调光投影屏板的制作方法
【专利说明】
[0001] 参照相关的申请
[0002] 本申请要求享受下述临时专利申请的利益：2013年4月5日申请的美国临时专利 申请61/808,960 ;2013年5月17日申请的美国临时专利申请61/824,420 ;2013年6月4 日申请的美国临时专利申请61/831，028。这些临时专利申请可作为一个整体被参考。
技术领域
[0003] 本申请涉及层式板块系统和使用方法，具体而言，是用液晶微粒（liquidcrystal microdroplet或LCMD)装置制作的投影屏板即投影屏的系统和方法。
【背景技术】
[0004] 光电领域的不断进展带来了液晶微粒（liquidcrystalmicrodroplet或LCMD) 显示器的发展。在这种显示器中，液晶（liquidcrystal或LC)材料被包含在分散于高分子 固相之中的微粒里。双折射来自于一种材料，它在不同方向具有的不同的折光系数。液晶分 子的非寻常折光系数OO被定义为沿分子长轴方向所测的折光系数，寻常折光系数（r〇是 在垂直于长轴的平面中所测的折光系数。液晶的介电各向异性为定义为Ae=eu-e±， 这里e ^和e±分别代表平行和垂直的介电常数。具有正的介电异性（Ae>〇)的液晶称 为正型或正性液晶，具有负的介电异性（Ae〈〇)的液晶称为负型或负性液晶。正性液晶顺 电场方向取向，而负性液晶则垂直于电场方向取向。液晶的这些光电性能已被广泛用于各 种应用。
[0005] -种获得分散液晶微粒于高分子介质中的方法是封装法即乳化液晶法，即将悬浮 液晶置于固化后的高分子薄层中。例如在美国专利4, 435, 047 ;4, 605, 284 ;和4, 707, 080 中就描述了这种方法。其步骤包括将正性液晶与不相容的封装材料的水溶液混合，于是形 成含有分散液晶微粒的乳液，再将乳液涂布到镀有氧化铟锡（indiumtinoxide，IT0)导电 层的薄膜基材上，从而制成封装型的液晶微粒（liquidcrystalmicrodroplet，LCMD)显示 器。
[0006] 液晶微粒LCMD显示器也可以采用相分离技术制得，即由低分子量的液晶的预聚 物或高分子溶液制成。美国专利4, 685, 771和4, 688, 900描述了这种方法；将正性液晶溶 于未固化的树脂中，然后复合于两层镀有透明电极的导电膜之间。当树脂被固化时，液晶微 粒就析出来，并分散于固化了的树脂层中，形成LCMD显示器。当交流AC电压被加到两个透 明电极上时，同时当高分子基材的折光系数（np)与液晶的寻常折光系数（r〇相匹配时，微 粒中的正性液晶顺电场取向，于是显示器就呈现透明态；当不加交流AC电压时，该显示器 就呈现散射态，因为液晶分子方向（分子长轴的矢量方向）是随机混乱的，导致高分子基材 的折光系数（np)与液晶的光系数不相匹配。具有正的介电异性（Ae>〇)，和较大折光系 数之差An的向列型液晶可以溶解二向色性的染料，可制成吸收型的有色LCMD显示器。
[0007] LCMD显示器可以分为正型显示器和反型显示器。正型显示器在无电场状态下是不 透明的（散射或吸收），而在电场状态下呈现透明。反型显示器在无电场状态下是透明的， 而在电场状态下是不透明的（散射或吸收）。
[0008] 由于当电场被加到LCMD显示器上时，微粒中的液晶并不是完全垂直于基材。如果 高分子的折光系数与液晶的寻常折光率匹配，微粒中心部分呈透明。而在接近微粒两极的 部分，液晶倾向于平行于微粒内表面而被强烈地倾斜。这部分倾斜液晶不能与高分子折光 系数相匹配，从而散射光线产生污浊。
[0009] 在投影领域里有必要改进LCMD技术，以便提供更好的清晰度，散射，漫射效果和 广视角效果。这些功能可由改进的散射机理和非线性光学基材来实现。
【发明内容】
[0010] 本发明由下面的描述和要求来体现。
[0011] 在一个具体例子中，一个屏板机构包含第一层，该第一层包含液晶微粒（LCMD)显 示器，并能对所施加的电压有所反应，能在透明和不透明之间转换。该屏板装置进一步包含 与第一层相关联但分开的第二层。该第二层包含透明板层。
[0012] 另一个例子中，一个膜机构包含第一层。该第一层包含液晶微粒（LCMD)显示器， 并能对施加的电压有所反应，能在透明和不透明之间转换。该膜形装置进一步地包含与第 一层相关连但分开的第二层。该第二层包含反光涂层。
[0013] 本发明申请将详细阐述其它方面的特征和优点。
【附图说明】
[0014] 最好理解本申请是结合看图阅读下面的详细描述。值得强调的是对应于工业标 准，各种特征并没有按比例绘制，而仅仅是为了图示目的。实际上，为了清晰阐述，各种特征 的尺寸是可以被任意放大和缩小的
[0015] 相应于本发明公开的一个例子，图1是LCMD膜结构的横断面视图。
[0016] 相应于本发明公开的一个例子，图2是LCMD夹胶玻璃屏板结构的横断面视图。
[0017] 相应于本发明公开的一个或多个例子，图3是屏板装置结构的横断面视图。
[0018] 图4是一束照射到图2的LCMD夹胶玻璃屏板上一点的光，所产生的图像。
[0019] 图5是发生在图2的LCMD夹胶玻璃中的散射和全反射光路示意图
[0020] 相应于本发明公开的一个例子，图6是带有隔离物的调光投影屏的横断面视图。
[0021] 相应于本发明公开的一个或多个例子，图7是只有一层玻璃的调光投影屏的横断 面视图。
[0022] 相应于本发明公开的一个或多个例子，图8是带有滤色层的LCMD膜的横断面视 图。
[0023] 相应于本发明公开的一个或多个例子，图9a是带有加强反射的LCMD膜的横断面 视图。
[0024] 图9b图示了带有金属底漆透明膜的区域性散射。
[0025] 图10图9a中带有加强反射的LCMD屏板的横断面光能示意图.
[0026] 相应于本发明公开的一个或多个例子，图Ila是用调光投影屏制作的调光投影广 告牌的侧视图。
[0027] 图Ilb是调光投影广告牌图Ila的立体图。
[0028] 相应于本发明公开的一个或多个例子，图12a是带有电动膜卷缩机制的调光投影 广告牌的侧视图。
[0029] 图12b是调光投影广告牌图12a的立体图。
[0030] 相应于本发明公开的一个或多个例子，图13a是带有卷动机制的调光投影广告显 示器的侧视图。
[0031] 图13b是调光投影广告显示器13a的立体图。
[0032] 相应于本发明公开的一个或多个例子，图14a是带有三菱柱调光投影广告牌的立 体图。
[0033] 图14b是调光投影广告牌14a中三菱柱的横截面图。
[0034] 相应于本发明公开的一个或多个例子，图15图示了带有屋顶安装机制的调光投 影显示器。
[0035] 相应于本发明公开的一个或多个例子，图16展示了带有墙安装机制的调光投影 显示器。
[0036] 相应于本发明公开的一个或多个例子，图17展示了带有桌子，展台或柜子的调光 投影显示系统。
[0037] 相应于本发明公开的一个例子，图18是改进了的LCD屏的横截面图。
[0038] 相应于本发明公开的一个例子，图19是改进了的OLED屏的横截面图。
【具体实施方式】
[0039] 下述申请为实施不同特征提供了许多不同的范例。为简化本申请，一些特殊组成 和安排的例子描述如下。当然，所举例子不意味着任何限制。例如，第一特征的形成可以建 立在后续描述的第二特征之上，也可以包含一些例子，这些例子由第一特征和第二特征直 接接触而形成，也可以包含一些例子，这些例子间接地产生于第一特征和第二特征之间的 其它特征，而第一特征和第二特征并无直接接触。另外，本申请在各种例子里可能重复引用 号码和标记。这样的重复只是为了简洁，并不暗示各例之间有某些自动的关联和联系。
[0040] 此处使用的术语"LCMD装置"或"LCMD膜"或"LCMD显示器"分别指由各类高分子 薄膜制成的装置，膜或显示器。例如，LCMD装置可以由使用向列曲线取向相（NCAP)膜制成， 例如于1981年9月16日申请的美国专4, 435, 047"封装的液晶和方法"中描述的材料和装 置，此处整体引用。一个LCMD装置也可以由高分子分散的液晶（polymerdispersedliquid crystal，PDLC)膜制成，该技术利用在均相介质中的相分离现象制成膜。例如于1985年9月 17日申请的美国专利4, 688, 900"分散于塑料介质中的液晶调光材料"，此处整体引用。一个 LCMD装置也可以由非均勾高分子分散的液晶显不器（non-homogenouspolymerdispersed liquidcrystaldisplay，NPD-LCD)膜制成，该技术采用分散于非均勾的透明的共聚物介 质中的液晶微粒制成膜。例如在1992年8月31日申请的美国专利5, 270, 843 "直接形成 的高分子分散的液晶光阀显示器"中所描述的技术，此处整体引用。其它形式的液晶微粒膜 也是适用的。NPD-IXD装置可以分成正型和反型。正型NPD-IXD装置在无电场作用下处于 不透明状态，而在电场作用下变成透明态。而反型NPD-LCD装置在无电场作用下处于透明 状态，而在电场作用下变成不透明态。
[0041] 调光投影屏
[0042] 此处使用的术语"调光投影屏"，"层状可调屏"或"层状投影屏"是指至少由一层 透明材料，如玻璃或高分子材料，和一层LCMD膜组成的装置，屏或板。此处使用的术语"玻 璃"是指相对坚硬的板材，可以包括传统的硅基玻璃，以及有机玻璃如聚丙烯酸酯，聚碳酸 酯。玻璃也可以有颜色和着色，可以包括加强玻璃，钢化玻璃，夹胶玻璃或其它种类的具有 高强度，更安全或特殊性能的透明材料。
[0043] 参见图1，图1展示了一个LCMD膜结构100的横截面。LCMD膜100的结构包含液 晶-高分子（介质）11〇层，透明导电层120(如氧化铟锡，ITO镀膜）和透明塑料膜130。 其中有三个界面，液晶-高分子介质110和ITO120之间的界面140,ITO120和膜130之 间的界面150,属于固体-固体界面，而膜的表面160属于空气-固体界面。注意在另一些 例子里，膜的表面也可以是液体-固体界面（例如，如果该结构被浸入液体中）或另一种气 体-固体界面。光线穿过液体-固体界面的行为与穿过固体-固体界面的行为相像，因为 液体和固体介质的折光系数都比较接近。然而，气体的折光系数要比液体和固体的折光系 数小很多。
[0044] 图2是LCMD夹胶玻璃或屏板200的横断面视图。LCMD膜100被复合在两层 玻璃230和热恪胶220之间。例如，热恪胶可以是聚乙稀缩丁醛（polyvinylbutyral， PVB),乙稀醋酸乙稀酯（ethylenevinylacetate，EVA)或热塑聚亚胺酯（thermoplastic polyurethane，TPU)。LCMD膜100与热熔胶220之间的界面240和热熔胶220与玻璃230 之间的界面属于固体-固体界面，玻璃表面260