具有嵌入式吸收元件的多層反射偏振片

背景技術(shù)：
包括共擠出的和拉伸的交替熱塑性雙折射層的多層光學(xué)膜被用作反射偏振片和反光鏡。常規(guī)的背光疊堆，包括存在于液晶顯示器中的那些，可包括一個(gè)或多個(gè)吸收型偏振片—其通?？蔀榘ㄎ招推袢玖系木酆衔?諸如聚乙烯醇)體—作為防反射層。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
在一個(gè)方面，本公開涉及一種混合偏振片。更具體地，本公開涉及具有反射偏振片部分和混合部分的混合偏振片。所述反射偏振片部分包括交替的高折射率層和低折射率層，其中反射偏振片部分基本上不含吸收型偏振片元件。所述混合偏振片部分設(shè)置在反射偏振片部分上，并且包括交替高折射率層和低折射率層，其中混合偏振片部分的高折射率層中的至少一些包括吸收型偏振片元件。在一些實(shí)施方案中，混合偏振片部分的高折射率層中的每個(gè)包括吸收型偏振片元件。在一些實(shí)施方案中，吸收型偏振元件是染料。所述染料可為偏振染料。在一些實(shí)施方案中，混合偏振片還包括設(shè)置在混合偏振片部分上的吸收型偏振片。在一些實(shí)施方案中，混合偏振片還包括設(shè)置在混合偏振片部分或反射偏振片部分上的四分之一波片。在一些實(shí)施方案中，反射偏振片部分和混合偏振片部分具有基本上相同的厚度。在一些實(shí)施方案中，混合偏振片不包含厚于200nm的層。反射偏振片部分和混合偏振片部分可為獨(dú)立的包。在一些實(shí)施方案中，反射偏振片部分和混合偏振片部分由保護(hù)界面層隔開。反射偏振片部分和混合偏振片部分可包括熱塑性層。在另一方面，本公開涉及一種混合偏振片。更具體地，本公開涉及具有反射偏振片部分、吸收型偏振片和混合偏振片部分的混合偏振片。所述反射偏振片部分包括交替的高折射率層和低折射率層，其中反射偏振片部分基本上不含吸收型偏振片元件。吸收型偏振片設(shè)置在反射偏振片部分上。所述混合偏振片部分設(shè)置在吸收型偏振片上，并且包括交替的高折射率層和低折射率層，其中混合偏振片部分的高折射率層中的至少一些包括吸收型偏振片元件。在一些實(shí)施方案中，混合偏振片可被包括于具有觀察區(qū)域的背光源中?；旌掀衿辉O(shè)置成使得混合偏振片比反射偏振片部分接近觀察區(qū)。附圖說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)的混合偏振片的橫截面正視圖。圖2是混合偏振片的分解橫截面正視圖。圖3是示出對(duì)于示例性混合偏振片和兩個(gè)對(duì)比偏振片的90°亮度橫截面的圖。圖4是示出對(duì)于示例性混合偏振片和對(duì)比偏振片的135°亮度橫截面的圖。具體實(shí)施方式混合偏振片可用于若干類型的顯示裝置中，諸如液晶顯示器裝置(LCD)和基于有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的顯示器。它們可用作對(duì)于在顯示面板的觀察側(cè)或背側(cè)上的高性能吸收型偏振片的替換?！盎旌稀笔侵赴▉碜苑瓷浜臀招推衿械拿總€(gè)的元件的偏振片的功能。因?yàn)檫@些功能可結(jié)合成單個(gè)構(gòu)造，所以混合偏振片可導(dǎo)致比獨(dú)立的反射偏振和吸收型偏振元件另外需要的薄的光學(xué)疊堆、背光源和顯示器?；旌掀衿刹粌H用于提供對(duì)顯示面板的對(duì)比度，還用于提供用于增強(qiáng)亮度的偏振循環(huán)。某些混合偏振片先前已經(jīng)描述于(例如)美國(guó)專利號(hào)7,826,009(Weber等人)中。這些混合偏振片包括具有第一主表面和第二主表面的吸收元件，設(shè)置在吸收元件的第一主表面上的第一反射偏振片和設(shè)置在吸收元件的第二主表面上的第二反射偏振片。描述于Weber等人中的混合偏振片的一個(gè)實(shí)施方案的基本構(gòu)造在圖1中示出。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的偏振片100的橫截面正視圖，其包括具有高折射率層112和低折射率層114的交替層的第一反射偏振片110、具有高折射率層122和低折射率層124的交替層的第二反射偏振片120以及吸收元件130。需注意，對(duì)于具有雙折射層的反射偏振片，諸如描述于本公開中的那些，“高折射率”和“低折射率”層是指沿著平面內(nèi)軸線中的一個(gè)的折射率的不同，因?yàn)樵谠S多情況下在層之間另一平面內(nèi)折射率將是相同或相似的。吸收元件可為吸收型偏振片，包括諸如包括吸收染料的聚乙烯醇膜的吸收型偏振片。由于包括吸收元件，現(xiàn)有技術(shù)的混合偏振片100可比期望的厚。另外，吸收元件可不可以以與反射偏振片相同的制造工藝裝配或取向，需要一個(gè)或多個(gè)層合步驟。圖2是本公開的混合偏振片的分解橫截面正視圖?；旌掀衿?00包括混合偏振片部分210和反射偏振片部分220?；旌掀衿糠?10具有高折射率層212和低折射率層214的交替層。反射偏振片部分220具有高折射率層222和低折射率層222的交替層?；旌掀衿糠?10可為多層反射偏振片。在一些實(shí)施方案中，所述多層反射偏振片包括熱塑性雙折射層。在混合偏振片部分210內(nèi)，高折射率層212的至少一些實(shí)例可包括吸收型偏振元件。這些吸收型偏振元件可為吸收有利于具有另一偏振的光的一個(gè)偏振的光的任何合適的材料。在一些情況下，這些材料可被稱為二色性。在一些實(shí)施方案中，這些吸收型偏振元件可為染料，包括(例如)二色性染料。在一些情況下，高折射率層212的實(shí)例中的所有可包括吸收型偏振元件。在一些實(shí)施方案中，染料或吸收型偏振元件可為可取向的，即當(dāng)拉伸時(shí)，吸收型偏振元件可優(yōu)先吸收平行于拉伸方向的偏振。如果所述層包括可取向熱塑性層，那些熱塑性層可以如取向吸收型偏振元件相同的步驟被取向(即，拉伸)。根據(jù)熱塑性層的材料是否為正雙折射還是負(fù)雙折射；即折射率沿著拉伸方向增加還是減小，歸因于在交替層中的雙折射的阻光軸可平行于或垂直于歸因于吸收型偏振元件的阻光軸。低折射率層214反而基本上不含吸收型偏振元件?；旌掀衿糠?10，由于其平面內(nèi)折射率差異而反射光的某些偏振并且由于其吸收型偏振元件而吸收光的某些偏振。反射偏振片部分220也可為多層反射偏振片。反射偏振片部分220的高折射率層和低折射率層基本上不含任何吸收型偏振元件。在一些實(shí)施方案中，反射偏振片部分220在許多方面可為與混合偏振片部分210相同的基本上相同的膜或具有基本上與混合偏振片部分210相同的特征。例如，反射偏振片部分220和混合偏振片部分210可具有相同或類似的層數(shù)、總厚度、層厚度剖面，并且可使用相同的材料組。因?yàn)榛旌掀衿糠?10包含吸收型偏振元件，然而混合偏振片部分210和反射偏振片部分220將決不是絕對(duì)相同的。在一些實(shí)施方案中，層數(shù)、層厚度剖面、包數(shù)和構(gòu)造和材料組在混合偏振片部分和反射偏振片部分之間可為不同的。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)包的層剖面可明確設(shè)計(jì)以優(yōu)化校準(zhǔn)或另外選擇性反射高角光，優(yōu)先傳輸在期望角范圍內(nèi)的光?；旌掀衿糠?10被設(shè)置在反射偏振片部分220上。在一些實(shí)施方案中，混合偏振片部分210通過任何合適的附接方法(包括任選的透明粘合劑、壓敏粘合劑等)層合或附著到反射偏振片部分。在一些實(shí)施方案中任何粘合劑可具有靠近混合偏振片部分210和反射偏振片部分220兩者的相鄰層的折射率的折射率以避免或最小化折射或菲涅耳反射反射效應(yīng)。在一些實(shí)施方案中，混合偏振片部分210和反射偏振片部分220為光學(xué)耦合的。在一些實(shí)施方案中，混合偏振片部分210與反射偏振片部分220共擠出，并且混合偏振片部分210和反射偏振片部分220可由較厚非光學(xué)層，諸如保護(hù)界面層(PBL)隔開。在一些實(shí)施方案中，混合偏振片部分210和反射偏振片部分220由厚或尺寸上穩(wěn)定的層隔開以改善抗翹曲性(warpresistance)或其它物理特性。在一些實(shí)施方案中，吸收型偏振片層可包括在混合偏振片中。例如，吸收型偏振片層可包括在混合偏振片部分210和反射偏振片部分220之間。在一些實(shí)施方案中，特別在具有發(fā)出圓偏振光的OLED的應(yīng)用中，四分之一波片可被附接或設(shè)置在混合偏振片200的頂表面或底表面之一上，或在一些情況下在兩者上。在一些實(shí)施方案中，吸收型偏振片可被附接或設(shè)置在混合偏振片200的頂表面或底表面之一上，或在一些情況下在兩者上。美國(guó)專利號(hào)6,096,375(Ouderkirk等人)描述了通過添加二色性染料到多層反射偏振片的表層中或通過添加染料到多層堆疊中的一或多個(gè)層中引入具有反射偏振片的二色性偏振片。然而，Ouderkirk并未描述選擇性地在高折射率層中包括吸收型偏振元件或混合偏振片部分和反射偏振片部分，其中反射偏振片部分基本上不含吸收型偏振元件。本公開的混合偏振片可與任何合適的光學(xué)元件或光學(xué)元件組組合，所述光學(xué)元件包括但不限于鏡面反射器、半鏡面反射器或漫反射器、液晶模塊、反射偏振片(包括多層反射偏振片)、反光鏡和多層反光鏡、轉(zhuǎn)向膜、棱鏡膜和其它增亮膜、包括珠狀的漫射器(diffusersincludedbeaded)或體漫射器、一個(gè)或多個(gè)光導(dǎo)、圖形、反光層或合適的光學(xué)涂層。實(shí)施例材料比較例C1使用描述于2010年5月7日提交的且以引用方式并入本文的題為“用于制造多層聚合物膜的送料區(qū)塊(FeedblockforManufacturingMultilayerPolymericFilms)”的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2011/0272849中的送料區(qū)塊方法來制造類似于圖1中的混合偏振片但在外表面具有除了吸收層130之外的吸收層的混合偏振片。將交替的低折射率聚合物層和高折射率聚合物層的兩個(gè)包共擠出為澆鑄料片，并且隨后在連續(xù)膜生產(chǎn)線上于拉幅機(jī)中進(jìn)行拉伸。第一包和第二包各自為275層的疊堆，其中高折射率層為約束單軸PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)(constraineduniaxialPEN)，并且低折射率層為各50％的CoPEN55/45(包含55％PEN單元和45％聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)單元的共聚物)和GN071PETg。包被設(shè)計(jì)使得第一包和第二包中的每個(gè)為反射偏振片。用以下方法將吸收型偏振片層共擠出在第一包的外表面上和在第一包和第二包之間。PEN球劑以58kg/hr(128磅每小時(shí)(pph))的速率送到雙螺桿擠出機(jī)中。二色性染料以以下速率也被送到雙螺桿擠出機(jī)中：PD-104：95.3g/hr(0.21pph)，PD-325H：162.4g/hr(0.36pph)，PD-335H：64.6g/hr(0.14pph)，PD-318H：209g/hr(0.46pph)。該混合物連同多層包一起以6.1m/min(20英尺每分鐘)的速度被送入通過41cm(16英寸)模具以形成澆鑄片材。將澆鑄片材在拉幅機(jī)中以5.6:1的比率在148℃(299℉)的溫度下用6.1m/min(20英尺每分鐘)拉伸。比較例C2如在比較例C1中制備比較例C2，不同的是所有二色性染料的流速均增加50％。比較例C3使用2010年5月7日提交的題為“用于制造多層聚合物膜的送料區(qū)塊(FeedblockforManufacturingMultilayerPolymericFilms)”的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2011/0272849中所述的送料區(qū)塊方法來制造混合偏振片。將交替的低折射率聚合物層和高折射率聚合物層的兩個(gè)包共擠出為澆鑄料片，并且隨后在連續(xù)膜生產(chǎn)線上于拉幅機(jī)中進(jìn)行拉伸。第一包和第二包各自為275層疊堆，其中高折射率層為約束單軸PEN，以58kg/hr(128pph)的速率送到雙螺桿擠出機(jī)中而二色性染料以以下塑料送入：PD-104：95.3g/hr(0.21pph)，PD-325H：162.4g/hr(0.36pph)，PD-335H：64.6g/hr(0.14pph)，PD-318H：209g/hr(0.46pph)。低折射率層為CoPEN55/45和GN071PETg各自以50％重量比的混合物。包被設(shè)計(jì)使得第一包和第二包中的每個(gè)為反射偏振片。表1示出相對(duì)于常規(guī)碘偏振片(Sanritz-5618)示出的以上討論的偏振片的白色亮度和黑色亮度。還示出用于每個(gè)膜的通過態(tài)和阻擋態(tài)的單程透射率。這些數(shù)據(jù)用在LG23英寸(58cm)顯示器中的PR705光譜輻射計(jì)(加拿大查茨沃思的照片研究公司(PhotoResearch,Inc.,Chatsworth,CA))和用Lambda1050分光光度計(jì)(美國(guó)馬薩諸塞州沃爾瑟姆市的Perkin-Elmer(Perkin-Elmer,Waltham,MA))來測(cè)量。表1比較例C4使用2010年5月7日提交的題為“用于制造多層聚合物膜的送料區(qū)塊(FeedblockforManufacturingMultilayerPolymericFilms)”的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2011/0272849中所述的送料區(qū)塊方法來制造具有類似于比較例C1的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的混合偏振片。將交替的低折射率聚合物層和高折射率聚合物層的兩個(gè)包共擠出為澆鑄料片，并且隨后在連續(xù)膜生產(chǎn)線上于拉幅機(jī)中進(jìn)行拉伸。第一包和第二包各自為325層疊堆，其中高折射率層為約束單軸PEN，且低折射率層為GN071PETg。包被設(shè)計(jì)使得第一包和第二包中的每個(gè)為反射偏振片。用以下方法將吸收型偏振片層共擠出在第一包的外表面上和在第一包和第二包之間。PEN球劑以40.8kg/hr(90pph)的速率被送到雙螺桿擠出機(jī)中。購(gòu)買的二色性染料以以下速率也被送到雙螺桿擠出機(jī)中：PD-104：37.7g/hr(0.08pph)，PD-325H：97.8g/hr(0.21pph)，PD-335H：16.1g/hr(0.04pph)，PD-318H：156.2g/hr(0.34pph)。該混合物連同多層包一起以6.5m/min(21.3英尺每分鐘)的速度被送入通過41cm(16英寸)模具以形成澆鑄片材。將澆鑄片材在拉幅機(jī)中以5.6:1的比率在146℃(295℉)的溫度下用6.5m/min(21.3英尺每分鐘)拉伸。比較例C5制備類似于在圖1中示出的混合偏振片的混合偏振片。如在比較例C1中所描述的制造混合偏振片，不同的是沒有吸收層擠出在外表面上。將交替的低折射率聚合物層和高折射率聚合物層的兩個(gè)包共擠出為澆鑄料片，并且隨后在連續(xù)膜生產(chǎn)線上于拉幅機(jī)中進(jìn)行拉伸。第一包和第二包各自為325層疊堆，其中高折射率層為約束單軸PEN，且低折射率層為GN071PETg。包被設(shè)計(jì)使得第一包和第二包中的每個(gè)為反射偏振片。用以下方法將吸收型偏振片層共擠出在第一包和第二包之間。PEN球劑以40.8kg/hr(48pph)的速率被送到雙螺桿擠出機(jī)中。購(gòu)買的二色性染料以以下速率也被送到雙螺桿擠出機(jī)中：PD-104：23g/hr(0.05pph)，PD-325H：73g/hr(0.16pph)，PD-335H：4g/hr(0.009pph)，PD-318H：124g/hr(0.27pph)。實(shí)施例1使用2010年5月7日提交的題為“用于制造多層聚合物膜的送料區(qū)塊(FeedblockforManufacturingMultilayerPolymericFilms)”(的美國(guó)專利公開號(hào)2011/0272849中所述的送料區(qū)塊方法來制造混合偏振片。將交替的低折射率聚合物層和高折射率聚合物層的兩個(gè)包共擠出為澆鑄料片，并且隨后在連續(xù)膜生產(chǎn)線上于拉幅機(jī)中進(jìn)行拉伸。第一包和第二包各自為325層疊堆。在混合偏振片包中，高折射率層為約束單軸PEN，以15.21kg/hr的速率送到雙螺桿擠出機(jī)中而二色性染料以以下速率送入：PD-104：7.8g/hr(0.02pph)，PD-325H：20.3g/hr(0.04pph)，PD-335H：3.3g/hr(0.01pph)，PD-318H：32.5g/hr(0.07pph)。低折射率層為GN071PETg。用PEN作為高折射率樹脂且GN071PETg作為低折射率樹脂制備反射偏振片包。將吸收型偏振片層共擠出在混合偏振片和反射偏振片包之間，其中PEN以32kg/hr(70.8pph)的速率且二色性染料以以下速率：PD-104：29.3g/hr(0.06pph)，PD-325H：76.2g/hr(0.17pph)，PD-335H：12.5g/hr(0.03pph)，PD-318H：121.7g/hr(0.27pph)。該混合物連同多層包一起以6.5m/min(18.5英尺每分鐘)的速度被送入通過41cm(16英寸)模具以形成澆鑄片材。將澆鑄片材在拉幅機(jī)中以5.6:1的比率在146℃(295℉)的溫度下用6.5m/min(18.5英尺每分鐘)拉伸。如在比較例C3中描述的收集亮度數(shù)據(jù)。表2示出對(duì)于實(shí)施例1和對(duì)比偏振片的軸向白色亮度和黑色亮度。對(duì)于實(shí)施例1，白色亮度類似，黑色亮度較低，并且對(duì)比率與比較例C1相比是較高的。表2比較例C1和實(shí)施例1的偏振片在各種顯示器中測(cè)試。使用Autronic錐光鏡Conostage3(AutronicConoscopeConostage3)(購(gòu)自德國(guó)卡爾斯魯厄的奧拖力克梅爾徹公司(Autronic-MelchersGmbH,Karlsruhe,Germany))測(cè)量錐光數(shù)據(jù)。在一些顯示器中，沿比較例C1的偏振片的主軸看到漏光。發(fā)生在偏振片的主軸之間的最高漏光通常在69度視角左右。在一些情況下，觀察到暗態(tài)中的漏光在垂直觀察方向上50度左右。在這個(gè)位置處，觀察到對(duì)于顯示器不期望的明亮如同彩虹一樣的顏色。同樣，在60度和80度視角處沿45度和135度方位角方向發(fā)生增加的暗態(tài)亮度。此類亮度的強(qiáng)烈變化是不期望的。比較例C4和比較例C5示出類似的不期望的效應(yīng)。通過比較，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例1的偏振片去除這些不期望的延遲效應(yīng)。在圖3中，示出對(duì)于引入比較例C1的偏振片的顯示器、引入Sanritz-5618偏振片的顯示器和引入實(shí)施例1的偏振片的顯示器的90度亮度橫截面數(shù)據(jù)。圖4示出對(duì)于實(shí)施例1和比較例C5的在高視角(135°方位角)處的暗態(tài)漏光。還觀察到比較例C4的偏振片示出與實(shí)施例1相比偏軸暗態(tài)的增加的亮度。結(jié)果指示在實(shí)施例1的嵌入式吸收器MOF中的吸收偏振片元件充當(dāng)用于觀察側(cè)環(huán)境光線的減反射層，并且還充當(dāng)整理(clean-up)偏振片以減少高角度漏光。以下是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方案：項(xiàng)目1.一種混合偏振片，包括：反射偏振片部分，其包括交替的高折射率層和低折射率層，其中所述反射偏振片部分基本上不含吸收型偏振片元件；和設(shè)置在所述反射偏振片部分上的混合偏振片部分，所述混合偏振片部分包括交替的高折射率層和低折射率層，其中所述混合偏振片部分的所述高折射率層中的至少一些高折射率層包括吸收型偏振片元件。項(xiàng)目2.根據(jù)項(xiàng)目1所述的混合偏振片，其中所述混合偏振片部分的所述高折射率層中的每個(gè)高折射率層包括吸收型偏振片元件。項(xiàng)目3.根據(jù)項(xiàng)目1或2的所述的混合偏振片，其中所述吸收型偏振片元件為染料。項(xiàng)目4.根據(jù)項(xiàng)目3所述的混合偏振片，其中所述染料為偏振染料。項(xiàng)目5.根據(jù)項(xiàng)目1所述的混合偏振片，還包括設(shè)置在所述混合偏振片部分上的吸收型偏振片。項(xiàng)目6.根據(jù)項(xiàng)目1所述的混合偏振片，還包括設(shè)置在所述混合偏振片部分或所述反射偏振片部分上的四分之一波片。項(xiàng)目7.根據(jù)項(xiàng)目1所述的混合偏振片，其中所述反射偏振片部分和所述混合偏振片部分具有基本上相同的厚度。項(xiàng)目8.根據(jù)項(xiàng)目1所述的混合偏振片，其中所述混合偏振片不包含厚于200nm的層。項(xiàng)目9.根據(jù)項(xiàng)目1所述的混合偏振片，其中所述反射偏振片部分和所述混合偏振片部分為獨(dú)立的包。項(xiàng)目10.根據(jù)項(xiàng)目4所述的混合偏振片，其中所述反射偏振片部分和所述混合偏振片部分由保護(hù)界面層隔開。項(xiàng)目11.根據(jù)項(xiàng)目1所述的混合偏振片，其中所述反射偏振片部分和所述混合偏振片部分包括熱塑性層。項(xiàng)目12.一種混合偏振片，包括：反射偏振片部分，所述反射偏振片部分包括交替的高折射率層和低折射率層，其中所述反射偏振片部分基本上不含吸收型偏振片元件；設(shè)置在所述反射偏振片部分上的吸收型偏振片；和設(shè)置在所述吸收型偏振片上的混合偏振片部分，所述混合偏振片部分包括交替的高折射率層和低折射率層，其中所述混合偏振片部分的所述高折射率層中的至少一些高折射率層包括吸收型偏振片元件。項(xiàng)目13.一種具有觀察區(qū)的背光源，所述背光源包括項(xiàng)目1或12所述的混合偏振片，其中所述混合偏振片被設(shè)置成使得所述混合偏振片部分比所述反射性偏振片部分更靠近所述觀察區(qū)。除非另外指明，否則對(duì)于圖中元件的描述應(yīng)被理解為等同地應(yīng)用于其它圖中對(duì)應(yīng)的元件。不應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明視為限于上述的特定實(shí)施方案，因?yàn)樵敿?xì)描述此類實(shí)施方案是為了有助于說明本發(fā)明的各個(gè)方面。相反，本發(fā)明應(yīng)被理解為涵蓋本發(fā)明的所有方面，包括落在所附權(quán)利要求書及其等同物所定義的本發(fā)明的范圍之內(nèi)的各種修改、等同工藝和替代裝置。