近幾年來,蘋果產(chǎn)品在手機(jī)和平板上一直占領(lǐng)極高的市場份額,居于市場的領(lǐng)頭羊。其出色的顯示技術(shù)和觸控效果受到消費(fèi)者及競爭廠商的不斷追捧。分析蘋果iPAD/iPAD mini產(chǎn)品結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)這種既有輕薄機(jī)身又有出色顯示效果的產(chǎn)品,采用的竟然不是目前最流行的全貼合技術(shù),但卻達(dá)到了媲美全貼合的視覺效果。且成本更為低廉,良率也高。這樣出色的技術(shù),不禁讓人好奇,蘋果是如何辦到的?經(jīng)過不斷的分析發(fā)現(xiàn),蘋果神奇的地方,就是觸控屏的內(nèi)側(cè)貼附了一層超低反射率的薄膜。 SLR納米薄膜,就是具有這樣特色的薄膜,下面詳細(xì)的介紹下此種超低反射率的SLR納米薄膜技術(shù)。
-------什么是SLR納米薄膜 SLR(Surface Low Reflection)納米薄膜技術(shù),從字面意思上來看,是表面低反射處理的意思。通過在產(chǎn)品表面貼附一種經(jīng)特殊光學(xué)處理后的納米膜材實(shí)現(xiàn),以達(dá)到降低反射率,增強(qiáng)對(duì)比度,從而達(dá)到更好的顯示效果。
------為什么會(huì)選擇SLR方案 全貼合產(chǎn)品在生產(chǎn)及銷售過程中會(huì)出現(xiàn)如下問題: 1.全貼合產(chǎn)品在銷售終端容易產(chǎn)生反彈氣泡,造成產(chǎn)品被退回; 2.全貼合產(chǎn)品窗口區(qū)邊緣容易產(chǎn)生黃色或棕色色斑,影響視覺效果; 3.全貼合產(chǎn)品一旦發(fā)生破損,顯示屏和觸摸屏需一起更換,售后成本高; 4.在貼合過程中,會(huì)造成良率的損失,提高生產(chǎn)成本。 而SLR納米薄膜方案則能有效解決全貼合產(chǎn)品的問題:
1.SLR方案是在顯示屏和觸摸屏表面進(jìn)行光學(xué)處理,不存在反彈氣泡問 題,產(chǎn)品售后的風(fēng)險(xiǎn)低; 2.SLR方案不存在黃色或棕色的色斑問題,并可抑制牛頓環(huán)發(fā)生,量產(chǎn)的視覺效果一致性高; 3.一旦發(fā)生破損,SLR方案顯示屏和觸摸屏無需一起更換,售后成本低; 4.SLR產(chǎn)品在處理過程中,不會(huì)造成良率的損失,生產(chǎn)成本降低。
---------改善顯示效果的三種光學(xué)處理 實(shí)際上,光學(xué)效果的改善,在研究領(lǐng)域上有三種處理方法:第一種是采用表面濺鍍的方式進(jìn)行,目前主要應(yīng)用在相機(jī)鏡頭上;第二種采用光學(xué)膠(OCA)的方式進(jìn)行,將電容屏和顯示屏完全的貼附在一起;第三種則采用貼膜的方式,利用特殊的納米鍍膜技術(shù),將抗反射光的納米微粒子,濺鍍到薄膜上,貼附后的薄膜可以有效的消減不同材質(zhì)間的光反射。 在平板和手機(jī)市場上,第二種和第三種處理方法,正在被大量的采用中。其中SLR納米薄膜技術(shù)已在蘋果和三星的部分平板和手機(jī)產(chǎn)品上得到應(yīng)用,且有不少機(jī)種正在市場銷售中,如iPAD,iPAD mini等系列機(jī)種。 通過以上三種光學(xué)處理方法,能有效改善顯示效果。針對(duì)這三種光學(xué)處理方式,下面做了簡單的比較。 以反射率的角度看,這三種技術(shù)都可以大幅的降低反射率,達(dá)到令人滿意的效果(0.1%);因此穿透率也能提升接近4個(gè)百分點(diǎn),亮屏后屏幕會(huì)顯得更亮。利用這個(gè)特性,可以透過背光的控制將背光調(diào)暗,進(jìn)一步的達(dá)到省電的效果;對(duì)比度的部分可提升三到四倍,在太陽光底下的可視性(Readability)能達(dá)到一定程度的改善。特別是在顯示屏不點(diǎn)燈的狀態(tài)下,黑色的面板和窗口區(qū)的黑趨向一致,形成一個(gè)整體,讓產(chǎn)品整體更顯得大氣而上檔次;對(duì)白色面板而言,與窗口區(qū)的黑形成強(qiáng)烈的對(duì)比,黑白分明,更顯產(chǎn)品的高貴大方。 以加工的難易度看,表面濺鍍相對(duì)是較困難的,需有效的保證其潔凈度,若成品濺鍍失敗,產(chǎn)品就報(bào)廢了;全貼合的方式,工序也很繁復(fù),材料的選擇、設(shè)備的穩(wěn)定性及作業(yè)手法,都會(huì)影響到產(chǎn)品的信賴性。受種種因素影響,量產(chǎn)的一致性,邊緣或區(qū)域的黃斑、售后的反彈氣泡等問題,始終不斷的困擾著消費(fèi)者。而加工廠商為了應(yīng)對(duì)競爭激烈的市場削價(jià),采用次級(jí)的材料炒短線,更讓近期消費(fèi)市場上的投訴爭議不斷。 相比之下,納米薄膜的SLR技術(shù)加工非常容易。采用的是取代原有電容屏和顯示屏上的保護(hù)膜方式,無需增加新的工序,加工的難易度最簡單;同時(shí)電容屏和顯示屏是處于分離狀態(tài),不存在應(yīng)力殘留或光學(xué)膠老化收縮不均等問題,因此邊緣或區(qū)域的黃斑絕不會(huì)發(fā)生;也不似全貼合需克服油墨斷差的問題,不會(huì)有氣泡或延遲氣泡的現(xiàn)象,對(duì)于需要在炎熱的工作環(huán)境下使用的消費(fèi)者而言,更是多了一層保障。 下圖中,我們可以看到各種全貼合后,產(chǎn)品銷售到消費(fèi)者手上,一段時(shí)間后產(chǎn)生的邊緣區(qū)域黃斑現(xiàn)象。 一般而言,會(huì)有小于10%的機(jī)會(huì)發(fā)生黃斑問題,從分析表中可以看出全貼合OCA方式售后成本最高,且在生產(chǎn)過程中,還會(huì)有3~5%的材料損失,也使得全貼合OCA的生產(chǎn)成本為三種方法中最高的! SLR納米薄膜技術(shù)生產(chǎn)成本僅為全貼合的1/2,但卻能提供更高的信賴性。能免去反彈氣泡和高售后成本的風(fēng)險(xiǎn),且能有效提高生產(chǎn)效率,降低良率損失。以五吋的手機(jī)產(chǎn)品為例,每十萬部手機(jī)訂單,采用SLR納米薄膜技術(shù),除能提供快速交貨和高信賴性外,還可為客戶省下近六十萬元人民幣的費(fèi)用。尺吋越大,貼合的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)越大。難怪像蘋果或三星等國際大品牌會(huì)在平板的產(chǎn)品上大量采用。
下面詳細(xì)介紹下SLR納米薄膜的一些原理及特性:
--------光學(xué)原理及特性: 我們知道光線在抵達(dá)不同材質(zhì)時(shí),會(huì)發(fā)生穿透、反射、吸收及散射四個(gè)主要現(xiàn)象。吸收和散射在玻璃材質(zhì)中發(fā)生的機(jī)會(huì)很低,我們可忽略不計(jì);穿透和反射是成對(duì)比,反射率越高,顯示的效果就越差;反射率越低,穿透率便會(huì)大幅提升,就可達(dá)到絕佳的顯示效果。 在此重點(diǎn)討論反射現(xiàn)象: 1.不同相鄰材質(zhì),光線折射系數(shù)會(huì)發(fā)生變化。就好像光線從空氣穿透到玻璃的過程中,空氣跟玻璃是不同的材質(zhì),折射系數(shù)相應(yīng)也會(huì)發(fā)生變化。 2.光線行進(jìn)間遇到不同的材質(zhì)一定會(huì)發(fā)生反射。就好像光線從空氣穿透到玻璃過程中,一定會(huì)發(fā)生反射。 3.光線經(jīng)過幾個(gè)不同相鄰材質(zhì),會(huì)導(dǎo)致累計(jì)的穿透率損失。 4.穿透率的不斷損失,導(dǎo)致在自然光環(huán)境下對(duì)比度降低。
--------常見的反射系數(shù)及計(jì)算反射率的公式:
為更直觀的理解反射率,下面是一些常見的反射系數(shù)及計(jì)算反射率的公式 真空跟空氣的反射系數(shù)是比較低的,都接近于1;空氣跟真空以外的材料反射系數(shù)都較大。我們最常用的玻璃反射系數(shù)在1.43~1.74左右,OCA反射系數(shù)在1.47。 從右邊圖中可以看到,nA、nB、nC 指的是三種不同材料。這三種不同材料里面,光線在行進(jìn)過程中,從nA傳到nB會(huì)發(fā)生反射,從nB到nC也會(huì)發(fā)生反射。 假設(shè)nA是OCA,nB是玻璃,nC是空氣。將相對(duì)應(yīng)反射系數(shù)代入,可以算出; 反射率(玻璃/OCA) = (1.47-1.43)2/(1.47+1.43)2 = 0.1% 反射率(空氣/玻璃) = (1-1.43)2/(1+1.43)2 = 3.8% 可以看到 : 空氣跟玻璃之間的反射率是遠(yuǎn)大于玻璃跟OCA之間的反射率。所以空氣跟其它材質(zhì)的接觸面會(huì)產(chǎn)生較大的反射率。 下圖是一般手機(jī)或平板上常見的結(jié)構(gòu),不管是外面的光線還是背光源,透過反射的積累,將各有12%的光線損失,導(dǎo)致對(duì)比度的降低。 如同我們?cè)谙M(fèi)市場上購買投影儀或電視機(jī)等顯示器時(shí),我們參考的一個(gè)重要指標(biāo)就是對(duì)比度。不同顯示器對(duì)比度可能會(huì)有1:100、1:1000、1:10000....等不同。而對(duì)比度對(duì)人眼去看顯示效果是非常重要的。對(duì)比度好則代表我們能看到更多的細(xì)節(jié),對(duì)比度差很多細(xì)節(jié)的地方就看不到了。
--------SLR處理: SLR(Surface Low Reflection)納米薄膜,其實(shí)是一種經(jīng)過特殊濺鍍處理的膜材,反射光在穿越納米微粒子后,使得反射光的光波表面產(chǎn)生90度相位差,波峰跟波谷的位置正好重迭。當(dāng)光波迭合在一起,會(huì)產(chǎn)生干涉減反的作用。通過干涉減反,反射光基本上就消失了。根據(jù)能量守恒,此部分能量轉(zhuǎn)化為穿透率。反射率減少了,穿透率增加了,對(duì)比度也相對(duì)提升了。所以對(duì)整個(gè)亮度來說,通過SLR納米薄膜處理,整個(gè)亮度就增加了。 理論上,反射光通過干涉減反作用能被有效的減小,但在400nm~800nm的可見光范圍內(nèi),紅橙黃綠藍(lán)靛紫等七彩光波,如何能設(shè)計(jì)達(dá)到相同的減反效果則是一個(gè)難題。 縱觀市面上一般AR膜與SLR納米薄膜的差異,主要表現(xiàn)在兩方面:第一、AR膜的抗反射率無法達(dá)到SLR納米薄膜的0.1%等級(jí),對(duì)比度的提升大打折扣,黑色面板和窗口區(qū)的黑色無法一致;第二、針對(duì)不同顏色的光波,AR膜的抗反射率無法達(dá)到穩(wěn)定,隨著波長的變長或變短,在紅光和藍(lán)光區(qū)間,反射率逐步遞增,將來在使用過程中可能會(huì)出現(xiàn)某些特殊光暈(泛紅光或泛藍(lán)光),在整個(gè)顯示效果上無法達(dá)到很好的表現(xiàn)。 下面我們?cè)囍鴮LR納米薄膜與A,B,C三種AR膜,在所有可見光光譜下,針對(duì)反射率做比較。如下圖: 在550nm左右光波的黃綠光時(shí),所有膜材反射率都是最低的,但隨著光波的遞增遞減,反射率也隨著上升。這突顯出了其它膜材的很大缺點(diǎn):針對(duì)黃綠光,它的反射率很小,但在紅光藍(lán)光部分,它的反射率又變得很大。當(dāng)可見光在反射過程中,里面會(huì)組成各式各樣的不同光波,但其反射率是不一致的,將來在使用過程中,表面會(huì)看到色暈,偏藍(lán)色或偏紅色。 而經(jīng)過處理后的SLR樣品,在400nm~800nm 可見光全光譜波長范圍內(nèi),反射率都非常低,始終保持在小于0.1%的范圍內(nèi),達(dá)到很好的一致性效果。這是一個(gè)很重要的光學(xué)特性,所以它非常適合用在光學(xué)處理上。 上圖中我們可以觀察到,針對(duì)不同方向的光線,在第一個(gè)接觸面進(jìn)入玻璃會(huì)產(chǎn)生4%的反射損失,離開玻璃出到空氣也會(huì)產(chǎn)生4%的反射損失,而經(jīng)過SLR納米薄膜處理后,發(fā)現(xiàn)4%的反射光能通過干涉減反消除掉,從而增加4%的穿透率。 從實(shí)際的觸摸屏產(chǎn)品看,OGS產(chǎn)品的穿透率一般在90%左右,通過SLR納米技術(shù)處理后,測量值增加到94%;GFF產(chǎn)品一般穿透率在84%左右,通過SLR納米技術(shù)處理后,測量值增加到88%;GG產(chǎn)品一般穿透率在86%左右,通過SLR納米技術(shù)處理后,測量值增加到90%。
觀察上圖中,我們建議SLR納米薄膜分別在觸摸屏和顯示屏上做表面處理,整個(gè)反射改善部分將可達(dá)到8%,經(jīng)測量,白色部分更白,黑色部分更黑,對(duì)比度提升了四倍,在太陽光底下的可視性(Readability)還是能達(dá)到一定程度的改善。特別是在顯示屏不點(diǎn)燈的狀態(tài)下,黑色的面板和窗口區(qū)的黑趨向一致,形成一個(gè)整體,讓產(chǎn)品整體更顯得大氣而上檔次。
--------實(shí)現(xiàn): 在電容屏中實(shí)現(xiàn),TP在生產(chǎn)過程中,原本就需貼保護(hù)膜,現(xiàn)將貼保護(hù)膜改成貼SLR納米薄膜,貼合成本不增加,工序簡單,貼合面為功能片區(qū),完全平整,不存在印刷斷差,無反彈氣泡風(fēng)險(xiǎn)。
LCD在生產(chǎn)過程中,原本就貼保護(hù)膜,現(xiàn)將貼保護(hù)膜改成貼SLR納米薄膜,工序簡單,貼合面為LCD表面,完全平整,不存在印刷斷差,無反彈氣泡風(fēng)險(xiǎn)。
綜上不難看出,相較全貼合,SLR納米薄膜技術(shù)以更簡單的方式及更低廉的成本來追求更極致的光學(xué)效果。工序不增加,且能大大降低生產(chǎn)過程中良率的損失。相信在隨后的發(fā)展中,SLR將會(huì)被越來越多的產(chǎn)品采用,成為新的趨勢(shì)
|