KR100582973B1

KR100582973B1 - 반사 필름 체 및 그를 사용하는 빛의 반사 방법

Info

Publication number: KR100582973B1
Application number: KR1020007007668A
Authority: KR
Inventors: 존 에이. 휘틀리; 마이클 에프. 웨버
Original assignee: 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2006-05-24
Also published as: JP2002509280A; KR20010034059A; JP4399113B2; US20050243425A1; CN1288520A; EP1047963A1; DE69913102D1; CN1141604C; AU2109699A; US6157490A; BR9906907A; WO1999036809A1; DE69913102T2; EP1047963B1

Abstract

본 발명은 주 반사 대역의 한쪽 또는 양쪽에서 예리한 대역단을 나타내는 반사 필름 및 기타 광학 체를 제공한다. 광학 체는 다층 스택 M₁ 및 M₂를 포함하고, 이들은 각각 스펙트럼의 원하는 부분에서 1 차 반사를 가지며 광학 반복 단위 R₁ 및 R₂를 포함한다. 광학 반복 단위 R₁ 및 R₂의 적어도 하나는 결합된 다층 스택의 두께를 따라 광학적 두께가 단조롭게 변화한다.

예리한 대역단, 대역단 경사, 파장, 광학적 두께, 반사율, 투과율, 스펙트럼, 다층 필름, 반사 필름 체.

Description

반사 필름 체 및 그를 사용하는 빛의 반사 방법 {A REFLECTIVE FILM BODY AND A METHOD OF REFLECTING LIGHT USING THE SAME}

본 발명은 일반적으로 다층 광학 체에 관한 것이고, 특히 예리한 반사 대역단 (bandage)을 나타내는 다층 필름에 관한 것이다.

빛을 반사하기 위해 2 이상의 중합체의 교대 층을 포함하는 다층 반사 필름을 사용하는 것이 공지되어 있고, 예를들어 미국 특허 제3,711,176호 (알프레리 쥬니어 (Alfrey, Jr.)등), 미국 특허 제5,103,337호 (쉬렝크 (Schrenk)등), WO96/19347호 및 WO95/17303호에 기재되어 있다. 특정한 다층 필름의 반사 및 투과 스펙트럼은 각각의 층들의 광학적 두께에 주로 의존되며, 이는 층의 실제 두께 ×그의 굴절 지수의 곱으로 정의된다. 따라서, 하기 수학식에 따라 층들의 적절한 광학적 두께를 선택함으로써, 빛의 적외선, 가시광선 또는 자외선 파장λ_M을 반사하도록 필름을 제작할 수 있다.

λM = (2/M) * Dr

상기 식에서, M은 반사된 빛의 특정한 차수를 나타내는 정수이고, D_r는 2 이상의 중합체 층을 포함하는 광학 반복 단위 (또한, 다층 스택이라고 불림)의 광학 적 두께이다. 따라서, D_r은 광학 반복 단위를 이루는 각각의 중합체 층의 광학적 두께의 합이다. D_r은 항상 두께에서의 1/2 람다이며, 이때 람다는 1 차 반사 피크의 파장이다. 다층 필름의 두께를 따라 광학 반복 단위의 광학적 두께를 변화시킴으로써, 파장의 넓은 대역 (band)을 걸쳐 빛을 반사하는 다층 필름을 제작할 수 있다. 이러한 대역은 통상 반사 대역 또는 저지 대역이라고 일컬어진다.

반사 대역은 장 파장 (적색) 및(또는) 단 파장(청색) 측에서 예리한 스펙트럼 단 (edge)을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 다양한 광학적 두께의 광학 반복 단위를 함유하는 당 기술분야에 공지된 반사 필름은, 전형적으로, 원하는 중요한 파장 밖에서 반사를 일으키는 약간 경사진 대역단을 갖고 있다. 예를들면, 반사 필름이 가시광 스펙트럼에 걸쳐 투명하면서 적외선 광을 반사하도록 제작된다면, 반사 대역의 청색 측상의 경사진 단이 스펙트럼의 가시광 영역으로 침범할 수도 있으며, 이에 의해 적외선 반사 필름 체의 원하지 않는 착색이 일어나게 된다. 이러한 착색은 적외선 반사 대역이 적외선 영역으로 더욱 이동하도록 적외선 필름을 제작함으로써 피할 수 있지만, 그 결과 스펙트럼의 가시광 영역 근처에서 적외선이 실질적으로 투과하게 된다.

다른 상황에서, 스펙트럼의 가시광 영역에서 선택된 범위에 걸쳐 빛을 반사하는 반사 필름 또는 기타 광학 체, 예를들어 녹색광 만을 반사하는 반사 필름을 제작하는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 경우에, 반사 대역의 적색 및 청색 측 모두에서 예리한 단을 갖는 것이 바람직할 수도 있다.

다층 스택을 포함하는 많은 선행기술의 반사 필름은 반사 대역 근처에서 다수의 작은 반사 피크를 나타낸다. 이러한 소위 "링잉"은 원치않는 반사를 일으킬 수도 있다. 일정한 광학적 두께의 광학 반복 단위로 구성된 다층 필름에 대하여, 반사 대역을 초래하는 다른 광학 반복 단위의 광학적 두께의 1/2의 광학적 두께를 가진 다수의 광학 반복 단위를 첨가함으로써, 이러한 링잉을 억제할 수도 있음이 당 기술분야에 제안되어왔다. 그러나, 이러한 접근법은 링잉을 제거할 수는 있으나, 대역단 예리도를 개선할 수 없고, 사실상 그것을 더욱 악화시킬 수도 있다. 더욱이, 이러한 접근법은, 표면상에 특정한 광학적 두께의 얇은 층만을 허용할 수 있기 때문에, 다층 압출 필름상에 벗길 수 있는 표피가 존재하는 것이 필요하다.

따라서, 당 기술분야에서는, 주 반사 대역의 한쪽 또는 양쪽에 예리한 대역단을 나타내고, 링잉 및 기타 바람직하지 못한 반사의 존재를 피할 수 있는 반사 필름 및 그의 제조 방법이 요구되고 있다. 상기 및 기타 요구들은 이하 설명되는 본 발명에 의해 충족된다.

발명의 요약

본 발명은 주 반사 대역의 한쪽 또는 양쪽위에 예리한 대역단을 나타내는 반사 필름 및 기타 광학 체를 제공한다. 본 발명의 광학 체는 다층 스택 M₁ 및 M₂를 포함하며, 이들은 각각 광학 반복 단위 R₁ 및 R₂를 포함하고 원하는 스펙트럼 부분에서 1 차 반사를 갖는다. 광학 반복 단위 R₁ 및 R₂는 각각 적어도 제1 중합체 층 및 제2 중합체 층을 포함하며, 상기 제1 및 제2 중합체 층은 각각 굴절 지수 n₁ 및 n₂을 갖고, n₁ 및 n₂간의 차이는 0.05 이상이다. 광학 반복 단위 R₁는 광학적 두께가 상기 다층 스택 M₁의 두께를 따라 실질적으로 단조롭게 변하고, 광학 반복 단위 R₂는 다층 스택 M₂의 두께를 따라 실질적으로 일정한 광학적 두께를 갖는다. 광학 반복 단위 R₂의 광학적 두께는 다층 스택 M₁의 두께를 따라 광학 반복 단위 R₁의 최소 광학적 두께 미만이거나 그와 동일하거나, 또는 광학 반복 단위 R₂의 광학적 두께는 다층 스택 M₁의 두께를 따라 광학 반복 단위 R₁의 최대 광학적 두께와 동일하거나 그보다 크거나, 또는 상기 광학 반복 단위 R₂는, 광학 반복 단위 R₁의 실질적으로 단조로운 광학적 두께 변화와는 반대로, 상기 다층 스택 M₂의 두께를 따라 광학적 두께가 실질적으로 단조롭게 변하며, 다층 스택 M₂의 두께를 따른 광학 반복 단위 R₂의 최소 광학적 두께는 다층 스택 M₁의 두께를 따른 광학 반복 단위 R₁의 최소 광학적 두께와 실질적으로 동일하거나, 또는 다층 스택 M₂의 두께를 따른 광학 반복 단위 R₂의 최대 광학적 두께는 다층 스택 M₁의 두께를 따른 광학 반복 단위 R ₁의 최대 광학적 두께와 실질적으로 동일하다.

본 발명은 하기 도면을 참고로 하여 더욱 상세히 설명되지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1a 내지 도 1e는, 반사 대역의 적색 또는 청색 단에서 예리한 대역단을 수득하기 위하여, 다층 스택 M₁ 및 M₂에서의 광학 반복 단위 R₁ 및 R₂의 광학적 두께 변동을 나타낸다.

도 2는, 반사 대역의 청색 및 적색 단에서 예리한 대역단을 수득하기 위하여, 다층 필름 M₁, M₂ 및 M₃에서의 광학 반복 단위 R₁, R₂및 R₃의 광학적 두께 변동을 나타낸다.

도 3은, M₁ 및 M₃이 연속적으로 변화하는 경사를 가진 다층 필름 M₁, M ₂ 및 M₃에 있어서 광학 반복 단위 R₁, R₂ 및 R₃의 광학적 두께 변동을 나타낸다.

도 4a 및 도 4b는 2개의 교대하는 중합체 층으로 구성된 다층 필름의 개략도이다.

도 5는 2개의 교대하는 중합체 재료 층으로 구성된 광학 반복 단위의 3 차원 개략도이다.

도 6은 ABCB 패턴으로 배열된 중합체 층 A, B 및 C로 구성된 광학 반복 단위의 3 차원 개략도이다.

도 E1a는 LTG1 및 LTG2의 조합된 층 두께 구배를 나타내는 층 두께 구배 프로파일이다.

도 E1b는 층 두께 구배 LTG1에 의해 생성된 반사 대역에 대한 단 파장 대역단 및 역 구배 LTG2의 첨가 효과를 나타내는 컴퓨터로 계산된 스펙트럼이다.

도 E2a는 f-비율 편차로의 역 구배를 가진 스택 구조의 층 두께 구배 프로파 일이다.

도 E2b는 LTG1 및 LTG3의 조합에 의해 부여되는 대역단 예리도에서의 개선을 나타내는 컴퓨터로 계산된 스펙트럼이다.

도 E3a는 조합된 스택 LTG1 및 LTG4에 대한 층 두께 구배 프로파일이다.

도 E3b는, LTG1 경우에 비하여, 도 E3a의 층 두께 구배에서 관찰되는 개선을 나타내는 컴퓨터로 계산된 스펙트럼이다.

도 E4a는, 저 지수 층은 LTG1 및 LTG5의 전체 스택에 대해 선형이지만 고 지수 성분은 LTG5 구간에서 역 구배를 받는, 층 두께 구배 프로파일이다.

도 E4b는, LTG1 경우에 대하여, 도 E4a의 구배에서 보여지는 개선을 나타내는 컴퓨터로 계산된 스펙트럼이다.

도 N1a는, 넓은 대역 반사 스택의 층 두께 프로파일에 불연속 단계를 도입함으로써 형성된, 간단한 대역 통과 필터에 대한 층 두께 구배 프로파일이다.

도 N1b는 도 N1a의 구배에 대한 계산된 스펙트럼이다.

도 N2a는 2개의 경사진 선형 두께 분포 및 추가의 비-경사 1/4 파동 스택을 가진 층 두께 구배 프로파일이다.

도 N2b는 도 N2a의 구배에 대한 계산된 스펙트럼이다.

도 N3a는 곡선 층 두께 프로파일을 나타내는 층 두께 구배 프로파일이다.

도 N3b는 도 N3a의 구배에 대한 계산된 스펙트럼이다.

본 발명의 개시내용에서 하기 정의 및 합의가 사용된다:

스펙트럼의 원하는 부분: 400 nm 내지 2500 nm 사이의 임의의 연속 파장 범위, 원하는 반사 대역이라고도 불린다.

광학 반복 단위 (ORU): 다층 필름의 두께를 거쳐 반복된 배열을 갖는, 특정한 순서로 배열된 층의 스택; 층의 스택은 상기 수학식 I에 따른 파장에서 1 차 반사를 갖는다.

고유 대역폭, 또는 광학 반복 단위 (ORU) 대역폭: 동일한 두께의 ORU의 무한 스택이 나타내는 대역폭, 이는 본(Born) 및 울프(Wolf)에 의해 문헌 ("Principles of Optics", 제 5 판, 67 면)에 정의된 특유의 매트릭스 M의 매트릭스 요소로 부터 쉽게 계산된다. 약 0.3 미만의 차이가 나는 지수를 가진 2종의 재료들의 1/4 파장 스택에 대하여, 이것은 그 경계면에 대한 프레스넬(Fresnel) 반사 계수의 절대치에 의해 양호한 어림셈으로 주어진다.

저지대역: 반사율 대역은 일반적으로 낮은 반사율의 파장 영역에 의해 어느 한쪽 에서 제한된 스펙트럼 반사 대역로서 정의된다. 유전 스택에 있어서, 흡수율은 전형적으로 많은 응용에서 무시될 수 있을 정도로 충분히 낮고, 그 정의는 투과율로 주어진다. 이러한 측면에서, 반사율 대역 또는 저지 대역은 일반적으로 고 투과율의 영역에 의해 양쪽에서 제한된 저 투과율의 영역으로서 정의된다.

한가지 바람직한 구현양태에서, p-편광된 빛에 대한 단일 반사율 대역 또는 저지 대역은, 투과율이 50 % 이상인 2개의 연속 파장 사이에 연속 스펙트럼을 갖고, 단점으로서 이러한 연속 파장을 포함하며, 하나의 단점으로부터 다른 단점까지의 평균 투과율은 20 % 미만이다. 이러한 바람직한 반사율 대역 또는 저지 대역은 비편광된 빛 및 정상 입사광에 대해서 동일한 방식으로 설명된다. 그러나, s-편광된 빛에 대하여, 상기 설명에서의 투과율 값은 스택과의 공기 경계면 또는 스택의 표면층 또는 코팅에 의해 반사되는 빛의 부분을 제외하는 방식으로 계산된다.

저지대역의 대역폭: 상기 문단에 기재된 것과 같은 바람직한 구현양태에 있어서, 대역폭은, 투과율이 10 %인, 각각 50 % 투과율 점에 가장 근접한 대역내의 2개의 파장 사이의 거리 (nm)인 것으로 정의된다. 통상 사용되는 용어로, 대역폭은 10 % 투과율 점으로 정의된다. 각각의 청색 및 적색 (즉, 단파장 및 장파장) 대역단이 상기 정의된 10 % 투과율 점에서의 파장으로 간주된다. 바람직한 저지 대역의 투과율은 10 % 투과율 점 사이의 평균 투과율인 것으로 간주된다. 반사율 대역이 바람직한 구현양태에 대한 대역폭 및 대역단 경사의 정의를 만족시키기에 충분히 높은 반사율을 갖지 않는다면, 대역폭은 간단히 1/2 최대치 (이때 최대치는 피크 반사율 값이다)에서의 전체 폭 (FWHM)으로 간주될 수도 있다.

저지 대역의 대역단 경사: 상기 문단에 기재된 대역단의 경사는 50 % 및 10 % 투과율/파장점으로부터 얻어지며, nm당 % 투과율의 단위로 주어진다.

통과 대역: 통과 대역은 일반적으로 비교적 낮은 투과율의 스펙트럼 영역에 의해 제한된 스펙트럼 투과 대역로서 정의된다. 다층 칼라 시프팅 필름에 있어서, 통과 대역은 반사 저지 대역에 의해 제한된다. 통과 대역의 폭은 1/2최대 투과율에서의 전체 폭 (Full Width at Half Maximum Transmission; FWHM)값이다.

통과 대역의 대역단 경사: 최대 투과율 점에 가장 근접한 소정의 대역단상의 2개의 점으로부터 대역단 경사를 계산하며, 이때 투과율 값은 최대 투과율 값의 50 % 및 10 %이다. 한가지 바람직한 구현양태에서, 통과 대역은 투과율 피크의 양쪽에 피크 투과율 점의 10 % 또는 그 미만의 최소 투과율을 가진 낮은 투과율 영역을 갖는다. 예를들면, 이러한 바람직한 구현양태에서, 50 % 최대 투과율을 가진 통과 대역은 5 % 이하의 최소 투과율을 가진 반사율 대역에 의해 양쪽에서 제한된다. 더욱 바람직하게는, 통과대역의 양쪽에서 최소 투과율은 통과대역의 피크 투과율 값의 5 % 미만이다.

가장자리(edge) 필터: 중요한 파장 범위내에 단지 하나의 대역단을 갖는 반사율 필터.

다층 필름: 특정한 범위의 파장에 걸쳐 빛을 반사하도록 제작된 광학 반복 단위를 포함하는 필름. 다층 필름은 광학 반복 단위들 사이에 추가의 층을 함유할 수도 있으며, 추가의 층은 다층 필름에 걸쳐 반복될 수도 있거나 반복되지 않을 수도 있다.

다층 필름을 따라 단조롭게 변하는 광학 반복 단위의 층 두께: 광학 반복 단위의 두께는 다층 필름의 두께를 따라 감소하거나 증가하는 일정한 경향을 나타낸다 (예를들어, 광학 반복 단위의 두께는 다층 필름의 두께의 일부를 따라 증가하는 경향 및 다층 필름 두께의 다른 일부를 따라 감소하는 경향을 나타내지 않는다). 이러한 경향은 층-대-층 두께 오차와는 무관하며, 이는 5 % 이상의 큰 1-시그마 값으로 통계적 변동을 가질 수 있다. 또한, 광학 반복 단위에서의 국소 변동은 층 두께 프로파일에서 잔결을 일으킬 수도 있고 이는 수학적 정의로 엄밀하게 단조가 아니지만, 이러한 잔결은 첫번째 및 마지막 광학 반복 단위 사이의 두께 차이에 비 해 다소 작아야만 한다.

광학 반복 단위의 최대 광학적 두께: 통계 곡선의 최대치는 층 두께에서의 랜덤한 오차를 함유하는 실제 층 분포에 일치한다.

광학 반복 단위의 최소 광학적 두께: 통계 곡선의 최소치는 층 두께에서의 랜덤한 오차를 포함하는 실제 층 분포에 일치한다.

평면 축: 반사 필름의 평면에 있는 2개의 상호 수직의 축. 편의상, 이들은 x-축 및 y- 축으로 표시된다.

횡축: 반사 필름의 평면에 수직인 축. 편의상, 이 축은 z-축으로 표시된다.

특정한 축을 따른 굴절 지수는 n_i로 일컬어지고, 이때 i는 특정한 축을 나타내며, 예를들어 n_x는 x-축을 따른 굴절 지수를 나타낸다.

음 복굴절: 횡축을 따른 굴절 지수는 평면 축 모두를 따른 굴절 지수보다 작거나 그와 동일하다 (n_z < n_x 및 n_y).

양 복굴절: 횡축을 따른 굴절 지수는 평면 축 모두를 따른 굴절 지수보다 크다 (n_z > n_x 및 n_y).

등방성: x, y 및 z축을 따른 굴절 지수는 실질적으로 동일하다 (예를들어 n_x = n_y = n_z)

적외선 영역 : 700 nm 내지 2500 nm

가시광 영역 : 400 nm 내지 700 nm

f-비는 다음과 같이 정의된다 :

상기 식에서, f_k는 중합체 층 k의 광학적 두께이고, l은 광학 반복 단위에서의 층의 수이며, n_k은 중합체 층 k의 굴절 지수이고, d_k는 중합체 층 k의 두께이다. 광학 축 j를 따른 중합체 층 k의 광학적 두께 비는 f_jk로 표시되고, n_k를 축 j()를 따른 중합체 재료 k의 굴절 지수로 치환하는 것 이외에는 상기와 같이 정의된다.

표피층: 모든 광학 반복 단위의 물리적 두께의 합의 10 % 내지 20 % 사이의 두께를 가진, 전형적으로 최외층으로서 제공되는 층.

상세한 설명

대역의 적색 또는 청색측 또는 양쪽 모두에서 예리한 대역단을 수득하기 위하여, 본 발명에 따른 다층 필름의 구성을 다양한 방법으로 사용할 수 있다.

대역단 예리화 - 청색 단

반사 대역의 청색 단에서 본 발명에 따른 예리한 대역단을 얻기 위하여, 광학 반복 단위 R₁을 가진 다층 스택 M₁을 광학 반복 단위 R₂를 가진 다층 스택 M₂와 조합한다. 양 다층 스택들은 원하는 스펙트럼 영역, 예를들어 적외선 영역에서 1 차 반사대역을 갖도록 제작된다. 적절한 굴절 지수를 가진 중합체 재료를 선택하고, 광학 반복 단위의 광학적 두께가 상기 수학식 I에 의해 예측된 원하는 파장에서 나타나도록 광학 반복 단위의 각각의 중합체 층의 물리적 두께를 조작함으로써, 스펙트럼의 특정 영역에 1 차 반사대역을 갖는 필름 또는 기타 광학 체를 제조할 수 있다. 다층 필름에서 광학 반복 단위의 광학적 두께를 변화시킴으로써, 스펙트럼의 특정 범위에 걸쳐 원하는 반사율을 얻을 수 있다. 바람직하게는, 다층 스택 M₁의 광학 반복 단위 R₁은 광학적 두께가 단조롭게 변화되고, 그 결과 원하는 반사대역이 수득된다. 그러나, 원하는 반사대역을 포함시키기 위하여, 상이한 광학 반복 단위를 포함하는 여러개의 다층 스택을 사용할 수도 있다.

광학 반복 단위 R₁의 광학적 두께는 바람직하게는 다층 스택 M₁의 두께를 따라 단조롭게 증가한다. 다층 스택 M₂는 광학적 두께가 실질적으로 일정한 광학 반복 단위 R₂를 포함할 수도 있거나, 또는 광학 반복 단위 R₂의 광학적 두께는 다층 스택 M₂의 두께를 따라 단조롭게 감소할 수도 있다. 광학 반복 단위 R₂의 광학적 두께가 실질적으로 일정하다면, 그의 광학적 두께는 다층 스택 M₁의 두께를 따라 광학 반복 단위 R₁의 최소 광학적 두께와 거의 동일해야 한다. 바람직하게는, 이러한 구현양태에서, 광학 반복 단위 R₂의 광학적 두께는 광학 반복 단위 R₁의 최소 광학적 두께와 실질적으로 동일하다.

도 1a는 이러한 구현양태를 나타내며, 본 발명과 관련하여 형성된 반사 필름에서의 광학 반복 단위 수에 대한 광학 반복 단위 R₁ 및 R₂의 광학적 두께의 도표를 나타낸다. 도 1a에서, 다층 스택 M₁은 증가하는 광학적 두께의 광학 반복 단위 R₁ 을 포함하며, 다층 스택 M₂는 실질적으로 일정한 광학적 두께의 광학 반복 단위 R₂를 포함한다. 도 1a에 따라 제작된 반사 필름은 반사 대역의 청색측 상에 예리한 대역단을 갖게 될 것이다.

도 1b는 본 발명의 다른 구현양태를 나타내며, 이는 청색측 상에서 반사대역을 예리하게 한다. 도 1b에 나타낸 바와 같이, 이러한 구현양태에서의 다층 스택 M₂는 다층 스택 M₂의 두께를 따라 광학적 두께가 단조롭게 감소하는 광학 반복 단위 R₂를 포함한다. 이러한 구현양태에서 광학 반복 단위 R₂의 최소 광학적 두께는 다층 스택 M₁을 따른 광학 반복 단위 R₁의 최소 광학적 두께와 실질적으로 동일하다.

대역단 예리화 - 적색 단

반사 대역의 적색 단에서 본 발명에 따른 예리한 대역단을 얻기 위하여, 광학 반복 단위 R₁을 가진 다층 스택 M₁을 광학 반복 단위 R₂를 가진 다층 스택 M₂와 조합한다. 양 다층 스택들은 원하는 스펙트럼 영역에서 1 차 반사, 예를들어 가시광 스펙트럼의 녹색 부분에 반사대역을 갖도록 제작된다.

광학 반복 단위 R₁의 광학적 두께는 바람직하게는 다층 스택 M₁의 두께를 따라 단조롭게 증가한다. 다층 스택 M₂는 광학적 두께가 실질적으로 일정한 광학 반복 단위 R₂를 포함할 수도 있거나, 또는 광학 반복 단위 R₂의 광학적 두께는 다층 스택 M₂의 두께를 따라 단조롭게 감소할 수도 있다. 광학 반복 단위 R₂의 광학적 두께가 실질적으로 일정하다면, 그의 광학적 두께는 다층 스택 M₁의 두께를 따라 광학 반복 단위 R₁의 최대 광학적 두께와 동일해야 한다. 바람직하게는, 이러한 구현양태에서, 광학 반복 단위 R₂의 광학적 두께는 광학 반복 단위 R₁의 최대 광학적 두께와 실질적으로 동일하다.

도 1c는 이러한 구현양태를 나타내며, 본 발명과 관련하여 형성된 반사 필름체에서의 광학 반복 단위 수에 대한 광학 반복 단위 R₁ 및 R₂의 광학적 두께의 도표를 나타낸다. 도 1c에서, 다층 스택 M₁은 증가하는 광학적 두께의 광학 반복 단위 R₁을 포함하며, 다층 스택 M₂는 실질적으로 일정한 광학적 두께의 광학 반복 단위 R₂를 포함한다. 도 1c에 따라 제작된 반사 필름체는 반사 대역의 적색측 상에 예리한 대역단을 나타내게 될 것이다.

도 1d는 본 발명의 다른 구현양태를 나타내며, 이에의해 적색측 상에서 반사대역이 예리하게 된다. 도 1d에 나타낸 바와 같이, 다층 스택 M₂는 다층 스택 M₂의 두께를 따라 광학적 두께가 단조롭게 감소하는 광학 반복 단위 R₂를 포함한다. 이러한 구현양태에서 광학 반복 단위 R₂의 최대 광학적 두께는, 다층 스택 M₁을 따른 광학 반복 단위 R₁의 최대 광학적 두께와 실질적으로 동일하게 된다.

대역단 예리화 - 양쪽 단

반사 대역의 양쪽 단에서 예리한 대역단을 얻기 위하여, 3 개의 다층 스택 M₁, M₂ 및 M₃을 도 2에 나타낸 구현양태에서와 같이 조합할 수 있다. 다층 스택 M₁은 다층 스택 M₁의 두께를 따라 단조롭게 증가하는 광학 반복 단위 R₁을 포함한다. 스택의 말단에서, R₁이 최소 광학적 두께를 갖는다면, 다층 스택 M₁을 일정한 광학적 두께를 갖는 광학 반복 단위 R₂를 포함하는 다층 스택 M₂와 조합한다. R₂의 광학적 두께는 광학 반복 단위 R₁의 최소 광학적 두께와 실질적으로 동일하거나 (도 2에 나타낸 바와 같음), 또는 그 미만이다. 반사대역의 청색 단에서 예리한 대역단을 수득하기 위해 상기 기재된 바와 같이, 광학 반복 단위 R₂는 다층 스택 M₂의 두께를 따라 단조롭게 감소할 수도 있다.

스택의 말단에서, 광학 반복 단위 R₁이 최대 광학적 두께를 갖는다면, 실질적으로 일정한 광학적 두께를 갖는 광학 반복 단위 R₃을 포함하는 다층 필름 M₃을 조합한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, R₃의 광학적 두께는 광학 반복 단위 R₁의 최대 광학적 두께와 동일하다. 적색 단에 예리한 대역단을 얻기 위해 상기에 이미 기재된 바와 같이, 광학 반복 단위 R₃는 또한 다층 필름 M₃의 두께를 따라 단조롭게 감소할 수도 있다.

상기 기재된 각각의 구현양태에서, 다층 스택 M₁ 및 M₂, 및 임의로 M₃는 반사 필름에서 서로에 대해 물리적으로 가까이 있는 것으로 설명된다. 그러나, 이는 필수요건이 아니다. 특히, 다층 스택은 추가의 다층 스택 및(또는) 예를들어 다층 스택 사이의 접착성을 개선시키는 층과 같은 추가의 층에 의해 반사 필름 체에서 서로 떨어져 있을 수도 있다. 예를들어, 도 1a에서의 다층 스택 M₂은 도 1e에 나타낸 바와 같이 다층 스택 M₁의 다른 단에 동일하게 존재할 수 있다. 유사하게, 도 2에서 다층 스택 M₂ 및 M₃의 위치는 서로 변할 수 있다. 그러나, 다층 스택 M₁, M₂ 및 임의로 M₃의 서로에 대해 바람직한 공간 위치는, 재료 층이나 공간이 사이에 끼지 않고, 도 1a 내지 1d 및 도 2에 나타낸 바와 같이 인접한 층들이 대략 동일한 광학적 두께가 되도록 함께 결합되는 것이다.

다층 스택 M₁, M₂ 및 M₃이 인접하지 않거나 또는 도 1e에 나타낸 순서인 경우라도, 대역단 예리화가 수득될 수 있다. 재료 및 이들의 지수는 3개의 다층 스택의 각각에서 상이할 수도 있다. 그러나, 동일하거나 유사한 광학적 두께의 반복 단위 (서로 겹친 반사 대역을 가진 다층 스택)들이 이러한 층 사이에서 보강 간섭을 향상시키기 위해 광학적으로 결합될 때, 광학층의 가장 효과적인 사용이 일어나게 된다. 이러한 제약조건은 다층 스택 M₁, M₂ 및 M₃에서 반복 단위 R ₁, R₂ 및 R₃의 유용한 두께의 범위에 대한 지침을 제공한다. 예를들면, 도 1d에서, 다층 스택 M₂에서의 반복 단위가 M₁의 최대 반복 단위의 두께로부터 점차적인 편향으로 오른쪽으로 갈수록 점차적으로 얇아질 때, 보강 간섭을 위한 광학적 결합은 층 사이의 말단에서 점차적으로 약해진다. M₂의 최소 두께 반복 단위가 M₁에서의 최대 두께 반복 단위의 고유 대역폭의 범위밖인 광학적 두께 d인 경우라면, 이러한 최소 두께 단위는 다층 스택 M₁의 반사대역의 적색 측상에서 대역단이 예리화되는데 상당히 기여하지 못할 것이다.

본 발명에 따라 형성된 반사 필름 또는 기타 광학 체는 예를들면 이하에서 더욱 상세히 기재되는 바와 같이 다층 공-압출에 의해 제조될 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 반사 필름 또는 기타 광학 체를 형성하는 다층 스택은 서로에 대해 별도로 (예를들어 별개의 자립 필름으로서) 제조된 다음, 함께 적층되어 최종 반사 필름을 형성할 수도 있다.

광학 스택 구조

연장된 반사 대역에 대한 층 두께 분포는 지수적으로 또는 선형으로 증가하는 다양한 함수 형태의 형태를 취할 수도 있다. 이러한 광학 스택은 소정의 대역폭 및 흡광의 연장된 반사 대역을 생성한다. 동일한 함수 형태가 처음부터 끝까지 (첫번째 층에서 마지막 층까지)유지된다면, 대역단의 경사는 원하는 정도로 가파르지 않을 수도 있다. 왼쪽 또는 오른쪽 대역단의 경사를 증가시키기 위하여, 층 두께 분포의 경사가 0에 근접하도록 층 두께 분포의 함수 형태를 주 스택 분포의 말단점 근처에서 변화시킬 수도 있다.

대역단을 더욱 예리하게 하기 위하여, 0 또는 반대 부호의 경사를 가진 추가의 층을 첨가할 수도 있다. 예를들면, 조합된 다층 광학 스택 M₁, M₂ 및 M₃를 도 3에 나타낸 바와 같이 구성할 수도 있으며, 여기에서 (통계적으로 평균된) 층 두께 프로파일의 첫번째 편차에 불연속성은 존재하지 않는다. 도 3에서, M₂ 자체는 M₂의 처음과 끝에서의 경사가 0 인 약간 예리한 대역 프로파일을 갖는다. 스택 M₁ 및 M₃는 이들이 M₂와 결합하는 곳에서 0 경사를 갖도록 제작된다. M₁ 및 M₃의 경사는, 그들의 말단점에서 그들의 경사가 동일하고 주 스택 M₂의 경사와 반대가 될때까지 연속적으로 변한다. 도 3에서, M₁은 반복단위 1 내지 10으로 구성되고, M₂은 반복단위 10 내지 90으로 구성되고, M₃은 반복 단위 90 내지 105로 구성된다. M₂ 자체는 도 2에 나타낸 프로파일과 유사하게 3개의 영역: M₂₁, M₂₂ 및 M₂₃으로 구성된다. M₂₁은 단위 10 내지 20으로 구성되고, M₂₂은 단위 20 내지 80으로 구성되고, M₂₃은 단위 80 내지 90으로 구성된다. M₂₂은 직선형 두께 프로파일이다.

또한, 조합된 분포 곡선 M₁ + M₂ + M₃는 큰 광학 스택의 일부일 수 있고, 큰 스택의 내부 또는 외부 위치에 있을 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 전체 구조가 일련의 다수의 층 두께 구배에 의해 발생된 다수 반사 대역을 함유하고 이들이 모두 각각의 예리한 대역단 층 군을 가진 필름 및 기타 광학 체를 제조할 수 있다.

전형적으로, 본 발명에 따른 광학 반복 단위의 광학적 두께 변동은 광학 반복 단위의 중합체 층의 물리적 두께를 변화시킴으로써 수득될 수 있다. 반복 단위의 광학적 두께는 반사하기 위해 선택된 파장에 따라 선택된다. 적절한 범위의 광학적 두께를 가진 광학 반복 단위를 첨가함으로써, 광학 반복 단위의 고유 대역폭 밖의 파장의 범위를 선택할 수 있다. 본 발명과 관련된 한가지 특정한 구현양태에 따르면, 광학 반복 단위를 구성하는 모든 중합체 층의 물리적 두께는 동일한 비율로 변화된다. 예를들면, 광학 반복 단위의 모든 중합체 층은 동일한 선형 함수에 따라 두께가 변할 수 있다.

본 발명의 대안적인 구현양태에 있어서, 광학 반복 단위의 중합체 층의 물리적 두께는 상이하게 변할 수도 있다. 이는 각각 다층 필름 M₂ 및 M₃의 광학 반복 단위 R₂ 또는 R₃의 광학적 두께 변화를 얻고자 할 경우 특히 바람직하다. 예를들면, 2개의 교대하는 중합체 층으로 구성된 광학 반복 단위의 광학적 두께는, 예를들어 선형 함수에 따라 다른 층의 물리적 두께를 변화시키면서 하나의 층의 물리적 두께를 실질적으로 일정하게 유지시킴으로써, 본 발명에 따라 단조롭게 변할 수도 있다. 대안적으로는, 양쪽 층들은 상이한 함수, 예를들어 상이한 선형 함수 또는 상이한 치밀한 멱수 법칙 함수에 따라 물리적 두께가 변할 수 있다.

본 발명의 몇가지 바람직한 구현양태를 하기 표 I 및 이하 실시예에 나타낸다. 표 I은 4개의 별도의 층 두께 구배를 나타낸다. 각각의 구배는 고 지수 재료 (n=1.75) 및 저 지수 중합체 (n=1.50)의 반복하는 1/4파장 층으로 구성된다. 각각의 연속 층에 대한 출발 두께 및 두께 증가치가 제공된다. 컴퓨터 모델링 프로그램을 사용하여, 주 반사율 대역의 대역단 경사도에 대한 몇가지 구배 조합의 효과를 조사하였다.

	LTG1	LTG2	LTG3	LTG4	LTG5
층의 총 수	170	30	30	30	30
고 지수 출발 층 두께 (nm)	154.6	112.4	112.4	112.4	112.4
고 지수 층 두께 증가치 (nm)	-0.4965	0.726	0.726	0	0.726
저 지수 출발 층 두께 (nm)	183.3	133.3	133.3	133.3	133.3
저 지수 층 두께 증가치 (nm)	-0.5882	0.8608	0	0	-0.5882

실시예 1 - 역 구배

역 구배의 예를 도 E1a에 나타낸다. 이 도면은 LTG1 및 LTG2의 조합된 층 두께 구배를 나타낸다. 이 경우에, 대역단 예리화 구배, LTG2는 고 지수 및 저 지수 재료가 교대하는 20개의 층으로 구성되고, 이들은 모두 처음부터 마지막 층의 쌍까지 0.5의 f-비율을 유지하도록 두께가 증가된다.

역 층 구배의 다른 예를 도 E1b에 나타낸다. 이 도면은 층 두께 구배 LTG1에 의해 발생된 반사율 대역에 대한 단파장 대역단 및 역 구배 LTG2의 첨가 효과를 나타낸다. LTG2의 첨가는 대역단 경사에 대한 증가를 가져온다. LTG2를 첨가하지 않은 대역단 경사는 1.1 %/nm이다. LTG2가 첨가될 때, 경사는 1.9 %/nm로 증가된다. 층 두께 프로파일을 도 E1a에 나타내다.

실시예 2 - f-비율 편차를 가진 역 구배

f-비율 편차의 역 구배를 가진 스택 구조의 예를 도 E2a에 나타낸다. 이 도면은, 단지 하나의 재료 성분이 역 두께 구배를 갖고 있는 반면 다른 성분은 LTG3 의 대역 예리화 스택의 첨가에서 0 구배를 갖고 있는 필름 스택 구조를 나타낸다. LTG1 과 LTG3의 이러한 조합은, 하기 도 E2b에 나타낸 것과 같이, LTG1 경우에 비해 대역단 예리도에서의 개선을 나타낸다. LTG3이 첨가된 대역단 경사는 7.3 %/nm이다.

실시예 3 - 제로(0) 구배

이 실시예는 양쪽 재료에 대하여 0 구배 스택 LTG4의 경우에 대한 대역단 예리화를 증명한다. 이 실시예의 스택 구조는 또한 LTG1 단독에 비해 더욱 예리한 대역단을 생성한다. 이 경우에 대역단 경사는 3.6 %/nm이다.

도 E3a는 조합된 스택 LTG1 및 LTG4에 대한 층 두께 구배를 나타낸다. LTG4는 양쪽 재료에 대한 0 두께 구배를 가지며, 고 지수 및 저 지수 층 사이에 일정한 두께 비율을 유지한다. 다시, 도 E3b에 나타낸 바와 같이, LTG1 경우에 비하여 실질적인 개선이 나타나며, 이는 LTG1에 대한 1.1 %/nm의 값에 비해 3.6 %/nm의 대역단 경사를 갖는다.

실시예 4 - 단지 하나의 성분에 의한 구배 부호 변화

이 경우에, 저 지수 층에 대한 층 구배는 LTG1 및 LTG5의 전체 스택에 대해 선형이지만, 고 지수 성분은 이하 도 E4a에 나타낸 바와 같이 LTG5 부분에서 역 구배를 겪는다. 얻어진 스펙트럼을 도 E4b에 나타내며, LTG1 경우에 비하여 1.1 %/nm 에서부터 3.6 %/nm까지 대역단 경사가 증가되는 실질적인 개선이 나타난다.

대역 통과 필터

때로 노치 필터라 일컬어지는, 좁은 대역통과 투과 필터의 형성은, 그들의 인접한 대역단 사이의 매우 좁은 대역을 제외한 대부분의 적절한 스펙트럼을 포함하는 2개의 넓은 반사 대역을 사용함으로써 행해질 수 있다. 대역 통과 필터가 좁은 대역 및 고 투과율인 경우라면, 거의 수직의 대역단이 요구된다. 선행기술의 전형적인 제작 기술에서는, 스택내의 각각의 층의 개개의 층 두께가 유일한 값으로 부여되며, 이는 수백개의 층이 관련된 중합체 스택에 대해서 비현실적일 수 있다. 본 명세서에 기재된 대역단 예리화 기술은 이 경우에 특히 유용하다.

한가지 바람직한 구현양태는 연속적으로 변하는 구배를 가진 대역 예리화 스택의 사용과 관련된다. 얻어진 대역 통과 필터는 선형 (일정한 구배) 층 두께 분포를 갖도록 형성된 필터에 비하여 높은 투과율을 갖는다. 하기 컴퓨터 모델링된 실시예는 이러한 개선을 나타낸다.

도 N1a. 간단한 대역 통과 필터는, 도 N1a에 나타낸 바와 같이, 넓은 대역 반사 스택의 층 두께 프로파일에 불연속 단계를 도입함으로써 형성될 수 있다. 도 N1a의 2개의 간단한 선형 두께 분포를 가진, 노치 필터의 계산된 스펙트럼을 도 N1b에 나타낸다. 상기 기재된 대역 예리화 기술을 사용하지 않으면, 대역단 경사는 좁은 대역 노치 필터를 제조하기에 충분히 높지 않다. 대역단 경사는 청색 및 적색 단에 대해 각각 약 1.2 %/nm 및 1.4 %/nm이다. 대역폭은 54 nm이고, 피크 투과율 값은 62 %이다.

도 N2a에 나타낸 바와 같이 2개의 경사 선형 두께 분포 및 추가의 비-경사 1/4 진동 스택을 갖는 노치 필터를 제조할 수 있다. 평편한 (0 구배) 구획은 인접 한 반사 대역의 각각의 대역단을 예리화하기 위해 유용하다. 노치 파장의 어느 한쪽위의 2개의 두께 값에 집중된 추가의 층을 사용하여, 더욱 예리한 투과율 대역을 형성할 수 있다. 예증된 스택에 대한 계산된 스펙트럼을 도 N2b에 나타낸다. 도 N2b의 노치 필터 스펙트럼의 대역단의 경사도는, 도 N2a에 나타낸 바와 같이, 스택의 대역 예리화 특징에 포함되는 층의 수에 따라 증가한다. 대역단 경사는 청색 및 적색 단 모두에 대해 약 9 %/nm이다. 대역폭은 13.8 nm이고 피크 투과율 값은 55.9 %이다.

도 N3a의 곡선 층 두께 프로파일은 도 N2a 및 N2b의 스택 구조 및 스펙트럼의 결함에 대해 개선을 일으켰다. 도 N2a의 층 두께 프로파일의 곁대역 잔결은 중복되며 노치 필터의 투과율을 제한한다. 도 N2b에서 노치 대역의 피크 투과율이 단지 약 50 %임이 주목된다. 대역 예리화 스택 두께 프로파일에 곡률을 도입함으로써, 이러한 스택의 스펙트럼의 단에서의 링잉이 감소된다. 이러한 2개의 스택을 조합하면, 도 N3b에 나타낸 결과에 의해 나타나는 바와 같이, 더욱 경사진 대역단과 더욱 높은 피크 투과율을 가진 노치 필터가 형성된다. 대역단 경사는 청색 및 적색 단에 대해 각각 약 12 %/nm 및 14 %/nm이다. 대역폭은 11 nm이고, 피크 투과율 값은 76 %이다. 대역폭이 도 N2b에서보다 좁다하더라도, 최대 투과율은 상당히 높은 것이 주목된다. 스택의 대역 예리화 부분에서의 층의 수는 두께 간격의 각 측면에서 60이고, 이는 도 N2a의 층 분포의 0 구배 구획에서 사용된 층의 수와 동일하다.

곡선 프로파일은 임의의 수의 함수 형태를 따를 수 있다. 이러한 형태의 주 목적은, 단지 단일 파장으로 동조된 층을 가진 1/4 파장 스택에 존재하는 두께의 실제적인 반복을 파괴하는 것이다. 여기에서 사용되는 특정한 함수는 선형 프로파일의 추가의 함수 (반사율 대역의 나머지에 대해 사용된 것과 동일) 및 적절한 음 또는 양의 제 2 도함수와 함께 프로파일을 곡선화하는 사인모양의 함수이다. 중요한 특징은 층 두께 프로파일의 제 2 도함수가 반사율 스택의 적색 대역단에 대해 양이고 반사율 스택의 청색 대역단에 대해 음이라는 것이다. 노치 대역의 적색 및 청색 대역단에 대해서는 반대 부호가 요구되는 것이 주목된다. 동일한 원리의 다른 구현양태는 0 값의 제 1 도함수를 가진 다수의 점을 갖는 층 프로파일을 포함한다. 여기에서 모든 경우에, 도함수란, 층 두께 값에서 10 % 미만의 1-시그마 표준 편차의 작은 통계적 오차를 함유할 수 있는, 실제 층 두께 프로파일에 걸쳐 일치하는 가장 적합한 곡선의 것을 말한다.

상기 실시예에 의해 예증된 바와 같이, 층 두께 분포에 첨가되는 대역 예리화 프로파일은, 반사율 대역의 한쪽 또는 양쪽 단 및 통과 대역의 단에 있어서, 대역단의 경사에 대해 상당한 영향을 미칠 수 있다. 고 순도의 포화 색채를 가진 칼라 필터를 얻는데에는 예리한 대역단 및 높은 흡광계수가 요망된다. 반사율 대역에 대해 바람직한 것은, 대역단의 경사가 nm 당 약 1 % 이상, 더욱 바람직하게는 nm당 약 2 % 보다 크고, 더욱 더 바람직하게는 nm당 약 4 % 보다 큰 것이다. 약 50 nm 이상의 대역폭을 가진 대역통과 필터에 대해서도 동일한 경사가 바람직하다. 약 50 nm 이하의 대역폭을 가진 대역통과 필터에 대해서, 대역단 경사는 바람직하게는 nm당 약 2 % 보다 크고, 더욱 바람직하게는 nm당 약 5 % 보다 크고, 더욱 더 바람직하게는 nm당 약 10 % 보다 크다.

광학 반복 단위의 구조

본 발명에 따른 광학 반복 단위의 중합체층은 등방성 또는 비등방성일 수 있다. 등방성 중합체 층은 중합체 층의 굴절 지수가 층의 방향과는 무관하게 동일한 층인 반면, 비등방성 중합체 층의 경우에 굴절 지수는 적어도 2개의 상이한 방향을 따라 서로 다르다. 중합체 층의 후자의 유형은 또한 복굴절 층이라 불리운다. 비등방성 중합체 층을 설명하기 위하여, 정의 부분에서 상기 나타낸 바와 같이 축 x, y 및 z의 직각 세트가 사용된다. 즉, 비등방성 중합체 층은 서로 상이한 굴절 지수 n_x, n_y 및 n_z의 적어도 2개를 갖는다.

본 발명의 한가지 구현양태에서, 광학 반복 단위 R₁, R₂ 및(또는) R₃은, 바람직하게는 약 0.05 이상, 더욱 바람직하게는 약 0.1 이상으로 서로 상이한 굴절 지수를 갖는 2개의 교대 등방성 중합체 층으로 구성된다. 그러나, 2개의 교대 중합체 층의 적어도 하나는, 평면 지수 n_x 및 n_y의 적어도 하나가 다른 층의 상응하는 평면 굴절 지수와 적어도 0.05 이상 차이나는 복굴절 층인 것이 더욱 바람직하다. 본 발명과 관련된 특히 바람직한 구현양태에 따르면, 양쪽 층의 횡축 (n_z)을 따른 굴절 지수는 실질적으로 일치하며, 다시말해서 양 층 사이에서 z 축을 따른 굴절 지수의 차이는 바람직하게는 약 0.05 미만이다. 이러한 유형의 광학 반복 단위는 스펙트럼의 가시광 영역에서 빛을 반사하기위해 특히 적절하지만, 스펙트럼의 적외선 영역에서 빛을 반사하기 위해 사용될 수도 있다. 이러한 특징을 갖는 광학 반복 단위 및 다층 필름은 WO 96/19347호 및 WO 95/17303호에 기재되어 있다. 본 발명의 다른 바람직한 구현양태에서, 가장 높은 평면 지수를 가진 중합체 층의 횡 지수는 다른 중합체의 평면 지수보다 낮다. 이러한 특징은 상기 인용된 참고문헌에 기재되어 있다.

도 4a 및 도 4b는 이러한 구현양태를 예증하며, 2개의 교대 중합체 층(12) 및 (14)로 구성된 광학 반복 단위를 포함하는 다층 필름(10)을 나타낸다. 바람직하게는, 재료의 적어도 하나는 응력 유발된 복굴절의 특성을 가지며, 따라서 재료의 굴절 지수 (n)은 연신 공정에 의해 영향을 받는다.

도 4a는 양쪽 재료가 동일한 굴절 지수를 갖는, 연신 공정 이전의 일례의 다층 필름을 나타낸다. 광선 (13)은 굴절 지수에서의 비교적 적은 차이를 경험하며 필름을 통해 통과한다. 도 4b에서, 동일한 필름이 연신되며, 따라서 연신 방향 (또는 방향들)에서 재료(12)의 굴절 지수가 증가한다. 층 사이의 각각의 경계에서 굴절 지수의 차이는 광선(15) 일부의 반사를 일으킨다. 단축 배향에서 이축 배향까지의 범위에 걸쳐 다층 스택을 연신시킴으로써, 상이하게 배향된 층-편광 입사광에 대해 반사도의 범위를 가진 필름이 생성된다. 따라서, 다층 필름이 반사 편광자 또는 거울로서 유용해 질 수 있다. 이축 연신된다면, 시트는 직각 평면 축을 따라 비대칭적으로 또는 직각 평면 축을 따라 대칭적으로 연신될 수 있으며 원하는 편광 및 반사 특징이 수득된다.

2개의 교대 중합체 층을 포함하는 다층 스택의 광학적 특성 및 구조에 대한 고찰은, 미결정의 양도된 미국 특허 출원 제 08/402,041호에 가장 완벽하게 설명되 어 있다. 매우 간단하게, 이 출원은 중합체 층 계면에 대하여 브루스터 각 (반사가 0인 각)이 매우 크거나 존재하지 않는 다층 필름 (거울 및 편광자)의 구성을 기재하고 있다. 이러한 특징은 p-편광된 빛에 대한 반사가 입사각에 따라 서서히 감소되거나, 입사각과는 무관하거나, 또는 입사각에 따라 정상에서 멀어져 증가되는 거울 및 편광자를 구성할 수 있도록 한다. 그 결과, 넓은 대역폭에 걸쳐 그리고 넓은 범위의 각에 걸쳐 s- 및 p-편광된 빛에 대해 높은 반사도를 갖는 다층 필름이 달성될 수 있다.

도 5는 2개의 중합체 층으로 구성된 광학 반복 단위를 나타내고, 각각의 층에 대해 3-차원 굴절 지수를 표시한다. 굴절 지수는 각각 층 102에 대해 n1x, n1y, 및 n1z이고, 층 104에 대해 n2x, n2y 및 n2z이다. 필름 스택에서 각각의 필름층의 상호간 및 다른 층에 대한 굴절 지수 사이의 관계는, 임의의 방위 방향으로부터의 입사각에서 다층 스택의 반사 거동을 결정한다.

미국 특허 출원 제 08/402,041호에 기재된 원리 및 구조에 대한 고찰은, 다양한 종류의 상황 및 응용에 대해 바람직한 광학적 효과를 가진 다층 필름을 생성하는데 적용될 수 있다. 다층 스택에서 층의 굴절 지수는 원하는 광학 특성을 가진 장치를 제조하기 위해 조작 및 적응될 수 있다. 본 명세서에 기재된 원리를 사용하여, 넓은 범위의 성능 특징을 가진 거울 및 편광자와 같은 많은 유용한 장치를 제작 및 조립할 수 있다.

본 발명의 다른 구현양태에 따르면, 본 발명에 따른 다층 필름의 광학 반복 단위는 상이한 굴절 지수를 가진 중합체 층 A, B 및 C를 포함한다. 이러한 유형의 반복 단위는 적외선 반사 다층 필름을 제작하는데 특히 적절하다. 특히, 중합체 층 B가 중합체 층 A 및 C의 중간의 굴절 지수를 갖도록 중합체 층 A, B 및 C를 선택함으로써, 적어도 2개의 연속적인 고차 반사가 억제되는 적외선 반사 필름의 제작될 수 있고, 따라서, 가시광에서 실질적으로 투명한 적외선 반사 필름의 제작이 가능하다. 이러한 유형의 다층 필름은 예를들어 미국 특허 제 5,103,337호에 상세히 기재되어 있다.

본 발명의 이러한 구현양태에 따르면, 상이한 굴절 지수 nⁱ을 가진 다수의 교대하는 실질적으로 투명한 중합체 층 A, B 및 C가 ABC 순서로 배열된다. 추가로, 중합체 층 B의 굴절 지수는 중합체 층 A 및 C의 각각의 굴절 지수의 중간이다. ABCB 패턴으로 배열된 중합체 층 A, B 및 C를 포함하는 광학 반복 단위를 갖고 다수의 연속적인 고차 반사가 억제된 특히 바람직한 구현양태에서, 제1 재료 A의 광학적 두께 비율 f^a은 1/3이고, 제2 재료 B의 광학적 두께 비율 f^b는 1/6이고, 세번째 재료 C의 광학적 두께 비율 f^c는 1/3이며, 중합체 층 B의 굴절 지수는 중합체 층 A 및 C의 굴절 지수의 곱의 제곱 루트와 동일하다. 2 차, 3 차 및 4 차 파장에 대한 반사가 억제되는 다층 필름을 제작하기 위하여, 이러한 광학 반복 단위의 특정한 유형이 사용될 수 있다.

본 발명의 추가의 구현양태에 따르면, 중합체 층 A, B 및 C의 적어도 하나에 대해 비등방성 층을 사용하여, ABCB 순서로 배열된 중합체 층 A, B 및 C를 포함하는 광학 반복 단위를 가진 상기 다층 필름을 제작할 수 있다. 즉, 본 발명의 구현 양태에 따르면, 스펙트럼의 가시광 영역에서 빛을 투과하면서 스펙트럼의 적외선 영역에서 빛을 반사하는 다층 필름은, ABCB 순서로 배열된 중합체 층 A, B 및 C를 포함하고, 중합체 층 A가 평면 축 x 및 y를 따라 각각 굴절 지수 n_x ^a 및 n_y ^a을 가지며, 중합체 층 B가 평면 축 x 및 y를 따라 각각 굴절 지수 n_x ^b 및 n_y ^b을 갖고, 중합체 층 C가 평면 축 x 및 y를 따라 각각 굴절 지수 n_x ^c 및 n_y ^c을 가지며, 중합체 층 A, B 및 C가 평면 축에 수직인 횡축 z을 따라 각각 굴절 지수 n_z ^a, n_z ^b 및 n_z ^c을 가지며, 상기에서 n_x ^b은 n_x ^a및 n_x ^c의 중간값이고, n_x ^a은 n_x ^c보다 크고, 및(또는) n_y ^b은 n_y ^a 및 n_y ^c의 중간값이고, n_y ^a은 n_y ^c보다 크며, 바람직하게는 n_z ^a-n_z ^b 및 n_z ^b-n _z ^c의 차의 적어도 하나가 0 미만이거나 상기 차가 모두 실질적으로 0과 동일한, 광학 반복 단위를 포함할 수도 있다.

층 사이에서 평면 축을 따른 지수 관계를 상기 나타낸 바와 같이 설정하면서, 차이 n_z ^a-n_z ^b 및 n_z ^b-n_z ^c의 적어도 하나가 0 미만, 바람직하게는 -0.05 미만이거나, 상기 양쪽 차이가 실질적으로 0인 광학 반복 단위를 제작함으로써, 적외선의 입사각에 따라 적외선 반사가 실질적으로 감소되지 않으면서 적어도 2 차 및 3 차의 고차 반사를 억제할 수 있다.

광학 반복 단위의 중합체 층 A, B 및 C는 바람직하게는 ABCB 광학 반복 단위를 형성한다. 이러한 반복 단위의 개략도를 도 6에 나타낸다. 이러한 구현양태에 따르면, z-축을 따른 층 A 및 B사이의 굴절 지수의 차 (n_z ^a-n_z ^b) 및(또는) z-축을 따른 층 B 및 C 사이의 굴절 지수의 차 (n_z ^b-n_z ^c)는 바람직하게는 음이고, 다시말해서 0 미만의 값, 더욱 바람직하게는 -0.05 이하, 가장 바람직하게는 -0.1 이하의 값을 갖는다. 이러한 차이의 하나가 0 미만, 더욱 바람직하게는 -0.05 이하이고, 다른 차이가 0 또는 0 미만인 광학 반복 단위를 제작하는 것이 특히 바람직하다. 가장 바람직하게는, 양쪽 차이 모두 0 미만이다. 차이의 하나가 0 미만이고 다른 차이가 0 또는 0 미만인 이러한 구조는 입사각에 따라 반사를 증가시킨다.

또한, 양쪽 차이가 실질적으로 0 이고, 다시말해서 차이의 절대값이 바람직하게는 0.03 미만인 본 발명에 따른 광학 반복 단위를 제작할 수 있다. 양쪽 차이가 실질적으로 0일때, 입사각에 따라 적외선 반사의 감소가 매우 적거나 감소되지 않는다.

본 발명의 또 다른 구현양태에 따르면, z-축을 교차한 층 A 및 B 사이의 굴절 지수에서의 차이의 하나는 z-축을 교차한 층 B 및 C 사이의 굴절 지수의 차이에서와 반대 부호이다. 후자의 경우에, 0 미만의 차이는 가장 큰 절대값을 갖거나 또는 양 차이의 절대값은 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.

특정한 평면 축을 따른 광학적 두께 비율을, 중합체 층 B의 굴절 지수가 중 합체 층 A 및 중합체 층 C의 중간인 값을 갖도록 조절함으로써, 특정한 평면 축에 평행인 편광면을 가진 적외선에 대해 2 이상의 고차 반사를 억제할 수 있다. 그러나, 중간체 층 B의 굴절 지수가 양 평면축을 따른 중합체 층 A 및 C의 굴절 지수의 중간인 것이 바람직하며, 양 평면 축을 따른 광학적 두께 비율을 조절함으로써 2 이상의 연속 고차 반사가 억제된 적외선 반사 거울이 수득될 수 있다. 이러한 적외선 반사 거울은 가시광 영역에서 실질적으로 투명하며 색을 갖지 않는다.

본 발명에 따른 적외선 반사 다층 필름을 제작하기 위해 특히 바람직한 광학 반복 단위는, ABCB 패턴으로 배열된 중합체 층 A, B 및 C를 포함하며, 하기 광학적 두께 비율: f_x ^a=1/3, f_x ^b=1/6 및 f_x ^c=1/3 및(또는) f_y ^a=1/3, f_y ^b=1/6 및 f_y ^c=1/3을 유지하면서, 상기 중합체 층 A, B 및 C는 n_x ^b=(n_x ^an_x ^c)^1/2 및(또는) n_y ^b=(n_y ^an_y ^c)^1/2이 되는 굴절 지수를 갖는다. 이러한 구현양태는 2 차, 3 차 및 4 차 반사를 억제할 수 있다. 이러한 구현양태에 따라 제작된 적외선 반사 다층 필름은, 스펙트럼의 가시광 부분에 반사를 도입하지 않고도, 약 2000 nm 이하의 적외선을 반사하기 위해 사용될 수 있다.

바람직하게는, 중합체 A, B 및 C를 포함하는 광학 반복 단위는 평면 축을 따라 0.05 이상으로 상이한 중합체 A, B 및 C의 굴절 지수를 갖는다. 즉, n_x ^a, n_x ^b 및 n_x ^c은 0.05 이상으로 서로 상이하고 및(또는) n_y ^a, n_y ^b 및 n_y ^c은 0.05 이상으로 서로 상이한 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 다층 필름에서 사용하기 위한 광학 반복 단위의 가능한 다른 구조를 설명하는 상기 여러가지 구현양태가 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 특히, 광학 반복 단위의 다른 구조가 또한 사용될 수 있다. 또한, 상이한 구조의 광학 반복 단위를 포함하는 다층 필름들이 본 발명에 따른 반사 필름 체를 형성하기 위해 조합하여 사용될 수 있다. 예를들면, 단지 2개의 중합체 층으로 구성된 광학 반복 단위를 포함하는 다층 필름을, ABC 순서, 특히 ABCB 패턴으로 배열된 중합체 층 A, B 및 C를 포함하는 광학 반복 단위를 포함한 다층 필름과 조합할 수 있다.

당업자라면, 원하는 굴절 지수 관계를 얻기위해 선택된 조건하에서 가공될 때, 본 발명에 따른 (적외)거울 또는 편광자를 형성하기 위해 다양한 종류의 재료를 사용할 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 원하는 굴절 지수 관계는 필름 형성시 또는 형성 후의 연신 (예를들어 유기 중합체의 경우), 압출 (예를들어 액정 재료의 경우) 또는 코팅을 포함한 다양한 방법으로 달성될 수 있다. 또한, 2개의 재료가 공-압출될 수 있도록 유사한 유동학적 특성 (예를들어 용융 점도)을 갖는 것이 바람직하다.

일반적으로, 각각의 층에 대해 결정성, 반-결정성, 또는 액정 재료 또는 비결정질 중합체를 선택함으로써 적절한 조합을 달성할 수도 있다. 중합체 기술에 있어서, 중합체는 전형적으로 완전히 결정성이 아닌 것으로 인식되며, 따라서 본 발명의 내용에서 결정성 또는 반-결정성 중합체란 비결정질이 아닌 중합체를 일컫 는 것이고, 통상 결정성, 부분적 결정성, 반 결정성 등으로 일컬어지는 임의의 재료를 포함함을 이해해야 한다.

본 발명에서 사용하기에 적절한 재료의 특정한 예는 폴리에틸렌 나프탈렌 (PEN) 및 그의 이성질체 (예를들어 2,6-, 1,4-, 1,5-, 2,7- 및 2,3-PEN), 폴리알킬렌 테레프탈레이트 (예를들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리-1,4-시클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트), 폴리이미드 (예를들어, 폴리아크릴 이미드), 폴리에테르이미드, 혼성배열 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 폴리메타크릴레이트 (예를들어 폴리이소부틸 메타크릴레이트, 폴리프로필메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 및 폴리메틸메타크릴레이트), 폴리아크릴레이트 (예를들어 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸아크릴레이트), 교대배열 폴리스티렌 (sPS), 교대배열 폴리-α-메틸 스티렌, 교대배열 폴리디클로로스티렌, 이러한 폴리스티렌의 공중합체 및 배합물, 셀룰로스 유도체 (예를들어, 에틸 셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 프로피오네이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트 및 셀룰로스 니트레이트), 폴리알킬렌 중합체 (예를들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리이소부틸렌 및 폴리(4-메틸)펜텐), 플루오르화 중합체 (예를들어, 퍼플루오로알콕시 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 폴리클로로트리플루오로에틸렌), 염소화 중합체 (예를들어 폴리비닐리덴 클로라이드 및 폴리비닐클로라이드), 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐아세테이트, 폴리에테르-아미드, 이오노머 수지, 엘라스토머 (예를들어 폴리부 타디엔, 폴리이소프렌 및 네오프렌), 및 폴리우레탄을 포함한다. 또한, 공중합체, 예를들어 PEN의 공중합체 (예를들어, 2,6-, 1,4-, 2,5-, 2,7-, 및(또는) 2,3-나프탈렌 디카르복실산 또는 그의 에스테르와, (a) 테레프탈산 또는 그의 에스테르; (b) 이소프탈산 또는 그의 에스테르; (c) 프탈산 또는 그의 에스테르; (d) 알칸 글리콜; (e) 시클로알칸 글리콜 (예를들어 시클로헥산 디메탄올 디올); (f) 알칸 디카르복실산; 및(또는) (g) 시클로알칸 디카르복실산 (예를들어 시클로헥산 디카르복실산)과의 공중합체), 폴리알킬렌 테레프탈레이트의 공중합체 (예를들어, 테레프탈산 또는 그의 에스테르와 (a) 나프탈렌 디카르복실산 또는 그의 에스테르; (b) 이소프탈산 또는 그의 에스테르; (c) 프탈산 또는 그의 에스테르; (d)알칸 글리콜; (e) 시클로알칸 글리콜 (예를들어, 시클로헥산 디메탄 디올); (f) 알칸 디카르복실산; 및(또는) (g) 시클로알칸 디카르복실산 (예를들어 시클로헥산 디카르복실산)과의 공중합체), 및 스티렌 공중합체 (예를들어, 스티렌-부타디엔 공중합체 및 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체), 4,4'-비벤조산 및 에틸렌 글리콜이 적절하다. 또한, 각각의 층은 상기 기재된 중합체 또는 공중합체의 2 이상의 배합물 (예를들어, SPS 및 혼성배열 폴리스티렌의 배합물)을 포함할 수도 있다.

본 발명에서 사용하기에 특히 바람직한 복굴절 중합체 층은, 그의 이성질체 (예를들어, 2,6-; 1,4-; 1,5-; 2,7-; 및 2,3-PEN)을 포함하여 결정성 또는 반-결정성 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN)을 함유하는 층을 포함한다. 본 발명과 관련하여 사용하기에 특히 바람직한 등방성 중합체 층은 폴리메틸메타크릴레이트, 특히 폴리메틸메타크릴레이트 자체를 함유하는 층이다.

특정한 층에 대해 원하는 특성을 얻기 위하여 각각의 중합체 층이 2 이상의 중합체 재료의 배합물로 구성될 수도 있음을 당업자라면 이해할 것이다.

본 발명에 따라 제조된 필름 및 기타 광학 장치는 또한 하나 이상의 반사 방지 층 또는 코팅, 예를들어 종래의 진공 코팅된 유전 금속 산화물 또는 금속/금속 산화물 광학 필름, 실리카 졸 겔 코팅, 및 코팅되거나 공압출된 반사 방지층, 예컨대 THV, 3M 캄파니 (미네소타주 세인트폴)로부터 입수가능한 압출가능한 플루오로중합체와 같은 저 지수 플루오로중합체로 부터 유래된 것을 포함할 수도 있다. 이러한 층 또는 코팅은 편광 민감성이거나 그렇지 않을 수도 있으며, 이들은 투과율을 증가시키고 반사 섬광을 감소시키는 작용을 하며, 예컨대 코팅 또는 스퍼터 에칭과 같은 적절한 표면 처리를 통해 본 발명의 필름 및 광학 장치에 부여될 수도 있다.

가시광 및 근 적외선 염료 및 안료가 모두 본 발명의 필름 및 기타 광학 체에서 사용될 수 있고, 예를들면 칼라 스펙트럼의 UV에서 흡수되고 가시광 영역에서 형광을 발하는 염료와 같은 광학 광택제를 포함한다. 광학 필름의 외관을 바꾸기 위해 첨가될 수도 있는 기타 추가의 층은 예를들면 유백화(흑색) 층, 확산층, 홀로그래피 상 또는 홀로그래피 확산제, 및 금속 층을 포함한다. 이들은 각각 광학 필름의 한쪽 또는 양쪽 표면에 직접 적용될 수도 있거나, 또는 광학 필름에 적층된 제 2 필름 또는 호일 구조물의 성분일 수도 있다. 대안적으로는, 광학 필름을 다른 표면에 적층시키기 위해 사용되는 접착 층에, 유백화제 또는 확산제, 또는 착색 안료와 같은 일부 성분들이 포함될 수도 있다.

공압출을 위해서는 중합체들이 적절한 레올로지를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 반사 필름 체를 형성하는 바람직한 방법은 공압출 기술을 사용하는 것이기 때문에, 층 불안정성 또는 불-균일성을 방지하기 위해서는 중합체의 용융 점도가 합리적으로 조화되는 것이 바람직하다. 사용되는 중합체는 필름들이 박리되지 않도록 충분한 계면 접착성을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 다층 반사 필름 체는 비용 효율적인 방법으로 쉽게 제조될 수 있으며, 공압출후 여러가지 유용한 배열로 형성 및 성형될 수 있다. 본 발명에 따른 다층 반사 필름 체는 미국 특허 제 3,773,882호 및 제3,884,606호에 기재된 것과 같은 다층 공압출 장치를 사용함으로써 가장 유리하게 제조된다. 이러한 장치는 다층화되고 동시에 압출된 열가소성 재료를 제조하기 위한 방법을 제공하며, 이들은 각각 실질적으로 균일한 층 두께를 갖는다.

바람직하게는, 미국 특허 제3,759,647호에 기재된 것과 같은 일련의 층 증대 수단을 사용할 수도 있다. 공압출 장치의 피드블록은 열 가소화 압출기와 같은 원천으로부터 다양한 열가소성 중합체 재료의 흐름을 받는다. 수지 재료의 흐름은 피드 블록내의 기계 조작 부분으로 통과된다. 이러한 부분은 원래의 흐름을 최종 광학 체에서 원하는 수의 층을 갖도록 다층화된 흐름으로 재배열시키는 작용을 한다. 임의로, 이러한 다층화된 흐름은 최종 광학 체에서 층의 수를 더욱 증가시키기 위하여 일련의 층 증대 수단을 통해 연속적으로 통과될 수도 있다.

이어서, 다층화된 흐름을 유선형 흐름이 유지되도록 구성 및 배열된 압출 다이내로 통과시킨다. 이러한 압출 장치는 미국 특허 제3,557,265호에 기재되어 있 다. 얻어진 생성물을 압출하여, 각각의 층이 일반적으로 인접한 층의 주 표면에 평행한 다층 체를 형성시킨다.

압출 다이의 배열은 변할 수 있고, 각각의 층의 두께 및 치수를 감소시키도록 배열될 수 있다. 기계적 배향 부분으로부터 전달된 층의 두께의 정확한 감소 정도, 다이의 배열, 및 압출후 광학 체의 기계적 작업의 양은, 최종 광학 체에서 각각의 층의 두께에 영향을 미치는 모든 요인들이다.

반사 필름 체에서 층의 수는 필름 두께, 가요성 및 경제성의 이유로 최소의 층 수를 사용하여 원하는 광학 특성을 달성하도록 선택될 수 있다. 반사 편광자 및 반사 거울 모두의 경우에, 층의 수는 바람직하게는 약 10,000 미만, 더욱 바람직하게는 약 5,000 미만, (더욱 더 바람직하게는) 약 2,000 미만이다.

본 발명에서 요망되는 중합체 층의 굴절 지수 사이의 바람직한 관계는, 반사 필름 체를 제조하기 위해 사용되는 적절한 가공 조건을 선택함으로써 달성될 수 있다. 연신에 의해 배향될 수 있는 유기 중합체의 경우에, 다층 필름은 일반적으로 각각의 중합체를 공-압출시켜 다층 필름을 형성하고 (예를들어, 상기 기재된 바와 같이), 이어서 선택된 온도에서 연신함으로써 반사 필름 체를 배향시킨 다음, 임의로 선택된 온도에서 열-경화시킴으로써 제조된다. 대안적으로는, 압출 및 배향 단계를 동시에 수행할 수도 있다. 배향에 의하여, 복굴절을 나타낼 수 있는 중합체를 포함하는 중합체 층에서 원하는 복굴절 정도 (음 또는 양)가 설정된다. 음 복굴절은 음의 광학 응력 계수를 나타내는 중합체, 즉 평면 지수가 배향에 따라 감소되는 중합체를 사용하여 수득되며, 반면 양 복굴절은 양의 광학 응력 계수를 가진 중합체를 사용하여 수득된다. 필름 배향에 관한 기술분야의 전문용어는 양 및 음 복굴절의 표준 광학 정의와 다소 모순된다. 광학 기술 분야에서, 단축 양 복굴절 필름 또는 층은 굴절의 z-지수가 평면 지수보다 큰 것을 말한다. PET와 같은 이축 연신 중합체 필름은 예를들어 1.65의 높은 평면 지수 및 1.50의 낮은 평면밖 또는 z-축 지수를 갖는다. 필름 형성 기술에서, PET와 같은 재료는 지수가 연신 방향으로 증가하기 때문에 양 복굴절이라고 언급되지만, 광학 기술에서 동일한 재료를 필름으로 이축 연신한 후에 이것은 z-지수가 실질적으로 동일한 평면 지수에 비해 낮기 때문에 단축 음 복굴절을 갖는다고 언급된다. 본 발명에서 사용되는 재료에 대한 용어 "양 복굴절"은 중합체 필름 기술에서의 용어이고, 이는 연신 방향에서 굴절 지수가 증가됨을 의미한다. 유사하게, 재료에 대한 용어 "음 복굴절"은 필름의 굴절 지수가 연신 방향에서 감소됨을 의미한다. 용어 "단축 양" 또는 "단축 음"은 복굴절 층과 관련하여 사용될 때, 광학 분야에서의 의미를 갖는 것으로 생각된다.

편광자의 경우에, 반사 필름체는 하나의 방향 (단축 배향)으로 실질적으로 연신되는 반면, 거울의 경우에 필름은 두개의 방향 (이축 배향)으로 실질적으로 연신될 수 있다. 후자의 경우에, 연신은 특히 바람직한 특성을 도입하기 위해 비대칭일 수도 있지만, 대칭이 바람직하다.

반사 필름 체는 교차-연신에서의 자연스런 감소로 부터 교차-연신 방향으로 치수가 이완될 수도 있거나 (연신 비의 제곱 루트와 동일) 또는 억제될 수도 있다 (다시말해서 교차-연신 치수의 실질적인 변화없음). 반사 필름 체는 길이 배향기를 사용할때 기계 방향으로 및(또는) 텐터를 사용할 때 폭 방향으로 연신될 수 있 다.

원하는 굴절 지수 관계를 가진 다층 장치를 얻기 위하여, 연신전 온도, 연신 온도, 연신 속도, 연신비, 열 고정 온도, 열 고정 시간, 열 고정 이완, 및 교차-연신 이완을 선택한다. 이러한 변수들은 상호 의존적이며; 즉, 예를들면 비교적 낮은 연신 온도와 결합할 경우 비교적 낮은 연신 속도를 사용할 수 있다. 원하는 다층 장치를 달성하기 위하여 이러한 변수들의 적절한 조합을 어떻게 선택할 것인가는 당업자에게 명백할 것이다. 그러나, 일반적으로, 연신 방향에서 약 1:2 내지 약 1:10 범위의 연신 비 (더욱 바람직하게는 약 1:3 내지 약 1:7) 및 연신 방향에 대해 직각인 약 1:0.2 내지 약 1:10 (더욱 바람직하게는 약 1:0.2 내지 약 1:7)의 연신 비가 바람직하다.

압출된 필름의 배향은 열풍에서 재료의 각각의 시트를 연신함으로써 달성될 수 있다. 경제적 생산을 위하여, 표준 길이 배향기, 텐터 오븐 또는 이둘 모두에서 연속적으로 연신을 달성할 수도 있다. 표준 중합체 필름 제조의 규모 및 라인 속도의 경제성이 달성될 수 있으며, 이에 의해 통상적으로 입수가능한 흡수 편광자와 관련된 비용에 비해 실질적으로 낮은 제조 비용을 달성할 수 있다.

본 발명에 따른 반사 필름 체를 수득하기 위하여 2 이상의 다층 필름을 함께 적층시킬 수도 있다. 미국 오하이오주 아크론의 굳이어 타이어 앤드 러버 캄파니 (Goodyear Tire and Rubber Co.)로 부터 상표명 VITEL 3000 및 3300으로 입수가능한 것과 같은 비결정성 공중합에스테르가 적층 재료로서 유용하다. 적층 재료의 선택은 폭이 넓으며, 다층 필름에 대한 접착성, 광학적 투명성 및 공기의 제거가 주요 지침 원리이다.

첨가가 실질적으로 본 발명의 성능을 방해하지 않는 한, 하나 이상의 층에 하나 이상의 무기 또는 유기 보조제, 예컨대 산화방지제, 압출 보조제, 열 안정화제, 자외선 흡수제, 기핵제, 표면 투영 형성제 등을 보통의 양으로 첨가하는 것이 바람직할 수도 있다.

상기 본 발명의 상세한 설명은 단지 예증을 위한 것이며 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위를 참조하여서만 해석되어야 한다.

Claims

각각 스펙트럼의 원하는 부분에서 1차 반사율을 갖는 다층 스택 M₁ 및 다층 스택 M₂을 포함하고, 상기 다층 스택 M₁은 광학 반복 단위 R₁을 포함하며, 다층 스택 M₂는 광학 반복 단위 R₂를 포함하고, 상기 광학 반복 단위 R₁ 및 R₂는 각각 적어도 제1 중합체 층 및 제2 중합체 층을 포함하며, 상기 제1 및 제2 중합체 층은 각각 굴절 지수 n¹ 및 n²과 관련되고, n¹ 및 n² 사이의 차이가 0.05 이상이며, 상기 광학 반복 단위 R₁은 상기 다층 스택 M₁의 두께를 따라 광학적 두께가 단조롭게 변하고, 상기 광학 반복 단위 R₂는 다층 스택 M₂의 두께를 따라 실질적으로 일정한 광학적 두께를 가지며, 광학 반복 단위 R₂의 광학적 두께는 다층 스택 M₁의 두께를 따른 광학 반복 단위 R₁의 최소 광학적 두께보다 작거나 그와 동일하거나, 또는 상기 광학 반복 단위 R₂의 광학적 두께는 다층 스택 M₁의 두께를 따른 광학 반복 단위 R₁의 최대 광학적 두께와 동일하거나 그보다 크거나, 또는 상기 광학 반복 단위 R₂는 광학 반복 단위 R₁의 단조로운 광학적 두께 변화와는 반대로 상기 다층 스택 M₂의 두께를 따라 광학적 두께가 단조롭게 변하며, 다층 스택 M₂의 두께를 따른 광학 반복 단위 R₂의 최소 광학적 두께는 다층 스택 M₁의 두께를 따른 광학 반복 단위 R₁의 최소 광 학적 두께와 실질적으로 동일하거나, 또는 다층 스택 M₂의 두께를 따른 광학 반복 단위 R₂의 최대 광학적 두께는 다층 스택 M₁의 두께를 따른 광학 반복 단위 R₁의 최대 광학적 두께와 실질적으로 동일한, 스펙트럼의 원하는 부분에서 빛을 반사하기 위한 반사 필름 체.
제1항에 있어서, 상기 반사 필름 체가 스펙트럼의 원하는 부분에서 1차 반사율을 갖는 광학 반복 단위 R₃를 포함한 다층 필름 M₃을 더 포함하고, 상기 광학 반복 단위 R₃가 0.05 이상의 굴절 지수의 차이를 갖는 2 개 이상의 중합체 층을 포함하며, 상기 광학 반복 단위 R₃는 다층 필름 M₃의 두께를 따라 실질적으로 일정한 광학적 두께를 가지며, 광학 반복 단위 R₃의 광학적 두께는 다층 스택 M₁의 두께를 따른 광학 반복 단위 R₁의 최소 광학적 두께보다 작거나 그와 동일하거나, 또는 상기 광학 반복 단위 R₃는 광학 반복 단위 R₁의 단조로운 광학적 두께 변화와는 반대로 상기 다층 필름 M₃의 두께를 따라 단조롭게 변하며, 다층 필름 M₃의 두께를 따른 광학 반복 단위 R₃의 최소 광학적 두께는 다층 스택 M₁의 두께를 따른 광학 반복 단위 R₁의 최소 광학적 두께와 실질적으로 동일하고, 광학 반복 단위 R₂가 실질적으로 일정한 광학적 두께를 갖는 경우에 광학 반복 단위 R₁의 최대 광학적 두께는 다층 스 택 M₂의 두께를 따른 광학 반복 단위 R₂의 광학적 두께보다 크거나 그와 동일하거나, 또는 다층 스택 M₁을 따른 광학 반복 단위 R₁의 단조로운 변화와는 반대로 광학 반복 단위 R₂가 다층 스택 M₂의 두께를 따라 광학적 두께가 단조롭게 변하는 경우에, 광학 반복 단위 R₁의 최대 광학적 두께는 광학 반복 단위 R₂의 최대 광학적 두께와 실질적으로 동일한, 반사 필름 체.
제1항에 있어서, 상기 광학 반복 단위 R₁ 및 R₂의 적어도 하나가 ABC 순서로 배열된 중합체 층 A, B 및 C를 포함하고, 중합체 층 A, B 및 C는 각각 서로 상이한 굴절 지수 n^a, n^b 및 n^c와 관련되며, 상기 굴절 지수 n^b는 굴절 지수 n^a 및 n^c의 중간값인, 반사 필름 체.
제3항에 있어서, 상기 광학 반복 단위 R₁ 및 R₂의 적어도 하나가 ABCB 패턴으로 배열된 중합체 층 A, B 및 C를 포함하는, 반사 필름 체.
제4항에 있어서, n^b가 n^a 및 n^c의 곱의 제곱 루트와 동일하고, 중합체 층 A가 광학적 두께 비율 f^a=1/3을 갖고, 중합체 층 B가 광학적 두께 비율 f^b=1/6을 가지며, 중합체 층 C가 광학적 두께 비율 f^c=1/3을 갖는, 반사 필름 체.
제1항에 있어서, 상기 광학 반복 단위 R₁ 및 R₂의 적어도 하나가 중합체 층 D 및 중합체 층 E를 포함하고, 상기 중합체 층 D가 평면축 x를 따른 굴절 지수 n_x ^d, 평면축 y를 따른 굴절 지수 n_y ^d 및 상기 평면축 x 및 y에 대해 수직인 광학 축 z을 따른 굴절 지수 n_z ^d을 가지며, 상기 중합체 층 E가 평면축 x를 따른 굴절 지수 n_x ^e, 평면축 y를 따른 굴절 지수 n_y ^e 및 상기 평면축 x 및 y에 대해 수직인 광학 축 z을 따른 굴절 지수 n_z ^e을 갖고, n_z ^d과 n_z ^e사이의 차이가 0.03 이하이고, n_x ^d와 n_x ^e사이의 차이 및(또는) n_y ^d와 n_y ^e사이의 차이가 0.05 이상인, 반사 필름 체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 필름 체가 스펙트럼의 가시광 부분에서 실질적으로 투명하고 스펙트럼의 적외선 부분의 적어도 일부에서 반사되는, 반사 필름 체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 반복 단위 R₁, R₂ 및(또는) R₃의 광학적 두께의 단조로운 변화가, 서로에 대해 독립적으로, 실질적으로 선형이거나 멱수법칙에 상응하는 반사 필름 체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 정의된 반사 필름 체를 제조하고,

상기 반사 필름 체로부터 입사광의 적어도 일부를 반사시키는 단계를 포함하는, 빛의 반사 방법.