[發(fā)明專利]多組成部分光學(xué)體

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 99802143.1
• 申請日: 1999-01-08
• 公開（公告）號: CN1288521A
• 公開（公告）日: 2001-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·A·惠特利;T·J·內(nèi)維特;W·W·梅里爾;M·F·韋伯
• 申請（專利權(quán)）人: 美國3M公司
• 主分類號: G02B5/28
• 分類號: G02B5/28
• 代理公司: 上海專利商標事務(wù)所
• 代理人: 徐泰

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及多層聚合物膜，它反射在光譜的第一部分的光而透射在光譜的第二部分的光，本發(fā)明尤其涉及光學(xué)重復(fù)單元中的具有至少三層不同成分的反射聚合物膜。

發(fā)明背景

使用包括兩種或多種聚合物的交替層的多層膜來反射光是公知的，并且例如在美國專利No.3,711,176(Alfrey,Jr.等人)、美國專利No.5,103,337(Schrenk等人)、WO?96/19347和WO?95/17303中描述。特定多層膜的反射和透射主要取決于各別層的光學(xué)厚度。光學(xué)厚度定義為層的實際厚度與其折射率的乘積。相應(yīng)地，通過按照下述公式，適當(dāng)?shù)剡x擇層的光學(xué)厚度能夠設(shè)計膜來反射光的紅外、可見或紫外波長λ_M：

λ_M=(2/M)*D_r????(公式Ⅰ)

其中，M是表示反射光的階的整數(shù)，而D_r是包括兩個或多個聚合物層的光學(xué)重復(fù)單元(也稱為多層堆疊)的光學(xué)厚度。相應(yīng)地，D_r是構(gòu)成光學(xué)重復(fù)單元的各別的聚合物層的光學(xué)厚度之和。通過沿多層膜的厚度改變光學(xué)重復(fù)單元的光學(xué)厚度，能夠設(shè)計在廣闊的波長范圍反射光的多層膜。

由公式Ⅰ，還能看出，設(shè)計來反射光譜的第一區(qū)域中的光的多層膜或光學(xué)體可以具有在光譜的第二區(qū)域中的高階反射。例如，設(shè)計來反射紅外光的多層膜還將具有在光譜的可見區(qū)域的高階反射。具體地說，設(shè)計來在1500nm處具有一階反射(M=I)的多層膜可以在大約750nm(M=2)、500nm(M=3)、375nm(M=4)等處具有高階反射。設(shè)計來反射甚至更長波長的紅外光的膜可以具有在可見區(qū)域中的甚至更高階的反射。于是，例如，在2000nm處具有一階反射的多層膜將在1000nm、666nm、500nm、400nm等處具有高階反射。在許多應(yīng)用(例如，窗膜)中不希望有這些高階反射，因為它們使得膜呈現(xiàn)虹彩色的外觀，而該膜最好具有透明無色的外觀。因此，為了設(shè)計一種在光譜的第一區(qū)域(例如，紅外區(qū)域)內(nèi)反射光，但在更短的波長區(qū)域(例如，可見區(qū)域)內(nèi)不反射光的多層膜，至少需要抑制兩個，而最好是至少抑制三個高階反射。

美國專利No.5,103,337(Schrenk等人)提出，對于具有用聚合物層A、B和C安排成ABC順序的光學(xué)重復(fù)單元的紅外反射多層膜來說，當(dāng)把聚合物層B的折射率選在聚合物層A和C的折射率之間時，該多層膜能夠抑制至少兩個相繼的高階反射。在該專利中描述的膜的一個特殊實施例中，通過將層A、B和C按ABCB樣式安排而形成光學(xué)重復(fù)單元。通過選擇聚合物材料A、B和C，從而材料B的折射率等于材料A和C的折射率的乘積的平方根，并且通過設(shè)定材料A與C的光學(xué)厚度比值為1/3以及材料A與B的光學(xué)厚度比值為1/6，能夠至少抑制三個高階反射。在Thelen,A.的文章(見《美國光學(xué)學(xué)會雜志》，1963年，第53卷，第1266頁)中，也有類似的教導(dǎo)。然而，這種設(shè)計的一個缺點是，具有一階諧波的入射光的反射量隨著入射角的增大而減小。這種設(shè)計的另一個缺點是，對于三個高階反射的抑制也隨著入射角的增大而減小。在諸如用紅外反射膜使房間遮擋紅外日光的窗膜等應(yīng)用中，后面的這一結(jié)果特別不合需要，因為日光往往以顯著偏離法線的角度入射(尤其是在太陽高懸天空的春夏季節(jié))。

美國專利No.5,540,978(Schrenk)提出一種反射紫外光的多層聚合物膜。在一個實施例中，膜包括第一、第二和第三種不同的聚合物材料，安排成重復(fù)單元ABCB。在另一個實施例中，把這些層安排成重復(fù)單元ABC。

WO?96/19346提出用交替層A和B的光學(xué)重復(fù)單元做的反射膜，其中，A是雙折射聚合物層，而B可以是各向同性的或雙折射的。該文獻指出，通過沿垂直于膜表面的軸匹配兩種層之間的折射率，能夠大大減小反射對于入射角的依從性。然而，該文獻沒有教導(dǎo)如何將這些結(jié)果推廣至重復(fù)單元中具有三層或更多層類型的多層光學(xué)系統(tǒng)(例如，具有ABC或ABCB重復(fù)單元的膜)。由于這種系統(tǒng)在傾斜角度下的反射率有提高，以及由于能夠用在重復(fù)單元中附加的一層或數(shù)層把更好的機械性質(zhì)賦予系統(tǒng)。例如，附加層之一可以一種光學(xué)粘合劑，它能減少其他層剝離的傾向，這種多層結(jié)構(gòu)是極受歡迎的。此外，雖然WO?96/19346提及了紅外反射膜，但它沒有描述如何能夠做出紅外(IR)膜，使得它在光譜的可見區(qū)域沒有高階反射(例如，如果一階反射在1200nm或更大之處)。