制造光学各向异性聚合物薄膜的方法与流程

本公开总体上涉及光学各向异性聚合物薄膜及其制造方法，

背景技术：

1、可以将表现出光学各向异性的聚合物薄膜结合到各种系统和设备中，这些系统和设备包括用于使用偏振光的系统(诸如液晶显示器(liquid crystal display，lcd))的双折射光栅、反射偏振器、光学补偿器和光学延迟器。双折射光栅可以用作增强现实显示器中的光学组合器，例如用作波导和光纤系统的输入和输出耦合器。反射偏振器可以用于许多与显示器相关的应用中，特别是用于扁平光学系统(pancake optical system)中，并且用于使用偏振光的显示系统内的亮度增强。对于正交偏振光，扁平透镜可以使用对于透射光、反射光、或透射和反射光两者具有极高对比度的反射偏振器。

2、然而，通过常规薄膜制造工艺可以实现的光学各向异性程度通常是有限的，并且通常被改变为竞争性薄膜性质，诸如平坦度、韧性和/或膜强度。例如，高度各向异性聚合物薄膜通常在一个或多个平面内方向上表现出低强度，这可能会挑战可制造性和限制生产量。因此，期望提供机械稳健的光学各向异性聚合物薄膜，该薄膜可以被结合到包括用于人工现实应用的显示系统的各种光学系统中。

技术实现思路

1、根据本公开的第一方面，提供了一种方法，该方法包括：形成包括聚合物薄膜和高泊松比聚合物薄膜的复合薄膜，该高泊松比聚合物薄膜直接设置在聚合物薄膜上；将夹具阵列附接到复合薄膜的相对边缘，夹具阵列包括多个第一夹具和多个第二夹具，多个第一夹具可滑动地设置在位于复合薄膜的第一边缘附近的第一轨道上，多个第二夹具可滑动地设置在位于复合薄膜的第二边缘附近的第二轨道上；通过增大第一夹具与第二夹具之间的距离，沿横向方向将正平面内应变(positive in-plane strain)施加至复合薄膜；以及沿机器方向减小第一夹具之间和第二夹具之间的夹具间间距，其中高泊松比聚合物薄膜沿机器方向将负平面内应变施加至聚合物薄膜、以形成光学各向异性聚合物薄膜。

2、在一些实施方案中，复合薄膜可以通过将高泊松比聚合物薄膜层压在聚合物薄膜的主表面上来形成。

3、在一些实施方案中，在沿横向方向施加正平面内应变的情况下，高泊松比聚合物薄膜可以沿机器方向施加负平面内应变。

4、在一些实施方案中，聚合物薄膜可以包括选自由以下构成的组的聚合物：聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。

5、在一些实施方案中，该方法还可以包括在施加正平面内应变的情况下，将复合薄膜加热至大于聚合物薄膜的至少一个组分的玻璃化转变温度的温度。

6、在一些实施方案中，在施加正平面内应变的情况下，第一夹具和第二夹具沿机器方向的平移速率可以减小。

7、在一些实施方案中，夹具间间距的减小可以与第一夹具与第二夹具之间的间距增大成比例。

8、在一些实施方案中，该方法还可以包括在施加正平面内应变之后，将复合薄膜加热至大于聚合物薄膜的至少一个组分的玻璃化转变温度的温度。

9、在一些实施方案中，聚合物薄膜可以包括光学品质聚合物薄膜(optical qualitypolymer thin film)。

10、在一些实施方案中，所述方法还可以包括从所述光学各向异性聚合物薄膜分离所述高泊松比聚合物薄膜。

11、在一些实施方案中，在施加正平面内应变的情况下，聚合物薄膜的结晶含量可以增大。

12、在一些实施方案中，光学各向异性聚合物薄膜可以包括至少约1体积％的结晶相。

13、在一些实施方案中，复合薄膜可以具有约1微米至约400微米的厚度。

14、在一些实施方案中，光学各向异性聚合物薄膜的特征可以在于：沿横向方向的第一平面内折射率(nx)；沿机器方向的第二平面内折射率(ny)；以及沿与横向方向和机器方向两者基本上正交的厚度方向的第三折射率(nz)，其中nx>nz≥ny。

15、在一些实施方案中，nx可以大于约1.80。

16、在一些实施方案中，(nx-ny)可以大于0.15。

17、根据本公开的另一方面，提供了一种方法，该方法包括：将第一夹具阵列附接到聚合物薄膜的相对边缘，第一夹具阵列包括多个第一夹具和多个第二夹具，多个第一夹具可滑动地设置在位于聚合物薄膜的第一边缘附近的第一轨道上，多个第二夹具可滑动地设置在位于聚合物薄膜的第二边缘附近的第二轨道上；通过增大第一夹具与第二夹具之间的距离，沿横向方向将正平面内应变施加至聚合物薄膜；在施加正平面内应变的情况下，沿机器方向减小第一夹具之间和第二夹具之间的夹具间间距、以形成经拉伸的聚合物薄膜；通过直接在经拉伸的聚合物薄膜上形成高泊松比聚合物薄膜来形成复合聚合物薄膜；将第二夹具阵列附接到复合聚合物薄膜的相对边缘，第二夹具阵列包括多个第三夹具和多个第四夹具，多个第三夹具可滑动地设置在位于复合聚合物薄膜的第一边缘附近的第三轨道上，多个第四夹具可滑动地设置在位于复合聚合物薄膜的第二边缘附近的第四轨道上；通过增大第三夹具与第四夹具之间的距离，沿横向方向将正平面内应变施加至复合聚合物薄膜；以及沿机器方向减小第三夹具之间和第四夹具之间的夹具间间距，其中高泊松比聚合物薄膜沿机器方向将负平面内应变施加至经拉伸的聚合物薄膜、以形成光学各向异性聚合物薄膜。

18、在一些实施方案中，该方法还可以包括从所述光学各向异性聚合物薄膜分离所述高泊松比聚合物薄膜。

19、根据本公开的另一方面，提供了一种方法，该方法包括：将第一夹具阵列附接到聚合物薄膜的相对边缘，第一夹具阵列包括多个第一夹具和多个第二夹具，多个第一夹具可滑动地设置在位于聚合物薄膜的第一边缘附近的第一轨道上，多个第二夹具可滑动地设置在位于聚合物薄膜的第二边缘附近的第二轨道上；通过增大第一夹具之间以及第二夹具之间的夹具间间距，沿机器方向将正平面内应变施加至所述聚合物薄膜；在施加正平面内应变的情况下，沿横向方向减小第一夹具与第二夹具之间的间距、以形成高泊松比聚合物薄膜；通过直接在高泊松比聚合物薄膜上形成光学品质聚合物薄膜来形成复合聚合物薄膜；将第二夹具阵列附接到复合聚合物薄膜的相对边缘，第二夹具阵列包括多个第三夹具和多个第四夹具，多个第三夹具可滑动地设置在位于复合聚合物薄膜的第一边缘附近的第三轨道上，多个第四夹具可滑动地设置在位于复合聚合物薄膜的第二边缘附近的第四轨道上；通过增大第三夹具与第四夹具之间的距离，沿横向方向将正平面内应变施加至复合聚合物薄膜；以及沿机器方向减小第三夹具之间和第四夹具之间的夹具间间距，其中高泊松比聚合物薄膜沿机器方向将负平面内应变施加到光学品质聚合物薄膜、以形成光学各向异性光学品质聚合物薄膜。

20、在一些实施方案中，该方法还可以包括从所述光学各向异性光学品质聚合物薄膜分离所述高泊松比聚合物薄膜。

21、本文公开的实施方案仅是实施例，并且本公开的范围不限于它们。特定实施方案可以包括本文公开的实施方案的组件、元件、特征、功能、操作或步骤中的全部、一些或没有。根据本发明的实施方案特别公开在涉及方法的所附权利要求中，其中关于一种所述方法提到的任何特征也可以关于另一所述方法来要求保护。在权利要求涉及一种方法的情况下，用于执行该方法的任何系统或由所述方法产生的任何产品也在如本文所述的本公开的范围内。仅出于正式原因选择所附权利要求中的依赖关系或引用。然而，也可以要求保护由对任何先前权利要求(特别是多个依赖性)的有意引用而产生的任何主题，使得公开了权利要求及其特征的任何组合，并且无论所附权利要求中选择的依赖性如何，都可以要求保护这些主题。可以要求保护的主题不仅包括在所附权利要求中阐述的特征的组合，而且还包括权利要求中的特征的任何其他组合，其中权利要求中提到的每个特征可以与权利要求中的任何其他特征进行组合或其他特征的组合进行组合。此外，本文描述或描绘的任何实施方案和特征可以在单独的权利要求中、和/或以与本文描述或描绘的任何实施方案或特征、或与所附权利要求的任何特征的任何组合来要求保护。