KR100443799B1

KR100443799B1 - 광학필름의제조방법

Info

Publication number: KR100443799B1
Application number: KR10-1998-0706719A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 제이 우더커크; 락우드 더블유 칼슨; 아더 엘 코츠; 티모시 제이 네빗; 칼 에이 스토버; 마이클 에프 웨버; 리차드 씨 알렌; 비스워루프 마줌다
Original assignee: 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 2004-10-28
Also published as: EP0883819A1; CN1212761A; CN1121620C; KR19990087311A; WO1997032222A1; DE69708268D1; DE69708268T2; AU1581497A; EP0883819B1; US5783120A; JP2000506989A; JP4336839B2; NO983929D0; NO983929L; BR9707768A; CA2247284A1; MY129728A

Abstract

본 발명은, 연속 복굴절 매트릭스내에 배치된 중합체 입자의 분산 상을 포함하는 광학 필름에 관한 것이다. 이 필름은, 통상 연신에 의해 하나 이상의 방향으로 배향된다. 분산 상 입자의 크기와 형상, 분산 상의 부피 분율, 필름의 두께 및 배향의 양은 생성 필름에 목적 파장의 전자기 복사의 총 투과율 및 목적하는 확산 반사도를 수득하도록 선택된다.

Description

광학 필름의 제조 방법

연속적인 매트릭스 내부에 분산된 혼재물(混在物,inclusion)로 제조된 광학필름은 당해 기술 분야에 알려져 있다. 상기 혼재물의 특성을 조작하여 필름에 일정한 범위의 반사성과 투과성을 제공할 수 있다. 이러한 특성으로는, 필름 내의 파장에 대한 혼재물의 크기, 혼재물의 형상과 배열, 혼재물의 용적 충전율 및 필름의 3개 직교축을 따른 연속적인 매트릭스와의 굴절을 차이의 정도를 들 수 있다.

통상의 흡수(2색. dichroic) 편광자는, 중합체 매트릭스 내에 정렬된 광흡수성 요오드로 된 무기 봉형(棒型) 사슬을 그 혼재물 상으로 함유한다. 이와 같은 필름은 봉형 요오드 사슬에 대해 평행하게 배열된 전기장 벡터에 의해 편광된 광을 흡수하고, 봉에 수직하게 편광된 광을 투과시키는 경향을 갖는다. 요오드 사슬은 가시광의 파장에 비해 작은 2개 이상의 크기를 가지며, 광선의 입방 파장 당 사슬의 수가 많기 때문에, 상기 필름의 광학적 성질은 주로 경면(銳面)과 같고, 필름을 통한 확산 투과 또는 필름 표면으로부터의 확산 반사는 매우 극소하다. 대부분의다른 시판되는 편광자와 마찬가지로, 이러한 편광 필름은 편광 선택적인 흡수원리에 기초한 것이다.

다양한 특성을 가진 무기 혼재물로 충전된 필름은 다른 광학 투과성과 반사성을 제공할 수 있다. 예를 들면, 가시 영역의 파장에 비해 큰 2개 이상의 치수를 가진 코팅된 운모 박편을 중합체 필름과 페인트 내로 혼입시켜서 금속성 광택을 부여한 예가 있다. 상기 박편을 필름 평면 내에 존재하도록 조작함으로써, 반사 외관에 강한 방향 의존성을 제공할 수 있다. 이와 같은 효과를 이용하면, 특정한 관찰 각도에 대해서는 반사성이 크고 다른 관찰 각도에 대해서는 투과성을 가진 안전 스크린을 제조할 수 있다. 입사광에 대한 정렬 상태에 따라 좌우되는 착색(선택적인 정반사)을 갖는 대형 박편을 필름 내로 혼입시켜서 변경(tampering)의 증거를 제공할 수도 있다. 이러한 용도에 있어서는, 필름 내의 모든 박편이 서로에 대하여 유사하게 정렬될 필요가 있다.

그러나, 무기 혼재물이 충전된 중합체로 제조된 광학 필름은 여러 가지 단점을 갖는다. 통상적으로, 무기 입자와 중합체 매트릭스 사이의 접착이 불량하다. 따라서, 매트릭스 전체에 걸쳐 응력 또는 변형이 가해지면, 매트릭스와 혼재물 간의 결합이 손상되고, 또한 강성 무기 혼재물이 파열될 수 있기 때문에, 필름의 광학적 성질이 열화된다. 또한, 무기 혼재물을 정렬시키기 위해서는 처리 단계와 고려 사항이 추가로 필요하므로 제조 방법이 복잡해진다.

미국 특허 제4,688,900호(도안 등)에 개시된 것과 같은 기타 필름은 투명한 광 투과성의 연속적인 중합체 매트릭스와, 그 매트저스 내에 분산된 광 조절 액정의 액적(droplet)으로 이루어진다. 상기 재료를 연신시키면 액정 액적이 구형으로부터 타원형으로 변형되고, 그 타원체의 장축은 연신 방향에 평행하게 되는 것으로 보고된 바 있다. 미국 특허 제5,301,041호(고누마 등)에도 유사한 내용이 개시되어 있지만, 여기서는 압력을 가해서 액정 액적을 변형시킨다. 문헌 [A. 아포닌, "Optical Properties of Stretched Polymer Dispersed Liquid Crystal Films: Angle-Dependent Polarized Light Scattering,Liquid Crystals, 제19권, 제4호, 469-480 (1995)]에서는, 중합체 매트릭스 내에 배치된 액정 액적으로 이루어진 연신 필름의 광학적 성질을 고찰하였다. 이 문헌에 보고된 바에 의하면, 타원체의 장축이 연신 방향에 평행하도록 액적이 타원형으로 신장되면, 그 액적에 배향 복굴절(액적의 치수 축들 사이의 굴절을 차이)을 제공하여, 특정한 필름 축을 따라서 분산된 상과 연속적인 상 사이의 상대적인 굴절을 불일치와 다른 필름 축을 따른 상대적인 굴절율의 일치를 초래한다. 상기 액정 액적은 필름 내의 가시영역 파장에 비해 작지 않으므로, 이와 같은 필름의 광학적 성질은 그 반사성과 투과성에 실질적인 확산 성분을 갖는다. 상기 문헌의 저자인 아포닌은 이들 재료를 후면발광 트위스티드 네마틱 LCD에 대한 편광 확산체로 사용할 것을 제안하였다. 그러나, 액정을 분산상으로 사용하는 광학 필름은 매트릭스 상과 분산상 사이의 굴절을 차이 면에서 실질적으로 제한을 받는다. 더욱이, 이와 같은 필름의 액정 성분의 복굴절은 통상적으로 온도에 민감하다.

미국 특허 제5,268,225호(이사에프)는 서모트로픽 액정 중합체 혼합물로 제조된 복합 적층체를 개시하고 있다. 상기 혼합물은 서로 혼화될 수 없는 2종의 액정 중합체로 이루어진다. 그 혼합물은, 분산된 혼재물 상과 연속상으로 구성된 필름으로 주조할 수 있다. 그 필름을 연신시킬 경우, 분산상은 일련의 섬유를 형성하는데, 그 섬유의 축들은 연신 방향으로 정렬된다. 상기 필름은 개선된 기계적 성질을 갖는 것으로 기술되어 있지만, 필름의 광학 성질에 대해서는 전혀 언급한 바가 없다. 그러나, 이러한 유형의 필름은, 그 액정 특성에 기인하여 전술한 바와 같은 다른 액정 재료의 단점을 갖게된다.

전기장 또는 자기장을 가함으로써 바람직한 광학적 성질을 나타내는 다른 필름이 제조된 바 있다. 예를 들면, 미국 특허 제5,008,807호(워터스 등)에는, 액정재료가 침투되고 2개의 전극 사이에 배치된 섬유의 층으로 이루어진 액정 장치가 개시되어 있다. 전극 전체에 전압을 가하면 전기장이 발생하여 액정 재료의 복굴절 성질을 변화시키고, 이로써 상기 섬유와 액정의 굴절율 차이가 다양하게 된다. 그러나, 전기장 또는 자기장에 대한 요건은, 많은 용도, 특히 기존의 장이 간섭을 일으킬 수 있는 용도에서는 불편하고 바람직하지 못하다.

제1 중합체로 된 혼재물의 분산액을 제2 중합체 내에 혼입시킨 후에, 형성된 복합체를 한 방향 또는 두 방향으로 연신시킴으로써 다른 광학 필름을 제조한 예가있다. 일례로서, 미국 특허 제4,871,784호(오토나리 등)는 이러한 기술을 개시하고 있다. 중합체는 분산상과 그 주위의 매트릭스 중합체 사이에 낮은 접착력이 존재하도록 선택되므로, 필름을 연신시킬 경우 각각의 혼재물 주위에는 타원형 공극이 형성된다. 상기 공극은 가시 영역 파장 정도의 크기를 갖는다. 이와 같은 "미소공극을 갖는" 필름에서 공극과 중합체 사이의 굴절을 차이는 통상적으로 매우 커서(약0.5), 상당한 확산 반사를 일으킨다. 그러나, 미소공극을 갖는 재료는 제면의 기하학적 구조가 다양하기 때문에, 그 광학적 성질을 제어하기가 곤란하며. 편광에 민감한 광학적 성질을 얻는 데 유용한, 굴절율이 비교적 일치하는 필름 축을 생성시킬 수 없다. 더욱이, 상기 재료 내의 공극은 열과 압력에의 노출을 통해 쉽게 붕괴될 수 있다.

또한, 분산상이 연속적인 매트릭스 내에 규칙적인 패턴으로 결정적으로 배열된 광학 필름도 제조된 바 있다. 미국 특허 제5,217,794호(슈렝크)가 이러한 기법의 일례이다. 상기 특허에는, 다른 중합체 재료의 연속적인 매트릭스 내에 분산된 2개 축 상의 파장에 비해 큰 중합체 혼재물로 제조된 층 구조의 중합체 필름이 개시되어 있다. 분산상의 굴절율은 하나 이상의 적층체 축을 따라서는 연속상의 굴절율과 현저하게 다르고, 또 다른 축을 따라서는 비교적 잘 일치한다. 이러한 유형의 필름은 분산상이 규칙적이기 때문에, 그 필름이 실질적으로 반사성인 경우에 있어서는 강한 훈색(즉, 간섭에 기인한 각도 의존성 착색)을 나타낸다. 따라서, 상기 필름은 광학적 확산이 필요한 광학적 용도의 사용이 제한된다.

따라서, 당해 기술 분야에서는 연속상과 분산상으로 이루어진 광학 재료로서, 재료의 3차원 축을 따른 상기 2개 상 사이의 굴절을 차이를 용이하면서 영구적으로 조작하여 원하는 정도의 확산, 정반사 및 정투과를 얻을 수 있으며, 응력, 변형, 온도 차이 및 전기장과 자기장에 대하여 안정하고, 또한 비유의적 수준의 훈색을 갖지 않은 광학 재료가 여전히 요구되고 있는 실정이다. 이들 및 다른 요건은 후술하는 바와 같은 본 발명에 의해 충족된다.

본 발명은 광학 특성, 예를 들면 반사율과 투과율을 제어하는 데 적합한 구조물을 함유하는 광학체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 반사광 또는 투과광의 특이적인 편광 현상을 제어하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 분산상이 실질적으로 원형의 횡단면을 갖는 일련의 세장형 괴상체 형태로 배열된, 본 발명에 따라 제조한 광학체를 도시한 개요도이다.

도 2는 분산상이 실질적으로 타원형의 횡단면을 갖는 일련의 세장형 괴상체 형태로 배열된, 본 발명에 따라 제조한 광학체를 도시한 개요도이다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따라 제조한 광학체 내의 분산상의 다양한 형상을 도시한 개요도이다.

도 4a는 배향 방향에 수직으로 편광된 광에 대하여 본 발명에 따라 배향된 필름의 산란 각도의 함수로서 2방향 산란 분포를 나타낸 그래프이다.

도 4b는 배향 방향에 평행하게 편광된 광에 대하여 본 발명에 따른 배향 필름의 산란 각도의 함수로서 2방향 산란 분포를 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명에 따라 제조한 다층 필름의 개요도이다.

발명의 개요

본 발명은, 복굴절성인 연속적 중합체 상과 이 연속상의 내부에 배치된 실질적 비복굴절성의 분산상을 포함하는 확산 반사성 필름 또는 기타 광학체에 관한 것이다. 상기 연속상과 분산상의 굴절율은 3개의 서로 직교하는 축 중 제1 축을 따라 실질적으로 불일치하고(즉, 상호간의 차이가 약 0.05 이상임), 3개의 직교하는 축 중 제2 축을 따라서 실질적으로 일치한다(즉, 상호간의 차이가 약 0.05 미만임). 다른 실시예에서는, 연속상과 분산상의 굴절율은 3개의 직교하는 축중 제3 축을 따라서, 또는 제3 축에 평행하게, 거의 일치하거나 불일치하여 경면(鏡面) 또는 편광자를 제조할 수 있다. 불일치 축을 따라서, 또는 불일치 축에 평행하게 편광된 입사광은 한란되어 현저한 확산 반사를 일으킨다. 일치하는 축을 따라서 편광된 입사광은 산란도가 훨씬 작고 현저하게 분광 투과된다. 이러한 성질을 이용하면, 현저하게 투과되지 않는 편극의 광을 확산 반사시키는 저손실(현저한 흡수성을 나타내 보이지 않는) 반사 편광자 등의 각종 용도에 사용되는 광학 필름을 제조할 수 있다.

본 발명은 복굴절성인 연속상과 분산상을 포함하며, 상기 연속상과 분산상의 굴절율은 그 광학체의 표면에 수직한 축을 따라서 실질적으로 일치하는(즉, 연속상과 분산상 사이의 굴절율 차이가 약 0.05 미만임) 광학 필름 또는 기타 광학체에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 연속적인 복굴절성의 제1 상을 포함하고, 제2의 분산상은 복굴절성일 수 있으나, 2개 이상의 직교하는 방향에 있어서 일치도와 불일치도는 주로 제1 상의 복굴절에 기인하는 복합 광학체에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 확산 반사성 편광자를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 방법은, 치수 배향 및 정기장의 인가를 통해 역장(力場)을 가함으로써 복굴절의 크기를 변경시킬 수 있고, 그 결과 얻어진 수지 재료가 2개 이상의 직교 방향에 대해 약 0.05 이상의 굴절을 차이를 갖는 제1 수지를 제공하는 단계, 상기 제1 수지 내에 분산된 제2 수지를 제공하는 단계, 및 상기 2개의 방향 중 한 방향에서 상기 2개 수지의 굴절올이 약 0.05 미만의 차이로 거의 일치하고, 2개의 방향 중 다른 한 방향에서는 제1 수지와 제2 수지 사이의 굴절을 차이가 약 0.05 이상이 되도록 상기 역장을 상기 2개의 수지로 된 복합체에 가하는 단계를 포함한다. 이와 관련된 본 발명의 실시예에서는, 상기 제2 수지를 제1 수지 내에 분산시키기 전에 역장들 가하여, 제1 수지의 복굴절도를 변경시킨다.

또한, 본 발명은 소광비(extinction ratio)가 높은 반사 편광자로서 작용하는 광학체에 관한 것이다. 이와 같은 광학체에 있어서, 일치 방향에서 굴절을 차이는 가능한 한 작고 불일치 방향에서 굴절을 차이는 극대화되도록 선택된다. 부피 분을, 두께 및 분산상 입자 크기와 형상은 소광비를 극대화시키도록 선택될 수 있지만, 상이한 편광에 대한 광학 투과율과 반사율의 상대적인 중요도는 다양한 용도에 따라서 달라질 수 있다.

또한, 본 발명은 연속상, 상기 연속상의 굴절율과의 차이가 제1 축을 따라서는 약 0.05 이상이고 상기 제1 축과 직교하는 제2 축을 따라서는 약 0.05 미만인 분산상 및 2색 염료를 포함하는 광학체에 관한 것이다. 상기 광학체는 하나 이상의 축을 따라서 배향되는 것이 바람직하다. 2색 염료는 배향 축에 대해 평행하게 편광된 광을 산란시킬 뿐만 아니라 광을 흡수함으로써 광학체의 소광 계수를 증가시킨다.

다양한 본 발명의 실시 양태에 있어서, 입사광의 2개 이상의 편광에 대한 반사성과 투과성은, 여러 가지 매개변수, 예를 들면 연속상과 분산상의 광학 지수, 분산상 입자의 크기와 형상, 분산상의 부피 분율, 입사광의 일부를 통과시키는 광학체의 두께 및 해당 전자기 방사선의 파장 또는 파장 띠를 선택 또는 조작함으로써 결정된다.

특정한 축을 따르는 굴절율의 일치도와 불일치도의 범위는 그 축을 따라 편광된 광의 산란도에 직접 영향을 미칠 것이다. 일반적으로, 산란력은 굴절률 차의 제곱으로서 변화한다. 따라서, 특정한 축을 따른 굴절율의 차이가 클수록 그 축을 따라 편광된 광의 산란은 더욱 강해진다. 역으로, 특정한 축을 따른 차이가 작을 경우, 그 축을 따라 편광된 광은 보다 적게 산란되고, 따라서 광학체의 용적을 통한 정투과가 이루어진다.

또한, 분산상의 크기는 산란에 현저한 영향을 미칠 수 있다. 분산상 입자가 너무 작을 경우(즉, 대상 매체 내의 광의 파장의 약 1/30 미만)와, 파장 세제곱당 다수의 입자가 존재할 경우에, 광학체는 임의의 주어진 축을 따라서 2개 상의 굴절율 사이에 해당하는 유효 굴절율을 갖는 매체로서 작용한다. 이러한 경우에, 광은 거의 산란되지 않는다. 입자가 너무 클 경우에는, 광이 입자 표면으로부터 정반사되고, 다른 방향으로의 확산은 매우 극소하다. 2 개 이상의 직교하는 방향에서 입자가 너무 클 경우에는, 바람직하지 못한 훈색 효과가 발생할 수도 있다. 또한, 입자가 커지게 될 경우에는 광학체의 두께가 커지고 바람직한 기계적 성질이 손상된다는 점에서 실용적인 한계에 도달할 수 있다.

분산상의 입자의 형상은 광의 산란에 영향을 미칠 수도 있다. 굴절을 일치 방향과 불일치 방향에 있어서 전기장에 대한 입자의 탈편광율은 주어진 방향에서 산란의 양을 감소시키거나 증가시킬 수 있다. 이러한 효과는 굴절을 차이로부터 얻어지는 산란의 양을 증가시키거나 감소시킬 수 있지만, 일반적으로 본 발명에 있어서 바람직한 성질의 범위에서 산란에 미치는 영향은 작다.

입자의 형상은 입자로부터 산란된 광의 확산도에 영향을 미칠 수도 있다. 이러한 입자의 형상이 갖는 효과는 일반적으로 작지만, 광의 입사 방향에 수직인 평면에서 입자의 기하학적 횡단면의 종횡비(aspect ratio)가 증가함에 따라서, 그리고 입자가 상대적으로 커짐에 따라서 증가한다. 일반적으로, 본 발명을 실시함에 있어서, 분산상 입자의 크기는 정반사 보다는 확산 반사가 바람직한 경우, 1 또는 2개의 서로 직교하는 차원에서 수 개의 광의 파장보다 작아야 한다.

치수 배열 또한 분산상의 산란 양상에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 구체적으로, 본 발명에 따라 제조한 광학체에 있어서, 정렬된 산란체는 무작위로 배열된 산란체의 경우처럼 정투과 또는 정반사 방향에 대하여 대칭적으로 광을 산란시키지 않을 것이다. 특히, 배향에 의해 봉과 유사하게 신장된 혼재물은 주로 배향 방향 상에 중심을 두고 정투과 방향을 따라 모서리를 가진 원추(또는 그 부근)를 따라서 광을 산란시킨다. 예를 들면, 이와 같은 신장된 봉에 대하여 배향 방향에 수직 방향으로 입사된 광에 대해서, 산란된 광은 배향 방향에 수직인 평면에서 광의 띠 형태로 나타나고, 그 강도는 정반사 방향(specular direction)으로부터의 각도가 증가함에 따라 감소한다. 혼재물의 기하학적 형상을 개조함으로써, 투과 반구와 반사 반구에서 산란된 광의 분포를 제어할 수 있다.

또한, 분산상의 부피 분율은 본 발명의 광학체에서 광 산란에 영향을 미친다. 특정한 한계 내에서, 분산상의 부피 분율을 증가시키면 편광된 광의 일치 방향과 불일치 방향 모두에 대하여 광학체에 입사한 후에 광선이 받게되는 산란의 양을 증가시키는 경향이 있다. 이러한 인자는 주어진 용도에서 반사성과 투과성을 제어하는 데에 중요하다. 그러나, 분산상의 부피 분율이 너무 커지게 되면, 광 산란은 감소한다. 특정 이론으로 정립하고자 하는 의도는 아니지만, 이러한 광 산란의 감소는 광의 파장 면에서 분산능 입자들이 함께 더욱 근접하게 됨으로써, 그 입자들이 보다 작은 수의 대형 유효 입자로서 작용하는 경향이 있다는 사실에 기인하는 것으로 생각된다.

광학체의 두께도 본 발명에 있어서 반사성과 투과성에 영향을 미치기 위해 조작할 수 있는 중요한 제어 매개변수이다. 광학체의 두께가 증가함에 따라서, 확산반사도 증가하고, 정투과와 확산 투과는 감소한다.

이하, 본 발명을 스펙트럼의 가시 영역과 관련하여 주로 설명할 것이지만, 본 발명의 다양한 실시양태를 사용하여, 광학체 성분의 크기를 적절히 조절함으로써 전자기 방사선의 다양한 파장(따라서, 진동수)하에 작동시킬 수도 있다. 따라서, 파장이 증가함에 따라서, 파장의 단위로 측정된 치수가 거의 일정하게 유지되도록, 광학체 성분들의 직선 크기를 증가시킨다. 대부분의 관련 재료에 있어서 파장을 변화시키는 또 다른 주요한 효과는, 굴절율과 흡수 계수의 변화이다. 그러나, 각각의 파장에 대하여 굴절을 일치와 불일치의 원리는 여전히 적용된다.

서론

본 명세서에서, "정반사(specular reflection)"와 "정반사율(specular reflectance)"이라는 용어는 정방향을 중심으로 16도의 정각을 갖는 가상 원추 내로 입사하는 광선의 반사를 의미한다. "확산 반사(diffuse reflection)" 또는 "확산 반사율(diffuse reflectance)"이라는 용어는 상기 정의된 정반사 원추 범위 밖에 존재하는 광선의 반사를 의미하는 것이다. "총 반사율" 또는 "총 반사"라는 용어는 표면으로부터 모든 광의 반사를 합한 것을 의미한다. 따라서, 총 반사는 정반사와 확산 반사의 합계이다.

마찬가지로, "정투과(specular transmission)"와 "정투과율(specular transmittance)"이라는 용어는 정방향을 중심으로 16도의 정각을 갖는 가상 원추내로 입사하는 광선의 투과를 의미하는 것이다. "확산 투과" 또는 "확산 투과율"이라는 용어는 상기 정의된 정투과 원추 범위 밖에 존재하는 모든 광선의 투과를 의미한다. "총 투과" 또는 "총 투과율"이라는 용어는 광학체를 통한 모든 광의 투과를 합한 것을 의미한다. 따라서, 총 투과는 정투과와 확산 투과의 합계이다.

본 명세서에서 "소광비"라는 용어는 직교하는 편광으로 투과된 광량에 대하여 한 편광으로 투과된 전체 광량의 비율을 의미한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 제1 실시양태를 도시한 것이다. 본 발명에 의하면, 복굴절성 매트릭스 또는 연속상(12)와 불연속상 또는 분산상(14)으로 구성된 확산 반사성 광학 필름(10) 또는 기타 광학체가 제조된다. 상기 연속상의 복굴절율은 통상 약 0.05 이상, 바람직하게는 약 0.1 이상, 더욱 바람직하게는 약 0.15 이상, 가장 바람직하게는 약 0.2 이상이다.

연속상과 분산상의 굴절율은 3개의 서로 직교하는 축 중 제1 축을 따라 실질적으로 일치하며(즉, 굴절을 차이가 약 0.05 미만임), 서로 직교하는 축 중 제2 축을 따라서는 실질적으로 불일치한다(즉, 굴절을 차이가 약 0.05 이상임). 일치 방향에서 연속상과 분산상의 굴절율의 차이는 약 0.03 미만인 것이 바람직하고, 약 0.02 미만인 것이 더욱 바람직하며, 약 0.01 미만인 것이 가장 바람직하다. 불일치 방향에서 연속상과 분산상의 굴절율의 차이는 약 0.07 이상인 것이 바람직하고, 약 0.1 이상인 것이 더욱 바람직하며, 약 0.2 이상인 것이 가장 바람직하다.

특정한 축을 따른 굴절율의 불일치는 그 축을 따라서 편광된 입사 광을 실질적으로 산란시켜서 상당한 양의 반사를 초래하는 효과를 갖는다. 대조적으로, 굴절율이 일치하는 축을 따라 편광된 입사괄을 분광 투과되거나, 산란도가 훨씬 적게 되면서 반사된다. 이러한 효과는 반사 편광자와 경면을 비롯한 다양한 광학 장치를 제조하는 데 이용할 수 있다.

본 발명은 실용적이고 간단한 광학체 및 반사 편광자를 제조하는 방법을 제공하며, 또한 본 명세서에 개시된 원리에 따라 연속적인 범위의 광학적 성질을 얻는 수단을 제공한다. 또한, 소광비가 높은 매우 효율적인 저손실 편광자를 얻을 수 있다. 또 다른 이점은 분산상과 연속상에 대해 광범위한 실용적인 재료를 이용할 수 있다는 점과, 일관되고 예측 가능한 양질의 성능을 가진 광학체를 제공하는 데 있어서 제어도가 높다는 점이다.

굴절율의 일치/불일치 효과

바람직한 실시 양태에 있어서, 연속상과 분산상 중 하나 이상의 재료는 배향시에 굴절음의 변화를 일으키는 유형에 속하는 재료이다. 따라서, 필름을 하나 이상의 방향으로 배향시키면, 하나 이상의 축을 따라 굴절율의 일치 또는 불일치가 발생한다. 배향 매개변수와 기타 처리 조건을 면밀하게 조작함으로써, 매트릭스의포지티브 또는 네거티브 복굴절 매트릭스를 사용하여 주어진 축을 따라 1종 또는 2종 편광의 확산 반사 또는 확산 투과를 유발할 수 있다. 투과와 확산 반사 사이의 상대적인 비율은 분산상ㆍ혼재물의 농도, 필름의 두께, 연속상과 분산상 사이의 굴절을 차이의 제곱값, 분산상 혼재물의 크기와 기하학적 형태 및 입사 방사선의 파장 또는 파장 띠에 의해 좌우된다.

특정한 축을 따른 굴절율의 일치 또는 불일치의 크기는 그 축을 따라 편광된 광의 산란도에 직접 영향을 미친다. 일반적으로, 산란력은 굴절을 차이의 제곱값으로서 변화한다. 따라서. 특정한 축을 따르는 굴절을 차이가 클수록, 그 축을 따라 편광된 광의 산란을 더욱 강하다. 역으로. 특정한 축을 따른 차이가 작을 경우에, 그 축을 따라 편광된 광은 그 산란도가 작고, 따라서 광학체의 용적을 통해 정투과된다.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따라 제조한 배향 필름에 있어서 이와 같은 효과를 나타낸 것이다. 여기서, 전형적인 2방향 산란 분포 함수(Bidirectional Scatter Distribution Function, BSDF) 측정치는 632.8 nm에서 법선으로 입사한 광에 대하여 나타낸 것이다. BSDF는 J. 스토버의 문헌 [Optical Scattering Measurement ana Analysis(1990)]에 기재되어 있다. BSDF는 배향 축에 수직인 광의 편광과 배향축에 평행한 광의 편광에 대한 산란 각도의 함수로서 나타낸다. 산란 각도 0은 산란되지 않은(정투과된) 광에 상응한다. 도 4a에서 도시한 바와 같이, 굴절을 불일치 방향(즉, 배향 방향에 수직인 방향)으로 편광된 광의 경우에는, 현저한 정투과된 피이크가 존재하고, 상당한 크기의 확산 투과된 광 성분(산란 각도8°내지 80°)이 존재하며, 확산 반사된 광 성분은 작다(산란 각도 100° 이상), 도 4b에서 굴절을 불일치 방향으로 편광된 광의 경우, 정투과된 광은 무시할 정도이고, 긴산 투과된 광 성분이 크게 감소하며, 확산 반사된 성분은 상당량 존재한다. 이 도면의 그래프에 도시된 산란면은 배향 방향에 수직인 면으로서, 그 면에는 상기 신장된 혼재물에 대한 대부분의 산란 광이 존재한다. 상기 면 외부의 산란 광 기여는 크게 감소한다.

혼재물(즉, 분산상)의 굴절율이 일부 축을 따라서 연속적인 주 매체의 굴절율과 일치하는 경우에는, 상기 축에 평행한 전기장의 존재 하에 편광된 입사 광이 혼재물의 크기, 형상 및 밀도에 무관하게 산란되지 않은 상태로 통과하게 된다. 일부축을 따라서 굴절율이 일치하지 않는 경우, 혼재물은 그 축을 따라서 편광된 광을 산란시킬 것이다. 치수가 대략 λ/30(여기서 λ는 매체 내 광의 파장임)보다 큰 소정의 횡단면을 가진 산란체에 대하여, 산란 강도는 주로 굴절을 차이에 의해 결정된다. 불일치한 혼재물의 정확한 크기, 형상 및 배열은 얼마나 많은 광이 그 혼재물로부터 다양한 방향으로 산란될 것인가를 결정하는 역할을 한다. 다중 산란 이론에 의하면, 산란 층의 밀도와 두께가 충분할 경우, 산란체의 크기와 형상의 세부사항과 무관하게 입사광은 반사되거나 흡수되지만, 투과되지는 않는다.

상기 재료를 편광자로서 사용하는 경우에는, 평면 내 횡방향으로 연신시키고 치수를 약간 이완시킴으로써, 연속상과 분산상 사이의 굴절을 차이를 재료의 표면에 평행한 평면 내의 제1 축을 따라서는 크게 하고, 다른 2개의 직교하는 축을 따라서는 작게 하도록 처리하는 것이 바람직하다. 이로써, 다른 편광을 갖는 전자기방사선에 대해 큰 광학적 이방성이 생긴다.

본 발명의 범위 내에 있는 일부 편광자는 타원형 편광자이다. 일반적으로, 타원형 편광자는 연신 방향과 횡연신 방향 모두에 대하여 분산상과 연속상 사이에 굴절율 차이를 가질 것이다. 전방 산란/후방 산란의 비율은 분산상과 연속상 간의 굴절을 차이, 분산상의 농도, 분산상의 크기와 형상, 그리고 필름의 전체 두께에 좌우된다. 일반적으로, 타원형 확산체에서는 분산상 입자와 연속상 간의 굴절을 차이가 비교적 작다. 복굴절성 중합체를 원료로 하는 확산체를 사용함으로써, 고도의 타원형 편광 감도(즉, 광의 편광에 의존하는 확산 반사)를 얻을 수 있다. 극단적으로, 중합체의 굴절율이 한 축 상에서 일치하는 경우에, 그러한 타원형 편광자는 확산 반사성 편광자가 될 것이다.

굴절율의 일치/불일치를 결정하는 방법

본 발명에 의한 편광자에 사용하기 위해 선택되는 재료 및 그러한 재료의 배향도는 편광자 완제품 내의 상들이 하나 이상의 축을 갖고, 그 축에 대해서 관련 굴절율들이 거의 동일하도록 선택되는 것이 바람직하다. 그 축은 통상적으로 배향 방향을 가로지르는 축이지만 반드시 그럴 필요는 없으며, 그 축과 관련된 굴절율이 일치하면, 그 편광면에서 광의 반사는 거의 일어나지 않는다.

또한, 분산상은 연신된 후에 배향 방향과 관련된 굴절율의 감소를 나타내 보일 수도 있다. 주 매체의 복굴절도가 포지티브일 경우, 네거티브 변형에 의한 분산상의 복굴절도는 배향 축과 관련된 인접한 상들의 굴절을 간의 차이를 증가시키는 이점을 갖는 반면, 배향 방향에 수직인 편광면을 갖는 광의 반사는 여전히 무시할수 있을 정도이다. 배향 방향에 직교하는 방향에서 인접한 상들의 굴절을 간의 차이는 배향된 후에 약 0.05 미만이어야 하며. 약 0.02 미만인 것이 바람직하다.

또한, 분산상은 포지티브 변형에 의한 복굴절도를 나타내 보일 수도 있다. 그러나, 이는 열 처리에 의해서 연속상의 배향 방향에 수직인 축의 굴절율을 일치시킴으로써 변경시킬 수 있다. 열 처리 온도는 연속상의 복굴절을 이완시킬 정도로 높아서는 안된다.

분산상의 크기

분산상의 크기 또한 산란에 현저한 영향을 미칠 수 있다. 분산상 입자가 너무 작을 경우(즉, 해당 매체 내의 광의 파장의 약 1/3O 미만)와 파장의 세제곱당 많은 입자가 존재할 경우에. 광학체는 임의의 주어진 축을 따라서 2종의 상의 굴절을 사이의 유효 굴절율을 갖는 매체로서 작용한다. 이러한 경우에, 광은 거의 산란되지 않는다. 입자가 너무 클 경우에는, 광이 입자 표면으로부터 정반사되고 다른 방향으로의 확산은 거의 이루어지지 않는다. 2개 이상의 직교하는 방향에서 입자들이 너무 클 경우에는, 바람직하지 못한 훈색 효과가 발생할 수도 있다. 또한, 입자가 커지게 될 경우에는 광학체의 두께가 커지고 바람직한 기계적 성질이 손상된다는 점에서 실용적인 한계에 도달할 수 있다.

정렬된 후 분산상 입자의 치수는 광학재료의 목적하는 용도에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 예를 들면, 입자의 치수는 특정 용도에 있어서 중요한 전자기 복사선의 파장에 좌우되어 달라질 수 있으며, 가시선, 자외선, 적외선 및 마이크로파를 반사 또는 투과시키기 위해서 상이한 치수가 요구된다. 그러나, 일반적으로 입자의 길이는 대략 매체내의 해당 전자기 방사선의 파장을 30으로 나눈 값 보다 클 정도이어야 한다.

광학체를 저손실 반사 편광자로서 사용하고자 하는 용도에 있어서, 입자는 해당 파장 범위에 걸친 전자기 복사선의 파장의 약 2배 이상이고, 파장의 4배 이상인 것이 바람직하다. 입자의 평균 직경은 해당 파장 범위에 걸친 전자기 방사선 파장보다 작거나 같은 것이 바람직하고, 소정 파장의 0.5배 미만인 것이 바람직하다. 분산상의 치수는 대부분의 용도에 있어서 2차적으로 고려해야 할 사항이지만, 확산 반사가 비교적 거의 일어나지 않는 박막 용도에 있어서는 중요성을 더해 가고 있다.

분산상의 기하학적 형상

본 발명의 필름에 있어서 산란을 촉진시키기 위한 주요 인자는 굴절율의 불일치이나(즉, 본 발명에 따라 제조한 확산 경면 또는 편광자는 하나 이상의 축을 따라서 연속상과 분산상의 굴절율이 상당한 차이를 가짐), 분산상 입자의 기하학적 형상은 산란에 2차적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 굴절을 일치 방향과 불일치 방향에서 전기장에 대한 입자의 탈편광 인자는 주어진 방향에서 산란의 양을 감소시키거나 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 분산상이 배향 축에 수직인 평면을 따라 취한 횡단면이 타원형일 경우, 분산상의 타원형 횡단면 형상은 역산란된 광과 전방 산란된 광에 있어서 비대칭 확산에 기여한다. 이러한 효과는 굴절을 차이로부터 산란의 양을 가산시키거나 감산시킬 수 있지만, 일반적으로 본 발명에 바람직한 성질의 범위에서 산란에 미치는 영향은 작다.

또한 분산상 입자의 형상은 입자로부터 산란된 광의 확산도에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 형상이 갖는 효과는 일반적으로 작지만, 광의 입사 방향에 수직인 평면에서 입자의 기하학적 횡단면의 종횡비가 증가함에 따라서, 또한 입자가 비교적 커짐에 따라서 증가한다. 일반적으로, 본 발명의 배향에 있어서, 분산상 입자의 크기는 정반사 보다는 확산 반사가 바람직한 경우 하나 또는 2개의 서로 직교하는 차원에서 수 개의 광 파장보다 작아야 한다.

바람직하게는, 저손실 반사 편광자의 경우, 바람직한 실시양태는 일련의 봉형 구조물로서 연속적인 상 내에 배치되는 분산상으로 구성되는데, 이 때, 상기 구조물은 배향의 결과로서 높은 종횡비를 갖고, 배향 방향에 수직인 편광에 비하여 배향방향에 평행한 편광에 대한 산란 강도와 분산을 증가시킴으로써, 배향 방향에 평행한 편광에 대한 반사를 증가시킬 수 있다. 그러나, 도 3a 내지 도 3e에 도시한 바와 같이, 분산상은 여러 가지 상이한 기하학적 형상을 갖도록 제공될 수도 있다. 따라서, 분산상은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같은 디스크 형상 또는 신장된 디스크 형상일 수 있으며, 도 3d와 도 3e에 도시된 바와 같은 봉 형상 또는 구형일 수 있다. 분산상의 횡단면이 대략 타원형(원형 포함), 다각형, 부정형 또는 이러한 형상 중 1종 이상의 혼합 형상인 다른 실시예도 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 분산상 입자의 횡단면 형상과 크기는 입자별로, 또는 필름의 영역별로(즉, 표면으로 부터 코어까지) 달라질 수도 있다.

일부의 실시예에 있어서, 분산상은 코어와 쉘(shell)로 이루어진 구조를 가질 수 있으며, 여기서 코어와 쉘은 동일하거나 상이한 재료로 제조되고 코어는 중공형이다. 따라서, 예를 들면, 분산상은 동일하거나 불규칙한 길이를 갖고, 균일하거나 불균일한 횡단면을 갖는 중공 섬유로 구성될 수 있다. 그 섬유의 내부 공간은 비어있거나, 적합한 매체(고체, 액체 또는 기체일 수 있고, 유기 또는 무기 재료일 수 있음)에 의해 점유될 수도 있다. 긴긴 매체의 굴절율은 분산상과 연속상의 굴절율을 고려하여 소정의 광학 효과(즉, 주어진 축을 따른 반사 또는 편광)를 달성하도록 선택할 수 있다.

분산상의 기하학적 형상은, 광학체의 적합한 배향 또는 가공처리를 통해, 또는 특정한 기하학적 형상을 가진 입자들을 사용함으로써, 또는 이들 2가지를 조합한 수단을 통해 얻을 수 있다. 따라서, 예를 들면 실질적으로 봉형 구조를 갖는 분산상은 거의 구형인 분산상 입자로 이루어진 필름을 단일 축을 따라 배향시킴으로써 제조할 수 있다. 상기 봉형 구조물은 필름을 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 배향시킴으로써 타원형 횡단면을 가질 수 있다. 또 다른 예로서, 실질적으로 봉형 구조를 갖고 그 봉의 횡단면은 직사각형인 분산상은, 일련의 본질적으로 직사각형인 박편들로 구성된 분산상을 가진 필름을 단일 방향으로 배향시킴으로써 제조할 수 있다.

연신은 소정의 기하학적 형상을 얻기 위한 하나의 용이한 방식인데, 연신 방법을 사용하여 재료 내에서 굴절율의 차이를 유발시킬 수도 있기 때문이다. 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 필름의 배향은 하나 이상의 방향으로 이루어질 수 있고, 순차적으로 또는 동시에 이루어질 수 있다.

또 다른 예로서, 연속상과 분산상의 성분들을, 배향되지 않은 필름에서 분산상이 한 축에서 봉형으로 존재할 수 있는 방식으로 압출시킬 수도 있다. 종횡비가 높은 봉은 압출된 필름에서 봉의 주축 방향으로 배향시킴으로써 생성시킬 수 있다. 평판형 구조물은, 압출된 필름에서 봉의 주축에 직교하는 방향으로 배향시킴으로써 형성시킬 수 있다.

도 2에 도시된 구조물은, 연속적인 매트릭스 내의 본질적으로 구형인 입자들의 혼합물을 비대칭 2축 배향시킴으로써 제조할 수 있다. 대안으로서, 이 구조물은 다수의 섬유상 구조물을 매트릭스 재료 내로 혼입시키고, 그 구조물을 단일 축을 따라 정렬시킨 후에, 혼합물을 그 축을 가로지르는 방향으로 배향시킴으로써 얻을 수 있다. 상기 구조물을 얻는 또 다른 방법은, 중합체 혼합물을 구성하는 성분들의 상대적인 점도, 전단 또는 표면 장력을 제어함으로써 혼합물을 필름으로 압출할 때 섬유상 분산상을 형성시키는 것이다. 일반적으로, 압출 방향으로 전단력을 가할 때 우수한 결과가 얻어지는 것으로 밝혀졌다.

분산상의 치수 정렬

치수 정렬 또한 분산상의 산란 양상에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 구체적으로, 본 발명에 따라 제조한 광학체에 있어서, 정렬된 산란체는 무작위로 배열된 산란체의 경우처럼 정투과 또는 정반사 방향에 대하여 대칭적으로 광을 산란시키지 않을 것이다. 특히, 봉과 유사하게 배향에 의해 신장된 혼재물은 주로, 배향 방향상에 그리고 정투과 방향을 따라 집중된 원추의 표면(또는 그 부근)을 따라서 광을 산란시킨다. 이로써, 정반사 방향과 정투과 방향 주위에 산란된 광의 이방성 분포를 일으킬 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 신장된 봉상에 배향 방향에 수직한방향으로 입사된 광에 있어서, 산란된 광은 배향 방향에 수직인 판에서 광의 밴드 형태로 나타나고, 정반사 방향으로부터 멀어지는 각도가 증가함에 따라서 그 강도가 감소한다. 혼재물의 기하학적 형상을 개조함으로써, 투과 반구와 반사 반구에서 산란된 광의 분포를 제어할 수 있다.

분산상의 치수

광학체를 저손실 반사 편광자로서 사용하는 용도에 있어서, 분산상 구조물은 높은 종횡비를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 분산상 구조물의 어느 한 치수가 다른 치수보다 실질적으로 큰 것이 바람직하다. 종횡비는 2 이상인 것이 바람직하고, 5 이상인 것이 더욱 바람직하다. 최대 치수(즉, 길이)는 해당 파장 범위에 걸친 전자기 복사선의 파장의 2배 이상인 것이 바람직하고, 소정의 파장의 4배 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 분산상 구조물의 작은 치수(즉, 횡단면 치수)는 해당 파장보다 작거나 같고, 해당 파장의 0.5배 미만인 것이 더욱 바람직하다.

분산상의 부피 분율

분산상의 부피 분율 또한 본 발명의 광학체에서 광 산란에 영향을 미친다. 특정한 한계 내에서, 분산상의 부피 분율을 증가시키면 편광된 광의 일치 방향과 불일치 방향 둘 다에 대하여 광학체 내로 입사한 후에 광선이 경험하는 산란의 양이 증가하는 경향이 있다. 이러한 인자는 주어진 용도에서 반사성과 투과성을 제어하는 중요하다. 그러나 분산상의 부피 분율이 너무 큰 경우에는, 광선의 산란량이 줄어들 것이다. 이론으로 정립시키고자 하는 바는 아니나, 이러한 현상은, 광선의 파장 면에서 분산상의 입자가 서로 보다 가까워져서, 입자들이 유효한 큰 자 형태로 소수가 함께 작용하는 경향을 지님에 따른 것으로 추측된다.

분산상의 바람직한 부피 분율은, 연속상과 분산상에 대한 특정 재료의 선택을 비롯한 여러 가지 인자에 좌우될 것이다. 그러나, 분산상의 부피 분율은 통상 연속상에 대하여 약 1 부피% 이상일 것이며, 약 5 부피% 내지 약 15 부피% 범위인 것이 더욱 바람직하고, 약 15 부피% 내지 약 30 부피% 범위인 것이 가장 바람직하다.

광학체의 두께

광학체의 두께 또한 본 발명에 있어서 반사성과 투과성에 영향을 미치도록 조작할 수 있는 중요한 매개변수이다. 광학체의 두께가 증가함에 따라서. 확산 반사 역시 증가하고, 정투과와 확산 투과는 감소한다. 따라서, 광학체의 두께는 통상 완제품에서 목적하는 기계적 강도를 달성하도록 선택되는 것이지만, 이것을 반사성과 투과성을 제어하는 데 직접 이용할 수도 있다.

또한, 광학체의 두께는 광학체의 반사성과 투과성을 최종적으로 조정하는 데 사용될 수도 있다. 따라서. 예를 들면 필름 용도에 있어서, 필름을 압출하는 데 사용한 장치는, 압출된 필름에서 투과치와 반사치를 측정하고 그 반사치와 투과치를 예정된 범위내로 유지시키도록 필름의 두께를 변화시키는(즉, 압출 속도를 조정하거나 주조 휘일 속도를 변화시킴으로써) 하류의 광학 장치에 의해서 제어할 수 있다.

연속상과 분산상에 사용되는 재료

광학체를 사용하고자 하는 특정한 용도에 따라서, 본 발명의 광학체 내의 연속상 또는 분산상으로서 여러 가지 다양한 재료를 사용할 수 있다. 그와 같은 재료로서는 실리카계 중합체와 같은 무기 재료, 액정 및 단량체, 공중합체, 그라프트 중합체, 이들의 혼합물과 배합물을 비릇한 중합체 재료와 같은 유기 재료를 들 수 있다. 주어진 용도에 대한 정확한 재료의 선택은, 특정한 축을 따르는 연속상과 분산상의 굴절율에서 얻을 수 있는 바람직한 일치 및 불일치, 뿐만 아니라 형성된 제품에 목적하는 물리적 성질에 의해 결정될 것이다. 그러나, 연속상의 재료는 일반적으로 소정의 스펙트럼 영역에서 거의 투명함을 특징으로 한다.

재료를 선택할 때 고려해야 할 또 다른 사항은, 형성된 제품이 2종 이상의 구별되는 상을 함유해야 한다는 것이다. 이는 서로 혼화될 수 없는 2종 이상의 재료로부타 광학체를 주조함으로써 달성될 수 있다. 대안으로서, 서로 혼화될 수 없는 제1 재료와 제2 재료를 사용하여 광학체를 제조하는 것이 바람직한 경우와, 제1 재료의 융점이 제2 재료의 융점보다 더 높은 경우에는, 필요에 따라서 제1 재료로 된 적절한 치수의 입자를 제1 재료의 융점 이하의 온도에서 제2 재료의 용융된 매트릭스 내에 매립시킬 수도 있다. 이어서 형성된 재료를, 차후에 배향시키거나 배향시키지 않고, 필름으로 주조하여 광학 장치를 제조할 수 있다.

본 발명에 있어서 연속상 또는 분산상으로서 사용하는 데 적합한 중합체 재료는 비정질, 반정질 또는 결정질 중합체 재료, 예를 들면 카르복실산(예: 이소프탈산, 아젤라산, 아디프산, 세바신산, 디벤조산, 테레프탈산, 2,7-나프탈렌 디카르복실산, 2,6-나프탈렌 디카르복실산, 시클로헥산디카르복실산 및 비벤조산(4,4'-비벤조산 포함)을 주성분으로 하는 단략체로부터 제조된 재료, 또는 전술한 산의 상용하는 에스테르(즉, 디메틸테레프탈레이트)로부터 제조된 재료일 수 있다. 이들 중에서, 2,6-폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)이 특히 바람직한데, 이 물질이 변형에 의한 복굴절성을 갖고 연신시킨 후 영구적으로 복굴절성을 유지할 수 있기 때문이다. PEN은 550 nm 파장의 편광된 입사 광에 대한 굴절율을 가지며, 그 값은 연신시킨 후에 편광면이 연신 축에 평행한 경우 약 1.64로부터 약 1.9 정도의 높은 값으로 증가하는 반면, 연신 축에 수직으로 편광되는 광에 대해서는 그 굴절율이 감소한다. PEN은 가시 스펙트럼에서 0.25 내지 0.40의 복굴절도(이 경우에는, 연신 방향에 따른 굴절율과 연신 방향에 대해 수직인 방향에 따른 굴절을 간의 차이)를 나타낸다. 분자 배향을 증가시킴으로써 복굴절도를 증가시킬 수 있다. PEN은, 필름을 제조하는 동안에 이용된 처리 조건에 따라. 실질적으로 약 155℃ 내지 약 230℃의 온도 범위에서 열에 안정하다.

또한, 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 다른 결정질 나프탈렌 디카르복실산 폴리에스테르도 적합한 재료이다. 결정질 나프탈렌 디카르복실산 폴리에스테르는 상이한 평면 내 축과 관련된 굴절을 차이가 0.05 이상, 바람직하게는 0.20 이상이다.

PEN을 본 발명의 광학체에서 하나의 상으로서 사용할 경우에, 다른 하나의 상은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 신디오택틱(syndiotactic) 비닐 방향족 중합체, 예를 들면 폴리스터렌(sPS)인 것이 바람직하다. PEN과 함께 사용하는 데 바롼직한 다른 중합체는 테레프탈산, 이소프탈산, 세바신산, 아젤라산 또는 시클로헥산디카르복실산 또는 이러한 물질과 관련된 알킬 에스테르를 주성분으로 한다. 나프탈렌 디카르복실산을 소량으로 사용하여 상들 사이의 접착을 개선시킬 수도 있다. 디올 성분은 에틸렌 글리콜 또는 관련 디올일 수 있다. 선택된 중합체의 굴절율은 약 1.65 미만인 것이 바람직하고, 약 1.55 미만인 것이 바람직하지만, 동일한 굴절율 차이를 얻을 수 있다면 굴절율이 보다 높은 중합체를 사용하여 유사한 결과를 얻을 수 있다.

본 발명에 유용한 신디오택틱 비닐 방향족 중합체로는, 폴리(스티렌), 폴리(알킬 스티렌), 폴리(스티렌 할라이드), 폴리(알킬 스티렌), 폴리(비닐 에스테르 벤조에이트) 및 이들의 할로겐화된 중합체와 혼합물 또는 이러한 구조 단위를 함유하는 공중합체를 들 수 있다. 폴리(알킬 스티렌)의 예로는 폴리(메틸 스티렌), 폴리(에틸 스티렌), 폴리(프로필 스티렌), 폴리(부틸 스티렌), 폴리(페닐 스티렌), 폴리(비닐 나프탈렌), 폴리(비닐 스티렌) 및 폴리(아세나프탈렌)을 들 수 있다. 폴리(스티렌 할라이드)의 예로는, 폴리(플로로스티렌), 폴리(브로모스티렌) 및 폴리(플루오로스티렌)을 들 수 있다. 폴리(알곡시 스티렌)의 예로는, 폴리(메톡시 스티렌) 및 폴리(에톡시 스티렌)을 들 수 있다. 이러한 예들 중에서, 특히 바람직한 스티렌기 중합체로는 폴리스티렌, 폴리(p-메틸 스티렌), 폴리(m-메틸 스티렌), 폴리(p-3차 부틸 스티렌), 폴리(p-클로로스티렌), 폴리(m-클로로 스티렌), 폴리(p-플루오로 스티렌) 및 스티렌과 P-메틸 스티렌과의 공중합체를 들 수 있다.

또한, 신디오택틱 비닐 방향족 기를 갖는 공중합체의 공단량체로서, 전술한 스티렌기 중합체의 단량체 이외에도, 올레핀 단량체, 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 부 텐, 헥센 또는 옥텐; 디엔 단량체, 예컨대 부타디엔, 이소프렌; 극성 비닐 단량체, 예컨대 시클릭 디엔 단량체, 메틸 메타크릴레이트, 무수 말레인산 또는 아크릴로니트릴을 들 수 있다.

본 발명의 신디오택틱 비닐 방향족 중합체는 블록 공중합체, 랜덤 공중합체 또는 교대 공중합체일 수 있다.

본 발명에 사용되는 고도한 신디오택틱 구조를 갖는 비닐 방향족 중합체에는, C-13 핵자기 공명 분석에 의해 측정하였을 때 신디오택티시티(syndiotacticity)가 75% 이상인 폴리스티렌이 포함된다. 신디오택티시티는 85% 라세믹 다이아드(diad)보다 크거나, 30% 라세믹 펜타드(Pentad)보다 큰 것이 바람직하고, 50% 라세믹 펜타드보다 큰 것이 더욱 바람직하다.

또한, 이러한 신디오택틱-비닐 방향족기 중합체의 분자량에 관해서는 특별한 제한이 없지만, 그 중량 평균 분자량은 10,000 이상 1,000,000 미만인 것이 바람직하고, 50,000 이상 800,000 미만인 것이 더욱 바람직하다.

기타 수지로서는, 다양한 유형의 수지, 예를 들면, 어택틱(atactic) 구조를 가진 비닐 방향족기 중합체, 이소택틱(isotactic) 구조를 가진 비닐 방향족기 중합체 및 혼화될 수 있는 모든 중합체를 들 수 있다. 예를 들면, 폴리페닐렌 에테르는 전술한 비닐 방향족기 중합체들과의 우수한 혼화성을 나타낸다. 또한, 이러한 혼화성 수지 성분들의 조성비는 70 중량％ 내지 1 중량% 인 것이 바람직하고, 50 중량% 내지 2 중량%인 것이 더욱 바람직하다. 혼화성 수지 성분의 조성이 70 중량%를 초과할 경우에는, 내열성이 감소할 수 있으므로, 바람직하지 못하다.

특정한 상에 대하여 선택된 중합체가 반드시 코폴리에스테르 또는 코폴리카르보네이트일 필요는 없다. 비닐 나프탈렌, 스티렌, 에틸렌, 무수 말레인산, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트와 같은 단량체로 제조된 비닐 중합체와 공중합체를 사용할 수도 있다. 폴리에스테르와 폴리카르보네이트 이외의 축중합체를 사용할 수도 있다. 적합한 축중합체로서는 폴리설폰, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리아민산 및 폴리이미드를 들 수 있다. PEN이 주 재료인 경우에 굴절율을 거의 일치시킬 필요가 있을 때에는, 선택된 중합체의 굴절율을 목적 레벨(1.59 내지 1.69)까지 증가시키는 데 나프탈렌기와 할로겐, 예컨대 염소, 브롬 및 요오드가 유용하다. 굴절율을 감소시키는 데에는 아크릴레이트기와 불소가 특히 유용하다.

배향 방향(들)에서 큰 굴절을 차이를 실질적으로 손상시키지 않는 한, 소량의 공단량체를 나프탈렌 디카르복실산 폴리에스테르로 치환시킬 수도 있다. 보다 작은 굴절을 차이(이로써, 반사율의 감소)는, 연속상과 분산상 간의 개선된 접착력, 보다 낮은 압출 온도 및 용융 점도의 보다 우수한 일치와 같은 이점에 의해 상쇄시킬 수 있다.

스펙트럼 영역

본 발명은 본 명세서에서 스펙트럼의 가시 영역과 관련하여 주로 개시하고 있지만, 광학체 성분들의 크기를 적절히 조절하여 상이한 파장( 및 이에 따른 주파수)에서 전자기 방사선을 작동시키는 데 본 발명의 다양한 실시 양태를 이용할 수 있다. 따라서, 파장이 증가함에 따라, 광학체의 성분들의 선형 규모는 파장 단위로 측정된 이들 성분들의 치수가 대략적으로 일정하게 유지되도록 증가할 수 있다.

물론, 파장을 변화시키는 주요 효과는 대부분의 해당 재료의 경우, 굴절률 및 흡수 계수가 변화한다는 것이다. 그러나, 일치 및 불일치의 원리는 여전히 각각의 해당 파장에 적용되며, 스펙트럼의 특이 영역에 걸쳐 작동하게 되는 광학 장치용 재료의 선택에 이용될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 치수를 적절히 조절하여 적외선, 근자외선 및 자외선 영역에서 작동될 수 있다. 이들 경우에, 굴절률은 상기 작동 파장에서의 값을 말하며, 성분들을 분산시키는 분산상의 크기 및 광학체 두께 역시 파장에 따라 적절히 스케일링되어야 한다. 매우 높은 주파수, 초고주파, 마이크로파 및 밀리미터파 주파수를 포함하여 보다 많은 전자기 스꿱트럼을 사용할 수 있다. 편광 및 확산 효과는 파장 및 굴절률에 대해 적절히 스케일링함으로써 나타날 것이며, 굴절률은 유전 함수(실측부 및 가상부 포함)의 평방근으로부터 얻을 수 있다. 상기의 보다 긴 파장에서 유용한 제품은 반사 편광자 및 부분 편광자를 확산시킬 수 있다.

본 발명의 일부 실시양태에서, 광학체의 광학적 성질은 해당 파장 밴드에 걸쳐서 변화된다. 상기 실시 양태에서는, 하나 이상의 축을 따라 굴절률이 하나의 파장 영역으로부터 다른 파장 영역까지 변화되는 재료들이 연속 및/또는 분산상에 이용될 수 있다. 연속 및 분산상 재료들의 선택과, 재료들의 구체적인 선택으로부터 나타나는 광학적 성질(즉, 확산 및 분산 반사성 또는 정투과성)은 해당 파장 밴드에 따라 좌우될 것이다.

스킨층

분산상이 거의 없는 재료층을 필름, 즉 분산상 및 연속상의 압출 혼합물의 한쪽 또는 양쪽 주표면상에 동시에 펼쳐서 배치할 수 있다. 스킨층으로도 불리는 층의 조성은 예를 들면, 압출 혼합물내 분산상의 완전도를 보호하거나, 최종 필름에 기계적 또는 물리적 성질을 부가하거나 또는 최종 필름에 광학적 기능성을 부가하도록 선택할 수 있다. 선택하기에 적합한 재료로는 연속상 재료 또는 분산상 재료를 들 수 있다. 압출 혼합물과 유사한 용융 점도를 가진 기타 재료를 이용할 수도 있다.

스킨층(들)은 압출 혼합물이 압출 공정중에, 특히 형틀(die)에서 직면하는 광범위한 전단 강도를 감소시킬 수 있다. 고전단 환경은 바람직하지 못한 표면 공극을 일으킬 수 있으며, 결이 있는 표면을 생성시킬 수 있다. 필름의 두께 전체를 통해 광범위한 전단값은 분산상이 혼합물내 목적하는 입자 크기를 형성하는 것을 방지할 수도 있다.

스킨층(들)은 생성된 복합체에 물리적 강도를 부가하거나, 처리과정중의 문제를 감소시킬 수 있는데, 예를 들면, 필름이 배향 공정중에 분리되는 경향을 감소시킬 수 있다. 무정형으로 잔존하는 스킨층 재료는 보다 높은 인성을 가진 필름을 만드는 경향이 있는 반면, 반정질인 스킨층 재료는 보다 큰 인장률을 가진 필름을 만드는 경향이 있다. 정전기 방지용 첨가제, UV 흡수제, 염료, 산화 방지제 및 안료와 같은 기타 기능적 성분들을 스킨층에 첨가할 수도 있는데, 이들 성분들이 생성제품의 목적하는 광학적 성질을 실질적으로 방해하지 않을 것을 조건으로 한다.

스킨층은 압출 공정중의 일정 시점에, 즉 압출 혼합물 및 스킨층(들)이 압출형틀을 떠나기 전에 압출 혼합물의 한쪽 또는 양쪽에 부가할 수 있다. 이 공정은 통상의 공압출 기술을 사용하여 수행할 수 있는데, 상기 기술은 3층의 공압출 형틀을 사용할 수 있다. 압출 혼합물의 사전 성형된 필름에 스킨층(들)을 적층시키는것도 가능하다. 스킨층의 층두께는 혼합물/스킨층의 층두께의 약 2% 내지 약 50%의 범위를 가질 수 있다.

광범위한 중합체가 스킨층에 적합하다. 무정형이 우세한 중합체중에서, 적합한 예로는 테레프탈산, 2,6-나프탈렌 디카르복실산, 이소프탈산, 프탈산 또는 이들의 알킬 에스테르 형태, 및 에틸렌 글리콜과 같은 알킬렌 디올중 1개 이상을 들 수있다. 스킨층에 사용하기에 적합한 반정질 중합재의 예로는 2,6-폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 나일론 재료를 들 수 있다.

반사 방지층

본 발명에 따라 제조되는 필름 및 다른 광학 장치는 또한 하나 이상의 반사방지 층을 포함할 수도 있다. 편광에 대해 민감성일 수도 아닐 수도 있는 반사 방지층은 투과율을 증가시키고 반사 섬광을 감소시키는 작용을 한다. 반사 방지층은, 적당한 표면 처리, 예를 들면 코팅 또는 스퍼터 에칭을 통해 본 발명의 필름 및 광학 장치에 부여될 수 있다.

본 발명의 일부 실시 양태에서는, 투과율을 극대화하고/하거나 광의 특정 편광에 대한 정반사를 최소화하는 것이 의도된다. 상기 실시 양태에서, 광학체는 하나 이상의 층이 연속 및 분산상을 제공하는 층과 긴밀한 접촉 상태의 반사방지 시스템을 포함하는 2개 이상의 층을 포함할 수 있다. 그러한 반사 방지계는 입사광의 정반사를 감소시키고, 연속 및 분산 층을 포함하는 광학체 부분으로 들어가는 입사광량을 증가시키는 작용을 한다. 그러한 기능은 당해 분야에 널리 알려진 다양한 수단에 의해 수행될 수 있다. 그 예들은 사분파 반사 방지층, 2개 이상의 층 반사방지 적층물, 등급이 다른 굴절률의 층, 및 등급이 다른 밀도의 층들이다. 그러한 반사방지 기능은 필요에 따라 광학체의 투과광에 사용하여 투과광을 증가시킬 수 있다.

미소공극 형성

일부 실시 양태에서, 연속 및 분산상의 재료는 두 상들 사이의 계면이 충분히 약해서 필름의 배향시에 공극을 형성하도록 선택될 수 있다. 공극의 평균 치수는 처리조작 매개변수 및 연신율의 주의깊은 조작을 통해, 또는 상용화제의 선택적 사용을 통해 조절될 수 있다. 공극은 액체, 기체 또는 고체로 최종 생성물에 재충전될 수 있다. 공극작용은 분산 및 연속상의 종횡비 및 굴절률과 함께 사용하여 생성 필름에 바람직한 광학적 성질을 산출할 수 있다.

2개 이상의 상

본 발명에 따라 제조되는 광학체는 2개 이상의 상으로 구성될 수도 있다. 따라서, 예를 들면, 본 발명에 따라 제조되는 광학체는 연속상내에 2개의 상이한 분산 상으로 구성될 수 있다. 제2의 분산상은 연속상 전체에 무작위적으로 또는 규칙적으로 분산될 수 있으며, 공통의 축을 따라 정렬되거나 무작위적으로 정렬될 수 있다.

본 발명에 따라 제조되는 광학체는 하나 이상의 연속상으로 구성될 수도 있다. 따라서, 일부 실시 양태에서, 광학체는 제1의 연속상 및 분산상 이외에 제1의 연속상과 적어도 한 차원 이상으로 공동 연속성인 제2의 상을 포함할 수 있다. 한가지 구체적인 실시 양태에서, 제2의 연속상은 제1의 연속상과 동시에 퍼지는 다공성의 스폰지형 재료이다(즉, 제1의 연속상은 물이 습윤 스폰지내 채널들의 네트워크를 통해 확장하는 것과 마찬가지로 제2의 연속상을 통해 확장하는 채널 또는 공간의 네트워크를 통해 확장한다). 관련 실시 양태에서, 제2의 연속상은 제1의 연속상과 적어도 하나 이상의 차원으로 동시 확장성인 수지상(dendritic) 구조 형태이다.

다층 조합체

필요에 따라, 본 발명에 따라 제조되는 연속/분산상 필름의 하나 이상의 시트는 다층 필름과 조합체로 또는 다층 필름내 성분으로서 사용할 수 있다(즉, 반사도를 증가시키기 위함). 적당한 다층 필름으로는 WO 95/l73O3호(아우더커크 등)에 개시된 유형의 것들이 있다. 그러한 구조물에서, 각각의 시트는 적층되거나 또는 함께 부착되거나 또는 분리되어 있을 수 있다. 시트내 상들의 광학적 두께가 거의 동일하다면(즉, 두 개의 시트가 주어진 축을 따라 거의 동일하고 다수의 산란체를 입사광에 제공한다면), 복합체는 각각의 시트와 거의 동일한 밴드 폭 및 반사도의 스펙트럼 범위(즉, "밴드")를 다소 보다 높은 효율로 반사할 것이다. 시트들내 상들의 광학적 두께가 거의 동일하지 않다면, 복합체는 각각의 상들보다 넓은 밴드 폭에 걸쳐 반사할 것이다. 경면 시트와 편광자 시트를 결합시킨 복합체는 투과된 광을 여전히 편광시키면서 총 반사율을 증가시키는 데에 유용하다. 한편, 단일 시트는 비대칭적으로 그리고 2축으로 배향되어 선택적인 반사성 및 편광성을 가진 필름을 생성시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 상기 실시 양태중의 하나의 예를 예시한 것이다. 이 예에서, 광학체는 층들이 PEN 층(22)과 co-PEN 층(24) 사이에 교대로 존재하는 다층 필름(20)으로 구성되어 있다. 각각의 PEN 층은 PEN의 매트릭스내에 신디오택틱 폴리스티렌(sPS)의 분산상을 포함한다. 이런 유형의 구조물은 이탈각(off-angle) 색상을 조성한다는 점에서 바람직하다. 또한, 산란체의 적층 또는 함입이 누광을 평균화하기 때문에, 층 두께의 제어는 덜 엄격하여 필름이 처리조작 매개변수에 있어서의 변이에 대해 보다 인용성이 되도록 한다.

전술한 재료들중 임의의 것을 상기 실시 양태의 층들중의 하나로서, 또는 특정 층내 연속 또는 분산상으로서 사용할 수 있다. 그러나, PEN 및 co-PEN은 양호한 적층 접착력을 촉진하기 때문에, 인접 층들의 주요 성분으로서 특히 바람직하다.

또한, 층들의 배열에서는 다양한 변경이 가능하다. 따라서, 예를 들면, 구조의 전부 또는 일부를 통해 반복 순열을 따르도록 층들을 제조할 수 있다. 이것의 한가지 예는 ...ABCABC...의 층 패턴을 가진 구조물인데, 여기서, A, B 및 C는 상이한 재료 또는 동일하거나 상이한 재료의 상이한 혼합물이며, A, B 또는 C중 하나 이상은 하나 이상의 분산상 및 하나 이상의 연속상을 포함한다. 스킨층은 동일하거나 화학적으로 유사한 재료가 바람직하다.

첨가제

본 발명의 광학 재료는, 당업계에 공지된 다른 재료 또는 첨가제를 함유할 수도 있다. 그러한 재료로는 안료, 염료, 결합제, 코팅, 충전제, 혼화제, 산화 방지제(예, 입체 장애 페놀), 계면활성제, 항균제, 대전 방지제, 난연제, 발포제, 윤활제, 강화제, 감황제(예, 자외선 안정제 또는 차단제), 열 안정화제, 충격 조절제, 가소화제, 점도 조절제, 및 다른 그러한 물질이 있다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 필름 및 다른 광학 장치는, 마모, 충격 또는 다른 손상으로부터 장치를 보호하는 기능 또는 장치의 가공성 또는 내구성을 향상시키는 기능을 가진 외부 층을 1개 이상 포함할 수 있다.

본 발명에 사용하기 적합한 윤활제로는 칼슘 스테아레이트, 아연 스테아레이트, 구리 스테아레이트, 코발트 스테아레이트, 몰리브덴 네오도카노에이트 및 루테늄(III) 아세틸아세토네이트가 있다.

본 발명에 유용한 산화 방지제로는 4,4'-티오비스-(6-t-부틸-m-크레졸), 2,2'-메틸렌비스-(4-메틸-6-t-부틸-부틸페놀), 옥타데실-3,5-디-t-부틸-4-히드록시히드로신나메이트, 비스-(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, Irganox^TM1093(1979)(((3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-히드록시페닐)메틸)-디옥타데실 에스테르 인산), Irganox^TM1098(N,N'-1.6-헥산디일비스(3,5-비스(1,1-디메틸)-4-히드록시-벤젠프로판아미드), Naugaard^TM445(아릴 아민), Irganox^TML57(알킬화 디페닐아민), Irganox^TM115(황 함유 비스페놀), Irganox^TMLO 6(알킬화페닐-델타-나프틸아민), Ethanox 398(플루오로포스포나이트), 및 2,2'-에 틸리덴비스(4,6-디-t-부틸페닐)플루오로포스나이트가 있다.

특히 바람직한 산화 방지제 군은 입체 장애 페놀, 예를 들어 부틸화 히드록시톨루엔(BHT), 비타민 E(디-알파-토코페롤), Irganox^TM1425 WL(칼슘비스-(O-에틸(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질))포스포네이트), Irganox^TM1010(테트라키스(메틸렌(3,5-디-t-부틸-4-히드록시히드로신나메이트))메탄), Irganox^TM1076(옥사데실 3,5-디-t-부틸-4-히드록시히드로신나메이트), Ethanox^TM702(장애 비스 페놀), Etanox 330(고분자량의 장애 페놀), 및 Ethanox^TM703(장애 페놀 아민)이다.

2색 염료는 재료내에 분자적으로 정렬될 경우에 그들이 특정의 편광을 흡수하는 능력으로 인해, 본 발명의 필름 및 광학 장치가 지향하는 다수의 용도에 특히 유용한 첨가제이다. 광의 단 하나의 편광만을 우세하게 산란시키는 필름 또는 기타재료에 사용될 경우에, 2색 염료는 그 재료가 하나의 편광을 다른 것보다 더 많이 흡수하게 한다. 본 발명에 사용하기에 적당한 2색 염료로는 콩고 레드(나트륨 디페닐-비스-α-나프틸아민 설포네이트), 메틸렌 블루, 스틸벤 염료(색지수(CI)=620) 및 1,1'-디에틸-2,2'-시아닌 클로라이드(CI=374(오렌지색) 또는 CI=518(청색))를 들 수 있다. 상기 염료의 성질 및 그 제조 방법은 문헌[E.H. 랜드, Colloid Chemistry (1946)]에 개시되어 있다. 상기 염료는 폴리비닐 알코올에서 주목할만 한 2색성을 가지며, 셀룰로스에서는 보다 적은 2색성을 가진다. 약간의 2색성이 PEN중의 콩고 레드에서 관찰된다.

기타 적합한 염료로는 다음과 같은 재료를 들 수 있다:

(1)

여기서, R은

(2)

(3)

(4)

상기 염료들의 성질 및 그 제조 방법은 문헌[Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 제8권, 652-661면(제4판, 1993)] 및 그 인용 문헌들에 논의되어 있다.

2색 염료를 본 발명의 광학체에 사용하고자 할 경우에, 그것은 연속 또는 분산상내로 혼입시킬 수 있다. 그러나, 2색 염료를 분산상내로 혼입시키는 것이 바람직하다.

특정 중합체계와 조합하여 2색 염료는 다양한 정도로 편광시키는 능력을 나타낸다. 폴리비닐 알코올 및 특정 2색 염료를 사용하여 광을 편광시키는 능력을 가진 필름을 제조할 수 있다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 기타 중합체 또는 나일론-6와 같은 폴리아미드는 2색 염료와 조합될 경우에 광을 편광시키는 능력을 강하게 나타낸다. 폴리비닐 알코올 및 2색 염료 조합은 예를 들어 중합체계를 형성하는 기타 필름에서의 동일한 염료보다 더 높은 2색 비를 가지는 것으로 알려져 있다. 보다 높은 2색 비는 보다 높은 편광 능력을 나타낸다.

본 발명에 따라 제조되는 광학체내의 2색 염료의 분자적 배열은 염료를 그 내부에 혼입한 후에 광학체를 연신시킴으로써 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 기타 방법을 사용하여 분자적 배열을 이룰 수도 있다. 따라서. 한가지 방법으로, 2 색 염료를 광학체가 배향되기 전 또는 후에 승화를 통해 또는 용액으로부터의 결정화에 의해서 필름 또는 기타 광학체 표면에서 절단, 에칭 또는 결정화되는 신장된 일련의 노치내로 결정화한다. 그 다음, 처리된 표면을 하나 이상의 표면층으로 코팅하거나, 중합체 매트릭스내로 혼입 또는 다층 구조에 사용하거나, 또는 또 다른광학체의 성분으로 이용할 수 있다. 상기 노치는 미리 결정된 패턴 또는 다이어그램에 따라, 그리고 노치들 사이에 미리 결정된 공간의 양에 따라 생성되어 바람직한 광학적 성질을 얻을 수 있다.

관련되는 실시 양태에서, 2색 염료는 하나 이상의 중공 섬유 또는 기타 도관내에 중공 섬유 또는 도관이 광학체내에 배치되기 전후에 배치될 수 있다. 중공 섬유 또는 도관은 광학체의 주위 재료와 동일하거나 또는 상이한 재료로부터 제조될 수 있다.

또 다른 실시 양태에서, 2색 염료는 다층 구조물내로 혼입되기 전에 층의 표면상에서 승화에 의해 다층 구조물의 층 계면을 따라 배치될 수 있다. 또 하나의 실시 양태에서는, 2색 염료를 사용하여 본 발명에 따라 만들어진 미소공극이 있는 필름내 공극을 적어도 부분적으로 다시 충전시킨다.

본 발명의 용도

본 발명의 광학체는 확산 편광자로서 특히 유용하다. 그러나, 반사 편광자 또는 확산 경면으로서 작동하는 광학체 역시 본 발명에 따라 제조될 수 있다. 이러한 용도에서, 광학체의 구성은 상기한 확산체 용도의 것과 유사하다. 그러나, 이들 반사체는 일반적으로 하나 이상의 축을 따라 굴절률의 차이가 훨씬 더 클 것이다. 이 굴절류의 차이는 통상 약 0.1 이상, 보다 바람직하게는 약 0.15, 가장 바람직하게는 약 0.2이다.

반사 편광자는 하나의 축을 따라 굴절률 차이를 가지며, 다른 하나의 축을 따라 거의 일치하는 굴절률을 가진다. 한편, 반사성 필름은 2개 이상의 필름 내 판의 직교축을 따라 굴절률이 상이하다. 그러나 이러한 실시 양태의 반사성은 굴절률 불일치에 의해서만 얻을 필요는 없다. 따라서, 예를 들면, 필름의 두께를 의도하는 반사도를 얻을 수 있도록 조정할 수 있다. 일부 경우에는, 필름의 두께의 조정에 의해 투과성 확산체로부터 확산 반사체로 필름을 이동시킬 수 있다.

본 발명의 반사성 편광자는 다수의 상이한 용도를 가지며, 특히 액정 디스플레이 패널에 유용하다. 또한, 편광자는 양호한 자외선 필터이고 자외광을 가시 스펙트럼의 가장자리까지 효율적으로 흡수하는 PEN 또는 유사 재료로 구성될 수 있다. 반사성 편광자는 얇은 적외선 시트 편광자로서 사용할 수도 있다.

실시예의 개관

하기 실시예들은 본 발명에 따른 다양한 광학체의 제조 방법과 이들 재료의 광학적 성질을 예시한다. 달리 언급하지 않으면, 조성 %는 조성 중량 %를 말한다. 사용된 폴리에틸렌 나프탈레이트 수지는 일리노이 시카고 소재의 아모코 코오포레이션에서 시판되는 에틸렌 글리콜 및 디메틸-2,6-나프탈렌디카르복실레이트를 사용하여 상기 샘플에 대해 제조하였다. 이들 시약은 통상의 폴리에스테르 수지 중합 기술을 사용하여 다양한 고유점도(IV: intrinsic viscosity)로 중합되었다. 신디오택틱 폴리스티렌(sPS)은 미국 특허 제 4,680,353호(이시하라 등)에 개시된 방법에 따라 제조될 수 있다. 실시예들은 다양한 중합체 쌍, 연속 및 분산상의 다양한 분을 및 하기에 논급하는 기타 첨가제 또는 공정 변화를 포함한다.

샘플의 연신 또는 배향은 폴리에스테르 필름의 제조에 사용되는 통상의 배향장치 또는 실험실 회분 배향기를 사용하여 제공되었다. 사용된 실험실 회분 배향기는 압출된 주조 웹으로부터 절단되고 24개의 그리퍼(각각의 측부에 6개씩)의 사각형 배열에 의해 지탱되는 주조 재료(7.5cm×7.5cm)의 소형 조각을 사용하도록 계획되었다. 샘플의 배향 온도는 고온 공기 팽창기에 의해 조절하였고, 필름 샘플은 조절되는 속도로 한쪽 또는 양 방향으로 그리퍼 사이의 거리를 증가시킨 기계 시스템을 통해 배향시켰다. 양쪽 방향으로 연신된 샘플은 순차적으로 또는 동시에 배향시킬 수 있다. 강제된 방식(C)으로 배향시킨 샘플의 경우, 모든 그리퍼가 웹을 지탱하고, 그리퍼는 1차원으로만 이동한다. 반면에 비강제된 방식(U)에서는, 연신 방향과 수직인 고정된 차원으로 필름을 지탱하는 그리퍼들은 맞물리지 않으며, 필름은 그 차원으로 이완되거나 또는 구부러지도록 한다.

편광된 확산 투과율 및 반사율은 퍼킨 엘머 랩스피어 S900-1000의 150 밀리미터의 통합 구 부속품 및 글랜-톰슨 관 편광자를 구비한 퍼킨 엘머 람다 19 자외선/가시광/근적외선 분광계를 사용하여 측정하였다. 평행 및 교차된 투과율 및 반사율 값은 각각 필름의 연신 방향에 평행 또는 수직인 편광의 e-벡터로 측정하였다. 모든 스캔은 연속적이었고, 분당 480 나노미터의 주사(scan) 속도와 2 나노미터의 슬릿 폭을 사용하여 수행하였다. 반사도는 "V-반사" 방식으로 실행하였다. 투과율 및 반사값은 400 내지 700 나노미터의 모든 파장을 평균한 것이다.

실시예 1

실시예 1에서는, 통상의 압출 및 주조 기술을 사용하여 연속상 또는 주상으로서 75%의 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)와 분산상 또는 소상으로서 25%의 폴리메틸메타크릴레이트의 혼합물을 약 380 미크론의 두께를 가진 주조 필름 또는 시트로 압출시킴으로써 본 발명에 따른 광학 필름을 제조하였다. PEN은 0.52의 고유점도(IV)를 가졌다(60% 페놀, 40% 디클로로벤젠에서 측정함). PMMA는 제품명 CP82로 델라배어 월밍턴 소재의 ICI 아메리카 인코오포레이티드로부터 수득하였다. 사용된 압출기는 1개의 관 60 ㎛ 테그라(Tegra) 필터를 가진 3.15 cm(1.24") 브라벤더(Brabender)였다. 형틀은 30.4 cm(12") EDI 울트라플렉스(Ultraflex^TM) 40이었다.

필름을 압출한 지 약 24 시간후에, 주조 필름을 폴리에스테르 필름 텐터링(tentering) 장치상에서 폭 또는 횡방향(TD: transverse direction)으로 배향시켰다. 약 140 cm(55 인치)의 출력부 폭 및 약 160 ℃(320 ℉)의 연신 온도로 분당 약 9.1 미터(30ft/min)의 속도로 연신을 수행하였다. 연신된 샘플의 전체 반사율은 글랜-톰슨 입방체 편광자로 편광된 샘플 범으로 람다 19 분광계상에서 통합 구 부착에 의해 측정하였다. 샘플은 75%의 평행 반사율(즉, 반사율은 편광의 e-벡터에 평행한 필름의 연신 방향으로 측정함) 및 52%의 교차 반사율(즉, 반사율은 연신 방향에 수직인 편광의 e-벡터로 측정하였음)을 가졌다.

실시예 2

실시예 2에서는, 75%의 PEN, 25%의 신디오택틱 폴리스티렌(sPS), 0.2%의 폴리스티렌 글리시딜 메타크릴레이트 상용화제, 및 0.25%의 어거녹스 1010 및 울트라녹스 626의 혼합물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 광학필름을 제조하고 평가하였다. 폴리스티렌 글리시딜 메타크릴레이트의 합성은 문헌[Polymer Processes, "Chemical Technology of Plastics, Resins, Rubbers, Adhesives and Fibers", 제 10 권, 제 3 장, 69-109면(1956)(캘빈 E. 쉴드크네크트 편집)]에 기술되어 있다.

PEN은 60% 페놀, 40%의 디클로로텐젠중에서 측정하여 0.52의 고유점도를 가졌다. sPS는 다우 케미컬 컴퍼니로부터 입수하였고, 약 200,000의 중량 평균 분자량을 가져서 결국 sPS-200-0으로 명명되었다. 연신된 필름 샘플상의 평균 반사율은 73.3%로 측정되었고 교차 반사율은 35%로 측정되었다.

실시예 3

실시예 3에서는, 상용화제 레벨을 0.6%로 증가시킨 것를 제외하고는 실시예 2와 유사한 방법으로 광학 필름을 제조하고 평가하였다. 산출된 평행 반사율은 81%로 측정되었고, 교차 반사율은 35.6%로 측정되었다.

실시예 4

실시예 4에서는, 통상의 3개 층 공압출 기술을 이용하여 본 발명에 따라 3개층의 광학 필름을 제조하였다. 이 필름은 코어층과 코어층의 각각의 측면에 스킨층을 가졌다. 코어층은 75%의 PEN과 25%의 sPS 200-4(제품명 sPS-200-4는 4 물%의 파라메틸 스티렌을 함유하는 신디오택틱-폴리스티렌의 공중합체를 말함)의 혼합물로 구성되었고, 각각의 스킨층은 60%의 페놀, 40%의 디클로로벤젠에서 측정하여 0.56의 고유 점도를 가진 100%의 PEN으로 구성되었다.

생성된 3-층 주조 필름은 약 415 미크론의 코어층 두께를 가졌고, 각각의 스킨층은 약 635 미크론의 층 두께에 대해 약 110 미크론이었다. 실험실 회분식 연신기를 사용하여 생성 3-층 주조 필름을 약 129 ℃의 온도에서 기계 방향(MD)으로 약 6:1로 연신시켰다. 연신 방향에 평행한 필름 샘플의 가장자리가 실험실 연신기에 의해 파지되지 않았기 때문에, 샘플은 횡방향(TD)으로 강제되지 않으며, 샘플은 연신 과정의 결과로서 횡방향(TD)으로 약 50% 구부러졌다.

광학적 성능은 실시예 1과 유사한 방법으로 평가하였다. 평행 반사율은 80.1%로 측정되었고, 교차 반사율은 15%로 측정되었다. 이러한 결과는 상기 필름이 낮은 흡수성의 에너지 보존계로서 기능함을 입증하는 것이다.

실시예 5-29

실시예 5-29에서는, 코어층내 sPS 분율과 사용된 PE22 수지의 IV는 표 1에 제시한 바와 같이 다양했던 것을 제외하고는, 실시예 4와 유사한 방법으로, 일련의 광학 필름을 제조하고 평가하였다. 코어층내 PEN 수지의 IV와 스킨층의 IV는 주어진 샘플에 대해 동일하였다. 주조 시트의 층 두께는 약 625 미크론이었는데, 코어층에서는 그 층 두께의 약 ⅔이고, 두께가 대략 동일한 스킨층에서는 균형을 이루었다. 코어층내 PEN과 sPS의 다양한 혼합물이 표 1에 나타낸 바와 같이, 제조되었다. 표 1에 나타낸 다양한 온도에서 필름들을 기계 방향(MD) 또는 횡방향(TD)으로 약 6:1의 연신비로 연신시켰다. 샘플들의 일부는 연신 방향에 수직 방향으로 강제되어(C) 연신중에 샘플이 구부러지는 것을 방지하였다. 표 1에 "U"로 표지된 샘플들은 강제되지 않고, 강제되지 않은 차원으로 구부러지는 것을 허용하였다. 투과율(%), 반사율(%) 및 흡수율(%)을 비롯한 연신 샘플의 특정 광학적 성질을 연신 방향에 평행 및 교차 또는 수직으로 축을 따라 측정하였다. 그 결과는 표 1에 요약한다.

실시예 24-27에 대해 나타낸 바와 같이, 열 경화는 적절한 크기의 강성 프레임에 죄고 그 샘플을 지시된 온도로 1분 동안 오븐에 넣음으로써 연신 방향에 수직인 연신된 샘플의 두 가장자리를 손으로 압박함으로써 수행하였다. 연신 방향에 평행한 샘플의 두 측면은 강제되지 않거나(U) 또는 클램프로 고정되지 않고 구부러지도록 하였다. 실시예 29의 열경화는 연신된 샘플의 가장자리가 4개 모두 강제되거나(C) 또는 클램프로 고정된 것을 제외하고는 유사하였다. 실시예 28은 열경화시키지 않았다.

상기 샘플들은 모두 필름 샘플의 광학체내에 분산상의 위치에 따라 분산상의 다양한 형상을 포함하는 것으로 관찰되었다. 생플들의 표면에 보다 가까이 위치한 분산상의 혼재물은 거의 구형이기보다는 신장된 형상인 것으로 관찰되었다. 샘플 표면들 사이에 보다 더 가까이 집중되는 혼재물은 보다 더 구형에 가까워질 수 있다. 이것은 스킨층을 가진 샘플의 경우에도 적용되나, 효과의 크기는 스킨층을 가진 경우에는 감소된다. 스킨층의 첨가는 연신 작업중에 분리되는 경향을 감소시킴으로써 필름의 가공처리를 개선시킨다.

이론을 고수할 의도는 없지만, 주조 필름의 코어층내 혼재물(분산상)의 신장은 상기 필름이 형틀을 통해 수송됨에 따라 혼합물상에서 전단의 결과로 생각된다. 이 신장 특성은 형틀의 물리적 치수, 압출 온도, 압출물의 유속, 뿐만 아니라 그 상대 용융 점도를 변경시키는 연속 및 분산상 재료의 화학적 측면을 변화시킴으로써 변경시킬 수 있다. 특정의 이용분야 또는 용도는 압출중에 분산상에 약간의 신장을 제공하는 이점을 얻을 수 있다. 후속적으로 기계 방향으로 연신되는 용도의 경우, 압출중에 신장된 분산상에 의한 개시는, 보다 높은 종횡비가 생성된 분산상에 이르도록 할 수 있다.

또 다른 주목할만한 특징은 동일한 샘플을 비강제적으로 연신시키는 경우, 실행도의 현저한 향상이 관찰된다는 사실이다. 따라서, 실시예 9에서는, 투과율(%)이 평행 및 수직 방향으로 각각 79.5% 및 20.3%였다. 대조적으로, 실시예 16에서의 투과율은 평행 및 수직 방향으로 각각 75.8% 및 28.7%였다. 샘플을 비강제적으로 연신시키는 경우에는 강제적인 연신에 비해 상대적으로 두께의 증가가 있으나, 투과율 및 흡광율이 둘다 향상되기 때문에, 지수 일치는 향상될 수도 있다.

굴절률 제어를 제공하는 또 다른 방법은 재료의 화학적 성질을 개질시키는 것이다. 예를 들면, 테레프탈산에서 유래한 공중합 단위체 30 중량%와 2,6-나프탈산에서 유래한 단위체 70 중량%의 공중합체는 100%의 PEN 중합체보다 0.02가 더 낮은 굴절률을 가진다. 기타 단량체 또는 비는 약간 상이한 결과를 가질 수 있다. 이 변화 유형을 사용하여 하나의 축에서 굴절률을 보다 세련히 일치시킬 수 있는 반면에, 큰 차이를 의도하는 축에서는 약간의 감소를 일으킬 뿐이다. 달리 말하면, 하나의 축에서 굴절률을 보다 세밀히 일치시킴으로써 얻어지는 이점은 큰 차이가 요구되는 직교축에서의 감소를 보상하고도 남는다. 둘째, 화학 변화는 연신이 일어나는 온도 범위를 변경시키는 것이 바람직할 수 있다. sPS와 다양한 비율의 파라메틸 스티렌 단량체의 공중합체는 최적 연신-온도 범위를 변화시킬 것이다. 상기 기술의 조합은 공정 처리와 생성 굴절률 일치 및 차이에 대해 전체 시스템을 가장 효과적으로 최적화할 필요가 있다. 따라서, 연신 조건의 측면에서 공정 및 화학적 특성을 최적화하고, 또한 재료의 화학적 특성을 조정하여 적어도 하나의 축에서 굴절률의 차이를 극대화하고 하나 이상의 직교축에서 차이를 최소화함으로써 최종 성능의 향상된 제어를 얻을 수 있다.

TD 방향보다 MD로 배향되면 상기 샘플은 보다 양호한 광학적 성능을 나타냈다(실시예 14-15와 비교). 이론을 고수할 의도는 없지만. 상이한 기하학적 혼재물은 TD 배향으로 보다는 MD 배향으로 전개되고, 이들 혼재물은 보다 높은 종횡 비를 가져서 비이상적인 말단 효과를 덜 중요하게 만드는 것으로 생각된다. 비이상적 말단 효과(non-ideal end effect)란 신장된 입자의 각각의 말단의 끝에서의 복잡한 기하 형태/굴절률의 관계를 말한다. 입자들의 내부 또는 비말단은 바람직한 것으로 생각되는 균일한 기하 형태 및 굴절률을 가지는 것으로 생각된다. 따라서, 균일한 신장된 입자의 비율이 높을수록 광학적 성능이 양호해진다.

상기 재료의 소광비(extinction ratio)는 연신 방향에 수직인 편광에 대한 투과율 대 연신 방향에 평행한 투과율의 비이다. 표 1에 인용된 실시예들의 경우, 7 이하의 소광비가 소광비를 최적화하기 위한 어떠한 시도도 없이 본 발명에 따라 제조된 광학체에서 관찰되었지만, 소광비는 약 2와 약 5 사이의 범위를 가진다. 필름 두께, 혼재물 부피 분율, 입자 크기 및 굴절률의 일치도 및 불일치도를 조정함으로써, 또는 요오드 또는 기타 염료를 사용함으로써, 훨씬 더 높은 소광비(예; 100 이상)를 얻을 수 있는 것으로 예상된다.

실시예 30-100

실시예 30-100에서는, 표2 에 열거한 다양한 재료를 사용하여 본 발명의 샘플들을 제조하였다. PEN 42, PEN 47, PEN 53, PEN 56 및 PEN 60은 60%의 페놀, 40%의 디클로로벤젠에서 측정하여 각각 0.42, 0.47, 0.53, 0.56 및 0.60의 고유점도(IV)를 가진 폴리에틸렌 나프탈레이트를 말한다. 사용된 구체적인 sPS-200-4는 다우 케미컬 컴퍼니에서 입수하였다. 에크델(Ecdel^TM) 9967 및 이 스타(Eastar^TM)는 뉴욕 로체스터 소재의 이스트먼 케미컬 컴퍼니에서 시판되는 코 폴리에스테르이다. 설린(Surlyn^TM) 1706은 델라웨어 월밍턴 소재의 이.아이. 듀퐁드 네무와즈 앤드 컴퍼니에서 입수가능한 이오노머이다. 첨가제 1 또는 2로서 열거한 재료는 폴리스티렌 글리시딜 메타크릴레이트를 포함한다. 제품명 GMAPS2, GMAP85 및 GMAPS8은 전체 공중합체에서 글리시틸 메타크릴레이트를 각각 2, 5 및 8 중량% 가지는 글리시딜 메타크릴레이트를 말한다. ETPB는 교차결합제 에틸트리페닐포스포늄 브로마이드를 말한다. PMMA VO44는 아토하스 노스 아메리카 인코오포레이티드에서 시판되는 폴리메틸메타크릴레이트를 말한다.

광학 필름은 표 2a 내지 표 2e에 언급하고 하기에 논급하는 차이를 제외하고는 실시예 4와 유사한 방법으로 제조하였다. 연속상 및 전체중의 그것의 비는 주상으로서 언급한다. 분산상 및 전체중의 그것의 비는 소상으로서 언급한다. 혼합물의 두께에 대해 보고된 값은 코어층의 대략적인 두께를 미크론 단위로 나타낸 것이다. 코어층의 두께가 변화될 경우 스킨층의 두께가 변화하지만, 그것은 일정한 비로 유지되었는데, 즉 스킨층은 대략 동일하였고, 두 스킨층 전체는 총 두께의 약 ⅓이었다. 분산상의 크기는 주사 전자 현미경(SEM) 또는 투과 전자 현미경(TEM)에 의해 일부 샘플에 대해 측정하였다. 실험실 회분식 배향기를 사용하여 후속적으로 연신된 상기 실시예들은 칼럼 표지된 회분식 연신(Batch Stretched)에서 "X"로 나타나 있다.

다양한 상용화제의 존재는 혼재 또는 분산상의 크기를 감소시키는 것으로 확인되었다.

실시예 101

실시예 101에서는, 생성되는 코어 두께가 약 420 미크론이고, 각각의 스킨층은 약 105 미크론인 것을 제외하고는, 실시예 4와 유사한 방법으로 광학 필름을 제조하였다. PEN은 0.56의 IV를 가졌다. 연신 온도가 165 ℃이고, 주조와 연신 사이에는 15일의 간격이 있었던 것을 제외하고는, 주조 필름은 실시예 1에서와 같이 배향시켰다. 투과율은 평행 및 수직 편광에 대해 각각 87.1%와 39.7%였다.

실시예 102-121

실시예 102-121에서는, 배향 조건이 변화되고/되거나, sPS-200-0을 4 또는 8 몰%의 파라-메틸 스티렌을 함유하는 sPS의 공중합체로 대체하거나 또는 표 3에 열거한 스티렌의 어택틱(atactic) 형태인 스티론 663(미시건 미드랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니에서 시판)으로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 101에서와 같이, 광학 필름을 제조하였다. 투과성의 평가도 보고한다. 투과율 값은 450 내지 700 nm 사이의 모든 파장에 걸쳐 평균한 값이다.

상기 실시예들은 혼재된 상의 입자가 낮은 IV PEN에서보다 높은 IV PEN에서 기계 방향으로 더 많이 신장됨을 나타낸다. 이것은 낮은 IV PEN에서는 연신이 필름의 내부 지점에서보다 필름의 외부 근처에서 더 큰 정도로 일어난다는 관찰과 일치하며, 섬유 구조물이 표면 근처에서 형성되고 구형 구조물은 중앙을 향해 형성된다는 결과와 일치하는 것이다.

이들 실시예의 일부는 배향 온도 및 배향의 정도가 목적하는 효과를 달성하는 데에 중요한 변수임을 암시하고 있다. 실시예 109 내지 114는 정지 결정화가 광의 바람직한 편광의 투과율의 부족에 대한 유일한 이유가 될 필요가 없음을 암시하고 있다.

실시예 122-124

실시예 122에서는, 209개 층의 공급블럭에 의해 본 발명에 따른 다층 광학 필름을 제조하였다. 공급블럭에는 2개의 재료: (1) 시간당 38.6 kg의 PEN(0.48의 고유점도); 및 (2) 95 중량%의 coPEN과 5 중량%의 sPS 단독중합체(분자량 200,000)의 혼합물이 공급되었다. coPEN은 고유점도 0.59로 에틸렌 글리콜과 중합되는 70 몰%의 나프탈렌 디카르복실레이트와 30 물%의 디메틸 이소프탈레이트를 주성분으로 한 공중합체였다. coPEN/sPS 혼합물은 시간당 34.1 kg의 속도로 공급블럭으로 공급되었다.

coPEN 혼합물 재료는 압출물의 외부에 존재하고, 생성된 적층체의 층 조성은 두 개 재료 사이에 교대로 존재하였다. 층들의 두께는 두께의 선형 구배에 의해파장 적층체를 생성시키도록 고려되었으며, 그 적층체는 가장 얇은 층 대 가장 두꺼운 층의 비가 1.3의 비를 가진 것이다. 그후, sPS가 없는 coPEN의 보다 두꺼운 스킨층(몰비가 70/15/15의 나프탈렌 디카르복실레이트/디메틸 테레프탈레이트/디메틸 이소프탈레이트인 것을 제외하고는, coPEN/sPS 혼합물을 제조하는 전술한 방법에 따라 제조됨)을 209개 층 복합체의 각 면에 첨가하였다. 전체 스킨층을 시간당 29.5 kg의 속도로 적층체의 각면 또는 표면에 상기 양의 약이 되도록 첨가하였다.

생성된 스킨층 피복 다층 복합체를 다층제조기를 통해 압출하여 421개 층의 다층 복합체를 수득하였다. 그 후 생성된 다층 복합체는 각각의 표면상에 시간당 29.5 kg의 전체 속도로 각각의 측면상에 상기량의 약이 되도록 70/15/15 coPEN의 또 다른 스킨층으로 피복하였다. 상기 두 번째 스킨층은 기존의 스킨층으로부터 별도로 확인될 수 없기 때문에(재료가 동일하기 때문), 논의의 목적상 생성되는 별도의 두꺼운 스킨층은 단지 하나의 층으로 계산될 것이다.

생성되는 421개 층의 복합체를 다시 1.40 비의 비대칭 다층제조기를 통해 압출시켜 841개 층의 필름을 수득하였는데, 그 다음, 이 필름은 형틀을 통해 압출시키고 두께 약 30 밀의 시트 속으로 켄칭시킴으로써 시트로 주조시켰다. 생성된 주조 시트는 통상의 필름 제조 텐터링 장치를 사용하여 폭 방향으로 배향시켰다. 시트는 약 300 ℉(149 ℃)의 온도에서 연신비 약 6:1 및 초당 약 20%의 연신 속도로 연신시켰다. 생성된 연신 필름은 두께가 약 5 밀이었다.

실시예 123에서는, coPEN/sPS 혼합물의 양이 5% 대신에 20%였던 것을 제외하고는, 실시예 122와 동일하게 다층 광학 필름을 제조하였다.

실시예 124에서는, sPS를 필름에 첨가하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 122와 동일하게 다층 광학 필름을 제조하였다.

표 4에 제시된 결과는 필름의 광학적 이득의 측정치를 포함한다. 필름의 광학적 이득은 두 개 사이에 삽입된 필름이 갖는 후광으로부터 LCD 패널을 통해 투과된 광 대 그 자리에 필름없이 투과된 광의 비이다. 광학 필름의 주변에서의 광학적이득의 중요성은 WO 95/17692호에 그 도 2와 관련하여 기술되어 있다. 이득치가 높은 것이 일반적으로 바람직하다. 투과율 값은 광원이 연신 방향에 평행하게(T_∥) 그리고 연신 방향에 수직하게(T_⊥) 편광될 경우에 얻어지는 값들을 포함한다. 이탈 각 색상(OAC: off-angle-color)은 오리엘 분광계를 사용하여 파장 400 내지 700 nm의 50°입사광의 p-편광 투과율의 평균 평방 편차의 루트로서 측정하였다.

이탈각 색상(OAC)의 값은 본 발명의 범위 내에서 다층 구조물을 사용하는 징점을 입증한다. 구체적으로, 그러한 구조물을 사용하여 이득을 단지 약간만 감소시키면서 OAC를 상당히 감소시킬 수 있다. 이러한 평균화는 일부의 용도에서 장점을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예의 경우의 T_∥의 값은 기대치보다 낮을 수 있는 데, 그 이유는 sPS에 의해 산란된 광은 검출기에 수용되지 않을 수도 있기 때문이다.

본 발명에 관한 상기 설명은 단지 설명을 위한 것이며 이것에 본 발명을 국한시키고자 하는 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 범위는 첨부하는 청구 범위와 관련해서만 해석되어야 한다.

Claims

연속상 및 분산상을 포함하고, 이들 연속상 및 분산상 중 1개 이상의 굴절율 은 배향에 의해 조절 가능한 것인 조성물을 제공하는 단계, 및

연속상의 복굴절율이 약 0.05 이상이 되고, 상기 조성물의 확산 반사율이 약 30% 이상이 되며, 제1상과 제2상의 굴절율의 차이가, 3개의 상호 직교 축 중 제1 축을 따라서는 약 0.05 이상이 되고 3개의 상호 직교 축 중 제2축을 따라서는 약 0.05 미만이 될 때까지 상기 조성물을 배향시키는 단계

를 포함하는 광학체의 제조 방법.
제1 편광을 가진 파장 λ의 전자기 방사선을 확산 반사시키고, 제2 편광을 가진 파장 λ의 전자기 방사선은 정투과시키는 광학체를 제조하는 방법으로서,

변형에 의한 볼굴절 물질로 구성된 연속상과, 상기 연속상 내에 배치된 분산상을 포함하는 조성물을 제공하는 단계로서, 상기 분산상은 제1 치수가 약 2λ보다 크고, 제2 치수 및 제3 치수는 약 λ/30보다는 크고 약 λ보다는 작은 다수의 입자를 포함하는 것인 단계와,

상기 연속상과 분산상의 굴절율의 차이가, 3개의 상호 직교 축 중 제1 축을 따라 편광된 파장 λ의 전자기 방사선에 대해서는 약 0.05 이상이 되고, 3개의 상호 직교 축 중 제2 축을 따라 편광된 파장 λ의 전자기 방사선에 대해서는 약 0.05 미만이 되며. 파장 λ의 전자기 방사선의 하나 이상의 편광에 대한 하나 이상의 축을 따른 상기 조성물의 확산 반사도가 약 30% 이상이 될 때까지 상기 조성물을 배향시키는 단계

를 포함하는 방법.
제2항에 있어서, 다수의 입자는 제2 치수와 제3 치수 모두가 약 0.5 λ이하인 것인 방법