用于为显示器形成防反射涂层的方法
【专利摘要】本发明公开了一种显示器，该显示器可具有显示层。可通过在显示层的一个或多个表面上形成防反射涂层来抑制环境光反射。可通过使用溅镀工具沉积交替的高折射率的电介质层和低折射率的电介质层来形成防反射涂层。控制器可控制光谱仪和溅镀工具的操作。为了确保防反射涂层表现出期望的颜色，控制器可指示溅镀工具或其他设备沉积用于防反射涂层的电介质层的子集。然后可利用光谱仪来测量光谱。基于所测量的光谱，可对其余电介质层进行厚度调整或其他调整，以确保防反射涂层颜色匹配目标颜色。
【专利说明】
用于为显示器形成防反射涂层的方法
技术领域
[0001]本发明整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有带有防反射涂层的显示器的电子设备。
【背景技术】
[0002]电子设备通常包括显示器。例如，蜂窝电话、计算机和电视机具有显示器。
[0003]显示器的性能可能会受到来自显示器中的各层玻璃的环境光反射的不利影响。例如，在室外环境中，显示器上的图像可能通过来自显示器的表面的过度反射而被模糊。为了解决这个问题，常常为显示器提供防反射涂层。可通过向显示器表面上沉积具有交替的高折射率和低折射率的电介质层来形成防反射涂层。
[0004]由于所沉积的电介质层的层厚度不精确，防反射涂层常常表现出不期望的色偏。这可能导致在制造具有防反射涂层的显示器时收益率低下。
[0005]因此，期望能够提供用于在电子设备显示器上形成防反射涂层的改进的方法。
【发明内容】
[0006]可通过在显示器中的一个或多个显示层上形成防反射涂层来抑制环境光反射。
[0007]可通过使用溅镀工具沉积交替的高折射率和低折射率的电介质层来形成防反射涂层。控制器可控制光谱仪和溅镀工具的操作。
[0008]为了确保防反射涂层表现出目标颜色，使得可由显示器显示图像而没有不期望的色偏，控制器可指示溅镀工具或其他设备沉积用于防反射涂层的电介质层的子集。然后可利用光谱仪来测量光谱。基于来自层的子集的所测量的光谱，可在沉积其余电介质层时进行厚度调整或其他调整。厚度调整有助于确保防反射涂层的颜色匹配目标颜色。
【附图说明】
[0009]图1是根据实施方案的具有带有防反射涂层的显示器的示例性电子设备诸如膝上型计算机的透视图。
[0010]图2是根据实施方案的具有带有防反射涂层的显示器的示例性电子设备诸如手持式电子设备的透视图。
[0011]图3是根据实施方案的具有带有防反射涂层的显示器的示例性电子设备诸如平板电脑的透视图。
[0012]图4是根据实施方案的具有带有防反射涂层的显示器的示例性电子设备诸如用于计算机或电视机的显示器的透视图。
[0013]图5是根据实施方案的具有防反射涂层的示例性显示器的横截面侧视图。
[0014]图6是根据实施方案的示例性防反射涂层的横截面侧视图。
[0015]图7是根据实施方案的示例性防反射涂层在可见光波长处的反射光谱的曲线图。
[0016]图8是示出了根据实施方案的来自防反射层厚度变化的对显示器颜色的影响的颜色空间图。
[0017]图9是示出了根据实施方案的调整防反射层的顶部处的两个电介质层厚度对显示器颜色的影响的颜色空间图。
[0018]图10是示出了根据实施方案的可在形成防反射层时使用的设备的图示。
[0019]图11是根据实施方案的通过对防反射层中的最上方的电介质层中的一个或多个电介质层进行电介质层厚度调整而形成防反射层中涉及的示例性步骤的流程图。
[0020]图12是根据实施方案的通过对防反射层中的电介质层进行厚度调整而形成防反射层中涉及的示例性步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0021]电子设备可具有显示器。可为显示器提供用于抑制光反射的防反射层。
[0022]图1、图2、图3和图4中示出了可具有带有防反射涂层的显示器的类型的示例性电子设备。
[0023]图1的电子设备10具有膝上型计算机的形状并具有上部外壳12A和带有部件诸如键盘16和触控板18的下部外壳12B。设备10具有铰链结构20(有时被称为联轴器管筒)，以允许上部外壳12A相对于下部外壳12B在方向22上围绕旋转轴24旋转。显示器14被安装在外壳12A中。上部外壳12A有时可被称为显示器外壳或盖，通过围绕旋转轴24朝下部外壳12B旋转该上部外壳12A而将其置于闭合位置。
[0024]图2示出了基于手持设备诸如蜂窝电话、音乐播放器、游戏设备、导航单元或其他紧凑型设备的电子设备10的示例性配置。在设备10的该类配置中，外壳12具有相背对的前表面和后表面。显示器14被安装在外壳12的正面上。显示器14可具有外层，该外层包括针对部件诸如按钮26和扬声器端口 28的开口。
[0025]在图3的实施例中，电子设备10为平板电脑。在图3的电子设备10中，设备10具有相背对的平坦前表面和后表面。显示器14被安装在设备10的前表面上。如图3所示，显示器14可具有用于容纳按钮26的开口。
[0026]图4示出了电子设备10的示例性配置，其中设备10为计算机显示器、具有集成式计算机显示器的计算机、或电视机。显示器14被安装在设备10的前表面上。在这种类型的布置中，设备10的外壳12可被安装在墙壁上或可具有可选的结构，诸如用于将设备10支撑在平坦表面诸如桌面或书桌上的支架30。
[0027]显示器14可以是液晶显示器、有机发光二极管显示器、等离子体显示器、电泳显示器、电润湿显示器、使用其他类型显示技术的显示器或包括使用这些显示技术在多于一种显示技术形成的显示结构的显示器。
[0028]图5中示出了示例性显示器的横截面侧视图。如图5所示，显示器14可具有显示层诸如显示层32。被包括在显示层32中的层的类型取决于形成显示器14时使用的技术的类型。例如，如果显示器14是液晶显示器，则层32可包括背光源、上偏振器和下偏振器以及滤色器层、液晶层、以及插置于上偏振器和下偏振器之间的薄膜晶体管层。在显示器14是有机发光二极管显示器的配置中，层32可包括层诸如基板层，在该层上形成发光二极管和薄膜晶体管电路的阵列。
[0029]显示器14可包括可选的覆盖层诸如显示器覆盖层34。显示器覆盖层34可重叠显示器14中的其他层诸如显示层32，并可帮助在使用显示器14和设备10期间保护显示层32。显示器覆盖层34可由一片透明塑料、透明玻璃层、陶瓷层或其他透明层形成。
[0030]显示器14可具有一层或多层防反射涂层。例如，显示器14可具有防反射层诸如层36。层36可形成于显示器14中的显示器基板的表面上。例如，层36可形成于显示器覆盖层34的上表面上或一个或多个其他显示层表面上(例如，显示层32的一个或多个表面上)。如果需要，可省去覆盖层34，并且滤色器层或显示层32中的其他层可充当显示器14的最外层并可利用层36进行涂布。在本文中有时描述显示器14的配置作为示例，在该配置中，防反射层36形成于显示器14的最外层上，诸如图5的示例性显示器覆盖层34上。然而，这仅仅是示例性的。防反射层36可形成于显示器14中的层的任何适当的表面上。
[0031]图6是显示层64(例如，层34等)上的示例性防反射涂层的横截面侧视图。如图6所示，防反射层36可具有多个电介质层361^，诸如具有相应厚度1'132、1334、1536、1738和T9的电介质层L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8和L9。电介质层36L可具有交替的高折射率和低折射率。在形成层36L时可使用任何适当的电介质材料。例如，层36L可由电介质诸如氮化娃(折射率为1.75)和氧化硅(折射率为1.45)形成。该示例性配置中的氮化硅层形成与由氧化硅形成的“低”折射率层交替的“高”折射率层。在图6的布置中，例如，层L1、L3、L5、L7和L9可由氧化娃形成，并且层L2、L4、L6和L8可由氮化娃形成。如果需要，在形成高低介电堆叠或用于防反射涂层的其他电介质层时可使用其他类型的电介质。使用交替的氮化硅和氧化硅层来形成图6的防反射涂层36仅仅是示例性的。
[0032]图7是诸如图6的层36的示例性防反射层的反射光谱的曲线图(反射率R被绘示为光波长的函数)。在图7的实施例中，在从380nm到780nm范围的可见波长上抑制反射。
[0033]使用防反射涂层计算机模型，可针对防反射层36的电介质层36L来计算期望的厚度。在沉积电介质以形成防反射层36时，可将这些厚度值用作标称值。由于制造变化的原因，沉积层36L的实际厚度可稍微偏离其标称厚度。这些厚度变化影响防反射层36的色偏，从而影响显示器14的色偏。
[0034]例如，考虑具有防反射层诸如图6的层36的显示器。通常，层36可具有五个或更多个电介质层，七个或更多个电介质层，多于八个电介质层或其他适当数量的电介质层。在图6的实施例中，防反射层36具有九个不同厚度的电介质层。图8是涂布有防反射层诸如图6的防反射层36的显示器的颜色空间图。图8的曲线图绘示了Lab颜色空间，并且表示使用颜色坐标a*和b*的颜色。图8的实施例中的针对层36和显示器14的期望(“目标”)颜色由目标颜色TG来表示。这种颜色可由显示器设计者选择，以避免显示器14出现不期望的强色偏。
[0035]如果可恰好如期望那样制造层36L(即，折射率和厚度不根据其期望值变化)，显示器14和层36将由期望目标颜色TG来表征。然而，在现实情况中，存在可能导致层36L有些偏离其期望特性的不可避免的制造变化。例如，每个层36L中的厚度变化可能导致颜色的变化，如图8中线LI……L9所示的。作为一个实施例，如果L2沉积的厚度比期望值小3%，则层36和显示器14的所得颜色将由点38而非目标颜色点TG来表示，而沉积的层L2厚度比期望值大3%将导致层36和显示器14表现出由图8的曲线图中的点40表示的颜色。其他层36L的厚度变化也可能导致层36和显示器14的颜色根据目标颜色TG而变化。
[0036]为了克服这些制造变化，可在沉积层36L的过程期间使用一个或多个光谱测量。然后可在介电沉积操作期间进行校正性调整，以确保满意的防反射层性能。利用一种适当的布置，在沉积层36L的子集之后(例如，在沉积五个或更多个层36L之后，在沉积七个或更多个层36L之后，在沉积多于七个层36L之后，或在沉积少于七个层36L之后等)，对防反射涂层36的上方两个电介质层36L进行层厚度调整。利用另一适当的布置，在沉积期间调整层36L的一层、两层或多于两层而非仅仅上方两层的厚度。
[0037]图9是示出了可如何对防反射层36的最上方(最外)两个电介质层36L的厚度T8和T9进行调整以确保层36的颜色精确匹配期望的目标颜色TG的Lab颜色空间图。对于图9的布置，初始沉积层LI……L7。然后获取光谱以测量部分形成的防反射层36的颜色。现实的制造变化将导致显示器14的颜色根据在形成恰好具有其标称厚度的层LI……L7时预期的颜色而有所变化。作为层LI……L7这些变化的结果，如果要使用标称厚度T8和T9来形成层L8和L9，要由用于防反射涂层36的所制成的堆叠产生的计算颜色将偏离目标颜色TG。可基于从层LI……L7测量的光谱来计算层LI……L7的制造变化的影响。例如，可使用所测量的光谱数据作为防反射层模型的输入以预测:如果沉积的层L8和L9具有其初始规划的标称厚度，一旦制成，防反射层36和显示器14便将具有由图9的颜色空间曲线图上的点42表示的颜色。
[0038]为了确定用于层L8和L9的适当厚度，防反射层模型可预测将与层36相关联的颜色。具体地，防反射涂层模型可用于基于所测量的光谱并使用层L8和L9的各种不同潜在厚度作为输入来计算用于将在沉积L8和L9层之后产生的层36的最终颜色。这种模型化过程可用于识别要在沉积防反射层36的最后两层时使用的厚度调整△ T8和△ T9，以确保最终的颜色不会偏离目标颜色TG。厚度调整△ T8表示可用于将层36的颜色从点42改变到点44的来自层L8的标称厚度T8的计算偏差。厚度调整T9表示可用于将层36的颜色从点44调整到目标颜色TG的来自层L9的标称厚度T9的计算偏差。因为ΔΤ8和T9的值是在沉积层L8和L9之前计算的(在该实施例中)，所述可通过沉积层L8和L9的厚度来确保显示器14的最终颜色匹配目标颜色TG。如果需要，可沉积厚度经过调整的防反射涂层36的更多个层(例如，三个或更多层可具有从其标称值进行修改的厚度)。图9的实施例仅仅是示例性的。
[0039]图10是示出了可在沉积防反射层36时使用的示例性设备的系统图。如图10中所示，沉积系统46可具有涂布源诸如用于在基板64的表面62上沉积电介质层的源58。基板64可以是显示层，诸如显示器覆盖层34或用于显示器14的其他显示层32。涂层源58可以是溅镀工具或用于在表面62上沉积电介质层的其他设备，该电介质层诸如氮化硅层、氧化硅层或用于防反射层36的其他电介质层36L。
[0040]在基板64上沉积层36的过程期间的一个或多个时间处，可收集光谱(例如，用于诸如可见光波长的波长范围的反射光谱)，以表征基板64上所沉积的层的颜色。例如，光源48可发射光50，该光50从基板64的表面62被反射作为反射光52，并且控制器56可指不光谱仪54测量波长范围内的每个波长诸如图7的示例性光谱的可见光波长处的反射光52的量。例如，光源48可以是产生白光50的白光源。光谱仪54可具有可调谐带通滤波器。控制器56可调整可调谐滤波器以在图7的曲线图的所有波长间或这些波长的适当子集间扫过带通滤波器。
[0041]一旦控制器56收集了光谱，控制器56便能够处理针对在基板64上沉积的材料而收集的光谱数据，以确定在后续沉积操作期间应当采取什么校正动作。例如，控制器56可实施九层防反射层(或具有不同数量的层36L的防反射层)的模型。基于所测量的光谱数据，控制器56可使用防反射层模型来计算防反射层36中的一些层的期望调整厚度。使用图9中所示类型的方法，例如控制器56可确定新的最优厚度，以在从涂布源58沉积层L8和L9时使用。控制器56然后可指示涂布源58沉积具有适当调整的厚度的层L8和L9。
[0042]通常，控制器56可使用光谱数据来确定如何调整溅镀工具58在向基板64的表面62上沉积溅镀介质60时使用的溅镀设置。可调整该设置以调整所沉积材料的折射率和/或所沉积材料的厚度。本文有时将进行厚度调整的配置描述作为示例，但通常可通过利用控制器56控制源58来进行折射率调整、厚度调整和/或其他沉积参数调整。
[0043]图11中示出了使用结合图9所述的类型的布置形成防反射层36时涉及的示例性步骤。
[0044]在步骤66处，在基板64上沉积用于防反射层36的层36L的初始集。在步骤66处沉积的层36L的数量小于用于防反射层36的层36L的总数。例如，在九层防反射层设计中，可在步骤66处沉积九层的子集诸如前七层36L，从而留下其余两个上层(S卩，层L7和L8)稍晚被沉积。在步骤66的操作期间沉积的层36L可通过如下方式沉积:使用控制器56指示涂布源58沉积这些层中的每个层，每个层都具有使用防反射层模型计算的标称厚度。
[0045]在步骤68处，在沉积层LI……L7之后，控制器56可使用光源48和光谱仪54来收集从沉积层反射的光的光谱测量。例如，光谱仪54可收集针对沉积层的可见光反射光谱。
[0046]由于制造变化的原因，沉积层厚度的实际值将一般将根据其期望的标称厚度有些变化。可通过使用迭代技术来确定在步骤66期间沉积的层的实际沉积厚度(S卩，前七层36L的厚度)，以改变防反射层模型中的层厚度中的每个层厚度，直到模型化光谱匹配在步骤68处测量的光谱。
[0047]在步骤72处，防反射层模型可使用前七层36L的实际沉积厚度和关于期望目标颜色TG的信息来计算要分别用于层L8和L9的厚度T8和T9的适当调整值。由于沉积前七层36L时存在制造变化，因此T8和T9的值将稍微偏离T8和T9的标称值，该标称值将已在发生任何沉积操作之前对防反射层建模时计被算出。然后可使用T8和T9的调整值在步骤74处沉积后两层(在该实施例中为L8和L9)。因为调整厚度T8和T9补偿了形成层L1-L7期间存在的制造变化，所以防反射层36将具有匹配目标颜色TG的颜色。可通过收集层36的光谱并执行通过-失败测试(步骤76)来确认这一点。如果层36的颜色不像期望的那样，则可报废显示器14。否贝1J，层36将通过测试，并可用于电子设备10的显示器14。
[0048]如果需要，可在制造层36的过程期间的其他时间处进行光谱测量。例如，不必仅进行单次光谱测量。例如，可在沉积层L8之前进行第一次光谱测量，并且可在沉积层L9之前进行第二次光谱测量。可使用第一次光谱测量来调整T8的厚度值，并可使用第二次光谱测量来调谐T9的厚度值。如果需要，可进行三次或更多次光谱测量，之后进行三次或更多次相应的层厚度调整或其他沉积参数调整。也可在沉积层36L的过程中途采集光谱数据。例如，可在沉积层L9中途的一个或多个点处采集光谱数据，并在实时调整层L9的厚度时使用该光谱数据。图12中示出了使用诸如这些技术来形成层36过程中涉及的示例性步骤的流程图。
[0049]如图12中所示，可在步骤78处使用涂布源58来沉积用于防反射层36的一个或多个完整或部分的层36L(图10)。
[0050]在步骤80处，控制器可使用光谱仪54来测量来自基板64的表面62的反射光谱，并表征所沉积的介电材料的颜色。
[0051]使用在控制器56上实施的防反射层模型，在步骤82处，控制器56可在步骤82处计算一个或多个沉积层36的一个或多个厚度，并可确定应当采取什么校正措施(例如，对之后沉积的层进行厚度调整等)。如线84所示，操作然后可环回到步骤78，在此期间，可在沉积介电材料的一个或多个附加完整或部分层时，考虑在步骤82期间识别的层厚度调整和其他校正措施。可继续执行图12的操作，直到完全形成层36。因为在沉积用于防反射层36的层36L的过程期间作出了实时调整，所以层36表现出的颜色将匹配期望的目标颜色TG。
[0052]以上内容仅仅是示例性的，本领域的技术人员可在不脱离所述实施方案的范围和实质的情况下作出各种修改。上述实施方案可单独实施或可以任意组合实施。
【主权项】
1.一种用于在显示层的表面上形成防反射涂层的方法，包括: 在所述显示层的所述表面上沉积用于所述防反射涂层的电介质层； 测量从所沉积的电介质层反射的光的光谱；以及 至少部分地基于所测量的光谱来确定要针对用于所述防反射涂层的至少一个附加电介质层作出的至少一个电介质层厚度调整。2.根据权利要求1所述的方法，还包括: 将所述至少一个电介质层沉积到已基于所述电介质层厚度调整而调整的厚度。3.根据权利要求2所述的方法，其中沉积所述电介质层包括沉积交替的高折射率的电介质层和低折射率的电介质层。4.根据权利要求3所述的方法，其中沉积所述电介质层包括沉积至少七个电介质层。5.根据权利要求4所述的方法，其中沉积所述至少一个电介质层包括在所述七个电介质层的顶部上沉积第八电介质层。6.—种在显示器基板的表面上形成防反射涂层的方法，其中所述防反射涂层包括多个电介质层，所述方法包括: 在所述显示器基板的所述表面上沉积用于所述防反射涂层的所述多个电介质层的子集； 测量从所述多个电介质层的所沉积的子集反射的光的光谱；以及在所述多个电介质层的所沉积的子集的顶部上沉积用于所述防反射涂层的其余两个电介质层。7.根据权利要求6所述的方法，其中沉积所述其余两个电介质层包括沉积具有基于所测量的光谱而调整的厚度的所述其余两个层。8.根据权利要求6所述的方法，其中沉积所述多个电介质层的所述子集包括沉积交替的高折射率的电介质层和低折射率的电介质层。9.根据权利要求6所述的方法，其中所述显示器基板包括电子设备显示器中的最外显示层，并且其中沉积所述多个电介质层的所述子集包括利用溅镀工具来沉积电介质。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述最外显示层包括显示器覆盖层，并且其中沉积所述多个电介质层的所述子集包括沉积至少一个氧化硅层。11.根据权利要求9所述的方法，其中沉积所述多个电介质层的所述子集包括沉积氧化娃层和氮化娃层。12.根据权利要求7所述的方法，其中沉积所述多个电介质层的所述子集包括沉积至少五个电介质层。13.根据权利要求7所述的方法，其中沉积所述多个层的所述子集包括沉积七个电介质层，并且其中沉积所述其余两个电介质层包括在所述七个电介质层的顶部上沉积第八电介质层和第九电介质层。14.根据权利要求7所述的方法，其中测量所述光谱包括测量可见光谱。15.根据权利要求7所述的方法，其中沉积所述其余两个电介质层包括沉积分别具有第一厚度和第二厚度的所述其余两个层，所述第一厚度和所述第二厚度被调整为确保所述防反射涂层表现出匹配目标颜色的颜色。16.根据权利要求15所述的方法，其中沉积所述多个电介质层的所述子集包括沉积交替的高折射率的电介质层和低折射率的电介质层。17.—种用于在基板的表面上形成防反射涂层的装置，包括: 涂布源，所述涂布源在所述基板的所述表面上沉积用于所述防反射涂层的电介质层； 光谱仪，所述光谱仪获取来自从所述基板的表面上的所述电介质层反射的光的光谱；和 控制器，所述控制器被配置为至少部分地基于所述光谱来调整与将用于所述防反射涂层的所述电介质层从所述涂布源沉积到所述基板的所述表面上相关联的沉积参数。18.根据权利要求17所述的装置，其中所述涂布源包括由所述控制器控制的溅镀工具。19.根据权利要求18所述的装置，其中所述溅镀工具被配置为在沉积用于所述防反射涂层的所述电介质层时沉积具有交替的高折射率和低折射率的所述电介质层，并且其中所述控制器被配置为基于所述光谱来调整所述电介质层中的至少一个电介质层的层厚度。20.根据权利要求18所述的装置，其中所述溅镀工具被配置为在沉积用于所述防反射涂层的所述电介质层时沉积具有交替的高折射率和低折射率的电介质层，并且其中所述控制器被配置为基于所述光谱来调整所述电介质层中的顶部两个电介质层的层厚度。
【文档编号】G02B1/11GK105934692SQ201480074304
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2014年2月14日
【发明人】E·多基戈托夫, 陈宬, 桑原正人, M·S·罗杰斯, J·Z·钟
【申请人】苹果公司