JP5365839B2 - 多層光学フィルム - Google Patents

Description

本発明は、交互の層が結晶性ナフタレンジカルボン酸ポリエステルと別の選ばれたポリマーを含んで成る多層化ポリマーフィルムに関する。

そのようなフィルムは、低い屈折率と高い屈折率を有する多数の層の間の構造的な干渉によって光を反射する光学干渉フィルターを作製するために使用することができる。多層化ポリマーフィルムからの光の反射についての先駆者的な研究は、アルフレイ(Alfrey)ら著、ポリマー・エンジニアリング・アンド・サイエンス(Polymer Engineering And Science)、第９巻、第６号、４００〜４０４頁、１９６９年１１月、ラドフォード(Radford)ら著、ポリマー・エンジニアリング・アンド・サイエンス、第１３巻、第３号、２１６〜２２１頁、１９７３年５月、および米国特許第３,６１０,７２９号［ロジャース(Rogers)］に記載されている。

米国特許第４,３１０,５８４号［クーパー(Cooper)ら］には、多層化した真珠光沢の光干渉フィルムにポリエステルを使用することが記載されている。フィルムは、高屈折率のポリマーと低屈折率のポリマーの交互の層を包含している。高い屈折率のポリマーは、熱可塑性ポリエステルまたはコポリエステル［例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート）、および１種以上のグリコールおよび／または１種以上の二塩基酸を用いて合成された様々な熱可塑性コポリエステル］を含むキャスト非延伸フィルムである。例えば、ＰＥＴＧコポリエステルは、エチレングリコールおよびシクロヘキサンジメタノール並びにテレフタル酸から生成したグリコール変性したＰＥＴ、またはテレフタル酸およびイソフタル酸とシクロヘキサンジメタノールの酸変性コポリエステルであるＰＣＴＡコポリエステルである。最近、米国特許第５,１２２,９０５号［フィートリー(Wheatley)］には、入射光の少なくとも３０％反射を示す、交互の層中に第一および第二の異なるポリマー材料を含む多層反射フィルムが記載されている。各層は、光学的厚さが少なくとも０.４５μｍであり、隣接する層の屈折率差は、少なくとも０.０３である。米国特許第５,１２２,９０６号（フィートリーら）には、同様の反射体が記載されており、各層の事実上大半が、０.０９μｍ以下または少なくとも０.４５μｍの光学的厚さを有し、かつ隣接する層の屈折率差は、少なくとも０.０３である。米国特許第５,１２６,８８０号（フィートリーら）にも、層の一部の厚さが０.０９〜０.４５μｍの間である多層反射体が記載されており、残りの層の光学的厚さは、０.０９μｍより大きくなくまたは少なくとも０.４５μｍである。屈折率の差は、少なくとも０.０３である。上記３件のフィートリーの特許は、ポリマー材料の多層４分の１波長積層体を、顕著な真珠光沢を呈さずに、構造的な干渉によって操作させるのが困難であることを教示している。フィートリーの上記の米国特許第５,１２６,８８０号には、より薄い層が均一なバックグラウンド反射を与えるため、４分の１波長ピーク反射率は裸眼では殆ど見えないことが記載されている。

米国特許第３,６１０,７２９号（ロジャース）は、多層ポリマーフィルムが、１つの偏光面の光を反射すると同時に、別の光を実質上透過するように一軸延伸、され得ることを教示している。この特許には、一方の層が複屈折であり、かつ他方が等方性である、交互のポリマー層から作製されたシート偏光子が記載されている。一方の層の複屈折は、フィルムをその方向に伸ばした結果、多層化シートのポリマー分子を単方向に配向することによって発現され得る。複屈折層のある屈折率が、隣接する等方性層の屈折率と等しくなるまで、無理に多層シートを伸ばして、最も高い複屈折を得る。ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリカーボネート、およびポリパラキシリレンが、有用な材料として記載されている。米国特許第４,５２５,４１３号（ロジャース）には、交互の層中で、０.５またはそれより高い幾何学的な指数を示す複屈折材料を用いることが記載されている。極めて高い屈折率が、ロジャースの上記の米国特許第４,５２５,４１３号に列挙されたいくつかの材料によって達せられるが、これらの材料は、乏しい光学透過、押出性能、および高いコストのために、有用な素子の製造に重大な問題を含んでいる。

現在市販されている偏光子は、延伸された着色ポリマーフィルム（吸収偏光子）または傾斜のある薄膜偏光子［マックニーレ(MacNeille)偏光子］をベースとしている。吸収偏光子では、１つの偏光面の光を吸収して、熱に転化する。

傾斜のある薄膜偏光子は、反射偏光子として作用する。反射偏光子は、２つの理由から、しばしば好ましい。第一に、特に、偏光子を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）プロジェクションシステム内で使用するときに、反射が熱処理問題を最小限度にする。第二に、反射光の偏光面を、配向し直して、１つ偏光の光学的な処理量を高めることができる。

広い範囲において、標準傾斜薄膜光学偏光子は、嵩高過ぎて、吸収偏光子が、現在、唯一の選択できるものである。先に述べた熱処理問題に加えて、吸収偏光子は、強い光では染料を漂白し、同様に、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）ベースポリマーの融点やＰＶＡの水溶性を低下させる。米国特許第４,７５６,９５３号［ウツミ(Utsumi)］には、一軸延伸したポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）に組み込まれた二色性染料の使用が記載されている。ＰＥＮは、通常のＰＶＡをベースとする偏光子に比べて、より高い融点と低下した水溶性の利点を有する。傾斜薄膜偏光子は、循環マイクロプリズム(repeating microprism)基板上に薄いフィルムをうまく蒸着させることによって、約０.０２０インチの比較的薄いシートに圧潰できる［エム・エフ・ウェーバー(M.F.Weber)著、「レトロリフレクティング・シート・ポラライザー(Retroreflecting Sheet Polarizer)」、エス・アイ・ディー・コンファレンス・プロシーディングズ(SID Conf. proceedings)、ボストン、マサチューセッツ州、１９９２年５月、４２７頁、およびエム・エフ・ウェーバー著、「レトロリフレクティング・シート・ポラライザー」、エス・アイ・ディー・コンファレンス・プロシーディングズ、シアトル、ワシントン州、１９９３年５月、６６９頁］。そのような偏光子は、薄膜真空蒸着技術を使用するため、高いコストを特徴としている。

欧州特許出願公開第４８８,５４４号にも、交互の多様なポリマー層の偏光子が記載されている。偏光子は、ポリマー材料間で屈折率の不整合を生じるのに十分に異なる、ゼロではない応力光学係数を有する少なくとも第一および第二のポリマー材料の多数の交互の配向された層を含んで成る。ＰＥＮは、延伸方向の屈折率が隣接する層よりも低いであろうということを意味する「負の応力光学係数」を有しているものとする適するポリマーとして記載されている。

結晶性ナフタレンジカルボン酸ポリエステルと別の選ばれたポリエステルとの複数の交互の層の主要部分から成る多層化ポリマーフィルムであって、その層の厚さは０.５μｍ未満であり、かつ結晶性ナフタレンジカルボン酸ポリエステルの少なくとも１つの面内軸に関する屈折率が隣接する層よりも高いフィルム。

図１ａ、図１ｂおよび図９正確な縮図ではなく、またすべての図は、単に説明的かつ非限定的であるものとする。

図１ａおよび１ｂに表わすように、本発明は、反射偏光子またはミラーとして有用な、２,６-ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）のような結晶性ナフタレンジカルボン酸ポリエステル１２と、選ばれたポリマー１４との交互の層を有する多層化ポリマーシート１０を含んで成る。ＰＥＮ／選ばれたポリマーを１軸ないし２軸配向の範囲に亙って延伸することにより、様々に配向した面偏光入射光についての反射率の範囲を有するフィルムを創製する。２軸延伸する場合、シートを直交軸に沿って非対称に、または直交軸に沿って対称に延伸して、所望の偏光および反射特性を得ることができる。

偏光子では、シートを、単一方向に延伸することにより好ましく配向し、ＰＥＮ層の屈折率が、配向方向および横断方向と平行な偏光面を有する入射光線間で大きな差を示す。面内軸に関する屈折率（フィルムの表面と平行な軸）は、偏光面がその軸と平行である面偏光した入射光に対して有効な屈折率である。配向方向は、フィルムを延伸する方向を意味する。横断方向は、フィルムを延伸する方向と直交するフィルムの面の方向を意味する。

ＰＥＮは、延伸後の正の応力光学係数および永久複屈折が高いために好ましい材料であり、偏光面が延伸方向と平行な場合、偏光した５５０ｎｍ波長の入射光についての屈折率が、約１.６４〜約１.９程度の高屈折率まで高まる。延伸比５：１のＰＥＮと７０-ナフタレート／３０-テレフタレートコポリエステル（coＰＥＮ）で表される様々な面内軸に関する屈折率の差を、図２に示す。図２において、低い方の曲線におけるデータは、横断方向のＰＥＮとcoＰＥＮの屈折率を表し、上の方の曲線は、延伸方向のＰＥＮの屈折率を表す。ＰＥＮは、可視スペクトルにおいて０.２５〜０.４０の屈折率差を示す。分子配向を高めることによって、複屈折（屈折率の差）を高めることができる。ＰＥＮは、適用の収縮要求に依存して、約１５５から約２３０℃まで熱安定性である。ＰＥＮは、上述において、複屈折層に好ましいポリマーとして特に論ぜられたが、ポリブチレンナフタレートも、他の結晶性ナフタレンジカルボン酸ポリエステルと同様に、適する材料である。結晶ナフタレンジカルボン酸ポリエステルは、少なくとも０.０５、好ましくは０.２０を超える様々な面内軸に関する屈折率の差を表さなければならない。

延伸方向の高い屈折率を、実質上妥協しない限り、少量のコモノマーをナフタレンジカルボン酸ポリエステルと置換できる。屈折率の低下（およびそれによる低下した屈折能）は、以下のどの利点とも釣りあい得る：選ばれたポリマー層への接着性、低下した押出温度、溶融粘度のより優れた適合、延伸するためのガラス転移温度のより優れた適合。適するモノマーとしては、イソフタル酸、アゼライン酸、アジピン酸、セバシン酸、ジ安息香酸、テレフタル酸、２,７-ナフタレンジカルボン酸、２,６-ナフタレンジカルボン酸、またはシクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。

本発明のＰＥＮ／選ばれたポリマー樹脂は、好ましくは、均一な多層同時押出を得るように、同程度の溶融粘度を有する。２種のポリマーの溶融粘度は、好ましくは典型的な剪断速度において５倍以内である。

本発明のＰＥＮと好ましい選ばれたポリマー層は、互いに良好な接着特性を発現するが、多層化シート内では分離層として残っている。

本発明のポリマーのガラス転移温度は、適合しているため、悪影響（例えば、延伸中の一連のポリマー層のクラッキング）が生じない。適合するとは、選ばれたポリマーのガラス転移温度が、ＰＥＮ層のガラス転移温度よりも低いことを意味する。選ばれたポリマーのガラス転移温度は、ＰＥＮ層のガラス転移温度よりもわずかに高くてよいが、４０℃以下である。

好ましくは、層は、様々な波長域を反射するように設計された異なる何組かの層を含む４分の１波長の厚さを有する。各層は、正確に４分の１波長厚さである必要はない。主要な要求は、隣接する低い屈折率と高い屈折率のフィルム対が、０.５波長の合計光学的厚さを有することである。図２に示すような屈折率差を有し、５５０ｎｍの４分の１波長であるようにえらばれた層厚さを有するＰＥＮ／coＰＥＮ層の５０層積層体のバンド幅は、約５０ｎｍである。５０層積層体は、測定不能の吸収を含むこの波長範囲においておよそ９９％の平均反射率を提供する。透過率１％未満（９９％反射率）を示すコンピューターで作成した曲線を、図３に表す。図３〜８は、透過率に関するデータを包含する。本発明のフィルムは、測定可能な吸収がないため、反射率を、以下の関係式：
１００−(透過率)＝(反射率)
によって概算すると解するべきである。

好ましい選ばれたポリマー層１４は、屈折率の等方性を維持し、かつ図１ａに示されるような横断軸に関連するＰＥＮ層の屈折率と実質上一致する。この方向におけるその偏光面を含む光を、主に、偏光子によって透過し、同時に、配向方向の偏光面を含む光を、図１ｂに示されるように反射するであろう。

さらに、本発明の反射偏光子は、薄い赤外線シート偏光子として有用である。薄い赤外線シート偏光子の需要は、ババ(Baba)らによって述べられている［オプティックス・レターズ(Optics Letters)、第１７巻、第８号、６２２〜６２４頁、１９９２年４月１５日］。ババらは、ガラスフィルムに囲まれた金の島を延伸することによって作製した偏光子を記載している。しかしながら、そのような偏光子は、合理的な吸収現象において作用し、そのようなものは、反射偏光子ではない。

本発明の反射偏光子は、眼用レンズ、ミラーまたは窓のような光学要素において有用である。偏光子は、サングラスにおいてスタイリッシュであると考えられる鏡の様な外観を特徴とする。さらに、ＰＥＮは、非常に良好な紫外線フィルターであり、紫外線を、可視スペクトルの端まで効率よく吸収する。

偏光子において、ＰＥＮ／選ばれたポリマー層は、関連する屈折率が好ましくは実質上等しい少なくとも１つの軸を有する。軸（典型的に横断軸である）に関する屈折率の一致は、偏光面内で光を実質上反射させない。選ばれたポリマー層は、延伸方向に関する屈折率の低下を示すこともある。選ばれたポリマーの負の複屈折は、配向軸に関する隣接する層の屈折率の差を高めるという利点を有すると同時に、横断方向に平行なその偏光面を含む光反射も無視できる。延伸後の隣接する層の横断軸に関する屈折率の差は、０.０５未満、好ましくは０.０２未満でなければならない。もう一つの可能性は、選ばれたポリマーが、延伸によって、正の複屈折を示すことであるが、このことは、緩和して、熱処理におけるＰＥＮ層の横断軸の屈折率を一致させることができる。この熱処理の温度は、ＰＥＮ層内での複屈折を緩和させるほど高くすべきではない。

本発明の偏光子のために好ましい選ばれたポリマーは、エチレングリコールと反応させた、ナフタレンジカルボン酸またはジメチルナフタレートのようなそのエステル２０〜８０モル％の範囲、およびイソフタル酸もしくはテレフタル酸またはジメチルナフタレートのようなそのエステル２０〜８０モル％の範囲との反応生成物のコポリエステルである。本発明の範疇にある他のコポリエステルは、上記に記載した特性を有し、かつ約１.５９〜１.６９の横断軸に関する屈折率を有する。当然、コポリエステルは、ＰＥＮと同時押出できなければならない。他の適するコポリエステルは、イソフタル酸、アゼライン酸、アジピン酸、セバシン酸、ジ安息香酸、テレフタル酸、２,７-ナフタレンジカルボン酸、２,６-ナフタレンジカルボン酸、またはシクロヘキサンジカルボン酸をベースとする。コポリエステルにおける他の適する変種としては、ジオール反応体としてのエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、テトラメチレングリコール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、４-ヒドロキシジフェノール、プロパンジオール、ビスフェノールＡ、および１,８-ジヒドロキシビフェニル、または１,３-ビス(２-ヒドロキシエトキシ)ベンゼンの使用が挙げられる。モノマーの屈折率の平均値は、有用なコポリエステルを調製するのに望ましい基準である。さらに、ＰＥＮのガラス転移温度と適合するガラス転移温度を有し、かつ約１.５９〜１.６９の横断軸に関する屈折率を有するコポリカーボネートも、本発明の選ばれたポリマーとして有用である。押出装置内での２種もしくはそれ以上のポリマーのエステル交換によるコポリエステルまたはコポリカーボネートの形成も、存続可能な選ばれたポリマーへのもう一つの可能な製造法である。

ミラーを作製するために、２つの１軸延伸した偏光シート１０を、９０゜回転した各配向軸に配置するか、または、シート１０を２軸延伸する。後者において、シート面内の屈折率が高まったＰＥＮと選ばれたポリマーはいずれも、両方の偏光面の光を反射するように、できるだけ屈折率の低いものを選択すべきである。多層シートを２軸延伸することは、両者の軸と平行に隣接する層の屈折率間の差をもたらし、それによって、偏光方向の両方の面内において光の反射が生じるであろう。ＰＥＮを２軸延伸することは、１軸延伸の値１.９と比較して、延伸軸に関連する屈折率を１.６４〜１.７５まで高めるであろう。したがって、９９％反射を有し（、かつ顕著でない真珠光沢を有する）絶縁ミラーを創製するためには、選ばれたポリマーとして、低屈折率のcoＰＥＴが好ましい。光学モデルは、これが、約１．５５の屈折率で可能であることを示している。６回重ねた４分の１波長積層体で可視スペクトルの半分を被覆するように設計された、層の厚さに５％標準偏差を有する３００層のフィルムは、図４に示される予想された性能を発揮する。延伸のより大きな対称性の程度は、比較的より対称な反射特性および比較的より少ない偏光特性を示す用品を得る。

所望により、本発明の２種またはそれ以上のシートを、反射率、光学バンド幅、またはその両者を高めるために、複合体中で使用することができる。シート内の対の層の光学的厚さが、実質上等しい場合、複合体は、多少より大きく効果的で実質上同じバンド幅と、個々のシートとしての反射のスペクトル範囲（すなわち、「バンド」）において反射するであろう。シート内の対の層の光学的厚さが、実質上等しくない場合、複合体は、個々のシートよりも広範なバンド幅に亙って(across)反射するであろう。偏光子シートを含むミラーシートから構成される複合体は、合計反射率を高めると同時に、透過した光を偏光させるのにも有用である。あるいは、単シートを、非対称に２軸延伸して、選択反射特性および偏光特性を有するフィルムを製造してよい。

２軸延伸されたミラー用途において使用するための好ましい選ばれたポリマーは、テレフタル酸、イソフタル酸、セバシン酸、アゼライン酸またはシクロヘキサンジカルボン酸をベースとし、ＰＥＮ層との接着を維持している間、最も低い可能な屈折率を達成する。ナフタレンジカルボン酸を極少量用いて、ＰＥＮへの接着を高めてもよい。ジオール成分を、先に記載したものいずれからも除去してよい。選ばれたポリマーの屈折率は、好ましくは、１.６５未満、特に１.５５未満である。

選ばれたポリマーがコポリエステルまたはコポリカーボネートである必要ない。モノマー（例えば、ビニルナフタレン、スチレン、エチレン、無水マレイン酸、アクリレート、メタクリレート）から生成されたビニルポリマーおよびコポリマーを使用してもよい。ポリエステルおよびポリカーボネート以外の縮合ポリマーも有用であることがあり、例えば、ポリスルホン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリアミン酸、ポリイミドが挙げられる。ナフタレン基およびハロゲン（例えば、塩素、臭素およびヨウ素）は、選ばれたポリマーの屈折率を、偏光子のために、横断方向に関するＰＥＮの屈折率と実質上適合する所望のレベル（１.５９〜１.６９）まで高めるのに有用である。アクリレート基およびフッ素は、ミラーにおける使用において、屈折率を低下させるのに、特に有用である。

図９は、オーバーヘッドプロジェクター３０におけるホットミラーとしての本発明の使用を表している。プロジェクター３０は、透過型プロジェクターであり、本体３２およびプロジェクションヘッド３４を含む、汎用のオーバーヘッドプロジェクターの多数の特徴を有している。プロジェクションヘッド３４は、本体３２にアーム（図示せず。）によって接続されており、通常の調節手段によって、本体３２に向かって動かしたりまたは本体３２から遠ざけることによって、上げたり下げたりすることができる。本体３２は、光源３６、光源３６のための電源（図示せず。）、およびプロジェクションステージ領域４０に光を直接当てるためのミラー３８のような適当な光学構成部品を包含している。汎用のオーバーヘッドプロジェクターにおけるステージ領域４０は、ヘッド３４に光を集光するためにその中に必須的に形成された少なくとも１個のフレネルレンズを典型的に有するガラスのような透明シートを包含する。可視画像を有するトランスペランシー（透明材料）をステージ４０に置くと、画像は、ヘッド３４内に設置されたミラー４２とレンズ４４のような通常の光学部品によって、例えば、プロジェクションスクリーンまたは表面付近等に集光および投影される。

本発明のミラー４６を、オーバーヘッドプロジェクター３０において有利に使用して、熱を発生する赤外線エネルギーを光源３６から反射すると同時に可視光を透過する。赤外線エネルギーを反射するのに使用する場合、ミラー４６を、ホットミラーとして使用する。これは、放出したエネルギーの約８５％が赤外域の波長にある白熱光源において、特に重要である。赤外線エネルギーは、未制御の場合、プロジェクションステージ４０の上に置いた色の濃いトランスペランシーまたはＬＣＤプロジェクションパネルを過熱することがある。ホットミラーを使用する場合、ミラー４６を、通常、光源３６とプロジェクションステージ４０の間に配置する。ミラー４６は、分離要素であり得るか、またはミラーを、光源とプロジェクションステージの間の光路に、コーティングとして光学構成部品に適用することができる。

あるいは、ミラー４６を、オーバーヘッドプロジェクター３０においてコールドミラー（すなわち、可視光を反射すると同時に赤外線エネルギーを透過するミラー）として使用できる。本発明のミラーを、光源３６とプロジェクションステージ４０の間に、折り畳みミラー（図示せず）として配置してもよい。多層コールドミラーの反射は、可視光の９５％を容易に達成できる。本発明のミラーを、コールドミラーコーティングとして球状凹面リフレクター（例えば、光源３６の後ろに置いたリフレクター３８）に適用して、光源から放出された可視光を集光して向きを直すと同時に赤外線エネルギーを透過することができる。

押出成形したフィルムの配向は、加熱空気中で材料の個々のシートを延伸することによって行った。経済的な製造において、延伸を、標準長の延伸機内、テンターオーブン内、または両者内において、連続基材について達成してよい。標準ポリマーフィルム製造の規模およびライン速度の経済を達成し、それによって市販されている吸収偏光子に関するコストよりも実質上低い製造コストを達成することができる。

反射率を高めるためもしくはバンド幅を広げるために、または２種の偏光子からミラーを形成するために、２つまたはそれ以上のシートをラミネートすることは有利である。非晶質コポリエステルはラミネート材料として有用であり、グッドイヤー・タイヤ・アンド・ラバー・カンパニー・オブ・エイクロン(Goodyear Tire and Rubber Co. of Akron、オハイオ州）製、商品名ヴィッテル(VITTEL)3000および3300が、試された材料として記録されている。シート１０への接着性、光学的透明性、および排気が第一基準原理であるラミネート材料の選択できる幅は広範囲である。

添加によって、本発明の性能に実質上害を及ぼさない限り、酸化防止剤、押出助剤、熱安定化剤、紫外線吸収剤、核剤、表面投影形成剤等のような無機もしくは有機補助剤１種またはそれ以上を通常の量で、１つまたはそれ以上の層に添加することが望ましいことがある。

以下の実施例は、本発明の目的を説明するためのものであり、いずれの方法も、本発明を限定するものではない。

実施例１
ＰＥＮとナフタレート７０／テレフタレート３０のコポリエステル（coＰＥＮ）を、ジオールとしてエチレングリコールを用いて、標準ポリエステル樹脂合成釜において合成した。ＰＥＮとcoＰＥＮの固有粘度はいずれも、約０.６ｄＬ／ｇであった。ＰＥＮとcoＰＥＮの単層フィルムを押出成型した後、約１５０℃において、面を押さえながら、１軸延伸した。押出成形すると、ＰＥＮは、約１.６５の等方性の屈折率を示し、coＰＥＮは、約１.６４の等方性の屈折率を表した。等方性とは、フィルムの面内の全ての軸に関する屈折率が、実質上等しいことを意味する。屈折率の値はいずれも５５０ｎｍにおいて観察された。延伸比５：１で延伸した後、配向軸に関するＰＥＮの屈折率は、約１.８８に高まった。横断軸に関する屈折率は、１.６４までわずかに低下した。延伸比５：１で延伸した後のcoＰＥＮフィルムの屈折率は、約１.６４で等方性を維持した。

次に、標準押出ダイを供給した５１スロット供給ブロックを用いて同時押出すことにより、ＰＥＮとcoＰＥＮの交互の層から、満足な多層偏光子を作製した。押出成形は、約２９５℃で行った。ＰＥＮを約２３ポンド／時間で押出し、かつcoＰＥＮを約２２.３ポンド／時間で押出した。ＰＥＮ表面層の厚さは、押出したフィルム積層体内の層の約３倍であった。中間層はいずれも、約１３００ｎｍの光に対して、光学的４分の１波長厚さを有するように設計された。５１層積層体を押出し、約０.００２９インチの厚さまでキャストした後、約１５０℃においておよそ５：１の延伸比で、面を押さえながら１軸延伸した。延伸したフィルムの厚さは、約０.０００５インチであった。

その後、延伸したフィルムを、エアーオーブン内において、約２３０℃で３０秒間熱硬化した。延伸したフィルムと、その後熱硬化したフィルムについての光学スペクトルは、本質的に同じであった。

図５は、熱処理前の配向方向５０と横断方向５２の両者における５１層積層体の測定した透過率のグラフである。

それぞれ上記と同様にして作製した８個の５１層偏光子を、流体を用いて組み合わせ、４０８光学層の偏光子を形成してエアーギャップを排除した。図６は、配向方向５４と横断方向５６の両者における、４０８層の３５０〜１８００ｎｍまでの透過率を示すグラフである。

実施例２
実施例１の記載と同様にして、５１スロット供給ブロック内でＰＥＮとcoＰＥＮを押出した後、押出において連続して２層ダブリングマルチプライヤー(multiplier)を用いることにより、満足な２０４層偏光子を作製した。マルチプライヤーは、供給ブロックから出てくる押出成型された材料を、２つの半分幅のフロー流中に分配した後、互いの上に半分幅のフロー流を積み重ねるものである。米国特許第３,５６５,９８５号には、類似の同時押出マルチプライヤーが記載されている。固有粘度０.５０ｄＬ／ｇのＰＥＮを、約２９５℃において、２２.５ポンド／時間で押し出すのと同時に、固有粘度０.６０ｄＬ／ｇのcoＰＥＮを、１６.５ポンド／時間で押出した。キャストウェヴは、厚さ約０.００３８インチであり、延伸中、空気温度１４０℃で、面を押さえながら、長尺方向に比５：１で１軸延伸した。表面層以外は、対の層すべてを、５５０ｎｍ光りに対して２分の１波長光学的厚さになるようにした。図７の透過スペクトルでは、約５５０ｎｍを中心とする配向方向６０の２つの反射ピークが、透過スペクトルからはっきり分かる。ダブルピークは、大抵、積層装置中に導入されたフィルム欠陥の結果であり、ブロードなバックグラウンドは、押出成形工程とキャスト工程の全体に亙る累積フィルム欠陥の結果である。横断方向の透過スペクトルを５８で示す。上記のフィルム２つを光学的接着によって合わせてラミネートすることにより、偏光子の光学消衰を大幅に向上できる。

次に、上述と同様にして作製した２つの２０４層偏光子を、光学接着剤を用いて手でラミネートして、４０８層フィルム積層体を製造した。好ましくは、接着剤の屈折率は、等方性のcoＰＥＮ層の屈折率に適合させるべきである。図８に示すように、積層試料では、図７に表れた反射ピークを平滑にしている。このことは、ピーク反射率が、フィルムの異なる領域において様々な波長でランダムな形状で生じるために起こるものである。この効果は、しばしば「真珠光沢」と呼ばれる。２つのフィルムのラミネートは、色のランダムな変化が一方のフィルムと別のフィルムとで一致しないために真珠光沢を低減し、フィルムを重ねると相殺する傾向がある。

図８には、配向方向６４と横断方向６２の両者における透過率データを示す。偏光子の一方の面では、約４５０〜６５０ｎｍの範囲の波長において、光の８０％以上を反射する。

真珠光沢は、本質的には、ある領域に対する隣接する領域におけるフィルム層内の非均一性の尺度である。完全に厚さを制御すると、ある波長に中心を合わせたフィルム積層体は、試料全体に亙って色の変化がない。可視スペクトルを完全に反射するように設計した多層積層体は、ランダムな波長において、顕著な光がランダムな領域を通して漏れる場合、層の厚さの誤差によって、真珠光沢を有する。本発明のポリマー系のフィルム層間の大きく相違する屈折率は、層の数があまり多くない場合、９９％を上回るフィルム反射率を可能にする。このことは、押出成形工程において、正確な層の厚さ制御が達成され得るならば、真珠光沢を排除するのに非常に好都合である。コンピューターによる光学計算例は、層厚さの値を、１０％未満または１０％に等しい標準偏差で制御すれば、ほとんどの可視スペクトルに亙って９９％を超える反射率が、ＰＥＮ／coＰＥＮ偏光子における６００層でのみ得られることを示している。

多層積層体の光学特性
ここでは、上記の図１ａおよび１ｂに示すような多層積層体１０の光学特性を、より一般的な表現で述べる。多層積層体１０は、数百または数千の層を含んで成り、各層を、多数の様々な材料から作製することができる。特定の積層体における材料の選択を決定する特徴は、積層体の所望の光学性能に依存している。

積層体は、積層体中に層があるように、多数の材料を含むことができる。それぞれの製造において、好ましい光学的に薄膜積層体は、数種の異なる材料のみを含む。説明するために、本発明の論議では、２種の材料を含んで成る多層積層体を述べよう。

材料間、または物理的特性が異なる化学的に同一の材料間、の境界は、断絶的であるかまたは漸進的であり得る。分析的な解決が容易である場合を除き、連続的に屈折率が変化する後者の型の階層化された媒体の分析は、通常、隣接層間の特性がわずかに異なる、断絶的な境界線を有する非常に多数の薄い均一な積層として取り扱う。

いずれの方位からのいずれの入射角度における反射特性も、フィルム積層体の各フィルムの屈折率によって決まる。フィルム積層体の層がいずれも、同じ加工条件を受けるものと仮定すると、角度の機能として積層体全体の特性を理解するためには、２成分の積層体の一つの界面にのみ着目する必要がある。

したがって、論議を簡略化するために、単一界面の光学特性を述べる。しかしながら、本発明において述べた原理によれば、実際の多層積層体は、数百または数千の層から作製され得るものと介されよう。図１０に示すような、単一界面の光学特性を述べるために、ｚ軸と１つの面内光学軸を含む入射平面においてｓおよびｐ偏光された光についての入射角度の関数としての反射率をプロットする。

図１０は、共に屈折率ｎ０の等方性媒体中に浸漬した、単一界面を形成する２つの材料フィルム層を示す。説明を簡単にするために、本発明の論議は、２つの材料の光学軸を揃えた直交多層複屈折系に向けるものとし、一方の光学軸（ｚ）はフィルム平面に垂直で、他方の光学軸はｘ軸およびｙ軸に沿っている。しかしながら、光学軸が直交する必要はなく、かつ非直交系は、本発明の精神及び範囲内に十分入っているものと解されるべきである。さらに、光学軸は、フィルムの軸と揃えて本発明の意図する範疇に入れる必要もないと解されるものである。

あらゆる厚さのフィルムの積層体の光学を計算するための基本的な数学的構成成分は、周知のフレネル反射と、個々のフィルム界面の透過係数である。フレネル係数は、どの入射角度においても、ｓ偏光およびｐ偏光した光についての別個の式を用いて、特定の界面の反射率の大きさを予測するものである。

絶縁界面の反射率は、入射角度の関数として変化し、また等方性材料については、ｐ偏光およびｓ偏光した光によって大いに異なる。ｐ偏光した光についての最小反射率は、ブルースター効果と呼ばれる効果のためであり、反射が０になる角度を、ブルースター角という。

どのような入射角度においても、伴ったフィルム全ての絶縁テンソルによって、フィルム積層体の反射特性を決定する。このトピックの一般理論的な取り扱いは、アール・エム・エイ・アザム(R.M.A.Azzam)およびエヌ・エム・バシャラ(N.M.Bashara)による教本「エリプソメトリー・アンド・ポラライズド・ライト(Ellipsometry and Polarized Light)」、ノース-オーランド(North-Holland)発刊、１９８７年に記載されている。結果は、一般的に周知のマクスウェルの式から直接得られる。

式１および２それぞれによって与えられる、ｐ偏光およびｓ偏光したした光についての反射係数の絶対値を二乗することによって、系の単一界面の反射率を計算する。式１および２は、２成分の軸を揃えた１軸直交系に有効である。

（式中、θは、等方性媒体内で測定されたものである。）

１軸複屈折系において、ｎ1_ｘ＝ｎ1_ｙ＝ｎ1_０であり、かつｎ2_ｘ＝ｎ2_ｙ＝ｎ2_０である。

図１０に定義するように、２軸複屈折系では、式１および２は、偏光面がｘ-ｚ面またはｙ-ｚ面に平行である光に有効である。そのため、２軸系では、ｘ-ｚ面内で入射する光について、（ｐ偏光した光に関する）式１中、ｎ1_０＝ｎ1_ｘおよびｎ2_０＝ｎ2_ｘ、並びに（ｓ偏光した光に関する）式２中、ｎ1_０＝ｎ1_ｙおよびｎ2_０＝ｎ2_ｙである。ｙ-ｚ面内で入射する光については、（ｐ偏光した光に関する）式１中、ｎ1_０＝ｎ1_ｙおよびｎ2_０＝ｎ2_ｙ、並びに（ｓ偏光した光に関する）式２中、ｎ1_０＝ｎ1_ｘおよびｎ2_０＝ｎ2_ｘである。

式１および２は、反射率が、積層体における材料それぞれのｘ、ｙおよびｚ方向の屈折率に依存することを示す。等方性材料において、３つの屈折率はいずれも等しく、そのため、ｎ_ｘ＝ｎ_ｙ＝ｎ_ｚである。ｎ_ｘ、ｎ_ｙおよびｎ_ｚ間の関係は、材料の光学特徴を決定する。３つの屈折率間の異なる関係は、材料の３つの一般的なカテゴリー（等方性、１軸複屈折、および２軸複屈折）を導く。

１軸複屈折材料は、一方向の屈折率が他の二方向の屈折率と異なる材料と定義される。本発明の論議のために、１軸複屈折系についての約束事は、条件：ｎ_ｘ ＝ｎ_ｙ≠ｎ_ｚである。ｘ軸とｙ軸は、面内軸と定義され、それぞれの屈折率：ｎ_ｘおよびｎ_ｙは、面内屈折率とよばれる。

１軸複屈折率系を創製する一つの方法は、ポリマー多層積層体を２軸延伸（例えば、２方向に沿って延伸）することである。多層積層体の２軸延伸は、２つの軸と平行な面において隣接する層の屈折率間に差をもたらし、その結果、２つの偏光面でいずれも、光が反射する。

１軸複屈折材料は、正か負の１軸複屈折を有し得る。正の１軸複屈折は、ｚ屈折率が、面内屈折率よりも大きい（ｎ_ｚ＞ｎ_ｘおよびｎ_ｙ）ときに生じる。負の１軸複屈折は、ｚ屈折率が面内屈折率未満である（ｎ_ｚ＜ｎ_ｘおよびｎ_ｙ）ときに生じる。

２軸複屈折材料は、三つの軸全てにおける屈折率が異なる（例えば、ｎ_ｘ≠ｎ_ｙ≠ｎ_ｚ）材料と定義される。屈折率ｎ_ｘおよびｎ_ｙも、面内屈折率といい、２軸複屈折系は、多層積層体を１方向に延伸することによって作製され得る。換言すると、積層体を２軸延伸する。本発明の論議のために、ｘ方向を、２軸複屈折積層体における延伸方向と呼ぶ。

１軸複屈折系（ミラー）
１軸複屈折系の光学特性を説明する。上述のように、１軸複屈折材料についての一般条件は、ｎ_ｘ＝ｎ_ｙ≠ｎ_ｚである。したがって、図１０に示す各層１０２および１０４は、１軸複屈折であり、ｎ１_ｘ＝ｎ１_ｙおよびｎ２_ｘ＝ｎ２_ｙである。

本発明の論議のために、層１０２は、層１０４よりも大きな面内屈折率を有すると仮定し、それによって、ｘ方向およびｙ方向の両方向においてn1＞n2である。１軸複屈折多層系の光学特性を、ｎ1_ｚとｎ2_ｚの値を変えることで調節して、正のまたは負の複屈折の様々なレベルを導入することができる。

上記式１を使用して、図１０に示すような２つの層から構成される１軸複屈折系における単一界面の反射率を決定することができる。ｓ偏光した光についての式２は、等方性フィルムの単純な場合と全く同一であることが容易に分かることから、式１のみを計算する必要がある。説明のために、フィルムの屈折率に具体的（であるが一般的）な値を充当する：ｎ1_ｘ＝ｎ1_ｙ＝１.７５、ｎ1_ｚ＝可変、ｎ2_ｘ＝ｎ2_ｙ＝１.５０、およびｎ2_ｚ＝可変。この系における様々な可能なブルースター角を説明するために、周囲の等方性媒体の屈折率はｎ_０＝１.６０とする。

図１１には、ｎ1_ｚが数値的にｎ2_ｚより大きいかまたはｎ2_ｚと等しい（ｎ1_ｚ≧ｎ2_ｚ）場合の、等方性媒体から複屈折層へ入射したｐ偏光された光についての角度−反射率曲線を示す。図１１に示された曲線は、以下のｚ屈折率についてのものである：ａ）ｎ1_ｚ＝１.７５、ｎ2_ｚ＝１.５０；ｂ）ｎ1_ｚ＝１.７５、ｎ2_ｚ＝１.５７；ｃ）ｎ1_ｚ＝１.７０、ｎ2_ｚ＝１.６０；ｄ）ｎ1_ｚ＝１.６５、ｎ2_ｚ＝１.６０；ｅ）ｎ1_ｚ＝１.６１、ｎ2_ｚ＝１.６０；およびｆ）ｎ1_ｚ＝１.６０＝ｎ2_ｚ。ｎ1_ｚがｎ2_ｚに近づくと、ブルースター角（反射率が０になる角度）が高まる。曲線ａ〜ｅは、角度依存性が強い。しかしながら、ｎ1_ｚ＝ｎ2_ｚのとき（曲線ｆ）、反射率に対する角度依存性はない。換言すると、曲線ｆの反射率は、全ての入射角において一定である。その点において、式１は、角度依存性型に変わる：(ｎ2_０−ｎ1_０)／(ｎ2_０＋ｎ1_０)。ｎ1_ｚ＝ｎ2_ｚのとき、ブルースター効果はなく、かつ全ての入射角において一定の反射率である。

図１２には、ｎ1_ｚが数値的にｎ2_ｚ未満またはｎ2_ｚと等しい場合の、入射角度−反射率曲線を示す。光は、等方性媒体から複屈折層へ入射する。この場合、反射率は、入射角度につれて、単調に増加する。これは、ｓ偏光した光に観られる特徴である。図１２の曲線ａは、ｓ偏光した光についての唯一の場合を示している。曲線ｂ〜ｅは、以下の順の様々なｎ_ｚ値におけるｐ偏光した光についての場合を示している：ｂ）ｎ1_ｚ＝１.５０、ｎ2_ｚ＝１.６０；ｃ）ｎ1_ｚ＝１.５５、ｎ2_ｚ＝１.６０；ｄ）ｎ1_ｚ＝１.５９、ｎ2_ｚ＝１.６０；およびｅ）ｎ1_ｚ＝１.６０＝ｎ2_ｚ。さらに、ｎ1_ｚ＝ｎ2_ｚ（曲線ｅ）のとき、ブルースター効果はなく、かつ全ての入射角において一定の反射率である。

図１３は、入射媒体の屈折率がｎ_０＝１.０（空気）であることを除いて、図１１および１２と同様の場合を示す。図１３の曲線は、屈折率：ｎ2_ｘ＝ｎ2_ｙ＝１.５０、ｎ2_ｚ＝１.６０の正の１軸材料と、ｎ1_ｘ＝ｎ1_ｙ＝１.７５、およびｎ1_ｚが上から下まで以下の順［ａ）１.５０；ｂ）１.５５；ｃ）１.５９；ｄ）１.６０；ｆ）１.６１；ｇ）１.６５；ｈ）１.７０；およびｉ）１.７５］の負の１軸複屈折材料との単一界面におけるｐ偏光した光についてプロットしたものである。

さらに、図１１および１２に示したように、ｎ1_ｚとｎ2_ｚの値が釣り合うとき（曲線ｄ）、反射率に対する角度依存性はない。

図１１、１２および１３は、一方のフィルムのｚ軸屈折率が、他方のフィルムのｚ軸屈折率と等しい場合、一方の特徴から他方の特徴への交差が生じていることを示している。これは、負および正の１軸複屈折材料の等方性材料のいくつかの組み合わせにおいて事実である。他の状態は、ブルースター角が、より大きなまたはより小さい角度にシフトすると生じる。

面内屈折率とｚ軸屈折率との間の様々な考え得る関係を図１４、１５および１６に表す。縦軸は、屈折率の相対値を表し、かつ横軸は、種々の状態を単に区分するのに使用する。各図は、２つの等方性フィルムを有する左方から始まり、この場合、ｚ屈折率は、面内屈折率と等しい。右方向に進むと、面内屈折率は一定に保持されたまま、様々なｚ軸屈折率が増加または低下して、正または負の複屈折の相対量を表す。

図１１、１２および１３に関する上記の場合は、図１４で表される。材料１の面内屈折率は、材料２の面内屈折率よりも大きく、材料１は、負の複屈折を有し（ｎ1_ｚが、面内屈折率より小さい）、かつ材料２は、正の複屈折を有する（ｎ2_ｚが、面内屈折率よりも大きい）。ブルースター角が消失し、かつ反射率が全ての入射角において一定である点は、２つのｚ軸屈折率が等しい点である。この点は、図１１の曲線ｆ、図１２の曲線ｅ、または図１３の曲線ｄに相当する。

図１５において、材料１は、材料２よりも高い面内屈折率を有するが、材料１は、正の複屈折を有し、かつ材料２は、負の複屈折を有する。この場合、最小ブルースター角が、少しシフトして、角度の値を低下させ得る。

図１４及び１５はいずれも、１つまたは２つのフィルムが等方性である場合に限り、有効である。２つの場合は、材料１が等方性であり、材料２が正の複屈折を有する場合か、または材料２が等方性で、かつ材料１が負の複屈折率を有する場合である。ブルースター効果がない点は、複屈折材料のｚ軸屈折率が、等方性フィルムの屈折率と等しい点である。

もう一つの場合は、両方のフィルムが同じ種類の場合である（すなわち、いずれも負の複屈折またはいずれも正の複屈折）。図１６は、両方のフィルムが負の複屈折を有する場合を示す。しかしながら、２つの正の複屈折層の場合は、図１６に示した２つの負の複屈折層の場合と類似していることが分かるであろう。先に述べたように、最小のブルースター角は、一方のｚ軸屈折率が他方のフィルムと等しいかまたはそれを超える場合のみに排除される。

さらに別の場合は、２つの材料の面内屈折率は等しいが、ｚ軸屈折率が異なる場合に生じる。この場合、図１４〜１６に示した３つの場合全ての部分集合(subset)であり、ｓ偏光した光では、どの角度においても反射が生じず、かつｐ偏光した光の反射率が、入射角が高まるにつれて、単調に増加する。この種の物品は、入射角度が高くなると、ｐ偏光した光に対する反射率が増加し、ｓ偏光した光を透過する。そのため、この物品は、「ｐ偏光子」と呼ばれる。

当業者には、１軸複屈折系の特徴を記載した上述の原理を、適用して、広く様々な環境において、所望の光学効果を得ることができることが容易に分かるであろう。多層積層体中の層の屈折率を操作しかつ適合させて、所望の光学特性を有する素子を製造することができる。種々の面内およびｚ軸屈折率を変えることで、多数の負および正の１軸複屈折系を作製でき、多くの有用な素子を、本発明に記載の原理を用いて、設計および製造することができる。

２軸複屈折系（偏光子）
さらに、図１０を参照して、２成分の直交２軸複屈折系を説明する。また、系は、多くの層を有し得るが、積層体の光学特徴の理解は、一つの界面における光学特徴を評価することによって達成される。

２軸複屈折系は、１つの軸に平行な偏光面を含む光についての高い反射率を、全ての入射角において得るように設計でき、同時に、他の軸に平行な偏光面を含む光についての低い反射率を、全ての入射角において有することもできる。結果として、２軸複屈折系は、偏光子として作用し、一方の偏光の光を透過しかつ他の偏光の光を反射する。各フィルムの３つの屈折率（ｎ_ｘ、ｎ_ｙおよびｎ_ｚ）を制御することによって、所望の偏光子としての特性が得られる。

上記のＰＥＮ／coＰＥＮの多層反射偏光子は、２軸複屈折系の例である。しかしながら、一般に、多層積層体を構築するのに使用した材料は、ポリマーである必要がないことが分かるであろう。本発明において先に記載した一般原理の範疇に入るどのような材料を用いても、多層積層体を構成し得る。

また、図１０を参照して、説明のために、フィルム屈折率に以下の値を充当する：ｎ1_ｘ＝１.８８、ｎ1_ｙ＝１.６４、ｎ1_ｚ＝可変、ｎ2_ｘ＝１.６５、ｎ2_ｙ＝可変、およびｎ2_ｚ＝可変。Ｘ方向を消衰方向と呼び、またＹ方向を透過方向と呼ぶ。

式１を用いて、延伸方向または非延伸方向における入射面を含む光の２つの重要な場合についての２軸複屈折系の角度特性を予期することができる。偏光子は、ある偏光方向ではミラーであり、また別の方向では窓である。延伸方向において、数百層を有する多層積層体中の層の屈折率差：１.８８−１.６５＝０.２３は、ｓ偏光した光に対して、非常に高い反射率を与えるであろう。ｐ偏光した光では、様々な角度での反射は、屈折率比ｎ1_ｚ／ｎ2_ｚに依存する。

大抵の利用において、理想の反射偏光子は、入射角全てにおいて、一方の軸に沿った高い反射と、他方の軸に沿ったゼロ反射を有する。いくらかの反射率が透過軸に沿って生じ、かつ様々な波長において異なると、偏光子の有効性は低減し、透過した光に色を呈する。いずれの効果も望ましくない。このことは、面内ｙ屈折率が一致していたとしても、ｚ屈折率が大きく不一致であるために生じる。こうして得られた系は、ｐ偏光した光では、大きな反射を有し、かつｓ偏光した光をほぼ透過する。この場合を、ミラーの分析において、「ｐ偏光子」と呼ぶ。

図１７は、ＰＥＮ／coＰＥＮの８００層積層体における非延伸方向での入射面を含むｐ偏光した光に対する７５゜での（Ｌｏｇ[１−Ｒ]としてプロットした）反射率を示す。反射率は、可視スペクトルに亙る波長（４００〜７００ｎｍ）の関数としてプロットしている。５５０ｎｍにおける曲線ａについて適切な屈折率は、ｎ1 _ｙ ＝１.６４、ｎ1 _ｚ ＝１.５２、ｎ2 _ｙ ＝１.６４、およびｎ2 _ｚ ＝１.６３である。

典型的な積層体設計は、４分の１波長対について単純直線的な厚さこう配であり、各対は、先行する対よりも０.３％厚い。ガウス分布と５％標準偏差を有するランダムな厚さ誤差を全ての層に割り当てた。

曲線ａは、透過軸（ｙ軸）に沿った可視スペクトルに亙る高い偏軸（off-axis）反射率であって、様々な波長が様々なレベルの反射率を経験することを示している。スペクトルが層の厚さ誤差と、空間的な不均一性（例えば、フィルムカリパス）に対する感受性があるため、これは、非常に不均一で「カラフル」な外観を有する２軸複屈折系を与える。特定の利用では、高い色度が望まれるが、偏軸色の度合いを制御し、ＬＣＤディスプレイまたは他の種類のディスプレイのような、均一で低い色調を要する利用では、最小限にするのが望ましい。

フィルム積層体を、全可視波長において同じ反射率を与えるように設計すると、均一で中間のグレー反射となる。しかしながら、これは、大抵、完全な厚さ制御を必要とする。その代わりとして、偏軸のブルースター条件を引き起こす非延伸面内屈折率（ｎ1 _ｙ およびｎ2 _ｙ ）と一致しない屈折率を導入することによって偏軸反射率および偏軸色を最小限にすることができ、ｓ偏光反射率は最小値に保持される。

図１８は、２軸複屈折系の透過軸にそった偏軸反射率を低減する際に、ｙ屈折率の不一致を導入する効果を表している。ｎ1_ｚ＝1.５２およびｎ2_ｚ＝１.６３（Δｎ_ｚ＝０.１１）の場合、以下の条件を、ｐ偏光した光についてプロットした：ａ）ｎ1_ｙ＝ｎ2_ｙ＝１.６４；ｂ）ｎ1_ｙ＝１.６４、ｎ2_ｙ＝１.６２；およびｃ）ｎ1_ｙ＝１.６４、ｎ2_ｙ＝１.６６。曲線ａは、面内屈折率ｎ1_ｙとｎ2_ｙが等しい場合の反射率を示す。曲線ａは、０°で最小反射を有するが、２０°以降で急激に上昇する。曲線ｂでは、ｎ1_ｙ＞ｎ2_ｙであり、反射率は迅速に高まる。ｎ1_ｙ＜ｎ2_ｙである曲線ｃは、３８°で最小反射を有するが、その後、急激に上昇する。曲線ｄで示すように、ｎ1_ｙ≠ｎ2_ｙにおけるｓ偏光した光では、顕著な反射が生じる。図１８の曲線ａ〜ｄは、ブルースター最小値が存在するためには、ｙ屈折率不一致（ｎ1 _ｙ −ｎ2 _ｙ ）の正弦がｚ屈折率不一致（ｎ1 _ｚ −ｎ2 _ｚ ）と同じでなければならないことを示している。ｎ1_ｙ＝ｎ2_ｙの場合、ｓ偏光した光についての反射率は、全ての角度において０である。

層間のｚ軸屈折率差を低減することによって、偏軸反射率を、更に低下させることができる。ｎ1 _ｚ がｎ2 _ｚ と等しい場合、図１３は、吸光軸が、垂直入射の場合にそうであるように、高い偏角（off-angle）の反射率を有し得ることを示し、そして両者の屈折率が一致するため（例えば、ｎ1 _ｙ ＝ｎ2 _ｙ およびｎ1 _ｚ ＝ｎ2 _ｚ ）、反射は、どの角度においても非延伸軸に沿っては生じない。

あるポリマー系では、２つのｙ屈折率と２つのｚ屈折率を正確に合わせることは、不可能かもしれない。偏光子構造中ｚ軸屈折率が一致していないと、面内屈折率ｎ1 _ｙ およびｎ2 _ｙ にわずかな不一致を要することがある。ｎ1_ｚ＝１.５６およびｎ2_ｚ＝１.６０（Δｎｚ＝０.０４）とする別の実施例を図１９にプロットしており、以下のｙ屈折率を有する：ａ）。ｎ1_ｙ＝１.６４、ｎ2_ｙ＝１.６５；およびｂ）ｎ1_ｙ＝１.６４、ｎ2_ｙ＝１.６３。曲線ｃは、いずれの場合も、ｓ偏光した光についてである。ｙ屈折率不一致の正弦がｚ屈折率不一致と同じである曲線ａは、最も低い偏角の反射率をもたらす。

図１９の曲線ａの条件で、７５°入射における、フィルムの８００層積層体の計算した偏軸の反射を、図１７の曲線ｂにプロットしている。図１７における曲線ａと曲線ｂの比較は、非常に小さな偏軸反射と、それによって、曲線ｂにおいてプロットした条件では、より低い知覚される色があることを示している。５５０ｎｍにおける曲線ｂについての適切な屈折率は、ｎ1_ｙ＝１.６４、ｎ1_ｚ＝１.５６、ｎ2_ｙ＝１.６５、およびｎ2_ｚ＝１.６０である。

図２０は、ｐ偏光した光について図１０に関して述べた、偏軸反射をまとめた式１の等高線プロットを示す。非延伸方向においてもたらされた４つの独立した屈折率は、２つの屈折率不一致（Δｎ_ｚおよびΔｎ_ｙ）まで低下した。プロットは、０〜７５°まで１５°ずつ増加させた時の様々な入射角における６点の平均である。反射率は、０.４×１０^−４ずつの一定増加量で、０.４×１０^−４の等高線ａから４.０×１０^−４の等高線ｊまでの範囲である。プロットは、１つの光学軸に沿った屈折率不一致によって生じた反射率が、他の軸に沿った不一致によって、どの程度相殺され得るかを示している。

したがって、２軸複屈折系の層間のｚ屈折率不一致を低減することにより、および／またはｙ屈折率不一致を導入してブルースター効果を生じさせることにより、多層反射偏光子の透過軸に沿って偏軸反射率、およびそれによる偏軸色が最小化される。

本発明において記載した原理を用いて、狭い波長域で操作する狭域バンド偏光子を設計することができることにも注意すべきである。これは、例えば、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、または黄色バンドの偏光子を製造するために作製され得る。

材料選択および方法
確立された上述の設計考察により、当業者は、所望の屈折率関係を得るために選ばれた条件下で加工すると、広く様々な材料を用いて、本発明の多層ミラーまたは偏光子を形成できることが容易に分かるであろう。一般に、必要なことはいずれも、材料の一つが、選ばれた方向において、第二材料とは異なる屈折率を有することである。この違いは、（例えば、有機ポリマーの場合、）フィルムの形成中または形成後の延伸、（例えば、液晶材料の場合、）押出成形、またはコーティングを含む様々な方法で達せられる。さらに、２つの材料が、同時押出することができるように、類似のレオロジー特性（例えば、溶融粘度）を有することが好ましい。

一般に、適する組み合わせは、第一の材料として結晶性または半結晶性有機ポリマー、および同様に第二の材料のための有機ポリマーを選択することにより、達成され得る。その結果、第二の材料は、結晶性、半結晶性、もしくは非晶質であってよいか、または第一の材料とは逆の複屈折を有していてよい。

適する材料の具体例としては、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）およびその異性体（例えば、２,６-、１,４-、１,５-、２,７-および２,３-ＰＥＮ）、ポリアルキレンテレフタレート（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびポリ-１,４-シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）、ポリイミド（例えば、ポリアクリルイミド）、ポリエーテルイミド、アタクチックポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメタクリレート（例えば、ポリイソブチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、およびポリメチルメタクリレート）、ポリアクリレート（例えば、ポリブチルアクリレート、およびポリメチルアクリレート）、セルロース誘導体（例えば、エチルセルロース、アセチルセルロース、セルロースプロピオネート、アセチルセルロースブチレート、および硝酸セルロース）、ポリアルキレンポリマー（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリイソブチレン、およびポリ(４-メチル)ペンテン）、フッ素化ポリマー（例えば、パーフルオロアルコキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化エチレンプロピレンコポリマー、ポリフッ化ビニリデン、およびポリクロロトリフルオロエチレン）、塩素化ポリマー（例えば、ポリ塩化ビニリデンおよびポリ塩化ビニル）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリエーテルアミド、アイオノマー樹脂、エラストマー（例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレンおよびネオプレン）、およびポリウレタンが挙げられる。コポリマー、例えば、ＰＥＮのコポリマー［例えば、（ａ）テレフタル酸もしくはそのエステル、（ｂ）イソフタル酸もしくはそのエステル、（ｃ）フタル酸もしくはそのエステル、（ｄ）アルカングリコール、（ｅ）シクロアルカングリコール（例えば、シクロヘキサンジメタノールジオール）、（ｆ）アルカンジカルボン酸、および／または（ｇ）シクロアルカンジカルボン酸（例えば、シクロヘキサンジカルボン酸）と２,６-、１,４-、１,５-、２,７-、および／または２,３-ナフタレンジカルボン酸またはそれらのエステルとのコポリマー］、ポリアルキレンテレフタレートのコポリマー［例えば、（ａ）ナフタレンジカルボン酸もしくはそのエステル、（ｂ）イソフタル酸もしくはそのエステル、（ｃ）フタル酸もしくはそのエステル、（ｄ）アルカングリコール、（ｅ）シクロアルカングリコール（例えば、シクロヘキサンジメタノールジオール）、（ｆ）アルカンジカルボン酸、および／または（ｇ）シクロアルカンジカルボン酸（例えば、シクロヘキサンジカルボン酸）と、テレフタル酸もしくはそのエステルとのコポリマー］、並びにスチレンコポリマー（例えば、スチレン-ブタジエンコポリマー、およびスチレン-アクリロニトリルコポリマー）、４,４-ビ安息香酸およびエチレングリコールも適している。さらに、各層はそれぞれ、２種またはそれ以上の上記のポリマーまたはコポリマーのブレンド（例えば、ＳＰＳとアタクチックポリスチレンとのブレンド）を包含してよい。

偏光子の場合に特に好ましい層の組み合わせとしては、ＰＥＮ／co-ＰＥＮ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）／co-ＰＥＮ、ＰＥＮ／ＳＰＳ、ＰＥＴ／ＳＰＳ、ＰＥＮ／イーストエアー(Eastair)、ＰＥＴ／イーストエアーが挙げられ、ここで、「co-ＰＥＮ」とは、（上記の通り、）ナフタレンジカルボン酸をベースとするコポリマーまたはブレンドをいい、イーストエアーは、イーストマン・ケミカル・カンパニー(Eastman Chemical Co.)から市販されているポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートである。

ミラーの場合に特に好ましい層の組み合わせとしては、ＰＥＴ／エクデル(Ecdel)、ＰＥＮ／エクデル、ＰＥＮ／ＳＰＳ、ＰＥＮ／ＴＨＶ、ＰＥＮ／co-ＰＥＴ、およびＰＥＴ／ＳＰＳが挙げられ、ここで、「co-ＰＥＴ」とは、（上記の通り、）テレフタル酸系コポリマーまたはブレンドをいい、エクデルは、イーストマン・ケミカル・カンパニーから市販されている熱可塑性ポリエステルであり、並びにＴＨＶは、スリーエム・カンパニー（３Ｍ Co.）から市販されているフルオロポリマーである。

素子中の層の数を選択して、経済上の理由から、最小の層数を用いて所望の光学特性を達成する。偏光子とミラー両者の場合、層の数は、好ましくは１０,０００未満、より好ましくは５,０００未満、および（特に）２,０００未満である。

上述のように、多層素子を製造するために用いるプロセス条件によって、様々な屈折率において所望の関係を達成する可能性（、およびそれによる多層素子の光学特性）が影響を受ける。延伸によって配向できる有機ポリマーの場合、素子は、一般に、多層フィルムを形成するために個々のポリマーを同時押出した後、フィルムを、選ばれた温度での延伸により配向することによって、場合により、その後、選ばれた温度で熱硬化することによって調製される。あるいは、押出および配向工程を、同時に行ってよい。偏光子の場合、フィルムを実質上１方向に延伸し（１軸配向）、同様にミラーの場合、フィルムを実質上２方向に延伸する（２軸配向）。

フィルムを、十字延伸での自然縮小から十字延伸方向で寸法安定化（延伸比の平方根に等しく）させて、抑制（すなわち、十字延伸寸法の変化が実質上ない）してよい。フィルムを、長さ方向の延伸機を用いて機械方向に、テンターを用いて幅方向に、または対角で延伸してよい。

予備延伸温度、延伸温度、延伸速度、延伸比、熱硬化温度、熱硬化時間、熱硬化緩和、および十字延伸緩和を選択して、所望の屈折率関係を有する多層素子を得る。この変種は、内部依存性である。すなわち、例えば、比較的低い延伸温度等と組み合わせると、比較的低い延伸速度を用いることができる。所望の多層素子を得るために、どのようにして、上記の変種の適する組み合わせを選択するかは、当業者には自明である。しかしながら、一般に、偏光子の場合、１：２〜１０（特に、１：３〜７）の延伸比が好ましい。ミラーの場合には、１つの軸に沿った延伸比が１：２〜１０（特に１：２〜８、最も好ましくは、１：３〜７）の範囲であること、および第二の軸に沿った延伸比が、１：〜０.５〜１０（特に、１：１〜７、最も好ましくは１：３〜６）の範囲であることが好ましい。

適する多層素子を、（例えば、ブーセ(Boese)ら著、「ジャーナル・オブ・ポリマー・サイエンス(J. Polym. Sci.)」、パートＢ、３０：１３２１（１９９２年）に記載されているような）スピンコーティング、および真空蒸着等のような技術を用いて調製してもよい。後者の技術は、結晶性ポリマー有機および無機材料の場合に、特に有用である。

本発明を、以下の実施例の方法により説明する。実施例では、光学吸収が無視できるために、反射は、１−透過率に等しい（Ｒ＝１−Ｔ）。

ミラー実施例：
ＰＥＴ：エクデル、６０１
同時押出工程を介する連続平坦フィルム作製ラインにおいて、６０１層を含む同時押出フィルムを作製した。固有粘度０.６ｄＬ／ｇ（６０重量％フェノール／４０重量％ジクロロベンゼン）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を、一方の押出において速度７５ポンド／時間で分配し、エクデル9966（イーストマン・ケミカル製、熱可塑性エラストマー）を、他方の押出機において速度６５ポンド／時間で分配した。ＰＥＴは、表層上にある。（例えば、米国特許第３,８０１,４２９号に記載されているような）供給ブロック法を用いて、１５１層を２つのマルチプライヤーに通して、６０１層の押出物を得た。米国特許第３,５６５,９８５号には、同時押出マルチプライヤーが例示されている。ウェヴを、約２１０゜Ｆ（９９℃）のウェヴ温度において、引っ張り比約３.５まで、長さ方向に配向した。その後、フィルムを約２３５°Ｆ（１１３℃）で約５０秒、余熱して、約４.０の引っ張り比まで、約６％／秒の速度で横断方向に引っ張った。その後、フィルムを、４００゜Ｆ（２０４℃）に設定した熱硬化オーブン内において、最大幅の約５％に緩和した。最終フィルムの厚さは、２.５ｍｉＬ（０．０６４ｍｍ）であった。

製造したキャストウェヴは、空気面ではきめが粗く、図２１に示すような透過率を与えた。６０°角度でｐ偏光した光に対する透過率（％）（曲線ｂ）は、（波長シフトのある）通常入射での値（曲線ａ）と類似している。

比較として、恐らく等方性材料であろうミール・コーポレイション(Mearl Corporation)製フィルム（図２２参照）は、６０゜入射におけるｐ偏光した光の反射率が顕著な低下を示している（曲線ｂ、通常の入射についての曲線ａと比較している。）。

ＰＥＴ：エクデル、１５１
同時押出工程を介する連続平板作製ラインにおいて、１５１層を含む同時押出フィルムを作製した。固有粘度０.６ｄＬ／ｇ（６０重量％フェノール／４０重量％ジクロロベンゼン）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を、一方の押出機において速度７５ポンド／時間で分配し、エクデル9966（イーストマン・ケミカル製、熱可塑性エラストマー）を、他方の押出機において速度６５ポンド／時間で分配した。ＰＥＴは、表層上にある。供給ブロック法を用いて、１５１層を得た。ウェヴを、約２１０°Ｆ（９８．９℃）のウェヴ温度において、引っ張り比約３.５まで、長さ方向に配向した。その後、フィルムを約２１５°Ｆ（１０２℃）で約１２秒、余熱して、約４.０の引っ張り比まで、約２５％／秒の速度で横断方向に引っ張った。その後、フィルムを、４００°Ｆ（２０４℃）に設定した熱硬化オーブン内において、約６秒間、最大幅の約５％に緩和した。最終フィルムの厚さは、約０.６ｍｉＬ（０．０１５ｍｍ）であった。

フィルムの透過率を図２３に示す。６０°角度でｐ偏光した光に対する透過率（％）（曲線ｂ）は、波長シフトのある通常入射での値（曲線ａ）と類似している。同じ押出条件において、ウェヴ速度を落として、厚さ約０.８ｍｉＬ（０．０２ｍｍ）の赤外線反射フィルムを作製した。透過率を図２４に示す（曲線ａは通常の入射、曲線ｂは６０°入射）。

ＰＥＮ：エクデル、２２５
キャストウェヴを１操作で押出成形することによって、２２５層を含む同時押出フィルムを作製した後、ラボラトリーフィルム延伸装置において、フィルムを配向した。固有粘度０.５ｄＬ／ｇ（６０重量％フェノール／４０重量％ジクロロベンゼン）のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を、一方の押出機において速度１８ポンド／時間で分配し、エクデル9966（イーストマン・ケミカル製、熱可塑性エラストマー）を、他方の押出機において速度１７ポンド／時間で分配した。ＰＥＮは、表層上にある。供給ブロック法を用いて、５７層を２つのマルチプライヤーに通して、２２５層の押出物を得た。キャストウェヴは、厚さ１２ｍｉＬ（０．３０４ｍｍ）、および幅１２インチ（３０４．８ｍｍ）であった。その後、ウエヴを、パントグラフを使用してフィルムの角を挟み、同時にそれを均一な速度で両方向に延伸するラボラトリー延伸装置を用いて２軸延伸した。７.４６ｃｍ^２のウェヴを、約１００℃において延伸機中で荷重し、１３０℃まで６０秒で加熱した。その後、試料が約３.５×３.５に延伸されるまで、（元の寸法に対して）１００％／秒で延伸した。延伸直後に、室温の空気を送風することによって、試料を冷却した。

薄い多層フィルムの光学応答を図２５に示す（曲線ａは通常入射、曲線ｂは６０°入射）。６０°角度でｐ偏光した光についての透過率（％）は、（いくらかの波長シフトがある）通常の入射における値と類似している。

ＰＥＮ：ＴＨＶ500、４４９
キャストウェヴを１操作で押出成形することによって、４４９層を含む同時押出フィルムを作製した後、ラボラトリーフィルム延伸装置において、フィルムを配向した。固有粘度０.５３ｄＬ／ｇ（６０重量％フェノール／４０重量％ジクロロベンゼン）のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を、一方の押出機において速度５６ポンド／時間で分配し、ＴＨＶ500（ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー(Minnesota Mining and Manufacturing Company)製、フルオロポリマー）を、他方の押出機において速度１１ポンド／時間で分配した。ＰＥＮは、表層上にあり、ＰＥＮの５０％は、２つの表層中に含まれている。供給ブロック法を用いて、５７層を２つのマルチプライヤーに通して、４４９層の押出物を得た。キャストウェヴは、厚さ２０ｍｉＬ（０．５０８ｍｍ）、および幅１２インチであった。その後、ウエヴを、パントグラフを使用してフィルムの角を挟み、同時にそれを均一な速度で両方向に延伸するラボラトリー延伸装置を用いて２軸延伸した。７.４６ｃｍ^２のウェヴを、約１００℃において延伸機中で荷重し、１４０℃で６０秒間加熱した。その後、試料が約３.５×３.５に延伸されるまで、（元の寸法に対して）１０％／秒で延伸した。延伸直後に、室温の空気を送風することによって、試料を冷却した。

薄い多層フィルムの透過率を図２６に示す。曲線ａは、通常入射における応答を示し、曲線ｂは、６０°入射における応答を示している。

偏光子実施例：
ＰＥＮ：ＣｏＰＥＮ、４４９−低色(Low Color)
キャストウェヴを１操作で押出成形することによって、４４９層を含む同時押出フィルムを作製した後、ラボラトリーフィルム延伸装置において、フィルムを配向した。固有粘度０.５６ｄＬ／ｇ（６０重量％フェノール／４０重量％ジクロロベンゼン）のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を、一方の押出機において速度４３ポンド／時間で分配し、固有粘度０.５２（６０重量％フェノール／４０重量％ジクロロベンゼン）のＣｏＰＥＮ（２,６-ＮＤＣ ７０モル％およびＤＭＴ ３０モル％）を、他方の押出機において速度２５ポンド／時間で分配した。ＰＥＮは、表層上にあり、ＰＥＮの４０％は、２つの表層中に含まれている。供給ブロック法を用いて、５７層を２つのマルチプライヤーに通して、４４９層の押出物を得た。キャストウェヴは、厚さ１０ｍｉＬ（０．２５４ｍｍ）、および幅１２インチ（３０４．８ｍｍ）であった。その後、ウエヴを、パントグラフを使用してフィルムの角を挟み、それを一方向に延伸すると同時に均一な速度で他の方向へ押すラボラトリー延伸装置を用いて１軸延伸した。７.４６ｃｍ^２のウェヴを、約１００℃において延伸機中で荷重し、１４０℃まで６０秒で加熱した。その後、試料が約５.１×１に延伸されるまで、（元の寸法に対して）１０％／秒で延伸した。延伸直後に、室温の空気を送風することによって、試料を冷却した。

薄い多層フィルムの透過率を図２７に示す。曲線ａは、通常入射におけるｐ偏光した光の透過率を示し、曲線ｂは、６０゜入射におけるｐ偏光した光の透過率を示し、曲線ｃは、通常入射におけるｓ偏光した光の透過率を示している。通常入射および６０°入射の両者の透過率は非常に高いことが分かる（８５〜１００％）。空気／ＰＥＮ界面は、６０°近いブルースター角を有しているため、６０°でのｐ偏光した光についての透過率がより高く、そのため６０°入射での透過率は、ほぼ１００％である。曲線ｃで示される可視域（４００〜７００ｎｍ）でのｓ偏光した光の消衰が高いことも分かる。

ＰＥＮ：ＣｏＰＥＮ、６０１-高色(High Color)
ウェヴを押出して、２日後にフィルムを配向することにより、他のすべての実施例とはことなるテンターで６０１層を含む同時押出フィルムを製造した。固有粘度０.５ｄＬ／ｇ（６０重量％フェノール／４０重量％ジクロロベンゼン）のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を、一方の押出機において速度７５ポンド／時間で分配し、固有粘度０.５５ｄＬ／ｇ（６０重量％フェノール／４０重量％ジクロロベンゼン）のＣｏＰＥＮ（２,６-ＮＤＣ ７０モル％およびＤＭＴ ３０モル％）を、他方の押出機において速度６５ポンド／時間で分配した。ＰＥＮは、表層上にある。供給ブロック法を用いて、１５１層を２つのマルチプライヤーに通して、６０１層の押出物を得た。米国特許第３,５６５,９８５号には、同様の同時押出マルチプライヤーが記載されている。延伸はすべて、テンター内で行った。フィルムを約２８０°Ｆ（１３８℃）で約２０秒予熱し、約４.４の引っ張り比まで、約６％／秒の速度で横断方向に引っ張った。その後、フィルムを、４６０°Ｆ（２３８℃）に設定した熱硬化オーブン内で最大幅の約２％に緩和した。最終フィルムの厚さは１.８ｍｉＬ（０．０４６ｍｍ）であった。

図２８にフィルムの透過率を示す。曲線ａは、通常入射におけるｐ偏光した光の透過率を示し、曲線ｂは、６０°入射におけるｐ偏光した光の透過率を示し、曲線ｃは、通常入射におけるｓ偏光した光の透過率を示している。通常入射および６０°入射の両者におけるｐ偏光した光の透過率は、不均一であることが分かる。曲線ｃで示される可視域（４００〜７００ｎｍ）でのｓ偏光した光の消衰も不均一であることが分かる。

ＰＥＴ：ＣｏＰＥＮ、４４９
キャストウェヴを１操作で押出した後、ラボラトリーフィルム延伸装置で配向することにより、４４９層を含む同時押出フィルムを製造した。固有粘度０.６０ｄＬ／ｇ（６０重量％フェノール／４０重量％ジクロロベンゼン）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を、一方の押出機において速度２６ポンド／時間で分配し、ＩＶ(固有粘度)０.５３ｄＬ／ｇ（６０重量％フェノール／４０重量％ジクロロベンゼン）のＣｏＰＥＮ（２,６-ＮＤＣ ７０モル％およびＤＭＴ ３０モル％）を、他方の押出機において速度２４ポンド／時間で分配した。ＰＥＮは、表層上にある。供給ブロック法を用いて、５７層を２つのマルチプライヤーに通して、４４９層の押出物を得た。米国特許第３,５６５,９８５号には、同様の同時押出マルチプライヤーが記載されている。キャストウェヴは、厚さ７.５ｍｉＬ（０．１９ｍｍ）、および幅１２インチ（３０４．８ｍｍ）であった。その後、ウエヴを、パントグラフを使用してフィルムの角を挟み、それを一方向に延伸すると同時に均一な速度で他の方向へ押すラボラトリー延伸装置を用いて１軸延伸した。７.４６ｃｍ^２のウェヴを、約１００℃において延伸機中で荷重し、１２０℃まで６０秒で加熱した。その後、試料が約５.０×１に延伸されるまで、（元の寸法に対して）１０％／秒で延伸した。延伸直後に、室温の空気を送風することによって、試料を冷却した。最終フィルムの厚さは約１.４ｍｉＬ（０．０３６ｍｍ）であった。脱ラミネートせず配向プロセスに通すために、このフィルムを十分に接着した。

図２９に、この多層フィルムの透過率を示す。曲線ａは、通常の入射におけるｐ偏光した光の透過率を示し、曲線ｂは、６０°入射におけるｐ偏光した光の透過率を示し、曲線ｃは、通常入射におけるｓ偏光した光の透過率を示している。通常入射および６０°入射におけるｐ偏光した光の両者の透過率が非常に高いことが分かる（８０〜１００％）。

ＰＥＮ：ＣｏＰＥＮ、６０１
同時押出プロセスを介して連続平坦フィルム作製ラインにおいて、６０１層を含む同時押出フィルムを製造した。固有粘度０.５４ｄＬ／ｇ（６０重量％フェノール／４０重量％ジクロロベンゼン）のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を、一方の押出機において速度７５ポンド／時間で分配し、ＣｏＰＥＮを、他方の押出機において速度６５ポンド／時間で分配した。ＣｏＰＥＮは、エチレングリコールと、２,６-ナフタレンジカルボキシレートメチルエステル７０モル％、ジメチルイソフタレート１５モル％、およびジメチルテレフタレート１５モル％とのコポリマーであった。供給ブロック法を用いて、１５１層を得た。供給ブロックは、一定量のＰＥＮの層の光学厚さ１.２２、およびＣｏＰＥＮの層の光学厚さ１.２２の層傾斜分布を得るように設計した。同時押出層の合計厚さ８％を有する光学積層体の外側にＰＥＮ表層を同時押出した。光学積層体を２つの連続マルチプライヤーで多層化した。マルチプライヤーの通常の多層化比はそれぞれ、１.２および１.２２であった。その後、フィルムを、３１０゜Ｆ（１５４℃）で約４０秒予熱し、約５.０の引っ張り比まで６％／秒の引っ張り速度で横断方向に引っ張った。最終フィルムの厚さは約２ｍｉＬ（０．０５１ｍｍ）であった。

図３０は、多層化フィルムの透過率を示す。曲線ａは、通常入射におけるｐ偏光した光の透過率を示し、曲線ｂは、６０°入射におけるｐ偏光した光の透過率を示し、曲線ｃは、通常入射におけるｓ偏光した光の透過率を示している。通常入射および６０°入射におけるｐ偏光した光の両者の透過率が、非常に高いことが分かる。曲線ｃに示すように、可視域（４００〜７００ｎｍ）でのｓ偏光した光の消衰も、非常に高いことが分かる。５００〜６５０ｎｍの間の消衰は、ほぼ１００％である。

５７層供給ブロックを用いた実施例では、層すべてを、ある光学厚さ（５５０ｎｍの４分の１）のみに設計したが、押出装置は、積層体全体に亙って層厚さの分配を導入するため、かなり広域バンドの光学応答を引き起こした。１５１層供給ブロックで作製した実施例では、供給ブロックを、層厚さの分布を創製して、可視スペクトルの一部を覆うように設計した。その後、米国特許第５,０９４,７８８号および同第５,０９４,７９３号に記載の如く、非対称なマルチプライヤーを用いて、層厚さの分布を広くして、ほとんどの可視スペクトルを覆うようにした。

本発明は、好ましい実施態様を参照して記載したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態や詳細を変化できることが、当業者には明白であろう。

本発明の偏光子の略図。 本発明の偏光子の略図。 本発明のＰＥＮ層とＰＥＮコポリマー層の屈折率特徴を表すグラフ。 ５０層のＰＥＮ／ｃｏＰＥＮフィルム積層体の透過率を、図２に示した屈折率に基づいてコンピューターシミュレーションしたデータのグラフ。 均等に２軸延伸した３００層ＰＥＮ／ＰＥＮコポリマーミラーの透過率をコンピューターシミュレーションしたデータのグラフ。 １,３００ｎｍ付近に第一次吸収ピークを有する本発明の５１層赤外線(Ｉ.Ｒ.)偏光子の測定した透過率を示すグラフ。 本発明の５１層偏光子８個を合わせて積層したものの測定した透過率を示すグラフ。 本発明の２０４層偏光子の測定した透過率を示すのグラフ。 本発明の２０４層偏光子２個を合わせて積層したものの測定した透過率を示すグラフ。 本発明のオーバーヘッドプロジェクターの略図。 単一界面を形成するフィルムの２層積層体を示す。 屈折率１.６０の媒体中における、１軸複屈折系についての角度-反射率曲線を示す。 屈折率１.６０の媒体中における、１軸複屈折系についての角度-反射率曲線を示す。 屈折率１.０の媒体中における、１軸複屈折系についての角度-反射率曲線を示す。 １軸複屈折系についての面内屈折率とｚ-屈折率の間の様々な関係を示す。 １軸複屈折系についての面内屈折率とｚ-屈折率の間の様々な関係を示す。 １軸複屈折系についての面内屈折率とｚ-屈折率の間の様々な関係を示す。 ２種の異なる１軸複屈折系についての波長に対する偏軸（off-axis）反射率を示す。 ２軸複屈折フィルム内でのｙ-屈折率差をもたらす効果を示す。 ２軸複屈折フィルム内でのｚ-屈折率差をもたらす効果を示す。 図１８および図１９からの情報をまとめた等高線プロットを示す。 ミラー実施例において得られた多層ミラーの光学性能を示す。 ミラー実施例において得られた多層ミラーの光学性能を示す。 ミラー実施例において得られた多層ミラーの光学性能を示す。 ミラー実施例において得られた多層ミラーの光学性能を示す。 ミラー実施例において得られた多層ミラーの光学性能を示す。 ミラー実施例において得られた多層ミラーの光学性能を示す。 偏光子実施例において得られた多層偏光子の光学性能を示す。 偏光子実施例において得られた多層偏光子の光学性能を示す。 偏光子実施例において得られた多層偏光子の光学性能を示す。 偏光子実施例において得られた多層偏光子の光学性能を示す。

Claims (1)

1. 第１ポリマー材料及び第２ポリマー材料が交互に繰り返されて成る複数層を有する１軸複屈折性多層ミラーであって、
   該第１ポリマー材料は、直交する面内屈折率ｎ１ｘ及びｎ１ｙを有し、
   該第２ポリマー材料は、直交する面内屈折率ｎ２ｘ及びｎ２ｙを有し、
   ｎ１ｘ＝ｎ１ｙ＝ｎ１ｏかつｎ２ｘ＝ｎ２ｙ＝ｎ２ｏであり、
   ｎ２ｏ＞ｎ１ｏであり、
   第１ポリマー材料及び第２ポリマー材料のうちの少なくとも一つのフィルム面に対して垂直な軸に沿った方向の屈折率は、第１ポリマー材料又は第２ポリマー材料の各面内屈折率と等しくない、１軸複屈折性多層ミラー。

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