具有不透明屏幕的表面显示单元的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35u.s.c.§119要求于2015年6月2日提交的美国临时申请序列号62/169,663、于2015年5月11日提交的美国临时申请序列号62/159,682以及于2015年5月11日提交的美国临时申请序列号62/159,477的优先权权益，所述美国临时申请的内容被用作依据并通过引用以其全文结合在此。

本公开总体上涉及表面显示单元领域并且具体地涉及采用不透明屏幕的表面显示单元。

背景技术：

表面显示单元是根据需要显示图像、标记、符号和/或消息的装置。例如，表面显示单元可以被配置用于显示预定义形状、字、符号、消息和/或图像。这样的表面显示单元的示例包括当加热单元的表面温度较热时炉具上的警示灯、汽车上用于指示低燃料状态或安全带解开的警示灯、公路上的交通灯或十字路口灯等等。可替代地，表面显示单元可以被配置用于显示多种可能性中的所选显示内容。通常，这样的表面显示单元是多像素显示装置，即，采用多个像素的显示装置。用于在多像素显示装置中提供照明的机构可以包括发光二极管(包括有机发光二极管)和液晶显示器。采用多像素显示装置的产品包括计算机监视器、电视机、便携式数字装置的屏幕等等。

表面显示单元通常需要机械保护以防止意外损坏。为表面显示单元提供保护的需要对于经受机械冲击和/或温度极限的表面显示单元而言可能更大。例如，汽车的内表面(比如仪表盘、车门板以及座椅的后侧表面)、电视机、监视器、家用电器或建筑结构可能经受用户的意外推动、压迫或摩擦，并且可能经受温度极限(例如，在特定气候下在夏天或在冬天)。

进一步地，日光可以不时地照射到表面显示单元上(尤其是在汽车和建筑物中)，从而不时地降低信号或消息的清晰度或者观察者的享受程度。另外，提供奢华气息的表面纹理对于结合到以下各项中的表面显示单元而言可以是令人期望的：比如汽车、船和飞机等运载工具(例如，窗用玻璃(比如挡风玻璃、窗玻璃或侧窗玻璃)、后视镜、柱子、门侧板、头枕、仪表盘、控制台或车辆座椅、或其任何部分)、建筑固定装置或结构(例如，窗户、建筑物的内墙或外墙以及地板)、电器(例如，冰箱、烤箱、炉具、洗衣机、烘干机或其他电器)、消费型电子装置(例如，电视机、膝上型计算机、计算机监视器以及手持式电子装置(比如移动电话、平板计算机和音乐播放器))、家具、信息自助服务终端、零售自助服务终端等。

技术实现要素：

根据本公开的各个方面，提供了结合不透明屏幕的表面显示单元。如在此使用的，术语“不透明”指的是当表面显示单元处于电源“关闭”状态或者不透明但电源“开启”状态时表面显示单元的用户或观察者所感知到的不透明。不透明可以包括在从400nm到800nm波长范围内0％到约25％的透射率。在至少各个实施例中，不透明屏幕可以提供选自光学增强、装饰性纹理和/对表面显示单元的机械支撑或保护中的一个或多个性质。不透明屏幕可以靠近或被布置在提供光学图像的图像源或面板的前侧(即，面向观察者的一侧)上(并且因此，光学图像通过不透明屏幕可见)。在这样的实施例中，当表面显示单元不使用时，不透明屏幕一般隐藏图像面板。当图像面板被激活用于提供光学图像时，不透明屏幕可以提供一定透明度，使得观察者可以以足够的清晰度来观察光学图像。

在一个或多个实施例中，不透明屏幕可以用作图像源(比如投影仪)的屏幕，所述图像源从前侧(即，观察者的一侧)将光学图像提供在不透明屏幕上。在一些实施例中，光学图像穿过不透明屏幕(在不透明屏幕位于观察者与图像源之间的情况下)或者在不透明屏幕上(在观察者和图像源彼此位于相同侧的情况下)可见。

根据本公开的方面，提供了一种表面显示单元，所述表面显示单元包括：图像面板，所述图像面板被配置用于在其前表面上提供光学图像；以及不透明屏幕，所述不透明屏幕被布置在所述图像面板的所述前表面之上。所述不透明屏幕包括不透明基质材料层，所述不透明基质材料层衰减从所述不透明基质材料层的前侧照射到其上的光并且透射来自所述图像面板的光。根据本公开的方面，提供了一种表面显示单元，所述表面显示单元包括：不透明屏幕，所述不透明屏幕包括前表面；以及图像源，所述图像源被布置在与观察者相同的一侧(相对于所述不透明屏幕)，所述图像源被配置用于在所述前表面上提供光学图像。所述不透明屏幕包括不透明基质材料层，所述不透明基质材料层衰减从所述不透明基质材料层的前侧照射到其上的光并且反射来自所述图像源的光。

在一个或多个实施例中，表面显示单元被结合到以下各项中：比如汽车、船和飞机等运载工具(例如，窗用玻璃(比如挡风玻璃、窗玻璃或侧窗玻璃)、后视镜、柱子、门侧板、头枕、仪表盘、控制台或车辆座椅、或其任何部分)、建筑固定装置或结构(例如，建筑物的内墙或外墙以及地板)、电器(例如，冰箱、烤箱、炉具、洗衣机、烘干机或其他电器)、消费型电子装置(例如，电视机、膝上型计算机、计算机监视器以及手持式电子装置(比如移动电话、平板计算机和音乐播放器))、家具、信息自助服务终端、零售自助服务终端等。在一个或多个实施例中，汽车包括表面以及被布置在所述表面的至少一部分上的表面显示单元。所述表面可以包括窗用玻璃(例如，比如挡风玻璃、窗玻璃或侧窗玻璃)、后视镜、柱子、门板、扶手、头枕、仪表盘、控制台或车辆座椅中的任何一项。

附图说明

图1是根据本公开实施例的结合提供一定光学不透明度的不透明屏幕以及提供光学图像的图像面板的示例性表面显示单元的示意性竖直截面视图。

图2是根据本公开实施例的具有在其中结合有示例性表面显示单元的仪表盘的车辆内部的示意性透视图。

图3是展示了不透明基质材料层的光学性质基于施加合适的外部刺激而改变的实施例中透射系数的变化的曲线图。

具体实施方式

如以上所讨论的，本公开涉及包括不透明屏幕的表面显示单元，在此详细描述了所述表面显示单元各个方面。

附图并非按比例绘制。元件的多个实例可被复制，其中展示了所述元件的单个实例，除非明确描述或以其他方式清楚地说明不存在元件复制。序数(比如“第一”、“第二”和“第三”)仅用于标识类似元件，并且不同的序数可以跨本公开的说明书和权利要求书被采用而不受限制。如在此所使用的，位于第二元件“上”的第一元件可以位于第二元件的表面的外侧上或第二元件的内侧上。如在此所使用的，如果第一元件的表面与第二元件的表面之间存在物理接触，则第一元件“直接”位于第二元件“上”。

如在此所使用的，“层”指的是包括具有基本上均匀厚度的区域的材料部分。层可以在下层结构或盖层结构的整体之上延伸，或者其范围可以小于下层结构或盖层结构的范围。进一步地，层可以是具有均匀或不均匀毗连结构的区域，其厚度小于毗连结构的厚度。例如，层可以位于任何水平平面对之间，所述水平平面在毗连结构的顶表面与底表面之间或者在所述毗连结构的顶表面和底表面处。层可以水平地、竖直地和/或沿锥形表面延伸。衬底可以是层，可以包括在其中的一个或多个层，或者可以具有在其上、其上方和/或其下方的一个或多个层。

参照图1，展示了示例性表面显示单元100，所述表面显示单元结合了提供一定光学不透明度的不透明屏幕180以及提供光学图像的图像面板110。图像面板110可以包括微led、oled、lcd、等离子体单元、电致发光(el)单元阵列、或被配置用于发射辐射的另一种合适的元件。

如在此所使用的，“光学图像”可以是由光生成(例如，由光图案生成)的任何图像。所述光可以是单色光、多色光，或者可以是连续的波长光谱。如在此使用的，“图像”可以是任何物理图案，并且包括图片、字母、数字或任何其他图案(包括颜色和/或亮度的对比)。在至少一些实施例中，不透明屏幕180可以通过被布置在图像面板110前面来保护所述图像面板免于物理损坏。示例性表面显示单元100可以包括层堆叠，在一个示例性且非限制性实施例中，所述堆叠从后到前可以是图像面板110、薄粘合剂层120、不透明基质材料层130、可选防刮擦层140、可选减反射层150、以及可选防眩光层160。在各个实施例中，可以选择更大或更少数量的层以及层的交替配置。

图1的示例性表面显示单元100可用于各种应用。例如，示例性表面显示单元可以附着在任何表面之中、之上或者到任何表面，所述表面可以是固定的结构(比如建筑物的墙壁)或者家用电器(比如烤箱或炉具)的表面。可替代地，图1的示例性表面显示单元100可以附着在表面之中、之上或者到所述表面，所述表面是移动对象的部件，比如汽车仪表盘或控制台、门的内侧壁、或者汽车内座椅的后侧表面、或者冰箱门。在一些实例中，表面显示单元100可以用于：比如汽车、船和飞机等运载工具(例如，窗用玻璃(比如挡风玻璃、窗玻璃或侧窗玻璃)、后视镜、柱子、门侧板、头枕、仪表盘、控制台或车辆座椅、或其任何部分)、建筑固定装置或结构(例如，建筑物的内墙或外墙以及地板)、电器(例如，冰箱、烤箱、炉具、洗衣机、烘干机或另一种电器)、消费型电子装置(例如，电视机、膝上型计算机、计算机监视器以及手持式电子装置(比如移动电话、平板计算机和音乐播放器))、家具、信息自助服务终端、零售自助服务终端等。图2展示了汽车的仪表盘内的表面显示单元100的示例性安装。在一个或多个实施例中，汽车包括表面以及被布置在所述表面的至少一部分上的表面显示单元。所述表面可以包括窗用玻璃(例如，比如挡风玻璃、窗玻璃或侧窗玻璃)、后视镜、柱子、门板、扶手、头枕、仪表盘、控制台或车辆座椅中的任何一项。

返回参照图1，当图像面板110未被激活(即，未生成光学图像)时，不透明屏幕180可能一般看起来是黑色的，或者可能看起来具有预先选择的颜色。然而，不透明屏幕180的不透明度、粘合剂层120的构成和/或厚度(如果存在的话)和/或光学图像的亮度可以被选择为使得在图像面板110上生成的光学图像可以在光学图像的清晰度并未显著退化的情况下穿过不透明屏幕180进行透射，从而使得其可以对用户可见。换言之，不透明屏幕180是“透视”屏幕，即，具有一定透明度或半透明度，以用于观察在图像面板110上生成的光学图像。

不透明屏幕180可以包括不透明基质材料层130，所述不透明基质材料层包括具有非零透射系数的光学不透明材料以允许在图像面板110上形成的光学图像的透射。不透明基质材料层130可以包括一个或多个不同类型的材料以提供期望的功能。在一个实施例中，可以包括一个或多个层的不透明基质材料层130可以足够厚以便为不透明屏幕180提供足够的机械强度，和/或防止不透明屏幕180破裂或断裂。不透明屏幕180的厚度可以被选择用于使靠近图像面板110存在或被布置在所述图像面板上的材料层的体积最小化。在一个实施例中，靠近图像面板110或被布置在所述图像面板上的不透明屏幕180的材料层的总厚度可以在以下范围内变动：从约0.3mm到约30mm、从约0.5mm到约20mm、从约0.7mm到约10mm、或者从约1mm到约30mm。在一些实施例中，不透明屏幕180的材料层的总厚度可以在以下任何范围内：从约1mm到约3mm、从约2mm到约6mm、从约3mm到约9mm、从约5mm到约15mm、从约10mm到约30mm、或者从任何第一中间厚度到大于所述第一中间厚度的任何第二中间厚度。

在一个或多个实施例中，不透明屏幕180可以提供散射表面，投影显示在所述散射表面上可以是可见的。例如，如图1中所示出的，图像源200可以被布置在与观察者相同的一侧并且图像可以从图像源200投影到不透明屏幕180的前表面上。在一些实施例中，来自图像面板110和来自图像源200的一个或多个图像可以在不透明屏幕180的前表面上同时可见。在一些实施例中，来自图像面板110或来自图像源200的一个或多个图像可以在不透明屏幕180的前表面上非同时可见。

在各个示例性且非限制性实施例中，不透明基质材料层130可以包括一个或多个层，所述层包含例如以下材料：聚合物材料、玻璃材料(例如，钙钠玻璃、碱性硅酸盐玻璃、含碱硼硅酸盐玻璃和/或碱性铝硼硅酸盐玻璃)、聚合物-陶瓷材料、或玻璃-陶瓷材料。在各个实施例中，所述材料可以被提供为单片或者为叠层结构或堆叠结构的一部分。在将叠层结构用于不透明基质材料层130的情况下，叠层可以选自相同或不同的材料。

在一些示例中，在不需要通常用于减小的厚度的附加的抛光或研磨步骤的情况下，在被提供为叠层结构的一部分时，不透明基质材料层130的一个或多个层的厚度可以显著减小(例如，小于约1mm)。根据各示例性实施例，不透明基质材料层130的单独层的厚度和/或材料层的总厚度可以从约0.05mm到约30mm变动，并且可以在以下任何范围内：从约0.1mm到约3mm、从约0.2mm到约6mm、从约3mm到约9mm、从约5mm到约15mm、从约10mm到约30mm、或者从任何第一中间厚度到大于所述第一中间厚度的任何第二中间厚度。

在不透明基质材料的实施例中所使用的玻璃材料可以使用各种不同的工艺来提供。例如，玻璃材料可以使用已知的成形方法来形成，包括浮法玻璃工艺和下拉工艺(比如熔合拉制工艺和狭缝拉制工艺)。

通过浮法玻璃工艺制备的玻璃材料可以通过光滑表面来表征，并且均匀的厚度通过使熔融玻璃在熔融金属(通常是锡)床上浮动来制造。在示例工艺中，将熔融玻璃进料到熔融锡床表面上，形成浮动玻璃带。当玻璃带沿着锡浴流动时，温度逐渐降低，直到玻璃带固化成可从锡抬举到轧辊上的固体玻璃材料。一旦离开浴，玻璃材料可以被进一步冷却并退火以降低内部应力。

下拉工艺生产出具有均匀厚度的玻璃材料，所述玻璃材料具有相对原始的表面。因为玻璃材料的平均挠曲强度受到表面瑕疵的量和尺寸的控制，因此接触程度最小的原始表面具有较高的初始强度。当随后对所述高强度玻璃材料进行进一步强化(例如，化学强化)时，所得的强度可以高于表面已经进行过磨光和抛光的玻璃材料的强度。下拉的玻璃材料可以被拉至厚度小于约2mm。另外，下拉的玻璃材料具有可在不进行高成本研磨和抛光的情况下用于其最终应用的非常平坦光滑的表面。

玻璃材料可以使用熔合拉制工艺形成，例如，所述熔合拉制工艺使用具有用于接受熔融的玻璃原料的通道的拉制容器。通道在顶部在通道两侧沿通道长度具有开放的堰。当通道装满熔融材料时，熔融玻璃溢出堰。由于重力，熔融玻璃作为两个流动的玻璃膜从拉制容器的外表面流下。拉制容器的这些外表面向下和向内延伸，使得它们在拉制容器下方的边缘处汇合。这两个流动的玻璃膜在这个边缘处汇合从而熔合并形成单个流动玻璃材料。熔合拉制法提供以下优点：由于通过通道溢流的两个玻璃膜熔合在一起，因此所得的玻璃材料的任一外表面都未与设备的任何部分相接触。因此，熔合拉制的玻璃材料的表面性质不受这种接触的影响。

狭缝拉制工艺不同于熔合拉制法。在狭缝拉制工艺中，为拉制容器提供熔融的原料玻璃。拉制容器的底部具有开放的狭缝，其具有沿着狭缝的长度延伸的喷嘴。熔融的玻璃流过所述狭缝/喷嘴，并且作为连续材料被向下拉制，并进入退火区。

在一些实施例中，用于玻璃材料的组合物可配料有0摩尔％到约2摩尔％的选自包括以下各项的组的至少一种澄清剂：na2so4、nacl、naf、nabr、k2so4、kcl、kf、kbr以及sno2。

一旦成形，可对玻璃材料进行强化以形成强化玻璃材料。应注意，在此所描述的玻璃-陶瓷也可以通过与玻璃材料相同的方式进行强化。如在此所使用的，术语“强化材料”可指已被化学强化的玻璃材料或玻璃-陶瓷材料，例如，通过在玻璃或玻璃-陶瓷材料表面中用较大离子来离子交换较小离子。然而，本领域已知的其它强化方法(比如热回火)可以用于形成强化玻璃材料和/或玻璃-陶瓷材料。在一些实施例中，可以使用化学强化工艺和热强化工艺的组合对材料进行强化。

在此所描述的强化材料可以通过离子交换过程来进行化学强化。在离子交换过程中，通常通过将玻璃或玻璃-陶瓷材料浸没在熔融盐浴中一段预定时间，使得玻璃或玻璃-陶瓷材料(多个)表面处或者附近的离子与盐浴中的较大金属离子发生交换。在一个实施例中，熔融盐浴的温度在约400℃到约430℃的范围内，并且所述预定时间段为约四小时到约二十四小时；然而，浸没的温度和时长可以根据材料的组合物和期望的强度属性而改变。将较大离子结合到玻璃或玻璃-陶瓷材料中通过在靠近表面区域中或者在位于和邻近所述材料的(多个)表面的区域中产生压缩应力来对所述材料进行强化。在中心区域或距所述材料的(多个)表面一定距离的区域中引发相应的拉伸应力以平衡压缩应力。利用这个强化过程的玻璃或玻璃-陶瓷材料可以更具体地被描述为化学强化或离子交换玻璃或玻璃-陶瓷材料。

在一个示例中，强化玻璃或玻璃-陶瓷材料中的钠离子被熔融盐浴(比如硝酸钾盐浴)中的钾离子代替，尽管具有较大原子半径的其他碱金属离子(比如铷或铯)可以代替玻璃中的较小碱金属离子。根据特定实施例，玻璃或玻璃-陶瓷中的较小碱金属离子可以用ag+离子来代替。类似地，其他碱金属盐(比如但不限于硫酸盐、磷酸盐、卤化物等)可以用于所述离子交换过程。

在低于玻璃网络会发生松弛的温度下用较大离子代替较小离子，跨强化材料的(多个)表面产生离子分布，这产生了应力曲线。进入的离子的较大体积在表面上产生压缩应力(cs)，并在强化材料中心产生张力(中心张力(或ct))。压缩应力通过以下关系与中心张力相关：

其中，t是强化玻璃或玻璃-陶瓷材料的总厚度，并且压缩层深度(dol)是交换的深度。交换深度可被描述为强化玻璃或玻璃-陶瓷材料内的深度(即，从玻璃材料的表面到玻璃或玻璃-陶瓷材料的中心区域的距离)，在所述深度处发生通过离子交换过程促进的离子交换。

在一个实施例中，强化玻璃或玻璃-陶瓷材料可以具有300mpa或更大的表面压缩应力，例如，400mpa或更大、450mpa或更大、500mpa或更大、550mpa或更大、600mpa或更大、650mpa或更大、700mpa或更大、750mpa或更大、或者800mpa或更大。强化玻璃或玻璃-陶瓷材料的压缩层深度可以是15μm或更大、20μm或更大(例如，25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm或更大)，和/或中心张力为10mpa或更大、20mpa或更大、30mpa或更大、40mpa或更大(例如，42mpa、45mpa或50mpa或更大)但是小于100mpa(例如，95mpa、90mpa、85mpa、80mpa、75mpa、70mpa、65mpa、60mpa、55mpa或更小)。在一个或多个具体实施例中，强化玻璃或玻璃-陶瓷材料具有以下各项中的一项或多项：大于500mpa的表面压缩应力、大于15μm的压缩层深度、以及大于18mpa的中心张力。

可用于玻璃材料的示例玻璃可以包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物或碱性铝硼硅酸盐玻璃组合物，尽管设想了其他玻璃组合物。这样的玻璃组合物可以被表征为离子可交换的。如在此所使用的，“离子可交换的”意味着包括所述组合物的材料能够利用尺寸更大或更小的同价态阳离子来交换位于所述材料的表面处或附近的阳离子。一种示例玻璃组合物包括sio2、b2o3和na2o，其中，(sio2+b2o3)≥66摩尔％，并且na2o≥9摩尔％。在实施例中，玻璃组合物包括至少6wt.％的氧化铝。在进一步的实施例中，所述材料包括具有一种或多种碱土氧化物的玻璃组合物，使得碱土氧化物的含量为至少5wt.％。在一些实施例中，合适的玻璃组合物进一步包括k2o、mgo和cao中的至少一种。在特定实施例中，用于所述材料的玻璃组合物可以包括：61-75摩尔％的sio2；7-15摩尔％的al2o3；0-12摩尔％的b2o3；9-21摩尔％的na2o；0-4摩尔％的k2o；0-7摩尔％的mgo；以及0-3摩尔％的cao。

适合于所述材料的进一步示例玻璃组合物包括：60-70摩尔％的sio2；6-14摩尔％的al2o3；0-15摩尔％的b2o3；0-15摩尔％的li2o；0-20摩尔％的na2o；0-10摩尔％的k2o；0-8摩尔％的mgo；0-10摩尔％的cao；0-5摩尔％的zro2；0-1摩尔％的sno2；0-1摩尔％的ceo2；小于50ppm的as2o3；以及小于50ppm的sb2o3，其中，12摩尔％≤(li2o+na2o+k2o)≤20摩尔％，并且0摩尔％≤(mgo+cao)≤10摩尔％。

适合于所述玻璃材料的仍进一步示例玻璃组合物包括：63.5-66.5摩尔％的sio2；8-12摩尔％的al2o3；0-3摩尔％的b2o3；0-5摩尔％的li2o；8-18摩尔％的na2o；0-5摩尔％的k2o；1-7摩尔％的mgo；0-2.5摩尔％的cao；0-3摩尔％的zro2；0.05-0.25摩尔％的sno2；0.05-0.5摩尔％的ceo2；小于50ppm的as2o3；以及小于50ppm的sb2o3，其中，14摩尔％≤(li2o+na2o+k2o)≤18摩尔％，并且2摩尔％≤(mgo+cao)≤7摩尔％。

在特定实施例中，适用于所述玻璃材料的碱性铝硅酸盐玻璃组合物包括氧化铝、至少一种碱金属、以及在一些实施例中大于50摩尔％的sio2，在另一些实施例中至少58摩尔％的sio2，以及在仍其他实施方式中至少60摩尔％的sio2，其中，((al2o3+b2o3)/∑改性剂)的比值＞1，其中，在所述比值中，成分以摩尔％计并且改性剂是碱金属氧化物。在特定实施例中，这个玻璃组合物包括：58-72摩尔％的sio2；9-17摩尔％的al2o3；2-12摩尔％的b2o3；8-16摩尔％的na2o；以及0-4摩尔％的k2o，其中，((al2o3+b2o3)/∑改性剂)的比值＞1。

在仍另一个实施例中，衬底可以包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物，其包括：64-68摩尔％的sio2；12-16摩尔％的na2o；8-12摩尔％的al2o3；0-3摩尔％的b2o3；2-5摩尔％的k2o；4-6摩尔％的mgo；以及0-5mol.％的cao，其中：66摩尔％≤sio2+b2o3+cao≤69摩尔％；na2o+k2o+b2o3+mgo+cao+sro＞10摩尔％；5摩尔％≤mgo+cao+sro≤8摩尔％；(na2o+b2o3)-al2o3≤2摩尔％；2摩尔％≤na2o-al2o3≤6摩尔％；并且4摩尔％≤(na2o+k2o)-al2o3≤10摩尔％。

在替代性实施例中，所述玻璃材料可以包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物，其包括：2摩尔％或更多的al2o3和/或zro2，或者4摩尔％或更多的al2o3和/或zro2。

在一些实例中，不透明基质材料可以结合可熔合形成或通过其他已知方法(比如轧制法、薄轧法、狭缝拉制法或浮法)形成的玻璃-陶瓷。在一些实施例中，被提供为叠层结构的一部分的玻璃-陶瓷层可以熔合形成。

根据在此所描述的各个实施例可用的示例性玻璃-陶瓷可以通过它们的成形工艺来进行表征。这样的玻璃-陶瓷可以通过浮法工艺、熔合工艺、狭缝拉制工艺、薄轧工艺或其组合来形成。一些玻璃-陶瓷倾向于具有阻碍使用高产量成形方法(比如浮法、狭缝拉制法或熔合拉制法)的液相线粘度。例如，已知玻璃-陶瓷由液相线粘度为约10kp的前体玻璃形成，这不适合于通常需要100kp以上或200kp以上的液相线粘度的熔合拉制法。通过低产量成形方法(例如，薄轧法)形成的玻璃-陶瓷可以展现增强的不透明度、各种半透明度和/或表面亮泽度。通过高产量方法(例如，浮法、狭缝拉制法或熔合拉制法)形成的玻璃-陶瓷可以实现非常薄的层。通过熔合拉制法形成的玻璃-陶瓷可以实现原始表面和薄度(例如，约2mm或更薄)。合适的玻璃-陶瓷的示例可以包括li2o-al2o3-sio2体系(即，las体系)玻璃-陶瓷、mgo-al2o3-sio2体系(即，mas体系)玻璃-陶瓷，玻璃-陶瓷包括以下各项中的任何一项或多项的晶相：莫来石、尖晶石、α-石英、β-石英固溶体、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝，以及其组合。

在一个实施例中，不透明基质材料层130可以包括玻璃层和漫射材料层(例如，漫射膜或光散射膜)的组合。根据各个示例性实施例，漫射层可以包括聚合物材料。如果存在被设计用于提供光学散射的至少一个材料层，则漫射材料层可以是单个层或者多层堆叠。在说明性示例中，漫射材料层内的光学散射可以通过由聚合物制成的光漫射膜来提供。

在各个示例性实施例(比如耐久性不成问题的实施例)中或者在非窗应用(如在位于汽车的外门板、电器的门、墙壁、工作台面、监视器等上的表面显示单元的情况下)中，可以用任何其他光学透明材料层来代替玻璃层。

在一个实施例中，可以通过使照射到不透明基质材料层130上的环境辐射的效应最小化同时使来自图像面板110的光的透射系数的变化最小化来提供高环境对比度。

在一个实施例中，不透明基质材料层130可以包括其上有至少一个光学不透明包层的玻璃芯。所述至少一个光学不透明包层可以包括具有光学不透明性的陶瓷材料或玻璃-陶瓷材料。每个光学不透明包层的透射系数可以在0.01到0.5的范围内。在一个实施例中，每个光学不透明包层的透射系数可以在以下范围内：从0.01到0.05、从0.02到0.1、从0.03到0.14、从0.05到0.15、从0.1到0.5、或以上任何范围之间的任何中间范围。在一个实施例中，可以提供光学不透明包层对，使得玻璃芯的两侧通过光学不透明包层相接触。可选地，可以利用激光消融或者利用液相蚀刻剂或气相蚀刻剂对所述光学不透明包层中的一者或两者进行机加工，以提供装饰性陶瓷叠层玻璃。

在一个实施例中，不透明基质材料层130可以包括染料敏化材料层。在此情况下，不透明基质材料层130可以是根据照射到其上的激活辐射来改变颜色的染料敏化屏幕(即，染料掺杂屏幕)。在一个实施例中，激活辐射可以由设置在不透明基质材料层130的任一侧或两侧上的光源(未示出)来提供。在另一个实施例中，激活辐射可以由设置在图像面板110内的光源来提供。在此情况下，激活辐射可以由嵌入在图像面板110内并与用于形成光学图像的光源分离开的至少一个专用光源的集合来提供，或者可以由可用于形成光学图像的光源的子集来提供。在一个实施例中，激活辐射可以是紫外光或可见光。激活辐射可以由一个或多个发光二极管来提供。在一个实施例中，可以提供仅一种类型的激活辐射源。在另一个实施例中，被激活用于发射具有不同波长的光和/或被不同波长的辐射激活的多种染料材料可以嵌入在不透明基质材料层130内。在此情况下，具有不同波长的多种类型的激活辐射可用于使得不透明基质材料层130根据激活辐射的波长来显示不同的颜色。

在一个实施例中，不透明基质材料层130可以包括染料掺杂液晶，所述染料掺杂液晶结合两种或更多种材料，所述两种或更多种材料与彼此或与一种另外的材料交互以产生光学效应。在一个实施例中，染料掺杂液晶可用于减少光的透射，由此提供为观察者提供来自图像面板110的低光学透射度的不透明材料部分。

在一个实施例中，不透明基质材料层130可以包括透射系数与从400nm到800nm的范围内的波长相关地具有一个或多个峰值的材料。在一个实施例中，透射系数的峰值可以与在图像面板110处形成的光学图像的照明辐射的波长相对应。例如，如果光学图像由嵌入在图像面板110内的有源矩阵发光二极管形成，则不透明基质材料层130的材料的透射系数的峰值的波长可以与图像面板110中的发光二极管的峰值波长大致相对应。例如，如果图像面板110使用红色、绿色和蓝色发光二极管，则不透明基质材料层130的材料的透射系数的峰值可以与来自所述红色、绿色和蓝色发光二极管的每个辐射的强度变为最大强度的波长相一致。不透明基质材料层130的总体光吸收性质可以减少环境光的散射，由此增强在图像面板110上显示的光学图像的对比度。

在一个实施例中，不透明基质材料层130可以包括先前所描述的材料层的任何组合以用于提供多个功能。在此情况下，不透明材料层130的透射系数可以是用于不透明基质材料层130的单独的材料层的透射系数的乘积。

不透明屏幕180可以包括至少一个附加层以用于为观察者提供期望的光学性质。例如，保护型光学屏幕可以可选地包括被选择用于减少或防止起雾(由光的横向散射引起的)、晕轮效应和/或重影(由于多次反射而造成的多个图像的显现)的至少一个光学材料层。在各个实施例中，可能期望选择材料的组合来实现这样的效果。

在一个实施例中，不透明屏幕180可以包括被配置用于导向或引导来自图像面板110的前表面的光的光学特征。

在其他实施例中，不透明屏幕180可以基本上没有光学缺陷，比如可能降低显示质量的失真(例如，由玻璃成形的拉制线所产生的那些失真)和瑕疵。这类缺陷通常出现在通过浮法形成的典型厚玻璃(比如厚钙钠玻璃)中。换言之，不透明屏幕180可以展现通常出现在高清晰度电视机以及其他电子装置中的高端显示质量属性。在其他实施例中，不透明屏幕180提供实现触摸功能的触摸准备表面。

在其他实施例中，不透明屏幕180可以适合于包括涂层的表面处理以增强显示性能。不透明屏幕180可以可选地包括防眩光层160、减反射层150、防刮擦层140、或其任何组合。在提供了防眩光层160、减反射层150和防刮擦层140中的多于一项的情况下，各个层的顺序根据需要进行置换。例如，防眩光层可以设置在表面显示单元中以便在表面显示单元的前侧上提供低光泽度。在一个实施例中，最外层可以是防眩光层160。

防眩光层160(如果存在的话)提供防眩光精整。防眩光层160可以是毗连层或者可以包括粘附到下层的颗粒。防眩光精整是可应用到表面显示单元100面向观察者的表面的可选精整。可以例如通过纹理化所述表面以提供宏观特征和/或将宏观尺寸特征(例如，颗粒)布置在玻璃表面上来提供防眩光精整。防眩光精整为触摸功能/由于用户手指滑过的表面面积减小而造成的“碰擦(swiping)”提供光滑精整。这样的光滑精整可以可替代地通过施加各个涂层来提供，所述涂层包括目前在许多移动电话上发现的“易清洁”(或疏水/疏油)涂层。

在一个实施例中，不透明屏幕180可以包括偏振滤光器以用于减少环境光的散射而不阻碍所述光从图像面板110透射穿过所述不透明屏幕。

在一个施例中，可以在不透明屏幕180与图像面板110之间使用粘合剂层120。粘合剂层120的厚度可以在0.5微米到100微米的范围内，尽管也可以使用更小和更大的厚度。薄粘合剂层120的材料可以被选择用于使光在薄粘合剂层处的散射最小化。

可选地，背衬材料层(挡光材料层)可用于遮蔽被布置在所述背衬后面的led。在一些情况下，背衬材料层可以是示出一些功能指示符的蜡纸。如果存在的话，背衬材料层可以被布置在不透明基质材料层130与图像面板110之间。

在一个实施例中，不透明基质材料层130可以能够在两个状态之间切换。不透明基质材料层130可以在第一状态(或“开启”状态)下提供第一光透射水平并且在第二状态(或“关闭”状态)下提供第二光透射水平。不透明基质材料层130与波长相关的透射系数因此取决于不透明基质材料层130的状态。

图3展示了可由双态或多态不透明基质材料层130提供的透射系数曲线的示例性集合。当不透明基质材料层130处于开启状态时，不透明基质材料层130可以具有与波长相关的第一透射系数曲线310(或“开启状态透射系数曲线”)，并且当所述不透明基质材料层130处于关闭状态时，其可以具有与波长相关的第二透射系数曲线320(或“关闭状态透射系数曲线”)。关闭状态的透射系数与开启状态的透射系数之比可以在0.001到0.5的范围内，波长范围为从400nm到800nm。在从400nm到800nm的波长范围内，关闭状态的透射系数与开启状态的透射系数之比可以在以下任何一个范围内：从0.001到0.05、从0.002到0.01、从0.005到0.025、从0.01到0.05、从0.02到0.1、从0.05到0.025、以及从0.1到0.5、或其之间的任何范围。在一些示例中，显示表面单元对可见光至少部分透明。环境光(例如，日光)在被投影或发射到这样的显示表面上时可以使得难以或不可能看到显示图像。在一些示例中，显示表面(或者显示图像投影或发射到所述显示表面上的一部分)可以包括变暗材料(比如例如，无机或有机的光致变色或电致变色材料)、悬置颗粒装置和/或聚合物分散液晶。因此，所述表面的透明度可以被调整用于增大在显示表面处提供的显示图像的对比度。例如，显示表面的透明度可以通过使显示表面变暗而在明亮的日光下减小，从而增大显示图像的对比度。所述调整可以自动地(例如，响应于显示表面曝光于特定波长的光(比如紫外光)，或响应于由光检测器(比如光眼)生成的信号)或手动地(例如，由观察者)控制。

在一个或多个实施例中，在不透明基质材料层130的不同状态下的不同透射系数可以通过任何已知方法例如通过选择电致变色材料或光致变色材料来提供。在一个实施例中，不透明基质材料层130可以包括电致变色材料层。在此情况下，不透明基质材料层130可以包括在施加电压偏置时变得更不透明的电致变色材料。

在一个实施例中，不透明基质材料层130可以包括光致变色材料层。光致变色材料在被激活辐射激活时改变透射系数。例如，光致变色材料可以包括嵌入被激活辐射激活的量子点的聚乙烯醇缩丁醛(pvb)矩阵，并且使得所述矩阵半不透明或不透明。

返回参照图1，图像面板110可以包括图像显示装置，即，显示光学图像的装置。在一个实施例中，图像面板110可以包括使用单个照明源生成图像的显示单元(比如空正面显示装置)。可替代地或另外地，图像面板110可以包括像素化显示装置(比如液晶显示装置)和/或发光显示装置。

在一个实施例中，图像面板110可以包括微型发光二极管(微型led)。可以以阵列模式提供多个微型led，使得每个微型led构成像素化显示装置的子像素。半导体材料(比如硅)层控制每个微型led发射的光量。因此，每个微型led本身充当形成图像的部件。在一个实施例中，微型led可以被提供为包括在每个像素内具有不同颜色的多个微型led的集合的像素化显示装置。

在一个实施例中，图像面板110可以具有用于在白天和夜间提供不同的照明量的多个亮度设置。在一个实施例中，图像面板110的亮度可以被自动调整用于为观察者提供来自显示图像的合适的照明水平。在一个实施例中，位于不透明屏幕180附近的环境光传感器可以提供必要输入以用于确定显示在图像面板110上的图像的最佳亮度水平。

在一个实施例中，图像面板110可以具有颜色加权亮度调整系统，以用于在可见波长范围内补偿非均匀透射系数曲线。例如，如果不透明基质材料层130为红色光提供比蓝色光更高的透射系数，则图像面板110的颜色加权亮度调整系统可以增大蓝色光的照明亮度和/或减小红色光的照明亮度，使得观察者感知颜色强度分布与将会存在于原始最佳图像中的颜色分布强度相同的最佳图像，即，在其上并无任何滤光器的情况下的最佳图像。

在一个实施例中，表面显示单元的视角可以被选择用于适应显示的图像的目的。如果表面显示单元主要显示旨在用于娱乐的图像，则表面显示单元的视角可以被调整用于为表面显示单元附近所有可能的观察者提供观察能力。例如，如果表面显示单元用于汽车，则表面显示单元的视角可以被选择用于为汽车里的所有乘客提供观察能力。可替代地，如果表面显示单元主要显示仅用于在特定位置处的人员(比如汽车驾驶员)的图像(比如控制信号)，则所述视角可以被调整用于为需要观察图像的人员最清楚地提供图像。

在一个实施例中，不透明屏幕180可以包括用于提供窄视角使得仅预定角度和/或位置处的观察者可以通过不透明屏幕180观察光学图像的光学特征。这样的光学特征包括但不限于光栅和反射表面阵列。

在不希望受限的情况下，仅出于说明性目的提供了以下示例。

在第一说明性示例中，不透明基质材料层130可以包括至少包含玻璃层和聚合物层(所述聚合物层用作漫射材料层)的叠层结构。玻璃层可以是0.65mm厚的具有以下组合物的铝硅酸盐玻璃：70摩尔％的sio2、8.5摩尔％的al2o3、14摩尔％的na2o、1.2摩尔％的k2o、6.5摩尔％的mgo、0.5摩尔％的cao、以及0.2摩尔％的sno2。铝硅酸盐玻璃可以通过浸没到熔融盐浴中而被化学强化以生成延伸到所述玻璃内一定深度的表面压缩应力。

铝硅酸盐玻璃的前表面(即，面向观察者的表面)可以具有14％雾度的防眩光精整，其提供了半透明外观。在这个水平处，可以看到这种表面后面的指针式时钟(非发光型)，但是将不能够基于时钟上的显示来辨别出时间。

形成漫射表面的聚合物层被用作漫射材料层。聚合物层可以存在于铝硅酸盐玻璃的前侧上或者在铝硅酸盐玻璃的背侧上。聚合物层可以是至少一个聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)层。聚合物层可以具有白色外观，并且可以作为包层叠层到铝硅酸盐玻璃层上。所测试的聚合物层采用最初由prodisplay^tm提供且定制的聚合物材料以减少晕轮效应。

薄粘合剂层120可以包括丙烯酸类粘合剂，所述丙烯酸类粘合剂在图像面板和不透明基质材料层130可以在空间上相对于彼此固定的情况下可被省略。在不采用薄粘合剂层120的情况下，聚合物层可以置于铝硅酸盐玻璃与图像面板110之间。在此情况下，聚合物层可以叠层在聚乙烯醇缩丁醛(pvb)层之间或者在热塑性聚氨酯(tpu)层之间(如在挡风玻璃叠层结构中)。图像面板110可以采用发光二极管(led)。

在第二说明性示例中，不透明基质材料层130可以包括与第一说明性示例中相同的铝硅酸盐玻璃。铝硅酸盐玻璃可以通过浸没到熔融盐浴中而被化学强化以生成延伸到所述玻璃内一定深度的表面压缩应力。

如在第一说明性示例中，铝硅酸盐玻璃的前表面可以具有14％雾度的防眩光精整，其提供了半透明外观。

形成漫射表面的聚合物层可以存在于铝硅酸盐玻璃的前侧上或者在铝硅酸盐玻璃的背侧上。聚合物层可以是具有白色外观的至少一个聚乙烯醇缩丁醛(pvb)层，并且可以作为包层叠层到铝硅酸盐玻璃层上。在此情况下，并未优化所述至少一个pvb层来减少散射。第二说明性示例中的聚合物层提供了更加真实的“白”色，这对于提供奢华环境(例如，在汽车中)而言可以是优选的。

不透明基质材料层130可以包括位于聚合物层的相对侧上的附加玻璃片。附加玻璃片可以具有令人期望的最佳精整，比如防眩光精整。

第二说明性示例的表面显示单元从前侧提供更少散射(并且当从背侧观察时同样提供更少散射)。第二说明性示例的表面显示单元示出了由于微小的反射峰值(其具有较低强度)而造成的晕轮效应。

尽管上述内容指的是特别优选的实施例，但是将理解的是，本公开并不限于此。本领域普通技术人员将想到，可以对所公开的实施例做出各种修改并且这样的修改旨在处于本公开的范围内。在本公开展示了使用特定结构和/或配置的实施例的情况下，应理解的是，可以利用功能上等效的任何其他兼容结构和/或配置来实践本公开，条件是本领域普通技术人员并未明确禁止或以其他方式另外已知这样的替换是不可能的。

还应理解的是，在此使用的术语“所述(the)”、“一个/一种(a)”或“一个/一种(an)”意味着“至少一个/一种(atleastone)”，并且不应限于“仅一个/一种(onlyone)”，除非明确指明代表相反意义。因此，例如，提到的一个“层”包括具有两层或更多层的示例，除非上下文另行明确指明。同样，“多个(plurality)”或“阵列(array)”旨在表示“多于一个(morethanone)”。

范围在此可表示为从“约(about)”一个特定值和/或到“约”另一个特定值。当表达这样的范围时，示例包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，应当理解的是所述特定值形成了另一方面。将进一步理解的是，每个范围的端点既与另一个端点显著相关，又显著独立于另一个端点。

如在此使用的术语“基本的(substantial)”、“基本上(substantially)”及其变型旨在指出所描述的特征等于或近似等于值或描述。例如，“基本上均匀的”表面旨在表示均匀的或者近似均匀的表面。

除非另外明确表明，否则决不旨在将在此所阐述的任何方法解释为需要以特定顺序执行其步骤。相应地，在方法没有实质上引用其步骤需要遵循的顺序或者没有在权利要求书或说明书中以其他方式明确陈述步骤限于特定顺序的情况下，决不旨在推断任何特定顺序。

尽管可以使用过渡短语“包括(comprising)”来公开特定实施例的各个特征、元件或步骤，但是应当理解的是，隐含那些包括可以使用过渡短语“由……组成(consisting)”、“基本上由……组成(consistingessentiallyof)”描述的替代性实施例。因此，例如，包括a+b+c的方法的隐含的替代性实施例包括其中方法由a+b+c组成的实施例以及其中方法基本上由a+b+c组成的实施例。