透明的多层装置制造方法及图纸

一种透明多层装置，它反射在光谱红外线区域中的光并透射在光谱可见区域中的光，其特征在于，包括： 包括多层的聚合物薄膜，其中所述多层中的至少一层包含第一聚合物材料，而且所述多层的至少一层包含第二聚合物材料，其中沿着三根互相垂直的轴中的第一根轴，在所述第一和所述第二聚合物材料的折射率之间的差小于约０．０５，其中沿三根互相垂直的轴中的第二根轴，所述第一和所述第二聚合物材料的折射率之间的差至少约０．０５，而且其中所述三根互相垂直的轴中的第一根轴与所述薄膜平面正交；和 透明导体，它具有至少一个含有金属或金属化合物的层。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及有用的光薄膜，例如，用作偏振器或反射镜、或两者兼之，它们与透明导体相结合以在光谱的红外线区域中提供良好的反射性，同时透射可见光。已知基于多个聚合物层的光发射装置。这种装置的例子包括由交替的聚合物层制成的偏振器，其中各层有不同的折射率。已知，运用薄形金属层(诸如，银、或象氧化铟锡的简并半导体)可提供在远红外线光谱中十分有效的导电性。已把这种金属层与非导电层相结合以提供有效的可见光透射。专利技术概述这里所述的双折射光学薄膜的光性能和设计根据使得多层叠层具有这样的结构，其中对于聚合物层界面，Brewster角(在该角，p偏振光的反射比趋于零)非常大或者根本不存在。这使得多层反射镜和偏振器，(其p偏振光的反射率随着入射角而缓慢变小)具有这样的结构，即与入射角无关、或者随着入射光偏离法线的角度而增加。结果，可以获得具有高反射率(在反射镜情况下对于任何入射方向的s和p偏振光，而在偏振器情况下对于所选方向)的在较宽带宽内的多层薄膜。将这些多层薄膜与透明导体层(诸如银)相结合，以提供比多层聚合物薄膜或透明导体本身都要宽广的反射率，同时多层薄膜提供良好的近红外线反射，而透明导体提供良好的远红外线反射。简而言之，本专利技术包括多层聚合物薄膜，其中层的平均厚度不超过0.5微米。更精确地说，在本专利技术的一个方面，多层聚合物薄膜包括双折射聚合物的层，特别是结晶、半结晶或液晶聚合物(诸如，萘二羧酸聚酯，例如聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯(“PEN”)或由乙二醇、萘二甲酸和诸如对苯二甲酸酯之类的其它一些酸生成的共聚物(“coPEN”))的层，其平均厚度不超过0.5微米，而且最好具有正应力光系数(即，一旦拉伸，沿着拉伸方向的折射率增加)；和所选第二聚合物层(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)或一种coPEN)，其平均厚度不超过0.5微米。最好在至少沿着一个方向拉伸这种多层聚合物薄膜之后所述萘二甲酸聚酯层具有与至少一个面内轴相关的比第二聚合物层更高的折射率。可将本专利技术的薄膜用于制备多层薄膜，它在至少100nm宽的带宽内具有至少50％的平均反射率。本专利技术的另一方面包括多层聚合物薄膜，它包括双折射聚合物、特别是结晶、半结晶或液晶聚合物层(例如，诸如PET聚合物的聚酯)，其平均厚度不超过0.5微米；和所选第二聚合物层(例如，聚酯或聚苯乙烯)，其平均厚度不超过0.5微米；其中，至少沿着一个方向把所述薄膜拉伸成该方向未拉伸尺寸的至少两倍。可用本专利技术的薄膜制备至少在100nm宽的带宽内具有平均反射率至少为50％的多层薄膜。将在本专利技术中用到的多层聚合物薄膜与透明导体相结合，所述多层聚合物薄膜至少包括一个包含金属或金属化合物的层，可从包含半导体金属氧化物、金属合金和它们的组合物的组中选出所述金属化合物。较佳的透明导体包括银、金、铝、铜和铟锡氧化物，而银和铟锡氧化物是最佳的。可用传统的方法(诸如，汽相淀积、阴极溅射等)将透明导体淀积在多层聚合物薄膜上，或者它可以是分开的涂金属的聚合物或层叠在多层聚合物薄膜上的玻璃板(诸如用适当的透明粘合剂)。控制淀积在多层聚合物薄膜上或与之相结合的透明导体层的厚度，以获得所需的反射率，实际厚度取决于具体金属、金属合金或所用的金属氧化物的导电率。所得的透明多层装置最好能反射在光谱红外线区域中的大多数光而呈透明，同时仍然足够透射在光谱可见区域中的光而呈透明，并具有小于0.5的色度系数。 附图说明图1a和1b为本专利技术偏振器的图解表示。图2示出形成单个界面的两层薄膜叠层。图3-8示出在实施例1-4中给出的多层反射镜的光学性能。图9-11示出在实施例5-7中给出的多层偏振器的光学性能。图12示出在实施例8中给出的多层反射镜的光学性能。图13示出在实施例9中给出的多层偏振器的光学性能。图14示出样板银薄膜、样板多层聚合物薄膜和覆盖有银层的样板多层聚合物薄膜的预测光学性能。图15示出实施例10的透明多层装置的光学性能。图16示出本专利技术的PEN和coPEN层的折射率特性的曲线图。图17是根据如图16所示的折射率的50层PEN/coPEN薄膜叠层的传输率的计算机模拟数据的曲线图。图18是等双轴拉伸300层PEN/coPET反射镜的传输率的计算机模拟数据的曲线图。图19是本专利技术的51层I.R.偏振器的被测传输率的曲线图，其中第一级峰值接近1,300nm。图20是本专利技术层叠在一起的八个51层偏振器的被测传输率的曲线图。图21是本专利技术的204层偏振器的被测传输率的曲线图。图22是本专利技术层叠在一起的两个204层偏振器的被测传输率的曲线图。图23和24示出在折射率为1.60的媒质中单轴双折射系统的反射率-角度的曲线图。图25示出在折射率为1.0的媒质中单轴双折射系统的反射率-角度的曲线图。图26、27和28示出在单轴双折射系统的面内折射率和z折射率之间的各种关系。图29示出对于两个不同双轴双折射系统的偏轴(off-axis)反射率-波长。图30示出把y折射率差引入具有较大z折射率差的双轴双折射薄膜中的效果。图31示出把y折射率差引入具有较小z折射率差的双轴双折射薄膜中的效果。图32示出总结来自图30和31信息的等值线。附图说明参照附图进一步描述本专利技术。如图1a和1b所示的本专利技术包括多层聚合物薄膜10，这里还提到具有至少两种材料12和14的交替层的多层叠层。较佳的是，至少一种材料具有应力感生双折射性能，从而可由拉伸过程影响材料的折射率(n)。图1a示出在拉伸过程之前的典型的多层叠层，其中两种材料具有相同折射率。光线13在折射率上经历极小的变化，而通过该叠层。在图1b中，拉伸相同叠层，从而在拉伸方向或其它方向增加材料12的折射率。在两层之间的每处边界的折射率之差引起一部分光线15被反射。通过使多层叠层在双轴至单轴方向的范围内拉伸，产生一种适合于不同取向平面偏振入射光的一系率反射率的薄膜。于是，可使多层叠层如同反射偏振器或反射镜一样有用。如果沿着双轴拉伸，那么可以沿着直交的轴非对称地拉伸或者沿着直交轴对称地拉伸薄板，以获得所需的偏振及反射性能。在待批并共同签署的美国专利申请第08/402,041号(在1995年3月10日申请)中详尽描述多层叠层的光性能和设计根据，该专利所透露的内容在此纳为参考。简要地说，该申请描述多层叠层(反射镜和偏振器)的结构，其Brewster角(反射比趋于零的角度)非常大或者对于聚合物层界面而言根本不存在。这使多层反射镜和偏振器可具有这样的结构，即其p偏振光的反射率随着入射角而缓慢变小而与入射角无关，或者随着入射光偏离法线的角度而增加。结果，可以获得多层叠层，它具有对于s和p偏振光的高反射率的高反射率(在较宽的带宽范围和较宽的入射角范围内)。图2示出多层叠层的两层，而且示出每层的三维反射率。每层的反射率是对于层102是nlx、n1y和n1z，而对于层104是n2x、n2y和n2z。在每个薄膜层中的折射率互相之间的关系以及它们与在薄膜叠层中的其它层的折射率之间的关系确定了在光从方位角方向以任何入射角入射的情况下多层叠层的发射情况。可以采用在美国专利申请序号第08/402,041号所描述的原理和设计根据来建造用于形形色色不同环境和应用的具有所需光效应的多层叠层。可以巧妙地处理和调整在多层叠层中各层的折射率以制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·J·乌德柯克，劳伦斯·R·吉尔伯特，理查德·R·达伦，迈克尔·F·韦伯，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：