TWI637198B - 聚合多層光學膜 - Google Patents

聚合多層光學膜 Download PDF

Info

Publication number
TWI637198B
TWI637198B TW103133790A TW103133790A TWI637198B TW I637198 B TWI637198 B TW I637198B TW 103133790 A TW103133790 A TW 103133790A TW 103133790 A TW103133790 A TW 103133790A TW I637198 B TWI637198 B TW I637198B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
optical
packet
film
layer
light
Prior art date
Application number
TW103133790A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201527806A (zh
Inventor
提摩西 喬瑟夫 尼維特
勞倫斯 瑞爾夫 吉爾伯特
萊恩 湯瑪士 菲比克
Original Assignee
美商3M新設資產公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商3M新設資產公司 filed Critical 美商3M新設資產公司
Publication of TW201527806A publication Critical patent/TW201527806A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI637198B publication Critical patent/TWI637198B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/285—Interference filters comprising deposited thin solid films
    • G02B5/287—Interference filters comprising deposited thin solid films comprising at least one layer of organic material
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/0816—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
    • G02B5/0825—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers the reflecting layers comprising dielectric materials only
    • G02B5/0841—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers the reflecting layers comprising dielectric materials only comprising organic materials, e.g. polymers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
    • G02B5/3041—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks
    • G02B5/305—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks including organic materials, e.g. polymeric layers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

本發明描述聚合多層光學膜。具體而言，描述具有第一光學封包及第二光學封包的聚合多層光學膜。第二光學封包係設置於第一光學封包上。光學封包的層組態對整片膜之半球反射率所造成的影響亦予以描述。聚合多層光學膜反射大於95%垂直入射之400nm到700nm的光。

Description

聚合多層光學膜
聚合多層光學膜係藉由共擠壓數十至數百個熔態聚合物層並隨後定向或拉伸所得膜而形成。這些微層具有不同折射率特性及足夠薄度，以使光在相鄰微層間的界面處反射。
本揭露之一態樣係關於聚合多層光學膜。更具體而言，本揭露係有關於具有第一光學封包(optical packet)及設置於第一光學封包上之第二光學封包的聚合多層光學膜。第一光學封包包括反射藍光的光學層群組。第一光學封包係經組態以使該反射藍光的光學層群組離第二光學封包比離聚合多層光學膜的外層更為接近。聚合多層光學膜反射大於約95%垂直入射之400nm到700nm的光。在一些實施例中，該反射藍光的層群組包括第一光學封包的最薄層。
本揭露之另一態樣係關於聚合多層光學膜，其具有為負斜率之實質上線性層輪廓的第一光學封包，以及設置於第一光學封包上的第二光學封包，其中鄰近第一光學封包之外部側的一層群組反射紅光。聚合多層光學膜反射大於約95%垂直入射之400nm到700nm的光。在一些實施例中，該反射紅光的層群組包括第一光學封包的最 厚光學層。而在一些實施例中，該反射紅光的層群組係與第一光學封包的外部側相鄰。
本揭露之又另一態樣係關於聚合多層光學膜，其具有第一光學封包以及設置於第一光學封包上的第二封包，第一光學封包具有第一層群組以及第二層群組，第一層群組鄰近第一光學封包之第一側且實質上反射紅光，第二層群組鄰近第一光學封包之第二側且實質上反射藍光。第一光學封包係經組態以使第二層群組設置於第一層群組與第二光學封包之間。聚合多層光學膜反射大於約95%垂直入射之400nm到700nm的光。在一些實施例中，第一光學封包之第一群組與第一光學封包之第一側相鄰。而在一些實施例中，第一光學封包之第二群組與第一光學封包之第二側相鄰。
本揭露之另一態樣係有關於具有第一光學封包及設置於第一光學封包上之第二光學封包的聚合多層光學膜。聚合多層光學膜中最薄的光學層係實質上位於聚合多層光學膜之中間，且聚合多層光學膜反射大於約95%垂直入射之400nm到700nm的光。在一些實施例中，聚合多層光學膜係較薄於100μm、85μm或65μm。在一些實施例中，聚合多層光學膜包括設置於第二光學封包上之第三光學封包，且在一些實施例中，聚合多層光學膜係較薄於165μm。在一些實施例中，聚合多層光學膜包括抗溼潤層。而在一些實施例中，聚合多層光學膜反射大於99%垂直入射之400nm到700nm的光。
110‧‧‧反射膜
114‧‧‧第二反射軸
116‧‧‧第一反射軸
120‧‧‧射線
122‧‧‧入射面
130‧‧‧射線
132‧‧‧入射面
204‧‧‧Rhemi(λ)光譜(經計算而得)
208‧‧‧Rhemi(λ)光譜(經量測而得)
303‧‧‧層厚度輪廓
306‧‧‧層厚度輪廓
410‧‧‧Rhemi(λ)光譜(經計算而得)
420‧‧‧Rhemi(λ)光譜(經計算而得)
503‧‧‧層厚度輪廓
506‧‧‧層厚度輪廓
610‧‧‧Rhemi(λ)光譜(經計算而得)
650‧‧‧Rhemi(λ)光譜(經計算而得)
660‧‧‧Rhemi(λ)光譜(經計算而得)
703‧‧‧層厚度輪廓
706‧‧‧層厚度輪廓
810‧‧‧Rhemi(λ)光譜(經計算而得)
850‧‧‧Rhemi(λ)光譜(經計算而得)
860‧‧‧Rhemi(λ)光譜(經計算而得)
903‧‧‧層厚度輪廓
906‧‧‧層厚度輪廓
1010‧‧‧Rhemi(λ)光譜(經計算而得)
1050‧‧‧Rhemi(λ)光譜(經計算而得)
1060‧‧‧Rhemi(λ)光譜(經計算而得)
圖1為多層光學膜之示意透視圖。
圖2為顯示多層聚合反射膜經計算的與經量測的半球反射率之圖。
圖3為顯示比較例C1中多層膜之層輪廓之圖。
圖4為顯示比較例C1中多層膜之半球反射率光譜之圖。
圖5為顯示實例1中多層膜之層輪廓之圖。
圖6為顯示實例1中多層膜之半球反射率光譜之圖。
圖7為顯示實例2中多層膜之層輪廓之圖。
圖8為顯示實例2中多層膜之半球反射率光譜之圖。
圖9為顯示比較例C2中多層膜之層輪廓之圖。
圖10為顯示比較例C2中多層膜之半球反射率光譜之圖。
多層光學膜，亦即至少部分藉由配置具有不同折射率的微層來提供所需的透射及/或反射特性的膜，係為已知的。而在真空室中藉由在基材上沉積一序列無機材料的光學薄層(「微層」)來製造此類多層光學膜的技術亦久為人知。無機多層光學膜的描述可見於例如由H.A.Macleod所著之Thin-Film Optical Filters，第2版。(Macmillan Publishing Co.(1986))及由A.Thelan所著之Design of Optical Interference Filters(McGraw-Hill,Inc.(1989))等校科書中。
多層光學膜也以共擠壓交替之聚合物層的方式呈現。可參見如美國專利第3,610,729號(Rogers)、第4,446,305號(Rogers等人)、第4,540,623號(Im等人)、第5,448,404號(Schrenk等人) 及第5,882,774號(Jonza等人)。在這些聚合多層光學膜中，在構造個別層時主要或唯一使用的是聚合物材料。這些聚合多層光學膜可被稱為熱塑性多層光學膜。此類膜適合大量製造之製程而且可被製成大張薄片及卷材。接下來的說明與實例係關於熱塑性多層光學膜。
多層光學膜包括具有不同折射率特性的個別微層以使某些光在相鄰微層間的界面處反射。由於微層相當地薄，以致在複數個界面處反射的光會經歷相長(constructive)或相消(destructive)干涉，以使得多層光學膜獲得所需的反射或透射的特性。對於設計成反射紫外光、可見光或近紅外線波長的光的多層光學膜來說，其各微層通常具有小於約1μm的光學厚度(實際厚度乘上折射率)。層之配置通常可由最薄到最厚。在一些實施例中，交替光學層的配置可以層數為函數而實質上線性地改變。這些層輪廓可被稱為線性層輪廓。可在多層光學膜的外表面上包括較厚的層，例如表層(skin layer)，或是設置保護邊界層(PBL)於多層光學膜之內，用以分隔微層的相聯接群組(本文稱為「封包(packet)」)。在某些情況下，保護邊界層使用的材料係與多層光學膜的交替層的至少一層使用的材料相同。而在其他情況下，保護邊界層可視其物理或流變特性選用不同的材料。保護邊界層可在光學封包的一側或兩側上。而在單一封包多層光學膜的情況中，保護邊界層可在多層光學膜其中之一或兩個外部表面上。
在某些情況下，微層所具有之厚度及折射率值提供一個¼波片堆疊(亦即，以光學重複單元(或單元格)方式配置，且各單元具有兩個相鄰之相等光學厚度(f比率=50%)的微層)，使得光學 重複單元可藉由相長干涉光有效地反射，其中該干涉光波長係為λ，約為光學重複單元的總光學厚度的兩倍。而其他的層配置也係為習知技術，像是具有2個微層光學重複單元且其f比率不為50%的多層光學膜，或是光學重複單元包括多於兩個微層的膜。這些光學重複單元的設計可經組態用以減少或增加某些更高階的反射。可參見例如美國專利第5,360,659號(Arends等人)及第5,103,337號(Schrenk等人)。光學重複單元沿著膜厚度軸(如z軸)的厚度梯度可用來提供一加寬的反射頻帶(諸如，延伸於整個人眼可見光區且延伸至近紅外線區之反射頻帶)，以使得當頻帶在傾斜入射角度時偏移至較短波長時，微層堆疊仍可繼續在整個可見光譜上反射光。關於厚度梯度經特製以銳化頻帶邊緣(亦即在高反射與高透射之間轉換波長)的討論可見於美國專利第6,157,490號(Wheatley等人)。
在許多應用當中，膜的反射特性之特徵可由「半球反射率」Rhemi(λ)表示，意指當(具有某種波長或所關注的波長範圍的)光自所有可能方向入射至一組件(無論是一表面、膜或膜組)的總反射率。因此，該組件因光自所有方向(且自所有偏振狀態，除非另有指定)入射至以一垂直方向為中心的半球而發光，並且收集所有反射入相同半球的光。所關注的波長範圍之反射光的總通量與入射光的總通量的比率可得出半球反射率，Rhemi(λ)。而以一反射器的Rhemi(λ)表示其特徵，對於背光再循環腔可說是特別合適，因為光常常自所有角度入射在腔的內部表面(無論是前反射器、後反射器或側反射器)上。此外，不同於垂直入射光的反射率，入射角反射率的變異性對Rhemi(λ) 並無任何影響(且已經納入考慮)，此性質對於再循環背光模組(如稜鏡膜)內的某些組件是相當重要的。
可理解的是，對各種使用背光模組的電子顯示應用及用於一般與專業照明應用之背光模組而言，較理想的為使構成背光模組底板的反射膜具有高反射率特性。甚至，可進一步理解的是，半球反射率光譜，Rhemi(λ)，與背光模組的光輸出效率具有非常緊密的關聯性；Rhemi(λ)在可見光光譜各處的值越高，背光模組的輸出效率也就越高。而這對再循環背光模組尤其是如此，其中可將其他光學膜組態於背光出射孔上以自背光模組提供經準直或偏振之光輸出。
對多層光學膜的進一步細節與其相關設計及構造之討論可參見美國專利第5,882,774號(Jonza等人)及第6,531,230號(Weber等人)、PCT公開案WO 95/17303(Ouderkirk等人)及WO 99/39224(Ouderkirk等人)以及標題名稱為“Giant Birefringent Optics in Multilayer Polymer Mirrors”，Science，Vol.287，March 2000(Weber等人)的期刊中。多層光學膜及相關物件可包括依其光學、機械及/或化學之特性而選定的額外層及塗層。舉例來說，可將紫外線吸收層加在膜的入射側以防止組件因紫外光而造成降解。也可使用紫外線固化的壓克力黏合劑或其他適合材料將多層光學膜附著於機械性強化層。此類強化層可包含聚合物(如PET或聚碳酸酯)，也可包括提供光學功能的結構表面(如藉由例如使用珠體或稜鏡以造成光擴散或準直)。額外層及塗層也可包括抗刮層、抗撕裂層，以及硬化劑。請參見如美國專利第6,368,699號(Gilbert等人)。而用以製造多 層光學膜的方法及裝置之討論則可參見美國專利第6,783,349號(Neavin等人)。
多層光學膜的反射及透射特性會隨各別微層的折射率及微層的厚度與厚度分布之不同而改變。各微層至少在膜內的局部位置內之特徵可藉平面內折射率nx、ny及與膜的厚度軸相關聯的折射率nz予以表示。這些率值係分別代表用以使光沿著互為正交的x軸、y軸及z軸偏振的主體材料的折射率。而為了便於說明，除非另有指定，在本專利申請案中，x軸、y軸及z軸係假設為可適用於多層光學膜上任何關注點的局部卡氏座標，其中微層平行於x-y平面延伸，且其中x軸在膜平面內經定向以使△nx的量值最大化。因此，△ny的量值可等於或小於(但不大於)△nx的量值。此外，在開始計算△nx、△ny及△nz差值時要選擇哪一材料層的前提為△nx須為非負數。換句話說，在形成一界面的兩個層之間的折射率差值為△nj=n1j-n2j，其中j=x、y或z且選定層編號1、2以使得n1x n2x(亦即，△nx 0)。
在實際應用上，折射率可透過對材料審慎的選擇及製程條件加以控制。多層膜的製造係經由共擠壓大量(如數十或數百)交替兩種聚合物A、B之層，一般接著使該多層擠壓物(extrudate)通過一或多個倍增模具(multiplicaiton die)，且接著以拉伸或以其他方式定向該擠壓物以形成最終膜。所得膜通常係由數百個個別微層組成，該等微層的厚度及折射率經特製以提供在所要的光譜區(例如，可見光或近紅外線)之一或多個反射頻帶。為了在合理的層數下達成高反射率，相鄰微層通常對於沿x軸所偏振之光展現至少0.05之折射率差 (△nx)。在一些實施例中，材料經過選擇，以使得定向後對於沿x軸所偏振之光的折射率差越高越好。若對於兩個正交偏振需要高反射率，則亦可使相鄰微層對於沿y軸所偏振之光展現至少0.05之折射率差(△ny)。
前述參照的‘774號專利(Jonza等人)在其內容中，特別描述了相鄰微層之間對於沿z軸所偏振之光的折射率差(△nz)如何可經特製以達成傾斜入射光之p偏振分量之所需的反射率特性。為了維持在傾斜入射角下p偏振光之高反射率，微層間的z折射率失配△nz可經控制成實質上小於最大平面內折射率差△nx，使得△nz 0.5*△nx，或△nz 0.25 *△nx。零或近零量值之z率值失配在微層間所產生之界面為，其p偏振光之反射率以入射角為函數時係為恆定值或近恆定值。再者，z率值失配△nz可經控制成相較於平面內折射率差△nx具有相反極性，亦即△nz<0。在此條件下產生的界面對於p偏振光之反射率會隨著入射角增加而增大，就與對於s偏振光之情形一樣。
‘774號專利(Jonza等人)中也提到某些關於多層光學膜組態成偏光器(稱為多層反射或反射式偏光器)在設計上的考量。在許多應用中，理想的反射偏光器應在沿一軸(「消光(extinction)」或「阻斷(block)」軸)具有高反射比，而在沿另一軸(「透射(transmission)」或「通過(pass)」軸)則具有零反射比。對本申請案之目的而言，光的偏振狀態實質上與通過軸或透射軸一致者稱為通過光，而光的偏振狀態實質上與阻斷軸或消光軸一致者稱為阻斷光。除 非另有指定，入射角為60°的通過光係以p偏振通過光量測。若沿透射軸出現某一反射率，則偏光器在離法線角(off-normal angle)的效率可能降低，而且若是對於各種波長之反射率不同，則色彩可能被引入透射的光當中。此外，在一些多層系統中，要達到兩個y率值與兩個z率值完全匹配或許是不可能的，且若z軸率值不匹配，或許可對平面內率值n1y及n2y引入輕微的失配。具體來說，藉由將y率值失配調整成與z率值失配具有相同的正負符號，在微層間的界面會產生布魯斯特(Brewster)效應，以沿著多層反射偏光器的透射軸最小化離軸反射率且因此最小化離軸色彩。
‘774號(Jonza等人)中提及另一設計考量係關於多層反射偏光器之空氣界面處的表面反射。除非偏光器的兩側被層壓至一現有玻璃組件或被層壓至另一具有透明光學黏著劑之現有膜，否則此類表面反射將會減少光學系統中所期望偏振光之透射程度。因此，在某些情況下，在反射偏光器上加上抗反射(AR)塗層可能係有幫助。
本文所描述的聚合多層光學膜可為高反射性；例如，在垂直入射時量測到可反射大於95%或99%或甚至99.5%的可見光。可見光的特徵可在於波長介於400nm與700nm之間，或在某些情況下，係介於420nm與700nm之間。此外，本文所描述的聚合多層光學膜，其厚度可為薄的，在某些情況下，可較薄於100μm、85μm或65μm。而在聚合多層光學膜包括第三光學封包的一些實施例中，膜的厚度可較薄於165μm。
表層有時是在分流器(feedblock)之後但在熔體(melt)離開膜模具之前加入。隨後以聚酯膜之習知方式，將多層熔體經由膜模具澆注至冷卻滾筒上，而使熔體在此滾筒上驟冷。接著，澆注卷材(cast web)以不同方式被拉伸以使光學層中至少一層達到雙折射率，這在許多情況下會產生反射式偏光器或反射鏡膜，其描述可見於如美國專利公開案第2007/047080 A1號、美國專利公開案第2011/0102891 A1號及美國專利第7,104,776號(Merrill等人)中。
在此之前，一般認為，為了使反射率最大化，藍光共振層應靠近多層光學膜的外部光學表面，此藍光共振層也就是經調製成其層厚度為四分之一的藍光波長(其中一個光學重複單元具有兩個微層，該兩個微層具有一半藍光波長且因此可透過相長干涉反射藍光)。更具體而言，一般認為對於背光模組中所組態的多層光學膜而言，該多層光學膜應經組態以使膜上之入射光最先入射在反射藍光的層上。在一些實施例中，其中光學封包具有實質上線性層輪廓，而此線性輪廓的斜率之特徵可為正數、負數或實質上為零。為計算斜率，在多個光學封包的情況下，層數的方向應從外部側至內部側而定。而在單一光學封包的情況下，分析斜率是否為正數或負數取決於此封包在背光模組中的配置或定向，而在這情況下係從光最先入射之側至膜上之另一側而定。
在一些實施例中，尤其是具有實質上線性層輪廓的實施例當中，光學封包內之相鄰層群組會因為個別層的光學厚度及其關聯的光學重複單元而表現一致，從而實質上反射特定波長範圍的光。舉 例而言，相鄰層群組可反射近紅外光或是反射藍光或紅光。雖然這些層群組間的確切界限並非格外重要，但是討論「藍層」與「紅層」(亦即分別為實質上反射藍光的層與實質上反射紅光的層)及其相對組態仍是相當有幫助的。層群組中可能會有一或多個偏離層，其光學厚度係經調製以反射其他波長的光。在一些實施例中，層群組係鄰近光學封包之外部側。層群組可以鄰近多層光學膜之外部側，即使在該層群組與該光學封包外部側之間還存在單一或多個層。本文中，外部(external)意指膜中光學層的外面(outside)，而該膜係經調製以反射所要波長的光且該膜並不一定在外部表面上或入射於空中。舉例而言，可於外部側的外面設置額外層(諸如表層、尺寸穩定之厚層、抗溼潤層、或抗反射層)，或甚至額外膜(如轉向膜或擴散片等)，而且不論這些層或膜存在或不存在，皆不影響一層群組鄰近光學封包之外部側的特徵。同樣地，多層光學膜之內部側意指光學封包中不是在該膜之光學層的外面之一側。在一些實施例中，層群組可離第二光學封包比離第一光學封包之外部側更為接近。而在這情況下，對群組的接近度可從層群組的中間點開始量測。
在一些實施例中，抗溼潤層可能設置於鄰近多層光學膜之外部側。而此抗溼潤層可為如美國專利第6,268,961號所描述的含粒層。
光學封包可設置於另一光學封包上。在一些實施例中，多層光學膜還可包括第三光學封包，其可係設置於第二光學封包上。設置於(disposed)在此意指光學耦合，且一個封包並不需直接或完全接 觸到另一封包才被視為設置於(其上)。例如，封包彼此可利用壓敏黏著劑或光學透明黏著劑互相黏附，或是可由表層或保護邊界層予以分開。
實例 R hemi (λ)的量測及計算
Rhemi(λ)係利用美國專利公開案第2013/0215512號(Coggio，等人)所描述的裝置來量測。使用由Labsphere(Labsphere,Inc.,North Sutton,NH)製造的商用六吋積分球，且具有Spectralon®反射塗層及三個互為正交的埠口，以對樣本照明並測定半球反射率光譜Rhemi(λ)。穩定光源自其中一個埠口照明球體。使用Photo Research®的PR650分光光度計(可購自於Photo Research Inc.,Chatsworth,CA)，透過第二個埠口來量測球體內壁光度。樣本係置於第三個埠口上。積分球壁光度的校準係使用一已知的反射率標準儀(Spectralon® Reference Target SRT-99-050，可購自於Labsphere,Inc.,North Sutton,NH)，將其置於第三個埠口上進行，且球體壁光度係在使用與不使用此校準標準下進行量測。Rhemi(λ)係藉由將樣品置於第三埠口上進行量測。樣品的半球反射率Rhemi(λ)係藉由取有樣品時的球體壁光度與無樣品時的球體壁光度的比率及利用簡單的積分球強度增益的演算法而得。
可預期的是，在積分球內的平衡強度分布近似於一朗伯分布，亦即，強度的機率分布(相對於光入射至樣品上之角度)將會呈cosine(θ)，其中θ=0係當入射角垂直於樣品。
圖1為反射膜之一示意透視圖。圖1顯示以入射角θ入射在反射膜110上的光射線130，藉此構成入射面132。反射膜110包括平行於x軸的第一反射軸116及平行於y軸的第二反射軸114。射線130的入射面132係平行於第一反射軸116。射線130具有在入射面132內的p偏振分量及與入射面132正交的s偏振分量。射線130的p偏振光會被反射膜以Rpp-x的反射率反射(射線130的p偏振光之電場在反射膜110平面上的投射係平行於x方向)，而射線130的s偏振光會被反射膜以Rss-y的反射率反射(射線130的s偏振光之電場係平行於y方向)。
另外，圖1顯示在平行於反射膜110的第二反射軸114的入射面122中入射在反射膜上的射線120。射線120具有在入射面122內的p偏振分量及與入射面122正交的s偏振分量。射線120的p偏振光將會被反射膜以Rpp-y的反射率反射，而射線120的s偏振光會被反射膜以Rss-x的反射率反射。對任一入射面而言，p及s偏振光的透射及反射量將取決於反射膜的特性，此將在本文進一步說明。
Rhemi(λ)可由下列資訊計算而得：微層的層厚度輪廓與光學膜的其他層成分，以及相關於膜內各微層與其他層的反射率值。藉由使用4x4解矩陣應用軟體求解多層膜的光學響應，反射與透射兩個光譜可由已知的層厚度輪廓以及x軸入射面、y軸入射面及各p偏 振與s偏振入射光的反射率特性計算而得。基於此，Rhemi(λ)可利用下列方程式計算而得：
其中
以及 其中E(θ)係為強度分布。
取得一經組態具有更高階諧波可見反射頻帶陣列之多層聚合物反射膜，如美國專利第6,531,230號(Weber等人)中概要描述。使用前述Labsphere積分球量測此多層聚合物反射膜的Rhemi(λ)，且所得光譜208如圖2所示。此多層聚合物反射膜的透射光譜係用PerkinElmer L1050分光光度計(PerkinElmer Inc.,Waltham,PA)進行量測，而Rhemi係以上述之方程式進行計算。在此計算以及所有更進一步對Rhemi(λ)的計算中，E(θ)係被視為具cosine(θ)相依性的朗伯強度 分布。圖2呈現出計算而得的Rhemi(λ)光譜204與經量測之多層聚合物反射膜的Rhemi(λ)光譜208相當一致。
比較例C1
高反射率反射器(Enhanced Specular Reflector(ESR)，可購自3M Company,St.Paul,MN)係為一種經設計以作為LCD背光模組之背反射器的寬頻帶反射鏡膜。ESR含有兩個光學封包，本文以封包1與封包2表示，各封包係由四分之一波聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)與聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的162個光學重複單元所組成。各封包在內部膜區係由4.6μm厚的單體PEN層所分離，且膜結構的外部之各側係由4.6μm厚的單體PEN層為界。
得到ESR膜後，再利用原子力顯微鏡(AFM)來測定ESR膜內兩封包各者的層厚度輪廓。圖3顯示所得之封包1的層厚度輪廓303及封包2的層厚度輪廓306。
利用求解多層膜之光學響應的4×4解矩陣應用軟體來計算ESR膜的反射光譜。表1列出模擬中所使用的PEN及PMMA隨波長變動之折射率的實部(nx,ny,nz)與虛部(kx,ky,kz)。在計算時，所得之折射率值在表1數值之間與之外和緩地變化。
針對從封包1側(基準組態)與從封包2側(「反向」組態)兩側所入射的光來計算出法線角反射光譜。同時也使用PerkinElmer L1050分光光度計(PerkinElmer Inc.,Waltham,PA)來量測法線角反射光譜。量測所得之光譜與經模型化所得之光譜之間相當一致，這表示計算技術捕捉到反射自ESR膜的相關物理特性，其包括在細部反射光譜上吸收損失的效應。
Rhemi(λ)光譜藉由下列而計算得出：測定入射角完整範圍的反射率，及計算適合LCD再循環背光模組內的背反射器之入射角的機率分布的反射係數。針對從封包1側(基準組態)與從封包2側(「反向」組態)兩側所入射的光來計算出Rhemi(λ)光譜。
圖4顯示比較例C1中光從ESR膜的封包1側入射時經計算而得的Rhemi(λ)光譜410及光從ESR膜的封包2側入射時經計算而得的Rhemi(λ)光譜420。比較圖4中的Rhemi(λ)光譜顯示，在可見波長頻帶(420nm至650nm)，光從封包1側(基準組態)入射的半球反射率明顯較高，其中最薄層(藍層)在膜中是位在光入射之側。
比較例C1的此結果可能導致下列認定：為了使反射率最大化，藍光共振層應靠近多層光學膜的外部光學表面，此藍光共振層也就是經調製成其光學厚度為四分之一的藍光波長之層(其中一個光學重複單元具有兩個微層，該兩個微層具有一半藍光波長的光學厚度且藉此透過相長干涉反射藍光)，更具體而言，藍光共振層應靠近背光模組內光入射的外部光學表面。
實例1
針對以下膜進行Rhemi(λ)光譜的計算：該膜具有ESR之封包1與封包2，該等封包經配置使得相較於ESR而言，封包1的定向係為翻轉的(flipped)且封包1的「紅層」經組態以位於最靠近光從膜入射的外部。圖5顯示所得之封包1的層厚度輪廓503及封包2的層厚度輪廓506。
圖6顯示經計算而得的「封包1翻轉」組態的Rhemi(λ)光譜650與其中光從膜的相對側入射之經計算而得的「封包1翻轉-反向」組態的Rhemi(λ)光譜660的比較。各自結果並與比較例C1中經計算而得的基準組態的Rhemi(λ)光譜610作比較。「封包1翻轉」組態比比較例C1中的基準組態達到更高的半球反射率。
實例2
針對以下膜進行Rhemi(λ)的計算：該膜具有ESR之封包1與封包2，該等封包經配置使得封包1及封包2的定向係為翻轉的且 封包1的「紅層」經組態成位於最靠近光從膜入射的外部。圖7顯示所得之封包1的層厚度輪廓703及封包2的層厚度輪廓706。
圖8顯示經計算而得的「封包1及封包2翻轉」組態的Rhemi(λ)光譜850與其中光從膜的相對側入射之經計算而得的「封包1及封包2翻轉-反向」組態的Rhemi(λ)光譜860的比較。各自結果並與比較例C1中經計算而得的基準組態的Rhemi(λ)光譜810作比較。「封包1及封包2翻轉」組態比比較例C1中的基準組態達到更高的半球反射率。
比較例C2
針對比較例C1的ESR膜計算Rhemi(λ)光譜，其中封包2的定向係為翻轉的且封包1的「藍層」經組態以位於最靠近光從膜入射的外部。圖9顯示所得之封包1的層厚度輪廓903及封包2的層厚度輪廓906。
圖10顯示經計算而得的「封包2翻轉」組態的Rhemi(λ)光譜1050與其中光從膜的相對側入射之經計算而得的「封包2翻轉-反向」組態的Rhemi(λ)光譜1060的比較。各自結果並與比較例C1中經計算而得的基準組態的Rhemi(λ)光譜1010作比較。在「封包2翻轉」組態得到的半球反射率可相當於比較例C1中的基準組態的半球反射率。
針對每個比較例C1與C2及實例1與2之組態，使用CIE 1931適光響應函數判定Rhemi(λ)光譜的適光權重平均，其結果與 損失(表示為100%-Rhemi)係列於表2。ESR的損失從0.61%降為0.43%，在此情況下第一封包經翻轉以使較厚層面向光源。
以下為本揭露之例示性實施例：
項目1.一種聚合多層光學膜，其包含：第一光學封包，其包括反射藍光的光學層群組；以及第二光學封包，其設置於該第一光學封包上；其中該第一光學封包係經組態以使該反射藍光的光學層群組離該第二光學封包比離該聚合多層光學膜的外光學層更為接近；且其中該聚合多層光學膜反射大於約95%垂直入射之400nm到700nm的光。
項目2.如項目1之聚合多層光學膜，其中該反射藍光的層群組包括該第一光學封包的最薄光學層。
項目3.一種聚合多層光學膜，其包含：第一光學封包，其具有為負斜率之實質上線性層輪廓，其中鄰近該第一光學封包之外部側的層群組反射紅光；以及第二光學封包，其設置於該第一光學封包上；其中該聚合多層光學膜反射大於約95%垂直入射之400nm到700nm的光。
項目4.如請求項3之聚合多層光學膜，其中該反射紅光的層群組包括該第一光學封包的最厚光學層。
項目5.如項目3之聚合多層光學膜，其中該反射紅光的層群組相鄰於該第一光學封包的該外部側。
項目6.一種聚合多層光學膜，其包含：第一光學封包，該第一光學封包具有第一層群組及第二層群組，該第一層群組鄰近該第一光學封包之第一側且實質上反射紅光，該第二層群組鄰近該第一光學封包之第二側且實質上反射藍光；以及第二光學封包，其設置於該第一光學封包上；其中該第一光學封包係經定向以使該第二層群組設置於該第一層群組與該第二光學封包之間；且其中該聚合多層光學膜反射大於約95%垂直入射之400nm到700nm的光。
項目7.如項目6之聚合多層光學膜，其中該第一光學封包的該第一群組相鄰於該第一光學封包的該第一側。
項目8.如項目6或7之聚合多層光學膜，其中該第一光學封包的該第二群組相鄰於該第一光學封包的該第二側。
項目9.一種聚合多層光學膜，其包含：第一光學封包以及設置於該第一光學封包上的第二光學封包；其中該聚合多層光學膜之最薄光學層實質上係位於該聚合多層光學膜之中間；且其中該聚合多層光學膜反射大於約95%垂直入射之400nm到700nm的光。
項目10.如項目1至9之任一項之聚合多層光學膜，其中該聚合多層光學膜之厚度係薄於100μm。
項目11.如項目1至9之任一項之聚合多層光學膜，其中該聚合多層光學膜之厚度係薄於85μm。
項目12.如項目1至9之任一項之聚合多層光學膜，其中該聚合多層光學膜之厚度係薄於65μm。
項目13.如項目1至9之任一項之聚合多層光學膜，其進一步包含設置於該第二光學封包上的第三光學封包。
項目14.如項目13之聚合多層光學膜，其中該聚合多層光學膜之厚度係薄於165μm。
項目15.如前述項目中任一項之聚合多層光學膜，其進一步包含抗溼潤層。
項目16.如前述項目中任一項之聚合多層光學膜，其中該聚合多層光學膜反射大於99%垂直入射之400nm到700nm的光。
項目17.一種包含如前述項目中任一項之聚合多層光學膜的液晶顯示器。
項目18.一種包含如項目1至15任一項之聚合多層光學薄膜的中空再循環腔。
項目19.一種包含如項目1至15任一項之聚合多層光學薄膜的背光模組。
項目20.一種如項目1至15任一項之聚合多層光學薄膜的捲筒(roll)。
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、均等程序和替代裝置。

Claims (10)

  1. 一種聚合多層光學膜，其包含：第一光學封包，其包括反射藍光的光學層群組；以及第二光學封包，其設置於該第一光學封包上；其中該第一光學封包係經組態以使該反射藍光的光學層群組離該第二光學封包比離該聚合多層光學膜的外光學層更為接近；且其中該聚合多層光學膜反射大於約95%垂直入射之400nm到700nm的光。
  2. 如請求項1之聚合多層光學膜，其中該反射藍光的層群組包括該第一光學封包的最薄光學層。
  3. 一種聚合多層光學膜，其包含：第一光學封包，其具有為負斜率之實質上線性層輪廓，其中鄰近該第一光學封包之外部側的層群組反射紅光；以及第二光學封包，其設置於該第一光學封包上；其中該聚合多層光學膜反射大於約95%垂直入射之400nm到700nm的光。
  4. 如請求項3之聚合多層光學膜，其中該反射紅光的層群組包括該第一光學封包的最厚光學層。
  5. 如請求項3之聚合多層光學膜，其中該反射紅光的層群組相鄰於該第一光學封包的該外部側。
  6. 一種聚合多層光學膜，其包含：第一光學封包，其具有第一層群組及第二層群組，該第一層群組鄰近該第一光學封包之第一側且實質上反射紅光，該第二層群組鄰近該第一光學封包之第二側且實質上反射藍光；以及第二光學封包，其設置於該第一光學封包上；其中該第一光學封包係經定向以使該第二層群組設置於該第一層群組與該第二光學封包之間；且其中該聚合多層光學膜反射大於約95%垂直入射之400nm到700nm的光。
  7. 如請求項6之聚合多層光學膜，其中該第一光學封包的該第一群組相鄰於該第一光學封包的該第一側。
  8. 如請求項6或7之聚合多層光學膜，其中該第一光學封包的該第二群組相鄰於該第一光學封包的該第二側。
  9. 一種包含如前述請求項中任一項之聚合多層光學膜的液晶顯示器。
  10. 一種如請求項1至10中任一項之聚合多層光學薄膜的捲筒(roll)。
TW103133790A 2013-09-30 2014-09-29 聚合多層光學膜 TWI637198B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361884596P 2013-09-30 2013-09-30
US61/884,596 2013-09-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201527806A TW201527806A (zh) 2015-07-16
TWI637198B true TWI637198B (zh) 2018-10-01

Family

ID=51795744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103133790A TWI637198B (zh) 2013-09-30 2014-09-29 聚合多層光學膜

Country Status (10)

Country Link
US (2) US10429558B2 (zh)
EP (1) EP3052975B1 (zh)
JP (1) JP6576913B2 (zh)
KR (1) KR102242153B1 (zh)
CN (1) CN105593716B (zh)
BR (1) BR112016006887A2 (zh)
MX (1) MX2016004079A (zh)
SG (1) SG11201602474PA (zh)
TW (1) TWI637198B (zh)
WO (1) WO2015048624A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108474910B (zh) 2015-12-18 2020-11-10 3M创新有限公司 宽带可见光反射器
EP3474066B1 (en) * 2016-06-20 2024-01-17 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Light control film, method for driving light control film, light control member, and vehicle
JP7237006B2 (ja) * 2017-03-02 2023-03-10 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光学式キャリパ感度の低い動的反射カラーフィルム
KR102644128B1 (ko) * 2017-07-07 2024-03-07 도요보 가부시키가이샤 다층 적층 필름
EP3505999A4 (en) * 2017-09-29 2020-06-17 Hoya Lens Thailand Ltd. GLASSES AND EYEWEAR
WO2019073329A1 (en) * 2017-10-10 2019-04-18 3M Innovative Properties Company CURVED REFLECTIVE POLARIZER FILMS AND METHODS OF STRUCTURING
JP2021504761A (ja) * 2017-12-01 2021-02-15 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 均一な左帯域端を有する薄い多層反射体
KR20200124699A (ko) * 2018-02-22 2020-11-03 도요보 필름 솔루션 가부시키가시야 다층 적층 필름
JP7386225B2 (ja) * 2018-07-17 2023-11-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 結晶性低屈折率層を有する赤外線反射体及び多層反射偏光子を含む光学フィルム
CN112673290B (zh) 2018-09-14 2023-08-01 3M创新有限公司 光学膜
JP7462633B2 (ja) * 2018-12-07 2024-04-05 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光学フィルム及び偏光ビームスプリッタ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1141604C (zh) * 1998-01-13 2004-03-10 美国3M公司 具有陡峭谱带边缘的光学薄膜
TW200837405A (en) * 2006-12-21 2008-09-16 3M Innovative Properties Co Display including reflective polarizer

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3610729A (en) 1969-06-18 1971-10-05 Polaroid Corp Multilayered light polarizer
US4446305A (en) 1981-03-02 1984-05-01 Polaroid Corporation Optical device including birefringent polymer
US4540623A (en) 1983-10-14 1985-09-10 The Dow Chemical Company Coextruded multi-layered articles
US5103337A (en) 1990-07-24 1992-04-07 The Dow Chemical Company Infrared reflective optical interference film
DE69325283T2 (de) 1992-10-29 1999-11-04 Minnesota Mining & Mfg Formbarer reflektierender multischichtenkörper
US5360659A (en) 1993-05-24 1994-11-01 The Dow Chemical Company Two component infrared reflecting film
US6096375A (en) * 1993-12-21 2000-08-01 3M Innovative Properties Company Optical polarizer
US5882774A (en) 1993-12-21 1999-03-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical film
KR100364029B1 (ko) 1993-12-21 2003-10-04 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니 다층광학필름
CN1106937C (zh) 1995-06-26 2003-04-30 美国3M公司 带有附加涂层或附加层的多层聚合物薄膜
JPH11212023A (ja) * 1997-11-18 1999-08-06 Seiko Epson Corp 照明光学系および投写型表示装置
US6531230B1 (en) 1998-01-13 2003-03-11 3M Innovative Properties Company Color shifting film
US6808658B2 (en) 1998-01-13 2004-10-26 3M Innovative Properties Company Method for making texture multilayer optical films
CN1222787C (zh) 1998-01-28 2005-10-12 美国3M公司 红外线干涉滤光器及使用它的物品
AU2515200A (en) 1999-09-20 2001-04-24 3M Innovative Properties Company Optical films having at least one particle-containing layer
US20030008144A1 (en) * 2000-07-05 2003-01-09 3M Innovative Properties Company Color shifting film glitter
JP2003119623A (ja) * 2001-08-06 2003-04-23 Nissan Motor Co Ltd 光反射機能構造体
US6949212B2 (en) 2002-11-27 2005-09-27 3M Innovative Properties Company Methods and devices for stretching polymer films
US8094127B2 (en) * 2003-07-31 2012-01-10 Volkswagen Ag Display device
EP2581224B1 (en) * 2005-08-18 2014-12-17 Toray Industries, Inc. Laminate film and molded article
US20070047080A1 (en) 2005-08-31 2007-03-01 3M Innovative Properties Company Methods of producing multilayer reflective polarizer
US7826009B2 (en) 2006-12-21 2010-11-02 3M Innovative Properties Company Hybrid polarizer
JP2009078535A (ja) * 2007-09-07 2009-04-16 Teijin Dupont Films Japan Ltd 熱収縮性ポリエステル系フィルム
EP2263111B1 (en) 2008-03-31 2019-05-29 3M Innovative Properties Company Low layer count reflective polarizer with optimized gain
US9995861B2 (en) * 2010-10-20 2018-06-12 3M Innovative Properties Company Wide band semi-specular mirror film incorporating nanovoided polymeric layer
US8624482B2 (en) * 2011-09-01 2014-01-07 Toshiba Techno Center Inc. Distributed bragg reflector for reflecting light of multiple wavelengths from an LED
EP2769250B1 (en) * 2011-10-20 2021-12-01 3M Innovative Properties Company Apodized broadband partial reflectors having differing optical packets
US9823395B2 (en) * 2014-10-17 2017-11-21 3M Innovative Properties Company Multilayer optical film having overlapping harmonics

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1141604C (zh) * 1998-01-13 2004-03-10 美国3M公司 具有陡峭谱带边缘的光学薄膜
TW200837405A (en) * 2006-12-21 2008-09-16 3M Innovative Properties Co Display including reflective polarizer

Also Published As

Publication number Publication date
MX2016004079A (es) 2016-06-06
JP2016535292A (ja) 2016-11-10
JP6576913B2 (ja) 2019-09-18
CN105593716B (zh) 2021-08-31
EP3052975B1 (en) 2022-02-23
EP3052975A1 (en) 2016-08-10
US20200003941A1 (en) 2020-01-02
KR20160065915A (ko) 2016-06-09
US20160238762A1 (en) 2016-08-18
US10429558B2 (en) 2019-10-01
US11009638B2 (en) 2021-05-18
SG11201602474PA (en) 2016-05-30
WO2015048624A1 (en) 2015-04-02
KR102242153B1 (ko) 2021-04-20
CN105593716A (zh) 2016-05-18
BR112016006887A2 (pt) 2017-08-01
TW201527806A (zh) 2015-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI637198B (zh) 聚合多層光學膜
US11675117B2 (en) Optical film including collimating reflective polarizer
CN113640911B (zh) 显示器组件、光学叠堆、光学系统及偏振分束器
KR102227059B1 (ko) 다층 반사 편광기
US11947138B2 (en) Broadband visible reflector
EP2263111A1 (en) Low layer count reflective polarizer with optimized gain
CN112400125A (zh) 光学系统和光学膜
KR20170122182A (ko) 반사 편광기 및 보상 필름을 포함하는 광학 적층물
CN111417873B (zh) 具有均一左谱带边缘的薄型多层反射器
CN111308779A (zh) 直下式背光装置及显示设备

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees