施方式中，所述微結(jié)構(gòu)被形成為略微彎曲的熱狗形狀并凸起超出載體膜表面。
[0061]微結(jié)構(gòu)具有幾乎垂直的側(cè)壁以使圖像失真最小化。一般性規(guī)則是:隨著微結(jié)構(gòu)的側(cè)壁面積增加或側(cè)壁的傾斜角從垂直發(fā)生變化，漫反射增加而鏡面反射降低，因?yàn)閮A斜的側(cè)表面區(qū)域傾向于使光線彎曲而偏離于其鏡面反射路徑。此外，微結(jié)構(gòu)中較少的缺陷產(chǎn)生較高的鏡面反射以及較小的漫反射，因?yàn)槿毕菔枪馍⑸渲行摹?br> [0062]為了具有足夠的耐指紋性，光學(xué)微結(jié)構(gòu)202可以具有各種幾何形狀，但尺寸優(yōu)選在一定范圍內(nèi)。例如，所述微結(jié)構(gòu)的高度(h)與其寬度(w)的高寬比在0.2:1-4:1，優(yōu)選
0.5:1-2:1范圍內(nèi)。低輪廓的微結(jié)構(gòu)有益于增強(qiáng)由機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)低的材料如聚合物材料(例如丙烯酸酯、聚氨酯、PET等)制成的微結(jié)構(gòu)的剪切強(qiáng)度。如果需要，微結(jié)構(gòu)可以被保形硬質(zhì)涂層覆蓋以提供增強(qiáng)的抗劃傷性(例如3H、5H等)。每個(gè)微結(jié)構(gòu)202的高度(h)在3-10 u m,優(yōu)選4-6 iim范圍內(nèi)。而且，寬度(w)通常為2-25 iim，優(yōu)選3-10 iim。各微結(jié)構(gòu)之間的間距(d)通常為5-60 ii m,優(yōu)選5-20 ii m。尺寸在上述范圍內(nèi)的光學(xué)微結(jié)構(gòu)可提供優(yōu)良的耐指紋性，因?yàn)槠つw油和水快速消散到通道311中而變得不可見。
[0063]因?yàn)轱@示器結(jié)構(gòu)優(yōu)選被放置在顯示器(例如觸摸敏感性顯示器)的上表面上，所以顯示器結(jié)構(gòu)還應(yīng)該是透明的，不會(huì)引入過多的光學(xué)假象如疊紋(Moir6)、混濁、分色等。每個(gè)微結(jié)構(gòu)元件具有平坦的上表面307以及垂直或近乎垂直于顯示器表面的平坦側(cè)壁309，以便不使圖像變形。顯示器結(jié)構(gòu)200優(yōu)選被放置成與顯示器上表面直接接觸以消除空氣間隙，不然的話，空氣間隙會(huì)導(dǎo)致重影和視差效應(yīng)。
[0064]微結(jié)構(gòu)202優(yōu)選具有“細(xì)長(zhǎng)”的幾何形狀，其被定義為長(zhǎng)度(I)尺寸大于寬度(W)尺寸的微結(jié)構(gòu)。微結(jié)構(gòu)202可以包含頭尾相接放置的斷裂的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，但通常長(zhǎng)度(I)與寬度(w)的比率為至少10:1。得到的微結(jié)構(gòu)202的陣列將具有沿著所述結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度的軸并具有固定間距，以便沿著垂直于所述軸的方向產(chǎn)生足夠的光學(xué)衍射。
[0065]在某些實(shí)施方式中，微結(jié)構(gòu)202全部被定向在相同方向上(例如如圖7所示)并具有固定間距。其它實(shí)施方式包括間距和取向兩者少量的隨機(jī)性。例如，取向和間距可在整個(gè)微結(jié)構(gòu)陣列中變化小于10%，以幫助減少任何不希望的疊紋效應(yīng)但同時(shí)還保留足夠的衍射效應(yīng)。微結(jié)構(gòu)形狀和圖案的細(xì)節(jié)可根據(jù)反射率要求、顯示器布置和預(yù)期應(yīng)用的環(huán)境而變化。
[0066]圖8示出了用于限定入射光以及基板/膜102的取向的坐標(biāo)系。在該坐標(biāo)系下，方位角(O )代表x_y平面內(nèi)相對(duì)于X軸的取向，而傾斜角(e)是入射光束與膜法線即z軸之間的角度。在不失一般性的情況下，人們總是可以假定光線從由0°方位角和傾斜角e所限定的方向上入射。膜的細(xì)長(zhǎng)衍射微結(jié)構(gòu)可以被定向在一定的方位角O上。
[0067]圖9A-9C示出了基于細(xì)長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)202的不同取向，入射光如何被衍射到不同的方向上。當(dāng)離開微結(jié)構(gòu)上表面307的反射光以及離開微結(jié)構(gòu)凹槽311的反射光彼此干涉時(shí)，就會(huì)發(fā)生衍射效應(yīng)。結(jié)果，沿著與通道垂直的方向，鏡面反射的光束被衍射成多個(gè)級(jí)別。當(dāng)入射光的光束遇到周期性微結(jié)構(gòu)時(shí)，衍射更強(qiáng)。因此，對(duì)于某些入射光束即來自0=180°方位角的入射光束來說，90°取向的微結(jié)構(gòu)的衍射強(qiáng)于135°的微結(jié)構(gòu)，而0°是最弱的。如果更關(guān)注沿著0°而不是90°方位角方向的鏡面反射和漫反射的話，O可以被選擇為約45°，其中90°方位角方向是觀察方向通常所位于的方向。
[0068]具有AR和表面能管控的微結(jié)構(gòu)
[0069]在某些實(shí)施方式中，微結(jié)構(gòu)(如結(jié)構(gòu)202)被提供并涂覆有如上所述的AR涂層。而且，也可以如上所解釋的例如通過施加SAM層來改變所得到的AR涂覆的微結(jié)構(gòu)的表面能。[0070]以上討論旨在說明本發(fā)明的原理和各種實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員一旦充分理解上述公開內(nèi)容后，眾多變化和修改對(duì)其來說將是顯而易見的。期望的是將權(quán)利要求書解釋為涵蓋了所有這樣的變化和修改。
【權(quán)利要求】
1.顯示器結(jié)構(gòu)，其包含: 透明基板: 覆蓋基板的至少一部分表面的抗反射(AR)涂層:以及 被提供在所述AR涂層上的自組裝單層(SAM)。
2.權(quán)利要求1的膜，其中所述AR涂層包含電介質(zhì)涂層。
3.權(quán)利要求1的膜，其中所述AR涂層包含無機(jī)電介質(zhì)涂層。
4.權(quán)利要求1的膜，其中所述AR涂層包含有機(jī)電介質(zhì)涂層。
5.權(quán)利要求1的膜，其中所述AR涂層包含含氟聚合物。
6.權(quán)利要求1的膜，其中所述AR涂層包含多個(gè)層。
7.權(quán)利要求6的膜，其中所述多個(gè)層中的至少一個(gè)層包含氧化物，并且所述多個(gè)層中的另一個(gè)層包含氟化物。
8.權(quán)利要求1的膜，其中所述AR涂層包含金屬氧化物納米粒子的水性膠體分散體。
9.權(quán)利要求1的膜，其中所述表面包含微結(jié)構(gòu)。
10.制造顯示器結(jié)構(gòu)的方法，其包括: 在透明基板上沉積抗反射(AR)涂層；以及 在所述AR涂層上提供自組裝單層(SAM)。
11.權(quán)利要求10的方法，其中沉積所述AR涂層包括應(yīng)用化學(xué)氣相沉積方法。
12.權(quán)利要求10的方法，其中提供SAM包括在SAM溶液中浸涂具有AR涂層的膜基板，然后加熱所述膜基板。
13.權(quán)利要求10的方法，其中提供SAM包括將具有AR涂層的所述膜基板放置在氣相沉積室中，以及用基于液體的SAM溶液涂覆具有AR涂層的所述膜基板。
14.權(quán)利要求10的方法，其中沉積所述AR涂層包括將金屬氧化物納米粒子懸液澆鑄在所述膜基板上，然后加熱所述膜基板，并且其中提供SAM包括將SAM溶液澆鑄在AR涂層上，然后加熱所述基板膜。
15.顯示器結(jié)構(gòu)，其包含: 透明基板； 被提供在所述基板上的多個(gè)透明微結(jié)構(gòu)；以及 在所述微結(jié)構(gòu)上的抗反射(AR)涂層。
16.權(quán)利要求15的顯示器結(jié)構(gòu)，其還包含被提供在所述AR涂層上的自組裝單層(SAM)0
17.權(quán)利要求15的顯示器結(jié)構(gòu)，其中所述AR涂層包含電介質(zhì)涂層。
18.權(quán)利要求15的顯示器結(jié)構(gòu)，其中所述AR涂層包含無機(jī)電介質(zhì)涂層。
19.權(quán)利要求15的顯示器結(jié)構(gòu)，其中所述AR涂層包含有機(jī)電介質(zhì)涂層。
20.權(quán)利要求15的顯示器結(jié)構(gòu)，其中所述AR涂層包含含氟聚合物。
21.權(quán)利要求15的顯示器結(jié)構(gòu)，其中所述AR涂層包含多個(gè)層。
22.權(quán)利要求21的顯示器結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)層中的至少一個(gè)層包含氧化物，并且所述多個(gè)層中的另一個(gè)層包含氟化物。
23.權(quán)利要求15的顯示器結(jié)構(gòu)，其中所述AR涂層包含金屬氧化物納米粒子的水性膠體分散體。
24.顯示器結(jié)構(gòu)，其包含: 透明基板； 被提供在所述基板上的多個(gè)透明微結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)透明微結(jié)構(gòu)全部被定向在所述基板上的相同方向上。
【文檔編號(hào)】G02F1/13GK103608700SQ201280030496
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月29日
【發(fā)明者】周瑛, 尼爾加·薩蘭, 馬丁·A·凱克塔, 丹尼爾·凡奧斯特蘭, 艾德·S·拉馬克里斯南, 羅伯特·J·佩特卡維奇 申請(qǐng)人:尤尼皮克塞爾顯示器有限公司