自潔抗污結(jié)構(gòu)和相關(guān)制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文中描述的主題總體上涉及電子顯示系統(tǒng)，并且更特別地，該主題的實(shí)施方案涉及電子顯示系統(tǒng)中與觸摸傳感一起器件使用的透明結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，電子顯示器經(jīng)由機(jī)械控制，例如旋鈕、按鈕或者滑塊與用戶交互，以使用戶能夠控制或者調(diào)節(jié)各種系統(tǒng)性能。觸摸屏技術(shù)使許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)者能夠通過(guò)將機(jī)械控制功能集成或者引入到顯示器中來(lái)減少電子顯示系統(tǒng)的空間需求。因此，傳統(tǒng)機(jī)械控制的電子等同物已發(fā)展為允許用戶經(jīng)由觸摸屏界面(touchscreen interface)來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能。
[0003]觸摸屏界面的重復(fù)使用可能導(dǎo)致指紋、污跡、刮痕和/或觸摸屏顯示器表面上的其它痕跡。這些痕跡降低了顯示器的清晰度，這轉(zhuǎn)而又增加了閱讀或者以其它方式理解顯示于顯示器上的內(nèi)容的困難度。例如，指紋和/或污跡可能增加表面反射，造成顯示器看起來(lái)朦朧或者模糊或者褪色，或者以其它方式不希望地減弱被用戶感知的圖像質(zhì)量。這些問(wèn)題在高的環(huán)境照明條件下加劇，例如在飛行過(guò)程中在飛行器的駕駛艙中。因此，希望在不降低顯示器圖像質(zhì)量的情況下提供對(duì)于指紋、污跡、刮痕和/或其它痕跡有抵抗力的顯示表面。
[0004]發(fā)明概述
在一個(gè)示例性實(shí)施方案中提供了抗污結(jié)構(gòu)的裝置。該抗污結(jié)構(gòu)包含透明基材和氧化層，該透明基材具有被配置以減少與該抗污結(jié)構(gòu)的接觸的宏觀結(jié)構(gòu)化的表面(macrostructured surfac)，所述氧化層覆蓋該宏觀結(jié)構(gòu)化的表面。
[0005]在另一個(gè)實(shí)施方案中，抗污結(jié)構(gòu)包含透明基材。該透明基材包含無(wú)機(jī)材料的宏觀結(jié)構(gòu)化的表面，且該宏觀結(jié)構(gòu)化的表面被配置為抑制可由與抗污結(jié)構(gòu)接觸而產(chǎn)生的污染物的連續(xù)區(qū)域的形成。該抗污結(jié)構(gòu)還包含覆蓋宏觀結(jié)構(gòu)化的表面的氧化層。該氧化層包含光催化氧化材料，其對(duì)于電磁譜的可見(jiàn)部分中的光的至少一部分是反應(yīng)性的，以使污染物的至少一部分氧化。
[0006]在又一個(gè)實(shí)施方案中提供了制造抗污結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括在透明基材上形成宏觀結(jié)構(gòu)化的表面，且配置該宏觀結(jié)構(gòu)化的表面以減少與透明基材的接觸，并且形成覆蓋該宏觀結(jié)構(gòu)化的表面的氧化層。在示例性的實(shí)施方案中，該氧化層使抗污結(jié)構(gòu)上的由于與抗污結(jié)構(gòu)接觸而產(chǎn)生的任何污染物的至少一部分氧化。
【附圖說(shuō)明】
[0007]在下文中將聯(lián)合以下的繪制圖來(lái)描述該主題的實(shí)施方案，其不必是成比例繪制的，其中同樣的數(shù)字表示同樣的要素，并且:
圖1-3為根據(jù)一個(gè)或者多個(gè)示例性實(shí)施方案來(lái)說(shuō)明抗污結(jié)構(gòu)和制造該抗污結(jié)構(gòu)的示例性方法的橫截面視圖；和圖4為根據(jù)一個(gè)或者多個(gè)示例性實(shí)施方案來(lái)說(shuō)明顯示系統(tǒng)的示例性實(shí)施方案的橫截面視圖，該顯示系統(tǒng)包含根據(jù)描述于圖1-3內(nèi)容情境中的制造過(guò)程形成的抗污結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0008]在本文中描述的主題的實(shí)施方案涉及適合與顯示器件、觸摸屏、觸摸板或者其中希望保護(hù)避免指紋、污跡、刮痕和/或其它表面痕跡的其它器件一起使用的抗污結(jié)構(gòu)。在本文中描述的示例性實(shí)施方案中，抗污結(jié)構(gòu)包含具有宏觀結(jié)構(gòu)化的表面的透明基材，其中配置該宏觀結(jié)構(gòu)化的表面以減少與該抗污結(jié)構(gòu)的暴露表面的物理接觸的量，和由此破壞、再分配或者以其它方式抑制在該抗污結(jié)構(gòu)的暴露表面上指紋或者其它污染物的連續(xù)區(qū)域的形成。例如，該宏觀結(jié)構(gòu)化的表面可以實(shí)現(xiàn)為具有波浪形或者其它的表面變化的基材材料的整體表面(unitary surface)，其被配置以減少能夠接觸該表面的手指的量(或者百分率)，和由此減少可能給予該到表面上的指紋殘余量(或者百分率)。如本文中所用，“宏觀結(jié)構(gòu)化的表面”應(yīng)理解為是指在垂直剖面變化(vertical profile variat1n)之間具有近似10微米(或ym)或者更大的橫向間距(例如間隔距離114)的表面，且該垂直剖面變化(例如高度112)為近似I微米(或ym)或者更大，以使手指和抗污結(jié)構(gòu)之間的物理接觸面積最小化，這正如以下更詳細(xì)地描述于圖2的內(nèi)容情境中的那般。
[0009]正如下面更詳細(xì)地在圖4的內(nèi)容情境中所描述的，所述宏觀結(jié)構(gòu)化的表面降低能夠真正地物理接觸到抗污結(jié)構(gòu)的暴露表面的外部物體的百分率。例如在一個(gè)實(shí)施方案中，可以配置該宏觀結(jié)構(gòu)化的表面，以接觸僅約10%的緊密接近抗污結(jié)構(gòu)的通常尺寸的人類(lèi)手指，由此防止約90%的來(lái)自物理接觸抗污結(jié)構(gòu)的暴露表面的通常尺寸的人類(lèi)指紋。在示例性實(shí)施方案中，配置宏觀結(jié)構(gòu)化的表面以提供相對(duì)低的漫反射率(例如小于約0.5%)和相對(duì)低的鏡面反射率(例如小于約2%)，同時(shí)也提供相對(duì)高的透射率(例如大于約90%)。
[0010]正如下面在圖3-4的內(nèi)容情境中更詳細(xì)地描述的，透明的抗污結(jié)構(gòu)還包含覆蓋在所述宏觀結(jié)構(gòu)化的表面的氧化層，其被配置為使給予到基材的宏觀結(jié)構(gòu)化的表面的接觸部分上的任何污染物氧化。例如，該氧化層可以使污染物的有機(jī)組分蒸發(fā)，由此從宏觀結(jié)構(gòu)化的表面上去除該污染物的有機(jī)組分。換句話說(shuō)，該氧化層可以從抗污結(jié)構(gòu)的暴露表面上在無(wú)任何人為干預(yù)的情況下自動(dòng)地去除污染物的部分，以提供所謂的“自潔”的抗污結(jié)構(gòu)。在示例性實(shí)施方案中，該氧化層包含光催化材料，其對(duì)于電磁譜的一部分是反應(yīng)性的(或者對(duì)于通過(guò)其的輻照是響應(yīng)性的)，以產(chǎn)生通過(guò)將碳化合物轉(zhuǎn)化為二氧化碳或者其它氣態(tài)化合物而使碳化合物氧化的輕基自由基(hydroxyl radical)。例如在一個(gè)實(shí)施方案中，光催化材料以氧化鈦材料的形式實(shí)現(xiàn)，所述氧化鈦材料例如為銳鈦礦相的二氧化鈦。在一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施方案中，用氮原子摻雜光催化材料，以將其感光性范圍從電磁譜的紫外線部分?jǐn)U展至電磁譜的可見(jiàn)光部分的至少一部分中O 二氧化鈦的用氮的替代摻雜(substitut1naldoping)使二氧化鈦的帶隙變窄，并且產(chǎn)生高于價(jià)帶的能級(jí)，以將光學(xué)吸收擴(kuò)展至可見(jiàn)范圍(大于400 nm的波長(zhǎng))中。作為對(duì)氮的代替和/或除了氮以外，也可以使用其它合適的替代摻雜元素，例如硫。
[0011]依靠宏觀結(jié)構(gòu)化的表面減少與透明抗污結(jié)構(gòu)的暴露表面進(jìn)行的物理接觸的量(或百分率)，并結(jié)合氧化層使可能給予到宏觀結(jié)構(gòu)化的表面的相對(duì)少的接觸部分上的任何污染物的部分氧化，減少了指紋、污跡和/或其它表面痕跡的潛在影響。此外，該氧化層減少可能需要人工地或者主動(dòng)地清潔透明抗污結(jié)構(gòu)的暴露表面的頻率，由此通過(guò)減少對(duì)潛在磨損元件、溶劑或者其它清潔劑的暴露而改進(jìn)抗污結(jié)構(gòu)的耐久性和/或壽命。除了增加人工或者主動(dòng)清潔之間的持續(xù)時(shí)間以外，由所述氧化層所提供的自潔特性對(duì)于高安全性應(yīng)用，例如對(duì)于飛行器機(jī)載的觸摸屏應(yīng)用而言使指紋的潛在影響最小化。此外，可以使用相對(duì)于聚合物的或者有機(jī)基材而言提供更高水平的耐久性的無(wú)機(jī)材料來(lái)實(shí)現(xiàn)所述透明基材?？梢詫⒃撏该骺刮劢Y(jié)構(gòu)粘貼到顯示器、觸摸屏、觸摸板或者其它顯示器件的表面上，以提供具有相對(duì)低的表面反射和相對(duì)高的耐久性的抗污顯示表面。
[0012]圖1-3以橫截面說(shuō)明抗污結(jié)構(gòu)100的制造，其具有配置為抑制污染物連續(xù)區(qū)域在基材102表面上形成的宏觀結(jié)構(gòu)化的表面106，和配置為使宏觀結(jié)構(gòu)化的表面106上的有機(jī)污染物的至少一部分氧化的氧化層120。本文中描述的制造過(guò)程的各種實(shí)施方面是廣為人知的，并且因此為了精簡(jiǎn)，許多常規(guī)方面在本文中將僅簡(jiǎn)要提到或者完全省略，而不提供廣為人知的過(guò)程細(xì)節(jié)。
[0013]關(guān)于圖1，在示例性實(shí)施方案中，基材102包含無(wú)機(jī)材料104的層。如本文中使用的，無(wú)機(jī)材料應(yīng)理解為不含碳的非聚合物的化學(xué)化合物。就此而論，相比于聚合物材料而言，無(wú)機(jī)材料104是物理上較硬的，并且對(duì)于機(jī)械磨損表現(xiàn)出更好的耐久性。例如，無(wú)機(jī)材料104可以實(shí)現(xiàn)為玻璃材料，例如鈉鈣玻璃、硼硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃、藍(lán)寶石、氧化硅材料，例如二氧化硅或者具有本文中在透明基材102的內(nèi)容情境中所描述的相同的一般性質(zhì)和特性的任何其它材料。此外應(yīng)注意，在替代的實(shí)施方案中，基材102可以實(shí)現(xiàn)為具有本文中在透明基材102的內(nèi)容情境中描述的相同的一般性質(zhì)和特性的聚合物材料，例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)等。盡管如此，為了解釋目的，可在本文中在基材102的內(nèi)容情境中描述示例性的實(shí)施方案，其實(shí)現(xiàn)為無(wú)機(jī)材料104，因?yàn)闊o(wú)機(jī)材料對(duì)于刮痕或者可能由物理接觸產(chǎn)生的其它形式的結(jié)構(gòu)損壞可為更耐久的并且更具有