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CN113167925A - 用于抑制玻璃风化的有机硅酸盐膜 - Google Patents

用于抑制玻璃风化的有机硅酸盐膜 Download PDF

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CN113167925A
CN113167925A CN201980081241.4A CN201980081241A CN113167925A CN 113167925 A CN113167925 A CN 113167925A CN 201980081241 A CN201980081241 A CN 201980081241A CN 113167925 A CN113167925 A CN 113167925A
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mol
glass substrate
guide plate
light guide
light
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Application number
CN201980081241.4A
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乔伊·班纳吉
冯江蔚
瓦格萨·西那拉特内
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Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
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Abstract

一种光导板，所述光导板包括：玻璃基板，所述玻璃基板包括边缘表面以及限定厚度的至少两个主表面和经构造以接收来自所述光源的光的边缘表面，并且所述玻璃基板经构造以分配来自所述光源的所述光；和有机硅酸盐膜，所述有机硅酸盐膜安置于所述至少两个主表面中的一者上。还提供显示器产品和处理玻璃基板以用作光导板的方法。

Description

用于抑制玻璃风化的有机硅酸盐膜
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119要求2018年11月20日提交的美国临时申请第62/769661号的优先权的权益，该申请的内容为本申请的基础并且全文以引用的方式并入本文。
技术领域
本公开内容涉及玻璃基板，该玻璃基板具有安置于该玻璃基板的主表面上的有机硅酸盐膜，该有机硅酸盐膜可用于例如包括光导板的显示器中，其中该光导板展现减小的风化影响。
背景技术
用于产生漫射光的常规部件已包括漫射结构，所述漫射结构包括已经用于显示器行业中的许多应用中的聚合物光导和漫射膜。这些应用包括无边框电视系统、液晶显示器(liquid crystal display；LCD)、电泳显示器(electrophoretic display；EPD)、有机发光二极管显示器(organic light emitting diode display；OLED)、等离子体显示面板(plasma display panel；PDP)、微机电结构(micro-electromechanical structure；MEMS)显示器、电子阅读器(e阅读器)装置和其他装置。
光导板(light guide plate；LGP)是诸如电视的显示器产品中的工程化部件。由于从进入点经由在电视的光路径长度中的LED的基于自然透射的光损失，在LGP上印刷附加光提取特征(通常用具有分散的SiO2或TiO2粒子的聚合物墨水)。这些附加图案特征经由通过破坏LGP内的全内反射(total internal reflection；TIR)的遍及边缘照明LEDTV模块中的LGP的光提取而利于期望的面板光度分布。
尽管塑料材料可提供诸如光透射的足够性质，但这些材料展现相对差的机械性质，诸如刚性、热膨胀系数(coefficient of thermal expansion；CTE)和吸湿性。诸如可从Corning Incorporated购得的IrisTM系列玻璃的高透光玻璃已用作为光导板(lightguide plate；LGP)，所述玻璃可替换聚合物LGP且提供优异的机械性质。这些玻璃基板确实可提供相对于聚(甲基丙烯酸甲酯)(“PMMA”)和硅基改质的聚醚(“MS”)对应体改良的刚性、热膨胀系数和吸湿性。
当将含碱玻璃基板用作LGP时，已发现在加速条件(例如，60℃和90％RH)下在老化后形成于玻璃表面上的粒状物充当外界光提取特征(light extraction feature；LEF)。称作“风化产物”或“白斑”的这些粒子可随时间在面板上形成非均质光度分布。例如，对与未老化的电视面板相比已老化的电视面板的光度测量，含有风化产物的特定区域可在电视面板的特定区域中展现增加的光度(以流明或尼特为单位测量)。一些区域中的风化产物的效应导致同一电视面板上的离LED较远的其他区域在风化之后展现与未老化的电视面板相比减小的光度。
当风化在LGP上均匀地出现时，更多光提取在LGP的LED侧(即，底部)发生，并且因此，较少光可在LGP的顶部处提取，从而改变光度分布，使得LGP的底部更亮且LGP的顶部更暗。
在含有光导板的产品已组装之后，无法移除风化产物。因此，风化产物可由于附加漏光引起的经由玻璃面板的散射和光耦合而影响玻璃的透光性质。尽管光导板的光度不由于风化而改变是理想的(即，老化的LGP对未老化的LGP的光度的差异理想地为零)，但实务上，LGP可容忍在客户规格内的特定水平的光度变化(例如，在基于加速老化的可靠性测试之后的80％至90％光度均匀性)。尽管如此，包括玻璃基板的LGP可超过这些容限，特别在LGP是保持在高温和/或高湿度环境中时。
相应地，仍然需要用作光导板的展现减小的风化效应的玻璃基板，特别在玻璃基板暴露于高温度和湿度环境时。
发明内容
本公开内容的一个方面提供一种光导板，该光导板包括：玻璃基板，该玻璃基板包括边缘表面以及限定厚度的至少两个主表面和经构造以接收来自光源的光的边缘表面，并且该玻璃基板经构造以分配来自该光源的该光；和有机硅酸盐膜，该有机硅酸盐膜安置于该至少两个主表面中的者上。在特定实施方式中，与不包括有机硅酸盐膜的光导板相比，该有机硅酸盐膜减少在例如60℃和90％相对湿度下老化960小时之后的白斑的形成。
本公开内容的第二方面提供一种处理用作光导板的玻璃基板的方法，该方法包括：提供玻璃基板，该玻璃基板包括边缘表面和限定厚度的至少两个主表面和边缘；在该至少两个主表面中的至少一者上形成有机硅酸盐膜，其中与不包括该有机硅酸盐膜的玻璃基板相比，由在具有该形成的有机硅酸盐膜的该主表面上形成碱金属盐引起的该光导板中的光度的基于风化的不均匀性减小。
本公开内容的第三方面提供一种显示器产品，该显示器产品包括光源、反射体和本文中公开的光导板。在特定实施方式中，该光源是光学耦合至该玻璃基板的该边缘表面的发光二极管(light emitting diode；LED)。
附图说明
当结合以下图式阅读时可进一步理解以下详细描述。
图1是示例性LCD显示装置的横截面图；
图2是示例性光导板的俯视图；
图3图示根据本公开内容的特定实施方式的光导板；
图4描绘在处于高温度和湿度环境中之后的用于示例中以测试未改性玻璃基板和具有安置于主表面上的有机硅酸盐膜的玻璃基板的光度的LGP组件；
图5是基于图1中所公开的组件的未处理玻璃基板在暴露于高温度和湿度时的外界光提取的变化的视觉表示；
图6是与具备有机硅酸盐膜的未老化的玻璃基板相比的考虑到经由APCVD形成于具备相同有机硅酸盐膜的老化的玻璃基板上的任何风化产物的外界光提取的变化的视觉表示；
图7用图形描绘在60℃和90％相对湿度下在96小时与960小时之间风化之后的未改性玻璃基板(对照物)和经由APCVD包括有机硅酸盐膜的老化的玻璃基板的光度变化；
图8用图形描绘在60℃和90％相对湿度下在96小时与960小时之间风化之后的未改性玻璃基板(对照物)和经由APCVD具有有机硅酸盐膜的老化的玻璃基板上的风化产物的百分比覆盖率；
图9是与具有有机硅酸盐膜的未老化的玻璃基板相比的考虑到经由涂覆异丙醇中的30wt％甲基倍半硅氧烷(Honeywell
Figure BDA0003105660700000041
512B旋涂玻璃)旋涂至玻璃上而形成于具有相同有机硅酸盐膜的老化的玻璃基板上的任何风化产物的外界光提取的变化的视觉表示；
图10用图形描绘在60℃和90％相对湿度下在96小时与960小时之间风化之后的未改性玻璃基板(对照物)和经由旋涂异丙醇中的30wt％甲基倍半硅氧烷(Honeywell
Figure BDA0003105660700000042
512B旋涂玻璃)而具有有机硅酸盐膜的老化的玻璃基板的光度变化；
图11用图形描绘在60℃和90％相对湿度下在96小时与960小时之间风化之后的未改性玻璃基板(对照物)和经由旋涂异丙醇中的30wt％甲基倍半硅氧烷(Honeywell
Figure BDA0003105660700000043
512B旋涂玻璃)而具有有机硅酸盐膜的老化的玻璃基板上的风化产物的百分比覆盖率。
具体实施方式
本公开内容的实施方式提供处理玻璃基板的方法，该玻璃基板例如经构造用于显示装置中的玻璃基板，并且在一些实施方式中，经构造以用作光导板的玻璃基板。
在一个或多个实施方式中，与未根据本公开内容进行处理的对照玻璃基板(例如，不包括有机硅酸盐膜的玻璃基板)相比，包括上面安置有有机硅酸盐膜的玻璃基板的光导板展现由形成包括碱金属盐(例如，钠盐)或碱土金属盐(例如，镁或钙盐)的散射特征引起的光导板中的光度的减小的基于风化的不均匀性。此风化的减小效应可通过例如以下项中的一者或多者来判定：观测经处理的玻璃基板上的白斑形成的有效减少，和/或当与在相同条件下老化的未处理的基板时的当玻璃基板例如在60℃和90％相对湿度下老化960小时时的光度增加的幅度的减小。如本领域中可了解，可应用其他高温度和/或高湿度环境可以模拟(或加速)高温度和/或高湿度环境中的“老化”或“风化”。
尽管本公开内容不限于特定理论，但一些玻璃基板在玻璃表面和块体处含有许多单价物质，诸如Na。表面层内的碱金属离子(例如，Na+)经由与水(来自处于高湿度下的玻璃上的纳米级吸附层)的离子交换提取，此后，碱金属离子可与环境中的诸如CO2的气态物质反应以形成可在风化过程期间成核且生长的沉淀物(大小小于微米)(视觉上观测为“白斑”)。沉淀物的成核和生长的动力学在湿润腔室(例如，处于60℃和90％相对湿度下)中加速，并且这些沉淀物(风化产物或“白斑”)已化学识别为碱金属盐且导致增加的散射(光度增大)。尽管同样不受任何特定理论限制，但有机硅酸盐膜减少可能由于碱金属离子随时间的湿气媒介向外扩散而发生的风化产物的形成。
在一个或多个实施方式中，玻璃基板任选地具有任何期望的大小和/或形状以产生期望的光分布。该玻璃基板包括发射光的本领域中第一主表面和与该第一主表面对置的本领域中第二主表面。在一些实施方式中，该第一主表面和该第二主表面是平面的或实质上平面的，例如，实质上平坦的。各种实施方式的该第一主表面和该第二主表面是平行的或实质上平行的。一些实施方式的玻璃基板包括四个边缘，或可包括多于四个边缘，例如多边多边形。在其他实施方式中，玻璃基板包括小于四个边缘，例如，三角形。各种实施方式的光导板包括具有四个边缘的矩形、正方形或菱形片，尽管可使用其他形状和构造。
玻璃基板包括本领域中已知的用于显示装置中的任何材料。在示例性实施方式中，该玻璃基板包括铝硅酸盐、碱性铝硅酸盐、硼硅酸盐、碱性硼硅酸盐、铝硼硅酸盐、碱性铝硼硅酸盐、钠钙或其他合适的玻璃。在一个实施方式中，玻璃选自铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃和钠钙玻璃。适合用作玻璃光导板的可购得玻璃的示例包括但不限于来自CorningIncorporated的IrisTM和
Figure BDA0003105660700000051
玻璃。
在一个或多个实施方式中，玻璃基板包括以mol％计的以下氧化物的范围：
50至90mol％SiO2，
0至20mol％Al2O3，
0至20mol％B2O3，和
0至25mol％RxO，其中x为2且R选自Li、Na、K、Rb、Cs和以上项的组合，或者其中x为1且R选自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba和以上项的组合，并且其中该玻璃基板包括0.5至20mol％的选自Li2O、Na2O、K2O和MgO的一种氧化物。在一个或多个实施方式中，该玻璃基板包括基于mol％氧化物的至少3.5至20mol％、5至20mol％、10至20mol％的选自Li2O、Na2O、K2O和MgO的一种氧化物。
在一个或多个实施方式中，玻璃基板包括一铝硅酸盐玻璃，该铝硅酸盐玻璃包括选自诸如Li2O、Na2O、K2O的碱金属氧化物和例如CaO和MgO的碱土金属氧化物的至少一种氧化物，使得玻璃基板在暴露于本文中所描述的老化条件后受风化产物影响。在一个或多个实施方式中，玻璃基板包括以mol％计的以下氧化物的范围：
SiO2：从约65mol％至约85mol％；
Al2O3：从约0mol％至约13mol％；
B2O3：从约0mol％至约12mol％；
Li2O：从约0mol％至约2mol％；
Na2O：从约0mol％至约14mol％；
K2O：从约0mol％至约12mol％；
ZnO：从约0mol％至约4mol％；
MgO：从约0mol％至约12mol％；
CaO：从约0mol％至约5mol％；
SrO：从约0mol％至约7mol％；
BaO：从约0mol％至约5mol％；和
SnO2：从约0.01mol％至约1mol％。
在一个或多个实施方式中，玻璃基板包括以mol％计的以下氧化物的范围：
SiO2：从约70mol％至约85mol％；
Al2O3：从约0mol％至约5mol％；
B2O3：从约0mol％至约5mol％；
Li2O：从约0mol％至约2mol％；
Na2O：从约0mol％至约10mol％；
K2O：从约0mol％至约12mol％；
ZnO：从约0mol％至约4mol％；
MgO：从约3mol％至约12mol％；
CaO：从约0mol％至约5mol％；
SrO：从约0mol％至约3mol％；
BaO：从约0mol％至约3mol％；和
SnO2：从约0.01mol％至约0.5mol％。
在一个或多个实施方式中，玻璃基板包括以mol％计的以下氧化物的范围：
SiO2：从约72mol％至约82mol％；
Al2O3：从约0mol％至约4.8mol％；
B2O3：从约0mol％至约2.8mol％；
Li2O：从约0mol％至约2mol％；
Na2O：从约0mol％至约9.3mol％；
K2O：从约0mol％至约10.6mol％；
ZnO：从约0mol％至约2.9mol％；
MgO：从约3.1mol％至约10.6mol％；
CaO：从约0mol％至约4.8mol％；
SrO：从约0mol％至约1.6mol％；
BaO：从约0mol％至约3mol％；和
SnO2：从约0.01mol％至约0.15mol％。
在一个或多个实施方式中，玻璃基板包括以mol％计的以下氧化物的范围：
SiO2：从约80mol％至约85mol％；
Al2O3：从约0mol％至约0.5mol％；
B2O3：从约0mol％至约0.5mol％；
Li2O：从约0mol％至约2mol％；
Na2O：从约0mol％至约0.5mol％；
K2O：从约8mol％至约11mol％；
ZnO：从约0.01mol％至约4mol％；
MgO：从约6mol％至约10mol％；
CaO：从约0mol％至约4.8mol％；
SrO：从约0mol％至约0.5mol％；
BaO：从约0mol％至约0.5mol％；和
SnO2：从约0.01mol％至约0.11mol％。
在一个或多个实施方式中，玻璃基板包括以mol％计的以下氧化物的范围：
SiO2：从约65.8mol％至约78.2mol％；
Al2O3：从约2.9mol％至约12.1mol％；
B2O3：从约0mol％至约11.2mol％；
Li2O：从约0mol％至约2mol％；
Na2O：从约3.5mol％至约13.3mol％；
K2O：从约0mol％至约4.8mol％；
ZnO：从约0mol％至约3mol％；
MgO：从约0mol％至约8.7mol％；
CaO：从约0mol％至约4.2mol％；
SrO：从约0mol％至约6.2mol％；
BaO：从约0mol％至约4.3mol％；和
SnO2：从约0.07mol％至约0.11mol％。
在一个或多个实施方式中，玻璃基板包括以mol％计的以下氧化物的范围：
SiO2：从约66mol％至约78mol％；
Al2O3：从约4mol％至约11mol％；
B2O3：从约40mol％至约11mol％；
Li2O：从约0mol％至约2mol％；
Na2O：从约4mol％至约12mol％；
K2O：从约0mol％至约2mol％；
ZnO：从约0mol％至约2mol％；
MgO：从约0mol％至约5mol％；
CaO：从约0mol％至约2mol％；
SrO：从约0mol％至约5mol％；
BaO：从约0mol％至约2mol％；和
SnO2：从约0.07mol％至约0.11mol％。
在一个或多个实施方式中，包括本文中提供的组合物的玻璃基板具有如通过比色计测量的小于0.008或小于0.005的色移。在一个或多个实施方式中，本文中提供的组合物的特性在于在0.95至3.23的范围内的RxO/Al2O3，其中x＝2且R是Li、Na、K、Rb和Cs中的任何一者或多者。在一个或多个实施方式中，R是Zn、Mg、Ca、Sr或Ba中的任一者，x＝1，并且RxO/Al2O3在0.95至3.23的范围内。在一个或多个实施方式中，R是Li、Na、K、Rb和Cs中的任何一者或多者，x＝2，并且RxO/Al2O3在1.18至5.68的范围内。在一个或多个实施方式中，R是Zn、Mg、Ca、SR或Ba中的任何一者或多者，x＝1，并且RxO/Al2O3在1.18至5.68的范围内。用于根据一个或多个实施方式的玻璃基板的合适特定组合物描述于国际公布第WO2017/070066号中。
在一个或多个实施方式中，玻璃基板含有一些碱金属成分，例如，所述玻璃基板并非无碱玻璃。如本文中所使用，“无碱玻璃”是具有小于或等于0.1摩尔百分比的总碱金属浓度的玻璃，其中总碱金属浓度是Na2O、K2O和Li2O浓度的总和。在一些实施方式中，玻璃包括在约0至约3.0mol％的范围内、在约0至约2.0mol％的范围内或在约0至约1.0mol％的范围内和其间的所有子范围的Li2O。在其他实施方式中，玻璃实质上不含Li2O。在其他实施方式中，玻璃包括在约0mol％至约10mol％的范围内、在约0mol％至约9.28mol％的范围内、在约0至约5mol％的范围内、在约0至约3mol％的范围内或在约0至约0.5mol％的范围内和其间的所有子范围的Na2O。在其他实施方式中，该玻璃实质上不含Na2O。在一些实施方式中，该玻璃包括在约0至约12.0mol％的范围内、在约8至约11mol％的范围内、在约0.58至约10.58mol％的范围内和其间的所有子范围的K2O。
在一些实施方式中，玻璃基板是高透光玻璃，诸如高透光铝硅酸盐玻璃。在特定实施方式中，光导板展现在400nm至700nm的波长范围中的大于90％的垂直于该至少一个主表面的透射率。例如，该光导板展现在400nm至700nm的波长范围中的大于约91％的垂直于该至少一个主表面的透射率、大于约92％的垂直于该至少一个主表面的透射率、大于约93％的垂直于该至少一个主表面的透射率、大于约94％的垂直于该至少一个主表面的透射率或大于约95％的垂直于该至少一个主表面的透射率，包括其间的所有范围和子范围。
在特定实施方式中，经构造以接收来自光源的光的玻璃基板的边缘表面散射在小于12.8度透射全宽半高(FWHM)的角度内的光。在一些实施方式中，边缘表面经构造以接收来自光源的光，通过研磨该边缘而不抛光或通过本领域技术人员已知的用于处理LGP的其他方法进行处理，如以全文引用方式并入本文中的美国公开申请第2015/0368146号中所公开。替代地，LGP可具备具有最小斜面的刻痕/断裂边缘。
一些实施方式的玻璃基板是例如通过离子交换化学强化。在离子交换工艺期间，在玻璃的表面处或附近的玻璃内的离子可交换例如来自盐浴的较大金属离子。将较大离子并入至玻璃中可通过在近表面区域中产生压缩应力来强化玻璃。在玻璃的中心区域内可诱发对应的拉伸应力，以平衡压缩应力。
根据特定实施方式，有机硅酸盐膜是作为独立(即，单一)层涂覆至玻璃基板，并且在玻璃基板上不涂覆或沉积附加层。替代地，有机硅酸盐膜与在有机硅酸盐膜下方和/或上方提供的附加层(例如，作为多层或堆叠膜的部分)一起包括在玻璃基板上。
根据一些实施方式的有机硅酸盐膜与现有玻璃组合物相容，并且因此不要求改变块体玻璃组合物以减少LGP中的风化所致的问题。另外，在一些实施方式中，有机硅酸盐膜改良光提取特征和透镜至基板的粘附，和可经调谐以改良与基板的粘附的令人满意的表面能量学、模数和密度。
本公开内容的特定实施方式涉及处理方法，所述处理方法包括使玻璃基板暴露于含硅前驱物和共反应物以形成可流动膜。
在一个实施方式中，含硅前驱物是硅烷。如本文中所使用，硅烷是指由彼此链接或链接至其他化学元素的一个或多个硅原子组成的饱和化合物，其中该一个或多个硅原子布置为多个单键的四面体中心。可用作含硅前驱物的硅烷的示例包括但不限于四甲基硅烷(TMS)、三甲基硅烷、二甲基硅烷、甲基硅烷、三氯硅烷和四乙氧基硅烷。在一个实施方式中，该硅烷选自四甲基硅烷和三甲基硅烷。在一个实施方式中，该硅烷是四甲基硅烷。
已发现，特定长链有机硅烷在减少基于风化的光提取时并不同样有效，特别在将所述特定长链有机硅烷作为单一层涂覆至基板而非键合分子是用溶剂洗去时。例如，在根据本公开内容进行测试时，发现二甲基十八基[3-(三甲氧硅基)丙基]氯化铵和作为含有PFPE聚合物链的烷氧基硅烷的Dow Corning 2634并不同样有效。相应地，在一个实施方式中，排除长链有机硅烷作为硅烷。如本文中所使用，长链有机硅烷是指含有键合至硅原子的至少10、11、12、13、14、15、16或17个原子的链的硅烷。
如上所述，长链有机硅烷通常作为单一层涂覆，并且非键合分子的移除是通过用适当溶剂进行冲洗达成。此与经由固化(例如，引入该有机硅酸盐膜和使该有机硅酸盐膜固化)或发现改良碱性玻璃的风化特性的等离子体诱发的网络形成(例如，APCVD)的有机硅酸盐涂层的缩合膜结构形成对比。归因于此差异，在特定实施方式中通过固化或经由等离子体诱发的网络形成涂覆的有机硅酸盐涂层抵抗除允许所述有机硅酸盐涂层能够保持其网络结构而无老化诱发的降级的密封性质外的除湿的倾向。相比之下，当利用溶剂冲洗(且无固化或无等离子体诱发的网络形成)来涂覆特定长链有机硅烷时，据信，硅烷分子吸附至基板中，在基板处，所述硅烷分子由于加速老化或可靠性测试期间的水诱发的除湿而不利地在基板上形成液滴形状的岛状物。相应地，在特定实施方式中，仅当长链有机硅烷是使用诸如化学气相沉积方法的不涉和固化或等离子体诱发的网络形成的方法涂覆至基板时，将长链有机硅烷作为硅烷排除。
在一个实施方式中，含硅前驱物是硅氧烷或/和硅氮烷。如本文中所使用，硅氧烷是具有Si-O-Si键联的化合物，硅氮烷是具有Si-N-Si键联的化合物。可用作含硅前驱物的硅氧烷的示例包括但不限于八甲基环四硅氧烷、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、三甲基环三硅氧烷、六甲基二硅氧烷和四甲基环四硅氧烷。在一个实施方式中，硅氧烷选自六甲基二硅氧烷和四甲基环四硅氧烷。硅氮烷可选自但不限于六甲基二硅氮烷、四甲基二硅氮烷、六甲基环三硅氮烷等。在一些实施方式中，前驱物二乙氧基甲基硅烷(DEMS)或四乙烯基四甲基环四硅氧烷或乙氧基三甲基硅烷等可随反应气体O2流动。
在特定实施方式中，共反应物选自氩气、氮气、氧气、氧化亚氮、氨气和臭氧中的一者或多者。在一个实施方式中，共反应物包括氧气。在一个实施方式中，共反应物包括氨气。
在特定实施方式中，可在化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)腔室中对玻璃基板进行处理。可将含硅前驱物和共反应物馈送至化学气相沉积(CVD)腔室以在玻璃基板上形成可流动膜。CVD腔室可在或近大气压力(APCVD)下或在低的次大气压力(LPCVD)下或在诸如低于10-6Pa的极低(超高真空)压力(UHVCVC)下操作。CVD腔室可为等离子体增强化学气相沉积腔室(PECVD)。等离子体可例如通过射频、交流电、直流电、微波、燃烧、热丝或本领域技术人员已知的其他技术生成。在一个实施方式中，CVD腔室在或近大气压力下操作且为APCVD腔室。
在特定实施方式中，可将含硅前驱物引入至CVD腔室，并且可经由例如将生成等离子体活性物质作为共反应物的远程等离子体源(remote plasma source；RPS)将合适的共反应物(例如，NH3或O2中的一者或多者)递送至该腔室。在特定实施方式中，等离子体活化的共反应物(例如，含从由基的共反应物)具有高能量且可与气相的含硅前驱物分子反应以形成对应的可流动聚合物。在一些实施方式中，共反应物是用包括NH3与O2或N2与O2的混合物的等离子体气体生成。在一些实施方式中，共反应物是用包括氧气的等离子体气体生成。
在特定实施方式中，等离子体可在处理腔室内生成或燃烧(例如，直接等离子体)，或可在处理腔室外生成且流至处理腔室中(例如，远程等离子体)。
在特定实施方式中，可通过改变反应气体的组成来调整膜的组成。为了形成含氮膜，共反应物可包括例如氨气或氮气、混合的氮气与氧气和氨气与氧气的混合物。为了形成含碳膜，反应气体可包括例如与氧气混合或不与氧气混合的丙烯和乙炔中的一者或多者。熟习此项技术者将理解，其他物质的组合或其他物质可包括于反应气体混合物中以修改有机硅酸盐膜的组成。
在特定实施方式中，有机硅酸盐膜是通过将任选地用溶剂稀释的聚合或部分聚合的硅氧烷化合物引入至玻璃基板上和使该聚合或部分聚合的硅氧烷化合物固化而形成。将理解，该聚合或部分聚合的硅氧烷化合物可通过多种方法、诸如通过旋涂涂布或浸渍涂布或通过将该聚合或部分聚合的硅氧烷化合物旋涂至基板上而引入至玻璃基板上。如本文中所使用，旋涂包括最初通过任何方法在基板上提供该聚合或部分聚合的硅氧烷化合物且经由旋涂或其他旋转移动分布在基板上的工艺(和产物)。
可在玻璃基板上引入的聚合或部分聚合的硅氧烷化合物是可购得的，常常描述为旋涂玻璃或SOG。例如，部分聚合的甲基倍半硅氧烷(例如，Honeywell
Figure BDA0003105660700000121
512B或Honeywell
Figure BDA0003105660700000122
T11旋涂玻璃(可从Honeywell Electronic Material获得))、部分聚合的倍半硅氧烷、聚甲基倍半硅氧烷(可从Gelest,Inc.获得的HardSilTM AM)、聚苯基倍半硅氧烷和聚甲基苯基倍半硅氧烷(可从Gelest,Inc.获得的HardSilTM AP)是根据一个或多个实施方式的本公开内容的实施方式可使用的非限制性示例。在一个实施方式中，聚合或部分聚合的硅氧烷化合物是聚合或部分聚合的甲基倍半硅氧烷，诸如例如Honeywell
Figure BDA0003105660700000123
512B。
在特定实施方式中，聚合或部分聚合的硅氧烷化合物在引入至玻璃基板上之前将用溶剂稀释。在特定实施方式中，溶剂可选自醇(例如，异丙醇或乙醇)和水。在一个实施方式中，溶剂是异丙醇。在使用溶剂的实施方式中，聚合或部分聚合的硅氧烷化合物构成溶剂/聚合或部分聚合的硅氧烷化合物混合物的例如10wt％至约90wt％。在一个实施方式中，将异丙醇中的30wt％Honeywell
Figure BDA0003105660700000124
512B引入至玻璃基板。
旋涂、喷涂、浸渍、狭缝或帘式涂布可用于将这些聚合或部分聚合的硅氧烷化合物涂覆至玻璃基板上。每一方法需要涂布溶液(浓度、粘度、表面张力)和涂布参数(旋涂涂布：角速度，喷涂：用于控制液滴大小的各种参数，狭缝/浸渍/帘式涂布：涂布速度、缝隙开口等)达到最佳，使得涂层作为薄膜(nm至几μm)使用在溶剂中的期望材料均匀地涂覆在基板的表面上。在需要较大面积涂层的情况下，喷涂、狭缝或帘式涂布可能更适用于LGP。另外，必须用适当清洁方法清洁玻璃表面以改良涂层润湿性和粘附。
一旦有机硅酸盐膜已引入至玻璃基板上，即对基板进行烘烤和固化。通过用于部分聚合的硅氧烷的烘烤步骤、接着是固化步骤将溶剂完全移除，以完成缩合反应。在一个或多个实施方式中，可通过将基板保持在高温(例如，约70℃至约500℃)下持续延长的时间段(例如，持续约30分钟至约240分钟，任选地在每一阶段的升高温度的个别台处固化)来达成固化。在一个实施方式中，使玻璃基板在80℃下固化30分钟，接着在125至150℃下固化30分钟，然后在300至420℃下固化60分钟。本领域技术人员可使用其他固化方案。在特定实施方式中，固化在受控环境中进行，受控环境即防止或减小外部污染物在固化工艺期间与玻璃基板接触的可能性的环境。
在使用倍半硅氧烷(例如，甲基倍半硅氧烷)作为该聚合或部分聚合的硅氧烷化合物的实施方式中，可选择固化方案以使倍半硅氧烷结构完全缩合。“缩合”意味着固化工艺减少膜中的烃含量，此使膜的密度增大，并且固化的膜接近硅石的折射率。膜存在可实现的最大固化水平，最大固化水平将提供最大密度和最大折射率。出于本公开内容的目的，已固化至此最大水平以使得膜达成最大密度和折射率的膜将理解为完全缩合的。
根据一个或多个实施方式的有机硅酸盐膜的厚度在以下范围内：从约1nm至约100nm，或从约5nm至约1000nm，或从约1nm至约1200nm，或从约5nm至约1200nm。在其他实施方式中，合适厚度的示例包括以下范围：从约2.5至100nm，约5.0至100nm，约10至100nm，约25至100nm，约50至100nm，约75至100nm，2.5至200nm，约5.0至200nm，约10至200nm，约25至200nm，约50至200nm，约75至200nm，2.5至250nm，约5.0至250nm，约10至250nm，约25至250nm，约50至250nm，约75至250nm，2.5至300nm，约5.0至300nm，约10至300nm，约25至300nm，约50至300nm，约75至300nm，2.5至350nm，约5.0至350nm，约10至350nm，约25至350nm，约50至350nm，约75至350nm，2.5至400nm，约5.0至400nm，约10至400nm，约25至400nm，约50至400nm，约75至400nm，2.5至5500nm，约5.0至500nm，约10至500nm，约25至500nm，约50至500nm，约75至500nm，2.5至750nm，约5.0至750nm，约10至750nm，约25至750nm，约50至750nm或约75至750nm。在一个实施方式中，有机硅酸盐膜是旋涂玻璃膜且具有约150至约250nm或约150至约200nm的厚度。
在特定实施方式中，有机硅酸盐膜具有约1.1至约1.45、约1.1至约1.43、约1.1至约1.41、约1.05至约1.45、约1.05至约1.43或约1.05至约1.41的折射率。在一些实施方式中，折射率的下限小于1.05。
在特定实施方式中，有机硅酸盐膜具有至少70°或至少80°或至少90°或至少100°或至少110°的水接触角(通过测角器测量)。在特定实施方式中，有机硅酸盐膜是疏水性膜，和/或有机硅酸盐膜具有至少90°的水接触角。
在一些实施方式中，可对表面进行处理，使得水接触角小于30°，或为至少20°，或为至少10°，例如，通过使用氧等离子体处理以使表面亲水。
在特定实施方式中，有机硅酸盐膜具有小于55mJ/m2或小于40mJ/m2或小于35mJ/m2或小于25mJ/m2的总表面能。如本文中所使用，根据基于三种不同测试液体(去离子水、十六烷(HD)和二碘甲烷(DIM))的接触角(contact angle；CA)的Wu模型来计算表面能。参见以全文引用方式引入本文中的S.Wu的J.Polym.Sci.C,34,19,1971。
在特定实施方式中，有机硅酸盐膜具有小于约25mJ/m2或小于约10mJ/m2或小于约5mJ/m2的极性表面能分量。
根据各种实施方式，在沉积有机硅酸盐膜之后，玻璃基板的至少一个主表面可具备涂覆在有机硅酸盐膜上方的光提取特征(light extraction feature；LEF)或双凸透镜中的一者或多者。例如，多个光提取特征可以任何给定图案或设计存在于基板的表面上或中，给定图案或设计可为例如随机的或布置的，重复的或非重复的，均匀的或非均匀的。在其他实施方式中，光提取特征可位于邻近表面的玻璃基板的基质内，或替代地，可位于有机硅酸盐膜内，例如，在表面下方。例如，光提取特征可例如作为构成粗糙或凸起表面的组织特征而分布在表面上，或可例如作为激光损坏特征在基板或其部分内且遍及基板或其部分分布。
可对LGP进行处理以根据本领域中已知的任何方法形成光提取特征，方法例如同在申请中且共同拥有的国际专利申请公布第WO2014058748号和第WO2015095288号中所公开的方法，每一国际专利申请公布是以全文引用方式并入本文中。
现将参考图式来论述本公开内容的各种实施方式，所述图式说明微结构阵列和光导板的示例性实施方式。以下一般描述意图提供所要求保护的装置的概述，并且将参考描绘的非限制性实施方式贯穿本公开内容更具体地论述各种方面，这些实施方式在本公开内容的范围内可彼此互换。
在图1中展示了示例性LCD显示装置10，该LCD显示装置包括由第一基板14和第二基板16形成的LCD显示面板12，第一基板14和第二基板16由位于第一基板与第一基板之间且围绕第一基板和第二基板的周边边缘部分的粘合材料18结合。第一和第二基板14、16和粘合材料18在其间形成间隙20，该间隙含有液晶材料。还可在该间隙内的各种位置处使用隔离物(未示出)，以维持该间隙的一致间距。第一基板14可包括彩色滤光片数据。相应地，第一基板14可被称为彩色滤光片基板。另一方面，第二基板16包括用于控制液晶材料的偏光状态的薄膜晶体管(thin film transistor；TFT)，并且可被称为背板。LCD面板12可进一步包括定位在LCD面板的表面上的一个或多个偏光滤光器22。
LCD显示装置10进一步包括BLU 24，该BLU经布置以从后面、即从LCD面板的背板侧照明LCD面板12。在一些实施方式中，BLU可与LCD面板间隔分开，尽管在另外实施方式中，BLU可诸如利用透明粘合剂与LCD面板接触或耦接至LCD面板。BLU 24包括由玻璃基板28形成的玻璃光导板(light guide plate；LGP)26，以作为上面具有有机硅酸盐膜31的光导，玻璃基板28包括第一主表面30、第二主表面32和在第一主表面与第二主表面之间延伸的多个边缘表面。在实施方式中，玻璃基板28可为平行四边形，例如包括如图2所示的在第一主表面与第二主表面之间延伸的限定玻璃基板28的X-Y平面的四个边缘表面34a、34b、34c和34d的正方形或矩形，如X-Y-Z坐标所示。例如，边缘表面34a可与边缘表面34c对置，并且边缘表面34b可定位成与边缘表面34d对置。边缘表面34a可平行于对置的边缘表面34c，并且边缘表面34b可平行于对置的边缘表面34d。边缘表面34a和34c可正交于边缘表面34b和34d。边缘表面34a至34d可为平面的且正交于或实质上正交于主表面30、32(例如，90+/-1度，例如90+/-0.1度)，尽管在另外实施方式中，所述边缘表面可包括斜面，例如正交于或实质上正交于主表面30、32且通过两个邻近的倾斜表面部分结合至第一和第二主表面的平面中心部分。
第一主表面30及和/或第二主表面32可包括在约0.1纳米(nm)至约0.6nm的范围内、例如小于约0.6nm、小于约0.5nm、小于约0.4nm、小于约0.3nm、小于约0.2nm或小于约0.1nm的平均粗糙度(Ra)。边缘表面的平均粗糙度(Ra)可等于或小于约0.05微米(μm)，例如在约0.005微米至约0.05微米的范围内。
可例如通过使用熔融拉制工艺或浮法玻璃工艺、接着是抛光来达成先前水平的主表面粗糙度。可例如原子力显微术、利用诸如由Zygo制造的商用系统的商用系统的白光干涉术或通过利用诸如由Keyence制造的商用系统的商用系统的激光共焦显微术来测量表面粗糙度。可通过准备除表面粗糙度外相同的一系列样本，然后测量每一样本的内部透射来测量从表面的散射。样本之间的内部透射上的差异归因于由粗糙表面诱发的散射损失。可通过研磨和/或抛光来达成边缘粗糙度。
玻璃基板28进一步包括在正交于第一主表面30和第二主表面32的方向上的最大玻璃基板厚度t。在一些实施方式中，玻璃基板厚度t可等于或小于约3mm，例如等于或小于约2mm，或等于或小于约1mm，尽管在另外实施方式中，玻璃基板厚度t可在0.1mm至约3mm的范围内，例如在约0.1mm至约2.5mm的范围内、在约0.3mm至约2.1mm的范围内、在约0.5mm至约2.1mm的范围内、在约0.6mm至约2.1mm的范围内，或在约0.6mm至约1.1mm的范围内，包括其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，玻璃基板的厚度可在0.1mm至约3.0mm的范围内(例如，0.3mm至约3mm、0.4mm至约3mm、0.5mm至约3mm、0.55mm至约3mm、0.7mm至约3mm、1mm至约3mm、0.1mm至约2mm、0.1mm至约1.5mm、0.1mm至约1mm、0.1mm至约0.7mm、0.1mm至约0.55mm、0.1mm至约0.5mm、0.1mm至约0.4mm、0.3mm至约0.7mm，或0.3mm至约0.55mm)。
根据本文中所描述的实施方式，BLU 24进一步包括沿着例如边缘表面34a的玻璃基板28的至少一个边缘表面(光注入边缘表面)布置的发光二极管(light emittingdiode；LED)36的阵列。应注意，尽管图1中所描绘的实施方式展示有光注入的单一边缘表面34a，但所要求保护的目标不应如此限制，这是因为示例性玻璃基板28的边缘中的任一者可有光注入。例如，在一些实施方式中，边缘表面34a和其对置的边缘表面34c均可有光注入。附加实施方式可在边缘表面34b和其对置的边缘表面34d处注入光，而非在边缘表面34a和/或其对置的边缘表面34c或除边缘表面34a和/或其对置的边缘表面34c外。光注入表面可经构造以散射在小于12.8度透射全宽半高(full width half maximμm；FWHM)的角度内的光。
在一些实施方式中，LED 36可离开例如边缘表面34a的光注入边缘表面小于约0.5mm的距离δ而定位。根据一个或多个实施方式，LED 36可包括小于或等于玻璃基板28的厚度t的厚度或高度，以提供至玻璃基板中的有效光耦合。
由LED的阵列发射的光是经由至少一个边缘表面34a注入且根据全内反射引导穿过玻璃基板，并且例如通过玻璃基板28的一个或两个主表面30、32上的提取特征提取以照明LCD面板12。这些提取特征打断全内反射，并且导致在玻璃基板28内传播的光经由主表面30、32中的一者或两者导引至玻璃基板外。相应地，BLU 24可进一步包括定位在玻璃基板28后面、与LCD面板12对置的反射体板38，以将从玻璃基板的背面、例如主表面32提取的光重新导引至前向方向(朝向LCD面板12)。合适的光提取特征可包括玻璃基板上的粗糙表面，该粗糙表面通过直接粗化玻璃基板的表面或通过对片涂布例如漫射膜合适涂层产生。在一些实施方式中，可例如通过用诸如UV可固化墨水的合适墨水印刷反射性离散区域(例如，白点)和干燥和/或固化该墨水来获得光提取特征。在一些实施方式中，可使用先前提取特征的组合，或可使用如本领域中已知的其他提取特征。
BLU可进一步包括沉积在玻璃基板的主表面上的一个或多个膜或涂层(未示出)，例如量子点膜、漫射膜和反射性偏光膜或以上项的组合。
可通过接通沿着玻璃基板28的至少一个边缘表面34a的照明第一区域的选定LED36来实现例如一维(1D)调光的区域调光，同时断开照明邻近区域的其他LED 36。相反地，可通过断开照明第一区域的选定LED来实现1D区域调光，同时接通照明邻近区域的LED。
图2展示示例性LGP 26的一部分，该部分包括沿着玻璃基板28的边缘表面34a布置的LED的第一子阵列40a、沿着玻璃基板28的边缘表面34a布置的LED的第二子阵列40b和沿着玻璃基板28的边缘表面34a布置的LED 36的第三子阵列40c。由三个子阵列照明的玻璃基板的三个不同区域是标记为A、B和C，其中A区域是中间区域，并且B和C区域邻近A区域。区域A、B和C分别由LED子阵列40a、40b和40c照明。在子阵列40a的LED处于“开”状态而例如子阵列40b和40c的其他子阵列的所有其他LED处于“关”状态的情况下，区域调光指数LDI可定义为1–(B、C区域的平均发光度)/(A区域的发光度)。判定LDI的更全面解释可例如在Jung等人的“用于边缘型LED背光单元的区域调光设计和优化(Local Dimming Design andOptimization for Edge-Type LED Backlight Unit)”(SID 2011Digest，2011，第1430至1432页)中找到，该文章的内容是以其全文引用方式并入本文中。
应注意，任何一个阵列或子阵列内的LED的数目或甚至子阵列的数目至少是显示装置的大小的函数，并且图2中所描绘的数个LED仅用于说明且不欲为限制性的。相应地，每一子阵列可包括单一LED，或多于一个LED，或可以照明特定LCD面板所需的数目提供多个子阵列，诸如三个子阵列、四个子阵列、五个子阵列等。例如，典型的1D区域调光能力55”(139.7cm)LCD TV可具有8至12个区带。区带宽度通常在约100mm至约150mm的范围内，尽管在一些实施方式中，区带宽度可更小。区带长度与玻璃基板28的长度大致相同。
现在参考图3，展示了光导板26，该光导板包括至少一个光源40，该至少一个光源可光学耦合至玻璃基板28的边缘表面29，例如邻近于边缘表面29定位。如本文中所使用，术语“光学耦合”意图表示光源定位在LGP的边缘处，以致将光引入至LGP中。光源可光学耦合至LGP，即使该光源不与LGP实体接触。附加光源(未图标)还可光学耦合至LGP的其他边缘表面，诸如邻近或对置的边缘表面。
从光源40注入至LGP中的光可由于全内反射(total internal reflection；TIR)而沿着如箭头161所指示的LGP的长度L传播，直至光以小于临界角的入射角冲击界面。TIR是在包括第一折射率的第一材料(例如，玻璃、塑料等)中传播的光可在与包括低于第一折射率的第二折射率的第二材料(例如，空气等)的界面处完全反射的现象。可使用斯涅耳定律来解释TIR：
(1)n1 sin(θi)＝n2 sin(θr)，
斯涅耳定律描述光在不同折射率的两种材料之间的界面处的折射。根据斯涅耳定律，n1是第一材料的折射率，n2是第二材料的折射率，θi是在界面上入射的光相对于该界面的法线的角度(入射角)，并且θr是折射的光相对于法线的折射角。当折射角(θr)为90°，例如sin(θr)＝1时，斯涅耳定律可表达为：
Figure BDA0003105660700000191
在这些条件下的入射角θi还可被称为临界角θc。具有大于临界角的入射角(θi>θc)的光将在第一材料内全部内反射，而具有等于或小于临界角的入射角(θi≤θc)的光将大部分由第一材料透射。
在空气(n1＝1)与玻璃(n2＝1.5)之间的示例性界面的情况下，临界角(θc)可计算为41。因此，若在玻璃中传播的光以大于41°的入射角冲击空气玻璃界面，则全部入射光将以等于入射角的角度从界面反射。若反射的光碰到包括与第一界面相同的折射率关是的第二界面，则入射在第二界面上的光将同样以等于入射角的反射角反射。
在一些实施方式中，聚合物平台72可安置于与第二主表面195对置的玻璃基板28的主表面、诸如发光表面190上。微结构70的阵列可与安置于LGP的表面190和195上的其他光学膜(例如，反射体膜和一个或多个漫射体膜，未示出)一起在前向方向上(例如，朝向使用者)引导光透射，如虚箭头162所指示。在一些实施方式中，光源40可为朗伯(Lambertian)光源，诸如发光二极管(light emitting diode；LED)。来自LED的光可在LGP内快速地散布，这可使实现区域调光(例如，通过断开一个或多个LED)成为挑战。然而，通过在LGP的表面上提供在光传播方向(如图3中的箭头161所指示)上伸长的一个或多个微结构，有可能限制光的散布，使得每一LED源仅有效地照明LGP的窄条带。经照明的条带可例如从LED处的原点延伸至对置边缘上的类似端点。因而，使用各种微结构构造，有可能以相对高效的方式实现LGP的至少一部分的一维(1D)区域调光。
实施例
将通过以下非限制性实施例来进一步阐明各种实施方式。
在图4中展示了用于下文的实施例的呈仿真显示器产品的形式的光度测量设备100。实验装置使用从TV提取的背光单元(BackLight Unit；BLU)，TV具有在包括多个LED的底部上的边缘照明LED面板110。LED面板110光学耦合至光导板130的边缘表面120，以将光发射至光导板130中。光导板具有通过第一主表面131和第二主表面132限定的1.1mm的厚度。
光度装置分析具备底部照明LED面板110和反射体140的光导板30的光度变化，该反射体设置在玻璃基板的“背面”或“B”侧上以将提取的光从B侧反射至摄影机。用于减少漏光的光罩150减小由LED面板110引起的模糊现象的程度，并且考虑到样本中间的光度的代表值。
来自横向表面的垂直入射光由电荷耦合装置(charge coupled device；CCD)比色计170(Radiant
Figure BDA0003105660700000201
成像比色计)捕获，CCD比色计输出指定区域内的以尼特计的光度度量。光度测量设备100仅捕获由缺少通常用于电视中的背光单元(back-light unit；BLU)中的聚合物膜引起的垂直入射光160。通过在金属TV后框架185上使用光罩(围绕150mmX 500mm X 1.1mm基板的具有黑色周边的材料片，该光罩从基板的边缘延伸10mm)和1.5mm厚的隔离物180来进一步优化该设备，以减少基于边缘模糊的光度假像。
在测量样本的光度的平均光度和标准偏差的情况下，对从光罩的边缘的20％的边缘排除区带进行光度数据分析。此与不完全捕获白斑形成的异质性的工业标准9点测量形成对比。利用充分采样、适当的数据处置和分析过程，相对于提供基线光度值(以尼特计)的参照物(例如，未老化的样本)测量由白斑引起的老化样本的光度变化(以尼特计)。
使用暗场模式下的具有适当放大率的光学显微术进行粒子分析，以观测白斑。利用充分采样、适当的数据处置和分析过程，获得直接影响LGP的光度和/或与LGP的光度有关的度量，例如，单位面积(例如，每平方毫米)的粒子密度和/或白斑对表面的覆盖率(以百分比计)。
实施例1
通过碱洗来清洁玻璃基板，然后将玻璃基板引入至APCVD腔室且经受下文描的涂布计划。此实施例中的玻璃基板含有约70至80mol％SiO2、约5至10mol％Al2O3、约2至7mol％MgO和约10至15mol％NaO。
研究玻璃基板的以下涂布计划：
25sccm的TMS和130sccm的氧气(TMS 25)，
35sccm的TMS和130sccm的氧气(TMS 35)，和
45sccm的TMS和130sccm的氧气(TMS 45)。
在大气压力CVD设备中将基板维持在100℃，在基板上方约2mm处具有线性等离子体头。如通过传输电子显微术(transmission electron microscopy；TEM)和高分辨率扫描电子显微术(high resolution scanning electron microscopy；HR-SEM)测量，涂布厚度在75nm至100nm的范围内。分析总共15份的涂布样本，其中将3份涂布样本各从用作96小时、240小时、580小时和960小时的光度对照物(未老化)和60℃、90％RH风化的表面。针对使用图4所示的设备的由风化引起的外界光提取(光度测试)且针对存在的任何风化特征的大小(粒子分析)对所述涂布样本进行分析。还针对老化膜内的组成和钠扩散分布通过x光光电子光谱法(x-ray photoelectron spectroscopy；XPS)对所述涂布样本进行化学分析。
在图5中展示了未处理玻璃基板在经受高温度和湿度后的光提取变化，其中将底部照明LED引入至如图4所示的玻璃基板。图5描绘与未老化的玻璃基板相比，老化的玻璃基板在60℃和90％相对湿度下风化96小时、240小时、580小时和960小时之后逐渐变得更混浊。
尽管不受任何特定理论限制，但在边缘照明下观测到的混浊归因于钠基风化产物的形成，所述钠基风化产物在大小上在次微米至几十微米的范围内且充当随时间生长的附加非所需光提取特征。光学模型化已用于从随在老化后形成的散射特征变化的面板光度变化的方面确认这些基于风化的LEF对TV效能的定量影响。在靠近出现风化产物的位置处，外界光提取已展示为在960小时下增大到8倍。
图6提供与未老化的有机硅酸盐膜表面相比的考虑到形成于具备约100nm厚的有机硅酸盐膜的老化的玻璃基板(50.8mm乘以50.8mm乘以1.1mm)上的任何风化产物的外界光提取的视觉表示。如图6中所描绘的照片所示，并且与图5完全不同，未侦测到具备APCVD涂层(即，TMS 25、TMS 35、TMS45，如上文所识别)的未老化和老化的玻璃基板的光度中的显著差异。
图7用图形描绘在60℃和90％相对湿度下在96小时与960小时之间风化之后的未改性玻璃基板(对照物)和TMS 25、TMS 35、TMS 45的光度变化。图8用图形描绘经由粒子分析获得的在60℃和90％相对湿度下在96小时与960小时之间风化之后的风化产物(“白斑”)对这些玻璃表面的百分比覆盖率。这同样表明APCVD有机硅酸盐膜通过减少由较低光度值引起的基于风化产物的外界光提取带来改良。另外，利用光学显微术观测到不会由于老化失去膜完整性或分层。
下文的表1陈述如经由x光光电子光谱法(XPS)从远离样本的边缘的三个分析区域获得的TMS 25、TMS 35、TMS 45在60℃和90％相对湿度下风化0小时和960小时之后的平均元素组成(原子％)和碳化学状态，以提供对膜的顶部5至7nm的分析。
Figure BDA0003105660700000221
Figure BDA0003105660700000222
Figure BDA0003105660700000231
如此实施例中所表明，TMS 25、TMS 35和TMS 45中的每一者产生提取的碱金属内容物在老化后迁移至外部表面，这可利于风化产物的形成。应注意，对于风化产物形成的减少和与该现象关联的可靠性属性的改良，碱金属扩散迁移无需为较佳的。
实施例2
通过碱洗来清洁玻璃基板，并且根据以下计划将异丙醇中的30wt％Honeywell
Figure BDA0003105660700000232
512B旋涂玻璃旋涂至玻璃上：500RPM持续5秒+3000RPM持续30秒，接着是80℃持续30分钟+150℃持续30分钟+420℃持续60分钟的固化计划。选择固化计划以使倍半硅氧烷结构完全缩合。如通过传输电子显微术(transmission electron microscopy；TEM)和高分辨率扫描电子显微术(high resolution scanning electron microscopy；HR-SEM)测量，涂布厚度为近似200nm。
此样本在下文表示为“旋涂的SiOC:H”，并且此样本与未涂布玻璃基板(“对照物”)一起在高温度、湿度环境(60℃，90％RH)中风化约1000小时。更特别地，处理总共15份涂布计划，其中将3份涂布计划各从用作96小时、240小时、580小时和960小时下的在0小时和60℃、90％RH下风化的表面的光度对照物。针对光提取(光度测试)和粒子分析(基于风化产物的特征)对所述涂布计划进行分析，如实施例1中所描述。还针对老化膜内的组成和钠扩散分布通过XPS)对所述涂布计划进行化学分析，还如上文在实施例1中所描述。参考图5和未处理玻璃基板在暴露于高温度和湿度后的光提取变化。相比之下，未侦测到未老化和老化的旋涂玻璃涂层的光度中的显著差异，如在图9中所见。此外，图10中的光度结果和图11中所示的经由粒子分析获得的散射特征(“白斑”)对玻璃表面的减小覆盖率表明旋涂玻璃有机硅酸盐膜缓解基于风化产物的外界光提取。老化的旋涂玻璃涂层的光度值低于未改性形式的相同基板。另外，膜老化中的光度值和粒状物的覆盖率保持不变。另外，利用光学显微术观测到不会由于老化失去膜完整性或分层。
下文的表2陈述如经由x光光电子光谱法(XPS)从远离样本的边缘的三个分析区域获得的旋涂SiOC:H在60℃和90％相对湿度下风化0小时和960小时之后的平均元素组成(原子％)和碳化学状态，以提供对膜的顶部5至7nm的分析。
Figure BDA0003105660700000241
Figure BDA0003105660700000242
Figure BDA0003105660700000243
如此实施例中所表明，旋涂玻璃膜展示造成提取的碱金属内容物在老化后全部迁移至外部表面，这可利于风化产物的形成(在技术的侦测解决方法内)。同样注意，对于风化产物形成的减少和与该现象关联的可靠性属性的改良，碱金属扩散迁移无需为完美的。旋涂玻璃涂层呈现碱性有缺陷顶部表面(和膜块体)，这通过减少碱金属扩散来减少具有高水平的附接至非桥接氧的改性剂的含高碱金属和碱土金属的玻璃(玻璃结构内的提取的碱金属的来源)上的基于风化的腐蚀机制。

Claims (30)

1.一种光导板，所述光导板包括：
玻璃基板，所述玻璃基板包括限定厚度的至少两个主表面和经构造以接收来自光源的光的边缘表面，并且所述玻璃基板经构造以分配来自所述光源的所述光；和
有机硅酸盐膜，所述有机硅酸盐膜安置于所述至少两个主表面中的一者上，其中与不包括有机硅酸盐膜的光导板相比，所述有机硅酸盐膜减少在60℃和90％相对湿度下老化960小时之后的白斑的形成。
2.如权利要求1所述的光导板，其中所述光导板展现在400nm至700nm的波长范围中的大于90％的垂直于具有所述有机硅酸盐膜的所述主表面的透射率。
3.如权利要求2所述的光导板，其中所述有机硅酸盐膜是单一层，所述玻璃基板不具有附加层。
4.如权利要求2所述的光导板，其中光提取特征(LEF)或双凸透镜中的一者或多者施加在所述有机硅酸盐膜上方。
5.如权利要求2所述的光导板，其中所述玻璃基板选自由铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃和钠钙玻璃组成的组。
6.如权利要求2所述的光导板，其中所述玻璃基板包括基于mol％氧化物的：
50至90mol％SiO2，
0至20mol％Al2O3，
0至20mol％B2O3，和
0至25mol％RxO，
其中x为2且R选自Li、Na、K、Rb、Cs和以上项的组合，或者其中x为1且R选自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba和以上项的组合，并且其中所述玻璃基板包括至少0.5mol％的选自Li2O、Na2O、K2O、CaO和MgO的一种氧化物。
7.如权利要求6所述的光导板，其中所述玻璃基板包括基于mol％氧化物的至少3.5mol％的选自Na2O和K2O的一种氧化物。
8.如权利要求2所述的光导板，其中所述有机硅酸盐膜具有约1nm至约1200nm的厚度。
9.如权利要求2所述的光导板，其中所述有机硅酸盐膜是喷涂涂布的膜。
10.如权利要求2所述的光导板，其中所述有机硅酸盐膜是浸渍涂布的膜。
11.如权利要求2所述的光导板，其中所述有机硅酸盐膜是旋涂玻璃形成的膜。
12.如权利要求2所述的光导板，其中所述有机硅酸盐膜是化学气相沉积形成的膜。
13.如权利要求2所述的光导板，其中所述有机硅酸盐膜展现以下项中的一者或多者：
在约1.05至约1.45的范围内的折射率；
至少至少约70°的水接触角；
小于约55mJ/m2的总表面能；或
小于约25mJ/m2的极性表面能分量。
14.如权利要求1所述的光导板，其中与不包括有机硅酸盐膜的光导板相比，所述有机硅酸盐膜减少在60℃和90％相对湿度下老化960小时之后的白斑的形成。
15.一种显示器产品，所述显示器产品包括：
光源；
反射体；和
如权利要求1所述的光导板。
16.如权利要求15所述的显示器产品，其中所述光源是光学耦合至所述玻璃基板的所述边缘表面的发光二极管(LED)。
17.一种处理玻璃基板以用作光导板的方法，所述方法包括：
提供玻璃基板，所述玻璃基板包括限定厚度的至少两个主表面和边缘表面；和
在所述至少两个主表面中的至少一者上形成有机硅酸盐膜；
其中与不包括所述有机硅酸盐膜的玻璃基板相比，由在具有所述有机硅酸盐膜的所述主表面上形成碱金属盐引起的所述光导板中的光度的基于风化的不均匀性减小。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述有机硅酸盐膜减少或防止在所述光导板上形成白斑。
19.如权利要求17所述的方法，其中形成所述有机硅酸盐膜的步骤包括：引入含硅前驱物流和共反应物流以在所述玻璃基板上沉积所述有机硅酸盐膜。
20.如权利要求19所述的方法，其中将所述含硅前驱物和所述共反应物引入至化学气相沉积(CVD)腔室。
21.如权利要求20所述的方法，其中将所述含硅前驱物和所述共反应物引入至处在或近大气压力的所述化学气相沉积(CVD)腔室中。
22.如权利要求20所述的方法，其中所述含硅前驱物包括硅烷或硅氧烷或硅氮烷中的一者或多者，并且所述共反应物包括氧气、氨气与氧气的混合物或氮气与氧气的混合物中的一者或多者。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述硅烷选自四甲基硅烷、三甲基硅烷和四甲基二硅氮烷。
24.如权利要求22所述的方法，其中所述硅氧烷选自六甲基二硅氧烷、四甲基环四硅氧烷和六甲基二硅氮烷。
25.如权利要求17所述的方法，其中形成所述有机硅酸盐膜包括：
任选地，利用碱洗来清洁所述玻璃基板；
将任选地具有溶剂的聚合或部分聚合的硅氧烷化合物引入至所述玻璃基板上；和
使所述聚合或部分聚合的硅氧烷化合物固化。
26.如权利要求25所述的方法，其中将聚合或部分聚合的甲基倍半硅氧烷和异丙醇引入至所述玻璃基板上。
27.如权利要求25所述的方法，其中使所述聚合或部分聚合的硅氧烷化合物在足以使所述聚合或部分聚合的甲基倍半硅氧烷的倍半硅氧烷结构完全缩合的温度和时间下固化。
28.如权利要求25所述的方法，其中将所述聚合或部分聚合的硅氧烷化合物旋涂至所述玻璃基板上。
29.如权利要求25所述的方法，其中将所述聚合或部分聚合的硅氧烷浸渍涂布至所述玻璃基板上。
30.如权利要求25所述的方法，其中将所述聚合或部分聚合的硅氧烷喷涂涂布至所述玻璃基板上。
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