利用折射率匹配方案的改进可见度的显示设备的制作方法

专利名称：利用折射率匹配方案的改进可见度的显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及供例如便携式无线通信终端的电子设备使用的显示 模块的布置。具体地，本发明涉及具有改进的亮度和反射率性质以 及具有供小尺寸电子设备使用的增加的适应性的显示模块。
背景技术：
在商业上具有吸引力的蜂窝式电话或终端在二十世纪八十年代 末进入市场。从那时起，已投入大量的精力来制造更小的终端，而 且电子部件的小型化以及更高效电池的开发为此提供了极大的帮 助。今天，许多制造商提供具有多种能力和服务的衣袋大小的终端， 例如分组定向传输和多路无线电波段覆盖。
在当今的移动电话中，通常使用前窗口来保护例如液晶显示模 块的显示单元不受例如刮擦、压力和震动的物理损伤和环境应力的 损害。前窗口通常用塑料制成，并且在显示单元与前窗口之间设有 气隙以便确保在不接触显示单元的情况下塑料窗口能够弯曲或挠 曲。通常设置防尘垫圏来防止灰尘出现在显示单元与前窗口之间。
现有技术的显示模块的 一个问题是由具有不同折射率的显示模 块中材料层之间的界面中的光反射导致的亮度损失。
前述问题的一个方面在于约12%的背光亮度即从显示单元至观 察者的光会由于显示单元与气隙之间的界面以及气隙与前窗口之间 的界面中的反射而在到达眼睛之前^f皮损失掉。如果可以减少这12% 的损失，就可能降低电子设备的功耗。
前述问题的另一个方面在于，由于进入显示单元的光的低反射 率，显示模块的室外性能并不理想。与关于背光的描述一致，约12%的入射光将被损失掉，因此，在最佳情况下，即在入射角垂直于
显示单元时，仅有88%的入射光将会到达显示单元。这88%的一部 分将接着从例如液晶模块(LCM)的显示单元被反射回去。常用的 液晶模块通常会反射3%至5%的入射光。携带来自显示器的画面信 息的^皮反射太阳光的量的粗略计算为88 % x 5 % x 88 % 3.9 % 。换 言之，约有4%的入射太阳光将被反射并且将包含画面信息。应将这 个值与到达显示单元之前就被反射的12%的入射光进行比较并且因 此该值不包含任何画面信息。在将包含画面信息的4%与未包含画面 信息的12%进行比较时就会理解难以看到画面信息，例如难以在显 示器上阅读信息。因此，例如，具有现有技术的显示模块的移动电 话的用户往往不得不挡住显示器以便能够阅读信息，如果太阳光很 强烈的话尤其如此。
可通过利用抗反射(AR)处理的表面来提高包含画面信息的反 射光与未包含画面信息的反射光之间的比率。然而，抗反射处理受 到某些缺陷的损害，例如对错误操作敏感的昂贵工艺。例如，如果 表面不是非常洁净，则抗反射处理将会封装观察者将会看到的所有 的灰尘、指印等。另外，在现有技术的显示模块中，需要将三个表 面进行抗反射处理以便提供良好的结果，即必须对前窗口的顶部表 面和底部表面以及液晶显示器(LCD)偏光镜的顶部表面进行处理。
现有技术的显示模块的另一个缺陷是在前窗口与显示单元之间 的气隙中带来灰尘的风险，这会实质上降低用户所感受的图像质量， 从而导致消费者抱怨。

发明内容
本发明的总体目的在于提供一种具有改进的亮度和反射率性质 并具有供小尺寸电子设备使用的增加的适应性的显示模块。更具体
本发明的目的通过供电子设备使用的显示模块来实现，该显示
模块包括前窗口和显示单元。透明材料制成的中间层夹在所述前窗 口与所述显示单元之间，所述中间层由根据前窗口的材料来选择的 材料形成以便使所述前窗口与所述中间层之间的界面中的反射最小。
在一个实施例中，所述中间层具有与所述前窗口的折射率nfw匹 配的折射率nn。
在一个实施例中，所述显示单元具有顶部部分，该顶部部分具 有与中间层的折射率匹配的折射率。
在一个实施例中，所述中间层由子层构成，其中顶部子层具有 与所述前窗口匹配的折射率，底部子层具有与所述显示单元匹配的 折射率，并且可能的中间子层具有与位于中间子层上面的子层和位 于中间子层下面的子层均匹配的折射率。
在一个实施例中，所述中间层是透明薄膜。
在一个实施例中，所述中间层是浸油。
在一个实施例中，所述中间层是透明胶。
在一个实施例中，所述显示单元具有基本上等于所述前窗口的 折射率nfw的折射率rid,所述折射率iid、 nfw约为1.5。
在一个实施例中，所述显示单元和所述中间层为气密布置。 在一个实施例中，所述前窗口的顶部表面具有抗反射涂层。 在一个实施例中，所述前窗口可附奉到所述电子设备的外壳部分。
在一个实施例中，所述显示模块可附着到所述电子设备并且可 从电子设备分离。
在一个实施例中，所述电子设备是移动无线电终端。
在一个实施例中，所述电子设备是移动电话。
本发明还涉及包括本发明的显示模块的电子设备。
除了其它的优点之外，本发明还具有如下优点
在典型的实施例中，来自背光的反射中的亮度损失在最佳情况
下仅为4%，最佳情况即为入射角垂直并且通过使中间层的折射率匹
料。因此，包含画面信息的背光亮度的96%将到达观察者。与此相 一致，仅有4%的入射光将被反射而不会到达显示单元，并且因此而 不包含任何画面信息。因此，96%的入射光将到达显示单元，而且96 % x 5 % x 96 % 4.6 %的入射光会从显示单元^皮反射并且包含有画面 信息。从而，提高了包含画面信息的反射光与未包含画面信息的反 射光之间的比率。
当减少了来自背光照明的传输光时，可减少显示模块的功耗， 并且当减少了入射光的反射时，可提高图像中的对比度。另外，将 无需挡住或遮蔽显示器以便能够阅读显示器上的信息。
a) 可将显示模块作得更薄，因为除去了气隙，并且因此同样可 将包括显示模块的电子设备作得更薄。
b) 可通过在例如清洁的室内将前窗口与显示单元安装在一起来 去除现有技术的显示单元的灰尘问题，以便确保显示单元与前窗口 之间良好的光学连接。
c) 如果打算使用抗反射处理以便进一步提高包含画面信息的反 射光与未包含画面信息的反射光之间的比率，则仅有一个表面必须 经过处理，即前窗口的顶部表面。


根据下面结合附图对优选实施例进fr的描述，本发明的特征和 优点将是显而易见的，其中
图1示意性示出了具有前窗口与顶部偏光镜之间的气隙G的现 有技术的显示模块的截面图2示意性示出了由于图1的现有技术的显示模块的不同层之 间的折射率差异而导致入射光I和反射光R是如何被反射的；
图3a示意性示出了本发明的显示模块的实施例的截面图4示意性示出了本发明的显示模块的实施例的截面图5示意性示出了本发明的显示才莫块的另 一个实施例的截面图6示意性示出了图5所示的显示模块的一部分的放大；
图7示意性示出了由于图5的显示模块的不同层之间的折射率
差异而导致入射光I和反射光R是如何被反射的；以及
图8示意性示出了本发明的实施例所基于的一种聚合物发光二
极管的基本结构。
具体实施例方式
本说明书涉及供电子设备使用的、具体供无线电通信终端使用 的显示模块领域。在本公开中，还将术语无线电终端或通信终端筒 单地表示为终端，该终端包括设计用于同无线电台进行无线电通信 的所有移动设备，无线电台也可以是移动终端或者例如为固定基站。 因此，术语无线电终端包括移动电话、寻呼机、通信装置、电子管 理器、智能电话、PDA(个人数字助理)、膝上型计算机和DECT(数 字增强无绳电话)终端。因此，虽然本说明书通过举例的方式对本 发明的结构和特征在移动电话中的实际应用进行了描述，但这并不 解释为排除本发明在其它类型的电子设备中的实施方式和实际应 用。具体为，本发明适用于但并不限于其中显示模块的亮度和反射 率性质以及小尺寸是重要的任何电子设备。另外，本发明同样适用 于固定设备，并且适用于往来于固定设备的无线电传输。这样的固 定设备包括例如桌上型计算机。此外，应强调，用于本说明书和所 附的权利要求书中的术语"包4舌"用于明确说明所迷的特征、整数、 步骤或部件的存在，但是并不排除一个或多个其它的特征、整数、 步骤、部件或其组的存在或添加。用于本说明书中的术语"匹配，，
除或至少为最小的方式而相互一致。在本发明的实施例中，如果两 层之间的折射率差异小于0.3、优选地小于0.1、最优选地小于0.05
的话，则这两层材料的折射率相互匹配。还应强调，用于例如"第 一层材料的折射率基本上等于第二层材料的折射率"的表述中的术 语"基本上等于，，用于明确说明该两层之间的折射率差异小于0.3，
优选地小于O.l，最优选地小于0.05。
现参考附图对现有技术和本发明的示范实施例进行描述。在附 图中，相同的附图标记用于相同的或相应的部件或部分。
图1示意性示出了现有技术的显示模块10的截面图。显示模块 IO包括前窗口 12和显示单元，前窗口 12形成外壳22的一部分或者 可附着到外壳22的一部分，显示单元例如为液晶显示器(LCD)。 LCD包括例如夹在前玻璃14与后玻璃14，之间的液晶薄膜(图中未 示出)，从而形成液晶盒。通常将用于控制液晶的电极涂覆在前玻 璃和后玻璃的内面上，并且这些电极可由例如薄金属或氧化物组成。 将液晶盒置于顶部偏光镜16与后偏光镜16，之间。液晶显示器是本 领域^^知的，因此不再进行更详细的描蜂。
显示模块10在前窗口 12与顶部偏光镜16之间设有气隙G，以 便确保塑料窗口 12可以弯曲而不会接触偏光镜16。
被设置成防止灰尘进入显示单元与前窗口 12之间的间隙的防尘 垫圈20同样充当了前窗口 12与偏光镜16之间的垫片。
图2示意性示出了图1的现有技术的显示模块的不同层之间的 折射率差异而导致入射光I和反射光R是如何被反射的。如图2所 示，不算晶体层，入射光I将被反射三次，第一次是在周围空气与前 窗口 12的顶部表面之间的界面中，笫二次是在前窗口 12的底部表 面与气隙G中的空气之间的界面中，第三次是在气隙G中的空气与 偏光镜16之间。反射光R将如图2所示的那样被反射。
当光穿过不同介质层时，将会存在由于两种介质的折射率不同 时第 一介质与第二介质之间的每个接合处中的反射而导致的亮度损 失。例如，在空气与塑料之间的界面中的光就是这种情况。光的反 射会由于入射角的不同而不同。在垂直入射角的情形中，损失将会
最小。空气与玻璃或塑料之间的界面中的反射通常约为4%,此时， 入射角是垂直的。
本发明通过使显示模块的不同材料层之间的光反射最小来克服 上述现有技术的问题。这通过使相邻材料层之间的折射率差异最小
来实现，据此按照公式R-[(rvnO/(n2+n)f使反射光R最小，式中n
是第一材料层的折射率，112是第二材料层的折射率。
图3示意性示出了本发明的显示^t块10的实施例的截面图。显 示模块10包括前窗口 12和显示单元13,前窗口 12可附着到电子设 备的外壳22的一部分或形成电子设备的外壳22的一部分。中间层24 夹在前窗口 12与显示单元13之间。中间层24由根据前窗口 12的 材料而选择的材料形成以便使前窗口 12与中间层24之间的界面中 的反射最小。
在本发明的一个实施例中，用具有约为1.5的折射率的例如 PMMA SH 200的曱基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)制造前窗 口。 PMMA SH 200通常具有1.49至1.52范围的折射率。其它适当 的材料是具有与显示单元的折射率匹配的折射率的Plexiglass 或基 于Plexiglass的材料。
优选的是，中间层24选自一种材料使得这种材料具有与所述前 窗口 12的折射率iifw匹配的折射率IV因此，优选的是，用具有基 本上与前窗口 12相同的折射率的透明材料配置中间层24。例如，中 间层24由透明薄膜、浸油、透明胶或具有与显示单元的折射率匹配 的折射率的另一种适当的材料构成。正如公知的，可定制这种油或 胶以便获得某一折射率。
按照本发明的一个实施例，前窗口、中间层和显示单元具有约 为1.5的折射率。
显示单元13和中间层24可以是气密布置。
在本发明的一个实施例中，前窗口 12的顶部表面具有抗反射涂 层，以便进一步提高包含画面信息的反射光与未包含画面信息的反
射光之间的比率。还可将显示单元13配置成附着到例如印刷电路板
PWB的托架18。
优选的是，前窗口 12可附着到所述电子设备的外壳部分22。例 如，电子设备可实现为移动无线电终端或移动电话。
图4示意性示出了本发明的显示模昧10的实施例的截面图，其 中中间层24包括多个不同子层。以折射率从顶部子层24，的值向底 部子层24，"的折射率逐步变化的方式来选择子层的材料，据此在每 个界面中没有光^1反射或者有少量的光被反射。从而，使前窗口 12 与顶部子层24，之间、不同子层之间以及底部子层24，，，与显示单元13 之间的界面中的反射最小。在所示出的实施例中示出了三个不同子 层24，、 24，，和24，，，。然而，应当理解，中间层可以是单个材料层， 或者两个或更多个材料层。
图5示意性示出了本发明的显示模块10的实施例的截面图。在 该实施例中，显示单元13通常是LCD,包括一对玻璃板，即前玻璃 14和后玻璃14，，以及偏光镜16。偏光镜16被布置在前窗口 12与 前玻璃14之间。中间层24被布置在前窗口 12与偏光镜16之间。
在特定情形中，玻璃板14、 14，被配置成具有基本上等于前窗口 12的折射率i^的折射率iid,折射率nd、 n&约为1.5。
显示单元13还可包括底部偏光镜16', 底部偏光镜16'被布置 在后板14，与托架18之间。
图6示意性示出了图5的显示模块的实施例的放大视图。
图7示意性示出了由于图6的显示模块的不同层之间的折射率 差异而导致入射光I和反射光R是如何被反射的。然而，由于已经 消除了折射率中的错配或者至少基本上使折射率中的错配最小，所 以入射光I在进入显示单元之前大体上仅^L反射一次，即入射光仅在 周围空气与前窗口 12的顶部表面之间的界面中^皮反射。与此相一致， 离开显示装置13的反射光R <义^>良射一次，即仅在前窗口 12的顶 部表面与周围空气之间的界面中被反射。
前面已结合以液晶显示器或液晶模块形式实现的显示单元对本 发明进行了描述。然而，还可将显示单元实现为任何类型的平板显
示器FPD,例如薄膜晶体管TFT、扭转向列TN显示器、超扭转向列 STN显示器、彩色STN CSTN显示器、有机发光二极管OLED或等 离子体显示器。在备选实施例中，显示单元实现为阴极射线管CRT。
图8示出了聚合物薄膜发光二极管100，这种聚合物薄膜发光二 极管技术可实现本发明显示模块的实施例中的显示单元。这种类型 的器件是PLED或OLED。 PLED是背光照明、照明和显示技术，在 最近几年间，这种技术已取得了极大的进展，其基本功能结合图8 来描述。PLED包括聚合物薄层103，优选的是未掺杂共轭聚合物， 它被夹在阳极102与阴极104之间。已用在不同应用中的聚合物的 示例包括聚对苯乙炔(poly-p-phenylene vinylene (PPV))、聚亚苯基 苯并二p塞唑(poly-p-phenylenebenzobisthiazole (PBT))和聚亚苯基苯 并二哇(poly-p-phenylenebenzobis-oxazole (PBO))。在暴露于电时, 聚合物层103发光。在通过由DC驱动器单元105提供的偏压将电子 e一和空穴h +分别从阴极104和阳极102注入一个或多个分子聚合物 层103中时，这两种类型的载流子相互,朝向对方移动，并且它们的 一部分重新结合以形成光发射。
发射光可透过电极102和104中的至少一个，通常是可透过阳 极102。在一个典型的实施例中，阳极102是透明铟锡氧化物(ITO) 的衬底，而阴极104可以是铝层。在现有技术中描述的各种类型的 PLED中，电极102与104之间可包括附加材料层，例如用于提高电 子或空穴注入效率。例如，曾经提出在聚合物层103与阴极104之 间插入LiF、 A1203或Ca薄层，以便提高电子注入效率。优选的是， 透明保护层101被敷于阳极102上。实际上，保护层101常常是玻 璃衬底，而将ITO衬底用作基板，在其上以技术人员公知的方式通 过自旋和蒸发淀积涂敷其它层。
已利用LCD、 PLED或OLED对本发明进行了举例说明。然而
应理解，
前面已通过实施例或操作模式的示例对本发明的原理进行了描 述。然而，不应将本发明解释为受限于前面所讨论的特定实施例， 这些实施例应理解为是说明性的而不是限制性的，并且应当意识到， 在没有背离由下面的权利要求书所限定的本发明范围的情况下，本 领域技术人员可对这些实施例进行变更。
权利要求
1.一种用在电子设备中的显示模块(10)，包括前窗口(12)和显示单元(13、100)，其特征在于透明材料制成的中间层(24)夹在所述前窗口(12)与所述显示单元(13、100)之间，所述中间层(24)由根据所述前窗口(12)的材料所选择的材料形成，以便使所述前窗口(12)与所述中间层(24)之间的界面中的反射最小。
2. 如权利要求1所述的显示模块(10),其特征在于所述中 间层(24)具有与所述前窗口 (12)的折射率rifw匹配的折射率iv
3. 如权利要求1或2所述的显示模块(10)，其特征在于所 述中间层(24)具有与所述显示单元(13、 100)的顶部部分(16) 的折射率匹配的折射率。
4. 如前面的权利要求中的任何一项所述的显示模块(10)，其 特征在于所述中间层(24)由子层(24，、 24"、 24，")构成，其 中，顶部子层(24，)具有与所述前窗口 (12)匹配的折射率，底部 子层(24，，，)具有与所述显示单元(13、 100)匹配的折射率，并且 可能的中间子层(24")具有与位于所述中间子层上面的子层和位于 所述中间子层下面的子层均匹配的折射率。
5. 如权利要求4所述的显示模块(10),其特征在于以使所 述折射率从顶部子层(24，)的折射率向底部子层(24，，，)的折射率 逐步变化的方式选择所述子层(24，、 24"、 24，")的材料。
6. 如前面的权利要求中的任何一项所述的显示模块(10)，其 特征在于所述中间层(24)是透明薄膜。
7. 如前面的权利要求中的任何一项所述的显示模块(10)，其 特征在于所述中间层(24)是浸油。
8. 如前面的权利要求中的任何一项所述的显示模块(10)，其 特征在于所述中间层(24)是透明胶。
9. 如前面的权利要求中的任何一项所述的显示模块(10),其特征在于所述显示单元(13、 100)具有基本上等于所述前窗口 (12) 的折射率rifw的折射率nd，所述折射率iid、 1约为1.5。
10. 如前面的权利要求中的任何一项所述的显示模块(10)， 其特征在于所述显示单元(13、 100)和所述中间层(24)是气密 布置。
11. 如前面的权利要求中的任何一项所述的显示模块(10), 其特征在于所述前窗口 (12)的顶部表面具有抗反射涂层。
12. 如前面的权利要求中的任何一项所述的显示^f莫块(10), 其特征在于所述前窗口 ( 12)可附着到所述电子设备的外壳部分(22)。
13. 如前面的权利要求中的任何一项所述的显示模块(10')， 其特征在于所述显示模块(10)可附着到电子设备并且可从电子 设备分离。
14. 如前面的权利要求中的任何一项所述的显示模块(10)， 其特征在于所述电子设备是移动无线电终端。
15. 如前面的权利要求中的任何一项所述的显示模块(10)， 其特征在于所述电子设备是移动电话。
16. —种电子设备，包括根据权利要求1至15中的任何一项所 述的显示模块(10)。
全文摘要
用在电子设备中的显示模块(10)，包括前窗口(12)和显示单元(13、100)，其中透明材料制成的中间层(24)夹在前窗口(12)与显示单元(13、100)之间。中间层(24)由通过考虑前窗口(12)的材料而选择的材料组成，以便使前窗口(12)与中间层(24)之间的界面处的反射最小。中间层(24)由一个或多个层组成，对这些层的折射率进行选择，使得它们与前窗口或显示单元的折射率紧密匹配。
文档编号G02F1/1335GK101194203SQ200680020436
公开日2008年6月4日 申请日期2006年6月7日 优先权日2005年6月7日
发明者A·亨特, M·埃克, M·格里普 申请人:索尼爱立信移动通讯股份有限公司