CN101180560A - 包括可剥离边界层的光学体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学体，该光学体包括第一光学薄膜、第二光学薄膜以及设置在第一和第二光学薄膜之间的一个或多个可剥离边界层。可剥离边界层的每个主表面可设置为与光学薄膜或另一个可剥离边界层相邻。第一和第二光学薄膜中的至少一个可包括反射偏振片。本发明还涉及加工此类光学体的方法。

Description

包括可剥离边界层的光学体
技术领域
本发明涉及光学体和加工光学体的方法。
背景技术
光学薄膜被广泛用于多种用途，这些光学薄膜包括单层聚合物光学薄膜、多层聚合物光学薄膜以及包括分散相和连续相的聚合物光学薄膜。聚合物光学薄膜的示例性应用包括显示装置，例如置于移动电话、个人数字助理(PDA)、计算机、电视机和其它装置中的液晶显示屏(LCD)。熟知的聚合物光学薄膜包括反射偏振薄膜，如可购自3M公司的VikuitiTMDual Brightness Enhancement Film(DBEF)和VikuitiTM DiffuseReflective Polarizer Film(DRPF)。其它熟知的聚合物光学薄膜包括反射片，如同样可购自3M公司的VikuitiTM Enhanced SpecularReflector(ESR)。
用作偏振片或反射镜的多层聚合物光学薄膜通常包括一个或多个第一光学层以及一个或多个第二光学层。除了第一和第二光学层外，一些传统的多层薄膜还包括一个或多个非光学层，例如位于光学层组之上或之间的一个或多个保护性边界层。非光学层通常结合到多层聚合物光学薄膜中，从而使得将要被第一和第二光学层传输、偏振或反射的光的至少一部分也通过这些非光学层传输。这些非光学层可以保护光学层不受损坏，并有助于共挤加工和/或增强光学薄膜加工后的机械特性。因此，在这种传统光学薄膜中，非光学层基本上不影响光学薄膜在所关注的波长区域中的反射特性，这一点通常是重要的。
发明内容
一方面，本发明涉及光学体，所述光学体包括第一光学薄膜、第二光学薄膜以及设置在第一和第二光学薄膜之间的一个或多个可剥离边界层。可剥离边界层的每个主表面设置为与光学薄膜或另一个可剥离边界层相邻。第一和第二光学薄膜中的至少一个可包括反射偏振片。
另一方面，本发明涉及加工光学体的方法，所述方法包括提供光学体，所述光学体包括第一光学薄膜、第二光学薄膜以及设置在第一和第二光学薄膜之间的至少一个可剥离边界层。将光学体传输到拉伸区内并拉伸以增大光学体的横向尺寸，同时在纵向上将光学体的相对边缘沿基本上叉开的路径传输。在该示例性实施例中，将基本上叉开的路径构造和布置成能够提供在拉伸期间满足以下关系式的纵向拉伸比(MDDR)、法向拉伸比(NDDR)和横向拉伸比(TDDR)：
MDDR＝NDDR＝(TDDR)-1/2。
另一方面，本发明涉及加工光学体的方法，所述方法包括提供光学体，所述光学体包括第一光学薄膜、第二光学薄膜以及设置在第一和第二光学薄膜之间的至少一个可剥离边界层。将光学体在拉伸器中沿纵向传输，同时保持光学体的相对边缘部分，并通过沿叉开的非线性路径移动相对边缘部分将光学体在拉伸器内拉伸至超过4的拉伸比。在该示例性实施例中，在拉伸期间，在TDDR达到2.5后，单轴特性量值U的最小值在拉伸的最终时段为至少0.7，并且在拉伸结束时U小于1，其中U定义为：U＝(1/MDDR-1)/(TDDR1/2-1)，其中MDDR是纵向拉伸比，TDDR是在叉开路径之间所测的横向拉伸比。
另一方面，本发明涉及加工光学体的方法，所述方法包括提供光学体，所述光学体包括第一光学薄膜、第二光学薄膜以及至少一个设置在第一和第二光学薄膜之间的可剥离边界层。将光学体在拉伸器中沿纵向传输，同时保持光学体的相对边缘部分，并通过沿叉开的非线性路径移动相对边缘部分来进行拉伸。在该示例性实施例中，在拉伸光学体期间，薄膜的纵向速度以大约λ1/2的系数降低，其中λ为横向拉伸比。
附图说明
为了使本发明所属技术领域内的普通技术人员更容易理解如何制造和使用本发明，下面将参考以下附图详细说明本发明的示例性实施例，其中：
图1为根据本发明的一个示例性实施例构造的光学体的示意性局部剖视图；
图2为根据本发明的另一示例性实施例构造的光学体的示意性局部剖视图；
图3为根据本发明的另一实施例构造的光学体的示意性局部剖视图；
图4示出光学体的单轴拉伸；以及
图5为可用来加工根据本发明的光学体的设备的示意性俯视图。
具体实施方式
如上所述，本发明提供了包括一个或多个可剥离边界层的光学体以及这种光学体的制造方法。根据本发明的原理，每个可剥离边界层与至少一个光学薄膜相连。在一些示例性实施例中，使一个或多个可剥离边界层为粗糙的，并且例如通过将一个或多个光学薄膜与粗糙可剥离边界层共挤或定向或通过其它合适的方法，将表面纹理赋予所述一个或多个光学薄膜。基本上可按授予Hebrink等人的共同拥有的美国专利申请No.10/977,211中所述的粗糙可剥离表层相同的方法来构造和使用一个或多个粗糙可剥离边界层，该专利申请于2004年10月29日提交且名称为“Optical Bodies and Methods for Making Optical Bodies(光学体以及制造光学体的方法)”，该专利申请公开的内容在与本发明一致的范围内以引用的方式并入本文。
在本发明的代表性实施例中，可剥离边界层连接到一个或多个光学薄膜上，使得它们能够在初始加工(例如拉伸)期间，或者在一些示例性实施例中也可在后续的存储、搬运、包装、运输和/或转换加工期间，保持附着在一个或多个光学薄膜上，但使用者在需要的时候可以将其剥离或移除。例如，可将可剥离边界层移除，并且可以在拉伸光学体后不久或者在将一个或多个构成光学薄膜安装到显示装置中之前不久分离光学薄膜。优选地，在一个或多个可剥离边界层与一个或多个光学薄膜分离时，无需施加过大的力，不会损坏光学薄膜，也不会使来自可剥离边界层的大量颗粒残余物污染光学薄膜。在其它示例性实施例中，本发明的光学体可在至少一个可剥离边界层保持完好的情况下安装到显示装置中。该特征使本发明的光学体的使用形式更加灵活。
现在参考图1、图2和图3，附图以简化的示意图形式示出了本发明的示例性实施例。图1是光学体10的示意性局部剖视图，光学体10包括第一光学薄膜20、第二光学薄膜30以及设置在第一和第二光学薄膜之间的至少一个可剥离边界层18。可剥离边界层的第一表面可设置为与光学薄膜20相邻，可剥离边界层的第二表面可设置为与光学薄膜30相邻。在其它示例性实施例中，可剥离边界层可设置为与一个光学薄膜相邻，并且通过附加层与另一光学薄膜隔开，该附加层可以是一个或多个附加的可剥离层，或者附加层可连接到相邻的光学薄膜上。在需要的时候可以在光学薄膜20和30之间提供两个可剥离边界层，以便于例如使可剥离边界层与相邻光学薄膜20或30之间具有不同的附着力。可选地，光学体10还包括一个或多个附加的可剥离边界层18以及一个或多个外表层16，该边界层18可设置在光学薄膜20和30的外表面上并且设置为仅与一个光学薄膜相邻。
可有利地用于图1所示构造中的材料的一个例子如下：(1)第一光学层12，其由55mol％(摩尔百分比)的二元酸(如萘二甲酸酯)和45mol％的二元酸(如对苯二甲酸二甲酯)制造，二醇中含有4mol％的己二醇和96mol％的乙二醇；(2)第二光学层14，其由聚萘二甲酸乙二醇酯制造；(3)可剥离边界层18，其由聚丙烯制造；以及(4)外表层16，其由75mol％的二元酸(如萘二甲酸酯)和25mol％的二元酸(如对苯二甲酸二甲酯)制造，二醇中含有4mol％的己二醇和96mol％的乙二醇。
包括两个以上光学薄膜的示例性光学体还可以包括设置在第一光学薄膜20和第二光学薄膜30与此类附加光学薄膜之间或者设置在附加光学薄膜(未示出)之间的附加可剥离边界层(未显示)。例如，光学体10还可以包括设置为与第二光学薄膜相邻的第三光学薄膜、以及设置在第二光学薄膜与第三光学薄膜之间的第二可剥离边界层。其它示例性实施例可包括三层以上光学薄膜，如6层、10层或更多层。根据本发明构造的光学体中使用的光学薄膜的数量取决于所用设备和材料及其它相关因素。而且，当适于具体应用时，光学体10可包括任何其它的附加层。例如，光学薄膜20和30之一或两者还可以包括一个或多个下表层，该下表层设置在光学薄膜与可剥离边界层之间并形成光学薄膜的一部分。
在一些示例性实施例中，光学薄膜20和30之一或两者可以是或者可以包括多层聚合物光学薄膜，如多层反射偏振片。例如，一个或两个光学薄膜可包括一个或多个第一光学层12和一个或多个第二光学层14。第一光学层12可以是单轴或双轴定向的双折射聚合物层。第二光学层14同样可以是单轴或双轴定向的双折射聚合物层。在其它示例性实施例中，第二光学层14在定向后具有各向同性折射率，该折射率与第一光学层12的至少一个折射率不同。光学薄膜20和30之一或两者可以是或者可以包括含有分散相和连续相的聚合物光学薄膜，如漫反射偏振片。在另一个示例性实施例中，一个或多个光学薄膜20和30可以是单层光学薄膜。
图2为根据本发明的另一示例性实施例构造的光学体40的示意性局部剖视图。光学体40包括第一光学薄膜50、第二光学薄膜60以及设置在第一光学薄膜50和第二光学薄膜60之间的可剥离边界层48。在该示例性实施例中，可剥离边界层48是包括连续相47和分散相49的粗糙可剥离边界层。可通过在适当的加工阶段将颗粒共混到连续相47中或者将一种或多种不混溶材料混合到连续相47中来形成分散相49，然后优选地进行相分离，并在可剥离边界层材料和光学薄膜之间的界面上形成粗糙表面。对于一些应用，可能希望由一个或多个具有连续相和分散相的层来形成边界层，其中连续相和分散相之间的界面足够弱，从而导致在定向或以其它方式加工薄膜时形成空隙。这些空隙有助于在边界层和相邻光学薄膜之间形成粗糙界面。可通过小心操纵加工参数和拉伸比或者通过选择性地使用增容剂来控制空隙的平均尺寸和纵横比。
图2用概括而简化的视图示出了连续相47和分散相49，实际上，这两相的外观可能并非如此均匀和规则。例如，应当了解，图2的示意图包括如下实施例：可剥离边界层包括第一聚合物和基本上不溶于第一聚合物但不形成明显分散区的第二聚合物。在一些示例性实施例中，可剥离边界层48可包括分散相或/和连续相的多个亚相。可剥离边界层48可用于将包括凹陷50a的表面纹理赋予设置为与可剥离边界层48相邻的光学薄膜50的表面中，以及将包括凹陷60a的表面纹理赋予设置为与可剥离边界层48相邻的光学薄膜60的表面中。因此，可在与可剥离边界层共挤、层压和/或后续的拉伸光学薄膜期间赋予表面纹理。光学体40还可以包括参考图1所示或所述的任意数量的薄膜或层，并在适于具体应用时包括任何其它的附加层。
图3为根据本发明的另一示例性实施例构造的光学体70的示意性局部剖视图。光学体70包括第一光学薄膜80、第二光学薄膜90、含有连续相77和分散相79的可剥离边界层78以及光滑可剥离边界层75，该可剥离边界层可与粗糙可剥离边界层78一体地形成和移除。作为选择，可与粗糙可剥离边界层78分离地形成和/或移除光滑可剥离边界层75。在一些示例性实施例中，光滑边界层75可包括至少一种与连续相77相同的材料。
可剥离边界层78可用于将包括凹陷75a的表面纹理赋予设置为与可剥离边界层78相邻的可剥离边界层75的表面中，以及将包括凹陷90a的表面纹理赋予设置为与可剥离边界层78相邻的光学薄膜90的表面中。可在与可剥离边界层共挤、层压和/或后续的拉伸光学薄膜期间如此赋予表面纹理。在需要的时侯可以在例如光学薄膜80和90之间提供两个粗糙可剥离层，其中使用不同数量的分散相将不同粗糙度赋予不同光学薄膜中。此外，光学体70可包括如图1和图2所示或所述的任意数量的薄膜或层，并在适于具体应用时包括任何其它的附加层。
根据本发明构造的光学体中所包括的可剥离边界层可具有可移除地连接到第一光学薄膜的第一主表面和可移除地连接到第二光学薄膜的第二主表面。然而，根据本发明构造的一些示例性光学体可包括至少一个如下边界层，该边界层具有可移除地连接到第一光学薄膜的第一主表面和永久性地连接到第二光学薄膜的第二主表面，通过材料选择在边界层和第二光学薄膜之间提供可接受的粘结，从而使得可剥离边界层可以从第一光学薄膜上移除，但不会从第二光学薄膜上移除。在一些实施例中，光学薄膜之一可用作为满足加工要求(共挤工序或薄膜处理和/或转换)而增加的表层，可以在工序的某一点将该表层移除和丢弃。
在另一个实施例中，边界层可既附着到第一光学薄膜上又附着到第二光学薄膜上，并且在剥离时边界层可分裂，从而在第一和第二光学薄膜上产生由边界层材料构成的附加层。如上所述，获得这些效果的一种方法是获得由两种或更多材料组成的多层材料边界层。在一些此类示例性实施例中，材料选择将包括对于相邻光学薄膜具有更强或更弱附着力的材料。这些材料的选择由相邻光学薄膜的材料组成决定。
图1、图2和图3中所描述的光学薄膜和层可构造成具有与图示不同的相对厚度。
现在将更详细地说明本发明的其它方面。
光学薄膜
多种光学薄膜可适用于本发明的实施例。适用于本发明一些实施例的光学薄膜可包括例如DBEF和ESR等介电多层光学薄膜(完全由双折射光学层构成，部分由双折射光学层构成，或是全部由各向同性的光学层构成)，以及例如DRPF等可以表征为偏振片或反射镜的连续相/分散相光学薄膜。适用于本发明实施例的光学薄膜可以是或可以包括例如填充BaSO4的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等扩散微隙反射薄膜，或例如填充TiO2的PET等扩散“白色”反射薄膜。作为选择，光学薄膜可以是由合适的光学上透明的各向同性或双折射材料(如聚碳酸酯)构成的单层，并且可以包括或不包括体扩散器。本领域的普通技术人员将容易认识到，本文中所描述的结构、方法和技术可适于和应用于其它类型的合适光学薄膜。本文中具体提到的光学薄膜仅仅是示例性实例，并不旨在列举所有适用于本发明示例性实施例的光学薄膜。
更具体地讲，适用于本发明实施例的示例性光学薄膜包括例如以下文献中描述的多层反射薄膜，如美国专利No.5,882,774和No.6,352,761以及PCT公开WO95/17303、WO95/17691、WO95/17692、WO95/17699、WO96/19347和WO99/36262，这些文献均以引用的方式并入本文。多层反射偏振光学薄膜和连续相/分散相反射偏振光学薄膜均依靠至少两种不同材料(典型地为聚合物)之间的折射率差值以选择性地反射至少一个偏振方向上的光。合适的漫反射偏振片包括如美国专利No.5,825,543中所述的连续相/分散相光学薄膜，以及如美国专利No.5,867,316中所述的漫反射光学薄膜，这两篇文献均以引用的方式并入本文。在共同拥有的与本发明同日提交的名称为“Diffuse Reflective Polarizing Films WithOrientable Polymer Blends(带有可定向聚合物共混物的扩散偏转膜)”的申请(3M档案号为60758US002)中描述了适用于本发明一些实施例的其它包括分散相和连续相的材料和光学薄膜，该申请公开的内容在与本发明一致的范围内以引用的方式并入本文。
在一些实施例中，一个或多个光学薄膜是聚合物层的多层层叠件，该聚合物层的布鲁斯特角(p偏振光的反射率变为零的角度)很大或不存在。如本领域中的普通技术人员所知，多层光学薄膜可制成多层反射镜或偏振片，其对p偏振光的反射率随着入射角偏离法线而缓慢减少，或独立于入射角，或随着入射角偏离法线而增加。本文中使用多层反射光学薄膜来举例说明光学薄膜结构以及本发明的光学薄膜的制造和使用方法。如上所述，本文描述的结构、方法和技术适于并可应用于其它类型的合适光学薄膜。
例如，可通过将单轴或双轴定向的双折射的第一光学层和第二光学层交替层叠(如交错)来制造合适的多层光学薄膜。在一些实施例中，第二光学层具有各向同性的折射率，该折射率与定向层的面内折射率大致相等。两个不同光学层之间的界面形成光反射平面。在与两个层的折射率大致相等的方向平行的平面内偏振的光基本上透射。在与两个层的折射率不同的方向平行的平面内偏振的光至少被部分反射。可通过增加层数或通过增大第一层和第二层之间的折射率差值来增加反射率。
具有多个层的薄膜可以包括具有不同光学厚度的层，以增大一定波长范围内薄膜的反射率。例如，薄膜可包括成对的层，(例如针对垂直入射光)单独调整这些层以对特定波长的光获得最佳反射效果。一般来讲，适用于本发明某些实施例的多层光学薄膜具有约2至5000个光学层，典型地约25至2000个光学层，通常为约50至1500个光学层或约75至1000个光学层。一些示例性实施例包括约825个或更少、约600个或更少、约275个或更少、或者甚至约100个或更少的光学层。光学层的数量取决于应用。还应该认识到，虽然本文只描述了单个多层层叠件，但多层光学薄膜也可以由多个层叠件或不同类型的光学薄膜制造，其中不同类型的光学薄膜随后组合以形成薄膜。
可通过将单轴定向的第一光学层与具有各向同性折射率(与定向层的面内折射率大致相等)的第二光学层结合来制造反射偏振片。作为选择，两个光学层均由双折射聚合物形成并且在拉伸过程中定向，使得在单个面内方向上的折射率大致相等。两个光学层之间的界面形成一种偏振态的光反射平面。在与两个层的折射率大致相等的方向平行的平面内偏振的光将基本上透射。在与两个层的折射率不同的方向平行的平面内偏振的光至少被部分反射。
对于具有第二光学层并且该第二光学层具有各向同性折射率或较低面内双折射率(例如在632.8nm下不超过约0.07)的偏振片，第二光学层的面内折射率(nx与ny)与第一光学层的面内折射率(如ny)大致相等。因此，第一光学层的面内双折射率可以指示多层光学薄膜的反射率。已经发现，通常面内双折射率越高，多层光学薄膜的反射性就越好。通常在632.8nm下，第一光学层经过定向后的面内双折射(nx-ny)为约0.04或更高、约0.1或更高、约0.15或更高，优选约0.2或更高，更优选约0.3或更高。如果第一和第二光学层的面外折射率(nz)相等或接近相等，那么多层光学薄膜还具有更好的斜角反射率。相同或类似的设计考虑适用于含有分散和连续聚合物相的漫反射偏振片。
可使用至少一种单轴双折射材料来制造反射镜，其中两个折射率(通常沿x和y轴，或nx和ny)大致相等并且不同于第三个折射率(通常沿z轴，或nz)。x和y轴定义为面内轴，因为它们代表多层薄膜内给定层的平面，相应折射率nx和ny称为面内折射率。创建单轴双折射系统的一种方法是将多层聚合物薄膜进行双轴定向(沿两个轴拉伸)。如果相邻层具有不同的应力致双折射，则多层薄膜的双轴定向会使与两个轴都平行的平面的相邻层的折射率之间产生差值，从而导致两个偏振平面的光都反射。
当第一光学层为单轴或双轴定向的双折射聚合物层时，通常将第一光学层的聚合物选择为能够在拉伸时形成较强的双折射。取决于应用情况，可在薄膜平面内的两个垂直方向之间、一个或多个面内方向与垂直于薄膜平面的方向之间或者以上方向的组合之间形成双折射。第一聚合物应在拉伸后维持双折射，以便将所需光学特性赋予成品薄膜。第二光学层可以是单轴或双轴定向的双折射聚合物层，或者第二光学层在定向后可具有与第一光层的至少一个折射率不同的各向同性折射率。在后一种情况下，第二层中的聚合物在拉伸时应形成很少的或不形成双折射，或形成反向双折射(正-负或负-正)，使得在成品薄膜中，薄膜平面的折射率与第一光学层聚合物的折射率之间的差值尽可能大。
适于制作用于本发明示例性实施例的光学薄膜的材料包括各种聚合物，如聚酯、共聚酯和改性共聚酯。在本文中，应将“聚合物”理解为包括均聚物和共聚物、以及可在可混溶的共混物中例如通过共挤或反应(包括例如酯交换反应)形成的聚合物或共聚物。术语“聚合物”和“共聚物”包括无规共聚物和嵌段共聚物。
可用于本发明的光学薄膜中的示例性聚合物包括聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。PEN常常被选择用于第一光学层中。适合用于第一光学层中的其它聚合物包括例如2，6-聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及其共聚物。在例如美国专利  No.5,882,774、No.6,352,761和No.6,498,683以及美国专利申请No.09/229724、No.09/232332、No.09/399531和No.09/444756中描述了其它适合用于光学薄膜中特别是用于第一光学层中的材料，这些文献以引用的方式并入本文。适用于第一光学层中的示例性coPEN是本征粘度(IV)为0.48dL/g的coPEN，其中羧酸酯亚单元衍生自90mol％的萘二甲酸二甲酯和10mol％的对苯二甲酸二甲酯，二醇亚单元衍生自100mol％的乙二醇亚单元。另一种有用的聚合物是本征粘度为0.74dL/g的PET，其可购自Eastman Chemical Company(Kingsport，TN)。
应选择适合用于第二光学层中的一种或多种聚合物，以使得在成品薄膜中，至少一个方向上的折射率与第一光学层在同一方向上的折射率显著不同。此外，应当理解，第二聚合物的选择不仅取决于所考虑的光学薄膜的预期应用，而且还取决于第一聚合物的选择及加工条件。
第二光学层可由多种聚合物制造，其中该聚合物的玻璃化转变温度与第一光学层的玻璃化转变温度相容并且折射率与第一聚合物的各向同性折射率相似。适合用于光学薄膜中并且特别是用于第二光学层中的其它聚合物(除上面所提到的coPEN聚合物之外)的例子包括由诸如乙烯基萘、苯乙烯、马来酸酐、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯等单体制造的乙烯基聚合物及共聚物。此类聚合物的例子包括聚丙烯酸酯、诸如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)等聚甲基丙烯酸酯及全同立构或间同立构聚苯乙烯。其它聚合物包括缩聚物，如聚砜、聚酰胺、聚氨酯、聚酰胺酸和聚酰亚胺。此外，第二光学层可由诸如聚酯和聚碳酸酯等聚合物和共聚物形成。
其它特别适合用于第二光学层中的示例性聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的均聚物，如可以商品名CP71和CP80购自Ineos AcrylicsInc.，Wilmington，DE；或玻璃化转变温度低于PMMA的聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)。附加的第二聚合物包括PMMA的共聚物(coPMMA)，如由75wt％(重量百分比)的甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体和25wt％的丙烯酸乙酯(EA)单体制备的coPMMA(可以商品名Perspex CP63购自IneosAcrylics Inc.)；由MMA共聚单体单元和甲基丙烯酸正丁酯(nBMA)共聚单体单元制备的coPMMA；或PMMA和聚(偏二氟乙烯)(PVDF)的共混物，例如可以商品名Solef 1008购自Solvay Polymers Inc.，Houston，TX。
其它特别适合用于第二光学层中的聚合物包括聚烯烃共聚物，如聚(乙烯-co-辛烯)(PE-PO)(以商品名Engage 8200购自Dow-DupontElastomers)；聚(丙烯-co-乙烯)(PPPE)(以商品名Z9470购自FinaOil and Chemical Co.，Dallas，TX)；以及无规立构聚丙烯(aPP)和等规聚丙烯(iPP)的共聚物。光学薄膜还可例如在第二光学层中包括官能化聚烯烃，如线性低密度聚乙烯马来酸酐接枝共聚物(LLDPE-g-MA)(可以商品名Bynel 4105购自E.I.duPont de Nemours&Co.，Inc.，Wilmington，DE)。
用于偏振片的示例性材料组合包括PEN/co-PEN、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/co-PEN、PEN/sPS、PEN/Eastar和PET/Eastar，其中“co-PEN”是指(上述)基于萘二羧酸的共聚物或共混物，并且Eastar是购自Eastman Chemical Co.的聚对苯二酸环己二甲酯。用于反射镜的示例性材料组合包括PET/coPMMA、PEN/PMMA或PEN/coPMMA、PET/ECDEL、PEN/ECDEL、PEN/sPS、PEN/THV、PEN/co-PET和PET/sPS，其中“co-PET”是指(上述)基于对苯二甲酸的共聚物或共混物，ECDEL是购自Eastman Chemical Co.的热塑性聚酯，THV则是购自3M公司的含氟聚合物。PMMA是指聚甲基丙烯酸甲酯，PETG是指采用第二个二元醇(通常是环己烷二甲醇)的PET共聚物。sPS是指间同立构聚苯乙烯。非聚酯聚合物可用于制作偏振薄膜。例如，聚醚酰亚胺可与诸如PEN和coPEN等聚酯一起使用以制造多层反射镜。还可使用其它聚酯/非聚酯组合，如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯(如可以商品名Engage 8200购自DowChemical Corp.，Midland，MI)。
根据本发明构造的光学体中的光学薄膜通常较薄，但在其它示例性实施例中，光学薄膜可制成所需厚度。合适的薄膜可有不同厚度，但是通常薄膜厚度小于15密耳(约380微米)，典型地小于10密耳(约250微米)，更典型地小于7密耳(约180微米)，有时小于5密耳、小于1.5密耳，或者甚至小于1密耳，如0.7密耳。在加工过程中，可通过挤出涂布或共挤方法使得在光学薄膜中包含尺寸稳定的层。本发明中的光学薄膜也可包括任选的其它光学或非光学层，例如光学层组之间的一个或多个不可剥离的保护边界层。非光学层可以是任何适于具体应用的合适材料，并且可以是或者可以包括至少一种用于光学薄膜剩余部分中的材料。
在一些示例性实施例中，中间层或下表层可与光学薄膜一体形成或在光学薄膜的一个或多个外表面上形成。通常通过与光学薄膜共挤而形成一个或多个下表层，以便例如一体形成并粘结第一和第二光学层。一个或多个下表层可包括具有连续相和分散相的不混溶共混物，这也有助于形成表面粗糙度和雾度。下表层的分散相可以是聚合的或无机的，其中理想地是基本透明的光学薄膜，并且具有与连续相相同或相似的折射率。在这种透明光学薄膜的一些示例性实施例中，组成分散相和连续相的材料之间的折射率差值不超过约0.02。具有折射率匹配共混物的下表层的例子为包括SAN的连续相和包括PETG的分散相(可以商品名Eastar 6763从Eastman Chemical购得的共聚酯)。具有折射率不匹配共混物的下表层的例子为Xylex 7200的连续相和聚苯乙烯的分散相。
可剥离边界层
可通过选择包含在一个或多个可剥离边界层中的材料来控制一个或多个可剥离边界层与相邻光学薄膜之间的界面附着性，从而使得对于具体应用，可剥离边界层能够在所需的时间段内附着在光学薄膜上，但也可以在无需施加太大的力的情况下，或者在合适的实施例中在不会将边界层的大量颗粒残余遗留在相邻光学薄膜上的情况下，在使用前将其从光学薄膜上干净地剥离或移除。
在本发明的一些示例性实施例中，具有与光学薄膜相连的可剥离边界层的光学体中所包括的材料为基本透明或透光的，因此可使用标准检查设备来检查光学体的缺陷。这种示例性透明光学体通常具有可剥离边界层，其中组分材料具有大致相等或十分相近的折射率。在这种透明光学体的一些示例性实施例中，组成可剥离边界层的各种材料的折射率彼此差值不超过约0.02。
在本发明的示例性光学体中，附着于光学薄膜的相邻表面的边界层可以构造成这样，即：使一个或多个可剥离边界层对一层或多层光学薄膜的附着性可以表征为可剥离边界层与相邻光学薄膜之间的剥离力为约2g/in或更大。根据本发明构造的其它示例性光学体可表征为约4g/in、5g/in、10g/in、15g/in或更大的剥离力。在一些示例性实施例中，光学体可表征为高达约100g/in或甚至约120g/in的剥离力。在其它示例性实施例中，光学体可表征为约50g/in、35g/in、30g/in、25g/in或更小的剥离力。在一些示例性实施例中，附着力可以在2g/in至120g/in、4g/in至50g/in、5g/in至35g/in、10g/in至25g/in或15g/in至25g/in的范围内。在其它示例性实施例中，附着力还可在其它合适的范围内。取决于所用材料，某些应用中允许剥离力超过120g/in。
在可剥离边界层和相邻光学薄膜之间的剥离力较大的一些示例性实施例中，可采用多种步骤来帮助从一个或多个光学薄膜上移除可剥离边界层。例如，可对本发明的光学体进行热定形、在移除过程中保持特定温度、进行拉伸或/和允许老化，从而使其包含的任何润滑剂到达薄膜或层的表面。
可如下测量用于表征本发明示例性实施例的剥离力。具体地讲，本测试方法提供了测量从光学薄膜(如多层薄膜、聚碳酸酯等)上移除可剥离边界层所需的剥离力的程序。从具有附着于光学薄膜的可剥离边界层的光学体上切割下测试条。测试条的宽度通常为约1″，长度大于约6″。可对测试条进行预处理以产生环境老化特征(如热、热和湿、冷、热冲击)。
通常，样本在测试前应放置超过约24小时。然后，例如使用双面胶带(如购自3M的ScotchTM双面胶带)将1″的测试条施加在刚性板上，并且将板/测试条组件固定在剥离测试器台板上的适当位置中。接着将可剥离边界层的前缘从光学薄膜上分离，并将其夹在与剥离测试器的测力传感器相连的夹具上。再将载有板/测试条组件的台板以90英寸/分钟的恒定速度从测力传感器上移开，从而有效地从基底光学薄膜上以约180度角剥离可剥离边界层。当台板从夹具上移开时，从薄膜上剥离可剥离边界层所需的力由测力传感器检测并由微处理器记录下来。然后，在5秒的稳态行程上(优选地，忽略开始剥离时的初始震动)将剥离所需的力取平均值并记录下来。
已经发现，通过谨慎选择用于制作可剥离边界层的材料，并确保该材料与用于制作光学薄膜的至少某些材料特别是光学薄膜的外表面材料或某些示例性实施例中的下表层材料的相容性，能够实现这些及相关目标。根据本发明的一个实施例，为了在所需时间段内保持附着在光学薄膜上，可剥离边界层可包括足量的低结晶度或非晶形材料。在一些示例性实施例中，可剥离边界层中可采用两种或更多种具有不同附着力的不同材料以获得所需的附着量。
适合用于可剥离边界层中的材料包括例如含氟聚合物，如可购自3M公司(St.Paul，MN)的聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯氟聚合物(ETFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、PMMA(或coPMMA)和PVDF的共聚物，或者THV或PFA材料中的任一种。诸如Dynamar(可购自3M)或Glycolube(可购自位于Fair Lawn NJ的Lonza公司)等加工助剂可增强可剥离边界层的脱膜特性。
适合用于可剥离边界层中的材料通常包括聚烯烃，如聚丙烯和改性聚丙烯。可使用脂肪族聚烯烃。聚丙烯的一种合适基团包括高密度聚丙烯，其对聚酯和丙烯酸材料具有非常低的附着性并常用于制造多层光学薄膜。也可以使用聚乙烯及其共聚物，包括共聚物、丙烯和乙烯。其它示例材料包括聚甲基戊烯；环烯烃共聚物，如可购自Ticona EngineeringPolymers(Florence，KY)的Topas；烯烃与马来酸酐、丙烯酸或甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物；或者可购自杜邦公司(Wilmington，DE)的Hytrel(热塑性聚酯弹性体)或Bynel(改性乙烯-醋酸乙烯酯)材料中的任一种。
可用于本发明的一些实施例中的间同立构和无规立构乙烯基芳族聚合物包括聚苯乙烯、聚烷基苯乙烯、聚苯乙烯卤化物、聚烷基苯乙烯、聚苯甲酸乙烯酯、及其氢化聚合物和混合物、或者包括这些结构单元的共聚物。聚烷基苯乙烯的实例包括：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苊。聚苯乙烯卤化物的实例包括：聚氯苯乙烯、聚溴苯乙烯和聚氟苯乙烯。聚烷氧基苯乙烯的实例包括：聚甲氧基苯乙烯和聚乙氧基苯乙烯。在这些实施例中，特别优选的苯乙烯基团聚合物有：聚苯乙烯、聚对甲基苯乙烯、聚间甲基苯乙烯、聚对叔丁基苯乙烯、聚对氯苯乙烯、聚间氯苯乙烯、聚对氟苯乙烯以及苯乙烯和对甲基苯乙烯的共聚物。此外，作为间同立构乙烯基芳族基团共聚物的共聚单体，除了上面说明的苯乙烯基团聚合物的单体外，烯烃单体(如乙烯、丙烯、丁烯、己烯或辛烯)、双烯单体(如丁二烯、异戊二烯)、极性乙烯基单体(如环双烯单体、甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐或丙烯腈)均可被提及。
脂族共聚酯和脂族聚酰胺也是可用于可剥离边界层的材料。对于聚酯聚合物和共聚物，可从以下材料中选择二元酸：对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、所有异构萘二甲酸(2，6-、1，2-、1，3-、1，4-、1，5-、1，6-、1，7-、1，8-、2，3-、2，4-、2，5-、2，7-和2，8-)、联苯甲酸(如4，4′-联苯二羧酸及其异构体、反式-4，4′-二苯乙烯二羧酸及其异构体、4，4′-二苯醚二甲酸及其异构体、4，4′-二苯砜二羧酸及其异构体、4，4′-二苯甲酮二甲酸及其异构体)、卤化芳族二羧酸(如2-氯对苯二甲酸和2，5-二氯对苯二甲酸)、其它取代芳族二羧酸(如叔丁基间苯二甲酸和磺酸钠间苯二甲酸(sodium sulfonated isophthalic acid))、环烷族羧酸(如1，4-环己烷二甲酸及其异构体和2，6-萘烷二羧酸及其异构体)、二环或多环二羧酸(如各种异构降莰烷和降冰片烯二羧酸、金刚烷二羧酸以及二环辛烷二羧酸)、烷烃二羧酸(如癸二酸、己二酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、壬二酸和十二烷双酸)以及任何稠环芳烃的异构二羧酸(如茚、蒽、苯蒽烯、苯嵌萘、芴及类似物质)。作为选择，还可使用这些单体的烷基酯，如对苯二甲酸二甲酯。
合适的二元醇共聚单体包括但不限于：直链或支链的链烷二醇或二元醇(如乙二醇、诸如1，3-丙二醇等丙二醇、诸如1，4-丁二醇等丁二醇、诸如新戊基二醇等戊二醇、己二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇和更高级二元醇)、醚二醇(如二乙二醇、三乙二醇和聚乙二醇)、酯链二醇(如3-羟基-2，2-二甲基丙基-3-羟基-2，2-丙酸二甲酯、环烷二醇(如1，4-环己烷二甲醇及其异构体和1，4-环己二醇及其异构体)、二环或多环二元醇(如各种异构的三环癸烷二甲醇、降莰烷二甲醇、降冰片烯二甲醇和二环辛烷二甲醇)、芳香族二元醇(如1，4-苯二甲醇及其异构体、1，4-苯二酚及其异构体、双酚(如双酚A)、2，2′-二羟基联苯及其异构体、4，4′-二羟基甲基联苯及其异构体，以及1，3-双(2-羟乙氧基)苯及其异构体)，以及更低级烷基醚或这些二元醇的二醚(如二甲基二醇或二乙基二醇)。
在至少一个边界层被设计为永久性附着在至少一个相邻光学薄膜上的示例性实施例中，其组分材料对相邻光学薄膜必须具有足够的附着力。根据对光学薄膜的附着特性，或可选地根据对边界层的另一构成层(多层边界层的情况下)的附着特性来选择材料。一些可用的材料包括上面所列的材料以及经过改性后能够附着在光学薄膜上的同类聚合物。
在一些示例性实施例中，一个或多个可剥离边界层可包括低熔点和低结晶度的聚丙烯及其共聚物、低熔点和低结晶度的聚乙烯及其共聚物、低熔点和低结晶度的聚酯及其共聚物、或它们的任意合适组合。这种低熔点和低结晶度的聚丙烯及其共聚物由丙烯均聚物及丙烯与乙烯的共聚物或具有4至10个碳原子的α-烯烃材料组成。术语“共聚物”不仅包括共聚物，而且也包括三元共聚物以及由四种或更多种组分聚合物组成的聚合物。合适的低熔点和低结晶度聚丙烯及其共聚物包括例如间同立构聚丙烯(如可购自Total Petrochemicals，Inc.的Finaplas 1571)-一种在间同立构聚丙烯主链上的乙烯含量极低的无规共聚物，以及丙烯的无规共聚物(如可购自Atofina，现为Total Petrochemicals，Inc.的PP8650或PP6671)。如果需要的话，所述丙烯与乙烯的共聚物也可与聚丙烯的均聚物挤出共混，以便提供具有更高熔点的可剥离边界层。
其它合适的低熔点和低结晶度聚乙烯与聚乙烯共聚物包括例如线性低密度聚乙烯及乙烯-乙烯醇共聚物。合适的聚丙烯包括例如丙烯与乙烯的无规共聚物(如可购自Total Petrochemicals，Inc.的PP8650)或乙烯辛烯共聚物(如可购自Dow Chemical Company的Affinity PT1451)。在本发明的一些实施例中，连续相包括非晶形聚烯烃，如非晶形聚丙烯、非晶形聚乙烯、非晶形聚酯、或者它们的任意组合，或者它们与其它材料的任意合适组合。在一些实施例中，可剥离边界层的材料可包括成核剂如苯甲酸钠以控制结晶速率。此外，可添加防静电材料、防粘连材料、着色剂如颜料和染料、极化染料、渗移性润滑剂、稳定剂和其它加工助剂。此外或作为选择，粗糙可剥离表层还可包括任何其它合适的材料。在一些示例性实施例中，可将迁移抗静电剂用于可剥离边界层中以降低边界层对光学薄膜的附着性。
粗糙可剥离边界层
在本发明的包括至少一个粗糙可剥离边界层的示例性实施例中，一个或多个边界层可包括上述任何材料或它们的任意组合。例如，连续相或第一和第二不混溶的聚合物之一可包括关于上述可剥离边界层所提到的任何材料。
可通过在分散相中混合或共混不同材料来调节粗糙可剥离边界层的表面粗糙度，这些材料包括例如聚合物材料、无机材料或两者。此外，可调节分散相与连续相的比率来控制表面粗糙度与附着力，该比率还取决于所使用的具体材料。因此，在包括粗糙可剥离边界层的示例性实施例中，一种、两种或更多种聚合物将作为连续相，而一种、两种或更多种材料(可以是或不是聚合物)将提供分散相，该分散相具有合适的表面粗糙度以赋予表面纹理。可选择连续相的一种或多种聚合物以便使其对光学薄膜材料具有需要的附着性。可将具有相对高结晶度的材料(如高密度聚乙烯(HDPE)或聚己酸内酯)共混到粗糙可剥离边界层中，以将粗糙的纹理赋予与该粗糙可剥离边界层相邻的光学薄膜表面中并影响附着能力。例如，HDPE可与用于改善附着能力的低结晶度聚(乙烯辛烯)(PE-PO)一起共混到低结晶度间同立构聚丙烯(sPP)中，以改善表面粗糙度。
在分散相能够结晶的情况下，可以通过在适当的挤出加工温度、混合程度、骤冷以及通过添加成核剂(如芳族羧酸盐(苯甲酸钠)、二亚苄基山梨醇(DBS)(如可购自Milliken&Company的Millad 3988)、山梨醇二缩醛(如可购自Ciba Specialty Chemicals的Irgaclear澄清剂和购自Mitsui Toatsu Chemicals的NC-4澄清剂))来使该相结晶，从而提高一个或多个可剥离表层的粗糙度。其它成核剂包括有机磷酸盐和其它无机材料，如可购自Asahi-Denka的ADKstab NA-11和NA-21磷酸酯以及可购自Milliken&Company的降冰片烯羧酸盐HyperformHPN-68。在一些示例性实施例中，分散相包括颗粒如含无机材料的颗粒，所述颗粒可以从粗糙可剥离边界层的表面突出，并在挤出、定向、层压或拉伸光学体时将表面结构赋予光学薄膜。
粗糙可剥离边界层的分散相可以包括颗粒或者其它足够大(如平均直径为至少0.1微米)的粗糙材料，以便将表面纹理赋予光学薄膜的相邻层的外表面中。分散相的凸起中至少相当大的一部分通常应大于照射光的波长，但是足够小以致于肉眼无法分辨。这种颗粒可以包括无机材料颗粒，如二氧化硅颗粒、滑石颗粒、苯甲酸钠、碳酸钙及它们的组合或任何其它合适的颗粒。作为选择，分散相可由在合适条件下在连续相中为(或变得)基本不混溶的聚合物材料形成。
分散相可由一种或者多种材料如无机材料、聚合物或二者形成，这些材料不同于连续相中的至少一种聚合物并且不混溶于其中，而分散聚合物相的结晶度通常高于连续相中一种或多种聚合物的结晶度。优选的是，分散相与一种或多种连续相聚合物仅能机械混溶或不混溶。一种或多种分散相材料与一种或多种连续相材料可在合适的加工条件下实现相分离，并在连续基质中，特别是在光学薄膜与粗糙可剥离表层之间的界面中，形成不同的相内含物。
特别适用于分散相的示例性聚合物包括苯乙烯丙烯腈、改性聚乙烯、聚碳酸酯和共聚酯共混物，ε-己内酯聚合物(如购自Dow ChemicalCompany的TONETMP-787)、丙烯和乙烯的无规共聚物、其它聚丙烯共聚物、聚(乙烯辛烯)共聚物、抗静电聚合物、高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。分散相可包括任何其它合适的材料，如任何合适的结晶聚合物，而且可包括与光学薄膜中所用的一种或多种材料相同的材料。
在一些示例性实施例中，一个或多个可剥离边界层可包括至少3种材料，以便于控制可剥离层的附着力及提供更高的表面特征密度。在一些示例性实施例中，超过2个分散亚相可导致大小不同的粗糙特征或凸起或复合凸起，如“凸起上的凸起”构造，即在较大的凹面特征(凹陷)之间赋予较小的凹面特征(凹陷)，而在一些示例性实施例中，在较大的凹面特征(凹陷)内赋予较小的凹面特征(凹陷)。这种结构可有利于在光学薄膜上形成雾度更高的表面。
这些示例性实施例中使用的材料可购自如下所述的不同制造商：PEN(购自3M公司的.48 IV PEN)、SAN(购自Dow Chemical的Tyril880)、sPP(购自Atofina，现为Total Petrochemicals，Inc.的1571)、MDPE(购自Chevron-Philips的Marflex TR130)、Admer(购自Mitsui Petrochemicals，Inc.的SE810)、Xylex(购自GEPlastics Inc.的Xylex 7200)、无规丙烯乙烯共聚物(购自Atofina，现为Total Petrochemicals，Inc.的PP8650)、Pelestat300(购自Tomen America的Pelestat300)、Pelestat6321(购自Tomen America的Pelestat 6321)、聚己内酯(Tone 787)、PMMA(购自Atofina，现为Total Petrochemicals，Inc.的VO44)、聚苯乙烯(购自Dow Chemical Company的Styron 685)。
材料相容性及方法
可通过例如以供料块方法共挤来制造本发明的光学体。在例如美国专利No.09/229,724、No.08/402,041、No.09/006,288和美国专利申请公开No.2001/0013668、美国专利No.6,352,761中描述了示例性的制造过程，这些文献均以引用的方式并入本文。优选地，光学体的材料，以及在一些示例性实施例中，第一光学层、第二光学层、任选的非光学层和可剥离边界层的材料，被选择为具有相似的流变学特性(如熔融粘度)，以便它们能够共挤而不会出现流动不稳定的情况。可通过在形成本发明的光学体时共挤一个或多个外表层来降低共挤时的剪切力效应。可以选择一个或多个外表层的材料，以便在任何加工步骤之后或之前能从光学体上移除这些层。
光学体从供料块歧管出来后可进入成形单元，如模具。作为选择，在进入成形单元前聚合物流可分流以形成两个或更多的流，这些流然后可通过层叠重新组合。该方法通常被称为倍增。在例如美国专利No.5,094,788和No.5,094,793中描述了示例性的倍增器，这两篇专利以引用的方式并入本文。可在光学层或光学薄膜共挤期间或之后，例如在倍增之前，将可剥离边界层添加到本发明的光学体中。在一些示例性实施例中，可在生产过程的不同阶段添加不同的可剥离边界层。在光学体从成形单元中排出后，可将其浇注到冷却辊、浇注轮或浇注辊上。
随后，可将光学体拉延或拉伸来制造成品。取决于光学体中包括的光学薄膜的类型，拉延或拉伸可在一个、两个或更多个步骤中完成。如果本发明的光学体中包括的一个或多个光学薄膜是反射偏振片，则可沿横向(TD)单轴或基本单轴地拉伸光学体，并允许在纵向(MD)和法向(ND)上松弛。在美国申请公开No.2002/0190406、No.2002/0180107、No.2004/0099992和No.2004/0099993中描述了可用于拉延本发明的这种示例性实施例的合适方法和设备，这些文献公开的内容以引用的方式并入本文。
以单轴或基本单轴的方式拉伸光学体
本发明的方法可包括拉伸光学体，可参考对应于纵向(MD)、横向(TD)和法向(ND)的三个相互正交的轴来描述。这些轴对应于图4所示的光学体200的宽度(W)、长度(L)和厚度(T)。拉伸过程将光学体的区域200从初始构造240拉伸至最终构造260。纵向是薄膜经过拉伸设备(如图5所示的设备)行进的一般方向。横向(TD)是薄膜平面内的第二个轴，并与纵向(MD)正交。法向(ND)与纵向和横向均正交，并且大致对应于聚合物薄膜的厚度方向。
图5示出本发明的拉伸设备和方法的一个实施例。可通过任何适当方法将光学体置于拉伸设备中。例如，光学体可制成卷或其它形式，然后将其置于拉伸设备中。又如，拉伸设备可构造成能从挤出机(例如，如果光学体是通过挤出制造并在挤出后用于拉伸)、涂布机(例如，如果光学体是通过涂敷制造，或在接收一个或多个涂层之后用于拉伸)、或层压机(例如，如果光学体是通过层压制造或在接收一个或多个层压层后用于拉伸)接收光学体。
一般来讲，将光学体140在区域130中提供给一个或多个夹持部件，这些夹持部件构造和布置为用来夹持光学体的相对边缘，并沿限定预定路径的相对轨道164传输光学体。夹持部件(未示出)通常在光学体的边缘处或靠近边缘处夹持光学体。光学体被夹持部件夹住的部分通常不适合在拉伸后使用，因此夹持部件的位置通常选择成能够对薄膜提供足以允许拉伸的夹持力，同时控制拉伸过程中产生的废料量。
例如使链条沿轨道旋转的辊162可以沿着轨道方向引导诸如夹子等夹持部件，其中夹持部件连接到链条上。辊连接到驱动机构上，该驱动机构可控制薄膜通过拉伸设备传输时的速度和方向。辊还可用来旋转或控制带式夹持部件的速度。
再回到图5，可选地，所述设备包括通常由炉子154或其它设备或结构围住的预处理区132，以加热光学体以备拉伸。预处理区可包括预热区142、热浸区144或两者。
可在主拉伸区134内拉伸光学薄膜。通常，在主拉伸区134中，光学体被加热或保持在温度高于光学体聚合物的玻璃化转变温度的热环境中。在主拉伸区134中，夹持部件通常沿叉开轨道行进，从而将光学体拉伸所需的量。主拉伸区和设备其它区域中的轨道可由多种结构和材料构成。在主拉伸区以外，轨道典型地为基本线性。相对的线性轨道可以是平行的，也可以布置为相互会聚或叉开。在主拉伸区中，轨道通常为叉开的。
在拉伸设备的所有区域中，轨道可由一系列可任选地连接在一起的直线段或曲线段构成。作为选择或者在特定多个区域或区域组内，轨道可以作为单一连续构造形成。在至少一些实施例中，主拉伸区中的轨道连接到前面区域的轨道上，但是可与前面区域的轨道分开。如图5所示，随后的后处理区或移除区中的轨道1140、1141与主拉伸区的轨道通常是分开的。在一些实施例中，一个或多个且优选地所有的轨道段的位置是可调节的(如可绕轴转动)，以便可根据需要调整轨道的总体形状。也可在各个区域中使用连续轨道。
通常，光学体中由夹持部件夹持通过主拉伸区域的部分将被移除。为了在基本上整个拉伸过程中维持基本单轴拉伸(如图5所示)，在横向拉伸结束时，优选地在切口点158处将快速叉开边缘部分156从被拉伸的光学体148上切断。可在158处进行切割，多余部分或不可用的部分156可被丢弃。
从连续夹持机构释放光学体边缘的操作可以连续进行，但应优选地执行从离散夹持机构如拉幅夹释放的操作，以便任何给定夹子下的所有材料可同时被释放。该离散释放机构可导致更大的应力扰动，这种扰动可被拉幅上游感觉到。为了有助于隔离取走装置的操作，优选的是在装置中使用连续边缘分离机构，如从受热的被拉伸薄膜的中部对边缘进行“热”切。
切口位置优选位于足够靠近“夹持线”的地方，如取走系统的夹持部件最先有效接触的隔离取走点，以减少或最小化该点上游的应力扰动。如果在被取走系统夹持前切割薄膜，则会例如由于薄膜沿横向“快速回缩”而导致取走操作不稳定。因此，优选地在夹持线处或其下游切割薄膜。切割是一个断裂过程，因此在空间位置上通常会有微小但自然的变化。因此，优选的是，在夹持线的稍微下游的位置进行切割，以防止在夹持线的上游出现任何短暂切割变形。如果从夹持线的下游较远的位置切割薄膜，则取走点和边界轨线之间的薄膜将继续沿横向拉伸。由于现在只有该部分的光学薄膜在拉伸，因此会相对于边界轨线以放大的拉伸比进行拉伸，从而使进一步的应力扰动向上游传播，例如，使不期望等级的纵向张力向上游传播。
切口优选是可以移动且可重新定位的，以便它可随着取走位置变化而改变，以适应可变最终横向拉伸方向比或取走系统位置的调整。这类切割系统的优点在于只需优选沿纵向移动取走切口点158就可在维持拉伸外形的同时调节拉伸比。可使用多种切割技术，包括加热刀片、热金属丝、激光、强IR辐射的聚焦光束或热空气的聚焦射流。
可选地，图5所示的设备包括后处理区136。例如，光学体可在区域148中定形，并在区域150中骤冷。取走系统可用于将光学体从主拉伸区134中移除。在图示的实施例中，该取走系统独立于(即分离于或不直接连接至)将薄膜传输通过主拉伸区的轨道。取走系统可使用任何薄膜传输结构，如具有夹持部件(如相对设置的多组带子或拉幅夹)的轨道1140和1141。
在一些实施例中，可使用彼此成一定角度的轨道1140、1141实现横向收缩控制。例如，取走系统的轨道可设置成沿缓慢会聚路径(形成不超过约5°的角度)通过后处理区的至少一部分，从而使薄膜能够随着冷却而产生横向收缩。在其它实施例中，两个相对的轨道可以通常不超过约3°的角叉开，但是在一些实施例中该角度可以更大。这可用于增大主拉伸区中的薄膜的纵向张力，以便例如降低特性的不均匀性，如整个薄膜反射率的主轴的变化。
在一些示例性实施例中，在将薄膜通过主拉伸区的轨道164传输时，取走系统的中心线相对薄膜的中心线倾斜。倾斜的取走系统、主拉伸区或此二者可用于提供如下薄膜：该薄膜的特性的一个或多个主轴(如折射率轴或撕裂轴)相对于薄膜倾斜。在一些实施例中，可手动或利用计算机控制的驱动器或其它控制机构以机械方式或者以手动与机械相结合的方式调节取走系统相对于主拉伸区的角度。
图5的示例性方法还包括区域138中的移除部分。可选地，辊165可用来向前移动拉伸的薄膜152，但如果需要的话可省略该部件。也可形成另一个切口160，未用部分161可丢弃。离开取走系统的薄膜通常缠绕于辊上以备后用。作为选择，在取走操作后可进行直接转换加工。
由相对的轨道定义的路径影响薄膜在纵向、横向和法向上的拉伸。可用一组拉伸比来描述拉伸(或拉延)转变：纵向拉伸比(MDDR)、横向拉伸比(TDDR)和法向拉伸比(NDDR)。当参考薄膜进行确定时，特定拉伸比通常被定义为薄膜在所需方向(例如，横向、纵向或法向)上的当前尺寸(如长度、宽度或厚度)与薄膜在同一方向上的初始尺寸(如长度、宽度或厚度)的比率。在拉伸过程中的任意给定点上，TDDR对应于边界轨线的当前间距L与拉伸开始时边界轨线的初始间距L0的比率。换句话讲，TDDR＝L/L0＝λ。一些可用的TDDR值包括约1.5至约7或更大。示例性的可用TDDR值包括约2、4、5和6。其它示例性的可用TDDR值在约4至约20、约4至约12、约4至约20、约4至约8以及约12至约20的范围内。
如美国申请公开No.2002/0190406、No.2002/0180107、No.2004/0099992和No.2004/0099993中所述，假定材料密度恒定，伴随横向尺寸的增加，基本单轴拉伸会使得TDDR、MDDR和NDDR分别接近λ、(λ)-1/2和(λ)-1/2。对于完全单轴定向薄膜，在整个拉伸过程中MDDR＝NDDR＝(TDDR)-1/2。
单轴特性量值的一种有用度量U可定义为：
U = 1 MDDR - 1 TDDR 1 / 2 - 1
对于完全单轴拉伸，U在整个拉伸过程中为1。当U小于1时，拉伸状态被看作“亚单轴”。当U大于1时，拉伸状态被看作“超单轴”。U大于1的各个状态代表不同程度的过松弛。这些过松弛状态会产生从边界边缘的纵向压缩。可根据以下公式针对密度变化修正U，从而得出Uf：
U f = 1 MDDR - 1 ( TDDR ρ f ) 1 / 2 - 1
在一些示例性实施例中，如图5所示，薄膜受面内拉伸(即边界轨线和轨道共面)，但是非共面拉伸轨线也包括在本发明的范围之内。在面内边界轨线中，完全单轴定向的结果是从面内纵向中心线叉开的一对镜像对称的、面内的抛物轨线。
只要中心点的速度沿着中心迹线在每个点从其初始速度按某一系数(系数恰好为相对边界轨线上的相应相对点之间测得的瞬时TDDR倒数的平方根)降低，那么在整个拉伸过程中都会保持单轴拉伸。
有多个因素可影响获得单轴定向的能力，这些因素包括例如聚合物薄膜的厚度不均匀、拉伸期间聚合物薄膜的加热不均匀、以及从设备幅下游区域施加的附加张力(如纵向张力)。然而，在许多情况下，没有必要获得完全的单轴定向。在本发明的一些示例性实施例中，任何U＞0的值都是可用的。相反，可以限定在整个拉伸过程中或在拉伸的某一特定时段所维持的U的最小值或阈值或平均值。例如，在一些示例性实施例中，根据具体应用的需求和需要，可接受的U的最小值/阈值或平均值可以是0.2、0.5、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9或0.95。在选定具体U值后，上述公式可提供MDDR与TDDR之间的具体关系，与其它相关考虑因素结合后便可为边界轨线(其也包括U值接近1的抛物轨线)确定更宽的等级。至少在拉伸的最后时段表现出U值低于1的轨线在本文中称为亚抛物轨线。
上述轨线的等级仅仅是示例性的，不应理解为限制性的。许多轨线等级都被认为属于本发明的范围内。主拉伸区可以包括两个或更多个具有不同拉伸状态的不同区域。例如，可在初始拉伸区选择一条来自第一等级轨线的轨线，而在随后的每个拉伸区选择另一条来自相同的第一等级轨线或不同等级轨线的轨线。
虽然本发明涵盖了U的最小值大于0的所有边界轨线，但是本发明的典型实施例包括所有基本单轴的边界轨线，这些边界轨线中U的最小值为约0.2，约0.5，优选地为约0.7，更优选地为约0.75，更优选地为约0.8，甚至更优选地为约0.85。在拉伸的最后时段可施加由临界TDDR限定的U最小值约束，临界TDDR优选为约2.5，更优选为约2.0，更优选为约1.5。在一些实施例中，临界TDDR可为4、5或更大。大于临界TDDR时，某些材料如由可定向的双折射聚酯构成的某些整体多层薄膜，由于例如结构变化(如应变诱导结晶)可开始失去弹性或快速回缩的能力。
作为可接受的基本单轴应用的例子，当横向为主单轴拉伸方向时，反射偏振片的斜角特性会受到纵向和法向折射率之间的差值的巨大影响。在一些应用中，纵向和法向具有0.08的折射率差值是可以接受的。在另一些应用中，0.04的差值是可以接受的。在更严格的应用中，0.02或更小的差值是优选的。例如，在许多情况下，在包含聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或PEN的共聚物的聚酯体系中，0.85的单轴特性量值足以使单轴横向拉伸的薄膜在633nm下的纵向和法向之间的折射率差值为0.02或更小。对于一些聚酯体系，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，由于在非基本单轴拉伸薄膜中的固有折射率差值较小，因此较小的U值(0.80或甚至0.75)可能是可接受的。
对于亚单轴拉伸，真正单轴特性的最终量值可用于根据以下公式估算y方向(纵向)与z方向(法向)之间折射率的匹配程度
Δnyz＝Δnyz(U＝0)×(1-U)
其中Δnyz是对于某一U值在纵向(即y方向)和法向(即z方向)之间的折射率差值，而Δnyz(U＝0)则是除了MDDR在整个拉伸过程中保持为1之外同样拉伸的薄膜中的该折射率差值。已发现此关系式可对用于多种光学薄膜中的聚酯体系(包括PEN、PET和PEN或PET的共聚物)进行合理的预测。在这些聚酯体系中，Δnyz(U＝0)通常为差值Δnxy(U＝0)的约二分之一或更多，Δnxy(U＝0)是两个面内方向即纵向(y轴)和横向(x轴)之间的折射率差值。在633nm下，Δnxy(U＝0)的典型值最高为约0.26。在633nm下，Δnyz(U＝0)的典型值最高为约0.15。例如，90/10coPEN(即包含约90％的类PEN重复单元和10％的类PET重复单元的共聚酯)在633nm下在高延展状态下具有约0.14的典型值。根据本发明中的方法已制造出包含此90/10coPEN的薄膜，在633nm下，根据实际薄膜拉伸比测出的U值为0.75、0.88和0.97，其相应的Δnyz值为0.02、0.01和0.003。
当在拉伸时段末尾U为亚单轴时，可使用其它多种边界轨线。具体地讲，可用的边界轨线包括如下共面轨线，其中当TDDR达到2.5后，拉伸的最终时段的TDDR为至少5，U为至少0.7，并且在拉伸结束时，U小于1。其它可用的轨线包括如下共面和非共面轨线，其中当TDDR达到2.5后，拉伸的最终时段的TDDR为至少7，U为至少0.7，并且在拉伸结束时，U小于1。可用的轨线还包括如下共面和非共面轨线，其中当TDDR达到2.5后，拉伸的最终时段的TDDR为至少6.5，U为至少0.8，并且在拉伸结束时，U小于1。可用的轨线还包括如下共面和非共面轨线，其中当TDDR达到2.5后，拉伸的最终时段的TDDR为至少6，U为至少0.9，并且在拉伸结束时，U小于1。可用的轨线还包括如下共面和非共面轨线，其中当TDDR达到2.5后，拉伸的最终时段的TDDR为至少7，U为至少0.85。
一般来讲，可使用多种方法来形成和加工本发明的光学体，这些方法包括挤出共混、共挤、薄膜浇注和骤冷、层压和定向，如单轴和双轴(平衡或不平衡)拉伸。如上所述，光学体可具有多种构造，因此根据最终光学体的构造和所需特性而采用不同的方法。
因此，本发明提供了包括可剥离边界层的光学体以及这种光学体的制造方法，因为可同时拉伸至少两倍的产品，所述方法可显著提高生产能力并降低劳动成本。因为每个转换加工后的部件可生成薄膜产品的至少两个部分，还可降低转换加工成本。所得的光学体在运输和搬运过程中可以保持完好，直到消费者准备使用薄膜。这使得光学薄膜的一个或多个表面得到相邻边界层的保护。
虽然已经结合本文中所具体描述的示例性实施例对本发明进行了说明，但是本领域的技术人员应该认识到，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可进行形式上和细节上的修改。

Claims (28)

1.一种光学体，包括：
第一光学薄膜；
第二光学薄膜；以及
一个或多个可剥离边界层，其设置在所述第一和第二光学薄膜之间，从而使得可剥离边界层的每个主表面设置为与光学薄膜或另一个可剥离边界层相邻，其中所述第一和第二光学薄膜中的至少一个包括反射偏振片。
2.根据权利要求1所述的光学体，其中，
所述反射偏振片是包括分散聚合物相和连续聚合物相的漫反射偏振片。
3.根据权利要求2所述的光学体，其中，
所述反射偏振片的厚度不超过1密耳。
4.根据权利要求2所述的光学体，其中，
所述分散聚合物相和所述连续聚合物相中至少之一具有至少0.1的面内双折射率。
5.根据权利要求1所述的光学体，还包括：
第三光学薄膜；以及
至少一个附加可剥离边界层，其设置于所述第三光学薄膜与所述第二光学薄膜之间。
6.根据权利要求1所述的光学体，其中，
所述反射偏振片是包括多个第一和第二光学层的多层反射偏振片。
7.根据权利要求6所述的光学体，其中，
所述反射偏振片具有不超过275个光学层。
8.根据权利要求6所述的光学体，其中，
所述第一和第二光学层中至少之一具有至少0.1的面内双折射率。
9.根据权利要求1所述的光学体，其中，
所述可剥离边界层包括下述材料中至少之一：含氟聚合物、聚丙烯、改性聚丙烯、脂肪族聚烯烃、聚乙烯、聚乙烯共聚物、聚甲基戊烯、环烯烃共聚物、间同立构聚合物、无规立构乙烯基芳族聚合物、聚苯乙烯以及苯乙烯的共聚物。
10.根据权利要求1所述的光学体，还包括至少一个外表层。
11.一种加工光学体的方法，包括：
提供光学体，所述光学体包括第一光学薄膜、第二光学薄膜以及设置在所述第一和第二光学薄膜之间的至少一个可剥离边界层；
将所述光学体传输到拉伸区内；
拉伸所述光学体以增大所述光学体的横向尺寸，同时在纵向上将所述光学体的相对边缘沿基本上叉开的路径传输，其中，所述基本上叉开的路径构造和布置成能够提供在拉伸期间近似满足以下关系式的纵向拉伸比(MDDR)、法向拉伸比(NDDR)和横向拉伸比(TDDR)：
MDDR＝NDDR＝(TDDR)-1/2。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，
所述叉开路径基本上为抛物线形。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，
所述叉开路径为基本抛物线形路径的线性近似。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，
所述叉开路径是共面的。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，
在拉伸的光学体中，所述第一和第二光学薄膜中至少之一包括反射偏振片。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，
拉伸所述薄膜的步骤包括将所述光学体拉伸至超过4的拉伸比。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，
拉伸所述薄膜的步骤包括沿基本上关于所述光学体的中心轴线对称的叉开路径移动所述相对边缘部分。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括：
将光学体从薄膜卷以连续方式提供给拉伸器。
19.根据权利要求11所述的方法，还包括：
共挤所述光学体，该操作与所述拉伸操作顺序进行。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，
共挤所述光学体包括倍增，并且在倍增之前添加至少一个边界层。
21.根据权利要求11所述的方法，其中，
拉伸的薄膜包括至少一种如下材料：其在与纵向对应的长度方向以及厚度方向上的折射率基本上相同，但是与宽度方向上的折射率基本上不同。
22.根据权利要求11所述的方法，其中，
单轴特征量值U的最小值为至少0.7，U定义为：
U＝(1/MDDR-1)/(TDDR1/2-1)。
23.一种加工光学体的方法，所述方法包括：
提供光学体，所述光学体包括第一光学薄膜、第二光学薄膜以及设置在所述第一和第二光学薄膜之间的至少一个可剥离边界层；
将所述光学体在拉伸器中沿纵向传输，同时保持所述光学体的相对边缘部分；以及
通过沿叉开的非线性路径移动所述相对边缘部分将所述光学体在所述拉伸器内拉伸至超过4的拉伸比，其中，在拉伸期间，在TDDR达到2.5后，单轴特性量值U的最小值在拉伸的最终时段为至少0.7，并且在拉伸结束时U小于1，其中U定义为：
U＝(1/MDDR-1)/(TDDR1/2-1)，
其中MDDR是纵向拉伸比，TDDR是在叉开路径之间所测的横向拉伸比。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，
所述单轴特征量值的最小值为至少0.8。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，
在TDDR达到2.0后，所述单轴特性量值U的最小值在拉伸的最终时段为至少0.8。
26.根据权利要求23所述的方法，其中，
所述第一和第二光学薄膜中至少之一包括多层薄膜，所述多层薄膜具有多个不同聚合组合物的交替层。
27.一种加工光学体的方法，所述方法包括：
提供光学体，所述光学体包括第一光学薄膜、第二光学薄膜以及设置在所述第一和第二光学薄膜之间的至少一个可剥离边界层；
将所述光学体在拉伸器中沿纵向传输，同时保持所述光学体的相对边缘部分；以及
通过沿叉开的非线性路径移动所述相对边缘部分，在所述拉伸器内拉伸所述光学体，其中，在拉伸所述光学体期间，所述薄膜的纵向速度以大约λ1/2的系数降低，其中λ为横向拉伸比。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，
所述第一和第二光学薄膜中至少之一包括多层薄膜，所述多层薄膜具有多个不同聚合组合物的交替层。
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