阅读说明：本技术 通过表面化学处理降低玻璃的静电荷的方法 (Method for reducing electrostatic charge of glass by surface chemical treatment ) 是由 郭晓菊 金宇辉 R·G·曼利 W·J·瓦尔扎克 于 2018-02-28 设计创作，主要内容包括：公开的装置包括液晶层和覆盖玻璃,所述覆盖玻璃包括具有贫瘠表面层或富集表面层的至少一个主表面。还公开了降低触摸-显示装置中的不均效应的方法。(The disclosed device includes a liquid crystal layer and a cover glass including at least one major surface having a depleted surface layer or a rich surface layer. Methods of reducing mura effects in a touch-display device are also disclosed.)

通过表面化学处理降低玻璃的静电荷的方法

相关申请交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119，要求2017年08月28日提交的美国临时申请系列第62/550894号以及2017年03月09日提交的美国临时申请系列第62/469090号的优先权，本文以上述申请为基础并将其全文分别通过引用结合于此。

技术领域

本公开一般地涉及具有降低的静电表面电荷的显示器以及降低此类显示器中的表面电荷的方法，更具体地，涉及包括覆盖玻璃片的显示器，所述覆盖玻璃片具有至少一个贫瘠或富集表面层以降低由于静电荷积累所导致的不均效应和/或意外的液晶调制。

背景技术

具有薄膜晶体管(TFT)液晶显示屏(LCD)的显示器常被结合到诸如智能手机之类的触摸屏装置中。TFT LCD通常具有液晶、TFT、VCOM层和布置在滤色器玻璃与TFT阵列玻璃之间的滤色器。通常还在滤色器玻璃上面布置偏振器和覆盖玻璃。还可以在显示器中包含一个或多个触摸传感器，以提供触摸和显示的组合功能，在本文中被称作“触摸-显示”组合件，例如LCD触摸屏。

LCD触摸屏可以布置成各种构造，包括“单元外挂(on cell)”、“单元内嵌(in-cell)”或者“混合单元内嵌(in-cell hybrid)”构造。在单元外挂构造中，触摸传感器布置在滤色器玻璃的外表面(例如，面朝用户的表面)上。在单元内嵌构造中，触摸传感器布置在单元内，例如在TFT阵列玻璃与滤色器玻璃之间。单元内嵌混合构造可以包括以y方向布置的接收(RX)传感器层和以x方向布置的传输(TX)传感器层。RX传感器层布置在滤色器玻璃的外表面上，而TX传感器层与VCOM层结合并且布置在滤色器玻璃与TFT阵列玻璃之间。因此，示例性单元内嵌混合显示器会至少包括：TFT阵列玻璃；布置在TFT阵列玻璃上的TFT；布置在TFT上的VCOM与TX传感器的组合层；布置在VCOM与TX传感器的组合层上的液晶层；布置在液晶层上的滤色器；布置在滤色器上的滤色器玻璃；布置在滤色器玻璃上的RX传感器层；布置在RX传感器层上的偏振器；和布置在偏振器上的覆盖玻璃。

当例如通过手指在覆盖玻璃上移动，从而在与单元内嵌混合显示器粘结的覆盖玻璃上产生静电时，静电荷积累并在RX传感器层与TX传感器层之间产生电场。电场会导致液晶层的意外调制，这进而导致光泄露，本文也被称作不均效应。由此，需要解决由于覆盖玻璃上的静电荷积累所诱发的不均效应的问题。

发明内容

在各种实施方式中，本公开涉及降低触摸-显示装置中的不均效应的方法，该方法包括：对覆盖玻璃片进行处理，从而在覆盖玻璃片的第一主表面或第二主表面中的至少一个上产生贫瘠表面层(depleted surface layer)，以及将覆盖玻璃片放置在触摸-显示装置中靠近液晶层，其中，贫瘠表面层中的至少一种碱金属离子的表面浓度小于覆盖玻璃片中所述至少一种碱金属离子的本体浓度，以及其中，贫瘠表面层的深度范围是约5nm至约100nm。在其他实施方式中，本公开还涉及降低触摸-显示装置中的不均效应的方法，该方法包括：对覆盖玻璃片进行处理，从而在覆盖玻璃片的第一主表面或第二主表面中的至少一个上产生富集表面层，以及将覆盖玻璃片放置在触摸-显示装置中靠近液晶层，其中，富集表面层的二氧化硅浓度大于覆盖玻璃片的本体二氧化硅浓度，以及其中，富集表面层的深度范围是约5nm至约100nm。

根据各种实施方式，覆盖玻璃片可以包括选自硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃和钠钙玻璃的含碱性玻璃。在某些实施方式中，对覆盖玻璃片进行处理可以包括至少一个离子交换步骤，至少一个沥滤或蚀刻步骤，或其组合。离子交换步骤可以包括约20℃至约120℃的温度范围和/或约30秒至约10分钟的处理时间段。根据一些实施方式，离子交换步骤包括使得覆盖玻璃片的第一主表面和第二主表面中的至少一个与盐浴接触，所述盐浴包含选自H₃O⁺、Na⁺、K⁺、Cs⁺、Ag⁺和Au⁺的至少一种阳离子。

在一些实施方式中，对覆盖玻璃片进行处理以产生贫瘠或富集表面层可以包括沥滤或蚀刻步骤。沥滤或蚀刻步骤可以包括使得覆盖玻璃片的第一和第二主表面中的至少一个与沥滤剂(leachant)或蚀刻剂接触，所述沥滤剂(leachant)或蚀刻剂包含选自氟化物化合物、无机酸、有机酸及其组合中的至少一种化合物。根据非限制性实施方式，蚀刻剂可以包括如下的组合：(a)至少一种氟化物化合物，以及(b)无机酸和有机酸中的至少一种。在各种实施方式中，沥滤或蚀刻化合物可以选自：HF、NH₄F、F₂H₅N、NaF、KF、HCl、HNO₃、H₂SO₄、H₃PO₄和CH₃COOH。沥滤或蚀刻步骤可以包括约20℃至约90℃的温度范围和/或约10秒至约10分钟的处理时间范围。

本文还揭示了包含液晶层和覆盖玻璃片的装置，所述覆盖玻璃片放置在靠近液晶层且包括第一和第二主表面，其中，第一和第二主表面中的至少一个包括贫瘠表面层，其中，贫瘠表面层中的至少一种碱金属离子的表面浓度小于覆盖玻璃片中所述至少一种碱金属离子的本体浓度，以及其中，贫瘠表面层的深度范围是约5nm至约100nm。本公开还涉及包含液晶层和覆盖玻璃片的装置，所述覆盖玻璃片放置在靠近液晶层且包括第一和第二主表面，其中，覆盖玻璃片的第一主表面和第二主表面中的至少一个包括富集表面层，所述富集表面层的二氧化硅浓度大于覆盖玻璃片的本体二氧化硅浓度，以及其中，富集表面层的深度范围是约5nm至约100nm。本文还揭示了包括此类装置的显示器装置、电子装置和发光装置。

根据各种实施方式，覆盖玻璃片可以包括选自硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃和钠钙玻璃的含碱性玻璃。在非限制性实施方式中，所述碱金属离子是锂。根据其他实施方式，贫瘠表面层中的所述至少一种碱金属离子的表面浓度范围是0摩尔％至约5摩尔％。在其他实施方式中，富集表面层的二氧化硅浓度比覆盖玻璃片的本体二氧化硅浓度大了至少约1摩尔％。根据其他实施方式，覆盖玻璃片的第一和第二主表面都可以包括贫瘠或富集表面层。在各种实施方式中，装置是液晶触摸-显示器，其还包括以下至少一种：偏振器、接收(RX)传感器层、传输(TX)传感器层、薄膜晶体管(TFT)阵列、滤色器玻璃、滤色器和防指纹层。

在以下的详细描述中给出了本公开的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的实施方式而被认识。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解对于权利要求的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本文的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图举例说明了本文的各种实施方式，并与描述一起用来解释各种实施方式的原理和操作。

附图说明

当结合附图阅读时，可以更进一步理解以下详细描述。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部件。

图1显示示例性触摸-显示装置；

图2A-B证实了静电荷对于液晶对齐的影响；

图3A-B显示离子交换步骤之前和之后的覆盖玻璃片；

图4A-B显示沥滤或蚀刻步骤之前和之后的覆盖玻璃片；

图5A-C分别显示具有贫瘠表面层的覆盖玻璃片、具有富集表面层的覆盖玻璃片或者同时具有贫瘠和富集表面层的玻璃片。

图6A-F显示对于未经处理和经过离子交换的玻璃样品，在摩擦起电之后的玻璃表面上的静电荷与时间的函数关系图；

图7显示对于经过离子交换的玻璃制品，锂氧化物浓度与深度的函数关系图；

图8显示对于未经处理和经过离子交换/蚀刻的玻璃样品，在摩擦起电之后的玻璃表面上的静电荷与时间的函数关系图；

图9A-B是经离子交换/蚀刻的玻璃样品的元素浓度的柱状图；

图10A-F显示对于未经处理和经过离子交换/沥滤的玻璃样品，在摩擦起电之后的玻璃表面上的静电荷与时间的函数关系图；

图11是未经处理和经过离子交换/沥滤的玻璃样品的片电阻的柱状图；

图12A-B显示对于未经处理和经过离子交换/沥滤的玻璃样品，玻璃表面上的DC电流与时间的函数关系图；以及

图13A-B显示本文所揭示的各种实验设备的示意图。

具体实施方式

现将参照图1-13B讨论本公开的各种实施方式，其显示了本公开的非限制性实施方式以及它们的各个组件和方面。以下一般性描述旨在提供对于所要求保护的装置和方法的总览，并且本公开全文将参照所示的非限制性实施方式更具体地讨论各个实施方式，在本公开的内容中，这些实施方式是可相互交换的。

方法

本文公开了降低触摸-显示装置中的不均效应的方法，该方法包括：对覆盖玻璃片进行处理，从而在覆盖玻璃片的第一主表面或第二主表面中的至少一个上产生贫瘠表面层(depleted surface layer)，以及将覆盖玻璃片放置在触摸-显示装置中靠近液晶层，其中，贫瘠表面层中的至少一种碱金属离子的表面浓度小于覆盖玻璃片中所述至少一种碱金属离子的本体浓度，以及其中，贫瘠表面层的深度范围是约5nm至约100nm。

本文还公开了降低触摸-显示装置中的不均效应的方法，该方法包括：对覆盖玻璃片进行处理，从而在覆盖玻璃片的第一主表面或第二主表面中的至少一个上产生富集表面层，以及将覆盖玻璃片放置在触摸-显示装置中靠近液晶层，其中，富集表面层的二氧化硅浓度大于覆盖玻璃片的本体二氧化硅浓度，以及其中，富集表面层的深度范围是约5nm至约100nm。

图1显示具有单元内嵌混合构造的显示器装置100的非限制性例子。显示器装置可以包括例如：覆盖玻璃105、偏振器115、RX传感器层125、液晶层140和TFT组合件145。覆盖玻璃105可以包括第一主表面105A和第二主表面105C。类似地，偏振器115可以包括第一主表面115A和第二主表面115C。在非限制性实施方式中，显示器装置100可以取向成使得本文所揭示的第一主表面(105A、115A等)面朝前(例如，面朝用户)，而本文所揭示的第二主表面(105C、115C等)面朝后(例如，面朝装置的背面)。当然，图1所示的构造仅仅是示例性的，并不旨在限制所附的权利要求。

在本文中，术语“第一”和“第二”主表面可以互换使用，以指代组件的相对主表面。在一些实施方式中，“第一”主表面可以指的是面朝目标用户的前表面，例如，将光发射到用户或者向用户显示图像。类似地，“第二”主表面可以指的是面朝远离用户的背表面，例如朝向装置的背板(如果存在的话)。

在各种实施方式中，在显示器装置100中可以存在额外的组件和/或层。再次参见图1所示的非限制性实施方式，显示器装置100可以包括布置在覆盖玻璃105与偏振器115之间的第一粘合剂层110。在各种实施方式中，第一粘合剂层110可以与覆盖玻璃105(例如，第二主表面105C)和偏振器115(例如，第一主表面115A)这两者直接物理接触，从而在这些组件之间形成粘结。还可以在偏振器115与RX传感器层125之间布置第二粘合剂层120。根据非限制性实施方式，第二粘合剂层可以与偏振器115(例如，第二主表面115C)和RX传感器层125这两者直接物理接触，从而在这些组件之间形成粘结。

在图1所示的单元内嵌混合构造中，RX传感器层125可以布置在滤色器玻璃130的第一主表面130A上。滤色器135可以布置在滤色器玻璃130的第二主表面130C上。在一些实施方式中，液晶(LC)层140可以布置在滤色器玻璃130与TFT组合件145之间。LC层140可以与滤色器135和TFT组合件145直接接触，或者可能在它们之间存在一个或多个任选的组件和/或层，例如粘合剂层等。示例性LC层140可以包括任何类型的液晶材料，其以本领域已知的任意构造设置，例如，TN(扭曲向列)模式、VA(垂直对齐)模式、IPS(平面内切换)模式、BP(蓝相)模式、FFS(边缘场切换)模式和ADS(先进超尺寸切换)模式等。

TFT组合件145可以包括各种组件和/或层，例如，单个像素电极的层和被所有像素共享的共用电压(VCOM)电极层。在所示的单元内嵌混合构造中，传输(TX)传感器层155还可以起到共用电压(VCOM)电极层的作用，因而，本文可以与TX/VCOM层互换使用。在电极上施加电压之后，TX/VCOM层155可以与像素电极150一起产生电场。这个电场可以决定液晶层140中的液晶分子的取向方向。TFT玻璃160可以用作TFT阵列的各个组件的支撑。

术语“布置在...之间”及其变化形式旨在表示组件或层的位置在所列出的组件之间，但是不一定与那些组件直接物理接触。例如，如图1所示，偏振器115布置在RX传感器层125与覆盖玻璃105之间，但是偏振器115没有与这些层中的任何一个直接物理接触。但是，在某些实施方式中，布置在所列出的两个组件之间的组件也可以与所列出的组件中的一个或多个直接物理接触。由此，布置在组件B与C之间的组件A可以与组件B直接物理接触、与组件C接触，或者上述两种情况。

类似地，术语“放置成靠近”及其变化形式旨在表示组件或层的位置靠近所列出的组件，但是不一定与该组件直接物理接触。放置成相互靠近的两个组件或层之间可以放置其他层或组件。例如，如图1所示，覆盖玻璃105放置成靠近LC层140，但是没有与该层直接物理接触。由此，放置成靠近组件B的组件A可以与组件B直接物理接触或者没有直接物理接触。

现参见图2A-B，显示的是会使得静电在LC显示装置中发展起不均效应的机制。图2A显示的是处于其初始状态(例如，在暴露于静电之前)的简化LC显示装置。图2A中的LC层140恰当地对齐，并阻挡不合乎希望的光泄露到达用户。当在装置中产生静电时(例如，当手指在覆盖玻璃上移动时，当从覆盖玻璃剥离保护涂层时，或者其他类似运动时)，可能建立起静电荷。如图2B所示，静电荷在滤色器玻璃130上的RX传感器层125与TFT玻璃160上的TX传感器层155之间产生纵向电场EF。电场EF导致LC层140中的液晶发生不合乎希望的旋转并且在那些位置不再阻挡光，导致局部区域的不均效应。用户可能在对应于未对齐的液晶的显示区域中感知到例如浑浊、颜色扭曲和/或局部对比度和/或亮度的下降。

通过例如如图2B所示的表面静电荷所产生的电场会影响LC显示装置中的LC取向。此类取向变化对于用户会表现为不均效应(光泄露)。两个因素会影响不均效应：电荷的弛豫时间以及电荷的量。如果电荷弛豫时间超过LC导向器的弛豫时间(近似10^-2至10^-1秒)，或者如果电荷量超过LC导向器的阈值，则LC会响应电场发生取向变化。不均效应通常会具有瞬时特性，特征时间是10^-1至10²秒，并且会受到各种因素的影响，例如LC面板的尺寸、灰度水平和LC模式。在非常高弛豫时间和/或电荷量的情况下，不均效应会保持延续长达10²至10³秒。在此类情况下，弛豫时间不再受到LC导向器的粘性扭矩的控制，作为替代，受到LC单元内的杂质离子的移动和吸收以及相关DC电场的控制，导致图像残留。图像残留的一种可能的场景是重复静电荷与长弛豫时间的组合，这导致累积影响。

为了避免图2B所示的液晶不对齐的临时性时间段，可能希望在此类电荷影响LC层140之前降低、消除或者任意其他方式中和显示器装置中的任何静电荷。在一些实施方式中，覆盖玻璃片的至少一个主表面可以经过处理以产生贫瘠层或富集层。在某些实施方式中，如本文所揭示的包含一个或多个贫瘠表面层的经过处理的覆盖玻璃相比于未经处理的覆盖玻璃可以具有减少的静电荷产生。在其他实施方式中，包含一个或多个富集层的经过处理的覆盖玻璃可以相比于未经处理的覆盖玻璃具有改善的表面导电率，从而经过处理的覆盖玻璃可以更快速地消散掉玻璃表面上产生的静电荷。下面讨论用于减少和/或消散静电荷的数种不同实施方式。

下面将参考图3-4讨论本公开的某些实施方式。出于示意性目的，图3-4仅显示了覆盖玻璃105的横截面图。但是，要理解的是，所示的实施方式还可以包含图1或者本文任意其他地方所示的任意其他组件和/或层，或其任意组合而没有限制。

如图3A所示，覆盖玻璃105可以包含具有各种直径的一种或多种碱金属离子。较小的碱金属离子m+可以具有比较大的碱金属离子M+更高的迁移率。碱金属离子的直径范围从最小到最大是Li⁺到Cs⁺(例如，Li⁺<Na⁺<K⁺<Rb⁺<Cs⁺)。在一些实施方式中，所述较小的碱金属离子m+可以选自Li⁺和Na⁺，而所述较大的碱金属离子M+可以选自K⁺、Rb⁺和Cs⁺。所述较小的碱金属离子m+的较高的迁移率可以允许它们在施加的电压下更容易发生移动，这可以促进覆盖玻璃片上的静电荷积累。根据各种实施方式，本文所揭示的方法可以用来在覆盖玻璃片105的第一主表面105A或第二主表面105C上产生一个或多个贫瘠表面层。例如，贫瘠表面层的至少一种碱金属离子的浓度可以小于覆盖玻璃片中的所述至少一种贫瘠碱金属离子的本体浓度。

作为非限制性离子，如图3A-B所示，可以通过一个或多个离子交换步骤形成贫瘠表面层X，例如，通过使得覆盖玻璃片105的至少一个主表面与离子交换浴IOX接触。在一些实施方式中，离子交换浴可以包含一种或多种盐，所述盐包括较大的碱金属离子M+，如图3A所示。在其他实施方式中，盐浴可以包含其他阳离子，例如Ag⁺、Au⁺或Au³⁺等。在离子交换过程中，覆盖玻璃片内位于或靠近第一或第二主表面的较小的碱金属离子m+可以与较大的金属离子(例如，较大的碱金属离子M+)发生交换，如图3B所示。虽然未示出，但是也可以是较小的碱金属离子m+和/或较大的碱金属离子M+与其他阳离子(例如Ag⁺、Au⁺或Au³⁺等)交换。

将较大的离子结合到覆盖玻璃片中并去除较小的离子，这可以形成贫瘠表面层X，相比于覆盖玻璃片的本体B中的较小碱金属离子m+的本体浓度，所述贫瘠表面层X的较小碱金属离子m+的浓度较低。虽然未示出，但是相比于覆盖玻璃片的本体中的较大碱金属离子M+的本体浓度，贫瘠表面层的较大碱金属离子M+的浓度也可能较低，这取决于离子交换浴组成。在某些实施方式中，贫瘠表面层可以包含0摩尔％(或者小于约0.01摩尔％、小于约0.1摩尔％、小于0.5摩尔％或者小于约1摩尔％)的较小碱金属离子m+，以及覆盖玻璃的本体B可以包含大于0摩尔％(或者大于约0.01摩尔％、小于约0.1摩尔％、小于约0.5摩尔％或者小于约1摩尔％)的较小碱金属离子m+。在某些实施方式中，贫瘠表面层可以包含0摩尔％(或者小于约0.01摩尔％、小于约0.1摩尔％、小于0.5摩尔％或者小于约1摩尔％)的较大碱金属离子M+，以及覆盖玻璃的本体B可以包含大于0摩尔％(或者大于约0.01摩尔％、小于约0.1摩尔％、小于约0.5摩尔％或者小于约1摩尔％)的较大碱金属离子M+。通过降低第一和/或第二主表面105A、105C的贫瘠表面层X中的碱金属离子m+和/或M+的浓度和/或迁移率，可以降低经过处理的表面的电荷产生，从而不容易在经过处理的表面上产生静电荷。

可以通过例如使得覆盖玻璃的至少一个主表面与盐浴接触预定的时间段来进行离子交换。可用于盐浴的示例性盐包括但不限于：LiNO₃、NaNO₃、KNO₃、RbNO₃、CsNO₃、AgNO₃、AuNO₃，及其组合。可用于盐浴的示例性溶剂包括例如：水，脂族醇(例如，甲醇、乙醇和异丙醇)，二醇(例如，乙二醇和丙二醇)，及其组合。在一些实施方式中，离子交换浴中的盐浓度范围可以是约0.01M至约3M，例如约0.05M至约2M，约0.1M至约1.5M，或者约0.5至约1M，包括其间的所有范围和子范围。

用于离子交换步骤的温度和/或处理时间段可以发生变化，但是在某些实施方式中，可以相比于传统离子交换强化工艺是温和的。作为非限制性例子，盐浴的温度范围可以是约20℃至约120℃，例如约30℃至约100℃，约40℃至约90℃，约50℃至约80℃，或者约60℃至约70℃，包括其间的所有范围和子范围。类似地，处理时间段可以短于传统离子交换强化工艺，并且可以是例如约30秒至约10分钟，例如约45秒至约9分钟，约1分钟至约8分钟，约2分钟至约7分钟，约3分钟至约6分钟，或者约4分钟至约5分钟，包括其间的所有范围和子范围。

根据各种实施方式，贫瘠表面层X中的所述至少一种贫瘠碱金属离子的表面浓度范围可以是0摩尔％至约5摩尔％，例如约0.01摩尔％至约4摩尔％，约0.05摩尔％至约3摩尔％，约0.1摩尔％至约2摩尔％，或者约0.5摩尔％至约1摩尔％，包括其间的所有范围和子范围。在某些实施方式中，所述至少一种贫瘠碱金属离子可以选自Li+、Na+，或者它们两者。在其他实施方式中，贫瘠碱金属离子可以是Li+。

虽然图3A-B中未示出，但是也可以通过一个或多个沥滤或蚀刻步骤形成贫瘠表面层X，如下面参照图4A-B更详细讨论。根据非限制性实施方式，可以通过离子交换与沥滤或蚀刻步骤的组合来形成贫瘠表面层X。例如，可以在一个或多个离子交换步骤之后进行一个或多个沥滤或蚀刻步骤，或者此类步骤可以以任意其他合适的顺序交替或组合，以实现所需的贫瘠表面层X。

现参见图4A，覆盖玻璃片105可以包括较小的碱金属离子m+和/或较大的碱金属离子M+。覆盖玻璃片105还可以包含一种或多种碱土金属离子A+(例如，Be²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺和Ba²⁺)。覆盖玻璃片中存在的其他阳离子可以包括形成玻璃的阳离子(例如，Al³⁺、B³⁺、Zn²⁺和P⁵⁺)以及任意其他金属杂质z+(例如，Fe²⁺、Fe³⁺、Cu⁺、Cu²⁺、Sb³⁺、Sb⁵⁺、As³⁺和As⁵⁺)。根据各种实施方式，本文所揭示的方法可以用来在覆盖玻璃片105的第一主表面105A或第二主表面105C上产生一个或多个贫瘠表面层。例如，贫瘠表面层的至少一种碱金属离子、至少一种碱土金属离子、至少一种形成玻璃的离子和/或至少一种金属杂质离子的浓度低于覆盖玻璃片中的所述离子的本体浓度。

作为非限制性离子，如图4A-B所示，可以采用一个或多个沥滤或蚀刻步骤，例如通过使得覆盖玻璃片105的至少一个主表面与至少一种蚀刻剂EX或沥滤剂(未示出)接触。在一些实施方式中，蚀刻剂EX(或沥滤剂)可以包含选自氟化物化合物、无机酸、有机酸或其任意组合的一种或多种化合物。在某些实施方式中，蚀刻剂EX可以包括如下混合物：至少一种氟化物化合物，与无机酸或有机酸中的至少一种。示例性氟化物化合物包括但不限于：氢氟酸(HF)、氟化铵(NH₄F)、双氟化铵(F₂H₅N)、氟化钠(NaF)和氟化钾(KF)。无机酸的非限制性例子包括例如：盐酸(HCl)、氢氟酸(HF)、硝酸(HNO₃)、硫酸(H₂SO₄)和磷酸(H₃PO₄)。在一些实施方式中，乙酸(CH₃COOH)可以用作有机酸。

在一些实施方式中，蚀刻剂EX(或沥滤剂)可以是溶液的形式，所述溶液还包含一种或多种溶剂以及一种或多种蚀刻或沥滤化合物(例如，氟化物化合物、无机酸和/或有机酸)。可用于蚀刻剂或沥滤剂溶液的示例性溶剂包括例如：水，脂族醇(例如，甲醇、乙醇和异丙醇)，二醇(例如，乙二醇和丙二醇)，及其组合。在一些实施方式中，溶液中的蚀刻或沥滤化合物的总浓度范围可以是约0.05M至约3M，例如约0.1M至约2.5M，约0.5M至约2M，或者约1M至约1.5M，包括其间的所有范围和子范围。根据各种实施方式，溶液中的氟化物化合物的浓度范围可以是约0.01M至约2M，例如约0.05M至约1.5M，约0.1M至约1M，约0.2M至约0.9M，约0.3M至约0.8M，约0.4M至约0.7M，或者约0.5M至约0.6M，包括其间的所有范围和子范围。类似地，溶液中的无机酸和/或有机酸的浓度范围可以是约0.01M至约2M，例如约0.05M至约1.5M，约0.1M至约1M，约0.2M至约0.9M，约0.3M至约0.8M，约0.4M至约0.7M，或者约0.5M至约0.6M，包括其间的所有范围和子范围。

沥滤或蚀刻步骤的温度和/或处理时间段可以适当地变化以实现所需的富集层。作为非限制性例子，进行沥滤或蚀刻步骤的温度范围可以是约20℃至约90℃，例如约30℃至约80℃，约40℃至约70℃，或者约50℃至约60℃，包括其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，处理时间段的范围可以是约10秒至约10分钟，例如约20秒至约9分钟，约30秒至约8分钟，约40秒至约7分钟，约1分钟至约6分钟，约2分钟至约5分钟，或者约3分钟至约4分钟，包括其间的所有范围和子范围。

在蚀刻或沥滤过程期间，较小的碱金属离子m+、较大的碱金属离子M+、碱土金属离子A+、形成玻璃的离子B+和/或金属杂质离子z+可以迁移到第一或第二主表面，在那里它们会与阴离子E-反应以形成反应产物或络合物(例如，E-m+、E-M+、E-A+、E-B+、E-z+)，它们可以溶于或者不溶于蚀刻剂或沥滤剂溶液。从覆盖玻璃片去除离子m+、M+、A+、B+和/或z+可以形成富集表面层Y，所述富集表面层Y相比于覆盖玻璃片的本体B中的二氧化硅的本体浓度具有相对高的二氧化硅浓度。类似地，富集表面层Y可以对于一种或多种阳离子是贫瘠的，因而在一些实施方式中，也可以被称作贫瘠表面层。

在某些实施方式中，富集表面层Y包含的二氧化硅可以至少比覆盖玻璃的本体B多了至少约0.1摩尔％，例如，相比于玻璃的本体B中的本体二氧化硅浓度，多了至少约0.5摩尔％、1摩尔％、2摩尔％、3摩尔％、4摩尔％、5摩尔％、6摩尔％、7摩尔％、8摩尔％、9摩尔％、10摩尔％或更多。根据各种实施方式，一种或多种阳离子e+(例如，氢(H⁺)离子)也可以迁移进入富集表面层Y中。通过增加第一和/或第二主表面105A、105C的富集表面层Y中的二氧化硅和/或氢离子的相对浓度，可以增加经过处理的表面的导电率，从而可以更快地消散掉经过处理的表面上的静电荷。

虽然图3-4分别显示仅位于第一主表面105A上的贫瘠表面层X和富集表面层Y，但是要理解的是，也可以在第二主表面105C上或者同时在第一和第二主表面105A和105C上存在此类层X和/或Y。在非限制性实施方式中，如图5A所示，覆盖玻璃可以包括两个贫瘠表面层X。在一些实施方式中，可以通过对覆盖玻璃的第一和第二主表面这两者进行离子交换来获得此类覆盖玻璃105。类似地，如图5B所示，覆盖玻璃可以包括两个富集表面层Y。在某些实施方式中，可以通过对覆盖玻璃的第一和第二主表面这两者进行沥滤或蚀刻，来获得此类覆盖玻璃105’。此外，如图5C所示，覆盖玻璃105可以包括两个贫瘠/富集表面层XY。可以通过例如对覆盖玻璃的第一和第二主表面这两者进行离子交换以及沥滤或蚀刻，来获得此类覆盖玻璃105”。

当然，在各种实施方式中，覆盖玻璃可以在第一或第二主表面上仅包含一个贫瘠表面层X、富集表面层Y或者贫瘠/富集表面层XY。或者，第一和第二主表面可以包括不同的层，例如第一主表面上的贫瘠表面层X以及第二主表面上的富集表面层Y或贫瘠/富集表面层XY，或者反之亦可，没有限制。此外，虽然图5A-C分别显示层X、Y和XY完全覆盖了覆盖玻璃的第一和第二主表面，但是要理解的是，此类层可以仅布置在一部分的第一和/或第二主表面上，例如，表面的中心或者周边部分上，或者以任意所需图案施加到表面的任意其他部分。

再次参见图5A-C，贫瘠表面层X的深度(t_X)、富集表面层Y的深度(t_Y)和/或贫瘠/富集表面层XY的深度(t_XY)可以是相同或不同的，并且在一些实施方式中，范围可以是约5nm至约100nm，例如约10nm至约90nm，约15nm至约80nm，约20nm至约70nm，约30nm至约60nm，或者约40nm至约50nm，包括其间的所有范围和子范围。根据某些实施方式，相比于覆盖玻璃的总厚度T，层厚度t_X、t_Y和/或t_XY可以是相对浅的。例如，X、Y和/或XY层的厚度范围可以是总厚度T的约0.0001％至约1％，例如总厚度T的约0.001％至约0.5％，约0.005％至约0.1％，或者约0.01％至约0.05％，包括其间的所有范围和子范围。虽然图5A-C显示层X、Y和XY具有基本相同的深度，但是这些层的厚度可以发生变化，并且t_X、t_Y和/或t_XY可以具有基本相同的值或者不同的值。

在一些实施方式中，层X、Y和/或XY可以放置在覆盖玻璃105的第一主表面(前表面)105A上，并且因而可以与用户接触，例如当擦拭表面时，当去除保护塑料膜时，或者当以任意方式通过用户交互使得表面带电时。层X、Y和/或XY也可以布置在覆盖玻璃105的第二主表面(背表面)105C上，并且因而可以不与用户发生接触，但是仍然起到了减少静电荷产生和/或增加静电荷消散的作用。在一些实施方式中，可以通过贫瘠表面层X、富集表面层Y或者贫瘠/富集表面层XY来减少或消除静电荷的产生，从而不会产生足以使得下方LC层发生调制的静电荷。在其他实施方式中，贫瘠表面层X、富集表面层Y或者贫瘠/富集表面层XY可以促进静电荷消散，从而在其积累并干扰下方LC层之前，将静电荷引导到玻璃片的边缘。

在(例如，通过离子交换和/或沥滤/蚀刻步骤)对覆盖玻璃的第一和/或第二主表面处理以产生所需的层之后，经过处理的覆盖玻璃可以经过清洗和/或干燥以去除盐、蚀刻剂、反应产物和/或溶剂。例如，经过处理的覆盖玻璃可以用水(例如，去离子水)清洗一次或多次。在清洗之后，经过处理的覆盖玻璃可以在室温或者最高至约200℃的提升的温度下干燥，持续的时间段范围是约10秒至约6小时，例如约30秒至约5小时，约1分钟至约4小时，约5分钟至约3小时，约10分钟至约2小时，约20分钟至约1小时，或者约30分钟至约40分钟，包括其间的所有范围和子范围。

装置

本文还揭示了包含液晶层和覆盖玻璃片的装置，所述覆盖玻璃片放置在靠近液晶层且包括第一和第二主表面，其中，第一和第二主表面中的至少一个包括贫瘠表面层，其中，贫瘠表面层中的至少一种碱金属离子的表面浓度小于覆盖玻璃片中所述至少一种碱金属离子的本体浓度，以及其中，贫瘠表面层的深度范围是约5nm至约100nm。

本文还揭示了包含液晶层和覆盖玻璃片的装置，所述覆盖玻璃片放置在靠近液晶层且包括第一和第二主表面，其中，覆盖玻璃片的第一主表面和第二主表面中的至少一个包括富集表面层，所述富集表面层的二氧化硅浓度大于覆盖玻璃片的本体二氧化硅浓度，以及其中，富集表面层的深度范围是约5nm至约100nm。

再次参见图1，本文所揭示的装置可以包括各种额外的层或组件，例如：偏振器115，第一和第二粘合剂层110、120，RX传感器层125，滤色器玻璃130，滤色器135，TFT组合件145，像素电极150，TX/VCOM层155，和/或TFT玻璃160。

根据各种实施方式，覆盖玻璃105、第一粘合剂层110、第二粘合剂层120、RX传感器层125、滤色器玻璃130、像素电极150、TX/VCOM层155和TFT玻璃160中的至少一个可以是光学透明的。如本文所用，术语“透明”旨在表示在可见光谱区域(约400-700nm)中，组件和/或层具有大于约80％的透射率。例如，示例性组件或层在可见光范围可以具有大于约85％的透射率，例如大于约90％或者大于约95％，包括其间的所有范围和子范围。第一和第二粘合剂层110、120可以包括光学透澈粘合剂，其可以是粘合剂膜或者粘合剂液体的形式。第一和/或第二粘合剂层110、120的非限制性示例性厚度范围可以是约50μm至约500μm，例如约100μm至约400μm或者约200μm至约300μm，包括其间的所有范围和子范围。RX传感器层125、像素电极150和/或TX/VCOM层155可以包括透明导电氧化物(TCO)，例如氧化铟锡(ITO)和其他类似材料。TX/VCOM层还可以包括导电网格，例如包括金属，例如银纳米丝线或者其他纳米材料，例如石墨烯或者碳纳米管。

在非限制性实施方式中，覆盖玻璃105、滤色器玻璃130和/或TFT玻璃160可以包括光学透明的玻璃片。玻璃片可以具有适用于显示器装置(例如LCD触摸屏)的任意形状和/或尺寸。例如，玻璃片的形状可以是矩形、正方形、或者任意其他合适的形状，包括规则和不规则形状以及具有一个或多个曲线边缘的形状。

根据各种实施方式，覆盖玻璃105的总厚度T(参见图5A-C)可以小于或等于约3mm，例如，约0.1mm至约2mm，约0.3mm至约1.5mm，约0.5mm至约1.2mm，或者约0.7mm至约1mm，包括其间的所有范围和子范围。根据各种实施方式，玻璃片的厚度可以小于或等于0.3mm，例如，0.2mm或0.1mm，包括其间的所有范围和子范围。在某些非限制性实施方式中，玻璃片的厚度范围可以是约0.3mm至约1.5mm，例如，约0.5mm至约1mm，包括其间的所有范围和子范围。根据各种实施方式，滤色器玻璃130和TFT玻璃160也可以具有类似的厚度。

覆盖玻璃105、滤色器玻璃130和/或TFT玻璃160可以包括本领域已知的用于显示器(例如LCD触摸屏)的任意玻璃，包括但不限于：钠钙硅酸盐、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、碱性铝硼硅酸盐和其他合适的玻璃。在一些实施方式中，玻璃片可以包括含碱性玻璃，例如含碱性硼硅酸盐、铝硅酸盐或钠钙玻璃。在各种实施方式中，玻璃片可以经过化学强化和/或热回火。合适的市售可得玻璃的非限制性例子包括来自康宁有限公司(Corning Incorporated)的EAGLELotus^TM、和玻璃等。可以根据例如美国专利第7,666,511号、第4,483,700号和第5,674,790号提供化学强化玻璃，其全文通过引用结合入本文。

在一些实施方式中，覆盖玻璃105可以在第一和/或第二主表面105A、105C上具有一层或多层涂层，其可以起到各种功能。例如，覆盖玻璃105的第一主表面105A的至少一部分可以涂覆以下一种或多种：防指纹层、防污层、防眩光层或者防反射层，它们在一些实施方式中可能是非导电性的。在一些实施方式中，防指纹涂层可以包括SiO₂和氟硅烷层的缓冲层。当用户的手指在具有非导电性额外涂层的覆盖玻璃上移动时，静电会积累并且无法快速地通过非导电性涂层消散掉。在一些实施方式中，可以对第一主表面105A进行处理以产生贫瘠表面层X、富集表面层Y或者贫瘠/富集表面层XY，它们可以减少静电荷产生和/或消散掉静电荷。作为替代或补充，层X、Y和/或XY可以存在于第二主表面105C或其任意部分上。

根据各种实施方式，本文所揭示的贫瘠层和/或富集层可以减少或消除静电荷产生，从而没有达到调制了LC层的电场阈值。例如，具有贫瘠层和/或富集层的覆盖玻璃的主表面可以具有如下表面电阻率范围：约10⁵至约10¹¹欧姆/平方，例如约10⁶至约10¹¹欧姆/平方、约10⁷至约10¹⁰欧姆/平方或者约10⁸至约10⁹欧姆/平方，包括其间的所有范围和子范围。

在其他实施方式中，本文所揭示的装置可以快速地消散掉覆盖玻璃上的静电荷，从而没有到达调制了LC层的电场阈值。例如，此类显示器装置中的覆盖玻璃的静电放电衰减时间常数小于约1秒，例如小于约0.5秒，例如范围是约0.1秒至约1秒(例如，0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1秒)。衰减时间常数可以计算为静电荷衰减因子1/e(约为原始量的36.8％)所需的时间量。在其他实施方式中，贫瘠层和/或富集层可以快速地消散掉静电荷，从而在1秒或更短的情况下，将覆盖玻璃的一个主表面上产生的静电荷在相对主表面上降低到0V，例如，小于约0.5秒，例如：约0.1秒至约1秒(例如，0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1秒)。

会理解的是，所揭示的各种实施方式可涉及与特定实施方式一起描述的特定特征、元素或步骤。还会理解的是，虽然结合一个具体的实施方式描述了具体特征、元素或步骤，但是不同实施方式可以以各种未示出的组合或变换形式相互交换或结合。

除非另有表述，否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此，当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序，都不旨在暗示该任意特定顺序。

虽然会用过渡语“包括”来公开特定实施方式的各种特征、元素或步骤，但是要理解的是，这暗示了包括可采用过渡语“由......构成”、“基本由......构成”描述在内的替代实施方式。因此，例如，对包含A+B+C的方法的隐含的替代性实施方式包括方法或装置由A+B+C组成的实施方式和方法或装置主要由A+B+C组成的实施方式。

对本领域的技术人员而言，显而易见的是，可以在不偏离本公开的范围和精神的情况下对本公开进行各种修改和变动。因为本领域的技术人员可以想到所述实施方式的融合了本公开精神和实质的各种改良组合、子项组合和变化，应认为本文包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。

以下实施例是非限制性的且仅仅是示意性的，本发明的范围由权利要求书所限定。

实施例

实施例1：离子交换

将玻璃3和5样品浸泡在60℃的NaNO₃的1M溶液中(8.5％w/v)，持续2分钟或10分钟的时间段。在处理之后，在室温下用去离子水清洗玻璃样品持续10秒。经过清洗的玻璃样品在室温下干燥10分钟或更久，之后采用静电计(ESG)测试电荷生成。将不锈钢摩擦垫连接到静电计，所述静电计测量玻璃表面上产生的总电荷。在以相等且与玻璃相反的方式对圆盘进行充电的同时摩擦玻璃表面(电荷产生面积＝20mm x 15mm，负荷＝0.3磅；5次循环)，并用静电计测量信号。图13A显示了实验设备。

图6A-C呈现了玻璃3样品的这些测试结果。图6A绘制了未经处理的玻璃3样品的电荷产生，而图6B-C分别绘制了经过2分钟和10分钟离子交换的玻璃3样品的电荷产生。从图可以明显看出，离子交换处理使得电荷产生从未经处理样品的超过50nC有效地降低到2分钟处理时间之后的30nC，并且在10分钟处理时间之后低至15nC。对于未经处理的玻璃3样品，辊上的计算得到的充电速率是3.91nC/s，而经过处理样品的充电速率降低到1.54nC/s(2分钟)和1.50nC/s(10分钟)。

图6D-F呈现了玻璃5样品的测试结果。图6D绘制了未经处理的玻璃5样品的电荷产生，而图6E-F分别绘制了经过2分钟和10分钟离子交换的玻璃5样品的电荷产生。从图可以明显看出，离子交换处理使得电荷产生从未经处理样品的超过50nC有效地降低到2分钟处理时间之后的20nC，并且在10分钟处理时间之后低至15nC。对于未经处理的玻璃5样品，辊上的计算得到的充电速率是4.01nC/s，而经过处理样品的充电速率降低到1.67nC/s(2分钟)和1.14nC/s(10分钟)。

实施例2：离子交换

将玻璃5样品浸泡在具有不同浓度的KNO₃和/或NaNO₃的离子交换浴中持续不同的时间段，并且处于不同的温度，如下表I所列。不同离子交换条件对于所得到的贫瘠层中的Li⁺离子量的影响如图7所示。从图可以明显看出，不同IOX条件得到不同Li⁺浓度，并且在大于100至200nm的深度，Li⁺浓度会较高。

表I：离子交换条件

实施例3：离子交换和蚀刻

玻璃3样品在420℃的100％KNO₃中离子交换5.5小时。玻璃5样品在二步骤工艺中进行离子交换，在第一步骤中，在380℃的62重量％KNO₃和38重量％NaNO₃持续1小时25分钟，之后在第二步骤中，在380℃的91重量％KNO₃和9重量％NaNO₃持续33分钟。经过离子交换的玻璃3和5样品之后在40℃用包含水中的NaF(0.4M)和H₃PO₄(1M)的蚀刻剂溶液处理持续1分钟。之后，经过处理的样品在去离子水中清洗1分钟，以及在室温下空气干燥60分钟。采用实施例1所述的静电计(ESG)测试样品的电荷产生，实验设备如图13A所示。这个测试的结果如图8所示。

如图8所示，当比较未经处理的玻璃3GG3与经过离子交换和蚀刻的玻璃3GG3’时，具有近似5-6倍的电荷产生减少，以及当比较未经处理的玻璃5GG5与经过离子交换和蚀刻的玻璃5GG5’时，具有近似4倍的电荷产生减少。因此，通过离子交换和蚀刻步骤的组合，可以减少未经处理的玻璃样品的电荷减少。不希望受限于理论，相信这种电荷产生的减少是由于经过处理的表面中的二氧化硅富集和阳离子(例如，碱性阳离子、碱土阳离子、形成玻璃的阳离子和/或杂质阳离子)贫瘠的结果。

图9A-B显示经过处理和未经处理的样品的光电谱(XPS)数据，并且证实了相比于未经处理的样品GG3和GG3，在经过离子交换和蚀刻的样品GG3’和GG5’中，二氧化硅浓度更高。对应地，相比于未经处理的样品GG3和GG5，经过离子交换和蚀刻的样品GG3’和GG5’中，碱金属阳离子(例如，Li、Na、K)、碱土金属阳离子(例如，Mg)和形成玻璃的阳离子(例如，Al、B、Zn、P)的浓度较低。

实施例4：离子交换和沥滤

如上文实施例3所述，玻璃3和5样品进行离子交换。经过离子交换的玻璃3和5样品之后在60℃用包含水中的HCl(1M)的沥滤剂溶液处理2分钟或10分钟。之后，经过处理的样品在去离子水中清洗1分钟，以及在室温下空气干燥5分钟或更久。采用实施例1所述的静电计(ESG)测试样品的电荷产生，实验设备如图13A所示。

图10A-C呈现了玻璃3样品的这些测试结果。图10A绘制了未经处理的玻璃3样品的电荷产生，而图10B分别绘制了经过2分钟和10分钟沥滤的经过离子交换的玻璃3样品的电荷产生。从图可以明显看出，离子交换和沥滤处理使得电荷产生从未经处理样品的超过50nC有效地降低到离子交换和2分钟沥滤之后的15nC，并且在离子交换和10分钟沥滤之后降低至30nC。对于未经处理的玻璃3样品，辊上的计算得到的充电速率是3.91nC/s，而经过处理样品的充电速率降低到1.10nC/s(2分钟)和2.77nC/s(10分钟)。

图10D-F呈现了玻璃5样品的测试结果。图10D绘制了未经处理的玻璃5样品的电荷产生，而图10E-F分别绘制了经过2分钟和10分钟沥滤的经过离子交换的玻璃5样品的电荷产生。从图可以明显看出，离子交换和沥滤处理使得电荷产生从未经处理样品的超过50nC有效地降低到离子交换和2分钟沥滤之后的20nC，并且在离子交换和10分钟沥滤之后低至15nC。对于未经处理的玻璃5样品，辊上的计算得到的充电速率是4.01nC/s，而经过处理样品的充电速率降低到1.44nC/s(2分钟)和1.26nC/s(10分钟)。

实施例5：表面电阻率和导电率

采用Keysight B2987A静电计测量未经处理的玻璃3和5对照样品、经过离子交换的玻璃3和5样品(NaNO₃，1M，10分钟，60℃)和经过沥滤的玻璃3和5样品(HCl，1M，10分钟，60℃)的电阻率。采用Keysight 16008B电阻率室固定装置，用7kg作用力将样品压制在周长为188.5mm的两个同轴电极之间，在内电极与外电极之间具有10mm的间隙。图13B显示了Keysight提供的实验设备。采用交替极性方法测量电阻率，其中，约每8秒使得源电压从+20V变化到-20V。将紧接切换电压极性之前的电流值的差用于得到片电阻。这个测试的结果如图11所示。将将DC源电压设定到20V之后，还测量了玻璃表面的导电率。这个测试的结果如图12A-B所示。

如图11所示，相比于未经处理的样品C1和C2，经沥滤的玻璃3和5样品A展现出降低的片电阻。相比于未经处理的样品C1和C2，经过离子交换的玻璃3和5样品B展现出相当的片电阻(在预期标准偏差内)。类似地，如图12A-B所示，相比于未经处理的样品C1和C2，经沥滤的玻璃3和5样品A展现出较高的表面DC电流。相比于未经处理的样品C1和C2，经过离子交换的玻璃3和5样品B展现出相当的表面DC电流(在预期标准偏差内)。不希望受限于理论，相信当安装在显示器或电子器件中的时候，更高的表面导电率会有助于更快速地消散掉表面电荷，将其引导到覆盖玻璃的边缘和远离下方LC层。