嵌入式表面漫射器的制造方法_2

文档序号:9848200阅读:来源:国知局
提供相当大的混浊度值的漫射器堆叠。一些 漫射器堆叠具有足够高以与其它制造工艺相容的熔点。举例来说,一些此等漫射器堆叠具 有足够高使得例如干涉调制器(MOD)像素的像素阵列可形成于漫射器堆叠上而不使漫射 器堆叠熔化或变形的熔点。在基本上透明的衬底(例如,显示器衬底)与像素阵列之间而非 在衬底的相对边上形成漫射器堆叠可提供改进的光学性质,例如,改进的分辨率。当将漫射 器堆叠定位得较远离像素时,此配置可通过使由像素形成的图像变模糊而降低分辨率。当 将漫射器堆叠较靠近像素定位时,分辨率保持较高且漫射器堆叠可增大视角且减少镜面反 射。
[0036]图1为包含漫射器堆叠的实例元件的框图。在此实例中,漫射器堆叠100包含具有 第一折射率的第一薄膜一低折射率薄膜105。漫射器堆叠100还包含第二薄膜一高折射率薄 膜110,在此实例中,其具有高于第一折射率的第二折射率。然而,在替代实施中,第二薄膜 可具有低于第一折射率的折射率。第一折射率与第二折射率之间的差越高,那么漫射器堆 叠的混浊度越高。因此,对于高混浊度实施,第二折射率将大于第一折射率和衬底的折射 率。在此实例中,低折射率薄膜105与高折射率薄膜110之间的界面包含具有基本上随机化 大小的微透镜的阵列。
[0037] 图2A到2C展示穿过漫射器堆叠的实例的横截面。在这些实例中,漫射器堆叠100安 置于衬底205上,在这些实例中,衬底205为玻璃衬底。在一些实施方案中,玻璃衬底可包含 硼硅酸盐玻璃、碱石灰玻璃、石英、Pyrex?或其它合适的玻璃材料。在替代实施中,衬底205 可包含合适的基本上透明的非玻璃材料,例如,聚碳酸酯、丙烯酸、聚对苯二甲酸伸乙酯 (PET)或聚醚醚酮(PEEK)。
[0038] 此处,漫射器堆叠100包含低折射率薄膜105和高折射率薄膜110。在一些实施方案 中,低折射率薄膜105可包含具有相对低折射率的一或多种材料,例如,Si0 2、Si0C(碳掺杂 氧化硅)、旋涂式玻璃(S0G)、氟化镁(MgF2)、聚四氟乙烯(PTFE)等。在一些实施方案中,低折 射率薄膜105可具有在1微米到10微米、或1微米到5微米或1微米到3微米的范围中的厚度。
[0039] 高折射率薄膜110可包含具有比低折射率薄膜105的折射率高的折射率的一或多 种材料。举例来说,在一些实施方案中,高折射率薄膜110可包含SiN x0x。如由所属领域的一 般技术人员已知,可通过变化氮对氧的比率和/或通过变化溅射工艺期间的压力来控制 SiNx〇x的折射率。因此,由SiNx〇x形成的薄膜的折射率可基本上变化,例如,从1.7或1.7以下 到2或2以上。在替代性实例中,高折射率薄膜110可包含SiNx、Zr02、Ti0 2和/或Nb2〇5。在一些 实施方案中,高折射率薄膜110可具有在1微米到10微米的范围中的厚度。
[0040] 在图2A到2C中展示的实施中,低折射率薄膜105与高折射率薄膜110之间的界面包 含具有基本上随机化大小的微透镜212的阵列。在这些实例中,微透镜212包含基本上球形 特征的部分。然而,在替代性实例中,微透镜212可包含其它形状,例如,基本上多边形或圆 锥形特征的部分。
[0041] 如以下更详细地描述,在一些实施方案中,微透镜212的阵列可通过将具有基本上 随机化大小的特征蚀刻到低折射率薄膜105中且用高折射率薄膜110填充所述特征来形成。 在一些实施方案中,蚀刻工艺可包含干式蚀刻工艺和/或湿式蚀刻工艺。在一些实施方案 中,可经由基本上填充第一薄膜中的凹面的高折射率钝化涂层的沉积来形成高折射率薄膜 110。然而,在替代性实施中,可通过将具有基本上随机化大小的特征蚀刻到较高折射率薄 膜中且用较低折射率薄膜填充所述特征来形成微透镜212的所述阵列。一些实施可包含在 较高折射率薄膜与较低折射率薄膜之间的抗反射层,例如,如本文中其它处所描述。
[0042]在图2A到2C中展示的实例中,像素阵列210安置于漫射器堆叠100上。如以下更详 细地描述,在一些实施方案中,像素阵列210可制造于漫射器堆叠100上。举例来说,漫射器 堆叠100可制造于包含衬底205的基本上透明的堆叠上,且随后,像素阵列210可制造于漫射 器堆叠100上。如上所指出,具有安置于例如衬底205的"显示器玻璃"与像素阵列210之间的 漫射器堆叠100可为有利的。然而,简单地在典型漫射薄膜上制造像素阵列210可将并不可 行。这些薄膜通常由具有相对低熔点的聚合物制成。制造像素阵列210 (例如,頂0D阵列)的 工艺通常涉及温度基本上高于此熔点的阶段。因此,如果吾人将试图在典型漫射薄膜上制 造頂0D阵列,那么所述漫射薄膜将在制造工艺期间熔化。
[0043] 在图2B和2C中展示的实例中,衬底205能够充当光导。在这些实施中,包覆层220安 置于衬底205与低折射率薄膜105之间。包覆层220可具有比低折射率薄膜105低的折射率, 且可允许衬底205充当光导。举例来说,如果低折射率薄膜105由Si0 2形成,那么包覆层220 可由旋涂式玻璃、MgF2或SiOC形成。在一些实施方案中,包覆层220可为大约1微米厚或更 厚,且具有1.38或以下的折射率。然而,在一些实施方案中,低折射率薄膜105的折射率可足 够低,使得无额外包覆层对于衬底205充当光导为必要的。
[0044]图2C展示光源227的实例,其包含(在此实例中)将光提供到衬底205的发光二极 管。在图2B和2C中展示的实例中,衬底205包含多个光提取特征215,其能够从光导提取光且 将光的至少一部分提供到像素阵列210。应理解,图2B和2C为示意性的,且光提取特征215的 形状和密度可根据应用而变化,且仅经相对于所述阵列的微透镜212的大小和密度示意性 地展示。
[0045]在图2C中展示的实例中,光提取特征215能够充当触摸面板的电极。此处,钝化层 229形成于光提取特征215上。
[0046]如同图2A中展示的实施,图2B和2C的实例还包含微透镜212的阵列。在图2C中展示 的实例中,像素阵列210中的单一像素226与多个微透镜212对应。在一些实施方案中,像素 阵列210中的单一像素226可与10个或10个以上微透镜212对应。在一些实例中,像素阵列 210中的单一像素226可与25个或25个以上微透镜212对应。
[0047]为了达成漫射器堆叠100的高混浊度值,需要使在镜面方向上反射的光(归因于在 平电介质-电介质界面处的菲涅尔反射)最小化。因此,微透镜212可经紧密地装填,使得仅 存在少量未由微透镜212占据的区域,来自所述区域的光可以镜面方式从漫射器堆叠100反 射。
[0048]如果微透镜212按规则或周期性图案形成,那么可产生例如波纹效应和绕射图案 的伪影。因此,在各种实施中,微透镜212可具有基本上随机的大小和/或分布,以便避免这 些伪影。在图2A到2C中展示的实例中,所述微透镜具有不同大小,其中的每一者具有曲率半 径(R0C)和深度。R0C和/或深度可随机化。
[0049]图2D和2E展示具有不同深度和曲率半径的微透镜的实例。首先参考图2D,微透镜 212!具有曲率半径R0C!和深度cU。图2D还提供微透镜间区域230,来自所述区域的光可在镜 面方向上反射。
[0050] 如与微透镜212!比较,图2E的微透镜2122具有较大曲率半径R0C2。然而,微透镜 2122具有相对较小深度cb。因此,较大R0C未必与较大深度对应。
[0051] 在一些实施方案中,微透镜212的曲率半径和/或深度可选自随机或准随机分布。 举例来说,微透镜212的曲率半径可选自高斯随机分布,对于所述分布,具有指定平均值和 指定标准差。在各种实施中,随机分布中的曲率半径的平均值可范围从2微米到10微米,或2 微米到6微米。在各种实施中,到第一层的表面内的凹面的深度可范围从200nm(0.2微米)到 5微米,或500nm(0.5微米)到2.5微米。在一些实施方案中,深度与曲率半径的随机或准随机 分布相对地类似,而在其它实施中,深度和曲率半径两者皆具有随机或准随机分布。湿式蚀 刻工艺倾向于产生具有稍微均匀深度的凹面,而干式蚀刻工艺倾向于产生较随机深度。
[0052] 可通过变化R0C和/或低折射率薄膜105与高折射率薄膜110的折射率之间的差来 控制漫射器堆叠1〇〇的混浊度。这些折射率之间的较高差产生较高混浊度值,其指示增大的 漫射。然而,折射率之间的较高差还造成在低折射率薄膜105与高折射率薄膜110之间的界 面处的较多菲涅耳反射和反向散射,此可减小像素阵列21 〇的反射性像素的反射性对比率。 举例来说,折射率之间的较高差可减小MS-MOD像素的反射性对比率。对于一些反射性显示 器,漫射器具有大约70 %到80 %的混浊度值。举例来说,对于包含具有大约70 %到80 %的混 浊度值的漫射器的反射性显示器,在一些实施方案中,第一层与第二层的折射率之间的差 为大约0.3或0.3以上。然而,对于极低混浊度实施,第一层与第二层的折射率之间的差可相 对小。
[0053] 在图2B中展示的实例中,抗反射层225安置于低折射率薄膜105与高折射率薄膜 110之间。抗反射层225可减少微透镜212的菲涅耳反射和反向散射的量。在此实例中,抗反 射层225基本上与在低折射率薄膜105中形成的凹面的形状一致。可(例如)在使微透镜212 形成于低折射率薄膜105中后且在沉积高折射率薄膜110前沉积抗反射层225。
[0054] 在一些实施方案中,所述抗反射层可包含SiNx0x。如上所指出,可根据氮对氧的比 率和/或通过变化溅射工艺期间的压力来控制SiN x0x的折射率。因此,可根据用以形成漫射 器堆叠100的其它材料恰当地选择由SiN x〇x形成的抗反射层225的折射率。以下提供一些实 例。然而,在替代性实施中,抗反射层225可包含其它材料,例如,MgF 2。
[0055] 在一些实例中,抗反射层225可为四分之一波长折射率匹配层。在一些实施方案 中,根据以下等式(1)和(2)选择抗反射层225的厚度(dM)和折射率(ΠΜ):
[0056] nAR(A) = } (λ) * 2(y-) ^?ζ(Ι)
[0057]
等式(2)
[0058] 在等式(1)中,nFiim i表示第一薄膜(例如,低折射率薄膜105)的折射率,且nFiim 2 表示第二薄膜(例如,高折射率薄膜110)的折射率。如果抗反射层225薄,那么其可采用低折 射率薄膜105中的凹面的形状。高折射率薄膜110的形状可与第一薄膜中的凹面的形状一 致。因此,包含抗反射层225可基本上不改变漫射层的混浊度,但仍然可减少微透镜212
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