用于為顯示器形成防反射涂層的方法
【專利摘要】本發明公開了一種顯示器，該顯示器可具有顯示層。可通過在顯示層的一個或多個表面上形成防反射涂層來抑制環境光反射。可通過使用濺鍍工具沉積交替的高折射率的電介質層和低折射率的電介質層來形成防反射涂層。控制器可控制光譜儀和濺鍍工具的操作。為了確保防反射涂層表現出期望的顏色，控制器可指示濺鍍工具或其他設備沉積用于防反射涂層的電介質層的子集。然后可利用光譜儀來測量光譜。基于所測量的光譜，可對其余電介質層進行厚度調整或其他調整，以確保防反射涂層顏色匹配目標顏色。
【專利說明】
用于為顯示器形成防反射涂層的方法
技術領域
[0001]本發明整體涉及電子設備，并且更具體地涉及具有帶有防反射涂層的顯示器的電子設備。
【背景技術】
[0002]電子設備通常包括顯示器。例如，蜂窩電話、計算機和電視機具有顯示器。
[0003]顯示器的性能可能會受到來自顯示器中的各層玻璃的環境光反射的不利影響。例如，在室外環境中，顯示器上的圖像可能通過來自顯示器的表面的過度反射而被模糊。為了解決這個問題，常常為顯示器提供防反射涂層。可通過向顯示器表面上沉積具有交替的高折射率和低折射率的電介質層來形成防反射涂層。
[0004]由于所沉積的電介質層的層厚度不精確，防反射涂層常常表現出不期望的色偏。這可能導致在制造具有防反射涂層的顯示器時收益率低下。
[0005]因此，期望能夠提供用于在電子設備顯示器上形成防反射涂層的改進的方法。
【發明內容】
[0006]可通過在顯示器中的一個或多個顯示層上形成防反射涂層來抑制環境光反射。
[0007]可通過使用濺鍍工具沉積交替的高折射率和低折射率的電介質層來形成防反射涂層。控制器可控制光譜儀和濺鍍工具的操作。
[0008]為了確保防反射涂層表現出目標顏色，使得可由顯示器顯示圖像而沒有不期望的色偏，控制器可指示濺鍍工具或其他設備沉積用于防反射涂層的電介質層的子集。然后可利用光譜儀來測量光譜。基于來自層的子集的所測量的光譜，可在沉積其余電介質層時進行厚度調整或其他調整。厚度調整有助于確保防反射涂層的顏色匹配目標顏色。
【附圖說明】
[0009]圖1是根據實施方案的具有帶有防反射涂層的顯示器的示例性電子設備諸如膝上型計算機的透視圖。
[0010]圖2是根據實施方案的具有帶有防反射涂層的顯示器的示例性電子設備諸如手持式電子設備的透視圖。
[0011]圖3是根據實施方案的具有帶有防反射涂層的顯示器的示例性電子設備諸如平板電腦的透視圖。
[0012]圖4是根據實施方案的具有帶有防反射涂層的顯示器的示例性電子設備諸如用于計算機或電視機的顯示器的透視圖。
[0013]圖5是根據實施方案的具有防反射涂層的示例性顯示器的橫截面側視圖。
[0014]圖6是根據實施方案的示例性防反射涂層的橫截面側視圖。
[0015]圖7是根據實施方案的示例性防反射涂層在可見光波長處的反射光譜的曲線圖。
[0016]圖8是示出了根據實施方案的來自防反射層厚度變化的對顯示器顏色的影響的顏色空間圖。
[0017]圖9是示出了根據實施方案的調整防反射層的頂部處的兩個電介質層厚度對顯示器顏色的影響的顏色空間圖。
[0018]圖10是示出了根據實施方案的可在形成防反射層時使用的設備的圖示。
[0019]圖11是根據實施方案的通過對防反射層中的最上方的電介質層中的一個或多個電介質層進行電介質層厚度調整而形成防反射層中涉及的示例性步驟的流程圖。
[0020]圖12是根據實施方案的通過對防反射層中的電介質層進行厚度調整而形成防反射層中涉及的示例性步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]電子設備可具有顯示器。可為顯示器提供用于抑制光反射的防反射層。
[0022]圖1、圖2、圖3和圖4中示出了可具有帶有防反射涂層的顯示器的類型的示例性電子設備。
[0023]圖1的電子設備10具有膝上型計算機的形狀并具有上部外殼12A和帶有部件諸如鍵盤16和觸控板18的下部外殼12B。設備10具有鉸鏈結構20(有時被稱為聯軸器管筒)，以允許上部外殼12A相對于下部外殼12B在方向22上圍繞旋轉軸24旋轉。顯示器14被安裝在外殼12A中。上部外殼12A有時可被稱為顯示器外殼或蓋，通過圍繞旋轉軸24朝下部外殼12B旋轉該上部外殼12A而將其置于閉合位置。
[0024]圖2示出了基于手持設備諸如蜂窩電話、音樂播放器、游戲設備、導航單元或其他緊湊型設備的電子設備10的示例性配置。在設備10的該類配置中，外殼12具有相背對的前表面和后表面。顯示器14被安裝在外殼12的正面上。顯示器14可具有外層，該外層包括針對部件諸如按鈕26和揚聲器端口 28的開口。
[0025]在圖3的實施例中，電子設備10為平板電腦。在圖3的電子設備10中，設備10具有相背對的平坦前表面和后表面。顯示器14被安裝在設備10的前表面上。如圖3所示，顯示器14可具有用于容納按鈕26的開口。
[0026]圖4示出了電子設備10的示例性配置，其中設備10為計算機顯示器、具有集成式計算機顯示器的計算機、或電視機。顯示器14被安裝在設備10的前表面上。在這種類型的布置中，設備10的外殼12可被安裝在墻壁上或可具有可選的結構，諸如用于將設備10支撐在平坦表面諸如桌面或書桌上的支架30。
[0027]顯示器14可以是液晶顯示器、有機發光二極管顯示器、等離子體顯示器、電泳顯示器、電潤濕顯示器、使用其他類型顯示技術的顯示器或包括使用這些顯示技術在多于一種顯示技術形成的顯示結構的顯示器。
[0028]圖5中示出了示例性顯示器的橫截面側視圖。如圖5所示，顯示器14可具有顯示層諸如顯示層32。被包括在顯示層32中的層的類型取決于形成顯示器14時使用的技術的類型。例如，如果顯示器14是液晶顯示器，則層32可包括背光源、上偏振器和下偏振器以及濾色器層、液晶層、以及插置于上偏振器和下偏振器之間的薄膜晶體管層。在顯示器14是有機發光二極管顯示器的配置中，層32可包括層諸如基板層，在該層上形成發光二極管和薄膜晶體管電路的陣列。
[0029]顯示器14可包括可選的覆蓋層諸如顯示器覆蓋層34。顯示器覆蓋層34可重疊顯示器14中的其他層諸如顯示層32，并可幫助在使用顯示器14和設備10期間保護顯示層32。顯示器覆蓋層34可由一片透明塑料、透明玻璃層、陶瓷層或其他透明層形成。
[0030]顯示器14可具有一層或多層防反射涂層。例如，顯示器14可具有防反射層諸如層36。層36可形成于顯示器14中的顯示器基板的表面上。例如，層36可形成于顯示器覆蓋層34的上表面上或一個或多個其他顯示層表面上(例如，顯示層32的一個或多個表面上)。如果需要，可省去覆蓋層34，并且濾色器層或顯示層32中的其他層可充當顯示器14的最外層并可利用層36進行涂布。在本文中有時描述顯示器14的配置作為示例，在該配置中，防反射層36形成于顯示器14的最外層上，諸如圖5的示例性顯示器覆蓋層34上。然而，這僅僅是示例性的。防反射層36可形成于顯示器14中的層的任何適當的表面上。
[0031]圖6是顯示層64(例如，層34等)上的示例性防反射涂層的橫截面側視圖。如圖6所示，防反射層36可具有多個電介質層361^，諸如具有相應厚度1'132、1334、1536、1738和T9的電介質層L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8和L9。電介質層36L可具有交替的高折射率和低折射率。在形成層36L時可使用任何適當的電介質材料。例如，層36L可由電介質諸如氮化娃(折射率為1.75)和氧化硅(折射率為1.45)形成。該示例性配置中的氮化硅層形成與由氧化硅形成的“低”折射率層交替的“高”折射率層。在圖6的布置中，例如，層L1、L3、L5、L7和L9可由氧化娃形成，并且層L2、L4、L6和L8可由氮化娃形成。如果需要，在形成高低介電堆疊或用于防反射涂層的其他電介質層時可使用其他類型的電介質。使用交替的氮化硅和氧化硅層來形成圖6的防反射涂層36僅僅是示例性的。
[0032]圖7是諸如圖6的層36的示例性防反射層的反射光譜的曲線圖(反射率R被繪示為光波長的函數)。在圖7的實施例中，在從380nm到780nm范圍的可見波長上抑制反射。
[0033]使用防反射涂層計算機模型，可針對防反射層36的電介質層36L來計算期望的厚度。在沉積電介質以形成防反射層36時，可將這些厚度值用作標稱值。由于制造變化的原因，沉積層36L的實際厚度可稍微偏離其標稱厚度。這些厚度變化影響防反射層36的色偏，從而影響顯示器14的色偏。
[0034]例如，考慮具有防反射層諸如圖6的層36的顯示器。通常，層36可具有五個或更多個電介質層，七個或更多個電介質層，多于八個電介質層或其他適當數量的電介質層。在圖6的實施例中，防反射層36具有九個不同厚度的電介質層。圖8是涂布有防反射層諸如圖6的防反射層36的顯示器的顏色空間圖。圖8的曲線圖繪示了Lab顏色空間，并且表示使用顏色坐標a*和b*的顏色。圖8的實施例中的針對層36和顯示器14的期望(“目標”)顏色由目標顏色TG來表示。這種顏色可由顯示器設計者選擇，以避免顯示器14出現不期望的強色偏。
[0035]如果可恰好如期望那樣制造層36L(即，折射率和厚度不根據其期望值變化)，顯示器14和層36將由期望目標顏色TG來表征。然而，在現實情況中，存在可能導致層36L有些偏離其期望特性的不可避免的制造變化。例如，每個層36L中的厚度變化可能導致顏色的變化，如圖8中線LI……L9所示的。作為一個實施例，如果L2沉積的厚度比期望值小3%，則層36和顯示器14的所得顏色將由點38而非目標顏色點TG來表示，而沉積的層L2厚度比期望值大3%將導致層36和顯示器14表現出由圖8的曲線圖中的點40表示的顏色。其他層36L的厚度變化也可能導致層36和顯示器14的顏色根據目標顏色TG而變化。
[0036]為了克服這些制造變化，可在沉積層36L的過程期間使用一個或多個光譜測量。然后可在介電沉積操作期間進行校正性調整，以確保滿意的防反射層性能。利用一種適當的布置，在沉積層36L的子集之后(例如，在沉積五個或更多個層36L之后，在沉積七個或更多個層36L之后，在沉積多于七個層36L之后，或在沉積少于七個層36L之后等)，對防反射涂層36的上方兩個電介質層36L進行層厚度調整。利用另一適當的布置，在沉積期間調整層36L的一層、兩層或多于兩層而非僅僅上方兩層的厚度。
[0037]圖9是示出了可如何對防反射層36的最上方(最外)兩個電介質層36L的厚度T8和T9進行調整以確保層36的顏色精確匹配期望的目標顏色TG的Lab顏色空間圖。對于圖9的布置，初始沉積層LI……L7。然后獲取光譜以測量部分形成的防反射層36的顏色。現實的制造變化將導致顯示器14的顏色根據在形成恰好具有其標稱厚度的層LI……L7時預期的顏色而有所變化。作為層LI……L7這些變化的結果，如果要使用標稱厚度T8和T9來形成層L8和L9，要由用于防反射涂層36的所制成的堆疊產生的計算顏色將偏離目標顏色TG。可基于從層LI……L7測量的光譜來計算層LI……L7的制造變化的影響。例如，可使用所測量的光譜數據作為防反射層模型的輸入以預測:如果沉積的層L8和L9具有其初始規劃的標稱厚度，一旦制成，防反射層36和顯示器14便將具有由圖9的顏色空間曲線圖上的點42表示的顏色。
[0038]為了確定用于層L8和L9的適當厚度，防反射層模型可預測將與層36相關聯的顏色。具體地，防反射涂層模型可用于基于所測量的光譜并使用層L8和L9的各種不同潛在厚度作為輸入來計算用于將在沉積L8和L9層之后產生的層36的最終顏色。這種模型化過程可用于識別要在沉積防反射層36的最后兩層時使用的厚度調整△ T8和△ T9，以確保最終的顏色不會偏離目標顏色TG。厚度調整△ T8表示可用于將層36的顏色從點42改變到點44的來自層L8的標稱厚度T8的計算偏差。厚度調整T9表示可用于將層36的顏色從點44調整到目標顏色TG的來自層L9的標稱厚度T9的計算偏差。因為ΔΤ8和T9的值是在沉積層L8和L9之前計算的(在該實施例中)，所述可通過沉積層L8和L9的厚度來確保顯示器14的最終顏色匹配目標顏色TG。如果需要，可沉積厚度經過調整的防反射涂層36的更多個層(例如，三個或更多層可具有從其標稱值進行修改的厚度)。圖9的實施例僅僅是示例性的。
[0039]圖10是示出了可在沉積防反射層36時使用的示例性設備的系統圖。如圖10中所示，沉積系統46可具有涂布源諸如用于在基板64的表面62上沉積電介質層的源58。基板64可以是顯示層，諸如顯示器覆蓋層34或用于顯示器14的其他顯示層32。涂層源58可以是濺鍍工具或用于在表面62上沉積電介質層的其他設備，該電介質層諸如氮化硅層、氧化硅層或用于防反射層36的其他電介質層36L。
[0040]在基板64上沉積層36的過程期間的一個或多個時間處，可收集光譜(例如，用于諸如可見光波長的波長范圍的反射光譜)，以表征基板64上所沉積的層的顏色。例如，光源48可發射光50，該光50從基板64的表面62被反射作為反射光52，并且控制器56可指不光譜儀54測量波長范圍內的每個波長諸如圖7的示例性光譜的可見光波長處的反射光52的量。例如，光源48可以是產生白光50的白光源。光譜儀54可具有可調諧帶通濾波器。控制器56可調整可調諧濾波器以在圖7的曲線圖的所有波長間或這些波長的適當子集間掃過帶通濾波器。
[0041]一旦控制器56收集了光譜，控制器56便能夠處理針對在基板64上沉積的材料而收集的光譜數據，以確定在后續沉積操作期間應當采取什么校正動作。例如，控制器56可實施九層防反射層(或具有不同數量的層36L的防反射層)的模型。基于所測量的光譜數據，控制器56可使用防反射層模型來計算防反射層36中的一些層的期望調整厚度。使用圖9中所示類型的方法，例如控制器56可確定新的最優厚度，以在從涂布源58沉積層L8和L9時使用。控制器56然后可指示涂布源58沉積具有適當調整的厚度的層L8和L9。
[0042]通常，控制器56可使用光譜數據來確定如何調整濺鍍工具58在向基板64的表面62上沉積濺鍍介質60時使用的濺鍍設置。可調整該設置以調整所沉積材料的折射率和/或所沉積材料的厚度。本文有時將進行厚度調整的配置描述作為示例，但通常可通過利用控制器56控制源58來進行折射率調整、厚度調整和/或其他沉積參數調整。
[0043]圖11中示出了使用結合圖9所述的類型的布置形成防反射層36時涉及的示例性步驟。
[0044]在步驟66處，在基板64上沉積用于防反射層36的層36L的初始集。在步驟66處沉積的層36L的數量小于用于防反射層36的層36L的總數。例如，在九層防反射層設計中，可在步驟66處沉積九層的子集諸如前七層36L，從而留下其余兩個上層(S卩，層L7和L8)稍晚被沉積。在步驟66的操作期間沉積的層36L可通過如下方式沉積:使用控制器56指示涂布源58沉積這些層中的每個層，每個層都具有使用防反射層模型計算的標稱厚度。
[0045]在步驟68處，在沉積層LI……L7之后，控制器56可使用光源48和光譜儀54來收集從沉積層反射的光的光譜測量。例如，光譜儀54可收集針對沉積層的可見光反射光譜。
[0046]由于制造變化的原因，沉積層厚度的實際值將一般將根據其期望的標稱厚度有些變化。可通過使用迭代技術來確定在步驟66期間沉積的層的實際沉積厚度(S卩，前七層36L的厚度)，以改變防反射層模型中的層厚度中的每個層厚度，直到模型化光譜匹配在步驟68處測量的光譜。
[0047]在步驟72處，防反射層模型可使用前七層36L的實際沉積厚度和關于期望目標顏色TG的信息來計算要分別用于層L8和L9的厚度T8和T9的適當調整值。由于沉積前七層36L時存在制造變化，因此T8和T9的值將稍微偏離T8和T9的標稱值，該標稱值將已在發生任何沉積操作之前對防反射層建模時計被算出。然后可使用T8和T9的調整值在步驟74處沉積后兩層(在該實施例中為L8和L9)。因為調整厚度T8和T9補償了形成層L1-L7期間存在的制造變化，所以防反射層36將具有匹配目標顏色TG的顏色。可通過收集層36的光譜并執行通過-失敗測試(步驟76)來確認這一點。如果層36的顏色不像期望的那樣，則可報廢顯示器14。否貝1J，層36將通過測試，并可用于電子設備10的顯示器14。
[0048]如果需要，可在制造層36的過程期間的其他時間處進行光譜測量。例如，不必僅進行單次光譜測量。例如，可在沉積層L8之前進行第一次光譜測量，并且可在沉積層L9之前進行第二次光譜測量。可使用第一次光譜測量來調整T8的厚度值，并可使用第二次光譜測量來調諧T9的厚度值。如果需要，可進行三次或更多次光譜測量，之后進行三次或更多次相應的層厚度調整或其他沉積參數調整。也可在沉積層36L的過程中途采集光譜數據。例如，可在沉積層L9中途的一個或多個點處采集光譜數據，并在實時調整層L9的厚度時使用該光譜數據。圖12中示出了使用諸如這些技術來形成層36過程中涉及的示例性步驟的流程圖。
[0049]如圖12中所示，可在步驟78處使用涂布源58來沉積用于防反射層36的一個或多個完整或部分的層36L(圖10)。
[0050]在步驟80處，控制器可使用光譜儀54來測量來自基板64的表面62的反射光譜，并表征所沉積的介電材料的顏色。
[0051]使用在控制器56上實施的防反射層模型，在步驟82處，控制器56可在步驟82處計算一個或多個沉積層36的一個或多個厚度，并可確定應當采取什么校正措施(例如，對之后沉積的層進行厚度調整等)。如線84所示，操作然后可環回到步驟78，在此期間，可在沉積介電材料的一個或多個附加完整或部分層時，考慮在步驟82期間識別的層厚度調整和其他校正措施。可繼續執行圖12的操作，直到完全形成層36。因為在沉積用于防反射層36的層36L的過程期間作出了實時調整，所以層36表現出的顏色將匹配期望的目標顏色TG。
[0052]以上內容僅僅是示例性的，本領域的技術人員可在不脫離所述實施方案的范圍和實質的情況下作出各種修改。上述實施方案可單獨實施或可以任意組合實施。
【主權項】
1.一種用于在顯示層的表面上形成防反射涂層的方法，包括: 在所述顯示層的所述表面上沉積用于所述防反射涂層的電介質層； 測量從所沉積的電介質層反射的光的光譜；以及 至少部分地基于所測量的光譜來確定要針對用于所述防反射涂層的至少一個附加電介質層作出的至少一個電介質層厚度調整。2.根據權利要求1所述的方法，還包括: 將所述至少一個電介質層沉積到已基于所述電介質層厚度調整而調整的厚度。3.根據權利要求2所述的方法，其中沉積所述電介質層包括沉積交替的高折射率的電介質層和低折射率的電介質層。4.根據權利要求3所述的方法，其中沉積所述電介質層包括沉積至少七個電介質層。5.根據權利要求4所述的方法，其中沉積所述至少一個電介質層包括在所述七個電介質層的頂部上沉積第八電介質層。6.—種在顯示器基板的表面上形成防反射涂層的方法，其中所述防反射涂層包括多個電介質層，所述方法包括: 在所述顯示器基板的所述表面上沉積用于所述防反射涂層的所述多個電介質層的子集； 測量從所述多個電介質層的所沉積的子集反射的光的光譜；以及在所述多個電介質層的所沉積的子集的頂部上沉積用于所述防反射涂層的其余兩個電介質層。7.根據權利要求6所述的方法，其中沉積所述其余兩個電介質層包括沉積具有基于所測量的光譜而調整的厚度的所述其余兩個層。8.根據權利要求6所述的方法，其中沉積所述多個電介質層的所述子集包括沉積交替的高折射率的電介質層和低折射率的電介質層。9.根據權利要求6所述的方法，其中所述顯示器基板包括電子設備顯示器中的最外顯示層，并且其中沉積所述多個電介質層的所述子集包括利用濺鍍工具來沉積電介質。10.根據權利要求9所述的方法，其中所述最外顯示層包括顯示器覆蓋層，并且其中沉積所述多個電介質層的所述子集包括沉積至少一個氧化硅層。11.根據權利要求9所述的方法，其中沉積所述多個電介質層的所述子集包括沉積氧化娃層和氮化娃層。12.根據權利要求7所述的方法，其中沉積所述多個電介質層的所述子集包括沉積至少五個電介質層。13.根據權利要求7所述的方法，其中沉積所述多個層的所述子集包括沉積七個電介質層，并且其中沉積所述其余兩個電介質層包括在所述七個電介質層的頂部上沉積第八電介質層和第九電介質層。14.根據權利要求7所述的方法，其中測量所述光譜包括測量可見光譜。15.根據權利要求7所述的方法，其中沉積所述其余兩個電介質層包括沉積分別具有第一厚度和第二厚度的所述其余兩個層，所述第一厚度和所述第二厚度被調整為確保所述防反射涂層表現出匹配目標顏色的顏色。16.根據權利要求15所述的方法，其中沉積所述多個電介質層的所述子集包括沉積交替的高折射率的電介質層和低折射率的電介質層。17.—種用于在基板的表面上形成防反射涂層的裝置，包括: 涂布源，所述涂布源在所述基板的所述表面上沉積用于所述防反射涂層的電介質層； 光譜儀，所述光譜儀獲取來自從所述基板的表面上的所述電介質層反射的光的光譜；和 控制器，所述控制器被配置為至少部分地基于所述光譜來調整與將用于所述防反射涂層的所述電介質層從所述涂布源沉積到所述基板的所述表面上相關聯的沉積參數。18.根據權利要求17所述的裝置，其中所述涂布源包括由所述控制器控制的濺鍍工具。19.根據權利要求18所述的裝置，其中所述濺鍍工具被配置為在沉積用于所述防反射涂層的所述電介質層時沉積具有交替的高折射率和低折射率的所述電介質層，并且其中所述控制器被配置為基于所述光譜來調整所述電介質層中的至少一個電介質層的層厚度。20.根據權利要求18所述的裝置，其中所述濺鍍工具被配置為在沉積用于所述防反射涂層的所述電介質層時沉積具有交替的高折射率和低折射率的電介質層，并且其中所述控制器被配置為基于所述光譜來調整所述電介質層中的頂部兩個電介質層的層厚度。
【文檔編號】G02B1/11GK105934692SQ201480074304
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2014年2月14日
【發明人】E·多基戈托夫, 陳宬, 桑原正人, M·S·羅杰斯, J·Z·鐘
【申請人】蘋果公司