KR20010034068A

KR20010034068A - 이색 편광자 및 다층 광학 필름을 갖는 광학 장치

Info

Publication number: KR20010034068A
Application number: KR1020007007677A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 더블유. 메릴; 티모씨 제이. 헤브링크; 브라이언 에이치. 윌리엄스; 윌리엄 엘. 코우쉬
Original assignee: 스프레이그 로버트 월터; 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2001-04-25
Also published as: TW405050B; EP1480062A2; KR100582972B1; DE69917214T2; US6111697A; EP1480062A3; WO1999036813A1; US6307676B1; JP2002509282A; AU2109899A; EP1047967A1; EP1047967B1; DE69917214D1

Abstract

광학 장치는 이색 편광자 및 다층 광학 필름, 예를 들면 반사 편광자 또는 거울을 포함한다. 다층 광학 필름은 이색 및 반사 편광자의 동시 배향을 가능하게 할 수 있는 중합체를 사용하여 제조된다. 다층 광학 필름은 종종 한 세트의 복굴절성 제1 층 및 등방성 굴절율을 가질 수 있는 한 세트의 제2 층을 함유한다. 이색 편광자는 이색 염료 및 임의적인 제2 중합체를 갖는 폴리비닐 알콜 필름이다. 다층 광학 필름 및 이색 편광자를 160 ℃ 이하의 온도에서 연신시켜 2개의 필름을 이색 편광자의 실질적인 균열없이 배향시킬 수 있다.

Description

이색 편광자 및 다층 광학 필름을 갖는 광학 장치{Optical Device with a Dichroic Polarizer and a Multilayer Optical Film}

광학 편광 필름은 선글래스 및 액정 표시장치 (LCD)와 같은 제품에서 광 대비를 증가시키기 위하여 및 눈부심을 감소시키기 위하여 폭넓게 사용된다. 이들 분야에 가장 흔히 사용되는 편광자 타입들 중의 하나는 한 편광을 갖는 광을 흡광하고 다른 편광을 갖는 광은 투과시키는 이색 편광자이다. 한 타입의 이색 편광자는 적어도 한 방향으로 연신된 중합체 매트릭스 내로 염료를 혼입시켜 제조된다. 이색 편광자는 또한 중합체 매트릭스를 일축 연신시키고 이 매트릭스를 이색 염료로 염색시켜 제조할 수 있다. 별법으로는, 중합체 매트릭스를 배향된 이색 염료로 염색시킬 수 있다. 이색 염료로는 안트라퀴논 및 아조 염료, 뿐만 아니라 요오드를 포함한다. 많은 시판되는 이색 편광자는 염료용 중합체 매트릭스로서 폴리비닐 알콜을 사용한다.

다른 타입의 편광자는 한 편광을 갖는 광은 반사시키고 다른 직교 편광을 갖는 광은 투과시키는 반사 편광자이다. 한 타입의 반사 편광자는 중합체 층의 교번 세트로 된 스택 (stack)을 형성시켜 제조하는데, 이 때 세트들 중의 하나는 복굴절성이어서 스택 내에 반사 계면을 형성한다. 전형적으로는, 2개의 세트에서 층들의 굴절율은 한 방향에서는 대략 동일하여 그 방향에 평행한 평면으로 편광된 빛이 투과된다. 굴절율은 전형적으로는 제2의 직교 방향에서는 상이하여 직교 방향에 평행한 평면으로 편광된 빛은 반사된다.

편광자의 성능에 대한 한 척도는 흡광도 비이다. 흡광도 비는 a) 우선적으로 투과되는 편광 상태로 편광자에 의해 투과되는 빛 대 b) 직교 편광 상태로 투과되는 빛의 비이다. 이들 2개의 직교 상태는 종종 빛의 2개의 직선 편광과 관계있다. 그러나, 다른 타입의 직교 상태, 예를 들면 왼쪽 및 오른쪽으로 도는 원형 편광 또는 2개의 직교 타원형 편광도 또한 사용될 수 있다. 이색 편광자의 흡광도 비는 그들의 특이적 구성 및 표적 응용분야에 따라 광범위에 걸쳐 변한다. 예를 들면, 이색 편광자는 5:1 내지 3000:1 사이의 흡광도 비를 가질 수 있다. 표시장치 시스템에 사용된 이색 편광자는 바람직하게는 100:1 이상, 더욱 더 바람직하게는 500:1 이상의 흡광도 비를 대표적으로 갖는다.

이색 편광자는 대표적으로는 비투과 편광의 광을 흡수한다. 그러나, 이색 편광자는 또한 고 투과율 편광을 갖는 광의 일부도 흡수한다. 이 흡수량은 디자인된 흡광도 비 및 편광자의 구성에 관한 세부사항에 의존한다. 액정표시장치에 사용되는 것과 같은 고 성능 표시 편광자의 경우, 이러한 흡광 손실은 전형적으로는 약 5% 내지 15%이다. 흡수 (즉, 저 투과율) 편광을 갖는 광에 대한 이들 편광자의 반사능은 작아지기 쉽다. 표면 반사가 포함되어 있다 할지라도, 이 반사능은 대표적으로는 10% 미만, 일반적으로는 5% 미만이다.

반사 편광자는 대표적으로는 한 편광을 갖는 광을 반사시키고 직교 편광을 갖는 광을 투과시킨다. 반사 편광자는 종종 관심을 갖는 파장 영역에 걸쳐 고 흡광도 편광의 불완전한 반사능을 갖는다. 대표적으로는, 반사능은 50%보다 크고, 종종 90% 또는 95%보다 크다. 반사 편광자는 또한 대표적으로는 고 투과율 편광을 갖는 광의 얼마간의 흡수를 갖게 된다. 전형적으로는, 이 흡수는 약 5% 미만 내지 15%이다.

상기 2가지 타입의 편광자를 병용하여 단일의 광학 편광자를 제조할 수 있고, 이에 따라 2가지 타입의 편광자 모두의 유용한 특성을 포함시킬 수 있다. 이들 편광자들이 제조될 수 있고, 임의적으로는 함께 배향될 수 있다. 불행하게도, 많은 이색 편광자에 사용된 폴리비닐 알콜 필름은 예를 들면, 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN) 또는 코PEN(CoPEN) 광학 층을 사용하는 것을 포함하여 몇몇 반사 편광자를 제조하는데 필요한 가공 조건 하에서 균열을 일으키기 쉽다. 이들 반사 편광자들은 중합체 필름을 135 내지 180 ℃와 같은 가공 온도에서 및 2:1 내지 10:1의 연신비로 연신시켜 제조할 수 있다.

이색 편광자들은 또한 다른 광학 장치, 예를 들면 다른 타입의 반사 편광자 및 거울과 함께 사용될 수도 있다. 이색 편광자와 IR 거울의 병용이 눈부심을 감소시키는데 유용할 수 있다. 거울과 병용되는 이색 편광자의 제조는, 특히 배향된 폴리에스테르 층을 사용하여 거울을 제조하였을 때 상기한 가공 어려움을 보유한다. 따라서, 이색 편광자 필름을 균열시키지 않고서 이색 편광자와 동시에 배향될 수 있는 개선된 반사 편광자 및 다른 광학 장치를 필요로 하고 있다.

＜발명의 요약＞

따라서, 본 발명은 코폴리에스테르 재료를 사용하여 제조된 다층 중합체 필름 및 이색 편광자를 포함하는 광학 장치에 관한 것이다. 한 실시양태는 이색 편광자 및 이색 편광자와 동일한 광로에 위치한 다층 광학 필름을 갖는 광학 장치에 관한 것이다. 다층 광학 필름은 복수의 제1 광학 층 및 복수의 제2 광학 층을 포함한다. 제1 광학 층은 제1 코폴리에스테르를 사용하여 제조된다. 제1 코폴리에스테르는 카르복실레이트 소단위 및 글리콜 소단위를 갖는데, 이 때 카르복실레이트 소단위의 70 내지 100 몰%가 제1 카르복실레이트 소단위이고, 카르복실레이트 소단위의 0 내지 30 몰%가 제1 공단량체 카르복실레이트 소단위이고, 글리콜 소단위의 70 내지 100 몰%가 제1 글리콜 소단위이고, 글리콜 소단위의 0 내지 30 몰%가 제1 공단량체 글리콜 소단위이고, 제1 코폴리에스테르의 배합되어 있는 카르복실레이트 및 글리콜 소단위의 0.5 몰% 이상이 제1 공단량체 카르복실레이트 소단위, 제1 공단량체 글리콜 소단위 또는 이들의 배합물이다. 제2 광학 층은 제2 중합체로 이루어진다.

다른 실시양태는 이색 편광자 및 이색 편광자와 동일한 광로에 위치한 반사 편광자를 갖는 광학 장치에 관한 것이다. 반사 편광자는 복수의 제1 광학 층 및 복수의 제2 광학 층을 포함한다. 제1 광학 층은 복굴절성이고 반결정질인 제1 코폴리에스테르를 사용하여 제조된다. 제1 코폴리에스테르는 카르복실레이트 소단위 및 글리콜 소단위를 갖고, 이 때 카르복실레이트 소단위의 70 내지 100 몰%가 제1 카르복실레이트 소단위이고, 카르복실레이트 소단위의 0 내지 30 몰%가 제1 공단량체 카르복실레이트 소단위이고, 글리콜 소단위의 70 내지 100 몰%가 제1 글리콜 소단위이고, 글리콜 소단위의 0 내지 30 몰%가 제1 공단량체 글리콜 소단위이고, 제1 코폴리에스테르의 배합되어 있는 카르복실레이트 및 글리콜 소단위의 0.5 몰% 이상이 제1 공단량체 카르복실레이트 소단위, 제1 공단량체 글리콜 소단위 또는 이들의 배합물이다. 제2 광학 층은 반사 편광자가 형성된 후에 632.8 nm에서 약 0.04 이하의 평면내 복굴절율을 갖는 제2 중합체로 제조된다.

추가의 실시양태는 광학 편광자의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법은 반사 편광자를 형성시키는 단계를 포함한다. 반사 편광자는 복수의 제1 광학 층 및 복수의 제2 광학 층을 갖는다. 제1 광학 층은 복굴절성이고 반결정질인 제1 코폴리에스테르를 사용하여 제조된다. 제1 코폴리에스테르는 카르복실레이트 소단위 및 글리콜 소단위를 갖는데, 이 때 카르복실레이트 소단위의 70 내지 100 몰%가 제1 카르복실레이트 소단위이고, 카르복실레이트 소단위의 0 내지 30 몰%가 제1 공단량체 카르복실레이트 소단위이고, 글리콜 소단위의 70 내지 100 몰%가 제1 글리콜 소단위이고, 글리콜 소단위의 0 내지 30 몰%가 제1 공단량체 글리콜 소단위이고, 제1 코폴리에스테르의 배합되어 있는 카르복실레이트 및 글리콜 소단위의 0.5 몰% 이상이 제1 공단량체 카르복실레이트 소단위, 제1 공단량체 글리콜 소단위 또는 이들의 배합물이다. 제2 광학 층은 반사 편광자가 형성된 후에 632.8 nm에서 약 0.04 이하의 평면내 복굴절율을 갖는 제2 중합체로 제조된다. 이색 편광자를 반사 편광자 상에 형성시킨다. 이색 편광자는 폴리비닐 알콜 및 이색 염료 재료를 포함한다. 이색 편광자 및 반사 편광자를 약 160 ℃ 이하의 온도에서 이색 편광자의 실질적인 균열없이 연신시켜 이색 및 반사 편광자를 배향시킨다.

상기한 본 발명의 요약은 예시된 본 발명의 실시양태 또는 모든 도구를 설명하기 위한 것이 아니다. 도면 및 하기되는 상세한 설명은 이들 실시양태를 보다 구체적으로 예시한다.

본 발명은 이색 편광자 및 다층 광학 필름을 포함하는 다층 광학 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 코폴리에스테르 광학 층을 갖는 다층 광학 필름 및 이색 편광자를 갖는 광학 편광자에 관한 것이다.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 본 발명의 각종 실시양태에 대한 하기되는 상세한 설명을 고려할 때 보다 완전하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 광학 장치의 한 실시양태의 측면도이다.

도 2는 도 1의 광학 장치에 사용하기 위한 다층 광학 필름의 한 실시양태의 측면도이다.

도 3은 도 1의 광학 장치에 사용하기 위한 다층 광학 필름의 다른 실시양태의 측면도이다.

도 4A 및 4B는 디메틸 나프탈렌 디카르복실레이트로부터 유도된 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN)에 테레프탈레이트 (디메틸 테레프탈레이트 (DMT)를 사용하여) 및 이소프탈레이트 (디메틸 이소프탈레이트 (DMI)를 사용하여) 소단위를 첨가하였을 때 유리 전이 온도 (도 4A) 및 응고 온도 (도 4B)의 감소를 보여주는 그래프이다.

도 5는 비교적 낮은 온도에서 배향되고 테레프탈레이트 및 이소프탈레이트 소단위를 갖는 코PEN의 632.8 nm에서의 평균 평면내 복굴절율에 대한 그래프이다.

도 6은 테레프탈레이트 및 이소프탈레이트 소단위를 함유하는 코PEN의 열 안정성에 대한 그래프이다.

도 7은 코PEN에 공단량체 소단위를 첨가하였을 때, 632.8 nm에서 평면내 복굴절율의 감소를 보여주는 그래프이다.

도 8은 분자량에 대한, 632.8nm에서 평면내 복굴절율의 의존성을 보여주는 그래프이다.

본 발명을 다양한 변형 및 별법 형태로 수정할 수 있지만, 이들의 구체적인 것은 도면에서 예로서 나타냈고, 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명을 설명한 특정의 실시양태으로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 오히려, 첨부된 특허청구의 범위에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 본질 및 영역 내에 속하는 모든 변형물, 등가물 및 별법을 포함하려는 것이다.

본 발명은 다층 광학 필름 및 이색 편광자의 동시 배향을 가능하게 하는 중합체를 사용하여 형성된 다층 광학 필름 및 이색 편광자를 사용하는 광학 장치의 제조에 관한 것이다. 다층 광학 필름은 반사 편광자, 거울, IR 거울, 또는 다른 광학 형상일 수 있다. 비록 하기하는 실시예 다수가 반사 편광자로서 다층 광학 필름의 사용에 관한 것이지만, 다른 광학적 성질을 갖는 유사한 다층 광학 필름도 또한 사용될 수 있음을 이해하게 될 것이다.

도 1은 이색 편광자 (11) 및 반사 편광자 (12)를 포함하는 예시적 장치, 즉 광학 편광자 (10)를 예시한다. 이러한 2개의 상이한 타입의 편광자들의 병용은 한 편광된 광의 고 반사/흡광 및 제2의 직교 편광을 갖는 광의 고 투과를 갖는 광학 편광자를 생성시킬 수 있다. 대표적으로는, 2개의 편광자들이 서로에 대하여 정렬되어 특정 편광을 갖는 광의 최대 투과율을 제공한다.

이색 편광자 (11)은 대표적으로는 비록 필수적이지는 않지만, 반사 편광자 (12)에 근접하게 있다. 바람직하게는, 2개의 편광자 (11, 12)들이 서로 결합되어 임의의 에어 갭을 없앤다.

반사 편광자 (12)는 일반적으로 제1 편광을 갖는 광의 실질적인 부분을 반사시키고 제2의 직교 편광을 갖는 광의 대부분을 투과시킨다. 이색 편광자 (11)은 대표적으로는 제3의 편광을 갖는 광의 대부분을 흡광하고 제4의 직교 편광을 갖는 광의 실질적인 부분을 투과시킨다. 종종, 광학 편광자 (10)은 반사 편광자 (12) 및 이색 편광자 (11)을, 이들이 특정 편광 (즉, 제2 및 제4 편광이 동일함)을 갖는 광을 투과시키고 직교 편광 (즉, 제1 및 제3 편광이 동일함)을 갖는 광을 반사/흡광시키도록 배향시켜 제조된다. 본 발명을 이러한 특정 형태를 참고로 하여 논의하고자 한다. 그러나, 반사 편광자 (12) 및 이색 편광자 (11)이 서로에 대하여 상이한 방식으로 배향된 다른 형태도 또한 가능하고 본 발명 내에 포함된다.

사용시, 결합된 편광자들은 도 1에서 예시되는 바와 같이, 외향 표면들 중의 하나 또는 둘 모두 상에 조사된다. 광선 (13)은 반사 편광자 (12)에 의해 우선적으로 반사되어 광선 (14)를 형성하는 편광을 갖는 광이다. 광선 (15)는 반사 편광자 (12)에 의해 투과되는 광선 (13)으로부터의 광이다. 대표적으로는, 광선 (15)는 광선 (14)보다 세기가 훨씬 덜하다. 또한, 광선 (15)는 일반적으로 이색 편광자 (11)에 의해 약화된다. 광선 (13)에 대하여 직교 편광되는 광선 (16)은 반사 편광자 (12)에 의해 우선적으로 투과되고, 대표적으로는 이색 편광자 (11)에 의해 단지 약간 약화된다.

광선 (17)은 이색 편광자 (11)에 의해 우선적으로 흡광되는 편광을 갖고, 바람직하게는 광선 (13)과 동일한 편광을 갖는 광이다. 이색 편광자 (11)에 의해 투과되는 광선 (17)의 일부분은 반사 편광자 (12)의 반사에 의해 광선 (18)을 형성함으로써 추가로 약화된다. 광선 (19)는 광선 (17)에 대하여 직교 편광되고 바람직하게는 광선 (16)과 동일한 편광을 갖는다. 광선 (19)는 이색 편광자 (11) 및 반사 편광자 (12) 모두에 의해 우선적으로 투과된다.

이색 편광자 (11)의 반사 편광자 (12)와의 결합은 이색 편광자 그 자체만을 갖는 경우에서보다 투과되는 광의 보다 높은 흡광도 비를 갖는 광학 편광자 (10)을 생성시킨다. 이것은 보다 낮은 흡광도 비를 갖는 이색 편광자의 사용을 가능하게 한다. 이것은, 이색 편광자가 대표적으로는 투과되어야 하는 광의 일부를 흡수하기 때문에 유용할 수 있다. 보다 낮은 흡광도 비를 갖는 이색 편광자의 사용은 투과되는 소정의 편광을 갖는 광의 양을 증가시킬 수 있다. 흡광 축을 따라 편광되는 광의 경우, 이색 편광자에 대한 바람직한 흡광도 %는 10% 이상, 보다 바람직하게는 55% 이상, 가장 바람직하게는 70% 이상이다. 이색 및 반사 편광자들의 최선의 선택은 필름의 이색 편광자 측으로부터의 허용되는 반사능, 반사 편광자의 흡광도 비 및 원하는 최종 편광자 대비를 포함하는, 디자인 목적에 의존한다.

반사 편광자의 이색 편광자와의 결합은 다른 이점들을 갖는다. 예를 들면, 이 결합은 한 편광에 대하여 필름의 한 면으로부터 고 반사능 및 필름의 다른 면으로부터 저 반사능을 갖는다. 이들 2가지 특성들의 조합은 액정표시장치 직시 표시장치를 포함하는 수많은 시스템에서 유용할 수 있다. 예를 들면, 액정표시장치 직시 표시장치는 1%의 이면 반사능을 가질 수 있고, 1000:1보다 큰 최종 흡광도 비를 필요로 한다. 대략 100% 반사능을 갖는 반사 편광자와 결합되었을 때, 1% 반사능을 달성하기 위하여, 이색 편광자는 흡광 방향으로 편광된 광의 10% 이하를 투과시켜야 할 필요가 있다. 반사 편광자가 50:1의 흡광도 비를 갖는다면, 이색 편광자는 대표적으로는 1000:1의 최종 흡광도 비를 달성하기 위하여 적어도 20:1의 흡광도 비를 필요로 하게 된다.

반사 편광자 (12)는 지수가 적절한 방향에서 정확하게 일치되지 않는, 상이한 재료들 사이의 계면과 같은 내부 구조 또는 다른 산란 중심들을 함유할 수 있다. 이들 타입의 내부 구조 모두는 보통 편광자를 통해 투과되게 되는 광을 간섭할 수 있다. 일반적으로, 반사 편광자 (12)에 의한 투과 편광을 갖는 광의 반사가 약 30% 이하, 보다 바람직하게는 약 20% 이하, 및 가장 바람직하게는 약 15% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 반사 편광자의 반사능은 입사광의 각 및 파장 범위에 의존한다. 반사 편광을 갖고 관심을 갖는 파장 범위 내에 있는 광에 대한 반사 편광자 (12)에 의한 바람직한 반사 %는 20% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상 및 가장 바람직하게는 90% 이상이다.

다층 광학 필름이 거울 또는 IR 거울일 때 유사한 디자인 특징 및 파라미터들이 사용될 수 있다. 가시선 또는 적외선인 관심을 갖는 파장 범위를 갖는 광에 대한 거울에 의한 바람직한 반사 %는 20% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50% 이상 및 가장 바람직하게는 약 90% 이상이다.

다층 광학 필름

유용한 다층 광학 필름 (20)의 한 예를 도 2에 나타낸다. 이 다층 광학 필름 (20)을 사용하여 반사 편광자, 거울 및 다른 광학 장치를 제조할 수 있다. 다층 광학 필름 (20)은 1개 이상의 제1 광학 층 (22), 1개 이상의 제2 광학 층 (24) 및 1개 이상의 비광학 층 (28)을 포함한다. 제1 광학 층 (22)는 종종 일축 또는 이축 연신된 복굴절성 중합체 층이다. 몇몇 실시양태에서는, 제1 광학 층 (22)가 복굴절성이 아니다. 제2 광학 층 (24)는 복굴절성이고 일축 또는 이축 연신된 중합체 층일 수 있다. 그러나, 보다 대표적으로는, 제2 광학 층 (24)가 배향 후에 제1 광학 층 (22)의 굴절율들 중의 적어도 1개와 상이한 등방성 굴절율을 갖는다. 제조 및 사용 방법, 뿐만 아니라 다층 광학 필름 (20)에 대한 디자인 고려사항은 발명의 명칭이 "Multilayered Optical Film"인 미국 특허 출원 일련 번호 제08/402,041호, 발명의 명칭이 "Modified Copolyesters and Improved Multilayer Reflective Films"인 미국 특허 출원 일련 번호 제09/006,601호 및 미국 특허 출원 일련 번호 제09/006,288호에 상세하게 설명되어 있다. 비록 본 발명이 등방성 굴절율을 갖는 제2 광학 층 (24)를 갖는 다층 광학 필름 (20)에 의해 주로 예시되지만, 본 명세서에서 설명한 원리 및 예들은 예를 들면, 발명의 명칭이 "Optical Film and Process for the Manufacture Thereof"인 미국 특허 출원 일련 번호 제09/006,455호에 설명되어 있는 바와 같이, 복굴절성인 제2 광학 층 (24)을 갖는 다층 광학 필름 (20)에 적용될 수 있다.

제1 및 제2 광학 층 (22, 24)와 유사한 추가의 세트의 광학 층이 또한 다층 광학 필름 (20)에 사용될 수 있다. 제1 및 제2 광학 층들의 세트에 대하여 본 명세서에서 설명한 디자인 원리를 임의의 추가의 세트의 광학 층들에 적용할 수 있다. 추가로, 비록 도 2에서는 단지 1개의 스택 (26)을 예시하였지만, 다층 광학 필름 (20)은 뒤이어 결합되어 필름 (20)을 형성시키는 복수의 스택으로부터 제조될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다.

광학 층 (22, 24) 및 임의적으로, 1개 이상의 비광학 층 (28)은 대표적으로는 한 층을 다른 층의 상부에 위치시켜 층들의 스택 (26)을 형성시킨다. 일반적으로, 광학 층 (22, 24)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 교번 쌍으로 배열되어 상이한 광학적 성질을 갖는 층들 사이에 일련의 계면을 형성한다. 광학 층 (22, 24)은 대표적으로는 1 Tm 두께 미만이지만, 보다 두꺼운 층들도 사용될 수 있다. 게다가, 비록 도 2가 단지 6개의 광학 층 (22, 24)만을 나타내지만, 많은 다층 광학 필름 (20)이 많은 수의 광학 층들을 갖는다. 대표적인 다층 광학 필름 (20)은 약 2 내지 5000개의 광학 층, 바람직하게는 약 25 내지 2000개의 광학 층, 보다 바람직하게는 약 50 내지 1500개의 광학 층, 및 가장 바람직하게는 약 75 내지 1000개의 광학 층을 갖는다.

비광학 층 (28)은 광학 층 (22, 24)을 손상으로부터 보호하고, 동시압출 공정에서 도움을 주고, 및(또는) 가공후 기계적 특성들을 향상시키기 위하여 스택 (26) 내 (도 3 참조)에 및(또는) 위 (도 2 참조)에 배치되는 중합체 층이다. 비광학 층 (28)은 종종 광학 층 (22, 24)보다 더 두껍다. 비광학 층 (28)의 두께는 일반적으로 개개의 광학층 (22, 24)의 두께의 적어도 2배, 바람직하게는 적어도 4배 및 더욱 바람직하게는 적어도 10배이다. 비광학 층의 두께를 변화시켜 특정 광학 필름 (20) 두께를 얻을 수 있다. 대표적으로는, 1개 이상의 비광학 층 (28)을 광학 층 (22, 24)에 의해 투과되고, 편광되고 및(또는) 반사되어야 하는 광의 적어도 일부분이 또한 비광학 층을 통해 이동하도록 위치시킨다 (즉, 비광학층을 광학 층 (22, 24)에 의해 반사되거나 또는 이들을 통해 이동하는 광로에 위치시킨다).

비제한적 예로서, 다층 광학 필름 (20)의 광학 층 (22, 24) 및 비광학 층 (28)은 중합체, 예를 들면 폴리에스테르를 사용하여 제조될 수 있다. 용어 "중합체"는 중합체 및 공중합체, 뿐만 아니라 예를 들면 동시압출에 의해 또는, 예를 들면 트랜스에스테르화를 포함하는 반응에 의해 혼화성 블렌드로 제조될 수 있는 중합체 및(또는) 공중합체를 포함한다. 폴리에스테르는 카르복실레이트 단량체 분자와 글리콜 단량체 분자의 반응에 의해 생성된 카르복실레이트 및 글리콜 소단위를 갖는다. 각 카르복실레이트 단량체 분자는 2개 이상의 카르복실산 또는 에스테르 관능기를 갖고, 각 글리콜 단량체 분자는 2개 이상의 히드록시 관능기를 갖는다. 카르복실레이트 단량체 분자는 모두 동일하거나 또는 2개 이상의 상이한 타입의 분자들이 있을 수 있다. 글리콜 단량체 분자의 경우에도 동일하게 적용된다.

중합체 층 또는 필름의 특성은 단량체 분자의 구체적인 선택에 따라 변한다. 다층 광학 필름에 유용한 폴리에스테르의 한 예는, 예를 들면 나프탈렌 디카르복실산과 에틸렌 글리콜과의 반응에 의해 제조될 수 있는 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN)이다.

폴리에스테르 층의 카르복실레이트 소단위를 형성하는데 사용하기 적합한 카르복실레이트 단량체 분자의 예로는, 2,6-나프탈렌 디카르복실산 및 이들의 이성체; 테레프탈산; 이소프탈산; 프탈산; 아젤라산; 아디프산; 세바스산; 노르보르넨 디카르복실산; 비-시클로옥탄 디카르복실산; 1,b-시클로헥산 디카르복실산 및 이들의 이성체; t-부틸 이소프탈산, 트리-멜리트산, 소듐 술폰화 이소프탈산; 2,2'-비페닐 디카르복실산 및 이들의 이성체; 및 이들 산의 저급 알킬 에스테르, 예를 들면 메틸 또는 에틸 에스테르를 들 수 있다. 용어 "저급 알킬"은 이 문맥상, C1-C10 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 말한다. 용어 "폴리에스테르" 내에 또한 포함되는 것은 글리콜 단량체 분자와 탄산의 에스테르와의 반응으로부터 유도된 폴리카보네이트이다.

폴리에스테르 층의 글리콜 소단위를 형성하는데 사용하기 적합한 글리콜 단량체 분자로는 에틸렌 글리콜; 프로필렌 글리콜; 1,4-부탄디올 및 이들의 이성체; 1,6-헥산디올; 네오펜틸 글리콜; 폴리에틸렌 글리콜; 디에틸렌 글리콜; 트리시클로데칸디올; 1,4-시클로헥산디메탄올 및 이들의 이성체; 노르보르난디올; 비시클로-옥탄디올; 트리메틸올 프로판; 펜타에리트리톨; 1,4-벤젠디메탄올 및 이들의 이성체; 비스페놀 A; 1,8-디히드록시 비페닐 및 이들의 이성체; 및 1,3-비스(2-히드록시에톡시)벤젠을 들 수 있다.

비폴리에스테르 중합체도 또한 편광자 또는 거울 필름을 생성시키는데 유용하다. 예를 들면, 폴리에틸렌 나프탈레이트와 같은 폴리에스테르로부터 제조된 층을 아크릴 중합체로부터 제조된 층과 결합시켜 고 반사 거울 필름을 제조할 수 있다. 또한, 폴리에테르 이미드도 또한 폴리에스테르, 예를 들면 PEN 및 coPEN과 함께 사용되어 다층 광학 필름 (20)을 생성시킬 수 있다. 다른 폴리에스테르/비폴리에스테르 혼합물, 예를 들면 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리비닐 클로라이드도 또한 사용될 수 있다.

다층 광학 필름은 또한 단지 비폴리에스테르만을 사용하여 제조할 수도 있다. 예를 들면, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 폴리비닐리덴 플루오라이드를 사용하여 다층 광학 필름 (20)용 층들을 제조할 수 있다. 다른 비폴리에스테르 혼합물은 불규칙배열 또는 규칙배열 폴리스티렌 및 폴리페닐렌 옥시드이다. 다른 혼합물도 또한 사용될 수 있다.

제1 광학 층 (22)는 대표적으로는 배향가능한 중합체 필름, 예를 들면 폴리에스테르 필름이고, 이것은, 예를 들면 제1 광학 층 (22)을 소정의 방향 또는 방향들로 연신시켜 복굴절성으로 만들어질 수 있다. 용어 "복굴절성"이란 직교하는 x, y 및 z 방향들에서의 굴절율들이 모두 동일하지 않음을 의미한다. 필름 또는 필름 중의 층의 경우, x, y 및 z 축에 대한 편리한 선택이, x 및 y 축들이 필름 또는 층의 길이 및 폭에 대응하고 z 축이 층 또는 필름의 두께에 대응하는 도 2에 나타나 있다. 도 2에 예시한 실시양태에서, 다층 광학 필름 (20)은 z 방향으로 다른 층의 상부에 한 층을 겹쳐쌓은 수 개의 광학 층 (22, 24)들을 갖는다.

제1 광학 층 (22)은 예를 들면 한 방향으로 연신시킴으로써 일축 연신될 수 있다. 제2 직교 방향은 그의 원 길이보다 적은 값으로 넥킹 (necking)될 수 있다. 한 실시양태에서는, 연신 방향이 도 2에 나타낸 x 또는 y 축과 실질적으로 일치한다. 그러나, 다른 방향이 선택될 수 있다. 복굴절성의 일축 연신된 층은 대표적으로는 배향된 방향과 평행한 (즉, 연신 방향) 편광 평면을 갖는 입사 광선 및 횡방향 (즉, 연신 방향과 직교하는 방향)에 평행한 편광 평면을 갖는 광선의 투과 및(또는) 반사 사이에 차이를 나타낸다. 예를 들면, 배향가능한 폴리에스테르 필름을 x 축을 따라 연신시켰을 때, 대표적인 결과는 n_x n_y(이 때, n_x및 n_y는 각각 "x" 및 "y" 축에 평행한 평면으로 편광된 광에 대한 굴절율임)이다. 연신 방향에 따른 굴절율에서의 변화 정도는 연신의 양, 연신 속도, 연신 동안의 필름 온도, 필름의 두께, 필름 두께의 변화 및 필름의 조성과 같은 인자에 의존하게 된다. 대표적으로는, 제1 광학 층 (22)는 배향 후에 632.8 nm에서 0.04 이상, 바람직하게는 약 0.1 이상 및 더욱 바람직하게는 약 0.2 이상의 평면내 복굴절율 (n_x- n_y의 절대치)을 갖는다. 모든 복굴절성 및 굴절율 값은 달리 지시하지 않는 한 632.8 nm 광에 대하여 보고되어 있다.

폴리에틸렌 나프탈레에이트 (PEN)는 연신 후에 고도로 복굴절성이기 때문에 제1 광학 층 (22)를 제조하는데 유용한 재료의 예이다. 연신 방향에 평행한 평면으로 편광된 632.8 nm 광에 대한 PEN의 굴절율은 약 1.62로부터 약 1.87만큼 높게까지 증가한다. 가시 스펙트럼 내에서, PEN은 대표적인 고 배향 연신 (예를 들면, 130 ℃의 온도 및 20%/분의 초기 변형 속도에서 그의 초기 치수의 5배 이상으로 연신된 재료)의 경우 400 내지 700 nm의 파장에 걸쳐 0.20 내지 0.40의 복굴절율을 나타낸다 .

재료의 복굴절성은 분자 배향을 증가시킴으로써 증가시킬 수 있다. 많은 복굴절성 재료들은 결정질 또는 반결정질이다. 용어 "결정질"이란 본 명세서에서 결정질 및 반결정질 재료 모두를 말하는 것으로 사용되게 된다. PEN 및 다른 결정질 폴리에스테르, 예를 들면 폴리부틸렌 나프탈레이트 (PBN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT)가 종종 제1 광학 층 (22)의 경우에서와 같은 복굴절성 필름층의 구성에 유용한 결정질 재료의 예이이다. 또한, PEN, PBN, PET 및 PBT 중의 몇몇 공중합체 역시 결정질 또는 반결정질이다. PEN, PBN, PET 또는 PBT에 대한 공단량체의 첨가는 예를 들면 제2 광학 층 (24) 또는 비광학 층 (28)에 대한 접착성 및(또는) 작업 온도 (즉, 필름의 압출 및(또는) 연신에 대한 온도)의 저하를 포함하는 재료의 다른 특성들을 향상시킬 수 있다. 작업 온도의 저하는 보다 낮은 온도가 이색 편광자에서의 균열의 수 및(또는) 크기를 감소시킬 수 있다는 점에서 다층 광학 필름 (20) 및 폴리비닐 알콜로부터 제조된 이색 편광자 사이의 혼화성을 증가시킬 수 있다.

코PEN을 포함하는 많은 공중합체에 대한 작업 온도를 종종 결정하는 유리 전이 온도는 유리 전이 온도 (켈빈 (Kelvin) 도 단위)의 역수가 각 성분의 유리 전이 온도의 역수의 조성 가중 평균인 폭스 (Fox) 방정식에 의해 대략적으로 평가될 수 있다. 예를 들면, 70% 나프탈레이트 소단위 및 30% 나프탈레이트 소단위를 갖는 저 융점 PEN의 경우 방정식은 다음과 같다:

＜수학식 ＞

1/T_{g(저 융점 PEN)}= 0.70(1/T_g(PEN)) + 0.30(1/T_g(PET))

PEN의 T_g는 약 123 ℃ (396 K)이고, PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트)의 T_g는 약 76 ℃ (349 K)이다. 이 예의 경우, T_g는 약 108 ℃ (381 K)로 추정되고, 따라서 이 코PEN의 유리 전이 온도는 이 방법에 의해 PEN의 유리 전이 온도보다 약 15 ℃만큼 더 낮은 것으로 평가되었다. 대표적으로는, 가공 온도를 대략 동일한 정도만큼 낮출 수 있다. 이 방법을 사용한 유리 전이 온도의 측정은 전형적으로 매우 어림적인 것으로, 주로 공중합체의 유리 전이 온도에 대한 예측 범위를 발견하는데 유용하다.

도 4A 및 4B는 3 내지 9 몰%의 이소프탈레이트 (디메틸 이소프탈레이트 (DMI)로부터 유도됨) 또는 테레프탈레이트 (디메틸 테레프탈레이트 (DMT)로부터 유도됨) 소단위의를 첨가한 경우에 대한 유리 전이 온도 및 응고점 온도의 감소를 보여준다. 일반적으로, 응고점의 감소는 전형적으로는 주어진 양의 치환된 소단위에 대한 유리 전이 온도에서의 변화보다 더 크다. 이들 측정치는 측정 및 계산에서의 부정확함 때문에, 상기한 바와 같이 폭스 방정식을 사용하여 측정된 유리 전이 온도와 완전하게 일치하지 않는다.

도 5는 0 내지 9 몰% 테레프탈레이트 및 이소프탈레이트 소단위를 갖는 저 융점 코PEN의 평균 복굴절성을 보여준다. 이 저 융점 코PEN은 또한 전형적으로는 공통적인 단량체 소단위의 존재 때문에 테레프탈레이트 및(또는)이소프탈레이트 소단위를 함유하는 코PEN으로부터 제조된 제2 광학 층에 대한 보다 양호한 접착성도 갖는다.

일부 실시양태에서는, 제1 광학 층 (22)가 70 내지 99 몰%의 제1 카르복실레이트 소단위 및 1 내지 30 몰%, 바람직하게는 5 내지 15 몰%의 공단량체 카르복실레이트 소단위를 포함하는 반결정질의 복굴절성 코폴리에스테르로부터 제조된다. 공단량체 카르복실레이트 소단위는 상기한 소단위들 중의 1개 이상일 수 있다. 바람직한 제1 카르복실레이트 소단위는 나프탈레이트 및 테레프탈레이트를 포함한다.

제1 광학 층 (22)의 폴리에스테르 재료가 한 가지 이상의 타입의 카르복실레이트 소단위를 함유하는 경우, 폴리에스테르는 유사한 블록을 갖는 블록 공중합체로부터 제조된 다른 층들 (예를 들면, 제2 광학 층 (24) 또는 비광학 층 (28))에 대한 접착성을 향상시키기 위하여 블록 코폴리에스테르일 수 있다. 랜덤 코폴리에스테르들도 또한 사용될 수 있다.

다른 실시양태에서는, 제1 광학 층 (22)는 70 내지 99 몰%의 제1 글리콜 소단위 및 1 내지 30 몰%, 및 바람직하게는 5 내지 30 몰%의 공단량체 글리콜 소단위를 포함하는 반결정질의 복굴절성 코폴리에스테르로부터 제조된다. 공단량체 글리콜 소단위는 상기한 소단위들 중의 1개 이상일 수 있다. 바람직한 제1 글리콜 소단위는 C2 내지 C8 디올로부터 유도된다. 더욱 바람직한 제1 글리콜 소단위는 에틸렌 글리콜 또는 1,4-부탄디올로부터 유도된다.

또 다른 실시양태는 카르복실레이트 및 글리콜 소단위 모두가 혼합되어 있는 제1 광학 층 (22)을 포함한다. 이들 실시양태의 경우, 배합되어 있는 카르복실레이트 및 글리콜 소단위의 대표적으로는 0.5 몰% 이상, 바람직하게는 2.5 몰% 이상이 공단량체 카르복실레이트 소단위, 공단량체 글리콜 소단위 또는 이들의 배합물이다.

공단량체 카르복실레이트 및(또는) 글리콜 소단위의 첨가를 증가시킴에 따라, 배향 방향에서의 굴절율, 대표적으로는 최대 굴절율은 흔히 감소된다. 이러한 관찰에 기초하였을 때, 이것은 제1 광학 층의 복굴절성이 비례적으로 영향을 받게 된다는 결론에 이르게 된다. 그러나, 횡방향에서의 굴절율도 또한 공단량체 소단위의 첨가에 따라 감소된다는 것이 밝혀졌다. 이것은 복굴절성을 실질적으로 유지시킨다.

많은 경우에, 다층 광학 필름 (20)은 주어진 연신비 (즉, 연신 후 및 연신 전 연신 방향에서의 필름 길이의 비)에 대하여 제1 광학 층으로 PEN을 사용하여 제조된 유사한 다층 필름에서와 동일한 평면내 복굴절율을 갖는 코PEN으로부터 제조된 제1 광학 층을 사용하여 제조될 수 있다. 복굴절성 값의 일치는 공정 파라미터, 예를 들면 가공 또는 연신 온도의 조절에 의해 달성될 수 있다. 종종 코PEN 광학 층은 연신 방향에서 PEN 광학 층의 굴절율보다 적어도 0.02 단위 더 적은 연신 방향에서의 굴절율을 갖는다. 비연신 방향에서 굴절율이 감소되기 때문에, 복굴절성은 유지된다.

다층 광학 필름 (20)의 일부 실시양태에서, 제1 광학 층 (22)는 1.83 이하, 바람직하게는 1.80 이하의 평면내 굴절율 (즉, n_x및 n_y)을 갖고 632.8 nm 광을 사용하여 측정하였을 때, 0.15 단위 이상, 바람직하게는 0.2 단위 이상 상이한 (즉, ｜n_x- n_y｜) 코PEN으로부터 제조된다. PEN은 종종 1.84 이상의 평면내 굴절율을 갖고, 632.8 nm 광을 사용하여 측정하였을 때, 평면내 굴절율의 차이가 약 0.22 내지 0.24 또는 그 이상이다. PEN 또는 코PEN인지 여부에 관계없이 제1 광학 층 (22)의 평면내 굴절율 차이 또는 복굴절율은 층간 접착성과 같은 특성들을 개선시키기 위하여 0.2 미만으로 감소될 수 있다. 제1 층으로 적합한 코PBN 및 코PET 중합체 사이의 유사한 비교를 PBN 및 PET를 사용하여 행할 수 있다.

제2 광학 층 (24)는 각종 중합체로부터 제조될 수 있다. 적합한 중합체의 예로서는 비닐 나프탈렌, 스티렌, 말레산 무수물, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트와 같은 단량체로부터 제조된 비닐 중합체 및 공중합체를 들 수 있다. 이러한 중합체의 예로서는 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 예를 들면 폴리(메틸 메타크릴레이트) (PMMA) 및 동일배열 또는 규칙배열 폴리스티렌을 들 수 있다. 다른 중합체로는 축합 중합체, 예를 들면 폴리술폰, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리아믹산 (polyamic acids) 및 폴리이미드를 들 수 있다. 또한, 제2 광학 층 (24)는 중합체 및 공중합체, 예를 들면 폴리에스테르 및 폴리카보네이트로부터 제조될 수 있다. 제2 광학 층 (24)는 아래에서 폴리에스테르의 공중합체로 예시화된다. 그러나, 상기한 다른 중합체들도 또한 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 하기하는 바와 같이, 코폴리에스테르의 광학적 성질에 관한 동일한 고려사항 역시 전형적으로 다른 중합체 및 공중합체에 대해서도 적용할 수 있을 것이다.

일부 실시양태에서, 제2 광학 층 (24)가 일축 또는 이축 배향가능하다. 그러나, 보다 대표적으로는 제2 광학 층 (24)는 제1 광학 층 (22)를 배향시키는데 사용된 가공 조건 하에서 배향되지 않는다. 이들 제2 광학 층 (24)는 대표적으로는 연신되었을 때조차도 비교적 등방성 굴절율을 보유한다. 바람직하게는, 제2 광학 층은 632.8 nm에서 약 0.04 미만, 더욱 바람직하게는 약 0.02 미만의 복굴절율을 갖는다.

제2 광학 층 (24)에 적합한 재료의 예로서는 PEN, PBN, PET 또는 PBT의 공중합체이다. 대표적으로는, 이들 공중합체는 제2 카르복실레이트 소단위, 예를 들면 나프탈레이트 (코PEN 또는 코PBN의 경우) 또는 테레프탈레이트 (코PET 또는 코PBT의 경우) 소단위 20 내지 100 몰%, 및 제2 공단량체 카르복실레이트 소단위 0 내지 80 몰%인 카르복실레이트 소단위를 포함한다. 공중합체는 또한 제2 글리콜 소단위, 예를 들면 에틸렌 (코PEN 또는 코PET의 경우) 또는 부틸렌 (코PBN 또는 코PBT의 경우) 40 내지 100 몰%, 및 제2 공단량체 글리콜 소단위 0 내지 60 몰%인 글리콜 소단위를 포함한다. 배합되어 있는 카르복실레이트 및 글리콜 소단위의 적어도 약 10 몰%는 제2 공단량체 카르복실레이트 또는 글리콜 소단위이다.

제2 광학 층 (24)에 사용하기 위한 폴리에스테르의 한 예는 저비용 코PEN이다. 현재 사용되는 한 코PEN은 나프탈레이트 약 70 몰% 및 이소프탈레이트 약 30 몰%인 카르복실레이트 소단위를 갖는다. 저비용 코PEN은 이소프탈레이트 소단위들 중의 일부 또는 전부를 테레프탈레이트로 대체시킨다. 이 중합체의 비용은 이소프탈레이트 소단위의 대표적인 공급원인 디메틸 이소프탈레이트가 현재 테레프탈레이트 소단위의 공급원인 디메틸 테레프탈레이트보다 비용이 상당히 더 들기 때문에 감소된다. 또한, 테레프탈레이트 소단위를 갖는 코PEN은 도 6에 예시한 바와 같이 이소프탈레이트 소단위를 갖는 코PEN보다 큰 열 안정성을 갖기 쉽다.

그러나, 이소프탈레이트의 테레프탈레이트로의 치환은 코PEN 층의 복굴절율을 증가시킬 수 있고, 따라서 테레프탈레이트 및 이소프탈레이트의 병용이 바람직할 수 있다. 저 비용 코PEN은 대표적으로는 카르복실레이트 소단위의 20 내지 80 몰%가 나프탈레이트이고, 10 내지 60 몰%가 테레프탈레이트이고, 0 내지 50 몰%가 이소프탈레이트 소단위인 카르복실레이트 소단위를 갖는다. 바람직하게는, 카르복실레이트 소단위의 20 내지 60 몰%가 테레프탈레이트이고 0 내지 20 몰%가 이소프탈레이트이다. 보다 바람직하게는, 카르복실레이트 소단위의 50 내지 70 몰%가 나프탈레이트이고, 20 내지 50 몰%가 테레프탈레이트이고, 0 내지 10 몰%가 이소프탈레이트 소단위이다.

코PEN이 연신되었을 때 약간 복굴절성이고 배향성일 수 있기 때문에, 이러한 복굴절성이 감소된 제2 광학 층 (24)와 함께 사용하기 위한 폴리에스테르 조성물을 제조하는 것이 바람직할 수 있다. 저 복굴절성 코PEN은 공단량체 재료의 첨가에 의해 합성될 수 있다. 디올 소단위로 사용하기 적합한 복굴절성-감소 공단량체 재료의 예는 1,6-헥산디올, 트리메틸올 프로판 및 네오펜틸 글리콜로부터 유도된다. 카르복실레이트 소단위로 사용하기 적합한 복굴절성 감소 공단량체 재료의 예는 t-부틸-이소프탈산, 프탈산 및 이들의 저급 알킬 에스테르로부터 유도된다. 도 7은 이들 재료의 첨가에 의한 코PEN의 복굴절성의 감소를 보여주는 그래프이다. 이러한 감소는 제2 광학 층 (24)가 고 변형 조건 (예를 들면, 5:1 또는 그 이상의 연신비) 하에서 또는 저 연신 온도 하에서 연신되었을 때 632.8 nm에서 0.07 이상일 수 있다. 코PEN 중의 공단량체의 첨가는 또한 광학 편광자의 법선각 증가를 증가시킨다. 법선각 증가는 반사 편광자가 흡수 중합체와 혼합되어 사용될 때 액정표시장치로부터 방출되는 광의 증가에 대한 척도이다.

바람직한 복굴절성 감소 공단량체 재료는 t-부틸-이소프탈산, 이들의 저급 알킬 에스테르 및 1,6-헥산디올로부터 유도된다. 다른 바람직한 공단량체 재료는 분지를 형성하거나 또는 다른 중합체와 가교결합하는 분지제 (branching agent)로서도 작용할 수 있는 트리메틸올 프로판 및 펜타에리트리톨이다. 공단량체는 코PEN 폴리에스테르에서 무작위로 분포되거나 또는 이들이 블록 공중합체에서 1개 이상의 블록을 형성할 수 있다.

저 복굴절성 코PEN의 예로는 C2 내지 C4 디올 70 내지 100 몰% 및 1,6-헥산디올 또는 이들의 이성체; 트리메틸올 프로판; 또는 네오핀텔 글리콜로부터 유도된 공단량체 디올 소단위 약 0 내지 30 몰%로부터 유도된 글리콜 소단위 및, 나프탈레이트 20 내지 100 몰%, 테레프탈레이트 또는 이소프탈레이트 소단위 또는 이들의 혼합물 0 내지 80 몰% 및, 프탈산, t-부틸-이소프탈산 또는 이들의 저급알킬 에스테르로부터 유도된 공단량체 카르복실레이트 소단위 0 내지 30 몰%인 카르복실레이트 소단위를 포함한다. 또한, 저 복굴절성 코PEN은 공단량체 카르복실레이트 또는 글리콜 소단위인 배합되어 있는 카르복실레이트 및 글리콜 소단위의 적어도 0.5 내지 5 몰%를 갖는다.

3개 이상의 카르복실레이트, 에스테르, 또는 히드록시 관능성을 갖는 화합물로부터 유도된 공단량체 소단위의 첨가도 또한 제2 층의 코폴리에스테르의 복굴절성을 감소시킬 수 있다. 이들 화합물은 분지제로서 작용하여 분지를 형성하거나 또는 다른 중합체 분자와 가교결합한다. 본 발명의 일부 실시양태에서는, 제2 층의 코폴리에스테르는 이들 분지제 0.01 내지 5 몰%, 바람직하게는 0.1 내지 2.5 몰%를 포함한다.

한 특정 중합체는 C2 내지 C4 디올 70 내지 99 몰% 및 1,6-헥산디올로부터 유도된 공단량체 소단위 1 내지 30 몰%로부터 유도된 글리콜 소단위 및 나프탈레이트 5 내지 99 몰%, 테레프탈레이트, 이소프탈레이트, 또는 그들의 혼합물 1 내지 95 몰% 및, 프탈산, t-부틸-이소프탈산 또는 이들의 저급 알킬 에스테르 중의 1종 이상으로부터 유도된 공단량체 카르복실레이트 0 내지 30 몰%인 카르복실레이트 소단위를 갖는다. 또한, 이 코폴리에스테르의 배합되어 있는 카르복실레이트 및 글리콜 소단위 중의 적어도 0.01 내지 2.5 몰%가 분지제이다.

복굴절성은 대표적으로는 분자량에 따라 감소되기 때문에, 다른 유용한 폴리에스테르는 저분자량 코PEN이다. 저분자량 코PEN은 0.4 내지 0.5 dL/g의 고유 점도를 갖는다. 중합체의 고유 점도는 3개 이상의 카르복실레이트, 에스테르 및(또는) 히드록시기를 갖는 단량체 약 0.5 내지 5 몰%를 첨가함으로써 보유된다. 이들 단량체들은 종종 분지제로서 작용한다. 중합체의 분자량은 예를 들면 반응기 교반기 상에서의 파워 연신, 교반기 속도 및 용융 온도에 의해 구해진 명시된 용융 점도에서 중합반응을 종료시킴으로써 달성된다. 대표적으로는 0.5 dL/g 이상의 고유 점도를 갖는 비광학 층을 저분자량 코PEN과 함께 사용하여 구조 지지체를 제공한다.

저분자량 코PEN의 용융 점도를 증가시키는데 있어서 분지제로서 사용하기 적합한 단량체로는 2개 이상의 히드록시 관능성을 갖는 알콜, 뿐만 아니라 2개 이상의 카르복실산 관능성을 갖는 카르복실산 및 이들의 저급 알킬 에스테르를 들 수 있다. 적합한 분지형성 단량체의 예로는 트리메틸올 프로판, 펜타에리트리톨, 또는 트리멜리트산을 들 수 있다. 도 8은 분자량의 감소 (고유 점도의 감소로 측정됨)에 따른 복굴절성의 감소를 예시한다.

다른 타입의 유용한 코폴리에스테르는 시클로헥산 디카르복실레이트 소단위를 들 수 있다. 이들 코폴리에스테르는 제1 광학 층 (22)에서 폴리에틸렌 나프탈레이트와의 안정한 다층 동시압출을 가능하게 하는 그들의 점탄성 때문에, 저 굴절율 중합체로서 특히 유용하다. 대조적으로, 저 굴절율을 갖는 일부 다른 지방족 코폴리에스테르는 다층 용융물 매니폴드 (manifold) 중에서 폴리에틸렌 나프탈레이트와 함께 동시압출되었을 때 안정한 용융 흐름을 제공하는데 필요한 유동학적 특성을 갖지 않는다. 시클로헥산 디카르복실레이트는 또한 동시압출 동안에 다른 저굴절율 코폴리에스테르에 비하여 개선된 열 안정성을 제공할 수 있다.

3급-부틸 이소프탈레이트가 굴절율을 상당히 증가시키지 않고서 코폴리에스테르의 유리 전이 온도 및 탄성율을 효과적으로 개선시키는데 있어서 시클로헥산 디카르복실레이트와 함께 사용하기에 바람직한 카르복실레이트 소단위이다. 3급-부틸 이소프탈레이트는 시클로헥산 디카르복실레이트의 코폴리에스테르가 632.8 nm에서 1.51 만큼 낮은 굴절율과 함께 실온 이상의 유리 전이 온도를 가질 수 있게 한다. 트리메틸올 프로판과 같은 분지형성 단량체를 사용하는 것은 이들 단량체들로부터 다량의 촉매 또는 긴 반응 시간을 필요로 하지 않고서 고 점도 중합체가 합성될 수 있도록 하는데, 이것은 중합체의 색상 및 투명도를 개선시킨다. 따라서, 저굴절율을 갖는 복굴절성이 아닌 코폴리에스테르가 카르복실레이트 소단위를 제공하는 3급 부틸 이소프탈레이트 및 시클로헥산 디카르복실레이트 및 글리콜 소단위를 제공하는 트리메틸올 프로판 및 에틸렌 글리콜로 제조될 수 있다. 이들 코폴리에스테르는 실온에서 그들의 물성을 보유하는 다층 광학 필름의 제조에 유용하다.

카르복실레이트로서 시클로헥산 디카르복실레이트 및 나프탈렌 디카르복실레이트를 사용하여 제조된 코폴리에스테르는 폴리에틸렌 나프탈레이트와 동시압출되어 양호한 층간 접착성을 갖는 다층 광학 필름을 제조할 수 있다. 이 다층 광학 필름으로부터의 스크랩 (scrap)을 플레이크로 분쇄시켜 잘 혼합되고 트랜스에스테르화되어 보다 높은 나프탈레이트 함량을 갖는 신규 코폴리에스테르를 형성시키는 2축 압출기 중에서 압출시킬 수 있다. 이 스트랩은 재활용될 수 있다.

본 발명의 한 실시양태는 시클로헥산 디카르복실레이트로부터 유도된 카르복실레이트 소단위를 갖는 폴리에스테르로부터 제조된 제2 광학 층을 포함한다. 바람직하게는, 폴리에스테르는 디메틸 시클로헥산 디카르복실레이트 5 내지 95 몰% 및 디메틸 3급-부틸 이소프탈레이트 5 내지 95 몰%로부터 유도된 카르복실레이트 소단위 및, C2 내지 C4 디올 85 내지 99.99 몰% 및 트리메틸올 프로판 0.01 내지 5 몰%로부터 유도된 글리콜 소단위를 갖는다. 보다 바람직하게는, 폴리에스테르는 디메틸 시클로헥산 디카르복실레이트 50 내지 85 몰% 및 디메틸 3급-부틸 이소프탈레이트 15 내지 50 몰%로부터 유도된 카르복실레이트 소단위 및, C2 내지 C4 디올 98 내지 99.99 몰% 및 트리메틸올 프로판 0.01 내지 2 몰%로부터 유도된 글리콜 소단위를 갖는다.

비광학 층 (28)도 또한 유사한 재료 및 각 재료를 유사한 양으로 사용하여 제2 광학 층 (24)과 유사한 코폴리에스테르로부터 제조할 수 있다. 또한, 위에서 제2 광학 층 (24)에 관하여 설명한 바와 같이 다른 중합체들도 또한 사용할 수 있다. 스킨층의 코PEN이 제1 광학 층 (22)를 배향시키는데 사용된 조건 하에서 연신되었을 때 거의 배향되지 않기 때문에, 스킨층으로 코PEN (즉, PEN의 공중합체) 또는 다른 공중합체 재료를 사용하는 것이 (도 2에 나타낸 바와 같음) 다층 광학 필름의 분할성 (splittiness) (즉, 중합체 분자 대다수의 배향 방향으로의 정렬 및 변형 유도 결정성에 기인한 필름의 파괴)을 감소시킨다는 것을 발견하였다.

바람직하게는, 제1 광학 층 (22), 제2 광학 층 (24) 및 비광학 층 (28)의 폴리에스테르는 유사한 유동학적 성질 (예를 들면, 용융 점도)을 가져서 동시압출될 수 있도록 선택된다. 대표적으로는, 제2 광학 층 (24) 및 비광학 층 (28)은 제1 광학 층 (22)의 유리 전이 온도 위 약 40 ℃ 이하인 유리 전이 온도, T_g를 갖는다. 바람직하게는, 제2 광학 층 (24) 및 비광학 층 (28)의 유리 전이 온도는 제 1 광학 층 (22)의 유리 전이 온도 아래이다.

편광자는 일축 연신된 제1 광학 층 (22)를 배향된 층의 평면내 굴절율들 중의 하나와 대략 동일한 등방성 굴절율을 갖는 제2 광학 층 (24)와 결합시켜 제조할 수 있다. 별법으로는, 광학 층 (22, 24) 모두가 복굴절성 중합체로부터 형성되고 여러회의 연신 공정으로 1개의 평면내 방향에서의 굴절율이 대략 동일하도록 배향된다. 2개의 광학 층 (22, 24) 사이의 계면은 각 경우, 광 반사 평면을 이룬다. 2개의 층의 굴절율들이 대략 동일한 방향과 평행한 평면으로 편광된 광이 실질적으로 투과되게 된다. 2개의 층이 상이한 굴절율을 갖는 방향과 평행한 평면으로 편광된 광은 적어도 부분적으로는 반사되게 된다. 반사능은 층의 수를 증가시키거나 또는 제1 및 제2 층 (22, 24) 사이의 굴절율 차이를 증가시킴으로써 증가될 수 있다.

대표적으로는, 특정 계면에 대한 최고 반사능은 계면을 형성하는 한 쌍의 광학 층 (22, 24)의 합해진 광학 두께의 두배에 대응하는 파장에서 일어난다. 2개의 층의 광학 두께는 n₁d₁+ n₂d₂(여기서, n₁, n₂는 2개의 층의 굴절율이고, d₁, d₂는 층의 두께임)이다. 층 (22, 24)은 각각 1/4 파장 두께일 수 있거나 또는 층 (22, 24)는 광학 두께의 합이 파장 (그의 곱)의 절반인 한, 상이한 광학 두께를 가질 수 있다. 복수의 층을 갖는 다층 광학 필름은 파장 범위에 걸쳐 필름의 반사능을 증가시키기 위하여 상이한 광학 두께를 갖는 층들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 다층 광학 필름은 특정 파장을 갖는 광의 최적 반사를 달성하도록 개별적으로 조절된 (tuned) 한 쌍의 층을 포함할 수 있다.

별법으로는, 제1 광학 층 (22)는 2개의 상이한 방향으로 연신시켜 이축 배향시킬 수 있다. 광학 층 (22)의 2개의 방향으로의 연신은 2개의 선택된 직교 축으로의 대칭적인 또는 비대칭적인 총 연신을 야기시킬 수 있다.

거울 제조의 한 예는 이축 연신된 광학 층 (22)와 이축 연신된 층의 평면내 굴절율 모두와 상이한 굴절율을 갖는 제2 광학 층 (24)의 결합이다. 거울은 2개의 광학 층 (22, 24) 사이의 굴절율 불일치 때문에 어느 한 쪽의 편광을 갖는 광을 반사시킴으로써 작동된다. 거울은 또한 상당히 상이한 평면내 굴절율을 갖는 일축 연신된 층들의 조합을 사용하여 제조될 수 있다. 다른 실시양태에서는, 제1 광학 층 (22)이 복굴절성이 아니고, 거울은 상당히 상이한 굴절율을 갖는 제1 및 제2 광학 층 (22, 24)을 결합시켜 제조된다. 반사는 층들의 배향없이 발생된다. 거울 및 편광자 모두를 제조하는 것으로 알려져 있고, 사용될 수 있는 다른 방법 및 층들의 조합이 있다. 상기 논이한 특정 조합은 단지 예시적인 것이다.

제2 광학 층 (24)는 적어도 부분적으로는 다층 광학 필름 (20)의 바람직한 작업에 따라, 다양한 광학적 성질을 갖도록 제조될 수 있다. 한 실시양태에서는, 제2 광학 층 (24)가 제1 광학 층 (22)를 배향시키는데 사용된 조건 하에서 연신되었을 때, 인식가능할 정도로 광학적으로 배향되지 않는 중합체 재료로부터 제조된다. 이러한 층들은, 이들이 예를 들면 동시압출에 의해 층들의 스택 (26)을 형성시킨 다음, 연신시켜 제1 광학 층 (22)를 배향시키면서 제2 광학 층 (24)는 비교적 등방성으로 유지시킬 수 있기 때문에, 반사 편광 필름의 제조에 특히 유용하다. 대표적으로는, 제2 광학 층 (24)의 굴절율은 일치된 굴절율의 방향과 평행한 평면내 편광을 갖는 광의 투과를 가능하게 하기 위하여, 배향된 제1 광학 층 (22)의 굴절율들 중의 하나와 대략 동일하다. 바람직하게는, 2개의 대략 동일한 굴절율은 632.8 nm에서 약 0.05 이하, 보다 바람직하게는 약 0.02 이하 만큼 상이하다. 한 실시양태에서는, 제2 광학 층 (24)의 굴절율은 연신 전에, 제1 광학 층 (22)의 굴절율과 대략 동일하다.

다른 실시양태에서는, 제2 광학 층 (24)가 배향가능하다. 몇몇 경우에, 제2 광학 층 (24)는 2개의 세트의 층 (22, 24)의 배향 후에 대응하는 제1 광학 층 (22)의 굴절율과 실질적으로 동일한 1개의 평면내 굴절율을 갖는 한편, 다른 평면내 굴절율은 제1 광학 층 (22)의 것과 상당히 상이하다. 다른 경우, 특히 거울의 경우, 광학 층들 (22, 24)의 2개의 평면내 굴절율 모두가 배향 후에 실질적으로 상이하다.

도 2 및 3을 다시 살펴보면, 1개 이상의 비광학 층 (28)들이 예를 들면 가공 및(또는) 그후 동안의 물리적 손상으로부터 광학 층 (22, 24)를 보호하기 위하여, 도 2에 예시한 바와 같이, 스택 (26)의 적어도 한 표면 상에 스킨층으로서 형성될 수 있다. 또한, 1개 이상의 비광학 층 (28)이 예를 들면, 가공 동안에 스택을 보호하거나 또는 스택에 보다 큰 기계적 강도를 제공하기 위하여, 도 3에 예시한 바와 같이, 층의 스택 (26) 내에 형성될 수 있다.

비광학 층 (28)은 이상적으로는 적어도 관심을 갖는 파장 영역에 걸쳐서는, 다층 광학 필름 (20)의 광학적 성질을 결정하는데 상당히 관여하지 않는다. 비광학 층 (28)은 대표적으로는 복굴절성이거나 배향가능하지 않지만, 몇몇 경우에서는 그렇지 않을 수도 있다. 대표적으로는, 비광학 층 (28)이 스킨층으로 사용될 때, 적어도 얼마간의 표면 반사가 있게 된다. 다층 광학 필름 (20)이 편광자인 경우, 비광학 층은 바람직하게는 비교적 낮은 굴절율을 갖는다. 이것은 표면 반사 양을 감소시킨다. 다층 광학 필름 (20)이 거울일 경우, 비광학 층 (28)은 바람직하게는 높은 굴절율을 가져, 광의 반사를 증가시킨다.

비광학 층 (28)이 스택 (26) 내에 있을 경우, 대표적으로는 비광학 층 (28)에 인접한 광학 층 (22, 24)과 함께 비광학 층 (28)에 의한 광의 적어도 얼마간의 편광 또는 반사가 있게 된다. 그러나, 대표적으로는, 비광학 층 (28)은 적외선 영역의 파장을 갖는 스택 (26) 내에서 비광학 층 (28)에 의해 반사된 광을 검출하는 두께를 갖는다.

다양한 기능성 층 또는 코팅이 본 발명의 광학 필름 및 장치에 첨가되어, 특히 필름 또는 장치의 표면을 따라, 그들의 물리적 또는 화학적 특성들을 변경 또는 개선시킬 수 있다. 이러한 층 또는 코팅은 예를 들면, 슬립제, 저 접착성 이면 재료, 전도층, 대전방지 코팅 또는 필름, 차단층, 난연제, UV 안정제, 내마모성 재료, 광학 코팅, 보상 필름, 지연 필름, 확산 접착제 및(또는) 필름 또는 장치의 기계적 일체성 또는 강도를 개선시키도록 디자인된 지지체를 포함할 수 있다.

스킨층 또는 코팅은 또한 생성된 필름 또는 장치에 바람직한 차단성을 부여하기 위하여 첨가될 수 있다. 따라서, 예를 들면 차단 필름 또는 코팅이 액체, 물 또는 유기 용매, 또는 기체, 예를 들면 산소 또는 이산화탄소에 대한 필름 또는 장치의 투과적 특성을 변화시키기 위하여, 스킨층으로서 또는 스킨층 중의 한 성분으로서 첨가될 수 있다.

스킨층 또는 코팅은 또한 생성된 제품의 내마모성을 부여하거나 또는 개선시키기 위하여 첨가될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 중합체 매트릭스내에 매립된 실리카 입자들로 이루어진 스킨층을 본 발명에 따라 제조한 광학 필름에 첨가하여 필름에 내마모성을 부여할 수 있으나, 단 이 때 상기 층을 필름이 적용되는 분야에 필요한 광학 특성을 부당하게 손상시키지 않아야 함은 물론이다.

스킨층 또는 코팅은 또한 생성된 제품의 파괴 및(또는) 인렬 저항을 부여하거나 또는 개선시키기 위하여 첨가될 수 있다. 내인렬성 층에 대한 재료를 선택하는데 있어서 고려해야 하는 인자들로는 파단신장율, 영율, 인렬 강도, 내부층에 대한 접착성, 광심을 갖는 전자기 밴드폭에서의 투과율 및 흡광율, 광학 투명성 또는 탁함 (haze), 주파수의 함수로서의 굴절율, 표면조직 (texture) 및 인성, 용융 열 안정성, 분자량 분포, 용융 흐름 및 동시압출가능성, 스킨 및 광학 층의 재료들 사이의 내부확산 속도 및 혼화성, 연신 조건 하에서의 점탄성 반응, 이완 및 결정화 거동, 사용 온도에서의 열 안정성, 내후성, 코팅에 대한 접착 능력 및 다양한 기체 및 용매에 대한 투과성을 들 수 있다. 파괴 또는 인렬 저항성 스킨층을 제조하는 과정 동안에 또는 그 이후에 다층 광학 필름에 도포하거나, 코팅시키거나 또는 적층시킬 수 있다. 예를 들면 동시압출 방법에 의한 제조 방법 동안에 필름에 대한 이들 층들의 접착은 필름이 제조 공정 동안에 보호된다는 이점을 제공한다. 몇몇 실시양태에서는, 1개 이상의 파괴 또는 인렬 저항 층이 단독으로 또는 파괴 또는 인렬 저항 스킨층과 함께 필름 내에 제공될 수 있다.

본 발명의 필름 및 광학 장치는, 이들을 저마찰 코팅 또는 슬립제, 예를 들면 표면 상에 코팅된 중합체 비이드로 처리함으로써 양호한 슬립성이 제공될 수 있다. 별법으로는, 이들 재료의 표면 형태를 압출 조건의 조작을 통해 변형시켜 필름에 미끄러운 표면을 부여할 수 있고, 표면 형태를 이렇게 변화시킬 수 있는 방법은 미국 특허 출원 일련 번호 제08/612,710호에 기재되어 있다.

몇몇 적용분야에서는, 본 발명의 광학 필름이 접착 테이프 중의 한 성분으로 사용될 때, 필름을 저 접착성 이면 (LAB) 코팅 또는 필름, 예를 들면 우레탄, 실리콘 또는 플루오로탄소 화학 기재의 것으로 처리하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 방식으로 처리된 필름은 감압 접착제 (PSA)에 대하여 적절한 박리성을 나타내고, 이에 의해 이들이 접착제로 처리되어 롤로 권취될 수 있도록 한다. 이러한 방식으로 제조된 접착제 테이프는 장식용으로 또는 테이프 상의 확산 반사 또는 투과 표면이 필요한 임의의 적용분야에 사용될 수 있다.

본 발명의 필름 및 광학 장치는 또한 1개 이상의 전도성 층과 함께 제공될 수 있다. 이러한 전도성 층들은 금속, 예를 들면 은, 금, 구리, 알루미늄, 크롬, 니켈, 주석 및 티타늄, 금속 합금, 예를 들면 은 합금, 스텐레스 강 및 인코넬, 및 반도체 금속 산화물, 예를 들면 도우핑된 및 도우핑되지 않은 산화주석, 산화아연 및 산화 주석 인듐 (ITO)을 포함할 수 있다.

본 발명의 필름 및 광학 장치는 또한 대전방지 코팅 또는 필름과 함께 제공될 수 있다. 이러한 코팅 또는 필름의 예로는, V₂O₅및 술폰산 중합체의 염, 탄소 또는 다른 전도성 금속 층을 들 수 있다.

본 발명의 필름 및 장치는 또한 특정 액체 또는 기체에 대한 필름의 투과적 특성을 변화시키는 1개 이상의 차단 필름 또는 코팅과 함께 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 본 발명의 장치 및 필름은 필름을 통한 수증기, 유기 용매, O₂또는 CO₂의 투과를 억제하는 필름 또는 코팅과 함께 제공될 수 있다. 차단 코팅은 필름 또는 장치의 성분이 수분 투과 때문에 열화될 수 있는 고습도 환경에 특히 바람직할 수 있다.

본 발명의 필름 및 광학 장치는 또한 특히, 엄격한 화재 규약을 받는 비행기 상에서와 같은 환경에 사용될 때 또한 난연제로 처리될 수 있다. 적합한 난연제로는 알루미늄 삼수화물, 삼산화안티몬, 오산화안티몬 및 난연성 오르가노포스페이트 화합물을 들 수 있다.

본 발명의 필름 및 광학 장치는 또한 스킨층으로서 도포될 수 있는 내마모성 또는 경질 코팅과 함께 제공될 수 있다. 이들로는 아크릴 하드코트, 예를 들면 미국 펜실베니아주 필라델피아 소재 롬 앤드 하스 (Rohm ＆ Haas)로부터 입수할 수 있는 아크릴로이드 (Acryloid) A-11 및 파랄로이드 (Paraloid) K-120N; 미국 펜실베니아주 웨스터체스터 소재의 사르토머 코포레이션 (Sartomer Corp.)으로부터 입수가능하고 미국 특허 제4,249,011호에 기재되어 있는 바와 같은 우레탄 아크릴레이트; 및 지방족 폴리이소시아네이트 [예를 들면, 미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 마일즈 인크., (Miles, Inc.)로부터 입수할 수 있는 데스모더 (Desmodur) N-3300]와 폴리에스테르 [예를 들면, 미국 텍사스주 휴스턴 소재의 유니온 카아바이드 (Union Carbide)로부터 입수할 수 있는 토운 폴리올 (Tone Polyol) 0305]의 반응으로부터 얻어지는 우레탄 하드코트를 들 수 있다.

본 발명의 필름 및 광학 장치는 경질 또는 반경질 지지체, 예를 들면 유리, 금속, 아크릴, 폴리에스테르 및 다른 중합체 지지체에 적층되어 구조적 강성, 내후성 또는 보다 용이한 취급을 제공할 수 있다. 예를 들면, 다층 광학 필름 (20)은 얇은 아크릴 또는 금속 지지체에 적층되어 스탬핑되거나 또는 다른 방식으로 성형되고, 원하는 형태를 유지할 수 있다. 필름이 다른 깨어질 수 있는 지지체에 적용될 때와 같은, 몇몇 적용분야의 경우, PET 필름 또는 파괴-인렬 저항 필름을 포함하는 추가의 층이 사용될 수 있다.

본 발명의 필름 및 광학 장치는 또한 내파쇄성 필름 및 코팅과 함께 제공될 수 있다. 이러한 목적에 적합한 필름 및 코팅은 예를 들면 출판물 EP 592284 및 EP 591055에 기재되어 있고, 미국 미네소타주 센 폴 소재의 쓰리엠 캄파니 (3M Company)로부터 상업적으로 입수할 수 있다.

다양한 광학 층, 재료 및 장치는 또한 특정 적용분야를 위한 본 발명의 필름 및 장치에 적용되거나 또는 함께 사용될 수 있다. 이들로는 자기 또는 자기-광학 코팅 또는 필름; 액정 패널, 예를 들면 표시 패널 및 프라이버시 윈도우; 사진 에멀젼; 직물; 프리즘 필름, 예를 들면 선형 프레스넬 렌즈; 명도 향상 필름; 홀로그래프 필름 또는 상; 엠보싱가능한 필름; 항반사 필름 또는 코팅; 저 복사 분야용 IR 투명 필름; 박리 필름 또는 박리 코팅지; 보상 필름; 지연 필름; 확산 접착제; 및 편광자 또는 거울을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다.

다층 광학 필름 (20)의 한 또는 두개의 주 표면 상의 복수의 추가 층을 고려할 수 있고, 상기한 코팅 또는 필름의 임의의 조합일 수 있다. 예를 들면, 접착제를 다층 광학 필름 (20)에 도포할 때, 접착제는 전체 반사능을 증가시키기 위하여 이산화티탄과 같은 백색 안료를 함유할 수 있거나, 또는 지지체의 반사능이 다층 광학 필름 (20)의 반사능에 더해질 수 있도록 광학적으로 투명할 수 있다.

롤 형성 및 필름의 전환성을 개선시키기 위하여, 본 발명의 다층 광학 필름은 또한 별도의 코팅으로서 첨가되거나 또는 필름 내로 혼입된 슬립제를 포함할 수 있다. 대부분의 응용분야의 경우, 슬립제가 필름의 한 면에만, 이상적으로는 탁함을 최소화시키기 위하여 강성 지지체와 접하는 면에 첨가될 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 필름 및 광학 장치는 또한 1개 이상의 항반사층 또는 코팅, 예를 들면 종래의 진공 코팅된 유전 금속 산화물 또는 금속/금속 산화물 광학 필름, 실리카 졸 겔 코팅 및 코팅된 또는 동시압출된 항반사층, 예를 들면 저 굴절율 플루오로중합체, 예를 들면 THV, 쓰리엠 캄파니 (미네소타 센 폴 소재)로부터 입수가능한 압출가능한 플루오로중합체를 포함할 수 있다. 편광 감응성이거나 또는 아닐 수 있는 상기 층 또는 코팅은 투과를 증가시키고 반사 눈부심을 감소시키는 작용을 하고, 적절한 표면 처리, 예를 들면 코팅 또는 스퍼터 에칭을 통해 본 발명의 필름 및 장치에 부여될 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 필름 및 광학 장치는 방무성을 부여하는 필름 또는 코팅과 함께 제공될 수 있다. 몇몇 경우에, 상기한 항반사 층은 필름 또는 장치에 항반사 및 방무성을 모두 부여하는 2중 목적을 수행하게 된다. 다양한 방무제가 당 업계에 공지되어 있다. 그러나, 대표적으로는 이들 재료들은 필름 표면에 소수성을 부여하고 연속적이고 덜 불투명한 수막의 형성을 촉진시키는 지방산 에스테르와 같은 물질을 포함한다.

표면이 안개 (fog)를 일으키려는 경향을 감소시키는 코팅이 몇몇 발명자들에 의해 보고되어 왔다. 예를 들면, 라이 (Leigh)의 미국 특허 제3,212,909호는 방무 조성물을 제조하기 위하여, 황산화 또는 술폰화 지방 물질인 표면 활성제와의 혼합물로, 암모늄 비누, 예를 들면 알킬 암모늄 카르복실레이트의 사용을 개시한다. 엘리어스 (Elias)의 미국 특허 제3,075,228호는 각종 표면에 방무성을 부여하고 클리닝시키는데 유용한 방무 제품을 제조하기 위하여, 알킬벤젠 술포네이트 뿐만 아니라 황산화 알킬 아릴옥시폴리알콕시 알콜의 염의 사용을 설명한다. 즈모다 (Zmoda)의 미국 특허 제3,819,522호는 방무 윈도우 클리너 계면활성제 혼합물 중에 에톡실화 알킬 술페이트를 포함하는 계면활성제 혼합물 뿐만 아니라, 데신 디올의 유도체를 포함하는 계면활성제 배합물의 사용을 설명한다. 일본 특허 공개 제헤이6(1994)41,335호는 콜로이드성 알루미나, 콜로이드성 실리카 및 음이온 계면활성제를 포함하는 클라우딩 (clouding) 및 드립 (drip) 예방 조성물을 개시한다. 미국 특허 제4,478,909호 [다니구찌 (Taniguchi) 등]는 폴리비닐 알콜, 미분 실리카 및 유기 규소 화합물을 포함하는 배합되어 있는 방무 코팅 필름을 설명하는데, 이 때 탄소/규소 중량비는 필름의 보고된 방무성에 매우 중요하다. 불소-함유 계면활성제를 포함하는, 각종 계면활성제를 사용하여 코팅의 표면 윤활성을 개선시킬 수 있다. 계면활성제를 포함하는 다른 방무 코팅은 미국 특허 제2,803,552호, 제3,022,178호 및 제3,897,356호에 기재되어 있다. PCT 96/18,691호 [숄츠 (Scholtz) 등]는 방무 및 항반사 특성 모두를 코팅에 부여할 수 있는 수단을 개시한다.

본 발명의 필름 및 광학 장치는 UV 안정된 필름 또는 코팅의 사용을 통해 UV선으로부터 보호될 수 있다. 적합한 UV 안정된 필름 및 코팅으로는 벤조트리아졸 또는 힌더드 아민 광안정제 (HALS), 예를 들면 미국 뉴욕주 호우쏘온 소재의 시바 가이기 코포레이션 (Ciba Geigy Corp.)으로부터 상표명 티누빈 (Tinuvin) 292 하에 입수할 수 있는 것을 혼입시키는 것을 들 수 있다. 다른 적합한 UV 안정된 필름 및 코팅으로는 미국 뉴저지주 파시패니 소재의 바스프 코포레이션 (BASF Corporation)으로부터 상업적으로 입수할 수 있는, 벤조페논 또는 디페닐 아크릴레이트를 함유하는 것들을 들 수 있다. 상기 필름 또는 코팅은, 본 발명의 필름 및 광학 장치가 광원이 스펙트럼의 UV 영역 중의 광 상당량을 방출시키는 조명기구 또는 옥외 분야에 사용될 때 특히 바람직할 수 있다.

본 발명의 필름 및 광학 장치는 잉크, 염료, 또는 안료로 처리되어 그들의 외관을 변화시키거나 또는 그들을 특정 분야에 적응시킬 수 있다. 따라서, 예를 들면, 필름을 잉크 또는 다른 인쇄된 표시, 예를 들면 제품 표시, 광고, 경고, 장식 또는 다른 정보를 나타내는데 사용되는 것으로 처리될 수 있다. 각종 기술, 예를 들면 스크린 프린팅, 레터프레스, 오프셋, 플렉소그래픽 프린팅, 스티플 프린팅, 레이저 프린팅 등을 사용하여 필름을 프린팅할 수 있고, 일 및 이성분 잉크, 산화적으로 건조 및 UV 건조 잉크, 용해된 잉크, 분산된 잉크 및 100% 잉크계를 포함하는 다양한 타입의 잉크를 사용할 수 있다. 또한, 염료 또는 안료를 가공 중의 임의의 부분에서 중합체와 블렌딩시킬 수 있다.

다층 광학 필름의 외관은 또한 필름을 착색시켜, 예를 들면 다층 광학 필름에 염료첨가된 필름을 적층시키고, 필름의 표면에 안료첨가된 코팅을 도포하고, 또는 필름을 제조하는데 사용된 재료들 중의 1종 이상 중에 안료를 포함시켜 변화시킬 수 있다.

가시 및 IR 부근의 염료 및 안료 모두를 본 발명에 사용할 수 있고, 이들의 예로는 형광증백제, 예를 들면 색 스펙트럼의 가시 영역 중의 형광 및 UV 내에 흡수되는 염료를 들 수 있다. 광학 필름의 외관을 변화시키기 위해 첨가될 수 있는 다른 추가의 층의 예로는 불투명 (검정) 층, 확산 층, 홀로그래픽 상 또는 홀로그래픽 확산체 및 금속 층을 들 수 있다. 이들 각각은 필름의 한 또는 두 표면에 직접 도포될 수 있거나, 또는 필름에 적층되는 제2 필름 또는 호일의 성분일 수 있다. 별법으로는, 몇몇 성분, 예를 들면 붙투명 또는 확산제 또는 착색된 안료가 필름을 다른 표면에 적층시키는데 사용되는 접착제 층 중에 포함될 수 있다.

본 발명의 필름 및 장치는 또한 금속 코팅과 함께 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들면 금속 층을 열분해, 분말 코팅, 증착, 양극 스퍼터링, 이온 도금 등에 의해 광학 필름에 직접 도포할 수 있다. 금속 호일 또는 강성 금속 판도 또한 광학 필름에 적층될 수 있거나, 또는 별도의 중합체 필름 또는 유리 또는 플라스틱 시트를 상기한 기술을 사용하여 먼저 금속화시킨 다음 본 발명의 필름 및 장치에 적층시킬 수 있다.

다층 중합체 필름의 한 제조 방법에 대한 간단한 설명을 기재한다. 가공 조건 및 고려사항에 대한 보다 완전한 설명은 미국 특허 출원 일련 번호 제09/006,288호에서 찾아볼 수 있다. 제1 및 제2 광학 층, 뿐만 아니라 비광학 층에 사용될 중합체들을 압출시켜 다층 중합체 필름을 형성시킨다. 압출 조건은 중합체 수지 공급 스트림을 연속적이고 안정한 방식으로 적절하게 공급, 용융, 혼합 및 펌프하도록 선택된다. 최종 용융 스트림 온도는 범위의 하한치에서 응고, 결정화 또는 부당하게 높은 압력 강하를 감소시키고 범위의 상한치에서 분해를 감소시키는 범위 내에 있도록 선택된다. 칠 롤 상에서의 필름 주조를 포함하는, 1종 이상의 중합체의 전체 용융 스트림 가공을 종종 동시압출이라 말한다.

압출 후, 각 용융 스트림을 넥 튜브를 통해 중합체 흐름의 연속적이고 균일한 속도를 조절하는데 사용된 기어 펌프 내로 이동시킨다. 중합체 용융 스트림을 기어 펌프로부터 균일한 용융 스트림 온도를 갖는 다층 피드블록 내로 운반시키는 넥 튜브의 단부에 정적 혼합 장치를 위치시킬 수 있다. 전체 용융 스트림을 대표적으로는 용융 가공 동안에 분해를 감소시키고 용융 스트림의 균일한 흐름을 향상시키기 위하여 가능한 한 균일하게 가열시킨다.

다층 피드블록은 2개 이상의 중합체 용융 스트림 각각을 많은 층으로 나누고, 이들 층들을 서로 사이에 끼워놓고, 많은 층들을 1개의 다층 스트림으로 결합시킨다. 임의의 주어진 용융 스트림으로부터의 층은 피드블록 매니폴드 중의 층 슬롯으로 이어지는 주요 흐름 채널로부터 측면 채널 튜브로의 스트림의 일부를 순차적으로 블리딩시킴으로써 생성된다. 층 흐름은 종종 기계에서 행해지는 선택, 뿐만 아니라 각각의 측면 채널 튜브 및 층 슬롯의 형태 및 물리적 치수에 의해 조절된다.

2개 이상의 용융 스트림의 측면 채널 튜브 및 층 슬롯은 종종 예를 들면 교번되는 층들을 생성시키기 위하여 서로 사이에 끼워진다. 피드블록의 다운스트림쪽 매니폴드는 종종 합해진 다층 스택의 층들을 압축시키고 횡으로 균일하게 퍼지는 형태를 갖는다. 보호 경계 층 (PBLs)으로 알려져 있는 두꺼운 비광학 층들은 광학 다층 스택의 용융 스트림을 사용하여 또는 별개의 용융 스트림에 의해 매니폴드 벽 근처에서 공급될 수 있다. 상기한 바와 같이, 비광학 층들을 사용하여 보다 얇은 광학 층들을 벽 응력 및 가능한 흐름 불안정성의 효과로부터 보호하는데 사용될 수 있다.

이어서 피드블록 매니폴드를 빠져나가는 다층 스택은 다이와 같은 최종 성형 장치로 들어갈 수 있다. 별법으로는, 스트림은 바람직하게는 스택 중의 층들에 수직으로 분할되어 겹쳐쌓는 것에 의해 재조합될 수 있는 2개 이상의 다층 스트림을 생성시킬 수 있다. 스트림은 또한 층들에 대한 수직 이외의 각으로 분할될 수도 있다. 스트림을 분할시키고 겹쳐 쌓는 흐름 채널 시스템을 멀티플라이어 (multiplier)라고 부른다. 스플릿 스트림의 폭 (즉, 개개의 층의 두께의 합)은 동일하거나 또는 동일하지 않을 수 있다. 멀티플라이어 비는 보다 넓은 스트림 폭에 대한 보다 좁은 스트림 폭의 비로서 정의된다. 동일하지 않는 스트림 폭 (즉, 1 보다 큰 멀티플라이어 비)이 층 두께 구배를 생성시키는데 유용할 수 있다. 동일하지 않은 스트림 폭의 경우에, 멀티플라이어는 보다 좁은 스트림을 퍼지게 하고 및(또는) 보다 넓은 스트림을 두께 및 흐름 방향에 대하여 횡방향으로 압축시켜 겹쳐 쌓을 때 층 폭들을 확실하게 일치시킨다.

조작 전에, 추가의 비광학 층을 다층 스택에 첨가할 수 있다. 이들 비광학 층들은 멀티플라이어 내에서 PBLs로서 수행할 수 있다. 조작 및 겹쳐쌓은 후에, 이들 층들 중의 일부는 광학 층들 사이의 내부 경계 층을 생성시킬 수 있는 한편, 나머지는 스킨층을 형성한다.

조작 후, 웹을 최종 성형 장치로 향하게 한다. 이어서 웹을 종종 주조 휠 또는 주조 드럼으로도 언급되는 칠 롤 상에서 주조시킨다. 이 주조는 종종 정전 피닝 (pinning)에 의해 도움을 받는데, 이것의 상세한 내용은 중합체 필름 제조 분야에 공지되어 있다. 웹은 웹을 가로질러 균일한 두께를 갖도록 주조될 수 있고, 또는 다이 립 콘트롤을 사용하여 웹 두께의 계획적인 프로필이 유도될 수 있다.

이어서 다층 웹을 연신시켜 최종 다층 광학 필름을 생성시킨다. 다층 광학 편광자의 한 예시적인 제조 방법에서는 1개의 연신 단계가 사용된다. 이 공정은 텐터 (tenter) 또는 길이 배향기 중에서 수행될 수 있다. 대표적인 텐터는 웹 경로에 대하여 힝방향으로 (TD) 연신시키지만, 특정 텐터는 필름을 웹 경로 또는 기계 방향 (MD)으로 치수적으로 연신 또는 이완 (수축)시키는 메카니즘이 구비되어 있다. 따라서, 이 예시적인 방법에서는, 필름을 한 평면내 방향으로 연신시킨다. 제2의 평면내 치수는 종래의 텐터에서와 같이 일정하게 유지되거나 또는 길이 배향기에서와 같이 보다 작은 폭으로 넥킹될 수 있다. 이러한 넥킹은 상당한 것으로 연신비와 함께 증가될 수 있다.

다층 거울을 제조하는 한 예시적인 방법에서는, 2개의 연신 공정을 사용하여 복굴절성 재료를 모든 평면내 방향으로 배향시킨다. 연신 공정은 2개의 평면내 방향으로의 연신을 가능하게 하는 상기한 단단계 공정들의 임의의 결합일 수 있다. 또한, MD를 따른 연신을 가능하게 하는 텐터, 예를 들면 순차적으로 또는 동시에 2개의 방향으로 연신시킬 수 있는 이축 텐터가 사용될 수 있다. 이 후자의 경우, 1개의 이축 연신 공정이 사용될 수 있다.

다층 편광자를 제조하는 다른 방법에서는, 서로에 대하여 상이한 배향도 및 타입을 갖는 1개의 동시압출된 다층 필름 내에 상이한 재료들을 포함하는 상이한 층들을 제조하기 위하여, 개개의 연신 단계에 다양한 재료들의 상이한 거동을 활용하는 복수의 연신 공정이 사용된다. 거울도 또한 이러한 방식으로 제조될 수 있다.

이들 층 및 필름에 사용된 폴리에스테르의 고유 점도는 중합체의 분자량 (분지형성 단량체의 부재하에)과 관계있다. 대표적으로는, 폴리에스테르는 약 0.4 dL/g 이상의 고유 점도를 갖는다. 바람직하게는, 고유 점도는 약 0.4 내지 0.7 dL/g이다. 본 발명의 목적상 고유 점도는 달리 언급하지 않는 한, 60/40 wt% 페놀/o-디클로로벤젠 용매 중에서 측정된다.

이색 편광 필름

다양한 이색 편광 필름이 있다. 특히 유용한 한 이색 편광자 (11)은 폴리비닐 알콜 (PVA) 필름이다. 이들 필름은 염료 재료의 혼입에 관하여 당 업계에 공지되어 있고, 이색 편광자로서 성공적으로 사용되어 왔다. 이색 편광자로서 작용하기 위하여, 폴리비닐 알콜 필름은 전형적으로는 연신되어 필름을 배향시킨다. 염색되었을 때, 필름의 배향이 필름의 광학 특성 (예를 들면, 흡광 축)을 결정한다.

필름은 다양한 기술에 의해 제조될 수 있다. 필름을 제조하는 한 방법은 용매, 대표적으로는 물 중에서 폴리비닐 알콜을 혼합하여 5 내지 30% 고상물을 갖는 용액을 형성시키는 것을 포함한다. 이어서 용액을 지지체에 도포하고 약 100 ℃ 내지 약 120 ℃의 온도에서 건조시킨다. 필름을 연신시켜 폴리비닐 알콜을 배향시킨다.

본 발명은 광학 편광자, 구체적으로는 이색 편광자에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이들 편광자들의 제조 및 이들의 다른 광학 소자, 예를 들면 반사 편광자, 거울 및 IR 거울과의 사용에 관한 것이다.

종래의 이색 편광자 (11)은 종종 폴리비닐 알콜 필름으로부터 제조된다. 이들 필름은 당 업계에 공지되어 있고, 염료 재료의 혼입시에 이색 편광자로서 사용되어 왔다. 이색 편광자로서 작용하기 위하여, 폴리비닐 알콜 필름은 전형적으로는 연신되어 필름을 배향시킨다. 염색되었을 때, 필름의 배향이 필름의 광학 특성 (예를 들면, 흡광 축)을 결정한다. 이들 필름의 한 용도는 연신되어 1개 이상의 층들을 배향시키는 상기한 다층 광학 필름과 함께 사용된다.

불행하게도, 폴리비닐 알콜 필름은 많은 다층 광학 필름, 예를 들면 다층 폴리에스테르 필름, 구체적으로는 PEN과 같은 나프탈레이트 소단위를 함유하는 폴리에스테르 필름으로부터 제조된 것의 제조에 사용된 연신 조건 하에서 균열을 일으키기 쉽다. 비록, 본 발명에 특별한 이론이 필요한 것은 아니지만, 폴리비닐 알콜은 그의 구조적 일체성을 유지하면서, 이들 조건 하에서 연신시킬 수 없는 수소 결합된 네트워크를 형성하는 것으로 생각되어진다. 수소 결합된 네트워크를 염색시키고, 최종적으로 1개 이상의 지점에서 슬립되고, 이에 의해 균열을 야기시킨다. 실험은 작은 분자 가소제가 이 문제를 해결하지 못함을 보여준다.

폴리비닐 알콜 필름의 제조에 사용된 용매 중에 분산가능한 제2 중합체의 첨가가 균열을 상당히 감소시킨다는 것을 발견하였다. 물이 폴리비닐 알콜에 대하여 일반적인 용매이기 때문에 제2 중합체는 바람직하게는 수용성이다. 보다 바람직하게는, 제2 중합체는 극성 중합체이다. 적합한 제2 중합체의 예로서는 폴리비닐 알콜의 용매 중에 분산가능한 폴리비닐 피롤리돈 및 폴리에스테르를 들 수 있다. 수용성 폴리에스테르의 예로는 술폰화 폴리에스테르, 예를 들면 미국 특허 제5,427,835호에 기재되어 있는 것을 들 수 있다. 적합한 공용매의 예로서는 극성 용매, 예를 들면 C1-C4 알콜을 들 수 있다.

대표적으로는, 폴리비닐 알콜 및 제2 중합체는 5:1 내지 100:1의 중량비, 바람직하게는 8:1 내지 20:1의 중량비로 혼합된다. 용액은 대표적으로는 1 내지 50 중량% 고상물, 바람직하게는 5 내지 25 중량% 고상물이다. 비록 본 발명에 특정 이론이 필요한 것은 아니지만, 제2 중합체의 첨가가 수소 결합된 네트워크를, 염색시켰을 때 서로에 대하여 이동할 수 있는 많은 수의 도메인으로 분리시키고, 이에 의해 변형을 완화시켜 균열의 양을 감소시키는 것으로 생각되어진다.

폴리비닐 알콜 필름은 다양한 기술에 의해 제조될 수 있다. 필름을 제조하는 한 예시적인 방법은 폴리비닐 알콜 및 제2 중합체를 상기한 비율 및 중량%에 따라 용매 중에 분산시키는 것을 포함한다. 이어서 2가지 중합체의 이러한 분산을 지지체의 표면에 도포한다. 지지체는 다른 필름, 다층 스택, 플라스틱 물체, 또는 폴리비닐 알콜 필름의 연신을 가능하게 하는 임의의 다른 표면일 수 있다. 용액의 도포는 예를 들면 슈 코팅, 압출 코팅, 롤 코팅, 커텐 코팅, 또는 균일한 코팅을 제공할 수 있는 임의의 다른 코팅 방법과 같은 기술을 사용하여 지지체를 코팅시키는 것을 포함하여 다양한 공지되어 있는 방법에 의해 수행될 수 있다. 지지체는 하도제 또는 접착제로 코팅될 수 있고, 또는 지지체는 코로나 방전으로 처리되어 폴리비닐 알콜 필름을 지지체에 정착시키는 것을 돕는다. 대표적으로는, 코팅의 두께는 습윤시에 25 내지 500 μm, 바람직하게는 50 내지 125 μm이다. 코팅 후, 폴리비닐 알콜 필름을 대표적으로는 100 ℃ 내지 150 ℃ 사이의 온도에서 건조시킨다. 이어서 필름을 예를 들면 길이 배향기 또는 텐터 클립을 사용하여 연신시켜 필름을 배향시킨다. 몇몇 실시양태에서는, 필름을 지지체로부터 제거시킨다. 이어서 필름을 필요에 따라 다른 표면에 부착시킬 수 있다. 이어서 폴리비닐 알콜 필름을 이색 편광자로서 사용할 수 있다. 그러나, 폴리비닐 알콜을 다른 용도로 사용할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

완성된 폴리비닐 알콜 필름을 대표적으로는 이색 편광자를 형성시키기 위하여 이색 염료 재료를 포함한다. 이색 염료 재료로서는 염료, 안료 등을 들 수 있다. 이색 편광자 필름에 사용하기 적합한 염료 재료의 예로서는 요오드, 뿐만 아니라 안트라퀴논 및 아조 염료, 예를 들면 콩고 레드 (나트륨 디페닐-비스-α-나프틸아민 술포네이트), 메틸렌 블루, 스틸벤 염료 (색지수 (CI)=620), 및 1,1'-디에틸-2,2'-시아닌 클로라이드 (CI=374 (오렌지) 또는 CI=518 (블루))를 들 수 있다. 이들 염료의 특성 및 이들의 제조 방법은 문헌 [랜드 (E.H. Land), Colloid Chemistry (1946)]에 기재되어 있다. 또다른 이색 염료 및 이들의 제조 방법은 문헌 [Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 8, pp. 652-661 (4th Ed. 1993)] 및 본 명세서에서 인용한 참고문헌 중에 논의되어 있다.

이색 염료 재료를 코팅 전에 폴리비닐 알콜 및 제2 중합체의 분산액에 첨가할 수 있다. 별법으로는, 폴리비닐 알콜 필름을 염색 조성물, 예를 들면 요오드 함유 용액으로 염색시킬 수 있다. 폴리비닐 알콜 필름의 염색은 필름이 연신되기 전 또는 후에 일어날 수 있다. 몇몇 경우에, 이색 염료 재료는 연신 조건을 견딜 수 없기 때문에, 연신 후에 폴리비닐 알콜 필름에 도포되어야 한다.

적합한 염색 조성물의 한 예는 요오드 함유 용액이다. 요오드 염색된 필름은 예를 들면 붕소 함유 조성물, 예를 들면 붕산/보락스 용액을 사용하여 안정화될 수 있다. 다른 염색은 상이한 안정제를 필요로 할 수 있다. 염색 또는 안정화 조성물의 농도, 뿐만 아니라 염색 또는 안정화가 일어나는 온도 및 각 용액과의 접촉 시간은 염색을 손상시키기 않고서 광범위하에 변할 수 있다.

다양한 다른 성분들을 폴리비닐 알콜 및 제2 중합체의 용액에 첨가할 수 있다. 예를 들면, 계면활성제를 첨가하여 지지체의 습윤을 용이하게 할 수 있다. 예를 들면, 미국 코넷티컷주 댄버리 소재의 유니온 카바이드 케미칼즈 앤드 플라스틱스 캄파니로부터 상표명 트리톤 (Triton) X-100 하에 입수할 수 있는 것들을 포함하는 폭넓은 다양한 계면활성제들이 사용될 수 있다. 계면활성제는 대표적으로는 용액의 약 1% 이하, 바람직하게는 약 0.5% 이하이다. 계면활성제는 바람직하게는 이들이 중합체 상의 극성 기를 방해하지 않도록 비이온계이다.

다른 선택적인 첨가제는 건조시 필름 형성을 용이하게 하는 건조 조제이다. 적합한 건조 조제의 예로는 N-메틸-피롤리돈 및 부틸 카르비톨을 포함한다. 건조 조제는 대표적으로는 용액의 약 10% 이하, 바람직하게는 약 5% 이하이다.

또한, 접착제를 폴리비닐 알콜 필름에 도포하여 필름을 지지체에 부착시킬 수 있다. 이것은 폴리비닐 알콜 필름이 제1 지지체로부터 제거된 다음, 제2 지지체 상에 놓여질 때 특히 유용할 수 있다. 예를 들면, 수지 및 감압 접착제 (PSA)를 포함하는 다양한 접착제가 사용될 수 있다. 적합한 접착제를 선택할 때, 접착제의 광학 특성을 일반적으로 고려한다. 예를 들면, 필름을 환경적 손상으로부터 보호하는 하드 코팅, 박리 라이너 및 지지체에 대한 접착성을 향상시키는 하도 코팅을 포함하는 다른 코팅도 또한 사용될 수 있다.

폴리비닐 알콜 필름에 대한 제2 중합체의 첨가는 폴리비닐 알콜 필름 및 다층 광학 필름, 예를 들면 반사 편광자 또는 거울 필름의 동시 배향과 상용성인 개선된 이색 편광자를 제공한다. 개선된 이색 편광자를 사용하는 것의 이점은 이색 및 다층 광학 필름이 함께 배향될 수 있고, 이에 의해 예를 들면 보다 완벽하게 정렬된 이색 및 반사 소자들을 가질 수 있는 광학 편광자를 형성시킬 수 있다는 것이다. 게다가, 폴리비닐 알콜 필름에 대한 제2 중합체의 첨가는 종종 필름의 지지체에 대한 접착성을 개선시킨다.

광학 장치를 제조하는 예시적인 방법은 상기한 바와 같이, 다층 광학 필름을 먼조 제조하는 것을 포함한다. 이러한 다층 광학 필름을 제2 중합체와 함께 또는 제2 중합체 없이, 예를 들면 슈 코팅, 압출 코팅, 롤 코팅, 커텐 코팅, 또는 균일한 코팅을 제공할 수 있는 임의의 다른 코팅 방법과 같은 기술을 사용하여 공지된 장치를 사용하여, 폴리비닐 알콜 필름으로 코팅시키거나 또는 적층시킨다.

다층 광학 필름 및 폴리비닐 알콜 필름을 이어서 동시에 연신시켜 배향된 다층 광학 필름 및 배향된 폴리비닐 알콜 필름을 형성시킨다. 몇몇 실시양태에서는, 다층 광학 필름을 수회 연신시킨다. 이들 실시양태에서는, 폴리비닐 알콜 필름을 종종 최종 연신 전에 다층 광학 필름 상에 코팅시키거나 또는 적층시킨다. 별볍의 실시양태에서는, 2개의 필름을 별도로 연신시키고 배향시킬 수 있다. 예를 들면, 텐터 또는 긴 배향기를 포함하는, 공지된 장치들을 사용하여 2개의 필름을 연신시킬 수 있다. 폴리비닐 알콜 필름 및 다층 광학 필름을 함께 연신시키는 것은 편광자 필름이거나 또는 거울 필름일 수 있는 다층 광학 필름의 최종 배향 축과 일치하는 폴리비닐 알콜 층의 배향 축을 생성시킨다. 이색 염료 재료는 필름을 연신시키기 전에 첨가하거나, 또는 예를 들면 폴리비닐 알콜 필름을 상기한 바와 같이 염색시킴으로써 나중에 혼입될 수 있다.

이색 편광자 및 다층 중합체 필름의 많은 상이한 배합물들이 제조될 수 있다. 예를 들면, 특히 가시 밴드 이색 및 반사 편광자 배합물, IR 밴드 거울 및 이색 편광자 배합물, IR 밴드 편광자 및 이색 편광자 배합물이 제조될 수 있다.

이들 실시예를 위한 중합체를 제조하는데 사용된 단량체, 촉매 및 안정제는 하기하는 공급업체로부터 상업적으로 입수할 수 있다: 아모코 (Amoco) (미국 알라바마주 데카투르)로부터의 디메틸 나프탈렌 디카르복실레이트 및 테레프탈산, 획스트 셀라니즈 (Hoechst Celanese) (미국 텍사스주 달라스)로부터의 디메틸 테레프탈레이트, 모르플렉스 인크. (Morflex Inc.) (미국 노쓰 캐롤라이나주 그린스보로)로부터의 디메틸 이소프탈레이트 및 디메틸 3급-부틸 이소프탈레이트, 유니온 카아바이드 (미국 웨스트 버지니아주 챨스톤)로부터의 에틸렌 글리콜, 바스프 (미국 노쓰 캐롤라이나주 샤롯테)로부터의 1,6-헥산디올, 유니온 캠프 (Union Camp) (미국 오하이오주 도버)로부터의 세바스산, 엘프 아토켐 (Elf Atochem) (미국 벤실베니아주 필라델피아)으로부터의 삼아세트산안티몬, 홀 케미칼 (Hall Chemical) (미국 오하이오주 윅클리프)로부터의 아세트산코발트 및 아세트산망간, 알브라이트 앤드 윌슨 (Albright ＆ Wilson) (미국 버지니아주 글렌 알렌)으로부터의 트리에틸 포스포노아세테이트, 이스트맨 케미칼 캄파니 (Eastman Chemical Co.) (미국 테네시주 킹스포트)로부터의 디메틸 시클로헥산 디카르복실레이트 및 에어 프로덕츠 (Air Products) (미국 뉴저지주 필립스버그)로부터의 트리에틸아민.

하기하는 각 실시예에서, 836 층 필름을 제조하였다. 836 광학 필름 구성은 다층 피드 블록으로부터의 209 층 구성의 2배 증가에 의해 얻어지는 바와 같은 등급매겨진 층 두께를 갖는 4개의 다층 광학 스택을 포함한다. 광학 층은 구성물의 두께의 약 50%를 차지한다. 각각의 스택은 3개의 비광학 내부 보호 경계 층들 중의 하나에 의해 분리되며, 이들 각각은 총 두께의 약 2%를 차지한다. 최종적으로, 필름의 각 면은 각각 두께의 약 22%에 해당하는 외부 비광학 스킨층을 갖는다. 정전 피닝의 도움으로, 필름을 약 15 ℃에서 칠 롤 상에서 주조시킨다. 연신 전에, 필름을 "주조 웹"으로 부른다.

몇가지 시험 및 측정된 품질은 실시예에서 일반적이다. 대비는 편광자의 "패스" 상태 (즉, 투과 편광)의 광의 투과 대 "블록" 상태 (즉, 흡광 편광)의 광의 투과의 비로서 정의된다. 오리엘 (Oriel) 분광계를 사용하였다. 투과율을 가시 스펙트럼에 걸쳐 정확하게 평균하였다 (즉, 임의의 칭량 없이). 합한 이색/반사 편광자 구성물 상에서 대비를 측정하였다.

이색 비는 이색 편광자의 성능의 척도이다. 요오드로 염색시키고 분산으로 고정시켜 이색 편광자를 제조하기 전 및 후에 PVA 코팅된 다층 필름의 패스 및 블록 투과율을 측정하여 평가된다. 염색 전 및 후에 정확히 동일한 샘플을 사용하기 보다는 등가의 염색된 및 염색되지 않은 샘플을 측정함으로써 어느 정도의 오차가 생긴다. 표준화된 패스 투과율은 염색된 샘플의 패스 투과율 대 코팅되었지만 염색되지는 않은 샘플의 패스 투과율의 비이다. 표준화된 블록 투과율은 염색된 샘플의 블록 투과율 대 코팅되었지만 염색되지는 않은 샘플의 블록 투과율의 비이다. 이색 비는 표준화된 블록 투과율의 로그값을 표준화된 패스 투과율의 로그 값으로 나눈 것이다.

이색 및 반사 편광자 층들 사이의 접착성은 크로스해치드 테이프 풀 잡착성 시험 (crosshatched tape pull adhesion test)을 사용하여 특성화한다. 샘플을 투명한 경질 표면 상에 위치시킨다. 1/4" 이격된 1/8" 슬롯들을 갖는 주형을 사용하여, 샘플을 스크라이빙 연장으로 문질러서 크로스해치드 패턴을 생성시킨다. 스크라이브는 절대 지지체를 통과하지는 않으면서 지지체에 대한 코팅을 통과해야 한다. 1" 폭을 갖는 스코치 브랜드 #610 테이프 (미국 미네수타주 센 폴 소재의 쓰리엠 캄파니)의 4" 스트립을 크로스해치드 패턴에 대하여 대각선 상에 위치시킨다. 주형을 사용하여, 테이프를 샘플로부터 스트립핑시킨다. 테이프는 샘플 표면으로부터 낮은 각으로 스트립핑되어야 한다. 방법을 이제 테이프의 새로운 스트립을 사용하여 반복한다. 샘플을 코팅 제거에 대하여 관찰한다. 코팅이 제거되지 않은 경우, 샘플은 시험을 통과하였다. 다른 경우, 샘플을 시험을 통과하지 못하였다.

＜비교예＞

펜/코PEN (70/0/30)을 갖는 편광 필름. 비교예로서, 폴리에틸렌 나프탈레이트로부터 생성된 제1 광학 층 및 70몰% 디메틸 나프탈렌 디카르복실레이트 및 30몰% 디메틸 이소프탈레이트로부터 유도된 카르복실레이트 소단위 및 100몰% 에틸렌 글리콜로부터 유도된 글리콜 소단위를 갖는 코(폴리에틸렌 나프탈레이트)로부터 생성된 제2 광학 층을 갖는 다층 반사 편광자 필름을 구성하였다.

제1 광학 층을 제조하는데 사용된 폴리에틸렌 나프탈레이트를 하기하는 원료 충전물을 갖는 배치식 반응기 중에서 합성하였다: 디메틸 나프탈렌 디카르복실레이트 136 kg, 에틸렌 글리콜 73 kg, 아세트산망간 27 g, 아세트산코발트 27 g 및 삼아세트산안티몬 48 g. 2 대기압의 압력 하에서, 이 혼합물을 254 ℃로 가열하면서 메탄올 (트랜스에스테르화 반응 부산물)을 제거하였다. 메탄올 35 kg을 제거한 후, 트리에틸 포스포노아세테이트 49 g을 반응기에 충전시키고, 290 ℃로 가열하면서 압력을 점차적으로 1 토르로 감소시켰다. 축합 반응 부산물인 에틸렌 글리콜을, 60/40 중량% 페놀/o-디클로로벤젠 중에서 측정하였을 때 0.48 dL/g의 고유 점도를 갖는 중합체가 얻어질 때까지 연속적으로 제거하였다.

제2 광학 층을 제조하는데 사용된 코(폴리에틸렌 나프탈레이트)를 하기하는 원료 충전물을 갖는 배치식 반응기 중에서 합성하였다: 디메틸 나프탈렌 디카르복실레이트 109 kg, 디메틸 이소프탈레이트 37 kg, 에틸렌 글리콜 79 kg, 아세트산망간 29 g, 아세트산코발트 29 g 및 삼아세트산안티몬 58 g. 2 atm의 압력 하에서, 이 혼합물을 254 ℃로 가열하면서 메탄올을 제거하였다. 메탄올 41 kg을 제거한 후, 트리에틸 포스포노아세테이트 52 g을 반응기에 충전시키고, 290 ℃로 가열하면서 압력을 점차적으로 1 토르로 감소시켰다. 축합 반응 부산물인 에틸렌 글리콜을, 60/40 중량% 페놀/o-디클로로벤젠 중에서 측정하였을 때 0.57 dL/g의 고유 점도를 갖는 중합체가 얻어질 때까지 연속적으로 스트립핑시켰다.

상기한 펜 및 코PEN을 이어서 다층 용융 매니폴드를 통해 동시압출시켜 836 교번식 제1 및 제2 광학 층을 갖는 다층 필름을 생성시켰다. 이 다층 반사 필름은 또한 제2 광학 층과 동일한 코(폴리에틸렌 나프탈레이트)로 제조된 내부 보호층 및 외부 보호 층들도 함유한다. 필름을 칠 롤 상에서 주조하였다.

10 중량% 에어볼 (Airvol) 107 폴리비닐 알콜 (미국 펜실베니아주 알렌타운 소재 에어 프로덕츠) 및 0.1 중량% 트리톤 X-100 (미국 코넷티컷주 댄버리 소재 유니온 카아바이드)를 함유하는 수용액을 용액 64 Tm (2.50 밀)의 습윤 코팅 두께를 만드는 슈 코터를 사용하여 이 다층 주조 웹 상에 코팅시켰다. 코팅을 105 ℃에서 1 분 동안 건조시켰다.

다층 주조 웹 및 폴리비닐 알콜 필름을 160 ℃에서 충전된 열기로 가열된 텐터 오븐 내로 공급시켰다. 약 1 분 동안의 예비가열 후에, 합한 조성물들을 150 ℃에서 충전된 열기로 가열된 텐터 오븐 대역에서 35 초 동안에 걸쳐 6:1로 동시에 일축으로 연신시켰다. 이어서 필름을 85초 동안 가열시킨 후 필름을 급냉시켜 약 125 Tm의 두께를 갖는 광학 편광자를 제조하였다.

코팅은 필름을 덮어버린 전반적인 균열 결함을 나타냈다. 조성물은 크로스해치드 테이프 풀 접착성 시험에 떨어졌다.

＜실시예 1＞

코PEN (85/15/0)/코PEN (50/0/50) 층을 갖는 편광 필름. 85몰% 디메틸 나프탈렌 디카르복실레이트 및 15몰% 디메틸 테레프탈레이트로부터 유도된 카르복실레이트 소단위 및 100몰% 에틸렌 글리콜로부터 유도된 글리콜 소단위를 갖는 코(폴리에틸렌 나프탈레이트)로부터 생성된 제1 광학 층 및 50몰% 디메틸 나프탈렌 디카르복실레이트 및 50몰% 디메틸 이소프탈레이트로부터 유도된 카르복실레이트 소단위 및 100몰% 에틸렌 글리콜로부터 유도된 글리콜 소단위를 갖는 코(폴리에틸렌 나프탈레이트)로부터 생성된 제2 광학 층을 갖는 다층 반사 편광자 필름을 구성하였다.

제1 광학 층을 제조하는데 사용된 코(폴리에틸렌 나프탈레이트)를 하기하는 원료 충전물을 갖는 배치식 반응기 중에서 합성하였다: 디메틸 나프탈렌 디카르복실레이트 123 kg, 디메틸 테레프탈레이트 17 kg, 에틸렌 글리콜 76 kg, 아세트산망간 27 g, 아세트산코발트 27 g 및 삼아세트산안티몬 48 g. 2 atm의 압력 하에서, 이 혼합물을 254 ℃로 가열하면서 메탄올을 제거하였다. 메탄올 35 kg을 제거한 후, 트리에틸 포스포노아세테이트 49 g을 반응기에 충전시키고, 290 ℃로 가열하면서 압력을 점차적으로 1 토르로 감소시켰다. 축합 반응 부산물인 에틸렌 글리콜을, 60/40 중량% 페놀/o-디클로로벤젠 중에서 측정하였을 때 0.51 dL/g의 고유 점도를 갖는 중합체가 얻어질 때까지 연속적으로 제거하였다.

제2 광학 층을 제조하는데 사용된 코(폴리에틸렌 나프탈레이트)를 하기하는 원료 충전물을 갖는 배치식 반응기 중에서 합성하였다: 디메틸 나프탈렌 디카르복실레이트 77 kg, 디메틸 이소프탈레이트 61 kg, 에틸렌 글리콜 82 kg, 아세트산망간 27 g, 아세트산코발트 27 g 및 삼아세트산안티몬 48 g. 2 atm의 압력 하에서, 이 혼합물을 254 ℃로 가열하면서 메탄올을 제거하였다. 메탄올 39.6 kg을 제거한 후, 트리에틸 포스포노아세테이트 49 g을 반응기에 충전시키고, 290 ℃로 가열하면서 압력을 점차적으로 1 토르로 감소시켰다. 축합 반응 부산물인 에틸렌 글리콜을, 60/40 중량% 페놀/o-디클로로벤젠 중에서 측정하였을 때 0.60 dL/g의 고유 점도를 갖는 중합체가 얻어질 때까지 연속적으로 스트립핑시켰다.

상기한 코PEN들을 이어서 동시압출시켜 상기한 바와 같은 836 다층 주조 웹을 생성시켰다.

14 중량% 에어볼 107 폴리비닐 알콜 (미국 펜실베니아주 알렌타운 소재 에어 프로덕츠) 및 0.1 중량% 트리톤 X-100 (미국 코넷티컷주 댄버리 소재 유니온 카아바이드)를 함유하는 수용액을 용액 64 ㎛ (2.50 밀)의 습윤 코팅 두께를 만드는 슈 코터를 사용하여 이 다층 주조 웹 상에 코팅시켰다. 코팅을 105 ℃에서 1 분 동안 건조시켰다.

다층 주조 웹 및 폴리비닐 알콜 필름을 130 ℃에서 충전된 열기로 가열된 텐터 오븐 내로 공급시켰다. 약 1 분 동안의 예비가열 후에, 합한 조성물들을 35 초 동안에 걸쳐 6:1로 동시에 일축 연신시켰다. 이어서 필름을 85초 동안 가열시킨 후 조성물을 급냉시켜 약 125 ㎛의 두께를 갖는 광학 편광자를 제조하였다. 조성물은 텐터를 빠져나갈 때 격리된 비특이적 결함을 단지 낮은 정도로만 나타냈다. 이들 결함은 필름 중의 공기 버블 또는 이재료의 혼입으로부터 발생될 수 있다.

폴리비닐 알콜 코팅을 갖는 조성물을 35 ℃에서 20초 동안 요오드/요오드화칼륨 수용액 중에서 염색시켰다. 염색 용액은 요오드 0.4 중량% 및 요오드화칼륨 21 중량%를 함유하였다. 염색을 65 ℃에서 25초 동안 붕산/보락스의 욕 중에서 정착시켰다. 정착 용액은 붕산 4.5 중량%를 함유하였다.

편광자의 패스 상태의 평균 투과율은 약 84%이었다. 최종 구성물에서의 대비는 약 300이었다. 이색 비는 약 30이었다. 구성물은 크로스해치드 테이프 풀 접착성 시험에 떨어졌다.

＜실시예 2＞

80몰% 디메틸 나프탈렌 디카르복실레이트 및 20몰% 디메틸 테레프탈레이트로부터 유도된 카르복실레이트 소단위 및 100몰% 에틸렌 글리콜로부터 유도된 글리콜 소단위를 갖는 코(폴리에틸렌 나프탈레이트)로부터 생성된 제1 광학 층 및 55몰% 디메틸 나프탈렌 디카르복실레이트 및 45몰% 디메틸 테레프탈레이트로부터 유도된 카르복실레이트 소단위 및 96.8몰% 에틸렌 글리콜, 3.0몰% 헥산디올 및 0.2몰% 트리메틸올 프로판으로부터 유도된 글리콜 소단위를 갖는 코(폴리에틸렌 나프탈레이트)로부터 생성된 제2 광학 층을 갖는 다층 반사 편광자 필름을 구성하였다.

제1 광학 층을 제조하는데 사용된 코(폴리에틸렌 나프탈레이트)를 하기하는 2개의 중합체의 블렌드로서 제조하였다: PET (4.8 wt%) 및 코PEN (95.2 wt%). 블렌드에 사용된 PET는 원료 충전물을 갖는 배치식 반응기 중에서 합성하였다: 디메틸 테레프탈레이트 138 kg, 에틸렌 글리콜 93 kg, 아세트산아연 27 g, 아세트산코발트 27 g 및 삼아세트산안티몬 48 g. 2 atm의 압력 하에서, 이 혼합물을 254 ℃로 가열하면서 트랜스에스테르화 반응 부산물인 메탄올을 제거하였다. 메탄올 45 kg을 제거한 후, 트리에틸 포스포노아세테이트 52 g을 반응기에 충전시키고, 290 ℃로 가열하면서 압력을 점차적으로 1 토르로 감소시켰다. 축합 반응 부산물인 에틸렌 글리콜을, 60/40 중량% 페놀/o-디클로로벤젠 중에서 측정하였을 때 0.60의 고유 점도를 갖는 중합체가 얻어질 때까지 연속적으로 제거하였다.

제1 광학 층을 제조하기 위하여 블렌드 중에 사용된 코PEN은 85몰% 디메틸 나프탈렌 디카르복실레이트 및 15몰% 디메틸 테레프탈레이트로부터 유도된 카르복실레이트 소단위 및 100몰% 에틸렌 글리콜로부터 유도된 글리콜 소단위를 가졌다. 코PEN은 실시예 1에서 설명한 바와 같이 합성하였다.

제2 광학 층을 제조하는데 사용된 코(폴리에틸렌 나프탈레이트)를 하기하는 원료 충전물을 갖는 배치식 반응기 중에서 합성하였다: 디메틸 나프탈렌 디카르복실레이트 88.5 kg, 디메틸 테레프탈레이트 57.5 kg, 에틸렌 글리콜 81 kg, 헥산 디올 4.7 kg, 아세트산망간 15 g, 아세트산코발트 22 g, 아세트산아연 15 g, 트리메틸올 프로판 239 g, 및 삼아세트산안티몬 51 g. 2 atm의 압력 하에서, 이 혼합물을 254 ℃로 가열하면서 메탄올을 제거하였다. 메탄올 39.6 kg을 제거한 후, 트리에틸 포스포노아세테이트 47 g을 반응기에 충전시키고, 290 ℃로 가열하면서 압력을 점차적으로 1 토르로 감소시켰다. 축합 반응 부산물인 에틸렌 글리콜을, 60/40 중량% 페놀/o-디클로로벤젠 중에서 측정하였을 때 0.56 dL/g의 고유 점도를 갖는 중합체가 얻어질 때까지 연속적으로 스트립핑시켰다.

상기한 코PEN들을 이어서 다층 용융 매니폴드를 통해 동시압출시켜 836 교번식 제1 및 제2 광학 층을 갖는 다층 필름을 생성시켰다. 이 특정 다층 반사 필름은 또한 제2 광학 층과 동일한 코(폴리에틸렌 나프탈레이트)로 제조된 내부 및 외부 보호 층들도 함유하였다.

10 중량% 에어볼 107 폴리비닐 알콜 (미국 펜실베니아주 알렌타운 소재 에어 프로덕츠) 및 0.1 중량% 트리톤 X-100 (미국 코넷티컷주 댄버리 소재 유니온 카아바이드)를 함유하는 수용액을 용액 64 ㎛ (2.50 밀)의 습윤 코팅 두께를 만드는 슈 코터를 사용하여 이 다층 필름 상에 코팅시켰다. 코팅을 105 ℃에서 1 분 동안 건조시켰다.

다층 필름 및 폴리비닐 알콜 필름을 130 ℃에서 충전된 열기로 가열된 텐터 오븐 내로 공급시켰다. 약 1 분 동안의 예비가열 후에, 합한 조성물들을 35 초 동안에 걸쳐 6:1로 동시에 일축 연신시켰다. 이어서 필름을 85초 동안 가열시킨 후 조성물을 급냉시켜 약 125 ㎛의 두께를 갖는 광학 편광자를 제조하였다. 이색 편광자 필름은 소수의 격리된 비특이적 결함을 갖고 투명하였다.

필름을 35 ℃에서 20초 동안 요오드/요오드화칼륨 수용액 중에서 염색시켰다. 염색 용액은 요오드 0.4 중량% 및 요오드화칼륨 21 중량%를 함유하였다. 염색을 65 ℃에서 25초 동안 붕산/보락스의 욕 중에서 정착시켰다. 정착 용액은 보락스 4.5 중량% 및 붕산 14.5 중량%를 함유하였다.

패스 상태의 투과율은 약 84%이었다. 최종 구성물에서의 대비는 약 100이었다. 이색 비는 약 28이었다. 구성물은 크로스해치드 테이프 풀 접착성 시험에 떨어졌다.

＜실시예 3＞

다층 광학 웹을 실시예 1에서와 같이 주조하였다.

9 중량% 에어볼 107 폴리비닐 알콜 (미국 펜실베니아주 알렌타운 소재 에어 프로덕츠), 3 중량% N-메틸피롤리돈 (미국 위스콘신주 밀워키 소재 알드리히 (Aldrich)로부터 입수가능함) 및 0.1 중량% 트리톤 X-100 (미국 코넷티컷주 댄버리 소재 유니온 카아바이드)를 함유하는 수용액을 폴리비닐 알콜 용액 64 ㎛ (2.50 밀)의 습윤 코팅 두께를 만드는 슈 코터를 사용하여 각각 209 광학 층들의 스택 4개를 갖는, 배향되지 않은 다층 폴리에스테르 주조 웹 상에 코팅시켰다. 코팅을 105 ℃에서 1 분 동안 건조시켰다.

다층 반사 편광자 필름 및 폴리비닐 알콜 필름을 130 ℃에서 충전된 열기로 가열된 텐터 오븐 내로 공급시켰다. 약 1 분 동안의 예비가열 후에, 합한 조성물들을 35 초 동안에 걸쳐 6:1로 동시에 일축 연신시켰다. 이어서 필름을 85초 동안 가열시킨 후 반응을 급냉시켜 약 125 ㎛의 두께를 갖는 광학 편광자를 제조하였다.

구성물은 약간 탁함이 있었고, 격리된 비특이적 결함을 단지 적은 양으로 나타냈다. 폴리비닐 알콜 필름을 갖는 구성물을 35 ℃에서 20초 동안 요오드/요오드화칼륨 용액 중에서 염색시켰다. 염색 용액은 요오드 0.4 중량% 및 요오드화칼륨 21 중량%를 함유하였다. 염색을 65 ℃에서 25초 동안 붕산/보락스의 욕 중에서 정착시켰다. 정착 용액은 보락스 4.5 중량% 및 붕산 14.5 중량%를 함유하였다.

최종 구성물에서의 대비는 약 170이었다. 이색 비는 약 22이었다. 구성물은 크로스해치드 테이프 풀 접착성 시험을 통과하였다.

본 실시예에 대한 변법은 구성물을 6:1이 아니라 7:1로 연신시키는 것을 포함한다. 역시 구성물은 약간 탁함이 있었고, 격리된 비특이적 결함을 단지 적은 양으로 나타냈다. 구성물을 염색시키고 정착시켰다. 패스 상태 투과율은 약 72%이었고, 대비는 약 1000이었다. 이색 비는 약 22이었다. 이 샘플은 크로스해치드 테이프 풀 접착성 시험을 통과하였다.

＜실시예 4＞

다층 광학 웹을 비교예에 따라 주조하였다. 주조 웹을 실시예 3에 따라 코팅시켰다. 이어서 합한 구성물을 비교예에 따라 연신시키고, 염색 및 정착시켰다.

구성물은 코팅 후에 약간 탁함이 있었고, 격리된 비특이적 결함을 단지 적은 양으로 나타냈다. 패스 상태 투과율은 약 78%이었다. 대비는 약 200이었고, 이색 비는 약 22이었다. 이 구성물은 크로스해치드 테이프 풀 접착성 시험을 통과하였다.

본 발명이 상기한 구체적인 예로 한정되는 것으로 간주되어서는 안되고, 오히려 첨부되는 특허 청구의 범위에 명쾌하게 기재되는 바와 같은 본 발명의 모든 면들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 다양한 변형, 등가 공정, 뿐만 아니라 본 발명이 적용될 수 있는 수많은 구조물들은 본 명세서를 살펴봤을 때 본 발명이 속한 분야의 통상의 숙련인들에게 용이하게 드러나게 될 것이다. 특허청구의 범위는 이러한 변형 및 장치들을 포함하기 위한 것이다.

Claims

이색 편광자, 및

반결정질이며 복굴절성이고, 카르복실레이트 소단위 및 글리콜 소단위를 포함하며, 이 때 카르복실레이트 소단위의 70 내지 100 몰%가 제1 카르복실레이트 소단위이고, 카르복실레이트 소단위의 0 내지 30 몰%가 제1 공단량체 카르복실레이트 소단위이고, 글리콜 소단위의 70 내지 100 몰%가 제1 글리콜 소단위이고, 글리콜 소단위의 0 내지 30 몰%가 제1 공단량체 글리콜 소단위이고, 제1 코폴리에스테르의 배합되어 있는 카르복실레이트 및 글리콜 소단위의 0.5 몰% 이상이 제1 공단량체 카르복실레이트 소단위, 제1 공단량체 글리콜 소단위 또는 이들의 배합물인 것인 제1 코폴리에스테르를 포함하는 복수의 제1 광학 층과

반사 편광자가 형성된 후에 632.8 nm에서 약 0.04 이하의 평면내 복굴절율을 갖는 제2 중합체를 포함하는 복수의 제2 광학 층을 포함하며,

이색 편광자와 동일한 광로에 위치한 반사 편광자

를 포함하는 광학 편광자.
제1항에 있어서, 상기 제1 코폴리에스테르의 배합되어 있는 카르복실레이트 및 글리콜 소단위의 2.5 몰% 이상이 제1 공단량체 카르복실레이트 소단위, 제1 공단량체 글리콜 소단위 또는 이들의 혼합물인 광학 편광자.
제1항에 있어서, 상기 제2 중합체가 제2 코폴리에스테르를 포함하는 광학 편광자.
제3항에 있어서, 상기 제2 코폴리에스테르가, 20 내지 100 몰%의 제2 카르복실레이트 소단위 및 0 내지 80 몰%의 제2 공단량체 카르복실레이트 소단위를 포함하는 카르복실레이트 소단위, 및 40 내지 100 몰%의 제2 글리콜 소단위 및 0 내지 60 몰%의 제2 공단량체 글리콜 소단위를 포함하는 글리콜 소단위를 포함하며, 이 때 제2 코폴리에스테르의 배합되어 있는 카르복실레이트 및 글리콜 소단위의 10 몰% 이상이 제2 공단량체 카르복실레이트 소단위, 제2 공단량체 글리콜 소단위 또는 이들의 배합물인 광학 편광자.
제4항에 있어서, 상기 제2 코폴리에스테르의 배합되어 있는 카르복실레이트 및 글리콜 소단위의 0.01 내지 2.5 몰%가 3개 이상의 카르복실레이트 또는 에스테르 관능기를 갖는 화합물로부터 유도된 제2 공단량체 카르복실레이트 소단위, 3개 이상의 히드록시 관능기를 갖는 화합물로부터 유도된 제2 공단량체 글리콜 소단위 또는 이들의 배합물인 광학 편광자.
제4항에 있어서, 상기 글리콜 소단위가 C2-C4 디올 70 내지 100 몰% 및, 1,6-헥산디올, 트리메틸올 프로판, 네오펜틸 글리콜 또는 이들의 배합물 중의 하나 이상으로부터 유도된 제2 공단량체 글리콜 소단위 0 내지 30 몰%로부터 유도되고, 상기 카르복실레이트 소단위가 나프탈레이트 소단위 20 내지 100 몰%, 테레프탈레이트 또는 이소프탈레이트 소단위 또는 이들의 배합물 0 내지 80 몰%, 및 프탈산, t-부틸이소프탈산, 이들 산의 저급 알킬 에스테르 또는 이들의 혼합물로부터 유도된 제2 공단량체 카르복실레이트 소단위 0 내지 30 몰%이며, 이 때 제2 코폴리에스테르의 배합되어 있는 카르복실레이트 및 글리콜 소단위의 0.5 몰% 이상이 제2 공단량체 카르복실레이트 소단위, 제2 공단량체 글리콜 소단위 또는 이들의 배합물인 광학 편광자.
제4항에 있어서, 상기 제2 코폴리에스테르가 C2-C4 디올 85 내지 99.99 몰% 및 분지형성 단량체 분자 0.01 내지 5 몰%로부터 유래된 글리콜 소단위, 및 5 내지 95 몰%의 시클로헥산 디카르복실산 또는 그의 저급 알킬 에스테르 및 5 내지 95 몰%의 3급-부틸 이소프탈산 또는 그의 저급 알킬 에스테르로부터 유도된 카르복실레이트 소단위를 포함하는 광학 편광자.
제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 카르복실레이트 소단위가 동일한 광학 편광자.
제1항에 있어서, 다층 반사 편광자가 형성되 후에, 상기 제1 코폴리에스테르가 632.8 nm에서 0.1 이상의 평면내 복굴절율을 갖는 광학 편광자.
제1항에 있어서, 상기 제1 카르복실레이트 소단위가 나프탈레이트 또는 테레프탈레이트 소단위인 광학 편광자.
제1항에 있어서, 1개 이상의 비광학 층을 추가로 포함하는 광학 편광자.
반결정질이며 복굴절성이고, 카르복실레이트 소단위 및 글리콜 소단위를 포함하며, 이 때 카르복실레이트 소단위의 70 내지 100 몰%가 제1 카르복실레이트 소단위이고, 카르복실레이트 소단위의 0 내지 30 몰%가 제1 공단량체 카르복실레이트 소단위이고, 글리콜 소단위의 70 내지 100 몰%가 제1 글리콜 소단위이고, 글리콜 소단위의 0 내지 30 몰%가 제1 공단량체 글리콜 소단위이고, 제1 코폴리에스테르의 배합되어 있는 카르복실레이트 및 글리콜 소단위의 0.5 몰% 이상이 제1 공단량체 카르복실레이트 소단위, 제1 공단량체 글리콜 소단위 또는 이들의 배합물인 것인 제1 코폴리에스테르를 포함하는 복수의 제1 광학 층 및 반사 편광자 필름이 제조된 후에 632.8 nm에서 약 0.04 이하의 평면내 복굴절율을 갖는 제2 중합체를 포함하는 복수의 제2 광학 층을 포함하는 반사 편광자를 형성시키는 단계,

폴리비닐 알콜 및 이색 염료 재료를 포함하는 이색 편광자를 반사 편광자 상에 형성시키는 단계, 및

이색 편광자 및 반사 편광자를 약 160 ℃ 이하의 온도에서 연신시켜, 이색 편광자의 실질적인 균열없이 이색 편광자 및 반사 편광자를 배향시키는 단계

를 포함하는 광학 편광자의 제조 방법.