[发明专利]制造含有无机纤维的复合光学体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物光学薄膜，更具体地涉及含有增强刚度和刚硬度的无机纤维的光学薄膜。

背景技术

光学薄膜是一种聚合物薄膜，这种聚合物薄膜的光学特性对于其功能来说是重要的。光学薄膜经常用在显示器中，例如用于控制从光源到显示面板的光传播。光控制功能包括提高图像亮度以及提高整个图像的照明均匀度。

这种薄膜是薄的，因此结构整体性较低。随着显示系统的尺寸增大，薄膜的面积也变大。如果不将薄膜制做得更厚，则薄膜的尺寸可能会使其刚硬度不足以保持其形状。然而，把薄膜做得更厚会增大显示单元的厚度，并且导致重量和光学吸收增加。更厚的薄膜还会增大隔热性，从而降低从显示器散热的能力。此外，一直存在对于亮度提高的显示器的需求，这意味着显示系统会产生更多热量。这导致与更多热量相关的扭曲效应，例如薄膜翘曲增强。

目前，适应更大显示器尺寸的解决方案是将光学薄膜层压到厚得多的基板上。该方案使器件的成本增加，并且使器件更厚更重。然而，成本的增加不会带来显示器的光学性能的显著提高。

发明内容

本发明的一个实施例涉及一种制造光学薄膜的方法。所述方法包括将多根无机纤维展开为无机纤维连续层，并将无机纤维连续层嵌入聚合物树脂中。所述方法还包括使所述聚合物树脂凝固以产生聚合物与无机纤维的复合层，所述聚合物树脂的折射率与所述无机纤维的折射率大致匹配。

本发明的上述概要说明并非意图描述本发明的每一个图示实施例或每一种实施方式。下面的附图和详细说明将更具体地描述这些实施例。

附图说明

通过下面参考附图对本发明的各种实施例的详细描述，可以更全面地理解本发明，其中：

图1A示意性示出光学薄膜；

图1B示意性示出根据本发明原理的光学薄膜的局部去除视图；

图2为示出散射效率与纤维半径的关系的曲线图；

图3示意性示出纤维织物的实施例；

图4A和图4B示意性示出根据本发明原理的纤维纱的示例性实施例；

图5A至图5C示意性示出根据本发明原理的纤维增强光学薄膜的横截面图；

图6示意性示出根据本发明原理的具有屈光力的纤维增强光学薄膜的横截面图；

图7A至图7D示意性示出根据本发明原理的具有结构化表面的纤维增强光学薄膜的横截面图；

图8A和图8B示意性示出可以用于制造根据本发明原理的纤维增强光学薄膜的系统；

图9示意性示出采用树脂浸渍纤维层的系统，其用于制造根据本发明原理的纤维增强光学薄膜；以及

图10示意性示出可以用于制造根据本发明原理的纤维增强光学薄膜的系统。

虽然在附图中示例性示出本发明的细节并且进行了详细说明，但可以将本发明修改为各种变型和替代形式。应该理解，本发明不限于所描述的具体实施例。相反，本发明涵盖位于所附权利要求书限定的本发明的精髓和范围内的全部变型、等同物以及替代物。

具体实施方式

本发明适用于光学系统并且特别适用于使用一个或多个光学薄膜的光学显示系统。随着光学显示系统，例如液晶显示器(LCD)变大和变亮，对于显示器中的光学薄膜的需求也越来越大。更大的显示器需要更刚硬的薄膜，以避免翘曲、弯曲和松弛。然而，使薄膜的厚度随其长度和宽度按比例地增大将导致薄膜更厚更重。因此，合适的是，使光学薄膜更刚硬，从而使其可以在不同时增大厚度的情况下用于大显示器中。用于增强光学薄膜刚硬度的一种方法是在薄膜中包含纤维。在一些示例性实施例中，使纤维的折射率与薄膜的周围材料相匹配，从而使得通过薄膜的光产生很小的散射或者不产生散射。

图1A示意性示出光学元件100的一个实施例，图中相对于任意设定的坐标系示出元件100。元件100的厚度沿z方向。图1B示意性示出通过元件100的一部分的横截面。元件100包括聚合物基体104，该基体可以称为连续相。元件100形成为块状光学体，例如可以为薄膜片材、圆柱体、管等形式。元件100可以具有足够的横截面尺寸，使得元件100至少在一个维度上基本上自支承。例如，如果元件100是在z方向上尺寸较小并且在y方向上尺寸显著更大的片材，那么元件100在y方向上自支承，这是因为其在z方向上容易挠曲而在y方向上不容易挠曲。

在基体104中设置有诸如玻璃纤维、玻璃陶瓷纤维或陶瓷纤维等无机纤维102。各根纤维102可以在薄膜100的整个长度上延伸，但这并非是必需的。在图示实施例中，纤维102与x方向平行地纵向取向，但是这并非是必需的。如下所述，纤维102可以在基体104中以单纤维的形式或者以很多其它的布置方式进行组织。