[發(fā)明專利]具有對齊纖維的聚合物纖維偏振片

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200780031497.1
• 申請日: 2007-08-29
• 公開（公告）號: CN101506700A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發(fā)明（設計）人: 奧勒斯特爾·小本森;羅伯特·L·布勞特;帕特里克·R·弗萊明;尚德恩·D·哈特;安德魯·J·歐德科克
• 申請（專利權）人: 3M創(chuàng)新有限公司
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30;D01F8/04;G02B6/02;B32B7/02
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁業(yè)平;戚秋鵬

技術領域

本發(fā)明涉及光學顯示系統(tǒng)，且更具體地講涉及光學顯示膜，該光學顯示膜含有包括橫向受照的雙折射聚合物纖維的光學元件。

背景技術

數(shù)種不同種類的偏振膜可用于使非偏振光發(fā)生偏振。吸收型(二向色性)偏振片具有偏振相關的吸收性物質來作為包含相，該吸收性物質經常為在聚合物基質中排列的含碘鏈。該種膜吸收其電場矢量平行于吸收性物質排列的偏振光并且透射垂直于吸收性物質的偏振光。另一種類型的偏振膜為反射型偏振片，其通過透射一種狀態(tài)的光而反射另一狀態(tài)的光來使不同偏振狀態(tài)的光分離。一類反射型偏振片是多層光學膜(MOF)，其由多層交替聚合物材料的疊堆形成。其中一種材料為光學各向同性的，而另一種材料為雙折射的，雙折射材料的其中一個折射率與該各向同性材料的折射率相匹配。以一個偏振狀態(tài)入射的光經歷該相匹配的折射率，并且基本上鏡面透射地穿過該偏振片。然而，以另一偏振狀態(tài)入射的光經歷不同層之間界面處的多次相干或非相干反射，并由偏振片反射。

另一類反射型偏振膜由分散在連續(xù)相基質內的內含物構造而成。相對于膜的寬度和高度，這些內含物較小。可對這些內含物的特性進行調控，從而為膜提供各種不同的反射特性和透射特性。這些內含物構成了連續(xù)相基質內的分散聚合物相。可通過對該膜進行拉伸來改變內含物的尺寸和排列。該連續(xù)相或分散相中的一者為雙折射的，該雙折射材料的其中一個折射率與光學各向同性的另一個相的折射率相匹配。對連續(xù)相和分散相材料的選擇以及拉伸的程度會一起影響分散相與連續(xù)相之間雙折射折射率失配的程度。可調節(jié)其他特性來改善光學性能。

發(fā)明內容

本發(fā)明一個實施例涉及一種光學膜，該光學膜具有聚合物基質層以及嵌入該基質層內的至少第一多層纖維。第一多層纖維具有至少第一聚合物材料層和第二聚合物材料層，第一聚合物材料層設置在第二聚合物材料層之間。所述第一聚合物材料和第二聚合物材料中的至少一者為雙折射。第一多層纖維具有非圓形對稱橫截面，該橫截面具有平行于第一方向的較長尺寸以及平行于第二方向(其垂直于第一方向)的較短尺寸。該第一方向基本上平行于聚合物基質層。

附圖說明

結合附圖并參考本發(fā)明各實施例的詳細描述，可更全面地理解本發(fā)明，附圖中：

圖1A和1B示意性地示出偏振膜的操作；

圖2示意性地示出根據本發(fā)明原理的聚合物層實施例的剖面圖；

圖3A-3C示意性地示出截取根據本發(fā)明原理的偏振膜實施例的剖視圖；

圖4示意性地示出可用于本發(fā)明一些實施例的纖維織物；

圖5A-5H示意性地示出截取根據本發(fā)明原理的不同多層偏振纖維實施例的剖視圖；

圖6A-6H提供了示出多層偏振纖維的不同實施例的示例性層厚度分布的曲線圖；

圖7A-7B示意性地示出偏振片實施例的剖視圖，其示出入射光與多層偏振纖維的相互作用；

圖8示意性地示出根據本發(fā)明原理的具有包圍多層偏振纖維的低折射率涂層的偏振片的剖視圖；

圖9示意性地示出用于分析多層偏振纖維行為的模型的參數(shù)；

圖10A和10B提供曲線圖，表示由具有如下層厚度梯度的多層偏振纖維產生的透射和反射：隨著半徑增大，層厚度減小；

圖11A和11B提供曲線圖，表示由具有如下層厚度梯度的多層偏振纖維產生的透射和反射：隨著半徑增大，層厚度增大；

圖12A提供曲線圖，表示具有如下層厚度梯度的多層偏振纖維的偏振特性：隨著半徑增大，層厚度減小；

圖12B提供曲線圖，表示具有如下層厚度梯度的多層偏振纖維的偏振特性：隨著半徑增大，層厚度減小；

圖13示意性地示出纖維偏振片的剖視圖，其中纖維具有非圓形對稱橫截面以及平行于偏振片表面的較長尺寸；

圖14示出多層偏振纖維的局部剖視圖照片；以及

圖15和16分別示出針對不同層厚度的多層偏振纖維測量出的反射率和透射率的曲線圖。

雖然可對本發(fā)明做出多種修改形式和替代形式，但其細節(jié)是以舉例的方式示出并且將作詳細描述。然而應當理解，本發(fā)明并不受所描述的具體實施例的限制。相反，本發(fā)明涵蓋所附權利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內的全部修改形式、等同形式和替代形式。

具體實施方式

本發(fā)明適用于光學系統(tǒng)，并且更具體地講適用于偏振光學系統(tǒng)。一種新型反射偏振膜是纖維偏振膜，該纖維偏振膜為包含多個纖維的基質層，該多個纖維具有內部雙折射界面，即，雙折射材料與另一材料的界面。重要的是，選擇纖維偏振膜內纖維的參數(shù)以便提供改善的偏振特性。