CN1316060A - 连续相/分散相光学体的后成形 - Google Patents

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Abstract

公开了由含连续相和分散相的光学体制得的漫反射制品以及这种制品的制造方法。还公开了特别适合后成形操作的未充分拉伸的连续相/分散相光学体。本发明制品、方法和光学体便于光学体进行后成形,同时在光学体制成的制品中保持所需的漫反射率。

Description

连续相/分散相光学体的后成形
本发明涉及光学体的后成形，光学体含有的结构适合控制光学特性，如反射性和透射性。
发明的背景
光学薄膜是本领域已知的，它是由分散在连续基质中的掺杂物制成的。可利用这些掺杂物的特性使光学薄膜具有各种反射和透射性能。所述特性包括相对薄膜中波长的掺杂物大小、掺杂物形状和排列、掺杂物的体积填充因子以及沿光学薄膜的三根正交轴掺杂物与连续基质的折射率失配程度。
其它光学薄膜(如Doane等的美国专利4,688,900所述的薄膜)包括透明透光的连续聚合物基质和分散在其中的调节光线的液晶滴。据报道拉伸该材料会导致该液晶滴由球状变形成椭球状，椭球的长轴与拉伸方向平行。Konuma等的美国专利5,301,041公开了类似的薄膜，但是通过施加压力使液晶滴变形。A.Aphonin在液晶，Vol.19,No.4,469-480(1995)中的“分散有液晶的拉伸的聚合物薄膜的光学性能：与角度有关的偏振光散射”一文中描述了液晶滴置于聚合物基质中形成的拉伸薄膜的光学性能。他报道了液晶滴拉长成椭球状，其长轴与拉伸方向平行赋予该液晶滴以取向的双折射(在液晶滴的空间轴之间产生的折射率差异)，造成分散相和连续相沿光学薄膜某些轴产生相对折射率失配，而沿着薄膜的其它轴则相对折射率匹配。与薄膜中可见光波长相比这种液晶滴不是很小，因此这种光学薄膜除反射和透射性能外还具有显著的散射性能。Aphonin提出将这些材料作为偏振散射体用于背光绞合(twisted)的向列LCD。但是，使用液晶作为分散相的光学薄膜在基质相和分散相间的折射率失配度上具有很大的局限。另外，这种光学薄膜的液晶组分的双折射通常对温度敏感。
Isayev的美国专利5,268,225描述了一种由热致液晶聚合物掺混物制成的复合层压物。所述掺混物是由两种相互不混溶的液晶聚合物构成。该掺混物可流延成由掺杂物分散相和连续相组成的薄膜。当拉伸该薄膜时，分散相形成一系列纤维，该纤维的轴与拉伸方向一致。尽管据说该薄膜具有改进的机械性能，但是未提到该薄膜的光学性能。但由于液晶的性能，这种类型的薄膜会具有上述其它液晶材料的缺点。
其它光学薄膜是由第一聚合物掺杂物分散在第二聚合物中，随后沿一个或两个方向拉伸形成的复合物而制得的。Otonari等的美国专利4,871,784是这种技术的一个例子。挑选聚合物使得分散相和周围的聚合物基质具有低的粘合性，从而在拉伸薄膜时在各掺杂物周围形成椭圆形孔穴。这种孔穴的大小与可见光波长数量级相同。在这些“微孔”薄膜中孔穴和聚合物之间的折射率失配通常非常大(约0.5)，导致明显的漫反射。但是，由于各种不同的界面形状导致微孔材料的光学性能难以控制，并且不可能产生折射率相对匹配的薄膜轴(适用于对偏振敏感的光学性能)。另外，通过加热和加压可容易地使这种材料中的孔穴破裂。
因此，本领域需要一种由包括连续相和分散相的光学体制造漫反射制品的方法，它可方便并永久地控制该材料两相之间沿三维空间轴的折射率失配，以获得所需的漫射、镜面反射和透射率，其中上述光学材料对应力、应变、温差和电场及磁场稳定，并且该光学材料的虹彩程度不明显。由光学体制成的后成形的制品能较好地具有所有这些特性。
发明的概述
本发明提供一种由含连续相和分散相的光学体制得的漫反射制品，这种制品的制造方法以及尤其适合于后成形操作的含连续相和分散相的光学体。本发明制品、方法和光学体便于后成形光学体同时在光学体形成的制品中保留所需的漫反射性能。
由于含连续相和分散相的光学体取决于至少部分是由拉伸形成的折射率差，因此对该光学体进行后成形存在许多问题。后成形过程中产生的附加应变会影响光学体中连续相和分散相之间的折射率差，从而影响光学体的光学性能。例如，设计漫反射一个偏振方向的光线而透射正交偏振方向的光线的一种光学体会在后成形过程中发生变化，结果同时漫反射两个偏振方向的光线。另外，许多后成形方法在成形过程中使用热量，在许多光学体中加热会改变其折射率差。
如下面将详细描述的那样，本发明漫反射光学体的后成形涉及通常由应变引起的光学体附加变形，同时在如此制得的制品中保持所需的漫反射率。该制品的漫反射率较好至少与用于制造该制品的光学体的漫反射率相同，在某些情况下，与用于制造该制品的光学体的漫反射率相比制品的漫反射率有所改进。
在本发明中，后成形涉及薄膜状或片状的光学体沿一个或多个面内轴的附加变形。在后成形前，即将后成形的光学体较好至少对一个偏振方向的光线具有所需的漫反射率，并且在后成形后，后成形的制品对于至少一个偏振方向上的光线的漫反射率较好至少与用于制造该制品的光学体的漫反射率相同。由于后成形过程中产生的变形是沿面内轴的，因此形成的后成形制品也是片状或平面状的。另外，与用于制造所述制品的光学体的漫反射率相比，后成形制得的薄膜或片材制品具有更高的漫反射率。
在光学体内沿面内轴的附加变形可以是均匀的或者也可以是不均匀的，即在光学体的选定区域可具有更大的变形。结果，漫反射制品可表现出不均匀的漫反射率。换句话说，所述制品可具有漫反射率高于用于制造该制品的光学体的漫反射率的选定区域。
本发明后成形方法会使光学体变薄。这种变薄可以是均匀的或者是不均匀的，即可使光学体的选定区域变形使之比光学体的其它区域更薄。应理解光学体和对其后成形形成的制品的厚度是沿与光学体和/或制品的面内轴相互垂直的第三轴测定的。由于制品可具有非平面的形状，因此面内轴可理解为制品或光学体上给定点的局部面内轴。在后成形过程中制品明显变薄的情况下，该制品可包括漫反射率低于未变形部分的选定区域。
在某些情况下，本发明包括漫反射制品和该制品的制造方法，其中在后成形过程中使光学体变形形成漫反射制品，所述漫反射制品包括具有至少一个形成自承的三维形状的表面的光学体。在本发明中术语“自承的形状”是指在除重力以外无外力的情况下保持其形状的形状。相反，贴合其施加表面的挠性薄膜不是自承的。术语“三维形状”是指位于三维空间中的形状或者是在相互正交的空间中形成的形状，即具有非平面形状的表面。结果，术语“自承的三维形状”是指在无外力的情况下占据或在三个相互正交方向上形成的形状。自承的三维形状的例子将在下面结合说明性的实例及实施例进行描述。
本发明的一个方面是提供一种漫反射制品的制造方法，它包括提供一般片状的光学体和将所述光学体后成形成漫反射制品，其中所述光学体的一个选定区域发生永久变形；所述光学体包括双折射至少约0.05的第一相；和置于所述第一相中的第二相，沿第一轴其折射率与第一相相差大于约0.05，并且沿与该第一轴正交的第二轴它与第一相的折射率相差小于0.05；其中沿至少一根轴对至少一个偏振方向的电磁辐射第一相和第二相总共的漫反射率至少约30％。
本发明的另一方面是提供一种漫反射制品的制造方法，它包括提供一般片状的光学体和将该光学体后成形成漫反射制品，其中光学体的一个选定区域发生永久变形；所述光学体包括双折射至少约0.05的第一相和置于所述第一相中的第二相，沿第一轴所述第二相的折射率与第一相相差超过0.05，沿至少一根轴对于至少一个偏振方向的电磁辐射第一相和第二相总共的漫反射率至少约30％，后成形后在光学体的该选定区域内沿与所述第一轴正交的第二轴所述第二相的折射率与所述第一相的折射率相差小于约0.05。
本发明另一方面是提供一种漫反射制品的制造方法，它包括提供一般片状的光学体，将该光学体后成形成漫反射制品，其中光学体的一个选定区域发生永久变形和后成形后对该光学体进行退火；所述光学体包括双折射至少约0.05的第一相和置于所述第一相中的第二相，沿第一轴所述第二相的折射率与第一相相差超过0.05，沿至少一根轴对于至少一个偏振方向的电磁辐射第一相和第二相总共的漫反射率至少约10％，较好至少约30％，退火后在光学体的该选定区域内沿与所述第一轴正交的第二轴所述第二相的折射率与所述第一相的折射率相差小于约0.05。
本发明另一方面是提供一种漫反射制品的制造方法，它包括提供一般片状的光学体和将该光学体后成形成漫反射制品，其中光学体的一个选定区域发生永久变形；所述光学体包括双折射至少约0.05的第一相、置于所述第一相中的第二相和二向色性染料，沿第一轴所述第二相的折射率与第一相相差超过0.05，沿至少一根轴对于至少一个偏振方向的电磁辐射第一相和第二相总共的漫反射率至少约10％。
本发明另一方面是提供一种含光学体的漫反射制品，所述光学体包括双折射至少约0.05的第一相和置于所述第一相中的第二相，沿第一轴所述第二相的折射率与第一相相差超过0.05，沿与所述第一轴正交的第二轴所述第二相的折射率与所述第一相的折射率相差小于约0.05，沿至少一根轴对于至少一个偏振方向的电磁辐射第一相和第二相总共的漫反射率至少约30％，所述光学体的至少一个表面具有自承的三维形状。
本发明另一方面是提供一种含光学体的漫反射制品，所述光学体包括双折射至少约0.05的第一相和置于所述第一相中的第二相，沿第一轴所述第二相的折射率与第一相相差超过0.05，沿与所述第一轴正交的第二轴所述第二相的折射率与所述第一相的折射率相差小于约0.05，沿至少一根轴对于至少一个偏振方向的电磁辐射第一相和第二相总共的漫反射率至少约30％，并且所述光学体具有不同的沿与所述第一轴和第二轴正交的第三轴测得的厚度。
本发明的这些和其它特征和优点描述如下。
附图简述
图1是可用于本发明的光学体示意图，其中分散相排列成一系列具有大致圆形横截面的细长物；
图2是可用于本发明的光学体示意图，其中分散相排列成一系列具有大致椭圆形横截面的细长物；
图3是可用于本发明的多层薄膜的示意图；
图4是一种本发明后成形的光学体的一部分的平面图，它包括沿两个面内方向变形的选定区域；
图4A是沿图4后成形光学体的A-A线部分放大的剖面图；
图4B和4C是另一种沿两个面内方向变形的后成形光学体部分放大的剖面图；
图5是包括沿一个面内方向变形区域的一种本发明后成形的光学体部分的平面图；
图5A是沿图5后成形光学体的5A-5A线的部分放大的剖面图；
图6是本发明一种后成形光学体部分的透视图；
图7是沿图6光学体的7-7线部分放大的剖面图；
图8是本发明另一种后成形的光学体的部分剖面图；
图9是含光学体和基片的复合物的剖面图；
图10是图9复合物的平面图，说明基片可置于所选定的区域；
图11是含后成形光学体的制品的透视图，其中选定区域具有不同的光学性能。
本发明说明性实例的详细描述
本发明提供由含连续相和分散相的光学体制得的漫反射制品，这种制品的制造方法和尤其适用于后成形操作的含连续相和分散性的光学体。本发明制品、方法和光学体便于光学体的后成形，同时保持所需的光学体的光学性能。这种光学体的后成形存在问题，因为大多数(即便不是全部的话)后成形方法会导致光学体从其制得的状态变形。这种变形会不利地影响光学体的光学性能和机械性能。
尽管本文中常参照光谱可见光区对本发明进行描述，但是本发明的各个实例可用于电磁辐射的不同波长区(及其频率)。为简单起见，本文中术语“光线”指能被本发明光学薄膜反射的任何电磁辐射(而与该电磁辐射的波长/频率无关)。例如，光学薄膜可反射甚高、超高、微波和毫米波频率的电磁辐射。较好的是，术语“光线”指包括由紫外至红外的电磁辐射谱(包括可见光谱)。更好的是，本发明使用的术语“光线”可限定为可见光谱的电磁辐射。
另外，本发明许多光学体和光学体的后成形方法取决于应变引起的该光学体中连续相和分散相之间的折射率差。在描述所述光学体和方法时，所使用的数据是用632.8nm波长的光线测定的。
尽管下面的许多描述集中在光学薄膜上，但是应理解所述光学薄膜仅是本发明光学体的一个方面。例如，该光学体还可以是片状的和薄膜状的。
在本文中，术语“镜面反射”和“镜面反射性”指光线反射到环绕镜面角顶角在中心成16°的出射圆锥中。术语“漫反射”或“漫反射性”指光线反射超出上述镜面圆锥。术语“总反射”或“总反射性”指表面上所有光线总的反射。因此，总反射是镜面反射和漫反射之和。
同样，本文中术语“镜面透射”和“镜面透射性”是指光线透射到环绕镜面方向顶角在中心成16°的出射圆锥中。本文中术语“漫透射”和“漫透射性”指光线透射超出上述镜面圆锥。术语“总透射”或“总透射性”指光线透过光学体总的透射。因此，总透射是镜面透射和漫透射之和。
光学体
当光学体这个术语用于本发明时，则所有这种光学体至少能部分漫反射至少一个偏振方向的大部分入射光。根据需要，该光学体还可透射正交偏振方向的光线，或者该光学体还可漫反射大部分正交偏振方向的光线。在发生透射时，光线可以镜面透射或者漫透射。因此，本发明使用的光学体可用作反射一个偏振方向光线的漫反射偏振体。或者，该光学体可起至少部分漫反射镜子的作用，反射两个偏振方向的光线。在另一个实例中，该光学体可起至少部分镜面反射镜子的作用。
除了需要加入染料或着色剂的情况以外，光学体较好具有低的或最小的吸收损耗。结果，基本所有未透射的光线均被反射。
许多适用于本发明的光学体及其制造方法描述在美国专利申请08/801,329、08/807,262、08/807,268、08/807,270、08/807,930、09/006,455和美国专利5,751,388(Larson)、5,783,120(Ouderkirk)、5,825,543(Ouderklrk)、5,867,316(Carlson)以及本文涉及的各种其它专利、专利申请、文献和其它文件中。
但是，一般来说在本发明光学体中，对至少两种正交偏振方向的入射光线的反射和透射性能取决于选用的或采用的各种参数，包括连续相和分散性的光学指数、分散相颗粒的大小和形状、分散相的体积分数、透过部分入射光线的光学体厚度和感兴趣的电磁辐射的波长或波段。
图1-2是适用于本发明的光学体的第一个实例。制得的漫反射光学薄膜10或其它光学体是由双折射的基质即连续相12和不连续的即分散相14组成的。连续相的双折射通常至少约0.05、较好至少约0.1、更好至少约0.15、最好至少约0.2。
沿三根相互正交轴的第一根轴连续相和分散相的折射率也是基本匹配的(即相差约小于0.05)，沿三根相互正交轴的第二根轴两者则基本失配(即相差约超过0.05)。较好的是，在匹配方向连续相和分散相的折射率相差约小于0.03，更好小于约0.02，最好小于约0.01。在失配方向连续相和分散相的折射率较好至少相差约0.05，较好至少相差约0.07，更好至少相差约0.1，最好至少相差约0.2。
沿一具体轴向折射率失配产生的效果是沿该轴偏振的入射光线被大量散射，造成大量的反射。相反，沿折射率匹配的轴向偏振的入射光线被镜面透射或者以低得多的散射方式反射。可利用这种效应制造各种光学器件，包括反射偏振体和镜子。
上面引用的专利申请描述了实用和简单的光学体以及含不同相的光学体的制造方法。它们还根据这些文献中所述的原理讨论了与获得光学性能的连续范围有关的问题。同时，可获得很有效的有高消光比的低损耗偏振体。其它优点包括可采用各种实用材料制造分散相和连续相，以及高度控制形成一致的和具有可预测高质量的光学体。
折射率匹配/失配的效果
在一个较好的实例中，至少一种连续相和分散相的材料是一类折射率随取向而变的材料。结果，在制造过程中沿一个或多个方向对该光学体进行取向后，沿一个或多个轴产生折射率匹配或失配。通过仔细选用取向参数和其它加工条件，可利用基质的正的或负的双折射引起一个或两个偏振方向的光线沿给定轴的漫反射或透射。透射和漫反射的相对比例取决于分散相掺杂物的浓度、光学体的厚度、连续相和分散相折射率差的平方、分散相掺杂物的大小和形状以及入射光线的波长或波段。
沿一特定轴向折射率匹配或失配的程度直接影响沿该轴向偏振的光线的散射程度。一般来说，散射程度随折射率失配的平方值而异。因此，沿一特定轴向的折射率失配越严重，沿该轴向偏振的光线的散射越强烈。相反，当沿一特定轴向折射率失配较小时，沿该轴向偏振的光线的散射程度较小，从而基本镜面透射通过该光学体。
当沿某些轴向掺杂物(即分散相)的折射率与连续相主体基质匹配时，则用平行于该轴的电场的入射光线将基本镜面透射通过(未散射)该光学体，而与掺杂物的大小、形状和密度无关。当沿某些轴折射率不匹配时，则掺杂物将散射沿该轴偏振的光线。对于给定横截面尺寸大于约λ/30(该λ是介质中光线的波长)的散射体，散射的强度很大程度上取决于折射率失配。失配的掺杂物的确切大小、形状和排列将在决定该掺杂物将多少光线散射至不同的方向中起作用。当散射层具有足够的密度和厚度时，根据多次散射理论，入射光要么被反射，要么被吸收，但不产生透射，而与散射体的大小和形状无关。
当将材料用作偏振体时，最好对其进行处理(如拉伸并沿面内与拉伸垂直方向发生某种尺寸松弛)，从而沿在与材料表面平行的平面内的第一轴向连续相和分散相之间的折射率之差较大，沿另两个正交轴折射率之差较小。这使得不同偏振方向的电磁辐射的光学各向异性较大。
在本发明范围内的某些偏振体是椭圆偏振体。一般来说，椭圆偏振体沿拉伸方向和垂直拉伸方向连续相和分散相均具有折射率差异。前向和后向散射的比例取决于分散相和连续相之间的折射率差、分散相的浓度、分散相的大小和形状和光学体的总厚度。一般来说，椭圆漫射体的分散相颗粒和连续相之间具有相对小的折射率差。通过使用基于双折射聚合物的漫射体，可获得高的椭圆偏振灵敏度(即取决于光线偏振的漫反射)。在极端的情况下，当聚合物折射率沿一个轴向匹配时，椭圆偏振体将成为漫反射偏振体。
折射率匹配/失配的方法
较好选择用于作为本发明反射偏振体的光学体的材料和这些材料的取向程度，从而使最终光学体中各相至少对一个轴向具有基本相同的折射率。沿该轴向的折射率匹配造成该偏振平面内基本无光线反射。
拉伸后分散相也可发生与取向方向有关的折射率变化。较好拉伸后分散相的折射率下降。当主体基质的双折射是正的时，分散相负的应变引起的双折射的优点在于提高相邻相沿取向轴的折射率差异，同时仍可忽略偏振平面与取向方向垂直的光线的反射。对于一个光学偏振体，取向后在与取向方向垂直的方向相邻相的折射率差异应小于约0.05，较好约小于0.02，更好约小于0.01。
分散相也可具有正的应变引起的双折射。但是，通过热处理可改变这种双折射以与连续相取向方向垂直的轴向的折射率匹配。热处理的温度不应太高以免减小连续相的双折射。
应注意连续相可具有负的应变引起的双折射。在这种情况下，拉伸后分散相较好具有增加的折射率。
未充分拉伸的光学体
在本发明中，较好对一类本文称为“未充分拉伸”的光学体进行后成形。通常，在制造过程中将不是未充分拉伸的光学体拉伸至相对高的极限，以使光学体中不同相的折射率失配相对较高。这种光学体可称为“充分拉伸”的光学体。如上所述，对于典型的充分拉伸的光学体沿失配方向各相间的折射率差至少约0.05，而在匹配方向(对于反射偏振体)折射率差通常小于约0.05，较好小于约0.03，更好小于约0.02，最好小于约0.01。
相反，本发明未充分拉伸的光学体故意拉伸至有限的程度。与同样总组成的充分拉伸光学体相比未充分拉伸光学体的一个优点在于未充分拉伸光学体的伸长性。给定一个具有同样总组成的充分拉伸的光学体和未充分拉伸的光学体，在后成形过程中当拉伸或拉伸比足够大时充分拉伸的薄膜通常会受损(开裂、出现孔等)。相比之下，未充分拉伸的光学体通常可拉伸超过充分拉伸光学体受损的后成形拉伸比，并且不受损。在某些情况下，在后成形步骤中可拉伸未充分拉伸但仍然取向的光学体至至少约1.5∶1，在某些情况下拉伸至至少约2∶1。
在反射偏振体的情况下，可用折射率差表征未充分拉伸的光学体。例如，含第一相和分散在第一相中的第二相的未充分拉伸的光学体沿匹配方向的折射率差(对于反射偏振体)约超过0.01，较好超过约0.02，更好超过约0.03，最好超过约0.05。对至少一个偏振方向的光线沿至少一根轴未充分拉伸光学体第一相和第二相总共的漫反射率至少约30％。
通常可通过给予光学体中材料以适当的量并通过加工条件来减少制造过程中流延光学体所经受的拉伸，制得未充分拉伸的光学体。
尽管在匹配方向未充分拉伸的反射偏振光学体的折射率差高于充分拉伸的反射偏振光学体通常较好的折射率差，但是较好用未充分拉伸光学体的后成形来降低匹配方向的这种折射率差。在某些较好的后成形方法中，后成形后匹配方向的折射率差与充分拉伸的光学体中测得的折射率差相同，即约小于0.05，较好约小于0.03，更好约小于0.02，最好约小于0.01。
在其它一些较好的后成形方法中，后成形后在选定区域内沿匹配方向的折射率差大于充分拉伸的光学体中测得的折射率差，即超过约0.01，较好超过约0.02，更好超过约0.03，最好超过约0.05。在这个较好的实例中，所选定的后成形区会失去显著透射一个偏振方向光线的能力。
后成形步骤后的加热或退火加工也可改变沿匹配方向的折射率差。可在经后成形的光学体上进行这种退火步骤，而与原料是未充分拉伸的还是充分拉伸的无关。
在光学体起漫反射镜作用的情况下，最好提供一种未充分拉伸的光学体，通过后成形可提高该光学体沿两个正交的失配方向的折射率差。
分散相的大小
分散相的大小对散射也具有显著的影响。若分散相的颗粒太小(即小于光线在感兴趣的基质中的波长的约1/30)，并且每立方波长具有许多颗粒时，则光学体的性质如同一种基质，沿任何给定轴向其有效折射率位于两相的折射率之间。在这种情况下，很少有光散射。如果颗粒太大，光线在颗粒表面上发生镜面反射，很少漫射至其它方向。当至少沿两个正交的方向颗粒太大时，还会发生不合需求的虹彩效应。当颗粒变大使光学体的厚度变得更大并危及所需的机械性能时，也会达到实用的极限。
排列后分散相颗粒的尺寸可随光学材料所需的用途而异。因此例如颗粒的尺寸可取决于具体用途(需要不同的尺寸来反射或透射可见、紫外、红外和微波辐射)中感兴趣的电磁辐射的波长。但是一般来说，颗粒应具有这样的特性尺寸，即约大于感兴趣的电磁辐射在基质中的波长除以30。
在光学体将作为低损耗反射偏振体的用途中，颗粒的特性尺寸较好大于感兴趣波长范围内电磁辐射波长的2倍，较好超过波长的4倍。颗粒的平均粒径较好等于或小于感兴趣波长范围内的电磁辐射波长，较好小于所需波长的0.5倍。尽管在大多数用途中分散相的尺寸是次要因素，但是在薄膜用途中它们变得更重要，此时漫反射相当小。
分散相的形状
尽管折射率失配是促进本发明光学薄膜散射的主要因素(即根据本发明制得的漫射镜或偏振体沿至少一个轴向其连续相和分散相的折射率显著失配)，但是分散相颗粒的形状可以是影响散射的次要因素。因此，对于折射率匹配和失配方向的电场颗粒的消偏因子可减少或增强在给定方向的散射量。例如，当沿垂直取向方向的平面分散相的剖面是椭圆形的时，分散相椭圆形的剖面形状有助于后向散射光线和前向散射光线不对称漫射。这种作用可增加或降低折射率失配造成的散射量，但是总体上对本发明较好性能范围内的散射具有很小的影响。
分散相颗粒的形状也可影响被颗粒散射的光线的漫射程度。这种形状的影响一般是小的，但是这种影响随与光入射方向垂直的平面内颗粒的几何横截面的长宽比的增加以及随颗粒相对变大而增加。一般来说，在实施本发明时，当较好为漫反射(而非镜面反射)时，在一个或两个相互正交的方向分散相颗粒的大小应小于数个光波长。
较好的是对于低损耗反射偏振体，较好的实例包括分散相置于连续相中形成一系列棒状结构，取向后该棒状结构具有高的长径比，这种结构通过增加散射强度来增强偏振方向与取向方向平行的光线的反射，并可增强偏振方向与取向方向垂直的光线的色散。但是，分散相可具有许多不同的几何形状。因此，分散相可以是圆盘状的或细长的圆盘状的、棒状的或球状的。预计还具有其它实例，其分散相的横截面是大致椭圆形的(包括圆形的)、多边形的、不规则的或一种或多种这些形状的组合。分散相颗粒相互间可具有不同的横截面形状和大小，或者光学薄膜的一个区域至另一个区域(即由表面至内芯)分散相颗粒可具有不同的横截面形状和大小。
在某些实例中，分散相可具有芯和壳的结构，所述芯和壳是由相同或不同的材料制成的，或者其中的芯是中空的。因此例如分散相可包括等长或无规长度并且横截面均匀或不均匀的中空纤维。纤维的内部空间可以是空的，或者可填充合适的固态、液态或气态并且可以是有机或无机的介质。并可在考虑分散相和连续相折射率的基础上选择介质的折射率，以获得所需的光学效果(即沿给定轴反射或偏振)。
通过适当地取向或加工光学材料、通过使用特定形状的颗粒或者通过将两者组合在一起可形成分散相的几何形状。因此例如可沿单根轴取向由大致球状的分散相组成的光学薄膜，制得具有基本棒状结构的分散相。沿与第一轴向垂直的第二轴向取向该光学薄膜，可使该棒状结构形成椭圆形的横截面。作为另一个例子，可沿单个方向对具有由一系列基本矩形的薄片组成的分散相的光学薄膜进行取向，制得具有基本棒状结构的分散相，其中所述棒的横截面是矩形的。
拉伸是一种方便地获得所需形状的方法，因为拉伸还可用于引起材料中的折射率差异。如上所述，可沿多于一个的方向并且可依次或同时对本发明光学薄膜进行取向。
在另一个实例中，可挤出连续相和分散相的组分，使未取向的薄膜中分散相沿一个轴向是棒状的。沿挤出薄膜中棒的主轴方向进行取向可产生高长径比的棒。沿挤出薄膜中与棒主轴正交的方向进行取向可产生板状结构。
图2的结构可通过不对称地双轴取向在连续基质中基本球状的颗粒掺混物制得。或者，可将许多纤维结构加入基质材料中、沿单一轴向排列这些结构并且沿与所述轴垂直的方向取向该混合物来形成所述结构。获得这种结构的另一种方法是在将聚合物掺混物挤出成膜时控制该掺混物各组分的相对粘度、剪力或表面张力，从而形成纤维状的分散相。一般来说，在沿挤出方向施加剪力时可获得最佳的结果。
分散相的空间排列
还发现空间排列会影响分散相的散射性质。具体地说，在本发明制得的光学体中观察到排列的散射体不会如无规排列的散射体那样对于镜面透射或反射方向对称地散射光线。具体地说，通过取向伸长成类似棒状的掺杂物主要沿(或接近)在取向方向上中央的圆锥表面以及沿镜面透射方向散射光线。这会造成散射光线对于镜面反射和镜面透射方向各向异性的分布。例如，对于沿与取向方向垂直的方向入射在这种细长棒上的光线，散射的光线表现为在与取向方向垂直的平面内的光带，其强度随远离镜面方向的角度增加而下降。改变掺杂物的形状，可在某种程度上控制透射半球和反射半球的散射光分布。
分散相的尺寸
在光学体用作低损耗反射偏振体的用途中，分散相的结构较好具有高的长径比，即该结构一个方向的尺寸明显大于任何其它方向的尺寸。长径比较好至少为2，更好至少为5。最大尺寸(即长度)较好是感兴趣波长范围内电磁辐射波长的至少2倍，更好为所需波长的至少4倍。另一方面，分散相结构的较小尺寸(即横截面)较好小于或等于感兴趣的波长，更好小于感兴趣波长的0.5倍。
分散相的体积分数
分散相的体积分数也影响本发明光学体中的光散射。在一定的限度内，提高分散相的体积分数会提高沿偏振光的匹配和非匹配方向进入光学体的光线的散射量。这个因素对于控制给定用途的反射和透射性能是重要的。
分散相所需的体积分数取决于许多因素，包括连续相和分散相具体选用的材料。但是，相对连续相分散相的体积分数通常至少约1体积％，更好约5-15体积％，最好约15-30体积％。
共连续相
当粘度大致相等的高聚物二元掺混物的体积分数接近50％时，区分分散相和连续相变得困难，因为各相在空间上变得连续。根据选用的材料，也存在第一相分散在第二相中以及第二相分散在第一相中的区域。各种共连续形态的描述及其评价、分析和表征方法可参见Sperling及其引用的参考文献(L.H.Sperling，“微相结构”，聚合物科学和工程大全，2nd Ed.,Vol.9,760-788和D.Klempner,L.H.Sperling和L.A.Utracki编的互穿聚合物网络，L.H.Sperling，第一章“互穿聚合物网络：概述”，Advances in ChemistrySeries#239,3-38,1994)。
带有共连续相的材料可由各种不同的方法制得。例如，可将聚合物第一相材料与聚合物第二相材料机械掺混得到共连续的体系。由掺混得到的共连续的形态的例子描述在例如D.Bourry和B.D.Favis,“Co-Continuity and PhaseInversion in HDPE/PS Blends:The Role of Interfacial Modification”,1995Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers ANTEC,Vol.53,No.2,2001-2009(聚苯乙烯/聚乙烯掺混物)和A.Leclair和B.D.Favis,“The role of interfacial contact in immiscible binary polymerblends and its influence on mechanical properties”,Polymer,Vol.37,No.21,4723-4728,1996(聚碳酸酯/聚乙烯掺混物).
还可先用超临界流体萃取使共连续相材料溶解(如美国专利4,281,084所述的聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的掺混物)，随后使之分相，再加热和/或机械剪切来制备共连续相，参见N.Mekhilef,B.D.Favis和P.J.Carreau,“Morphological Stability of Polystyrene Polyethylene Blends”,1995Annual Technical Conference of the Societv of Plastics EngineersANTEC,Vol.53,No.2,1572-1579。
制备共连续相的另一种方法是通过形成互穿聚合物网络(IPN)。一些重要的IPN包括同时(simultanuous)的IPN、依次的IPN、梯度的IPN、胶乳的IPN、热塑性IPN和半IPN。这些类型和其它类型的IPN、其物理性能(如相图)及其制造方法和表征描述在例如L.H.Sperling和V.Mishra，“互穿聚合物网络的现状”，Polvmers for Advanced Technologies,Vol.7,No.4,197-208,April,1996和D.Klempner,L.H.Sperling和L.A.Utracki编的互穿聚合物网络，L.H.Sperling，“互穿聚合物网络：概述”，Advances in Chemistry Series#239,3-38,1994。制造这些体系的部分主要方法概述如下。
同时的IPN可通过混合两种或多种聚合物网络的各单体或预聚物和交联剂及活化剂，随后以非干扰的方式同时反应各单体或预聚物而制得。因此，例如一个反应可以是采用链聚合动力学进行，另一个反应可采用逐步聚合动力学进行。
依次IPN可通过先形成初步的聚合物网络，随后将一种或多种附加网络的单体交联剂和活化剂溶胀在该初步聚合物网络中，它们原位反应形成附加的聚合物网络而制得。
梯度IPN是如此制得的，即使材料中的一处与另一处的IPN的总组成或交联密度在宏观上有所不同。这种体系可例如通过形成主要在薄膜表面上的第一聚合物网络和主要在薄膜的另一表面上的第二聚合物网络，并在整个薄膜内部具有组成梯度而制得。
胶乳IPN是制成胶乳状(例如具有核和壳结构)的。在某些情况下，可混合两种或多种胶乳并形成薄膜，这种胶乳将聚合物交联在一起。
热塑性IPN是聚合物掺混物的杂混物并且是具有物理交联而不是化学交联的IPN。结果，在升温下这些材料以与热塑性弹性体相同的方式流动，但是在常用的温度下它们交联并性能如IPN。
半IPN是两种或多种聚合物的组合物，其中一种或多种聚合物是交联的并且一种或多种聚合物是线型的或支化的。
如上所述，在多组分体系以及双组分体系中可获得共连续性。例如，可将三种或多种材料组合在一起得到所需的光学性能(例如透射和反射)和/或改进的物理性能。所有组分可以是不混溶的，或两种或多种组分可显示混溶性。一系列具有共连续性的三元体系描述在例如D.Klempner,L.H.Sperling和L.A.Utracki编的互穿聚合物网络，L.H.Sperling，第一章“互穿聚合物网络：概述”，Advances in Chemistry Series#239,3-38,1994。
相结构的特征尺寸、观察到共连续性的体积分数范围和形态稳定性均受添加剂(如相容剂、接枝或嵌段共聚物)或活性组分(如马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯)的影响。对于聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯掺混物的这种影响描述在例如H.Y.Tsai和K.Min",Reactive Blends of Functional izedPolystyrene and Polyethylene Terephthalate"1995 Annual TechnicalConference of the Societv of Plastics Engineers ANTEC.Vol.53,No.2,1858-1865中。但是，对于具体的体系，可通过常规实验制得相图并用于制造共连续相。
共连续体系的微观结构可有很大的不同，取决于制造方法、相的混溶性、存在的添加剂和本领域已知的其它因素。因此例如共连续体系中一个或多个相可以是纤维状的，所述纤维可无规取向或者沿共同的轴取向。其它共连续体系可包括第一相开孔基质，第二相以共连续的方式置于基质孔中。这些体系中的各相可沿单一轴、沿两根轴或沿三根轴共连续。
在几种情况下含连续相(尤其是IPN)的光学体的性能优于仅有一个连续相的相同光学体的性能，当然这取决于各个聚合物的性能和其混合方法。因此，例如本发明共连续相体系便于物理或化学混合结构不同的聚合物，从而提供一种方便的方法来改进光学体的性能，满足特定的需要。另外，共连续体系通常容易加工，并能具有这样的性能，如耐候性、低燃烧性、大的耐冲击性和拉伸强度、改进的挠性、和优良的耐化学品性能。IPN对某些用途具有特别的优点，因为它们通常在溶剂中溶胀(但不溶解)，并与类似的非IPN体系相比具有抑制的蠕变和流动(参见D.Klempner和L.Berkowski“Interpenetrating PolymerNetworks”,Encyclopedia of Polymer Science and Engineer,2nd.Vol,9,489-492)。
根据美国专利申请08/801,329所述使用本领域已知的共连续体系的原理制造具有独特光学性能的共连续形态是本领域普通技术人员已知的。因此例如可采用该专利申请所述的已知共连续形态的折射率制造新的光学薄膜用于本发明。同样，该专利申请所述的原理可用于已知的光学体系中制得共连续形态，用于本发明中。
光学体的厚度
光学体的厚度也是一个重要的参数，它可用于影响本发明的反射和透射性能。在本文中术语“厚度”通常是沿与光学体限定的两根面内轴垂直的轴测得的。在曲面的或非平面的光学体中，这些面内轴是由光学体上给定点光学体的切线限定的。
随着光学体的厚度增加，漫反射也增加，镜面透射和漫透射下降。因此，尽管通常选择光学体的厚度以获得所需的最终产品的机械强度，但是也还能用来直接控制反射和透射性能。
还可使用厚度最后调节光学体的反射和透射性能。因此，例如在薄膜用途中，可用下游光学元件控制用于挤出薄膜的器件，所述光学元件测定挤出薄膜的透射和反射值，并改变薄膜的厚度(即通过调节挤出速度或改变流延滚筒的速度)，以便使反射和透射值保持在预定的范围内。
还可选择用于本发明的光学体的厚度以补偿与后成形有关的变薄效应。
用作连续相/分散相的材料
许多不同的材料可作为本发明光学体的连续相或分散相的材料，取决于光学体的具体用途。这些材料包括无机材料如氧化硅基聚合物，有机材料如液晶，以及聚合物材料包括单体、共聚物、接枝共聚物及其混合物或掺混物。对于一给定用途的材料准确选择取决于连续相和分散相沿给定轴所需的折射率匹配和失配，以及最终产品所需的物理性能。但是，连续相材料一般在所需的光谱区是基本透明的。
材料选择的另一个考虑是形成的产品必须至少含有两个不同的相。这可由两种或多种相互不混溶的材料流延光学材料而得到。或者，如果需要用两种相互不混溶的第一和第二材料制造光学材料，并且如果第一材料的熔点高于第二材料的熔点，则在某些情况下可在低于第一材料熔点的温度下将适当大小的第一材料颗粒嵌入熔融的第二材料基质中。随后可将形成的混合物流延成膜，随后进行或不进行取向，制得光学元件。
如果要将光学体用于热成形用途(即后成形方法包括加热帮助光学体变形)，则还有最好是选用的材料在预期或潜在的加工温度下具有所需的性能。
用于本发明连续相或分散相的合适的聚合物材料可以是无定形的、半结晶的或结晶的聚合物材料，包括由羧酸基单体(如间苯二甲酸、壬二酸、己二酸、癸二酸、苯二甲酸(dibenzoic)、对苯二甲酸、2,7-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、环己烷二甲酸和联苯二甲酸，包括4,4’-联苯二甲酸)制成的材料，或者由上述酸的相应酯(即对苯二甲酸二甲酯)制成的材料。其中，聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)由于其应变引起的双折射以及拉伸后其保持永久双折射的能力而是最好的。对于550nm波长的偏振入射光，当偏振平面与拉伸轴平行时拉伸后PEN的折射率由约1.64增高至约1.9，而与拉伸轴垂直方向偏振的光线的折射率则下降。对可见光谱PEN具有0.25-0.40的双折射(在这种情况下为沿拉伸方向和垂直拉伸的方向的折射率差)。增加分子取向可提高双折射。在约155℃至最高约230℃ PEN基本是热稳定的，取决于在薄膜制造过程中采用的加工条件。
聚萘二甲酸丁二醇酯和其它结晶萘二甲酸聚酯也是适用的材料。结晶萘二甲酸聚酯与不同的面内轴有关的折射率差至少为0.05，较好高于0.20。
当本发明光学材料中使用PEN作为一个相时，另一个相较好是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或间同立构的乙烯基芳族聚合物，如聚苯乙烯(sPS)。与PEN一起使用的其它较好的聚合物是基于对苯二甲酸、间苯二甲酸、癸二酸、壬二酸或环己烷二甲酸或这些材料的相应烷酯。还可使用少量萘二甲酸以改进相间粘合性。二元醇组分可以是乙二醇或相应的二元醇。较好的是，所选聚合物的折射率小于约1.65，较好小于约1.55，尽管在取得相同折射率差的情况下使用较高折射率的聚合物也可获得相似的结果。
适用于本发明的间同立构乙烯基芳族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、聚苯甲酸乙烯基酯和卤化的这些聚合物及其混合物或含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。这些例子中，较好的含苯乙烯基团的聚合物有聚苯乙烯、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、聚对氟苯乙烯和苯乙烯与对甲基苯乙烯的共聚物。
另外，对于间同立构的乙烯基芳族基团共聚物的共聚单体，除了上述苯乙烯基团的聚合物的单体以外，还可提到烯烃单体如乙烯、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、马来酸酐或丙烯腈。
本发明间同立构的乙烯基芳族聚合物可以是嵌段共聚物、无规共聚物或交替共聚物。
本发明具有高度间同立构结构的乙烯基芳族聚合物一般包括间同立构度高于75％(用13C核磁共振测得)或更高的聚苯乙烯，较好的是，间同立构度高于85％外消旋二单元组，或者高于30％，较好高于50％外消旋五单元组。
另外，尽管这种间同立构的乙烯基芳族基团的聚合物的分子量无特别的限制，但是其重均分子量大于10,000并小于1,000,000，更好大于50,000并小于800,000。
对于其它树脂，可使用各种类型的树脂，例如包括带无规结构的乙烯基芳族基团的聚合物、带全同立构结构的乙烯基芳族基团的聚合物和所有可混溶的聚合物。例如，聚苯醚与前面提到的乙烯基芳族基团的聚合物具有良好的混溶性。另外，这些混溶树脂组分较好占组合物的70-1重量％，或更好为50-2重量％。当混溶树脂组分占组合物的70重量％以上时，耐热性会下降，这通常是不希望的。
为具体相选用的聚合物不必是共聚聚酯或共聚碳酸酯。也可使用由单体如乙烯基萘、苯乙烯、乙烯、马来酸酐、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯制成的乙烯基聚合物和共聚物。还可使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、聚酰胺酸和聚酰亚胺。如果基质是PEN并需要折射率基本匹配时，可使用萘基团和卤素(如氯、溴和碘)将选用的聚合物的折射率提高至所需的值(1.59-1.69)。
少量的共聚单体可取代在萘二甲酸聚酯上，只要不明显影响取向方向的大的折射率差即可。可利用下列任何一种方法抵消细小的折射率差异(因此使反射率下降)：改进连续相和分散相的粘合性、降低挤出温度和更好地匹配熔体粘度。
光谱区
尽管本文通常参照可见光谱区描述光学体及其制得的制品，但是通过适当地改变光学体组分的比例，本发明的各种实例可用于不同波长(因此不同频率)的电磁辐射。因此当波长增加时，可提高光学体组分的线性大小，从而使这些组分以波长为单位的尺寸大致保持恒定。
当然，改变波长的一个重要影响在于，对于大多数感兴趣的材料折射率和吸收系数发生变化。但是，对于各个感兴趣的波长折射率匹配和失配原理仍有效，并且在选择材料用于在特定波段的光谱区使用的光学器件时仍采用该原理。因此例如适当地改变尺寸比例可使之适用于光谱的红外、近红外和紫外区。在这些情况下，在这些波长的折射率值和光学体厚度及分散相散射组分的大小应根据波长适当地确定。可使用更多的电磁光谱，包括甚高的、超高、微波和毫米波频率。根据波长适当地改变尺寸比例可存在偏振和漫射效应并且从介电函数(包括实数部分和虚数部分)的平方根可得到折射率。在这些长波段中的适用产品有漫反射偏振体和部分偏振体。
在本发明的一些实例中，在感兴趣的波段光学体的光学性能发生变化。在这些实例中，沿一根或多根轴作为连续相和/或分散相的材料的折射率会随一个波长区至另一个波长区而发生变化。通过具体挑选材料来选择连续相和分散相材料和光学性能(即漫反射和色散(disperse)反射或镜面透射)取决于感兴趣的波段。
表层
可将一层基本无分散相的材料共延伸地放置在光学体(即分散相和连续相的挤出的掺混物)的一个或两个主表面上。不认为这些层是本发明光学体(如上所述它较好包括不同的相)的一部分。
可例如选择一层或多层这种层(也称为表层)的组合物，用于保护分散相在挤出的掺混物中的完整性、使最终光学体具有机械或物理性能或者增加最终光学体的光学功能。选用的合适材料可包括连续相的材料或分散相的材料。还适用的是熔体粘度与挤出掺混物相似的其它材料。
一层或多层表层可降低挤出过程中，尤其在模头中挤出的掺混物形成光学体时经受的剪切强度的范围。高的剪切环境会产生不合需求的表面孔穴并且会产生带纹理的表面。整个光学体厚度的大范围剪力值还会阻止分散相在光学体掺混物中形成所需的粒径。
一层或多层表层还可增加形成的复合物的物理强度或减少加工过程中的问题，如减少取向过程中光学体开裂的倾向。保持无定形的表层会使光学体具有较高的粗糙度，而半结晶的表层材料会使光学体具有较高的拉伸模量。可向表层中加入其它功能组分，如抗静电添加剂、UV吸收剂、染料、抗氧剂和颜料，只要它们不明显影响形成的产品所需的光学性能即可。
还可向光学体的主表面上加入表层或涂层使形成的光学体具有所需的阻挡性能。因此例如可施加阻挡薄膜或涂层作为表层，或作为表层的分层，以改变光学体对液体(如水或有机溶剂)或气体(如氧或二氧化碳)的渗透性能。
还可加入表层或涂层以赋予或改进形成的制品的耐磨性。因此例如可向本发明光学体上施加氧化硅颗粒嵌入聚合物基质中的表层以使光学体具有耐磨性能，但是条件是这种表层不能过分地影响光学体用途所需的光学性能。
还可加入表层或涂层以赋予或改进形成的制品的抗穿刺和/或抗撕裂性能。因此例如在光学体外层含有coPEN作为主要相的情况下，单片coPEN表层可与光学体一起共挤出以使形成的光学体具有良好的抗撕裂性。选择作为抗撕裂层材料需考虑的因素包括断裂伸长百分数、杨氏模量、撕裂强度、与内层的粘合性、对感兴趣的电磁波段的透射和吸收百分数、光学透明度或雾度、与频率有关的折射率、纹理和粗糙度、熔体热稳定性、分子量分布、熔体流变性和共挤出性、混溶性和表层及光学层材料之间相互扩散的速度、粘弹性响应、在拉伸条件下松弛和结晶性、使用温度下的热稳定性、耐候性、与涂层的粘合性和各种气体和溶剂的渗透性。耐穿刺或抗撕裂表层可在制造过程中施加或随后涂覆或层压在光学体上。在制造过程中将这些层粘附在光学体上(例如通过共挤出方法)的优点在于在制造过程中光学体受保护。在一些实例中，可将一层或多层单独的或者与一层抗穿刺或耐撕裂表层组合在一起的抗穿刺或耐撕裂层置于光学体中。
可在挤出过程中(即在挤出掺混物和表层离开挤出模头前)在挤出掺混物的一侧或两侧的某处施加表层。这可使用常规的共挤出技术(包括使用三层共挤出模头的技术)实现。还可将一层或多层表层层压在预先制成的挤出掺混物的光学体上。表层的总厚度约占掺混物/表层总厚度的约2-50％。
在某些用途中，可在光学体的制造过程中在表层的外层共挤出或粘附附加层。也可在单独的涂覆操作中将这些附加层挤出或涂覆在光学体上，或者作为单独的薄膜、箔或刚性或半刚性的基片(如聚酯(PET)、丙烯酸酯(PMMA)、聚碳酸酯、金属或玻璃片)层压在光学体上。
各种聚合物适合作为表层。在主要是无定形的聚合物中，合适的例子包括基于一种或多种对苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸或其烷酯对应物以及烷二醇如乙二醇的共聚聚酯。适合作为表层的半结晶聚合物的例子包括聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和尼龙材料。用于增加光学薄膜韧性的表层包括高伸长率的聚酯，如名为Ecdel和PCTG 5445(购自Eastman Chemical Co.,Rochester,N.Y.)的聚酯和聚碳酸酯。还可使用聚烯烃，如聚丙烯和聚乙烯，尤其当其与含相容剂的光学薄膜粘合时。
功能层
可在本发明光学体上，尤其沿光学体的表面加入各种功能层或涂层以改变或改进其物理或化学性能。这种层或涂层可包括例如滑爽剂、低粘性背胶材料、导电层、抗静电涂层或薄膜、阻挡层、阻燃剂、紫外光稳定剂、耐磨材料、光学涂层或者用于改进光学体机械完整性或强度的基片。
用低摩擦涂层或滑爽剂(如聚合物小球)涂覆在表面上对适用于本发明的光学体进行处理可使所述光学体具有良好的滑爽性能。或者，通过控制挤出条件改变这些材料表面的形态使光学体具有光滑的表面，用于改进表面形态的方法描述在美国专利5,759,467中。
在某些本发明光学体与压敏粘合剂一起使用的用途中，要求用低粘性背胶(LAB)涂层或薄膜(如基于聚氨酯、硅氧烷或氟碳化合物的材料)处理光学体的表面。经这种方法处理的光学体显示出所需的压敏粘合剂(PSA)剥离性能。
适用于本发明的光学体还可带有一层或多层导电层。这种导电层可包括金属，如银、金、铜、铝、铬、镍、锡和钛，金属合金如银合金、不锈钢和因康镍合金，以及半导体金属氧化物，如掺杂的或未掺杂的锡氧化物、锌氧化物和铟锡氧化物(ITO)。
适用于本发明的光学体还可带有抗静电涂层或薄膜。这种涂层或薄膜包括例如V2O5和磺酸聚合物的盐、碳或其它导电金属层。
适用于本发明的光学体还可带有一层或多层改变光学体对某些液体或其它渗透性能的阻挡薄膜或涂层。因此例如本发明光学体可带有能抑制水汽、有机溶剂、氧气或二氧化碳透过的薄膜或涂层。在高湿度环境中尤其需要阻挡涂层，此时由于湿气渗透而会损坏光学薄膜的组件。
还可用阻燃剂处理适用于本发明的光学体(尤其用于具有严格防火标准的场合例如飞机时)。合适的阻燃剂包括三水合铝、三氧化锑、五氧化锑和阻燃的有机磷酸盐化合物。
适用于本发明的光学体还可带有耐磨或硬涂层，这种涂层常作为表层。这些涂层包括丙烯酸硬涂层，如购自Rohm&Haas,Philadelphia,PA的AcryloidA-11和Paraloid K-120N；聚氨酯丙烯酸酯，如美国专利4,249,011所述和购自Sartomer Corp.,Westchester,PA的聚合物；以及由脂族多异氰酸酯(如购自Miles,Inc.,Pittsburgh,PA的Desmodur N-3300的多异氰酸酯)与聚酯(如购自Union Carbide,Houston,TX的Tone Polyol 0305的聚酯)反应得到的聚氨酯硬涂层。
适用于本发明的光学体还可层压在刚性或半刚性的基片(如美国专利申请08/807,270所述的基片)上。选用的基片可提供结构刚性、耐候性、热稳定性、容易操作等。
适用于本发明的光学体还可带有抗碎薄膜或涂层。适合这种用途的薄膜或涂层描述在例如EP 592284和EP591055中，并可购自美国3M公司。
还可将各种光学层、材料和器件施加在本发明光学体上或与本发明光学体一起用于特定的用途。它们包括，但不限于磁性或磁-光涂层或薄膜；液晶板，如用于显示板和保密窗的液晶板；照相乳剂；织物；棱镜膜，如线性菲涅耳(Fresnel)透镜；双折射增强薄膜；全息薄膜或图象；可压纹薄膜；防篡改薄膜或涂层；用于低发射率用途的红外透明薄膜；剥离膜或剥离涂覆纸；和偏振体或镜子。
光学体的一个或两个主表面上可具有多层附加层，它们可以是上述涂层或薄膜的任意组合。例如，当将粘合剂施加在光学体上时，该粘合剂可含有白色颜料(如二氧化钛)以提高总反射率，或者它可光学透明以使基片的反射率叠加在光学体的反射率上。
另外，在光学体后成形成所需的三维制品前或者成形以后可施加各种涂层和薄膜。例如，在后成形后不希望将某些应变灵敏的涂层或薄膜施加在光学体上以防止碎裂、脱层等。在其它情况下，最好或者仅可以在后成形前施加涂层和/或薄膜而不会对该涂层和/或薄膜产生不利影响。
当光学体为薄膜时为改进该光学体的成卷性和可变换性，适用于本发明的薄膜还可包括加入光学体中或者作为单独涂层施加的滑爽剂。在某些用途中，仅向光学体的一侧施加滑爽剂。
微孔穴
在适用于本发明的光学体的某些实例中，可选择连续相和分散相的材料，使两相之间的界面足够弱，在光学体取向时产生孔穴。通过仔细控制加工参数和拉伸比，或者通过选用相容剂可控制孔穴的平均尺寸。在最终制品中孔穴背面可填充液体、气体或固体。孔穴可与分散相和连续相的长径比和折射率一起使最终光学体具有所需的光学性能。
多于两相
适用于本发明的光学体可包括多于两个相。因此例如适用于本发明的光学体可包括两个或多个在连续相中的不同分散相。附加的分散相可无规地或者非无规地分散在整个连续相中，和/或沿共同轴排列或无规地排列。
适用于本发明的光学体还可包括多于一个连续相。因此，在某些实例中，除了第一连续相和分散相以外，光学体还包括至少在一个方向与第一连续相共连续的第二相。在一个具体的实例中，第二连续相是与第一连续相共延伸的多孔的海绵状材料(即第一连续相贯穿穿过第二相延伸的通道或空隙的网络，很象水贯穿湿海绵的通道网络)。在一个相关的实例中，第二连续相是树枝状结构，在至少一个方向与第一连续相共延伸。
多层的组合
如有必要，可将一片或多片本发明制得的连续/分散相薄膜与多层光学薄膜一起使用或者作为该多层光学薄膜的分层以获得所需的光学性能。这种组合可改进一个或两个偏振方向的光线的反射率。或者，这种组合可用于镜面透射一个偏振方向的光线，漫透射正交偏振方向的光线，以低或最小吸收透射两个偏振方向的光线。
合适的多层薄膜包括WO 95/17303(Ouderkirk等)所述类型的多层薄膜。由于本发明光学体在一个或多个后成形操作中会发生变形，因此最好使用多层光学薄膜的后成形技术和/或美国专利申请09/126,917所述的多层光学薄膜。该文献涉及的双折射材料/层的描述类似于适用于本发明的光学体的连续相/分散相体系中的一个或多个双折射相。
在这种结构中，可将各个片材共挤出、层压或者用其它方法粘结在一起，或者它们可相互隔开。如果片材中各相的光学厚度基本相等(即沿一给定轴两片片材存在对入射光基本相等的大量散射体)，则该复合物反射的带宽和光谱范围(即波段)将与各个片材基本相等，并且效率稍高。如果片材中各相的光学厚度不基本相等，则复合物反射的带宽比各个相宽。镜子片和偏振片组合的复合物适合于增加总反射率，同时仍然偏振透射的光线。或者，可将单片片材双轴取向以制得具有所选反射和偏振性能的薄膜。
图3是本发明这种实例的一个例子。图中光学体包括多层薄膜20，其中PEN 22层和co-PEN 24层交替叠合。各个PEN层包括在PEN基质中的间同立构的聚苯乙烯(sPS)分散相。这种类型的结构的优点在于有助于降低斜的色彩。另外，由于叠层或包含散射体均化了光的泄漏，因此控制层的厚度不是很关键的，使薄膜更适应加工参数的变化。
在本实例中可使用任何一种上面提到的材料作为任何一层，或者作为具体层中的连续相或分散相。但是，PEN和co-PEN尤其适合作为相邻层的主要组分，因为这些材料有助于良好的层间粘合。
同时，可具有各种不同的层的排列。因此，例如可重复依次排列部分或所有结构制得层压物。这种层压物的一个例子是层形式…ABCABC…，其中A、B和C是不同的材料或者相同或不同材料的不同掺混物或混合物，并且A、B或C中的一种或多种含有至少一个分散相和至少一个连续相。表层最好与连续相相同或者是化学上相似的材料。
防反射层
适合于本发明的光学体还可包括一层或多层防反射层或涂层，例如常规的真空涂覆的介电金属氧化物或者金属/金属氧化物光学薄膜、氧化硅溶胶-凝胶涂层和涂覆或共挤出的防反射层，如由低折射率含氟聚合物(如THV，一种购自美国3M公司的可挤出的含氟聚合物)制得的防反射层。这种对偏振敏感或不敏感的层或涂层用于提高透射率和降低反射眩光，并可通过适当的表面处理(如涂覆或溅射蚀刻)施加在适用于本发明的光学体上。防反射涂层的一个具体例子详细地描述在美国专利申请08/807,262的实施例132-133中。
在一些适用于本发明光学体的实例中，需要使某些偏振方向的光线具有最大的透射和/或最小的镜面反射。在这些实例中，光学体可包括两层或多层，其中至少一层包括防反射体系，它与具有连续相和分散相的层紧密接触。这种防反射体系用于降低入射光的镜面反射并用于提高进入含连续相和分散相的光学体部分的入射光的量。可使用本领域已知的各种方法实现这种功能。其例子有四分之一波防反射层、两层或多层防反射体、梯度折射率层和梯度密度层。如有必要，还可将这些防反射功能用于光学体的透射光一侧以增加透射的光线。
防雾层
适合于本发明的光学体还可带有赋予防雾性能的薄膜或涂层。在某些情况下，上述防反射层起双重作用，使光学体具有防反射性和防雾性。适用于本发明的各种防雾剂是本领域众所周知的。但是通常这些材料(如脂肪酸酯)会使光学体表面具有亲水性，促使形成连续的透明的水膜。
已有多个发明人报道了降低表面“雾化”倾向的涂层。例如，Leigh的美国专利3,212,909公开了使用铵皂(如与表面活性剂硫酸化或磺化的脂肪物质混合的羧酸烷基铵)制备防雾组合物。Elias的美国专利3,075,228公开了使用硫酸化的烷基芳氧基多烷氧基醇的盐以及烷基苯磺酸盐制造适合清洗或使各种表面具有防雾性能的防雾制品。Zmoda的美国专利3,819,522公开了使用含癸炔二醇衍生物和表面活性剂混合物(它包括在防雾窗清洗剂表面活性剂混合物中的乙氧基化的硫酸烷酯)的表面活性剂组合物。日本未审定专利公开94-41335公开了防雾和防水滴组合物，它包括胶体氧化铝、胶体氧化硅和阴离子表面活性剂。美国专利4,478,909(Taniguchi等)公开了一种固化的防雾涂层薄膜，它包括聚乙烯醇、细微的氧化硅和有机硅化合物，碳/硅重量比对于报道的膜的防雾性能显然是重要的。可使用各种表面活性剂(包括含氟表面活性剂)改进涂层的表面光滑度。其它含表面活性剂的防雾涂层描述在美国专利2,803,552、3,022,178和3,897,356中。PCT 96/18691(Scholtz等)描述了使涂层同时具有防雾和防反射性能的方法。
UV保护层
使用UV稳定薄膜或涂层可保护适用于本发明的光学体免遭UV辐射的影响。合适的UV稳定薄膜和涂层包括含有苯并三唑或位阻胺光稳定剂(HALS)(如Tinuvin 292，均购自Ciba Geigy Corp.,Hawthorne,NY)的薄膜或涂层。其它合适的UV稳定薄膜和涂层包括含有二苯甲酮或丙烯酸联苯酯(购自BASF Corp.,Parsippany,NJ)的薄膜或涂层。当本发明光学体用于户外用途或用于发射大量在光谱紫外区的光线的光源中时这种薄膜或涂层特别重要。
表面处理
可对本发明光学体进行各种处理以改进这些材料的表面或其任何部分，以便更容易进行随后处理(如涂覆、染色、金属化或层压)。可通过底涂(如PVDC、PMMA、环氧树脂和氮丙啶底涂)或物理底涂处理(如电晕、火焰、等离子体、闪光灯、溅射蚀刻、电子束处理、或者例如用热罐使表面层无定形化以除去晶体)来实施这种处理。
润滑剂
可在本发明光学体的加工过程(如挤出)中以及在本文所述某个后成形加工的过程中使用各种润滑剂。适用于本发明光学体的合适的润滑剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铜、硬脂酸钴、新癸酸钼(molybdenum neodocanoate)和乙酰丙酮钌(Ⅲ)。
抗氧剂
适用于本发明的抗氧剂包括4,4’-硫代二(6-叔丁基间甲酚)、2,2’-亚甲基二-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八烷酯、二(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，购自Ciba Geigy,Hawthorne,NY的Irganox 1093(1979)(膦酸((3,5-二(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基)甲基)二(十八烷)酯)、Irgnox 1098(N,N’-1,6-亚己基二(3,5-二(1,1-二甲基)-4-羟基苯丙酰胺)、Naugaard 445(芳胺)、Irganox L 57(烷基化的二苯胺)、IrganoxL 115(含硫的双酚)、Irganox LO 6(烷基化的苯基-δ-萘胺)、Ethanox 398(氟膦酸盐)和2,2’-亚乙基二(4,6-二叔丁基苯基)氟膦酸酯。
较好的抗氧剂是位阻酚，包括丁基化的羟基甲苯(BTH)、维生素E(二-α-生育酚)、购自Ciba Geigy,Hawthorne,NY的Irganox 1425WL(二((3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)膦酸乙酯)钙)、Irganox 1010(四(亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸酯))甲烷)、Irganox 1076(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八烷酯)、Ethanox 702(位阻的双酚)、Etanox 330(高分子量位阻酚)和Ethanox703(位阻的酚胺)。
染料、颜料、油墨和成象层
可使用油墨、颜料或颜料处理适用于本发明的光学体，以改变其外观或使之适合特定的用途。因此例如可用油墨或其它印刷标记(如用于展示产品标识、广告、警示、装饰或其它信息的标记)处理光学体。可使用各种技术在光学体上进行印刷，如网印、凸版印刷、胶印、苯胺印刷、点印、激光印刷等，并可使用各种类型的油墨，包括单组分或双组分油墨、氧化干燥和UV干燥油墨、溶解的油墨、分散的油墨和100％油墨体系。
通过对光学体着色，如将染色的薄膜层压在光学体上，向光学体表面施涂颜料涂层或者将颜料加入一种或多种用于制造光学体的材料(如连续相和分散相)中)也可改变光学体的外观。
可见和近红外染料和颜料均可用于本发明光学体中，它们包括例如光学双折射剂(如在彩色光谱的可见光区吸收UV和荧光的染料)。用于改变光学体外观的其它附加层包括例如遮光(黑色)层、漫射层、全息图象或全息漫射剂和金属层。这些层中的每一层可直接施加在光学体的一个或两个表面上，或者作为层压在光学体上的第二薄膜或箔结构的分层。或者，可将部分组分(如遮光剂或漫射剂或着色颜料)加入用于将光学体层压在其它表面上的粘合剂层中。
适用于本发明的光学体还可带有金属涂层。因此例如可通过热解、粉末涂覆、蒸气沉积、阴极溅涂、离子电镀等将金属层直接施加在光学薄膜上。还可将金属箔或刚性金属板层压在光学体上，或者先使用上述技术将单独的聚合物薄膜或玻璃或者塑料片金属化，随后将其层压在适用于本发明的光学体上。
当二向色性染料分子地排列在材料中时由于它能吸收特殊偏振方向的光线，因此对于许多使用光学体和由光学体制得的制品的用途，这种颜料是特别适用的添加剂。当将二向色性染料用于仅主要散射一种偏振方向的光线的薄膜或其它材料中时，它会使材料更多地吸收一个偏振方向的光线。适用于本发明的合适的二向色性染料包括刚果红(二苯基-二-α-萘基胺磺酸钠)、亚甲蓝、芪染料(颜色指数(CI)=620)和氯化1,1’-二乙基-2,2’-花青(CI=374(橙)或CI=518(蓝))。这些染料的性能及其制造方法描述在E.H.Land,ColloidChemistry(1946)。这些染料在聚乙烯醇中具有显著的二向色性，在纤维素中较少具有二向色性。在PEN中可观察到刚果红稍许的二向色性。
其它合适的染料包括下列物质：
Figure A9981025400311
其中，R是
Figure A9981025400313
Figure A9981025400314
Figure A9981025400315
这些染料的性能及其制造方法描述在Kirk Othmer Encyclopedia ofChemical Technology,Vol.8,pp.652-661(4thEd.1993)，该文献在此引为参考。
当将二向色性染料用于本发明光学体时，它可加入连续相或分散相。
二向色性染料与某些聚合物体系结合在一起能使光线发生不同程度的偏振。可使用聚乙烯醇和某些二向色性染料使薄膜具有使光线发生偏振的能力。其它聚合物(如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰胺，如尼龙-6)与二向色性染料结合在一起不能产生强烈的使光发生偏振的能力。据说聚乙烯醇和二向色性染料的组合物比例如同样染料在其它成膜聚合物体系中具有更高的二向色性比例。高的二向色性比例表示高的使光线偏振的能力。
较好通过在加入二向色性染料后拉伸本发明光学体使该染料分子排列在所述光学体中。但是，可使用其它方法进行分子排列。因此在一种方法中，在光学体取向前或取向后通过升华或从溶液中结晶使二向色性染料结晶到用切割、蚀刻或其它方法在薄膜或其它光学体的表面上形成的一系列细长的凹槽中。随后可在经处理的表面上涂覆一层或多层表面层、可将其加入聚合物基质中或用于多层结构中、或可用作另一个光学体的组件。可根据预定的图案或图形形成所述凹槽，或者在凹槽之间形成预定量的空间，以获得所需的光学性能。
在一个相关的实例中，可在空心纤维或管道放入光学体中之前或之后，将二向色性染料放置在一根或多根空心的纤维或其它管道中。空心纤维或管道可由与周围的光学体相同或不同的材料制成。
在另一个实例中，通过在各分层加入多层结构中之前将二向色性染料升华在分层表面上，使之沿多层结构的层界面放置。在另一个实例中，使用二向色性染料至少部分背面填充适用于本发明的微孔光学体的孔穴。
粘合剂
粘合剂用于将本发明光学体粘合在另一个光学体、薄膜、表面或基片上。这种粘合剂包括光学透明的和漫射粘合剂以及压敏粘合剂和非压敏粘合剂。压敏粘合剂在室温下通常是粘性的并且最多施加轻的指压就可粘附在表面上，而非压敏粘合剂包括溶剂、加热、或辐照激活的粘合剂体系。适用于本发明的粘合剂的例子包括那些基于一般组成的聚丙烯酸酯；聚乙烯基醚；含二烯的橡胶，如天然橡胶、聚异戊二烯和聚异丁烯；氯丁橡胶；丁基橡胶；丁二烯-丙烯腈聚合物；热塑性弹性体；嵌段共聚物，如苯乙烯-异戊二烯和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯-二烯聚合物和苯乙烯-丁二烯聚合物；聚α-烯烃；无定形聚烯烃；硅氧烷；含乙烯的共聚物，如乙烯-乙酸乙烯酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸乙酯；聚氨酯；聚酰胺；聚酯；环氧类；聚乙烯基吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮共聚物；以及上述化合物的混合物。
另外，粘合剂可含有添加剂，如增粘剂、增塑剂、填料、抗氧剂、稳定剂、颜料、漫射颗粒、固化剂和溶剂。当使用层压粘合剂将本发明光学薄膜粘附在另一个表面上时，较好选择粘合剂组分和厚度以免影响光学薄膜的光学性能。例如，当将附加层层压在需要高透射性的光学偏振器或镜子上时，则该层压粘合剂应在透过偏振器或镜子的光线波长区是光学透明的。
其它添加剂
除了上述薄膜、涂层和添加剂以外，本发明光学体还可包括本领域已知的其它材料或添加剂。这种材料包括粘合剂、涂料、填料、相容剂、表面活性剂、抗微生物剂、发泡剂、增强剂、热稳定剂、冲击改性剂、增塑剂、粘度改进剂和其它类似材料。
后成形的漫反射制品及其制造方法
本发明涉及对光学体进行后成形，以制造漫反射制品，该漫反射制品包括后成形的光学体和非常适合后成形的拉伸不足的光学体。
在本发明中，后成形可包括用于制造各种形状的漫反射制品的各种方法。用于制造根据本发明进行后成形的光学体的较好方法包括流延、挤出或其它将光学体制成薄膜或片材的方法，随后沿一个方向拉伸光学体，使单轴拉伸的光学体对至少一个偏振方向的光线具有所需的漫反射程度。如果对光学体进行双轴拉伸，尽管可使用任何两个方向(较好是两个基本垂直的方向)，但是通常沿纵向和横向进行拉伸。制得的单轴或双轴拉伸的光学体均是一般光滑的平面光学体，制成时的厚度偏差约为±5％或更小。
形成的光学体可作为漫反射偏振器(反射一个偏振方向的光线，较好透射正交偏振方向的光线)。或者，该光学体可作为漫反射镜(反射两个正交偏振方向的光线)。
在某些情况下，可根据后成形前或后成形后一个或多个相的双折射、面内折射率差、光学体对光线的反射率/透射率、以及部分或全部这些性能的组合来量化本发明制得的后成形漫反射制品的光学特性。下面将至少根据部分光学体来具体描述一系列这些组合。涉及的部分光学体可仅包括后成形后发生永久变形的选定区域、仅包括不发生永久变形的区域或者是后成形后发生永久变形的区域以及不发生永久变形的区域。
在一个方面，最好对包括具有双折射的第一相的漫反射光学体进行后成形。后成形前由于沿一个轴向两相间的折射率差，光学体对至少一个偏振方向的光线具有一定程度的漫反射性。在后成形过程中，光学体的选定区域发生永久变形。例如，最好是第一相的双折射至少约0.05，并且光学体所含的第二相沿第一轴向的折射率与第一相的折射率相差大于约0.05。
在该光学体中，还较好后成形后，在光学体的选定区域中沿至少一个轴向对至少一个偏振方向的光线第一相和第二相总共的漫反射率至少约30％。更好后成形后，在沿至少一个轴向对至少一个偏振方向的光线第一相和第二相总共的漫反射率增加。例如，后成形后该反射率较好增加至50％或更高。
在另一方面，较好后成形前和后成形后，在光学体的选定区域中沿至少一个轴向对二个偏振方向的光线第一相和第二相总共的漫反射率至少约50％。
在另一方面，较好将光学体作为反射偏振器，在后成形前和/或后成形后，在光学体的选定区域中，对第一偏振方向的光线总反射率大于约50％，对第二偏振方向的光线总透射率大于约50％。更好对第一偏振方向的光线光学体的总反射率大于约60％，最好大于约70％。另外，较好在后成形后，对第二偏振方向的光线光学体选定区域的总透射率大于约60％(光学体的该选定区域对第一偏振方向的光线的总反射率大于约50％)。
在反射偏振器的更特殊的情况下，最好对包括具有双折射的第一相的漫反射偏振光学体进行后成形加工。在后成形前，由于沿一个轴向两相间的折射率差，光学体对至少一个偏振方向的光线具有一定程度的漫反射性。在后成形过程中，光学体的选定区域发生永久变形。例如，最好第一相的双折射至少约0.05，并且光学体所含的第二相沿第一轴向的折射率与第一相的折射率相差大于约0.05。还要求沿与第一轴向垂直的第二轴向第二相的折射率与第一相的折射率相差小于0.05。
在该漫反射偏振器中，还较好后成形后，在光学体的选定区域中沿至少一个轴向对至少一个偏振方向的光线第一相和第二相总共的漫反射率至少约30％。更好后成形后，在沿至少一个轴向对至少一个偏振方向的光线第一相和第二相总共的漫反射率增加。例如，后成形后该反射率较好增加至50％或更高。
在另一方面，较好后成形后，在漫反射偏振光学体的选定区域，对第一偏振方向的光线总反射率大于约50％，对第二偏振方向的光线总透射率大于约50％。更好对第一偏振方向的光线光学体的总反射率大于约60％，最好大于约70％。另外，较好在后成形后，对第二偏振方向的光线光学体选定区域的总透射率大于约60％(光学体的该选定区域对第一偏振方向的光线的总反射率大于约50％)。
本发明所述的后成形包括对光学体进一步加工或成形以便光学体部分永久变形。所述变形包括沿面内方向进一步拉伸，使光学体的厚度由制成时的厚度变薄，和/或所述变形包括使光学体的至少一个表面由其制成时的均匀光滑的表面形状变形。
后成形还包括压纹，在压力下使光学体变形，使光学薄膜的光学性能发生变化。在本发明后成形的含义中不包括仅使表层具有带纹理的表面而不明显影响多层光学薄膜中光学体的光学性能的这种压纹。
用光学体中产生的拉伸量进一步描述后成形是有用的。一般来说，后成形可包括使光学体产生纹理、浅拉伸光学体、和深拉伸光学体。在后成形产生纹理和/或浅拉伸的情况下，可使用充分拉伸和未充分拉伸的光学体来实现所述后成形，因为实现的拉伸比相对较小。但是在进行深拉伸时，宜使用未充分拉伸的光学体，因为与充分拉伸的光学体相比它具有较高的伸长性。某些说明性的后成形方法及其制得的制品描述如下。
说明本发明光学体后成形变形的一种方法如图4和4A-4C所示。光学体40包括第一主表面44和第二主表面46(见图4A)。图中还显示光学体40发生变形的选定区域42。所示的选定区域42的尺寸是基本均匀的并且以规则的重复图案排列。但是应理解选定的区域42也可以是非均匀的和/或具有不规则/非重复的图案。
一个选定的区域42及其周围的光学体40可参见图4A放大的部分横截面图。后成形的结果是光学体40的厚度发生变化。显示这种变化的一种方式是在光学体40的基本光滑的第一主表面44中各个选定区域42形成凹陷。这种后成形可认为是一个形成纹理的例子，即使得光学体40的一个表面44发生变形而无需使光学体40的相反表面46发生相应的变形。但是纹理与表层压纹的不同之处在于光学体40本身(包括不同的相)发生变形。
光学体140厚度变化的另一个实例如图4B所示，它在选定区域142和148第一主表面144和第二主表面146均发生变形。如第一主表面144上的选定区域142那样，第二主表面146上的选定区域148也在基本光滑的第二主表面146上形成凹陷。
光学体240厚度变化的另一个实例如图4C所示，它在选定区域242和248第一主表面244和第二主表面246均发生变形。尽管选定区242以第一主表面上形成凹陷的方式形成，但是在第二主表面246上选定区域247以从一般光滑的第二主表面246上伸出的突起形式形成。如图所示，在第二主表面246上的突起区247较好位于与第一主表面244上的凹陷区242相反的位置。
图4C所示的后成形结果可视为一个浅拉伸的例子，即光学体240的变形贯穿该光学体的两个相反表面244和246。
图5和截面图5A说明本发明后成形光学薄膜的另一个实例。光学体40’包括第一主表面44’和第二主表面46’(参见图5A)。图中还显示选定区域42’中的光学体40’发生变形。图中显示选定区域42’的尺寸基本均匀。但是，应理解选定区域42’可以是不均匀的。
回头看图4，光学体40的选定区域42沿面内轴(x和y轴)变形。相反，光学体40’的选定区域42’较好仅沿一根面内轴(图5中为x轴)发生变形。如果用来使光学体40’的变形区域42’成为反射偏振器，则最好在折射率差异最大的方向发生变形。这可减少折射率匹配方向的后成形伸长。结果，可更好地保持偏振光学体40’的反射性能，并且在某些情况下，沿适当方向高的伸长可增加光学体40’所需的反射率。
在光学体包括连续相和分散相并且需要反射偏振器的情况下，较好在后成形过程中基本仅沿一个面内方向变形或拉伸光学体40’。图中显示分散相颗粒52’分散在连续相材料50’中，使之大致沿图5中光学体40’的面内x轴一致的共同轴排列。换句话说，颗粒52’的长轴方向基本沿面内x轴排列。在某些情况下，光学体40’的变形(拉伸)较好基本沿x轴进行。在其它情况下，最好光学体40’沿面内的y轴(即通常与颗粒52’一般对准的共同轴垂直)变形。后成形过程中也可沿一个或多个不与所述面内轴一致的方向变形。
一个选定区域42’和周围的光学体40’可参见图5A的放大的部分横截面图。后成形结果使光学体40’的厚度发生变化。说明这种变化的一种方法是各个选定区域42’可在光学体40’的一般光滑的第一主表面44’上形成凹陷。
图4A-4C和5A中的变形可用光学体未变形部分的厚度t0与光学体变形部分的厚度tf的比值表示。这两种厚度较好均在光学体的两个主表面之间测得，即不考虑在含连续相和分散相的光学体外侧的任何表层或其它层的厚度。可以使比值t0∶tf至少约1.1∶1或更大，同时明显保持光学体的漫反射性能。在某些情况下，可以使比值t0∶tf至少约1.5∶1或更大，较好约1.75∶1或更大，最好约2∶1或更大。
图6和图7是图4C后成形的光学体240的一个更极端的例子。可认为图6和图7中的后成形是一个深拉伸的后成形方法的例子。图6的光学体60包括第一主表面64(见图7)和第二主表面66以及许多选定区域62，在该选定区域中光学体60后成形形成于光学体第一主表面64上的凹陷区62和形成于光学体60的第二主表面66上的突起区67。
在本例中深拉伸光学体的变形区域还可用沿凹陷区62的开口63测得的凹陷区62的宽度(w)与距光学体60的第一主表面64的距离测得的凹陷区62的深度(d)之间的宽深比来表征。凹陷区62的宽度较好沿其最宽的尺寸测得。深拉伸后成形制品的凹陷区62的宽深比w∶d宜约为2∶1或更小，更好约1∶1或更小，最好约0.5∶1或更小。
或者，可用绝对量表示光学体60的变形。例如，深度d较好至少约0.1mm或更大，更好至少约1mm或更大，最好至少约10mm或更大。应理解当凹陷区62的深度d接近或超过光学体60的厚度，突起区67将形成在光学体的第二主表面66上。
形成于光学体60的第一主表面64上的凹陷区62的深度d的测定不限于第一主表面是平面的情况。参见图8，光学体160具有曲面的形状。光学体160包括形成于光学体160的第一主表面164上的凹陷区域162和形成在光学体160的第二主表面166上的相应的突起区域167。凹陷区162的深度d较好从光学体160的第一主表面164限定的几何表面算起，通常是距该几何表面的最大深度。
后成形方法可以是多步骤方法。例如，在一个后成形步骤中形成非平面的表面160，并在第二后成形步骤中形成凹陷区域162。
后成形操作通常(但不是必需的)使用热量来改进光学体的工作质量。后成形加工还可使用压力、真空、模具等以进一步改进光学薄膜的工作质量并提高该方法的产量。例如，一种常用的后成形方法是热成形，包括各种形式的真空或压力模塑/成形、模塞模塑(plug molding)等。后成形还包括沿面内方向再拉伸或拉伸薄膜或薄膜的部分/区域，或者将薄膜拉伸成非平面即曲面的形状。
后成形操作可包括后处理。例如可使用退火步骤进一步提高光学体成形部分和未成形部分的结晶度。或者，退火操作基本不改变总体结晶度，但是可提高最终部件的热稳定性。也可使用其它操作，包括上面所述的涂覆步骤。
后成形后光学体的厚度变化大部分是由后成形过程中光学体不同区域的应变变化造成的。换句话说，在后成形过程中光学体的某些区域会发生明显的变形(应变)而其它区域很少或者无变形。
结果，漫反射制品中的光学体通常包括如图4A-4C和5A所示的厚度变化。但是较好在光学体的所有区域光学体对法向以及离轴方向的所需光线(一个或两个偏振方向)保持高的漫反射率。
图9说明包括本发明光学体的漫反射制品的另一个特征。在某些情况下单独的光学体缺乏足够的刚性以提供所需的机械性能。例如，光学体缺乏足够的结构强度和/或硬挺性来保持所需的形状。图9显示的该问题的解决方法是将光学体72层压在或用其它方法附着在基片74上，使复合物70具有所需的机械性能。在某些情况下，基片74可与光学体72形成整体，在其它情况下，可单独制得光学体72，随后将其附着在基片74上形成复合物70。结合本发明光学体对这两种方法进行描述。
尽管图中所示基片74仅在光学体72的一侧，但是应理解该基片可置于光学体72的两侧。另外，尽管图中所示的基片74是单层基片，但是应理解根据所需的基片74的性能，它可以是相同或不同材料的不同层的复合物。
较好的基片74的材料对光学体72的光学性能有很少(如有的话)影响，但是提供与光学体72相容的后成形层。在一个方面，基片74仅简单地向后成形的漫反射制品提供所需的结构硬挺性/刚性，从而减少将后成形的光学体层压在其它结构上的需要。合适的基片74的材料的例子包括，但不限于聚碳酸酯、聚氯乙烯、PETG、丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、尼龙、聚烯烃、聚丙烯等。
基片74提供的另一种性能是变形过程中的应变硬化。应变硬化对于限制施加在附着的光学体72上的应力是有用的，从而以这样的方式将应力分布在光学体72上，即复合物70的后成形性比单独的光学体72的后成形性有所改进。
尽管在许多情况下基片与光学体共延伸，但是也可以想象如图10所示(基片84在光学体82上形成条状)基片仅附着在光学体的选定区域内。还可理解基片84可构成网状或其它不连续体，附着在光学体82上以改进其后成形性。例如，它可较好地以不连续的方式提供基片84，有助于限定需要变薄的光学体选定区域。在这种用途中，在后成形过程中基片84可以这种方式防止或减少光学体82的拉伸，即单独使用后成形或成形技术难以或者不可能拉伸之。
图11说明本发明光学体后成形的另一种变化。图11所示的变化在于后成形光学体的选定区域，形成具有不均匀外观或光学性能的漫反射后成形制品。例如，需要形成后成形制品，其中一个或多个光学体的选定区域比其它区域或多或少具有漫反射性。为使用制成时具有均匀漫反射性的光学体获得上述结果，可在后成形过程中拉伸光学体的选定区域或使之变薄，从而通过后成形改变漫反射性能，如偏振方向选择的反射性。
由光学体后成形使其选定区域变形制得的制品的一个例子如图11所示。制品90是一个灯箱，它包括有标记形状(此时为字符标记)的选定区域94的外盖92。在一个实例中，可对外盖92进行后成形，使后成形过程中围绕选定区域94的背景区域96中的光学体部分变薄，结果背景区96中的光学体或多或少地反射/透射，而选定区94的反射率/透射率基本保持不变。在另一个实例中，背景区96的反射率/透射率保持不变，而选定区94变形或变薄，使光学效果与背景区96发生差异。可根据上述实例还可想象含后成形的多层光学薄膜(其中选定区域经后成形)的制品在结构和制造上的其它变化。
对于反射偏振器，可最好用相对差的反射偏振器(即不能选择性地透射大部分不同偏振方向的光线)作为原料并将光学体的至少某些部分转化成更好的反射偏振器。术语“更好”是指与后成形前相比，后成形后相对正交偏振方向的光线至少部分后成形的光学体更多地透射一个偏振方向的光线。选择性的提高是增加一个偏振方向的光线的透射、增加偏振方向的比反射、增加偏振方向的比吸收及这些结果的综合。
或者，最好用“良好”的反射偏振器(即反射大部分第一偏振方向的光线并透射大部分第二正交的偏振方向的光线的偏振器)作为原料，并降低其偏振方向的选择性。换句话说，该变化会导致至少部分光学体较少反射第一偏振方向的光线和/或较少透射第二正交偏振方向的光线。通过增加后成形光学体的透射和/或吸收可使第一偏振方向的反射性发生变化。通过提高后成形光学体的反射和/或吸收可改变第二偏振方向的透射性。
在任何一种上述情况下，与后成形过程中不发生相同程度变形的区域相比，光学体后成形导致变化的一个或多个选定区域可提供不同的外观。
尽管上面描述了含具有连续相和分散相的光学体的漫反射制品的一些具体实例，但是应理解这种光学体可制成或成形成各种漫反射制品。例如，发现本发明可用于汽车工业中，作为例如装饰片、仪表前盖、球形柄等。还发现所述制品可作为消费品(包括冰箱、洗碗机、洗衣机、烘干机、收音机等)的装饰品。它们还可作为玩具或新颖物件。本发明后成形制品的其它用途包括光导和/或光管、外部照明用途的成形反射器、用于例如背光计算机显示器、医学/牙科仪器等的灯泡反射器。
另外，本发明漫反射制品可全部由本文所述的漫反射光学体制成，或者可仅在它们的结构中包括光学体。当光学体仅构成该制品的一部分时，应理解该光学体可通过任何合适的技术(如插入注塑、超声波焊接、粘结和其它技术)结合于更大的组套件中。
加工因素
由于本发明光学体依赖双折射材料提供应变引起的折射率差异得到所需的光学性能，因此后成形过程中光学体变形的变化尤其成问题。
如上所述，制得的光学体中各相间的折射率差至少部分是由于制造过程中拉伸光学体造成的，拉伸改变了双折射材料的折射率。这些变化使折射率差大得足以提供所需的反射性能。由于制造过程中在光学体中引起的应变很大程度上是均匀的，因此在整个光学体中应变引起的折射率差也在很大程度上是均匀的，形成的漫反射性能在很大程度上也是均匀的。
在后成形加工中光学体中的双折射材料受到附加应变。但是，与制造光学体不同的是在后成形过程中在光学体中引起的应变是不均匀的。上面所述后成形造成的光学体厚度变化，部分表示在后成形的光学体中的应变变化。
结果，当光学体中的双折射材料能够进一步产生应变引起的折射率变化，则后成形会使光学体的折射率差发生变化。另外，后成形还会造成分散相颗粒的形状发生变化。此外，当光学体中后成形过程引起的应变是不均匀的，则后成形光学体的分散相颗粒中折射率变化和/或形状变化也是不均匀的，并导致在后成形的光学体中不均匀的光学性能。
除了不均匀后成形应变引起的变化以外，对含有与双折射材料有关的应变引起的折射率差异的多层光学薄膜进行后成形的另一个困难在于许多后成形加工使用热量来改进变形过程中光学体的工作性能。光学体中应变引起的双折射材料的折射率变化通常是应变引起的双折射材料结晶的结果。但是在后成形过程中对双折射材料加热会改变应变引起的结晶和相应的折射率。
例如，由于后成形过程中加热会增加结晶，或者后成形过程中熔融或松弛会减少结晶。在任何一种情况下，改变双折射材料的结晶度会改变光学体中的折射率差。同时使光学体后成形变形和对其加热会进一步恶化双折射材料潜在的折射率变化，这两者组合在一起会使双折射材料的重结晶/折射率发生比两者单独作用下更大的变化。
但是本发明克服了这些困难，提供含后成形光学体的漫反射制品和这些制品的制造方法。尽管本发明较好的光学体包括双折射材料并且至少部分依靠应变引起的折射率差来获得所需的光学性能，但是也能获得所述结果。
在使用含有双折射材料的本发明光学体的后成形方法中，最好加热光学体，使成形温度接近但低于双折射材料的峰值晶体熔化温度。这种加热可改进后成形加工过程中光学体的伸长性。通过将光学体加热至这些温度，可降低后成形过程中在给定拉伸比下光学体破裂或撕裂的倾向。另外，提高成形温度可降低后成形光学体所需的力。
由于在这些条件下的加工是在熔融状态下进行的，因此精确的温度控制最好是确保均匀拉伸和减少或防止损伤光学体制得的后成形制品。这种损伤可以是完全熔融的形式，和随之产生后成形制品的双折射损伤和/或形成孔洞。
在后成形过程中减少给定变形所需的应力可降低光学体中材料的破裂倾向，从而提高伸长性。将光学体加热至接近光学体中双折射材料的峰值晶体熔化温度的成形温度也可熔化有缺陷的晶体而提高伸长性，从而松弛双折射材料中的微结构形态。
例如，一种用于某些本发明较好光学体中的材料是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，使用标准的差示扫描量热法测得的峰值熔点约为270℃(520°F)。但是常在255℃(490°F)或者更低的温度下观察到开始熔化。这种初始熔化是由于PEN中有缺陷的晶体熔融造成的，其峰值熔融温度是全部或者接近全部晶体均已熔化的温度。加热光学体中的双折射材料也可提高微结构中的移动性，从而激活晶体滑动和其它能增强光学体伸长性的变形机制。应注意不同的材料的较好后成形温度和熔融温度之间具有不同的关系。例如，改变峰值熔融温度和初始熔融温度中的一种后两种有助于PEN共聚物的后成形操作。
改进本发明光学体的伸长性的加热程度至少部分随光学体所用材料的不同而不同。与其它材料相比加热时某些材料的伸长性会有更大的提高。另外，各个光学体中的材料组合也会整体上影响光学体伸长性的改进。
例如，为改进至少含一种双折射材料的光学体的伸长性，在后成形过程中较好将该光学体加热至成形温度，该成形温度在比双折射材料的峰值晶体熔化温度低约30℃(55°F)至双折射材料的峰值晶体熔化温度的范围内。更好在后成形过程中将该光学体加热至在比双折射材料的峰值晶体熔化温度低约15℃(30°F)至双折射材料的峰值晶体熔化温度的范围内的成形温度。这些成形温度可提高后成形过程中光学体的伸长性并降低其破裂可能性。
在后成形过程中改进光学体均匀性的一种方法是向光学体中加入在变形过程中会应变硬化的材料。应变硬化是一种材料性能，随着材料应变(即拉伸)度的上升，产生所需应变度所需的应力也随之增加。一般应变硬化材料可对由于后成形而变薄过程提供自动调节。
对于模塑，在后成形过程中随着光学体的拉伸，在开始应变硬化后未与模具表面接触的光学体未骤冷(unquenched)部分会拉伸更均匀。结果，光学体拉伸至发生应变硬化点的这些部分会逐渐少拉伸，而未发生应变硬化的光学体部分仍以较快速度继续拉伸。最终薄膜较薄的部分(即应变硬化的部分)会变薄至某一程度，在该程度以后光学体较厚的部分继续拉伸并变薄，在后成形加工过程中有效地使光学体各层均匀拉伸或变薄。应变硬化的这种增强效应还可用于在后成形的过程中无模具使光学体骤冷的后成形加工。在光学体中提供应力硬化性的一种材料是PEN。一般来说，在足够高的应变下通常可在许多半结晶的聚合物中观察到应变硬化。
应变硬化效应还会影响真空成形(一种后成形方法)能达到适当的或所需的模具复制的程度。对于在模塑过程中精确地后成形加工应变硬化可能增加光学体拉伸阻力的材料，需要增压或助压模塞模塑技术。应变硬化效应会受后成形拉伸条件和后成形开始之前的拉伸度(应变硬化)的影响。
实施例
下列实施例将说明本发明的优点。但是，这些实施例使用的具体材料和用量以及其它条件和细节是本领域广泛使用的，不应对本发明构成限制。
制备试样
试样的拉伸或取向可使用用于制造聚酯薄膜的常规取向设备或实验室分批取向机。实验室分批取向机设计用于由正方形排列的24个夹具(每边6个)夹持的小片(如7.5cm×7.5cm)流延材料。使用热空气吹风机控制试样的取向温度，并使用一套机械系统以受控的速率沿一个或两个方向增加夹具间的间距来对薄膜进行取向。沿两个方向拉伸的试样是沿各方向以几乎相等的拉伸比同时进行取向的。仅沿一个方向拉伸的试样在未拉伸方向保持恒定的宽度。
光学特性
使用装有Perkin Elmer Labspheres S900-1000 150mm积分球附件和Glan-Thompson立方角偏振器的Perkin Elmer Lambda 19紫外/可见/近红外分光光度计测定准直的偏振光的漫透射。使偏振光的e-矢量分别平行或垂直光学偏振薄膜的通过轴(pass axis)测定平行和垂直的透射值。入射光经准直并且垂直于薄膜平面。所有的扫描均是连续的，扫描速率为480nm/min，狭缝宽度为2nm。将400-700nm波长所有光线的透射值取平均。使用下列公式将透射值对于厚度归一化。
式1:T归一=[(1-R归一)(1-r1)2]/[2r1R归一(r1-1)+(1-r1 2)]其中
式2:r1=[(1-n)/(1+n)]2；
式3:R归一=(Ah归一)/(2+Ah归一)；
式4:A=2R/[h(1-R)]；
式5:R=[(1-r1)2-T(1-r1 2)]/[2r1T(r1-1)+(1-r1)2]；
n是连续相的折射率，h是含掺混材料的光学层的厚度；h归一是101.6微米；T是薄膜的透射率，对于光学偏振薄膜T可以是通过偏振方向的透射率或者是阻断偏振方向的透射率；T归一是含厚度为h归一的光学层的薄膜算得的透射率。
对于反射两个偏振方向光线的本发明薄膜，仅测定单一的透射率。对于这些薄膜中某一些，还测定两个附加的光学性能。第一个是总反射率R总。总反射率是漫反射率R漫和镜面反射率之和。镜面反射率定义为环绕基本反射角8°之内的立体圆锥内反射的光线。积分球存在一入口，使得在其移动时仅测得反射光的漫射部分。R漫射与R总之比接近1表示反射主要是漫反射。该比值接近0表示反射主要是镜面反射。
实施例1
实施例1说明连续相和分散相材料的掺混物可制成光学偏振薄膜的说明性加工条件。
实施例1试样是一种三层卷材。该三层包括一层芯层和在该芯层两个表面上的外层。所有这三层具有大致相同的厚度。芯层材料为coPET，在二氯甲烷中测得的Ⅳ为0.65。该coPET是80摩尔％对苯二甲酸二甲酯和20摩尔％间苯二甲酸二甲酯和乙二醇的共聚物。外层材料是一种掺混物，包括52.3重量％coPEN、45重量％购自Dow Chemical Company的QuestraMA 405和2.7重量％购自Nova Chemical Company的Dylark 332-80。该coPEN共聚物基于70摩尔％萘二甲酸和30摩尔％对苯二甲酸二甲酯和乙二醇。该流延卷材的厚度为840微米。
实施例2
实施例2试样是将实施例1试样在实验室拉伸机中在124℃的拉伸温度下以每秒20％的拉伸速率2∶1单轴拉伸制得的。最终薄膜的厚度为435微米。实施例2对于偏振方向与光学偏振薄膜的通过方向一致的光线的归一平均透射率为82.8％。对于偏振方向与薄膜阻断方向一致的光线的归一平均透射率为72.7％。
实施例3-5
用与实施例2相同的方法制得实施例3-5的试样，但是使用不同的拉伸比。通过偏振方向的归一透射率(Tp 归一)和阻断偏振方向的归一透射率(Tb 归一)值如下所示。实施例4的透射率数据是非归一的并且标有星号。
实施例 拉伸比 厚度(微米)     ％Tp 归一 ％Tb 归一
    3     3∶1     293     83.4  55.4
    4     4∶1      -     81.7*  30.3*
    5     5∶1     169     85.5  25.4
实施例6
实施例6说明两步法，先形成光学偏振薄膜，随后再成形该薄膜。
在与实施例2相同的条件将实施例2的试样进一步单轴取向至最终薄膜的总拉伸比达到5∶1制得实施例6的试样。最终薄膜的厚度为161微米。实施例6试样平均通过偏振方向的归一透射率为84.3％，平均阻断偏振方向的归一透射率为26.0％。
实施例6偏振薄膜的光学性能与实施例5偏振薄膜的光学性能基本相同。
实施例7-8
分别由实施例3和4的试样制得实施例7和8的试样。用与实施例6相同的方法对实施例7和8的试样进行第二次拉伸，使得最终薄膜的总拉伸比为5∶1。实施例7试样的最终薄膜厚度为183微米，其通过偏振方向的归一透射率为84.5％，阻断偏振方向的归一透射率为28.7％。实施例8试样的通过偏振方向的归一透射率为84.5％，阻断偏振方向的归一透射率为25.7％，最终薄膜的厚度为180微米。
实施例6-8试样的光学性能与实施例5-6试样的光学性能基本相同。因此，实施例6-8证明可制得并再成形本发明光学薄膜，同时保持或甚至改进其光学偏振特性。
实施例9
使用常规聚酯生产线制得实施例9的试样。在长度取向器上的拉伸比为1.25∶1。长度取向前最后一个辊的温度为88℃，照射拉伸区的红外灯的功率为90％。根据拉幅机入口和出口处的滑轨设定，最终的横向拉伸比约为4.9∶1。拉伸温度为118℃。热定形温度为163℃。最终光学薄膜的厚度约为190微米，其中掺混物层材料约占127微米。实施例9试样通过偏振方向的归一透射率为85.5％，阻断偏振方向的归一透射率为20.7％。
实施例10-11
实施例10和11说明弯曲制得的成形光学薄膜。
将实施例9的试样片(7cm×40cm)置于空心的玻璃圆柱体中进行成形。实施例10和11分别使用内径约6cm和10cm的玻璃圆柱体。随后将该薄膜放入100℃的烘箱中达5分钟，随后冷却至室温。在这两种情况下，从圆柱体中取出后薄膜保持圆柱的形状。用通过透射率和阻断透射率表示的光学性能基本未发生变化。对于实施例10，归一的通过透射率为83.6％，归一的阻断透射率为18.5％。对于实施例11，该值分别为82.2％和18.2％。最终成形制品的厚度等于成形前薄膜的厚度。
实施例12
根据实施例10和11制得实施例12的试样，但是模具的形状是立体矩形。该模具分成两部分，阴模部分为8cm宽、11cm长、4cm深的空心矩形，阳模部分的尺寸仅稍小以便插入阴半模。矩形的边缘整圆成大致直径为4cm的圆的曲率。成形方法包括将实施例9的薄膜片插入模具的两部分之间，在100℃加热5分钟，随后冷却至室温。成形前薄膜的尺寸(约7×25cm)稍窄于模具的宽度。这样使得在插入和模塑过程中薄膜能在模具两部分之间滑动。冷却后，薄膜保持其填入的模具部分的形状。归一的通过透射率为83.5％，归一的阻断透射率为18.7％。最终成形制品的厚度等于成形前薄膜的厚度。
实施例13
实施例13说明通过加热和差压使光学薄膜气胀进入空腔中制得成形光学薄膜。
用2.5cm宽的3M Filament粘合带将9×12cm的实施例9的试样片固定在中央带有2.7cm圆孔孔下面的空腔(孔下面的空腔深数厘米)的0.3cm厚的铝板表面上。
先向薄膜的一个表面施加约5乇的真空。随后使用热空气加热要成形的薄膜的第二表面区。热空气的温度约为190-210℃。加热时间为3-8秒。实际时间限制为使薄膜变形进入该空腔所需的最短时间。
形成的模塑形状具有直径约4.2cm的球面，其最大的弦长约2.7cm。在后成形形状的中央，薄膜的球状模塑部分的最大拉伸深度约0.4cm。最大拉伸深度与最大弦长之比为0.15。
成形前薄膜的厚度为151微米。在后成形形状的顶点薄膜的厚度为141微米。归一的通过透射率为80.7％，归一的阻断透射率为16.5％。
实施例14
用与实施例13相同的方法对实施例14的试样进行加工，但是模具中圆形空腔的直径为4.6cm。形成的模塑薄膜的形状为直径约7.5cm的球面。在成形形状的顶点薄膜的球形模塑部分拉伸的最大深度约为0.65cm。最大拉伸深度与最大弦长之比为0.14。
在球形顶点薄膜的厚度为149微米。归一的通过射率为80.3％，归一的阻断透射率为15.5％。
实施例15-16
根据实施例14制得附加的形状。真空度为165乇，空腔的形状为矩形，它带有半圆的顶盖，半圆的直径等于矩形的宽度。矩形的宽度为2.5cm，最大长度为10.2cm。后成形薄膜的最终形状类似于立体椭球部分的形状。沿模具宽度的横截面也是椭圆形的。
对于实施例15，将薄膜的纵向沿与矩形空腔的长轴共直线地进行取向。后成形薄膜的最大深度为0.6cm。最大变形发生的位置位于或靠近后成形形状的中央。后成形前薄膜的厚度为161微米。模塑部分的中央(即最薄部分)的厚度为120微米。归一的通过透射率为78.4％，归一的阻断透射为15.4％。
对于实施例16，将薄膜的纵向沿与矩形空腔的短轴共直线地进行取向。后成形薄膜的最大深度为1.5cm。最大变形发生的位置位于或靠近后成形形状的中央。后成形前薄膜的厚度为172微米。模塑部分的中央(即最薄部分)的厚度为141微米。试样的曲率使之难以精确地评价通路和阻断态的透射率。
已知最终模塑制品的性能取决于模塑工艺的变量，如模塑温度和预热时间、拉伸深度和速度、初始薄膜的厚度等。实施例15和16试样之间拉伸深度的差异证明另一种影响，即原料薄膜的性能对最终模塑形状的关系。这些性能的不同取决于原料薄膜原来是怎样加工的，例如纵向和横向的拉伸比和拉伸速度、拉伸温度和热定形温度。
实施例17
下列实施例说明连续相和分散相材料的掺混物可制成漫反射和镜面反射薄膜的说明性加工条件。
实施例17试样用与实施例1相似的方法制得，但是改变各层的材料。芯层材料为PEN均聚物。外层材料是掺混物，它包括60重量％PEN和40重量％PMMA(CP-82，购自Ashland Chemical)。流延卷材的厚度约为940微米。
实施例18
使用实验室拉伸机同时沿纵向和横向拉伸实施例17的试样片制得实施例18的试样。纵向拉伸比为2.1∶1，横向拉伸比为2.1∶1，形成双轴拉伸比为4.4∶1。拉伸温度为129℃，应变速度为每秒20％。最终薄膜的厚度为269微米。实施例18试样的归一的透射率为32.7％。
实施例19-21
用与实施例18相似的方法制得实施例19-21的试样，但是改变拉伸比。归一的透射率值和最终薄膜的厚度如下所示。纵向和横向的拉伸比大致相等。
实施例 双轴拉伸比 厚度(微米) ％T归一
    19     6.75∶1     147     20.9
    20     10.6∶1     83     15.8
    21     14.8∶1     58     12.7
实施例22
实施例22说明二步法，先形成光学反射薄膜，随后再成形该薄膜。
在与实施例18相同的加工条件下将实施例18的试样进一步双轴取向至最终薄膜的双轴拉伸比为14.4，制得实施例22的试样。最终薄膜的厚度为53微米。实施例22的归一平均透射率为12.9％。实施例22薄膜的透光率与实施例21的反射膜基本相同。
实施例23-24
分别由实施例19和20的试样制得实施例23和24的试样。用与实施例22相似的方法第二次拉伸实施例23和24的试样，使最终薄膜的总双轴拉伸比名义上各为14.4。最终薄膜的厚度为57微米。实施例23试样的归一的透射率为12.7％。实施例24试样归一的透射率为13.1％，最终薄膜的厚度为60微米。
实施例23和24试样的光学性能与实施例21和22试样基本相同。因此，实施例22-24证明可制得和再成形本发明光学薄膜，同时保持或甚至改进其光学特性。
实施例25-27
用与实施例13相似的方法制得实施例25-27的试样。稍微改变各实施例的加热时间以获得不同的后成形程度。
在成形片中后成形薄膜具有不同的厚度，在半球的顶点厚度最小。实施例25-27成形部分的外观与实施例18的原料薄膜和实施例25-27未成形部分的外观不同。实施例18试样和实施例25-27试样的未成形部分的外观是白色的，表示主要漫反射可见光。实施例25-27的成形部分呈现银色或珠光色彩。测得的归一的透射率值如下所示。
实施例     厚度(微米)     ％T归一
    25     90     17.3
    26     71     13.4
    27     48     8.5
实施例28
实施例28说明在后成形后光学薄膜保持其光学性能。
用与实施例26相似的方法对实施例20制得的光学薄膜进行后成形。在半球顶点薄膜的最终厚度为81微米，归一的透射率为14.0％。后成形前后薄膜的外观基本相等，呈银色。
比较例1-2
尝试量化本发明薄膜的漫反射率和镜面反射率。如上所述：
测得R漫和R总并计算R漫/R总。
还评价两种光学薄膜以估算漫反射和镜面反射范围。比较例1是根据美国专利申请08/957,558制得的微孔薄膜，它具有白色的外观。
比较例2是与美国专利申请08/494,366的实施例2所述相似的多层镜子，它具有高的镜面反射。其外观如镜子。
    ％R总     ％R漫 ％R漫/％R总 外观
比较例1     97.2     96.3     0.99 白色
实施例28     77.5     57.9     0.75 银色
比较例2     96.3     3.2     0.03 象镜子
实施例28证明含热塑性聚合物掺混物的光学薄膜可制成具有大量的镜面反射度。
在不偏离本发明范围的情况下本发明的各种改进和变化对本领域普通技术人员是显而易见的。应理解本发明不限于本文所述的说明性实例。

Claims (9)

1．一种漫反射制品的制造方法，它包括：
提供一般片状的光学体，所述光学体包括：
双折射至少约0.05的第一相；和置于所述第一相中的第二相，沿第一轴其折射率与第一相相差大于约0.05，并且沿与该第一轴正交的第二轴它与第一相的折射率相差小于0.05；其中沿至少一根轴对至少一个偏振方向的电磁辐射第一相和第二相总共的漫反射率至少约30％；
将所述光学体后成形成漫反射制品，其中所述光学体的一个选定区域发生永久变形。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述后成形还包括沿与所述第一轴和第二轴相互正交的第三轴使所述光学体的所述选定区域变薄。
3．如权利要求2所述的方法，其特征在于所述变薄是不均匀的。
4．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述后成形包括沿至少一个面内轴拉伸所述光学体，并且所述永久变形是应变引起的。
5．一种漫反射制品的制造方法，它包括：
提供一般片状的光学体，所述光学体包括：
双折射至少约0.05的第一相；和
置于所述第一相中的第二相，沿第一轴所述第二相的折射率与第一相相差超过约0.05，
沿至少一根轴对于至少一个偏振方向的电磁辐射第一相和第二相总共的漫反射率至少约30％；
将该光学体后成形成漫反射制品，其中光学体的一个选定区域发生永久变形；后成形后在光学体的所述选定区域内沿与所述第一轴正交的第二轴所述第二相的折射率与所述第一相的折射率相差小于约0.05。
6．一种漫反射制品的制造方法，它包括：
提供一般片状的光学体，所述光学体包括：
双折射至少约0.05的第一相；和
置于所述第一相中的第二相，沿第一轴所述第二相的折射率与第一相相差超过0.05；
沿至少一根轴对于至少一个偏振方向的电磁辐射第一相和第二相总共的漫反射率至少约10％；
将该光学体后成形成漫反射制品，其中光学体的一个选定区域发生永久变形；和
后成形后对该光学体进行退火；退火后在光学体的所述选定区域内沿与所述第一轴正交的第二轴所述第二相的折射率与所述第一相的折射率相差小于约0.05。
7．一种含光学体的漫反射制品，所述光学体包括双折射至少约0.05的第一相和置于所述第一相中的第二相，沿第一轴所述第二相的折射率与第一相相差超过0.05，沿与所述第一轴正交的第二轴所述第二相的折射率与所述第一相的折射率相差小于约0.05，沿至少一根轴对于至少一个偏振方向的电磁辐射第一相和第二相总共的漫反射率至少约30％，所述光学体的至少一个表面具有自承的三维形状。
8．如权利要求7所述的制品，其特征在于所述光学体包括自承的三维形状。
9．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述光学体包括二向色性染料。
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