CN1169003C - 光学膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学膜及其制造方法，其中采用性能不同的材料，并且利用这些不同性能获得改进的光学膜的光学和/或机械性能。可以利用材料的不同性能来选择加工条件，在该条件下材料会反应不同。膜可以在两个不同方向上加工成具有一定量的分子取向度，它通过对每种材料和在每个方向上分别控制的工艺形成。

Description

光学膜及其制造方法
发明的背景
总地来说，本发明涉及光学膜及其制造方法，更确切地说，涉及其中在加工期间，利用膜内材料的性能来控制材料的响应的方法。
近几年，进行采用聚合物膜制成高质量的光学膜的研究。被研究的聚合物光学膜一般在多层膜层间采取不同的折射率。例如，多层光学膜可以用高折射率的聚合物层与低折射率的聚合物层交替形成。其中相邻两层各自的折射率之间形成较大的失配，特定波长的光在两层的界面反射。反射的光波长决定于相邻层的光学厚度。光学膜也可以用聚合物的共混物制成，利用共混物不同相的相对折射率关系而制成。
一种多层光学膜采用双折射聚合物来形成相邻折射率间的失配。在这种膜中，多层膜只沿着膜平面内的一个轴的方向进行单向拉伸，或沿着膜平面内两个正交的轴方向进行双向拉伸。拉伸的结果是，两个相邻层中一层的分子沿拉伸方向取向。分子的取向改变该层在拉伸方向上的折射率。
拉伸多层膜时，膜的一层是双折射的，能用来获得两个相邻层在拉伸方向上的折射率的失配。如果在非拉伸的面内方向上两层的折射率匹配，那么多层膜就可以用来反射一种偏振光，传导另一种光。这种膜可以用作例如反射偏振器。如果拉伸多层膜，使受影响的层沿两个正交的面内轴向取向，那么就可以获得两个方向上的失配。这种膜可以用来反射两种偏振光(例如相应光波长的反射镜)。
如上所述，用于聚合物光学膜中的一种或多种材料都具有光学性能，该性能在材料拉伸时会改变。这些性能表现为沿某个方向上的取向，它依赖于材料受拉伸的方向。这种光学膜可以用三个相互正交的轴，即两个面内轴x与y和厚度轴z来描述。这种光学膜的光学性能通常分别依赖于沿x、y、z轴方向上每种材料的折射率nx、ny、nz。因此，最好是以这样的方式加工光学膜，它可以精确控制所用材料的光学性能。
发明的概述
总地来说，本发明涉及光学膜及其制造方法。根据本发明的一个实例，至少包括第一和第二种材料的光学膜通过相对于其第一面内轴和第二面内轴加工膜而制成，加工条件是，至少在第一种材料内沿着膜的第一面内轴形成光学取向，同时在第一种材料内沿着膜的第二面内轴形成取向，沿第二面内轴的取向比沿第一轴的取向显著地小。沿膜的第一和第二面内轴中的一轴，第二种材料的折射率与第一种材料的大体匹配。
该方法可以用来制造光学和/或机械性能改进的膜。该方法可以用来制造许多不同的膜。在多层光学膜内，膜的两种或多种材料可以形成交替层。两种材料也可以例如以材料的一个连续相和一个分散相，形成共混膜。根据本发明的一个实例，通过控制材料对拉伸工艺条件的响应，可以获得两种材料的不同的取向状态组合。
本发明的上述概述不是用来说明本发明的每种图示的实例或每种具体的实施。下面的图和详细说明更具体地例示了这些实例。
附图的简要说明
结合附图，考虑下面对本发明各种实例的详细说明，就可以更全面地理解本发明，其中：
图1A和1B图示了本发明不同实例的光学膜。
图2A-2J图示了本发明的不同加工方法。
图3图示了本发明另一个实例的另一种光学膜。
图4图示了本发明另一个实例的共混聚合物的光学膜。
图5A-5C图示了根据本发明的一个实例制成的膜的透射特性。
发明的详细说明
总地来说，本发明可应用于许多不同的光学膜、材料和加工方法。据认为，本发明特别适于制造聚合物光学膜，其中利用膜内所用材料的粘弹特性，来控制在加工期间拉伸膜时材料内所形成的分子取向度(即使有的话)。如下所述，可考虑可以利用用来制造光学膜的材料的不同性能，来改进光学膜。所述改进包括一种或多种改善的光学性能、提高的抗断裂或撕裂性能、提高的尺寸稳定性、更好的加工性等。然而本发明并不局限于这些，通过对下面各种实例的讨论，可以明白本发明的各个方面。
参照图1描述根据本发明的一个特定实例制造光学膜的方法。图1图示了光学膜101的一部分。参照三个相互正交的轴x、y、z，可以描述所示出的光学膜101。在图示的实例中，两个正交的轴x和y位于膜101的平面内(面内轴)，第三个轴沿着膜厚度方向延伸。
光学膜101包括至少两种不同的材料，它们是有光学界面的(例如组合起来产生光学效果例如反射、散射、透射等)。两种材料的性能可以用来形成沿膜101的至少一个轴向的所要求的折射率失配。总的来说，两种材料是粘弹性的。至少一种材料在一定条件下产生双折射。本发明尤其适于含有可共挤出的材料的膜。例如共挤出的多层膜和聚合物共混物膜非常适于制造这种膜。当膜101含有共挤出材料时，材料必须具有十分相似的流变性(例如粘弹性)，来满足共挤出工艺的要求。然而，如下所述，膜的粘弹性差异也可以足够大，使两种不同的材料对所选择的加工条件产生不同的响应。
在加工期间，膜101沿至少两个方向进行拉伸。在下面的说明中，拉伸一词与其中膜被展宽或伸展的实例结合使用。应当明白，应变也可以由压缩产生。通常拉伸方法可以是其中一种。可以采用拉伸工艺在一种或多种材料内有选择地形成分子取向。例如可以利用所形成的分子取向，来改变在拉伸方向上受到影响的材料的折射率，来改变膜的机械性能等。根据所要求的膜性能，能够控制由拉伸形成的分子取向度，如下面更全面的说明所述。
根据本发明的一个实例，采用两种或多种不同材料形成光学膜。在某些条件下，只有一种材料在拉伸期间大量地取向。在其他条件下，另一种材料或两种材料由拉伸工艺大量地取向。当取向引起两种材料在一个面内方向上的折射率相匹配，而在另一个面内方向上折射率有较大失配时，膜尤其适于制造光学偏振膜。采用该工艺，将膜沿两个正交的面内轴方向拉伸，就可以制造偏振膜，拉伸方式是只在一个面内轴方向上形成较大的折射率失配。
根据本发明的不同实例，当沿一个面内轴的折射率大体相等，而沿其他面内轴的折射率有较大失配时，就能够构成光学膜。匹配的方向形成偏振器的透射(通过)方向，而失配的方向形成反射(阻挡)方向。通常，反射方向上的折射率的失配越大，透射方向上的匹配越接近，则偏振器的性能就越好。另外，也能够控制厚度方向上的两种材料的折射率(例如匹配)，来改进光学膜的光学性能。
将会明白材料内的折射率随波长而变(即材料一般呈现色散)。因此，对折射率的光学要求也随波长而变。两种有光学界面的材料的折射率之比也能够用来计算两种材料的反射能力。两种材料之间的折射率之差的绝对值除以那些材料的折射率平均值，就是膜光学性能的描述。这称为归一化的折射率差。通常，在匹配的面内折射率中，归一化的差值(即使有的话)宜低于约0.05，更优选低于约0.02，最优选低于约0.01。相似地，偏振膜厚度方向上的任何归一化的折射率差都宜低于约0.09，更优选低于约0.04，最优选低于约0.02。在某些场合中，在多层叠层物中的两种相邻材料的厚度方向上，宜具有可控制的失配。多层膜内两种材料的z轴折射率对该膜光学性能的影响，在03/10/95申请的题为光学膜的美国专利申请No.08/402,041中，和1998年1月13日与本专利同时申请的题为“彩色转变膜”的美国专利申请No.09/006,591中，和1998年1月13日申请的题为“带有锐谱带边的光学膜”的美国专利申请No.09/006,085中有更全面的描述。
在偏振器的失配面内方向上，折射率的归一化差值一般宜至少约为0.06，更优选大于约0.09，最优选大于约0.11。更一般地，宜使该差值尽可能大，而光学膜的其他方面性能不显著下降。根据本发明的几个实例，采用多层成对膜时，一对层内每层的光学厚度应当相等，目的是优化第一级反射。这里光学厚度是物理层厚度和给定波长下的折射率的乘积。在其他实例中，要求较高级的反射峰，可以采用优化这些反射的不相等的光学厚度。
根据本发明的一个实例，利用两种共挤出聚合物材料的不同粘弹性，来制造改进的光学膜。粘弹性是聚合物的基本性能。可以利用聚合物的粘弹性来描述其对应变的反应趋向，象粘性液体或弹性固体一样。在高温和/或低应变速率下，拉伸时聚合物趋于流动，象带有很少或没有分子取向的粘性液体。在低温和/或高应变速率下，聚合物趋于弹性拉伸，象伴有分子取向的固体。低温加工温度一般接近无定形聚合物材料的玻璃化转变温度，而高温加工温度基本上通常高于玻璃化转变温度。
聚合物的粘弹行为通常是聚合物材料内分子松弛的速率的结果。分子松弛速率能够由平均最长的总松弛时间(即总的分子重排)或这种时间的分布来表征。平均最长的松弛时间一般随温度的降低而增长，并接近玻璃化转变温度时达到很大的值。平均最长松弛时间也能够因聚合物材料内的结晶和/或交联作用而增加，实际上，该结晶和/或交联在一般采用的加工时间和温度下，抑制该最长的模式的任何松弛。分子量及分布，还有化学成分和结构(例如支化)也能够影响最长松弛时间。
当特定聚合物材料的平均最长松弛时间大约与加工拉伸时间相等或比它长时，在材料内沿拉伸方向就会产生大量的分子取向。因此，高和低应变速率就分别对应于在比平均最长松弛时间短或长的时间期间拉伸材料的过程。将会明白，通过控制工序中的拉伸温度、拉伸速率和拉伸比，就能够改变给定材料的响应。
根据本发明的一个方面，拉伸过程中的取向度能够在宽范围内精确地控制。在某些拉伸过程中，拉伸过程实际上在膜的至少一个方向上会降低分子取向度。例如，膜可以沿一个方向伸展，而使膜在横向上的尺寸发生松弛。该过程会在横向上降低起始分子取向。因此，该过程可以是负取向过程。在拉伸方向上，由拉伸工序形成的分子取向范围从基本上没有取向至轻微的非光学取向(例如对膜的光学性能所产生的影响可以忽略的取向)，至不同的光学取向度。
光学取向的相对强度依赖于材料和膜的相对折射率。例如，强光学取向与给定材料的总的固有(归一化)双折射有关。另外，对于给定的拉伸工序顺序，拉伸强度与可获得的材料间归一化折射率差的总量有关。也应当明白，指定量的分子取向在一种情形下可以是强光学取向，而在另一种情形下可认为是弱的或非光学取向。例如，在沿第二面内轴的双折射很大的情形下，来考虑沿第一面内轴的一定量的双折射时，它是可忽略的。当沿第二面内轴的双折射降低时，沿第一面内轴的轻微取向就变成光学上占优势。分别在足够短的时间和/或足够冷的温度下发生以形成一些或大量光学分子取向的工序是弱的或强光学取向拉伸工序。分别在足够长的时间和/或足够热的温度下发生，使形成很少或没有分子取向的工序是非光学取向或非取向工序。
考虑材料对加工条件的取向/非取向响应来选择材料和加工条件，就可以分别控制每种材料沿每道拉伸工序的轴向取向度(如果有的话)。因此，就可以制成这样的膜，其中每种材料沿每个轴都具有上述不同种类的分子取向。例如，可以制成这样的膜，其中含有的一种材料沿第一面内轴是光学取向的，或强或弱，沿第二面内轴是非光学取向的或无取向，第二种材料是光学双轴取向的(例如沿两个面内轴光学取向)。例如光学双轴取向可以是对称的(例如两种强或弱光学取向)或非对称(例如沿一个方向是强光学取向，沿另一个方向是弱光学取向)。在某些工艺中，只有一种材料可具有光学取向。
由特定拉伸工序形成的分子取向度本身不一定决定所形成膜的分子取向。在第一道拉伸工序中，一种材料允许有一定量的取向，目的是补偿或有助于第二道拉伸工序中进一步的分子取向。例如，第一道拉伸工序对于第一种材料可以是强光学取向，而对第二种材料可为非光学取向。可以采用第二道拉伸工序，它对于第一种材料是弱光学取向，而对第二种材料是强光学取向(例如自第一道拉伸工序中形成的分子取向诱导第二种材料的成核)。在这种情形下，第一种材料内由第一道拉伸工序所形成的取向比第一种材料内由第二道工序形成的取向大，在该例子中，所形成的膜内的第一种材料沿第一拉伸方向具有强的光学取向，而第二种材料沿第二拉伸方向具有强的光学取向。
在又一个实例中，通过多道拉伸工序，可利用光学膜内所用各种材料的粘弹性来制成一种膜，其中一种组分材料是光学双轴取向(对称或不对称)，而另一种组分材料只沿一个方向(单轴)光学取向。通过选择第一道拉伸工序的条件，使一种材料光学取向，而第二种材料是非取向(或非光学取向)，就可以制成这种光学膜。可以选择第二道拉伸工序的条件，使两种材料都是光学取向。结果可形成一种膜，其中第一种材料只沿第二方向是光学取向的，而第二种材料沿第一和第二两个方向是光学取向的。这些工序的各种优点在下述各种实施方式、实施例和工艺中进行示例说明。
通过为此目的而开发的取向简图的结构，能够明白各种可能材料和工艺的实施方式的灵活性和范围。这些图能够用来说明各种材料经过所要求的许多加工步骤之后的光学取向的状态。取向图的绘制如下。第一，画出一组轴，描述材料的面内折射率。因为折射率总是正的，图只需有第一象限。第一面内方向(拉伸)上的折射率可以由y轴表示，第二面内方向(拉伸)上的折射率可以由x轴表示。一条在两轴之间延伸的45°对角线表示可能的面内各向同性状态。在一个一般的工艺中，光学膜内所用的材料起始可以是各向同性的，并能够由这线上的点表示。在一些情形下，材料可以自取向态开始。在许多这样的情形中，取向可以来源于前面的加工步骤例如流延步骤(图解可以自该在先步骤开始)。取向图表示材料的取向态。例如图2A是一个取向图，它表示632.8纳米下各向同性指数为1.625和1.643的两种起始为各向同性的聚合物的情形(例如含有70％聚萘二甲酸乙二酯(PEN)和30％聚对苯二甲酸乙二酯(PET)亚组分的聚酯的聚萘二甲酸乙二酯共聚物(CoPEN)，和均聚物PEN)。
可能的加工步骤包括而不局限于：沿一个方向拉伸膜，而保持其他的面内方向上基本不变(例如在常规拉幅机中拉伸)；沿一个方向拉伸而使另一面内方向上进行尺寸松弛(例如在常规的长度取向机内拉伸)；或沿两个方向同时进行等量或不等量的拉伸(例如在双轴拉幅机内同时拉伸)。可以对不同工序进行交换，或对这些工序进行组合(例如LO/拉幅机、拉幅机/LO、双轴拉幅机/LO、压缩机等)。
经过任何数目的给定工序之后，可以发现材料呈许多取向态中的任何状态，包括第一拉伸方向(u)上的单轴取向、第二拉伸方向(t)上的单轴取向(横向)、或面内(b)的双轴取向(面内，因为沿面外厚度方向上的单轴压缩呈面内双轴伸展的形式)。其他的取向工艺也是可能的。例如，面外单轴伸展会在面内表现为双轴压缩，即与双轴伸展相反。一种材料可以是正的双折射(P)，使材料的折射率在拉伸方向上增大，或可以是负的双折射(N)，使材料的折射率在拉伸方向上降低。图2B示出了许多不同的材料状态，包括单轴取向的正双折射材料201(uP)、横向单轴取向的正双折射材料203(tP)、双轴取向的正双折射材料205(bP)和负双折射相似物，分别为202、204、206(uN、tN和bN)。折射率匹配的方向可以用表示不同拉伸轴的单独的数字标明。在图2B中，双轴状态大体呈现第一和第三象限的图形，而单轴状态(u和t两个方向)具有第二和第四象限的图形。材料状态图上的支线长度表示来自相等的各向同性状态的折射率变化，图的顶点是相等的各向同性状态。作为第一个近似，相等的各向同性状态是起始各向同性材料的折射率状态。可以在顶点使用正号或负号(+/-)，表示厚度或z折射率来自相等的各向同性状态的符号改变。也可以使用三维取向图清楚地表示z折射率，如图2C所示。最后，在单轴和双轴拉伸之间的转变，第二支线可以缩到顶点，在主要拉伸方向上，使图缩成单根支线。
取向图可以用来图示由不同的工艺选择而制成的光学膜。采用合适的材料，可以任意组合两种取向态，制成最终制品。下面提供不同的实例，说明不同取向状态的组合。然而不应当认为本发明局限于所提供的实例。图2D取向图图示了具有图2A所示的各向同性状态的材料的单轴拉伸情形，形成uP-uP-2取向图，在选择用来制造偏振器的拉伸条件和材料的情况下。图2E图示了单轴拉伸情形下一对正和负双折射材料的单轴拉伸情形，形成uP-uN-2取向图(例如PEN和间同立构聚苯乙烯)。在这些情形中，取向图首先标明具有最高的相等的各向同性状态的材料，其次标明具有较低的相等的各向同性状态的材料，最后标明匹配的方向，这里指第二或非拉伸的面内方向。其他的匹配标号包括“1”，在第一拉伸面内方向上匹配；“0”，在一个面内方向上不匹配。可以附加第二匹配标号“+”、“-”或“0”，规定面外第一和第二材料z折射率的条件(匹配或不同)。在所示出的两种情形中(图2D和2E中)，结果形成具有沿x轴方向的透射(通过)轴和沿y轴方向的反射(阻挡)轴的偏振器。
给定一个取向图，就能够看出一种方法的定性效果。拉伸一种正双折射的材料，增长取向图在拉伸方向上的正长度。在拉伸期间，如果没有实施其他的材料取向加工(例如结晶或其他的相转变)，那么单轴拉伸会保持或缩短取向图在非拉伸方向和z方向上的正长度。因为双轴拉伸会增强两个面内方向，因此z折射率会减小，只要相等的各向同性状态保持恒定(例如，由于结晶而没有致密化)。对于负双折射材料，会发生相反的变化。例如，图2F显示了具有各向同性折射率211的正双折射材料，怎样响应两步双轴拉伸加工。首先，材料沿y轴方向进行拉伸。之后，第一拉伸材料表现出单轴取向状态，具有面内折射率213和215。当材料沿x轴方向进行拉伸时，沿第一轴的折射率减小为217，材料沿x轴的折射率增大为219。采用这种拉伸条件适宜的工艺，就有可能将材料拉伸至使沿x和y每个轴的折射率净变化量大体相等。一般在没有其他的取向或致密化加工情形下，z折射率会在每道拉伸加工期间持续减小。
多道拉伸工序对多种材料的影响可进一步参照图2G-2I进行说明。图2G显示两种正双折射材料在第一单轴拉伸后的取向图。结果形成uP-uP-0图，其中第一材料是强取向，而第二材料是弱取向。图2H显示了拉伸期间在第二方向上变化至uP-tP-2取向态图的过程。后一种情形可以是所要求的最终制品(例如具有沿最后拉伸方向的透射方向的偏振器)。最后，图2I显示了变化至最后的bP-tP-2取向态的过程。这又一次形成了具有沿最后拉伸方向(x轴)的透射方向的偏振器。目前，第一材料是强双轴取向，而第二材料是强单轴取向。
虽然拉伸工序大致上限定材料内的取向变化，但辅助工序例如致密化或相转变如结晶也能够影响取向特性。在极端的材料相互作用情形下(例如自集结，或液晶转变)，这些影响可以是占优势的。在一般情形下，例如聚合物分子的主链骨架会随流动而排列的拉伸聚合物，如应变诱导结晶的作用对取向特性只具有次要作用。然而，应变诱导和其他的结晶对这种取向的强度具有主要的影响作用(例如，可以将弱取向拉伸变成强取向拉伸)。
总的来说，伴随结晶可能产生的致密化会增高材料的平均或相等的各向同性折射率。这些作用一般较小，但能够模糊取向随加工而变化的特性。例如，一种单轴取向材料如聚酯可以进行热定形，提高结晶度。除了降低z折射率，这还会增高面内折射率。与无定形的各向同性折射率相比，所形成的折射率看来似乎支持向双轴取向的变换，而真正的变化是最终的半结晶材料内相等的各向同性状态内的移动。这可由图2J得到说明，材料图自第一位置221沿各向同性线向上滑至第二位置222。能够以多种方式，利用最终折射率估计最终材料的相等的各向同性折射率。例如，可以采用简单的平均值。另外，也可以采用洛仑兹-Lorenz(克劳修斯-Mossetti)方程的各向异性形式，该方程假设了局部各向同性区，并结果得到偏振性守恒。
由工艺诱导的结晶和其他转变也能够形成附加的取向效果。例如，包括PEN和PET的许多聚酯的非拉伸方向折射率在优选保持面内方向尺寸沿厚度方向单轴拉伸期间不是单调地变化。它会产生晶体的有序化(或许可归因于几何因素，给定晶体的生长速率和会导致芳香环平面化的流动时各向异性晶体的旋转)。正如可观察到的，这会导致非拉伸面内折射率的增高，代价是损失z折射率。因此，该晶体的有序过程能够提供横向的低取向，它在单轴拉伸期间会形成不等的光学双轴取向。后续的加工步骤例如可提高结晶生长的热定形，由于有序晶体的存在，也能够称为取向工序。
图1B说明了由本发明的一个实施方式制成的多层光学膜111。图1B中的膜111包括与第二层双折射材料115共挤出的第一层双折射材料113。图1B只示出了两层，通常这里所述的是，该工艺可应用到具有几百或几千层的由任意种类不同材料制成的多层光学膜。在上述供参考的共同转让的专利申请No.08/402,041、09/006,591和09/006,085中，有对多层光学膜的一般讨论。
可以选择材料具有粘弹性，目的是至少部分消除膜111内两种材料113和115的拉伸行为间的相互影响。通过消除该拉伸行为间的相互影响，就可以分别控制材料折射率的变化，来获得两种不同材料内取向态的不同组合。在一个这样的工艺中，两种不同材料形成共挤出多层膜的相邻层。虽然可以有目的地在流延期间进行一些取向，或是偶然地将一些取向引入挤出膜内，但共挤出的层的折射率一般具有起始的各向同性(即折射率沿每个轴都是相等的)。在一个示范性的实施方式中，可以在第一方向(例如沿y轴的方向)上拉伸膜，条件是使两种材料中的一种为光学取向，而使另一种是非光学取向或非取向。以这种方式，一种材料就沿第一拉伸方向(例如y轴)呈现出分子取向，而另一种材料实际上保持各向同性。接着，可以在第二方向(例如沿x轴)上实施第二拉伸工序，所选择的加工条件是使两种材料都是光学取向。在该实施例中，一种材料实际上只沿第二拉伸方向(例如y轴)分子取向，而另一种材料实际上沿两个方向(例如x轴和y轴)都分子取向。
在上述工艺中，提供了较大的灵活性来控制材料的折射率。当材料被拉伸时，材料沿z轴的折射率也会受到影响。当聚合物材料沿一个方向拉伸时，被拉伸聚合物的不可压缩性(体积守恒)会使材料在其他两个正交方向中的一个或两个方向上的尺寸发生收缩。如果拉伸条件约束一个方向上的尺寸，那么在第三方向上的尺寸就会发生更多的收缩。例如，如果采用例如常规拉幅机沿第一方向拉伸聚合物膜，那么制造工序就基本保持固定的非拉伸的面内尺寸。这就迫使几乎所有尺寸都沿厚度方向减小，改变z轴折射率。如果采用例如长度取向机(例如由不同速度的辊组成)沿第一方向拉伸聚合物膜，那么制造工序就基本保持固定的非拉伸的面内尺寸，或者在该方向上产生收缩或颈缩。采用上述工艺，也能够调整材料的相对z轴折射率。下面的讨论说明了通过调整z轴折射率而获得的优点。
一种形成反射性偏振器的方法是采用第一双折射材料和具有在拉伸工序中保持恒定的各向同性折射率的第二非双折射材料，选择第二材料，使之具有与第一材料的非拉伸的面内折射率匹配的各向同性折射率。在这种工序中，取向材料沿厚度方向上的折射率发生变化，其结果就可形成两种材料沿z轴的折射率的失配。在上述供参考的专利申请No.08/402,041中描述了多层膜内z轴的重要性。
根据本发明的一个实施方式，当选择材料和加工条件时，要考虑到厚度方向(z轴)上折射率的变化。通过利用材料的不同性能，就可以随意地降低或消除两种材料沿z轴的折射率的失配。另外，拉伸膜时消除两种材料的响应间的相互影响，也允许将相对的z轴折射率和面内折射率调整至所要求的值。
除了提高光学性能，也能够采用组合的光学取向和非光学取向(或非取向)拉伸工序获得成形膜的改进的机械性能。当至少一种材料表现出双轴分子取向时，与只进行单向拉伸的膜相比，可获得改进的抗初始撕裂性。因此，根据本发明内的一个特定实施方式，光学偏振膜中至少有一种双轴取向材料，来改善膜的机械性能。改进的机械性能包括例如提高的偏振膜的可卷绕性和转换性。双轴取向材料的存在也会改善膜的韧性，包括抗初始和增长的撕裂性。
至少部分材料的双轴取向或正交的单轴取向也能够提高尺寸稳定性，包括热膨胀、吸湿膨胀和收缩。在最终的应用中，例如液晶显示，尺寸稳定性常常是很重要的。例如约束面内膨胀能够导致会使显示实用性减少或损失的面外翘曲和压曲。本发明一个实施方式中的双轴取向偏振器会大大减少该现象或消除该问题。也应当注意，各种机械性能的方向性可以变化。例如，最大抗撕裂或最大热膨胀的方向可以与最终拉伸的方向一致或垂直。在一些情形下，例如通过控制皮层(和多层膜的内部的保护边界层)的成分和相对厚度，和通过控制光学材料的取向，就可以对材料和加工进行选择，来适应这些方向和量值。
通过赋予膜内非光学材料(例如保护边界层、皮层、方便化层等)以双轴性能，就可以赋予光学膜以改进的机械性能。例如，可以制成一种多层结构，其中交替层包括第一双折射材料和第二非双折射各向同性材料。膜也可以包括一层或多层可取向的保护边界层或皮层。这种膜可以在光学层第一材料内不导致光学取向、但沿第一拉伸方向使非光学材料取向的条件下在第一方向上进行加工。接着，膜可以在使光学层的双折射材料和非光学材料取向的条件下在第二方向上进行加工。所形成的膜具有相邻的光学单轴取向双折射材料层和形成膜的光学部分的各向同性材料层以及至少一层双轴取向的非光学层(例如保护边界层或皮层)。
导致双轴取向的非光学材料也可以用于光学共混膜内。例如，采用双轴拉伸工艺，在使共混物的至少一种光学材料实质上发生单轴取向的拉伸条件下，可以使一层或多层方便化层(下面将全面描述)发生双轴取向。在一种这样的结构中，可以制成5层的膜。膜可以是ABABA形式，其中A层是非光学方便化层，B层是光学共混层。在这种膜内，每层方便化层的结构可以相同或不同。相似地，各层光学共混层的结构也可以相同或不同。这种膜可以在使一层或多层方便化层发生双轴取向、而使共混层内至少一种材料发生单轴取向的条件下进行加工。在不同材料和层内就能够获得强和弱的双轴取向与单轴取向的各种组合。
如上述例子所示，根据本发明的一个方面，能够制成光学膜，其中使用至少两种不同的双折射材料，其中一种材料加入膜的非光学部分。这两种材料可以共挤出成经后续加工获得所要求的光学性能的光学膜。这种共挤出膜能够进行加工，使膜的非光学部分内的双折射材料发生双轴取向，而膜的光学部分内的双折射材料是单轴取向。在这种膜内，可以获得改进的机械性能，而不显著影响膜的光学性能。
膜的双轴拉伸也使选择材料具有更大的自由度。在一个常规的单轴拉伸偏振器内，要选择一种材料具有与另一种(应变诱导双折射)材料内非拉伸方向相匹配的各向同性折射率。在某些情形下，拉伸双折射材料的折射率可以相当高，限制了可用作各向同性材料的材料数量。与此形成对比，由于膜是双轴拉伸，因此就可以使用两种不同的应交诱导双折射材料。例如，可以使用各向同性折射率较低的膜，它在拉伸时，就具有与另一种材料的非取向(非光学取向)面内折射率相匹配的面内折射率。也就是说，一种材料的面内折射率可以增大至与另一种材料的非取向的面内折射率相匹配(例如，方式是使第二双折射的厚度方向上的折射率降低，它是双轴拉伸加工的结果)。在另一个实施方式中，可以使用第二材料，它在拉伸后，具有与另一种材料的最高折射率相匹配的面内折射率。应当明白，在各种实例中，虽然折射率是联系正双折射材料来描述的，但这个在整个说明书中所描述的概念也适用于负双折射材料(或正双折射和负双折射材料的组合)。
从下面所提供的特定实例中将会体会到，可以选择用于双轴拉伸膜内的特定材料，使膜可进行热定形。上述膜的改进的机械性能和可进行热定形的能力使膜尤其适于后加工操作，例如涂布和许多最终的应用功能。对膜进行热定形也可以改进许多该种膜的光学性能。
膜的双轴拉伸不仅使选择材料的自由度更大，而且使控制最终制品的处理的灵活性也更大。在一般的单拉伸工序情形下，第二各向同性材料的折射率与第一双折射材料的较低折射率相匹配。在第一正双折射材料的情形下(即一种在拉伸下沿面内拉伸方向折射率增大的材料)，与较低的垂直于拉伸方向的第二面内折射率相匹配，会形成具有最大折射率差的偏振轴的偏振器，并由此使沿单拉伸方向的反射最大(阻挡状态)。采用单拉伸工序使第二各向同性材料的折射率与第一双折射材料的较高折射率相匹配是有可能的。这例如采用聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯作为第一双折射聚合物，和采用折射率在632.8纳米下为1.68的聚乙烯基萘或聚乙烯基咔唑作为第二各向同性聚合物，就能够实施。在这种膜内，偏振器可以制成为具有其最大折射率差的偏振轴，并由此使垂直于单拉伸方向上的反射(阻挡状态)最大。虽然根据本发明的上述方面能够采用单拉伸工序，但可以用来制造这种偏振器的材料的数量是受到限制的(例如很少具有所需高折射率的各向同性材料适用于光学膜)。
在采用第一负双折射材料的另一种单拉伸情形下，(例如一种沿面内拉伸方向折射率降低的材料)，目前较高的垂直于拉伸的第二面内折射率与各向同性材料的匹配，从选择材料观点来看会更容易。例如，能够采用间同立构聚苯乙烯和含有萘二甲酸酯、对苯二酸酯、间苯二酸酯亚单元的共聚聚酯作为第二各向同性聚合物，来获得632.8纳米下为1.57-1.64的各向同性折射率。这就制成了具有垂直于拉伸方向的透射轴的偏振器。为了制成具有沿拉伸方向的透射轴的偏振器，必须选择不同的聚合物，使负双折射的受拉伸聚合物的低折射率匹配。可采用一种各向同性聚合物。另外，通过使拉伸方向的折射率匹配(例如通过采用含有不同聚丙烯酸酯或聚烯烃的间同立构聚苯乙烯)，就可以使用含有较低各向同性折射率的正双折射材料的较高的各向同性折射率的负双折射材料。最后，这些方法都需要合适的负双折射材料。
根据本发明的另一个方面，可以采用控制加工条件的多道拉伸工序，来改变反射和透射轴。根据一个实施方式，可以在不同的两步双轴拉伸工艺中采用同样的材料(例如聚萘二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸乙二酯)，形成不同的多层光学膜，一种材料的反射轴与第二拉伸共线，另一种材料的反射轴与第一拉伸共线。正如由下述实施例所示出的更全面的说明，因为两种材料都能够是应变诱导的双折射材料，所以双轴取向的第二材料的两种面内折射率都能够增高至与单轴光学取向材料的高面内折射率相匹配。该方法提供了选择材料的更大的灵活性和对反射和透射轴的更大的控制性。
对光偏振器的反射和透射轴取向的控制，提供了许多优点。如图3所示，常常宜将这里所述类型的反射偏振器301与吸收偏振器303组合。这种组合提供良好的总偏振效率。与将本发明的反射偏振器与常规吸收偏振器组合有关的一个优点，是能够有目的地使根据膜卷绕方向的反射偏振器的反射轴与吸收偏振器的消光轴匹配。在本发明的一个实施方式中，能够制成具有对于膜卷绕方向的反射轴305的反射偏振器，该轴与一般的吸收偏振器的轴匹配。反射偏振器和吸收偏振器的根据膜卷绕方向的各自的反射和消光轴305(和各自的透射轴306)的匹配，便于后加工和叠层。例如，两膜可以采用这样的方式叠层，带有纵向(MD)而不是横向(TD)反射轴的反射偏振器，与带有纵向(MD)消光轴的一般二向色性偏振器进行卷与卷叠层(例如从用碘着色和用硼酸固色的一般聚乙烯醇(PVA)长度取向膜形成，而制成二向色性偏振器)。
控制反射偏振器的透过和反射(阻挡)方向的能力，也可以使反射偏振器与吸收偏振器同时取向。在一个实施方式中，可取向的吸收偏振器(例如采用PVA涂层和吸收染料)可以施用到第一和第二取向工序之间的膜上。吸收偏振器通过第二取向工序取向。当采用这样的工序时，在某些情形下，吸收偏振器的阻挡轴可对准反射偏振器的透射轴。在本发明中，通过控制反射(阻挡)和透射轴，就能够有效地对准吸收偏振器和反射偏振器。
例如可以采用第一LO拉伸工序，使膜相对于第一轴取向。接着，可以用合适的涂料涂布膜，然后在拉幅机内取向。拉幅机内的取向用来使吸收偏振器和反射偏振器两者相对于第二拉伸工序的轴发生取向。与本文同时申请的代理编号为No.53588USA7A的名称为“带有二向色性偏振器和多层光学膜的光学器件”，和代理编号为No.53546USA5A的名称为“二向色性偏振膜和包含该膜的光偏振器”的美国专利申请，描述了尤其适用于这种工艺的涂布方法和材料。
在又一种实施方式中，膜的一层或多层可以含有一种或多种染料、二向色性染料、颜料、或其他这样的优先吸收一种偏振光的添加剂。这种膜可获得吸收偏振器与反射偏振器的组合性能。在多层膜中，添加剂可以形成于单独层内，或可以混入至少部分层中的第一或第二材料中的一种之内。当将添加剂混入光学层时，在某些情形下，宜在一个拉伸工序(例如第一拉伸)中将添加剂混入非光学取向(非取向)的材料内。
也宜将添加剂与共混膜组合。共混膜可以与加入有吸收性添加剂的单独层组合，获得一种吸收和反射偏振膜。或者添加剂也可以混入共混膜两相中的一相中。例如，添加剂可以加入共混膜的分散相中。共混膜也可以制成含有两层或多层分离层的共混结构。吸收性添加剂可以混入至少一层的一相内，而使至少一层其他层不含添加剂。最终的膜将表现出吸收和反射的偏振性能。
如上所述，本发明可应用到共混光学膜中。在一般的共混膜中，采用至少两种不同材料的共混物。两种或多种材料沿特定轴的折射率的失配能够用来引起沿该轴偏振的入射光大量地散射，形成大量的反射。沿两种或多种材料的折射率相匹配的轴方向偏振的入射光，会发生透射，同时有非常少的散射。通过控制材料的相对折射率，就能够制造多种光学设备，包括反射偏振器、反射镜等。共混膜可以呈现许多不同的形式，例如共混物的形式可以是分散相在连续相内，或可以是共连续相。虽然下面提供了特定实施例，但本发明可应用于各种类型共混膜。在1996年2月29日申请的共同转让的名称为“包含第一双折射相和第二相的漫反射偏振元件”的专利申请No.08/610,092，和1997年2月18日申请的名称为“具有共连续相的光学膜”的专利申请No.08/801,329中，进一步讨论了各种共混膜的通常形式和光学性能。
图4图示了本发明的一个实施方式，其中两种材料形成了一种混合物。在图4中，光学膜401由第一种材料403的连续相(基质)和第二种材料405的分散相(非连续相)形成。可利用膜的光学性能形成共混偏振膜。在这种膜内，连续相和分散相材料的折射率沿一个面内轴基本是匹配的，而沿另一个面内轴基本是失配的。
现在描述根据本发明的一个实施方式制成图4所示类型的改进的光学膜的方法。通常，一种或两种材料是双折射的。特定材料的选择依赖于所要求的光学膜的光学性能。在图4所示实例的实施方式中，制成了一种光偏振器。对于一种光学共混偏振器，宜使材料的折射率沿膜的一个面内轴方向尽可能接近地相匹配，而沿另一个面内轴方向具有尽可能大的折射率失配。
为了得到所要求的结果，沿第一方向拉伸膜，拉伸在使至少一种材料内沿拉伸方向不形成光学取向的条件下进行。接着沿第二方向拉伸材料，拉伸在使至少一种材料内形成光学取向的条件下进行。在一个实例中，在同一材料内形成非光学取向和光学取向(例如在连续相内形成两种取向)。在另一个实例中，第二拉伸的光学取向至少在未受第一拉伸影响的材料内形成(例如第一拉伸不影响分散相，而第二拉伸使分散相取向)。如下面更全面的描述所述，可以利用这种方法获得光学膜的改进的机械性能和光学性能。
根据一个特定实施方式，首先沿一个面内轴方向拉伸膜401。根据共混膜401内所用材料的上述粘弹性，可以选择第一拉伸的条件，使拉伸对于分散相材料405是非光学取向(例如如果有的话，在第一材料内由第一拉伸所形成的取向足够小，目的是不在第一材料内形成明显的双折射)。例如在某些情形下，第一材料内由第一拉伸所形成的双折射宜小于第一材料内由第二拉伸所形成的双折射约小的一半。在另一些情形下，必需或最好是，第一材料内的双折射小于由第二拉伸所形成的双折射的1/4。在某些应用中，第一材料内沿第一拉伸方向基本上不形成双折射(例如非光学取向或非取向)。
第一拉伸的拉伸条件也选择为对于连续相材料403为非光学取向或轻微光学取向。如下面更全面的描述所述，连续相材料沿第一方向所形成的取向，和由垂直于第一拉伸的第二拉伸所形成的进一步的分子取向一起，形成在连续相材料403内具有双轴性能的膜。膜401的双轴性能改善膜的机械性能(例如提高抗起始撕裂和断裂性)。
最好连续相材料403内由第一拉伸所形成的分子取向大至足以提供改进的机械性能，而不明显影响膜的总光学性能。通过采用粘弹性(例如最长的平均松弛时间)不同的材料，就可以以改进膜的机械性能(例如通过形成抗双轴撕裂性)而不明显影响膜的光学性能的方式，来实施第一拉伸工序。例如，如果分散相材料是双折射，通过使连续相材料沿第一拉伸方向轻微取向，而不使分散相材料405内沿第一拉伸方向形成较大双折射，就能够控制第一拉伸来改进膜的机械性能。
除了改善机械性能，采用上述第一拉伸的拉伸条件，也可改善膜的光学性能。在如图4所示的共混膜内，分散相材料405具有一定形状(例如棒状结构407)。然而，应当明白，分散相材料405的许多不同结构也是适用的。不考虑形状，通常最好是，分散相材料405在厚度方向(z轴)上相对较薄。在限制范围内，因为分散相材料405的厚度在厚度方向上减小，所以就改进了膜的光学性能。例如，如果第一拉伸沿图4所示的棒状结构407的长度方向实施，那么棒状结构407的厚度减小。这可以通过采用长度取向机(LO)沿纵向拉伸共混材料来实施。可选择温度、拉伸比和拉伸速率获得所要求的连续相材料内的分子取向，而不使分散相材料内的分子发生光学取向。然而，分散相材料的形状可变化。因为拉伸条件是使分散相材料内实质上不形成分子取向，那么就可获得由分散相沿z轴的厚度减小而导致的改进的膜的总光学性能，和同时改进的膜的机械性能。但是在某些情形下，第一拉伸工艺对于连续相材料可以是轻微光学取向的，由该取向而引起的膜的光学性能的劣化可以部分或全部由使分散相材料成形所提供的改进的光学性能得到补偿。
第一拉伸之后，接着沿第二正交的面内轴实施第二拉伸。选择第二拉伸条件，至少在连续相材料403内沿第二拉伸方向形成光学取向。在某些情形下，也最好在分散相材料405内也形成光学取向(例如采用相反的双折射材料时)。如上所述，该第二拉伸在连续相材料403内形成双轴性能。分散相材料405的光学取向使分散相材料405沿第二拉伸轴是双折射的。
由第一拉伸形成的连续相材料403的分子取向可以小得足以使连续相材料内沿第一方向只具有弱的双折射，但大得足以获得所要求的机械性能。也可以选择第二拉伸条件，使连续相材料403内沿第二拉伸方向形成显著的双折射。如上所述，可以采用该方法制成具有改进的光学和机械性能的光偏振器。
除了上述实例所述，双轴拉伸共混膜还可以获得许多其他的有益效果，而同时增强两种材料的光学效应。在一个实施方式中，可以将第一正双折射材料用作平均松弛时间短于第一拉伸时间的连续相，第二正双折射材料用作平均松弛时间约等于或略微长于第一拉伸时间的分散相。当在合适的拉伸条件下沿第一方向拉伸这种膜时，在分散相中形成大量的光学取向，而由于松弛，在连续相中只形成最小的取向或无取向。因为现在分散相相对于连续相的硬度增高，所以可在分散相的平均松弛时间显著长于第二拉伸时间条件下(例如较低的温度)沿第二方向拉伸膜，目的是不受拉伸的影响。因此，仅在第一拉伸方向上，取向保持在分散相内。也可以选择第二拉伸工序的条件，使取向在连续相内形成，导致连续相沿第二拉伸方向的净取向。通过选择材料和工艺条件使分散相和连续相的折射率沿第二拉伸方向匹配，而沿第一拉伸方向形成失配，就可以获得在连续相内具有一些双轴性能的偏振器。这种方法也可以用于上述具有充分不同粘弹性的一对负双折射材料。
在另一个实施例中，与上述实施例相似，可以采用附加工序来固化分散相。在这种实施方式中，为了保持分散相的取向性能，在第一拉伸之后固化分散相(例如通过温度、辐射等)。在这种实施方式中，因为现在分散相经过了固化，而且将大体保持其取向，为了在连续相内形成所要求的取向而不使分散相取向，现在要更慎重地选择第二拉伸的加工条件(例如温度)。
在又一个实施方式中，能够在分散相不受拉伸影响、因而保持各向同性取向的加工条件下沿第一方向拉伸膜。取向可以在连续相内沿第一方向形成。可以在分散相内形成大量取向而连续相内只形成最少取向的加工条件下沿第二方向拉伸膜。以这种方式，连续相可保持其沿第一拉伸方向的最初取向。
在再一个实施例的实施方式中，正双折射材料用于连续相(例如PEN、CoPEN等)，负双折射材料用于分散相(例如间同立构聚苯乙烯(sPS))。在分散相内形成很少或没有取向而连续相内形成最小取向的加工条件下沿第一方向拉伸膜。接着在使分散相取向的加工条件下沿第二方向拉伸膜。也可以选择加工条件，使取向形成于连续相内，导致两相沿第二拉伸方向的净取向。由于两种材料双折射率的符合相反，就有可能使分散相和连续相的折射率沿第一拉伸方向匹配，而沿第二拉伸方向失配。以这种方式，就能够制造具有一些双轴性能(例如连续相的改进的物理性能)和良好光学性能的共混偏振器。
在本发明的各种实施方式中，都采用一个拉伸工序，其中在至少一种材料内不形成大量的(如果有的话)光学取向的条件下拉伸膜。本发明并不局限于特定的实施方式。例如，在某些情形下，可以要求至少一种特定材料沿至少一个拉伸方向具有很小或没有光学取向。在一个实施方式中，在所述材料内一些光学取向最初可以由拉伸形成。在这种情形下，非取向的拉伸工序可以进一步包括紧接其后的使光学取向松弛的加热步骤。在该情形下，膜内的两种材料必需具有差异足够大的性能(例如玻璃化转变温度、结晶度等)，使光学取向能够由加热膜至不明显损害另一种材料内所要求的分子取向的温度而选择性地松弛。考虑材料的粘弹性和消除材料响应间的相互影响的能力，来选择加热步骤中采用的温度和膜内所用的材料。在又一个实施方式中，后续的加热步骤可改变至少一种材料的结晶度(例如共混物内的一相)，提高该材料的双折射率，进一步提高光学性能。
正如将会明白的一样，后续的加热步骤可以是一种材料的非取向(或非光学取向)拉伸工序的一部分。以这种方式，第一拉伸工序制成具有沿第一拉伸轴没有光学取向的第一材料的膜。包括后续加热步骤的第一拉伸工序也可以是第二材料的光学取向拉伸工序(例如该工序可以形成第二材料内沿第一拉伸轴的光学取向)。在第二拉伸工序中，沿第二方向拉伸膜。对于第一和第二材料中的一种或两种，第二拉伸工序可以是光学取向的。以这种方式，可采用两种不同的拉伸工序，其中之一对于一种特定材料可以是非取向的，而另一种对于特定材料是光学取向的。可利用这种工艺获得具有所要求的光学和/或机械性能的膜。
如上所述，在一些实施方式中，在非光学取向的拉伸步骤中，第一材料内宜具有少量的分子取向。这种少量取向应当不明显改变折射率，即低于归一化差值0.04，更优选低于0.02。在某些实施方式中，这种少量的取向可增强在第二拉伸步骤中改变第一材料的粘弹响应的结晶的成核作用，接着，第二步骤中的预加热可以使晶体生长，并抑制松弛，使第二拉伸步骤对第一材料进行光学取向，有时在为非光学取向的无最初分子取向的条件下进行。这种第一拉伸步骤之后在整个膜厚度上成核取向的均匀性，会对第二拉伸中第一材料响应的均匀性产生影响。通过膜的均匀加热和均匀骤冷，或通过平衡第一拉伸、加热、伸展和骤冷加工期间整个膜内的粘弹响应，就可以控制均匀性。
上面实例中所描述的各种拉伸工序都包含着一种次序，该次序可便利地用来解释本发明的原理，而它不是限制。在某些情形下，加工的次序可以变化，或同时实施，只要后续实施的工序不损害在先实施的工序。例如，可以沿两个方向同时拉伸两种材料。再参照图1，光学膜101可以沿两个面内轴方向同时受拉伸。正如上面各种实施方式中所述，膜101可以是多层膜、共混膜或其组合。膜包括至少两种具有不同粘弹性的材料。当膜沿两个面内轴方向同时受拉伸时，拉伸温度对于膜内材料是相同的。然而拉伸比和速率可以分别控制。例如膜可以沿x轴方向较快地拉伸，而沿y轴方向较慢地拉伸。
可以适宜地选择同时双轴拉伸的材料、拉伸比和速率，使沿第一拉伸轴的拉伸(例如快拉伸)对于一种或两种材料沿第一拉伸轴是光学取向的，而另一方向上的拉伸(例如慢拉伸)对于两种材料中的一种沿第二拉伸轴是非取向(或为非光学取向)。因此，将会理解，两种材料沿每个方向对拉伸的响应都可以单独控制。采用这种方法，可以改进光学性能(例如在多层光学膜内相邻层z轴折射率匹配的)和/或机械性能(例如抗撕裂或抗起皱性、刚性、或包括而不局限于翘曲、热和吸湿膨胀和收缩的尺寸稳定性)。
可以采用许多不同的材料制造本发明的光学膜。材料必须是通常适宜于加工成所要求的结构。例如，如果制造多层膜，那么必须选择能够形成多层膜的两种或多种材料。如果多层结构是共挤出的，那么所选择的材料就必须是可以共挤出的。材料应当可形成良好的能够被拉伸的流延卷材。也应当考虑多层膜结构内的层间粘合和后加工性。在拉伸工序之前，材料也应当无任何不良的取向。另外，在作为第一拉伸工序的辅助加工的流延工序期间，可以形成预定的取向。例如流延工序可以认为是第一拉伸工序的一部分。在又一个实施例中，流延工序可以是结晶的成核步骤，所述结晶可改变后续拉伸工序中第二材料的松弛特性。流延多层卷材的通常加工条件在与本发明同时申请的代理编号为No.51932USA8A的名称为“制造多层聚合物光学膜的方法”的美国专利申请中有描述。
用于光学膜内的材料也必须表现出所要求的光学性能(例如双折射率)，而且必须具有明显不同的粘弹性，以允许适宜地选择所要求结果要求的加工条件。在选择材料时，可以考虑玻璃化转交温度、结晶和交联性能、平均分子量及其分布、化学成分和结构、和其他光学性能(例如折射率、色散等)。
除了这里所述的特定实施例，用于本发明多层膜的合适材料包括例如列于上述引用的同时申请的代理编号为No.51932USA8A的专利申请中的材料。另外用于聚合物共混膜的合适材料包括例如在上述引用的专利申请No.08/610,092和同时于1998年1月13日申请的名称为“改性共聚聚酯和改进的多层反射膜”的专利申请No.09/006,601中描述的材料。
下面的实施例包括了本发明不同实施方式的示范性材料和加工条件。这些实施例不用来限制本发明，而是提供便于理解本发明，和提供特别适用于上述各种实施方式的材料的实施例。
实施例1
实施例1是由30℃下特性粘度(IV)为0.48的聚萘二甲酸乙二酯(PEN)与IV为0.6(IV在例如60％苯酚和40％邻二氯苯的溶剂中测量)的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的交替层构成的多层光学膜。单轴拉伸(采用拉幅机或相似工序)之后，PEN在632.8纳米下沿拉伸轴、非拉伸方向和厚度方向的一般折射率分别约为1.85、1.64和1.49。对于双轴拉伸、热定形态，PET在632.8纳米下沿第一拉伸、第二拉伸和厚度方向的折射率分别约为1.65、1.65和1.49。因此，由于这两种材料的交替层应当具有匹配的z折射率和接近匹配的第一拉伸方向的折射率，所以这些材料尤其非常适用于本发明。PEN和PET在拉伸的多层结构中也表现出良好的层间粘合性。本实施例也说明了uP-bP-1偏振器的取向态，其中透射态与第一拉伸方向重合。
现在说明制造多层PEN:PET偏振膜的方法。PEN和PET层的多层卷材可以在合适的温度下共挤出，并经模头流延到冷却辊上，形成交替的成对PEN和PET层。层的厚度和数目依赖于所要求的形成的光学膜的光学性能。例如，可以流延出上几百层，并在厚度上分级，来覆盖所要求的波长光谱。上述引用的专利申请No.08/402,041和同时申请的专利申请No.09/006,288中描述了共挤出多层结构的一般方法和需考虑的问题。
为了提供流动的稳定性，可以在多层光学层叠物与模头壁表面之间采用保护PEN皮层。PEN皮层也用来防止预结晶PET层的断裂。在某些情形下，层叠物可以被分裂，并在倍增器内叠起来，使层数目翻倍。可以在多层光学层叠物和倍增器壁表面之间提供保护PEN边界层。以这种方式流延的卷材含有中央的厚PEN层，两个外面的PEN皮层，和皮层与保护边界层之间的两个多层光学PEN:PET层叠物。
如上所述流延PEN和PET卷材，采用两个倍增步骤形成由保护层分隔的4个多层光学垛内约800层的膜。注意到流延卷材中流动不稳定性较少。第一拉伸之前，加热卷材使PET在拉伸前结晶。加热流延卷材至145℃50秒，并骤冷至室温。接着加热卷材至100℃60秒，至120℃10秒、至140℃20秒、至150℃20秒。然后在150℃下将卷材拉伸4×1倍达20多秒(标称应变速率为15％/秒)，并骤冷至室温。在这些条件下，PEN层不会经受明显的分子取向，而结晶的PET层沿第一拉伸方向取向。第一拉伸之后，PEN皮层在632.8纳米下沿第一拉伸、第二拉伸和厚度方向的可直接测量的折射率分别为1.643、1.641、1.639。
然后加热膜至100℃60秒，至120℃40秒，然后在120℃下沿第二方向拉伸1×4倍40秒以上(即达到最终的总拉伸比率为4×4)。在第二拉伸期间，两种材料实际上都沿第二拉伸方向取向。接着测量PEN皮层的折射率，在632.8纳米下沿第一拉伸、第二拉伸和厚度方向分别为1.616、1.828和1.532。PET沿厚度方向的折射率估计为1.49。
不能直接测量多层膜光学垛的各层折射率，但能够测量光学垛的折射率。它们是各层折射率的加权平均值。如果互扩散效应很小，那么就能够估算各层折射率。在这种情形下，较厚皮层和内部保护边界层(PBL)的折射率预期与同样材料的光学层的折射率相同。已知上述一种光学材料的折射率和通过破坏性地剥离外部厚层而测得的垛折射率，则假设一个线性平均，就能够估算另一材料的折射率。测试光学膜的光学性能也能够估算各层的关系。例如，阻挡和通过方向上的透射表示相对的面内折射率。斜向折射率的显色和性质表示厚度方向上的相对折射率值。采用光源处装有Glan-Thompson偏振棱镜和检测器处装有积分球的Perkin-Elmer(Norwalk，康涅狄格州)Lambda 19Spectrophotometer测量上述膜的平行透射强度。图5A分别由线501和503显示了反射(阻挡)和透射(通过)方向上的透射百分比与入射到这种膜上的光波长之间的关系。图5A也由线505显示了60°斜向光的透射。因为斜向测量是所要求的，样品固定在旋转台上，该台固定于自2厘米的圆孔至积分球距圆孔5厘米的位置。通常偏振器反射方向上的平行强度在可见光谱内测量值约为32.1％。透射方向上的总强度测量值约为78.2％。反射方向与第二拉伸方向一致。透射方向与它垂直，但与第一拉伸方向一致。测量了通过态的透射之后，测得60°(为了从p偏振中取样，围绕阻挡轴自通过态旋转60°)的平均透射强度约为72.9％。从有关的可见谱带例如420-720纳米所提供的光谱，能够计算斜向彩色偏差的测得值，它为旋转角度平均透射的均方根差。得到“斜向色彩”为4.64％，同样地得到法向角度色彩为1.37％。
以上述方式形成的膜的性质使膜可以继拉伸之后进行热定形。上述拉伸过的膜，接着在张力作用下于175℃热定形85秒。然后测量PEN皮层的折射率，测得632.8纳米的光下沿第一拉伸、第二拉伸和厚度方向的折射率分别为1.643、1.837和1.500。图5B显示了透射率与热定形膜的反射507的波长、透射509的波长和60°偏位511入射光的波长的关系曲线。总的反射偏振透射率降低至19.6％。法向和60°的平均透射率为83.3％和86.3％。法向和偏位色彩再次定义为在有关谱带上集成的透射偏振光的平均透射的均方差，测得值分别为1.31％和1.25％。
图5C中的图表对比了对于420-720纳米范围的光531热定形之前和533热定形之后，上述膜的透射、反射(表示为在反射态中偏振的光的透射强度)和偏位性能。由于光谱在图5A和5B中示出的物理样品之间的厚度差很小，所以对比相对于多层层叠物厚度分布图的同一谱带上的数据，就最好地获得了直接对比。所用的参照点是图5B中存在于700纳米下为4.11％的最小透射。图5A中相同的最小透射在762纳米下为8.84％。因此，图5C中有关热定形之前条件的数据来自于图5A中的谱带482-782纳米。从图5C可明白，在每种情形下热定形都可改进膜性能。另外，热定形膜表现出偏位透射(对透射态中偏振的光)高于法向角度的透射。热定形之前，对于加工与上述相似的样品，估算PEN和PET在632.8纳米下的z轴折射率分别为1.532和1.49。热定形之后，估算PEN和PET的值为1.50和1.49。因此热定形实质上缩小了z轴折射率之差。热定形之后，透射态中偏振的光的透射也由更好的面内折射率的匹配而大大增强。
如上所述，可以制造包含多层PEN:PET的偏振器膜，它沿厚度方向的折射率接近匹配，导致对残留色具有低角度依赖性的弱色膜。另外，与相似材料的单轴拉伸膜相比，该膜表现出改进的机械稳定性，包括提高的抗起始撕裂性。
可以改变用来制造光学膜的工艺参数，获得所要求的不同性能。例如，IV较高的PET材料(例如约0.7-0.9)在共挤出期间会增大粘度，并改善粘度的匹配。这可用来减少多层的流动缺陷。采用较高的最终拉伸比或采用较短/较冷的预结晶条件，可降低膜内的残留散射。减小起始的晶体尺寸，也可以降低残留散射。可以向PET中加入成核剂，例如用来提高静态结晶的速率，用来控制晶体尺寸，并缩短停留时间。也可以使用共聚物。自均聚物的偏离量可以降低结晶度，也可以降低结晶速率，这会增长预结晶的加工时间和增高其温度。用二乙二醇(DEG)代替部分乙二醇，能够降低PET的最终结晶度。这会改善消光，并能在第一方向上提高拉伸比。
在上述的特定加工实施例中，IV为0.48的PEN在150℃和15％/秒下缓慢地拉伸。制造这种膜时，宜采用长度取向机(LO)，它在常规膜的加工线上提供给第一拉伸。LO一般在标称应变速率为300％/秒或更高的条件下拉伸膜。对于这种加工，约165℃的拉伸温度是合适的。也可以要求更高的约1000％/秒的拉伸速率、约170℃或更高的温度。不是增高的温度，而是较低的IV的PEN(例如较低分子量的PEN)可用来缩短给定温度下的松弛时间。
实施例2
实施例2说明了采用与实施例1中所用的同样材料、PEN和PET，利用本发明的方法，制造带有与第一拉伸轴一致的反射态和带有与第二拉伸轴一致的透射态的偏振器。采用同样材料获得实质不同的偏振器，进一步说明了本发明提供的选择材料的灵活性。该实施例也示例了bP-uP-2偏振器的取向态。
在实施例2中，IV为0.48的PEN和IV为0.77的PET进行干燥，并共挤入装有内PBL的224多层供料头。用不对称的倍增器分流多层层叠物，形成宽度比为1.55∶1的两料流，使之扩展成相等的宽度，并重新层叠成由内保护层分隔的两个448层的多层层叠物包。PET(IV为0.77)用于PBL中。加上PEN(IV为0.48)皮，整个料流自模头流延到温度定为60℃的骤冷转鼓上。PEN皮和PETPBL流延后的折射率基本为各向同性，632.8纳米下的折射率分别为1.64、1.57。皮约占结构的35％，PBL约占15％、多层光学垛包约占50％。流延厚度约为0.1厘米。
第一拉伸工序采用常规的长度取向机(LO)。膜用温度定为120℃的热辊预加热，并喂入包括一个慢辊和快辊和功率定为60％的红外线加热器的拉伸间隙内。红外线加热器由数个IR加热元件(每个元件约5000瓦)的组合体组成，每个元件长度约为65厘米。元件在膜上方约10厘米处。在拉伸间隙内的停留时间约为4秒。设定快辊完成5倍拉伸，并使拉伸膜骤冷。拉伸宽度减小至起始宽度的约85％。632.8纳米下PET的平均面内折射率在第一拉伸步骤结束保持在1.58以下，而PEN的平均折射率高度取向，沿面内拉伸方向y轴(MD)、面内横向x轴(TD)和厚度z方向(ND)的折射率分别为1.85、1.59和1.53。然后在第二拉伸工序中采用常规拉幅机横向拉伸膜约3.3倍。拉幅机在预加热中定为145℃，在拉伸区定为138℃，在热定形区定为227℃，在骤冷区定为49℃。预加热、拉伸和热定形在约25、5和40秒的时间内完成。PEN在632.8纳米下的最后折射率为1.82、1.68和1.49，而PET在632.8纳米下的折射率约为1.56、1.67和1.56。另外在其他波长下进行的测量如下所述。
  实施例2   MD   MD   TD   TD   ND   ND
  波长   PEN   PET   PEN   PET   PEN   PET
  632.8   1.8243   1.563   1.6833   1.6668   1.4891   1.5558
  568   1.8405   1.5654   1.6924   1.6708   1.4912
  488   1.8766   1.5766   1.7153   1.6894   1.5018
  436   1.92   1.5888   1.7436   1.711   1.5221
由这些折射率得到下面归一化的折射率差。
    实施例2                  归一化差
    波长     MD     TD     ND
    632.8     0.1543     0.0099     0.0438
    568     0.1615     0.0128
    488     0.1738     0.0152
    436     0.1888     0.0189
以这种方式加工的成品膜表现出与第一拉伸方向一致的反射轴，400-700纳米范围内反射偏振光的平均透射为7.4％，并表现出与第二拉伸方向一致的透射轴，400-700纳米范围内透射偏振光的平均透射为85.7％。当以通过态定位时，在由透射偏振态与厚度方向所规定的面内斜向观测时，可见色彩最少。
实施例3
实施例3是实施例2的变化，它采用由挤出机内PEN和PET的酯交换所形成的共聚物代替标准的PET作为第一材料。PEN(IV为0.48)和10％/90％PEN(IV为0.48)/PET(IV为0.77)共混物进行干燥，并共挤入装有内PBL(保护边界层)的224多层供料头。用不对称的倍增器分流多层层叠物，形成宽度比为1.55∶1的两料流，使之扩展成相等的宽度，并重新层叠成两个448层的多层层叠物包，每个层叠物224层，由内保护层分隔。在PBL中使用同样的10％/90％PEN/PET共混物。加上PEN(IV为0.48)皮，整个料流自模头流延到温度定为60℃的骤冷转鼓上。皮约占结构的35％，PBL约占15％、多层光学层叠物包约占50％。流延厚度约为0.1厘米。
第一拉伸工序采用常规的LO。膜用温度定为120℃的热辊预加热，并喂入包括一个慢辊和快辊和功率定为60％的红外线加热器的拉伸间隙内。停留时间约为4秒。设定快辊完成6倍拉伸，并使拉伸膜骤冷。拉伸宽度减小至起始宽度的约85％。632.8纳米下10/90PEN/CoPET的平均面内折射率在第一拉伸步骤结束保持在1.61以下，而PEN的平均折射率高度取向，沿面内拉伸(MD)、面内横向(TD)和厚度z方向(ND)的折射率分别为1.86、1.60和1.52。然后在第二拉伸工序中采用常规拉幅机横向拉伸膜约3.0倍。拉幅机在预加热中定为145℃，在拉伸区定为138℃，在热定形区定为204℃，在骤冷区定为49℃。预加热、拉伸和热定形分别在约25、5和40秒的时间内完成。PEN在632.8纳米下的最后折射率为1.82、1.69和1.48，而共聚物在632.8纳米下的折射率约为1.66、1.67和1.52。在几种波长下测量的折射率如下所述。
  实施例3   MD   MD   TD   TD   ND   ND
  波长   PEN   PET   PEN   PET   PEN   PET
  632.8   1.8207   1.6230   1.6854   1.6733   1.4845   1.5218
  568   1.8383   1.6255   1.6972   1.6716   1.4924   1.5258
  488   1.8758   1.6380   1.7198   1.6820   1.4987   1.5320
  436   1.92   1.6559   1.7503   1.6991   1.5084   1.5486
由这些折射率得到下面归一化的折射率差。
    实施例3                  归一化差
    波长     MD     TD     ND
    632.8     0.1148     0.0072     0.0248
    568     0.1229     0.0152     0.0222
    488     0.1354     0.0222     0.0220
    436     0.1477     0.0297     0.0263
由此得到的成品膜表现出与第一拉伸方向一致的反射轴，400-700纳米范围内反射偏振光的平均透射为9.9％。透射轴与第二拉伸方向一致，400-700纳米范围内透射偏振光的平均透射为85.0％。测量的样品为67微米厚。可看到膜宽度上具有良好的厚度均匀性，高/低偏差为8.1微米。
上述膜也表现出力学韧性。很难用手使之起始撕裂。撕裂也很难增长，膜优先在MD方向被撕裂。利用上述方法也制造了另一种膜，但采用了20％的更高TD拉伸比，用校正速率变化来保持厚度，并由此保持覆盖的光谱范围。沿MD和TD方向测量的膜的热膨胀系数在25-85℃之间为1.1×10-5/℃和2.2×10-5/℃。这些膨胀系数比利用单拉伸工艺用PEN和CoPEN制成的反射偏振器的MD和TD值8.5×10-5和3.0×10-5许多低。这些膜内最大膨胀的方向保持于透射(通过)方向。与单拉伸加工膜相比，两步拉伸膜的收缩率也降低，加热两步拉伸膜至85℃15分钟之后，测得其MD和TD收缩率为0.118和0.254。
在上述和前面实施例的变化中，可以采用在挤出机内由PEN和PET酯交换形成的共聚物，代替标准的PEN用作第二材料。在上述实施例的另一个变化中，可以采用不同的材料，作为皮和或PBL层。例如，可以采用PEN和PET如85/15组成的共聚物。面内各向同性或全部的各向同性层可以例如对于机械性能有益。可以选择材料来改进光学性能，例如皮内采用折射率较低的材料，来降低表面反射。
实施例4
实施例4是一个根据本发明的又一个实施方式制成另一种多层光学膜的示范性方法。在该实施例中，多层膜由PEN(IV为0.48)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)(IV为1.4)制成。PEN:PBT膜可以共挤出，并经模头流延到冷却辊上。因为PBT结晶较快，所以依赖于流延条件，不必分别结晶。如上面实施例所述，需要一些皮层的形式，在膜伸展时保护结晶PBT以免断裂。制成了一个三层结构(PEN:PBT:PEN)的膜。PEN和PBT在285℃下共挤入三层的供料头内。PEN材料喂入外面的两层，而PBT喂入芯层。三层膜由模头流延，并在冷却辊上骤冷。当PBT从模头中流延时结晶。膜被加热至100℃60秒、120℃10秒、140℃20秒、和150℃20秒。接着，在20秒时间于150℃下将膜拉伸4×1倍(沿长度方向)，然后骤冷至室温。第二拉伸工序的实施方式是，加热膜至115℃45秒，并拉伸膜1×3倍，达到最后的总拉伸比4×3。
在上述工序中，PEN材料的第二拉伸采用比第一拉伸低的拉伸比。接着被拉伸的膜在张力作用下于175℃下热定形85秒。下表示出了两种材料所形成的不同光波长下的第一拉伸、第二拉伸和膜厚度方向上的折射率。
    λ     材料   第一拉伸轴   第二拉伸轴     厚度轴
    430430     PEN(n)PBT(n)   1.6921.669   1.941.702     1.5171.494
    Δn   0.023   0.238     0.023
    480480     PEN(n)PBT(n)   1.6691.651   1.9231.685     1.5081.486
    Δn   0.018   0.238     0.022
    530530     PEN(n)PBT(n)   1.6541.642   1.8871.671     1.5011.483
    Δn   0.012   0.216     0.018
    630630     PEN(n)PBT(n)   1.6391.631   1.8621.658     1.491.473
    Δn   0.008   0.204     0.017
如上表所示，第一拉伸和厚度方向的折射率差具有相同的符号，有助于使斜向色彩最小化。另外，第一拉伸方向上相应的两层折射率的平均差值约为0.015，厚度方向上的约为0.020。调节拉伸比、速率和/或温度，可以获得另外的进一步使该差值最小化的折射率的调整。
实施例5
实施例5说明了示范性的材料和工艺条件，其中用连续相和分散性材料的共混物形成偏振膜。使用三层光学膜。三层膜包括芯层和芯层每面上的外层。三层膜使用一种材料的一层或多层，该材料此后称为方便化材料，它与一层或多层共混层共挤出时，使加工便利。方便化材料也提供其他的特性，例如改进的机械强度、光学性能或加工性能。方便化材料也用于形成芯层或外层，同时共混材料用于形成其他部分。优选方便化材料实质上不影响透过该层的光的偏振取向。对于本实施例，使用共混材料形成膜的外层。方便化材料用于形成芯层。
在例如三层结构中使用方便化材料形成芯层相对于使用方便化材料形成外层的情形，可以提供加工和性能的多样性．可以使用种类繁多的材料形成芯层，因为如果一些由于其机械性能(改进的抗撕裂或抗断裂性)成为优选的材料用于形成流延片的外层，它们会粘附于加工设备上。
流延模头内的剪切在模具壁处最高，而在挤出物的中心最低。对于光学共混物构成挤出流延片的整个厚度的情形，分散相粒子会在模头壁处最小，而在中心处最大。在共挤出多层材料例如三层膜的情形下，当光学共混材料用于形成结构的外层时，分散相粒子就是最小的。与此不同，当使用方便化材料形成例如三层膜结构的芯层时，明确地，芯层会占据共挤出物的最低剪切区，光学共混材料的分散相粒子会优选经过共挤出物的较高剪切区。
本发明并不局限于三层膜结构。例如可以选择来进一步改普光学共混材料的分散相粒子通过共挤出例如五层膜结构而经受的预期剪切速率。在这种情形下，外层的厚度要便于控制分散相粒子在流延模头内、尤其在紧邻模头壁的区域内拉长的程度．例如，当成品膜厚度方向上的分散相粒子的直径小于光波长的约1/30时，膜就不会以本发明所要求的方式散射光。因此，需要控制挤出工序中分散相粒子的尺寸。
外层可以是牺牲的，它们可以在取向之前或之后取走。以这种方式，外层就可以保护光学共混材料免受机械擦伤(即刮伤)，或防止灰尘和碎屑的积累。实施掩模层(一层或多层)比将另一种膜叠加到本发明的膜上，具有便宜得多的优点。
挤出的共混材料为含有68.6％(重量)CoPEN、29.1％(重量)的购自DowChemical Company的Questra NA 405、2％(重量)的购自Nova Chemical Company的Dylark 332-80的共混物，其中CoPEN在60％苯酚和40％二氯苯中测得的IV为0.57。方便化材料是在二氯甲烷中测得IV为0.65的CoPET。
CoPEN是以70％(摩尔)萘二甲酸酯和30％(摩尔)对苯二甲酸二甲酯与乙二醇为基本成分的共聚物。CoPET是以80％(摩尔)对苯二甲酸二甲酯和20％(摩尔)间苯二甲酸二甲酯与乙二醇为基本成分的共聚物。
制成了第一膜，并进行单向拉伸。第一膜的流延片总厚度为810微米，约1/3在芯层，其他在外层，外层厚度接近相等。只采用常规拉幅机沿横向使流延片取向。根据固定在拉幅机入口与出口的滑轨，最终的横向拉伸比约为4.3∶1。拉伸温度为132℃。热定形温度是163℃。
接着测量第一膜的光学性能。对于偏振取向与膜的通过方向一致的400-700纳米的光波长，膜的平均透射率为83.6％。对于偏振取向与膜的阻挡方向一致的光，膜的平均透射率为13.6％。膜在垂直于拉伸方向的方向(即本实施例中的纵向)上表现出适当的抗断裂性，当膜沿与横向方向一致的方向皱褶时，膜会断裂。
为了对比，要提到美国专利No.08/610,092的实施例125，它以与本实施例第一膜相似的方式制成一个三层膜，除了使用共混材料形成芯层，和使用方便化材料形成外层。与本实施例的第一膜相同，对比例125沿垂直于拉伸的方向表现出适当的抗断裂性，当膜沿与横向方向一致的方向皱褶时，膜会断裂。
由与本实施例第一膜中同样的材料制成第二膜，除了在127℃下沿横向拉伸之前采用常规的长度取向机沿纵向拉伸流延片。流延片的总厚度为1240微米。如实施例2中所述，沿纵向以1.25∶1的比率拉伸流延片。正好在间隙之前的辊的温度为82℃。红外线加热器元件的功率设定为100％。偏振取向与拉伸膜的透过方向一致的光的平均透射率为81.1％。偏振取向与膜的阻挡方向一致的光的平均透射率为14.8％。与单轴拉伸膜相比，成品膜表现出显著增强的力学韧性。当沿机器或横向方向皱褶时，膜不会断裂。
制成了另外两种膜，并以与上述第二膜一致的方式进行了评价，除了在横向之前，流延片以1.5∶1和1.75∶1的比率沿纵向进行第一拉伸。测得的通过方向的透射率分别为80.2％和78.8％。阻挡方向的透射率分别为15.6％和17％。当沿纵向或横向皱褶时，膜不会断裂。
制成了另外一种膜，并以与上述膜一致的方式进行了评价。在该膜沿横向于129℃以4∶1取向之前，沿纵向以1.35∶1进行第一取向。测得的通过方向透射率为83.2％。阻挡方向的透射率为15.0％。当沿机器或横向方向皱褶时，该膜不会断裂。
除了显著增强抗断裂性能，要注意当根据本发明制造的膜层叠，接着采用商用剪切机剪切，尤其与根据对比例125制成的膜相比，该膜切割干净，不会断裂。
已知膜厚度方向上分散相结构的剖面尺寸优选小于或等于相关的波长，更优选小于相关波长的约0.5倍。因此，在允许限度内，分散相剖面尺寸的减小就会导致光学器件光学性能的改进。制成了另外的两种膜，并评价地说明了光学共混材料位于三层结构的芯层或外层的作用。根据本实施例的第一膜，制成了第一种另外的膜，其中使用光学共混材料形成三层结构的外层。根据对比例125，制成了第二种另外的膜，其中使用光学共混材料形成三层结构的芯层。采用扫描电子显微镜评价了取向前的流延片剖面。显微照片清楚地显示了共混材料分散相材料的增强的原纤化，尤其使用共混材料形成膜的外层时。分散相材料的原纤化表现是膜厚度方向上剖面尺寸的减小。一种评价方法是评价接近膜或位于膜中心的分散相尺寸，在此处发现了最大的粒子。在光学共混材料分别形成膜的外层和芯层时，分散相尺寸是0.9和1.4微米。可以认识到：接近膜结构外表面的粒子比接近结构中心的小。
此外，认识到：本发明的共混膜具有显著大于对比例125的表面组织。当从对比例125切下约1米2的膜时，很难在一片上滑动另一片，例如在一个膜上对准另一个膜。对于本发明的膜，甚至在叠成100片以上那么高时，它们的对准也十分容易。
实施例6
在实施例6中，以与实施例5的第一膜相似的方式用515微米厚的流延片制成共混膜。采用实验室用的拉伸机，沿两个正交方向同时拉伸流延片。在一个方向上以1.2∶1的拉伸比，在0.4％/秒的应变速率下拉伸膜。在另一个方向上以5.6∶1的拉伸比，在10％/秒的应变速率下拉伸膜。所形成的膜在通过方向上的透射率为87.6％，在阻挡方向上的透射率为25.3％。将相似的膜也进行拉伸，但第一方向上的应变速率改变至5％/秒。该膜在通过方向上的透射率为87.9％，在阻挡方向上的透射率为27.8％。与单轴拉伸膜(例如会断裂)相比，每个这种膜都具有改进的韧性。
虽然上面提供了各种实施例，但本发明并不局限于特定的实施例。本发明可应用至许多光学膜、材料及其制造工艺。例如，虽然上述实施例总的来说描述了两种材料，但要明白也能够使用两种以上的材料。对于给定的一套加工条件，每种材料都可以落入取向的或非取向的类型。对于膜中的每种材料，可以使用单独的拉伸工序，以获得所要求的不同响应。反复阅读本发明说明书，可明白可应用本发明的各种变化、等效的方法和众多的材料和产品。权利要求书旨在覆盖这些改变和器件。

Claims (10)

1.一种具有所要求光学性能的膜的制造方法，它包括如下步骤：
(a)提供包括第一材料和第二材料的膜，第二材料与第一材料有光学界面，第一材料和第二材料具有不同的粘弹性；
(b)加工膜，使第一材料沿第一方向形成光学取向，而不使第二材料沿第一方向形成光学取向；
(c)加工膜，使第一和第二材料两者都沿第二方向形成光学取向。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述膜包含多层膜，所述多层膜包含含有第一材料的第一层和含有第二材料的第二层。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述加工步骤(b)包括在被选来使第一层形成光学取向、而不使第二层形成光学取向的条件下，沿第一方向拉伸多层膜的步骤。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述第一层的平均松弛时间比第二层的长，所述加工步骤(b)包括如下步骤：
在选来使第一层沿第一方向形成光学取向的条件下，沿第一方向拉伸多层膜；
加热多层膜至这样的温度，它足够高可使第二层由沿第一方向拉伸多层的步骤所形成的沿第一方向的任何光学取向松弛，而且它足够低可使第一层基本上保持沿第一方向的光学取向。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述的加工步骤(c)包括在选来使第一层和第二层沿第二方向形成光学取向的条件下，沿第二方向拉伸多层膜的步骤。
6.一种光学膜的制造方法，它包括如下步骤：
提供包括第一材料和第二材料的膜，第二材料与第一材料有光学界面，第一材料和第二材料的粘弹性不同；
在被选来使第一材料沿第一方向形成光学取向、而不使第二材料形成光学取向的拉伸条件下，沿第一方向拉伸膜；和
在被选来使第一和第二材料两者都形成光学取向的拉伸条件下，沿第二方向拉伸膜。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述的膜包含第一材料的第一层和第二材料的第二层。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述的膜包含连续相材料与分散相材料的共混物，所述连续相材料含有第一和第二材料中的一种，所述分散相材料含有第一和第二材料中的另一种。
9.如权利要求6所述的方法，其中所述的沿第一方向拉伸膜的步骤和沿第二方向拉伸膜的步骤同时进行。
10.一种具有降低的角度依赖性的偏振膜的制造方法，所述方法包括如下步骤：
形成多层膜，它包含与第二层材料有光学界面的第一层材料，第一层的各向同性折射率与第二层的各向同性折射率不同，多层膜具有规定第一和第二层面的第一和第二面内轴，和垂直于第一和第二面内轴的沿第一和第二层的厚度方向的第三轴；
沿第一面内轴的方向拉伸多层膜，拉伸方式要使第一层沿第一面内轴、第二面内轴和第三轴的折射率，和第二层沿第二面内轴的折射率基本上保持不变，而第二层沿第一面内轴的折射率变为与第一层沿第一面内轴的折射率基本上相等的数值；
沿第二面内轴方向拉伸多层膜，拉伸方式要使第一和第二层沿第三轴的折射率基本上相等。
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Families Citing this family (154)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6498683B2 (en) 1999-11-22 2002-12-24 3M Innovative Properties Company Multilayer optical bodies
DE69435174D1 (de) 1993-12-21 2009-01-15 Minnesota Mining & Mfg Mehrschichtiger optischer Film
US5882774A (en) * 1993-12-21 1999-03-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical film
WO1997001726A1 (en) * 1995-06-26 1997-01-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Backlight system with multilayer optical film reflector
US6590705B1 (en) * 1996-02-29 2003-07-08 3M Innovative Properties Company Optical film with co-continuous phases
US6627300B1 (en) 1997-10-12 2003-09-30 3M Innovative Properties Company Optical device containing polymeric material domains having different degrees of randomness
US6486997B1 (en) 1997-10-28 2002-11-26 3M Innovative Properties Company Reflective LCD projection system using wide-angle Cartesian polarizing beam splitter
US7023602B2 (en) * 1999-05-17 2006-04-04 3M Innovative Properties Company Reflective LCD projection system using wide-angle Cartesian polarizing beam splitter and color separation and recombination prisms
US6926952B1 (en) * 1998-01-13 2005-08-09 3M Innovative Properties Company Anti-reflective polymer constructions and method for producing same
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
US6788463B2 (en) 1998-01-13 2004-09-07 3M Innovative Properties Company Post-formable multilayer optical films and methods of forming
US6515785B1 (en) * 1999-04-22 2003-02-04 3M Innovative Properties Company Optical devices using reflecting polarizing materials
US6654170B1 (en) 1999-10-12 2003-11-25 3M Innovative Properties Company Optical device having continuous and disperse phases
US6673275B1 (en) 1999-10-12 2004-01-06 3M Innovative Properties Company Method for making optical devices from homopolymers
US6449093B2 (en) 1999-10-12 2002-09-10 3M Innovative Properties Company Optical bodies made with a birefringent polymer
JP2003514977A (ja) 1999-11-22 2003-04-22 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 水をベースとするコーティング組成物
US6511204B2 (en) 1999-12-16 2003-01-28 3M Innovative Properties Company Light tube
CA2412275C (en) 2000-06-28 2009-12-08 3M Innovative Properties Company Enhanced sample processing devices, systems and methods
WO2002031541A2 (en) * 2000-10-11 2002-04-18 3M Innovative Properties Company Method for making optical devices from homopolymers
JP3928842B2 (ja) * 2001-04-05 2007-06-13 日東電工株式会社 偏光板及び表示装置
US7052762B2 (en) 2001-05-24 2006-05-30 3M Innovative Properties Company Low Tg multilayer optical films
US6939499B2 (en) 2001-05-31 2005-09-06 3M Innovative Properties Company Processes and apparatus for making transversely drawn films with substantially uniaxial character
US20030090012A1 (en) * 2001-09-27 2003-05-15 Allen Richard Charles Methods of making polarization rotators and articles containing the polarization rotators
US7153122B2 (en) 2002-05-28 2006-12-26 3M Innovative Properties Company Apparatus for making transversely drawn films with substantially uniaxial character
US20040164434A1 (en) * 2002-10-24 2004-08-26 Tabar Ronald J. Methods of making high gain optical devices having a continuous and dispersive phase
US6936209B2 (en) 2002-11-27 2005-08-30 3M Innovative Properties Company Methods and devices for processing polymer films
US6949212B2 (en) 2002-11-27 2005-09-27 3M Innovative Properties Company Methods and devices for stretching polymer films
US6965474B2 (en) * 2003-02-12 2005-11-15 3M Innovative Properties Company Polymeric optical film
US7405784B2 (en) * 2003-02-12 2008-07-29 3M Innovative Properties Company Compensators for liquid crystal displays with biaxially stretched single film with crystallization modifier
US7132065B2 (en) * 2003-02-12 2006-11-07 3M Innovative Properties Company Process for manufacturing polymeric optical film
US7927703B2 (en) * 2003-04-11 2011-04-19 3M Innovative Properties Company Adhesive blends, articles, and methods
US7329465B2 (en) 2004-10-29 2008-02-12 3M Innovative Properties Company Optical films incorporating cyclic olefin copolymers
EP1877696A1 (en) * 2005-03-12 2008-01-16 3M Innovative Properties Company Illumination device and methods for making the same
US9709700B2 (en) * 2005-04-06 2017-07-18 3M Innovative Properties Company Optical bodies including rough strippable boundary layers
US20060227421A1 (en) * 2005-04-06 2006-10-12 Stover Carl A Optical bodies including strippable boundary layers
EP1890869B1 (en) 2005-04-06 2008-10-15 3M Innovative Properties Company Optical bodies including rough strippable boundary layers and asymmetric surface structures
EP1869507A2 (en) * 2005-04-06 2007-12-26 3M Innovative Properties Company Diffuse reflective polariziing films with orientable polymer blends
KR101287740B1 (ko) 2005-04-08 2013-07-18 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광학 필름의 열 경화법
US20060272766A1 (en) 2005-06-03 2006-12-07 Hebrink Timothy J Optical bodies and method of making optical bodies including acrylate blend layers
US20060290253A1 (en) * 2005-06-23 2006-12-28 Fusion Optix, Inc. Enhanced Diffusing Plates, Films and Backlights
US20070154654A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-05 Eastman Kodak Company Optical compensator film with controlled birefringence dispersion
US20070228586A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Merrill William W Process for making an optical film
US20070231548A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Merrill William W Process for making an optical film and rolls of optical film
JP5184806B2 (ja) * 2006-04-11 2013-04-17 富士フイルム株式会社 透明熱可塑性フィルムの製造方法および透明熱可塑性フィルム
JP2009544062A (ja) * 2006-07-18 2009-12-10 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光学フィルムを作製するためのカレンダ処理プロセス
US7784954B1 (en) * 2006-07-25 2010-08-31 Fusion Optix, Inc. Polarization sensitive light homogenizer
EP2049365B1 (en) 2006-08-01 2017-12-13 3M Innovative Properties Company Illumination device
US8525402B2 (en) 2006-09-11 2013-09-03 3M Innovative Properties Company Illumination devices and methods for making the same
US8581393B2 (en) * 2006-09-21 2013-11-12 3M Innovative Properties Company Thermally conductive LED assembly
US20080083998A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 3M Innovative Properties Company Multiple draw gap length orientation process
US20080083999A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 3M Innovative Properties Company Process for making an optical film
US20080085383A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 3M Innovative Properties Company Processes for improved optical films
US20080085481A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 3M Innovative Properties Company Rolls of optical film
US7614186B2 (en) * 2006-11-09 2009-11-10 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Multiwall polymer sheet with cells having liquid affecting solar and light transmission
KR100809849B1 (ko) * 2006-11-10 2008-03-04 엘지.필립스 엘시디 주식회사 광학 필름 및 이의 제조 방법, 그리고 액정 표시 장치
TW200844485A (en) * 2006-12-18 2008-11-16 Rohm & Haas Denmark Finance As Shaped article with polymer domains and process
US7826009B2 (en) 2006-12-21 2010-11-02 3M Innovative Properties Company Hybrid polarizer
US7791687B2 (en) 2006-12-21 2010-09-07 3M Innovative Properties Company Display including reflective polarizer
US9770611B2 (en) 2007-05-03 2017-09-26 3M Innovative Properties Company Maintenance-free anti-fog respirator
US20080271739A1 (en) 2007-05-03 2008-11-06 3M Innovative Properties Company Maintenance-free respirator that has concave portions on opposing sides of mask top section
US20080295327A1 (en) * 2007-06-01 2008-12-04 3M Innovative Properties Company Flexible circuit
US8449970B2 (en) 2007-07-23 2013-05-28 3M Innovative Properties Company Antistatic article, method of making the same, and display device having the same
EP2212922A1 (en) * 2007-11-07 2010-08-04 Ming-Liang Shiao Photovoltaic roofing elements and roofs using them
KR101691671B1 (ko) * 2008-03-31 2016-12-30 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광학 필름
WO2009123928A1 (en) 2008-03-31 2009-10-08 3M Innovative Properties Company Low layer count reflective polarizer with optimized gain
WO2010006102A2 (en) 2008-07-10 2010-01-14 3M Innovative Properties Company Retroreflective articles and devices having viscoelastic lightguide
US8651720B2 (en) 2008-07-10 2014-02-18 3M Innovative Properties Company Retroreflective articles and devices having viscoelastic lightguide
KR20160105527A (ko) * 2008-07-10 2016-09-06 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 점탄성 도광체
EP2321677A4 (en) 2008-08-08 2011-08-17 3M Innovative Properties Co LIGHT PIPE HAVING VISCOELASTIC LAYER FOR MANAGING LIGHT
US9046656B2 (en) * 2008-11-18 2015-06-02 3M Innovative Properties Company Isotropic layer of multilayer optical film comprising birefringent thermoplastic polymer
JP5746045B2 (ja) * 2008-12-22 2015-07-08 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 複数の複屈折層を有する内部パターン形成多層光学フィルム
EP2382427A4 (en) 2008-12-30 2017-06-21 3M Innovative Properties Company Broadband reflectors, concentrated solar power systems, and methods of using the same
KR101040478B1 (ko) 2009-05-20 2011-06-09 도레이첨단소재 주식회사 고효율의 광확산 고분자 필름 및 이의 제조방법
CN102573692B (zh) 2009-08-21 2015-03-25 3M创新有限公司 用于照明组织的方法和产品
EP2467081A4 (en) 2009-08-21 2015-05-06 3M Innovative Properties Co METHOD AND PRODUCTS FOR MINIMIZING TISSUE TRAUMA BY WATER ABSORBING STRESS DISTRIBUTING MATERIALS
EP3143943B1 (en) 2009-08-21 2019-02-27 3M Innovative Properties Company Products for reducing tissue trauma using water-resistant stress-distributing materials
EP2492723B1 (en) * 2009-10-21 2019-09-25 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Functional sheet and lens using same
JP5898085B2 (ja) 2009-10-24 2016-04-06 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 低減した色を有する浸漬された非対称反射体
EP2339382A1 (en) 2009-12-22 2011-06-29 3M Innovative Properties Company A light guide for a dental light device and a method of making the light guide
WO2011088216A2 (en) 2010-01-13 2011-07-21 3M Innovative Properties Company Illumination device having viscoelastic lightguide
WO2011100277A1 (en) 2010-02-10 2011-08-18 3M Innovative Properties Company Illumination device having viscoelastic layer
JP5396318B2 (ja) * 2010-03-18 2014-01-22 旭化成イーマテリアルズ株式会社 光学フィルム、これを用いた反射型偏光板及び輝度向上フィルム
EP2552690B1 (en) 2010-03-26 2019-01-02 3M Innovative Properties Company Textured film and process for manufacture thereof
CN105652358B (zh) 2010-05-21 2019-01-22 3M创新有限公司 部分反射型多层光学膜
KR101841310B1 (ko) 2010-06-30 2018-03-22 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 공간 선택적 복굴절 감소를 갖는 지연기 필름 조합물
JP6251569B2 (ja) 2010-06-30 2018-01-10 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 空間的に選択的な複屈折性の減少を有する拡散反射光学フィルム
KR101877209B1 (ko) 2010-06-30 2018-07-10 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 공간 선택적 복굴절 감소를 갖는 필름을 사용하는 마스크 처리
EP2628035A1 (en) 2010-10-11 2013-08-21 3M Innovative Properties Company Illumination device having viscoelastic lightguide
US10114162B2 (en) 2011-01-18 2018-10-30 3M Innovative Properties Company Optical film stack with retardance layer having in-plane retardance of greater than 2.0 microns
WO2012138503A2 (en) 2011-04-08 2012-10-11 3M Innovative Properties Company Light duct tee extractor
JP6141851B2 (ja) 2011-09-20 2017-06-07 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー テクスチャー化フィルム及び製造プロセス
US9322967B2 (en) 2011-10-20 2016-04-26 3M Innovative Properties Company Apodized broadband partial reflectors
WO2013059228A1 (en) 2011-10-20 2013-04-25 3M Innovative Properties Company Apodized broadband partial reflectors having differing optical packets
EP3203307A1 (en) 2011-11-28 2017-08-09 3M Innovative Properties Company Polarizing beam splitters providing high resolution images and systems utilizing such beam splitters
WO2013082020A1 (en) 2011-11-28 2013-06-06 3M Innovative Properties Company Method of making polarizing beam splitters providing high resolution images and systems utilizing such beam splitters
US9081147B2 (en) 2012-01-03 2015-07-14 3M Innovative Properties Company Effective media retarder films with spatially selective birefringence reduction
US9804305B2 (en) 2012-01-31 2017-10-31 3M Innovative Properties Company Methods for sealing the edges of multi-layer articles
KR102241659B1 (ko) 2012-02-03 2021-04-20 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광학 필름용 프라이머 조성물
TWI580994B (zh) * 2012-05-15 2017-05-01 Dainippon Printing Co Ltd A laminated substrate, a laminate, a polarizing plate, a liquid crystal display panel, and an image display device
EP2885665A1 (en) 2012-08-15 2015-06-24 3M Innovative Properties Company Polarizing beam splitter plates providing high resolution images and systems utilizing such polarizing beam splitter plates
JP6576242B2 (ja) 2012-08-21 2019-09-18 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 視覚装置
WO2014031417A2 (en) 2012-08-22 2014-02-27 3M Innovative Properties Company Polarizing beam splitter and methods of making same
KR102046152B1 (ko) 2012-11-20 2019-11-19 삼성디스플레이 주식회사 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치
KR102241661B1 (ko) 2013-02-20 2021-04-19 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 흡수, 반사 및 시준 편광기 스택과 이를 포함하는 백라이트
US10406845B2 (en) 2013-03-15 2019-09-10 Gemalto Sa Flexible hinge material comprising cross-linked polyurethane material
US9279921B2 (en) 2013-04-19 2016-03-08 3M Innovative Properties Company Multilayer stack with overlapping harmonics for wide visible-infrared coverage
BR112015030324A2 (pt) 2013-06-06 2017-07-25 3M Innovative Properties Co filme, combinação e método
KR102295559B1 (ko) 2013-07-15 2021-08-30 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 광학적 활성 호기 밸브를 갖는 호흡기
USD746974S1 (en) 2013-07-15 2016-01-05 3M Innovative Properties Company Exhalation valve flap
US9864120B2 (en) 2013-09-05 2018-01-09 3M Innovative Properties Company Patterned marking of multilayer optical film by thermal conduction
JP6416904B2 (ja) 2013-11-19 2018-10-31 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 多層ポリマー反射体
US9415561B2 (en) 2013-12-30 2016-08-16 3M Innovative Properties Company Post-formed successively peelable coextruded polymer film
US9841598B2 (en) 2013-12-31 2017-12-12 3M Innovative Properties Company Lens with embedded multilayer optical film for near-eye display systems
US20150202847A1 (en) 2014-01-17 2015-07-23 3M Innovative Properties Company Successively peelable coextruded polymer film with extended uv stability
US9904001B2 (en) 2014-03-18 2018-02-27 3M Innovative Properties Company Marketing strip with viscoelastic lightguide
EP3129821A1 (en) 2014-04-09 2017-02-15 3M Innovative Properties Company Near-eye display system having a pellicle as a combiner
CA2945660A1 (en) 2014-05-12 2015-11-19 The Procter & Gamble Company Microtextured films with improved tactile impression and/or reduced noise perception
KR20160017365A (ko) 2014-08-05 2016-02-16 삼성디스플레이 주식회사 액정표시장치
US9823395B2 (en) 2014-10-17 2017-11-21 3M Innovative Properties Company Multilayer optical film having overlapping harmonics
CN107076402A (zh) 2014-11-07 2017-08-18 3M创新有限公司 包括可切换漫射体的照明部件
JP6306272B2 (ja) 2014-12-22 2018-04-04 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ポリマーフィルムを延伸及び取り出しするための装置及び方法
EP3265854A4 (en) 2015-03-05 2018-12-05 3M Innovative Properties Company Optical system with switchable diffuser
GB201508114D0 (en) 2015-05-12 2015-06-24 3M Innovative Properties Co Respirator tab
WO2016205130A1 (en) 2015-06-15 2016-12-22 3M Innovative Properties Company Optical stack including reflecting-absorbing polarizer
WO2017087493A1 (en) * 2015-11-16 2017-05-26 3M Innovative Properties Company Display laminate with single packet biaxially birefringent reflective polarizer
JP6934703B2 (ja) * 2016-02-03 2021-09-15 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 表示装置、及び赤外光カットフィルム
KR102651055B1 (ko) 2016-03-24 2024-03-26 삼성디스플레이 주식회사 광학 필름 및 디스플레이 장치
TWI649591B (zh) * 2016-05-31 2019-02-01 南韓商Ｓｋｃ股份有限公司 偏光件用保護膜、包含該膜之偏光板及具有該偏光板之顯示裝置
KR102447243B1 (ko) 2016-07-13 2022-09-23 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광학 필름
EP3548940B1 (en) 2016-11-29 2022-12-28 3M Innovative Properties Company Display with optical stack
US11536886B2 (en) 2017-06-26 2022-12-27 3M Innovative Properties Company Roll of film including multilayer birefringent reflective polarizer having low pass axis variation
WO2019003107A1 (en) 2017-06-26 2019-01-03 3M Innovative Properties Company FILM ROLL COMPRISING A MULTILAYER BIREFRENTING REFLECTIVE POLARIZER AND A POLYVINYL ALCOHOL LAYER HAVING LOW PASSAGE AXIS VARIATION
JP7186213B2 (ja) 2017-07-14 2022-12-08 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 複数の液体ストリームを搬送するためのアダプタ
US11726245B2 (en) 2017-10-02 2023-08-15 3M Innovative Properties Company Partial reflector having stack of polymer layers for correcting color shift
US11726246B2 (en) 2017-10-20 2023-08-15 3M Innovative Properties Company Optical film and polarizing beam splitter
JP7326287B2 (ja) 2017-12-20 2023-08-15 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光学積層体及び偏光ビームスプリッタ
JP2021525384A (ja) 2018-05-18 2021-09-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 成形された光学フィルム
US11927783B2 (en) 2018-07-13 2024-03-12 3M Innovative Properties Company Optical system and optical film
CN112585511A (zh) 2018-08-14 2021-03-30 3M创新有限公司 光学系统
KR20210060503A (ko) 2018-09-14 2021-05-26 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광학 필름
CN112752646B (zh) 2018-09-24 2023-04-14 3M创新有限公司 包括反射膜的玻璃层合体
US20220004015A1 (en) 2018-12-07 2022-01-06 3M Innovative Properties Company Optical film and polarizing beam splitter
KR20210154178A (ko) 2019-04-18 2021-12-20 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 색보정 구성요소를 갖는 유기 발광 다이오드 디스플레이
EP4042240A1 (en) 2019-10-11 2022-08-17 3M Innovative Properties Company Optical layers, films and systems
JP2023512711A (ja) * 2020-02-07 2023-03-28 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 反射偏光子及びディスプレイシステム
US11885999B2 (en) 2020-05-08 2024-01-30 3M Innovation Properties Company Optical construction and display system
CN116368411A (zh) 2020-10-15 2023-06-30 3M创新有限公司 反射偏振器和包括反射偏振器的显示系统
TWI747575B (zh) * 2020-10-26 2021-11-21 南亞塑膠工業股份有限公司 具有疊層結構的高分子薄膜
US20240096127A1 (en) 2020-12-18 2024-03-21 3M Innovative Properties Company Optical construction including lens film and mask
CN116635759A (zh) 2020-12-18 2023-08-22 3M创新有限公司 包括透镜膜和掩模的光学构造体
WO2022130082A1 (en) 2020-12-18 2022-06-23 3M Innovative Properties Company Optical construction including lens film and mask
WO2023203390A1 (en) 2022-04-19 2023-10-26 3M Innovative Properties Company Broadband reflectors including polymeric layers, and composite cooling systems
WO2023223114A1 (en) 2022-05-19 2023-11-23 3M Innovative Properties Company Light shielding articles and electromagnetic receivers and/or emitters including the same

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3124639A (en) 1964-03-10 figure
GB488544A (en) * 1938-03-14 1938-07-08 George Leslie Cooper Improvements in and relating to the construction of dart boards
US2158130A (en) * 1938-07-16 1939-05-16 Polaroid Corp Light polarizer
US2997390A (en) * 1956-09-04 1961-08-22 Polaroid Corp Novel color processes and products
US3610729A (en) 1969-06-18 1971-10-05 Polaroid Corp Multilayered light polarizer
US3860036A (en) 1970-11-02 1975-01-14 Dow Chemical Co Variable geometry feed block for multilayer extrusion
US3711176A (en) 1971-01-14 1973-01-16 Dow Chemical Co Highly reflective thermoplastic bodies for infrared, visible or ultraviolet light
US4521588A (en) 1981-03-02 1985-06-04 Polaroid Corporation Optical device including birefringent polyhydrazide polymer
US4525413A (en) 1981-03-02 1985-06-25 Polaroid Corporation Optical device including birefringent polymer
US4520189A (en) 1981-03-02 1985-05-28 Polaroid Corporation Optical device including birefringent aromatic amino carboxylic acid polymer
US4446305A (en) 1981-03-02 1984-05-01 Polaroid Corporation Optical device including birefringent polymer
US4720426A (en) 1986-06-30 1988-01-19 General Electric Company Reflective coating for solid-state scintillator bar
US5211878A (en) 1988-03-10 1993-05-18 Merck Patent Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung Difluorobenzonitrile derivatives
US5486949A (en) * 1989-06-20 1996-01-23 The Dow Chemical Company Birefringent interference polarizer
US5235443A (en) 1989-07-10 1993-08-10 Hoffmann-La Roche Inc. Polarizer device
EP0452438A1 (de) 1989-11-01 1991-10-23 F. Hoffmann-La Roche Ag Lichtsteuereinrichtungen mit flüssigkristallen
NL9000808A (nl) 1990-04-06 1991-11-01 Koninkl Philips Electronics Nv Vloeibaar kristallijn materiaal en beeldweergeefcel die dit materiaal bevat.
US5217794A (en) 1991-01-22 1993-06-08 The Dow Chemical Company Lamellar polymeric body
US5294657A (en) 1992-05-15 1994-03-15 Melendy Peter S Adhesive composition with decorative glitter
DE4326521B4 (de) 1992-08-10 2005-12-22 Bridgestone Corp. Lichtstreuendes Material und Verfahren zu seiner Herstellung
US5269995A (en) 1992-10-02 1993-12-14 The Dow Chemical Company Coextrusion of multilayer articles using protective boundary layers and apparatus therefor
DE69325283T2 (de) 1992-10-29 1999-11-04 Minnesota Mining & Mfg Formbarer reflektierender multischichtenkörper
TW289095B (zh) 1993-01-11 1996-10-21
DE69409977T2 (de) 1993-01-11 1998-10-22 Koninkl Philips Electronics Nv Beleuchtungssystem und ein solches System umfassendes Anzeigegerät
US5389324A (en) 1993-06-07 1995-02-14 The Dow Chemical Company Layer thickness gradient control in multilayer polymeric bodies
US5486935A (en) 1993-06-29 1996-01-23 Kaiser Aerospace And Electronics Corporation High efficiency chiral nematic liquid crystal rear polarizer for liquid crystal displays having a notch polarization bandwidth of 100 nm to 250 nm
AU1434795A (en) 1993-12-21 1995-07-10 Minnesota Mining And Manufacturing Company Reflective polarizer display
US5882774A (en) 1993-12-21 1999-03-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical film
DE69435174D1 (de) 1993-12-21 2009-01-15 Minnesota Mining & Mfg Mehrschichtiger optischer Film
ES2171182T3 (es) 1993-12-21 2002-09-01 Minnesota Mining & Mfg Polarizador optico.
EP0736188B1 (en) 1993-12-21 2002-09-18 Minnesota Mining And Manufacturing Company Reflective polarizer with brightness enhancement
US5629055A (en) 1994-02-14 1997-05-13 Pulp And Paper Research Institute Of Canada Solidified liquid crystals of cellulose with optically variable properties
WO1995027919A2 (en) 1994-04-06 1995-10-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Polarized light sources
EP0719742B1 (en) 1994-12-27 1998-04-08 Hoya Corporation Polarizing glass and production process thereof
JP4034365B2 (ja) 1995-03-09 2008-01-16 大日本印刷株式会社 超微粒子含有反射防止フィルム、偏光板及び液晶表示装置
US5751388A (en) 1995-04-07 1998-05-12 Honeywell Inc. High efficiency polarized display
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
JPH11508376A (ja) 1995-06-26 1999-07-21 ミネソタ マイニング アンド マニュファクチャリング カンパニー 拡散反射多層偏光子および拡散反射多層反射鏡
US6080467A (en) 1995-06-26 2000-06-27 3M Innovative Properties Company High efficiency optical devices
US5686979A (en) 1995-06-26 1997-11-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical panel capable of switching between reflective and transmissive states
US5699188A (en) 1995-06-26 1997-12-16 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Metal-coated multilayer mirror
CN1119674C (zh) 1995-06-26 2003-08-27 美国3M公司 透明的多层装置及包含该装置的制品
US5767935A (en) 1995-08-31 1998-06-16 Sumitomo Chemical Company, Limited Light control sheet and liquid crystal display device comprising the same
US5783120A (en) 1996-02-29 1998-07-21 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method for making an optical film
WO1997032226A1 (en) 1996-02-29 1997-09-04 Minnesota Mining And Manufacturing Company Brightness enhancement film
US5825543A (en) 1996-02-29 1998-10-20 Minnesota Mining And Manufacturing Company Diffusely reflecting polarizing element including a first birefringent phase and a second phase
US5783283A (en) 1996-03-08 1998-07-21 Minnesota Mining And Manufacturing Company Multilayer polyester film with a low coefficient of friction
US5808794A (en) 1996-07-31 1998-09-15 Weber; Michael F. Reflective polarizers having extended red band edge for controlled off axis color
US5940149A (en) 1997-12-11 1999-08-17 Minnesota Mining And Manufacturing Company Planar polarizer for LCD projectors

Also Published As

Publication number Publication date
CN1268947C (zh) 2006-08-09
DE69829780D1 (de) 2005-05-19
KR20040004710A (ko) 2004-01-13
JP2006099139A (ja) 2006-04-13
EP1047965A1 (en) 2000-11-02
WO1999036812A1 (en) 1999-07-22
AU1722799A (en) 1999-08-02
US6329046B1 (en) 2001-12-11
BR9814584A (pt) 2001-10-23
CN1285923A (zh) 2001-02-28
US6179948B1 (en) 2001-01-30
KR100605431B1 (ko) 2006-07-28
JP2003526802A (ja) 2003-09-09
CN1525198A (zh) 2004-09-01
EP1047965B1 (en) 2005-04-13
DE69829780T2 (de) 2006-04-27

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