[发明专利]聚合物纤维偏振片

说明书

技术领域

本发明涉及光学显示系统，更具体地讲涉及光学显示膜，该光学显示膜含有包括横向受照的双折射聚合物纤维的光学元件。

背景技术

数种不同种类的偏振膜可用于使非偏振光发生偏振。吸收型(二向色性)偏振片具有偏振相关的吸收性物质来作为包含相，该吸收性物质经常为在聚合物基质中对齐的含碘链。该种膜吸收其电场矢量平行于吸收性物质对齐的偏振光并且透射垂直于吸收性物质的偏振光。另一种类型的偏振膜为反射型偏振片，其通过透射一种状态的光而反射另一状态的光来使不同偏振状态的光分离。一类反射型偏振片是多层光学膜(MOF)，其由多层交替聚合物材料的叠堆形成。其中一种材料为光学各向同性的，而另一种材料为双折射的，双折射材料的其中一个折射率与该各向同性材料的折射率相匹配。以一个偏振状态入射的光经历该相匹配的折射率，并且基本上镜面透射地穿过该偏振片。然而，以另一偏振状态入射的光经历不同层之间界面处的多次相干或非相干反射，并由偏振片反射。

另一类反射型偏振膜由分散在连续相基质内的内含物构造而成。相对于膜的宽度和高度，这些内含物较小。可对这些内含物的特性进行调控，从而为膜提供各种不同的反射特性和透射特性。这些内含物构成了连续相基质内的分散聚合物相。可通过对该膜进行拉伸来改变内含物的尺寸和排列。该连续相或分散相中的一者为双折射的，该双折射材料的其中一个折射率与光学各向同性的另一个相的折射率相匹配。对连续相和分散相材料的选择以及拉伸的程度会一起影响分散相与连续相之间双折射折射率失配的程度。可调节其他特性来改善光学性能。

发明内容

本发明的一个具体实施例涉及一种光学主体，该光学主体包括第一多层纤维，该第一多层纤维包括至少第一聚合物材料层和第二聚合物材料层。第一聚合物材料层设置在第二聚合物材料层之间。第一聚合物材料和第二聚合物材料中的至少一者为双折射的。第三聚合物材料包围该第一多层纤维，该第三聚合物层的折射率小于所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料中的任一者的折射率。

本发明的上述发明内容并非旨在描述本发明的每个示出的实施例或每种实施方案。下面的附图和具体实施方式将更具体地举例说明这些实施例。

附图说明

结合附图并参考本发明各实施例的详细描述，可更全面地理解本发明，附图中：

图1A和1B示意性地示出偏振膜的操作；

图2示意性地示出根据本发明原理的聚合物层实施例的剖面图；

图3A-3C示意性地示出截取根据本发明原理的偏振膜实施例的剖视图；

图4示意性地示出可用于本发明一些实施例的纤维织物；

图5A-5H示意性地示出截取根据本发明原理的不同多层偏振纤维实施例的剖视图；

图6A-6H提供了示出多层偏振纤维的不同实施例的示例性层厚度分布的曲线图；

图7A-7B示意性地示出偏振片实施例的剖视图，其示出入射光与多层偏振纤维的相互作用；

图8示意性地示出根据本发明原理的具有包围多层偏振纤维的低折射率涂层的偏振片的剖视图；

图9示意性地示出用于分析多层偏振纤维行为的模型的参数；

图10A和10B提供曲线图，表示由具有如下层厚度梯度的多层偏振纤维产生的透射和反射：随着半径增大，层厚度减小；

图11A和11B提供曲线图，表示由具有如下层厚度梯度的多层偏振纤维产生的透射和反射：随着半径增大，层厚度增大；

图12A提供曲线图，表示具有如下层厚度梯度的多层偏振纤维的偏振特性：随着半径增大，层厚度减小；

图12B提供曲线图，表示具有如下层厚度梯度的多层偏振纤维的偏振特性：随着半径增大，层厚度减小；

图13示意性地示出纤维偏振片的剖视图，其中纤维具有非圆形对称横截面以及平行于偏振片表面的较长尺寸；

图14示出多层偏振纤维的局部剖视图照片；以及

图15和16分别示出针对不同层厚度的多层偏振纤维测量出的反射率和透射率的曲线图。

虽然可对本发明做出多种修改形式和替代形式，但其细节是以举例的方式示出并且将作详细描述。然而应当理解，本发明并不受所描述的具体实施例的限制。相反，本发明涵盖所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的全部修改形式、等同形式和替代形式。

具体实施方式

本发明适用于光学系统，并且更具体地讲适用于偏振光学系统。一种新型反射偏振膜是纤维偏振膜，该纤维偏振膜为包含多个纤维的基质层，该多个纤维具有内部双折射界面，即，双折射材料与另一材料的界面。重要的是，选择纤维偏振膜内纤维的参数以便提供改善的偏振特性。