專利名稱：：制造含有無(wú)機(jī)纖維的復(fù)合光學(xué)體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及聚合物光學(xué)薄膜，更具體地涉及含有增強(qiáng)剛度和剛硬度的無(wú)機(jī)纖維的光學(xué)薄膜。
背景技術(shù)：
：光學(xué)薄膜是一種聚合物薄膜，這種聚合物薄膜的光學(xué)特性對(duì)于其功能來(lái)說(shuō)是重要的。光學(xué)薄膜經(jīng)常用在顯示器中，例如用于控制從光源到顯示面板的光傳播。光控制功能包括提高圖像亮度以及提高整個(gè)圖像的照明均勻度。這種薄膜是薄的，因此結(jié)構(gòu)整體性較低。隨著顯示系統(tǒng)的尺寸增大，薄膜的面積也變大。如果不將薄膜制做得更厚，則薄膜的尺寸可能會(huì)使其剛硬度不足以保持其形狀。然而，把薄膜做得更厚會(huì)增大顯示單元的厚度，并且導(dǎo)致重量和光學(xué)吸收增加。更厚的薄膜還會(huì)增大隔熱性，從而降低從顯示器散熱的能力。此外，一直存在對(duì)于亮度提高的顯示器的需求，這意味著顯示系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生更多熱量。這導(dǎo)致與更多熱量相關(guān)的扭曲效應(yīng)，例如薄膜翹曲增強(qiáng)。目前，適應(yīng)更大顯示器尺寸的解決方案是將光學(xué)薄膜層壓到厚得多的基板上。該方案使器件的成本增加，并且使器件更厚更重。然而，成本的增加不會(huì)帶來(lái)顯示器的光學(xué)性能的顯著提高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種制造光學(xué)薄膜的方法。所述方法包括將多根無(wú)機(jī)纖維展開為無(wú)機(jī)纖維連續(xù)層，并將無(wú)機(jī)纖維連續(xù)層嵌入聚合物樹脂中。所述方法還包括使所述聚合物樹脂凝固以產(chǎn)生聚合物與無(wú)機(jī)纖維的復(fù)合層，所述聚合物樹脂的折射率與所述無(wú)機(jī)纖維的折射率大致匹配。本發(fā)明的上述概要說(shuō)明并非意圖描述本發(fā)明的每一個(gè)圖示實(shí)施例或每一種實(shí)施方式。下面的附圖和詳細(xì)說(shuō)明將更具體地描述這些實(shí)施例。通過下面參考附圖對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以更全面地理解本發(fā)明，其中圖1A示意性示出光學(xué)薄膜；圖1B示意性示出根據(jù)本發(fā)明原理的光學(xué)薄膜的局部去除視圖；圖2為示出散射效率與纖維半徑的關(guān)系的曲線圖；圖3示意性示出纖維織物的實(shí)施例圖4A和圖4B示意性示出根據(jù)本發(fā)明原理的纖維紗的示例性實(shí)施例；圖5A至圖5C示意性示出根據(jù)本發(fā)明原理的纖維增強(qiáng)光學(xué)薄膜的橫截面圖6示意性示出根據(jù)本發(fā)明原理的具有屈光力的纖維增強(qiáng)光學(xué)薄膜的橫截面圖7A至圖7D示意性示出根據(jù)本發(fā)明原理的具有結(jié)構(gòu)化表面的纖維增強(qiáng)光學(xué)薄膜的橫截面圖8A和圖8B示意性示出可以用于制造根據(jù)本發(fā)明原理的纖維增強(qiáng)光學(xué)薄膜的系統(tǒng)；圖9示意性示出采用樹脂浸漬纖維層的系統(tǒng)，其用于制造根據(jù)本發(fā)明原理的纖維增強(qiáng)光學(xué)薄膜；以及圖IO示意性示出可以用于制造根據(jù)本發(fā)明原理的纖維增強(qiáng)光學(xué)薄膜的系統(tǒng)。雖然在附圖中示例性示出本發(fā)明的細(xì)節(jié)并且進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但可以將本發(fā)明修改為各種變型和替代形式。應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所描述的具體實(shí)施例。相反，本發(fā)明涵蓋位于所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精髓和范圍內(nèi)的全部變型、等同物以及替代物。具體實(shí)施例方式本發(fā)明適用于光學(xué)系統(tǒng)并且特別適用于使用一個(gè)或多個(gè)光學(xué)薄膜的光學(xué)顯示系統(tǒng)。隨著光學(xué)顯示系統(tǒng)，例如液晶顯示器(LCD)變大和變亮，對(duì)于顯示器中的光學(xué)薄膜的需求也越來(lái)越大。更大的顯示器需要更剛硬的薄膜，以避免翹曲、彎曲和松弛。然而，使薄膜的厚度隨其長(zhǎng)度和寬度按比例地增大將導(dǎo)致薄膜更厚更重。因此，合適的是，使光學(xué)薄膜更剛硬，從而使其可以在不同時(shí)增大厚度的情況下用于大顯示器中。用于增強(qiáng)光學(xué)薄膜剛硬度的一種方法是在薄膜中包含纖維。在一些示例性實(shí)施例中，使纖維的折射率與薄膜的周圍材料相匹配，從而使得通過薄膜的光產(chǎn)生很小的散射或者不產(chǎn)生散射。圖1A示意性示出光學(xué)元件100的一個(gè)實(shí)施例，圖中相對(duì)于任意設(shè)定的坐標(biāo)系示出元件100。元件100的厚度沿z方向。圖1B示意性示出通過元件100的一部分的橫截面。元件100包括聚合物基體104，該基體可以稱為連續(xù)相。元件100形成為塊狀光學(xué)體，例如可以為薄膜片材、圓柱體、管等形式。元件100可以具有足夠的橫截面尺寸，使得元件100至少在一個(gè)維度上基本上自支承。例如，如果元件100是在z方向上尺寸較小并且在y方向上尺寸顯著更大的片材，那么元件100在y方向上自支承，這是因?yàn)槠湓趜方向上容易撓曲而在y方向上不容易撓曲。在基體104中設(shè)置有諸如玻璃纖維、玻璃陶瓷纖維或陶瓷纖維等無(wú)機(jī)纖維102。各根纖維102可以在薄膜100的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，但這并非是必需的。在圖示實(shí)施例中，纖維102與x方向平行地縱向取向，但是這并非是必需的。如下所述，纖維102可以在基體104中以單纖維的形式或者以很多其它的布置方式進(jìn)行組織。形成聚合物基體104的材料的x、y和z方向的折射率在本文中稱為nlx、iMy和nlz。在聚合物材料為各向同性材料的情況下，x、y和z折射率都大致匹配。在基體材料為雙折射材料的情況下，x、y和z折射率中至少一者與其它折射率不同。在某些情況下，只有一個(gè)折射率不同于其它折射率，此時(shí)材料稱為單軸材料；在另一些情況下，全部三個(gè)折射率都不同，此時(shí)材料稱為雙軸材料。無(wú)機(jī)纖維102的材料通常是各向同性材料。因此，形成纖維的材料的折射率給定為112。無(wú)機(jī)纖維102也可以是雙折射的。在某些實(shí)施例中，需要聚合物基體104是各向同性的，即n^"nly^nlzwni。為了可以當(dāng)作各向同性的，nlx、niy和nk之間的差值應(yīng)該小于0.05，優(yōu)選地小于0.02，更優(yōu)選地小于0.01。此外，在某些實(shí)施例中，合適的是，基體104和纖維102的折射率大致匹配。于是，基體104和纖維102之間的折射率差值，即ni和n2之間的差值應(yīng)該較小，至少小于0.02，優(yōu)選地小于O.Ol，更優(yōu)選地小于0.002。在其它實(shí)施例中，需要聚合物基體為雙折射的，此時(shí)基體折射率中至少一者與纖維102的折射率不同。例如，如果基體是單軸雙折射的，從而nlx"nlz#nly，那么nlx和nlz的值可以與n2密切匹配。然而，n^與ii2不同，結(jié)果使得y方向的偏振光被薄膜IOO散射，但是x方向的偏振光基本上無(wú)散射地通過薄膜。y偏振光的散射量決定于幾個(gè)因素，包括折射率差值n2-n,y的大小、纖維102的尺寸以及纖維102的密度。此外，光可以發(fā)生前向散射(漫透射)或后向散射(漫反射)或者兩者。基體104和纖維102之間雙折射界面處的折射率失配可以為至少0.05，并且可以更大，例如為0.1或0.15或者可以為0.2。雖然上面描述的示例性實(shí)施例涉及x方向的折射率匹配，而y方向存在相對(duì)較大的折射率差異，但是其它示例性實(shí)施例可能包括y方向的折射率匹配，而x方向存在相對(duì)較大的折射率差異?；w適合用于聚合物基體的材料包括在所需光波長(zhǎng)范圍內(nèi)透明的熱塑性和熱固性聚合物。在某些實(shí)施例中，可能特別有用的是，聚合物不溶于水，聚合物可以是疏水性的或者具有較低的吸水趨勢(shì)。此外，合適的聚合物材料可以是非晶體的或半晶體的，并且可以包括均聚物、共聚物或其共混物。示例性的聚合物材料包括但不限于聚碳酸酯(PC);間規(guī)立構(gòu)和全同立構(gòu)聚苯乙烯(PS);Cl-C8烷基苯乙烯；含芳環(huán)和脂環(huán)的(甲基)烷基丙烯酸酯，包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和PMMA共聚物；乙氧基化和丙氧基化的(甲基)丙烯酸酯；多官能(甲基)丙烯酸酯；環(huán)氧丙烯酸樹脂；環(huán)氧樹脂；其它乙烯化不飽和材料；環(huán)烯烴和環(huán)烯烴共聚物；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS);苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN);環(huán)氧樹脂；聚乙烯環(huán)己烯；PMMA/聚氯乙烯共混物；聚苯醚合金；苯乙烯類嵌段共聚物；聚酰亞胺；聚砜；聚氯乙烯；聚二甲基硅氧烷(PDMS);聚氨酯；飽和聚酯；聚乙烯，包括低雙折射率聚乙烯；聚丙烯(PP);聚對(duì)苯二甲酸亞烷基酯，例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；聚萘二甲酸亞垸基酯，例如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN);聚酰胺；離聚物；乙酸乙烯/聚乙烯共聚物；乙酸纖維素；乙酸丁酸纖維素；含氟聚合物；聚苯乙烯-聚乙烯共聚物；PET禾口PEN的共聚物，包括聚烯烴PET和PEN的共聚物；以及聚碳酸酯/脂肪族PET共混物。術(shù)語(yǔ)(甲基)丙烯酸酯定義為是或者相應(yīng)的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯化合物。除了間規(guī)立構(gòu)PS之外，這些聚合物可以以可選的各向同性形式使用。在一些產(chǎn)品應(yīng)用中，重要的是，薄膜產(chǎn)品和組分表現(xiàn)出低水平的漂泊種(未反應(yīng)的或未轉(zhuǎn)化的低分子量分子、溶解的水分子或者反應(yīng)副產(chǎn)品)。漂泊種可以從產(chǎn)品或薄膜的終端使用環(huán)境中吸收，例如水分子，或者可以從初始產(chǎn)品制造就存在于產(chǎn)品或薄膜中，例如水，或者可以作為化學(xué)反應(yīng)(例如縮聚反應(yīng))的結(jié)果而產(chǎn)生。通過縮聚反應(yīng)進(jìn)行小分子演化的例子是在通過二胺和二酸進(jìn)行反應(yīng)形成聚酰胺的過程中釋放水。漂泊種還可以包括諸如單體、增塑劑等低分子量有機(jī)材料。漂泊種的分子量通常比由剩余功能性產(chǎn)品或薄膜構(gòu)成的多數(shù)材料低。產(chǎn)品使用條件例如可能導(dǎo)致在產(chǎn)品或薄膜的一側(cè)差異更大的熱應(yīng)力。在這些情況下，漂泊種可以通過薄膜遷移或者從薄膜或產(chǎn)品的一個(gè)表面揮發(fā)，從而產(chǎn)生濃度梯度、總體機(jī)械變形、表面改變，以及有時(shí)候產(chǎn)生不期望的放氣。放氣可能導(dǎo)致產(chǎn)品、薄膜或基體中出現(xiàn)空隙或氣泡，或者可能導(dǎo)致在粘結(jié)到其它薄膜時(shí)出現(xiàn)問題。漂泊種還可能蝕刻或不期望地影響產(chǎn)品應(yīng)用中的其它組分，或使其變成溶劑化物。這些聚合物中的幾種在取向時(shí)可以變?yōu)殡p折射的。具體地說(shuō)，PET、PEN及其共聚物以及液晶聚合物在取向時(shí)表現(xiàn)出相對(duì)較大的雙折射率值。聚合物可以利用不同的方法取向，包括擠出和拉伸。拉伸對(duì)于取向聚合物是特別有用的方法，這是因?yàn)樵摲椒軌蜻M(jìn)行高度取向，并且可以通過諸如溫度和拉伸比等多個(gè)易于控制的外部參數(shù)進(jìn)行控制?；w104可以具有各種添加劑以便為光學(xué)體100提供需要的特性。例如，添加劑可以包括如下物質(zhì)中的一種或多種耐候劑、UV吸收劑、受阻胺光穩(wěn)定劑、抗氧化劑、分散劑、潤(rùn)滑劑、抗靜電劑、色素或染料、成核劑、阻燃劑和發(fā)泡劑。一些示例性實(shí)施例可以使用能抵抗隨時(shí)間的發(fā)黃和模糊化的聚合物基體材料。例如，諸如芳香族聚氨酯等一些材料在長(zhǎng)期暴露于UV光時(shí)會(huì)變得不穩(wěn)定，并且隨時(shí)間而改變顏色。當(dāng)長(zhǎng)期保持相同顏色較為重要時(shí)，需要避免使用這種材料?？梢詾榛w104提供其它添加劑以改變聚合物的折射率或者增強(qiáng)材料的強(qiáng)度。這種添加劑可以例如包括諸如聚合物珠子或顆粒以及聚合物納米微粒等有機(jī)添加劑。在某些實(shí)施例中，利用特定比率的兩種不同單體形成基體，其中每種單體a和b在聚合時(shí)與不同的最終折射率例如na和nb相關(guān)，其中下標(biāo)a和b分別指單體a和b。在n,小于nb并且基體中單體b的重量百分比為r的情況下，基體的折射率值iV如下給出nm=na+r(nb-na)。在其它實(shí)施例中，可以用三種或更多種不同單體的線性組合產(chǎn)生需要的折射率值。下面提供的實(shí)例示出利用三種、四種或者甚至五種單體的混合物調(diào)節(jié)折射率的能力。在其它實(shí)施例中，可以將無(wú)機(jī)纖維添加到基體中以調(diào)節(jié)基體的折射率，或者增強(qiáng)材料的強(qiáng)度和/或剛硬度。例如，無(wú)機(jī)材料可以是玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷或者金屬氧化物。下面結(jié)合無(wú)機(jī)纖維所述的任何合適類型的玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷都可以使用。合適類型的金屬氧化物包括例如二氧化鈦、氧化鋁、氧化錫、氧化銻、氧化鋯、二氧化硅及其混合物或其混合氧化物。這些無(wú)機(jī)材料優(yōu)選地作為納米微粒提供，例如以磨碎顆粒、粉末、珠子、薄片或微粒形式提供，并分布在基體中。顆粒的尺寸優(yōu)選地小于約200nm、并且可以小于100nm或者甚至50nm，以減少通過薄膜的光的散射。這些無(wú)機(jī)添加劑的表面可以設(shè)置有用于將纖維結(jié)合到聚合物上的偶聯(lián)劑。例如，硅烷偶聯(lián)劑可以和無(wú)機(jī)添加劑一起使用以將無(wú)機(jī)添加劑結(jié)合到聚合物上。盡管可以使用沒有可聚合表面改性能力的無(wú)機(jī)納米微粒，但是可以對(duì)無(wú)機(jī)納米微粒進(jìn)行表面改性，從而使得納米微粒可以與基體的有機(jī)組分聚合。例如，可以將反應(yīng)基團(tuán)加到偶聯(lián)劑的另一端。該基團(tuán)可以例如通過化學(xué)聚合經(jīng)由雙鍵與反應(yīng)性聚合物基體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。增強(qiáng)纖維纖維102可以使用任何合適類型的無(wú)機(jī)材料形成。纖維102可以由對(duì)通過薄膜的光基本上透明的玻璃形成。合適的玻璃實(shí)例包括常用于玻璃纖維復(fù)合材料中的玻璃，例如E、C、A、S、R和D玻璃。也可以使用更高質(zhì)量的玻璃纖維，例如包括熔融石英纖維和BK7玻璃纖維。合適的更高質(zhì)量的玻璃可以從幾個(gè)供應(yīng)商獲得，例如SchottNorthAmericaInc.，Elmsford,NewYork。合適的是，使用由這些更高質(zhì)量的玻璃制成的纖維，因?yàn)樗鼈兏儾⒁虼司哂懈坏恼凵渎屎透俚膴A雜物，這會(huì)導(dǎo)致散射更少并且透射增多。另外，纖維的機(jī)械特性更可能均一。更高質(zhì)量的玻璃纖維更不容易吸收水分，因此薄膜在長(zhǎng)期使用中更穩(wěn)定。此外，合適的是，使用低堿玻璃，這是因?yàn)椴Ａе械膲A含量會(huì)增大水分的吸收。可以用于纖維102的另一類無(wú)機(jī)材料是玻璃陶瓷材料。玻璃陶瓷材料通常包括體積百分比為95%至98%的微小晶體，晶體的尺寸小于1微米。一些玻璃陶瓷材料具有小至50nm的晶體尺寸，從而使其在可見光波長(zhǎng)內(nèi)高度透明，這是因?yàn)榫w尺寸比可見光波長(zhǎng)小得多，從而實(shí)際上不會(huì)發(fā)生散射。這些玻璃陶瓷在玻璃質(zhì)和結(jié)晶區(qū)的折射率之間的有效差異還可以很小，或者沒有差異，從而使其看起來(lái)是透明的。除了透明度之外，玻璃陶瓷材料可以具有超過玻璃的斷裂強(qiáng)度，并且公知的是具有等于零或者甚至為負(fù)值的熱膨脹系數(shù)。所關(guān)注的玻璃陶瓷的組分包括但不限于Li20-Al203-Si02、CaO-Al203-Si02、Li20-MgO-ZnO-Al203-Si02、Al203-Si02以及ZnO-Al203-Zr02-Si02、Li20-Al203-Si02和MgO-Al203-Si02o一些陶瓷的晶體尺寸還可以足夠小，以至于如果將其嵌入折射率適當(dāng)匹配的基體聚合物中，則它們可以看起來(lái)是透明的?？梢詮?MCompany,St.Paul,MN獲得的Nextel陶瓷纖維是這類材料的例子，并且可以以紗、線和機(jī)織墊的形式獲得。在ChemistryofGlasses,2ndEdition(A.Paul、Chapman禾口Hall,1990)禾口IntroductiontoCeramics,2ndEdition(W.D.Kingery、JohnWiley和Sons,1976)中進(jìn)一步描述了合適的陶瓷或玻璃陶瓷材料。如果纖維的折射率與基體的折射率并非良好匹配的話，那么纖維102的尺寸對(duì)于通過薄膜100的光的散射會(huì)具有重大影響。圖2示出散射效率即標(biāo)準(zhǔn)化比例光學(xué)厚度(NSOT)與纖維的平均半徑的關(guān)系的曲線圖。NSOT通過如下表達(dá)式給出NSOT=T(l-g)/(tf)其中，T是光學(xué)厚度，等于tk，k是每單位體積的消光橫截面積(平均消光自由程的倒數(shù))，t是薄膜100漫射器的厚度，f是纖維的體積百分比，g是非對(duì)稱指數(shù)。g的值對(duì)于純前向散射為+l，對(duì)于純后向散射為-1，對(duì)于等前向后向散射為0。用于繪制曲線圖的計(jì)算假定入射光的真空波長(zhǎng)為550nm。從圖中可以看出，散射效率在大約150nm的纖維半徑處出現(xiàn)峰值，并且在大約50nm至lOOOnm的半徑范圍內(nèi)散射效率的值為最大值的大約一半。因此，在一些實(shí)施例中，需要纖維102的半徑位于該范圍之外。使用半徑顯著小于150nm的單纖維是更不現(xiàn)實(shí)的，這是因?yàn)槌叽邕@么小的單纖維難以制造和搬運(yùn)。因此，更容易的是，對(duì)于可見光使用半徑至少為2μm，優(yōu)選地超過3μm的纖維102。在某些實(shí)施例中，合適的是，在基體與纖維之間不具有完全折射率匹配，從而使得至少一些光被纖維漫射。在這些實(shí)施例中，基體和纖維之一或兩者可以是雙折射的，或者基體和纖維都是各向同性的。根據(jù)纖維的尺寸，漫射由散射產(chǎn)生，或者由單折射產(chǎn)生。纖維的漫射是非各向同性的光可以沿著垂直于纖維軸的方向漫射，但是不沿著纖維的軸向漫射。因此，漫射的性質(zhì)決定于基體內(nèi)纖維的取向。如果纖維例如平行于x軸和y軸布置，那么光沿著平行于x軸和y軸的方向漫射。另外，基體可以充填有將光各向同性地散射的漫射顆粒。漫射顆粒是折射率不同于基體的顆粒，經(jīng)常具有更高的折射率，直徑達(dá)到約l(Vm。漫射顆?？梢允抢缃饘傺趸铮缟鲜鲇米髡{(diào)節(jié)基體折射率的納米微粒的金屬氧化物。其它合適類型的漫射顆粒包括聚合物顆粒，例如聚苯乙烯或聚硅氧烷顆粒，或其組合物。漫射顆?？梢詥为?dú)用于漫射光，或者可以與折射率不匹配的纖維一起用于漫射光。基體內(nèi)纖維的一些示例性實(shí)施例包括纖維紗、在聚合物基體內(nèi)沿一個(gè)方向布置的纖維束或纖維紗束、纖維織物、非織短纖維、短纖維墊(具有隨機(jī)或有序的形式)、或者這些形式的組合。非織短纖維或短纖維墊可以被拉伸、施加應(yīng)力或者取向以使得纖維在非織短纖維或短纖維墊中一定程度地排列，而非具有隨機(jī)的纖維布置。此外，基體可以包括多層纖維例如，基體可以包括位于不同纖維束或織物等中的更多層纖維。也可以將有機(jī)纖維與無(wú)機(jī)纖維102—起嵌入基體104中?？梢园诨w中的一些合適的有機(jī)纖維包括聚合物纖維，例如由上述聚合物材料中的一種或多種形成的纖維。聚合物纖維可以由與基體104相同的材料形成，或者可以由不同的聚合物材料形成。其它合適的有機(jī)纖維可以由例如棉、絲或麻等天然纖維形成。諸如聚合物等一些有機(jī)材料可以可選地為各向同性的，或者可以可選地為雙折射的。雙折射聚合物纖維可以用于將偏振相關(guān)特性引入薄膜，例如如都在2005年2月28日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.11/068,157和No.ll/068，158中所述。在某些實(shí)施例中，有機(jī)纖維可以形成只含有聚合物纖維的紗、束、織物(例如聚合物纖維織物)的一部分。在其它實(shí)施例中，有機(jī)纖維可以形成含有無(wú)機(jī)纖維和聚合物纖維的紗、束、織物的一部分。例如，紗或織物可以含有無(wú)機(jī)纖維和聚合物纖維。圖3示意性示出纖維織物300的一個(gè)實(shí)施例。該織物由經(jīng)向纖維302和諱向纖維304形成。經(jīng)向纖維302可以是無(wú)機(jī)或有機(jī)纖維，諱向纖維304也可以是有機(jī)或無(wú)機(jī)纖維。此外，經(jīng)向纖維302和緯向纖維304都可以同時(shí)包含無(wú)機(jī)纖維和有機(jī)纖維?？椢?00可以是單根纖維、纖維束的織物，或者可以是紗的織物，或者上述任意組合。纖維紗包括捻在一起的多根纖維。纖維可以在纖維紗的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，或者纖維紗可以包括人造短纖維，此時(shí)各根纖維的長(zhǎng)度比纖維紗的總長(zhǎng)短?？梢允褂萌魏魏线m類型的纖維紗，包括例如如圖4A示意性示出的傳統(tǒng)加捻紗400，其由圍繞彼此加捻的纖維402形成。纖維402可以是無(wú)機(jī)的、有機(jī)的或者兩者。圖4B示意性示出纖維紗410的另一個(gè)實(shí)施例，其特征在于多根聚合物纖維414圍繞中心纖維412纏繞在一起。中心纖維412可以是無(wú)機(jī)纖維或有機(jī)纖維。諸如纖維紗410等包括無(wú)機(jī)纖維和聚合物纖維的纖維紗可以用于提供與聚合物纖維414相關(guān)的特定光學(xué)特性，同時(shí)還為無(wú)機(jī)中心纖維412提供強(qiáng)度。例如，聚合物纖維可以是各向同性的或者雙折射的?？梢岳萌魏魏线m的方法將聚合物纖維制造成雙折射的，包括通過在合適的處理?xiàng)l件下拉伸纖維而取向聚合物材料。雙折射聚合物纖維將偏振相關(guān)特性引入薄膜。例如，薄膜可以對(duì)一種偏振態(tài)的光為基本漫透射或漫反射的，并且對(duì)于正交偏振態(tài)的光為基本鏡面透射的。在薄膜中使用的聚合物纖維通常具有小于約250(im的直徑，并且可以具有小至約5pm或更小的直徑。單獨(dú)地搬運(yùn)微小聚合物纖維可能是困難的。然而在包含聚合物纖維和無(wú)機(jī)纖維的混合纖維紗中使用聚合物纖維，使得可以更容易地搬運(yùn)聚合物纖維，這是因?yàn)樵摾w維紗更不容易在搬運(yùn)中受到損壞。薄膜采用無(wú)機(jī)纖維增強(qiáng)的光學(xué)薄膜具有至少與無(wú)機(jī)纖維的厚度相同的厚度。通常，光學(xué)薄膜可以具有高達(dá)約5mm的厚度，但是在某些實(shí)施例中薄膜的厚度可以高于該值。在其它實(shí)施例中，厚度小于250μm，并且可以甚至小于25μm。在很多應(yīng)用中，薄膜基本上是透明的，從而使得在薄膜中吸收10%以下、優(yōu)選地5%以下、更優(yōu)選地1%以下的入射光。應(yīng)該注意到，透明并不等同于透射，這是因?yàn)橥该鲀H僅與吸收相關(guān)，而與被透射而不是被反射的光量不相關(guān)。在某些實(shí)施例中，基體可選地是各向同性的。在其它實(shí)施例中，基體可選地是雙折射的。一種制造雙折射基體的常用方法是在受控的溫度條件下拉伸基體，例如拉伸2至1O次或更多次。拉伸可以沿縱向或橫向進(jìn)行。例如，當(dāng)纖維是切短纖維時(shí)，可以拉伸含有無(wú)機(jī)纖維的基體。在另一種方法中，基體含有纖維束形式的纖維，此時(shí)可以沿與纖維束交叉的方向拉伸基體。上述方法包括將預(yù)先存在的玻璃纖維、陶瓷纖維或玻璃陶瓷纖維或顆粒結(jié)合到聚合物基體中，以增強(qiáng)所得制品的機(jī)械特性。另一種方法是通過玻璃和聚合物的共處理產(chǎn)生尺寸穩(wěn)定、剛硬并且可以熱處理的復(fù)合材料。玻璃具有相對(duì)較低的熔點(diǎn)，并且適于與熔點(diǎn)相對(duì)較高的聚合物進(jìn)行共處理。在PolymericMaterialsEncyclopedia(CRCPress:Inc.,1996)p.2766中的"Glass-PolymerMeltBlends"(QuinnC.J、FrayerP.和BeallG.)中描述了生成這種材料的方法。磷酸鹽(P205)玻璃在遠(yuǎn)低于400℃的溫度下可以具有粘性流，并且可以具有足以與聚合物共同形成的低粘度。共擠方法的優(yōu)點(diǎn)包括通過聚合物熔融物良好地潤(rùn)濕玻璃，并且在玻璃和聚合物之間形成良好的界面結(jié)合，而不使用傳統(tǒng)的偶聯(lián)劑。已經(jīng)提出了復(fù)合材料內(nèi)的各種玻璃結(jié)構(gòu)，包括小珠子、微徑纖維、帶和板。使用可共處理的玻璃使得有可能使其折射率與基體相匹配、并且在將增強(qiáng)玻璃纖維結(jié)合到復(fù)合材料中之后將雙折射引入基體聚合物中。通過可共處理的玻璃進(jìn)行增強(qiáng)，使得有可能在已經(jīng)形成復(fù)合材料之后進(jìn)行另外的熱和機(jī)械處理(潛在地包括引入雙折射)。纖維在薄膜中的位置可以是隨機(jī)的，例如如圖1B所示，或者可以是規(guī)則的。此外，在薄膜內(nèi)的不同位置處，相鄰纖維之間的間距可以是不同的。例如，圖5A的橫截面圖中示意性示出的薄膜500具有以矩形網(wǎng)格形式規(guī)則地設(shè)置于基體504內(nèi)的纖維502。y方向和z方向的纖維間的間距分別是hy和hz。hy和hz的值可以相同，或者可以不同。另外，hy和hz的值無(wú)需在薄膜的整個(gè)寬度和厚度上是均一的?？梢赃x擇基體504內(nèi)纖維502的位置以提高薄膜的剛硬度。例如，在圖5B示意性示出的示例性實(shí)施例中，纖維502設(shè)置在薄膜510的各個(gè)表面附近的兩行中。在材料的任何橫截面中，在外表面處出現(xiàn)最大彎曲應(yīng)力。因此，由于纖維的抗拉強(qiáng)度和/或楊氏模量通常大于基體材料，將纖維設(shè)置在表面附近將導(dǎo)致顯著提高薄膜或制品的剛硬度。與將兩行纖維502設(shè)置在薄膜510的中心附近的構(gòu)造相比，該構(gòu)造的剛硬度更高。在將纖維502規(guī)則地設(shè)置于薄膜內(nèi)的情況下，可以使用其它類型的網(wǎng)格形式。例如，如圖5C示意性示出的薄膜520，纖維502可以以六邊形形式布置。另外，y方向上的面內(nèi)間距在整個(gè)薄膜上是不恒定的，在一個(gè)區(qū)域中纖維502的密度可以高于另一區(qū)域。在需要纖維502對(duì)照明光的漫射在整個(gè)薄膜520上空間不均一的情況下，類似圖5C所示的構(gòu)造可能是有用的。例如這可以用于為顯示器提供不均一的漫射，從而隱藏各個(gè)光源。薄膜可以具有平坦的表面，例如如圖1A和圖1B所示與x-y平面平行的平坦表面。薄膜也可以包含一個(gè)或更多個(gè)結(jié)構(gòu)化表面，以便為入射在薄膜上的光提供需要的光學(xué)效應(yīng)。例如，在圖6示意性示出的一個(gè)示例性實(shí)施例中，薄膜600形成有嵌入基體604中的纖維602，并且具有彎曲輸出面606。彎曲輸出面606為通過表面606透射的光提供屈光力，即聚焦或散焦。在圖示實(shí)施例中，光線608代表由彎曲折射面606聚焦的光線實(shí)例。在其它示例性實(shí)施例中，薄膜元件600的輸入面610可以是彎曲的，或者可以具有其它的表面結(jié)構(gòu)。此外，在透射光射出薄膜的輸出面612上可以有表面結(jié)構(gòu)。表面結(jié)構(gòu)的實(shí)例包括例如菲涅耳透鏡結(jié)構(gòu)和透鏡陣列。這些結(jié)構(gòu)被認(rèn)為能夠?yàn)橥ㄟ^表面606的光提供屈光力。除彎曲區(qū)域之外或者替代彎曲區(qū)域，輸入面和輸出面中之一或兩者的結(jié)構(gòu)化表面還可以包括直線區(qū)域。例如，在圖7A示意性示出的另一示例性實(shí)施例中，形成有嵌入基體704的纖維702的薄膜700可以具有棱柱結(jié)構(gòu)化的輸出面706，該輸出面稱為增亮面。增亮面通常用于例如背光液晶顯示器中以減小照明顯示面板的光的錐角，并由此為觀察者提高同軸亮度。該圖示出入射在薄膜700上的兩條光線708和709的實(shí)例。光線708傾斜地入射在薄膜700上，并被結(jié)構(gòu)化表面706朝向z軸偏轉(zhuǎn)。光線709接近垂直地或者垂直地入射在薄膜700上，并被增亮面706向后反射。增亮面706可以布置為使棱柱結(jié)構(gòu)707與纖維702平行，如圖所示，纖維702還與x軸平行。在其它實(shí)施例中，棱柱結(jié)構(gòu)707可以相對(duì)于纖維702的方向形成其它角度。例如，棱柱結(jié)構(gòu)707可以與y軸平行并與纖維702垂直，或者形成為x軸和y軸之間的某一角度。棱柱結(jié)構(gòu)707可以由與基體704相同或者不同的材料形成。可以利用任何合適的方法在基體上形成結(jié)構(gòu)化表面。例如，基體可以固化或者以其它方式硬化，同時(shí)其表面與諸如微復(fù)制工具等工具表面接觸，該工具表面在聚合物基體的表面上形成需要的形狀。纖維702可以存在于薄膜的不同區(qū)域上。在圖7A示意性示出的示例性實(shí)施例中，纖維702沒有設(shè)置于由結(jié)構(gòu)化表面706形成的棱柱結(jié)構(gòu)707中，而是僅僅設(shè)置于薄膜700的主體701中。在其它實(shí)施例中，纖維702可以以不同方式分布。例如，在圖7B示意性示出的薄膜720中，纖維702設(shè)置于薄膜720的主體701中以及由結(jié)構(gòu)化表面706形成的結(jié)構(gòu)707中。在圖7C示意性示出的另一實(shí)例中，纖維702僅僅設(shè)置于薄膜730的結(jié)構(gòu)707中，而沒有設(shè)置于薄膜730的主體701中。除了上述結(jié)構(gòu)化表面之外，還可以使用其它類型的結(jié)構(gòu)化表面。例如，結(jié)構(gòu)化表面可以是漫射表面。圖7D示意性示出本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，其中薄膜740具有嵌入基體704中的纖維702。在該具體實(shí)例中，一些纖維702a沒有完全嵌入基體704中，而是穿透基體704的表面746。在該布置方式中，在纖維702a和薄膜740外部的空氣或其它介質(zhì)之間存在光學(xué)界面，這可以導(dǎo)致通過纖維702a的光發(fā)生光學(xué)漫射。無(wú)機(jī)纖維與很多聚合物材料相比相對(duì)剛硬，具有更高的抗拉強(qiáng)度和楊氏模量，因此采用無(wú)機(jī)纖維增強(qiáng)的聚合物薄膜通常比未纖維增強(qiáng)的聚合物薄膜更剛硬。因此，纖維增強(qiáng)薄膜更適合用于大顯示器中。此外，無(wú)機(jī)纖維的存在提高了機(jī)械穩(wěn)定性，降低了制品的熱膨脹系數(shù)，從而降低光學(xué)薄膜在顯示器中工作時(shí)因?yàn)闇囟壬叨N曲的可能性。高抗拉強(qiáng)度應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例是在液晶顯示(LCD)面板中使用纖維增強(qiáng)薄膜作為玻璃片的替代物的情況。傳統(tǒng)上，LDC面板包括由液晶薄層(達(dá)到幾十微米)隔開的兩個(gè)玻璃蓋片。蓋片的內(nèi)表面設(shè)置有圖案化導(dǎo)電涂層，以便用作顯示器的各個(gè)像素的電極。玻璃上的金屬跡線提供與圖案化導(dǎo)電層的電連接。隨著顯示面板的尺寸增大，玻璃蓋片越來(lái)越重并昂貴，因此可以由纖維增強(qiáng)蓋片代替它們。然而，這種蓋片必須經(jīng)受住例如超過15(TC至18(TC的處理高溫。圖案化導(dǎo)電涂層、與導(dǎo)電涂層連接的金屬跡線以及聚合物蓋片具有不同的熱膨脹系數(shù)(CTE)，當(dāng)蓋片經(jīng)歷較大的溫度變化時(shí)，這會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電層層離，或者導(dǎo)致與圖案化導(dǎo)電層連接的金屬跡線斷裂。已經(jīng)提出將玻璃纖維增強(qiáng)作為減小聚合物片的膨脹的方法，這是因?yàn)椴ＡЮw維的CTE小于聚合物材料的CTE。在聚合物片中使用玻璃纖維通常依賴于纖維的抗拉強(qiáng)度以及存在于纖維與聚合物基體之間的良好機(jī)械和化學(xué)耦合，從而使得兩者之間的滑移非常小。因此，通常在纖維的表面上使用化學(xué)粘合劑，例如硅烷偶聯(lián)劑，以將聚合物基體結(jié)合到纖維上。另外，纖維密度(垂直于纖維在薄膜上測(cè)量的每單位距離上存在的纖維數(shù)量)相對(duì)較高，以便于提供需要的抗拉強(qiáng)度和低CTE。對(duì)比之下，本文所述某些纖維增強(qiáng)光學(xué)薄膜的實(shí)施例中的纖維密度可以相對(duì)較低，足以為具體應(yīng)用提供足夠的剛硬度，但是不需要如上一段所述的LCD應(yīng)用中的高抗拉強(qiáng)度。結(jié)果，需要使用更少的纖維，這減少了薄膜產(chǎn)生的霧度(漫透射的透射光的百分比)，當(dāng)聚合物與纖維材料的折射率之間存在微小的失配時(shí)產(chǎn)生霧度。此外，在某些示例性實(shí)施例中，可以省略粘合纖維與基體的粘合劑，這是因?yàn)楫?dāng)剛硬度而非強(qiáng)度是主要關(guān)注因素時(shí)，對(duì)于纖維與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度的要求降低。然而，即使省略偶聯(lián)劑，含有無(wú)機(jī)纖維的薄膜的CTE仍然小于單獨(dú)聚合物基體的CTE。另外，省略偶聯(lián)劑還會(huì)減少任何可能由于偶聯(lián)劑而產(chǎn)生的折射率失配問題。纖維在薄膜內(nèi)的排列和橫截面布置可以產(chǎn)生各向異性的機(jī)械和光學(xué)特性。例如，在無(wú)機(jī)纖維只沿一個(gè)方向例如X方向排列的情況下，薄膜更能抵抗半徑平行于XZ平面的彎曲，即彎曲纖維使其不再平行于x軸。然而，對(duì)于半徑平行于yz平面的薄膜彎曲則抵抗力較差，因此薄膜在一個(gè)方向的剛度會(huì)低于其它方向。在無(wú)機(jī)纖維設(shè)置為平行于x軸以及y軸的情況下，薄膜更加各向同性地剛硬，但是沿具體方向的剛度決定于位于該方向上的纖維數(shù)量。如果與x方向平行的纖維數(shù)量不等于與y方向平行的纖維數(shù)量，那么x方向的剛度可能不同于y方向的剛度。如果x方向和y方向的剛度相同，那么該剛度可以稱為"假各向同性"。此外，對(duì)于不平行于x軸和y軸的方向的剛度可能與平行于這些軸之一的剛度不相同。無(wú)機(jī)纖維當(dāng)然可以在薄膜內(nèi)以任何需要的取向設(shè)置，而沒有必要僅僅沿著x軸和y軸之一或兩者排列。例如，一些纖維可以沿著與x軸和y軸都不平行的方向排列。除了剛硬度之外，薄膜可能變得各向異性的其它機(jī)械特性包括抗拉強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)以及撕裂強(qiáng)度。另外，如果僅僅沿一個(gè)方向布置散射光的無(wú)機(jī)纖維或聚合物纖維或者兩者，諸如散射等光學(xué)特性也可以變得各向異性。如果促進(jìn)這些特性的纖維是交叉的，那么這些薄膜特性當(dāng)然也可以是假各向同性，如果纖維沿多個(gè)不同的方向布置，那么這些薄膜特性可以變得更加各向同性。包括基體、纖維和提供給薄膜的任何添加劑在內(nèi)的薄膜組分可以以選擇的方式影響薄膜的光學(xué)特性。例如，薄膜的各種組分可以都選擇為對(duì)于入射光是透明的。另外，可以提供諸如染料或色素等添加劑以吸收光，或者聚合物可以含有吸收光的分子組分。在一些示例性實(shí)施例中，染料、色素或分子組分可以例如通過拉伸含有染料、色素或分子組分的基體薄膜層而排列，從而導(dǎo)致處于一個(gè)偏振態(tài)的光比其正交偏振態(tài)的光更優(yōu)選地被吸收?？梢酝ㄟ^在基體薄膜層上施加一層或多層纖維來(lái)制造光學(xué)薄膜。如果存在染料、色素或分子組分的話，將其選擇為吸收特定波長(zhǎng)范圍的光。在其它實(shí)施例中，添加劑可以設(shè)置在基體自身中。某些添加劑諸如染料等可以例如通過熒光來(lái)轉(zhuǎn)變?nèi)肷涔獾念l率。在一個(gè)實(shí)例中，可以采用吸收uv光并發(fā)射可見光的染料浸漬基體。薄膜可以具有顏色選擇性的散射能力。可以例如通過選擇纖維折射率與基體折射率相匹配時(shí)的波長(zhǎng)^來(lái)獲得該能力。在纖維和基體材料的色散性不同的情況下，對(duì)于進(jìn)一步遠(yuǎn)離Xo的波長(zhǎng)，折射率差異增大。在需要微小散射或者中性散射的情況下，通常設(shè)定為接近通過薄膜的光的波長(zhǎng)范圍的中心。這樣，如果波長(zhǎng)范圍為約400nm至700nm的可見光通過薄膜，那么可以設(shè)定為500nm至600nm范圍內(nèi)的某處。然而，如果需要薄膜散射更多的某一波長(zhǎng)的光，那么可以相應(yīng)地偏移XQ。例如，如果需要散射比紅光或綠光更多的藍(lán)光，那么X()可以設(shè)定在更長(zhǎng)的波長(zhǎng)，例如在600nm至700nm的范圍內(nèi)，從而使得對(duì)于波長(zhǎng)在400nm至500nm范圍內(nèi)的藍(lán)光的折射率失配更高并且散射增多。光學(xué)薄膜內(nèi)不同材料的折射率隨著溫度而變化。因?yàn)槔w維增強(qiáng)薄膜的光學(xué)特性至少部分地決定于基體與纖維材料之間的折射率失配的大小，因此如果上述材料之間的折射率失配在溫度變化過程中沒有保持在需要的范圍內(nèi)，那么薄膜的光學(xué)特性就可能隨著溫度變化?？紤]如下實(shí)例基體材料和無(wú)機(jī)纖維在室溫下20℃具有匹配的折射率。然而，如果dn/dT值，即折射率n隨溫度T變化的變化率對(duì)于兩種材料來(lái)說(shuō)不同，那么在升高的工作溫度下(例如50°C)，折射率可能會(huì)變得失配。因此，在某些示例性實(shí)施例中，可以選擇基體和玻璃纖維的材料以減小在特定工作溫度范圍內(nèi)聚合物和無(wú)機(jī)材料的dn/dT值之間的差異。在某些其它實(shí)施例中，需要增加兩種材料的dn/dT值之間的差異，從而使得薄膜對(duì)于溫度更加敏感。例如，在某些示例性建筑應(yīng)用中，合適的是，薄膜具有溫度敏感的透射率。在照明時(shí)，需要建筑物或溫室中的窗具有溫度依賴性，如果溫度升高到某一溫度以上則通過窗的光量減小。聚合物基體和無(wú)機(jī)纖維材料中的色散性導(dǎo)致對(duì)于不同波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)每種材料的折射率是不同的對(duì)于較短的波長(zhǎng)，折射率較高。這樣，可以對(duì)一個(gè)波長(zhǎng)使基體與無(wú)機(jī)纖維材料之間的折射率精確匹配，但是在兩種材料的色散性(dn/dX，X是真空波長(zhǎng))不相同的情況下，隨著波長(zhǎng)進(jìn)一步遠(yuǎn)離匹配波長(zhǎng)，兩個(gè)折射率之間的差異將增大。因此，在某些實(shí)施例中需要把折射率匹配時(shí)的波長(zhǎng)k設(shè)定成接近所關(guān)注波長(zhǎng)范圍的中心。這樣，對(duì)于在覆蓋400nm至700nm波長(zhǎng)范圍的顯示器中使用的光學(xué)薄膜，；值可以在500nm至600nm的范圍內(nèi)。另外，聚合物和無(wú)機(jī)材料的某些組合具有比其它組合更接近的dn/d^值。加工可以使用幾種不同的方法來(lái)制造纖維增強(qiáng)光學(xué)薄膜。一些方法包括間歇式加工，而另一些包括連續(xù)加工。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，如上所述，無(wú)機(jī)材料具有低于聚合物基體的熔融溫度，并且將兩種材料共擠。在該方法中，通過在聚合物/無(wú)機(jī)物熔融物中發(fā)生的相分離來(lái)確定無(wú)機(jī)纖維、小滴或帶在基體內(nèi)的位置。圖8示意性示出適合于連續(xù)加工的系統(tǒng)800的另一個(gè)示例性實(shí)施例?？梢詫o(wú)機(jī)纖維層802，例如纖維束、織物等從輥804中拉出來(lái)，并且放在從另一個(gè)輥808中拉出的背襯層806上。從貯存器812將樹脂810施加在無(wú)機(jī)纖維層802上，并且涂布機(jī)814形成樹脂層816。在某些實(shí)施例中，還可以在施加無(wú)機(jī)纖維層802之前將樹脂810施加在背襯層806上。樹脂810浸入纖維層802。樹脂810可以是熱塑性聚合物或熱固性聚合物。涂布機(jī)814可以是任何類型的涂布機(jī)，例如刮刀式涂布機(jī)、逗號(hào)式涂布機(jī)(圖示)、刮棒式涂布機(jī)、模具涂布機(jī)、噴涂機(jī)、簾式涂布機(jī)、高壓注射機(jī)等。在其它的考慮因素中，應(yīng)用條件下的樹脂粘度確定合適的一種或多種涂布方法。涂布方法和樹脂粘度還影響在采用基體樹脂浸漬增強(qiáng)件的步驟中從增強(qiáng)件中消除氣泡的速度和程度。在需要成品薄膜具有低散射性的情況下，重要的是，在該階段確保樹脂完全填充纖維之間的間隙留在樹脂中的任何空隙或氣泡都可能成為散射中心?？梢詥为?dú)地或組合地使用不同方法以減小氣泡的出現(xiàn)。例如，可以機(jī)械地振動(dòng)薄膜以促使樹脂810散布整個(gè)纖維層802?？梢岳美绯暡ㄔ词┘訖C(jī)械振動(dòng)。另外，可以對(duì)薄膜施加真空以從樹脂801中吸出氣泡。可以在進(jìn)行涂布的同時(shí)或者在此之后，例如在可選的排氣單元818中進(jìn)行該操作。然后可以使薄膜中的樹脂810在凝固臺(tái)820處凝固。凝固包括固化、冷卻、交聯(lián)以及導(dǎo)致聚合物基體達(dá)到固態(tài)的任何其它處理。在某些實(shí)施例中，可以對(duì)樹脂810施加不同形式的能量，包括但不限于熱量和壓力、UV輻射、電子束等，以使樹脂810固化。在其它實(shí)施例中，可用通過冷卻或者通過交聯(lián)使樹脂810凝固。在某些實(shí)施例中，凝固的薄膜822足夠柔軟以至于可以收集并存儲(chǔ)在巻收輥824上。在其它實(shí)施例中，凝固的薄膜822可能對(duì)于巻收來(lái)說(shuō)過于剛硬，此時(shí)以其它方式進(jìn)行存儲(chǔ)，例如可以將薄膜822切割成片材進(jìn)行存儲(chǔ)。背襯層806可以用作薄膜的承載體或預(yù)掩模型基板，或者可以提供一些需要的光學(xué)特性。例如，背襯層806可以是光學(xué)各向同性的或者是雙折射的，或者可以充填有吸收性染料或色素，或者可以固有地含有吸收種。背襯層可以提供物理支承并在凝固步驟之前限制氣體和/或水蒸氣進(jìn)入。在其它實(shí)施例中，背襯層806可以是用于在存儲(chǔ)和運(yùn)輸時(shí)保護(hù)薄膜的可剝離保護(hù)層。可以將其它層添加到薄膜中。例如，可以將上保護(hù)層826添加到薄膜中。此外，可以添加附加纖維層和樹脂層以堆積成多層纖維增強(qiáng)薄膜。附加纖維和樹脂層可以在第一樹脂層816凝固之前或者在第一樹脂層816凝固之后添加。在某些實(shí)施例中，在施加附加纖維層和樹脂層之前，第一樹脂層816可以部分地凝固。在某些實(shí)施例中，施加到薄膜上的一個(gè)或多個(gè)片材可以沿著不平行于膜片的方向施加。這種薄膜的一個(gè)實(shí)例是施加成使得纖維橫過膜片的纖維束。在這種情況下，如圖8B中示意性示出的系統(tǒng)830，可以利用片材供料機(jī)將橫幅片材832施加在薄膜822上?？梢允褂们懈罟ぞ?36將薄膜822切成片材838。片材838可以在層疊進(jìn)行存儲(chǔ)之前在凝固臺(tái)820處凝固。在某些實(shí)施例中，可以在將浸漬纖維層802施加到背襯層806之前采用樹脂浸漬纖維層802。預(yù)浸漬纖維稱為"預(yù)浸料坯"。圖9示意性示出可以用于制備預(yù)浸料坯的一個(gè)示例性實(shí)施例。將纖維層802從輥804中拉出并使其經(jīng)過容納有樹脂810的浴槽906。纖維層802可以經(jīng)過多個(gè)輥908以促使樹脂浸漬纖維層802的纖維之間的間隙。然后可以將所得的預(yù)浸料坯910從浴槽中拉出并如上所述施加到背襯層806上?？梢允褂谜婵蘸?或超聲波能進(jìn)一步從樹脂810中去除氣泡。纖維增強(qiáng)薄膜可以在凝固之前或在凝固的同時(shí)成型或成形。例如，可以成型薄膜以提供結(jié)構(gòu)化表面，其示例性實(shí)施例如圖6和圖7A至圖7D所示。圖10示意性示出用于成型薄膜的系統(tǒng)1000的一個(gè)實(shí)施例。通過引導(dǎo)輥1006將薄膜1002引導(dǎo)至成型輥1004，并通過可選的加壓輥1008將薄膜壓在成型輥1004上。成型輥1004具有壓印到薄膜1002中的成形表面1005?？梢哉{(diào)節(jié)成型輥1004與加壓輥1008之間的間隙以設(shè)定距離，該距離控制成形表面1005穿入薄膜1002的深度。在某些實(shí)施例中，薄膜1002可以在仍然與成型輥1004接觸時(shí)凝固，或者至少部分地凝固。在可固化聚合物的情況下，可以例如通過采用UV光照射或者來(lái)自能量源1010的熱量使基體固化。在其它實(shí)施例中，成型輥1004工作于更高的溫度薄膜1002因?yàn)榕c被加熱輥1004緊密接觸而被傳導(dǎo)加熱，并且通過加熱固化。在其它示例性實(shí)施例中，基體例如與熱塑性聚合物一樣可以通過冷卻而凝固。在這種情況下，輥1004可以保持在相對(duì)較低的溫度，從而使得薄膜或樹脂1002在與輥1004接觸時(shí)冷卻。成型薄膜1012可以存儲(chǔ)在另一個(gè)輥上，或者被切割成片材用于存儲(chǔ)。可選地，成型薄膜1012可以例如通過增加一個(gè)或多個(gè)層進(jìn)行進(jìn)一步處理?？梢酝ㄟ^注射成型制造熱塑性基復(fù)合材料。在該方法的一個(gè)具體實(shí)施例中，將含有1至3mm長(zhǎng)纖維的球均勻地分散在供料樹脂中并且供給到注射成型機(jī)。將熔融聚合物/纖維混合物注射到分離式模具的模腔中，并使其凝固或固化，從模具中取出最終復(fù)合材料。用于制造復(fù)合材料的三種常用的熱塑性樹脂基體聚合物是聚丙烯、尼龍和聚碳酸酯。在D.Hull,CambridgeUniversityPress,19卯的"AnintroductiontoCompositeMaterials"中描述了注射成型熱塑性樹脂/纖維混合物以制造復(fù)合材料的內(nèi)容。拉擠法是制造復(fù)合材料，特別是基于熱固性基體樹脂的復(fù)合材料的另一種方法。在拉擠法中，采用液態(tài)基體樹脂浸漬纖維增強(qiáng)件，然后通過受熱模具拉拔纖維增強(qiáng)件，該受熱模具減少過量樹脂，確定成品復(fù)合材料的橫截面形狀并導(dǎo)致樹脂基體固化。還可以使用其它方法變型，諸如直接在拉擠模中將樹脂注射到增強(qiáng)件中，而不是在受熱模具之前利用樹脂浴槽進(jìn)行浸漬。在R.G.Weatherhead，AppliedSciencePublishers,1980的"FRPTechnologyFiberReinforcedResinSystem"中進(jìn)一步描述了拉擠法。下面說(shuō)明本發(fā)明的選擇實(shí)施例。這些實(shí)例并非意圖進(jìn)行限制，而是僅僅舉例說(shuō)明本發(fā)明的某些方面。表I列出在實(shí)例1至15中使用的不同無(wú)機(jī)纖維樣品的相關(guān)信息概要。表I實(shí)例中使用的各種纖維材料的總表<table><row><column>材料</column></row><row><column>ID</column><column>制造商</column><column>產(chǎn)品號(hào)</column><column>纖維紗描述</column><column>重量fem—2)</column><column>折射率</column></row><row><column>A</column><column>BGFIndustries,Inc.</column><column>106</column><column>ECD9001/0</column><column>24.5</column><column>1.548</column></row><row><column>B</column><column>HexcelRsinforcsments</column><column>106</column><column>ECD9001/0</column><column>24.4</column><column>1.549</column></row><row><column>C</column><column>HsxcslReinforcements</column><column>6060</column><column>ECDE6001/0</column><column>39.9</column><column>1.552</column></row><row><column>D</column><column>HexcelReinforcements</column><column>1620</column><column>ECG1501/0</column><column>53.6</column><column>1.552</column></row><row><column>E</column><column>Reinforcements</column><column>1610</column><column>ECG1501/0</column><column>77.0</column><column>1.554</column></row><row><column>F</column><column>3MCompany</column><column>Nextel312</column><column>2帶</column><column>1.568</column></row><table>材料A-E是機(jī)織玻璃纖維，材料F是機(jī)織陶瓷纖維?？梢詮闹圃焐痰男麄鞑牧现蝎@得纖維紗說(shuō)明及重量。BGFIndustries,Inc.位于Greensboro,NC，HexedReinforcementsCorp.位于Anderson,SC,3MCompany位于St.Paul,MN。每種纖維材料與覆蓋纖維的膠料一起從銷售商處獲得。膠料是位于纖維上的層，經(jīng)常由淀粉、潤(rùn)滑劑或諸如聚乙烯醇等水溶性聚合物形成，用于方便纖維的處理或機(jī)織。在下述實(shí)例中，在將纖維嵌入聚合物基體中之前，膠料留在纖維上。因此，在不采用偶聯(lián)劑在纖維與聚合物基體之間進(jìn)行偶聯(lián)的情況下，使纖維包含在復(fù)合材料樣品中。采用帶有20X/0.50物鏡的TransmittedSinglePolarizedLight(TSP)以及帶有20X/0.50物鏡的TransmittedPhaseContrastZernike(PCZ)測(cè)量表I中列出的纖維樣品的折射率(RI)。通過利用刀片切割纖維的多個(gè)部分來(lái)制備用于測(cè)量折射率的纖維樣品。將纖維置于載玻片上的各種RI油中，并采用玻璃蓋片覆蓋。利用ZeissAxi叩lan(CarlZeiss,Germany)分析樣品。在由MiltonRoyInc.,Rochester,NewYork制造的ABBE-3LRefractometer上進(jìn)行RI油的校準(zhǔn)，并相應(yīng)調(diào)節(jié)值。使用伴隨相襯的BeckeLine方法確定樣品的RI。no值的名義RI結(jié)果(在鈉D線的波長(zhǎng)，即589nm下的折射率)對(duì)于每個(gè)樣品來(lái)說(shuō)具有士0.002的精度。在表II中列出在各實(shí)例中使用的各種樹脂的信息概要。表II樹脂組分<table>組分ID</column></row><row><column>制造商</column><column>樹脂組分</column><column>折射率</column></row><row><column>G</column><column>CytecSurfaceSpecialties</column><column>Ebecryl600</column><column>1.5553</column></row><row><column>H</column><column>SartomerCompany,Inc.</column><column>CN963A80</column><column>1.4818</column></row><row><column>I</column><column>SartomerCompany,Inc.</column><column>CN120</column><column>1.5556</column></row><row><column>J</column><column>CytecSurfaceSpecialties</column><column>RDX51027</column><column>約1.60</column></row><row><column>K</column><column>SartomerCompany,Inc.</column><column>SR601</column><column>1.5340</column></row><row><column>L</column><column>SartomerCompany,Inc.</column><column>SR349</column><column>1.5425</column></row><row><column>M</column><column>SartomerCompany,Inc.</column><column>SR351</column><column>1.4723</column></row><row><column>N</column><column>CibaSpecialtyChemicalsCorp.</column><column>Darocurl173</column><column>1.5286</column></row><table>除了Darocur1173(光引發(fā)劑)之外，表II中的所有組分都是在固化時(shí)發(fā)生交聯(lián)的光聚合樹脂。CN963A80是與二縮三丙二醇二丙烯酸酯共混的聚氨酯丙烯酸酯低聚物。CN120是環(huán)氧丙烯酸酯低聚物。Ebecryl600是雙酚A環(huán)氧二丙烯酸酯低聚物。SR601和SR349是乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯。SR351是三羥甲基丙垸三丙烯酸酯，SR306是二縮三丙二醇二丙烯酸酯。RDX51027是低聚溴化環(huán)氧丙烯酸酯。CytecSurfaceSpecialties位于Brussels,Belgium,SartomerCompany,Inc.位于Exton,PA，CibaSpecialtyChemicalsCorp.位于Tarrytown，NY。Sartomer材料的折射率從制造商的宣傳材料獲得。其它材料的折射率在2CTC溫度下利用ABBEMarkIIDigitalRefractometer(589.3nm波長(zhǎng))進(jìn)行測(cè)量。RDX51027在20。C溫度下是固態(tài)的，因此采用其它公知組分的折射率從測(cè)量的樹脂組合物進(jìn)行反算來(lái)估算其折射率。實(shí)例1利用如下組分形成樹脂組合物h74.20%wt.(重量百分比)的組分H、24.82Xwt.的組分M以及0.986Xwt.的組分N。樹脂組合物1的折射率(固化前)在2(TC溫度和589.3nm波長(zhǎng)下在ABBEMarkIIDigitalRefractometer上測(cè)量為1.4824。樹脂組合物1固化后的折射率(沒有纖維)在632.8nm波長(zhǎng)下在MetriconModel2010PrismCoupler上測(cè)量為1.5019。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值A(chǔ)n為0.0461。通過如下方式制備實(shí)例1的復(fù)合材料，即取尺寸大約為75mmX75mm的一片材料A并將其放在lOO)im(4mil)厚的聚酯片上，該聚酯片位于4.7mm(3/16〃)厚的浮法玻璃片上。在微波爐中將樹脂組合物1加熱到大約7(TC。將大約1.8g溫?zé)針渲旁诓ＡЮw維片的中央，將第二個(gè)100pm厚的聚酯片放在上面，然后將第二個(gè)4.7mm厚的浮法玻璃片放在第二個(gè)聚酯片的上面。將該玻璃、聚酯、樹脂和纖維的組合物稱為樹脂夾層構(gòu)造。將該樹脂夾層構(gòu)造放在溫度為89t:并且壓力為699mmHg的真空烤箱中保持8分鐘，以從樹脂和玻璃纖維中除去氣體以便減少固化復(fù)合材料前的氣泡量。在從真空烤箱中取出樹脂夾層構(gòu)造之后，將兩個(gè)200(im(0.008")測(cè)隙規(guī)放在樹脂夾層構(gòu)造兩個(gè)相對(duì)端的兩個(gè)聚酯薄膜片之間，在每一端利用兩個(gè)包裝夾將樹脂夾層構(gòu)造夾在一起并測(cè)量樹脂夾層構(gòu)造的厚度。然后通過將樹脂夾層構(gòu)造置于在FusionF600D燈下以大約9.1米(30英尺)/分鐘的速度前進(jìn)的移動(dòng)帶上使其固化，該燈帶有分色反射鏡并且功率設(shè)定為100%。采用來(lái)自EIT(Sterling,VA)的PowerMAP測(cè)量所得到的能量密度，測(cè)得的能量密度列在表m中。在相同的條件下進(jìn)行三次單獨(dú)的測(cè)量，并獲得平均能量密度。表III在9.1米/分鐘的速度下采用帶有分色反射鏡并且功率為100%的F600D燈測(cè)量的能量密度<table><row><column>波長(zhǎng)范圍</column><column>平均能量密度(mJcm—2)</column></row><row><column>UVA</column><column>1581</column></row><row><column>UVB</column><column>433</column></row><row><column>UVC</column><column>34</column></row><row><column>UVV</column><column>953</column></row><table>從玻璃和聚酯薄膜中取出得到的固化復(fù)合材料。在表IV中列出測(cè)得的復(fù)合材料1的光學(xué)特性。實(shí)例2利用如下組分形成樹脂組合物2:30.01Xwt.的組分H、54.92%wt.的組分G、14.06%wt.的組分L以及1.01%wt.的組分N。樹脂組合物2的折射率(固化前)在2(TC溫度和589.3nm波長(zhǎng)下在ABBEMarkIIDigitalRefractometer上測(cè)量為1.5336。樹脂組合物2固化后的折射率(沒有纖維)在632.8nm波長(zhǎng)下在MetriconModel2010PrismCo叩ler上測(cè)量為1.5451。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值△n為0.0029。'利用與實(shí)例1(材料A)相同的玻璃纖維和樹脂組合物2制備實(shí)例2的復(fù)合材料。該復(fù)合材料的制備采用與實(shí)例1中所述相同的程序和條件。在表IV中列出測(cè)得的復(fù)合材料2的光學(xué)特性。實(shí)例3利用如下組分形成樹脂組合物3:29.79%wt.的組分H、48.85%wt.的組分G、5.07%wt.的組分K、15.25%wt.的組分L以及1.04%wt.的組分N。樹脂組合物3的折射率(固化前)在20℃溫度和589.3nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5315。樹脂組合物3固化后的折射率(沒有纖維)在632.8nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5451。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值△n為0.0029。利用與實(shí)例1(材料A)相同的玻璃纖維和樹脂組合物3制備實(shí)例3的復(fù)合材料。除了在真空烤箱中的時(shí)間為19分鐘而非8分鐘之外，該復(fù)合材料的制備采用與實(shí)例1中所述相同的程序和條件。在表IV中列出測(cè)得的復(fù)合材料3的光學(xué)特性。實(shí)例4利用如下組分形成樹脂組合物4:74.17Xwt.的組分H、24.83%wt.的組分L以及1.00Xwt.的組分N。樹脂組合物4的折射率(固化前)在20。C溫度和589.3nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.4998。樹脂組合物4固化后的折射率(沒有纖維)在632.8nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5140。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值A(chǔ)n為0.054。通過如下方式制備實(shí)例4的復(fù)合材料，即取尺寸大約為50mmX63mm的一片Nextel312陶瓷2英寸帶(材料F)并將其放在100pm厚的聚酯片上，該聚酯片由4.7mm厚的浮法玻璃片支承。在微波爐中將樹脂組合物4加熱到大約7(TC。將大約2.9g溫?zé)針渲旁谔沾衫w維片的中央，將第二個(gè)100pm厚的聚酯片放在上面，然后將第二個(gè)4.7mm厚的浮法玻璃片放在第二個(gè)聚酯片的上面。將該玻璃、聚酯、樹脂和Nextel帶的組合物稱為樹脂夾層構(gòu)造。將該樹脂夾層構(gòu)造放在溫度為60。C并且壓力為699mmHg的真空烤箱中保持IO分鐘，以從樹脂和玻璃纖維中除去氣體以便減少固化復(fù)合材料前的氣泡量。不使用測(cè)隙規(guī)或包裝夾將樹脂夾層構(gòu)造夾在一起。然后如實(shí)例1所述固化該樹脂夾層構(gòu)造。從玻璃和聚酯薄膜中取出得到的固化復(fù)合材料。在表IV中列出測(cè)得的復(fù)合材料4的光學(xué)特性。實(shí)例5利用如下組分形成樹脂組合物5:74.25Xwt.的組分K、24.74%wt.的組分I以及1.02Xwt.的組分N。樹脂組合物5的折射率(固化前)在2(TC溫度和589.3nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5420。樹脂組合物5固化后的折射率(沒有纖維)在632.8nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5597。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值A(chǔ)n為0.0083。利用Nextel312陶瓷2英寸帶(材料F)和樹脂組合物5制備實(shí)例5的復(fù)合材料。除了樹脂的使用量為3.0g并且在真空烤箱中的時(shí)間為8分鐘之外，該復(fù)合材料的制備采用與實(shí)例4中所述相同的程序和條件。在表IV和V中列出測(cè)得的復(fù)合材料5的光學(xué)和機(jī)械特性。實(shí)例6利用如下組分形成樹脂組合物6:49.46Xwt.的組分J、49.56%wt.的組分L以及0.99%wt.的組分N。樹脂組合物6的折射率(固化前)在2(TC溫度和589.3nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5682。樹脂組合物6固化后的折射率(沒有纖維)在632.8nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5821。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值A(chǔ)n為0.0141。利用Nextel312陶瓷2英寸帶(材料F)和樹脂組合物6制備實(shí)例6的復(fù)合材料。除了樹脂的使用量為3.0g、真空烤箱的溫度為89t并且在真空烤箱中的時(shí)間為8分鐘之外，該復(fù)合材料的制備采用與實(shí)例4中所述相同的程序和條件。在表IV中列出測(cè)得的復(fù)合材料6的光學(xué)特性。實(shí)例7利用如下組分形成樹脂組合物7:39.59Xwt.的組分J、59.41%wt.的組分L以及0.99Xwt.的組分N。樹脂組合物7的折射率(固化前)在2(TC溫度和589.3nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5574。樹脂組合物7固化后的折射率(沒有纖維)在632.8nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5766。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值A(chǔ)n為0.086。利用Nextel312陶瓷2英寸帶(材料IDF)和樹脂組合物7制備實(shí)例7的復(fù)合材料。除了樹脂的使用量為2.96g并且真空烤箱的溫度為7(TC之外，該復(fù)合材料的制備采用與實(shí)例4中所述相同的程序和條件。在表IV中列出測(cè)得的復(fù)合材料7的光學(xué)特性。實(shí)例8用于實(shí)例8的樹脂組合物與上述實(shí)例1相同。利用材料B和樹脂組合物l制備復(fù)合材料。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值A(chǔ)n為0.0471。除了樹脂的使用量為1.7g并且在將樹脂夾層構(gòu)造分離之前使其冷卻之外，該復(fù)合材料的制備采用與實(shí)例1中所述相同的程序和條件。在表IV中列出測(cè)得的復(fù)合材料8的光學(xué)特性。實(shí)例9用于實(shí)例9的樹脂組合物與上述實(shí)例3相同。利用材料B纖維和樹脂組合物3制備復(fù)合材料。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值A(chǔ)n為0.0039。除了樹脂的使用量為1.9g之外，該復(fù)合材料的制備采用與實(shí)例1中所述相同的程序和條件。在表IV中列出測(cè)得的復(fù)合材料9的光學(xué)特性。實(shí)例10利用如下組分形成樹脂組合物10:31.07Xwt.的組分H、50.66。/owt.的組分G、2.63Wwt.的組分K、14.64Xwt.的組分L以及1.00Xwt.的組分N。樹脂組合物10的折射率(固化前)在2(TC溫度和589.3nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5299。樹脂組合物10固化后的折射率(沒有纖維)在632.8nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5444。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值A(chǔ)n為0.0046。利用與實(shí)例8(材料B)相同的纖維和樹脂組合物IO制備實(shí)例10的復(fù)合材料。該復(fù)合材料的制備采用與實(shí)例1中所述相同的程序和條件。在表IV和V中列出測(cè)得的復(fù)合材料10的光學(xué)和機(jī)械特性。實(shí)例11利用如下組分形成樹脂組合物11:18.05%wt.的組分H、35.93Xwt.的組分G、22.06Xwt.的組分K、22.96Xwt.的組分L以及1.00Xwt.的組分N。樹脂組合物11的折射率(固化前)在2(TC溫度和589.3nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5371。樹脂組合物11固化后的折射率(沒有纖維)在632.8nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5519。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值A(chǔ)n為0.0001。利用材料D和樹脂組合物11制備實(shí)例11的復(fù)合材料。該復(fù)合材料的制備采用與實(shí)例1中所述相同的程序和條件。在表IV和V中列出測(cè)得的復(fù)合材料11的光學(xué)和機(jī)械特性。實(shí)例12用于實(shí)例12的樹脂組合物與上述實(shí)例11相同。利用材料E和樹脂組合物11制備復(fù)合材料。除了樹脂的使用量為1.9g之外，該復(fù)合材料的制備采用與實(shí)例1中所述相同的程序和條件。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值A(chǔ)n為0.0021。在表IV中列出測(cè)得的復(fù)合材料12的光學(xué)特性。實(shí)例13用于實(shí)例13的樹脂組合物與上述實(shí)例11相同。利用材料C和樹脂組合物11制備復(fù)合材料。該復(fù)合材料的制備采用與實(shí)例1中所述相同的程序和條件。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值A(chǔ)n為0.0001。在表IV和V中列出測(cè)得的復(fù)合材料13的光學(xué)和機(jī)械特性。實(shí)例14利用如下組分形成樹脂組合物14:17.03Xwt.的組分H、41.98Xwt.的組分G、39.99Xwt.的組分K以及1.00Xwt.的組分N。樹脂組合物14的折射率(固化前)在2(TC溫度和589.3nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5359。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值A(chǔ)n為0.0004。樹脂組合物14固化后的折射率(沒有纖維)在632.8nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5516。利用材料C和樹脂組合物14制備實(shí)例14的復(fù)合材料。除了在將樹脂夾層構(gòu)造分離之前使其冷卻之外，該復(fù)合材料的制備采用與實(shí)例1中所述相同的程序和條件。在表IV中列出測(cè)得的復(fù)合材料14的光學(xué)特性。實(shí)例15利用如下組分形成樹脂組合物15:21.48Xwt.的組分H、44.67Xwt.的組分G、22.26Xwt.的組分K、10.57Xwt.的組分L以及1.00Xwt.的組分N。樹脂組合物15的折射率(固化前)在2(TC溫度和589.3nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5356。樹脂組合物15固化后的折射率(沒有纖維)在632.8nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5505。固化的聚合物與嵌入的纖維的折射率之間的差值A(chǔ)n為0.0015。利用材料C和樹脂組合物15制備實(shí)例15的復(fù)合材料。該復(fù)合材料的制備采用與實(shí)例1中所述相同的程序和條件。在表IV中列出測(cè)得的復(fù)合材料15的光學(xué)特性。實(shí)例16至21涉及不包括纖維增強(qiáng)件的固化聚合物樣品。實(shí)例16在實(shí)例14所述的復(fù)合材料14中，在固化之前存在延伸超出纖維增強(qiáng)件邊緣的過量樹脂區(qū)域。在固化后該區(qū)域凝固為自立式薄膜。將這一部分沒有纖維增強(qiáng)件的組合物14作為實(shí)例16進(jìn)行分析。實(shí)例16的所有相關(guān)樣品制備信息如實(shí)例14中所述。在表IV中列出測(cè)得的實(shí)例16的樹脂的光學(xué)特性。實(shí)例17利用如下組分形成實(shí)例17的樹脂組合物30.08Xwt.的組分H、54.83Xwt.的組分G、14.08Xwt.的組分K以及1.00%wt.的組分N。樹脂組合物固化前的折射率在2(TC溫度和589.3nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5323。樹脂固化后的折射率(沒有纖維)在632.8nm波長(zhǎng)下測(cè)量為1.5452。利用與實(shí)例8(材料B)相同的玻璃纖維和具有比較例2所列組合物的樹脂制備實(shí)例17的復(fù)合材料。該復(fù)合材料的制備采用與實(shí)例1中所述相同的程序和條件。在樣品固化之后在玻璃纖維增強(qiáng)件之外存在過量樹脂區(qū)域。通過分析延伸超出玻璃纖維增強(qiáng)件的凝固樹脂來(lái)獲得實(shí)例17的數(shù)據(jù)。在表IV中列出測(cè)得的實(shí)例17的樹脂的光學(xué)特性。實(shí)例18在實(shí)例2的復(fù)合材料中，在制備樣品時(shí)存在過量樹脂，通過分析其一部分來(lái)獲得實(shí)例18的數(shù)據(jù)。在實(shí)例2中樹脂固化之前，過量樹脂延伸超出纖維增強(qiáng)件的邊緣，從而形成只有樹脂沒有纖維增強(qiáng)件的區(qū)域。在固化后該區(qū)域凝固為自立式薄膜。將這一部分不含有纖維增強(qiáng)件的凝固樹脂進(jìn)行分析以獲得實(shí)例18的數(shù)據(jù)。這樣，實(shí)例18的所有樣品制備信息如實(shí)例2中所述。在表IV中列出測(cè)得的實(shí)例18的樹脂的光學(xué)特性。實(shí)例19通過如下方式制備實(shí)例19的固化樹脂樣品在微波爐中將樹脂(為與實(shí)例IO所列相同的組合物)加熱至大約6(TC，并把大約l至2g樹脂倒在100pm厚的聚酯片上，該聚酯片位于6mm(1/4〃)厚的金屬板上。將兩個(gè)各自大約0.43mm厚的隔片放在樹脂的兩側(cè)并間隔大約50至75mm(2〃至3〃)，從而使得樹脂在變平之后不會(huì)接觸隔片。將第二片10(Han厚的聚酯片放在樹脂和隔片上面。通過手動(dòng)操作的層壓機(jī)操作帶有位于兩個(gè)聚酯薄膜片之間的樹脂和隔片的金屬板，以將樹脂壓平。金屬板、聚酯和樹脂的組合物稱為變型樹脂夾層構(gòu)造。然后通過與實(shí)例1相同的方法使變型樹脂夾層構(gòu)造固化。在表IV和V中列出測(cè)得的實(shí)例19的樹脂的光學(xué)和機(jī)械特性。實(shí)例20除了樹脂為與實(shí)例11所列相同的組合物之外，利用與實(shí)例19的固化樹脂樣品相同的方式制備實(shí)例20的固化樹脂樣品。在表IV和V中列出測(cè)得的實(shí)例20的樹脂的光學(xué)和機(jī)械特性。實(shí)例21通過如下方式制備實(shí)例21的固化樹脂樣品在微波爐中將實(shí)例5的樹脂加熱至大約50"，并把大約1至2g的樹脂倒在100pm厚的聚酯片上，該聚酯片位于4.7mm(3/16〃)厚的浮法玻璃上。將兩個(gè)各自大約0.43mm厚的隔片放在樹脂的兩側(cè)并間隔大約50至75mm(2〃至3〃)，從而使得樹脂在變平之后不會(huì)接觸隔片。將第二片100nm厚的聚酯片放在上面，然后將第二個(gè)4.7mm(3/16")厚的浮法玻璃片放在第二個(gè)聚酯片的上面。在設(shè)置兩個(gè)隔片的區(qū)域輕輕擠壓兩個(gè)玻璃片，以產(chǎn)生需要的樹脂厚度。玻璃、聚酯和樹脂的組合物稱為樹脂夾層構(gòu)造。然后通過與實(shí)例1相同的方法使樹脂夾層構(gòu)造固化。在表IV和V中列出測(cè)得的實(shí)例21的樹脂的光學(xué)和機(jī)械特性。測(cè)試不同實(shí)例復(fù)合材料的光學(xué)透射性、反射性、霧度和顏色。利用由BYKGardner,SilverSpring,Maryland供應(yīng)的商品目錄號(hào)為4723的BYKGardnerHaze-GardPlus儀器測(cè)量霧度(H)和透明度(C)。根據(jù)標(biāo)題為"StandardTestMethodforHazeandLuminousTransmittanceforTransparentPlastics"的ASTM-D1003-00采集透射率和霧度水平。在測(cè)量過程中相對(duì)于空氣校準(zhǔn)儀器。透光率(T)測(cè)量結(jié)果表示為透射百分比。霧度是試樣對(duì)光的散射，當(dāng)透過試樣觀察物體時(shí)，霧度導(dǎo)致物體的對(duì)比度減小。霧度H表示為透射光中被散射成其方向偏離入射光束方向的角度超出指定角度的部分所占百分比。在該測(cè)試方法中，指定角度是2.5。。透明度C表示為透射光中被散射成其方向偏離角度小于2.5°的部分所占百分比。利用BYKGardnerColorsphere(商品目錄號(hào)為6465)測(cè)量1976CIEL*a*b色空間中的顏色。測(cè)試程序與ASTMEl164:ObtainingSpectrometricDataforObject-ColorEvaluation中所述相似。校準(zhǔn)儀器以計(jì)算樣品相對(duì)于空氣的色移。利用安裝有PELA-1000積分球附件的Perkin-ElmerLambda900Spectrophotometer(型號(hào)BV900ND0)在400至700nm范圍內(nèi)測(cè)量透光率(％T)和反射率(％R)。該球的直徑為150mm(6英寸)并且符合"ASTMStandardsonColorandAppearanceMeasurement",ThirdEdition,ASTM，1991中公開的ASTM方法E903、D1003、￡308等。在測(cè)量過程中相對(duì)于空氣校準(zhǔn)儀器。分光光度計(jì)的掃描速度為大約1250nm/分鐘，UV-可見光積分時(shí)間為120ms/pt。數(shù)據(jù)間隔和分辨率為5rnn。透光率和反射率數(shù)據(jù)表示為550mn下測(cè)量的百分比。在四個(gè)不同點(diǎn)處測(cè)量每個(gè)樣品的厚度。標(biāo)為(t)的列中的數(shù)據(jù)表示以微米為單位的測(cè)量厚度。表IV實(shí)例1至15的復(fù)合材料的光學(xué)特性總表<table></column></row><row><column></column><column></column><column>BYKHaze-Gard</column><column>BYKColorSphere</column><column>Lambda900</column></row><row><column>實(shí)例</column><column>t(μm)</column><column>H</column><column>C</column><column>L*</column><column>a*</column><column>b*</column><column>%T@550nm</column><column>%R@550nm</column></row><row><column>1</column><column>70-10</column><column>48.6</column><column>82.7</column><column>96.42</column><column>0.11</column><column>0.47</column><column>92.22</column><column>7.80</column></row><row><column>2</column><column>122-148</column><column>2.2</column><column>99.1</column><column>96.37</column><column>-0.08</column><column>0.58</column><column>91.04</column><column>8.51</column></row><row><column>3</column><column>85-113</column><column>2.9</column><column>98.2</column><column>96.38</column><column>-0.040.43</column><column>91.09</column><column>8.57</column></row><row><column>4</column><column>444-480</column><column>96.3</column><column>30.8</column><column>87.41</column><column>0.53</column><column>4.63</column><column>71.74</column><column>25.36</column></row><row><column>5</column><column>413-451</column><column>72.3</column><column>40.7</column><column>85.05</column><column>0.37</column><column>5.00</column><column>67.10</column><column>28.66</column></row><row><column>6</column><column>470-538</column><column>73.4</column><column>42.9</column><column>85.18</column><column>0.20</column><column>5.92</column><column>68.32</column><column>27.12</column></row><row><column>7</column><column>409-447</column><column>66.9</column><column>45.9</column><column>84.94</column><column>0.23</column><column>5.37</column><column>66.61</column><column>28.67</column></row><row><column>8</column><column>56-137</column><column>52.0</column><column>81.2</column><column>96.03</column><column>0.20</column><column>0.56</column><column>92.20</column><column>7.73</column></row><row><column>9</column><column>103-167</column><column>2.6</column><column>99.1</column><column>96.34</column><column>-0.07</column><column>0.47</column><column>91.05</column><column>8.42</column></row><row><column>10</column><column>112-171</column><column>2.5</column><column>99.0</column><column>96.36</column><column>-0.09</column><column>0.51</column><column>91.20</column><column>8.30</column></row><row><column>11</column><column>137-175</column><column>4.2</column><column>96.2</column><column>95.94</column><column>-0.07</column><column>0.83</column><column>89.78</column><column>9.30</column></row><row><column>12</column><column>144-149</column><column>16.5</column><column>90.0</column><column>94.86</column><column>-0.05</column><column>0.92</column><column>87.80</column><column>11.07</column></row><row><column>13</column><column>87-126</column><column>5.6</column><column>98.0</column><column>95.94</column><column>-0.01</column><column>0.7190.25</column><column>n/a</column></row><row><column>14</column><column>90-123</column><column>3.7</column><column>98.4</column><column>96.18</column><column>-0.04</column><column>0.62</column><column>90.32</column><column>8.87</column></row><row><column>15</column><column>110-128</column><column>5.5</column><column>98.3</column><column>96.13</column><column>-0,04</column><column>0.60</column><column>90.25</column><column>8.89</column></row><row><column>16</column><column>54-63</column><column>0.3</column><column>99.7</column><column>96.57</column><column>-0.02</column><column>0.26</column><column>90.90</column><column>8.69</column><column>17</column><column>119-154</column><column>0.5</column><column>99.7</column><column>96.53</column><column>0</column><column>0.3191.14</column><column>8.69</column></row><row><column>18</column><column>90-125</column><column>0.4</column><column>100</column><column>96.69</column><column>0.05</column><column>0.42</column><column>91.10</column><column>8.51</column></row><row><column>19</column><column>132-169</column><column>0.3</column><column>99.7</column><column>96.62</column><column>-0.04</column><column>0.41</column><column>91.05</column><column>8.56</column></row><row><column>20</column><column>111-129</column><column>0.3</column><column>99.7</column><column>96.55</column><column>-0.01</column><column>0.31</column><column>90.73</column><column>8.74</column></row><row><column>21</column><column>419-426</column><column>0.5</column><column>99.7</column><column>96.43</column><column>-0.04</column><column>0.55</column><column>90.90col>8.79</column></row><table>在多個(gè)實(shí)例中可以獲得良好的折射率匹配，其中實(shí)例2、3和9至15中的折射率差值小于0.005，實(shí)例11和13的折射率差值小于約0.0002。實(shí)例2、3、9和IO具有小于3%的霧度值并且具有較高的透光率。這些薄膜對(duì)于肉眼是非常透明的。對(duì)于使用陶瓷纖維的實(shí)例4至7，基體和纖維的最小折射率差值至少為0.008，其中纖維為致密織物的形式?？椢锏闹旅苄允沟秒y以確保在固化前從聚合物/纖維界面上去除全部氣泡。結(jié)果，這些樣品的霧度值相對(duì)較高。通過在凝固之前從纖維和樹脂中更好地消除氣泡并通過獲得折射率更加匹配的基體，可以獲得更低的霧度值。還測(cè)量了一些樣品的機(jī)械特性。測(cè)量包括熱膨脹系數(shù)(CTE)和儲(chǔ)能模量。表V中列出這些測(cè)量結(jié)果。利用PerkinElmerThermomechanicalAnalyzer,TMA-7以薄膜拉伸幾何形態(tài)測(cè)量CTE。在膨脹模式中，在2crc至15o℃的范圍內(nèi)以lcrc/分鐘的溫度變化進(jìn)行溫度掃描實(shí)驗(yàn)。表V中列出的CTE是在70℃至120℃的范圍內(nèi)的CTE，已發(fā)現(xiàn)，在任何情況下，CTE在該溫度范圍內(nèi)都是基本線性的。表中列出的CTE表示為百萬(wàn)分之一每攝氏度(ppmrC)，并且對(duì)樣品的第二個(gè)加熱循環(huán)進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于含有纖維的樣品，CTE表示為x/y的形式。纖維以織物的形似存在于樣品中，其中纖維沿(任意指定的)x和y方向。列出的CTE是x和y方向上的膨脹系數(shù)。x和y方向上的纖維密度在實(shí)例5中是不相當(dāng)?shù)模@導(dǎo)致x和y方向上CTE值存在顯著差別。在實(shí)例10、11和13中，纖維是在x和y方向上的纖維密度大致相似的織物的形式。在實(shí)例19至21中不存在纖維，因此對(duì)于這些實(shí)例只列出一個(gè)CTE。利用TAInstrumentsQ800系歹UDynamicMechanicalAnalyzer(DMA)采用薄膜拉伸幾何形態(tài)測(cè)量薄膜樣品的儲(chǔ)能(彈性)模量。在動(dòng)態(tài)應(yīng)變模式中，在-40℃至200℃的范圍內(nèi)以2℃/分鐘的溫度變化進(jìn)行溫度掃描實(shí)驗(yàn)。儲(chǔ)能模量和正切值(損耗因子)為溫度的函數(shù)。表V中列出三個(gè)不同溫度即24℃、66℃和100℃下的儲(chǔ)能模量。正切值曲線的峰值用于識(shí)別薄膜的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度Tg。對(duì)于實(shí)例10和21，在各個(gè)樣品的第二個(gè)加熱循環(huán)中測(cè)量Tg值。表V實(shí)例薄膜的機(jī)械特性<table><row><column>實(shí)例號(hào)</column><column>CIE(x/y)(ppm/。C)</column><column>儲(chǔ)能模量(24。C)(GPa)</column><column>儲(chǔ)能模量(66。C)(GPa)</column><column>儲(chǔ)能模量(100。c)CGPa)</column><column>Tg(。C)</column></row><row><column></column><column>5</column><column>22.4/16.1</column><column>14.46</column><column>11.31</column><column>5.69</column><column>92</column></row><row><column></column><column>10</column><column>27.5/28.0</column><column>537</column><column>2.82</column><column>1.41</column><column>82</column></row><row><column></column><column>11</column><column>24.0/24.1</column><column>-</column><column>-</column><column>-</column><column>-</column></row><row><column></column><column>13</column><column>25.3/24.1</column><column>-</column><column>-</column><column>-</column><column>-</column></row><row><column></column><column>19</column><column>174.6</column><column>5.32</column><column>0.606</column><column>0.034</column><column>82</column></row><row><column></column><column>20</column><column>159.7</column><column>2.76</column><column>0.668</column><column>0.040</column><column>83</column></row><row><column></column><column>21</column><column>197.3</column><column>2.34</column><column>0.187</column><column>0.040</column><column>74</column></row><table>不管纖維是玻璃纖維還是陶瓷纖維，纖維增強(qiáng)的實(shí)例的CTE都顯著地小于未增強(qiáng)的實(shí)例。另外，纖維增強(qiáng)的實(shí)例的儲(chǔ)能模量顯著地高于未增強(qiáng)的實(shí)例，特別是在66"C的升高溫度下，該溫度在幾種不同類型的顯示應(yīng)用的預(yù)期工作范圍內(nèi)。纖維增強(qiáng)復(fù)合薄膜樣品的儲(chǔ)能模量較高被認(rèn)為會(huì)減小薄膜在升高的工作溫度下的翹曲量或松弛量，提高薄膜的剛硬度并且導(dǎo)致使用更穩(wěn)定更長(zhǎng)久。在某些實(shí)施例中，需要Tg值小于135°C，并且可能小于10(TC。使用Tg值處于這些范圍內(nèi)的聚合物可以使對(duì)于能夠使用的材料具有更寬的選擇，并且與使用Tg值更高的材料的情況相比，可以使材料成本更低并且更易于加工。要注意到，實(shí)例5和10的Tg值分別為92。C和82°C。不應(yīng)該認(rèn)為本發(fā)明限于上述具體實(shí)例，而是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明涵蓋由所附權(quán)利要求書中明確提出的本發(fā)明的所有方面。本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在閱讀本說(shuō)明書之后可以容易地想到可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的各種變型、等同方法以及多種結(jié)構(gòu)。權(quán)利要求書旨在包括這些變型和設(shè)計(jì)。權(quán)利要求1.一種制造光學(xué)薄膜的方法，包括把多根無(wú)機(jī)纖維布置成無(wú)機(jī)纖維連續(xù)層；將無(wú)機(jī)纖維連續(xù)層嵌入聚合物樹脂中；以及使所述聚合物樹脂凝固以產(chǎn)生聚合物與無(wú)機(jī)纖維的復(fù)合層，所述聚合物樹脂的折射率與所述無(wú)機(jī)纖維的折射率大致匹配。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述提供多根無(wú)機(jī)纖維的步驟包括提供包括無(wú)機(jī)纖維的纖維束和織物中之一。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，纖維束和織物中之一還包括有機(jī)纖維。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，纖維束和織物中之一還包括聚合物纖維和天然有機(jī)纖維中至少一者。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述有機(jī)纖維包括雙折射有機(jī)材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述嵌入無(wú)機(jī)纖維的步驟包括使所述無(wú)機(jī)纖維通過容納有所述樹脂的浴槽。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述嵌入無(wú)機(jī)纖維的步驟包括將所述樹脂鋪在背襯層上，并將所述無(wú)機(jī)纖維壓在鋪于所述背襯層上的所述樹脂上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述嵌入無(wú)機(jī)纖維的步驟包括將所述無(wú)機(jī)纖維置于背襯層上，并將所述樹脂鋪在所述背襯層上的所述無(wú)機(jī)纖維上面。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過使所述聚合物樹脂的表面與結(jié)構(gòu)成形工具接觸，在所述聚合物樹脂的表面上形成結(jié)構(gòu)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述聚合物樹脂的表面上的結(jié)構(gòu)向通過所述光學(xué)體的光提供屈光力。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述聚合物樹脂的表面上的結(jié)構(gòu)包括多個(gè)棱柱形肋。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述無(wú)機(jī)纖維包括至少玻璃纖維。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述無(wú)機(jī)纖維包括至少陶瓷纖維和玻璃陶瓷纖維中之一。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括為所述聚合物樹脂提供添加劑，以使所述聚合物樹脂的折射率與所述無(wú)機(jī)纖維的折射率相匹配。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述使聚合物樹脂凝固的步驟包括使所述聚合物樹脂冷卻。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述使聚合物樹脂凝固的步驟包括使所述聚合物樹脂固化。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述聚合物樹脂包括UV固化的丙烯酸酯。全文摘要光學(xué)體例如光學(xué)薄膜采用嵌入聚合物基體中的無(wú)機(jī)纖維形成。在某些實(shí)施例中，無(wú)機(jī)纖維和聚合物基體的折射率是匹配的。在纖維和聚合物基體之間不需要粘合劑。無(wú)機(jī)纖維可以是玻璃纖維、陶瓷纖維或玻璃陶瓷纖維?？梢栽诠鈱W(xué)體的表面上提供結(jié)構(gòu)，以例如對(duì)通過光學(xué)體的光提供屈光力。光學(xué)體可以利用連續(xù)方法形成，將無(wú)機(jī)纖維的連續(xù)層嵌入到基體內(nèi)，然后使基體凝固。文檔編號(hào)B29C70/06GK101175627SQ200680016326公開日2008年5月7日申請(qǐng)日期2006年5月4日優(yōu)先權(quán)日2005年5月10日發(fā)明者克里斯廷·L·通霍斯特,奧勒斯特爾·小本森,安德魯·J·歐德科克,帕特里克·R·弗萊明,諾琳·G·德特威勒申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司