CN102906605B - 具有降低的彩色的部分反射型多层光学膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层光学膜主体，所述多层光学膜主体包括第一和第二微层层组。各个层组对于沿所述膜主体的第一主轴偏振的垂直入射光而言部分地透射和部分地反射扩展波长范围上的光，例如可见光区域上的光。所述第一和第二层组的组合对于垂直入射光具有中等反射率和透射率（如平均5-95%的内部透射率）并且对于倾斜入射光具有类似的中等反射率/透射率（例如平均10-90%的内部透射率）。将所述层组进行层合或以其他方式进行连接以使得光可依序地穿过所述层组。在所述膜主体的至少第一测试区域中，所述层组组合的高频光谱波动值小于所述第一层组自身的高频光谱波动值，并且也可小于所述第二层组自身的高频光谱波动值。

Description

具有降低的彩色的部分反射型多层光学膜

技术领域

本发明整体涉及光学膜，所述光学膜的反射和透射特性在很大程度上取决于从所述膜内的微层之间的界面反射的光的相长和相消干涉，特别应用于这样的膜：所述膜在给定入射条件下部分地反射且部分地透射扩展波长范围内的光。本发明还涉及相关的制品、系统和方法。

背景技术

多层光学膜为已知的。这种膜通常包括大量极薄的由不同光透射材料形成的层，所述层称为微层，这是因为它们足够薄以使得光学膜的反射和透射特性在很大程度上取决于从层界面反射的光的相长干涉或相消干涉。根据各个微层所具有的双折射（如果有的话）的值和相邻微层的相对折射率差值并且另外根据其他设计特性，可将多层光学膜制备成具有如下反射和透射特性，所述反射和透射特性可（例如）在一些情况下被表征为反射型偏振器并且在其他情况下被表征为反射镜。

由多个微层构成的反射型偏振器为人们所知已有一段时间，所述多个微层的面内折射率被选择成提供沿着面内阻光轴的相邻微层之间的显著折射率失配和沿着面内透光轴的相邻微层之间的显著折射率匹配，并且具有足够数量的层以确保对于沿一个主方向（称为阻光轴）偏振的垂直入射光具有高反射率、同时对于沿正交主方向（称为透光轴）偏振的垂直入射光保持低反射率和高透射率。参见例如美国专利No.3,610,729(Rogers)、No.4,446,305（Rogers等人）和No.5,486,949（Schrenk等人）。

近来，3M公司的研究人员已经指出此类膜沿垂直于膜的方向（即z轴）的层对层折射率特性的重要性，并且显示出这些特性如何对膜在斜入射角下的反射率和透射率起重要作用。参见例如美国专利5,882,774（Jonza等人）。Jonza等人提出，除了别的以外，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）可被调控，以允许构造布鲁斯特角（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。这又允许构造这样的多层反射镜和偏振器：其p偏振光的界面反射率随着入射角增加而缓慢减小，或与入射角无关，或随着入射角偏离垂直方向而增大。因此，可以获得在宽带宽内对s偏振光和p偏振光均具有高反射率的多层膜（对于反射镜以任何入射方向，对于偏振器以选定的方向）。

一些多层光学膜被设计用于窄带操作（即，在窄波长范围上），而其他多层光学膜被设计用于在宽波长范围上使用，例如，在基本上整个可见光或明度光谱、或者（例如）外加近红外波长的可见光或明度波长范围上。多年来，后一类型的膜（即，宽带多层光学膜）的设计者和制造商已不得不处理彩色问题。当所述膜旨在用于视觉显示系统（如，其中所述膜为宽带反射型偏振器或宽带反射镜并且显示系统为液晶显示器、光源、或背光源）中时，通常会引发彩色问题。在这种系统中，通常不利的是，所述膜在垂直入射光下或对于倾斜入射光向显示器赋予显著的彩色（非白色）外观。当所述膜在光谱的可见光部分上具有不均一的透射或反射特性时会产生彩色外观。就共挤出的聚合物多层光学膜而言，这种不均一性通常归因于所述膜的层厚分布相对于目标分布的不良控制。为了避免彩色问题，聚合物多层光学膜通常被设计为提供沿其主轴的极低反射率和高透射率（如，对于反射型偏振器的透光轴）或者极高反射率和低透射率（如，对于反射型偏振器的阻光轴、或者对于反射镜膜的任何面内轴）。强制使反射率具有极低或极高值（并且强制使透射率分别具有极高或极低值）可使得形成低彩色宽带膜，因为分别当标称反射率接近0(0%)或1(100%)并且标称透射率接近1或0时，对于层厚分布的给定波动而言，反射率或透射率的光谱不均一性的值较小。

最近，已提出下述宽带聚合物多层光学膜，其对于平行于至少一个主光轴偏振的光具有中等大小的反射率和透射率以使得入射光的一些显著量被反射，并且入射光的另一些显著量（通常，未被反射的入射光的其余部分）被透射。这种膜在本文中称为部分反射型多层光学膜、或部分透射型多层光学膜。解决这种薄膜中的彩色问题的一种方法为利用具有精心定制的层厚分布的仅单个微层层组来提供这种薄膜并且在不使用层倍增器装置的情况下来制造这种薄膜，由此实现对层厚分布的最大控制和在可见光波长范围上的透射率或反射率的相应最小光谱波动。参见（例如）名称为“LowLayerCountReflectivePolarizerWithOptimizedGain”（具有优化增益的低层数反射型偏振器）的PCT公开WO2009/0123928（Derks等人）。

发明内容

因此，如上文所述，聚合物多层光学膜的设计者和制造商所面对的一个挑战为因不良层厚控制而造成的意外和不利的感知彩色，所述聚合物多层光学膜旨在成为(1)沿主轴部分地反射的和(2)宽带的（即，旨在提供宽波长范围上的部分反射率）。这种不利的彩色通常表现为光学透射率和反射率光谱中的相对高频波动，所述高频波动与微层厚度相对其理想或目标值的偏差（更精确地讲，微层的光学重复单元的偏差）直接相关。部分反射型宽带多层光学膜的制造商和设计者所面对的这种挑战将在下文中参照图1-3并在本文献的具体实施方式中进行进一步的解释。

本专利申请具体关注的多层光学膜为下述膜，所述膜在所关注的宽波长范围上，沿着至少一个主面内轴对于垂直入射光和倾斜入射光而言均为部分反射和部分透射的。这种膜的特征可在于该膜或其组成组件中的一个或多个对于指定的光入射条件具有“内部透射率”。膜的“内部透射率”是指当在测量中不包括膜/组件的最前和最后表面（这些表面可接触或可不接触空气）的任何影响时的膜的透射率。因此，膜的内部透射率是指仅得自膜/组件的内部、而非其两个外表面的透射率。“内部反射率”完全类似于内部透射率。因此，膜的内部反射率是指仅得自膜/组件的内部、而非其两个最外表面的反射率。以内部透射率和/或内部反射率来表征多层光学膜或其他光学主体在多种情况下可为有益的和有用的。为清晰起见，当在本文献中结合多层光学膜或其他光学主体或者它们的部分使用诸如“反射”和“透射”之类的术语（以及诸如反射率和透射率之类的相关术语）时，读者将会理解：它们可根据上下文而指所述主体的普通反射率和透射率（这通常（除了以布鲁斯特角入射的p偏振光）包括两个最外表面的影响）、或指所述主体的内部反射率和内部透射率、或者上述两者。当最外表面的影响旨在被特别地排除时，则在本文献的全文中使用形容词“内部”。

本专利申请尤其公开了部分透射型多层光学膜主体，其通过组合（例如，通过层合）两个单独的多层光学膜或微层层组来形成降低的彩色，所述两个单独的多层光学膜或微层层组的高频光谱峰和谷往往在所关注的宽波长范围上并且至少在所述膜主体的至少一些区域处相互抵消。在实施过程中，多层光学膜和微层层组可显示具有空间不均一性，使得在所述膜或层组上的各区域或位置之间，光谱峰和谷的波长会轻微地变化。即使当这种空间不均一性导致在该构造的另一个区域中不同薄膜或层组的相应光谱峰和谷往往不相互抵消时，我们也已发现这种非最佳区域的彩色通常增加仅适度的量，以使得整个构造仍可具有降低的彩色平均值，其中所述平均值可包括所述膜构造的有效区域上的空间平均值。

因此，例如，可制备如下部分反射型共挤出多层光学膜主体，其相比于先前的设计在所关注的波长范围上、至少在所述膜主体的一些区域或部分中、和/或在考虑所述膜主体的所有点上的空间平均值时具有较平坦和较平滑的透光光谱。可利用两个或多个多层层组以及两个或多个相应的连续层分布（其厚度或形状相对于彼此进行稍许的调整）来制备膜主体，其中用于各个层组的反射谱带基本上跨越所关注的整个波长范围。这不同于如下膜主体，所述膜主体使用反射谱带跨越所关注的波长范围的仅一个多层层组和仅一个相应的连续层分布。这种单层组膜主体可被视为比具有两个或更多个多层层组的所述膜主体更有效，因为单层组膜主体可使用较少总数的微层以在所关注的波长范围上产生具有指定反射率值的反射谱带。参见（如）PCT公开WO2009/0123928（Derks等人）。但即使本发明所公开的多层组设计从光学的角度而言不如单层组设计有效，我们却已发现当考虑所述膜主体的整个可用区域时，所述多层组设计可在整个波长范围上提供更好的整体光谱均一性。

本专利申请因此尤其公开了包括第一和第二微层层组的多层光学膜主体。在一些情况下，所述膜主体可不包括除第一和第二层组之外的微层层组，而在其他情况下所述膜主体可包括一个或多个其他微层层组。第一微层层组可被构造为对于沿所述膜主体的第一主轴偏振的垂直入射光而言部分地透射和部分地反射扩展波长范围（例如可见光区域）上的光，并且第二微层层组也可被构造为对于相同的垂直入射的线性偏振光而言部分地透射和部分地反射扩展波长范围上的光。第一和第二层组的组合可对于垂直入射光具有显著量的反射和透射（如，扩展波长范围上的平均内部透射率在5-95%的范围内），并且对于斜射光（如，在包括第一主轴的平面内以60度角从空气入射的p偏振光）具有类似的部分反射和透射。当在扩展波长范围上进行平均时，第一和第二层组的组合可对于60度p偏振光具有0.1(10%)至0.9(90%)、或0.2至0.8、或0.3至0.7范围内的内部透射率。在一些情况下，例如，如果微层随入射角增加而更强烈地反射p偏振光，则对于60度斜射p偏振光的内部透射率可小于对于垂直入射光的内部透射率。在其他情况下，例如，如果微层随入射角增加而更微弱地反射p偏振光，则对于60度斜射p偏振光的内部透射率可大于对于垂直入射光的内部透射率。在其他情况下，对于60度斜射p偏振光的内部透射率可基本上等于对于垂直入射光的内部透射率。

第一和第二微层层组可相连接以使得至少一些光可依序地穿过第一和第二微层层组。在多层光学膜主体的至少第一测试区域中，第一和第二层组的组合的高频光谱波动(Δcomb)可小于第一层组自身的高频光谱波动(Δ1)，并且也可小于第二层组自身的高频光谱波动(Δ2)。在一些情况下，在相同的扩展波长范围上，尤其是当所述膜主体不包括除第一和第二层组之外的微层层组时，Δcomb可与多层光学膜主体的高频光谱波动ΔFB相同。

第一微层层组可在扩展波长范围上对于垂直入射光具有第一透光光谱，所述第一透光光谱具有第一高频光谱波动Δ1。第二微层层组可在扩展波长范围上对于垂直入射光具有第二透光光谱，所述第二光谱具有第二高频光谱波动Δ2。第一和第二透光光谱的差值可产生扩展波长范围上的第一差分透光光谱，所述第一差分透光光谱具有第一差分高频光谱波动Δdiff。第一和第二透光光谱的组合可产生扩展波长范围上的第一组合透光光谱，所述第一组合透光光谱具有高频光谱波动Δcomb。多层光学膜主体可在扩展波长范围上对于垂直入射光具有第一膜主体透光光谱，所述第一膜主体透光光谱具有第一膜主体高频光谱波动ΔFB。（在其中多层光学膜主体基本上由第一和第二微层层组组成、且具有至少一个或多个光学上厚的光透射层的情况下，第一组合透光光谱可与第一膜主体透光光谱基本上相同，并且Δcomb可与ΔFB基本上相同）。所述膜主体优选地被构造为使得Δdiff大于Δ1和Δ2中的至少一个。此外：Δdiff可大于Δ1和Δ2中的每一个；Δcomb和/或ΔFB可小于Δ1和Δ2中的至少一个；并且Δcomb和/或ΔFB可小于Δ1和Δ2中的每一个。

第一透光光谱、第二透光光谱、第一差分透光光谱、第一组合透光光谱、和第一膜主体光谱可为内部透光光谱，或者它们可为普通（外部）透光光谱。这些透光光谱可各自具有5nm或更小的测量分辨率，这充分地位于大多数分光光度计的能力之内。第一测试区域可被选择为使得在第一测试区域的任何两个部分之间，所述膜主体的任何给定光谱特征在波长上偏移小于指定量，例如约5nm。对于多个多层光学膜主体和大多数分光光度计而言，测试区域的范围为从约1mm²至1cm²。所关注的扩展波长范围可包括400nm至700nm中的至少大部分，例如从420到680nm、或从420nm到大于680nm的波长，例如420至1000nm。

任何给定的高频光谱波动可为如下波动，所述波动是基于所关注的波长范围上的相关透光光谱和透光光谱的最佳拟合曲线之间的差值，所述最佳拟合曲线的形式为（例如）a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³，其中λ为光学波长。高频光谱波动可为透光光谱和相应最佳拟合曲线之间的差值的标准偏差。因此，Δ1可基于所关注的波长范围上的第一透光光谱和第一透光光谱的第一最佳拟合曲线之间的差值，所述第一最佳拟合曲线的形式为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³。参数Δ2可类似地基于所关注的波长范围上的第二透光光谱和第二透光光谱的第二最佳拟合曲线之间的差值，所述第二最佳拟合曲线的形式也为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³。参数Δdiff还可基于所关注的波长范围上的第一差分透光光谱和第一差分透光光谱的第一差分最佳拟合曲线之间的差值，所述第一差分最佳拟合曲线的形式也为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³。相组合的第一和第二层组可在扩展波长范围上对于垂直入射光具有第一组合透光光谱，所述第一组合透光光谱具有高频光谱波动Δcomb，其中Δcomb可基于所关注的波长范围上的第一组合透光光谱和第一组合透光光谱的第一组合最佳拟合曲线之间的差值，所述第一组合最佳拟合曲线的形式也为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³。

第一和第二层组彼此在构造上可相同或相似，并且当单独考虑时可具有相同或相似的透射和反射特性。第一透光光谱（例如）可在所关注的波长范围上具有第一平均值，并且第二透光光谱可在相同的波长范围上具有第二平均值，并且第一平均值可与第二平均值相差（例如）小于0.2、或小于0.1。第一平均值可与第二平均值基本上相同。

第一层组可与第二层组具有基本上相同数量的微层。第一和第二微层层组各自的特征可在于光学重复单元的标称单调层厚度分布。

在多层光学膜主体的不同于第一测试区域的第二测试区域中，第一层组可在扩展波长范围上对于垂直入射光具有第三透光光谱，所述第三透光光谱具有第三高频光谱波动Δ3，并且第二微层层组可在扩展波长范围上对于给定入射条件具有第四透光光谱，所述第四透光光谱具有第四高频光谱波动Δ4。第三和第四透光光谱之间的差值可产生扩展波长范围上的第二差分光谱，所述第二差分光谱具有第二差分高频波动Δdiff2。在第二测试区域中，第一和第二层组的组合可在扩展波长范围上对于垂直入射光具有第二组合透光光谱，所述第二组合透光光谱具有第二组合高频光谱波动Δcomb2。在一些情况下，Δdiff2可小于Δ3和Δ4中的至少一个。此外：Δdiff2可小于Δ3和Δ4中的每一个；并且Δcomb2可大于Δ3和Δ4中的至少一个。

本发明还公开了制备部分反射型多层光学膜主体的方法，这种方法包括提供第一微层层组、提供第二微层层组、并且连接第一和第二层组以形成多层光学膜主体以使得至少一些光可依序地穿过第一和第二层组。第一层组可被构造为对于沿第一主面内轴偏振的垂直入射光而言部分地透射和部分地反射扩展波长范围上的光，并且第二层组也可被构造为对于垂直入射光而言部分地透射和部分地反射扩展波长范围上的光。可执行连接操作，以使得至少在第一测试区域中，第一层组在扩展波长范围上对于垂直入射光具有第一透光光谱，所述第一透光光谱具有第一高频波动Δ1，并且第二层组在扩展波长范围上对于垂直入射光具有第二透光光谱，所述第二透光光谱具有第二高频波动Δ2。第一和第二层组的组合可在第一扩展波长范围上对于给定入射条件具有第一组合透光光谱，所述第一组合透光光谱具有第一组合高频波动Δcomb，其中Δcomb可小于Δ1和Δ2中的至少一个，并且优选地小于Δ1和Δ2中的每一个。

本发明还公开了制备部分反射型多层光学膜主体的方法，这种方法包括提供第一微层层组、提供第二微层层组、并且将第一层组连接至第二层组以形成多层光学膜主体，其中至少一些光可依序地穿过第一和第二层组。第一层组可被构造为对于给定入射条件而言部分地透射和部分地反射扩展波长范围上的光，并且第二层组也可被构造为对于给定入射条件而言部分地透射和部分地反射扩展波长范围上的光。可执行连接操作，以使得至少在多层光学膜主体的第一测试区域中，第一和第二层组的组合的、和/或膜主体的高频光谱波动小于第一微层层组的高频光谱波动，并且还优选地小于第二微层层组的高频光谱波动。

本发明还公开了包括第一和第二微层层组的部分反射型多层光学膜主体。第一微层层组可被构造为对于给定入射条件而言部分地透射和部分地反射扩展波长范围上的光，并且第二微层层组也可被构造为对于给定入射条件而言部分地透射和部分地反射扩展波长范围上的光，所述第一和第二层组被连接以使得至少一些光可依序地穿过第一和第二微层层组。至少在多层光学膜主体的第一测试区域中，第一和第二层组的组合的、和/或膜主体的高频光谱波动可小于第一微层层组的高频光谱波动，并且优选地小于第二微层层组的高频光谱波动。

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，该主题仅由所附权利要求书限定，并且在审查期间可以进行修改。

附图说明

图1为理想化的单层组部分反射型宽带多层光学膜的示意性侧视图；

图2为类似于图1的多层光学膜的示意性侧视图，但其中光学重复单元的光学厚度的不利波动产生该膜的反射率和透光光谱中的不利高频波动；

图3为类似于图2的多层光学膜的示意性侧视图，但其中该膜中的微层被分成两个不同层组；

图4为多层光学膜的示例性光学重复单元(ORU)的示意性透视图；

图5为多层光学膜的一部分的示意性透视图，该视图示出了一个微层层组与多个ORU；

图6为实际多层光学膜的测量厚度分布的一部分的曲线图；

图7a为两个假想微层层组的光谱反射率的曲线图，该图还示出了两个微层光谱反射率之间的差分光谱以及当将两个假想层组组装成假想的2层组多层光学膜主体时获得的组合光谱；

图7b和7c为类似于图7a的曲线图，但其中一个微层层组的光谱反射率在波长上有所偏移；

图8为示出示例性测试区域的多层光学膜主体的透视图；

图9a为2层组多层光学膜主体、以及其两个组成微层层组在彼此物理分离之后的测量光谱透射率的曲线图；

图9b为示出图9a的2层组膜主体的测量光谱透射率的曲线图、以及基于图9a的两个组成微层层组的测量光谱透射率而计算的光谱透射率的曲线图；

图10为另一个2层组多层光学膜、以及其两个组成微层层组在彼此物理分离之后的测量光谱透射率的曲线图；

图11示出了两个单层组多层光学膜主体的测量光谱透射率的曲线图，所述两个单层组多层光学膜主体随后被层合在一起以形成2层组多层光学膜主体；并且

图12a-d为两个单层组多层光学膜主体的测量光谱透射率的附加曲线图，其中执行一些数据操作以模拟若干不同的2层组多层光学膜主体的制造。

在这些附图中，相同参考标号指代相同元件。

具体实施方式

如上文所述，聚合物多层光学膜的设计者和制造商所面对的一个挑战为由不良的层厚控制而造成的意外和不利的彩色，所述聚合物多层光学膜旨在成为(1)在垂直和倾斜角度下沿主轴部分地反射和(2)为宽带的（即，旨在提供宽波长范围上的部分反射率）。这种不利的彩色通常表现为光学透射和反射光谱中的相对高频波动，所述高频波动与微层厚度相对其理想或目标值的偏差（更精确地讲，微层的光学重复单元的光学厚度的偏差）直接相关。现在将参照图1-3来解释部分反射型宽带多层光学膜的制造商和设计者所面对的这种挑战。对于这些附图，为简明起见，假定多层光学膜主体在膜主体的平面内不具有空间波动。因此，假定给定膜主体的光谱反射和透射特性与膜上被测量的定位或位置（如，(x,y)坐标）无关。

在图1中，通过具有特定入射条件的光112来照射多层光学膜主体110。例如，光可沿着垂直于（正交于）膜主体平面的方向入射，并且光可为非偏振的。作为另外一种选择，光可沿着不同方向入射，并且光可具有不同的偏振特性，如，为沿特定方向线性偏振的、或圆偏振的、或以某种其他方式偏振的。读者应当理解，可由光学膜设计者或制造商根据需要来指定特定入射条件，所述入射条件可由入射方向和偏振状态来表征。膜主体110示于笛卡尔x-y-z坐标系的环境中，并且被绘制为平坦的、平行于x-y平面延伸。通常，膜主体不必为平坦的，并且如果不平坦，则可将膜主体的任何足够小的部分孤立地视为平坦的。主体110称为“多层光学膜主体”，因为其为包括多层光学膜的主体。在一些情况下，多层光学膜可为唯一的膜主体组件，即膜主体和多层光学膜可为完全相同的。在其他情况下，膜主体可包括层合至、粘附至、或者附接至多层光学膜的其他组件，例如，一个或多个基底、层、涂层、膜（包括一个或多个额外的多层光学膜）等等。

仍参见图1，膜主体110仅具有一个由被设置成光学重复单元(ORU)的微层所形成的邻接叠堆或层组，所述光学重复单元在下文中进行进一步的论述并且仅示意性地示于图1中。ORU具有从层组的一端到另一端变化的光学厚度（物理厚度乘以折射率，所述厚度是沿z方向测得的），以使得光学厚度相对于ORU数（从层组的一侧到另一侧进行计数）的图线114产生单调变化的厚度分布，但也可将其他可取的函数形状用于厚度分布。假定图线114的厚度分布为理想的，其中ORU的光学厚度相对于其目标值不存在偏差。此外，假定层组中的各个微层的厚度分布和光学特性、以及微层的总数（和ORU的总数）被选择为在从λ₁到λ₂的宽波长范围上提供中等大小的反射率和中等大小的透射率，例如，约0.50(50%)的反射率，这可从图线116、118、120中所示的功率谱中进行确定。图线116示出了随入射光112的波长变化的每单位波长的功率，这表明入射光112是来自理想化的宽带发射器，如，是来自白光光源的光。图线118示出了随入射光112中被膜主体110反射的部分的波长变化的每单位波长的功率。图线120示出了随入射光112中被膜主体110透射的部分的波长变化的每单位波长的功率。

可分别通过将图线118中的函数除以图线116中的函数、以及通过将图线120中的函数除以图线116中的函数来容易地确定膜主体110的光谱反射和透射特性。图1显示出这种除法操作将产生理想化膜主体110的如下反射和透光光谱，所述反射和透光光谱在λ₁和λ₂的限值之间为基本上恒定的，其中对于各个参数具有约0.5或50%的恒定值（和平均值）且随波长变化不存在相对该值的高频偏差或波动。

现在转到图2，在图2中观察到单层组多层光学膜主体210，所述单层组多层光学膜主体210类似于膜主体110，但其中膜主体210中的ORU的光学厚度被显示为包括相对其理想或目标值的偏差。可通过精心地设计和控制膜制备过程来降低或最小化微层或ORU相对其目标值的厚度偏差，但在实际实施例中将仍存在一些不小的厚度偏差。（参见（例如）图6的测量厚度梯度，这进一步地论述于下文中。）宽带光112再次以特定入射条件照射到膜主体上，并且一些光被膜主体反射同时一些光被透射。

类似于膜主体110，膜主体210具有由设置成ORU的微层形成的单个邻接叠堆或层组，这仅示意性地示于图2中。ORU具有从层组的一端到另一端变化的光学厚度，如图线214所示，该图线绘制出相对于ORU数的光学厚度，由此产生基本上单调的厚度分布。图线214的厚度分布可与图线114（图1）具有相同的大体形状，但图线214的厚度分布为非理想的，其中ORU的光学厚度相对于其目标值存在显著偏差。这种偏差可因多层光学膜制备过程中的多个因素产生。假定层组的厚度分布和其他相关特性被选择为在从λ₁到λ₂的宽波长范围上提供中等大小的反射率和中等大小的透射率，例如，约0.50(50%)的反射率，这可从绘制于图线116、218、220中的功率谱中进行确定。由于相同参考标号指代相同元件，则图2中的图线116也指示入射光112来自理想化宽带发射器，如，理想的白光光源。图线218示出了随入射光112中被膜主体210反射的部分的波长变化的每单位波长的功率。图线220示出了随入射光112中被膜主体210透射的部分的波长变化的每单位波长的功率。

可分别通过将图线218中的函数除以图线116中的函数、以及通过将图线220中的函数除以图线116中的函数来容易地确定膜主体210的光谱反射和透射特性。这种除法操作将产生非理想化膜主体210的反射和透光光谱，所述反射和透光光谱在限值λ₁和λ₂之间对于每一参数具有约0.5或50%的平均值但随波长变化具有相对于该值的显著高频波动。反射和透光光谱、以及反射和透射光218、220的变化的直接原因为示于图线214中的ORU厚度分布的变化。

反射和透光光谱的变化（例如图线218、220所示）是系统设计者可接受的或不可接受的，这取决于多种因素，例如变化幅度、所用光源的类型、所用检测器的类型、以及在光学系统中是否存在其他光学元件（例如，漫射器）。在至少一些情况中，光谱变化可将不可接受的感知彩色量引入所述系统。

我们已开发出用于制备下述多层光学膜主体的技术，所述多层光学膜主体对于ORU的厚度分布的给定波动具有降低量的高频光谱变化。这些技术通常包括将微层设置成由至少一个光学厚层隔开的不同的多个微层层组（如，第一和第二微层层组）（其中各个微层层组具有跨越预期反射器设计的整个带宽的反射谱带）并且随后审慎地组合多个层组以使得降低光谱波动。这些技术更详细地描述于下文中。首先，然而，我们将参考图3的示意图以按照通用方式来示出所述技术。

与膜主体110和210不同，图3的膜主体310具有被组织成两个不同叠堆或微层层组的微层，所述微层被设置成ORU。层组在图3中示意性地示为层组310a和310b，并且被光学厚层310c隔开。ORU具有从膜主体的一端到另一端变化的光学厚度，如图线314所示。可观察到两个不同的单调厚度分布，其对应于不同的微层层组310a、310b。如图所示，ORU厚度分布中的每一个均为非理想的，其中ORU的光学厚度相对其目标值存在显著偏差。此外，不同的ORU厚度曲线在其光学厚度分布中彼此显著交叠：不同曲线的最小ORU光学厚度为相同或相似的，并且不同曲线的最大ORU光学厚度也为相同或相似的。这使得不同层组310a、310b具有彼此显著交叠的单独反射谱带，例如，具有相同或类似的最小波长λ₁、以及相同或相似的最大波长λ₂。一个层组的反射谱带可（例如）交叠另一个层组的反射谱带的至少70%、80%、或90%、或者更高。这两个单独反射谱带的组合（但不仅仅是算术和）形成膜主体310的反射谱带。

假定层组的厚度分布和其他相关特性被选择为在从λ₁到λ₂的宽波长范围上提供具有中等大小的反射率和中等大小的透射率的膜主体310，例如，约0.50(50%)的反射率和透射率，这可从绘制于图线116、218、220中的功率谱中进行确定。由于相同参考标号指代相同元件，则图2中的图线116也指示入射光112来自理想化宽带发射器，例如，理想的白光光源。

图3示意性地示出了层组310a、310b可进行组合的两种不同方式。在第一方式中，得自一个层组的反射（或透射）光谱的高频光谱波动的峰和谷可分别对准得自另一个层组的反射（或透射）光谱的高频光谱波动的峰和谷。可实现这种形式的一种方式为将层组310a、310b制备成基本上相同的且具有基本上相同的反射和透光光谱，所述反射和透光光谱的高频光谱波动-即，其各个峰和谷-彼此的波长基本一致。层组310a、310b的第一种组合方式产生对于膜主体310而言的反射光（其随波长变化的每单位波长的功率示于图线318a中）和透射光（其随波长变化的每单位波长的功率示于图线320a中）。图线318a、320a被示为具有显著量的高频光谱波动，因为膜主体310的反射和透光光谱将因与各个层组310a、310b相关的峰和谷的基本对准而包括这种高频波动。

在层组310a、310b的第二种组合方式中，得自一个层组的反射（或透射）光谱的高频光谱波动的峰和谷可分别基本上不对准得自另一个层组的反射（或透射）光谱的高频光谱波动的峰和谷。可实现这种形式的一种方式为在初始时制备基本上相同、且具有基本上相同的反射和透光光谱（所述反射和透光光谱的高频光谱波动彼此的波长基本上一致）的层组310a、310b-但随后执行下述步骤：使层组中的一个在制备过程中相对另一个极其轻微地变薄或变厚以改变层组中的一个的反射和透光光谱，从而使得一个层组的高频光谱峰基本上不对准另一个层组的高频光谱峰，并且一个层组的高频光谱谷基本上不对准另一个层组的高频光谱谷。层组310a、310b的第二种组合方式产生对于膜主体310而言的反射光（其随波长变化的每单位波长的功率示意性地示于图线318b中）和透射光（其随波长变化的每单位波长的功率示意性地示于图线320b中）。图线318b、320b被示为具有显著降低量的高频光谱波动，因为膜主体310的反射和透光光谱将因与各个层组310a、310b相关的峰和谷的显著不对准而包括这种降低的高频波动。

现在已宽泛地论述了本发明的多个方面，并且在更详细地论述这些和其他方面之前，转到图4和5以简要地查看微层、光学重复单元(ORU)、微层叠堆、以及多层光学膜和膜主体。

图4仅示出多层光学膜400的两个层，该光学膜通常将包括几十或几百个以一个或多个邻接层组或叠堆排列的此类层。膜400包括单个微层402、404，其中“微层”是指这样的层，其足够薄，以使得在此类层之间的多个界面处反射的光发生相长干涉或相消干涉，以赋予多层光学膜所需的反射或透射特性。微层402、404可一起表示多层叠堆的一个光学重复单元(ORU)，ORU是在整个叠堆厚度中以重复图案重现的层的最小集合。可供选择的ORU设计在下面有进一步讨论。这些微层具有不同的折射率特性，以使得一些光在相邻微层间的界面处被反射。对于设计成在紫外线波长、可见光波长或近红外波长下反射光的光学膜，每个微层的光学厚度（即，物理厚度乘以折射率）通常小于约1μm。然而，也可以包括更厚的层，例如膜外部表面处的表层、或设置在膜内用以将微层层组分开的保护界面层。

可将微层中的一个（例如图4的层402、或下图5的“A”层）对沿主x轴、y轴和z轴偏振的光的折射率分别称为n1x、n1y和n1z。互相正交的x轴、y轴、和z轴可例如对应于材料的介电张量的主方向。通常并且为了论述目的，不同材料的主方向为一致的方向，但一般不必如此。将相邻微层（例如图4中的层404、或图5中的“B”层）沿相同轴的折射率分别称为n2x、n2y、n2z。将这些层之间沿x方向、沿y方向、和沿z方向的折射率差值分别称为Δnx(=n1x-n2x)、Δny(=n1y-n2y)、和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，如果相邻微层沿一个面内方向具有大的折射率失配（Δnx大），并且沿正交的面内方向具有小的折射率失配(Δny≈0)，则膜或层组对于垂直入射光而言可以起到反射型偏振器的作用。反射型偏振器可被视为这样的光学主体：如果波长在层组的反射谱带内，其会强烈反射沿一条面内轴（称为“阻光轴”）偏振的垂直入射光，并且强烈透射沿正交的面内轴（称为“透光轴”）偏振的此类光。

如果需要，还可以调整针对沿z轴偏振的光而言相邻微层间的折射率差值(Δn_z)，以便得到对于倾斜入射光的p偏振分量的期望反射特性。为了保持对以倾斜角度入射的p偏振光的近轴向反射率，各微层之间的z轴折射率失配Δn_z可以控制为显著小于面内折射率最大差值Δn_x，使得Δn_z≤0.5*Δn_x。或者，Δn_z≤0.25*Δn_x。量级为零或几乎为零的z轴折射率失配会形成微层之间的如下界面：随着入射角的变化，该界面对p偏振光的反射率恒定不变或几乎恒定不变。此外，z轴折射率失配Δn_z可以控制为与面内折射率差值Δn_x相比具有相反的极性，即，Δn_z<0。此条件会产生这样的界面，该界面对p偏振光的反射率随入射角的增加而增大，对s偏振光的情形也一样。如果Δn_z>0，则对p偏振光的反射率随入射角而减小。上述关系当然也适用于涉及Δn_z和Δn_y的关系，例如，在其中需要沿两个主面内轴具有显著反射率和透射率的情况下（例如，均衡的或对称的部分反射型反射镜膜、或者透光轴在垂直入射下具有显著反射率的部分偏振膜）。

在图5的示意性侧视图中，示出了多层膜510的更多内部层，从而可观察到多个ORU。在局部x-y-z笛卡尔坐标系示出了所述膜，其中膜平行于x轴和y轴延伸，并且z轴垂直于膜及其组成层且平行于膜的厚度轴。

在图5中，微层被标记为“A”或“B”，“A”层是由一种材料构成，“B”层则由不同的材料构成，这些层以交替排列的方式堆叠，以形成光学重复单元或单位单元ORU1、ORU2、…ORU6，如图所示。通常，如果需要高反射率，则完全由聚合物材料构成的多层光学膜将包括不止6个光学重复单元。多层光学膜510被示为具有显著较厚的层512，所述层512可表示外表层或者保护性边界层（“PBL”，参见美国专利6,783,349（Neavin等人）），所述外表层或者保护性边界层将图中所示的微层叠堆与另一个微层叠堆或层组（未示出）分隔开。如果需要，可（例如）利用一层或多层厚粘合剂层或利用压力、热或其它方法将两个或更多个单独的多层光学膜层合在一起，以形成层合膜或复合膜。

在一些情况下，微层的厚度和折射率值可对应于¹/₄波长叠堆，即微层被布置成ORU，每一个ORU均具有两个等光学厚度（f-比率=50%，f-比率为组成层“A”的光学厚度对完整光学重复单元的光学厚度的比率）的相邻微层，此类ORU通过相长干涉而有效地反射光，被反射光的波长λ为光学重复单元总光学厚度的两倍，其中主体的“光学厚度”是指其物理厚度与其折射率的乘积。在其他情况下，光学重复单元中微层的光学厚度可彼此不同，由此f-比率大于或小于50%。出于本专利申请的目的，我们设想出f-比率可为任何合适值的多层光学膜，并且不局限在f-比率为50%的膜。因此，在图5的实施例中，将“A”层笼统地描绘为比“B”层薄。每一示出的光学重复单元（ORU1、ORU2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，并且每一光学重复单元反射波长λ为其总光学厚度两倍的光。

在示例性实施例中，ORU的光学厚度根据沿z轴或膜厚度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（如顶部）到叠堆的另一侧（如底部）而增大、减小或遵循某种其他函数关系。可使用这种厚度梯度，从而得到加宽的反射谱带，以在所关注的扩展波长谱带以及所关注的所有角度上得到光的大致光谱上平坦的透射和反射。作为另外一种选择，本发明所公开的微层层组的层厚梯度可得到有意的调控以提供在所关注的波长范围上显著变化的反射和透光光谱。例如，可为有利的是使多层光学膜主体透射（或反射）相比红光更多的蓝光或反之，或者透射（或反射）相比蓝光和红光更多的绿光。尽管这种所需光谱不均一性可使得多层光学膜主体具有着色（非透明或有色）外观，但这种所需彩色通常区别于本文在别处所论述的不利彩色，因为所需彩色与光谱反射或透射的相对缓慢变化相关，而不利彩色则与这些参数的较快变化相关。例如，与所需彩色相关的反射或透射的光谱不均一性可按100nm或更高的特征间期而随波长变化，而与不利彩色相关的反射或透射的光谱不均一性可按低于约50nm的特征间期而随波长变化。

为了通过适当数量的层来获得高的反射率，相邻微层针对沿x轴偏振的光的折射率差值(Δnx)可以为例如至少0.05。如果希望对两个正交偏振状态的光具有高的反射率，那么相邻微层对于沿y轴偏振的光也可以具有例如至少0.05的折射率差值(Δny)。在一些情况下，相邻微层可以沿两条主面内轴（Δnx和Δny）具有量级相近的折射率失配，在这种情况下，膜或层组可以用作轴向反射镜或部分反射镜。作为另外一种选择，对于被设计为对于透光轴偏振为部分反射的反射型偏振器而言，相邻微层可对于沿x轴偏振的光具有大的折射率差值(Δnx)并且对于沿y轴偏振的光具有较小但仍显著的折射率差值(Δny)。在此类实施例的变型中，相邻微层可以沿z轴具有折射率匹配或失配（Δnz≈0或Δnz大），并且该失配可以具有与面内折射率失配相同或相反的极性或符号。Δnz的这种定制在倾斜入射光的p偏振分量的反射是随入射角增大而增大、减小、还是保持不变方面起关键作用。

尽管本文的实例描述了反射率随入射角而增加的反射器，但可利用本文所述的技术来制备沿给定主轴的反射率随入射角而降低的部分反射器，所述部分反射器具有降低的彩色。这对于下述膜为尤其重要的，所述膜在垂直入射下具有大的反射率并且在透射光中以各种角度（包括垂直入射角度）进行观察。

本发明所公开的多层光学膜的至少一个层组中的至少一些微层可根据需要为双折射的，例如，单轴双折射的或双轴双折射的，但在一些实施例中，也可使用均为各向同性的微层。在一些情况下，各个ORU可包括一个双折射微层、和第二微层，所述第二微层为各向同性的或者相对于另一个微层具有少量的双折射。在其他情况下，各个ORU可包括两个双折射微层。

示例性的多层光学膜由聚合物材料构成，并且可以利用共挤出、浇铸、和取向工艺来制备。参见美国专利5,882,774（Jonza等人）“OpticalFilm”（光学膜）、美国专利6,179,949（Merrill等人）“OpticalFilmandProcessforManufactureThereof”（光学膜及其制备方法）、美国专利6,783,349（Neavin等人）“ApparatusforMakingMultilayerOpticalFilms”（用于制备多层光学膜的设备）、以及2010年5月7日提交的名称为“FeedblockforManufacturingMultilayerPolymericFilms”（用于制备多层聚合物膜的送料区块）的美国专利申请61/332,401（代理人案卷号64248US002）。多层光学膜可以通过上述参考文献的任何一篇中所描述的聚合物共挤出法来形成。可以选择各种层的聚合物使之具有相似的流变性（如熔体粘度），以使得它们可进行共挤出而没有显著的流体扰动。选择挤出条件以便以连续稳定的方式将各自的聚合物充分地进料、熔融、混合、以及泵送为进料流或熔融流。用于形成和保持每一熔融流的温度可以选定为在下述范围内，所述范围能避免在该温度范围的低端处出现冻结、结晶、或不当的高压下降、并且能避免在该范围的高端处出现材料降解。

简而言之，该制备方法可包括：(a)提供至少第一树脂流和第二树脂流，所述至少第一树脂流和第二树脂流与有待用于成品膜中的第一聚合物和第二聚合物对应；(b)利用合适的送料区块将第一树脂流和第二树脂流分成多个层，例如包括以下设施的送料区块：(i)梯度板，其具有第一流动通道和第二流动通道，其中第一通道的横截区沿该流动通道从第一位置变化到第二位置，(ii)进料管板，其具有与第一流动通道流体连通的第一多个导管和与第二流动通道流体连通的第二多个导管，各个导管均向其自身的相应狭槽模具进料，各个导管均具有第一末端和第二末端，导管的第一末端与流动通道流体连通，并且导管的第二末端与狭槽模具流体连通，和(iii)任选的邻近所述导管设置的轴向棒形加热器；(c)使复合材料流穿过挤出模具以形成多层料片，其中每一层都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（有时称为浇铸轮或浇铸辊）上，以形成浇铸的多层膜。该浇铸膜可以与成品膜具有相同的层数，但该浇铸膜的层通常比成品膜的层厚得多。此外，浇铸膜的层通常都是各向同性的层。可通过轴向棒形加热器的热区控制来实现如下多层光学膜，所述多层光学膜在宽波长范围上具有反射率和透射率的可控低频波动，参见美国专利6,783,349（Neavin等人）。

在一些情况下，制造设备可以采用一个或多个层倍增器，用于倍增成品膜中的层数。在其他实施例中，可以在不使用任何层倍增器的情况下制造膜。尽管层倍增器极大地简化了生成大量光学层的过程，但倍增器可能会使各个所得的层组产生对于各层组而言不相同的畸变。因此，对送料区块中所产生的层的层厚分布进行的调整对于每一层组而言均不相同，即，不能同时对所有层组进行优化以产生无光谱畸变的均匀平滑的光谱。从而，对于低的透射和反射彩色，使用通过倍增器制备的多层组膜可能难以形成最佳分布。如果在送料区块中直接生成的单一层组中的层数目不能提供足够的反射率，则可以将两个或更多个此种膜附接到一起来增加反射率。在PCT专利公开WO2008/144656（Weber等人）中对层厚度控制进行了进一步讨论，以对低色彩膜提供光滑光谱反射率和透射率。

如果给定多层膜中所有微层的光学厚度被设计为相同厚度，则膜将会只在狭窄的波长带内提供高反射率。如果该波长带位于可见光谱中的某个位置，那么此类膜看起来将高度着色，并且彩色将随角度的变化而变化。在显示器和照明应用背景中，通常会避免使膜呈现显著的彩色，但在一些情况下，使给定光学膜引入少量彩色以校正系统中其他位置的彩色不平衡也许会有助益。示例性的多层光学膜主体可通过以下方式在例如整个可见光谱内提供宽谱带反射率和透射率：对微层（或更精确地说，光学重复单元(ORU)，其在许多（但并非全部）实施例中对应于相邻微层对）进行调整以具有一系列光学厚度。通常，微层沿着z轴或膜的厚度方向排列，在膜或层组的一侧排列一个最薄的ORU，在另一侧排列一个最厚的ORU，其中最薄的ORU反射反射谱带中的最短波长，最厚的ORU反射最长波长。

在冷却辊上冷却多层料片后，可将其拉延或拉伸，以制备成品或接近成品的多层光学膜。拉延或拉伸实现以下两个目标：其使层变薄至其所需的最终厚度；其可使层取向成使得层中的至少一些变成双折射的。取向或拉伸可沿横维方向（如经由拉幅机）、沿纵维方向（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。如果仅沿一个方向拉伸，则该拉伸可为“无约束的”（其中允许膜在垂直于拉伸方向的面内方向在尺寸上松弛）或“受约束的”（其中膜受到约束并因而不允许在垂直于拉伸方向的面内方向在尺寸上松弛）。如果沿两个面内方向拉伸，则该拉伸可为对称的（即沿正交的面内方向相等）或非对称的拉伸。或者，膜可以通过批量方法进行拉伸。在任何情况下，也都可将后续或同时发生的拉延减小、应力或应变平衡、热定形、和其它处理操作应用至膜。

图6为利用上述共挤出和拉伸方法制备的具有由275个微层形成的单层组的多层光学膜的测量厚度分布610的一部分的曲线图。微层被设置成具有交替的A、B聚合物材料的四分之一波长叠堆，由此在叠堆中提供137个ORU。对于图中所示的层厚值，分布610中的点是针对各个微层的物理（而非光学）厚度绘制的，所述微层的计数为1到250（从层组的一端到另一端）。所得分布610为标称单调的以便为垂直入射光提供约350至750nm的宽反射谱带，但可容易地观察到相对于理想平滑曲线的厚度波动。这些厚度波动是可在共挤出多层光学膜的ORU中观察到的厚度波动类型的实例。层组的ORU中的这种不受控制的、通常随机或准随机的厚度波动导致膜的透光光谱和反射光谱中出现不利的高频波动。

层分布中断或波动（例如示于图6中的那些）可能难以通过先进的制备技术来消除，并且此外在膜的所有位置、点、或区域处可并非为相同的。因此，在至少一些情况下，可以基本上消除膜（其可被制备成（例如）长连续纤维网形式）的仅某些部分的厚度波动，而纤维网的其他部分则具有ORU厚度分布的显著波动。层厚分布的中断会限制透射和反射光谱在小波长范围（例如在（例如）整个可见光谱上延伸的宽带反射器的任何给定50nm部分内）上的平坦性或均一性（这对应于高频光谱波动）。可难以提供送料区块金属的局部加热或冷却，而这种局部加热或冷却将是对层分布中的这些波动或扭结进行平滑所需的。我们已观察到，诸如此类的波动或扭结可不出现在可连续复制的共挤出多层光学膜中，并且可在纤维网的中心相比于边缘附近更为突出，或者反之。

多层光学膜和膜主体也可包括附加层和涂层，这些层根据其光学、机械、和/或化学特性而进行选择。例如，可在膜的一个或两个主表面上添加UV吸收层，以保护膜不会发生由UV光引起的长期降解。附加层和涂层也可包括（例如）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）。

用于多层光学膜制备的材料通常为聚合物材料，该材料至少在可见和几乎可见波长以及对膜内的典型光路距离吸收率非常低。因此，多层膜对给定光线的反射百分比R和透射百分比T通常基本互补，即，R+T≈1（或100%），通常精确性在约0.01(1%)内。因此，除非另外指明，否则本文所公开的具有特定反射率R的多层光学膜可被假定为具有互补透射率(T=1-R)，并且反之亦然，并且所报告的反射率或透射率值可被假定为也通过关系R+T≈1（或100%）各自对反射率或透射率做出报告。

不管处理的是计算机建模光学膜还是在实验室中测量特性的实际膜，反射和透射特征均可容易地确定。反射光谱及其所有特征，例如任何角度下的反射率以及双折射多层膜的谱带边缘，均可使用Berremen和Scheffer（《物理评论通讯（Phys.Rev.lett.）》25,577(1970)）的4×4叠堆代码进行计算。在由Azzam和Bashara编写、荷兰艾斯维尔科学出版社（ElsevierScience,Holland）出版的著作“EllipsometryandPolarizedLight”（椭圆光度法和偏振光）中对该方法进行了说明。

本文所公开的多层光学膜优选地具有中等大小的反射率，即，在延伸谱带上对于一个或多个指定入射条件产生部分反射和部分透射。微层在延伸谱带（例如在许多显示器和光照应用中，为可见波长范围）上提供的部分反射和部分透射，使得如果反射或透射特性不随波长的变化而充分均匀或平滑，则膜会很容易地将不利的彩色引入系统中。根据其中以多层光学膜作为一部分的系统设计，该中间反射率/透射率可以被设计为在多种所需的入射条件下产生。在一种情况下，例如，入射条件可为非偏振的垂直入射光。在另一种情况下，入射条件可为沿膜的阻光轴或透光轴偏振的垂直入射光。在其他情况下，入射条件可为沿任何选定入射平面倾斜入射的光，所述光可为s偏振的、p偏振的、或它们的组合。

现在停下来以讨论与部分反射型多层光学膜或膜主体的反射或透射的高频光谱波动相关的感知“彩色”的问题、以及可如何针对本专利申请来表征这种光谱波动。

可以多种不同的方式来测量给定多层光学膜主体或其微层层组的彩色。在实施过程中，彩色取决于多种因素，包括用于系统中的特定光源的光谱特征、是否在反射或透射中来观察膜、光的入射角度、以及膜叠堆的具体厚度。因此，并非计算或测量所有可能光源在所有可能角度和膜厚度下的特定彩色度量，我们已发现，就本专利申请而言，更好的是以独立于光源或检测器的方式来表征或描述多层膜中的不利彩色的来源。不利彩色的来源为膜的透射和/或反射光谱中不可能利用已知方法或硬件改变来移除的多个狭窄或突变特征。这些光谱特征为透射率值的小的、相对高频的波动，所述波动通常在所关注的波长范围上以10nm、50nm、或100nm宽的峰和谷存在于原本平滑的光谱中。在多个特定系统应用中，这些高频波动可在膜中产生可感知的彩虹色色彩。

用于描述宽带部分反射型膜的不利彩色产生可能性的示例性方法是表征膜在特定或所需入射条件下的透射或反射光谱的不均一性或平滑缺失性。光谱不均一性或波动的简单和可靠的量度是光谱相对于平滑光谱目标的偏差。这可（例如）通过获取所测量（或建模）的光谱和光谱的平滑版本之间的差值来完成。光谱的平滑版本优选地比（例如）等于光谱在所关注波长范围上进行平均的平均值的单个数更加复杂。有利的是，光谱的平滑版本还包括或考虑到膜设计者可能想要膜具有的、以及膜制造者可通过适当地控制轴向棒形加热器（就共挤出多层聚合物膜而言）等来掺入到膜内的缓慢变化的光谱特征。我们已发现，当处理被设计用于在整个可见光波长范围上（或者所关注的波长范围跨越可见光波长区域和高达800、900、或1000nm的近红外区域时）进行操作的多层光学膜主体或其微层层组时，例如，光谱的平滑版本优选地为实际光谱的曲线拟合，其中所述曲线拟合包括波长的仅至多3^rd阶的多项式。因此，膜主体或其层组的透射或反射光谱的平滑版本可为实际光谱在所关注波长范围上的最佳拟合曲线，其中所述最佳拟合曲线的形式为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³。然后可通过下述方式来计算高频光谱波动或不均一性（其为多层光学膜主体或层组的不利彩色的来源）：首先获取实际光谱和平滑版本（最佳拟合曲线）之间的差值、并且随后计算此差分曲线的标准偏差。这种差分曲线的标准偏差或类似统计量可易于进行计算并且随后可被用作与膜或层组的不利彩色可能性相关的透射或反射光谱高频波动的量度。

对挤出多层膜中的彩色的控制包括对用于制备膜的挤出和取向方法进行控制。本文所公开的用于降低不利高频彩色的技术可包括对制备两个或多个单独多层膜叠堆的方法进行控制并且随后将它们层合在一起，以使得至少一些光可依序地穿过这两个膜叠堆。常常有利的是，不仅提供在所关注的波长范围上具有均一或平滑变化的光谱透射率或反射率的膜主体或其各个微层层组，而且提供具有良好的空间均一性的膜主体或其层组，以使得在膜主体或层组的整个有效区域上的基本上全部可能的测试点或区域处保持相同或相似的光谱透射率和反射率。用于在多层聚合物光学膜的有效区域上实现良好的空间均一性的方法论述于美国专利6,531,230（Weber等人）“ColorShiftingFilm”（色移膜）中。尽管‘230专利利用随波长变化的反射率或透射率的突变来强调多层膜中的空间不均一性，以使得可通过改变入射角而观察到显著的“色移”，然而本专利申请所关注的多层膜通常为宽带的且具有有利的较低感知彩色（例如，透光光谱在所关注的波长范围上为基本上平坦的，或者在所关注范围上可能具有适度的斜率或曲率），但‘230专利中有关空间不均一性的教导内容仍适用于本文所关注的多层膜。在原本平滑光谱中显示为峰和谷的透射或反射的小波动的性质类似于‘230专利中所述的剧变谱带边缘。正如剧变谱带边缘，如果膜主体（或其组成微层层组）具有不均一的厚度，则透射或反射的小波动较为显著，因为光谱特征的波长位置与膜的厚度或卡尺径紧密相关。

如上文所述，我们已发现可行的是，通过下述方式来降低部分透射型多层光学膜主体的不利彩色：使用至少两个微层层组（其中每个微层层组对于给定入射条件而言具有覆盖相同或相似的宽带光谱范围的反射谱带）、并且随后将微层层组层合或者以其他方式组合在一起，以使得一个层组的高频光谱峰和谷趋于抵消另一个层组的高频光谱峰和谷，由此为所得的部分透射型多层光学膜主体获得较平滑的反射和透光光谱。可通过如下方式将一个层组的光谱峰与另一个层组的光谱谷对准（并且与光谱峰不对准）：制备相对空间均一的各微层层组（例如，作为不同的膜）并且使其中一个相对于另一个具有所需的厚度差。如果第一层组或膜的光谱峰和谷中的全部并非以一对一方式对应于第二层组或膜的光谱峰和谷，则可选择一个层组中的最大差错光谱峰或谷并且将其与第二层组中的适当偏移的特征对准以降低最终产品中的彩色。

本发明所公开的光谱平滑技术部分地依赖于一个宽带微层的光谱峰与另一个宽带微层的光谱谷的对准（包括部分对准）而在组合或成品的部分透射型宽带产品中产生较平滑的透射和反射光谱。一个意想不到的发现是，当一个层组的高频峰和谷未抵消另一个层组的高频峰和谷时，或者即使将层组组合在一起以使得一个层组的高频峰和谷增强另一个层组的高频峰和谷时，组合制品的彩色并不远高于仅单个层组或膜的彩色。因此，例如，我们发现，甚至当两个微层层组中的空间不均一性使得可将一个层组的高频峰和谷制备成仅在组合制品的有效区域上的一个或多个选定点或目标区域处抵消另一个层组的高频峰和谷、而在其他点或目标区域处，一个层组的高频峰和谷并不抵消并且实际上可被另一个层组的高频峰和谷增强时，所得的组合制品仍然相比于仅由单个微层层组制成的类似制品可在整体上具有降低的高频彩色。

多层组多层光学膜主体的非预期彩色特征部分地归因于如下事实：膜主体的组成微层层组的反射率并不是线性地或相干性地增加，而是根据用于两个反射器R1和R2的组合反射率的所谓“玻片堆”公式进行非相干性地组合：

$R=\frac{R1+R2*(1-2R1)}{1-R1*R2}$ 公式(1)

在此公式中，R1和R2为各个微层层组的反射率，并且R为包括两个层组的整体制品（膜主体）的反射率。如果R1和R2为内部反射率，则R为膜主体的内部反射率。作为另外一种选择，R1和R2可共同地包含两个空气/聚合物界面的影响（例如R1可包括一个空气/聚合物界面的影响，并且R2可包括另一个此类界面的影响），因此R将表示膜主体的外部反射率。层组被假定为由光学厚介质隔开，即，与所关注的光的波长相比较大的介质。应当注意，公式(1)不具有波长相关性，但读者将会理解，该公式可在所关注的任何给定波长下进行估算。即，参数R、R1、和R2分别表示膜主体、第一微层层组、和第二微层层组的反射率，所有的反射率均是在所关注的特定波长下测得的。

优选的是，微层层组的反射率R1、R2（或者其在所关注的波长范围上的平均反射率）为相同的或相似的（例如，在2倍之内），或者至少具有大约相同的数量级。例如，将5%反射率的微层层组与80%反射率的微层层组进行组合对于将膜主体的反射率增加至超过80%而言具有极小的作用。此外，微层层组的相应反射谱带的带宽也优选为相同或相似的。层组的带宽和谱带边沿可略有不同，但层组的反射谱带优选地延伸超过通用宽谱带，如至少可见光谱或其绝大部分。

优选的是，空气-聚合物界面（或包括空气和一些其他光透射材料的界面）的干涉作用在多层光学膜主体中被显著地消除，以便将透射和反射光谱中的不利高频振荡保持至最小值。例如，除了膜主体的前主表面和后主表面处的空气-聚合物界面之外，膜主体可不包括其他显著的空气-聚合物界面。通过包含保护性边界层(PBL)、表层、和/或其他光学厚层或基底，示例性实施例中的膜主体可具有至少100微米的整体物理厚度以显著降低光谱的可见光部分中的高频振荡，并且可具有至少200微米的整体物理厚度以进一步降低光谱的近红外部分中的高频振荡。在示例性实施例中，第一和第二微层层组由光透射材料的一个或多个光学厚层连接且层组之间不存在空气间隙，所述光透射材料与用于微层层组中的材料具有相同或相似的折射率。

在利用实际设计的多层组部分反射型多层光学膜主体来验证本发明所公开的高频彩色平滑原理之前，我们使用简单的模拟来验证这些原理，所述模拟采用由正弦式变化的反射和透光光谱表征的反射器（假想微层层组）。这些简单的模拟示于图7a-c中。

在图7a中，我们已绘制出第一假想层组的光谱反射率710和第二假想层组的光谱反射率712。这些反射率已被建模成具有0.30(30%)的平均反射率，且在0至400任意单位的扩展波长范围上具有正弦式波动。此正弦式波动被假定为高频的和不利的。在这种情况下，反射光谱旨在为平坦的，即随波长变化而保持恒定，因此为了表征或隔离此简单模拟中的不利高频光谱波动，我们选择反射率0.30的平坦直线（随波长变化为零阶的）以用作第一和第二假想层组中的每一个的“平滑光谱”，而非使用上文所述的3^rd阶曲线拟合。从第一和第二假想层组的“实际反射率”减去此平坦直线会产生曲线710、712的正弦分量，这种正弦分量表示每一个层组的不利光谱波动。应当注意，这两个正弦曲线彼此为精确地反相的，以使得反射率710中的峰在光谱上对准反射率712中的谷，反射率710中的谷在光谱上对准反射率712中的峰，并且峰和谷具有相同的振幅和宽度。这是用于从假想膜主体中移除高频光谱波动的最佳条件。应当注意，波纹并未完全降至零，即使在峰和谷具有相等且相反的振幅的情况下。我们可将层组的高频光谱波动表征为各个反射率曲线的正弦分量的统计学标准偏差。我们将这些高频波动值针对第一层组称为Δ1并且针对第二层组称为Δ2。在这种情况下，Δ1和Δ2均为0.0354，这些数值也紧邻其相应反射率曲线标记在图7a中。

我们还可计算曲线710、712的正弦分量之间的数学差值，所得结果为在相同的扩展波长范围上延伸的差分光谱714。然后可（例如）通过获取光谱714的统计学标准偏差来计算差分光谱714的高频波动值，我们将其称为差分高频波动值Δdiff。在这种情况下，Δdiff为0.0708，此数值紧邻其相应曲线标记在附图中。

最后，我们还可利用曲线710和712以及公式(1)来计算多层光学膜主体（将因把第一和第二假想微层层组与两者间的光学厚材料层层合一起而产生）的反射率（在这种情况下等于第一和第二层组的组合的反射率）。此结果为组合反射率光谱716。由于此组合光谱旨在为平坦的，即随波长变化而保持恒定，因此为了表征或隔离此简单模拟中的不利高频光谱波动，我们选择平坦直线（随波长变化为零阶的）以用作膜主体或组合体的反射率的“平滑光谱”，而非使用上文所述的3^rd阶曲线拟合。从“实际”反射率曲线716减去此平坦直线（其数值等于曲线716的平均反射率）会产生曲线716的高频光谱波动分量。可将此曲线分量的波动表征为单个数值，我们将此数值称为组合高频波动值Δcomb，其中此数值可被计算为曲线716的高频分量的统计学标准偏差。在这种情况下，Δcomb为0.0015，并且紧邻其相关曲线716标记在图7a中。

为了汇总图7a的假想实施例的高频波动值（其中一个微层层组的反射率光谱的峰和谷与另一个微层层组的峰和谷精确地不对准），我们获得：

Δ1=0.0354；

Δ2=0.0354；

Δdiff＝0.0708；并且

Δcomb=0.0015。

此实例表明，当设法使膜主体或组合体的高频彩色(Δcomb)降至最低时，有利的是设置微层层组以使得差分光谱的高频波动值(Δdiff)为大的。

现在通过改变第二微层层组的高频波动来修改图7a的假想实施例，其中一个层组的峰和谷并非与另一个层组的峰和谷精确地不对准，而是两个层组的峰和谷精确地对准。在图7b的实施例中保持图7a实施例的其他相关方面，例如，第一和第二层组的平均反射率仍均为0.30(30%)，不同的是正弦波动的振幅对于第一和第二层组均稍有增加。曲线720表示第一微层层组的光谱反射率，曲线722表示第二微层层组的光谱反射率，曲线724表示通过曲线720、722的正弦分量相减获得的差分光谱，并且曲线726为利用曲线720和722以及公式(1)计算的层组组合体的反射率光谱。高频波动值Δ1、Δ2、Δdiff、和Δcomb可按照与结合图7a所述相同的方式进行计算。图7b的假想实施例（其中一个微层层组的反射率光谱的峰和谷与另一个微层层组的反射率光谱的峰和谷精确地对准）的结果为：

Δ1=0.0425；

Δ2=0.0425；

Δdiff＝0；并且

Δcomb=0.0508。

此实例表明，当设法使膜主体或层组组合体的高频彩色(Δcomb)降至最低时，不利的是设置微层层组以使得差分光谱的高频波动值(Δdiff)为小的。然而，应当注意，即使各个层组的峰和谷精确地对准（这对应于从高频彩色观点看最坏的情形），以Δcomb形式测量的膜主体或组合体的彩色也仅超过各个微层层组的彩色（以Δ1和Δ2的形式测量）适度的量。

现在可通过改变第二微层层组的高频波动来修改图7b的假想实施例，以使得一个层组的峰和谷并不与另一个层组的峰和谷精确地对准，而是两个层组的峰和谷相差90度相位，由此为既不精确对准的也不精确不对准的。在图7c的实施例中保持图7b实施例的其他相关方面，例如，第一和第二层组的平均反射率仍均为0.30(30%)，并且正弦波动的振幅仍为相同的。曲线730表示第一微层层组的光谱反射率，曲线732表示第二微层层组的光谱反射率，曲线734表示通过曲线730、732的正弦分量相减获得的差分光谱，并且曲线736为利用曲线730和732以及公式(1)计算的层组组合体的反射率光谱。高频波动值Δ1、Δ2、Δdiff、和Δcomb可按照与结合图7a和7b所述相同的方式进行计算。图7c的假想实施例（其中一个微层层组的反射率光谱的峰和谷与另一个微层层组的反射率光谱的峰和谷既不精确对准也不精确不对准）的结果为：

Δ1=0.0425；

Δ2=0.0425；

Δdiff＝0.0601；并且

Δcomb=0.0356。

此实例再次表明，当设法使膜主体或层组组合体的高频彩色(ΔFB1)降至最低时，有利的是设置微层层组以使得差分光谱的高频波动值(Δdiff)为大的。

现在我们将示出这种相同的原理可用于包括理想或实际多层光学膜的实例中。在一些情况下，使用针对给定微层层组（例如，具有仅一个微层层组的多层光学膜，然后可将此多层光学膜层合至具有类似构造的另一个多层光学膜以产生多层组多层光学膜主体）和/或给定多层组多层光学膜主体测定的透射和/或反射光谱。为了确保这些光谱测量值的精确性和可靠性，尤其是当处理可在膜的不同位置、点、或区域处具有显著不同的光谱特性的所述膜时，有利的是在所述膜中的足够小的一部分上获取这些透射和/或反射测量值，以使得测量结果不会因空间平均而无意地略去操作者正设法表征的高频波动。在本文中将用于可靠性测量目的的足够小的部分称为测试区域。测试区域可被选择为使得在测试区域的任何两个部分之间，所述膜主体的任何给定光谱特征随波长的偏移小于给定量，如1nm、或2nm、或5nm。应当注意，根据膜样品的空间不均一性程度，测试区域在一些情况下可被制备成相对较大的，但在其他情况下可需要为显著较小的。

若干示例性的测试区域示于图8中。在该图中，以透视图形式示出了可为单层组膜（其随后将层合或者以其他方式接合至另一个多层光学膜）或者可为多层组多层光学膜主体的多层光学膜810。膜810的形式可（例如）为适于存储成卷形式的柔性聚合物幅材。膜810在宽波长范围上对于沿膜的至少一个主轴（主光轴）偏振的光而言为部分反射的，并且具有至少一个可利用例如分光光度计测量的特有光谱特征（例如，反射或透光光谱中的峰、谷、或过渡）。由于膜厚度波动或其他原因，出现特有光谱特征的波长为膜的表面或可用区域上的位置的函数。线812a-f示出了膜上在给定波长下出现光谱特征的位置：沿着线812c，所述特征出现在波长λ₀处；沿着线812a，光谱已偏移为使得所述特征出现在波长λ₀+10处（例如，如果波长λ₀为600nm，则沿着线812a，所述特征出现在610nm下）；沿着线812f，光谱已偏移为使得所述特征出现在波长λ₀-15处（如果λ₀为600nm，则为585nm）；等等。线812a-f因而类似于等值线图上的线。区域814、816为示例性的测试区域，如果希望具有优于5nm的测量分辨率，则所述测试区域可用于测量膜810上的指示位置处的光谱透射率或反射率。当然，测量分辨率的越严格（或越宽松）的要求将需要越小的（或越大的）测试区域。应当注意，测试区域不必为圆形的，并且如果膜在一个面内方向（如，幅材纵向方向）上的空间均一性优于在另一个面内方向（如，幅材横向方向）上的空间均一性，则可为细长的。

现在转到图9a，观察与2层组反射型偏振膜主体相关的测量光谱特性。膜主体的各个微层层组具有275个微层，所述微层利用90/10coPEN（包含90%萘二甲酸乙二酯重复单元和10%对苯二甲酸乙二酯的共聚酯）的高折射率聚合物材料和得自伊斯曼化学公司(EastmanChemicalCompany)的PETg的低折射率聚合物材料排列成交替的A、B形式。将这些材料共挤出、通过模具送料、并且浇铸到浇铸轮上（参见（例如）上文所述的US6,783,349（Neavin等人）和2010年5月7日提交的美国专利申请61/332,401）。然后将浇铸料片在长度取向机中拉伸约2.5:1，并且在拉幅机中拉伸约6:1。由光学厚聚合物层隔开的两个微层层组各自具有标称单调的厚度梯度，所述厚度梯度对于沿膜主体的透光轴偏振的垂直入射光而言对应于从400nm延伸至约1100nm的部分反射谱带。偏振膜对于沿面内透光轴偏振的垂直入射光以及对于倾斜入射光而言在可见光和近IR波长上具有显著量的反射率。

在膜上的一个位置或测试区域处对于沿透光轴偏振的垂直入射光来测量2层组膜主体的透射率，并且测得的透射率示为曲线910。在膜主体的两个侧面上标记出测试区域（约5mm的直径）以供后续参考。通过将膜主体剥离开、同时保持各个微层层组不受损来将膜主体的两个微层层组彼此分离开。利用一层光学透明的粘合剂将微层层组中的一个（此处称为第一微层层组）粘附至透明的隔离衬片。这样做是为了降低红外波长下的光谱振铃。使用限定膜主体的先前测量的测试区域的标记来定位第一和第二微层层组的相同位置，并且按照与原始2层组膜主体相同的方式来逐一测量层组的透射率。曲线912示出了第一层组的测量透射率，并且曲线914示出了第二层组的测量透射率。

然后在400和1000nm的极限之间，通过平滑的、形式为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³的最佳拟合曲线来逼近曲线910、912、914中的每一个。这些缓慢变化的最佳拟合曲线以窄线宽绘制于图9a中，但未进行标记。（类似的未经标记的最佳拟合曲线也示于图10、11、和12a-d中。）在每种情况下，随后从测量的透光光谱中减去最佳拟合曲线以分离出测量光谱的高频分量。在400nm和850nm的极限之间计算曲线910、912、914中的每一个的高频分量的标准偏差，结果分别为ΔFB=Δcomb=0.0226，Δ1=0.0200，并且Δ2=0.0362。另外将第一和第二层组的透光光谱彼此进行相减以计算差分光谱，所述差分光谱示为曲线916。在400和850nm的极限之间，差分光谱916在减去3^rd阶最佳拟合曲线之后的标准偏差经计算为Δdiff＝0.0456。概括地讲，对于此实例则具有：

Δ1=0.0200；

Δ2=0.0362；

Δdiff＝0.0456；并且

Δcomb=0.0226。

我们执行一些额外的分析以确认公式(1)对于预测光学膜层合物的光谱为可靠的。具体地讲，我们使用第一和第二层组的测量透光光谱，即图9a中的曲线912和914，来模拟具有这两个层组的层合物。如果我们的方法可靠，则针对所模拟层合物计算出的透光光谱应匹配在剥离操作（用于分离各层组）之前以原样存在的实际层合物的测量透光光谱910。在我们的分析中，对于膜/空气界面的影响予以特殊考虑。原始膜主体或层合物具有两个空气界面，而这两个单独层组（形式为单独的、剥离的膜）具有组合的总计4个膜/空气界面。在上述玻片堆公式（公式(1)）可用于计算所模拟层合物的透射率之前，需要将这些空气界面中的两个在数学上移除，应当谨记T=1-R。为了在数学上移除多余的空气界面，一个空气/PETg界面（PETg的折射率为1.564）的反射率以波长的函数进行计算，其中包括分散效应。然后可通过下述公式来计算第一层组的“内部反射率”：

$A_{\mathrm{int}}=\frac{1-\mathrm{air}-(1+\mathrm{air})*A}{1-\mathrm{air}-2*\mathrm{air}*A},$ 公式(2)

其中A_int指第一层组的“内部反射率”，“air”指空气/PETg界面的所计算反射率，“A”指包括第一层组的剥离膜的测得的总透射率（包括两个空气/聚合物界面的影响），并且关系式R=1-T被假定用于所有的计算。应当注意，膜或其他主体的术语“内部反射率”是指所述主体在不存在位于其前面或后面（或顶部或底部等）的任何界面（因接触空气或具有不同于膜的折射率的任何其他介质而产生）的情况下的反射率。术语“内部透射率”类似地指所述主体在不存在位于其前面或后面（或顶部或底部等）的任何界面的情况下的透射率。

在计算出第一层组的内部反射率A_int之后，接下来利用上述公式(1)针对各个波长值来计算所模拟层合物的透射率，其中将A_int的值用于公式(1)中的“R1”，并且将第二层组的测量反射率（包括两个空气/聚合物界面的影响）用于公式(1)中的“R2”，并且其中透射率T=1-R。针对所模拟层合物而得到的经计算透光光谱示为图9b中的曲线910a，并且绘制在原始测量的透射率曲线910旁边。读者可以看出，在层合物的所测量反射率和所计算反射率之间实现了极好的一致性，由此确认针对图9a所示实施例中的各个微层层组所获得的透光光谱912、914为可靠的并且使用公式(1)能有效地描述非相干反射层组的反射率。

图10示出了与另一个2层组反射偏振膜主体相关的测量光谱特性。膜主体的各个微层层组均具有275个微层，所述微层利用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的一种聚合物材料和上述PETg的另一种聚合物材料排列成交替的A、B形式。将这些材料共挤出、通过模具送料、并且浇铸到浇铸轮上（参见（例如）上文所述的US6,783,349（Neavin等人）和2010年5月7日提交的美国专利申请61/332,401）。将浇铸料片在拉幅机中拉伸约6:1以产生宽带反射型偏振器多层光学膜主体。彼此通过光学厚聚合物层进行连接的两个微层层组各自具有标称单调的厚度梯度，所述厚度梯度对于沿膜主体的阻光轴偏振的垂直入射光而言对应于从400nm延伸至约850nm的反射谱带。类似于图9a-b的反射型偏振器，这种反射偏振膜主体在可见光和近IR波长上对于沿透光轴偏振的垂直入射光并且另外对于倾斜入射光也具有显著的反射率。因此，对于沿透光轴偏振的光（包括沿“透光平面”（包括膜主体的表面法线和透光轴）入射的垂直入射光和倾斜入射光）和在入射平面内p偏振的光，观察到宽波长范围上的部分反射率。

对于沿透光平面成60度角度（在空气中相对于表面法线测得）倾斜入射的p偏振光，在膜主体的测试区域内测量膜主体的透光光谱。在图10中，膜主体的测量透光光谱示为曲线1010。然后按照结合图9a-b所述的类似方式，将膜主体剥离开以使两个微层层组彼此分离。在与原始膜主体相同的测试区域处并且利用沿透光平面成60度入射的p偏振光的相同入射条件来测量两个层组的透光光谱。以此方式测量的第一和第二层组的透射率分别示为曲线1012、1014。

然后在400和750nm的极限之间，通过平滑的、形式为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³的最佳拟合曲线来逼近曲线1010、1012、1014中的每一个。在每种情况下，均随后从测量的透光光谱中减去最佳拟合曲线以分离出测量光谱的高频分量。在400nm和700nm的极限之间计算曲线1010、1012、1014中的每一个的高频分量的标准偏差，结果分别为ΔFB=Δcomb=0.0107，Δ1=0.0155，并且Δ2=0.0132。另外将第一和第二层组的透光光谱彼此进行相减以计算差分光谱，所述差分光谱示为曲线1016。在400和700[?]nm的极限之间，差分光谱1016在减去3^rd阶最佳拟合曲线之后的标准偏差经计算为Δdiff＝0.0185。概括地讲，对于此实例则具有：

Δ1=0.0155；

Δ2=0.0132；

Δdiff＝0.0185；并且

Δcomb=0.0107。

针对两个层组单独测量的透光光谱为实际上相同的，不同之处仅在于由层分布的不可控破坏引起的高频波动。可清晰地观察到，膜主体或层合物的高频波动小于任一层组单独的高频波动。

图11示出了与另一个2层组多层光学膜主体相关的测量光谱特性。然而，在这种情况下，各微层层组被制备成单独的膜，并且随后层合在一起以形成膜主体。因此构造仅具有由275个微层形成的一个微层层组的基础多层光学膜，所述微层利用一种聚合物材料（为上述90/10coPEN）和另一种聚合物材料（为90/10coPEN和PETg的55/45比率的共混物）排列成交替的A、B形式。聚合物共混物具有1.595的折射率。将这些材料共挤出、通过模具送料、并且浇铸到浇铸轮上（参见（例如）US6,783,349（Neavin等人））。然后将浇铸料片按照不对称方式利用4.0:1的长度取向以及在142℃下沿宽度方向的约6:1拉幅拉伸比来进行双轴取向、随后在232℃下进行高温热定型，以形成宽带单层组多层光学膜。在膜卷材上的不同幅材横向位置处从料片中切割出两块这种单层组基础膜，由此提供分别具有类似的第一和第二微层层组的第一和第二膜。利用沿膜的相同主面内轴而线性偏振的垂直入射光来测量这些膜块中的每一个的透射率，并且结果由图11中的曲线1112、1114示出。这些光谱为相似的，但光谱特征在波长上有所偏移或改变，原因在于切割膜块的原始基础膜的微小厚度差异。除了在垂直入射下具有显著的反射率之外，所述膜对于在包括主面内轴的入射平面中以60度入射的p偏振光也具有显著的反射率。

然后利用透明的压敏粘合剂(PSA)将两个膜块层合在一起（其中它们的相应主轴彼此平行）以形成2层组的、宽带的、部分反射的多层光学膜主体或层合物。按照与各个膜块相同的方式来测量膜主体的透射率，并且所得的测量结果由图11中的曲线1110给出。

然后在400和850nm的极限之间，通过平滑的、形式为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³的最佳拟合曲线来逼近曲线1110、1112、1114中的每一个。在每种情况下，均随后从所测量的透光光谱中减去最佳拟合曲线以分离出测量光谱的高频分量。然后在400和850nm的极限之间计算曲线1110、1112、1114中的每一个的高频分量的标准偏差，结果分别为ΔFB=Δcomb=0.0172，Δ1=0.0288，且Δ2=0.0312。另外将第一和第二层组的透光光谱彼此进行相减以计算差分光谱，所述差分光谱示为曲线1116。在400和850nm的极限之间，差分光谱1116在减去3^rd阶最佳拟合曲线之后的标准偏差经计算为Δdiff＝0.0482。概括地讲，对于此实例则具有：

Δ1=0.0288；

Δ2=0.0312；

Δdiff＝0.0482；并且

Δcomb=0.0172。

此处，与膜主体或层合物的显著较低的数值相比，层组中的每一个均具有相对高的高频波动值。

再制备两个单层组部分反射型宽带多层光学膜并且测量其光谱特性。然后对测量光谱执行计算分析，以模拟（但非实际制备）若干不同的层合构造或膜主体。所述计算分析使我们能够模拟使各单层组膜中的一个稍微较厚或较薄，以导致该膜的透光光谱分别偏移至较长或较短的波长。随后可建模和分析这些偏移对所得（所模拟）的2层组膜主体的高频波动的影响。结果提供于图12a-d中。此实践的目的在于证明如下事实，即可在线或实时地调节正在工厂中制备的单独多层光学膜以形成如下多层组层合物或膜主体，所述多层组层合物或膜主体可相对其组成膜具有降低的高频光谱波动。

此外参照图12a-d，构造仅具有由275个微层形成的一个微层层组的基础多层光学膜，所述微层利用一种聚合物材料（为上述90/10coPEN）和另一种聚合物材料（为上述90/10coPEN和PETg的55/45共混物）排列成交替的A、B形式。将这些材料共挤出、通过模具送料、并且浇铸到浇铸轮上（参见（例如）US6,783,349（Neavin等人））。然后将浇铸料片按照不对称方式利用3.5:1的长度取向以及在142℃下沿宽度方向的约6:1拉幅拉伸比来进行双轴取向，以形成宽带单层组多层光学膜。在膜卷材上的大体相同的幅材横向位置但不同的幅材纵向位置处，来从料片中切割两块这种单层组基础膜，由此提供分别具有类似的第一和第二微层层组的第一和第二膜。各个膜沿其面内透光轴（主轴）具有显著的反射率。利用沿膜的透光轴而线性偏振的垂直入射光来测量这些膜块中的每一个的透射率，并且结果由图12a中的曲线1212a、1214a示出。如图可见，这些膜沿透光轴具有部分反射率，且在垂直入射下具有从400nm延伸到约1250nm的宽反射谱带。

然后按照类似于结合图9b所述的方式利用曲线1212a、1214a来估计第一模拟层合物或膜主体。假定具有与曲线1212a、1214a中的每一个所用相同的入射条件，则第一膜主体的经计算透射率示为图12a中的曲线1210a。此曲线据信可代表在给定入射条件下对于下述膜主体测量的透射率，所述膜主体是通过将各个单个膜块层合在一起制备的。

然后在400和1150nm的极限之间，通过平滑的、形式为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³的最佳拟合曲线来逼近曲线1210a、1212a、1214a中的每一个。在每种情况下，均随后从所测量或计算的透光光谱中减去最佳拟合曲线以分离出测量/计算光谱的高频分量。在400nm和950nm的极限之间计算曲线1210a、1212a、1214a中的每一个的高频分量的标准偏差，结果分别为ΔFB=Δcomb=0.0261，Δ1=0.0269，并且Δ2=0.0231。另外将第一和第二层组的透光光谱彼此进行相减以计算差分光谱，所述差分光谱示为曲线1216a。在400和950nm的极限之间，差分光谱1216a在减去3^rd阶最佳拟合曲线之后的标准偏差经计算为Δdiff＝0.0277。概括地讲，对于此实例则具有：

Δ1=0.0269；

Δ2=0.0231；

Δdiff＝0.0277；并且

Δcomb=0.0261。

然后估计第二模拟层合物或膜主体。此第二模拟层合物与第一模拟层合物（图12a）基本上相同，不同的是第一单层组膜的光谱（参见图12a中的曲线1212a）在波长上有所偏移以表示第一单层组膜的厚度具有3%的增加。增厚的第一层组的经计算透光光谱在图12b中示为曲线1212b。图12b中的曲线1214b与图12a中的曲线1214a相同，并且曲线1210b表示曲线1212b和1214b利用公式(1)所得的组合曲线。

如同此前所述，然后在400和1150nm的极限之间，通过平滑的、形式为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³的最佳拟合曲线来逼近曲线1210b、1212b、1214b中的每一个，并且从所测量或计算的透光光谱中减去最佳拟合曲线以分离出高频分量。在400nm和950nm的极限之间计算曲线1210b、1212b、1214b中的每一个的高频分量的标准偏差，结果分别为ΔFB=Δcomb=0.0203，Δ1=0.0279，并且Δ2=0.0231。此外，将第一和第二层组的透光光谱彼此进行相减以计算差分光谱，所述差分光谱示为曲线1216b。在400和950nm的极限之间，差分光谱1216b在减去3^rd阶最佳拟合曲线之后的标准偏差经计算为Δdiff＝0.0404。概括地讲，对于此实例则具有：

Δ1=0.0279；

Δ2=0.0231；

Δdiff＝0.0404；并且

Δcomb=0.0203。

然后估计第三模拟层合物或膜主体。此第三模拟层合物与第一模拟层合物（图12a）基本上相同，不同的是第一单层组膜的光谱（参见图12a中的曲线1212a）在波长上有所偏移以表示第一单层组膜的厚度具有2%的降低。变薄的第一层组的经计算透光光谱在图12c中示为曲线1212c。图12c中的曲线1214c与图12a中的曲线1214a相同，并且曲线1210c表示曲线1212c和1214c利用公式(1)所得的组合曲线。

如同此前所述，然后在400和1150nm的极限之间，通过平滑的、形式为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³的最佳拟合曲线来逼近曲线1210c、1212c、1214c中的每一个，并且从测量或计算的透光光谱中减去最佳拟合曲线以分离出高频分量。在400nm和950nm的极限之间计算曲线1210c、1212c、1214c中的每一个的高频分量的标准偏差，结果分别为ΔFB=Δcomb=0.0286，Δ1=0.0260，并且Δ2=0.0231。此外将第一和第二层组的透光光谱彼此进行相减以计算差分光谱，所述差分光谱示为曲线1216c。在400和950nm的极限之间，差分光谱1216c在减去3^rd阶最佳拟合曲线之后的标准偏差经计算为Δdiff＝0.0160概括地讲，对于此实例则具有：

Δ1=0.0260；

Δ2=0.0231；

Δdiff＝0.0160；并且

Δcomb=0.0286。

应当注意，尽管将几乎相同的光谱进行组合，但层合物的标准偏差仅稍高于各个单独膜的标准偏差。

然后针对不同的入射条件来估计图12a的第一模拟膜主体。取代沿膜的透光轴偏振的垂直入射光，现在使用如下入射条件，其中光沿透光平面成60度倾斜地入射，且所述光为在入射平面内偏振的（p偏振的）。在此新入射条件下测量第一和第二单层组膜的透射率，结果分别示为图12d中的曲线1212d和1214d。

然后按照类似于结合图12a所述的方式利用曲线1212d、1214d来评价模拟膜主体。假定具有与曲线1212d、1214d中的每一个所用相同的（倾斜的）入射条件，则模拟膜主体的经计算透射率示为图12d中的曲线1210d。此曲线据信可代表在给定（倾斜）入射条件下对于下述膜主体测量的透射率，所述膜主体是通过将单个膜块层合在一起制备的。此计算忽略空气界面，因为在接近布鲁斯特角的情况下对于p偏振光而言表面反射率可忽略不计。

然后在400和950nm的极限之间，通过平滑的、形式为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³的最佳拟合曲线来逼近曲线1210d、1212d、1214d中的每一个，并且从测量或计算的透光光谱中减去最佳拟合曲线以分离出高频分量。在400nm和800nm的极限之间计算曲线1210d、1212d、1214d中的每一个的高频分量的标准偏差，结果分别为ΔFB=Δcomb=0.0176，Δ1=0.0219，并且Δ2=0.0220。此外将第一和第二层组的透光光谱彼此进行相减以计算差分光谱，所述差分光谱示为曲线1216d。在400和800nm的极限之间，差分光谱1216d在减去3^rd阶最佳拟合曲线之后的标准偏差经计算为Δdiff＝0.0141。概括地讲，对于此实例则具有：

Δ1=0.0219；

Δ2=0.0220；

Δdiff＝0.0141；并且

Δcomb=0.0176。

从上述实例和教导内容可以理解，从膜主体中的彩色（具体地讲，与反射率和/或透光光谱中的不利高频波动相关的彩色）的角度来看，将宽带、部分反射型微层层组整合到多层组膜主体的方式可为重要的。有利的是，在至少膜主体的第一测试区域处，Δdiff大于Δ1和Δ2中的至少一个。（图12d的实施例在一定程度上为反例，因为Δcomb和ΔFB均小于Δ1或Δ2中的任一者，即使差分波动值Δdiff为小的。）Δdiff也可大于Δ1和Δ2中的每一个。此外，在第一测试区域处，ΔFB（和/或Δcomb）可小于Δ1和Δ2中的至少一个、或小于Δ1和Δ2中的每一个。在膜主体的第二测试区域中，量Δdiff、Δ1、Δ2、ΔFB、和Δcomb可分别称为Δdiff2、Δ3、Δ4、ΔFB2、和Δcomb2，并且Δdiff2可小于Δ3和Δ4中的至少一个、或小于Δ3和Δ4中的每一个。此外，ΔFB2和/或Δcomb2可大于Δ3和Δ4中的至少一个，或者其可大于Δ3和Δ4，或者其可小于Δ3和Δ4中的一者或两者，而ΔFB和/或Δcomb可小于Δ1和Δ2中的至少一个、或小于Δ1和Δ2中的每一个。

除非另外指明，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都应当理解为由术语“约”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，这些近似值可根据本领域内的技术人员利用本专利申请的教导内容想要获得的所需特性而改变。每一个数值参数并不旨在限制等同原则在权利要求书范围内的应用，至少应该根据所报告的有效位数和通过应用惯常的四舍五入法来解释每一个数值参数。虽然本发明中描述大致范围的数值范围和参数是近似值，但由于任何数值都是在本文所述具体实例中列出，它们都在合适的情况下尽可能地精确。然而，任何数值可以适当地包含与测试或测量限制相关的误差。

在不偏离本发明的精神和范围的前提下，对本发明的各种修改和更改对于本领域内的技术人员来说应是显而易见的，而且应该理解本发明不限于本文所列出的示例性实施例。例如，除非另外指明，否则读者应当假设，所公开的一个实施例的特征也可应用于所公开的所有其他实施例。还应理解，本文引用的所有美国专利、专利申请公开案和其他专利和非专利文档通过引用的方式并入，而不与上述公开内容抵触。

Claims (26)

1.一种具有第一主面内轴的部分反射型多层光学膜主体，包括：

第一微层层组；和

第二微层层组，所述第二微层层组连接至所述第一微层层组以使得至少一些光可依序地穿过所述第一微层层组和第二微层层组；

其中所述第一微层层组和第二微层层组各自被构造为在扩展波长范围上部分地透射和部分地反射沿所述第一主面内轴进行线性偏振的垂直入射光；

其中当在所述扩展波长范围上进行平均时，所述第一微层层组和第二微层层组的组合对于所述垂直入射光具有5％至95％范围内的第一组合内部透射率；

其中所述第一微层层组和第二微层层组的组合对于(a)在包括所述第一主面内轴的第一主平面中以60度入射的斜射光、和(b)在所述第一主平面中进行线性偏振的斜射光具有第二组合内部透射率，所述第二组合内部透射率当在所述扩展波长范围上进行平均时位于10％至90％的范围内，所述第一主面内轴是所述多层光学膜主体的透光轴；

其中，至少在所述多层光学膜主体的第一测试区域中，所述第一微层层组和第二微层层组的组合的高频光谱波动值Δcomb小于所述第一微层层组自身的高频光谱波动值Δ1，所述高频光谱波动值是基于所述扩展波长范围上的相关透光光谱和透光光谱的最佳拟合曲线之间的差值的波动值。

2.根据权利要求1所述的多层光学膜主体，其中在至少所述第一测试区域中，Δcomb还小于所述第二微层层组自身的高频光谱波动值Δ2。

3.根据权利要求2所述的多层光学膜主体，其中在所述扩展波长范围上针对所述垂直入射光来评价Δ1、Δ2、和Δcomb。

4.根据权利要求2所述的多层光学膜主体，其中在所述扩展波长范围上针对所述斜射光来评价Δ1、Δ2、和Δcomb。

5.根据权利要求3所述的多层光学膜主体，其中所述扩展波长范围包括400nm至700nm范围的至少大部分。

6.根据权利要求5所述的多层光学膜主体，其中所述扩展波长范围从420nm延伸到680nm。

7.根据权利要求3所述的多层光学膜主体，其中所述扩展波长范围从420nm延伸到1000nm。

8.根据权利要求1所述的多层光学膜主体，其中所述第二组合内部透射率当在所述扩展波长范围上进行平均时位于20％至80％的范围内。

9.根据权利要求8所述的多层光学膜主体，其中所述第二组合内部透射率当在所述扩展波长范围上进行平均时位于30％至70％的范围内。

10.根据权利要求1所述的多层光学膜主体，其中至少在所述第一测试区域中：

所述第一微层层组在所述扩展波长范围上对于所述垂直入射光具有第一透光光谱，所述第一透光光谱具有所述高频光谱波动值Δ1；

所述第二微层层组在所述扩展波长范围上对于所述垂直入射光具有第二透光光谱，所述第二透光光谱具有高频光谱波动值Δ2；

所述第一透光光谱和第二透光光谱之间的差值产生所述扩展波长范围上的第一差分透光光谱，所述第一差分透光光谱具有第一差分高频光谱波动值Δdiff；并且

Δdiff大于Δ1和Δ2中的至少一个。

11.根据权利要求10所述的多层光学膜主体，其中Δdiff大于Δ1和Δ2中的每一个。

12.根据权利要求10所述的多层光学膜主体，其中所述第一透光光谱和第二透光光谱为内部透光光谱。

13.根据权利要求10所述的多层光学膜主体，其中Δ1基于所述扩展波长范围上的所述第一透光光谱与所述第一透光光谱的第一最佳拟合曲线之间的差值，所述第一最佳拟合曲线的形式为三次多项式a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³，其中λ为光学波长，a₀、a₁、a₂和a₃为系数。

14.根据权利要求10所述的多层光学膜主体，其中：

Δ1基于所述扩展波长范围上的所述第一透光光谱与所述第一透光光谱的第一最佳拟合曲线之间的差值，所述第一最佳拟合曲线的形式为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³；并且

Δ2基于所述扩展波长范围上的所述第二透光光谱与所述第二透光光谱的第二最佳拟合曲线之间的差值，所述第二最佳拟合曲线的形式也为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³；

Δdiff基于所述扩展波长范围上的所述第一差分透光光谱与所述第一差分透光光谱的第一差分最佳拟合曲线之间的差值，所述第一差分最佳拟合曲线的形式也为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³；

所述第一微层层组和第二微层层组的组合在所述扩展波长范围上对于所述垂直入射光具有第一组合透光光谱，所述第一组合透光光谱具有所述高频光谱波动值Δcomb；并且

Δcomb基于所述扩展波长范围上的所述第一组合透光光谱与所述第一组合透光光谱的第一组合最佳拟合曲线之间的差值，所述第一组合最佳拟合曲线的形式也为a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³，其中λ为光学波长，a₀、a₁、a₂和a₃为系数。

15.根据权利要求14所述的多层光学膜主体，其中：

Δ1为所述第一透光光谱与所述第一最佳拟合曲线之间的所述差值的标准偏差；

Δ2为所述第二透光光谱与所述第二最佳拟合曲线之间的所述差值的标准偏差；

Δdiff为所述第一差分透光光谱与所述第一差分最佳拟合曲线之间的所述差值的标准偏差；并且

Δcomb为所述第一组合透光光谱与所述第一组合最佳拟合曲线之间的所述差值的标准偏差。

16.根据权利要求1所述的多层光学膜主体，其中所述多层光学膜主体为反射型偏振器。

17.根据权利要求1所述的多层光学膜主体，其中所述多层光学膜主体为部分反射器，所述部分反射器对于沿所述第一主面内轴偏振的垂直入射光以及对于沿垂直于所述第一主面内轴的第二面内轴偏振的垂直入射光具有基本上相同的反射率。

18.根据权利要求1所述的多层光学膜主体，其中所述第一测试区域被选择为使得在所述第一测试区域的任何两部分之间，所述多层光学膜主体的任何给定光谱特征在波长上偏移小于1nm。

19.根据权利要求1所述的多层光学膜主体，其中，在所述多层光学膜主体的至少第二测试区域中，所述第一微层层组和第二微层层组的组合的高频光谱波动值Δcomb2大于所述第一微层层组自身的高频光谱波动值Δ3和所述第二微层层组自身的高频光谱波动值Δ4中的至少一个。

20.根据权利要求19所述的多层光学膜主体，其中，在所述第二测试区域中，所述第一微层层组的透光光谱和所述第二微层层组的透光光谱之间的差分光谱具有高频光谱波动值Δdiff2，并且其中Δdiff2小于Δ3和Δ4中的至少一个。

21.一种制备部分反射型多层光学膜主体的方法，包括：

提供第一微层层组和第二微层层组，各个所述微层层组被构造为在扩展波长范围上部分地透射和部分地反射沿所述多层光学膜主体的第一主面内轴进行线性偏振的垂直入射光，所述第一主面内轴是所述多层光学膜主体的透光轴；以及

将所述第一微层层组连接至所述第二微层层组以形成所述多层光学膜主体，其中至少一些光可依序地穿过所述第一微层层组和第二微层层组；

其中所述连接操作被执行为使得：

当在所述扩展波长范围上进行平均时，所述第一微层层组和第二微层层组的组合对于所述垂直入射光具有5％至95％范围内的第一组合内部透射率；

所述第一微层层组和第二微层层组的组合对于(a)在包括所述第一主面内轴的第一主平面中以60度入射的斜射光、和(b)在所述第一主平面中进行线性偏振的斜射光具有第二组合内部透射率，所述第二组合内部透射率当在所述扩展波长范围上进行平均时位于10％至90％的范围内；

至少在所述多层光学膜主体的第一测试区域中，所述第一微层层组和第二微层层组的组合的高频光谱波动值Δcomb小于所述第一微层层组自身的高频光谱波动值Δ1，所述高频光谱波动值是基于所述扩展波长范围上的相关透光光谱和透光光谱的最佳拟合曲线之间的差值的波动值。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述连接操作被执行为使得Δcomb小于所述第二微层层组自身的高频光谱波动值Δ2。

23.根据权利要求21所述的方法，其中所述提供所述第一微层层组和第二微层层组以及所述连接操作是通过形成挤出多层料片并且拉伸所述料片以同时形成所述第一微层层组和第二微层层组来实现的。

24.根据权利要求21所述的方法，其中所述提供所述第一微层层组和第二微层层组是通过形成包括所述第一微层层组的第一多层光学膜并且独立地形成包括所述第二微层层组的第二多层光学膜来实现的，并且所述连接操作是通过将所述第一多层光学膜层合至所述独立的第二多层光学膜来实现的。

25.根据权利要求21所述的方法，其中，至少在所述第一测试区域中：

所述第一微层层组在所述扩展波长范围上对于所述垂直入射光具有第一透光光谱，所述第一透光光谱具有所述高频光谱波动值Δ1；

所述第二微层层组在所述扩展波长范围上对于所述垂直入射光具有第二透光光谱，所述第二透光光谱具有高频光谱波动值Δ2；并且

所述第一透光光谱和第二透光光谱之间的差值产生所述扩展波长范围上的第一差分透光光谱，所述第一差分透光光谱具有第一差分高频光谱波动值Δdiff；

并且其中所述连接操作被执行为使得Δdiff大于Δ1和Δ2中的至少一个。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述连接操作被执行为使得Δdiff大于Δ1和Δ2中的每一个。