CN101311754A - 具有聚合物微区的成形制品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有聚合物微区的成形制品及其制备方法，所述成形制品包含(a)在所有方向形成连续相的第一种聚合材料，和(b)第二种聚合材料，其只在位于第一相中的一个方向上连续，第二种聚合材料主要为弧形，并且实质上延伸了所述薄膜的长度，至少一个相是双折射的并且两个相在至少一个方向上折射率基本相匹配。所述成形制品和制备方法提供漫反射偏振片。

Description

具有聚合物微区的成形制品及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种漫反射的光学元件，包含成形制品(a)在各方向形成连续相的第一种聚合材料，和(b)第二种聚合材料，其只在位于第一相中的一个方向上连续(a second polymeric material that is continuous in only one directiondisposed within the first phase)，所述第二种聚合材料的端截面形状主要为弧形的(the second polymeric material being predominately curvilinear in its end crosssectional shape)，并且实质上延伸了所述薄膜的长度，至少一个相是双折射的并且所述两个相在至少一个方向上具有基本相匹配的折射率。该成形制品是一种漫反射的偏振器。

此外，描述了制备成形制品的方法和制备漫反射偏振器的方法。

发明背景

反射偏振片透射一种偏振光并且反射垂直偏振的光。它们在LCD中有助于提高发光效率。已经公开多种薄膜能够实现反射偏振片的功能，其中漫反射偏振片更加吸引人们的注意，因为它们可以不需要在LCD中有漫射器，因此降低了LCD的复杂性。

美国专利5,783,120和5,825,543教导了一种漫反射偏振片，包含第一双折射相和第二相，其中第一相具有至少约0.05的双折射率。该薄膜典型的通过延伸定向于一个或多个方向上。对分散相粒子的尺寸和形状、分散相的体积分数、膜的厚度、和方向的数目进行选择，使最终的薄膜获得期望的漫反射度和期望波长电磁辐射的总透射率。在表1至表4所示的124个样品中，大多数包含聚萘乙烯(polyethylene naphthalate)(PEN)作为主要的和双折射相(超过共混物的50％)，带有PMMA(实施例1)或sPS(其它实施例)作为次要相(少于共混物的50％)，除了实施例6、8、10、15、16、42-49，在这些实施例中PEN是次要相。

美国专利5,783,120和5,825,543还总结了许多可供选择的薄膜，在下面进行描述。

充满具有不同特征的无机内含物的薄膜能够提供光的透射和反射性质。然而由充满无机内含物的聚合体制造的光学薄膜具有多种缺点。典型地，在无机粒子和聚合母体之间的粘着性差。因此，当应力或张力施加于母体时，膜的光学性质下降，这是因为母体和内含物之间的键受损，并且因为刚性无机内含物可能破裂。此外，无机内含物的排列需要使制造复杂化的工序和研究。

其它的薄膜，例如那些公开在美国专利4,688,900(Doane等)中的，包含透明的光-透射连续聚合物母体，具有分散在聚合物母体内的光调整液晶滴。据报道材料的伸展会导致液晶滴由球状变形为椭圆体形状，其中椭圆体的长轴与伸展方向平行。美国专利5,301,041(Konuma等)作出相似的公开，但是通过施加压力完成了液晶滴的变形。A.Aphonin，“Optical Properties of StretchedPolymer Dispersed Liquid Crystal Films：Angle-Dependent Polarized Light Scattering(伸展聚合体分散的液晶薄膜的光学性质：角度-依赖的偏振光散射)，LiquidCrystals(液晶)，第19卷，第4期，469-480(1995)，讨论了包含分散在聚合物母体内部的液晶滴的拉伸薄膜的光学性质。他报道液晶滴延伸为椭圆体形状，且它们的长轴与拉伸方向平行，这赋予液晶滴定向的双折射率(液晶滴空间轴(dimensional axes)之间的折射率差异)，导致沿某些薄膜轴向的分散相和连续相之间相对折射率不匹配，并且与沿另一个薄膜轴向的相对折射率匹配。这样的液晶滴与薄膜中可见光波长相比并不小，并且因此该薄膜的光学性质对于它们的反射和透射性质来说具有大量的扩散组分。Aphonin建议利用这些原料作为背光式扭转相列LCD的偏振扩散器。然而，使用液晶作为分散相的光学薄膜实质上在母体相和分散相之间折射率不匹配的程度上受限制。此外，这样的薄膜的液晶组分的双折射率通常对温度敏感。

美国专利5,268,225(Isayev)公开了一种由热致(thermotropic)液晶聚合体共混物制造的复合材料层压板。所述共混物包由种互相不混溶的液晶聚合物组成。所述共混物可能被铸成包含分散的内含物相和连续相的薄膜。当薄膜伸展时，分散相形成一系列的轴与伸展方向对准的纤维。虽然该薄膜被称作具有改善的机械性能，但是没有提到薄膜的光学性质。然而由于它们的液晶本性，该类型的薄膜具有上述讨论的其它液晶原料的缺点。

然而，已经通过电场或磁场的应用制造出显示理想光学性质的其它的薄膜。例如，美国专利5,008,807(Waters等)描述了一种液晶装置，包含一层充满液晶材料的纤维并且排列在两个电极之间。两个电极之间的电压产生一个电场，该电场改变了液晶材料的双折射性质，导致纤维和液晶之间产生不同程度的折射率不匹配。然而，在许多应用场合电场和磁场的需求是不方便的和不期望的，特别是在那些存在电场有可能产生干扰的地方。

已经通过将第一种聚合体的内含物分散体结合到第二种聚合体中，并且在一个或两个方向上延伸所得的复合物的方式制造出其它的光学薄膜。美国专利4,871,784(Otonari等)是这类技术的范例。选择聚合体以使分散相和周围的母体聚合物之间有低粘着性，从而在当薄膜伸展时，在各内含物周围形成椭圆形孔隙。这样的孔隙具有可见光波长左右大小的尺寸。典型地在这些“微孔”薄膜中，孔隙和聚合体之间折射率不匹配相当大(大约0.5)，引起真正的漫反射。然而，由于界面几何形状的变化，微孔材料的光学性质难以控制，并且不可能产生折射率相对匹配的薄膜轴，折射率相对匹配的薄膜轴可用于对偏振敏感的光学性质。此外在这样的材料中的孔隙在暴露在热和压力下，很容易塌陷。

美国专利3,556,635和3,801,429(Schrenk)中公开了光学薄膜。这样的薄膜及其制造方法是多层叠层或具有交替的双折射率或折射率的聚合体层。在这种情况下，两种聚合体相是彼此物理隔绝的并且在叠层的每一层内是连续的。它们仅仅彼此共享接触的交互表面。这样的薄膜难以制造，并且在熔体挤出过程期间要求复杂的分裂和重组聚合体流的方法。这样的薄膜还要求精确和准确地控制层厚度，并且还需要在叠层中事先设计好大约20-30个交互层，以在狭窄的光谱带中实现高反射率。为了提供具有完全的和均匀的的可见光性能的薄膜，需要具有不同厚度的多个叠层。如果这些不能通过妥善的控制完成，最终得到的薄膜将具有色偏差，并且不能提供性能最均匀的薄膜。

光学薄膜也已经被制造出来，其中分散相以规则的图案方式确定性地排列在连续母体内部。美国专利5,217,794和5,316,703(Schrenk)是这种技术的范例。在这里，公布了薄片状的聚合薄膜及其制备方法，该薄膜由聚合内含物制成，所述内含物与双轴上的波长相比是大的，并排列在另一聚合材料的连续母体内部。分散相的折射率与沿着一个或多个层压物的轴的连续相的折射率有明显差别，并且与沿着另一个层压物的轴的连续相的折射率匹配较好。因为分散相的排序，这种类型的薄膜显示强烈的虹彩(即，基于干涉的角度依赖的颜色)例如其中它们实质上是反射的。此外，在这些公开文献中讨论的薄膜仅仅提供平带状的结构。因此，这样的薄膜在期望光学漫射的光学应用方面作用有限。

偏振液晶显示器的性能潜力和折射性(flexibility)，尤其是那些利用液晶材料的电子-光学性质的显示器，已经使这些显示器的各式各样的应用迅速增长。液晶显示器(LCD)提供从极低成本和小功率性能(例如手表显示)到极高性能和高亮度(例如用于航空电子技术、电脑监视器和HDTVLCD的AMLCD)的全程应用。许多折射性来自这些装置的光阀本性，因为成像机构与光生成机构分开。虽然这是一个极大的优点，但是为达到最佳的图象质量或装备能力(affordability)，也经常需要牺牲某些种类的性能，例如亮度能力或光源功率消耗。在高光照条件下，由于热或通常用于显示器的光吸收机制的衰退，这种减少的光效率将会导致性能受限。

在便携显示器的应用中，例如背光式膝上型计算机监视器或其它的仪表板，显示器背光的电力需要量大大影响电池寿命。因此功能性必须与最小化的尺寸、重量和成本妥协。航空电子技术显示器及其它高性能系统需要高亮度，但还是由于热和可靠性的约束而在电力消耗上有限制。投影显示器经受极高的照度级，并且热和可靠性都必须被控制。利用偏振光阀的头戴式显示器对电力需要特别敏感，这是由于显示器的温度和背光必须维持在可接受的水平上。

以往公开的显示器都受到低效率、亮度均匀度不良、亮度不充分和在显示器内部和周围产生不能接受的高水平热量的过度电力消耗等问题的困扰。以往公开的显示器还由于在热敏元件中的能量耗散而显示不理想的环境范围。为改善系统的均匀性和效率，背光部件经常过于庞大。

很容易识别用于改善效率的个别部位。为改善光源(例如荧光灯)效率和优化反射率和背光腔的光分布，已经投入相当多的努力，以在显示器后部提供空间均匀的、高亮度光源。使像素孔径比尽可能高，只要具体的LCD方法和制造方法在经济上允许。在使用滤色器的地方，已经对这些材料进行优化以提供效率和色域之间的折衷方案。已经建议使用反射滤色器以将未使用的光谱组分返回到背光腔。

当显示器需要允许时，还可通过压缩照射角范围的方式为通过定向技术(directional technique)服务的显示器取得一些改善。

即使是这些以往公开的优化方案，灯必须具有不期望的高功率水平以达到要求的亮度。当荧光灯在足够高功率的水平工作，为座舱(cockpit)环境提供高明亮度时，例如，产生的余热可能损害显示器。为避免这样的损害，必须驱散这些余热。典型地，通过导入气流来冲击显示器部件来实现热耗散。不幸地，如果这样的加压气流是平稳存在的，座舱(cockpit)环境包含的灰尘和其它杂质也会随冲击气流传送进显示器。目前可获得的LCD显示器不能容忍灰尘流入，并且很快会非常暗淡和污浊以致于不能有效地使用。

提高荧光灯电力的另一个缺点是如同以往需要高水平的表面亮度一样，灯的寿命显著地缩短了。结果是，当超过使用限度时，促进了老化，可能在短周期内引起突发性故障(abrupt failure)。

在优化用于这些显示器的偏振片方面，已经给予了相当多的侧重。通过改善穿轴(pass-axis)透射比(接近理论极限50％)，电力需要量已经减少了，但是可得到的光的大部分仍然被吸收，在高通量系统中限制效率并导致偏振片可靠性事件以及势像(potential image)质量忧虑。

已经提出许多偏振化方案来收回一部分否则会损失的光并减少在投影显示器系统中的热。这些方案包括使用Brewster角度反射、薄膜偏振片、双折射晶体偏振片和胆甾醇型液晶圆偏振片。虽然有些效果，但是这些以往公开的方法在照明或视角方面很受限制，个别的方法也具有明显的波长依赖性。这些方法当中的许多方法相当程度上增加了投影系统的复杂性、尺寸或成本，并且在直接视图显示器(direct view display)中是不能实行的。这些以往公布的解决方案都不能容易地适用于要求宽视角性能的高性能直观式电视系统。

在之前的公开(美国专利4,688,897)中还教导了将LCD中的后像素电极(therear pixel electrode)与线栅偏振片置换，以改善扭转相列反光式显示器的有效分辨率，虽然该参考文献未能满足为偏振变换和取回而应用反射偏振元件。如以往公开中所体现的一样，通过该方法得到的优点也是相当有限的。原则上，允许将反射LCD中的反射镜放置于LC材料和基底之间，从而允许在具有最小视差问题的反射模式中使用TN模式。虽然已经建议将这种方法使用终栅偏振片代替部分镀银反射镜或相应元件，也作为透反结构(transflective configuration)，以往的公开没有为透反(transflective)显示器提供在正常照明结构(normal lightingconfiguration)中维持高对比度的方法。这是因为在背光模式中显示器对比度与环境光照对比度相反。结果，将有一个相当大范围的环境照明条件，其中两个光源互相抵消，并且显示器将会难以辨认。以往的公开的更进一步的缺点是，以这种方式得到的漫反射偏振片一点也不简单明了，因此反射模式最适用于反射的、投影型系统。

在以往的公开(美国专利2604871)和稍后的公开(美国专利5999239)中教导了这样一种方法，利用分散在连续的聚合无母体中的聚合纤维制造漫反射偏振片。在(美国专利2604817)中，显示了用独特的单丝双折射光纤(例如，聚酯)制造这样的漫反射偏振片。这些光纤包埋在各向同性聚合物母体中。然而，利用即使最小的独特的整体(monolithic)双折射光纤的反射偏振片的可制造性和光学性能，并不足以使这样的漫反射偏振片具有经济效益。

仍然需要一种包含光学元件的光学薄膜及其制备方法，该光学元件包含一种含有包括连续相和规则非连续相材料的层的薄膜，其中在垂直于光传播方向平面内的互相垂直的X和Y轴方向，非连续相材料包含具有不同折射率的双折射材料。

发明概述

本发明提供一种光学元件以及制备这种光学元件的方法。该元件是一种具有不匹配的非连续相的漫反射偏振片，能够提供改善的质量因数。

附图说明

图1是现有技术的反射偏振片的剖视图，该偏振片具有多于一个叠层的成对的层，所述层具有不同折射率的交替聚合体层。

图2是现有技术中具有随机交替聚合体界面的薄膜的剖视图，该界面是由延伸两种不混溶的聚合体而产生的。

图3是本发明具有小纤维的薄膜的3维视图。

图4是本发明薄膜的3维视图，该薄膜具有延长的椭圆体形状的微区(domain)，并包埋于连续相聚合体内部。

图5是本发明具有三角外形微区的薄膜的3维视图。

图6是本发明薄膜的剖视图，该薄膜具有形状和尺寸各异的微区。

图7是反射偏振片的3维视图，该偏振片在其截面厚度平面内具有不同形状的微区。

图8是反射偏振片的3维剖视图，该偏振片在其宽度或厚度平面内没有连续的聚合体微区。

图9是反射偏振片的端部剖视图，该偏振片具有预先确定的圆形到轻微椭圆形聚合体微区。

图10是具有聚合体表层和聚合体微区的多层反射偏振片的剖视图。

图11是具有偏振片层和透明层的双层反射偏振片的剖视图。

图12A是具有预先确定的聚合体微区的反射偏振片上的剖视图，该聚合体微区具有图案化的表面。

图12B是具有预先确定的聚合体微区的反射偏振片上的剖视图，该聚合体微区具有图案化的表面。

图12C是具有预先确定的聚合体微区的反射偏振片上的剖视图，该聚合体微区具有图案化的表面。

图12D是具有预先确定的聚合体微区的反射偏振片上的剖视图，该聚合体微区具有图案化的表面。

图13A是类带状结构的典型的3D剖视图。

图13B是具有圆角的类带状结构的典型的3D剖视图。

图14A是圆柱状和类圆柱状的预先确定微区的剖视图。

图14B是圆柱状和具有稍微延长的圆柱形的类圆柱状(cylinder-like)的预先确定微区的剖视图。

图14C是圆柱形的3D横截面视图。

图14D是具有圆柱形突出(cylinder projection)的稍微呈椭圆形的类圆柱状的3D横截面。

图15A是椭圆形微区的端部剖视图。

图15B是拉长的椭圆形微区的端部剖视图。

图15C是不规则形状的拉长的类椭圆形的微区。

图15D是突出到不规则的拉长的类椭圆形微区上方的拉长的类椭圆形。

图16是类盘状(plate-like)微区。

图17A是无平坦表面的不规则形状的微区。

图17B是另一个不规则形状的小纤维，看来不是类带状、类圆柱状或类椭圆状。

图18A是三角形和类三角形微区的端部剖视图。

图18B是三角形和类三角形微区的端部剖视图。

图18C是三角形和类三角形微区的端部剖视图。

图18D是三角形和类三角形微区的端部剖视图。

图18E是三角形和类三角形微区的端部剖视图。

图19A菱形的多边形微区的端部剖视图。

图19B菱形的多边形微区的端部剖视图。

图19C是多角形微区的端部剖视图。

图20A是组合的反射偏振片。

图20B是组合的反射偏振片。

图20C是组合的反射偏振片。

图20D是组合的反射偏振片。

图21是拉伸前后类圆柱状微区的横截面和类椭圆形微区的横截面。

图22是拉伸前后类椭圆形微区的横截面和类椭圆形微区的横截面。

图23是第二种聚合材料的3D横截面，该聚合材料在位于具有非连续微区的第一相的内部的唯一方向上连续。

图24A是部分成形微区的端部横截面。

图24B是部分成形微区的端部横截面。

图24C是部分成形微区的端部横截面。

图24D是部分成形微区的端部横截面。

图24E是部分成形微区的端部横截面。

图25A是类带状聚合体微区的端部横截面。

图25B是弧形聚合体微区的端部横截面。

发明详述

本发明实质上消除了以往公开的屏幕所固有的多种问题，并提供改善的偏振光学薄膜，该薄膜通过压制多相双折射薄膜制成，所述双折射薄膜包含(a)在各方向形成连续相的第一种聚合材料，和(b)第二种聚合材料，其只在位于第一相中的一个方向上连续(a second polymeric material that is continuous in onlyone direction disposed within the first phase)，第二种聚合材料主要是曲线形状，并且实质上延伸了所述薄膜的长度，至少一个相是双折射的并且所述两个相在至少一个方向上具有基本相匹配的折射率。

本发明的聚合薄膜包含第二种聚合材料(非连续相)，其只在位于第一相中的一个方向上连续，第二种聚合材料主要是曲线形状，并且实质上延伸了所述薄膜的长度。术语形状和微区可能互换使用。微区实质上彼此平行，并分散在聚合连续相中(在各方向形成连续相的第一种聚合材料)。在挤压过程中通过挤压模、孔口和流动盘，在平行排列中微区实质上是排成一行的，并且作为连续固态膜挤出。不必为排列提供辅助方法。包含这种微区的聚合体对比周围连续相第一聚合体(海聚合体，sea polymer)或母体通过熔体挤压机进料，和/或泵入分流盘(flow distribution plate)，并在分流盘和冲模中互相达到表面接触。这种方法和最终得到的薄膜是独特的，不同于将两种不混溶的聚合体混合并通过单一熔体挤压机(single melt extruder)或熔体泵(melt pump)处理的方法。由两种或多种不混溶的聚合体的共混物(blend)形成薄膜，然后将其伸展形成聚合界面，是一个难于控制的过程，并且难于保证最终得到的聚合体形成需要数量的光界面或恰当的光学尺寸。这种方法严重依赖于两种聚合体的热力学(thermodymanics)来形成恰当尺寸的界面。两种聚合体的加工条件差别很大，并且当它们在熔融前干混时，对两种聚合体来说，至少(at best)挤出参数不是最佳的。这些使得制备方法不是非常稳定和可重复的。能够进料、熔融和挤出具有不同最佳加工条件的聚合体与不混溶共混物相比，提供巨大的加工优点。聚合体界面的相对形状和间隔实质上被流动盘在空间上预先确定了(The polymer interfaces aresubstantially spatially predetermined in their relative shape and spacing by the flowplates)。应该注意到，如果样品是定向的，常规形状可能由于横向(cross)和/或长度方向中微区的伸长而稍微改变。由于相邻微区被彼此相对地拉近，特征(feature)之间的间隔可能稍微变化。第二种聚合材料(微区)可能是环状(arecircular)或类圆柱状、椭圆形或延长的椭圆形的小纤维。其它形状和相对尺寸稍后论述。由于本发明的薄膜在至少一个方向上被拉伸，起始形状可能与结束形状不同。因此有助于在挤出期间对微区进行修改，所述修改达到提供有用的结束形状的程度。通过使薄膜对一个相中的光更加通透，并且对另一个相中的光更加反光，形成包含微区的薄膜的方法更进一步提高了偏振效应。在至少一维(X、Y和或Z)中薄膜中的聚合体微区彼此平行，彼此在5度范围内。此外，人们希望使聚合体微区基本上彼此平行，以提供光学薄膜的最大偏振效率。与交替不混溶聚合物区域相比，聚合体微区的形成提供了一个优点，即尺寸、形状和孔隙可以控制。最好使用折衷的非最佳生产条件或能够补偿生产条件和不相容的聚合体性质的准确的聚合体增补平衡(delicate balance of polymer addenda)来制造交替的不混溶区域。

因此，本发明的一个目的是改善偏振显示器，尤其是直观式液晶显示器(LCD)的光效率。

本发明进一步的目的是提高效率的同时，保持宽视角能力并将彩色移位(chromatic shift)或空间人为因素(spatial artifact)最小化，。

本发明进一步的目的是减少偏振显示器的光吸收，使显示器热量和显示器偏振片老化降低到最小程度。

本发明进一步的目的是提供具有增加的显示亮度的LCD。

本发明更进一步的目的是减少LCD背光系统的电力需要量。

本发明更进一步的目的是改善显示背光均匀性而不牺牲其它区域的性能。

本发明更进一步的目的是通过使用一种允许以节省成本的方法生产用于LCD背光系统的高效反射偏振片的方法，来完成上述目标。

通过利用独特的位于海上的岛(island-in-the sea)的薄膜设计和独特的挤压工艺来制造漫反射偏振片，以达到成本有效性(cost-effectiveness)。

定义：

术语“镜面反射率(specular reflectivity)”、“镜面反射(specular reflection)”或“镜面反射比(specular reflectance)”R_s指光线反射进入以围绕反射角为中心的顶角为16度的出射圆锥体(emergent cone)。术语“漫反射率(diffuse reflectivity)”、“漫反射(diffuse reflection)”或“漫反射比(diffuse reflectance)”指在上面定义的镜反射圆锥体(specular cone)外面的光线的反射。术语“总反射率(totalreflectivity)”、“总反射比(total reflectance)”或“总反射(total reflection)”指来自表面的所有光线的联合反射比。因此，总反射是镜面反射和漫反射的和。

同样地，这里使用的术语“镜面透射(specular transmission)”和“镜面透射比(specular transmittance)”指光线透射进入以围绕反射方向为中心的顶角为16度的出射圆锥体。这里使用的术语“漫透射(diffuse transmission)”和“漫透射率(diffuse transmittance)”指上面定义的镜反射圆锥体(specular cone)外面的所有光线的透射。术语“总透射(total transmission)”或“总透射比(total transmittance)”指穿过光学体所有光线的联合透射。因此，总透射是镜面透射和漫透射的和。通常，各漫反射偏振片的特点在于漫反射率R_1d、镜面反射率R_1s、总反射率R_1t、漫透射率T_1d、镜面透射比T_1s和总透射比T_1t，沿第一轴作为一种电磁辐射的偏振态，以及漫反射率R_2d、镜面反射率R_2s、总反射率R_2t、漫透射率T_2d、镜面透射比T_2s和总透射比T_2t，沿第二轴作为另一种电磁辐射的偏振态。第一轴和第二轴互相垂直，并且都垂直于漫反射偏振片的厚度方向。在没有一般性损失的情况下，选择第一轴和第二轴，例如沿第一轴的总反射率大于沿第二轴的总反射率(即R_1t＞R_2t)并且沿第一轴的总透射比小于沿第二轴的总透射比(即T_1t＜T_2t)。

这里使用的漫反射率、镜面反射率、总反射率、漫透射率、镜面透射比、总透射比，通常具有与美国专利5,783,120和5,825,543中同样的意思。

术语带状和类带状指直线形状的结构或构造。就是说它具有两个主要表面和两个与主要表面形成矩形的次要表面，并且次要表面基本上彼此平行，也与薄膜的长度和宽度方向平行。角可能是轻微的圆形。带不是圆柱体或拉长的圆柱体。它们不是椭圆形或拉长的椭圆形。它们不是三角形或在形状上不规则，也不是梯形或菱形。带典型地具有平坦的表面，并且比高度宽。根据经验，它们具有4比1到8比1的宽高比。片状构造具有大于10比1的宽高比并且逐渐变细直到拉长点或钝点(blunt point)。

质量因数(Figure of Merit)(FOM)

按照本发明方法制造的漫反射偏振片全部满足

R_1d＞R_1s                              公式(1)

T_2d＞T_2s                              公式(2)

FOM≡T_2t/(1-0.5(R_1t+R_2t))＞1.35       公式(3)

公式(1)和(2)意思指本发明的反射偏振片更有漫射性，而非更有反射性。人们注意到，线栅偏振片(可以从犹他州奥勒姆的莫科特克公司(Moxtek，Inc.，Orem，Utah)获得)，一种多层的基于干涉的偏振片例如Vikuiti^TM.双倍亮度增强薄膜(Dual Brightness Enhancement Film)，由明尼苏达州St.Paul的3M公司制造，或者一种基于胆甾醇型液晶的反射偏振片，更有反射性，而非更有漫射性。

公式(3)为漫反射偏振片定义了质量因数FOM≡T_2t/(1-0.5(R_1t+R_2t))，并且质量因数FOM大于1.35。为了偏振循环，重要的是总反射和总透射，因此为将不同的反射偏振片分等级，仅仅用总反射和总透射计算FOM。质量因数描述了反射偏振片和吸收偏振片，例如用于LCD中的背部偏振片，的总光通量，并且本质上与美国专利申请No.2006/0061862中讨论的公式(1) $T1=\frac{T_p}{1-0.5(R_s+R_p)R}$ 相同，其应用于LCD系统中，该系统中使用漫反射镜或其等效装置实现光循环。人们注意到R解释了循环反射膜的反射率或与各种光循环相关的效率。在理想的情况下，R等于1，这意味着在光循环中没有光损失。当R小于1时，在光循环路径中有一些光损失，人们还注意到也能使用其它形式的质量因数，然而，反射偏振片的相对等级保持相同。为了对反射偏振片的性能进行量化和分级，在本申请中将使用FOM≡T_2t/(1-0.5(R_1t+R_2t))。削光系数T_2t/T_1t或R_1t/R_2t可能不适于描述反射偏振片，因为具有较高的T_2t/T_1t或R_1t/R_2t值的反射偏振片表现不一定比具有较低削光系数的偏振片好。对理想的常规吸收偏振片来说，T_2t＝1，R_1t＝R_2t＝0，因此FOM＝1。对于理想的反射偏振片，T_2t＝1，R_1t＝1，并且R_2t＝0，因此FOM＝2。

海聚合体(Sea聚合体)也被称为连续相聚合体(第一种聚合材料)。聚合体微区，第二种聚合材料可能也被成为非连续相聚合体。在一些参考文献中，实质上空间预先确定的微区也是第二种聚合材料。

术语第二种聚合材料被定义为薄膜中的材料相，其在薄膜的端部截面平面中是非连续的，但在长度方向中是连续的，或者另外在长度方向上延长到比横截面中最大尺寸大至少500倍的尺寸范围。

挤出熔融温度在这里被定义为使熔融聚合物的粘度保持在能够使加工过程在合理的压力下进行的范围内的温度，并且这里定义的挤出熔融温度比聚合体玻璃化转变温度高100℃。

起始熔融温度在这里被定义为接近聚合体熔点的温度，在这个温度上，当在标准差扫描热量计测量期间加热第二种聚合材料时，首先观察到热能被传送到第二种聚合材料。

本发明的偏光镜是用于回收否则被LC层反射的光的反射偏振片。这有效地考虑到光学性能的提高和进入LC层的光(亮度)的增加。

附图

图1是现有技术中具有超过一叠层成对层的反射偏振片10的剖视图，所述层具有折射率不同但尺寸相同的交替聚合体层11和12。薄膜10具有另一个成对的交替聚合体层13和14的叠层，与另一个叠层相比具有不同的厚度，并且另一个不同厚度的交替聚合体15和16的叠层对具有又一个厚度。这样的薄膜在其反射性质中是高度反射的。它具有交替聚合体层的非常规则的交替厚度。图2是具有随机交替聚合体界面的现有技术薄膜20的剖视图，所述界面是由延伸两种不混溶的聚合体制造而来。这样的薄膜在其反射性质中是漫射的。这样的薄膜要求混合和挤出两种熔融和混合在一起的聚合体。它必须在一个方向上延伸以形成具有不同折射率的交替微区。这样的薄膜难以控制和制造，因为微区尺寸对加工条件非常敏感。

图3是发明的薄膜的3维视图，该薄膜具有聚合体微区(小纤维(fibrl))31，所述聚合体微区被挤出到具有连续相聚合体32的薄膜内部，所述聚合体32具有与聚合体小纤维31不同的折射率。这种类型的薄膜具有弧形的微区，在单独的(separate)熔体挤压机中加工并通过单独的孔口和流动通道挤出，直到其被包埋在周围连续相聚合体内部。这种类型的微区较容易制造，并且提供高度的漫射性质。

图4是发明的薄膜40的3维视图，该薄膜具有聚合体微区41，所述聚合体微区41是拉长的椭圆形，并且包埋与连续相聚合体42的内部。图5是发明的薄膜50的3维视图，具有形状为三角形的聚合体微区51、52和53。形状的尺寸和角度可被控制和改变，以提高光学性能。这样的形状在提供更好的校准光线的方法上是有效的。

图6是发明的薄膜60的剖视图，该薄膜具有预先确定的有序的不连续聚合体微区，如同61、62、63、64和65所示，这些微区在形状和尺寸上有差异。以往的公开典型地表明在薄膜横截面中仅有一种形状。制造堆叠层和不混溶聚合体共混物微区的方法不能制造超过一种形状。多种形状的微区有助于减少不需要的光谱光学缩略(spectral optical abbreviations)。这样的形状不局限于那些可能隐含在该图中的形状。它们可能是任何形状的组合，并且所述形状在薄膜内部的分布可能是随机的或有序的。

图7是具有聚合体微区71和72的反射偏振片70的3维视图，所述微区在薄膜平面内具有有序的位置，在它的横截面厚度内也有预先确定的(非随机的)但不同的形状。图8是反射偏振片的3维剖视图，该偏振片在其宽度或厚度平面中没有连续的聚合体微区。聚合体微区可能在薄膜样品的纵向长度中插入连续的窄条。微区81是具有厚度A和折射率A的聚合体，并且82是具有聚合体厚度A和折射率B的聚合体微区。聚合体微区83和84具有不同于微区81和82的厚度，但分别具有同样的折射率。这样的薄膜是有效的偏振片，但是不能使用通常形成堆叠层或不混溶的聚合体共混物微区的常规方法制造。这样的结构不具有像某些类带状公开一样的重叠区域。

图9是反射偏振片90的端部剖视图，该偏振片在连续相聚合体93中具有预先确定的圆形到轻微椭圆形的有序的不连续聚合体微区91和92。这样的两种或更多种彼此相似的形状的混合物提供了有效地反射一相偏振光的方法。这样的薄膜要求较小的厚度和光界面以提供良好的偏振作用。

图10是多层反射偏振片100的剖视图，该偏振片具有聚合体表层102和103，并具有预先确定的有序的不连续聚合体微区101，该微区在芯层中具有有序的位置。加入所述聚合体表层可能为了改善刚性、尺寸稳定性和作为保护偏振层的方法。一个或多个所述表层可以被除去(may be removal)，或者一个或多个表层可能进一步包含漫射光的装置。这样的薄膜将潜在地提供透射的和反射的偏振光。图11是具有偏振层111和透明层112的双层反射偏振片111的剖视图。向薄膜供给至少两个偏振层提供了制造薄偏振层的方法。添加多于一层将有助于改善偏振片的效率。这个方法可以作为单一的混合挤压方法或层压步骤(lamination step)来完成。这样的方法和所得到的薄膜可以提供控制层的数目以协调透射和反射量的方法。图12A、12B、12C和12D是具有第二种聚合材料形状121的反射偏振片的剖视图，分别具有图案表面120、122、124和126。所述图案可能是单个元素或任何要求的设计，包括对称地和不对称地(但不限于这些)连续通道、均匀的或变化的密度、粗糙或光滑的表面。顶端和或凹陷处可能是尖锐的、圆的、钝的、截平的或包含超过一个角。图案偏振片可以为光校准、光抽取、光谱或漫射提供一个或全部功能。图案特征(feature)可包含如图12C所示的特征内部的偏振元件125。图12B中所示的特征可能已经在单独的薄膜123上预先形成，并附着于反射偏振片。图12D显示在反射偏振片另一侧上的特征。这样的薄膜有助于为薄膜增加多于一种功能。微结构可被用来对入射或出射光增加校准。这有助于减少薄膜的总数，并有助于减少用于显示器中的薄膜叠层的总厚度。

图13A和B显示了类带状结构130的典型的3D剖面图。图13A是带状的特征，而图13B是具有圆角132的类带状形状。带状和类带状特征是薄的、平的，具有至少2个彼此平行的主要表面和两个彼此平行且垂直与主要表面的次要表面的特征。通常带的表面是光滑的。

图14A、B、C和D圆柱体和类圆柱体的预先确定的微区的剖视图。图14A是圆柱体形状140，而图14B显示了稍微拉长的圆柱体形状141，而图14C提供了圆柱体形状143的3D剖视图。图14D提供了具有圆柱体突出(projection)147的轻微椭圆形类圆柱体形状145的3D横截面。图15A、B、C和D是椭圆形小纤维的端部剖视图。图15A是经典的椭圆形151到近蛋形。图15B是拉长的椭圆形152，而图15C是不规则形状的拉长的类椭圆形153。图15D提供了突出在不规则的拉长的类椭圆形154上方的拉长的类椭圆形状155(Fig.15D providesan elongated oval-like shape projected 155 over an irregular elongated oval-like shape154)。一些不规则的形状可能是随着界面张力或两相的熔体粘性变化而形成的。在挤压过程中的摩擦发热点(hot spot)和或靠近设备壁的摩擦阻力(frictional drag)可能制造出非理想的形状。

图16是类盘状形状161(小纤维)。虽然它似乎是类椭圆形的，但是典型的宽了许多，并且仅仅具有两个不规则形状的表面，并且形成钝的到尖锐的端点。

图17是不规则形状的小纤维170。图17A没有主要的平面，并且图17B是另一个不规则形状的小纤维171，也没有平面，但是看来并不像类带状、类圆柱体或类椭圆形。

图18A、B、C和D都是三角形和类三角形的小纤维(180-184)的端部剖视图。

图19A、B和C是菱形多边形或多边形190-193(小纤维)。图20A、B、C和D是联合反射偏振片。图20A是具有不混溶聚合体微区202的类盘状空间预先确定的连续微区201的复合物(composite)。图20B是堆叠层204和类盘状空间预先确定的连续微区203的联合。图20C是类椭圆形的空间预先确定的连续微区205和不混溶聚合体微区206的复合物。图20D是类圆柱体的空间预先确定的连续微区208和不混溶聚合体微区207的复合物。其它潜在的反射偏振片的联合将用不同的使光偏振的方法提供具有超过一层的薄膜。图21是小纤维211的横截面，其伸展前为类圆柱体形状，在横向(cross direction)伸展后为类椭圆形状212，或在纵向(machine direction)或小纤维长轴方向伸展后为更小的类圆柱体形状213。

图22是小纤维221的横截面，其在伸展前为类椭圆形，在横向伸展后类圆柱体形状222，和当在纵向(微区的长轴)伸展时为压缩的椭圆形状223。因为伸展这些薄膜以提供改善的双折射或I的差异，以改善物理性能(these films arestretched to provide improved differences in birefringence or I to improve the physicalproperties)，起始形状并不总是如同想要的最终形状的样品一样。制造多相双折射薄膜的方法的好处是形状在挤出期间可以预先确定以得到要求的最终形状。图23是第二种聚合材料的3D横截面，该第二种聚合材料是非连续的并且排列在具有非连续微区的第一相231内部。通过在用于形成微区形状的熔体流中混合两种或更多种不混溶的聚合体，然后伸展薄膜，非连续的第二聚合相材料可随第一聚合连续相材料一起形成。虽然这些图描绘了圆形或圆柱体形状，但是形状仅限于在光刻法中形状的能力。换句话说，任何形状都是可能的。不混溶共混物的两种聚合体中至少一种应该是双折射的。另一种聚合体应该具有与第一相基本相同的折射率。在该原则的其它变型中，两相都可以具有两种或更多种聚合体的不混溶共混物。

图24A、B、C、D和E是部分成形的微区的端部横截面。图24A是半圆形或类半圆柱体微区241。图24B是类半椭圆形微区242。图24C是拉长形状的微区243的一半。图24D是多叶(multi-lobal)形状微区244。图24E是多叶的半拉长微区245。这个图提供了其它可能制造的形状，以控制或相反改变从用于本发明的多相双折射薄膜透射或反射的光的性质。虽然能够制造很多形状，但是问题在于这个新方法在它所能制造什么东西方面非常灵活，并且不依靠当伸展薄膜时制造的不可预知形状的微区，所述薄膜中两种不混溶聚合体已经混合在一起并伸展。

图25A和图25B是类带状聚合体微区251和弧形聚合体微区261的端部横截面。所显示的聚合体微区251和261是多层薄膜262和多微区漫反射偏振片263的放大图示。在图25中，入射光线253投射到类带状微区的表面，并且在入射光线253射到类带状表面的那一点以同样的入射角被部分反射为光线255。通常，观测者可能将此视为主要为镜面反射。在图25B中，入射光线257投射到弧形微区的表面，并且在入射光线257射到弧形表面的那一点以同样的入射角被部分反射为光线259。当入射光线在接触点以同样的入射角被反射，反射的光线不会彼此平行(由于弧形表面的结果)，因此观测者可能综合多次反射光线并将其当作主要为漫反射。应该注意到在图25A中仅有顶层可能被漫射。当光线透射到第二层和更低层，表面的反射光将被反射，并且一些将射到上述层的底部。这样的多次反射将形成漫反射。

制品(Article)

本发明的一个有用的实施方案是包括多相双折射薄膜的光学元件，所述薄膜包括(a)在各方向形成连续相的第一种聚合材料，和(b)第二种聚合材料，其只在位于第一相中的一个方向上连续，第二种聚合材料主要是弧形，并且实质上延伸了所述薄膜的长度，至少一个相是双折射的并且所述两个相在至少一个方向上具有基本相匹配的折射率。

上述薄膜可以包含包括连续相和非连续相材料的层，其中非连续相材料包含聚合体微区并包括在垂直于光传播方向的平面内，在垂直的X和Y方向上具有不同折射率的双折射材料。该光学薄膜提供超过本领域已知薄膜的改善的偏振。它具有对至少一个偏振状态的高度的透过性，也具有另一个偏振状态的高反射比。让一些光通过，但抵制并循环来自其它偏振状态的光的能力，提供改善的亮度和总的光效率。在另一个实施方案中，在本发明中有用的光学元件，多相双折射薄膜包含(a)在各方向形成连续相的第一种聚合材料，和(b)第二种聚合材料，其只在位于第一相中的一个方向上连续，所述第二种聚合材料主要为弧形，并且实质上延伸了所述薄膜的长度，至少一个相是双折射的并且所述两个相在至少一个方向上具有基本相匹配的折射率，其中所述薄膜包含包括连续相和非连续相材料的层，其中非连续相材料是聚合体微区并包括在垂直于光传播方向的平面内，在垂直的X和Y方向上具有不同折射率的双折射材料。其中所述薄膜对于至少一个电磁辐射的偏振态沿至少一个轴合起来的所述非连续相材料和连续相材料的漫反射系数为至少约50％，对于至少一个电磁辐射的偏振态沿至少一个轴合起来的所述非连续相材料和连续相材料的漫透射率为至少约50％。对一个偏振状态的透光水平越高，且对另一偏振状态的光的反射比越高，越改善薄膜的总效率。

在本发明的一个实施方案中，成形制品具有在各方向形成连续相的第一种聚合材料，和第二种聚合材料，其只在位于第一相中的一个方向上连续，第二种聚合材料具有主要为弧形的端截面形状，并且实质上延伸了所述薄膜的长度，至少一个相是双折射的并且所述两个相在至少一个方向上具有基本相匹配的折射率。这样的制品可用于各种用途，包括但不限于所有类型的透镜和应用，以及用于显示用途的反射偏振片。

这样的制品可包括供显示器或其它光学应用用途的薄膜或薄片或透镜。所述制品还可能为多相双折射薄膜，包含(a)在各方向形成连续相的第一种聚合材料，和(b)第二种聚合材料，其只在位于第一相中的一个方向上连续，第二种聚合材料主要为弧形，并且实质上延伸了所述薄膜的长度，至少一个相是双折射的并且所述两个相在至少一个方向上具有基本相匹配的折射率。为了在其中一些应用中有效，在至少一个光轴中，相对折射率可能在0.03至0.15之间。典型地，差异越大，制品的预期应用就越有效。在薄膜或薄片中，成形制品可能是平的，但可以包含具有形状的内部聚合微区。在该应用的一个实施方案中，在其非连续剖视图中，形状可能是弧形的。实施方案可能包含但不限于类椭圆形或类圆形。在薄膜或薄片的应用中，如果薄膜在一个方向上拉伸，可能形成倾向于被拉长的弧形形状。

在更进一步的实施方案中，包含薄膜的光学元件(制品或多相双折射薄膜)用于LCD显示器中。光学元件通过使来自否则将被液晶吸收或散射的偏振光循环而改善亮度。当来自一个偏振的光被薄膜反射时，它射入另一个表面，并且随后的光以s和p两种偏振态被再偏振。该光线再进入本发明的光学元件，并且那些光的大约一半被透射而另一半被再次循环。因此在总光透射中有净增加。

光学元件以及对本发明有用的用于LCD显示器中的多相双折射薄膜的漫反射偏振片实施方案，与各种其它薄膜或元件，例如平板漫射片(slab diffuser)、底板漫射片(bottom diffuser)、发光效率薄膜(a light efficiency film)(连续或独立元件)、光调幅阀(light modulating valve)和滤色阵列(color filter array)联用。与这些薄膜中的一个或全部联合使用，有助于为LCD显示器提供适当的光线管理。

漫反射偏振片(光学元件)(多相双折射薄膜)包含至少两种材料，其中包含含有在所有方向上连续的第一种聚合材料和仅在一个方向上连续的第二种聚合材料的层，其中在垂直于光传播方向平面内的互相垂直的X和Y轴方向，第二种聚合材料具有不同的折射率。双折射率的相对差有助于改善用于偏振循环的薄膜的总性能。用于本发明实施方案中的光学元件可能在X和Y轴方向中具有连续相的折射率，相对差彼此在0.02之内。

用于本发明的在所有方向形成连续相(连续相)的第一种聚合材料的一些材料可包含聚酯、丙烯酸类、或烯烃及其共聚物。连续相(第一聚合物)包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(环烯烃)、或和其共聚物。另外的实施方案可能包括聚(对苯二甲酸1，4-环己二甲酯)。

在本发明中用作第二种聚合材料的材料包括聚酯，并且更具体地，聚酯可包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、或其共聚物，包含但不限于聚对苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯。

用在本发明中的光学元件形成漫反射偏振片，其中非连续相材料的熔融温度不同于聚合连续相的熔融温度。通过提供熔融温度差异，熔融的方法可被用于制造光学元件的过程。用在本发明中的聚合体微区可能具有非连续相材料和作为连续相的环绕海聚合体，其中该相包含在垂直于光传播方向平面内的互相垂直的X和Y轴方向，具有不同折射率的双折射材料。在本发明应用热来制造光学元件的方法中，外面的海聚合体(第一种聚合材料)可能通过将自身加热到接近熔点来调节其双折射率。聚合物中晶体结构溶解，因此双折射率差异被调节。这是有用的，因为它允许使用多种材料，否则不能提供充分的偏振以用于LCD显示器中。

在一个实施方案中，在所述的多相双折射聚合薄膜中r聚合体微区的数目在横截面厚度中至少有50个，并且在更进一步的实施方案中，第二种聚合材料形状的数目在200到1200之间。并且在有一个实施方案中，第二聚合体材料形状的数目在300到700之间。能够控制和调整聚合体微区数目，提供可以将所得的光学元件调整到电磁波谱内的偏振数量或偏振度的方法。另一个有用的控制点是控制聚合体微区的尺寸和几何形状，以及它们之间的间距。

本发明的多相双折射薄膜是漫反射偏振片，包含薄膜，所述薄膜对至少一个电磁辐射的偏振态沿至少一个轴合起来的所述非连续相材料和连续相材料的漫反射系数为至少约50％，对于至少一个电磁辐射的偏振态沿至少一个轴合起来的所述非连续相材料和连续相材料的漫透射率为至少约50％。这样的漫反射偏振片包含至少一个层，所述层包含聚合的空间预先确定的微区，所述微区包含分散在聚合的连续相聚合体中的非连续相双折射；其中第二种聚合材料形成具有至少相邻微区的多重叠区(form multiple overlapping regions with at leastadjacent domains)。在沿薄膜长度切开的的同样截面中，第二种聚合材料基本上彼此平行，在0到10度之内。

用于本发明的的漫反射偏振片具有至少1.2的质量因数(FOM)。这样的薄膜提供至少50％的光反射。

在其它的实施方案中，多相双折射薄膜包含(a)在所有方向形成连续相的第一种聚合材料和(b)包含至少两种聚合体的不混溶共混物的第二种聚合材料，其中所述至少两种聚合体中的至少一种实质上与所述第一种聚合材料在至少一个方向上的折射率相匹配，其中所述的第二种聚合材料是非直线的(椭圆体的/弧形的/椭圆形的)形状。包含不混溶共混物的第二种聚合材料在长度方向中形成非连续的小纤维。

用于本发明实施方案中的光学元件可能具有成形的聚合体微区，其中每一个的横截面积小于3平方微米，而其它实施方案具有横截面积在0.5到3平方微米之间的聚合体微区。在又一个实施方案中，光学元件包含具有0.6到1平方微米之间的横截面积的聚合体微区。本发明的其它实施方案可能具有不同截面积的多种聚合体微区。其它实施方案可能具有各种形状和尺寸。增加的界面数目将导致改善的反射，而较少的界面将改善最终得到的光学元件的透射。为了提供用于反射偏振的最佳的薄膜，聚合体微区的数目、尺寸和形状需要平衡，并且材料的选择和制造光学元件的最终方法需要调整，为透射特性控制寻常折射率，并为反射特性腔制非常折射率。

用于本发明的多相双折射薄膜实施方案具有横截面厚度在90-1500nm之间的各个体微区，并且在其他实施方案中，各个体微区具有400-800nm之间的横截面厚度。这样的薄膜在其各自的光的偏振相的透射和反射性质之间具有良好的平衡。

用于本发明的多相双折射薄膜在至少一个方向上是定向的(伸展的)，而其它实施方案可能是在纵向(the machine direction)上定向，另一些在横向(crossmachine direction)上定向。

在其他双向定向的实施方案中，定向可以在一个方向，另一个方向或同时两个方向。

用于本发明的多相双折射薄膜具有在所有方向上形成连续相的第一种聚合材料，也就是各向同性的。在其它实施方案中，在所有方向上形成连续相的第一种聚合材料是双折射的，而在其他实施方案中，在位于第一相内部的一个方向上连续的第二种聚合材料是各向同性的，并且在其它实施方案中，在位于第一相内部的一个方向上连续的第二种聚合材料是双折射的。

为了提供良好的光学性能，本发明的优选实施方案具有多相双折射薄膜，其中在所述的在所有方向上形成连续相的第一种聚合材料内部，所述第二种聚合材料的充填密度为每平方微米0.7到2。多相的光界面数目和制造方法在光的各偏振相提供反射和透射性质之间的平衡。这样的薄膜和方法提供了在薄膜厚度尺寸中包括至少50到250个光界面的第二种聚合材料。在其他有用的实施方案中，该方法提供了多相薄膜，其中所述第二种聚合材料在薄膜厚度尺寸中包含至少250到500个光界面。在薄膜和方法的其它实施方案

薄膜以及方法第二种聚合材料在薄膜厚度尺寸中包含至少500到1000个光界面，并且还有其它实施方案，薄膜厚度尺寸中有至少1000个光界面。增加的光界面数目为薄膜提供改善的反射性质。为了本专利的目的，聚合微区具有两个主要的光界面，光从一个界面进入微区并从另一个界面射出微区。

多相双折射薄膜包含在各方向形成连续相的第一种聚合材料，和第二种聚合材料，所述第二种聚合材料只在位于第一相中的一个方向上连续，第二种聚合材料主要为三角形的形状，并且实质上延伸了所述薄膜的长度，至少一个相是双折射的并且所述两个相在至少一个方向上具有基本相匹配的折射率。该多相双折射薄膜可能还具有包含对指引和校准光线有用的小纤维的三角形状。

在本发明的具有弧形微区的实施方案中，微区具有10比1和0.1比1之间的宽度比高度的宽高比，而其它的具有6比1和1比1之间的宽度比高度的宽高比。这样的形状有助于提供正确的透射和反射量。弧形微区可能是至少两个选自类圆形、类椭圆形、类椭圆体的形状的组合。具有超过一种形状的聚合微区有助于为薄膜提供透射和反射偏振之间的良好的平衡。这样的形状的混合使薄膜免于色彩省略(color abbrebiations)。

在本发明的有用实施方案中，非连续相与连续相的重量基位(weight basis)的比率小于2比1。在聚合体微区中较高含量的非连续相材料将增加最终得到的薄膜的反射。在其它要求增加透射的实施方案中，非连续相与连续相重量基位的比率小于0.8比1，并且在要求更高的透射率的情况下，非连续相与连续相重量基位的比率小于0.3比1。

被用于制造本发明的一些实施方案的聚合体微区的形状和几何形状，是帮助优化光学元件的透射和反射性质的有用的工具。光学元件可包含聚合体微区作为非连续聚合相，其具有圆形的、椭圆的、三角形的、三叶(tri-lobal)形的或梯形的横截面形状。圆形(radical)的第二种聚合材料倾向于校准光线，椭圆形的形状被用于在稍宽的角度中分散光线。

在用于提供反射偏振的光学元件的形成中，聚合体微区被对准为基本彼此平行。在一些实施方案中，聚合体微区在0到20度范围之间互相平行。零度指它们平行的事实。在其它实施方案中，聚合体微区为0到10度，在最优选的实施方案中，预先确定的聚合体微区从0到5度平行。

用于形成制品的常规方法的公开

本发明的光学元件可能通过许多方法形成，包括但不限于：

薄膜制造

制造多相双折射薄膜的方法包含下面的步骤，其中所述薄膜包含(a)在各方向形成连续相的第一种聚合材料，和(b)第二种聚合材料，其只在位于第一相中的一个方向上连续，所述第二种聚合材料具有主要为弧形的端截面形状，并且实质上延伸了所述薄膜的长度，至少一个相是双折射的并且所述两个相在至少一个方向上具有基本相匹配的折射率：

i)通过熔融挤出过程形成所述薄膜

ii)在低于聚合体熔融温度的温度下将薄膜浇铸到表面上

iii)在高于连续相聚合体Tg的温度下，在一个方向上伸展所述薄膜，以改变第二种聚合材料的双折射率。

a)iv)加热稳定薄膜。在所有方向上形成连续相的第一种聚合材料在X和Y轴方向的折射率基本上是相匹配的。在所述的第一种聚合材料和第二种聚合材料之间，在折射率方面应该有至少0.02或更大的差异。额外的然而并非必要的热加工薄膜的步骤可能有助于允许连续相第一聚合体改变与聚合体微区双折射率有关的双折射率数值。如果使用该步骤，连续相的挤出熔融温度小于聚合体微区的起始熔融温度范围。这样的方法有助于提供大量的聚合体，所述聚合体可能用于制造用于本申请的薄膜。不论是否使用该步骤，随即在至少一个方向上伸展所述的挤出薄膜。薄膜可以在横向被伸展，有助于改变挤出的不连续聚合体微区的相对形状。这样的伸展将使形状延长并使它们的截面厚度和微区间的相对间距变窄。伸展还用于增加微区聚合体的双折射率。在纵向伸展还将改变微区的横截面厚度和它们的双折射率。在双向伸展还用于促进协调微区的尺寸和形状，以及提供更加尺寸稳定的薄膜。在双向伸展可以相继完成或同时完成。同时伸展用于提供具有聚合体微区的薄膜，所述微区具有三个光轴中的两个，所述光轴的折射率互相匹配，并与周围的连续相的折射率相匹配(Simultaneously stretching is useful in providing a film with polymer domains thathave two of three optical axes that are matched with each other as well as thesurrounding continuous phase in their refractive index)。这有助于为薄膜提供改善的透明度以及其作为反射偏振片的总能力。

在另一个制造多相双折射薄膜的方法中，所述方法包括提供：

i)分开或一起干燥聚合体的方法

ii)聚合体进料的方法

iii)两个或更多个独立的挤出机或熔体泵(melt pump)，因此使各聚合体被分别熔化、计量和泵入

iv)一系列孔口/流动盘，形成包含形状的第二聚合体材料

v)将第二种聚合材料包封在第一种聚合材料聚合体内部的方法

vi)将聚合体流分开，并在靠近主流以垂直叠加或水平将其复位。

vii)将聚合体流导入模具的方法

viii)在淬火装置(温度控制滚轴、运送带、砑光辊)上铸造熔化聚合体的方法

ix)在流延薄膜(cast film)上赋予表面的方法

x)以连续相第一聚合体的Tg或与其接近的温度，在至少一个方向上伸展流延薄膜的至少一种方法。

xi)加热稳定薄膜的方法

xii)将薄膜卷成卷的方法或将薄膜切片(sheeting the film)的方法

按照如上所述的方法生产的漫反射偏振片可被用于液晶显示器(LCD)中，以更有效的利用从背光系统发出的光。虽然漫反射偏振片的放置没有限制，但是它典型地被放在背光单元和液晶板之间，所述液晶板包含在两个吸收性偏振片之间的液晶聚合物。

为了制造有效作为反射偏振片的本发明的聚合体微区薄膜，期望制造许多小微区，这样当通过本发明的方法分散进入复合薄膜中时，能够在给定薄膜厚度内制造许多光界面。希望微区厚度在光的波长的尺寸范围之内。因为该方法提供的薄膜不具有为连续层(宽度尺寸)的微区，所得到的薄膜不受因光学干涉导致的色彩偏移影响。典型地，具有高可控性的和规则的层间间距的结构是高度频谱化的(spectural)并且可能遭受光波干涉。所得到的薄膜是完全透明的并且因此是更为需要的。对于LCD TV和其他观看应用，吸收可见光谱一个范围内的光的薄膜，可能导致图像在其色彩复制时发生偏差由此产生错误的图像。通过生成只在一个方向连续的第二种聚合材料的聚合物微区，消除了所述色彩干涉的问题。所述聚合物微区的横截面形状能够是任意几何形状，例如圆形、椭圆形、三角形、三叶形或梯形。此外，典型的聚合物微区的横截面形状将是圆形或椭圆形且最常见的截面形状是圆形。

本发明所述薄膜之中的聚合物微区能够包含任意的通常聚酯类的聚合物。典型的用于该应用的聚酯可以是聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯，或两者的任意共聚物。用于所述聚合物微区的最合适的聚酯是聚对苯二甲酸乙二酯。

包含本发明聚合物微区的薄膜中的聚合物连续相可以包含任意的通常聚酯类、丙烯酸树脂类、聚烯烃类的聚合物。典型的用于该应用的聚合物可以是聚对苯二甲酸乙二酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(环-烯烃)，或其任意共聚物。用于所述连续相的最合适的聚合物是聚(对苯二甲酸-1，4-环己二甲酯)或聚(对苯二甲酸/异萘酸乙二酯)共聚物。

前述提及的所述聚合物微区的连续聚合物相的挤出熔融温度应低于聚合物微区的起始熔融温度。典型地，其差异应大于10℃但优选大于40℃。最优选地，所述连续聚合物相的挤出熔融温度应比双折射聚合物微区的起始熔融温度低大于75℃。

具有聚合物微区的薄膜在熔融挤出后被拉伸是典型的过程。薄膜加热到刚好高于所述聚合物微区的聚合物的玻璃化转变温度(Tg)时进行冷拉伸。典型地，冷拉伸在比Tg高2至20℃的温度下进行。

拉伸或拉伸比率的量，其是薄膜延长的量相对于其原始长度(或宽度)的比值，对于不管是在连续相或在聚合物微区中获得高水平的双折射是重要的。这是重要的，因为在Z方向上(见图2)微区(非连续)相的非常折射率和最后在Z方向上复合薄膜的连续相的寻常折射率之间产生了大的差异。连续相的Z方向在薄膜处理过程中熔融松弛并且因此保留了连续相聚合物的寻常折射率，由此得到各向同性的连续相。在Z方向上的微区和连续相之间折射率的大的差异是需要的，因为其导致了穿过薄膜的光的高度反射，所述光相对于薄膜表面以直角接近，平行于聚合物微区的长度产生线性偏振。所述拉伸比率应该大于2比1，并且优选大于3比1。最优选地，拉伸比大于3.5比1用以使结晶度和由此的聚合物微区的双折射最大化。

连续聚合物相也可以在拉伸过程中成为双折射的，但其并不是决定性的。连续聚合物相的任何双折射可以通过接下来对复合偏振薄膜的热松弛过程中被消除。因此拉伸温度仅仅决定了连续相聚合物达到所述聚合物将在不破裂和/或粘住拉伸辊的拉伸温度下拉伸的程度。

前述已经提及，优选大量的较小聚合物微区因为其最后将在最终的复合薄膜反射偏振片中产生多得多的光界面。微区的数目取决于挤出流组件(extrusionflow pack)的设计。对于一个给定的挤出流组件的设计来说，聚合物微区的大小取决于当熔融挤出时不连续聚合物与连续相聚合物的相对重量比值。典型的不连续聚合物与连续相聚合物的重量比值小于2比1并优选小于0.8比1。最优选地，聚合物微区聚合物与连续相聚合物的重量比值小于0.3比1。

第二种聚合材料的材料只在位于第一相聚合物微区中的一个方向连续：

至少有两种材料：第一种聚合物(在所有方向都是连续相)和只在位于第一相聚合物中的一个方向连续的第二种聚合物材料。所述材料具有变化的双折射率和或在薄膜制成时互相间的折射率(The materials have a delta birefringenceand or refractive index from each other at the time of film making)。所述聚合物微区被连续相聚合物所围绕。所述材料具有变化的熔点，在微区内的材料具有较高的熔点(The materials have a delta melting point within the domains material having ahigher melting point)。所述材料具有高透光率并且也具有高(＞80％)澄清度(混浊低或没有)。所述聚合物微区可以具有任意所需的形状。

只在位于第一相聚合物(微区)中的一个方向连续的第二种聚合物材料的横截面的尺寸可以是100-1000nm。分离开聚合物微区的空间可以是从100-2000nm。所述微区在其长度尺度上基本连续。如果微区聚合物是多于一种聚合物的共混物并且是特别不相容的共混物，有可能使得微区在长度尺度上不连续。这可用于制造具有不同光学性质的短的微区有用，以及提供了更随机的光学干涉的机会。典型地，具有聚合物微区的聚合物薄膜的不连续相相对于连续相的重量基位比值小于2比1。

本发明提供了生产漫反射偏振薄膜的方法，所述漫反射偏振薄膜由分散于各向同性的聚合物相的双折射的聚合的聚合物微区的复合物构成。所述聚合物微区通过用只在位于第一相(聚合物)微区中的一个方向连续的第二种聚合物材料生产多组分的薄膜而产生，其中的聚合物微区仅仅在其长度方向上是连续的聚合物微区，但是从横截面来看被当成不连续的相，并且其中的连续相在X和Y方向上的折射率是基本上相匹配的，并且其中连续相的挤出熔融温度低于不连续相的起始熔融温度范围。

包含双折射的不连续相的第二种聚合物材料之间基本上互相平行并且分散到第一聚合物偏振化的聚合的连续相中。相对的偏振化程度受不连续相微区和周围的聚合物连续相之间的双折射率的相对差异的影响。在一种实施方式中，第二种聚合材料是双折射性的并且周围的海(连续相)聚合物(第二种聚合物微区分散于其中的聚合物)是各向同性的。在挤出后，薄膜至少在一个方向上拉伸。拉伸过程可以进一步提高所述微区的双折射率，但是可能会或可能不会诱导周围的海聚合物的一些双折射性。

在本发明另一个实施例中，所述海聚合物是负双折射材料。换句话说，在拉伸时双折射率下降，造成连续相和不连续相之间较大的区别。在本发明的另一个有用的实施方式中，不连续相第二种聚合材料的形状是各向同性的并且周围的海洋聚合物是双折射性的。在本发明的其它实施方式中，第二种聚合材料的形状是双折射性的并且周围的海洋聚合物(连续相)是具有一定程度双折射性的聚合物，并且所述海洋聚合物相对于用于形成第二种聚合材料形状的聚合物来说，其融化温度较低，所述薄膜可以经加热处理以松驰(relax)其连续相的双折射率并且因此产生在不连续的和连续的相之间在双折射率方面差异较大的薄膜，并因此提高了薄膜的偏振性能。当本发明中有用的聚合物薄膜可以具有一些受限制的由其自身产生的偏振时，本发明中使用的方法对于将连续相聚合物从双折射性的材料转化为具有很少或没有双折射性的材料是有用的并且由此制造出高效的反射偏振片。热处理薄膜的方法提供了调整连续相材料相比于不连续相材料的双折射率的方式。这个过程调整提供了使不连续相和其外部的连续相之间的差异最大化的方式。本发明中有用的各向同性的聚合物优选是基本上不具双折射性的。在一些实施例中，各向同性的聚合物宜具有低于0.02的折射率差异。在这个范围内具有的性质使得各向同性的聚合物基本上不可见。

用于不连续相双折射性相的有用的聚合物包括聚酯。所述聚酯可以包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯，或其共聚物。这些和其它材料在聚合物微区中的应用提供了当它们被拉伸时高的双折射度和高的折射率。这些聚合物因为它们在延长过程中的高抗张强度提供了用于形成薄膜和微区的极好的材料。它们也比较便宜并且可以购得。多相双折射性薄膜的连续相(海聚合物)宜包括至少一种选自聚酯、丙烯酸类树脂、聚烯烃及其共聚物的材料。这些材料包括但不限制于聚对苯二甲酸乙二酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(环-烯烃)，或其共聚物。一个优选的实施例是连续相包含聚(对苯二甲酸-1，4-环己二甲酯)。

连续相聚合物材料的选择中，可以是在连续相和不连续相之间的相对熔融温度方面有所不同。

在本方法的另一个实施例中，可将额外的聚合物添加至顶部表面或底部表面。添加的聚合物外壳(skin)是有用的，因为它有助于提供光滑的水平表面并因此减少了不想要的光散射，也为连续的固体薄膜提供了额外的强度和硬度。在一个优选的实施例中，聚合物外壳具有与具有第二种聚合物形状的聚合物薄膜的连续相相匹配的折射率。所述聚合物外壳也可以具有高透光率除非所述聚合物在一些实施例中或可能是漫射性的(立体或表面漫射体)，或可能具有结构或粗糙的表面。所述薄聚合物外壳包含至少一层，但可以添加其它层或特征以提高复合薄膜的全面功能。所述聚合物外壳可以具有在6至400微米之间的厚度并且可以应用于本发明连续固体薄膜的表面的顶部或底部或同时应用到顶部和底部。还应该注意到聚合物外壳连接到连续的固体薄膜后可以不被探测到。此外还应注意到具有不同性质的不同的外壳可以添加至本发明连续固体薄膜的表面的顶部和/或底部。可以通过熔体挤出、熔融或溶剂浇铸、预成型的聚合外壳的层压和或涂覆或印刷聚合物层来施加这样的外壳。聚合物外壳或薄膜形成了具有第二种聚合材料微区的连续固体薄膜的主要部分(integral part)。虽然术语聚合物外壳可以推断为一个连续的层，另外的实施例可以具有条纹、不连续的和连续的特征或外壳聚合物的不连续区域。连续固体薄膜的表面和或聚合物外壳可以进行处理或应用底漆以提高最终产品的全面性能和环境稳定性。附加物可以添加进所述外壳层(内部或表面)以提高光和热稳定性、光控制例如抗反射性、漫射性、校准性或进入或离开本发明所述连续固体薄膜的光的传播。所述添加物可以是有机物或无机物。

上述描述的额外的材料、特征等可以添加到所述聚合物外壳中。在一个另外的实施例中，聚合物外壳可使用预成型的层层压到聚合物薄膜。可以通过直接与热滚筒或传动带接触、往表面上吹热风、辐射加热器、红外线、微波、超声波辐射和其它本领域中已知的方式施加热。上面提及的压力(尤其是用光滑表面施加的压力)的使用将有助于形成密实、光滑的薄膜。如果所述薄膜在平面(例如辊筒、辊子)上加热，可能需要使这些材料的表面变得非常光滑以用来为所制得的薄膜提供光滑的表面。所述辊子或传动带的表面可以经过分离助剂(releaseaid)(例如聚四氟乙烯或硅酮)修饰使得聚合物不会粘在表面上。所述表面的温度也可以经调整以助于分离并且不使熔融的聚合物与所述辊子或传动带的表面相粘连。在其它的实施例中，所述辊子、传动带或模板可以修饰其物理表面以避免粘连。这些表面修饰可以包括粗糙化或制造微表面特征。可以控制这些模板、辊子或传动带的温度以有助于聚合物表面的淬火和聚合物与表面的分离。

在制造包含多相双折射性薄膜的漫反射偏振片的方法中，其中所述薄膜包含不连续相第二种聚合材料微区，所述微区基本上互相平行并分散到聚合物连续相中，所述聚合物薄膜可以包括多于50个第二种聚合材料微区。本发明其它有用的实施例中包括多于50个第二种聚合材料形状，而其它的在厚度尺寸上包含多于1000个第二种聚合物材料微区。界面的数目、相关的面积、微区的形状、聚合物微区和连续相之间的相对折射率不匹配是可能影响光透射和光反射的量的因素。从通常意义上说，界面的数目越少，薄膜的透射性越强，界面的数目越多，薄膜的反射性越强。因为本发明所述薄膜的光学性质由连续相第二种聚合材料形状和连续相聚合物的许多复杂性质所决定，或许设定第二种聚合材料形状的横截面积小于3平方微米是有用的。在其它需要更强透射性的实施例中，每一个第二种聚合材料的形状都可以具有小于0.6平方微米的横截面积，而在其它实施例中每一个第二种聚合材料的形状都可以具有少于0.2平方微米的横截面积。

在用于本发明的一个实施例中的聚合物薄膜中，不连续相与连续相的重量基位比值小于2比1，而其它的实施例具有的不连续相与连续相的重量基位比值小于0.8比1。在一个优选的实施例中，聚合物薄膜的不连续相与连续相的重量基位比值小于0.3比1。

在用于本发明的一个实施例的聚合物薄膜的制造期间，所述薄膜被冷拉伸以达到不连续相的高水平的双折射率。拉伸的过程在不连续相聚合物微区聚合物之中提供了一定程度的双折射率，并在连续相聚合物之中提供了一定程度的取决于材料的双折射率。两相之间双折射率的区别有助于决定薄膜所提供的偏振量。很多聚合物的组合在拉伸之后偏振不够，或者可能缺少足够的澄清度。本发明实施方式的一个独特的部分是不连续相聚合物的双折射率通过热处理而改变(减少或消除)。第二种聚合材料微区中的双折射率未被改变。剩下的具有内部聚合物微区的聚合物是高度偏振的。在一个实施例中薄膜被冷拉伸至至少2比1。在另一个实施例中，权利要求23的方法中，薄膜被冷拉伸至至少3比1，并且在一个优选的实施例中被冷拉伸至至少3.5比1。

聚合物能够承受的拉伸量取决于熔融拉伸性质例如到断裂强度时的伸长率。为了高等级的偏振，需要尽可能地拉伸用于聚合物微区的聚合物，用来使其双折射率最大化。尽管连续相聚合物将提高其自己的双折射率，但热处理步骤将使之松弛，所得到的连续相和不连续相聚合物之间的差异导致高度偏振，同时在一个偏振相中获得好的透光性并且在另一个偏振状态中获得好的反射率。

在制造可用于反射偏振片的多相双折射率薄膜的过程中，用于连续相和非连续相的聚合物的相对界面张力和润湿性对于微区的实际形状起作用。尽管可以设计孔板的机械形状(mechanical aspect)以将熔融聚合物成形为所需要的形状，聚合物的相对界面张力会与方法相互作用，并且最终将会影响最后的形状。界面张力接近的相匹配的聚合物与界面张力相差很大(widely separated)的那些聚合物相比将更好地呈现孔板的形状。高度不匹配的聚合物将倾向于形成圆形。可以在那些接近的或相差很大的聚合物之间获得形状的连续性。总体的物理-机械性质取决于两个参数。一个合适的界面张力提供了小得足以被认为是肉眼可见的均匀的相尺寸，而且提供了强得不通过改变任一相的形态就足以同化(assimilate)应力和张力的相界面间的附着力。在本发明有用的实施例中，连续相和不连续相之间界面张力的差异小于5达因/厘米。在本发明其它有用的实施例中，连续相和不连续相之间界面张力的差异小于10达因/厘米。在本发明其它有用的实施例中，连续相和不连续相之间界面张力的差异小于30达因/厘米。应该注意到，也被称作增容剂(compatibilizer)的聚合物表面活性剂可以被添加进任一种或两种聚合物之中。典型的材料可以包括嵌段或接枝共聚物，其中所述共聚物的片段与聚合物薄膜中的不连续相和或连续相中的任一种或两种相匹配。可以添加0.05至2.重量百分比的所述共聚物。这个范围可以改变，其取决于共聚物的取代程度。当形成具有第二种聚合材料形状的反射偏振薄膜时，不连续相和连续相之间的相对界面张力的区别是较不关键的。

通常制造所述漫反射偏振片的方法的ER比率大于3比1，FOM＞1.20。为了按所需的平衡制造多相双折射性的薄膜，需要使用第二种聚合材料的形状，在所述平衡中所述仅在位于第一相中的一个方向上连续的第二种聚合材料和在所有方向上形成连续相的第一种聚合材料(连续相材料)对至少一个电磁辐射的偏振态沿至少一个轴合起来至少为约50％，所述不连续相材料和连续相材料对至少一个电磁辐射的偏振态沿至少一个轴的合起来的漫透射率至少为约50％。

形成用于本发明的漫反射偏振片时，存在至少一层提供聚合物小纤维的层，所述聚合物小纤维包含基本上互相平行并且分散到聚合连续相中的不连续相第二种聚合材料的形状。微区的数目取决于微区数目、分布、形状以及连续相和不连续相之间的相对折射率差异。在一些实施例中，具有多于一层以用于确保具有足够的微区数目以确保全部覆盖漫反射偏振片的宽度。在制造第二种聚合材料形状的挤出方法中，微区之间可能存在区域，其在偏振效果上有效地产生“空隙或洞”。这不是物理上的洞而是具有数目减少的微区的区域，并且由此导致偏振效果的改变。这样的区域可能是流动槽被堵住的结果。为了使这种效果最小化，需要提供更多光学界面，所述光学界面为达到最小的偏振效果是必需的。本发明有用的实施例中其它的方式是使至少两层具有第二种聚合材料形状。这样的层可以是熔融的、层压的或其它方式结合起来的。还需要在偏振层之间提供聚合物的分离层。

在其它实施例中存在第一个和至少第二个或更多的层，第一偏振层可以具有与第二偏振层不同类型的第二种聚合材料形状。这可以包括但不限于微区的物理几何形状、连续相和或不连续相的材料、大小、形状以及分布。使用不混溶的聚合物形成的偏振层与微区偏振层和或叠层的偏振层的组合在本发明中提供了有用的实施方式。混合并使这些参数(偏振薄膜的类型)相匹配对于提供最优的偏振效果以及全面的用于成型、校准、传播的光控制和或频谱控制是有用的。此外，可以在本发明的聚合薄膜的一个或多个主表面上形成特征。这些特征可以是连续的或离散的元件(element)。它们可以组成图案或是随机的。所述特征可以包括lenlets、圆形的、椭圆形的、三角形的、三叶形的，或梯形的或锥形的。这些特征可以是在一个或多个方向上被拉长。可以直接在偏振层中形成这些特征或者将这些特征在偏振层上形成单独的层或将这些特征形成单独的层与偏振层连接。

所述漫反射偏振片可以附着于一个或多个层用以提供物理和或光学特性。这可以包括板状漫射器、背部漫射器(back diffuser)、光增强膜、含液晶层、滤色镜、和或加强板或元件。这些板、层和元件的厚度范围(单独的或相互间的组合)可在1和800微米之间。

进一步定义

本文使用的术语“消光系数”(ER)定义为一个偏振片内总的透射光与正交偏振片的透射光的比值。

连续相和不连续相的折射指数在三个互相垂直的轴的第一个上基本上相匹配(即差异小于约0.05)，并且在三个互相垂直的轴的第二个上基本上不相匹配(即差异大于约0.05)。优选地，连续相和不连续相在相匹配的方向上的折射指数的差异小于约0.03，更优选地，小于约0.02，并且最优选地，小于约0.01。优选地，连续相和不连续相在不相匹配的方向上的折射指数的差异至少为约0.07，更优选地，至少为约0.1，并且最优选地，至少为约0.2。

在特定的轴上折射系数不相匹配的效果是使沿那个轴偏振的入射光基本被散射，这造成了重要的反射量。相反地，沿折射系数相匹配的轴偏振的入射光将在光学上透射或反射，其散射度大幅减少。该效果可以用来制造许多光学器件，包括反射偏振片和镜子。

系数相匹配/不相匹配的效果

沿一个特定轴的系数相匹配或不相匹配的幅度直接影响了沿那个轴偏振的光的散射度。一般而言，散射能力随着系数不相配程度的平方而变化。因此，沿特定轴的系数不相匹配程度越大，沿那个轴偏振的光的散射就越强。相反地，当沿特定轴的不相匹配程度小时，沿那个轴偏振的光散射程度变小，从而通过物体的体积被反射地透射(is thereby transmitted specularly through the volume ofthe body)。

表层

基本上不含不连续相的材料层可以配置在薄膜(即不连续相和连续相的挤出复合物)的一个或两个主要表面上。例如，可以选择所述复合物的层(也称作表层)来保护在挤出的共混物内的不连续相的完整性，为最终的薄膜添加机械性质或物理性质或者为最终的薄膜添加光学功能。合适材料的选择可以包括连续相的材料或不连续相的材料。

一层或多层表层也可以给所得到的复合物添加物理强度或减少加工过程中的问题，例如，举例来说，减少在取向过程中薄膜裂开(split)的倾向。保持无定形态的表层材料可易于制得具有较高韧性的薄膜，而半晶质的表层材料可易于制得具有较高拉伸模量的薄膜。其它的功能性成分例如抗静电添加剂、紫外线吸收剂、染料、抗氧化剂和颜料，可以添加进所述表层中，前提是它们基本上不会干扰所得产品的所需的光学特性。

可以在挤出过程中的某一时刻(即在挤出共混物和表层离开挤出模具之前)将表层施加于挤出共混物的一边或两边。这可以通过使用常见的共挤出技术来完成，所述共挤出技术可以包括使用三层的共同挤出模具。将表层层压至挤出共混物的预先成形的薄膜也是可行的。总的表层厚度的范围可以从占总共混物/表层厚度的约2％至约50％。

宽范围的聚合物对于表层是适合的。主要的无定形聚合物包括基于一种或多种对苯二甲酸、2，6-萘二羧酸、异酞酸、邻苯二甲酸，或它们的烷基酯对应物和亚烷基二醇例如乙二醇的共聚酯。半晶质的聚合物的例子是聚(2，6-萘二甲酸乙二酯)、聚对苯二甲酸乙二酯和尼龙材料。

减反射层

依照本发明制造的所述薄膜和其它光学器件还可以包括一个或更多的减反射层。这样的层，可以是或可以不是对偏振敏感的，用来增加透射和减少反射眩光。减反射层可以通过适当的表面处理例如涂覆或溅射蚀刻，而赋予给本发明所述薄膜和光学器件。

在本发明的一些实施例中，对于某些光的偏振化，需要最大化其透射率和/或最小化镜面反射。在这些实施例中，光学体可以包含两个或更多的层，其中至少一个层包含减反射系统，所述系统与提供了连续相和不连续相的层紧密接触。这样的减反射系统用于减少入射光的镜面反射，并且增加了进入物体部分的入射光的量，所述物体部分包含连续的和不连续的层。这样的功能能够通过许多现有技术中已知的方式来完成。实例是四分之一波减反射层、两个或更多层减反射叠层、渐变折射率层(graded index layer)、和渐变密度层(graded densitylayer)。如果需要的话，这样的减反射功能也可以应用于物体的透光一侧来增加透射光。

超过两个相

按照本发明制造的光学体也可以由多于两个相而组成。这样，举例来说，按照本发明制造的光学材料能够由在连续相中的两个不同的不连续相组成。所述第二个不连续相可随机地或非随机地分散在整个聚合物微区中，并且可以沿公共轴线对准(align)。

按照本发明制造的光学体也可以由多于一个的连续相组成。这样，在一些实施例中，光学体除了包括第一个连续相和一个不连续相之外，还包括在至少一个维度上与第一个连续相共同连续的第二相。在一个具体的实施例中，所述第二个连续相是多孔的、海绵状的材料，其与第一个连续相共同伸展(即第一个连续相通过延伸通过第二个连续相的通道或空间的网络而伸展，很像水在湿海绵中通过通道网络伸展)。在一个相关的实施例中，第二个连续相是为树枝状结构的形式，其在至少一个维度上与第一个连续相共同伸展。

多层的结合

如果需要，根据本发明制造的连续的/分散的相薄膜的一个或多个薄片可以结合起来应用，或者作为多层薄膜(例如，为了增加反射率)的组件。合适的多层薄膜包括在WO 95/17303(Ouderkirk等)中描述的那些类型。在这样的结构下，单独的薄片可以被层压或以其它方式粘附起来或者可与本发明的聚合物薄片有间隔地放置。如果在所述薄片中所述相的光学厚度基本上相等(就是说，如果两个薄片沿着给定轴为入射光提供了基本上相等的和大数目的散射体)，所述复合物将以稍许提高的效率进行反射，与单独的薄片具有基本上相等的带宽和反射光谱范围(例如，“波段”)。如果在所述薄片中所述相的光学厚度不是基本上相等的，所述复合物将通过与单独的相相比而言更宽的带宽进行反射。结合了镜薄片与偏振薄片的复合物对于仍旧偏振透射光时提高整体反射系数是有用的。

添加剂

本发明所述的光学材料也可以包含现有技术已知的其它材料或添加剂。这些材料包括颜料、染料、粘合剂、涂层、填充剂、增容剂、抗氧化剂(包括位阻酚)、表面活性剂、抗微生物剂、抗静电剂、阻燃剂、发泡剂、润滑剂、增强剂、光稳定剂(包括紫外线稳定剂或阻断剂)、热稳定剂、抗冲改性剂、增塑剂、粘度调节剂以及其它这样的材料。进一步地，按照本发明制造的所述薄膜和其它光学器件可以包括用来保护所述装置不受磨损、碰撞或其它损害，或者提高了所述器件的加工性能或耐久性的一个或多个外层。

本发明使用的合适的润滑剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铜、硬脂酸钴、新癸酸钼(molybdenum neodocanoate)以及乙酰丙酮络钌(III)。

本发明使用的合适的抗氧化剂包括4，4′-巯基双-(6-叔丁基-间-甲酚)、2，2′-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基-丁基苯酚)、3，5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸十八烷基酯、双-(2，4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、Irganox^TM 1093(1979)(((3，5-双(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯基)甲基)-膦酸双十八烷基酯)〔(((3，5-bis(1，1-dimethylethyl)-4-hydroxypyhenyl)methyl)-dioctadecyl ester phosphonic acid)〕、Irganox^TM1098(N，N′-1，6-己烷二基双(3，5-双(1，1-二甲基)-4-羟基-苯丙酰胺)、Naugaard^TM 445(芳基胺)、Irganox^TM L 57(烷基化二苯胺)、Irganox^TM L 115(含硫双酚)、Irganox^TM LO 6(烷基化苯基-δ-萘胺)、Ethanox 398(氟亚膦酸酯)以及2，2′-亚乙基双(4，6-二-叔丁基苯基)氟磷酸酯(2，2′ethylidenebis(4，6-di-t-butylphenyl)fluorophosnite)。

抗氧化剂的组特别优选位阻酚，包括丁基化的羟基甲苯(BHT)、维生素E(二-α-生育酚)、Irganox^TM 1425WL(双-(O-乙基(3，5-二-叔丁基-4-羟基苄基))膦酸钙)、Iranox^TM 1010(四(亚甲基(3，5，二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯))甲烷)、Irganox^TM1076(3，5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸十八烷基酯)、Ethanox^TM 702(位阻双酚)、Etanox 330(高分子量位阻酚)以及Ethanox^TM 703(位阻酚胺)

二向色的染料是在涉及本发明所述光学材料的一些应用中特别有用的添加剂，因为当它们的分子在材料中线性排列时它们可吸收特别的偏振光。当应用于主要散射仅仅一个偏振化的光的薄膜或其它材料中时，二向色的染料使得材料吸收一个偏振化的光多于另一个偏振化的光。在本发明中使用的合适的二向色的染料包括刚果红(二苯基-双-oc-萘胺磺酸钠)、亚甲基蓝、芪染料(比色指数(CI)＝620)以及1，1′-二乙基-2，2′-氯化花青(CI＝374(橙色)或CI＝518(蓝色))。这些染料的性质以及它们的制备方法，在E.H.Land，Colloid Chemistry(1946)中都有描述。这些染料在聚乙烯醇中具有显而易见的二向色性，并且在纤维素中具有较小的二向色性。在PEN中的刚果红中观测到小的二向色性。

其它合适的染料包括下述材料：[CHEM-1]。这些染料的性质以及它们的制备方法，在Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology，第8卷，第652-661页(第四版，1993)中和其所引用的参考文献中有过讨论。

当二向色的染料应用于本发明的光学体时，可以将其掺入到连续相或不连续相的任一之中。但是，优选将所述二向色的染料掺入不连续相之中。

二向色的染料与某些聚合物体系结合，展现了使光偏振至变化的角度的性能。聚乙烯醇与某些二向色的染料可以应用于制造具有使光偏振能力的薄膜。其它的聚合物，例如聚对苯二甲酸乙二酯或聚酰胺，例如尼龙-6，当与二向色的染料结合时，没有展现出同样强的使光偏振的能力。例如，与在其它形成聚合物体系的膜中的同样染料相比，据说聚乙烯醇和二向色的染料的结合具有较高的二向色性比率。较高的二向色性比率显示着较高的使光偏振的能力。

根据本发明制造的光学体中的二向色的染料的分子线性排列优选通过在所述染料掺入所述光学体后拉伸所述光学体来实现。但是，也可以应用其它的方法以达到分子线性排列。这样，在一个方法中，在所述光学体被定向之前或之后，所述二向色的染料通过升华或通过从溶液中结晶而结晶化，成为一系列以切割、蚀刻或其它方式在薄膜或其它光学体的表面上形成的拉伸的凹口。所处理的表面可以被一个或更多的表面层涂覆，也可以并入聚合物基质或应用于多层结构中，或者也可用作另一个光学体的组件。所述凹口也可以根据图案或图表以及凹口之间间距的量而制造出来，使之达到所要求的光学性能。

在一个相关的实施例中，在空的微区或管道配置在所述光学体内之前或之后，二向色的染料可以配置在一个或更多个微区或其它管道之内。所述微区或管道也可以由与光学体的周围材料相同或不同的材料构造而成。

而在另一个实施例中，二向色的染料沿着多层构造的层界面而配置，在其掺入所述多层结构之前通过升华至层的表面而配置。在其它的实施例中，所述二向色的染料用于至少部分地回填根据本发明制造的薄膜的微空洞的孔隙中。

功能层

可以在本发明的光学薄膜和器件中添加各种各样的功能层或涂层，以改变或改进它们的物理或化学性能，尤其是沿着薄膜或器件的表面。这样的薄膜或涂层可以包括，例如滑爽剂、低反向粘着力材料(low adhesion backside material)、导电性层、抗静电涂料或薄膜、阻挡层、阻燃剂、UV稳定剂、耐磨材料、光学涂层或设计出用来改进机械完整性或者薄膜或器件强度的基材。

本发明所述薄膜和光学器件也可以通过用低摩擦涂层或滑爽剂(例如涂覆至表面的聚合物微珠)处理得到良好的滑动性能。或者，这些材料的表面形态也可以通过控制挤出条件来修饰，以给予薄膜一个光滑的表面；表面形态的修饰方法也可以按U.S.Ser.No.08/612,710中描述的进行。

在一些应用中，本发明所述光学薄膜用作胶带的组件，这可能需要用低反向粘着力材料(LAB)涂层或薄膜例如基于氨基甲酸酯、硅酮或氟碳化合物化学的材料处理所述薄膜。用该方法处理过的薄膜将对压敏胶粘剂(PSA)展现出合适的剥离性能，因此使得它们能够用粘合剂处理并绕成卷。通过该方法制造的胶带可以用于装饰目的或需要胶带的漫反射或透射表面的任意应用。

本发明所述薄膜和光学器件也可以具有一个或更多的导电层。这样的导电层可以包含金属例如银、金、铜、铝、铬、镍、锡和钛，金属合金例如银合金、不锈钢以及intone，以及半导体金属氧化物例如掺杂的或不掺杂的氧化锡、氧化锌以及铟锡氧化物(ITO)。

本发明所述薄膜和光学器件也可以具有抗静电涂层或薄膜。这样的涂层或薄膜包括，例如V₂O₅和磺酸盐聚合物、碳或其它导电金属层。

本发明所述薄膜和光学器件也可以具有一个或更多的阻挡薄膜或涂层，所述阻挡薄膜或涂层改变光学薄膜针对某些液体或气体的透光性能。这样，例如，本发明所述薄膜和光学器件也可以具有抑制水蒸气、有机溶剂、O2、或CO2透过所述薄膜的薄膜或涂层。

本发明所述光学薄膜和装置也可以用阻燃剂处理，尤其是在环境中应用时，例如在严格控制火的飞机上。合适的阻燃剂包括氢氧化铝、三氧化二锑、五氧化二锑以及有机磷酸酯化合物防火剂。

本发明所述光学薄膜和装置也可以具有耐磨涂层或硬涂层，所述耐磨涂层或硬涂层将通常被施加为表层。它们包括丙烯酸类硬盖例如Acryloid A-l1和Paraloid K-120N，可从宾夕法尼亚州费城的罗门哈斯公司(Rohm & Haas，Philadelphia，Pa)获得；聚氨酯丙烯酸酯，例如在美国专利No.4,249,011中所描述以及可从宾夕法尼亚州西切斯特的斯达摩公司(Sartomer Corp.，Westchester，Pa)获得；以及通过脂肪族聚异氰酸酯(例如.，Desmodur N-3300，可从宾夕法尼亚州匹兹堡的迈尔斯公司(Miles，Inc.，Pittsburgh，Pa.)获得)与聚酯(例如Tone Polyol0305，可从得克萨斯州休斯敦的碳化钙公司(Union Carbide，Houston，Tex.)获得)反应获得的聚氨酯硬盖。

本发明所述光学薄膜和装置可以进一步层压至刚性的或半刚性的基材，所述刚性的或半刚性的基材例如玻璃、金属、丙烯酸树脂、聚酯、以及其它聚合物背衬，以用来提供结构刚性、耐气候性或较易的处理性能。例如，本发明所述光学薄膜也可以层压至薄丙烯酸或金属背衬使之能够被模压或者以别的方式形成所需的形状并保持所需的形状。在某些应用中，例如当光学薄膜被应用于其他易碎的背衬时，可以使用一个包含PET薄膜或抗撕裂穿刺薄膜的附加层。

本发明所述光学薄膜和装置也可以具有抗碎裂的薄膜和涂层。用于该目的的合适的薄膜和涂层已经在例如EP 592284和EP 591055的公开文本中被描述过，并且可以从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St Paul，Minn.)购得。

也可以将各种光学层、材料和器件应用于本发明所述薄膜和器件或者与本发明所述薄膜和器件联用以用于特定的应用。这些应用包括但不局限于磁性的、磁光性涂层或薄膜；液晶面板，例如用于显示板和防窥窗户的液晶面板；照相乳剂；纤维；棱镜薄膜，例如线性菲涅耳透镜；亮度增强薄膜；全息薄膜或图像；可压花的薄膜；抗反射(anti-tamper)薄膜或涂层；用于低发射率应用装置的红外透射薄膜；隔离薄膜(release film)或隔离涂覆的纸张；以及偏振片或镜子。

还预期在所述光学薄膜的一个或两个主要表面上有多个添加层，而且所述多个添加层可以是上述的涂层或薄膜的任意结合。例如，当粘合剂应用于所述光学薄膜时，所述粘合剂可以包含白色颜料例如二氧化钛以提高整体的反射率，或者其可以是光学透明的，以使得基材的反射性与所述薄膜的反射性相加。

为了改善轧辊的形成和所述薄膜的可塑性，本发明所述光学薄膜也可以含有滑爽剂，所述滑爽剂被掺入所述薄膜或者作为一个独立的涂层而添加进来。在大部分应用中，滑爽剂将仅仅被添加到薄膜的一侧，理想地，为面向刚性基质的一侧，以用来使混浊最小化。

多于两相

按照本发明制造的光学体也可以由多于两个的相组成。因此，例如，按照本发明制造的光学材料能够由在连续相中的两个不同的不连续相组成。按照本发明制造的光学体也可以由多于一个的连续相组成。因此，在一些实施例中，所述光学体除了包括第一个连续相和一个不连续相之外，还可以包括在至少一个维度上与所述第一个连续相共同连续的第二相。

频谱区域

虽然本发明通常被描述为在可见的频谱区域内实施，本发明的各种各样的实施例也可以通过调整光学体组件的缩放比例而在不同的电磁辐射波长(并由此而知，频率)下工作。因此，随着波长的增加，所述光学体的组件的线性尺寸也会增加，所以，以波长为单位来计量的这些组件的尺寸大约保持不变。

当然，对于大多数感兴趣的材料来说，改变波长的一个主要影响是折射率和吸收系数会发生变化。但是，折射率相匹配或不相匹配的原则在每一个感兴趣的波长上仍然适用，并且可以用于选择将在特定的频谱区域下工作的光学器件的材料。因此，举例来说，合适的尺寸缩放比例将允许在红外、近紫外和紫外频谱区域下工作。在这些情况中，折射率指的是在这些工作波长下的值，并且不连续相散射组件的体厚度(body thickness)和大小也可以大致地由波长按比例决定。甚至可以使用更多的电磁波频谱，包括非常高频、超高频、微波和毫米波频率。偏振和散射效果将与波长成合适的缩放比例，并且折射率可以由电介质函数(包括实数和虚数部分)的平方根而获得。这些较长波段的有用的产品可以是漫反射偏振片和部分偏振片。

在本发明的一些实施例中，所述光学体的光学性能随着感兴趣的波段的变化而变化。在这些实施例中，材料可以用于连续的和/或不连续的相中，所述连续的和/或不连续的相的沿着一个或多个轴的折射率，随着波长区域从一个变化到另一个而改变。

光学体的厚度

所述光学体的厚度也是一个重要的参数，可以通过控制厚度来影响本发明的反射和透射性能。所述光学体的厚度增加时，漫反射也增加，并且镜面透射和漫透射都减少。因此，当通常对所述光学体的厚度进行选择以达到在最终产品中的所需要的机械强度时，所述光学体的厚度也可以用于直接地控制反射和透射性能。

也可以利用厚度来对所述光学体的反射和透射性能做最终的调整。因此，举例来说，在薄膜应用中，所述用于挤出薄膜的装置可以通过下游的光学器件来控制，所述下游的光学器件测量挤出的薄膜的透射率和反射率值并且改变薄膜的厚度(例如，通过调整挤出率或改变铸带滚筒的速度)以用来使折射和反射的数值保持在所需要的范围内。

不连续相的几何形状

当折射率的不相匹配成为在本发明所述薄膜中提高散射所依靠的主要因素时(即按照本发明制造的散射镜或偏振片，其连续相和不连续相沿着至少一个轴的折射率基本上不相配)，不连续相的几何形状能够对散射起到次要影响。因此，对于折射率相匹配和不相匹配的方向上的电场，微粒的消偏振化因素能够减少或增强在一个给定方向上的散射量。举例来说，当不连续相在沿着垂直于定向轴的平面的横截面上是椭圆形时，不连续相的椭圆形截面形状有助于反向散射光和前向散射光的不对称散射。所述效应能够增加或降低来自于折射率不相配的散射量，但是通常对在本发明优选性能范围内的散射具有小的影响。

不连续相的形状也能够影响光被微粒散射的程度。这个形状效应通常是小的，但是随着垂直于光线入射方向的平面上的微粒的几何横截面的长宽比增大时以及所述微粒变得相对大些时，其形状效应增大。通常，在本发明的实施中，如果优选发生漫反射而不是镜面反射，则不连续相的尺寸应该比一些在一个或两个互相垂直维度上的光的波长小。

优选地，对于低损耗的反射偏振片，优选的实施方式由以一系列棒状结构配置于连续相中的不连续相组成，所述一系列棒状结构是取向的结果，具有高的长宽比，和与取向方向垂直的偏振相比，所述长宽比可以通过提高散射强度来提高对于与取向方向平行的偏振的反射和对于该偏振的散射。

已经具体参照某些优选的实施方式，详细地描述了本发明，但是应理解能够在本发明的精神和范围内进行各种变化和修改。本说明书引用的专利和其它公开出版物的全部内容纳入本文作为参考。

可能需要解决的潜在问题的列表：

逐步展开扩展的正文(公开内容或新专利)以并入潜在问题列表中。给问题和解决方案下定义。

形状控制：

所述第二种聚合材料的形状可以受到所述两种或更多种聚合物的相对熔体粘度以及在挤出系统内的任何温度梯度的影响，所述温度梯度能够影响所述聚合物的相对界面张力。现有技术已知的添加剂，例如增容剂，可以添加至聚合物的任一种或两种之中。对熔融处理过程的改进的控制也将提供对微区形状的改进的控制。

拉伸：

聚合物的铸造薄片可以在至少一个方向上伸展。在薄膜的机器方向或运行方向上，最终的形状将在连续运行的方向上被拉长，但是它们的横截面终端的尺寸将变小，但是总的形状将与伸展前的形状类似。

如果在横向上拉伸，横截面的形状将会变得更伸长。例如圆形在拉伸后将会呈现为均匀板状的椭圆形。这些样品也可以在两个方向上都被拉伸，在一个方向上拉伸后再在另一个方向上拉伸，或者同时在两个方向上被拉伸。

拉伸可能不仅影响微区的形状，而且也影响双折射率的相对程度或量。M如权利要求1所述方法其中所述的漫反射偏振片在60C下的尺寸改变(dimensional change)小于1％。在至少一个垂直方向上相匹配为所述薄膜偏振效应提供了改善的光学性能。三个双折射率向量中的两个相匹配将进一步改善所述薄膜的光学性能。拉伸温度也对在所述微区和连续相聚合物中产生的双折射的量起了重要作用。

可以添加表层，用以改善：

A)物理性能，例如硬度、尺寸改变。可以添加层以防止划痕或磨损、指纹、(硬涂层技术，IR热屏蔽

B)光学性能-与芯偏振板的RI相匹配(Optical performance-match RI of thecore polarizing sheet)。添加到一侧或两侧。可以是不同的材料。其可以被结构化以增强光的性能或功能。粗糙度控制、光的散射(空隙和或微粒)、表面散射、准直。所述表面可以具有特征-微珠、透镜形状、连续的或单独的特征

C)所述表层可以被除去，可以添加抗静电剂以控制静电。可以添加导电层(EM屏蔽，LC控制，IR热屏蔽)

D)除去的表层可以用于尘埃控制，除去的表层也能够影响所述薄膜的最终表面Ra(铸造复制)。

微区形状和它们的大小以及所述微区的间距将对所述薄膜的色移、光透射的程度或量产生影响，(宽频带(broard-band)或窄光控制)。所述形状在外观上可以是随机的，但是仍然基本上被空间限制。所述微区可以具有各种形状和大小。所述微区也可以沿其宽度被图案化以提供从边缘到中心的光分布差异。也可以与其它的光控制和光成型(表面的或内部的)方式相结合。

所述光学元素也可以具有多于一个的偏振特征层。即粘附在一起或者将一个层叠在另一个的顶部的层叠的层。层之间可以具有间隔层。它们是层压的或共挤出的。偏振作用的层也可以具有不同的类型-微区、小纤维、不互混的聚合物、层叠的层或其它方式。

所述微区的密度可以在厚度尺寸内变化以形成折射率的梯度。

小纤维状的微区和或围绕的基质聚合物也可以含有添加剂以进一步增强或者以其它方式改进它们的光学性能。改进RI或双折射率或所述微区。LC或其它晶体的添加以提高它们的偏振效果。

本发明中所述微区也可以是反向散射的或者它们也可以是前向散射的。

部件列表

10是一个层叠的多层反射偏振片(现有技术)

11是一个具有厚度A和折射率A的聚合物层。

12是一个具有厚度A和折射率B的聚合物层。

13是与应用于层11中相同的聚合物，但具有不同的厚度C和折射率A。

14是与应用于层12中相同的聚合物，但具有不同的厚度C和折射率B。

15是与应用于层11和13中相同的聚合物，但具有另一个的厚度D和折射率A。

16是与应用于层12中相同的聚合物，但具有不同的厚度D和折射率B。

20是一个具有无规的交替聚合物微区的不互混的聚合物共混物。

30是一个具有第二种聚合材料小纤维的反射偏振片。

31是一个聚合物小纤维。

32是一个连续相聚合物。

40是一个具有第二种聚合材料形状的反射偏振片的3D视图

41是一个拉长的第二种聚合材料形状

42是一个连续相聚合物

50是一个具有第二种聚合材料形状的发明的薄膜50的三维视图

51是一个三角形的第二种聚合材料

52是一个三角形的被轻微地拉伸的第二种聚合材料

52是一个三角形的被拉伸的第二种聚合材料

60是一个具有在形状和尺寸上变化的第二种聚合材料形状的发明的薄膜60的横截面视图

61是一个圆形的第二种聚合材料的形状

62是一个小幅拉伸的椭圆形第二种聚合材料的形状

63是一个大幅拉伸的椭圆形第二种聚合材料的形状

64是一个小幅压扁的椭圆形第二种聚合材料的形状

65是一个椭圆形的第二种聚合材料的形状。

70是一个具有第二种聚合材料形状的反射偏振片的3维视图

71是一个有序的第二种聚合材料的形状，其在横截面厚度内改变形状。

72是一个在其横截面厚度内改变形状的第二种聚合材料的形状。

80是一个在其宽度或其厚度平面上不具有连续的第二种聚合材料的反射偏振片的3维横截面视图。

81是一个具有厚度A和折射率A的聚合物A的聚合物微区。

82是一个具有厚度A和折射率B的聚合物B的聚合物微区。

83是一个具有厚度A和折射率A的聚合物A的聚合物微区。

84是一个具有厚度B和折射率B的聚合物B的聚合物微区。

90是一个具有多于一种尺寸的第二种聚合物材料形状的反射偏振片90的横截面视图。

91是一个圆形的第二种聚合材料形状。

92是一个椭圆形的第二种聚合材料形状

93是一个连续相聚合物

100是一个多层反射偏振片的横截面视图

101是一个第二种聚合材料形状。

102是一个聚合物表皮

103是一个聚合物表皮

110是一个两层反射偏振片的横截面视图

111是一个偏振层

112是一个在2个偏振层之间的芯层

120是一个具有图案化表面的具有第二种聚合物材料形状的反射偏振片的横截面视图。

121是第二种聚合物材料形状

122是一个在另一个单独的层上具有图案化表面的具有第二种聚合物材料形状的反射偏振片的横截面视图123是一个单独的薄膜层

124是一个具有图案化表面的具有第二种聚合物材料形状的反射偏振片的横截面视图，所述图案化表面在特征内具有内部的偏振元件。

125是一个内部的偏振元件。

126是一个具有图案化表面的具有第二种聚合物材料形状的反射偏振片的横截面视图，所述表面特征在相对的一侧。

130是一个类带状的形状。

131是一个具有圆角的类带状的形状。

140是一个圆柱体形状

141是被轻微拉伸的圆柱体形状

143是一个圆柱体形状的3D剖视图

145是一个轻微的椭圆形类圆柱体形状的3D横截面

147是一个圆柱体投影(projection)

151是一个接近蛋形的经典椭圆形151

152是一个拉伸的椭圆形形状

153是一个不规则形状拉伸的类椭圆形形状153

154是一个不规则拉伸的类椭圆形形状

155是一个拉伸的类椭圆形形状的投影(projection)板状形状161(小纤维)

170是一个不规则形状的小纤维

171是另一个不规则形状的小纤维，也不具有平坦的表面但是不表现为类带状、类圆柱状或类椭圆形状。

不互混的聚合物微区

203具有层叠的层

205是一个类椭圆形的连续形状

不互混的聚合物微区

不互混的聚合物微区类圆柱状的连续形状和拉伸前类圆柱状的形状212和拉伸前类椭圆形的形状和拉伸前类圆柱状的形状是一个拉伸前具有类椭圆形的形状的小纤维的横截面，是一个拉伸后成类圆柱状的形状的小纤维的横截面

223是一个当在纵向拉伸时两侧扁的椭圆形形状，具有不连续的离散微区的双组分微区的3D横截面(223 is a compressed oval shape when stretched in themachine direction3D cross section of bi-component domain with discontinuousdiscrete domains)。

241是一个半圆形或类半圆柱形的微区

242是一个类半椭圆形形状的微区

243是一个拉长形状的微区的一半

245是一个多叶形的微区

251是一个类带状聚合物微区的一个放大的末端的横截面

253是一条入射光线

255是一条反射光线

257是一条入射光线

259是一条反射光线

260是一条反射光线

261是一个放大的弧形的聚合物微区

262是多薄片薄膜的放大图

263是一个多微区漫反射偏振片。

Claims (125)

1、一种制备多相双折射薄膜的方法，所述薄膜包含a)在所有方向上形成连续相的第一种聚合材料，和(b)只在位于第一相中的一个方向上连续的第二种聚合材料，所述第二种聚合材料主要为弧形，并且实质上延伸了所述薄膜的长度，至少一个相是双折射的并且所述两个相在至少一个方向上的折射率基本相匹配，该方法包含下列步骤：

i)通过熔融挤出方法形成所述薄膜

ii)在低于聚合体熔融温度的温度下将所述薄膜浇铸到表面上

iii)在高于所述连续相聚合体Tg的温度下，在至少一个方向上拉伸所述薄膜，以改变第二种聚合材料的双折射率

iv)热稳定化所述薄膜。

2、如权利要求1所述的制备所述薄膜的方法，其特征在于，所述挤出方法包含喷丝头。

3、如权利要求2所述的制备所述薄膜的方法，其特征在于，所述喷丝头为至少一种聚合体提供聚合体进料。

4、如权利要求2所述的制备所述薄膜的方法，其特征在于，所述喷丝头为薄膜的每一种所述第二种聚合材料提供单独的聚合体进料流。

5、如权利要求2所述的制备所述薄膜的方法，进一步包含流动倍增器。

6、如权利要求1所述的制备所述薄膜的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料只在位于第一相中的一个方向上连续，形状为弧形的所述第二种聚合材料包含小纤维。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料在薄膜的厚度尺寸中包含至少50到250个光界面。

8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料在薄膜的厚度尺寸中包含至少250到500个光界面。

9、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料在薄膜的厚度尺寸中包含至少500到1000个光界面。

10、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料在薄膜的厚度尺寸中包含至少1000个光界面。

11、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜的非连续相第二种聚合材料和所述连续相(第一种聚合材料)具有大于0.02的折射率差异。

12、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜第二种聚合材料预先确定的微区和所述连续相具有大于0.05的折射率差异。

13、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜的连续相是各向同性的。

14、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜的非连续相是双折射的。

15、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜的非连续相是各向同性的。

16、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜的连续相是双折射的。

17、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯或其共聚物。

18、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合连续相包含至少一种选自聚酯、丙烯酸、苯乙烯或烯烃及其共聚物的材料。

19、如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述聚合连续相，其中连续相包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(环烯烃)、synotatic聚苯乙烯或和其共聚物。

20、如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述聚合连续相，其中连续相包含聚(对苯二甲酸1，4-环己二甲酯)。

21、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料在它们的横截面形状上是圆柱状和或椭圆形的。

22、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料在它们的横截面上具有混合的多种形状和尺寸。

23、如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述混合的多种形状包含至少两种选自椭圆形、拉长的椭圆形、圆柱状、三角形、矩形的形状。

24、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料在它们的横截面厚度上有差异。

25、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料具有60nm至1200nm之间的横截面厚度。

26、如权利要求25所述的方法，其特征在于，大多数的所述第二种聚合材料具有300nm到800nm之间的横截面厚度。

27、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料被连续相聚合材料分开。

28、如权利要求27所述的方法，其特征在于，在所述第二种聚合材料之间的所述连续相聚合体具有100nm至2000nm之间的横截面厚度。

29、如权利要求27所述的方法，其特征在于，在所述第二种聚合材料之间的所述连续相聚合体具有200nm至1000nm之间的横截面厚度。

30、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多相双折射薄膜具有多于一个层。

31、如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述多相双折射薄膜包含含有第二种聚合材料的至少一个层。

32、如权利要求30所述的方法，所述漫反射多相双折射薄膜除包括至少一层包含第二种聚合材料的层外，还包括至少一层聚合体。

33、如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述的至少一层聚合体提供至少2mm的额外的弯曲劲度。

34、如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述至少一层聚合体与包含第二种聚合材料的连续相聚合体之间的折射率差异小于0.03。

35、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多相双折射薄膜在60C的尺寸变化小于1％。

36、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多相双折射薄膜在150C的尺寸变化小于1％。

37、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料在层厚度内与至少一种其它的第二种聚合材料重叠。

38、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料各自具有小于3平方微米的横截面积。

39、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料各自具有小于0.6平方微米的横截面积。

40、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料具有小于0.2平方微米的横截面积。

41、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多相双折射薄膜的非连续相与连续相的重量基位比率小于2比1。

42、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多相双折射薄膜的非连续相与连续相的重量基位比率小于0.8比1。

43、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多相双折射薄膜的非连续相与连续相的重量基位比率小于0.3比1。

44、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在至少一个方向上拉伸所述薄膜提供了在拉伸前非连续相的较高程度的双折射。

45、如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述薄膜拉伸至少2比1。

46、如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述薄膜拉伸至少3比1。

47、如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述薄膜拉伸至少3.5比1。

48、如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述聚合微区的横截面形状是弧形的、圆形的、椭圆形的、三角形的、三叶形的或梯形的。

49、如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料的横截面形状在拉伸后是圆形的或椭圆形的。

50、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述小纤维的横截面形状在拉伸后是圆形的。

51、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多相双折射薄膜是偏振片。

52、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多相双折射薄膜实质上是漫反射偏振片。

53、如权利要求52所述的方法，其特征在于，所述漫反射偏振片具有大于3比1的ER比率。

第一种聚合材料在所有方向上形成连续相，并且(b)第二种聚合材料只在一个方向上是连续的。

54、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多相双折射薄膜是偏振的，并且对于至少一个电磁辐射的偏振态，所述第二种聚合材料和在所有方向上形成连续相的所述第一种聚合材料沿至少一个轴合起来的漫反射系数为至少约50％，对于至少一个电磁辐射的偏振态，所述连续相材料和非连续相材料沿至少一个轴合起来的漫透射率为至少约50％。

55、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所有方向上形成连续相的第一种聚合材料是双折射的。

56、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所有方向上形成连续相的第一种聚合材料是各向同性的。

57、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述只在一个方向上连续的第二种聚合材料是各向同性的。

58、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述只在一个方向上连续的第二种聚合材料是双折射的。

59、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一种聚合材料和所述第二种聚合材料都是双折射的，并且具有大于0.02的差异。

60、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多相双折射薄膜包含提供：

i)分别或共同干燥聚合体的方法

ii)聚合体进料的方法

iii)两个或更多独立的挤压机或熔体泵，从而使各聚合体被分别熔化、计量和泵入

iv)一系列孔口/流动盘，形成包含形状的第二聚合体材料

v)将第二种聚合材料包封在第一种聚合材料聚合体内部的方法

vi)将聚合体流分开，并在靠近主流以垂直叠加或水平将其复位

vii)将聚合体流导入模具的方法

viii)在淬火装置(温度控制的滚轴、运送带、砑光辊)上铸造熔融聚合体的方法

ix)在流延薄膜上赋予表面的方法

x)以连续相第一聚合体的Tg或与其接近的温度，在至少一个方向上拉伸所述流延薄膜的至少一种方法

xi)加热稳定薄膜的方法

xii)将薄膜卷成卷的方法或将薄膜切片的方法。

61、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种聚合材料具有类直线形状。

62、如权利要求60所述的方法具有类带状形状。

63、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多相双折射薄膜具有至少1.2的FOM。

64、如权利要求60所述的方法，所述多相双折射薄膜更进一步包含至少一个其它层。

65、如权利要求60所述的方法，其特征在于，所述至少一个其它层是与所述多相双折射薄膜共同挤出的和或层压到所述多相双折射薄膜上。

66、如权利要求60所述的方法，其特征在于，所述一系列孔口/流动盘是通过光刻法形成的。

67、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述喷丝头更进一步包含孔洞和流动通道。

68、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述喷丝头包含1到400个之间的盘。

69、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述孔洞和流动通道是通过至少一个选自光刻法、化学蚀刻和或加工的方法形成的。

70、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述孔洞和流动通道提供在聚合薄膜内部形成第二种聚合材料形状的方法。

71、如权利要求60所述的方法，其特征在于，在所述第一聚合薄膜内部的所述第二种聚合材料具有0.1到10个聚合形状/平方微米的充填密度。

72、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述喷丝头具有的聚合体供液口孔洞与第二种聚合材料形状(小纤维)的比率为1比1到0.01比1。

73、一种成形制品(a)在所有方向上形成连续相的第一种聚合材料，和(b)第二种聚合材料，其只在位于第一相中的一个方向上连续，所述第二种聚合材料具有主要为弧形的端截面形状，并且实质上延伸了所述薄膜的长度，至少一个相是双折射的并且所述两个相在至少一个方向上具有基本相匹配的折射率。

74、如权利要求73所述的成形制品，包含薄膜。

75、如权利要求73所述的成形制品，包含薄片。

76、如权利要求73所述的成形制品，包含薄膜。

77、如权利要求73所述的成形制品，包含透镜。

78、如权利要求73所述的成形制品，其特征在于，所述第一和所述第二种聚合材料在折射率方面的差异为0.03到0.8之间。

79、如权利要求73所述的成形制品包含弧形特征。

80、如权利要求79所述的弧形特征，包含在其非连续横截面中的类椭圆形特征。

81、如权利要求79所述的弧形特征，为在其非连续横截面159中的类圆形特征。

82、一种多相双折射薄膜，包含(a)在所有方向形成连续相的第一种聚合材料，和(b)第二种聚合材料，其只在位于第一相中的一个方向上连续，第二种聚合材料主要为弧形，并且实质上延伸了所述薄膜的长度，至少一个相是双折射的并且所述两个相在至少一个方向上具有基本相匹配的折射率。

83、如权利要求82所述的多相双折射薄膜，其特征在于，所述弧形形状的第二种聚合材料在其非连续横截面中是类椭圆形状。

84、如权利要求83所述的多相双折射薄膜，其特征在于，所述弧形形状具有10比1和0.1比1之间的宽比高的宽高比。

85、如权利要求83所述的多相双折射薄膜，其特征在于，所述弧形形状具有6比1和1比1之间的宽高比。

86、一种多相双折射薄膜，包含(a)在所有方向上形成连续相的第一种聚合材料，和(b)第二种聚合材料，其只在位于第一相中的一个方向上连续，第二种聚合材料主要为三角形状，并且实质上延伸了所述薄膜的长度，至少一个相是双折射的并且所述两个相在至少一个方向上具有基本相匹配的折射率。

87、如权利要求86所述的多相双折射薄膜，其特征在于，所述三角形状包含小纤维。

88、如权利要求86所述的多相双折射薄膜，其特征在于，所述弧形形状是选自下组的至少两个形状的组合：类圆形的、类椭圆形的、类椭圆体。

89、如权利要求82所述的多相双折射薄膜，其在所述双折射薄膜的截面厚度内部包含至少70个单独的第二种聚合材料的形状。

90、如权利要求82所述的多相双折射薄膜，其在所述双折射薄膜的横截面厚度内部包含200至1200个之间的单独的第二种聚合材料微区。

91、如权利要求82所述的多相双折射薄膜，其在所述双折射薄膜的横截面厚度内部包含300至700个之间的单独的第二种聚合材料微区。

92、如权利要求89所述的多相双折射薄膜，其特征在于，每个所述单独微区具有90-1500nm之间的截面厚度。

93、如权利要求89所述的多相双折射薄膜，其特征在于，每个所述单独微区具有400-800nm之间的截面厚度。

94、如权利要求89所述的多相双折射薄膜，其特征在于，每个所述单独微区具有0.5至3平方微米之间的横截面积。

95、如权利要求89所述的多相双折射薄膜，其特征在于，每个所述单独微区具有0.6至1平方微米之间的横截面积。

96、如权利要求82所述的多相双折射薄膜，其特征在于，所述薄膜已经在至少一个方向上定向。

97、如权利要求82所述的多相双折射薄膜，其特征在于，所述薄膜已经在纵向上定向。

98、如权利要求82所述的多相双折射薄膜，其特征在于，所述薄膜已经在横向上定向。

99、如权利要求82所述的多相双折射薄膜，其特征在于，所述薄膜已经在双向上同时定向。

100、如权利要求82所述的多相双折射薄膜，其特征在于，所述在所有方向上形成连续相的第一种聚合材料是各向同性的。

101、如权利要求82所述的多相双折射薄膜，其特征在于，所述在所有方向上形成连续相的第一种聚合材料是双折射的。

102、如权利要求82所述的多相双折射薄膜，其特征在于，所述在位于第一相内的一个方向上连续的第二种聚合材料是各向同性的。

103、如权利要求82所述的多相双折射薄膜，其特征在于，所述在位于第一相内的一个方向上连续的第二种聚合材料是双折射的。

104、如权利要求82所述的多相双折射薄膜，其特征在于，在所述在所有方向上形成连续相的第一种聚合材料内部，所述第二种聚合材料具有0.7到2个特征/平方微米的充填密度。

105、如权利要求82所述的多相双折射薄膜是包含薄膜的漫反射偏振片，其中对于至少一个电磁辐射的偏振态，所述薄膜具有所述非连续相材料和连续相材料沿至少一个轴合起来的漫反射系数为至少约50％，对于至少一个电磁辐射的偏振态，所述非连续相材料和连续相材料沿至少一个轴合起来的漫透射率为至少约50％。

106、如权利要求105所述的漫反射偏振片，更进一步包含至少一个层，所述层包含聚合微区，所述聚合物微区含有分散在聚合连续相聚合体中的非连续双折射相；其中所述第二种聚合材料与至少相邻微区形成多个重叠区。

107、如权利要求106所述的漫反射偏振片，其特征在于，在沿薄膜长度的相同截面的内部，第二种聚合材料的边缘基本上在0到10度内彼此平行。

108、包含权利要求106所述的薄膜的漫反射偏振片，其特征在于，所述薄膜具有至少1.2的质量因数(FOM)。

109、在LCD显示器中的包含权利要求106所述的薄膜的漫反射偏振片。

110、包含权利要求106所述的薄膜的漫反射偏振片，其在LCD显示器中与选自下组的至少一个元件联合：平板漫射器、底部漫射器、发光效率薄膜(连续或独立元件)、光调制管和滤色阵列。

111、包含权利要求106所述的薄膜的漫反射偏振片，其特征在于，所述聚合连续相包含至少一种选自聚酯、丙烯酸或烯烃及其共聚物的材料。

112、包含权利要求106所述的薄膜的漫反射偏振片，其特征在于，所述聚合连续相，其中所述连续相包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(环烯烃)或和其共聚物。

113、包含权利要求106所述的薄膜的漫反射偏振片，其特征在于，所述聚合连续相，其中连续相包含聚(对苯二甲酸1，4-环己二甲酯)。

114、如权利要求106所述的漫反射偏振片，其特征在于，所述包含非连续相双折射聚合体的微区包含聚酯。

115、如权利要求106所述的漫反射偏振片，其特征在于，所述聚酯包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯或其共聚物。

116、如权利要求106所述的漫反射偏振片，其特征在于，所述聚酯包含聚对苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯。

117、如权利要求106所述的漫反射偏振片，其特征在于，所述非连续相与连续相在重量基位方面的比率小于2比1。

118、如权利要求106所述的漫反射偏振片，其特征在于，所述非连续相与连续相在重量基位方面的比率小于0.8比1。

119、如权利要求106所述的漫反射偏振片，其特征在于，非连续相与连续相在重量基位方面的比率小于0.3比1。

120、如权利要求106所述的漫反射偏振片，其特征在于，所述第二种聚合材料在0到45度内彼此平行(0度是平行)。

121、如权利要求106所述的漫反射偏振片，其特征在于，所述第二种聚合材料在0到15度内彼此平行。

122、如权利要求106所述的漫反射偏振片，其特征在于，所述第二种聚合材料在0到5度内彼此平行。

123、如权利要求106所述的漫反射偏振片，其特征在于，所述第二种聚合材料为小纤维。

124、一种多相双折射薄膜，包含(a)在所有方向形成连续相的第一种聚合材料，和(b)包含至少两种聚合体的不混溶共混物的第二种聚合材料，其中所述至少两种聚合体中的至少一种与所述第一种聚合材料在至少一个方向上的折射率基本上相匹配，其中所述的第二种聚合材料是非直线的(椭圆体的/弧形的/椭圆形的)形状。

125、如权利要求124所述的多相双折射薄膜，其特征在于，所述包含不混溶共混物的第二种聚合材料在长度方向形成非连续的小纤维。

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