用于提供显示器组件的方法和设备的制造方法
【专利说明】用于提供显示器组件的方法和设备
相关申请交叉参考
[0001]本申请根据35U.S.C.§ 119要求2012年4月5日提交的美国临时申请系列号61/620，677的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。
技术领域
[0002]本发明涉及用于提供一种或更多种用于显示器系统的组件的方法和设备，特别是用于产生漫射光的组件。
背景
[0003]用于产生漫射光的常规组件包括漫射玻璃，其已用于显示器工业中的多种应用中。这些应用包括无承载框(bezel-free)电视系统，液晶显示器(IXD)，电泳显示器(EPD),有机发光二极管(OLED)显示器，等离子体显示面板(PDP)，微机电(MEMS)结构显示器，电子阅读器(电子书)设备等等。
[0004]但是，已发现市售的漫射玻璃不能满足新兴显示器工业的某些新的和重要的要求。
[0005]此外，已发现显示器工业中的某些类型的显示器例如半透(半透明)的显示器，因常规的显示器组件而遭受不良的性能特征，特别是关于提供背板照射来源时，不能满足市场的性能要求。
概述
[0006]已发现一种有市场前景的显示器系统包括玻璃组件，该玻璃组件作为基础并在其上面设置多个可电子控制的显示器组件。玻璃组件包括总体平坦的板材结构，其具有导向观看者的表面和相对的表面，在该相对表面上设置多个显示器组件(例如MEMS组件、OLED组件等)。单个显示器组件的集合限定大量的像素位点，用于根据电子控制信号来操控光，从而为观看者提供理想的显示器分辨率。
[0007]玻璃组件提供光漫射特征，从而当从一种或更多种边缘、一种或更多种边界和/或观看表面进入玻璃板的任意光在向显示元件传播时，漫射该任意光。就这一点而言，玻璃组件包括一种或更多种光漫射特征，从而玻璃组件作为漫射玻璃组件操作。光漫射特征可包括在接近和观看表面相对的玻璃板的表面处提供多个光散射位点，即接近上面设置了显示元件的表面处。
[0008]漫射玻璃的重要性能特征包括大的向前-对-向后散射比、高雾度比、高透光率比和宽的角度光散射特征。在某些显示器系统应用中，光散射位点需要邻近上面设置显示元件的表面但埋在该表面以下。实际上，它们必须使得能在表面的几微米之内发生光散射。当在这种表面以上且在玻璃板的表面和显示元件之间沉积透明导电氧化物(TCO)层时，尤其如此。此外，对上面设置显示元件的表面有显著的平坦度要求，其具体为像素长度(和相当小的单个显示元件的尺度相关的量度)的函数。另一重要的要求是当进行下游加工例如在其上沉积显示元件(这可能将玻璃组件暴露于大于或等于约400°C的加工温度)时，具有光漫射特征(例如光散射元件和相关的结构)的玻璃板必须保持它们的性能特征。
[0009]尽管能发现有市售的漫射玻璃，但这些市售漫射玻璃都不能满足如上所述的对新兴显示器工业的新的和重要的要求。例如，可从埃木达光学器件公司(Edmund Optics)购买漫射玻璃，其具有设计成在宽的角度散射光的粗糙表面。但是，这种玻璃不能用于上述的新的一种或更多种显示器应用，因为散射功能依赖于粗糙表面，其中散射特征尺寸显著大于沉积显示元件(例如沉积TCO层)时可接受的尺寸。此外，这些大的尺寸特征将导致对显示器系统中电气性质不利的高电阻和分流(shunting)。还可使用相分离的玻璃、玻璃陶瓷或用晶体掺杂的玻璃料，来实现玻璃中的散射。但是，这些玻璃都不能使得在玻璃表面的几微米内发生散射。
[0010]根据本文所述的一种或更多种实施方式，开发了用于提供漫射玻璃结构的方法和设备，其中将散射元件(即颗粒、团聚体(agglomerate)或聚集体(aggregate))吸附到玻璃基片上并使用粘合剂材料固定在那里。元件的尺寸可在几百纳米的量级，例如约250纳米。在一些应用中，和玻璃板和粘合剂的折射率(其可为约1.4 - 1.6或约1.43-1.56的量级)相比，元件具有较高的折射率(例如约2.0)。在其它应用中，元件无需具有高折射率，但可具有量级和玻璃板和粘合剂材料的折射率量级相同的折射率。可通过由单一层的颗粒、团聚体或聚集体形成的元件，或者有多层形成的元件，来实现光散射特征。任一实施方式可得到元件的高度尺寸在亚微米和微米之间或以上。可使用粘合剂来部分或全部填充元件之间的空隙，来控制玻璃组件的表面的表面特征(例如平坦度)。当使用足够的粘合剂(其可包括多层)时，粘合剂可形成从元件向上延伸亚微米到几微米的平坦化层。
[0011]如上所述的玻璃组件提供高雾度比、高透光率、适于下游薄膜沉积工艺的平坦的表面、在玻璃板表面的几微米之内的理想的光散射特征(例如，宽角度散射)、以及在下游大于或等于约400°C的加工温度下的幸存。此外，可使用多种玻璃基片类型来制备设想的玻璃组件。
[0012]根据本发明所述的一种或更多种其它实施方式，已开发了提供用于显示器系统的背板的方法和设备。
[0013]市售的半透显示器系统，例如半透(半透明的)IXD电视，已经商业用于数码标牌和广告应用中。处于“关状态”(即，当驱动该LCD元件的相关电子器件没有命令形成图像时)时，这些显示器系统是半透明的。为了维持半透明特征，这些显示器系统不使用不透明光学背板来产生光以激发LCD。相反，处于“开状态”(即当相关的电子器件命令形成图像时)，显示器系统使用背景、环境光来激发IXD。这样，观看者可看透显示器系统，并观察在显示器平面后面的物体(例如商品等)。同时，观看者还可接收某部分屏幕(或整个屏幕)上的视觉信息，这在商业应用中将可能涉及屏幕后的商品。
[0014]但是，使用半透明显示器系统的一个重要问题在于它们不是特别透明的。实际上，测量显示它们只呈现约15%的透光率比。这样，必须常常在接近屏幕处提供较高水平的环境光，因为诸多原因这样不一定是可行的或甚至是不利的。就穿过显示器的图像质量的均匀性而言，这导致了一系列问题，例如颜色、对比度等不均匀。
[0015]因此根据本文所述的一种或更多种其它实施方式，提供了用于透明显示器系统的透明背板。使用上述的一些或全部的组件和漫射玻璃结构结合，来形成透明背板。漫射玻璃结构置于透明显示器系统后面，且沿着该漫射玻璃结构的一种或更多种边缘和/或一种或更多种边界，将光引入玻璃板。光在玻璃板内以波导方式传播，并在光散射部分入射。这样，光散射出透明背板，照射半透明显示器系统的LCD。因此，透明背板改善了用于半透明显示器系统的LCD元件的光源。选定和布置散射元件，从而提供合适的折射率特征和尺寸来实现适当的波长和取决于角度的对LCD的激发。此外，散射元件产生合适的雾度比，它足够低从而当部分显示器系统处于关状态时，实现高水平的背板透明度(观察者可视觉看透背板)。
[0016]透明背板的优势包括增加的亮度、保持透明度(处于关状态时)、改善的光均匀性、改善的光波长和入射角、改善的颜色坐标，以及更简单和成本-效率的输入光学器件。
[0017]本领域技术人员在结合附图阅读本文所述之后，将清楚地了解本发明的实施方式的其他方面、特征、优点等。
【附图说明】
[0018]出于说明之目的，在附图中示出优选形式，但是应理解，本实施方式不限于所示的精确排列和手段。
[0019]图1是根据本发明的一种或更多种实施方式的光漫射设备的侧面截面视图；
[0020]图2是图1所示的光漫射设备的前视图；
[0021]图3是各种尺寸的散射颗粒的散射横截面和散射角度的图片；
[0022]图4A、4B和4C是用于制造一种如图1所示的光漫射设备的方法的中间结构的侧面截面视图；
[0023]图5A-5E分别是设置在光漫射设备的表面上的光散射元件的扫描电子显微镜(SEM)图像，各图像显示不同的粘合剂特征；
[0024]图6A-6B分别是当将表面活性剂添加到溶液用于把散射颗粒沉积到图1所示的光漫射设备上时的雾度比和透光率比(表达为百分比)；
[0025]图7A-7B分别是当将或不将表面活性剂添加到溶液用于把散射颗粒沉积到图1所示的光漫射设备上时的雾度比和透光率比(表达为百分比)随开孔面积和粗糙度的变化；
[0026]图8是用于一些样品的频率相对于周界-最大费雷特(Feret)比例的柱状图，该样品是使用添加到溶液用于把散射