[发明专利]吸收、反射和准直偏振片叠堆以及结合了此类偏振片叠堆的背光源

说明书

本发明描述了偏振片叠堆。更具体地，描述了包括一个吸收式偏振片和多个反射式偏振片的偏振片叠堆，所述多个反射式偏振片包括至少一个准直反射式偏振片。此类偏振片叠堆能够发出既准直又有中性颜色的光。还描述了结合此类偏振片叠堆的背光源。

技术领域

本发明涉及偏振片叠堆。更具体地，本发明涉及包括反射式偏振片和吸收式偏振片二者并提供准直的和中性颜色的输出光的偏振片叠堆。另外，还描述了结合此类偏振片叠堆的背光源。

背景技术

显示装置诸如液晶显示器(LCD)装置用于多种应用中，包括例如电视机、手持装置、数码静态相机、摄像机和计算机监视器。因为LCD面板不是自发光的，所以一些显示器应用可能需要背光组件或“背光源”。背光源通常将来自一个或多个源(例如，冷阴极萤光管(CCFT)或发光二极管(LED))的光耦合至LCD面板。常见的显示装置通常包括偏振片。

反射式偏振片是已知的。通常，反射式偏振片可由结合大量不同透光材料薄层的多层光学膜构成，该薄层通常称为微层，因为它们足够薄，使得光学膜的反射和透射特性在很大程度上取决于从层界面反射的光的相长干涉或相消干涉。在此类反射式偏振片中，多个微层的面内折射率被选择以提供沿着面内阻光轴的相邻微层之间的显著的折射率失配，以及沿着面内透光轴的相邻微层之间的显著的折射率匹配。此类膜在(如)美国专利5,882,774(Jonza等人)中有所描述。此类反射式偏振片具有足够数量的层，以确保沿着阻光轴偏振的垂直入射光的高反射率，同时保持沿着透光轴偏振的垂直入射光的低反射率和高透射率。

在一些显示应用中，反射式偏振片可以与例如吸收式偏振片结合。此类构造在例如授予Ouderkirk等人的美国专利6,096,375、授予Weber等人的美国专利6,697,195和授予Weber等人的美国专利7,826,009中有所描述，所述专利中的每一个据此全文以引用方式并入。例如，通过将染料引入聚合物片中，然后将聚合物片沿一个方向拉伸来制备吸收式偏振片。吸收式偏振片的制造方法也可为：先单轴拉伸半结晶性聚合物诸如聚乙烯醇，然后使用碘络合物或二向色性染料或通过使用取向的二向色性染料涂覆聚合物来对聚合物进行染色。许多商用偏振片通常将聚乙烯醇用作染料的聚合物基体。吸收式偏振片通常具有较大的光吸量(并且在一些文献中还可被称为“二向色性偏振片”)。如果精心设计层的消光光谱，则使用此类“混合型偏振片”(结合了反射式偏振片和吸收式偏振片)可提供非常好的消光。

另外，3M公司最近开发了可结合光准直功能同时仍提供必需的反射偏振功能的反射式偏振片，光准直功能通常由结构化膜诸如增亮棱镜膜或珠膜提供。此类反射式偏振片在例如共同拥有和转让的国际申请PCT/US2012/060485和PCT/US2012/060483中有所描述，所述申请中的每一个申请据此全文以引用方式并入。这些申请中所述的膜提供独特的透射光谱形状，以便平衡反射和透射的颜色，并提供中性白色显示，同时还使光大致朝向观察者准直。作为针对中性白色背光输出色的这些光谱设计的结果，反射式偏振片的光的消光状态通常具有透射穿过膜的非中性颜色，然后这些颜色必须用单独的高性能碘吸收式偏振片元件进行中和(在到达液晶面板之前)。此类单独的元件也是必要的，因为反射式偏振片膜的阻光轴透射水平太高，以致不能充当紧邻液晶面板的唯一偏振元件，并且甚至在消光状态中的整体透射水平大体较低的情况下，颜色光谱的一个区域中可存在峰值。

本领域仍然需要充当偏振片并提供反射、吸收和准直特性同时还在透光和消光状态均提供中性色彩的单一膜叠堆。本发明试图满足这一需求。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种偏振片叠堆。偏振片叠堆包括具有透光轴透射光谱和阻光轴透射光谱的第一双折射反射式偏振片、具有随波长增大而减小的阻光轴透射率的准直双折射反射式偏振片、以及设置在第一双折射反射式偏振片和准直双折射反射式偏振片之间的吸收式偏振片层。偏振片叠堆的透光轴透射率在整个可见波长带上总体上是基本上中性的。偏振片叠堆还可包括定位在第一双折射反射式偏振片的与吸收式偏振片层相背对的侧上的第二吸收式偏振片层。