包括借助光导照亮的信息显示装置的信息显示组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种由多孔层进行光学隔离的光导。更具体地，本申请涉及将多 孔层集成到光导装置中，用以结合光学膜而不改变光导装置中的光传播的光学性质。
【背景技术】
[0002] 近数十年来，有机和无机的多孔层在各种不同领域中得到应用，这些领域诸如是 生物化学、电子、光学或者甚至光子学的装置。多孔层的主要优点在于，其具有总体上较低 且可调的折射率。该特性特别是在光学领域中是非常有利的。实际上，光学装置中采用的大 部分材料是非传导性材料，其具有通常高于1. 3的高折射率。折射率值决定着所有的光学 现象，例如在具有不同性质的两种材料之间的界面处的反射，或者光通量向光导中的传输。
[0003] 简而言之，多孔层是从一定体积的折射率为N的非传导性材料得到的，其中形成 有纳米级尺寸的腔孔以获得蜂窝结构。这些腔孔被填充以折射率n=1的空气。如果腔孔 的尺寸小于穿过多孔材料的光的波长，则多孔材料将会像具有平均折射率N1的介质一样 对光做出反应，其中平均折射率N1介于空气的折射率n与非传导性材料的折射率N之间。 因此，在一定体积的规模与光波长相当的多孔材料中，光学折射率将取决于空气和非传导 性材料各自的占比，从而n〈Nl〈N。因此应理解，通过影响纳米级腔孔的占比，换言之，通过影 响单位体积非传导性材料中这些腔孔的密度或尺寸，或者通过影响填充纳米级腔孔的气体 的折射率，可以获得针对多孔材料的连续的折射率值。因此，通过实施该技术，可以通过使 材料结构化来形成自然界中未发现的光学新材料。当前的制造方法例如允许薄的多孔材料 层沉积在基底上。通过调整多个叠置层的折射率，除了其它之外，可以形成非常有效的抗反 射覆层。
[0004] 本实用新型涉及上文简要描述的多孔层在用于照亮显示装置的光导领域中的应 用，该显示装置例如是液晶显示单元。
[0005] 在其最简单的形式中，背光装置由一个或多个光源形成，该光源向透明的光导/ 引导装置投射光，在该透明的光导的表面上构造有光抽取装置，例如棱镜或透镜。该背光装 置的目的是尽可能均匀地从下方照亮信息显示装置。布置在背光装置下方的反射膜和布置 在背光装置上方的散射膜使该组件变得完整。光导中的光通过全反射而传播经过光导的内 壁上。相对于光导表面的法线而言，全反射角或临界角是最大角，超过该最大角，光线离开 光导。对于被空气包围的光导，临界角由下述公式给出：
[0006]
[0007] 其中，n= 1是空气的折射率，N是光导的折射率。
[0008] 为了保证背光装置中光的引导机理，常常需要在反射膜与光导之间、以及在光导 与散射膜之间留出空气层。因此，不能设想用粘结剂将这些膜结合到光导上。实际上，如果 用粘结剂将反射和散射膜结合到光导上，则光将会被迫离开光导，并且根据膜的性质，该光 将会被散射或被吸收，从而将导致光通量损失。与光抽取装置所导致的损失不同，用粘结剂 将膜结合到光导上所导致的损失不能被量化地控制，并且因此将影响照明的均匀性。
[0009] 由于上述原因，大多数背光装置因此并不直接被固定到信息显示装置上，因为空 气层将背光装置与信息显示装置分隔开。另外，在信息显示装置与背光装置之间可布置有 不同的膜。作为示例，按照背光装置和信息显示装置的堆叠顺序，在背光装置的下方可设置 有反射膜，通过空气层与其分隔开来。同样，在背光装置与信息显示装置之间可设置有散射 膜，散射膜被空气包围。由此得到一种由多个部件形成的笨重的组件，其特别难以集成到自 动化的工业生产线中。另外，如果由信息显示装置和背光装置形成的信息显示组件例如被 容纳在壳体中，则对于该壳体所做的任何修改可能都要求改变背光装置注射模具，或者甚 至要求制作新模具，这是昂贵的。在信息显示装置具有弯曲轮廓时更是如此情况。实际上， 如果信息显示装置被容纳在有限容积的壳体中，则在不被要求满足高容差的情况下，可能 难以确保在要被照亮的信息显示装置的整个表面上有足够的空气层。因此，特别是由于经 济原因，可能希望减少这些限制，但是这又涉及到壳体尺寸的增加。 【实用新型内容】
[0010] 因此，本实用新型的目的是通过提供一种由光导照亮的信息显示装置来克服上述 和其它缺陷，该信息显示装置与光导形成一种更紧凑、一体式的组件，从而更容易容纳在例 如壳体中。
[0011] 为此，根据第一变型实施方式，本实用新型涉及一种信息显示组件，包括透过型的 信息显示装置和光导，光入射到所述光导中，该光导相对于观察者而言布置在信息显示装 置下方，并且具有面向信息显示装置的上表面和与上表面相对的下表面，构造在光导的上 表面上的光抽取装置允许抽取一部分入射到光导中的光并将其导向信息显示装置用于其 照亮，第一多孔层沉积在构造有光抽取装置的上表面上。
[0012] 根据本实用新型的第二变型实施方式，信息显示组件包括透过型的信息显示装置 和光导，光入射到所述光导中，该光导相对于观察者而言布置在信息显示装置下方，并且具 有面向信息显示装置的上表面和与上表面相对的下表面，构造在光导的下表面上的光抽取 装置允许抽取一部分入射到光导中的光并将其导向信息显示装置用于其照亮，第一多孔层 沉积在构造有光抽取装置的下表面上。
[0013] 由于这些特征，本实用新型提供了一种一体式的信息显示组件，其相比于分离的 元件而言更容易操作和插入到自动化的工业生产线中。另外，一体式的信息显示组件更容 易容纳在例如壳体中，并且在壳体被修改时不一定需要改变。这种结果是基于下述教导实 现的，即：通常用于将光导与信息显示装置隔离开的空气层被替换成薄的多孔层，该薄的多 孔层用作光学分隔器并且与构造有光抽取装置的光导的上或下表面直接接触。涂覆有多孔 层的光抽取装置的效率由于光导材料折射率与多孔层折射率之间的小的差别而稍有下降。 但是，在设计系统和确定其能量平衡期间可以估计和考虑到这种降低的效率。为了克服该 效率的降低，可以调整抽取装置的几何形状。另外，在某些情况下，在装配一体式装置时，通 过穿过结构的改进的光通量可以自然地补偿该降低的效率。实际上，在现有技术的系统中， 存在空气层显著增加了光在空气与光导之间的界面处传播时所发生的多次反射。为了克服 该问题，常常需要使用膜、例如棱镜膜以回收在各种界面处被反射的光。多孔层的折射率尽 管高于空气的折射率，但又明显低于自然界中所发现的材料的决不低于1. 3的折射率。结 果，借助于多孔层隔离光导的事实仅略微地改变了光导中的光传播特性。最多是光导的数 值孔径变小了，从而光传播以更大的掠射角发生。如果可以接受更少的光入射到光导中，则 多孔层可以被用作用于借助任何类型的粘结剂层而将光导机械地固定至信息显示装置的 界面。由此得到了一种容易被操作和插入到自动化的工业生产线中的一体式的信息显示组 件。另外，对于例如容纳一体式的信息显示组件的壳体的修改不要求改变或重新设计光导 注射模具。
[0014] -旦被光学隔离，则光导可以机械地直接地或者在多孔层与信息显示装置之间插 入有透明的粘结剂层的情况下被固定至信息显示装置，而不会由此导致光损失。因此可以 设想，在不使用粘结剂膜的情况下通过物理或化学熔合工艺将光导直接固定至信息显示装 置，其中该光导涂覆有其多孔层并且适当时还涂覆有附加的膜、例如散射膜和/或反射膜。 这种可能性仅由形成显示系统的各种层的材料的特性以及其