用于提供改善的显示器部件的方法和设备的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉参考
[0002] 本申请根据35U.S.C. § 119,要求2012年10月8日提交的美国临时申请系列号 61/710, 975的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术领域
[0003] 本发明涉及用于提供用于显示器系统特别是用于制备漫射光的一个或多个组件 的方法和设备。
【背景技术】
[0004] 用于产生漫射光的常规组件包括漫射玻璃，其已用于显示器工业中的多种应用 中。这些应用包括无承载框（bezel-free)电视系统，液晶显示器（IXD)，电泳显示器 (EH))，有机发光二极管（OLED)显示器，等离子体显示面板（PDP)，微机电（MEMS)结构显 示器，电子阅读器（电子书）设备等等。
[0005] 但是，已发现市售的漫射玻璃不能满足新兴显示器工业的某些新的和重要的要 求。
[0006] 对结合更薄、更轻和更节能显示器的效果的期望导致开发了所谓的半透反射式显 示器。半透反射式显示器用于大多数部分半透明（半透明的）的且在许多地方市售。半透 反射式显示器（在本文中也称为半透明显示器）的显著应用包括自动售货机门、冰箱门、零 售广告、显示器、增强的真实屏幕、汽车工业中的头戴式显示器、用于办公室的智能窗户、便 携式消费电子和安全监控。
[0007] 但是，半透明显示器易于一些低劣的性能特征。常规的半透明显示器同时包括透 射介质和反射介质，赋予显示器同时用于室内和户外的灵活性。所得"半透反射式介质"可 包括金属上开口、半镜面金属板、多次介电膜、正交极化的半透反射器等。但是，这些半透反 射式显示器的独立实施方式有许多不足。实际上，因为这种显示器只部分地透射和反射 光，大大限制了显示器的对比度。例如，市售半透明显示器只提供约15%透光率和反射性 能甚至更低。在室内设置中，常规的半透反射式显示器不仅发光低，且反射组件反射过多的 环境情景，最终扭曲显示的主要信息。此外，颜色转换也是挑战，因为图像与显示器的天然 透明颜色混合。
[0008] 对于大多数的实际应用，半透明显示器需要背部发光的支撑（通过透明的背光元 件）。为了为此半透明度，背光需要在关状态时完全透明并在开状态时全部发光。此外，使 用透明的背光代替使用常规的反射介质，和由此消除反射介质，可同时大大改善图像亮度 和图像质量。
[0009] 但是，已发现用于提供背部发光来源的现有技术在满足市售的某些成本和性能要 求时不令人满意。
[0010] 概述
[0011] 透明的背板
[0012] 根据一个或多个实施方式，新颖的不含掩模的蚀刻技术制备漫射玻璃结构，其可 用于任意数目的应用包括作为半透明显示器应用中的背板。所述方法涉及低成本、高度可 控的用于制备光散射部分的方法，其在玻璃基片表面之内和/或之上包括纳米尺寸的随机 特征。光散射部分显著改善所得漫射玻璃结构的光散射性质。操作时，光引入玻璃基片中 并在其中以波导方式传播，并在光散射部分上入射。响应时，根据所需的光学特征把光散射 出漫射玻璃结构。
[0013] 本文设想的方法涉及用于纹理化用于发光应用的玻璃基片的湿化学蚀刻过程以 及通过该过程制备的制品例如上述的半透明显示器应用。化学蚀刻过程包括在蚀刻浴中蚀 刻玻璃基片，该蚀刻浴包括冰醋酸（GAA)和约40 %水性混合物氟化铵（NH4F)的混合物。所 得漫射玻璃结构是纹理化平坦玻璃基片，其中玻璃材料可为代码2318,EagleXG，钠钙玻 璃等，都可从康宁有限公司（CorningInc.)购买。对于发光应用，可通过控制加工参数例 如蚀刻剂组合物和蚀刻时间来优化纹理化玻璃基片。
[0014] 具有透明背板的显示器系统
[0015] 根据本发明的一个或多个实施方式，开发了制备作为显示器系统的背板的漫射 玻璃结构的方法和设备。
[0016] 市售的半透显示器系统，例如半透（半透明的）IXD电视，已经商业用于数码标牌 和广告应用中。处于关状态（即，当驱动该LCD元件的相关电子器件没有命令图像时）时， 这些显示器系统是半透明的。为了维持半透明特征，这些常规显示器系统不使用不透明光 学背板来产生光以激发LCD。相反，处于开状态（即当相关的电子器件命令形成图像时）， 显示器系统使用背景、环境光来激发IXD。这样，观看者可看透显示器系统，并观察在显示器 平面后面的物体（例如商品等）。同时，观看者还可接收某部分屏幕（或整个屏幕）上的视 觉信息，这在商业应用中将可能涉及屏幕后的商品。
[0017] 使用半透明显示器系统的一个重要问题在于它们不是特别透明的。实际上，测量 显示它们只呈现约15%的透光率比。这样，必须常常在接近屏幕处提供较高水平的环境光， 因为诸多原因，这样不一定是可行的或甚至是不利的。就穿过显示器的图像质量的均匀性 而言，这导致了一系列问题，例如颜色、对比度等不均匀。
[0018] 因此根据本文所述的一种或更多种其它实施方式，提供了用于透明显示器系统的 透明背板。使用上述的一些或全部的部件和漫射玻璃结构结合，来形成透明背板。漫射玻 璃结构置于透明显示器系统后面，且沿着该漫射玻璃结构的一个或多个边缘和/或一个或 多个边界，将光引入玻璃板。光在玻璃板内以波导方式传播，并在光散射部分入射。这样， 光散射出透明背板，照射半透明显示器系统的LCD。因此，透明背板改善了用于半透明显示 器系统的LCD元件的光源。制备散射元件，从而提供LCD的合适的光波长和依赖角度的激 发。此外，散射元件产生合适的雾度比，它足够低从而当部分显示器系统处于关状态时，实 现高水平的背板透明度（观察者可视觉看透背板）。
[0019] 下文所列的优势同时涉及漫射玻璃结构（例如透明的背板）和/或用于制备这种 结构的方法。
[0020] 当用作透明的背光时，漫射玻璃结构提供关键的额外的发光来增加透明的显示 器的亮度、功能和观察角度。
[0021] 增加透明的背光无需在半透明显示器中使用反射介质（其消除了反射型显示器 中的主要不足）。半透明显示器可由此只以透射工作，由此消除来自眩光和反射的任何图像 扭曲。消除反射介质的另一优势是保持大大改善的（近乎完美的）颜色平衡。当使用常规 的半透反射式元件时，反射的光束两侧移动通过滤色片，而透射的光束只经过一次，导致在 R-模式和T-模式之间的颜色不平衡。通过仅在透射模式工作，半透明显示器具有更好的 图像转换质量。此外，即使设计者在半透明显示器中保持反射介质，当通过透明的背光发 光时，透射的光功率高于反射的光，由此使任何反射的环境光对观察者是不可见的。
[0022] 此外，在用作透明的背光时，漫射玻璃结构通过调节注入漫射玻璃结构的光提供 对颜色逼真度的改善。当这种调节包括选择颜色来与半透明显示器的天然颜色阴影混合 时，改善了显示器的颜色逼真度。此外，在一个或多个其它实施方式中，可基于瞬时颜色内 容调节注入的光（通过调节光注入来源，例如控制不同颜色的LED)来增强场景颜色。
[0023] 用于制备纹理化玻璃的蚀刻方法的主要优势在于它只需要使用包括工业数量市 售的化学品的湿溶液，与其它技术例如磨损蚀刻、蚀刻颗粒和/或蚀刻霜方法相比，这显著 降低了该方法的成本。新颖的蚀刻技术所需的溶液还不包括常见但危害非常大的氢氟酸， 这得到用于制备的更加安全的蚀刻混合物。与一些其它方法相比例如上述的蚀刻霜，所述 方法得到窄分布的横向特征尺寸。
[0024] 在建筑应用中，漫射玻璃结构可用于室内和户外照明。例如，透明背板可用作天 窗，其中纹理化的玻璃相对不受气候条件影响。用作天窗的优势包括更加耐受因风化导致 的褪色，在低照明条件下能提供人造光（不仅仅是传输阳光），例如在晚上来提供额外的照 明。
[0025] 此外，用于制备漫射玻璃结构的方法同时与加工前和加工后的离子交换处理兼 容。使用通过离子交换化学强化的玻璃，可为其它精致的结构例如半透明显示器中的LCD 片提供保护。
[0026] 与其它技术相比，使用根据新颖的方法制备的漫射玻璃结构得到的发光是非常均 匀的、光透射率高以及对可制备的基片的尺寸在理论上没有限制。
[0027] 当用作透明的背板时，所得漫射玻璃结构还呈现增加的亮度、保持透明度（处于 关状态）、改善的光均匀性、改善的光波长和入射角、改善的颜色坐标和相对简单和成本有 效的输入光学器件。
[0028] 本领域技术人员在结合附图阅读本文所述之后，将清楚地了解本发明的实施方式 的其他方面、特征、优点等。
【附图说明】
[0029] 为说明的目的，在附图中示出优选形式，但是，应理解，本发明不限于所示的精确 配置和手段。
[0030] 图1是根据本发明的一个或多个实施方式的光漫射结构的截面侧视图；
[0031] 图2是图1所示的光漫射设备的前正视图；
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