[发明专利]多层聚合物薄膜，其制造方法及其应用

说明书

                 本发明背景技术

本发明涉及一类聚合物薄膜，其中交替的层包括一种晶态的萘二甲酸聚酯和另一种选用的聚合物。

这类薄膜可用来制造通过许多低和高折射率的层之间的相长干涉对光进行反射的光学干涉滤光片。关于光从多层聚合物薄膜上反射的开拓性工作可见Alfrey et.al.,Polymer Engineering AndScience,Vol.9,NO.6,p400-404,Nov.1969,Radford et al.,Polymer Engineering And Scieuce,Vol.13,No.3,p216-221,May,1993和美国专利3,610,729(Rogers)

美国专利4,310,584(Cooper等人)描述了聚酯在一种多层晕色反射薄膜中的使用。这种薄膜中是一种高折射率聚合物和一种低折射率聚合物交替组成的叠合层。该种高折射率聚合物是一浇铸非取向薄膜，其材料包括一种热塑性聚酯或共聚聚酯，如聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二酸丁二酯和各种热塑性共聚聚酯，它们是用一种以上的二醇和/或一种以上的二元酸合成出来的。例如，PETG共聚聚酯是一种由乙二醇和环己烷二甲醇和对苯二酸制备的二醇改性的PET，或者PCTA共聚聚酯是一种环己烷二甲醇与对苯二酸和间苯二酸的酸改性共聚聚酯。最近美国专利5,122,905(Wheatley)叙述了由第一种和第二种性质各异的聚合物材料交替叠合制成的多层反射薄膜，它至少能反射30％的入射光。其单层的光学厚度至少有0.45微米，相邻层的折射率之差至少为0.03。美国专利5,122,906(Wheatley等人)叙述了类似的反射体，其中大多数单层的光学厚度不大于0.09微米或不小于0.45微米，相邻层的折射率之差至少为0.03。美国专利5,126,880(Wheatley等人)也叙述了多层反射体，其一部分层的厚度为0.09-0.45μm，其余层的光学厚度不大于0.09微米或不小于0.45微米。折射率之差至少0.03。所有三个Wheatley的专利均指出，很难制造工作时产生相长干涉而无显著晕色的高聚物材料1/4波长的多层叠。Wheatley’880专利指出，较厚的层可提供均匀的背景反差，使得1/4波长的峰值反射率眼看来起不那么显著。

美国专利3,610,729(Rogers)指出，可以将一多层聚合物薄膜制成单轴取向，使其能反射一个偏振面的光，同时基本上透过另一偏振面的光。这个专利描述了一种由交替聚合物层制成的片状偏振器，其中一些层是双折射的，另一些层是各向同性的。在一层中的双折射，其产生办法可以是令多层薄膜沿一方向拉伸而使其中的聚合物分子作单方向取向。多层薄膜被拉伸到获得最大的双折射，此时的限制条件是直至双折射层的折射率等于相邻各向同性层的折射率。聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚碳酸酯、聚对二甲苯均被提到是适用材料。美国专利4,525,413(Rogers)描述了在交替层中采用折射率为0.5或更高的双折射聚合物。尽管在Rogers的′413专利中所列举的某些材料有极高的折射率，但这些材料由于透光性和挤出成形性能均差，成本又高，故在制造有用元件时存在一些严重问题。现今商业上提供的偏振器是基于取向染色聚合物薄膜(吸收偏振器)，或是基于倾斜薄膜偏振器(MacNeille偏振器)。在吸收偏振器中，有一个偏振面的光被吸收转变为热，而倾斜薄膜偏振器的作用是反射偏振器。多宜采用反射偏振器，这是由于两个原因。首先，反射使热操作的问题减至最小，特别当偏振器用于液晶显示(LCD)投影系统时这很重要。其次，可使反射光的偏振面重新取向，从而增加一个偏振的光学通过量。

对于大面积器件，标准的倾斜薄膜偏振器显得体积太大，因此吸收偏振器是现在唯一的选择。但吸收偏振器除了有上述的热操作问题外，它在炽烈的光作用下，其染料还会褪色，还有聚乙烯醇(PVA)基聚合物熔化温度低以及PVA水溶性这些缺点。美国专利4,756,953(Utsumi)叙述了将一种二色性染料掺入到单轴取向的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。PEN的优点是它与通常的PVA基聚合物比较，熔化温度较高，水溶性较低。