對於高環境照明的防護玻璃氣隙顯示堆的光學補償的製作方法
2023-07-27 16:13:21 1
專利名稱：對於高環境照明的防護玻璃氣隙顯示堆的光學補償的製作方法
技術領域：
本發明總的來說涉及適應並安裝在用於軍事或其它嚴峻環境的組件中的平板(商用現成)COTS顯示技術，含有這種組件的裝置，以及用於形成和利用這種組件的方法。
背景技術：
在平板顯示器的上下文中使用的術語「加固(ruggedized)」典型的意味著多個層前玻璃、擴散器、偏振器、加熱玻璃以及其它與平板顯示器粘結在一起的層。多層環氧、粘合劑、光學化合物以及其它粘結材料被用來貼附這些層。「加固」的平板顯示器不期望地厚、重並且成本高。另外，重要的程序控制和可生產難題導致低產量並導致長時間的生產進度。另外，由於複雜的堆疊、粘結和分層方法所固有的設計難題，「加固」的平板顯示器通常不能滿意地滿足用戶需求。因而，非常期望提供用於生產更輕、更薄、更簡單、低成本並且更可靠的顯示組件的新的封裝技術和裝置。本公開把注意力集中在這種新的封裝技術、裝置和設計方法上。
發明內容
本發明把注意力集中在涉及顯示堆(display stack)的裝置和方法上，其中一個或更多個折射率匹配層被用來最小化其它鄰近層的分界面處的反射係數。更尤其，本發明把注意力集中在涉及多層顯示堆的方法和裝置上，該多層顯示堆包括玻璃層、第一折射率匹配層、第一中間層、第二折射率匹配層、第二中間層和發光或透光顯示面板，其中玻璃層、第一折射率匹配層、第一中間層、第二折射率匹配層和第二中間層的每一個均是透明或半透明的，並且包含一折射率；第一折射率匹配層的折射率在玻璃層和第一中間層的折射率之間；並且第二折射率匹配層的折射率在第一中間層和第二中間層的折射率之間。替代的實施方式可包括附加的折射率匹配層，附加的非折射率匹配層以及除了在此所描述的層之外的層。
本發明的確切特性及其目標和優點從下面的說明書和附圖的結合來考慮將會變得顯而易見，所有附圖中相同的參考標記表示相同的部件，其中圖1是根據本發明的第一顯示堆的示意圖。
圖2是根據本發明的第二顯示堆的示意圖。
圖3是根據本發明的第三顯示堆的示意圖。
圖4是包括根據本發明的顯示的裝置的示意圖。
具體實施例方式
現在將參考本發明的優選實施方式，其實施例在附圖中示出。當結合優選實施方式描述本發明時，應該理解這些實施方式並不意欲限制本發明。相反，本發明意欲包含替代方案、變型和等價物，其可包括在本發明通過附隨的權利要求所限定的精神和範圍內。在下面的詳細描述中，為了提供對本發明徹底的理解，提出了許多特定細節。然而，本領域普通技術人員將會理解，沒有這些特定細節也可實施本發明。在其它實例中，並未詳細描述眾所周知的方法、工序、元件和電路，以便不會不必要地使本發明的重要方面不明顯。
已經確定了較輕、較薄和低成本的顯示堆能夠通過不將發光或透光顯示層經由多個中間層結合到玻璃層上而形成。替代地，氣隙能夠提供在玻璃層和顯示層之間。參考圖1，優選的顯示堆1包括抗反射層11、前防護玻璃層13、玻璃與銦錫氧化物(ITO)的折射率匹配層15、導電ITO層17、ITO與空氣的折射率匹配層19、氣隙層21以及發光/透光顯示層23。
由於隨著傳輸的圖像的相應散焦和對比度的下降，任何反射的環境光疊加在由顯示層傳輸的任何圖像上，如果沒有折射率匹配層15和19，則環境光和/或陽光的反射係數能夠嚴重地影響由顯示層23發射或透射的光。
只要光入射到具有不同折射率的兩個介質的邊界上，一些光就反射回該光最初通過的介質中，而一些光折射到最初向著前進的介質中。反射的光是入射角、入射光的偏振和波長以及兩個介質的折射率之比的函數。對於空氣-玻璃的界面，反射係數對於0和30度之間的入射角典型地是大約4％，並且在切線入射角(grazing incidence angle)時迅速地升到100％的反射係數。
為了減小反射係數，尤其是玻璃和氣隙層之間的反射係數，一個或更多個折射率匹配層被用來確保鄰近層之間的折射率之比保持在臨界值之下，其中臨界值優選在0.25和1.75之間，更優選在0.45和1.55之間，最優選在0.49和1.51之間。作為一實施例，由於折射率匹配層在玻璃層和氣隙層之間的適當的位置處，玻璃層的折射率與折射率匹配層的折射率之比，以及折射率匹配層與氣隙層的折射率之比都將會比玻璃層的折射率和氣隙層的折射率之比更接近一。
預期到在一些情況中兩個鄰近層的折射率之間的差異可能十分大，以至於使得如果僅使用了單個折射率匹配層，則難以或者不可能實現鄰近層之間的期望比。因而，在一些情況中，利用多個折射率匹配層以「逐步通過」折射率之間的差異可能是有益的。
參考圖2，優選的顯示堆2包括抗反射層31、前防護玻璃層33、第一玻璃與銦錫氧化物(ITO)的折射率匹配層35、第二玻璃與ITO的折射率匹配層37、導電ITO層39、ITO與空氣的折射率匹配層41、氣隙層43以及顯示層45。堆2與堆1的不同之處主要是關於玻璃層33和ITO層39之間的多個折射率匹配層35和37的使用。堆2中，層35的折射率在層33和37的折射率之間，並且層37的折射率在層35和39的折射率之間。
預期到一些實施方式在堆1的那些層之外還可利用一些層。如果使用了附加的層，那麼優選增加折射率匹配層，同時必須確保鄰近層的折射率之比落在期望的範圍內。
參考圖3，優選的顯示堆3包括抗反射層51、第一導電ITO層53、ITO與玻璃的折射率匹配層55、前防護玻璃層57、玻璃與ITO的折射率匹配層59、第二導電ITO層61、ITO與空氣的折射率匹配層63、氣隙層65以及顯示層67。堆3與堆1的不同之處主要是關於包含的附加的ITO層53，以及層53和57之間相應的折射率匹配層55。如已經描述的，折射率匹配層55的折射率優選落在ITO層53和玻璃層57的折射率之間。
參考圖4，裝置71包括操作者輸入/輸出組件73，作為組件73的一部分的顯示裝置75以及作為顯示裝置75的一部分的顯示堆77。預期到在此描述的顯示堆可有利地用於各種顯示裝置75中。這種裝置可包括(但是並不必局限於)有源矩陣LCD(AMLCD)、無源矩陣LCD(PMLCD)以及有機發光二極體(OLED)顯示器，以及任何形式的商用現成(COTS)顯示器。同樣預期到在此描述的顯示堆和/或顯示裝置可被包括作為多種裝置71中的操作者輸入/輸出組件的一部分。這種裝置可包括(但是並不必局限於)ATM、工業操作者接口、醫療使用儀器以及軍事應用。
優選的，在此描述的堆能夠經受住嚴峻的環境條件。這種條件尤其可涉及操作溫度、存儲溫度、溫度驟變、潮溼、震動、顫動、沙地和灰塵、鹽霧、電磁幹擾、颳風下雨、操作壓力、壓力變化、黴菌生長以及風暴天氣(TEMPEST)。因而，優選的堆適於經受下列一個或更多個的任意組合劇烈顫動、寬的操作溫度範圍、電磁幹擾和陽光下的可讀性。更尤其，優選的堆能夠經受嚴峻的環境極端條件，包括MIL-STD-810標準下從-55C至100C的連續操作和存儲溫度、MIL-STD-810標準下高達40g’s的持續不變的3軸振動和顫動、MIL-STD-810標準下海軍舷側環境代表性潮溼和鹽霧、MIL-STD-810標準下沙漠環境代表性沙地和灰塵、MIL-STD-810標準下60,000ft的海拔、以及能夠應付MIL-STD-461、MIL-STD-462標準下EMI/EMC嚴重傳導和輻射，以及暴風雨條件，所有這些都是預期應用的典型。
預期到不同堆的實施方式可包括比圖1至3中所示的堆較少的層和/或附加層。預期到任何特定層均可包括統一的材料、材料的組合、單片和/或多片。儘管抗反射層11、31和51的實際材料可包括任何合理的材料或材料的組合。玻璃層13、33和57包括浮法硼矽玻璃(borofloat)、鹼石灰玻璃(sodalime)、Corning 1737或者Corning Eagle2000。ITO層17、39、53和61包括光學透明、導電性ITO。折射率匹配層15、19、35、37、41、55、59和63可包括任何材料或材料的組合。
氣隙層21、43、65優選為0.05英寸厚，以提供ITO折射率匹配層和發光/透光顯示之間的等效距離。預期在一些實施方式中氣隙可被充滿一些其它氣體或氣體混合物的間隙、被液體或可能被固體代替。
顯示層23、45和67優選包括背光(backlit)液晶顯示，但也可包括任何其它類型的顯示，尤其是任何其它類型的COTS發光/透光顯示。預期在此描述的顯示裝置可利用各種技術的商用現成顯示面板而形成，包括目前和將來任何時候可利用的液晶顯示器(LCD)、發光二極體顯示器(LED)、有機發光二極體(OLED)以及其它平板顯示技術。同樣預期到在此描述的方法和裝置尤其非常適合於平坦形式和/或面板顯示技術。
在此描述的本發明的實施方式包括多個新穎的特徵，每個所描述的實施方式包括單個這種特徵或這種特徵的組合。其它預期的實施方式包括在此沒有明確描述的一個或更多個這種特徵的所有組合，因為這種組合從所述的實施方式很容易辨別。根據各種預期的實施方式，能夠以許多方式利用下面的提供一些這種特徵的實施例的段落來表現本發明的特徵。
本發明的實施方式可用多層顯示堆來表徵，該多層顯示堆包括玻璃層、第一折射率匹配層、第一中間層、第二折射率匹配層、第二中間層以及發光/透光顯示面板，其中玻璃層、第一折射率匹配層、第一中間層、第二折射率匹配層和第二中間層的每一個均是透明或半透明的，並且包含一折射率；第一折射率匹配層的折射率在玻璃層和第一中間層的折射率之間；以及第二折射率匹配層的折射率在第一中間層和第二中間層的折射率之間。在一些實例中，也可以說具有導電和/或導熱的第一中間層，和/或具有是氧化銦錫層的第一中間層。在一些實例中，可以說具有是氣體或液體層，和/或是空氣層的第二中間層。
在本發明的一些實例的實施方式中，也可以說具有厚度在0.001英寸和0.075英寸之間的空氣層。在一些實例中，本發明可被描述成任何折射率匹配層的折射率是任何鄰近層的折射率的至少X％，其中X是40、50、60、70和80之一。其可能，在一些實例中，本發明可被說成具有包括多個折射率匹配子層的至少一個折射率匹配層。
在一些實例中，本發明的實施方式可被說成包括第三中間層和第三折射率匹配層，其中第三折射率匹配層鄰近玻璃層與第一折射率匹配層相對(opposite)；第三中間層鄰近第三折射率匹配層與玻璃層相對；並且第三折射率匹配層具有第三中間和玻璃層的折射率之間的折射率。
在一些實例中，本發明的實施方式同樣可用如在此所描述的包括多層顯示堆的裝置來表徵。
本發明的實施方式也可表徵為形成多層顯示堆的方法，該多層顯示堆包括夾在具有不同折射率的兩個層之間的至少一個折射率匹配層，其中該至少一個折射率匹配層具有將其夾在中間的層的折射率之間的折射率。在一些實例中，該堆也可被描述為包括至少一個氣隙並且至少一個折射率匹配層鄰近該氣隙設置。在一些這種實例中，顯示堆可包括夾在玻璃層和氧化銦錫層之間的第一折射率匹配層與夾在氧化銦錫層和氣隙層之間的第二折射率匹配層。在這些實例中，顯示堆可被說成包括鄰近氣隙層且與第二折射率匹配層相對的發光/透光顯示面板。
預期到在此描述的方法和裝置尤其適用於與以下共同未決的申請的方法和裝置結合使用，該申請與本發明具有相同的發明人、並且與本發明的申請日大致相同，其名稱為「Non-Ruggedized COTSDisplay Packaging For Severe Environment Applications(用於嚴峻的環境應用的非加固的COTS顯示封裝)」，並且在此作為參考全部引用。
權利要求
1.一種多層顯示堆，包括玻璃層、第一折射率匹配層、第一中間層、第二折射率匹配層、第二中間層以及發光或透光顯示面板，其中玻璃層、第一折射率匹配層、第一中間層、第二折射率匹配層和第二中間層均是透明或者半透明的，並且包含一折射率；第一折射率匹配層的折射率在玻璃層和第一中間層的折射率之間；並且第二折射率匹配層的折射率在第一中間層和第二中間層的折射率之間。
2.如權利要求1的堆，其中第一中間層是導電的。
3.如權利要求2的堆，其中第一中間層是氧化銦錫層。
4.如權利要求3的堆，其中第二中間層是氣體或液體層。
5.如權利要求4的堆，其中第二中間層是空氣層。
6.如權利要求5的堆，其中空氣層具有0.001和0.075英寸之間的厚度。
7.如權利要求6的堆，其中任何特定折射率匹配層的折射率與直接鄰近該特定折射率匹配層的層的折射率之比在X1和X2之間，其中X1和X2是0.25和1.75。
8.如權利要求7的堆，其中X1和X2是0.45和1.55。
9.如權利要求8的堆，其中X1和X2是0.49和1.51。
10.如權利要求1的堆，其中任何折射率匹配層的折射率是任何鄰近層的折射率的至少X％，其中X是40、50、60、70和80之一。
11.如權利要求1的堆，其中折射率匹配層中的至少一個包括多個折射率匹配子層。
12.如權利要求1的堆，其中該堆包括第三中間層和第三折射率匹配層，其中第三折射率匹配層鄰近玻璃層與第一折射率匹配層相對；第三中間層鄰近第三折射率匹配層與玻璃層相對；第三折射率匹配層具有第三中間層和玻璃層的折射率之間的折射率。
13.一種顯示裝置，包括根據權利要求1的多層顯示堆，其中該裝置是有源矩陣液晶顯示器、無源矩陣液晶顯示器或有機發光二極體顯示器。
14.一種裝置，包括根據權利要求1的多層顯示堆，其中該裝置是自動取款機、工業操作者接口、醫療使用儀器或者軍事操作者接口。
15.一種裝置，包括多層顯示堆，該多層顯示堆至少包括玻璃層、第一折射率匹配層、第一中間層、第二折射率匹配層、氣隙層以及發光或透光顯示，其中不包括發光或透光顯示區域的任意兩個相鄰層之間的折射率之比在0.25和1.75之間。
16.一種形成多層顯示堆的方法，包括將至少一個折射率匹配層夾在具有不同折射率的兩個層之間，其中該至少一個折射率匹配層具有將其夾在中間的層的折射率之間的折射率。
17.如權利要求16的方法，其中所述顯示堆包括至少一個氣隙和鄰近該氣隙設置的至少一個折射率匹配層。
18.如權利要求17的方法，其中所述顯示堆包括夾在玻璃層和氧化銦錫層之間的第一折射率匹配層與夾在氧化銦錫層和氣隙層之間的第二折射率匹配層。
19.如權利要求18的方法，其中所述顯示堆包括鄰近氣隙層與第二折射率匹配層相對的發光或透光顯示面板。
20.如權利要求19的方法，其中所述發光或透光顯示面板是透光液晶顯示面板。
全文摘要
本發明提供用於最小化涉及高環境光中的多層LCD堆的反射係數的方法和裝置。LCD堆(1)包括玻璃層(13)、第一折射率匹配層(15)、第一中間層(17)、第二折射率匹配層(19)、氣隙(21)和發光LCD面板(23)。玻璃層、第一折射率匹配層、第一中間層、第二折射率匹配層和第二中間層每一個均是透明或半透明的，並且每一個均具有選取的折射率。
文檔編號G02F1/1335GK1965250SQ200580018623
公開日2007年5月16日 申請日期2005年5月18日 優先權日2004年6月25日
發明者拉吉尼·薩克塞納, 班·S·彭, 史蒂文·E·哈韋爾卡, 託馬斯·洛, 阿爾伯特·V·斯卡帕蒂奇 申請人:諾思羅普格魯曼公司