能量有效通信及显示装置的制作方法

本揭示案的实施方式大体涉及用于显示器的自适应背光模块及用于制造自适应背光模块的方法及系统。

背景技术：

用于显示装置的背光单元通常是对电力消耗的最大提取者之一，导致移动电子装置中电池续航力受限。通常大部分离开显示屏幕的光对单一使用者而言为不必要的，且易于被在视线内的非使用者看到。用于笔记本电脑、显示屏及一些移动装置的许多当前的隐私过滤器和膜吸收光，因而降低装置的能量效率。此外，这些当前的隐私过滤器和膜是昂贵的且因为它们干扰触摸屏功能而为笨拙的，且必须被物理地移除以便能够宽角观看显示器。

因此，存在对于降低来自多余的光发射的电力消耗及为使用者提供隐私的技术的需求。

附图说明

为了能详细地理解本揭示案的上述特征的方式，可通过参考实施方式获得以上简要概述的本揭示案的更特定描述，其中一些实施方式图示于附图中。然而，应注意附图仅图示本揭示案典型的实施方式，因此不应视为对本揭示案的范围的限制，因为本揭示案可允许其他等效实施方式。

图1为根据一个实施方式的用于生产自适应背光模块的系统。

图2为根据图1中的系统的一个实施方式的化学气相沉积处理腔室的示意侧视截面图。

图3a为根据图1中的系统的一个实施方式的物理气相沉积处理腔室的示意侧视截面图。

图3b为根据图1中的系统的一个实施方式的卷至卷(roll-to-roll)物理气相沉积处理腔室的示意侧视截面图。

图3c为根据图1中的系统的一个实施方式的物理气相沉积处理腔室的可旋转靶组件的示意侧视截面图。

图4a至4b为根据不同实施方式的自适应背光模块的示意图。

图5为根据一个实施方式的自适应背光模块中的可切换扩散器堆叠的示意图。

图6为描绘根据一个实施方式的形成自适应背光模块的方法的流程图。

图7a图示根据一个实施方式的交变电场的频率级，所述交变电场可在显示装置中施加至自适应背光模块中的可切换扩散器。

图7b图示根据一个实施方式的对应于电场频率的视角，所述电场可在显示装置中施加至自适应背光模块中的扩散器。

为了便于理解，尽可能使用相同标记符号标示各图共用的相同元件。应考虑到一个实施方式的元件及特征可有利地并入其他实施方式，而无须进一步叙述。

技术实现要素：

本文描述自适应背光模块及用于生产自适应背光模块的方法及系统。在一个实施方式中，自适应背光模块包含：光源；偏光器；至少一个增强膜，所述增强膜设置于所述光源与所述偏光器之间；及扩散器，所述扩散器设置于所述光源与所述增强膜之间。所述扩散器包含第一电极及第二电极，所述第一电极耦接至第一基板，所述第二电极耦接至第二基板。液晶层设置于扩散器的所述第一电极与所述第二电极之间。

在另一实施方式中，提供生产自适应背光模块的方法，所述方法包含：在第一基板上形成第一电极；在第二基板上形成第二电极；在第一基板上形成至少一个增强膜；及在所述增强膜上形成偏光器。所述方法进一步包含：通过在所述第一基板上的第一电极与所述第二基板上的第二电极之间形成液晶层而形成扩散器。所述方法亦包含：连接所述扩散器至光源。

在另一实施方式中，用于生产自适应背光模块的系统包含：第一腔室，所述第一腔室被配置为在第一基板上形成第一电极及在第二基板上形成第二电极；及第二腔室，所述第二腔室被配置为通过在所述第一基板上的所述第一电极与所述第二基板上的所述第二电极之间形成液晶层而形成扩散器。

具体实施方式

本揭示案的实施方式大体包含用于显示器的自适应背光模块及用于制造自适应背光模块的方法及系统。

图1为根据一个实施方式的用于生产自适应背光模块的系统。系统100可包含物理气相沉积(pvd)腔室102、化学气相沉积(cvd)腔室104、压印(emboss)/印刷腔室108及液晶沉积腔室106。根据一个实施方式，针对自适应背光模块的生产，基板可首先进入pvd腔室102以用于处理(如下文关于图3a至3c所描述的)或cvd腔室104以用于处理(如下文关于图2所描述的)。在一个实施方式中，若基板首先进入cvd腔室104，则基板将接着直接进入液晶沉积腔室106以用于处理。若基板首先进入pvd腔室102，则基板可接着在基板接着进入液晶沉积腔室106以用于处理之前进入压印/印刷腔室108以用于处理，或替代地，基板可从pvd腔室102直接进入液晶沉积腔室106以用于处理。在替代的实施方式中，预先形成的基板可进入液晶沉积腔室，而无须先进入任何其他腔室。基板可接着从液晶沉积腔室106移除以连接至导光板、反射器及光源以形成自适应背光模块。在替代的实施方式中，系统100可不包含pvd腔室102、系统可不包含压印/印刷腔室108、及/或系统可不包含cvd腔室104。

图2为根据一个实施方式的cvd处理腔室104的示意侧视截面图。描述等离子体增强化学气相沉积(pecvd)系统，诸如可从位于santaclara,calif.(加州圣克拉拉市)的appliedmaterials(应用材料)公司获得的pecvd系统。然而，应理解可使用其他化学气相沉积腔室。

cvd腔室104适于执行pecvd处理以在大面积基板214上制造电路。大面积基板214可由玻璃、聚合物或其他合适的基板制成。cvd腔室104被配置为在大面积基板214上形成结构及装置以使用于液晶显示器(lcd)或平板显示器、用于太阳能电池阵列的光伏装置、或其他结构的制造。这些结构可包含薄膜晶体管及用以形成用于光伏电池的二极管的p-n结等结构。

cvd腔室104包含腔室侧壁230、底部232及基板支撑件224。基板支撑件224(诸如基座)在处理期间支撑基板214。设置于基板支撑件224中的加热器元件226(诸如电阻式加热器)耦合至等离子体源202且用于可控制地加热基板支撑件224及置于基板支撑件224上的大面积基板214至预定温度。cvd腔室104亦包含盖结构208、背板212、覆盖板210及气体分配喷头218。气体分配喷头218被放置成与基板支撑件224及大面积基板214相对。

cvd腔室104具有耦接至气源206及等离子体源202的气体入口204。等离子体源202可为直流功率源、射频(rf)功率源或远程等离子体源。气体入口204将来自气源206的处理及/或清洁气体输送至处理区域216，处理区域216界定于气体分配喷头218下方及基板支撑件224上方的区域中。出现在处理区域216中的气体可由等离子体源202激励以形成等离子体。等离子体用于在基板214上沉积材料层。尽管在此实施方式中等离子体源202被图示为耦接至气体入口204，但等离子体源202可耦接至气体分配喷头218或cvd腔室104的其他部分。

图3a为根据第一实施方式的图1的pvd处理腔室102的示意侧视截面图。图示于图3a中的第一实施方式为pvd处理腔室102a。可适于从本揭示案获益的pvd腔室102a的一个示例为可从位于santaclara,calif.(加州圣克拉拉市)的appliedmaterials(应用材料)公司获得的物理气相沉积(pvd)处理腔室。然而，应理解可使用其他物理气相沉积腔室。

pvd腔室102a包含界定处理容积336的腔室主体308和盖组件304。腔室主体308通常由单块铝或焊接的不锈钢板制成。腔室主体308一般包含侧壁310和底部314。侧壁310和/或底部314一般包含多个孔，诸如进出口318及泵送口(未图示)。泵送口耦接至泵送装置(亦未图示)，泵送装置对处理容积336抽真空及控制处理容积336内的压力。泵送装置能够将pvd腔室102a的压力维持在某一真空水平。

盖组件304一般包含靶334和耦接至靶334的接地屏蔽组件322。靶334提供材料源，材料源可在pvd处理期间沉积至基板340的表面上。靶334或靶板可由会成为沉积物种的材料制成或可包含沉积物种的涂层。为了促进溅射，高压电源(诸如功率源316)连接至靶334。

靶334一般包含周边部分324及中央部分338。周边部分324设置于腔室的侧壁310之上。靶334的中央部分338可以朝向基板支撑件328的方向突出或延伸。基板支撑件328一般设置于腔室主体308的底部314上且在pvd腔室102a内进行基板处理期间支撑基板340于基板支撑件328上。基板支撑件328可包含嵌入板状主体支撑件内的一个或更多个电极和/或加热元件。

在溅射处理以在基板340上沉积材料期间，靶334和基板支撑件328通过功率源316而相对于彼此偏置。从气源320经由一个或更多个孔(未图示)供应处理气体(诸如惰性气体及其他气体，例如氩和氮)至处理容积336，所述一个或更多个孔通常形成在pvd腔室102a的侧壁310中。处理气体被点燃成为等离子体，且等离子体内的离子朝向靶334加速以使靶材料从靶334逐出成为颗粒。通过施加的偏压朝向基板340吸引逐出的材料或颗粒，从而沉积材料膜至基板340上。

图3b为根据第二实施方式的pvd处理腔室102的示意侧视截面图。图示于图3b中的第二实施方式为串联式(in-line)卷至卷pvd处理腔室102b。然而，应理解可使用其他串联式物理气相沉积腔室。

卷至卷pvd腔室102b被配置为用于沉积材料378于柔性基板344上。卷至卷pvd腔室102b可包含可由至少一个气体分隔单元370彼此分隔的至少第一真空处理区域366及第二真空处理区域368，其中在第一真空处理区域366与第二真空处理区域368之间提供气体分隔通路376，气体分隔通路376被配置成用于柔性基板344的通道。

卷至卷pvd腔室102b包含真空腔室372。可使用各种真空沉积技术以沉积材料于柔性基板344上。柔性基板344被引导(如箭头x所指示)进入真空腔室372。例如，柔性基板344可从退绕站被引导进入真空腔室372。柔性基板344被滚筒358导引至基板支撑件，所述基板支撑件被配置为用于在处理及/或沉积期间支撑柔性基板344。如图3b中所示，特别针对卷至卷沉积设备，基板支撑件可为涂布鼓轮354，涂布鼓轮354可绕着旋转轴356旋转。柔性基板344从涂布鼓轮354被引导至另外的滚筒360且离开真空腔室372，如第二箭头x所指示。

图3b中所描绘的实施方式包含在第一真空处理区域366中提供的第一沉积源362及在第二真空处理区域368中提供的第二沉积源364。在真空处理区域366、368中，柔性基板344在被处理时由涂布鼓轮354支撑。而应理解根据可与本文描述的其他实施方式结合的另外实施方式，可提供多于两个沉积源。例如，可提供四个、五个、六个或甚至更多个沉积源。

柔性基板344具有自黏性的第一主表面348，可使用保护层342覆盖第一主表面348，保护层342被配置为释离衬里(releaseliner)。柔性基板344可被引导于可旋转涂布鼓轮354的支撑表面352上，其中第一主表面348被朝向可旋转涂布鼓轮354导引。然而，由于第一主表面348可由保护层342覆盖，因此第一主表面348不与支撑表面352直接接触。

沉积材料378经由第一真空处理区域366中的第一沉积源362及经由第二真空处理区域368中的第二沉积源364而真空沉积在柔性基板344的第二主表面350上，柔性基板344被导引离开可旋转涂布鼓轮354。在真空沉积之后，可移除覆盖第一主表面348的保护层342，且可准备使用多层基板346。

图3c为根据第三实施方式的pvd处理腔室102的可旋转靶组件的示意图。然而，应理解可在物理气相沉积腔室中使用其他可旋转靶组件或阴极。

图3c为可旋转靶组件382的示意图。图3c将释放的颗粒384的分布图示为箭头。可旋转靶组件382具有靶支撑件386及数个靶元件388、390。靶组件382和靶支撑件386为可旋转的。

沉积材料的分布场可理解为包含从靶元件388、390释放的实质所有颗粒384。箭头标示靶元件388、390的释放颗粒384的方向。例如，靶元件388的沉积材料的分布场包含所有源自靶元件388的颗粒384。根据一些实施方式，分布场可具有实质为余弦函数的形状。箭头长度指示了沿箭头方向释放的颗粒384的大概数量。例如，径直向上的箭头呈现界定数量的释放颗粒384的方向，而该径直箭头的左侧或右侧的箭头呈现较小数量的颗粒384。靶-基板-距离392从靶元件388和390到达基板表面的平面394。

根据一些实施方式，沉积腔室的靶支撑件386和基板支撑件可适于可相对于彼此移动。例如，靶支撑件386和/或基板支撑件可适用于调整基板表面的平面394与靶元件388、390之间的距离。典型地，在沉积处理中使用可旋转靶组件382之前，可依据可旋转靶组件382的靶元件388、390之间的间隙396来调整基板表面的平面394与可旋转靶组件382的靶元件388、390之间的距离。

图4a为根据一个实施方式的自适应背光模块400a的示意图。自适应背光模块400a具有反射器410。光源和导光板408位于反射器410上。光源可为一个或更多个冷阴极萤光灯(ccfl)、一个或更多个发光二极管(led)、一个或更多个有机发光二极管(oled)、或用于显示装置的任何其他合适的点源。

可切换扩散器406位于光源和导光板408上。至少一个增强膜404位于可切换扩散器406上。例如，增强膜404可为光再循环膜、或订制成特定装置的光发射图案的任何其他亮度增强膜。偏光器402位于增强膜404上。例如，在一个实施方式中，偏光器可为线栅偏光器。

图4b为根据不同实施方式的自适应背光模块400b的示意图。自适应背光模块400a、400b可用于显示装置中，诸如笔记本电脑、显示屏、或移动装置。自适应背光模块400b具有图4a中所示的自适应背光模块400a的实施方式的偏光器402、增强膜404和可切换扩散器406。然而，自适应背光模块400b具有包括光源的高效能导光件412，而非具有自适应背光模块400a的光源和导光板408及反射器410。例如，包括光源的高效能导光件412可为具有嵌入于导光材料中的led的单一铸模零件，所述导光材料诸如聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、zeonor^tm或聚碳酸酯(pc)。高效能导光件412亦可具有整合到单一铸模零件中的反射器。例如，可在高效能导光件412上使用pvd处理来形成反射器。

图5包含根据一个实施方式的自适应背光模块中的可切换扩散器堆叠500的示意图。可切换扩散器堆叠500可包括图4a的自适应背光模块400a中的或图4b的自适应背光模块400b中的可切换扩散器406。可切换扩散器堆叠500具有第一基板502及第二基板510，第一基板502上具有电极504，第二基板510上具有电极508。电极504、508可各为实质透明的电极，诸如氧化铟锡(ito)膜。第一基板502上的电极504面对第二基板510上的电极508。液晶层506设置于第一基板502上的电极504与第二基板510上的电极508之间。在一些实施方式中，介电阻挡层可设置于电极504与第一基板502之间，及电极508与第二基板510之间。例如，介电阻挡层可由氮氧化硅、氧化硅、氮化硅、氧化锡、氧化钛或氧化锆组成。液晶层506可由液晶和间隔器元件组成。在一个实施方式中，可选择用于间隔器元件的材料以尽可能接近地匹配液晶的折射率，以防止光散射离开间隔器元件。在一个实施方式中，间隔器元件可为5微米至200微米之间的间隔器珠。液晶可为在施加不同频率的电场后散射的任何液晶。在一个实施方式中，液晶可为层列相(smecticphase)液晶，诸如层列a(sma)相液晶，其可针对大范围雾度保持透射率。例如，在一个实施方式中，层列相液晶可针对从3％至95％的任何雾度提供95％或更高的透射率。

图6为描绘根据一个实施方式的形成自适应背光模块的方法600的流程图。方法600通过在两个基板的每一者上形成电极而始于操作602。电极可形成于第一基板的下表面上及第二基板的上表面上。电极可在基板上形成平面或被图案化。在一些实施方式中，在电极在基板上形成之前可在每一基板上形成介电阻挡层，使得介电阻挡层位于每一基板与基板上形成的电极之间。可使用上方关于图3a至3c描述的pvd处理来形成电极。例如，在玻璃基板上，可使用上方关于图3a或图3c描述的pvd处理来形成电极。在另一示例中，在塑料基板上，可使用上方关于图3b描述的卷至卷pvd处理来形成电极。例如，每一电极可包括涂布于聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)上的ito膜。替代地，可使用上方关于图2描述的cvd处理来形成电极。若形成介电阻挡层，则可使用用于形成电极的相同cvd或pvd处理来形成介电阻挡层。替代地，可使用与用于形成电极的处理不同的cvd或pvd处理来形成介电阻挡层。据此，操作602可发生于pvd腔室中(诸如图1中所示的pvd腔室102)、cvd腔室中(诸如图1中所示的cvd腔室104)、或两者中(在使用与用于形成电极的处理不同的处理来形成介电层的情况下)。在替代的实施方式中，可使用具有已形成于其上的电极的预先形成的基板来形成自适应背光模块。在此替代的实施方式中，方法600将始于操作604，使用具有预先形成于其上的电极层的预先形成基板。

在操作604中，可在第一基板上形成至少一个增强膜(在操作602中在所述第一基板上形成电极)。增强膜可形成在第一基板的上表面上，所述上表面与第一基板的下表面相对(在操作602中电极形成在第一基板的下表面上)。可使用压印、印刷或任何其他图案化处理在基板上形成增强膜。替代地，可使用上方关于图2描述的cvd处理来形成增强膜。据此，操作604可在压印/印刷腔室(诸如图1中所示的腔室108)中发生、或在cvd腔室(诸如图1中所示的cvd腔室104)中发生。

在操作606中，在已于操作604中在第一基板上形成增强膜之后，可在增强膜上形成偏光器。可使用压印、印刷或任何其他图案化处理在增强膜上形成偏光器。替代地，可使用线栅处理在增强膜上形成偏光器，在线栅处理中线被放入增强膜中。替代地，可使用上方关于图2描述的cvd处理来在增强膜上形成偏光器。据此，操作606可在压印/印刷腔室(诸如图1中所示的腔室108)、金属化腔室(图1中未图示)、或在cvd腔室(诸如图1中所示的cvd腔室104)中发生。

若在操作602中使用卷至卷或片至片(sheet-to-sheet)pvd处理在基板上形成电极，则基板可为最终被裁切以形成多个个别基板的卷状或片状基板。在操作602中形成的电极、在操作604中形成的增强膜、及/或在操作606中形成的偏光器皆可形成在一个基板卷或片上。可接着在操作608之前将卷或片裁切成各别显示器的大小。在替代的实施方式中，在操作606中所形成的偏光器可形成在独立于在操作602中在其上形成电极的基板的基板上。在另一替代实施方式中，在操作604中形成的增强膜亦可形成在独立于在操作602中在其上形成电极的基板的基板上。

在操作608中，在两个基板之间形成液晶层以形成扩散器，其中在操作602中在所述两个基板上形成电极。在操作608中，当液晶层形成时，第一基板(具有第一基板上的电极)的下表面面对第二基板(具有第二基板上的电极)的上表面。液晶层形成在第一基板上的电极与第二基板上的电极之间。为了形成液晶层，在电极之间放置多个间隔器元件(诸如间隔器珠)。使用间隔器元件使得液晶可均匀地沉积于电极之间。液晶沉积在电极之间以环绕间隔器元件及使两个基板彼此结合，因而形成一个扩散器元件。可使用喷印(inkjetprinting)处理、槽模(slotdie)涂布处理、网印(screenprinting)处理、印模转印(stamptransfer)处理、真空填充处理、或任何其他合适的液体或固体注射或沉积处理来沉积液晶。可在独立于cvd腔室104、pvd腔室102、及压印/印刷腔室108的腔室中形成液晶层，如图1中所示的系统的实施方式中的液晶沉积腔室106所示。

在操作608中形成扩散器之后，在操作610中光源连接至扩散器以形成自适应背光模块。例如，自适应背光模块可为图4a中所示的自适应背光模块400a或图4b中所示的自适应背光模块400b。在一个实施方式中，在操作610中使用层压组件处理将扩散器连接至光源、导光板及反射器。在替代的实施方式中，在操作610中使用层压组件处理将扩散器连接至包括光源的高效能导光件。在其中增强膜和/或偏光器形成在独立于其上具有电极而形成扩散器的基板的基板上的替代的实施方式中，在操作610中使用层压组件处理将扩散器连接至具有增强膜的基板和/或具有偏光器的基板。

本文描述的自适应背光模块及用于生产自适应背光模块的方法及系统可允许当使用于显示装置(诸如液晶显示装置)时增加功率效能。自适应背光模块的扩散器上的电极可电连接至显示装置中的功率源。例如，图5中所示的可切换扩散器堆叠500中的电极504、508可电连接至功率源。可施加交变电场至电极以改变扩散器的外观及装置显示器的视角。

图7a图示根据一个实施方式的可施加至使用于显示装置中的自适应背光模块中的可切换扩散器上的电极的交变电场的频率级。例如，可将图7a中所示的具有频率级的交流电场施加至实施在自适应背光模块400a或400b中的可切换扩散器堆叠500以切换扩散器的外观。图7a图示频率的范围，可从所述范围的第一端处的低频f1至所述范围的第二端处的高频f2来施加所述频率。当低频f1的电场被施加至扩散器时，扩散器将呈现半透明。当高频f2的电场被施加至扩散器时，扩散器将呈现透明。在一个实施方式中，可使用在5hz至60hz范围中的低频f1或使用在500hz至5000hz范围中的高频f2来施加以180度相位循环的+/-55v的交流场或强度为100v/m至400v/m的近似场。在一个实施方式中，切换至高频f2所需的时间为0至1秒，且切换至低频f1所需的时间为0至3秒。

图7b图示当施加具有图7a中所示范围内的频率的电场至扩散器时装置700上的显示器的视角的范围。当施加低频f1的电场且扩散器呈现半透明时，可从第一视角v1看见显示器。当施加高频f2的电场且扩散器呈现透明时，可从比第一视角v1窄的第二视角v2看见显示器。当单一使用者使用装置700时，可使用第二、较窄的视角v2以限制对单一使用者为不需要的发射的光量及通过限制非使用者看见显示器的能力来给单一使用者提供隐私。当多个观看者观看装置700的显示器时，可使用第一、较宽的视角v1。第二视角v2可具有与第一视角v1相同的表观亮度，但需要较低的功率。例如，在一个实施方式中，当施加低频f1或高频f2的电场时，可有大于95％的扩散器透射率，但施加低频f1的电场导致大于90％的雾度，且施加低频f2的电场导致小于5％的雾度。因此，当仅有单一使用者观看装置时，可通过施加高频f2的电场(具有较窄视角v2)来节省电力且获得隐私。然而，若多个观看者需要观看显示器，则可施加低频f1的电场以设定较宽的视角v1。视角可被配置成自动切换，或视角可被配置成依使用者选择切换。

此外，如图7a中所示，可施加在低频f1与高频f2之间的任何频率fx的电场至扩散器，这导致扩散器呈现介于半透明状态与透明状态之间的某处。当施加频率fx的电场至扩散器时，视角将介于第一视角v1与第二视角v2之间，如图7b中的阴影区域中所示。在一个实施方式中，中间频率fx的范围可为60hz至500hz之间，且切换至中间频率fx所需的时间可低于切换至低频f1和/或高频f2所需时间。

在图4a及4b中所示的可切换扩散器406的实施方式中，可切换扩散器406为每一可切换扩散器模块400a、400b中的唯一扩散器。因此，当施加高频f2至可切换扩散器406且可切换扩散器406呈现透明时，实质上将无光扩散。相对比下，若在除典型被动扩散器之外还使用可切换扩散器406，则即便在可切换扩散器呈现透明时，被动扩散器仍将扩散光。当仅有单一观看者观看显示器时，可施加高频f2的电场，使得可切换扩散器406处于透明状态中，而无其他扩散器造成不必要的光扩散或浪费。

虽然前述内容针对本揭示案的实施方式，但可在不脱离本揭示案的基本范围的情况下设计本揭示案的其他及进一步的实施方式，且本揭示案的范围由随后的权利要求书确定。