光学膜及其制造方法技术

一种光学偏振膜，它包含与第二聚合物材料的连续相有光学界面的第一聚合物材料的分散相的共混物，第二聚合物材料具有大量的相对于膜第一轴的分子取向，而且具有弱的相对于膜第二轴的分子取向，该第二轴的取向比第一轴的取向弱，第一和第二聚合物材料沿膜第一和第二轴中的一轴的折射率相匹配，来大量透射第一偏振态的光，而沿膜第一和第二轴中另一轴的折射率明显不同，可大量反射第二偏振态的光。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

总地来说，本专利技术涉及，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。
技术介绍
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。专利技术的概述总地来说，本专利技术涉及。根据本专利技术的一个实例，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。根据本专利技术的一个实例，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。本专利技术的上述概述不是用来说明本专利技术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，考虑下面对本专利技术各种实例的详细说明，就可以更全面地理解本专利技术，其中附图说明图1A和1B图示了本专利技术不同实例的光学膜。图2A-2J图示了本专利技术的不同加工方法。图3图示了本专利技术另一个实例的另一种光学膜。图4图示了本专利技术另一个实例的共混聚合物的光学膜。图5A-5C图示了根据本专利技术的一个实例制成的膜的透射特性。专利技术的详细说明总地来说，本专利技术可应用于许多不同的光学膜、材料和加工方法。据认为，本专利技术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。然而本专利技术并不局限于这些，通过对下面各种实例的讨论，可以明白本专利技术的各个方面。参照图1描述根据本专利技术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。本专利技术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。根据本专利技术的一个实例，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。根据本专利技术的不同实例，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。根据本专利技术的几个实例，采用多层成对膜时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：W·W·梅里尔，R·C·艾伦，R·J·塔巴尔，P·D·康德，T·J·内维特，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：