CN103460118B - 具有降低的牛顿环敏感度的电子装置和/或制作其的方法 - Google Patents

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Abstract

某些示例性实施例涉及具有降低的牛顿环敏感度的电子装置(例如LCD或其他显示装置)，和/或制作其的方法。在某些示例性实施例中，所述电子装置包括至少第一玻璃基板和第二玻璃基板。将防牛顿环(ANR)/抗反射(AR)涂层提供于所述电子装置的第二和/或第三表面上(例如，LCD装置的盖板玻璃的内表面上和/或彩色滤光片基板的外表面上)，以帮助减少包围一个或多个无意玻璃变形点的气窝形成牛顿环。在某些示例性实施例中这是可能实现的，因为ANR涂层被光学适配为减少第一和第二基板之间光的反射。

Description

具有降低的牛顿环敏感度的电子装置和/或制作其的方法
发明领域
本发明的某些示例性实施例中涉及电子装置和/或制作其的方法。更具体说，本发明的某些示例性实施例涉及具有降低的牛顿环敏感度的改良的显示装置(例如LCD装置)和/或制作其的方法。在某些示例性实施例中，抗反射(AR)涂层被提供在显示装置的盖板玻璃上，以帮助减少围绕一个或多个无意的玻璃变形点的气窝导致牛顿环的形成。
发明示例性实施例的背景和概要
LCD装置在本领域中是已知的。参考美国专利第7602360号、7408606号、6356335号、6016178号和5598285号，其中每个的全部内容都纳入本文。
图1是典型的LCD显示装置1的剖视图。显示装置1一般包括一层夹在第一基板4和第二基板6之间的液晶材料2，并且第一基板4和第二基板6通常是硼硅酸盐玻璃基板。第一基板4经常被称为彩色滤光片基板，第二基板6经常被称为活性基板或TFT基板。
第一或彩色滤光片基板4通常具有一个形成在其上的黑色矩阵8，例如，用于提高显示器的颜色质量。可将聚合物、丙烯酸、聚酰亚胺，金属或其他合适的基底安置为覆盖层，随后使用光刻法等图案化以形成黑色矩阵。单独的彩色滤光片10被设置在黑色矩阵中形成的孔中。通常情况下，单独的彩色滤光片通常包括红色10a、绿色10b和蓝色10c滤光片，但也可以使用其他颜色代替或附加于这些元件。各彩色滤光片可以通过喷墨技术或其他合适的技术光刻形成。通用电极12通常由铟锡氧化物(ITO)或其他合适的导电性材料形成，其大致横跨基板的整体或在黑色矩阵12与各颜彩色滤光片10a、10b、10c之上形成。
第二或TFT基板6具有形成在其上的TFT14阵列。这些TFT可通过电子驱动器(未示出)有选择性地制动，以控制位于液晶材料2的层中的液晶光阀的运作。TFT基板和位于其上的TFT阵列在参考美国专利第7589799号、7071036号、6884569号、6580093号、6362028号、5926702号和5838037号中有描述，其中每个的全部内容都纳入本文。
虽然在图1中未示出，但光源、一个或多个偏光片、准向层或类似物可被包括在典型的LCD显示装置中。也可以提供盖板玻璃，来帮助保护颜色滤光片基板和/或其他更多的内部组件。
牛顿环形成于很多光学组件中，包括，例如，平板显示器如LCD、摄影放大器、触摸平板显示器、影印机等。牛顿环现象是可以被观察到的，例如，当两块玻璃(或至少部分透明的物质，如在触摸面板显示器的情况中被透明导电氧化物(TCO)涂覆的玻璃)被放置地彼此靠近并形成气积窝时。
图2是帮助说明牛顿环的外观的局部示意图。更具体的说，第一基板20和第二基板22被设置为相对于彼此间隔开。然而，第一基板20和第二基板22并不完美地彼此平行，第一基板20和第二基板22之间平行关系的缺乏，可能由例如缺陷的配合技术、一个或一对基板弯曲等造成。平行关系的缺乏会产生气窝24a、24b。有些光26a能够穿过第一和第二基板。
然而，一些透射光或反射光26b会在第一基板20和第二基板22的相面对的内表面上发生反弹。反弹光26b会与透过玻璃的未反射光束相长干涉。由此产生的干涉图案会产生不必要的牛顿环28。用单色光观察时，牛顿环呈现为以两个表面之间接触点为中心的一系列同心、交替的亮环和暗环。当用白色光观察时，因为干涉光在两表面之间的气窝的不同厚度处的波长不同，所以牛顿环呈现为彩虹颜色的同心环图案。牛顿环一般可以通过在LCD装置的最外表面上按压出现。
在大多数应用中牛顿环是不良象征，因为他们通常被视为降低图像质量并产生负面美学影响。
企图减少牛顿环出现的一些技术已被提出。例如参考美国专利第7342253号、6956631号、6953432号、6429921号和5594574号，以及美国公开第2002/54100、2008/024820和2010/0165551号。这些专利/公开应用的每个的全部内容在此通过引用纳入本文。
在摄影放大器中的目前的许多可用防牛顿环解决方案，例如，主要是基于创建玻璃表面中的一个的微观粗糙来物理分离两片玻璃(或玻璃与薄膜)。此粗糙通常通过玻璃的温和化学纹理化或玻璃上的聚合物树脂涂层中嵌入合适尺寸颗粒来创建。这些解决方案有很多变化。
图3是具有导致牛顿环出现的结构的示例性LCD装置的局部示意图。如图3所示，包括液晶材料的层被夹在彩色滤光片基板4和TFT基板6之间。盖板玻璃32作为最外保护层被提供。如上文所述，盖板玻璃上有一个无意的玻璃变形点34会产生气窝24a、24b。来自背光灯36的光，与穿过靠近无意的玻璃变形点34的后偏光片38a、TFT基板6、包括液晶材料2的层、彩色滤光片基板4和前偏光片38b的光发生相长干涉，气窝24a、24b导致牛顿环(28)的出现。
在某些LCD设计中，薄盖板玻璃被层压至前偏光片。但是，薄盖板玻璃对前偏光片的层压，会因为层压材料和玻璃折射率的差异产生额外的不需要的光的反射。另外，层压过程有时可会反过来对生产产物产生不利影响，在最后的生产阶段，盖板玻璃对显示器的层压出错可能会造成整个单元被丢掉。
在某些设计中，盖板玻璃不层压至前偏光片，而是简单的相对放置。在这种情况下，盖板玻璃上的一些点可能会接触到前偏光片，或被提供地非常接近前偏光片而产生牛顿环。
然而，不幸的是，常规的ANR技术一般不适用于LCD或其他平板显示器产品。例如，创建纹理化的表面和/或嵌入式颗粒的整合通常会产生阴霾。相反的，这种阴霾通常在显示应用中是不希望出现的。因为这种阴霾会导致通常是不可接受的图像失真。
因此，应当理解，本领域中需要一种改良的防牛顿环技术。更具体说，应当理解，本领域中需要一种方法来制作具有降低的牛顿环形成敏感度的平板显示器(如LCD)，或通过这样的方法制成的装置。
本发明的某些示例性实施例涉及液晶显示(LCD)装置。TFT基板和彩色滤光片基板夹持含有液晶材料的层。背光灯被配置为发光并被提供地与TFT基板相邻。盖板玻璃与彩色滤光片基板相邻。至少一个气窝形成于彩色滤光片基板和盖板玻璃基板之间的区域内，并靠近盖板玻璃基板之内或之上的相应变形位置。第一抗反射(AR)涂层被直接或间接地提供于(a)面向彩色滤光片基板的盖板玻璃基板的第一主表面上，或者(b)面向盖板玻璃基板的彩色滤光片基板的主表面上。第一AR涂层被光学调整，以减少彩色滤光片基板和盖板玻璃基板的相对面之间与靠近至少一个气窝的区域及相应变形位置的区域里的背光灯所发出的光的相长干涉，从而相应地减少牛顿环的出现和/或强度。
本发明的某些示例性实施例涉及一种电子装置。第一玻璃基板和第二玻璃基板大致互相平行。背光灯配置为发光。至少一个变形位置形成在第一玻璃基板中，每个所述变形位置至少部分地被相应的气窝包围，第一和第二玻璃基板在靠近至少一个变形位置和相应气窝的区域中彼此不平行。防牛顿环(ANR)涂层被提供于面向第二基板的第一玻璃基板的主表面上。所述ANR涂层适用于在第一和第二基板之间减少从背光灯发出的光的反射，以相应地减少牛顿环的出现和/或强度。
本发明的某些示例性实施例涉及一种制造涂覆制品的方法。将防牛顿环(ANR)涂层安置在第一玻璃基板的主表面上。第一玻璃基板被定向为或被定位为与第二玻璃基板大致平行，使ANR涂层面向第二玻璃基板。在第一玻璃基板中形成至少一个变形位置，每个所述变形位置至少部分地被相应的气窝包围，第一和第二玻璃基板在靠近至少一个变形位置和相应气窝的区域中彼此不平行。ANR涂层适用于在第一和第二基板之间减少从背光灯发出的光的反射，以相应地减少牛顿环的出现和/或强度。
本发明的某些示例性实施例涉及一种制造电子装置的方法。提供彼此大致平行的第一和第二玻璃基板。在第一玻璃基板中形成至少一个变形位置，每个所述变形位置至少部分地被相应的气窝包围，第一和第二玻璃基板在靠近至少一个变形位置和相应气窝的区域中彼此不平行。将防牛顿环(ANR)涂层安置于面向第二基板的第一玻璃基板的主表面上。ANR涂层适用于在第一和第二基板之间减少从背光灯发出的光的反射，以相应地减少牛顿环的出现和/或强度，背光灯被安置地与第二基板相邻。
本文所描述的特征、方面、优点以及示例性实施例可被组合以实现另外的实施例。
附图简述
过结合附图参考如下示例性示意性实施例的详细描述，这些和其他特征和优点可获得更好、更完整的理解，其中：
图1为典型的LCD显示装置的剖视图；
图2为帮助说明牛顿环的外观的局部示意图；
图3为具有引起牛顿环出现的结构的示例性LCD装置的局部示意图；
图4为根据示例性实施例的具有可帮助降低牛顿环影响的结构的改良LCD装置的局部示意图；
图5为根据示例性实施例的包括示例性抗反射/防牛顿环涂层的涂覆制品；
图6a-6d为在盖板玻璃基板的内(第二)表面上有和没有三层AR涂层的情况下模拟400nm、800nm、2000nm和4000nm气隙的透射率(%)与波长(nm)的曲线图；
图7a-7b分别为在没有和有AR涂层的情况下来自玻璃样板的干涉图案的三维图；
图8a-8b分别示出在没有和有AR涂层的情况下，LCD光通过具有薄气隙的两片互相堆叠的玻璃时计算出的集成明视透射率(被标准化为人眼的感光度)。
本发明示例性实施例的具体实施方式
某些示例性实施例涉及制作较低牛顿环形成敏感度的平板显示(例如LCD)装置的方法，和/或以此类方法制造的装置。在某些示例性实施例中，将抗反射(AR)涂层提供于显示装置的盖板玻璃上以便帮助减少由围绕着无意玻璃变形的一个或多个点的气窝所引起的牛顿环的形成。在某些示例性实施例中，造成牛顿环出现的光波相长干涉被降低，例如，通过降低(盖板玻璃或前偏光片的)至少一个内部玻璃表面的反射。某些示例性实施例因此可不消除两片玻璃的紧密接触，但反而可以降低整个组件对此接触的光学敏感度。
在某些示例性实施例中，LCD盖板玻璃的第二表面以帮助减少与透射光相长干涉的相干光波的形成的方式被涂覆。在某些示例性实施例中，可将抗反射(AR)涂层提供于面向前偏光片的盖板玻璃的第二表面上。从光学角度来说，通过将其安置于显示器内部，这种设计有利地减少了光的反射，具有ANR特性，并提高AR涂层的刮痕敏感度。
在某些示例性实施例中，AR涂层可被安置于盖板玻璃的一个或者两个主表面上。在某些AR涂层被提供于盖板玻璃两个主表面的示例性实施例中，可进一步降低光反射，同时还起到ANR的作用。
图4为根据示例性实施例的具有可帮助降低牛顿环影响的结构的改良LCD装置的局部示意图。图4与图3类似，除了第一AR涂层42a和第二AR涂层42b被提供于盖板玻璃基板32之外。即使有被气窝24a和24b围绕的玻璃变形点34，由于第一AR涂层42a和第二AR涂层42b的存在，背光灯36发出的光在盖板玻璃基板32的两个主表面上的反射都降低了。由于内部反射被降低了，在靠近玻璃变形点34和/或气窝24a和24b的区域内的相长干涉也相应降低。相长干涉的降低反过来降低了牛顿环形成的可能性。
任何AR涂层都可结合本发明的不同实施例一起使用。该AR涂层可被溅射沉积、湿涂等。在某些示例性实施例中，可使用AR薄膜(例如带胶AR薄膜)。在某些示例性实施例中，该AR层为包括三个层的薄膜堆栈。这些层可以有不同的厚度和/或折射率。例如，中间折射率可比周围层的折射率高。在某些示例性实施例中，可提供中/高/低折射率堆栈。还可提供通常在高折射率和低折射率之间交替的其他层。可与高折射率层结合使用的材料可包括，例如，TiNbOx、TiOx、NbOx、NbZrOx、TiCrOx等。低折射率层的例子可包括，例如SiOx、SiOxNy、SiTiOx、AlOxNy等。层厚度和光学折射率可以以帮助压制透射光的相长干涉的方式有利地调整。
例如，可提供以下物理厚度和折射率(在550nm处)：
层 厚度范围 示例范围 折射率
中间折射率(与盖板玻璃相邻) 75-140nm 90-120nm 1.6–1.9
高折射率(“中心”层) 5-30nm 10-25nm 2.2–2.6
低折射率(离偏光片最近) 65-140nm 80-120nm 1.45–1.55
这种安排在图5中示出，图5为涂覆制品，其包括根据示例性实施例的示例性抗反射/防牛顿环涂层。图5的示例性涂覆制品因此在某些示例性实施例中适合作为盖板玻璃基板或最外层基板使用。在某些示例性实施例中，该制品被涂覆的一面面向第二基板。图5的示例性涂覆制品包括直接或间接支承多层薄膜涂层的玻璃基板52，该多层薄膜涂层从玻璃基板52开始由近至远依次包括中间折射率层54、高折射率层56和低折射率层58。
示例性三层AR涂层还在共同未决和共同受让的申请系列第12/923146和12/923838号中有公开，在此通过引用将其全部内容纳入本文。
在某些示例性实施例中，可提供双层AR涂层，其中玻璃基板支承涂层，该涂层从该基板开始由近至远依次包括高折射率层和低折射率层(例如上述或其他示例性厚度和/或折射率的)。在某些示例性实施例中，可提供一个单层宽带AR涂层。该单层的折射率可以是，例如，小于玻璃的折射率。
如上所述，也可提供三层以上的AR涂层。例如，也可提供具有附加的高/低交替层的中间/高/低层。在某些示例性实施例中，可在盖板玻璃和第一中间折射率层之间安置减压层。示例性四层AR涂层也在共同未决和共同受让的申请系列第12/______号中有公开(2011年1月27日提交，律师签号为3691-2239，标题为“热处理四层抗反射涂层”)。
同样如上所述，AR涂层在本发明不同的实施例中可被提供于盖板玻璃基板的两面。在某些示例性实施例中，作为替代或作为附加，AR涂层可被提供于前偏光片的前表面，使安置于前偏光片的该AR涂层面向盖板玻璃。在使用多层AR涂层抑制牛顿环的实施例中，可使用相同或不同的AR涂层。
图6a-6d在盖板玻璃基板的内(第二)表面上有和没有AR涂层的情况下模拟400nm、800nm、2000nm和4000nm气隙的透射率(%)与波长(nm)的曲线图。因此图6a-6d模拟了在盖板玻璃基板的内(第二)表面上有和没有三层AR涂层的情况下，通过被(分别为400nm、800nm、2000nm和4000nm的)稀薄气隙所分隔的两片玻璃的透射光谱的结果。可看到干涉条纹的最小值和最大值之间的缩小，这清楚地表明了对光学干涉效应的抑制，以及降低的牛顿环的形成和/或严重性。
图7a-7b为分别在没有和有AR涂层的情况下，来自玻璃样板的干涉图案的三维图。伪彩色代表透射光的强度。如图7a-7b所证明，盖板玻璃的第二表面上的AR涂层极大地抑制了干涉图案的形成。
图8a-8b分别出在没有和有AR涂层的情况下，LCD光通过具有薄气隙的两片互相堆叠的玻璃时计算出的集成明视透射率(被标准化为人眼的感光度)。如图所示，AR层的存在极大地减少了在人眼可见的范围内牛顿环的形成。
尽管某些示例性实施例已涉及LCD装置描述，但是在此所述的技术也可被应用于其他显示装置，包括，例如等离子显示装置、触摸面板等。此外，某些示例性实施例的技术还可被用于其他非显示器相关的应用，例如，摄影放大器、影印机等。通常，任何内有两个基板彼此相邻的电子装置都会有牛顿环的问题，并因此可从本文所公开的示例性实施例中获益，其通常涉及将抗反射涂层安置于与气窝和/或会导致牛顿环形成的玻璃变形相邻的表面上。
另外，虽然某些示例性实施例已结合玻璃基板进行了描述，但是本文所述技术还可适用于其他材料制作的基板。因此，尽管某些示例性实施例的盖板玻璃基板可以是硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃或其他形式的玻璃，但是包括塑料基板、聚合物基板和/或其他材料的装置也可从本文所述的示例性技术中获益。
如本文所用，术语“在……上”，“由……支承”等不应被解释为意味着两个元件是彼此直接相邻的，除非有明确指出。换言之，第一层可被说成是“在第二层之上”或“由第二层支承”，即使其间有一个或多个层。
虽然本发明已结合目前被认为是最实用和优选的实施例进行了描述，但应理解，本发明不局限于所公开的实施例，相反，意覆盖包括在所附权利要求书的精神和范围之内的各种修改和等效安排。

Claims (15)

1.一种液晶显示(LCD)装置，包括：
TFT基板和彩色滤光片基板，其夹持含有液晶材料的层；
背光灯，其被配置为发光并被提供地与TFT基板相邻；
盖板玻璃基板，其与彩色滤光片基板相邻；
至少一个气窝，其位于彩色滤光片基板和盖板玻璃基板之间的区域内，并靠近盖板玻璃基板之内或之上的相应变形位置；
第一抗反射(AR)涂层，其被直接或间接地提供于面向彩色滤光片基板的盖板玻璃基板的第一主表面上；和
第二AR涂层，其被直接或间接地提供于所述盖板玻璃基板的第二主表面上，
其中，第一AR涂层和所述第二AR涂层被光学调整，以减少彩色滤光片基板和盖板玻璃基板的相对面之间与靠近至少一个气窝的区域及相应变形位置的区域里的背光灯所发出的光的相长干涉，从而相应地减少牛顿环的出现和/或强度，和
所述第一和第二AR涂层从其所在盖板玻璃基板开始由近至远依次包括：
90-120nm厚的中间折射率层；
10-25nm厚的高折射率层；和
80-120nm厚的低折射率层，
其中，所述中间折射率层在550nm处的折射率为1.6-1.9，所述高折射率层在550nm处的折射率大于2.0，以及所述低折射率层在550nm处的折射率小于1.6，
所述高折射率层包括Ti、Nb、Zr和/或Cr的氧化物，且
所述低折射率层包括Si、Ti和/或Al的氧化物和/或氮化物，
且所述第一和第二AR涂层使用不同的AR涂层。
2.如权利要求1所述的LCD装置，其中，所述低折射率层在550nm处的折射率为1.45-1.55。
3.如述权利要求1所述的LCD装置，其中，所述高折射率层在550nm处的折射率为2.2-2.6。
4.如权利要求1所述的LCD装置，其中，所述第一和第二AR涂层是带胶AR薄膜。
5.如权利要求1所述的LCD装置，进一步包括：
前偏光片，其被安置于彩色滤光片基板上；和
后偏光片，其被插入TFT基板和背光灯之间。
6.一种电子装置，包括：
第一玻璃基板和第二玻璃基板，其大致互相平行；
背光灯，其被配置为发光；
至少一个变形位置，其在第一玻璃基板中，每个所述变形位置至少部分地被相应的气窝包围，第一和第二玻璃基板在靠近至少一个变形位置和相应气窝的区域中彼此不平行；和
防牛顿环(ANR)涂层，其被提供于第一玻璃基板的两个主表面上，所述ANR涂层适用于在第一和第二基板之间减少从背光灯发出的光的反射，以相应地减少牛顿环的出现和/或强度，
其中，所述ANR涂层从其所在第一玻璃基板开始由近至远依次包括：
90-120nm厚的中间折射率层；
10-25nm厚的高折射率层；和
80-120nm厚的低折射率层，
其中，所述中间折射率层在550nm处的折射率为1.6-1.9，所述高折射率层在550nm处的折射率大于2.0，以及所述低折射率层在550nm处的折射率小于1.6，
所述高折射率层包括Ti、Nb、Zr和/或Cr的氧化物，且
所述低折射率层包括Si、Ti和/或Al的氧化物和/或氮化物，
且所述第一和第二AR涂层使用不同的AR涂层。
7.如权利要求6所述的电子装置，其中，所述电子装置为平板显示装置或者触摸面板装置。
8.如权利要求6所述的电子装置，其中，所述电子装置为影印机或者摄影放大器。
9.如权利要求6所述的电子装置，其中，第一和第二基板在靠近气窝的区域内相隔不超过2000nm。
10.一种制造涂覆制品的方法，所述方法包括：
将防牛顿环(ANR)涂层安置在第一玻璃基板的两个主表面上，其中：
第一玻璃基板被定向为与第二玻璃基板大致平行，
在第一玻璃基板中形成至少一个变形位置，每个所述变形位置至少部分地被相应的气窝包围，第一和第二玻璃基板在靠近至少一个变形位置和相应气窝的区域中彼此不平行，且
ANR涂层适用于在第一和第二基板之间减少从背光灯发出的光的反射，以相应地减少牛顿环的出现和/或强度，和
其中，所述ANR涂层从其所在第一玻璃基板开始由近至远依次包括：
90-120nm厚的中间折射率层；
10-25nm厚的高折射率层；和
80-120nm厚的低折射率层，
其中，所述中间折射率层在550nm处的折射率为1.6-1.9，所述高折射率层在550nm处的折射率大于2.0，以及所述低折射率层在550nm处的折射率小于1.6，
所述高折射率层包括Ti、Nb、Zr和/或Cr的氧化物，且
所述低折射率层包括Si、Ti和/或Al的氧化物和/或氮化物，
且所述第一和第二AR涂层使用不同的AR涂层。
11.如权利要求10所述的方法，其中，高折射率层在550nm处的折射率为2.2-2.6。
12.如权利要求10所述的方法，其中，第一基板为盖板玻璃基板且第二基板为彩色滤光片基板。
13.一种制造电子装置的方法，所述方法包括：
提供彼此大致平行的第一和第二玻璃基板，其中：
在第一玻璃基板中形成至少一个变形位置，每个所述变形位置至少部分地被相应的气窝包围，第一和第二玻璃基板在靠近至少一个变形位置和相应气窝的区域中彼此不平行，且
将防牛顿环(ANR)涂层安置于第一玻璃基板的两个主表面上，ANR涂层适用于在第一和第二基板之间减少从安置地与第二基板相邻的背光灯发出的光的反射，以相应地减少牛顿环的出现和/或强度，和
其中，所述ANR涂层从其所在第一玻璃基板开始由近至远依次包括：
90-120nm厚的中间折射率层；
10-25nm厚的高折射率层；和
80-120nm厚的低折射率层，
其中，所述中间折射率层在550nm处的折射率为1.6-1.9，所述高折射率层在550nm处的折射率大于2.0，以及所述低折射率层在550nm处的折射率小于1.6，
所述高折射率层包括Ti、Nb、Zr和/或Cr的氧化物，且
所述低折射率层包括Si、Ti和/或Al的氧化物和/或氮化物，
且所述第一和第二AR涂层使用不同的AR涂层。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述电子装置为平板显示装置。
15.如权利要求13至14中任何一项所述的方法，其中，
所述高折射率层在550nm处的折射率大于2.1，和
所述低折射率层在550nm处的折射率小于1.6。
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