KR20110097980A - 복수의 복굴절성 층을 구비한 내부 패턴화된 다층 광학 필름 - Google Patents

복수의 복굴절성 층을 구비한 내부 패턴화된 다층 광학 필름 Download PDF

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Abstract

반사 필름은 보강 간섭 또는 상쇄 간섭에 의해 광을 선택적으로 반사하도록 구성되며, 필름의 제1 구역에서 제2 구역으로 연신하는 내부층들을 포함한다. 내부층들은 제1 재료로 구성된 제1 층 세트와 다른 제2 재료로 구성된 제2 층 세트를 포함한다. 제1 및 제2 층 세트는 모두 제1 구역에서 복굴절성을 가지나, 이들 층 중 적어도 일부는 제2 구역에서 감소된 복굴절성을 갖는다. 감소된 복굴절성은 제1 구역에서의 제1 반사 특성과 다른 제2 구역에서의 제2 반사 특성을 만들어 내며, 이 차는 제1 구역과 제2 구역 간의 두께 차에 실질적으로 기인하지 않는다. 필름은 또한 필름 제조 또는 처리에 도움을 주는 흡수제를 포함할 수도 있다. 관련 방법 및 물품도 개시된다.

Description

복수의 복굴절성 층을 구비한 내부 패턴화된 다층 광학 필름{INTERNALLY PATTERNED MULTILAYER OPTICAL FILMS WITH MULTIPLE BIREFRINGENT LAYERS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2008년 12월 22일자 출원된 미국 임시출원 제 61/139,736호("Internally Patterned Multilayer Optical Films Using Spatially Selective Birefringence Reduction"), 2009년 3월 6일자 출원된 미국 임시출원 제61/157,996호("Multilayer Optical Films Having Side-by-Side Mirror/Polarizer Zones"), 및 2009년 3월 6일자 출원된 미국 임시출원 제61/158,006호("Multilayer Optical Films Suitable for Bi-Level Internal Patterning")의 우선권을 주장한다. 이들 출원의 내용은 본 명세서에 인용으로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 광학 필름에 관한 것으로, 특정 응용으로는 반사 특성이 필름 내에 배치된, 즉 그 필름의 내부에 있는 층들 사이의 계면(interface)들로부터 반사된 광의 보강 간섭 및 상쇄 간섭(constructive and destructive interference)에 의해 주로 결정되는 그러한 필름에 관한 것이다. 본 발명은 또한 관련 시스템과 방법에 관한 것이다.
다층 광학 필름, 즉, 층들 사이의 계면들에서 반사된 광의 보강 간섭 및 상쇄 간섭에 따라서 광을 선택적으로 반사시키기도 투과시키기도 하는, 굴절률이 서로 다르고 적당한 두께를 가진 복수의 별개의 층을 포함하는 필름이 공지되어 있다. 어떤 경우에는 그와 같은 필름은 이산화 티타늄과 같은 고굴절률 무기 재료와 이산화 규소와 같은 저굴절률 무기 재료의 교호 층들을 유리 기판 또는 기타 다른 강성 기판에 진공 침착시킴으로써 형성된다.
다른 어떤 경우에는 그와 같은 필름은 교호 층 배열의 여러 가지 유기 중합체 재료를 다이를 통해 공압출하고, 이 압출물을 냉각시켜 주조 웹(cast web)을 형성하고, 이 주조 웹을 적당한 최종 두께로 박막화하기 위해 이 주조 웹을 연신(stretch)함으로써 형성된다. 어떤 경우에는 이 연신은 교호하는 중합체 재료들 중 하나 또는 모두가 복굴절성을 갖도록, 즉 주어진 재료가 방향에 따라 서로 다른 편광 굴절률을 갖도록 실시될 수도 있다. 이러한 복굴절성 때문에 최종 필름은 제1 평면내 방향(때로는 x축이라 함)을 따른 인접층들 간의 굴절률 부정합이 크게 되고, 제2 평면내 방향(때로는 y축이라 함)을 따른 인접층들 간의 굴절률 정합이 상당하게 되고, 그 결과, 제1 방향을 따라 수직 입사하는 편광은 반사량이 많고 제2 방향을 따라 수직 입사하는 편광은 투과량이 많게 될 수 있다. 예컨대, 미국특허 제3,610,729호 (Rogers), 제4,446,305호 (Rogers 등),및 제5,486,949호 (Schrenk 등)를 참조한다. 또한 복굴절성 때문에 평면외 방향(즉, 필름에 수직인 방향)을 따른 인접층들 간의 굴절률차가 평면내 방향들 중 하나 또는 모두에 따른 인접층들 간의 굴절률차와 실질적으로 다를 수 있다. 이 후자 상황의 예는 직교하는 모든 평면내 방향(x와 y)을 따른 인접층들 간의 큰 굴절률 부정합은 실질적으로 동일하여 수직 입사하는 임의의 편광이 크게 반사되나, 평면외 방향(z)을 따른 인접층들의 굴절률은 실질적으로 정합되어 소위 "p-편광"(입사평면 내의 편광)에 대한 계면 반사율이 실질적으로 일정한 필름이다. 예를 들어, 미국 특허 제5,882,774호(Jonza 등)를 참조한다. 존자 등은 특히, 인접한 미세층들 사이의 굴절률의 z-축 부정합, 더 간단히 말해 z-굴절률 부정합 또는 Δnz가 브루스터 각(Brewster angle)(계면에서 p-편광된 광의 반사율이 0이 되는 각도)이 매우 크거나 존재하지 않는 다층 스택의 구성이 가능하도록 조정될 수 있는 방법을 교시한다. 이것은 다음에는 p-편광된 광에 대한 계면 반사율이 입사각이 증가함에 따라 천천히 감소하거나, 입사각과 독립적이거나, 입사각이 법선 방향으로부터 멀어짐에 따라 증가하는 다층 미러 및 편광기의 구성을 허용한다. 그 결과, 넓은 대역폭에 걸쳐 미러의 경우 임의의 입사 방향에 대한 그리고 편광기의 경우 선택된 방향에 대해 s-편광(입사 평면에 대해 수직인 편광)과 p-편광 둘 모두에 대해 고 반사율을 갖는 다층 필름이 달성될 수 있다.
또한 표지(indicia)를 형성하기 위해 다층 광학 필름에 패턴을 부여하는 것이 알려져 있다. 미국특허 제6,045,894호 (Jonza 등) "Clear to Colored Security Film", 제6,531,230호 (Weber 등) "Color Shifting Film", 및 제6,788,463호 (Merrill 등) "Post-Formable Multilayer Optical Films and Methods of Forming"를 참조한다. 엠보싱 다이와 같은 것을 이용하여 필름에 압력을 선택적으로 가하여 선택된 영역 또는 구역에서 필름을 박막화하여 원하는 패턴을 만들어 낸다. 두께를 5%이상 또는 약 10%이상 감소시킬 수 있는 선택적 박막화는 그 선택된 영역에서의 필름 두께 전체에 걸쳐 효과적이어서, 필름 내부의 광학 박층(관측된 반사성과 투과성에 직접적인 관계가 있는 "미세층")의 스택도 그 선택된 영역이 필름의 인접 영역들에 비해 상대적으로 박막화된다. 이러한 미세층 박막화는 미세층을 통한 광로 길이 차이의 단축의 결과로서 이 미세층과 연관된 임의의 반사 대역을 더 짧은 파장으로 이동시킨다. 이러한 반사 대역 이동은 관측자에게는 엠보싱된 영역과 엠보싱되지 않은 영역 간의 반사색 또는 투과색 차이로서 보여지기 때문에 패턴이 쉽게 인식된다.
예컨대, 미국특허 제6,788,463호 (Merrill 등)는 418개의 내부 미세층(각각 209개 미세층의 2개의 패킷)을 포함하는 다층 중합체 필름이 선택 영역에서 엠보싱된 컬러 시프팅 보안 필름을 개시하고 있다. 엠보싱 전에, 그리고 엠보싱 후의 엠보싱되지 않은 영역에서는 미세층은 그 단파장 대역 에지가 수직에서의 선명한 모습, 45도에서의 시안, 60도에서의 밝은 시안에 대응하는 수직 입사에서의 720 nm로부터 45도 관측에서의 640 nm로, 60도 관측에서의 훨씬 더 짧은 파장으로, 입사각(관측각)과 함께 이동한 반사 대역을 발생했던 굴절률과 두께를 갖는다. 이들 엠보싱되지 않은 영역에서는 필름은 그 두께가 0.086 마이크론(3.4 mils), 즉, 0.086 mm (0.0034 인치)이었다. 이어서 이 필름은 섭씨 149℃ 롤과 예열된 엠보싱 플레이트 사이에서 엠보싱되어 이 필름을 선택 영역에서 약 0.076 mm(3.0 mils)로 박막화하였다. 이 엠보싱된 영역은 수직 입사에서 밝은 금색을 보여주었는데. 이는 720 nm에서 더 짧은 파장으로의 대역 에지 이동을 의미한다. 엠보싱 영역에서 관측된 색은 경사 관측각에서는 시안 또는 짙은 청색으로 변하였다.
본 명세서에서는 특히 패턴화하는데 선택적 압력 인가를 요하지 않고 선택적 필름 박막화에 의존하지 않는 다층 광학 필름 내부 패턴화 방법에 대해 설명한다. 따라서, 어떤 경우에는 여기서 설명되는 내부 패턴화는 필름에 대한 임의의 선택적 압력 인가없이 그리고/또는 임의의 상당한 필름의 박막화가 없이도 달성될 수 있다. 개시된 방법들 중 적어도 일부는 인접한 제1 구역이 아니라 제2 구역에서 필름의 내부층들 중 적어도 일부의 복굴절성을 선택적으로 감소시킴으로써 패턴화를 달성한다. 다른 경우에, 내부 패턴화는 처리 조건에 따라서 더 두꺼워지거나 더 얇아지는 실질적인 두께 변화에 의해 달성될 수 있다.
내부층들 중 적어도 일부를 기존의 광학적 복굴절성을 감소 또는 제거하는 재료 완화를 위해서는 충분히 높으나 필름 내의 층 구조의 물리적 무결성을 유지하는데는 충분히 낮은 온도로 선택적으로 가열하기 위해 제2 구역에 적당한 양의 에너지를 적절히 전달함으로써 선택적 복굴절성 감소가 이루어질 수 있다. 복굴절성 감소는 부분적이거나 전체적일 수 있으며, 이 경우에 제1 구역에서 복굴절성을 갖는 내부층은 제2 구역에서 광학적으로 등방성이 된다. 예시적인 실시 양태에서, 광 또는 다른 복사 에너지의 필름의 제2 구역에로의 선택적 전달에 의해 선택적 가열이 적어도 부분적으로 이루어진다. 광은 자외선, 가시광선 또는 적외선 파장, 또는 이들의 조합일 수 있다. 전달된 광의 적어도 일부는 필름에 흡수되어 원하는 가열을 제공하는데, 이때 광흡수량은 전달된 광의 세기, 지속기간 및 파장과 필름의 흡수성의 함수이다. 이와 같은 다층 광학 필름 내부 패턴화 기법은 공지의 고출력 광원과 전자기적 처리가능한 빔 조정 시스템과 양립하며, 따라서 이미지 특정 엠보싱 플레이트나 포토마스크와 같은 전용의 하드웨어 없이 간단히 광빔을 적당히 조정함으로써 사실상 필름에 원하는 패턴 또는 이미지를 형성할 수 있다.
중요한 것으로서, 이와 같은 기법을 하나 이상의 복굴절성 층을 포함하는 광학 반복 단위를 이용하는 다층 광학 필름과 관련하여 기술한다. 즉, 제1 반사 특성과 연관된 광의 보강 또는 상쇄 간섭에 관계된 필름 내부층들은 통상적으로 제1 재료로 된 교호하는 제1 층과 다른 제2 재료로 된 제2 층의 스택으로 구성된다. 이들 층 그룹, 통상적으로는 제1 층 중 하나와 제2 층 중 하나를 포함하는 그룹은 스택의 두께 전체에 걸쳐 일정한 패턴으로 반복되는 것으로 생각될 수 있는 최소 층 서브세트를 구성하는데, 그와 같은 최소 층 서브세트를 광학 반복 단위라고 한다. 개시된 필름에서, 광학 반복 단위는 바람직하게는 제1 층들 중 하나와 제2 층들 중 하나를 포함하며, 이들 양 층은 인발된(연신된 또는 배향된) 다층 광학 필름에서 복굴절성을 갖는다. 그와 같은 필름은 광학 반복 단위가 2개 이상의 복굴절성 층을 포함하더라도 "이중 복굴절성" 다층 광학 필름이라고 할 수 있다. 복굴절성을 감소시키고 반사 특성을 변화시키기 위해 이중 복굴절성 필름의 제2 구역에 열을 선택적으로 가하면 광학 반복 단위의 층들 중 적어도 하나의 복굴절성이 감소될 수 있으며, 어떤 경우에는 광학 반복 단위의 양 층의 복굴절성이 (같은 양 또는 다른 양) 감소될 수 있다.
또한, 필름의 제1 구역에서 인접한 제2 구역으로 연신하며 보강 또는 상쇄 간섭에 의해 광을 선택적으로 반사하도록 구성된 복수의 내부 미세층을 포함하는 다층 광학 필름에 대해서 기술한다. 제1 구역에서는 복수의 내부 미세층은 제1 반사 특성을 제공하며, 제2 구역에서는 복수의 내부 미세층은 제1 반사 특성과 다른 제2 반사 특성을 제공한다. 복수의 내부 미세층은 제1 재료를 포함하는 제1 미세층 세트와 제2 재료를 포함하는 제2 미세층 세트를 포함하며, 제1 및 제2 미세층 세트 둘 다 제1 구역에서 복굴절성을 갖는다. 제1 미세층 세트는 적어도 제2 구역에서는 복굴절성 또는 등방성이 적다. 어떤 경우에 제2 미세층 세트는 제2 구역에서 복굴절성을 실질적으로 유지하고, 다른 경우에 제2 미세층 세트는 제2 구역에서 실질적으로 등방성을 갖는다. 예시적인 실시 양태에서, 제1 반사 특성과 제2 반사 특성 간의 차는 제1 구역과 제2 구역의 필름의 두께 간의 차(영일 수 있음)에 실질적으로 기인하지 않는다. 어떤 경우에, 필름은 패턴화(선택적으로 가열 또는 "라이팅(writing)") 절차 중에 적당한 양의 가열을 촉진하기 위해 필름의 하나 이상의 구성 층에 하나 이상의 흡수제를 포함할 수 있다.
또한, 광의 보강 또는 상쇄 간섭과 연관된 제1 반사 특성을 제공하도록 구성되며 필름의 제1 구역에서 제2 구역으로(제1 구역과 제2 구역은 각각 제1 반사 특성을 가짐) 연신하는 복수의 내부 미세층을 포함하는 다층 광학 필름을 제공하는 단계를 포함하는 패턴화된 다층 광학 필름 제조 방법에 대해 기술한다. 복수의 내부 미세층은 제1 재료를 포함하는 제1 미세층 세트와 제1 재료와 다른 제2 재료를 포함하는 제2 미세층 세트를 포함하며, 제1 및 제2 미세층 세트는 각각 제1 및 제2 구역에서 복굴절성을 갖는다. 또한, 본 방법은 제2 구역에서 복수의 내부 미세층의 구조적 무결성을 유지하면서 적어도 제1 미세층 세트가 제2 구역에서의 복굴절성 중 일부 또는 전부를 상실하기에 충분한 양으로 제2 구역의 필름을 선택적으로 가열하는 단계를 포함한다. 이러한 복굴절성 상실에 의해서 제2 구역에서 제1 반사 특성을 다른 제2 반사 특성으로 변화시킨다. 이러한 선택적 가열은 제2 미세층 세트가 제2 구역에서 그 복굴절성을 실질적으로 유지하도록, 또는 제2 미세층 세트가 제2 구역에서 그 복굴절성의 일부 또는 전부를 상실하도록 실시될 수 있다. 또한, 이 선택적 가열은 제2 구역에서 필름의 두께의 실질적 감소없이 그리고 필름에의 선택적 압력 인가없이 실시될 수 있다.
또한, 제1 반사 특성을 제공하기 위해 보강 또는 상쇄 간섭에 의해 광을 선택적으로 반사하도록 구성된 복수의 내부 미세층을 포함하는 다층 광학 필름에 대해 기술한다. 복수의 미세층은 제1 재료를 포함하는 제1 미세층 세트와 제2 재료를 포함하는 제2 미세층 세트를 포함하며, 제1 및 제2 미세층 세트 둘 다 복굴절성을 갖는다. 또한, 다층 광학 필름은 복수의 내부 미세층의 구조적 무결성을 유지하면서 내부 미세층들 중 적어도 일부의 복굴절성을 변화시키기 위해서, 다층 광학 필름에 적당한 광빔이 조사될 때에 내부 미세층들을 충분히 가열하도록 조정된 흡수 특성을 갖고, 이 복굴절성 변화는 제1 반사 특성을 다른 제2 반사 특성으로 변화시키기에 충분하다. 어떤 경우에는 제1 재료는 제1 중합체와, 염료 또는 안료와 같은 흡수제를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 흡수성 염료 또는 안료는 스펙트럼의 적외선 영역의 파장, 예컨대, 700 nm보다 큰 파장에서 광을 우선적으로 흡수할 수 있다.
관련 방법, 시스템 및 물품이 또한 논의된다.
본 출원의 이들 태양 및 다른 태양이 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도 상기 개요는 청구된 요지에 대한 제한으로서 해석되어서는 안 되며, 그 요지는 절차의 수행 동안 보정될 수 있는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정된다.
<도 1>
도 1은 표지를 형성하기 위해서 필름의 상이한 부분 또는 구역에 서로 다른 반사 특성을 제공하도록 내부적으로 패턴화된 다층 광학 필름 롤의 사시도.
<도 2>
도 2는 다층 광학 필름의 일부에 대한 개략 측면도.
<도 3>
도 3은 도 1의 다층 광학 필름의 일부에 대한 개략 단면도.
<도 4>
도 4는 내부 패터닝을 가진 다른 다층 광학 필름의 일부의 개략 단면도.
<도 5a 내지 5n>
도 5a 내지 5n은 다양한 내부 패턴화된 다층 광학 필름의 여러 제조 단계에 대한 2층 광학 반복 단위(repeat unit)의 각 층의 각 굴절률(nx, ny, nz)을 보여주는 이상적인 플롯.
<도 6>
도 6은 다층 광학 필름에 대해 여기서 설명된 기법을 이용하여 달성될 수 있는 여러 가지 변환을 요약한 개략도.
<도 7>
도 7은 내부 패터닝을 달성하기 위해 다층 광학 필름을 선택적으로 가열하기 위한 구성의 개략 측면도.
<도 8a 내지 8c>
도 8a 내지 8c는 패턴화된 다층 필름의 상이한 제2 구역과, 도시된 구역들을 형성할 수 있는 필름에 상대적인 광빔의 중첩된 가능한 경로를 보여주는 개략 평면도.
<도 9a>
도 9a는 광빔의 상대 강도를 광빔이 필름 내로 전파하는 깊이의 함수로 보여주며, 3개의 상이한 다층 광학 필름에 대해 3개의 곡선을 보여주는 이상적인 플롯이다.
<도 9b>
도 9b는 국소 흡수 계수를 필름 내의 깊이 또는 축 위치의 함수로서 보여주며, 도 9a의 3개 곡선에 대응하는 3개 곡선을 보여주는 이상적인 플롯이다.
<도 10>
도 10은 제조된 2개의 이중 복굴절성 다층 광학 필름의 측정된 스펙트럼 투과 그래프.
<도 11>
도 11은 내부 패턴화된 이중 복굴절성 다층 광학 필름의 미처리 및 처리 부분에 대한 측정된 데이터와 필름에 대한 추정된 데이터가 플롯된 스펙트럼 투과 그래프.
이들 도면에서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 가리킨다.
도 1은 내부 층들(도 1에서 미도시) 중 적어도 일부의 공간적 선택 복굴절 감소를 이용하여 내부적으로 패턴화되거나 또는 공간적으로 맞춤 제작된 다층 광학 필름(110)을 도시한다. 이 내부 패턴화는 도시된 표지 "3M"을 형성하기 위하여 성형된 별개의 구역들(112, 114, 116)을 한정한다. 필름(110)은, 여기서 설명된 방법이 대량 롤-투-롤 공정과 양호하게 양립할 수 있기 때문에, 롤로 감겨진 긴 가요성 재료로서 도시되어 있다. 그러나, 이 방법은 가요성 롤 물품에 한정되는 것은 아니며, 비가요성 필름 및 용품은 물론 작은 조각 부품이나 샘플에 대해서도 실시될 수 있다.
상이한 구역들(112, 114, 116)은 반사 특성이 상이하기 때문에 "3M" 표지는 눈에 보일 수가 있다. 도시된 실시 양태에서, 구역(112)은 제1 반사 특성을 갖고, 구역(114, 116)은 제1 반사 특성과 다른 제2 반사 특성을 갖는다. 반드시 그런 것은 아니지만 통상적으로는, 필름(110)은 적어도 일부는 광투과성인데, 이 경우에는 구역(112, 114, 116)도 각자의 반사 특성에 대응하는 투과 특성이 상이할 것이다. 물론, 일반적으로는, 투과율(T) 플러스 반사율(R) 플러스 흡수율(A) = 100%, 또는 T + R + A = 100%이다. 일부 실시 양태에서는, 필름은 파장 스펙트럼의 적어도 일부에 걸쳐 낮은 흡수율을 가진 재료로만 구성된다. 이는 심지어는 열 전달을 촉진하는 흡수성 염료 또는 안료를 포함하는 필름을 위한 경우일 수 있는데, 이는 어떤 흡수성 재료는 그 흡수성이 파장-특이적이기 때문이다. 예컨대, 근 적외선 파장 영역에서는 선택적으로 흡수를 하나 가시광선 스펙트럼에서는 흡수가 거의 없는 적외선 염료가 이용될 수 있다. 스펙트럼의 타 단부에서는, 다층 광학 필름 문헌에서는 손실이 적은 것으로 생각되는 많은 중합체 재료가 가시광선 스펙트럼에서는 손실이 적으나 특정 자외선 파장에서는 상당한 흡수성을 가진다. 따라서, 많은 경우에 다층 광학 필름(110)은 가시광선 스펙트럼과 같이 파장 스펙트럼의 적어도 한정된 부분에서는 작거나 무시할 수 있는 흡수성을 가질 수 있으며, 이 경우에 그 한정된 범위에서의 반사율과 투과율은 T + R = 100% - A이고 A는 작기 때문에 다음과 같은 상보적인 관계를 갖는다:
T + R
Figure pct00001
100%.
뒤에 더 자세히 설명하겠지만, 제1 및 제2 반사 특성은 각각 필름(110)의 내부의 구조적 특성에 따른 결과이지 필름의 표면에 도포된 코팅이나 다른 표면 특성에 따른 결과가 아니다. 개시된 필름의 이 양상은 내부 특성을 카피하거나 위조하기 어렵기 때문에 보안 응용 분야(예컨대, 필름이 인증 표지로서 제품, 패키지 또는 문서에 응용되는 경우)에 유리하다.
제1 반사 특성과 제2 반사 특성은 관측자 또는 기계에 의한 패턴의 검출을 가능하게 하는 적어도 일부 관측 조건 하에서 인지가능한 방식에 있어 상이하다. 어떤 경우에는 대부분의 관측 및 조명 조건에서 인간 관측자에게 패턴이 잘 보이도록 가시광선 파장에서 제1 반사 특성과 제2 반사 특성 간의 차이가 최대가 되게하는 것이 바람직할 수 있다. 또 다른 어떤 경우에는 제1 반사 특성과 제2 반사 특성 간에 약간의 차이만을 제공하는 것, 또는 특정 관측 조건 하에서만 잘 보이는 차이를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 양 경우에, 제1 반사 특성과 제2 반사 특성 간의 차이는 바람직하게는 필름의 상이한 인접 구역들 간의 두께 차가 아니라 그 인접 구역들의 다층 광학 필름의 내부 층의 굴절률 특성 차이에 주로 기인할 수 있다.
구역간 굴절률 차이는 다층 광학 필름의 설계에 따라서 제1 반사 특성과 제2 반사 특성 간의 여러 가지 차이를 발생할 수 있다. 어떤 경우에는, 제1 반사 특성은 소정의 중심 파장, 대역 에지 및 최대 반사율을 가진 제1 반사 대역을 포함할 수 있고, 제2 반사 특성은 중심 파장 및/또는 대역 에지는 제1 반사 대역과 비슷하나 최대 반사율은 (더 크든 작든 간에) 제1 반사 대역과 큰 차이를 보이는 제2 반사 대역을 가짐으로써 제1 반사 특성과 다를 수가 있거나, 또는 제2 반사 대역에는 제2 반사 특성이 실질적으로 없을 수가 있다. 이들 제1 및 제2 반사 대역은 단 하나의 편광 상태의 광, 또는 필름의 설계에 따라서 임의의 편광 상태의 광과 연관될 수 있다.
어떤 경우에는 제1 및 제2 반사 특성이 시야각에 따라서 서로 다를 수 있다. 예컨대, 제1 반사 특성은 수직 입사에서의 소정의 중심 파장, 대역 에지 및 최대 반사율을 가진 제1 반사 대역을 포함할 수 있고, 제2 반사 특성은 수직 입사에서의 제1 반사 대역의 이들 양상과 매우 유사한 제2 반사 대역을 포함할 수 있다. 그러나, 입사각이 증가함에 따라서, 제1 및 제2 반사 대역은 둘 다 더 짧은 파장으로 이동할 수 있지만, 각자의 최대 반사율은 서로 간에 크게 차이가 날 수 있다. 예컨대 제1 반사 대역의 최대 반사율은 입사각이 증가함에 따라 일정하게 유지되거나 증가할 수 있고, 그에 반해 제2 반사 대역의 최대 반사율 또는 적어도 그 p 편광 성분은 입사각이 증가함에 따라 감소할 수 있다.
제1 반사 특성과 제2 반사 특성 간의 전술한 차이들이 가시광선 스펙트럼의 일부를 포함하는 반사 대역에 관련된 경우에는, 이 차이들은 필름의 제1 구역과 제2 구역 간의 색차로써 인식될 수 있다.
이제 도 2로 되돌아가서 보면, 내부층들을 포함하는 필름의 구조를 도시한 개략 측면도에서 다층 필름(210)의 일부를 볼 수 있다. 이 필름은 로컬 x-y-z 직교 좌표계에서 나타나 있는데, 이 좌표계에서 필름은 x-축 및 y-축에 평행하게 연신하고, z-축은 필름과 그 구성층에 수직하고 필름의 두께축과 평행하다. 필름(210)은 완전히 평평할 필요는 없으나, 구부러지거나 다르게는 평면으로부터 벗어나게 형성될 수 있으며, 심지어 그러한 경우에서도 필름의 임의적으로 작은 부분 또는 영역은 도시된 로컬 직교 좌표계와 연관될 수 있다. 필름(210)은 일반적으로 그 구역들(112, 114, 116) 중 임의의 것에서 도 1의 필름(110)을 나타내는 것으로 생각할 수 있는데, 그 이유는 필름(110)의 개별 층들이 바람직하게는 그러한 각 구역에서 다음 구역으로 연속적으로 연신하기 때문이다.
다층 광학 필름은 일부 광이 인접층들 간 계면에서 반사되도록 서로 다른 굴절률을 가진 개별 층들을 포함한다. 때로는 미세층으로 불리는 이들 층들은 충분하게 얇아서, 복수의 계면에서 반사된 광이 다층 광학 필름에 원하는 반사 또는 투과 특성을 제공하기 위해 보강 또는 상쇄 간섭을 겪는다. 자외선, 가시광선 또는 근적외선 파장에서 광을 반사하도록 설계된 다층 광학 필름의 경우, 각각의 미세층은 대체로 약 1 ㎛미만의 광학적 두께(물리적 두께에 굴절률을 곱함)를 갖는다. 그러나, 다층 광학 필름의 외측 표면에 있는 스킨층, 또는 미세층들의 상호 밀착군("스택(stack)" 또는 "패킷(packet)"으로 알려짐)들을 분리하는 다층 광학 필름 내에 배치된 보호 경계층(protective boundary layer, PBL)과 같은 더 두꺼운 층이 또한 포함될 수 있다. 도 2에서,미세층들에는 도면부호 "A" 또는 "B"가 병기되며, "A" 층은 한 가지 재료로 구성되며, "B" 층은 다른 한 가지 재료로 구성되며, 이들 층은 교호하는 배열로 적층되어 도시된 바와 같이 광학 반복 단위 또는 단위 셀 ORU 1, ORU 2, … ORU 6을 형성한다. 통상적으로, 중합 재료로만 구성된 다층 광학 필름은 높은 반사율을 원한다면 6개 초과의 많은 광학 반복 단위를 포함할 것이다. 도 2에 도시된 "A" 및 "B" 미세층들은, 본 예에서는 상부면이 필름(210)의 외측 표면(210a)과 일치하는 맨 위의 "A"층을 제외하고는, 필름(210)의 내부층이다. 도면의 하단에 있는 상당히 더 두꺼운 층(212)은 외측 스킨층, 또는 도면에 도시된 미세층의 스택을 미세층의 다른 스택 또는 패킷과 분리시키는 PBL(미도시)을 나타낼 수 있다. 원한다면, 2개 이상의 개별 다층 광학 필름이 예컨대 하나 이상의 두꺼운 접착제층을 이용하거나 압력, 열 또는 다른 방법을 이용하여 함께 적층되어 라미네이트 또는 복합 필름을 형성할 수 있다.
어떤 경우에는, 미세층들은 ¼-파 스택(¼-wave stack)에 대응하는 두께 및 굴절률 값을 가질 수 있는데, 즉 동일한 광학 두께(f-비(f-ratio) = 50%, f-비는 구성층 "A"의 광학적 두께 대 완전한 광학 반복 단위의 광학적 두께의 비임)의 2개의 인접한 미세층을 각각 갖는 광학 반복 단위 또는 단위 셀(unit cell)로 배열될 수 있으며, 그러한 광학 반복 단위는 그것의 파장 λ가 광학 반복 단위의 전체 광학 두께의 2배인 보강 간섭 광에 의해 반사하는 데 효과적이고, 여기서 물체의 "광학 두께"는 그의 물리적 두께에 그의 굴절률을 곱한 것을 말한다. 다른 경우에는, 광학 반복 단위에서 미세층의 광학적 두께는 서로 다를 수가 있으며, 그로써 f-비는 50%보다 크거나 작다. 도 2의 실시예에서, "A" 층은 일반화를 위해 "B" 층보다 더 얇은 것으로 도시된다. 각 도시된 광학 반복 단위(ORU 1, ORU 2, 등)는 그 구성 "A" 및 "B" 층의 광학적 두께의 합인 광학적 두께(OT1, OT2, 등)를 가지며, 각 광학 반복 단위는 파장 λ가 총 광학적 두께의 2배인 광을 반사한다. 일반적으로 다층 광학 필름에서 그리고 여기서 특히 설명된 내부적으로 패턴화된 다층 필름에서 사용되는 미세층 스택이나 패킷이 제공하는 반사성은 전형적으로, 미세층들 간의 매끄러우면서 뚜렷한 계면 및 통상적인 구성에서 이용되는 낮은 탁도의 재료의 결과로서, 성질상 실질적으로 확산성이 아니라 정반사성이다. 그러나, 어떤 경우에는, 최종 물품은, 예컨대, 스킨층(들) 및/또는 PBL 층(들)에 확산 재료를 이용하고/거나 예컨대 하나 이상의 표면 확산 구조물 또는 텍스쳐된(textured) 표면을 이용하여 임의의 원하는 산란도를 포함하도록 맞춤 제작될 수 있다.
일부 실시 양태에서는, 층 스택에서 광학 반복 단위의 광학적 두께는 서로 완전히 같아, 각 광학 반복 단위의 광학 두께의 2배인 파장에 중심을 둔 고반사율의 좁은 반사 대역을 제공할 수 있다. 다른 실시 양태에서, 광학 반복 단위의 광학적 두께는 필름의 z-축 또는 두께 방향에 따른 두께 경사에 따라서 다를 수 있으며, 그에 의해서, 광학 반복 단위의 광학적 두께는 증감하거나, 스택의 일면(예컨대, 상면)으로부터 스택의 타면(예컨대, 하면)으로 진행함에 따라 어떤 다른 기능적 관계에 따른다. 그와 같은 필름의 두께 경사는 관심 대상의 연신된 파장 대역에 걸쳐 그리고 또한 관심 대상의 모든 각도에 걸쳐 실질적으로 스펙트럼적으로 평평한 광의 투과 및 반사를 제공하는 넓은 반사 대역을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 미국 특허 제6,157,490호(휘틀리(Wheatley) 등)"Optical Film With Sharpened Bandedge"에 논의된 바와 같이, 고 반사와 고 투과 사이의 파장 전이에서의 밴드 에지를 예리하게 하도록 조정된 두께 구배가 또한 사용될 수 있다. 중합체 다층 광학 필름의 경우, 반사 대역은 예리해진 대역 에지는 물론, 반사 특성이 응용의 파장 범위를 가로질러 본질적으로 일정한 "평평한 상부" 반사 대역을 갖도록 설계될 수 있다. 그것의 f-비가 50% 상이한 2-미세층 광학 반복 단위를 갖는 다층 광학 필름 또는 그것의 광학 반복 단위가 2개 초과의 미세층을 포함하는 필름과 같은 다른 층 배열이 또한 고려된다. 이 대안적인 광학 반복 단위 설계들은 원하는 반사 대역이 근적외선 파장에 있거나 거기까지 연신한다면 유용할 수 있는, 특정의 고차(higher-order) 반사를 감소 또는 여기시키도록 구성될 수 있다. 예컨대, 미국특허 제5,103,337호 (Schrenk 등) "Infrared Reflective Optical Interference Film", 제5,360,659호 (Arends 등) "Two Component Infrared Reflecting Film", 제6,207,260호 (Wheatley 등) "Multicomponent Optical Body", 및 제7,019,905호 (Weber) "Multi-layer Reflector With Suppression of High Order Reflections". 를 참조한다.
전술한 바와 같이, 다층 광학 필름의 인접 미세층들은 굴절률이 상이하여, 인접층들 간의 계면에서 일부 광이 반사될 수 있다. 주 x-, y- 및 z-축을 따른 편광에 대한 미세층들(예컨대, 도 2에서 "A" 층) 중 하나의 굴절률을 각각 n1x, n1y, 및 n1z라고 한다. x-, y-, 및 z-축은 예컨대 재료의 유전체 텐서의 주방향에 대응할 수 있다. 통상적으로, 그리고 논의 목적상, 서로 다른 재료의 주방향은 일치하나 일반적으로는 그럴 필요는 없다. 동일축에 따른 편광에 대한 인접 미세층들(예컨대, 도 2에서 "B" 층)의 굴절률을 각각 n2x, n2y, 및 n2z라고 한다. 이들 층들간의 굴절률 차이를 x-방향을 따른 Δnx ( = n1x - n2x), y-방향을 따른 Δny ( = n1y - n2y), 및 z-방향을 따른 Δnz ( = n1z - n2z)라 한다. 이들 굴절률 차이의 특성은 필름 내의(또는 필름의 주어진 스택 내의) 미세층수와 그 두께 분포와 조합하여 주어진 구역 내의 필름의(또는 필름의 주어진 스택의) 반사 특성과 투과 특성을 제어한다. 예컨대, 인접 미세층들이 일 평면내 방향을 따라 큰 굴절률 부정합 (큰 Δnx)을 갖고 있고 직교하는 평면내 방향을 따라 작은 굴절률 부정합(Δny
Figure pct00002
0)을 갖고 있다면, 이 필름 또는 패킷은 수직 입사광에 대해 반사 편광기로서 거동할 수 있다. 이와 관련하여, 반사 편광기는, 본 응용의 목적상, 파장이 패킷의 반사 대역에 있는 경우에 한 평면내 축("차단축"이라 함)을 따라 편광되는 수직 입사 광을 강하게 반사시키고, 직교하는 평면내 축("통과축"이라 함)을 따라 편광되는 광을 강하게 투과시키는 광학체로 생각할 수 있다. "강하게 반사시킨다"와 "강하게 투과시킨다"라는 것은 목적하는 응용 또는 이용 분야에 따라서 여러 가지 의미를 가질 수 있지만, 많은 경우에, 반사 편광기는 차단축에 대해서는 적어도 70, 80, 또는 90% 반사율을 갖고, 통과축에 대해서는 적어도 70, 80, 또는 90% 투과율을 가질 것이다.
본 출원의 목적상, 재료가 목적하는 파장 범위, 예컨대 스펙트럼의 UV, 가시광선, 및/또는 적외선 부분에서 선택된 파장 또는 대역에 걸쳐 이방성 유전체 텐서를 가진다면, 그 재료는 "복굴절성"인 것으로 생각된다. 달리 말하자면, 재료의 주 굴절률(예컨대, n1x, n1y, n1z)이 모두 동일하지 않다면 그 재료는 "복굴절성"인 것으로 생각된다.
다른 예로서, 인접한 미세층들은 평면내 축 모두를 따른 큰 굴절률 부정합(큰 Δnx 및 큰 Δny)을 가질 수 있으며, 그 경우에 필름 또는 패킷은 축상(on-axis) 미러로서 거동할 수 있다. 이와 관련하여, 미러 또는 미러형 필름은 본 응용의 목적상 파장이 패킷의 반사 대역 범위 내에 있는 경우 임의의 편광의 수직 입사 광을 강하게 반사시키는 광학체로 생각할 수 있다. 다시, "강하게 반사시킨다"라는 것은 목적하는 응용 또는 이용 분야에 따라서 여러 가지 의미를 가질 수 있지만, 많은 경우에, 미러는 목적하는 파장에서 임의의 편광의 수직 입사 광에 대해 적어도 70, 80, 또는 90% 반사율을 가질 것이다. 전술한 실시 양태의 변형으로서, 인접 미세층들은 z-축을 따른 굴절률 정합 또는 부정합(Δnz
Figure pct00003
0 또는 큰 Δnz)을 보여줄 수 있으며, 이 부정합은 평면내 굴절률 부정합(들)과 동일한 또는 반대의 극성 또는 부호일 수 있다. 그와 같은 Δnz 조정은 경사 입사광의 p-편광 성분의 반사율이 입사각 증가에 따라 증가되거나, 감소되거나, 또는 그대로 유지되는지 결정하는데 있어 주요한 역할을 한다. 또 다른 예로서, 인접 미세층들은 양 평면내 축을 따라서는 실질적인 굴절률 정합(Δnx
Figure pct00004
Δny
Figure pct00005
0)을 가질 것이나 z-축을 따라서는 굴절률 부정합(큰 Δnz)을 가질 수 있으며, 그 경우에 필름 또는 패킷은 파장이 패킷의 반사 대역에 있다면 임의의 편광의 수직 입사광은 강하게 투과시키나 증가하는 입사각의 p-편광은 점차적으로 증가 반사시키는 소위 "p-편광기"로서 행동할 수 있다.
만일 필름(210)이 이중 복굴절성 다층 광학 필름이라면 도 2의 "A" 층과 "B" 층 모두 복굴절성을 갖는다. 달리 말하자면, "A" 층이 등방성인 경우가 아니며, 또한 "B"층이 등방성인 경우가 아니다. 즉, n1x = n1y = n1z인 경우가 아니며, n2x = n2y = n2z인 경우가 아니다. 따라서 복굴절성이 될 "A" 층에 대해서는 n1x, n1y, 및 n1z 중 적어도 하나가 n1x, n1y, n1z 중 적어도 다른 하나와 실질적으로 다르다. 그리고 복굴절성이 될 "B" 층에 대해서는, n2x, n2y, 및 n2z 중 적어도 하나가 n2x, n2y, n2z 중 적어도 다른 하나와 실질적으로 다르다.
서로 다른 축들을 따른 가능한 굴절률 차이들의 많은 순열 수, 총 층수 및 그 두께 분포(들), 및 다층 광학 필름에 포함된 미세층 패킷들의 수와 형태를 고려하면, 가능한 다층 광학 필름(210)과 그 패킷의 다양성이 매우 크다. 예시적인 다층 광학 필름은 미국특허 제5,486,949호 (Schrenk 등) "Birefringent Interference Polarizer"; 미국특허 제5,882,774호 (Jonza 등) "Optical Film"; 미국특허 제6,045,894호 (Jonza 등) "Clear to Colored Security Film"; 미국특허 제6,179,949호 (Merrill 등) "Optical Film and Process for Manufacture Thereof"; 미국특허 제6,531,230호 (Weber 등) "Color Shifting Film"; 미국특허 제6,939,499호 (Merrill 등) "Processes and Apparatus for Making Transversely Drawn Films with Substantially Uniaxial Character"; 미국특허 제7,256,936호 (Hebrink 등) "Optical Polarizing Films with Designed Color Shifts"; 미국특허 제7,316,558호 (Merrill 등) "Devices for Stretching Polymer Films"; PCT 공개 WO 2008/144136 A1 (Nevitt 등) "Lamp-Hiding Assembly for a Direct Lit Backlight"; PCT 공개 WO 2008/144656 A2 (Weber et al.) "Backlight and Display System Using Same".
에 개시되어 있다. 다층 광학 필름의 적어도 하나의 패킷 내의 미세층들 중 적어도 일부는 필름의 적어도 하나의 구역(예컨대 도 1의 구역(112, 114, 116))에서 복굴절성을 갖고 있음에 유의한다. 이중 복굴절성 미세층 패킷에 대해서, 광학 반복 단위의 제1 층은 복굴절성을 갖고(즉, n1x ≠ n1y, 또는 n1x ≠ n1z, 또는 n1y ≠ n1z), 광학 반복 단위의 제2 층도 복굴절성을 갖는다(즉, n2x ≠ n2y, 또는 n2x ≠ n2z, 또는 n2y ≠ n2z). 더욱이, 하나 이상의 그와 같은 층의 복굴절성은 적어도 하나의 구역에서 인접 구역에 비해 감소된다. 어떤 경우에는, 이들 층의 복굴절성은, 이들 층이 구역들 중 하나에서는 광학적으로 등방성(즉, n1x = n1y = n1z, 또는 n2x = n2y = n2z)이지만 인접 구역에서는 복굴절성이도록 0으로 감소될 수 있다. 양 층이 초기에 복굴절성인 경우에는, 재료 선택과 처리 조건에 따라서, 이들 층은 이들 층 중 오직 하나만의 복굴절성이 실질적으로 감소되거나 이들 양 층의 복굴절성이 감소될 수 있도록 처리될 수 있다.
예시적인 다층 광학 필름은 중합체 재료로 구성될 수 있으며, 공압출, 주조 및 배향 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 미국특허 제5,882,774호 (Jonza 등) "Optical Film", 미국특허 제6,179,949호 (Merrill 등) "Optical Film and Process for Manufacture Thereof", 및 제6,783,349호 (Neavin 등) "Apparatus for Making Multilayer Optical Films"를 참조한다. 다층 광학 필름은 임의의 전술한 참고 문헌에 설명된 바와 같이 중합체들의 공압출로 형성시킬 수 있다. 바람직하게는, 다양한 층들의 중합체가 유사한 유동 특성, 예를 들어, 용융 점도를 가져서 상당한 유동 방해 없이 공압출될 수 있도록 선택된다. 압출 조건은 연속적이고 안정한 방식으로 공급 스트림 또는 용융 스트림으로서 각자의 중합체를 적절히 공급하고, 용융하고, 혼합하고 펌핑하도록 선택된다. 용융 스트림 각각을 형성하고 유지하는데 이용되는 온도는 온도 범위의 하한에서 동결, 결정화 또는 과도한 고압 저하를 피하고, 온도 범위의 상한에서 재료 열화를 피하는 범위 내에 있도록 선택될 수 있다.
요약하면, 이 제조 방법은 (a) 적어도 최종 필름에 이용될 제1 및 제2 중합체에 대응하는 수지의 제1 및 제2 스트림을 제공하는 단계; (b) (i) 제1 및 제2 유동 채널을 포함하는 경사 플레이트(제1 유동 채널은 유동 채널을 따라 제1 위치로부터 제2 위치로 변하는 횡단면적을 갖고 있음), (ii) 제1 유동 채널과 유체 통신하는 제1의 복수의 도관 및 제2 유동 채널과 유체 통신하는 제2의 복수의 도관을 구비한 피더 튜브 플레이트(각 도관은 그 자신의 슬롯 다이를 공급하며 제1 단부와 제2 단부를 갖고 있고, 도관의 제1 단부는 유동 채널과 유체 통신하고, 도관의 제2 단부는 슬롯 다이와 유체 통신함), 및 (iii) 선택적으로, 상기 도관에 근접 위치한 축 로드 히터를 포함하는 것과 같은 적당한 피드블록을 이용하여 제1 및 제2 스트림을 복수의 층으로 분할하는 단계; (c) 각 층이 인접층들의 주면에 대체로 평행한 다층 웹을 형성하기 위하여 복합 스트림을 압출 다이에 통과시키는 단계; 및 (d) 주조 다층 필름을 형성하기 위하여 다층 웹을 때로는 주조 휠 또는 주조 드럼이라 불리는 칠 롤(chill roll)로 주조하는 단계를 포함할 수 있다. 이 주조 필름은 최종 필름과 층수는 동일할 수 있으나, 주조 필름의 층은 최종 필름의 층보다 통상적으로 훨씬 더 두껍다. 더욱이, 주조 필름의 층들은 통상적으로 모두 등방성이다.
다른 많은 대안적인 주조 다층 웹 제조 방법도 이용될 수 있다. 중합체 공압출을 이용하기도 하는 그와 같은 대안적인 방법들 중 하나는 미국특허 5,389,324 (Lewis 등.)에 기재되어 있다.
냉각 후에, 다층 웹은 거의 최종 마무리된 다층 광학 필름을 제조하기 위해 인발(draw) 또는 연신(stretch)될 수 있으며, 이에 대해 상세사항은 상기 인용 문헌을 참조할 수 있다. 인발 또는 연신은 2가지 목표, 즉 층을 원하는 두께로 박막화하는 것과 층들 중 적어도 일부가 복굴절성을 갖도록 층을 배향시키는 것을 달성한다. 배향 또는 연신은 (예컨대, 텐터(tenter)를 통한) 교차 웹 방향을 따라, (예컨대, 렝스 오리엔터(length orienter)를 통한) 다운 웹 방향을 따라, 또는 이들의 조합에 따라서 (동시적이든 순차적이든 상관없이) 달성될 수 있다. 한 방향만을 따라 연신된다면, 이 연신은 "비구속적(unconstrained)"(필름이 연신 방향에 수직인 평면내 방향에서 치수 제약이 완화될 수 있는 것)이거나, "구속적"(필름이 구속되어 연신 방향에 수직인 평면내 방향에서 치수 제약이 완화될 수 없는 것)일 수 있다. 모든 평면내 방향을 따라 연신된다면, 연신은 대칭적이거나, 즉, 직교 평면내 방향을 따라 동일하거나, 비대칭적일 수 있다. 대안적으로, 필름은 일관 공정으로 연신될 수 있다. 어쨌든, 후속되는 또는 동시에 실시되는 드로우 리덕션(draw reduction), 응력 또는 변형 평형(stress or strain equilibration), 열 고정(heat setting), 및 다른 처리 작업도 필름에 적용될 수 있다.
다층 광학 필름 및 필름 본체는 그 광학적, 기계적 및/또는 화학적 특성을 위해 선택된 추가적인 층 및 코팅도 포함할 수 있다. 예컨대, UV 광에 의해 생기는 필름의 장기적인 성능저하를 방지하기 위해 필름의 주 외표면 한쪽 또는 양쪽에 UV 흡수층이 추가될 수 있다. 추가의 층 및 코팅은 또한 긁힘 방지층, 인열 방지층 및 경화제(stiffening agent)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제6,368,699호(길버트(Gilbert) 등)를 참조한다.
어떤 경우에는, 다층 광학 필름을 구성하는 구성 중합체 재료들 중 하나, 일부 또는 전부의 자연 또는 고유 흡수율이 흡수 가열 공정에 이용될 수 있다. 예컨대, 가시광선 영역에서 손실이 적은 많은 중합체는 특정 자외선 파장보다 실질적으로 더 높은 흡수율을 갖고 있다. 필름의 일부를 그와 같은 파장의 광에 노출시키는 것은 그와 같은 필름의 일부를 선택적으로 가열하는데 이용될 수 있다.
다른 경우에, 흡수성 염료, 안료 또는 기타 제제가 전술한 흡수 가열을 촉진하기 위해 다층 광학 필름의 개별 층들 일부 또는 전부에 포함될 수 있다. 일부 경우에, 그와 같은 흡수제는 스펙트럼이 선택적이며, 그에 따라서 제제는 한 파장 영역에서는 흡수되나 다른 파장 영역에서는 흡수되지 않는다. 예컨대, 개시된 필름들 중 일부는 위조 방지 보안 라벨 같은 것을 가지고 또는 액정 표시(LCD) 장치의 컴포넌트로서 가시광선 영역에서 이용될 수 있으며, 그 경우에는 적외선 또는 자외선 파장에서는 흡수되나 가시광선 파장에서는 실질적으로 흡수되지 않는 흡수제가 이용될 수 있다. 더욱이, 흡수제는 필름의 하나 이상의 선택된 층에 포함될 수 있다. 예컨대, 보호 경계층(PBL), 라미네이팅 접착층, 하나 이상의 스킨층 등과 같은 광학적으로 두꺼운 층에 의해 분리된 2개의 별개의 미세층 패킷을 포함할 수 있으며, 흡수제는 이 패킷들 중 하나에는 포함되나 다른 것에는 포함되지 않거나, 또는 양 패킷에 포함되기는 하나 그 농도가 서로 다를 수가 있다.
다양한 흡수제가 이용될 수 있다. 가시광선 스펙트럼에서 작동하는 광학 필름에 대해서는 자외선 및 적외선(근적외선 포함) 영역에서 흡수되는 염료, 안료 또는 다른 첨가제가 이용될 수 있다. 일부 경우에는 필름의 중합체 재료가 상당히 낮은 흡수성을 갖는 스펙트럼 범위에서 흡수되는 제제를 선택하는 것이 유리할 수 있다. 그와 같은 흡수제를 다층 광학 필름의 선택된 층에 포함시킴으로써, 유도 복사가 필름의 전체 두께가 아니라 선택된 층에만 우선적으로 열을 전달할 수 있다. 전형적인 흡수제들은 대상의 선택된 층 세트에 매립될 수 있도록 압출 용해될 수 있다. 이를 위해서, 이 흡수제들은 바람직하게는 압출에 필요한 처리 온도와 체류 시간에서 상당히 안정되어 있다. 적당한 흡수제에 대한 더 자세한 정보는 미국특허 제6,207,260호 (Wheatley 등) "Multicomponent Optical Body"를 참조한다.
이제 도 3을 참조로 설명하기로 한다. 도 3은 구역(112)과 구역(116)의 경계에 있는 영역(118) 부근에 있는 도 1의 다층 광학 필름(110)의 일부에 대한 개략 단면도이다. 필름(110)의 이 확대도에서는 구역(112)을 인접 구역(116)과 분리시키는 좁은 전이 구역(115)을 볼 수 있다. 이 전이 구역은 처리 세부 사항에 따라서 있어도 되고 없어도 되는데, 없는 경우에는 구역(116)은 별다른 중간 개입물이 없이 구역(112)에 바로 인접할 수 있다. 필름(110)의 구성 세부 사항도 볼 수 있다. 필름은 그 대향면들에 광학적으로 두꺼운 스킨층(310, 312)을 포함하며, 이들 스킨층들(310, 312) 간에는 복수의 미세층(314)과 다른 복수의 미세층(316 )이 개재되어 있다. 미세층(314, 316) 모두는 외측 스킨층 때문에 필름(110)의 내부에 있다. 미세층들(314, 316) 간의 간격은, 미세층들(314, 316)이 한 스킨층(310)에서 시작하여 반대측 스킨층(312)에서 끝나는 단일 미세층 패킷의 일부인 경우와, 미세층들(314, 316)이 하나 이상의 광학적으로 두꺼운 보호 경계층(PBL) 또는 다른 광학적으로 두꺼운 내부층(들)에 의해 서로 분리된 2이상의 구별되는 미세층 패킷들 중 일부인 경우를 감안하여, 도면에서는 열려있다. 어느 경우에도, 미세층들(314, 316) 각각은 바람직하게는 광학 반복 단위들로 배열된 2개의 교호하는 중합체 재료를 포함하며, 도시된 바와 같이, 구역(112)에서 인접 구역(116)으로 측방향으로 또는 횡방향으로 연속적으로 연신하고 있다. 미세층들(314, 316)은 보강 또는 상쇄 간섭에 의해 구역(112)에 제1 반사 특성을 제공하며, 미세층들(314, 316) 중 적어도 일부는 복굴절성을 갖고 있다. 구역(115, 116)은 이미 구역(112)과 동일한 특성을 갖고 있을 수 있지만, 구역(112)에 미세층의 복굴절성을 그대로 유지하면서 구역(116) 내의 미세층들(314, 316) 중 일부의 복굴절성을 감소 또는 제거하기에 충분한 양의 열을 거기에 선택적으로 가함으로써 처리되었다. 이 때, 가해진 열은 또한 처리된 구역(116) 내에 미세층들(314, 316)의 구조적 무결성을 유지할 정도로 충분히 낮다. 구역(116) 내의 미세층들(314, 316)의 감소된 복굴절성은 주로 구역(112)의 제1 반사 특성과 다른 구역(116)의 제2 반사 특성과 관계가 있다.
필름(110)은 도면에 도시된 바와 같이 구역(112)에서 특성 두께(d1, d2)를 갖고 있고, 구역(116)에서 특성 두께(d1', d2')를 갖고 있다. 두께(d1, d1')는 각자의 구역에서 필름의 전면 외측 표면부터 필름의 후면 외측 표면까지 측정된 물리적 두께이다. 두께(d2, d2')는 필름의 전면에 가장 가까이 배치된 (미세층 패킷의 일단에 있는) 미세층에서부터 필름의 후면에 가장 가까이 배치된 (동일한 또는 다른 미세층 패킷의 일단에 있는) 미세층까지 측정된 물리적 두께이다. 따라서, 구역(112) 내의 필름(110)의 두께를 구역(116) 내의 필름의 두께와 비교하고자 한다면, 어느 측정이 더 편리한지에 따라서 d1을 d1'과 비교하거나 d2를 d2'와 비교하는 것을 선택할 수 있다. 대부분의 경우에는 d1과 d1' 간 비교는 d2과 d2' 간 비교와 (비례적으로) 거의 동일한 결과를 보일 수 있다. (물론, 필름이 외측 스킨층을 갖고 있지 않고 미세층 패킷이 필름의 외측 표면 양쪽에서 종단되는 경우에는 d1과 d2는 같게 된다.) 그러나, 스킨층이 곳곳에 상당한 두께 변화를 겪지만 하부의 미세층에는 그에 대응하는 두께 변화가 없는 경우, 또는 그 반대의 경우와 같이, 상당한 불일치가 존재하는 경우에는, 스킨층이 통상적으로 미세층 패킷(들)에 비해 필름의 반사 특성에 미치는 영향이 미미하다는 점을 감안한다면, 여러 구역에서 총 필름 두께를 더욱 잘 나타내는 d2 및 d2' 파라미터를 이용하는 것이 바람직할 수 있다.
물론, 광학적으로 두꺼운 층에 의해 서로 분리된 2이상의 구별되는 미세층 패킷을 포함하는 다층 광학 필름의 경우에는, 특정 미세층 패킷의 두께도 측정될 수 있으며, 패킷 내의 첫 번째 미세층에서부터 마지막 미세층까지의 z-축을 따른 거리로 특징지을 수 있다. 이 정보는 서로 다른 구역(112, 116)에서의 필름(110)의 물리적 특징을 비교하는 심층 분석에서는 중요할 수가 있다.
전술한 바와 같이, 구역(116)이 선택적 열처리되어 미세층들(314, 316) 중 적어도 일부가 인접 구역(112)의 복굴절성에 비해 복굴절성의 일부 또는 전부를 잃어버렸고, 그에 따라서 구역(116)이 미세층으로부터의 광의 보강 간섭 또는 상쇄 간섭에 따라 구역(112)의 반사 특성과는 다른 반사 특성을 보인다. 이런 선택적 가열 처리는 구역(116)을 선택적으로 가압하는 것은 포함하지 않을 수 있으며, 그 결과, (파라미터 d1/d1' 또는파라미터 d2/d2' 중 어느 것을 이용하든지 간에) 필름의 두께 변화는 거의 없을 수 있다. 예컨대, 필름(110)은 구역(112)의 평균 두께와는 구역(112)에서 또는 미처리된 필름에서 관측되는 통상의 두께 변동량 이하만큼 차이가 나는 구역(116)의 평균 두께를 보여줄 수 있다. 따라서, 필름(110)은 구역(112)에서 또는 구역(116)의 열처리 전의 구역(112, 116)의 일부를 포함하는 필름 영역에서 (d1이든 d2이든 간에) Δd의 두께 가변성을 보여주며, 구역(116)은 Δd이하만큼 구역(112)의 공간적 평균 두께(d1, d2)와 (각각) 차이가 있는 공간적 평균 두께(d1', d2')를 가질 수 있다. 파라미터 Δd는 예컨대 두께 d1 또는 d2의 공간 분포에서 표준 편차가 1, 2 또는 3일 수 있다.
일부 경우에는 구역(116)의 열처리에 의해 구역(116)의 필름 두께가 변화될 수 있다. 이러한 두께 변화는 예컨대 다층 광학 필름을 구성하는 상이한 재료들의 국소적 수축 및/또는 팽창에 의한 것이나, 또는 어떤 다른 열유도 현상에 의한 것일 수 있다. 그러나, 그와 같은 두께 변화는 일어나더라도 처리된 구역(116)의 반사 특성에 미치는 영향은, 처리된 구역의 복굴절성 감소나 제거가 일차적임에 비해, 부차적인 것인 것이다. 또한, 많은 경우에, 필름에 주름이 생기는 것을 방지하기 위해 또는 다른 이유로, 내부 패턴화를 달성하는 선택적 열처리 중에 필름의 에지 부분들에 장력을 유지시키는 것이 바람직할 수 있음에 유의한다. 또한 가해진 장력과 세부적인 열처리에 의해 그 처리된 구역들의 두께 변화가 어느 정도는 있을 수 있다.
어떤 경우에는 필름의 반사 특성을 분석함으로써 두께 변화의 효과를 복굴절 변화와 구별하는 것이 가능하다. 예컨대, 미처리 구역(예컨대 구역(112))의 미세층이 좌대역 에지(LBE), 우대역 에지(RBE), 중심 파장 λc, 및 피크 반사율 R1로서 특징지워지는 반사 대역을 제공한다면, (미세층의 굴절률 변화가 없는) 미세층들의 두께가 소정량 변화하면, 처리된 구역의 반사 대역은 R1과 거의 동일한 피크 반사율 R2를 갖게 되나 LBE, RBE, 및 중심 파장은 미처리 구역의 반사 대역의 모양에 비해 파장이 비례적으로 이동되며, 이러한 파장 이동은 측정될 수 있다. 반면에, 복굴절성이 변화하더라도, 이에 의한 광학적 두께의 변동은 보통은 매우 작기 때문에 LBE, RBE, 및 중심 파장의 파장 이동은 통상적으로는 극히 미미할 것이다. (광학적 두께는 물리적 두께 곱하기 굴절률임을 상기하라. 그러나, 복굴절의 변화는 미세층 스택의 설계에 따라서는 반사 대역의 피크 반사율에 큰 또는 적어도 상당한 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 어떤 경우에는, 복굴절이 변하면, 변형된 구역의 반사 대역에 대한 피크 반사율 R2는 R1과 상당히 다를 수 있으며, 물론 이 경우에 R1과 R2는 동일 조명 및 동일 관측 조건하에서 비교된 것이다. R1과 R2를 백분율로 나타내면, R2는 R1과 적어도 10%, 또는 적어도 20%, 또는 적어도 30% 차이가 날 수 있다. 구체적인 예로서, R1은 70%, R2는 60%, 50%, 40%, 또는 그 이하일 수 있다. 또는, R1은 10%, R2은 20%, 30%, 40%, 또는 그 이상일 수 있다. 또한, R1과 R2는 그 비로 비교될 수 있다. 예컨대, R2/R1 또는 그 역은 적어도 2, 또는 적어도 3일 수 있다.
피크 반사율의 상당한 변화는, 이것이 복굴절 변화로 인한 인접층들 간 굴절률 차이에 기인한 계면 반사율(때로는 광학 파워라고 함) 변화를 나타내므로, 통상적으로 반사 대역의 대역폭의 약간의 변화에 의해서도 달성되며, 여기서 대역폭은 LBE와 RBE 간 간격을 말한다.
전술한 바와 같이, 어떤 경우에는 처리된 구역(116)의 필름(110)의 두께, 즉d1' 또는 d2'는, 열처리 중에 구역(116)에 실제로 선택적 압력이 가해지지 않았더라도, 미처리 구역(112)의 필름 두께와 약간 차이가 있을 수 있다. 이런 이유로, 도 3은 d1 이 d1과 약간 다르고, d2'가 d2와 약간 다르게 도시한다. 또한, 전이 구역(115)은 일반적으로 선택적 열처리의 결과로서 "범프" 또는 다른 검출가능한 아티팩트가 필름의 외측 표면에 존재할 수 있음을 보여주는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 어떤 경우에는 열처리해도 인접하는 처리 구역과 미처리 구역 간에 아티팩트가 검출되지 않을 수 있다. 예컨대, 어떤 경우에는 구역들 간 경계에서 손가락을 슬며시 움직이는 관측자는 구역들 간의 범프, 릿지 또는 다른 물리적 아티팩트를 검지하지 못할 수 있다.
어떤 상황에서는 처리 구역과 미처리 구역 간의 두께 차이가 필름의 두께 전체에서 비례적이지 않을 수가 있다. 예컨대, 어떤 경우에는 외측 스킨층은 처리 구역과 미처리 구역 간 두께 차이가 백분율 변화로 표현해서 비교적 작을 수 있으나, 반면에 하나 이상의 내부 미세층 패킷은 그 구역들 간의 두께 차이가 마찬가지로 백분율 변화로 표현해서 더 클 수 있다.
도 4는 내부 패터닝을 포함하는 다른 다층 광학 필름(410)의 일부의 개략 단면도이다. 필름(410)은 광학적으로 두꺼운 외측 스킨층들(412, 414)과, 이 스킨층들 간에 개재된 층(416)에 있는 미세층 패킷을 포함한다. 미세층 전부는 필름(410) 내부에 있다. (대안적인 실시 양태에서는 스킨층들 중 하나 또는 둘 다 생략될 수 있는데, 그 경우에는 패킷의 PBL 또는 최외측 미세층 하나 또는 둘 다 외부층이 될 수 있다.) 미세층들은 필름의 적어도 일부 구역 또는 영역에서 복굴절성을 갖고 적어도 필름의 인접 구역들 간에 측방으로 또는 횡방향으로 연신하는 적어도 일부 미세층을 포함한다. 미세층은 적어도 필름의 제1 미처리 구역(422)에 광의 보강 또는 상쇄 간섭과 연관된 제1 반사 특성을 제공한다. 필름(410)은, 마찬가지로 광의 보강 또는 상쇄 간섭과 연관되기는 하나 제1 반사 특성과는 다른 제2 반사 특성을 제공하기 위하여, 인접 구역들(420, 424)에 압력을 선택적으로 가하지 않고, 이들 구역에서 선택적으로 가열되었다. 이러한 반사 특성의 차이는 관측자에게는 반사광 또는 투과광에서 처리 구역과 미처리 구역 간 색차로서 나타난다. 또한 각자의 색과 그 색들 간의 차이는 통상적으로 입사각에 따라 변화거나 이동된다. 필름(410)은 구역들(420, 422, 424)과 실질적으로 동일한 필름 두께를 가질 수 있으며, 또는 필름 두께는 이들 구역들 간에 약간 다를 수 있지만, 이들 구역들 간 필름 두께 차이는 제1 반사 특성과 제2 반사 특성 간의 차이와는 거의 관련없다. 구역들(420, 422, 424)은 층(416)에서 크로스 해칭으로 표시한 바와 같이 필름의 내부 패턴을 형성한다. 크로스 해칭은 크로스 해칭된 영역 내의 미세층들 중 적어도 일부가 구역(422)에서의 또는 다른 미처리 구역에서의 복굴절에 비해 감소된 복굴절(제로 복굴절 포함)을 갖고 있음을 나타낸다.
이제 도 5a 내지 5n의 이상적인 그래프에 대해 설명한다. 이들 그래프는 이중 복굴절성 다층 광학 필름에 특별한 주안점을 두고 다층 광학 필름의 패턴화 공정을 설명하기 위한 것이다. 또한, 이들 그래프는 미처리 구역과 처리 구역의 각자의 제1 및 제2 반사 특성의 여러 가지 가능한 조합 중 몇 가지와 이들을 달성하는 방법을 설명하기 위한 것이다. 설명 목적상, 광학 필름의 미처리 구역과 처리 구역 양쪽의 반사 특성을 다음의 3가지 유형, 즉, 미러형 반사 특성, 윈도우형 반사 특성 및 편광기형 반사 특성 중 하나로 분류할 수 있다. 미러형 반사 특성은 수직 입사광의 모든 편광 상태에 대해 고반사율(예컨대, 어떤 경우에는 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 또는 99% 이상)을 보여주고, 윈도우형 반사 특성은 수직 입사광의 모든 편광 상태에 대해 저반사율(예컨대, 어떤 경우에는 20%, 10%, 5%, 3%, 또는 1% 이하)을 보여주고, 편광기형 반사 특성은 일 편광 상태의 수직 입사광에 대해서는 고반사율(예컨대, 어떤 경우에는 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 또는 99% 이상)을, 다른 편광 상태의 수직 입사광에 대해서는 저반사율(예컨대, 어떤 경우에는 30%, 20%, 10%, 5%, 3%, 또는 1% 이하)을 보여준다. (편광기형 반사 특성은 일 편광 상태에 대한 타 편광 상태의 반사율의 차이로 표현될 수도 있다.) 다층 광학 필름 또는 스택과 관련하여 여기서 설명된 반사율 값들은, 달리 명시하지 않는 한, 외측 공기/중합체 계면에서의 프레넬 반사를 포함하지 않는다는 점에 유의한다.
이들 상이한 특성의 경계 또는 한계 --예컨대, "고"반사율로 생각되는 것과 "저"반사율로 생각되는 것--와 그들 간의 구별은 최종 이용 응용 및/또는 시스템 요건에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 모든 편광 상태에 대해 적당한 수준의 반사율을 보여주는 다층 광학 필름 또는 그 미세층 패킷은 어떤 응용에 대해서는 거울로서 다른 응용에 대해서는 윈도우로서 생각할 수 있다. 마찬가지로, 수직 입사광의 서로 다른 편광 상태에 대해 적당히 서로 다른 수준의 반사율을 보여주는 다층 광학 필름 또는 그 미세층 패킷은, 정확한 반사율값과, 특정 최종 이용 응용의 상이한 편광 상태에 대한 반사율의 차이에 대한 민감도에 따라서 어떤 응용에 대해서는 편광기로서, 다른 응용에 대해서는 거울로서, 또 다른 응용에 대해서는 윈도우로서 생각할 수 있다. 달리 명시하지 않는 한, 미러, 윈도우 및 편광기 분류는 수직 입사광에 대해서 특정된다. 경사각 특성은 수직 입사 시의 광학 필름의 특성과 어떤 경우에는 같거나 유사하고, 다른 어떤 경우에는 크게 다를 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 5a-n의 각 그래프에서는 굴절률 "n"이 수직축 상에 플롯되어 있다. 수평축 상에는 2층 광학 반복 단위를 특징짓는 6개 굴절률 각각에 대한 위치 또는 마크가 있다. "1x", "1y", 및 "1z"는 위에서 n1x, n1y, 및 n1z라 하였던 x-, y-, 및 z-축을 따른 제1 층의 굴절률들을 나타낸다. 마찬가지로, "2x", "2y", 및 "2z"는 위에서 n2x, n2y, 및 n2z라 하였던 x-, y-, 및 z-축을 따른 제2 층의 굴절률들을 나타낸다. 도면들에서 마름모형 기호(◇)는 제1 공정 단계에서의 재료의 굴절률을 나타낸다. 이 제1 단계는 예컨대 주조 휠로 압출, 담금질 또는 주조되었으나 연신이나 배향은 아직 되지 않은 중합체 층에 대응할 수 있다. 도면에서 개방(속빈) 원형 기호(○) 는 제1 단계 뒤의 제2 공정 단계에서의 재료의 굴절률을 나타낸다. 제2 단계는 필름 내의 미세층들 간의 계면으로부터 보강 또는 상쇄 간섭에 의해 광을 반사하는 다층 광학 필름으로 연신 또는 배향된 중합체 층에 대응할 수 있다. 도면에서 작은 속찬 원형 기호 또는 점(●)은 제1 및 2 단계 뒤의 제3 공정 단계에서의 재료의 굴절률을 나타낸다. 제3 단계는 연신 및 배향된 후에, 뒤에 더 자세히 설명하는 바와 같이 선택적으로 열처리된 중합체 층에 대응할 수 있다. 그와 같은 가열 처리는 통상적으로, 처리된 구역이라고 부르는 필름의 하나 이상의 특정 부분 또는 구역에만 한정된다.
주어진 도면에서 여러 가지 기호의 수직 좌표들을 비교해 보면, 광학 필름에 대한 많은 정보, 그 제조 방법, 그리고 그 처리 및 미처리 부분의 광학적 특성을 확인할 수 있을 것이다. 예컨대, 다음과 같은 것들, 즉, 재료 중 하나 또는 둘 다가 선택적 열처리 전 또는 후에 복굴절성을 갖거나 갖고 있었는지 여부, 복굴절성이 단축적인지 아니면 2축적인지, 그리고 복굴절성이 큰지 작은지를 확인할 수 있다. 또한, 도 5a-n으로부터, 3가지 공정 단계(주조 상태, 연신 상태 및 처리 상태) 각각에 대해 2개 층간의 굴절률 차이들 Δnx, Δny, Δnz 각각의 상대적 크기를 확인할 수 있다.
전술한 바와 같이, 최종 마무리된 내부 패턴화된 다층 광학 필름에 대한 전구체 용품은 중합체 재료의 주조 웹이 될 수 있다. 이 주조 웹은 최종 필름과 동일한 수의 층을 갖고 있으며, 이 층들은 최종 필름에 사용된 것과 동일한 중합체 재료로 구성될 수 있으나 주조 웹이 더 두껍고 그 층들은 보통은 전부 등방성이다. 그러나, 어떤 경우에는, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 주조 공정 자체가 재료들 중 하나 이상에 일정 수준의 배향과 복굴절성을 부여할 수 있다. 도 5a-n에서 마름모형 기호는, 후속 연신 절차 후에 다층 광학 필름의 광학 반복 단위에서 미세층이 되는 주조 웹 속의 2개의 중합체 층의 굴절률을 나타낸다. 연신 후에는, 층들 중 적어도 일부는 배향되고 복굴절성을 갖게 되고, 배향된(그러나 아직 패턴화는 되지 않은) 다층 광학 필름이 형성된다. 이는 도 5a-n에서 마름모형 기호로 나타낸 각자의 원래 값으로부터 수직적으로 벗어날 수 있는 개방 원으로 예시되어 있다. 예컨대, 어떤 형태의 연신 절차는 특정 층의 굴절률을 x-축을 따라서는 증가시키지만 y- 및 z-축을 따라서는 감소시킨다. 그와 같은 굴절률 이동은 필름을 y-축과 z-축을 따라서는 치수를 완화될 수 있도록 하면서 양의 복굴절성 중합체 층을 x-축을 따라 적당히 단축 연신함으로써 얻을 수 있다. 도 5a-5e에서는, 연신 절차는 제1 층의 굴절률을 x- 및 y-축을 따라서는 증가시키지만 z-축을 따라서는 감소시킨다. 그와 같은 굴절률 이동은 양의 복굴절성 중합체층을 x-및 y-축을 따라 적당히 단축 연신함으로써 얻을 수 있다. 도 5j에서, 연신 절차는 제1 층의 굴절률을 x-축을 따라서는 증가시킬 수 있지만, z-축을 따라서는 감소시키고, y-축을 따라서는 거의 동일한 굴절률을 유지한다. 어떤 경우에는 이 굴절률 이동은 y-축에 비해 x-축을 따른 더 높은 연신도를 이용하여 양의 복굴절성 중합체 층을 x-축과 y-축을 따라 비대칭적으로 2축 연신함으로써 얻어질 수 있다. 다른 경우에, 이 굴절률 이동은 필름을 y-축에 제한하면서(제한된 단축 연신) x-축을 따라 단축 연신함으로써 대략적으로 얻어질 수 있다. 도 5a-n 각각에서는 배향은 되었지만 처리는 되지 않은 상태(개방 원)의 제1 및 제2 층은 모두 복굴절성을 갖는다.
제1 반사 특성을 제공하기 위하여 광학 반복 단위로 배열된 미세층을 가진 적어도 부분적으로 복굴절성인 다층 광학 필름의 형성 후에는, 그 필름은 전술한 선택적 가열을 할 준비가 된다. 이 가열은 다층 광학 필름의 제1 구역에 인접하는 제2 구역에서 선택적으로 실시되며, 제1 (미처리) 구역에서는 복굴절성을 그대로 유지하면서 미세층들 중 적어도 일부의 복굴절성을 감소시키거나 제거하기 위하여 미세층 패킷 내의 적어도 하나의 복굴절성 재료를 부분적으로 또는 전체적으로 선택적으로 용융 및 배향 해제시키도록 조정된다. 이 선택적 가열은 또한 제2 구역 내의 층들의 구조적 완전성을 유지하도록 실시된다. 처리된 제2 구역의 복굴절성 재료가 전체적으로, 즉 완전히 배향 해제되면, 복굴절성 미세층은 광학적으로 얇게 유지하면서 (예컨대, 주조 웹의) 등방성 상태로 복귀한다. 이것은 도 5a-h에서 볼 수 있는데, 여기서는 열처리에 의해서 제1 층의 굴절률(n1x, n1y, 및 n1z와 연관된 작은 어두운 점들을 참조)) 이 주조 웹 상태에서의 값(동 굴절률 n1x, n1y, n1z에 대한 마름모형 기호를 참조)으로 되돌아 가게 된다. 마름모형 기호는 등방성 상태(예컨대 주조 웹)에서의 층의 굴절률을 나타내고, 작은 어두운 점은 최종 마무리된 내부 패턴화된 필름의 처리된 또는 선택적으로 가열된 구역의 미세층의 굴절률을 나타내고, 개방 원은 최종 마무리된 내부 패턴화된 필름의 미처리 구역의 미세층의 굴절률을 나타낸다는 것을 상기한다.
처리된 제2 구역의 복굴절성 재료가 일부만, 즉 불완전하게 배향 해제되면, 복굴절성 미세층은 가열 전의 복굴절 상태보다는 작지만 등방성이지는 않은 복굴절 상태로 완화된다. 이 경우에, 처리된 제2 구역의 복굴절성 재료의 굴절률은 마름모형 기호와 개방 원 사이의 값을 취한다. 도 5a-n 참조.
도 5a-d는 하나 이상의 제1 (미처리) 구역에서는 미러형 반사 특성을 갖고 하나 이상의 제2 (처리) 구역에서는 윈도우형 반사 특성을 가질 수 있는 다층 광학 필름에 대한 굴절률 관계를 보여준다. 도 5a에서, 인발 전에 주조 상태에서 실질적으로 동일 굴절률을 갖는 제1 및 제2 중합체 재료가 선택되고, 양 중합체 재료는 양의 응력-광 계수를 갖는다. 이들 재료는 적당한 수의 층을 갖는 교호하는 층 구성으로 공압출되어 마름모형 기호로 나타낸 굴절률을 가진 다층 주조 웹을 형성한다. 이어서 주조 웹은 제1 및 제2 중합체 재료에 복굴절성을 유발하기 위해 적당한 조건 하에서 x- 및 y-축을 따라 실질적으로 동일하게 2축 연신된다. 양 중합체 재료는 x- 및 y-방향을 따라서는 굴절률이 증가하고, z-방향을 따라서는 감소하나, 이러한 증감의 크기는 제1 재료가 가정된 인발 조건 하에서는 훨씬 더 큰 응력-광 계수를 갖고 있기 때문에 제2 재료보다 제1 재료에서 훨씬 더 크다. 인발된 (연신된) 다층 광학 필름은 평면내 굴절률 부정합(Δnx, Δny)이 상당히 크며, 반대 극성 또는 부호의 평면외 굴절률 부정합(Δnz)은 다소 크다. 이 굴절률 세트는 적당한 수의 층을 가진 미세층 패킷에서 구현될 때에, 경사 입사 p-편광에 대한 반사율이 입사각 증가에 따라 증가하는 다층 미러 필름을 제공할 수 있다. 이 미러 필름은 미세층의 층 두께 분포에 따라서 협대역이거나 광대역일 수 있다.
이어서, 이 미러 필름은 제1 구역에 미러 필름을 그대로 두면서 전술한 바와 같이 제2 구역에서 내부적으로 패턴화될 수 있다. 복사 에너지의 제2 구역에로의 선택적 전달에 의한 선택적 가열에 따라서 복굴절 층은 그 원래의 등방성 상태로, 또는 배향 해제가 불완전하면 중간 복굴절 상태로 완화된다. 완화가 완전하면, 제2 구역은 Δnx = Δny = Δnz = 0을 갖는 다층 윈도우 필름이 될 수 있다. 필름의 이 부분의 반사 특성은, 서로 다른 재료층의 층 구조가 보존되더라도 사실상 반사가 아니고 (2개의 외측 표면에서의 프레넬 반사를 제외한) 사실상 완전한 투과이다. (실제 실시 양태에서는, 굴절률 정합은 통상적으로 전 영역에 걸쳐 완전한 것은 아니며, 보존된 다층 구조의 확인으로서 적어도 일부 장소에서 작은 반사율이 검출될 수 있다.) 따라서 최종 필름은 일 구역에서의 미러 필름과 인접 구역에서의 윈도우 필름을 단일 필름으로 조합한 것으로, 미세층들은 일 구역에서 옆 구역으로 연속적으로 연신한다. 이 도 5a에 있어서, 선택적 가열 처리 공정은 다층 미러 필름을 다층 윈도우 필름으로, 즉, 미러 → 윈도우로 변화시킬 수 있다.
도 5b는, 제1 및 제2 재료가 인발 전에 주조 상태에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고 있고, 양 재료가 양의 응력-광 계수를 갖고 있고, 양 재료가 다층 주조 웹을 형성하도록 공압출되고, 그리고 주조 웹이 제1 및 제2 중합체 재료에 복굴절성을 유발하도록 적당한 조건 하에서 x- 및 y-축을 따라 실질적으로 동일하게 2축 연신되는 한에서는 도 5a와 매우 유사하다. 다시, 양 재료는 x- 및 y-방향을 따라서는 굴절률이 증가하고, z-방향을 따라서는 감소하나, 이러한 증감의 크기는 제2 재료보다 제1 재료에서 훨씬 더 크다. 인발된 (연신된) 다층 광학 필름에 대한 굴절률 관계는 도 5a와 실질적으로 동일하며, 적당한 수의 층을 가진 미세층 패킷에서 구현될 때에 광대역 또는 협대역 다층 미러 필름을 만들어 낸다.
그러나, 필름의 제2 구역에서 내부 패턴화를 달성하기 위해 선택적 가열이 실시되면 작지만 분명한 차이가 발생한다. 도 5b의 경우에는, 제1 및 제2 재료는 용융점 또는 연화점이 서로 다르며, 선택적 가열은 제1 재료 층의 용융점 또는 연화점을 초과하나 제2 재료 층의 용융점 또는 연화점 미만인 온도로 제어된다. 이런 식으로, 선택적 가열에 의해 제2 구역 내의 제1 복굴절 층은 그 원래의 등방성 상태로, 또는 배향 해제가 불완전하면 중간 복굴절 상태로 완화되며, 그 때에 제2 구역 내의 제2 복굴절 층은 그 복굴절성을 실질적으로 유지하고 있다. 제1 재료의 완화가 완전하면, 제2 구역은 모든 주 방향을 따라서는 굴절률 차이가 매우 작은 것을 특징으로 하고, 즉, Δnx
Figure pct00006
Δny
Figure pct00007
Δnz
Figure pct00008
0이고, 도 5a와 유사한 다른 다층 윈도우 필름을 생성한다. 따라서 최종 필름은 일 구역에서의 다층 미러 필름과 인접 구역에서의 다층 윈도우 필름을 단일 필름으로 조합한 것으로, 미세층들은 일 구역에서 옆 구역으로 연속적으로 연신한다. 이 도 5b에 있어서, 선택적 열 처리 공정은 다층 미러 필름을 다층 윈도우 필름으로(미러 → 윈도우)로 변화시킬 수 있다.
도 5c는 도 5a와는 유사하나 도 5b와는 다르다. 도 5c에서, 다시 제1 및 제2 재료가 인발 전에 주조 상태에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고 있고, 양 재료가 양의 응력-광 계수를 갖고 있고, 양 재료가 다층 주조 웹을 형성하도록 공압출되고, 주조 웹이 제1 및 제2 중합체 재료에 복굴절성을 유발하도록 적당한 조건 하에서 x- 및 y-축을 따라 실질적으로 동일하게 2축 연신되고, 그리고 양 재료가 x- 및 y-방향을 따라서는 굴절률이 증가하나 z-방향에서는 감소한다. 도 5c는 도 5a와는 제2 재료가 인발 (연신) 작업 후에 배향되는 양이 다르다. 따라서, 굴절률 증감 크기가 제2 재료에 대해서보다 제1 재료에 대해 더 크더라도, 가정된 인발 조건 하에서는 제2 재료에 대한 응력-광 계수가 도 5a보다 도 5c에서 더 크고, 인발 후의 제2 재료의 굴절률 이동은 도 5a에서보다 더 크다. 그 결과, 인발된 다층 광학 필름에서는, 평면내 굴절률 부정합(Δnx, Δny)이 상당하고, 반대 극성 또는 부호의 평면외 굴절률 부정합(Δnz)은 더 크다. 그러나 이들 부정합은 도 5a의 인발 필름에서의 각각의 부정합보다는 더 작은 크기이며, 따라서 각 층 계면에서의 반사율이 더 작을 것이다. 그럼에도 불구하고, 인발된 (연신된) 다층 광학 필름에 대한 굴절률 관계는 적당한 수의 층을 가진 미세층 패킷에서 구현될 때에 광대역 또는 협대역 다층 미러 필름을 만들어 낸다.
이어서, 이 미러 필름은 도 5a의 미러 필름과 동일한 방식으로 제2 구역에서 내부적으로 패턴화되어 동일한 결과를 얻을 수 있다. 따라서 최종 필름은 일 구역에서의 미러 필름과 인접 구역에서의 윈도우 필름을 단일 필름으로 조합한 것으로, 미세층들은 일 구역에서 옆 구역으로 연속적으로 연신한다. 이 도 5c에 있어서, 선택적 열 처리 공정은 다층 미러 필름을 다층 윈도우 필름으로(미러 → 윈도우)로 변화시킬 수 있다.
도 5d는 도 5c와 유사하나, 다만, 제2 재료의 응력-광 계수의 부호 또는 극성이 양에서 음으로 변하였다는 점이 다르다. 따라서, 제1 및 제2 재료가 인발 전에 주조 상태에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고 있고, 양 재료가 다층 주조 웹을 형성하도록 공압출되고, 그리고 주조 웹이 제1 및 제2 중합체 재료에 복굴절성을 유발하도록 적당한 조건 하에서 x- 및 y-축을 따라 실질적으로 동일하게 2축 연신된다. 도 5d의 필름에서는, 2축 연신에 의해서 제2 재료의 굴절률이 x- 및 y-방향을 따라서는 감소하고 z-방향에서는 증가한다. 그 결과, 인발된 다층 광학 필름에서는, 평면내 굴절률 부정합(Δnx, Δny)이 크고, 반대 극성 또는 부호의 평면외 굴절률 부정합(Δnz)도 크며, 이들 부정합은 도 5c의 인발 필름에서의 부정합보다는 훨씬 더 크며, 따라서 각 층 계면에서의 반사율이 더 클 것이다. 적당한 수의 층을 가진 미세층 패킷에서 구현될 때에, 이들 굴절률 관계는 다층 미러 필름을 만들어 낼 수 있다. 이 미러 필름은 미세층의 층 두께 분포에 따라서 협대역이거나 광대역일 수 있다. 이것은 도 5c의 미러 필름과 동일한 방식으로 제2 구역에서 내부적으로 패턴화될 수 있고, 다층 미러 필름으로부터 다층 윈도우 필름으로의 변환(미러 → 윈도우)을 제공하는 동일한 결과를 얻을 수 있다.
도 5e-i는 하나 이상의 제1 (미처리) 구역에서는 윈도우형 반사 특성을 갖고 하나 이상의 제2 (처리) 구역에서는 미러형 반사 특성을 가질 수 있는 다층 광학 필름에 대한 굴절률 관계를 보여준다. 그와 같은 변환은 도 5a-d에서 설명한 변환과는 반대인 것으로 생각할 수 있다. 따라서, 일 구역에서는 미러형 반사 특성을 갖고 다른 구역에서는 윈도우형 반사 특성(예컨대, 실질적으로 깨끗하거나 투명하게 보이는 것)을 가진 단일 다층 필름은 먼저 미러형 특성을 가진 다층 광학 필름을 전체 영역에 걸쳐 제조하고, 이어서 도 5a-d와 관련하여 설명된 바와 같이 윈도우형 모습을 제공하기 위해 필름을 하나 이상의 선택된 구역에서 선택적 가열을 통해 처리함으로써 얻어질 수 있다. 선택적으로, 동일한 단일 미러/윈도우 다층 필름이 전체 영역 상부에서 윈도우-형 특성을 가지는 다층 광학 필름을 먼저 제조하고, 이어서, 다음의 도 5e-i 와 함께 설명된 것과 같이, 이 필름을 미러-형 외관을 제공하기 위해 하나 이상의 선택 구역에서 열을 가하여 처리함으로써 얻어질 수 있다.
도 5e에서, 제1 및 제2 중합체 재료은, 인발 전에 주조 상태에서 실질적으로 동일한 굴절률을 가지도록 그리고 양 물질이 양의 응력-광 계수를 가지도록 선택된다. 이들 재료는 적당한 수의 층을 갖는 교호하는 층 구성으로 공압출되어 마름모형 기호로 나타낸 굴절률을 가진 다층 주조 웨브를 형성한다. 주조 웨브는 이후에 2축으로 x- 및 y- 축을 따라, 제1 및 제2 중합체 재료 내의 복굴절을 유도하기 위해 적합한 조건에서 실질적으로 동일하게 연신된다. 양 물질은 x- 및 y- 방향을 따라 굴절률 증가를, 그리고 z-방향으로 감소를 경험하며, 가정된 인발 조건 하에서 실질적으로 유사한 응력-광 계수를 가지는 물질의 결과로서 이러한 증가 및 감소가 제1 및 제2 물질에 대해 거의 매우 동일하다. 각각의 물질 층이 강하게 2축성으로 복굴절되는 경우에도, 인발(연신)된 다층 광학 필름에서의 결과는 모든 세 개의 주요 방향(Δnx
Figure pct00009
0, Δny
Figure pct00010
0, 및 Δnz
Figure pct00011
0)를 따라 실질적으로 일치하는 두 개의 물질 층의 굴절률이다. 이러한 굴절률 세트는, 적당한 수의 층으로 미세층 패킷에 구현될 때, 수직 입사 및 비스듬히 입사하는 광에 대해 반사를 거의 또는 전혀 하지 않는 다층 윈도우-형 필름을 제공할 수 있다.
도 5e의 제1 및 제2 물질은 다른 용융 또는 연화점을 가지며, 제1 물질의 용융 또는 연화점이 제2 물질보다 낮다. 선택적인 가열은 따라서 제1 물질 층의 용융 또는 연화점 초과의 온도로, 그러나 제2 물질 층의 용융 또는 연화점 미만으로 제어될 수 있다. 이런 식으로, 선택적 가열에 의해 제2 구역 내의 제1 복굴절 층은 그 원래의 등방성 상태로, 또는 배향 해제가 불완전하면 중간 복굴절 상태로 완화되며, 그 때에 제2 구역 내의 제2 복굴절 층은 그 복굴절성을 실질적으로 유지하고 있다. 제1 물질의 완화가 완료되면, 제2 구역은 평면내(in-plane) 방향으로(Δnx
Figure pct00012
Δny), 그리고 반대 극성 또는 사인의 z-방향으로 실질적인 그리고 거의 동일한 굴절률 차이(Δnz)에 의해 특성화된다. 이러한 굴절률 세트는, 미세층 패킷에서 적절한 수의 층으로 구현될 때, 입사 각의 증가에 따라 비스듬히 입사한 p- 편광된 광의 반사가 증가하는 다층 미러 필름을 제공할 수 있다. 미러 필름은 미세층의 층 두께 분포에 따라, 광대역 또는 협대역일 수 있다. 따라서, 마감된(finished) 필름은 하나의 구역 내의 다층 윈도우 필름 내 및 인접 구역 내의 다층 미러 필름을, 하나의 구역에서 다음 구역으로 연속적으로 확장하는 미세층과 단일 필름으로 결합한다. 이러한 도 5e에 관하여, 선택적 열 처리 프로세스는 다층 윈도우 필름을 다층 미러 필름(윈도우 → 미러)으로 변경할 수 있다.
도 5f는 제1 및 제2 물질의 응력-광 계수의 부호 또는 극성이 양에서 음으로 변경되었다는 것을 제외하고, 도 5e와 유사하다. 따라서, 제1 및 제2 물질은 다시 인발 전 주조 상태에서 실질적으로 동일한 굴절률을 가지며, 이 물질들은 다층 주조 웨브를 형성하도록 공압출되고, 주조 웨브는 제1 및 제2 중합체 재료 내의 복굴절을 유도하기에 적합한 조건 하에서 x- 및 y- 축을 따라 실질적으로 동일하게 2축성으로 연신된다. 도 5f의 필름에서, 2축성 연신은 제1 및 제2 물질의 평면내 굴절률을 감소시키고 z-축 굴절률을 증가시킨다. 이러한 증감의 크기가 가정한 인발 조건에서 실질적으로 유사한 응력-광 계수를 가지는 물질의 결과로서 제1 및 제2 물질과 매우 거의 동일하다. 각각의 물질 층이 강하게 2축성으로 복굴절되는 경우에도, 인발(연신)된 다층 광학 필름에서의 결과는 모든 세 개의 주요 방향(Δnx
Figure pct00013
0, Δny
Figure pct00014
0, 및 Δnz
Figure pct00015
0)을 따라 실질적으로 일치하는 두 개의 물질 층의 굴절률이다. 이러한 굴절률 세트는, 적당한 수의 층으로 미세층 패킷에 구현될 때, 수직 입사 및 비스듬히 입사하는 광에 대해 반사를 거의 또는 전혀 하지 않는 다층 윈도우-형 필름을 제공할 수 있다. 이러한 윈도우 필름은, 제1 물질이 등방성 상태로 완화되고 제2 물질이 자신의 복굴절을 유지하도록 도 5e의 윈도우 필름과 동일한 방식으로 제2 구역에서 내부적으로 패턴화될 수 있다. 이러한 결과는 다시 다층 윈도우 필름에서 다층 미러 필름(윈도우 → 미러)으로의 변형을 일으킨다.
도 5g-i는 도 5e의 동작으로부터의 (많은 가능한 변형 중에) 일부 전형적인 변형을 나타낸다. 도 5g에서, 제2 물질은 인발 필름에서 자신의 복굴절에 대해 복굴절을 조금 증가시킴으로써 선택적인 열 처리에 반응한다. 이 결과는 도 5e의 대응 값보다 크기가 다소 크거나 그렇지 않으면 유사한 제2 (처리) 구역에서 Δnx, Δny, Δnz의 값이다. 다소 더 큰 굴절률 차이는 층 계면에서 다소 큰 반사를 만들며, 지정된 수의 층을 가지는 미세층에 대해 보다 큰 반사를 만든다. 도 5h는 도 5g의 역이다. 도 5h에서, 제2 물질이 인발된 필름에서의 자신의 복굴절에 관하여 다소 복굴절을 감소시킴으로써 선택적인 열 처리에 반응한다. 결과는 도 5e의 대응 값에 대하여 크기 면에서 다소 작거나 그렇지 않으면 유사한 제2(처리) 구역에서의 Δnx, Δny, Δnz의 값이다. 다소 작은 굴절률은 층 계면에서 다소 작은 반사를 만들고, 지정된 수의 층을 가지는 미세층 패킷에 대해 작은 반사를 만든다. 도 5i에서, 제1 물질이 소량의 자신의 복굴절을 유지함으로써 선택적인 열 처리에 반응한다. 즉, 제1 물질은 등방성 상태로 완전히 완화되지 않는다. 이는 도 5e의 대응 값에 대하여 크기 면에서 다소 작거나 그렇지 않으면 유사한 제2(처리) 구역에서의 Δnx, Δny, Δnz의 값을 발생시킨다. 다소 작은 굴절률 차이는 층 계면에서 다소 작은 굴절률을 만들고, 지정된 수의 층을 가지는 미세층 패킷에 대해 보다 작은 굴절률을 만든다.
위의 차 이외에서, 도 g-i는 도 5e에서와 동일한 방식으로 다층 미러 필름을 만들기 위해 제2 구역 내에 내부적으로 패턴화될 수 있는 다층 윈도우 필름을 대표하는 굴절률 관계를 나타낸다. 이러한 결과는 다시 다층 윈도우 필름에서 다층 미러 필름(윈도우 → 미러)으로의 변형을 일으킨다.
도 5j 및 5k는 하나 이상의 제1(처리) 구역 내의 윈도우-형 반사 특성을 그리고 하나 이상의 제2 (처리) 구역 내의 편광기-형 반사 특성을 가질 수 있는 다층 광학 필름에 대한 굴절률 관계를 나타낸다. 이러한 관계는 도 5a-i의 윈도우/미러 실시예에 적합할 수 있는 동일한 또는 유사한 공압출 가능한 물질을 사용하여 얻어질 수 있으나, 여기서 제한된 단축상의 연신 등 또는 비대칭적 2축상의 연신이 다층 광학 필름을 생성하는데 사용된다.
도 5j에서, 동일한 또는 유사한 등방성 굴절률을 가지도록, 그리고 동일한 또는 유사한 응력-광 계수(음의 계수가 사용될 수 있으나, 도 5j에 양으로 도시됨)를 가지도록, 그리고 다른 용융 또는 연화 온도를 가지도록 제1 및 제2 중합체 재료이 선택된다. 이들 재료는 적당한 수의 층을 갖는 교호하는 층 구성으로 공압출되어 마름모형 기호로 나타낸 굴절률을 가진 다층 주조 웨브을 형성한다. 2축성으로 인발되기 보다는, 도 5j의 주조 웨브가 제1 및 제2 중합체 재료 내의 복굴절을 유발하기 위해 적합한 조건에서, x-축을 따라 (동시에 y-축을 따라 필름을 누르면서) 1축성으로 연신된다. 연신은 유사한 양만큼 굴절률 값(n1x 및 n2x)이 증가하도록 하면서, n1z 및 n2z가 유사한 양만큼 감소되도록 하고, n1y 및 n2y가 상대적으로 일정하게 유지되도록 한다. 이는 각각의 물질 층이 강하게 2축성 복굴절되는 경우에도, 모든 세 개의 주요 방향((Δnx
Figure pct00016
0, Δny
Figure pct00017
0, 및 Δnz
Figure pct00018
0))을 따라 실질적으로 일치하는 두 물질 층의 굴절률을 만든다. 이러한 굴절률 세트는, 적당한 수의 층으로 미세층 패킷에 구현될 때, 수직 입사 및 비스듬히 입사하는 광에 대해 반사를 거의 또는 전혀 하지 않는 다층 윈도우-형 필름을 제공할 수 있다.
이러한 다층 윈도우 필름은 이후에 제1 구역에 윈도우 필름을 그대로 남기면서 제2 구역에서 내부적으로 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로 복사 에너지를 선택적으로 전달함으로써 선택적 가열은 제2 구역 내에 복굴절 층의 적어도 일부가 완화되도록 하고, 복굴절이 덜 된다. 도 5j에서, 가열은 제1 재료 층의 용융 또는 연화점을 초과하나 제2 재료 층의 용융 또는 연화점 미만으로 제어되어, 제2 구역 내의 제1 복굴절 층이 이들의 원 등방성 상태로 완화되며, 동시에 제2 복굴절 층이 실질적으로 이들의 복굴절을 유지하도록 한다. 따라서 제2구역은 평면내 방향으로 상대적으로 큰 굴절률 차이(Δnx)에 의해, 다른 평면내 방향으로 제로 또는 거의-제로의 굴절률 차이 (Δny)에 의해, 그리고 Δnx에 비하여 상대적으로 큰 반대 극성 또는 부호의 평면외 굴절률 차이(Δnz)에 의해 특성화된다. 이러한 굴절률 관계는, 적합한 수의 층으로 미세층 패킷에 구현될 때, 제2 구역에 반사형 편광기 필름을 제공할 수 있다. 이러한 편광기 필름은 y-방향에 평행한 통과 축과 x-방향에 평행한 차단 축을 가진다. 차단-상태 편광된 광에 대해 이러한 필름에 의해 제공된 반사가, 미세층의 층 두께 분포에 따라 협대역 또는 광대역일 수 있다. 다른 경우에, 차단-상태 편광된 광(s-편광된 컴포넌트 및 p-편광된 컴포넌트에 대해)에 대해 편광기 필름의 반사는 Δnz의 반대 극성에 기인하여 입사각을 증가시킴으로써 증가한다. 따라서 마감된(finished) 필름은 하나의 구역 내의 다층 윈도우 필름 및 인접 구역의 반사형 편광기 필름을, 하나의 구역에서 다음 구역으로 연속적으로 확장하는 미세층과 단일 필름으로 결합한다. 이러한 도 5j에 관하여, 선택적 열 처리 프로세스는 다층 윈도우 필름을 다층 반사 편광기 필름(윈도우 → 미러)으로 변경할 수 있다.
도 5k는 배향(연신) 절차를 제외하고, 도 5j에 대해 모든 면에서 유사하다. 제약된 단축상의 연신을 사용하기 보다는, 도 5k의 굴절률 관계는 비대칭 2축 연신을 가정한다 - 하나의 경우에 주조 웨브가 x- 및 y- 방향으로 다른 양으로 연신된다. 이러한 증가는 n1x 및 n2x에서의 증가보다 더 작으나, 이는 n1y 및 n2y에서 현저한 그리고 실질적으로 유사한 증가를 일으킨다. 각각의 물질 층이 강하게 2축상으로 복굴절되는 경우에도, 모든 세 개의 주 방향(Δnx
Figure pct00019
0, Δny
Figure pct00020
0, 및Δnz
Figure pct00021
0)을 따라 굴절률이 실질적으로 일치한다. 이러한 굴절률 세트는 수직으로 입사 및 비스듬히 입사한 광에 대해 거의 또는 전혀 반사를 하지 않는 다층 윈도우-형 필름을 제공할 수 있다.
이러한 다층 윈도우 필름은 이후에 도 5j에서와 동일한 방식으로 제2 구역에서내부적으로 패터닝될 수 있으며, 이에 따라 제1 물질이 등방성 상태(n1x = n1y = n1z)로 완화되며, 제2 물질이 실질적으로 자신의 복굴절을 유지한다. 이러한 경우에, Δnx가 Δny보다 현저히 크나, 결과는 제2 구역에서의 양자의 평면내 굴절률 차이(Δnx 및 Δny)에 대한 실질적인 값이다. 평면외 차(Δnz) 또한 크며, Δnx 및 Δny에 관하여 반대의 극성 또는 부호를 가진다. 이러한 굴절률 관계들이 적당한 수의 층을 가진 미세층 패킷에서 구현되면, 그 결과는 여기서 부분 편광기라 부르는 비대칭 반사 필름이 될 수 있다. 이러한 필름은 하나의 편광(차단 축에 평행함)의 수직 입사 광에 대해 고도의 반사를 제공하고, 반대 편광(통과 축에 평행함)의 수직 입사 광에 대해 훨씬 작은, 그러나 실질적인 반사각도를 제공한다. 반사는, 미세층 스택의 층 두께 프로파일에 따라 광대역 또는 협대역일 수 있다. 도 5k의 처리된 필름에 대해, 차단 축은 x-축에 대해 평행하고, 통과 축이 y-축에 대해 평행하다. 이와 같은 편광 필름은 예를 들면 소정의 고 효율, 저 손실 디스플레이 응용에 특히 유용할 수 있으며, 그리고 광 재순환 및 공간 균질 시스템에서, 그리고 다른 응용에서 유용할 수 있다. 그와 같은 필름과 그 응용에 대해 더 자세한 것은 PCT 공개 WO 2008/144656 (Weber 등), "Backlight 및 Display System Using Same"을 참조한다. 이 특허 공개에서는 이 필름을 비대칭 반사 필름(ARF)이라 부르고 있다. 비스듬한 입사에서, 도 5k 필름에 대한 차단 상태 및 통과 상태 모두의 반사(각각이 이와 같은 상태의 s-폴 및 p-폴 컴포넌트)가 입사각 증가와 함께 증가한다. 마감된 필름은 하나의 구역의 다층 윈도우 필름 및 인접 구역의 반사형 편광기 필름을, 하나의 구역에서 다음 구역으로 연속적으로 확장하는 미세층과 단일 필름으로 결합한다. 이러한 도 5k에 관하여, 선택적인 열 처리 프로세스가 다층 윈도우 필름을 다층 반사 편광기 필름(윈도우 → 편광기)으로 변경할 수 있다.
도 5l은 단일 편광기/윈도우 다층 광학 필름을 생성하기 위해 음의 복굴절 물질과 양의 복굴절 물질을 결합한다. 제1 및 제2 중합체 재료은, 인발 전에 주조에서 동일하거나 유사한 굴절률을 가지도록 선택되며 이 물질들은 반대 부호 또는 극성의 응력-광 계수를 가진다. 이들 재료는 적당한 수의 층을 갖는 교호하는 층 구성으로 공압출되어 마름모형 기호로 나타낸 굴절률을 가진 다층 주조 웨브를 형성한다. 주조 웨브는 이후에 제1 및 제2 중합체 재료에서 복굴절을 유도하기 위해 y-방향으로 필름을 누르면서, x-축을 따라 2축성으로 연신된다. 제1 물질에 대해, 연신은 x-축을 따라 굴절률(n1x) 면에서 실질적인 증가를 일으키고, z-축을 따라 굴절률(n1z) 면에서 실질적인 감소를 일으키며, y-축을 따라 굴절률(n1y) 면에서 거의 또는 전혀 증가 또는 감소를 일으키지 않는다. 제2 물질은 반대이다: 연신은 x-축을 따라 굴절률 면에서 감소되고, z-축을 따라 증가하며, y-축을 따라 거의 또는 전혀 변화하지 않는다. 인발(연신)된 다층 광학 필름에서의 결과는 큰 불일치 Δnx, 작은 또는 제로의 불일치 Δny, 및 Δnx에 대해 반대 극성 또는 사인의 큰 불일치 Δnz를 가지는 두 개의 물질 층에 대한 굴절률이다. 이러한 굴절률 세트는, 적합한 수의 층으로 미세층 패킷을 구현할 때, y-축에 평행한 통과 축, x-축에 평행한 차단 축, 및 입사각의 증가와 함께 증가하는 차단-상태 편광된 광에 대한 광대역 또는 협대역 (층 두께 프로파일에 따라) 반사를 가지는 반사형 편광기 필름을 제공할 수 있다.
이러한 반사형 편광기 필름은 제1 구역 내에 반사형 편광기 필름을 그대로 남겨두면서 제2 구역 내에서 내부적으로 패턴화될 수 있다. 제2 구역으로 복사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적인 가열은, 방향 상실(disorientation)이 불완전한 경우에, 복굴절 층이 이들의 원 등방성 상태로 또는 중간 복굴절 상태로 완화되도록 된다. 완화가 완료되면, 제2 구역이 다층 윈도우 필름이 될 수 있으며, 여기서 Δnx
Figure pct00022
Δny
Figure pct00023
Δnz
Figure pct00024
0이다. 다른 물질 층의 층 구조가 보전되는 경우에도, 이 필름의 이러한 부분에 대한 반사 특성은 사실상 비반사 및 사실상 전반사(두 개의 외부 표면에서의 프레넬 반사 배제)이다(일부 현실적인 실시예에서, 굴절률 매칭이 완전할 수 없고, 작은 반사가 예를 들면, 적어도 하나의 편광 상태에서, 분광 광도계를 이용하여 효과적으로 검출될 수 있으며, 보전된 다층 구조물의 세부사항을 확인 및 밝힐 수 있음). 마감된 필름은 따라서 하나의 구역 내의 반사 편광기 필름 및 인접 구역 내의 윈도우 필름을 하나의 구역에서 다음 구역으로 연속적으로 확장하는 미세층과 단일 필름으로 결합한다. 이러한 도 5l에 관하여, 선택적인 열 처리 프로세스가 다층 반사 편광기 필름을 다층 윈도우 필름으로(편광기 → 윈도우) 변경할 수 있다.
도 5m 및 5n의 실시예는 미국 특허 제6,179,948호(메릴 등)에 설명된 2-단계 인발 프로세스를 사용한다. 이 공정에서 주조 필름의 연신 또는 배향은 한 세트의 층(예컨대 각 광학 반복 단위의 제1 재료층)은 양 인발 단계 중에 실질적으로 배향되는 반면에 다른 세트의 층(예컨대 각 광학 반복 단위의 제2 재료층)은 하나의 인발 단계 중에만 실질적으로 배향되도록 신중하게 제어된 2단계 인발 공정을 이용하여 실시된다. 그 결과, 다층 광학 필름은 인발 후에 실질적으로 2축 배향된 한 세트의 재료층과 인발 후에 실질적으로 단축 배향된 다른 세트의 재료층을 갖게 된다. 이 2 공정 인발 단계에 대한 온도, 변형율 및 변형량과 같은 하나 이상의 적당한 공정 조건을 이용하여 이 2 재료의 상이한 점탄성 및 결정화 특성에 영향을 줌으로써 차별화가 달성된다. 따라서, 예컨대, 제1 인발 단계는 제1 방향을 따라 제1 재료를 실질적으로 배향하고 이 방향을 따라 제2 재료를 아주 약간만 배향할 수 있다. 제1 인발 단계 후에, 제2 인발 단계에서 제1 및 제2 재료 모두가 제2 방향을 따라 실질적으로 배향되도록 하나 이상의 공정 조건이 적당히 변경된다. 이 방법을 통해서 제1 재료층은 기본적으로 2축 배향된 특성(예컨대, 굴절률은 관계 n1x
Figure pct00025
n1y ≠ n1z를 만족시킬 수 있으며, 때로는 단축 복굴절성 재료라 함)를 가질 수 있고, 바로 그 다층 필름의 제2 재료층은 기본적으로 단축 배향된 특성(예컨대, 굴절률은 관계 n2x ≠ n2y ≠ n2z ≠ n2x를 만족시킬 수 있으며, 때로는 2축 복굴절성 재료라 함)를 가질 수 있다.
이러한 배경에서, 도 5m은 제1 및 제2 중합체 재료이 동일하거나 유사한 등방성 굴절률을 가지도록, 그리고 양자가 인발 후에 복굴절되도록, 그리고 동일한 극성의 응력-광 계수를 가지도록 (도면에서 이들 양자는 양으로 나타내나 이들은 대신에 모두 음일 수 있음) 선택되는 실시예를 나타낸다. 제1 재료와 제2 재료는 용융 온도 또는 연화점이 서로 다르며, 그리고 전술한 2단계 인발 공정이 구현될 수 있도록 점탄성 및/또는 결정화 특성이 서로 다르다. 이들 재료는 적당한 수의 층을 갖는 교호하는 층 구성으로 공압출되어 마름모형 기호로 나타낸 굴절률을 가진 다층 주조 웨브을 형성한다. 주조 웨브는 이후에, 전술한 2-단계 프로세스를 사용하여 x- 및 y-축을 따라 2축 연신되어, 제1 물질이 x- 및 y-축 모두를 따라 비교가능하게 배향되나, 반면, 제2 물질은 y-축을 따라 바람직하게 배향되고, x-축을 따라 보다 작은 배향(일부의 경우에 배향 없는 것도 포함)을 가진다. 그 결과, 다층 광학 필름은 제1 및 제2 미세층은 모두 복굴절성을 가지나 제1 재료층은 실질적으로 2축 배향된 특성을 갖게 되고, 반면에 제2 재료층은 비대칭적 2축 배향 특성 또는 심지어는 실질적으로 단축 배향된 특성을 갖게 된다. 도시된 바와 같이, 재료와 공정 조건은 연신에 의해서 굴절률값 n1x 및 n1y는 비슷한 양만큼 증가하고 n1z는 크게 감소하도록 선택된다. 또한, 연신에 의해서 굴절률값 n2y는 n1x 및 n1y와 같거나 비슷한 값으로 증가하고, 굴절률 n2z는 감소하고, 굴절률 n2x는 거의 같게 유지된다(만일 제2 재료가 x-축 배향 단계 중에 약간 배향된다면, n2x는 도면에 도시된 바와 같이 약간 증가할 수 있다). 이에 따라서, 2개 재료층의 굴절률은 Δnx으로부터 반대 극성의 큰 평면내 굴절률 부정합(Δnx), 훨씬 더 작은 평면내 굴절률 부정합(Δny
Figure pct00026
0),그리고 중간적인 평면외 굴절률 부정합(Δnz)을 갖게 된다. 제2 재료가 더 많이 2축 배향되면 처리 후의 x 방향에서의 굴절률 정합은 등방성 굴절률이 제2 재료의 것보다 높은 제1 재료와 짝을 이룸으로써 달성될 수 있다. 이러한 굴절률 세트는, 적당한 수의 층으로 미세층 패킷에 구현될 때, x-방향을 따라 차단 축을 그리고 y-방향을 따라 통과 축을 가지는 반사형 편광기 필름을 제공할 수 있다. (차단 축에 평행한 편광에 대한) 필름에 의한 반사는 미세층의 두께 층 분포에 따라서 광대역 또는 협대역일 수 있다. 이러한 반사형 편광기 필름은 반대 극성의 z-지수 불일치에 기인하여 입사 각도 증가와 함께 고 반사를 유지한다.
이러한 다층 편광기 필름은 전술한 것과 같이 제2 구역 내에서 내부적으로 패턴화될 수 있으며, 반사형 편광 필름을 제1 구역 내에 그대로 남겨둔다. 복사 에너지의 제2 구역으로의 선택적 전달에 의한 선택적 가열에 따라서 복굴절 층들 중 적어도 일부가 복굴절성을 덜 갖도록 완화된다. 본 발명의 경우에, 가열은 제2 물질 층의 용융 또는 연화점을 초과하나 제1 물질 층의 용융 또는 연화점 미만인 온도로 세밀히 제어된다. 이러한 방식으로, 선택적인 가열은 제2 구역 내의 제2 복굴절 층이 이들의 원 등방성 상태로 또는 방향 상실이 불완전한 경우에 중간 복굴절 상태로 완화되도록 하며, 제2 구역 내의 제1 복굴절 층이 이들의 복굴절을 실질적으로 유지하도록 한다. 제2 물질의 완화가 완료되면, 제2 구역은 상대적으로 큰 평면내 굴절률 불일치(Δnx 및 Δny) 및 Δnx 및 Δny 에 비해 반대 극성 또는 부호의 큰 아웃-오프-평면 굴절률 차이(Δnz)에 의해 특성화된다. 이러한 굴절률 관계는, 적당한 수의 층으로 미세층 패킷에 구현될 때, 제2 구역 내의 다층 필름을 제공할 수 있다. 미세층 스택의 층 두께 프로파일에 따라, 미러 필름의 반사는 광대역 또는 협대역일 수 있다. 미러 필름은 z-지수 불일치Δnz의 반대 극성에 기인하여 입사 각도의 증가와 함께 증가된 반사를 제공한다. 따라서, 마감된 필름은 하나의 구역 내의 다층 반사 편광기 필름 및 인접 구역 내의 다층 미러 필름을 하나의 구역에서 다음 구역으로 연속적으로 확장하는 미세층과 단일 필름으로 결합한다. 이러한 도 5m에 관하여, 선택적인 열 처리 프로세스는 다층 반사 편광기 필름을 다층 반사형 미러 필름(편광기 → 미러)으로 변경할 수 있다.
도 5n은 선택적으로 열 처리될 때, 매우 다른 반사 특성을 나타내는 경우에도, 도 5m과 많은 유사성을 공유한다. 도 5n에서, 제1 및 제2 중합체 재료은 초기에 동일하거나 유사한 등방성 굴절률을 가지며, 주조 웨브로부터 공압출되고, 하나의 큰 평면내 굴절률 불일치(Δnx), 하나의 현저하게 작은 평면내 굴절률 불일치(Δny
Figure pct00027
0), 및 Δnx로부터 반대 극성의 중간 평면외 굴절률 불일치(Δnz)를 가지는 다층 광학 필름을 제공하기 위해 2-단계 프로세스를 사용하여 배향된다. 스택 내 적합한 수의 미세층에서, 이러한 굴절률 관계는 도 5m과 함께 설명된 것과 같은 제1 반사형 편광기 필름을 생성한다.
도 5n 및 도 5 m 사이의 현저한 차이는 제1 및 제2 물질의 용융 또는 연화점이 반대라는 것이다 도 5n에서, 제1 물질의 용융 또는 연화점은 제2 물질의 것보다 낮은 것으로 가정한다. 이러한 변화에서, 제2 구역으로 복사 에너지의 선택적 전달에 의한 선택적 가열은 제1 물질 층이 이들의 복굴절의 전부 또는 실질적으로 전부를 손실하고, 동시에 제2 물질 층이 자신의 복굴절을 유지하도록 제어될 수 있다. 이후에 제2 구역은 y-축을 따른 실질적인 굴절률 불일치 Δny, Δny에 비해 반대 극성 또는 부호의 z-축을 따른 실질적인 굴절률 불일치 Δnz, 및 x-축을 따라 거의 또는 전혀 없는 굴절률 불일치 Δnx에 의해 특성화된다. 이러한 굴절률 관계들은 적당한 수의 층을 가진 미세층 패킷에서 구현되면 제2 구역에 제2 반사 편광기 필름을 제공할 수 있다. 특히, 이 제2 반사 편광기는 x-축에 평행한 통과축과 y-축에 평행한 차단축을 갖는다. 즉 제2 편광기는 제1 반사 편광기에 대해 수직 배향된다. 차단 상태 편광에 대해 이 제2 편광기 필름이 제공하는 반사는 미세층의 두께 분포에 따라서는 제1 반사 편광기가 직교 편광 상태에 대해 광대역 또는 협대역인 것과 같은 정로로 광대역 또는 협대역일 것이다. 어쨌든, (s-편광 성분과 p-편광 성분 모두에 대한) 차단 상태 편광에 대한 제2 편광기 필름의 반사는 제2 구역에서의 Δnz의 반대 극성으로 인해 입사각 증가에 따라 증가한다. 따라서 최종 마무리된 필름은 일 구역에서의 제1 반사 편광기 필름과 이 제1 반사 편광기 필름에 대해 수직 배향된 인접 구역에서의 제2 반사 편광기 필름을 일 구역에서 다음 구역으로 연신하는 미세층들과 단일 필름으로서 결합한 것이다. 도 5n에 관하여, 선택적 열 처리 프로세스는 제1 다층 반사 편광기 필름을 제2 다층 반사 편광기 필름(편광기1 → 편광기2)으로 변경할 수 있다.
위의 예는 제한하기 위한 것으로 간주되어서는 안된다. 이들은 내부적으로 패턴화된 다층 광학 필름에 대해 내용 중에 고려된 많은 다른 물질 조합의 단지 일부일 뿐이다. 다층 광학 필름의 다른 복굴절 물질은, 굴절률의 인발 상태가 주 x, y, z 방향 중 하나, 일부 또는 전부를 따라 임의의 조합으로 선택적으로 일치 또는 불일치될 수 있도록 연신 및 배향될 수 있는 것으로 생각한다.
도 5e-k가 예인 구체적인 관심 대상 경우의 세트는, 모든 세 개의 주 방향을 따라 굴절률이 실질적으로 일치하는 인발 필름을 만들고, 이에 따라 예를 들면, 시각적 검사 또는 기계 검사 시스템에 광학적으로 투명한 것으로 나타나는 인발 필름을 만드는 물질 조합 및 연신 조건을 포함한다. 필름의 하나 이상의 선택 구역 내의 후속 처리는 이후에, 효과적으로 "턴 온" 또는 활성화되는 것으로 생각될 수 있고, 또는 하부 다층 구조물의 다른 "휴지(dormant)" 광학 반사를 활성화하는 것으로 생각될 수 있다. 미러-형 또는 편광기-형 방식 또는 그 이외의 방식으로든, 나머지에 대한 하나의 물질의 이방성 또는 복굴절의 감소는 처리 구역에서 반사를 제공하는 굴절률 차이를 만들기 위해 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 투명 필름이 반사 속성을 나타내도록 만들어질 수 있으며, 바람직한 경우에, 이러한 반사 속성은 관찰 가능한 색을 만들 수 있다. 처리 구역에서의 분명한 색은, 다층 광학 필름을, 일반적인 조명 조건과 함께 사용될 수 있는 하나 이상의 배킹의 반사 속성의 함수일 수 있다.
따라서 도 5e-k의 물질 속성을 나타내는 용품이 이후에, 초기에 투명한(윈도우-형) 다층 필름(모놀리식 투명 중합체 필름으로 나타날 수 있음)을 제공하기 위해, 처리시까지 사용될 수 있다. 처리 후에, 필름은 예를 들면, 레이저에 의해, 필름이 그 상부에서 "쓰기(처리)"되는 필름의 이러한 부분 상부에서 채색된 반사기가 될 수 있다. 이러한 방식으로, 투명 필름은 채색된 스폿 또는 그 위에 쓰기된 다른 디자인을 가질 수 있다. 이 색은 지금 활성화된 광학 패킷의 고유 반사로부터 유도된다.
초기에 투명하게-보이는 이중으로 복굴절된 다층 필름을 만들기 위해 "실질적인 인덱스 매칭"을 구성하는 문제는 대역폭 선택, 분산 특성 및 일치(match)가 지정 레벨의 지수 차와 얼마나 근접할 필요가 있는가(즉, 거의 완벽한 매칭) 및, 지정된 응용을 위한 시각적 수용 가능성 또는 다른 수용가능성 측정 기준(metric)에 관한 광학 패킷의 층들 쌍의 수(및 패킷의 광 전력)의 함수일 수 있다. 물질이 모든 주 방향으로 매칭 굴절률을 가지는 각도를 특성화하는 하나의 방식은, 하나 또는 양쪽 층의 복굴절의 양과 최대 층-투-층 불일치를 비교하는 것이다. 따라서, 지정 물질의 "복굴절"을 물질의 최대 굴절률(예, 하나의 주 축을 따라) 및 동일한 물질의 최소 굴절률(다른 주 축을 따라) 사이의 차로서 나타낼 수 있다. 예를 들면, 제1 물질이 n1x = 1.65, n1y = 1.60, 및 n1z = 1.55를 가지는 경우에, 0.10 ( = 1.65-1.55)의 복굴절을 가지는 것으로 이를 설명할 수 있다. 이러한 제1 복굴절 물질 및 제2 복굴절 물질(제1 복굴절과 다를 수 있는 제2 복굴절을 가짐) 사이의 층-투-층 굴절률이, 이전에 설명된 것과 같이, x-, y-, 및 z-축을 따라 Δnx, Δny, Δnz로 표현된다. Δnx, Δny, 및 Δnz의 최대량을 Δnmax로 나타내는 경우에, 제1 및 제2 물질이 매칭 지수를 가지는 각도를 특성화하기 위해 이를 사용할 수 있다. 따라서 파라미터 Δnmax가 모든 주 방향을 평가한 후에 발견될 수 있는 최대 층-투-층 굴절률 불일치를 지칭할 수 있다. 예를 들어, Δnmax가 제1 복굴절 및 제2 복굴절 중 더 큰 값에 의해 곱셈된 일부 팩터보다 작은 것으로 명기할 수 있다. 여기서, 팩터는 예를 들면 0.1일 수 있다. 상당한 수의 미세층을 가지는 실제적인 실시예에서, Δnx, Δny 및 Δnz는 각각 예를 들면, 0.03 또는 0.01 미만의 크기를 가지는 것으로 구체화할 수 있다.
특별히 관심있는 경우의 추가 서브세트 또는 클래스는 모든 세 개의 주 방향을 따라 실질적으로 인덱스 매칭된 인발 필름을 생성하는 물질 조합 및 연신 조건을 포함하며, 여기서 물질은 실질적으로 매칭된 등방성 인덱스를 가진다. 이러한 경우에, 이중 복굴절 다층 광학 필름(이는 초기에 투명한 것으로 보임)은, 필요한 경우에, 증가된 반사 및 색의 하나 이상의 구역을 생성하도록 열 처리될 수 있다(이러한 경우에 증가된 반사는 다른 물질보다 복굴절 면에서 더 큰 감소를 나타내는 하나의 물질의 결과이다). 이러한 필름의 처리된(반사) 구역, 또는 이들의 일부가, 양 물질이 실질적으로 등방성이 되도록 하는 정도로 다시 열 처리될 수 있다. 제2 처리(일부의 경우에 이는 과처리라 지칭될 수 있음)가 양 물질의 완화 및 투명한 상태의 회복을 일으킬 수 있다(윈도우 → 미러 → 윈도우). 과처리 상황에서, 고속 켄칭은 과처리된 부분 또는 구역 내의 탁도(haze)를 개선하는데 바람직할 수 있다. 다른 경우에, 과처리는 추가 광학 효과를 만들기 위해 탁도 및 산란을 위해 사용될 수 있다.
독자는 제1 구역에 대한 반사기 유형 및 제2 구역에 대한 반사기 유형의 다수의 가능한 조합이 선택될 수 있다는 것을 다시 상기하고, 도 5a-n와 함께 설명된 실시예는 이러한 일부 조합만을 설명하며, 제한을 하려는 것으로 생각해서는 안된다. 단지 양의 복굴절뿐 아니라 음의 복굴절 물질 및 이들의 조합이 사용될 수 있다. 복굴절 및 등방성 중합체의 조합이 사용되는 경우에, 복굴절 중합체는, 등방성 중합체의 굴절률보다 작거나, 크거나 또는 동일한 사전-연신 등방성 굴절률을 가질 수 있다. 실제로, 사용된 물질의 유형에 상관없이, 물질의 사전-연신 등방성 굴절률이, 마감된 필름의 바람직한 반사 특성을 생성하기 위해 필요에 따라 매칭되거나 실질적으로 매칭되거나 실질적으로 불일치될 수 있다.
도 6은 이중 복굴절 다층 광학 필름에 대해 내용 중에 설명한 복굴절-완화 기술을 이용하여 얻어질 수 있는 다양한 변형을 요약하는 개략적인 도면이다. 이와 같이, 도면은 또한 내부적으로 패턴화된 다층 광학 필름의 제1 (비처리) 구역 및 제2 (열처리) 구역에 대한 반사기 유형의 다양한 조합을 요약한다. 도면에서 화살표는 제1 반사 특성에서 제2 반사 특성(이는 제1 반사 특성과 실질적으로 다름)으로의 변형을 나타낸다. 도 6의 도면은 설명을 목적으로 제공된 것이며 제한적인 것으로 이해되어서는 안 되는 것에 주의한다.
화살표(610a)는 예를 들면, 도 5a-d와 함께 설명된 것과 같이, 다층 미러 필름에서 다층 윈도우 필름으로의 변형을 나타낸다. 이러한 변형은 윈도우 필름에 의해 특성화된 하나 이상의 제2 (처리) 구역 및 미러 필름에 의해 특성화된 하나 이상의 제1 (비처리) 구역을 내부적으로 패턴화된 다층 광학 필름에 제공하기 위해 사용될 수 있다. 화살표(610b)는 다층 윈도우 필름에서 다층 미러 필름으로(예를 들면, 도 5e-i와 함께 설명된 것과 같이) 반대의 변형을 나타낸다. 이러한 변형은 미러 필름에 의해 특성화된 하나 이상의 제1 (처리) 구역 및 윈도우 필름에 의해 특성화된 하나 이상의 제1 (비처리) 구역을 내부 패턴화된 다층 광학 필름에 제공하는 데 사용될 수 있다.
화살표(612a)는, 예를 들면 도 5j 및 5k와 함께 설명된 것과 같이, 다층 윈도우 필름에서 다층 편광기 필름으로의 변형을 나타낸다. 이러한 변형은 편광기 필름에 의해 특성화된 하나 이상의 제2 (처리) 구역 및 윈도우 필름에 의해 특성화된 하나 이상의 제1 (비처리) 구역을 내부적으로 패턴화된 다층 광학 필름에 제공하기 위해 사용될 수 있다. 화살표(612b)는 예를 들면, 도 5l과 함께 설명된 것과 같이 다층 편광기 필름에서 다층 윈도우 필름으로의 반대 변형을 나타낸다. 이러한 변형은 윈도우 필름에 의해 특성화된 하나 이상의 제2 (처리) 구역 및 편광기 필름에 의해 특성화된 하나 이상의 제1 (비처리) 구역을 내부적으로 패턴화된 다층 광학 필름에 제공하기 위해 사용될 수 있다.
화살표(614a)는 예를 들면 도 5m과 함께 설명된 것과 같이, 다층 편광기 필름에서 다층 미러 필름으로의 변형을 나타낸다. 이러한 변형은 미러 필름에 의해 특성화된 하나 이상의 제2 (처리) 구역 및 편광기 필름에 의해 특성화된 하나 이상의 제1 (비처리) 구역을 내부적으로 패턴화된 다층 광학 필름에 제공하기 위해 사용될 수 있다. 화살표(614b)는 다층 미러 필름에서 다층 편광기 필름으로의 반대 변형을 나타낸다. 이러한 변형은 윈도우 필름에 의해 특성화된 하나 이상의 제2 (처리) 구역 및 편광기 필름에 의해 특성화된 하나 이상의 제1 (비처리) 구역을 내부적으로 패턴화된 다층 광학 필름에 제공하기 위해 사용될 수 있다.
화살표(616, 618, 및 620)는 하나의 유형의 미러에서 다른 유형의 미러로, 하나의 유형의 윈도우에서 다른 유형의 윈도우로, 하나의 유형의 편광기에서 다른 유형의 편광기로(예를 들면, 도 5n 참조)의 변형을 나타낸다. 윈도우-투-윈도우 형 변형(윈도우1 -> 윈도우2)이 위에 설명된 임의의 굴절률 변형을 이용하여 얻어질 수 있으나(도 5a-n에 나타낸 것을 포함하나 이에 제한되는 것은 아님), 미세층 스택에 사용된 층의 개수가 임의의 지정된 층-투-층 굴절률 차이에 대해, 스택이 윈도우-형 반사 특성으로 고려되기에 충분히 낮은 반사를 제공하도록 충분히 작다. 필름이 통상의 관찰자에게 실질적으로 깨끗하거나 투명하게 보일 수 있는 경우에도, 매우 희미한 반사가 분광 광도계와 같은 장치를 이용하여 검출될 수 있다는 것은 위의 논의로부터 상기될 수 있다. 독자는 다시, 도 6의 도면이 설명을 목적으로 제공되는 것이며 제한 방식으로 이해해서는 안된다는 것을 상기해야 한다.
이 시점에, 도 5a-n 및 도 6을 살펴본 후에, 독자는 다층 광학 필름에서 적어도 일부의 층의 복굴절을 감소시키기 위해 내용 중에 논의된 선택적인 열 처리가 다층 광학 필름을 "턴 온"하기 위해 사용될 수 있다는 것을, 즉 상대적으로 낮을 수 있는 초기 반사(적어도 하나의 편광 상태에 대해)에서 실질적으로 높은 반사로 변경할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또는 선택적인 열 처리가 다층 광학 필름을 "턴 오프"하기 위해, 즉, 이를 상대적으로 높을 수 초기 반사(적어도 하나의 편광 상태에 대해)에서 실질적으로 낮은 반사로 변경하는데 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다르게 설명하면, 선택적인 열 처리는 광학 반복 유닛 내의 층들 사이에 하나 이상의 축들을 따라 굴절률 불일치를 증가시키는데 사용될 수 있거나 또는 굴절률 불일치를 감소시키기 위해 사용될 수 있다.
도 7은 개시된 내부 패턴화된 필름을 제공하기 위해 다층 광학 필름의 제2 구역을 선택적으로 가열하는데 이용될 수 있는 한 가지 구성(700)을 보여준다. 간단히 말해, 필름 전체에 걸쳐 또는 적어도 그 제1 구역에서 제2 구역으로 연신하는 적어도 하나의 미세층 패킷을 포함하는 다층 광학 필름(710)이 제공된다. 미세층은 필름 내부에 있고 필름에 제1 반사 특성을 제공한다. 고복사 광원(720)은 입사광의 일부를 흡수하여 열로 변환함으로써 필름의 조사 부분(724)을 선택적으로 가열하기 위해 적당한 파장, 강도 및 빔 크기의 유도 빔(722)을 제공한다. 바람직하게는, 필름의 흡수는 적당한 출력의 광원으로 충분한 가열을 제공하기에 충분히 크나 필름의 초기 표면에 표면 손상을 일으킬 수 있는 지나친 양의 광이 흡수될 정도로는 높지 않다. 이에 대해서는 뒤에 더 자세히 설명한다. 어떤 경우에는 경사 배치된 광원(720a), 유도 빔(722a) 및 조사 부분(724a)으로 나타낸 바와 같이 광원을 경사각 θ으로 배향하는 것이 바람직할 수 있다. 그와 같은 조사는 다층 광학 필름(710)이 원하는 양의 흡수와 그에 수반하는 가열을 방지하도록 유도 빔(722)을 실질적으로 반사하는 수직 입사에서의 반사 대역을 가진 미세층 패킷을 포함하는 경우에 바람직할 수 있다. 따라서, 반사 대역이 입사각 증가에 따라 더 짧은 파장으로 이동한다는 것을 이용하면, 유도 빔(722a)은 원하는 흡수와 가열이 가능하도록 (이제 이동된) 반사 대역을 피하는 경사각 θ에서 전달될 수 있다.
어떤 경우에는, 유도 빔(722 또는 722a)은 조사 부분(724 또는 724a)이 마무리된 제2 구역의 원하는 모양을 갖도록 성형될 수 있다. 다른 경우에, 유도 빔은 원하는 제2 구역보다 크기가 작은 모양을 가질 수 있다. 후자의 상황에서는, 빔 조종 장비를 이용하여, 처리될 구역의 원하는 모양을 그리기 위해 다층 광학 필름의 표면에 걸쳐 유도 빔을 스캔할 수 있다. 또한 유도 빔의 시공 변조는 빔 스플리터, 렌즈 어레이, 포켓 셀, 음향-광 변조기, 기타 당업자에게 공지된 기술과 장치와 같은 장치를 가지고 이용될 수 있다.
도 8a내지 8c는 패턴화된 다층 필름의 여러 다른 제2 구역과, 도시된 구역들을 형성할 수 있는 필름에 상대적인 유도 광빔의 중첩된 가능한 경로를 보여주는 개략 평면도이다. 도 8a에서, 광빔은 다층 광학 필름(810)으로 유도되고, 임의 형상의 구역(814)에서 필름을 선택적으로 가열하여 이 구역을 제1 구역(812)과 구별하기 위하여 경로(816)를 따라 출발점(816a)에서 종료점(816b)으로 조절된 속도로 스캐닝된다. 도 8b 및 8c도 유사하다. 도 8b에서, 광빔은 다층 광학 필름(820)으로 유도되고, 직사각 형상의 구역(824)에서 필름을 선택적으로 가열하여 이 구역을 인접 제1 구역(822)과 구별하기 위하여 경로(826)를 따라 출발점(826a)에서 부터 조절된 속도로 스캐닝된다. 도 8C에서, 광빔은 다층 광학 필름(830)으로 유도되고, 직사각 형상의 구역(834)에서 필름을 선택적으로 가열하여 이 구역을 인접 제1 구역(832)과 구별하기 위하여 불연속 경로들(836-842) 등을 따라 조절된 속도로 스캐닝된다. 도 8a-c 각각에서, 가열은 제1 구역에의 내부 미세층들의 복굴절성을 그대로 유지하면서 제2 구역에서의 내부 미세층들 중 적어도 일부의 복굴절성을 감소 또는 제거하기에 충분하며, 제2 구역의 미세층들의 구조적 무결성을 그대로 유지하면서 그리고 제2 구역에의 선택 압력 인가 없이 달성된다.
도 9a및 9b는 최적의 국소적 가열을 제공하기 위해 다층 광학 필름의 흡수를 어떻게 조정할 수 있는가 또는 조정해야 하는가 하는 문제를 다룬다. 도 9a및 9b의 그래프는 복사 광빔이 필름을 통과함에 따라 광빔의 깊이 또는 위치를 나타내는 동일 수평 스케일 상에 플롯된다. 깊이 0%는 필름의 전면에 해당하고 깊이100%는 필름의 후면에 해당한다. 도 9a는 복사 빔의 상대 강도 I/I0을 수직 축을 따라 플롯한 것이다. 도 9b는 필름 내의 각 깊이에서 (복사 빔의 선택된 파장 또는 파장 대역에서의) 국소 흡수 계수를 플롯한 것이다.
각 도에는 3개의 서로 다른 다층 광학 필름 실시 양태에 대한 3개의 곡선이 플롯되어 있다. 제1 실시 양태에서, 필름은 유도 광빔의 파장에서 그 두께 전체에 걸쳐 흡수가 실질적으로 균일하고 적다. 이 실시 양태는 도 9a에서 곡선(910)으로, 도 9b에서 곡선(920)으로 플롯되어 있다. 제2 실시 양태에서, 필름은 그 두께 전체에 걸쳐 흡수가 실질적으로 균일하고 많다. 이 실시 양태는 도 9a에서 곡선(912)으로, 도 9b에서 곡선(922)으로 플롯되어 있다. 제3 실시 양태에서, 필름은 그 두께의 영역(915a, 915c) 에 걸쳐서는 흡수가 비교적 적으나 그 두께의 영역(915b)에서는 흡수가 더 크거나 중간 정도이다.
제1 실시 양태는 많은 상황에서 너무 작은 흡수 계수를 갖고 있다. 유도 광빔은 곡선(910)의 일정한 기울기로 나타낸 바와 같이 깊이 함수로 균일하게 흡수되지만(이는 어떤 경우에는 바람직할 수 있음), 깊이 100%에서 곡선(910)의 높은 값으로 나타낸 바와 같이 실제로는 광이 거의 흡수되지 않으며, 이는 유도 광빔의 상당 부분이 낭비된다는 것을 의미한다. 그럼에도 불구하고, 어떤 경우에는 이 제1 실시 양태가 필름의 처리에 여전히 아주 유용할 수 있다. 제2 실시 양태는 많은 상황에서 너무 큰 흡수 계수를 갖고 있다. 유도 광빔은 거의 전부 흡수되어 낭비되는 것이 없지만, 이처럼 흡수율이 높기 때문에 필름의 전면에 흡수되는 광량이 지나치게 많아져서 필름의 표면이 손상을 입을 수가 있다. 흡수율이 너무 높으면, 필름의 전면 또는 그 가까이에 있는 층들에 손상을 입히지 않고 목적하는 내부층에 적당한 양의 열이 전달될 수 없다. 제3 실시 양태는 예컨대 필름의 선택된 내부층에 흡수제를 포함시킴으로써 달성될 수 있는 불균일 흡수 프로파일을 이용한다. (국소 흡수 계수에 따라 제어되는) 흡수율의 레벨은 바람직하게는, 유도 광빔 중 적당 양이 필름의 조정된 흡수 영역(915b)에 흡수될 수 있을 정도의 적당한 레벨로 설정되나, 이 흡수율은 영역(915b)의 입사단에 그 대향단에 비해 지나치게 많은 양의 열이 전달될 정도로는 높지 않다. 많은 경우에, 흡수 영역(915b)에서의 흡수율은 여전히 상당히 작다. 예컨대 그 영역에서의 상대 강도 프로파일(914)은 다른 영역들(915a, 915c)보다 더 가파른 기울기를 가진 직선으로 보일 수 있다. 후술하겠지만, 흡수의 적정 여부는 원하는 효과를 달성하기 위해 입력 유도 광빔의 출력 세기 및 지속 기간과 흡수율 간에 균형을 맞추는 것에 따라 결정된다.
제3 실시 양태의 기본 예로서, 다층 필름은 2개의 두꺼운 스킨층과 이들 사이에 개재된 하나 이상의 미세층 패킷(만일 2개 이상의 미세층 패킷이 포함된 경우에는 이들 패킷은 보호 경계층에 의해 서로 분리됨)을 포함하는 구성을 가질 수 있으며, 이 필름은 단 두 가지 중합체 재료(A, B)만으로 구성될 수 있다. 중합체 재료(A)에는 그 흡수율을 적당한 레벨로 증가시키는 흡수제가 포함되나, 중합체 재료(B)에는 흡수제가 포함되지 않는다. 양 중합체 재료(A, B)는 미세층 패킷(들)의 교호 층들에 제공되나, 스킨층과 보호 경계층(이들이 존재한다면)은 중합체 재료(B)로만 구성된다. 이와 같은 구성은 흡수성이 약한 중합체 재료(B)를 이용하기 때문에 필름의 외측 표면, 즉, 스킨층의 흡수율이 작을 것이고, 또한 광학적으로 두꺼운 PBL이 존재한다면 이들 역시 흡수율이 작을 것이다. 이 구성은 (흡수성이 더 약한 중합체 재료(B)의 교호하는 미세층들과 함께) 교호하는 미세층들의 흡수성이 더 강한 중합체 재료(A)를 이용하기 때문에 미세층 패킷(들)의 흡수율이 더 클 것이다. 그와 같은 구성을 이용하면, 필름의 외부 표면층이 아닌 내부층에, 특히 내부 미시층 패킷(들)에 우선적으로 열을 전달할 수 있다. 적당하게 설계된 피드블록을 이용하면 다층 광학 필름은 3 종류 이상의 중합체 재료(A, B, C,...)로 구성될 수 있으며, 필름의 선택된 내부층, 패킷 또는 영역에 열을 전달하기 위해 다양한 흡수 프로파일을 제공하도록 그 중합체 재료들 중 하나, 일부 또는 전부에 흡수제가 포함될 수 있음에 유의한다. 다른 경우에, PBL(들)에 또는 스킨층이 존재한다면 이 스킨층에 흡수제를 포함하는 것이 유용할 수 있다. 양 경우에, 흡수제 첨가량 또는 농도는 같거나 서로 다를 수 있으며 미세층에서 보다 높거나 낮을 수 있다.
다층 광학 필름에 사용된 각종 고유 재료의 고유 흡수 특성을 이용하여 전술한 실시 양태에서와 유사한 흡수 프로파일을 얻을 수 있다. 따라서, 다층 필름 구성은 필름의 다양한 층 또는 패킷 사이에 다른 흡수 특성을 가지는 다른 물질을 포함할 수 있다. 그리고 이러한 다양한 층들 또는 패킷은 필름 형성(즉, 공압출에 의한) 중에 함께 형성될 수 있거나, 예를 들면 라미네이션에 의해 후에 결합된 별개의 전구체 필름으로 형성될 수 있다.
전술한 개시내용은, 이의 초기 제조 후에, 다른 것들 중에, 비접촉, 방사 수단에 의해 변경될 수 있는 이중 복굴절 다층 광학 필름을 "쓰기-가능(write-able)"한 것으로 생각할 수 있다. 다층 광학 필름(MOF)은 교호 층들의 적어도 2가지 재료와, 선택된 제1 입사각에서 가시광선 스펙트럼 대역과 같은 스펙트럼의 선택된 부분을 반사하도록 조율된 그와 같은 층들의 적어도 하나의 광학 패킷을 포함할 수 있으며, 또 선택적으로는, 선택된 광학 패킷의 어느 하나의 층 또는 양 층에 분산되어, 선택된 제2 입사각에서 MOF 반사 대역에 의해 주로 반사되지 않고 MOF의 다른 재료에 의해 상당히 흡수되지도 않는 전자기 복사를 우선적으로 흡수하는 흡수제(본 설명의 목적상 제3 재료라고 할 수 있음)도 더 포함할 수 있다. 또한, 특정 스펙트럼 대역의 유도 복사 에너지 처리를 이용하여, 흡수재를 함유한 광학 패킷 중 적어도 한 가지 복굴절성 재료를 전체적으로 또는 부분적으로 선택적으로 용융 및 배향 해제시켜 이들 층의 복굴절성을 감소 또는 제거하는 공정을 개시한다. 이 처리는 필름 평면에서 선택된 공간 위치에 적용된다. 또한, 처리 후에 공간적으로 조정된 광학적 변동이 생긴 최종 마무리된 광학 필름 그 자체도 개시된다. 개시된 필름은 원래 균일하게 주조 및 인발된 광학체가 주어진 응용의 개별적인 요건에 부합하도록 공간적으로 조정되는 비지니스 프로세스에 이용될 수 있다.
특별히 관심있는 한가지 태양은 펄스형 IR 레이저 공급원이나 기타 다른 적당한 고복사 광원을 이용한 후속 처리에 의해서 선택된 내부 광학층의 복굴절성을 선택적으로 제거하면서 나머지 다른 내부 또는 표면 층은 비교적 변치않게 그대로 둠으로써 예컨대 근IR 흡수성 염료 또는 기타 다른 흡수제를 함유하는 다층 광학 필름의 공간적 패터닝을 조절하는 것이다.
내부 미세층 중 적어도 일부의 복굴절이 초기 또는 제1 반사 특성과 다른 제2 반사 특성을 제공하기 위해 필름의 하나 이상의 구역에서 감소될 수 있는, 내용 중에 설명된 필름(선택적 열처리 전에 그리고 선택적 열처리 후에 모두)이 STOF(Spatially Tailored Optical Film)라 지칭될 수 있다.
이러한 필름, 방법 및 비지니스 프로세스는 공간적으로 조절된 레벨의 배향을 필요로 하는 응용에 일반적으로 이용될 수 있다. 관심 대상 분야의 예로는 디스플레이, 장식 및 보안 응용 분야를 들 수 있다. 복수의 분야에 중복되는 응용도 있을 수 있다. 예컨대, 어떤 물품은 여기서 개시된 내부 패턴화된 필름을 예컨대 표지 형태의 종래의 패터닝을 포함하는 필름, 기판 또는 기타 다른 층과 조합하여 포함할 수 있다. 이렇게 해서 만들어진 물품은 보안 응용에 이용될 수 있으며, 그 변형은 장식용으로 생각할 수도 있다. 선택적으로 그와 같은 물품을 열처리하면 내부 패턴화된 필름의 설계에 따라서 다른 필름의 종래의 패터닝 부분을 (반사율을 증가시킴으로써) 선택적으로 차단하거나 (반사율을 감소시킴으로써) 노출시키는 내부 패턴화된 필름 내의 구역들을 생성할 수 있다. 개시된 내부적으로 패턴화된 필름의 색 이동 특성은 또한 예를 들면, 미국 특허 제6,045,894호 (존자 등, "Clear to Colored Security Film"), 및 미국 특허 제6,531,230호 (웨버 등, "Color Shifting Film")에 개시된 것과 같은 채색된 또는 블랙-앤드-화이트 배경 기준과 함께 이용될 수 있다.
더욱이 보안 응용과 관련해서는, 개시된 필름은 신분증, 운전 면허증, 여권, 출입증, 금융 거래 카드(신용카드, 직불카드, 선불카드 등), 브랜드 보호 또는 식별 라벨 등을 포함한 다양한 보안 구성에 이용될 수 있다. 이 필름은 보안 구성의 다른 층 또는 부분들에 내부 또는 외부 층으로서 적층 또는 고착될 수 있다. 필름이 패치로서 포함될 때, 이는 카드, 페이지 또는 라벨의 주 표면의 일부만을 덮을 수 있다. 어떤 경우에는, 필름을 보안 구성의 베이스 기판 또는 전용요소로서 이용할 수 있다. 이 필름은 홀로그램, 프린트된 이미지(음각, 오프셋, 바코드 등), 역반사 피처, UV 또는 IR 활성 이미지 등과 같이 보안 구성에서 다양한 피처들 중 하나로서 포함될 수 있다. 어떤 경우에는, 개시된 필름은 이들 다른 본안 피처들과 조합하여 적층될 수 있다. 이 필름은 보안 구성에 대해 개인화 피처, 예컨대 서명, 이미지, 개별 코드 번호 등을 제공하는데 이용될 수 있다. 개인화 피처는 제조업자 태그, 로트 검증 태그, 조작 방지 코딩 등의 경우에서와 같이 개인 서류 소지자나 특정 제품 실체에 관계될 수 있다. 개인화 피처는 라인 또는 도트 패턴을 포함하는 다양한 스캐닝 패턴으로 만들어질 수 있다. 패턴들은 필름 구성에 따라서 쓰기 가능한 패킷들간 동일하거나 서로 다를 수 있다.
예를 들어, 인지할 수 있는 색을 나타내는 그러나 이후에 처리 또는 패터닝 시 투명하게 되는 제1 쓰기 가능한 패킷의 케이스가 사용될 수 있다. 하나 이상의 이러한 색 패킷이 사용될 수 있다. 보안 구성에 포함될 필름 구성을 형성하기 위해 제2 다층 광학 필름 패킷의 부가를 고려한다. 제1 패킷을 패터닝 또는 쓰기하는 것은 두 개의 결합된 패킷의 색 특성을 나타내는 배경 내 제2 패킷의 색의 디자인 또는 이미지를 생성할 것이다. 스펙트럼 대역이 충분히 좁을 때, 전면(패턴화된 영역) 및 배경 모두가 보기 각도에 의해 색 변화할 수 있다. 투과 또는 반사된 광 보기(viewing)를 뒷받침하기 위해, 배경, 예를 들면, 화이트 또는 블랙 배경과 함께 인식된 색의 변화가 보안 특징으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 문서 내 필름의 페이지 또는 리프(가령, 여권)가 문서의 다른 배경 또는 부분에 대해 필름을 보기 위해 눌려질 수 있다.
필름은 보안 구성에 대해 명백한(예를 들면, 통상의 관찰자에게 선명하게 보이는) 그리고 은밀한 보안 특징을 제공할 수 있다. 예컨대, 라이터블(컬러) 반사 편광기 층은 편광 분석기를 통해 볼 수 있는 비공개형 피처, 예컨대 분석기의 편광 상태에 따라서 색이 변하거나 사라지는 피처를 제공할 수 있다. 적외선 반사 패킷은 IR 검출가능한, 예컨대 기계 판독 가능한 개인화된 코딩 피처를 생성하도록 패턴화될 수 있다.
특히 관심있는 보안 응용을 위한 필름 구성이 원 적외선 또는 근 IR 반사기이며, 이 반사기는 예를 들면, 미국 특허 제6,045,894호 (존자 등)에 설명된 것과 같이(필름 구성에 따라) 650 및 800 nm 사이의 저(좌측) 반사 대역 에지를 가지고, 이는 수직 입사에서 빗나간 입사로 관찰 각도 변화에 따라 투명-투-채색 외관을 제공할 수 있다. 디자인된 색 변화를 가지는 광학 편광 필름을 포함하는 다른 관심있는 구성이 미국 특허 제7,064,897호(헤브링크 등)에 설명된다. 출원의 패터닝 방법을 이용하여, '894 존자 참조문헌에 설명된 것 및 '897 헤브링크 참조문헌에 설명된 것과 같은 필름이 예를 들면, 레이저로 쓰기 가능한 것으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 개인화된 정보가 스펙트럼의 가시광, UV 또는 IR 부분의 반사 패킷의 변경에 의해 이러한 필름으로 쓰기될 수 있다. 여기서, 필름의 변경된 부분(처리 구역)은 필름의 비처리 부분보다 더 작은 반사를 가질 수 있으며 그 역일 수 있다.
마지막으로, 보안 응용을 위해 내용 중에 설명된 많은 특징이 장식적 응용을 위해서도 마찬가지로 유용하다는 것에 주목해야 한다. 예를 들어, 개인화된 로고가 따라서 소비 용품에 내장될 수 있다.
이중 복굴절 다층 광학 필름은, 방사성 흡수 물질을 포함할 수 있는, 광학 간섭 층의 적어도 하나의 선택된 패킷에 의해 형성된 적어도 하나의 선형 편광 상태에 대해 적어도 하나의 선택된 반사 대역을 포함할 수 있다. 이 패턴화 방법에 따라서, 선택된 재료층 세트 간에서 굴절률을 제거 또는 감소되고, 이에 따라서 선택된 스펙트럼 대역에 걸친 광학 스택의 간섭 특성을 변경할 수 있다. 이런 식으로, 필름은 원하는 응용, 예컨대 특이한 형상의 디스플레이에 대해 공간적으로 조정될 수 있다. 광학 필름은 따라서, 공간적으로 변하는 색 필터로 만들어질 수 있고, 또는 투과형, 반사형 미러 및/또는 반사형 편광기, 또는 색 필터링 및 이러한 반사 상태의 조합, 또는 이러한 상태의 강도 또는 질 사이에서 변하도록 만들어 질 수 있다(예를 들면, 고강도 미러에서 저강도 미러로, 또는 편광기나 부분 편광기에서 미러로). 한 가지 유용한 응용은 액정 표시(LCD) 장치에 이용되는 색 필터일 수 있다. 다른 응용은 개시된 재료 및 기술을 이용하여 파장 선택 투과 또는 반사 이외의 목적으로 또는 이에 부가하여 필름 또는 그와 유사와 광학체의 내부 구조물을 생성 또는 "라이트"하는 것일 수 있다. 여기서 설명된 광학적 특성 및 재료의 공간적 조정은 필름 내부에 도광 구조물을 구성하는데, 예컨대 도광 구조물이 필름을 뚫고 나와 간헐적으로 표면으로 인발되는데 이용될 수 있다. 선택적으로 흡수하는 이방성 재료와 레이저 라이팅 프로세스를 조합하면 더 긴 레이저 펄스 폭을 이용할 수 있다는 것, 개구수가 작아진다는 것 그리고 라이팅 속도가 증가할 수 있다는 것과 같은 공정상의 이점을 가지고 고기능 광학 구조물을 제작할 수 있다.
특히 유용한 클래스의 구성은 중합체 광학체(광학 기능성 층의 둘 이상의 세트를 포함)이며, 각각은 유사한 기능(예를 들면 광학 변형, 예를 들어 반사 또는 투과될 것인지 여부)을 가지나, 여기서 각각의 특정한 세트가 스펙트럼 대역의 특정한 부분에 작용하도록 포함된다. 적어도 하나의 세트는 복사 흡수제를 포함할 수 있으나 다른 적어도 하나의 다른 세트는 그렇지 않다. 어떤 경우에는, 하나 초과의 세트가 복사 흡수제를 포함할 수 있다. 예컨대, 다층 광학 필름은 2이상의 광학 간섭 패킷을 포함할 수 있다. 이들 패킷(광 기능성 층 세트)은 많은 교호하는 재료층을 포함할 수 있다. 한 광학 패킷은 복사 흡수제를 포함할 수 있고 다른 광학 패킷은 그렇지 않을 수 있다.
다양한 광 흡수제가 이용될 수 있다. 가시광선 스펙트럼에서 작용하는 광학 필름의 경우 자외선 및 적외선 흡수성 염료, 안료 또는 다른 첨가제가 유용할 수 있다. 구성물 중 중합체에 의해 그다지 많이 흡수되지 않는 흡수 스펙트럼 범위를 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 이런 식으로, 유도 복사는 광학체의 두께 전체에 걸쳐 목적하는 선택된 영역에 집중될 수 있다. 흡수제는 바람직하게는 대상의 선택된 층에 매립될 수 있도록 압출 용융될 수 있다. 이를 위해서, 이 흡수제들은 압출에 필요한 처리 온도와 체류 시간에서 상당히 안정되어 있어야 한다.
개시된 이중 복굴절 필름 및 광학체가 관심 대상의 선택된 응용을 위한 광학체에 의해 정상적으로 변형되며, 스펙트럼 대역 외부에 위치한 선택된 스펙트럼 범위에서 복사 처리될 수 있다. 복사 처리는 선택된 스펙트럼 대역의 충분한 강도를 가진 광을 필름의 선택된 위치에 집중시킬 수 있는 임의의 여러 가지 수단에 의해 달성될 수 있다. 복사 처리에 특히 적당한 수단은 펄스형 레이저이다. 이는 증폭 펄스형 레이저일 수 있다. 어떤 상황에서는 이 레이저는 파장 조정이 가능하다. 예컨대 가시광선 대역에서 반사성을 갖는 광학 필름은 근 IR에서, 또는 중합체가 거기에서 특별히 흡수성을 갖는 경우가 아니라면 근 UV에서 흡수제를 가질 수 있다. 어떤 다층 광학 필름의 경우에는 처리를 위한 흡수 대역의 선택은 그 필름의 광학적 대역과 관련하여 선택될 수 있다. 바람직하게는, 그 필릉은 반사가 충분히 작다면 처리가 가능할 수는 있지만 유도 복사 에너지에 대해 선택된 입사각에 대한 유도 복사 에너지를 반사하지 않아야 한다. 레이저로부터의 복사 에너지는 빈번히 실질적으로 편광된다. 에너지 손실을 최소화하기 위해 외측 표면에서 브루스터 각과 일치하는 각에서 충돌하는 빔을 배향시키는 것이 유용할 수 있다. 또한 MOF 반사 대역이 입사각이 더 커짐에 따라 더 짧은 파장으로 이동하므로, 수직 입사각에서의 대역 배치에 의해서만 예상되는 것보다 더 짧은 흡수 파장이 이용될 수 있다.
예컨대, (파장 632 nm에서) 굴절률이 1.75이고, 이에 대응하는 브루스터 각이 약 60도이고, 예리한 수직 입사 우대역 에지가 약 800 nm에 있는 2축 배향된 스킨 층을 갖는 MOF 미러 필름은 브루스터 각에서 약 700 nm를 초과하는 유도 광빔을 수용하며, 따라서 이 광빔이 수직 입사에서 반사하더라도 이 파장을 이용한 처리가 가능하다. 우대역 에지는 대상의 모든 각에서 반사가 일어나도록 부분적으로 선택된다. 880 nm에서는 반사 대역은 여전히 그레이징(grazing) 입사에서 약 700 nm까지 커버한다. 이 대역 위치에서 대역은 이 경우위 브루스터 각 부근에서 750 nm까지 커버한다. 어떤 헤드룸(headroom)은 대역 에지와 유도 복사의 파장 사이에 있는 것이 바람직할 수 있다. 빔이 전위층 중 임의의 층을 통해 유도되는 것이 바람직한 경우에는 이 빔은 광학적 대역을 초과하는 유도 에너지에 대해 실제 하한이 이 경우에 약 750 내지 800 nm(진공)이 된다. 대안적으로, 필름의 중간 파장 대역이 대상의 특정 에너지를 차단하지 않도록 필름의 바람직한 측면을 통해 북사 에너지를 유도하는 것을 선택할 수 있다. 예컨대, 532 nm 녹색광 레이저는 이것이 수직 입사각에서 녹색 반사 패킷을 통과할 필요가 없는 한, 또는 이 빔이 대역 이동으로 인해 더 이상 그 패킷에 의해 반사되지 않을 정도로 충분히 경사진 각에서 그 패킷을 통과할 수 있다면 청색 패킷을 처리하는데 이용될 수 있다.
만일 근 UV 복사가 (재료 흡수 특성에 따라 달라지는) 패턴화에 이용된다면, 더 긴 파장 반사 대역을 가진 패킷의 대역 이동은 그 빔을 차단할 수 있다. 그러면, 수직 입사 유도 복사는 필름의 고정된 좌대역 에제에 비해 최고의 파장울 가질 수 있고, 반면에 경사각 처리는 대역 이동에 의해 차단될 수 있다. 또한 좌대역 에지 이동은 빔 진공 파장보다 높은 대역 이동 반사 대역을 가진 구성에 이용되는 다른 가시광선 또는 IR 빔과 관련이 있다.
필름의 두께를 통한 흡수 복사 에너지와 그 두께를 통한 도출된 열 펄스의 관리는 본 발명의 내용의 일 양상이다. 필름 두께의 선택된 부분에 걸친 선택적 층의 재료의 복굴절성을 감소 또는 제거하는 제어된 용융은 균일한 효과를 얻기위해 유도 복사의 적당히 낮은 레벨의 흡수를 필요로 한다. 선택된 층(들)의 재료는 타임 펄스나 열 견지에서 지나친 이온화나 열 분해가 생길 수 있는 과열이 일어나지 말아야 한다. 예컨대, 순수 열용량 구동 상황을 고려한다면, 섭씨 25도에서 원하는 섭씨 300도로 되는 재료는 섭씨 275도까지 가열된다. 만일 선택된 층이 유도 복사의 10%를 흡수한다면, 유도 복사 소스에 가장 가까운 전면부는 후면부가 원하는 섭씨 300도까지 가열되도록 섭씨 약 330도까지 가열될 필요가 있다. 필름 중 가장 고온 부분과 해로운 온도 또는 이온화 상태 간에는 충분한 헤드룸이 유지되어야 한다. 두께를 통한 온도 제어는 예컨대 과열 방지를 위해 하나의 재료만으로부터 복굴절성을 선택적으로 제거하는 것이 중요할 수 있다. 어떤 경우에는 예열이 필요할 수 있다. 이 처리의 효율은 레이저 에너지 관점에서 보면 레이저 노광 전과 도중에 필름을 예열함으로써 증가될 수 있다. 필름의 예열 온도는 실온보다는 높으나 광학 패킷에 이용된 중합체의 용융 온도보다는 낮아야 한다. 통상적으로, 필름이 그 두께 전체에 걸쳐 예열되면, 동일 레벨의 열 헤드룸에 대해 더 많은 양의 유도 복사가 흡수될 수 있다. 예컨대, 섭씨 200도의 선택된 필름의 후면부가 섭씨 100도 차이가 나는 섭씨 300도로 가열되면, 빔의 입사 에너지의 약 10%가 흡수된다면 전면부는 오직 섭씨 310도로 과열될 것이다. 이 경우에, 선택된 영역은 유도 복사의 약 23%까지 흡수하게 되고, 따라서 다시 전면부에 대해서는 온도가 섭씨 130도 상승하여 섭씨 약 330도로 가열되고 후면부에 대해서는 섭씨 100도 상승하여 다시 원하는 섭씨 300도에 I도달하게 된다. 예열량은 냉각 중에 선택된 영역을 넘어서 심각한 용융을 초래할 수 있은 열 펄스의 유실(wash-out)을 방지하도록 제어될 필요가 있을 수 있다. 일반적으로 예열 온도가 높을수록 필름 두께의 나머지는 더 용융되기 쉽다. 이러한 비선택 부분은 열 펄스가 확산됨에 따라 용융되기 쉬워질 수 있다. 유도 복사에 의해 유도되는 최대 온도, 다양한 층 두께를 가진 필름 구성의 측면성(sideness), 필름을 통한 예열 경사, 및 유도 복사의 경로는 모두 함께 필름 및 프로세스를 최적화하는데 고려될 필요가 있다. 실제에 있어서 열 관리는 훨씬 더 복잡한데, 그 이유는 충분한 에너지가 바람직하게는 재료를 그 용융 범위 내로 상승시키는 것 뿐만 아니라 실제로 그 용융을 일으키도록 흡수되기 때문이다. 유도 복사의 에너지 펄스(들)의 관리는 용융이 실제로 일어날 수 있도록, 그리고 한 미세층 패킷에서는 복굴절성 층을 용융시키지 않고 다른 미세층 패킷에서만 복굴절성 층을 용융시키는 것과 같은 원치 않는 용융을 방지하기 위해 두께 또는 z-축을 따라 열파가 적당히 포함되도록 보장하는 시간 요소를 포함하여야 한다. 특히, 펄스 계열과 지속 기간은 주의 깊게 조절되어야 할 필요가 있을 수 있다.
(레이저 공급원이 선택적 가열에 이용되는 경우에) 레이저 공급원의 출력, 스캔 속도 및 빔 모양과 염료 첨가(또는 실제로 흡수제가 사용되는 경우에는 다른 흡수제의 첨가)는 조합되어서 단열 상태에서 필름의 처리된 영역에 전달되는 유효 에너지를 제공한다. 열 상태는 일반적으로 실제로는 단열적이지 않지만, 필름 구성의 사양, 배경 온도, 그리고 관련 재료의 다양한 열용량, 용해열 및 용융점에 대한 지식을 갖고서 단열 상태를 가정하여 변환에 필요한 에너지를 결정함으로써 대략적인 레이저 처리 상태를 추정할 수 있다. IR 흡수제 또는 다른 흡수제의 분산은 염료 용해도 한계 및 용해 메커니즘과 함께 중요한 고려사항일 수 있다. 미용해 염료와 안료의 경우에는 입자 크기와 모양 분포가 중요할 수 있다. 예컨대, 흡수 입자의 크기가 지나치게 크면 그 주변 필름 매트릭스에 비해 과열되어 분해, 주름, 부풀음(blistering), 탈층 또는 기타 손상과 같은 필름 결함을 야기할 수 있다. 또한 표면, 묻혀진 먼지 및 그와 유사한 입자 물질도 임의의 또는 예상치 못한 결함을 야기할 수 있기 때문에 필름 청결도 중요할 수 있다. 다른 고려사항은 레이저 공급원의 빔 모양 및 주파수(펄스형 소스가 사용되는 경우에), 스캐닝 패턴, 필름의 적층(예를 들면, 접착제 또는 다른 수단을 이용하는 것과 같이 라미네이션에 의해 카드나 다른 기판의 상부에), 및 열 전달(예를 들면 필름으로부터 열 전달 계수 및 내부에서 다양한 열 전도성에 의해 제어됨으로서 등)을 포함한다.
필름 면에 걸친 흡수된 복사 에너지의 관리도 원하는 공간적 피처를 보장하는데 중요할 수 있다. 빔 크기와 초점도 중요한 프로세스 제어 요소일 수 있다. 어떤 경우에는, 필름을 그 최소 크기에 빔 초점이 맞추어지는 위치에 배치하는 것이 바람직할 수 있고, 다른 어떤 경우에는 필름이 의도적으로 빔 초점이 원하는 양만큼 벗어나는 위치에 배치될 수 있다. 필름 스캐닝 방식과 어떤 영역의 처리 중에 유도 광빔 경로가 얼마나 빠르게 겹치거나 스스로 턴온할 수 있는지에 따라서 표면 조도, 평탄도, 탁도, 주름, 및 다른 현상을 변경할 수 있다. 전술한 필름 예열과 관련하여, 현재 조사되고 있는 필름의 일부가 최근 조사되었던 필름의 일부에 가까이 있어 레이저 자체에 의해 제공된 열이 현재 조사되고 있는 필름의 일부를 예열하는 것으로 생각될 수 있도록 빔이 제어될 수 있다. 이는 예컨대 빔이 제1 경로를 따라 스캐닝되고, 그 후 곧 바로(제1 경로를 따라 이 경로에 가까이에 있는 필름의 일부가 계속 상승된 온도에 유지되고 있는 동안에) 제1 경로에 인접하거나 이에 약간 중첩된 제2 경로를 따라 스캐닝되는 경우에 발생할 수 있다.
유도 복사의 지속 기간과 같은 시간 관련 양상도 중요할 수 있다. 비교적 짧은 펄스 동작이 종종 유리하다는 것을 알았다. 예컨대, 어떤 통상적인 경우에, 레이저 노광의 지속 기간에 따라 결정되는 가열 시간은 10 나노초 내지 10 밀리초의 범위에 있는 것이 바람직하다는 것을 알았다. 상부 노광 지속 기간은 주어진 응용에 대해 용인될 수 있는 두께를 통한 필름의 다른 부분으로의 열 확산량의 함수이다. 지속 기간이 짧을 수록, 바람직한 관심 대상 필름 영역으로의 에너지의 전달이 더 적어지며, 예를 들면, 바람직한 패킷에 대부분 포함된 순간적인 열 펄스를 발생하는 것이 가능할 수 있다. 열 확산의 세부 사항은 재료, 특정 재료 배향 상태에서의 이방성 열전도율, 밀도, 열용량, 대상 영역의 두께, 빔 지속 기간 등의 함수이다. 예시적인 실시예에서, 광학 패킷에 의해 흡수되는 에너지의 강도와 지속 기간은 그 광학 패킷의 광학 반복 단위들을 용융시키기에는 충분하나 필름의 성분들을 증발, 의미있는 정도의 화학적 변경, 또는 용제시키기에는 충분치 않다.
레이저 노광이 제2 구역에서의 패킷 복굴절성을 변경하기 위해서는 높은 강도(단위면적당/높은 출력)와 높은 에너지 밀도가 바람직하나 반드시 그럴 필요는 없다. 이러한 특성들에 따라서 패킷의 재료에 의한 유도 복사의 흡수에 의해 발생된 상당량의 열이 처리에 필요한 시간을 줄임으로써 패킷에 머무르게 될 수 있다. 열 확산은 패킷 중의 에너지 농도를 감소시키며, 따라서 처리 효율을 감소시킬 수 있다. 이와 관련하여, 대개는 극히 적은 양의 열이 패킷 밖으로, 제1 (미처리) 구역 내로 측방향으로 또는 (처리된) 제2 구역 내의 필름의 다른 층으로 소산되는 것이 바람직하다. 제2 구역 내의 흡수 패킷 또는 패킷들 밖으로 소산되는 열이 많을수록, 제2 구역 내의 필름의 두께의 일부만을 가열하는 것이 필요한 경우에 처리 효율이 낮아진다.
또한, 냉각 방식도 주의 깊게 고려될 필요가 있을 수 있다. 어떤 경우에는 급속 냉각이 유용할 수 있다. 필름의 한 면 또는 양면으로부터의 냉각이 바람직할 수 있다.
또한 유도 복사의 적당히 낮은 수준의 흡수가 최종 수요자 응용에 중요할 수 있다. 환경적 노광이 필름을 과도하게 과열시키지 않는 것이 바람직하다. 특히, 근 IR 흡수는 직사 일광에 노출시 박막 가열을 초래할 수 있다. 바람직하게는, 예상 플럭스는 필름 온도를 과도하게 증가시키지 않는다. 예컨대, 시스템 온도를 정상 사용 중인 필름의 유리 전이 온도 미만으로 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 에너지 흡수량은 주어진 예열량과의 필요한 온도차를 얻기 위해 펄스로부터 포착되어야 하는 에너지량에 어느 정도 관계가 있다.
따라서 시스템에서 원하는 흡수는 색상, 계조 또는 환경적 복사 흡수와 같은 최종 수요자의 우려를 최소화하면서 플럭스 레벨, 열 확산(유실), 예열 및 냉각 간의 균형을 맞추면서 최적화될 수 있다.
필름의 기능층들 또는 영역들 사이에 에너지 흡수 버퍼층들 또는 영역들을 구비하는 것이 유용할 수 있다. 이들 버퍼 영역은 필름의 다른 기능 영역이 열 확산(유실)을 통해 가열되는 것을 방지하면서 가열되고 심지어는 부분적으로 또는 그 전부가 용융될 수 있다. 일례로서, 이 버퍼 영역은 광학 층에 이용된 것과 유사하거나 다른 재료의 패킷들 간의 층(예컨대, PBL)일 수 있다. 다른 예로서, 저용융 온도 재료는 고용융 온도 재료의 기능층들 간의 "열속도 범프"로서 이용될 수 있다. 다층 광학 필름에서, 한 가지 간단한 예는 예컨대 90%/10% 나프탈레이트/테레프탈레이트 카복살레이트 서브유닛을 함유할 수 있는 소위 저용융 PEN(LmPEN)과 같은 저용융 배향 coPEM 보호 경계층(PBL)에 의해 분리된 광학 패킷들을 포함하는 PEN:P mmA 또는 PEN:i등방성 coPEN 미러 구성이다.
중합체 필름 내의 물질 층의 용융점 및/또는 연화점(예, 유리 전이 온도)이 DSC(differential scanning calorimeter, 시차 주사 열량계) 기술을 사용하여 측정 및 분석될 수 있다. 그와 같은 기술에서, 필름 샘플이 테스트 전에 먼저 예컨대 200mTorr 미만의 진공 하에서 섭씨 60도에서 약 48 시간 동안 적당히 건조될 수 있다. 이어서 약 5 mg의 샘플을 칭량하고, 밀폐형 알루미늄 티제로(Tzero) 팬(pan) 안에 밀봉한다. 이어서, 가열-냉각-가열 램프(ramp)가 적당한 온도 범위, 예컨대 섭씨 30-290도에서 실시될 수 있다. 이 램프를 위해서는 분당 섭씨 20도의 일정한 가열 속도 또는 다른 적당한 가열 속도가 이용될 수 있다. 스캔 후에는 연화 단계 변경과 융용 피크에 대한 제1 가열 열 트레이스가 분석될 수 있다. 이러한 분석에 의해서 용융 온도와 이 용융 온도와 연관된 반폭치(peak width at half height (PWHH))라 불리는 특성 대역폭을 알 수 있다. PWHH의 유한값은 재료가 단일의 정확한 온도에서가 아니라 유한 온도 범위에 걸쳐 용융될 수 있다는 사실을 반영한다. PWHH는 여러 가지 재료들이 서로 비슷한 (피크) 용융 온도를 갖는 물품에 중요할 수 있다. DSC 기술은 다음의 다층 광학 필름에서 사용하기에 적합한 세 개의 예시적인 물질에 대해 용융 온도 및 PWHH를 측정하기 위해 사용되었다: 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN); PEN의 나프탈레이트-기반 공중합체(예 7에 설명된 것과 같이, 미국 특허 출원 공개 제2009/0273836호(유스트(Yust) 등)의 소위 PEN-CHDM10, 내용 중에서 "PEN-Gb"라 함); 및 PEN-기반 중합체. 여기서 다이메틸 2,6-나프탈렌 다이카르복실레이트 (NDC)의 20%가 4,4'바이페닐다이카르복실 산 다이메틸 에스테르(내용 중에, "PENBB20"라 지칭됨)로 치환된다. 이들 재료의 샘플들이 측정되었고 각각 PEN, PEN-Gb 및 PENBB20 샘플에 대해 섭씨 261, 248 및 239도의 융융점을 보여주었다. 샘플들의 PWHH도 측정되었다. PEN 샘플의 PWHH가 섭씨 7 도였으나, 중합체의 프로세싱 조건에 따라 이는 섭씨 5 내지 10도의 범위일 수 있다. PEN-Gb 샘플의 PWHH가 섭씨 6도였으나, 프로세싱 조건에 따라, 이는 섭씨 5도 내지 15도의 범위일 수 있다. PENBB20 샘플의 PWHH는 섭씨 10.4 도였으나, 프로세싱 조건에 따라 이는 섭씨 5도 내지 15도의 범위일 수 있다. 일반적으로, 중합체 필름의 PWHH는 적합한 시간 동안 용융점 미만의 적합한 온도에서 필름을 열 세팅함으로서 감소될 수 있다. 일반적으로, 지시된 복사를 위한 임의의 특정한 파장 대역에 대해, 두께 방향을 따라 필름의 나머지의 흡수력이, 이러한 비-선택 부분의 바람직하지 않는 변경 및 바람직하지 않는 과열을 방지하기 위해, 이러한 복사를 위한 필름의 선택된 부분에 비해 충분히 낮게 정해질 수 있다. 필름 압출 공정은 필름의 선택된 부분의 능동적 흡수 재료의 그 부분으로부터 필름의 다른 기능 부분으로의 이동이 그다지 크게 일어나지는 않도록 설계될 수 있다. 또한, 예컨대 화학적 비친화성을 통해 그와 같은 이동을 차단하는 버퍼층이 이용될 수 있다. 또한, 층 접촉을 위한 체류 시간 등을 포함한 처리 방법도 이용될 수 있다.
유도 복사 처리는 필름 제조 후 또는 그 도중에라도 바로, 롤 형태로는 별도로, 판금화 후에, 또는 유리 플레이트나 플라스틱 또는 종이 용지와 같은 다른 기판으로의 탑재 후에 달성될 수 있다. 정밀도는 처리 편차와 균형을 이루어야 한다. 예컨대, 롤 프로세스를 위해서는 웹 플러터(web flutter)가 충분히 조정되어야 한다. 유도 복사 처리는 필름이 아마도 닙(nip)들 사이에서 장력을 받고 있는 동안 롤러를 통해 움직임에 따라서 달성될 수 있다. 보호 필름은 롤러를 계속적으로 깨끗하게 하기 위해 또는 스크래치와 같은 표면 결함을 방지하기 위하여 필름과 롤러 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 필름은 판금화 후에 고정 기판 상에 탑재되거나 세미배치(semibatch) 방식으로 임시 배킹(backing) 위에 탑재될 수 있다. 예컨대, 필름 롤 부분들은 보호 필름과 연속적으로 접촉하고 플레이트 상에서 미끄러질 수 있다. 필름 롤 이송은 중지될 수 있고, 플레이트 상의 지정된 부분은 필요에 따라 약간 팽팽하게 될 수 있고, 그런 다음에 플레이트에 의해 지지된 지정된 부분에 유도 복사 처리가 실시되었다. 그런 다음에, 최종 마무리된 롤 부분은 롤 전체가 처리될 때까지 롤의 연속한 부분이 처리될 수 있는 연속 이송에 의해 플레이트 처리 구역으로부터 이동될 수 있다.
또한 여기서 설명된 내부 패턴화 방법은 예컨대 융제, 표면 비정질화 기법, 포커싱 방법, 엠보싱, 열성형 등과 같은 공지의 기술과 조합될 수 있다.
다양한 공급원으로부터 다양한 융융 압출 흡수 첨가제를 입수할 수 있다. 첨가제는 유기성, 무기성 또는 이들의 혼합성일 수 있다. 이들은 염료, 안료, 나노 입자 등일 수 있다. 가능한 IR 염료로는 니켈, 팔라듐 및 백금 기재 염료(제조사: Epolin, Inc., 상표명: Epolight™)가 있다. 다른 적당한 염료로는 Amaplast™(브랜드 염료, 제조사: ColorChem International Corp., Atlanta, Georgia)가 있다. 선형 및 비선형 흡수 첨가제 모두를 고려할 수 있다.
조합 시 몇 가지 인자는 본 출원에 특히 적합한 염료를 만들 수 있다. 압출 공정을 통한 열적 안정성은 특히 필요하다. 일반적으로, 압출 공정은 바람직하게는 적절히 관리가능한 압력 저하에서 용융 스트림을 용융시켜 이송하기에 충분히 고온이다. 예컨대, 폴리에스테르 기재 시스템은 섭씨 약 280도까지 매우 높은 안정성을 필요로 할 수 있다. 이러한 요건은 예컨대 섭씨 약 250도 부근에서 처리되는 coPEN과 같은, 다양한 중합체의 공중합체를 이용하여 완화될 수 있다. 폴리프로필렌과 폴리스티렌과 같은 올레핀 기재 시스템은 통상적으로 그러한 요건이 덜 까다롭다. 특정 다층 광학 필름 구성의 수지 선택은 염료 이동 경향, 원하는 재료층에 균질하게 분산될 능력, 염료와 각종 재료와의 화학적 친화력 등을 가질 수 있는 가능한 흡수재 후보의 선택 범위를 좁힐 수 있다.
실시예
주조 웹 1 및 2
용어 "주조 웹"은 초기 주조 공정 후 후속 인발 및 배향 전에 주조 및 성형된 다층체를 지칭한다. 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 및 나프탈레이트-기제의 공중합체를 사용하여 제1 및 제2 다층 중합체 웹, 또는 주조 웹을 구성하였다. 나프탈레이트-기제의 공중합체를 PEN-Gb라고 지칭한다. 이는 미국 특허 출원 공개 제US 2009/0273836호(Yust 등)의 소위 PEN-CHDM10, 실시예 7에 기술되어 있다. 따라서 PEN-Gb는, 인용된 미국 특허 출원의 표 1에 따라 38.9 lb의 NDC(다이메틸 2,6-나프탈렌 다이카복실산 - 예를 들어, 일리노이주 나퍼빌 소재의BP 아모코(BP Amoco)로부터 입수가능함) 대 20.8 lb의 EG(에틸렌 글리콜 - 예를 들어, 미시간주 미드랜드 소재의 ME 글로벌(ME Global)로부터 입수가능함) 및 2.23 lb의CHDM(사이클로헥산 다이메탄올 - 예를 들어, 테네시주 킹스포트 소재의 이스트맨 케미칼(Eastman Chemical)로부터 입수가능함)의 비율로 초기 단량체를 투입하여 제조한 공중합체이다.
다층 중합체 웹은 미국 특허 제6,830,713호(Hebrink 등)에 일반적으로 기술된 공압출 공정을 사용하여 형성시켰다. 다양한 중합체는 일반적으로 예를 들어 85℃에서 60 시간 건조되고, 이어서 단일 스크류 또는 트윈 스크류 구성의 별도의 압출기에 공급되었다. 광학층을 형성하는 제1 및 제2 중합체는 각각 최종 압출기 구역 온도를 가진 자신의 압출기를 이용하여 공압출되었고, 필름 두께를 통해 층 두께 경사를 제공하는 경사 피드 플레이트를 사용하는 151개의 교호층 피드블록을 포함하는 용융 트레인을 통해 공급되었다. 이들 층은 완성된 다층 필름의 소위 광학 스택 또는 미세층 패킷을 형성한다. 층의 유동성을 향상시키기 위해서 2개의 두꺼운 소위 보호 경계층(PBL)은 광학 스택의 최외곽층에 인접하여 피드블록 벽에서의 최고 전단률로부터 광학 스택을 보호한다. 또한 PBL은 압출기 중 하나에 의해 공급된다. 이들 실시예들의 목적 상, PBL을 공급하는 재료는 재료 1이라고 지칭하고, 다른 재료는 재료 2라고 지칭하며, 이는 압출기에도 마찬가지로 적용된다. 각 PBL은 광학 스택 두께의 약 4%이다. 다이 설정점 온도에서 다이에 확산되기 전에, 재료 3을 가진 압출기 3에 의해 공급되는 추가 스킨층은 다이 내에서의 유동 중에 추가적인 층 안정성을 위해 상단 및 하단의 공압출 다층 흐름에 결합된다. 이들 기술된 실시예에서 재료 3은 재료 1 또는 2와 동일할 수 있다. (실시예들과 관련하여 사용된 용어 "재료 1", "재료 2", 및 "재료 3"은, 예를 들어 도 5a-n과 관련하여 본 명세서의 그 밖의 곳에서 사용된 용어 "제1 재료" 및 "제2 재료"에 관한 임의의 소정 방식으로 해석되어서는 안 된다. 예를 들어, 본 실시예들의 "재료 1"은 도 5a-n의 "제1 재료"에 상응하거나, 대안적으로 본 실시예의 "재료 2"가 이러한 "제1 재료"에 상응할 수 있다.) 제1 및 제2 주조 다층 웹(주조 웹 1 및 주조 웹 2)의 경우에, 재료 1은 PEN이었고, 재료 2는 PEN-Gb였으며, 재료 3은 다시 PEN이었다. 이 다층 구성은 다이에서 주조되고, 담금질되고, 주조 휠에 정전기적으로 고정되어 제1 주조 다층 광학 웹의 롤을 형성하였다. 이 제1 주조 웹을 폭 치수의 중심 부분에서 목적하는 대략적 두께(또는 캘리퍼)를 가진 적어도 10cm의 폭을 갖는 일회용 코어에 감았다. 주조 웹 1 및 주조 웹 2의 구성에 관한 기타 상세 사항은 하기 표 A에 제공된다.
이들 주조 웹과 관련하여, 수지 분해의 최소화를 보장하기 위한 필요에 따라 적용되는 부가 진공의 존재 또는 부재 하에, 규정 중량비의 염료 및 중합체 수지를 트윈 스크류 압출기 내로 공급함으로써 다층 공압출 전에 마스터배치(Masterbatch)를 제조하였다. 이어서, 공급을 위해 압출물을 잘게 잘라 펠렛으로 만들었다. 이들 실시예 주조 웹 1 및 2에 사용된 염료는 뉴저지주 뉴아크 소재의 에폴린 인코포레이티드(Epolin, Inc.)로부터 입수가능한 백금-기제의 염료, 에폴라이트(Epolite)(상표) 4121이었다. 이 염료의 피크 흡수 파장은 800 nm 부근이다. 에폴라이트(상표) 4121 염료와의 마스터배치 배합을 위해서, 명목 최종 구역 압출 온도는 240℃도 내지 260℃였다. 전형적인 마스터배치 명목 염료 농도는 중합체 중 1.0 중량% 염료였다.
[표 A]
Figure pct00028
따라서, 주조 웹 1 및 2는 각각, 이후에 완성된 필름에서 미세층이 된 151개의 층을 포함하였으며, PEN 및 PEN-Gb의 교호하는 재료층을 이용하였고, PEN-Gb 층 내에는 IR 흡수 염료(에폴라이트(상표) 4121)가 혼입되었다. 632.8 nm의 파장에서 비배향(등방성) PEN 및 PEN-Gb의 굴절률은 각각 1.643 및 1.638이다. 주조 웹 1 및 2 사이의 주요 차이점은 그들의 두께였으며, 이는 주조 휠의 속도에 의해 제어되었다.
주조 웹 1 및 2를 사용하여 제조한 복굴절성 다층 필름
이어서, 이중 복굴절성 다층 광학 필름이 형성되도록, 다층 주조 웹을 인발 또는 연신하였다. 본 실시예들에는 KARO IV(브루크너(Bruekner)로부터 입수가능)와 같은 실험실 연신기가 사용되었다. 주조 웹은 일반적으로 (예열 시간 및 온도로) 예열되었고, 이어서, x- 및 y- 방향이라고 지칭되는 2개의 직교 평면내 방향으로 명목 인발비(초기 그리퍼 분리 대 최종 그리퍼 분리비)까지 (% 변형률로 주어지는) 초기 변형률에 상응하는 그리퍼의 균일한 분리 속도로 연신되었다. 주조 웹 1 및 2의 연신에 사용된 처리 조건은, 생성되는 다층 광학 필름(이하 다층 광학 필름 1 내지 5라고 지칭함)에서 PEN 미세층과 더불어 PEN-Gb 미세층이 양성 복굴절성이 되도록 선택되었다.
이어서, 다양한 물리적 및 광학적 방법을 사용하여 복사 에너지 처리 전 및/또는 후에 최종 필름을 분석할 수 있었다. 외측 스킨층(배향 PEN 재료로 구성됨)의 굴절률은, 표시된 경우에, 메트리콘(Metricon)(뉴저지주 피스카타웨이 소재)으로부터 입수가능한 프리즘 커플러(Prism Coupler)를 사용하여 632.8 nm에서 측정하였다. 퍼킨-엘머 람다(Perkin-Elmer Lambda) 950 분광광도계로 다양한 주조 웹 및 배향 다층 광학 필름의 투과 대역 특성을 측정하였다. 필름의 가시적(예를 들어 색) 특성 또한 관찰하여 기록하였다.
다층 광학 필름 1 내지 5의 처리 조건 및 측정되거나 관찰된 특성을 표 B에 제공한다.
[표 B]
Figure pct00029
이들 필름에 있어서, 내부 PEN 미세층의 굴절률은 외측 PEN 스킨층의 측정된 굴절률과 실질적으로 동일하다. 내부 PEN-Gb 미세층의 굴절률은 또한, 필름의 관찰된 특성을 기준으로 복굴절성인 것으로 알려져 있다(예를 들어, 다층 광학 필름 1이 투명한 외관을 갖기 위해서는 PEN-Gb 미세층과 PEN 미세층 사이의 굴절률 차이가 매우 작아야 하므로, PEN-Gb 미세층은 PEN 미세층에 매우 근접하는 복굴절을 가져야 함).
필름 1 및 2 사이의 비교에 의해, 이들 2가지 필름 사이의 주요 공정 차이점이었던 예열 및 인발 온도 공정 조건의 효과를 평가할 수 있다. 이들 필름은 모두 회분식 연신기에서 동시 인발 모드로 인발되었다. 회분식 연신기에서의 변동은 y-방향에 비해 x-방향으로 약간 더 큰 연신을 유발하였지만, 필름 1 및 2 각각은 동일한 명목 연신비(stretch ratio)를 가지고 있었다. x- 및 y-인발비의 곱("2축비(biaxial ratio)"라고 지칭함)은 필름 2의 명목 2축비에 매우 근접하였으며, 필름 1에 있어서, 후속 측정이 이루어진 필름의 중심 부분에서 약 8% 적었다. 도 10은 편광되지 않은 광에서 측정된 필름 1(곡선 1010) 및 필름 2(곡선 1012)의 수직 입사 투과(normal incidence transmission) 스펙트럼을 나타낸다.
도 10의 스펙트럼으로부터 입증되는 바와 같이, 더 낮은 온도의 연신(다층 광학 필름 1의 제작에 사용됨)은 거의 평탄하고 높은 투과 곡선을 유발하며, 이는 투명한 필름의 특성이다. 더 높은 온도의 연신(다층 광학 필름 2의 제작에 사용됨)은 2가지 재료 사이의 굴절률에 작지만 측정가능한 차이를 제공하며, 이는 곡선 1012에서 약 400-535 nm로부터 연신된 대역에 약한 반사로서 나타난다. 작은 굴절률 차이 및 연계된 약한 반사는, 필름 1 및 필름 2에 존재하는, 그렇지 않다면 휴지 상태인 미세층 구조(또는 휴지 상태 또는 기저의 반사 잠재력)를 필름 2에서 부분적으로 노출시키거나 드러내는 것으로 간주될 수 있었다. 편차가 작기 때문에, 상응하는 반사율도 마찬가지로 작으며, 필름들 중의 어느 것도 특별히 착색된 것으로 나타나지 않았다. 구체적으로, 필름 2에서는 미약한 훈색이 관찰될 뿐인 반면에, 필름 1은 실질적으로 투명했다. 예상대로 800 nm 부근의 2개 스펙트럼 모두에서 IR 염료(에폴라이트(상표) 4121)의 약한 흡수가 분명하다. 하기에 추가로 기술되는 바와 같이, 필름의 선택된 지역에 대한 레이저-기제의 후속 열 처리에서, 이 흡수를 이용하여 일부 미세층의 복굴절을 완화하고 반사도 특성을 변화시켰다. 예를 들어 레이저 처리를 통해, 선택된 층의 용융을 유도하기 위한 필름의 후속 열 처리는, 하기와 같이 강한 색을 동반하는 훨씬 더 깊은 투과 웰(더 강한 반사 대역)을 유발하였다.
주조 웹 1과 같이, 주조 웹 2 또한 더 낮은 온도 및 더 높은 온도에서 동시 인발 모드로 회분식 연신기에서 인발되었으며, 이는 각각 인발 다층 광학 필름 3 및 4를 형성하였다. 다층 광학 필름 5라고 지칭되는 다른 인발 필름이 주조 웹 2로부터 필름 3의 실질적인 복제물로서 제조되었다. 회분식 연신기에서의 변동은 다시 y-방향에 비해 x-방향으로 약간 더 큰 연신을 유발하였지만, 각각의 인발 필름은 동일한 명목 연신비를 가지고 있었다. 2축비는 다시 필름 4의 명목 2축비에 매우 근접하였으며, 필름 3 및 5에 있어서, 후속 측정이 이루어진 이들 필름의 중심 부분에서 약 7% 적었다.
상기 표 B에서 확인되는 바와 같이, 필름 3, 4, 또는 5 중의 어느 것도 특별히 착색된 것으로 나타나지 않았다. 필름 3 및 5는 매우 투명한 외관을 가지고 있었다. 필름 4에서는, 미약한 훈색이 관찰될 뿐이었다. 필름 1 및 2의 결과와 일관되게, 더 높은 온도의 연신(다층 광학 필름 4의 제작에 사용됨)은 PEN과 PEN-Gb 재료 층 사이에 작지만 측정가능한 굴절률 차이를 제공하였으며, 이는 적색 파장에서 약한 반사로서 나타났다. 이에 관련하여, 필름 1 및 2의 미세층의 두께는 가시광선 스펙트럼의 청색 부분 내의 반사율에 상응하는 반면에(필름 1에서와 같이, 실질적인 층-대-층 굴절률 일치로 인해 이러한 청색광 반사율은 발생하지 않았을지라도), 필름 3 내지 5의 미세층의 두께는 가시광선 스펙트럼의 적색 부분 내의 반사율에 상응한다(필름 3 및 5에서와 같이, 실질적인 층-대-층 굴절률 일치로 인해 이러한 적색광 반사율은 발생하지 않을지라도).
내부 패터닝을 가진 다층 필름
패턴화된 필름 1
백색 PETG 플라스틱 카드 상에, 더 얇은 미세층이 카드에 가장 가깝도록, 투명한 감압성 접착제를 사용하여 다층 광학 필름 5를 적층한 후, 다양한 스캐닝 속도를 사용하여 코히런트 미크라(Coherent Micra) 초고속 진동자 레이저(ultrafast oscillator laser)(파장 = 800 nm, 펄스 속도 = 70 MHz)로 처리하였다. (이와 관련하여, "더 얇은" 미세층은 필름 1 내지 5 각각의 151개 층 스택 내로 구축된 두께 경사에 관한 것이다. 미세층 스택의 한쪽에서는 미세층(및 광학 반복 단위) 이 평균보다 두껍고, 스택의 다른 쪽에서는 미세층 또는 광학 반복 단위가 평균보다 얇다. 가장 두꺼운 (광학) 미세층 대 가장 얇은 미세층의 비는 명목상 약 1.2가 되도록 설계되었다.) 대략 5 미크론의 빔 직경으로 880 mW의 평균 레이저 파워를 사용하였다. 대략 1.5 cm2의 정방형 구역을 레이저 빔의 중첩 스윕 또는 스캔으로 완전히 처리하였다. 일부 레이저 작동 조건 하에서는, 처리 구역이 적색광을 강하게 반사하게 되었다. 필름의 표면은 매끄럽게 유지되었으며, 비처리 영역으로부터 처리 영역으로 외측 표면을 가로질러 손가락을 슬라이딩할 때 식별가능한 변동을 감지할 수 없었다.
55 mm/sec의 레이저 스캔 속도에서, 필름은 식별가능한 색을 동반하지 않고 미약한 탁도를 나타냈다. 60 mm/sec의 레이저 스캔 속도에서는, 수직 입사에서 희미한 색이 관찰될 뿐이었으며, 이는 필름의 비처리 부분의 반사 특성에 비교하여 반사 특성에 작은 변화만이 있었음을 의미한다. 70 mm/sec의 스캔 속도에서는, 투과된 수직 입사광에서의 가장 강한 시안 색, 및 반사된 수직 입사광에서의 가장 강한 적색이 관찰되었으며, 이는 반사 특성에 훨씬 큰 변화가 있었음을 의미한다. 보통의 경사 관측각(예를 들어, 수직 입사로부터 45 도)에서, 70 mm/sec로 처리된 구역에서의 강한 색은, 투과광에 대해 자주색으로 이동하였고 반사광에 대해 황색으로 이동하였다. 약 70 mm/sec를 초과하는 스캔 속도에서는, 관찰되는 반사 및 투과 색이 다시 희미해졌으나, 75 내지 85 mm /sec의 스캔 속도에서의 경사 관측각(예를 들어 수직 입사로부터 60 도)에서는 투과광으로부터 더욱 현저한 시안 색을 관찰할 수 있었다. 다양한 스캔 속도에서 다양하게 처리된 구역을 관측할 때, 처리 구역의 스캔 속도가 증가함에 따라 점진적으로 높아지는 입사 경사도에서 색이 시안으로부터 자주로 이동하였다.
이론에 구속되려는 것은 아니나, 패턴화된 필름 1(다층 광학 필름 5로부터 제조됨)의 처리되고 패턴화된 부분의 거동에 대한 한 가지 설명을 도 10을 참조하여 추가로 이해할 수 있다. 초기 수지에 대한 시차 주사 열량법에 의해, 이들 다층 필름에 사용된 PEN 및 PEN-Gb 재료의 용융점은 각각 약 261℃ 및 248℃인 것으로 제시되었다. 중합체성 재료에 있어서 전형적인 바와 같이, 이들 용융점은 범위(예를 들어, 약 10 내지 20℃의 범위) 내의 피크 값을 의미한다. 따라서, 이들 재료의 용융점 차이는 대략 13℃이다. 본 명세서에서 재료 1이라고 통칭하는 PEN 재료의 전부를 처리하지 않고 본 명세서에서 재료 2라고 통칭하는 PEN-Gb 재료의 적어도 일부를 처리하기 위해서는, 재료 2 의 용융점 범위의 최저 온도 이상 및 재료 1의 용융점 범위의 최고 온도 이하로 온도를 상승시켜야 한다. 이 경우에, 재료 2는 공중합체이므로 약 20℃의 더 넓은 용융 범위를 갖는다. 따라서, 이들 필름의 레이저 처리(선택적 열 처리)를 위한 윈도우는 약 5% 파워 또는 13℃ 온도차를 위한 속도 범위 만큼 좁거나 약 15% 파워 또는 30℃ 온도차를 위한 속도 범위 만큼 넓을 수 있을 것으로, 단열 논거를 사용하여 예상할 수 있다. 실제로, 열 확산은 제1 용융의 역치 사이의 스캔 속도의 범위 및 총 과열을 40% 이상 증가시킨다. 도 10의 약 800 nm에서 나타나는 흡수 특징으로부터, 레이저의 복사 에너지의 약 10%가 흡수됨이 입증된다. 이는, 총 광학 패킷의 두께 방향(through thickness) 일부만이(즉, 미세층 스택 내의 151개 미세층의 일부만이), 재료 2 미세층은 본질적으로 용융되는 반면에(즉, 복굴절이 등방성 상태로 완화됨) 재료 1 미세층은 본질적으로 용융되지 않는(즉, 복굴절이 실질적으로 유지됨) 지점까지 처리될 수 있다는 가설이 존재함을 제시한다.
더 얇은 주조 웹 2로부터 제조된 다층 광학 필름 2는, 도 10의 곡선 1012에 존재하는 투과의 하락("투과 웰")으로부터 입증되는 바와 같이, 400 nm 내지 535 nm의 유효 반사 대역을 갖는다. 주조 웹 2에 비해 주조 웹 1의 두께가 더 크다는 사실에 기초하는 단순한 두께 논거로부터, 다층 광학 필름 5는 600 nm 내지 800 nm의 반사 대역(즉, 1.5x 배 높음)을 가질 것으로 예상될 것이다. 도 10의 곡선 1012의 스펙트럼 형태로부터 층 두께 프로파일을 계산함으로써 광학 패킷의 물리적 중심이 약 700 nm인 것으로 밝혀진다. 이들 낮은 스캐닝 속도에서와 같이 열 확산이 중요한 경우, 처리를 위한 역치 속도는 패킷의 정중앙을 용융시킬 뿐일 것으로 예상된다. 패킷의 중앙은 가시 적색광(visible red)의 외측 범위 내에 있으며; 따라서 85 mm/sec의 스캔 속도에 있어서, 극히 약한 수직각 적색 반사만이 관찰된다. 처리 영역을 경사 관찰하면, 높은 입사각에서 반사 대역이 더 짧고 더 인지가능한 적색 파장으로 이동함에 따라, 투과광에 있어서 더 강한 시안 색이 제공된다. 이러한 이론 하에, 이들 보통의 관측각에서 자주색은 관찰되지 않으며, 이는 수직 입사에서 600 내지 700 nm에서 반사성인 더 얇은 층이 불충분하게 처리되기 때문이다(즉, 실질적인 반사를 위해 필요한 층-대-층 굴절률 차이를 제공하도록 그들의 복굴절이 충분히 완화되지 않음). 스캐닝 속도가 감소함에 따라, 더 많은 패킷이 용융되고, 수직 입사광에 대한 좌대역 에지가 600 nm 대역 에지를 향해 가시 적색광 내로 더 깊이 진행한다. 70 mm/sec의 더 느린 속도에서는, 더 얇은 층이 잘 처리된다: 수직 입사광에서 강한 시안 색이 관찰된다. 마찬가지로, 높은 관측각에서의 자주색에 의해 이들 더 얇은 층의 대역 이동이 입증된다. 더욱 더 느린 속도에서는, 광학 패킷의 중심 미세층 중의 일부가 과열되므로, 그들의 반사 파워를 상실한다. 따라서 65 및 60 mm/sec에서는 수직 입사에서 시안 색이 더 약하다. 마지막으로, 55 mm/sec의 가장 느린 속도에서는 처리 영역 내에 매트 피니쉬(matte finish)가 나타나며, 이는 처리 후 소강 상태의 비배향 재결정에 기인하는 탁도 형성을 동반하는 필름의 과열로 인한 것으로 보인다. 색은 관찰할 수 없다. 이 속도에서는 2가지 재료 모두가 완전히 용융되는 것으로 추정된다. 2가지 재료 모두가 비배향 상태에서 유사한 굴절률을 가지므로, 반사 대역을 위한 유의적인 광학 파워가 생성되지 않는다.
주조 웹 3
PENBB20이라고 지칭되는 공중합체를 공중합체 PEN-Gb 대신에 사용한 점을 제외하고는, 주조 웹 1 및 2와 유사한 방식으로, 주조 웹 3이라고 지칭되는 제3 주조 웹을 제조하였다. PENBB20은 20 mol% 카복실레이트 서브유닛 치환으로 제조된다. 특히, 다이메틸 2,6-나프탈렌 다이카복실레이트(NDC)의 20%를 4,4'바이페닐다이카복실산 다이메틸 에스테르로 치환한다. 주조 웹 3에 있어서, 재료 1은 PEN이었고, 재료 2는 PENBB20이었으며, 재료 3은 다시 PEN이었다. PEN과 PEN-Gb의 조합과 유사하게, 이들 재료는 등방성, 무정형 상태에서 잘 일치된 지수를 갖는다. 연신된 필름 내에서 이후에 미세층 스택을 형성한 151개의 층을 포함하고, 마스터배치에 에폴라이트(상표) 4121 적외선 흡수 염료를 사용한 주조 웹 구성의 기타 상세 사항은 표 C에 제공된다:
[표 C]
Figure pct00030
주조 웹 3을 사용하여 제조한 복굴절성 다층 필름
주조 웹 1 및 2를 인발하여 다층 광학 필름 1 내지 5를 제조한 방법과 유사한 방법으로, 이어서 주조 웹 3을 동시 인발 모드로 회분식 연신기에서 인발하여, 다층 광학 필름 6이라고 지칭되는 인발 이중 복굴절성 다층 광학 필름을 형성시켰다. 주조 웹 3의 연신에 사용된 처리 조건은, 생성되는 다층 광학 필름 6 내에서 PEN 미세층과 더불어 PENBB20 미세층이 양성 복굴절성이 되도록 선택되었다. 회분식 연신기 내에서의 변동은 y-방향에 비해 x-방향으로 약간 더 큰 연신을 유발하였지만, 각각은 동일한 명목 연신비를 가지고 있었다. 2축비는 명목 값보다 약간 높은 약 4.25의 평균 실제 인발비를 나타냈다. 추가의 연신 상세 사항은 표 D에 제공된다:
[표 D]
Figure pct00031
수직 입사광을 이용하는 투과에서 관측할 때, 상기 필름 6은 상대적으로 투명하고 착색되지 않은 외관을 가졌으며, 뚜렷한 반사율을 동반하지 않았다.
내부 패터닝을 가진 다층 필름
패턴화된 필름 2 및 3
필름 6을 25 mm(1-인치) 원형 패치로 적층 구성 내에 혼입시켰다. 필름은 2 조각의 투명한 마크롤론(Makrolon)(상표) 폴리카보네이트 필름(미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 바이엘(Bayer)로부터 입수가능함) 사이에 개재되었으며 백색 마크롤론(상표) 배킹에 추가로 적층되었다. 이 구성에서는, 필름 6을 그의 선택된 영역 또는 구역 내에서 코히런트 미크라 초고속 진동자 레이저(파장 = 800 nm, 펄스 속도 = 70 MHz)로 처리하였다. 생성되는 패턴화된 필름을 본 명세서에서는 패턴화된 필름 2라고 지칭한다. 대략 58 미크론의 빔 직경으로 915 mW의 평균 레이저 파워를 사용하였다. 145, 150, 155 및 160 mm/sec의 스캐닝 속도를 사용하여, 중심-대-중심 31 미크론 간격으로 떨어져 있는 평행선의 어레이를 형성하였다. 필름의 표면은 매끄럽게 유지되었으며, 비처리 영역으로부터 처리 영역으로 필름의 외측 표면을 따라 손가락을 슬라이딩할 때 식별가능한 변동을 감지할 수 없었다. 필름의 처리 부분은 녹색 반사기였으며, 이는 백색 배킹으로부터 투과광을 관측하기 좋은 조건 하에서 자홍색으로 나타났다.
패턴화된 필름 2의 처리 부분을 시각 현미경(visual microscopy)으로 추가로 분석하였다. 반사광 하에서, 중심-대-중심 31 미크론 간격으로 떨어져 있는 녹색 줄무늬의 뚜렷한 어레이가 명확하게 관찰되었다. 표 E에 추가로 상세히 설명된 바와 같이, 더 높은 스캔 속도에서는 더 느린 스캔 속도에서보다 줄무늬가 얇았다:
[표 E]
Figure pct00032
이 표에서, "라인 사이의 분리"는, 2개의 선형-형태 처리 구역 사이에 있는 비처리 부분의 외견상의 폭을 지칭한다. 따라서, 스캔 속도를 사용하여 커버리지의 수준 또는 "하프-톤 착색(half-tone coloring)"의 정도를 제어할 수 있다.
처리 구역의 투과 스펙트럼을 측정하기 위하여, 필름 6의 다른 조각을 독립된 필름으로서 레이저 처리하였으며, 처리된 필름은 본 명세서에서 패턴화된 필름 3이라고 지칭한다. 도 11은 (비패턴화된) 다층 광학 필름 6을 통해 측정된 투과 스펙트럼(곡선 1110), 및 처리 영역(상기의 평행선) 및 비처리 영역(평행선 사이의 필름의 부분)을 포함하는 패턴화된 필름 3의 부분을 통해 측정된 투과 스펙트럼(곡선 1112)을 제공한다. 곡선 (1114)은 필름 6의 완전히 처리된 부분을 통한 투과를 추정한 것이다(즉, 곡선 (1114)은 비처리 영역의 존재에 대한 곡선 (1112)의 보정을 시도한 것임). 시각적으로 조사할 때 패턴화된 필름 3의 비처리 영역은 실질적으로 투명하지만, 곡선 (1110)(패턴화된 필름 3의 비처리 영역을 나타냄)은 반사 대역의 미약한 표시를 명확하게 나타내며, 이는 460 nm 내지 640 nm에서의 투과의 하락에 의해 입증된다. 따라서, 처리에 의해 필름이 녹색/황색광(투과에서는 적색/자주색 또는 자홍색으로 나타남)을 더욱 강하게 반사할 것으로 예상된다. 패턴화된 필름 2는, 곡선 (1112)으로 나타낸 스펙트럼에서 측정되는 영역의 대략 15%를 커버하도록, 다양한 조건 및 위치에서 패턴화된다. 처리 부분은, 수직 입사광에 대해 투과로 관측할 때, 필름 상에서 그들의 위치에 따라 자홍색, 적색, 또는 자주색으로 나타난다. 곡선 (1116)은 기준선, 즉, PEN과 PENBB20 미세층 사이의 굴절률 불일치가 0이 되게 한 조건 하에 연신이 일어났을 경우에 다층 광학 필름 6(및 패턴화된 필름 3의 비처리 부분)의 반사율이 어떻게 될 것인지를 추정한 것이다. 이 곡선 (1116)은, 430 nm에서의 85.1%로부터 650 nm에서의 87.3%로 선형으로 증가하고 나머지는 전방 및 후방의 외측 표면에서 프레넬 반사를 통해 손실되는 투과를 특징으로 한다.
패턴화된 필름 1 및 다층 광학 필름 1 내지 5와는 대조적으로, 다층 광학 필름 6 및 패턴화된 필름 2 및 3에 사용된 수지 조합은 더욱 광범위하게 분리된 용융점을 가지고 있었다. 초기 수지에 대한 시차 주사 열량법에 의해, 특정 재료 1(PEN) 및 재료 2(PENBB20)의 용융점은 각각 약 261℃ 및 239℃로서, 20℃를 초과하는 차이가 제시된다. 따라서, 이들 필름의 레이저 처리를 위한 처리 윈도우는 PEN/PEN-Gb 필름의 경우에 비해 넓을 것으로 예상되었다.
다층 광학 필름 6의 투명한 외관은 PEN/PENBB20 미세층 쌍에 있어서 모든 주방향을 따라 굴절률이 실질적으로 일치함을 의미한다. (광학적으로 두꺼운) 하나의 층으로서 PEN을 가지며 (광학적으로 두꺼운) 다른 층으로서 PENBB20을 갖는 단순한 이층 필름을 제작함으로써 이를 확인하였다. PEN의 주조 일체형(monolithic) 웹(단일층), 및 PENBB20의 다른 주조 일체형 웹(단일층)을 제공함으로써 상기 필름을 제조하였다. 632.8 nm에서 이들 주조 재료의 등방성 굴절률은 PEN에 대해 1.643이었고 PENBB20에 대해 1.639였다. PEN 웹의 시트를 PENBB20 웹의 시트에 마주 놓고, 140℃에서 120 초의 예열, 및 100%/sec 초기 변형률에서의 명목 3.75 × 3.75(x/y 방향)의 동시 연신 후에 180℃에서 30 초의 열 고정을 사용하여 카로(KARO) IV 회분식 배향기에서 조합을 인발하였다. 2개의 층이 함께 유착되어 인발 2-층 필름을 형성하였다. 실제 인발량은 3.7 × 3.6(각각 x/y 방향)으로 결정되었다. 2-층 인발 필름에서 각 재료의 광학적으로 두꺼운 층이 접근가능하였으므로 PEN 재료 및 PENBB20 재료 양자 모두의 x, y, 및 z 굴절률을 직접 측정할 수 있었다. 측정된 지수는, 배향 PEN 층에 대해 nx = 1.731, ny = 1.767, 및 nz = 1.489였고, PENBB20 층에 대해 nx = 1.734, ny = 1.780, 및 nz = 1.498이었다. 이들 측정에 의해, 2가지 재료가 모두 고도로 복굴절성이라는 사실에도 불구하고, 이들 재료의 배향 층 사이의 작은 굴절률 차이가 확인되었다. 이 경우에, PEN 층의 최대 평면외 지수 차이는 0.278(= 1.767 - 1.489)이었고, PENBB20 층의 최대 평면외 지수 차이는 0.282(= 1.780 - 1.498)였으며, 굴절률 차이 Δnx, Δny, Δnz는 각각 0.003, 0.013, 0.009였다. 따라서, 632.8 nm에서 재료 사이의 주 굴절률의 최대 차이는 대부분의 복굴절성 재료의 최대 복굴절보다 20배 적었다.
주조 웹 4
주조 웹 1 내지 3과 유사한 방법으로 다른 다층 중합체 웹을 형성시켰으나; 275개의 교호층 피드블록을 사용하였다. 재료 1은 PEN이었고, 재료 2는 PENBB20(주조 웹 3에 사용됨)이었으며, 재료 3은 다시 PEN이었다. 이 다층 구성은 다이에서 주조되고, 담금질되고, 주조 휠에 정전기적으로 고정되어, 본 명세서에서 주조 웹 4라고 지칭하는 주조 다층 웹을 형성하였다. 주조 웹 4의 구성에 관한 상세 사항은 하기 표 F에 제공된다.
이 주조 웹과 관련하여, 수지 분해의 최소화를 보장하기 위한 필요에 따라 적용되는 부가 진공의 존재 하에, 규정 중량비의 염료 및 중합체 수지 PENBB20을 트윈 스크류 압출기 내로 공급함으로써 다층 공압출 전에 마스터배치를 제조하였다. 이어서, 공급을 위해 압출물을 잘게 잘라 펠렛으로 만들었다. 이 주조 웹 4에 사용된 염료는 아마플라스트(Amaplast) IR-1050(상표)(조지아주 아틀랜타 소재의 컬러켐(ColorChem)으로부터 입수가능함)이었다. 이 염료의 피크 흡수 파장은 1050 nm 부근이다. 명목 최종 구역 압출 온도는 약 280℃였다. 마스터배치 명목 염료 농도는 중합체 중의 1.0 중량% 염료였다.
[표 F]
Figure pct00033
주조 웹 4를 사용하여 제조한 복굴절성 다층 광학 필름 7
이어서, 다층 주조 웹을 필름 라인 상에서 순차적으로 인발하여 연속적인 필름 롤로 감았다. 주조 웹은 일반적으로 예열되었으며, 길이 배향기(L.O.: Length Orienter)에서 종방향(x 방향)을 따라 주조 웹 재료의 유리 전이를 초과하여 약 3.8의 인발비까지 연신되었다. 이어서, 관용적인 텐터에서 필름을 예열하고 130℃에서 약 4.2의 인발비까지 횡방향(y 방향)으로 인발하였다. 본 명세서에서 다층 광학 필름 7이라고 지칭하는 최종 다층 광학 필름은 투명하였으며 매우 미약한 회색 색조 및 대략 25 미크론의 두께를 가지고 있었다.
필름 7의 외측 스킨층(배향 PEN 재료로 구성됨)의 굴절률은 메트리콘(뉴저지주 피스카타웨이 소재)으로부터 입수가능한 프리즘 커플러를 사용하여 632.8 nm에서 측정하였다. 이 필름에 있어서, 내부 PEN 미세층의 굴절률은 외측 PEN 스킨층의 측정된 굴절률과 실질적으로 동일하다. PEN 스킨의 측정된 굴절률 nx, ny 및 nz는 각각 1.734, 1.752 및 1.497이었다. 표면 반사만으로 인해 측정되는 것(즉, 광학 대역이 존재하지 않는 경우)에 대한, 고유하지만 비활성인 반사 대역 상의 수직 입사 투과 변동은, 편광의 주요, 직교 상태 양자 모두에 있어서 10% 미만이었다.
패턴화된 필름 4
이어서, 1062 nm의 파장을 가진 펄스형 광섬유 레이저(pulsed fiber laser)(영국 사우스앰프톤 소재의 SPI 레이저즈(SPI Lasers)로부터의 30W HM 시리즈)의 출력에 선택적으로 노출시킴으로써 다층 광학 필름 7을 레이저 처리하여, 본 명세서에서 패턴화된 필름 4라고 지칭하는 내부 패턴화된 필름을 제공하였다. 75 kHz의 펄스 속도(반복률), 및 4.4 와트의 평균 파워에서 레이저 펄스 폭은 65 나노초였다. 레이저의 출력은 허리스캔(hurrySCAN) 25 검류계 스캐너(독일 푸크하임 소재의 스캔랩 AG(SCANLAB AG))로 섬유에 의해 전달되고, 0.15의 개구수를 가진 f-세타 렌즈(독일 벤델스타인 소재의 실 옵틱스 GmbH(Sill Optics GmbH))를 사용하여 포커싱하였다. 필름에 대한 레이저 손상을 최소화하기 위하여, f-세타 렌즈의 초점을 샘플 표면의 대략 0.5 mm 위에 위치시켰다. 검류계 스캐너로 레이저 빔을 조종하여 각각의 레이저 조건에서 샘플 상에 4 mm × 4 mm 정사각형의 노출 라인을 생성시켰으며, 개별적인 스캔 라인은 30 미크론의 거리로 분리되었다. 170 내지 360의 다양한 속도에서의 스캔을 사용하였다. 중간 스캔 속도(예를 들어 170 내지 280 mm/sec)에서는, 처리 영역이 청색 반사기로 전환되었으며, 이는 백색 배경으로부터 투과광으로 관측할 경우 황색으로 나타났다.
본 개시는, 하나 이상의 처리 구역에서 임의의 목적하는 패턴 또는 설계로 처리하기에 적합하거나 처리된, 적어도 하나의 이중 복굴절성 미세층 스택을 포함하는 다층 광학 필름을 포괄하며, 여기서 처리 구역은, 스택을 구성하는 미세층 중 적어도 일부의 복굴절의 감소, 및 감소된 복굴절에 연계된 반사 특성의 변화를 특징으로 한다. 처리의 정도, 및/또는 복굴절 감소의 정도는, 모든 처리 영역에서 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어 스택은, 처리되지 않고, 제1 복굴절 정도에 연계된 제1 반사 특성을 가진, 하나 이상의 제1 영역 또는 구역을 가질 수 있다. 스택은 또한, 제2 처리 정도, 제2 반사 특성, 및 제2 복굴절 정도를 가진, 하나 이상의 제2 영역 또는 구역을 가질 수 있다. 스택은, 제3 처리 정도, 제3 반사 특성, 및 제3 복굴절 정도 등을 한정 없이 가진, 하나 이상의 제3 영역 또는 구역을 추가로 포함할 수 있다. 스택의 제1, 제2, 제3 등의 구역 또는 영역은 임의의 목적하는 방법으로 배열될 수 있다.
본 출원의 교시는, 원용에 의해 본 명세서에 포함되고 공통적으로 양도된 하기의 출원 중 어느 하나 또는 전부의 교시와 조합하여 사용될 수 있다: 2008년 12월 22일자로 출원된 미국 가출원 제61/139,736호("Internally Patterned Multilayer Optical Films Using Spatially Selective Birefringence Reduction"); 2009년 3월 6일자로 출원된 미국 가출원 제61/157,996호("Multilayer Optical Films Having Side-by-Side Mirror/Polarizer Zones"); 및 2009년 3월 6일자로 출원된 미국 가출원 제61/158,006호("Multilayer Optical Films Suitable for Bi-Level Internal Patterning").
본 출원의 교시는, 공통적으로 양도되고 본 출원과 동일자로 출원되는 하기 출원의 교시와 조합하여 사용될 수 있다: 국제 출원 제PCT/US2009/XXXXXX호(대리인 사건번호 64847WO003)("Internally Patterned Multilayer Optical Films Using Spatially Selective Birefringence Reduction"); 국제 출원 제PCT/US2009/XXXXXX호(대리인 사건번호 65037WO003)("Multilayer Optical Films Having Side-by-Side Mirror/Polarizer Zones"); 국제 출원 제PCT/US2009/XXXXXX호(대리인 사건번호 65038WO003)("Multilayer Optical Films Suitable for Bi-Level Internal Patterning"); 및 국제 출원 제PCT/US2009/XXXXXX호(대리인 사건번호 65849WO002)("Multilayer Optical Films Having Side-by-Side Polarizer/Polarizer Zones").
달리 지시되지 않는 한, 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 양, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 숫자는 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 명세서 및 특허청구범위에 기술된 수치적 파라미터는 본 출원의 교시를 이용하는 당업자가 얻고자 하는 목적하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 특허청구범위의 범주에 대한 등가물의 원칙의 적용을 제한하려고 시도함이 없이, 각각의 수치적 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수의 관점에서 그리고 통상의 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범주를 기술하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 임의의 수치 값이 본 명세서에 설명된 특정 예에 기술되는 한, 이들은 가능한 한 합리적으로 정확히 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 시험 또는 측정 한계와 관련된 오차를 분명히 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 변형 및 변경은 본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 당업자에게 자명하게 될 것이며, 본 발명이 본 명세서에 나타낸 예시적인 실시 형태로 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 본 명세서에서 언급되는 모든 미국 특허, 공개 및 미공개 특허 출원, 기타 특허 및 특허외 문헌은, 그들이 전술한 개시 내용과 상반되지 않는 한, 원용에 의해 포함된다.

Claims (28)

  1. 보강 간섭 또는 상쇄 간섭에 의해 광을 선택적으로 반사하도록 구성되며, 다층 광학 필름의 제1 구역에서 인접한 제2 구역으로 연장하는 복수의 내부 미세층을 포함하되,
    제1 구역에서는 복수의 내부 미세층이 제1 반사 특성을 제공하고, 제2 구역에서는 복수의 내부 미세층이 제1 반사 특성과 다른 제2 반사 특성을 제공하고,
    복수의 내부 미세층이 제1 구역에서는 복굴절성을 가지고 제2 구역에서는 보다 적은 복굴절성 또는 등방성을 가지며 제1 재료를 포함하는 제1 미세층 세트를 포함하고,
    복수의 내부 미세층이 제1 구역에서 복굴절성을 가지며 제1 재료와는 다른 제2 재료를 포함하는 제2 미세층 세트를 포함하는 다층 광학 필름.
  2. 제1항에 있어서, 제2 미세층 세트는 제2 구역에서 그 복굴절성을 실질적으로 유지하는 다층 광학 필름.
  3. 제1항에 있어서, 제2 미세층 세트는 제2 구역에서 실질적으로 등방성인 다층 광학 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    복수의 내부 미세층은 광학 반복 단위들을 포함하는 스택으로 구성되고,
    광학 반복 단위들 각각은 제1 미세층 세트 중의 제1 미세층과 제2 미세층 세트 중의 제2 미세층을 포함하는 다층 광학 필름.
  5. 제4항에 있어서, 광학 반복 단위들 각각은 기본적으로 제1 미세층과 제2 미세층으로 구성된 다층 광학 필름.
  6. 제1항에 있어서, 제1 구역에서는 제1 두께를, 제2 구역에서는 제2 두께를 갖고, 제1 반사 특성과 제2 반사 특성 간의 차이는 제1 두께와 제2 두께 간의 차이에 실질적으로 기인하지 않는 다층 광학 필름.
  7. 제1항에 있어서, 제1 구역에서, 제1 미세층 세트가 제2 미세층 세트의 대응하는 굴절률과 실질적으로 전부 일치하는 굴절률을 가진 다층 광학 필름.
  8. 제1항에 있어서, 제1 구역에서, 제1 미세층 세트가 제1 복굴절성을 갖고, 제2 미세층 세트가 제2 복굴절성을 갖고, 제1 및 제2 미세층 세트는 각각 주 x-, y- 및 z-축을 따라 Δnx, Δny, Δnz만큼 굴절률 차이가 있고, Δnx, Δny 및 Δnz 각각은 제1 복굴절성과 제2 복굴절성 중 더 큰 쪽의 0.1배보다 작은 크기를 갖는 다층 광학 필름.
  9. 제1항에 있어서, 제1 반사 특성은 실질적으로 윈도우 특성인 다층 광학 필름.
  10. 제9항에 있어서, 제2 반사 특성은 실질적으로 미러 또는 편광기 특성인 다층 광학 필름.
  11. 패턴화된 다층 광학 필름을 제조하는 방법에 있어서,
    다층 광학 필름의 제1 구역으로부터 인접한 제2 구역으로 연장하며, 제1 및 제2 구역 양쪽에서 광의 보강 간섭 또는 상쇄 간섭과 연관된 제1 반사 특성을 제공하도록 구성되며, 제1 재료를 포함하는 제1 미세층 세트와 제1 재료와 다른 제2 재료를 포함하는 제2 미세층 세트 -제1 및 제2 미세층 세트는 각각 제1 및 제2 구역에서 복굴절성을 가짐- 를 포함하는 복수의 내부 미세층을 포함하는 다층 광학 필름을 제공하는 단계; 및
    제2 구역에서 복수의 내부 미세층의 구조적 무결성을 유지하면서 적어도 제1 미세층 세트가 제2 구역에서의 그 복굴절성의 일부 또는 전부를 상실 -이 복굴절성 상실은 제2 구역에서 제1 반사 특성에서 다른 제2 반사 특성으로의 변경을 일으킴- 시키기에 충분한 양으로 제2 구역에서 다층 광학 필름을 선택적으로 가열하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 선택적 가열은 제2 미세층 세트가 제2 구역에서 그 복굴절성을 실질적으로 유지하도록 실시되는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 선택적 가열은 제2 미세층 세트가 제2 구역에서 그 복굴절성의 일부 또는 전부를 상실하도록 실시되는 방법.
  14. 제11항에 있어서, 선택적 가열은 제2 구역에서 실질적인 필름 두께의 감소없이 실시되는 방법.
  15. 제11항에 있어서, 선택적 가열이 실시된 후에, 다층 광학 필름은 제1 구역에서는 제1 두께를, 제2 구역에서는 제2 두께를 갖고, 제1 반사 특성과 제2 반사 특성 간의 차이는 제1 두께와 제2 두께 간의 차이에 실질적으로 기인하지 않는 방법.
  16. 제11항에 있어서, 선택적 가열을 개시하기 전에, 제1 미세층 세트가 제1 및 제2 구역에서 제2 미세층 세트의 대응하는 굴절률과 실질적으로 전부 일치하는 굴절률을 갖는 방법.
  17. 제11항에 있어서, 선택적 가열은 제1 반사 특성이 제1 구역에서 유지되도록 실시되는 방법.
  18. 제11항에 있어서, 선택적 가열은 제2 구역에 레이저에서 방출된 복사 에너지를 조사함으로써 실시되는 방법.
  19. 제11항에 있어서, 제1 반사 특성은 실질적으로 윈도우 특성인 방법.
  20. 제19항에 있어서, 제2 반사 특성은 실질적으로 미러 또는 편광기 특성인 방법.
  21. 제11항에 있어서, 제1 반사 특성은 실질적으로 미러 또는 편광기 특성인 방법.
  22. 제21항에 있어서, 제2 반사 특성은 실질적으로 윈도우 특성인 방법.
  23. 제11항에 있어서, 선택적 가열은 필름을 예열하는 것을 포함하는 방법.
  24. 제1 반사 특성을 제공하기 위하여 보강 간섭 또는 상쇄 간섭에 의해 광을 선택적으로 반사하도록 구성된 복수의 내부 미세층을 포함하되,
    복수의 내부 미세층은 제1 재료로 구성된 제1 미세층 세트와 제1 재료와 다른 제2 재료로 구성된 제2 미세층 세트를 포함하고, 제1 미세층 세트와 제2 미세층 세트는 모두 복굴절성을 갖고,
    다층 광학 필름은 복수의 내부 미세층의 구조적 무결성을 유지하면서 내부 미세층들 중 적어도 일부의 복굴절성을 변화시키기 위해서, 다층 광학 필름에 적당한 광빔이 조사될 때에 내부 미세층들을 충분히 가열하도록 조정된 흡수 특성을 갖고, 이 복굴절성 변화는 제1 반사 특성을 다른 제2 반사 특성으로 변화시키기에 충분한 다층 광학 필름.
  25. 제24항에 있어서, 제1 재료는 제1 중합체와 흡수 염료 또는 안료를 포함하는 다층 광학 필름.
  26. 제24항에 있어서, 흡수 염료 또는 안료는 700 nm보다 큰 파장에서 광을 우선적으로 흡수하는 다층 광학 필름.
  27. 제24항에서, 제1 반사 특성은 실질적으로 미러, 편광기, 또는 윈도우 특성 중 하나이고, 제2 반사 특성은 실질적으로 미러, 편광기, 또는 윈도우 특성 중 다른 하나인 다층 광학 필름.
  28. 제24항에 있어서, 제1 재료와 제2 재료는 용융점 또는 연화점이 적어도 20℃만큼 차이가 나는 다층 광학 필름.
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