[發明專利]多組成部分光學體

無效

• 申請號: 99802143.1
• 申請日: 1999-01-08
• 公開（公告）號: CN1288521A
• 公開（公告）日: 2001-03-21
• 發明（設計）人: J·A·惠特利;T·J·內維特;W·W·梅里爾;M·F·韋伯
• 申請（專利權）人: 美國3M公司
• 主分類號: G02B5/28
• 分類號: G02B5/28
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 徐泰

發明領域

本發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，本發明尤其涉及光學重復單元中的具有至少三層不同成分的反射聚合物膜。

發明背景

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厚度。光學厚度定義為層的實際厚度與其折射率的乘積。相應地，通過按照下述公式，適當地選擇層的光學厚度能夠設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，而D_r是包括兩個或多個聚合物層的光學重復單元(也稱為多層堆疊)的光學厚度。相應地，D_r是構成光學重復單元的各別的聚合物層的光學厚度之和。通過沿多層膜的厚度改變光學重復單元的光學厚度，能夠設計在廣闊的波長范圍反射光的多層膜。

由公式Ⅰ，還能看出，設計來反射光譜的第一區域中的光的多層膜或光學體可以具有在光譜的第二區域中的高階反射。例如，設計來反射紅外光的多層膜還將具有在光譜的可見區域的高階反射。具體地說，設計來在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。設計來反射甚至更長波長的紅外光的膜可以具有在可見區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，為了設計一種在光譜的第一區域(例如，紅外區域)內反射光，但在更短的波長區域(例如，可見區域)內不反射光的多層膜，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順序的光學重復單元的紅外反射多層膜來說，當把聚合物層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重復單元。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，并且通過設定材料A與C的光學厚度比值為1/3以及材料A與B的光學厚度比值為1/6，能夠至少抑制三個高階反射。在Thelen,A.的文章(見《美國光學學會雜志》，1963年，第53卷，第1266頁)中，也有類似的教導。然而，這種設計的一個缺點是，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用中，后面的這一結果特別不合需要，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)。

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，安排成重復單元ABCB。在另一個實施例中，把這些層安排成重復單元ABC。

WO?96/19346提出用交替層A和B的光學重復單元做的反射膜，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，該文獻沒有教導如何將這些結果推廣至重復單元中具有三層或更多層類型的多層光學系統(例如，具有ABC或ABCB重復單元的膜)。由于這種系統在傾斜角度下的反射率有提高，以及由于能夠用在重復單元中附加的一層或數層把更好的機械性質賦予系統。例如，附加層之一可以一種光學粘合劑，它能減少其他層剝離的傾向，這種多層結構是極受歡迎的。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域沒有高階反射(例如，如果一階反射在1200nm或更大之處)。