專利名稱：偏振片結(jié)構(gòu)和具有獨(dú)特顏色效果的顯示器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及色二色性偏振器(亦稱偏光片)和它們?cè)陔娮语@示裝置中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
二色性材料用于相對(duì)于在其它方向的偏振光優(yōu)先透射一個(gè)方向上的偏振光。把二色性材料放置在一束隨機(jī)偏振光的光路上，并且在一個(gè)平面上的透射光偏振分量的光通量與和它直交的平面上的偏振光的光通量相比很小或可以忽略，這時(shí)該透射光稱之為是受到線性偏振，且該二色性材料層稱之為線性二色性偏振片。二色性偏振片可以在較寬的光譜范圍中，比如可見(jiàn)光光譜中，透射有特定偏振的光，它還可以通過(guò)只在限制的波長(zhǎng)范圍內(nèi)透射有特定偏振的光來(lái)另外執(zhí)行濾色片的功能。
適合產(chǎn)生二色性效應(yīng)的一類材料是一類稱為多向色染料的材料。多向色染料分子是光吸收光譜相對(duì)于入射光的偏振隨分子取向變化的分子。在一個(gè)基片上形成一層有取向的多向色染料分子能夠制作分光偏振片。已公知用于合適的基片時(shí)能自動(dòng)取向的多色性染料分子，就象需要應(yīng)用一些其它取向方法的多色性染料分子那樣，這些方法比如混合或另外結(jié)合一種取向基質(zhì)材料來(lái)產(chǎn)生合適的取向。
取向多色性染料通常透射垂直染料分子取向偏振的偏振光并且吸收所有其它光，只有符合染料分子取向并且有該染料顏色的偏振光可以透射。由于大多數(shù)偏振片的光學(xué)功能是充分阻擋不需要的偏振方向的所有光，單一多色性染料只限于用作偏振片。在偏振片中合并幾種多色性染料能夠達(dá)到更完全的偏振，使得它覆蓋了可見(jiàn)光光譜的較大部分，因此可產(chǎn)生例如中灰偏振片。然后由一個(gè)分立的濾色片來(lái)提供任意所需的濾色。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)彩色偏振片現(xiàn)存的需要是能夠透射有一種特定顏色和一種偏振的光，并且實(shí)質(zhì)上阻擋所有的可見(jiàn)光或透射一種有其它偏振的不同顏色的光。根據(jù)本發(fā)明所述，這樣的偏振片能夠形成圖案并用作一個(gè)改良的濾色片。也能用這樣的偏振片以反射顯示、透射顯示、或反射透射達(dá)到有風(fēng)格的顏色效果。
在一個(gè)示范實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種包括有一個(gè)主基體和有至少第一和第二客體染料的賓主偏振片。在主基體中配置第一客體染料并且取向來(lái)吸收有第一偏振態(tài)的可見(jiàn)光的第一部分，在主基體中配置第二客體染料并且取向來(lái)吸收有與第一偏振態(tài)垂直的第二偏振態(tài)的可見(jiàn)光的第二部分。
在另一個(gè)示范實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種反射透射液晶顯示器，它包括背光源、布置在面基片和底基片之間的可選擇地改變?cè)撎幫干涔獾钠竦囊壕Р牧?、布置在背光源和液晶材料之間的反射透射層、布置在反射透射層和液晶材料之間的底偏振片和位于鄰近面基片處的面偏振片。面偏振片和底偏振片中的任一個(gè)或兩個(gè)都包括一個(gè)賓主偏振片，賓主偏振片有一個(gè)主基體和配置在主基體中且取向來(lái)吸收有第一偏振態(tài)的第一部分可見(jiàn)光的一個(gè)或更多的第一客體染料，以及配置在主基體中且取向來(lái)吸收有與第一偏振態(tài)直交的第二偏振態(tài)的第二部分可見(jiàn)光的一個(gè)或更多的第二客體染料。
在接著的示范實(shí)施例中，本發(fā)明提供了包括一個(gè)反射偏振片和一個(gè)或更多的彩色二色性偏振片的偏振片結(jié)構(gòu)。反射偏振片布置在該結(jié)構(gòu)的一側(cè)，彩色偏振片布置在該結(jié)構(gòu)的另一側(cè)。布置這一個(gè)或更多的彩色二色性偏振片，使在從第一端照射該結(jié)構(gòu)時(shí)，從第二端觀測(cè)該結(jié)構(gòu)的觀測(cè)者將觀測(cè)到可見(jiàn)光的第一光譜分布，在從第二端照射該結(jié)構(gòu)時(shí)，從第二端觀測(cè)該結(jié)構(gòu)的觀測(cè)者將觀測(cè)到不同于第一光譜分布的可見(jiàn)光的第二光譜分布。
在另一個(gè)示范實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種彩色液晶材料顯示器，它包括布置在兩個(gè)平行的顯示面板基片之間的液晶材料，并且至少一個(gè)顯示面板基片布置了一個(gè)濾色片陣列。濾色片中至少有一個(gè)濾色片包括一個(gè)賓主偏振片，它有一個(gè)主基體和配置在主基體中且取向來(lái)吸收有第一偏振態(tài)的第一部分可見(jiàn)光的一個(gè)或更多的第一客體染料，以及配置在主基體中且取向來(lái)吸收有與第一偏振態(tài)直交的第二偏振態(tài)的第二部分可見(jiàn)光的一個(gè)或更多的第二客體染料。
在接著的示范實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種放映機(jī)系統(tǒng)，包括一個(gè)放映發(fā)射機(jī)，它發(fā)射有一個(gè)偏振態(tài)的一種和更多種顏色的光以及有垂直偏振態(tài)的一個(gè)或更多種其它顏色的光；顯示由放映發(fā)射機(jī)發(fā)射出的光的屏幕；布置在屏幕和放映機(jī)發(fā)射機(jī)之間的彩色偏振片?？梢圆贾貌噬衿瑏?lái)透射從放映機(jī)發(fā)射機(jī)中發(fā)射的有相同顏色和偏振的光，使得屏幕上產(chǎn)生的圖像強(qiáng)度不會(huì)被偏振片明顯地減小，同時(shí)偏振片還濾除周圍的光。
在另一個(gè)示范實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種按圖像放置偏振元件的方法。這個(gè)方法包括提供一個(gè)有一個(gè)基片，一個(gè)賓主偏振片傳遞層和布置在基片和賓主偏振片傳遞層之間的光熱傳遞層的施主元素。然后，把施主元素的傳遞層放置在與受主基片接觸的地方，通過(guò)把施室元素的選擇區(qū)域暴露到圖像輻射中使一部分的傳遞層從施室元素傳到受主基片。最后，從受主基片去除施主元素。
附圖概要

圖1是用于本發(fā)明的彩色偏振片的側(cè)視圖。
圖2是包括一個(gè)彩色偏振片的光學(xué)結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖3是包括一個(gè)彩色偏振片的光學(xué)結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖4是包括一個(gè)或更多的彩色偏振片的顯示器的側(cè)視圖。
圖5是包括一個(gè)或更多的彩色偏振片的顯示器的側(cè)視圖。
圖6是包括一個(gè)或更多的彩色偏振片的彩色液晶顯示器的橫斷面視圖。
圖7是包括一個(gè)或更多的彩色偏振片的彩色液晶顯示器的橫斷面視圖。
圖8是包括一個(gè)或更多的彩色偏振片的彩色液晶顯示器的橫斷面視圖。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明制作的中灰偏振片的透射光譜。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明制作的中灰偏振片的透射光譜。
詳細(xì)描述圖1示出了在本發(fā)明中使用的彩色偏振片100。彩色偏振片100包括根據(jù)偏振面透射有不同光譜特性的入射光的單一薄層。例如，當(dāng)任意的偏振光102入射到彩色偏振片100時(shí)，在有第一光譜分布時(shí)透射有第一線性偏振態(tài)104的光(“←→”表示在紙面平面內(nèi)的偏振)，并且在有不同于第一光譜分布的第二光譜分布時(shí)透射有垂直線性偏振態(tài)106的光(“·”表示垂直于紙面平面的偏振)。不在特定偏振態(tài)的透射光譜內(nèi)的光基本上被偏振片100吸收。例如，彩色偏振片100能夠透射有一種偏振態(tài)的一種顏色的光和有垂直的偏振態(tài)的另一種顏色的光(著色/著色，或二色性)。也可以把彩色偏振片100制作成能夠透射有一種偏振態(tài)的一種顏色的光并且基本上吸收處于其它偏振態(tài)的可見(jiàn)光(著色/黑色)。也能夠把彩色偏振片100制作成充分地透射有一種偏振態(tài)的所有可見(jiàn)光并且基本上吸收處于其它偏振態(tài)的所有可見(jiàn)光(白色/黑色，或中灰)。表1示出了能夠由偏振片100透射的在兩種垂直線性偏振態(tài)中的各自可能的顏色組合。本發(fā)明也設(shè)想了其它需要的顏色組合。
表1(“×”表示可能的顏色組合)

這里所用的“顏色”是指當(dāng)使用一種或更多種染料來(lái)吸收可見(jiàn)光譜的一個(gè)或更多的部分從而透射一種顏色的光時(shí)，所預(yù)期的小于整個(gè)可見(jiàn)光譜的一種光譜分布。可以從上下文中與染料有關(guān)的工藝來(lái)理解顏色的意義。在這點(diǎn)上，透射一種顏色的光是指透射可見(jiàn)光譜中一種或更多種波長(zhǎng)或波帶的光，或是在黑色的情況下基本上不透射可見(jiàn)光譜中的波長(zhǎng)。黑色的特殊情況也包括灰色的暗陰影，這里可以透射小量(比如不超過(guò)大約10％或15％)的任何或所有的可見(jiàn)波長(zhǎng)但還不導(dǎo)致顯著的著色。
本發(fā)明使用的彩色偏振片能夠用不同的方法制作?？梢灾谱鲗?duì)一個(gè)或兩個(gè)偏振態(tài)都展示了寬范圍光譜特性的彩色偏振片，它在一個(gè)薄層里包括一個(gè)主基體和至少兩種類型的客體染料。在一個(gè)范例中，本發(fā)明中的一個(gè)彩色偏振片能夠包括一個(gè)含有兩種或更多種染料分子的分子基體，其中至少一種是按一個(gè)或多個(gè)預(yù)定方向排列的多色性染料分子，使得入射光依賴于顏色偏振。
根據(jù)被取向的特定染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，能夠使用分子基體把不同的多色性染料沿不同的方向定向。能夠把不同染料的組合并入二色性薄層中，從而能相對(duì)于分子基體的選擇使不同染料定向不同。這樣，能夠使用兩種或多種相同取向或不同取向染料的組合來(lái)提供單一薄層的彩色偏振片，它可以是著色/著色的(透射有一種偏振態(tài)的顏色的光和有不同偏振態(tài)的顏色的光)、著色/黑色的(透射有一種偏振態(tài)的顏色光并且吸收基本上其它偏振態(tài)的所有可見(jiàn)光)或白色/黑色(基本上透射一種偏振態(tài)的所有可見(jiàn)光并且基本上吸收所有其它的可見(jiàn)光)。
可以不使用不同取向的多色性染料，而使用都布置在分子基體上的一個(gè)或多個(gè)無(wú)取向染料和相同方向取向的一種或多種多色性染料來(lái)?yè)Q一種方法制作彩色偏振片。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)由取向多色性染料吸收的光波長(zhǎng)或由無(wú)取向染料吸收的光波長(zhǎng)來(lái)決定一種偏振的光的顏色，但是垂直偏振光的顏色由無(wú)取向染料吸收的光波長(zhǎng)決定。例如，用藍(lán)色取向染料和黃色無(wú)取向染料能夠制作黃色/綠色的彩色偏振片，使兩個(gè)染料都取向時(shí)提供一個(gè)偏振態(tài)的綠色光，只有黃色染料取向則提供垂直偏振態(tài)的黃色光。
使用取向和無(wú)取向染料的組合制作彩色偏振片，能提供較高的染料選擇靈敏性。例如，一旦在一種應(yīng)用中選擇了一種或更多種適宜的取向染料，就可以自由選擇一種或更多種無(wú)取向的染料并添加到該取向染料組來(lái)形成多種顏色組合。通過(guò)改變無(wú)取向染料而不改變應(yīng)用中選擇的取向染料能夠得到不同顏色的組合。另外，尤其在需要高純度染料時(shí)，無(wú)取向染料更使于購(gòu)得。
通過(guò)在一個(gè)固體基片上涂上水溶解的一種或多種多色客體染料和易溶的液晶主體材料并且干燥該涂層能夠形成用作本發(fā)明中彩色偏振片的二色性偏振薄層。示范基片包括玻璃基片和堅(jiān)硬的聚合物基片，以及柔性聚合物薄膜、多層薄膜、光學(xué)疊層、結(jié)構(gòu)薄膜或基片。示范基片還能夠包括在顯示上有用的其它元件，比如偏振片、濾色片、黑陣、電子可尋址有源或無(wú)源器件(比如透明電極、薄膜晶體管)等。示范基片也能夠包括部分或完全安裝的顯示面板。
根據(jù)本發(fā)明，賓主偏振片能夠展示驚人的改良的耐熱性，特別是在將它用于玻璃基片時(shí)。尤其是對(duì)要經(jīng)過(guò)加溫處理的結(jié)構(gòu)或?qū)υ诠ぷ鲿r(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量的顯示器，耐熱性是很重要的。
在一個(gè)示范實(shí)施例中，把易溶性向列液晶材料用作賓主偏振片的分子或主基體。包含了至少一個(gè)三氮雜苯(triazine)族的液晶基體材料尤為有用。當(dāng)這類液晶材料賦予不同的染料相同或不同的方向時(shí)，它們能夠用作不同客體染料的主體。于是適當(dāng)選擇允許在不同偏振平面上透射不同顏色的染料能夠產(chǎn)生單一偏振的薄層。
當(dāng)涂覆一種復(fù)合著一種或多種合適的客體染料的主體溶液時(shí)，能夠?qū)σ后w層施加剪切來(lái)給予液晶主體材料有序的結(jié)構(gòu)。為充分進(jìn)行剪切，取向液晶結(jié)構(gòu)可以對(duì)多色客體染料定向來(lái)生成取向涂層，在干燥后能夠使它生成有二色性偏振特性的一個(gè)薄層。因?yàn)橥扛策^(guò)程在液體層中生成的裁剪力程度比可以導(dǎo)致剛硬基片機(jī)械變形的裁剪切應(yīng)力低，形成二色性層的過(guò)程具有減小產(chǎn)生會(huì)使基片光學(xué)特性短的應(yīng)力的超勢(shì)。對(duì)一些特定的應(yīng)用，比如那些用于涂覆的基片是彩色偏振片的暫時(shí)載體，或是那些也需要使基片沿施加的剪切方向取向的應(yīng)用，可以使用更柔韌的基片而不具體考慮光學(xué)特性會(huì)變差。
特定類型的客體染料能夠在有限的波長(zhǎng)范圍內(nèi)用于產(chǎn)生二色性效應(yīng)，或者組合其它客體染料在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)產(chǎn)生二色性效應(yīng)，例如，它們可以用于制作中灰偏振片或者二色性偏振片。染料的取向一般是涂覆時(shí)的方向的函數(shù)。一些類型的染料制成的偏振片擁有在涂覆方向的透射軸，另一些類型的染料制成的偏振片則有垂直于涂覆方向的透射軸。這兩類染料能夠在單一的賓主偏振片內(nèi)組合使用來(lái)產(chǎn)生不同的顏色組合。
適合本發(fā)明的分子基體材料包括美國(guó)專利5,948,487和共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利申請(qǐng)09/172,440中揭示的那種易溶性液晶主體化合物，所揭示的內(nèi)容全部作為參考文獻(xiàn)在此引入。實(shí)施的主體化合物的結(jié)構(gòu)包括下面標(biāo)記為化合物A和化合物B的結(jié)構(gòu)。 化合物A 化合物B一類染料在和本發(fā)明的主體化合物一起在水溶液中使用時(shí)，能夠相對(duì)于主體化合物自己對(duì)準(zhǔn)，使在涂覆方向的平行平面上偏振的所有可見(jiàn)光基本上通過(guò)。這些染料稱之為平行無(wú)色性染性。以這種方式表現(xiàn)的一類客體染料實(shí)施例是三氮雜苯染料，一般稱之為活性染料。這些染料包括可由Keystone公司作為活性紅色染料KB供貨的Reactive Red 187，和若干商標(biāo)下市售的ReactiveRed 120。
能夠相對(duì)于化合物自對(duì)準(zhǔn)以便使與涂覆方向垂直的平面內(nèi)偏振的所有可見(jiàn)光基本上透過(guò)的染料稱之為垂直無(wú)色性染性。表現(xiàn)為這種方式的一類實(shí)施例染料稱之為導(dǎo)向染料(directdye)。商用導(dǎo)向染料有Black RPM(由Crompton &Knowles Colors公司提供，Charlotte，NC)、Black SP(由Keystone公司提供)和Direct Yellow86(由Crompton & Knowles Colors公司提供，商標(biāo)為IntrajetYellow DJR)。
通過(guò)首先準(zhǔn)備水和諸如NH4OH的pH調(diào)整化合物，可以制備包含了上面所述的主體和客體化合物的賓主涂覆溶液。然后在水溶液中溶解主體化合物的客體化合物以及其它諸如表面活性劑之類可提高涂覆能力的添加劑來(lái)制備涂覆溶液?？梢栽谥黧w溶液里添加少量合適的水溶性聚合物粘合劑，它占的重量范圍為小于1％到5％或更多?？捎糜诖四康牡囊阎酆衔锇ㄓ倚擒招?dextran)聚合物或它們的硫酸鹽或磺化聚苯乙烯。一般可添加一定量的主體化合物來(lái)充分形成主體化合物濃度重量比大約在8％到20％的水溶液，不過(guò)一般較適宜的濃度范圍在大約10％到16％。也可以使用在此范圍之外的主體溶液濃度來(lái)達(dá)到所需要的功能程度。例如，生成的溶液在涂覆后需要提供充分的賓主結(jié)構(gòu)排序來(lái)用作偏振片，而且生成的涂覆溶液需要有足夠的濃度來(lái)提供足夠的涂覆厚度的干燥度，但是它的濃度不應(yīng)高得難以涂覆或涂覆后難以取向。
如果需要只在所選的波長(zhǎng)范圍內(nèi)使光偏振，在賓主溶液中可以使用單一的染料。如果需要提供中灰偏振片，也就是說(shuō)對(duì)這樣一個(gè)偏振片，偏振光在整個(gè)可見(jiàn)光譜內(nèi)大致相同，這時(shí)可以在主體溶液里添加幾種有不同顏色，但是有相同取向的客體染料。這樣可以生成基本上是中性密度的偏振片，例如，可在主體溶液中添加相似取向的青色、紫紅和黃色染料來(lái)形成，也可以用其它的染料組合。如果需要透過(guò)有一種偏振的一種顏色的光和有另一種偏振的另一種顏色的光，可以使用兩種或更多種染料，并且其中至少有兩種染料在涂覆時(shí)取向不同。鑒于本揭示的目的，認(rèn)為無(wú)取向的染料和在涂覆并剪切時(shí)沿一特定方向取向的染料是不同取向的染料。
當(dāng)把平行無(wú)色性染性與垂直無(wú)色組合成基本上阻擋一個(gè)偏振方向上的所有光并且只通過(guò)垂直偏振方向上的一種特定顏色光的彩色偏振片時(shí)，可以得到一種特別有用的客體染料組合。例如，可以使用一種合適的垂直無(wú)色客體染料的化合物來(lái)形成通過(guò)垂直涂覆方向的光但是阻擋與之平行的光的中灰偏振片。同樣，可把特定顏色的平行無(wú)色性染性添加到賓主組合中，從而透射垂直于涂覆方向偏振的特定顏色的光。例如，這些彩色偏振片可以用作彩色液晶顯示器中的濾色片。
另一種有效的平行無(wú)色性染性和垂直無(wú)色性染性的組合是一種形成二色性偏振片的組合，二色性偏振片透射平行于涂覆方向偏振的一種顏色的光并透射垂直于涂覆方向偏振的另一種顏色的光。例如，可以在相同的主體中組合一種黃色的平行無(wú)色的染料和一種紅色的垂直無(wú)色的染料來(lái)提供單一薄層的二色性偏振片。正如下面更詳細(xì)討論的那樣，可以在透射反射型液晶顯示器中或簡(jiǎn)單地結(jié)合一個(gè)反射偏振片使用二色性偏振片來(lái)取得獨(dú)特的效果。
另一種有效的不同取向染料的組合包括連同一種或更多種無(wú)取向染料一起的一種或更多種平行無(wú)色性染性或/和一種或更多種垂直無(wú)色性染性。這樣的組合既可用作形成著色/著色偏振片又可用于形成著色/黑色偏振片。
一般而言，提高染料純度可以提高偏振特性，因?yàn)樵谝恍┥逃萌玖侠锇l(fā)現(xiàn)的諸如鹽類和有機(jī)非離子物質(zhì)材料這樣的雜質(zhì)會(huì)吸收任意偏振態(tài)的所有可見(jiàn)光，從而減小了偏振片的功效，甚至在透射偏振態(tài)中使濾色片產(chǎn)生較黑的色度。依照所提供染料的重量，一般希望染料中的雜質(zhì)程度在1％的范圍中或更低。賓主溶液中存在的客體染料分子的數(shù)目可以接近主體染料的數(shù)目，但客體染料分子最好比主體分子要少一些。
雖然較適宜使用在涂覆過(guò)程中把一些剪切應(yīng)力施加到涂覆層上的涂覆方法，也可以用任意適宜的方法來(lái)把賓主溶液涂覆到固體基片上?？梢允┘蛹羟袘?yīng)力的涂覆技術(shù)范圍是從使用線繞涂覆棒到常規(guī)的擠壓染料。在涂覆過(guò)程中施加于涂覆層的剪切應(yīng)力可以用于促進(jìn)客體分子或主體分子的分子排序。
可用適合干燥水涂層的一些方法干燥涂覆層，這些方法不應(yīng)損壞涂層或者打亂由剪切應(yīng)力或其它建序效應(yīng)形成的涂覆層的分子秩序。
使用光刻制版技術(shù)、熱物質(zhì)轉(zhuǎn)移技術(shù)和/或其它適宜的圖案制作技術(shù)可以對(duì)本發(fā)明的賓主偏振片在基片上形成圖案。例如，可以在一個(gè)載物基片上涂覆二色性偏振層來(lái)形成施主元素。然后以形成圖像的方式，使偏振層通過(guò)熱能頭、誘導(dǎo)光或其它熱物質(zhì)從施主元素傳遞到諸如顯示面板或其它合適的基片這樣的受主基片上。來(lái)自施主元素的彩色偏振層熱物質(zhì)傳遞示范方法包含從施主元素傳遞光感應(yīng)的熱，該施主元素包括基膜(一般是柔性聚合物薄層，比如聚酯薄膜)光熱傳遞層(一般是輻射吸收體，比如炭黑或分布在粘合劑中的紅外吸收染料)、可選擇的中間層和包括彩色偏振層傳遞層。正如美國(guó)專利5,693,446所揭示的那樣，借助放置施主單元使其接觸受主基片，并通過(guò)掩模板用諸如激光器或閃光燈的圖像輻射源施主元素的選擇區(qū)，能夠按圖像傳遞偏振材料。該專利揭示的內(nèi)容作為參考文獻(xiàn)引和本文件。在下面將更詳細(xì)的描述，形成圖案彩色偏振片能夠特別用于生產(chǎn)液晶顯示器在中一層組合一個(gè)濾色片和一個(gè)偏振片功能的濾色片，并且可以產(chǎn)生獨(dú)特的顏色變化能力。
另一個(gè)形成圖案的方法包括彩色偏振片選擇性漂白，以漂白所選區(qū)域的一種或更多種的染料。這樣，彩色偏振片的所選區(qū)域能夠暴露在漂白了一種或更多種染料的溶液或材料上。例如，彩色偏振片能夠使某一染料在圖案上漂白來(lái)形成在一個(gè)偏振光方向上可見(jiàn)而在另一個(gè)偏振光方向上不可見(jiàn)的字符或其它標(biāo)記?？梢园堰@種功能用于比如安全元件上。
用于涂覆和/或形成圖案的賓主偏振片的基片可以包括許多種合適的基片。例如，基片可以包括玻璃或塑料的基片，它們可以是透明的或部分透明的，可以是著色的或亮白的，可以是雙折射的或非雙折射的，可以包括附加光作用層或沒(méi)有，可以包括有源或無(wú)源電子器件或不包括，也可以包括不論是集成或是添加到基片的任何其它薄層或材料，特別是那些能夠用于影響或控制透射、反射或吸收通過(guò)全部顯示結(jié)構(gòu)的光的薄層或材料。
在示范實(shí)施例中，可以在有圖案電極(例如諸如氧化銦錫(ITO)的透明傳導(dǎo)氧化條紋)和/或有薄膜晶體管(TFT)的基體或其它有源器件的基片上涂覆賓主偏振片或形成圖案。這包括把賓主偏振片直接涂覆或形成圖案在電極和/或TFT的面上，或諸如由電極和/或TFT提供的平面化層的中間層的面上，或在基片上有電極和/或TFT的平面的另一側(cè)平面上。作為另一種方法，可以把賓主偏振片涂覆或形成圖案于隨后裝備電極和/或有源器件的基片上。在其它無(wú)論偏振片是吸收的或反射的示范實(shí)施例中，都可以把賓主偏振片涂覆或形成圖案于偏振片上(或包括偏振層的基片上)。一般在偏振片或包含了偏振片的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行涂覆或形成圖案，那樣可以根據(jù)與結(jié)構(gòu)中一個(gè)或更多的偏振片的透射、反射或吸收軸的所需關(guān)系放置賓主偏振片的透射軸。
根據(jù)本發(fā)明制作的彩色偏振片能夠單獨(dú)或結(jié)合其它偏振片和光學(xué)元件用于多種光學(xué)用途，并且用于在多種顯示器結(jié)構(gòu)中。例如，圖2示出了一個(gè)適合分層或另外附著在基片上用于顯示用途的結(jié)構(gòu)200。結(jié)構(gòu)200包括可選擇的面表面處理層202、偏振片204和光學(xué)粘合劑206。根據(jù)本發(fā)明，偏振片204可以是彩色偏振片。薄層202可以是由光學(xué)和物理特性所選擇的任意合適的表面處理層。例如，薄層202可以是防反射涂層、防污涂層或其它低能態(tài)涂層，或是有紋理的或相似的涂層。當(dāng)該表面是外表面時(shí)，這樣的表面處理層特別有用。例如，防反射層和紋理層能夠幫助控制反射光并且減小閃耀。防污涂層和低表面能態(tài)涂層能夠使表面易于清潔并且提高耐久性和處理特性。用可選擇的粘合劑層206例如可以把分層結(jié)構(gòu)200粘附到基片或顯示面板上。薄層206能夠是光學(xué)透明的壓力靈敏粘合劑、紫外光(uv)固化液體粘合劑、熱固化粘合劑、高壓粘合劑、光學(xué)散射粘合劑或相似的粘合劑。當(dāng)在偏振光入射到結(jié)構(gòu)200的情況下使用結(jié)構(gòu)200時(shí)，如果使用可選擇的粘合劑層206，206較適宜能夠保持入射光的偏振態(tài)。結(jié)構(gòu)200能夠結(jié)合到許多合適的基片上，基片包括液晶顯示器、鏡子、反射偏振片、二色性偏振片、延遲片或其它發(fā)光系統(tǒng)。
一個(gè)示范結(jié)構(gòu)包括鄰近放映機(jī)屏幕(沒(méi)有示出)放置的偏振片204。這樣的結(jié)構(gòu)適用作伴隨放映機(jī)發(fā)射使用的對(duì)比度增強(qiáng)屏幕，比如，它會(huì)發(fā)射有一個(gè)偏振態(tài)的一種或更多種顏色的光(例如藍(lán)光)和有另一個(gè)垂直偏振態(tài)的一種或更多種其它顏色的光(例如紅光或綠光)。在這個(gè)例子中，在屏幕和放映機(jī)發(fā)射機(jī)之間鄰近發(fā)射機(jī)屏幕處能夠布置一個(gè)彩色偏振片，它被設(shè)計(jì)透射由放映發(fā)射機(jī)發(fā)射的相同或相似顏色和偏振態(tài)的光。這樣，可以把彩色偏振片用作濾掉一部分外來(lái)光的濾色片而不會(huì)明顯的減小投射到屏幕上的光強(qiáng)度，于是提高了對(duì)比度。
圖3示出了另一個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)300，它包括彩色偏振片302，可選擇的粘合劑層304和反射或反射透射層306?？蛇x擇的粘合劑層304可以是光學(xué)透明的壓力靈敏粘合劑、紫外光(uv)固化液體粘合劑、熱固化粘合劑、高壓粘合劑、或光學(xué)散射粘合劑。在一個(gè)示范實(shí)施例中，粘合劑層304基本上保持了通過(guò)它的光的偏振。反射器/反射透射器306可以是任意適宜的至少部分反射從結(jié)構(gòu)300的彩色偏振片一側(cè)入射的光的薄層。例如，反射層306可以是反射鏡或漫反射的鏡子、部分反射片或部分金屬化鏡、多層反射層、彩色鏡子、反射偏振片、傾斜的鏡面陣列、微棱鏡陣列、全息反射透射層等。反射層306可以選擇基本上反射全部可見(jiàn)光譜或部分光譜?？捎糜诜瓷渫繉?06的漫反射鏡的例子包括有紋理的金屬表面或分散在一個(gè)光學(xué)透明基體上的鏡子薄片。適用于反射層306的反射偏振片的例子包括多層雙折射反射偏振片，漫反射偏振片和膽甾醇偏振片。
在結(jié)構(gòu)300中聯(lián)合一個(gè)二色性賓主偏振片302的作為反射層/反射透射層306使用的反射偏振片，可以根據(jù)入射光的方向引起獨(dú)特的顏色變化特性。例如，當(dāng)從彩色偏振片一側(cè)觀察時(shí)，在從前側(cè)(觀察者一側(cè))照明時(shí)可觀察到結(jié)構(gòu)300是一種顏色，而從后側(cè)照明時(shí)可觀察到是另一種顏色。通過(guò)把反射偏振片用作可反射一種偏振態(tài)并且透射其它偏振態(tài)的元件306，從前側(cè)入射的在一種偏振態(tài)的光會(huì)被反射偏振片反射，使得合適對(duì)準(zhǔn)二色性偏振片時(shí)，只能觀察到一種顏色。在相反的情況下，從后側(cè)入射的在垂直偏振態(tài)的光會(huì)被反射偏振片透射，從而光可通過(guò)二色性偏振片透射時(shí)，會(huì)觀察到不同的顏色。
比如使用反射且透射有垂直偏振態(tài)的線性偏振光的反射偏振片(例如多層雙折射反射偏振片)，或使用反射且透射有垂直偏振態(tài)的圓偏振光的膽甾醇反射偏振片(認(rèn)為右旋偏振垂直于左旋偏振)?？梢缘玫诫S著入射光方向變化的顏色變化。當(dāng)伴隨彩色二色性偏振片使用膽甾醇反射偏振片來(lái)取得顏色變化的效果時(shí)，可以在彩色偏振片和膽甾醇反射偏振片之間添加一個(gè)四分之一波片來(lái)把在膽甾醇偏振片和彩色偏振片之間透射的光根據(jù)入射光的方向從圓偏振轉(zhuǎn)換成線偏振，并且反之亦然。
光學(xué)結(jié)構(gòu)300也能夠包括一個(gè)布置在彩色偏振片302每一側(cè)的可選擇的擴(kuò)散體(較適宜是一個(gè)偏振保持的擴(kuò)散體)，或一個(gè)可選擇的延遲器，補(bǔ)償器，或布置在彩色偏振片302和反射層/反射透射層306之間的四分之一波片。例如，在反射層/反射透射層306是如上所述的膽甾醇反射偏振片時(shí)，四分之一波片特別有用。
例如，在反射或反射透射液晶顯示器中可以把光學(xué)結(jié)構(gòu)300用作背面光控制元件?？梢允褂霉鈱W(xué)透明的分層粘合劑層(沒(méi)有顯示)來(lái)把光學(xué)結(jié)構(gòu)300結(jié)合且光學(xué)耦合到液晶單元。光學(xué)結(jié)構(gòu)300可以用彩色偏振片302面向液晶單元或反射層306面向液晶單元的方式結(jié)合到液晶單元。
在示范實(shí)施例中，反射層306可以是反射一個(gè)偏振態(tài)的光并且透射有一個(gè)垂直的偏振態(tài)的光的多層雙折射反射偏振片或膽甾醇反射偏振片。當(dāng)對(duì)層306使用反射偏振片時(shí)，需要把光學(xué)結(jié)構(gòu)300和液晶單元結(jié)合，那樣液晶顯示器可以用作透射模式也可以用作反射模式。使用這樣的結(jié)構(gòu)，可以得到不同風(fēng)格的效果和獨(dú)特的外觀。例如，根據(jù)本發(fā)明可以選擇彩色偏振片302來(lái)透射有第一偏振態(tài)的一種顏色的光(比如紅光)并且透射有第二垂直的偏振態(tài)的另一種顏色的光(比如綠光)。例如在透射模式中，當(dāng)使用背面光來(lái)照明液晶顯示器時(shí)，可以使用這個(gè)結(jié)構(gòu)在黑色背景上顯示紅色的文字和字符。當(dāng)顯示器使用反射模式時(shí)，顯示器可以展示反色的圖像和變化的顏色，例如在綠色的背景上顯示黑色的文字或字符。對(duì)于使用根據(jù)本發(fā)明的彩色偏振片的反射透射液晶顯示器的圖像反色和顏色變化的概念，它能夠推廣到用于字符和背景的任意特定顏色的組合，比如在表1中指出的顏色組合。
圖像反色和顏色變化的概念也能夠推廣到使用一個(gè)反射偏振片(膽甾醇或其它的)和分布在反射偏振片相同側(cè)的兩個(gè)或更多的分立的彩色二色性偏振片的系統(tǒng)中，其中選擇彩色二色性偏振片中的至少兩個(gè)來(lái)透射不同的顏色并且把它們安排成有交叉的消光軸。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，使用兩個(gè)或更多的單一顏色二色性偏振片可以代替使用單層二色性賓主偏振片來(lái)達(dá)到如上所述的使用單層二色性賓主偏振片的相同的顏色變化和圖像反色的效果。所以，本發(fā)明考慮了聯(lián)合一個(gè)反射偏振片來(lái)使用兩個(gè)或更多的單個(gè)顏色二色性偏振片(如果需要，還可以使用所述的四分之一波片)來(lái)形成從一側(cè)照明時(shí)展示一種顏色的偏振光而從另一側(cè)照明時(shí)展示另一種顏色的偏振光的光學(xué)結(jié)構(gòu)。例如，這個(gè)結(jié)構(gòu)可以插入液晶顯示器中提供獨(dú)特的顏色變化和/或圖像反色效果。
現(xiàn)在，在反射模式和透射模式之間轉(zhuǎn)換時(shí)，展示了圖像反色效果的顯示器從亮(白)背景黑字符向黑背景亮(白)字符轉(zhuǎn)換。在從前側(cè)和后側(cè)同時(shí)照亮該顯示器的情況下，顯示反差將出現(xiàn)沖淡。根據(jù)本發(fā)明的二色性圖像反轉(zhuǎn)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使用著色顯示于著色或著色顯示于黑色的反差可以使得不易受反差沖淡的影響。
圖4示出了可以包括依照本發(fā)明的彩色偏振片的雙偏振液晶顯示器400。液晶顯示器400可以包括面偏振片402、可選擇的延遲器或補(bǔ)償器404、包括面基片406、底基片410和布置在它們之間的液晶材料408的液晶單元，以及底偏振片412、可選擇的反射層或反射透射層414，和可選擇的背光源416。面偏振片402和底偏振片412能夠包括依照本發(fā)明的彩色偏振層。能夠提供反射層或反射透射器414來(lái)允許液晶顯示器400的照明使用環(huán)境光或前端光波導(dǎo)的光(沒(méi)有顯示)。可以提供可選擇的背光源416來(lái)允許在伴隨或不伴隨可選擇的反射層或反射透射器414的情況下對(duì)液晶顯示器400背光源。
通過(guò)在液晶顯示器400中的偏振元件402和412的一個(gè)或兩個(gè)中使用彩色偏振片能夠得到獨(dú)特的風(fēng)格和外觀。例如，偏振元件402能夠包括透射有第一線偏振的第一顏色和有第二垂直的線偏振的第二顏色的彩色偏振層。例如，在環(huán)境光照明的情況下，這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)能夠展示在彩色偏振片透射的第二顏色著色的背景上顯示彩色偏振片透射的第一顏色著色的字符。其它相似的視覺(jué)效應(yīng)包括圖像反轉(zhuǎn)效應(yīng)和顏色變換效應(yīng)，它們能夠通過(guò)使用用于偏振片412的本發(fā)明的一個(gè)彩色偏振片來(lái)形成或者通過(guò)用于反射層414的透射一個(gè)偏振態(tài)的光并且反射另一個(gè)垂直偏振態(tài)的光的反射偏振片來(lái)形成。
依照本發(fā)明的彩色偏振片能夠用于單偏振液晶顯示器結(jié)構(gòu)。圖5示出了單偏振反射型液晶顯示器500，它包括可選擇的前端光波導(dǎo)502，前端偏振片504、可選擇的延遲片或補(bǔ)償片506、包括一個(gè)面基片508、底基片512和布置在它們之間的液晶材料510的液晶單元，以及背面反射元件514。使用背景光，或當(dāng)背景光不充足時(shí)，使用可選擇的耦合在前端光波導(dǎo)502上用于照明顯示器的補(bǔ)充光源來(lái)照明反射型液晶顯示器500。偏振片504能夠包括根據(jù)本發(fā)明的彩色偏振層。反射層514能夠是漫反射或鏡面反射的鏡子，或是包括半面鏡或彩色鏡的部分反射層，或是諸如反射偏振片的反射透射層。
通過(guò)使用一個(gè)用于元件514的反射透射層和在反射透射層514的背后提供可選擇的背光源(沒(méi)有示出)，液晶顯示器500也可以用作反射透射顯示器。在示范實(shí)施例中，反射透射器514可以是反射一個(gè)偏振態(tài)并且透射垂直偏振態(tài)的反射偏振片，前端偏振片504能夠包括一個(gè)或更多的布置好的透射有第一偏振態(tài)的第一顏色的光并且有第二垂直偏振態(tài)的第二種顏色的光的二色性偏振片。例如，前端偏振片504能夠包括二色性賓主偏振片或包括兩個(gè)有正交消光軸的二色性偏振片。使用諸如反射透射層514的一個(gè)反射偏振片和二色性偏振片或使用彩色偏振片作為前端偏振片504能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)特的顏色效果。例如，如果布置偏振片504來(lái)透射有偏振態(tài)的藍(lán)光和有垂直偏振態(tài)的綠光，顯示器500可以擁有反射偏振片514，使得從前端照明時(shí)，顯示器表現(xiàn)為在藍(lán)色背景上有黑色的字符，而從后端照明時(shí)，顯示器表現(xiàn)為在綠色背景上有藍(lán)色字符。使用其它不同顏色的組合可以得到，在前端反射照明和后端透射模式照明之間轉(zhuǎn)換時(shí)，能夠展示從黑色顯示于著色到著色顯示于著色的顏色變換和圖像反色的顯示器。
在有類似于圖5中結(jié)構(gòu)的反射透射液晶顯示器中，能夠達(dá)到顏色變換效果，該結(jié)構(gòu)使用彩色背光源(沒(méi)有示出)來(lái)在透射模式中照明顯示器，它還有用于元件514的反射偏振片，可以透射有一個(gè)偏振態(tài)的彩色光并且基本上透射另一個(gè)偏振態(tài)上的所有可見(jiàn)光的彩色前端偏振片504。通過(guò)選擇可以透射與背光源不同顏色的光的顏色偏振片504能夠得到獨(dú)特的顏色風(fēng)格。例如，如果背光源發(fā)出綠光并且彩色偏振片透射有一個(gè)偏振態(tài)的藍(lán)光并且基本上有另一個(gè)偏振態(tài)的所有可見(jiàn)光，能夠使用該顯示器來(lái)展示在反射模式(前端照明)下在黑色背景上的藍(lán)色字符和在透射模式(使用彩色背光源)下在黑色背景上的綠色字符。如上所述，也能夠使用其它不同的顏色組合和圖像反色方法。
在反射透射顯示器中，當(dāng)使用背光源模式時(shí)，結(jié)合本發(fā)明中的彩色偏振片使用彩色背光源也能夠很大的減小顯示沖淡。當(dāng)在有顯著的背景光下使用背光源時(shí)，在使用圖像反色的反射透射顯示器(反射模式顯示黑色而透射模式顯示光亮，反之亦然)的反射模式和透射模式之間存在競(jìng)爭(zhēng)。這樣可以導(dǎo)致對(duì)比降低和顯示輪廓沖淡。但是，因?yàn)槭褂帽彻庠茨Ｊ降念伾M合和使用前端照明模式的顏色組合可以是不同的，結(jié)合彩色偏振片使用彩色背光源能夠抵消沖淡效應(yīng)。在圖像反色時(shí)，不同的顏色組合不一定會(huì)導(dǎo)致對(duì)比度降低但確實(shí)會(huì)導(dǎo)致圖像增強(qiáng)。當(dāng)選擇發(fā)射在一個(gè)波長(zhǎng)帶寬內(nèi)的不與彩色偏振片透射的波長(zhǎng)帶寬交迭的光的背光源時(shí)，圖像增強(qiáng)能夠更明顯。
如圖1所示，依照本發(fā)明的彩色偏振片能夠用于如圖2-5中示出的顯示結(jié)構(gòu)，使在單色或二色性顯示中產(chǎn)生不同的視覺(jué)效果。另外，依照本發(fā)明的彩色偏振片能夠用于全色液晶顯示器中的初級(jí)或次級(jí)偏振元件或本身用作濾色片。當(dāng)用作濾色片時(shí)，本發(fā)明中的彩色偏振片能夠用于把濾色功能和線偏振功能合并到單一的薄層或元件中。同時(shí)也能執(zhí)行偏振功能的濾色片能夠去除額外的偏振并且提供所述的增強(qiáng)對(duì)比度和/或提供相同或相似的獨(dú)特的顏色變換特性。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6，所示的彩色液晶顯示器600包括面偏振片602、面基片604、面取句層606、液晶層608、底取句層610、濾色層612、底基片614、底偏振片616和可選擇的背光源618。能以面偏振片602、底偏振片616和/或?yàn)V色片612的位置組合包含本發(fā)明的彩色偏振片。
可以對(duì)濾色片列陣612使用不同顏色的組合和排列。一般地，全色顯示器對(duì)濾色片陣列612使用規(guī)則的基色濾色片結(jié)構(gòu)。例如，濾色片可以是規(guī)則的三種顏色的列陣，一般是紅色、綠色和藍(lán)色或青色、紫紅色和黃色。所用濾色片可以是常規(guī)濾色片或是本發(fā)明中的彩色偏振片。當(dāng)在顯示器中把本發(fā)明中彩色偏振片用作濾色片時(shí)，偏振片應(yīng)該是這樣的類型，即透射一種偏振態(tài)的一種顏色，吸收該偏振態(tài)的基本上所有其它顏色，并且透射垂直偏振態(tài)的基本所有光。換一種類型的話，偏振片應(yīng)該是只透射有一種偏振態(tài)的一種顏色的光并且基本上吸收所有其它可見(jiàn)光的類型。如果濾色片612是依照本發(fā)明的透射第一偏振態(tài)的一種顏色的光并且吸收其它可見(jiàn)光的彩色偏振片，雖然底偏振片616還能用于提高顯示對(duì)比度，但它是可選擇的。如果濾色片612是依照本發(fā)明的透射第一偏振態(tài)的一種顏色的光并且透射第二垂直偏振態(tài)的基本所有可見(jiàn)光的那類彩色偏振片，那么較適宜使用背部偏振片616，特別是當(dāng)顯示器用底后照明618從背部照明時(shí)。
把彩色偏振片用作彩色顯示器中的濾色片也可以允許形成子象素組合來(lái)提高顯示清晰度。例如，可以在單個(gè)偏振濾色片中組合紅色和綠色的取向染料，從而象素是兩個(gè)子象素而不是三個(gè)。這樣象素變得更小而提高了總的顯示效果。另外在相同的例子中，可以把藍(lán)色的偏振濾色片用于第二種子象素，并且可以用紅色/綠色偏振濾色片形成具有小的重疊區(qū)域的圖案。重疊區(qū)域顯示為黑色并且不能用作黑色基體。
通過(guò)常規(guī)的光刻制版技術(shù)或是選用上述的熱物質(zhì)轉(zhuǎn)移技術(shù)能夠使彩色賓主偏振片在顯示基片上形成圖案來(lái)用作濾色片。
除了在濾色片612中用彩色偏振片外，前端偏振片602能夠包括依照本發(fā)明的能夠達(dá)到類似于前面所述的各種各樣的視覺(jué)效果的彩色偏振層。后端偏振片616也能夠包括依照本發(fā)明的可以達(dá)到各種各樣的視覺(jué)效果的彩色偏振層，也能夠另外包括或可選擇地包括中灰二色性偏振片、諸如多層雙折射反射偏振片的反射偏振片和/或其它所需的元件。
圖7示出了另一個(gè)彩色液晶顯示器結(jié)構(gòu)700，它包括面基片702、濾色層704、面取句層706、液晶層708、底取句層710、底偏振片712、底基片714、可選擇的反射層、反射透射層、反射偏振片或其它光處理膜層716，和可選擇的背光源718。顯示器700與圖6中示出的顯示器600至少有兩方面不同。第一，濾色層704布置在面基片702上，而在圖6中示出了濾色層612布置在底基片上。根據(jù)特殊的顯示結(jié)構(gòu)，與其把濾色層布置在底基片上倒不如把它布置在面基片上更有利些(反之亦然)。第二，顯示器700包括布置在基片714的內(nèi)側(cè)(液晶側(cè))的底偏振片712。濾色片704可以根據(jù)本發(fā)明包括彩色偏振元件或者常規(guī)的濾色片。底偏振片712也能夠包括本發(fā)明的一個(gè)彩色偏振層或是常規(guī)的二色性偏振片。
圖8示出了另一個(gè)彩色液晶顯示器結(jié)構(gòu)800，它包括面基片802、面偏振片804、面取句層806、液晶層808、底取句層810、濾色層812、底基片814、可選擇的光處理層或?qū)尤?16，和可選擇的背光源818。在圖8中示出的顯示器800與圖7中示出的顯示器結(jié)構(gòu)相似，但在圖8中示出的濾色片812布置在底基片814上。
如上所述，本發(fā)明中的彩色偏振片能夠伴隨不同的其它光學(xué)元件用于不同的顯示結(jié)構(gòu)。一個(gè)特別有用的組合是本發(fā)明的彩色偏振片加上二色性偏振片，這里二色性偏振片的透射軸與彩色偏振層的透射軸一致。一般而言，偏振片按照消光比來(lái)表征。對(duì)一個(gè)任意的偏振片，它有一個(gè)透射軸和一個(gè)消光軸，消光比是波長(zhǎng)的函數(shù)，它正比于沿透射軸偏振的透過(guò)光(是波長(zhǎng)的函數(shù))除以沿消光軸偏振的透過(guò)光(是波長(zhǎng)的函數(shù))。消光比可以例如整個(gè)可見(jiàn)光譜取平均，以達(dá)到一個(gè)數(shù)字比。對(duì)于一對(duì)鄰近的使它們各自消光軸對(duì)準(zhǔn)的二色性偏振片，總的消光比等于它們各自的消光比相乘。例如，如果本發(fā)明中的一個(gè)賓主偏振片在特定的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍內(nèi)的消光比大約從2∶1到100∶1，通過(guò)使彩色偏振片與常規(guī)偏振片組合，可以提高顯示器中偏振片的總消光比。
實(shí)施例在下面無(wú)限制的實(shí)施例中，通過(guò)在主體水溶液中添加不同組合的染料來(lái)配制染料溶液。通過(guò)首先在一定量的去離子水中添加諸如NH4OH這樣的基本化合物來(lái)配制主體溶液，以形成適用于溶解化合物A或化合物B的基本溶液。在水中NH4OH比重為0.5％到2.0％的溶液適合于溶解化合物A或化合物B?；衔顰或是化合物B隨同大約0.1％比重的表面活性劑一起添加該溶液中，以提高溶液的涂覆能力，表面活性劑可以是Rohm&Haas，Philadelphia，PA出售的TritonX-100。范例1提供了一種特殊的主體溶液。后面例子中的其它主體溶液與范例1中的主體溶液只是在所用的主體化合物的類型和數(shù)量上有所不同。下面范例中的主體溶液由主體化合物和濃度來(lái)確定的。例如，一個(gè)16％的化合物A的主體溶液是指化合物A在主體溶液中的比重是16％。雖然也可以使用其它的濃度，但在范例中所使用并且適于本發(fā)明的主體溶液的濃度是每100克水包含10克到20克的主體化合物(9％到17％的溶液比重)。
實(shí)施例1通過(guò)在84克含有NH4OH的水溶液中溶解16克化合物A和在84克含有NH4OH的相同溶液中溶解16克化合物B來(lái)配制主體溶液。然后往這些溶液中添加從Rohm&Haas購(gòu)買的商標(biāo)為TritonX-100的比重為0.1％的表面活性劑，來(lái)提高溶液在聚合體基板上的涂覆能力。在下文中的主體溶液是分別指16％的化合物A或B的溶液。
實(shí)施例2以下面的方法來(lái)配制灰色的平行無(wú)色性偏振片(透過(guò)平行于涂覆方向偏振的可見(jiàn)光，并且基本上吸收所有其它可見(jiàn)光)。
準(zhǔn)備10克16％的化合物A的主體溶液。然后將下面的成份添加到主體溶液中形成賓主溶液0.24克精制的ReactiveRedKB(活性紅色染料)(Keystone公司)，1.62克IntrajetBlueJE液體(Crompton&KnowlesColors公司)和0.20克精制的ReactiveYellow27(活性黃色染料)(Keystone公司的GoldenYellowEG150)。把賓主溶液裁剪(shear)涂覆到塑料基板上，其濕的厚度大約13微米。干燥涂層，并且使用分光光度計(jì)在可見(jiàn)光譜(400nm到700nm)范圍測(cè)量偏振片的傳輸特性。圖9顯示了平行于涂覆方向的偏振光的透射光譜900和垂直于涂覆方向的偏振光的透射光譜902。以同樣的方法使用16％的化合物B的主體溶液來(lái)配制另一個(gè)灰色平行無(wú)色偏振片。所得到的透射光譜與圖9中的相似。
實(shí)施例3以下面的方法來(lái)配制灰色的垂直無(wú)色性偏振片(透過(guò)垂直于涂覆方向偏振的可見(jiàn)光，并且基本吸收所有其它可見(jiàn)光)。
準(zhǔn)備10克16％的化合物A的主體溶液。然后把下面的成份添加到主體溶液中以制成賓主溶液0.1克精制的IntrajetBlackRPM(Crompton&Knowles公司)，0.03克IntrajetBlueJE液體(Crompton&Knowles公司)，和0.12克IntrajetYellowDJR液體(Crompton&Knowles公司)。把賓主溶液裁剪涂覆到樣品2上。干燥涂層，并且在可見(jiàn)光譜范圍測(cè)量偏振片的傳輸特性。圖10顯示了垂直于涂覆方向的偏振光的透射光譜1000和平行于涂覆方向的偏振光的透射光譜1002。以同樣方法使用16％的化合物B的主體溶液來(lái)配制另一個(gè)灰色垂直無(wú)色性偏振片。所得到的透射光譜與圖10中的相似。
實(shí)施例4通過(guò)在分子基體中將無(wú)取向染料與取向染料組合來(lái)制作一個(gè)綠色/黑色彩色偏振片，其按以下重量比1.5份化合物A或B0.6份氫氧化銨7份水0.1份無(wú)取向的藍(lán)色三芳基甲烷染料(C.I.FoodBlue2，由WarnerJenkinson公司商業(yè)出具)0.1份IntrajetBlueJE(Crompton&KnowlesColors公司)0.3份KeyreactRedKB(Keystone公司)0.1份KeystoneYellowEG150(Keystone公司)0.2份DirectYellowDJR(Crompton&KnowlesColors公司)當(dāng)涂覆到玻璃基板上時(shí)，該組成就產(chǎn)生了一個(gè)傳輸有一個(gè)偏振態(tài)的綠光并且基本上不傳輸垂直于偏振態(tài)的任何光的彩色偏振片。
采用其它無(wú)取向藍(lán)色活性染料，比如硫氮雜苯(thiazine)族的染料中的甲基藍(lán)色染料，代替上述的無(wú)取向藍(lán)色活性染料(C.I.FoodBlue2)也可以制作相似的彩色偏振片。
實(shí)施例5，6和7將根據(jù)實(shí)施例5，6，和/或7中所制作的彩色偏振片組合成彩色濾色片可以制作諸如圖6，7和8中所要的顯示器。
實(shí)施例5通過(guò)溶液中下列成份(由重量給出)的組合可制備青色的透射型賓主彩色偏振片(傳輸平行于涂覆方向的青色光并且基本上吸收所有其它可見(jiàn)光)20份的16％的化合物B的主體溶液0.8份的BlackRPM(Crompton&Knowles公司)0.2份YellowDJR(Crompton&Knowles公司)
2.5份BlueJE(Crompton&Knowles公司)把賓主溶液涂覆到玻璃基板上，濕的厚度是25微米，并且干燥制成一個(gè)青色的透射型彩色濾色片。
實(shí)施例6通過(guò)溶液中下列成份的組合可制備紅紫色的透射型賓主彩色偏振片(傳輸平行于涂覆方向的紅紫光并且基本上吸收所有其它可見(jiàn)光)20份的16％的化合物B的主體溶液0.8份的BlackRPM(Crompton&Knowles公司)0.2份YellowDJR(Crompton&Knowles公司)0.24份ReactiveRedKB(Keystone公司)把賓主溶液涂覆到玻璃基板上，濕的厚度是25微米，并且干燥制成一個(gè)紅紫色的透射型彩色濾色片。
實(shí)施例7通過(guò)溶液中下列成份的組合可制備黃色的透射型賓主彩色偏振片(傳輸平行于涂覆方向的黃色光并且基本上吸收所有其它可見(jiàn)光)20份的16％的化合物B的主體溶液0.8份的BlackRPM(Crompton&Knowles公司)0.2份YellowDJR(Crompton&Knowles公司)0.2份GoldenYellowEG150(Keystone公司)把賓主溶液涂覆到玻璃基板上，濕的厚度是25微米，并且干燥制成一個(gè)黃色的透射型彩色濾色片。
實(shí)施例8按照本發(fā)明可以制作光誘導(dǎo)熱轉(zhuǎn)換彩色偏振片的施主元素。方法是在100微米厚的聚乙烯對(duì)苯二酸鹽(PET)基片上涂覆含有分散在熱塑性粘合劑上的碳黑的2微米厚的光熱轉(zhuǎn)換層，在光熱轉(zhuǎn)換層上涂覆1.5微米厚的聚合物中間層，在作為施主元素的轉(zhuǎn)換層的中間層上涂覆實(shí)施例4的青色的賓主溶液。干燥青色的賓主偏振片轉(zhuǎn)換層至2到5微米厚。
把施主元素放置在玻璃受主基板上并且使青色轉(zhuǎn)換層接觸著受主基板，施主元素由真空固定位置。當(dāng)施主元素通過(guò)NdYAg激光器的1064nm光使用140微米到150微米的束斑尺寸和8瓦能量以及可變的停留時(shí)間來(lái)成像時(shí)，彩色偏振片轉(zhuǎn)換層的條紋成圖像的從施主元素轉(zhuǎn)換到受主層。
權(quán)利要求
1.一個(gè)偏振片結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在結(jié)構(gòu)第一側(cè)的傳輸具有一個(gè)偏振態(tài)的光并且反射具有垂直于偏振態(tài)的光的一個(gè)反射型偏振片；而且設(shè)置在結(jié)構(gòu)第二側(cè)的一個(gè)或多個(gè)的彩色二色性偏振片，其特征在于，這樣安排一個(gè)或多個(gè)的彩色二色性偏振片，以便于當(dāng)從第一側(cè)照明該結(jié)構(gòu)時(shí)，觀察者從第二側(cè)觀察該結(jié)構(gòu)時(shí)可觀察到可見(jiàn)光的第一個(gè)光譜分布，而當(dāng)從第二側(cè)照明該結(jié)構(gòu)時(shí)，觀察者從第二側(cè)觀察該結(jié)構(gòu)時(shí)可觀察到與第一個(gè)光譜分布不同的可見(jiàn)光的第二個(gè)光譜分布。
2.如權(quán)利要求1所述的偏振片結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)的彩色二色性偏振片中的至少一個(gè)包括了賓主偏振片，它包括了一個(gè)主體基體，設(shè)置在主體基體中并取向來(lái)吸收具有第一種偏振態(tài)的第一部分可見(jiàn)光一種或多種的第一種客體染料，和設(shè)置在主體基體中的并取向來(lái)吸收具有垂直于第一種偏振態(tài)的第二種偏振態(tài)的第二部分可見(jiàn)光的一種或多種的第二種客體染料。
3.如權(quán)利要求2所述的偏振片結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述賓主偏振片傳輸有第一個(gè)偏振態(tài)的一種顏色的光以及基本上傳輸?shù)诙€(gè)偏振態(tài)所有可見(jiàn)光。
4.如權(quán)利要求2所述的偏振片結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述賓主偏振片傳輸有第一個(gè)偏振態(tài)的一種顏色的光和有第二種偏振態(tài)的一種不同顏色的光。
5.如權(quán)利要求1所述的偏振片結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)的彩色二色性偏振片包括設(shè)置成有交叉消光軸的第一彩色二色性偏振片和第二彩色二色性偏振片。
6.如權(quán)利要求1所述的偏振片結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述反射型偏振片是一個(gè)多層雙折射反射型偏振片。
7.如權(quán)利要求1所述的偏振片結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述反射型偏振片是一個(gè)膽甾醇反射型偏振片，并且進(jìn)一步包括設(shè)置在膽甾醇反射型偏振片和一個(gè)或多個(gè)彩色二色性偏振片之間的四分之一波片。
8.如權(quán)利要求1所述的偏振片結(jié)構(gòu)，其特征在于，它進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)置在反射型偏振片和一個(gè)或多個(gè)的彩色二色性偏振片之間的粘合劑。
9.如權(quán)利要求8所述的偏振片結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粘合劑是一個(gè)基本上保持著通過(guò)它傳輸?shù)墓馄竦臄U(kuò)散粘合劑。
10.如權(quán)利要求1所述的偏振片結(jié)構(gòu)，其特征在于，它進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)置在反射型偏振片和一個(gè)或多個(gè)的彩色二色性偏振片之間的延遲器。
11.如權(quán)利要求1所述的偏振片結(jié)構(gòu)，其特征在于，它進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)置在反射型偏振片和一個(gè)或多個(gè)的彩色二色性偏振片之間的液晶材料，設(shè)置的液晶材料可選擇地改變?cè)谀抢飩鬏敼獾钠瘛?br> 12.一個(gè)反射透射型液晶顯示器，其特征在于，它包括一個(gè)背光源；一種設(shè)置在面基片和底基片之間的可選擇地改變?cè)谀抢飩鬏敼獾钠竦囊壕Р牧?；和一個(gè)依照權(quán)利要求1的偏振片結(jié)構(gòu)，它設(shè)置在背光源和底基片之間并且偏振片結(jié)構(gòu)的反射型偏振片對(duì)著背光源取向。
13.一個(gè)反射透射型液晶顯示器，其特征在于，它包括一個(gè)背光源；一個(gè)設(shè)置在面基片和底基片之間的可選擇地改變?cè)谀抢飩鬏敼獾钠竦囊壕Р牧?；一個(gè)設(shè)置在背光源和液晶材料之間的反射透射器；設(shè)置在反射透射器和液晶材料之間的底偏振片；以及鄰近面基片處的面偏振片，其中，面偏振片和底偏振片中至少一個(gè)包括一個(gè)賓主偏振片，賓主偏振片有一個(gè)主基體和添加在主基體中并取向用來(lái)吸收有第一個(gè)偏振態(tài)的第一部分可見(jiàn)光的一種或多種的第一種客體染料，以及添加在主基體中并取向用來(lái)吸收有與第一個(gè)偏振態(tài)相垂直的第二個(gè)偏振態(tài)的第二部分可見(jiàn)光的一種或多種的第二種客體染料。
14.如權(quán)利要求13所述的反射透射型顯示器，其特征在于，所述面偏振片和底偏振片中至少有一個(gè)包括了一個(gè)賓主偏振片，賓主偏振片傳輸有第一個(gè)偏振態(tài)的一種顏色的光并且基本上吸收有第二個(gè)偏振態(tài)的所有可見(jiàn)光。
15.如權(quán)利要求13所述的反射透射型顯示器，其特征在于，所述面偏振片和底偏振片中至少有一個(gè)包括了一個(gè)賓主偏振片，賓主偏振片傳輸有第一個(gè)偏振態(tài)的第一種顏色的光和有第二個(gè)偏振態(tài)的第二種顏色的光。
16.如權(quán)利要求13所述的反射透射型顯示器，其特征在于，所述顯示器在背光源透射模式和前面照明反射模式之間轉(zhuǎn)換時(shí)，經(jīng)歷了圖像反轉(zhuǎn)和顏色改變。
17.如權(quán)利要求13所述的反射透射型顯示器，其特征在于，所述反射透射包括一個(gè)反射型偏振片。
18.如權(quán)利要求17所述的反射透射型顯示器，其特征在于，所述反射型偏振片包括一個(gè)多層雙折射反射型偏振片。
19.如權(quán)利要求17所述的反射透射型顯示器，其特征在于，所述反射型偏振片包括一個(gè)膽甾醇反射型偏振片。
20.如權(quán)利要求19所述的反射透射型顯示器，其特征在于，它進(jìn)一步包括設(shè)置在膽甾醇反射型偏振片和底偏振片之間的一個(gè)四分之一波片。
21.如權(quán)利要求17所述的反射透射顯示器，其特征在于，它進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)置在反射型偏振片和底偏振片之間的偏振保持?jǐn)U散體。
22.一個(gè)放映機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，它包括一個(gè)放映機(jī)發(fā)射機(jī)，它發(fā)射有第一個(gè)偏振態(tài)的第一種光譜分布的光以及有第二個(gè)偏振態(tài)的第二種光譜分布的光，一個(gè)屏幕，設(shè)置它來(lái)顯示由放映機(jī)發(fā)射機(jī)發(fā)射出的光；一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在屏幕和放映機(jī)發(fā)射機(jī)之間的彩色偏振片，其中，所設(shè)置一個(gè)或多個(gè)的彩色偏振片可基本上傳輸有第一個(gè)偏振態(tài)的第一個(gè)光譜分布的光，且基本上透過(guò)有第二個(gè)偏振態(tài)的第二個(gè)光譜分布的光，并且基本上吸收其它可見(jiàn)光。
全文摘要
揭示了一種偏振片結(jié)構(gòu)，它包括設(shè)置在結(jié)構(gòu)第一側(cè)的用于傳輸具有一個(gè)偏振態(tài)的光并且反射具有垂直偏振態(tài)的光的一個(gè)反射偏振片，和在結(jié)構(gòu)的第二側(cè)設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)彩色二色性偏振片。這種設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)彩色二色性偏振片，使得當(dāng)從第一側(cè)照明該結(jié)構(gòu)時(shí)，觀察者從第二側(cè)觀察該結(jié)構(gòu)時(shí)可觀察到可見(jiàn)光的第一個(gè)光譜分布，而且當(dāng)從第二側(cè)照明該結(jié)構(gòu)時(shí)，觀察者從第二側(cè)觀察該結(jié)構(gòu)時(shí)可觀察到與第一個(gè)光譜分布不同的可見(jiàn)光的第二個(gè)光譜分布。此外，還揭示了使用彩色偏振片來(lái)獲得顏色變化和圖像反轉(zhuǎn)效果的多種顯示結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G02F1/13357GK1433522SQ00817667
公開(kāi)日2003年7月30日 申請(qǐng)日期2000年2月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月25日
發(fā)明者H·沙候阿尼, K·M·沃格爾, K·M·科特契克, M·B·奧內(nèi)爾, W·A·希巴德, R·S·莫什萊夫扎德 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司