TW201534987A - 用於顯示器照明之雷射特徵玻璃 - Google Patents

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Abstract

本發明是關於具有位於基板表面上或位於基板內的雷射誘發散射特徵的基板，以及製作此散射基板的方法。本發明的散射基板提供改善的光萃取性質並有益於各種應用，例如燈光與電子顯示器。

Description

用於顯示器照明之雷射特徵玻璃
本申請案依據專利法主張2014年1月29日提出申請的美國臨時申請案第61/933,064號為優先權案，依賴該臨時申請案之內容，並且該臨時申請案全文以引用之方式併入本文中。
本發明是關於在片材內具有雷射誘發特徵的玻璃片，以及製作此玻璃片的方法。所揭示的玻璃片提供改善的光萃取性質並有益於各種應用，例如燈光與電子顯示器。
新型態電子顯示器，例如LCD式顯示器，的需求導致需要持續改進併入這些裝置之技術。例如，在習知的LCD背光單元(BLU)中，光在高角度自光導萃取出，並且使用多重散光器及轉向(亮度加強)薄膜達成顯示器所需的所欲角度發射。這些膜不僅增加成本、光耗損以及系統複雜度，也有若干材料缺陷而使其用於電子設備較不理想。現今的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)光導具有高透明度，但因不良模塑性而限制 使用在小型裝置中，並且PMMA具有高吸濕性，導致在大型尺寸中不欲之機械表現(例如：翹曲以及材料膨脹)。其他聚合物：聚碳酸酯(PC)以及環烯烴共聚物(COP)，通常由於較佳的模塑性與較少的吸濕性而用於手持裝置，但受高光衰減所苦。
再者，即便克服現今設計用於背光萃取的材料、技術及工程困難度，由於這些聚合物材料是不透明的，所以對於下一代的透明顯示器並不理想。無疑地，需要具有高透明度的改良背光，此改良的背光也在近乎垂直於光導發射光，這不但使透明顯示器成為可能，亦簡化習知顯示器中的BLU堆疊。所揭示之玻璃片提供這些優點，而且相較於PC與COP有較佳的衰減，同時維持良好的機械表現屬性，例如低CTE、低至無水份吸收以及較高尺寸穩定度。
本發明是關於一種散射基板，包含：具有自約0.2mm至約3mm厚度的基板，其中可選地，該基板包含小於100ppm的鐵化合物；位於該基板內的散射特徵，其中該散射特徵包含具有自約5μm至約100μm直徑的該基板的修飾區域，以及當測量該基板的修飾區域的邊緣至邊緣時，散射特徵以至少約5μm相隔；以及可選地，更包含下列一者或多者：一個或多個表面特徵；一個或多個聚合物膜；一個或多個無機膜；或一個或多個遮罩或濾器。在一些實施例中，該基板包含玻璃基板或玻璃陶瓷基板，該玻璃或該玻璃陶瓷可選地經化學強化或熱強化，例如離子交換玻璃基板。在基板為化學強化 或熱強化的玻璃或玻璃陶瓷的案例中，散射特徵可被拘束在玻璃基板的中央張力區域中。
在一些實施例中，散射特徵具有自約10μm至約50μm的直徑。在特定實施例中，當測量基板的修飾區域的邊緣至邊緣時，散射特徵以至少約10μm相隔。在一些實施例中，當以成像球體/視角儀器測量散射基板時，散射基板顯示出自約40°至約60°的尖峰視角。在一些實施例中，當以CIE 1931標準測量散射基板時，散射基板具有x約0.015以及y約0.02的角度色移。
在一些實施例中，散射特徵包含玻璃基板的修飾區域，該修飾區域包括約1μm至約10μm直徑的熔化區域以及在該熔化區域附近的一個或多個破裂。在一些實施例中，可選的一個或多個表面特徵包含微米特徵、次微米特徵、皮米尺度特徵或奈米尺度特徵。在一些實施例中，該一個或多個表面特徵在玻璃的表面中或在玻璃的表面上。這樣的特徵可經由玻璃表面的修飾或藉由塗層玻璃產生。
第二態樣包含電子裝置，該電子裝置包含上述任何的散射基板。在一些實施例中，裝置包含顯示器。在一些實施例中，顯示器的對角大於60”。
第三態樣包含製作上述任何散射基板的方法。在一些實施例中，方法包含：a)提供具有自約0.2mm至約3mm厚度的基板，其中可選地，該基板包含小於約100ppm的鐵化合物；以及b)藉由將脈衝雷射對焦於基板中來照射基板，以在基板內形成一個或多個散射特徵；其中i)雷射的尖峰功 率必須足以形成一個或多個散射特徵；ii)當測量玻璃基板的修飾區域的邊緣至邊緣時，散射特徵以至少約10μm相隔；以及c)可選地，更包含下列一者或多者：i)一個或多個表面特徵；ii)一個或多個聚合物膜；iii)一個或多個無機膜；或iv)一個或多個遮罩或濾器。基板可包含玻璃或玻璃陶瓷，再者，玻璃基板或玻璃陶瓷基板可熱強化或化學強化。以下詳細說明列舉出本發明的額外特徵及優點，並且經由說明書或藉由實施如本文所述之揭示，包括以下的詳細說明、申請專利範圍以及附圖，本技術領域中具有通常知識者即能在某種程度上明顯得知或明白本發明。
將申請專利範圍與摘要併入並且構成以下列舉的詳細說明。
本文引述的所有公開刊物、文章、專利、公開專利申請案等等，其全文以引用之方式併入本文中，包括美國專利申請公開案以及美國臨時專利申請案。
第1圖是在基板整體中由於雷射誘發散射特徵的光萃取示意圖。
第2圖是LCD面板中的像素結構範例。黑矩陣面積阻擋高達70%來自背光的光入射。
第3圖是特徵深度與脈衝能量的比較研究。影像以邊緣燈光設置內的LED照亮，以顯示出光萃取。使用不同的脈衝能量製作三個區域。藉由對焦於不同深度在每一區域中 產生有五個光帶；後表面(頂部)、進入玻璃¾深度、進入玻璃½深度、進入玻璃¼深度、前表面(底部)。
第4圖圖解地繪示出霧度(haze)與穿透度如何與雷射誘發散射特徵的間隔有關聯性。
第5圖比較在90°的光萃取與散射特徵的位置以及散射特徵的間隔。
第6圖比較在四個不同散射特徵間隔(50、60、70及80μm)的亮度與視角。所有案例中的尖峰強度出現在約55度。由於特徵密度及離邊緣的距離，亮度隨間隔變化。
第7圖圖示出以紅色、綠色及藍色亮度作為視角的函數。量取在10μm乘70μm特徵間隔的測量。該圖圖示出視角在色彩間為一致。
第8A及8B圖為從含散射中心之玻璃片所萃取的光的色彩空間的作圖。繪圖說明了10μm乘60μm間隔(第8A圖)以及10μm乘70μm間隔(第8B圖)的樣品。採樣視角圖各處的多個隨機點，以在色彩空間色度圖上產生小範圍。圖表上x’s的位置指示出白光萃取值。
第9圖是圖示出整個玻璃樣品的光萃取圖，其中部分樣品包含具有梯度間隔的雷射誘發特徵面積，以及圖示說明整個特徵面積近乎平的萃取率。
第10圖是散射特徵的光學顯微鏡影像。每一特徵由徑向微「破裂」所圍繞的2~3μm直徑之特徵所構成。
第11圖圖示出比較具有散射特徵(20μm×20μm以及40μm×40μm)之玻璃與不含特徵的對照組玻璃的環上 環(ring on ring；ROR)強度測試。在2”×2”玻璃基板上製作每組30個樣品。測試結果中增加的形狀值顯示出強力的單一模式破壞，並指出強度減少大約50%。
本發明可藉由參考下列詳細說明、圖式、範例、申請專利範圍以及其前述或下列之說明而更容易理解。然而，在揭示或描述本案的組成、物品、裝置以及方法之前，應理解除非有其他指示，本發明並未限制於所揭示之特定組成、物品、裝置以及方法，因此當然能有變化。應亦理解本文所用之術語僅為描述特定態樣之目的，並不作為限制。
本發明下列的說明在其現今已知的實施例中提供作為對本發明可實施的教示。以此為目的，所屬技術領域中具有通常知識者能確認及意識到可對本文所述發明的各種態樣進行許多修改，同時仍獲得本發明的有益結果。可藉由選擇本發明的某些特徵而不利用其他特徵來獲得本發明某些所欲之益處也將顯而易見。據此，本技術領域中的工作者將確認本發明許多的修飾與改造是可能的，並且在某些情況中甚至是希望的，且為本案揭示的一部分。因此，提供下列的說明作為本發明原理的說明，但並不作為本發明的限制。
本案揭示的材料、化合物、組成以及元件可用於所揭示的方法與組成、可用來與所揭示的方法與組成關聯、可用於製備所揭示的方法與組成或者是所揭示的方法與組成之實施例。本文揭示這些與其他材料，以及應理解當揭示這些 材料的組合、子集、交互作用、群組等等，但並未明確地揭示各個不同的個體與集體組合的特定參考以及這些化合物的變化時，各者已被具體考量與描述於本文。
因此，若揭示取代物A、B及C類與取代物D、E及F類，以及揭示組合實施例的範例A-D，則要個別地與集體地考量上述各者。因此，在此範例中，組合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E及C-F的各者被特定地考量，並且應自A、B及/或C，D、E及/或F，以及範例組合A-D的揭示內容視為已揭示。相似地，也特定地考量或揭示這些取代物的子集或組合。因此，例如，A-E、B-F及C-E子群組被特定地考量，並且應自A、B及/或C，D、E及/或F，以及範例組合A-D的揭示內容視為已揭示。此概念應用至本發明的所有態樣，包含但不限定於組合物的任何元件以及製造與使用所揭示組合物的方法中的步驟。因此，若有各種可被執行的額外步驟，應理解這些額外步驟中的各者可以所揭示方法的任何特定實施例或實施例的組合執行，並且此組合各者被特定地考量，並且應視為已揭示。
第一態樣包含一基板，其特徵在於存在於基板內的一或多個雷射誘發散射特徵。基板可以任何材料形成，該材料在所述的條件下接受必需的雷射修飾。預見可以做為基板的材料包括玻璃基板及玻璃陶瓷基板以及聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)以及環烯烴共聚物(COP)。在一些案例中，玻璃或玻璃陶瓷的結構與特性，例如高熔點與高硬度，使其比起用於本文所述製程的其他材料為 較佳的基板。
一般而言，不欲堅持特定理論，散射特徵是經由多光子吸收製程而形成在基板內。多光子吸收是發生在很高的雷射光強度的非線性現象。由於在本技術領域中眾所週知，當光子能量hv低於材料吸收帶間隙EG時，材料是光學透明的。因此，使材料變得可吸收的條件可描述為hv>EG。不過，即使在光學透明的條件下，若光強度經由較高階模態使之變得夠高，如nhv>EG(n=2、3、4、…)所述，吸收就可發生在材料中。此非線性現象已知為多光子吸收，並且在脈衝雷射的案例中，雷射光的強度與雷射光的尖峰功率密度(W/cm2)有關聯性(由(每一脈衝的雷射光能量)/(雷射光射束的點截面積×脈衝寬度)所決定)。或者，在連續波的案例中，雷射光強度藉由雷射光的電場強度(W/cm2)決定。如本文所述的包含散射特徵的基板可經由多光子吸收製程形成，其中將一個或多個雷射對焦進入基板中以於基板內產生光學損壞。此光學損壞在基板內誘發扭曲，因而形成散射特徵。
本文所述使用於形成散射特徵的雷射包括脈衝雷射系統，該系統提供足夠的尖峰功率以開始基板中的多光子製程。通常，對本文所述的製程而言，使用脈衝奈秒雷射，不過在一些案例中，使用皮秒或飛秒雷射可顯示為有利的。在一些實施例中，雷射脈衝能量可由約0.1μJ/脈衝至約1mJ/脈衝，或約1μJ/脈衝至約1mJ/脈衝。焦點尺寸通常為自約~1μm至約10μm的直徑以及10~500μm的長度，但可依需求修飾。光的波長可為自約300nm至約3000nm間的任意 值。在一些實施例中，選擇雷射波長以避免產生色點或特徵，或者選擇雷射波長以特定地產生基板著色，特別是玻璃基板。以UV光(通常在低於350nm波長)在含特定化合物，例如鐵化合物，之玻璃內形成此色彩是可能的。在一些例子中，著色可有益於修飾色彩輸出。或者，在目標為最佳化白光輸出的情形下，該目標將可避免在玻璃中誘發色彩特徵。
第1圖圖示說明具有光散射特徵的基板範例。以發光二極體(LED)側光照基板，由於高入射角，提供的光經由完全的內反射而主要地被傳送通過基板。然而，如圖所示，當來自LED的光與散射特徵作用時，光以各種角度散射，並且可作為如上述基板所示之液晶顯示器的背光。
散射特徵包含下列基板的修飾區：可併入微破裂的基板；已熔化並再固化的基板；已經過相改變的基板；已經過組成改變的基板；具有改變的非晶或結晶結構的基板；或前述基板的組合。在一些實施例中，當觀察基板平面或觀察平行於基板的平面，第10圖中平面XZ或平面YZ時，散射特徵包含被徑向微破裂圍繞的熔化管狀區域(第10圖)。散射特徵可描述為具有直徑，其中當由上至下觀察基板時(也就是垂直於最大維度，第10圖中平面XY)，該直徑描繪出被雷射修飾之基板的粗略圓形區域。散射特徵可具有自約5μm至約150μm、約10μm至約120μm、約10μm至約100μm或約20μm至約80μm的直徑。在散射特徵包含被徑向微破裂圍繞的熔化管狀區域的案例中，管狀區域可具有自約1μm至約20μm或自約3μm至約10μm的直徑，以及散射特徵(管狀區域 以及微破裂)可具有自約10μm至約120μm的直徑。在一些實施例中，散射特徵具有約10、20、30、40、50、60、70、80、90或100μm的直徑。
如上述所提及，形成散射特徵的製程可依賴非線性光學法，例如基板的多光子吸收。因為基板對雷射的第一階模態是透明的，所以在基板本身中對焦射束並在基板內形成散射特徵是可能的。在將散射特徵放置在基板的一個或兩個表面上為可能的同時，一些實施例將散射特徵併入基板本身。在雷射對焦於基板內部的一些實施例中，可選擇雷射能量、功率、脈衝寬度或尖峰功率，使得修飾區域只形成在基板內但不會到達基板表面或對基板表面產生損壞。在這樣的實施例中，因為雷射向下穿過中段對焦，當在基板的平面觀察散射特徵時，散射特徵可具有管狀或更方形或矩形的截面。當以第10圖的XZ或YZ平面觀察時，受影響的基板面積的長度為自約5μm至約150μm、約10μm至約120μm、約10μm至約100μm或約20μm至約80μm。在一些實施例中，散射特徵具有約10、20、30、40、50、60、70、80、90或100μm的直徑。
一般而言基板為具有遠大於第三維度(Z)的兩個維度(例如X及Y)。如此的基板可具有任何可用值的厚度Z。針對許多應用，就美學、減輕重量及成本而言，較佳地使基板盡可能地薄。不過，當基板愈薄，通常愈容易斷裂。因此，強烈需要薄但仍維持足夠強度以避免在使用期間斷裂的基板。就這點而言，玻璃以及聚合物可具有不同的結構優勢， 聚合物通常較不可能斷裂，但具有較少的結構剛度與強度。在一些實施例中，基板具有自約3mm至約0.2mm、約2mm至約0.5mm、約1mm至約0.7mm的厚度。在一些實施例中，基板具有約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2或3mm的厚度。
在玻璃基板的案例中，可使用的玻璃組成份一般包含可以本技術領域中已知的方法形成片材的任何組成份，已知的方法包括浮式、熔融或其他拉製製程。特定用途的玻璃為鹼鋁矽酸鹽玻璃，例如康寧公司的GORILLA GLASS®，或顯示器玻璃，例如康寧公司的EAGLE XG®。
由於強度的要求，玻璃基板可在進行併入散射中心之前經化學強化或熱強化。如康寧公司的GORILLA GLASS®玻璃可經由本技術領域中已知的離子交換技術化學強化(請參閱例如以全文併入本文做為參考的美國專利第5,674,790號)。在使用經離子交換的玻璃基板的案例中，將散射特徵置入玻璃的中央張力區域中是有益的。在一些實施例中，散射特徵位於玻璃基板的中央1/3內。在一些實施例中，散射特徵位於玻璃基板的中央1/5內。
將散射特併入玻璃基板內會使玻璃的整體強度下降。當以應用為考量來選擇玻璃類型以及是否強化玻璃時，可將此強度減少當作考慮因素計入。玻璃強度減少的一個範例圖示於第11圖中，第11圖圖示出以單一破壞模式操作，所測試的非離子交換鹼鋁矽酸鹽玻璃基板具有大約50%的強度下降。實驗的進一步細節描述於以下範例5中。
基板內散射特徵的圖案化可為各種形式，例如陣列、幾何、隨機等等。可藉由移動雷射或雷射射束、基板或兩者，以本技術領域中具有通常知識者熟知的技術，手動地或經由電腦輔助技術更有效地形成圖案。基板上散射特徵的位置或圖案化實際上僅受需求所限，也就是散射中心要相隔夠遠以避免實質上可能發生從一個散射特徵破裂傳播至另一個散射特徵。在一些實施例中，散射特徵相隔(散射特徵的邊緣至邊緣)自約5μm至約2mm。在一些實施例中，散射特徵相隔(散射特徵的邊緣至邊緣)約5、10、15、20、25、30、40、50、60、70、80、100、150、200、500、1000、2000μm。表1顯示出散射中心密度，所得值可作為特徵間隔的函數。
第2圖圖示出LCD色彩陣列的範例。陣列包含圖素 (picture element，「A」)，圖素包含紅、綠及藍像素(pixel，「B」)。此外，像素被黑色網格隔開，黑色網格在習知背光應用中可阻擋或吸收如70%這麼多的入射光。因為各個單獨萃取特徵發射出的光直接照亮特定RGB子像素，所以藉由將散射特徵置於對準透明RGB子像素，可發送更多光。此散射特徵的精確安置會藉由最小化因邊界區域所阻擋的萃取光來增加燈光效能，其直接轉變為在顯示器中減低能量消耗及/或電池的壽命。
藉由將散射特徵併入基板所形成的散射基板比自基板萃取光的替代方法顯示出若干優點。首先，相較於習知的圖案化背光單元(BLU)光導及傳統製程中其他蝕刻製程，光是在更高的角度被萃取(下述的第6及7圖)。此外，雷射誘發特徵是直接在基板中產生，而其他技術則涉及將墨水或聚合物層施用至玻璃，這會使玻璃照慣例包含圖案。據此，在一些實施例中，無需施用個別的光萃取層材料至基板即可生產基板。在基板為玻璃基板的案例中，玻璃基板中的圖案化維持所有玻璃系統的屬性：(1)熔融-拉製玻璃表面的低粗糙度；(2)低H2O吸收；(3)低CTE以及無CTE失配問題；(4)高尺寸穩定性；(5)較高剛度；(6)較高Tg；以及(7)低厚度變化。
在另一個態樣中，可將散射基板併入電子裝置，例如平板、智慧型手機或電視或電腦的顯示器，當作背光。在這樣的實施例中，散射特徵可併入一個或多個進一步的修飾，以改善其可應用性。
在一些情況或陣列結構中，光散射特徵在顯示器中 可產生「線條(lining)」或較亮區與較暗區的線。為了校正此線條，可修飾散射基板的一個或兩個表面。這些修飾可包括，例如，一個或多個聚合物膜或無機膜、聚合物遮罩或無機遮罩、或紋理化、修飾或粗糙化基板的表面。在散射基板表面修飾的案例中，一些實施例涉及形成具有奈米尺度或皮米尺度特徵的次微米結構表面。在一些實施例中，散射基板更包含提供額外光散射特性的奈米結構表面。可藉由本技術領域中任何已知的製程形成這些特徵，已知的製程包括負型或移除製程，例如蝕刻，以及正型或添加製程，如塗層。再者，這些特徵可隨機地放置在表面上或可以組織或排列的方式放置，以補足玻璃中的散射特徵。
在一些實施例中，玻璃組成份可扮演散射光的色彩組成角色。這點在大型顯示器特別重要，大型顯示器中不均勻的色彩散射會導致輸出光的色彩改變，因為其為從輸入LED的距離的函數。在色彩組成是關鍵的實施例中，可選擇玻璃基板以最小化基板中在近可見光區域吸光的化合物。此化合物包括但不限於鐵化合物、硫化合物、錳化合物、銅化合物、鎳化合物、鉻化合物等等。
當用於顯示器應用中做為背光時，射入基板的光在被散射出散射基板的面之前可行進通過顯著量的材料。在一些案例中，選擇最小化光吸收的玻璃組成份是有益的。在這樣的案例中，具有很低濃度的過渡金屬，例如鐵和鉻，的玻璃基板可提供優越的透射度。在一些實施例中，玻璃基板包含低鐵玻璃，以及在一些實施例中，玻璃包含少於50ppm的 鐵氧化物，或少於20ppm的鐵氧化物，例如FeO以及Fe2O3。
範例
範例1-使用355nm的奈秒脈衝Nd：YAG雷射產生本文所述的雷射誘發光散射特徵。使用30mm的有效焦距將雷射在非離子交換鹼鋁矽酸鹽玻璃內部對焦成2~3μm的點尺寸，以在玻璃內產生損壞點而散射光。當於實驗中使用非離子交換鹼鋁矽酸鹽玻璃時，玻璃的吸收與此製程無關，此製程容許使用允許內部對焦的任何玻璃。在焦點處，每一雷射脈衝的所有功率幾乎被玻璃吸收，以形成所謂看起來直徑大約2~3μm的管狀熔化區域。在一些範例中，雷射強度使得在形成融化區域之外，還在周圍玻璃結構中形成高壓及位移的玻璃區域。此壓力可導致在管狀物周圍的所有方向上形成徑向「微破裂」(請參考第10圖，其中微破裂大約20μm)。
有趣的是，當未照射散射特徵時，散射特徵幾乎透明；並且當未照射散射特徵時，產生最小量霧度；然而當照射散射特徵時，散射特徵卻高度散射。此現象圖示於第4圖及下表2中，第4圖比較霧度(Y軸)與穿透度(Y軸)對散射特徵間隔(X軸)。
範例2-散射特徵以10μm×100μm相隔置於基板背表面上、進入玻璃¾深度、進入玻璃½深度、進入玻璃¼深度以及前表面上(第3圖)，以顯示出鄰近基板表面的光萃取效果。以不同脈衝能量(第3圖中由上到下為150mW、200mW及400mW)製作三個0.7mm散射基板以及如所提到的五個深度(背表面(圖示於第3圖中基板的頂部)、525μm深、350μm深、175μm深、前表面(圖示於第3圖中基板的底部))。
範例3-衰減的測量是藉由將光射入玻璃邊緣，然後測量在90°輻射出來的量對離光射入點的距離。在特徵的最高密度(10μm×10μm，1,000,000點/cm2)時，所有光在玻璃內~50mm被萃取。下一個密度的樣品(20μm×10μm，500,000點/cm2)，所有光在玻璃內~80mm被萃取。當密度降低時，靠近光入射的玻璃邊緣所萃取的光數量亦降低，而離玻璃邊緣較遠的可得的光數量增加(請參考第5圖，其顯示出散射特徵10、20、25、30、40、50、60、70、80、90及100μm×10μm的密度，繪製成光強度(W)對離光射入的邊緣位置的 距離(mm))。可使用這些萃取率以決定正確的密度梯度，該正確的密度梯度為單側面或雙側面光射入或其他所欲之圖案化的均勻照射所需。
基於衰減數據，可設置特徵梯度以萃取遍及0.7非離子交換鹼鋁矽酸鹽玻璃的2”×2”面積的均質數量的光。自樣品收集衰減數據以顯示出近乎均質梯度的光萃取。特徵密度在光入射邊緣開始於207,000點/cm2，以及在在遠端的邊緣結束於73,000點/cm2。自樣品收集衰減數據以顯示出近乎均質梯度的光萃取(第9圖)。如上提及，光萃取梯度可被點密度或雷射功率影響。
範例4-使用Radiant ZEMAX IS/VATM(成像球體/視角)儀器測量視角與亮度(第6及7圖)以及色移(第8A及8B圖)。成像球體為在半球體上具有CCD式光度計或色度計的塗層、漫射、低反射的半球體，並且面對在照明來源(例如LED、散射基板等等)旁邊的球體底部上的凸面鏡。該來源照射半球體的內表面，並且該鏡給與偵測器觀察實質的所有2π球面度輸出訊息。
使用Radiant ZEMAX IS/VATM儀器，範例散射基板顯示出大約57度的最大視角與0.7Cd/cm2最大值(7000Nits)(第6圖)。個別地進行紅、綠、藍的亮度測量(第7圖)。使用CIE三色刺激計算法手動計算色移，以及使用60μm及70μm散射特徵間隔的三色刺激值圖解說明色移(分別為第8A及8B圖)。CIE 1931 x值的範圍自0.310至0.314，恰好落在工業指南的0.313 +/- 0.005內。CIE 1931 y值的範圍自0.306至 0.309，略低於工業指南的0.329 +/- 0.005。不過，自顯示器發射出的紅、綠、藍光的實際量通常經色彩遮罩校正。
範例5-如顯示於特徵的0.7mm非離子交換鹼鋁矽酸鹽玻璃的環上環強度測試，藉由雷射特徵化製程衝擊玻璃基板強度(第11圖)。形狀值由對照組樣品的1.591增加至特徵相隔20μm×20μm的7.118以及特徵相隔40μm×40μm的5.061，指示出破裂的單一模式。尺度值由對照組樣品的188.5減少至特徵相隔20μm×20μm的84.91以及特徵相隔40μm×40μm的70.16，指示出強度下降超過50百分比。儘管這些值似乎指出顯著的強度下降，顯示器裝置中內部使用當作背光單元並容納在機械結構內的玻璃相較於覆蓋玻璃，可能具有減少的強度要求。可運用額外的努力，例如回火(tempering)，以在產生散射位置後增加樣品強度，因此這樣的強度下降可以後處理改善。
範例6-低損耗、高度透明的玻璃(例如超低鐵玻璃-例如少於50ppm或少於20ppm的鐵氧化物)對散射基板應用而言是理想的，這是因為其高穿透度及較少色移。然而，測量此玻璃的損失可說是一大挑戰，特別是在基板已經由雷射誘發特徵修飾。在散射基板包含具有兩個面以及至少兩個相反邊緣的片材的案例中，經下列程序測量損失是可行的：1)取用一準直、超寬頻光譜雷射源，將射束分裂成參考射束以及實驗射束。將參考射束傳送入耦接至光譜儀的積分球，以使用作來源頻譜形狀的參考。將實驗射束(仍為準直)傳送通過散射基板的薄邊緣，通過基板中無散射特徵存在的地方， 並從基板的相反邊緣射出。路徑長可為整片基板或可為玻璃的「試樣(coupon)」或小部分，例如500mm的玻璃。射出的射束耦接進入第二積分球，該第二積分球耦接至第二光譜儀；2)強度比率提供玻璃內(in-glass)的信號測量，該強度比率是從參考射束與實驗射束所獲得的波長的函數。波長範圍可遍及整個雷射範圍，或者可針對例如450~800nm的子區域；3)將樣品旋轉90度，傳送實驗射束前進通過基板的一個面並由第二面射出(同樣地，無散射特徵存在)，以及耦接該實驗射束進入第二積分球，該第二積分球耦接至第二光譜儀。重複步驟2)以提供貫通玻璃(thru-glass)的信號測量；4)玻璃內信號對貫通玻璃信號的比率提供因路徑所引起的損耗之測量並補償玻璃的反射表面；以及5)損失的dB可由步驟4)中所計算出的比率來估算，並且可由此損失決定透射度。損失可以dB/公尺計算(假設以公尺進行距離量測)，例如，依據方程式：-10Log(玻璃內信號強度/貫通玻璃信號強度)/(玻璃內信號傳播距離一貫通玻璃信號傳播距離)。可計算穿過500mm以百分比表示的透射係數，例如使用方程式100．10-(損失的dB/公尺)/20。當使用上述程序測量時，低損失玻璃散射基板可具有大於90、92、94或96%的透射度。
雖然已參考特別的態樣及特徵來描述本文的實施例，應理解這些實施例僅用於舉例說明所要的原理及應用。故應理解可對所舉例說明的實施例進行數種修飾，以及可設計其他配置而不背離申請專利範圍的精神與範圍。

Claims (18)

  1. 一種散射基板，包含：a.一基板，具有一自約0.2mm至約3mm的厚度，其中可選地，該基板包含小於100ppm的含鐵化合物；b.散射特徵，位於該基板內，其中：i)該散射特徵包含具有一自約5μm至約100μm直徑的該基板的一修飾區域；以及ii)當測量該基板的該修飾區域的邊緣至邊緣時，該散射特徵以至少約5μm相隔；以及c.可選地，更包含下列一者或多者：i)一個或多個表面特徵；ii)一個或多個聚合物膜；iii)一個或多個無機膜；或iv)一個或多個遮罩或濾器。
  2. 如請求項1所述之散射基板，其中該基板包含一玻璃基板或一玻璃陶瓷基板。
  3. 如請求項2所述之散射基板，其中該基板包含一玻璃基板，以及該玻璃基板包含一經熱強化玻璃基板或一經化學強化玻璃基板。
  4. 如請求項1所述之散射基板，其中該散射特徵具有一自約10μm至約50μm的直徑。
  5. 如請求項1所述之散射基板，其中當測量該基板的該修飾區域的邊緣至邊緣時，該散射特徵以至少約10μm相隔。
  6. 如請求項1所述之散射基板，其中當該基板以一成像球體及/或一視角儀器測量時，該基板顯示出一自約40°至約60°的尖峰視角。
  7. 如請求項1所述之散射基板，其中當該基板以CIE 1931標準測量時，該基板具有x約0.015以及y約0.02的一角度色移。
  8. 如請求項1所述之散射基板，其中該散射特徵包含該玻璃基板的一修飾區域，該修飾區域包括一約1μm至約10μm直徑的熔化區域以及在該熔化區域附近的一個或多個破裂。
  9. 如請求項1所述之散射基板，其中該散射特徵包含該基板的一修飾區域，該修飾區域包括一約1μm至約10μm直徑的孔洞區域以及在該孔洞區域附近的一個或多個破裂，其中一孔洞已形成於該基板中。
  10. 如請求項1所述之散射基板，其中該玻璃基板包含一離子交換玻璃基板。
  11. 如請求項1所述之散射基板，其中該一個或多個表面特徵為微米特徵、次微米特徵或奈米尺度特徵。
  12. 如請求項1所述之散射基板，其中該一個或多個表面特徵在該玻璃的表面中或在該玻璃的表面上。
  13. 如請求項1所述之散射基板，其中該玻璃基板包含小於約20ppm的鐵氧化物。
  14. 如請求項13所述之散射基板，其中當量測的路徑長度為500mm時，該基板在450nm至800nm具有大於約90%的透射度。
  15. 一種電子裝置，包含如請求項1所述之散射基板。
  16. 如請求項15所述之電子裝置，其中該裝置包含一顯示器，該顯示器具有寬高比自約4：3至約16：9。
  17. 如請求項16所述之電子裝置，其中該顯示器具有一55”或更大的對角長度。
  18. 一種形成如請求項1至14中任一項所述之散射基板的方法，包含以下步驟：a)提供一具有自約0.2mm至約3mm厚度的玻璃基 板，其中可選地，該玻璃基板包含小於約100ppm的含鐵化合物；以及b)藉由將一脈衝雷射對焦於該玻璃基板中來照射該玻璃基板，以在該玻璃內形成一個或多個散射特徵；其中i)該雷射的尖峰功率足以形成該一個或多個散射特徵；ii)當測量該玻璃基板的該修飾區域的邊緣至邊緣時，該散射特徵以至少約5mm相隔；以及c)可選地，更提供下列一者或多者：i)一個或多個表面特徵；ii)一個或多個聚合物膜；iii)一個或多個無機膜；或iv)一個或多個遮罩或濾器。
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