CN109716208B

CN109716208B - 具有针对斜角度处的低颜色定制的厚度分布的单分组反射偏振器

Info

Publication number: CN109716208B
Application number: CN201780056344.6A
Authority: CN
Inventors: 蒂莫西·J·内维特; 卡尔·A·斯托弗; 吉勒·J·伯努瓦; 克里斯托弗·J·德克斯; 杨朝晖
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2037-09-12
Also published as: JP7012113B2; US11550089B2; JP2020129111A; US20200174170A1; JP6687811B2; WO2018052872A1; CN109716208A; KR20190040379A; US10613264B2; JP2019526837A; TW201812353A; US20190346605A1; US11099312B2; EP3513244A4; EP3513244A1; US20210341660A1; KR102169582B1

Abstract

本发明提供了一种多层光学膜反射偏振器，该多层光学膜反射偏振器先前被认为具有过量偏轴颜色可在LC显示器中以“玻璃上”配置中提供足够的性能，该多层光学膜反射偏振器层合到该显示器的背部吸收偏振器，在此类层合物中没有任何光漫射层或空气间隙。该反射偏振器为仅具有微层的一个分组的拉幅单分组(TOP)多层膜，并且使用标准拉幅机进行定向使得该膜中的双折射微层为双轴双折射的。定制微层分组中的光学重复单元(ORU)的厚度分布，以避免在垂直角度和斜角处过度感知的颜色。通过将较厚的ORU定位为更靠近吸收偏振器，并通过确保关于ORU厚度分布的矩形波串平均，从ORU(600)到ORU(645)的平均斜率不超过从ORU(450)到ORU(600)的平均斜率的1.8倍。

Description

具有针对斜角度处的低颜色定制的厚度分布的单分组反射偏振器

技术领域

本发明整体涉及多层光学膜反射偏振膜，特别适用于仅具有交替的聚合物微层(一些为双轴双折射的)的一个分组或叠堆的此类膜，以及此反射偏振器结合到在显示器中使用的吸收偏振器的层合物。本发明还涉及相关的制品、系统、和方法。

背景技术

反射偏振器通常用于增强液晶(LC)显示器和显示系统的亮度。LC显示系统通常包括LC面板，在该LC面板之后为被定位为向LC面板提供光的照明组件或背光源。由于光再循环过程而由反射偏振器提供亮度增强：无法(由于其偏振态)有助于显示输出的光被反射偏振器反射回到背光源中，而该光中的一些以可有助于光输出并通过反射偏振器朝向用户或观察者传递的不同的偏振状态朝向反射偏振器重新反射。

LC面板22包括设置在玻璃面板之间的液晶材料的层。此外，LC面板夹置在两个吸收偏振膜之间：前部吸收偏振器，该前部吸收偏振器附接到LC面板的前部玻璃板，以及后部吸收偏振器，该后部吸收偏振器附接到后部玻璃板。亮度增强反射偏振器被放置在LC面板后面以及后部吸收偏振器后面某处。

在实施过程中，反射偏振器的设计细节对恰好反射偏振器可放置在显示系统中以提供最佳或至少可接受的光学性能的情况产生影响。一些类型的反射偏振器可直接层合到后部吸收偏振器的暴露的后表面。本领域的普通技术人员认为，对于垂直入射(沿显示系统的光轴传播的光)和高度倾斜入射的偏振的透光状态，这些类型的反射偏振器必须具有非常低的感知颜色。因为反射偏振器附接至后部吸收偏振器，并且该后部吸收偏振器进而通常附接至LC面板的后部玻璃板，所以这被称为反射偏振器的“玻璃上”配置。当前用于玻璃上配置的一种反射偏振器为下文进一步讨论的抛物线拉伸的反射偏振器。用于玻璃上配置的另一反射偏振器为也在下面讨论的多个分组反射偏振器。

本领域的普通技术人员现在认为对于倾斜入射光的偏振的透光状态具有过度感知的颜色的其他类型的反射偏振器未被层压到显示器的后部吸收偏振器，因为与反射偏振器相关联的(不期望的)颜色将通过吸收偏振器和LC显示器对用户可见。相反，这些后面的类型的反射偏振器—仅存在微层的一个分组的交替的聚合物层的多层光学膜反射偏振器、具有梯度或分布以提供宽带反射的微层分组、已使用标准拉幅机进行定向使得膜的双折射层为双轴双折射的多层光学膜、在本文中被称为拉幅单分组(“TOP”)或TOP反射偏振器的此类膜—在显示系统中用作独立膜，该独立膜与后部吸收偏振器由一个空气间隙隔开并附接到设置在反射偏振器和后部吸收偏振器之间的光漫射膜或层。光漫射层具有显著的雾度值，以便有效地将在不同方向上穿过反射偏振器的光线有效组合，以减少或消除从用户或观察者的角度与TOP反射偏振器相关联的颜色。

美国专利7,791,687(Weber等人)似乎通过公开显示面板在其一侧上具有第一吸收偏振器和TOP反射偏振器的组合的实施方案而违背该普遍的观点，这两个偏振器彼此对准，并且在显示面板的另一侧上为与第一吸收偏振器交叉(相对于第一吸收偏振器以90度定向)的第二吸收偏振器。然而，‘687Weber专利是指第一吸收偏振器为低对比度吸收偏振器的特殊情况(参见例如2列1-15行以及3列22-39行)。在实施例中，第一吸收偏振器的对比度系数仅为约5(参见例如实施例2，其中第一吸收偏振器的阻光状态透射被报告为20％)。‘687Weber专利说，在第一吸收偏振器为低对比表的这些情况下，反射偏振器的光学特性对于保持显示器的对比度变得更加重要(参见3行22-39列)。如实施例中所示，‘687Weber专利然后通过评估显示器的阻光状态(黑暗状态)性能来评价显示对比度。即，该专利计算并比较穿过交叉的偏振器系统的光谱透射率，其中组合TOP反射偏振器/第一吸收偏振器(具有低对比度，并且与TOP偏振器对准)与高对比度的第二吸收偏振器交叉。针对各种倾斜的极角θ和45度的方位角

计算这些透射光谱。通过此类交叉的偏振器系统所计算的透射率表示显示器的暗状态，并且因此非常低—在针对所测试的角度的整个波长区域上，实施例中的所有均具有在4％以下的透射率，并且一些良好地在1％以下。本实施例通过比较其计算的透射光谱来比较TOP反射偏振器不同方式进行定向的系统—TOP反射偏振器的厚度分布一种方式进行定向的一些，以及相反方式进行定向的一些。该分析导致‘687Weber研究者认定TOP反射偏振器的厚度分布应被定向为使得具有较小光学厚度的层中的大多数被设置成比具有较大光学厚度的层更靠近显示面板。在组合TOP反射偏振器/低对比度吸收偏振器设置在显示面板后面(而不是前部)的实施方案中，这意味着TOP偏振器的厚度分布应定向成使得较薄层面向前部(即，朝向用户)，并且较厚层面向后部(即，远离用户并朝向背光源)。

发明内容

鉴于目前的普遍认为TOP反射偏振器不适于在现代显示系统中的玻璃上应用，该现代显示系统由于由在高度倾斜的入射角处的显示系统的透光状态(白状态)中的常规TOP偏振器生成的显著的颜色而在想LC显示面板的前部和后部二者处均使用高对比度吸收偏振器，我们回顾了TOP反射偏振器对于这些应用的适用性。简而言之，已发现在玻璃上配置中的此类显示系统中使用TOP反射偏振器(即，在显示面板的后部处层压至高对比度吸收偏振器)实际上是可行的。还发现，在显示器白色状态下在高斜角处的不需要的可见颜色可通过正确定向TOP偏振器，并且通过适当地定制与微层分组的厚微层端相关联的层厚度分布来实质上减小至可接受的水平。有趣的是，已发现为最佳的TOP偏振器的定向—具有较厚微层(更精确地，较厚的光学重复单元(ORU))面向显示器(和吸收偏振器)的前部，并且较薄的微层(更精确地，较薄的ORU)面对显示器的后部—在由‘687Weber等人专利所提出的定向的对面。

适当设计和定向的TOP反射偏振器可在LC显示器中提供可接受的性能，而不需要任何空气间隙或高雾度光漫射层。因此，在反射偏振器和吸收偏振器之间没有空气间隙并且没有高雾度光漫射层或结构(并且在一些情况下完全没有任何显著的光漫射层或结构)的情况下通过组合此TOP反射偏振器和高对比度吸收偏振器制备的层合物可成功地使用并结合到液晶显示器等中可以成功使用和并入液晶显示等。在该构造中的TOP反射偏振器为仅存在微层的一个分组的交替的聚合物层的多层光学膜，该多层光学膜已使用标准拉幅机进行定向，使得膜的双折射层(包括微层)为双轴双折射的。在该分组中的微层或更精确地在该分组中的ORU设置有厚度分布，该厚度分布被适当地定制为针对显示系统的透光状态(白状态)避免在法线和高度倾斜的角度处的过度感知的颜色。此类TOP多层光学膜反射偏振器在下文中进行进一步讨论。

因此，在本文中尤其描述了仅具有微层的一个分组的反射偏振器，微层通过光学干涉反射并透射光，微层的分组被构造为限定第一透光轴(y)、第一阻光轴(x)和第一厚度轴(z)，该第一厚度轴(z)垂直于第一透光轴和第一阻光轴。微层的分组可包括交替的第一微层和第二微层，至少第一微层为双轴双折射的。相邻成对的第一微层和第二微层沿微层的分组形成光学重复单元(ORU)，该ORU限定具有梯度的物理厚度分布，该物理厚度分布为沿第一阻光轴偏振的法向入射光提供宽带反射率。ORU具有作为物理厚度分布和光学几何形状的函数的相应的共振波长。ORU包括在分组的相反两端的第一ORU和最后ORU。靠近最后ORU的ORU的平均物理厚度大于靠近第一ORU的ORU的平均物理厚度。物理厚度分布的固有带宽的矩形波串平均值产生IB平滑厚度分布，该IB平滑厚度分布被限定在ORU中的每个ORU处。ORU包括ORU(450)、ORU(600)和ORU(645)。对于IB平滑厚度分布，ORU(450)针对p偏振光以80度的极角(θ)入射在x-z平面内的倾斜光学几何形状具有至少450nm的共振波长。对于IB平滑厚度分布，设置在ORU(450)的包括第一ORU的侧面上的所有ORU对于倾斜光学几何形状具有小于450nm的共振波长。ORU(600)和ORU(645)被相似地限定，并且在相同的倾斜光学几何形状处分别具有至少600nm和645nm的共振波长。该分组的物理厚度分布被定制为使得IB平滑厚度分布在从ORU(450)到ORU(600)的范围内具有第一平均斜率，并且在从ORU(600)到ORU(645)的范围内具有第二平均斜率，并且第二平均斜率与第一平均斜率的比率不大于1.8。

通过满足该条件，TOP反射偏振器以及为其一部分的层合物可向以高度倾斜的角度穿过其的白光赋予一定量的颜色—该量很小使得对于结合此偏振器或层合物的显示器，在此类高度倾斜角度处此类显示器的白状态的感知颜色可接受地接近中性白或靶白色。

还描述了此反射偏振器与吸收偏振器组合的层合物。吸收偏振器具有第二透光轴和第二阻光轴，并且具有高对比度系数，例如，至少为1000的对比度系数。吸收偏振器附接到反射偏振器，在吸收偏振器和反射偏振器之间没有空气间隙，并且使得第一透光轴和第二透光轴实质上对准。反射偏振器相对于吸收偏振器进行定向，使得最后ORU比第一ORU更接近吸收偏振器。

本文还讨论了相关的方法、系统和制品。

本申请的这些方面和其他方面从下面的详细描述将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅由如在审查期间可以进行修改的所附权利要求书限定。

附图说明

图1为液晶显示器系统的示意性侧视图或剖视图。

图2为被配置为反射偏振器的单个分组多层光学膜的示意性侧视图或剖视图；

图3为光学膜的辐材的透视图；

图4为光学膜或层合物相对于笛卡尔坐标系的透视图；

图5为设置在吸收偏振器后面并与吸收偏振器间隔开的多层光学膜反射偏振器的示意性透视图；

图6为多层光学膜反射偏振器和吸收偏振器的层合物的示意性透视图，其中没有光漫射层；

图7为类似于图6的层合物的层合物的示意性透视图，但是还包括来自液晶面板的玻璃层，吸收偏振器设置在吸收偏振器和玻璃层之间；

图8A为针对TOP反射偏振器的出于第一物理厚度分布和矩形波串平滑厚度分布的目的的简化图示，该分组恰好包含15个ORU，并且图8B为针对同一实施方案的对应的简化图示，但是描绘了针对矩形波串平滑厚度分布和给定的光学几何形状的共振波长；

图9为可用于TOP反射偏振器中的八种不同但相关的物理厚度分布的图示，该TOP反射偏振器的性能被建模并示出于图10A至图17C中；

图10A为标绘ORU厚度对ORU数量并且还标绘共振波长对ORU数量的复合图，并且图10B为作为共振波长的函数的在图10A中的平均厚度分布的斜率的图示，并且图10C为在一定范围的方位角(φ)和极角(θ)内通过TOP反射偏振器和高对比度吸收偏振器的层合物透射的光的计算的颜色的图示，该TOP反射偏振器具有图10A的厚度分布；

图11A、图12A、图13A、图14A、图15A、图16A和图17A为类似于图10A的复合图但针对其他TOP反射偏振器实施方案的复合图，并且图11B、图12B、图13B、图14B、图15B、图16B和图17B为类似于图10B的图示但针对此类其他TOP偏振器实施方案的图示，并且图11C、图12C、图13C、图14C、图15C、图16C和图17C为类似于图10C的图示但针对此类其他偏振器实施方案的图示；

图18为可用于TOP反射偏振器中的八种不同但相关的物理厚度分布的图示，该TOP反射偏振器的性能被建模并示出于图19A至图26C中；

图19A为标绘ORU厚度对ORU数量并且还标绘共振波长对ORU数量的复合图，并且图19B为作为共振波长的函数的在图19A中的平均厚度分布的斜率的图示，并且图19C为在一定范围的方位角(φ)和极角(θ)内通过TOP反射偏振器和高对比度吸收偏振器的层合物透射的光的计算的颜色的图示，该TOP偏振器具有图19A的厚度分布；

图20A、图21A、图22A、图23A、图24A、图25A和图26A为类似于图19A的复合图但针对其他TOP反射偏振器实施方案的复合图，图20B、图21B、图22B、图23B、图24B、图25B和图26B为类似于图19B的图示但针对此类其他TOP偏振器实施方案的图示，图20C、图21C、图22C、图23C、图24C、图25C和图26C为类似于图19C的图示但针对此类其他TOP偏振器实施方案的图示；

图27为可用于TOP反射偏振器中的三种不同但相关的物理厚度分布的图示，该TOP反射偏振器的性能被建模并示出于图28A至图30C中；

图28A为标绘ORU厚度对ORU数量并且标绘共振波长对ORU数量的复合图，并且图28B为作为共振波长的函数的在图28A中的平均厚度分布的斜率的图示，并且图28C为在一定范围的方位角(φ)和极角(θ)内通过TOP反射偏振器和高对比度吸收偏振器的层合物透射的光的计算的颜色的图示，该TOP偏振器具有图28A的厚度分布；

图29A和图30A为类似于图28A的复合图但针对其他TOP多层光学膜反射偏振器实施方案的复合图，并且图29B和图30B为类似于图28B的图示但针对此类其他TOP偏振器实施方案的图示，并且图20C、图21C、图22C、图23C、图24C、图25C和图26C为类似于图19C的图示但针对此类其他TOP偏振器实施方案的图示；

图31为制备和测试的示例TOP多层光学膜反射偏振器的测量的物理厚度分布的图示；

图32A为标绘ORU厚度对ORU数量并且还标绘共振波长对ORU数量的复合图，并且图32B为作为共振波长的函数的在图32A中的平均厚度分布的斜率的图示，并且图32C为在一定范围内的方位角(φ)和极角(θ)内通过TOP反射偏振器和高对比度吸收偏振器的层合物透射的光的计算的颜色的图示，该TOP偏振器具有图32A的厚度分布；

图33为针对比较例(已知的)TOP反射偏振器的测量的物理厚度分布的图示；

图34A为标绘ORU厚度对ORU数量并且还标绘共振波长对ORU数量的复合图，并且图34B为作为共振波长的函数的在图34A中的平均厚度分布的斜率的图示，并且图34C为在一定范围的方位角(φ)和极角(θ)内通过TOP反射偏振器和高对比度吸收偏振器的层合物透射的光的计算的颜色的图示，该TOP偏振器具有图34A的厚度分布；

图35为针对另一比较例(已知的)TOP多层光学膜反射偏振器的测量的物理厚度分布的图示；以及

图36A为标绘ORU厚度对ORU数量还标绘共振波长对ORU数量的复合图，并且图36B为作为共振波长的函数的在图36A中的平均厚度分布的斜率的图示，并且图36C为在一定范围的方位角(φ)和极角(θ)内通过TOP多层光学膜反射偏振器和高对比度吸收偏振器的层合物透射的光的计算的颜色的图示，该TOP偏振器具有图36A的厚度分布。

在这些附图中，类似的附图标号指示类似的元件。

具体实施方式

如上所述，已发现，通常被认为具有太多偏轴颜色以用于具有高对比度吸收偏振器的玻璃上配置中的TOP(拉幅的一个分组)多层光学膜反射偏振器可实际上在液晶显示器中在此配置中提供足够的性能。需要没有空气间隙或高雾度光漫射层(并且在一些情况下完全没有光漫射层或结构)，并且在TOP反射偏振器和吸收偏振器之间或在包括这两种偏振器的层合物中的任何地方通常不提供该光漫射层。高对比度吸收偏振器通常位于在LC显示器中的LC面板的后部，该显示器还可包括在LC面板的前部的高对比度吸收偏振器，以及如上所述的前部玻璃板和后部玻璃板。

TOP反射偏振器仅具有微层的一个分组，并且使用标准拉幅机进行定向，使得膜中的双折射微层由于拉幅机的约束拉伸而发生双轴双折射。此外，单个分组中的微层—或相反，由该微层限定的光学重复单元(ORU)具有适当定制的厚度分布。厚度分布被定制为使得微层分组中的较厚的ORU比更薄的ORU更靠近吸收偏振器。该厚度分布按下面进一步所述进行进一步定制以提供在以高度倾斜的角度通过TOP反射偏振器(和通过该TOP反射偏振器为其一部分的层合物)透射的光中具有惊人地低的量的感知颜色的层合物。通过如此定制微层分组的厚度分布，当与高对比度吸收偏振器组合时，TOP反射偏振器可提供用于LC显示器的可接受玻璃上层合物。可在垂直入射角和倾斜入射角(最高达至少80度的极角(θ))与在0和90度之间的中间方位角(φ)二者处实现足够的颜色性能。

一般来说，如果给定未指定的设计的多层光学膜反射偏振器，则在LC显示系统中适当放置该反射偏振器在其他事情之中为反射偏振器的颜色特性(尤其是在光传播的高偏轴(倾斜)角度处的颜色特性)的函数。良好的颜色性能在高度倾斜的角度处比在垂直入射角处更加难以实现。颜色特性进而为膜的制造方式和膜的所得物理和光学特征的函数。

例如，已知通过模头共挤出数十、数百、数千个交替的聚合物层制造反射偏振器，任选地通过在层倍增器装置中分割并重新堆叠流动流来将层的数量增至两倍或三倍，在浇注轮上冷却挤出物，并将浇注膜定向(拉伸)以减小膜厚度使得单独的聚合物层形成光学薄的微层并在微层中的至少一些中引发双折射。在成品多层光学膜中，微层通过光学干涉来反射和透射光，该光学干涉为相邻的微层之间的反射率差、微层的相邻对的光学厚度以及此类层的叠堆对沿厚度方向或膜的轴的厚度分布。为了制备反射偏振器，主要沿一个平面内方向进行定向或拉伸，使得微层的折射率限定高反射率的阻光轴，低反射率(以及高透射率)的透光轴，以及垂直于透光轴和阻光轴的厚度轴。参见例如美国专利5,882,774(Jonza等人)。

提供图1用于参考以示出可包括在典型的LC显示系统100中的各种器件、层和膜。显示系统100包括显示面板150和定位在该面板150后面以向其提供光的照明组件101。显示面板150可包括任何合适类型的显示器。在所示实施方案中，显示面板150包括或为LC面板(在下文中称为LC面板150)。LC面板150通常包括设置在面板板154a、154b(统称为面板板154)之间的液晶(LC)的层152。该板154通常由玻璃组成，并且在其内表面上可包括电极结构和定向层，以用于控制LC层152中液晶的定向。一般地布置这些电极结构，以便限定LC面板像素，即，可独立于相邻区域控制液晶的定向的LC层的区域。滤色器也可包括板152中的一个或多个，以用于将所需的颜色诸如红色、绿色和蓝色施加到LC层的子像素元件上，并且因此施加在由LC面板150所显示的图像上。

LC面板150定位在前部(或上部)吸收偏振器156和后部(或下部)吸收偏振器158之间。在所示实施方案中，前部吸收偏振器156和后部吸收偏振器158定位在LC面板150之外。通常，用合适的透明粘合剂将吸收偏振器(156或158)层压至其邻近的玻璃面板板(分别为154a或154b)的外部主表面。吸收偏振器156、吸收偏振器158和LC面板150组合起来控制光从背光源110通过显示系统100向观察者透射。例如，可将吸收偏振器156、吸收偏振器158布置成其透光轴(透射轴)彼此垂直。例如，通过控制器104选择性激活LC层152的不同像素使光在期望的位置从显示系统100传出，从而形成由观察者看到的图像。控制器104可包括例如计算机或接收并显示电视图像的电视控制器。

一个或多个任选层157可被设置为靠近前部吸收偏振器156，例如以向显示表面提供机械保护和/或环境保护。该层157可例如包括在前部吸收偏振器156上的硬涂层。

照明组件101包括背光源110以及一个或多个光管理膜，该一个或多个光管理膜在被定位在背光源110和LC面板150之间的布置140中。背光源110可为或可包括任何已知的合适设计的背光源。例如，背光源内的(一个或多个)光源可被定位成使得背光源为边缘点亮品种或直接点亮品种。(一个或多个)光源可包括任何已知的光源，包括荧光灯泡或荧光灯中的一者或多者，包括冷阴极荧光灯(CCFL)；以及单独的LED或LED的阵列，通常为通过不同的彩色LED模头芯片(诸如RGB)的组合或通过照亮和激发发白光或黄光的磷光体的蓝色或UV LED模头发射标称白光的LED。

光管理膜的布置140(也称作光管理单元)被定位在背光源110和LC面板150之间。光管理膜影响从背光源110传播出的照明光。在一些情况下，背光源110可以被认为包括在布置140中的光管理膜中的一个、一些或所有。

例如，光管理膜的布置140可包括漫射体148。漫射层148用于散射或漫射从背光源110接收的光。漫射体148可为任何合适的漫射膜或漫射板。例如，漫射体148可包含一种或多种任何合适的漫射材料。在一些实施方案中，漫射体148可包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚合物基质，该聚合物基质具有包括玻璃、聚苯乙烯小珠和CaCO₃颗粒的多种分散相。漫射体148还可为或可包括得自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota)的3635-30型、3635-70型、以及3635-100型3M^TMScotchcal^TM漫射膜。如用于光管理膜布置(诸如布置140)中的漫射体148将通常具有相对高的雾度，例如，如使用得自马里兰州银泉市的BYK-Gardiner公司(BYK-Gardiner,Silver Springs,MD)的Haze Guard Plus雾度计根据合适的程序诸如在ASTM D1003中描述的程序所测量的至少40％。

光管理单元140还可包括反射偏振器142。虽然在一般意义上反射偏振器142可为任何合适的设计—例如，多层光学膜、漫反射偏振膜(DRPF)诸如连续/分散相偏振器、线栅反射偏振器或胆甾型反射偏振器—为了本申请的目的，感兴趣的为反射偏振器为特定类型的多层光学膜的情况，如本文其他地方讨论的。例如，反射偏振器可为如上所述的TOP反射偏振器。本领域的普通技术人员已将这种类型的反射偏振器视为具有如此多的偏轴颜色，使得在显示系统的透光状态(白色状态)下，反射偏振器142和后部吸收偏振器158之间的高雾漫射体和空气间隙被认为必须将显示系统100的总感知颜色保持在中性白色或合理地接近中性白色。

在一些实施方案中，偏振控制层144(诸如四分之一波延迟层)可设置在漫射体148和反射偏振器142之间。偏振控制层144可用于改变从反射偏振器142反射回来的光的偏振，使得更多的循环光通过反射偏振器142透射。

光管理膜的布置140也可包括一个或多个增亮层。增亮层可以将偏轴光在更靠近显示器的轴的方向上重新导向。这样能增加通过LC层152在轴上传播的光的量，从而增加由观察者所看到图像的亮度。增亮层的一个示例为棱柱形增亮层，该棱柱形增亮层具有通过折射和反射改变照明光的方向的数个棱柱形隆起。在图中1，第一棱柱形增亮层146a在一个维度上提供光学增益，并且第二棱柱形增亮层146b具有正交地定向于层146a的那些的棱柱结构，使得层146a、层146b的组合在两个正交维度上增加显示系统100的光学增益。在其他实施方案中，增亮层146a、增量层146b可被定位在背光源110和反射偏振器142之间。

光管理单元140中不同的层可为相对于彼此自立式的。替代地，光管理单元140中的层中的两个或更多个可彼此层压。

用于LC显示系统中的多层光学膜反射偏振器的两个设计方面与本专利申请特别相关：挤出膜拉伸的方式—这实际上影响确定双折射微层为单轴双折射还是为双轴双折射—，以及在制造期间是否使用层倍增器装置，或成品多层光学膜是否具有多于一个单独的叠堆或微层的分组。

我们首先讨论拉伸或定向挤出膜的方式。在第一已知技术中，聚合物膜的很长的长度或幅材通过标准拉幅机设备连续前进。在标准拉幅机中，膜通过附接到膜的相对边缘的夹子的组保持绷紧，并且该夹子组在链条传动等的作用下沿导轨向前移动。在该拉幅机的一个区段中，导轨的直区段彼此偏离，使得当夹子在顺着辐材的方向(也称为纵向)上通常向前携带膜时，夹子沿横过辐材的方向(也称为横向)拉伸该膜。这使该膜主要定向在横过辐材的方向上。该夹子在标准拉幅机中保持恒定的夹到夹间距并以恒定速度在直导轨区段的整个长度上移动，这防止膜在顺着辐材的方向上放松。由于在定向期间膜的该顺着辐材的约束，由此标准拉幅机提供的拉伸有时被称为约束拉伸。由于该约束的结果，在拉伸的条件下成双折射的膜中的层通常沿膜的三个主要方向(横过幅材方向或x方向、顺着幅材方向或y方向，以及厚度方向或z方向)产生三个不同的折射率。如果将此层沿主要的x方向、y方向和z方向上的折射率表示为nx、ny和nz，则nx≠ny，且ny≠nz，且nz≠nx。(在材料表现出色散的程度上，由此给定的折射率作为光学波长的函数而有所变化，折射率可被理解为指定在特定的可见波长诸如550nm(绿色)或632.8mm(He-Ne激光、红色)处，或者折射率可被理解为在可见波长范围(例如400nm-700nm)上的平均值)。据说具有该类型的双折射率的材料为双轴双折射的。

在双折射微层和各向同性微层交替的反射偏振器中，双折射微层为双轴双折射的结果是，沿y方向和沿z方向的层到层折射率差不能均为零。对于以相对于垂直于该膜的光轴的高斜角传播的光，对于在包括y轴(即，偏振器的透光轴)和z轴的参考平面内传播的p偏振光，以及对于沿其他方向传播的高度倾斜的光，这进而导致残余反射率和(当用于显示器中时)感知颜色。

在第二已知技术中，膜或幅材通过已被特别设计成允许辐材或膜在定向过程期间在顺着幅材方向上完全松弛的拉伸设备前进。例如，在一些实施方案中，拉伸设备利用沿着抛物线成型的导轨移动的夹子组。参见例如美国专利6,949,212(Merrill等人)。通过允许膜在顺着辐材方向上(以及在厚度方向)松弛，在拉伸的条件下成双折射的膜内的层通常在沿膜的三个主要方向上产生两个不同的折射率。换句话说，对于此双折射层，沿z方向的折射率等于或实质上等于沿y方向的折射率，但那些折射率与沿x方向(拉伸方向)的折射率实质上不同。使用nx、ny、nz符号，ny＝nz，但nx≠ny，并且nx≠nz。(在一些情况下，ny和nz的可不正好相等，但它们之差非常小，如下文所讨论的。因此，ny≈nz。)据说具有该类型的双折射率的材料为单轴双折射的。在双折射微层与各向同性微层交替的反射偏振器中，双折射微层为单轴双折射的结果是，可使沿y方向和沿z方向的层到层折射率差均为零或实质上为零，而沿x方向的折射率差非零且幅度大。这导致在高斜角处很少或没有显著的反射率，并且导致当将膜用作在显示器中的反射偏振器时在此类角度处很少或没有感知颜色。

因此，关于在显示器中的偏轴颜色，例如使用抛物线拉伸设备而使得其双折射微层为单轴双折射的多层反射偏振器相对于例如使用常规拉幅机而使得其双折射微层为双轴双折射的偏振器具有固有优点。然而，在实践中，在所有其他因素相同的情况下，单轴双折射偏振器至少部分地由于与用于标准拉幅机的那些相比的用于专门的抛物线拉伸设备的实质上更低的产量而比双轴双折射偏振器制造成本更高。

可用于制造所公开的反射偏振器的光学材料可选自已知材料，优选地为其材料特性允许在相同温度下并且在共同的进料块中共挤出此类材料的透明的聚合物材料。在示例性实施方案中，使用交替的热塑性聚合物的层(ABABAB…)，并且选择聚合物中的一种为双折射，并且选择其他聚合物在拉伸的条件下保持光学各向同性。合适的聚合物可谨慎地选自例如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、它们的共聚物，以及它们的共混物。另外，表现出双折射并且可用于该目的的其他类聚合物为聚苯乙烯(包括间规聚苯乙烯)、聚酰胺(包括尼龙6)和液晶聚合物。

关于涉及单轴和双轴双折射的上述讨论以及涉及nx、ny和nz的等式和不等式，认识到两个折射率之间的正好相等可难以实现或测量，并且从实际的观点来看，小差异可与正好相等难以区分。因此，对于本文档的目的，如果一对其折射率实质上为相同的，例如，如果它们相差小于0.05而剩余对的其折射率不为实质上相同，例如，如果它们相差至少0.05，则将材料视为单轴双折射。同样，如果每对和每一对其主要折射率不为实质上相同的，例如，如果它们相差至少0.05，则认为材料为双轴双折射的。

与本申请特别相关的另一个设计方面为存在于成品多层反射偏振器中的微层的不同叠堆的数量，该数量通常与在薄膜制造期间是否使用层倍增器装置相关。在描述该特征时，参见图2，其示意性地描绘了被配置为反射偏振器220的单个分组多层光学膜。

多层光学膜或偏振器220具有两个相对的外主表面220a、220b，其间为多个不同的聚合物层。可通过共挤出和拉伸来制备此类膜的聚合物材料和膜制备设备为已知的，参见例如美国专利5,882,774(Jonza等人)和6,783,349(Neavin等人)和专利申请公布US 2011/0102891(Derks等人)。相邻的聚合物层沿主要x轴、y轴或z轴中的至少一个具有实质上不同的折射率，使得一些光(取决于传播方向和光的偏振状态)被反射在层之间的界面处。偏振器220的聚合物层中的一些为足够薄的(本文中称为“光学薄”)，使得在多个界面处反射的光经受相长干涉或相消干涉作用，以便赋予多层光学膜以期望的反射或透射特性。这些层在本文中被称为微层，并且在图2中被标记为“A”和“B”。对于被设计为反射可见光的反射偏振器来说，每个微层通常具有小于约1微米的光学厚度(即，物理厚度乘以其折射率)。如本领域已知的较厚层诸如表层或保护性边界层(PBL)也可存在于偏振器中，如图2中由层222所示。此类“光学厚度”层具有至少1微米的光学厚度，并且通常远大于1微米，并且不被认为是微层。(在本文中，当使用术语“厚度”而没有使用修饰词语“光学”时，除非上下文另外指明，否则厚度是指物理厚度。)

在本文中将一组连贯的微层称为微层的叠堆或分组，或称为微层分组。如图所示，偏振器220仅包含微层224的一个分组。分组224具有T₁的(物理)厚度，并且偏振器220具有t₂的总厚度，如图所示。仅具有微层224的多层光学膜简化了制造过程(假如所需的微层的数量未过量)，并且允许对微层的厚度和厚度分布进行更大的控制，这进而允许对反射偏振器的光谱反射率和光谱透射特征进行更大的控制。在图2中，成对的相邻微层形成光学重复单元(ORU)(被标记为ORU1至ORU6)，每个ORU具有与其组成微层的光学厚度的总和相等的光学厚度(OT1、OT2…OT6)。虽然示出了仅6个ORU(12个微层)，但读者将理解，反射偏振器的典型的单个分组将包含许多更多微层和ORU，以便在可见光谱上提供足够的反射率。例如，在单个分组反射偏振器中的微层的总数量可小于500，或小于400，或小于350，或在200至500的范围内，或在200至400的范围内，或在200至350的范围内，或在225至325的范围内，例如。ORU的光学厚度决定ORU表现出峰值反射率的波长。假如在分组中存在足够数量的ORU，根据期望的层厚度分布对ORU的厚度进行小心控制(其中ORU的光学厚度从该分组的一侧(例如靠近主表面220a的一侧)向该分组的相反侧(例如靠近厚层222)逐渐增加)允许微层的分组在可见光谱和期望范围的观察角度上提供宽反射率。

替代方法(更容易地实现所期望的光学性能目标)为将多层光学膜反射偏振器设计为具有比可切实地结合到单个分组膜中的微层更多的微层。出于这个原因(或出于其他原因)，制备微层被分成或分隔成两个或更多个可辨识的微层分组的反射偏振器，其中其中至少一种光学厚的聚合物材料分隔相邻的分组。此类多个分组反射偏振器可以各种方式制造。例如，可以使用多个进料块(对应于多个分组)并在聚合物材料仍为液态时从这些进料块组合该分组而不是仅使用一个进料块来制备反射偏振器。参见例如专利申请公布US2011/272849(Neavin等人)。替代地，可使用层倍增器装置来制备反射型偏振器，例如如美国专利5,882,774(Jonza等人)或6,025,897(Weber等人)。层倍增器装置可例如将微层和ORU的数量变为两倍或三倍，在成品反射偏振器中产生两倍或三倍(分别)该数量的分组。在又一个方法中，可通过将各自例如用单个进料块制备的两个或多个倍增器光学膜反射偏振器层压在一起来制备多个分组反射偏振器。

多个分组反射偏振器的缺点往往包括(a)由于大量的层和所得的高材料成本而增加的制造成本，以及(b)相对大的总物理厚度，这在一些显示应用中可为显著的缺点。(所公开的反射偏振器的厚度有利地为小于50微米，或小于40微米，或在20或25微米至50微米的范围内或在20或25微米至40微米的范围内)。然而，甚至当使用标准拉幅机对此类偏振器进行定向时，即，甚至当此类反射偏振器中的双折射微层为双轴双折射时，更大数量的微层允许多个分组反射偏振器实现显示质量光学性能目标。这是因为多个分组可产生如专利申请公布US 2013/0063818(Weber等人)中所述的光谱平滑，从而导致减少量的偏轴颜色。单个分组反射偏振器无法利用该光谱平滑技术，并且相对于层厚度可变性具有较小的误差裕度。

当讨论通过通过进料块/模头共挤出交替聚合物材料的多个层并用拉伸操作将该膜定向而制备的多层光学膜，以及此类膜在视觉显示应用中的适用性时，普通技术人员实际感兴趣的膜的一个方面为所制造的膜在空间上均匀的程度。膜的该方面为感兴趣的，因为它涉及在预期应用中可使用多少制造的膜而必须去除多少该膜。这进而会影响制造产量和制造成本，并且还可对可获得多大件或可从膜的给定辐材切割多大件进行大小限制以适合于大显示系统。在用于LC显示器的光学膜的情况下，可期望高度的空间均匀度，使得在所显示图像中与膜相关的工件不明显。

光学膜320的辐材示意性地示于图3中。膜320在膜制备线上制造并从拉幅机或其他拉伸装置射出，该拉幅机或其他拉伸装置被示意地描绘为元件309。膜320具有平行于y轴的纵向或顺着幅材的方向，如图所示。膜320还具有平行于x轴的横向或横过幅材的方向，如图所示。两个相对的纵向边缘320a、320b限定膜320的纵向边界。在这些边缘附近，夹子从在先前的定向步骤期间抓紧膜的拉幅机或专门的拉伸设备设定，之后将膜320修剪至边缘320a，320b。三个膜样品(意图用作显示应用或其他期望应用中的反射偏振器)示出于附图中：膜样品321a靠近膜边缘320a，膜样品321b靠近膜边缘320b，并且膜样品321c位于膜320的中心部分(相对于横向)。将这些膜样品或件用刀、切条机或其他合适的切割工具切割自较大的幅材或膜320。如同反射偏振器，光学膜320，以及膜样品321a、321b、321c中的每个具有平行于x轴的阻光轴，以及平行于y轴的透光轴。

在理想化的情况下，膜样品321a、321b、321c将全部具有相同的光学特征和特性。然而，在实施过程中，膜320表现出一定量的空间变化性。因此，靠近膜320的边缘的微层分组的层厚度分布(及其对应的光谱透射和反射特征)稍微不同于在该膜的中心部分中的层厚度分布(以及对应的光谱透射和反射特征)。在膜的中心和边缘之间的光谱特征中的变化量对于本申请感兴趣的类型的多层光学膜(即，仅具有微层的一个分组并且使用标准拉幅机进行定位使得在该膜中的双折射微层为双轴双折射的反射偏振器)尤其重要。这是因为此类膜缺乏由其他类型的反射偏振器的多个分组提供的光谱平滑。参见例如专利申请公布US 2013/0063818(Weber等人)。

在本文档的其他地方讨论光学特性，诸如处于特定角度和偏振状态的某些偏振膜和层合物的透射和反射。提供图4以帮助读者理解一些相关方向、平面和角度。在该图中，光学主体412(该光学主体412可例如为或包括多层光学膜，该多层光学膜被配置为反射偏振器(诸如TOP反射偏振器)，或层压到吸收偏振器和/或另一光学膜或主体的此膜示出于笛卡尔x-y-z坐标系的背景下。如同偏振器，光学主体412具有分别对应于相互垂直的y轴和x轴的透光轴413和阻光轴414。z轴对应于主体412的厚度方向，即，垂直于主体412的平面的轴线。垂直入射在主体412上的光平行于z轴传播，其特征在于极角(θ)为零。在该光具有平行于透光轴413的线性偏振分量的情况下此类光实质上由主体412透射，并且在该光具有平行于阻光轴414的线性偏振分量的情况下实质上被阻挡(在反射偏振器的情况下被反射，在吸收偏振器的情况下被吸收)。

在光入射在膜上的情况下以及在光未入射在膜上而是从膜射出的情况下，由于缺乏替代术语，本文将用“入射平面”表示包含表面垂直方向和光传播方向的平面。同样，“入射角”用于表示表面垂直方向(z轴)和光传播方向之间的角度，对于入射在膜上的光和从膜射出的光，该角度还对应于极角θ。

两个参考入射平面416和418包括在附图中：参考平面416包含阻光线414和z轴；参考平面418包含透光轴413和z轴。两个斜向入射光线415、417在图中示出。光线415位于平面416，并且光线417位于平面418。光线415、417斜向入射，因为它们的传播方向相对于z轴形成相应的非零极角θ。对于每个光线415、417，光线的偏振状态可被分解成两个正交分量，在图中表示为一对正交双头箭头：被称为“p偏振”的其偏振状态在入射平面内的分量，以及被称为“s偏振”的其偏振状态垂直于入射平面的分量。对该图的检测显示，针对倾斜光线415的p偏振光的偏振方向与针对倾斜光线417的p偏振光的偏振方向不相同。相似地，针对倾斜光线415的s偏振光的偏振方向与针对倾斜光线417的s偏振光的偏振方向不相同。光线415的p偏振(“p-pol”)分量垂直于透光轴413，并与阻光轴414部分对准，而光线415的s偏振(“s-pol”)分量则平行于透光轴413。光线417的p-pol分量垂直于阻光轴414，并与透光轴413部分对准，而光线417的s-pol分量则平行于阻光轴414。由此，可以看出，根据入射方向，p偏振光可在一些情况下垂直于透光轴，并且在另一些情况下垂直于阻光轴，并且s偏振光可在一些情况下平行于透光轴，并且在另一些情况下平行于阻光轴。(任意入射平面都可以分解为入射平面分量44和52。

两条倾斜光线415、417为任意倾斜的入射光线的更一般情况的特殊情况，该任意倾斜光线可具有既不平行于平面416也不平行于平面418(即，既不平行于x轴也平行于y轴)的入射平面。为了完全表征此任意倾斜光线，采用被称为方位角的附加角度φ。方位角φ为在x-y平面中测量的在x轴(即，阻光轴)和此类光线在x-y平面内的投影之间或在x轴(阻光轴)和此类光线的入射平面之间的角度。φ＝0度的值对应于平面416，并且φ＝90度的值对应于平面418。

现在转到图5，看见示意地示出LC显示系统500的所选元件。示出的所选元件为后部吸收偏振器558(该后部吸收偏振器558可与图1中的后部吸收偏振器158相同或类似)、多层光学膜反射偏振器520(该多层光学膜反射偏振器520可与图1中的反射偏振器142或图2的反射偏振器220相同或类似)、以及设置在反射偏振器520的前部主表面上的光漫射层525。将包括在LC显示系统中的其他器件诸如LC面板、前部吸收偏振器和背光源为简单起见而从该附图省略。光学膜通常位于x-y平面内或平行于x-y平面。第一用户或观察者508位于系统500的前部，并且在正常情况下沿平行于z轴的系统光轴查看显示器。第二用户或观察者509也位于系统500的前部，但以斜角查看显示器。

假定后吸收偏振器558是本领域已知的用于它们在LC显示器中的合适性的任何吸收偏振器。偏振器558具有透光轴和阻光轴(图5中未示出)，该偏振器被定向成使得透光轴平行于y轴，并且阻光轴平行于x轴。在当代LC显示器中，后部吸收偏振器558通常为大于1000对比度的高对比度偏振器。就这一点而言，除非针对垂直入射在偏振器上的光(并且其波长在可见光谱中或在对于该偏振器的任何其他可用波长范围内)另外指明，用于本文档的偏振器的目的的对比度是指偏振器针对透光的偏振光的透射率与偏振器针对阻光的偏振光的透射率的比率。如果对比度为至少1000，或在一些情况下为至少10,000，则称该吸收偏振器具有高对比度。例如，当前可用的吸收偏振器可具有在1000至100,000，或2,000至10,000的范围内的对比度。

假定反射型偏振器520为如上所述的TOP(拉幅的一个分组)反射偏振器。图5描绘了处于独立式配置的偏振器520，这与人们普遍认为TOP反射偏振器由于偏振器的过度离轴颜色而不适于玻璃上的配置保持一致。因此，反射偏振器520通过空气间隙505与吸收偏振器558分离。此外，反射偏振器520在其一个主表面上设置有光漫射层525，漫射层525设置在反射偏振器520和吸收偏振器558之间。光漫射层525将光散射成如入射光线506和散射光线507所示的圆锥或角度分布。该散射有效地混合通过反射偏振器520在不同方向上传播的光线以减少或消除与反射偏振器520相关联的颜色。假设漫射层525具有相对较高的雾度，例如如使用Haze Guard Plus雾度计测得的至少40％。漫射层525可为任何已知类型或设计，例如其可包括浸入在不同折射率的基质中的玻璃或陶瓷小珠或其他颗粒，或者其可包括在聚合物/空气或聚合物/聚合物界面处的纹理化的、多面的或换句话讲非光滑的主表面。

如上所述，通过调查和测试发现，与盛行观点相反，适当设计和定向的TOP反射偏振器可在玻璃上配置中(即当层压至高对比度后部吸收偏振器时)并且在其间不具有漫射层或结构的情况下提供可接受的光学性能。(然而，在一些情况下，可包括漫射层或结构，该漫射层或结构具有相对低的雾度，例如小于30％，或小于20％，或小于10％的雾度)。玻璃上配置的两个示例在图6和图7中示出。

在图6的示意图中，示出层合物630或光学主体，其中多层光学膜反射偏振器620通过透明的粘合剂层626附接到后部吸收偏振器658。反射偏振器620、后部吸收偏振器658和粘合剂层626都彼此共延，并且在反射偏振器620和吸收偏振器658之间没有空气间隙。层合物630的观察者处于正z方向，因此后部吸收偏振器658可被认为在反射偏振器620的前部。反射偏振器620可与上文所述的反射偏振器520相同或相似。事实上，在以下说明书中，假设反射偏振器620为TOP反射偏振器。TOP反射偏振器620可可为反射偏振器辐材的中心部分，参见例如图3中的膜样品321c，或其可为边缘部分，参见例如膜样品321a、321b。

TOP反射偏振器620具有大体平行于y轴的透光轴613a和大体平行于x轴的阻光轴614a。在单个微层分组中的ORU的数量以及那些ORU的厚度分布为反射偏振器620针对平行于透光轴613a偏振的垂直入射可见光提供高透射率，并且针对平行于阻光轴614a偏振的垂直入射可见光提供低透射率(和高反射率，因为对于这些低吸收多层光学膜，透射率+反射率约等于100％)。例如，平行于透光轴613a偏振的垂直入射可见光的透射率在对可见波长范围取平均值时可为至少60％，或至少70％，或至少80％，并且平行于阻光轴614a偏振的垂直入射可见光的透射率在对可见波长范围取平均值时可为小于30％，或小于20％，或小于10％。TOP反射偏振器620对于入射在包含z轴和透光轴613a的参考平面内的倾斜p偏振光的光学性能受到不可避免的层到层折射率失配影响，该层到层折射率失配由膜中的双折射微层的双轴双折射实质引起。对于在60度入射极角处的此类倾斜光，反射偏振器620对于450至700nm的至少一些波长具有在70％至90％或70％至85％的范围内的值的透射率；在一些情况下，对于此类倾斜光透射率可在400至500nm的整个波长上小于90％。

TOP反射偏振器620可具有小于50微米或小于40微米的总厚度，或者该总厚度可在20至50微米的范围内，或者在20至40微米的范围内，或者在25至40微米的范围内。偏振器620的微层分组的ORU的层厚度分布可被定制为使得从垂直入射到高达80度的极角θ并包括80度的极角θ的任何观察角度的透射白光的颜色偏移不为可许可的，如下文进一步描述的。具体地讲，如果通过从在垂直入射处的第一CIE色度(a*,b*)坐标到高达θ＝80度处的第二CIE色度(a*,b*)坐标的变化(Δ)来量化此类光的颜色偏移，则sqrt((Δa*)^2+(Δb*)^2)理想地为小于3.5，更理想地为小于2.5，并且最理想地为小于2.0。

后部吸收偏振器658(该后部吸收偏振器658具有透光轴613b和阻光轴614b)可与上文所述的后部吸收偏振器558相同或类似。事实上，假设吸收偏振器658为高对比度吸收偏振器。吸收偏振器658被相对于反射偏振器620定向为使得透光轴613a、613b实质对准，并且阻光轴614a、614b也实质上对准的。例如，两个此类实质上对准的轴线可特征在于小于1度或小于0.1度的角偏差。

透明粘合剂层626可以是任何合适的光学粘合剂，例如，可得自明尼苏达州圣保罗市的3M公司的光学透明粘合剂产品中的任一种。粘合剂层626的折射率理想地接近吸收偏振器658的外部表面的折射率和反射偏振器620的外部表面的折射率，以避免那些膜的聚合物/粘合剂界面处的菲涅耳反射。粘合剂层626优选地在吸收偏振器658和反射偏振器620之间提供永久粘结。

层合物630可(仅)由反射偏振器620、吸收偏振器658和粘合剂层626组成，或者它可基本上由反射偏振器620、吸收偏振器658和粘合剂层626组成。在一些实施方案中，层合物630和这些三种器件中的每种不包括任何显著可识别的光漫射层或结构，诸如不同折射率的小珠或其他粒子，或纹理化或其他非平滑的主表面。该层合物630因此也可没有任何此类光漫射层或结构。在层合物630包括此漫射层或结构的情况下，该层可在该反射偏振器620和吸收偏振器658之间，或在与吸收偏振器658相对的反射偏振器620的侧面上，或在反射偏振器620内，或在吸收偏振器658内。上述陈述是在认识到甚至理想的平坦光学膜和具有优异光学透明度的层可表现出微小但可测量的光学散射或漫射量的情况下做出的。因此，为了清楚起见，可以建立最小阈值，从实际出发并且对于本文档的目的低于该最小阈值所讨论的层或结构可被认为没有光漫射。如根据合适的过程诸如在ASTM D1003中所述的过程使用来自马里兰州银泉市的BYK-Gardiner公司的Haze Guard Plus雾度计所测量的，将该最小光漫射阈值设定为5％、或4％、或3％、或2％、或1％。

光学膜常常在两侧上具有临时聚合物离型衬垫的情况下进行销售和/或运输，以保护膜的主表面免受刮痕或其他损坏。此类离型衬垫可容易地通过剥离从产品移除。该离型衬垫可包含染料、颜料或其他药剂，包括光漫射剂，所以它们可以容易地被用户看到或检测到。此类临时离型衬垫也可施加到层合物630的外表面上。然而，此类离型衬垫可区别于层合物630，并且不需要被认为是层合物630的一部分。因此，在此类离型衬垫存在于层合物630上(或本文所公开的其他层合物上，包括下面的层合物730)并且具有可观的光漫射特性的程度上，陈述层合物不包括任何显著的光漫射层或结构仍可为正确的。

然而，应当提醒读者，在一些情况下，可期望在反射偏振器620与吸收偏振器658之间包括一个或多个适度的漫射层或结构，此类适度的漫射层或结构具有显著量的雾度，即，大于上述最小光漫射阈值，又小于在独立式配置诸如图5的独立式配置中发现的高雾度漫射体。漫射层或结构可例如被包括在TOP反射偏振器620和高对比度吸收偏振器658之间，该漫射层或结构具有相对低的雾度，例如，小于30％、或小于20％、或小于10％的雾度。

所公开的TOP反射偏振器的微层分组中的微层和ORU具有物理厚度、光学厚度或两者，该物理厚度或光学厚度被仔细地定制并适当地定向为提供厚度分布，该厚度分布不仅赋予该反射偏振器在感兴趣的可见波长范围内且对于垂直入射和高度倾斜入射二者的针对阻光状态偏振的低透射率(高反射率)和针对透光状态偏振的高透射率(低反射率)，而且赋予该反射偏振器针对高度倾斜的光的尤其是在中间方位角φ处的低透射的颜色，例如其中φ在15至45度的范围内。通过在微层分组中将较厚的ORU定位得比较薄的ORU更靠近高对比度吸收偏振器，并且通过满足下面进一步描述的条件(该条件包括基于物理厚度分布的基于固有带宽的矩形波串平均值(IB平滑厚度分布)，以及ORU(450)、ORU(600)和ORU(645)的存在)，并且确保IB平滑厚度分布在ORU(450)至ORU(600)的范围内具有第一平均斜率，并且在ORU(600)至ORU(645)的范围内具有第二平均斜率，并且第二斜率与第一斜率的比率不大于1.8，来减少在偏振器(该偏振器与TOP反射偏振器所在的显示器的白色状态紧密关联)的透光状态下在高倾斜角处的不期望颜色。通过满足该条件，TOP反射偏振器以及该TOP反射偏振器为其一部分的层合物可向穿过该TOP反射偏振器的白光赋予一定量的颜色，该量很小使得对于包括此偏振器或层合物的显示器而言，在此类高度倾斜角度处此类显示器的白状态的感知颜色可接受地接近中性白或靶白色。

另一层合物730或光学主体在图7所示。层合物730可与如上所述的层合物630相同或类似，不同的是已添加了两个附加层。因此，该层合物730包括高对比度后部吸收偏振器758、TOP反射偏振器720，以及将吸收偏振器758粘结到反射偏振器720的粘合剂层726。这些元件可与层合物630的对应元件相同或类似，并且它们形成光学主体或结构730'，该光学主体或结构730'因此可与层合物630相同或类似，不同的是结构730'的前部附接到附加层。特别地，通过粘合剂层728将高对比度背部吸收偏振器758的前部主表面粘结到玻璃层754。粘合剂层728可与粘合剂层726相同或类似。玻璃层可以是液晶面板的后部面板或背部面板，诸如上述LC面板150的面板154b。

层合物730可(仅)由上述元件720、726、758和754组成，或者可基本上由元件720、726、758和754组成。与层合物630类似，层合物730和其器件中的每个优选地不包括任何显著可识别的光漫射层或结构，诸如不同折射率的小珠或其他粒子，或纹理化或其他非平滑的主表面。层合物730因此也可没有任何此类光漫射层或结构。在层合物730不包括此漫射层或结构的情况下，该层可在反射偏振器720和吸收偏振器758之间，或在与吸收偏振器758相对的反射偏振器720的侧面上，或在反射偏振器720内，或在吸收偏振器758内。如上所述，甚至理想的平坦光学膜和具有优异光学透明度的层可表现出可测量的光学散射，并且为本文档的目的可以建立最小阈值，低于该最小阈值所讨论的层或结构可被认为没有光漫射。上面给出合适的阈值。此外，在一些情况下，可期望在反射偏振器720与吸收偏振器758之间包括一个或多个漫射层或结构，该漫射层或结构具有较小但显著量的雾度，例如小于30％，或小于20％，或小于10％的雾度。

在所公开的TOP反射偏振器中使用的层厚度分布，诸如图6和图7层合物的那些，需要一些额外讨论。如已提及的，微层分组中的微层被组织成光学重复单元(ORU)，并且ORU(和微层)的光学厚度被定制为对于整个可见光谱范围内的光在垂直入射处和在期望范围的倾斜入射角和方向二者上提供针对阻光偏振的光的高宽带反射率，和针对透光偏振的光的高宽带透射率(低反射率)。这可通过将沿膜的厚度方向(z轴)的ORU的厚度分布定制为单调的或接近单调的函数来实现，其中较薄的ORU通常定位在该分组的一侧(此处被称为薄侧)处，并且较厚的ORU通常被定位在该分组的相反侧(此处被称为厚侧)处。

为减少所公开的膜的不期望的感知偏轴透射颜色，它有助于(a)定向反射偏振器使得微层分组的厚侧面向吸收偏振器(并且因此还面向观察者和LC面板)，并且微层分组的薄侧背离吸收偏振器(并且因此朝向背光源的显示系统)，以及(b)将ORU厚度分布定制为以使得微层分组的IB平滑厚度分布在从ORU(450)至ORU(600)的范围内具有第一平均斜率并在从ORU(600)至ORU(645)的范围内具有第二平均斜率并且确保第二平均斜率与第一平均斜率的比率不大于1.8的方式平滑地变化。通过满足该条件，TOP反射偏振器以及该TOP反射偏振器为其一部分的层合物可向穿过该TOP反射偏振器的白光赋予一定量的颜色，该量很小使得对于包括此偏振器或层合物的显示器而言，在此类高度倾斜角度处此类显示器的白状态的感知颜色可接受地接近中性白或靶白色。

与已发现可进行定制以将TOP反射偏振器和包括其的层合物的颜色效果保持为可接受地低水平的ORU厚度分布和其特征的上述讨论现在将在多个实施方案以及一些示例的协助下进行更详细的解释。参考图8A和图8B开始更详细的讨论，该图8A和图8B涉及简化的ORU物理厚度分布。简化的厚度分布允许更容易地描述每个OUR的概念，诸如使用矩形波串平均将厚度分布平滑化，以及矩形波串平均(平滑的)厚度分布在给定的光学几何形状处的共振波长。在此之后，结合图9至图30C讨论并比较多个TOP反射偏振器实施方案以及它们在高度斜角处的建模颜色相关性能。最后，结合图31至图32C讨论示例TOP反射偏振器，并且结合图33至图36C讨论两个比较例TOP反射偏振器。除非另外指明，否则实施方案中的所有包括具有梯度的ORU物理厚度分布，该梯度为沿阻光轴偏振的法向入射光提供宽带反射率，并且ORU具有作为物理厚度分布和光学几何形状的函数的共振波长。

图8A和图8B以简化的方式示出了ORU物理厚度分布、通过矩形波串平均(例如，基于固有带宽(IB)的矩形波串平均值)和斜角共振波长的平滑物理厚度分布的概念。在图8A中，假设的TOP反射偏振器的物理厚度分布呈现于图示中，该图示标绘ORU厚度对ORU数量。为一般起见，图形的竖直轴线未设置有数字标记，但读者将理解，厚度在轴线箭头的方向上线性增加。水平轴线在微层分组的第一端处开始对ORU的数量进行简单计数。(因此，该水平轴线与在反射偏振膜内相对于分组的第一端的物理位置或深度紧密相关。)检测该轴线表明假设的偏振器恰好具有15个ORU。每个ORU可由两个相邻微层组成，如上面图2所示。点P1表示第一ORU的物理厚度，点P2表示第二ORU的物理厚度等等，并且点P15表示在形成所示TOP反射偏振器的微层的分组中的第十五个(并且最后的)ORU的物理厚度。点P1至点P15的集合为反射偏振器的微层的分组的ORU物理厚度分布。如图所示，该厚度分布单调增加，并且实质上线性地为ORU数量的函数。靠近第十五(最后的)ORU的ORU的平均物理厚度大于靠近第一ORU的ORU的平均物理厚度。

对于任何给定的光学几何形状，每个ORU产生反射光谱，该反射光谱的特征在于(1)峰值或最大反射率，以及(2)光谱幅宽或宽度(例如，如反射光谱的全宽半高处所测量的)，该光谱幅宽或宽度被称为固有带宽。微层分组中所有ORU的光谱反射率的总和然后实质上产生整个TOP反射偏振器的反射率。给定ORU的峰值反射率在被称为共振波长的波长下发生(对于该ORU)；然而，峰值反射率并且因此共振波长作为光学几何形状的函数而改变。对于法向入射光，共振波长等于ORU的光学厚度的一半，其中光学厚度不同于如上面详细讨论的物理厚度。在斜角处，共振波长小于在垂直入射处的共振波长，并且此外，其对于s偏振光和p偏振光通常不同。ORU反射光谱的固有带宽也在一定程度上受光学几何形状的影响，但也受到其他因素的影响，诸如分组中的微层的折射率，以及此类微层之间的折射率差。

分组中的每个ORU具有具有非零固有带宽的反射率，这意味着反射偏振器在给定的特定波长(以及特定的光学几何形状)处的反射率不仅归因于其共振波长等于特定波长的ORU，而且也归因于其共振波长接近(在ORU反射光谱的固有带宽方面)的特定波长的ORU。例如，如果假定由点P10表示的ORU在给定的光学几何上具有精确λ10的共振波长，并且然后考虑整个反射偏振器(和分组)在该波长λ10(和给定光学几何形状)处的反射率，此类后来的反射率可不仅归因于点P10的ORU，而且也可归因于其两侧上最近的邻近ORU中的若干个，如图8A中的组G10所指示的。在对应于微层分组的两端中的一个之处或附近的ORU(诸如图8A中的点P1和点P15的ORU)的共振波长的波长处的反射率的情况下，最近的相邻ORU可仅存在于从属ORU的一侧上，这导致一侧或不平衡的ORU组，诸如图8A中的组G1和组G15。

相邻ORU的重叠反射带的上述现象使我们限定通过取平均值在15个ORU处获得的平滑的ORU厚度分布、从属ORU和在从属ORU的每侧上的其相邻的ORU(如果有的话)的厚度。我们把这项技术称为矩形波串平均。在从属ORU的每侧上包括的相邻ORU的实际数量将取决于微层分组中的ORU的固有带宽和其他因素，但是出于该简化示例的目的，我们在从属ORU的每侧上包括2个ORU(在它们存在的程度上)。该基于固有带宽(IB)的矩形波串平均在图8A由设置在15个ORU中的每个处的小空心圆标记示出，即，A1、A2、A3等等至A15。在如点P1至点P15表示的原始ORU厚度分布为严格线性的程度上，由于那些ORU的矩形波串平均的对称性质，所以标记A3至A13也将为线性的，并且将与它们相应的点P3至P13一致。然而，对于在分组的端部之处和附近的ORU，由于那些ORU的矩形波串平均的不对称性质，所以IB平滑厚度分布偏离原始厚度分布，如空心圆A1、A2、A14、A15未与它们相应的点P1、P2、P14、P15对齐所示。

在这些计算之后，我们下一步基于IB平滑厚度分布和足够倾斜的光学几何形状计算15个ORU中的每个的共振波长，其中我们选择作为以80度的极角(θ)入射在x-z平面(参见例如上面的图4)内的p偏振光。该计算可采用Berriman 4x4矩阵多层光学响应计算方法，其利用IB平滑厚度分布和其他参数作为输入，诸如ORU中的微层中的每个的(依赖波长的)折射率值nx、ny、nz，以及指定的倾斜光学几何形状。利用该信息，可针对15个ORU中的每个计算指定斜角几何形状处的共振波长。结果标绘于图8B中的共振波长对ORU数量的图示中。Berriman方法也可用于计算TOP反射偏振器的光谱反射率和光谱透射率以及层合到高对比度吸收偏振器的此类偏振器的光谱透射率和光谱透射率。

一般来讲，图示的竖直轴线未设置有数字标记，但读者将理解共振波长在轴线箭头的方向上线性增加。水平轴线在微层分组的第一端处开始对ORU的数量进行简单计数，正如图8A的图示所示。被标记为W1、W2、W3等等至W15的x形点表示在ORU中的每个处计算的共振波长。

现在进行的上述计算，我们准备的情况进行分析来确定(假设的简化的)TOP反射偏振器满足条件，该条件将促进在反射偏振器的透射和反射偏振器与高对比度吸收偏振器的层合物的透射时的低感知颜色。作为该分析的一部分，我们确定微层分组中的ORU中的任一者是否满足以下条件中的两者：在指定的倾斜光学几何形状(p偏振光以θ＝80度入射在x-z平面内)处并且对于IB平滑厚度分布的共振波长为至少450nm；以及设置在包括第一ORU的ORU的侧面上的所有ORU具有小于450nm的共振波长(在相同条件下)。如果这样的话，我们将该ORU称为ORU(450)。(优选地，对于在指定的倾斜光学几何形状处的IB平滑厚度分布的共振波长小于455nm)。相似地，我们确定微层分组中的ORU中的任一者是否满足以下条件中的两者：在指定的倾斜光学几何形状(p偏振光以θ＝80度入射在x-z平面内)并且对于IB平滑厚度分布的共振波长为至少600nm；以及设置在包括第一ORU的ORU的侧面上的所有ORU具有小于600nm的共振波长(在相同条件下)。如果这样的话，我们将该ORU称为ORU(600)。(优选地，对于在指定的倾斜光学几何形状处的IB平滑厚度分布，ORU(600)的共振波长小于605nm)。以类似方式，我们确定微层分组中的ORU中的任一者是否满足以下条件中的两者：在指定的倾斜光学几何形状(p偏振光以θ＝80度入射在x-z平面内)并且对于IB平滑厚度分布的共振波长为至少645nm。以及设置在包括第一ORU的ORU的侧面上的所有ORU具有小于645nm的共振波长(在相同条件下)。如果这样的话，我们将该ORU称为ORU(645)。(优选地，对于在指定的倾斜光学几何形状处的IB平滑厚度分布，ORU(645)的共振波长小于650nm)。需注意，ORU(400)、ORU(600)、ORU(645)被定义在高度倾斜的光学几何形状处，这意味着它们对于法向入射光的特征将实质上不同于其在倾斜几何形状处的特征。例如，ORU(645)将可能具有针对法向入射光的共振波长，该波长很好地进入电磁光谱的近红外部分。

如果TOP反射偏振器包含ORU(400)、ORU(600)和ORU(645)中的所有三个，则我们对IB平滑厚度分布进行进一步分析(参见例如图8A中的点A1至A15)，并且特别地，分析该分布的平均斜率。我们将IB平滑厚度分布在短波长范围上(即，从ORU(400)到ORU(600))的第一平均斜率与同一分布在较长波长范围(即，从ORU(600)到ORU(645))的第二平均斜率进行比较。当第二平均斜率与第一平均斜率的比率不大于1.8时，对于偏振器和高对比度吸收偏振器的层合物(假设反射偏振器被定向为使得具有较厚ORU的微层分组的端部与吸收偏振器相邻或者面向吸收偏振器)，并且对于包括该层合物的显示器的白色状态，反射偏振器的低透射颜色得到促进。

应提醒读者，虽然该分析利用如在特定的高度倾斜光学几何形状处计算的共振波长(即，针对以极角θ＝80度入射在x-z平面内的p偏振光)，但是低颜色输出并不限于该几何形状。换句话说，如果反射偏振器和该反射偏振器为其一部分的层合物在上面的分析中按提出的进行定制，则低颜色透射不仅在该分析中使用的特定的高度倾斜的光学几何形状处，还在其他高度倾斜的几何形状处(包括0和90度之间的中间方位角φ(对于至少80度的极角θ))并且针对其他偏振状态而实现。

图9及其相关的图10A至图17C说明将这些原理应用于TOP反射偏振器及其与高对比度吸收偏振器的层合物的多个相关的(建模的)实施方案。使用Berriman 4x4矩阵多层光学响应计算方法计算反射偏振器的透射和反射光谱。用于计算的输入参数包括ORU的层厚度分布，以及构成微层分组和ORU的双折射微层和各向同性微层的依赖波长的折射率值。

在这些实施方案中，TOP反射偏振器恰好具有152个ORU。每个ORU仅包括两个微层，其中一个为双轴双折射的，另一个为各向同性的，其中f比率为0.5。双折射微层被分配基于单轴拉伸低熔点PEN(LmPEN)的测量数据的折射率集(nx,ny,nz)。就LmPEN的组成而言，二醇为100％的乙二醇，而二酸为10％的对苯二甲酸和90％的萘二羧酸。各向同性的微层被基于分别为58％和42％的重量分数的PETg GN071(美国田纳西州诺克斯维尔伊斯曼化学公司(Eastman Chemicals,Knoxville,TN))和LmPEN的无定形共混物的测量数据分配各向同性折射率(Niso)。如在我们的计算建模中所使用的这些材料的折射率示出于表1中：

表1

对该表的检测显示nx大于Niso，提供沿x轴的电场的大的折射率差。ny的值大约等于Niso。nz的值小于Niso，为非垂直入射角提供p偏振光的折射率差。基于下文所参考的SCIENCE论文的教导内容，对于不断增加的入射角θ以及对于s偏振光和p偏振光二者，表1中所示的双折射和各向同性折射率的组合将导致界面反射率增加，并且增加反射带功率。

在图9中，我们有八个不同但是相关的ORU物理厚度分布961、962、963、964、965、966、967和968，可在TOP反射偏振器中容易地采用其中任何一个。该厚度分布961在形式上从第一ORU(#1)(其物理厚度为约120nm)到最后ORU(#152)(其物理厚度为约265nm)为线性的，即斜率恒定，。其他厚度分布962-968与从ORU#1至ORU#105的厚度分布961相同，但在ORU#105处，它们在从ORU#105到ORU#152的厚度分布的斜率发生阶跃变化。对于分布962而言，斜率的阶跃变化最小，并且对于分布968而言斜率的阶跃变化最大，如图所示。

然后如上所述分析这些ORU厚度分布中的每个，通过从ORU厚度分布计算：

·IB平滑厚度分布，其中出于矩形波串平均的目的，我们包括在从属ORU的每侧上的ORU数量为10(如果存在的话)，以考虑到用于建模的折射率的ORU反射带的固有带宽；以及

·对于以80度的极角θ入射在x-z平面内的p偏振光的高度倾斜的光学几何形状，在每个ORU处的IB平滑厚度分布的共振波长；然后

·确定所述微层分组是否包括如上所述的ORU(450)、ORU(600)和ORU(645)；并且如果这样的话，则

·计算IB平滑厚度分布从ORU(450)到ORU(600)的第一平均斜率，并且计算IB平滑厚度分布从ORU(600)到ORU(645)的第二平均斜率；以及

·计算第二平均斜率与第一平均斜率的比率(“斜率比”)。

·注意，如果微层分组不包括任ORU(450)、ORU(600)或ORU(645)中的任一项，则上述斜率比未被定义。

此外，我们还使用Berriman方法来计算建模的TOP反射偏振器与具有10,000的对比度系数的对准的吸收偏振器的层合物的颜色响应，其中在吸收偏振器和反射偏振器之间没有空气间隙或漫射材料，并且对于如从45至85度以5度增量的极角θ的范围所限定的高度倾斜的光学几何形状的范围，并且对于15、25、35和45度的方位角，其中定向有较厚微层(和ORU)的反射偏振器比较薄的微层(和ORU)更靠近吸收偏振器。(在标准显示面板的白色状态下，角度诸如这些角度往往容易受到不期望的颜色或颜色变化影响。)对于每个此类几何形状，例如，(θ＝50度，φ＝35度)，计算模型在指定方向上向层合物发射未偏振输入光束，此类输入光束从空气入射在微层分组的最薄层端上，即，入射在ORU#1上。输入光束的光谱内容被建模为标准显示器白色LED，通过LC显示器典型的红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器过滤。Berriman方法然后计算通过层合物(TOP反射偏振器和对准的高对比度吸收偏振器两者)透射的输出光束，并计算输出光束的光谱含量。将计算出的输出光束与输入光束进行比较产生层合物在特定几何形状处的颜色响应。我们用熟知的CIE(L*,a*,b*)颜色坐标来量化颜色响应。层合物(和反射偏振器)的一般颜色响应性能可通过在方位角和极角的建模范围内评估所计算的(a*,b*)值来评定。

因此，在图10A中，复合图示具有表示ORU数量的单个水平轴线、用纳米(nm)表示ORU(物理)厚度的左手侧(LHS)竖直轴线以及用纳米(nm)表示共振波长的右手侧(RHS)竖直轴线。使用双垂直轴允许我们在同一图示图上相对于ORU数量标绘ORU厚度(使用LHS轴)和共振波长(使用RHS轴)。曲线961和曲线961A相对于LHS竖直轴线进行标绘，并且曲线961W相对于RHS竖直轴线进行标绘。

曲线961与图9的ORU物理厚度分布961相同，其具有从ORU#1至ORU#152的恒定斜率。(在实施过程中，如果提供了实际的多层膜样品，则通常使用原子力显微镜(AFM)系统测量ORU物理厚度分布，该系统被设计用于多层聚合物表征，并且可能需要对来自AFM的原始数据进行一些平均或平滑化以获得准确的结果。)

该曲线961A为曲线961的基于固有带宽(IB)的矩形波串平均。对于ORU#11至142中的任一项，平均或平滑曲线961A上的对应点通过计算由给定的ORU组成的ORU的组以及在左侧正好与给定ORU相邻的10个ORU以及在右侧正好与给定ORU相邻的10个ORU的平均厚度(从曲线961)导出。因此，从21个ORU的组导出这些ORU#11至142的平均值。对于在微层分组之处或附近的ORU，即，对于ORU#1至10和143至152，在组平均时使用少于21个ORU，因为，对于这些ORU，在给定ORU的左侧或右侧上少于10个ORU可用。在感兴趣的临界观察者角度范围内，基于在微层厚度分布分组的透射特性中占主导地位的多个的共振1/4波长的固有带宽，10-OUR每侧(除了在端部之处或附近的21-ORU组)的矩形波串平均为适当的并且代表所公开的实施方案的微层厚度分布的反射/透射行为。具有1/4波长微层的ORU(具有如上面表1所示的折射率)的固有带宽为大约10％。这意味着对于任何给定的波长，中心ORU的更厚的、近邻的大约10个ORU和更薄的近邻的10个ORU将参与在该给定波长处产生反射响应；因此，我们使用术语诸如21-ORU矩形波串平均反射器组。

在任何给定的ORU处评估的IB平滑厚度分布优选地仅实质上涵盖相干地有助于给定ORU的共振波长下的分组的反射率的那些ORU。在所讨论的主要感兴趣的实施方案中，这意味着IB平滑厚度分布涵盖在给定ORU的每一侧上的10个最近邻ORU。然而，在其他实施方案中，与主要感兴趣的实施方案相比，IB平滑厚度分布可涵盖在给定ORU的每一侧上的不同预定数量的最近邻ORU，这是由于例如实质上不同的折射率和折射率差引起的不同的固有带宽造成的。在这种情况下，ORU(在给定ORU的每一侧上)的预定数量可不超过20，但至少为5。

在靠近微层分组的薄端的ORU#11处开始并继续到ORU#142计算21-ORU矩形波串平均的标绘值。然后，在分组的厚端从ORU#143到最后ORU#152，在矩形波串中的ORU的组随着在右侧上可用的ORU的数量减少而从20减少到11。这些矩形波串平均的ORU值中的每个表示一组微层，该微层相干地作用以产生与其光学相厚度相适应的波长处的反射带，该光学相厚度进而取决于入射光的偏振状态、入射光发出的外部介质的折射率以及入射光的方位角和极角。对于双轴材料的多层叠堆的这些特性的详细讨论见于论文SCIENCE第287卷2451-2456页(2000年3月31日)“多层聚合物反射镜中的巨型双折射光学器件(GiantBirefringent Optics in Multilayer Polymer Mirrors)”。

图10A中的曲线961W标绘了在高度倾斜的光学几何形状处并且对于用x-z平面作为其入射平面的p偏振光的每个矩形波串平均反射器组的共振波长(用纳米)，该光学几何形状的特征为θ＝80度、φ＝0度。即，在给定的ORU处的在曲线961上的任何点为在给定的ORU处并且在指定的倾斜光学几何形状处的IB平滑厚度分布961A的共振波长。还绘制了在临界波长处的参考线λc，对于所公开的实施方案，选择临界波长为645nm。曲线图的检测显示，曲线961W涵盖共振波长400nm、600nm和645nm。因此，IB平滑厚度分布961A包括ORU(400)、ORU(600)和ORU(645)。

图10B示出了来自图10A的作为由曲线961W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布961A的斜率。即，而不是根据ORU数量缩放图10B的水平轴线，根据ORU中的每个的共振波长(在指定的倾斜光学几何形状处)进行缩放。计算的斜率只不过等于图10A中曲线961A的上升行进。该计算的斜率在图10B中示出为曲线961S，该曲线由于曲线961A靠近ORU#141的斜率的突然变化而在约665nm处具有不连续性。在图10B中，参考线λc在645nm的临界角处垂直出现。也包括在图10B中的为从450nm(对应于ORU(450))向600nm(对应于ORU(600))延伸的第一区域1001，以及从600nm向645nm(对应于ORU(645))延伸的第二区域1002。

上面讨论的斜率比涉及计算斜率的第一平均值(即曲线961S在第一区域1001的范围内的斜率的第一平均值)，以及计算斜率(曲线961S)在第二区域1002的范围内的第二平均值。在该实施方案中，图10B的检测显示，曲线961S在这两个区域上为实质上平坦的，因此第一平均值和第二平均值实质上相同。因此，对于该实施方案，这些平均值的比率(斜率比)产生1.0的值。

图10C使用(无尺寸的)CIEa*和b*颜色坐标描绘了如上面详细解释的图10A和图10B的实施方案的颜色响应。简言之，Berriman方法是用于计算建模的TOP反射偏振器与具有10,000的对比度系数的对准的吸收偏振器的层合物的颜色响应，其中在吸收偏振器和反射偏振器之间没有空气间隙或漫射材料，并且其中定向有较厚微层(和ORU)的反射偏振器比较薄的微层(和ORU)更靠近吸收偏振器。对于从45至85度以5度增量的极角θ的范围的高度倾斜的光学几何形状，并且对于15、25、35和45度的方位角。结果根据方位角进行分组，其中曲线φ15示出对于φ＝15度在极角范围上的颜色响应，并且曲线φ25示出对于φ＝25度在极角范围上的颜色响应，并且曲线φ35示出对于φ＝35度在极角范围上的颜色响应，并且曲线φ45示出对于φ＝45度在极角范围上的颜色响应。参考圆圈标记C被设置为当比较本文呈现的(a*,b*)图示时指示相同的比例。除非特别指出，否则圆C的直径在所有此类图示中为3(无单位尺寸)。

上文针对ORU物理厚度分布961所描述的并且如图10A、图10B和图10C中所示的相同的方法对于图9中所示的其他有关的ORU物理厚度分布中的每个进行重复。

因此，对于分布962：图11A为复合图，其中曲线962与分布962相同，曲线962A为曲线962的IB平滑厚度分布，该曲线962W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图11B以曲线962S示出了作为由曲线962W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布962A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域1101和从600至645nm的第二区域1102，以及在645nm处的参考线λc；并且图11C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于分布963：图12A为复合图，其中曲线963与分布963相同，曲线963A为曲线963的IB平滑厚度分布，该曲线963W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图12B以曲线963S示出了作为由曲线963W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布963A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域1201和从600至645nm的第二区域1202，以及在645nm处的参考线λc；并且图12C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于分布964：图13A为复合图，其中曲线964与分布964相同，曲线964A为曲线964的IB平滑厚度分布，该曲线964W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图13B以曲线964S示出了作为由曲线964W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布964A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域1301和从600至645nm的第二区域1302，以及在645nm处的参考线λc；并且图13C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于分布965：图14A为复合图，其中曲线965与分布965相同，曲线965A为曲线965的IB平滑厚度分布，该曲线965W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图14B以曲线965S示出了作为由曲线965W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布965A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域1401和从600至645nm的第二区域1402，以及在645nm处的参考线λc；并且图14C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于分布966：图15A为复合图，其中曲线966与分布966相同，曲线966A为曲线965的IB平滑厚度分布，该曲线966W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图15B以曲线966S示出了作为由曲线966W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布966A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域1501和从600至645nm的第二区域1502，以及在645nm处的参考线λc；并且图15C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于分布967：图16A为复合图，其中曲线967与分布967相同，曲线967A为曲线967的IB平滑厚度分布，该曲线967W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图16B以曲线967S示出了作为由曲线967W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布967A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域1601和从600至645nm的第二区域1602，以及在645nm处的参考线λc；并且图16C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于分布968：图17A为复合图，其中曲线968与分布968相同，曲线968A为曲线968的IB平滑厚度分布，该曲线968W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图17B以曲线968S示出了作为由曲线968W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布968A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域1701和从600至645nm的第二区域1702，以及在645nm处的参考线λc；并且图17C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

图9的实施方案的斜率比的结果汇总于表2中，其中“斜率比”是指IB平滑厚度分布的斜率的第二平均值(从600至645nm)除以该分布的斜率的第一平均值(从450至600nm)。

表2

这些实施方案的颜色响应对于在高度倾斜的临界观察角处的观察者而言，通过检测图10C、图11C、图12C…图17C中的颜色响应曲线来最佳评估。简而言之：图10C、图11C、图12C和图13C的颜色轨迹(分别对于ORU厚度分布961、962、963和964)在可接受的颜色限制内；但图14C、图15C、图16C和图17C的颜色轨迹(分别对于ORU厚度分布965、966、967和968)过宽，即，它们产生过多量的颜色。

图18及其相关的图19A至图26C说明将这些相同原理应用于TOP反射偏振器及其与高对比度吸收偏振器的层合物的其他相关的(建模的)实施方案。与图9的实施方案类似，图18的TOP反射偏振器实施方案也恰好具有152个ORU，并且每个ORU仅具有两个微层，该微层的折射率再次如上面表1中所提供的。图18描绘了八个不同但相关的ORU物理厚度分布1861、1862、1863、1864、1865、1866、1867和1868，可在TOP反射偏振器中容易地采用其中任何一种。该厚度分布形1861在形式上从第一ORU(#1)(其物理厚度为约125nm)到最后ORU(#152)(其物理厚度为约275nm)为线性的，即斜率恒定。其他厚度分布1862-1868与从ORU#1至ORU#125的厚度分布1861相同，但在ORU#125处，它们在从ORU#125至ORU#152的厚度分布的斜率处发生阶跃变化。斜率的阶跃变化对于分布1862而言最小，并且对于分布1868而言最大，如图所示。

然后按照与上文结合图9至图17C所述的实质上相同的方式分析这些ORU厚度分布中的每个，在此处不重复分析以避免不必要的重复。

对于ORU厚度分布1861：图19A为复合图，其中曲线1861与分布1861相同，曲线1861A为曲线1861的IB平滑厚度分布，该曲线1861W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图19B以曲线1861S示出了作为由曲线1861W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布1861A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域1901和从600至645nm的第二区域1902，以及在645nm处的参考线λc；并且图19C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于ORU厚度分布1862：图20A为复合图，其中曲线1862与分布1862相同，曲线1862A为曲线1862的IB平滑厚度分布，该曲线1862W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图20B以曲线1862S示出了作为由曲线1862W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布1862A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域2001和从600至645nm的第二区域2002，以及在645nm处的参考线λc；并且图20C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于ORU厚度分布1863：图21A为复合图，其中曲线1863与分布1863相同，曲线1863A为曲线1863的IB平滑厚度分布，该曲线1863W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图20B以曲线1863S示出了作为由曲线1863W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布1863A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域2101和从600至645nm的第二区域2102，以及在645nm处的参考线λc；并且图21C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于ORU厚度分布1864：图22A为复合图，其中曲线1864与分布1864相同，曲线1864A为曲线1864的IB平滑厚度分布，该曲线1864W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图22B以曲线1864S示出了作为由曲线1864W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布1864A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域2201和从600至645nm的第二区域2202，以及在645nm处的参考线λc；并且图22C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于ORU厚度分布1865：图23A为复合图，其中曲线1865与分布1865相同，曲线1865A为曲线1865的IB平滑厚度分布，该曲线1865W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图23B以曲线1865S示出了作为由曲线1865W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布1865A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域2301和从600至645nm的第二区域2302，以及在645nm处的参考线λc；并且图23C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于ORU厚度分布1866：图24A为复合图，其中曲线1866与分布1866相同，曲线1866A为曲线1866的IB平滑厚度分布，该曲线1866W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图24B以曲线1866S示出了作为由曲线1866W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布1866A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域2401和从600至645nm的第二区域2402，以及在645nm处的参考线λc；并且图24C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于ORU厚度分布1867：图25A为复合图，其中曲线1867与分布1867相同，曲线1867A为曲线1867的IB平滑厚度分布，该曲线1867W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图25B以曲线1867S示出了作为由曲线1867W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布1867A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域2501和从600至645nm的第二区域2502，以及在645nm处的参考线λc；并且图25C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于ORU厚度分布1868：图26A为复合图，其中曲线1868与分布1868相同，曲线1868A为曲线1868的IB平滑厚度分布，该曲线1868W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图26B以曲线1868S示出了作为由曲线1868W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布1868A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域2601和从600至645nm的第二区域2602，以及在645nm处的参考线λc；并且图26C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

图18的实施方案的斜率比的结果汇总于表3中，其中“斜率比”与上面表2中的含义相同。

表3

这些实施方案的颜色响应对于在高度倾斜的临界观察角处的观察者而言，通过检测图19C、图20C、图21C…图26C中的颜色响应曲线来最佳评估。简而言之，所有这些实施例的颜色轨迹保持在可接受的限制内。

图27及其相关的图28A至图30C说明将这些相同原理应用于TOP反射偏振器及其与高对比度吸收偏振器的层合物的其他相关的(建模的)实施方案。与图9和图18的实施方案类似，图27的TOP反射偏振器实施方案也恰好具有152个ORU，并且每个ORU仅具有两个微层，该微层的折射率再次如上面表1中所提供的。图27示出了三种不同但相关的ORU物理厚度分布2761、2762和2763，可在TOP反射偏振器中容易地采用其中任一者可。厚度分布2762在形式上从第一ORU(#1)(其物理厚度为约108nm)到最后ORU(#152)(其物理厚度为约255nm)为线性的，即斜率恒定。其他厚度分布2761和2763在形式上也为线性的，但是通过简单的缩放系数与厚度分布2762有关。通过将分布2762乘以95％的缩放系数来导出分布2761。通过将分布2762乘以105％的缩放系数来导出分布2763。

然后按照与上文结合图9至图26所述的实质上相同的方式分析这些ORU厚度分布中的每个，在此处不重复分析以避免不必要的重复。

对于ORU厚度分布2761：图28A为复合图，其中曲线2761与分布2761相同，曲线2761A为曲线2761的IB平滑厚度分布，该曲线2761W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图28B以曲线2761S示出了作为由曲线2761W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布2761A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域2801和从600至645nm的第二区域2802，以及在645nm处的参考线λc；并且图28C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于ORU厚度分布2762：图29A为复合图，其中曲线2762与分布2762相同，曲线2762A为曲线2762的IB平滑厚度分布，该曲线2762W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图29B以曲线2762S示出了作为由曲线2762W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布2762A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域2901和从600至645nm的第二区域2902，以及在645nm处的参考线λc；并且图29C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

对于ORU厚度分布2763：图30A为复合图，其中曲线2763与分布2763相同，曲线2763A为曲线2763的IB平滑厚度分布，该曲线2763W为针对IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状处的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图30B以曲线2763S示出了作为由曲线2763W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布2763A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域3001和从600至645nm的第二区域3002，以及在645nm处的参考线λc；并且图30C示出了反射偏振器吸收偏振器层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

图27的实施方案的斜率比的结果汇总于表4中，其中“斜率比”具有与上文表2和表3相同的含义。

表4

这些实施方案的颜色响应对于在高度倾斜的临界观察角处的观察者而言，通过检测图28C、图29C和图30C中的颜色响应曲线来最佳评估。简而言之：图28C的颜色轨迹(对于ORU厚度分布2761)产生显著的不可接受的红色；但图29C和图30C的颜色轨迹(分别对于ORU厚度分布2762、2763)保持在可接受的限制内。

实施例和比较例

一些基于聚合物的TOP反射偏振膜通过包括通过进料块的聚合物共挤出、骤冷和拉幅的过程在连续膜线上制造。此类膜，并且在某些情况下，还测试与高对比度吸收偏振器对准的层合物，也被测试。一些测试涉及用AFM装置测量微层叠堆的厚度分布。其他测试涉及在灯桌上在高度倾斜的光学几何形状下观察偏振膜或其层合物上的件。

在本文称为“示例”的第一种情况下，根据已知的多层光学膜制造技术制备TOP反射偏振膜，其中微层分组的双轴双折射微层包含如上所述的LmPEN，并且微层分组的各向同性微层包含分别以58％和42％的重量分数的PETg GN071(美国田纳西州诺克斯维尔伊斯曼化学公司)和LmPEN的无定形共混物。这些聚合物的折射率与表1中的折射率类似。在进料块中采用轴杆加热器(如例如在美国专利6,783,349(Neavin等人)中所述)，并且沿着轴杆加热器的温度分布被用于对聚合物流动流提供一些控制，并且因此还对成品TOP反射偏振膜中的ORU厚度分布提供一些控制。此类膜中的微层分组包含152个ORU，每个ORU具有一个双轴双折射微层和一个各向同性微层。TOP反射偏振器的物理厚度为约31微米。该示例TOP反射偏振器提供了阻光轴和透光轴以及用于沿阻光轴偏振的法向入射光的宽带反射率，此类垂直入射偏振光的反射率大于从430nm至650nm的90％。

用AFM装置测量成品膜中的层厚度。使用平均技术对原始AFM厚度输出进行调节，以过滤噪声并获得更精确的厚度值。将所得测量的ORU的厚度标绘为图31中的ORU物理厚度分布3161。检测图示显示，微层分组在ORU#1处具有第一端，并且在ORU#151处具有第二端，靠近第二端的ORU的平均物理厚度大于靠近第一端的ORU的平均物理厚度。

以如上面结合其他实施方案所述的大体相同方式对分布3161进行分析。在这方面：图32A为复合图示，其中曲线3161与分布3161相同，曲线3161A为曲线3161的IB平滑厚度分布，曲线3161W为IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状下的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图32B以曲线3161S示出了作为由曲线3161W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布3161A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域3201和从600至645nm的第二区域3202，以及在645nm处的参考线λc；并且图32C示出了反射偏振器(如分布3161所表征的)与对准的、高对比度吸收偏振器(对比度＝1000)的层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，并且其中TOP反射偏振器被定向为使得通常具有更厚的ORU的分组的端部比通常具有更薄的ORU的分组的端部更考吸收偏振器，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

以与上表2、表3和表4中的斜率比相同的方式计算的示例的斜率比等于1.34。该值小于1.8与图32C中的颜色响应曲线实质上保持在可接受限制内的观察一致，表现出可接受的色彩均匀性的行为并且在临界高角度观察范围内实质上保持白色。

还目视测试示例TOP反射偏振膜的物理样品，并且在灯桌上进行观察。使用作为San Ritz 5618偏振器的组分的粘合剂将透明玻璃层压到San Ritz 5618吸收偏振器(日本东京的圣利兹公司(San Ritz,Tokyo,Japan)。然后使用光学透明的粘合剂(得自明尼苏达州圣保罗市的3M公司的OCA8171)将TOP反射偏振膜层合到吸收偏振器上。为了以各种角度查看该层合物的颜色特性，使用通常存在于LCD背光源中的白色LED的类型来利用漫光表。该层合物被放置在灯表上，反射偏振器侧朝下。然后在整个半球上观察层合物。即使当以最严格的角度(θ＝80度并且φ＝15度、25度、35度和45度)观察时，该示例膜也未显示出不许可的颜色或颜色均匀性。将该示例层合物与在商业化玻璃上反射偏振器(得自日本东京的日东登科公司的APCF(Nitto Denko,Tokyo,Japan))内包含的反射偏振器制备的另一层合物进行比较。使用APCF反射偏振器制备的层合物由与示例层合物相同的层构造：玻璃/粘合剂/吸收偏振器/粘合剂/反射偏振器，其中吸收偏振器与示例层合物中所用的吸收偏振器相同(但其中反射偏振器为APCF反射偏振器)。当以上述角度查看时，两个层合物具有被判断为强度类似的非常小的随角度的颜色偏移和非常小的空间颜色均匀性。

在本文中被称为的“比较例1”的另一种情况下，TOP反射偏振膜根据已知的多层光学膜制造技术进行制备，其中微层分组的双轴双折射微层包含如上所述的LmPEN，并且微层分组的各向同性微层包含分别以58％和42％的重量分数的PETg GN071(美国田纳西州诺克斯维尔伊斯曼化学公司)和LmPEN的无定形共混物。这些聚合物的折射率与表1中的折射率类似。此类膜中的微层分组包含152个ORU，每个ORU具有一个双轴双折射微层和一个各向同性微层。TOP反射偏振器的物理厚度为约31微米。

用AFM装置测量成品膜中的层厚度。使用平均技术对原始AFM厚度输出进行调节，以过滤噪声并获得更精确的厚度值。将所得测量的ORU的厚度标绘为图33中的ORU物理厚度分布3361。检测图示显示，微层分组在ORU#1处具有第一端，并且在ORU#151处具有第二端，靠近第二端的ORU的平均物理厚度大于靠近第一端的ORU的平均物理厚度。

以如上面结合其他实施方案所述的大体相同方式对分布3361进行分析。在这方面：图34A为复合图示，其中曲线3361与分布3361相同，曲线3361A为曲线3361的IB平滑厚度分布，曲线3361W为IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状下的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图34B以曲线3361S示出了作为由曲线3361W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布3361A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域3401和从600至645nm的第二区域3402，以及在645nm处的参考线λc；并且图34C示出了反射偏振器(如分布3361所表征的)与对准的、高对比度吸收偏振器(对比度＝1000)的层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，并且其中TOP反射偏振器被定向为使得通常具有更厚的ORU的分组的端部比通常具有更薄的ORU的分组的端部更考吸收偏振器，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

以与上表2、表3和表4中的斜率比相同的方式计算比较例1的斜率比等于2.62。该值大于1.8与图34C中的颜色响应曲线表现出不可接受的颜色均匀性行为的观察一致，在临界高角度观察范围内产生白到黄效果。

还目视测试比较例1TOP反射偏振膜的物理样品，并且在光表上进行观察。使用为San Ritz 5618偏振器的组分的粘合剂将透明玻璃层压到San Ritz 5618吸收偏振器(日本东京的圣利兹公司(San Ritz,Tokyo,Japan)。然后使用光学透明的粘合剂(得自明尼苏达州圣保罗市的3M公司的OCA8171)将比较例1膜层合到吸收偏振器上。为了以各种角度查看该层合物的颜色特性，使用通常存在于LCD背光源中的白色LED的类型来利用漫光表。该层合物被放置于光表上，反射偏振器侧朝下。然后在整个半球上观察该层合物。至少在最严格的角度中的一些处(θ＝80度并且φ＝15度、25度、35度和45度)查看时，比较例1层合物显示出不许可的颜色。当比较例1层合物与使用APCF反射偏振器(上述)制备的层合物进行比较时，据判断比较例1层合物具有更严重的随角度的颜色偏移和空间颜色变化，并且对于用于高保真度显示器中过于严重。

在本文被称为“比较例2”的又一种情况下，TOP反射偏振膜根据已知的多层光学膜制造技术进行制备，其中微层分组的双轴双折射微层包含LmPEN，并且微层分组的各向同性微层包含分别以58％和42％的重量分数的PETg GN071(美国田纳西州诺克斯维尔伊斯曼化学公司)和LmPEN的无定形共混物。该比较例2TOP反射偏振膜大体上类似于美国专利7,791,687(Weber等人)其第10列9-46行和图9中所描述的反射偏振膜。双折射聚合物的折射率为nx＝1.820、ny＝1.575，并且nz＝1.560，并且各向同性聚合物的折射率为1.595。此类膜中的微层分组包含138个ORU，每个ORU具有一个双轴双折射微层和一个各向同性微层。TOP反射偏振器的物理厚度为31微米。

用AFM装置测量成品膜中的层厚度。使用平均技术对原始AFM厚度输出进行调节，以过滤噪声并获得更精确的厚度值。将所得测量的ORU的厚度标绘为图35中的ORU物理厚度分布3561，其大体上类似于‘687Weber等人的专利案的图9。检测图示显示，微层分组在ORU#1处具有第一端，并且在ORU#137处具有第二端，靠近第二端的ORU的平均物理厚度大于靠近第一端的ORU的平均物理厚度。

以如上面结合其他实施方案所述的大体相同方式对分布3561进行分析。在这方面：图36A为复合图示，其中曲线3561与分布3561相同，曲线3561A为曲线3561的IB平滑厚度分布，曲线3561W为IB平滑厚度分布在指定的倾斜光学几何形状下的共振波长，并且参考线λc在645nm处标记临界波长；图36B以曲线3561S示出了作为由曲线3561W限定的共振波长的函数的IB平滑厚度分布3561A的斜率，并且提供从450至600nm的第一区域3501和从600至645nm的第二区域3502，以及在645nm处的参考线λc；并且图36C示出了反射偏振器(如分布3561所表征的)与对准的、高对比度吸收偏振器(对比度＝1000)的层合物的a*、b*颜色坐标的颜色响应，并且其中TOP反射偏振器被定向为使得通常具有更厚的ORU的分组的端部比通常具有更薄的ORU的分组的端部更考吸收偏振器，其中曲线φ15、φ25、φ35和φ45具有类似于图10C的那些的类似含义，并且具有参考圆C。

以与上面的表2、表3和表4中的斜率比相同的方式计算的比较例2的斜率比等于1.91。该值大于1.8与图36C中的颜色响应曲线表现出不可接受的颜色均匀性的观察一致，在临界高角度观察范围内形成白到红效果。

还目视测试比较例2TOP反射偏振膜的物理样品，并且在光表(light table)上进行观察。使用为San Ritz 5618偏振器的组分的粘合剂将透明玻璃层压到San Ritz 5618吸收偏振器(日本东京的圣利兹公司(San Ritz,Tokyo,Japan)。然后使用光学透明的粘合剂(得自明尼苏达州圣保罗市的3M公司的OCA 8171)将比较例2膜层合到吸收偏振器上。为了以各种角度查看该层合物的颜色特性，使用通常存在于LCD背光源中的白色LCD的类型来利用漫光表。该层合物被放置于光表上，反射偏振器侧朝下。然后在整个半球上观察该层合物。至少在最严格的角度中的一些处(θ＝80度并且φ＝15、25、35和45度)观察时，比较例2层合物显示出不许可的颜色。当比较例2层合物与使用APCF反射偏振器(上述)制备的层合物进行比较时，据判断比较例2层合物具有更严重的随角度的颜色偏移和空间颜色变化，并且对于用于高保真度显示器中过于严重。

我们还要解决的问题是应该如何相对于层合物中的吸收偏振器定向反射偏振器，以在显示器的白色状态中的高斜角处最低水平的不想要的可见颜色(除了在垂直入射角和中间斜角处的低颜色之外)。我们陈述了，可通过TOP偏振器使得微层分组的厚微层(具有更厚的ORU的TOP偏振器的侧面，假设沿偏振器的主要轴线存在从主要更薄的ORU到主要更厚的ORU的梯度)与吸收偏振器相邻并面向该吸收偏振器(以及显示器的前部)，并且更薄的微层端面向显示器的后部并远离吸收偏振器，来大体上将不想要的可见颜色降低至可接受水平。将这个称为厚层向上定向，并且将相对的定向称为薄层向上定向，示例层合物、比较例1层合物和比较例2层合物均使用厚层向上定向。然而，还在重新配置的薄层向上定向中使用漫射光表调查那三种层合物中的每个。在每种情况下，在最严重的观察几何形状(例如，θ＝80度并且φ＝15度、25度、35度和45度)处的颜色性能低于厚层向上定向的颜色性能。

以下是本公开讨论和描述的一些项目的非全面列表。

项目1为一种层合物，包括：

反射偏振器，所述反射偏振器仅具有微层的一个分组，所述微层通过光学干涉来反射和透射光，微层的所述分组被构造为限定第一透光轴(y)、第一阻光轴(x)和第一厚度轴(z)，所述第一厚度轴(z)垂直于所述第一透光轴和所述第一阻光轴，所述第一阻光轴和所述第一厚度轴形成x-z平面，微层的所述分组包括交替的第一微层和第二微层，所述第一微层为双轴双折射；和

吸收偏振器，所述吸收偏振器具有第二透光轴和第二阻光轴，所述吸收偏振器附接到所述反射偏振器，在所述吸收偏振器和所述反射偏振器之间没有空气间隙并使得所述第一透光轴和所述第二透光轴实质上对准，所述吸收偏振器具有至少为1000的对比度系数；

其中相邻成对的所述第一微层和所述第二微层沿微层的所述分组形成光学重复单元(ORU)，所述ORU限定具有梯度的物理厚度分布，所述物理厚度分布为沿所述第一阻光轴偏振的法向入射光提供宽带反射率，所述ORU具有作为所述物理厚度分布和光学几何形状的函数的相应的共振波长；

其中所述ORU包括限定所述分组的相反两端的第一ORU和最后ORU，所述最后ORU比所述第一ORU更接近所述吸收偏振器，并且其中所述物理厚度分布使得靠近所述最后ORU的ORU的平均物理厚度大于靠近所述第一ORU的ORU的平均物理厚度；

其中所述物理厚度分布的基于固有带宽的矩形波串平均得出IB平滑厚度分布，所述IB平滑厚度分布被限定在所述ORU中的每个ORU处；

其中所述ORU还包括：

ORU(450)，所述ORU(450)对于所述IB平滑厚度分布针对以80度的极角(θ)入射在所述x-z平面内的p偏振光的倾斜光学几何形状具有至少450nm的共振波长，设置在所述ORU(450)的包括第一ORU的侧面上的所有ORU对于所述倾斜光学几何形状下的所述IB平滑厚度分布具有小于450nm的共振波长；

ORU(600)，所述ORU(600)对于所述IB平滑厚度分布针对所述倾斜光学几何形状具有至少600nm的共振波长，设置在所述ORU(600)的包括第一ORU的侧面上的所有ORU对于所述倾斜光学几何形状下的所述IB平滑厚度分布具有小于600nm的共振波长；和

ORU(645)，所述OUR(645)能任选地与所述最后ORU相同，所述ORU(645)对于所述IB平滑厚度分布针对所述倾斜光学几何形状具有至少645nm的共振波长，设置在所述ORU(645)的包括第一ORU的侧面上的所有ORU对于所述倾斜光学几何形状下的所述IB平滑厚度分布具有小于645nm的共振波长；以及

其中所述IB平滑厚度分布在从ORU(450)至ORU(600)的范围内具有第一平均斜率，并且在从ORU(600)至ORU(645)的范围内具有第二平均斜率，并且所述第二平均斜率与所述第一平均斜率的比率不大于1.8。

项目2为根据项目1所述的层合物，其中如在任何给定ORU处所评估的，所述IB平滑厚度分布实质上仅涵盖在所述给定ORU的共振波长处相干地有助于所述分组的反射率的那些ORU。

项目3为根据项目1所述的层合物，其中如在任何给定ORU处所评估的，所述IB平滑厚度分布涵盖在所述给定ORU的每一侧上最近邻的预定数量的所述ORU。

项目4为根据项目3所述的层合物，其中所述预定数量不大于20。

项目5为根据项目3所述的层合物，其中所述预定数量至少为5。

项目6为根据项目3所述的层合物，其中所述预定数量为10。

项目7为根据任何前述项目所述的层合物，其中所述ORU(450)的对于所述IB平滑厚度分布的所述共振波长小于455nm，并且所述ORU(600)的对于所述IB平滑厚度分布的所述共振波长小于605nm，并且对于所述IB平滑厚度分布的共振波长小于650nm。

项目8为根据任何前述项目所述的层合物，其中所述第二微层为实质上为各向同性的。

项目9为任何前述项目所述的层合物，其中第一微层和第二微层分别包含不同的第一聚合物材料和第二聚合物材料。

项目10为根据任何前述项目所述的层合物，其中所述反射偏振器具有小于50微米的物理厚度。

项目11为根据项目10所述的层合物，其中所述反射偏振器的所述物理厚度在20微米至40微米的范围内。

项目12为根据任何前述项目所述的层合物，其中所述层合物基本上由所述反射偏振器、所述吸收偏振器和粘合剂层组成，所述粘合剂层将所述反射偏振器粘结到所述吸收偏振器。

项目13为根据任何前述项目所述的层合物，其中微层的所述分组为所述反射偏振器提供针对透光状态偏振的在400nm-700nm范围内的波长上平均为至少80％的法向入射透射率，并且为所述反射偏振器提供针对阻光状态偏振的在400nm-700nm范围内的波长上平均为小于15％的法向入射透射率。

项目14为一种反射偏振器，所述反射偏振器仅具有微层的一个分组，所述微层通过光学干涉来反射和透射光，微层的所述分组被构造为限定第一透光轴(y)、第一阻光轴(x)和第一厚度轴(z)，所述第一厚度轴(z)垂直于所述第一透光轴和所述第一阻光轴，所述第一阻光轴和所述第一厚度轴形成x-z平面，微层的所述分组包括交替的第一微层和第二微层，所述第一微层为双轴双折射的；

其中所述ORU包括限定所述分组的相反两端相对端的第一ORU和最后ORU，并且其中所述物理厚度分布使得靠近所述最后ORU的ORU的平均物理厚度大于靠近所述第一ORU的ORU的平均物理厚度；

其中所述物理厚度分布的基于固有带宽的矩形波串平均得出IB平滑厚度分布平滑厚度分布，所述IB平滑厚度分布被限定在所述ORU中的每个ORU处；

其中所述ORU还包括：

ORU(645)，所述OUR(645)能任选地可所述最后ORU相同，所述ORU(645)对于所述IB平滑厚度分布针对所述倾斜光学几何形状具有至少645nm的共振波长，设置在所述ORU(645)的包括第一ORU的侧面上的所有ORU对于所述倾斜光学几何形状下的所述IB平滑厚度分布具有小于645nm的共振波长；以及

项目15为根据项目14所述的偏振器，其中如在任何给定ORU处所评估的，所述IB平滑厚度分布实质上仅涵盖在所述给定ORU的共振波长处相干地有助于所述分组的反射率的那些ORU。

项目16为根据项目14所述的偏振器，其中如在任何给定ORU处所评估的，所述IB平滑厚度分布涵盖在所述给定ORU的每一侧上最近邻的预定数量的所述ORU。

项目17为根据项目16所述的偏振器，其中所述预定数量不大于20。

项目18为根据项目14—17中任一项所述的偏振器，其中所述ORU(450)的对于所述IB平滑厚度分布的所述共振波长小于455nm，并且所述ORU(600)的对于所述IB平滑厚度分布的所述共振波长小于605nm，并且所述ORU(645)的对于所述IB平滑厚度分布的共振波长小于650nm。

项目19是项目14-18中的任一项所述的偏振器，其中所述第二微层为实质上为各向同性的。

项目20是一种层合物，包括：

根据项目14所述的反射偏振器，其中所述透光轴为第一透光轴，并且所述阻光轴为第一阻光轴；和

其中所述最后ORU比所述第一ORU更接近所述吸收偏振器。

除非另外指明，否则本说明书和权利要求书中用来表示数量、特性量度等的所有数值都应当理解为由术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则本说明书和权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可以根据本领域内的技术人员利用本专利申请的教导内容想要获得的所需特性而改变。并非旨在将等同原则的应用限制在权利要求书范围内，至少应该根据所记录的有效数位的数量且通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。虽然给出本发明宽范围的数值范围和参数是近似值，但就任何数值均在本文所述的具体示例中列出来说，这些近似值都是按尽量合理的精确程度记录的。然而，任何数值可包括与测试或测量限制相关联的误差。

在不脱离本发明的实质和范围的前提下，对本发明进行的各种修改和更改对于本领域的技术人员来说将显而易见，并且应当理解，本发明不应当限于本文示出的例示性实施方案。除非另外指明，否则读者应该假设一个公开的实施方案的特征也可应用于所有其它公开的实施方案。应该理解，所有本文引用的美国专利、专利申请公开及其他专利和非专利文档都以引用的方式并入，只要其与上述公开内容不矛盾。

Claims

1.一种层合物，包括：

反射偏振器，所述反射偏振器仅具有微层的一个分组，微层的所述分组通过光学干涉来反射和透射光，微层的所述分组被构造为限定第一透光轴(y)、第一阻光轴(x)和第一厚度轴(z)，所述第一厚度轴(z)垂直于所述第一透光轴和所述第一阻光轴，所述第一阻光轴和所述第一厚度轴形成x-z平面，微层的所述分组包括交替的第一微层和第二微层，所述第一微层为双轴双折射的；和

其中相邻成对的所述第一微层和所述第二微层沿微层的所述分组形成光学重复单元ORU，所述ORU限定具有梯度的物理厚度分布，所述物理厚度分布为沿所述第一阻光轴偏振的法向入射光提供宽带反射率，所述ORU具有作为所述物理厚度分布和光学几何形状的函数的相应的共振波长；

其中所述ORU还包括：

ORU 450，所述ORU 450对于所述IB平滑厚度分布针对以80度的极角(θ)入射在所述x-z平面内的p偏振光的倾斜光学几何形状具有至少450nm的共振波长，设置在所述ORU 450的包括第一ORU的侧面上的所有ORU对于所述倾斜光学几何形状下的所述IB平滑厚度分布具有小于450nm的共振波长；

ORU 600，所述ORU 600对于所述IB平滑厚度分布针对所述倾斜光学几何形状具有至少600nm的共振波长，设置在所述ORU 600的包括第一ORU的侧面上的所有ORU对于所述倾斜光学几何形状下的所述IB平滑厚度分布具有小于600nm的共振波长；和

ORU 645，所述ORU 645能任选地与所述最后ORU相同，所述ORU 645对于所述IB平滑厚度分布针对所述倾斜光学几何形状具有至少645nm的共振波长，设置在所述ORU 645的包括第一ORU的侧面上的所有ORU对于所述倾斜光学几何形状下的所述IB平滑厚度分布具有小于645nm的共振波长；以及

其中所述IB平滑厚度分布在从ORU 450至ORU 600的范围内具有第一平均斜率，并且在从ORU 600至ORU 645的范围内具有第二平均斜率，并且所述第二平均斜率与所述第一平均斜率的比率不大于1.8。

2.根据权利要求1所述的层合物，其中如在任何给定ORU处所评估的，所述IB平滑厚度分布实质上仅涵盖在所述给定ORU的共振波长处相干地有助于所述分组的反射率的ORU。

3.根据权利要求1所述的层合物，其中如在任何给定ORU处所评估的，所述IB平滑厚度分布涵盖在所述给定ORU的每一侧上最近邻的预定数量的所述ORU。

4.根据权利要求3所述的层合物，其中所述预定数量不大于20。

5.根据权利要求3所述的层合物，所述预定数量至少为5。

6.根据权利要求3所述的层合物，其中所述预定数量为10。

7.根据权利要求1所述的层合物，其中所述ORU 450的对于所述IB平滑厚度分布的所述共振波长小于455nm，并且所述ORU 600的对于所述IB平滑厚度分布的所述共振波长小于605nm，并且所述ORU 645的对于所述IB平滑厚度分布的所述共振波长小于650nm。

8.根据权利要求1所述的层合物，其中所述第二微层为实质上各向同性的。

9.根据权利要求1所述的层合物，其中第一微层和第二微层分别包含不同的第一聚合物材料和第二聚合物材料。

10.根据权利要求1所述的层合物，其中所述反射偏振器具有小于50微米的物理厚度。

11.根据权利要求10所述的层合物，其中所述反射偏振器的所述物理厚度在20微米至40微米的范围内。

12.根据权利要求1所述的层合物，其中所述层合物基本上由所述反射偏振器、所述吸收偏振器和粘合剂层组成，所述粘合剂层将所述反射偏振器粘结到所述吸收偏振器。

13.根据权利要求1所述的层合物，其中微层的所述分组为所述反射偏振器提供针对透光状态偏振的在400nm-700nm范围内的波长上平均为至少80％的法向入射透射率，并且为所述反射偏振器提供针对阻光状态偏振的在400nm-700nm范围内的波长上平均为小于15％的法向入射透射率。

14.一种反射偏振器，所述反射偏振器仅具有微层的一个分组，微层的所述分组通过光学干涉来反射和透射光，微层的所述分组被构造为限定透光轴(y)、阻光轴(x)和厚度轴(z)，所述厚度轴(z)垂直于所述透光轴和所述阻光轴，所述阻光轴和所述厚度轴形成x-z平面，微层的所述分组包括交替的第一微层和第二微层，所述第一微层为双轴双折射的；

其中相邻成对的所述第一微层和所述第二微层沿微层的所述分组形成光学重复单元ORU，所述ORU限定具有梯度的物理厚度分布，所述物理厚度分布为沿第一阻光轴偏振的法向入射光提供宽带反射率，所述ORU具有作为所述物理厚度分布和光学几何形状的函数的相应的共振波长；

其中所述ORU包括限定所述分组的相反两端的第一ORU和最后ORU，并且其中所述物理厚度分布使得靠近所述最后ORU的ORU的平均物理厚度大于靠近所述第一ORU的ORU的平均物理厚度；

其中所述ORU还包括：

15.根据权利要求14所述的偏振器，其中如在任何给定ORU处所评估的，所述IB平滑厚度分布实质上仅涵盖在所述给定ORU的共振波长处相干地有助于所述分组的反射率的ORU。

16.如权利要求14所述的偏振器，其中如在任何给定ORU处所评估的，所述IB平滑厚度分布涵盖在所述给定ORU的每一侧上最近邻的预定数量的所述ORU。

17.根据权利要求16所述的偏振器，其中所述预定数量不大于20。

18.根据权利要求14所述的偏振器，其中所述ORU 450的对于所述IB平滑厚度分布的所述共振波长小于455nm，并且所述ORU 600的对于所述IB平滑厚度分布的所述共振波长小于605nm，并且所述ORU645的对于所述IB平滑厚度分布的所述共振波长小于650nm。

19.根据权利要求14所述的偏振器，其中所述第二微层为实质上各向同性的。