具有降低的彩色的部分反射型多層光學膜制造技術

本發明專利技術涉及一種多層光學膜主體，所述多層光學膜主體包括第一和第二微層層組。各個層組對于沿所述膜主體的第一主軸偏振的垂直入射光而言部分地透射和部分地反射擴展波長范圍上的光，例如可見光區域上的光。所述第一和第二層組的組合對于垂直入射光具有中等反射率和透射率（如平均5-95%的內部透射率）并且對于傾斜入射光具有類似的中等反射率/透射率（例如平均10-90%的內部透射率）。將所述層組進行層合或以其他方式進行連接以使得光可依序地穿過所述層組。在所述膜主體的至少第一測試區域中，所述層組組合的高頻光譜波動值小于所述第一層組自身的高頻光譜波動值，并且也可小于所述第二層組自身的高頻光譜波動值。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術整體涉及光學膜，所述光學膜的反射和透射特性在很大程度上取決于從所述膜內的微層之間的界面反射的光的相長和相消干涉，特別應用于這樣的膜所述膜在給定入射條件下部分地反射且部分地透射擴展波長范圍內的光。本專利技術還涉及相關的制品、系統和方法。
技術介紹
多層光學膜為已知的。這種膜通常包括大量極薄的由不同光透射材料形成的層，所述層稱為微層，這是因為它們足夠薄以使得光學膜的反射和透射特性在很大程度上取決于從層界面反射的光的相長干涉或相消干涉。根據各個微層所具有的雙折射(如果有的話)的值和相鄰微層的相對折射率差值并且另外根據其他設計特性，可將多層光學膜制備成具有如下反射和透射特性，所述反射和透射特性可(例如)在一些情況下被表征為反射型偏振器并且在其他情況下被表征為反射鏡。由多個微層構成的反射型偏振器為人們所知已有一段時間，所述多個微層的面內折射率被選擇成提供沿著面內阻光軸的相鄰微層之間的顯著折射率失配和沿著面內透光軸的相鄰微層之間的顯著折射率匹配，并且具有足夠數量的層以確保對于沿一個主方向(稱為阻光軸)偏振的垂直入射光具有高反射率、同時對于沿正交主方向(稱為透光軸)偏振的垂直入射光保持低反射率和高透射率。參見例如美國專利No. 3，610，729 (Rogers)、No. 4, 446, 305 (Rogers 等人)和 No. 5，486，949 (Schrenk 等人)。近來，3M公司的研究人員已經指出此類膜沿垂直于膜的方向(即z軸)的層對層折射率特性的重要性，并且顯示出這些特性如何對膜在斜入射角下的反射率和透射率起重要作用。參見例如美國專利5，882，774 (Jonza等人)。Jonza等人提出，除了別的以外,相鄰微層之間的z軸折射率失配(簡稱為z折射率失配或Ληζ)可被調控，以允許構造布魯斯特角(P偏振光在界面處的反射率變為零的角度)非常大或不存在的多層疊堆。這又允許構造這樣的多層反射鏡和偏振器其P偏振光的界面反射率隨著入射角增加而緩慢減小，或與入射角無關，或隨著入射角偏離垂直方向而增大。因此，可以獲得在寬帶寬內對s偏振光和P偏振光均具有高反射率的多層膜(對于反射鏡以任何入射方向，對于偏振器以選定的方向)。一些多層光學膜被設計用于窄帶操作(B卩，在窄波長范圍上)，而其他多層光學膜被設計用于在寬波長范圍上使用，例如，在基本上整個可見光或明度光譜、或者(例如)外加近紅外波長的可見光或明度波長范圍上。多年來，后一類型的膜(即，寬帶多層光學膜)的設計者和制造商已不得不處理彩色問題。當所述膜旨在用于視覺顯示系統(如，其中所述膜為寬帶反射型偏振器或寬帶反射鏡并且顯示系統為液晶顯示器、光源、或背光源)中時，通常會引發彩色問題。在這種系統中，通常不利的是，所述膜在垂直入射光下或對于傾斜入射光向顯示器賦予顯著的彩色(非白色)外觀。當所述膜在光譜的可見光部分上具有不均一的透射或反射特性時會產生彩色外觀。就共擠出的聚合物多層光學膜而言，這種不均一性通常歸因于所述膜的層厚分布相對于目標分布的不良控制。為了避免彩色問題，聚合物多層光學膜通常被設計為提供沿其主軸的極低反射率和高透射率(如，對于反射型偏振器的透光軸)或者極高反射率和低透射率(如，對于反射型偏振器的阻光軸、或者對于反射鏡膜的任何面內軸)。強制使反射率具有極低或極高值(并且強制使透射率分別具有極高或極低值)可使得形成低彩色寬帶膜，因為分別當標稱反射率接近0(0%)或I (100%)并且標稱透射率接近I或O時，對于層厚分布的給定波動而言，反射率或透射率的光譜不均一性的值較小。最近，已提出下述寬帶聚合物多層光學膜，其對于平行于至少一個主光軸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顯著量被反射，并且入射光的另一些顯著量(通常，未被反射的入射光的其余部分)被透射。這種膜在本文中稱為部分反射型多層光學膜、或部分透射型多層光學膜。解決這種薄膜中的彩色問題的一種方法為利用具有精心定制的層厚分布的僅單個微層層組來提供這種薄膜并且在不使用層倍增器裝置的情況下來制造這種薄膜，由此實現對層厚分布的最大控制和在可見光波長范圍上的透射率或反射率的相應最小光譜波動。參見(例如)名稱為“Low Layer Count ReflectivePolarizer With Optimized Gain”(具有優化增益的低層數反射型偏振器)的PCT公開WO2009/0123928 (Derks 等人)。
技術實現思路
因此，如上文所述，聚合物多層光學膜的設計者和制造商所面對的一個挑戰為因不良層厚控制而造成的意外和不利的感知彩色，所述聚合物多層光學膜旨在成為(I)沿主軸部分地反射的和(2)寬帶的(即，旨在提供寬波長范圍上的部分反射率)。這種不利的彩色通常表現為光學透射率和反射率光譜中的相對高頻波動，所述高頻波動與微層厚度相對其理想或目標值的偏差(更精確地講，微層的光學重復單元的偏差)直接相關。部分反射型寬帶多層光學膜的制造商和設計者所面對的這種挑戰將在下文中參照圖1-3并在本文獻的具體實施方式中進行進一步的解釋。本專利申請具體關注的多層光學膜為下述膜，所述膜在所關注的寬波長范圍上，沿著至少一個主面內軸對于垂直入射光和傾斜入射光而言均為部分反射和部分透射的。這種膜的特征可在于該膜或其組成組件中的一個或多個對于指定的光入射條件具有“內部透射率”。膜的“內部透射率”是指當在測量中不包括膜/組件的最前和最后表面(這些表面可接觸或可不接觸空氣)的任何影響時的膜的透射率。因此，膜的內部透射率是指僅得自膜/組件的內部、而非其兩個外表面的透射率。“內部反射率”完全類似于內部透射率。因此，膜的內部反射率是指僅得自膜/組件的內部、而非其兩個最外表面的反射率。以內部透射率和/或內部反射率來表征多層光學膜或其他光學主體在多種情況下可為有益的和有用的。為清晰起見，當在本文獻中結合多層光學膜或其他光學主體或者它們的部分使用諸如“反射”和“透射”之類的術語(以及諸如反射率和透射率之類的相關術語)時，讀者將會理解它們可根據上下文而指所述主體的普通反射率和透射率(這通常(除了以布魯斯特角入射的P偏振光)包括兩個最外表面的影響)、或指所述主體的內部反射率和內部透射率、或者上述兩者。當最外表面的影響旨在被特別地排除時，則在本文獻的全文中使用形容詞“內部”。本專利申請尤其公開了部分透射型多層光學膜主體，其通過組合(例如，通過層合)兩個單獨的多層光學膜或微層層組來形成降低的彩色，所述兩個單獨的多層光學膜或微層層組的高頻光譜峰和谷往往在所關注的寬波長范圍上并且至少在所述膜主體的至少一些區域處相互抵消。在實施過程中，多層光學膜和微層層組可顯示具有空間不均一性，使得在所述膜或層組上的各區域或位置之間，光譜峰和谷的波長會輕微地變化。即使當這種空間不均一性導致在該構造的另一個區域中不同薄膜或層組的相應光譜峰和谷往往不相互抵消時，我們也已發現這種非最佳區域的彩色通常增加僅適度的量，以使得整個構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構造的有效區域上的空間平均值。因此，例如，可制備如下部分反射型共擠出多層光學膜主體，其相比于先前的設計在所關注的波長范圍上、至少在所述膜主體的一些區域或部分中、和/或在考慮所述膜主體的所有點上本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.05.21 US 61/347,0721.一種具有第一主面內軸的部分反射型多層光學膜主體，包括 第一微層層組；和 第二微層層組，所述第二微層層組連接至所述第一微層層組以使得至少一些光可依序地穿過所述第一微層層組和第二微層層組； 其中所述第一微層層組和第二微層層組各自被構造為在擴展波長范圍上部分地透射和部分地反射沿所述第一主面內軸進行線性偏振的垂直入射光； 其中當在所述擴展波長范圍上進行平均時，所述第一微層層組和第二微層層組的組合對于所述垂直入射光具有O. 05 (5%)至O. 95 (95%)范圍內的第一組合內部透射率； 其中所述第一微層層組和第二微層層組的組合對于(a)在包括所述第一主面內軸的第一主平面中以60度入射的斜射光、和(b)在所述第一主平面中進行線性偏振的斜射光具有第二組合內部透射率，所述第二組合內部透射率當在所述擴展波長范圍上進行平均時位于 O. I (10%) MO. 9 (90%)的范圍內； 其中，至少在所述多層光學膜主體的第一測試區域中，所述第一微層層組和第二微層層組的組合的高頻光譜波動值(Acomb)小于所述第一微層層組自身的高頻光譜波動值(Al)。2.根據權利要求I所述的多層光學膜主體，其中在至少所述第一測試區域中，Acomb還小于所述第二微層層組自身的高頻光譜波動值(Λ2)。3.根據權利要求2所述的多層光學膜主體，其中在所述擴展波長范圍上針對所述垂直入射光來評價八1、Δ2、和Δ comb 4.根據權利要求2所述的多層光學膜主體，其中在所述擴展波長范圍上針對所述傾斜入射光來評價八1、Δ2、和Δ comb 5.根據權利要求3所述的多層光學膜主體，其中所述擴展波長范圍包括400nm至700nm范圍的至少大部分。6.根據權利要求5所述的多層光學膜主體，其中所述擴展波長范圍從420nm延伸到680nm。7.根據權利要求5所述的多層光學膜主體，其中所述擴展波長范圍從420nm延伸到大于680nm的波長。8.根據權利要求I所述的多層光學膜主體，其中所述第二組合內部透射率當在所述擴展波長范圍上進行平均時位于O. 2 (20%)至O. 8 (80%)的范圍內。9.根據權利要求8所述的多層光學膜主體，其中所述第二組合內部透射率當在所述擴展波長范圍上進行平均時位于O. 3 (30%)至O. 7 (70%)的范圍內。10.根據權利要求I所述的多層光學膜主體，其中至少在所述第一測試區域中 所述第一微層層組在所述擴展波長范圍上對于所述垂直入射光具有第一透光光譜，所述第一透光光譜具有所述第一高頻光譜波動值λI ; 所述第二微層層組在所述擴展波長范圍上對于所述垂直入射光具有第二透光光譜，所述第二透光光譜具有所述第二高頻光譜波動值Λ2 ; 所述第一透光光譜和第二透光光譜之間的差值產生所述擴展波長范圍上的第一差分透光光譜，所述第一差分透光光譜具有第一差分高頻光譜波動值AdifT ;并且 Adiff大于Al和Λ 2中的至少一個。11.根據權利要求10所述的多層光學膜主體，其中Adiff大于Al和Λ2中的每一個。12.根據權利要求10所述的多層光學膜主體，其中所述第一透光光譜和第二透光光譜為內部透光光譜。13.根據權利要求10所述的多層光學膜主體，其中Al基于所述關注的波長范圍上的所述第一透光光譜與所述第一透光光譜的第一最佳擬合曲線之間的差值，所述第一最佳擬合曲線的形式為Sc^a1 λ +a2 λ 2+a3入3。14.根據權利要求10所述的多層光學膜主體，其中 ΔI基于所述關注的波長范圍上的所述第一內部透光光譜與所述第一內部透光光譜的第一最佳擬合曲線之間的差值，所述第一最佳擬合曲線的形式為Sc^a1 λ+a2 λ 2+a3 λ 3 ;并且Δ2基于所述關注的波長范圍上的所述第二內部透光光譜與所述第二內部透光光譜的第二最佳擬合曲線之間的差值，所述第二最佳擬合曲線的形式也為Sc^a1 λ+a2 λ 2+a3 λ 3 ；Adiff基于所述關注的波長范圍上的所述第一差分透光光譜與所述第一差分透光光譜的第一差分最佳擬合曲線之間的差值，所述第一差分最佳擬合曲線的形式也為ag+aj λ +a2 λ 2+a3 λ 3 ； 所述第一微層層組和第二微層層組的組合在所述擴展波長范圍上對于所述垂直入射光具有第一組合透光光譜，所述第一組合透光光譜具有所述高頻光譜波動值Acomb ;并且Λ comb基于所述關注的波長范圍上的所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邁克爾·F·韋伯，卡爾·A·斯托弗，
申請(專利權)人：三M創新有限公司，
類型：
國別省市：