光学积分器制造技术

提供一种制造光学积分器板的方法。该方法包括以下步骤：在液体中悬浮多个细长粒子；把电场或磁场施加到悬浮液，以便利用平行纵轴来定向这些粒子；和凝固液体，以固定这些粒子的定向，从而形成具有细长粒子的均匀分布的光学积分器板。还提供一种光学积分器板。该光学积分器板适用于降低液晶显示器的对比度的角度依赖性。特别地，光学积分器板用来放置在由液晶显示器所发出的反射或透射光的路径上。该光学积分器板包括：固体透明板；和均匀分布在板中的多个细长粒子，其中利用平行纵轴来定向多个细长粒子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学积分器。更特别地，但非排他地，本专利技术涉及用于减少液晶显示(LCD)设备的图像对比度的视角相关(依赖)性的光学积分器。本专利技术还涉及包括光学积分器的LCD设备。
技术介绍
LCD设备在许多款电子设备诸如用于计算机的可视显示单元(VDU)和电视机中是常见的。这些设备用来生成可视图像形式的信息并将其传送给用户或观众。这种设备的要求之一是生成的图像从宽范围的视角中应是可视的。另一个要求是生成图像的特征不应随着视角而变化。LCD设备的最普通形式之一是扭转向列(twisted nematic)(TN)配置。图1中以截面图形式显示了一种示例性TN单元。在该TN单元1中，向列液晶3被对准在一对玻璃基片5、7之间。每个玻璃基片5、7在其外表面上被涂覆偏振膜9、11，并且在其内表面上被涂覆透明电极13、15。玻璃基片5、7被定向，以致于其相应的偏振膜9、11的吸收轴为直角。向列液晶3在垂直于玻璃基片5、7的平面的一个方向中具有螺旋轴线，并且其对准结构使得轴线的扭转角度为90°。向列液晶3被定向，以致于与透明电极13、15接触的晶体的层平行于相应偏振膜9、11的吸收轴之一。当未向TN单元的透明电极施加电压时，线性偏振的入射光利用对准的液晶被旋转90°，以致于TN单元呈现为透明的。当施加高电压时，向列液晶不扭转，因此线性偏振的入射光不旋转。线性偏振光因而不能够通过两个玻璃基片中的偏振膜片，于是TN单元呈现为不透明的。透明条件、不透明条件以及其间的若干中间位置用来执行灰度显示。TN单元中使用的向列液晶具有展现正折射各向异性的条状分子结构，在分子轴方向具有高的折射率。这个折射率各向异性造成偏振光倾斜通过TN单元，以改变沿着不垂直于玻璃基片的轴的方向。结果，当从不同于法向方向的角度观察包括TN单元的LCD设备时，显示器的对比度降低，并且可以反转灰度显示。后一效应被称作对比度倒置(inversion)，并且是特别讨厌的。在对比度倒置中，观测图像的灰度强度在随着施加到电极上的电压增加时再次增加之前经过最小值。图2显示了限定TN单元的观测特征的角度。z轴在垂直于TN单元的玻璃基片的方向上。角度θ是至观测TN单元的z轴的角度，而角度φ是观测TN的方位角。图3显示了TN单元的等对比度分布曲线。能够看出，对比度分布非常不对称。特别地，显示器的对比度依赖于观测的方位角而变化。图4显示了观测图像的强度作为0°、10°、20°、30°、40°、50°角度的电极电压的函数。在所有这些情况中，方位角φ是270°。可以从图4中看到，甚至在20°的角度θ上，在强度以高电压增加之前作为电压的函数经过最小值时，呈现对比度倒置。为了解决与对比度和对比度倒置的角度依赖性有关的问题，人们已建议最佳化和补偿技术。例如，一种公知解决方案包括相位延迟膜的使用，该相位延迟膜呈现与向列液晶相反的折射率各向异性。其它建议的解决方案包括沿着给出好的透射特征的方向校正(准直)光，然后散射，以使光的分布变宽。然而，这些建议都没有完全成功。因此，需要一种解决与LCD设备中对比度和对比度倒置的角度依赖相关联的问题的有效方案。任何这样的解决方案必须制造和装配到LCD设备中是简单的。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种制造光学积分器板的方法，该方法包括以下步骤在液体中悬浮多个细长粒子；向悬浮液施加电场或磁场，以便利用平行纵轴来定向这些粒子；和凝固液体，以固定粒子的定向，从而形成具有细长粒子的均匀分布的光学积分器板。特别地，以这样的方法制造的光学积分器板在被放置在显示器发出的反射或折射光的路径上时降低液晶显示器的对比度的角度依赖性，并且也消除对比度倒置。然而，上述方法还代表一种制造光学积分器板的有效方法，用于可能涉及或可能不涉及显示设备的许多其它的各种应用中。该光学积分器收集来自不同方向的光，积分或混合光，并且还投射光。结果，LCD设备的对比度和透射/电压特征被平均，导致对比度的对称分布和对比度倒置的消失。在彩色显示器的情况中，这样的光学积分器还可以给出彩色的更佳混合。该方法最好进一步包括在施加电场或磁场的步骤之前，把悬浮液带入两个并行基片之间的步骤。以这样的方式，光学积分器板的形状和厚度可以精确地进行控制。这些基片最好被涂覆电传导电极。基片及其相应电极中的至少一个最好对于UV光至少部分地是透明的。例如，这些基片可以利用玻璃制造并且被涂覆ITO(铟锡氧化物)。细长粒子的厚度与长度之比优选为至少1∶10，并且更优选地至少为1∶100。这确保光学积分器不过分地衰减光。为了最小化衰减，也最好选择具有表面的材料的粒子，其在可视范围中具有高反射性。铝和银是这样的高反射材料的实例。为了最小化损失，这些粒子还可以具有多层介电质材料，也被称作布拉格(Bragg)反射器，这些反射器在可视范围内反射光，并且几乎没有吸收损耗。粒子最好具有在5nm至1μm范围内的厚度，更加优选地在5nm至50nm范围中的厚度，并且长度在1μm至50μm范围内，更优选地在5μm至50μm范围内。最好，在凝固之后，液体变成柔软的透明固体。该液体最好是可聚合液体，并且凝固液体的步骤包括聚合液体。在此情况下，聚合液体的步骤最好包括使液体暴露于紫外光，以启动聚合反应。聚合可以选择地进行热启动，在此情况中，使用热启动器。可聚合液体最好包括(甲基)丙烯酸酯((metha)acrylate)、环氧树脂、乙烯基醚(vinylether)单体或硫醇烯(thiolene)系统。例如，它可以包括聚乙二醇(400)双丙烯酸酯(diacrylate)。多功能单体的使用导致交叉链接的聚合体网络的形成。然而，这些单体还可以是单功能的。在这种情况下，获得线性聚合体。作为选择，该液体为具有40℃以上(最好，60℃以上)的凝固温度(玻璃跃变温度或溶点)的已加热有机材料，并且凝固液体的步骤包括把液体冷却到环境温度。液体最好具有足够的粘度，以维持细长粒子的平均分布悬浮，而不需要利用电场或磁场来阻止这些细长粒子变得对准。最好，悬浮液具有重量小于1％的细长粒子的浓度。更特别地，悬浮液最好具有重量在0.02％至0.03％范围内的细长粒子的浓度。已发现该浓度提供具有良好性能的光学积分器板。细长粒子的纵向轴最好被定向为垂直于基片。粒子沿着其纵轴被定向，但是围绕这些轴随机地进行定向。根据本专利技术的另一方面，提供一种具有细长粒子的均匀分布的光学积分器板，该光学积分器板根据本专利技术的第一提到的方面来制造。光学积分器板最好具有重量小于1％的细长粒子的浓度。更优选地，光学积分器板具有重量在0.02％至0.03％范围内的细长粒子的浓度。细长粒子的纵轴最好被定向为垂直于制造中使用的基片。粒子沿着其纵轴被定向，但是围绕这些轴随机地进行定向。根据本专利技术的另一方面，提供一种适于降低液晶显示设备的对比度的角度依赖的光学积分器板，该光学积分器板用于放置在液晶显示设备发出的反射或透射光的路径上。尽管光学积分器可以采取任何一种已知光学积分器的形式，例如多个光纤波导的形式，但是光学积分器板最好包括固体透明扳；和均匀分布在该板中的多个细长粒子，其中利用平行纵轴来定向多个细长粒子。细长粒子的厚度与长度之比优选为至少1∶10，并且更优选为至少1∶100。细长粒子最好具有反射面，并且可以例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造光学积分器板（１７）的方法，该方法包括以下步骤：在液体中悬浮多个细长粒子（２１）；给悬浮液（１９）施加电场或磁场，以便利用并行纵轴来定向这些粒子；和凝固该液体，以固定这些粒子的定向，从而形成具有细长粒子的均匀 分布的光学积分器板。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RAM希克梅特，T范博梅尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]