KR102055754B1 - 공간 선택적 복굴절 감소를 갖는 유효 매체 지연기 필름 - Google Patents

Abstract

지연기 필름은 제1 광 지연을 제공하고, 하나 이상의 선택된 영역(들)에 제2 광 지연을 제공하기 위해 상기 선택된 영역들에서 열처리될 수 있다. 지연기 필름은 필름을 적합한 방사 빔에 선택적으로 노출시킴으로써 열처리가 수행될 수 있도록 흡수 특성을 가질 수 있다. 지연기 필름은 가시 광에 대한 유효 광학 매체를 제공하도록 구성되는 인접 초박 층들의 스택으로 구성된다. 가시 광은 주 x-, y- 및 z-축을 따라 유효 굴절률들을 갖는 유효 매체로서의 스택을 통해 전파된다. 초박 층들 중 적어도 일부는 고유 복굴절을 갖고, 스택의 유효 굴절률은 구성하는 초박 층들의 고유 굴절률들의 함수이다. 열처리는 초박 층 스택의 구조적 일체성이 처리된 영역(들)에서 실질적으로 변화되지 않도록 수행된다.

Description

공간 선택적 복굴절 감소를 갖는 유효 매체 지연기 필름{EFFECTIVE MEDIA RETARDER FILMS WITH SPATIALLY SELECTIVE BIREFRINGENCE REDUCTION}

본 발명은 일반적으로 광학 필름, 특히 지연기 필름(retarder film)이거나 지연기 필름을 포함하는 광학 필름, 관련 물품, 시스템 및 방법에 관한 것이다.

때때로 지연기 판으로도 지칭되는 지연기 필름이 공지되어 있다. 지연기 필름은, 수직으로 입사하는 비편광된 광이 상기 필름을 통과할 때 하나의 선형 편광 상태가 직교 선형 편광 상태에 대해 지체되거나 "지연"되도록 구성된다. 지체된 편광 상태의 광은 "느린 축"(slow axis)으로 지칭되는 필름의 평면내 축을 따라 편광되었다고 하고, 다른 하나의 편광 상태의 광은 직교 평면내 "빠른 축"(fast axis)을 따라 편광되었다고 한다. 지연기 필름은 원하는 지체 또는 "지연" 양을 제공하도록 맞추어지고, 지연은 광의 설계 파장의 분율에 관하여 측정되거나 특정될 수 있다. 예를 들어, 1/4 파장(quarter-wave) 지연기는 느린 축을 따라 편광된 광이 빠른 축을 따라 편광된 광에 대해 1/4 파장만큼 위상이 다르도록(그리고 지연되도록) 한다. 마찬가지로, 1/2 파장(half-wave) 지연기는 느린 축을 따라 편광된 광이 빠른 축을 따라 편광된 광에 대해 1/2 파장만큼 위상이 다르도록(그리고 지연되도록) 한다. 이들 경우에, 언급된 "파장"은 가시 스펙트럼의 중간의 임의의 파장, 예컨대 560 nm일 수 있다. 지연은 대안적으로 두 편광 상태의 광이 지연기 필름으로부터 출사(emerge)할 때 지연된 편광의 파면이 다른 하나의 편광의 파면보다 뒤처지게 되는 물리적 또는 광학적 거리에 관하여 측정될 수 있다. (광학적 거리는 물리적 거리와 해당 굴절률의 곱이다.) 방금 언급된 1/4 파장 및 1/2 파장 예에 대해, 지연은 각각 140 nm (= 560/4) 및 280 nm (= 560/2)이다.

지연기 필름은 상호 수직한 주 x축, y축 및 z축을 따라 그 굴절률들 사이에서 특정 관계를 갖도록 설계될 수 있으며, 여기서 x축 및 y축은 필름의 평면 내에 놓인 것으로 여겨지고, z축은 필름 평면에 수직하고 필름의 두께 축에 평행한 것으로 여겨진다. 지연기 필름은 이들 주 축을 따라 그 굴절률에 관하여 특징지어질 수 있다. 이와 관련하여, nx, ny 및 nz를 각각 전기장이 x축, y축 및 z축에 평행하게 진동하는 광에 대한 지연기 필름의 굴절률로 지칭할 수 있다. nx, ny 및 nz가 서로 모두 동일하거나 실질적으로 동일하면, 필름은 실질적으로 등방성이고, 어떠한 상당한 지연(significant retardation)도 일어나지 않는다. 이러한 등방성 경우에, 필름은 지연기 필름이라기보다는 임의의 편광 상태를 임의의 다른 편광 상태에 대해 지체시키거나 지연시키지 않는 윈도우 필름으로서 기능한다. 다른 경우에, 필름은 일축 복굴절성일 수 있으며, 이는 주 굴절률 nx, ny, nz 중 2개가 서로 동일하거나 실질적으로 동일하고, 나머지 굴절률이 다른 2개와 현저히 상이함을 의미한다. 실질적으로 동일한 두 굴절률은 정상 굴절률(ordinary refractive index)로 지칭되고, 다른 하나의 굴절률은 이상 굴절률(extraordinary refractive index)로 지칭된다. 평면내 굴절률 중 하나(nx 또는 ny)가 nz와 동일하거나 실질적으로 동일하고, 나머지 평면내 굴절률(각각 ny 또는 nx)이 현저히 상이할 때, 일축 복굴절성 필름은 "a-플레이트"(a-plate) 지연기 필름으로 지칭된다. 반면에, 두 평면내 굴절률(nx, ny)이 서로 동일하거나 실질적으로 동일하고, nz가 현저히 상이할 때, 일축 복굴절성 필름은 "c-플레이트"(c-plate) 지연기 필름으로 지칭된다. 이들 굴절률 관계로 인해, c-플레이트 지연기 필름은 필름에 수직으로 입사하는 광에 대해 어떠한 상당한 지연도 제공하지 않지만, 필름에 비스듬히 입사하는 광에 대해서는 지연을 제공한다. 반면에, a-플레이트 지연기 필름은 수직으로 입사하는 광과 비스듬히 입사하는 광 둘 모두에 대해 지연을 제공한다.

또 다른 경우에, 필름은 이축 복굴절성일 수 있으며, 이는 3개의 주 굴절률 모두가 서로 현저히 상이함을 의미한다. 이축 복굴절성 지연기 필름은 수직으로 입사하는 광과 비스듬히 입사하는 광 둘 모두에 대해 지연을 제공한다.

지연기 필름이 제1 광 지연을 제공할 수 있고, 필름의 하나 이상의 선택된 영역 또는 구역에서 열처리되어 이러한 선택된 영역(들)에 제2 광 지연을 제공할 수 있는 반면 미처리된 영역에서는 상기 제1 광 지연을 제공할 수 있는 일군의 물품을 개발하였다. 지연기 필름은 바람직하게는, 필름을 적합한 방사 (에너지) 빔에 선택적으로 노출시킴으로써, 빔이 필름을 선택된 영역(들)에서 흡수 가열할 수 있도록 하는 흡수 특성을 갖는다. 전형적으로, 방사 빔은 전자기 스펙트럼의 자외선(UV), 가시광선 또는 적외선(IR) 부분의 광을 포함하거나 또는 본질적으로 구성된다. 중합체 재료의 단일 층과 같은 균일한 광학 매체로 구성되기보다는, 지연기 필름은 가시 광에 대한 유효 광학 매체를 제공하도록 구성된 인접 초박 층의 스택(stack of contiguous ultrathin layers)으로 구성된다. 스택 내의 초박 층은 가시 광이 스택을 통해 마치 그것이 비-층상 매체인 것처럼, 즉 그것이 주 x축, y축 및 z축을 따라 "유효 굴절률"을 갖는 유효 매체인 것처럼 전파될 정도로 얇으며, 이때 유효 굴절률은 구성요소인 초박 층의 고유 굴절률의 함수이다. 따라서, 인접 초박 층의 스택은 편광 상태에 상관없이 실질적으로 모든 가시 파장에 대해 어떠한 상당한 반사 대역(reflection band)도 제공하지 않는다. 열처리는 초박 층 스택의 구조적 일체성이 처리된 영역(들)에서 실질적으로 변화되지 않도록 수행될 수 있다.

따라서, 본 출원은, 특히, 지연기 필름을 포함하는 광학 물품으로서, 지연기 필름이 제1 광 지연(light retardation)을 제공하고, 가시 광에 대한 유효 광학 매체를 제공하도록 구성된 인접 초박 층들의 유효 매체 스택(effective medium stack)을 포함하는, 광학 물품을 개시한다. 초박 층들은 190 nm 미만의 광학적 두께를 각각 갖는 복수의 광학 반복 유닛들로 배열되고, 초박 층들은 상이한 제1 및 제2 초박 층들을 포함한다. 제1 초박 층들은 제1 고유 복굴절을 나타내는 제1 중합체 재료를 포함하고, 제2 초박 층들은 제1 중합체 재료와는 상이한 제2 중합체 재료를 포함한다. 지연기 필름은 또한, 제1 방사 빔에 대한 노출 시, 유효 매체 스택의 구조적 일체성을 유지하면서 제1 광 지연을 제1 광 지연과는 상이한 제2 광 지연으로 변화시키기에 충분한 양만큼 유효 매체 스택을 흡수 가열하기에 적합한 제1 흡수 특성을 갖는다. 광학 물품의 제1 및 제2 광 지연들 중 하나 또는 둘 모두는 유효 광학 매체의 대응하는 광 지연들에 실질적으로 기인할 수 있거나, 하나 또는 둘 모두는 하나 이상의 광학적으로 두꺼운 보호 경계 층(들) 및/또는 하나 이상의 광학적으로 두꺼운 스킨 층(들)과 같은 광학 물품의 다른 층(들)의 광 지연들과 조합된 유효 광학 매체의 대응하는 광 지연들에 기인할 수 있다.

인접 초박 층들의 스택은 제2 초박 층들과 교번하는 제1 초박 층들을 포함할 수 있고, 광학 반복 유닛들 각각은 제1 초박 층들 중 하나 및 제2 초박 층들 중 하나를 포함할 수 있고 이로 본질적으로 구성될 수 있다. 제2 중합체 재료는 몇몇 경우에 실질적으로 등방성이다.

지연기 필름의 유효 매체 스택은 몇몇 경우에 어떠한 실질적인 형태 복굴절(form birefringence)도 나타내지 않을 수 있다. 그러한 경우에, 형태 복굴절로 인한 지연은 10 나노미터와 같은 한계값 미만이거나, 형태 복굴절로 인한 지연은 예컨대 아래에서 수학식 10a 및 수학식 10b와 관련하여 추가로 기술되는 바와 같이 평균 평면외(out-of-plane)(z-굴절률) 복굴절의 주어진 백분율, 예컨대 5% 미만이다. 이때, 독자에게는 단지 스택이 어떠한 실질적인 형태 복굴절도 나타내지 않기 때문에 스택이 또한 복굴절을 전혀 나타내지 않다고 반드시 가정하는 것은 아니라는 것에 주의가 주어진다. 스택은 모든 경우에 주 x축, y축 및 z축을 따른 유효 굴절률 nx, ny, nz에 의해 특징지어질 수 있다. 스택이 임의의 복굴절을 어쨌든 나타내는지 여부의 질문은 유효 굴절률들 nx, ny 및 nz가 서로 동일하거나 실질적으로 동일한지 여부를 결정함으로써 응답된다. 이들이 실질적으로 동일하면, 스택은 어떠한 복굴절도 나타내지 않고, 그렇지 않으면, 스택은 복굴절을 나타낸다. 존재하는 경우 형태 복굴절은 스택의 유효 굴절률 nz의 값에 기여한다.

몇몇 경우에, 제2 초박 층들의 제2 중합체 재료는 제1 고유 복굴절과는 상이한 제2 고유 복굴절을 나타낸다. 제2 고유 복굴절은 제1 고유 복굴절에 비해 동일한 부호를 가질 수 있거나 부호가 반대일 수 있다. 제1 고유 복굴절과 반대 부호를 갖는 제2 고유 복굴절의 예로서, 제1 중합체 재료는 n1x > n1y를 가질 수 있고, 이러한 경우에 제2 중합체 재료는 n2x < n2y를 가질 것이다.

제2 광 지연, 즉 지연기의 처리된 영역(들)에서의 지연은 제1 광 지연, 즉 지연기의 미처리된 영역(들)에서의 지연보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 광 지연은 가시 광에 대해 미미한 지연, 예컨대 380 내지 780 nm의 파장 범위에 걸쳐 20 nm 미만일 수 있고, 제2 광 지연은 가시 광에 대해 상당한 지연, 예컨대 380 내지 780 nm의 파장 범위에 걸쳐 95 nm 이상일 수 있다.

제2 초박 층들의 제2 중합체 재료는, 제1 방사 빔에 대한 지연기 필름의 노출 시, 흡수 가열이 제2 초박 층들의 제2 고유 복굴절을 실질적으로 변화시킴이 없이 제1 초박 층들의 제1 고유 복굴절을 변화시키기에 충분하도록, 제1 중합체 재료의 용융 온도와는 상이한 용융 온도를 가질 수 있다. 제1 및 제2 초박 층들은, 제1 방사 빔과는 상이한 제2 방사 빔에 대한 지연기 필름의 노출 시, 유효 매체 스택의 구조적 일체성을 여전히 유지하면서 제1 광 지연을 제1 및 제2 광 지연들과는 상이한 제3 광 지연으로 변화시키기에 충분한 양만큼 유효 매체 스택이 가열되도록 구성될 수 있다. 제2 방사 빔에 의해 제공되는 국소화된 가열은 스택의 제1 및 제2 초박 층들 둘 모두의 고유 복굴절을 변화시키거나 이완시키기에 충분할 수 있다.

제1 초박 층들, 제2 초박 층들, 또는 제1 및 제2 초박 층들 둘 모두는 방사 에너지 흡수제를 포함할 수 있다. 유효 매체 스택은 적어도 10개, 25개, 50개 또는 100개의 인접 초박 층들을 포함할 수 있다. 광학 물품은 확산 반사 층 및 편광기를 추가로 포함할 수 있고, 편광기는 확산 반사 층과 지연기 필름 사이에 배치될 수 있다.

ID 문서, 여권, 차량 번호판, 제품 패키지, 식별 배지(badge), 면허증, 카드, 출입증, 라벨, 증명서, 채권, 권리 문서(title document), 유통 증권(negotiable instrument), 및 통화(currency)와 같은 보안 문서가 개시된 광학 물품들 중 임의의 것을 포함할 수 있고, 광학 물품의 지연기 필름은 제1 광 지연을 갖는 하나 이상의 제1 영역들 및 제2 광 지연을 갖는 하나 이상의 제2 영역들에 의해 한정되는 표지(indicia)를 포함할 수 있다.

또한, 제1 광 지연을 갖는 지연기 필름을 제공하는 단계, 및 지연기 필름의 소정 영역을 제1 방사 빔에 노출시키는 단계를 포함하는 방법이 개시된다. 지연기 필름은 가시 광에 대한 유효 광학 매체를 제공하도록 구성된 인접 초박 층들의 유효 매체 스택을 포함하며, 초박 층들은 상이한 제1 및 제2 초박 층들을 포함하고, 제1 초박 층은 제1 고유 복굴절을 나타내는 제1 중합체 재료를 포함하고, 제2 초박 층은 제2 중합체 재료를 포함한다. 초박 층들은 190 nm 미만의 광학적 두께를 각각 갖는 복수의 광학 반복 유닛들로 배열된다. 노출시키는 단계는 노출 영역에서 제1 광 지연을 제1 광 지연과는 상이한 제2 광 지연으로 변화시키기에 충분한 양만큼 지연기 필름을 흡수 가열하도록 수행될 수 있다. 이 방법은 제2 광 지연이 제1 광 지연보다 크도록 수행될 수 있다.

몇몇 경우에, 제1 광 지연을 갖는 지연기 필름의 비-노출된 영역(미처리된 영역)이 윈도우 필름(window film)일 수 있고, 제2 광 지연을 갖는 지연기 필름의 노출된 영역(처리된 영역)이 c-플레이트 지연기일 수 있다. 몇몇 경우에, 제1 광 지연을 갖는 지연기 필름의 비-노출된 영역이 윈도우 필름일 수 있고, 제2 광 지연을 갖는 지연기 필름의 노출된 영역이 a-플레이트 지연기일 수 있다.

몇몇 경우에, 제1 광 지연은 가시 광에 대해 미미한 지연, 예컨대 380 내지 780 nm의 파장 범위에 걸쳐 20 nm 미만일 수 있고, 제2 광 지연은 가시 광에 대해 상당한 지연, 예컨대 380 내지 780 nm의 파장 범위에 걸쳐 95 nm 이상일 수 있다. 제2 광 지연은 380 내지 780 nm의 파장 범위 내의 적어도 하나의 파장에 대해 1/4 파장판(wave plate)에 대응할 수 있다. 제2 광 지연은 380 내지 780 nm의 파장 범위 내의 적어도 하나의 파장에 대해 1/2 파장판에 대응할 수 있다.

노출 단계는 제1 광 지연을 갖는 하나 이상의 제1 영역들 및 제2 광 지연을 갖는 하나 이상의 제2 영역들에 의해 한정되는 표지를 제공하도록 수행될 수 있다. 이 방법은 지연기 필름을 보안 문서에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은, 노출 단계 후, 적어도 하나의 편광기를 사용하여 지연기 필름을 검사하는 단계를 포함할 수 있다.

유효 매체 스택은 제2 초박 층들과 교번하는 제1 초박 층들을 포함할 수 있다. 제2 중합체 재료는 몇몇 경우에 등방성일 수 있지만, 몇몇 경우에는 제1 고유 복굴절과는 상이한 제2 고유 복굴절을 나타낼 수 있고, 제1 및 제2 중합체 재료들은 상이한 용융 온도들을 가질 수 있다. 그러한 경우에, 노출 단계는 제2 초박 층들에서보다는 제1 초박 층들에서 고유 복굴절을 우선적으로 감소시키도록 수행될 수 있다. 또한, 제2 노출 단계가 필름의 하나 이상의 제2 영역들 또는 구역들에서 수행될 수 있다. 제2 노출 단계에서, 필름의 제2 영역이 제2 방사 빔에 노출될 수 있으며, 이때 제2 방사 빔은 제1 및 제2 광 지연들과는 상이한 제3 광 지연을 제공하도록 제1 초박 층들 및 제2 초박 층들 둘 모두에서 고유 복굴절을 실질적으로 감소시키는 데 효과적이다. 결과적으로, 지연기 필름은 적합한 표지 또는 패턴을 형성하기 위해 지연기 필름의 상이한 영역들 또는 구역들에서 3개의 별개의 광 지연들 - 필름의 미처리된 영역들에서의 제1 광 지연, 제1 방사 빔으로 처리된 필름의 영역들에서의 제2 광 지연, 및 제2 방사 빔으로 처리된 필름의 영역들에서의 제3 광 지연 - 을 나타낼 수 있다.

관련 방법, 시스템 및 물품이 또한 논의된다.

본 출원의 이들 태양 및 다른 태양이 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도 상기의 개요는 청구된 기술적 요지에 대한 제한으로서 해석되어서는 안되며, 그 기술적 요지는 절차를 수행하는 동안 보정될 수도 있는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정된다.

<도 1>
도 1은 표지를 형성하기 위해 상이한 영역 또는 구역에 상이한 광학 특성을 제공하도록 그러한 영역에서 패턴화된 광학 지연기 필름의 롤의 사시도이다.
<도 2>
도 2는 예시적인 지연기 필름의 일부분의 개략적인 측면도 또는 단면도이다.
<도 2a>
도 2a는 도 2의 지연기 필름의 내부 부분, 특히 가시 광에 대한 유효 광학 매체를 제공하도록 구성된 인접 초박 층의 유효 매체 스택의 개략적인 측면도이다.
<도 3>
도 3은 패턴화된 또는 처리된 영역의 경계에서의 도 1의 광학 필름의 일부분의 개략적인 단면도이다.
<도 4>
도 4는 내부 패턴화를 포함하는 다른 광학 지연기 필름의 일부분의 개략적인 단면도이다.
<도 5>
도 5는 광학 지연 STOF (spatially tailored optical film) 필름에 대해 본 명세서에 논의된 기술을 사용하여 달성될 수 있는 다양한 변환을 요약한 개략적인 다이어그램이다.
<도 6a 내지 도 6o>
도 6a 내지 도 6o는 다양한 광학 지연 STOF 필름 제조의 상이한 단계에 대해, 유효 매체 스택의 2개의 교번하는 초박 층의 각각의 고유 굴절률(nx, ny, nz)을 도시하는 이상화된 선도들로서, 각각의 도면은 또한 스택의 결과적인 유효 굴절률을 도시한다.
<도 7>
도 7은 내부 패턴화를 달성하기 위해 광학 지연 STOF 필름을 선택적으로 가열하기 위한 배열의 개략적인 측면도이다.
<도 8a 내지 도 8c>
도 8a 내지 도 8c는 내부 패턴화된 광학 지연 필름의 상이한 제2 구역, 및 그 상에 중첩된, 도시된 구역을 형성할 수 있는 필름에 대한 광 빔의 가능한 경로의 개략적인 평면도이다.
<도 9a>
도 9a는 광 빔이 필름 내로 전파될 때 깊이의 함수로서 광의 빔의 상대 세기를 도시하는 이상화된 선도로서, 3개의 곡선이 3개의 상이한 광학 필름에 대해 제공된다.
<도 9b>
도 9b는 필름 내의 깊이 또는 축방향 위치의 함수로서 국소 흡수 계수(local absorption coefficient)를 도시하는 이상화된 선도로서, 3개의 곡선은 도 9a의 3개의 곡선에 대응한다.
<도 10>
도 10은 위조-방지 목적을 위해 보안 문서에 적용된 라미네이트 물품의 개략적인 측면도 또는 단면도로서, 라미네이트 물품은 본 명세서에 개시된 바와 같은 패턴화된 지연기 필름을 포함한다.
<도 11>
도 11은 제조된 샘플에 대한 파장의 함수로서의 측정된 투과율의 그래프이다.
도면들에서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.

적어도 몇몇 개시된 실시예에서, 본 명세서에 논의된 패턴화 기술은 패턴화를 달성하기 위해 필름의 선택적 박화에 의존하지 않는 패턴화 기술을 사용할 수 있다. 예를 들어, 이웃한 구역에 대해 선택된 구역에서 필름의 광학 지연(및/또는 필름의 다른 광학 특성)을 변화시키기 위해, 선택된 (처리된) 구역의 필름의 물리적 일체성을 실질적으로 유지하면서 이웃한 영역 또는 구역이 아닌 선택된 영역 또는 구역에서 필름 내의 적어도 하나의 재료의 복굴절이 감소되거나 제거되도록 하는 방식으로, 임의의 선택적인 압력의 인가 없이, 필름을 적합한 지향성 방사선(directed radiation)에 노출시킴으로써 광학 지연 필름이 적어도 하나의 영역 또는 구역에서 선택적으로 가열되는 내부 패턴화 기술을 이용할 수 있다. 필름의 처리된 및 미처리된 다양한 구역은 실질적으로 동일한 전체 필름 두께를 가질 수 있거나, 여하간, 상이한 구역들 사이의 광학 지연의 차이는 구역들 사이의 필름 두께의 임의의 차이에 실질적으로 기인하지 않을 수 있다. 더욱이, 상이한 구역들 사이의 광학 특성의 임의의 차이는 바람직하게는 필름의 표면 텍스처, 조도, 또는 다른 표면 효과의 임의의 차이에 실질적으로 기인하지 않는다. 하기의 특허 문헌: 2010년 6월 30일자로 출원된, 미국 특허 출원 공개 제2011/0249334호[메릴(Merrill) 등, "다수의 복굴절 층을 갖춘 내부 패턴화된 다층 광학 필름"(Internally Patterned Multilayer Optical Films With Multiple Birefringent Layers)]; 미국 특허 출원 공개 제2011/0255163호[메릴 등, "공간 선택적 복굴절 감소를 사용한 내부 패턴화된 다층 광학 필름"(Internally Patterned Multilayer Optical Films Using Spatially Selective Birefringence Reduction)]; 미국 가특허 출원 제61/360127호[대리인 문서 번호: 66473US002, "공간 선택적 복굴절 감소를 갖는 지연기 필름 조합물"(Retarder Film Combinations With Spatially Selective Birefringence Reduction)]와, 2011년 6월 29일자로 출원된 국제특허 출원 PCT/US2011/042364호[대리인 문서 번호: 66473WO003, " 공간 선택적 복굴절 감소를 갖는 지연기 필름 조합물"(Retarder Film Combinations With Spatially Selective Birefringence Reduction)]가 참조된다.

하기의 설명에서, 가시 광에 대한 지연기 판으로서 기능하고 광학 필름에 대한 원하는 유형 및 양의 지연을 제공하기 위해 인접 초박 층의 유효 매체 스택을 포함하는 투명 광학 필름을 설명한다. 이들 광학 필름은 또한 패턴 방식으로 처리되도록 구성되거나 패턴 방식으로 처리되었으며, 따라서 필름의 원래 지연은 처리된 영역에서 변경되고, 처리된 영역과 미처리된 영역은 함께 상이한 지연의 표지 또는 다른 원하는 패턴을 형성한다. 이들 표지 또는 패턴은 편광된 광을 사용하여 필름을 관찰함으로써 육안으로 볼 수 있다. 이론에 의해 속박되기를 원함이 없이, 처리된 영역에서의 변경된 지연을 주로 초래하는 메커니즘은 유효 매체 스택 내의 초박 층의 적어도 일부의 고유 복굴절의 열-유도 이완(heat-induced relaxation)인 것으로 여겨진다. 이와 관련하여 고유 복굴절은 광학 필름 내에 존재하는, 격리되어 있는 것으로 여겨지는 바로 그 특정 광학 물질의 복굴절을 지칭한다. 예시적인 광학 필름의 구성, 처리 및 작동을 설명하기 위해, 이제 추가로 논의될 복굴절, 형태 복굴절(form birefringence), 굴절률, 유효 굴절률, 유전 상수 및 광학 지연과 같은 다른 광학적 개념을 참조한다.

재료가 관심 있는 파장 범위, 예컨대 스펙트럼의 가시 부분의 선택된 파장 또는 대역에 걸쳐 이방성 유전율 텐서(tensor)를 갖는 경우, 이 재료는 "복굴절성"으로 간주될 수 있다. 달리 말하면, 재료의 주 굴절률(예컨대, n1x, n1y, n1z)이 모두 동일하지는 않은 경우 재료는 "복굴절성"으로 간주될 수 있다. 주 복굴절은 두 주 굴절률 사이의 차이이다. 그러면, 주어진 재료 또는 층의 "복굴절"은, 달리 지시되지 않는 한, 그의 최대 주 굴절률과 그의 최소 주 굴절률 사이의 차이를 지칭할 수 있다. 무시할 만한 양의 복굴절은 일반적으로 무시될 수 있다. 지연기 필름의 맥락에서, 무시해도 될 정도로 여겨질 수 있는 복굴절의 양은 집합체 두께 또는 그러한 재료를 통해 전파되는 광에 대한 광 경로 길이에 좌우될 수 있으며: 집합체 두께 또는 경로 길이가 작아질수록, 복굴절이 커질 수 있지만 여전히 무시해도 될 정도로 여겨질 수 있으며, 그 반대도 마찬가지이다.

매체의 주 지연은 주 복굴절과 매체의 두께의 곱이다. 지연은 복굴절과 같이 부호를 갖는 양이고, 광학 필름 또는 광학체의 개별 구성요소의 개별 지연의 합이 서로 상쇄 또는 보강될 수 있지만, 간단함을 위해, 지연의 부호 또는 극성이 논의의 맥락에서 중요하지 않는 한, 본 명세서에서 값이 보고될 때 일반적으로 지연의 절대값 또는 크기가 사용된다. 가시 스펙트럼에서 작동하도록 설계되는 지연기 판은 전형적으로는 50 nm 내지 800 nm, 더욱 전형적으로는 95 nm 내지 390 nm의 범위인 주 지연을 갖는다. 다양한 매체가 그 각각의 주 광학 축이 실질적으로 일치하도록 적층될 때, 그 조합의 지연은 개별 매체의 지연의 합이다. 응용에 따라, 대응하는 주 축들 사이의 최대 각도 발산이 10도, 5도, 또는 3도 이하이면, 이 주 축들은 실질적으로 일치하는 것으로 여겨질 수 있다. 예를 들어, 초박 층의 공압출된 스택이 2개의 외부 스킨 층 사이에 배치되는 필름 구조물이 두 외부 스킨 층의 지연과 초박 층 스택의 지연의 합과 동일한 총 지연을 갖는다. 필름 구조물이 보호 경계 층(protective boundary layer, PBL)과 같은 다른 내부 층을 포함하면, 이들 추가의 층이 또한 광학 필름의 전체 지연에 기여할 수 있다. 스택 내의 개별 초박 층과 대조적으로, 스킨 층과 PBL층은 각각 대체로 광학적으로 두꺼우며, 예컨대 이들 각각은 가시 광의 파장보다 큰 광학적 두께를 갖는다. 몇몇 경우에, 필름의 광 지연이 초박 층의 스택의 광 지연과 실질적으로 동일하도록, 내부 초박 층의 공압출된 스택을 제조할 때 스킨 층 및/또는 PBL 층에 실질적으로 등방성 재료를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 다른 경우에, 광학적으로 두꺼운 스킨 층 및/또는 PBL 층이 또한 상당한 지연을 제공하여, 필름의 전체 성능에 기여할 수 있다.

본 명세서의 다른 곳에 기술된 바와 같이, 지연기 판 또는 필름은 3개의 주 굴절률 중 정확히 2개가 실질적으로 동일할 때 일축이라고 할 수 있다. 2개의 동일한 굴절률과 관련된 2개의 축은 정상 축(ordinary axis)으로 지칭되고, 그것들은 광학 특성이 등방성인 평면을 한정한다. 다른 2개와 상이한 주 굴절률 성분과 관련된 나머지 축은 이상 축(extraordinary axis)으로 지칭된다. 따라서, 일축 지연기는 2개의 실질적으로 동일한 0이 아닌 복굴절들을 가지며, 이때 그 관련 지연은 이상 축과 정상 축 사이에 있다. 정상 평면 내에서의 복굴절은 실질적으로 0이다. a-플레이트 지연기는 필름 평면 내에 이상 축이 있는 일축 지연기이다. 그러한 지연기에 대해, 평면내 지연이 유일한 무시할 수 없는 지연이다. 반면에, c-플레이트 지연기는 이상 축이 필름 평면에 수직한 일축 지연기이다. 그러한 지연기의 경우, 평면외 지연(아래의 파라미터 R_th 참조)이 유일한 무시할 수 없는 지연이다.

1/4 파장판, 1/2 파장판 등은 a-플레이트 또는 이축 지연기일 수 있다. 1/2 파장판은 관심 있는 진공 파장의 1/2과 동일한 주 평면내 지연을 갖고, 1/4 파장판은 관심 있는 진공 파장의 1/4과 동일한 주 평면내 지연을 갖는다. 따라서, 예를 들어, 632 nm의 진공 파장을 갖는 적색 가시 광에 대해, 1/2 파장판은 약 316 nm의 지연을 갖고, 1/4 파장판은 약 158 nm의 지연을 갖는다. 560 nm의 진공 파장을 갖는 가시 광에 대해, 1/2 파장판은 약 280 nm의 지연을 갖고, 1/4 파장판은 약 140 nm의 지연을 갖는다.

재료는 때때로 "양" 또는 "음"의 복굴절성 재료로 특징지어진다. 이와 관련하여, 용어 "양" 및 "음"은 논의의 맥락이 재료 처리 관점에 관한 것인지 정적 기능 관점에 관한 것인지에 따라 이중 의미를 가질 수 있다.

재료 처리 관점에서 볼 때, 중합체 재료와 같은 재료는 재료의 굴절률이 연신의 방향으로 증가하면 양의 복굴절성이라고 할 수 있다. 연신이 보통 필름의 평면 내에서 일어나기 때문에, 그러한 재료의 z 또는 두께 방향으로의 굴절률은 전형적으로 그러한 연신 동안 감소한다. 유사하게는, 재료 처리 관점에서 볼 때 재료의 굴절률이 연신 방향으로 감소하면, 재료는 음의 복굴절성이라고 할 수 있다. 그러한 재료의 z 또는 두께 방향으로의 굴절률은 전형적으로 그러한 연신 동안 증가한다. 일축으로 연신된 재료는 필름이 정확히 일축으로 연신될 때 2개의 동일한 또는 실질적으로 동일한 주 굴절률을 갖고서 유전율 텐서에서 일축 대칭을 나타낼 수 있다. 이러한 경우에, 주 연신 방향을 따라 정렬된 평면내 방향이 유전율 텐서의 이상 축이 되고, 직교 평면내 방향 및 두께 방향(z축)이 유전율 텐서의 동일한 정상 축이 된다. 정확한 일축 연신은 예컨대 미국 특허 제6,939,499호(메릴 등), 미국 특허 제6,949,212호(메릴 등), 미국 특허 출원 공개 제2008/0083998호(메릴 등), 및 미국 특허 출원 공개 제2008/0085383호(메릴 등)에 기재된 바와 같이, 연신의 주 축을 따른 재료의 치수가 증가될 때 두께 방향과 유사하게 필름 또는 재료가 직교 평면내 방향(즉, 연신 방향에 수직한 평면내 방향)으로 치수적으로 수축될 수 있게 함으로써 달성될 수 있다. 정확히 일축으로 연신된 필름은 a-플레이트 (일축) 지연 필름을 형성할 수 있다. 그러나, 몇몇 경우에, 일축으로 연신된 재료는 예컨대 종래의 텐터(tenter)로 또는 길이 배향기(length orienter)를 사용하여 치수적 수축이 억제될 수 있으며, 이는 주 굴절률에 대한 3개의 상이한 값을 초래하여, 이축 지연기를 생성할 수 있다. 이축 지연기 또는 일축 a-플레이트 중 어느 하나가 1/4 또는 1/2 파장판을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 경우에, 순차적이건 동시적이건 간에 이축으로 연신된 재료 또는 필름이 유전율 텐서에서 일축 대칭을 보일 수 있어, 최종 평면내 주 굴절률이 동일하거나 거의 동일하다. 이러한 경우에, 두께 방향 또는 z축이 이상 축이 되고, 필름은 c-플레이트 일축 지연 필름이다. 몇몇 경우에, 필름의 평면 내에서의 이축 연신은 평형되지 않을 수 있으며, 예컨대 필름은 y 방향보다 x 방향으로 또는 그 반대로 더욱 많이 연신될 수 있으며, 이는 또 다시 주 굴절률에 대한 3개의 현저히 상이한 값을 생성할 수 있다. 따라서, 그러한 필름은 이축 지연기일 수 있다. 그러한 비대칭 이축 연신은 또한 예를 들어 1/4 파장판 및 1/2 파장판을 제조하기 위해 사용될 수 있다.

정적 기능 관점에서 볼 때, 일축 지연기는 이상 축과 관련된 굴절률이 정상 축과 관련된 굴절률보다 크면 양의 복굴절성이라고 할 수 있다. 따라서, 음의 복굴절성 재료를 동일하게 이축으로 배향시킴으로써 양의 c-플레이트가 형성될 수 있고, 양의 복굴절성 재료를 동일하게 이축으로 배향시킴으로써 음의 c-플레이트가 형성될 수 있다. 유사하게는, 양의 복굴절성 재료를 정확히 일축으로 배향시킴으로써 양의 a-플레이트가 형성될 수 있고, 음의 복굴절성 재료를 정확히 일축으로 배향시킴으로써 음의 a-플레이트가 형성될 수 있다.

위에 언급된 바와 같이, 광이 그 개별 층 모두가 광의 파장의 주어진 분율보다 더 작은 층상 매체를 만날 때, 광이 층상 매체 또는 스택을 통해 마치 그것이 비-층상 매체 또는 "유효 매체"인 것처럼 전파된다. 스택 내의 층은 전형적으로 반복 패턴으로, 예컨대 하나의 재료로 구성된 "A" 층과 다른 재료로 구성된 "B" 층의 교번하는 ABABAB… 배열로 배치되지만, 다른 반복 패턴이 사용될 수 있다. 패턴의 기초를 형성하는 층의 최소 군이 광학 반복 유닛으로 지칭되며; 간단한 ABABAB… 스택의 경우에, 하나의 AB 쌍이 광학 반복 유닛이다. "유효 매체" 조건은 광학 반복 유닛의 광학적 두께에 관한 것일 수 있으며; 스택 내의 각각의 광학 반복 유닛의 광학적 두께는 광의 파장의 반보다 작다. 가시 광, 예컨대 약 380 내지 780 nm의 파장 범위 내의 광의 경우, 이러한 "유효 매체" 조건은 각각의 광학 반복 유닛의 광학적 두께가 190 nm 미만인 것으로 표현될 수 있다. 이러한 조건을 만족시키는 스택 내의 층을 초박 층으로 지칭한다. 이들 층이 균일한 광학적 두께를 가지면, 각각의 층의 광학적 두께는 95 nm 미만이다.

유효 매체 이론을 사용하여 근사화될 수 있는 유효 매체의 굴절률이 본 명세서에서 유효 굴절률로 지칭된다. 유효 매체가 상이한 굴절률을 갖는 상이한 광학 재료의 별개의 층들로 구성되더라도, 이 층 스택은 전체적으로 마치 그것이 유효 매체 한계에서 계산될 바와 같이 단일 세트의 유효 굴절률을 갖는 것처럼 지연에 관해 거동한다. 이러한 한계에서, 평면내 굴절률은 유전 상수에 대한 직렬 모델에 따른 가중 성분 평균(weighted compositional average)인 한편, 평면 수직 굴절률은 유전 상수에 대한 병렬 모델에 따른 가중 성분 평균이다. 재료의 유전 상수 "E"는 관계 E = n²에 의해 재료의 굴절률 "n"과 관련된다. E가 텐서량이기 때문에, 유전 상수에 대한 수학식이 3가지 주 방향에 대해 기재될 수 있다. 유전율 텐서가 이러한 대각선 형태 또는 주 형태로 기재될 때, 이들 주 방향으로의 굴절률은 주 유전율 값의 제곱근으로 도출될 수 있다. "x" 및 "y"가 필름 평면 내에서의 주 방향이고 "z"가 필름 평면에 직교하는 주 방향인 것으로 가정함으로써, 유효 매체 이론이 유효 유전 상수에 대한 하기 수학식을 제공한다:

[수학식 1]

E_x = f₁ㆍE_1x + f₂ㆍE_2x

[수학식 2]

E_y = f₁ㆍE_1y + f₂ㆍE_2y

[수학식 3]

E_z = ((f₁ /E_1z) + (f₂ /E_2z))^-1

여기서, E는 각각 x축, y축 및 z축을 따라 E_x, E_y 및 E_z의 값을 갖는, 유효 매체의 유전 상수이다. 유사하게는, E_1x, E_1y 및 E_1z는 재료 "1"로 구성된 층에 대한 유전 상수의 x, y, z 성분이고, E_2x, E_2y 및 E_2z는 재료 "2"로 구성된 층에 대한 유전 상수의 x, y, z 성분이다. 이들 수학식은 유효 매체가 본질적으로 재료 "1" 및 "2"의 교번 층으로 구성되는 것으로 가정한다. 주어진 재료 "i"(i = 1 또는 2)가 등방성이면, 구성요소 주 유전 상수 E_ix, E_iy, E_iz는 모두 실질적으로 동일하다. 상기 수학식의 파라미터 f₁ 및 f₂는 스택 또는 광학 반복 유닛에서 매 두께 기준으로 두 재료의 상대적인 양 또는 분율을 나타낸다. 이들 파라미터 f₁ 및 f₂는 이들 두 재료 "1" 및 "2"의 층만이 스택 내에 존재할 때 1로 합산된다:

[수학식 4]

f₁ + f₂ = 1

수학식 1 내지 수학식 4는 유효 매체 이론에 의해 표현되는 바와 같이, 일반적으로 이방성일 수 있는 층에 의해 형성되는 특성의 직렬 및 병렬 평균에 대한 표준적인 일반 결과의 형태이다.

수학식 1 내지 수학식 3의 대응식(counterpart)이 관계식 E = n²에 기초하여 유효 굴절률 n의 x, y 및 z 성분에 대해 기재될 수 있다:

[수학식 1a]

n_x = sqrt{E_x} = sqrt{f₁ㆍE_1x + f₂ㆍE_2x}

[수학식 2a]

n_y = sqrt{E_y} = sqrt{f₁ㆍE_1y + f₂ㆍE_2y}

[수학식 3a]

n_z = sqrt{E_z} = sqrt{((f₁ /E_1z) + (f₂ /E_2z))^-1}

여기에서, "sqrt"는 제곱근 함수를 지칭한다.

수학식 1 내지 수학식 4가 스택이 본질적으로 교번 재료 층 "1" 및 "2"로 구성되는 것으로 가정하지만, 그것들은 예컨대 3개 이상의 상이한 재료 층이 각각의 광학 반복 유닛을 구성하는 다른 스택 구성을 수용하도록 쉽게 확장될 수 있다. 예를 들어, 2개의 상이한 양의 복굴절성 재료의 층이 수학식 1 및 수학식 2를 사용하여 함께 평균될 수 있고, 이러한 유효 결과가 제3 음의 복굴절성 재료와 함께 다시 평균될 수 있다. 대안적으로, 수학식은 수학식 1 및 수학식 2의 패턴에 따른 평면내 직렬 평균을 사용하여 그리고 수학식 3의 패턴에 따른 두께를 통한 병렬 평균을 사용하여 분율 f₁, f₂, f₃ 등으로 간단히 확장될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 스택이 재료 층 "1", "2" 및 "3"의 반복 패턴으로 구성되는 경우에, 수학식 4는 f₁ + f₂ + f₃ = 1이 되고, 수학식 1은 E_x = f₁ㆍE_1x + f₂ㆍE_2x + f₃ㆍE_3x가 되며, 수학식 3은 E_z = ((f₁ /E_1z) + (f₂ /E_2z) + (f₃ /E_3z))^-1이 된다.

주어진 광학 물품, 또는 그 층 또는 다른 부분이 3개의 주 복굴절에 대응하는 3개의 주 지연: 평면내(x,y) 복굴절과 관련되는 평면내 지연과, 2개의 평면외(x,z 및 y,z) 복굴절과 관련되는 2개의 평면외 지연을 가질 수 있다. 특히 지연기 판의 특성이 이축이지만 또한 다른 경우에 적용가능할 때, 지연기 필름에 대한 편리한 기준 양 또는 파라미터는 N_th로 표기되는 평균 평면외(또는 두께) 복굴절의 절대값이다:

[수학식 5a]

N_th = ((n_x + n_y) / 2) ― n_z

R_th로 표기되는, 이러한 평균 평면외 복굴절과 관련된 지연은 하기 수학식:

[수학식 5b]

R_th = D_thㆍ|N_th|,

에 의해 주어지며,

여기서, D_th는 주어진 굴절률의 지연 매체의 실제 두께이다.

본 명세서에 논의된 소정의 양 및 파라미터는 많은 또는 대부분의 응용에서 무시해도 될 정도로 여겨질 수 있다. 예를 들어, 지연의 작지만 0이 아닌 양이 실질적으로 0으로 여겨질 수 있다. 또한, 복굴절의 작지만 0이 아닌 양이 실질적으로 0으로 여겨질 수 있다. 또한, 유효 매체가 형태 복굴절의 작지만 0이 아닌 양을 가질 수 있으며, 이는 그럼에도 불구하고 실질적으로 0으로 여겨질 수 있다.

지연에 관하여, 가시 광을 포함하는 응용에서, 주 지연은 전형적으로 그 크기 또는 절대값이 10 nm 이하이면 무시해도 될 정도로, 즉 실질적으로 0으로 여겨질 수 있다. 몇몇 응용에서, 15, 20, 30, 또는 심지어 50 nm와 같은 훨씬 더 높은 값이 무시해도 될 정도로 여겨질 수 있다.

복굴절에 관하여, 복굴절은 전형적으로, 재료의 주어진 두께에 대한 대응하는 지연이 무시해도 될 정도이면 무시해도 될 정도로, 즉 실질적으로 0으로 여겨질 수 있다 (이는 또한 복굴절과 관련된 주 굴절률이 서로 실질적으로 동일한 것으로 여겨질 수 있음을 의미함). 독자는 재료의 굴절률이 분산을 나타낼 수 있기 때문에, 즉 굴절률이 상이한 파장에서 상이할 수 있기 때문에, 지연도 또한 상이한 파장에서 상이할 수 있는 것을 상기하여야 한다. 몇몇 경우에, 이러한 효과는 특히 약 380 내지 780 nm의 가시 스펙트럼의 대부분 또는 전부에 걸쳐 작고 무시될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 복굴절이 하나 이상의 특정 가시 파장에서 또는 몇몇 경우에 가시 파장 대역의 대부분 또는 전부에 걸쳐 위의 조건을 만족시키면, 즉 재료의 주어진 두께에 대한 대응하는 지연이 무시해도 될 정도이면, 복굴절은 응용의 요건에 따라 그러한 파장(들)에서 무시해도 될 정도로 여겨질 수 있다.

형태 복굴절에 관하여, 우선 층상 유효 매체의 맥락에서 형태 복굴절이 의미하는 것을 정량화시킬 필요가 있다. 형태 복굴절은 분자 거리 스케일보다 크고 광의 파장보다 작은 재료 구조에 기인하는 광학 이방성을 지칭한다. 예를 들어, 규칙적 주기성을 갖는 나노상 구조가 형태 복굴절을 갖는다. 본 명세서의 다른 곳에 설명되고 도시된 인접 초박 층의 유효 매체 스택과 같은 간단한 층상 매체의 경우에, 형태 복굴절은 유효 유전 상수 및 유효 굴절률의 x 및 y 성분이 아니라 단지 두께 방향으로의 유효 유전 상수 E_z(그리고 두께 방향으로의 대응하는 유효 굴절률 n_z)에만 영향을 미친다. 형태 복굴절이 없으면, 유효 매체의 유효 유전 상수 E의 z-성분에 대한 수학식의 형태는 유효 매체가 단지 재료 "1" 및 재료 "2"의 교번 초박 층으로 구성되는 경우에 상기 수학식 1 및 수학식 2의 가중 평균 형태와 동일할 것이다. 즉, 형태 복굴절이 없으면, 유효 매체의 유효 유전 상수의 z-성분은 하기 수학식에 의해 주어지는 기준 값(baseline value)일 것이다:

[수학식 6]

E_z,baseline = f₁ㆍE_1z + f₂ㆍE_2z

그렇다면, 유효 매체의 대응하는 유효 굴절률의 z-성분의 기준 값은 하기 수학식에 의해 주어질 것이다:

[수학식 6a]

n_z,baseline = sqrt{E_z,baseline} = sqrt{f₁ㆍE_1z + f₂ㆍE_2z}

따라서, 수학식 3에 따른 z-방향으로의 실제 유효 유전 상수와 수학식 6의 기준 값 사이의 차이:

[수학식 7a]

ΔE_{z, form} = E_z ― E_z,baseline

를 계산함으로써 형태 복굴절의 영향이 정량화될 수 있으며, 이는 하기 수학식으로 간략화될 수 있다:

[수학식 7b]

ΔE_{z, form} = ― (f₁ㆍf₂ㆍ(E_2z ― E_1z)²) / (f₁ㆍE_2z + f₂ㆍE_1z)

여기서, 항 ΔE_{z, form}은 유효 매체의 유효 유전 상수(z-방향으로의)의 형태 복굴절 부분을 나타낸다. 형태 복굴절이 수학식(6)의 기준 계산에 제공된 단순 평균을 사용함으로써 얻어질 결과 미만으로 실제 유효 유전 상수(z-방향으로의)를 감소시키는 효과를 갖는 것에 유의하여야 한다. 유효 매체의 유효 굴절률(z-방향으로의)의 형태 복굴절 부분을 나타내는 유사한 항 Δn_{z, form}은 하기 수학식에 의해 주어지며:

[수학식 8a]

Δn_{z, form} = n_z ― n_{z, baseline},

여기서, 항 n_z는 수학식 3a에 따른 z-방향으로의 유효 굴절률이고, n_{z, baseline}은 수학식 6a에 의해 주어진다. 수학식 8a는 다음과 같이 다시 기재될 수 있다:

[수학식 8b]

Δn_{z, form} = ΔE_{z, form} / (sqrt{E_z} + sqrt{E_{z, baseline}})

이제 형태 복굴절과 관련된 지연인 파라미터 R_form을 하기 수학식으로 정의할 수 있으며:

[수학식 9]

R_form = D_thㆍ|Δn_{z, form}|,

여기서, D_th는 또 다시 수학식 5b에서와 같이 지연 매체의 실제 두께이다. 이러한 배경을 갖고서, 하기의 조건 중 어느 하나가 만족되면, 가시 광을 포함하는 응용에서, 형태 복굴절이 무시해도 될 정도로 여겨질 수 있는 것으로 결정할 수 있다:

[수학식 10a]

R_form < R_threshold,

또는

[수학식 10b]

R_form < 0.05ㆍR_th.

파라미터 R_threshold는 전형적으로 10 nm이지만, 몇몇 응용에서 그것은 더 클 수 있는데, 예컨대 15, 20, 30, 또는 심지어 50 nm일 수 있다. 수학식 10b의 파라미터 R_th는 위에서 수학식 5b에 제공된다. 설계 목적을 위해, 형태 복굴절이 무시해도 될 정도일 때, 수학식 3보다는 수학식 6이 유효 매체의 유효 유전 상수의 z-성분을 계산하기 위해 사용될 수 있다.

이제 도 1을 참조하면, 공간 맞춤형 광학 필름(STOF)(110)이 도시되어 있으며, 이는 필름(110)의 구성 필름들 또는 층들(도 1에 도시되지 않음) 중 적어도 일부의 공간 선택적 복굴절 감소를 사용하여 패턴화되거나 공간적으로 맞추어졌다. 패턴화는 도시된 바와 같은 표지 "3M"을 형성하도록 형상화된 별개의 구역(112, 114, 116)을 한정하지만, 규칙적이든 불규칙적이든, 반복적이든 비-반복적이든 간에 임의의 다른 패턴이 생성될 수 있다. 필름(110)은, 본 명세서에 기술된 방법이 대용량 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정과 유리하게는 적합할 수 있기 때문에, 롤로 감겨진 긴 가요성 재료로서 도시되어 있다. 그러나, 이 방법은 가요성 롤 제품으로 제한되는 것은 아니며, 비-가요성 필름 및 물품은 물론 작은 단편 부분이나 샘플에 대해서도 실시될 수 있다.

"3M" 표지는, 상이한 구역(112, 114, 116)이 상이한 광학 특성을 갖기 때문에, 특히 그것들이 상이한 광학 지연을 갖기 때문에, 다른 광학 구성요소 또는 장치의 도움으로 검출가능하다. 구역(112)은 제1 광 지연을 갖고, 구역(114)은 제1 광 지연과 상이한 제2 광 지연을 가지며, 구역(116)은 제3 광 지연을 갖는다. 제3 광 지연은 제1 및 제2 지연들과 상이할 수 있거나, 또는 그것은 제2 지연과 실질적으로 동일할 수 있다. 필름(110) 상의 임의의 특정 위치 또는 구역에서, 이들 광학 지연 또는 광 지연은 인접 초박 층의 하나 이상의 내부 유효 매체 스택의 지연과, 선택적으로 또한 본 명세서의 다른 곳에 논의된 바와 같은 하나 이상의 광학적으로 두꺼운 스킨 층 및/또는 PBL 층의 지연과 같은, 필름(110)의 구성 요소의 지연으로 구성될 수 있다.

몇몇 경우에, 필름(110)은 가시 스펙트럼에 걸쳐 반사율 또는 흡수율을 거의 또는 전혀 갖지 않는 패턴화된 지연만을 제공할 수 있다. 그러한 경우에, 필름(110)은 사람 관찰자의 육안에 실질적으로 균일한(패턴화되지 않은) 윈도우 필름인 것으로 보일 수 있다. 이와 관련하여 "윈도우 필름"은 실질적으로 투명한, 맑은, 굴절률(유효 굴절률 포함)이 등방성인 필름을 지칭한다. 그러나, 패턴화된 지연은 예를 들어 필름(110)을 교차된 편광기들 사이에 배치함으로써 그러한 관찰자에게 가시적일 수 있다. 몇몇 경우에, 반사율 및/또는 흡수율은 가시 스펙트럼 외부의 파장, 예를 들어 적외선 파장에서 하나 이상의 차단 층에 의해 제공될 수 있다.

예시적인 경우에, 필름(110)은 적어도 부분적으로 광 투과성이고, 바람직하게는 가시 스펙트럼의 일부 또는 전부에 걸쳐 적어도 50, 60, 70, 또는 80% 이상의 투과율을 갖는다. 일반적으로, 투과율(T) + 반사율(R) + 흡수율(A) = 100%, 또는 T + R + A = 100%이다. 필름이 확산 입자 또는 표면을 포함하는 경우에, 투과율(T)은 반구 투과율, 즉 2p의 입체각 내에서의 그의 전파 방향에 상관 없이 광원 반대쪽의 필름 면에서 필름으로부터 출사하는 모든 광을 나타낼 수 있고, R이 마찬가지로 반구 반사율, 즉 상보적 2p 입체각 내에서의 그의 전파 방향에 상관 없이 광원과 동일한 쪽의 필름 면에서 필름으로부터 출사하는 모든 광을 나타낼 수 있다. 몇몇 실시예에서, 필름은 파장 스펙트럼의 적어도 일부분에 걸쳐 낮은 흡수율을 갖는 재료로 전체적으로 구성된다. 이는 심지어 열 전달을 증진시키기 위해 흡수 염료 또는 안료를 포함하는 필름에도 해당할 수 있는데, 왜냐하면 일부 흡수 재료는 그들의 흡수율에서 파장 특정적이기 때문이다. 예를 들어, 근-적외선 파장 영역에서는 선택적으로 흡수하지만 가시 스펙트럼에서는 아주 낮은 흡수율을 갖는 적외선 염료가 이용될 수 있다. 스펙트럼의 다른 끝 쪽에서, 광학 필름 문헌에서 낮은 손실을 갖는 것으로 여겨지던 많은 중합체 재료는 가시 스펙트럼에 걸쳐 낮은 손실을 갖지만, 또한 소정의 자외선 파장에서 상당한 흡수율을 갖는다. 따라서, 많은 경우에, 필름(110)은 가시 스펙트럼과 같은 파장 스펙트럼의 적어도 제한된 부분에 걸쳐 작거나 무시할 수 있는 흡수율을 가질 수 있으며, 이 경우 그 제한된 영역에 걸친 반사율 및 투과율은 T + R = 100% - A이기 때문에 상보적인 관계를 취하고, A가 작기 때문에,

T + R

100%가 된다.

본 명세서의 다른 곳에 언급된 바와 같이, 상이한 패턴화된 구역(예컨대, 구역(112, 114, 116))의 개시된 광학 물품(예컨대, 필름(110))의 상이한 광학 지연은, 각각 필름의 표면 또는 다른 표면 특징부에 적용되는 코팅의 결과이기보다는, 광학 필름 내부에 있는 초박 재료의 유효 매체 스택과 선택적으로 벌크 재료(예컨대, 스킨 층 및/또는 PBL 층의 그것)와 같은 구조적 특징부의 결과이다. 개시된 필름들의 이러한 태양은, 내부 특징부가 복사되거나 위조되기 어렵기 때문에, 이들 필름을 보안 응용(예컨대, 필름이 인증의 지표로서 제품, 패키지 또는 문서에 적용되도록 의도된 경우)에 유리하게 한다.

제1, 제2 및 제3 광학 지연은 추가로 후술되는 바와 같이 관찰자에 의한 또는 기계에 의한 패턴의 검출을 허용하기 위해 적어도 일부 관찰 조건 하에서 인지가능한 방법에 있어서 서로 상이하다. 이러한 차이는 바람직하게는 필름의 상이한 이웃한 구역에서 광학 필름의 내부 특징부의 굴절률 특성의 차이에 주로 기인하고, 이웃한 구역들 사이의 두께의 차이와 표면-관련 특징부에는 주로 기인하지 않는다.

도 2는 공간 맞춤형(또는 맞춤가능) 광학 필름(STOF)(210)의 일부분의 개략적인 측면도 또는 단면도이다. 필름(210)은 도시된 바와 같이 전방 또는 상부 표면(210a)과 후방 또는 하부 표면(210b)을 구비한다. x축 및 y축이 필름의 평면을 한정하고 z축이 필름의 두께 축에 평행하게 배향되는 직교 xyz 좌표계의 맥락으로 도시된 필름(210)은 본 명세서에서 지연기 스택으로도 지칭될 수 있는 지연기 층(212)을 포함하는데, 이는 외부 스킨 층(218, 220) 사이에 배치되는 보호 경계 층(PBL; 214, 216) 사이에 배치된다. 이들 구성요소는 도시된 바와 같은 필름(210)을 생성하기 위해 바람직하게는 본 명세서의 다른 곳에 논의된 바와 같은 공압출 및 배향 기술을 사용하여, 그리고 선택적으로 라미네이션 또는 코팅 기술과 같은 다른 적합한 기술과 조합되어 층상 배열로 서로 연결된다. 필름(210)은 전형적으로 z-방향으로 비교적 제한된 두께를 갖고, 전형적으로 평면내 x-방향 및 y-방향을 따라 연장된다. 필름(210)은 전형적으로 가요성이기에 충분히 얇지만, 두껍고 실질적으로 강성인 실시예도 또한 고려된다. 필름(210)의 공간적 패턴화는 대체로 x-y 평면을 따라 한정된다.

지연기 층(212)은 본 명세서의 다른 곳에 논의된 바와 같이 그것이 가시 광에 대한 유효 광학 매체를 제공하도록 구성되는 인접 초박 층의 유효 매체 스택인 것을 나타내기 위해 회색으로 음영 처리된다. 필름(210)은 그 광학 지연에 관하여 필름의 평면 내에서의 위치의 함수로서 특징지어질 수 있다. 하나의 그러한 위치를 나타내기 위해 축(203)이 도시된다. 축(203)을 따라 예컨대 외부 점(201)으로부터 외부 점(202)으로 또는 그 반대로 전파되는 광은 일반적으로 광의 두 구성 직교 편광 성분 사이에서 지연을 겪는다. 몇몇 경우에, 예컨대 PBL 층과 스킨 층이 등방성일 때, 또는 PBL 및/또는 스킨 층이 개별적으로 상당한 지연을 갖지만 그 개별 지연을 실질적으로 상쇄시키도록 상호 배향될 때, 필름(210)의 지연은 실질적으로 전적으로 지연기 층(212)에 기인할 수 있다. 다른 경우에, 필름(210)의 지연은 지연기 층(212)의 지연과 PBL 및/또는 스킨 층의 지연의 조합일 수 있다.

도 2의 실시예의 기본 구성은 2개의 외부 스킨 층(218, 220), 2개의 내부 PBL(214, 216), 및 지연기 층(212)인 내부 코어를 포함하는 공압출되고 배향된 다층 STOF의 구성이다. 필름 제조 중, 내부 PBL은 다층 피드블록(feedblock)으로 코어의 외부 층으로서 공압출될 수 있으며, 따라서 코어와 최외측 스킨 층 사이에 위치된다. 몇몇 경우에, 최외측 스킨 층(218, 220)은 생략될 수 있다. 코어, 즉 지연기 층(212)은 교번 재료 층의 적어도 두 세트를 포함하거나 또는 그 두 세트로 본질적으로 구성된다. 코어는 그러한 교번 층의 적어도 하나의 패킷(packet) 또는 스택을 포함하거나 그 스택으로 본질적으로 구성된다. 공압출 공정에 패킷 배가(multiplication)가 사용될 때, 피드블록을 빠져나가는 기본 광학 코어 층이 절단되고 재적층되어 추가의 패킷을 형성한다. 그렇다면, 필름(210)은 광학적으로 두꺼운 PBL(들)에 의해 서로 분리되는 복수의 그러한 패킷 또는 스택을 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 별개의 피드블록으로부터 제조된 별개의 패킷을 합침으로써 다수의 패킷이 광학 필름 내에 포함될 수 있다. 어느 경우든, 필름 구조물은 전형적으로 스킨 층과 적어도 하나의 패킷을 포함하며, 이때 각각의 패킷은 보호 경계 층에 의해 스킨 층 또는 다른 패킷으로부터 분리된다.

필름 제조 동안, 공압출 및 캐스팅 후, 캐스팅된 재료는 전형적으로 필름의 적어도 하나의 패킷에서 층의 적어도 하나의 세트에 고유 복굴절을 생성하기 위해 연신에 의해 배향된다. 복굴절을 생성하는 것에 더하여, 배향 절차는 또한 완성된 필름(210)과 그 구성 요소가 원하는 두께를 갖도록 구조물의 길이 및/또는 폭을 증가시키고 두께를 감소시킨다. 배향 후, 필름의 적어도 하나의 패킷은 가시 파장 범위 또는 그것 내의 임의의 파장과 같은 하나 이상의 설계 파장에서 측정된 바와 같은 2개의 평면내 및 평면외 주 굴절률에 의해 표현되는 굴절률의 유효 이방성 세트를 갖는, 지연기 층(212)으로서 기능하기에 적합한 유효 매체를 형성하기에 충분히 얇은 층을 포함한다. 본 명세서에 논의된 파장은 진공 내에서의 파장에 관한 것이다. 각각의 주 굴절률이 마찬가지로 분산 곡선을 가지며, 즉 주 굴절률이 각각 파장의 함수이고, 전형적으로 파장의 증가에 따라 단조 감소한다. 이들 분산 곡선은 표준 함수에 의해, 예컨대 관심 있는 대역에 걸친 적어도 3개의 측정된 파장에 대한 이른바 코시 관계식 피팅(Cauchy relation fit)에 의해 근사화될 수 있다. 실제로, 굴절률은 프리즘 커플러(예컨대, 뉴저지주 피스카타웨이 소재의 메트리콘 코포레이션(Metricon Corporation)으로부터 입수가능한 것)와 아베 굴절계(Abbe refractometer)를 비롯한 다양한 장치를 사용하여 측정될 수 있다. 실질적으로 가시 광에 대한 유효 매체로서 기능하기 위해, 패킷 내의 개별 초박 층 또는 패킷 내의 그러한 층의 광학 반복 유닛의 광학적 두께는 본 명세서의 다른 곳에 논의된 바와 같이 충분히 작아야 한다. 예를 들어, 개별 층의 광학적 두께는 바람직하게는 원하는 파장 대역의 최단 파장의 파장의 1/4 미만이다. 광학적 두께는 층의 굴절률과 층의 물리적 두께의 곱이다. 가시 대역, 예컨대 380 내지 780 nm에 대해, 유효 매체 스택 내의 가장 두꺼운 코어 층(따라서 초박 층을 포함하지만 PBL을 제외함)의 광학적 두께는 바람직하게는 95 또는 100 nm 미만이다. 훨씬 더 얇은 것, 예컨대 50 nm 미만의 광학적 두께인 것이 바람직할 수 있다. 유효 매체 스택에 사용될 수 있는 고도로 배향된 폴리에스테르 재료의 굴절률은 가시 대역 내의 단파장에 대해 2보다 약간 크거나 적어도 1.5일 수 있다. 따라서, 개별 초박 층의 물리적 두께는 약 70 nm 이하일 수 있고, 몇몇 경우에는 50 이하 또는 25 nm 이하일 수 있다. 따라서, 그러한 초박 층으로 구성된 패킷이 유효 매체를 형성할 수 있고, 전형적인 다층 광학 필름 편광기 및 미러와 달리, 실질적으로 모든 가시 파장에 대해 그리고 편광 상태에 상관없이, 필름을 통한 가시 광의 투과율을 변화시킬, 보강 또는 상쇄 광 간섭과 관련된 상당한 반사 대역을 실질적으로 전혀 제공하지 않을 수 있다.

유효 매체 코어(지연기 층(212)), 보호 경계 층(214, 216) 및 스킨 층(218, 220)의 굴절률 특성은 임의의 주어진 입사각으로 필름(210)에 입사하는 광에 대한 전체 지연을 함께 제공할 수 있다. 본 명세서의 다른 곳에 논의된 바와 같이, 지연은 전형적으로 나노미터로 주어지는, 필름을 통해 투과된 광의 직교 편광 상태 사이의 광학 경로 길이 차이이다. 지연 판의 빠른 축은 최저 평면내 굴절률의 방향이고, 느린 축은 상기 방향에 수직하고 최고 평면내 굴절률의 방향이다. 수직으로 입사하는 광에 대해, 지연은 그 파장에 대한 평면내 주 굴절률의 차이(즉, 평면내 복굴절) × 다양한 층(예컨대, 스킨 층, PBL 및 코어 패킷(들))의 물리적 두께의 합이다. 지연이 주어진 파장의 1/2과 동일할 때, 필름(210) 또는 그 일부분은 1/2 파장판이라고 한다. 예를 들어, 그 빠른 축 및 느린 축이 편광기 축에 45도로 비스듬히 정렬된 1/2 파장판에 입사하는 수직 선형 편광된 광이 수평 선형 편광된 광으로서 1/2 파장판으로부터 출사한다. 지연 판의 유효성은 또한 예를 들어 종래의 분광 광도계를 사용하여, 지연 판이 전방 및 후방 편광기 사이에 배치되는 샌드위치 구조물의 투과율 측정을 통해 직접 측정될 수 있다. 주어진 파장에 대해, 전방 및 후방 편광기들이 정렬된 통과-상태 축을 갖는 경우 샌드위치 구조물을 통한 투과가 거의 또는 전혀 없을 때, 그리고 전방 및 후방 편광기가 수직 통과-상태 축을 갖는 경우 샌드위치 구조물을 통한 높은 투과가 있을 때, 그리고 지연 필름의 빠른 축 및 느린 축이 편광기 축에 대해 45도로 배향되면, 필름이 1/2 파장(또는 그보다 고차의) 판으로서의 역할을 한다.

표지 또는 다른 평면내 패턴을 형성하기 위해 광학 필름(210)이 상이한 (x,y) 위치에서 상이한 광학 지연을 보일 수 있도록 광학 필름을 선택된 영역에서 선택적으로 처리하기 위해서, 지연기 층(212)은 그 구성 층 중 하나 이상에서 흡수 특성을 가지며, 이때 흡수 특성은 바람직하게는 필름(210)의 임의의 원하는 위치 또는 영역이 처리될 수 있도록 x,y 평면 전반에 걸쳐 연속적으로 연장된다. 흡수 특성은 바람직하게는 지연기 층(212)의 하나 이상의 구성 층 내에 포함된 염료 또는 안료와 같은 흡수제의 결과이지만, 몇몇 경우에는 유효 매체 스택에 사용된 주어진 중합체 재료의 고유한 또는 자연적인 흡수율에 기인할 수 있다. 흡수 특성은 광학 필름(210)이 레이저와 같은 적합한 방사 빔에 노출될 때 유효 매체 스택을 흡수 가열하도록 맞추어진다. 빔에 노출된 필름의 영역 또는 구역에 실질적으로 국한될 수 있는 흡수 가열은 유효 매체 스택의 구조적 일체성을 유지하면서 필름의 노출된 영역에서의 광 지연을 상이한 광 지연으로 변화시키기에 충분하다. 방사 빔은 원하는 대로 필름(210)의 상부 표면(210a) 또는 하부 표면(210b)에 부딪힐 수 있다. 방사 빔은 예컨대 레이저원으로부터 편광되거나, 시준되거나, 또는 편광 및 시준될 수 있다. 방사 빔은 기록 파장(write wavelength), 예컨대 파장 대역폭을 포함한다.

흡수 가열은 지연기 층(212)의 복굴절 및 지연을 변경함으로써 광학 필름(210)을 패턴화시키는 데 효과적이다. 이는 구성 초박 층의 적어도 일부가 고유 복굴절을 갖도록 지연기 층(212)의 유효 매체 스택을 설계함으로써 용이해지며, 이때 그러한 고유 복굴절은 예컨대 필름 배향 절차에 의해 제공된다. 흡수 가열은 적어도 일부의 초박 층의 고유 복굴절을 이완시키기에는 충분히 높을 수 있지만, 유효 매체 스택의 구조적 일체성을 유지하기에는 충분히 낮을 수 있다. 따라서, 지연기 층(212)은 전형적으로 350 nm 내지 2500 nm의 범위 내의 선택된 파장에 대해 선택적으로 흡수성이도록 맞추어져, 그러한 방사 에너지의 적용을 통한 복굴절 감소를 가능하게 할 수 있다. 구성 광학 재료 중 하나 이상의 고유 흡수율이 사용될 수 있지만, 전형적으로 염료 또는 안료와 같은 방사 흡수제가 유효 매체 패킷을 형성하는 중합체 층의 적어도 하나의 세트 내에 공압출된다. 따라서, 예시적인 흡수제는 이들이 관심 있는 선택된 층 세트 내에 매립될 수 있도록 용융 압출가능할 수 있다. 이를 위해, 흡수제는 압출에 필요한 처리 온도와 체류 시간에서 상당히 안정되는 것이 바람직하다. 적합한 방사 흡수제의 예는 에폴라이트(Epolite)™ 4121(미국 뉴저지주 뉴어크 소재의 에폴린(Epolin)으로부터 입수가능함) 또는 아마플라스트(Amaplast)™ IR-1050(미국 조지아주 애틀랜타 소재의 컬러 켐 인터내셔널 코포레이션(Color Chem International Corp.)으로부터 입수가능함)과 같은 유기-금속 화합물, 금속 염, 안티몬 주석 산화물(ATO)과 같은 금속 산화물, 및 공업용 입자(engineered particle), 예컨대 6붕화 란탄(LaB₆)으로부터 제조된 것과 같은 크기-특정된 플라스몬 공명 흡수를 나타내는 입자를 포함한다. 몇몇 가능한 적외선 염료는 에폴린 인크.로부터 상표명 에폴라이트™로 입수가능한 니켈, 팔라듐 및 백금 기반 염료들 중 임의의 것을 포함한다. 다른 적합한 후보는 미국 특허 제6,207,260호[휘틀리(Wheatley) 등, "다중 구성요소 광학체"(Multicomponent Optical Body)]에서 확인할 수 있다.

몇몇 경우에, 흡수제는 비-선형 흡수제일 수 있으며, 즉 흡수제는 광 에너지 흡수 계수가 세기 또는 플루언스(fluence) 의존성인 조성물이거나 이를 포함할 수 있고, 여기서 세기는 단위 시간당 단위 면적당 에너지를 지칭하며, 플루언스는 에너지 밀도 또는 단위 면적당 에너지를 지칭한다. 비선형 광 흡수제는 예를 들어 2-광자 흡수(two-photon absorption) 유형이거나 역 포화 흡수(reverse saturable absorption) 유형일 수 있다.

2-광자 흡수 과정은 광자 에너지가 재료의 선형 여기에 필요한 에너지의 절반과 대략적으로 동일한 비선형 광 흡수 과정이다. 그러므로, 흡수 재료의 여기는 저 에너지 광자들 중 2개의 동시 흡수를 필요로 한다. 유용한 2-광자 흡수제의 예는, 예를 들어 국제특허 공개 WO 98/21521호[마더(Marder) 등] 및 WO 99/53242호[컴슨(Cumptson) 등]에 기술된 로다민 B(즉, N-[9-(2-카르복시페닐)-6-(다이에틸아미노)-3H-잔텐-3-일리덴]-N-에틸에탄아미늄 클로라이드 및 로다민 B의 헥사플루오로안티모네이트 염) 및 4종의 감광제와 같은, 큰 다광자 흡수 단면을 나타내는 것들을 포함한다.

역 포화 흡수 과정은 때로는 여기 상태 흡수로 또한 지칭되며, 흡수 과정에 관련된 여기 상태를 위한 흡수 단면이 바닥 상태에서 여기 상태로의 여기를 위한 단면보다 훨씬 더 크다는 것으로 특징지어진다. 총 광 흡수는 바닥 상태 흡수 및 여기 상태 흡수 둘 모두를 포함한다. 역 포화 흡수 재료의 예는, 예를 들어 메탈로프탈로사이아닌, 나프탈로사이아닌, 사이아닌, 풀러린, 금속 나노입자, 금속 산화물 나노입자, 금속 클러스터 화합물, 포피린, 인단트론 유도체 및 올리고머 또는 이들의 조합을 포함한다. 메탈로프탈로사이아닌의 예는, 예를 들어 구리 프탈로사이아닌(CuPC), 및 IIIA족(Al, Ga, In) 및 IVA족(Si, Ge, Sn, Pb)으로부터 선택된 금속 또는 준금속을 함유한 프탈로사이아닌을 포함한다. 나프탈로사이아닌의 예는, 예를 들어 규소의 프탈로사이아닌 유도체(SiNC), 주석의 프탈로사이아닌 유도체(SnNC), 및 납의 프탈로사이아닌 유도체(PbNC)를 포함한다. 사이아닌의 예는, 예를 들어 1,3,3,1',3',3'-헥사메틸인도트라이카르보사이아닌 요오다이드(HITCI)를 포함한다. 풀러린의 예는 C60 및 C70 풀러린을 포함한다. 금속 나노입자의 예는 금, 은, 알루미늄, 및 아연 나노입자를 포함한다. 금속 산화물 나노입자의 예는 이산화티타늄, 산화안티몬주석, 및 이산화지르코늄 나노입자를 포함한다. 금속 클러스터의 예는 HFeCo₃(CO)₁₂ 및 NEt₄FeCO₃(CO)₁₂와 같은 철 트라이코발트 금속 클러스터를 포함한다. 포피린의 예는 테트라페닐포피린(H2TPP), 아연 테트라페닐포피린(ZnTPP), 및 코발트 테트라페닐포피린(CoTPP)을 포함한다. 인단트론 유도체의 예는 비치환된 인단트론, 산화된 인단트론, 클로로인단트론, 및 인단트론 올리고머를 포함한다.

유효 매체 스택(지연기 층(212)과 같은)의 지연은 필름(예컨대, 지연기 층(212))이 민감한 선택된 파장(들)의 방사 에너지를 흡수를 통해 적용함으로써 변화될 수 있다. 일반적인 처리 고려 사항이 예컨대 미국 특허 출원 공개 제2011/0255163호[메릴 등, "공간 선택적 복굴절 감소를 사용한 내부 패턴화된 다층 광학 필름"(Internally Patterned Multilayer Optical Films Using Spatially Selective Birefringence Reduction)]에 기재된다. 많은 경우에, 방사 에너지원은 레이저, 흔히 800 nm 또는 그 부근의, 또는 1065 nm 또는 그 부근의 출력 파장에서 작동하는 근적외선 레이저이다. 레이저는 연속 또는 펄스 모드로 작동할 수 있고, 그것은 도 8a 내지 도 8c와 관련하여 아래에서 논의되는 바와 같이 필름의 일정 영역 또는 구역에 걸쳐 일정 경로로 스캐닝되거나 스위프(sweep)될 수 있다. 열-유도 패턴화 공정에 영향을 미칠 수 있는 다른 레이저 공정 조건은 빔 직경과 초점, 출력 수준, 스캔 속도 및 스위프 패턴을 포함한다. 펄스 레이저의 경우, 펄스 주파수, 피크 펄스 출력 및 파형이 또한 고려 사항이다. 전형적으로, 열-유도 복굴절 감소는 단지 조건의 소정의 한계 엔벨로프(threshold envelope) 위에서만 일어난다. 주목할 만한 재료 인자는 열용량, 용융점, 융해열, 및 초기 배향된 복굴절성 초박 층 내에서의 결정도의 수준을 포함한다. 한계 조건은 재료의 일부분이 그 용융점에 도달하는 조건이거나 그것에 상당할 수 있으며; 따라서, 복굴절 감소는 고유 복굴절성 초박 재료(들)의 배향된 결정체의 적어도 부분적인 용융의 결과일 수 있다.

본 명세서에서 광학 필름의 변환 또는 처리로도 지칭되는 복굴절의 감소는 또한 (z-방향을 따른) 필름 두께를 통해 변할 수 있으며, 이때 몇몇 처리 상황 하에서, 중심에 배치된 초박 층이 코어 또는 유효 매체의 외측 표면 부근에 배치된 초박 층보다 더 완전히 변환된다. 그러한 상황은 방사 처리 동안의 그리고 그 직후의 열 전달과 열 확산을 포함한다. 따라서, 지연 조절의 양과 위치는 방사 처리 조건뿐만 아니라 필름 구조물의 세부 사항에도 또한 좌우될 수 있다. 또한, 충분히 신속한 열 급냉(thermal quenching)이 혼탁 발현(haze development)을 개선할 수 있다. 방사 빔 처리 중 외부 스킨 층이 도달하는 최고 온도는 필름의 외측 표면(210a, 210b)에서의 주름 형성(wrinkling)과 표면 조대화(surface roughening)의 수준에 영향을 미치거나 이를 없앨 수 있다. 필름 구조물 내에서의 흡수 재료 대 비-흡수 재료의 상대 비율과 그러한 구조물 내에서의 그 상대 배치도 또한 중요한 고려 사항일 수 있다. 예를 들어, 공정 파장(process wavelength)에서 흡수를 거의 또는 전혀 갖지 않는 필름 내의 층이 히트 싱크(heat sink)의 역할을 할 수 있다. 이들 히트 싱크 층은 구조물 내의 다른 층에 대해 선택적 흡수 유효 매체 패킷(들)에 대한 단열(thermal isolation)을 제공할 수 있다.

몇몇 처리 조건 하에서, 열 확산이 중요할 수 있고, 코어 층 내의 온도 프로파일이 라운딩된 프로파일(rounded profile)을 달성할 수 있다. 온화한 처리(gentle processing)가 코어의 중심의 층을 변환(즉, 층의 복굴절을 감소)시킬 것이지만, 코어의 외측 부분의 층을 변환시키지 못할 것이다. 유효 매체 스택 구조물이 2가지 상이한 복굴절성 재료를 포함할 때, 온화한 처리는 코어의 중심 영역에서의 더 낮은 용융점의 층을 변환시킬 수 있지만, 코어의 외측 영역에서의 더 낮은 용융점의 층을 변환시키지 못할 수 있다. 더욱 강한 처리가 코어의 중심에서는 양쪽 재료를 변환시키기 시작할 수 있고 과열을 야기할 수 있는 반면, 단지 더 낮은 용융점의 재료만이 코어의 외측 영역에서 변환될 수 있다. 따라서, 계단식 공정 윈도우(stepped process window)의 정도는 필름 층 프로파일 구조물의 조성과 기하학적 구조에 좌우될 수 있다. 몇몇 경우에, 초박 층의 세트 중 하나의 용융점과 동일한 더 높은 용융점의 재료로 구성될 수 있는 두꺼운 PBL을 사용하는 것이 유리할 수 있으며, 이때 그러한 두꺼운 PBL은 또한 방사 흡수제를 함유한다. 이러한 방식으로, 더 많은 온도 프로파일 라운딩(rounding)이 코어의 외부에 배치될 수 있으며, 이는 대부분의 저 용융점의 코어 층이 변환되게 하는 반면에, 있다고 해도, 아주 약간의 더 높은 용융점의 코어 층이 변환되고 처리시 지연 변화에 기여하게 되는 더 강건한 공정 윈도우를 가능하게 한다. 그러한 경우에, 전체 필름의 지연이 더욱 강건하게 제어될 수 있도록 등방성 PBL을 사용하는 것이 또한 유리할 수 있다. 이들 맥락에서, 외측 스킨 층의 내부에 있는 그리고 외측 스킨 층과 PBL 사이에 배치되는 추가 층이 PBL의 방사 흡수 기능, 또는 외측 스킨 층의 히트 싱크, 주름-방지 및 다른 치수 안정화 기능을 보충하기 위해 또한 사용될 수 있다. 이 역시, 이들 추가 층이 등방성인 것이 유리할 수 있다.

본 명세서에 개시된 공간 맞춤가능 유효 매체 스택의 하나의 가능한 이점은 필름 두께와 관계없이 코어 층에 의해 제공된 전체 지연을 제어하거나 조정하는 능력이다. 중합체 필름이 배향될 때, 우수한 두께 균일성은 흔히 일정 수준의 배향을 필요로 하며, 이는 필름 제조 라인의 온도 프로파일, 연신 속도 프로파일, 및 주어진 재료에 대한 공정의 최종 연신 비(draw ratio)에 좌우될 수 있다. 또한, 예컨대 미국 특허 제5,968,666호(카터(Carter) 등)에 기재된 바와 같이, 많은 얇은 층의 다층 스택을 단일체의 또는 6개 또는 그보다 적은(더 두꺼운) 층의 스택을 갖춘 동일한 재료보다 특히 사실상 더 높은 배향 상태로 (예컨대, 더 높은 연신 비를 통해) 연신하는 것이 실제로 더 쉬울 수 있는 것으로 밝혀졌다. 더 얇은 층은 또한 추가의 기계적 이점을 전달할 수 있다. 예를 들어, 더 얇은 층은 박리에 덜 취약할 수 있다. 또한, 유효 매체 스택을 사용하는 것은 특정 간섭 스택 반사뿐만 아니라 그러한 더 두꺼운 층의 내부 표면 반사도 없애서, 필름을 통한 투과 손실을 감소시킨다. 유효 매체 스택에 사용되는 2개의 (또는 그 초과의) 재료의 상대적인 양 또는 비율은 완성된 유효 매체 코어 내에서의 유효 복굴절의 양이 유사한 연신 조건 하에서, 스택이 개별 재료 중 어느 하나로 전적으로 구성되었을 경우 예측될 양들 사이에 있도록 조절되거나 제어될 수 있다 (이러한 가상의 경우에, 스택은 소멸될 것이고, 단일체 재료 층으로 대체될 것이다). 예를 들어, 하나의 재료가 고도로 복굴절성이고, 다른 하나의 재료가 거의 등방성이면, 중간 유효 지연을 갖는 양호하게 연신된 필름이 제조될 수 있으며, 따라서 또한 더 두꺼운, 더 쉽게 취급된 필름이 원하는 지연 수준에 대해 제조될 수 있다.

실제로, 유효 매체 스택 내의 개별 재료의 거동은, 이층 구조물을 공압출하고, 필름을 원하는 조건 하에서 배향시키며, 예컨대 메트리콘 프리즘 커플러(Metricon Prism Coupler)를 사용하여 이층 필름의 양측에서 결과적인 굴절률을 측정함으로써 추정될 수 있다. 초박 층이 공압출 공정을 통해 형성될 때, 구성 층은 계면 혼합, 예컨대 상호확산되기 쉬울 수 있다. 이러한 경우에, 상대 두께(예컨대, f₁ 및 f₂)는 공압출 공정을 통한 두 재료의 물리적으로 전달된 양에 의해 근사화될 수 있다. 이때, 그들 초박 층의 중심에서의 순수 재료로부터 이러한 계면 영역에서의 재료 거동의 작은 변화로 인해 예측된 굴절률 결과로부터의 근소한 편차가 발생할 수 있다. 지연 값은 예컨대 실제 결과적인 지연의 측정과 전달된 재료 스트림의 상대량에 대한 작은 조절을 수행함으로써 정밀하게 조정될 수 있다.

광학 필름(210)은 전형적으로 배향 후 더 큰 구조물 내에 조합되거나 통합될 수 있으며, 예컨대 라미네이팅된 또는 달리 조합된 구조물 내의 층으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학 필름(210)은 추가의 외측 필름 층(들) 상에 또는 그것들 사이에 열 및/또는 압력 라미네이팅될 수 있다. 다른 예에서, 접착제가 필름에 적용될 수 있고, 이어서 필름이 예컨대 압력 및/또는 열에 의해 일측 또는 양측에서 추가의 외측 필름 층에 부착될 수 있다. 그러한 추가의 층은 또한 방사 처리 동안 히트 싱크로서의 역할을 할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 추가의 지연기 및/또는 다른 층, 코팅 또는 필름(예컨대, 미국 특허 제6,368,699호(길버트(Gilbert) 등) 참조)이 필름(210) 구조물 내의 상부 또는 하부 층에 부착될 수 있거나, 구조물 내의 다른 곳에 통합될 수 있다. 본 명세서에 논의된 바와 같이 선택적으로 열처리될 수 있거나 열처리되지 않을 수 있는 추가의 지연기가 또한 도 2의 실시예에 추가되어, 추가의 원하는 효과를 달성할 수 있다.

개시된 광학 필름 및/또는 그의 구성 필름 또는 층은 치수 안정성을 개선하기 위해 필름 제조 후에 열 고정(heat-set)되거나 달리 후처리(post-treated)될 수 있다. 치수 안정성을 개선하기 위해, 필름은 유리 판 또는 유사한 기판에 라미네이팅될 수 있다. 판은 디스플레이, 예컨대 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD) 또는 OLED 디스플레이, 또는 다른 적합한 장치의 일부일 수 있다. 필름은 디스플레이의 다른 구성요소 층에 접착되거나 달리 부착될 수 있거나, 또는 다양한 디스플레이 구성요소의 침착을 위한 기판으로서 사용될 수 있다. 일부 경우에, 필름은 방사 에너지 처리 전에 유리 또는 디스플레이에 라미네이팅되거나 달리 접착될 수 있고, 또한 라미네이션 후에 방사 에너지로 처리될 수 있다. 필름은 유리에 대한 접착 및 최종 치수를 안정시키기 위해 다시 한번 열처리될 수 있으며, 예컨대 필름은 의도적으로 수축될 수 있거나, 크리프(creep) 공정이 전체 디스플레이 시스템의 추가 처리에 필요한 조건 하에서 치수 안정성을 보장하기 위해 작동될 수 있다. 이러한 방식으로, 정합이 예컨대 디스플레이 장치 내의 디스플레이 픽셀로 국소 및 전역 스케일로 달성될 수 있다. 일부 경우에, 디스플레이 구성요소는 방사 에너지에 민감하지 않을 수 있고, 광학 필름은 디스플레이에 대한 부착 후에 추가의 고려 사항 없이 패턴식으로 열처리될 수 있다.

이제 도 2a를 참조하면, 도 2의 지연기 층(212), 특히 가시 광에 대한 유효 광학 매체를 제공하도록 구성된 인접 초박 층의 유효 매체 스택의 내부 부분의 확대된 개략도를 볼 수 있다. 층(212)은 또한 국소 x-y-z 직교 좌표계와 관련하여 도시된다. 층(212)뿐만 아니라 이것이 일부가 되는 광학 필름(210)도 전체적으로 평평할 필요는 없다. 이들은 만곡되거나 평면으로부터 벗어나도록 달리 형상화될 수 있으며, 심지어 이들 경우에 필름의 임의의 작은 부분 또는 영역은 도시된 바와 같은 국소 직교 좌표계와 관련될 수 있다. 층(212)은 임의의 그의 구역(112, 114, 116)에서 도 1의 광학 필름(110) 내에 배치된 유효 매체 스택을 나타내는 것으로 간주될 수 있는데, 왜냐하면 패턴화된 광학 필름(110)의 개별 층들은 바람직하게는 각각의 그러한 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되기 때문이다.

스택 또는 층(212)의 개별 초박 층은 패턴화된 필름의 적어도 일부 구역 또는 영역에서 상이한 고유 굴절률을 갖는다. 이들 초박 층은 가시 광이 스택을 통해 마치 그것이 비-층상 매체 또는 "유효 매체"인 것처럼 전파되도록 충분히 얇다. 본 명세서의 다른 곳에 논의된 바와 같이, 스택의 광학 반복 유닛은 190 nm 미만의 광학적 두께를 가질 수 있고/있거나, 각각의 초박 층의 광학적 두께는 95 nm 미만, 또는 100 또는 70 또는 50 또는 25 nm 미만일 수 있다. 참고 목적을 위해, 초박 층의 두께에 대한 그러한 제한이 만족되는지를 나타내기 위해 가시 광의 파장 l가 도면에 포함된다. 광학 필름이 광학적으로 두꺼운 PBL(214, 216)(도 2 참조)과 같은 상당히 더 두꺼운 층을 포함할 수 있으면, 그러한 층은 유효 매체 스택 외부에 놓이는 것으로 여겨진다. 도 2a에서, 유효 매체 스택의 초박 층은 "A" 및 "B"로 표기되며, "A" 층은 하나의 재료로 구성되고, "B" 층은 상이한 하나의 재료로 구성되며, 이들 층은 도시된 바와 같이 광학 반복 유닛 또는 단위 셀(ORU 1, ORU 2, … ORU 8)을 형성하도록 교번 배열로 적층된다. 도 2a에 도시된 "A" 및 "B" 초박 층 모두는 광학 필름(210)의 내부 층이다. 전형적으로, 전체적으로 중합체 재료로 구성된 유효 매체 스택은 16개 초과의 많은 초박 층 및 8개 초과의 많은 광학 반복 유닛을 포함할 것이다. 유효 매체 스택은 예를 들어 10개, 25개, 50개 또는 100개 이상의 인접 초박 층을 포함할 수 있다.

위에 언급된 바와 같이, 층 스택의 두께 분율 f₁ 및 f₂는 구성 층의 물리적 두께(광학적 두께가 아님) 대 완전한 광학 반복 유닛의 물리적 두께(광학적 두께가 아님)의 비율을 지칭한다. 두께 분율 f₁ 및 f₂는 간섭 반사 대역을 나타내는 다층 스택 내의 광학 반복 유닛을 특징짓기 위해 사용되는 광학 f-비와 대조될 수 있다. 도 2a의 실시예에서, "A" 층은 "B" 층과 대략 동일한 두께인 것으로 도시된다. 따라서, "A" 층을 가리키기 위해 하첨자 "1"을 그리고 "B" 층을 가리키기 위해 "2"를 사용하면, f₁

f₂

0.5이다. 다른 두께 분율 조합도 또한 선택될 수 있다. 스택 내의 광학 반복 유닛의 물리적 두께에 관하여, 임의의 설계 목표가 사용될 수 있으며, 예컨대 그것들은 모두 동일한 광학적 두께를 가질 수 있거나, 또는 그것들은 대신에 상이한 광학적 두께의 일정 분포를 보일 수 있지만, 어느 경우든 그것들은 바람직하게는 스택 내의 실질적으로 각각의 광학 반복 유닛의 광학적 두께가 190 nm 미만인 조건을 만족시킨다.

초박 층의 적어도 하나의 세트, 예컨대 "A" 층 및/또는 "B" 층은 선택적 열처리 전에 그리고 바람직하게는 또한 완성된 필름의 적어도 하나의 구역(예컨대, 도 1의 구역(112, 114, 116))에서의 열처리 후에 고유 복굴절을 갖는다. 초박 층의 고유 굴절률과 유효 매체 스택의 설계 세부 사항(예를 들어, 두께 분율 f₁ 및 f₂)은 스택 및 지연기 층(212)의 유효 굴절률이 얼마인지를 결정하여, 지연기 층(212) 및 광학 필름(210)의 지연을 또한 결정한다. 필름의 열처리는 하나 또는 두 구성 초박 층의 고유 복굴절을 이완시켜, 지연기 층(212)의 유효 굴절률과 지연기 필름의 지연을 변화시킬 수 있다. 유효 매체 스택을 제조하기 위해 사용되는 연신 조건 및 재료의 신중한 선택에 의해, 그리고 방사 빔 처리 조건의 신중한 선택에 의해, 주어진 패턴화된 지연기 필름에서 다양한 상이한 지연 조합이 달성될 수 있다. 이들 조합은 아래에서 추가로 논의된다.

예시적인 광학 필름 및 그의 유효 매체 스택은 중합체 재료로 구성되고, 공압출, 필름 캐스팅, 및 필름 연신 공정을 비롯한 다양한 유동 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 전형적으로, 복굴절은 이들 다양한 유동 공정 중 하나 이상을 통해 적어도 일부 층 내에서 발생된다. 미국 특허 제5,882,774호[존자(Jonza) 등, "광학 필름"(Optical Film)], 미국 특허 제6,179,948호[메릴 등, "광학 필름 및 이를 제조하기 위한 공정"(Optical Film and Process for Manufacture Thereof)], 및 제6,783,349호[네빈(Neavin) 등, "다층 광학 필름을 제조하기 위한 장치"(Apparatus for Making Multilayer Optical Films)]가 참조된다. 광학 필름은 대체로 전술된 참고 문헌들 중 임의의 것에 기술된 바와 같이 중합체의 공압출에 의해 형성될 수 있다. 다양한 층의 중합체는 바람직하게는 유사한 유동학적 특성, 예컨대 용융 점도를 갖도록 선택되어, 이들은 상당한 유동 방해 없이 공압출될 수 있다. 압출 조건은 연속적이고 안정된 방식으로 공급 스트림 또는 용융 스트림으로서 각각의 중합체를 적절히 공급, 용융, 혼합 및 펌핑하도록 선택된다. 용융 스트림 각각을 형성하고 유지하는 데 사용되는 온도는 온도 범위의 하한에서 동결, 결정화, 또는 과도하게 높은 압력 저하를 방지하고 온도 범위의 상한에서 재료 열화를 방지하는 범위 내에 있도록 선택될 수 있다. 제한되고자 함이 없이, 다층 광학 필름은 물론 개시된 복합 필름의 지연기 필름 및/또는 다른 구성요소를 제조하는 데 유용할 수 있는 재료는 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 및 이들의 공중합체, 특히 이른바 "coPEN"; 폴리스티렌; 폴리아크릴레이트; 및 폴리카르보네이트 중 하나 이상과 같은 중합체를 포함할 수 있다. 신디오택틱 폴리스티렌 및 그 공중합체가 음의 복굴절성 재료로서 특히 유용하다. 또한, 2개의 복굴절성 재료를 포함하는 지연기 필름 내의 더 낮은 용융점의 재료로서 공중합체가 특히 유용하다. 개시된 유효 매체 스택에 사용하기 위한 후보 재료일 수 있는 신디오택틱 폴리스티렌의 공중합체가 문헌[Guo et al., "Scandium-Catalyzed Cyclocopolymerization of 1,5-Hexadiene with …", Macromolecules 2011, vol. 44, pp. 6335―6344]에 개시된다. 일반적으로, 이들 예시적인 재료의 대부분 또는 전부는 필름 배향 후, 필름의 미처리된 영역(즉, 방사 빔 처리 전) 및 필름의 처리된 영역(즉, 방사 빔 처리 후) 둘 모두에서 미반응된 반응 기를 실질적으로 전혀 함유하지 않는 재료이고, 그러한 재료는 예컨대 도 5 및 도 6a 내지 도 6o와 관련하여 논의되는 것을 비롯한 본 명세서에 개시된 다양한 STOF 광학 지연기 필름 실시예 모두에 사용될 수 있다.

간단히 요약하면, 광학 필름 및 그 유효 매체 스택의 제조 방법은 (a) 완성된 필름에 사용될 제1 및 제2 초박 중합체 층들에 대응하는 수지의 적어도 제1 및 제2 스트림들을 제공하는 단계; (b) 제1 및 제2 스트림들을, 적합한 피드블록, 예를 들어 (i) 제1 및 제2 유동 채널들 - 여기서, 제1 채널은 유동 채널을 따라 제1 위치로부터 제2 위치로 변화하는 단면적을 가짐 - 을 포함하는 구배 판(gradient plate), (ii) 제1 유동 채널과 유체 연통되는 제1 복수의 도관 및 제2 유동 채널과 유체 연통되는 제2 복수의 도관 - 여기서, 각각의 도관은 그 자신의 각각의 슬롯 다이로 공급하고, 각각의 도관은 제1 단부 및 제2 단부를 가지며, 도관의 제1 단부는 유동 채널과 유체 연통되고, 도관의 제2 단부는 슬롯 다이와 유체 연통됨 - 을 갖는 피더 튜브 판(feeder tube plate), 및 (iii) 선택적으로, 상기 도관에 근접하게 위치되는 축방향 로드 히터(axial rod heater)를 포함하는 피드블록을 사용하여 복수의 층으로 분할하는 단계; (c) 각각의 층이 인접한 층들의 주 표면에 대체로 평행한 다층 웨브를 형성하기 위해 복합 스트림을 압출 다이로 통과시키는 단계; 및 (d) 때때로 캐스팅 휠 또는 캐스팅 드럼으로 지칭되는 냉각 롤(chill roll) 상으로 다층 웨브를 캐스팅하여 캐스팅된 다층 필름을 형성하고, 상기 필름을 최고 유리 전이 온도의 구성 재료의 유리 전이 온도 아래로 적어도 급냉시키는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 캐스팅된 필름은 완성된 필름과 동일한 개수의 층을 가질 수 있지만, 캐스팅된 필름의 층은 완성된 필름의 층보다 전형적으로 훨씬 더 두껍다. 더욱이, 캐스팅된 필름의 층들은 전형적으로 모두 등방성이다.

캐스팅된 다층 웨브를 제조하는 많은 대안적인 방법이 또한 사용될 수 있다. 중합체 공압출을 또한 이용하는 하나의 그러한 대안적인 방법이 미국 특허 제5,389,324호(루이스(Lewis) 등)에 기술되어 있다.

다층 웨브는 거의 완성된 광학 지연기 필름을 생성하기 위해 연신될 수 있다. 연신은 2가지 목표를 달성한다: 층들을 그들의 원하는 최종 두께로 박화하는 것 및 층들 중 적어도 일부가 복굴절성이 되도록 층들을 배향시키는 것. 몇몇 경우에, 연신에 의한 배향이 캐스팅하는 중에 달성될 수 있다. 더 전형적으로, 연신에 의한 배향이 캐스팅 후 달성된다. 복굴절성 재료 층을 생성하기 위한 연신을 통한 배향은 전형적으로 구성 중합체의 용융점과 유리 전이 온도 사이에서 달성된다. 특히, 배향은 최고 유리 전이 온도의 구성 중합체의 유리 전이 온도보다 약 10℃ 낮은 온도와 최고 용융점의 복굴절성 구성 중합체에 대한 용융점 범위의 최고 용융점 사이로부터 연신함으로써 달성된다. 배향 또는 연신은 (예컨대, 텐터를 통해) 웨브 횡단 방향(cross-web direction)을 따라, (예컨대, 길이 배향기를 통해) 웨브 하류 방향(down-web direction)을 따라, 또는 동시적이든 순차적이든 간에 이들의 임의의 조합에 따라 달성될 수 있다. 단지 하나의 방향만을 따라 연신되는 경우, 연신은 위에 논의된 바와 같이 구속되지 않거나 구속될 수 있다. 평면내 방향 둘 모두를 따라 연신되는 경우, 연신은 대칭적, 즉 직교 평면내 방향을 따라 동일하거나, 또는 비대칭적일 수 있다. 대안적으로, 필름은 배치(batch) 공정으로 연신될 수 있다. 어느 경우에서도, 후속의 또는 동시의 연신 감소, 응력 또는 변형 평형, 열 고정, 및 다른 처리 작업이 또한 필름에 적용될 수 있다. 구성 중합체의 복굴절은 연신 및 연신 후 어닐링 또는 열 고정 동안 결정화에 의해 고정될 수 있다 (여기에서, 예컨대 텐터 내에서의 토인(toe-in)과 같은 어느 정도의 치수적 이완이 허용될 수 있다). 대안적으로, 복굴절은 연신된 필름을 최저 유리 전이 온도의 복굴절성 구성 재료의 유리 전이 온도 아래로 급냉시킴으로써 고정될 수 있다. 배향된 복굴절성 필름은 롤로 감겨질 수 있다.

이제, 구역(112) 및 구역(116)의 경계에 있는 영역(118) 부근에서 도 1의 광학 필름(110)의 일부분을 도시하는 도 3을 참조한다. 필름(110)의 이러한 확대도에서, 구역(112)을 이웃한 구역(116)으로부터 분리하는 좁은 전이 구역(115)을 볼 수 있다. 그러한 전이 구역은 처리 상세 사항에 따라 존재할 수 있거나 또는 존재하지 않을 수 있고, 그것이 존재하지 않는다면 구역(116)은 상당한 개재 특징부 없이 구역(112)에 바로 인접할 수 있다. 필름(110)의 구성 상세 사항은 또한 다음과 같음을 알 수 있다: 필름은 보호 경계 층(PBL; 314, 316) 사이에 배치되는, 본 명세서에서 지연기 스택으로도 지칭될 수 있는 지연기 층(312)을 포함한다. 구성 및 설계에서, 지연기 층(312)은 위에 논의된 지연기 층(212)과 동일하거나 유사할 수 있고, PBL(314, 316)은 도 2의 PBL(214, 216)과 동일하거나 유사할 수 있다. 스킨 층이 도 3에 도시되어 있지 않지만, 그러한 층은 물론 본 명세서의 다른 곳에 논의된 바와 같은 다른 층 또는 기판이 또한 포함될 수 있다(도 2 참조).

지연기 층(312)은 바람직하게는 광학 반복 유닛으로 배열되는 초박 교번 중합체 재료를 포함하며, 초박 층 및 광학 반복 유닛은 도시된 바와 같이 구역(112)으로부터 이웃한 구역(116)으로 측방향 또는 횡방향 방식으로 연속적으로 연장된다. 지연기 층(312)은 구역(112)에서 제1 광학 지연을 제공하고, 그 구성 초박 층의 적어도 일부는 이러한 구역에서 복굴절성이다. 구역(115, 116)에서, 필름(110)의 구성 요소는 이들이 구역(112)에서 가진 바와 동일한 각각의 광학 특성을 이전에 가졌을 수 있지만; 지연기 층(312)은 패턴화된 필름(110)이 구역(116)에서 제1 광학 지연과 상이한 제2 광학 지연을 갖도록, 처리된 구역(116)에서 그들 층의 구조적 일체성을 유지하고 또한 구역(112)에서 그들 초박 층의 복굴절을 유지하면서, 구역(116)에서 그 구성 초박 층의 일부의 고유 복굴절을 감소시키거나 제거하기에 충분한 양으로 그에 열을 선택적으로 인가함으로써 처리되었다. 지연기 층(312) 내의 초박 층의 감소된 복굴절은 제1 및 제2 광학 지연들 사이의 차이의 주 원인이 될 수 있다.

필름(110)은 도면에 도시된 바와 같이 구역(112)에서 특성 두께(d1, d2)를 갖고, 구역(116)에서 특성 두께(d1', d2')를 갖는다. 두께(d1, d1')는 각각의 구역에서 필름의 전방 외부 표면으로부터 필름의 후방 외부 표면까지 측정된 물리적 두께이다. 두께(d2, d2')는 필름(110)의 전방 표면에 가장 근접하게 배치된 지연기 층(312)의 전방 표면으로부터 필름(110)의 후방 표면에 가장 근접하게 배치된 지연기 층(312)의 후방 표면까지 측정된 물리적 두께이다. 따라서, 구역(112) 내의 필름(110)의 두께를 구역(116) 내의 필름의 두께와 비교하고자 한다면, 어느 측정이 더 편리한지에 따라 d1을 d1'와 비교하거나 d2를 d2'와 비교하는 것을 선택할 수 있다. 대부분의 경우에, d1과 d1' 사이의 비교는 d2와 d2' 사이의 비교와 실질적으로 동일한 결과(비례적으로)를 산출하는 것은 당연하다. 그러나, PBL 층이 곳곳에서 상당한 두께 변화를 겪지만 아래에 놓인 미세 층에는 대응하는 두께 변화가 없는 경우, 또는 그 반대의 경우와 같이 상당한 불일치가 존재하는 경우에, PBL 층이 지연기 층(312)의 영향에 비해 필름의 광학 지연에 미치는 영향이 미미한 경우, 상이한 구역에서 총 필름 두께를 더 잘 나타내는 것으로서 d2 및 d2' 파라미터를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

언급된 바와 같이, 구역(116)이 구역(112)의 광학 특성(광학 지연)과 상이한 광학 특성, 즉 광학 지연을 나타내도록, 구역(116)은 지연기 층(312)의 초박 층의 적어도 일부가 이웃한 구역(112)에서의 그들의 복굴절에 비해 그들의 복굴절의 일부 또는 전부를 잃게 하기 위해 열을 선택적으로 인가하여 처리되었다. 선택적 가열 공정은 구역(116)에 대한 선택적인 압력의 인가를 수반하지 않을 수 있고, 이것은 (파라미터 d1/d1'를 사용하든 파라미터 d2/d2'를 사용하든 간에) 필름의 두께 변화가 실질적으로 없게 할 수 있다. 예를 들어, 필름(110)은 구역(112)의 평균 두께로부터, 구역(112)에서 또는 미처리된 필름에서 관찰되는 통상의 두께 변동성 이하만큼 벗어나는 구역(116)의 평균 두께를 나타낼 수 있다. 따라서, 필름(110)은 구역(112)에서 또는 구역(116)의 열처리 전의 구역(112, 116)의 일부를 포함하는 필름 영역에 걸쳐 (d1이든 d2이든 간에) Δd의 두께 변동성을 나타낼 수 있으며, 구역(116)은 Δd 이하만큼 구역(112)의 공간적 평균 두께(d1, d2)와 (각각) 상이한 공간적 평균 두께(d1', d2')를 가질 수 있다. 파라미터 Δd는, 예를 들어 두께 d1 또는 d2의 공간 분포에서 1, 2 또는 3의 표준 편차를 나타낼 수 있다.

몇몇 경우에, 구역(116)의 열처리는 구역(116)에서 필름의 두께에 소정의 변화를 발생시킬 수 있다. 이들 두께 변화는 예를 들어 광학 필름(110)을 구성하는 상이한 재료의 국소 수축 및/또는 팽창에 기인할 수 있거나, 일부 다른 열-유도 현상에 기인할 수 있다. 그러나, 그러한 두께 변화는, 이들이 발생하는 경우, 처리된 구역에서 복굴절의 감소 또는 제거에 의해 행해지는 주된 역할에 비해 처리된 구역(116)의 필름(110)의 광학 지연에 대한 그들의 영향에서 단지 부차적인 역할만을 한다. 또한, 많은 경우에, 필름에 주름이 생기는 것을 방지하기 위해 또는 다른 이유로, 내부 패턴화를 달성하는 선택적 열처리 동안 필름을 그의 에지에 의해 인장 상태로 유지하는 것이 바람직할 수 있음에 유의한다. 가해진 장력의 양 및 열처리의 상세 사항은 또한 처리된 구역에서의 두께 변화의 소정의 양을 생성할 수 있다.

논의한 바와 같이, 일부 경우에, 처리된 구역(116)의 필름(110)의 두께, 즉 d1' 또는 d2'는, 열처리 동안 구역(116)에 실제로 선택적 압력이 인가되지 않은 경우에도 미처리된 구역(112)의 필름 두께와 다소 상이할 수 있다. 이러한 이유로, 도 3은 d1'를 d1과 약간 상이한 것으로, 그리고 d2'를 d2와 약간 상이한 것으로 도시한다. 선택적 열처리의 결과로서 필름의 외부 표면 상에 "범프"(bump) 또는 다른 검출가능한 아티팩트(artifact)가 존재할 수 있음을 보여주도록, 일반성을 위해 전이 구역(115)이 또한 도시되어 있다. 그러나, 일부 경우에, 처리는 이웃한 처리된 구역과 미처리된 구역 사이에 검출가능한 아티팩트를 생성하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 구역들 사이의 경계를 가로질러 자신의 손가락을 활주시키는 관찰자는 구역들 사이의 범프, 리지(ridge), 또는 다른 물리적 아티팩트를 검출하지 못할 수 있다.

일부 상황 하에서, 처리된 구역과 미처리된 구역 사이의 두께 차이가 필름의 두께를 통해 비례하지 않는 것이 가능하다. 예를 들어, 일부 경우에, 외부 스킨 층은 처리된 구역과 미처리된 구역 사이의 비교적 작은 두께 차이(백분율 변화로서 표현됨)를 갖는 것이 가능하며, 반면에 하나 이상의 내부 층 또는 패킷은 동일한 구역들 사이의 더 큰 두께 차이(역시 백분율 변화로서 표현됨)를 가질 수 있다.

도 4는 내부 패턴화를 통합한 다른 광학 지연기 필름의 일부분의 개략 단면도이다. 필름(410)은 광학적으로 두꺼운 외부 스킨 및/또는 PBL 층(414, 416), 및 유효 매체를 형성하고 스킨 층들 사이에 배치된 지연기 층(412)으로서 기능하는 초박 층들의 패킷을 포함한다. 지연기 층(412)은 위에 논의된 지연기 층(212, 312)과 동일하거나 유사할 수 있다. 지연기 층(412)의 초박 층들 모두는 필름(410) 내부에 있다. 초박 층들은, 필름의 적어도 일부 구역 또는 영역에서 복굴절성이고 적어도 필름의 이웃한 구역들 사이에서 측방향 또는 횡방향 방식으로 연장되는 적어도 일부의 층을 포함한다. 초박 층들은 적어도 필름의 제1 미처리된 구역(422)에서 제1 광학 지연을 제공한다. 필름(410)은, 제1 반사 특성과 상이한 제2 광학 지연을 제공하도록, 이웃한 구역들(420, 424)에서, 이들 구역에 임의의 압력을 선택적으로 인가하지 않고서 선택적으로 가열되었다. (이러한 맥락에서, "제1 광학 지연" 및 "제2 광학 지연"은 단지 지연기 층(412)에만 또는 전체 필름(410)에 관계되는 것으로 해석될 수 있음에 유의한다.) 이들 광학 지연의 차이는, 본 명세서의 다른 곳에 논의된 바와 같이, 하나 이상의 편광기 필름의 도움으로 관찰자에 의해 인지될 수 있다. 필름(410)은 구역(420, 422, 424)에서 실질적으로 동일한 필름 두께를 가질 수 있거나, 이 필름 두께는 이들 구역들 사이에서 약간 다를 수 있지만, 이들 구역들 사이의 필름 두께의 임의의 차이가 제1 및 제2 광학 지연들 사이의 차이의 주 원인이 되지는 않는다. 구역(420, 422, 424)은, 층(412) 내의 크로스해칭(crosshatching)에 의해 지시되는 바와 같이, 필름 내부에 있는 패턴을 형성한다. 크로스해칭은 크로스해칭된 영역의 초박 층들 중 적어도 일부가 구역(422)에서의 또는 다른 미처리된 구역에서의 그들의 복굴절에 비해 감소된 복굴절(0의 복굴절을 포함함)을 갖는 것을 나타낸다.

위에서 언급된 바와 같이, 유효 매체 스택을 제조하기 위해 사용되는 연신 조건 및 재료의 신중한 선택에 의해, 그리고 방사 빔 처리 조건의 신중한 선택에 의해, 주어진 패턴화된 지연기에서 다양한 상이한 지연 조합이 달성될 수 있다. 몇몇 경우에, 처리된 및/또는 미처리된 유효 매체 스택은 고유 복굴절을 나타내는 단지 하나의 초박 층 세트(예컨대, 재료 "1")만을 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 처리된 및/또는 미처리된 유효 매체 스택은 고유 복굴절을 보이는 2개의 초박 층 세트(예컨대, 재료 "1" 및 재료 "2")를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 상이한 재료의 고유 복굴절은 동일할 수 있으며, 예컨대 모두 양의 복굴절성이거나, 모두 음의 복굴절성이거나, 모두 이축 복굴절성이거나, 모두 일축 복굴절성일 수 있거나, 또는 고유 복굴절은 상이할 수 있다. 또한, 이러한 경우에, 재료의 용융 온도는 현저히 상이하게 선택될 수 있는데, 그 결과 제1 방사 빔이 재료 중 하나만의 고유 복굴절을 감소시킴으로써 필름의 제1 영역 또는 구역을 처리하고, 제2 방사 빔이 재료 둘 모두의 고유 복굴절을 감소시킴으로써 필름의 제2 영역 또는 구역을 처리할 수 있다. 몇몇 경우에, 처리된 유효 매체 스택이 고유 복굴절을 보이는 초박 층 세트를 포함하지 않을 수 있으며, 즉 스택 내의 둘 모두의 (또는 모든) 초박 층 세트가 실질적으로 등방성이다.

또한, 이들 상이한 재료 유형의 조합이 처리된 및 미처리된 구역에 지연기 판 유형의 뚜렷이 상이한 다양한 조합을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이들 지연기 판 유형은 도 5에 도시되는데, 이는 개시된 기술을 사용하여 달성될 수 있는 다양한 변환을 요약하고 있다. 도 5에서, 설명의 목적을 위해, "이축" 지연기 판, "A-플레이트" 지연기 판, "C-플레이트" 지연기 판 및 "윈도우" 지연기 판을 별도로 표시한다. 이축 지연기 판, a-플레이트 및 c-플레이트는 위에 논의되었다.

"윈도우" 지연기 판은 논란의 여지가 있으나 잘못된 명칭이지만, 그것이 윈도우 필름으로서 기능하는 (예컨대, 그 처리된 또는 미처리된 구역의) 광학 필름의 부분을 식별하기 위해 사용될 수 있기 때문에 그것은 본 논의에서 유용한 용어이며, 여기서 (예컨대, 그 미처리된 또는 처리된 구역의) 동일한 광학 필름의 다른 부분은 윈도우 필름이 아니라, 예컨대 이축 지연기 판 또는 일축 지연기 판으로서 상당한 광학 지연을 나타낸다. 이와 관련하여, "윈도우 필름"은 실질적으로 투명한, 맑은, 굴절률(유효 굴절률 포함)이 등방성인 필름을 지칭한다. 등방성 필름 또는 층은 필름 또는 층을 통한 광의 임의의 전파 방향에 대해 어떠한 상당한 지연도 제공하지 않는다. 따라서, 등방성 매체는 편광기들 사이에서 볼 때 투명한 윈도우로서 거동한다. 유효 매체 스택 내의 둘 또는 모든 초박 층 유형이 굴절률에 있어 개별적으로 등방성일 때, 스택은 재료의 등방성 굴절률이 서로 동일하지 않는 한 유효 등방성 매체를 형성할 수 있거나 또는 그렇지 않을 수도 있다. 오히려, 평면내 방향(상기 수학식 1 및 수학식 2 참조)과 두께 방향(상기 수학식 3 참조) 사이에서 본 상이한 평균화 계획의 결과, 이들 상이한 방향으로의 유효 유전 상수 및 유효 굴절률이 "형태 복굴절"의 영향으로 인해 실질적으로 상이할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 위에 논의된 바와 같이, 형태 복굴절은 많은 경우에 미미하여, 예를 들어 필름이 매우 두꺼워, 예컨대 10 nm 초과의 (20, 30 또는 50 nm 초과의, 또는 응용에 따라 더 많은) 형태 복굴절로 인한 지연을 생성하지 않는 한, 실질적으로 등방성 또는 윈도우 필름을 제공할 수 있다. 형태 복굴절이 무시해도 될 정도일 때, 설계 목적을 위해 수학식 3과 수학식 3a 대신에 수학식 6과 수학식 6a가 사용될 수 있다. 적합하게 상이한 복굴절성 초박 재료 층, 예컨대 양의 복굴절성 재료 층 및 음의 복굴절성 재료 층을 조합함으로써 유효 매체 스택에 의해 등방성 필름 또는 윈도우 필름이 제공될 수 있는 것을 알아내었다. 달리 말하면, 개별적으로 복굴절성이지만, 수학식 1 내지 수학식 3의 유효 유전 상수와 수학식 1a 내지 수학식 3a의 유효 굴절률이 서로 실질적으로 동일하여 모든 방향으로 실질적으로 동일한 유효 굴절률을 생성하도록 그 복굴절이 선택될 수 있는 초박 층을 사용하여 유효 등방성 매체 또는 윈도우 필름이 제조될 수 있다.

도 5의 화살표는 광학 필름 내의 유효 매체 스택의 선택적 열처리에 의해 본 명세서에 개시된 바와 같은 공간 맞춤가능 광학 지연기 필름에서 달성될 수 있는 변환을 나타낸다. 따라서, 구성 재료 및 처리 조건의 적절한 선택으로, 하기의 변환이 달성될 수 있다:

이축 지연기가 a-플레이트 지연기가 되도록 그리고 그 반대가 되도록 처리될 수 있고;

이축 지연기가 c-플레이트 지연기가 되도록 그리고 그 반대가 되도록 처리될 수 있으며;

이축 지연기가 윈도우 필름이 되도록 그리고 그 반대가 되도록 처리될 수 있고;

이축 지연기가 상이한 광학 특성을 갖는, 예컨대 더 크거나 더 작은 광학 지연을 갖는 이축 지연기가 되도록 처리될 수 있으며;

a-플레이트 지연기가 c-플레이트 지연기가 되도록 그리고 그 반대가 되도록 처리될 수 있고;

a-플레이트 지연기가 윈도우 필름이 되도록 그리고 그 반대가 되도록 처리될 수 있으며;

a-플레이트 지연기가 상이한 광학 특성을 갖는, 예컨대 더 크거나 더 작은 광학 지연을 갖는 a-플레이트 지연기가 되도록 처리될 수 있고;

c-플레이트 지연기가 윈도우 필름이 되도록 그리고 그 반대가 되도록 처리될 수 있으며;

c-플레이트 지연기가 상이한 광학 특성을 갖는, 예컨대 더 크거나 더 작은 광학 지연을 갖는 c-플레이트 지연기가 되도록 처리될 수 있다.

일반적으로, 한 세트의 교번 초박 층을 포함하는 적어도 하나의 이방성 구성 재료가 사용될 때 다양한 일축 및 이축 공간 맞춤가능 지연기 필름이 구성될 수 있다. 두 세트의 교번 초박 층을 포함하는 적어도 2가지 이방성 구성 재료가 사용될 때 더 넓은 범위의 그러한 지연기 필름이 구성될 수 있다. 예를 들어, z-방향으로의 전체 유효 굴절률 n_z가 평면내 값 n_x와 n_y 사이의 중간에 있는 지연기 필름이 제조될 수 있다. 또한, 초박 층을 포함하는 등방성 유효 매체가 양의 및 음의 복굴절성 재료의 층을 사용하여 구성될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 초박 층의 적어도 하나의 유효 매체 스택을 포함하는 그러한 필름이 예컨대 방사 에너지(예를 들어, 레이저로부터의)에 의해 선택적으로 가열될 때, 그러한 처리된 영역이 한 유형의 지연기로부터 다른 유형의 지연기로 변환될 수 있다. 그러한 변환이 도 5에 도시되고, 상기에 요약되어 있다.

특히, 이례적인(unusual) 광학 지연 변환이 수반되는 이례적인 유효 굴절률 변환이 2가지 상이한 복굴절성 재료를 유효 매체 코어 내에 조합함으로써 얻어질 수 있다. 예를 들어, 양의 및 음의 복굴절성 재료를 조합하는 것은, 어떠한 재료 그 자체만으로도 주어진 연신 조건에 대해 그러한 거동을 보이지 않더라도, 2개의 평면내 유효 굴절률(n_x, n_y) 사이의 중간에 있는 평면외 유효 굴절률(n_z)을 생성할 수 있다. 이러한 방식으로, 공간적으로 패턴화된 다양한 지연기가 제조될 수 있다. 유효 매체 내의 초박 층으로서 2가지 상이한 복굴절성 재료를 사용하는 것은 또한 지연의 단계적 변환을 가능하게 한다. 따라서, 용융점이 충분히 상이한 2가지 재료를 선택함으로써, 그리고 방사 에너지를 열 확산의 영향에 비해 충분히 빨리 전달함으로써, 더 높은 용융점의 재료를 용융시킴이 없이 더 낮은 용융점의 재료를 용융시키기에 충분한 만큼만 에너지를 전달함으로써 광학 코어 내에서의 지연이 단계적으로 감소될 수 있다. 그렇다면, 결과적인 지연 변화는 더 낮은 용융점의 재료만의 복굴절의 손실 또는 감소의 결과이다. 이들 경우에, 스킨 층과 PBL이 더 높은 용융점의 재료, 또는 등방성 재료와 같은 다른 재료를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.

유효 매체 지연 필름이 하나의 복굴절성 재료(예컨대, 재료 "1"의 초박 층)만을 포함할 때, 제2 재료는 실질적으로 등방성이고, 스택의 지연에 기여하지 않는다. 복굴절성 재료는 초박 층들의 코어 패킷 세트 내에 위치될 수 있을 뿐만 아니라, 존재하는 경우 PBL 층 및/또는 스킨 층 내에도 또한 위치될 수 있다. 복굴절성 재료가 광학 필름의 코어 내에만 존재하고 임의의 PBL 층 또는 스킨 층 내에는 존재하지 않는 경우에, 이때 필름에 대한 가능한 지연의 결과적인 범위는 원래 지연으로부터 0(등방성)까지의 범위이다. 복굴절성 재료가 또한 스킨 층 및/또는 PBL 내에 존재하는 경우에, 지연의 중간 값이 더욱 쉽게 획득될 수 있다. 예를 들어, 선택적 흡수성 코어 및 흡수성이 덜하거나 비-흡수성인 스킨 층을 갖춘 공간 맞춤가능 지연기 필름 구조물 - 예컨대, 흡수제가 스킨 층이 아닌 코어 층 내로 공압출되는 경우 - 을 고려하기로 한다. PBL이 등방성이고 비교적 두꺼우면, 예컨대 코어 두께의 10% 이상 또는 심지어 25% 또는 50%이면, 특정 중간 값으로의 복굴절 조절을 더욱 미세하게 제어하는 것이 가능할 수 있으며, 필름의 미가공된(미처리된) 영역이 최대 지연을 제공하고, 중간 처리가 스킨 층 내에서 잔여 지연만을 제공하는데, 그 이유는 스킨 층이 코어로부터 열 확산에 의해 스킨 층에 전달된 과잉 열로부터 변환될 것이기 때문이다. PBL은 스킨 층으로 성공적으로 확산되는 온도 파를 예컨대 한계 변환 수준 아래로 부분적으로 감소시킬 수 있다. 이는 단계적 중간 조건을 갖는 공간 조절가능 (패턴화된) 지연기의 일례이다. 이는, 지연이 비-변환된 필름 부분의 지연 및 완전히 변환된 필름 부분의 지연의 종점들 사이에서 (레이저 출력과 같은) 처리 조건의 함수로서 매끄럽게 또는 연속적으로 변하도록 만들어질 수 있는 필름 구조물과 구별될 것이다.

따라서, 도 6a 내지 도 6o(6a, 6b, 6c, … 6m, 6n, 6o)의 이상화된 그래프로 주의를 돌리기로 한다. 이들은 다양한 광학 지연 STOF 필름 제조의 상이한 단계에 대해, 유효 매체 스택의 2개의 교번하는 초박 층의 각각의 고유 굴절률(nx, ny, nz)을 도시하는 이상화된 선도로서, 각각의 도면은 또한 스택의 결과적인 유효 굴절률을 도시한다.

이들 그래프는 공간 맞춤가능 광학 필름을 제조하고 패턴화하는 공정을 설명하는 데 도움을 준다. 이들은 또한, 임의의 주어진 초박 층들의 기록가능 유효 매체 스택에 대해, 미처리된 구역 및 처리된 구역 각각에서 제1 및 제2 광학 지연들의 상이한 가능한 조합들 중 일부를 설명하는 데 도움을 준다. 설명 목적을 위해, 처리된 구역에서이든 미처리된 구역에서이든 간에, 필름의 광학 지연 특성은 하기의 4가지 유형들 중 하나로 분류될 수 있다: 이축 지연, a-플레이트 지연(한 형태의 일축 지연임), c-플레이트 지연(다른 형태의 일축 지연임), 및 윈도우-유사 지연(즉, 지연이 실질적으로 없음).

도 6a 내지 도 6o의 그래프들 각각에서, 수직 축은 상대 굴절률 "n"을 나타내고, 구성 재료 "1" 및 구성 재료 "2"의 경우에는, 전술된 바와 같이 재료의 대응하는 f-비를 곱한 굴절률을 나타낸다. 수평 축 상에는, 패턴화가능한 유효 매체 스택의 2층 광학 반복 유닛을 특징짓는 6개의 굴절률들 각각에 대해 위치 또는 마크가 제공된다: "1x", "1y", 및 "1z"는 x축, y축 및 z축을 따른 제1 초박 층의 굴절률(또는 f-비 f₁을 곱한 굴절률)을 나타낸다. 마찬가지로, "2x", "2y", 및 "2z"는 x축, y축 및 z축을 따른 제2 초박 층의 굴절률(또는 f-비 f₂를 곱한 굴절률)을 나타낸다. 수평 축은 x축, y축, 및 z축을 따른 유효 매체 스택(제1 및 제2 초박 층들로부터 형성됨)의 유효 굴절률을 지칭하는 라벨 "Nx", "Ny" 및 "Nz"를 추가로 포함한다. 도면들에서 다이아몬드 형상의 기호(◇)는 제1 처리 단계에서의 재료의 굴절률을 나타낸다. 이러한 제1 단계는 예를 들어 캐스팅 휠 상에서 압출 및 급냉되거나 캐스팅되었지만, 아직 연신 또는 달리 배향되지 않은 중합체 층에 대응할 수 있다. 이러한 처리 단계에서, 궁극적으로 스택의 제1 및 제2 초박 층들이 되는 층들은 전형적으로 가시 광에 대한 유효 매체를 형성하기에 너무 두꺼우며, 따라서 라벨 Nx, Ny, Nz에 대해 다이아몬드 형상의 기호가 제공되지 않는다. 도면에서 빈(채워지지 않은) 원 형상의 기호(○)는 제1 단계보다 나중의 제2 처리 단계에서의 재료의 굴절률을 나타낸다. 제2 단계는 제1 및 제2 초박 층들이 유효 매체 스택을 형성하는 광학 필름으로 연신 또는 달리 배향된 중합체 층에 대응할 수 있다. 도면에서 작은 채워진 원 형상의 기호 또는 점(●)은 제1 및 2 단계들보다 나중의 제3 처리 단계에서의 재료의 굴절률을 나타낸다. 제3 단계는, 본 명세서의 다른 곳에서 논의되는 바와 같이, 압출 및 배향된 후에 선택적으로 열처리된 중합체 층에 대응할 수 있다. 그러한 열처리는 전형적으로, 처리된 구역으로 지칭되는 필름의 하나 이상의 특정 부분 또는 구역으로 제한된다.

주어진 도면에서 다양한 기호들의 수직 좌표들을 비교함으로써, 독자는 광학 지연기 필름, 그의 제조 방법, 및 그의 처리된 부분 및 미처리된 부분의 광학 특성에 관한 많은 정보를 쉽게 확인할 수 있다. 예를 들어, 독자는 하기를 확인할 수 있다: 재료 층들 중 하나 또는 둘 모두가 선택적 열처리 전 또는 후에 복굴절성이거나 복굴절성이었는지의 여부, 그리고 복굴절이 일축인지 이축인지의 여부, 그리고 복굴절이 큰지 작은지의 여부. 독자는 또한 이들 도면으로부터, 3가지 처리 단계들(캐스팅된 상태, 연신된 상태, 및 처리된 상태) 각각에 대해, 두께 분율 f₁ 및 f₂에 의해 가중된 바와 같은, 2개의 층들 사이의 굴절률 차이(Δnx, Δny, Δnz)들 각각의 상대 크기를 확인할 수 있다. 독자는 또한 도면으로부터 유효 매체 스택이 그 유효 굴절률에 있어 임의의 복굴절을 나타내는지 여부 그리고 그렇다면, 이축, 일축(a-플레이트) 또는 일축(c-플레이트)과 같은, 어떤 유형의 복굴절이 존재하는지를 확인할 수 있다.

위에서 논의된 바와 같이, 완성된 내부 패턴화된 광학 지연기 필름에 대한 전구체 물품은 중합체 재료의 캐스팅된 웨브일 수 있다. 캐스팅된 웨브는 완성된 필름과 동일한 개수의 층들을 가질 수 있으며, 이 층들은 완성된 필름에 사용된 것과 동일한 중합체 재료들로 구성될 수 있지만, 캐스팅된 웨브는 더 두껍고 그의 층들은 대개 모두 등방성이다. 그러나, 도면에 도시되지 않은 일부 경우에, 캐스팅 공정 자체가 재료들 중 하나 이상에 소정 수준의 배향 및 복굴절을 부여할 수 있다. 도 6a 내지 도 6o의 다이아몬드 형상의 기호는, 후속 연신 절차 후에 광학 필름의 유효 광학 매체 내의 초박 층들이 되는 캐스팅된 웨브 내의 중합체 층들의 2개의 재료 세트들의 굴절률들을 나타낸다. 연신 후에, 층들 중 적어도 일부는 배향되고 복굴절성이 되며, 배향된(그러나 여전히 패턴화되지 않은) 다층 광학 필름이 형성된다. 이는 도 6a 내지 도 6o에서, 다이아몬드 형상의 기호에 의해 나타내어진 재료들 각자의 원래 값들로부터 수직으로 변위될 수 있는 빈 원들에 의해 예시된다. 예를 들어, 도 6c에서, 연신 절차는 x축을 따른 제1 층의 굴절률을 상승시키지만, y축 및 z축을 따른 재료들의 굴절률을 저하시킨다. 그러한 굴절률 이동은, 필름이 y축 및 z축을 따라 치수적으로 이완되게 하면서 양의 복굴절성 중합체 층을 x축을 따라 적합하게 일축 연신시킴으로써 얻어질 수 있다. 도 6e에서, 연신 절차는 x축 및 y축을 따른 제1 층의 굴절률을 상승시키지만, z축을 따른 층의 굴절률을 저하시킨다. 그러한 굴절률 이동은 양의 복굴절성 중합체 층을 x축 및 y축을 따라 적합하게 이축 연신시킴으로써 얻어질 수 있다. 도 6f에서, 연신 절차는 x축을 따른 제1 및 제2 층들 둘 모두의 굴절률을 상승시키고, y축을 따른 2개의 층들에 대한 보다 작은 굴절률 증가를 생성하며, z축을 따른 층들 각각의 굴절률을 저하시킨다. 일부 경우에, 이러한 굴절률 이동은 y축에 비해 x축을 따른 더 높은 정도의 연신을 사용하여 양의 복굴절성 중합체 층을 x축 및 y축을 따라 비대칭적으로 이축 연신시킴으로써 얻어질 수 있다. 다른 경우에, 이는 필름을 y축에서 구속하면서 x축을 따라 일축 연신시킴으로써(제한된 일축 연신) 대략적으로 얻어질 수 있다. 도 6m에서, 일축 연신 절차가 x축을 따른 굴절률을 상승시키고, y축을 따른 작은 굴절률 감소를 생성하며, 양의 복굴절성 제1 초박 층의 z축을 따른 굴절률을 저하시킨다. 마찬가지로 도 6m에서, 이러한 동일한 일축 연신 절차는 x축을 따른 굴절률을 저하시키고, y축을 따른 작은 굴절률 증가를 생성하며, 음의 복굴절성 제2 초박 층의 z축을 따른 굴절률을 상승시킨다. 도 6a 내지 도 6e에서, 배향되지만 처리되지 않은 상태의 층들(빈 원들) 중 하나가 복굴절성인데, 그 이유는 빈 원(1x, 1y, 1z)들 중 적어도 2개가 굴절률 n의 상이한 값들을 갖기 때문이라는 것에 주목한다. 이들 도시된 실시예에서, 다른 중합체 층은 캐스팅된 상태 및 배향되지만 처리되지 않은 상태에 대한 동일한 굴절률 값(2x = 2y = 2z)들에 의해 지시되는 바와 같이 연신 후에 등방성으로 유지된다.

제1 광학 지연(유효 굴절률의 x, y 및 z 성분들 사이의 차이(있는 경우)들에 기초하여 확인될 수 있음)을 갖는 유효 매체 스택을 제공하기 위해 광학 반복 유닛들로 배열된 초박 층들을 갖는 적어도 부분적으로 복굴절성인 광학 필름의 형성 후에, 필름은 위에서 논의된 선택적 가열에 대해 준비가 된다. 가열은 광학 필름의 제1 구역에 이웃한 제2 구역에서 선택적으로 수행되며, 제1 (미처리된) 구역에서는 그 복굴절을 변화되지 않게 유지하면서 초박 층들 중 적어도 일부의 복굴절을 감소시키거나 제거하기 위해 유효 매체 스택 내의 적어도 하나의 복굴절성 재료를 부분적으로 또는 전체적으로 선택적으로 용융 및 배향해제시키도록 맞춤된다. 선택적 가열은 또한 제2 구역 내의 초박 층들의 구조적 일체성을 유지하도록 수행된다. 처리된 제2 구역의 복굴절성 재료가 전체적으로, 즉 완전히 배향해제되면, 복굴절성 층들은 초박 상태로 유지되면서 (예컨대, 캐스팅된 웨브의) 등방성 상태로 복귀한다. 이를 도 6a 및 도 6b에서 볼 수 있으며, 여기서 열처리는 제1 층의 굴절률(작은 검은 점들 참조)이 캐스팅된 웨브 상태에서의 제1 층의 값(다이아몬드 형상의 기호들 참조)으로 복귀되게 한다. 다이아몬드 형상의 기호는 등방성 상태(예컨대, 캐스팅된 웨브)에서의 층의 굴절률을 나타내고, 작은 검은 점은 완성된 내부 패턴화된 필름 내의 처리된 또는 선택적으로 가열된 구역의 층의 굴절률을 나타내며, 빈 원은 완성된 내부 패턴화된 필름의 미처리된 구역의 층의 굴절률을 나타낸다는 것을 상기한다.

처리된 제2 구역 내의 복굴절성 재료가 단지 부분적으로, 즉 불완전하게 배향해제되면, 복굴절성 층들은 가열 전의 복굴절성 상태보다는 작지만 등방성이지는 않은 복굴절 상태로 이완된다. 이러한 경우에, 처리된 제2 구역 내의 복굴절성 재료의 굴절률은 다이아몬드 형상의 기호와 빈 원 사이의 어딘가에서 값을 획득한다. 그러한 불완전한 복굴절성 이완의 일부 예가, 본 명세서에 참고로 포함된, 공히 양도된 국제특허 공개 WO 2010/075363호(메릴 등) "다수의 복굴절성 층을 갖는 내부 패턴화된 다층 광학 필름"(Internally Patterned Multilayer Optical Films With Multiple Birefringent Layers)에 더욱 상세히 설명되어 있다.

실시예들 중 일부는 미국 특허 제6,179,948호(메릴 등)에 기술된 2단계 연신 공정을 사용한다. 이러한 공정에서, 캐스팅된 필름의 연신 또는 배향은 2단계 연신 공정을 사용하여 수행되는데, 이 연신 공정은 한 세트의 초박 층들(예컨대, 각각의 광학 반복 유닛의 제1 재료 층)이 둘 모두의 연신 단계들 동안 실질적으로 배향되는 반면에 다른 세트의 초박 층들(예컨대, 각각의 광학 반복 유닛의 제2 재료 층)이 하나의 연신 단계 동안에만 실질적으로 배향되도록 신중하게 제어된다. 결과는 연신 후에 실질적으로 이축 배향된 한 세트의 재료 층들 및 연신 후에 실질적으로 일축 배향된 다른 세트의 재료 층들을 갖는 유효 매체 스택이다. 2개의 공정 연신 단계들에 대한 온도, 변형률 및 변형 정도와 같은 하나 이상의 적합하게 상이한 공정 조건들을 사용하여 2개의 재료들의 상이한 점탄성 및 결정화 특성에 영향을 줌으로써 차별화가 달성된다. 따라서, 예를 들어, 제1 연신 단계는 제1 방향을 따라 제1 재료를 실질적으로 배향시킬 수 있는 반면에 이러한 방향을 따라 제2 재료를 기껏해야 약간만 배향시킬 수 있다. 제1 연신 단계 후에, 하나 이상의 공정 조건들은 제2 연신 단계에서 제1 및 제2 재료들 둘 모두가 제2 방향을 따라 실질적으로 배향되도록 적합하게 변경된다. 이러한 방법을 통해, 제1 초박 재료 층은 본질적으로 이축 배향된 특성(예를 들어, 굴절률은 관계 n1x

n1y ≠ n1z를 만족시킬 수 있으며, 때로는 일축 복굴절성 재료로 지칭됨)을 취할 수 있고, 바로 그 동일한 유효 매체 스택의 제2 초박 재료 층은 본질적으로 일축 배향된 특성(예를 들어, 굴절률은 관계 n2x ≠ n2y ≠ n2z ≠ n2x를 만족시킬 수 있으며, 때로는 이축 복굴절성 재료로 지칭됨)을 취할 수 있다.

간단히 요약하면, 도 6a 내지 도 6e는 2개의 초박 재료들 중 하나만이 필름 배향 후 고유 복굴절을 나타내는 예를 나타낸다. 도 6f, 도 6g 및 도 6h는 2개의 초박 재료들 중 둘 모두가 필름 배향 후 고유 복굴절을 나타내고, 이들 고유 복굴절의 극성 또는 부호가 동일한(예컨대, + + 또는 - -) 예를 나타낸다. 도 6i 내지 도 6o는 2개의 초박 재료들 중 둘 모두가 필름 배향 후 복굴절을 나타내지만, 이들 고유 복굴절의 극성 또는 부호가 반대인(예컨대, + - 또는 - +) 예를 나타낸다.

도 6a에서, 대략 동일한 굴절률을 갖는 제1 및 제2 중합체 재료들이 선택되고, 제1 중합체 재료는 양의 응력-광학 계수(stress-optic coefficient)를 갖는다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 이어서 제2 중합체 재료가 등방성으로 유지되는 상태에서 제1 중합체 재료에 복굴절을 유도하기 위해 적합한 조건 하에서 (직교 평면내 방향, 즉 y축을 따라 웨브를 치수적으로 구속하면서) x축을 따라 일축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1x를 증가시키고, 굴절률 값 1z를 감소시킨다. 이러한 세트의 굴절률들은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 이축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 이축 복굴절성 지연기 층으로서 기능하게 한다.

이러한 광학 지연기 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 복굴절성 초박 층들이 그들의 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하다면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 한다. 이완이 완전하다면, 유효 매체 스택은 등방성인 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 윈도우 층으로서 기능하게 한다. 따라서, 완성된 필름은, 하나의 구역 내의 이축 복굴절성 지연기 및 이웃한 구역 내의 윈도우 층을, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6a의 경우, 선택적 열처리 공정은 이축 복굴절성 지연기 층을 윈도우 층으로, 즉 이축 → 윈도우로 변경시킬 수 있다.

도 6b에서, 제2 중합체 재료의 굴절률과 비교해 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 제1 중합체 재료가 선택되고, 제1 중합체 재료는 양의 응력-광학 계수를 갖는다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 이어서 제2 중합체 재료가 등방성으로 유지되는 상태에서 제1 중합체 재료에 복굴절을 유도하기 위해 적합한 조건 하에서 (직교 평면내 방향, 즉 y축을 따라 웨브를 치수적으로 구속하면서) x축을 따라 일축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1x를 증가시키고, 굴절률 값 1z를 감소시킨다. 이러한 세트의 굴절률들은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 이축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 이축 복굴절성 지연기 층으로서 기능하게 한다.

이러한 광학 지연기 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 복굴절성 초박 층들이 그들의 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하다면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 한다. 이완이 완전하다면, 유효 매체 스택은 등방성인 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 윈도우 층으로서 기능하게 한다. 따라서, 완성된 필름은, 하나의 구역 내의 이축 복굴절성 지연기 및 이웃한 구역 내의 윈도우 층을, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6b의 경우, 선택적 열처리 공정은 이축 복굴절성 지연기 층을 윈도우 층으로, 즉 이축 → 윈도우로 변경시킬 수 있다.

도 6c에서, 제2 중합체 재료의 굴절률과 비교해 유사하거나 약간 더 높은 굴절률을 갖는 제1 중합체 재료가 선택되고, 제1 중합체 재료는 양의 응력-광학 계수를 갖는다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 이어서 제2 중합체 재료가 등방성으로 유지되는 상태에서 제1 중합체 재료에 복굴절을 유도하기 위해 적합한 조건 하에서(정확한 일축 연신 조건을 사용하여, 즉 직교 평면내 방향, 즉 y축을 따라 완전한 웨브 이완을 허용하여) x축을 따라 일축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1x를 증가시키고, 굴절률 값 1y 및 1z를 감소시킨다. 이러한 세트의 굴절률은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 일축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 a-플레이트 지연기 층으로서 기능하게 한다.

이러한 광학 지연기 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 복굴절성 초박 층들이 그들의 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하다면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 한다. 이완이 완전하다면, 유효 매체 스택은 등방성인 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 윈도우 층으로서 기능하게 한다. 따라서, 완성된 필름은, 하나의 구역 내의 일축 복굴절성 a-플레이트 지연기 및 이웃한 구역 내의 윈도우 층을, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6c의 경우, 선택적 열처리 공정은 a-플레이트 지연기 층을 윈도우 층으로, 즉 a-플레이트 → 윈도우로 변경시킬 수 있다.

도 6d에서, 제2 중합체 재료의 굴절률과 비교해 더 높은 굴절률을 갖는 제1 중합체 재료가 선택되고, 제1 중합체 재료는 음의 응력-광학 계수를 갖는다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 이어서 제2 중합체 재료가 등방성으로 유지되는 상태에서 제1 중합체 재료에 복굴절을 유도하기 위해 적합한 조건 하에서 x축 및 y축을 따라 균등하게 이축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1x 및 1y를 감소시키고, 굴절률 값 1z를 증가시킨다. 이러한 세트의 굴절률은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 일축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 c-플레이트 지연기 층으로서 기능하게 한다. c-플레이트는 nz가 nx 및 ny보다 크기 때문에 양의 c-플레이트로서 특징지어질 수 있다.

이러한 광학 지연기 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 복굴절성 초박 층들이 그들의 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하다면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 한다. 이완이 완전하다면, 유효 매체 스택은 등방성인 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 윈도우 층으로서 기능하게 한다. 따라서, 완성된 필름은, 하나의 구역 내의 일축 복굴절성 (양의) c-플레이트 지연기 및 이웃한 구역 내의 윈도우 층을, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6d의 경우, 선택적 열처리 공정은 양의 c-플레이트 지연기 층을 윈도우 층으로, 즉 (+) c-플레이트 → 윈도우로 변경시킬 수 있다.

도 6e에서, 제2 중합체 재료의 굴절률에 비해 더 낮은 굴절률을 갖는 제1 중합체 재료가 선택되고, 제1 중합체 재료는 양의 응력-광학 계수를 갖는다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 이어서 제2 중합체 재료가 등방성으로 유지되는 상태에서 제1 중합체 재료에 복굴절을 유도하기 위해 적합한 조건 하에서 x축 및 y축을 따라 균등하게 이축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1x 및 1y를 증가시키고, 굴절률 값 1z를 감소시킨다. 이러한 세트의 굴절률은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 일축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 c-플레이트 지연기 층으로서 기능하게 한다. c-플레이트는 nz가 nx 및 ny보다 작기 때문에 음의 c-플레이트로서 특징지어질 수 있다.

이러한 광학 지연기 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 복굴절성 초박 층들이 그들의 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하다면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 한다. 이완이 완전하다면, 유효 매체 스택은 등방성인 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 윈도우 층으로서 기능하게 한다. 따라서, 완성된 필름은, 하나의 구역 내의 일축 복굴절성 (음의) c-플레이트 지연기 및 이웃한 구역 내의 윈도우 층을, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6e의 경우, 선택적 열처리 공정은 음의 c-플레이트 지연기 층을 윈도우 층으로, 즉 (-) c-플레이트 → 윈도우로 변경시킬 수 있다.

도 6f에서, 대략 동일한 굴절률을 갖는 제1 및 제2 중합체 재료들이 선택되고, 둘 모두의 재료는 양의 응력-광학 계수를 갖는다. 제1 재료는 제2 재료의 용융 온도보다 실질적으로 더 낮은 용융 온도를 갖는다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 이어서 제1 및 제2 중합체 재료들 둘 모두에 복굴절을 유도하기 위해 적합한 조건 하에서 y축보다 x축을 따라 더 많이 비대칭적으로 이축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1x 및 2x를 증가시키고, 굴절률 값 1y 및 2y를 실질적으로 더 작은 양만큼 증가시키며, 굴절률 값 1z 및 2z를 감소시킨다. 이러한 세트의 굴절률들은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 이축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 이축 지연기 층으로서 기능하게 한다. 유효 굴절률 Nz는 Nx 및 Ny보다 작은 것으로 보인다.

이러한 광학 지연기 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 제2 초박 층이 그 복굴절을 실질적으로 유지하게 하면서, 제1 초박 층만이 그 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 하도록 맞춤된다. 제1 층의 이완이 완전하면, 유효 매체 스택은 역시 이축 복굴절성이지만 감소된 복굴절을 갖는 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 수정된(감소된 복굴절의) 이축 지연기 층으로서 기능하게 한다. 따라서, 완성된 필름은 하나의 구역 내의 이축 복굴절성 지연기 및 이웃한 구역 내의 수정된 이축 지연기 층(감소된 광학 지연을 가짐)을, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6f의 경우, 선택적 열처리 공정은 이축 지연기 층을 다른 이축 지연기 층으로, 즉 이축 → 이축으로 변경시킬 수 있다.

도 6g에서, 대략 동일한 굴절률을 갖는 제1 및 제2 중합체 재료들이 선택되지만, 제1 재료는 양의 응력-광학 계수를 갖는 반면, 제2 재료는 음의 응력-광학 계수를 갖는다. 제1 재료는 제2 재료의 용융 온도보다 실질적으로 더 낮은 용융 온도를 갖는다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 (1) 제2 재료가 아닌 제1 재료에 복굴절을 유도하는 조건 하에서 제1 단계에서 x-방향을 따라 일축 연신되고, 이어서 (2) 제1 및 제2 재료들 둘 모두에 복굴절을 유도하는 조건 하에서, 단계 (1)에서보다 더 낮은 연신비를 갖고서, y-방향을 따라 (정확한 일축 연신 조건을 사용하여) 일축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1x를 증가시키고, 굴절률 값 1z를 감소시키며, 실질적으로 더 작은 양만큼 굴절률 값 2x 및 2z를 감소시키면서, 굴절률 값 1y 및 2y를 증가시킨다. 이러한 세트의 굴절률은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 일축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 일축 c-플레이트 지연기 층으로서 기능하게 한다. c-플레이트는 nz가 nx 및 ny보다 작기 때문에 음의 c-플레이트로서 특징지어질 수 있다.

이러한 광학 지연기 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 제2 초박 층이 그 복굴절을 실질적으로 유지하게 하면서, 제1 초박 층만이 그 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 하도록 맞춤된다. 제1 층의 이완이 완전하면, 유효 매체 스택은 역시 이축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 일축 a-플레이트 층으로서 기능하게 한다. 따라서, 완성된 필름은, 하나의 구역 내의 c-플레이트 지연기 및 이웃한 구역 내의 a-플레이트 지연기 층을, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6g의 경우, 선택적 열처리 공정은 c-플레이트 지연기 층을 a-플레이트 지연기 층으로, 즉 c-플레이트 → a-플레이트로 변경시킬 수 있다.

도 6h에서, 제2 중합체 재료의 굴절률과 비교해 유사하거나 약간 더 높은 굴절률을 갖는 제1 중합체 재료가 선택되고, 둘 모두의 재료는 양의 응력-광학 계수를 갖는다. 제1 재료는 제2 재료의 용융 온도보다 실질적으로 더 낮은 용융 온도를 갖는다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 (1) 제2 재료가 아닌 제1 재료에 복굴절을 유도하는 조건 하에서 제1 단계에서 y-방향을 따라 약하게 일축 연신되고 이어서 (2) 제1 및 제2 재료들 둘 모두에 복굴절을 유도하는 조건 하에서 x-방향을 따라 (정확한 일축 연신 조건을 사용하여) 강하게 일축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1x 및 2x를 증가시키고, 굴절률 값 1y를 보다 작은 정도로 증가시키며, 굴절률 값 1z, 2y 및 2z를 감소시킨다. 이러한 세트의 굴절률들은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 이축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 이축 지연기 층으로서 기능하게 한다.

이러한 광학 지연기 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 제2 초박 층이 그 복굴절을 실질적으로 유지하게 하면서, 제1 초박 층만이 그 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 하도록 맞춤된다. 제1 층의 이완이 완전하면, 유효 매체 스택은 일축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 일축 a-플레이트 층으로서 기능하게 한다. 따라서, 완성된 필름은, 하나의 구역 내의 이축 지연기 및 이웃한 구역 내의 a-플레이트 지연기 층을, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6h의 경우, 선택적 열처리 공정은 이축 지연기 층을 a-플레이트 지연기 층으로, 즉 이축 → a-플레이트로 변경시킬 수 있다.

도 6i에서, 대략 동일한 굴절률을 갖는 제1 및 제2 중합체 재료들이 선택되지만, 제1 재료는 양의 응력-광학 계수를 갖는 반면, 제2 재료는 음의 응력-광학 계수를 갖는다. 제2 재료는 제1 재료의 용융 온도보다 실질적으로 더 낮은 용융 온도를 갖는다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 (1) 제2 재료보다 제1 재료에서 더욱 강하게 복굴절을 유도하는 조건 하에서 제1 단계에서 y-방향을 따라 일축 연신되고, 이어서 (2) 제1 및 제2 재료들 둘 모두에 복굴절을 유도하는 조건 하에서 (직교 평면내 방향, 즉 y축을 따라 웨브를 치수적으로 구속하면서) x-방향을 따라 일축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1x 및 1y를 증가시키고, 굴절률 값 2z를 보다 작은 정도로 증가시키며, 굴절률 값 1z를 감소시키고, 굴절률 값 2x 및 2y를 보다 작은 정도로 감소시킨다. 이러한 세트의 굴절률들은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 이축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 이축 지연기 층으로서 기능하게 한다.

이러한 광학 지연기 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 제1 초박 층이 그 복굴절을 실질적으로 유지하게 하면서, 제2 초박 층만이 그 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 하도록 맞춤된다. 제2 층의 이완이 완전하면, 유효 매체 스택은 일축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 일축 c-플레이트 지연기 층으로서 기능하게 한다. 따라서, 완성된 필름은, 하나의 구역 내의 이축 지연기 및 이웃한 구역 내의 c-플레이트 지연기 층을, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6i의 경우, 선택적 열처리 공정은 이축 지연기 층을 c-플레이트 지연기 층으로, 즉 이축 → c-플레이트로 변경시킬 수 있다.

도 6j에서, 제2 중합체 재료의 굴절률과 비교해 더 높은 굴절률을 갖는 제1 중합체 재료가 선택되고, 제1 재료는 음의 응력-광학 계수를 갖는 반면, 제2 재료는 양의 응력-광학 계수를 갖는다. 제2 재료는 제1 재료의 용융 온도보다 실질적으로 더 낮은 용융 온도를 갖는다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 (1) 제2 재료보다 제1 재료에서 더욱 강하게 복굴절을 유도하는 조건 하에서 제1 단계에서 y-방향을 따라 일축 연신되고, 이어서 (2) 제1 및 제2 재료들 둘 모두에 복굴절을 유도하는 조건 하에서 (직교 평면내 방향, 즉 y축을 따라 웨브를 치수적으로 구속하면서) x-방향을 따라 일축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1z 및 2x를 증가시키고, 굴절률 값 2y를 보다 작은 정도로 증가시키며, 굴절률 값 2z를 감소시키고, 굴절률 값 1x 및 1y를 보다 작은 정도로 감소시킨다. 이러한 세트의 굴절률은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 일축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 일축 a-플레이트 지연기 층으로서 기능하게 한다.

이러한 광학 지연기 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 제1 초박 층이 그 복굴절을 실질적으로 유지하게 하면서, 제2 초박 층만이 그 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 하도록 맞춤된다. 제2 층의 이완이 완전하면, 유효 매체 스택은 일축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 일축 c-플레이트 지연기 층으로서 기능하게 한다. 따라서, 완성된 필름은, 하나의 구역 내의 일축 a-플레이트 지연기 및 이웃한 구역 내의 일축 c-플레이트 지연기 층을, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6j의 경우, 선택적 열처리 공정은 a-플레이트 지연기 층을 c-플레이트 지연기 층으로, 즉 a-플레이트 → c-플레이트로 변경시킬 수 있다.

도 6k에서, 제2 중합체 재료의 굴절률과 비교해 유사하거나 약간 더 높은 굴절률을 갖는 제1 중합체 재료가 선택되고, 제1 재료는 양의 응력-광학 계수를 갖는 반면, 제2 재료는 음의 응력-광학 계수를 갖는다. 제1 및 제2 재료들은 동일하거나 유사한 용융 온도를 가질 수 있다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 (1) 제2 재료보다 제1 재료에서 더욱 강하게 복굴절을 유도하는 조건 하에서 제1 단계에서 y-방향을 따라 일축 연신되고, 이어서 (2) 제1 및 제2 재료들 둘 모두에 복굴절을 유도하는 조건 하에서 (직교 평면내 방향, 즉 y축을 따라 웨브를 치수적으로 구속하면서) x-방향을 따라 일축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1x, 1y 및 2z를 증가시키고, 굴절률 값 1z 및 2x를 감소시킨다. 이러한 세트의 굴절률들은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 이축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 이축 지연기 층으로서 기능하게 한다.

이러한 광학 지연기 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 제1 및 제2 초박 층들 둘 모두가 그 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 하도록 맞춤된다. 이완이 완전하다면, 유효 매체 스택은 등방성인 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 윈도우 층으로서 기능하게 한다. 따라서, 완성된 필름은, 하나의 구역 내의 이축 지연기 및 이웃한 구역 내의 윈도우 층을, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6k의 경우, 선택적 열처리 공정은 이축 지연기 층을 윈도우 층으로, 즉 이축 → 윈도우로 변경시킬 수 있다.

도 6l에서, 제2 중합체 재료의 굴절률과 비교해 유사하거나 약간 더 높은 굴절률을 갖는 제1 중합체 재료가 선택되고, 제1 재료는 음의 응력-광학 계수를 갖는 반면, 제2 재료는 양의 응력-광학 계수를 갖는다. 제2 재료는 제1 재료의 용융 온도보다 실질적으로 더 낮은 용융 온도를 갖는다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 제1 및 제2 재료들 둘 모두에 복굴절을 유도하기 위해 적합한 조건 하에서 y축보다 x축을 따라 더 많이 비대칭적으로 이축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1z, 2x 및 2y를 증가시키고, 굴절률 값 1x, 1y 및 2z를 감소시킨다. 이러한 세트의 굴절률들은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 등방성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 윈도우 층으로서 기능하게 한다.

이러한 광학 지연기 (윈도우) 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 제1 초박 층이 그 복굴절을 실질적으로 유지하게 하면서, 제2 초박 층만이 그 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 하도록 맞춤된다. 제2 층의 이완이 완전하면, 유효 매체 스택은 이축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 이축 지연기로서 기능한다. 따라서, 완성된 필름은, 하나의 구역 내의 윈도우 필름 및 이웃한 구역 내의 이축 지연기를, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6l의 경우, 선택적 열처리 공정은 윈도우 층을 이축 층으로, 즉 윈도우 → 이축으로 변경시킬 수 있다.

도 6m에서, 대략 동일한 굴절률을 갖는 제1 및 제2 중합체 재료들이 선택되지만, 제1 재료는 양의 응력-광학 계수를 갖는 반면, 제2 재료는 음의 응력-광학 계수를 갖는다. 제1 재료는 제2 재료의 용융 온도보다 실질적으로 더 낮은 용융 온도를 갖는다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 제1 및 제2 재료들 둘 모두에 복굴절을 유도하기 위해 적합한 조건 하에서 (직교 평면내 방향, 즉 y축을 따라 웨브를 치수적으로 구속하면서) x축을 따라 일축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1x 및 2z를 증가시키고, 굴절률 값 1z 및 2x를 감소시키며, 1y 및 2y의 굴절률 값을 보다 작은 양만큼 변화시킨다. 이러한 세트의 굴절률들은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 등방성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 윈도우 층으로서 기능하게 한다.

이러한 광학 지연기 (윈도우) 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 제2 초박 층이 그 복굴절을 실질적으로 유지하게 하면서, 제1 초박 층만이 그 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 하도록 맞춤된다. 제1 층의 이완이 완전하면, 유효 매체 스택은 이축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 이축 지연기로서 기능한다. 따라서, 완성된 필름은, 하나의 구역 내의 윈도우 필름 및 이웃한 구역 내의 이축 지연기를, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6m의 경우, 선택적 열처리 공정은 윈도우 층을 이축 층으로, 즉 윈도우 → 이축으로 변경시킬 수 있다.

도 6n에서, 제2 중합체 재료의 굴절률과 비교해 유사하거나 약간 더 높은 굴절률을 갖는 제1 중합체 재료가 선택되고, 제1 재료는 양의 응력-광학 계수를 갖는 반면, 제2 재료는 음의 응력-광학 계수를 갖는다. 제1 재료는 제2 재료의 용융 온도보다 실질적으로 더 낮은 용융 온도를 갖는다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 제1 및 제2 재료들 둘 모두에 복굴절을 유도하기 위해 적합한 조건 하에서 (정확한 일축 연신 조건을 사용하여, 즉 직교 평면내 방향, 즉 y축을 따라 완전한 웨브 이완을 허용하여) x축을 따라 일축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1x, 2y 및 2z를 증가시키고, 굴절률 값 1y, 1z 및 2x를 감소시킨다. 이러한 세트의 굴절률들은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 등방성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 윈도우 층으로서 기능하게 한다.

이러한 광학 지연기 (윈도우) 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 제2 초박 층이 그 복굴절을 실질적으로 유지하게 하면서, 제1 초박 층만이 그 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 하도록 맞춤된다. 제1 층의 이완이 완전하면, 유효 매체 스택은 일축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 a-플레이트 지연기로서 기능하게 한다. 따라서, 완성된 필름은, 하나의 구역 내의 윈도우 필름 및 이웃한 구역 내의 일축 a-플레이트 지연기를, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6n의 경우, 선택적 열처리 공정은 윈도우 층을 a-플레이트 층으로, 즉 윈도우 → a-플레이트로 변경시킬 수 있다.

도 6o에서, 제2 중합체 재료의 굴절률과 비교해 약간 더 높은 굴절률을 갖는 제1 중합체 재료가 선택되고, 제1 재료는 양의 응력-광학 계수를 갖는 반면, 제2 재료는 음의 응력-광학 계수를 갖는다. 제1 재료는 제2 재료의 용융 온도보다 실질적으로 더 낮은 용융 온도를 갖는다. 재료는 적합한 개수의 층들을 갖는 교번하는 층 배열로 공압출되어 다이아몬드 형상의 기호에 의해 도시된 굴절률을 갖는 다층 캐스팅된 웨브를 형성한다. 캐스팅된 웨브는 제1 및 제2 재료들 둘 모두에 복굴절을 유도하기 위해 적합한 조건 하에서 x축 및 y축을 따라 균등하게 이축 연신된다. 연신 공정은 굴절률 값 1x, 1y 및 2z를 증가시키고, 굴절률 값 1z, 2x 및 2y를 감소시킨다. 이러한 세트의 굴절률들은 적절한 개수의 초박 층들을 갖는 유효 매체 스택으로 구현된 때, 등방성인 유효 굴절률 세트를 갖는 유효 매체 스택을 제공할 수 있어, 스택이 윈도우 층으로서 기능하게 한다.

이러한 광학 지연기 (윈도우) 필름은 이어서 광학 지연 필름을 제1 구역에서 그대로 두면서, 전술된 바와 같이 제2 구역에서 내부 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로의 방사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 제2 초박 층이 그 복굴절을 실질적으로 유지하게 하면서, 제1 초박 층만이 그 원래의 등방성 상태로, 또는 배향해제가 불완전하면 중간 복굴절성 상태로 이완되게 하도록 맞춤된다. 제1 층의 이완이 완전하면, 유효 매체 스택은 일축 복굴절성인 유효 굴절률 세트를 획득하여, 스택이 제2 구역에서 c-플레이트 지연기로서 기능하게 한다. 따라서, 완성된 필름은, 하나의 구역 내의 윈도우 필름 및 이웃한 구역 내의 일축 c-플레이트 지연기를, 하나의 구역으로부터 다음 구역으로 연속적으로 연장되는 초박 층들과 단일 필름 내에서 조합한다. 도 6o의 경우, 선택적 열처리 공정은 윈도우 층을 c-플레이트 층으로, 즉 윈도우 → c-플레이트로 변경시킬 수 있다.

위에 논의된 시나리오들은 다른 내부 패턴화된 광학 지연기 필름을 생성하도록 사용될 수 있는 제1 구역을 위한 지연기 유형, 제2 구역을 위한 지연기 유형, 재료 특성, 및 처리 파라미터의 다수의 가능한 조합들의 단지 일부만을 포함하며, 제한적인 것으로 고려되지 않아야 한다. 양의 복굴절성뿐만 아니라 음의 복굴절성 재료들 및 이들의 조합이 또한 사용될 수 있음에 주목한다. 예를 들어, 수평 축을 통해 도면을 비춤으로써 추가의 시나리오들이 쉽게 얻어질 수 있는데, 예컨대 도 6d 및 도 6e를 비교한다. 또한, 복굴절성 및 등방성 중합체의 조합이 사용되는 경우에, 복굴절성 중합체가 등방성 중합체의 굴절률보다 작거나, 그보다 크거나, 그와 동일한 연신전(pre-stretch) 등방성 굴절률을 가질 수 있음에 주목한다. 다양한 초기 및 최종 상태 지연들의 상대 크기들이 또한 변할 수 있다. 예를 들어, 수학식 1 내지 수학식 3에 대한 제약이, 이용가능한 자유도 내에서, 초기 주 지연 대 최종 주 지연의 상대량을 요구하도록 부과될 수 있으며, 결과는 적절한 재료 선택을 하기 위해 사용될 수 있다.

STOF 필름의 광학 지연 특성의 변화가 주로 STOF 필름의 재료 또는 층의 복굴절의 열-유도 이완과 연관된다는 사실은 STOF 필름을 패턴화하기 위해 사용되는 선택적 처리 공정이 주로 일방향성 또는 비가역성일 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 초기 제1 광학 지연이 제2 광학 지연으로 변화되도록 처리된(방사 에너지의 흡수에 의해 선택적으로 열처리된) STOF 필름의 주어진 영역 또는 구역은 그 후에 그의 원래 제1 광학 지연을 재획득하기 위해 다른 방사 빔으로 처리될 수 없을 수 있다. 실제로, 초기 열처리가 그 구역에서 복굴절을 실질적으로 제거하였다면, 동일하거나 유사한 방사 빔에 의한 추가 방사 처리가 구역의 광학 지연에 추가적인 영향을 거의 또는 전혀 미치지 않을 수 있다. STOF 필름 패턴화의 이러한 일방향성 또는 비가역성 태양은, 예컨대, 예를 들어 조작-방지가 중요한 보안 응용에, 또는 예를 들어 다른 구성 요소를 스위칭하는 데 사용되는 광학장(optical field) 또는 전자장(electronic field)에 대한 안정성이 요구되는 디스플레이 또는 광-전자 응용에 특히 유리할 수 있다. 다른 응용들에서, 연속 상의 STOF 필름 패턴화의 이러한 일방향성 또는 비가역성 태양은, 예컨대, 예를 들어 제1 구역에서 복굴절을 갖고 제2 구역에서 복굴절을 거의 또는 전혀 갖지 않는 안정한 패턴화된 연속 상이 요구되는 광-전자 장치에서 다른 상의 스위칭가능 요소들과 조합될 수 있다.

도 7에서, 개시되어진 패턴화된(예컨대, 내부 패턴화된) 필름을 제공하기 위해 광학 지연 STOF 필름의 제2 구역을 선택적으로 가열하는 데 사용될 수 있는 하나의 배열(700)이 도시되어 있다. 간략하게, 필름 전반에 걸쳐, 또는 필름의 적어도 제1 구역으로부터 제2 구역으로 연장되는 초박 층들의 적어도 하나의 유효 매체 스택을 포함하는 STOF 광학 지연기 필름(710)이 제공된다. 유효 매체 스택은 광학 필름의 내부에 있고, 필름의 사용가능한 영역에 걸쳐 균일한 광학 지연을 제공한다. 고 방사도(radiance) 광원(720)이 적합한 파장, 세기 및 빔 크기의 지향성 빔(722)을 제공하여, 입사 광의 일부를 흡수에 의해 열로 변환시킴으로써 필름(710)의 조명된 부분(724)을 선택적으로 가열하게 한다. 바람직하게는, 필름의 흡수는 적당하게 급전되는 광원으로 충분한 가열을 제공하기에 충분히 크지만, 필름의 초기 표면에서 표면 손상을 일으킬 수 있는 과도한 양의 광이 흡수될 정도로는 높지 않다. 이는 아래에서 추가로 논의된다. 일부 경우에, 경사져서 위치된 광원(720a), 지향성 빔(722a), 및 조명된 부분(724a)에 의해 도시된 바와 같이, 광원을 경사각 θ로 배향하는 것이 바람직할 수 있다.

일부 경우에, 지향성 빔(722 또는 722a)은 조명된 부분(724 또는 724a)이 완성된 제2 구역의 원하는 형상을 갖도록 하는 방식으로 형상화될 수 있다. 다른 경우에, 지향성 빔은 원하는 제2 구역보다 크기가 더 작은 형상을 가질 수 있다. 후자의 상황에서, 처리될 구역의 원하는 형상을 찾아내기 위해 광학 필름의 표면에 걸쳐 지향성 빔을 스캔하는 데 빔 조향 장비가 사용될 수 있다. 지향성 빔의 공간적 및 시간적 변조가 또한, 빔 스플리터, 렌즈 어레이, 포켓 셀, 음향-광학 변조기, 및 당업자에게 공지된 다른 기술 및 장치와 같은 장치들과 함께 이용될 수 있다.

도 8a 내지 도 8c는 내부 패턴화된 광학 지연 필름의 상이한 제2 구역, 및 그 상에 중첩된, 도시된 구역을 형성할 수 있는 필름에 대한 지향성 광 빔의 가능한 경로의 개략적인 평면도를 제공한다. 도 8a에서, 광 빔이 패턴화가능한 지연기 필름(810)으로 지향되고, 임의의 형상의 구역(814)의 광학 지연을 제1 구역(812)의 광학 지연과 구별하기 위해 상기 임의의 형상의 구역에서 필름을 선택적으로 가열하도록 경로(816)를 따라 시작점(816a)으로부터 종료점(816b)까지 제어된 속도로 스캔된다. 도 8b 및 도 8c는 유사하다. 도 8b에서, 광 빔이 패턴화가능한 지연기 필름(820)으로 지향되고, 직사각형 형상의 구역(824)의 광학 지연을 이웃한 제1 구역(822)의 광학 지연과 구별하기 위해 상기 직사각형 형상의 구역에서 필름을 선택적으로 가열하도록 경로(826)를 따라 시작점(826a)으로부터 제어된 속도로 스캔된다. 도 8c에서, 광 빔이 패턴화가능한 지연기 필름(830)으로 지향되고, 직사각형 형상의 구역(834)의 광학 지연을 이웃한 제1 구역(832)의 광학 지연과 구별하기 위해 직사각형 형상의 구역에서 필름을 선택적으로 가열하도록 불연속 경로(836 내지 842) 등을 따라 제어된 속도로 스캔된다. 도 8a 내지 도 8c 각각에서, 가열은 제2 구역에서 적어도 일부의 내부 초박 층들 또는 재료들의 복굴절을 감소시키거나 제거하면서, 제1 구역에서 이들 층 또는 재료의 복굴절을 유지하기에 충분하며, 제2 구역에서 초박 층의 구조적 일체성을 유지하면서 그리고 제2 구역에 대한 임의의 선택적인 압력의 인가 없이 달성된다.

지향성 빔은 또한 파단선으로 된, 점선으로 된, 또는 달리 파단되거나 불연속적으로 나타낸 경로들을 생성하도록 변조될 수 있다. 변조는 완전할 수 있는데, 여기서 광 빔 세기는 100% 또는 "최대"(full on)로부터 0% 또는 "최소"(full off)로 변화한다. 대안적으로, 변조는 부분적일 수 있다. 또한, 변조는 빔 세기의 급격한(예컨대, 계단식) 변화를 포함할 수 있고/있거나 빔 세기의 더 점진적인 변화를 포함할 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 패턴화가능한 STOF 필름의 흡수율이 최적의 국소화된 가열을 제공하도록 맞춤될 수 있거나 맞춤되어야 하는 방법에 대한 주제를 다룬다. 도 9a 및 도 9b의 그래프는 동일한 수평 스케일로 플로팅되어(plotted) 있으며, 이는 광 빔이 필름을 통해 전파됨에 따라 방사 광 빔의 깊이 또는 위치를 나타낸다. 0%의 깊이는 필름의 전방 표면에 대응하고, 100%의 깊이는 필름의 후방 표면에 대응한다. 도 9a는 방사 빔의 상대 세기 I/I₀을 수직 축을 따라 플로팅하고 있다. 도 9b는 필름 내의 각각의 깊이에서 (방사 빔의 선택된 파장 또는 파장 대역에서의) 국소 흡수 계수를 플로팅하고 있다.

각각의 도면에서, 3개의 패턴화가능한 광학 필름 실시예들에 대해 3개의 곡선들이 플로팅되어 있다. 제1 실시예에서, 필름은 지향성 광 빔의 파장에서 그 두께 전체에 걸쳐 실질적으로 균일하고 낮은 흡수율을 갖는다. 이러한 실시예는 도 9a에서 곡선(910)으로, 그리고 도 9b에서 곡선(920)으로 플로팅되어 있다. 제2 실시예에서, 필름은 그 두께 전체에 걸쳐 실질적으로 균일하고 높은 흡수율을 갖는다. 이러한 실시예는 도 9a에서 곡선(912)으로, 그리고 도 9b에서 곡선(922)으로 플로팅되어 있다. 제3 실시예에서, 필름은 그 두께의 영역(915a, 915c)들 전체에 걸쳐 비교적 낮은 흡수율을 갖지만, 그 두께의 영역(915b)에서는 더 높은 중간 흡수율을 갖는다.

제1 실시예는 많은 상황들에 대해 너무 낮은 흡수 계수를 갖는다. 지향성 광 빔은 곡선(910)의 일정한 기울기로 나타낸 바와 같이 깊이의 함수로서 균일하게 흡수되지만(이는 일부 경우에 바람직할 수 있음), 100%의 깊이에서 곡선(910)의 높은 값으로 나타낸 바와 같이 실제로는 매우 적은 광이 흡수되는데, 이는 높은 백분율의 지향성 광 빔이 낭비된다는 것을 의미한다. 그럼에도 불구하고, 일부 경우에, 이러한 제1 실시예가 일부 필름들의 처리에 여전히 아주 유용할 수 있다. 제2 실시예는 많은 상황들에 대해 너무 큰 흡수 계수를 갖는다. 지향성 광 빔의 실질적으로 전부가 흡수되고 아무것도 낭비되지 않지만, 높은 흡수율은 과도한 양의 광이 필름의 전방 표면에서 흡수되게 하는데, 이는 필름에 대한 표면 손상을 야기할 수 있다. 흡수율이 너무 높은 경우, 적절한 양의 열이 필름의 전방 표면에 있거나 그 부근에 있는 층을 손상시킴이 없이 관심대상의 내부 층 또는 재료로 전달될 수 없다. 제3 실시예는 예를 들어 필름의 선택된 내부 층 내로 흡수제를 포함시킴으로써 달성될 수 있는 불균일한 흡수율 프로파일을 이용한다. (국소 흡수 계수에 따라 제어되는) 흡수율의 수준은 바람직하게는 중간 수준으로 설정되어, 지향성 광 빔의 적절한 부분이 필름의 맞춤된 흡수 영역(915b)에서 흡수되게 하지만, 이 흡수율은 과도한 양의 열이 반대편 단부에 비해 영역(915b)의 입사 단부에 전달될 정도로 높지는 않다. 많은 경우에, 흡수 영역(915b)에서의 흡수율은 여전히 상당히 약한데, 예컨대 그 영역에 걸친 상대 세기 프로파일(914)은 단지 다른 영역(예컨대, 915a, 915c)보다 더 가파른 기울기를 갖는 직선으로서 더 보일 수 있다. 흡수율의 타당성은 원하는 효과를 달성하기 위해 입사하는 지향성 광 빔의 출력 및 지속시간에 대해 그 흡수율을 대비함으로써 결정될 수 있다.

제3 실시예의 기본적 예에서, 패턴화가능한 필름은 초박 층들의 하나 이상의 유효 매체 패킷 또는 스택을 사이에 갖는 2개의 두꺼운 스킨 또는 PBL 층들의 구성을 가질 수 있고(2개 이상의 그러한 패킷들이 포함되는 경우에 보호 경계 층들에 의해 분리됨), 필름은 2개의 중합체 재료 A 및 B로만 구성될 수 있다. 중합체 재료 A 내에는 그 흡수율을 중간 수준으로 증가시키기 위해 흡수제가 혼입되지만, 중합체 B 내에는 흡수제가 혼입되지 않는다. 둘 모두의 재료 A 및 B는 유효 매체 스택(들)의 교번하는 초박 층들에 제공되지만, 존재하는 경우, 스킨 층 및 보호 경계 층은 단지 중합체 B로만 구성된다. 그러한 구성은 약한 흡수 재료 B의 사용으로 인해, 필름의 외부 표면, 즉 스킨 층에서 낮은 흡수율을 가질 것이고, 또한 광학적으로 두꺼운 PBL이 존재하는 경우 이들에서 낮은 흡수율을 가질 것이다. 이 구성은 (더 약하게 흡수하는 재료 B의 교번하는 초박 층들과 함께) 교번하는 초박 층들에서의 더 강하게 흡수하는 재료 A의 사용으로 인해 유효 매체 스택(들)에서 더 높은 흡수율을 가질 것이다. 그러한 배열은 우선적으로 열을 외부 표면 층보다는, 필름의 내부 층으로, 예컨대 하나 이상의 내부 유효 매체 스택(들)으로 전달하는 데 사용될 수 있다. 적절하게 설계된 피드블록을 이용하여, 광학 지연기 필름이 3가지 이상의 상이한 유형의 중합체 재료(A, B, C, ...)들을 포함할 수 있으며, 필름의 선택된 내부 층, 패킷 또는 영역으로 열을 전달하기 위해 매우 다양한 상이한 흡수율 프로파일들을 제공하도록 재료들 중 하나, 일부 또는 전부에, 또는 이들 재료 중 임의의 것으로 구성되는 선택된 층들에만 흡수제가 혼입될 수 있음에 주목한다. 다른 경우에, PBL(들)에 또는 심지어 존재하는 경우 스킨 층에 흡수제를 포함시키는 것이 유용할 수 있다. 어느 경우에서도, 로딩(loading) 또는 농도는 초박 층에서와 동일하거나 상이할 수 있으며 그보다 높거나 더 낮을 수 있다.

개시된 STOF 지연기 필름의 잠재적 응용은 그래픽 디스플레이와 광학 장치를 포함한다. 예컨대, 문헌[B.M.I. van der Zande et. al, SID Symposium Digest of Technical Papers, (2003), pp. 194-197]을 참조한다. 패턴화된 지연기가 반사형 및 반투과형 디스플레이의 휘도 및 콘트라스트, 투과형 디스플레이의 시야각을 개선하기 위해, 그리고 3D 그래픽 디스플레이를 형성하기 위해 사용되었다. 예컨대, 문헌[S.J. Roosendaal et al., SID Symposium Digest of Technical Papers, (2003), pp 78-81]; 문헌[Karman, et al., Proc. Eurodisplay, (2002) p. 515]; 문헌[C.H. Tsai et al. Proc. of SPIE, Vol. 3957 (2000) p. 142]; 영국 특허 제2,420,188호(푸카이시(Fukaishi) 등); 미국 특허 출원 공개 제2006/0082702호(제이콥스(Jacobs) 등); 국제특허 공개 WO 2004/004362호(제이콥스 등); 국제특허 공개 WO 2004/003630호(제이콥스 등); 및 미국 특허 제7,116,387호(차이(Tsai) 등)를 참조한다. 특히, 지연은 예컨대 색상 보정 및 시야각에 대해 픽셀별 기준으로 다수의 수준들로 제어될 수 있다. 다중-수준 지연기, 즉 뚜렷하고 명확한 높은, 낮은, 그리고 적어도 하나의 중간 지연 값을 갖는 지연기 필름, 및/또는 패턴화가능한 지연기 필름 및 패턴화가능한 STOF 반사기 둘 모두를 이용하는 광학 필름이 이들 응용에 사용될 수 있다.

개시된 STOF 지연기 필름은 매우 다양한 디스플레이 및 다른 확장된 영역의 광전자 장치, 예를 들어 백라이트, 표지판, 조명 기구, 채널 레터(channel letter), 도광 또는 광도파 시스템 등에 사용될 수 있다. 그러한 장치는 편광되거나 비편광된 광을 방출할 수 있다. 그러한 장치는 백색 광, 즉 통상의 관찰자에 의해 명목상 백색으로서 인지되는 광, 또는 백색과는 다른 특정 색상의 광을 방출할 수 있다. 그러한 장치는 예를 들어 액정, 유기 발광 장치(OLED) 및/또는 발광 다이오드(LED)의 어레이를 포함할 수 있다. 그러한 장치는 3차원 디스플레이, 예컨대 입체 디스플레이일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 그러한 장치는 투과성 디스플레이, 반사성 디스플레이 및/또는 반투과성 디스플레이일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 그러한 장치는 에지형 디스플레이 및/또는 직하형 디스플레이를 포함할 수 있다.

디스플레이 응용에 더하여, 개시된 STOF 지연기 필름은 또한 보안 응용에 유용할 수 있다. 이와 관련하여, 개시된 필름은 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이 신분증, 운전 면허증, 여권, 출입증, 금융 거래 카드(신용카드, 직불카드, 선불카드 등), 브랜드 보호 또는 식별 라벨 등을 포함하는 다양한 보안 문서에 사용될 수 있다. 필름은 보안 문서의 다른 층 또는 부분에 내부 또는 외부 층으로서 라미네이팅되거나 달리 접착될 수 있다. 필름이 패치로서 포함될 때, 이는 카드, 페이지, 또는 라벨의 주 표면의 일부분만을 덮을 수 있다. 일부 경우에, 필름을 보안 문서의 기부 기재(base substrate) 또는 전용 요소로서 사용하는 것이 가능할 수 있다. 필름은 홀로그램, 인쇄된 이미지(음각, 오프셋, 바코드 등), 재귀반사성 특징부, UV 또는 IR 활성화 이미지 등과 같이 보안 문서에서의 많은 특징부들 중 하나로서 포함될 수 있다. 일부 경우에, 개시된 필름은 이들 다른 보안 특징부들과 조합하여 층을 이룰 수 있다. 필름은 보안 문서에 개인화가능 특징부, 예를 들어 서명, 이미지, 개별 코딩된 번호 등을 제공하는 데 사용될 수 있다. 개인화가능 특징부는 제조업자 태그, 로트 검증 태그, 조작 방지 코딩 등의 경우에서와 같이 개별 문서 소지자 또는 특정 제품 실체에 관계될 수 있다. 개인화가능 특징부는 선 또는 점 패턴을 포함하는 다양한 스캐닝 패턴으로 만들어질 수 있다. 패턴은 필름 구성에 따라, 기록가능 층들 사이에서 동일하거나 상이할 수 있다.

필름이 단독으로 사용되거나 투명한 라미네이트(예컨대, 폴리카르보네이트, 폴리비닐 클로라이드 또는 폴리에스테르와 같은 투명한 플라스틱으로부터 형성됨) 내에 매립될 때, 패턴 또는 표지는 필름 구성물을 2개의 편광기들 사이에 배치함으로써 관찰될 수 있다. 구성물은 교차된 편광기 및 평행한 편광기 구성 둘 모두에서 관찰될 수 있는데, 이때 편광기 축은 유효 매체 스택의 빠른 축과 느린 축 사이의 중간으로 배향된다. 유효 매체 스택이 1/2 파장판으로서 작동할 때, 교차된 그리고 평행한 편광기 구성들에서 보색이 관찰될 것이다.

하나의 보안 응용이 도 10에 개략적으로 도시되어 있다. 거기에서, 시스템(1020)이 위조-방지 또는 다른 사기-방지 목적을 위해 보안 문서(1024)에 적용되는 라미네이트 물품(1022)을 포함한다. 라미네이트 물품(1022)은 적어도 하나의 반사 층(1026), 선택적 편광기(1028), 및 STOF 광학 지연기 필름(1010)을 포함할 수 있다. 반사 층(1026)은 정반사성이거나 확산 반사성일 수 있으며, 간단한 실시예에서, 한 장의 백색 또는 유색 종이, 일편의 충전된 플라스틱(예컨대, 폴리카르보네이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에스테르 등), 또는 유사한 확산 백색 또는 유색 외양을 갖는 다른 적합한 재료일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 층(1026)은 예컨대 종래의 인쇄 기술을 사용하여 제조된 바와 같은 종래의 표지를 포함할 수 있다. 편광기(1028)는 흡수성이든 반사성이든 간에 임의의 적합한 편광기일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. STOF 광학 지연기 필름(1010)은 본 명세서에 개시된 광학 필름들 또는 구성물들 중 임의의 것일 수 있다. 바람직하게는, 필름(1010)은 상이한 광학 지연을 갖는 적어도 제1 및 제2 영역들로 구성된 표지 또는 패턴을 부여하도록 가공되었거나 처리되었다. 지연기 필름(1010)은 바람직하게는, 지연기 필름의 적어도 하나의 영역 또는 구역의 빠른 축이 편광기(1028)의 통과 축 또는 차단 축에 대해 비스듬히, 예컨대 약 45도의 각도로 배치되도록, 편광기(1028)에 대해 (z축을 중심으로 하는 회전에 관하여) 배향될 수 있다. 반사 층(1026), 편광기(1028) 및 STOF 필름(1010)은 임의의 적합한 방식으로, 예컨대 하나 이상의 광학적으로 투명하거나 달리 광 투과성인 접착제 층을 사용하여 함께 라미네이팅될 수 있다.

라미네이트 물품(1022)은 보안 문서(1024) 내에 통합되거나 그에 부착되거나 그와 함께 달리 사용될 수 있다. 보안 문서(1024)는 사용자가 사기로부터, 예컨대 위조, 개조, 전용, 복제, 모사 및/또는 치환으로부터 지키거나 보호하기를 원하는 문서 또는 다른 물품일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. (이와 관련하여, 위조는 자격을 갖춘 심사관의 철저한 조사를 속이도록 의도되는 문서, 물품 또는 보안 특징부의 재생을 지칭할 수 있고, 개조는 문서 또는 물품을 통상적인 사용 상황에서 최소한의 적발 위험을 갖고서 진품으로서 통과시킬 의도로 이를 변경하는 것을 지칭할 수 있으며, 전용은 정품을 무허가 판매자를 통해 배포하거나 판매하는 것을 지칭할 수 있고, 복제는 문서 또는 그 일부를 광재생 장치(photoreproductive device)에 의해 재생하는 것을 지칭할 수 있으며, 모사는 통상적인 사용 상황에서 진품으로서 통과되도록 의도되는 형태로, 유사한 보안 특징부를 포함하여, 문서 또는 물품을 모방하는 것을 지칭할 수 있고, 치환은 다른 것 대신에 하나의 문서 또는 아이템을 두거나 사용하는 행위를 지칭할 수 있으며, 여기서 치환된 문서 또는 아이템은 흔히 보다 열악한 품질 또는 가치를 갖는다.) 예를 들어, 보안 문서는 ID 증명서, 여권, 차량 번호판, 제품 패키지, 식별 배지, 면허증, 카드(예컨대, 신분 카드, 또는 신용카드, 직불카드, 선불카드, 또는 다른 금융 거래 카드를 포함함), 출입증, 라벨, 증명서, 채권, 소유권 문서, 유통 증권 및 통화 중 적어도 하나일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 용어 "신분 증명서"("ID 증명서")는 광범위하게 정의되며, 여권, 운전 면허증, 국민 ID 카드, 사회 보장 카드, 선거인 등록 및/또는 신분 카드, 출생 증명서, 경찰 ID 카드, 국경 통과 카드, 보안 허가 배지, 보안 카드, 비자, 이민 서류 및 카드, 총기 허가증, 멤버쉽 카드, 전화 카드, 선불 카드, 종업원 배지, 직불 카드, 신용 카드, 및 상품권 및 기프트 카드를 포함하지만 이로 한정되지 않도록 의도된다.

개시된 STOF 지연기 필름은 보안 구성물에 은밀한 보안 특징부를 제공할 수 있다. 예를 들어, 기록가능한 지연기 필름은 편광 분석기에 의해 관찰가능한 은밀한 특징부, 예컨대 분석기의 편광 상태에 따라 명백해지거나 사라지는 특징부를 제공할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 관찰자 또는 검출기(1030)가 편광 분석기(1032)의 도움 없이는 패턴화된 STOF 지연기 필름(1010) 내에 매립된 표지를 인지하지 못할 수 있다. 분석기(1032)를 그 두께 축 z'를 중심으로 회전시키는 것은 관찰자(1030)가 지연기 필름(1010)의 광학 지연 패턴을 쉽게 인식하도록 허용한다.

전술된 구성물에 관하여, 지연의 초기 배향된 상태 및 최종 처리된 상태를 고려함으로써 매우 다양한 색상 효과가 만들어질 수 있다. 예를 들어, 초기 지연이 가시 스펙트럼의 일부분에 대해 1/2 파장판일 때, 교차된 편광기 사이에서의 수직 입사에서 초기 색상이 관찰될 수 있고 평행한 편광기 사이에서의 수직 입사에서 보색이 관찰될 수 있다. 평면외 지연의 특성에 따라, 이들 색상은 수직외(off-normal) 관찰에 의해 변화할 수 있다. 최종 처리된 상태에서 지연량을 감소시키는 것은 교차된 편광기들 사이에서 볼 때 패턴화된 영역에서는 변경된 색상을, 그리고 평행한 편광기들 사이에서는 이러한 변경된 색상의 보색을 초래하는데, 이 둘 모두는 미처리된 상태의 배경 색상 필드에서 관찰된다. 초기 지연이 등방성 윈도우를 생성할 때, 미처리된 배경은 무색일 것이다. 따라서, 유색 패턴이 투명한 배경 상에 형성될 수 있다. 마찬가지로, 최종 지연이 등방성 윈도우일 때, 패턴의 그 부분은 투명하다. 따라서, 유색 배경 상에 투명한 전경을 포함하거나 그 반대로 포함하는 패턴 또는 표지가 형성될 수 있다. 중간 수준의 처리를 사용하면 추가의 색상을 패턴의 전경 및/또는 배경 영역 내로 도입할 수 있다.

전술된 구성물의 몇몇 경우에, 편광기들 사이에서 드러나는 색상 패턴은 디지털 방식으로 스캔되고 기계에 의해 판독될 수 있다. 그러한 경우에, 교차 및 평행 상태의 색상 패턴은 스캔 데이터를 교차-검사하고 정확도를 개선하거나 스캔의 신뢰성을 확인하기 위해 사용될 수 있다. 스캐닝은 보안 물품의 특성에 따라 투과 또는 반사 모드로 수행될 수 있다. 보안 물품이 편광기, 예컨대 도 10의 라미네이트 물품(1022)을 포함하는 경우, 하나의 분석 편광기만이 스캔에 필요할 수 있다. 분석 편광기의 보안 물품으로부터의 높이와 각도는 반사 모드에서 2개의 편광기 구성들 사이의 차이를 개선하기 위해 조절될 수 있다. 각도 및/또는 높이는 수동으로 또는 자동으로 최적화될 수 있다.

실시예

실시예 1

2개의 STOF 광학 필름들을 제조하였다. 여기서 "필름 1"로 지칭되는 그러한 제1 필름을 WO 2010/075357호(메릴 등) "공간 선택적 복굴절 감소를 사용한 내부 패턴화된 다층 광학 필름"(Internally Patterned Multilayer Optical Films Using Spatially Selective Birefringence Reduction)에 제공된 일반적인 설명 및 예에 따라 제조하였다. 이러한 필름 1은 청색 광을 실질적으로 반사하는 다층 광학 필름을 포함하였다. 이어서 여기서 "필름 2"로 지칭되는 제2 STOF 광학 필름을 제조하였다. 필름 2는 초박 층의 유효 매체 스택을 사용하였고, 적색 광에 대한 1/2 파장판으로서 기능하였다.

필름 1은 PET 및 아크릴 공중합체의 교번 층들을 포함하였다. 미국 테네시주 킹즈포트 소재의 이스트만 케미칼 컴퍼니(Eastman Chemical Company)로부터 입수가능한 이스트팩(Eastapak)™ PET 7352인 PET를 고 굴절률 광학 층에 사용하였다. 미국 펜실베이니아주 필라델피아 소재의 알투글라스 인터내셔널(Altuglas International)로부터 상표명 알투글라스(Altuglas)™ 510으로 입수가능한 아크릴 공중합체를 저 굴절률 광학 층에 사용하였다. 미국 조지아주 소재의 컬러켐(ColorChem)으로부터 입수가능한 대략 0.14 중량% 아마플라스트(Amaplast)™ IR-1050 적외선 흡수 염료와 아크릴 공중합체를 또한 포함하는 PET를 다층 피드블록에서 대략 150개의 교번 재료 층들로 공압출함으로써 필름 1을 형성하였다. 공압출된 필름들의 외부 층들은 PET를 포함하는 보호 경계 층(PBL)들이었다. 이러한 대략 150개 층의 공압출된 재료를 PET를 포함하지만 흡수 염료가 없는 스킨 층들의 최종 공압출된 쌍과 추가로 공압출하였다. 스킨 층 내의 PET, 광학 패킷 내의 PET, 및 광학 패킷 내의 아크릴 공중합체에 대한 피드스트림의 중량비는 대략 2:1:1이었다. 공압출된 층 스택을 다이를 통해 캐스팅하였고, 정전기 피닝과 냉각 롤 상으로의 급냉에 의해 캐스팅된 웨브로 형성하였다. 캐스팅된 웨브는 대략 300 마이크로미터 두께였다. 캐스팅된 웨브를 또한 93℃로 가열하였고, 약 50%/초의 초기 속도로, 대략 4×4의 연신 비로 동시에 연신하였다. 필름을 또한 연신 후 대략 180℃로 열 고정하였다. 생성된 광학 필름은 대략 20 마이크로미터 두께였다. 백색 배경으로부터의 투과된 광에 유리한 조건 하에서 볼 때, 필름은 황색을 나타냈다. 반사 광에 유리한 조건 하에서 볼 때, 필름은 남보라 색을 나타냈다. 평면내 주 방향으로의 굴절률을 이른바 오프셋 모드에서 메트리콘 프리즘 커플러(미국 뉴저지주 피스카타웨이 소재의 메트리콘(Metricon)으로부터 입수가능함)를 사용하여 측정하였고, 물리적 두께를 두께 게이지(일본 소재의 미쯔토요(Mitutoyo))를 사용하여 측정하였다. 이러한 필름 1의 총 지연은 무시해도 될 정도인 약 6 nm였다.

필름 2를, 이러한 필름 2에 대한 캐스팅된 웨브가 53 마이크로미터 두께인 것을 제외하고는, 국제특허 공개 WO 2010/075363호(메릴 등)의 캐스팅된 웨브 1 및 2의 예와 유사한 방식으로 형성하였다. 이러한 공압출된 필름은 두 가지의 폴리에스테르를 포함하였다. 제1 폴리에스테르는 PEN(폴리에틸렌 나프탈레이트) 단일중합체였다. 제2 폴리에스테르는 미국 특허 출원 공개 제2009/0273836호(유스트(Yust) 등)에 PEN-CHDM10(그의 예 7 및 표 1 참조)으로 기술된 PEN-Gb로 지칭되는 코폴리에스테르이다. 캐스팅된 웨브 1 및 2의 설명에 따라, 미국 뉴저지주 뉴어크 소재의 에폴린으로부터 입수가능한 대략 0.07 중량% 에폴라이트™ 4121 적외선 흡수 염료를 또한 포함하는 제2 폴리에스테르를 제1 폴리에스테르와 대략 151개 교번 재료 층들로 공압출함으로써 이러한 필름 2를 형성하였다. 공압출된 필름의 외부 층은 제1 폴리에스테르를 포함하는 보호 경계 층(PBL)이었다. 이러한 대략 151개 층의 공압출된 재료를 제1 폴리에스테르를 또한 포함하는 스킨 층의 최종 공압출된 쌍과 추가로 공압출하였다. 스킨 층 내의 제1 폴리에스테르, 광학 패킷 내의 제1 폴리에스테르, 및 광학 패킷 내의 제2 코폴리에스테르에 대한 피드스트림(feedstream)의 중량 비는 대략 2:1:1이었다. 공압출된 층 스택을 다이를 통해 캐스팅하였고, 정전기 피닝과 냉각 롤 상으로의 급냉에 의해 캐스팅된 웨브로 형성하였다. 캐스팅된 웨브는 대략 53 마이크로미터 두께였다. 캐스팅된 웨브를 또한 135℃로 가열하였고, 약 100%/초의 초기 속도로, 대략 4.2×2.7의 연신 비로 동시에 연신하였다. 평면내 최고 연신 및 최저 연신의 방향은 각각 필름 2(1/2 파장판이었음)의 느린 축 및 빠른 축을 형성하였다. 필름 2를 또한 연신 후 대략 180℃로 열 고정하였다. 생성된 필름 2는 대략 4 마이크로미터 두께였다. 이들 조건 하에서, 두 가지 폴리에스테르가 유사한 정도의 복굴절을 효과적으로 배향시키고 발달시킬 것으로 예상되었다. 필름 2의 굴절률을 이른바 오프셋 모드에서 메트리콘 프리즘 커플러(미국 뉴저지주 피스카타웨이 소재의 메트리콘으로부터 입수가능함)를 사용하여 측정하였다. 따라서, 느린, 빠른 및 두께 방향들의 굴절률들은 632.8 nm의 측정 파장에서 각각 1.7747, 1.6950 및 1.506으로 측정되었다. 따라서, 느린 축과 빠른 축 사이의 굴절률 차이는 632.8 nm 파장에서 0.0797이었다. 따라서, 지연, 즉 굴절률 차이와 두께의 곱은 적색 광에 대한 1/2 파장 지연 판에 해당하는 약 320 nm였다. 532 nm 및 404 nm에서 측정된 굴절률은 각각 녹색 및 청색 광에 대해 유사한 수준의 지연을 나타내었다. 특히, 느린, 빠른 및 두께 방향들의 굴절률들은 532 nm의 측정 파장에서 각각 1.7975, 1.7183 및 1.514로 그리고 404 nm의 측정 파장에서 각각 1.869, 1.792 및 1.548로 측정되었다. 필름 내의 광학 패킷 또는 스택의 개별 층들(외부 스킨 제외) 각각은 가시 파장에 대한 1/4 파장보다 상당히 작았기 때문에(즉, 그들이 초박형이었기 때문에), 이러한 필름 2는 비편광된 광을 사용하면서 투과 상태에서 볼 때 본질적으로 투명하고 무색이었다. 따라서, 이러한 필름 2 내의 초박 층들의 스택은 가시 스펙트럼 내의 광에 대한 유효 매체로서 작동하였다. 따라서, 이러한 필름은 STOF 유효 매체 지연 판의 일례이다.

필름 1 및 필름 2를 대략 100 마이크로미터의 투명한 상부 및 하부 폴리카르보네이트 커버 층들을 포함하는 라미네이팅된 구성물로 조합하였다. 상부 및 하부 폴리카르보네이트 층들 각각은 미국 미네소타주 메이플우드 소재의 쓰리엠(3M)으로부터 입수가능한 쓰리엠(3M)™ 폴리카르보네이트 보안 필름의 대략 50 마이크로미터의 투명한 시트 2장을 포함하였다. 2장을 동일한 시트로부터 각각 절단해내었고, 각각의 층에서 임의의 잔류 복굴절과 광학 지연을 제거하기 위해 수직하게 교차시켰다. 상부 투명 시트, 필름 1, 필름 2 및 하부 투명 시트를 이러한 순서로 적층하였고, 약 30분 동안 대략 41.37 MPa(6000 psi) 압력 및 165℃를 사용하여 프레스로 라미네이팅하였다. 상부 및 하부 커버 층들 사이에서, 라미네이트가 필름 1만을 포함하는 영역, 필름 2만을 포함하는 영역, 및 필름 1 및 필름 2 둘 모두를 포함하는 영역을 포함하도록, 필름 1과 필름 2를 의도적으로 엇갈리게 하였다. 필름을 통한 투과된 광에 유리한 조건 하에서 볼 때, 제1 (청색 반사) 필름을 포함하는 영역은 실질적으로 황색으로 보였던 반면, 제2 필름만을 포함하는 영역은 실질적으로 투명하게 보였다.

라미네이트를 예컨대 액정 디스플레이에 사용되는 바와 같은 2개의 광대역 가시 흡수 편광기 필름들을 사용하여 또한 가시적으로 분석하였다. 라미네이트를 2개의 정합된 편광기 필름들 사이에 배치하였다. 첫째, 편광기 필름들 둘 모두를 통과 축이 일치하게 배향시켰다. 편광기들이 필름 2(적색 광 1/2 파장판)의 빠른 축 또는 느린 축을 따라 배향되었을 때, 이들 필름의 외양은 백색 백라이트로 볼 때 편광기가 없는 그의 외양과 실질적으로 유사하게 유지되었다(편광기 필름의 투과 흑화 효과(transmission darkening effect)를 감소시킴). 편광기가 필름 2의 빠른 축 또는 느린 축에 45도로 일치하게 배향되었을 때, 제2 필름을 포함하는 영역에 걸쳐 색상 변화가 보였다. 제2 필름만을 포함하는 영역에서, 개재되는 적색 1/2 파장판을 사이에 갖는 일치하는 편광기들을 통한 투과에 대해 예상되는 바와 같이, 백색 백라이트로부터 필름을 통해 본 색상은 청록색으로 보여, 상당한 적색 광 투과가 없음을 가리켰다. 마찬가지로, 2개의 필름들 모두를 포함하는 영역에서, 개재되는 청색 반사기 및 적색 1/2 파장판을 사이에 갖는 일치하는 편광기들을 통한 투과에 대해 예상되는 바와 같이, 백색 백라이트로부터 라미네이트를 통해 본 색상은 녹색으로 보여, 상당한 청색 및 적색 광이 없음을 가리켰다. 둘째, 편광기 필름들 둘 모두를 통과 축이 수직하게 배향시켰다(예컨대, 교차된 편광기들). 교차-상태에서, 편광기들을 통한 투과율은 낮았고, 교차된 영역은 검게(흑색) 보였다. 교차된 편광기들이 필름 2(적색 광 1/2 파장판)의 빠른 축 또는 느린 축을 따라 배향되었을 때, 교차된 상태는 검게 유지되었다. 교차된 편광기들이 제2 필름의 빠른 축 또는 느린 축에 45도로 일치하게 배향되었을 때, 필름 2를 포함하는 영역에 걸쳐 색상 변화가 보였다. 필름 2만을, 또는 필름 1과 조합하여 필름 2를 포함하는 영역에서, 백색 백라이트로부터 라미네이트를 통해 본 색상은 적갈색으로 보여, 상당한 적색 광 투과와 작은 정도의 녹색 광 투과를 가리켰다.

라미네이트를 우선 808 nm로 조정된 다이오드 레이저를 사용하여 처리하였다. 3 와트의 출력, 40 mm/초의 선 속도 및 100 마이크로미터의 라인 간격으로 2 mm × 2 mm 영역을 스캐닝하였다. (라미네이트에서의 빔 폭은 약 50 마이크로미터였다.) 교차된 편광기들이 없는 경우, 2개의 중첩하는 필름 1과 필름 2를 포함하는 라미네이트는 투과 하에서 볼 때 황색으로 유지되어, 라미네이트에서의 제1 필름의 원래대로의 청색-광 반사 능력을 가리켰다. 라미네이트를 교차된 편광기들 사이에서 다시 관찰하였다. 교차된 편광기들이 제2 필름의 빠른 축 또는 느린 축에 45도로 일치하게 배향되었을 때, 2개의 중첩하는 필름 1 및 필름 2를 포함하는 라미네이트는 적갈색 대신에 녹색의 영역을 나타내어, 예컨대 방사 처리 후 필름 2의 복굴절의 손실로 인한 지연의 상당한 저하를 가리켰다. 이러한 처리는 광학 필름의 반사율을 유지하면서 유효 매체 다층 지연기 판의 지연(즉, 일 유형의 지연기 판으로부터 다른 것으로)을 변화시키기 위해, 방사 에너지, 즉 레이저를 사용하는 공정을 나타낸다. 광학 반사 필름 1 자체는 또한 1064 nm의 방사 빔을 사용하여 처리가능하거나 패턴화가능하였다.

지연기 필름(필름 2)만을 포함한 라미네이트의 부분을 처리하였을 때, 상당한 색상 변화를 달성하는데, (예컨대, 교차된 편광기 하에서 볼 때) 약 5 mm/초의 훨씬 더 느린 스캔 속도가 요구되었다. 따라서, 라미네이트 구성의 상세 사항이 처리 조건의 특정 사항을 변경할 수 있다.

실시예 2

본 명세서에서 필름 3과 필름 4로 지칭되는 2개의 STOF 광학 필름들을 제조하였다. 필름 3은 청색 광을 실질적으로 반사하는 한편, 필름 4는 대략 적색 및 청색 광에 대한 1/2 파장판으로서 기능하였다. 필름 3을 실시예 1의 필름 1과 거의 동일하게 제조하였다. 필름 4를 일치하는 편광기 및 교차된 편광기에서 측정된 광학 스펙트럼의 작은 변화를 갖고서 실시예 1의 필름 2와 유사하게 제조하였다. 특히, 필름 4는 적색 광과 녹색 광 사이에서 더욱 예리한 초기 투과 경계를 가졌고, 필름 2에 비해 청색에서 더욱 강한 영향을 미쳤다.

실시예 1과 유사하게, 필름 3과 필름 4를 대략 100 마이크로미터의 투명한 상부 및 하부 폴리카르보네이트 커버 층들을 포함하는 라미네이팅된 구성물로 조합하였다. 상부 및 하부 폴리카르보네이트 층들 각각은 미국 미네소타주 메이플우드 소재의 쓰리엠(3M)으로부터 입수가능한 쓰리엠™ 폴리카르보네이트 보안 필름의 대략 50 마이크로미터의 투명한 시트 2장을 포함하였다. 2장을 동일한 시트로부터 각각 절단해내었고, 각각의 층에서 임의의 잔류 복굴절과 광학 지연을 제거하기 위해 수직하게 교차시켰다. 상부 투명 시트, 필름 3, 필름 4 및 하부 투명 시트를 이러한 순서로 적층하였고, 약 30분 동안 대략 41.37 MPa(6000 psi) 압력 및 165℃를 사용하여 프레스로 라미네이팅하였다. 상부 및 하부 커버 층들 사이에서, 라미네이트가 필름 3만을 포함하는 영역, 필름 4만을 포함하는 영역, 및 필름 3 및 필름 4 둘 모두를 포함하는 영역을 포함하도록, 필름 3과 필름 4를 의도적으로 엇갈리게 하였다. 필름을 통한 투과된 광에 유리한 조건 하에서 볼 때, 필름 3(청색 반사)을 포함하는 영역은 실질적으로 황색으로 보였던 반면, 필름 4만을 포함하는 영역은 실질적으로 투명하게 보였다.

이러한 실시예 2의 라미네이트의 분광 투과율을 퍼킨-엘머(Perkin-Elmer)(미국 코네티컷주 노워크)로부터 입수가능한 바와 같은 대형 적분구(integrating sphere)를 갖는 람다(Lambda) 950 분광 광도계로 측정하였다. 측정된 투과율 스펙트럼이 도 11의 그래프에 도시되어 있다. 측정된 스펙트럼과 관련하여, 그리고 실시예 1의 관찰 기술과 같은 방식으로, 2개의 편광기들을 일치한 통과 상태 및 교차된 통과 상태 구성들에서 필름 4의 빠른/느린 축에 45도로 배향시켰다. 편광기들의 교차된 상태는 가시 대역에 걸쳐 1% 투과율보다 훨씬 낮았고, 도 11에 도시되지 않는다. 2개의 일치하는 편광기들을 통한 비편광된 광의 투과율이 곡선(1110)으로 도시되어 있다. 이는 기준 통과 상태이다. 도 11의 곡선(1112)은 일치하는 편광기들 사이에 배치된, 필름 4만을 포함한 영역에서 라미네이트를 통한 투과율을 나타낸다. 2개의 투과율 최저치들이 650 nm(적색) 및 470 nm(청색)에서 발생한다. 도 11의 곡선(1114)은 교차된 편광기들 사이에 배치된, 필름 4를 포함한 영역에서 라미네이트를 통한 투과율을 나타내고, 곡선(1112)에 대해 최저치 및 최고치의 상호보완적 투과율 패턴을 보인다.

실시예 2의 라미네이트를 또한 제2 필름의 빠른 축 또는 느린 축에 45도로 배향된 편광기로 시각적으로 검사하였다. 필름 4만을 포함하는 영역에서, 백색 백라이트로부터 일치하는 (평행한) 편광기들 사이에서 필름을 통해 본 색상은 녹색을 띤 청록색으로 보였던 반면, 교차된 편광기들 사이에서의 색상은 대략 자홍색이었다. 필름 3 및 필름 4 둘 모두를 포함하는 영역에서, 백색 백라이트로부터 일치하는 (평행한) 편광기들 사이에서 필름을 통해 본 색상은 녹색으로 보였던 반면, 교차된 편광기들 사이에서의 색상은 대략 적색이었다.

실시예 2의 라미네이트를 우선 1064 nm으로 조정된 YAG 레이저를 사용하여 처리하였다. 375 Kha 펄스율에서의 3.2 와트의 출력, 125 mm/초의 선 스캔 속도 및 100 마이크로미터의 라인 간격으로 2 mm × 2 mm 영역을 스캐닝하였다. 라미네이트에서의 빔 폭은 약 50 마이크로미터였다. 이러한 방식으로, 필름 3을 방사 에너지로 처리하여 거의 투명한 상태를 형성하였다. 필름 3 및 필름 4 둘 모두의 중첩부를 포함하는 처리된 영역을 투과된 광에 유리한 조건 하에서 볼 때, 결과적인 색상은 미처리된 필름 4만을 포함하는 영역과 유사하였다. 필름 4의 빠른/느린 축에 45도의 교차된 편광기들 사이에서, 필름 4와 중첩하는 필름 3의 처리된 영역은 자홍색으로 보였고, 필름 4의 빠른/느린 축에 45도의 일치하는 편광기들 사이에서, 필름 4와 중첩하는 필름 3의 처리된 영역은 녹색을 띤 청록색으로 보였다. 따라서, 필름 3의 반사율은 예컨대 PET 고-굴절률 광학 층에서의 복굴절의 손실로 인해 상당히 감소되거나 심지어 제거된 반면, 필름 4의 지연 능력은 유지되었다. 이러한 제1 처리는 지연기 필름을 그대로 두면서, 지연기 판을 또한 포함하는 구성물 내의 공간 맞춤가능 광학 필름의 고유 복굴절을 변화시킴으로써 그러한 필름의 반사율을 변화시키기 위해, 방사 에너지, 예컨대 레이저를 사용하는 공정을 나타낸다. 필름 1과 필름 3 사이 그리고 필름 2와 필름 4 사이의 구성의 유사성을 고려하여, 실시예 1의 필름 1과 유사한 처리가 또한 지연기 필름 2를 그대로 두면서 필름 1의 반사율을 상당히 감소시킬 것으로 예상할 수 있다.

다음으로, 라미네이트를 필름 4만을 포함하는 영역에서 808 nm로 조정된 다이오드 레이저를 사용하여 처리하였다. 3 와트의 출력에서, 100 마이크로미터의 라인 간격을 갖는 8 내지 21 mm/초에 걸치는 선 스캔 속도로 이러한 제2 스캔을 수행하였다. 최고 스캔 속도는 한계치 부근이었으며, 이러한 한계치 위에서는 편광기들 사이에서 볼 때 색상 변화를 볼 수 없었다. 라미네이트 표면은 촉감이 매끄럽게 유지되었다. 스캐닝 속도가 감소됨에 따라, 처리된 부분의 색상은 (일치하는 그리고 교차된 편광기들 사이에서 각각 볼 때) 다양한 색상들 및 그 보색을 통해 진행하였다. 예를 들어, 17 mm/초에서, 처리된 영역의 중앙 대부분이 교차된 편광기들 사이에서 볼 때 황색을 보였고, 일치하는 (평행한) 편광기들 사이에서 볼 때 자주색을 보였다. 이는 필름 4의 제2 코폴리에스테르의 부분적인 용융과 필름 4 내의 유효 매체 스택의 초박 층에서의 수반되는 복굴절 손실을 나타낼 수 있다. 12 내지 13 mm/초의 스캔 속도에서, 처리된 영역의 중앙 대부분이 교차된 편광기들 사이에서 볼 때 푸르스름한 색을 보였고, 일치하는 (평행한) 편광기들 사이에서 볼 때 황색을 보였다. 이는 필름 4의 제2 코폴리에스테르(PEN-Gb)의 더욱 완전한 용융과 필름 4의 총 지연의 대략 1/4의 수반되는 손실(예컨대, 320 nm로부터 약 240 nm로의 저하)을 나타낼 수 있다. 10 mm/초 이하의 스캔 속도에서, 처리된 영역의 중앙 대부분이 교차된 편광기들 사이에서 볼 때 회색 내지 흑색을 보였고, 일치하는 (평행한) 편광기들 사이에서 볼 때 백색(투명)을 보였다. 이는 필름 4의 유효 매체 스택의 초박 층들 내의 둘 모두의 재료(PEN 및 PEN-Gb)의 용융과 총 복굴절의 반 이상의 손실을 나타낼 수 있다. 최저 스캔 속도는 또한, 흡수 코어 층으로부터 나오는 열 확산에 기인한 필름 4의 비교적 두꺼운 외부 PEN 스킨 층에서의 용융과 복굴절의 감소를 개시할 수 있다.

따라서, 이러한 실시예 2는 초박 층들의 유효 매체 스택을 포함하는 공간 맞춤가능 지연 판의 지연 및 복굴절의 점진적인 감소를 보여준다. 몇몇 경우에, 지연 감소의 정도는 재료 층들 중 일부의 복굴절을 다른 층에 비해 우선적으로 변화시킴으로써 부분적으로 제어될 수 있다. 이들 우선적 변화 층들은 필름의 내부 층들일 수 있다. 이 예에서, 유효 매체 지연 판은 전체적으로, 또한 보다 큰 라미네이트 구성물 내의 내부 층이다. 이러한 내부 층은 최외측 표면 층에 대한 명백한 붕괴 또는 변화없이 레이저와 같은 방사 에너지로 처리된다.

실시예 3

공간 맞춤가능 광학 지연기 필름 5를 위의 실시예 1의 필름 2의 방식과 유사한 방식으로 제조하였지만, 이러한 필름을 3.9 마이크로미터의 두께로 이축으로 대략 3.8 × 2.8만큼 연신하였다. 이들 조건 하에서, 두 가지 폴리에스테르가 유사한 정도의 복굴절을 효과적으로 배향시키고 발달시킬 것으로 예상되었다. 필름 5의 굴절률을 이른바 오프셋 모드에서 메트리콘 프리즘 커플러(미국 뉴저지주 피스카타웨이 소재의 메트리콘으로부터 입수가능함)를 사용하여 측정하였다. 따라서, 느린, 빠른 및 두께 방향들의 굴절률들은 632.8 nm의 측정 파장에서 각각 1.7647, 1.7074 및 1.50으로 측정되었고, 532 nm의 측정 파장에서 각각 1.792, 1.730 및 1.515로 측정되었으며, 404 nm의 측정 파장에서 각각 1.876, 1.814 및 1.548로 측정되었다. 따라서, 유효 주 평면내 지연은 각각 적색, 녹색 및 청색 파장 632.8 nm, 532 nm 및 404 nm에 대해 대략 225 nm, 245 nm 및 245 nm였다. 필름 내의 광학 패킷 또는 스택의 개별 층들(외부 스킨 제외) 각각은 가시 파장에 대한 1/4 파장보다 상당히 작았기 때문에(즉, 그것들이 초박형이었기 때문에), 이러한 필름 5는 비편광된 광을 사용하면서 투과 상태에서 볼 때 본질적으로 투명하고 무색이었다. 따라서, 이러한 필름 5 내의 초박 층들의 스택은 가시 스펙트럼 내의 광에 대한 유효 매체로서 작동하였다. 필름 5의 평가는 필름 5가 수직 입사에서 청색 1/2 파장 지연기 판으로서 기능하는 것을 보여주었다. 필름 5를 빠른/느린 축에 45도의 일치하는 (평행한) 편광기들 사이에서 볼 때, 투과된 광은 황색이었다. 빠른/느린 축에 45도의 교차된 편광기들 사이에서 볼 때, 투과된 광은 청색이었다.

필름 5의 필름 2 및 필름 4와의 유사성을 고려하여, 필름 5가 필름 2 및 필름 4와 유사한 방식으로 패턴식으로 변환될 수 있는 것으로 예상할 수 있다.

실시예 4(가공 실시예)

에폴라이트™ 4121 적외선 흡수 염료의 양이 변화될 수 있는 것을 제외하고는, 공간 맞춤가능 광학 지연기 필름 6이 필름 5의 방식과 유사한 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 필름 6은 실시예 2에 사용된 마스터배치의 2배를 사용함으로써 0.14 중량%의 에폴라이트™ 4121을 사용하여 제조될 수 있다.

본 출원의 교시 내용은 본 명세서에 참고로 포함된, 하기의 공히 양도된 출원들 중 임의의 것 또는 전부의 교시 내용과 조합되어 사용될 수 있다: 미국 특허 출원 공개 제2011/0255163호[메릴 등, "공간 선택적 복굴절 감소를 사용한 내부 패턴화된 다층 광학 필름"(Internally Patterned Multilayer Optical Films Using Spatially Selective Birefringence Reduction)]; 미국 특허 출원 공개 제2011/0249332호(메릴 등) "나란한 미러/편광기 구역을 갖는 다층 광학 필름"(Multilayer Optical Films Having Side-by-Side Mirror/Polarizer Zones); 미국 특허 출원 공개 제2011/0255167호(메릴 등) "2-레벨 내부 패턴화에 적합한 다층 광학 필름"(Multilayer Optical Films Suitable for Bi-Level Internal Patterning); 미국 특허 출원 공개 제2011/0249334(메릴 등) "다수의 복굴절성 층을 갖는 내부 패턴화된 다층 광학 필름(Internally Patterned Multilayer Optical Films With Multiple Birefringent Layers); 미국 특허 출원 공개 제2011/0286095호(메릴 등) "나란한 편광기/편광기 구역을 갖는 다층 광학 필름"(Multilayer Optical Films Having Side-by-Side Polarizer/Polarizer Zones); 및 2011년 6월 29일자로 출원된 하기의 국제출원들: 제PCT/US2011/042358호 "공간 선택적 복굴절 감소를 갖는 확산 반사 광학 필름"(Diffuse Reflective Optical Films With Spatially Selective Birefringence Reduction)(대리인 관리 번호 66469WO003); 제PCT/US2011/042368호 "공간 선택적 복굴절 감소를 갖는 필름을 사용한 마스크 처리"(Mask Processing Using Films With Spatially Selective Birefringence Reduction)(대리인 관리 번호 66474WO003); 및 제PCT/US2011/042364호 "공간 선택적 복굴절 감소를 갖는 지연기 필름 조합물"(Retarder Film Combinations with Spatially Selective Birefringence Reduction)(대리인 관리 번호 66473WO003). 따라서, 예를 들어, 본 명세서에 개시된 바와 같은 인접 초박 층들의 유효 매체 스택들 중 하나 이상을, 선택적으로, 하나 이상의 방사 빔들이 층(들) 또는 필름(들) 중 선택된 것의 일부분을 패턴화시키거나 처리하기 위해 사용될 수 있도록 임의의 것 또는 전부가 적절한 흡수 특성을 가질 수 있는, 하나 이상의 반사 편광기 필름들 및/또는 하나 이상의 미러 필름들 및/또는 하나 이상의 단일 지연기 필름들을 제한없이 포함하는 다른 광학 필름들과 조합하여 포함하는 복합 광학체 또는 필름이 제조될 수 있다. 하나의 또는 몇몇 광학 층 또는 필름의 패턴화 또는 처리를 다른 광학 층 또는 필름과 관계없이 허용하기 위해 차단 층 또는 필름이 또한 그러한 복합 광학체 또는 필름 내에 포함될 수 있다. 그러한 복합 필름 또는 물품은 가시 스펙트럼에 걸쳐 패턴화된 지연 및/또는 패턴화된 반사율을 제공할 수 있다.

달리 표시되지 않는다면, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용되는 양, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 수는 용어 "약"으로 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 지시되지 않는 한, 명세서 및 특허청구범위에 기술되는 수치 파라미터는 본 출원의 교시 내용을 이용하여 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 특허청구범위의 범주에 대한 등가물의 원칙의 적용을 제한하려고 시도함이 없이, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수의 관점에서 그리고 통상의 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범주를 기재하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 임의의 수치 값이 본 명세서에 기술된 특정 예에 기재되는 경우, 이들은 가능한 한 합리적으로 정확히 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 시험 또는 측정 제한과 관련된 오차를 분명히 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 수정 및 변경이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에게는 명백할 것이며, 본 발명이 본 명세서에 기재된 예시적인 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 개시된 투명 전도성 물품은 또한 반사-방지 코팅 및/또는 보호 하드 코트를 포함할 수 있다. 독자는, 달리 지시되지 않는 한, 하나의 개시된 실시예의 특징이 또한 모든 다른 개시된 실시예에도 적용될 수 있는 것으로 추정해야 한다. 또한, 본 명세서에서 언급된 모든 미국 특허, 특허 출원 공개, 및 기타 특허와 비특허 문헌이, 전술된 개시 내용과 모순되지 않는 정도까지 참고로 포함된다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (25)

1. 지연기 필름(retarder film)을 포함하는 광학 물품으로서,
   상기 지연기 필름은 제1 광 지연(light retardation)을 제공하고, 가시 광에 대한 유효 광학 매체를 제공하도록 구성된 인접 초박 층(contiguous ultrathin layer)들의 유효 매체 스택(effective medium stack)을 포함하며,
   상기 초박 층들은, 190 nm 미만의 광학적 두께를 각각 갖는 복수의 광학 반복 유닛들로 배열되고, 상기 유효 광학 매체가 가시 파장에 대해 보강 또는 상쇄 광 간섭과 관련된 반사 대역을 제공하지 않도록 상기 각 초박 층의 광학적 두께는 95 nm 미만이고, 상기 초박 층들은 상이한 제1 및 제2 초박 층들을 포함하며, 상기 제1 초박 층들은 제1 고유 복굴절을 나타내는 제1 중합체 재료를 포함하고, 상기 제2 초박 층들은 제2 중합체 재료를 포함하며,
   상기 지연기 필름은, 제1 방사 빔(radiant beam)에 대한 노출 시, 상기 유효 매체 스택의 구조적 일체성을 유지하면서 상기 제1 광 지연을 상기 제1 광 지연과는 상이한 제2 광 지연으로 변화시키기에 충분한 양만큼 상기 유효 매체 스택을 흡수 가열하기에 적합한 제1 흡수 특성을 갖는, 광학 물품.
2. 제1항에 있어서,
   확산 반사 층 및 편광기를 추가로 포함하되, 이때 상기 편광기가 상기 확산 반사 층과 상기 지연기 필름 사이에 배치되는, 광학 물품.
3. 제1항의 광학 물품을 포함하는 보안 문서로서,
   상기 지연기 필름은, 상기 제1 광 지연을 갖는 하나 이상의 제1 영역들 및 상기 제2 광 지연을 갖는 하나 이상의 제2 영역들에 의해 한정되는 표지(indicia)를 포함하는, 보안 문서.
4. 제1 광 지연을 갖는 지연기 필름을 제공하는 단계로서, 이때 상기 지연기 필름은 가시 광에 대한 유효 광학 매체를 제공하도록 구성된 인접 초박 층들의 유효 매체 스택을 포함하고, 상기 초박 층들은 상이한 제1 및 제2 초박 층들을 포함하며, 상기 제1 초박 층들은 제1 고유 복굴절을 나타내는 제1 중합체 재료를 포함하고, 상기 제2 초박 층들은 제2 중합체 재료를 포함하며, 상기 초박 층들은 190 nm 미만의 광학적 두께를 각각 갖는 복수의 광학 반복 유닛들로 배열되고, 상기 유효 광학 매체가 가시 파장에 대해 보강 또는 상쇄 광 간섭과 관련된 반사 대역을 제공하지 않도록 상기 각 초박 층의 광학적 두께는 95 nm 미만인, 단계; 및
   상기 지연기 필름의 소정 영역을, 상기 영역에서 상기 제1 광 지연을 상기 제1 광 지연과는 상이한 제2 광 지연으로 변화시키기에 충분한 양만큼 상기 지연기 필름을 흡수 가열하는 데 효과적인 제1 방사 빔에 노출시키는 단계로서, 이때 상기 제2 광 지연은 상기 제1 광 지연보다 큰, 단계
   를 포함하는 방법.
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