CN114007992B - 负色偏移玻璃及光导板 - Google Patents
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Abstract
公开了玻璃、玻璃光导板及包含光导板之显示产品。所公开之玻璃具有负色偏移。光导板包括玻璃基板，所述玻璃基板包括边缘表面及两个主表面，两个主表面界定厚度，且边缘表面经配置以接收来自光源之光，且玻璃基板经配置以散布来自光源之光。亦提供处理玻璃组成物以形成用作光导板之基板的方法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请案依专利法请求2019年5月23日提申之美国临时专利申请案第62/851,779号之优先权，本申请案依赖于该美国临时专利申请案的内容，且该美国临时专利申请案的全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开内容系关于具有负色偏移之玻璃和由此种玻璃制成的玻璃基板，该等玻璃基板可用于例如包含光导板之显示器中。
背景技术
尽管有机发光二极管(OLED)显示设备越来越流行，但生产该等显示设备的成本仍高，且液晶显示器(LCD)装置仍代表大多数所售卖的显示设备，尤其是大面板尺寸的装置，诸如电视机及诸如商业招牌的其他大型装置。不同于OLED显示面板，LCD面板本身不会发光，且因此有赖安置在LCD面板后方之包括光导板(LGP)之背光单元(backlight unit；BLU)来向LCD面板提供传输光。来自BLU之光照明LCD面板且LCD面板起光阀作用，其选择性地允许光穿过LCD面板之像素或受阻断，进而形成可视影像。
LCD通常用于各种电子设备，如手机、笔记本电脑、电子平板计算机、电视和计算机显示器。对更薄、更大的高分辨率平板显示器的需求不断增长，推动了对用于显示器的高质量基板(例如LGP)的需求。由此，产业上需要具有更高的光耦合效率及/或光输出之更薄的LGP，此可使得各种显示设备的厚度减小及/或屏幕尺寸增加。
典型光导板包括聚合物光导，如聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate；PMMA)。PMMA容易形成，且可经模制或加工来促进局部调光。然而，PMMA可遭受热降解、包含相对大的热膨胀系数、遭受湿气吸收且容易变形。另一方面，玻璃在尺寸上是稳定的(包含相对低的热膨胀系数)，且可以适用于大的薄TV之增长流行度的大的薄片材来产生。
尽管玻璃光导板(“GLGP”)不会遭遇聚合物光导板的上述缺点，但仍有需要改良GLGP。在LCD中，GLGP介于光学膜层与反射器膜或反射器特征(透镜特征、量子点等)之间。反射器膜将来自GLGP的垂直平面之光导向LCD，而光学膜则调节LCD的光。当白光与这些层和GLGP交互作用时，一些光会因为散射和吸收而损失。这种光的损失导致业界所称之色偏移(color shift)。颜色绘于3D坐标系中，其中Δy颜色空间中的偏移对人眼最为明显。具有高(正的)Δy色偏移的系统不再显示为白色，而是人眼看到黄色。当前用于LCD的光学部件(包括GLGP、光学膜和反射膜)会导致正的色偏移。需要提供呈现改善的色偏移之GLGP。
发明内容
本公开内容的一个方面提供一种光导板，所述光导板包含玻璃基板，所述玻璃基板包含两个主表面及边缘表面，该两个主表面界定厚度，且该边缘表面经配置以接收来自光源之光，且玻璃基板经配置以散布来自光源之光，玻璃基板含有一定量的Fe、Cr及Ni金属，使得玻璃基板的经测量之色偏移Δy为负。在一些实施例中，相较于Fe2+态，该玻璃基板包含更大量的Fe3+态。
本公开内容的第二方面提供处理用作光导板之玻璃基板的方法，所述方法包含：选择用于玻璃批料之原料，并处理该等原料以提供玻璃组成物；将玻璃组成物形成为玻璃基板，该玻璃基板包含两个主表面及边缘表面，两个主表面界定厚度，玻璃组成物含有一定量的Fe、Cr及Ni金属，使得玻璃基板呈现负的经测量色偏移Δy。在所述方法的一些实施例中，相较于Fe2+态，该玻璃基板包含更大量的Fe3+态。
在所述方法的一些实施例中，穿过玻璃基板之450nm的光之透射率T450nm，及穿过玻璃基板之550nm的光之透射率T550nm，满足以下公式：T450nm-T550nm≥-0.3。
附图说明
当结合以下附图阅读时，可进一步理解以下详细描述。
图1为示例性LCD显示设备之剖面视图；
图2为示例性光导板之顶视图；
图3绘示根据本公开内容的某些实施例之光导板；
图4为显示在用于制造玻璃光导板的现有技术玻璃组成物中，Fe的总吸收曲线之图，其中Fe由Fe2+和Fe3+氧化还原态两者组成；
图5是描绘可用于制造玻璃光导板的七种示例性玻璃组成物和一种对照玻璃组成物的透射率之图；
图6是描绘三种玻璃组成物的色偏移对比元素Fe浓度的曲线的图；
图7是描绘三种玻璃组成物的吸收度对波长的曲线的图；
图8是描绘三种玻璃组成物的色偏移对比元素Ni浓度的曲线的色偏移对的图；
图9是描绘三种玻璃组成物的吸收度对波长的曲线的图；
图10是描绘三种玻璃组成物的色偏移对比元素Cr浓度的曲线的色偏移对的图。
具体实施方式
现将详细地参考本公开内容之实施例，该等实施例之实例说明于随附附图中。在任何可能的情况下，相同参考数字将在整个附图中用于代表相同或类似的部分。然而，本公开内容可以许多不同的形式体现且不应解释为限制于本文阐述的实施例。
本公开内容之实施例提供了具有负色偏移之玻璃、以此类玻璃制成之玻璃光导板，及包括光导板之显示设备。根据一或多个实施例，通过控制金属氧化物的浓度、金属氧化物的氧化还原状态和玻璃化学成分，可将玻璃和玻璃光导板处理为负的Δy色偏移。
玻璃中存在的金属氧化物(Fe氧化物、Cr氧化物和Ni氧化物)的浓度和组成取决于玻璃批料中所用之材料的类型和纯度，以及在玻璃屑粉碎(cullet crushing)和处理工艺期间发生的额外金属污染。铁是玻璃成型原料中含量最高的混杂金属(tramp metal)，并且存在于用于制造玻璃光导板之玻璃组成物中的每种原料中。尽管理论上可从该等原料去除所有的Fe，但通常而言，如此做会使玻璃制造工艺的成本过于高昂。用于制造玻璃光导板的玻璃组成物中的大多数Cr和Ni是由于使用Al2O3作为原料，因为两种金属都以杂质的形式自然存在于Al2O3结构中。在玻璃组成物不含Al2O3的本公开内容之实施例中，Cr和Ni污染肇因于玻璃屑粉碎工艺期间与玻璃接触之金属设备。更换为由较不易磨损或不含Ni和Cr的材料制成之替代玻璃屑粉碎设备，可以显著降低最终玻璃产品中该等污染物的浓度。在一些实施例中，可通过将还原剂或氧化剂加入用于玻璃组成物之玻璃批料中来调整混杂金属含量。
各前述金属(Fe、Cr和Ni)吸收可见光谱中的光，且除了Ni之外，可以一种以上的氧化还原态存在于玻璃组成物中。已确定该等金属以特定的浓度比例和氧化还原态存在界定了实现负色偏移之能力。可通过批料及玻璃屑处理工艺中所用之玻璃屑粉碎设备材料的纯度来调控玻璃组成物中之金属的浓度。各金属的氧化还原态更为复杂。在某种程度上，最终玻璃产品中之金属的氧化还原态取决于制造工艺的类型(如，熔融或浮式)、所述工艺中使用的气氛及玻璃在槽中停留的时间。然而，在任何给定的可比较工艺中，氧化还原态也受组成物化学性质的影响。因此，可了解组成对氧化还原状态的影响，且因此各金属的吸收光谱对于产生负色偏移都至关重要。根据本公开内容之一或多个实施例，描述了个别金属的吸收光谱、它们的相对氧化还原态以及与玻璃化学的关系，以及浓度对色偏移的影响。
本公开内容的方面涉及一种处理玻璃基板以用作光导板之方法，以提供呈现负色偏移之玻璃基板。所述方法可包括选择用于玻璃批料之原料并处理该原料以提供玻璃组成物。原料可含一定量的Fe、Cr和Ni以实现期望的色偏移。在一或多个实施例中，以可控制Fe、Cr和Ni的含量之方式进行玻璃组成物的处理(如玻璃屑之粉碎和处理)。所述方法进一步包含：将玻璃组成物形成为玻璃基板，该玻璃基板包含两个主表面及一边缘表面，该两个主表面界定厚度，其中该玻璃组成物含有一定量的Fe、Cr及Ni金属，使得玻璃呈现负的经测量色偏移Δy。
Fe具有两种熟知的氧化还原态，Fe2+和Fe3+，二者在任何给定的玻璃组成物中都存在。尽管可通过制造工艺影响这两个状态之间的平衡，但已确知Fe2+与Fe3+之间的氧化还原平衡很大程度上取决于玻璃基质的化学性质。此外，各氧化还原态的消光系数(每个离子的吸收度)也是玻璃化学性质的函数。由于Fe在根据本文所述之一或多个实施例中的某些玻璃批料中相对于全部其他金属有丰富的含量，故以玻璃的Fe含量设定基础玻璃色偏移。助长更大量处于Fe3+态下的Fe或助长Fe3+态的高消光系数之任何化学物质将遭遇比使Fe2+稳定之化学物质更高的色偏移。这是由于在光谱的蓝色区域中Fe3+的吸收度更高。
在用于制造GLGP的玻璃组成物中，玻璃中会存在一定含量的Cr、Fe和Ni。这些金属相对于彼此的个别浓度决定了玻璃的整体色偏移。根据一或多个实施例，不论各金属的确切含量为何，只要满足以下公式，就可以确定某特定玻璃组成物呈现负色偏移：
Δy负＝T450nm-T550nm≥-0.3。
在一些实施例中，只要满足以下公式，则玻璃组成物呈现负色偏移：
Δy负＝T450nm-T550nm≥-0.2。
当穿过玻璃基板之450nm的光透射率减550nm的光透射率大于或等于-0.3，且在一些实施例中大于或等于-0.2时，则玻璃组成物呈现负色偏移。实例提供了证明该原理的组成物。
在一或多个实施例中，用于GLGP的玻璃基板具有适于产生期望的光分布之任何期望的尺寸及/或形状。所述玻璃基板包含发射光的第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面。在一些实施例中，第一和第二主表面是平坦的或实质上平坦的，例如实质上平面。多个实施例之第一和第二主表面为平行或实质上平行。一些实施例的玻璃基板包括四个边缘，或者可包含超过四个边缘，如，多个侧边的多边形。在其他实施例中，玻璃基板包含少于四个边缘，如，三角形。尽管可采用其他形状和构造，但多个实施例的光导板包含具有四个边缘的矩形、正方形或菱形片。
用于GLGP的玻璃基板包含本案所属技术领域中已知的用于显示设备之任何材料。在示例性实施例中，玻璃基板包含铝硅酸盐、碱金属铝硅酸盐、硼硅酸盐、碱金属硼硅酸盐、铝硼硅酸盐、碱金属铝硼硅酸盐、碱石灰(soda-lime)或其他合适的玻璃。在一个实施例中，玻璃选自铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃及碱石灰玻璃。适用作为玻璃光导板的市售玻璃的实例包括但不限于来自康宁公司的IrisTM和玻璃。
在一或多个实施例中，以莫耳％计，用于GLGP之玻璃基板包含以下氧化物之范围：
50至90莫耳％的SiO2，
0至20莫耳％的Al2O3，
0至20莫耳％的B2O3，以及
0至25莫耳％的RxO，其中x为2且R选自Li、Na、K、Rb、Cs及前述者之组合，或其中x为1且R选自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba及前述者之组合，且其中玻璃基板包含0.5至20莫耳％的选自Li2O、Na2O、K2O及MgO中之一种氧化物。在一或多个实施例中，以氧化物的莫耳％计，玻璃基板包含至少3.5至20莫耳％、5至20莫耳％、10至20莫耳％的选自Li2O、Na2O、K2O及MgO中之一种氧化物。
在一或多个实施例中，用于GLGP之玻璃基板包含铝硅酸盐玻璃，其包含选自碱金属氧化物(如Li2O、Na2O、K2O)及碱土金属氧化物(如，CaO及MgO)中之至少一种氧化物，使得玻璃基板在暴露于本文所述之老化条件(aging condition)时易受到天候影响。在一或多个实施例中，以莫耳％计，玻璃基板包含以下氧化物之范围：
SiO2：从约65莫耳％至约85莫耳％；
Al2O3：从约0莫耳％至约13莫耳％；
B2O3：从约0莫耳％至约12莫耳％；
Li2O：从约0莫耳％至约2莫耳％；
Na2O：从约0莫耳％至约14莫耳％；
K2O：从约0莫耳％至约12莫耳％；
ZnO：从约0莫耳％至约4莫耳％；
MgO：从约0莫耳％至约12莫耳％；
CaO：从约0莫耳％至约5莫耳％；
SrO：从约0莫耳％至约7莫耳％；
BaO：从约0莫耳％至约5莫耳％；以及
SnO2：从约0.01莫耳％至约1莫耳％。
在一或多个实施例中，以莫耳％计，用于GLGP之玻璃基板包含以下氧化物之范围：
SiO2：从约70莫耳％至约85莫耳％；
Al2O3：从约0莫耳％至约5莫耳％；
B2O3：从约0莫耳％至约5莫耳％；
Li2O：从约0莫耳％至约2莫耳％；
Na2O：从约0莫耳％至约10莫耳％；
K2O：从约0莫耳％至约12莫耳％；
ZnO：从约0莫耳％至约4莫耳％；
MgO：从约3莫耳％至约12莫耳％；
CaO：从约0莫耳％至约5莫耳％；
SrO：从约0莫耳％至约3莫耳％；
BaO：从约0莫耳％至约3莫耳％；以及
SnO2：从约0.01莫耳％至约0.5莫耳％。
在一或多个实施例中，以莫耳％计，玻璃基板包含以下氧化物之范围：
SiO2：从约72莫耳％至约82莫耳％；
Al2O3：从约0莫耳％至约4.8莫耳％；
B2O3：从约0莫耳％至约2.8莫耳％；
Li2O：从约0莫耳％至约2莫耳％；
Na2O：从约0莫耳％至约9.3莫耳％；
K2O：从约0莫耳％至约10.6莫耳％；
ZnO：从约0莫耳％至约2.9莫耳％；
MgO：从约3.1莫耳％至约10.6莫耳％；
CaO：从约0莫耳％至约4.8莫耳％；
SrO：从约0莫耳％至约1.6莫耳％；
BaO：从约0莫耳％至约3莫耳％；以及
SnO2：从约0.01莫耳％至约0.15莫耳％。
在一或多个实施例中，以莫耳％计，用于GLGP之玻璃基板包含以下氧化物之范围：
SiO2：从约80莫耳％至约85莫耳％；
Al2O3：从约0莫耳％至约0.5莫耳％；
B2O3：从约0莫耳％至约0.5莫耳％；
Li2O：从约0莫耳％至约2莫耳％；
Na2O：从约0莫耳％至约0.5莫耳％；
K2O：从约8莫耳％至约11莫耳％；
ZnO：从约0.01莫耳％至约4莫耳％；
MgO：从约6莫耳％至约10莫耳％；
CaO：从约0莫耳％至约4.8莫耳％；
SrO：从约0莫耳％至约0.5莫耳％；
BaO：从约0莫耳％至约0.5莫耳％；以及
SnO2：从约0.01莫耳％至约0.11莫耳％。
在一或多个实施例中，以莫耳％计，用于GLGP之玻璃基板包含以下氧化物之范围：
SiO2：从约65.8莫耳％至约78.2莫耳％；
Al2O3：从约2.9莫耳％至约12.1莫耳％；
B2O3：从约0莫耳％至约11.2莫耳％；
Li2O：从约0莫耳％至约2莫耳％；
Na2O：从约3.5莫耳％至约13.3莫耳％；
K2O：从约0莫耳％至约4.8莫耳％；
ZnO：从约0莫耳％至约3莫耳％；
MgO：从约0莫耳％至约8.7莫耳％；
CaO：从约0莫耳％至约4.2莫耳％；
SrO：从约0莫耳％至约6.2莫耳％；
BaO：从约0莫耳％至约4.3莫耳％；以及
SnO2：从约0.07莫耳％至约0.11莫耳％。
在一或多个实施例中，以莫耳％计，用于GLGP之玻璃基板包含以下氧化物之范围：
SiO2：从约66莫耳％至约78莫耳％；
Al2O3：从约4莫耳％至约11莫耳％；
B2O3：从约40莫耳％至约11莫耳％；
Li2O：从约0莫耳％至约2莫耳％；
Na2O：从约4莫耳％至约12莫耳％；
K2O：从约0莫耳％至约2莫耳％；
ZnO：从约0莫耳％至约2莫耳％；
MgO：从约0莫耳％至约5莫耳％；
CaO：从约0莫耳％至约2莫耳％；
SrO：从约0莫耳％至约5莫耳％；
BaO：从约0莫耳％至约2莫耳％；以及
SnO2：从约0.07莫耳％至约0.11莫耳％。
在一或多个实施例中，当用色度计测量时，包含本文提供之组成物之用于GLGP的玻璃基板包含负色偏移。在一或多个实施例中，本文提供之组成物的特征在于：RxO/Al2O3在从0.95至3.23之范围内，其中x＝2且R为Li、Na、K、Rb及Cs中之任何一或多者。在一或多个实施例中，R为Zn、Mg、Ca、Sr或Ba中之任一者，x＝1且RxO/Al2O3在从0.95至3.23之范围内。在一或多个实施例中，R为Li、Na、K、Rb及Cs中之任何一或多者，x＝2且RxO/Al2O3在从1.18至5.68之范围内。在一或多个实施例中，R为Zn、Mg、Ca、SR或Ba中之任何一或多者，x＝1且RxO/Al2O3在从1.18至5.68之范围内。在国际专利公开第WO2017/070066号中描述了根据一或多个实施例之用于玻璃基板之合适的特定组成物。
在一或多个实施例中，用于GLGP的玻璃基板含有一些碱金属成分，例如，玻璃基板不是无碱金属玻璃。如本文所用，“无碱金属玻璃(alkali-free glass)”是总碱金属浓度小于或等于0.1莫耳％之玻璃，其中总碱金属浓度是Na2O、K2O及Li2O浓度的总和。在一些实施例中，玻璃包含之Li2O在约0至约3.0莫耳％之范围内、在约0至约2.0莫耳％之范围内，或在约0至约1.0莫耳％之范围内，及其间的所有子范围。在其他实施例中，玻璃实质上不含Li2O。在其他实施例中，玻璃包含之Na2O在约0莫耳％至约10莫耳％之范围内、在约0莫耳％至约9.28莫耳％之范围内、在约0至约5莫耳％之范围内、在约0至约3莫耳％之范围内，或在约0至约0.5莫耳％之范围内，及其间的所有子范围。在其他实施例中，玻璃实质上不含Na2O。在一些实施例中，玻璃包含之K2O在约0至约12.0莫耳％之范围内、在约8至约11莫耳％之范围内、在约0.58至约10.58莫耳％之范围内，及其间的所有子范围。
在一些实施例中，用于GLGP的玻璃基板是高透射率玻璃，例如高透射率铝硅酸盐玻璃。在某些实施例中，在从400nm至700nm的波长范围内，光导板呈现出大于90％之垂直于至少一个主表面的透射率。举例而言，在从400nm到700nm的波长范围内，光导板呈现出大于约91％之垂直于至少一个主表面的透射率、大于约92％之垂直于至少一个主表面的透射率、大于约93％之垂直于至少一个主表面的透射率、大于约94％之垂直于至少一个主表面的透射率，或大于约95％之垂直于至少一个主表面的透射率，包括其间的所有范围及子范围。
在某些实施例中，被配置为接收来自光源之光的玻璃基板的边缘表面在透射时以小于12.8度的半高全宽(full width half maximum；FWHM)之角度散射光。在一些实施例中，边缘表面经配置以接收来自光源的光，可通过研磨边缘而不抛光或者通过本案所属技术领域中一般技术人员所知的其他LGP处理方法(如在美国专利公开第2015/0368146号中所公开，其以全文引用方式并入本文)来处理边缘表面。或者，可以向GLGP提供具有最小倒角的刻痕/突破边缘(score/break edge)。
一些实施例之用于GLGP之玻璃基板经化学强化，如，通过离子交换。在离子交换工艺期间，玻璃中在玻璃表面处或接近玻璃表面之离子可被交换成较大的金属离子(如，来自盐浴)。将较大的离子掺入玻璃中可通过在表面区域附近产生压缩应力来强化玻璃。可在玻璃的中心区域内引起相应的拉伸应力，以平衡压缩应力。
图1绘示包含LCD显示面板12之示例性LCD显示设备10，LCD显示面板12由通过粘着材料18接合之第一基板14及第二基板16形成，粘着材料18位在第一基板及第二基板之间且围绕第一基板及第二基板的周缘部分。第一基板14及第二基板16和粘着材料18在其间形成间隙20，间隙20含有液晶材料。亦可于间隙内的各种位置处使用间隔物(未图示)，以维持间隙之一致间隔。第一基板14可包括滤色材料(color filter material)。因此，第一基板14可称作滤色基板。另一方面，第二基板16包括用于控制液晶材料之极化态的薄膜晶体管(TFT)，且可称作底面(backplane)。LCD面板12可进一步包括定位在其表面上的一或多个偏光过滤器(polarizing filter)22。
LCD显示设备10进一步包含BLU 24，其经布置以从后方(亦即，从LCD面板的底面侧)照明LCD面板12。在一些实施例中，BLU可与LCD面板间隔开，而在其他实施例中，可如利用透明粘着剂使BLU与LCD面板接触或与LCD面板耦接。BLU 24包含由作为光导的玻璃基板28形成之玻璃光导板(LGP)26，玻璃基板28包括第一主表面30、第二主表面32及在第一主表面与第二主表面之间延伸的多个边缘表面。在实施例中，玻璃基板28可为平行四边形(如正方形或矩形)，且如图2所示，包含在该第一主表面与第二主表面之间延伸的四个边缘表面34a、34b、34c及34d，所述边缘表面34a、34b、34c及34d界定了玻璃基板28的X-Y平面(如X-Y-Z坐标所示)。举例而言，边缘表面34a可与边缘表面34c相对，且边缘表面34b可与边缘表面34d相对定位。边缘表面34a可与相对的边缘表面34c平行，且边缘表面34b可与相对的边缘表面34d平行。边缘表面34a及34c可正交于边缘表面34b及34d。边缘表面34a至34d可为平坦的且正交于主表面30、32或实质上正交(如，90+/-1度，例如90+/-0.1度)于主表面30、32，而在其他实施例中，边缘表面可包括倒角(chamfer)，例如正交于主表面30、32或实质上正交于主表面30、32并通过两个相邻成角度表面部分接合至第一主表面及第二主表面的平坦中心部分。
第一主表面30及/或第二主表面32可包括在从约0.1纳米(nm)至约0.6nm之范围中的平均粗糙度(Ra)，例如小于约0.6nm、小于约0.5nm、小于约0.4nm、小于约0.3nm、小于约0.2nm或小于约0.1nm。边缘表面的平均粗糙度(Ra)可为等于或小于约0.05微米(μm)，例如在从约0.005微米至约0.05微米之范围内。
可例如通过使用熔合抽拉工艺(fusion draw process)或浮式玻璃工艺(floatglass process)继之以抛光来达成前述主表面的粗糙度水平。可例如通过原子力显微法、利用诸如由Zygo制造之商业系统进行的白光干涉法，或通过利用诸如由Keyence提供之商业系统进行的激光共轭焦显微法来测量表面粗糙度。可通过制备一系列除表面粗糙度外均相等之样品，且随后测量每一者之内部透射率来测量来自表面的散射。样品之间的内部透射率差异可归因于通过粗糙化表面引致的散射损失。可通过研磨及/或抛光来达成边缘粗糙度。
玻璃基板28进一步包含正交于第一主表面30和第二主表面32之方向上的最大玻璃基板厚度T。在一些实施例中，玻璃基板厚度T可为等于或小于约3mm，例如等于或小于约2mm或等于或小于约1mm，而在其他实施例中，玻璃基板厚度T可在从约0.1mm至约3mm之范围内，例如在从约0.1mm至约2.5mm之范围内、在从约0.3mm至约2.1mm之范围内、在从约0.5mm至约2.1mm之范围内、在从约0.6mm至约2.1mm之范围内，或在从约0.6mm至约1.1mm之范围内，包括其间的所有范围及子范围。在一些实施例中，玻璃基板的厚度可在从约0.1mm至约3.0mm之范围内(如，从约0.3mm至约3mm、从约0.4mm至约3mm、从约0.5mm至约3mm、从约0.55mm至约3mm、从约0.7mm至约3mm、从约1mm至约3mm、从约0.1mm至约2mm、从约0.1mm至约1.5mm、从约0.1mm至约1mm、从约0.1mm至约0.7mm、从约0.1mm至约0.55mm、从约0.1mm至约0.5mm、从约0.1mm至约0.4mm、从约0.3mm至约0.7mm或从约0.3mm至约0.55mm)。
根据本文所述之实施例，BLU 24进一步包含发光二极管(LED)36之数组，其沿着玻璃基板28的至少一个边缘表面(光注入边缘表面)(例如边缘表面34a)布置。请注意，尽管图1中描绘的实施例图示以光注入单一边缘表面34a，但本案所请目标不应受此限制，因为光可注入示例性玻璃基板28的边缘中之任何一或多者。举例而言，在一些实施例中，光可注入边缘表面34a及其相对的边缘表面34c二者。额外的实施例可将光注入于边缘表面34b及其相对的边缘表面34d而非注入边缘表面34a及/或其相对的边缘表面34c；或者除了将光注入边缘表面34a及/或其相对的边缘表面34c之外，还将光注入于边缘表面34b及其相对的边缘表面34d。(多个)光注入表面可经配置以在透射时以小于12.8度的半高全宽(full widthhalf maximum；FWHM)之角度散射光。
在一些实施例中，LED 36可位于离光注入边缘表面(如，边缘表面34a)小于约0.5mm之距离δ处。根据一或多个实施例，LED 36之厚度或高度可小于或等于玻璃基板28的厚度T，以在玻璃基板中提供有效的光耦合。
由LED之数组发射的光通过至少一个边缘表面34a注入，并通过全内反射引导穿过玻璃基板，且经撷取以照明LCD面板12，例如，通过玻璃基板28的主表面30、32中之一或二者上的撷取特征来撷取。此类撷取特征破坏全内反射并致使在玻璃基板28内传播的光通过主表面30、32中之一或二者而被导出玻璃基板。因此，BLU 24可进一步包括反射器板38，反射器板38定位在玻璃基板28后面并与LCD面板12相对，以将从玻璃基板的背侧(如，主表面32)所撷取之光重新导向至向前方向(forward direction)(朝向LCD面板12)。合适的光撷取特征可包括玻璃基板上的粗糙化表面，可通过直接粗糙化玻璃基板之表面，或通过以合适的涂层(如扩散膜)涂覆片材来产生所述粗糙化表面。在一些实施例中，可例如，通过以合适的墨水(如，UV可硬化墨水)印刷反射性不连续区域(reflective discrete region)(如，白点)并干燥及/或硬化所述墨水，来获得光撷取特征。在一些实施例中，可使用前述撷取特征之组合，或可利用如本案所述技术领域中所知的其他撷取特征。
BLU可进一步包括沉积在玻璃基板的主表面上之一或多个膜或涂层(未图示)，例如量子点膜、扩散膜、反射型偏光膜或前述者之组合。
可通过将照明沿着玻璃基板28之至少一个边缘表面34a的第一区域之选定的LED36启动，同时将照明相邻区域之其他LED 36关闭来完成局部调光(local dimming)，如一维(1D)调光。相反地，可通过将照明第一区域之选定的LED关闭，同时将照明相邻区域的LED启动来实现一维局部调光。
图2图示示例性LGP 26之一部分，其包含沿着玻璃基板28的边缘表面34a布置之第一LED子数组40a、沿着玻璃基板28的边缘表面34a布置之第二LED子数组40b，及沿着玻璃基板28的边缘表面34a布置之第三LED 36子数组40c。由三个子数组照明之玻璃基板的三个相异区域标记为A、B及C，其中A区域为中间区域，且B区域及C区域相邻于A区域。分别由LED子数组40a、40b及40c照明区域A、B及C。在子数组40a之LED处于“启动”状态且其他子数组(例如子数组40b及40c)之所有其他LED处于“关闭”状态的情况下，局部调光指数LDI可定义为1–(B、C区域的平均亮度)/(A区域的亮度)。可在例如“Local Dimming Design andOptimization for Edge-Type LED Backlight Unit”：Jung等人，SID 2011Digest，2011，第1430至1432页中找到测定LDI之较完整解释，其内容系以全文引用方式并入本文中。
请注意，任一数组或子数组内的LED之数量，或甚至子数组之数量系至少随显示设备之尺寸变化，且图2中描绘的LED之数量系仅用于说明而非欲作为限制。因此，各子数组可包括单一LED或超过一个LED，或者可以所需数量提供多个子数组来照明特定LCD面板，如三个子数组、四个子数组、五个子数组等等。举例而言，典型的能1D局部调光55”(139.7cm)LCDTV可能具有8至12个区块。区块宽度通常在从约100mm至约150mm的范围内，而在一些实施例中的区块宽度可能更小。区块长度约与玻璃基板28的长度相同。
现请参照图3，图示之光导板26包括至少一个光源40，其可光学性耦合至玻璃基板28的边缘表面29，例如，经安置而与边缘表面29相邻。如本文所用，术语“光学性耦合(optically coupled)”欲表示光源安置于LGP的边缘以将光引入LGP。即使光源不与LGP实体接触，亦可使光源光学性耦合至LGP。额外光源(未图标)亦可以光学性耦合至LGP的其他边缘表面，例如相邻或相对的边缘表面。
如箭头161所指示，从光源40注入LGP的光可由于全内反射(TIR)而沿着LGP的长度L传播，直到光以小于临界角的入射角撞到界面。TIR是在包含第一折射率之第一材料(如，玻璃、塑料等)中传播的光可在与包含第二折射率(其低于第一折射率)之第二材料(如，空气等)的界面处被完全反射之现象。可使用司乃尔定律来解释TIR：n1sin(θi)＝n2sin(θr)，其描述两种不同折射率材料之间的界面处之光的折射。根据司乃尔定律，n1是第一材料的折射率，n2是第二材料的折射率，θi是在界面处入射的光相对于界面法线的角度(入射角)，且θr是折射光相对于法线的折射角。当折射角(θr)为90°，如，sin(θr)＝1时，司乃尔定律可以表示为：
在该等条件下之入射角θi亦可被指称为临界角θc。具有大于临界角之入射角的光(θi>θc)将在第一材料内被全反射，而具有等于或小于临界角之入射角的光(θi≤θc)将主要由第一材料透射。
在空气(n1＝1)与玻璃(n2＝1.5)间之示例性界面的实例中，临界角(θc)可被计算为41°。因此，若在玻璃中传播的光以大于41°的入射角撞到空气-玻璃界面，则所有入射光将以等于入射角的角度自界面反射。若反射的光遇到包含与第一界面相同折射率关系的第二界面，则入射到第二界面上的光将再次以等于入射角的反射角被反射。
在一些实施例中，可在玻璃基板28的主表面(如与第二主表面195相对的发光表面190)上设置聚合物平台72。微结构70的数组可与设置在LGP的表面190和195上的其他光学膜(如，反射膜和一或多个扩散膜，未图示)一起引导光的向前传递(如，朝向使用者)，如虚线箭头162所示。在一些实施例中，光源40可以是朗伯特光源(Lambertian light source)，例如发光二极管(LED)。来自LED的光可能会在LGP内快速散布，此可对实现局部调光(例如，通过关闭一或多个LED)造成困难。然而，通过在LGP的表面上提供在光传播方向(如图3中的箭头161所指示)上延伸之一或多个微结构，可能可以限制光的散布，使得各LED光源有效地照明LGP的窄条带(narrow strip)。被照明的条带可例如从LED处的原点延伸到相对边缘上的类似端点。藉此，使用各种微结构配置，可以用相对有效的方式对LGP的至少一部分进行一维(1D)局部调光。
实例
将由以下非限制性实例进一步阐明各种实施例。
制备具有表1所示之组成之玻璃组成物，所述玻璃组成物含有10ppm的Fe、零Cr及零Ni。通过使用样品的三种不同厚度(分别为2、4、8mm厚度)，通过使用UV-VIS光谱仪(其可通过对数(透射率)对厚度之斜率来计算吸收系数)测量各厚度的透射率随波长之变化来进行色偏移数据的测量。利用获得的值，基于金属的浓度缩放吸收度，以获得任何给定金属含量的透射率。
表1
图4为显示在用于制造玻璃光导板的现有技术玻璃组成物中，Fe的总吸收曲线之作图，其由Fe2和Fe3+氧化还原态组成。
如果Fe是玻璃中唯一的混杂金属，则玻璃的透射率看起来将如同图4(按比例缩放到适当的Fe浓度)所示之吸收度曲线的倒转形式。图4中的玻璃组成物包括为以下表1中之实例8。图5是描绘可用于制造玻璃光导板并含有约10ppm的Fe之七种示例性玻璃组成物和一种对照玻璃组成物的透射率之作图。相同玻璃的组成物和色偏移示于表1，其中氧化物以莫耳％计。在这八种组成物中，只有一种，比较例5(Comp.5)，表现出正的色偏移。此是由于Fe3+态相对于Fe2+态具有更大的数量及/或消光系数。
表1所示之玻璃的色偏移变化可归因于Fe3+:Fe2+氧化还原平衡的改变。这是玻璃化学作用。实例8仅包含钠作为碱金属添加物。钠用于稳定Fe2+的氧化还原态，从而分别减少红色并增加蓝色的透射率。此继而减少了色偏移。所示的所有其他组成物均含有钾作为主要碱金属。钾不像钠一般稳定化Fe2+态，此可以解释较高的Δy值。然而，可以添加其他氧化物来帮助将氧化还原平衡朝Fe2+移动，或降低Fe3+的消光系数。具体而言，氧化锌是次于钠的最佳氧化物，可添加到玻璃以降低色偏移。在表1中，玻璃按色偏移从最佳到最差的顺序排名。实例8由于是仅钠的组成物而具有最低的色偏移。排名第二的实例3含有Zn、K及Na的组合来实现其低的色偏移。实例6、2和7含有Zn和K。不含Na或Zn，而仅包含K之实例4、对照例5和实例1呈现出最高色偏移。
Fe浓度的波动亦会影响玻璃的色偏移。尽管非直接，但浓度的影响亦取决于组成物。色偏移随浓度变化之幅度受氧化还原平衡和每种离子态的消光系数所影响。图6为图标实例2、1及8等三种不同组成物的Fe浓度增加之影响的图。对于该三种玻璃中的每一种，随着浓度的增加，色偏移变得更负。然而，实例8的色偏移降低率比实例1大得多。此又与该等玻璃的氧化还原比例和消光系数有关。相对于实例1，实例8和实例2均稳定了Fe2+及/或降低了Fe3+离子的消光系数。此表明用该等组成物可以更容易地以添加Fe来影响色偏移。
不同于Fe，Ni通常仅以Ni2+态存在于玻璃中。尽管它不会改变氧化还原态，但与Ni2 +相关的吸收峰之位置和幅度会极大地影响色偏移随组成物的变化。此吸收度在可见光中的形状决定了当存在Ni时负色偏移之可能性。如图7所示，从组成上而言，吸收曲线的总体形状受玻璃中存在之碱金属的成分所影响。仅含有Na作为碱金属添加物的玻璃看起来类似于图7所示的实例8。吸收峰几乎恰好出现在450nm处。随着碱金属从仅为Na改变为K和Na的组合，然后最终变为仅为K之玻璃，吸收曲线从实例8到对照例5，且最后变为实例2。如可见于图7，蓝色的最大吸收度转移到更长的波长，且光谱的绿色和红色部分的吸收度增加。当碱金属含量向仅为K的组成物移动时，此种绿色偏移会产生负色偏移。如可见于图7，相对于绿色和蓝色，红色的吸收度越高，色偏移的值就越低。
类似于Fe的浓度，Ni的浓度对色偏移亦有显著影响。不同于Fe，由于Ni仅以Ni2+态存在，故氧化还原在由于Ni吸收所致之色偏移的浓度依赖性中不起作用。然而，因为Ni吸收的形状和位置，浓度在色偏移中起重要作用。图8是就实例8、对照例5及实例2组成物描绘色偏移改变幅度作为浓度之函数的图。如图8所示，由于高的蓝色吸收度和较低的绿色及红色吸收度之故，随着Ni浓度的增加，实例8的色偏移显著受到影响。实例5的色偏移亦受到影响，尽管不如实例8那样多。较高的绿色及红色吸收度用于降低色偏移增加的速率。在实例2中，色偏移的变化率大于实例5和实例2二者，并且为负。此是由于在可见光谱的所有三个区域中Ni的吸收度非常相似。此型态不仅对于实例2是正确的，对于含有钾作为唯一的碱金属添加物之类似光导板玻璃组成物而言亦是如此。因此，将Ni添加到任何仅为K的光导板玻璃组成物中将降低绝对透射率，但亦将使色偏移降低。如果Ni浓度足够高，则色偏移将变为负值。
类似于Fe，Cr在玻璃产品中具有两种已知的氧化还原态，Cr3+及Cr6+。不同于Fe或Ni，玻璃中任一Cr离子的吸收度不利于产生低色偏移。实例8、对照例5及实例2中之Cr的吸收度绘示于图9。通常，对玻璃光导板组成物玻璃而言，Cr3+比Cr6+更常见。可见光谱中Cr3+吸收度的峰值位置为约450nm和650nm。在450nm处，蓝色吸收度的增加，增加了玻璃的色偏移。如果Cr6+与Cr3+一起存在，则随着Cr6+吸收峰在紫外线范围(UV)的增加，蓝色吸收度会进一步增加，但与Cr3+峰重迭的蓝色尾部将增加。图9中所示之实例8的吸收是此现象的实例。因为吸收光谱的形状和位置，对于色偏移，不存在有益的Cr浓度。图10是描绘三种代表性玻璃的色偏移随Cr浓度变化的速率的图。由于蓝色中同时存在Cr3+和Cr6+吸收度，因此实例8的色偏移增加最快。为了获得负色偏移玻璃，需要将Cr含量控制在非常低的水平，以避免抵消玻璃中Fe和Ni的益处。
表2和表3显示了两种不同的混杂金属浓度，以及上述玻璃成分的相应色偏移。从表中可以看出，色偏移根据组成和金属含量而变化。
表2显示数种示例性玻璃组成物在数种波长下的透射率和色偏移，除了所述玻璃组成物含有10.5ppm的Fe、0.08ppm的Cr和0.06ppm的Ni之外，所述玻璃组成物与表1中的组成物相同。
表2
| 实例 | 对照1A | 2A | 3A | 对照4A | 对照5A | 6A | 7A | 对照8A |
| 450nm | 94.61 | 95.32 | 95.50 | 94.83 | 93.93 | 95.10 | 95.64 | 94.89 |
| 550nm | 95.13 | 95.44 | 95.43 | 95.47 | 95.09 | 95.35 | 95.88 | 95.54 |
| 630nm | 90.09 | 90.55 | 90.18 | 90.45 | 88.84 | 90.06 | 90.58 | 88.17 |
| 450-550 | -0.52 | -0.12 | 0.07 | -0.64 | -1.16 | -0.26 | -0.24 | -0.65 |
| 450-630 | 4.52 | 4.77 | 5.32 | 4.38 | 5.09 | 5.04 | 5.06 | 6.72 |
| Δy | .000373 | -0.000116 | -0.000484 | 0.000519 | 0.001183 | -0.000178 | -0.000071 | 0.000297 |
实例2A、3A、6A及8A满足以下关系：
T450nm-T550nm≥-0.3。
因此，各实例2A、3A、6A及8A呈现负色偏移。
表3显示数种示例性玻璃组成物在数种波长下的透射率和色偏移，除了所述玻璃组成物含有7ppm的Fe、0.05ppm的Cr和0.2ppm的Ni之外，所述玻璃组成物与表1中的组成物相同。
表3
| 实例 | 1B | 2B | 3B | 4B | 对照5B | 6B | 7B | 对照8B |
| 450nm | 94.28 | 94.93 | 94.35 | 94.31 | 93.07 | 94.27 | 95.14 | 93.54 |
| 550nm | 93.48 | 93.60 | 93.28 | 94.06 | 94.09 | 93.46 | 93.82 | 94.88 |
| 630nm | 90.13 | 90.29 | 89.83 | 90.79 | 90.11 | 89.96 | 90.20 | 90.18 |
| 450-550 | 0.80 | 1.33 | 1.07 | 0.25 | -1.02 | 0.80 | 1.32 | -1.34 |
| 450-630 | 3.35 | 3.31 | 3.45 | 3.26 | 3.99 | 3.51 | 3.62 | 4.70 |
| Δy | -0.00131 | -0.002 | -0.00174 | -0.00058 | 0.00107 | -0.00147 | -0.00208 | 0.001324 |
实例1B、2B、3B、4B、6B及7B满足以下关系：
T450nm-T550nm≥-0.3。
因此，各实例1B、2B、3B、4B、6B及7B呈现负色偏移。
在本文中将范围表示为从“约”一个特定值及/或至“约”另一个特定值。当表示此类范围时，另一个实施例包括从一个特定值及/或至另一特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，将理解特定值形成另一个实施例。亦将理解的是，每个范围的端点与另一个端点的关系且独立于另一个端点都是重要的。
本文所使用之方向性术语，例如上、下、右、左、前、后、顶部、底部，仅参考所绘示之附图进行，且不欲暗示绝对取向。
除非另有明确表明，否则不要将本文中所阐述的任何方法解读为需要其步骤用特定的顺序执行，亦不要在使用任何设备的情况下需要特定的定向。因此，若一个方法权利要求实际上并未记载要由其步骤依循的顺序，或任何设备权利要求实际上并未记载个别部件的顺序或定向，或在权利要求或说明书中未另有特别表明步骤要受限于特定的顺序，或未记载设备的部件的特定顺序或定向，则绝不要在任何方面推断顺序或定向。如本文中所使用的，单数形式“一”及“该”包括了复数的指涉对象，除非上下文另有清楚指示。例如，因此对于“一”部件的指称包括了具有两个或更多个此类部件的方面，除非上下文另有清楚指示。
对本案所属技术领域中具通常知识者而言显然可对本公开内容之实施例进行各种修饰和变化，而不悖离本公开内容之精神及范畴。因此，本公开内容欲涵盖随附权利要求书及其均等者之范畴内的修饰和变化。
Claims (12)
1.一种光导板，包含：
玻璃基板，包含两个主表面及边缘表面，所述两个主表面界定厚度，且所述边缘表面经配置以接收来自光源之光，且所述玻璃基板经配置以散布来自所述光源之光，所述玻璃基板含有一定量的Fe、Cr及Ni金属，使得所述玻璃基板的经测量色偏移Δy为负，其中在450nm之光的透射率T450nm，及在550nm之光的透射率T550nm，满足以下公式：T450nm-T550nm≥-0.3，其中相较于Fe2+态，所述玻璃基板包含更大量的Fe3+态。
2.如权利要求1所述之光导板，其中在450nm之光的透射率T450nm，及在550nm之光的透射率T550nm，满足以下公式：T450nm-T550nm≥-0.2。
3.如权利要求1所述之光导板，其中所述玻璃基板包含铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃或碱石灰玻璃。
4.如权利要求1所述之光导板，以氧化物的莫耳％为基准计，所述玻璃基板包含：
50至90莫耳％的SiO2，
0至20莫耳％的Al2O3，
0至20莫耳％的B2O3，以及
0至25莫耳％的RxO，
其中x为2且R选自Li、Na、K、Rb、Cs及前述者之组合，或其中x为1且R选自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba及前述者之组合，且所述玻璃基板进一步包含至少0.5莫耳％的选自Li2O、Na2O、K2O、CaO及MgO中之一种氧化物。
5.如权利要求1所述之光导板，其中，以氧化物的莫耳％为基准计，所述玻璃基板包含：
65至85莫耳％的SiO2；
0至13莫耳％的Al2O3；
0至12莫耳％的B2O3；
0至2莫耳％的Li2O；
0至14莫耳％的Na2O；
0至12莫耳％的K2O；
0至4莫耳％的ZnO；
0至12莫耳％的MgO；
0至5莫耳％的CaO；
0至7莫耳％的SrO；
0至5莫耳％的BaO；以及
0.01至1莫耳％的SnO2。
6.一种显示产品，包含：
光源；
反射器；以及
如权利要求1所述之光导板。
7.如权利要求6所述之显示产品，其中所述光源包含发光二极管，所述发光二极管光学地耦合至所述玻璃基板的所述边缘表面。
8.一种处理玻璃基板之方法，所述玻璃基板用作光导板，所述方法包含：
选择用于玻璃批料之原料，并处理所述原料以提供玻璃组成物；
将所述玻璃组成物形成为所述玻璃基板，所述玻璃基板包含两个主表面及边缘表面，所述两个主表面界定厚度，所述玻璃组成物含有一定量的Fe、Cr及Ni金属，使得所述玻璃基板呈现负的经测量色偏移Δy，其中穿过所述玻璃基板之450nm的光之透射率T450nm，及穿过所述玻璃基板之550nm的光之透射率T550nm，满足以下公式：T450nm-T550nm≥-0.3，其中相较于Fe2+态，所述玻璃基板包含更大量的Fe3+态。
9.如权利要求8所述之方法，其中穿过所述玻璃基板之450nm的光之透射率T450nm，及穿过所述玻璃基板之550nm的光之透射率T550nm，满足以下公式：T450nm-T550nm≥-0.2。
10.如权利要求8所述之方法，其中所述玻璃基板包含铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃及碱石灰玻璃。
11.如权利要求8所述之方法，其中，以氧化物的莫耳％为基准计，所述玻璃基板包含：
50至90莫耳％的SiO2，
0至20莫耳％的Al2O3，
0至20莫耳％的B2O3，以及
0至25莫耳％的RxO，
其中x为2且R选自Li、Na、K、Rb、Cs及前述者之组合，或其中x为1且R选自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba及前述者之组合，且所述玻璃基板进一步包含至少0.5莫耳％的选自Li2O、Na2O、K2O、CaO及MgO中之一种氧化物。
12.如权利要求8所述之方法，其中，以氧化物的莫耳％为基准计，所述玻璃基板包含：
65至85莫耳％的SiO2；
0至13莫耳％的Al2O3；
0至12莫耳％的B2O3；
0至2莫耳％的Li2O；
0至14莫耳％的Na2O；
0至12莫耳％的K2O；
0至4莫耳％的ZnO；
0至12莫耳％的MgO；
0至5莫耳％的CaO；
0至7莫耳％的SrO；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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