專利名稱：各向異性的熒光晶體薄膜和背光系統(tǒng)以及與其結(jié)合在一起的液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字顯示設(shè)備及用于數(shù)字顯示設(shè)備的背光系統(tǒng)領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及用于液晶顯示器的背光系統(tǒng)，該背光系統(tǒng)包括光源以及具有改進(jìn)的光學(xué)性能的各向異性的熒光晶體薄膜。
背景技術(shù)：
具有背光系統(tǒng)的液晶顯示器(LCD)在各類數(shù)據(jù)顯示設(shè)備中無論是在產(chǎn)量還是工作性能方面都占有重要的地位。這些液晶顯示器廣泛應(yīng)用于便攜式(手提)電腦、計(jì)算器、移動電話、手表、家用電視以及很多其他的器械、設(shè)備中。它的廣泛應(yīng)用促使開發(fā)者努力地實(shí)施新的有前景的系統(tǒng)和技術(shù)。這種研發(fā)的目的在于，尤其是提高背光系統(tǒng)的功率和效率、降低它們的尺寸、并優(yōu)化背光照亮的液晶顯示器的輻射的光譜和偏振性能。
解決這些問題有兩種基本方法。第一種方法是提高照明液晶顯示器的可見光的強(qiáng)度。而第二種方法在于使用產(chǎn)生部分偏振輻射的背光系統(tǒng)。第一種方法或者是利用增加輻射源的功率(因此增加了液晶顯示設(shè)備的重量尺寸和能耗)，或者是將(輻射)源的紫外(UV)輻射部分轉(zhuǎn)化成可見光。而后一種方法是指使用以布魯特斯(Brewester)角度反射的偏振棱鏡、反射鏡，或者其他不同類型的偏振片。
已熟知的液晶顯示器(LCD)的設(shè)計(jì)是通過使用熒光材料和基于這種材料制備的元件來實(shí)現(xiàn)對于圖像的對比度和亮度的提高。例如，美國專利4,211,473提供了一種具有增強(qiáng)的對比度、在設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)組件中結(jié)合有多向色性熒光材料的LCD。這些材料通常以均衡的比例來使用，并具有互補(bǔ)的光學(xué)吸收和發(fā)射光譜。將入射到顯示器上的輻射通量轉(zhuǎn)換，使得從顯示器的亮狀態(tài)區(qū)域到達(dá)人眼睛的光與來自暗狀態(tài)區(qū)域的光相對照是中性灰色的，它已大大減弱或者變色了。
另一種披露在EP 1,004,921中的設(shè)計(jì)包括置于前基板和后基板(每個(gè)基板上帶有一個(gè)電極和一個(gè)偏振片)之間的液晶層，以及含有染料的層。該染料層或者是單組分的，在紫外輻射的作用下在400-700nm范圍內(nèi)發(fā)光，或者是發(fā)光染料和吸光染料的混合物。該發(fā)明的目的是為了通過更有效地利用輻射源的發(fā)射光譜，特別是在紫外范圍內(nèi)的發(fā)射光譜，來達(dá)到更大的亮度、提高圖像的色飽和度、并將LCD的視角擴(kuò)大到180度。
熒光材料通常在LCD中用于顏色校正(色彩修正)，并獲得明亮的及顏色飽和的圖像。特別地，在美國專利4,364,640中披露了一種用于捕獲、引導(dǎo)和集中通過出口窗提取的光的裝置，該出口窗包括至少一個(gè)由含有熒光組分的合成材料制成的柔性(撓性)薄片，該熒光組分能夠?qū)h(huán)境光轉(zhuǎn)變成熒光。這種裝置可以包括傳輸自出口窗輸出的光線的第二和第三柔性薄片。在一個(gè)具體實(shí)施例中，一對薄片被設(shè)置在液晶顯示器的后面。每個(gè)薄片包含熒光材料，并且它們的偏振面相互垂直。位于兩個(gè)薄片之間的光學(xué)活性層使得偏振方向旋轉(zhuǎn)。光的提取是通過在與液晶元件相反的一面上的薄片，以致觀看者所看到的是被液晶元件調(diào)制后的光。
日本專利60061,725描述了具有增加的亮度的彩色LCD。該裝置使用了熒光材料，在該顯示器中，發(fā)射的激活是采用短波長可見光，而不是使用濾色片。
另一種類型的裝置是采用偏振光來照亮LCD。在這種裝置中，光偏振片是設(shè)置在背光系統(tǒng)元件的表面上，或者設(shè)置在背光系統(tǒng)和液晶元件之間。例如，具有偏振功能的表面光源裝置包括由銀薄片封裝的熒光燈，來自該熒光燈的平行照射光通量通過光的出口表面和偏振轉(zhuǎn)換器被提取。偏振轉(zhuǎn)換器通過棱鏡中伴隨反射的偏振轉(zhuǎn)換作用增強(qiáng)了表面光源裝置的偏振功能。強(qiáng)亮度的偏振照射光通量通過光出口表面被提取。當(dāng)這種背光系統(tǒng)被應(yīng)用在LCD時(shí)，一個(gè)出光方向調(diào)節(jié)器被設(shè)置在LCD面板的外面。
另一種用偏振光照射LCD的方法是由一種背光單元提供的，該背光單元包括燈和一組設(shè)置于光導(dǎo)板與反射膜之間的棱鏡，其投射和聚集來自光導(dǎo)反射體(反射鏡)一面的光。這些棱鏡具有這樣的棱鏡角度，以致在光入射到棱鏡表面上的方向與棱鏡表面法線之間的角度等于布魯斯特角。這些棱鏡是如此設(shè)置的，以致棱鏡與在液晶面板的底表面上的偏振片的偏振軸方向相平行。
能夠以最小損失方式將所有的非偏振入射光通量轉(zhuǎn)變成偏振光的最有效的背光系統(tǒng)是由稱之為具有反射式偏振片的光學(xué)再循環(huán)設(shè)計(jì)(方案)來提供的。
反射式偏振片通常包括多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)由交替的各向異性層和各向同性層組成，并且各向同性層的折射率與其中一個(gè)各向異性層的折射率相等。這種多層結(jié)構(gòu)能夠傳輸一種偏振態(tài)的光而反射垂直偏振的光。在其中一種這樣的結(jié)構(gòu)中，被反射的偏振光通過一個(gè)四分之一波片，改變偏振方向，接著從鏡面反射，然后再次通過四分之一波片，并且再次進(jìn)入反射式偏振片，這一次是以第一偏振態(tài)。
另一種不同的光學(xué)再循環(huán)設(shè)計(jì)(方案)保證了從反射式偏振片反射出來的光成分的解偏振作用。例如，通過使用漫反射體來實(shí)現(xiàn)解偏振作用。經(jīng)過反射后，非偏振光進(jìn)入反射式偏振片中。
上述方法和LCD設(shè)計(jì)方案的目的是為了改善背光系統(tǒng)的各個(gè)性能，而不是為了解決獲得明亮的、具有所需的光譜特征和理想尺寸(包括那些打算在薄膜顯示器中使用的光源)的高效偏振輻射源的一般問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供背光系統(tǒng)和各向異性的熒光晶體薄膜，該晶體薄膜具有與光源的光譜特征相匹配的光學(xué)參數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中所披露的背光系統(tǒng)包括至少一個(gè)發(fā)射光的光源，其發(fā)射光譜具有至少一個(gè)在波長范圍250至450nm之間的峰。以及一個(gè)位于由該光源發(fā)出的光的光路上的各向異性的熒光晶體薄膜(AF TCF)。這種各向異性的熒光晶體薄膜由棒狀超分子形成，這種棒狀超分子由至少一種具有π共扼體系的多環(huán)有機(jī)化合物的盤形分子組成，當(dāng)受到所述波長范圍的光照射時(shí)，發(fā)射出經(jīng)偏振的可見光。
另一具體實(shí)施例提供了一種具有所披露的背光系統(tǒng)的液晶顯示器。


通過閱讀本發(fā)明的詳細(xì)描述和權(quán)利要求書并參照附圖，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有直接設(shè)置在光源上面的AF TCF的背光系統(tǒng)的示意性剖面2是具有置于一側(cè)的光源的背光系統(tǒng)的示意性剖面圖；圖3是具有以與光源發(fā)射的光的方向成布魯斯特角設(shè)置的反射元件的背光系統(tǒng)的示意性剖面圖；圖4是具有光學(xué)再循環(huán)配置的高強(qiáng)度背光系統(tǒng)的示意性剖面圖；圖5是包括棱鏡組件作為光準(zhǔn)直儀的背光系統(tǒng)的示意性剖面圖；圖6是具有直接施加(涂敷)在反射體臺階上的AF TCF的背光系統(tǒng)的示意性剖面圖；圖7例示了根據(jù)本發(fā)明的彩色背光系統(tǒng)的工作；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的示意性剖面圖；圖9-12示出了由不同有機(jī)化合物制得的AF TCF的光學(xué)性能數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式
許多有機(jī)染料分子的特性是能夠形成超分子的液晶中間相。由于含有外圍官能團(tuán)，有機(jī)染料中間相的特點(diǎn)是具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、相圖、光學(xué)性質(zhì)以及溶解能力[J.-M.Lehn，Supramolecular Chemistry(New York，1998)]。
通過使用能夠形成溶致液晶(LLC)體系的二向色染料，有可能獲得具有高度的光學(xué)各向異性的晶體薄膜(TCF)。這種晶體薄膜呈現(xiàn)出E型偏振片的性能(這與超分子復(fù)合物的光吸收特性相關(guān))，并且在吸收不顯著的光譜范圍內(nèi)起相位差片(相移膜)的作用。這些各向異性的晶體膜的延遲性能與這些晶體膜的雙折射有關(guān)，即，在將LLC溶液施加(涂敷)到基片的方向上和在垂直方向上所測得的折射率的差有關(guān)。由基于強(qiáng)(耐光或耐曬)染料分子形成的溶致液晶系統(tǒng)形成的膜具有高的熱穩(wěn)定性和耐光性的特點(diǎn)。所述液晶薄膜可以通過熟知的Optiva技術(shù)的方法而獲得[參見PCT申請WO03/007025、美國申請公開第U.S.2003-0154909號和美國申請公開第US 2004-067324號，以及P.Lazarev and M.Paukshto，Proceedingof the 7thInternational Workshop“Displays，Materials andComponents”(Kobe，Japan，November 29-December 1，2000)，pp.1159-1160]。
上述同樣的方法被用來制備根據(jù)本發(fā)明所披露的AF TCF，這些方法的選擇取決于特定液晶元件所需要的光學(xué)參數(shù)，還要考慮到用在特定背光系統(tǒng)中的光源。用于這種膜的基底材料的選擇是由所需的光學(xué)性能所決定的(要存在合適的光致發(fā)光的激發(fā)帶，與用在背光系統(tǒng)中的光源的發(fā)射光譜以及用于LCD工作所必需的發(fā)射譜帶相對應(yīng))。另一個(gè)必要條件是在分子的共軛芳環(huán)中存在改進(jìn)的π共軛體系以及存在位于分子平面內(nèi)和進(jìn)入到鍵合芳香體系內(nèi)的基團(tuán)(例如胺、酚、酮等)。這些分子和/或其分子片段具有平面結(jié)構(gòu)，并且能夠形成穩(wěn)定的溶致液晶相。
當(dāng)溶解于合適溶劑時(shí)，這類有機(jī)化合物形成膠態(tài)體系(溶致液晶溶液)，在該體系中，分子聚集成構(gòu)成系統(tǒng)動力單元的超分子。此液晶相實(shí)質(zhì)上是系統(tǒng)的有序態(tài)的前體，在隨后對超分子進(jìn)行配向及去除溶劑的過程中，由此形成了具有光學(xué)各向異性(二向色)的固體液晶薄膜(有時(shí)也稱之為薄膜晶體)。
用于由具有超分子復(fù)合物的膠態(tài)體系合成光學(xué)各向異性的晶體膜的方法包括以下階段(步驟)-在基片上(或在裝置上或在多層結(jié)構(gòu)的層上)施加(涂敷)上述的膠態(tài)體系；該膠態(tài)體系必需具有觸變性能，該觸變性能是通過將分散相保持在預(yù)定的溫度和某一濃度而提供的；(i)通過任何降低溶液粘度的外部作用(加熱、剪切應(yīng)變等)將施加的膠態(tài)體系轉(zhuǎn)變成高流動性狀態(tài)；這種作用可以在整個(gè)的后續(xù)配向階段中施加，或者只持續(xù)最小的必要時(shí)間，以使系統(tǒng)在配向階段不會返回到粘度增加的狀態(tài)；(ii)對系統(tǒng)的外部配向作用是采用機(jī)械因素或者任何其他手段而產(chǎn)生的；外部作用的程度必須足以使膠態(tài)體系的動力單元獲得必要的取向，并形成作為光學(xué)各向異性晶體薄膜的晶格基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)；(ii)層的配向區(qū)域從粘度降低的狀態(tài)(由外部作用所致)轉(zhuǎn)變成初始粘度或更高粘度的狀態(tài)；進(jìn)行這種轉(zhuǎn)變是為了不導(dǎo)致光電各向異性晶體薄膜結(jié)構(gòu)的破壞和不產(chǎn)生表面缺陷。
(iv)去除溶劑(干燥)的最后階段，在該過程中形成最終的各向異性的晶體薄膜結(jié)構(gòu)。
在產(chǎn)生的光學(xué)各向異性TCF中，分子平面是相互平行的，并且該分子至少在部分層中形成三維晶體結(jié)構(gòu)。
生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)化可以允許形成單層晶體膜。為了確保晶體膜在紫外光照射下或者藍(lán)光照射下能至少產(chǎn)生部分偏振熒光，晶體膜的結(jié)構(gòu)需要保持一定的晶序，至少是沿著一條軸線。由紫外光或者藍(lán)光誘發(fā)的熒光的偏振程度與膜的結(jié)晶度相關(guān)。在這種晶體里，光軸是與分子平面相互垂直的。這種TCF具有高度的各向異性，并且至少在一個(gè)方向上表現(xiàn)出高的折射率。該膜的厚度通常不會超過1微米。
該AF TCF的厚度可以通過所施加的溶液的固體物質(zhì)的含量和通過施加層的厚度來控制。為了得到具有理想的光學(xué)性能的晶體膜，可以使用混合膠態(tài)系統(tǒng)(這種混合物能形成結(jié)合超分子(jointsupramolecule))。
染料溶液的混合導(dǎo)致形成不同內(nèi)含物的混合聚集體。通過對染料混合溶液的X-射線衍射圖的分析使得我們能夠利用對應(yīng)于在3.1至3.7范圍內(nèi)的特征衍射峰來獲知在超分子中的分子堆積晶面間距。一般而言，這個(gè)數(shù)值對于在晶體和聚集體中的芳環(huán)化合物來說是很普遍的。在干燥過程中，峰的強(qiáng)度和銳度都增加了，然而，沒有發(fā)現(xiàn)峰的位置有變化。這個(gè)衍射峰與在聚集體堆疊內(nèi)的分子間距相對應(yīng)，并且已經(jīng)在不同材料的X-射線衍射圖中被觀察到。
在考慮了一種分子(或其片段)的平面結(jié)構(gòu)以及有機(jī)化合物中的分子大小的一致性的情況下，這種混合是有利的。在施加的含水層中，有機(jī)分子在一個(gè)方向上具有長程有序，這與超分子在基片表面上的配向有關(guān)。當(dāng)溶劑被蒸發(fā)時(shí)，對于分子形成三維晶體結(jié)構(gòu)在能量上是有利的。
根據(jù)本發(fā)明披露的背光系統(tǒng)包括紫外光源(或在發(fā)射光譜中帶有UV或藍(lán)光成分的光源)和各向異性熒光晶體薄膜(AF TCF)，該晶體薄膜被置于所述光源和系統(tǒng)輸出之間的背光系統(tǒng)的至少一個(gè)元件的表面上。所述AF TCF的形成如上所述。
用于背光系統(tǒng)的光源可以是低壓或高壓氣體放電燈，包括那些具有帶狀光譜的燈(汞燈、氫燈、氦燈等)；高壓或超低壓電弧放電燈；脈沖等離子放電燈；發(fā)光源；以及用在同類背光系統(tǒng)中的任何其他光源。
上述的光源通常在波長范圍為260nm至450nm之間至少出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)發(fā)射峰。對AF TCF進(jìn)行選擇，以便提供具有與在光源發(fā)射光譜中的上述峰的譜帶相對應(yīng)的發(fā)光激發(fā)譜帶的薄膜材料。
所述AF TCF在可見光譜范圍內(nèi)可以是無色(透明的)或有顏色的(吸收光的)，在后一種情況下，該薄膜依賴于特殊的光學(xué)性能，在執(zhí)行發(fā)射偏振光的主要功能的同時(shí)還執(zhí)行延遲或偏振可見光的功能。
此外，可以選擇膜材料以致AF TCF能夠在足夠窄的光譜區(qū)間內(nèi)發(fā)射偏振光。這樣的膜可用來制造偏振的彩色光的光源，特別是用于彩色LCD的背光系統(tǒng)中的彩色矩陣。采用發(fā)光光源保證了獲得顏色更清晰的圖像，并且在減少背光系統(tǒng)的內(nèi)部元件的吸收損失的前提下，保證了光輸出量的增加。
在一些情況下，可見光的偏振可以通過另外的置于AF TCF之上或在背光系統(tǒng)的頂部的偏振片來提供。在這種情況下，上述的棒狀超分子的軸是沿偏振片的吸收軸排列的。
背光系統(tǒng)還可以包括其它的光學(xué)元件，諸如光準(zhǔn)直儀、鏡面反射體或漫反射體等，這類反射體是以基本為V-形的凹槽的網(wǎng)狀物的形式。這些元件可以執(zhí)行收集和引導(dǎo)由發(fā)射光源發(fā)射的光的作用。
為了確保對于由光源發(fā)出的光的更加有效的偏振作用，反射元件可以以與光的傳播方向成布魯斯特角而定向。在這種情況下，經(jīng)反射的光被再次偏振。這些反射元件通常具有各自不同的臺階、棱鏡等的形狀。在本發(fā)明的框架內(nèi)，這些元件也可以覆蓋以AF TCF。這樣的膜必須要定向，以使發(fā)射光的偏振面與光源光譜中被反射的可見光的偏振面相一致。允許將實(shí)際上所有未經(jīng)偏振的可見光以最小損失轉(zhuǎn)化成偏振光的最有效的設(shè)計(jì)(方案)是采用反射式偏振片的光學(xué)再循環(huán)的設(shè)計(jì)方案。
光學(xué)再循環(huán)設(shè)計(jì)通常包括反射式偏振片、反射體，并且在一些情況下還包括置于反射式偏振片和反射體之間的四分之一波片。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)再循環(huán)設(shè)計(jì)包括一個(gè)另外的AF TCF，該AF TCF被置于光源和反射式偏振片之間，它把由光源發(fā)射的至少一部分紫外輻射轉(zhuǎn)化成部分偏振的可見光。
反射式偏振片能夠透射一種偏振可見光，而反射所有垂直偏振的光。經(jīng)反射的偏振光在通過四分之一波板時(shí)，改變了偏振方向，被鏡面反射，然后再次通過四分之一波片，接著再次進(jìn)入反射式偏振片，這一次是以第一偏振態(tài)進(jìn)入。設(shè)置AF TCF和反射式偏振片用以提供反射式偏振片的透射軸與由AF TCF發(fā)出的發(fā)射光的偏振面相一致(例如此軸與前述棒狀超分子的軸是相互垂直的)。
所有上述的背光系統(tǒng)都可用于LCD的有效背光系統(tǒng)中。
圖1至圖6示出了根據(jù)本發(fā)明披露的一些背光系統(tǒng)的示意性剖面圖。如圖1所示，在該背光系統(tǒng)中，光源1是例如發(fā)光燈或者發(fā)光二極管矩陣的光源組件。AF TCF 2被直接施加于該光源組件上。置于背光系統(tǒng)后面的反射體3保證更有效地利用光源發(fā)射。該反射體可以是任何類型——鏡面型或漫射型。
圖2示出了本發(fā)明披露的另一具體實(shí)施例，該背光系統(tǒng)的光源5設(shè)置于一側(cè)。通常采用這種設(shè)計(jì)方案是為了減少具有背光系統(tǒng)的設(shè)備(例如LCD)的總厚度。將由光源發(fā)射的光提供給光導(dǎo)裝置(纖維)6，并在被漫反射體7反射后到達(dá)AF TCF 2。一個(gè)另外的可見光二向色偏振片4被置于該背光系統(tǒng)的頂部。這個(gè)背光系統(tǒng)在可見光譜范圍內(nèi)發(fā)射偏振光，并且能夠用作具有單個(gè)前偏振片的用于透射LCD的背光系統(tǒng)。
在本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中，背光系統(tǒng)可以包括相位差片(延遲片)或?yàn)V色片，或者設(shè)置于背光系統(tǒng)頂部的某個(gè)其它的附加光學(xué)元件。
圖3舉例說明了使用反射元件的設(shè)計(jì)，該反射元件表面與由光源發(fā)出的光的方向成布魯斯特角。為了滿足上述要求，反射體8可以具有各自不同的臺階的形狀，每個(gè)臺階具有一定的坡度。
在另一具體實(shí)施例中，反射體的每個(gè)不同的臺階由單獨(dú)的元件形成。在這個(gè)實(shí)例中，反射元件的表面覆蓋以基本為V-形的凹槽的網(wǎng)狀物。
當(dāng)使用制備AF TCF的層疊結(jié)晶技術(shù)時(shí)，可以直接在所需角度的反射體臺階上施加薄膜2(圖6)。將薄膜2定向，以使發(fā)射光的偏振面與光源5的光譜中的可見光部分的反射光的偏振面相一致。
圖4表示的是一個(gè)高強(qiáng)度(高亮度)的背光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，該系統(tǒng)可用于，例如投射型LCD中。該系統(tǒng)包括光源5、反射體9、AF TCF 2、會聚透鏡10，反射式偏振片11和四分之一波片12。反射式偏振片是由多對相鄰的材料層疊加而成的多層結(jié)構(gòu)。每一對材料層在反射式偏振片平面內(nèi)的一個(gè)方向上都呈現(xiàn)出相鄰層之間的折射率差異，而在反射式偏振片平面內(nèi)的與該第一方向垂直的另一個(gè)方向上，則基本上沒有表現(xiàn)出相鄰層之間的折射率差異。將四分之一波片12固定在反射式偏振片11上。該AF TCF將由光源發(fā)射的光譜的紫外部分轉(zhuǎn)化成至少部分偏振的可見光。來自光源5的光線或者通過反射式偏振片，然后到達(dá)LCD(未示出)上，或者被回射向光源，這取決于它們的偏振態(tài)。被反射式偏振片反射的光再次被反射體回射向LCD。使用四分之一波片和反射體有助于再循環(huán)通常認(rèn)為是浪費(fèi)的光，同時(shí)又減少了LCD中的熱積聚。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，背光系統(tǒng)包括一另外的光學(xué)元件作為光線準(zhǔn)直儀。圖5示出的背光系統(tǒng)包括光源5，光導(dǎo)裝置(纖維)6，AF TCF 2以及另外的光學(xué)元件——棱鏡組件13，該AF TCF是一個(gè)偏振光的發(fā)光源，并且被如此設(shè)置使得同時(shí)又是由光源發(fā)出的可見光的漫反射體。這種元件通過透射與背光系統(tǒng)平面相垂直的光線并同時(shí)增加所透射的光的偏振程度來實(shí)現(xiàn)光準(zhǔn)直儀的功能。這種背光系統(tǒng)還同時(shí)裝配有一另外的置于系統(tǒng)的輸出處的二向色偏振片4。
如圖7所示，該背光系統(tǒng)還可以作為光譜純偏振光的來源，特別是用于彩色LCD中。這種背光系統(tǒng)包括一個(gè)在波長為360到420nm范圍內(nèi)的具有一個(gè)主發(fā)射峰的光源18以及AF TCF 19，該AF TCF 19是指在不同的光譜區(qū)間發(fā)出偏振光的單個(gè)元件的矩陣。相鄰的矩陣元件形成RGB(紅、藍(lán)、綠)三元組。
上面所述的背光系統(tǒng)能夠應(yīng)用于液晶顯示器。圖8中的LCD包括具有相應(yīng)功能層以及二向色偏振片的前面板14和后面板16、液晶材料層15、以及背光系統(tǒng)。上述背光系統(tǒng)包括光源5、光導(dǎo)裝置(纖維)6、漫反射體13以及AF TCF 2，該AF TCF 2是偏振光的發(fā)光源。正如以上所描述的，這種LCD設(shè)計(jì)保證了增加的亮度，并且在一些情況下改進(jìn)了彩色重現(xiàn)性。
實(shí)施例圖9至圖12示出了由不同材料制備的AF TCF的光學(xué)性能數(shù)據(jù)，曲線Is和曲線Ip表示來自光源(其發(fā)射光譜范圍是250到450nm之間)的光在兩個(gè)不同偏振方向上的熒光強(qiáng)度。
圖9示出了由二苯并咪唑并[2，1-b1′，2′-j]苯并[1mn][3，8]菲洛啉-6，9-二酮的磺化產(chǎn)物制備的AF TCF的熒光性能數(shù)據(jù)。
圖10示出了由7H-苯并咪唑并[2，1-a]苯[de]異喹啉-7-酮的磺化產(chǎn)物制備的AF TCF的熒光性能數(shù)據(jù)。
圖11示出了由陰丹酮(6，15-二氫-5，9，14，18-二蒽并-1，2-1’，2’-噠嗪四酮)的磺化產(chǎn)物制備的AF TCF的熒光性能數(shù)據(jù)。
圖12示出了由二苯并咪唑并[2，1-a1′，2′-b′]蒽[2，1，9-def6，5，10-d′e′f]二異喹啉-6，11-二酮(與反式異構(gòu)體的混合物)的磺化產(chǎn)物制備的AF TCF的熒光性能數(shù)據(jù)。
以上對本發(fā)明的特定具體實(shí)施方式
和實(shí)施例的描述是用于例舉說明和描述的目的，雖然通過一些前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但不應(yīng)看作是對本發(fā)明的限制。它們并不是本發(fā)明的窮舉或?qū)⑵湎拗朴谒兜木_形式，很顯然根據(jù)上述教導(dǎo)，許多改進(jìn)具體實(shí)施方式
、以及變化都是可能的。因此，本發(fā)明的范圍包括如本文中所披露的一般領(lǐng)域，并且由所附權(quán)利要求以及其等同替換所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種背光系統(tǒng)，包括至少一個(gè)發(fā)射光的光源，其發(fā)射光譜具有至少一個(gè)在波長范圍250至450nm之間的峰；以及一個(gè)位于由所述光源發(fā)出的光的光路上的各向異性的熒光晶體薄膜(AF TCF)，其中，所述各向異性的熒光晶體薄膜由棒狀超分子形成，所述棒狀超分子由至少一種具有π共扼體系的多環(huán)有機(jī)化合物的盤形分子組成，所述棒狀超分子具有優(yōu)選的配向方向，并且當(dāng)受到所述波長范圍的光照射時(shí)，發(fā)射出經(jīng)偏振的可見光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光系統(tǒng)，其中所述發(fā)射光譜具有至少一個(gè)在波長范圍260至380nm之間的峰。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的背光系統(tǒng)，其中所述光源選自包括光學(xué)輻射的等離子光源、光學(xué)輻射的發(fā)光源和激光器的組中。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的背光系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光準(zhǔn)直儀，所述光準(zhǔn)直儀被設(shè)置用于校準(zhǔn)來自所述系統(tǒng)的光輸出。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的背光系統(tǒng)，進(jìn)一步包括可見光偏振片，該可見光偏振片被設(shè)置在各向異性的熒光晶體薄膜之后，并在由所述光源發(fā)射出的光的光路中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的背光系統(tǒng)，其中所述優(yōu)選的配向方向平行于所述可見光偏振片的吸收軸。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的背光系統(tǒng)，進(jìn)一步包括反射體，所述反射體是用于反射由所述光源發(fā)射出的光和由各向異性的熒光晶體薄膜發(fā)出的熒光。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的背光系統(tǒng)，其中所述反射體是鏡面的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的背光系統(tǒng)，其中所述反射體是漫射的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8中任一項(xiàng)所述的背光系統(tǒng)，其中所述反射體以布魯斯特角定向。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8中任一項(xiàng)所述的背光系統(tǒng)，其中所述反射體具有覆蓋以基本為V-形的凹槽網(wǎng)狀物的表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求7～11中任一項(xiàng)所述的背光系統(tǒng)，其中所述AFTCF設(shè)置于反射體的頂部。
13.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的背光系統(tǒng)，進(jìn)一步包括設(shè)置用于接收所發(fā)射的經(jīng)偏振的光的反射式偏振片。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的背光系統(tǒng)，進(jìn)一步包括置于反射式偏振片與反射體之間的四分之一波片。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14中任一項(xiàng)所述的背光系統(tǒng)，其中所述反射式偏振片的透射軸垂直于所述配向方向。
16.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的背光系統(tǒng)，其中所述AF TCF沿著所述優(yōu)選方向具有3.4±0.3的晶面間距。
17.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的背光系統(tǒng)，其中至少一種具有盤形分子的所述多環(huán)有機(jī)化合物含有雜環(huán)。
18.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的背光系統(tǒng)，其中所述各向異性的熒光晶體薄膜由溶致液晶形成。
19.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的背光系統(tǒng)，進(jìn)一步包括相位差片。
20.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的背光系統(tǒng)，進(jìn)一步包括濾色片。
21.一種用于背光系統(tǒng)的各向異性熒光晶體薄膜(AF TCT)，包括至少一層由棒狀超分子形成的層，所述棒狀超分子包括至少一種具有π共扼體系的多環(huán)有機(jī)化合物的盤形分子，其中所述棒狀超分子具有優(yōu)選的配向方向，并且當(dāng)在波長范圍250至450nm之間受到照射時(shí)，發(fā)射出偏振可見光。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的各向異性的熒光晶體薄膜，其中至少一種具有盤形分子的所述多環(huán)有機(jī)化合物含有雜環(huán)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22任一項(xiàng)所述的各向異性的熒光晶體薄膜，其中沿著所述方向的晶面間距是3.4±0.3。
24.根據(jù)權(quán)利要求21～23中任一項(xiàng)所述的各向異性的熒光晶體薄膜，其中所述層作為可見光偏振片和/或相位差片。
25.根據(jù)權(quán)利要求21～24中任一項(xiàng)所述的各向異性的熒光晶體薄膜，其中所述膜還包括偏振片。
26.根據(jù)權(quán)利要求21～25中任一項(xiàng)所述的各向異性的熒光晶體薄膜，其中所述膜進(jìn)一步包括相位差片。
27.根據(jù)權(quán)利要求21～26中任一項(xiàng)所述的各向異性的熒光晶體薄膜，其中所述膜進(jìn)一步包括濾色片。
28.根據(jù)權(quán)利要求21～27中任一項(xiàng)所述的各向異性的熒光晶體薄膜，其中至少一種所述多環(huán)有機(jī)化合物是二苯并咪唑并[2，1-b1′，2′-j]苯并[1mn][3，8]]菲洛啉-6，9-二酮的磺化產(chǎn)物。
29.根據(jù)權(quán)利要求21～27中任一項(xiàng)所述的各向異性的熒光晶體薄膜，其中至少一種所述多環(huán)有機(jī)化合物是7H-苯并咪唑并[2，1-a]苯[de]異喹啉-7-酮的磺化產(chǎn)物。
30.根據(jù)權(quán)利要求21～27中任一項(xiàng)所述的各向異性的熒光晶體薄膜，其中至少一種所述多環(huán)有機(jī)化合物是15-二氫-5，9，14，18-二蒽并[1，2-1’，2’]噠嗪四酮的磺化產(chǎn)物。
31.根據(jù)權(quán)利要求21～27中任一項(xiàng)所述的各向異性的熒光晶體薄膜，其中至少一種所述多環(huán)有機(jī)化合物是二苯并咪唑并[2，1-a1′，2′-b′]蒽[2，1，9-def6，5，10-d′e′f′]二異喹啉-6，11-二酮的磺化產(chǎn)物。
32.根據(jù)權(quán)利要求21～27中任一所述的各向異性的熒光晶體薄膜，其中至少一種所述多環(huán)有機(jī)化合物是二苯并咪唑并[2，1-11′，2′-b′]蒽[2，1，9-def6，5，10-d′e′f′]二異喹啉-6，11-二酮與反式異構(gòu)體的混合物的磺化產(chǎn)物。
33.一種液晶顯示器，包括液晶元件，以及背光系統(tǒng)，所述背光系統(tǒng)包括發(fā)射光的光源，其發(fā)射光譜具有至少一個(gè)在波長范圍為250至450nm之間的峰，以及各向異性的熒光晶體薄膜(AF TCF)，其位于由所述光源發(fā)出的光的光路上，其中，所述各向異性的熒光晶體薄膜由棒狀超分子形成，所述棒狀超分子由至少一種具有π共扼體系的多環(huán)有機(jī)化合物的盤形分子組成，所述棒狀超分子具有優(yōu)選的配向方向，并且當(dāng)被所述波長范圍的光照射時(shí)，發(fā)射出經(jīng)偏振的可見光。
34.一種液晶顯示器，包括液晶元件，以及如權(quán)利要求4所述的背光系統(tǒng)。
35.一種液晶顯示器，包括液晶元件，以及如權(quán)利要求7～17中任一項(xiàng)所述的背光系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種背光系統(tǒng)以及與該背光系統(tǒng)結(jié)合在一起的液晶顯示器，這種背光系統(tǒng)包括具有與光源的光譜特征相匹配的光學(xué)參數(shù)的各向異性的熒光晶體薄膜。這種背光系統(tǒng)包括至少一個(gè)具有發(fā)射光譜的光源以及各向異性的熒光晶體薄膜(AF TCF)，該發(fā)射光譜在波長范圍250至450nm之間至少有一個(gè)峰，而該晶體薄膜被置于該背光系統(tǒng)的至少一個(gè)元件上，以使其位于由該光源發(fā)射出的光的光路上。該各向異性的熒光晶體薄膜是由棒狀超分子形成的，該棒狀超分子由至少一種具有π共扼體系的多環(huán)有機(jī)化合物的盤形分子組成，當(dāng)受到所述波長范圍的光照射時(shí)發(fā)射出經(jīng)偏振的可見光。
文檔編號F21K2/00GK1823242SQ200480020453
公開日2006年8月23日 申請日期2004年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月25日
發(fā)明者帕維爾·拉扎列夫, 邁克爾·V·波克施托 申請人:日東電工株式會社