一种反射性偏振器，其包括：（ａ）光入射介质（４２），其包括光入射表面（５１）和具有一系列棱形结构（４６）的微结构化表面（４４），各个棱形结构的第一和第二侧壁（４７ａ，４７ｂ）相对于光入射表面的倾斜角大于５３度；（ｂ）位于所述一系列棱形结构上的偏振选择性薄膜光学涂层（４８），其用来透射第一偏振光并反射第二偏振光；（ｃ）位于所述偏振选择性薄膜光学涂层上的光出射介质（４３），其提供平滑的光出射表面（５２）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种反射性偏振膜(reflective polarizer film),其优选地透射 一种偏振光并且反射正交的偏振光。更具体来说，本专利技术涉及一种反射性 偏振膜，其包含棱形界面微结构，这种微结构具有取决于偏振的薄膜光学 涂层。本专利技术特别适合用来增大LCD背光源的亮度和效率。
技术介绍
反射性偏振器被广泛应用于液晶显示器(LCD)的背光源中，用来提高图 像亮度和光利用效率。反射性偏振器经常作为预偏振器，用来回收可能会 被LCD的吸收偏振器所吸收的偏振分量(polarization component)。现有的 LCD主要使用两种反射性偏振器，DBEF和DRPF，它们都是基于双折射聚 合物，由3M公司销售。人们已经提出了将具有以下结构的偏振器用作LCD 背光源的反射性偏振器在具有90度顶角的棱形表面界面上具有光学薄膜 的偏振器。但是，迄今为止，这样的棱形反射性偏振器由于性能差且生产成本高，尚未商业应用。图l是美国专利第5,422,756号的图3,其中显示了由光入射介质12所 组成的棱形反射性偏振器10，所述光入射介质12包括由一系列棱形结构 16组成的微结构化表面14。包括交替的高折射率材料薄层和低折射率材料 薄层的薄膜光学涂层18被安置在微结构化表面14上。所述光学涂层18设 计成优选透射一种偏振光并且反射正交的偏振光。反向结构化表面20与光 学涂层18光学地相连，提供平坦的光出射面22。 50年前，Geffcken等人 在1956年6月5日授权的名为"用于偏振光的光源、探照灯等(LIGHT SOURCE, SEARCHLIGHT OR THE LIKE FOR POLARIZED LIGHT)"的美 国专利第2,748,659号中首先提出了这类棱形反射性偏振器。以下文献中揭 示了对该方法的改进，主要是用于LCD背光源中的应用Ogura，美国专4利第5,061,050号，1991年10月29日出版，"偏振器(POLARIZER)"; Weber， 美国专利第5,422,756号，1995年6月6日出版，"使用回射偏振器的背光系 统 (BACKLIGHTING SYSTEM USING A RETROREFLECTING POLARIZER)";以及Weber的美国专利第5,559,634号，1996年9月24曰 出版，"回射偏振器(RETROREFLECTING POLARIZER)"。如图1所示，入射到棱形结构16的第一侧壁17a上的光线经光学涂层 18透射(p偏振光30)或反射(s-偏振光32)。然后p偏振光30不受影响地离 开棱形反射性偏振器10。但是， 一次反射的s偏振光34被棱形结构16的 第二侧壁17b第二次反射。因此，s偏振光32作为两次反射的s偏振光36 回射到来源处。为了棱形反射性偏振器IO发挥功能，所述棱形结构16的 顶角24应为80-100度，优选为90度。因此，相对于光入射介质12的光 入射面21，倾斜角应约为45度。所述光学涂层18包含四分之一波长(相对于材料内光的波长)厚度的高 折射率层和低折射率层的叠层。如Weber在第'634号专利中所述，对于LCD 背光源中可见光的应用，需要对整个可见光谱进行光回收，此时光学涂层 18包括大量子叠层。每个子叠层设计成可见光谱不同部分的四分之一波长 层。第'634号专利中揭示的涉及总共包括28个层，用来包括全部的可见光 谱。这样的高层数对于大面积低成本地进行生产是一个极大的挑战。另外， 如第'634号专利所述，涂层的角度性能将所述棱形反射性偏振器IO在空气 中可用的功能限制在大约+/-10度的角度范围。受限制的角度性能很大程度 上是由于光是以与表面法线成约45度的角度入射到薄膜光学涂层18上的。 本领域众所周知，当入射角为45度的时候，要比略大的角更难设计偏振光 学膜叠层，而且具有更窄的性能范围。现有技术的棱形反射性偏振器具有两个显著的难题l)严重的角度和 波长敏感性，限制了适当的应用范围，2)大量交替的高折射率层和低折射率 层，导致了高生产成本。通过增加层数可以降低波长敏感性，但是这会进一 步增大生产成本。因此人们需要一种棱形反射性偏振器，使其能够在很大 范围的入射角和波长进行工作，而且能够以合理的成本进行生产。
技术实现思路
本专利技术提供了一种反射性偏振器，其包括(a) 光入射介质，其包括光入射表面和具有一系列棱形结构的微结构化 表面，每个棱形结构的第一侧壁和第二侧壁相对于光入射表面的入射角大 于53度；(b) 位于所述一系列棱形结构上的偏振选择性薄膜光学涂层，其用来透 射第一偏振光并反射第二偏振光；以及(c) 位于所述偏振选择性薄膜光学涂层上的光出射介质，其用来提供平 坦的光出射表面。本专利技术还包括一种制造所述偏振器和包括所述偏振器的LCD显示器 的方法。与其它已知的棱形反射性偏振器相比，具有所述入射角的本专利技术 的偏振器对于入射角和波长的容许范围更大一些，并且可以以较低的成本 制造。附图说明图1是美国专利第5,422,756号所述的现有技术的截面示意图。 图2是本专利技术偏振器的截面示意图。 图3a-3d显示了偏振器的制造顺序。 图4显示了用于本专利技术偏振器的样品多层涂层设计。 图5a至5c显示了图4的偏振器对于三种不同波长的光的透射曲线。 图6显示了图4的偏振器在40度入射角范围内求平均得到的65度倾 斜角的透射率。图7显示本专利技术偏振器简单的三层设计。图8显示图7的偏振器在40度入射角范围内的透射曲线。图9显示使用金属层的多层设计。图IO显示图9的偏振器在40度入射角范围内平均得到的透射曲线。 图11显示表1的多层偏振器在40度入射角范围内平均得到的透射曲线。图12显示使用本专利技术的偏振器的背光源组件。6图13显示使用隔离体帮助防止与相邻的光控制膜浸润的偏振器。 图14显示具有三个微结构化表面的反射性偏振器的实施方式。图15显示了未能完成所需s偏振光的反射的各种方式。 图16显示了使用大于53度的倾斜角的影响。 图17显示了使用小于70度的倾斜角的影响。图18显示了在偏振选择性薄膜光学涂层上具有三次反射的本专利技术的 一个实施方式。图19a显示了本专利技术偏振器的七层涂层设计，其能够容忍均匀层厚度 变化。图19b显示了七层涂层，其中每一层的厚度是图19a厚度的150%。 图20a和20b分别显示了在图19a和19b相应的40度入射角范围内取 平均得到的透射曲线。具体实施例方式本专利技术具体涉及用于形成根据本专利技术的设备的一部份的元件，或者涉及与根据本专利技术的设备更直接地协作的元件。应当理解所述元件并不仅限 于图中具体显示或描述的那些，可以具有本领域技术人员众所周知的各种 变化形式。图2显示了本专利技术的棱形反射性偏振器40,其可以设计成同时在整个 可见光谱范围内和很宽的入射角范围内提供良好的性能。另外，本专利技术可 以以较低的成本制造。所述棱形反射性偏振器40包括光入射介质42，其具 有光入射表面51和相反的微结构化表面44，所述微结构化表面44包括一 系列棱形结构46。包括交替的高折射率材料薄层和低折射率材料薄层的薄 膜光学涂层48被安置在微结构化表面44上。在一个优选的实施方式中， 所述光学涂层48被设计成优选地透射p偏振光30并反射s偏振光本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种反射性偏振器，其包括： （ａ）光入射介质，其包括光入射表面和具有一系列棱形结构的微结构化表面，其中每个棱形结构的第一侧壁和第二侧壁相对于光入射表面的倾斜角大于５３度； （ｂ）位于所述一系列棱形结构上的偏振选择性薄膜光学涂层， 其用来透射第一偏振光并反射第二偏振光； （ｃ）位于所述偏振选择性薄膜光学涂层上的光出射介质，其用来提供平滑的光出射表面。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：MW科瓦兹，J格林纳，CC安德森，
申请(专利权)人：罗门哈斯丹麦金融有限公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]
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