偏振器制造技术

本发明专利技术描述了一种偏振器，该偏振器包括定向的第一聚合物层。该定向的第一聚合物层能够从聚乙烯醇和交联剂的混合物制备，基于聚乙烯醇和交联剂的总重量计，其中交联剂以5重量％至40重量％的含量包含在该混合物中。该定向的第一聚合物层为大体上单轴拉伸的层，其中U＝(1/MDDR‑1)/(TDDR

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】偏振器
技术介绍
吸收偏振器可通过拉伸聚乙烯醇层来制备，以便使在该层中的聚乙烯醇分子对齐并且用碘对对齐的层进行染色。此类偏振器已被用于各种显示应用。
技术实现思路
在本说明书的一些方面，提供了包括定向的第一聚合物层的偏振器。该定向的第一聚合物层可由包含聚乙烯醇和交联剂的混合物制备，基于聚乙烯醇和交联剂的总重量计，其中交联剂以5重量％至40重量％的含量包含在混合物中。该定向的第一聚合物层为大体上单轴拉伸的层，其中U＝(1/MDDR-1)/(TDDR1/2-1)，U为至少0.85，MDDR为纵向拉伸比，TDDR为横向拉伸比。在本说明书的一些方面中，提供了一种制造具有定向的第一聚合物层的偏振器的方法。该方法包括在溶剂中形成聚乙烯醇和交联剂的混合物；将该混合物涂覆到第二层上；干燥该混合物以去除该溶剂，从而形成干燥的涂层；拉伸涂覆的第二层以定向干燥的涂层，从而形成定向的第一聚合物层。在该混合物中包含的交联剂的重量除以交联剂的重量和聚乙烯醇的重量的总和所得的商在0.05至0.3的范围内。拉伸涂覆的第二层包括在展幅机内沿纵向输送该涂覆的第二层，同时保持该涂覆的第二层的相对边缘部分，并且通过沿发散的非线性路径移动该相对边缘部分而在展幅机内拉伸该涂覆的第二层。附图说明图1为偏振器的剖视图；图2为一种用于形成定向的聚合物层的方法的图示。图3为展幅机的示意性俯视平面图；图4至图5为显示器的示意性剖视图；图6为多层光学膜的剖视图；以及图7至图9为各种偏振器的透射光谱。具体实施方式在以下说明中参考附图，该附图形成本专利技术的一部分并且其中通过举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本公开的范围或实质的情况下，能够设想并做出其它实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。吸收偏振器通常通过拉伸聚乙烯醇(PVA或PVOH)层来制备，以使在该层中的对齐PVA分子并使用碘染色对齐的层。碘分子与定向的PVA分子对齐。沿对齐方向偏振的入射光(即，沿偏振器的阻光轴偏振)被碘吸收或部分吸收，并且沿正交方向偏振的入射光(即，沿偏振器的透光轴偏振)通过偏振器透射或部分透射。另一种类型的偏振器为聚合物多层光学膜，该聚合物多层光学膜包括交替的聚合物层，该交替的聚合物层被配置为向沿阻光轴偏振的光提供反射并且透射沿正交于阻光轴的透光轴偏振的光。例如，此类膜可通过挤出交替的第一类型和第二类型的聚合物层的叠堆并且单轴或近似单轴地拉伸挤出的叠堆以使第一类型和第二类型的聚合物层的至少一种取向来制备，如美国专利5,882,774(Jonza等人)总体所述。抛物线展幅机或拉幅机(例如，诸如在美国专利6,916,440(Jackson)中描述的那些)已被用于改善在反射偏振器中的双折射层的单轴取向的程度。在一些情况下，可期望在显示应用中包括吸收偏振器和反射偏振器二者。例如，反射偏振器可用于在液晶显示器应用中再循环的偏振，并且可将吸收偏振器添加到反射偏振器中以改善消光效率。将吸收偏振器与反射偏振器结合已描述于美国专利6,096,375(Ouderkirk等人)、6,697,195(韦伯等人)、7,826,009(韦伯等人)和6,111,697(Kausch等人)中，这些专利中的每个据此通过引用在不与本说明书相矛盾的程度上并入本文。根据本说明书，已发现，包括通过在PVA中包含合适交联剂而制备的改性的PVA层的偏振器赋予改善的光学性质，如果改性的PVA层取向为比使用常规线性拉幅机能够实现的单轴取向的程度更高的单轴取向。具体地讲，已发现，将在PVA层中包括合适的交联剂和通过沿发散的非线性路径移动相对边缘部分(例如，使用抛物线拉幅机将该层大体上单轴定向)来拉伸该层相组合以形成吸收偏振器同时实现在感兴趣的波长范围内并沿阻光轴偏振的垂直入射光的低最小透射率(例如，小于0.1％)和在感兴趣的波长范围内并沿透光轴偏振的垂直入射光的高最大透射率(例如，大于75％)。例如，感兴趣的波长范围可为可见范围(400nm至700nm)，或者可为540nm至640nm。在一些实施方案中，吸收偏振器具有至少99.8％或至少99.9％的偏振效率(PE)。偏振效率由公式1给出：：其中Max透光为在感兴趣的波长范围内垂直入射时的最大透光状态，并且Min阻光为在感兴趣的波长范围内垂直入射的最小阻光状态。图1为包括设置在基材120上的定向的第一聚合物层110的偏振器100的示意性剖视图。基材120包括第二层122，该第二层122可为例如单个聚合物层，或这可为聚合物多层光学膜，该聚合物多层光学膜可为例如聚合物多层反射偏振器。在所示的实施方案中，基材120还包括附加层124，该附加层124可以为例如延迟器(例如，四分之一波长延迟器)。在替代实施方案中，该附加层124被省略，并且在一些情况下，第二层122为延迟器。底漆126(该底漆126可任选地被省略)设置在定向的第一聚合物层110和第二层122之间。底漆126可被视为基材120的层，，或可被视为在定向的第一聚合物层110和基材之间的层。第三层130被设置在与第二层122相对的定向的第一聚合物层110相邻。在一些实施方案中，第三层130为或包括保护层、粘合剂层、延迟器或它们的组合。在一些实施方案中，第三层130被省略。在一些实施方案中，第二层122和第三层130中的一者或两者为光学透明的聚合物层或多个光学透明的聚合物层。例如，合适的聚合物层包括由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙二醇改性的PET(PETg)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、其它聚酯或共聚酯、聚碳酸酯以及它们的共聚物制备的那些。在偏振器中包括延迟器作为层的实施方案中，延迟器可以是四分之一波长延迟器，该四分之一波长延迟器具有大约等于感兴趣波长的1/4的平面内延迟。感兴趣的波长可为在可见范围(400nm至700nm)中的任何波长，并且可为例如550nm。除非另外指明，否则该四分之一波长延迟器是指具有可见光波长的四分之一的平面内延迟的延迟器。在一些实施方案中，在偏振器中使用这样的四分之一波长延迟器，该四分之一波长延迟器具有在100nm和175nm之间或在125nm和150nm之间的平面内延迟。在一些实施方案中，使用具有除了可见光波长的四分之一之外的平面内延迟的延迟器。例如，可使用半波长延迟器或其他延迟器。在一些实施方案中，在偏振器中使用具有在100nm和350nm之间或在200nm和350nm之间的平面内延迟的延迟器。层的平面内延迟是指在感兴趣的波长处的两个正交的平面内的折射率之间的差的绝对值乘以该层的厚度。定向的第一聚合物层110包括二色性材料诸如碘或其它染料或颜料，该二色性材料在波长范围内提供吸收。波长范围取决于所使用的染料和/或颜料的类型。在显示应用中，通常期望波长范围包括可见范围(400nm至700nm)或可见范围的至少相当大一部分(例如，450nm至650nm)。例如，碘分子与在定向的第一聚合物层110中的聚乙烯醇分子对齐，并且因此为沿取向方向偏振的光提供强烈的吸收，同时允许透射正交偏振的光。例如，x轴(是指图1的x-y-z坐标系)可为针对定向的第一聚合物层110的阻光轴，并且在第二层122为反射偏振器的实施方案中，也可为第二层122的阻光轴。同样地，y轴可为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偏振器，所述偏振器包括定向的第一聚合物层，所述定向的第一聚合物层能够由包含聚乙烯醇和交联剂的混合物制备，基于所述聚乙烯醇和交联剂的总重量计，所述交联剂以5重量％至40重量％的含量包含在所述混合物中，其中所述定向的第一聚合物层为大体上单轴拉伸的层，其中U＝(1/MDDR‑1)/(TDDR

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.16 US 62/375,4791.一种偏振器，所述偏振器包括定向的第一聚合物层，所述定向的第一聚合物层能够由包含聚乙烯醇和交联剂的混合物制备，基于所述聚乙烯醇和交联剂的总重量计，所述交联剂以5重量％至40重量％的含量包含在所述混合物中，其中所述定向的第一聚合物层为大体上单轴拉伸的层，其中U＝(1/MDDR-1)/(TDDR1/2-1)，U为至少0.85，MDDR为纵向拉伸比，并且TDDR为横向拉伸比。2.根据权利要求1所述的偏振器，其中所述定向的第一聚合物层包含二色性材料。3.根据权利要求1所述的偏振器，所述偏振器还包括第二层，其中所述定向的第一聚合物层设置在所述第二层上。4.根据权利要求3所述的偏振器，其中所述第二层包括聚合物多层光学膜。5.根据权利要求4所述的偏振器，其中所述聚合物多层光学膜包括反射偏振器。6.根据权利要求5所述的偏振器，其中所述聚合物多层光学膜包括至少一个二色性层。7.根据权利要求5所述的偏振器，其中延迟器设置在与所述定向的第一聚合物层相对的所述聚合物多层光学膜上。8.根据权利要求1所述的偏振器，其中所述交联剂包括一种或多种甲醛加合物。9.根据权利要求1所述的偏振器，其中所述交联剂包括三聚氰胺甲醛，并且以5重量％至30重量％的含量包含在所述混合物中。10.根据权利要求1所述的偏振器，其中所述交联剂包括脲甲醛，并且以5重量％至30重量％的含量包含在所述混合物中。11.根据权利要求1所述的偏振器，其中所述定向的第一聚合物层针对沿阻光轴偏振的波长范围在540nm至640nm的垂直入射光具有小于0.1％的最小透射率，并且针对沿正交于所述阻光轴的透光轴偏振的波长范围在540nm至640nm的垂直入射光具有至少75％的最大透射率。12.一种显示器，所述显示器包括根据权利要求1至11中任一项所述的第一偏振器。13.一种制造...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂·A·吉勒特，詹姆斯·E·洛克里奇，布丽安娜·N·尼尔森，琼·M·努瓦拉，杰森·S·佩泰耶，马修·B·约翰逊，杰弗里·W·哈根，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US