專利名稱：具有共連續(xù)相的光學(xué)膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)材料，它包含適于控制光學(xué)特性(諸如，反射率和透射率)的結(jié)構(gòu)。特別是，它涉及控制反射光或透射光的特殊偏振。
背景技術(shù)：
光學(xué)膜是本領(lǐng)域已知的，它是由摻雜物分散在連續(xù)基體中制成的。可利用這些摻雜物的特性為光學(xué)膜提供一定變化范圍的反射性和透射性。這些特性包括膜中摻雜物相對于波長的尺寸、摻雜物的形狀和排列方式、摻雜物的體積填充因子(volumeric fill factor)和沿膜三個正交軸上摻雜物與連續(xù)基體的折射率失配程度。
常規(guī)的吸收(二向色性)偏振器有排列在聚合物基體中的無機桿狀吸光碘鏈作為偏振器的摻雜相。這種膜會吸收其電場矢量平行于桿狀碘鏈的偏振光，并且透射垂直該桿狀碘鏈的偏振光。由于該碘鏈有兩個或多個尺寸，都比可見光波長小，而且每立方光波長中的鏈數(shù)目很大，因此這種膜的光學(xué)性能主要是定向反射，很少透過膜的漫透射或膜表面的漫反射。和其它許多商業(yè)上可獲得的偏振器一樣，這種偏振膜是以偏振-選擇性吸收為基礎(chǔ)的。
填充有不同特性的無機摻雜物的膜可形成其它光學(xué)透射和反射性能。例如，在聚合物膜和涂料中混入有兩個或多個尺寸，都比可見光波長大的涂覆云母薄片以賦予金屬光澤。可將這些薄片置于膜平面內(nèi)，從而為反射的外觀提供強的方向性。這種效果可用來生產(chǎn)在某些視角高度反射而對其它視角透射的保護(hù)屏(security screen)。可將具有依賴于相對入射光排列的顯色作用(鏡面選擇性反射)的大薄片加入膜中，它提供了干預(yù)(tampering)的證明。在這個應(yīng)用中，膜中的所有薄片必須互相都排成一行。
然而，用填充有無機摻雜物的聚合物制得的光學(xué)膜存在各種問題。典型的問題是無機顆粒和聚合物基體間的粘合性差。因此，當(dāng)向基體施加應(yīng)力或應(yīng)變時，由于基體和摻雜物間的粘合受損，以及剛性無機摻雜物斷裂，膜光學(xué)性能下降。另外，無機摻雜物的排列對準(zhǔn)所需的加工步驟和考慮因素使生產(chǎn)變復(fù)雜。
其它膜(如美國專利4,688,900(Doane等)中公開的)包括一層透明的透光連續(xù)聚合物基體，其中分散有光調(diào)制液晶滴。據(jù)報道，對這種材料進(jìn)行拉伸，可使液晶滴從球形扭變成橢球形，橢球體的長軸與拉伸方向平行。美國專利5,301,041(Konuma等)公開了相似的內(nèi)容，但是液晶滴的扭變是通過加壓來實現(xiàn)的。A.Aphonin在《液晶》第19卷1995年第4期469-480頁的“分散有液晶的拉伸聚合物膜的光學(xué)性能視角依賴性偏振光散射”(″Optical Properties ofStretched Polymer Dispersed Liquid Crystal FlimsAngle-Dependent Polarized LightScattering,Liquid Crystals,Vol.19,No.4,469-480(1995))中討論了由內(nèi)部置有液晶滴的聚合物基體制得的拉伸膜的光學(xué)性能。他報道說，液晶滴伸長成長軸與拉伸方向平行的橢球形，使液晶滴具有取向的雙折射本領(lǐng)(折射率隨液晶方向軸不同而異)，導(dǎo)致沿某些膜軸的分散相和連續(xù)相間相對折射率不匹配，而沿其它膜軸的折射率匹配。這種膜內(nèi)的液晶滴并不比可見光波長小，因此這種膜的光學(xué)性能在于它們的反射和透射性能中有很大的漫射成分。Aphonin建議用這些材料作為逆光扭轉(zhuǎn)向列型液晶顯示器(backlit twisted nematic LCD)的偏振擴散器。然而，用液晶作為分散相的光學(xué)膜主要受基體相和分散相間折射率不匹配程度的限制。另外，這種膜的液晶成分的雙折射本領(lǐng)通常對溫度敏感。
美國專利5,268,225(Isayev)公開了由熱致變液晶聚合物的共混物制得的復(fù)合層壓物。所述共混物包括兩種互不混溶的液晶聚合物。該共混物可鑄塑成由分散的摻雜相和連續(xù)相組成的膜。在拉伸該膜時，分散相形成了一系列纖維，該纖維的軸沿拉伸方向排成一行。盡管據(jù)說該膜具有改進(jìn)的機械性能，但是沒有提到膜的光學(xué)性能。然而，由于其液晶特性，這種類型的膜將遇到上述其它液晶材料所遇到的問題。
其它膜通過施加電場或磁場而表現(xiàn)出所需的光學(xué)性能。例如，美國專利5,008,807(Waters等)描述了一種液晶器件，它包括一層滲透有液晶材料且位于兩個電極之間的纖維。施加在兩個電極上的電壓產(chǎn)生一個電場，該電場改變液晶材料的雙折射性，從而導(dǎo)致纖維和液晶之間不同程度的折射率不匹配。然而，在許多應(yīng)用中，特別是那些存在的電磁場會產(chǎn)生干擾的場合，需要用電場或磁場是不方便的。
其它光學(xué)膜可通過將第一聚合物的摻雜分散相混入第二聚合物中，然后在一個或兩個方向上拉伸得到的復(fù)合物而制得。美國專利4,871,784(Otonari等)是這種技術(shù)的代表。選擇聚合物，使得分散相和周圍基體聚合物間的粘合性較差，從而在拉伸膜時在每個摻雜物周圍形成橢圓形空腔。這種空腔的尺寸與可見光波長大致相當(dāng)。在這些有“微空腔”的膜中，空腔和聚合物間的折射率不匹配通常相當(dāng)大(約為0.5)，從而引起大量漫反射。然而，由于界面的幾何結(jié)構(gòu)不同，所以微空腔材料的光學(xué)性能很難控制，而且不可能形成折射率能相對匹配的膜軸，而折射率相對匹配對于偏振敏感性光學(xué)性能是有用的。另外，這些材料中的空腔在暴露在熱和壓力下時很容易被破壞。
也可制成分散相主要以有序的方式排列在連續(xù)基體中的光學(xué)膜。美國專利5,217,794(Schrenk)是這種技術(shù)的代表。該專利公開了一種用聚合摻雜物制成的層狀聚合物膜，所述摻雜物在兩個軸上比波長大，并被置于另一聚合材料的連續(xù)基體中。沿層壓物一個或多個軸方向上分散相折射率與連續(xù)相折射率明顯不同，而在另一方向上較好地匹配。由于分散相的有序化(ordering)，因此這種類型的膜在它們一大量反射的情況下表現(xiàn)出很強的虹彩(即依賴于干涉角的色彩(interference-based angle dependent coloring))。結(jié)果，限制了這種膜在希望有光學(xué)漫射的場合的應(yīng)用。
因此，本領(lǐng)域中需要一種含有連續(xù)相和分散相的光學(xué)材料，可方便并永久地利用在該材料三維軸向上所述兩相間的折射率不匹配，以獲得要求的漫射以及鏡面反射和透射程度，所述光學(xué)材料對于應(yīng)力、應(yīng)變、溫度差異以及電場和磁場是穩(wěn)定的，并且所述光學(xué)材料有低水平的虹彩。如下所述，本發(fā)明滿足了這些以及其它要求。
發(fā)明概述本發(fā)明一方面涉及一種漫反射膜或其它光學(xué)體，它包含雙折射的連續(xù)聚合物相和置于所述連續(xù)相中的實質(zhì)上非雙折射的分散相。連續(xù)相和分散相的折射率在三個相互正交軸的第一個軸向上是實質(zhì)上不匹配的(即，相互之差大于約0.05)，而在三個相互正交軸的第二個軸向上是實質(zhì)上匹配的(即，差小于約0.05)。在一些實例中，連續(xù)相和分散相的折射率沿著(或平行于)三個相互正交軸的第三個軸向上是實質(zhì)上匹配或不匹配的，以制成反射鏡或偏振器。沿著(或平行于)不匹配軸偏振的入射光被散射，從而導(dǎo)致了顯著的漫反射。沿匹配軸偏振的入射光被散射的程度要低得多，它主要是光譜透射(spectrally transmitted)。這些性能可使光學(xué)膜適用于各種用途，包括低損耗(明顯不吸收)反射偏振器，在這種偏振器中明顯不透過的偏振光被漫反射。
本發(fā)明的一個相關(guān)方面涉及了一種光學(xué)膜或其它光學(xué)體，它包含雙折射的連續(xù)相和分散相，在垂直于光學(xué)體表面的軸向上連續(xù)相和分散相的折射率實質(zhì)上相匹配(即，連續(xù)相和分散相折射率之差小于約0.05)。
本發(fā)明另一方面涉及一種復(fù)合的光學(xué)體，它包括聚合物雙折射連續(xù)相(第一相)，其中的分散相(第二相)可以是雙折射的，但是在至少兩個正交方向上的匹配和不匹配程度主要是由第一相的雙折射性引起的。
本發(fā)明另一個方面涉及一種制造漫反射偏振器的方法，它包括如下步驟形成第一種樹脂，通過施加一個外力場(如通過空間取向或施加的電場)可改變其雙折射性程度，從而使獲得的樹脂材料至少在兩個正交方向上的折射率之差大于約0.05；形成第二種樹脂，將其分散在第一種樹脂中；向兩種樹脂的復(fù)合物施加所述外力場，使得兩種樹脂的折射率在兩個方向中的一個方向上大致匹配至相差小于約0.05，而在兩個方向中的另一個方向上，第一種和第二種樹脂的折射率之差大于約0.05。在一個相關(guān)的實例中，在施加外力場從而改變第一種樹脂的雙折射性后，將第二種樹脂分散在第一種樹脂中。
本發(fā)明再一個方面涉及一種用作具有高消光比的反射偏振器的光學(xué)體。在這個方面，匹配方向上的折射率差應(yīng)選得盡可能小，而不匹配方向上的折射率差應(yīng)最大。體積分?jǐn)?shù)、厚度和分散相粒徑和形狀的選擇應(yīng)使消光比最大，盡管在不同的用途中對于不同的偏振化透光和反光的相對重要性會不同。
本發(fā)明另一個方面涉及一種光學(xué)體，包括連續(xù)相，分散相和一種二向色性染料，所述分散相的折射率與所述連續(xù)相不同，它們間的差在第一軸向上大于約0.05，在正交于所述第一軸向的第二軸向上小于約0.05。所述光學(xué)體最好沿至少一個軸向取向。所述二向色性染料除了散射以外還通過吸收沿平行于取向軸方向的偏振光線來改進(jìn)光學(xué)體的消光系數(shù)。
本發(fā)明另一方面提供一種至少具有第一相和第二相的光學(xué)體，所述兩相在至少一個軸向共連續(xù)。沿第一軸向所述第一相的折射率比所述第二相的折射率大約0.05，沿與所述第一軸向正交的第二軸向所述第一相的折射率比所述第二相的折射率小約0.05。在其它實例中，可使用三個或多個共連續(xù)相以便沿相互正交的軸向獲得相同或相似的匹配和不匹配。
在本發(fā)明的各個方面中，通過選擇或控制各種參數(shù)(包括連續(xù)相和分散相的光學(xué)折射率、分散相顆粒的大小和形狀、分散相的體積分?jǐn)?shù)、部分入射光要穿過的光學(xué)體的厚度、和感興趣的電磁輻射波長或波段)可決定在至少兩個正交偏振方向上入射光的反射和透射性能。
沿特定軸向的折射率匹配或不匹配的程度將直接影響沿該軸的偏振光線的散射程度。一般來說，散射能力與折射率不匹配的平方成正比。因此，沿特定軸向的折射率不匹配程度越大，沿該軸的偏振光線的散射就越強。相反，當(dāng)沿特定軸向的不匹配較小時，沿該軸的偏振光線的散射程度就較小，從而鏡面透過該光學(xué)體。
分散相顆粒的大小對散射也有顯著影響。如果分散相顆粒太小(即，小于感興趣介質(zhì)中光波長的約1/30)，且每立方波長內(nèi)有許多顆粒的話，光學(xué)體就相當(dāng)于一個具有有效折射率的介質(zhì)，該有效折射率位于沿任何給定軸向的兩相折射率之間。在這種情況下，很少有光散射。如果顆粒太大，則光從顆粒表面鏡面散射，而在其它方向上很少有漫射。當(dāng)顆粒在至少兩個正交方向上太大時，也會發(fā)生不合需求的虹彩效應(yīng)。當(dāng)顆粒變大導(dǎo)致光學(xué)體的厚度增加并且所需的機械性能喪失時，也會達(dá)到實際的極限。
分散相顆粒的形狀也會影響光的散射。在折射率匹配和不匹配方向上顆粒對于電場的消偏振因子會減少或增加給定方向上的散射量。結(jié)果會增加或降低來自折射率不匹配的散射量，但是在本發(fā)明較好的性能范圍內(nèi)，其對散射的影響通常很小。
顆粒的形狀也會影響從顆粒上散射出來的光的漫射程度。這種形狀效應(yīng)一般較小，但是隨著垂直于光入射方向的平面中顆粒幾何截面的長徑比增加，以及顆粒變得相對較大，這種效應(yīng)會增加。一般來說，在實施本發(fā)明時，如果希望是漫反射而不是鏡面反射，那么在一個或兩個互相正交方向上分散相顆粒的尺寸應(yīng)小于光波長的數(shù)倍。
還發(fā)現(xiàn)空間排列對分散相的散射性能也有影響。具體地說，在本發(fā)明光學(xué)體中觀察到，定位的散射體不會象隨機排列的散射體那樣在鏡面透射或反射方向周圍對稱地散射光線。更具體地說，通過取向被拉成類似桿狀的摻雜物基本上沿著(或接近)一圓錐體散射光線，所述圓錐體以取向方向為中心且有一沿鏡面透射方向的邊緣。例如，對于從與取向方向垂直的方向入射到這種拉長桿上的光線，散射光在垂直于取向方向的平面上表現(xiàn)為一條光譜帶，其強度隨著離開鏡面方向的角度增加而減弱。通過改變摻雜物的幾何形狀，可在某種程度上控制散射光在透射半球和反射半球中的分布。
分散相的體積分?jǐn)?shù)也對本發(fā)明光學(xué)體中的光散射有影響。在一定的范圍內(nèi)，增加分散相的體積分?jǐn)?shù)會增加光線在偏振光的匹配和不匹配方向上進(jìn)入光學(xué)體后發(fā)生的散射的量。對于一定的用途，這一因素對于控制反射和透射性能是重要的。然而，如果分散相的體積分?jǐn)?shù)太大，則光散射會衰減。不擬與理論結(jié)合，這看來是由于分散相顆粒相對于光波長來說靠得太近，使得顆粒一起會產(chǎn)生較少量的等效大顆粒的作用。
光學(xué)體的厚度也是一個重要的控制參數(shù)，可利用它來影響本發(fā)明的反射和透射性能。隨著光學(xué)體厚度的增加，漫反射也會增加，而鏡面透射和漫透射會減弱。
盡管本文中通常參照光譜的可見區(qū)來描述本發(fā)明，但是通過適當(dāng)?shù)匕幢壤淖児鈱W(xué)體的組分，可在電磁輻射的不同波長(以及頻率)下實施本發(fā)明的各種實例。因此，隨著波長的增加，光學(xué)體組分的線性大小會增加，使得以波長為單位度量的尺寸基本保持恒定。對于許多感興趣的材料來說，改變波長的另一個主要影響是折射率和吸收系數(shù)的變化。然而，折射率匹配和不匹配的原理仍適用于每一種感興趣的波長。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明光學(xué)體的示意圖，其中分散相排列成一系列橫截面基本為圓形的伸長物；圖2是本發(fā)明光學(xué)體的示意圖，其中分散相排列成一系列橫截面基本呈橢圓形的伸長物；圖3a-e是本發(fā)明光學(xué)體中各種分散相形狀的示意圖；圖4a是對于垂直于取向方向的偏振光線，雙向散射分布對本發(fā)明取向膜的散射角的曲線圖；圖4b是對于平行于取向方向的偏振光線，雙向散射分布對本發(fā)明取向膜的散射角的曲線圖5表示本發(fā)明多層膜的示意圖；和圖6a和6b是本發(fā)明光學(xué)膜的電子顯微照片。
發(fā)明的詳細(xì)描述導(dǎo)論在本文中，術(shù)語“鏡面反射”指將光線反射入以鏡面角為中心、頂角為16°的出射錐口。術(shù)語“漫反射”指上述出射錐口外的光線反射。術(shù)語“全反射”指表面上所有光線的綜合反射。因此，全反射是鏡面反射和漫反射之和。
同樣，本文中術(shù)語“鏡面透射”指將光線透射入以鏡面方向為中心、頂角為16°的出射錐口。術(shù)語“漫透射”指上述出射錐口外的所有光線透射。術(shù)語“全透射”指透過光學(xué)體的所有光線的綜合透射。因此，全透射是鏡面透射和漫透射之和。
本文中術(shù)語“消光比”定義為在一個偏振方向透過的全部光線與在一個正交偏振方向下透過的光線之比。
圖1-2描述了本發(fā)明的第一個實例。根據(jù)本發(fā)明制得漫反射光學(xué)膜10或其它光學(xué)體，它包括一個雙折射性基體即連續(xù)相12和一個非連續(xù)或分散相14。連續(xù)相的雙折射性通常至少約為0.05，較好至少約為0.1，最好至少為約0.15，優(yōu)選至少約為0.2。
沿三個互相正交軸中第一個軸向，連續(xù)相和分散相的折射率是基本匹配的(即，相差小于約0.05)，沿三個互相正交軸中第二個軸向它們是基本上不匹配的(即，相差大于約0.05)。較好的是，在匹配方向上連續(xù)相和分散相的折射率差小于約0.03，較好小于約0.02，最好小于約0.01。在不匹配方向上連續(xù)相和分散相的折射率差宜至少約為0.07，較好至少約為0.1，最好至少約為0.2。
沿一特定軸向的折射率不匹配的后果是，沿該軸的入射偏振光被大量散射，從而形成大量的反射。相反，沿折射率匹配的軸方向的入射偏振光會鏡面透射或鏡面反射，而只有很少程度的散射。這個效果可用來制備各種光學(xué)器件，包括反射偏振器和反射鏡。
本發(fā)明提供一種實用而簡單的光學(xué)體，以及制備反射偏振器的方法，還根據(jù)本文所述理論提供一種獲得連續(xù)的光學(xué)性能范圍的方法。同樣，也可獲得非常有效的低損耗高消光比偏振器。其它優(yōu)點是有廣泛的分散相和連續(xù)相的實用材料，以及在提供有穩(wěn)定而可預(yù)測的高質(zhì)量性能的光學(xué)體時的高度控制性。
折射率匹配/不匹配的效果在較好的實例中，連續(xù)相和分散相中至少有一種材料是一種經(jīng)取向折射率發(fā)生改變的材料。所以，當(dāng)膜在一個或多個方向上取向時，沿一個或多個軸方向產(chǎn)生了折射率匹配或不匹配。通過仔細(xì)控制取向參數(shù)和其它加工條件，可利用基體正的或負(fù)的雙折射性沿一個給定軸向的一個或兩個光偏振方向上產(chǎn)生漫反射或透射。透射和漫反射間的相對比例取決于分散相摻雜物的濃度、膜厚度、連續(xù)相和分散相間的折射率差的平方、分散相摻雜物的大小和幾何形狀以及入射光的波長或波段。
沿一特定軸的折射率匹配或不匹配的量值直接影響沿該軸偏振的光線的散射程度。一般來說，散射能力與折射率不匹配的平方成正比。因此，沿一特定軸的折射率不匹配越大，沿該軸偏振的光線的散射就越強烈。相反，當(dāng)沿一特定軸的不匹配較小時，沿該軸偏振的光線散射的程度就較小，從而使光線鏡面透射過光學(xué)體。
圖4a-b表明了本發(fā)明取向膜中的這個效果。圖中顯示了波長632.8nm的法向入射光線的典型雙向散射分布函數(shù)(BSDF)的測定結(jié)果。BSDF描述在J.Stover的“光散射測定和分析方法”("Optical Scattering Measurement and Analysis")(1990)中。圖中顯示對于垂直和平行于取向軸的光偏振方向，BSDF隨散射角而變化。0°散射角與未散射(光譜透射)光對應(yīng)。如圖4a所示對于沿折射率匹配方向(即，與取向方向垂直)偏振的光線來說，有一個明顯的鏡面透射峰，它帶有相當(dāng)大一部分漫透射光(散射角在8至80°間)，和小部分漫反射光(散射角大于100°)。如圖4b所示對于在折射率不匹配方向(即，與取向方向平行)上偏振的光線來說，有可忽略的鏡面透射光和比例大大降低的漫透射光，以及相當(dāng)大一部分漫反射光。應(yīng)當(dāng)注意的是，這些曲線表示的散射平面是與這些伸長摻雜物的取向方向(大多數(shù)散射光在這個方向上)垂直的平面。在該平面外散射光的作用則大大降低。
如果沿某一軸摻雜物(即分散相)的折射率與連續(xù)的主體介質(zhì)相匹配，那么隨平行于該軸的電場偏振的入射光將穿過而不發(fā)生散射，與摻雜物的大小、形狀和密度無關(guān)。如果沿某一軸的折射率不匹配，那么摻雜物將散射沿該軸偏振的光線。對于有給定橫截面積、長度約大于λ/30(λ是介質(zhì)中光的波長)的散射體，散射強度在很大程度上由折射率不匹配值來決定。不匹配摻雜物的具體大小、形狀和排列方式將決定從該摻雜物散射到各方向上的光線的量。如果散射層具有足夠的密度和厚度，根據(jù)多層散射理論，入射光會被反射或吸收，但不會透射，無論散射體的具體大小和形狀如何。
如果要將該材料用作偏振器，最好對其進(jìn)行加工，例如拉伸并在與拉伸平面內(nèi)的交叉方向上允許一定程度的空間松弛，使得沿與材料表面平行的平面內(nèi)的第一軸的連續(xù)相和分散相間折射率相差較大，沿其它兩個垂直的軸向折射率相差較小。這就導(dǎo)致了對不同偏振方向的電磁輻射有較大的光學(xué)各向異性。
本發(fā)明范圍內(nèi)的一些偏振器是橢圓形偏振器。一般來說，橢圓形偏振器在拉伸方向和與拉伸方向交叉的方向上均存在分散相和連續(xù)相間的折射率差。前向散射和反向散射的比例依賴于分散相和連續(xù)相間的折射率差、分散相的濃度、分散相的大小和形狀以及膜的總厚度。一般來說，橢圓形漫射體的分散相顆粒和連續(xù)相間的折射率差相對較小。通過使用雙折射性聚合物基的漫射體，可獲得高度的橢圓形偏振靈敏度(即，漫反射性依賴于光的偏振)。在極端情況下，當(dāng)聚合物的折射率在一個軸向匹配時，橢圓形偏振器將是一種漫反射偏振器。
獲得折射率匹配/不匹配的方法最好挑選用于本發(fā)明的偏振器的材料，以及這些材料的取向程度，使得在最終偏振器的多個相中至少有一個軸上相關(guān)折射率是實質(zhì)上相等的。該軸(它通常是，但不必是，橫切取向方向的軸)上的折射率匹配會導(dǎo)致在該偏振平面上的光線實質(zhì)上不發(fā)生反射。
在拉伸后，分散相在取向方向上的折射率也會下降。如果主體的雙折射性是正性(positiVe)的，則負(fù)性(negative)應(yīng)變誘導(dǎo)的分散相雙折射性能更好地增加取向軸上鄰接相之間折射率的差異，同時偏振平面與取向方向垂直的光的反射仍可忽略。在取向后，取向方向的正交方向上鄰接相間的折射率差應(yīng)小于約0.05，最好小于約0.02。
分散相也可表現(xiàn)出正性應(yīng)變誘導(dǎo)的雙折射性。然而，這可通過加熱處理使垂直于連續(xù)相取向方向的軸上的折射率匹配來改變。加熱處理的溫度不應(yīng)過高而造成連續(xù)相中的雙折射性張弛(relax)。
分散相的大小分散相的大小對散射也有顯著影響。如果分散相顆粒太小(即，小于感興趣介質(zhì)中光波長的約1/30)，且如果每立方波長內(nèi)有許多顆粒的話，光學(xué)體就相當(dāng)于一個具有有效折射率的介質(zhì)，該有效折射率在沿任何給定軸的兩個相的折射率之間。在這種情況下，很少有光散射。如果顆粒太大，則光從顆粒表面鏡面反射，而在其它方向上很少有漫射。當(dāng)顆粒在至少兩個正交方向上太大時，還會發(fā)生不合要求的虹彩效應(yīng)。當(dāng)顆粒變大導(dǎo)致光學(xué)體的厚度增加并且所需的機械性能喪失時，也會達(dá)到實際的極限。
在排列后，分散相顆粒的尺寸可根據(jù)光學(xué)材料要求的用途而變。因此，例如，顆粒的尺寸可根據(jù)具體應(yīng)用中感興趣的電磁輻射波長而改變，對于反射或透射可見光、紫外線、紅外線和微波輻射需要有不同的尺寸。然而，一般來說顆粒應(yīng)具有這樣的長度即大致大于介質(zhì)中感興趣的電磁輻射波長的1/30。
較佳地是，在將光學(xué)體用作低損耗反射偏振器的應(yīng)用中，顆粒的長度約大于感興趣波長范圍內(nèi)電磁輻射波長的2倍，最好大于該波長的4倍。顆粒的平均直徑宜等于或小于感興趣波長范圍內(nèi)的電磁輻射波長，最好小于所需波長的0.5倍。盡管分散相的尺寸在許多應(yīng)用中是次要考慮的因素，但是在漫反射相對較少的膜應(yīng)用中，它變得較為重要。
分散相的幾何形狀盡管折射率不匹配是促進(jìn)本發(fā)明膜散射的主要因素(即，本發(fā)明漫射鏡或偏振器在至少一個軸向上的連續(xù)相和分散相的折射率很大的不匹配)，但是分散相顆粒的幾何形狀對于散射有次要的影響作用。因此，對于折射率匹配和不匹配方向上的電場，顆粒的消偏振因子可減少和增加給定方向上的散射量。例如，當(dāng)分散相在沿垂直于取向軸的平面上截取的截面是橢圓形時，分散相的橢圓形截面形狀在反向散射光和前向散射光中產(chǎn)生不對稱漫射。結(jié)果可增加或減少(detract)由折射率不匹配產(chǎn)生的散射量，但是一般來說在本發(fā)明較佳的性能范圍內(nèi)，其對散射的影響較小。
分散相顆粒的形狀也會影響從顆粒上散射的光線的漫射程度。這種形狀效應(yīng)通常是很小的，但是隨著垂直于入射光方向的平面中顆粒幾何截面的長徑比增加和顆粒變得相對較大，這種影響會增加。一般來說，在實施本發(fā)明時，如果希望是漫反射而不是鏡面反射，那么分散相顆粒在一個或兩個互相正交方向上的大小應(yīng)小于光波長的數(shù)倍。
較佳地，對于低損耗反射偏振器來說，較佳的實例包括位于連續(xù)相中的一系列桿狀結(jié)構(gòu)物的分散相，取向后該結(jié)構(gòu)物具有大的長徑比，對于平行于取向方向的偏振，通過提高該偏振相對于垂直于取向方向的偏振的散射強度和分散，所述長徑比可增加反射。然而，如圖3a-e所示，分散相可以有許多不同的幾何形狀。因此，分散相可以是圓盤狀或伸長的圓盤狀的(如圖3a-c所示)、桿狀(如圖3d-e所示)或球狀的。其它可考慮的實例是，其中分散相截面積大致呈橢圓形(包括圓形)、多邊形、不規(guī)則形狀或一種或多種這些形狀的組合。分散相顆粒的截面積形狀和大小可以在顆粒與顆粒間、或膜的一個區(qū)域與另一區(qū)域間(即，從表面到內(nèi)芯)相互不同。
在一些實例中，分散相可以有一種芯和殼的結(jié)構(gòu)，其中芯和殼可用相同或不同的材料制成，或者芯是中空的。因此，例如，分散相可包含長度相等或無規(guī)的、截面均一或不均一的中空纖維。纖維的內(nèi)部空間可以是空的，或可被一固體、液體或氣體、或者有機或無機的合適介質(zhì)所占據(jù)?？筛鶕?jù)分散相和連續(xù)相的折射率來選擇該介質(zhì)的折射率，以獲得所需的光學(xué)效應(yīng)(即，沿一給定軸的反射或偏振)。
通過適當(dāng)?shù)貙鈱W(xué)材料進(jìn)行取向或加工、通過采用特定幾何形狀的顆?；蛲ㄟ^組合使用這兩種方法，可獲得分散相的幾何形狀。因此，例如，可通過沿單一軸對由大致呈球狀的分散相顆粒組成的膜進(jìn)行取向，制備具有實質(zhì)上呈桿狀結(jié)構(gòu)的分散相。通過在垂直于第一方向的第二方向上對膜進(jìn)行取向，可使桿狀結(jié)構(gòu)物形成橢圓形截面。在另一個實例中，通過在單一方向?qū)Ψ稚⑾嘤梢幌盗谢旧蠟榫匦蔚谋∑M成的膜進(jìn)行取向，可制得桿的橫截面是矩形的實質(zhì)上桿狀的分散相。
拉伸是一種獲得所需幾何形狀的簡便方法，因為拉伸也可用來使材料的折射率產(chǎn)生差異。如上所述，可以在多個方向上對本發(fā)明膜進(jìn)行取向，所述取向可以連續(xù)或同時進(jìn)行。
在另一個實施例中，可對連續(xù)相和分散相的成分進(jìn)行擠出，使得在未取向膜中在一個軸向上分散相呈桿狀。通過在擠出膜中桿主軸方向上取向，可獲得有較大長徑比的桿。通過在擠出膜中桿主軸的正交方向上取向，可獲得板狀結(jié)構(gòu)物。
可通過對連續(xù)基體中基本呈球形的顆粒共混物進(jìn)行不對稱雙軸取向來制得圖2中的結(jié)構(gòu)物?；蛘撸赏ㄟ^將許多纖維狀結(jié)構(gòu)物加入基體材料中，使結(jié)構(gòu)物僅沿單一軸向排列并在與該軸橫切方向上使該混合物取向來制得所述結(jié)構(gòu)物。獲得這種結(jié)構(gòu)的還有一種方法是，控制聚合物共混物中組分的相對粘度、剪切或表面張力，以在共混物擠出成膜時產(chǎn)生纖維狀分散相。一般來說，發(fā)現(xiàn)在擠出方向上施加剪切力時可獲得最好的效果。
分散相的空間捧列還發(fā)現(xiàn)空間排列對分散相的散射性能產(chǎn)生影響。具體地說，在本發(fā)明光學(xué)體中觀察到定位的散射體不會象無規(guī)排列的散射體那樣在鏡面透射或反射方向的周圍對稱地散射光線。更具有地說，通過取向被拉成類似桿狀的摻雜物主要沿以取向方向為中心的圓錐體表面(或附近)以及沿鏡面透射方向散射光線。這會導(dǎo)致散射光在鏡面反射和鏡面透射方向周圍的各向異性分布。例如，對于垂直于取向方向入射到這種拉長桿上的光線，散射光在垂直于取向方向的平面上表現(xiàn)為一條光譜帶，其強度隨著離開鏡面方向的角度增加而減弱。通過改變摻雜物的幾何形狀，可對散射光在透射半球和反射半球中的分布進(jìn)行一定的控制。
分散相的尺寸在將光學(xué)體用作低損耗反射偏振器的應(yīng)用中，分散相結(jié)構(gòu)物最好有高的長徑比，即結(jié)構(gòu)物在一個方向上的尺寸比其它所有方向上的尺寸大得多。長徑比宜至少為2，更佳地至少為5。最大尺寸(即長度)宜至少為感興趣波長范圍內(nèi)電磁輻射波長的2倍，更佳的至少為所需波長的4倍。另一方面，分散相結(jié)構(gòu)物(structures)的較小尺寸(即截面)宜小于或等于感興趣的波長，更佳的應(yīng)小于感興趣波長的0.5倍。
分散相的體積分?jǐn)?shù)分散相的體積分?jǐn)?shù)也對本發(fā)明光學(xué)體中的光散射有影響。在一定的范圍內(nèi)，增加分散相的體積分?jǐn)?shù)會增加進(jìn)入光學(xué)體后光線在偏振光的匹配和不匹配方向上發(fā)生的散射量。這一因素對于控制給定應(yīng)用場合下的反射和透射性能是重要的。
所需的分散相體積分?jǐn)?shù)依賴于多種因素，包括連續(xù)相和分散相材料的具體選擇。然而，通常分散相的體積分?jǐn)?shù)至少約為連續(xù)相的1％(體積)，更佳的在約5至15％范圍內(nèi)，最佳的在15至30％范圍內(nèi)。
共連續(xù)相如果粘度大致相等的高分子聚合物的二元共混物的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到50％，將難以區(qū)分連續(xù)相和分散相，因為各個相在空間上變得連續(xù)了。根據(jù)材料的選擇，也存在看來好象第一相分散在第二相中的區(qū)域反過來也如此。對于描述各種共連續(xù)形態(tài)以及對于評價、分析和表征這種形態(tài)的方法，可參見Sperling和本文引用的參考文獻(xiàn)(L.H.Sperling,"Microphase Structure"Encyclopedia of PolymerScience and Engineering,2nd.,Vol.9,760-788和L.H.Sperling,Chapter 1"Interpenetrating Polymer Networks:An Overview",Interpenetrating PolymerNetworks,edited by D.Klempner,L.H.Sperling,and L.A.Utracki,Advances inChemistry Series#239,3-38,1994)。
可根據(jù)許多方法制得具有共連續(xù)相的本發(fā)明材料。例如，將第一相聚合物材料與第二相聚合物材料機械共混形成共連續(xù)體系。由共混形成的共連續(xù)形態(tài)的例子描述在，例如D.Bourry和B.D.Favis"Co-Continuity and Phase Inversion inHDPE/PS Blends:The Role of Interfacial Modification",1995 Annual TechnicalCoference ofthe Society of Plastics Engineers ANTEC,Vol.53,No.2,2001-2009(聚苯乙烯/聚乙烯共混物)，以及A.Leclair和B.D.Favis"The role of interfacialcontact in immiscible binary polymer blends and its influence on mechanicalproperties",Polymer,Vol.37,No.21,4723-4728,1996(聚碳酸酯/聚乙烯共混物)。
還可如下制得本發(fā)明共連續(xù)相首先如美國專利4,281,084公開的用于聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯共混物那樣使其從超臨界液體抽提物中溶出，隨后如N.Mekhilef,B.D.Favis和P.J.Carreau"Morphological Stability of PolystyrenePolyethylene Blends",1995 Annual Technical Conference of the Society of PlasticsEngineers ANTEC,Vol.53,No.2,1572-1579)所述使之分相并隨后加熱和/或施加機械剪切。
制備本發(fā)明共連續(xù)相的另一種方法是通過形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPNs)，較重要的部分IPNs包括同步IPNs、依次IPNs、梯度IPNs、膠乳IPNs、熱塑性IPNs和半IPNs。這些和其它類型的IPNs，其物理性能(如相圖)及其制備方法和特性可參見，例如L.H.Soerling和V.Mishra,"Current Status of InterpenetratingPolymer Network",Polymer for Advanced Technologies,Vol.7,No.4,197-208,April 1996，以及L.H.Sperling,"Interpenetrating Polymer Networks:AnOverview",Interpenetrating Polymer Networks,edited by D.Klempner,L.H.Sperling,和L.A.Utracki,Advances in Chemistry Series #239,3-38,1994)。制備這些體系的一些重要方法概述如下。
如下制得同步IPNs將兩種或多種聚合物網(wǎng)絡(luò)的各種單體或預(yù)聚物加上交聯(lián)劑和活化劑混合在一起，隨后使各種單體或預(yù)聚物以互不干擾的方式同時進(jìn)行反應(yīng)。例如，可利用鏈聚合動力學(xué)進(jìn)行一種反應(yīng)，利用逐步聚合動力學(xué)進(jìn)行另一種反應(yīng)。
如下制得依次IPNs首先形成初步的聚合物網(wǎng)絡(luò)。隨后將一種或多種其它網(wǎng)絡(luò)的單體、交聯(lián)劑和活化劑溶脹在該初始聚合物網(wǎng)絡(luò)中，在該網(wǎng)絡(luò)中它們原位反應(yīng)，形成其它聚合物網(wǎng)絡(luò)。
用如此方式合成梯度IPNs，即材料中一處和另一處的IPN總組成或交聯(lián)密度具有很大的差異。這種體系可通過，例如形成主要在膜一個表面上的第一聚合物網(wǎng)絡(luò)以及主要在膜另一表面上的第二聚合物網(wǎng)絡(luò)，在整個膜的內(nèi)部具有梯度的組成而制得。
制得的膠乳IPNs是膠乳狀的(如具有內(nèi)芯和外殼的結(jié)構(gòu))。在某些變化中，可混合兩種或多種膠乳并形成一種交聯(lián)聚合物的膜。
熱塑性IPNs是用物理交聯(lián)代替化學(xué)交聯(lián)的聚合物共混物和IPNs的混合物。結(jié)果，在升溫下這些材料能像熱塑性彈性體那樣流動，但是在常用溫度下如IPNs那樣交聯(lián)并具有IPNs那樣的性能。
半IPNs是兩種或多種聚合物的組合物，其中一種或多種聚合物是交聯(lián)的，一種或多種聚合物是線型的或支化的。
如上所述，在多組分體系中和在雙組分體系中可獲得共連續(xù)性。例如可將三種或多種材料組合在一起形成要求的光學(xué)性能(如透光性和反光性)和/或改進(jìn)的物理性能。所有組分可以是互不混溶的，或者兩種或多種組分是可混溶的。具有共連續(xù)性的許多三元體系描述在例如L.H.Sperling,Chapter 1"InterpeneratingPolymer Networks:An Overview",Interpenetrating Polymer Networks,edited by D.Klempner,L.H.Sperling,and L.A.Utracki,Advances in Chemistry Series#239,3-38,1994)。
相結(jié)構(gòu)物的特征尺寸、可觀察到共連續(xù)性的體積分?jǐn)?shù)范圍、以及形態(tài)穩(wěn)定性均會受到添加劑(如增容劑)、接枝或嵌段共聚物、或反應(yīng)性組分(如馬來酸酐或甲基丙烯酸縮水甘油酯)的影響。這種影響可參見例如H.Y.Tsai和K.Min"ReactiveBlends of Functionalized Polystyrene and Polyethylene Terephthalate",1995 AnnualTechnical Conference of the Society of Plastics Engineers ANTEC,Vol.53,No.2,1858-1865中對聚苯乙烯和聚對苯二甲酸乙二酯共混物的描述。但是，對于具體的體系，可通過常規(guī)實驗建立相圖并用于制造本發(fā)明連續(xù)相體系。
根據(jù)制造方法、相的混溶性、存在的添加劑以及本領(lǐng)域中已知的其它因素，本發(fā)明共連續(xù)體系的顯微結(jié)構(gòu)可明顯不同。例如，共連續(xù)體系中的一個或多個相可以是原纖的，所述纖維可無規(guī)取向或沿一共用軸取向。其它共連續(xù)體系可包括第一相的開孔基體，第二相以連續(xù)的方式被置于該基體的空穴中。這些體系中的多個相可僅沿一個軸向、沿二個軸向或沿三個軸向共連續(xù)。
在許多情況下，具有多個連續(xù)相(特別是IPNs)的本發(fā)明光學(xué)體的性能優(yōu)于僅有一個連續(xù)相的同樣光學(xué)體的性能，當(dāng)然光學(xué)體的性能依賴于多種聚合物的單獨的性能和這些聚合物的結(jié)合方式。例如，本發(fā)明共連續(xù)體系允許結(jié)構(gòu)不相似的聚合物化學(xué)和物理地結(jié)合，從而提供了一種方便的改進(jìn)光學(xué)體的性能使之滿足特殊需要的途徑。另外，共連續(xù)體系通常容易加工，并具有這種性能如耐天候性、易燃性低、強耐沖擊性和拉伸強度、改進(jìn)的柔性和優(yōu)良的化學(xué)品耐受性。在某些用途中IPNs特別優(yōu)良，因為它們常在溶劑中溶脹(但不溶解)，并與類似的非IPN體系相比顯示出受抑制的蠕變和流動性(參見如D.Klempner和L.Berkowski"Interpenetrating Polymer Networks",Encyclopedia of Polymer Science andEngineering,2nd Ed.,Vol.9,489-492)。
本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可結(jié)合本領(lǐng)域已知的共連續(xù)體系的原理和本文所述的內(nèi)容制造具有獨特光學(xué)性能的共連續(xù)形態(tài)。例如，可根據(jù)本文公開的內(nèi)容控制已知共連續(xù)形態(tài)的折射率，制造新的本發(fā)明光學(xué)膜。同樣，可將本發(fā)明公開的原理用于已知的光學(xué)體系中制造共連續(xù)形態(tài)。
光學(xué)體的厚度光學(xué)體的厚度也是一個重要的參數(shù)，在本發(fā)明中可通過控制該參數(shù)來影響反射和透射性能。當(dāng)光學(xué)體厚度增加時，漫反射也會增加，而透射(鏡面透射和漫透射)會減弱。因此，盡管常選擇光學(xué)體的厚度使最終產(chǎn)物具有所需的機械強度，但是它也可用來直接控制反射和透射性能。
也可用厚度來最終調(diào)節(jié)光學(xué)體的反射和透射性能。例如，在膜應(yīng)用中，可用后續(xù)光學(xué)器件來控制膜擠出裝置以使反射和透射量保持在預(yù)定的范圍內(nèi)，所述后續(xù)光學(xué)器件測定擠出膜中的透射和反射量，并改變膜的厚度(即通過調(diào)節(jié)擠出速率或改變流延滾筒速度)。
用作連續(xù)相/分散相的材料根據(jù)光學(xué)體涉及的具體應(yīng)用，可將許多不同的材料用作本發(fā)明光學(xué)體的連續(xù)相或分散相。這些材料包括無機材料如二氧化硅基聚合物，有機材料如液晶，和聚合材料，包括單體、共聚物、接枝聚合物，及其混合物或共混物。給定應(yīng)用中材料的具體選擇取決于可獲得的特定軸上連續(xù)相和分散相折射率所需的匹配和不匹配程度，以及獲得產(chǎn)品中所需的物理性能。然而，連續(xù)相材料的特征通常是其在所需光譜區(qū)域中實質(zhì)上是透明的。
在選擇材料時另一個考慮因素是，得到的產(chǎn)品必須含有至少兩個不同的相。這可通過用兩種或多種互不混溶的材料鑄塑光學(xué)材料來實現(xiàn)?；蛘撸绻枰孟嗷ゲ换烊艿牡谝缓偷诙N材料來制備光學(xué)材料，且第一種材料的熔點比第二種材料高的話，在某些情況下可以在低于第一種材料熔點的溫度下將適當(dāng)尺寸的第一種材料顆粒埋置在第二種材料的熔融基體中。然后將得到的混合物鑄塑成膜，隨后取向或不取向，制成光學(xué)器件。
適于用作本發(fā)明中的連續(xù)相或分散相的聚合材料可以是無定形的、半結(jié)晶的、或者是結(jié)晶的聚合材料，包括由基于羧酸(如間苯二酸、壬二酸、己二酸、癸二酸、二苯甲酸(dibenzoic acid)、對苯二甲酸、2,7-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、環(huán)己烷二甲酸和聯(lián)苯甲酸(包括4,4′-聯(lián)苯甲酸))的單體制得的材料，或由上述酸的相應(yīng)酯(即，對苯二甲酸二甲酯)制得的材料。其中，由于其應(yīng)變誘導(dǎo)雙折射性和在拉伸后保持持久的雙折射性的能力，2,6-聚-萘二甲酸乙二酯(PEN)是特別佳的。當(dāng)偏振平面與拉伸軸平行時，拉伸后PEN對于波長為550nm的偏振入射光的折射率由約1.64增加至高達(dá)約1.9，而對于垂直于拉伸軸偏振的光線折射率則下降。PEN在可見光譜內(nèi)表現(xiàn)出雙折射性(在這種情況下，是沿拉伸方向的折射率和垂直于拉伸方向折射率之差)為0.25至0.40。通過提高分子取向可增加該雙折射率。根據(jù)制備膜時所用的加工條件，PEN在約155℃至高達(dá)約230℃下實質(zhì)上是熱穩(wěn)定的。
聚萘二甲酸丁二酯以及其它結(jié)晶萘二甲酸聚酯也是合適的材料。結(jié)晶萘二甲酸聚酯在平面內(nèi)不同軸上的折射率差至少為0.05，最好大于0.20。
當(dāng)用PEN作為本發(fā)明光學(xué)材料中的一個相時，另一個相宜為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或間同立構(gòu)乙烯基芳族聚合物如聚苯乙烯(sPS)。其它與PEN一起使用的較佳聚合物是基于對苯二甲酸、間苯二酸、癸二酸、壬二酸或環(huán)己烷二甲酸或這些物質(zhì)相應(yīng)的烷基酯的聚合物。也可用少量的萘二甲酸來改善相間的粘合性。二醇組分可以是乙二醇或相應(yīng)的二元醇。較佳的，所選聚合物的折射率小于約1.65，更佳的小于約1.55，盡管(如果達(dá)到相同的折射率差的話)使用有更高折射率的聚合物也可獲得相同的結(jié)果。
適用于本發(fā)明的間同立構(gòu)乙烯基芳族聚合物包括聚苯乙烯、聚(烷基苯乙烯)、聚(鹵代苯乙烯)、聚(烷氧基苯乙烯)、聚(苯甲酸乙烯酯)及其加氫的聚合物和混合物，或含有這些結(jié)構(gòu)單元的共聚物。聚(烷基苯乙烯)的例子包括聚(甲基苯乙烯)、聚(乙基苯乙烯)、聚(丙基苯乙烯)、聚(丁基苯乙烯)、聚(苯基苯乙烯)、聚(乙烯基萘)、聚(乙烯基苯乙烯)和聚(醋萘)。聚(鹵代苯乙烯)的例子包括聚(氯苯乙烯)、聚(溴苯乙烯)和聚(氟苯乙烯)。聚(烷氧基苯乙烯)的例子包括聚(甲氧基苯乙烯)和聚(乙氧基苯乙烯)。在這些例子中，特別佳的苯乙烯基團聚合物是聚苯乙烯、聚(對甲基苯乙烯)、聚(間甲基苯乙烯)、聚(對叔丁基苯乙烯)、聚(對氯苯乙烯)、聚(間氯苯乙烯)、聚(對氟苯乙烯)，以及苯乙烯和對甲基苯乙烯的共聚物。
另外，除了上述苯乙烯基團聚合物的單體外，作為間同立構(gòu)乙烯基芳族基團共聚物的共聚單體還包括烯烴單體如乙烯、丙烯、丁烯、己烯或辛烯；二烯烴單體如丁二烯、異戊二烯；極性乙烯基單體如環(huán)二烯單體、甲基丙烯酸甲酯、馬來酸酐或丙烯腈。
本發(fā)明的間同立構(gòu)乙烯基芳族聚合物可以是嵌段共聚物、無規(guī)共聚物或交替共聚物。
本發(fā)明中所指的有高水平間同立構(gòu)結(jié)構(gòu)的乙烯基芳族聚合物通常包括間同立構(gòu)規(guī)整度高于75％或更高(用C-13核磁共振測得)的聚苯乙烯。較佳的是，間同規(guī)整度應(yīng)高于85％外消旋二元組(racenmic diad)，或高于30％外消旋五元組(pentad)，較佳的應(yīng)高于50％外消旋五元組。
另外，盡管沒有具體限制該間同立構(gòu)乙烯基芳族基團聚合物的分子量，但是其重均分子量宜大于10,000、小于1,000,000，更佳的應(yīng)大于50,000、小于800,000。
關(guān)于所述的其它樹脂，可涉及各種類型，包括例如無規(guī)立構(gòu)結(jié)構(gòu)的乙烯基芳族基團聚合物、全同立構(gòu)結(jié)構(gòu)的乙烯基芳族基團聚合物，和所有可混溶的聚合物。例如，聚苯醚表現(xiàn)出良好的與前述乙烯基芳族基團聚合物的混溶性。另外，這些可混溶的樹脂組分的組成宜占70至1重量％，或更佳的占50至2重量％。當(dāng)可混溶樹脂組分的組成超過70重量％時，耐熱性就會變差，而這通常是不希望的。
特定相所選擇的聚合物不必是共聚聚酯或共聚碳酸酯。也可采用由單體(如乙烯基萘、苯乙烯、乙烯、馬來酐、丙烯酸酯類和甲基丙烯酸酯類)制得的乙烯基聚合物和共聚物。也可用除聚酯和聚碳酸酯外的縮聚物。合適的縮聚物包括聚砜、聚酰胺、聚氨酯、聚酰胺酸(polyamic acid)和聚酰亞胺。萘基團和鹵素(如氯、溴和碘)可用來使所選聚合物的折射率升高到所需水平(1.59至1.69)，如果需要使折射率實質(zhì)上匹配，且PEN是主體的話。丙烯酸酯基團和氟可特別用來降低折射率。
可用萘二甲酸聚酯代替少量的共聚單體，只要實質(zhì)上不損害取向方向上的大的折射率差即可。較小的折射率差異(因此反射率降低)可用下列任何優(yōu)點彌補連續(xù)相和分散相間的改善的粘合性、低的擠出溫度和熔體粘度較好地匹配。
光譜區(qū)域盡管通常是參照光譜的可見區(qū)來描述本發(fā)明的，但是通過適當(dāng)?shù)匕幢壤淖児鈱W(xué)體的組分可將本發(fā)明的各個實例用于電磁輻射的不同波長(以及頻率)。因此，當(dāng)波長增加時，可增加光學(xué)體組分的線性尺寸，使得這些組分以波長單位度量的尺寸大致保持恒定。
當(dāng)然，改變波長的一個主要影響是，對于大多數(shù)感興趣的材料來說，折射率和吸收系數(shù)的變化。然而，折射率匹配和不匹配的原理仍適用于每一種感興趣的波長，并可用來選擇用于特定光譜區(qū)的光學(xué)器件的材料。例如，適當(dāng)?shù)匕幢壤淖兂叽缬糜诠庾V的紅外、近紫外線和紫外線區(qū)。在這種情況下，折射率指在這些操作波長下的數(shù)值，光學(xué)體厚度和分散相散射組分的大小也應(yīng)大致根據(jù)波長來按按比例改變?？刹捎蒙踔粮鼘挼碾姶殴庾V，其包括非常高的、超高的、微波和毫米波頻率。在根據(jù)波長適當(dāng)按比例改變時，存在偏振和漫射效應(yīng)，折射率可從介電函數(shù)(dielectric function)(包括實部和虛部)的平方根獲得。在這些較長波段中使用的產(chǎn)品可以是漫反射偏振器和部分偏振器。
在本發(fā)明的一些實例中，光學(xué)體的光學(xué)性能在感興趣的波段內(nèi)是不同的。在這些實例中，可使用在一個或多個軸上對于一個波長區(qū)與另一個區(qū)折射率不相同的材料作為連續(xù)相和/或分散相。連續(xù)相和分散相材料的選擇、特殊選擇材料導(dǎo)致的光學(xué)性能(即，漫射和色散反射或鏡面透射)將依賴于感興趣的波段。
表層可將一層實質(zhì)上無分散相的材料共延伸地置于所述膜(即分散相和連續(xù)相的擠出共混物)的一個或兩個主表面上?？蛇x擇層(也稱作“表層”)的組分，例如，來保護(hù)分散相在擠出共混物中的完整性，以賦予最終膜以機械或物理性能，或賦予最終膜以光學(xué)功能。所選的合適材料包括用作連續(xù)相的材料或用作分散相的材料。也可使用熔體粘度與擠出的共混物的相同的材料。
一層或多層表層將減小擠出共混物在擠出過程中，尤其是在擠出模頭中可能會遇到的大范圍的剪切應(yīng)力。高的剪切環(huán)境會引起不利的表面空隙并產(chǎn)生紋理的表面。在整個膜厚度內(nèi)的大范圍剪力也會阻礙分散相在共混物中形成所需的顆粒大小。
一層或多層表層也會賦予最終復(fù)合體以物理強度，或減少加工中的問題，例如減少膜在取向過程中撕裂的趨勢。保持無定形的表層材料會使膜具有較高的韌性，而半晶形的表層材料會使膜具有較高的拉伸模量?？上虮韺又屑尤肫渌δ苄越M分，如抗靜電劑、紫外線吸收劑、染料、抗氧化劑和顏料，只要它們基本上不影響制得產(chǎn)品所需的光學(xué)性能即可。
可在擠出過程中的某一時刻，即擠出共混物和表層離開擠出模頭之前，將表層施加在擠出共混物的一個或兩個側(cè)面上。這可采用常規(guī)的共擠出方法來實現(xiàn)，該方法包括采用三層共擠出模頭。也可以將一層或多層表層層壓到預(yù)先形成的擠出共混物膜上。表層總厚度為全部混合物/表層厚度的約2％至約50％。
很多聚合物適于用作表層。主要是，無定形的聚合物包括基于一種或多種對苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、間苯二甲酸對苯二甲酸、或它們的烷基酯對應(yīng)物以及亞烷基二醇，如乙二醇的聚酯。半結(jié)晶聚合物的例子是2,6-聚-萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸乙二酯和尼龍材料。
抗反射層本發(fā)明膜和其它光學(xué)器件還可含有一層或多層抗反射層。這些層可以是偏振敏感或不敏感的，它們的作用是增加透射和減少反射眩光?？狗瓷鋵涌赏ㄟ^對本發(fā)明膜和光學(xué)器件進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?例如涂覆或濺蝕(sputter-ething))而將抗反射層施加于其上。
在本發(fā)明一些實例中，希望使某些偏振方向的透射最大和/或鏡面反射最小。在這些實例中，光學(xué)體可含有兩層或多層，其中至少一層包括抗反射體系，它與具有連續(xù)相和分散相的層緊密接觸。這種抗反射體系的作用是減少入射光的鏡面反射，增加進(jìn)入含有連續(xù)層和分散層的光學(xué)體部分的入射光量。這種作用可通過本領(lǐng)域熟知的各種方法來實現(xiàn)。例子是四分之一波抗反射層、兩層或多層抗反射疊層(stack)、梯度折射率層和梯度密度層(graded density layer)。如有必要，還可將這種抗反射功能用于光學(xué)體的透射光線的那一側(cè)，以增強透射光。
微空隙在一些實例中，選擇連續(xù)相和分散相材料使兩相間的界面足夠弱以便在膜取向時形成空隙。通過仔細(xì)控制加工參數(shù)和拉伸比、或選擇性地使用增容劑，可以控制空隙的平均尺寸。最終產(chǎn)品中的空隙可用液體、氣體或固體回填?？障犊膳c長徑比以及分散相和連續(xù)相的折射率結(jié)合，從而在制得的膜中獲得所需的光學(xué)性能。
兩個以上的相本發(fā)明光學(xué)體也可包括兩個以上的相。例如，本發(fā)明光學(xué)材料的連續(xù)相中可包括兩個不同的分散相。第二分散相可以無規(guī)地或非無規(guī)地分散在整個連續(xù)相中，并可無規(guī)地排列或是沿一共用軸定位。
本發(fā)明光學(xué)體也可包括一個以上的連續(xù)相。因此，在一些實例中，除了第一連續(xù)相以及分散相外，光學(xué)體還可包括至少在一個方向上與第一連續(xù)相共同連續(xù)的第二相。在一個具體的實例中，第二連續(xù)相是一種與第一連續(xù)相共同延伸(即，第一連續(xù)相通過在第二連續(xù)相中延伸的管網(wǎng)或孔隙網(wǎng)延伸，就如水在濕海綿的管狀網(wǎng)絡(luò)中延伸那樣)的海綿狀的多孔材料。在一個相關(guān)的實例中，第二連續(xù)相具有樹枝狀結(jié)構(gòu)的形式，其在至少一個方向上與第一連續(xù)相共延伸。
多層組合如果需要，可將一層或多層本發(fā)明連續(xù)相/分散相膜與一多層膜(即用于增加反射性)組合使用，或是作為該多層膜的組分。合適的多層膜包括WO95/17303(Ouderkirk等)中所述的那些膜。在這樣的結(jié)構(gòu)中，可將單獨的片材層壓或用其它方式粘合在一起，或是可以是隔開的。如果片材內(nèi)相的光學(xué)厚度實質(zhì)上相等(就是說，如果兩片材沿一給定的軸對入射光表現(xiàn)出實質(zhì)上相等的大量散射體的話)，復(fù)合體將會更有效地反射與單獨的片材實質(zhì)上相同的波段寬度和反射光譜范圍(即，“波段”)。如果片材內(nèi)相的光學(xué)厚度實質(zhì)上不相等，那么復(fù)合體將會反射比單獨相更寬的波段寬度。將反射鏡片材與偏振器片材組合在一起的復(fù)合體可用來增加總反射率并仍能偏振透過的光線?；蛘撸蓪螌悠姆菍ΨQ地雙軸取向，以制成有反射和偏振選擇性的膜。
圖5描述了本發(fā)明該實例的一個例子。其中，光學(xué)體包括多層膜20，多層膜20中PEN層22和co-PEN層24交替疊合。每一PEN層包括一個在PEN基體中的間同立構(gòu)聚苯乙烯(sPS)分散相。這類結(jié)構(gòu)是所需的，因為它提高了低斜色(off-angle color)。另外，由于散射體層或摻雜物平均了漏光量，因此對于層厚度的控制就不那么關(guān)鍵，使得膜更能承受加工參數(shù)的變化。
前述的任何材料均可用作本實例中的任何一層，或用作具體層中的連續(xù)相或分散相。然而，特別希望PEN和co-PEN作為相鄰層的主要組分，因為這些材料提供了良好的層壓粘性。
同樣，在排列層時可有多種變化。例如，層的部分或整個結(jié)構(gòu)可按照重復(fù)順序制成。其中一個例子是有…ABCABC…層模式的結(jié)構(gòu)，其中A、B和C是不同的材料、或相同或不同材料的不同共混物或混合物，并且A、B或C中的一種或多種含有至少一個分散相和至少一個連續(xù)相。表層最好是相同的或化學(xué)上相近的材料。
添加劑本發(fā)明的光學(xué)材料中可含有本領(lǐng)域已知的其它材料或添加劑。這些材料包括顏料、染料、粘合劑、涂料、填料、增容劑、抗氧化劑(包括空間位阻酚類)、表面活性劑、滅微生物劑、抗靜電劑、阻燃劑、發(fā)泡劑、潤滑劑、增強劑、光穩(wěn)定劑(包括UV穩(wěn)定劑或阻滯劑)、熱穩(wěn)定劑、抗沖擊改性劑、增塑劑、粘度調(diào)節(jié)劑和其它材料。另外，根據(jù)本發(fā)明制備的薄膜和其它光學(xué)器件可包括一層或多層用來保護(hù)器件以防磨損、撞擊或其它損傷，或是提高器件的可加工性或耐用性的外表層。
適用于本發(fā)明的潤滑劑包括硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸銅、硬脂酸鈷、新十二碳酸鉬(molybdenum neodocanoate)和乙酰丙酮酸釕(Ⅲ)。
適用于本發(fā)明的抗氧化劑包括4,4′-硫代雙-(6-叔丁基間甲酚)、2,2′-亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基丁基酚)、3,5-二-叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸十八烷酯、雙-(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯(diphosphite)、IrganoxTM1093(1979)(膦酸((3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥基苯基)甲基)-二十八烷基酯)、IrganoxTM1098(N,N′-1,6-己二基雙(3,5-雙(1,1-二甲基)-4-羥基-苯丙酰胺)、NaugaardTM445(芳胺)、IrganoxTML 57(烷基化的二苯胺)、IrganoxTML 115(含硫雙酚)、IrganoxTMLO 6(烷基化的苯基-δ-萘胺)、Ethanox 398(氟代膦酸酯(flourophosphonite))和2,2′-亞乙基雙(4,6-二叔丁基苯基)氟代亞磷酸酯。
較好的一組抗氧劑是位阻酚類，包括丁基化的羥基甲苯(BHT)、維生素E(二-α-生育酚)、IrganoxTM1425WL(雙(O-乙基(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基))膦酸鈣)、IrganoxTM1010(四個(亞甲基(3,5，二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯))甲烷)、IrganoxTM1076(3,5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸十八烷酯)、EthanoxTM702(位阻雙酚)、Etanox 330(高分子量位阻酚)、和EthanoxTM703(位阻酚胺)。
對于本發(fā)明的光學(xué)材料可能會涉及的一些用途，二向色性染料是特別有用的添加劑，因為當(dāng)它們分子地定位在材料中時，它們可吸收具有特定偏振方向的光線。當(dāng)將其用于主要僅散射光線的一個偏振方向的膜或其它材料中時，二向色性染料可使該材料對一個偏振方向光線的吸收大于對另一個方向的吸收。用于本發(fā)明的合適的二向色性染料包括剛果紅(二苯基-雙-α-萘胺磺酸鈉)、亞甲基藍(lán)、二苯乙烯染料(比色指數(shù)(CI)=620)、和氯化1,1′-二乙基-2,2′-花青(CI=374(橙色)或CI=518(藍(lán)色))。這些染料的性能及其制備方法公開在E.H.Land的ColloidChemistry(1946)中。這些染料在聚乙烯醇中有顯著的二向色性，在纖維素中有較小的二向色性。發(fā)現(xiàn)剛果紅在PEN中稍有二向色性。
其它合適的染料包括下列材料
其中R是
這些染料的性能及其制備方法公開在Kirk Othmer Encyclopedia of ChemicalTechnology,Vol.8,pp.652-661(4th Ed.1993)，以及其引用的文獻(xiàn)中。
當(dāng)二向色性染料用于本發(fā)明的光學(xué)體中時，可將其混入連續(xù)相或分散相中。然而，二向色性染料最好能加入分散相中。
與某種聚合物體系組合的二向色性染料能使光線偏振不同的程度?？墒褂镁垡蚁┐己湍承┒蛏匀玖现圃炀哂衅窆饩€能力的膜。其它聚合物(如聚對苯二甲酸乙二酯或聚酰胺，如尼龍-6)在與二向色性染料組合時并沒有表現(xiàn)出強的偏振光線的能力。據(jù)說聚乙烯醇和二向色性染料的組合，其二向色性比要高于相同染料在其它成膜聚合物系統(tǒng)中的二向色性比。較高的二向色性比表明有較高的偏振光線的能力。
二向色性染料在本發(fā)明光學(xué)體中的分子定位最好通過在將染料加入光學(xué)體中后拉伸光學(xué)體來實現(xiàn)。然而，也可用其它方法來實現(xiàn)分子定位。因此，在一種方法中，在光學(xué)體取向前或取向后，使二向色性染料在一系列伸長的刻痕中結(jié)晶(如通過升華或從溶液中結(jié)晶)，所述刻痕是通過切割、蝕刻或用其它方法形成于膜或其它光學(xué)體的表面上的。然后，經(jīng)處理的表面可涂覆一層或多層表面層、可混入聚合物基體中或用于多層結(jié)構(gòu)中，或作為組分用于另一光學(xué)體中。所述刻痕可根據(jù)預(yù)先確定的圖形或圖案并使用預(yù)定的刻痕間距制得，以獲得所需的光學(xué)性能。
在一個相關(guān)的實例中，可在將中空纖維或?qū)Ч苤糜诠鈱W(xué)體中之前或之后，將二向色性染料置于一種或多種中空纖維或其它導(dǎo)管中。中空纖維或?qū)Ч芸捎门c周圍的光學(xué)體材料相同或不同的材料制成。
在另一個實例中，在一層混入多層結(jié)構(gòu)中之前，通過將二向色性染料升華到該層表面上使二向色性顏料沿多層結(jié)構(gòu)的層界面放置。在還有一個實例中，使用二向色性染料至少部分回填本發(fā)明微空隙膜中的空隙。
本發(fā)明的應(yīng)用本發(fā)明的光學(xué)體特別適合于用作漫射偏振器。然而，本發(fā)明光學(xué)體也可用作反射偏振器或漫射鏡。在這些應(yīng)用中，光學(xué)材料的結(jié)構(gòu)與上述漫射體應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)相同。然而，這些反射器在至少一個軸上的折射率通常有很大差別。該折射率差通常至少約為0.1、更佳的約為0.15、最佳的約為0.2。
反射偏振器在一個軸上存在折射率差，并在另一個軸上具有實質(zhì)上匹配的折射率。另一方面，反射膜在至少兩個膜內(nèi)平面正交軸上的折射率不同。然而，這些實例中的反射性能并不必只靠折射率不匹配來獲得。例如，可調(diào)節(jié)膜的厚度來獲得所需的反射度。在某些情況下，調(diào)節(jié)膜厚度可使膜由透射漫射器變成漫反射器。
本發(fā)明反射偏振器具有許多不同的用途，其特別適用于液晶顯示板。另外，偏振器可用PEN或類似材料(它們是良好的紫外線濾光器，可有效吸收高達(dá)可見光區(qū)邊緣的紫外光)制成。反射偏振器也可用作紅外薄片偏振器。
實施例綜述下列實施例描述了各種本發(fā)明光學(xué)材料的制備，以及這些材料的光學(xué)性能。除非另有說明，組成百分比指重量組成百分比。這些試樣中使用的聚萘二甲酸乙二酯樹脂是用乙二醇和2,6-萘二甲酸二甲酯(購自Amoco Corp.,Chicago,Illinois)制成的。這些試劑用常規(guī)的聚酯樹脂聚合方法聚合得到各種特性粘度(V)。間同正構(gòu)聚苯乙烯(sPS)可根據(jù)美國專利4,680,353(Ishihara等)公開的方法制得。實施例包括下面討論的各種聚合物對、各種連續(xù)相和分散相分?jǐn)?shù)以及其它添加劑或加工變化。
試樣的拉伸或取向可用常規(guī)的用來制備聚酯膜的取向設(shè)備或?qū)嶒炇议g歇式取向機來實現(xiàn)。所用的實驗室間歇式取向機被設(shè)計成使用小片鑄塑材料(7.5cm×7.5cm)并將其用一24個夾持器的方陣列(每側(cè)6個)來夾持，所述小片鑄塑材料是從擠出的鑄塑卷材上切下的。試樣的取向溫度用熱空氣鼓風(fēng)機來控制，膜試樣通過一個以受控的速度在一個或兩個方向上增加夾持器間距離的機械系統(tǒng)進(jìn)行取向。在兩個方向上拉伸的試樣可以依次或同時取向。對于制約模式(C)取向的試樣，所有夾持器均夾持卷材，且夾持器只在一個方向上移動。而在非制約模式(U)中，在與拉伸方向垂直的固定方向上夾持膜的夾持器并沒有閉合，從而使膜在該方向上松弛或頸縮。
偏振漫透射和反射用裝有Perkin Elmer Labsphere S900-1000 150毫米積分球輔助儀表和Glan-Thompson立方偏振器的Perkin Elmer Lambda 19紫外/可見/近紅外分光光度儀來測定。平行和交叉的透射和反射值分別用平行或垂直于膜拉伸方向的偏振光電場矢量來測定。所有掃描均是連續(xù)的，掃描速率為480納米/分鐘狹縫寬度為2納米。反射以“Ⅴ-反射”方式進(jìn)行。透射和反射值是400至700納米中所有波長的平均值。
對最終膜的與縱向垂直的剖面拍攝透射電子顯微照片以測定分散相的性能。從三層結(jié)構(gòu)的取向膜上除去外層，僅留下共混層用于埋置。將試樣埋置在室溫中固化的3M ScotchcastTM5 Electrical resin中。在室溫下在Reichert UltracutTMS切片機上用金剛石刀片將該埋置的試樣切成約90nm厚的薄片，使用的切割速率為每秒0.2mm。將得到的薄片飄浮在經(jīng)蒸餾的去離子水中，用炭/聚醋酸甲基乙烯酯(formvor)增固的200目銅篩網(wǎng)收集之以進(jìn)行透射電子顯微照相評價。使用JEOL 200CX透射電子顯微鏡拍攝照片。
在膜取向前對鑄塑卷材進(jìn)行掃描電子顯微評價以測定分散相的性能。在浸入液氮中的同時折斷卷材片，露出與縱向垂直的截面。在濺涂金-鈀以前修整試樣并將其固定在鋁樁上。使用Hitachi S530掃描電子顯微鏡拍攝照片。
實施例1在實施例1中，用常規(guī)擠出和鑄塑方法將一共混物鑄塑成約380微米厚的鑄塑膜或片來制備本發(fā)明光學(xué)膜，所述共混物包括75％聚萘二甲酸乙二酯(PEN)作為連續(xù)相或主要相，25％聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作為分散相或次要相。PEN的特性粘度(Ⅳ)為0.52(在60％苯酚/40％二氯苯中測得)。PMMA購自ICIAmericas,Inc.,Wilmington,Delaware，產(chǎn)品名為CP82。所用的擠出機是有單管60μm Tegra過濾器的3.15cm(1.24″)Brabender擠出機。模頭是30.4cm(12″)EDIUltraflexTM40。
在膜擠出24小時后，在聚酯膜拉幅裝置上在寬度方向或橫向(TD)上對鑄塑膜進(jìn)行取向。在約9.1米/分鐘(30英尺/分鐘)速率和約140cm(55英寸)出料寬度下，在約160℃(320°F)拉伸溫度下進(jìn)行拉伸。經(jīng)拉伸的試樣的總反射率用Lambda19分光光度儀上的積分球來測定，試樣光束用Glan-Thompson立方偏振器來偏振。試樣有75％的平行反射率(即，與偏振光電場矢量平行的膜拉伸方向測得的反射率)和52％正交反射率(即，與拉伸方向垂直的偏振光電場矢量方向測得的反射率)。
實施例2在實施例2中，按實施例1中的方法制備并評價光學(xué)膜，只是采用的共混物含有75％PEN、25％間同正構(gòu)聚苯乙烯(sPS)、0.2％聚苯乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯增容劑和分別為0.25％的IrganoxTM1010和UltranoxTM626。聚苯乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯的合成可參見《聚合物加工》(polymer Processes)的“塑料、樹脂、橡膠、粘合劑和纖維的化學(xué)技術(shù)(Chemical Technology of Plastics,Resins,Rubbers,Adhensives and Fibers)”(Vol.10,chap.3,pp.69-109(1956),Calvin E.Schildknecht編輯)。
PEN在60％苯酚/40％二氯苯中測得特性粘度為0.52。sPS購自DowChemical Co.，其重均分子量約為200,000(下面稱之為sPS-200-0)。測得經(jīng)拉伸的膜試樣的平行反射率為73.3％，正交反射率為35％。
實施例3在實施例3中，按實施例2的方法制備和評價光學(xué)膜，只是將增容劑的含量增加到0.6％。測得平行反射率為81％，正交反射率為35.6％。
實施例4在實施例4中，用常規(guī)的三層共擠出方法制備本發(fā)明的三層光學(xué)膜。膜有一個芯層，芯層兩側(cè)各有一表層。芯層包括75％PEN和25％sPS 200-4(名稱sPS-200-4指含有4％(摩爾)對甲基苯乙烯的間同正構(gòu)聚苯乙烯共聚物)，每一表層包括100％PEN(在60％苯酚/40％二氯苯中測得其特性粘度為0.56)。
得到的三層鑄塑膜中芯層的厚度約為415微米，兩個表層各約為110微米厚，總的厚度約為635微米。在約129℃的溫度下，用實驗室間歇式拉伸機在縱向(MD)上以約6比1拉伸得到三層鑄塑膜。由于實驗室拉伸機沒有夾持平行于拉伸方向的膜試樣邊緣，因此試樣在橫向(TD)沒有受制約，試樣由于拉伸而在TD頸縮約50％。
用相似于實施例1的方法評價光學(xué)性能。測得平行反射率為80.1％，正交反射率為15％。這些結(jié)果表明，膜表現(xiàn)為低吸收、能量守恒的體系。
實施例5-29在實施例5-29中，用相同于實施例4的方法制備和評價一系列的光學(xué)膜，只是所用的芯層中sPS分?jǐn)?shù)和PEN樹脂的Ⅳ不同(如表1所示)。對于一給定的試樣，芯層中PEN樹脂的Ⅳ與表層中的Ⅳ相同。鑄塑片的總厚度約為625微米，其中總厚度的約三分之二為芯層，其余為厚度大致相等的表層。如表1所示制備芯層中的PEN和sPS的各種混合物。如表1所示在不同溫度下，以約6∶1的拉伸比在縱向(MD)或橫向(TD)拉伸膜。對一些試樣在垂直于拉伸方向的方向上進(jìn)行制約(C)，以防止試樣在拉伸時頸縮。表1中用“U”標(biāo)記的試樣沒有受制約，它可在非受制約方向上頸縮。沿平行和交叉即垂直于拉伸的方向的方向測定經(jīng)拉伸的試樣的某些光學(xué)性能，包括透射、反射和吸收百分?jǐn)?shù)。結(jié)果列于表1。
如實施例24-27所述，通過人工限制拉伸試樣的兩個垂直于拉伸方向的邊緣，即將其夾固在適當(dāng)尺寸的剛性框架上，并將夾固的試樣在指定溫度的烘箱內(nèi)放置1分鐘來進(jìn)行熱定形。平行于拉伸方向的試樣兩側(cè)沒有受制約(U)，或者沒有被夾固，可以頸縮。實施例29中的熱定形采用相同的方法，只是拉伸試樣的所有四個邊緣均是受制約(C)的，即夾固的。實施例28沒有進(jìn)行熱定形。
表Ⅰ
觀察到所有上述試樣均具有不同的分散相形狀，這種形狀與分散相在膜試樣體內(nèi)的位置有關(guān)。觀察到接近試樣表面的分散相摻雜物是伸長的形狀，而不是更接近球形的。較靠近試樣表面間的中央的摻雜物更接近球形。甚至是帶表層的試樣也是如此，只是這種效應(yīng)的程度被表層削弱。加入表層能減少拉伸操作中產(chǎn)生裂縫趨勢，從而改善了膜的加工。
不擬受理論束縛，認(rèn)為鑄塑膜芯層中摻雜物(分散相)的伸長是共混物通過模頭時受剪力的結(jié)果。這一伸長特征可通過改變模頭的物理尺寸、擠出溫度、擠出物的流速、以及連續(xù)相和分散相的化學(xué)性能(它可改變其相應(yīng)的熔體粘度)來改變。在某些應(yīng)用或用途中在擠出時使分散相適當(dāng)伸長是有益的。對于那些隨后在縱向拉伸的用途，以擠出時伸長的分散相作為原料可使得到的分散相有較高的長徑比。
另一值得注意的特點是，當(dāng)同一試樣非制約拉伸時，發(fā)現(xiàn)其性能有顯著改善。因此，在實施例9中，在平行和垂直方向上透射率分別為79.5％和20.3％。相反，實施例16在平行和垂直方向上的透射率分別只有75.8％和28.7％。試樣在非制約拉伸時，與制約拉伸相比其厚度增加，但是由于透射性和消光性均有改善，因此折射率匹配可能會得到改善。
另一種控制折射率的方法是改變材料的化學(xué)性能。例如，30％重量衍生自對苯二甲酸的共聚單元與70％重量衍生自2,6-萘二甲酸的單元的共聚物的折射率比100％PEN聚合物低0.02個單位。其它單體或比例有稍稍不同的結(jié)果。這種變化可用來使一個軸上的折射率更匹配，而只會使希望有較大差異的軸上的差異稍有下降。換句話說，一個軸上折射率值更匹配所獲得的好處多于補償在希望有較大差別的正交軸上折射率差異下降所付出的代價。其次，可用化學(xué)性能變化來改變進(jìn)行拉伸的溫度范圍。sPS和各種比例的對甲荃苯乙烯單體的共聚物可改變最適宜的拉伸溫度范圍。這些方法的組合對于最有效地優(yōu)化整個系統(tǒng)的加工以及形成折射率匹配和差異是必須的。因此，通過優(yōu)化以拉伸條件表示的加工和化學(xué)性能，以及進(jìn)一步調(diào)節(jié)材料的化學(xué)性能以便使至少一個軸上的折射率差最大而至少一個軸上的折射率差最小，就可改善對最終性能的控制。
如果這些試樣在MD上取向，而不是在TD上取向(比較實施例14-15)，那么它們可表現(xiàn)出更好的光學(xué)性能。不擬受理論束縛，據(jù)信采用MD取向比TD取向更能產(chǎn)生不同幾何形狀的摻雜物，這些摻雜物有較高的長徑比，從而使非理想端效應(yīng)變得不重要。非理想端效應(yīng)是指在伸長顆粒的每端頂部的幾何結(jié)構(gòu)和折射率之間的復(fù)雜關(guān)系。顆粒的內(nèi)部或非頂端被認(rèn)為有一致的幾何形狀和折射率，這是所希望的。因此，伸長顆粒一致的百分?jǐn)?shù)越高，光學(xué)性能就越好。
這些材料的消光比是垂直于拉伸方向的偏振透射率與平行于拉伸方向的偏振透射率之比。對于表1中的實施例，消光比在約2至5的范圍內(nèi)，盡管未對消光比進(jìn)行優(yōu)化就曾觀察到本發(fā)明光學(xué)體有高達(dá)7的消光比。預(yù)計通過調(diào)節(jié)膜厚度、摻雜物體積分?jǐn)?shù)、顆粒粒徑和折射率匹配和不匹配程度、或者通過使用碘或其它染料，可獲得更高的消光比(如大于100)。
實施例30-100在實施例30-100中，用表2所列材料制備本發(fā)明試樣。PEN42、PEN47、PEN53、PEN56和PEN60分別指在60％苯酚/40％二氯苯中測得的特性粘度(Ⅳ)分別為0.42、0.47、0.53、0.56、和0.60的聚萘二甲酸乙二酯。所用的特定sPS-200-4從Dow Chemical Co.購得。EcdelTM9967和EastarTM是共聚聚酯，它們從Eastman chemical Co.,Rochester,New York購得。SurlynTM1706是離子鍵樹脂，從E.I.du Pont de Nemours&Co.,Wilmington,Delaware購得。所列的作為添加劑1或2的材料包括聚苯乙烯甲基丙烯酸縮水甘油酯。名稱GMAPS2、GMAPS5和GMAPS8分別指總的共聚物中有2重量％、5重量％和8％重量的甲基丙烯酸縮水甘油酯。ETPB指交聯(lián)劑乙基三苯基溴化。PMMA VO44指購自Atohaas North America,Inc.的聚甲基丙烯酸甲酯。
除了表2所示的及下面所述的不同外，光學(xué)膜試樣按實施例4的方法制備。將連續(xù)相及其總比例稱為主要相。將分散相及其總比例稱為次要相。共混物厚度值表示芯層的大致厚度(微米)。表層厚度隨芯層厚度而改變，但是始終保持恒定的比例，即兩個表層厚度大致相等，兩個厚度表層之和約為總厚度的三分之一。用掃描電子顯微鏡(SEM)或透射電子顯微鏡(TEM)來測定一些試樣中分散相的大小。隨后用實驗室間歇取向機進(jìn)行拉伸的那些實施例在間歇拉伸欄內(nèi)用“X”表示。
表2
發(fā)現(xiàn)各種增容劑的存在可降低摻雜物或分散相的大小。
實施例101在實施例101中，用實施例4的相同方法制備光學(xué)膜，只是芯層厚度約為420微米，各層表層厚度約為105微米。PEN的Ⅳ為0.56。鑄塑膜如實施例1那樣取向，只是拉伸溫度為165℃，鑄塑和拉伸間隔15天。平行和垂直于偏振光的透射率分別為87.1％和39.7％。
實施例102-121在實施例102-121中，光學(xué)膜如實施例101那樣制備，只是取向條件不同和/或用含有4摩爾％或8摩爾％對甲基苯乙烯的sPS共聚物，或者無規(guī)立構(gòu)的苯乙烯(如表3所示的Styron 663，購自Dow Chemical Company,Midland,Michigan)代替sPS-200-0。表3中還列出了透射性能的評價結(jié)果。透射率值是450-700nm的整個波長內(nèi)的平均值。
表3
這些實施例表明，在縱向，在Ⅳ高的PEN中摻雜相顆粒比在Ⅳ低的PEN中伸得更長。這與在Ⅳ低的PEN中發(fā)現(xiàn)在靠近膜表面處的伸長程度比膜內(nèi)部拉伸程度更高的結(jié)果是一致的，其結(jié)果是在靠近表面處形成纖維狀結(jié)構(gòu)，在接近中央處形成球形結(jié)構(gòu)。
這些實施例中的一些表明，取向溫度和取向程度是實現(xiàn)所需效果的重要變量。實施例109至114表明，靜止結(jié)晶并不是光線的較好偏振方向缺乏透射的唯一原因。
實施例122-124在實施例122中，用209層進(jìn)料頭制備本發(fā)明的多層光學(xué)膜。用兩種材料向進(jìn)料頭進(jìn)料(1)38.6kg/小時的PEN(特性粘度為0.48)；和(2)95重量％CoPEN和重量5％sPS均聚物(分子量為200000)的共混物。CoPEN是基于70％(摩爾)萘二甲酸酯和30％(摩爾)間苯二甲酸二甲酯與乙二醇聚合至特性粘度為0.59的共聚物。CoPEN/sPS共混物以34.1千克/小時的速度加入進(jìn)料頭中。
CoPEN混合材料在擠出物的外側(cè)，得到的疊層的層組分在兩種材料間交替變化。設(shè)計層厚度使得1/4波長的疊層具有厚度線性梯度，最薄層與最厚層間的比例為1.3。然后將較厚的不含sPS的CoPEN表層(根據(jù)上述方法制得CoPEN/sPS共混物，只是萘二甲酸酯/對苯二甲酸二甲酯/間苯二甲酸二甲酯的摩爾比是70/15/15)施加到209層復(fù)合體的每一側(cè)?？偟谋韺右?9.5千克/小時的速度施加，疊層每一側(cè)或每一表面上約是此量的一半。
將得到的表層包層的多層復(fù)合體通過一個倍增器擠出，以得到421層的多層復(fù)合體。然后，得到的多層復(fù)合體用另一70/15/15 CoPEN表層以29.5千克/小時的總速度在每一表面上包覆，每一側(cè)上約為此量的一半。由于這第二表層不能從存在的表層上單獨測得(因為材料是相同的)，為了本文描述起見，得到的額外的厚表層將只以一層來計算。
得到的421層復(fù)合體再一次通過比例為1.40的不對稱倍增器擠出，以獲得841層膜，然后使膜通過模頭擠出成片并驟冷成約30(密耳)厚的片材。然后，用常規(guī)的制膜拉幅裝置對得到的鑄塑片在寬度方向上進(jìn)行取向。在約300°F(149℃)將片材拉伸至拉伸比約為6∶1，拉伸速度約為20％/秒。得到的拉伸膜約5(密耳)厚。
在實施例123中，按實施例122的方法制備多層光學(xué)膜，只是CoPEN/sPS中的sPS的量為20％，而不是5％。
在實施例124中，按實施例122的方法制備多層光學(xué)膜，只是膜中不加入sPS
表4中的結(jié)果包括了膜的光增益測定結(jié)果。膜的光增益是背光光線透過在LCD板和背光源之間插有光學(xué)膜時的透光量與不插有光學(xué)膜時的透光量之比。光學(xué)膜的光增益含義可參見WO 95/17692中關(guān)于附圖2的描述。通常希望有較高的增益值。透光值包括當(dāng)光源在平行于拉伸方向(T‖)偏振和垂直于拉伸方向(T⊥)偏振得到的數(shù)值。斜色(OAC)是用Oriel分光光度儀得的波長為400至700nm的50°入射光的p-偏振透射的均方根差(root mean square deviation)來獲得。
表4
斜色(OAC)的數(shù)值證實了使用本發(fā)明多層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。具體地說，這種結(jié)構(gòu)可用來大大降低OAC，而光增益只適量減少。這一折衷方法在某些應(yīng)用中是有利的。本發(fā)明實施例的T‖數(shù)值比預(yù)計的要低，因為sPS分散相散射的光線不會被檢測器接收。
實施例125用實施例4的方法制得三層膜。內(nèi)芯層包括70％在60％苯酚/40％二氯苯中測得的特性粘度為0.55的CoPEN、70％sPS 200-7加上附加的2％Dylark332-80(購自NOVA Chemical)。各層表層包括100％在二氯甲烷中測得特性粘度為0.65的CoPET。
CoPEN是62摩爾％萘二甲酸酯和38摩爾％對苯二甲酸二甲酯的共聚物。CoPET是80摩爾％羧酸二甲酯和20摩爾％間苯二甲酸二甲酯的共聚物。
用實施例1的方法對鑄塑膜進(jìn)行取向。拉伸是在5.8m/分(19英尺/分鐘)在147cm(58英寸)出料寬度下進(jìn)行的。拉伸溫度為124℃。熱定形溫度為163℃。正交透射率為85.3％，平行透射率為21.7％。
實施例126-130下列實施例說明本發(fā)明光學(xué)體系中共連續(xù)形態(tài)的制造。
在實施例126-130中，制得一系列光學(xué)膜并用實施例125的方法對其進(jìn)行評價，但是在內(nèi)芯層中sPS分?jǐn)?shù)和拉伸溫度如表5所示進(jìn)行變化。
表5
實施例125-130的平行和正交透射率表明其具有良好的光學(xué)性能。實施例130的高正交透射率值表明，對沿垂直拉伸方向?qū)?zhǔn)的偏振光在兩相中折射率均有效匹配。
對實施例126和127的鑄塑卷材的斷面拍攝掃描電子顯微照片。如實施例125那樣，有清楚的證據(jù)表明球形或橢圓形顆粒分散在連續(xù)的基體中。對實施例129和130拍攝透射電子顯微照片，這些照片分別列于附圖6a和6b。圖6a說明共連續(xù)相的形態(tài)。對該顯微照片的觀察表明了CoPEN相和sPS相的摻雜，以及均分別看似連續(xù)相的區(qū)域。相反，圖6b顯示CoPEN分散在sPS基體中。
本發(fā)明的以上描述只是描述性的，而非限制性的。因此，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的范圍只參照所附權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1．一種光學(xué)體，其特征在于，包括第一相；和至少沿著一根軸與所述第一相共連續(xù)的第二相；其中所述第一和第二相是聚合物的，而且在所述第一和第二相之間的折射率差沿著第一根軸至少大約為0.05，而沿著第二根軸小于大約0.05。
2．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第二相沿著至少兩根互相正交的軸與所述第一相共連續(xù)。
3．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第二相沿著三根互相正交的軸與所述第一相共連續(xù)。
4．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述光學(xué)體是膜，而且所述第二軸與所述膜的平面垂直。
5．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，在由第一和第二互相正交的軸限定的平面內(nèi)，所述第一和第二相是共連續(xù)的，而且所述第一和第二相沿著所述第一和第二軸是共連續(xù)的。
6．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一和第二相之一具有至少大約為0.05的雙折射率，和所述第一和第二相中的另一個具有小于大約0.05的雙折射率。
7．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一相具有至少大約為0.1的雙折射率，而且所述第二相具有小于大約0.05的雙折射率。
8．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一相具有至少大約0.2的雙折射率，和所述第二相具有小于大約0.05的雙折射率。
9．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一相具有至少大約0.05的雙折射率，和所述第二相具有小于大約0.02的雙折射率。
10．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一相具有至少大約0.05的雙折射率，和所述第一和第二相中的另一個具有小于0.01的雙折射率。
11．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一相的折射率沿著所述第一軸與所述第二相相差大于0.1。
12．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一相的折射率沿著所述第一軸與所述第二相相差大于0.15。
13．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一相的折射率沿著所述第一軸與所述第二相相差大于0.2。
14．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一相的折射率沿著所述第二軸與所述第二相相差小于0.03。
15．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一相的折射率沿著所述第二軸與所述第二相相差小于0.01。
16．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于沿所述至少一根軸所述第一和第二相加在一起的漫反射率至少為電磁輻射的兩個偏振方向的約50％。
17．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于所述光學(xué)體在電磁輻射第一偏振方向的全反射率大于約50％，在與所述第一偏振方向正交的電磁輻射第二偏振方向的全透射率大于約50％。
18．如權(quán)利要求17所述的光學(xué)體，其特征在于所述光學(xué)體在所述電磁輻射第一偏振方向的全反射率大于約60％。
19．如權(quán)利要求17所述的光學(xué)體，其特征在于所述光學(xué)體在所述電磁輻射第一偏振方向的全反射率大于約70％。
20．如權(quán)利要求17所述的光學(xué)體，其特征在于所述光學(xué)體在所述電磁輻射第二偏振方向的全透射率大于約60％。
21．如權(quán)利要求17所述的光學(xué)體，其特征在于所述光學(xué)體在所述電磁輻射第二偏振方向的全透射率大于約70％。
22．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，第一偏振光實質(zhì)上被漫反射，而且至少約40％的以與第一偏振光方向正交的方向偏振的光線以小于約8°的偏轉(zhuǎn)角透過所述光學(xué)體。
23．如權(quán)利要求22所述的光學(xué)體，其特征在于，至少約60％的所述第二偏振光以小于約8°的偏轉(zhuǎn)角透過所述光學(xué)體。
24．如權(quán)利要求22所述的光學(xué)體，其特征在于，至少約70％的所述第二偏振光以小于約8°的偏轉(zhuǎn)角透過所述光學(xué)體。
25．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一和第二相中的至少一個包括熱塑性樹脂。
26．如權(quán)利要求25所述的光學(xué)體，其特征在于，所述熱塑性樹脂是衍生自乙烯基芳族單體的間同構(gòu)乙烯基芳族聚合物。
27．如權(quán)利要求25所述的光學(xué)體，其特征在于，其特征在于所述熱塑性樹脂包括間同立構(gòu)聚苯乙烯的共聚單元。
28．如權(quán)利要求25所述的光學(xué)體，其特征在于所述熱塑性樹脂包括聚萘二甲酸乙二酯。
29．如權(quán)利要求25所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一和第二相之一包括間同立構(gòu)聚苯乙烯，而且所述第一和第二相中的另一個包括聚萘二甲酸乙二酯。
30．如權(quán)利要求25所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一和第二相都包括熱塑性聚合物。
31．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述光學(xué)體被拉伸至至少約2的拉伸比。
32．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述光學(xué)體被拉伸至至少約4的拉伸比。
33．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述光學(xué)體被拉伸至至少約6的拉伸比。
34．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于所述第一相和第二相是互不混溶的。
35．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一相是開孔材料，而且實質(zhì)上所述第一相的所述孔沿著至少一根共用軸排列。
36．如權(quán)利要求35所述的光學(xué)體，其特征在于，在所述第一相的所述的孔內(nèi)分散所述第二相。
37．如權(quán)利要求35所述的光學(xué)體，其特征在于，所述孔具有長徑比至少約為2。
38．如權(quán)利要求35所述的光學(xué)體，其特征在于，所述孔具有長徑比至少約為5。
39．如權(quán)利要求35所述的光學(xué)體，其特征在于，所述孔的截面基本上是橢圓形的。
40．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，至少沿著兩個方向取向所述光學(xué)體。
41．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述光學(xué)體具有多層。
42．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述光學(xué)體的消光比大于3。
43．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述光學(xué)體的消光比大于5。
44．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述光學(xué)體的消光比大于10。
45．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于所述光學(xué)體是膜，并且沿與所述膜表面垂直的軸向所述第一相和第二相的折射率差小于約0.05。
46．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于沿至少一根軸對于可見、紫外或紅外電磁輻射的至少一個偏振方向所述第一和第二相加在一起的漫反射率至少約30％。
47．如權(quán)利要求46所述的光學(xué)體，其特征在于，所述光學(xué)體具有鏡面反射軸，而且在所述鏡面反射軸周圍各向異性地分布所述電磁輻射。
48．如權(quán)利要求46所述的光學(xué)體，其特征在于，所述光學(xué)體在至少一個方向上被拉伸并具有鏡面反射軸，而且其中所述電磁輻射的至少一個偏振方向的漫反射部分主要沿著或接近一圓錐體表面分布，圓錐體的軸在拉伸方向的中央并且它的表面包括鏡面反射方向。
49．如權(quán)利要求47所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一和第二相沿著共用軸排列、所述光學(xué)體在至少一個方向上被拉伸和所述電磁輻射的至少一個偏振方向的漫反射部分主要沿著或接近一圓錐體表面分布，圓錐體的軸在所述第一和第二相的排列軸的中央并且它的表面包括鏡面反射方向。
50．如權(quán)利要求49所述的光學(xué)體，其特征在于，所述光學(xué)體具有鏡面透射軸，而且在所述鏡面透射軸的周圍各向異性地分布所述電磁輻射。
51．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，沿著至少一個方向拉伸所述光學(xué)體并沿著至少一個方向鏡面透射光、至少40％的與第一偏振光方向正交的偏振光漫透射穿過所述光學(xué)體，所述漫透射光線主要沿或接近一圓錐體的表面分布，所述圓錐體表面包含鏡面透射方向，它的軸在拉伸方向的中央。
52．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第二相包括伸長的摻雜物，其伸長軸沿共用方向排列，所述光學(xué)體在至少一個方向上被拉伸，并且所述電磁輻射的至少一個偏振方向的漫反射部分主要沿著或接近一圓錐體表面分布，圓錐體的軸在拉伸方向的中央并且它的表面包括漫透射方向。
53．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，所述光學(xué)體是膜，而且沿與該膜表面垂直的軸向第一相和第二相的折射率之差小于約0.02。
54．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)體，其特征在于，還包括二向色梁料。
55．一種光學(xué)體，其特征在于，包括第一聚合物和第二聚合物的互穿網(wǎng)絡(luò)；其中在所述第一和第二聚合物之間的折射率差沿著第一軸向至少約0.05，而沿著第二軸向小于約0.05。
56．如權(quán)利要求55所述的光學(xué)體，其特征在于，沿第一軸所述第一相和第二相的折射率差的絕對值為Δn1，沿與所述第一軸正交的第二軸所述第一相與第二相的折射率差的絕對值為Δn2，Δn1和Δ2之差的絕對值至少約0.05。
57．一種光學(xué)體，其特征在于，包括開孔聚合物第一相；和在所述第一相的所述孔內(nèi)的第二相；其中沿第一軸所述第一相和第二相的折射率差的絕對值為Δn1，沿與所述第一軸正交的第二軸所述第一相與第二相的折射率差的絕對值為Δn2,Δn1和Δ2之差的絕對值至少約0.05。
58．如權(quán)利要求57所述的光學(xué)體，其特征在于，對于電磁輻射的至少一個偏振方向的至少一根軸所述第一相和第二相加在一起的漫反射率至少約30％。
59．如權(quán)利要求57所述的光學(xué)體，其特征在于，Δn1和Δ2之差的絕對值至少約0.1。
60．如權(quán)利要求57所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一相具有比所述第二相大的雙折射率。
61．如權(quán)利要求57所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一相的雙折射率至少比所述第二相的雙折射率大0.02。
62．如權(quán)利要求57所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一相的雙折射率至少比所述第二相的雙折射率大0.05。
63．如權(quán)利要求57所述的光學(xué)體，其特征在于，所述第一相包括互相連接的孔網(wǎng)，而且在所述網(wǎng)中設(shè)置所述第二相。
全文摘要
提供一種光學(xué)膜,它包括置于連續(xù)雙折射基體內(nèi)的聚合物微粒的分散相。一般通過沿著一個或多個方向拉伸,取向膜。選擇分散相微粒的大小和形狀、分散相的體積分?jǐn)?shù)、膜厚度和取向數(shù)量以在所得膜中獲得所需程度的漫反射和所需波長的電磁輻射的全透射。
文檔編號G02B1/04GK1212760SQ97192647
公開日1999年3月31日 申請日期1997年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月29日
發(fā)明者理查德·C·艾倫, 阿瑟·L·科次, 洛克伍德·W·卡爾森, 蒂莫西·J·內(nèi)維特, 安德魯·J·烏德柯克, 卡爾·A·斯托弗, 米歇爾·F·韋伯, 比斯瓦魯普·馬宗達(dá) 申請人:美國3M公司