CN103250122B - 具有光漫射玻璃面板的显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种显示设备（10），其具有：显示元件（20），诸如光发射器件或诸如MEMS器件之类的光反射器件；以及覆盖该显示器件的玻璃触摸面板（30），面板的外表面（50）被纹理化。面板较薄，在内表面（40）与外表面（50）之间具有1.1mm或更小的厚度。

Description

具有光漫射玻璃面板的显示设备
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119要求2010年11月30日提交的美国临时申请No.61/418,023的优先权，且基于其内容并通过引用将其内容整体结合于此。
技术领域
本说明书一般涉及显示设备，尤其涉及具有玻璃面板的电子显示设备。
发明概要
本文中公开的是包括显示元件以及覆盖该显示元件的玻璃面板的显示设备。显示元件可以是诸如背光器件之类的光发射器件，或者光反射器件（诸如不具有背光的器件，例如反射环境光的器件，诸如MEMS显示器，或电泳显示器（EPD）），并且显示元件被配置成朝玻璃面板显示图像。玻璃面板是光漫射的，并且较佳地是防刮擦的，且是热、化学、和机械稳健的。在一些实施例中，玻璃面板是玻璃触摸面板。玻璃面板可以是低碱、或无碱的，并且在一些实施例中，不包含碱。
在一些实施例中，玻璃面板提供大于90%的总透射率以及大于75%的模糊度（haze）。
在一些实施例中，显示元件是微机电系统（MEMS）器件、电泳显示（EPD）器件、液晶显示（LCD）器件、数字光处理（DLP）器件、或者硅上液晶（LCOS）器件。
在第一方面，本文中公开了包括光反射器件和覆盖该光反射器件的玻璃触摸面板的显示设备。在一组实施例中，光反射器件是MEMS器件，以使得本文中公开的显示设备包括MEMS器件以及覆盖该MEMS器件的玻璃触摸面板。在另一组实施例中，光反射器件是EPD器件，以使得本文中公开的显示设备包括EPD器件以及覆盖该EPD器件的玻璃触摸面板。
在一组实施例中，本文中公开了包括MEMS器件和覆盖该MEMS器件的玻璃触摸面板的显示设备。玻璃触摸面板不包括碱，具有50x10-7/°C或更小的CTE、以及0.5或更大的散射比（漫射透射率除以总透射率），面板具有相对的内表面和外表面，内表面在向内方向上面朝MEMS器件，并且外表面在向外方向上背向MEMS器件，外表面被纹理化，内表面是非纹理化的，面板在内表面与外表面之间具有1.1mm或更小的厚度，面板在向外方向上具有90%或更大的总前向透射。
在另一组实施例中，本文中公开了包括MEMS器件和覆盖该MEMS器件的玻璃触摸面板的显示设备。玻璃触摸面板不包括碱，具有50x10-7/°C或更小的CTE、以及0.75或更大的散射比（漫射透射率除以总透射率），面板具有相对的内表面和外表面，内表面在向内方向上面朝MEMS器件，并且外表面在向外方向上背向MEMS器件，外表面被纹理化，内表面是非纹理化的，面板在内表面与外表面之间具有1.1mm或更小的厚度，面板在向外方向上具有90%或更大的总前向透射。
在第二方面，本文中公开了包括显示元件和覆盖该显示元件的覆盖玻璃的显示设备。在一组实施例中，显示元件是光反射器件，以使得本文中公开的显示设备包括具有朝外的衬底表面的光反射器件以及结合至该光反射器件且将其其覆盖的覆盖玻璃。覆盖玻璃可以是离子交换强化玻璃，诸如康宁公司（Corning Incorporated）的玻璃。
将在以下详细描述中阐述本发明的附加特征和优点，这些特征和优点在某种程度上对于本领域的技术人员来说根据该描述将是显而易见的，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图的本文所述的实施例可认识到。
应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者描述各个实施例，且旨在提供用于理解所要求保护主题的本质和特性的概观或框架。所包括的附图用于提供对各实施例的进一步理解，且被结合到本说明书中并构成其一部分。附图示出本发明所描述的各个实施例，并与本描述一起用于说明所要求保护主题的原理和操作。
附图说明
图1是如本文中所描述的包括光发射器件和覆盖该光发射器件的玻璃面板的显示设备的横截面示意图。
图2示出了在对由康宁公司的玻璃形成的玻璃面板进行介质喷砂（media blasting）和蚀刻之后的总透射率。
图3示出了供选择用于由康宁公司的玻璃形成的玻璃面板的四个不同模糊（haze）纹理（从上到下的超高、高、中等和低模糊纹理）。
图4示出了对由康宁公司的玻璃形成的高模糊光漫射玻璃面板的模糊测量（即，定义为漫射透射率除以总透射率的比值的散射比）。
图5示出了在400、600、800和100nm下由康宁公司的EAGLE玻璃形成的中等模糊光漫射玻璃面板的角散射（即，以(sr)-1为单位的经校正的双向透射率分布函数（ccBTDF））。
图6示出了在400、600、800和100nm下由康宁公司的EAGLE玻璃形成的高模糊光漫射玻璃面板的角散射（即，以(sr)-1为单位的经校正的双向透射率分布函数（ccBTDF））。
图7示出了对由康宁公司（康宁公司）的EAGLE玻璃形成的高模糊光漫射玻璃面板的总反射率测量。
图8示意性例示了本文中公开的包括MEMS器件的显示设备的制造。
图9示意性例示了本文中公开的包括具有MEMS阵列的MEMS器件和玻璃面板的显示设备。
图10示意性例示了本文中公开的包括EPD器件和玻璃面板的显示设备，其中该玻璃面板用作EPD器件的公共电极衬底。
图11示意性例示了本文中公开的包括覆盖玻璃和显示元件（诸如例如EPD器件之类的光反射器件）的显示设备。
具体实施方式
现在将详细参考包括玻璃面板的显示装置及制造其的方法的多个实施例，其示例在附图中例示。
参看图1，本文中包括的显示设备10包括显示元件20以及覆盖该显示元件20的玻璃面板30。显示元件20被配置成朝玻璃面板30显示图像。面板30 具有内表面40和外表面50，即相对的内表面和外表面40、50。内表面40在向内方向上面向显示元件20，而外表面50在向外方向上背向光发射器件20。因而，显示元件20被配置成朝玻璃面板30的内表面40显示图像。外表面50被纹理化（texture）以便于光漫射。因而，玻璃面板30是光漫射的。内表面40未被纹理化，即，非纹理化的。面板30具有厚度“T”。
在一些实施例中，玻璃面板的厚度大约为1.1mm或更小，在一些实施例中，大约为0.7mm或更小，而在一些实施例中，大约为0.5mm或更小。
在一些实施例中，内表面40被设置在显示元件20上或附近。在一些实施例中，内表面40被结合到显示元件20。在一些实施例中，内表面40直接接触显示元件20。
较佳地，玻璃面板30向入射到玻璃面板30的内表面40上的光提供高光透射和低反向散射。在一些实施例中，玻璃面板30在向外方向上具有90%或更高的总前向透射。
在一些实施例中，玻璃面板30的内表面40是平坦的，诸如在其中显示元件20是MEMS器件的实施例中；在这些实施例的一些中，玻璃面板30是从熔化拉制玻璃（fusiondrawn glass）、抛光玻璃或抛光熔化拉制玻璃中选取的；在一些实施例中，玻璃面板30的内表面是抛光内表面。
在一些实施例中，玻璃面板30未被涂覆。在一些实施例中，玻璃面板30的外表面50未被涂覆。在一些实施例中，玻璃面板30的外表面50上不存在抗反射涂层。
在一些实施例中，玻璃面板30的外表面50的相关长度大于500nm且小于2微米。在一些实施例中，玻璃面板的外表面的相关长度大于750nm且小于1.5微米。
在一些实施例中，玻璃面板30的外表面50的RMS粗糙度大于250nm且小于1.5微米。在一些实施例中，玻璃面板的外表面的RMS粗糙度大于500nm且小于1.25微米。
在一些实施例中，玻璃面板的外表面在相对玻璃面板外表面的垂直轴成-30度与+30度之间表现出大于0.07(sr)-1的余弦校正双向透射率分布函数（ccBTDF）。
在一些实施例中，玻璃面板的外表面在相对玻璃面板外表面的垂直轴成-20度与+20度之间表现出大于0.10(sr)-1的ccBTDF。
在一些实施例中，对于300与1200nm之间的所有波长，玻璃面板具有0.5或更大的散射比；在一些实施例中，对于300与1200nm之间的所有波长，玻璃面板具有0.75或更大的散射比；在一些实施例中，对于300与1200nm之间的所有波长，玻璃面板具有0.80或更大的散射比；在一些实施例中，对于300与1200nm之间的所有波长，玻璃面板具有0.85或更大的散射比；在一些实施例中，对于300与1200nm之间的所有波长，玻璃面板具有0.90或更大的散射比；以及在一些实施例中，对于300与1200nm之间的所有波长，玻璃面板具有0.95或更大的散射比；
玻璃面板较佳地是防刮擦的，并且是热、化学、和机械稳健的。在一些实施例中，玻璃面板是玻璃触摸面板。玻璃面板是低碱、或无碱的，并且在一些实施例中，不包含碱。依照“低碱”意味着小于2重量%的碱。依照“无碱”意味着基本上没有碱，其中玻璃中可能存在微量。
在一些实施例中，玻璃面板的CTE匹配于显示元件的至少一部分的CTE。在一些实施例中，玻璃面板的CTE落在显示元件的至少一部分的CTE的±10%内。在一些实施例中，玻璃面板具有小于60x10-7/°C的CTE，而在一些实施例中，具有50.0x10-7/°C或更小的CTE。在一些实施例中，玻璃面板具有30.0x10-7/°C与50.0x10-7/°C之间的CTE。
玻璃面板的外表面可被纹理化，诸如通过研磨、喷砂或水力喷砂、化学蚀刻及其组合，以提供适当的总透射率和模糊。所获得的纹理将提供所选范围的特征大小和形状，以便提供所需光学属性。在一些实施例中，纹理包括经平滑的凹陷（smoothed crater），且特征直径大小在微米范围内，在一些实施例中为1至5μm，诸如通过两步骤方法来获得：第一步骤——研磨或喷砂，其导致玻璃表面中的微裂缝；以及第二步骤——酸蚀刻，其优选地在微裂缝的边缘上开始并使这些边缘变圆以达到更平滑的图案。第一步骤可包括使用细粒磨料流对玻璃表面进行介质研磨或喷砂，该细粒磨料流在泥浆中与去离子（DI）水混合。在研磨的情形中，此类泥浆滴入玻璃与研磨板之间，而在喷砂的情形中，用压缩空气来推进泥浆。水与研磨剂进行组合以允许使用比在仅使用空气的情 况下更精细的磨料微粒，这总体上在表面上产生更少的破裂，因为水对碰撞的颗粒充当阻尼介质。第二步骤（酸蚀刻）部分地更改在第一步骤之后获得的纹理，并且在导致玻璃表面中的微裂缝的介质研磨或喷砂之后恢复玻璃表面强度。结果得到仍具有高总透射率的高度光漫射表面，这允许通过减少反射光的量来改进光使用。
在一个实施例中，玻璃面板由康宁公司的玻璃形成。在另一实施例中，玻璃面板由康宁公司的玻璃形成。
图2-7涉及从康宁公司的玻璃形成且通过以上略述的两步骤方法来处理的多种玻璃面板，其中：使用研磨剂溶液，该溶液使用具有细网眼的氧化铝颗粒（#600，对应于5到20μm颗粒大小，且介质大小在10μm），氧化铝是因其硬度而被使用，并且精细颗粒分布被用于在玻璃表面中创建小的微裂缝，其中溶液的负载（load）包括在水中20重量%与80重量%之间的氧化铝；对于喷砂条件，处理时间影响其中形成研磨效果的表面部分；在喷砂或研磨步骤之后蚀刻样本，以部分地更改在第一步骤之后获得的纹理，以及恢复玻璃表面强度，因为介质喷砂导致玻璃表面中的微裂缝，其中1:1:20的HF:HCl:H2O溶液被使用5-15分钟的蚀刻；并且在蚀刻步骤之后，所有样本被冲洗和清洁。
图2示出了在针对光漫射玻璃面板进行介质喷砂和蚀刻之后的总透射率。
图3示出了供选择用于玻璃面板的四个不同模糊纹理（从上到下的超高、高、中等和低模糊纹理）。
图4示出了对高模糊光扩漫射玻璃面板的模糊测量（即，定义为漫射透射率除以总透射率的比值的散射比）。
图5示出了在400、600、800和100nm下中等模糊光漫射玻璃面板的角散射（即，以(sr)-1为单位计的经校正的双向透射率分布函数（ccBTDF））。
图6示出了在400、600、800和100nm下高模糊光漫射玻璃面板的角散射（即，以(sr)-1为单位计的经校正的双向透射率分布函数（ccBTDF））。
图7示出了对高模糊光漫射玻璃面板的总反射率测量。
在一组实施例中，本文中公开了包括MEMS器件和覆盖该MEMS器件的玻璃触摸面板的显示设备。玻璃触摸面板由康宁公司的EAGLE玻璃形 成，并且具有50x10-7/°C或更小的CTE，以及0.5或更大的散射比（漫射透射率除以总透射率），该面板具有相对的内表面和外表面，内表面在向内方向上面朝MEMS器件，并且外表面在向外方向上背心MEMS器件，外表面通过两步骤过程来纹理化，内表面是非纹理化的，面板在内表面与外表面之间具有1.1mm或更小的厚度，面板在向外方向上具有90%或更大的总前向透射。内表面是平坦且平滑的。
在另一组实施例中，本文中公开了包括MEMS器件和覆盖该MEMS器件的玻璃触摸面板的显示设备。玻璃触摸面板由康宁公司的EAGLE玻璃形成，并且具有50x10-7/°C或更小的CTE，以及0.5或更大的散射比（漫射透射率除以总透射率），该面板具有相对的内表面和外表面，内表面在向内方向上面朝MEMS器件，并且外表面在向外方向上背向MEMS器件，外表面通过两步骤过程来纹理化，内表面是非纹理化的，面板在内表面与外表面之间具有大约0.3mm的厚度，面板在向外方向上具有90%或更大的总前向透射。内表面是平滑的，并且MEMS器件包括设置在平滑内表面上的MEMS阵列。因而，经纹理化的外表面可面向观众，且观众可透过玻璃面板（或衬底）看到阵列。显示设备外部的环境光和/或正面光将从阵列朝着观众向回反射。
图8示意性例示了本文中公开的包括MEMS器件的显示设备的制造。MEMS阵列被沉积在玻璃面板30的平滑内表面40上，该内表面40相对于经纹理化的外表面50。图9示意性示出了包括完成的MEMS器件（包括MEMS阵列）20和玻璃面板30的显示设备10。
在另一组实施例中，本文中公开了包括EPD器件和覆盖该EPD器件的玻璃触摸面板的显示设备。玻璃触摸面板由康宁公司的EAGLE玻璃形成，并且具有50x10-7/°C或更小的CTE，以及0.5或更大的散射比（漫射透射率除以总透射率），该面板具有相对的内表面和外表面，内表面在向内方向上面朝EPD器件，并且外表面在向外方向上背向EPD器件，外表面通过两步骤过程来纹理化，内表面是非纹理化的，面板在内表面与外表面之间具有小于大约1.1mm的厚度，面板在向外方向上具有90%或更大的总前向透射。在一些实施例中，EPD器件包括设置在下衬底上的TFT阵列，该TFT阵列面向设置在上衬底上的公共电极；玻璃面板的非纹理化（平滑）内表面被直接结合到上衬底， 以使得经纹理化的外表面面向观众，且观众透过玻璃面板看到阵列；显示设备外部的环境光和/或正面光将从阵列朝着观众向回反射；玻璃面板由此充当覆盖玻璃。在其他实施例中，EPD器件包括设置在下衬底上的TFT阵列，该TFT阵列面向设置在玻璃面板的非纹理化（平滑）内表面上（该玻璃面板随后充当上衬底）的公共电极，以使得经纹理化的外表面面向观众，且观众透过玻璃面板看到阵列；显示设备外部的环境光和/或正面光将从阵列朝着观众向回反射；玻璃面板由此充当EPD器件的上衬底；此类显示设备较佳地不具有前向偏光器。
在另一组实施例中，本文中公开了包括EPD器件和覆盖该EPD器件的玻璃触摸面板的显示设备。参看图10和11，EPD器件包括TFT衬底90、设置在TFT衬底上的TFT阵列80、公共电极衬底、设置在公共电极衬底上的公共电极60、以及设置在公共电极60与TFT阵列80之间的墨水囊。图10示意性例示了本文中公开的包括EPD器件和玻璃面板30的显示设备，其中该玻璃面板30用作EPD器件的公共电极衬底。在一些实施例中，玻璃面板30是康宁公司的玻璃。图11示意性例示了本文中公开的显示设备，其包括诸如光反射器件（例如EPD器件）之类的显示元件以及覆盖玻璃面板30，其中外表面50被纹理化。覆盖玻璃面板30可以是康宁公司的玻璃，而公共电极衬底55可以是康宁公司的玻璃。覆盖玻璃衬底30可被结合到公共电极衬底55。
对本领域的技术人员显而易见的是，可在不背离本发明的精神和范围的情况下对本文中所描述的实施例作出各种修改和变化。因此，本说明书旨在覆盖本文中所描述的各实施例的修改和变化，只要这些修改和变化落在所附权利要求及其等价方案的范围内即可。

Claims (22)

1.一种显示设备，包括：
显示元件；以及
覆盖所述显示元件的玻璃触摸面板，所述玻璃触摸面板不具有碱，或者具有少于2重量％的碱含量，具有50x10-7/℃或更小的CTE，以及0.5或更大的散射比，所述散射比是漫射透射率除以总透射率，所述面板具有相对的内表面和外表面，所述内表面在向内方向上面朝所述显示元件，并且所述外表面在向外方向上背向所述显示元件，所述外表面被纹理化，所述内表面是非纹理化的，所述面板在所述内表面与外表面之间具有1.1mm或更小的厚度，所述面板在向外方向上具有90％或更大的总前向透射。
2.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述玻璃触摸面板的CTE落在所述显示元件的至少一部分的CTE的±10％内。
3.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述玻璃触摸面板的CTE匹配于所述显示元件的至少一部分的CTE。
4.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，对于300nm与1200nm之间的所有波长，所述玻璃触摸面板0.5或更大的散射比。
5.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，对于300nm与1200nm之间的所有波长，所述玻璃触摸面板具有0.75或更大的散射比。
6.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，对于300nm与1200nm之间的所有波长，所述玻璃触摸面板具有0.90或更大的散射比。
7.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述玻璃触摸面板的所述外表面的相关长度大于500nm且小于2微米。
8.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述玻璃触摸面板的所述外表面的相关长度大于750nm且小于1.5微米。
9.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述玻璃触摸面板的所述外表面的RMS粗糙度大于250nm且小于1.5微米。
10.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述玻璃触摸面板的所述外表面的RMS粗糙度大于500nm且小于1.25微米。
11.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述内表面是平坦的。
12.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述玻璃触摸面板是熔化拉制玻璃。
13.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述玻璃触摸面板的内表面是抛光表面。
14.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述玻璃触摸面板的外表面是未经涂覆的。
15.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述内表面被设置在所述显示元件上或附近。
16.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述内表面被结合至所述显示元件。
17.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述内表面直接接触所述显示元件。
18.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述玻璃触摸面板的所述外表面在相对所述玻璃触摸面板的所述外表面的垂直轴成-30度与+30度之间表现出大于0.07(sr)-1的ccBTDF。
19.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述玻璃触摸面板的所述外表面在相对所述玻璃触摸面板的所述外表面的垂直轴成-20度与+20度之间表现出大于0.10(sr)-1的ccBTDF。
20.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述显示元件是微机电系统(MEMS)器件、电泳显示(EPD)器件、液晶显示(LCD)器件、数字光处理(DLP)器件、或者硅上液晶(LCOS)器件。
21.一种显示设备，包括：
MEMS器件；以及
覆盖所述MEMS器件的玻璃触摸面板，所述玻璃触摸面板不具有碱，或者具有少于2重量％的碱含量，具有50x10-7/℃或更小的CTE，以及0.5或更大的散射比，所述散射比是漫射透射率除以总透射率，所述面板具有相对的内表面和外表面，内表面在向内方向上面朝MEMS器件，并且外表面在向外方向上背向MEMS器件，所述外表面被纹理化，所述内表面是非纹理化的，所述面板在所述内表面与外表面之间具有1.1mm或更小的厚度，所述面板在向外方向上具有90％或更大的总前向透射。
22.如权利要求21所述的显示设备，其特征在于，所述面板在所述内表面于外表面之间具有0.5mm或更小的厚度。
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