本發(fā)明涉及一種玻璃片，當(dāng)所述玻璃用作平板顯示器的襯底且經(jīng)歷內(nèi)部或外部應(yīng)力時，所述玻璃片展現(xiàn)減少的光泄漏。
背景技術(shù)：
：玻璃具有光學(xué)各向同性，但是當(dāng)施加應(yīng)力時，這種對稱性被打破且玻璃通常變得具有雙折射性。即使在各向異性應(yīng)力存在下雙折射率仍是零的若干異常玻璃組合物已為人所知；這些玻璃組合物包括高含量的鉛、鉈或鉍氧化物。此類玻璃稱為零應(yīng)力光學(xué)材料且是如光學(xué)研究儀器和背投電視等產(chǎn)品中的主要組件。然而，安全擔(dān)憂和環(huán)境問題阻礙了那些零應(yīng)力光學(xué)玻璃用于許多光學(xué)應(yīng)用中，如透鏡、光學(xué)膜、光盤和液晶顯示裝置。在這些應(yīng)用中，由于座架結(jié)構(gòu)附接到顯示器上或由于內(nèi)部顯示器結(jié)構(gòu)，因此玻璃(例如液晶顯示器的一部分)可能經(jīng)受應(yīng)力。那些玻璃襯底在應(yīng)力誘導(dǎo)下發(fā)生的雙折射可能給正確顯示影像帶來問題。美國專利第8,659,728號揭露了一種lc盒，其中l(wèi)c盒的頂部和底部玻璃襯底均涂有具有負(fù)光彈性常數(shù)的層以抵消lc玻璃在應(yīng)力誘導(dǎo)下出現(xiàn)的遲滯。然而，這個參考文獻未教導(dǎo)為了減少遲滯而對個別玻璃片的處理。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種經(jīng)涂布的玻璃襯底。經(jīng)涂布的玻璃襯底包含具有0.1到0.7mm厚度的玻璃片，所述玻璃片在第一側(cè)涂有具有正光彈性常數(shù)的第一光學(xué)層且在第二側(cè)涂有具有負(fù)光彈性常數(shù)的第二光學(xué)層。本發(fā)明進一步提供一種包含本發(fā)明的至少一種經(jīng)涂布的玻璃襯底的lc盒。具體實施方式除非另有說明，否則百分比是重量百分比(wt％)且溫度是℃。除非另有說明，否則操作在室溫(20-25℃)下進行。光彈性效應(yīng)誘發(fā)的雙折射是根據(jù)材料的光彈性常數(shù)(cp)和施加到材料的應(yīng)力的量(σ)來確定。光彈性常數(shù)如下測定：計算應(yīng)力誘導(dǎo)的雙折射率與在所施加應(yīng)力僅誘導(dǎo)材料發(fā)生較小程度彈性變形的條件下施加到玻璃狀材料的應(yīng)力量值的比率。一種材料的光彈性雙折射率不同于那種材料的本征雙折射率(δn0)。本征雙折射率是指一種材料當(dāng)完全在一個方向上定向(例如通過在一個方向上單向拉伸材料)時所展現(xiàn)的雙折射的量。正本征雙折射率材料在所述材料完全定向所沿的x方向上的折射率(nx)大于在另外兩個方向(y和z)上的折射率ny和nz，其中x、y、z代表彼此間相互正交的三個不同方向。反之，負(fù)本征雙折射率材料在所述材料完全定向所沿的x方向上的折射率小于在另外兩個方向y和z上的折射率。正本征雙折射率類型的材料總是傾向于正光彈性類型，而對于負(fù)雙折射率類型的材料來說，其可以是負(fù)光彈性類型或正光彈性類型。光彈性常數(shù)是各種材料的本征特性且可以具有正值或負(fù)值。因此，材料分成兩類：一類具有正光彈性常數(shù)且另一類具有負(fù)光彈性常數(shù)。當(dāng)具有正光彈性常數(shù)的材料沿著x方向經(jīng)受較小程度的單軸向拉伸應(yīng)力時，所述材料傾向于展現(xiàn)正雙折射率(即，nx>ny)。反之，當(dāng)具有負(fù)光彈性常數(shù)的材料沿著x方向經(jīng)受較小程度的單軸向拉伸應(yīng)力時，所述材料將展現(xiàn)負(fù)雙折射率(即，nx<ny)。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在一對光學(xué)層分別具有正光彈性常數(shù)和負(fù)光彈性常數(shù)的情況下，可以在經(jīng)涂布的玻璃襯底中將應(yīng)力誘導(dǎo)的雙折射率最有效地最小化。當(dāng)lc盒中使用經(jīng)涂布的襯底時，其提供顯示器影像性能的改進。經(jīng)涂布的玻璃襯底可以經(jīng)受兩種不同的應(yīng)力模式。當(dāng)向玻璃襯底的頂上涂布光學(xué)層且使經(jīng)涂布的襯底經(jīng)歷彎曲變形而變成凸形(所涂布的層位于外部)時，所涂布的層將經(jīng)受拉伸變形，而玻璃層將經(jīng)受壓縮變形。反之，當(dāng)向玻璃襯底的底部涂布光學(xué)層且使經(jīng)涂布的襯底彎曲成相同的凸形(所涂布的層位于內(nèi)部)時，所涂布的層將經(jīng)受壓縮變形，而玻璃襯底將經(jīng)受拉伸變形。遲滯是薄片材料的雙折射率的一種度量。其定義為薄片的δn與厚度的乘積，其中δn是nx與ny之間的差值。由于玻璃具有正光彈性常數(shù)，因此如果玻璃襯底上所涂的光學(xué)層在拉伸下具有負(fù)光彈性常數(shù)，那么經(jīng)涂布的襯底的總體遲滯(襯底和涂層的遲滯總和)可以增加。另一方面，如果此類層在拉伸下具有正光彈性常數(shù)，那么經(jīng)涂布的襯底的總體遲滯可以減少。類似地，如果玻璃襯底上所涂的光學(xué)層在壓縮下具有負(fù)光彈性常數(shù)，那么經(jīng)涂布的襯底的總體遲滯可以減少；然而，如果此類層在壓縮下具有正光彈性常數(shù)，那么經(jīng)涂布的襯底的總體遲滯可以增加。在所有這些情況下，玻璃傾向于經(jīng)受與涂層的變形模式相反的變形模式。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，lc盒含有兩個玻璃襯底，且每個玻璃襯底涂有分別具有正光彈性常數(shù)和負(fù)光彈性常數(shù)的光學(xué)層。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，正光彈性常數(shù)和負(fù)光彈性常數(shù)的絕對值彼此相似或基本上相同。優(yōu)選的是，絕對值之間的差值不超過250×10-12pa-1，優(yōu)選不超過150×10-12pa-1，優(yōu)選不超過100×10-12pa-1。優(yōu)選的是，正光彈性常數(shù)等于或大于5×10-12pa-1，優(yōu)選10×10-12pa-1，優(yōu)選25×10-12pa-1。優(yōu)選的是，負(fù)光彈性常數(shù)等于或小于-5×10-12pa-1，優(yōu)選-10×10-12pa-1，優(yōu)選-25×10-12pa-1。如果光彈性常數(shù)的絕對值小于5×10-12pa-1，那么除非涂層非常厚，否則不能非常有效地補償應(yīng)力誘導(dǎo)的襯底雙折射，而涂層非常厚是消費型電子裝置所不期望的。優(yōu)選的是，當(dāng)前l(fā)cd制造中所用的玻璃襯底是氧化鋁硅酸鹽(al2o3-sio2)、硼硅酸鹽(b2o3-sio2)或鋁硼硅酸鹽(al2o3-b2o3-sio2)類型，其可以用堿土金屬氧化物進一步改質(zhì)。這些玻璃皆展現(xiàn)了正光彈性響應(yīng)且具有約2-4×10-12pa-1的光彈性常數(shù)。本發(fā)明的涂層涂覆于這些玻璃襯底以及具有正光彈性特性的任何其它類型的玻璃襯底上將是有效的。還注意到，已經(jīng)進行了密集的研究試驗來開發(fā)具有零光彈性常數(shù)的玻璃。然而，除非將大量的有毒化合物(如鉛、砷酸和汞等)并入玻璃中，否則用于制造lcd的玻璃片不會展現(xiàn)近似零的光彈性響應(yīng)。優(yōu)選的是，本發(fā)明所用的玻璃襯底基本上不含鉛、鉈和鉍，即，這些金屬中的每一種的存在量小于1,000ppm，優(yōu)選小于800ppm，優(yōu)選小于600ppm，優(yōu)選小于400ppm，優(yōu)選小于200ppm，優(yōu)選小于100ppm，優(yōu)選小于50ppm。優(yōu)選的是，可以用于形成在玻璃襯底上所涂的光學(xué)層的具有正光彈性常數(shù)的材料選自由以下組成的群組：除聚甲基丙烯酸甲酯和共聚物之外的丙烯酸酯聚合物(例如聚(甲基丙烯酸苯甲酯))、包含鹵素原子(如氟和氯)的丙烯酸酯聚合物、聚(乙烯基萘)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯順丁烯二酸酐共聚物、順丁烯二酰亞胺-苯乙烯共聚物、聚酯、環(huán)烯烴共聚物、環(huán)烯烴聚合物和纖維素聚合物。正光彈性常數(shù)較大的優(yōu)選材料包括聚碳酸酯、聚酯和丙烯酸酯聚合物。優(yōu)選的是，形成具有正光彈性常數(shù)的層所用的丙烯酸酯聚合物具有不超過60wt％的甲基丙烯酸甲酯聚合單元，優(yōu)選不超過50wt％、優(yōu)選不超過40wt％、優(yōu)選不超過30wt％、優(yōu)選不超過20wt％、優(yōu)選不超過10wt％、優(yōu)選不超過5wt％的甲基丙烯酸甲酯聚合單元。優(yōu)選的是，可以用于形成在玻璃襯底上所涂的光學(xué)層的具有負(fù)光彈性常數(shù)的材料選自由以下組成的群組：聚甲基丙烯酸甲酯、全氫化乙烯基芳香族聚合物和共聚物(例如包含全氫化苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物的環(huán)狀嵌段共聚物)、聚(α-甲基苯乙烯)、聚(甲基丙烯酸三氟乙酯)和聚(甲基丙烯酸三氯乙酯)。具有負(fù)光彈性常數(shù)的優(yōu)選材料包括環(huán)狀嵌段共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯。環(huán)狀嵌段共聚物優(yōu)選全氫化苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物，其在氫化之前具有至少50,000g/mol的聚苯乙烯等效重量平均分子量，優(yōu)選具有至少60wt％、優(yōu)選至少70wt％、優(yōu)選至少75wt％苯乙烯聚合單元的全氫化苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物。如熟練的技術(shù)人員通常所知，適于涂布于玻璃襯底上的聚合物需要具有足以實現(xiàn)機械韌度且無脆性的分子量。在典型的無定形聚合物中，聚苯乙烯等效重量平均分子量需是其纏結(jié)分子量的至少8-10倍。另外，其需要在可見光波長范圍(380-780nm)內(nèi)展現(xiàn)優(yōu)良的透光度。光學(xué)層厚度的范圍優(yōu)選小于100μm，更優(yōu)選小于50μm，甚至更優(yōu)選小于25μm。優(yōu)選的是，光學(xué)層厚度大于1μm，優(yōu)選大于5μm，優(yōu)選大于10μm。當(dāng)此類光學(xué)涂層的厚度大于100μm時，其不宜用作以較薄為消費者偏好的電子裝置。當(dāng)光學(xué)層的厚度小于1μm時，對玻璃的光學(xué)補償效應(yīng)可以忽略不計且?guī)缀醪淮嬖?。根?jù)本發(fā)明的光學(xué)層可以通過使用所屬領(lǐng)域中眾所周知的任何適合涂布方法涂布到玻璃襯底上。舉例來說，可以通過浸涂、旋涂、狹縫式旋涂或狹縫式模涂法而在玻璃上涂布光學(xué)層。狹縫式模涂法因其涂布區(qū)域、涂布厚度和均一性相對容易控制而更優(yōu)選。玻璃片厚度的優(yōu)選范圍是0.1mm到0.7mm，優(yōu)選0.2mm到0.5mm。當(dāng)玻璃襯底的厚度大于0.7mm時，光學(xué)涂層的作用可能不夠強且這還將增加裝置的厚度。當(dāng)玻璃襯底小于0.1mm時，其物理硬度就裝置制造來說有問題。實例使用三種不同的光學(xué)聚合物：聚(甲基丙烯酸苯甲酯)(pbma)、環(huán)狀嵌段共聚物(cbc-1)、經(jīng)順丁烯二酸酐改質(zhì)的環(huán)狀嵌段共聚物(cbc-2)。pbma具有正光彈性常數(shù)且兩種cbc材料均具有負(fù)光彈性常數(shù)。mw為100kg/mol的pbma購自聚合物產(chǎn)品科學(xué)公司(scientificpolymerproducts)(安大略，紐約(ontario，newyork))。cbc-1(陶氏化學(xué)公司開發(fā)的一種光學(xué)透明材料)是一種全氫化苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物。氫化之前，其具有約65kg/mol的mw和90wt％苯乙烯。cbc-2也是一種全氫化苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物，其在氫化之前具有80wt％苯乙烯，其中接枝有約1wt％順丁烯二酸酐。康寧玻璃公司(corningglass)(康寧，紐約)制造的具有0.5mm厚度的薄玻璃襯底購自coresix精密玻璃有限公司(coresixprecisionglass,inc.)(williamsburg，va)。光學(xué)聚合物和薄玻璃的光彈性常數(shù)是通過對隨著所施應(yīng)力(σ)而變的雙折射率測量值(δn)進行線性擬合來獲得。線性擬合曲線的斜率就是光彈性常數(shù)值cp。對于pbma、cbc-1和cbc-2材料來說，用1"×3"尺寸和約100-300μm厚度的獨立膜試樣進行應(yīng)力誘導(dǎo)雙折射率測量。使用玻璃劃線針將薄玻璃測試試樣切成2"×5"(5.1×12.7cm)的尺寸。pbma、cbc和薄玻璃的cp值經(jīng)測定分別是33×10-12pa-1、-12×10-12pa-1、-8.5×10-12pa-1和3.3×10-12pa-1。參考實例1.彎曲變形下的裸玻璃襯底具有0.5mm厚度和2"×5"尺寸的玻璃襯底(伊格爾玻璃(eagleglass)、康寧玻璃(康寧，紐約))通過測量其遲滯來測試。無任何機械變形的玻璃的遲滯是通過hindsinstrument(hillsboro，or)制造的雙折射率測量系統(tǒng)exicor150ats來測量。通過將玻璃的兩個長邊緣抵壓在50cm半徑的彎曲夾具上使玻璃彎曲的同時，對玻璃進行后續(xù)遲滯測量。測量玻璃在彎曲下的遲滯且發(fā)現(xiàn)遲滯的最大值是3nm。未遭受機械變形的裸玻璃發(fā)現(xiàn)幾乎完全呈各向同性，跨越整個測量區(qū)域所測量的遲滯小于0.1nm。然而，當(dāng)彎曲夾具使玻璃發(fā)生變形時，觀察到遲滯出現(xiàn)大幅增加。最大遲滯發(fā)生于玻璃中心區(qū)域附近，明確證明了玻璃襯底在應(yīng)力誘導(dǎo)下出現(xiàn)雙折射效應(yīng)。實例2.經(jīng)涂布的玻璃在彎曲變形下的遲滯制備聚(甲基丙烯酸苯甲酯)于丙二醇單甲基醚乙酸酯(pgmea)中的40wt％溶液和cbc-1于環(huán)己烷中的20wt％溶液用于涂布玻璃襯底。用聚(甲基丙烯酸苯甲酯)和環(huán)狀嵌段共聚物的pbma溶液和cbc溶液分別涂布兩片用于實例1中的薄玻璃，且隨后干燥。每個涂層的厚度經(jīng)測量分別是75μm和92μm。通過將玻璃的未涂布側(cè)抵壓在彎曲夾具上以便玻璃與夾具的曲面形狀貼合來使經(jīng)涂布的玻璃經(jīng)受彎曲變形。涂層在這種彎曲配置下經(jīng)受拉伸變形。在經(jīng)涂布的玻璃經(jīng)受變形的同時，如上文所述測量經(jīng)涂布的玻璃的遲滯，經(jīng)pbma涂布的玻璃的遲滯最大值是1.3nm且經(jīng)cbc-1涂布的玻璃的遲滯最大值是4.8nm。相較于參考實例1中所測量的裸玻璃的遲滯值，涂有具有正光彈性常數(shù)的pbma的玻璃遲滯大幅減小，而涂有具有負(fù)光彈性常數(shù)的環(huán)狀嵌段共聚物的玻璃遲滯大幅增加。實例3.涂有具有正光彈性常數(shù)的光學(xué)層的玻璃在兩種不同應(yīng)力模式下的遲滯變化與實例1中所用相同的薄玻璃襯底用具有正光彈性常數(shù)的聚(甲基丙烯酸苯甲酯)按與實例2相同的方式涂布。涂層在干燥之后的厚度經(jīng)測量是約95μm。經(jīng)涂布的玻璃通過以兩種不同方式將其抵壓在彎曲夾具上來發(fā)生變形。在第一種情況下，使玻璃襯底的未涂布側(cè)與彎曲夾具直接接觸，從而使涂層處在拉伸變形下，而玻璃襯底主要處在壓縮變形下。在第二種情況下，使玻璃襯底的涂布側(cè)與彎曲夾具直接接觸，從而引起涂層發(fā)生壓縮變形。在這兩種變形模式下測量經(jīng)涂布的玻璃中心區(qū)域的遲滯且與裸玻璃的遲滯進行比較。結(jié)果概述于表3中。實例4.涂有具有負(fù)光彈性常數(shù)的光學(xué)層的玻璃在兩種不同應(yīng)力模式下的遲滯變化與實例1中所用相同的伊格爾玻璃的薄玻璃襯底按與實例2相同的方式用環(huán)狀嵌段共聚物涂布。涂層在干燥之后的厚度經(jīng)測量是約92μm。經(jīng)涂布的玻璃通過以兩種不同方式將其抵壓在彎曲夾具上來發(fā)生變形。在第一種情況下，使玻璃襯底的未涂布側(cè)與彎曲夾具直接接觸，從而使涂層處在拉伸變形下。在第二種情況下，使玻璃襯底的涂布側(cè)與彎曲夾具直接接觸，從而引起涂層發(fā)生壓縮變形。在這兩種變形模式下測量經(jīng)涂布的玻璃中心區(qū)域的遲滯且與裸玻璃的遲滯進行比較。結(jié)果也概述于表3中。表3.單側(cè)涂布玻璃在彎曲變形下的遲滯涂布材料涂層的變形模式遲滯(nm)實例1：裸玻璃n/an/a3實例3：單側(cè)涂布玻璃pbma拉伸0.71實例3：單側(cè)涂布玻璃pbma壓縮4.84實例4：單側(cè)涂布玻璃cbc-1拉伸4.78實例4：單側(cè)涂布玻璃cbc-1壓縮1.35表3中的數(shù)據(jù)表明了當(dāng)玻璃襯底經(jīng)受不同類型的變形(即，拉伸相對于壓縮)時，必須與涂層的光學(xué)特性正確地匹配，以便有效補償玻璃在應(yīng)力誘導(dǎo)下發(fā)生的雙折射，如在本發(fā)明的表2中所論述。實例5.在兩個表面上均具有涂層的玻璃在彎曲變形下的遲滯與實例1中所用相同的薄玻璃襯底在兩個表面上均涂有光學(xué)材料。使用pbma于pgmea溶劑中的40wt％溶液和cbc-2于環(huán)己烷溶劑中的20wt％溶液。頂表面和底表面的目標(biāo)涂層厚度均是100μm。這些經(jīng)涂布的玻璃通過將底表面抵壓在彎曲夾具上來發(fā)生變形。在經(jīng)涂布的玻璃處在彎曲變形下的同時進行后續(xù)遲滯測量。涂布材料、變形模式和測量結(jié)果的細(xì)節(jié)概述于下表4中。表4.雙側(cè)涂布玻璃在彎曲變形下的遲滯實例5玻璃頂表面上的涂布材料玻璃底表面上的涂布材料彎曲下的遲滯(nm)實例5-acbc-2cbc-25.2實例5-bpbmacbc-22.61實例5-ccbc-2pbma9.44表4中的結(jié)果表明，玻璃兩個表面上的涂層可能不如單側(cè)涂層那樣有效，原因是頂部涂層的效應(yīng)可以抵消底部涂層的效應(yīng)。如果頂部涂層和底部涂層的光彈性特性的匹配不合適(如實例5c中所示)，那么總遲滯可能比裸玻璃的總遲滯明顯更糟糕。另外，頂表面和底表面上均涂有負(fù)光彈性材料的玻璃(實例5a)的遲滯經(jīng)測量高于如實例5b中所示的頂表面上涂有正光彈性材料且底表面上涂有負(fù)光彈性材料的玻璃，其中頂部涂層和底部涂層分別經(jīng)歷拉伸變形和壓縮變形。當(dāng)前第1頁12