各向异性膜被限制于框架中的组件及配合方法技术

由框架加以包围的膜组成的组件，该膜具有沿平行于膜的第一方向上的第一热膨胀系数和沿平行于膜的第二方向上的第二热膨胀系数，其中和框架的相比，膜沿第一方向上的热膨胀系数大于沿第二方向上的，且其中在环境参考温度下膜具有不同于框架的形状，选择膜的形状以减少间隙，同时为第一方向上温度高至预定升高参数温度下的热膨胀容许足够的空间于膜与框架之间。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及由框架加以包围的平面型材料，其中框架材料和平面型材料具有不同的膨胀特性，至少一种该材料具有各向异性的膨胀特性。热膨胀原理可以弹性理论加以系统阐明。照此而论，热膨胀同样可引起形状改变。H.S.Caslov和J.C.Jaeger的固体中的热的传导(0xofrd大学出版，纽约，1959)揭示，当对具有沿其主轴之一膨胀的圆柱体加热时变为椭圆柱体。然而，在大多数论述中热膨胀乃作为各向同性现象加以分析的，虽然热膨胀的各向异性的可能性已被承认。不管理论的实质如何，已有少数实际应用加以讲授。在美国专利N03,068,162(Roche)中描述了供核缓和结构设计用的槽和键系统的设计，其中公差的最小化是重要的。然而，Roche仅描述将两个具有基本上相同各向异性膨胀的零件组合在一起的系统，其中一个零件的正交主膨胀轴和另一个零件的正交主膨胀轴相一致。专利技术概述尽管在热膨胀技术和各向异性材料的行为方面有着一般的了解，但仍然需要弄明白，通常在空间周围被具有不同热膨胀特性的另一材料加以包围的平面型各向异性材料的热膨胀。本专利技术考虑以下情形，其中两种材料，一种是包围材料，另一种是被包围材料，均具有明显不同的各向异性膨胀。具体而言，本专利技术提供一种方法，使具有各向异性膨胀特性的膜或类似体的被包围材料的尺寸、形状和定位最佳化，从而当在工作条件下膨胀时，在包围材料的约束内膜适当匹配。本专利技术通常适用于这样的物件或结构，其中当在导致尺寸变化的因子的影响下一种或多种材料必须匹配到框架或包围表面内，这里被围物件的尺寸变化不同于包围物件或的尺寸变化。能引起尺寸变化的因子包括不同的温度、湿度、压力和/或材料的损耗(例如，增塑剂的挥发)。本专利技术同样适用于各种不同的三维系统，其中可以通过考虑平面横截面设计相互锁定的零件。相信本专利技术尤其适合于其中被包围材料是膜或片的情况。在该情况下人们关心的可能是，膜对包围表面的膨胀引起膜在厚度方向上发生的起皱或翘曲。膜或片以及框架或包围表面可由各种材料制成，包括聚合物、金属和玻璃以致于复合物或均匀的膜或片具有和框架或包围表面不同的热膨胀特性，且其中至少一种具有各向异性的热膨胀特性。为了叙述目的，将包围的材料定义为框架，而将被包围的材料定义为膜。假定膜基本上为平面型的。照此而论，假定膜在x-y平面中基本上是平坦的，而z-方向上则与膜层的厚度方向相一致。本专利技术包括以下几种结合各向异性框架中的各向同性膜，各向同性框架中的各向异性膜以及各向异性框架中的各向异性膜。膜可完成各种不同的功能，包括审美的、机械的、光学或光处理的，或者其它的这一类功能。本专利技术特别适用于电子显示技术。电子显示器常常包含有被包围在框架内的膜，许多这样一类膜通常控制偏振方向、强度以及均匀性来对光进行处理。具有这些功能的膜可存在与其取决于方向的光学功能相一致的热膨胀特性。此外，对于显示器的工作，常常可取的是使膜的取向同其热膨胀轴进行，后者以相对于框架的边的角度取向。这些光处理膜(通常为1至500μm厚)可以定位于框架内，能借助法兰自由悬浮，松散地固定在框架内以有助于保持膜的平面同光路相正交，或以通常叠层刚性地固定到较厚的板(或者其他)以提防膜一起运动。光处理膜的例子包括漫射体膜，反射偏振膜、漫散反射偏振膜、含胆甾(cholesteric)液晶的膜、发光膜、反射镜膜，迟滞膜以及补偿膜。这些膜可在各种不同的频率和宽广或狭窄的频带内工作。特感兴趣的频带包括电磁光谱的紫外、可见和红外部分。特别有用的例子包括以下各所引文献中揭示的那样如已公布专利WO95/17303和WO96/19347中的所述多层单轴取向的反射偏振膜和多层镜面膜，如美国专利NO5,783，120和继续专利申请系列NO09/006455所述的漫反射偏振膜和漫反射镜面膜，以及如在美国专利NO5,506,704、5,721,603、5,691,789、5,325,218和已公布专利申请WO(8/11275及WO98/08135中所述的胆甾反射偏振器。光处理膜可以经工业工艺生产，这些工艺可导致在膜平面内产生高度取向性的各向异性。取向的各向异性可使膜具有导致膜热膨胀或收缩的各向异性的热膨胀特性，后者视膜平面内方向而异。热膨胀主轴乃为膜平面内热膨胀系数具有最大和最小值的方向。热膨胀的主轴常常是基本上正交的。沿热膨胀主轴的热膨胀系数被称为热膨胀的主值。正如在本专利技术的苦干实施例中所述的那样，当膜的膨胀特性和框架的不同时，被包围膜的最佳化形状将不同于框架的。例如对于矩形框架的情形(普通的框架形状)，其围住的各向异性膜的热膨胀主轴与框架的边并不一致，膜的最佳形状通常是非矩形的，这不同于技术中所用常规的方法，后者为框架中均匀的间隙仅提供较小的矩形膜。在LCD显示器工业中，趋势是使显示器的视场区最大，同时使其实际尺寸最小。在处理工艺中，框架内对膜膨胀可用的面积被牺牲了。这里更强调膜的最佳化切割以允许足够的膨胀间隙而不浪费空间。现在的工业容限是使1mm也不能多余。除此之外，额外的间隙可能是并不希望的，因它能容许框架内膜的运动自由度过多。使膜在围以法兰的框架内松散地固定，法兰盖住框架，而其内部环形区则限定显示器视场区的各个边。将法兰设计成使膜保持在框架腔以内。过多的间隙可能允许膜的各个边在显示器正常操作期间移向法兰以外。倘若发生这种情况，就会有害地影响显示器的光学性能，因该膜不再复盖整个显示区。因此，为了最佳化的性能，应将膜切割至足够大以保持收藏在框架以内而使间隙最小以提供最大可能的视场面积，且足够小到使同框架内部边缘的接触最小以在操作期间所期望的热条件下保持膜中压应力低。通过对比，常规方法免不了把膜切割到比框架小，并同框架形状相匹配。于是在感兴趣的条件下检测该膜。如果膜过大则切出较小的具有同样形状的膜。该工艺通过试凑法进行，直至找到可以工作的膜为止。虽然该法能消除膜的翘曲，但它并不减少间隙，且确实使间隙增加。本专利技术通过同时减小间隙和使翘曲减至最小来应对这一不足。在一个实施例中，本专利技术提供一种组件，它包括框架和膜，前者具有包围基本上为矩形内部区域的内围边缘，而后者基本上为平面型的各向异性膜，并被包含在框架的内围边缘以内。膜具有膜平面内的第一热膨胀方向和膜平面内的第二热膨胀方向，第二膨胀方向具有比第一膨胀方向低的热膨胀系数。将膜加工成形，以使膜具有至少两个以非直角连接的主要边，选择角度以减少沿第二方向上的间隙，同时在膜和框架之间为沿第一方向上的热膨胀允许有足够的空间。在另一个实施例中，本专利技术提供一种组件，它包括框架和包含在框架以内的膜，前者具有包围内部区域的内围边缘，内围边缘具有由x-y平面中一组周界边角顶点(Vertices)限定的形状。膜具有沿x-y平面中第一膨胀轴定位的第一热膨胀系数和沿x-y平面中第二膨胀轴定位的第二热膨胀系数，第一膨胀系数大于第二膨胀系数。在环境参考温度下膜的形状不同于框架包围边的形状。选择膜的形状以减小间隙，并允许膜在温度高至预定升高的参考温度下沿第一膨胀轴的膨胀通有足够的空间。在环境参考温度下膜的最大形状由按下式决定的x-y平面中的一组最大膜边角顶点得到R‾SO=O‾SO+(O=S+·D=S+)-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组件，包括： 具有内围边缘的框架，它围住基本上为矩形的内部区域；和 包含在框架内围边缘内的基本上为平面型的各向异性膜，该膜具有在膜平面内的第一热膨胀方向和膜平面内的第二热膨胀方向，第二膨胀方向具有比第一膨胀方向低的热膨胀系数， 其特征在于该膜具有至少两条以非直角连接的主要边，选择非直角以减少沿第二膨胀方向上的间隙，同时在膜与框架间为第一膨胀方向上的热膨胀容许有足够的空间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：WW梅里尔，JC哈维，RR朗格卢瓦，MW米尔斯，RE皮布尔斯，FJ罗斯卡，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]