JP2006512619A - 入射角に依存する設計されたカラーシフトを呈し、法線入射光に対して可視スペクトル内に反射帯域を実質的に有していない光学偏光フィルム - Google Patents

Abstract

スペクトルの可視領域内にある１つ以上の反射帯域（３２ｂ、３２ｃ）の結果として１個の傾斜角で目視したときに着色外観を呈する多層フィルムを提供する。しかしながら、フィルムは、フィルムに垂直入射した光に対して可視領域においても近赤外領域においても実質的な反射帯域（３２ａ）を提供しない。法線入射において透明になり、傾斜した入射角において必ずしもシアン色になるわけではなく任意の設計された色になるように、フィルムを作製することができる。これらの特性は、層の厚さおよび屈折率が適切に選択された多層干渉フィルム構成体を用いて達成することができる。フィルムは、第１および第２の光透過性材料の交互層を含み、これら材料の少なくとも一方は、複屈折性である。結果として、面内軸に沿った隣接層の屈折率が実質的に一致し、厚さ軸に沿った屈折率が実質的に不一致になるように、設定される。

Description

本発明は、光学フィルムに関する。より詳細には、本発明は、外観カラーが目視ジオメトリーの関数として変化する光学フィルムに関する。

目視ジオメトリーの関数として可視カラーシフトを呈する光学フィルムは公知である。たとえば、「カラーシフトフィルム（Ｃｏｌｏｒ Ｓｈｉｆｔｉｎｇ Ｆｉｌｍ）」という名称のＰＣＴ国際公開第９９／３６２５８号パンフレット（ウェーバー（Ｗｅｂｅｒ）ら）を参照されたい。このほかに、「透明−着色セキュリティフィルム（Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｃｏｌｏｒｅｄ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｆｉｌｍ）」という名称の米国特許第６，０４５，８９４号明細書（ジョンザ（Ｊｏｎｚａ）ら）を参照されたい。これらの参考文献には、多種多様なフィルムが開示されており、それらはいずれも、観察角または入射角θ（表面法線から測定）が変化すると外観カラーシフトを呈する。堆積された無機等方性材料のスタックを有するガラスまたは他の剛性基材を含むフィルターもまた、カラーシフトを呈しうる。

これらのフィルムに共通した特徴は、法線入射光（θ＝０）に対して１つ以上の反射帯域が存在することであり、その帯域はθの増加に伴って短波長側にシフトする。反射帯域のこのいわゆる「ブルーシフト」の物理現象は、図１に関連付けて説明することができる。この図には、多層フィルム１０の一部分がかなり拡大されて示されている。光線１２は、媒体１（簡潔にするために等方性屈折率ｎ₁を有するものとする）から角度θ₁で入射する。光線の一部分は、媒体１と媒体２の間の上部境界面１４で反射され、他の部分は、媒体２の層（その物理的厚さはｄである）を通過した後、下部境界面１６で反射される。媒体２もまた、簡潔にするために等方性屈折率（ｎ₂）を有するものとする。２つの反射光線１８、２０は、最終的に、光線の相対的位相に依存して、強め合うようにまたは弱め合うように干渉する。さらに、相対的位相は、
ＯＰＤ＝２・ｎ₂・ｄ・ｃｏｓ（θ₂） （式１）
により与えられる光線間の光路差（ＯＰＤ）の関数である。この量は、入射角の増加に伴って減少し、短波長側へのシフトに対応する。解析は複雑になるが、等方性ではなく複屈折性である少なくともいくつかの光学層を有する多層光学フィルムもまた、角度の増加に伴ってブルーシフトを起こす。

帯域が短波長側にシフトするにつれて、それぞれ、２つの異なる帯域、すなわち、ｓ偏光に対する帯域とｐ偏光に対する帯域に分割される。ここで、ｓ偏光とは、その電界ベクトルが入射面に垂直に振動する直線偏光を意味し、ｐ偏光とは、その電界ベクトルが入射面に平行に振動する直線偏光を意味する。短波長側へのシフトは、反射帯域のスペクトル幅および形状のシフト、さらには帯域外および帯域内の反射率の変化を伴うこともある。取得しうるブルーシフトの量は限られており、フィルムが浸漬される媒体およびフィルム構成の細部の関数である。

これらの公知のフィルムで観察されるカラー変化は、短波長側への反射帯域のシフトに起因して生じるものである。人間の可視領域は、約４００ｎｍから７００ｎｍに及ぶ電磁スペクトル部分に対応するので、法線入射で透明（すなわち、実質的に無色）であるフィルムは、法線入射で近赤外領域内（すなわち、約７００ｎｍ以上）のどこかに位置する反射帯域がシフトした場合にのみ、傾斜した角度で着色しうる。この帯域が観察角の増加に伴って可視領域内に移動し始めると、赤色領域の長い可視波長を遮断するようになるので、シアン色の透過外観を呈するようになる。これは、図２に模式的に示されている。この図では、法線入射光に対する反射帯域３０ａは、最初はスペクトルの近赤外領域内に位置し、次に、観察角が増加するにつれて、短波長側の帯域３０ｂに移行し、さらに観察角の増加に伴って、より短波長側の帯域３０ｃに移行する。（図２では、説明を容易にするために、スペクトルのリンギングおよび異なるｓ−偏光反射帯域とｐ−偏光反射帯域への分離は無視されている。）

法線入射における反射帯域のスペクトル位置は、フィルム中の光学的反復ユニットの光学的厚さにより調整される。層の光学的厚さとは、その物理的厚さに、関連する光の屈折率を掛けた値を意味する。光学的反復ユニットとは、多層光学フィルムの厚さを横切って反復する少なくとも２層の個別層よりなるスタックを意味するが、すべての反復層が同一の厚さを有する必要はない。一例として、公知の透明−着色フィルムは、光学的厚さが３６０〜４５０ナノメートル（反射させたい光の波長の半分）の範囲にある光学的反復ユニットを利用することにより、約７２０〜９００ナノメートルの法線入射光を反射する。

既存の反射帯域の単純なブルーシフトにより引き起こされる以外の人間の可視領域のカラーシフトを呈しうるフィルムが光学設計者の意のままに作製できれば、効果的であろう。さらに、法線方向で目視したときの透明がある傾斜角において任意の所望の色に移行しうるフィルムが利用できれば、効果的であろう。

本出願には、角度に伴う外観カラー変化が法線入射光に対する反射帯域（入射角の増加に伴って単純に短波長側にシフトする）の存在を必要としないフィルムが開示されている。

一態様において、本明細書には、１個の傾斜角において可視スペクトルの一部分を範囲とする反射帯域を提供するのに効果的な複数の層を備えた光学フィルムが開示されており、その傾斜角では、光学フィルムが着色して見える。しかしながら、複数の層は、法線入射光に対する反射帯域を実質的に提供しない。

他の態様において、本明細書には、複数の光学的反復ユニットを形成する層を備えた光学フィルムが開示されている。光学的反復ユニットの少なくともいくつかは、可視光の波長の半分に等しい光学的厚さを有するが、光学フィルムは法線入射において透明な外観を有する。

さらに他の態様において、本明細書には、透過外観が、観察角の角度範囲にわたり実質的に透明から第１の色に変化する光学フィルムが開示されている。しかしながら、これらの光学フィルムの少なくともいくつかは、そのような角度範囲にわたりシアン色に見えない。

開示された実施形態のこれらのおよび他の態様については、以下の詳細な説明から明らかであろう。しかしながら、いかなる場合においても、上記の概要は、特許請求内容を限定するものとみなされるべきものではなく、特許請求内容は、出願手続時に補正される可能性のある添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。

本明細書全体を通して、添付の図面を参照する。ここで、同じ参照番号は同じ要素を示す。

すでに知られているカラーシフトフィルムと本明細書に記載のカラーシフトフィルムとの差異を強調するために、本明細書に記載のフィルムの反射帯域の概略図を図３に提供する。法線入射光およびほぼ法線入射光に対して、反射帯域が本質的にはまったく存在しないことを単に示すために、曲線３２ａが提供されている。以下で説明されるように、個別層間の面内屈折率のわずかな不一致が原因で、わずかに知覚可能な反射帯域が現れる可能性があるが、そのような帯域の反射率は、一般的には２０％未満、より典型的には１０％未満または５％未満である。（本明細書に与えられている屈折率値は、別段の記載がないかぎり、非偏光を照射したときの値が用いられるものとする。反射帯域の反射率は、本発明においては、フィルムの外表面反射をすべて除外したときのそのような帯域の最大反射率が用いられるものとする。）曲線３２ｂに示されるように、観察角が増加するにつれて、反射帯域が可視領域に現れ、強度が増加する。曲線３２ｃに示されるように、観察角の増加に伴って、反射帯域はさらに増加する。このように、反射帯域のピーク反射率は、θの増加に伴って、実質的に単調増加するが、面内屈折率の不一致が有意な場合には、ある状況下で、θの増加に伴って、低反射率値において、ピーク反射率が数パーセントのわずかな減少を生じることもある。（図２のシーケンスの場合と同様に）図３のシーケンスにブルーシフトが見られるが、単純に左に移動するのではなく、反射帯域が本質的にどこからも現れないという事実により、図３は最も明瞭に区別される。光学フィルム中の層の厚さを適切に選択することにより、選択された傾斜角において図３に示されるような形で可視スペクトル内の任意の位置に現れるように１つ以上の反射帯域を形成することができるので、選択された傾斜角において任意の所望の透過色にフィルムをシフトさせることが可能である。透明から緑色、透明から黄色、透明からマゼンタ色、透明から赤色、および透明から青色は、実現可能なカラーシフトの例である。ＣＩＥ色座標ａ^*およびｂ^*がそれぞれ５以下である場合、より厳密には、ａ^*2＋ｂ^*2の平方根が５以下である場合、フィルムは透明であるとみなすことができる。照射角の使用可能な範囲にわたりシアン色に見えない多くの実施形態が存在するが、いくつかの実施形態では、所定の設計を行えば、ある照射角でフィルムが十分にシアン色に見えるようにすることも可能である点に留意されたい。吸着剤を添加することによりベースラインのオンアクシス外観を透明から特定の色に変化させれば、黄色から赤色または青色から緑色のような他のさらなる変化も可能である。

図３の反射帯域は、ｓ偏光ではなくｐ偏光に関連する。したがって、フィルムは傾斜角では偏光フィルムである。ｓ偏光は、実質的な反射を起こすことなくフィルムを貫通する（ただし、外表面反射の可能性があっても、それは除外する。なぜなら、実質的に波長の影響を受けないからである）。このため、図３の反射帯域は、非偏光に対して５０％の最大反射率を達成することができる。また、フィルムの色飽和度は、両方の偏光をフィルタリングすることのできるフィルムと比較して大きくならないであろう（普通の非偏光を照射して透過で目視した場合）。別の言い方をすれば、ｐ偏光だけをフィルムに照射した場合、またはｐ偏光だけを透過するアナライザーを介して観察した場合、見掛けの色飽和度をかなり向上させることができる。逆に、ｓ偏光だけをフィルムに照射した場合、またはｓ偏光だけを透過するアナライザーを介して観察した場合、大きな傾斜角においてさえも、フィルムの着色外観を本質的には排除することができる。注目すべき点として、（着色されているかいないかにかかわらず、照射条件および目視条件に依存して）フィルムの外観は、フィルムの平面に垂直な軸を中心とするフィルムの回転および観察角θを一定に保持した状態でのフィルムを中心とする観察者の回転による影響を受けない。

直前に記載の光学的特性は、層の厚さおよび屈折率が適切に選択された多層干渉フィルム構成体を用いて達成することができる。単純な１／４波長スタック構成体では、フィルムは、第１および第２の光透過性材料Ａ、Ｂの交互層を含み、層は、反射させる可視波長の１／４に等しい光学的厚さを有する。その際、１対の隣接Ａ，Ｂ層は、光学的厚さが１／２λである光学的反復ユニットを形成する。この変形としては、層の光学的厚さが等しくない場合、言い換えれば、ｆ比が０．５０と異なる場合が挙げられる。このより一般的な状況を図４に示す。そこには、６つの光学的反復ユニットＯＲＵ１、ＯＲＵ２、．．．ＯＲＵ６を形成する交互層ＡおよびＢを備えた光学フィルム４０が提供されている。これらは、それぞれ、適用可能なＡ層および隣接Ｂ層の光学的厚さの合計である対応する光学的厚さＯＴ１、ＯＴ２、．．．ＯＴ６を有する。６つの光学的反復ユニットだけが示されているが、典型的なフィルムは、何十、何百、または何千という個別層を含みうる。光学的反復ユニットの厚さをすべて等しくすることが可能であり、その場合には比較的狭い反射帯域が形成され、またはフィルムの厚さ軸に沿った層の厚さに直線勾配をもたせた場合のように、異なるようにすることが可能であり、その場合にはより広い反射帯域が形成される。米国特許第６，１５７，４９０号明細書（ホイートリー（Ｗｈｅａｔｌｅｙ）ら）「シャープな帯域端を有する光学フィルム（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｌｍ Ｗｉｔｈ Ｓｈａｒｐｅｎｅｄ Ｂａｎｄｅｄｇｅ）」に記載されているように、層の厚さ勾配を他の形で組み込むこともできる。

フィルム４０は、局所的ｘ−ｙ−ｚ右回りデカルト座標系に関連させて示されている。ここで、フィルムはｘ−ｙ平面に平行に延在し、ｚ軸は、フィルムに垂直であり、厚さ軸に対応する。個別のＡ層の屈折率は、電界ベクトルがｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸に沿ってそれぞれ振動する偏光に対して
ｎ_1x，ｎ_1y，ｎ_1z
で表される。同様に、個別のＢ層の屈折率は、
ｎ_2x，ｎ_2y，ｎ_2z
で表される。厳密に言えば、ほとんどの光透過性材料の屈折率は波長にも依存するが、そのような依存性は、典型的には、とくに可視領域内では、非常に小さいので、ここでは無視する。先に論述した光学的特性を達成するために、各光学的反復単位内のＡ層およびＢ層の少なくとも一方は複屈折性であり、結果として、面内軸に沿った隣接層の屈折率が実質的に一致し、厚さ軸に沿った屈折率が実質的に不一致になるように、設定される。特定の軸に沿ったｎ₂−ｎ₁の大きさをΔｎとして表せば、このセットの条件を、
Δｎ_x≒０
Δｎ_y≒０
Δｎ_z≒大
として表現することができる。得られるフィルムは、「オフアクシス偏光子」または「ｐ−偏光子」と呼ばれる。一般的には、米国特許第５，８８２，７７４号明細書（ジョンザ（Ｊｏｎｚａ）ら）「光学フィルム（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｌｍ）」を参照されたい。以上に示される関係において、Δｎ_xおよびΔｎ_yがゼロであるとは、差異が、両方の偏光に対して、無視できる量のオンアクシス（θ＝０）反射率を得るのに十分な程度に小さいことを意味する。たとえば、約２０％未満もしくは１０％未満またはさらには５％未満である。これは、フィルムで利用される光学的反復ユニットの合計数に依存し（低反射率を保持するには、一般に、光学層または光学的反復ユニットの数が多くなるほど、面内屈折率差の絶対値を小さくすることが必要になる）、さらには光学的反復ユニットの厚さ分布（または「層の密度」−基準の光学的厚さ範囲に含まれる層の数）にも依存するであろう。光学層の合計数が数百（ただし、１０００未満）であるフィルムでは、典型的には約０．０２までの屈折率差であれば許容しうるが、０．０１以下の差であることが好ましい。Δｎ_zが「大」とは、ｐ偏光に対して、所望の実質量のオフアクシス反射率、好ましくは少なくとも５０％、より望ましくは少なくとも８０％の反射率を得るのに十分な程度に大きいことを意味する。これらのレベルは、典型的には５０〜８０度、好ましくは約６０度の傾斜角で達成される（空気媒体中で測定される）。Δｎ_zの好ましい値は、約０．１以上である。Δｎ_zの値が大きいほど、所与の傾斜角におけるｐ偏光に対する光学フィルム中の各光学的反復ユニットの反射率が大きくなるので、一定数の光学的反復ユニットのフィルムでは、反射率が大きくなり、または所望の反射率レベルのフィルムでは、より少数の光学的反復ユニットが必要になる。同一譲受人の米国特許出願第１０／３３４，８３６号明細書「大きいＺ軸屈折率差を有するＰ偏光子（Ｐ−Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ Ｗｉｔｈ Ｌａｒｇｅ Ｚ−Ａｘｉｓ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）」を参照されたい。

これらの屈折率関係を有する多層フィルムは、法線入射光に対して本質的には反射帯域を呈することはない。この理由は、そのような光の電界ベクトルが面内軸に沿ってのみ振動するので、面内屈折率だけがサンプリングされることにある。それらの屈折率が層間で実質的に一致するので、光ビームは、あたかも内部境界のないモノリシック材料中を伝播するような挙動を呈する。個別層の境界面で光が実質的な屈折率差の影響を受けて、強め合う干渉により反射するようなるのは、光がｚ軸に対して実質的な角度をなして伝播する場合に限られ、したがって、電界ベクトルがｚ軸に沿った成分（ｐ偏光）を有する場合に限られる。

しかしながら、先に論述した屈折率関係に加えて、光学的反復ユニットは、不均一な人間の可視領域のスペクトル範囲にわたり傾斜角において反射率を生じる光学的厚さを有することにより、そのような角度でフィルムが透過光で着色外観を呈するようにしなければならない。光学的反復ユニットの光学的厚さがすべて等しくなるように選択することにより、入射角の増加に伴って、単一の比較的狭い反射帯域が可視スペクトルの所望の部分に現れるようにすることができる。他の選択肢として、光学的反復ユニットの複数のパケットを使用することにより（ここで、各パケットは、均一な光学的厚さの光学的反復ユニットを有するが、パケットが異なれば、そのような光学的厚さも異なる）、可視スペクトルの所望の部分に異なる狭い反射帯域が現れるようにすることができる。その代わりにまたはそれに加えて、厚さ勾配を利用して、可視スペクトル内の部分にわたり拡大された反射帯域を生じるようにすることができる。青色、緑色、または赤色のような所望の波長帯域にわたり高透過率のスペクトル領域（透過帯域）を間に規定するのに十分な程度に、複数の反射帯域を分離することができる。したがって、光学的反復ユニットの厚さを適切に選択すれば、法線入射で実質的に透明であるフィルムに対してさえも、設計者は、広い許容範囲で、傾斜角の観察角においてシアン色だけでなくほぼ任意の所望のカラー外観を達成できるようになる。

所与の光学的反復ユニットの反射率は、法線入射において、光学的反復ユニットの光学的厚さの２倍に等しい波長で最大を呈する。本出願の目的では、光学的反復ユニットの光学的厚さは、法線入射光に対して、一定であり、光学的反復ユニットを構成する光学層の光学的厚さの合計に等しいと考えられる。当該フィルム中の光学的反復ユニットの少なくともいくつか（好ましくは実質的にすべて）は、ある範囲のゼロでない入射角にわたり、すなわち、ある範囲の斜入射角にわたり、可視光を反射する。したがって、大きい入射角の反射帯域は、小さい入射角の反射帯域に対してある程度ブルーシフトするが、本明細書に記載のほとんどの光学フィルムは、（法線入射）光学的厚さが可視光の波長の半分に等しいか、または約４００〜７００ｎｍもしくは約２００〜３５０ｎｍの波長の半分に等しい少なくともいくつかの光学的反復ユニットを有するとともに、可視域領域であるか近赤外領域であるかにかかわらず、法線入射において、実質的に透明である法線角透過外観を有しかつ／または実質的に反射帯域を有していない。

先に述べたように、各光学的反復ユニットは、本質的にちょうど２層の光透過性光学層より構成することができる。しかしながら、読者は、上記の教示に従って他の公知の光学的反復ユニット設計を使用できることは理解されよう。たとえば、米国特許第５，１０３，３３７号明細書（シュレンク（Ｓｃｈｒｅｎｋ）ら）「赤外反射光学干渉フィルム（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｆｉｌｍ）」に記載されているような３つの異なる材料を用いる４層設計、および米国特許第５，３６０，６５９号明細書（アレンズ（Ａｒｅｎｄｓ）ら）「二成分赤外線反射フィルム（Ｔｗｏ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ Ｆｉｌｍ）」に記載されているような２種の材料を用いる６層設計を使用することもできる。しかしながら、ほとんどの場合、単純な二成分１／４波長（ｆ比０．５０）設計が好ましい。なぜなら、最低次の反射で高い反射率を提供し、より高次の反射は一般的には問題にならないからである。

さまざまな光透過性材料を光学層に使用して、当該フィルムの光学的反復ユニットを構成することができる。しかしながら、好ましくは、材料は、多層ダイから共押出を行ってからキャスティングして逐次または同時の延伸操作により配向させることのできる熱可塑性ポリマーである。保護および容易な取扱いができるように、光学的に厚いスキン層を追加することができる。こうした層は、１台以上の層マルチプライヤーをフィードブロックとダイの間で使用する場合、完成フィルム内の光学層のパケット間の保護境界層になりうる。

効果的であることが判明している一方法では、１種の光透過性高分子材料（任意にＡと記す）は、製造プロセス全体にわたり等方性の状態を保持し、他方（任意にＢと記す）は、製造プロセスで延伸手順を遂行する際、複屈折性になる。複屈折性材料の面内屈折率が、最終的に、互いにほぼ等しくなるように、かつ等方性材料の屈折率に等しくなるように、ｘ軸およびｙ軸の両軸に沿って延伸を行う。そのとき、複屈折性材料の面外屈折率は、等方性材料の屈折率と実質的に異なる。この方法のとくに好ましい形態では、材料Ａは、比較的高い（等方性）屈折率を有し、材料Ｂは、配向前のキャストフィルムの状態でいくらか低い等方性屈折率を有する。配向時、Ｂ材料の屈折率は、Ａ材料の屈折率に一致するように２つの直交する延伸方向に沿って増加し、Ｂ材料のｚ軸屈折率は、それとＡ材料の屈折率との間のギャップが拡大するように減少する。その際、適切な材料を選択し、フィルム温度、延伸速度、および延伸比のような延伸条件を注意深く制御して、配向時、Ａ材料の屈折率を一定かつ等方性になるように保持する。材料Ａは、材料Ｂで複屈折性を誘起するのに必要な条件で配向させるときに、配向材料Ｂの面内屈折率に一致する高屈折率と、等方性の状態を保持するのに十分な程度に低いガラス転移温度Ｔ_gと、を有する。好ましくは、延伸時、等方性材料のガラス転移温度よりも少なくとも約２０℃高い温度にフィルムを保持する。

設計に柔軟性をもたせるために、染料および顔料のような従来の吸着剤をフィルムの１層以上の層に添加するか、あるいは接着剤、インク、もしくは硬質コートのような１層以上のコーティングの形で適用するか、あるいは独立したフィルムまたは基材に組み込んでから当該多層光学フィルムにラミネートすることにより、フィルムまたは物品にベースラインの色または色味を付けて視覚的効果を得ることができる。このベースライン色は、もちろん、本質的にすべての目視角度で効果的であろう。フィルムの光学的、機械的、または化学的特性を改変するために、追加の層およびコーティングを付加することもできる。米国特許第６，３６８，６９９号明細書（ギルバート（Ｇｉｌｂｅｒｔ）ら）「追加のコーティングまたは層を有する多層ポリマーフィルム（Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｆｉｌｍ Ｗｉｔｈ Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ｏｒ Ｌａｙｅｒｓ）」を参照されたい。ｐ偏光フィルム以外の従来の多層フィルムおよび偏光子を、本明細書に記載のフィルムにラミネートするかまたは他の方法で併用することもできる。そのような従来のフィルムは、審美性および／または実用性が得られるように、スペクトルの可視領域および／または近赤外領域に反射帯域を有しうる。

特徴部、パターン、または表示を規定するように、フィルムの一部分を選択的に薄層化することにより、当該フィルムのユニークな外観特性をさらに改変することができる。好ましくは、そのような選択的薄層化は、スキン層またはコーティングを単純に薄層化するだけでなく、局所的位置でフィルムの厚さ全体にわたりすべての光学層を薄層化することにより、傾斜角における知覚色がそれらの位置で変化するようにすることを含む。これは、局所加熱、エンボス加工、または好適なレーザー放射線への露光により行うことができる。好ましくは、配向プロセスを介して所望の屈折率関係を確立した後、薄層化を行う。その方法では、薄層化部分および残存部分の両方が、先に記載した望ましい屈折率および波長特性を呈する。例を図５に示す。その図では、部分５２は、光学フィルム５０上で企業ロゴの形態で薄層化されている。薄層化されていない部分またはバックグラウンド５４も含まれる。両方の部分において、隣接光学層の面内屈折率は実質的に一致し、そのような層の面外屈折率は実質的に一致しない。ｚ軸に沿って法線方向から目視したとき、両方の部分が実質的に法線入射光を透過するので、パターンは識別できない。フィルム５０は、完全に透明にすることもできるし、吸着剤が存在する場合、均一な色にすることもできる。しかしながら、傾斜角では、非薄層化部分５４は、第１の透過色に変化し、薄層化部分５２は、部分５４の色に対してブルーシフトした第２の透過色に変化し、ブルーシフトの量は、光学層の薄層化の度合に比例する。したがって、パターンは、法線方向で目視したときは検出が困難であるが、傾斜角では明瞭に見えるようになる。パターンは、それぞれ異なる厚さ(したがって、傾斜角において異なる色)を有する３つ以上の部分を含むことが可能であり、また、階段状変化ではなく、フィルムの一部分から漸進的な厚さ変化をもたせることもできる。

他の選択肢として、局所的粗面化処理またはテクスチャー加工により、フィルムに表示を付加することができる。そのような粗面化を行うと、ｓおよびｐ偏光の両方が散乱されるので、粗面化領域は、周囲の光学フィルムから浮き出て見える。局所的表面テクスチャー加工は、レーザーマーキング、サンドブラスト、マット仕上げロールを用いるエンボス加工、ラビング、および衝撃ジェットのようなさまざまな公知の方法により達成することができる。

本明細書に記載のフィルム、およびそのようなフィルムを組み込む物品はさまざまな最終用途の中で使用することができる。たとえば、専用光学系では、ｐ−偏光子のユニークな特性の恩恵を受けることができる。たとえば、同一譲受人の米国特許出願第１０／３３５，４５８号明細書「偏光源および広角Ｐ偏光反射偏光子を有するヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ−Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｗｉｔｈ Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｗｉｄｅ−Ａｎｇｌｅ Ｐ−Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）」を参照されたい。他の最終用途は、認証システムの領域である。観察者はフィルムを介して文書を読むことができるが、傾斜角において、場合により、アナライズ偏光子を用いて、または偏光を用いて、ユニークなカラーシフトを観察することにより、文書が本物であるかを知ることもできるように、当該フィルムをパスポートのような文書に永久的に固定することができる。フィルムが適用される文書または他の基材は、傾斜角ではフィルムの透過色が表示の色に一致して読むことが困難であるが、法線入射では容易に読めるように着色された表示を含むことができる。フィルムは、同様に認証の目的で、文書または消費財のパッケージに接着固定できるテープまたはラベルの形態で販売することができる。接着剤（好ましくは、感圧接着剤であるが、他の選択肢としては、ホットメルト接着剤またはキュアー性接着剤である）をフィルムの一方の主要表面に適用することにより、それを対象物に適用することができる。フィルムは、セキュリティ文書中に組み込まれるセキュリティスレッドの形態で販売することもできる。

任意の好適な方法により、フィルムのいずれかの主要表面上に、従来の印刷画像および／またはホログラフィック画像を提供することができる。当該フィルムまたは当該フィルムが一部分である任意の好適な構成体に組み込むことのできる他の従来のセキュリティ機能としては、不正操作を効果的に防止するマイクロパーフォレーション、熱を加えるテンパー処理を防止する熱収縮特性、離層によるテンパー処理を効果的に防止するパターン化示差的接着層、および不正操作の指標となる内部離層特性を挙げることができる。当該フィルムはまた、任意の好適なラベル、ラミネート、またはカード（たとえば、身分証明書または透明もしくは半透明の金融取引カード）に組み込むことが可能であり、組込みは、そのようなアイテムの表面上であっても、内側層中であってもよい。

次に、実施例のフィルムについて説明する。必要なレオロジー的、化学的、熱的、および光学的特性が得られるように、フィルム構成体の等方性層に使用されるポリマーを特別に配合した。フィルムに使用するポリマーを、次の条件に準拠して選択および／または開発した：それらは共押出可能でなければならない；それらは適切な層間接着力を有していなければならない；さらには、等方性ポリマーは、他のポリマー材料で複屈折性を引き起こすのに必要な条件で配向させるときに、延伸後の複屈折性ポリマーの面内屈折率に一致する非常に高い屈折率と、等方性の状態を保持するのに十分な程度に低いガラス転移温度と、を有していなければならない。好ましくは、延伸時、等方性材料のガラス転移温度よりも少なくとも約２０℃高い温度にフィルムを保持する。

ポリマー１：ｃｏ−ＰＥＮ−ＨＮＬＴ
次の原材料仕込物を有するバッチ反応器で、コポリエステルを合成した：１２７．３ｋｇのジメチルナフタレンジカルボキシレート、４．２ｋｇのジメチルイソフタレート、３８．４ｋｇのヘキサンジオール、５０．５ｋｇのエチレングリコール、８．６ｋｇの１，３ブチルエチルプロパンジオール、１．３ｋｇのトリメチロールプロパン、３４ｇの酢酸亜鉛、２５ｇの酢酸コバルト、および７５ｇのアンチモントリアセテート。０．２０ＭＰａの加圧下で、メタノールを除去しながら、この混合物を２５４℃に加熱した。３４．５ｋｇのメタノールを除去した後、５６ｇのトリエチルホスホノアセテートを反応器に仕込み、次に、２８５℃に加熱しながら圧力を徐々に１３３Ｐａに減少させた。

８６℃の６０／４０重量％フェノール／ｏ−ジクロロベンゼン中で測定したときに０．８４ｄＬ／ｇの固有粘度を有するポリマーが生成されるまで、縮合反応副生物（エチレングリコール）を連続的に除去した。この物質（熱可塑性ポリマー）は、２０℃／分の走査速度および約５０％の相対湿度でＡＳＴＭ Ｄ３４１８を用いてＤＳＣにより測定したときに、７６℃のガラス転移温度Ｔ_gを有していた。サンプルに対して２回のＤＳＣ熱走査を行い、２回目の熱走査のＴ_gを記録することにより、因子としてポリマーの熱履歴を除去した。

ポリマー２：ＰＥＴ
実施例に使用されるポリエチレンテレフタレートは、次の原材料仕込物を有するバッチ反応器で合成される：５，０００ｋｇのジメチルテレフタレート、３，５０２ｋｇのエチレングリコール、１．２ｋｇの酢酸マンガン、および１．６ｋｇのアンチモントリアセテート。１５２０ｔｏｒｒの加圧下で、エステル交換反応副生物メタノールを除去しながら、この混合物を２５４℃に加熱する。１，６４９ｋｇのメタノールを除去した後、２．４５ｋｇのトリエチルホスホノアセテートを反応器に仕込み、次に、２８０℃に加熱しながら圧力を徐々に１ｔｏｒｒに減少させた。

８６℃の６０／４０重量％フェノール／ｏ−ジクロロベンゼン中で測定したときに０．６０ｄＬ／ｇの固有粘度を有するポリマーが生成されるまで、縮合反応副生物（エチレングリコール）を連続的に除去する。この物質（熱可塑性ポリマー）は、２０℃／分の走査速度および約５０％の相対湿度でＡＳＴＭ Ｄ３４１８を用いてＤＳＣにより測定したときに、７９℃のガラス転移温度Ｔ_gおよび２５５℃の融解温度Ｔ_mを有する。サンプルに対して２回のＤＳＣ熱走査を行い、２回目の熱走査のＴ_gを記録することにより、因子としてポリマーの熱履歴を除去する。

ポリマー３：ＰＥＴＧ
このコポリエステルは、イースター・ブランドＰＥＴＧ６７６３（Ｅａｓｔａｒ ｂｒａｎｄ ＰＥＴＧ ６７６３）という製品コードでテネシー州キングスポートのイーストマン・ケミカル・カンパニー（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ，Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ）から市販品として入手したものである。それは、８３℃のガラス転移温度Ｔ_gを呈する。

ポリマー４：７０／３０ポリエステルブレンド
これは、７０重量％のＰＥＴと３０重量％のＰＥＴＧとのブレンドである。それは、約８１℃のガラス転移温度Ｔ_gを呈する。

フィルム実施例
光透過性材料の１つとしてポリマー１および他の材料にポリマー４（７０重量％のＰＥＴおよび３０重量％のＰＥＴＧのブレンド）を使用して、多層光学的偏光フィルムを作製した。これらの物質を多層溶融マニホールドに通して共押出を行い、ポリマー１とポリマー４の２７５層の交互層のスタックを形成した。ポリマー４から作製された厚肉外部保護スキン層のさらなるセットを２７５層のスタックの両側に共押出して、２７７層の合計層および０．０２１インチ（０．５３ｍｍ）の全厚さを有するキャストウェブを形成した。このキャストウェブでは、層はすべて、屈折率に関して等方性であり、可視波長において、ポリマー１は、約１．６１８の屈折率を有し、ポリマー４は、約１．５６７の屈折率を有していた。次に、１００℃の熱風を４５秒間当てることにより、このキャストウェブの部片を加熱し、次に、３．６×３．６の最終延伸比になるように１００％／秒の延伸速度で２つの直交する面内方向で同時に配向させた。得られた光学フィルムは、約０．００１６インチ（０．０４１ｍｍ）の厚さおよび約１０×１０インチ（約６５０ｃｍ²）の使用可能な領域を有していた。ポリマー４で構成される外側スキン層の屈折率を完成フィルムでＭｅｔｒｉｃｏｎプリズムカプラー屈折計により６３２．８ｎｍで測定したところ、次のとおりであった：
ポリマー４：ｎ_x＝ｎ_y＝１．６３５；ｎ_z＝１．５１
破砕ペレット形態で他のポリマーの屈折率を同一の屈折計により測定したところ、１．６１８であった。完成（延伸）フィルムの光学的特性を解析し、ポリマー４の最終的屈折率を求めることにより、それは決定された、この他のポリマーは実質的に等方性を保持していることが確認された。すなわち、完成フィルムで、次の屈折率を有していた：
ポリマー１：ｎ_x＝ｎ_y＝ｎ_z＝１．６１８
したがって、このフィルムでは、
Δｎ_x＝Δｎ_y≒０．０１７
Δｎ_z≒０．１０８
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて完成フィルム中の光学的反復ユニットの相対厚さプロファイルを測定した。次に、これらの相対測定値をグローバル換算係数と組み合わせ、フィルムの観察された光学的特性と最もよく一致するようにｆ比因子を選択した。フィルム中の２７５層の光学層の得られる物理的厚さプロファイルを図６に示す。隣接層がほぼ同一の物理的厚さを有するので、この場合、同様にほぼ同一のオンアクシス光学的厚さ（ｆ比０．５０）を有することに注目されたい。また、複数の異なるゼロでない層の厚さ勾配を、フィルム厚さの種々の部分にわたり検出することができる。個別光学層の物理的厚さは、ちょうど約１００ｎｍ〜約１２５ｎｍの範囲である。２種の物質の屈折率特性は先に述べたとおりであるので、これらの厚さから、光学的反復ユニットの光学的厚さがちょうど３２５ｎｍ〜４０５ｎｍの範囲であることがわかる。これらの値の２倍は、ちょうど６５０ｎｍ〜約８１０ｎｍの光学波長に対応する。

光学的反復ユニットのいくつかは、光の可視波長の半分に対応する光学的厚さを有していたという事実にもかかわらず、フィルムは、法線角（観察角θ＝０）で目視したとき、実質的に透明であった。６０°の観察角で目視したとき、フィルムはマゼンタ色透過外観を有していた。この色は、フィルムに垂直な軸を中心とするフィルムの回転の影響を受けなかった。さらに、観察者の眼の前でアナライザーを用い、アナライザーを回転させてそれぞれｐ偏光およびｓ偏光を透過させるようにすれば、色の飽和度を増大させたり、実質的に消失させたりできるであろう。また、θ＝０〜６０°の間のいかなる点においても、フィルムはシアン色にならなかった。フィルムの透過パーセントを法線入射光および６０°入射光に対して空気中に測定した。それぞれ、図７ａおよび７ｂに示す。図７ｂでは、曲線６０はｓ偏光のみの透過率であり、曲線６２はｐ偏光のみの透過率である。図７ａ−ｂのグラフには、フィルムの前面および背面と空気との境界面における広帯域表面反射に対する補正もオフセットも含まれていない。法線入射において実質的な反射帯域がなんら存在しないことに注目されたい。６０°入射において可視領域のｐ偏光に対して有意な反射帯域が存在することにも注目されたい。図７ｂ中のｓ偏光の約５０％の広帯域反射率は、フィルム−空気表面反射に基づく。

追加のポリマーおよびフィルムの実施形態
先に挙げた条件：すなわち、それらは共押出可能でなければならない；それらは適切な層間接着力を有していなければならない；さらには、等方性ポリマーは、他のポリマー材料で複屈折性を引き起こすのに必要な条件で配向させるときに、延伸後の複屈折性ポリマーの面内屈折率に一致する非常に高い屈折率と、等方性の状態を保持するのに十分な程度に低いガラス転移温度と、を有していなければならない、を満足する追加のポリマーを開発および／または同定した。さらに、等方性層として使用されるポリマーは、望ましくは、少なくとも約１．６１、より望ましくは少なくとも約１．６５の屈折率を有し、それにより、より大きな複屈折性を呈するポリマー（たとえば、純粋なＰＥＴ）を用いて光学層間のｚ−屈折率差の増加を促進し、より高い反射率が達成できるようにする。

ポリマー５：ｃｏ−ＰＥＮ−５５４５ＨＤ
次の原材料仕込物を有するバッチ反応器で、コポリエステルを合成した：８７．６ｋｇのジメチルナフタレンジカルボキシレート、５７ｋｇのジメチルテレフタレート、１２．３ｋｇのヘキサンジオール、８１．６ｋｇのエチレングリコール、０．７ｋｇのトリメチロールプロパン、３４ｇの酢酸亜鉛、２５ｇの酢酸コバルト、および５５ｇのアンチモントリアセテート。０．２０ＭＰａの加圧下で、メタノールを除去しながら、この混合物を２５４℃に加熱した。４１．５ｋｇのメタノールを除去した後、５６ｇのトリエチルホスホノアセテートを反応器に仕込み、次に、２８５℃に加熱しながら圧力を徐々に１３３Ｐａに減少させた。

８６℃の６０／４０重量％フェノール／ｏ−ジクロロベンゼン中で測定したときに０．５３ｄＬ／ｇの固有粘度を有するポリマーが生成されるまで、縮合反応副生物（エチレングリコール）を連続的に除去した。この物質（熱可塑性ポリマー）は、２０℃／分の走査速度および約５０％の相対湿度でＡＳＴＭ Ｄ３４１８を用いてＤＳＣにより測定したときに、９２℃のガラス転移温度Ｔ_gを有していた。サンプルに対して２回のＤＳＣ熱走査を行い、２回目の熱走査のＴ_gを記録することにより、因子としてポリマーの熱履歴を除去した。

ポリマーは、多層フィルムの等方性光学層に使用するのに好適であり、１．６１２の屈折率を有する。

ポリマー６：ナノ−チタニアを含有するｃｏ−ＰＥＮ
約３０ｎｍ未満の平均粒度を有する約３０重量％のチタニア粒子を組み込むことにより、ポリマー１として記載されたｃｏＰＥＮ−ＨＮＬＴの等方性屈折率を１．６５まで増加させることができる。チタニア自体は可視域で約２．４の屈折率を有する。ナノ−チタニア粒子は、ポリマーマトリックスの過剰のヘイズまたは光の散乱を回避すべくに適切に分散されていなければならない。

得られる熱可塑性ポリマー系物質は、ポリマー１との同一のガラス転移温度（すなわち、約７６℃）を有し、多層フィルムの等方性光学層に使用するのに好適である。

ポリマー７：ナノ−ジルコニアを含有するｃｏ−ＰＥＮ
約３０ｎｍ未満の平均粒度を有する約４０重量％のジルコニア粒子を組み込むことにより、ポリマー１として記載されたｃｏＰＥＮ−ＨＮＬＴの等方性屈折率を、１．６５まで増加させることができる。ジルコニア自体は可視域で約２．２の屈折率を有する。
ナノ−ジルコニア粒子は、ポリマーマトリックスの過剰のヘイズまたは光の散乱を回避すべく適切に分散されていなければならない。

得られる熱可塑性ポリマー系物質は、ポリマー１との同一のガラス転移温度（すなわち、約７６℃）を有し、多層フィルムの等方性光学層に使用するのに好適である。

ポリマー８：ナノ−チタニアを含有する高屈折率アクリレート
ナフチルチオ−アクリレートおよびナフチルチオエチルアクリレートおよび／またはナフチルオキシエチルアクリレートのコポリマーを、３０重量％のチタニア粒子を含めて合成することにより、約１．６５の等方性屈折率を有するポリマー系材料を作製することができる。チタニア粒子（約３０ｎｍ未満の平均サイズを有していなければならない）は、アクリレートポリマーマトリックスの過剰のヘイズまたは光の散乱を回避すべく適切に分散されていなければならない。

ナフチルチオアクリレートではＴ_g≒１００℃、ナフチルチオエチルアクリレートではＴ_g≒４０℃、ナフチルオキシエチルアクリレートではＴ_g≒９℃であるので、このポリマー系材料のガラス転移温度は、アクリレートモノマーの相対的割合を調整することにより設定することができる。とくに、材料のガラス転移温度がＰＥＴのガラス転移温度７９℃よりも低くなるように設定することができる。このポリマー８は、多層フィルムの等方性光学層に使用するのに好適である。

ポリマー９：ナノ−ジルコニアを含有する高屈折率アクリレート
ナフチルチオ−アクリレートおよびナフチルチオエチルアクリレートおよび／またはナフチルオキシエチルアクリレートのコポリマーを、４０重量％のジルコニア粒子を含めて合成することにより、約１．６５の等方性屈折率を有するポリマー系材料を作製することができる。ジルコニア粒子（約３０ｎｍ未満の平均サイズを有していなければならない）は、アクリレートポリマーマトリックスの過剰のヘイズまたは光の散乱を回避すべく適切に分散されていなければならない。

ポリマー８に関連して先に記載したように、アクリレートモノマーの相対的割合を調整することにより、この熱可塑性ポリマー系材料のガラス転移温度を設定することが可能であり、７９℃未満に設定することができる。このポリマー９は、多層フィルムの等方性光学層に使用するのに好適である。

ポリマー１０：高屈折率等方性ｃｏ−ＰＥＮ
次の原材料仕込物を有するバッチ反応器で、コポリエステルを合成することができる：１２７．３ｋｇの２，６−ジメチルナフタレンジカルボキシレート、８．４ｋｇの２，３−ジメチルナフタレンジカルボキシレート、４８．４ｋｇのヘキサンジオール、５０．５ｋｇのエチレングリコール、８．６ｋｇの１，３ブチルエチルプロパンジオール、１．３ｋｇのトリメチロールプロパン、３４ｇの酢酸亜鉛、２５ｇの酢酸コバルト、および７５ｇのアンチモントリアセテート。０．２０ＭＰａの加圧下で、メタノールを除去しながら、この混合物を２５４℃に加熱することができる。３２．５ｋｇのメタノールを除去した後、５６ｇのトリエチルホスホノアセテートを反応器に仕込み、次に、２８５℃に加熱しながら圧力を徐々に１３３Ｐａに減少させる。

８６℃の６０／４０重量％フェノール／ｏ−ジクロロベンゼン中で測定したときに０．６ｄＬ／ｇの固有粘度を有するポリマーが生成されるまで、縮合反応副生物（エチレングリコール）を連続的に除去することができる。この物質（熱可塑性ポリマー）は、２０℃／分の走査速度および約５０％の相対湿度でＡＳＴＭ Ｄ３４１８を用いてＤＳＣにより測定したときに、７６℃のガラス転移温度Ｔ_gを有する。

熱可塑性ポリマーは、多層フィルムの等方性光学層に使用するのに好適であり、１．６３の屈折率を有する。

ポリマー１１：ｃｏ−ＰＨＴ
次の原材料仕込物を有するバッチ反応器で、コポリエステルを合成した：１００ｋｇのジメチルテレフタレート、９３ｋｇの１，６ヘキサンジオール、３．１ｋｇのトリエチレングリコール、０．９ｋｇのトリメチロールプロパン、５０ｇのテトラブチルチタネート、３０ｇの酢酸コバルト、および３５ｇのアンチモントリアセテート。０．２０ＭＰａの加圧下で、メタノールを除去しながら、この混合物を２５４℃に加熱した。３３ｋｇのメタノールを除去した後、３５ｇのトリエチルホスホノアセテートを反応器に仕込み、次に、２７０℃に加熱しながら圧力を徐々に１３３Ｐａに減少させた。

８６℃の６０／４０重量％フェノール／ｏ−ジクロロベンゼン中で測定したときに０．８６ｄＬ／ｇの固有粘度を有するポリマーが生成されるまで、縮合反応副生物（１，６ヘキサンジオール）を連続的に除去した。この物質（熱可塑性ポリマー）は、２０℃／分の走査速度および約５０％の相対湿度でＡＳＴＭ Ｄ３４１８を用いてＤＳＣにより測定したときに、１５℃のガラス転移温度Ｔ_gおよび１４２℃の融解温度Ｔ_mを有していた。サンプルに対して２回のＤＳＣ熱走査を行い、２回目の熱走査のＴ_gを記録することにより、因子としてポリマーの熱履歴を除去した。

ポリマーは、多層フィルムの複屈折性光学層に使用するのに好適であり、約１．５５の延伸前屈折率を有する。好適な二軸延伸条件下で、面内屈折率を約１．５９から１．６１に増加させることができ、面外屈折率を約１．５１まで減少させることができる。

ポリマー１２：８０／２０ポリエステルブレンド
これは、８０重量％のＰＥＴと２０重量％のＰＥＴＧとのブレンドである。それは、約８２℃のガラス転移温度Ｔ_gを有する。

ポリマーは、多層フィルムの複屈折性光学層に使用するのに好適であり、約１．５６８の延伸前屈折率を有する。好適な二軸延伸条件下で、面内屈折率を約１．６３８まで増加させることができ、面外屈折率を約１．５０６まで減少させることができる。

ポリマー１３：ＣｏＰＶＮ等方性コポリマー
１．６５の屈折率および７９℃未満のガラス転移温度を提供するように、ビニルナフタレンと、フェノキシエチルアクリレート、または他の低Ｔ_gアクリル、たとえば、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、およびイソ−オクチルアクリレートと、のコポリマーを合成することができる。場合により、ブタジエンまたは他の低Ｔ_gゴムコモノマーをビニルナフタレートと共重合させることにより、１．６５の屈折率および７９℃未満のガラス転移温度を提供することができる。

ポリマー１４：アタクティックＰＶＮ
アタクティックポリビニルナフタレンは、１．６８の等方性屈折率を有するので、増加された反射率に対してｚ軸に沿った屈折率差を増加させるのに有用でありうる。この材料のＴ_gは１５１℃であるので、配向後１．６８〜１．７０の面内屈折率を有するように設計される複屈折性材料としてより高いＴ_gのｃｏＰＥＮを用いて共押出および配向を行うのに好適であろう。

ポリマー１５：高Ｔ_g ＣｏＰＥＮ複屈折性ポリマー
ＰＥＮの面内屈折率を１．６８〜１．７に低下させて等方性材料のアタクティックＰＶＮの面内屈折率に一致させるように、コモノマーとして２，６ジメチルナフタレートおよび２，３ジメチルナフタレートまたは４，４ビフェニルジカルボキシレートを利用して、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）のコポリマーを合成することができる。

さらなるフィルムの実施形態
等方性光透過性材料のポリマー５および複屈折性光透過性材料のポリマー１１（ｃｏ−ＰＨＴ）を用いて、多層光学的偏光フィルムを作製することができる。これらの材料を多層溶融マニホールドに通して共押出を行い、ポリマー５とポリマー１１の２７５層（または他の好適な層数）の交互層のスタックを形成することができる。ポリマー１１から作製された厚肉外部保護スキン層のさらなるセットを２７５層のスタックの両側に共押出して、２７７層の合計層および約０．０１９インチ（０．４８ｍｍ）の全厚さまたは他の好適な値を有するキャストウェブを形成することができる。このキャストウェブでは、層はすべて、屈折率に関して等方性であり、可視波長において、ポリマー５は、約１．６１２の屈折率を有し、ポリマー１１は、約１．５５の屈折率を有する。次に、熱風または他の従来の加熱手段により当てることにより、１１５℃のような好適な温度にこのキャストウェブを加熱し、次に、３．０×３．０のような最終延伸比になるように１０００％／秒のような好適な延伸速度で２つの直交する面内方向で同時に配向させることができる。得られる光学フィルムは、約０．００２インチ（０．０５ｍｍ）の厚さを有しうる。ポリマー１１で構成されるスキン層および光学層は、完成フィルムの状態で次の屈折率を達成しうる：
ポリマー１１：ｎ_x＝ｎ_y＝１．６１；ｎ_z＝１．５１
延伸条件を適切に選択することにより、他のポリマーの屈折率を等方性の状態に保持し、等方性屈折率を１．６１２にすることができる：
ポリマー５：ｎ_x＝ｎ_y＝ｎ_z＝１．６１２
したがって、そのようなフィルムでは、
Δｎ_x＝Δｎ_y≒０．００２
Δｎ_z≒０．１０２
となる。完成フィルム中の光学層の厚さプロファイルは、傾斜角において所望の透過色を達成する任意の好適な関数にすることが可能であり、一様関数、段階関数、線形関数、または他の公知の関数のいずれであってもよい。

面内屈折率差が０．０１よりも十分に小さいので、フィルム中のすべての光学的反復ユニットが可視波長の半分の光学的厚さを有する場合でさえも、０°観察角で目視したときに実質的に透明であるフィルムが得られることに注目されたい。

他の実施形態では、等方性光透過性材料としてポリマー１および複屈折性材料としてポリマー１２（８０重量％のＰＥＴと２０重量％のＰＥＴＧのブレンド）を用いて、多層光学的偏光フィルムを作製することができる。これらの材料を多層溶融マニホールドに通して共押出を行い、ポリマー１とポリマー１２の２２３層（または他の好適な層数）の交互層のスタックを形成することができる。スタックは、層の厚さ勾配をなんら必要とするものではないが、好ましくは、完成フィルムの反射帯域の半値全幅（ＦＷＨＭ）帯域幅約１００ｎｍに対応する勾配をする。約１：１．４４のような好適な比の不均等幅に押出物を分割する非対称性マルチプライヤーにこのスタックを供給し、幅を均等化した後、スタッキングすることにより、２つの光学パケットおよび合計４４５層の光学層を提供することができる。ポリマー１２から作製された厚肉外部保護スキン層のさらなるセットを４４５層の両側に共押出して、４４７層の合計層および０．０２０インチ（０．５１ｍｍ）の全厚さを有するキャストウェブを形成することができる。このキャストウェブでは、層はすべて、屈折率に関して等方性であり、可視波長において、ポリマー１は、約１．６１８の屈折率を有し、ポリマー１２は、約１．５６８の屈折率を有する。次に、１０２℃の熱風を当てることにより、このキャストウェブを加熱し、次に、３．５×３．５の最終延伸比になるように好適な延伸速度で２つの直交する面内方向に配向させることができる。ポリマー１２で構成されるスキン層および光学層は、完成フィルムの状態で次の屈折率を達成しうる：
ポリマー１２：ｎ_x＝ｎ_y＝１．６３８；ｎ_z＝１．５０６
延伸条件を適切に選択することにより、他のポリマーの屈折率を等方性の状態に保持し、等方性屈折率を１．６１８にすることができる：
ポリマー１：ｎ_x＝ｎ_y＝ｎ_z＝１．６１８
したがって、そのようなフィルムでは、
Δｎ_x＝Δｎ_y≒０．０２
Δｎ_z≒０．１１２
となる。

得られる光学フィルムは、斜入射光に対して、フィルム中の２つの２２３層パケットに対応する２つの異なるｐ偏光反射帯域を提供することができる。各パケットの層の厚さプロファイルおよび非対称性マルチプライヤーに対して幅比を適切に制御することにより、低反射率および高透過率により特性付けられるギャップをその間に規定するのに十分な程度に反射帯域を分離させることができる。このようにすると、法線入射における透明から約６０°における緑色に透過外観がシフトするフィルムを得ることができる。６０°入射においてｐ偏光に対して計算された透過スペクトルを図８に示す。曲線７０、７２は、フィルムを構成する２つの個別パケットの計算された透過率である。見てわかるとおり、各パケットは傾斜角で強力な反射帯域を生成する。これらの２つの曲線の数学的積を求めれば、６０°のｐ偏光が照射されたときのフィルムの計算透過率が得られる。もちろん、６０°において分離された反射帯域を提供するように光学層分布が調整されるのであれば、本明細書に教示される他のポリマーの組合せを用いて、いま説明したような透明から緑色多層フィルムを作製することもできる。

さらに他の実施形態では、実施例のフィルムのときと同様にして、多層光学干渉フィルムを作製することができる。ただし、６０°のｐ偏光に対して約５００ｎｍ〜約６００ｎｍに延在する単一の反射帯域を提供する限界値間のフィルムの厚さを横切って実質的に線形の層の厚さ勾配を提供するように層の厚さを制御できることが前提となる。また、黄色染料（約４００〜５００ｎｍを吸収する）は、法線方向で目視したときにフィルムに黄色ベースライン色を提供するのに十分な量で、フィルム（あるいは独立したフィルムまたは多層フィルムにラミネートされるコーティングもしくは他の方法で適用されるコーティング）中に組み込まれる。図９は、目視角または入射角の変化の影響をそれほど受けない曲線７６を有する黄色染料の吸収を例示している。一方、曲線７８は、θ＝６０°におけるｐ偏光に対する光学層スタックの透過率を例示している。もちろん、曲線７８は、目視角により大きく変化し、法線入射光に対しては、透過パーセントスケールの上端でフラットなラインとなる。吸収性染料とカラーシフトｐ−偏光フィルムとのそのような組合せを行えば、θ＝０°における黄色からθ＝６０°における赤色に変化するフィルムが得られる。

吸着剤および／または光学スタック設計（つまり反射帯域の位置、幅、数、および／または強度）を変化させることにより、以上の黄色から赤色フィルムの多くの変形形態が利用可能になると考えられる。そのような一変形形態では、黄色染料は、約６００〜７００ｎｍを吸収する青色染料と置き換えられる。また、光学層厚さを適切に変化させることにより、５００〜６００ｎｍの反射帯域を、６０°でｐ偏光に対して約４００〜５００ｎｍに延在する帯域と置き換えられる。その結果、θ＝０°における青色からθ＝６０°における緑色に変化するフィルムが得られる。

ｐ偏光多層光学フィルムに供される他の材料対は、複屈折性光透過性材料がポリマー２（ＰＥＴ）であり、そして等方性光透過性材料が、ポリマー６（ナノ−チタニアを有するｃｏ−ＰＥＮ）、ポリマー７（ナノ−ジルコニアを有するｃｏ−ＰＥＮ）、ポリマー８（ナノ−チタニアを有するアクリレート）、およびポリマー９（ナノ−ジルコニアを有するアクリレート）よりなる群から選択される組合せである。これらの材料の組合せを用いて、実施例の条件と類似の好適な条件下で、共押出および配向を行うことにより、次の屈折率を有する層を含んでなる完成多層ｐ偏光フィルムを提供することができる：
等方性材料：ｎ_x≒ｎ_y≒ｎ_z≒１．６５
複屈折性材料（ポリマー２）：ｎ_x≒ｎ_y≒１．６５；ｎ_z≒１．４９
つまり、
Δｎ_x≒ｎ_y≒０
Δｎ_z≒０．１６
０．１５超の比較的大きいｚ−屈折率差は、オフアクシスｐ偏光に対して実質的により高い反射率を提供する。それと同時に、良好な面内屈折率の一致は、法線入射において実質的に反射帯域が存在しないことを保証する。

ｐ偏光多層光学フィルムに供される他の材料対は、複屈折性光透過性材料がポリマー１２（８０％ＰＥＴ／２０％ＰＥＴＧ）でり、そして等方性光透過性材料がポリマー１０（高屈折率ｃｏ−ＰＥＮ）である組合せである。これらの材料を用いて、実施例の条件と類似の好適な条件下で、共押出および配向を行うことにより、次の屈折率を有する層を含んでなる完成多層ｐ偏光フィルムを提供することができる：
ポリマー１０：ｎ_x≒ｎ_y≒ｎ_z≒１．６３
ポリマー２：ｎ_x≒ｎ_y≒１．６４；ｎ_z≒１．５０
つまり、
Δｎ_x＝Δｎ_y≒０．０１
Δｎ_z≒０．１３

他の実施形態では、ｓＰＳ（シンジオタクティックポリスチレン）またはｓＰＮ（シンジオタクティックポリナフタレン）を複屈折性材料として利用することができる。これらのポリマーは、配向時、延伸方向（ｘ軸およびｙ軸）に沿って屈折率が減少し、ｚ軸に沿って屈折率が増加するという特徴があるので、ｓＰＳまたはｓＰＮのいずれよりも屈折率が低い等方性ポリマーを選択しなければならない。たとえば、ｓＰＳの屈折率は、配向前、１．５８５であり、延伸後、面内屈折率は１．５６に減少し、ｚ軸屈折率は１．６５まで増加までする。ｓＰＳのＴ_gが近似的に１０５℃であるので、ＰＥＴＧのようなコポリマーを等方性ポリマーとして使用することにより、配向後、屈折率の次のセットを与えることができる：
ＰＥＴＧ：ｎ_x≒ｎ_y≒ｎ_z≒１．５６
ｓＰＳ：ｎ_x≒ｎ_y≒１．５６；ｎ_z≒１．６５
Δｎ_x≒Δｎ_y≒０．０
Δｎ_z≒０．０９

特定用語の解説
Ｆ比：所与のＯＲＵの全光学的厚さへの所与の個別層の相対的寄与率。ｋ番目の個別層のｆ比は以下のとおりである：

式中、１≦ｋ≦Ｎであり、ＮはＯＲＵ中の構成層の数であり、ｎ_k（ｎ_m）はｋ番目（ｍ番目）の層の該当する屈折率であり、そしてｄ_k（ｄ_m）は層ｋ（ｍ）の物理的厚さである。

光学的反復ユニット（「ＯＲＵ」）：多層光学フィルムの厚さを横切って反復する少なくとも２層の個別層よりなるスタック。ただし、対応する繰返し層は同一の厚さを有する必要はない。

光学的厚さ：所与の物体の物理的厚さとその屈折率との積。一般的には、これは波長および偏光の関数である。

反射帯域：比較的低い反射率の領域により両側が境界付けられた比較的高い反射率のスペクトル領域。

本発明の範囲および精神から逸脱することなく行われる本発明に対する種々の修正および変更は、当業者に自明なものであろう。また、当然のことながら、本発明は、本明細書に記載の例示的な実施形態に制限されるものではない。

多層光学フィルムの一部分の断面図である。 先行技術の光学フィルムの反射帯域のブルーシフトを表す概略図である。 本明細書に基づく可視領域の一部分の反射帯域の出現を表す概略図である。 本明細書に記載の多層フィルムの一部分の断面図である。 エンボス加工されているかまたは部分的に薄層化されている本明細書に記載のフィルムの斜視図である。 以下に記載の実施例のフィルムの２７５層の光学層すべての物理的厚さのプロットである。 法線入射における空気中の実施例のフィルムの測定透過率を示している。 入射角６０°における空気中の実施例のフィルムの測定透過率を示している。 約６０°入射のｐ偏光に対して計算された２つの光学層パケットの透過スペクトルを示しており、単一の光学フィルムとして使用することにより、そのような角度で緑色透過色を生成することができる。 約６０°入射のｐ偏光に対して計算された染色光学フィルムの透過スペクトルを示している。

Claims (23)

1. １個の傾斜角において可視スペクトルの一部分を範囲とする反射帯域を提供するように構成された複数の光学層を備えることにより、この傾斜角において着色して見える光学フィルムであって、該複数の層が法線入射光に対して実質的に反射帯域を提供しない光学フィルム。
2. 前記傾斜角における反射帯域がｐ偏光のみに関連する、請求項１に記載のフィルム。
3. 法線入射光に対して、前記複数の層が、２０％超のピーク反射率を有する反射帯域を提供しない、請求項１に記載のフィルム。
4. 前記複数の層が第１および第２の熱可塑性ポリマーの交互層を含み、しかも該第１のポリマーが実質的に等方性でありかつ該第２のポリマーが複屈折性である、請求項１に記載のフィルム。
5. 直交する面内方向に沿った前記第１のポリマーの屈折率が、前記第２のポリマーの対応する面内屈折率と０．０２未満異なる、請求項４に記載のフィルム。
6. 前記フィルムの厚さ軸に沿った前記第２のポリマーの屈折率が、前記フィルムの厚さ軸に沿った前記第１のポリマーの屈折率と少なくとも０．１異なる、請求項５に記載のフィルム。
7. 前記フィルムの厚さ軸に沿った前記第２のポリマーの屈折率が、前記フィルムの厚さ軸に沿った前記第１のポリマーの屈折率と少なくとも０．１５異なる、請求項６に記載のフィルム。
8. 前記第１のポリマーが少なくとも１．６１の屈折率を有する、請求項４に記載のフィルム。
9. 前記第１のポリマーが少なくとも１．６５の屈折率を有する、請求項８に記載のフィルム。
10. 前記フィルムが第１および第２の部分を有し、かつ該第１の部分内の複数の層が、該第２の部分内の複数の層と異なる合計厚さを有する、請求項１に記載のフィルム。
11. 前記第１および第２の部分が表示を規定する、請求項１０に記載のフィルム。
12. 前記フィルムの少なくとも一部分が、法線入射において前記フィルムを着色させるのに十分な量で着色吸収剤を含む、請求項１に記載のフィルム。
13. 前記フィルムがその外表面にスキン層を含み、前記フィルムが該スキン層に配設された表示をさらに含む、請求項１に記載のフィルム。
14. 他の層上に配設された請求項１に記載のフィルムを含む、物品。
15. 前記他の層が着色表示を含む、請求項１４に記載の物品。
16. 前記フィルムが、入射角の増加に伴って、透明から緑色、透明から黄色、透明からマゼンタ色、透明から赤色、および透明から青色よりなる群から選択されるカラーシフトを呈する、請求項１に記載のフィルム。
17. 複数の光学的反復ユニットを形成する複数の層を備えた光学フィルムであって、該光学的反復ユニットの少なくともいくつかが可視光の波長の半分に等しい光学的厚さを有し、かつ該光学フィルムが法線入射において透明な外観を有する光学フィルム。
18. 前記フィルムが法線入射光に対して２０％超の反射率の反射帯域を有していない、請求項１７に記載のフィルム。
19. 前記フィルムが第１および第２の熱可塑性ポリマーの交互層を含み、しかも該第１のポリマーが実質的に等方性でありかつ該第２のポリマーが複屈折性である、請求項１７に記載のフィルム。
20. 前記フィルムの厚さ軸に沿った前記第２のポリマーの屈折率が、前記フィルムの厚さ軸に沿った前記第１のポリマーの屈折率と少なくとも０．１異なる、請求項１９に記載のフィルム。
21. 前記第１のポリマーが少なくとも１．６５の屈折率を有する、請求項１９に記載のフィルム。
22. 前記フィルムが第１および第２の部分を有し、かつ該第１の部分内の交互層が、該第２の部分内の交互層と異なる合計厚さを有する、請求項１９に記載のフィルム。
23. 前記フィルムが法線入射において透明透過外観を有する、請求項１７に記載のフィルム。

Images