在可见光波长区域具有高且平滑透射率的多层红外反射薄膜

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专利名称在可见光波长区域具有高且平滑透射率的多层红外反射薄膜及由该薄膜制造的层压制品的制作方法
背景技术本发明涉及介电多层反射薄膜(包括施加于基片上的涂层)和由该薄膜制造的层压制品。
9 z0 C: _! Z  u2 r5 x7 O( B背景传统的汽车安全眩光制品(Glazing)由如下层压件形成，其中的层压件由两个刚性层(通常为玻璃)和一个增塑聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的抗破裂机械能吸收中间层制成。通过将PVB层置于玻璃板之间，去除接合表面的空气，然后使该组件在高压釜中经受高温高压以使PVB和玻璃熔融粘结成光学透明结构，由此制备所述眩光制品。这种眩光制品因而可以用在窗户中，包括汽车的前窗玻璃(风挡)、后窗玻璃和侧窗玻璃。
1 q% f, b$ d% D3 L% [所述层压件还可以包括至少一个功能层，加工成增强车窗的性能。一种重要的功能层是用于减少红外辐射入射至车厢中。当用于风挡时，该复合层压结构应当透过通常从约400至约700纳米(Nm)的人眼敏感波长区域中光线的至少约70％，并且阻挡光谱中可见光部分之外的太阳辐射。当用于其他的眩光制品结构，比如侧窗或后窗时，通常在可见光透视水平方面没有限制。
, h" o& Y: _. b层压件中的功能层可以是双折射非金属薄膜，由介电材料的交替层制成，优选由具有不同折射率的聚合物材料交替层制成。这些双折射薄膜可以加工成反射或吸收关注光谱区(比如红外区)中所需量的光线，而透射可见光谱区中足够量的可见光以成为基本透明。
& F# i+ t  ?& `多层薄膜的反射特性部分地决定于该多层结构的折射率。特别地，反射率依赖于各材料沿X、Y和Z方向的折射率(Nx、Ny、Nz)之间的关系。该薄膜优选采用至少一种单轴双折射材料构造，其中两个折射率(通常为沿X和Y轴的折射率，或Nx和Ny)大致相等，且与第三折射率(通常为沿Z轴的折射率，或Nz)不同。X和Y轴称为面内轴，因为它们处于多层薄膜所在平面内，其相应折射率称为面内折射率。如果选择N1z使得满足N2x＝N2y＝N2z，并且多层薄膜为双轴取向，则对于P偏振光不存在布儒斯特角，从而各界面对于所有入射角对P偏振光呈现恒定的反射率。
1 B5 ^- P1 h1 U* ~. x) p" P影响多层薄膜反射特性的第二个因素是薄膜层叠件中的各层厚度。将各单层设置成两个以上的在整个层叠件中重复的组，称作光学重复单元或单元区格(Unit Cell)，每个具有的总光学厚度为待反射光波长的1/2。除非相反指出，在任何取向或其他处理之后，测量本文所述的所有厚度。术语光学厚度指的是物理厚度乘以折射率，它可以是偏振度(对于双折射材料)和波长(对于色散材料)的函数。
9 o& k& b" q+ Y. b+ T$ c% W) J, L4 |美国专利No.5,882,774(Jonza等)和No.6,049,419(Wheatley等)中描述的红外(IR)反射薄膜对通过它们的太阳光能量进行控制，优选不显著降低在任何角度人眼感受的光束强度或改变其颜色。对各层中的材料、各层厚度以及各层折射率进行选择，以反射约700nm至约2000nm波长范围内的红外辐射，同时透射可见光。该薄膜在光谱红外区域中至少100nm宽的波带上具有至少50％的平均反射率。
在一个设计中，IR反射薄膜可以包括由第一(A)和第二(B)聚合物的交替层构成的单元区格的多层层叠，通常具有相似的光学厚度，这里称作AB结构。
在一个替代设计中，美国专利No.5,360,659(Arends等)中描述的IR反射薄膜还可以具有由第一(A)和第二(B)聚合物的交替层构成的单元区格的多层层叠。在此结构中，所述单元区格具有六层，相对光学厚度为约.778A.111B.111A.778B.111A.111B。该结构本文称作711结构，能够抑制约400至约700nm之间的可见波长区域中不希望的第二级、第三级和第四级反射，同时反射约700至约2000nm之间的红外波长区域中的光线。高于第四级的反射一般处于光谱的紫外非可见区域，或者其强度低得可以接受。
" }& q8 k+ R& I4 K; R' w( Q还参照序列号为No.09/590,924(Liu等)的美国申请，其为WO01/96104的优先权文件，讨论了可用于层压至具有复合曲率的基片比如机动车风挡上的多层光学薄膜。
为在一个较宽的波带上进行反射，上述每种薄膜设计中的单元区格优选具有不同的光学厚度，这里称作层厚梯度，选择为实现所需带宽的反射。层厚梯度可以根据薄膜的目标应用场合而大幅度变化。例如，层厚梯度可以是线性的，其中单元区格(以及其每个构成层)的光学厚度沿薄膜厚度范围以恒定速率递增。在此结构中，每个单元区格比多层层叠件中前一单元区格的厚度厚一定量。从薄膜一个主要表面到另一个主要表面，层厚可以减小，然后增加，然后再次减小，或者可以具有交替层厚度分布，设计成提高一个或全部两个谱带边缘的锐度，如美国专利No.6,157,490(Wheatley等)中所述。
5 ]( w; G' |" w# m, z6 D' _上述多层IR反射薄膜设计具有很高的可见光透射率，并且可用作汽车眩光制品层压件中的IR反射镜或IR偏振器。当用在风挡层压结构中时，这些IR反射镜和偏振器在可见光区域(在汽车领域称作光帷眩光)具有较低的反射率，从而提高了性能。然而，在一定层压结构中，IR反射镜和偏振器还会产生不利的颜色(虹彩)，这在要求严格的汽车和建筑应用场合中可能是不可接受的。
' s8 V( m( m  v- g4 _3 {+ M  Y+ f概述上述多层聚合物IR反射薄膜设计所产生的不利颜色是由薄膜中透射光谱以及反射光谱的可见光部分噪声(即不利扰动或调制)造成的。本申请提出了一种用于聚合物IR反射薄膜的多层结构，可以减小或基本上消除薄膜透射光谱可见光区域(约400至约700nm)中的噪声，同时在光谱红外区域中至少100nm宽的波带上具有至少50％的平均反射率。这种噪声减小减少了薄膜中的不利显色，改善了其中采用该薄膜的层压结构比如汽车或建筑窗户(比如办公楼、住房、温室等)的外观。该层压结构可以包括如下制品，其中所述薄膜被夹在两个眩光材料之间，眩光材料包括玻璃和塑料比如聚碳酸酯和PMMA，以及其中所述薄膜被简单地施加于一个此类基片上的制品。
) o2 _' y- T$ `, ^) h0 P本申请提出了一种光学物体，至少具有一个由多个邻接的光学层构成的第一有效光学组件(Effective Optical Packet)，光学层由非光学层分界，所述光学层由交替的相异材料A、B构成。光学物体的光学层当从第一有效光学组件的一端起算时形成多个单元区格，各具有六个光学层，以其相对光学厚度的第一循环排列7A1B1A7B1A1B设置，从而比第二光学物体提供了更好的光学品质因数，其中第二光学物体除具有第二有效光学组件替代第一有效光学组件之外与上述第一光学物体相同，所述第二有效光学组件具有的光学层以不同于第一循环排列的第二循环排列7A1B1A7B1A1B设置。
本申请提出了一种制品，包含至少一个具有主要含有六个光学层序列的单元区格的第一有效光学组件。从所述六个光学层序列中选择位于第一有效光学组件第一端的第一光学层，以提高光学品质因数，比如可见光区域中的光谱噪声量。还从所述六个光学层序列中选择位于第一有效光学组件第二端的第二光学层，以提高所述光学品质因数。这六个光学层可以是7-1-1-7-1-1型，其包含循环排列。
: X/ o0 `; x' f0 s& B- m本申请提出了一种控制含有多层光学薄膜的光学物体中关注光谱区域中噪声的方法。该多层光学薄膜具有至少一个以单元区格设置的光学层第一有效光学组件，该单元区格由超过两个的此类光学层构成。所述方法包括从单元区格中所述超过两个的光学层中选择位于第一有效光学组件第一端的第一光学层以提高光学品质因数的步骤。
1 H# d# N7 S- X8 u. T一个或多个实施例的细节在附图和下面的说明中给出。从这些说明和附图中以及从权利要求中可以清楚其他特色、目的和优点。
1 u# D- h) v; u( l4 a3 n0 n4 @附图说明

) v3 |- M( B$ }/ _3 l( Y图1是用于多层IR反射薄膜的例示性1/4波长层结构的剖面图。
图2是用于多层IR反射薄膜的另一1/4波长层结构的剖面图。
& ^$ s9 F# \! {图3是用于多层IR反射薄膜的另一1/4波长层结构的剖面图。
图4是用于多层IR反射薄膜的另一1/4波长层结构的剖面图。
图5是用于多层IR反射薄膜的例示性711层结构的剖面图。
图6是用于多层IR反射薄膜的另一711层结构的剖面图。
图7是用于多层IR反射薄膜的另一711层结构的剖面图。
6 C/ M7 c7 e* U$ Q9 O图8是用于多层IR反射薄膜的另一711层结构的剖面图。
% h1 O4 l0 ]0 U! x图9是用于多层IR反射薄膜的另一711层结构的剖面图。
# J* E+ k3 _9 n0 i0 G2 }图10是用于多层IR反射薄膜的另一711层结构的剖面图。
  }, z6 {! b: S3 w; A* t图11A是可粘结于一个或多个眩光制品板上以制造汽车安全眩光制品层压件的双重预层压结构的剖面图；并且图11B是可粘结于一个或多个眩光制品板上以制造汽车安全眩光制品层压件的三重预层压结构的剖面图。
2 Z. q9 }% ?0 ]) `图12是用于汽车的安全眩光制品层压件的剖面图。
图13表示具有711层结构的多层IR薄膜实施例正入射时的计算透射光谱。
% f) [" ~7 C' F$ X图14用于比较图13的多层IR薄膜实施例之一的S偏振光和P偏振光的计算正入射透射光谱与计算60°透射光谱。
" e; }9 j8 ~5 o. c5 c, F7 p5 ?图15用于比较图13的多层IR薄膜实施例之一的计算正入射透射光谱与仅在光学组件一端增加一个光学层而不同的实施例以及仅在有效光学组件一端增加两个光学层而不同的实施例的计算光谱。
2 l, l, a$ z+ d6 N% C& c1 ~0 Q图16是具有711层结构的多层IR薄膜实施例的透射光谱。
图17是具有711层结构的多层IR薄膜实施例的透射光谱。
图18是具有1/4波长层结构的多层IR薄膜实施例的透射光谱。
: e. E7 c% Z& }5 _$ d9 r4 Y图19是具有1/4波长层结构的多层IR薄膜实施例的透射光谱。
图20是具有711层结构和一单一光学活性组件的多层IR薄膜实施例的透射光谱。
图21是具有711层结构的多层IR薄膜实施例的透射光谱。
. S" N0 ?5 {4 j  S图22是具有711层结构的多层IR薄膜实施例的透射光谱。
图23表示用于具有711层结构的光学组件的49种不同层结构。
图24a为一矩阵，表示如下情况下对于49种层结构每种的有效光学组件的对称性(如果有)以及相对于整数单元区格的偏差(如果有)(I)不存在表面/PBL层并且光学组件置于空气或真空中；或(Ii)存在表面/PBL层但其折射率与光学组件光学层中所用两种材料的折射率都不同。
& S  @8 B/ n4 z图24b为一矩阵，表示通过组合49种层结构且其两侧设有非光学层而获得的有效光学组件的对称性(如果有)以及相对于整数单元区格的偏差(如果有)，其中非光学层与光学组件低折射率光学层具有相同的折射率。
图24c为一矩阵，表示通过组合49种层结构且其两侧设有非光学层而获得的有效光学组件的对称性(如果有)以及相对于整数单元区格的偏差(如果有)，其中非光学层与光学组件高折射率光学层具有相同的折射率。
图25a为一矩阵，表示对于图23每一种层结构其中光学组件两侧非光学层是空气的情况下计算出的400至600nm光谱区域中的噪声。
图25b为一矩阵，表示对于图23每一种层结构其中光学组件两侧非光学表面/PBL层设置成使其折射率比高和低折射率光学层都低(1.425)的情况下计算出的400至600nm光谱区域中的噪声。
图25c为一矩阵，表示对于图23每一种层结构其中光学组件两侧非光学表面/PBL层设置成使其折射率基本等于低折射率光学层的折射率(1.5)的情况下计算出的400至600nm光谱区域中的噪声。
图25d为一矩阵，表示对于图23每一种层结构其中光学组件两侧非光学表面/PBL层设置成使其折射率介于低和高折射率光学层的折射率之间(1.5375)的情况下计算出的400至600nm光谱区域中的噪声。
3 B, p* _% V' F图25e为一矩阵，表示对于图23每一种层结构其中光学组件两侧非光学表面/PBL层设置成使其折射率介于低和高折射率光学层的折射率之间(1.575)的情况下计算出的400至600nm光谱区域中的噪声。
图25f为一矩阵，表示对于图23每一种层结构其中光学组件两侧非光学表面/PBL层设置成使其折射率介于低和高折射率光学层的折射率之间(1.6125)的情况下计算出的400至600nm光谱区域中的噪声。
1 ]& R/ K6 \& y图25g为一矩阵，表示对于图23每一种层结构其中光学组件两侧非光学表面/PBL层设置成使其折射率基本等于高折射率光学层的折射率(1.65)的情况下计算出的400至600nm光谱区域中的噪声。
( R8 O$ f! J# v) C. `  e图25h为一矩阵，表示对于图23每一种层结构其中光学组件两侧非光学表面/PBL层设置成使其折射率比高和低折射率光学层都高(1.725)的情况下计算出的400至600nm光谱区域中的噪声。
不同附图中的相同标记符号指示相同的元件。为便于说明起见，表示薄膜单元区格的图示中只画出了少数几个单元区格。
详细说明本文公开了一种多层介电光学薄膜，由单元区格制成的光学层叠件构成，所述单元区格至少包括一层第一材料(A)和一层第二材料(B)，这些材料优选为聚合物。聚合物A具有第一面内折射率，聚合物B具有不同于第一面内折射率的第二面内折射率。该薄膜在较宽范围的入射方向上对于S和P偏振光是高度反射性的。该薄膜在关注波长区域中至少100nm宽的波带上具有至少50％，优选至少70％的平均反射率。所述关注波长区域可以根据目标应用场合而大幅度变化，所述光学层叠件包括一个或多个光学组件，其中“光学组件”指具有相同设计的单元区格的邻接结构，这种单元区格结构可以具有或不具有下述的层厚梯度。在某些情况下，可以在所述光学组件的一个或全部两个边界处采用光学厚保护性边界层。
在一个实施例中，关注波长区域是红外区域，所述薄膜加工成反射红外区域中的入射辐射。对单元区格的结构以及单元区格中各层的光学厚度进行选择以反射约700nm至约2000nm波长范围中的红外辐射，同时透射可见光。所述薄膜在约700nm至约2000nm的范围内，在光谱红外部分中至少100nm宽的波带上，具有至少50％、优选至少70％的平均反射率。所述IR反射薄膜含有聚合物层和光学厚保护性边界层，设置成减小或基本消除薄膜透射光谱可见光区域(约400至约700nm)中的噪声，本领域称作高频或边带波纹。实现可以减少薄膜中不利显色的这种噪声减小，同时在光谱红外区域保持较高的平均反射率。
在一个多层结构中，上面称作AB结构，每个单元区格仅具有两个单聚合物层，各层优选具有基本相等的光学厚度。优选地，单元区格的光学厚度范围在350至600nm(需反射光线波长的1/2)范围内，更优选在425至600nm范围内，以反射近红外区域的光线，从而各层形成1/4波长组件。因此，构成单元区格的单个层具有的光学厚度在约175至300nm范围内(需反射光线波长的1/4)，优选在约212至300nm范围内，以反射光谱近红外部分中的光线。
1 [. k# [1 f- Z7 [$ Z. g在另一个多层结构中，光学组件中的各单元区格至少包括一第一、第二和第三相异且基本透明的材料A、B和C，如美国专利5,103,337(Schrenk等)和PCT公开No.WO99/36810中所描述。选择材料使得折射率具有关系NA＞NB＞NC，并且使得NB为NA和NC乘积的平方根。每个单元区格具有四个光学层，设置成ABCB，其中各层的相对光学厚度分别为1/3、1/6、1/3、1/6，此处替代地表示为2A1B2C1B。该结构可以抑制第二级、第三级和第四级反射。
在另一个多层结构中，光学组件中的单元区格每个具有六层，其相对层厚为大约7A1B1A7B1A1B。该结构此处称作711结构，能够抑制约400至约700nm可见光波长区域中的不利第二级、第三级和第四级反射，同时反射约700至约2000nm、优选约850至2000nm的红外波长区域中的光线。高于第四级的反射通常处于光谱的紫外不可见区域，或者其强度低得可以接受。
1 d# U4 }9 P$ b& r. d在另一个结构中，复合设计将一个设计(比如711结构)的第一部分单元区格与另一设计(比如AB结构)的第二部分单元区格加以组合。可以调整第一部分和第二部分的层厚使反射波带处于红外光谱，以使随角度变化的任何可察觉颜色最小化。
为在一个较宽的波带上进行反射，上述每种薄膜设计中的各层优选设置成具有梯度光学厚度，这里称作层厚梯度，选择为实现所需带宽的反射。层厚梯度可以广泛变化以提供用于特定应用场合的具有特定光学性能的薄膜。例如，层厚梯度可以是线性的，其中各层(以及对应的单元格)的厚度沿薄膜厚度范围以恒定速率递增。替代地，各单元区格比前一单元区格的厚度厚一定的百分比。单元区格厚度从薄膜一个主要表面到另一个主要表面可以减小，然后增加，然后再次减小，或者可以具有交替层厚度分布，设计成提高一个或全部两个谱带边缘的锐度，如美国专利No.6,157,490(Wheatley等)中所述。
在第一和第二光学层之外，此处所述多层反射薄膜优选包括一个或多个非光学层。此处所述非光学层指的是光学厚层。光学厚层是指其光学厚度为所关注光谱区域中光波长至少约10倍的层。例如，可以在薄膜结构的外表面上施加一个或多个表面层，或者在构成单元区格的各层组件之间插入一个或多个内部非光学层比如保护性边界层。非光学层产生多层薄膜结构或者保护其免受加工过程中或其后的损害或破坏。通常，设置一个或多个非光学层使得由构成单元区格的各单层透射、偏振或反射的部分光束也传输透过该非光学层(也即，将这些层设置在光束传输通过第一和第二光学层或由其反射的光路中)。非光学层可以是任何适宜的材料制成，并且可以与光学层叠件中所用的材料之一相同。为了在光学组件或有效光学组件上设定界限或边界，也可以考虑采用空气或真空的光学厚层或者甚至半无限层作为非光学层。
& e' L. l0 t# Q, g本申请指出，在光学层叠件整个厚度范围内具有名义相同类型的单元区格结构(即相同数量的光学层及其相对光学厚度)、名义相同数量的单元区格、以及名义相同的单元区格厚度梯度(如果有)的两个多层光学薄膜可以具有显著不同的光学性能，例如对于设计成反射红外区域的薄膜在可见光区域具有显著不同量的光谱噪声。薄膜之间使得能够实现更有利水平光学性能(例如较低的可见光噪声)的差异可以是(A)单元区格中光学层的不同循环排列，使得在有效光学组件的一个或全部两个边界处存在不同的光学层；(B)在有效光学组件的一个或全部两个边界处增加少量光学层；和/或(C)位于有效光学组件边界的非光学层的不同折射率。这些差异通常转换成待比较有效光学组件对称性的差异，已发现其在一定条件下相当显著。
图1中画出了一个具有噪声减小AB层结构的例示性IR反射薄膜。薄膜10包括聚合物A制成的第一非光学边界层12和聚合物A制成的第二非光学边界层14，其构成光学组件16的边界。为简化起见，所示薄膜仅具有三个单元区格，但实际上可以具有多得多的单元区格。光学组件16为交替光学层的邻接结构，由非光学层分界，限定了整数(3)个单元区格18、20和22，每个具有一层聚合物A和一层聚合物B，其基本上具有相等的1/4波长光学厚度。由于边界层12由与单元区格18中首层19相同的聚合物制成，所以从射入薄膜的光线21的角度看，边界层12与光学层19之间的界面13实际消失。这种边界层和首层19的实际合并形成了一种不同结构，其与整数(3)个单元区格相差一个光学层，这种情况在本文称作“近整数”单元区格。边界层12和层19的合并导致“有效光学组件”16′主要包含2n-1个光学层，其中N为增加有一个附加光学层时有效组件中单元区格的数量。图1中的有效光学组件16′包括B层23，以及单元区格20、22中的各层，总计2(3)-1＝5层。当然，也可以从该薄膜中全部省略层19。在此情况下，初始光学组件16与有效光学组件是相同的，都主要包含2n-1个光学层。对于下面所述的包括图2(其中层62可以省略)、图5(其中层212可以省略)、图6(其中层255可以省略)、和图10(其中取决于B1和B2边界层的特性，外部1B层和/或外部1A层可以省略)中所示实施例在内的各实施例，上述同样成立。
边界层12和光学层19的合并还能保持有效光学组件关于平面24两侧光学层的聚合物材料(A或B)和光学厚度设置的对称性。平面24等分光学组件中的B层之一，如图所示。光学层的材料和厚度设置关于平面24呈镜面对称。注意到图1以及表示多层薄膜剖面图的其后图示中所示各层以及层厚不必按比例画出。例如，薄膜10的非光学边界层12、14在按比例画出时其光学厚度比光学组件16中单层的光学厚度要厚得多。
( U* P/ Q5 X$ ?: |% u+ t! o如果有效光学组件中各层不具有相同的厚度，但沿垂直于平面24的方向具有层厚梯度，则光学组件仍然可说成是在平面24的两侧保持假对称性。此处所用术语假对称性指的是在光学层的聚合物材料设置中存在镜面对称性，并且除层厚梯度外在光学层的光学厚度设置中同样存在镜面对称性。
图2表示具有噪声减小AB层结构的另一IR反射薄膜。薄膜50包括聚合物B制成的第一边界层52和聚合物B制成的第二边界层54，其构成光学活性多层组件56的边界。光学组件56为光学层叠件，具有整数(4)个单元区格58、59、60和61，每个具有一层聚合物A和一层聚合物B，其基本上具有相等的1/4波长光学厚度。由于边界层54由与单元区格61中末层62相同的聚合物制成，所以从射入薄膜的光线51的角度看，边界层54与层62之间的界面64实际消失。这种边界层和末层62的实际合并形成了一种具有“近整数”单元区格的结构。边界层54和层62的合并导致有效光学组件56′主要包含2(4)-1＝7层。图2中的有效光学组件56′主要由A层66和单元区格58、59和60中的各层构成。
6 P5 B2 W7 _" E  |+ s: k/ W边界层54和光学层62的合并还能保持光学组件中关于该组件中平面70两侧聚合物材料和厚度设置的对称性，其中平面70等分B层之一。
  S3 |% k- t; E" I) z) h, F图3表示另一IR反射薄膜100，包括聚合物C制成的第一边界层102和聚合物C制成的第二边界层104，其构成光学组件106的边界。光学组件106具有整数(3)个单元区格108、109、110，每个具有一层聚合物A和一层聚合物B，其基本上具有相等的1/4波长光学厚度。由于边界层102、104由不同于光学组件106中的聚合物制成(其中每种聚合物具有独特的折射率)，所以边界层与组件106中各层不存在实际合并，并且光学组件106与其对应的有效光学组件是相同的。当光学组件106主要由整数个单元区格(3)构成时，不存在层排列关于组件106中平面的对称性。然而，光学组件106却关于其中的平面112呈现层排列和层厚的反对称性，并且为此原因，该光学组件与其他层结构相比具有减小的可见光谱区域消失。关于给定平面的反对称性指的是在给定平面的相反侧，折射率随着沿垂直于该平面的轴(或者在评价斜入射光线时沿一倾斜轴)到该平面光学距离的变化而以相反方式变化。这与通常的(镜面)对称有显著区别，通常的镜面对称中在给定平面相反侧折射率随着到该平面光学距离的变化以相同方式变化。如果外层A或B省略，则有效光学组件呈现对称性(镜面对称)。
图4表示另一IR反射薄膜120，包括聚合物A制成的第一边界层122和聚合物A制成的第二边界层124，其构成光学活性多层组件126的边界。光学组件126具有整数(3)个单元区格128、129、130，每个具有一个光学A层和一个光学B层，其基本上具有相等的1/4波长光学厚度，并且该组件还包括一个附加层X。因此，光学组件126不具有整数个单元区格。然而，如果附加层X选择成具有1/4波长厚度并且由聚合物A(或者与聚合物A具有相同折射率的不同材料)制成，则层X与单元区格128的首层131和表层122合并，从而保持近整数个单元区格。在此结构中，包括B层132和单元区格129和130中各层的光学组件具有5层。从而该光学组件关于平面135具有对称性。如果层X不是由聚合物A或类似材料制成，则不会与边界层122发生合并。在此结构中，光学组件不具有整数个单元区格，其层数等于2(3)+1＝7。该有效光学组件也不会关于组件中的平面对称。然而，如果层X由聚合物B制成并且具有1/4波长厚度，则该有效光学组件将具有近整数个单元区格并且关于组件中的平面136成镜面对称。
( s7 {$ {# Y/ O7 {图5中画出了具有噪声减小711层结构的IR反射薄膜。薄膜200包括聚合物A制成的第一边界层202和聚合物A制成的第二边界层204，其构成光学活性多层组件206的边界。光学组件206具有整数(2)个单元区格208和210，每个具有聚合物AB交替层，设置成层厚比大约为7A1B1A7B1A1B。由于边界层202由与单元区格208中首层212相同的聚合物制成，所以从射入薄膜的光线211的角度看，边界层202与层212之间的界面213实际消失。边界层和首层212的这种实际合并在薄膜结构200中保持了近整数个单元区格(2)。另外，边界层202和层212的合并导致有效光学组件具有6n-1层，其中N为增加有一个附加光学层时组件中单元区格的数量。图5中的有效光学组件包括单元区格208中的其余层以及单元区格210中的所有层，总计6(2)-1＝11层。
! l- q) o1 f6 ^, B: c2 d# \边界层202和层212的合并还能保持有效光学组件中关于其中平面214两侧材料和光学厚度的对称性。平面214第一侧的层排列与平面214第二侧的层排列相同。如果有效光学组件中的各层具有不同的厚度，但是沿垂直于平面214的方向具有层厚梯度，则该有效光学组件被说成是相对平面214的两侧具有假对称性。假对称性指的是在光学层的聚合物材料设置中存在镜面对称性，并且除层厚梯度外在光学层的光学厚度设置中同样存在镜面对称性。反假对称性具有类似的含义，但是用反对称替换常规对称。
图6中画出了具有711层结构的另一IR反射薄膜。薄膜250包括聚合物A制成的第一边界层252和聚合物A制成的第二边界层254，其构成光学活性多层组件256的边界。光学组件256具有整数(2)个单元区格258和260，每个具有聚合物AB交替层，设置成层厚比大约为7B1A1B7A1B1A。由于边界层254由与单元区格260中末层255相同的聚合物制成，所以从射入薄膜的光线261的角度看，边界层254与层255之间的界面257实际消失。边界层254和层255的这种实际合并在薄膜结构250中保持了近整数个单元区格(2)。由于该有效光学组件中不具有层厚对称性，所以预计该结构比图5中结构具有更多的可见光谱区域噪声。
8 z+ v' U, k# U# r, E, r参照图7，所示薄膜270包括聚合物A制成的边界层272、274，其构成光学组件276的边界。组件276包括两个单元区格278和280，每个具有聚合物AB交替层，设置成层厚比大约为7B1A1B7A1B1A，以及一个聚合物B制成的附加光学层281，其厚度为X，标记为“XB”。由于边界层272由不同于层281的聚合物制成，所以边界层与光学组件276的外层之间不存在合并。该光学组件包括单元区格278、280中的各层以及层281，总计[6(2)+1]＝13层。不管X值如何，层XB的厚度在有效光学组件276中不会产生关于聚合物层排列和关于层厚的对称性。由于该有效光学组件中不存在层排列的对称性或反对称性，所以该结构预计比图5中结构具有更多的可见光谱区域噪声。
参照图8，所示薄膜300包括聚合物A制成的边界层302、304，其构成光学组件306的边界。组件306包括两个单元区格308和310，每个具有聚合物AB交替层，设置成层厚比大约为7B1A1B7A1B1A，以及一个聚合物B制成的附加光学层311，其厚度为X，标记为“XB”。由于边界层304由不同于层311的聚合物制成，所以边界层与光学组件306的各层之间不存在合并。该光学组件包括单元区格308、310中的各层以及层311，总计[6(2)+1]＝13层。如果X＝7，则层311的厚度在有效光学组件306中产生关于平面315的对称性。由于具有近整数个单元区格，并且在有效光学组件中存在层厚和层排列的对称性，所以该结构预计比图7中结构所述区域具有更小的噪声。
- _) L0 q' B7 T& X! l2 t参照图9，所示薄膜350包括聚合物C制成的边界层352、354，其构成光学组件356的边界。组件356包括两个单元区格358和360，每个具有聚合物AB交替层，设置成层厚比大约为7B1A1B7A1B1A。由于边界层352、354由不同于组件356中各层的聚合物制成，所以边界层与该光学组件的外层之间不存在合并。该有效光学组件356主要包括单元区格358、360中的各层，总计12层。当边界层中的聚合物C与构成光学组件356中各层的聚合物A和B不同时，通过整数个单元区格，不能产生层排列关于该组件中平面的对称性。当然，聚合物C的折射率可以高于、低于或者介于折射率A和B之间。为减小可见光谱区域的噪声，边界层的折射率C优选在多层层叠件356的层A、B的折射率之间，更优选位于大约其中值。
参照图10，所示薄膜400包括分别由聚合物B1和B2制成的边界层402、404，其构成光学组件406的边界。组件406包括两个单元区格408和410，每个具有聚合物AB交替层，设置成层厚比大约为7B1A1B7A1B1A，以及两个附加层411、412，分别为层1B和1A。如果边界层402和404由与单元区格410中末层415的相同聚合物制成，B1＝B2＝A，则从射入薄膜的光线421的角度看，边界层404与层415之间的界面417实际消失。通过边界层404和层415的这种实际合并，在有效光学组件中不存在关于聚合物层排列的对称性。然而，如果B1＝A且B2＝B，或者如果B1＝B2＝C，则不会发生合并，从而附加层411、412在该有效光学层叠件中产生关于平面425的反对称性。由于存在反对称性，所以该层结构比其它随意层排列具有更小的可见光谱区域噪声。
总之，为了减小可见光谱区域的噪声，通常需要选择层排列，其中(1)光学层叠件中的各有效光学组件相对于该组件中的平面具有对称性或反对称性；(2)光学层叠件中的各有效光学组件具有整数个或近整数个单元区格；(3)如果光学组件中存在层厚梯度，则该有效光学组件的层排列相对于该组件中的平面具有假对称性或反假对称性。
5 i4 @5 U. \8 G" P) q8 D* P决定本发明薄膜反射特性的另一个因素是层叠件中各层的材料选择。可以采用多种不同的材料，用于给定应用场合的精确材料选择取决于不同光学层之间沿特定轴的折射率可获得的所需匹配性和不匹配性，并且取决于所得产品的所需物理特性。本发明薄膜包括仅由两种材料制得的光学活性多层层叠件，这两种材料此处称作第一聚合物和第二聚合物。
  j% V4 F$ {5 t. B8 G* _层叠件中两种聚合物的至少其一，这里称作第一聚合物，优选具有大绝对值的应力光学系数。该优选第一聚合物在拉伸时能够诱发较大的双折射。取决于应用场合，可以在薄膜平面中的两个正交方向之间，在一个或多个面内方向与垂直于薄膜平面的方向之间，或者其组合之间诱发双折射。该第一聚合物应当在拉伸后保持双折射，从而使最终薄膜产生所需的光学特性。
为制作反射性薄膜或反射镜薄膜，将折射率标准相等地应用于薄膜平面内的任何方向，使得沿正交面内方向的任何给定层的折射率一般相等或近似相等。然而，第一聚合物的薄膜平面折射率最好与第二聚合物的薄膜平面折射率相差尽可能大，使得每个光学层界面尽可能高地反射。为此原因，如果第一聚合物在取向前具有高于第二聚合物的折射率，则面内折射率最好沿拉伸方向增加，并且Z折射率降低以与第二聚合物的折射率匹配。类似地，如果第一聚合物在取向前具有低于第二聚合物的折射率，则面内折射率最好沿拉伸方向降低，并且Z折射率增加以与第二聚合物的折射率匹配。第二聚合物优选在拉伸时诱发较小的双折射或没有双折射，或者诱发相反性质(正-负或负-正)的双折射，使得最终薄膜中其薄膜平面内的折射率与第一聚合物的折射率相差尽可能大。若反射镜薄膜意味着也具有一定程度的偏振特性，则这些标准可以与上述列出的那些标准适当组合以使薄膜偏振化。
" K+ y1 u3 a: o4 X$ W. L5 w8 D0 n对应大多数应用场合，所讨论薄膜的第一聚合物或第二聚合物最好在关注波带中都不具有吸收带。因此，所述波带中的所有入射光或者被反射或者被透射。然而，对于某些应用场合，第一和第二聚合物之一或两者全部或部分地吸收特定波长可能是有用的。
本发明日光遮蔽薄膜的第一和第二光学层以及选择性的非光学层通常由聚合物比如聚酯制成。术语“聚合物”应当理解为包含均聚物和共聚物，以及可以通过共挤出或通过包括例如酯交换反应在内的反应形成掺混性共混物的聚合物或共聚物。通常，采用共聚单体应当不会实质性地损害应力光学系数或拉伸后的双折射保持。实际上，这些限制设置了共聚单体含量的上限，其精确值随着所采用共聚单体的选择而变化。然而，如果采用共聚单体导致其它特性的改善，则光学特性的某些变劣可以接受。术语“聚合物”、“共聚物”、和“共聚酯”包括无规共聚物和嵌段共聚物。
用于本发明多层反射镜和偏振器的聚酯通常包括羧酸酯和二醇亚单元，通过羧酸酯单体分子与二醇单体分子的反应产生。每个羧酸酯单体分子具有两个或多个羧酸或酯官能团，每个二醇单体分子具有两个或多个羟基官能团。羧酸酯单体分子可以全部相同或者可以有两种或多种不同类型的分子。上述同样适用于二醇单体分子。术语“聚酯”中还包括通过二醇单体分子与碳酸酯反应得到的聚碳酸酯。
* f" q. H2 O! [, f用于形成聚酯层羧酸酯亚单元的适宜羧酸酯单体分子包括例如2，6-萘二甲酸及其异构体；对苯二甲酸；间苯二甲酸；邻苯二甲酸；壬二酸；己二酸；癸二酸；降冰片烯二羧酸；双环辛烷二羧酸；1，6-环己烷二羧酸及其异构体；叔丁基间苯二甲酸、苯偏三酸、钠磺化间苯二甲酸；2，2’-联苯二羧酸及其异构体；和这些酸的低级烷基酯，例如甲酯或乙酯。在本文中，术语“低级烷基”意指C1-C10直链或支链烷基。
适用于形成聚酯层二醇亚单元的二醇单体分子包括乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇及其异构体、1，6-己二醇、新戊二醇、聚乙二醇、二乙二醇、三环癸烷二醇、1，4-环己烷二甲醇及其异构体、降冰片烷二醇、双环-辛烷二醇、三(羟甲基)丙烷、季戊四醇、1，4-苯二甲醇及其异构体、双酚A、1，8-二羟基联苯及其异构体、和1，3-双(2-羟基乙氧基)苯。
可用于本发明日光遮蔽薄膜的聚酯是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，可通过例如萘二甲酸和乙二醇的反应制成。聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)常被选作第一聚合物。PEN具有较大的正应力光学系数，在拉伸后可有效地保持双折射，并且在可见光范围内具有较少的吸收或者没有吸收。PEN在各向同性状态下还具有较大的折射率。对于550nm波长的偏振入射光，当偏振面平行于拉伸方向时，其折射率从约1.64增加至高达约1.9。增加分子取向可增大PEN的双折射率。通过将所述材料拉伸至更大的拉伸比并且保持其他的拉伸条件不变，可以增加分子取向。适宜用作第一聚合物的其他半晶萘二甲酸聚酯包括例如聚2，6-萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)及其共聚物。非聚酯类聚合物也可用于形成偏振器薄膜。例如，聚醚酰亚胺可与聚酯如PEN和CoPEN一起应用形成多层反射镜。可使用其他聚酯/非聚酯组合例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯(例如，可得自Dow Chemical Corp.，Midland，MI的定名为Engage 8200的产品)。合适的第一聚合物在如下文献中述及，例如序列号为09/229724(对应WO99/36248(Neavin等))、09/232332(对应WO99/36262(Hebrink等))、09/444756(对应WO01/38907(Condo等))的美国申请和美国专利6,268,961(Nevitt等)。
$ M8 L0 T/ i6 Y3 B2 g2 v优选的第一聚合物是衍生自羧酸酯亚单元和二醇亚单元的CoPEN，所述羧酸酯亚单元衍生自90mol％萘二甲酸二甲酯和10mol％对苯二甲酸二甲酯，所述二醇亚单元衍生自100mol％乙二醇亚单元，本征粘度(IV)为0.48dL/G。折射率为约1.63。在此所述聚合物称作低熔点PEN(90/10)。另一优选的第一聚合物是本征粘度为0.74dL/G的PET，得自Eastman Chemical Company(Kingsport，TN)。另一优选的第一聚合物是本征粘度为0.84dL/G的PET，得自E.I.DuPont DeNemours&Amp;Co.，Inc。
! f' y; [9 u9 v; Q另一所需聚合物，在此称作第二聚合物，应选择成使得最终薄膜中沿至少一个方向的折射率与第一聚合物沿该相同方向的折射率显著不同。因为聚合物材料通常是色散性的，也就是说，其折射率随波长改变，所以对特定关注光谱带宽比如部分或全部可见光或近红外光谱区域应当考虑这些条件，尽管实际上折射率波动较小，且可以采用关注波带范围的平均值。从前述讨论可以理解，第二聚合物的选择不仅依赖于所讨论多层光学薄膜的目标应用场合，而且依赖于对第一聚合物的选择以及加工条件。
可以由其玻璃化温度与第一聚合物的玻璃化温度相适配的多种第二聚合物来制作第二光学层。适宜聚合物的例子包括乙烯基聚合物和共聚物，制备自单体如乙烯基萘、苯乙烯、马来酸酐、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。这些聚合物的例子包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、和全同立构或间同立构聚苯乙烯。其他聚合物包括缩合聚合物，例如聚砜、聚酰胺、聚氨酯、聚酰胺酸和聚酰亚胺。此外，第二光学层可由聚合物和共聚物如聚酯和聚碳酸酯形成。
优选的第二聚合物是如下物质的均聚物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，例如可得自Ineos Acrylics，Inc.，Wilmington，DE的定名为CP71和CP80的产品，或聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)，其玻璃化温度低于PMMA。其他优选的第二聚合物包括PMMA共聚物(CoPMMA)，例如，由75wt％甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体和25wt％丙烯酸乙酯(EA)单体制得的CoPMMA(可得自Ineos Acrylics，Inc.，定名为Perspex CP63)，由MMA共聚单体单元和甲基丙烯酸正丁酯(NBMA)共聚单体单元形成的CoPMMA，或者PMMA和聚(偏氟乙烯)(PVDF)的共混物如可得自Solvay Polymers，Inc.，Houston，TX的定名为Solef 1008的产品。另一些优选第二聚合物包括聚烯烃共聚物，如可得自Dow-Dupont Elastomers的定名为Engage 8200的聚(乙烯-共聚-辛烯)(PE-PO)，可得自Fina Oil And Chemical Co.，Dallas，TX的定名为Z9470的聚(丙烯-共聚-乙烯)(PPPE)，和可得自HuntsmanChemical Corp.，Salt Lake City，UT的定名为Rexflex W111的无规立构聚丙烯(APP)和全同立构聚丙烯(IPP)共聚物。第二光学层也制备自官能化聚烯烃，例如线性低密度聚乙烯-G-马来酸酐(LLDPE-G-MA)，例如可得自E.I.DuPont De Nemours&Amp;Co.，Inc.，Wilmington，DE的定名为Bynel 4105的产品。
特别优选的IR反射镜光学层第一/第二聚合物包括PEN/PMMA，PET/PMMA或PET/CoPMMA，PEN/Ecdel，PET/Ecdel，PEN/SPS，PET/SPS，PEN/CoPET，PEN/PETG和PEN/THV。Ecdel是用于共聚酯醚弹性体的商品名，可由Eastman Chemical Company(Kingsport，TN)获得。THV是用于含氟聚合物的商品名，可由Minnesota Mining And ManufacturingCompany(3M)，St.Paul，MN.购得。PMMA指聚甲基丙烯酸甲酯，CoPET指基于对苯二甲酸的共聚物或共混物(如上所述)，PETG指采用第二二醇(通常为环己烷二甲醇)的PET共聚物。SPS指间同立构聚苯乙烯。
$ c0 r- K# d2 X0 ^7 t对于反射镜薄膜，沿垂直于薄膜平面方向第一聚合物和第二聚合物折射率的匹配是优选的，因为这能使每个光学界面相对于光线入射角具有恒定的反射率(也即不存在布儒斯特角)。例如，在特定的波长处，对于双轴取向PEN，面内折射率可以是1.76，而垂直于薄膜平面的折射率可以降低至1.49。当采用PMMA作为该多层结构中的第二聚合物时，其相同波长处的折射率沿所有三个方向可以为1.495。另一个例子是PET/Ecdel体系，其中对于PET其类似折射率可以为1.66和1.51，而Ecdel的各向同性折射率可以是1.52。不管多层薄膜是反射镜薄膜还是偏振薄膜，沿Z方向(垂直于薄膜平面)相邻对的光学层的折射率Nz匹配可以是有利的。另外，通常采用比完全Z折射率匹配(Δnz＝0)较不严格的折射率关系，比如|Δnz|＜0.05；|Δnz|＜0.5*MAX(|Δnx|，|Δny|)；|Δnz|＜0.25*MAX(|Δnx|，|Δny|)；以及|Δnz|＜0.1*MAX(|Δnx|，|Δny|)。参见美国专利5,882,774(Jonza等)。
6 C+ F9 B+ f* E8 [) ~, U非光学边界层选择的材料应当产生或改善薄膜特性比如抗撕裂性、抗穿刺性、韧性、耐候性、和耐溶剂性。一般地，设置一个或多个非光学层使得第一和第二光学层透射、偏振或反射的至少一部分光束也传输通过这些层(也即，将这些层设置在光束传输通过第一和第二光学层或由其反射的光路中)。非光学层的特性比如结晶度和收缩性需要与光学层的特性一起考虑以得到本发明薄膜，其在层压至急剧弯曲的基片上时不会破裂或起皱。
  S$ |% D9 B* G/ P9 U) ?非光学层可以由任何适宜的材料制成，并且可以与光学层叠件中所用的材料之一相同。例如，选择非光学层材料需考虑的因素包括断裂百分比拉伸率、杨氏模量、撕裂强度、与内层粘结力、关注电磁带宽中的百分比透射率和吸收率、光学透明度或浊度、随频率变化的折射率、质地和粗糙度、熔融热稳定性、分子量分布、熔融流变和可共挤出性、刚性光学层中材料之间的可混性和互相扩散速度、粘弹响应、拉伸条件下的弛豫和结晶行为、使用温度下的热稳定性、耐候性、粘结至涂层的能力以及渗透至各种气体和溶剂的能力。当然，如前面所述，重要的是选择材料使其不具有损害光学层叠件光学特性的光学特性。非光学层可以由多种聚合物制成，比如聚酯，包括第一和第二光学层中所用的任何聚合物。在某些实施例中，选择用于非光学层的材料与选择用于第一和第二光学层的材料相似或者相同。采用CoPEN、CoPET或其它用于表层的共聚物材料减少了多层光学薄膜的分裂可能性(也即，由于应变引致结晶和大量聚合物分子沿取向方向的对准而与薄膜剥离)。非光学层的CoPEN在用于使第一光学层取向的条件下拉伸时通常很少取向，因此产生很小的应变引致结晶。
优选地，第一光学层、第二光学层和任选非光学层的聚合物选择成具有类似的流变特性(例如熔融粘度)，使得它们可以共同挤出而没有流动扰动。通常，第二光学层、表层、和任选其它非光学层具有的玻璃化温度Tg低于或者不大于第一光学层的玻璃化温度之上约40℃。优选地，第二光学层、表层、和任选其它非光学层具有的玻璃化温度低于第一光学层的玻璃化温度。当采用长度取向(LO)滚筒对多层光学薄膜进行取向时，可能不会采用所需的低Tg表层材料，因为低Tg材料会粘附在滚筒上。如果不采用LO滚筒，则该限制不再是问题。对于某些应用场合，优选的表层材料包括PMMA和聚碳酸酯，因为其耐久性并且能够保护光学层叠件免受UV辐射。
如上所述，任何表层和任何其它非光学层具有关注光谱区域光波长至少约10倍的光学厚度。这种非光学层的光学厚度一般是单个第一和第二光学层至少其一厚度的至少4倍，典型为至少10倍，并且可以为100倍以上。可以选择非光学层的厚度以使多层反射薄膜具有特定的整体厚度。
表层可以在制造过程中共挤出在多层层叠件的一个或全部两个主要表面上，以保护多层层叠件免受沿供料头和模具壁的高剪切力，并且通过将添加剂比如UV稳定剂混合进构成表层的聚合物熔融物中，然后在制造过程中将具有改变特性的表层共挤出在多层光学层叠件的一侧或两侧上，通常可以获得具有所需化学或物理特性的外层。替代地，可以在多层薄膜的制造过程中在表层的外部共挤出多个附加层；可以在单独的镀覆操作中将它们涂覆在多层薄膜上；或者也可以将它们层压在多层薄膜上作为单独的薄膜、薄片、或刚性或半刚性增强基片。
( S; y* C1 g2 v* E6 U  \9 d: U8 U可以在本发明的薄膜上增加多种功能层或涂层，以改变或提高其物理或化学特性，特别是沿着薄膜或装置表面的物理或化学特性。这种层或涂层可以包含例如低摩擦涂层或润滑颗粒，用以使该薄膜在制造过程中更易于加工；当多层光学薄膜置于紧邻另一薄膜或表面时用以增加向多层光学薄膜的扩散特性或防止浸润或牛顿环的颗粒；当薄膜以胶粘辊形状应用时使用的粘合剂比如压敏粘合剂和热熔性胶粘剂、增粘剂、底层涂料和低粘合背部材料。功能层或涂层可以还包括抗粉碎剂、抗侵入剂、或抗刺穿撕裂薄膜和涂层，例如共同转让的序列号为No.09/591,584(Dietz)，名称为GLAZING ELEMENT ANDLAMINATE FOR USE IN THE SAME，作为PCT公开WO01/96115(Dietz)的优先权文件的美国专利申请中所述的功能层。附加的功能层或涂层可以包括振动阻尼薄膜层，比如WO98/26927(Landin等)和美国专利No.5,773,102(Rehfeld)中所描述的薄膜层；针对液体比如水或有机溶剂或者气体比如氧气、水蒸气或二氧化碳用以保护薄膜或装置或者改变其透过特性的阻挡层；和/或设计用于提高薄膜或装置的机械完整性或强度的基片和支承层。这些功能性部件可以结合在一个或多个表层中，或者也可以作为单独的薄膜或涂层施加。
4 j  M+ R* k8 E. v对于某些应用场合，需要通过使薄膜着色，比如通过将一个染色薄膜层压至所述多层光学薄膜、将一个颜料涂层施加在薄膜表面、或者使制作薄膜的一种或多种材料中比如表层中含有染料或颜料，来改变多层光学薄膜的外观和/或性能。染料或颜料通常在光谱的一个或多个选定区域包含红外、紫外和/或可见光部分具有吸收性。可以采用染料或颜料来改善薄膜特性，特别是在薄膜透过部分频率而反射其它频率的场合。可以与本发明多层光学薄膜结合的特别有用的颜料层在共同未决的美国申请No.09/633,911(McGurran等)中有描述，其对应的PCT公开为WO01/58989(McGurran等)。该薄膜可以层压、挤出涂覆或共挤出在多层薄膜上作为表层。颜料添加量可以在约0.01％重量至约1.0％重量之间变化，以使可见光透射率在约10％至约90％之间变化。实际上，颜料添加量选择成使得当颜料薄膜层与多层光学薄膜结合时，可见光百分比透射率降低至多层光学薄膜正常值Tvis的约80-85％到沿层叠件结构法线方向测量为约70-75％的法定界限。这提高了多层薄膜结构的整体遮光效率。
$ V! `' G, F) S在覆盖层中采用UV吸收材料也是有利的，因为可以用其保护暴露于UV辐射时可能不稳定的内层。多层光学薄膜还可以用例如油墨、染料或颜料加以处理以改变其外观或者根据特定的应用场合定制该薄膜。因此，例如，薄膜可以用油墨或其它印刷标记比如那些用于显示产品特征、广告、警示、装饰或其它信息的标记来处理。可以采用多种技术用以在薄膜上印刷，例如，丝网印刷、活版印刷、胶版印刷、橡胶版印刷、点刻印花、激光打印等等，并且可以采用多种油墨，包括一种和两种成分油墨、氧化干燥和UV干燥油墨、溶解油墨、分散油墨、以及100％油墨体系。
对于某些应用场合，需要具有一个或多个抗反射层或涂层，用以提高透射率和降低反射眩光。适宜的层或涂层可以包括例如传统的真空镀覆介电金属氧化物或金属/金属氧化物光学薄膜、二氧化硅或氧化锆溶胶凝胶涂层、以及镀覆的或共挤出的抗反射层比如那些由低折射率含氟聚合物得到的抗反射层。当本发明的日光遮蔽薄膜层压在机械能吸收材料比如PVB板之间时，表层的折射率可以选择成最大限度减小PVB与多层光学层叠材料之间折射率的较大差异导致的界面处反射。例如，表层可以选择成使其折射率与PVB的折射率相同，介于PVB与高折射率第一光学材料的折射率之间，或者介于PVB与光学层叠件的复合折射率之间。在有些实施例中，在表层与光学层叠件之间或者在复联系统中的各光学层叠件之间采用保护性边界层(PBL)。在这些实施例中，PBL材料可以选择成最大限度减小表层与PBL之间以及PBL与光学层叠件之间增加界面处的反射。例如，PBL可以选择成使其折射率与表层折射率相同，介于表层与光学层叠件的复合折射率之间，或者等于复合光学层叠件的折射率。用于最大限度减小PVB与光学层叠件之间折射率差异的优选表层和PBL层包括CoPEN和CoPET。
. g( y  l5 V+ y+ f可以添加在多层光学薄膜上的附加功能层或涂层包括例如金属层和其它导电层。金属层可以由例如金、银、铝、和/或镍以及这些和其它金属的分散体制成。在车辆风挡结构中，金属层可以用于天线、除雾和除尘、除霜或电磁屏蔽。其它层包括抗静电涂层或薄膜；阻燃剂；UV稳定剂；抗磨擦或硬涂层材料；光学涂层；抗雾材料，磁或磁光涂层或薄膜；液晶面板、电致生色或电致发光面板、照相乳剂；棱镜薄膜，和全息薄膜或图像。附加功能层或涂层在例如WO97/01440(Gilbert等)、WO99/36262(Hebrink等)、以及WO99/36248(Neavin等)中有描述。这些功能性部件可以加入一个或多个表层中，或者可以作为单独的薄膜或涂层施加。或者，可以通过压纹、全息图像、电晕、电子束或等离子体处理对多层薄膜本身进行改饰。
本发明的IR反射多层光学薄膜可以根据美国专利申请说明书No.20010022982(Neavin等)和美国序列号No.09/590,924(Liu等)中的教导加以制作。
% x, R) G7 e* w上述多层IR反射镜薄膜可以层压在多种平面和非平面基片上。典型的基片材料包括眩光材料比如玻璃，其可以绝缘、回火、层压、退火、或者热增强，以及塑料，比如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。术语非平面基片指的是具有连续或复杂曲率的基片。复杂曲率指基片从一个点以两种不同的非线性方向弯曲。
1 m, t! Z6 M: K1 Z- s参照图11A，其中画出的是可粘结于一个或多个平面或非平面眩光制品板以制造汽车安全眩光制品层压件的双重预层压结构510。预层压件510包括由本发明低噪声多层IR反射薄膜制成的功能层512。功能层512可以粘结在至少一层518的机械能吸收层优选为增塑PVB的至少一侧，以形成双重层压件510。功能层512可以如图11B所示粘结至第二层520的PVB以形成三重预层压结构，包含在光学物体540中。PVB层518、520的一个或另一个或者两者可以包括附加的性能增强层比如PVB层520上的遮蔽带层522。
3 D+ F' ?5 w! t9 z7 h参照图12，一旦形成预层压结构510(图11A)或540(图11B)，就可以将其与眩光材料比如玻璃530、532制成的至少一个、优选两个平面或非平面板配合以形成安全眩光制品层压件534。
% i1 r9 Y/ O5 ^为了将PVB和IR薄膜层或预层压件510或540粘结至眩光制品板530、532上，通过将PVB和IR薄膜层或者预层压件和眩光制品板置于彼此的上面，将它们组装在一起，从而形成整体的层压结构534。然后将层压件534各层粘结在一起，并且从该结构中除去空气。在该步骤中，优选在炉箱中将该层压结构加热至低于IR反射薄膜512中主要聚合物的Tg的温度。这使得在薄膜512收缩以适应层压件形状时，PVB层518、520可以与薄膜512或玻璃530、532产生一定的粘结。
0 w# U% w* C& K' V% @) E1 P" j& S层压件534可以用数种不同的方法粘结和除气。一种方法是采用真空除气方法，其中将一个弹性条带设置成围绕层压件的边缘并使之与真空系统相连，同时加热层压件以在玻璃与PVB之间产生临时粘结。另一种方法也采用真空除气方法，其中将层压件置于一个与真空系统相连的袋子中。再一种方法采用压辊装置，此处称作轧辊(Niproller)，其用于向层压件施加压力以除去空气和促进各层之间的粘结。
可以在一个轧辊中对层压件534进行粘结和除气，或者优选随着层压件温度逐渐升高使其通过一系列轧辊。随着层压件534的温度升高，薄膜512和PVB层518、520开始适应玻璃板530、532的形状。薄膜512也局部收缩和/或伸展以适应该结构的形状。
3 a, i* w8 ^" |) ^, \0 w7 y然后根据PVB的粘滞特性，在高压釜中将层压件534加热到约280°F至约300°F的最高温度，以使PVB层518、520和功能层512适应玻璃板530、532的轮廓从而形成光学结构。此时还应当施加通常大于约165psi的最大压力。这使得PVB可以流动和扩展而充满空隙，制得均匀的夹层结构，并且将层压件的部件牢固地粘结在一起，同时在最低的时间期限内去除PVB中的空气。
. A+ }0 Z3 [; u9 ^* e1 n! R优选地，结构中具有IR薄膜的层压件534以缓慢的受控的方式加以冷却，尤其冷却至薄膜中主要聚合物的Tg附近。这减少了由于IR薄膜热膨胀复原造成的起皱，并且释放了层压结构中的任何应力。如果在此循环中温度降低过快，则薄膜或PVB上的横向力会导致分层，特别是层压件的边缘处。压力应当保持直到温度充分下降到薄膜中主要材料的Tg以下，以确保层压件中建立的结构被定形。优选地，在薄膜中主要聚合物的Tg附近，以低于约13°F每分的炉箱空气温度冷却速率进行冷却。
/ o' W% `2 D3 @7 f$ h& W8 L+ s7 g下面参照以下的非限制性实例对本发明进行描述。这些实例可以用在汽车窗户应用场合、建筑应用场合、以及类似的IR滤波应用场合。
! X) H0 Y6 u1 H  c. O& k$ L( e实例实例1
' k" o3 L6 i( E0 r# t4 x3 d$ V  r通过计算机模型模拟具有711结构的IR反射多层薄膜，使其含有的单元区格各层具有7A1B1A7B1A1B的光学厚度比。施加表层和保护性边界层，其具有与光学层之一相同的折射率。
7 c$ A% O; F7 j在实例1a中，薄膜具有以下层结构(表层/PBL_A)7A1B1A7B1A1B............7A1B1A7B1A1B(表层/PBL_A)在实例1b中，薄膜具有以下层结构(表层/PBL_A)7B1AIB7A1B1A............7B1A1B7A1B1A(表层/PBL_A)在实例1a和1b中，光学组件中的最外A层与表层/PBL合并，从而有效光学组件中的总层数为6n-1，其中N为合并之前组件中的单元区格数量。对于这些实例，N设定为32。并且，实例1a和1b采用简单的线性层厚梯度1.27(光学组件中最厚的与最薄的光学重复单元的光学厚度之比)。
% ]9 s, u! Z3 k3 E6 t在实例1a中，有效光学组件关于层厚和层排列具有假对称性。在实例1b中，有效光学组件不具有假对称性。
  ^  f8 Z# m# N) I针对各具有三个光学组件的实例1a和1b结构获得计算机模拟光谱。光学层叠件构造如下表层/PBL(组件1)PBL(组件2)PBL(组件3)表层/PBL。在光学活性组件、PBL和表层中采用的高折射率聚合物为低熔点PEN，折射率为1.73(沿全部两个面内方向)，并且组件中的低折射率聚合物为PMMA，折射率为1.49(沿所有方向)。组件2和3除了比例因数分别为1.11和1.22之外，与组件1相同，以便实现增宽的反射波带。实际中可以采用3通道非对称乘法器来实现该比例因数。组件1与2之间以及组件2与3之间的PBL层物理厚度为2896nm，结构两侧的表层/PBL外层物理厚度为5792nm。
3 R7 i8 }- ?& m1 z  N! c) E- a图13中画出了实例1a和1b正入射时的模拟透射光谱。非对称结构(实例1b)具有显著的噪声，并且在可见光波长区域具有较低的透射率。
对于全部两个IR反射薄膜，其标准光度参数L*、A*、B*以及适光透射率Y(在汽车领域也称作Tvis，随着平均适光人眼响应的变化，其在可见光谱中的不同波长处对原始光谱透射率给出不同的权重)的值列在下面的表1中。同样用计算机模拟含有这些薄膜的汽车安全眩光制品。将薄膜建模成层压在玻璃面板上以形成如下结构玻璃58/15密耳PVB/IR反射薄膜/15密耳PVB/玻璃58，其中“玻璃58”指的是标准日光玻璃类型GR-58，可以从PilkingtonPlc获得。同样计算这些结构的光度参数L*、A*、B*以及适光透射率Y的值，并将其列在表1中。
, c8 E7 T+ k- k表1
" R/ X% y& W  x* L" g( H# T0 _1 d
% K8 q, S2 ^/ e! ^- J单元区格的数量和层组件的数量不改变多层层叠件的对称性。它们可以是奇数或偶数，只要它们在与表层/PBL合并之前是整数即可。当薄膜含有由非光学层间隔的多个层组件时，需个别考虑每个层组件的对称性。
4 `2 C; ^9 U- Y6 _% p; l对于实例1b的薄膜，正入射光谱与偏振性基本上无关。将正入射光谱与60°光谱比较，其结果显示在图14中。当正入射光谱具有噪声时，以60°角入射的P偏振光和S偏振光噪声较高。正入射光谱与偏振性基本上无关，意味着均衡的面内折射率。
实例2通过在实例1结构的最外A层与表层/PBL之间增加(相对)厚度为X的附加层B，对IR反射多层IR薄膜建模。
1 [; n3 i0 q1 ]+ p# W: s$ C在实例2a中，薄膜具有以下层结构(表层/PBL_A)(XB)7A1B1A7B1A1B............7A1B1A7B1A1B(表层/PBL_A)在实例2b中，薄膜具有以下层结构(表层/PBL_A)7B1A1B7A1B1A............7B1A1B7A1B1A(XB)(表层/PBL_A)在每一情况下，有效光学组件的总层数为6n+1，其中N为没有附加层时组件中的单元区格数量。不管XB层的厚度如何，实例2a中的薄膜结构都不具有对称性。实例2b中的薄膜结构只有在X＝7时才具有对称性。
图15的光谱是根据实例2a分别在X＝1、7和20时对三种模拟薄膜获得的，每个这种薄膜具有三个光学组件，每一组件中具有32个单元区格。薄膜层叠件构造如下表层/PBL(组件1)PBL(组件2)PBL(组件3)表层/PBL。
6 h( d% e- Q; I7 Y( j7 z+ s在光学层叠件、PBL和表层中采用的高折射率光学材料为低熔点PEN，折射率为1.73(沿全部两个面内方向)，并且光学层叠件中采用的低折射率聚合物为PMMA，折射率为1.49(沿所有方向)。采用与实例1中相同的线性厚度梯度1.27，即对于组件2和3采用比例因数1.11和1.22。非光学层的物理厚度也与实例1中相同。图15显示附加层破坏了假对称性，导致可见光谱中噪声增加并且透射率降低。随着附加层的厚度增加，噪声增强并且可见光透射率降低。然而，这种改变依赖于波长并且不是线性的。
  q8 g5 c4 g' e( @对于模拟IR薄膜本身以及汽车玻璃58/15密耳PVB/IR反射薄膜/15密耳PVB/玻璃58的模拟玻璃层压件，其光度参数L*、A*、B*以及适光透射率Y的计算值列在下面的表2中。
表2
0 o1 |4 b% e1 K2 L
9 k3 m# b7 v1 e" |5 {, k- e; a' p图16画出了根据实例2b分别在X＝1、7和20时对薄膜模拟获得的光谱。其它参数与实例2a中相同。图16表明，附加层导致可见光谱区域中的噪声增加，对于所有三个附加层厚度其增加量是粗略可比的。如上所述，薄膜2b(X＝7)呈现不同于薄膜1b、2b(X＝1)和2b(X＝20)的假对称性，图16还表明薄膜2b(X＝7)噪声没有减小，因为据信对称性或假对称性之外的特性也会相当重要。对于模拟IR薄膜本身以及汽车玻璃58/15密耳PVB/IR反射薄膜/15密耳PVB/玻璃58的模拟玻璃层压件，其光度参数L*、A*、B*以及适光透射率Y的计算值列在下面的表3中。
表3

' @6 S1 x1 p( B4 h: P% n1 ~实例3在这些模拟结构中，表层/PBL具有不同于光学层叠件中任一材料折射率的折射率。
/ W1 f  ^6 ?$ {" O# U. P% F考虑三种情况实例3a表层/PBL折射率＞高折射率光学材料的折射率实例3b低折射率光学材料的折射率＜表层/PBL折射率＜高折射率光学材料的折射率实例3c表层/PBL折射率＜低折射率光学材料的折射率对于采用711光学层叠件结构且三个组件中每个具有大致7A1B1A7B1A1B............7A1B1A7B1A1B层排列的每一实例，获得模拟光谱。薄膜构造为表层/PBL(组件1)PBL(组件2)PBL(组件3)表层/PBL，每一组件具有32个单元区格。高折射率光学材料为折射率1.73(沿全部两个面内方向)的低熔点PEN，低折射率光学材料为折射率1.49(沿所有方向)的PMMA。对于实例3a、实例3b和实例3c，所用的表层/PBL折射率分别为1.91、1.61和1.32。层厚梯度、组件2和3的比例因数、以及非光学层的物理厚度与实例1中相同。
图17中画出了模拟的正入射光谱，也一并画出了前面所述的薄膜1a的模拟正入射光谱。当表层/PBL折射率不同于所述光学材料任一的折射率时，用整数个单元区格不能实现对称的层排列。图17表明，表层/PBL折射率可较大地影响可见光透射光谱。当表层/PBL折射率大于光学层叠件中两种材料任一的折射率时，可见光透射率水平大幅度降低且噪声增加。当表层/PBL折射率低于全部两个光学层叠件材料的折射率时，可见光透射率水平较高但是噪声大幅度增加。当表层/PBL折射率介于所述两种光学材料的折射率之间时，可见光透射率较高且非常平整。其平整度与表层/PBL折射率等于光学材料高折射率时的最好情况相当。
$ a  @+ P# F, y+ N实例4在该实例中，通过模拟对数个1/4波长结构进行评估。
9 _0 r8 N3 [' v- E在实例4a中，薄膜结构如下(表层/PBL_A)ABAB............AB(表层/PBL_A)具有折射率与光学层A相同的表层/PBL的该1/4波长双层单元区格系统是对称的。在表层/PBL与光学层叠件的外层合并之后，有效光学层叠件具有2n-1层，其中N为单元区格的数量。然而，这种合并使单元区格的总数保持为近整数，所以其可见光谱预计具有较小的噪声。
在实例4b中，薄膜结构如下(表层/PBL_C)ABAB............AB(表层/PBL_C)表层/PBL的折射率不同于任一光学材料的折射率，所以该光学层叠件不再是对称的。其可见光谱预计会具有比实例4a中薄膜的光谱更大的噪声。
在实例4c中，薄膜结构如下(表层/PBL)(XB)ABAB............AB(表层/PBL)当在表层/PBL与光学层叠件之间增加附加层XB时(有效光学层叠件中的总层数为2n+1)，该层叠件只有在XB为1/4波长厚度才是对称的，因为其它光学层A、B每个都采用1/4波长厚度。但是只有在表层/PBL折射率等于光学材料之一折射率从而发生合并时单元区格的总数才是整数。
对于60单元区格结构的低熔点PEN(折射率＝1.73)/PMMA(折射率＝1.49)组件，获得模拟正入射光谱。附加层为PMMA，其厚度分别为X＝0(实例4a，即没有附加层)、1(1/4波长，实例4c)、12(3波长，实例4c)和36(9波长，实例4c)。表层/PBL由低熔点PEN制成。对于实例4a-C的每个实例，采用1.20的线性厚度梯度，并且表层/PBL的物理厚度为5792nm。结果显示在图18中。
8 [0 p/ k4 C5 O+ t; r: l图18表明，实例4c(X＝1)的结果与实例4a的结果非常相似。这两种结构都具有对称的层叠件，其唯一差别在于前者比后者多一个完整的单元区格。当附加层XB的厚度大于1/4波长厚度时，可见光谱中的噪声增加。随着附加层厚度从3波长增加至9波长，噪声呈现稍微的降低。
图19画出了对于四个模拟薄膜获得的正入射光谱，每个薄膜各具有一个光学组件，该光学组件具有60单元区格的低熔点PEN(折射率＝1.73)/PMMA(折射率＝1.49)，每个薄膜根据实例4b建模。所用表层/PBL折射率分别为1.32、1.61、1.73和1.91。与上面考察的711结构类似，随着表层/PBL折射率的增加，透射率水平趋于降低。关于噪声，当表层/PBL折射率介于所述两种光学材料之间时，噪声较小。除此之外，沿任一方式变化(增高或降低)，噪声都变大。
实例5为确认噪声不是由于多组件引起的，对于实例1a和1b中的结构但是薄膜仅具有一个组件31个711型单元区格，获得模拟光谱。图20确认，根据实例1b(非对称)的这种单组件薄膜比根据实例1a(对称)的单组件薄膜具有大得多的噪声。
实例6除了在光学层叠件中采用聚合物PET/CoPMMA替代实例1的低熔点PEN/PMMA系统之外，对与实例1中相同的薄膜进行建模和评估。这些薄膜称作实例6a(对应于实例1a的结构)和实例6b(对应于实例1b的结构)。PET和CoPMMA的面内折射率分别为1.65和1.49。图21中画出了计算的正入射透射光谱。薄膜6b(非对称)与薄膜6a(对称)相比观察到更大量的噪声，从而确认了可见光噪声减小的相同判据适用于不同的选定聚合物。
/ A  [- ^; L. i- D  c" s实例7除了组件1位于组件2与3之间之外，采用上面实例1a中所述的对称711层结构设计IR反射多层薄膜结构。实际上采用具有多层供料头的挤出熔融工艺来制作薄膜。在光学层叠件中采用PET/CoPMMA聚合物，并且采用Lambda 19光谱仪在所制得薄膜上实际测量图22中的光谱。该结构具有整齐/平整且较高的可见光谱透射率。
! B( g  S- }2 T* U9 ?其它实例的矩阵对于由多个具有六层7-1-1-7-1-1结构的单元区格制成的光学组件，存在六种可能的起始层排列，也即当从光学组件的一端开始数单元区格时(7A-1B-1A-7B-1A-1B、1B-1A-7B-1A-1B-7A、1A-7B-1A-1B-7A-1B为三个此种循环排列)。如果光学组件在其另一端包含部分的单元区格，则可能有许多的光学组件排列，如图23的光学组件示意图中所示。其中画出了7-1-1结构中交替的A和B光学层，从上到下排列的N个完整单元区格1B-7A-1B-1A-7B-1A构成的中间部分总是存在，并且可以从上到下增加0至6个光学层(按照相同的顺序)。为简化起见，没有画出PBL/表层。附加的上层以罗马数字识别，附加的下层以阿拉伯数字识别。图23因而以图示方式画出了49种光学组件排列，每个此种排列对应于该图中的一个不同垂直薄片，并且每个此种排列可以由两部分的罗马数字阿拉伯数字标记来识别。例如，标记IV2表示在中间组件的上方设有四个附加层并且在下方设有2个附加层的排列。
3 }# ?9 M; L! }8 {9 P6 Q- ?. M当在光学组件的两侧增加非光学层并且使得这种非光学层能够采用不同的折射率时，会使排列的数量进一步倍增。因此层排列为(表层/PBL)/(光学组件)/(表层/PBL)，其中光学组件为图23中所示49种排列之一种。为计算目的，我们选取N＝30(也即中间部分完整711单元区格的数量)NA＝1.65nB＝1.50n表层/PBL＝变量1.0(即空气，没有表层或PBL层)；1.425；1.5；1.5375；1.575；1.6125；1.65；1.725单元区格光学厚度＝0.5·850nm(在整个层叠件范围内是均匀的，没有梯度)表层/PBL层厚度＝2348.04nm(物理厚度，而非光学厚度)所有折射率都是沿着至少一个公共面内方向(X、Y或两者)，并且假定在整个可见光和近红外(约400至约2000nm)区域都是恒定的。光学物体建模成置于空气(折射率＝1)中。对于392种情形(来自矩阵的49种光学组件和8种不同的表层/PBL非光学层情况)的每一种情形计算和评估其正入射光谱。注意对于N表层/PBL＝1.0、1.425、1.5375、1.575、1.6125、1.725时的各种情形，光学层和非光学层不发生合并，因此有效光学组件与原始光学组件相同。但是对于N表层/PBL＝1.5和1.65，情况并不必然如此，此时取决于图23中所示49种情形中的光学层排列，最外光学层之一层或全部两层或者没有任何一层与表层/PBL层之一合并。
" Z+ ~* w; \! T图24a提供了一个矩阵，表示对于图23中49种光学组件的每一种，当N表层/PBL＝1.0、1.425、1.5375、1.575、1.6125、1.725时以及一般地当光学组件由折射率不同于组件中任一光学层的非光学层作为边界时得到的有效光学组件的对称性以及相对于整数单元区格的偏差。例如，情形03具有对称的有效光学组件(用方框上部的“SYM”表示)，其相对于整数单元区格偏差3个光学层(用方框下部的+3表示)。类似地，情形III3的有效光学组件具有反对称性(用方框上部的“RVS”表示)，并且具有整数个单元区格(用方框下部的“+0”表示)。情形II3的有效光学组件是非对称的(通过方框上部不作标记表示)，并且比整数个单元区格少一个光学层(用方框下部的“-1”表示)。
图24b与图24a类似，不同之处在于图24b表示当N表层/PBL＝1.5时以及一般地当光学组件由折射率大致等于组件中低折射率光学层的非光学层作为边界时得到的有效光学组件的对称性以及相对于整数单元区格的偏差。图24c与图24a-B类似，不同之处在于图24c表示当N表层/PBL＝1.65时以及一般地当光学组件由折射率大致等于组件中高折射率光学层的非光学层作为边界时得到的有效光学组件的对称性以及相对于整数单元区格的偏差。
  A1 Q4 p& f3 ]% D, D7 N图25a-H表示对于具有以下非光学层折射率的光学层叠件49种排列之每一种的计算机模拟结果图25a-N表层/PBL＝1.0(没有表层或PBL层)图25b-N表层/PBL＝1.425图25c-N表层/PBL＝1.5图25d-N表层/PBL＝1.5375图25e-N表层/PBL＝1.575图25f-N表层/PBL＝1.6125
1 u% ~4 ^* Y, Q2 w( z' M: x图25g-N表层/PBL＝1.65图25h-N表层/PBL＝1.725图25a-H中列出的数字是从400纳米开始到600纳米结束的光谱范围中，也即一部分可见光谱区域中，从最大计算百分比透射率到最小计算百分比透射率的范围。所列值用百分比表示，例如在所述光谱区域上从85％到90％变化的百分比透射率在表中得到的值为“5”。百分比透射率的范围是选择用于表示可见光区域中光谱噪声量的品质因数。因此，在400-600nm范围上百分比透射率具有较大波动的实施例具有较大的值，而具有较小波动量(也即可见光区域中平整的透射光谱)的实施例具有较小的值。
对图25a-H的考察再次确认了有效光学组件的起始光学层和终止光学层以及基本单元区格结构的特定循环排列可以对可见光区域中的光谱噪声具有显著的影响。最低量的可见光噪声发生在作为组件边界的非光学层具有的折射率在高和低折射率光学层之间大约中间时。在此情况下，对于有效光学组件中呈现反对称性的层排列产生最低噪声，而与偏离整数单元区格的层数无关。另一个特殊情况发生在非光学层具有的折射率与低或高折射率光学层之一相同时。在这些情况下，对于其中有效光学层叠件呈现对称性并且比整数单元区格少一个光学层的层排列产生最低可见光噪声。
0 I2 T0 H: ]% h' p, E申请人注意到此处所述的数值模拟采用了公知的矩阵乘法技术来计算给定多层层叠件的透射光谱。还采用了公知的数值平滑技术来避免异常采样效果和将光谱如同它们例如在传统光谱仪上所测量的那样更精确地加以表示。对于图13-21所示的数据一致地采用一种数值平滑技术，并且对于图25a-H所示的数据一致地采用第二种数值平滑技术。
所有上述美国专利、美国专利说明书、美国专利申请以及PCT说明书都在此引入作为参考。已经描述了本发明的多个实施例。另外，应当理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下可以作出多种改变。例如，如果需要，例如在其中虹彩有益的装饰应用场合，可以采用本文所教导的原理来获得在可见光区域具有较高而不是较低噪声量的薄膜。类似地，也可以采用将可见光区域光谱变化性与可见光区域平均透射率水平加以结合，和/或与红外波长范围的平均反射率或透射率水平加以结合，和/或与其它光学特性加以结合所获得的品质因数。另外，为获得更好光学品质因数的目的所进行的比较可以在不仅包含一个或多个有效光学组件而且包含多个传统元件比如眩光制品层、PVB层等的模拟或制造光学物体上进行。包含这种附加元件会影响此种比较的结果。相应地，其它实施例也处于所附权利要求的范围内。
权利要求
/ b7 n- G0 a+ S' s- G% J3 t1.一种光学物体，至少包含一个由多个邻接光学层构成的第一有效光学组件，光学层由非光学层分界，所述光学层由交替的相异材料A、B构成，其中所述光学层当从第一有效光学组件的一端起算时形成多个单元区格，每个单元区格具有六个光学层，按其相对光学厚度以第一循环排列7A1B1A7B1A1B设置，从而提供的该光学物体比一个第二光学物体具有更好的光学品质因数，其中第二光学物体除具有一个第二有效光学组件替代第一有效光学组件之外与最先所述光学物体相同，所述第二有效光学组件具有的光学层以不同于第一循环排列的第二循环排列7A1B1A7B1A1B设置。
$ h- t' a- N. G6 W2.如权利要求1所述的光学物体，其中所述光学品质因数包括该光学物体在关注波长范围内的透射光谱的变化性测度。
3.如权利要求2所述的光学物体，其中所述第一循环排列比所述不同的循环排列提供了较低的光学品质因数。
4.如权利要求1所述的光学物体，其中所述第二有效光学组件具有的光学层总数N与所述第一有效光学组件具有的光学层总数M相差不超过6。
5.如权利要求1所述的光学物体，其中正入射时第一有效光学组件提供一个位于红外波长的反射波带并且基本上透射可见光波长的光束。
6.如权利要求1所述的光学物体，其中第一有效光学组件主要由整数个单元区格构成。
7.如权利要求1所述的光学物体，其中第一有效光学组件主要由非整数个单元区格构成。
# Q$ M5 l" l: ~8.如权利要求1所述的光学物体，其中材料A、B沿至少一个面内轴具有的折射率满足关系NA＞NB，并且其中作为第一有效光学组件边界的非光学层沿所述至少一个面内轴具有折射率NC。
9.如权利要求8所述的光学物体，其中NA＞NC＞NB，并且其中第一有效光学组件相对于组件中的一个平面呈现反对称性或反假对称性。
8 M- q) \3 i5 `1 j0 Y/ g. f2 P9 z! P10.如权利要求8所述的光学物体，其中NC等于NA和NB之一，并且其中第一有效光学组件相对于组件中的一个平面呈现对称性或假对称性，并且其中第一有效光学组件主要由比整数个单元区格少一个光学层所构成。
* t3 ^2 i' Q. E) a) K11.如权利要求1所述的光学物体，其中所述光学物体还包括一个第一层眩光材料。
4 S# ~1 M: v' k% C7 v12.如权利要求11所述的光学物体，其中所述光学物体还包括一个第二层眩光材料，并且所述第一有效光学组件位于该第一与第二层眩光材料之间。
0 h2 R# u& q* h% s( h7 c7 e13.如权利要求12所述的光学物体，还包括含有PVB的层，位于第一有效光学组件与所述第一和第二层眩光材料的每个之间。
14.一种车辆，包括权利要求11的光学物体。
8 z' T6 M, Y4 j15.如权利要求1所述的光学物体，其中所述第一有效光学组件中的各单元区格具有的光学厚度根据一个层厚梯度沿着组件的厚度轴而改变。
8 p: p& t- [& y4 J0 p; g16.如权利要求1所述的光学物体，其中该光学物体在位于约700nm至约2000nm波长之间的一个至少100nm宽的波带中反射至少50％的光。
17.如权利要求1所述的光学物体，其中该光学物体包括一个第三有效光学组件，具有类似设计的第三单元区格邻接排列，每个该第三单元区格主要由两个光学层构成。
! I0 ?% c+ m1 t5 _18.一种制品，至少包括一个具有单元区格的第一有效光学组件，其中单元区格主要由一个6光学层序列构成，其中位于第一有效光学组件第一端的一第一光学层从所述6光学层序列中选择以提高光学品质因数。
19.如权利要求18所述的制品，其中位于第一有效光学组件第二端的一第二光学层同样从所述6光学层序列中选择以提高光学品质因数。
2 F! i# _( f% D: q0 O* y# _- E20.如权利要求18所述的制品，其中所述6光学层序列为7A1B1A7B1A1B的循环排列。
" n" M* a& }- l, k6 y2 {) t4 d( T$ Y+ M21.如权利要求18所述的制品，其中所述光学品质因数包括该制品在关注波长范围内的透射光谱的变化性测度。
22.如权利要求21所述的制品，其中第一光学层选择成减小所述光学品质因数。
23.如权利要求18所述的制品，其中正入射时第一有效光学组件提供一个位于红外波长的反射波带并且基本上透射可见光波长的光束。
24.如权利要求18所述的制品，其中第一有效光学组件主要由整数个单元区格构成。
25.如权利要求18所述的制品，其中第一有效光学组件主要由非整数个单元区格构成。
1 y8 r/ ~, e1 f  V( }$ L26.如权利要求20所述的制品，其中材料A、B沿至少一个面内轴具有的折射率满足关系NA＞NB，并且其中该制品还包括作为第一有效光学组件边界的非光学层，该非光学层沿所述至少一个面内轴具有折射率NC。
27.如权利要求26所述的制品，其中NA＞NC＞NB，并且其中第一有效光学组件相对于组件中的一个平面呈现反对称性或反假对称性。
; o5 b& n" g! u0 I1 {' `$ a/ H28.如权利要求26所述的制品，其中NC等于NA和NB之一，并且其中第一有效光学组件相对于组件中的一个平面呈现对称性或假对称性，并且其中第一有效光学组件主要由比整数个单元区格少一个光学层所构成。
29.如权利要求18所述的制品，其中所述制品还包括一个第一层眩光材料。
30.如权利要求29所述的制品，其中所述制品还包括一个第二层眩光材料，并且所述第一有效光学组件位于该第一与第二层眩光材料之间。
31.如权利要求30所述的制品，还包括含有PVB的层，位于第一有效光学组件与所述第一和第二层眩光材料的每个之间。
" E& G% ~, O) w; f( ]  \* c32.一种车辆，包括权利要求29的制品。
* Q. ~" L6 r! a' P% J7 y33.如权利要求18所述的制品，其中所述第一有效光学组件中的各单元区格具有的光学厚度根据一个层厚梯度沿着组件的厚度轴而改变。
34.如权利要求1所述的制品，其中该制品在位于约700nm至约2000nm波长之间的一个至少100nm宽的波带中反射至少50％的光。
7 B* M. t" y: z2 B- t: E$ A35.如权利要求1所述的制品，其中该制品包括一第二有效光学组件，具有类似设计的第二单元区格邻接排列，每个该第二单元区格主要由两个光学层构成。
8 h! G+ m- h/ S2 f3 {36.一种薄膜，包括一个光学层叠件，该光学层叠件包括至少一个具有类似设计单元区格邻接排列的有效光学组件，所述至少一个有效光学组件包括一个第一有效光学组件，其中每个单元区格具有由至少第一和第二相异材料制成的超过两个光学层，这些光学层设置成在组件中相对于组件中的一个平面呈现选自对称性、假对称性、反对称性、和反假对称性的特性。
! ~+ i: A" ^4 K7 R  m37.如权利要求36所述的薄膜，其中第一有效光学组件中各层的厚度根据一个层厚梯度而改变。
& p0 C% S( i5 u7 t3 q38.如权利要求36所述的薄膜，其中所述薄膜在位于约700nm至约2000nm波长之间的一个至少100nm宽的波带中反射至少50％的光。
39.如权利要求36所述的薄膜，其中第一有效光学组件由至少一个边界层作为边界，并且该边界层的折射率等于所述第一和第二相异材料之一的折射率。
  r" C% O* P4 Y- c% ^40.如权利要求36所述的薄膜，其中所述光学层叠件包括一第二有效光学组件，具有类似设计的第二单元区格邻接排列，每个该第二单元区格主要由一个A层和一个B层构成。
41.如权利要求36所述的薄膜，其中第一有效光学组件中的每个单元区格具有6个光学层，以大约7A1B1A7B1A1B的相对光学厚度排列。
42.一种预层压件，包括一层能量吸收材料和权利要求36的薄膜。
' g3 y: g$ a% O' E8 l/ V43.一种控制在红外区域反射的多层薄膜中可见光谱区域噪声的方法，该多层薄膜至少具有一由光学层构成的第一有效光学组件，设置成单元区格，该单元区格包括超过两个此种光学层，该方法包括从单元区格中所述超过两个光学层中选择位于第一有效光学组件第一端的第一光学层以提高光学品质因数。
44.如权利要求43所述的方法，其中所述选择步骤导致所述第一有效光学层叠件相对于该第一有效光学层叠件中的一个平面呈现选自对称性、假对称性、反对称性、和反假对称性的特性。
45.如权利要求43所述的方法，还包括从单元区格中所述超过两个光学层中选择位于第一有效光学组件第二端的第二光学层以提高光学品质因数。
" C7 B& O+ ?& J2 x# ]46.如权利要求45所述的方法，其中所述单元区格主要由交替材料A、B制成的6个光学层构成，所述6个光学层具有7A1B1A7B1A1B的相对光学厚度循环排列。
2 M8 T4 B0 ]$ J" S47.如权利要求43所述的方法，其中所述光学品质因数包括所述多层薄膜在关注波长范围内的透射光谱的变化性测度。
2 ]# P7 ~5 g4 A2 P全文摘要
一种薄膜，包括由具有第一和第二相异聚合物A、B的交替光学层的单元区格构成的多层层叠件。所述单元区格可以主要由两层(AB)、四层(2A1B2C1B)、或六层(7A1B1A7B1A1B)构成。这些层构成有效光学组件，位于非光学层之间，对其起始和终止光学层进行选择以控制光学品质因数比如可见光区域的光谱噪声。起始于所述有效光学组件一端的层结构限定了单元区格层序的具体循环排列，这提供了比类似设计但具有不同循环排列的有效光学组件更好的品质因数。
' O5 X6 D# K) M文档编号B32B17/10GK1486436SQ02803694
( B2 j7 z/ _0 M8 b) e公开日2004年3月31日 申请日期2002年1月15日 优先权日2001年1月15日
发明者刘尧奇, 杰里·A·西弗斯, 安德鲁·T·拉夫, T 拉夫, A 西弗斯 申请人:3M创新有限公司
. a# i- Z# ]3 l, c. h* E' MX技术网 原文链接:http://www.xjishu.com/zhuanli/16/02803694.html