[发明专利]具有优化增益的较少层数反射型偏振器

说明书

相关专利申请

本专利申请要求于2008年3月31日提交的美国临时专利申请No.61/040910的优先权，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入。

技术领域

本发明整体涉及多层光学膜，这类膜的具体应用被构造为适合在视觉显示系统的背光源中使用的偏振器。

背景技术

多层光学膜(即至少部分地采用不同折射率的微层构造以提供期望的透射和/或反射特性的膜)已为人知。众所周知，这类多层光学膜通过在真空室中将无机材料有序地在基底上沉积成光学薄层(“微层”)而制成。无机多层光学膜在(例如)下列教科书中有所描述：H.A.Macleod，Thin-Film Optical Filters，2nd Ed.，Macmillan Publishing Co.(1986)(膜式滤光器，H.A.Macleod，Macmillan Publishing公司，1986第2版)；以及A.Thelan，Design of Optical Interference Filters，McGraw-Hill，Inc.(1989)(光学干涉滤波器的设计，A.Thelan，McGraw-Hill公司，1989年)。

也已通过共挤出交替的聚合物层展示了多层光学膜。参见例如美国专利No.3,610,729(Rogers)、4,446,305(Rogers等人)、4,540,623(Im等人)、5,448,404(Schrenk等人)以及5,882,774(Jonza等人)。在这些种聚合物多层光学膜中，主要使用或者仅仅使用聚合物材料来构成各层。此类膜可以采用大量生产的方法进行制造，并且可制成大型薄板和卷材。

多层光学膜包括具有不同折射率特性的各个微层，从而在相邻微层间的界面上反射一些光。微层很薄，足以使在多个界面处反射的光经受相长干涉或相消干涉作用，从而赋予多层光学膜以期望的反射或透射特性。对于设计用于反射紫外光、可见光或近红外波长光的多层光学膜而言，各微层的光学厚度(物理厚度乘以折射率)一般小于约1mm。通常也可以包括更厚的层，例如位于多层光学膜的外表面处的表层或者设置在多层光学膜内用以分隔微层的固有组(本文称为“层组”)的保护性边界层(PBL)。

对于偏振应用(如反射型偏振器)，至少一些光学层利用双折射聚合物形成，其中聚合物的折射率沿聚合物的正交笛卡尔轴具有不同值。一般来讲，双折射聚合物微层的正交笛卡尔轴由层平面的法线(z轴)定义，并且x轴和y轴位于层平面之内。双折射聚合物也可用于非偏振应用。

在一些情况下，微层的厚度和折射率值相当于1/4波长叠加，即微层被布置成光学重复单元或单位单元的形式，每个光学重复单元或单位单元均具有光学厚度(f-比率＝50％)相同的两个邻近微层，这类光学重复单元可通过相长干涉有效地反射光，被反射光的波长l是光学重复单元总光学厚度的两倍。还知道其他层结构，诸如具有2微层光学重复单元的多层光学膜(其f-比率不同于50％)，或光学重复单元包括两个以上微层的膜。可对这些光学重复单元设计进行配置以减少或增加某些高阶反射。请参阅(例如)美国专利No.5,360,659(Arends等人)和No.5,103,337(Schrenk等人)。利用沿膜厚度轴(如z轴)的厚度梯度可以提供加宽的反射谱带，例如在人的整个可视区域内延伸并进入近红外区的反射谱带，从而当谱带在倾斜的入射角处转移到较短波长时，微层叠堆继续在整个可见光谱内反射。通过调整厚度梯度来锐化谱带边缘(即高反射与高透射之间的波长转变处)在美国专利6,157,490(Wheatley等人)中有所讨论。