TW201518792A - 多層反射式偏光片 - Google Patents

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Matthew Brian Johnson
Martin Eric Denker
Adam Donald Haag
Takashi Fujita
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Abstract

本揭露揭示多層反射式偏光片。更具體而言，所述的多層反射式偏光片在較長波長要比較短波長具有一較高阻擋光透射率，而同時具有高通過光透射率。所述的多層反射式偏光片可與吸收式偏光片結合，或可用於顯示裝置中。

Description

多層反射式偏光片
反射式偏光片實質上反射一偏振光而同時實質上透射一正交偏振光。多層光學薄膜是藉由共擠數十至數百的熔融聚合物層並接著定向或拉伸所得薄膜而形成。
在一態樣中，本揭露關於反射式偏光片，實質上透射通過光及實質上反射阻擋光。特別是，本揭露關於反射式偏光片，其中垂直入射600nm與750nm之間的阻擋光之一平均透射率，是垂直入射420nm與600nm之間的阻擋光之一平均透射率的1.5倍或更大，且對於400nm與680nm之間的範圍，通過光之透射率在60°入射角量測時不會小於90%。在一些實施例中，該反射式偏光片具有垂直入射600nm與750nm之間的阻擋光之一平均透射率，是垂直入射420nm與600nm之間的阻擋光之一平均透射率的1.8倍或更大。
在另一態樣中，本揭露關於一反射式偏光片，其中垂直入射600nm與750nm之間的阻擋光之一平均透射率，是垂直入射400nm與600nm之間的阻擋光之一平均透射率的1.25倍或更大。對於400nm與680nm之間的範圍，通過光之一透射率在60°入射量測時 不會小於90%。在一些實施例中，垂直入射600nm與750nm之間的阻擋光之平均透射率，是垂直入射400nm與600nm之間的阻擋光之一平均透射率的1.5倍或更大。在一些實施例中，對於400nm與600nm之間的範圍，一反射式偏光片具有在垂直入射時約5%或更小的阻擋光之一平均透射率。在一些實施例中，對於420nm與600nm之間的範圍，一反射式偏光片具有在垂直入射時約5%或更小的阻擋光之一平均透射率。
在又另一樣態中，本揭露關於一反射式偏光片，其中對於600nm與750nm之間的範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為5%或更高，且對於400nm與680nm之間的範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時不會小於90%。在一些實施例中，對於400nm與600nm之間的範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為5%或更小。在一些實施例中，對於600nm與680nm之間的範圍，光之一平均透射率在垂直入射時約為4%或更大。在一些實施例中，對於680nm與730nm之間的範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為8%或更大。
在另一態樣中，本揭露關於一反射式偏光片，其中對於400nm與600nm之間的範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為5%或更小，對於600nm與680nm之間的範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為4%或更大，對於680nm與730nm之間的範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為8%或更大，對於730nm與780nm之間的範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為 10%或更大。對於400nm與680nm之間的範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時不會小於90%。
在又另一樣態中，本揭露關於一反射式偏光片，其中對於420nm與750nm之間的範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為4.5%或更大，但不大於12%。對於400nm與680nm之間的範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時不會小於90%。
在另一樣態中，本揭露關於一反射式偏光片，其中對於730nm與780nm之間的範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為10%或更大但不大於30%，且對於與680nm之間的範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時不會小於90%。在一些實施例中，對於600nm與680nm之間的範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為4%或更大但不大於15%。在一些實施例中，對於680nm與730nm之間的範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為8%或更大但不大於25%。
在又另一樣態中，本揭露關於反射式偏光片，其中垂直入射600nm與750nm之間的阻擋光之一平均透射率，是垂直入射420nm與600nm之間的阻擋光之一平均透射率的1.5倍或更大，且對於400nm與680nm之間的範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時會大於或等於垂直入射時所測得的通過光之一透射率。
在一些實施例中，反射式偏光片比26μm還薄。在一些實施例中，反射式偏光片係被包括於一光學堆疊中。在一些實施例中，該光學堆疊進一步包括一吸收式偏光片。
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圖1係一圖示，其繪示比較例C1的層剖面。
圖2係一圖示，其繪示比較例C1的通過與阻擋狀態光譜。
圖3係一圖示，其繪示比較例C2的層剖面。
圖4係一圖示，其繪示比較例C2的通過與阻擋狀態光譜。
圖5係一圖示，其繪示比較例C3的層剖面。
圖6係一圖示，其繪示比較例C3的通過與阻擋狀態光譜。
圖7係一圖示，其繪示比較例C4的層剖面。
圖8係一圖示，其繪示比較例C4的通過與阻擋狀態光譜。
圖9係一圖示，其繪示比較例C5的層剖面。
圖10係一圖示，其繪示比較例C5的通過與阻擋狀態光譜。
圖11係一圖示，其繪示實例1的層剖面。
圖12係一圖示，其繪示實例1的通過與阻擋狀態光譜。
圖13係一圖示，其繪示實例2的通過與阻擋狀態光譜。
圖14係一圖示，其繪示實例3的層剖面。
圖15係一圖示，其繪示實例3的通過與阻擋狀態光譜。
圖16係一圖示，其繪示實例4的層剖面。
圖17係一圖示，其繪示實例4的通過與阻擋狀態光譜。
多層光學薄膜(即至少部分藉由不同折射率之微層的配置提供所要的透射及/或反射特性的薄膜)已為人所知。已知藉由在一 真空腔內的一基板上沈積一系列無機材料的光學薄層(「微層」)，製造此類多層光學薄膜。例如，無機多層光學薄膜係描述於H.A.Macleod所寫的「Thin-Film Optical Filters」，第2版，Macmillan Publishing Co.(1986)以及A.Thelan所寫的「Design of Optical Interference Filters」McGraw-Hill,Inc.(1989)等教科書中。
多層光學薄膜也已藉由共擠交替聚合物層而展現。例如，請參照以下美國專利案號：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)。在這些聚合多層光學薄膜中，個別層的成份中主要或完全使用聚合物材料。此類薄膜係與高產量製程相容，並可用在大型板材以及捲筒物品。
一多層光學薄膜包括個別微層，其具有不同折射率特性以致在相鄰微層的介面之間有些光被反射。該等微層夠薄，以致在複數個介面反射的光經過相長或相消干涉，以便給予該多層光學薄膜所要的反射或所要透射的特性。對於被設計用來反射紫外線、可見光、或近紅外線波長光線的多層光學薄膜，各微層一般具有小於約1μm的光學厚度(實體厚度乘上折射率)。較厚層可被包括在內，例如該多層光學薄膜最外部表面的皮層，或保護性邊界層(PBL)置於該等多層光學薄膜內，區分微層的相關分組(本文中稱為「層包」)。
對於偏光應用(例如用於反射式偏光片)，至少某些光學層是使用雙折射聚合物形成，其中該聚合物的折射率沿該聚合物之正交卡氏座標軸具有不同的數值。一般來說，雙折射聚合物微層的正 交卡氏座標軸的定義是垂直該層平面(z軸)，而x軸以及y軸位在該層平面內。雙折射聚合物也可用在非偏光應用中。
在某些情況中，該等微層具有厚度且折射率值對應至一¼波堆疊的厚度，即配置為光學重複單元或單格，其各自具有相同光學厚度的兩個相鄰微層(f比=50%)，上述的光學重複單元藉由相長干擾光的波長，其有效的反射λ是該光學重複單元總光學厚度的光的兩倍。其他層安排，例如具有不同於50%的f比之兩微層光學重複單元的多層光學薄膜，或光學重複單元包括兩個以上微層的薄膜，也為人熟知。這些光學重複單元設計可經組態以減少或增加某些高階反射。例如，請參照美國專利第5,360,659號(Arends等人)以及第5,103,337號(Schrenk等人)。沿該薄膜厚度軸(例如z軸)的厚度梯度可被用來提供一加寬的反射頻帶，例如延伸涵蓋整個人的可見區域並進入近紅外線的反射頻帶，以致在斜入射角時隨著頻帶移至較短波長，該微層堆疊在整個可見光譜範圍內繼續反射。訂製好的厚度梯度以銳化頻帶邊緣(即高反射與高透射之間的波長轉移)係討論於美國專利第6,157,490號(Wheatley等人)。
多層光學薄膜以及相關設計與構成的進一步細節係在以下文件中有所討論：美國專利第5,882,774號(Jonza等人)及第6,531,230號(Weber等人)、PCT公開案號WO 95/17303(Ouderkirk等人)與WO 99/39224(Ouderkirk等人)，以及以下論文：「Giant Birefringent Optics in Multilayer Polymer Mirrors」，Science，第287卷，2000年3月(Weber等人)。多層光學薄膜以及相關物品可包括 額外層及塗覆，因其光學、機械、及/或化學特性而被選用。例如，可在該薄膜的入射側加一紫外線吸收層以保護元件不會因紫外線而劣化。可使用一紫外線固化丙烯酸酯黏合劑或其他適當材料將多層光學薄膜黏附至機械式強化層。此類強化層可包含聚合物(如PET或聚碳酸酯)，並也可包括提供光學功能(如光擴散或準直)的結構化表面，例如藉由使用準星或稜鏡。額外層及塗覆也可包括抗刮層、抗撕層、以及硬化劑。例如，請參照美國專利第6,368,699號(Gilbert等人)。用於製造多層光學薄膜的方法及裝置係在美國專利第6,783,349號(Neavin等人)中有所討論。
多層光學薄膜的反射及透射特性是個別微層及其厚度的折射率以及微層厚度分布的函數。各微層的特徵至少可藉由其平面內折射率nx、ny以及與該薄膜之厚度軸相關的折射率nz而以其在該薄膜中所居位置為特徵。這些折射率代表目標材料對於分別沿其互相正交之x軸、y軸、以及z軸偏振光的折射率。為本專利申請書中解說方便，除非另有指明，x軸、y軸、以及z軸假設為能適用於一多層光學薄膜上任一興趣點的局部卡氏座標，其中該等微層平行於x-y平面而延伸，且其中x軸在該薄膜平面中的定向係使△nx的強度最大。因此，△ny的強度可等於或小於(但不大於)△nx的強度。此外，計算△nx、△ny、△nz的差異以選取要用何種材料層是受△nx不為負值的要求所主導。換句話說，形成一介面的兩層間的折射率差△nj=n1j-n2j，其中j=x、y、或z，且其中指示為1、2的層是經選取以致n1x n2x，即△nx 0。
實際上，折射率是藉由審慎的材料選取以及加工條件所控制。一多層膜係藉由大量的共擠例如數十或數百層的交替聚合物A、B所製成，通常是接著透過一或多個倍增模通過該多層擠出物，並接著拉伸或以其他方式定向該擠出物以形成一最終薄膜。所得薄膜通常是由數百個個別微層所構成，其厚度及折射率係已製作好以在光譜中的所需區域提供一或多個反射頻帶，例如在可見光或近紅外線區。為了以合理層數達到高反射率，相鄰微層通常展現出沿x軸偏振光的折射率差(△nx)至少為0.05。在一些實施例中，材料係經選取以致對於沿x軸偏振光的折射率差在定向之後儘可能地高。若想要兩個正交偏振的高反射率，則相鄰微層也可被製成展現出對沿y軸偏振光的折射率差(△ny)至少為0.05。
除此之外，上述提出參考的‘774(Jonza等人)專利說明對於沿z軸偏振光的相鄰微層間其折射率差(△nz)可經量身打造以達成對於傾斜入射光之p偏振分量的所需反射特性。為維持傾斜入射角之p偏振光的高反射率，微層間的z折射率不匹配△nz可經控制，以致實質上小於平面內折射率差的極大值△nx，以致△nz 0.5*△nx、或△nz 0.25 *△nx。產生微層間介面對於p偏振光的反射率之一零值或接近零值的z折射率不匹配為隨入射角變化的常數或幾近常數。此外，z折射率不匹配△nz可經控制，以使得相對於平面內折射率差△nx具有相反極性，即△nz<0。此情況產生介面對於p偏振光的反射率隨入射角增加而增加，如s偏振光的情形。
該‘774(Jonza等人)專利也討論到某些設計考量，係關於經組態為偏光片的多層光學薄膜，本文中稱為多層反射或反射式偏光片。在許多應用中，理想的反射式偏光片沿一軸(「消光」或「阻擋」軸)具有高反射率，且沿其他軸(「透射」或「通過」軸)為零反射。對此應用之目的，偏振狀態實質上係與通過軸或透射軸對齊的光稱為通過光，且偏振狀態實質上與阻擋軸或消光軸對齊的光稱為阻擋光。除非另行指出，否則p偏振通過光係以60°入射的通過光量測。若沿透射軸發生一些反射，可能會減少在離位角度的偏光片效率，而且若對不同波長的反射率不同，則可能會將顏色引入透射光中。此外，某些多層系統中兩個y折射率及兩個z折射率的精確匹配也許並不可能，而且如果z軸折射率不匹配，可能需要對平面內的折射率n1y以及n2y引入輕微不匹配。特別是，藉由配置y折射率不匹配以和z折射率不匹配一樣有相同跡象，在該等微層的介面會造成布魯斯特效應，以最小化沿該多層反射式偏光片的離軸反射率，也就最小化其離軸顏色。
專利‘774(Jonza等人)中所討論的另一設計考量係關於在該多層反射式偏光片之空氣介面的表面反射。除非偏光片兩面均層壓至一現有玻璃組件或以透明光學附著劑層壓至另一現有薄膜，此類表面反射會減少在該光學系統中所需偏振的光之透射。因此，在某些情況中增加一抗反射(AR)塗覆至該反射式偏光片可能會有用。
反射式偏光片通常是用在視覺顯示系統，例如液晶顯示器。這些系統(如今廣泛在多種電子裝置中可見，如行動電話、包括 平板、筆記型、以及次筆記型的電腦，還有某些平面電視)使用一液晶(LC)面板，以一廣域背光由後方照明。該反射式偏光片係放在其上或以其他方式納入該背光，以從背光將可由該LC面板使用之偏振狀態的光傳送至該LC面板。一正交偏振狀態的光(並不能由該LC面板使用)被反射回背光，在此其終究可朝LC面板反射回去並至少部分被轉換成可用的偏振狀態，因而「回收」通常會損失的光，並增加所得亮度以及該顯示器的總體效率。
一顯示系統脈絡中之反射式偏光片的效能之一度量係稱為「增益」。反射式偏光片或其他光學薄膜的增益，就是相較於不具有光學薄膜的顯示器，具有光學薄膜的顯示器由觀者看來明亮程度的度量。更具體而言，一光學薄膜的增益就是具有該光學薄膜的該顯示系統(或其部分，例如背光)之耀度，與不具有該光學薄膜的該顯示系統之耀度的比值。由於耀度一般而言係隨觀察定向而變，增益也是隨觀察定向而變。若提到增益而沒有指出其定向，通常是假定為在軸效能。高增益一般係與反射式偏光片相關，其對垂直以及傾斜入射光兩者皆對於阻擋軸具有極高的反射率且對通過軸有極高的透射率(極低反射率)。這是因為一極高阻擋軸反射率將不可用偏振之光線會被反射回背光的機會最大化，以致它可被轉換為可用偏振；以及一極低的通過軸反射率將可用偏振之光線會通過離開背光朝向LC面板的機會最大化，耗損最小。
在一全RGB彩色顯示系統的脈絡中該反射式偏光片的另一效能度量，就是由於反射率或透射率之頻譜不一致性所導致該部件引入該系統之色彩的分量，在軸以及離軸兩狀態皆算在內。
反差比(即偏振軸與該反射式偏光片之通過軸對齊的光線透射率，以及偏振軸與該反射式偏光片之阻擋軸對齊的光線透射率之比值)是用來定量一反射式偏光片效能的另一重要尺度。反差比可僅對反射式偏光片量測，或對納入一背光之反射式偏光片量測，例如，與一液晶顯示器面板以及一吸收式偏光片合併。反差比因而可藉由更高總體通過光透射率或更低總體阻擋光透射率而得到改善。
在某些應用中，最好能造出一更薄的反射式偏光片。請注意本文所用「更薄」也可指稱要增加額外光學活性的能力(例如，為改善光學效能)或不作用層(例如，為改善物理特性)而仍保留相同或類似厚度。因為反射式偏光片中的微層之光學功能係與各微層之特定光學厚度相關連，通常不可能僅藉由讓各微層更薄而達成相同光學特性。減少厚度的另一選項是透過審慎的層剖面控制，也就是說，在某些情況中，選擇性漏掉某些微層，導致一較薄的總體反射式偏光片。之前，咸信此取向造成總體偏光片厚度與光學效能之間有所取捨；例如，反差比會因為厚度減少之反射式偏光片在整個所關心之波長範圍間並沒那麼有效率地反射光線而有所損害。換句話說，阻擋光(偏振軸與反射式偏光片之阻擋軸對齊的光)的透射率會因某些最厚光學層(對應於最長的反射波長)被移開而增加，而且，例如，若與一吸收式偏光片合併，似乎透射之阻擋光的增加會對應至減少的反差 比。然而，令人驚訝地，對某些多層反射式偏光片的層剖面，即使對某些波長增加了阻擋狀態透射，若與一吸收式偏光片合併其總反差比與對那些相同波長較少阻擋狀態透射的一較厚多層反射式偏光片類似或更佳。本文所述的反射式偏光片可薄於50μm、薄於30μm、薄於20μm、或薄於17μm。
通過光及阻擋光的透射光譜可當作描述本揭露之反射式偏光片之特性的有用方法。在一些實施例中，例如，在由400nm至600nm或420nm至600nm的範圍內通過光透射率可能不會小於90%。通過光透射率可在60°入射時量測。在一些實施例中，在由400nm至680nm的範圍內，60°入射的通過光透射率可等於或大於垂直入射時的通過光透射率。阻擋光可有一「斜坡」式光譜並可藉由比較不同波長範圍之中以垂直入射量測的阻擋光之平均透射率描述其特徵。例如，垂直入射於600nm與750nm之間的阻擋光之平均透射率，可以是垂直入射於420nm與600nm之間的阻擋光之平均透射率的1.5倍或1.8倍。在一些實施例中，垂直入射於600nm與750nm之間的阻擋光之平均透射率，可以是垂直入射於400與600nm之間的阻擋光之平均透射率的1.25倍或1.5倍。在一些實施例中，對於某些波長範圍，阻擋光之平均透射率在垂直入社時設下一或多個界限可能會很有用，例如，在420nm與750nm之間約4.5%或更大但不大於12%。在其他實施例中，在730nm與780nm之間，阻擋光之平均透射率在垂直入射時可以是約10%或更大但不大於30%。
本揭露的反射式偏光片可適用於包括在多種顯示裝置中，在某些情況中與一或多個吸收式偏光片、反射器、轉向薄膜、稜鏡薄膜、基板、光導、液晶顯示器、或散光器結合。本揭露也設想到光學堆疊以及背光包括在所述反射式偏光片中。
實例 比較例C1
一雙折射反射式偏光片依如下所述製備。三個多層光學薄膜層包被共擠，如美國專利第6,088,159號(Weber等人)的實例所述。美國專利第6,352,761(Hebrink等人)所大致描述的聚合物是用於光學層。第一聚合物(第一光學層)是聚萘二甲酸乙二酯(PEN)同元聚合物(100莫耳百分比萘二酸與100莫耳百分比乙二醇)具有一Tg為121至123℃。第二聚合物(第二光學層)是一第一聚萘二甲酸乙二酯共聚物(coPEN)具有55莫耳百分比萘二甲酸酯以及45莫耳百分比對苯二甲酸酯當作羧酸酯類，還有95.8莫耳百分比乙二醇、4莫耳百分比己二醇、以及0.2莫耳百分比三羥甲基丙烷當作二醇類。第二聚合物具有一Tg為94℃。作為皮層使用的聚合物是第二coPEN，具有75莫耳百分比萘二甲酸酯以及25莫耳百分比對苯二甲酸酯當作羧酸酯類，還有95.8莫耳百分比乙二醇、4莫耳百分比己二醇、以及0.2莫耳百分比三羥甲基丙烷當作二醇類。第二聚合物具有一Tg為101℃。
使用分層器方法製造反射式偏光片係描述於美國專利申請公開第2011/0272849號，名稱為「Feedblock for Manufacturing Multilayer Polymeric Films」。PEN以及第一coPEN聚合物係由分開的擠製機送入一多層共擠分層器，其中它們被組裝成275交替光學層的一層包，加上較厚的coPEN材料保護邊界層在各側上，總共277層。至於分層器，該多層熔體係透過一個三倍層倍增器，得到具有829層的一構造。第二coPEN的皮層被加到該構造，得到具有831層的一最終構造。該多層熔體接著被經由一薄膜模澆至一冷卻輥，以用於聚酯薄膜的傳統方式，在其上受到急速冷卻。鑄板係在一商用刻度線性拉幅機中拉伸，採用類似於美國專利申請公開第2007/0047080號(Stover等人)的實例2A所述的溫度以及拉力曲線。在多層薄膜製造期間，用於各層包的層剖面是以最能平衡光學效能以及製造效率為目標。此層剖面係顯示於圖1，其包括第一層包110、第二層包120、以及第三層包130。所得通過以及阻擋狀態透射光譜係顯示於圖2，包括以垂直入射阻擋光為曲線210、以60°入射通過光為曲線220，以及以垂直入射通過光為曲線230。該薄膜具有一厚度約為92μm係由一電容計量測。
比較例C2
一雙折射反射式偏光片依如下所述製備。一單一多層光學層包係經共擠製，如美國專利申請公開第2011/0102891號所述，名稱為「Low Layer Count Reflective Polarizer with Optimized Gain」。 美國專利第6,352,761號(Hebrink等人)所大致描述的聚合物是用於光學層。第一聚合物(第一光學層)是聚萘二甲酸乙二酯(PEN)同元聚合物(100莫耳百分比萘二酸與100莫耳百分比乙二醇)具有一Tg為121至123℃。第二聚合物(第二光學層)是第一聚萘二甲酸乙二酯共聚物的(coPEN)的摻合物，具有90莫耳百分比萘二甲酸酯以及10莫耳百分比共聚酯類包括聚對苯二甲酸乙二酯乙二醇(PETG)以大約45莫耳百分比90/10PEN對55莫耳百分比PETG的比例。第二聚合物具有一Tg約為97至100℃。用於皮層的聚合物是和用於第二聚合物層的聚合物相同。
使用分層器方法製造反射式偏光片係描述於美國專利申請公開第2011/0272849，名稱為「Feedblock for Manufacturing Multilayer Polymeric Films」。材料係由分開的擠製機送入一多層共擠分層器，其中它們被組裝成305交替光學層的一層包，加上從第二光學層材料而來的較厚保護邊界層形成於各側上，總共307層。從第二光學層材料形成的皮層被加到該構造，得到具有307層的一最終構造。該多層熔體接著被經由一薄膜模澆至一冷卻輥，以用於聚酯薄膜的傳統方式，在其上受到急速冷卻。然後鑄板在一商用刻度線性拉幅機中拉伸，採用類似於美國專利申請公開第2007/0047080號(Stover等人)的實例2A所述的溫度以及拉力曲線。在多層薄膜製造期間，用於各層包的層剖面是以最能平衡光學效能以及製造效率為目標。層剖面係顯示於圖3。所得通過以及阻擋狀態透射光譜係顯示於圖4，包 括以垂直入射阻擋光為曲線410以及60°入射角通過光為曲線420。該薄膜具有一所得厚度約為35μm係由一電容計量測。
比較例C3
一雙折射反射式偏光片係以類似於比較例C2的方式製備如下。一單一多層光學層包係被共擠。該層包包括90/10coPEN的275交替層，由90%聚萘二甲酸乙二酯(PEN)以及10%聚對苯二甲酸乙二酯(PET)所構成之聚合物，以及一低折射率等向層，是由聚碳酸酯與共聚酯類的一摻合物(PC：coPET)製成。低折射率層具有約為1.57的折射率，並在一單軸定向上維持實質上等向。該PC：coPET的莫耳比大約是42.5莫耳百分比聚碳酸酯以及57.5莫耳百分比coPET，且該材料具有一Tg為105℃。此等向性材料係經選取以致拉伸後其折射率在兩個未拉伸方向維持實質上與該雙折射材料在未拉伸方向上的折射率相符，同時在拉伸方向上雙折射與非雙折射層的折射率之間顯著不相符。
90/10PEN以及PC：coPET聚合物係由分開的擠製機送入一多層共擠分層器，其中它們被組裝成275交替光學層的一層包，加上較厚的PC：coPET聚合物保護邊界層在各側上，總共277層。在分層器後，會加上皮層，其中用於皮層的聚合物是一第二PC：coPET，具有50莫耳百分比PC以及50莫耳百分比coPET的莫耳比，且Tg為110℃。該多層熔體接著係經由一薄膜模澆至一冷卻輥，以用於聚酯薄膜的傳統方式，在其上受到急速冷卻。然後鑄板被放入 一抛物線式拉幅機拉伸，如美國專利公開第7,104,776號(Merrill等人)所述，採用類似於美國專利申請公開第2007/0047080號(Stover等人)的實例2A所述的溫度與拉力比(約6.0)。
在多層薄膜製造期間，用於單一層包的線性層剖面是以最能平衡光學效能以及製造效率為目標。此層剖面圖係顯示於圖5。目標斜率約為每層0.24nm。所得通過以及阻擋狀態透射光譜係顯示於圖6，包括以垂直入射阻擋光為曲線610、以60°入射通過光為曲線620，以及以垂直入射通過光為曲線630。該薄膜具有一所得厚度約為26.5μm係由一電容計量測。
比較例C4
一雙折射反射式偏光片係以類似於比較例C3的方式製備如下。一單一多層光學層包係被共擠。該層包包括90/10coPEN的183交替層，由90%聚萘二甲酸乙二酯(PEN)以及10%聚對苯二甲酸乙二酯(PET)所構成之聚合物，以及一低折射率等向層。該低折射率層係由聚碳酸酯與共聚酯類的一摻合物(PC：coPET)製成，以致該折射率約為1.57，並在一單軸定向上維持實質上同向。該PC：coPET的莫耳比大約是42.5莫耳百分比聚碳酸酯以及57.5莫耳百分比coPET，且Tg為105℃。此等向材料係經選取以致拉伸後其折射率在兩個未拉伸方向維持實質上與該雙折射材料在未拉伸方向上的折射率相符，同時在拉伸方向上雙折射與非雙折射層的折射率之間顯著不相符。抛物線拉幅機中所用的拉力比約為6.5。
90/10PEN以及PC：coPET聚合物係由分開的擠製機送入一多層共擠分層器，其中它們被組裝成183交替光學層的一層包，加上較厚的PC：coPET材料保護邊界層在各側上，總共185層。在多層薄膜製造期間，用於單一層包的線性層剖面是以最能平衡光學效能以及製造效率為目標。此層剖面係顯示於圖7。目標斜率約為每層0.34nm。所得通過以及阻擋狀態透射光譜係顯示於圖8，包括以垂直入射阻擋光為曲線810、以60°入射通過光為曲線820，且垂直入射通過光為曲線830。該薄膜具有一所得實際厚度約為16.5μm係由一電容計量測。
比較例C5
一雙折射反射式偏光片係以如比較例C4的方式製備，不過層厚度剖面的選取係如圖9所示。該剖面大約是線性的，配上目標斜率約為每層0.40nm。所得通過以及阻擋狀態透射光譜係顯示於圖10，包括以垂直入射阻擋光為曲線1010、以60°入射通過光為曲線1020，以及以垂直入射通過光為曲線1030。該薄膜具有一所得實際厚度約為16.3μm係由一電容計量測。厚度減少是由於阻擋狀態光譜加寬，因而平均來說配置更多層在較低波長。
實例1
一反射式偏光片包括183交替光學層，係以類似於比較例C4所述的方式製造，不過層剖面的修改係如圖11所示。如圖12所 顯示，其包括以垂直入射阻擋光為曲線1210、以60°入射通過光為曲線1220，以及以垂直入射通過光為曲線1230，如此得到一傾斜阻擋狀態光譜且在通過狀態光譜中對0度及60度入射角皆保持實質上平坦。層1至150的目標斜率約為每層0.33nm，且層151至183的目標斜率約為每層0.80nm。應注意層1至150的目標斜率約為如同比較例C4所用，而層151至183的斜率是此數量的兩倍以上。該薄膜具有一所得厚度約為16.3μm係由一電容計量測。
實例2
一具有183光學層的反射式偏光片係以類似於實例1所述的方式製造，不過拉伸比由約6.5降至約6.0至6.2以便造成較小阻擋狀態透射同時保持一類似的傾斜阻擋狀態光譜。通過以及阻擋狀態光譜係顯示於圖13，包括以垂直入射阻擋光為曲線1310、以60°入射通過光為曲線1320，以及以垂直入射通過光為曲線1330。該薄膜具有一所得實際厚度約為16.3μm係由一電容計量測。
實例3
一反射式偏光片具有183光學層，係以類似實例1所述的方式製造，不過層剖面的修改係如圖14所示。光譜係如圖15所示，包括以垂直入射阻擋光為曲線1510以及以60°入射通過光為曲線1520，可看出通過狀態對60度光譜保持實質上平坦而阻擋狀態光譜在垂直入射時為傾斜。層1至150的目標斜率約為每層0.33nm，且層 151至183的目標斜率約為每層0.90nm。該薄膜具有一所得厚度約為16.3μm係由一電容計量測。
實例4
一具有183光學層的反射式偏光片係以類似實例1所述的方式製造，不過層剖面的修改係如圖16所示。光譜係如圖17所示，包括以垂直入射阻擋光為曲線1710、以60°入射通過光為曲線1720，以及以垂直入射通過光為曲線1730，其中可看出通過狀態光譜對0度以及60度皆保持實質上平坦而阻擋狀態光譜為傾斜。層1至150的目標斜率約為每層0.30nm，且層151至183的目標斜率約為每層0.90nm。該薄膜具有一所得厚度約為16.3μm係由一電容計量測。
表1顯示各實例在0度對於阻擋狀態的平均跨幅百分比透射值。表2顯示在0度的平均通過狀態透射，以及兩個選取波長範圍之間的透射值差異。表3顯示在60度的平均通過狀態透射，以及兩個選取波長範圍之間的透射值差異。比較例C1以及C2，具有「傾斜」型光譜，在通過狀態中隨角度的變化要比比較例C3至C5以及實例1至4更劇烈。
數據顯示，藉由調整層剖面以一傾斜光譜為目標，可達成改善的阻擋狀態透射同時維持一高且「平坦」的通過狀態透射。若與一吸收式偏光片結合，此可容許吸收式偏光片減少反差比而且還改 善亮度。或者，反差比可增加同時維持顯示裝置中的系統亮度，如表2以及表3中的數據所指出。
取得一市售具有一LCD面板的平板電腦。所取得平板電腦之LCD面板背後的薄膜，含有一吸收式偏光片和一反射式偏光片以一黏著劑附著在一起。平板電腦中的反射式偏光片和比較例3的反射式偏光片十分類似。附著至該吸收式偏光片的反射式偏光片被移除，並且用一光學上透明的黏著劑將各種比較例薄膜以及實例薄膜附著其上。接著用隨該裝置而來的相同背光組件重新組裝該顯示器。顯示器的耀度隨極角以一EZ contrast XL 88W錐光鏡量測(Model XL88W-R-111124，購自Eldim-Optics,Herouville,Saint-Clair France)。耀度數據公布於表4中，且顯示器內對比數據係顯示於表5。對於表格以及其相對應數據，計算相對於「原件」顯示器(等同於比較例3)之差異百分比。
以下為本揭露之例示性實施例：
項目1. 一種反射式偏光片，其實質上透射通過光並且實質上反射阻擋光，其中垂直入射波長介於600nm與750nm之間的阻擋光之一平均透射率，是垂直入射波長介於420nm與600nm之間的阻擋光之一平均透射率的1.5倍或更大；並且 對於400nm與680nm之間的一範圍，通過光之一透射率在60°入射角量測時不會小於90%。
項目2. 如項目1之反射式偏光片，其中垂直入射波長介於600nm與750nm之間的阻擋光之一平均透射率，是垂直入射波長介於420nm與600nm之間的阻擋光之一平均透射率的1.8倍或更大。
項目3. 一種反射式偏光片，其實質上透射通過光並且實質上反射阻擋光，其中垂直入射波長介於600nm與750nm之間的阻擋光之一平均透射率，是垂直入射波長介於400nm與600nm之間的阻擋光之一平均透射率的1.25倍或更大；以及對於400nm與680nm之間的一範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時不會小於90%。
項目4. 如項目3之反射式偏光片，其中垂直入射波長介於600nm與750nm之間的阻擋光之該平均透射率，是垂直入射波長介於400nm與600nm之間的阻擋光之一平均透射率的1.5倍或更大。
項目5. 如項目1至4中任一項之反射式偏光片，其中對於400nm與600nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為5%或更小。
項目6. 如項目1至4中任一項之反射式偏光片，其中對於420nm與600nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為5%或更小。
項目7. 一種反射式偏光片，其實質上透射通過光並且實質上反射阻擋光，其中對於600nm與750nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為5%或更大；以及對於400nm與680nm之間的一範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時不會小於90%。
項目8. 如項目7之反射式偏光片，其中對於400nm與600nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為5%或更小。
項目9. 如項目7或8之反射式偏光片，其中對於600nm與680nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為4%或更大。
項目10. 如項目7至9中任一項之反射式偏光片，其中對於680nm與730nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為8%或更大。
項目11. 一種反射式偏光片，其實質上透射通過光並且實質上反射阻擋光，其中對於400nm與600nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為5%或更小；對於600nm與680nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為4%或更大；對於680nm與730nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為8%或更大； 對於730nm與780nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為10%或更大；以及對於400nm與680nm之間的一範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時不會小於90%。
項目12. 一種反射式偏光片，其實質上透射通過光並且實質上反射阻擋光，其中垂直入射波長介於420nm與750nm之間的阻擋光之一平均透射率是約4.5%或更大但不大於12%；以及對於400nm與680nm之間的一範圍，通過光之一透射率在60°入射角量測時不會小於90%。
項目13. 一種反射式偏光片，其實質上透射通過光並且實質上反射阻擋光，其中對於730nm與780nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為10%或更大但不大於30%；並且對於400nm與680nm之間的一範圍，通過光之一透射率在60°入射角量測時不會小於90%。
項目14. 如項目13之反射式偏光片，其中對於600nm與680nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時為4%或更大但不大於15%。
項目15. 如項目13或14之一之反射式偏光片，其中對於680nm與730nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為8%或更大但不大於25%。
項目16. 一種反射式偏光片，其實質上透射通過光並且實質上反射阻擋光，其中垂直入射波長介於600nm與750nm之間的阻擋光之一平均透射率，是垂直入射波長介於420nm與600nm之間的阻擋光之一平均透射率的1.5倍或更大；並且對於400nm與680nm之間的一範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時大於或等於以垂直入射所量測的通過光之一透射率。
項目17. 如前述項目中任一項之反射式偏光片，其中該反射式偏光片較薄於26μm。
項目18. 一種光學堆疊，其包含前述項目中任一項之反射式偏光片。
項目19. 如項目18之光學堆疊，其進一步包含一吸收式偏光片。
項目20. 如項目18或19之一之光學堆疊，其進一步包含一LCD面板。
項目21. 一種背光板，其包含項目18至20中任一項之光學堆疊。
所有本申請案所引用的美國專利及專利申請案以引用方式全文併入本文中。本發明並不侷限於上文闡述之實例及實施例的具體揭示，因為詳細描述這些實施例是為了利於解說本發明的各種態樣。而是，應理解本發明涵蓋本發明的所有態樣，包含屬於如隨附申請專利範圍與均等物界定的本發明的範疇內的所有修改、均等處理和替代裝置。
1210‧‧‧曲線
1220‧‧‧曲線
1230‧‧‧曲線

Claims (21)

  1. 一種反射式偏光片，其實質上透射通過光且實質上反射阻擋光，其中介於600nm與750nm之間的垂直入射之阻擋光之一平均透射率，是介於420nm與600nm之間的垂直入射之阻擋光之一平均透射率的約1.5倍或更大；且對於400nm與680nm之間的一範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時不會小於90%。
  2. 如請求項1之反射式偏光片，其中介於600nm與750nm之間的垂直入射之阻擋光之一平均透射率，是介於420nm與600nm之間的垂直入射之阻擋光之一平均透射率的約1.8倍或更大。
  3. 一種反射式偏光片，其實質上透射通過光且實質上反射阻擋光，其中介於600nm與750nm之間的垂直入射之阻擋光之一平均透射率，是介於400nm與600nm之間的垂直入射之阻擋光之一平均透射率的約1.25倍或更大；且對於400nm與680nm之間的一範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時不會小於90%。
  4. 如請求項3之反射式偏光片，其中介於600nm與750nm之間的垂直入射之阻擋光之該平均透射率，是介於400nm與600nm之間的垂直入射之阻擋光之一平均透射率的約1.5倍或更大。
  5. 如請求項1至4中任一項之反射式偏光片，其中對於400nm與600nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為5%或更小。
  6. 如請求項1至4中任一項之反射式偏光片，其中對於420nm與600nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為5%或更小。
  7. 一種反射式偏光片，其實質上透射通過光並且實質上反射阻擋光，其中對於600nm與750nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為5%或更大；且對於400nm與680nm之間的一範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時不會小於90%。
  8. 如請求項7之反射式偏光片，其中對於400nm與600nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為5%或更小。
  9. 如請求項7或8之反射式偏光片，其中對於600nm與680nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時為4%或更大。
  10. 如請求項7或8之反射式偏光片，其中對於680nm與730nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為8%或更大。
  11. 一種反射式偏光片，其實質上透射通過光並且實質上反射阻擋光，其中對於400nm與600nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為5%或更小；對於600nm與680nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時為4%或更大；對於680nm與730nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為8%或更大；對於730nm與780nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為10%或更大；且對於400nm與680nm之間的一範圍，通過光之一透射率在60°入射角量測時不會小於90%。
  12. 一種反射式偏光片，其實質上透射通過光並且實質上反射阻擋光，其中 介於420nm與750nm之間的垂直入射之阻擋光之一平均透射率是約4.5%或更大但不高於12%；且對於400nm與680nm之間的一範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時不會小於90%。
  13. 一種反射式偏光片，其實質上透射通過光並且實質上反射阻擋光，其中對於730nm與780nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為10%或更大但不大於30%；且對於400nm與680nm之間的一範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時不會小於90%。
  14. 如請求項13之反射式偏光片，其中對於600nm與680nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時為4%或更大但不大於15%。
  15. 如請求項13或14之反射式偏光片，其中對於680nm與730nm之間的一範圍，阻擋光之一平均透射率在垂直入射時約為8%或更大但不大於25%。
  16. 一種反射式偏光片，其實質上透射通過光並且實質上反射阻擋光，其中介於600nm與750nm之間的垂直入射之阻擋光之一平均透射率，是介於420nm與600nm之間的垂直入射之阻擋光之一平均透射率的約1.5倍或更大；且對於400nm與680nm之間的一範圍，通過光之一透射率以60°入射角量測時大於或等於以垂直入射所量測的通過光之一透射率。
  17. 如請求項1至4、7、8、11至14及16之反射式偏光片，其中該反射式偏光片薄於26μm。
  18. 一種光學堆疊，其包含請求項1至17中任一項之反射式偏光片。
  19. 如請求項18項之光學堆疊，其進一步包含一吸收式偏光片。
  20. 如請求項18或19之光學堆疊，其進一步包含一LCD面板。
  21. 一種背光板，其包含如請求項18至20中任一項之光學堆疊。
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