用於發射顯示器的高耐久性圓極化器的製作方法
2023-09-21 21:35:25 3
專利名稱：用於發射顯示器的高耐久性圓極化器的製作方法
技術領域：
本發明涉及圓極化器，更明確地說是涉及用於發射顯示器的高耐久性圓極化器。
(2)背景技術非極化的環境光波在許多方向上振動，而無需一個單一特性的電磁輻射矢量。相反地，平面極化的光由具有沿著單一特性的電磁輻射矢量的一個振動方向的光波組成。同樣，圓極化的光波也具有一個沿著一個電磁輻射矢量的振動方向，該方向隨著光波在空間內的傳播而旋轉。極化的光在電光設備中有許多應用，譬如用平面和圓極化的濾波器來降低顯示中的閃光。
許多商業上的注意被引導到平板顯示器的發展和改進，尤其是比需要背光照明的平板顯示器更薄和更小的平板顯示器。這樣的平板顯示器可以用發射的或電致發光的顯示器，即，不要求背光的自發光的顯示器。
合成極化薄膜形式的極化器是理想的，因為它們的製造和處理相對容易並且相對易於結合在像平板顯示器這樣的電光設備中。通常地，平面極化薄膜基於發送薄膜媒質的各向異性特性具有的性能有，沿著一個給定的電磁輻射矢量選擇性地傳遞輻射振動以及吸收沿著第二電磁輻射矢量的電磁輻射振動。平面極化薄膜包括二向色極化器，它是利用吸收入射光波矢量的各向異性來吸收的平面極化器。術語「二向色性」指對入射光成分的不同吸收的性質，這取決於分光波的振動方向。進入二向色平面極化薄膜的光沿著橫向的平面遇到兩個不同的吸收係數，一個係數為高而另一個為低。從二向色薄膜出射的光主要在具有低吸收係數特徵的平面上振動。
二向色平面極化薄膜包括碘、染料和H型極化器。H型極化器是一個合成二向色偏光片，包括聚乙烯碘酒合成物。這樣的化學合成物稱為發色團。H型極化器的基本材料是可溶於水的高分子量物質，產生的薄膜有較低的抗溼和抗熱性並且當暴露在周圍大氣條件下時會捲曲、剝脫或彎曲。
與H型極化器和其它合成二向色平面極化器相反的是K型極化器。K型極化器是一個合成二向色平面極化器，它基於分子鍵定向的聚乙烯醇薄片或薄膜，具有光吸收發色團的平衡的濃度。K型極化器從其基質的光吸收性質中得到其二色性，而非從染料添加劑、著色劑或懸浮的晶體材料的光吸收性質中得到。因此，K型極化器可以既具有好的極化效率又具有好的抗熱和抗溼性。
3M Corp.，Norwood，Massachusetts製造出一個改善的K型極化器，稱作KE極化器。KE極化器在像高溫和高溼度這樣的惡劣的環境條件下具有改善的極化穩定性。H型極化器中光吸收性質是由PVA和三碘化物離子之間形成的發色團引起的，而與H型極化器相反，KE極化器的形成是使PVA和用一種酸來催化的加熱脫水反應產生化學反應。所得到的稱為聚亞乙烯基的發色團和所得到的聚合物可以視為乙烯基醇和亞乙烯基的一個塊狀共聚物。
對於H型極化器來說，穩定性通過把極化器夾在如兩層三乙酸纖維素(CTA)這樣的兩個塑料基片之間來實現，每個基片在極化器的一側。然而，即便在這些結構中，熱量、溼度和/或真空應用會反面影響極化器的性能。相反地，像KE極化器這樣的K型極化器無需被夾在CTA的薄片之間。KE極化器的聚亞乙烯基發色團是一個非常穩定的化學實體，因為發色團是聚合物分子內在固有的。這個發色團既是熱穩定的，也能抵禦來自多種溶劑和化學物質的腐蝕。
像KE極化器這樣的K型極化器與如碘和染料極化器等其它類型的極化器相比有若干優勢。K型極化器具有更耐久的發色團，更薄，並且以多種發送水平設計。最為顯著的是，像KE極化器這樣的K型極化器可以應用於在擴展的時間周期中要求高性能的惡劣環境條件下，包括高溫和高溼，譬如85℃和85％的相對溼度。在這種極端的環境條件下，碘和染料極化器的穩定性大大降低，因此限制了它們在如發射平板顯示器這樣的應用中的有效性。由於K型極化器固有的化學穩定性，許多粘合劑可直接用於K型極化器，其中包括壓力敏感的粘合劑。此外，一個單側塑料支座可以為K型極化器提供足夠的物理支撐，因為該支座可以位於顯示模塊外部，因此它無需是光學上各向同性的並且像聚乙烯對酞酸鹽(PET)這樣的低耗基片是可接受的替代物。此外，考慮到設計和製造平板顯示單元中的額外的適應性，構造單側薄片的能力使光結構更薄。K型極化器的這些優勢可以用在像平板顯示器這樣的光學應用中。
圓極化器可以由一個平面極化器和一個四分之一波長的延遲器構成。四分之一波長的延遲器使沿著延遲器的一個平面傳播的光波的相位移動四分之一個波長，但並不移動沿著延遲器的一個橫向平面傳播的光波的相位。相位差四分之一波長並在垂直平面上振動的光波的組合結果是圓極化的光，電磁輻射矢量隨著組合光在空間中的行進而旋轉。
圓極化光可用兩種各別的極化狀態來描述左旋(L)和右旋(R)的圓極化光。圓極化器吸收這些極化狀態之一的光並且發送另一種極化狀態的光。使用圓極化器來降低顯示中的閃光是眾所周知的。具體地說，發射顯示器發出的光可以選擇性地在圓極化器中發送，而引起閃光的顯示器反射的背景環境光被降低或消除。
圖1示出典型的薄膜圓極化器10。像碘極化器這樣的二向色平面極化器12通常有3密耳的三乙酸纖維素(CTA)塗層14、16，它們在把極化器迭在四分之一波長延遲器18上之前施加在極化器的兩個面。該構造中的三乙酸纖維素塗層防止二向色平面極化器接觸到會損壞該極化器的熱量和潮溼。
(3)發明內容一般地，在一個方面，本發明的特點在於一個高耐久性的圓極化器，它包含無保護的K型極化器和四分之一波長延遲器。
本發明的實現也包含一個或多個下列特性。該K型極化器可以包含一個KE極化薄片。該K型極化器和四分之一波長延遲器可以是薄膜。
K型極化器具有第一表面，四分之一波長延遲器具有一個下表面，圓極化器可包含置於K型極化器的第一表面之上的第一附著層，以使K型極化器固定在四分之一波長延遲器的下表面上。K型極化器可具有第二表面，圓極化器可包含一個置於K型極化器第二表面之上的支撐層。該支撐層可包含聚乙烯對酞酸鹽。四分之一波長延遲器可具有一個頂面，圓極化器可包含一個置於四分之一波長延遲器表面上的第二附著層以使圓極化器附著在顯示表面上。第二附著層之上需放置一個可移除的襯墊。
一般地，在另一個方面，本發明的特點在於一個高耐久性的圓極化器，它包含一個其中缺少保護塗層的K型極化器和一個四分之一波長延遲器。
一般地，在另一個方面，本發明的特定在於一個光學系統，它包括一個發射顯示器模塊和一個圓極化器，所述圓極化器包括一個未保護的K型極化器和一個四分之一波長延遲器。
本發明的實現也可以包括一個或多個下面的特性。發射顯示器可以是有機光發射二極體或等離子顯示器件。圓極化器可以用顯示模塊發射的光信號來吸收環境光以降低環境光的幹擾。
本發明的一個優點在於可以構造一個在如高溫和高溼這樣的惡劣環境條件下也能保持穩定的高耐久性的圓極化器。本發明還有一個優點在於用該高耐久性的圓極化器可以構成發射顯示器。
附圖和下文的描述給出本發明的一個或多個實施例的細節。從描述、附圖和權利要求中來看，本發明的其它特性、目的和優點是顯而易見的。
(4)
圖1是包括二向色性平面極化器的先前的薄膜圓極化器的截面圖。
圖2是根據本發明的高耐久性圓極化器的截面圖。
圖3是不具有圓極化器的OLED發射顯示模塊的截面圖。
圖4是具有按照本發明的有圓極化器的OLED發射顯示模塊的截面圖。
圖5是具有按照本發明的有圓極化器的等離子顯示器件發射顯示模塊的截面圖。
各圖中的相同符號表示相同的單元。
(5)具體實施方式
圖2示出用於本發明的高耐久性圓極化器20。圓極化器20包含K型極化器22和四分之一波長延遲器24。K型極化器最好是由3M Corp.，Norwood，Massachusetts製造的KE極化器薄片型。四分之一波長延遲器最好是一個薄膜、寬帶四分之一波長延遲器，它有效於整個或一大部分可見的電磁光譜上，譬如Teijin製造的寬帶四分之一波長延遲器。
該K型極化器在極化器的一個表面(即頂面)上可包含一個覆蓋的附著層26，以使極化器固定在四分之一波長延遲器上。K型極化器也可以在它另一個表面(即底面)上包含一個PET支撐層28，該PET層的厚度最好是1密耳。PET支撐層28上也可以放置一個具有抗反射的薄膜或塗層29。也可以構造一個不具有支撐襯底層的K型極化器。
如上所述，K型極化器22可由覆蓋附著層26固定在四分之一波長延遲器的一個表面上，如底面。四分之一波長延遲器的另一個表面，即頂面，也可以用第二附著層30來覆蓋，以使該合成的圓極化器20附著在像玻璃這樣的顯示表面上。第二附著層在把圓極化器附著在顯示表面之前，先由一個可移除的襯墊覆蓋。
高耐久性的圓極化器20可用在一個發射顯示模塊中，譬如有機光發射二極體(OLED)。如圖3和4所示，典型的OLED顯示器40包含金屬陰極材料層42、有機層44、透明的陽極傳導材料層46和顯示表面48。陰極材料層42可以由鋁構成。陽極材料層46可以由銦錫氧化物構成。顯示表面48可以由玻璃構成。置於陰極材料層42和陽極材料層46之間的有機層44包含空穴注入層、空穴傳輸層、發射層和電子傳輸層。當一個幾伏的電壓施加在陽極和陰極層上時，空穴傳輸層和電子傳輸層中注入的正電荷和負電荷在發射層中重新結合以產生光，即電致發光。OLED的構成在平板顯示器領域中是眾所周知的。
在OLED顯示器40中，含鋁的陰極材料層42是高度反射的，OLED顯示器中環境光的反射會干擾將被觀看的OLED顯示器發射的光信號52。圖3示出環境光54怎樣從高度反射的陰極材料層42反射而幹擾發射信號52的光。在環境亮度高的情況下，OLED顯示器中環境光的反射光足夠高而和發射信號的亮度競爭，從而使發射信號形成的圖像的觀察對比度變壞。
高耐久性圓極化器20和像OLED顯示器40這樣的發射顯示器的組合大大降低了不期望的發射環境光的強度，因此提高了來自OLED顯示器的發射信號形成的圖像的對比度。如圖4所示，未極化的環境光54可以表示為左旋(L)56和右旋(R)58圓極化分光的組合。當未極化的環境光54進入OLED顯示器40時，環境光的一個圓極化分量，如，左旋圓極化光56，被圓極化器20吸收，而另一個分量右旋圓極化光58被發送到OLED顯示器中。該發送的右旋圓極化光從OLED顯示器中的反射陰極材料層鏡面反射。然而，圓極化光的旋性在鏡面反射上被反轉，該發送的右旋圓極化光58變成左旋圓極化光。該反射的左旋圓極化光反射到圓極化器20上，在其中以與環境光的左旋圓極化分量56相同的方式被吸收。從而，在0LED顯示器40內的傳輸和反射過程中，圓極化器20既吸收環境光的左旋圓極化分量又吸收環境光的右旋圓極化分量，所以它們不會干擾發射光信號52。
此外，在全彩色光發射二極體的情況下，可以在四分之一波長延遲器上放置一個彩色濾波器元件，這可以通過如印刷、微光刻技術和雷射澱積這樣的方法來實現。該彩色濾波器可以放置在圓極化之上或之內的一個或多個位置，於是它可以是單色或多色的。
等離子體顯示屏是發射顯示器模塊的另一種類型，它可以與高耐久性的圓極化器組合來提高視圖效果。圖5示出發射顯示器模塊60，它包含等離子體顯示器件62、顯示表面64、高耐久性的圓極化器66。在典型的氣體等離子體顯示屏中，顯示器的每個單獨像素或像元包括能產生不同色彩光的三個小燈泡。這些燈泡產光是使一個高電壓的電流通過一種氣體來把該氣體轉化成發光物質的等離子狀態。用於等離子體顯示屏的圓極化器必需能持久地承受等離子體顯示屏的操作溫度，它高於正常的室溫。包含像KE極化器這樣的K型平面極化器的圓極化器理想地用於這樣的等離子顯示屏中。
本發明的高耐久性的圓極化器的另一個應用是在光學薄膜的對卷(roll-to-roll)結構中，例如，用在顯示器中。這個對卷組件工藝要求在二極體K型平面極化器的傳輸平面和四分之一波長延遲器使光波相位漂移四分之一波長的平面之間保持適當的角度，以確保該組合如圓極化器一樣有效地起作用。如果不在該平面極化器和四分之一波長延遲器之間保持適當的角度，這樣的圓極化器就不能用一個對卷工藝來裝配，於是單獨的平面極化器和四分之一波長延遲器只能手動地調整。
至此已描述本發明的若干實施例。儘管如此，在不超出本發明的精神和範圍內的各種修改是可以理解的。例如，本發明的高耐久性的圓極化器可用於任何類型的發射顯示器模塊，包括除這裡揭示之外的OLED的其它組態。由此，其它實施例在所附權利要求的範圍之內。
權利要求
1.一種高耐久性的圓極化器，包括無保護的K型極化器；以及四分之一波長延遲器。
2.按照權利要求1的高耐久性圓極化器，其特徵在於，K型極化器由KE極化器薄片組成。
3.按照權利要求1的高耐久性圓極化器，其特徵在於，K型極化器和四分之一延遲器是薄膜。
4.按照權利要求1的高耐久性圓極化器，其特徵在於，K型極化器具有第一表面而四分之一波長延遲器具有下表面；並且還包括置於K型極化器的第一表面上的第一附著層，用於使K型極化器固定在四分之一波長延遲器的下表面上。
5.按照權利要求1的高耐久性圓極化器，其特徵在於，K型極化器具有第二表面；並且還包括置於K型極化器的第二表面上的一個支撐層。
6.按照權利要求5的高耐久性圓極化器，其特徵在於，該支撐層由聚乙烯對酞酸鹽構成。
7.按照權利要求1的高耐久性圓極化器，其特徵在於，該四分之一波長延遲器具有一個頂面；並且還包括置於四分之一波長延遲器的頂面上的第二附著層，使圓極化器附著在顯示平面上。
8.按照權利要求7的高耐久性圓極化器，其特徵在於還包括置於第二附著層上的一個可移除釋放襯墊。
9.一種高耐久性的圓極化器，其特徵在於包括其中缺少保護塗層的K型極化器；以及四分之一波長延遲器。
10.按照權利要求9的高耐久性圓極化器，其特徵在於，該K型極化器是一個KE極化器薄片。
11.按照權利要求9的高耐久性圓極化器，其特徵在於，該K型極化器和四分之一波長延遲器是薄膜。
12.一種光學系統，其特徵在於包括發射顯示器模塊；以及由無保護的K型極化器和四分之一波長延遲器組成的圓極化器。
13.按照權利要求12的光學系統，其特徵在於，該發射顯示器模塊是一個有機光發射二極體。
14.按照權利要求12的光學系統，其特徵在於，該發射顯示器模塊是一個等離子體顯示器件。
15.按照權利要求12的光學系統，其特徵在於，圓極化器吸收環境光來以降低環境光與顯示器模塊發射的光信號的幹擾。
全文摘要
高耐久性的圓極化器包括無保護的K型極化器，譬如一個KE偏振片，和四分之一波長的延遲器。使用圓極化器的光學系統還包括一個發射顯示模塊，譬如有機光發射二極體或等離子顯示器件。
文檔編號G09F9/00GK1444735SQ01813483
公開日2003年9月24日 申請日期2001年7月5日 優先權日2000年7月28日
發明者G·特拉帕尼, R·帕夫拉克, G·R·卡爾森, J·N·喬登 申請人:3M創新有限公司