CN1965250A - 对于高环境照明的防护玻璃气隙显示堆的光学补偿 - Google Patents

对于高环境照明的防护玻璃气隙显示堆的光学补偿 Download PDF

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Abstract

本发明提供用于最小化涉及高环境光中的多层LCD堆的反射系数的方法和装置。LCD堆(1)包括玻璃层(13)、第一折射率匹配层(15)、第一中间层(17)、第二折射率匹配层(19)、气隙(21)和发光LCD面板(23)。玻璃层、第一折射率匹配层、第一中间层、第二折射率匹配层和第二中间层每一个均是透明或半透明的，并且每一个均具有选取的折射率。

Description

对于高环境照明的防护玻璃气隙显示堆的光学补偿
技术领域
本发明总的来说涉及适应并安装在用于军事或其它严峻环境的组件中的平板(商用现成)COTS显示技术，含有这种组件的装置，以及用于形成和利用这种组件的方法。
背景技术
在平板显示器的上下文中使用的术语“加固(ruggedized)”典型的意味着多个层：前玻璃、扩散器、偏振器、加热玻璃以及其它与平板显示器粘结在一起的层。多层环氧、粘合剂、光学化合物以及其它粘结材料被用来贴附这些层。“加固”的平板显示器不期望地厚、重并且成本高。另外，重要的程序控制和可生产难题导致低产量并导致长时间的生产进度。另外，由于复杂的堆叠、粘结和分层方法所固有的设计难题，“加固”的平板显示器通常不能满意地满足用户需求。因而，非常期望提供用于生产更轻、更薄、更简单、低成本并且更可靠的显示组件的新的封装技术和装置。本公开把注意力集中在这种新的封装技术、装置和设计方法上。
发明内容
本发明把注意力集中在涉及显示堆(display stack)的装置和方法上，其中一个或更多个折射率匹配层被用来最小化其它邻近层的分界面处的反射系数。更尤其，本发明把注意力集中在涉及多层显示堆的方法和装置上，该多层显示堆包括玻璃层、第一折射率匹配层、第一中间层、第二折射率匹配层、第二中间层和发光或透光显示面板，其中：玻璃层、第一折射率匹配层、第一中间层、第二折射率匹配层和第二中间层的每一个均是透明或半透明的，并且包含一折射率；第一折射率匹配层的折射率在玻璃层和第一中间层的折射率之间；并且第二折射率匹配层的折射率在第一中间层和第二中间层的折射率之间。替代的实施方式可包括附加的折射率匹配层，附加的非折射率匹配层以及除了在此所描述的层之外的层。
附图说明
本发明的确切特性及其目标和优点从下面的说明书和附图的结合来考虑将会变得显而易见，所有附图中相同的参考标记表示相同的部件，其中：
图1是根据本发明的第一显示堆的示意图。
图2是根据本发明的第二显示堆的示意图。
图3是根据本发明的第三显示堆的示意图。
图4是包括根据本发明的显示的装置的示意图。
具体实施方式
现在将参考本发明的优选实施方式，其实施例在附图中示出。当结合优选实施方式描述本发明时，应该理解这些实施方式并不意欲限制本发明。相反，本发明意欲包含替代方案、变型和等价物，其可包括在本发明通过附随的权利要求所限定的精神和范围内。在下面的详细描述中，为了提供对本发明彻底的理解，提出了许多特定细节。然而，本领域普通技术人员将会理解，没有这些特定细节也可实施本发明。在其它实例中，并未详细描述众所周知的方法、工序、元件和电路，以便不会不必要地使本发明的重要方面不明显。
已经确定了较轻、较薄和低成本的显示堆能够通过不将发光或透光显示层经由多个中间层结合到玻璃层上而形成。替代地，气隙能够提供在玻璃层和显示层之间。参考图1，优选的显示堆1包括抗反射层11、前防护玻璃层13、玻璃与铟锡氧化物(ITO)的折射率匹配层15、导电ITO层17、ITO与空气的折射率匹配层19、气隙层21以及发光/透光显示层23。
由于随着传输的图像的相应散焦和对比度的下降，任何反射的环境光叠加在由显示层传输的任何图像上，如果没有折射率匹配层15和19，则环境光和/或阳光的反射系数能够严重地影响由显示层23发射或透射的光。
只要光入射到具有不同折射率的两个介质的边界上，一些光就反射回该光最初通过的介质中，而一些光折射到最初向着前进的介质中。反射的光是入射角、入射光的偏振和波长以及两个介质的折射率之比的函数。对于空气-玻璃的界面，反射系数对于0和30度之间的入射角典型地是大约4％，并且在切线入射角(grazing incidence angle)时迅速地升到100％的反射系数。
为了减小反射系数，尤其是玻璃和气隙层之间的反射系数，一个或更多个折射率匹配层被用来确保邻近层之间的折射率之比保持在临界值之下，其中临界值优选在0.25和1.75之间，更优选在0.45和1.55之间，最优选在0.49和1.51之间。作为一实施例，由于折射率匹配层在玻璃层和气隙层之间的适当的位置处，玻璃层的折射率与折射率匹配层的折射率之比，以及折射率匹配层与气隙层的折射率之比都将会比玻璃层的折射率和气隙层的折射率之比更接近一。
预期到在一些情况中两个邻近层的折射率之间的差异可能十分大，以至于使得如果仅使用了单个折射率匹配层，则难以或者不可能实现邻近层之间的期望比。因而，在一些情况中，利用多个折射率匹配层以“逐步通过”折射率之间的差异可能是有益的。
参考图2，优选的显示堆2包括抗反射层31、前防护玻璃层33、第一玻璃与铟锡氧化物(ITO)的折射率匹配层35、第二玻璃与ITO的折射率匹配层37、导电ITO层39、ITO与空气的折射率匹配层41、气隙层43以及显示层45。堆2与堆1的不同之处主要是关于玻璃层33和ITO层39之间的多个折射率匹配层35和37的使用。堆2中，层35的折射率在层33和37的折射率之间，并且层37的折射率在层35和39的折射率之间。
预期到一些实施方式在堆1的那些层之外还可利用一些层。如果使用了附加的层，那么优选增加折射率匹配层，同时必须确保邻近层的折射率之比落在期望的范围内。
参考图3，优选的显示堆3包括抗反射层51、第一导电ITO层53、ITO与玻璃的折射率匹配层55、前防护玻璃层57、玻璃与ITO的折射率匹配层59、第二导电ITO层61、ITO与空气的折射率匹配层63、气隙层65以及显示层67。堆3与堆1的不同之处主要是关于包含的附加的ITO层53，以及层53和57之间相应的折射率匹配层55。如已经描述的，折射率匹配层55的折射率优选落在ITO层53和玻璃层57的折射率之间。
参考图4，装置71包括操作者输入/输出组件73，作为组件73的一部分的显示装置75以及作为显示装置75的一部分的显示堆77。预期到在此描述的显示堆可有利地用于各种显示装置75中。这种装置可包括(但是并不必局限于)有源矩阵LCD(AMLCD)、无源矩阵LCD(PMLCD)以及有机发光二极管(OLED)显示器，以及任何形式的商用现成(COTS)显示器。同样预期到在此描述的显示堆和/或显示装置可被包括作为多种装置71中的操作者输入/输出组件的一部分。这种装置可包括(但是并不必局限于)ATM、工业操作者接口、医疗使用仪器以及军事应用。
优选的，在此描述的堆能够经受住严峻的环境条件。这种条件尤其可涉及操作温度、存储温度、温度骤变、潮湿、震动、颤动、沙地和灰尘、盐雾、电磁干扰、刮风下雨、操作压力、压力变化、霉菌生长以及风暴天气(TEMPEST)。因而，优选的堆适于经受下列一个或更多个的任意组合：剧烈颤动、宽的操作温度范围、电磁干扰和阳光下的可读性。更尤其，优选的堆能够经受严峻的环境极端条件，包括MIL-STD-810标准下从-55C至100C的连续操作和存储温度、MIL-STD-810标准下高达40g’s的持续不变的3轴振动和颤动、MIL-STD-810标准下海军舷侧环境代表性潮湿和盐雾、MIL-STD-810标准下沙漠环境代表性沙地和灰尘、MIL-STD-810标准下60,000ft的海拔、以及能够应付MIL-STD-461、MIL-STD-462标准下EMI/EMC严重传导和辐射，以及暴风雨条件，所有这些都是预期应用的典型。
预期到不同堆的实施方式可包括比图1至3中所示的堆较少的层和/或附加层。预期到任何特定层均可包括统一的材料、材料的组合、单片和/或多片。尽管抗反射层11、31和51的实际材料可包括任何合理的材料或材料的组合。玻璃层13、33和57包括浮法硼硅玻璃(borofloat)、碱石灰玻璃(sodalime)、Corning 1737或者Corning Eagle2000。ITO层17、39、53和61包括光学透明、导电性ITO。折射率匹配层15、19、35、37、41、55、59和63可包括任何材料或材料的组合。
气隙层21、43、65优选为0.05英寸厚，以提供ITO折射率匹配层和发光/透光显示之间的等效距离。预期在一些实施方式中气隙可被充满一些其它气体或气体混合物的间隙、被液体或可能被固体代替。
显示层23、45和67优选包括背光(backlit)液晶显示，但也可包括任何其它类型的显示，尤其是任何其它类型的COTS发光/透光显示。预期在此描述的显示装置可利用各种技术的商用现成显示面板而形成，包括目前和将来任何时候可利用的液晶显示器(LCD)、发光二极管显示器(LED)、有机发光二极管(OLED)以及其它平板显示技术。同样预期到在此描述的方法和装置尤其非常适合于平坦形式和/或面板显示技术。
在此描述的本发明的实施方式包括多个新颖的特征，每个所描述的实施方式包括单个这种特征或这种特征的组合。其它预期的实施方式包括在此没有明确描述的一个或更多个这种特征的所有组合，因为这种组合从所述的实施方式很容易辨别。根据各种预期的实施方式，能够以许多方式利用下面的提供一些这种特征的实施例的段落来表现本发明的特征。
本发明的实施方式可用多层显示堆来表征，该多层显示堆包括玻璃层、第一折射率匹配层、第一中间层、第二折射率匹配层、第二中间层以及发光/透光显示面板，其中玻璃层、第一折射率匹配层、第一中间层、第二折射率匹配层和第二中间层的每一个均是透明或半透明的，并且包含一折射率；第一折射率匹配层的折射率在玻璃层和第一中间层的折射率之间；以及第二折射率匹配层的折射率在第一中间层和第二中间层的折射率之间。在一些实例中，也可以说具有导电和/或导热的第一中间层，和/或具有是氧化铟锡层的第一中间层。在一些实例中，可以说具有是气体或液体层，和/或是空气层的第二中间层。
在本发明的一些实例的实施方式中，也可以说具有厚度在0.001英寸和0.075英寸之间的空气层。在一些实例中，本发明可被描述成任何折射率匹配层的折射率是任何邻近层的折射率的至少X％，其中X是40、50、60、70和80之一。其可能，在一些实例中，本发明可被说成具有包括多个折射率匹配子层的至少一个折射率匹配层。
在一些实例中，本发明的实施方式可被说成包括第三中间层和第三折射率匹配层，其中：第三折射率匹配层邻近玻璃层与第一折射率匹配层相对(opposite)；第三中间层邻近第三折射率匹配层与玻璃层相对；并且第三折射率匹配层具有第三中间和玻璃层的折射率之间的折射率。
在一些实例中，本发明的实施方式同样可用如在此所描述的包括多层显示堆的装置来表征。
本发明的实施方式也可表征为形成多层显示堆的方法，该多层显示堆包括夹在具有不同折射率的两个层之间的至少一个折射率匹配层，其中该至少一个折射率匹配层具有将其夹在中间的层的折射率之间的折射率。在一些实例中，该堆也可被描述为包括至少一个气隙并且至少一个折射率匹配层邻近该气隙设置。在一些这种实例中，显示堆可包括夹在玻璃层和氧化铟锡层之间的第一折射率匹配层与夹在氧化铟锡层和气隙层之间的第二折射率匹配层。在这些实例中，显示堆可被说成包括邻近气隙层且与第二折射率匹配层相对的发光/透光显示面板。
预期到在此描述的方法和装置尤其适用于与以下共同未决的申请
的方法和装置结合使用，该申请与本发明具有相同的发明人、并且与本发明的申请日大致相同，其名称为“Non-Ruggedized COTSDisplay Packaging For Severe Environment Applications(用于严峻的环境应用的非加固的COTS显示封装)”，并且在此作为参考全部引用。

Claims (20)

1.一种多层显示堆，包括玻璃层、第一折射率匹配层、第一中间层、第二折射率匹配层、第二中间层以及发光或透光显示面板，其中：
玻璃层、第一折射率匹配层、第一中间层、第二折射率匹配层和第二中间层均是透明或者半透明的，并且包含一折射率；
第一折射率匹配层的折射率在玻璃层和第一中间层的折射率之间；并且
第二折射率匹配层的折射率在第一中间层和第二中间层的折射率之间。
2.如权利要求1的堆，其中第一中间层是导电的。
3.如权利要求2的堆，其中第一中间层是氧化铟锡层。
4.如权利要求3的堆，其中第二中间层是气体或液体层。
5.如权利要求4的堆，其中第二中间层是空气层。
6.如权利要求5的堆，其中空气层具有0.001和0.075英寸之间的厚度。
7.如权利要求6的堆，其中任何特定折射率匹配层的折射率与直接邻近该特定折射率匹配层的层的折射率之比在X1和X2之间，其中X1和X2是0.25和1.75。
8.如权利要求7的堆，其中X1和X2是0.45和1.55。
9.如权利要求8的堆，其中X1和X2是0.49和1.51。
10.如权利要求1的堆，其中任何折射率匹配层的折射率是任何邻近层的折射率的至少X％，其中X是40、50、60、70和80之一。
11.如权利要求1的堆，其中折射率匹配层中的至少一个包括多个折射率匹配子层。
12.如权利要求1的堆，其中该堆包括第三中间层和第三折射率匹配层，其中：
第三折射率匹配层邻近玻璃层与第一折射率匹配层相对；
第三中间层邻近第三折射率匹配层与玻璃层相对；
第三折射率匹配层具有第三中间层和玻璃层的折射率之间的折射率。
13.一种显示装置，包括根据权利要求1的多层显示堆，其中该装置是有源矩阵液晶显示器、无源矩阵液晶显示器或有机发光二极管显示器。
14.一种装置，包括根据权利要求1的多层显示堆，其中该装置是自动取款机、工业操作者接口、医疗使用仪器或者军事操作者接口。
15.一种装置，包括多层显示堆，该多层显示堆至少包括玻璃层、第一折射率匹配层、第一中间层、第二折射率匹配层、气隙层以及发光或透光显示，其中不包括发光或透光显示区域的任意两个相邻层之间的折射率之比在0.25和1.75之间。
16.一种形成多层显示堆的方法，包括将至少一个折射率匹配层夹在具有不同折射率的两个层之间，其中该至少一个折射率匹配层具有将其夹在中间的层的折射率之间的折射率。
17.如权利要求16的方法，其中所述显示堆包括至少一个气隙和邻近该气隙设置的至少一个折射率匹配层。
18.如权利要求17的方法，其中所述显示堆包括夹在玻璃层和氧化铟锡层之间的第一折射率匹配层与夹在氧化铟锡层和气隙层之间的第二折射率匹配层。
19.如权利要求18的方法，其中所述显示堆包括邻近气隙层与第二折射率匹配层相对的发光或透光显示面板。
20.如权利要求19的方法，其中所述发光或透光显示面板是透光液晶显示面板。
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