具有基本上非晶态纳米复合连续相的漫反射偏振器的制造方法
阅读：131发布：2023-03-04
专利汇可以提供具有基本上非晶态纳米复合连续相的漫反射偏振器的制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种制造漫反射偏振器的方法，包括以下步骤：通过混沌混合器和薄片模头共挤出第一和第二 聚合物 以产生具有所需混合形态的铸塑板，并拉伸所述铸塑板以产生包括第一聚合物和第二聚合物的复合膜，所述第一聚合物的双折射小于0.02并且为基本上非晶态地纳米 复合材料 ，第一聚合物为主相，所述第二聚合物为分散次要相，其中所述第一和第二聚合物总体沿着第一轴对电磁 辐射 的一种偏振态表现出漫反射率R1d， 镜面反射 率R1s，总反射率R1t，漫透射率T1d，镜面透射率T1s，和总透射率T1t，沿着对于 电磁辐射 的另外一种偏振态的第二轴表现出漫反射率R2d，镜面反射率R2s，总反射率R2t，漫透射率T2d，镜面透射率T2s，和总透射率T2t，所述第一和第二轴相互垂直，其中对组成、混沌混合、拉伸 温度 、过程中的 拉伸比 和Tg的参数，以及第一和第二聚合物的折射率进行选择异满足下面的关系式：(1)R1d大于R1s；并且(2)T2t/(1-0.5(R1t+R2t))＞1.35。，下面是具有基本上非晶态纳米复合连续相的漫反射偏振器的制造方法专利的具体信息内容。
1.一种制造漫反射偏振器的方法，该方法包括以下步骤：通过混沌混合器和薄片模头共挤出第一和第二聚合物以产生具有所需混合形态的铸塑板，并拉伸所述铸塑板以产生包含第一聚合物和第二聚合物的复合膜，所述第一聚合物的双折射小于0.02，并且该第一聚合物为基本上非晶态的纳米复合材料，所述第一聚合物为主相，所述第二聚合物为分散次要相，其中所述第一和第二聚合物总体沿着第一轴对电磁辐射的一种偏振态的表现出漫反射率R1d，镜面反射率R1s，总反射率R1t，漫透射率T1d，镜面透射率T1s，和总透射率T1t，沿着第二轴对电磁辐射的另外一种偏振态表现出漫反射率R2d，镜面反射率R2s，总反射率R2t，漫透射率T2d，镜面透射率T2s，和总透射率T2t，所述第一和第二轴相互垂直，其中对组成、混沌混合、拉伸温度、过程中的拉伸比和Tg的参数，以及第一和第二聚合物的折射率进行选择异满足下面的关系式：
R1d大于R1s；并且
T2t/(1-0.5(R1t+R2t))＞1.35。
2.权利要求1的方法，其特征在于，对所述混沌混合参数进行选择以产生薄片状混合形态。
3.权利要求1的方法，其特征在于，拉伸温度Ts满足条件：
(1)Tg，1＜Ts
(2)Tg，2＜Ts＜Tg，2+30℃
其中，Tg，1为基本上非晶态的纳米复合第一聚合物的玻璃化转变温度，Tg，2为第二聚合物的玻璃化转变温度。
4.权利要求1的方法，其特征在于，所述膜被单轴性或双轴性地拉伸以达到介于25到
1000微米之间的最终厚度。
5.权利要求1的方法，其特征在于，所述第一聚合物为环状嵌段共聚物。
6.权利要求5的方法，其特征在于，所述环状嵌段共聚物是通过对阴离子催化聚合的乙烯基芳族-共轭二烯嵌段共聚物进行基本完全氢化而制备。
7.权利要求6的方法，其特征在于，所述乙烯基芳族-共轭二烯嵌段共聚物包括苯乙烯，α-甲基苯乙烯，所有乙烯基甲苯的同分异构体，特别是对乙烯基甲苯，所有乙基苯乙烯的同分异构体，丙基苯乙烯，丁基苯乙烯，乙烯基联苯，乙烯基萘，乙烯基蒽等，或它们的混合物，丁二烯，2-甲基-1，3-丁二烯，2-甲基-1，3-戊二烯，异戊二烯或它们的混合物。
8.权利要求1的方法，其特征在于，分散在第一聚合物内的附加相包括纳米级粒子。
9.权利要求1的方法，其特征在于，所述第一聚合物包括一种环状嵌段共聚物和另外一种非嵌段共聚物的不相溶的混合物，非嵌段共聚物包括氢化乙烯基芳族均聚物或无规共聚物，环烯烃聚合物，环烯烃共聚物，丙烯酸类聚合物，丙烯酸类共聚物或它们的混合物。
10.权利要求1的方法，其特征在于，所述第二聚合物包括聚酯，PET或PEN，或两种或多种聚合物的相溶的聚酯混合物以及酯交换反应的抑制剂。
11.权利要求1的方法，其特征在于，通过共挤出在反射偏振器膜的两侧设置保护层。
具有基本上非晶态纳米复合连续相的漫反射偏振器的制造
方法
技术领域
[0002] 反射偏振膜透射一种偏振光并且反射与该种偏振光垂直的偏振光。它们在LCD中用于增强光效率。已经有一系列的膜被公开用于实现反射偏振膜的作用，其中，漫反射偏振器最具吸引力，这是因为它们的使用使得在LCD中不再需要漫射器，这就降低了LCD的复杂性。第5783120号美国专利教导了一种漫反射偏振膜，其包括包含一种不相溶的混合物的膜，该不相溶的混合物具有第一连续相(此处也被称为主相，即占混合物的比例大于50重量％)和第二分散相(此处也被称为次要相，即占混合物的比例小于50重量％)，其中第一相具有至少0.05的双折射。该膜通常通过沿一个或多个方向上拉伸取向。选择分散相粒子的尺寸和形状，分散相的体积比，膜的厚度以及取向的量，以在制得的膜中获得所需波长电磁辐射的所需程度的漫反射和总透射。在表1到表4中示出的124个实施例中，除了标号6，8，10，42-49的实施例外，大部分使用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)作为主相和双折射相，使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(实施例1)或间同立构聚苯乙烯(sPS)(其他实施例)作为次要相，在标号6，8，10，42-49的实施例中，是使用PEN作为次要相，sPS作为主相。在所有的这124个实施例中，主相都包括半晶态聚合物。
[0003] 表1中的第6，8，10个实施例示出的总透射率和反射率并不令人满意。品质因数(FOM)定义为FOM＝Tperp/(1-0.5*(Rperp+Rpara))，其值都小于1.27。
[0004] 表2中实施例42-29没有透射率和反射率数据，而且根本没有进行讨论。
[0005]sPS比例 Tperp T_para R_Perp R_para FOM
6 0.75 80.2 58.4 19.4 40 1.14
8 0.75 76 41 23.8 55.6 1.26
10 0.75 76.8 48.9 22.4 49.6 1.20
6 0.75 80.2 58.4 19.4 40 1.14
8 0.75 76 41 23.8 55.6 1.26
10 0.75 76.8 48.9 22.4 49.6 1.20
[0006] (美国专利5783120中的表1)
[0007] 填充具有不同特性的无机掺杂物的膜能够提供独特的光学透射和反射特性。但是由填充有无机掺杂物的聚合物所制造的光学膜会遇到一系列的问题。典型地，无机粒子和聚合物基质之间的粘合性比较差。因此，当在基质上施加应力或应变时膜的光学特性会下降，这既是由于基质与掺杂物之间的结合被损害了，也是由于刚性的无机掺杂物可能会发生碎裂。另外，无机掺杂物取向需要使得生产变得复杂的加工步骤和考虑因素。
[0009] 人们仍然需要一种改进的漫反射偏振器，该偏振器包括具有能够避免现有技术中的各种限制的连续相和分散相的膜。该改进的反射偏振器所具有的主相应当是相对便宜的材料并且是非晶态的，而非是晶体或半晶体，以最大程度减小雾度，并且在材料的三维轴向上两相之间的折射率失配能够方便而持久地控制以达到所需程度的漫射，镜面反射以及透射。该膜对于应力，应变，温度差异，湿度以及电场和磁场来说还必须达到所需的稳定度，并且该膜还具有不显著的虹彩。因此，仍然需要一种改进的包括膜的漫反射偏振器，该膜具有主相和分散次要相，主相具有可控的折射率以避免现有反射偏振器中的各种局限性。
发明内容
[0010] 本发明提供了一种制造漫反射偏振器的方法，包括以下步骤：通过混沌混合器和薄片模头共挤出第一和第二聚合物以产生具有所需混合形态的铸塑板，并拉伸所述铸塑板以产生包含第一聚合物和第二聚合物的复合膜，所述第一聚合物的双折射小于0.02并且为基本上非晶态的纳米复合材料，所述第一聚合物为主相，所述第二聚合物为分散次要相，其中所述第一和第二聚合物总体沿着第一轴对电磁辐射的一种偏振态表现出漫反射率R1d，镜面反射率R1s，总反射率R1t，漫透射率T1d，镜面透射率T1s，和总透射率T1t，沿着第二轴对电磁辐射的另外一种偏振态表现出漫反射率R2d，镜面反射率R2s，总反射率R2t，漫透射率T2d，镜面透射率T2s，和总透射率T2t，所述第一和第二轴相互垂直，其中对组成、混沌混合、拉伸温度、过程中的拉伸比和Tg的参数，以及第一和第二聚合物的折射率进行选择以满足下面关系式：
[0011] (1)R1d大于R1s；并且
[0013] 图1是说明了根据本发明所制造的漫反射偏振器的透视示意图，其中，偏振器具有设置于两个外(保护)层之间的芯层，所述芯层包含高双折射的分散次要相和几乎或完全光学各向同性的主相；
[0014] 图2为漫反射偏振器层的截面示意图，其包括第一聚合物纳米复合主相和分散于该主相中的第二聚合物次要相，所述纳米复合主相包括连续非晶态相和分散于其中的纳米级域；
[0015] 图3是说明了图1中的漫反射偏振器除去了两个保护层之后的透视示意图；以及[0016] 图4是说明了两个保护层由既不是主相材料也不是分散次要相材料的材料制造的漫反射偏振器的透视示意图；以及
[0017] 图5为由连续流混沌混合器所产生的薄片状混合形态的示意图。
具体实施方式
[0018] 定义：
[0019] 术语“镜面反射率”，“镜面反射”或者“镜面反射比”Rs指进入以镜面角附近为中心，顶角为16°的出射圆锥内的光线的反射比。术语“漫反射率”，“漫反射”或者“漫反射比”Rd代表上述定义的镜面圆锥之外的光线的反射。术语“总反射率”，“总反射比”或者“总反射”Rt代表所有光线从一个表面的总反射比。这样，总反射为镜面反射和漫反射的和。
[0020] 相似的，术语“镜面透射”和“镜面透射比”Ts在本文中表示进入以镜面方向附近为中心，顶角为16°的出射圆锥内的光线的透射。术语“漫透射率”和“漫透射比”Td在本文中表示上述定义的镜面圆锥之外的所有光线的透射。术语“总透射”和“总透射比”Tt涉及通过光学体的所有光线的总透射。这样，总透射为镜面透射和漫透射的和。一般，每个漫反射偏振器是通过以下参数进行表征的：沿着第一轴对电磁辐射的一种偏振态的漫反射率R1d，镜面反射率R1s，总反射率R1t，漫透射率T1d，镜面透射率T1s，总透射率T1t，沿着第二轴对电磁辐射的另外一种偏振态的漫反射率R2d，镜面反射率R2s，总反射率R2t，漫透射率T2d，镜面透射率T2s，总透射率T2t。第一和第二轴是互相垂直的并且每一个都垂直于漫反射偏振器的厚度方向。不考虑一般性损失，第一轴和第二轴被选择为沿着第一轴的总反射率大于沿着第二轴的总反射率(也即R1t＞R2t)并且沿着第一轴的总透射率小于沿着第二轴的总透射率(也即T1t＜T2t)。
[0021] 此处所使用的漫反射率，镜面反射率，总反射率，漫透射率，镜面透射率，总透射率与美国专利5783120中的定义是相同的。
[0022] 品质因数(FOM)
[0023] 根据本发明制造的漫反射偏振器都满足以下关系式：
[0024] R1d＞R1s 式(1)
[0025] FOM≡T2t/(1-0.5(R1t+R2t))＞1.35 式(2)
[0026] 式(1)表示本发明的反射偏振器的漫反射大于镜面反射。需要说明的是，线栅偏振器(例如可从美国犹他州奥勒姆市的默克斯泰克有限公司(Moxtek，Inc.，Orem，Utah)获TM得)，由美国明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M，St.Paul，Minn)制造的例如Vikuiti 的双亮度增强膜的基于多层干涉的偏振器，或者基于胆甾型液晶的反射偏振器都是镜面反射大于漫反射。
[0027] 式(2)定义了漫反射偏振器的品质因数。这个关系式表示如果一个膜的品质因数FOM大于1.35，那么被定义为反射偏振器。对于偏振循环来说，有意义的是总反射和总透射，所以只使用总反射和总透射来计算FOM以对不同的反射偏振器进行分级。品质因数描述了反射偏振器和例如LCD中使用的后偏振器的吸收偏振器的总光输出量，并且基本上与等式 是一样的，该等式(1)是被应用于使用漫反射器或其等价替代物来获得光线循环的LCD系统。需要说明的是，R代表循环反射膜的反射率，或者与每一次光线循环相关联的效率。在理想的情况下，R等于1，这意味着在光线循环中没有光损失。
当R小于1时，则在光线循环路径上会有一些光损失。还需要说明的是，也可以使用其他形式的品质因数，但是，反射偏振器的相对分级还保持相同。为了对反射偏振器的性能进行量化和分级，本申请将使用FOM≡T2t/(1-0.5(R1t+R2t))。使用消光系数T2t/T1t或R1t/R2t来描述反射偏振器是不合适的，这是因为具有较高T2t/T1t或R1t/R2t的反射偏振器性能并不一定比具有较低消光比的反射偏振器的性能高。对于理想的传统吸收偏振器，T2t＝1，R1t＝R2t＝0，所以FOM＝1。对于理想的反射偏振器，T2t＝1，R1t＝1，并且R2t＝0，所以FOM＝2。
美国专利5783120中的实施例6，8，10所公开的使用sPS作为主相的漫反射偏振器的FOM＜1.27，这并不令人满意。
当R小于1时，则在光线循环路径上会有一些光损失。还需要说明的是，也可以使用其他形式的品质因数，但是，反射偏振器的相对分级还保持相同。为了对反射偏振器的性能进行量化和分级，本申请将使用FOM≡T2t/(1-0.5(R1t+R2t))。使用消光系数T2t/T1t或R1t/R2t来描述反射偏振器是不合适的，这是因为具有较高T2t/T1t或R1t/R2t的反射偏振器性能并不一定比具有较低消光比的反射偏振器的性能高。对于理想的传统吸收偏振器，T2t＝1，R1t＝R2t＝0，所以FOM＝1。对于理想的反射偏振器，T2t＝1，R1t＝1，并且R2t＝0，所以FOM＝2。
美国专利5783120中的实施例6，8，10所公开的使用sPS作为主相的漫反射偏振器的FOM＜1.27，这并不令人满意。
[0028] 通过调节第一和第二聚合物的光学特性，根据本发明的漫反射偏振器的FOM值可大于1.35，甚至更优选的大于1.5。虽然美国专利5783120中公开的一些漫反射偏振器的FOM大于1.35，但是它们都是由双折射大于0.05的主相和较低双折射的分散相组成的。
[0029] 非晶态或半晶态聚合物
[0030] 在差示扫描量热法(DSC)测试中，从低于其玻璃化转变温度(Tg)到Tg+300℃的温度范围内，不会产生晶体化(放热)或融化(吸热)峰值的聚合物被称为非晶态的。相反的，如果在DSC测试中出现了这些峰值，那么这样的聚合物就是半晶态的。DSC测试是本领技术人员熟知的。
[0031] 基本上非晶态的纳米复合材料
[0032] 在整个申请中，基本上非晶态的纳米复合材料指的是包括至少一种上述定义的连续非晶态相和至少一种附加相的两相或多相非晶态材料，所述附加相被分散在连续非晶态相内的小域内，这些域的特征尺寸满足至少一个尺寸小于光波长，也即纳米级域，这样，这些域不会促进穿过材料的光的散射，而是可以用于调节该材料的有效光学特性(折射率和双折射)。这些纳米级的分散材料可以是非晶态或晶态的，有机的或无机的。这些域在形状上可以是球形或非球形的。
[0033] 在本发明中，半晶态聚合物不是很好地适合于作为漫反射膜的主相，这是由于它们在升高的温度下进行的拉伸中热晶体化的属性并因此产生不希望程度的雾化。该问题在‘440专利中已经解决了，其中提出在主相中使用非晶态聚合物。但是，与‘440专利的不同在于，本发明中的主相包括基本上非晶态纳米复合材料而非一种纯非晶态材料。这样的方式允许在透射光没有散射损失的情况下更好地控制漫反射偏振膜中主相的光学特性。
[0034] 不相溶和相容的聚合物混合物
[0035] 当在融化的状态下混合在一起时热力学上不相容的聚合物称为不相溶。这些聚合物会分成具有粗大形态的不同相并产生非均质的混合物，其中每一相保留聚合物组分的各自不同的特性并在相与相之间显示出较差的结合性。而另外一方面，相容的混合物会显示出精细的形态并在包括混合物的聚合物域之间表现出好的结合性。
[0036] 主相，次要相，连续相，分立相和分散相
[0037] 主相和次要相在混合物中是热力学上不同的相，这些相具有不同的重量百分率。主相具有大于50％的重量百分率，而次要相具有小于50％的重量百分率。类似地，混合物中的连续相是体积比大于50％的热力学上不同的相，混合物中的分立相是体积比小于
50％的热力学上不同的相。分散相是次要相或体积比小于50％的相。
50％的热力学上不同的相。分散相是次要相或体积比小于50％的相。
[0038] 双折射，弱双折射，和近光学各向同性
[0039] 量(nx-ny)表示平面内的双折射，Δnin，其中nx和ny表示x和y方向的折射率；x是x-y平面内最大折射率方向，y方向是与x方向垂直的方向；x-y平面与层的表面平行；
并且d为z方向上层的厚度。Δnin的值一般在波长λ＝550nm处给出。
并且d为z方向上层的厚度。Δnin的值一般在波长λ＝550nm处给出。
[0040] 量[nz-(nx+ny)/2]表示平面外双折射，Δnth，其中nz是z方向上的折射率。如果nz＞(nx+ny)/2，Δnth是正的(正双折射)，如果nz＜(nx+ny)/2，Δnth是负的(负双折射)。Δnth值通常在λ＝550nm波长处给出。
[0041] 在本文中，“近光学各向同性”或“弱双折射”表示在拉伸之后材料的双折射小于0.02。
[0042] 本发明涉及一种漫反射偏振器以及制造这种漫反射偏振器的方法，该漫反射偏振器包括为形成主相的基本上非晶态的纳米复合材料的第一聚合物和形成次要相的第二聚合物，该主相为近各向同性，这将在下面参考附图的基础上进行描述。本发明的漫反射偏振器例如可以有效地在LCD的显示器中用于增强光效率。
[0043] 现在参见图1和2，本发明的漫反射偏振器30包括膜10，膜10包括不相溶混合物，该不相溶混合物具有为主相的第一聚合相14和分散在该第一聚合物主相内的第二聚合相12，所述第一聚合物为基本上非晶态的纳米复合材料并具有小于约0.02的双折射。第一聚合物主相14为进一步包括非晶态连续相15和附加相的纳米复合物，所述附加相在所述连续相15内分散成纳米级域16。所述分散域16的特征尺寸满足至少在一个尺寸上小于光波长以使得这些域不会有助于穿过第一聚合物主相14的光的散射。但是，它们能够调节第一聚合物主相14的有效折射率。这些域在图2中并未按比例画出。第二聚合物通常是半晶态的所述分散的次要相12，但是并非一定如此，其沿着第一轴方向上与所述主相14的折射率之差大于约0.05，在沿着垂直于第一轴的第二轴方向上与所述主相14的折射率之差小于约0.05；其中所述第一和第二相总体沿着至少一个轴对于电磁辐射的至少一个偏振态的漫反射率为至少约50％。一般，纳米级域16的尺寸在至少一个维度上小于次要相12的至少十分之一。
[0044] 任选地，漫反射偏振器30可包括附加层(例如图1中示出的保护层或“表皮”层20A和20B)，可采用这些附加层以方便多相复合膜的拉伸或用于改进反射偏振器的一个或多个物理，化学或热特性，或者用于对芯层提供物理保护。
[0045] 主相的浓度占膜10内材料总量的至少51％(重量)，而分散次要相的浓度小于膜10内材料总量的50％(重量)。优选的，主相为至少60％(重量)，而分散次要相为小于
40％(重量)。
40％(重量)。
[0046] 第一聚合物主相可包括单一聚合物或除了分散纳米级域之外的两种或更多种不相溶聚合物。第二聚合相是分散次要相，可包括单一聚合物或两种或更多种不相溶聚合物。一般，两相中的每一相只包括一种聚合物。但是，两种或多更种不相溶聚合物的混合物可在任一相中有效采用以优化或改良各种特性例如熔融粘度，Tg，物理特性，热特性，折射率等。
[0047] 包括主相的一种或多种聚合物为基本上非晶态的纳米复合物，并是透光的并具有弱双折射。包括分散次要相的一种或多种聚合物为透光的以及具有高双折射，通常是半晶态的，但是并不仅限于半晶态情况。第一聚合物中的低双折射值是通过如下方式来实现的：通过选择具有非常低的应力光学系数的聚合物，通过分散降低基质的应力光学系数的纳米级材料和/或通过在远高于包括主相的聚合物的玻璃化转变温度的温度(Ts)下拉伸膜，Ts＞Tg，1+30℃(其中Tg，1为主相的玻璃化转变温度)，这样，当材料拉伸后固化时，分子取向能够达到充分的弛豫以将平面内的双折射级降低到低于0.02，优选为低于0.01，更优选的低于0.005。用于基本上非晶态纳米复合物主相的聚合物例子包括：使用多孔二氧化硅负载的金属非均相催化剂由基本完全氢化的阴离子聚合的乙烯基芳香共轭二烯嵌段共聚物制造的环形嵌段共聚物(CBC)。
[0048] 乙烯基芳香/共轭二烯嵌段共聚物在氢化之前可具有任意已知的构造，这包括离散嵌段，递变嵌段，和放射嵌段。包括乙烯基芳族嵌段和共轭二烯嵌段交替结构的分离嵌段结构可产生优选的结果，特别是当这样的嵌段结构产生三嵌段共聚物或五嵌段共聚物则更优选，其中每一种情况均具有乙烯基芳族端部嵌段。五嵌段共聚物为特别优选的嵌段共聚物。乙烯基芳族嵌段可根据需要而具有相同或不同的分子量。相似的，共轭二烯嵌段也可具有相同或不同的分子量。
[0049] 典型的乙烯基芳族单体包括苯乙烯，α-甲基苯乙烯，所有乙烯基甲苯的同分异构体(特别是对乙烯基甲苯)，所有乙基苯乙烯的同分异构体，丙基苯乙烯，丁基苯乙烯，乙烯基联苯，乙烯基萘，乙烯基蒽等，或它们的混合物。所述嵌段共聚物可以在每个乙烯基芳族嵌段中包括一种或多种聚合乙烯基芳族单体。乙烯基芳族嵌段优选包括苯乙烯，更优选是主要由苯乙烯组成，并进一步优选的是由苯乙烯组成。
[0050] 共轭二烯嵌段可包括任意具有两个共轭双键的单体。共轭二烯单体的示例性并未限制性的例子包括丁二烯，2-甲基-1，3-丁二烯，2-甲基-1，3-戊二烯，异戊二烯或它们的混合物。嵌段共聚物可包括一个(例如丁二烯或异戊二烯)或多个(例如丁二烯和异戊二烯)乙烯基芳族嵌段。在氢化之前，嵌段共聚物中的共轭二烯聚合物嵌段优选包括聚丁二烯嵌段，聚异戊二烯嵌段，或聚丁二烯嵌段/聚异戊二烯嵌段的混合物。而嵌段共聚物在氢化之前可包括一个聚丁二烯嵌段和一个聚异戊二烯嵌段，优选的是嵌段共聚物在氢化之前具有单纯聚丁二烯嵌段或单纯聚异戊二烯嵌段的共轭二烯嵌段。优选单独的二烯单体主要是为了制造简单。在两种情况中，对二烯微结构结合进入聚合物主链的过程进行控制可实现基本上或完全非晶态的CBC聚合物。
[0051] 说明性的优选的乙烯基芳香/共轭二烯嵌段共聚物包括SBS和SIS三嵌段共聚物以及SBSBS和SISIS五嵌段共聚物，其中每个乙烯基芳香嵌段包括苯乙烯(S)，每个共轭二烯嵌段包括丁二烯(B)或异戊二烯(I)。而嵌段共聚物可以是三嵌段共聚物，或更优选的五嵌段共聚物，嵌段共聚物可以是多嵌段，该多嵌段可以是：一个或多个附加乙烯基芳族聚合物嵌段，一个或多个附加共轭二烯聚合物嵌段，或同时包括一个或多个附加乙烯基芳族聚合物嵌段和一个或多个附加共轭二烯聚合物嵌段，或者星型嵌段共聚物(例如由耦联所产生的)。如果需要，还可以使用两种嵌段共聚物(例如，两种三嵌段共聚物，两种五嵌段共聚物，或一个三嵌段共聚物和一个五嵌段共聚物)的混合物。在一个单嵌段中可使用两种不同的二烯单体，这可以提供例如SIBS的结构。需要说明，这些代表性的结构的嵌段共聚物可作为本发明实施方式中的第一聚合物，但并不限于这些。
[0052] “基本上完全氢化”指的是至少95％的氢化前的乙烯基芳族嵌段内的双键被氢化或饱和，以及至少97％的氢化前的二烯嵌段内的双键被氢化或饱和。通过改变嵌段的相对长度，总分子量，嵌段结构(例如双嵌段，三嵌段，五嵌段，多臂放射状嵌段等等)以及工艺条件，各种类型的纳米结构形态都能从这样的嵌段共聚物中得到，并因此改变主相的光学特性。具体的，非限制性的例子包括薄层形态，双连续螺旋(gyroid)形态，圆柱形态，以及球形态等等。嵌段共聚物的形态和微相分离特性是已知的，这可以在牛津大学出版社的艾因哈姆雷嵌段共聚物物理学(The Physics of Block Copolymers by Ian Hamley，Oxford University Press)，1998中找到。特别优选的CBC聚合物是在氢化前具有55-80重量％的苯乙烯和20-45重量％的共轭二烯。
[0053] 非晶态的，高透光性的聚合物与呈良好分散状态的无机纳米级粒子的混合物是基本上非晶态的纳米复合材料的另外一种例子。
[0054] 主相中的CBC聚合物可与非嵌段聚合物或具有一种嵌段的共聚物混合。示例性的非嵌段聚合物和共聚物包括但不限于：氢化乙烯基芳族均聚物或无规共聚物，环烯烃聚合物(COP)，环烯烃共聚物(COC)，丙烯酸类聚合物，丙烯酸类共聚物或它们的混合物。当非嵌段聚合物或共聚物与CBC材料混合时与嵌段共聚物的一种相不相溶并且被隔离在其中。
[0055] 在本发明中，COC和COP是特别适合作为主相的不相溶混合物的组分。这些环烯烃材料是明显的玻璃状有机材料。COC材料在可见光区域具有91％的照明透射率。除了它们的高透射率和高阿贝数(58)外，COC树脂具有非常低的雾度和黄度，这确保了由散射和吸收引起的光损失最小化。作为具有低光学各向异性的非晶态聚合物，它们还具有天生的低双折射和非常低的应力光学系数——与PMMA一样低或者甚至比PMMA还低，所以在负荷下它们还能保持低双折射。获得的COC树脂的等级可具有最高达170℃(338℉)的热变形温度，由此它们短期置于极高温度下时具有耐受性。COC树脂提供了非常好的湿度控制。它大致具有两倍于高强度聚乙烯(HDPE)的防潮性，以及五倍于低度聚乙烯(LDPE)的防潮性。COC树脂环保，可允许简单处理。燃烧后它不会产生有毒气体，只会产生水和二氧化碳。
[0056] 通过使用具有相对高应力光学系数的材料并通过在温度Ts下拉伸薄膜来达到次要相的高双折射值，其中Tg，2＜Ts＜Tg，2+30℃(其中Tg，2为分散次要相的Tg)。适合作为次要相聚合物的例子包括但不限于：聚酯，聚酰胺，以及聚酯酰胺和其他系列的半晶态聚合物。具体的非限定性的例子包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，以及包括环己基二亚甲基部分的聚酯。除了次要相中的高双折射外，分散相的域的形态对于透射和反射水平的影响也非常大。总体上来说，虽然其他形态也是有益的，但是如图5所示的板状形态能够增强混合物的方向性反射。因此，通过控制这种形态来改善本发明漫反射偏振器的性能是非常令人满意的。
[0057] 在本发明的一个实施方式中，次要分散相包括相容的聚酯混合物和显著抑制酯交换反应的媒剂。聚酯混合物可包括一种或多种聚酯或至少一种聚酯和一种聚碳酸酯。酯交换反应的抑制剂在聚合物制造工业中是众所周知的，通常包括磷化合物。合适的用于本发明的酯交换反应的抑制剂包括但不限于有机亚磷酸酯，例如：亚磷酸三苯酯，双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，二(正十八烷基)亚磷酸酯，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，三(壬基酚)亚磷酸酯，亚磷酸三甲酯，亚磷酸三乙酯等。
[0058] 本发明的漫反射偏振器可与一个或多个通常在例如LCD的显示器件中应用的其他光学薄膜组合使用，所述其他光学薄膜例如包括提供减反射功能的膜，环境光抑制膜，照明增强膜，光准直膜，光导向膜，光扩散膜，光扩展膜，视角扩大膜，偏振模等。
[0059] 本发明的漫反射偏振器通过多步骤工艺来制造。首先，第一主相聚合物和第二分散相聚合物由两个或多个挤出机独立地投入到连续流混沌混合元件和薄片模头内，混沌混合元件用于产生具有所需混合形态的铸塑板。混沌混合方法作为一种生产具有各种可良好控制的混合形态的多组分混合物的方法是本领域公知的。Zumbrunen等对此进行了研究(例如：Y.H.Liu和D.A.Zumbrunen，J.Mat.Sci.，34，1921(1999)，O.Kwon和D.A.Zumbrunen，polym.Eng.Sci.，43，1443(2003)；还可以参见美国专利第6770340和6902805号)，这些研究主要集中在混合物的应用上，描述了通过调节混沌混合器的工作参数在多相聚合物体系中产生的不同形态，其中两相聚合物体系的形态不仅可由混合物组分的热力学特性来控制，还可由混沌混合过程的动力学特性来控制。
[0060] 在本发明的漫反射偏振器中，虽然由混沌混合过程产生的其他混合形态也是有益的，但是薄片状的形态(如图5所示)是特别所需的，其可通过控制混沌混合器的工作参数和聚合物组分的流变性来产生。除了改善漫反射偏振器的光学性能之外，混沌混合方法还提供了材料选择的广泛性，其允许使用具有较大范围的流变性和界面特性的材料对。
[0061] 具有所需混合形态的铸塑板还必须进一步进行拉伸步骤以在薄膜的分散次要相中产生所需程度的双折射。这个拉伸步骤，也即对组合物进行取向，可在紧接着薄片挤出之后在线操作，或者在离线的一个独离步骤中执行。无论在哪一种情况中，薄片首先都要被加热到温度Ts，以使得Tg，2＜Ts＜Tg，2+30℃，然后沿着机器方向或沿着与机器方向横交的方向，或者沿着这两种方向进行单轴性的拉伸，以在分散次要相中产生所需程度的平面内双折射。这样，拉伸温度必须满足下面的条件：
[0062] Tg，1＜Ts
[0063] Tg，2＜Ts＜Tg，2+30℃
[0064] 其中，Tg，1为基本上非晶态纳米复合主相的玻璃化转变温度，Tg，2为包括次要相的第二聚合物的玻璃化转变温度。
[0065] 如果主相具有高的应力光学系数，那么Ts-Tg，1＞30℃，也即拉伸温度必须相对高于主相的玻璃化转变温度，以在主相中获得低双折射(也即是，主相的双折射在拉伸和固化之后必须小于0.02)。
[0066] 虽然更大范围的拉伸比也是可以考虑的，但是典型的延展或拉伸比为从3倍到7倍。拉伸可使用本领域技术人员已知的多种方法进行。虽然优选不受限制的拉伸，但是，在一些情况中，伸膜的边缘可在拉伸步骤中进行限制。相比于美国专利5783120的方法，本发明提供了一系列的具有低成本可能性和优异光学性能的选择和材料，其没有现有技术中所遇到的各种局限性。
[0067] 在拉伸之后，本发明反射偏振器的总厚度期望介于25到1000微米之间。典型的，大约100到500微米的总厚度足以达到所需程度的偏振循环和尺度稳定性。
[0068] 正如前面所提到的，在本发明的一个实施例中，反射偏振器30在薄膜10的两侧具有保护层20A和20B，参见图1。保护层通常是与薄膜10共挤出并共拉伸，并且可包括与分散次要相的组成相似或可能相同的材料。拉伸后的薄片最终冷却下来并卷在一轴上。保护层20A和20B可永久地与薄膜10粘结在一起，或者在反射偏振器被组装到LC显示器之前剥离下来。图3示出了保护层的剥离，并且这要求它们是通过较差粘结力粘结到薄膜10上的。这种水平的粘结力可通过添加合适的表面活性剂，聚合表面活性剂，增塑剂，以及其他各种添加剂来进行控制。或者，保护层和薄膜10之间的粘结可通过增加连接层来增强，图4示出了设置于薄膜10和相应保护层21A和21B之间的代表连接层的层22A和22B。作为连接层的合适的材料应当与薄膜10中的连续聚合相以及保护层21A和21B相容或相亲合。在一个实施方式中，主相包括CBC聚合物，保护层包括聚酯，则合适的连接层材料包括乙烯-醋酸乙烯酯聚合物和乙烯-丙烯酸酯聚合物。
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