CN102317819A - 具有并置的偏振器/偏振器区域的多层光学膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反射膜，其包括通过相长干涉或相消干涉选择性地反射光的内部层，所述层从膜的第一区域延伸到第二区域。在第一区域中，所述层提供第一反射式偏振器特性，在第二区域中，所述层提供基本上不同的反射式偏振器特性。第二区域的特征成为：至少一些层的双折射相对于其在第一区域中的双折射减小。在一些情况下，第一反射式偏振器特性可具有与第二反射式偏振器特性的透光轴基本上正交的透光轴。所述膜在第一和第二区域中可具有基本上相同的厚度，或者在第二区域中的厚度相对于第一区域基本上减小。

Description

具有并置的偏振器/偏振器区域的多层光学膜

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求提交于2008年12月22日的美国临时申请No.61/139,736“Internally Patterned Multilayer Optical Films Using SpatiallySelective Birefringence Reduction”(利用空间选择性双折射减小的内部图案化的多层光学膜)、提交于2009年3月6日的美国临时申请No.61/157,996“Multilayer Optical Films Having Side-by-SideMirror/Polarizer Zones”(具有并置的反射镜/偏振器区域的多层光学膜)、以及提交于2009年3月6日的美国临时申请No.61/158,006“Multilayer Optical Films Suitable for Bi-Level Internal Patterning”(适用于双层内部图案化的多层光学膜)的优先权，这些申请的公开内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及光学膜，尤其适用于这样的膜，所述膜的反射特性很大程度上取决于从设置在该膜内(即，该膜内部)的层与层之间的界面反射的光的相长干涉和相消干涉。本发明还涉及相关的制品、系统和方法。

背景技术

多层光学膜即包含多个不同的层的膜已为人所知，这些层具有不同的折射率和合适的厚度，从而由于这些层之间的界面处反射的光的相长干涉和相消干涉而选择性地反射和透射光。在一些情况下，通过在玻璃基底或其他刚性基底上真空沉积高折射率材料(例如二氧化钛)和低折射率材料(例如二氧化硅)的交替层来形成这样的膜。

在其他情况下，此类膜如下形成：通过模头以交替的层布置方式共挤出不同的有机高分子材料，使挤出物冷却以形成浇铸料片，然后将浇铸料片拉伸以使料片薄至合适的最终厚度。在一些情况下，所述拉伸还可以这样的方式进行以使得交替的聚合物材料中的一者或两者变成双折射的，即其中给定材料对沿着一个方向偏振的光的折射率不同于对沿不同方向偏振的光的折射率。

这种双折射可导致成品膜沿着第一面内方向(有时称为x轴或阻光轴)在相邻层之间具有较大的折射率失配，而沿着第二面内方向(有时称为y轴或透光轴)在相邻层之间基本上折射率匹配，于是沿着第一方向偏振的法向入射光大部分被反射，而沿着第二方向偏振的法向入射光大部分被透射。参见例如美国专利3,610,729(Rogers)、4,446,305(Rogers等人)和5,486,949(Schrenk等人)。这样的膜通常称为反射式偏振器。

双折射还可导致相邻层之间沿着面外方向(即，沿着垂直于膜的轴线)的折射率差显著不同于相邻层之间沿着一个或两个面内方向的折射率差异。后一种情况例如有这样的膜，该膜沿着两个正交的面内方向(x和y)在相邻层之间具有基本上相同的较大折射率失配，使得任何偏振的法向入射光被极大反射，但是其中相邻层沿着面外方向(z)的折射率基本上匹配，使得界面对所谓的“p偏振”光(在入射面内偏振的光)的反射率基本上恒定。参见例如美国专利5,882,774(Jonza等人)。这样的膜由于其对任何偏振的法向入射光的高反射率而通常可称为反射镜或类反射镜膜。除了别的以外，Jonza等人教导了：如何调整相邻微层之间的z轴折射率失配(简称为z折射率失配或Δnz)以便于构造布鲁斯特角(p偏振光在界面处的反射率变为零的角度)非常大或不存在的多层叠堆。这又便于构造这样的多层反射镜和偏振器：其对p偏振光的界面反射率随着入射角增加而缓慢减小，或者与入射角无关，或者随着入射角偏离法向而增大。因此，可以得到在宽的带宽上对s偏振光(垂直于入射面偏振的光)和p偏振光(对于反射镜以任何入射方向，对于偏振器以选定的方向)均具有高反射率的多层膜。

还知道可将图案传递给多层光学来形成标记。参见例如美国专利6,045,894(Jonza等人)“Clear to Colored Security Film”(透明至彩色安全膜)、6,531,230(Weber等人)“Color Shifting Film”(色移膜)、以及6,788,463(Merrill等人)“Post-Formable Multilayer Optical Filmsand Methods of Forming”(可后成形的多层光学膜及形成方法)。通过例如压花模选择性地将压力施加到膜，以使选定范围或区域中的膜变薄而产生所需图案。这种选择性变薄可减少大于5％或大于约10％的厚度，其对选定区域中的整个膜厚均有效，使得在选定区域中，膜内部的光学薄层(“微层”)叠堆相对于膜的相邻区域也变薄，这些微层造成所观察到的反射和透射特性。由于穿过微层的光程长度差变短，微层的这种变薄使与微层相关的任何反射谱带移向较短波长。对于观察者而言，反射谱带的偏移表现为压印和未压印区域之间的反射或透射颜色差异，从而使得图案易于被看到。

例如，Merrill等人的‘463专利描述了一种压印色移安全膜，其中包含418个内部微层(两个层组(packet)，每个层组各209个微层)的多层聚合物膜在选定区域中被压印。在压印之前，以及在压印之后的未压印区域中，微层的折射率和厚度所生成的反射谱带的短波长谱带边缘随入射角(视角)而偏移，从法向入射下720nm到45度视角下640nm到60度视角下甚至更短的波长，对应于法向下的透明外观、45度下的青色、60下的亮青色。在这些未压印区域中，膜的厚度为3.4密耳，即0.0034英寸。然后，在149℃的辊与预热的压印板之间对膜进行压印，以使膜在选定区域中变薄至约3.0密耳。压印区域在法向入射下呈现出亮金色，表明谱带边缘从720nm偏移至更短的波长。在压印区域中在倾斜视角下观察到的颜色变化为青色或深蓝色。

发明内容

除了别的以外，本文中描述了多层光学膜，其可包含在膜构造中成并排布置方式的第一反射式偏振器和第二反射式偏振器，所述膜构造至少在从第一偏振器到第二偏振器的面内方向上是连续的或一致的。第一和第二偏振器的反射特性基本上由多个微层达成，所述微层通过相长干涉或相消干涉选择性地反射光。形成第一偏振器(其可设置在膜的一个区域中)的全部或相当一部分的相同微层可形成第二偏振器(其可设置在膜的不同的第二区域中)的全部或相当一部分。例如，第一和第二偏振器的反射特性基本上不同，例如它们可具有正交的透光轴(以及正交的阻光轴)，或者它们可对其各自的透光轴和阻光轴具有基本上不同的相对反射率。第一和第二偏振器均可为宽谱带，例如在包括可见光谱的扩展的波长谱带上反射，或者它们均可为相对窄谱带，例如仅在可见光谱的一部分上反射，以在反射和/或透射光中提供彩色外观。对于每一偏振器，在任一种情况下此类反射主要或专门针对第一偏振态(称作阻挡偏振态或简称为阻挡态)的光发生，而不会对垂直于第一偏振态的第二偏振态(称作透过偏振态或简称为透过态)的光发生。第一和第二偏振器可布置在具有限定所需的图案(例如标记)的面内形状的区域中。这些区域可在膜的至少一些部分上是互补的，使得第一偏振器可例如形成背景，而第二偏振器可形成标记前景。

形成第一和第二偏振器的微层可包括由第一材料构成的第一组微层以及由不同的第二材料构成的第二组微层。在第一区域中，第一和第二组微层均可为双折射的。在第二区域中，至少一些微层的双折射相对于其在第一区域中的双折射是减小的。在一些情况下，一组微层的特征可在于双折射的实质上减小，例如它们可在第二区域中为各向同性的，另一组微层的特征可在于第二区域中的双折射相对于第一区域仅有很小或没有减小。

本发明所公开的反射式偏振器膜在第一和第二区域中可具有基本上相同的厚度，或者第二区域中的厚度相对于第一区实质上减小。

利用一种方法来制造一体的多层膜(可称为偏振器/偏振器膜)，该方法共挤出多个聚合物层，浇铸分层的挤出物，以及将铸造膜拉伸或以其它方式取向，以在形成光学薄层的相干叠堆或层组的至少一些层中引起双折射。拉伸的膜此时在其整个面积上可为窄谱带或宽谱带的第一反射式偏振器，其对阻挡偏振态的选定波长的法向入射光具有高反射率，对透过偏振态的选定波长的法向入射光具有低反射率。透过和阻挡偏振态的反射率差异是膜内的光学薄层的双折射造成的。在后续步骤中，膜的选定部分或区域可被选择性加热，以减小或消除选定区域中的至少一些层中的双折射，而不会减小其在膜的剩余部分中的双折射，同时保持选定(或“处理过的”)区域中的膜内的层结构的物理完整性。减小的双折射可导致选定或处理过的区域中的反射光的层组被改变为基本上不同于第一反射式偏振器的第二反射式偏振器。例如，第一和第二反射式偏振器可具有正交的透光轴和正交的阻光轴，或者它们对其各自的透光轴和阻光轴可具有基本上不同的反射率。

本发明所公开的膜可包括吸收剂，例如染料或颜料。在示例性实施例中，所述吸收剂优先吸收波长在第一和第二反射式偏振器的反射谱带之外的光。

本文还讨论了相关方法、系统和制品。

本专利申请的这些方面和其他方面通过下文的具体描述将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅受所附权利要求书的限定，并且在审查期间可以进行修改。

附图说明

图1是具有第一反射式偏振器特性的一卷多层光学膜的透视图，其已在膜的不同部分或区域中被内部图案化而具备第二反射式偏振器特性，从而形成标记；

图2是多层光学膜的一部分的示意性侧视图；

图3是图1的多层光学膜的一部分的示意性剖面图；

图4是另一内部图案化的多层光学膜的一部分的示意性剖面图；

图5A-E是示出在各种内部图案化的一体的偏振器/偏振器膜的不同制造阶段、双层光学重复单元的每一层的各个折射率(nx，ny，nz)的理想图；

图6是用于选择性加热多层光学膜以实现内部图案化的构造的示意性侧视图；

图7A-C是图案化的多层膜的不同的第二区域的示意性俯视图，其上叠加有相对于可形成所描绘区域的膜的光束可能路径；

图8A是表示作为光束进入膜中深度的函数的光束相对强度的理想图，其中为三种不同的多层光学膜给出了三条曲线；和

图8B是表示作为膜内的深度或轴向位置的函数的局部吸收系数的理想图，其中三条曲线对应于图8A的三条曲线。

在这些附图中，相同的附图标号指示类似的元件。

具体实施方式

在至少一些实施例中，本发明所公开的一体的偏振器/偏振器多层光学膜可利用不依赖于膜的选择性变薄而实现图案化的图案化技术来制成。例如，可利用下文进一步讨论的吸收式加热技术在初始空间一致的反射偏振膜中形成一个或多个第二反射式偏振器区域，其中通过将膜暴露于合适的定向辐射来在至少一个区域中选择性加热多层光学膜(不作任何选择性的加压)，这样，在选定区域中至少一些内部层的双折射减小或消除，而在相邻区域中并未减小或消除，同时在选定(处理过的)区域中基本上保持层结构的物理完整性，从而相对于相邻区改变选定区域中膜的反射特性。膜的各种处理过和未处理区域可具有基本上相同的整体膜厚，或者至少不同区域之间的反射特性差异基本上不会归因于区域之间膜厚的任何差异。参考提交于2008年12月22日的美国专利申请61/139,736“Internally Patterned MultilayerOptical Films Using Spatially Selective Birefringence Reduction”(利用空间选择性双折射减小的内部图案化的多层光学膜)(代理人案卷号64847US002)、同日提交的国际申请No.PCT/US2009/XXXXXX(代理人案卷号64847WO003)“Internally Patterned Multilayer Optical FilmsUsing Spatially Selective Birefringence Reduction”(利用空间选择性双折射减小的内部图案化的多层光学膜)、以及国际申请No.PCT/US2009/XXXXXX(代理人案卷号65848WO002)“InternallyPatterned Multilayer Optical Films With Multiple Birefringent Layers”(具有多个双折射层的内部图案化的多层光学膜)，这些申请中的每一个以引用方式并入本文。然而，读者应该记住，本文无意将所描述的一体的偏振器/偏振器多层光学膜局限于用吸收式加热制造技术制成的那些，而是涵盖通过其他合适的技术制成的实施例，例如适当实施的压印技术。

图1示出多层光学膜110，其已利用至少一些内部层(图1中未示出)的空间选择性双折射减小进行了内部图案化或者空间定制。内部图案化限定了不同的区域112、114、116，这些区域的形状形成如图所示的标记“3M”。膜110被示出为绕成卷的长条柔性材料，因为本文所描述的方法与高产的卷对卷工艺有利地兼容。然而，所述方法不限于柔性卷产品，而是也可在小零件或样品以及非柔性膜和制品上实施。

“3M”标记之所以可见，是因为不同的区域112、114、116具有不同的反射特性。在图示实施例中，区域112具有代表第一反射式偏振器的第一反射特性，区域114、116具有不同于第一反射特性的第二反射特性，该第二反射特性代表不同的第二反射式偏振器。就这一点而言，出于本专利申请的目的，反射式偏振器可被当作一个光学体，如果波长在层组的反射谱带内，则该光学体强烈地反射沿着一个面内轴线(称作“阻光轴”)偏振的法向入射光，并强烈地透射沿着正交的面内轴线(称作“透光轴”)偏振的此类光。“强烈地反射”和“强烈地透射”可根据预期应用或使用领域而具有不同的含义，但在许多情况下，反射式偏振器将对阻光轴具有至少70、80、或90％的反射率，对透光轴具有至少70、80、或90％的透射率(小于30、20、或10％的反射率)。在图1所示的实施例中，第一反射式偏振器具有第一透光轴(见箭头120)，第二反射式偏振器具有第二透光轴(见箭头122、124)，第一和第二透光轴彼此基本正交。

注意，如果在非偏振光照明的条件下观察膜110，并且根据第一和第二反射式偏振器的平均反射率和透射率，普通观察者会发现难以将区域114、116与区域112区分，并且可能无法识别“3M”标记。然而，如果从非偏振光源变为偏振光源，并且/或者如果观察者透过常规偏振器观察膜110，则标记将变得清晰可见。

在其他实施例中，第一和第二反射式偏振器可具有彼此基本上不正交的透光轴，但是可具有彼此基本上不同的对应的第一和第二反射率。就这一点而言，第一反射式偏振器的透光轴反射率(法向入射下)可基本上不同于第二反射式偏振器的对应的透光轴反射率(法向入射下)。或者，第一反射式偏振器的阻光轴反射率(法向入射下)可基本上不同于第二反射式偏振器的对应的阻光轴反射率(法向入射下)。在任一种情况下，反射率差异可为例如至少5％、10％或20％，或者足以产生对于预期应用而言足够的反射特性差异的任何其他值。在第一反射式偏振器对平行于其透光轴偏振的法向入射光具有零或近零反射率，并且第二反射式偏振器对平行于其透光轴偏振的法向入射光具有基本上更大的反射率的实施例中可出现这种差异，反之亦然。具有与其透光轴相关的可观的反射率的反射式偏振器可为或者包括所谓的部分偏振器，如下文所描述的。

通常，但不是必需的，膜110将具有至少部分的透光性，在这种情况下，区域112、114、116也将具有对应于其各自的反射特性的不同透射特性。通常，当然，透射(T)加反射(R)加吸收(A)＝100％，或者T+R+A＝100％。在一些实施例中，膜全部由在波长谱的至少一部分上具有低吸收的材料构成。甚至对于那些包含吸收染料或颜料以促进热传递的膜也是如此，因为一些吸收材料的吸收率是波长特异性的。例如，可获得红外染料，其在近红外波长区域中选择性地吸收，而在可见光谱中具有非常小的吸收。在光谱的另一端，许多在多层光学膜文献中被认为低损耗的聚合物材料确实在可见光谱上具有低损耗，但是也在某些紫外波长处具有显著的吸收。因此，在许多情况下，多层光学膜110在波长谱的至少有限部分(例如可见光谱)上可具有很小或可忽略不计的吸收，在这种情况下，在该有限范围上的反射和透射呈现互补关系，因为T+R＝100％-A，并且由于A很小，所以

T+R≈100％。

如将在下文进一步说明的，第一和第二反射特性各自均源于膜110内部的结构特征，而不是源于施加到膜表面的涂层或其他表面特征物。本发明所公开的膜的这一方面使其有利于安全应用(例如，其中该膜将被有意地施加到产品、包装或文件上作为真实性的指示物)，因为内部特征难以复制或伪造。

第一和第二反射特性在至少一些观察条件下是明显不同的，以让观察者或机器察觉图案。在一些情况下，可取的是使第一和第二反射特性在可见波长下的差异最大化，以使得图案在大多数观察和照明条件下对人类观察者显眼。在其他情况下，可取的是仅使第一和第二反射特性之间存在细微的差异，或者提供仅在某些观察条件下明显的差异。第一和第二反射特性之间的差异在一些情况下可主要归因于在膜的不同相邻区域中多层光学膜的内部层的折射率性质差异，而不是主要归因于相邻区域之间的厚度差异。

人类观察者或其他观察系统可采用单独的偏振器(称作分析偏振器或简称为检偏器)来帮助区分第一和第二反射特性，即，帮助区分膜110的第一偏振器部分与第二偏振器部分。检偏器可从第一取向旋转至第二取向，在第一取向下其透光轴与膜的第一偏振器部分(区域112)的透光轴120对齐或平行，在第二取向下其透光轴与第一偏振器的阻光轴对齐或平行并垂直于膜的第二偏振器部分(区域114、116)的透光轴(箭头122、124)。例如，在膜110的第一和第二反射特性限于电磁波谱的窄谱带，使得区域112、114、116看起来带颜色的情况下，透过检偏器观察膜110可仅观察在可见区域中被部分阻挡的偏振分量，从而有助于增加相应偏振器的外观颜色饱和度。这些观察条件还可增大膜110的第一偏振器部分(区域112)和膜110的第二偏振器部分(区域114、116)之间的对比度。使检偏器旋转90度可切换膜的不同偏振器部分的对比度。移除检偏器并观察膜110所透射或反射的所有偏振光时所观察到的颜色饱和度和颜色对比度介于使用检偏器时观察到的两个极值之间。

一般而言，根据多层光学膜的设计，区域到区域的折射率差异可产生第一和第二反射特性之间的各种差异。在一些情况下，第一反射特性可包括具有给定中心波长、谱带边缘和最大反射率的第一反射谱带，第二反射特性可不同于第一反射特性：其具有第二反射谱带，该第二反射谱带的中心波长和/或谱带边缘与第一反射谱带类似，但是最大反射率基本上不同于第一反射谱带(无论更大还是更小)，或者第二反射特性可基本上没有第二反射谱带。根据膜的设计，这些第一和第二反射谱带可仅与一种偏振态的光相关，或者与任何偏振态的光相关。

在一些情况下，第一和第二反射特性可在它们的视角依赖性上不同。例如，在法向入射下第一反射特性可包括具有给定中心波长、谱带边缘和最大反射率的第一反射谱带，在法向入射下第二反射特性可包括与第一反射谱带的这些方面非常类似的第二反射谱带。然而，随着入射角的增大，尽管第一和第二反射谱带可能均向较短波长偏移，但是其各自的最大反射率可能彼此有极大的偏离。例如，第一反射谱带的最大反射率可保持恒定或者随着入射角的增大而增大，而第二反射谱带的最大反射率(或者至少其p偏振分量)可随着入射角的增大而减小。

在上文讨论的第一和第二反射特性之间的差异涉及覆盖可见光谱的一部分的反射谱带的情况下，所述差异可被感知为膜的第一和第二区域之间的颜色差异。

现在转向图2，这里我们看到多层膜210的一部分的示意性侧视图，以显示包括其内部层的膜的结构。该膜相对于局部x-y-z笛卡尔坐标系示出，其中膜平行于x和y轴延伸，z轴垂直于膜及其组成层并平行于膜的厚度轴。注意，膜210不必是完全平坦的，而是可弯曲或以其他方式成形以偏离平面，并且即使在那些情况下，膜的任意小的部分或区域也可如图示与局部笛卡尔坐标系相关。膜210通常可被认为是代表图1的膜110的区域112、114、116中的任何一个，因为膜110的各个层优选地从每一个这样的区域连续延伸到下一区域。

多层光学膜通常(包括(但不限于)被调整为反射偏振膜的那些)包括具有不同折射率的各个层，以使得一些光在相邻层之间的界面处被反射。这些层(有时称作“微层”)很薄，足以使在多个界面处反射的光经受相长干涉或相消干涉，从而赋予多层光学膜以所需的反射或透射性质。对于设计成可反射紫外光、可见光或近红外波长光的多层光学膜而言，各微层的光学厚度(物理厚度乘以折射率)通常小于约1μm。然而，也可以包括较厚的层，例如多层光学膜的外表面处的表层或者设置在多层光学膜内用以分隔微层的相干分组(称为“叠堆”或“层组”)的保护性边界层(PBL)。在图2中，微层用“A”或“B”标记，“A”层由一种材料构成，“B”层由不同的材料构成，这些层以交替布置方式层叠，从而形成如图所示的光学重复单元即单位单元ORU 1、ORU 2、...ORU 6。通常，如果要求高反射率，则全部由聚合物材料构成的多层光学膜便会包括多于6个的光学重复单元。注意，除了最上面的“A”层之外，图2所示的所有“A”和“B”微层均为膜210的内部层，该最上面的“A”层的上表面在此示例性实例中与膜210的外表面210a一致。图底部基本上更厚的层212可代表外表层或者将图中所示的微层叠堆与另一微层叠堆或层组(未示出)分隔的PBL。如果需要，两个或更多个单独的多层光学膜可(例如)用一个或多个厚粘合剂层来层合在一起，或者利用压力、热或其他方法来形成层合物或复合膜。

在一些情况下，微层的厚度和折射率值可相当于1/4波长叠堆，即微层被布置成光学重复单元的形式，每个光学重复单元具有光学厚度(f比＝50％，f比是组成层“A”的光学厚度与整个光学重复单元的光学厚度之比)相等的两个相邻微层，这类光学重复单元可通过相长干涉有效地反射光，被反射光的波长λ是光学重复单元总光学厚度的两倍，其中物体的“光学厚度”是指其物理厚度乘以其折射率。在其他情况下，光学重复单元中的微层的光学厚度可彼此不同，因此f比大于或小于50％。在图2的实施例中，为具有一般性将“A”层示出为比“B”层薄。每一示出的光学重复单元(ORU 1、ORU 2等)的光学厚度(OT₁、OT₂等)等于其组成层“A”和“B”的光学厚度之和，每一光学重复单元反射波长λ为其总光学厚度两倍的光。一般的多层光学膜以及本文特别讨论的内部图案化的多层膜中使用的微层叠堆或层组所具备的反射率，通常基本上是基本镜面的而不是漫射的，这是微层之间基本光滑的清晰限定的界面以及典型构造中使用的低雾度材料的结果。然而，在一些情况下，通过例如在表层和/或PBL层中使用漫射材料，和/或使用一种或多种表面漫射结构或纹理化表面，成品可被调控以具有任何所需程度的散射。

在一些实施例中，层叠堆中的光学重复单元的光学厚度可彼此全部相等，从而得到高反射率的窄反射谱带，其中心波长等于各光学重复单元的光学厚度的两倍。在其他实施例中，光学重复单元的光学厚度可根据沿着z轴或膜厚方向的厚度梯度而不同，从而光学重复单元的光学厚度随着从叠堆的一侧(例如顶部)到叠堆的另一侧(例如底部)而增大、减小或遵循某些其他函数关系。这样的厚度梯度可用来形成增宽的反射谱带，从而得到光在所关注的扩展波长谱带以及在所关注的所有角度上基本光谱上平坦的透射和反射。也可使用这样的厚度梯度，其被调控以可使高反射和高透射之间的波长过渡处的谱带边缘锐化，如美国专利6,157,490(Wheatley等人)“Optical Film With SharpenedBandedge”(具有锐化的谱带边缘的光学膜)中所讨论的。对于聚合物多层光学膜，反射谱带可被设计成具有锐化的谱带边缘以及“平顶”反射谱带，其中反射性质在应用的整个波长范围内基本上恒定。还可以想到其他层结构，诸如具有2微层光学重复单元的多层光学膜(其f比不同于50％)，或光学重复单元包括两个以上微层的膜。这些可供选择的光学重复单元设计可被配置成减少或激发某些更高阶的反射，当所需反射谱带存在于或延伸到近红外波长时，这样做可能是有用的。参见例如美国专利5,103,337(Schrenk等人)“Infrared Reflective OpticalInterference Film”(红外反射光学干涉膜)、5,360,659(Arends等人)“Two Component Infrared Reflecting Film”(两组分红外反射膜)、6,207,260(Wheatley等人)“Multicomponent Optical Body”(多组分光学体)、以及7,019,905(Weber)“Multi-layer Reflector With Suppressionof High Order Reflections”(抑制高阶反射的多层反射器)。

厚度梯度和光学重复单元设计因此可根据需要定制，以得到本发明所公开实施例的偏振器，其在有限的光谱带内具有可观的反射率(对应于有关偏振器的阻挡偏振态)。例如，在只是基本上一个光谱带上的所述可观的反射率可为至少50％，或者至少60％、70％、80％或90％或更高，所述谱带设置在光谱的可见光部分或任何其他所需部分。例如，所述谱带的带宽可小于200nm、或150nm、或100nm、或50nm或更小，所述带宽可作为半峰全宽(FWHM)反射率进行测量。如上所述，所述谱带可与零阶反射相关，或者如果光学重复单元被合适地设计，可与所需的更高阶反射相关。

如上所述，多层光学膜的相邻微层具有不同的折射率，使得一些光在相邻层之间的界面处被反射。将一个微层(例如，图2中的“A”层)对沿主x轴、y轴、和z轴偏振的光的折射率分别称作n1x、n1y、和n1z。x轴、y轴、和z轴可例如对应于材料的介电张量的主方向。通常，并且出于讨论目的，不同材料的主方向是一致的，但是这无需为一般情况。将相邻微层(例如，图2中的“B”层)沿着相同轴线的折射率分别称作n2x、n2y、n2z。将这些层之间的折射率差异称作沿着x方向的Δnx(＝n1x-n2x)、沿着y方向的Δny(＝n1y-n2y)、以及沿着z方向的Δnz(＝n1z-n2z)。这些折射率差异的性质连同膜中(或膜的给定叠堆中)的微层数量及其厚度分布，一起控制给定区域中膜(或膜的给定叠堆)的反射和透射特性。例如，如果相邻微层沿着一个面内方向具有较大的折射率失配(Δnx较大)，而沿着正交的面内方向具有较小的折射率失配(Δny≈0)，则该膜或层组对法向入射光可起反射式偏振器的作用。

出于本专利申请的目的，如果材料在所关注的波长范围(例如，光谱的紫外光、可见光和/或红外光部分中的选定波长或谱带)上具有各向异性的介电张量，则该材料被认为是“双折射”的。换句话说，如果材料的主折射率(例如，n1x、n1y、n1z)不全相同，则该材料被认为是“双折射”的。

又如，相邻微层可沿着两个面内轴线均具有较大的折射率失配(Δnx较大，并且Δny较大)，在这种情况下，膜或层组可起同轴反射镜的作用。

在上述实施例的变型中，相邻微层可沿着z轴表现出折射率匹配或失配(Δnz≈0或Δnz较大)，并且失配的极性或正负可与面内折射率失配相同或相反。对Δnz的这种定制在斜入射光的p偏振分量的反射率随着入射角增大而增大、减小、还是保持相同方面扮演着关键角色。

鉴于沿着不同轴线的可能折射率差异、层的总数及其厚度分布、以及包括在多层光学膜中的微层层组的数量和类型的大量排列组合，可能的多层光学膜210及其层组通常种类繁多。就这一点而言，参考本文所引用的任何专利文献(无论是专利还是非专利，并且无论是由美国专利局公布还是由任何其他国家或专利机构公布)以及下列文献中所公开的多层光学膜，这些文献均以引用方式并入本文：美国专利5,486,949(Schrenk等人)“Birefringent Interference Polarizer”(双折射干涉偏振器)；美国专利5,882,774(Jonza等人)“Optical Film”(光学膜)；美国专利6,045,894(Jonza等人)“Clear to Colored Security Film”(透明至彩色安全膜)；美国专利6,179,949(Merrill等人)“Optical Filmand Process for Manufacture Thereof”(光学膜及其制造方法)；美国专利6,531,230(Weber等人)“Color Shifting Film”(色移膜)；美国专利6,939,499(Merrill等人)“Processes and Apparatus for MakingTransversely Drawn Films with Substantially Uniaxial Character”(制备具有可观的单轴特性的横向拉延膜的方法和设备)；美国专利7,256,936(Hebrink等人)“Optical Polarizing Films with Designed Color Shifts”(具有所设计的色移的光学偏振膜)；美国专利7,316,558(Merrill等人)“Devices for Stretching Polymer Films”(用于拉伸聚合物膜的装置)；PCT公布WO 2008/144136 A1(Nevitt等人)“Lamp-Hiding Assembly fora Direct Lit Backlight”(用于直接照明式背光源的灯隐藏组件)；PCT公布WO 2008/144656 A2(Weber等人)“Backlight and Display SystemUsing Same”(背光源及使用其的显示系统)。

多层光学膜的至少一个层组中的至少一些微层在膜的至少一个区域(例如，图1的区域112)中是双折射的。因此，光学重复单元中的第一层可为双折射的(即，n1x≠n1y，或者n1x≠n1z，或者n1y≠n1z)，或者光学重复单元中的第二层可为双折射的(即，n2x≠n2y，或者n2x≠n2z，或者n2y≠n2z)，或者第一和第二层二者可均为双折射的。此外，一个或多个这样的层的双折射在至少一个区域中相对于另一区域(例如，相邻区域)减弱。在一些情况下，这些层的双折射可减弱至零，使得它们在一个区域中为光学上各向同性的(即，n1x＝n1y＝n1z，或n2x＝n2y＝n2z)，而在相邻区域中为双折射的。在两个层初始均为双折射的情况下，根据材料选择和加工条件，这些层可被处理成使得仅一个层的双折射基本上减弱，或者两个层的双折射可均减弱。

示例性多层光学膜由聚合物材料构成，并且可利用共挤出、浇铸和取向工艺来制造。参考美国专利5,882,774(Jonza等人)“Optical Film”(光学膜)、美国专利6,179,949(Merrill等人)“Optical Film and Processfor Manufacture Thereof”(光学膜及其制造方法)、以及6,783,349(Neavin等人)“Apparatus for Making Multilayer Optical Films”(用于制备多层光学膜的设备)。多层光学膜可如上述任何参考文献中所述通过聚合物的共挤出来形成。优选地，选择各层的聚合物使之具有相似的流变性质(例如，熔体粘度)，以使得它们可被共挤出而不会产生显著的流体扰动。选择挤出条件以便以连续稳定的方式将有关聚合物充分地给料、熔融、混合并作为进料流或熔融流泵送。用于形成并保持各熔融流的温度可被选择成使之在一定范围内，以避免在温度范围的下端发生凝固、结晶、或不当的高压降，同时避免在温度范围的上端发生材料降解。

简单概括来讲，制造方法可包括：(a)提供至少第一和第二树脂流，其对应于成品膜中将使用的第一和第二聚合物；(b)利用合适的送料区块将第一和第二流分成多个层，例如包括下列元件的送料区块：(i)包括第一和第二流道的梯度板，其中第一通道具有沿着流道从第一位置向第二位置变化的横截面面积；(ii)进料管板，其具有与第一流道流体连通的第一多个导管以及与第二流道流体连通的第二多个导管，各导管向其各自相应的缝型模头进料，各导管具有第一末端和第二末端，导管的第一末端与流道流体连通，导管的第二末端与缝型模头流体连通；以及(iii)可选地，轴向棒加热器，其邻近所述导管设置；(c)使复合流流过挤出模头以形成多层料片，其中各层大致平行于相邻层的主表面；以及(d)将多层料片浇铸到冷却辊(有时也称为浇铸轮或浇铸鼓)上，以形成铸造多层膜。该铸造膜可具有与成品膜相同数量的层，但是铸造膜的层通常比成品膜的那些层厚很多。此外，铸造膜的层通常全部为各向同性的。

铸造多层料片还可使用许多替代方法来制造。美国专利5,389,324(Lewis等人)中描述了一种替代方法，该方法也利用聚合物共挤出。

冷却后，拉延或拉伸多层料片以生成接近成品的多层光学膜，详见上述的参考文献。拉延或拉伸实现两个目标：其使层变薄至其所需的最终厚度；其使层取向，以使得至少一些层变成双折射的。取向或拉伸可沿着横维方向(例如，经由拉幅机)、沿着纵维方向(例如，经由长度取向机)、或其任何组合(无论同时还是依次进行)而实现。如果仅沿着一个方向拉伸，则该拉伸可以是“无约束的”(其中膜的尺寸允许在垂直于拉伸方向的面内方向上有松动)、或“有约束的”(其中膜被约束，并因此不允许在垂直于拉伸方向的面内方向上有尺寸松动)。如果沿着两个面内方向拉伸，则拉伸可以是对称的(即，沿着正交的面内方向相等)或不对称的，但是通常不采用对称拉伸来制造反射偏振膜。作为另一种选择，也可通过间歇工艺来拉伸膜。在任何情况下，可以后续地或同时地对膜施加拉延减少、应力或应变平衡、热定型、以及其他加工操作。

多层光学膜和膜体还可包括附加层和涂层，这些层根据其光学、力学和/或化学特性进行选择。例如，可在膜的一个或两个主外表面上添加紫外吸收层，以保护膜免于紫外光引起的长期降解。附加层和涂层还可包括抗刮涂层、抗撕层和硬化剂。参见例如美国专利6,368,699(Gilbert等人)。

在一些情况下，构成多层光学膜的组成聚合物材料中的一种、一些或全部的天然或固有吸收性可用于吸收式加热过程。例如，在可见光区域上损耗低的许多聚合物在某些紫外光和/或红外光波长处具有高得多的吸收性。将膜的一些部分暴露于这些波长的光可用来选择性加热膜的这些部分。

在其他情况下，可将吸收染料、颜料或其他试剂掺入到多层光学膜的各个层的一些或全部层中，以促进如上所述的吸收式加热。在一些情况下，此类吸收剂具有光谱选择性，因此它们在一个波长区域中吸收，而在另一波长区域中不吸收。例如，本发明所公开的一些膜可旨在用于可见光区域，例如与防伪安全标签一起使用或用作液晶显示(LCD)装置或其他显示装置的元件，在这种情况下，可使用在红外光或紫外光波长下吸收，而在可见光波长下基本上不吸收的吸收剂。另外，可将吸收剂掺入到膜的一个或多个选定层中。例如，膜可包括两个不同的微层层组、层合粘合剂、一个或多个表层等，其中两个微层层组通过光学厚层(例如，保护性边界层(PBL))分隔开，吸收剂可被掺入一个层组而不掺入到另一层组中，或者可掺入到两个层组中，但是一个层组中的浓度高于另一个层组中的浓度。

可使用各种吸收剂。对于在可见光谱下工作的光学膜，可使用在紫外光和红外光(包括近红外光)区域吸收的染料、颜料或其他添加剂。在一些情况下，可能有利的是选择在这样的光谱范围下吸收的试剂：对于该光谱范围而言，膜的聚合物材料具有基本上较低的吸收。通过将这样的吸收剂掺入到多层光学膜的选定层中，定向辐射可优先地将热递送至选定层，而不是递送至膜的整个厚度。示例性吸收剂可以是能够熔融挤出的，以使其能够嵌入所关注的选定层中。为此，吸收剂最好在挤出所需的加工温度和停留时间的条件下具有适当的稳定性。一些可能的红外染料包括以商品名Epolight^TM得自Epolin，Inc.的镍、钯、和铂基染料中的任一者。其他合适的备选染料包括得自ColorChemInternational Corp.(Atlanta，Georgia)的Amaplast^TM牌染料。关于合适的吸收剂的更多的信息，参见美国专利6,207,260(Wheatley等人)“Multicomponent Optical Body”(多组分光学体)。

在一些情况下，吸收剂可为非线性吸收剂，即，其可为或可包括光能吸收系数取决于强度或注量(fluence)的组合物，其中强度是指每单位时间每单位面积的能量，注量是指每单位面积的能量密度或能量。例如，非线性光吸收剂可以是双光子类型或者反饱和吸收类型。

双光子吸收过程是非线性光吸收过程，其中光子能量大约等于材料的线性激发所需能量的一半。因此，吸收材料的激发需要同时吸收两个较低能量的光子。可用的双光子吸收剂的例子包括那些表现出大的多光子吸收截面的吸收剂，例如若丹明B(即，N-[9-(2-羧基苯基)-6-(二乙氨基)-3H-呫吨-3-亚基]-N-乙基乙铵氯化物和若丹明B的六氟锑酸盐)、以及例如PCT公布WO 98/21521(Marder等人)和WO99/53242(Cumptson等人)中所描述的四类光敏剂。

反饱和吸收过程有时也称为激发态吸收，其特征在于对吸收过程中所涉及的激发态的吸收截面远大于对从基态到激发态的激发的截面。总光吸收涉及基态吸收和激发态吸收二者。反饱和吸收材料的例子包括例如金属酞菁、萘酞菁、菁、富勒烯、金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子、金属簇化合物、卟啉、靛蒽醌衍生物和低聚物或其组合。金属酞菁的例子包括例如铜酞菁(CuPC)、以及包含IIIA族(Al、Ga、In)和IVA组(Si、Ge、Sn、Pb)金属或准金属的酞菁。萘酞菁的例子包括例如硅(SiNC)、锡(SnNC)和铅(PbNC)的酞菁衍生物。菁的例子包括例如碘化1，3，3，1′，3′，3′-六甲基吲哚三羰花青(HITCI)。富勒烯的例子包括C60和C70富勒烯。金属纳米粒子的例子包括金、银、铝、和锌纳米粒子。金属氧化物纳米粒子的例子包括二氧化钛、氧化锑锡、和二氧化锆纳米粒子。金属簇的例子包括铁三钴金属簇，例如HFeCo₃(CO)₁₂和NEt₄FeCO₃(CO)₁₂。卟啉的例子包括四苯基卟啉(H2TPP)、四苯基卟啉锌(ZnTPP)、和四苯基卟啉钴(CoTPP)。靛蒽醌衍生物的例子包括未取代的靛蒽醌、氧化靛蒽醌、氯代靛蒽醌、和靛蒽醌低聚物。

现在转向图3，该图示出图1的多层光学膜110在区域112与区域116的边界处区域118附近的一部分的示意性剖面图，其中假设使用吸收式加热技术而不是压印技术来形成区域116。在膜110的该放大图中，可看到窄过渡区域115将区域112与相邻区域116分隔开。根据加工细节，这样的过渡区域可存在或不存在，如果不存在，则区域116可紧邻区域112而没有明显的居间特征。还可看到膜110的构造细节：膜在其相对侧上包括光学厚表层310、312，多个微层314和另一多个微层316设置在表层310、312之间。所有的微层314、316均由于外表层而处于膜110的内部。图中微层314与316之间的空间被留为开放的，以考虑到微层314、316是在一个表层310处开始并在相对表层312处结束的单个微层层组的部分的情况以及微层314、316是两个或更多个不同微层层组的部分的情况，其中所述两个或更多个不同微层层组通过一个或多个光学厚保护性边界层(PBL)或另一光学厚内部层彼此分隔开。在任一种情况下，微层314、316优选地各包括布置成光学重复单元的两种交替的聚合物材料，微层314、316中的每一个以侧向或横向方式从区域112连续延伸至相邻区域116，如图所示。微层314、316通过相长干涉或相消干涉在区域112中提供第一反射特性，并且微层314、316中的至少一些是双折射的。区域115、116先前具有与区域112相同的特性，但是已经被如下处理：对其选择性地施加热，所施加热的量足以减小或消除区域116中的微层314、316中的一些的双折射，同时保持区域112中的微层的双折射，所述热还足够低以保持处理过的区域116中的微层314、316的结构完整性。区域116中的微层314、316的减小的双折射是造成区域116的第二反射特性的主要原因，该第二反射特性不同于区域112的第一反射特性。

如图所示，膜110在区域112中具有特性厚度d1、d2，在区域116中具有特性厚度d1’、d2’。厚度d1、d1’是在相应区域中从膜的前外表面到膜的后外表面测量的物理厚度。厚度d2、d2’是从最靠近膜的前表面设置的微层(在微层层组的一端)到最靠近膜的后表面设置的微层(在相同或不同微层层组的末端)测量的物理厚度。因此，如果希望将区域112中的膜110的厚度与区域116中的膜厚相比，则可选择比较d1与d1’或者d2与d2’，这取决于哪一种测量更方便。在大多数情况下，d1和d1’之间的比较可很好地产生与d2和d2’之间的比较基本上相同的结果(成比例)。(当然，在膜不包含外表层以及微层层组在膜的两个外表面处终止的情况下，d1和d2变得相等。)然而，如果存在显著差别，例如如果表层从一处到另一处经历显著厚度变化，但是在下面的微层中不存在对应的厚度变化，或者反之亦然，则鉴于与微层层组相比，表层通常对膜的反射特性具有很小的影响，所以或许可取的是使用d2和d2’参数，因为其更能代表不同区域中的整体膜厚。

当然，对于包含两个或更多个通过光学厚层彼此分隔的不同微层层组的多层光学膜而言，任何给定微层层组的厚度也可被测量并表征为在层组中沿着z轴从第一个微层到最后一个微层的距离。在比较不同区域112、116中膜110的物理特性的更深入的分析中，这一信息会变得重要。

如所提及的，图3假设区域116已通过选择性施加热而处理，以导致相对于相邻区域112中的双折射，微层314、316中的至少一些失去其一些或全部的双折射，从而由于微层对光的相长干涉或相消干涉而使得区域116表现出与区域112的反射特性不同的反射特性。选择性加热处理可不涉及对区域116选择性地施加压力，这可导致膜基本上没有厚度变化(无论使用参数d1/d1’还是参数d2/d2’)。例如，膜110在区域116中的平均厚度与在区域112中的平均厚度的偏差可不超过在区域112中即在未处理过的膜中观察到的正常厚度波动。因此，在区域112中，或者在对区域116进行热处理之前膜的涵盖区域112和区域116的一部分的区域上，膜110可表现出Δd的厚度(无论d1还是d2)波动，并且区域116的空间平均厚度d1’、d2’与区域112中的空间平均厚度d1、d2(分别)之间的差异可不超过Δd。参数Δd可表示例如在厚度d1或d2的空间分布中的一个、两个、或三个标准偏差。

在一些情况下，区域116的热处理可给区域116中的膜厚带来某些变化。这些厚度变化可源于例如构成多层光学膜的不同材料的局部收缩和/或膨胀，或者可源于一些其他热引起的现象。然而，相比于处理过的区域中的双折射的减小或消除所起的重要作用，这样的厚度变化(如果发生的话)在对处理过的区域116的反射特性的影响方面仅起着次要作用。还需要注意，在许多情况下，或许可取的是在实现内部图案化的选择性热处理期间通过使其边缘承受张力来固定膜，以避免膜皱缩或基于其他原因。所施加张力的量以及热处理的具体细节也会导致被处理区域中的一些厚度变化。

当然，如果使用压印技术而不是吸收式加热技术，则可能发生区域116相对于区域112显著变薄的情况，同时伴随着光谱特征移向较短波长。

在一些情况下，可通过分析膜的反射特性来区分厚度变化与双折射变化的效应。例如，如果未处理区域(例如，区域112)中的微层提供以左谱带边缘(LBE)、右谱带边缘(RBE)、中心波长λ_c和峰反射率R₁为特征的反射谱带，则那些微层的给定厚度变化(微层的折射率无变化)将使处理过的区域的反射谱带具有与R₁大约相等的峰反射率R₂，但是LBE、RBE和中心波长相对于未处理区域的反射谱带的那些特征在波长上成比例地偏移，并且此偏移可测量。另一方面，双折射变化通常将仅使LBE、RBE和中心波长在波长上发生非常微小的偏移，这是双折射变化所引起的(通常非常小的)光学厚度变化的结果。(前已述及光学厚度等于物理厚度乘以折射率。还需记住的是反射偏振膜不仅具有对应于阻挡态的光的反射谱带，而且还具有对应于透过态的光的相对弱的反射谱带。)然而，根据微层叠堆的设计，双折射变化可对反射谱带的峰反射率具有大的或至少显著的影响。因此，在一些情况下，双折射变化可使被改变的区域中的反射谱带的峰反射率R₂基本上不同于R₁，其中当然，在相同的照明和观察条件下比较R₁和R₂。如果以百分比表示R₁和R₂，则R₂与R₁的差异可为至少10％、或至少20％、或至少30％。为了说清楚，例如：R₁可为70％，R₂可为60％、50％、40％或更小。或者，R₁可为10％，R₂可为20％、30％、40％或更大。还可通过它们的比率来比较R₁和R₂。例如，R₂/R₁或其倒数可为至少2或至少3。

峰反射率的显著变化表征由于双折射变化所引起的相邻层之间的折射率差异变化导致的界面反射率(有时称为光功率)变化，就这方面来说，其通常伴有反射谱带带宽的至少一些变化，其中带宽是指LBE和RBE之间的间距。

如已经讨论过的，在一些情况下，即使在热处理期间事实上未对区域116选择性地施加压力，处理过的区域116中的膜110的厚度(即，d1’或d2’)也可在一定程度上不同于未处理区域112中的膜厚。因此，图3示出d1’略微不同于d1，d2’略微不同于d2。还为具有一般性示出过渡区域115，以示出作为选择性热处理的结果，在膜的外表面上可存在“凸起”或其他可检测的人工痕迹。然而，在一些情况下，所述处理不会在相邻的处理过和未处理区域之间导致可检测的人工痕迹。例如，在一些情况下，观察者将其手指滑过区域之间的边界时不会察觉区域之间的凸起、隆起或其他物理人工痕迹。

在一些情况下，处理过和未处理区域之间的厚度差异在整个膜的厚度范围内可不按比例。例如，在一些情况下，在处理过和未处理区域之间，外表层可具有相对小的厚度差异(以百分变化表示)，而在同样这两个区域之间，一个或多个内部微层层组可具有较大的厚度差异(也以百分变化表示)。

图4示出采用内部图案化的另一多层光学膜410的一部分的示意性剖面图。膜410包括具有光学厚度的外表层412、414以及位于夹在表层之间的层416中的微层层组。所有微层均在膜410内部。(在可供选择的实施例中，可将一个表层或两个表层都省掉，在这种情况下，一个或两个PBL或者层组中最外侧的微层可变为外部层。)所述微层中的至少一些微层在膜的至少一些范围或区域中为双折射的并且至少在膜的相邻区域之间以侧向或横向方式延伸。所述微层至少在膜的第一未处理区域422中提供与光的相长干涉或相消干涉相关的第一反射特性。膜410在相邻区域420、424中已被选择性加热(在一些情况下，未对这些区域选择性地施加任何压力)，以提供也与光的相长干涉或相消干涉相关的第二反射特性，但是该第二反射特性不同于第一反射特性。这些反射特性差异可作为处理过和未处理区域之间反射或透射光的颜色差异呈现给观察者。相应的颜色以及颜色之间的差异通常还随着入射角而变化或偏移，膜410在区域420、422、424中可具有基本上相同的膜厚，或者膜厚在这些区域之间可稍有差别，但是在至少一些情况下，区域之间的任何膜厚差异并非导致第一和第二反射特性之间差异的主要原因。区域420、422、424形成图案，该图案位于膜内部(由层416中的交叉阴影线示出)。交叉阴影线表明相比于区域422中或其他未处理区域中的双折射，交叉阴影区域中的至少一些微层具有减小的双折射(包括零双折射)。

现在来看图5A-E的理想化图示。这些图有助于说明多层光学膜的图案化过程。它们也有助于说明未处理区域中的第一反射特性与处理过的区域中的第二反射特性的一些不同的可能组合，以及它们是如何实现的。出于说明目的，光学膜的未处理过和处理过的区域这二者的反射特性可归类为以下三种类型中的一种：类反射镜反射特性、类窗口反射特性、以及类偏振器反射特性。类反射镜反射特性对法向入射光的所有偏振态表现出高反射率(例如，在一些情况下，大于50％、60％、70％、80％、90％、95％、或99％)，类窗口反射特性对法向入射光的所有偏振态表现出低反射率(例如，在一些情况下，小于20％、10％、5％、3％、或1％)，类偏振器反射特性对一个偏振态的法向入射光表现出高反射率(例如，在一些情况下，大于50％、60％、70％、80％、90％、95％、或99％)，而对不同偏振态的法向入射光表现出低反射率(例如，在一些情况下，小于30％、20％、10％、5％、3％、或1％)。(或者，可以一个偏振态相对于另一偏振态的反射率差异来表示类反射式偏振器特性。)读者应该记住，除非另外指明，本文所讨论的与多层光学膜或叠堆相关的反射率值应该被认为不包括外部空气/聚合物界面处的菲涅耳反射。

这些不同特性的边界或极限(例如，何为“高”反射率以及何为“低”反射率)以及它们之间的区别，可取决于最终应用和/或系统要求。例如，对所有偏振态表现出中等水平的反射率的多层光学膜或其微层层组对于一些应用而言可被认为是反射镜，而对其他应用而言可被认为是窗口。类似地，对法向入射光的不同偏振态提供适度不同水平的反射率的多层光学膜或其微层层组对于一些应用而言可被认为是偏振器，而对于另一些应用可被认为是反射镜，对于再有一些应用而言可被认为是窗口，这取决于确切反射率值以及给定最终应用对不同偏振态的反射率差异的敏感度。除非另外指明，反射镜、窗口和偏振器等类别是专指法向入射光而言的。读者应该理解，倾斜角度时的特性在一些情况下可与法向入射时光学膜的特性相同或相似，而在其他情况下可与之完全不同。

图5A-E是如上所述的一体的偏振器/偏振器多层光学膜的代表。具有其他反射特性组合的多层光学膜(例如，一体的偏振器/反射镜膜、一体的偏振器/窗口膜、一体的反射镜/窗口膜、一体的反射镜/反射镜膜等等)在下列专利申请中的一个或多个中有更全面的讨论，所述专利申请以引用方式并入本文：国际专利申请No.PCT/US2009/XXXXXX(代理人案卷号64847WO003)“Internally Patterned Multilayer OpticalFilms Using Spatially Selective Birefringence Reduction”(利用空间选择性双折射减小的内部图案化的多层光学膜)；国际专利申请No.PCT/US2009/XXXXXX(代理人案卷号65035WO003)“MultilayerOptical Films Having Side-by-Side Mirror/Polarizer Zones”(具有并置的反射镜/偏振器区域的多层光学膜)；以及国际专利申请No.PCT/US2009/XXXXXX(代理人案卷号65848WO002)“InternallyPatterned Multilayer Optical Films With Multiple Birefringent Layers”(具有多个双折射层的内部图案化的多层光学膜)。

在图5A-E的曲线图的每一个中，相对折射率“n”标绘在垂直轴上。在水平轴上，为表征双层光学重复单元的六个折射率的每一个提供位置或标记：“1x”、“1y”和“1z”表示第一层沿x轴、y轴和z轴的折射率，其在上文中被称为n1x、n1y和n1z。同样，“2x”、“2y”和“2z”表示第二层沿x轴、y轴和z轴的折射率，其在上文中被称为n2x、n2y和n2z。图中的菱形符号(◇)表示第一加工阶段中的材料的折射率。该第一阶段可对应于聚合物层已被挤出并骤冷或浇铸到例如浇铸轮上，但是还未被拉伸或者说取向。图中的空心(非实心)圆形符号(○)表示第一阶段之后的第二加工阶段中的材料的折射率。第二阶段可对应于聚合物层已被拉伸或者说取向为多层光学膜，该多层光学膜通过相长干涉或相消干涉从膜内的微层之间的界面反射光。图中的小实心圆形符号或圆点(●)表示在第一和第二阶段之后的第三加工阶段中的材料的折射率。第三阶段可对应于聚合物层在被挤出和取向之后被选择性地热处理，如下文进一步讨论的。这样的热处理通常限于膜的一个或多个特定部分或区域，称作处理过的区域。

通过比较给定图中的各种符号的垂直坐标，读者可容易地发现关于光学膜、其制造方法及其处理过和未处理过的部分的光学特性的大量信息。例如，读者可发现：一个或两个材料层在选择性热处理之前或之后是否是双折射的，双折射是单轴的还是双轴的，双折射率是大还是小。读者还可从图5A-E中发现在三个加工阶段的每一个(浇铸状态、拉伸状态和处理状态)，两个层之间的折射率差异Δnx、Δny、Δnz中的每一个的相对大小。

如上所述，成品的内部图案化的多层光学膜的前体制品可以是聚合物材料的浇铸料片。浇铸料片可具有与成品膜相同数量的层，并且所述层可由与成品膜中所用的那些材料相同的聚合物材料构成，但浇铸料片更厚且其层通常全部是各向同性的。然而图中未示出，在一些情况下，浇铸处理本身可在一种或多种材料中赋予一定程度的取向和双折射。图5A-E中的菱形符号表示浇铸料片中的两个聚合物层的折射率，其在后续的拉伸工序之后变为多层光学膜的光学重复单元中的微层。在拉伸之后，至少一些层变为取向的和双折射的，并且形成取向(但是仍未图案化)的多层光学膜。这在图5A-E中通过空心圆来说明，这些空心圆可相对于菱形符号所表示的其各自的原始值垂直移位。例如，提高给定层沿x轴的折射率但是降低其沿y轴和z轴的折射率的拉伸工序，可通过沿x轴适当地单轴拉伸正双折射的聚合物层同时允许膜沿y轴和z轴在尺寸上松弛来实现。在图5A、图5C、图5D和图5E中，拉伸工序提高了第一层沿x轴和y轴的折射率，但是降低了该层沿z轴的折射率。这样的折射率偏移可通过沿x轴和y轴适当地双轴拉伸正双折射的聚合物层来获得。(在这些图中，拉伸操作使得第二材料的折射率以与第一材料不同的方式偏移，为此采用的技术在下文中讨论。)在其他情况下(图5A-E中未示出)，该拉伸工序可提高给定层沿x轴的折射率，降低该层沿z轴的折射率，并沿y轴保持大致相同的折射率。这种类型的折射率偏移可这样获得：不对称地沿x轴和y轴双轴拉伸正双折射的聚合物层，使得沿x轴的拉伸程度高于y轴。或者，这样的折射率偏移可通过沿x轴单轴拉伸同时在y轴上约束膜(约束的单轴拉伸)来大致获得。注意，在图5A-E的每一个中，处于取向但未处理状态的第一层(空心圆)是双折射的，因为n1x、n1y和n1z的至少两个空心圆具有不同的折射率n值。在这些图中，处于取向但未处理状态的第二层也是双折射的。

如上所述，在形成至少部分双折射的多层光学膜(其微层布置成光学重复单元)以提供第一反射特性之后，该膜准备选择性加热。在可与多层光学膜的第一区域相邻的第二区域中选择性地进行加热，并且该加热被调控以选择性地使微层层组中的至少一种双折射材料部分或全部地熔融并且解除取向，以便减小或消除至少一些微层中的双折射，同时不改变第一(未处理过的)区域中的双折射。还可进行选择性加热以保持第二区域中的层的结构完整性。如果处理过的第二区域中的双折射材料全部(即，完全)解除取向，则双折射微层返回到(例如，浇铸料片的)各向同性状态，同时仍保持为光学上的薄层。这可从例如图5A中看出，其中热处理使得第一层的折射率(参见与n1x、n1y和n1z相关的小黑点)恢复至其浇铸料片状态下的值(参见折射率n1x、n1y、n1z的菱形符号)。前已述及，菱形符号表示处于各向同性状态的层(例如，浇铸料片)的折射率，小黑点表示成品的内部图案化膜中处于处理过或选择性加热的区域中的微层的折射率，空心圆表示成品的内部图案化膜中处于未处理区域中的微层的折射率。

如果处理过的第二区域中的双折射材料仅部分地(即，不完全地)解除取向，则双折射微层松弛至这样的双折射状态，其比加热之前的双折射状态小，但不是各向同性。在这种情况下，处理过的第二区域中的双折射材料的折射率取图5A-E中所示菱形符号与空心圆之间某处的值。这样不完全的双折射松弛的一些例子在同日提交的共同转让的国际专利申请No.PCT/US2009/XXXXXX(代理人案卷号65848WO002)“Internally Patterned Multilayer Optical Films With MultipleBirefringent Layers”(具有多个双折射层的内部图案化的多层光学膜)中有更详细的说明，所述专利申请以引用方式并入本文。

图5A-E的实施例利用了美国专利6,179,948(Merrill等人)中描述的两步拉延工艺。在此方法中，利用两步拉延工艺来进行铸造膜的拉伸或取向，该两步拉延工艺被精心地控制，以使得一组层(例如，各光学重复单元的第一材料层)在两个拉延步骤中均基本上取向，而另一组层(例如，各光学重复单元的第二材料层)仅在一个拉延步骤中基本上取向。结果是得到多层光学膜，其一组材料层在拉延之后基本上双轴取向，而另一组材料层在拉延之后基本上单轴取向。针对两个处理拉延步骤使用一种或多种具有适当差异的工艺条件(例如，温度、应变速率和应变程度)来促使两种材料的不同粘弹性和结晶特性发生改变，由此实现所述差别。因此，例如，第一拉延步骤可基本上使第一材料沿着第一方向取向，而至多使第二材料仅略微沿此方向取向。在第一拉延步骤之后，适当改变一种或多种工艺条件，使得在第二拉延步骤中，第一和第二材料均基本上沿第二方向取向。通过此方法，第一材料层可呈现基本双轴取向的特性(例如，折射率可满足关系n1x≈n1y≠n1z，有时称作单轴双折射材料)，而完全相同的多层膜中的第二材料层可呈现基本上单轴取向的特性(例如，折射率可满足关系n2x≠n2y≠n2z≠n2x，有时称作双轴双折射材料)。

在此背景下，图5A示出这样的实施例，其中第一和第二聚合物材料被选择为具有相同或相似的各向同性折射率，且两者在拉延之后均变为双折射的，并且具有相同的应力-光学系数极性(图中它们均被示出为正的，但是它们也可以均为负的)。第一和第二材料具有不同的熔融或软化温度，并且具有不同的粘弹性和/或结晶特性，使得可实施上述的两步拉延工艺。材料按照交替的层布置方式以合适数量的层共挤出，以形成多层浇铸料片，其折射率用菱形符号表示。然后，利用上述两步拉延工艺将浇铸料片沿x轴和y轴双轴拉伸，使得第一材料沿x轴和y轴同等地取向，而第二材料优先沿y轴取向，沿x轴较小地取向(包括在一些情况下无取向)。最终结果是得到多层光学膜，其第一和第二微层均为双折射的，但是第一材料层具有基本上双轴取向的特性，而第二材料层具有不对称的双轴取向特性，或者甚至基本上单轴取向特性。如图所示，材料和工艺条件被选择为使得拉伸导致折射率值n1x和n1y增加类同的量，同时使n1z减小较大的量。拉伸还导致折射率值n2y增加至等于或接近于n1x和n1y的值，并导致折射率n2z减小，并且使折射率n2x保持大致相同(如果第二材料在x轴取向步骤期间较小程度地取向，则n2x可如图所示略微增加)。这造成两个材料层的折射率具有一个大的面内折射率失配(Δnx)、一个小得多的面内折射率失配(Δny≈0)、以及与Δnx极性相反的中间面外折射率失配(Δnz)。当第二材料更大程度地双轴取向时，可通过与各向同性指数高于第二材料的第一材料配对来实现处理之后x方向上的折射率匹配。当以层数足够的微层层组实现时，这一组折射率可提供第一反射偏振膜，其具有沿x方向的阻光轴和沿y方向的透光轴。膜(对平行于阻光轴偏振的光)提供的反射可为宽谱带或窄谱带，这取决于微层的层厚度分布。由于Δnz相对于Δnx的极性相反，对阻挡态偏振光(对于s偏振分量和p偏振分量这二者)的反射率随着入射角增大而增大。

然后，可如上所述在第二区域中对该第一多层反射式偏振器膜进行内部图案化，而使偏振器膜的第一区域不受影响。选择性地将辐射能递送至第二区域的选择性加热导致至少一些双折射层松弛，成为较弱的双折射。在这种情况下，加热被精心地控制到高于第一材料层的熔融或软化点却低于第二材料层的熔融或软化点的温度。这样，选择性加热导致第二区域中的第一双折射层松弛至其初始的各向同性状态，或者如果解除取向不完全，则松弛至中间双折射状态，而使第二区域中的第二双折射层基本上保持其双折射。如果第一材料的松弛完全，则第二区域的特征成为：一个面内方向上的相对大的折射率差异(Δny)、另一面内方向上的零或近零折射率差异(Δnx)、以及极性或正负与Δny相反的相对大的面外折射率差异(Δnz)。当以层数足够的微层层组实现时，这些折射率关系可在第二区域中形成第二反射式偏振器膜。值得注意，该第二偏振器具有平行于x方向的透光轴和平行于y方向的阻光轴，即，其相对于第一反射式偏振器垂直取向。该第二偏振器膜对阻挡态偏振光所提供的反射将为宽谱带或窄谱带，这取决于微层的层厚度分布，与第一反射式偏振器之对于正交的偏振态为宽谱带或窄谱带的程度相同。在任一种情况下，由于第二区域中的Δnz的极性相反，第二偏振器膜对阻挡态偏振光(对于s偏振分量和p偏振分量这二者)的反射率随着入射角的增大而增大。成品膜于是将一个区域中的第一反射式偏振器膜与相邻区域中的第二反射式偏振器膜组合在一体膜中，第二反射式偏振器膜垂直于第一反射式偏振器膜取向，其中微层从一个区域连续延伸至下一区域。对应于图5A，选择性热处理工序能够将第一多层反射式偏振器膜改变为第二多层反射式偏振器膜(偏振器1→偏振器2)。

在图5B中，第一和第二聚合物材料同样被选择为在其各向同性状态下具有大致相同的折射率。然而这里，第一聚合物材料具有负的应力-光学系数，而不是如图5A所示的正应力-光学系数，并且第二材料的应力-光学系数略小于图5A中的应力-光学系数。材料还是按照交替的层布置方式以合适数量的层共挤出，以形成多层浇铸料片，其折射率用菱形符号表示。然后，利用两步拉延工艺使浇铸料片双轴取向，使得第一材料沿x轴和y轴同等地取向，而第二材料优先沿y轴取向，沿x轴很少或无取向。最终结果同样是得到多层光学膜，其第一和第二微层均为双折射的，但是第一材料层具有基本上双轴取向的特性，而第二材料层具有基本上单轴取向的特性。如图所示，材料和工艺条件被选择为使得拉伸导致折射率值n1x和n1y减小类同的量，而使n1z增加较大的量。拉伸还导致折射率值n2y增加，并导致折射率n2z减小，并且使折射率n2x保持大致相同(如果第二材料在x轴取向步骤期间较小程度地取向，则n2x可略微增加)。这造成两个材料层的折射率具有大的面内折射率失配(Δny)、一个小得多的(但仍可观的)面内折射率失配(Δnx)、以及与Δnx极性相反的非常大的面外折射率失配(Δnz)。如果以层数足够的微层层组实现这些折射率关系，则可得到不对称的反射膜，其在本文中称作部分偏振器。这样的膜对一种偏振的法向入射光具备高反射率，而对相反偏振的法向入射光具备小很多(却仍可观)的反射率。这样的偏振膜特别可用于例如某些高效率、低损耗显示器应用、以及光循环利用和空间均匀化系统、以及其他应用中。可参阅PCT公布WO 2008/144656(Weber等人)“Backlight andDisplay System Using Same”(背光源和使用其的显示系统)以获得此类膜(在该公布中称作非对称反射膜(ARF))及此类膜的应用的更多公开内容。在图5B中，该第一反射式偏振器膜的阻光轴平行于y轴，透光轴(可呈现适度的同轴反射率)平行于x轴。膜(对平行于阻光轴偏振的光，并且在较小程度下对平行于透光轴偏振的光)所提供的反射可为宽谱带或窄谱带，这取决于微层的层厚度分布。由于Δnz相对于Δnx和Δny的极性相反，对阻挡态和透过态偏振光(对于s偏振分量和p偏振分量这二者)的反射率随着入射角增大而增大。

然后，可以与结合图5A描述的过程类似的方式在第二区域中对该第一多层反射式偏振器膜进行内部图案化。结果是得到第二区域，其特征在于一个面内方向上的相对大的折射率差异(Δny)、另一面内方向上的零或近零折射率差异(Δnx)、以及极性或正负与Δny相反的相对大的面外折射率差异(Δnz)。当以层数足够的微层层组实现时，这些折射率关系可在第二区域中形成第二反射式偏振器膜。该第二偏振器具有平行于x方向的透光轴和平行于y方向的阻光轴，即，其基本上平行于第一反射式偏振器取向。该第二偏振器膜对阻挡态偏振光所提供的反射将为宽谱带或窄谱带，这取决于微层的层厚度分布，与第一反射式偏振器之对于正交的偏振态为宽谱带或窄谱带的程度相同。在任一种情况下，由于第二区域中的Δnz的极性相反，第二偏振器膜对阻挡态偏振光(对于s偏振分量和p偏振分量这二者)的反射率随着入射角的增大而增大。成品膜于是将一个区域中的第一反射式偏振器膜与相邻区域中的第二反射式偏振器膜组合在一体膜中，第一和第二偏振膜具有基本上不同的反射特性，其中微层从一个区域连续延伸至下一区域。例如，第一反射式偏振器膜(所谓的部分偏振器)的透过态反射率会基本上大于第二反射式偏振器的透过态反射率。对应于图5B，选择性热处理工序能够将第一多层反射式偏振器膜改变为第二多层反射式偏振器膜(偏振器1→偏振器2)。

图5C的实施例可在所有方面与图5B相同，不同的是第一材料的应力-光学系数的极性由负变为正，第二材料的应力-光学系数的极性由正变为负。所得的拉伸膜的折射率差异再产生大的面内折射率失配(Δny)、小得多(但仍可观)的面内折射率失配(Δnx)、以及与Δnx极性相反的非常大的面外折射率失配(Δnz)。如结合图5B所描述的，结果是再次得到作为部分偏振器的第一反射式偏振器膜，其阻光轴平行于y轴，透光轴平行于x轴。这样的膜可同样被选择性地热处理即进行内部图案化，以在膜的第二区域中生成第二反射式偏振器膜，该第二反射式偏振器膜的反射特性基本上不同于第一区域中的第一反射式偏振器膜的反射特性。成品膜因此又将一个区域中的第一反射式偏振器膜与相邻区域中的第二反射式偏振器膜组合在一体膜中，第一和第二偏振膜具有基本上不同的反射特性，其中微层从一个区域连续延伸至下一区域。对应于图5C，选择性热处理工序能够将第一多层反射式偏振器膜改变为第二多层反射式偏振器膜(偏振器1→偏振器2)。

就第一材料具有正应力-光学系数并在取向后呈现单轴双折射特性而言，图5D在一些方面类似于图5C。然而，在图5D中，选择了其特性与图5C的第二材料稍有不同的第二材料。具体地讲，选择在各向同性状态下的折射率显著上大于第一材料并且具有负应力-光学系数的第二材料。在共挤出和浇铸之后，同样使用两步拉延技术以使得第一和第二微层均为双折射的，但是第一材料层具有基本上双轴取向的特性，而第二材料层具有基本上单轴取向的特性。材料和工艺条件被选择为使得拉伸导致折射率值n1x和n1y增加类同的量，同时使n1z减小较大的量。拉伸还导致折射率值n2y减小至等于或接近于n1x和n1y的值，并且使折射率n2z增加，使折射率n2x保持大致相同。这造成两个材料层的折射率具有一个大的面内折射率失配(Δny)、一个小得多的面内折射率失配(Δnx≈0)、以及与Δny极性相反的中间面外折射率失配(Δnz)。当以层数足够的微层层组实现时，这一组折射率可提供第一反射偏振膜，其具有沿y方向的阻光轴和沿x方向的透光轴。膜(对平行于阻光轴偏振的光)所提供的反射可为宽谱带或窄谱带，这取决于微层的层厚度分布。由于Δnz相对于Δny的极性相反，对阻挡态偏振光(对于s偏振分量和p偏振分量这二者)的反射率随着入射角增大而增大。

这样的第一反射膜可在膜的第二区域中以与图5A-C类似的方式被选择性地热处理即进行内部图案化，使得第一材料的双折射基本上减小，而第二材料的双折射基本上保持。如果第一材料松弛至基本上各向同性状态，则第二区域的特征将在于一个面内方向上的相对大的折射率差异(Δnx)、另一面内方向上的零或近零折射率差异(Δny≈0)、以及极性或正负与Δnx相反的相对大的面外折射率差异(Δnz)。当以层数足够的微层层组实现时，这些折射率关系可在第二区域中形成第二反射式偏振器膜。值得注意，该第二偏振器具有平行于y方向的透光轴和平行于x方向的阻光轴，即，其相对于第一反射式偏振器垂直取向。该第二偏振器膜对阻挡态偏振光所提供的反射将为宽谱带或窄谱带，这取决于微层的层厚度分布，与第一反射式偏振器之对于正交的偏振态为宽谱带或窄谱带的程度相同。在任一种情况下，由于在第二区域中Δnz与Δnx极性相同，第二偏振器膜对阻挡态偏振光的反射率对于s偏振分量而言随着入射角的增大而增大，对于p偏振分量而言随着入射角的增大而减小。成品膜于是将一个区域中的第一反射式偏振器膜与相邻区域中的第二反射式偏振器膜组合在一体膜中，第二反射式偏振器膜垂直于第一反射式偏振器膜取向，其中微层从一个区域连续延伸至下一区域。对应于图5D，选择性热处理工序能够将第一多层反射式偏振器膜改变为第二多层反射式偏振器膜(偏振器1→偏振器2)。

图5E的实施例在许多方面与图5A类似，不同的是假设第二材料的各向同性和取向折射率略低于图5A的第二材料的对应折射率。因此，在共挤出和浇铸之后，使用两步拉延技术来拉伸挤出物，以使得第一材料沿x轴和y轴同等地取向，而第二材料优先沿y轴取向，沿x轴很少或无取向。最终结果是得到多层光学膜，其第一和第二微层均为双折射的，但是第一材料层具有基本上双轴取向的特性，而第二材料层具有基本上单轴取向的特性。材料和工艺条件被选择为使得拉伸导致折射率值n1x和n1y增加类同的量，同时使n1z减小较大的量。拉伸还导致折射率值n2y增大至略微低于n1x和n1y的值，并且使折射率n2z减小，使折射率n2x略微增大。这造成两个材料层的折射率具有一个大的面内折射率失配(Δnx)、小于Δnx的另一个面内折射率失配(Δny)、以及一个为零的或近零的面外折射率失配(Δnz≈0)。当以层数足够的微层层组实现时，这一组折射率可提供第一反射偏振膜，其具有沿x方向的阻光轴和沿y方向的透光轴。根据Δny相对于Δnx的大小，可存在与阻光轴相关的可观的反射量，即，第一反射式偏振器可为部分偏振器。膜(至少对平行于阻光轴偏振的光)所提供的反射可为宽谱带或窄谱带，这取决于微层的层厚度分布。由于基本上z轴折射率匹配Δnz≈0，对阻挡态偏振光的反射率对于s偏振分量而言随着入射角的增大而增大，对于p偏振分量而言随着入射角的增大而保持大致相同。

当该第一多层反射式偏振器膜如上所述在第二区域中被内部图案化时，选择性加热导致第二区域中的第一双折射层松弛至其初始的各向同性状态，或者如果解除取向不完全，则松弛至中间双折射状态，而使第二区域中的第二双折射层基本上保持其双折射。如果第一材料的松弛完全，则第二区域的特征成为：一个面内方向上的相对大的折射率差异(Δny)、另一面内方向上的较小的折射率差异(Δnx)、以及极性或正负与Δny相反的大的面外折射率差异(Δnz)。当以层数足够的微层层组实现时，这些折射率关系可提供第二反射偏振膜，其具有沿y方向的阻光轴和沿x方向的透光轴。根据Δnx相对于Δny的大小，可存在与阻光轴相关的可观的反射量，即，第二反射式偏振器可为部分偏振器。膜(至少对平行于阻光轴偏振的光)所提供的反射可为宽谱带或窄谱带，这取决于微层的层厚度分布。由于Δnz相对于Δny的极性相反，对阻挡态偏振光(对于对于s偏振分量和p偏振分量这二者)的反射率随着入射角的增大而增大。由于Δnz具有与Δnx相同的极性，对透过态偏振光的反射率对于s偏振分量而言随着入射角的增大而增大，对于p偏振分量而言随着入射角的增大而减小。成品膜于是将一个区域中的第一反射式偏振器膜与相邻区域中的第二反射式偏振器膜组合在一体膜中，第二反射式偏振器膜垂直于第一反射式偏振器膜取向，其中微层从一个区域连续延伸至下一区域。对应于图5E，选择性热处理工序能够将第一多层反射式偏振器膜改变为第二多层反射式偏振器膜(偏振器1→偏振器2)。

上文讨论的情形仅涉及可用于生产一体的偏振器/偏振器多层光学膜的多个可能的材料特性和加工参数组合中的一些，而不应被认为是限制。注意，不仅可以使用正双折射材料，而且可以使用负双折射材料以及它们的组合。尽管上述情形(结合图5A-E)可通过利用激光或类似的辐射源在第二区域中选择性地热处理来实现，而对第二区域仅有很小或没有施加力或压力(参见例如下面结合图6、图7A-C和图8A-B的讨论)，并且因此在膜的第一和第二区域之间仅有很小或没有厚度差异，但是读者应该也理解，可使用其他技术，所述其他技术涉及对第二区域选择性地施加力或压力，并且导致第一和第二区域之间的可观的厚度差异。例如，在热工具压印方法中，可对膜的第二区域选择性地施加热以引起上述折射率关系，同时还对相同的第二区施加压力。在这种方法中，第二区域中的微层的部分相对于第一区域中的部分变薄，导致除了上述反射特性的变化之外，第二区域的光谱也移向较短波长。

在图6中，示出了可用于选择性加热多层光学膜的第二区域以形成本文公开的内部图案化膜的一个设置方案600。简而言之，提供的多层光学膜610包括至少一个微层层组，该微层层组遍及整个膜延伸或者至少从第一区域延伸至其第二区域。所述微层在膜的内部，并为膜提供第一反射特性。高辐射光源620提供合适波长、强度和光束尺寸的定向光束622，以通过吸收将一些入射光转化为热，从而选择性加热膜的被照射部分624。优选地，膜的吸收足够大以通过适当功率的光源来提供足够的加热，但不能过高以免在膜的初始表面上吸收过量的光，从而导致表面损坏。这将在下面进一步讨论。在一些情况下，理想的是使光源成倾斜角度θ取向，如倾斜设置的光源620a、定向光束622a和被照射部分624a所示。如果多层光学膜610包含这样的微层层组，该微层层组在法向入射下的反射谱带使得基本上反射定向光束622从而阻碍所需量的吸收和伴随的加热，则这样的倾斜照明可能是理想的。因此，利用反射谱带随着入射角的增大而向较短波长偏移，可以倾斜角度θ递送定向光束622a，从而避免所述(此时被偏移的)反射谱带以允许所需的吸收和加热。

在一些情况下，定向光束622或622a可按照使得被照射部分624或624a具有成品的第二区域的所需形状的方式成形。在其他情况下，定向光束可具有尺寸比所需的第二区域小的形状。在后一种情况下，可使用光束转向设备来在多层光学膜的表面上扫描定向光束，以勾勒出待处理区域的所需形状。还可利用装置对定向光束进行空间和时间调制，所述装置例如分束器、透镜阵列、泡克耳斯盒(pockels cell)、声光调制器以及本领域普通技术人员已知的其他技术和装置。

图7A-C提供图案化的多层膜的不同的第二区域的示意性俯视图，其上叠加有定向光束相对于能够形成所描绘区域的膜的可能路径。在图7A中，光束被引导到多层光学膜710并按照控制的速度沿着路径716从起始点716a到结束点716扫描，以在任意形状的区域714中选择性加热膜，以将其与第一区域712相区分。图7B和图7C类似。在图7B中，光束被引导到多层光学膜720并按照控制的速度沿着路径726从起始点726a开始扫描，以在矩形形状的区域724中选择性加热膜，以将其与相邻的第一区域722相区分。在图7C中，光束被引导到多层光学膜730并按照控制的速度沿着不连续的路径736-742等扫描，以在矩形形状的区域734中选择性加热膜，以将其与相邻的第一区域732相区分。在图7A-C的每一个中，所述加热足以减小或消除第二区域中的至少一些内部微层的双折射，同时保持第一区域中的那些层的双折射，并且所述加热在保持第二区域中的微层的结构完整性的同时进行，并且不对第二区域选择性地施加任何压力。

定向光束还可被调制以生成虚线状、点状、或以其他方式断开或不连续的路径。所述调制可以是完全的，其中光束强度从100％即“全开”变化为0％即“全关”。或者，也可以是部分的调制。另外，所述调制可包括光束强度的突然(例如，阶梯状)变化，和/或其可包括光束强度的更渐进的变化。

图8A和图8B针对这样的主题：多层光学膜的吸收如何能够或应该被调控以可提供最佳的局部加热。图8A和图8B的曲线图以相同的水平标度绘制，该水平标度表示当辐射光束穿过膜传播时其深度或位置。深度0％对应于膜的前表面，深度100％对应于膜的后表面。图8A沿垂直轴标绘出辐射光束的相对强度I/I₀。图8B标绘出膜内的各深度处的局部吸收系数(在辐射光束的选定波长或波长谱带下)。

各图中针对三个不同的多层光学膜实施例标绘出三条曲线。在第一实施例中，在定向光束的波长下，膜在其整个厚度上具有基本上均匀且低的吸收。此实施例在图8A中被绘制为曲线810，在图8B中被绘制为曲线820。在第二实施例中，膜在其整个厚度上具有基本上均匀且高的吸收。此实施例在图8A中被绘制为曲线812，在图8B中被绘制为曲线822。在第三实施例中，膜在其厚度的整个区域815a和815c中具有相对低的吸收，但是在其厚度的区域815b中具有较高的中间吸收。

第一实施例的吸收系数对许多情况而言过低。尽管如曲线810的恒定斜率所指示的，该定向光束取决于深度被均匀地吸收(这在一些情况下可能是可取的)，但是在100％的深度下如曲线810的较高值所示，实际上非常少的光被吸收，这意味着百分比很高的定向光束被浪费。然而，在一些情况下，该第一实施例在一些膜的处理方面或许仍十分有用。第二实施例的吸收系数对许多情况而言过高。尽管基本上所有的定向光束被吸收，没有浪费，但是高吸收导致在膜的前表面处吸收过多的光，这可能造成膜的表面损伤。如果吸收过高，则无法在不损坏膜前表面处或附近的层的情况下将足量的热传递到所关注内部层。第三实施例利用了不均匀的吸收分布，这可通过例如将吸收剂掺入膜的选定内部层来实现。吸收率水平(由局部吸收系数控制)被有利地设定为中等水平，以使得在膜的调整的吸收区域815b中吸收定向光束的足够部分，但是吸收率不能过高以免相比于相对端，过多热量被递送至区域815b的入射端。在许多情况下，吸收区域815b中的吸收率仍合理地弱，例如，与其他区域(例如，815a和815c)相比，该区域上的相对强度分布814看起来更像仅为具有较陡斜率的直线。如稍后进一步描述的，吸收是否足够取决于将该吸收率相对于功率取得平衡以及实现所需效果需要的入射定向光束的持续时间。

在第三实施例的基本例中，多层膜的构造可为两个厚表层与介于其间的一个或多个微层层组(如果包括两个或更多个微层层组，则通过保护性边界层分隔开)，并且膜可仅由两种聚合物材料A和B构成。吸收剂被掺入到聚合物材料A中，以使其吸收率增加至适度水平，但是聚合物B中未掺入吸收剂。在微层层组的交替层中材料A和B均被设置，但是表层和保护性边界层(如果存在的话)仅由聚合物B构成。这样的构造将由于使用了弱吸收材料B而在膜的外表面(即，表层)处具有低吸收率，并且在光学厚的PBL(如果它们存在的话)处也将具有低吸收率。由于在交替的微层(除了较弱吸收材料B的交替微层之外)中使用了较强吸收材料A，所述构造将在微层层组中具有较高的吸收率。这样的构造可用于优先将热递送至膜的内部层，特别是内部微层层组，而不是递送至外表面层。注意，利用适当设计的送料区块，多层光学膜可包括三种或更多种不同类型的聚合物材料(A、B、C、...)，并且吸收剂可被掺入到一种、一些、或所有材料中，以便提供许多不同的吸收分布，以将热递送至膜的选定内部层、层组、或区域。在其他情况下，可能有用的是在PBL中、或者甚至在表层中(如果存在的话)包括吸收剂。在任一种情况下，添加量或浓度可相同或不同，可比微层中更高或更低。

与上述实施例中的那些吸收分布类似的吸收分布，可利用多层光学膜中使用的各种天然材料的固有吸收特性来获得。因此，多层膜构造可在膜的各种不同的层或层组中包括具有不同吸收特性的不同材料，并且那些不同层或层组可在膜形成(例如，通过共挤出)期间一起形成，或者可作为单独的前体膜形成，这些前体膜稍后通过例如层合结合在一起。

除了别的以外，上述公开内容可认为是对“可写”多层光学膜的描述，所述多层光学膜可在其初始制造之后通过非接触辐射装置来改变。多层光学膜(MOF)可包括至少两种材料的交替层以及这些层的至少一个光学层组，所述层组被调整以在第一选定入射角下反射光谱的选定部分(例如，可见谱带)，所述多层光学膜另外可选地包括分散在选定光学层组的任一层或两个层中的吸收剂(为便于当前讨论可称作第三材料)，所述吸收剂优先吸收在第二选定入射角下不被MOF反射谱带大部分反射、也不被MOF的其他材料显著吸收的电磁辐射。还公开了一种方法，其利用特定光谱带的定向辐射能处理来选择性地将包含吸收材料的光学层组的至少一种双折射材料熔融并部分或全部解除取向，以减小或消除这些层中的双折射。对整个膜平面上的选定空间位置施加所述处理。还公开了一种具有处理后空间定制变型的成品光学膜本身。本发明所公开的膜可用于商业处理，其中原始均匀浇铸和拉延的光学体被空间定制以符合给定应用的独特要求。

特别关注的一个方面是通过后续用脉冲红外激光源或其他合适的高辐射光源进行处理，选择性地移除选定内部光学层的双折射，同时保留其他内部或表面层相对未改变，从而对包含例如近红外吸收染料或其他吸收剂的多层光学膜进行受控的空间图案化。

本文所公开的膜(选择性热处理之前以及选择性热处理之后)可称作STOF—空间定制光学膜，其中在所述膜的一个或多个区域中，其内部微层中的至少一些的双折射可减小，以提供不同于初始或第一反射特性的第二反射特性。

所述膜、方法和商业处理可被广泛用于需要空间受控级取向的任何应用。感兴趣的领域可包括例如显示器、装饰性产品、和安全应用。一些应用可在多个领域上跨界。例如，一些制品可采用本文所公开的内部图案化膜与例如包括标记形式的常规图案的膜、基底或其他层的组合。所得制品可用于安全应用，但是其形式也可被视为装饰性产品。选择性热处理这样的制品可在内部图案化膜中产生这样的区域，所述区域根据内部图案化膜的设计而选择性地遮挡(通过增大反射率)或显露(通过减小反射率)另一膜的常规图案的部分。本发明所公开的内部图案化膜的色移特性还可结合彩色或黑白色背景标记来开发，如(例如)美国专利6,045,894(Jonza等人)“Clear to Colored SecurityFilm”(透明至彩色安全膜)和美国专利6,531,230(Weber等人)“ColorShifting Film”(色移膜)中所公开的。

此外在安全应用方面，本发明所公开的膜可用在多种安全构造物中，包括身份证、司机驾照、护照、出入控制通行证、金融交易卡(信用、借项、预付费、或其他)、品牌保护或识别标签、等等。所述膜可作为内部层或外部层层合或以其他方式附着到安全构造物的其他层或部分。当所述膜作为贴片包括时，其可仅覆盖卡、页或标签的主表面的一部分。在一些情况下，可将所述膜用作安全构造物的基底或仅有构成部分。所述膜可作为许多特征物之一包括在安全构造物中，所述特征物例如全息图、印刷图像(凹版印刷、胶版印刷、条形码等)、逆向反射特征、紫外或红外激活图像等等。在一些情况下，本发明所公开的膜可结合这些其他安全特征物一起层叠。所述膜可用于为安全构造物提供个性化特征物，例如签名、图像、个人密码数字等。在例如制造标签、批次验证标签、防伪码等的情况下，个性化特征物可与个人文件持有者或特定产品实体相关。个性化特征物可由多种扫描图案形成，包括线和点的图案。根据膜构造，可写层组中的图案可相同或不同。

所述膜可在安全构造物上设置显现的(例如，对普通观察者清晰可见)和隐藏的安全特征物。例如，可写的(彩色)反射式偏振器层可提供可用检偏器观察的隐藏特征物，例如根据检偏器的偏振态而变色或消失的特征物。红外反射层组可被图案化，以形成红外可检测(例如，机器可读)的个性化编码特征。

在这方面，本发明所公开的一体的偏振器/偏振器多层光学膜中的任一种也可用于这些安全应用中的任何一个。

多层光学膜可包括由光学干涉层的至少一个选定层组(其可包含辐射吸收材料)形成的对至少一种线偏振态的至少一个选定反射谱带。图案化方法允许移除或减小选定的一组材料层中的双折射，从而改变在选定谱带上光学叠堆的干涉特性。这样，所述膜可被空间定制以用于所需应用，例如像素化显示器。因此，光学膜可被制成空间变化滤色器，或者可被制成在透射、反射镜和/或反射式偏振器之间变化，或者在滤色以及这些反射态或者这些态的强度或质量的组合中变化(例如，从强反射镜到弱反射镜，或者从偏振器或部分偏振器到反射镜)。一项有效的应用或许是液晶显示(LCD)装置中所使用的滤色器。另一项应用或许是使用本发明所公开的材料和技术在膜和类似的光学体内部创建或“刻写”结构，其目的在波长选择性透射或反射之外。本文所述的材料和光学特性的空间定制可用于在膜内部实现导光结构，例如使导光结构穿过膜并断续地拉延至表面。使用更大的激光脉宽、减小的数值孔径、和潜在的更大刻写速度所带来的附加工艺优点，各向异性和选择性吸收材料与激光刻写处理的组合可产生具有高度起作用的光学结构。

特别有用的一类构造是聚合物光学体，其包括两组或更多组光学功能层，每一组具有类似的功能(例如，光学变换，例如无论其是反射还是透射)，但是其中每一特定组用于对光谱带的特定部分起作用。至少一组可包含辐射吸收剂，而至少另一组不包含辐射吸收剂。在一些情况下，不止一组可包含辐射吸收剂。例如，多层光学膜可包括两个或多个光学干涉层组。这些层组(光学功能层的组)可包括许多由交替材料构成的层。一个光学层组可包含辐射吸收剂，而另一光学层组可不包含辐射吸收剂。

可使用多种光学吸收剂。对于在可见光谱下工作的光学膜，可使用紫外和红外吸收染料、颜料或其他添加剂。理想的是选择不会被构造的聚合物极大地吸收的吸收光谱范围。这样，定向辐射可在光学体的整个厚度范围内集中于所关注的选定区域中。可取的是，吸收剂能够熔融挤出以使其可嵌入所关注的选定层组中。为此，吸收剂应该在挤出所需的加工温度和停留时间的条件下适当稳定。

本发明所公开的膜和光学体可在选定的光谱范围下辐射处理，所述光谱范围处于光学体针对所关注的选定应用通常变换的光谱带之外。辐射处理可通过任何种类的装置来实现，所述装置可将选定光谱带的光以足够的强度聚焦于膜的选定位置上。用于辐射处理的特别合适的装置是脉冲激光器。这可以是放大脉冲激光器。在一些情况下，激光器可以是可调谐的。例如，在可见谱带下用来反射的光学膜可具有近红外或近紫外吸收剂(如果聚合物在该近红外或近紫外谱带下不具有特定吸收性)。对于多层光学膜，用于处理的吸收谱带的选择可参照膜的光学谱带来选择。优选地，膜不应反射(入射角针对该定向辐射能选择的)定向辐射能，但是如果反射充分低，则处理仍可进行。来自激光器的辐射能经常基本上是偏振的。将入射光束在外表面处取向成与布鲁斯特角一致的角度来使能量损耗降至最低，是行之有效的。由于MOF反射谱带随着更大的入射角也移向较短波长，可使用比仅仅通过法向入射角下的谱带设置所预期的吸收波长更短的吸收波长。

例如一种MOF反射镜膜，其具有双轴取向的表层，该表层的折射率为1.75(在632nm波长下)，对应布鲁斯特角为约60度，锐法向入射光谱带边缘位于约800nm处，该MOF反射镜膜可接收以布鲁斯特角入射的波长约700nm以上的定向光束，从而便于用该波长进行加工，尽管其在法向入射时被反射。右谱带边缘被选择成可部分地确保在所有关注角度下的反射。在880nm处，反射谱带仍覆盖至掠入射下的约700nm。在此谱带位置，谱带最多覆盖至接近此情况下的布鲁斯特角的750nm。或许可取的是，在谱带边缘与定向辐射的波长之间存在一些净空。如果需要光束被定向成通过任何可能的层，则在这种情况下就给定向能量在光学谱带上方设置了约750至800nm(真空)的实用下限。或者，可选择将辐射能定向成通过膜的优选侧，以使得膜中的居间波长谱带不会阻挡所关注的特定能量。例如，532nm的绿光激光器可用于处理蓝光层组，只要其无需在法向入射下穿过绿光反射层组，或者光束可在充分倾斜的角度下穿过绿光反射层组，从而由于谱带移动而不再被该层组反射即可。

如果使用近紫外辐射来进行图案化(这同样取决于材料吸收特性)，则具有更长波长的反射谱带的层组的谱带移动可能阻挡该光束。于是，法向入射的定向辐射可相对于膜的固定的左谱带边缘具有最大波长，而倾斜角度加工会由于谱带移动而受到阻碍。对于其谱带移动反射谱带高于光束真空波长的构造物一起使用的其他可见或红外光束，左谱带边缘移动也是有关的。

对穿过膜导致的厚度所吸收的辐射能以及穿过厚度所得的热脉冲的管理，是本发明的一个方面。受控的熔融跨越膜厚的选定部分而使所选择层中的材料的双折射减小或消除，其需要对定向辐射的适当低水平的吸收，以确保均匀的效果。无论从时间脉冲还是从受热上考虑，选定层中的材料不应过热，以免导致过度电离或热分解。例如，如果考虑纯热容驱动的情况，从25℃达到所需的300℃的材料升高了275℃。如果选定层吸收10％的定向辐射，则最靠近定向辐射源的前部需要加热至约330℃，以便于后部加热至所需的300℃。膜的最热部分与有害温度或电离条件之间应该保持足够的净空。厚度方向温度控制可能对于仅从一种材料选择性地移除双折射而言很重要，例如防止过热。在一些情况下，可能需要预热。从激光能量角度而言，可通过在激光照射之前和期间对膜进行预热来提高处理效率。膜的预热温度应该高于室温，但是低于用于光学层组的聚合物的熔融温度。通常，当膜在其整个厚度范围被预热时，则由于同等范围的散热空间，较大量的定向辐射会被吸收。例如，当在200℃下选定膜区域的后部被加热至300℃(温差为100℃)时，如果光束的约10％的入射能量被吸收，则前部将仅过热至310℃。在此情况下，选定区域可最多吸收约23％的定向辐射，这又使前部加热至高达约330℃(温度升高130℃)，100℃的温升使后部再次达到所要求的300℃。可能需要控制预热的量以防止冷却期间热脉冲的冲蚀而造成选定区域外的显著熔融。一般而言，预热温度越高，膜厚的其余部分就越接近熔融。这些未选部分会随着热脉冲的传开而变得容易被熔融。定向辐射所导致的最高温度、具有各个层厚度的膜构造的侧面状况、通过膜的预热梯度、以及定向辐射的路径可能需要通盘考虑，以使膜及其工艺得到优化。事实上，热管理更为复杂，因为足够的能量优选地被吸收以将材料温度升高至其熔融范围，而且实际上导致熔融。定向辐射的能量脉冲的管理应该包括时间因素，以确保熔融可事实上发生，并且确保沿着厚度即z轴适当控制热波以防止不需要的熔融，例如熔融一个微层层组中的双折射层，而不熔融另一微层层组中的双折射层。具体地讲，可能需要精心控制脉冲的顺序和持续时间。

激光源的功率、扫描速度和光束形状(如果使用激光源来进行选择性加热)以及染料加载(或者如果事实上使用任何吸收剂，则另一吸收剂的加载)结合起来提供在绝热条件下对膜的处理区域的有效能量传输。尽管通常情况下热条件实际上不是绝热的，但是通过假设绝热条件，利用膜构造、背景温度的规格以及有关材料的各种热容、溶解热和熔点的知识，可确定所需的转化能量，从而估计近似的激光加工条件。红外吸收剂或其他吸收剂的分散可能是一个重要的考虑因素，包括染料溶解度极限以及溶解力学。对于不溶解的染料和颜料，粒度和形状分布可能是重要的。例如，过大的吸收颗粒可相对于其周围的膜基质过热，从而导致膜缺陷，例如降解、起皱、起泡、层剥离、或其他损坏。膜的清洁也可能是重要的，因为表面以及嵌入的粉尘和类似颗粒物也会造成随机的或预料不到的缺陷。其他考虑因素包括激光源的光束形状和频率(如果使用脉冲光源)、扫描图案、膜的安装(例如，通过层合(例如利用粘合剂)或者通过其他手段装到卡片或其他基底上)以及热传递，例如通过膜内的各种导热性以及膜的热传递系数来控制热传递。

管理整个膜平面上吸收的辐射能，对于确保所需的空间特征物而言也可能是重要的。光束尺寸和焦点可能也是重要的过程控制。在一些情况下，或许可取的是将膜设置在光束聚焦至其最小尺寸的位置处，而在其他情况下，可将膜有意地设置在光束离焦所需的量的位置处。扫描膜的方式以及在对某个区域的加工期间定向光束路径本身可多么快速地重叠或转向，可改变表面粗糙度、光滑度、雾度、起皱和其他现象。对于以上讨论的膜预热而言，可以这样的方式控制光束，使得膜当前正被照射的部分靠近膜最近已被照射的部分，使得激光器本身提供的热可看作是在预热当前正被照射的那部分膜。这可发生于这样的情况，例如光束沿着第一路径扫描，之后不久(同时膜沿着第一路径和靠近第一路径的部分仍处于高温)沿着与第一路径相邻(甚至在一定程度重叠)的第二路径扫描。

与时间相关的方面也会很重要，例如定向辐射的持续时间。我们发现，相对短的脉冲操作常常是有利的。例如，在一些典型的情况下，我们发现加热时间(由激光照射的持续时间确定)优选地在10纳秒至10毫秒范围内。照射持续时间上限随穿过厚度扩散到膜的其他部分的热量而变，其可对给定应用具有宽容度。持续时间越短，能量向关注的所需膜区中的递送越紧凑；例如，可建立大多控制在所需层组内的瞬时热脉冲。热扩散的细节随着材料、特定材料取向条件下的各向异性导热性、密度、热容、所关注区域的厚度、光束持续时间等等因素而变。在示例性实施例中，光学层组所吸收的能量的强度和持续时间足以熔融光学层组中的光学重复单元，但是其强度和持续时间不足以蒸发、显著化学改性、或去除膜的组分。

为了使激光照射改变第二区域中的层组双折射，高强度(高功率/单位面积)和高能量密度均是可取的，但不是必需的。这些特性有助于通过缩短处理所需时间来确保，在层组中留下通过层组中的材料对定向辐射的吸收而产生的可观的热量。热扩散减小了层组中的能量浓度，因此可能降低所进行过程的效率。就这一点而言，常常可取的是仅少量热消散到层组之外，横向消散到第一(未处理过的)区域中或在(处理过的)第二区域内消散到膜的其他层。在可取的是仅在第二区域中加热膜厚的一部分的那些情况下，消散到吸收层组或第二区域中的层组之外的热越多，处理效率越低。

冷却方式也可能需要仔细地考虑。急冷可用在某些情况下。从膜的一侧或两侧冷却可能是可取的。

对于最终应用而言，对定向辐射的适当低水平的吸收也可能是重要的。最好是不因环境暴露而造成膜的不当过热。特别是，直接被阳光照射时近红外吸收会造成膜加热。优选地，预计光通量不使膜温度严重升高。例如，在正常使用下最好保持系统的温度低于膜的玻璃化转变温度。能量吸收的多寡部分地与须从脉冲捕获的能量有关，这些能量用以从给定水平的预热达到所需的温度差异。

通过平衡通量水平、热扩散(冲蚀)、预热和冷却来实现所需的一致性和处理程度，同时将诸如颜色、灰色度或环境辐射吸收的最终使用问题最小化，系统中所需的吸收可得以优化。

在膜的功能层或区之间包括能量吸收缓冲层或区，可能是有用的。这些缓冲区可被加热并且甚至部分或全部地熔融，同时保护膜的另一功能区免于经由热扩散(冲蚀)而受热。在一例中，此缓冲区可为层组之间的层(例如，PBL)，具有与光学层中所用的材料类似或不同的材料。在另一例中，较低熔融温度材料可用作较高熔融温度材料的功能层之间的“热减速障碍”。在多层光学膜中，一个简例是PEN:PMMA或PEN:各向同性coPEN反射镜构造，其包括通过较低熔点和取向的coPEN保护性边界层(PBL)分隔开的光学层组，例如所谓的低熔点PEN(LmPEN)，其(例如)可包括90％/10％聚萘二甲酸丁二醇酯/对苯二甲酸羧酸酯亚单元。

聚合物膜中的材料层的熔点和/或软化点(例如，玻璃化转变温度)可用差示扫描量热仪(DSC)技术进行测量和分析。在这类技术中，测试前首先将膜样品在例如小于200毫托的真空中在60℃下适当干燥约48小时。然后可称量约5mg的样品，并将其密封在气密的铝制Tzero锅中。然后，可在合适的温度范围(例如，30-290℃)内进行加热-冷却-加热倾斜升温。对于倾斜升温，可使用20℃/分钟的恒定的加热速率或其他合适的加热速率。在扫描之后，可针对软化阶跃变化和熔融峰分析第一加热热示踪。所述分析可反映出熔融温度以及与熔融温度相关的特性带宽，该带宽称作半高峰宽(PWHH)。PWHH的有限值反映出这样的事实：材料可在有限范围的温度内熔融，而不是在单个精确的温度下熔融。对于那些不同的材料具有彼此接近的(峰)熔融温度的制品，PWHH可变得重要。使用DSC技术来测量适合用于多层光学膜的三种示例性材料的熔融温度和PWHH:聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)；实例7中描述的PEN的聚萘二甲酸丁二醇酯基共聚物，美国专利申请公布US 2009/0273836(Yust等人)中所谓的PEN-CHDM10，本文中称作“PEN-Gb”；以及PEN基聚合物，其中20％的2，6-萘二甲酸二甲酯(NDC)被4，4’联苯二甲酸二甲基酯取代，本文中称作“PENBB20”。测量这些材料的样品，PEN、PEN-Gb和PENBB20样品呈现出的熔点分别为261、248和239℃。还测量了这些样品的PWHH。PEN样品的PWHH为7℃，但是根据聚合物的加工条件，其可在5至10℃范围内。PEN-Gb样品的PWHH为6℃，但是根据加工条件，其可在5至15℃范围内。PENBB20样品的PWHH为10.4℃，但是根据加工条件，其可在5至15℃范围内。通常，可通过在低于熔点的合适温度下将膜热定型合适的时间来减小聚合物膜的PWHH。

通常，对于定向辐射的任何特定波长谱带，膜沿着厚度方向的剩余部分的吸收能力可被调整为充分低于膜的选定部分对该辐射的吸收能力，以防止这些未选定部分的不期望的过热和不期望的改变。膜挤出工艺可被设计成确保不显著地发生这样的情况：膜的选定部分的活性吸收材料从该部分向膜的另一功能部分的迁移。同样，可使用阻挡这样的迁移(例如，通过化学非亲和性)的缓冲层。还可使用的加工方法包括层接触的停留时间等等。

定向辐射处理可紧接着膜制造之后或者甚至在膜制造期间完成，可以在单独成卷时、在成为片材之后或在贴到另一基底(例如，玻璃板或者塑料或纸质卡片纸)上之后进行。应该在精度等级与工艺变化之间作出权衡。例如，对于卷加工就应该充分控制幅材颤动。定向辐射处理可在膜承受张力(或许在夹辊之间)的同时膜在辊上移动时进行。保护膜可设置在膜与辊之间，以连续地清理辊并以其他方式防止诸如刮伤之类的外观缺陷。又如，膜可在成片之后贴附在固定基底上，或者以半连续方式贴附或固定在临时背衬上。例如，膜卷的部分可连续接触保护膜并在板上滑动。膜卷传输可停止，板上的指定部分可根据需要略微张紧，然后对板所支撑的所述指定部分施加定向辐射处理。然后，可通过连续传输将完工的卷部分移出板处理区，通过该连续传输，卷的连续部分可被处理等，直到将整卷处理完。

本文所述的内部图案化方法还可与已知技术相结合，例如烧蚀、表面非晶化技术、聚焦方法、压花、热成形等。

可从多种来源获得多种可熔融挤出吸收添加剂。所述添加剂可为有机、无机或混合的。其可为染料、颜料、纳米粒子等等。一些可能的红外染料包括镍、钯和钯基染料中的任一种，其可以商品名Epolight^TM得自Epolin，Inc.。其它合适的备选染料包括可得自ColorChemInternational Corp.(Atlanta，Georgia)的Amaplast^TM牌染料。线性和非线性吸收添加剂均可考虑。

若干因素组合起来可形成一种特别适合于本专利申请的染料。整个挤出过程中的热稳定性是特别可取的。通常，挤出过程最好足够热以熔融并允许熔融流以适当可控制的压降传输。例如，聚酯基体系可能需要最高约280℃的非常高的稳定性。可利用各种聚合物的共聚物(例如，coPEN)通过例如250℃左右的处理来降低这些要求。类似聚丙烯和聚苯乙烯的烯属体系通常需求较少。特定多层光学膜构造中的树脂的选择可限制可能的备选吸收材料的选择，如染料迁移趋势、在所需材料层中均匀分散的能力、染料对各种材料的化学亲和性等等。

现在描述若干预测性实例，读者可用这些实例作为指南来制造一体的多层偏振器/偏振器膜的工作实例。

预测性实例

术语“浇铸料片”是指在后续的拉延和取向之前、但在初始浇铸处理之后的浇铸并形成的多层体。多层聚合物料片或浇铸料片可利用PET或PEN、以及对苯二酸酯基和聚萘二甲酸丁二醇酯基共聚物来构造。特别可用的共聚物称为PENBB20。PENBB20通过20摩尔％的羧酸酯亚单元取代制成。具体地讲，20％NDC(2，6-萘二甲酸二甲酯，例如可得自BP Amoco(Naperville，Illinois))被4，4’联苯二甲酸二甲基酯取代，但也可使用其他替代水平。还可使用PETBB，例如PETBB20。

多层聚合物料片可利用美国专利6,830,713(Hebrink等人)中大致描述的共挤出方法来形成。各种聚合物通常在例如85℃下干燥60小时，然后被送入单螺杆或双螺杆构造的单独的挤出机中。形成光学层的第一和第二聚合物各自通过其自己的挤出机以最后挤出机区温度共挤出，并利用提供穿过膜厚的层厚度梯度的梯度进料板将它们通过包括一个151交替层送料区块的熔融装置组件送进。这些层形成成品多层膜的所谓的光学叠堆或微层层组。为了改善层的流动特性，两个更厚的所谓保护性边界层(PBL)毗邻光学叠堆的最外层并保护光学叠堆免受送料区块壁处的最高剪切速率的影响。PBL也由挤出机之一送料。为了便于说明这些实例，将给料于PBL的材料称为材料1，另一材料称为材料2，挤出机同样如此。各PBL可为光学叠堆厚度的约4％。在铺展到模头设定点温度下的模头中之前，使由挤出机3为其给送材料3的附加表层结合到共挤出多层流的顶部和底部，以获得在模头中流动期间的附加的层稳定性。在这些描述的实例中，材料3可与材料1或2相同。(结合实例所使用的术语“材料1”、“材料2”和“材料3”不应以与本文中别处(例如，结合图5A-E)所使用的术语“第一材料”和“第二材料”有关的任何预定方式解释，例如，本实例的“材料1”可对应于图5A-E的“第一材料”，或者本实例的“材料2”也可对应于该“第一材料”)。多层构造可从模头浇铸、骤冷并静电固定到到浇铸轮上以形成浇铸多层光学料片卷。浇铸料片可以所需的近似厚度卷绕到宽度为至少10cm的一次性芯上宽度尺寸的中部上。

在多层共挤出之前可将染料和聚合物树脂以规定的重量比送进到双螺杆挤出机中，同时根据需要施加或不施加附加真空以确保树脂的降解最小化，从而制备母料。然后，可将挤出物切成粒料以便于给料。可用的染料可为铂基染料，例如可得自Epolin，Inc.(Newark，New Jersey)的Epolite^TM 4121。该染料的峰吸收波长为800nm左右。对于与Epolite^TM4121染料混合的母料，标称最后区挤出温度可介于240℃和260℃之间。典型的母料标称染料浓度为聚合物中有1.0重量％的染料。

然后，可将多层浇铸料片拉延或拉伸，以形成包含双折射微层的多层光学膜。对于本实例，可使用诸如KARO IV(可得自Bruekner)的实验室拉伸机。浇铸料片可(按照预热时间和温度)大致预热，然后在两个面内正交方向(称为“x”和“y”方向)上，按照与初始应变速率(由％应变速率给定)对应的均匀夹持器分离速度拉伸至标称拉延比(初始与最终的夹持器分离距之比)。随后，膜可在拉延后在高温(热定型温度)下在规定的持续时间(热定型时间)内热定型。然后，可利用多种物理和光学技术在辐射能处理之前和/或之后分析所得的多层光学膜。可利用棱镜耦合器(可得自Metricon(Piscataway，NewJersey))在632.8nm处测量表层的外表面处的折射率。可用Perkin-Elmerλ950分光光度计或其他合适的仪器测量浇铸料片和多层光学膜的透射谱带特性(辐射能处理之前和/或之后)。可在视觉上观察反射光、透射光或这二者的颜色特性。

偏振器/偏振器膜1(预测性)

类似于图5E的描述的备选构造物可为多层膜，其包括由PENBB共聚物构成的第一组的层以及由PET或甚至由PETBB构成的第二组的层。在此实例中，PENBB和PETBB是包括羧酸酯亚单元取代的共聚酯。例如，20％的NDC(2，6-萘二甲酸二甲酯)被4，4’联苯二甲酸二甲基酯取代，以形成PENBB20。考虑到PET均聚物的较高熔点，PET在合适的激光处理之后可基本上保持其双折射。在与更高双折射的PETBB共聚物配对的情况下，PENBB的熔点需要比PETBB低，因此PENBB组合物必须被调整以提供所需水平的熔点差异。例如，PETBB的BB含量可比PENBB低许多。PENBB还可具有低水平的二醇亚单元取代(例如，coPENBB)，以进一步降低熔点。在图5E中，PENBB充当材料1，PET(或PETBB)充当材料2。

从膜处理和构造上考虑，在PBL中使用PET并在外表层中使用PENBB也许是有效的。或者，也可以在表层中使用第三材料。PENBB和红外染料(例如，Epolite^TM 4121或Amaplast^TM IR 1050)的母料可被送入PENBB微层材料流。此构造物作为示例说明失配的各向同性折射率的情况。

然后，可基本上如上面结合图5E所述来加工该浇铸料片。关于将使用的两步拉延工艺，美国专利6,179,948(Merrill等人)的实例1-3中所示出的条件特别受关注。结果是得到(均匀的)第一反射偏振膜。然后，可利用类似于上述那些的技术对该膜的一个或多个第二区域选择性加热，以生成类似于结合图5E所描述的图案化膜的图案化多层光学膜(这里称作偏振器/偏振器膜1)。

在此实例的变型中，诸如50/50coPEN之类的较低双折射材料(例如，如美国专利6,449,093(Hebrink等人)“Optical Bodies Made with aBirefringent Polymer”(用双折射聚合物制成的光学体)中所述的)可取代PENBB。这样，可实现更紧密的折射率匹配，从而更加逼近图5A。

可结合下列共同转让的任何或全部专利申请的教导来使用本专利申请的教导，其以引用方式并入本文：提交于2008年12月22日的美国临时申请No.61/139,736“Internally Patterned Multilayer Optical FilmsUsing Spatially Selective Birefringence Reduction”(利用空间选择性双折射减小的内部图案化的多层光学膜)；提交于2009年3月6日的美国临时申请No.61/157,996“Multilayer Optical Films HavingSide-by-Side Mirror/Polarizer Zones”(具有并置的反射镜/偏振器区域的多层光学膜)；以及提交于2009年3月6日的美国临时申请No.61/158,006“Multilayer Optical Films Suitable for Bi-Level InternalPatterning”(适用于双层内部图案化的多层光学膜)。

可结合下列同日提交的共同转让的专利申请的教导来使用本专利申请的教导：国际专利申请No.PCT/US2009/XXXXXX(代理人案卷号64847WO003)“Internally Patterned Multilayer Optical Films UsingSpatially Selective Birefringence Reduction”(利用空间选择性双折射减小的内部图案化的多层光学膜)；国际专利申请No.PCT/US2009/XXXXXX(代理人案卷号65037WO003)“MultilayerOptical Films Having Side-by-Side Mirror/Polarizer Zones”(具有并置的反射镜/偏振器区域的多层光学膜)；国际专利申请No.PCT/US2009/XXXXXX(代理人案卷号65038WO003)“MultilayerOptical Films Suitable for Bi-Level Internal Patterning”(适用于双层内部图案化的多层光学膜)；以及国际专利申请No.PCT/US2009/XXXXXX(代理人案卷号65848WO002)“InternallyPatterned Multilayer Optical Films With Multiple Birefringent Layers”(具有多个双折射层的内部图案化的多层光学膜)。

除非另外指示，否则本说明书和权利要求书中用来表示数量、特性量度等的所有数值应当理解为由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，否则说明书和权利要求书中列出的数值参数均为近似值，并且根据本领域内的技术人员利用本专利申请的教导内容获得的所需特性而改变。每个数值参数并不旨在限制等同原则在权利要求书保护范围上的应用，至少应该根据所报告数值的有效数位和通过惯常的四舍五入法来解释每一个数值参数。虽然限定本发明大致范围的数值范围和参数是近似值，但就本文所述具体实例中的任何数值而言，都是按尽量合理的精确程度给出。然而，任何数值可以很好地包含与测试或测量限制相关的误差。

在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本发明进行的各种修改和更改，对本领域内的技术人员来说将显而易见，并且应当理解，本发明不限于本文示出的示例性实施例。本文引用的所有美国专利、公布各未公布的专利申请以及其他专利和非专利文献，均在与上述公开内容无冲突的范围内以引用方式并入。

Claims (25)

1.一种多层光学膜，包括：

多个内部层，被布置成通过相长干涉或相消干涉来选择性地反射光，所述层从所述膜的第一区域延伸到第二区域；

其中在所述第一区域中所述多个层提供第一反射式偏振器，在所述第二区域中所述多个层提供基本上不同的第二反射式偏振器；以及

其中所述多个层中的至少一些在所述第二区域中的双折射相对于其在所述第一区域中的双折射减弱。

2.根据权利要求1所述的膜，其中所述多个层包括由第一材料构成的第一组的层以及由不同的第二材料构成的第二组的层，并且其中所述第一和第二组的层在所述第一区域中均为双折射的。

3.根据权利要求2所述的膜，其中所述第一和第二组的层中的一组在所述第二区域中基本上各向同性。

4.根据权利要求1所述的膜，其中所述第一和第二反射式偏振器具有各自的第一和第二透光轴以及第一和第二阻光轴，并且其中所述第一透光轴基本上正交于所述第二透光轴。

5.根据权利要求1所述的膜，其中所述第一和第二反射式偏振器具有各自的第一和第二透光轴以及第一和第二阻光轴，并且其中所述第一反射式偏振器在法向入射下具有第一透光轴反射率，所述第二反射式偏振器在法向入射下具有第二透光轴反射率，所述第一和第二透光轴反射率相差至少5％。

6.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜在所述第一区域中具有第一厚度，在所述第二区域中具有第二厚度，并且其中所述第一和第二反射式偏振器之间的反射特性差异基本上不能归因于所述第一和第二厚度之间的任何差异。

7.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜在所述第一和第二区域中具有基本上相同的膜厚。

8.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜在所述第一和第二区域中具有基本上不同的膜厚。

9.根据权利要求1所述的膜，其中所述第一反射式偏振器在法向入射下具有第一反射谱带，所述第二反射式偏振器在法向入射下具有第二反射谱带，并且所述膜包含吸收剂，所述吸收剂选择性地吸收波长在所述第一和第二反射谱带之外的光。

10.一种光学膜，其包括基本上正交取向的反射式偏振器的组合，所述正交取向的反射式偏振器均由相同的多个层形成。

11.根据权利要求10所述的膜，其中所述反射式偏振器的组合包括形成在所述光学膜的一个或多个第一区域中的第一反射式偏振器、以及形成在所述光学膜的一个或多个第二区域中的第二反射式偏振器，所述多个层从所述一个或多个第一区域延伸到所述一个或多个第二区域。

12.根据权利要求11所述的膜，其中所述多个层包括第一组的层，所述第一组的层在所述一个或多个第一区域中为双折射的，在所述一个或多个第二区域中双折射较弱或为各向同性。

13.根据权利要求10所述的膜，其中所述正交取向的反射式偏振器在法向入射下具有各自的第一和第二反射谱带，并且其中所述膜包含吸收剂，所述吸收剂选择性地吸收波长在所述第一和第二反射谱带之外的光。

14.一种方法，包括：

提供第一反射式偏振器膜，所述第一反射式偏振器膜在该膜的第一和第二区域中具有第一反射特性；

在所述第二区域中选择性加热所述膜，以将所述膜的一部分转变为第二反射式偏振器，所述第二反射式偏振器具有基本上不同于所述第一反射特性的第二反射特性。

15.根据权利要求14所述的方法，其中进行选择性加热以使得与所述第一反射式偏振器相关的第一透光轴反射率基本上不同于与所述第二反射式偏振器相关的第二透光轴反射率，所述第一和第二透光轴反射率相差至少5％。

16.根据权利要求14所述的方法，其中进行选择性加热以使得所述第一反射式偏振器的透光轴基本上正交于所述第二反射式偏振器的透光轴。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二区域是多个第二区域中的一个，并且其中所述选择性加热在所述多个第二区域中进行，而不在所述第一区域中进行。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述选择性加热包括将辐射能引导到所述膜的所述第二区域。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述辐射能包括来自激光器的紫外光、可见光或红外光。

20.一种方法，包括：

提供第一反射式偏振器膜，所述第一反射式偏振器膜在该膜的第一和第二区域中具有第一透光轴；

在所述第二区域中选择性加热所述膜，以将所述膜的一部分转变为第二反射式偏振器，所述第二反射式偏振器具有基本上正交于所述第一透光轴的第二透光轴。

21.一种多层光学膜，包括：

多个内部层，被布置成通过相长干涉或相消干涉来选择性地反射光，以提供第一反射特性；

其中所述多个内部层包括由第一材料构成的第一组的层以及由不同于所述第一材料的第二材料构成的第二组的层，所述第一和第二组的层均为双折射的；

其中所述膜具有吸收特性，所述吸收特性被调控以随着合适的光束照射所述膜而充分地加热所述内部层，以改变所述内部层中的至少一些的双折射，同时保持所述多个内部层的结构完整性，这种双折射变化足以将所述第一反射特性改变为不同的第二反射特性；以及

其中所述第一反射特性基本上为第一偏振器特性，所述第二反射特性为基本上不同于所述第一偏振器特性的第二偏振器特性。

22.根据权利要求21所述的膜，其中所述第二偏振器特性具有基本上正交于所述第一偏振器特性的透光轴取向的透光轴。

23.根据权利要求21所述的膜，其中所述第一材料包含第一聚合物和吸收剂。

24.根据权利要求23所述的膜，其中所述吸收剂优先吸收波长大于700nm的光。

25.根据权利要求21所述的膜，其中所述第一和第二偏振器特性对法向入射光具有相关联的各自的第一和第二反射谱带，并且其中所述吸收特性与吸收剂相关，并且其中所述吸收剂优先吸收所述第一和第二反射谱带之外的波长的光。

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