专利名称：含有连续相和分散相的高增益光学器件的制备方法
技术领域：
本发明总体上涉及具有连续/分散相形态的光学膜，具体涉及控制这种器件中分散相的性质，从而提高增益及其他光学性质的方法。
背景技术：
由位于连续基质中的分散相形成的光学和非光学膜在本领域是广为人知的。例如，这种连续/分散相膜见述于共同转让的美国专利5825543(Ouderkirk等人)、美国专利5783120(Ouderkirk等人、美国专利5867316(Carlson等人)、美国专利5991077(Carlson等人)和美国专利6179948(Merrill等人)，以及美国专利6090898(Tsunekawa等人)。
连续/分散相膜特别适合用作漫反射偏振器。在这种应用中，膜一般的结构要使得两相的折射率沿第一根轴基本上是不匹配的，而沿第二根轴基本上是匹配的。结果，沿第一根轴偏振的入射光基本上反射或散射掉，而沿第二根轴偏振的入射光透射过去，没有明显的散射(即沿第二根轴偏振的入射光发生“镜面”透射。)研究发现，连续/分散相膜的形态对某些光学性质具有重要影响。例如，美国专利6179948(Merrill等人)介绍了由芯层和第一、第二外层构成的三层膜。芯层具有单一组成，而两个外层均具有连续/分散相形态。与某些或全部分散相位于膜的芯层中的类似膜相比，这些膜结构在偏振器的通过方向上具有较高透光率，在阻断方向上具有较高反射率。引起这种结果的原因据说是分散相位于膜的外层而不是芯层中时，分散相在挤出过程中经历了更大的纤化。美国专利5825543(Ouderkirk等人)也注意到，位于连续/分散相膜外层的分散相会发生更大的纤化。
漫反射偏振器的一个重要特性是增益。偏振器的光学增益概念在许多文献中都有论述，包括共同转让的美国专利5751388(Larson)和美国专利6057961(Allen等人)。增益主要用来度量偏振器使屏幕亮度增加的程度。因此，配有高增益偏振器的计算机监视器在一定视角范围内比没有这种偏振器的同类监视器看上去更亮。因此，制备增益促进型偏振器吸引了人们大量的注意。例如，美国专利6057961(Allen等人)介绍的连续/分散相偏振器在偏角(例如60℃)可提高增益。但是，虽然这些偏振器表明连续/分散相偏振器技术取得了显著进展，这些偏振器在偏角上取得的增益效果至少在一定程度上是以牺牲垂直入射角的光学增益为代价的，这在某些应用中是得不偿失的。对于其他显示应用，垂直入射角上的增益是主要的，而偏角上的增益可能并不重要，甚至是有害的。
因此，本领域需要一种连续/分散相膜，它至少在某些实施方式中具有光学增益效果，特别是在垂直入射角。随后要介绍的本发明实施方式满足了上述及其他要求。
附图简述
图1是一种膜的示意图，用它可以制备此处所述的复合层压膜。
图2是进料块和模具的局部剖面图，它含有许多叶片，用来加强挤出物中的剪切作用。
图3是图2所示装置的局部剖面透视图。
发明概述本发明提出的方法可用来制备较薄的连续/分散相光学膜，它们用于显示器或背光设备时具有很高的增益特性。据信，这些方法可使分散相材料产生所需形态(更大的纤化)，成品光学膜具有这种形态的厚度比用传统技术制备的总体厚度相同的成品膜要大。在一种方法中，挤出至少含有第一表面层和第二层的第一膜，其中至少第一表面层具有连续/分散相形态。第一表面层中的分散相材料经历了较高程度的纤化，因为它更靠近第一膜的外表面。在将第一膜浇注到浇注辊或其他表面上，以及通过拉伸等操作使第一膜定向时，所述纤化至少部分保持。将第一表面层与第二层分开，然后嵌入成品光学膜的一个层，宜为多个层中。第二层可以抛弃。在某些实施方式中，第一膜也可包含第二表面层，其中第一和第二表面层位于第二层的相背两面上。在第一膜浇注之后，宜进一步定向之后，第二表面层也可从第二层上分离下来，并嵌入成品膜中。第一或还有第二表面层可交替嵌入中间层压膜，此膜定向后可包含成品膜。在另一种方法中，可用许多靠近模具的叶片来促进分散相材料在浇注膜的整个厚度上的纤化。包含分散相和连续相的熔体流通过这些叶片，从模具中挤出。挤出物可浇注到浇注面上，然后定向形成成品膜。
一方面，本发明介绍了制备连续/分散相光学膜或器件的方法，它们具有更显著的增益特性。本发明还介绍了用这些方法制备的膜和器件。根据所述方法，通过共挤出或其他合适技术可以制备多层膜或复合物，其中一个或两个表面层包含连续和分散相。然后从膜上去除含有连续和分散相的表面层，层压在一起形成新的多层膜或复合物，其中两个或多个层具有连续/分散相形态。
在某些实施方式中，最开始的膜或复合物通过挤出多层树脂流制备，树脂流的第一表面层具有连续/分散相形态，然后浇注此树脂流，使第一表面层位于浇注辊或浇注面上。然后利用剥离或其他合适方法将第一表面层从膜或复合物上取下，然后用来制备新的多层膜或复合物。为了方便此过程的进行，在某些实施方式中要这样设计初始膜或复合物，使一个或两个表面层与膜或复合物的剩余部分之间的界面足够脆弱，以便于第一表面层的去除。研究发现，新膜或复合物中的分散相的平均粒径小于初始膜或复合物中的平均粒径，此特征正是导致新膜或复合物的增益特性高于初始膜或复合物的增益特性的原因。
虽然不想受限于理论，但我们认为，当树脂流或表面层足够薄，使得树脂流与浇注面接触的瞬间，树脂流几乎完全冷却，可以提高增益特性。这反过来肯定减小了分散相颗粒的平均平面尺寸，因为在完全冷却的树脂膜中与在仅部分冷却的树脂膜中相比，拉伸的分散相颗粒松弛的程度更小。所得膜层可单独用作偏光器或散光器，也可以组装成多层结构，用于同样或类似目的。
在某些实施方式中，树脂流可挤出到一隔离衬垫或类似的隔离表面上，使得隔离表面位于树脂流靠近空气那一面。或者，树脂流可与隔离衬垫共挤出。如果需要，在隔离表面与树脂流之间可提供连接层或粘结层，这样由树脂流形成的制品或膜可从隔离衬垫上取下，然后很容易附着到基底上，或者方便地组装成多层结构。
另一方面，本发明介绍了一种制备连续/分散相偏光器的方法，所述偏光器具有更显著的增益特性，其中分散相的平均粒径和形状通过控制分散相与浇注面之间的距离来调控。在一种实施方式中，这可通过提供第一和第二树脂流来实现，其中至少一个树脂流包含连续相和分散相。然后将第一和第二树脂流挤成具有第一和第二主表面的多层复合物。在此多层复合物中，至少某些层包含第一树脂流材料，至少某些层包含第二树脂流材料，复合物中含有连续相和分散相且位于第一表面75微米深度的层数大于含有连续相和分散相且位于第二表面75微米深度的层数。然后将树脂流浇注到浇注面上，使第一表面与浇注面接触。多层膜和其他复合物也可利用此方法制备，与第一表面位于树脂流靠近空气一面的膜相比，这些膜具有更明显的增益特性，此结果可能是靠近浇注面的分散相快速冷却引起的。
另一方面，本发明介绍了一种制备连续/分散相偏振器的方法，其中第一表面75微米深度内的分散相的量或体积分数大于第二表面75微米深度内的分散相的量或体积分数。此方法中，基本上所有的分散相较好位于第一表面75微米深度内。
另一方面，本发明介绍了一种包含背光灯和屏幕，以及位于背光灯和屏幕之间的偏光器的显示器。所述偏光器较好为连续/分散相偏光器。偏光器在垂直入射角的增益至少约为1.46，宜至少约为1.5，更宜至少约为1.57，最好至少约为1.58。
另一方面，本发明介绍了一种制备光学膜的方法，它包括以下各步骤提供包含连续相和分散相的熔体流，其中连续相包含第一聚合物材料，分散相包含第二聚合物材料，让此熔体流通过许多叶片。这些叶片基本上平行，且间隔距离足够小，使得熔体流通过叶片后，分散相基本上沿至少一根轴拉长。熔体流的主流向一般沿第一根轴，每片叶片较好具有基本上垂直于第一根轴的纵轴。叶片可位于模具中，也可靠近模具口。如果叶片靠近模具口，它们可与模具口隔开适当距离。这些叶片宜形成许多狭窄的平行通道，熔体流宜通过这些通道，然后重新合并成一股熔体流。
在上述各种情况下，定向步骤完成后，光学膜的连续和分散相的折射率一般沿第一平面轴基本上不匹配，沿第二平面轴基本上匹配，因而光学膜可有效地用作偏振器。不匹配方向上折射率的差异宜至少为0.05，更宜至少约为0.10，最好至少约为0.15，而匹配方向上折射率的差异一般小于0.05，更宜小于约0.03，最好小于约0.02或0.01。
示例性实施方式详述A.定义这里所用术语“芯层”是指膜中的一层，该层上连结了一层可剥离的连续/分散相结构。如果膜有两个以上的层，则芯层通常是指膜结构的内层。术语“芯层”不包括连结在连续/分散相层外表面上，主要用来在装运过程中保护该连续/分散相层的可剥离层。
这里所用术语“可剥离式连结”用来描述具有连续/分散相结构的层时，该层作为粘合层可从与它连结的层上取下来。
这里所用术语“镜面反射”是指光线进入以反射角顶为中心、顶角为16度的出射圆锥的反射。术语“漫反射”是指光线超出上面所定义的出射圆锥的反射。术语“全反射”是指所有从表面反射的光的综合。因此，全反射是镜面反射和漫反射的总和。
类似地，这里所用术语“镜面透射”是指光线进入以镜面方向为中心、顶角为16度的出射圆锥的透射现象。这里所用术语“漫透射”是指所有光线都在上面定义的镜面圆锥之外的透射。术语“总透射”是指所有透过光学物体的光的综合。因此，总透射是镜面透射和漫透射的总和。
这里所用术语“连续/分散相膜”是指含有分散在连续基质中的非连续相的膜。
这里所用术语“纵横比”是指分散相的最大平均尺寸与分散相的最小平均尺寸之比。因此，如果说分散相具有高纵横比，则膜的特征是分散相沿一根轴测量时比沿另一根轴测量时长得多。
这里所用术语“增益”和“总强度”是指下面Z部分“实验程序”所述的各测量值。
B.概述本申请介绍了在背光显示器中具有高光学增益的连续/分散相光学膜。这种膜具有许多用途，但特别适合单独或与其他膜一起作为液晶显示器中的亮度增强膜。膜中的连续相和分散相宜为各种聚合物材料，尽管有些实施方式中也可以有一相或两相是非聚合物材料。至少连续相较好具有双折射性，尽管某些实施方式中也可以是只有分散相具有双折射性，或者两相均具有双折射性。
C.制备高增益膜的方法根据本发明提出的思想，许多方法都可以用来获得高增益连续/分散相膜。在这些方法中，膜中的大多数或全部分散相通常宜在它处于软化或熔融状态时，要受到充分地剪切或作用力，从而使分散相至少在一个方向上受到拉伸或延长。较好的是，分散相颗粒沿一共同轴受到拉伸或延长。然后，此分散相可在一定时段保持这种定向关系，例如在适当的骤冷及后来的拉伸操作中。
在一种方法中，这种高增益膜可提供含有连续相和分散相的熔体流来制备，其中连续相包含第一聚合物材料，分散相包含第二聚合物材料。然后使熔体流通过许多足够窄的孔，这样，熔体流通过这许后孔后，分散相基本上沿至少一个轴拉伸。孔可由许多流动障碍物或叶片形成，这些障碍物或叶片互相隔开足够小的距离，使得熔体流通过流动障碍物或叶片后，分散相基本上沿至少一个轴拉伸。具有这种结构且适用于此方法的一个装置例子见述于美国专利4533308(Cloeren)。
这些流动障碍物或叶片可位于模具中，也可以靠近一组模具口。如果叶片位于模具中，它们宜形成许多狭窄的通道，熔体流宜通过这些通道，然后重新合并成一股熔体流。如果叶片靠近一组模具口，它们可与模具口隔开适当距离，模具可以是浇注模或锻注模。
合适的装置20的示意图见图2，其局部透视简图见图3。在此实施方式中，可让熔融的连续/分散相挤出物(未示出)通过进料块入口22和进料块狭缝板24，板24中固定有许多叶片26。叶片26通常是平面形且彼此平行，每片叶片的一个维度平行于挤出物流动方向，另一个维度垂直于流动方向。叶片26彼此构成许多孔或狭缝，挤出物从其中流过。狭缝板24将挤出物送入含有模具口30的传统模具28。从模具28出来的挤出物在浇注面32上骤冷，浇注面32可以是旋转浇注辊的一部分。
在另一种方法中，高增益膜可这样制备提供含有聚合物连续相和分散相的混合物，然后挤出此混合物，使大多数或全部分散相充分接近挤出物表面，从而使分散相在挤出过程中，在受到的剪切力和拉伸力作用下，发生拉伸、伸长或纤化(在此方法中，挤出物挤出之后宜迅速骤冷，以确保其取向性得到保持)。此结果可通过多种方式获得。
例如，混合物可作为多层膜的一个或两个外层挤出，接着可将这些外层从膜上取下或剥离，并重新组装成新的多层膜或结构。新多层膜或结构特别适合由初始膜的外层形成，此外层在浇注膜的过程中与一个浇注面(或几个浇注面)接触。这种层通常只存在于膜的一个面上。当然，相对的两个辊或其他类似装置也可以用作浇注面，这样初始膜的两个面都可与浇注面接触。在某些情况下，可以急冷一个或多个浇注面。为利于组装新膜或结构，原来的多层膜可用特殊方法制备，使外层和膜的剩余部分之间的粘着不牢固，或者对膜进行适当处理，即可方便地使它们之间的粘性着变差。
在某些实施方式中，混合物也可挤成单一薄膜，然后再组装成多层结构。在这种情况下，膜通常足够薄，这样大多数或所有分散相都充分靠近挤出物表面，从而导致分散相在所受剪切力作用下发生拉伸、伸长或纤化。膜足够薄的另一个好处是分散相挤出后可快速冷却。
在上述由一个或多个初始膜中的连续/分散相层制备新多层膜的某些实施方式中，初始膜可用一个胶粘剂层或粘结层制备，以便于将剥离下来的层组装成新膜。在这种实施方式中，膜可进一步包含隔离衬垫或隔离表面，以利于取下所需的层。新的多层膜也可用胶粘剂层或粘结层制备，将各成员层粘结在一起。
根据本发明提出的思想，上述制备高增益膜的某些途径和方法可结合实施例得到进一步理解。
D.双折射如上所述，所述膜的连续相宜具有双折射性，虽然并非必须如此。在连续相具有双折射性的实施方式中，连续相的双折射一般至少约为0.05，宜至少约为0.1，更宜至少约为0.15，最好至少约为0.2。
E.折射率差异在偏振膜应用中，连续和分散相的折射率沿三个彼此正交的轴中的第一个轴基本上匹配(即差别约小于0.05)，而沿第二个轴基本上不匹配(即差别约超过0.05)。较好的是，连续相和分散相在匹配方向的折射率的差别约小于0.3，更宜约小于0.02，最好约小于0.01。连续和分散相在不匹配方向的折射率的差别至少约为0.05，更宜至少约为0.1，最好至少约为0.2。
沿一特定轴的折射率不匹配带来的效应是沿该轴偏振的入射光基本上都散射掉，得到大量反射光。与此不同，沿折射率相匹配的轴偏振的入射光发生散射程度小得多的镜面透射或反射。此效应可用来制造各种光学器件，包括反射偏振器和镜子。
F.折射率匹配/不匹配效应连续相和分散相中至少有一个相的材料宜为折射率因取向不同而出现差异的材料。结果，当膜在一个或多个方向发生定向时，折射率就沿一个或多个轴出现匹配或不匹配。这种定向可以是单轴或双轴的。如果是双轴定向，则定向可沿两个或多个轴同时进行，或者膜沿两个或多个轴依次定向。更典型的情况是，膜可以通过在一个或多个方向进行机械拉伸来实现定向。当膜在一特定方向拉伸时，它可以在横向上受到约束，或者不受约束以便尺寸得到松弛。膜也可以对称或不对称方式定向。
通过仔细挑选定向参数和其他加工条件，可利用基质的正双折射或负双折射促使诱导沿一指定轴发生一种或两种偏振的光发生漫反射或透射。透射和漫反射的相对比例取决于分散相颗粒的浓度、膜的厚度、连续相和分散相之间折射率之差的平方，分散相颗粒的尺寸和几何形状，入射辐射的波长或波段。
折射率沿一特定轴匹配或不匹配的程度直接影响沿该轴偏振的光的散射程度。一般地，散射功率随着折射率不匹配值的平方变化。因此，折射率沿特定轴的不匹配值越大，沿该轴偏振的光散射得越厉害。相反，当沿特定轴的不匹配值较小时，沿该轴偏振的光散射的程度较小，因而通过本体发生镜面透射。
如果颗粒(即分散相)的折射率与连续相沿某轴匹配，则其电场平行于此轴的偏振入射光将通过而不发生散射，不管颗粒的尺寸、形状和浓度如何。如果折射率沿某个轴不匹配，则内含物将散射沿此轴偏振的光。对于指定截面尺寸约大于λ/30(其中λ是介质中光的波长)的散射子，散射强度很大程度上取决于折射率的不匹配。不匹配颗粒的确切尺寸、形状和对齐情况对于决定有多少光从颗粒散射到各个方向上起作用。如果散射层的密度和厚度足够，根据多散射理论，入射光要么发生反射，要么发生吸收，但不发生透射，不管散射子尺寸和形状的情况如何。
当所述材料要用作偏振器时，宜对其进行适当加工，如拉伸，并其尺寸在垂直于拉伸方面的平面方向松弛，从而导致连续相和分散相在平行于材料表面的平面内沿第一轴的折射率差异很大，而沿另两个正交轴的差异小。这使得不同偏振态的电磁辐射有很大的光学各向异性。这里所介绍的技术可利用分散相材料的纤化或拉长效应，这种效应是分散相材料通过进料块/模具并在浇注面上骤冷的结果。这种拉长的方向一般平行于材料的运动方向，即在所谓的纵向上(MD)。如果为了制造偏振器而基本上在单轴方向上拉伸浇注膜，则这种拉伸可沿着膜的MD方向或沿着膜的横向(TD)进行。沿TD方向拉伸可增加成品膜的宽度，使之可用于面积较大的应用场合。但在某些应用中，可能希望沿垂直于第一轴的第二平面轴上有显著的折射率差异，以便得到非平衡散射膜(即正交偏振光以不同程度散射的膜)或平衡散射膜或镜子(即正交偏振光发生等量散射的膜)。
G.使折射率匹配/不匹配的方法用于偏振器的材料和这些材料的定向程度应这样选择，使得成品偏振器中的各相至少在一个轴上有基本上相同的相关折射率。折射率在该轴(所述轴一般是垂直于定向加工方向的轴，但也并非一定如此)上的匹配使得光在该偏振平面上基本上不发生散射。
分散相在定向方向上的折射率也可能下降。如果主体的双折射是正的，则负应变引起的分散相双折射有一个优点，即可加大相邻两相沿定向轴的折射率差异，而偏振面垂直于定向方向的光反射依然可忽略不计。相邻两相在与定向方向正交的方向上的折射率差异在定向完成后应当小于约0.05，宜小于约0.02。最小可接受的折射率差异取决于若干因素，包括最终用途、膜厚以及分散相的尺寸、形状和浓度。
分散相也可显示正应变引起的双折射。但是，通过加热处理可以改变这种情况，使垂直于连续相定向方向的轴的折射率匹配。热处理的温度不应太高，以免连续相中的双折射发生松弛。
H.分散相的尺寸分散相的尺寸对散射也有显著影响。如果分散相颗粒极小(即约小于光在有关介质中波长的1/30)，且每立方波长中有许多颗粒，则光学物体的行为像均匀介质，其有效折射率介于两相沿任何给定轴的折射率之间。在这种情况下，散射的光非常少。如果颗粒极大，则光在颗粒表面上发生镜面反射，其他方向上的散射很少。如果颗粒至少在两个正交方向上太大，则还会出现不利的彩虹色。如果颗粒太大，以至于光学物体的厚度变大，则会达到无法实际应用的限制，所需的机械性质也会打折扣。
分散相颗粒对齐后的理想尺寸取决于光学材料的所需用途。举例来说，可根据具体应用中电磁辐射的波长选择或控制颗粒尺寸，反射或透射可见光、紫外线、红外线和微波辐射需要不同的尺寸。但是，颗粒在膜厚方向上的尺寸通常满足这种条件，即它们大约比所需电磁辐射在介质中的波长除以30后的值大一些。
在光学物体用作低损失反射偏振器的应用中，颗粒在纵向上的长度宜约大于电磁辐射在所需波长范围内波长的2倍，宜超过该波长的4倍。颗粒在横向上的平均直径宜等于或小于电磁辐射在所需波长范围内的波长，宜小于所需波长的一半。尽管分散相的尺寸在多数应用中是次要问题，但在薄膜应用中则变得比较重要，此时漫反射较少。
I.分散相的几何形状在高增益膜中，分散相一般是纤维状或长形的，因此所得到的膜中分散相具有高的平均纵横比。如这里所述，这种膜与分散相具有较小的平均纵横比的类似膜相比，具有更高的增益效果。但是在这种情况下，分散相可具有许多种形状。
虽然折射率差异是提高本发明所述膜的散射效果的主要因素，但分散相颗粒的几何形状也对散射有影响。因此，颗粒对折射率匹配和不匹配方向的电场去偏振化因素可以减少或增加指定方向上的散射量。例如，当分散相在垂直于定向轴的平面上是椭圆截面，则分散相的椭圆截面形状在背散射光和前散射光中均能促进不对称散射。此效应既可使折射率不匹配方向上的散射量增大，也可减少，但通常对本发明所述优选性质范围内的散射影响较小。
分散相颗粒的形状还能影响光从颗粒上的散射程度。这种形状效应一般较小，但随着颗粒的几何截面在垂直于入射光方向的平面内纵横比的增加和颗粒尺寸的增大而加大。一般地，如果需要散射而不是镜面反射，则分散相颗粒在一个或两个正交维度上的尺寸要小于几个光波长。
低损失反射偏振器基本上由连续相中呈一系列棒状结构的分散相组成，这些结构因定向而具有高纵横比，通过增加散射强度以及该偏振光相对于垂直于定向方向的偏振光的色散，可增强平行于定向方向的偏振光的反射。但是，分散相可具有许多不同的几何形状。因此，分散相的截面可以是椭圆形(包括圆形)、多边形、不规则形状或其中一种或多种形状的组合。分散相颗粒的截面形状和尺寸也可在各个颗粒之间彼此不同，或者在膜的不同区域之间不同(例如在表面和在内部)。
在某些实施方式中，分散相可具有芯—壳结构，其中芯子和外壳可由相同或不同的材料组成，或者芯子是空心的。举例来说，分散相可由等长或不等长度，具有均匀或不均匀截面的空心纤维或椭圆体组成。纤维的内部可以是空的，也可以充填合适的固体、液体或气体有机或无机介质。介质的折射率可根据分散相和连续相的折射率选择，以获得所需的光学效果(例如沿指定轴的反射或偏振)。
分散相的几何形状可通过对光学材料进行适当的定向或加工获得，通过使用具有特定几何形状的颗粒获得，或者综合运用这两种方法获得。举例来说，基本上呈棒状结构的分散相可通过使由大致呈球形的分散相颗粒组成的膜沿单轴发生定向而产生。如果使膜在垂直于第一个方向的第二个方向上定向，则棒状结构将具有椭圆形截面。作为另一个例子，基本上呈棒状结构且棒截面为矩形的分散相，可通过使含有由一群矩形片组成的分散相的膜沿单一方向定向而产生。
拉伸是获得所需几何形状的方便途径，因为拉伸还可用来使材料产生折射率差异。如上所述，这里所述膜的定向可发生在不止一个方向上，可以依次发生或同时发生。
在另一个例子中，连续相和分散相组分可以挤出，使未拉伸膜中的分散相在一个轴方向上呈棒状。具有高纵横比的棒一般通过在挤出膜中棒的主轴方向上拉伸获得。
具有纤化分散相的膜可通过在连续基质中非对称双轴向拉伸一批大致呈球形的颗粒产生。或者，该结构也可这样获得，即在基质材料中加入许多纤维结构体，沿单轴使这些结构体对齐，然后沿垂直于该轴的方向拉伸此混合物。还有一种方法可获得这种结构，是控制混合聚合物中各组分的相对粘度、剪切强度或表面张力，这样在将混合物挤塑成膜时，可得到纤维状分散相。在后一种情况下，剪切宜在挤出方向上进行。
J.分散相的对齐分散相的对齐也对分散相的散射性质有影响。具体的说，据观察，对齐的散射子不会象排列散乱的散射子那样对称于镜面透射或反射方向对光散射。因此，拉成棒状的内含物主要在以定向方向和镜面透射方向为中心的角锥内散射光。这就使得散射光(可以是透射或反射光)在镜面反射和镜面透射方向上呈各向异性分布。例如，对于垂直于定向方向入射到这种椭圆棒上的校准光束，散射光在垂直于定向方向的平面内呈现一条光带，其强度随着偏离镜面方向的角度的增加而下降。通过调节颗粒的几何形状，例如通过选择在未拉伸状态下具有特定几何形状(例如球形、立方形等)的分散相，可以对散射光在透射半球和反射半球内的分布实施一定的控制。
K.分散相的尺寸在光学物体用作低损失反射偏振器的应用中，分散相的形状宜具有高纵横比，即该形状在一个轴上比在另一个正交轴上大得多。纵横比宜至少为2，更宜至少为5。最大的尺寸(即长度)宜至少2倍于电磁辐射在所需波长范围内的波长，宜至少4倍于所需波长。另一方面，分散相的较小尺寸(即截面尺寸)宜小于或等于所需波长，更宜小于所需波长的二分之一。
L.分散相的体积分数分散相的体积分数(或体积填充因子)也对光学物体中光的散射有影响。在一定限度内，增加分散相的体积分数可增加光线进入光学物体之后在偏振光的匹配和不匹配方向上的散射量。此体积分数对于控制光学物体在指定应用中的反射和透射性质非常重要。
分散相的合适体积分数取决于许多因素，包括为连续和分散相选择的具体材料和要求膜具有的光学性质。但是，相对于连续相而言，分散相的体积分数一般至少约为1vol％，更宜在约10-50vol％之间，最好在约35-45vol％之间。
M.膜厚膜和其他光学物体的厚度是一个重要参数，可用来调控反射和透射性质。随着膜厚的增加(假设填充因子恒定)，漫反射也增加，而镜面透射和漫透射均下降。因此，虽然选择膜厚时一般是考虑使成品获得所需的机械强度，但膜厚的选择也可用来直接控制反射和透射性质。一般地，对于显示器和背光设备中使用的偏振器，宜使增益特性尽可能大，同时使膜厚尽可能小。因此，在比较两个增益相同但厚度不同的偏振膜时，一般宜选择较薄的膜。类似地，对于两个厚度相同但增益不同的偏振膜，一般宜选择高增益膜。
通过控制厚度，也可以对膜的反射和透射性质作最后的调整。举例来说，可以利用能测定挤出膜的透射和/或反射性质的下游光学器件来控制挤出膜的设备，具体是调整挤出速率、浇注辊的速度和/或其他必要的参数，从而将膜厚、反射值和/或透射值控制在预定范围内。
N.连续相/分散相的材料根据所述光学体的具体用途，光学体中的连续相或分散相可选用许多不同的材料。这种材料包括无机材料，如基于氧化硅的聚合物，有机材料如液晶，以及聚合物材料，包括单体、共聚物、接枝聚合物和它们的混合物。为给定用途选择的具体材料部分取决于连续相和分散相在特定轴上所需折射率的匹配和不匹配情况，以及所得膜或产品的所需物理和光学性质。但是，连续相材料在膜或器件必须操作的波谱区通常是足够透明的。
选择材料时要考虑的另一个因素是所得产品必须包含至少两个独立存在的相或区域。这可通过用两种或多种不互溶的材料形成膜或器件来实现。或者，如果需要用不互溶的第一种和第二材料制备膜或器件，且第一材料的熔点高于第二材料，则在某些情况下可将合适尺寸的第一材料的颗粒包埋在第二材料的熔融基质中，但此时温度低于第一材料的熔点。然后可用所得混合物形成膜或其他产品，接下去可以进行定向加工，也可以不进行定向加工，得到光学器件。
适用于本发明连续相或分散相的聚合物材料可以是无定形、半结晶或结晶的材料，包括由基于羧酸的单体制备的材料，如间苯二甲酸、壬二酸、己二酸、癸二酸、二苯甲酸、对苯二甲酸、2，7-萘二酸、2，6-萘二酸、环己二酸和联苯甲酸(包括4，4’-联苯甲酸)，或者由前述酸的对应酯制备的酸(例如对苯二甲酸二甲酯)。其中，特别合适的是2，6-聚萘酸亚乙酯(PEN)，因为它具有应变引起的双折射性，且拉伸后能永久保持双折射性。PEN对波长为550nm的偏振入射光的折射率从约1.64到约1.9，当偏振面平行于拉伸轴时，折射率在拉伸后增加，而偏振面垂直于拉伸轴时，折射率则下降。PEN在可见光谱区的双折射值(在这种情况下为拉伸方向的折射率与垂直于拉伸方向的折射率之差)为0.25-0.40。双折射值可通过增大分子取向来提高。PEN在约155-230℃范围内基本上是热稳定的，具体取决于生产膜的过程中所用的工艺条件。
聚萘酸亚丁酯以及其他结晶萘二酸聚酯也是合适的材料。结晶萘二酸聚酯在不同平面轴上的折射率差异至少约为0.05，宜高于0.20。
当光学材料的一个相用PEN时，另一个相宜用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或间同立构乙烯基芳香聚合物，如间同立构聚苯乙烯(sPS)。与PEN一起使用的其他优选聚合物基于对苯二甲酸、间苯二甲酸、癸二酸、壬二酸或环己二酸或这些材料的相关烷基酯。萘二酸也可少量使用，以提高相与相之间的粘着性。二醇组分可以是乙二醇或相关的二醇。所需聚合物的折射率宜小于约1.65，更宜小于约1.55，虽然用折射率更高但仍能得到类似折射率差的聚合物也可以得到类似结果。
可用于所述光学物体的间同立构乙烯基芳香聚合物包括聚苯乙烯、聚烷基苯乙烯、聚卤代苯乙烯、聚烷氧基苯乙烯、聚(苯甲酸乙烯基酯)，它们的氢化聚合物和混合物，或者含有这些结构单元的共聚物。聚烷基苯乙烯的例子包括聚甲基苯乙烯、聚乙基苯乙烯、聚丙基苯乙烯、聚丁基苯乙烯、聚苯基苯乙烯、聚乙烯基萘、聚乙烯基苯乙烯和聚苊。聚卤代苯乙烯的例子包括聚氯苯乙烯、聚溴苯乙烯和聚氟苯乙烯。聚烷氧基苯乙烯的例子包括聚甲氧基苯乙烯和聚乙氧基苯乙烯。在这些例子中，特别优选的苯乙烯基聚合物是聚苯乙烯、聚对甲基苯乙烯、聚间甲基苯乙烯、聚对叔丁基苯乙烯、聚对氯苯乙烯、聚间氯苯乙烯、聚对氟苯乙烯，还有苯乙烯与对甲基苯乙烯的共聚物。
此外，间同立构乙烯基芳香基共聚物的共单体除了上面介绍的苯乙烯基聚合物的单体之外，也可以采用烯烃单体，如乙烯、丙烯、丁烯、己烯或辛烯；二烯单体如丁二烯、异戊二烯；极性乙烯基单体如环二烯单体，甲基丙烯酸甲酯，马来酸酐或丙稀腈。
间同立构乙烯基芳基聚合物可以是嵌段共聚物、无规共聚物或交替共聚物。
上述间同立构乙烯基芳基聚合物的间同立构度一般高于75％，用C-13核磁共振可以测定。对于外消旋二元体系，间同立构度可以高于85％；对于外消旋五元体系，高于30％，更宜高于50％。
此外，虽然对用于所述实施方式的间同立构乙烯基芳基聚合物的分子量没有特别限制，但其重均分子量大于10000，小于1000000，更宜大于50000，小于800000。
其他各种树脂也可与间同立构乙烯基芳基聚合物一起使用。举例来说，其中包括具有无规结构的间同立构乙烯基芳基聚合物、具有全规结构的间同立构乙烯基芳基聚合物和其他与间同立构乙烯基芳基聚合物互溶的聚合物。例如，聚亚苯基醚与前述乙烯基芳基聚合物具有良好的互溶性。此外，这些互溶树脂组分的组成宜在70-1wt％之间，更宜在50-2wt％之间。如果互溶树脂组分的组成超过70wt％，则耐热性可能下降，这一般是不希望看到的。
为一特定相选择的聚合物不一定需要是共聚酯和共聚碳酸酯。也可以采用由乙烯基萘、苯乙烯、乙烯、马来酸酐、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯等单体制备的乙烯基聚合物和共聚物。也可以采用聚酯和聚碳酸酯以外的缩聚物。合适的缩聚物包括聚砜、聚酰胺、聚氨酯、聚酰胺酸和聚亚酰胺。如果需要使折射率基本匹配的话，当PEN是主体时，可用萘基和氯、溴、碘等卤素将所选聚合物的折射率提高到所需水平(1.59-1.69)。丙烯酸酯基团和氟特别适合用来降低折射率。
少量共聚单体可通过取代进入萘二酸聚酯，只要定向方向上的大折射率差基本上不受影响。较小的折射率差异(因而反射率下降)可借助以下任何方法平衡提高连续相和分散相之间的粘着性，降低挤出温度，使熔体粘度更加匹配。
O.光谱区虽然经常提到可见光谱区，但不同实施方式可在不同的电磁辐射波长下进行，只要适当调整光学物体中组件的尺度。因此，随着波长的增加，光学物体中组件的线性尺寸可以增加，从而使以波长为单位测定的这些组件的尺寸基本保持恒定。
当然，对于多数材料来说，改变波长的一个主要影响是折射率和吸收系数的改变。但是，折射率相匹配和不匹配的原则仍然适用于每一个波长，可用来选择光学器件的材料，使之能在特定光谱区工作。举例来说，对尺寸进行适当标度可使光学器件在红外和紫外光谱区工作。在这些情况下，折射率是指在这些工作波段的值，分散相散射组件的体厚度和尺寸也应当根据波长进行适当标度。甚至可以采用更多范围的电磁波谱，包括极高频率、超高频率、微波频率和毫米波频率。适当标度到波长后，可能存在偏振和散射效应，从介电函数的平方根(包括实部和虚部)可以得到折射率。在这种较长波段的有用产品可以是漫反射偏振器和部分偏振器。
在某些实施方式中，光学物体的光学性质随着波段变化。在这些实施方式中，连续相和/或分散相所用材料的折射率在一个或多个轴上随着波长的不同而变化很大。连续相和分散相材料的选择，以及因具体材料的选择而获得的光学性质(即漫反射和色散反射或镜面透射)取决于所需波段。
P.表层基本上不含分散相的材料层可共延放置在膜，即分散相和连续相的混合挤出物的一个或两个主表面上。选择这种层(亦称表层)的组成，可以保护混合挤出物中分散相的完整性，增强成品膜的机械或物理性质，或者增加成品膜的光学功能。适用于表层的合适材料可包含连续相所用的材料或分散相所用的材料。其他熔体粘度类似于混合挤出物的材料也可以采用。
表层也可以增加所得复合物的物理强度，或者减少加工过程中的问题，例如减少拉伸过程中膜开裂的倾向。保持无定形状态的表层材料可用来形成韧性更好的膜，而半结晶表层材料可用来形成拉伸模量更高的膜。表层中还可加入其他组分，如抗静电添加剂、UV吸收剂、染料、抗氧化剂和颜料，但不能明显干扰或削弱成品的所需光学性质。
加上表层或涂层还可用来为所得膜或器件提供所需阻挡性质。举例来说，阻挡膜或涂层可作为表层加上，或者作为表层中的一个组分加入，用以改变膜或器件对液体，如水或有机溶剂，或者气体，如氧气或二氧化碳的透过性。
加上表层或涂层还可用来为所得制品提供耐磨性或增加耐磨性。举例来说，聚合物基质中包埋了氧化硅颗粒的表层可加到本发明制备的光学膜上，为膜提供耐磨性，当然，前提是该层不能损害膜在应用中所需的光学性质。
加上表层或涂层还可用来为所得制品提供或增加防刺破和/或防撕裂性能。举例来说，在光学膜表层包含共PEN作为主相的实施方式中，均匀共PEN表层可加到光学层上或(根据其厚度)与光学层共挤出，为所得膜提供良好的抗撕裂性能。在为抗撕裂层选择材料时要考虑的因素包括破裂延伸百分数、杨氏模量、抗撕裂强度、与内层之间的粘着性、在所需电磁波段内的透射和吸收百分数、光学清晰度或模糊度、随频率变化的折射率、质地和粗糙度、熔体热稳定性、分子量分布、熔体流变性和共挤塑性、表层和光学层中材料之间的互溶性和互散射速率、粘弹响应、在拉伸条件下的松弛和晶化性能、在使用温度下的热稳定性、耐候性、在涂层上的粘附性以及对各种气体和溶剂的渗透性。抗穿孔或撕裂的表层可在生产过程中形成，或随后涂布或层压到光学膜上。在生产过程中将这些表层粘附到光学膜上，例如借助共挤出工艺，可以得到的好处是光学膜在生产过程中是受到保护的。在某些实施方式中，可在光学膜内部提供一个或多个抗穿孔或撕裂的层，或者单独存在，或者与抗穿孔或撕裂表层一起存在。
表层可以在生产过程中，在任何方便的时候施加到混合挤出物的一个或两个面上。表层宜在连续/分散相层挤出之后加上，这样这些层中的分散相将有机会发生纤维化。但是，表层也可在加工过程的其他时刻加入。例如，当表层在加工条件下足够薄，允许分散相发生纤维化的时候，表层可与连续/分散相层共挤出。也可以将表层层压到混合挤出物的预成形膜上。表层的总厚度约占混合体/表层总厚度的约2-50％。
在某些应用中，其他的层可在生产光学膜的过程中共挤出或粘附到表层的外面。这种额外的层也可以在单独的涂布操作中共挤出或涂布到光学膜上，或者作为独立的膜、箔或刚性或半刚性物质，如聚酯(PET)、丙烯酸酯(PMMA)、聚碳酸酯、金属或玻璃，层压到光学膜上。
相当多的聚合物都适用作为表层。在主要的无定形聚合物中，合适的例子包括基于对苯二甲酸、2，6-萘二酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸或它们的烷基酯，以及亚烷基二醇如乙二醇中一种或多种物质的共聚酯。适用作表层的半结晶聚合物包括2，6-聚亚乙基萘酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯和尼龙材料。可用来增加光学膜韧性的表层包括基于高拉伸性聚酯如EcdelTM和PCTG 5445(购自Eastman Chemical Co.，Rochester，NY)，以及聚碳酸酯的表层。聚烯烃，如聚丙烯和聚乙烯也可用于此目的，特别是在用增容剂将它们粘着到光学膜上时。
Q.微孔在某些实施方式中，可以这样选择连续相和分散相材料，使得两相之间的界面足够脆弱，在拉伸膜时形成微孔。微孔的平均尺寸可通过仔细调节加工参数和拉伸比，或通过选用增容剂来加以控制。在成品中，微孔可回填液体、气体或固体。微孔可与分散相的纵横比以及分散相和连续相的折射率一起，用来产生成品膜所需的光学性质。
R.两个以上的相本发明所述光学物体也可包含两个以上的相。举例来说，光学材料可基本上由连续相中的两种不同分散相组成。第二种分散相可以随机或非随机分散在整个连续相中，并且可以随机对齐或沿一共同轴对齐。
所介绍的光学物体还可包含一个以上的连续相。因此，在某些实施方式中，除第一连续相和分散相之外，光学物体可包含第二连续相，它与第一连续相至少在一个维度上共连续。在一个特定实施方式中，第二连续相是多孔的海绵状材料，它与第一连续相共延(即第一连续相在通道的或空间的网络中延伸，所述通道或空间延伸通过第二连续相，就像水在湿海绵中的通道网络中延伸那样)。在一相关实施方式中，第二连续相呈锯齿结构形式，它至少在一个维度上与第一连续相共延。
S.共连续相在某些实施方式中，所用混合体可包含共连续相，而不具有连续/分散相结构。例如，当膜的两相所用材料具有类似的粘度且以类似的体积分数使用时，就是这种情况，当然共连续形态也可以其他方式形成。如果满足这些条件，可能就难以区分分散相和连续相，因为每相在空间都是连续的。根据所选材料，也存在这样的区域或范围，一个相看上去分散在另一相中，反之亦然。
具有共连续相的膜可用许多不同的方法制备。举例来说，第一相聚合物材料可与第二相聚合物材料混合，形成共连续体系。共连续相也可这样形成，即先在超临界流体萃取液中将它们溶解，再进行加热和/或机械剪切，最后使它们进行相分离。共连续相也可通过形成互连聚合物网络(IPN)，包括同时IPN、顺序IPN、梯级IPN、乳胶IPN、热塑IPN和半IPN来产生。
多组分体系，如同双组分体系一样，也可获得共连续性。例如，可组合使用三种或多种材料，得到所需的光学性质(例如透射性和反射性)和/或改进的物理性质。所有的组分都可以不互溶，或者两种或多种组分可以具有互溶性。
相结构的特征尺寸、可以观察到共连续性的体积分数范围和形态稳定性均可受到添加剂，如增容剂、接枝或嵌段共聚物，或者反应性组分，如马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯的影响。但对于某些体系，可通过常规实验制得相图，用此相图得到共连续体系。
根据本说明书制备的共连续体系的显微结构可以有很大差异，取决于制备方法、各相的互溶性、是否存在添加剂和本领域中熟悉的其他因素。举例来说，共连续体系中的一个或多个相可以是纤维化的，其中纤维可随机定向，也可沿共同轴定向。其他共连续体系可包含第一相的开孔基质，第二相以共连续的形式位于基质的孔中。这些体系中的各相可沿单轴、双轴或三轴共连续。
根据本说明书制备且具有共连续相(特别是IPN)的光学物体，在若干情况下，其性质优于只有单个连续相的类似光学物体的性质，当然，具体情况取决于各种聚合物的性质和这些聚合物组合的方法。举例来说，共连续体系可用来组合结构不同的聚合物的化学和物理性质，从而为改进光学物体的性质，以满足特定需要提供了方便的途径。此外，共连续体系往往容易处理，可提供耐候性，降低可燃性，增加抗冲击能力和拉伸强度，提高柔性，提供优异的化学抵抗性，等等。IPN在某些应用中特别有用，因为它们在溶剂中往往能够膨胀(但不溶解)，与类似的非IPN体系相比，蠕变和流动性小。
本领域的技术人员不难理解，本领域中人们熟悉的共连续体系的原则可根据本发明所述实施方式，用来得到具有独特光学性质的共连续形态。举例来说，已知共连续形态的折射率可用这里介绍的方法进行调控，产生本发明所述的新型光学膜。类似地，这里所介绍的原则可应用于已知的光学体系，产生共连续形态。
T.多层组合如果需要，根据本发明方法制备的一个或多个连续/分散相膜可层合到一起，形成多层膜，或者与多层膜组合使用，或者作为一个部分用于多层膜(例如用来增加反射性)。合适的多层膜包括WO 95/17303(Ouderkirk等人)所述类型的多层膜。在这种结构中，若干片可层压或以其他方式粘合在一起，也可以相隔开一定距离。如果片中相的光学厚度基本上相等(也就是说，如果两片沿给定轴为入射光提供了基本上相等数量的大量散射子)，则复合体反射的带宽基本上与单片一样，但效率更高。如果片中各相的厚度不是基本上相等，则复合体反射的带宽超过单片。镜片与偏振片组合而成的复合体可用来增加全反射，但依然使透射光发生偏振。或者，单片可以非对称地双轴定向，得到具有选择性反射性质和偏振性质的膜。
前述任何材料都可用于本实施方式中的任何层，或者作为一特定层内的连续相或分散相。但是，PEN和共PEN特别适合用作相邻层的主组分，因为这些材料可提供良好的层间粘着性。
当层压两个或多个连续相/分散相膜层，形成多层膜时，宜采用光学透明的胶粘剂，用标准技术进行涂布和层压。可选用的胶粘剂有转移胶粘剂、可UV固化胶粘剂或化学固化胶粘剂。胶粘剂可根据它们对形成的层合物的物理和机械性质，如硬度的影响来选择。层合物中的各个膜层一般要对齐，以便挤出轴平行，各个层的浇注辊表面全部朝向层合物的同一个主表面。
同样，在各层的排列方式上有许多种。举例来说，在部分或全部结构中，各层可依据重复序列排列。其中一个例子是具有…ABCABC…层叠模式的结构，其中A、B和C是不同的材料，或者相同或不同材料的不同混合物，其中A、B或C中的一个或多个包含至少一个分散相和至少一个连续相。
U.功能层、涂层和添加剂所介绍的光学膜和器件中可以加入各种功能层、涂层和添加剂，以改变或提高它们的物理或化学性质，特别是膜或器件表面的性质。例如，这些层或涂层包含滑爽剂、胶粘剂、低粘性背底材料、导电层、金属或金属化层、抗静电涂层或膜、防反射层、防雾层、阻挡层(例如防湿层或化学阻挡层)、阻燃剂、UV稳定剂、稀释剂或反射剂(例如，包括阻胺稳定剂和苯甲酮或苯并三唑官能化的单体或聚合物)、抗氧化剂(例如空间位阻苯酚、胺、酰胺、磷酸、亚磷酸、亚磷酸盐和亚膦酸盐)、滑爽剂、染料(例如，包括二色性染料)、颜料、油墨、成像层、研磨助剂、不透明剂或扩散剂、光学涂层、增强剂、粘结剂、填充剂、热稳定剂、抗冲改性剂、增塑剂、粘度改性剂和/或能提高膜或器件的机械整体性或强度的基底。
各种光学层、材料和器件也可加在所述膜上面或与它们组合使用，以适合特定用途。它们包括但不限于磁性或磁光涂层或膜；液晶板，如显示板和隐私窗所用的液晶板；照相乳液；织物；棱镜膜，如线性菲涅耳透镜；增亮膜；全息膜或全息像；可浮雕膜；防改膜或涂层；用于低发射用途的IR透明膜；隔离膜或隔离涂层纸；偏振器或镜片。光学膜的一个或两个主表面上可以增加多个其他层，它们可以是前述涂层或膜的任意组合。
这里所述膜也可用各种试剂或材料处理，以利于它们的制备或加工。举例来说，合适的润滑剂可加入挤出熔体中，以利于挤出操作。
V.表面处理对这里所介绍的膜和其他光学器件可进行各种处理，从而对这些材料的表面或任何部位进行改性，例如使它们在后来更容易进行涂布、染色、金属化或层压等处理。这可通过上底涂层来完成，如PVDC、PMMA、环氧化物和吖丙啶，也可通过物理方法处理底层，如电晕、火焰、等离子体、闪光灯、溅射—蚀刻、电子束处理，或使表面层无定形化去除结晶，如用热罐进行。
W.一般应用光学膜特别适合用作显示器中的漫反射偏振器，其中这些膜可能获得的增益可用来增加屏幕亮度，并提供其他所需特性和特点。但是，所制备的光学膜和器件也可作为前散射弥散或漫反射镜。在这些应用中，膜的结构可类似于上面介绍的漫反射偏振器，但一般也有不同，如分散相在连续相中的浓度、连续/分散相层的厚度，和/或沿各轴的折射率差异。
X.应用上述光学膜和器件具有许多用途，包括(但不限于)用于门窗结构、照明组合件、烟探测器、光提取器、导光材料或制品、光导、控向偏振器、液晶板和计算机或笔记本电脑显示器。后者的应用尤其有利，因为这些膜具有增益效果，可以增加屏幕亮度。
Y.剥离力在某些实施方式中，光学膜或复合膜由初始多层膜制备，多层膜的一个或多个外层含有连续/分散相结构。然后剥离去这些外层，并入新膜成为其中的层。举例来说，这些外层可堆叠形成一个新的多层膜。新膜中的层数和初始膜中外层的厚度可进行挑选，以优化所需光学性质，如增益或强度。
在这些实施方式中，初始膜中的外层应当很容易作为一个粘性整体剥离。一般地，这可通过用合适的材料制备初始膜外层来实现，使得外层与相邻层的层间粘着性不强。在极端情况下，所述相邻层可作为与之相邻的外层的隔离衬垫。但是，在某些实施方式中，在膜的这种外层和相邻层(不包括连接层)之间可形成一个脆性连接层，使得外层很容易剥离。
连续/分散相外层与相邻层之间的层合强度可通过测定从相邻层上剥离外层所需的剥离力来加以定量化。在这些特定实施方式中，此剥离力通常小于30N/cm，宜小于20N/cm，更宜小于10N/cm，最好在约0.1-3N/cm范围内，该剥离力是沿180度方向以90英寸/分钟(229cm/min)的剥离速度剥离时测定的。
Z.实验过程以下实验过程和设备是本发明的实施例中提到的。
增益测定以下过程用来测定本发明所述增益结果。增益测定仪是进行这些测定的常规仪器。提供一个平台，在它上面放置从笔记本电脑的液晶显示器上取下的完整背光设备。此设备包含白膜反光片背底、双面荧光灯装置和丙烯酸酯弥散片。将此设备放置在平台上，弥散片朝上，使光总体上沿垂直方向散射。在背光设备上方悬挂一个偏振器，偏振器适合沿垂直轴旋转。在偏振器上方悬挂MinoltaLuminescence Meter LS-100(Minolta Camera Co.，Ltd，Japan)，它能收通过偏振器的背射光。整个光学设备(背光灯、偏振器和发光强度测定仪)封闭在没有环境光的罩子中。荧光灯连接到DC电源上，由其供电。
开启荧光灯，关闭罩子，使增益测定仪备用，等待3分钟进行平衡，然后调整偏振器的旋转角，使发光强度测定仪读数达到最大。
为进行增益测定，将待测膜样品直接放在背光灯顶部上。再次打开荧光灯，并同样恰好平衡3分钟。记录发光强度读数，迅速撤去样品，立即记录在没有样品的情况下的读数。有样品的读数与没有样品的读数之比就是增益。
在背光灯显示器上进行增益测定时，一个比较复杂的情况是增益依赖于角度。因此，上面测定的“增益”可能并不代表总强度的增加，因为所观察到的增益可能是因为光从偏离的角度重新对准了真正的垂直方向。为了在实施例中设计这种情况，根据下面介绍的总强度测定程序测定了样品的总强度(IT)和归一化总强度(ITN)。
总强度的测定程序对增益测定仪进行改进，在光路中增加一个活动棱镜，它在背光灯(可能还有样品)上方，但在偏振器下方。棱镜的结构是这样的，它能改变背光灯和/或测试样品发出的光，使之偏离垂直方向40°，从而刚好照到发光强度测定仪的入口。按照上面没有棱镜时的情况进行一组测定，再在有棱镜的情况下进行类似测定，可以得到有样品和没有样品，在真正垂直方向(0°)和偏离垂直方向40°时的强度。
利用强度与观察角之间的近似线性关系，从0°和40°的测定结果可以估计在40°范围内的积分总强度。用方程1计算只有背光灯和还有样品的情况下的总强度(IT)，其中K是人为常数。在计算归一化总强度(ITN)时，K值无关紧要，因为在计算样品强度和背光灯强度之比时会抵消。
IT＝K*(0.5*(I(0°)-I(40°))+I(40°)) (方程1)此方程可改写成简单形式IT＝K’*(I(0°)+I(40°)) (方程2)其中K’同样是个人为常数。
利用上面的线性近似，估算方程是基于近似认为曲线下面的面积(与角度成函数关系的强度)等于I(0°)至I(40°)之间直线段下面的面积。归一化总强度(ITN)根据方程3计算ITN＝(IT有样品)/(IT没有样品) (方程3)就方程3的含义而言，如果ITN＝1.35，这意味着有样品比没有样品时达到探测器的光多35％。
在以下实施例中，有一些是用作参考或比较的，当膜样品的编号就是该实施例的编号。举例来说，E-28是指实施例28所制备的膜。如果有括号中的数字(例如1，2，3，4)，那是指所得膜的表面，如图1所示。这些数字的顺序是指膜的取向，在进行增益测定和总强度测定时用到。举例来说，E-1(1，2)是指实施例1的三层膜的表层，在形成膜时，它定位在浇注辊上；在放置膜时，表面1(图1)朝向背光灯，表面2朝向光强测定仪。相反，E-1(2，1)是指同一块膜，但取向相反(表面2朝向背光灯，而表面1朝向光强测定仪)。E-1(1，4)是指整个E-1膜，简写为E-1。E-1(4，3)是指由E-1衍生出来的双层膜，它包含初始膜的芯层和初始膜的外层，在形成膜时后者不与浇注辊接触；膜放置的取向，使表面4朝向背光灯，而表面3朝向光强度测定仪。
实施例1此实施例说明了膜的制备，由这种膜可以形成层合物的各单层。
通过共挤出一种共聚物和聚合物混合物制备三层膜。该共聚物(共PET)基于80mol％对苯二甲酸二甲酯和20mol％邻苯二甲酸二甲酯，它们与乙二醇聚合，并作为膜的中心层共挤出。作为膜的两个外层共挤出的聚合物混合物，其组成为52.3wt％提供连续相的共PEN(基于70mol％萘二酸酯和30mol％对苯二甲酸二甲酯，与乙二醇聚合)、45wt％提供分散相的PS(Questra MA405，购自DowChemical Company)和2.7wt％ Dylark 332-80增容剂(购自Nova Chemical Co.)。三层的重量比约为1∶1∶1。
用进料块和膜锻模将材料共挤出到冷却浇注辊上，形成带材。该带材在纵向上定向损伤，拉伸比约为1.25∶1。然后使该在横向上定向操作，拉伸比约为4.8∶1，得到厚约175微米的偏振膜(以下称E-1)。膜的通过轴(pass axis)平行于纵向。
实施例2-7这些实施例说明了实施例1所制备的三层膜中每个层对整个膜的光学性质的作用。
为评价三层混合偏振膜如E-1中每层对膜的总体光学性质的作用，将构成样品E-1的各层拆开，方法是将膜样品的一个表面粘着到玻璃基底上，用胶带取下其他表面层。
膜E-1(12)厚约60微米，由在浇注过程中接触冷却辊的混合层组成(“辊面层”)。膜E-1(34)厚约115微米，由中心层和在浇注过程中与冷却辊相背的混合层(“气面层”)组成。整个膜亦称E-1(14)，或简称E-1。
将膜E-1(14)，E-1(12)和E-1(34)切成大小为229mm×216mm的片，其中第一个尺寸是纵向尺寸，而第二个尺寸是横向尺寸。各片的增益(亦称发光增益)根据上述增益测量程序测定。增益测定的结果列于表1。
表1E-1各层增益
1第一天在#1增益测定仪上测定。
因为在增益测定仪上测定的增益可随仪器的不同而不同，在同一增益测定仪上也可随时间的不同而不同，所以对增益结果已经标明用的是哪个增益测定仪，在哪一天测定。
表1中的数据表明，整个膜的大多增益似乎来自辊面层E-1(21)。实际上，后面的实验表明，共PET芯层对光学结果没有明显作用。同样明显的是，增益来自于朝向背光灯的表面的作用。对于这些样品，当辊面或气面朝向光强测定仪时，增益更高。
实施例8-38这些实施例说明由各单个偏振片合成多层偏振器。
实施例2-7中形成的片通过各种组合形式层合在一起形成层合物。将少量矿物油放在两片之间，以消除内层/空气界面上的反射。用一个辊轻轻消除层合物中矿物油可能引起的任何气泡。在两片之间矿物油铺展成直径至少为125mm的圆形区域。对这些样品进行增益测定，结果列于表2。这些样品按照前面实施例中所述标准作标记。组成层合物的各层按顺序列出来，朝向背光灯的表面先列出。
表2E-1层合物增益
1第一天在#2增益测定仪上测定。
对于单层样品，所得结果类似于表1，来自辊面层的增益大于来自气面层的增益，且当辊面或气面朝向光强测定仪时，增益更高。值得注意的是，来自E-1(14)的增益约等于来自E-1(12，34)的增益，来自E-1(41)的增益约等于来自E-1(43，21)的增益，表明层的分离和借助矿物油的重新层合过程对结果没有明显影响。
从表2不难看出，通过恰当组装混合偏振膜可以得到极高的增益值，甚至超过1.58，这些增益值远远超过E-1混合偏振膜本身的增益值。如表2A和2B所示，增益提高的膜可通过用诸如E-1这样的膜的外层构建多层膜来制备。此外，组装膜的增益在测定范围内随着每个层的加入而增加。本发明没有测定这些膜中能获得最大增益的层数，虽然本领域的技术人员不难明白任何特定膜样品的这个层数都很容易测定。在多层复合膜的结构中，连接层、打底层和/或胶粘剂层堆叠在一起形成多层复合物时，可用来结合各单个混合层(指包含连续相和分散相材料)。
表2A
表2B
表2、2A和2B中的其他结果表明，对于可比较样品-与芯(2或3)表面在外面的样品相比，辊(1)或空气(4)表面在复合物外面的样品的增益更高。
-如果辊表面或空气表面在层合物外面，则当该表面朝向光强测定仪时增益更高。
-层合膜基于辊面层比基多于气面层时的增益高。
用与制备E-1相同的通用共挤出/浇注程序制备的各种膜，还进行了其他测定，所述其他各种膜的一般情况介绍如下一些膜含有3个共挤出层，其他膜只有1个共挤出层；膜的分散相是sPS，sPS的含量在30-45wt％之间；一些膜单轴向拉伸，其他膜双轴向拉伸；膜用各种模具制备，模宽为13.25、14和18英寸；膜中混合层厚度在拉伸后测定约为2.5密耳(63微米)-5密耳(127微米)。从所述其他测定结果可以得到以下结论。
(1)对从实施例1所述三层膜上剥离外面的连续/分散相层而生成的单层膜，在以下情况下增益增加-厚度增加，但分散相含量wt％保持恒定；-增加sPS含量wt％，但保持厚度恒定；-增加横向(TD)拉伸比；-对膜单轴拉伸(与双轴拉伸膜相比)。
(2)对从实施例1所述三层膜上剥离外面的连续/分散相层而生成的单层膜，归一化总强度在以下情况下增加-厚度增加，但分散相含量wt％保持恒定；-增加sPS含量wt％，但保持厚度恒定；-增加TD拉伸比；-对膜单轴拉伸(与双轴拉伸膜相比)。
(3)对于膜层合物，在以下情况下最大增益随着层数的增加而增加-厚度减小，但分散相含量wt％保持恒定；-增加sPS含量wt％，但保持厚度恒定；-对膜双轴拉伸(与双轴拉伸膜相比)。
(4)对于膜复合物，在以下情况下归一化总强度随着层数的增加而增加-厚度减小，但分散相含量wt％保持恒定；-增加sPS含量wt％，但保持厚度恒定；-增加TD拉伸比；一对膜单轴拉伸(与双轴拉伸膜相比)(效果没那么明显)。
已经说明，高增益复合膜可通过由多层混合偏光器的辊面层的剥离和重新层合获得(见表2)。通过层压最薄的单层混合偏振膜也可以获得相当的增益。从这些结果可以看出，通过使挤出薄混合层剥离并重新层合成复合膜可以改变增益和/或总强度。基于复合膜的所需光学特性，还可以看出，其性能可通过层数和制备初始混合偏振器的工艺参数进行控制。例如，如果需要高垂直角度增益，可以选择分散相含量wt％高的各混合层，它要么具有较厚(但不太厚)的膜，要么是薄(例如小于约130微米)的膜。如果需要较宽的视角，可以做到使0°和40°增益较高且大致相等。对于这种膜，可以选择薄膜的复合物，其中每片薄膜包含低含量wt％分散相。其他光学目标可通过类似方式获得。
可进一步考察各单层薄膜的挤出和这些膜随后堆叠成多层复合物。对于给定厚度的多层复合物，如果用数量较多的多个薄层而不是数量较少的多个厚层，往往可以获得更高的增益。
前面对本发明的叙述只是为了说明，不构成任何限制。因此，本发明的范围只由所附的权利要求限定。
权利要求
1.制备光学膜的方法，它包括共挤出包含第一表面层的第一膜，所述第一表面层与第二层以可分离的形式相连，第一表面层包含在第一连续相中的第一分散相；将第一表面层从第二层上分离下来。
2.权利要求1所述方法，其特征在于第一膜还包含第二表面层，第二表面层包含位于第二连续相中的第二分散相。
3.权利要求2所述方法，其特征在于第二层位于第一和第二表面层之间。
4.权利要求1所述方法，其特征在于第一分散相和第一连续相是聚合物材料。
5.权利要求1所述方法，其特征在于它还包括将第一表面层加入到光学膜。
6.权利要求5所述方法，其特征在于将第一层分开，加入到光学膜的许多层中。
7.权利要求1所述方法，其特征在于它还包括在共挤出步骤之后将第一膜浇注到浇注面上。
8.权利要求7所述方法，其特征在于第一表面层在浇注步骤中与浇注表面接触。
9.权利要求7所述方法，其特征在于它还包括通过沿至少一个方向拉伸使第一膜定向。
10.权利要求9所述方法，其特征在于分离步骤在定向步骤之后进行。
11.权利要求9所述方法，其特征在于在定向步骤之后，第一层的连续相分散相的折射率在第一平面轴上相差不到0.05，在第二平面轴上相差超过0.05。
12.权利要求1所述方法，其特征在于光学膜的增益至少约为1.5。
13.权利要求1所述方法，其特征在于第一分散相和第一连续相形成混合物，分散相在混合物中基于混合物总体积的体积百分数约在35-50％之间。
14.权利要求1所述方法，其特征在于至少部分第一分散相在共挤出步骤中发生纤化。
15.权利要求3所述方法，其特征在于第一和第二表面层均都可从第二层上脱离，且分离步骤包括第二表面层与第二层的分离，所述方法还包括将至少第一和第二表面层组装成光学膜。
16.权利要求15所述方法，其特征在于第一和第二分散相是聚合物。
17.权利要求15所述方法，其特征在于第一表面层形成第一膜的第一表面，第二表面层形成第一膜的第二表面。
18.制备光学膜的方法，它包括提供包含连续相和分散相的熔体流，其中连续相是第一聚合物材料，分散相是第二聚合物材料；使熔体流通过许多叶片；将熔体流通过模具挤出。
19.权利要求18所述方法，其特征在于它还包括将挤出的熔体流浇注到浇注面上，形成浇注膜。
20.权利要求19所述方法，其特征在于它还包括通过沿至少一个方向拉伸使浇注的膜定向。
21.权利要求18所述方法，其特征在于熔体流具有沿第一轴的主方向，每片叶片具有基本上垂直于第一轴的纵轴。
22.权利要求18所述方法，其特征在于这些叶片位于模具中。
23.权利要求18所述方法，其特征在于模具包含一些模具口，叶片靠近模具口。
24.权利要求23所述方法，其特征在于叶片与模具口相隔一定距离。
25.权利要求18所述方法，其特征在于叶片形成许多窄通道，熔体流从这些窄通道中流过。
26.权利要求25所述方法，其特征在于熔体流通过这些窄通道后，重新合并成单股熔体流。
27.权利要求18所述方法，其特征在于每片叶片与熔体流的流动方向正交。
28.权利要求18所述方法，其特征在于模具选自多路挤出模、锻模和浇注模。
全文摘要
介绍了制备含有连续相/分散相形态的光学膜的方法，它可控制分散相在这种膜中的性质，从而提高光学性质。当用于液晶显示器等当中时，所述膜对屏幕亮度的增加程度超过已知的连续相/分散相光学膜。
文档编号B29C47/70GK1688430SQ03824615
公开日2005年10月26日 申请日期2003年10月23日 优先权日2002年10月24日
发明者R·J·塔巴, S·L·肯特, R·C·艾伦 申请人:3M创新有限公司