(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設計入射角で可視光を選択的に反射および透過するように配列された交互に並べた複数のポリマー層を含む多層光学フィルムであって、該選択的反射が第１および第２可視反射バンドを含み、第１および第２可視反射バンドが、それぞれ、両側が透過率５０％以上の領域と隣接している透過率２０％未満の領域を有する別個のバンドであり、第１および第２可視反射バンド間の透過領域が０．５％／ｎｍ以上のバンドエッジの傾斜を有する多層光学フィルム。
【請求項２】
前記設計入射角で更に赤外反射バンドにおける赤外光を選択的に反射および透過するように配列される請求項１記載の多層光学フィルム。
【請求項３】
前記第１可視反射バンドが一次反射を含み、前記第２可視反射バンドが前記赤外反射バンドの高調波である請求項２記載の多層光学フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義には、光学フィルムに関し、特に、視角の関数として色が変わる光学フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、有色ディスプレーに役立つ光学フィルムに関するものである。そのようなディスプレーは、人目を引き付けるように情報を表示したり、ディスプレーや販売用の特定の物品に注意を引き付けさせるための手段として利用されることが多い。これらのディスプレーは、看板（例えば、屋外の広告掲示板および道路標識）、キオスク、および多種多様な包装材料に使用されることも多い。
【０００３】
そのようなディスプレーは、視角の関数として色を変化させるように作ることができれば、特に有利である。「カラーシフトディスプレー」として知られるそのようなディスプレーは、周囲から見たときでさえも人目を引き、見る者の注意をディスプレー上の対象に引き付ける働きをする。
【０００４】
これまで、ディスプレーの着色は、通常、カード用紙や透明または半透明の基材に印刷される吸収性のインクによって行われていた。しかしながら、そのようなインクは、一般に、カラーシフトを呈さない（すなわち、そのようなインクの色は、通常、視角の関数として変化しない。）
【０００５】
主としてセキュリティの応用分野で使用するために、何種類かのカラーシフトインクが開発されている。しかしながら、その高い費用に加え、この種のインクの中には不透明なものもあり、そのため、バックライトの用途には適さない。また、そのようなインクは、一般に、等方性材料の多重積層に基づいており、したがって、視角が増加するにつれて彩度が損なわれる。
【０００６】
カラーシフト顔料も公知である。例えば、光干渉顔料の系列は、商品名「クロマフレア（ＣＨＲＯＭＡＦＬＡＩＲ）」でフレックスプロダクツ社（Ｆｌｅｘ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．）から市販されており、デカルマニの作製に使用されてきた。これらのデカルマニに関連する製品資料には、前述の顔料は、ビニル基材に適用される工業用塗料中のカラーシフト顔料からなるものと記されている。しかしながら、これらの材料によって与えられるカラーシフト効果は、かなり大きな傾斜角度で観察できるのみであり、２色間のシフトに限定されている。また、いずれもフィリップスプロダクツ社に譲渡された特許文献１（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ他）、特許文献２（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ他）、特許文献３（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ他）にはっきりと記載されている前述の材料は、色強度がかなり低い（例えば、特許文献１の図７−９参照）。同様材料は、特許文献４（Ｔｓａｉ他）に記載されている。
【０００７】
虹彩プラスチックフィルムは、現在、エンゲルハード社（Ｅｎｇｅｌｈａｒｄ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から、商品名「ブラックマジック（ＢＬＡＣＫ  ＭＡＧＩＣ）」として販売されている。このフィルムは、非特許文献１に、ネオンテトラという魚、クジャクの羽、油膜に見られるような同様効果を提供する、厚さ０．７ミルで１００層を超えた黒みがかった半透明フィルムとして宣伝されていた。プラスチックは、光学的に薄いフィルムの多層積層物である。しかし、フィルムの厚さのばらつきによりフィルムの領域全体に色ぶれがある。その平均値からの層厚の偏差は大きくはないが、隣接領域の色の差が著しい。このフィルムの種々のバージョンは２色性のフィルムとしてではなく、単一反射色として分類されている。例えば、いろいろあるが、緑／青および赤／青の色組合せで販売されている。
【０００８】
その他のカラーシフトフィルムも開発されている。そのようなフィルムのいくつかは、金属、金属塩、または他の無機材料にベースとしている。このように、特許文献５（Ｍｏｒｉｔａ）には、反射色と透過色の種々の組合せ（例えば、マゼンタ色を透過させ緑色を反射）を呈する二酸化チタンの多層フィルムが記載されている。
【０００９】
更に別の多層カラーシフトフィルムとして、ポリマーのフィルムが知られている。このように、特許文献６（Ｗｈｅａｔｌｅｙ他）は、特許文献７（Ａｌｆｒｅｙ他）のフィルムに関する記載で、それらのフィルムによって反射される色は、フィルムに当たる光の入射角に応じて変化すると記載されている。しかしながら、これらのフィルムで観察されるカラーシフトはとても緩やかで、特に鋭角のときの彩度が極めて乏しいので、これらのフィルムはカラーディスプレーにはあまり適していない。当該技術分野において、視角の関数として鮮明なカラーシフトを呈し且つ高度な彩度を維持する、ディスプレー用途に有用なカラーフィルムが必要とされている。また、当該技術分野では、均一に着色されたポリマー干渉フィルタも必要とされている。
【００１０】
種々の複屈接光学フィルムが、歪み硬化（例えば、半晶質または結晶質の）材料を使用して作製されてきた。これらの材料の屈折率の所望の一致度および不一致度は、延伸によって得られるので、これらの材料が多層光学フィルムの作製に有用であることは実証されている。そのようなフィルムは、例えば、特許文献８に記載されている。
【００１１】
また、当該技術分野では、色の均一性に優れたポリマーの多層光学フィルムも必要とされている。押出ポリマー材料から作られた多層フィルムは、層厚および光学的厚さが非常に歪みやすいことがわかっており、その結果、フィルムの幅方向の色ぶれや不純物の原因となる。この問題は、非特許文献２で解説されている。ダウケミカル社（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）およびそのライセンシーであるマール社（Ｍｅａｒｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が今日までに製造した多層ポリマーフィルムについての説明で、当該参考文献は、これらのフィルムの各層の厚さのばらつきのコントロールが非常に困難であり、その結果、フィルムは「色の異なる無数の狭い縞を呈し、そのような縞の中には幅が２−３ｍｍを越えるものもある」Ｉｄ．Ａｔ  ２５１と述べている。この問題は、ダウ社の特許文献９（Ｓｃｈｒｅｎｋ）の第１１欄、１９−３２行に、ここに記載のフィルムを作製するために使用されるプロセスにより、３００％以上の層厚のばらつきを生じることがある、と述べられている。また、当該参考文献は、その第１０欄、１７−２８行において、不均一な色の縞や斑点を呈するのは、光学的に薄い層（すなわち、光学的厚さが約０．７ミクロンメートル未満の層）を有する多層ポリマー本体の特徴であると述べている。同様な解説が、第２欄１８−２１行において、特許文献７（Ａｌｆｒｅｙ，Ｊｒ．他）のフィルムに対してなされている。これらの参考文献に示されているように、高度な色均一性を多層光学ポリマーフィルム（および同の作製方法）が、当該技術分野において長い間必要とされてきた。
【００１２】
その一次反射バンドの光学的に厚いまたは光学的に極めて薄い層に依拠する、前述以外の多層光学ポリマーフィルムも公知である。本質的に虹彩のバンドどうしが非常に接近している場合には人間の目で識別できないので、そのようなフィルムは、他の多層ポリマーフィルムに生じた虹彩の問題の一部を解消するものであった。しかしながら、可視光の反射は、スペクトルの赤外領域にある一次反射バンドの高次数高調波によってもたらされるので、可視光の高反射を生じるというフィルムの能力が損なわれる。また、当該技術分野では、光学的に薄い層（例えば、光学的厚さが０．０１−０．４５マイクロメーター）から一次反射バンドが生じ、高度に均質な色を呈する多層ポリマー光学フィルム（および同の作製方法）も必要とされている。
【００１３】
以下に記載の本発明によるカラーシフトフィルムは、前述およびその他の必要を満足するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５，０８４，３５１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，５６９，５３５号明細書
【特許文献３】米国特許第５，５７０，８４７号明細書
【特許文献４】米国特許第５，４３７，９３１号明細書
【特許文献５】米国特許第４，７３５，８６９号明細書
【特許文献６】米国特許第５，１２２，９０５号明細書
【特許文献７】米国特許第３，７１１，１７６号明細書
【特許文献８】国際公開第９６／１９３４７号パンフレット
【特許文献９】米国特許第５，２１７，７９４号
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】コスメティックアンドパーソナルケアマガジン（１９９７年９−１０月号）
【非特許文献２】「光学文書の安全保護（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  Ｓｅｃｕｒｉｔｙ）」２５１−２５２（Ｅｄ．  Ｒ．  ｖａｎ  Ｒｅｎｅｓｓｅ，  １９９４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
一態様において、本発明は、多層複屈折カラーシフトフィルムと、相互に直交する面内軸（ｘ軸とｙ軸）と面内軸に垂直な軸（ｚ軸）に沿って偏光された光の連続層の屈折率間に特定の関係がある他の光学体とに関するものである。特に、ｘ、ｙ、およびｚ軸に沿った屈折率の差（それぞれ、Δｘ、Δｙ、およびΔｚ）は、Δｚの絶対値が、Δｘの絶対値およびΔｙの絶対値の２分の１未満である（例えば、｜Δｚ｜＜０．５ｋ，ｋ＝ｍａｘ｛｜Δｘ｜，｜Δｙ｜｝）。この性質を有するフィルムは、（周波数すなわち１／λの関数としてプロットされるときに）ｐ偏光の透過または反射ピークの幅および強度が広範囲な視角にわたって実質的に一定であり続ける透過スペクトルを呈するように作製できる。
【００１７】
ｐ偏光の光の場合も、等方性の薄膜積層物のスペクトル特徴よりも高い角度変化速度で、スペクトル特徴がスペクトルの青色領域に向かってシフトする。複屈折材料の数値符号、ｚ屈折率の不一致度、および積層物のｆ比を正しく選択すると、ｓ偏光およびｐ偏光の光の反射バンドの短いまたは長い波長バンドエッジが実質的にすべての入射角において一致する。この種のフィルムは、本願明細書に記載のバンドエッジ鮮鋭化技術を利用して設計されると、大きな角度および波長範囲にわたって使用するように設計された薄膜積層物で可能な最高の色純度を呈する。鮮明な色の遷移と高い色純度に加え、前述のフィルムは、非偏光のカラービームスプリッタを要する用途に有利である。
【００１８】
更に別の態様において、本発明は、個々の層の光学的厚さが、積層物の第１の部分にわたって一方向に単調に変化（増加または減少）し、次に、この積層物の第２の部分にわたって別の方向に単調に変化するか、一定であり続ける、少なくとも１つの光学積層物を有するカラーシフトフィルムに関する。この種の積層設計を有するカラーシフトフィルムは、反射バンドの片側または両側に鮮鋭なバンドエッジを呈し、それにより、フィルムは視角の関数として鮮明な色変化を呈する。このようにして得られたフィルムは、鮮明な、目を引くカラーシフトが望まれるディスプレーなどの用途に有利である。
【００１９】
更に別の態様において、本発明は、透過スペクトルの主ピークが、吸光度の高い領域で隔てられており、高屈折率媒体に浸されたときでさえも、高吸光度バンドがｐ偏光の光の屈折率の角度を存続するフィルムに関するものである。こうして得られるフィルムは、あらゆる入射角で高度な彩度を呈する。
【００２０】
更に別の形態において、本発明は、近赤外放射を高い効率で反射させるが、直角入射のときにはかなりの量の可視光を反射しないフィルムに関する。そのようなフィルムは、２種類の材料から成るコンポーネント式の１／４波長積層物であってもよいし、または、ＡＢＣＤの順に配列されるポリマー層Ａ、Ｂ、およびＣを含む光学的繰り返しユニットを利用し且つこれらの材料の屈折率に特定の関係をもたらすことによって実現されうる、主反射バンドの１つ以上の高次高調波を抑制する光学積層物を構成する３種類以上の材料を含んでいてもよい。この関係は、面内軸ｘおよびｙに沿ってポリマー層Ａの屈折率ｎxaおよびｎyaをそれぞれ割当て、面内軸ｘおよびｙに沿ってポリマー層Ｂの屈折率ｎxbおよびｎybをそれぞれ割当て、面内軸ｘおよびｙに沿ってポリマー層Ｃの屈折率ｎxcおよびｎycをそれぞれ割当て、面内軸に垂直な交差軸ｚに沿ってポリマー層Ａ、Ｂ、およびＣの屈折率ｎza、ｎzb、ｎzcをそれぞれ割当てることによって理解できる。前述の適正な関係は、ｎxaがｎxcより大きく、ｎxbがｎxaとｎxcの中間にあること（例えば、ｎxa＞ｎxb＞ｎxc）を要求し、および／またはｎxaがｎxcより大きく、ｎybがｎyaとｎycの中間にあること（例えば、ｎya＞ｎyb＞ｎyc）を要求し、および、ｎza−ｎzbおよびｎzb−ｎzcが０未満であるか、または前記差の両方が本質的に０であること（例えば、ｍａｘ｛（ｎza−ｎzb），（ｎzb−ｎzc）｝≦０）を要求することによって達成される。前述のフィルム積層構造に加え、バンドエッジ鮮鋭化技術を適用することによって可視光の高透過度から近ＩＲ光の高吸収度まで急激な遷移を生じさせることができる。
【００２１】
更に別の態様において、本発明は、歪み硬化材料から作製され、任意の入射角で高度な彩度を呈し、フィルムの一次反射バンドの少なくともいくつかが光学的に薄い層（すなわち、光学的厚さが０．０１−０．４５マイクロメーターの層）を有するフィルム内の光学積層物から生じる多層カラーシフトフィルムと、同を作製する方法に関する。光学積層物の中の層の物理的および光学的な厚さは高度に均一である。本発明の方法によれば、横方向に層の厚み変動を起こす傾向がある、すなわち急激な色ぶれを呈する傾向がある従来技術の非歪み硬化フィルムに生じていた層の物理的厚さおよび光学的厚さの歪みは、流延ウェブを２×２−６×６、好ましくは約４×４の比率で両軸方向に延伸させることによって回避できる。また、同幅の流延フィルムを作る場合と比較して、より狭いダイを使って延伸フィルムを作ることができ、これによって、より狭いダイで生じる溶融流動の広がりが大幅に減少するため、押出ダイ内の層厚分布が乱れる可能性を減少させることができる。回転速度が一定である精密流延ホイール駆動機構を利用することにより、層厚および光学的厚さが更にコントロールされる。流延ホイールは、ウェブ厚のチャタリングや、その後のウェブ下流方向の層厚のばらつきの原因となる振動が無いように設計および操作される。これらの調節が行われないで押出プロセスに生じる通常の振動は、一部は、本発明の光学フィルムの作製に採用される歪み硬化材料の溶融状態における引張強さの低さのために、色の均一性に顕著な影響を及ぼすほどであることが分かっている。したがって、本発明の方法により、特定の視角で高度な色均一性を備えているポリマー材料から作製するカラーシフトフィルム（例えば、特定の入射角で透過または版はされる光のスペクトルバンドのバンドエッジの波長値の変動が、少なくとも１０ｃｍ2の面積で約２％未満であるフィルム）の生産が初めて可能となった。この方法で得られるフィルムは、光学積層物の内部に本質的に均一な層厚および光学的厚さを呈し、それにより、物理的および光学的厚さの均一性が低度であるフィルムと比較して、より鮮明でより高速なカラーシフトを視角の関数としてもたらす。
【００２２】
本発明の関連態様において、本発明は、歪み硬化材料（例えば、歪み硬化ポリエステル）で作製されるカラーシフトフィルムに関する。反射バンドの反射率または吸光率は、その波長バンドに合わせて調整される層数と層対の屈折率差との両方の関数として増加する。延伸後に高屈折率を示す歪み硬化材料を使用すると、選択された低屈折率のポリマーと対にしたときに大きな屈折率差が得られる。屈折率差の増加に直接的に比例して必要層数が減少する。また、層の数が少なければ、所要数の層形成に際して倍増層や大きなフィードブロックサイズに依存することが減るので、層数を減少させると層厚の均一性を向上させることができる。その結果、更に精密に層厚を調節しながらポリマーフィルム積層物を作ることができ、分光特性を向上させることができる。
【００２３】
更に別の態様において、本発明は、スペクトルの１つ以上の領域で偏光子として作用するカラーシフトフィルムに関する。そのようなフィルムは、透過して見えるとき、または、カード用紙などの白色の乱反射する背景に積層した後（または、同をコーティングした後）反射して見えるときに、カラーシフトを呈する。種々の面白い光学的効果を生み出すために、カラーシフト偏光子を他の偏光子または鏡と組み合わせてもよい。
【００２４】
本発明のカラーシフトフィルムは、高い視感度効率を備えた明るい表示色を提供する低吸収性材料としてディスプレーに有利に利用できる。ソースライトの種々の色が透過または反射して見えるように光学フィルムに広バンドの光の光源を連結することにより、容易に表示色を誘導できる。ある実施態様では、このフィルムは広バンドミラーと組み合わせることもできる。このように、例えば、フィルムとミラーとがわずかな距離を置いて略平行であるようにフィルムを広バンドミラーとを組み合わせると、３−Ｄの「深さ」を呈する物品が得られる。このフィルムは、このフィルムの高いスペクトル反射度および角度選択性を有利に利用するように、いくつかの異なる幾何学形状に形成してもよいし種々の光源と組合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】急激なスペクトル遷移を示すように設計された簡素な多層フィルムの拡大誇張断面図である。
【図２】図１のフィルムを含む光学的反復単位（ＯＲＵ）の光学的厚さのグラフである。
【図３】バンド多層フィルムの個々の層の物理的厚さのグラフである。
【図４】図３のフィルムの、算定された軸上透過スペクトルである。
【図５】より急激なスペクトル遷移を有するバンド多層フィルムの個々の層の物理的厚さのグラフである。
【図６】図５のフィルムの、算定された軸上透過スペクトルである。
【図７】より更に急激なスペクトル遷移を有するバンド多層フィルムの個々の層の物理的厚さのグラフである。
【図８】図７のフィルムの、算定された軸上および軸外の透過スペクトルを示す。
【図９】図７のフィルムの、算定された軸上および軸外の透過スペクトルを示す。
【図１０】別の多層フィルムの個々の層の物理的厚さのグラフである。
【図１１】各フィルムの算定された軸上反射スペクトルを示す。
【図１２】別の多層フィルムの個々の層の物理的厚さのグラフである。
【図１３】各フィルムの算定された軸上反射スペクトルを示す。
【図１４】別の多層フィルムの個々の層の物理的厚さのグラフである。
【図１５】各フィルムの算定された軸上反射スペクトルを示す。
【図１６】別の多層フィルムの個々の層の物理的厚さのグラフである。
【図１７】各フィルムの算定された軸上反射スペクトルを示す。
【図１８】直角入射および６０°入射における本発明のフィルムのｐ偏光に対する光学的挙動を示す透過スペクトルである。
【図１９】直角入射および６０°入射における本発明のフィルムのｓ偏光に対する光学的挙動を示す透過スペクトルである。
【図２０】直角入射および６０°入射における本発明のコンピュータモデルフィルムの光学的挙動を示す透過スペクトルである。
【図２１】直角入射および６０°入射における本発明のコンピュータモデルフィルムの光学的挙動を示す透過スペクトルである。
【図２２】相対屈折率差の変化をｆ比の関数として示すグラフである。
【図２３】相対ピーク高さの変化をｆ比の関数として示すグラフである。
【図２４】ＰＥＮ／ＰＭＭＡ多層積層物の、ＣＩＥｘ−ｙの色度座標を用いた色度図である。
【図２５】ＰＥＮ／ＰＭＭＡ多層積層物の、Ｌａ*ｂ*色空間における色度図である。
【図２６】直角入射および６０°入射における、本発明のフィルムのｓ偏光およびｐ偏光に対する光学的挙動を示す透過スペクトルである。
【図２７】バンドエッジの変化を、ｆ比０．５のときのＰＥＮ／ＰＭＭＡの４分の１波長積層物の入射角度（空気中）の関数として示すグラフである。
【図２８】バンドエッジの変化を、ｆ比０．５０のときの等方性の４分の１波長積層物の入射角度（空気中）の関数として示すグラフである。
【図２９】バンドエッジの変化を、ｆ比０．７５のときのＰＥＮ／ＰＭＭＡの４分の１波長積層物の入射角度（空気中）の関数として示すグラフである。
【図３０】バンドエッジの変化を、ｆ比０．２５のときのＰＥＮ／ＰＭＭＡの４分の１波長積層物の入射角度（空気中）の関数として示すグラフである。
【図３１】バンドエッジの変化を、ＰＥＮおよび等方性材料から成る４分の１波長積層物の入射角度（空気中）の関数として示すグラフである。
【図３２】横方向の種々の箇所で求めた先行技術のフィルムの透過スペクトルである。
【図３３】縦方向の種々の箇所で求めた先行技術のフィルムの透過スペクトルである。
【図３４】横方向の種々の箇所で求めた本発明の緑色通過フィルタの透過スペクトルである。
【図３５】縦方向の種々の箇所で求めた本発明の緑色通過フィルタの透過スペクトルである。
【図３６】縦方向の種々の箇所で求めた本発明の青色通過フィルタの透過スペクトルである。
【図３７】横方向の種々の箇所で求めた先行技術のフィルムの透過スペクトルである。
【図３８】ｓ偏光およびｐ偏光に関し、直角入射および６０°入射について求めた本発明の青色通過フィルタの透過スペクトルである。
【図３９】直角入射および６０°入射について求めた本発明の緑色通過フィルタの透過スペクトルである。
【図４０】直角入射および６０°入射について求めた本発明の透明−シアン偏光子の透過スペクトルである。
【図４１】直角入射および６０°入射について求めた本発明のシアン−青色偏光子の透過スペクトルである。
【図４２】直角入射および６０°入射について求めた本発明のマゼンタ−イエロー偏光子の透過スペクトルである。
【図４３】延伸および非延伸方向と平行な偏光の場合の、本発明のＰＥＴ／Ｅｃｄｅｌフィルムの透過スペクトルである。
【図４４】延伸および非延伸方向と平行な偏光の場合の、本発明のＰＥＴ／Ｅｃｄｅｌフィルムの透過スペクトルである。
【図４５】散乱拡散基板に積層されたときの本発明のカラーシフトフィルムの光学的挙動を示す模式図である。
【図４６】黒色表面に積層されたときの本発明のカラーシフトフィルムの光学的挙動を示す模式図である。
【図４７】鏡付き基板に積層されたときの本発明のカラーシフトフィルムの光学的挙動を示す模式図である。
【図４８】正反射カラーシフト偏光子および任意の吸収層と組み合わせた場合の拡散偏光子の光学的挙動を示す模式図である。
【図４９】フィルムの検出器の間に紙を挟んだおよび挟まない、本発明の青色通過フィルタの透過スペクトルである。
【図５０】フィルムの検出器の間に紙を挟んだおよび挟まない、本発明のマゼンタ通過フィルタの透過スペクトルである。
【図５１】フィルムの検出器の間に紙を挟んだおよび挟まない、本発明のイエロー通過フィルタの透過スペクトルである。
【図５２】波長の関数としての相対プラント応答（ｐｌａｎｔ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）のグラフである。
【図５３】コールドミラー反射体／ＩＲ伝送器を含む園芸用組立品の模式図である。
【図５４】コールドミラー鏡面反射体／ＩＲ拡散反射体を含む園芸用組立品の模式図である。
【図５５】マゼンタ反射体（コンセントレータ）を含む園芸用組立品の模式図である。
【図５６】グリーン反射体（シェード）を含む園芸用組立品の模式図である。
【図５７】直角入射および６０°入射における本発明の園芸用フィルムの透過スペクトルである。
【図５８】横方向の数箇所で求めた、本発明に基づいて作製された狭バンドフィルタの透過スペクトルである。
【図５９】横方向の数箇所で求めた、本発明に基づいて作製された狭バンドフィルタの透過スペクトルである。
【図６０】本発明に基づいて作製された、５０層３セットから成るＰＥＴ／ＣＯ−ＰＥＮセキュリティフィルムの算定透過スペクトルである。
【図６１】本発明に基づいて作製された、５０層２セットと２０層１セットとから成るＰＥＴ／ＣＯ−ＰＥＮセキュリティフィルムの算定透過スペクトルである。
【図６２】図１７−３のフィルムの層厚変動の影響を示す算定透過スペクトルである。
【図６３】ｆ比０．１８の場合の多層フィルムの透過スペクトル（スペクトルバーコード）である。
【図６４】ｆ比０．３３の場合の多層フィルムの透過スペクトル（スペクトルバーコード）である。
【図６５】ｆ比０．５の場合の多層フィルムの透過スペクトル（スペクトルバーコード）である。
【図６６】図６３、６４、および６５の合成グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
Ａ．序文
本発明のカラーシフトフィルムは、視角の関数として色を変化させる光学的に非等方性の多層ポリマーフィルムである。少なくとも１つのバンドで光の一方または両方の偏光を反射するように設計できるこれらのフィルムは、少なくとも１つの反射バンドの片側または両側で鮮鋭なバンドエッジを呈するように適応させることができ、それによって鋭角で高度な彩度を提供できる。
【００２７】
本発明のカラーシフトフィルムの内部の光学的積層物の層の厚さおよび屈折率は、（特定の入射角度で）光の特定波長の少なくとも一方の偏光を反射し、それ以外の波長については透過的であるように制御されている。種々のフィルム軸に沿って前述の層の厚さおよび屈折率を注意深く操作することにより、本発明のフィルムを、１つ以上のスペクトル領域にわたって鏡または偏光子として作用させることができる。このように、例えば、本発明のフィルムは、スペクトルの赤外線領域の光の両偏光を反射し且つスペクトルの他の部分を透過するように調節でき、それによって低Ｅタイプの開口（ｌｏｗ−Ｅ  ｔｙｐｅ  ｆｅｎｅｓｔｒａｔｉｏｎｓ）で使用するのに理想的に構成される。
【００２８】
本発明のフィルムは、その高反射性に加え、特定タイプのカラーディスプレーにとって理想的な結果をもたらす２つの特徴を有している。第１に、特定の材料選択により、ｐ偏光の多層フィルムの光学的透過／反射スペクトルの形状（例えば、バンド幅および反射率の値）を広範囲の入射角にわたって本質的に不変であり続けさせることができる。この特徴のため、例えば６５０ｎｍで狭域透過バンドを有する広バンドミラーフィルムは、直角入射の透過のときに深紅に見え、次いで、入射角が連続的に増加するにつれて赤、黄、緑、および青に見える。そのような働きは分光光度計のスリットで光の色分散ビームを移動することに相当する。実際、本発明のフィルムを使用して単純な分光光度計を作ることができる。第２に、角度に伴うカラーシフトは、一般に、従来の等方性多層フィルムのカラーシフトよりも大きい。
【００２９】
入射角としての、スペクトルにわたる種々形状の反射バンドの動きは、視角の関数としてフィルムの色変化の根本原理であり、本願明細書に記載の多数の興味深い物品や効果を構成するために有利に使用できる。また、透過色および反射色について多数の組合せが可能である。次に、種々のスペクトル設計の詳細を記載する。
【００３０】
Ｂ．光学的積層物の設計
Ｂ１．スペクトルの設計の詳細
一般に、本発明のカラーシフトフィルムは、広範囲の反射スペクトル特徴を利用して変動光学効果を生じさせるように設計できる。例えば、角度に応じた色変化を更に顕著にさせるためにバンドエッジ鮮鋭化技術を利用してもよいし、あるいは、この特徴を１つ以上の狭域発光バンドを有する光源とを組合せでもよい。あるいは、バンドエッジの勾配を増加させることによって、または、直交するフィルム面に沿って同様に任意偏光状態の光を反射しないフィルムを利用することによって、より穏やかな色変化を実現することもできる。これは、例えば、主延伸軸に沿ったＥフィールドの光よりも、副延伸軸に沿ったＥフィールドの光の反射性の方が弱い、非対称に二軸延伸されたフィルムに該当する。そのようなフィルムでは、透過光および反射光の両方の色純度が低くなる。
【００３１】
面内屈折率の高い材料層の厚さ軸（ｚ軸）屈折率と低屈折率材料のｚ軸屈折率とが等しく、且つ、屈折率のばらつきが無視される場合に、周波数空間でプロットする、すなわちレシプロカル波長の関数としてプロットすると、透過スペクトルの形状はｐ偏光の角度により変化しない。この効果は、１軸性複屈折材料間の界面に入射するｐ偏光のフレネル反射率の関数形式と、複屈折フィルムの４分の１波長積層物のｆ比の関数形式とから導き出される。光軸ｘ、ｙ、ｚは、ｘとｙがフィルム積層物の平面内にありｚがこのフィルム面と直交するように、互いに直交しているものと仮定する。複屈折材料ポリマーフィルムでは、ｘおよびｙは、一般にフィルムの直交延伸方向であり、ｚ軸は、このフィルム平面に垂直をなしている。ｓ偏光およびｐ偏光のフレネル係数を、式Ｂ１−１と式Ｂ１−２に示す。
【数１】
0005980478.tif 000002
【数２】
0005980478.tif 000003
式中、ｎ10およびｎ20は、それぞれ、材料１および２の面内屈折率であり、ｎ1zとｎ2zは、フィルム面に対して垂直方向のそれらの各屈折率である。ｑ0は、屈折率ｎ0である隣接媒体の屈折角である。ｒssの式は、等方性材料のものと同一である。
【００３２】
式Ｂ１−１およびＢ１−２は、２軸性複屈折反射偏光子を作製するために利用される１軸性延伸フィルムの直交する延伸軸および非延伸軸に沿って有効である。式Ｂ１−１は、直交していな、いすなわちフィルムの延伸軸と一致していない、フィルムの面内光軸に沿って有効でもある。そのような軸間の方位角での性能については、更に多くの数学的記述を要するが、所要の数学的モデリング技術は、当該技術分野で公知である。
【００３３】
特に有用な光学的積層物は、面内屈折率差と比較して２つのｚ屈折率が等しいまたはほぼ等しい積層物である。前述のように、式Ｂ１−１でｎ1zがｎ2zと等しいとすると、ｒppは入射角と無関係であるという注目すべき結果が得られる。
【数３】
0005980478.tif 000004
【００３４】
フレネル反射率に関する上式は、層厚とは無関係で、界面効果のみを予測するものである。薄膜積層物では、建設的干渉に要する整相が層の光学的厚さによって決まるので、多層薄膜で達成可能な反射率およびバンド幅の大きさは全部の層の厚さに大きく依存している。一般に、最大光強度の場合、２分の１波長ユニットセルの各層で等しい光学的厚さを有する、２コンポーネント４分の１波長積層物が使用される。この設計はｆ比０．５であると言われる。ここで、
【数４】
0005980478.tif 000005
ｎ1とｎ2は屈折率であり、ｄ1とｄ2は２つの層の物理的厚さであり、直角入射であるとする。ｆ比０．５は、薄膜光学積層物の最大のバンド幅と反射率を提示するものである。直角入射でｆ比が０．５であるように積層物が設計される場合、第１の材料の方が高い屈折率を有するとすると、ｆ比は等方性材料の斜角で増加する。複屈折材料の場合、ｆ比は、２つの材料コンポーネントの面内屈折率に対するｚ屈折率の関係に応じて、入射角の関数として増加、減少、または一定に維持できる。任意の入射角の複屈折材料のｆ比を計算するために、式Ｂ１−５を利用して材料別に有効相すなわちバルク屈折率を計算できる。
【数５】
0005980478.tif 000006
これは、ｐ偏光の場合である。
【数６】
0005980478.tif 000007
これは、ｓ偏光の場合である。各材料の光学的厚さは、その物理的厚さに式Ｂ１−５とＢ１−６で求めた有効相屈折率を乗じることによって計算できる。任意の入射角といずれか一方の偏光との場合のｆ比は、適当な有効位相の厚さ屈折率値を、上記のｆ比の式ｋに挿入することによって得られる。材料のｚ屈折率が一致していれば、全部の入射角度のｆ比は次式で簡単に与えられることが分かる。
【数７】
0005980478.tif 000008
この式は入射角と無関係である。従って、ｚ屈折率の一致という関係を満足する交互材料層を利用して作られる多層干渉フィルタは、入射角度と無関係なｐ偏光の反射率および分数バンド幅といったスペクトル特徴を呈する。
【００３５】
ｐ偏光の角度の関数としての一定スペクトル形状は、本願明細書に記載の多くのカラーシフトディスプレーの作用の上で重要効果であり、あらゆる入射角度で高い色純度を有する有色多層干渉フィルムを作製するために利用できる。ｐ偏光について一定の反射スペクトルを呈する多層フィルムの例を図１８に示す。
【００３６】
実施例Ｂ１−１
流延ホイールの速度を約３０％遅くした状態で、実施例Ｅ１−２によりフィルムを作製した。図１８に、直角入射および６０°入射におけるｐ偏光の透過スペクトルを示す。図１９に、直角入射および６０°入射におけるｓ偏光の透過スペクトルを示す。
【００３７】
バンドエッジおよび勾配に関する下記の定義を利用して、当該実施例について以下の値を測定した。直角入射において６００ｎｍ付近（５４３−６４６ｎｍ）の阻止バンドのバンド幅は１０３ｎｍであり、当該阻止バンド内の平均透過率は５．５％である。青色のバンドエッジの勾配は０．６６％／ｎｍであり、赤色のバンドエッジの勾配は２．１％／ｎｍである。直角入射で７００ｎｍのときの通過バンドは、バンド幅１００ｎｍ、最大透過率８５％である。通過バンドのバンドエッジの勾配は、青色側で２．３％／ｎｍ、赤色側で１．９％／ｎｍである。全体スペクトル曲線の形状は、直角入射と比較される６０°入射におけるものと実質的に同一であることに注意されたい。図１８および図１９のスペクトルは、ＴＤ（横方向）と平行な偏光を利用して得た。４分の１波長の厚さのＰＥＴ層の屈折率は、直接測定することはできないが、ＰＥＴスキン層の屈折率とほぼ同じであると考えられる。ニュージャージー州ペニングトンのメトリコン社（Ｍｅｔｒｉｃｏｎ  Ｃｏｉｐｏｒｔａｉｏｎ）製のＭｅｔｒｉｃｏｎ  Ｐｒｉｓｍ  カプラを利用して、当該実施例のＰＥＴスキン層の屈折率を測定した。横（テンター延伸、すなわちＴＤ）方向、縦延伸またはＬＯ方向とも呼ばれる縦（機械すなわちＭＤ）方向、および厚さ、すなわちｚ軸方向の屈折率を測定した。ＰＥＴスキン層の屈折率は、ＴＤ方向がｎｘ＝１．６７４、ＭＤ方向がｎｙ＝１．６４６、ｚ軸屈折率がｎｘ＝１．４９０であった。Ｅｃｄｅｌの等方性屈折率は、約１．５２である。ＴＤおよびＭＤ方向の相対的延伸比を調節することによって、ＰＥＴのＴＤおよびＭＤ方向の間の屈折率のバランスを良くすることができる。
【００３８】
複屈折反射多層フィルムのｓ偏光の吸光バンド幅および吸光率の大きさは、ちょうど従来の等方性材料から作られたフィルムのように、入射角に伴って増加する。このように、より高い入射角では、ｓ偏光のごく狭域透過バンドは、バンド幅ゼロまで減少する。これにより、ｓ偏光が吸収されｐ偏光成分が無変化であるので強度のみが減少し、したがって、透過光の色純度に大きな影響を及ぼさない。透過バンドがより広い場合、ｓ偏光およびｐ偏光の透過率の差の重要性が低くなる。
【００３９】
ｓ偏光およびｐ偏光のスペクトルの平均は、一般的な周辺照明の中で観察する。ｓ偏光およびｐ偏光の異なる作用を種々で有利に利用できる。
【００４０】
Ｂ２．Ｆ比
単一の反射バンドを有するユニットセルから成る漸変積層物を作製するためにのみ設計された押出装置を利用して本発明の光学フィルムおよび装置のＦ比を操作することにより、スペクトルの特定領域に合わせたバンドパスカラーフィルタすなわち多重反射バンドを作製できる。例えば、Ｆ比を調節することにより、複数層から成る単純な厚さ漸変積層物のみを利用して、高度に飽和された透過色による狭域緑色通過フィルタを作製できる。
【００４１】
４分の１波長ユニットセル（Ｑ×Ｑ）は、二次反射高調波を阻止するが、一次高調波の固有バンド幅（反射ポテンシャル）を最大化する。Ｆ比を、Ｑ×Ｑ設計ポイントから十分に離れた特定範囲の値に変更することによって、一次および二次高調波の反射バンドの両方について比較的に高い固有バンド幅を有するユニットセルを設計できる。そのような系の一例は、Ｆ比による二軸延伸ＰＥＮ／ＰＭＭＡ系である。
【数８】
0005980478.tif 000009
および
【数９】
0005980478.tif 000010
ここで、ＤPMMA＝４６．７ｎｍ、ＮPMMA＝１．４９、ＤPEN＝１００ｎｍ、およびＮPENがｎｘ＝１．７５、ｎｙ＝１．７５、ｎｚ＝１．５０のときに、直角入射において、一次高調波の反射バンド幅は約８％、二次高調波の固有バンド幅は約５．１％となる。このように、広バンド反射体および一次および二次高調波に強反射バンドを持たせるために層厚を線形に変化させたポリマー層の多層積層物を設計する場合、隣接する一次および二次反射バンドエッジが通過バンドフィルタを形成する。層対の厚さを、一次バンドの短波長バンドエッジが約６００ｎｍになるように調整すると、図２０に記載のように可視スペクトルの中央の通過バンドが得られる。この積層物は、６３３ｎｍでｎｘ＝１．７５、ｎｙ＝１．７５、およびｎｚ＝１．５０の屈折率をＰＥＮに与えるように、実施例Ｅ１−１に記載のように二軸延伸できる２２４層のＰＥＮ／ＰＭＭＡ積層物をシミュレートするように設計された。ＰＭＭＡの約１．５０の等方性屈折率を有する。最も薄い層対から始めて、積層物の各連続層対は、直前の対より０．４６％厚くなるように設計した。それよりも大きい、０．６３％といった勾配を使用すると、一次バンドの赤色バンドエッジがＩＲにまで広がり、二次のピークの赤色バンドエッジも増加し、結果として、図２１に記載されているように５５０ｎｍ付近のより狭い通過バンドになる。
【００４２】
Ｆ比は、一次および二次高調波の阻止バンドの強度のバランスを良くするように幾分か変更可能であることに注意されたい。また、通過バンドのエッジを鮮鋭化するためにバンドエッジ鮮鋭化技術を利用することもできる（これらの計算例ではスペクトル線変化図を利用した）。適切なバンドエッジ鮮鋭化技術は、「鮮鋭なバンドエッジを備えた光学フィルム（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ  ｗｉｔｈ  Ｓｈａｒｐｅｎｅｄ  Ｂａｎｄｅｄｇｅ）」と題された米国特許出願第０９／００６，０８５号に記載されている。そのようなフィルム設計の横方向均一性は、横方向の多層誤差が存在していないので、実施例Ｅ１−２などの２パケット式多層設計よりも格段に優れている。横方向の多層変動性能の例であるＥ１−２と比較するために、実施例Ｂ７−１を参照されたい。
【００４３】
特定のフィルム層断面を有する多層フィルムは、従来達成可能であったよりもはるかに鮮明なスペクトル遷移を提供できることが分かった。図１に、縮尺通りに記載されていないが、そのような好ましい分布を説明するのに役立つフィルム構造の断面図を示す。図示のように、多層フィルム１２０は、２種類の光学材料“Ａ”材料と“Ｂ”材料とを交互に配列した１２の独立層を含んでいる。別の実施形態では、３種類以上の別個の光学材料を使用することもできる。隣接する”Ａ”層および”Ｂ”層から成る各対は、フィルム上部のＯＲＵ1から始まってＯＲＵ6で終わるＯＲＵを形成している。また、これらのＯＲＵは、光学的厚さＯＴ1、ＯＴ2...ＯＴ6を有している。前述の光学的厚さは、前述の式Ｉで識別された項”Ｄｒ”と同じである。設計波長における最大一次反射率（式ＩでＭ＝１）の場合、各ＯＲＵは、ＡまたはＢ層に対して５０％のｆ比を有するべきである。Ａ層はＢ層よりも薄く図示されているので、Ａ層は、Ｂ層よりも高いＸ（面内）屈折率を有していると考えられる。ＯＲＵ１−３は、ＯＲＵの光学的厚さが−ｚ方向に単調減少する多層積層物Ｓ１にグループ化して示されている。ＯＲＵ４−６は、ＯＲＵの光学的厚さが単調増加する別の多層積層物Ｓ２にグループ化して示されている。このＯＲＵ光学的厚さ分布を図２に示す。このような厚さ分布は、鮮明なスペクトル遷移の生成に有用である。しかしながら、そのような好適分布例に進む前に、バンドエッジの鮮明化を行わないバンドパスフィルタの例を説明する。
【００４４】
図３に、３００層の独立層から構成されているバンドパス多層フィルムの設計を示す。フィルム内の各独立層の物理的厚さは、フィルムの上部または前部から始まって、フィルムの底部または後部に向かって進むように記載されている。データポイント１２２は、面内屈折率１．５の材料（例えば、ＰＭＭＡ）を表し、データポイント１２４は、面内屈折率１．７５の材料（例えば、ＰＥＮ）を表す。層の番号１および２は、「第１の」ＯＲＵを構成し、層３および４は、第２のＯＲＵを構成し、および以下同様に構成されている。任意のＯＲＵの光学的厚さは、屈折率が高いおよび低い層の光学的厚さの合計に等しい。層１−１５０は、第１の多層積層物Ｓ３を構成し、層１１５−３００は、第２の多層積層物Ｓ４を構成している。そのようなコンポーネント積層物はいずれも、ＯＲＵの光学的厚さが単調減少している。２つの積層物の間の光学的厚さの不連続は、図４に記載の単純なノッチ透過バンド１２６を誘発する。直角入射光と一定の屈折率とを波長（無拡散）の関数であると仮定するアザム（Ａｚｚａｍ）およびバシャラ（Ｂａｓｈａｒａ）著の「エリプソメトリー・アンド・ポラライズド・ライト（Ｅｌ  ｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｌｉｇｈｔ）」に概説されているベレマン（Ｂｅｒｒｅｍａｎ）の４×４マトリックス法を利用して、図１の多層フィルムから図４を計算した。バンド１２６は、ピーク透過率が約６０％、約５０ｎｍにおいて半値全幅１２８、および線１３０で示される中心波長約５６５ｎｍである。また、バンド１２６の分数バンド幅や、１０％を僅かに下回る。また、屈折率は、可視スペクトルの約７５％にわたって少なくとも８０％である。
【００４５】
スペクトルカットオンおよびカットオフ遷移を鮮明化する効果を有する特定の光学的厚さ分布を有する別の層（ＯＲＵ）を設けることにより、さらにずっと小さい分数バンド幅を有するフィルムを作製できる。データポイント１２２、１２４は、屈折率がそれぞれ１．５および１．７５である、図３と同じ材料を表しており、多層積層物Ｓ３およびＳ４における連続１５０層は、図３のものと同じ勾配の線形厚さ分布を有している。図５のフィルムは、スタックＳ３およびＳ４間に、光学的厚さが実質的に一定である（非傾斜の）ＯＲＵを有する積層物Ｓ５、Ｓ６を単に追加したものである。積層物Ｓ５のＯＲＵの光学的厚さは、積層物Ｓ３の最小光学的厚さと実質的に等しく、積層物Ｓ６のＯＲＵの光学的厚さは、積層物Ｓ４の最大光学的厚さと実質的に等しい。同じ関係が、ＯＲＵの各構成要素に適用される。前述の積層物について計算で求めた軸上スペクトルを図６に示す。透過バンド１３２が非常にはっきりと示されている。バンド１３２のバンド幅率は、約３％以下である。
【００４６】
ピーク透過を向上させ、さらに急峻なバンドエッジ（更に狭い透過バンド）を作るために、図７に記載の設計を備えた別の多層フィルムを作った。これは、データポイント１２２，１２４に使用されているものと同じ材料を用いて、個々の層を図示ようにコンポーネント多層積層物Ｓ７−Ｓ１０に配列することによって実現されたものであり、Ｓ８とＳ９は、互いに反対側にカーブする厚さ分布を有しており、Ｓ７とＳ１０は、それぞれ積層物Ｓ８およびＳ９の曲線と一致するように僅かにカーブした輪郭を有している。この曲線輪郭は任意数の関数形式に従うことができる。この形式の主目的は、１波長に調整した層を備えた４分の１波長積層物に存在する正確な厚さ繰り返しを中断することである。ここで使用されている具体的な関数は、直線輪郭の加法関数（Ｓ７の短波長側およびＳ１０の長波長側に使用されているものと同じ）と、適切な負または正の一次導関数（ｆｉｒｓｔ  ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）を利用して輪郭をカーブさせる正弦波関数である。重要な特徴は、ＯＲＵ厚さ分布の二次導関数が、反射積層物の赤色（長波長）バンドエッジの場合に正であり、反射積層物の青色（短波長）バンドエッジの場合に負であることである。ノッチ付き透過バンドのバンドエッジについて言及する場合は、逆の考え方が必要である点に注意されたい。同一原理の他の実施形態は、一次導関数がゼロ値となるポイントが複数あるという特徴を含んでいる。ここでは、いずれの場合も、導関数とは、光学的厚さ値の標準偏差１σ区間が１０％未満である小さな統計誤差を含みうる実際のＯＲＵ厚さ分布に合ったベストフィットの曲線のもののことを言う。
【００４７】
図８に、図７のフィルムの算定軸上透過率を示す。バンド１３４のピーク透過率は７５％以上であり、分数バンド幅は約２％未満である。ｐ偏光およびｓ偏光に関する軸外透過スペクトルも計算し、それぞれ、図９の曲線１３６、１３８に示した。照射角６０°について計算を実施し、２タイプの層の面外屈折率が１．５で一致すると仮定した。ｐ偏光について高いピーク透過率と小さい分数バンド幅が維持されていることに注意されたい。また、ｓ偏光の透過ピークが消えた点にも注意されたい。しかしながら、図９のスペクトルの赤色端では、ｓおよびｐ偏光について、軸上の近赤外線領域に位置する透過バンドが広くなったことが分かる。
【００４８】
同様の遷移鮮明化技術は、ハイパスまたはローパスフィルタなどの、より広い透過特性を有する多層フィルムにも利用できる。そのような例のいくつかを以下に示す。いくつかの実施形態では、ＯＲＵを構成している各層の物理的厚さは、例えば同じ一次関数に基づいて、フィルムの厚さにわたって同一ペースで変化するが、別の実施形態では、ＯＲＵを構成している層の厚さは、違うように変化する。以下の各例では、高屈折率層および低屈折率層の屈折率は、それぞれ１．７５と１．５であり、いずれも無拡散である。
【００４９】
【表１】
0005980478.tif 000011
【００５０】
コンポーネント多層積層物Ｓ１１を基準フィルムデザインとして使用する。軸上反射スペクトル１４０を積層物Ｓ１１単体について計算し、その後、Ｓ１１＋Ｓ１２（物理的厚さ分布については図１０を、反射率曲線１４２については図１１を参照）、Ｓ１１＋Ｓ１３（物理的厚さ分布については図１２を、反射率曲線１４４については図１３を参照）、Ｓ１１＋Ｓ１４（物理的厚さ分布については図１４を、反射率曲線１４６については図１５を参照）、Ｓ１１＋Ｓ１５（物理的厚さ分布については図１６を、反射率曲線１４８については図１７を参照）というフィルム組合せについて計算した。図から分かるように、積層物Ｓ１１に、厚さ勾配が逆の積層物（Ｓ１２）、ｆ率の偏移を有し、厚さ勾配がの積層物（Ｓ１３）、実質的に厚さ勾配がゼロの積層物（Ｓ１４）、およびＯＲＵの一方のコンポーネントだけを使用した、厚さ勾配が逆の積層物（Ｓ１５）を、積層物Ｓ１１に追加したところ、スペクトル遷移の鮮明さに進歩的な望ましい効果が得られた。
【００５１】
前述の原理を利用することにより、より高い高調波を利用して、複数の層グループを必要とせずにスペクトルの可視領域内に複数の反射バンドを生成できる。また、種々のスペクトル空間および色を生成するために種々の高調波阻止設計を利用できる。例えば、ｆ比を別の値に調節することによってｆ＝０．５の一次ピークと比較して一次以上の反射ピークの相対的ピーク高さを変更できる。Ｑ×Ｑ（ｆ＝０．５）４分の１波長積層物の式または光学的モデリングプログラムに挿入できる任意のｆ比および高調波数の有効屈折率差計算することによって、任意のｆ比における高調波の光強度を推算して有効な近似値を求めることができる。式の修正が必要なのはただ１度だけである。任意の次数のスペクトル応答の計算時、（修正ｆ比を備えた）積層物は、図２２に記載の有効屈折率差を有するＱ×Ｑ積層物と見なされ、仮定される層数に次数数を乗じなくてはならない。このＱ×Ｑ積層物に対する有効屈折率は、図２２のプロットによって与えられる。ｆ比の関数として、一次高調波は、１つの最大値を有し（Ｑ×Ｑポイント）、二次高調波は２つの最大値を有し、以下同様である。一次バンド幅と比較して、簡素な積層物のより高い次数のバンド幅およびピーク反射率を前述の値から推定できる。ｎ番目に高い次数のピーク反射率の計算には、ｎ倍の層数を仮定する必要があるので、その次数を乗じた、より次数が高い各曲線を利用して図２２を再プロットすることが有用である。このプロットを図２３に示す。重要なｆ比の数は、これらのプロットから得ることができる。
【００５２】
例えば、すべての奇数の次数がｆ＝０．５で最大値を有する場合、すべての偶数の次数はｆ＝０で反射率ゼロである。三次はｆ＝０．１６７と０．８３３において最大値を有し、四次はｆ＝０．１２５と０．８７５において最大値を有する。三次反射率はｆ＝０．３３と０．６６においてゼロであり、四次はｆ＝０．２５と０．７５においてゼロである。後者のｆ比対のとき、二次が最大値を有する。ｆ＝０．２および０．８において、一次と四次は等しいピーク高さを有し、二次および三次についても同様である。再びｆ＝０．２および０．６において、一次と四次は等しいピーク高さを有し、二次および三次についても同様である。五次の曲線（不図示）は、ｆ＝０．２、０．４、０．６および０．８で最小値を有し、ｆ＝０．１、０．３、０．５、０．７、０．９において最大値を有する。任意のフィルム設計の好ましいｆ比は、用途と、阻止または増強が望まれる、選択されたより高次ピークとによって変化する。
【００５３】
積層物設計に加え、材料選択を有利になるように利用することにより、反射バンド幅間を特定間隔に固定せずに高次高調波のバンド幅を調整することができる。任意の材料層対のＱ×Ｑ積層物の固有の反射バンド幅は、直角入射のときに面内屈折率差のみに依存するその界面のフレネル反射率にほぼ等しい。
【００５４】
角度の関数として反射性の減少を呈するフィルムおよび他の光学体を作製するために、材料選択を利用できる。詳細には、等方層のスペクトルが傾斜角の減少に寄与する、等方性層と複屈折層から成るある組合せを利用できる。これらの設計を以下に説明する。
【００５５】
より短い波長に対する任意のスペクトルの通常の単調シフトを呈するフィルムなどの光学体を作製するために、以下に記載の等方性／副屈折積層物の組合せに加え、他の積層物設計も利用できる。例えば、３種類の材料組合せを利用して、他方の角度ではなく、一方の角度でｐ偏光の高次高調波を阻止することができる。ｓ偏光に関する同様効果は、２層設計で達成することができる。
【００５６】
例えば狭バンド反射体となど、特に純粋な色を呈するフィルムおよび他の光学体を得ることが望ましい場合には、大きなまたは小さなＦ比を利用することによって、固有バンド幅を限定できる。次いで、Ｑ×Ｑ積層物で達成可能な同一の反射率を得るためには、追加の層が必要である。（定義によれば、Ｑ×Ｑ積層物のｆ比は０．５である。）同様に、鮮鋭なバンドエッジを持った広バンド反射体を作るためには、大きいまたは小さいｆ比を利用し、適切な厚さの傾斜と大きな屈折率不一致を呈する材料を備えた多数の層（例えば、１０００層以上）を使用することにより、反射エンベロープを入れることができる。あるいは、固有バンド幅を制限するために、より小さな面内屈折率差を採用したり、強度損失を補償するために層数を増加させる。
【００５７】
前述設計の特定用途の１つにおいて、スペクトルの可視領域では任意の角度でほとんど反射が無いが、４００ｎｍ付近のＵＶ領域では広範囲の角度にわたって広い反射バンドを保持するＵＶ反射フィルムを作ることができる。これは、層を、ＵＶ反射積層物およびＩＲ反射積層物という２つのフィルム積層物すなわちパケットに構成することによって達成される。ＵＶパケットはＵＶにおいて一次であり、ＩＲパケットは、傾斜角で反射率の最大値を呈するスペクトルのＵＶ領域の高次反射ピークを呈するように設計されている。入射角度が常態から変化し、一次ＵＶピークが、短波長に移行すると、ＩＲパケットからの非抑圧高次ピークがＵＶに移動する。
【００５８】
別の用途では、本発明のフィルムおよび光学装置は、少なくとも１つの入射角においてフィルムの反射バンドと染料の吸光バンドとが一致するような１種類以上の染料を組み込んでもよい。フィルムの反射バンドと違って染料の吸光バンドは一般に入射角度によって移動しないので、フィルムは、バンドどうしが一致する角度では１色を呈し、バンドが離れた後の別の角度では１色以上の別の色を示す。逆に、任意の入射角において光学積層物の中のある透過バンドと一致するように吸光バンドを作ることもできる。このように、フィルムは、例えば直角入射では黒くなるが、傾斜角では、通過バンドが、染料スペクトルでカバーされない短波長に移動して、フィルムが有色になるように構成できる。銅フタロシアニン顔料は、可視において鮮明なスペクトル特徴を有し、特にこの実施形態に適している。
【００５９】
本発明の別の実施形態では、本発明のフィルムおよび光学装置は、１つ以上のベベルガラスプリズムと組み合わせてもよい。特定の一実施形態において、ベベルガラスプリズムストリップとフィルムとを組み合わせることにより、スペクトル角度以外の角度において着色ミラーフィルムに見せることができる。ミネソタ州セントポールの３Ｍ社から販売されている、商品名Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍなどのマイクロプリズム材料を、この多層フィルムと隣接配置する、すなわち光学的に結合させることもできる。層をなしたフィルムは、種々の角度で種々の色を透過し、プリズムが光を再方向付けするので、この２つを組み合わせることにより、見る人の方向にプリズムが再方向付けしなければ通常は見えない任意の角度で色が見えるようすることができる。また、プリズムがフィルムに光学的に連結されれば、プリズムは、光がフィルムに透過させられる角度を偏光することができ、したがって、この点において色を変えることができる。このフィルムは、非スペクトル角度で着色ミラーが見える３次元効果を呈する。また、このフィルムは、プリズムが付いているエリアと付いていないエリアの間でも色が相違した。
【００６０】
さらに別の実施形態では、高バンド着色ミラーフィルムを含む第２の要素と組み合わせて、スパイク型のスペクトル分布を有するフィルムまたは光学体が第１の要素として使用されている。第１の要素は、フィルムを照射する広バンド光源を、スパイク型光源に変換する効果を有し、それにより着色ミラーフィルムにより鮮やかな色をもたらすことができる。干渉フィルムをスパイク型光源で照射することによって生じる色変化は、極めて角度の影響を受けやすい色変化をもたらすことが分かった。
【００６１】
本発明の種々の実施形態において、角度によって色が変わって見える色相殺（ｃｏｌｏｒ  ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）を利用することにより、結果装置に装飾効果を与えることができる。例えば、本発明により作製された２つのフィルムを、いくつかの箇所で平行であって他の箇所では平行でないように配置してもよいし、あるいは、本発明により作製された着色ミラーフィルムを広バンドミラーフィルムと組み合わせてもよい。フィルムが補色を有する場合、または、フィルムの１つが広バンドミラーフィルムで他が着色ミラーフィルムの場合、こうして得られる組合せにより、任意の場所の最上層フィルム色を変化または中和させるが、他の場所については変化または中和させない。
【００６２】
Ｂ３．等方性／副屈折フィルムの組合せ積層物
ある光学積層物設計を利用することにより、角度に伴う短波長方向の任意スペクトル通常単調シフトによってもたらされるものとは異なる、入射角に伴うカラーシフトを得ることができる。特に、本発明の多層積層物は、従来技術の多層積層物を組み合わせることにより、幾分か独特の角度効果を生成できる。例えば、直角入射において任意の波長の中心に位置する１つ以上の透過ピークを有する本発明の複屈折カラーフィルムは、直角入射において任意の波長で反射する等方性層の積層物を被覆したり、同と一緒に共押出ししたり、同を積層したりできる。このようにして組み合わせた物品は、直角入射で銀色の鏡のように見える。しかしながら、傾斜角度では、等方性フィルムがｐ偏光を漏らすために複屈折フィルムの透過ピークが見え、高入射角では、着色ミラーに変化する。これにより、複屈折積層物の反射バンド幅がＩＲに至り、傾斜角において全部の赤色光を遮断すると考えられる。最大効果は、傾斜視角またはその近くにブルースター角を持っている等方性フィルム積層物の場合に現れる。複屈折積層物は、希望に応じて傾斜角度で赤色を透過するように設計することもできる。
【００６３】
前述の設計技術の別形態として、等方性反射積層物によって通過バンドの一部を遮断した１つ以上のスペクトル通過バンドを備えた複屈折積層物がある。この物品は、直角入射において銀色ではなく、直角から傾斜角度に変化するにつれて、一方の色から他方の色に変化する。
【００６４】
逆に言えば、いくつかの層でｚ屈折率が不一致であり、より高い面内屈折率を有する材料のｚ屈折率が最低となるように材料を選択できる。そのような組合せの１つへＰＥＮ／ＰＥＴＧである。ＰＥＴＧは、摂氏１２０℃を越える温度で延伸された場合に、約１．５７の等方性屈折率を有する。ＰＥＮは、実施例Ｅ１−１に記載のように延伸された場合に、
【数１０】
0005980478.tif 000012
を有する。これらの層は、両方の偏光について傾斜角で反射率が増加し、そのため、単独またはｚ屈折率を一致させた層と組み合わせて使用した場合、そのようにして得られるフィルムは、直角入射で有色に見え、傾斜角で銀色に見えるように設計できる。この効果を得るためにＰＥＮと組み合わせて使用するのに適した材料は、屈折率が１．５５を上回る他のコポリエステルおよびポリカーボネートである。  前述の実施例では、少なくとも１つの視角で無色である合成フィルムの作製を扱うものであるが、これらと同じ設計技術を利用して、実質的に任意の視角において無色でない（装飾またはセキュリティ等に望ましい）特殊なカラーシフトを作ることができる。
【００６５】
Ｂ４．ブルーシフト
ユニットセル内に一軸方向に負の複屈層を含んでいるフィルムなど、本発明に基づいて作製されるあるフィルムは、従来のカラーシフトフィルムで観察されるよりも明らかに大きなブルーシフト（すなわち、入射角の変化にともなったスペクトルの青色端へのスペクトルピークの移動）を呈するように構成できる。また、任意の（非直角）入射角度において、ｐ偏光に関するブルーシフトの大きさは、従来のフィルムで観察されたものより大きくなるので、入射角に関するカラーシフトの差は、従来のフィルムよりも本発明のフィルムの方が大きくなる。、この後者の特徴は、本発明のフィルムのカラーシフトを更に著しくする効果があり、したがって、本発明のフィルムはカラーシフトディスプレーに更に適したものとなる。
【００６６】
任意の薄膜積層物における、入射角度によるブルーシフトの大きさは、各層に対する基本的な波長同調式から導き出すことができる。
【数１１】
0005980478.tif 000013
式中、Ｌは、任意の層に合わせて調整された波長であり、θは、その層の規定度から測定された入射角であり、ｎは、層を通る光の任意の方向および偏光の材料層における有効屈折率であり、ｄは、層の物理的厚さである。等方性の薄膜積層物では、θの増加に伴ってＣｏｓθの値だけが増加する。しかしながら、本発明の一軸方向に負の複屈折フィルムにおいては、ｐ偏光について、θの増加にともなってｎおよびｃｏｓθの両方が減少する。ユニットセルが、例えばＰＥＮまたはＰＥＴから組成された、一軸方向に負の複屈折材料または二軸方向に複屈折の層を含んでおり、ｐ偏光が、高い方の面内屈折率の値だけでなくｚ屈折率の値も感知する場合、高い方の入射角について有効屈折率が減少する。そのため、ユニットセルに負の複屈折層が存在することによって生じる有効な低ｚ屈折率により、等方性薄膜積層物に存在しているブルーシフトに加え、第２のブルーシフトが生じる。この複合効果により、全体が等方性材料から構成されたフィルム積層物と比較して、より大きなブルーシフトがもたらされる。ブルーシフトの大きさは、ユニットセル内の全部の材料層の入射角に伴うＬの厚さ重み付き平均変化によって決まる。このように、ユニットセルの等方性層に対して複屈折層の相対的な厚さを調整することによって、ブルーシフトを増減することができる。これにより、製品デザインで最初に考慮しなくてはらないものがｆ比の変更となる。鏡の最大ブルーシフトは、積層物の全層における負の一軸方向複屈折材料によって達成される。
【００６７】
あるいは、フィルム内の交互の薄膜材料の一方のｚ屈折率が、その面内屈折率よりもはるかに高く、他方の材料の複屈折が低い場合には必ず、角度変化により、ｓ偏光の吸光バンドが青色に移動するよりも僅かに遅い速度で、ｐ偏光の吸光バンドが青色に移動する。このように、光学スタック内で一軸方向に正の複屈折材料だけを使用することにより、最小のブルーシフトが得られる。
【００６８】
偏光子には、二軸方向複屈折材料が使用されるが、複屈折薄膜偏光子の主要軸のいずれかに沿った入射光という単純なケースでは、分析は、一軸方向および二軸方向複屈折フィルムの場合と同じである。偏光子の主要軸間の方向については、効果は観察できるものの、分析は更に複雑である。しかしながら、一般に、主要軸間の方位角における入射角の透過スペクトルのブルーシフトの値は、フィルムの光軸のいずれかに沿った入射光の値の中間の値である。最も高く配向されたポリマーフィルムの場合、光軸は、フィルムの円心軸と整列しているか、またはこれと直交している。
【００６９】
下に記載の実施例のものと同様な条件を使用し、フィルムの主要軸に沿って高延伸比で、ＰＥＮを使って作製したミラーフィルムの場合、ＰＥＮ層の面内／ｚ軸屈折率差は約０．２５（１．７５−１．５０）である。この屈折率差は、ＰＥＴベースのフィルムの場合（すなわち、約１．６６−１．５０）よりも小さい。ＰＥＮベースの偏光子の場合、偏光面で吸光軸に沿って入射する光では、ＰＥＮのｚ軸屈折率と比較して、ＰＥＮの面内屈折率の差の方がはるかに大きいので（すなわち、約１．８５−１．５０）、前述の効果は更に顕著になり、その結果、二軸延伸多層フィルム積層物で観察されるよりもさらに大きなブルーシフトがｐ偏光についてもたらされる。
【００７０】
積層物に、一軸方向に正の複屈折材料だけ、または、等方性材料と一緒に同を使用する場合、ブルーシフトは、等方性光学フィルムと比較して減少する。すべての入射角度においてｐ偏光に高反射性を希望する場合、２種類の材料のｚ屈折率差が、面内屈折率差よりも実質的に小さくなくてはならない。その例は、ｚ屈折率約１．６３、面内屈折率約１．５７である二軸配向のシンジオクタクチックポリスチレンなど、一軸方向に正の複屈折材料である。それ以外の材料も、屈折率約１．６３の等方性ｃｏＰＥＮとなりうる。
【００７１】
Ｂ５．彩度
前述のように、本発明の複屈折カラーシフトフィルムは、特に従来技術の等方性多層フィルムと比較して優れた彩度を呈する。等方性屈折率を備えた多層カラーシフトフィルムには、フィルムの視角が直角から傾斜角（グレージング角）に増加するにつれて、その色純度が（透過または反射において）劣化するという欠点がある。これは、一部は、フィルムを通る伝播角度が増加するにつれてｐ偏光である不規則に偏向された光の小部分の反射が悪くなるという事実による。そのため、反射バンドは、非直角でより短い波長にシフトしながら弱くなり、それにより、望ましくないスペクトル成分によって透過スペクトル全体が汚染される。この問題は、屈折率が実質的に１．０を越える複合プリズム等の媒体を介してフィルムがガラスに埋め込む場合に特に深刻である。
【００７２】
他方、本発明の多層複屈折カラーシフトフィルムは、ｚ軸（フィルムの平面に対して垂直な軸）に沿って光学層の屈折率がほぼ一致している限り、視角が増加してもその彩度を維持することができる。視角の増加にともなって色および彩度が変化する場合の計算上の実施例を、等方性多層フィルムおよび複屈折材料多層フィルムの両方について以下に示す。バンド幅がスパイク状に狭くなるにつれ、色純度が増加する。しかしながら、ポリマー多層積層物からの反射光の色純度は、空気／ポリマーのスキン層界面からの広バンド反射によって減少することがある。この場合、ポリマーフィルムに反射防止コーティングを施すことが望ましいことがある。
【００７３】
実施例Ｂ５−１およびＢ５−２
面内屈折率Ｎa＝１．７５およびＮb＝１．５０の材料ＡおよびＢの交互層から構成され、（均一な白色光源として）直角において純粋な「青色」の透過スペクトルを与えるように設計された８０層光学積層物の透過色を、０°−８０°の角度の関数として計算した。透過色は、ＣＩＥ  ｘ−ｙ色度座標とＬａ*ｂ*色空間の両方を使って計算した。それぞれの表色系について、色座量値が光源の色値（Ｌａ*ｂ*（０，０）、およびｘ−ｙ系（０．３３３，０．３３３）から離れるほど彩度が増す。
【００７４】
それぞれの色座業系で、ｚ軸に沿った屈折率の値がｎza＝１．７５、ｎzb＝１．５０（実施例Ｂ５−１、等方性、Ｚ屈折率不一致の場合）およびｎza＝１．５０、ｎzb＝１．５０（実施例Ｂ５−２、Ｚ屈折率一致、複屈折の場合）の多層システムについて、色値対視角の比較を行った。後者の場合を近似させたＰＥＮ／ＰＭＭＡ多層積層物を作製できる。比較結果を、図２４および２５に示す。これらの図から明らかなように、実施例Ｂ５−２の複屈折、ｚ屈折率一致システムは、高度に飽和した高い角度の色値を有しているが、実施例Ｂ５−１の等方性システムは、視角の増加にともなって彩度が著しく減少する。
【００７５】
Ｂ６．スペクトルの定義
本願明細書では、スペクトルの可視領域を参照しながら本発明を説明することが多いが、本発明の種々の実施形態は、種々のパラメータ（例えば、光学層の光学的厚さおよび材料種類）を適切に調整することにより、電磁放射線の種々の波長（したがって、周波数）で機能するように利用することができる。
【００７６】
もちろん、波長変化の主要効果の１つは、対象となる殆どの材料において屈折率および吸光係数が変化することである。しかしながら、屈折率の一致および不一致の原理は各対象波長において依然として適用されるので、この原理を、特定のスペクトル領域にわたって機能する光学装置用の材料の選択に際して利用することができる。したがって、例えば、寸法を正しく変倍することにより、スペクトルの赤外線、近紫外線、および紫外線領域における操作を可能にできる。前述のケースでは、屈折率とは、これらの動作波長における値のことを言い、光学層の光学的厚さは、波長に対応させてほぼ正確に変倍されなくてはならない。非常に高い超高マイクロ波およびミリメートル波周波数など、電磁スペクトル以外のものも使用できる。波長に対する適切な変倍にともなう偏光効果が存在し、（実部および虚部を含む）誘電関数の平方根から屈折率を得ることができる。これらのより長い波長バンドの有用製品は、鏡状反射偏光子および部分偏光子となりうる。
【００７７】
一般に、反射率バンドは、低反射率の波長領域と両側が隣接している反射のスペクトルバンドと定義される。誘電性の積層物では、一般に多くの用途で無視できるほどの低い吸光を示し、透過という用語で定義される。この点で、反射バンドすなわち阻止バンドは、一般に、高透過率の領域と両側が隣接している低透過率の領域として定義される。
【００７８】
一好適実施形態において、ｐ偏光用の単一反射バンドすなわち阻止バンドは、透過率５０％以上の任意の２つの連続波長間に連続スペクトルを有し、前述の連続波長を終点としてを含み、一方の終点から他方への平均透過率が２０％未満である。そのような好適反射バンドすなわち阻止バンドは、非偏向の光および直角入射の光について同じように記述される。しかしながら、ｓ偏光の場合、前述の透過率値は、積層物すなわち積層物のスキン層またはコーティングと空気の界面が反射する光の部分を除いて計算される。そのような好適実施形態では、バンド幅は、各５０％透過点に最も近いバンド内の２つの波長間の距離（ｎｍ単位）であると定義されており、透過率は１０％である。一般に使用される用語では、バンド幅は、１０％透過点として定義される。それぞれの青色および赤色（すなわち、短波長と長波長）のバンドエッジは、前述の１０％透過点でその波長となるように取られる。好適な阻止バンドの透過率は、１０％透過点間の平均透過率となるように取られる。
【００７９】
先行するパラグラフで説明した阻止バンドのバンドエッジの傾斜は、５０％および１０％透過／波長点から取られ、透過率％／ｎｍの単位で示される。反射バンドが、好適実施形態のバンド幅およびバンドエッジ傾斜の定義を満足するに足る反射度を備えていない場合、バンド幅は、半値全幅の反射度を示すように取られる。
【００８０】
通過バンドは、一般に、比較的に低透過度のスペクトル領域と隣接するスペクトル透過バンドとして定義される。多層カラーシフトフィルムでは、通過バンドは反射阻止バンドと隣接している。通過バンドの幅は半値全幅（ＦＷＨＭ）値である。バンドエッジの傾斜は、ピーク透過点に最も近い任意のバンドエッジ上の２５３んから計算され、その透過率の値は、ピーク透過率値の５０％と１０％である。
【００８１】
一好適実施形態において、通過バンドは、ピーク透過点の透過率値の１０％未満という最小透過率を備えた透過領域を、透過ピークの両側に有する。例えば、当該好適実施形態では、最大５０％透過率を有する通過バンドは、その両側で、５％未満という最小の透過率を有する反射バンドと隣接している。更に詳細には、透過バンドの両側の最小透過値は、通過バンドのピーク透過率の５％未満である。
【００８２】
通過バンドのバンドエッジの傾斜は、透過率約０．５％／ｎｍ以上であることが好ましい。バンドエッジの傾斜は、更に好ましくは約１％／ｎｍ以上、傾斜は、より更に好ましくは約２％／ｎｍである。
【００８３】
Ｂ７．非偏光カラーフィルター
ｓ偏光について言うと、本願明細書に記載の複屈折の薄膜積層物のバンド幅および反射性はいずれも、従来の等方性材料の場合と同じように入射角の増加に伴って増加する。適切な屈折率の材料が選択されれば、ｐ偏光についても同じ効果が生むことができる。この場合、ｓおよびｐ偏光のスペクトルを、入射角の関数として同様または全く同じに挙動させることができる。この話題に関する詳細な記載については、米国特許第５，８０８，７９８号を参照されたい。第５，８０８，７９８号特許に記載の多層フィルムは、面内屈折率不一致度として、逆符号の、比較的大きいｚ屈折率不一致度を備えている。その多層フィルムに生じる現象は、フィルタのバンド幅および反射性とは無関係である。この効果を達成する材料を入手することは可能であるが、優れた層間接着性を与える適合材料の選択は制限されており、または、材料の選択に際して、通常、ｚ軸屈折率差を達成するための面内屈折率差の大きさを犠牲にしなくてはならない。
【００８４】
その後、本願発明者等は、比較的小さいｚ屈折率不一致度を有する複屈多層積層物が、ある特殊なケースにおいて非偏光型カラーフィルタとして機能しうることを発見した。これらのケースでは、単純傾斜Ｑ×Ｑ積層物の反射バンドのバンドエッジの、両方ではなく、一方だけ（短いまたは長い波長エッジ）が非偏光性となる。例えば、青またはシアン透過フィルタなどの特定のカラーフィルタは、その赤色バンドエッジをスペクトルのＩＲ部分（偏光効果が目的の用途に影響を及ぼさない部分）に十分に延ばすことができる。コンピュータによる最適化を利用して層の厚さを調節する場合、２種類以上の材料の境界面において適切なｚ屈折率一致度を有しているフィルム積層物の一方または両方のバンドエッジを、非等方性薄膜積層物を上回るくらいに非偏光化することができる。青色バンドエッジにおいて本質的に非偏光効果を示し、単純な層厚分布を有する複屈折積層物の２つの実施例を以下に記載する。そのような薄膜積層物は、非偏光カラービームスプリッタの技術分野において著しい改善を与えるものであり、その例は、Ｓｏｎｇｅｒ著「フォトニクススペクトル（Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｓｐｅｃｔｒａ）」ｐ８８、１９９４年１１月に記載されている。ＳｏｎｇｅｒによるＡＢＣＢＡの５層の光学的繰り返しユニット積層物は、屈折率約１．５２のＢＫ−７ガラスにおいて３７．５°で機能するように設計されていた。
【００８５】
実施例Ｂ７−１
図２６に、４１７層の共押出ＰＥＴ／Ｅｃｄｅｌフィルムのｓ偏光およびｐ偏光の透過スペクトルを示す。いずれのスペクトルとも、空中における屈折率が６０°であり、これは、例えばＢＫ−７ガラスなど屈折率１．５２のガラス中で屈折率約３５°であることと等価である。この多層フィルムを、実施例Ｅ１−２に記載されているように作製した。この実施例において説明されているように、この多層サンプルを作製するために利用したプロセスでは、フィードブロック内に作製されている層数を倍にする、非対称型の層２倍マルチプライヤを利用した。マルチプライヤは、２セットの層が別々の波長バンドを反射するように調整され、マルチプライヤの比率によって分割された波長でセンタリングされるように設計されている。しかしながら、マルチプライヤは、溶融流の全部の箇所において全く同じ倍増比を与えるものではない。詳細には、フィルムの一方または両方の縁部付近には、著しい比率変化が存在していることが多い。便利のために、当該実施例のサンプルは、実施例Ｅ１−２に記載のフィルムの一方の縁部の近傍から採った。Ｂ７−１の横位置は、実施例Ｅ１−２のスペクトルを得た横位置から約１．５メートル離れていた。実施例Ｂ７−１のフィルム上の横位置において、２つの反射バンドは１つの広い反射バンドに実質的に併合され、マルチプライヤ比は大幅に減少している。図２６において、５２５ｎｍ付近のｓ偏光およびｐ偏光について、この単一バンドのバンドエッジは約１０ｎｍ以内で一致しているが、８００ｎｍ付近の赤色バンドエッジは、約４０ｎｍ離れている。ｓ偏光およびｐ偏光の５００ｎｍ未満および７００ｎｍを越える透過率値は、主として、フィルムのポリマー／空気境界面によって決まるが、反射防止コーティングを使用したり、ガラスプリズム間にセメンティングなどの光屈折率媒体を埋め込むことによって改善することができる。ｐ偏光（５００ｎｍ−７１０ｎｍ）の阻止バンドの平均透過率は約６％である。また、当該実施例のすべてのバンドエッジの傾斜は、約２．５％／ｎｍある。
【００８６】
ｐ偏光の実施例Ｂ７−１の反射バンドは、いくつかの重大なスペクトルリークを有しており、５００−７１０ｎｍの平均透過率は６％であり、この実施例は、この光学積層物の非偏光性バンドエッジを説明するためだけに提供されたものである。当業者は、阻止バンドのバンド幅全体にわたって平均５％未満または２％未満を透過する、ＰＥＴおよびＥｃｄｅｌから構成された広反射バンドフィルタを容易に作ることができる。図２６のスペクトルは、この例でｘ方向として示されているＴＤ方向と平行な偏光によって与えられる。ＰＥＴスキン層の測定屈折率は、ｎｘ＝１．６６６、ｎｙ＝１．６４７、ｎｚ＝１．４９０である。低屈折率材料はＥｃｄｅｌであり、Ｅｃｄｅｌの屈折率は約１．５２である。
【００８７】
実施例Ｂ７−２
非偏光性の青色バンドエッジを備えている複屈折積層物の第２の実施例を、ＰＥＮおよびＰＭＭＡの多層積層物である実施例Ｅ１−１に記載する。図３８において、ｓ偏光およびｐ偏光の透過スペクトルのバンドエッジは、１０ｎｍ付近で本質的に一致しているが、６００ｎｍ付近の赤色バンドエッジはほとんど４０ｎｍ離れている。当該実施例では、ＰＥＮのｚ屈折率は、ＰＭＭＡのものにかなりよく一致しており、いずれも７００ｎｍで約１．４９である。ＰＥＮの分散性はＰＭＭＡより高く、４００ｎｍ付近で、
0005980478.tif 000014
である。ｐ偏光の阻止バンド内の平均透過率は１．２３％である。６０°では、赤色バンドエッジの傾斜は約４．２％／ｎｍであり、青色バンドエッジの傾斜は約２．２％／ｎｍである。直角入射における赤色バンドエッジの傾斜は、約５．５％／ｎｍである。
【００８８】
ｚ屈折率一致状態を有する複屈折積層物を利用して非偏光効果を得るためには、望ましくない波長のｐ偏光のわずか数％未満だけしか透過されないように、光学積層物は高反射性でなくてはならない。これは、２つの偏光子の高入射角においてフレネルの反射率が大きく異なるので、ｓ偏光がｐ偏光よりも高度に反射されるときに必要となる。非偏光カラーフィルタの反射バンド内のｐ偏光の平均透過率は、通常の設計角度で、好ましくは１０％未満、更に好ましくは５％未満、より更に好ましくは２％未満である。優れた色表現のために、バンドエッジが急傾斜を呈することも望ましい。また、高い純度の彩度を得る上で、鮮鋭なバンドエッジも望ましい。傾斜は、好ましくは約１％／ｎｍ、更に好ましくは約２％／ｎｍ以上、より更に好ましくは約４％／ｎｍ以上である。鮮鋭なバンドエッジを得るために、コンピュータ最適化層厚さ分布を利用してもよいし、バンド鮮鋭化厚さ断面図を層厚さ分布設計に適用してもよい。
【００８９】
理論と結びつけようとしなくとも、前述の２つの実施例における青色バンドエッジの一致は、ｓ偏光およびｐ偏光の異なるバンド幅の組合せと、これらの偏光子のスペクトルの角度に伴うスペクトル偏移速度の違いとによるものと考えられる。入射角が０から増加するのに伴って、分数バンド幅も増加する。ｚ屈折率を一致させることによって、各インタフェースの、角度と無関係のフレネル反射率を生じるが、前述のように、バンド全体が、ｓ偏光の同バンドりよりも僅かに速く青に向かって移動するので、ｐ偏光の分数バンド幅は角度に伴って変化しない。前述の２つの作用は、バンドの青色側においてほとんど解消するので、その結果、ｓ偏光およびｐ偏光の両方の青色バンドエッジは全部の入射角においてほぼ一致した状態に維持される。これら２つの作用は、赤色側に加わり、ｓ偏光およびｐ偏光のバンドエッジが分離される。こうして得られる赤色バンドエッジは、２つのプロットの平均となり、この場合、非偏光性の光の赤色側の色純度が僅かに低くなる。
【００９０】
あるいは、フィルム内の交互の薄膜材料の一方のｚ屈折率が、その面内屈折率よりもはるかに高く、他方の材料の複屈折が低い場合には必ず、角度変化により、ｓ偏光の吸光バンドが青色に移動するよりも僅かに遅い速度で、ｐ偏光の吸光バンドが青色に移動する。そのようなフィルム積層物を使用することにより、例えば非偏光性の黄色および赤色透過フィルタなど、非偏光状態の光の吸光バンドの赤色側に鮮鋭なバンドエッジを維持することができる。ｓおよびｐ偏光の青色または赤色バンドエッジの整列は、材料層のｆ比に対する調整またはｚ屈折率の不一致度の調整によって微調整することができる。
【００９１】
薄膜積層物のｆ比を調整することにより、本発明の反射バンドのｓ偏光およびｐ偏光バンドエッジの整列を支援できる。直角入射におけるｆ比０．５０、層厚ｄ1＝１４２，７５ｎｍ、ｄ2＝１６６．６７ｎｍである、１０００ｎｍにおけるＰＥＮ／ＰＭＭＡ４分の１波長積層物（ｎ1x＝１．７５、ｎ1z＝１．５０、ｎ2x＝１．５０、ｎ2z＝１．５０）を仮定すると、入射角の関数としてバンドエッジの位置を計算できる。直角入射において、高バンドエッジおよび低バンドエッジは、それぞれ、９５３ｎｍと１０５２ｎｍにある。ｐ偏光バンドエッジシフトは、特に高バンドエッジの場合、ｓ偏光のバンドエッジシフトより大きい。ｐ偏光バンドは、９９ｎｍから７３ｎｍに狭まっているが、ｓ偏光バンドは１２４ｎｍに広がっている。中間角度でこの結果を考えることにより、図２７の情報を生成できる。
【００９２】
この図は、ｐ偏光の反射バンドの幅が減少しているが、レシプロカル波長についてバンドエッジの値をプロットした場合、ｐ偏光のバンド幅は一定に保たれる。低波長側のバンドエッジはｓ偏光およびｐ偏光について正確に一致しないが、空気中６０°では、屈折率差は約１０ｎｍに過ぎず、これは、非偏光性カラーフィルタの用途には十分である。ｐ偏光バンドエッジは、等方性４分の１波長積層物と大きく異なるｓ偏光の対応バンドエッジよりも更に青色にシフトする。
【００９３】
ｎ1x＝１．７５、ｎ1z＝１．７５およびｎ2x＝１．５０、ｎ2z＝１．５０を利用して、等方性積層物について同じ計算を行った。結果を図２８に示す。ｆ比０．５０の場合、層厚は、ｄ1＝１４２．８６ｎｍおよびｄ2＝１６６．６７ｎｍである。直角入射において、高バンドエッジおよび低バンドエッジは、それぞれ、９５３ｎｍと１０５２ｎｍにあり、非等方性材料と同じである。角度に伴って、ｐ偏光のバンドエッジは大幅に狭まるが、ｓ偏光のバンドエッジは非等方性のものと全く同じである。ｐ偏光バンドは、９９ｎｍから２９ｎｍに狭まっているが、ｓ偏光バンドは１２４ｎｍに広がっている。等方性バンドの中央はｓ偏光およびｐ偏光について同じであるが、非等方性材料の場合、ｐ偏光バンドの中央は、ｓ偏光バンドの中央よりも小さくなる。空気中６０°のときのｓ偏光とｐ偏光ととの分離は、３０ｎｍ以上である。等方性材料の屈折率差が増加するにつれて、ｓ偏光バンドエッジとｐ偏光バンドエッジの分離も大きくなる。５０ｎｍの分離が一般的である。例えば、Ｓｏｎｇｅｒ著「フォトニクススペクトル（Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｓｐｅｃｔｒａ）」ｐ８８、１９９４年１１月を参照されたい。
【００９４】
ｓ偏光のバンドエッジのシフトと比べて、ｐ偏光のバンドエッジの相対的シフトは、積層物の中の複屈折材料の量ならびにその絶対複屈折値の影響を実質的に受ける。例えば、ＰＥＮ／ＰＭＭＡ積層物のｆ比の増加により、面内屈折率１．７５の材料の相対量が増加し、ｓ偏光反射バンドにおいて小さな青色シフトが進められる。ｆ比０．７５の場合に、ｎ1x＝１．７５、ｎ1z＝１．５０ならびにｎ2x＝１．５０、ｎ2z＝１．５０、および層厚ｄ1＝２１４．２９ｎｍ、ｄ2＝８３．３３ｎｍを利用すると、高いおよび低いバンドエッジは、それぞれ、９６７ｎｍおよび１０３７ｎｍにある。図２９に記載されているように、このバンドはＱ×Ｑ積層物のものほど広くない。また、ｓ偏光バンドエッジの角度に伴うシフトはｐ偏光のバンドエッジよりも少なくなっている。ｐ偏光バンドは、７０ｎｍから５２ｎｍに狭まっているが、ｓ偏光バンドは８６ｎｍに広がっている。この積層物設計は非偏光フィルタを形成しないが、角度に伴うカラーシフトがＱ×Ｑ（ｆ＝０．５）積層物よりも大きい。
【００９５】
同じ材料の積層物についてｆ比を逆方向に押すことにより、ｐ偏光スペクトルの青色バンドエッジがｓ偏光スペクトルと整列させられる。ｆ比０．２５付近で、両者はほぼ一致する。ｆ比０．２５の場合、層厚は、ｄ1＝７１．４３ｎｍおよびｄ2＝２５０．００ｎｍである。直角入射において、高バンドエッジおよび低バンドエッジは、それぞれ、９６７ｎｍと１０３７ｎｍにあり、ｆ比＝０．７５の場合と同じである。ｚ屈折率１．５０の材料の量が変化していないがｓ偏光バンドが更にシフトするために、ｐ偏光バンドエッジはｆ＝０．７５と同じだけシフトする。この積層物の場合、低波長バンドエッジは、ｓ偏光およびｐ偏光について同一のシフトを呈する。ｐ偏光バンドは、７０ｎｍから５２ｎｍに狭まっているが、ｓ偏光バンドは９１ｎｍに広がっている。これらの結果を図３０に示す。
【００９６】
ｓ偏光のバンドエッジとｐ偏光のバンドエッジを一致させるためのｆ比の大幅削減には、図２２に記載されているように、積層物の全体反射率が低下するという欠点がある。全入射角においてｓ偏光の青色バンドエッジとｐ偏光の青色バンドエッジを一致させるための別の方法は、ｚ屈折率に不一致を導入することである。面内屈折率１．６６およびｚ屈折率１．５０のＰＥＴが、等方性屈折率１．４５の第２の材料と共に交互積層物に構成されていると仮定すると、図３１から、ｓおよびｐの低波長バンドエッジが実質的に全入射角において一致することが分かる。ｚ入射角が一致しておらず（Ｄｚ＝０．０５）、面内屈折率差が図２８記載の等方性積層物よりも小さい（０．２１対０．２５）の場合、ｐ偏光バンドは９０°において、この場合は等方性のケースよりも、はるかに大きいバンド幅を保持している。すなわち、当該設計のフィルム積層物は、すべての入射角において格別の反射性を保持し、したがって、高い明度と優れた彩度を有するカラーフィルタを要する用途に利用できる。ｓ偏光およびｐ偏光の青色バンドエッジの一致という同結果は、模型に合わせて作られた複屈折ＰＥＮ／１．４５等方性屈折率材料の積層物でも得られる。これらのケースは、調整されたｚ屈折率不一致を導入することによってフィルムの性能を向上させた例である。最大面内屈折率差のＤｚの０．５倍の大きさのＤｚを有するフィルム積層物も、多くのカラーフィルタ用途の要件を満足する。
【００９７】
ｓ偏光スペクトルおよびｐ偏光スペクトルの青色バンドエッジの一致は、本願明細書に開示されているカラーシフトフィルムの重要特徴であり、非偏光性のカラーフィルタを越える実用性を備えている。ｓ偏光およびｐ偏光のバンドエッジの一致により、視角に応じて急に色変化するカラーシフトフィルムを作製することが可能となり、また、高度の色純度を有するある種のカラーフィルムの作製することも可能となる。好適実施形態においてｓ偏光およびｐ偏光のバンドエッジの分離は、好ましくは約３０°未満、更に好ましくは約２０ｎｍ未満である。より更に好ましくは、分離は約１０ｎｍ未満である。
【００９８】
前述の非偏光性カラーフィルタは、カラーライトのｓ偏光およびｐ偏光に対して等しいバンド幅と反射率とを要求する用途のカラービームスプリッタとして役に立つ。特に、そのようなフィルムは、ＬＣＤ投影装置に関する米国特許第５，６４４，４３２号においてドーニー（Ｄｏａｎｙ）が説明しているタイプの３プリズム色分離装置のカラーフィルタとしての用途があるかも知れない。この種の色分離装置における前述フィルムの特に好適な構成は、光を最初に赤色反射フィルム（シアン透過体）、次に緑色と青色の両方を反射するフィルム（青色透過体）に連続的に当たらせることである。青色光は両方のフィルムを通過して、青色ＬＤＣ光モジュレータに当たる。ドーニーが述べたガラスプリズムの好適入射角は３０°であったが、本発明によれば、容易にこの角度は対応できる。種々用途のガラスの一般的な入射角は、３０°、３５°、３７．５°、４５°である。これらの角度は、光の円錐の中心光線を基準としている。半円錐角は、光学システムのｆ値に応じて、５°、１０°、１５°、または２０°にもなりうる。実施例のように、半円錐角１５°のシステムでは、入射角３５°に置かれたビームスプリッタは、薄膜積層物への入射角２０°から５０°の範囲の角度に対応する。
【００９９】
Ｃ．プロセスの詳細
Ｃ１．プロセスの考察
本発明の共押出多層ポリマー光学フィルムを作成するために使用される方法は、どのような樹脂材料を選ぶか、またどのような光学的性質が完成されたフィルム製品に求められるのかに応じて異なる。
【０１００】
感湿性樹脂は劣化を避けるために、押出に先立ちあるいは押出し中乾燥させなくてはならない。これは当該分野で知られているどのような手段で行ってもよい。よく知られている手段の一つは、オーブンあるいはより精巧な加熱真空および／または乾燥ホッパー−ドライヤーを用いて樹脂を成形機に供給する前に乾燥するものである。もう１つの手段では、真空ベント式二軸スクリュー押出機を使用して押出し中の樹脂から水分を除去する。ホッパー−ドライヤーあるいはオーブン乾燥中に熱的劣化あるいは粘着が生じることがないように乾燥時間ならびに温度を制限することが必要である。さらに感湿性樹指と共押出する樹脂もまた、その樹脂に含有される水分により、感湿性の共押出樹脂が損傷を受けないように、乾燥しなくてはならない。
【０１０１】
押出し条件は、重合体樹脂供給流を連続して安定的に十分に供給、溶融、混合ならびにポンピングできるように選ばれる。最終的な溶融流温度は、その下端において凍結や結晶化、さらに過度に高い圧力降下が生じたり、またその上端において劣化が生じないような温度範囲の中で選択される。例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）は１３５℃で８時間乾燥し、最終ゾーン温度、あるいは溶融温度が好ましくは２７０℃−３００℃、より好ましくは２７５℃−２９０℃の押出し成形機に真空供給する。
【０１０２】
多層供給ブロックに流れ込むすべての重合体が同じ、あるいは非常に近い溶融温度であることがしばしば望ましい。理想的な溶融処理温度が合わない２つの重合体を共押出しようとする場合にはプロセスに妥協が必要となる。例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）は通常２３５℃−２５０℃の温度で押出される。ところがＰＭＭＡの溶融温度を２７５℃という高さまで上げてもＰＭＭＡがＰＥＮと共押出できるという予想外の事実が発見された。ただし、ここではＰＭＭＡ溶融液流に設計考慮がなされ、流れ中のよどみ点が発生する可能性が最小限に抑えられ、またＰＭＭＡの溶融液中での全滞留時間が最小限に保たれている。もう１つのこの点に関して有用であるテクニックは、従来通りの処理温度においてＰＭＭＡ溶融液流を始動させ、その後全行程を通じてよく発達した流れが得られてから、溶融液流温度をより高い、ＰＥＮに適合した温度に引き上げるものである。
【０１０３】
逆に、ＰＭＭＡの典型的な溶融処理温度と一致するようにＰＥＮ処理温度を引き下げることも可能である。すなわちＰＥＮ重合体へコモノマーを添加することによってＰＥＮの溶融温度、ひいては処理温度を、引き下げることができる（ただし延伸により複屈折を生じるＰＥＮの能力がごくわずか減じられる）という予想外の事実もまた発見された。例えば、３モル％の２，６−ジメチルナフタレート（ＤＭＮ）単量体の代わりにジメチルイソフタレート（ＤＭＩ）を使って作られたＰＥＮ共重合体では複屈折率が０．０２ユニットだけ減少し、ガラス転移温度が約４または５℃減少するが、一方溶融処理温度は１５℃も減少することがわかっている。小量のジメチルテレフタレート（ＤＭＴ）あるいは他の二酸あるいはジオールコモノマーもこの点に関してまた有用である。二酸コモノマーのエステルあるいはジエステルもまた使用できる。ＰＥＮ重合体の中にコモノマーを加えることによる利点は「Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｃｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ」というタイトルの米国特許出願書（第０９／００６，６０１号）、および「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｄｉｃｈｒｏｉｃ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ」同第０９／００６，４６８号にてより詳しく述べられている。
【０１０４】
共重合によるＰＥＮ処理温度の引き下げとプロセス設計によるＰＭＭＡ溶融温度の引き上げとを組み合わせること、またこれら両方、あるいは片方の技法をその他の技法と組み合わせることが有用であることは、当業者には明白であろう。同様に同じ様な技法はＰＥＮのＰＭＭＡ以外の重合体との、またＰＭＭＡのＰＥＮ以外の重合体との等温共有押出し成形、あるいはこれらの二つの重合体以外の等温共有押出し成形に使用することができる。
【０１０５】
押出し後、溶融流は望ましくない粒子およびゲルを除去するためにフィルターを通される。ポリエステルフィルム製造分野で公知のメッシュサイズが１−３０ミクロンの範囲の第１および第２フィルターを使用することができる。従来技術においてはこのような濾過がフィルムの清浄度および表面物性にとって重要であるとされているが、本発明ではさらに層の均等性にとってもこの濾過が重要である。各溶融流はネックチューブを通して連続した均一な速度に重合体の流れを制御するために用いられる歯車ポンプへ運ばれる。溶融流の温度を均一に保つために、歯車ポンプからの溶融流を多層供給ブロックへ運んでいるネックチューブの端にスタティックミキシングユニットを置いてもよい。溶融処理中の流れを均一にし、劣化を最小とするために全溶融流はできるかぎり一様に加熱される。
【０１０６】
多層供給ブロックは２つ以上の重合体溶融流を、それぞれ交互に配置される多数の層に分割し、２つ以上の重合体からなるこの多数の層を一つの多層流へと合流させるように設計されている。ある溶融流からこれらの層を作るには、メインフローチャネルからの溶融流の一部を連続的にサイドチャネル管へ流す。このサイドチャネル管は供給ブロック多岐管中で個々の層のための層スロットを供給している。米国特許第３，７３７，８８２号、第３，８８４，６０６号、および第３，６８７，５８９号（シュレンクら）に開示されているものを始めとして、多数の設計が可能である。米国特許第３，１９５，８６５号、第３，１８２，９６５号、第３，０５１，４５２号、第３，６８７，５８９号および第５，０９４，７８８号（シュレンクら）と米国特許第５，３８９，３２４号（ルイスら）に記載されているように、層流を制御することによって層厚勾配を導入する方法もある。典型的な工業的プロセスにおいて、層流は一般に個々のサイドチャネル管と層スロットの物理的な大きさおよび加工形状を選択することにより制御されている。
【０１０７】
２つ以上の溶融流の層スロットとサイドチャネル管は交互層を形成するように所望通りに交互に配置される。組み合わせた多層スタック用の供給ブロックの下流側多岐管は、これらの層を圧縮し、横方向に一様に広げるように形づくられている。保護境界層（ＰＢＬ）と呼ばれる特別に厚い層が、より薄い光学層を壁ストレスやその結果生じるかもしれない流れの不安定性の影響から守るために、光学的多層スタックのための溶融流のいずれかにより、あるいは別途の供給流によって、多岐管の壁に最も近く供給される。
【０１０８】
光学的用途において、特に特定の色を透過あるいは反射させるフィルムの場合、フィルム面内の層厚の極めて精密な均等性が必要とされる。横方向に広げるステップの後で完ぺきな層の均等性を達成するのは実際には困難である。横方向に広げるべき量が多ければ、それだけその結果得られた層厚プロフィールにおける非均一性の可能性が高まる。そこで、供給ブロックの層スロットが比較的広いことが、層厚プロフィールの均等性の立場から（あるいはフィルムの色の均等性にとって）有利となる。しかしながら、層スロットの幅を広げることは、より大きくて、より重い、一層高価な供給ブロックを必要とする。その結果得られるフィルムがどのような光学的均等性を必要とされているかを考慮に入れて、それぞれの供給ブロックの場合ごとに最適な層スロット幅の評価を個々に行わなくてはならないこと、さらにそれが当該重合体の信頼できる流動学的データ、また当該分野公知の重合体フローシミュレーションソフトウェアおよび供給ブロック製作コストモデルの使用によって行うことができることは明白であるであろう。
【０１０９】
特定の層厚、あるいは多層フィルムの厚さ全体に渡り指定通り変更されている厚さ勾配プロフィールを持つフィルムを生産する上で、層厚のコントロールは特に有用である。例えば、赤外線フィルムに対してはスペクトルの可視領域で色を生じる高次高調波を最小にするいくつかの層厚設計の記載がある。このようなフィルムの例は米国特許第ＲＥ３，０３４，６０５号に記載されたものなどがある。
【０１１０】
もう１つの適当なフィルムとしては米国特許第５，３６０，６５９号に記載のフィルムがあるが、これは６層の交互層反復単位を持つ２成分フィルムで、約３８０−７７０ｎｍの可視波長における好ましくない２次、３次、および４次の反射を抑制し、約７７０−２０００ｎｍの赤外波長領域の光を反射するものである。
【０１１１】
もう１つの有用なフィルム設計が「Ｍｕｌｔｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ」というタイトルの米国特許出願第０９／００６，１１８号に記載されている。
【０１１２】
上述のように、多層スタックの第一の部分がおよそ１２００ｎｍ以上の波長を反射するよう設計され、ＡＢ繰り返しユニットを持つ交互層であり、実質的に等しい光学厚さを持つ第二の部分がおよそ７７０−１２００ｎｍに波長を持つ赤外線を反射するようなハイブリッド設計もまた使用できる。このような交互層の組合せにより赤外線の波長領域２０００ｎｍまで光の反射を得ることができる。
【０１１３】
これらの制約の下で、フィルムあるいは光学体を設計することによって、二次、三次、および四次の高次反射のうち少なくともいくつか、特に第一の反射バンドがスペクトルの赤外領域にあるとき、入射角を持つ基本振動の反射を実質的に減少させずに抑制できる。このようなフィルムおよび光学体は特にＩＲミラーとして有用であり、窓フィルムとして、ＩＲを防ぐことが望ましいが、透明度が高く、色づきが薄いことが重要である同様の用途において有利に用いられるであろう。
【０１１４】
フィルム内の種々の層厚は異なっていることが好ましい。これは一般に層厚勾配と呼ばれている。層厚勾配は望ましい反射バンド幅を達成するよう選ばれる。普通の層厚勾配の一つは直線形のもので、最も厚い層のペアの厚さが最も薄い層のペアの厚さより何パーセントか厚いものである。例えば、１．０５５：１の層厚勾配というのは、最も厚い層のペアが（１つの主表面に隣接している）最も薄い層のペア（フィルムの反対側の表面に隣接している）より５．５％厚いことを意味する。また別の実施例では、フィルムの一方の主表面から反対側の面まで層厚がまず減少し、それから増加し、再び減少するということもある。これにより、より鋭いバンド端が供給され、したがってスペクトルの反射から透過領域への遷移がより鋭い、あるいは一層急なものとなると考えられている。
【０１１５】
鋭いバンド端を達成する方法について、二つの光学材料“Ａ”と“Ｂ”を交互に並べた層を持つ多層フィルムを例に解説する。他の実施例においては３つ以上の別個の光学材料を使用することもできる。隣接する“Ａ”層と“Ｂ”層の各ペアは、光学的反復単位（ＯＲＵ）を形成し、フィルムの最上部がＯＲＵ１で、最後がＯＲＵ６となるが、ＯＲＵは光学厚みＯＴ1、ＯＴ2．．．．ＯＴ6を持つ。この光学厚みとはすでに明らかにした用語“Ｄr”と同じものである。設計波長における最大の一次反射率（式ＩにおいてＭ＝１）に対し、ＯＲＵはそれぞれＡあるいはＢ層に関して５０％のｆ比を持つものである。Ａ層はＢ層より薄いので、Ａ層はＢ層より高いＸ−（平面内）屈折率を持つと考えられる。ＯＲＵ１−３は多層スタックＳ１にまとめることができるが、ここでＯＲＵの光学厚みはマイナスＺ方向に単調減少する。一方ＯＲＵ４−６はもう１つの多層スタックＳ２中にまとめられるが、ここではＯＲＵの光学厚みは単調増加している。このような厚さプロフィールは鋭いスペクトル遷移を作り出す上で役に立つ。これとは対照的に、これまでに知られているフィルムの厚さプロフィールは通常ただ１方向に単調に増加あるいは減少している。もし用途により所望されるのであれば、これら２つのスタック間に光学厚みの不連続面を挿入し、単純なノッチ透過バンドスペクトルを生じさせることができる。
【０１１６】
この他にもピーク透過率を改善し、さらにより険しいバンド端（もっと狭い透過バンド）を作るような、厚みこう配を設計することが可能であろう。これは個々の層を構成要素である多層スタック中に、これらのスタックの１部が逆向きにカーブした厚みプロフィールを持ち、このスタックの隣接した部分がスタックの前記の第一の部分の曲率に合うような、ややカーブしたプロフィールを持つように配置することによって達成することができる。このカーブしたプロフィールはいかなる数の関数形でも追随ができる；この関数形の主な目的は、ただ一つの波長だけに同調された層を持つ四分の一波長スタックに存在している厚みの厳密な繰り返しを切ることである。ここで使用される特定の関数は、線形プロフィールの加法関数と適切な負のあるいは正の一次導関数でこのプロフィールをカーブさせるためのシヌソイド関数である。重要な特徴はＯＲＵ厚みプロフィールの二次導関数は反射率スタックの赤（長波長）バンド端に対しては正であり、反射率スタックの青（短波長）バンド端に対しては負であるということである。ノッチ透過バンドのバンド端に言及するのであれば、逆向きとなることに注意。同じ原理の他の実施例としては一次導関数のゼロ値で多数のポイントを持つ層プロフィールがある。ここで例外なく、導関数は実際のＯＲＵ光学厚みプロフィールともっとも良く適合したカーブのものを指すが、これは光学厚みの値においてシグマ１標準偏差１０％未満の統計上の小さな誤差を含んでいてもよい
【０１１７】
供給ブロック多岐管から出てくる多層スタックの各オリジナル部分は、ＰＢＬを除き、パケットと呼ばれている。光学的用途のためのフィルムにおいて、各パケットは、所定のバンドの波長にわたり反射、透過、あるいは偏光するように設計されている。多層スタックが供給ブロックを出る時には２つ以上のパケットが存在していてもよい。したがって、このフィルムは二重、あるいは多重バンドにわたり光学的性能を持つように設計することもできる。これらのバンドは分離した別々のものであってもよく、あるいは部分的に重なり合っていてもよい。多重パケットは２つ以上の重合体の同じ、または異なる組み合わせから作ることができる。それぞれのパケットが同じ２つ以上の重合体から作られている多重パケットは各重合体の溶融液流がすべてのパケットに供給されるか、または各パケットに別々の一組の溶融液流が供給されるように、供給ブロックとその勾配プレートを組み立てることによって作られる。フィルムに、物理的性質のような、他の非光学的性質を与えるよう設計されたパケットを一つの多層供給ブロックスタック中で光学的パケットと結合してもよい。
【０１１８】
供給ブロック中で二重、あるいは多重パケットを作るもう一つの方法は、一より大きい倍率を持つマルチプライヤーを使用して１つの供給ブロックパケットからそれらを作るものである。オリジナルパケットのバンド幅と倍率に応じて、部分的に重なり合うバンド幅を持つ、またはそれらの間にバンド幅間隔をもつパケットを作ることができる。どのような光学的フィルムに対しても、供給ブロックとマルチプライヤー戦略の最も良い組合せは多くのファクターに依存し、個別に決定されなくてはならないことは当業者には明白であろう。
【０１１９】
マルチプライヤーによる倍増の前に、多層スタックに追加の層を加えてもよい。これらの外層はマルチプライヤーの中でやはりＰＢＬとして機能する。倍増と積み重ねの後、このＰＢＬ流の一部は光学層の間に内部境界層を形成し、その残りがスキン層を形成する。したがってパケットはこの場合ＰＢＬによって分離されている。金型のような成形ユニット中に最終的に入れる前に、追加のＰＢＬを加え、追加の倍増ステップを行うこともできる。最終的に成形ユニット中に入れる前に、倍増が行われたか否かにかかわらず、またＰＢＬが前記の倍増の前に加えられたか否かにかかわらず、最終的な追加層がもしあればそれを多層スタックの外部に加えてもよい。これらが最終のスキン層を形成し、その前に加えられたＰＢＬの外側部分がこれらの最終スキン層の下にサブスキンを形成する。金型は溶融液流をさらに圧縮し、幅方向に広げる。ここで、金型（その内部の多岐管、圧力ゾーンなどを含めて）はウェブが金型を出るときにウェブの層分配が均一になるように設計されている。
【０１２０】
より薄い光学層を壁ストレスの影響から守り、その結果として生じる流れの不安定化を避けるためにしばしばスキン層が多層スタックに加えられるが、フィルムの表面に厚い層を加える理由としてはその他にも考えられる。多くはフィルム共有押出し成形分野の当業者にとって明らかであろうが、これらの理由としては付着力、塗布性、リリース、摩擦係数などの表面固有性、およびバリヤー性、耐候性、引っ掻き抵抗性、耐磨耗性などがあげられる。これらに加え、驚くべきことに、その後一軸延伸される、あるいは非常に不均等に二軸延伸されるフィルムの場合、「裂け」、すなわちより高度に延伸されている方向にそって容易に破ける、または破損する傾向が、サブスキン、あるいは近くの光学層重合体との接着が良く、またそれ自身が引っ張りにより配向しにくいようなスキン層重合体を選択することにより、大きく抑えられることがわかった。例としては結晶度および／または結晶配列を抑えるに十分なコモノマー含有量を持つＰＥＮ共重合体（ｃｏＰＥＮ）のＰＥＮホモポリマー含有光学多層スタック上でのスキン層としての使用があげられる。フィルムが１つの面内方向に大きく延伸され、それと直交する面内方向には全くあるいはわずかにしか延伸されていないような構造物において、ｃｏＰＥＮスキン層を使用していない類似のフィルムと比較すると裂けが顕著に抑えられていることが観察される。当業者は他の光学層重合体および／またはサブスキン重合体を補足する同様なスキン層重合体を選ぶことができるであろう。
【０１２１】
供給ブロック中、およびその後のダイリップでのキャスティングへと流れを導く際の温度調整は非常に重要である。温度の均一性はしばしば望ましいものの、場合によっては供給ブロックでの計画的な温度こう配、あるいは供給流における最高およそ４０℃に上る温度差を、スタック層厚の分布を狭めるあるいは広げるために使用することができる。ＰＢＬあるいはスキンブロックへの供給流は供給ブロック平均温度とは異なる温度に設定することができる。しばしば、これらのＰＢＬあるいはスキンストリームは、これらの保護流における粘度あるいは弾性を減少させ、保護層としての有効性を強化するためにより熱く設定してあるが、その温度差はおよそ４０℃以下である。場合によっては、これらの流れの温度をこれらと残りのフロー流とのレオロジーの一致性を向上させるために低下させてもよく、その場合温度差は約４０℃以下である。例えば、低粘度のスキンの温度を低下させることにより、粘性の一致性が強化され、流れ安定性が強化される。また他の場合においては弾性効果を一致させる必要があることもある。
【０１２２】
剪断速度は粘性および弾性などの他の流動学的性質に影響を与える。共押出重合体の粘性（あるいは他の流動学的作用）対剪断速度曲線の相対的な形を一致することによって、流れ安定性は時々向上するように思われる。換言すれば、このようなカーブ間の最大不一致を最小化することは流れ安定性のための適切な目標であるかもしれない。このようにこの流れの種々のステージにおいて温度差があるとその流れの間の剪断速度差あるいはその他フローレート差のバランスを保つのに役立つであろう。
【０１２３】
ウェブはチルロール、これはまた鋳造ホイール、あるいは流延用ドラムとも呼ばれる、上にキャストされる。好ましくは、このキャスティングは静電ピンニングにより補助されるが、この静電ピンニングに関する詳細はポリエステルフィルム製造の分野でよく知られている。本発明の多層光学フィルムに対しては、静電ピンニング装置のパラメータを設定する際に多大な注意を払うべきである。フィルムの押出し方向に沿った周期的なキャストウェブ厚みの変動は、しばしば「ピンニングチャタリング」と呼ばれるが、可能な限り避けなければならない。電流、電圧、ピンニングワイヤーの厚み、およびダイとキャストチルロールに対するピンニングワイヤーの位置の調節が影響することは知られており、これらは当業者によりケースバイケースで設定されなければならない。
【０１２４】
ウェブは一面でホイールに接し、他の面では空気とだけ接しているため、表面構造、結晶化度、あるいは他の性質において偏りがある。これは用途によっては望ましく、また他の用途にとっては望ましくない。このような偏りの差の最小化が望まれるときは、ニップロールをチルロールと一緒に使用して冷却を強化するかキャストされたウェブの空気側になる部分に平滑化を行うことができる。
【０１２５】
場合によっては多層スタックの１面をチルロール側の、より優れた冷却を受ける側となるように選ぶことが重要である。例えば、もし多層スタックが層厚分布を持つ場合、最も薄い層をチルロールの最も近くに置くことがしばしば望まれる。
【０１２６】
場合によっては、巻き取りおよび／またはその後の二次加工および使用における取り扱い性を改善するために、表面粗さあるいは表面模様をフィルムに設けることが望まれる。多くのこのような事例はフィルム製造の当業者には知られているだろう。本発明の光学フィルムに関連した固有の例は、このようなフィルムがガラス板あるいは第二のフィルムと密着して使用されるときに起こる。このような場合、この光学フィルムの板あるいは第二のフィルム上の選択的な「湿潤性」が「ニュートンリング」と名付けられた減少を引き起こし、それによって広範囲の光学的諸特性の均一性を傷つける。表面模様付きのあるいは粗である面は湿潤性およびニュートンリングの出現に必要な密着を妨げる。
【０１２７】
このような表面粗度あるいは表面模様を設けるために、しばしば「スリップ剤」と呼ばれている微粒子状物質を小量含有させることはポリエステルフィルム分野でよく知られている。これは本発明の光学フィルムにおいても行うことができる。しかしながら、スリップ剤粒子を含有させると小量のヘーズが生じ、フィルムの光学的透過率が若干減少する。本発明により表面粗度あるいは表面模様がフィルムキャスティング中に微細エンボスロールとの接触によって設けられるのであれば、ヘーズを生じることなく、ニュートンリングを同等またはより効果的に防ぐことができる。好ましくは、微細エンボスロールは鋳造ホイールに対してニップロールの役目を果たすであろう。別法としては、同様の効果を与えるために鋳造ホイールそれ自身を微細表面模様付きのものとしてもよい。さらに、微細表面模様付きの鋳造ホイールと微細表面模様付きのニップロールを一緒に使用して両面微細エンボス加工、あるいは表面模様付きのものを供給することもできる。
【０１２８】
さらに滑らかなニップロールをキャスティングチルロールと使用すると、急冷の一助になることに加えて、驚くべきことに先に述べたようにフィルムの空気側になるはずの部分のそのダイライン、ピンニングチャタリングならびにその他の厚みの変動の大きさが大きく減少することが本発明者によって発見された。ウェブはウェブの厚み全体に渡り同一の厚さでキャストされ、あるいはダイリップをコントロールすることによりウェブの厚みに意図的なプロフィールを誘導することができる。このようなプロフィールはフィルムプロセスの終わりまでの均等性を改善できる。その他の場合では、均一のキャスト厚みがフィルムプロセスの終わりに最良の均等性を提供する。プロセス装置における変動をコントロールすることは、またキャスト多層ウェブの「チャタリング」を減少させる上で重要である。
【０１２９】
種々のプロセスステージでの滞留時間は固定剪断速度においてさえ重要であるかもしれない。例えば、滞留時間を調整することによって、層間の相互拡散を変更し、制御することができる。ここで相互拡散とは、例えば、標準的な拡散、架橋反応、あるいはエステル交換反応などの様々な分子の動きを含めた、個々の層の物質間のあらゆる混合および反応プロセスを指す。十分な相互拡散は良い層間接着力を保証し、はがれを防ぐために望ましい。しかしながら、あまりに相互拡散が多いと、層間成分の別個性が大きく失われるというような、有害な影響を及ぼすこともある。相互拡散の結果また層間に共重合あるいは混合が生じることがあり、それにより、延伸の際の層の配向性が減少する。このような有害な相互拡散が生じるような滞留時間は、しばしば良好な層間接着を得るために必要とされる時間よりはるかに長い（例えば数倍）ので、滞留時間は最適化することができる。しかしながら、若干の大規模な相互拡散は、例えばひだ構造を作るために層間組成物のプロファイルを形成する上で有用であるかもしれない。
【０１３０】
相互拡散の影響はさらに層を圧縮することにによって変えることができる。したがって、所定の滞留時間における影響はまたその間の層圧縮状態の、最終的な層圧縮比に対する関数となる。層厚が薄い方が相互拡散をより受けやすいため、薄い層は最高度の冷却を得るため通常鋳造ホイールに最も近く置かれる。
【０１３１】
最終的に、多層フィルムをキャスト、急冷、そして延伸した後、高温でのヒートセットによって相互拡散を強化することができるという予想外の事実が、本発明者らによって発見された。
【０１３２】
鋳造ホイールの条件はどのような結果を求めるかに応じて設定される。光学的透明性が望まれる場合、急冷温度はヘーズをコントロールするに十分な低さでなければならない。ポリエステルでは、典型的なキャスト温度は１０℃−６０℃である。この範囲の上限部分はロールの平滑化あるいはエンボス加工に関連して用いられており、一方下限部分では厚いウェブがより効果的に急冷される。鋳造ホイールの速度もまた急冷と層厚をコントロールするのに使用できる。例えば、押出し成形機ポンプ速度をゆるめれば剪断速度を減少、あるいは、相互拡散を増やすことができ、一方鋳造ホイールの速度を増加すると所望のキャストウェブ厚を維持することができる。このキャストウェブ厚は全ての延伸を行い、それに伴い厚みが減少した後、最終層厚分布が所望のスペクトルバンドをカバーするように選ばれる。
【０１３３】
この多層ウェブを延伸して最終的な多層光学フィルムを製造する。延伸を行う主な理由は、一つあるいはそれ以上の物質層における複屈折を誘発することによって最終的光学スタックの光出力を増加することである。通常、少なくとも１つの材料は延伸すると複屈折物質になる。この複屈折は選択された延伸方法により材料の分子が配向した結果生じる。しばしばこの複屈折は核形成および延伸プロセスのストレスまたはひずみにより誘発された結晶の成長（例えばストレス誘発結晶化）と共に大きく増加する。結晶性は複屈折の発達を妨げる分子緩和を抑制し、結晶は延伸によりそれ自身が配向する。場合によっては、いくらかのあるいはすべての結晶は前もって存在しており、あるいはキャスティングや延伸前の予備加熱によって誘発されている。光学フィルムを延伸する他の理由としては、これに限るわけではないが、スループットを増やし、フィルムの機械的特性を改善することがあげられる。
【０１３４】
多層光学偏光子を作るための１つの典型的な方法においては、一段延伸ステップが使用される。この方法はテンターあるいはレングスオリエンターで行われる。通常テンターはウェブ経路に対して横方向（ＴＤ）に延伸するが、テンターによってはウェブ経路すなわち縦方向（ＭＤ）にフィルムを寸法的に引き延ばす、あるいはゆるめる（縮める）ための機構を持つ物もある。したがって、このような典型的な方法においては、フィルムは１つの面内方向に延伸される。第二の面内方向は、従来のテンターによる場合のように一定に保たれるか、あるいはレングスオリエンターによる場合のように、幅が狭まる。このような幅の狭まり（ネッキング）は本質的なものであり、延伸比と共に増加する。弾力性のある、非圧縮性のウェブに対しては、最終的な幅は理論的には縦方向延伸比と当初の幅の積の平方根の逆数として見積もられる。この理論的な場合において、厚みもまたこの同じ比例によって減少する。実際には、このようなネッキングは理論値よりもやや幅の広いウェブを生じることがあり、その場合ウェブの厚みはおよその体積保存を維持するために減少する。しかし、体積は必ずしも保存されないため、この記載からはずれることもまたあり得る。
【０１３５】
多層ミラーを作るための１つの典型的な方法においては、二つの平面内方向における複屈折材料を配向するために２段延伸プロセスが用いられる。この延伸方法はすでに記載の一段プロセスをどのように組み合わせたものであってもよいが、２つの平面内方向への延伸が可能になるようなものである。さらに縦方向にそって延伸することのできるテンター、すなわち連続してあるいは同時に二つの方向に延伸することのできる、二軸テンターを使用することもできる。後者の場合、一段二軸延伸方法が使用される。
【０１３６】
さらに別の多層偏光子製造方法においては、多重延伸プロセスを使用するが、これは個々の延伸ステップで様々な材料の挙動が異なることを利用し、ひとつの共押出された多層フィルム中の異なった材料からなる種々の層が互いにその程度もまた種類も異なる延伸を受けるようにするものである。ミラーもまたこの方法で形成することができる。このような光学フィルムおよび方法は「光学フィルムおよびその製造方法」というタイトルの米国特許番号第０９／００６，４５５号にさらに記載されている。
【０１３７】
もう１つの多層光学フィルムの実施例において偏光子は二軸プロセスで製造される。さらに別の実施例においては、大きな面内複屈折、したがって面内非対称性、を持つ２つ以上の材料を、その非対称性が平衡するように、すなわち二つの主たる面内方向において殆ど等しい屈折率差を生じるように、形成することにより、平衡ミラーを作ることができる。
【０１３８】
いくつかのプロセスでは、ウェブに沿って張力が変化するなどのプロセス条件の影響により、これらの軸の回転が生じることがある。従来のテンター上で形成されたフィルムにおいて、これは時々「ボウフォワード」  または「ボウバック」と呼ばれている。光学軸の均一な方向性は通常歩留まりおよび性能強化のために望ましい。このような弓そりや回転を制限するプロセス、例えば張力制御や機械的、あるいは熱的方法による分離など、が使用できる。
【０１３９】
テンターで縦方向を横切るようにフィルムを延伸すると、均一にはならず、厚み、配向、あるいはこれらの両者がウェブのグリップされている端に近づくにつれ変化していることが観察される。通常、これらの変化はウェブのグリップされている端の近くの方がウェブ中心よりウェブ温度が低いという仮定と一致している。このような非均一性の結果、出来上がったフィルムの使用可能幅が大きく減少することもある。この制約は本発明の光学フィルムに対してはさらに厳しくなるであろう、というのもフィルムの厚さが非常にわずかに違ってもウェブ全体にわたる光学的性質の非均一性を生じることにもなりうるからである。本発明者らによってすでに認められているが、延伸、厚み、および色の均等性は、テンターグリッパ近くのウェブエッジをさらに加熱するために赤外線ヒータの使用することによって改善することができる。このような赤外線ヒータはテンターの予熱ゾーンの前、予熱ゾーン内、延伸ゾーン内、あるいは組み合わせた場所で使用することができる。当業者はゾーニングや赤外線加熱のコントロールのための数多くオプションを知っているであろう。さらに、赤外線によるエッジ加熱とキャストウェブのクロスウェブ厚みプロフィールを変化させることとを組み合わせることができることについてもまた明らかであろう。
【０１４０】
本発明の多層光学フィルムを確実にするために、完成したフィルム上で測定される１つ以上の特性が縦方向および横方向において同一の値を有するようにフィルムを引っ張ることは重要である。このようなフィルムはよく「均等」フィルムと呼ばれる。縦方向および横方向の均等は、二軸延伸フィルムを作製するための従来技術において周知の技術を通して加工条件を選択することによって達成されてもよい。一般に、探求されるプロセスパラメーターは、縦方向延伸予熱温度、延伸温度、延伸比、テンター予熱温度、延伸温度、延伸比、および時々テンターの後延伸部分に関するパラメーターを含む。他のパラメーターもまた重要であり得る。一般に、計画された実験が条件の適切な組合せに達するように実施され分析される。当業者は、各フィルム構成およびその上に作製される各フィルムラインに対して個々にこのような評価を行う必要性を認識するであろう。
【０１４１】
同様に、温度上昇に伴う縮みおよび熱膨張の可逆係数などの寸法安定性のパラメーターは、従来技術において周知の従来のフィルムの場合と同様に、様々な加工条件により影響される。このようなパラメーターは、ヒートセット温度、ヒートセット時間、ヒートセットの間の横方向寸法緩和（「トーイン」）、ウェブ冷却、ウェブ張力、およびロールに巻いた後のヒート「ソーキング」（すなわちアニール）を含むが、これらに限定はされない。更に、計画された実験は、所定のフィルムライン上を進む所定のフィルム組成物に必要な寸法安定性の所定のセットのための最適な条件を決定するために当業者によって行われてもよい。
【０１４２】
加工条件の慎重な制御および均一性の必要性は、本発明により高品質な光学フィルムを形成するために認識されるべきである。延伸均一性は温度によって強く影響され、従って一般に、均一な温度は均一なフィルムには望ましい。同様に、キャリパー（厚さ）および組成均一性もまた望ましい。均一性を得るための好ましい一方法は、平坦で均一なフィルムを流延し、次いでこれを均一に延伸し均一な最終フィルムを作る。最終フィルムの特性は、このようなプロセスにおいてはより均一（例えば、オフアングル（ｏｆｆ−ａｎｇｌｅ）カラーにおいて）且つより良い（例えば、中間層接着）ことが多い。特定の状況下では、不均一な延伸を補正し、均一な厚さの最終フィルムを作るために流延厚さプロファイリング（ｃａｓｔ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ）を使用してもよい。更に、流延厚さプロファイリングと連係して上述の赤外線縁加熱を使用してもよい。
【０１４３】
Ｃ２．色の均一性
背景技術において記述したように、本発明に従って作られる多層フィルムおよび他の光学装置は、従来のフィルムが達成し得る面積よりもはるかに広い面積上での物理的および光学的均一度を示すように作られてもよい。本発明の方法によると、従来のキャスト（非延伸）フィルムにおいて見られる層の厚さおよび光学的厚さの歪曲は、約２×２および約６×６、好ましくは４×４の間の係数によってキャストウェブを二軸延伸することによって避けられる。これは、横方向の層の厚さを変化させる傾向があり、従って色も変化させるが急な変化はさせない。更に、フィルムは（延伸せずに直接完成フィルムを流延するのに対して）キャストウェブを延伸することによって作られるため、それによって要求されるより細いキャストウェブによって、押出ダイにおける層の厚さ分布の歪曲の可能性が少なくなる。これは、狭いダイにおいては層の拡がりが著しく少なくなるからである。
【０１４４】
先に述べた層の厚さの均一性を向上させることを意図した他の多くのプロセスの重要性は、色が層の厚さに直接依存するため色の均一性をも向上させることである。これらの点は、多層樹脂システム流動学的色合せ、濾過、フィードブロック（ｆｅｅｄｂｌｏｃｋ）設計、乗算機設計、ダイ設計、ＰＢＬおよび表皮層選択、温度制御、静電気ピンニングパラメーター、ウェブの厚さの変化を調べる装置の使用、キャスティングニップロールの使用、振動制御、およびテンターにおけるウェブ縁加熱が含まれるがこれらに限定はされない。
【０１４５】
押出装置設計および機械加工におけるエラー、および押出制御におけるエラーは、体系的および無作為な厚さのエラーにつながる。一般の均一な色フィルムに対して、無作為なエラーはダウンウェブおよびクロスウェブの色の変化につながり、体系的なエラーは変化はしないがフィルムの全体の色およびクロスウェブの色の変化に影響する。
【０１４６】
無作為なエラーおよび体系的なエラーは両方とも、個々の層同様にフィルム全体の厚さにも生じ得る。フィルム全体の厚さのエラーは、光の透過および反射率スペクトルによって最も簡単に発見され測定される。従って、オンライン分光光度計を設置し、ラインから外れる際にフィルムの分光透過率を測定してもよい。それによって色の均一性を測定するのに必要な情報を提供し、プロセス制御にフィードバックを提供する。個々の層のエラーは、主に光学的スタック中にあるのか、またエラーの大きさによっては認知される色に影響してもしなくてもよい。
【０１４７】
体系的エラーは、スタック中のいずれの層または全ての層の設計厚さ（ｄｅｓｉｇｎ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）からの反復可能な偏差である。これらのエラーは、乗算機およびフィードブロックを設計するのに使用されるポリマーフローモデル固有の設計近似のため、またはフィードブロックおよびダイにおける機械加工エラーのために生じ得る。エラーが設計基準に減少されるまで再設計および再機械加工によってこれらのエラーを排除し得る。また、これらのエラーは、乗算機に頼らず光学フィルムの所望の数の層を生成するフィードブロックを機械加工することによって減少され得る。
【０１４８】
無作為なエラーはフィードブロックおよびダイ部分の温度の変動、樹脂異質物、溶融流れの部分を選択的に低下させる溶融装置を通した溶融温度の誤制御、劣化または焼けた樹脂によるフィードブロックまたはダイの汚染、溶融圧力、温度、および吸入率の変化などのプロセス制御エラー、および流体力学的流れの不安定によって起き得る。
【０１４９】
全体的な厚さの均一性は、ダイ設計、キャスティングホイール速度の変動、システム振動、ダイギャップ制御、静電気ピンニング、およびフィルム延伸条件によって影響される。これらの変化は無作為または体系的であってよい。体系的エラーは、一定の（例えば、不変化の）色を与える必要はない。例えば、ダイまたはキャスティングホイールの振動により、およそ０．５−５０ｃｍの周期性で反復する空間的色の変化が生じ得る。装飾用フィルムなどの特定の用途においては、周期的空間的色の変化が完成フィルムに望ましい場合、キャスティングホイールに制御された周期的変化が故意に与えられてもよい。しかしながら、色の均一性が望ましく適切な厚さ制御が必須である場合、キャスティングホイールは直結駆動装置のモーターに取り付けられる（例えば、減速しない）。このようなモーターの一例として、Ｋｏｌｌｍｏｒｇａｎより市販されている部品番号ＴＴ−１００５１ＡなどのＤ．Ｃ．ブラシサーボモーターが挙げられる。減速付きのより高速モーターを使用してもよいが、適切な電気的同調および平滑歯車箱が必須である。特にキャスティングホイールに関してダイのシステム振動は、キャスティングステーションをキャスティング取付（ｃａｓｔｉｎｇ  ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ）の一階（ｇｒｏｕｎｄ  ｆｌｏｏｒ）のコンクリートパッド上に配置することによって最小限にされてもよい。他の減衰（ｄａｍｐｅｎｉｎｇ）または分離方法は、機械業者には明らかであろう。
【０１５０】
振動の源はウェブの厚さの変化を調べる装置を使って確認され得る。振動の周期がこのような装置の出力から確認されるならば、同一の周期の振動動作を示すプロセス要素、または外部源さえも調べてもよい。またこれらのユニットはより硬く、振動を減衰した、またはダイおよびキャスティングホイールから従来技術において周知の方法で振動を分離したものにされてもよく、またはプロセスに必須でないならば単に停止または再配置されてもよい。従って、室内ファンにより周期性によって確認された振動がファンを停止または再配置することで取り除かれる一方で、押出スクリューの回転により周期性によって確認された振動は、例えば、減衰材料を押出ゲートとネック管との間に使用することによって分離されてもよい。更に、完全に削除できないダイまたはキャスティングステーションの振動は、剛上部構造の形態によってダイをキャスティングステーションに機械的に結合してダイとキャスティングステーションとの間の振動相対運動の結果から妨げ得る。このような振動通信機械的結合の多くの設計が明らかになるであろう。更に、歪硬化材料をフィルムに使用し、ウェブを横切って均一に延伸するのに十分な低温で延伸され、ピンニングワイアは固定して取り付けられるべきである。
【０１５１】
層の厚さおよび光学的厚さの更なる制御は、一定の回転速度の精密なキャスティングホイール駆動機構の使用を通して達成される。キャスティングホイールは、振動がないように設計され作動され、さもなければウェブの厚さが「がたがた」音を立て、続いて層の厚さがダウンウェブ方向に変化する。出願人は、ダイとキャスティングホイールとの間に相対運動を生じる振動が、ダイから出る押出物を引き出す（ｄｒａｗ  ｏｕｔ）際にキャスティングホイールにおいて効果的な速度変化をすることを見つけた。これらの速度変化により、フィルムの厚さおよび光学的層の厚さに変化が起き、これは特に本発明の光学フィルムを作るのに有利に使用される歪硬化材料において著しく、結果としてフィルムの表面上の色の変化となる。したがって、キャスティングホイールにおいてこれらの制御がなく、押出プロセスにおいて生じる通常の振動は、本発明の光学フィルムの色の均一性を著しく減少するのに十分である。本発明の方法により、初めて、ポリマー材料から作られ、どんな特定の角度においても色の均一度が高いカラーシフトフィルムを作製することができた。したがって、フィルムは光の透過または特定の入射角度での反射の所望のバンド幅は、少なくとも１０ｃｍ2、より好ましくは少なくとも１００ｃｍ2の面積で約１または２ｎｍ未満で異なる本発明の方法により作られてもよく、分光反射率のピークのバンドエッジ（ｂａｎｄｅｄｇｅｓ）の波長値は、波長において同面積上で約＋／−４ｎｍ未満異なる。
【０１５２】
本発明の方法で可能な色の均一性の改良を、本発明のフィルムと従来のフィルムとを比較したいくつかの実施例を通して説明する。
【０１５３】
実施例Ｃ２−１
以下の実施例は、市販の一般向け着色フィルムの色の均一性を説明する。
【０１５４】
市販の光学フィルムのサンプル（８６３１赤色／緑色）をＭｅａｒｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎより入手した。このフィルムの外観は虹色であった（例えば、無作為に形成され、見る角度を変えるとフィルム上の隣接部分は異なる色に変化し、「水上の油」のように見える）。フィルム内の色の輪郭は、丘陵地帯の色分けされた地図に似た木目模様のように見えた。
【０１５５】
フィルムの透過スペクトルはＯｒｉｅｌ「Ｉｎｓｔａｓｐｅｃ」ダイオードアレイを使用して可視の波長上で測定（ｔａｋｅｎ）された。スペクトルはそれぞれ垂直入射で測定されたが、同様のスペクトルが他の入射角で観察される。フィルムサンプルの一方の端から０．５インチのところから始めてクロスウェブ方向に０．５インチ間隔でスペクトルを測定した。そのサイズが小さいことから、サンプル自体は大きなウェブの材料から切り取られたようである。これらのスペクトルはそれぞれ完全な色の均一性を示すフィルムに対して同一であることから、スペクトル変化は色の均一性において変化の兆候である。
【０１５６】
これらの様々な点におけるＭｅａｒｌフィルムのスペクトルを、それぞれクロスウェブおよびダウンウェブの方向に図３２および図３３に示す。これらの図に示されるように、Ｍｅａｒｌフィルムはクロスウェブ方法に色の均一性の実質的な変化を３インチの距離上で＋／−１３ｎｍであると示している。ダウンウェブ方向のスペクトル変化はやや低いが顕著である。
【０１５７】
実施例Ｃ２−２
実施例Ｅ１−２の緑色透過フィルムのダウンウェブおよびクロスウェブのスペクトル変化を調べた。１インチ間隔で数インチ測定されたクロスウェブのスペクトルのシフトは、５５０ｎｍを中心とするパスバンドの青色のバンドエッジにおいて僅か＋／−４ｎｍであった。クロスウェブのスペクトルを図３４に、またダウンウェブのスペクトルを図３５に示す。
【０１５８】
実施例Ｃ２−３
実施例Ｅ１−１の青色透過フィルムの均一性もまた分析した。一連のスペクトル曲線をダウンウェブおよびクロスウェブの方向に０．５インチ間隔で得た。局所均一性は両方とも、ダウンウェブ方向を示す図３６に示されるの目盛り上実質的に同じであった。
【０１５９】
実施例Ｃ２−２およびＣ２−３のフィルムの色は非常に均一であり、１−２インチ間隔の隣接部分において色の変化は目視では認められない。したがって、フィルムの１−２平方インチの面積の部分は、サンプルが様々な角度に回転すると同時に色を変えるように見える。同様に、実施例Ｃ２−２およびＣ２−３のフィルムをＳ字型に曲げ様々な角度から見ると、作られた色のバンドは真っ直ぐな鋭い境界線を有するように見える。
【０１６０】
フィルムのスペクトル変化は、フィルムの色の外観において繰り返される。Ｍｅａｒｌフィルムは、色がかなり均一な約直径０．５インチの面積を含む（しかし、次から次へとスペクトルの形において異なるため多少しみがある）が、フィルムの色の均一性は、広い面積でより悪くなり、約１平方インチ上で面積の約＋／−７ｎｍのバンドエッジにおいてダウンウェブ変化を示した。それに反して、実施例Ｃ２−３の青色フィルムは２．５インチのダウンウェブ長で青色バンドエッジにおいて＋／−３ｎｍを示し、実施例Ｃ２−２の緑色フィルムは３．５インチのダウンウェブ距離で緑色バンドエッジにおいて＋／−４ｎｍを示した。
【０１６１】
上述のスペクトルから分かるように、本発明の方法によって作られたフィルムは、フィルムの比較的広い範囲で本質的に均一な光学的厚さを示し、それによって結果として、物理的および光学的厚さの均一性の度合いが低いフィルムと比較して視角の機能としてより鋭くより速く色がシフトする。
【０１６２】
Ｃ３．周期的な色変化
本発明のフィルムの多くの用途において色の均一性が重要である一方で、装飾用フィルムなどの他の用途においては、色の均一性は重要でない、または望ましくない。色の変化が望ましい用途においては、ウェブを急冷する前に何れかの点で、光学的スタックの厚さに変化をつけるような方法で、ウェブの部分を横切ってまたはそれに沿って所望の空間的頻度の厚さの変化をつけることで本発明のフィルムに故意に与えられてもよい。これを達成する方法は数多くあるが（例えば、キャスティングホイールに振動を起こさせる）、このような変化はピンニングワイヤにおける所望の頻度の振動を起こさせることで都合良く与えられてもよい。例えば、ピンニングワイヤに振動を起こさせることで、偏光子フィルムの色はフィルムを横切って直線で、中性的な灰色の透過色から赤色に周期的に変化する。赤色の縞はダウンウェブ方向に６．０ｍｍ間隔であった。ピンニングワイヤの振動の計算された周波数は２１Ｈｚであった。
【０１６３】
また局所的無作為な色の変化は、魅力的な装飾効果を生じる小さな内部気泡を有する本発明のフィルムを押し出すことによって達成されてもよい。気泡は、通常ほど十分に樹脂を乾燥させず、ＰＭＭＡなどの感熱樹脂を僅かに過熱し類似の効果を生じることを含むいくつかの方法により作られ得る。小さな気泡は局所的に歪んだ超薄層を形成し、局所的に色を変化させ、いくつかの例においては深さの外観を示し得る。
【０１６４】
色を変化させる上述の方法は、不均一なフィルムを教示するようであるが、停止バンド高反射能（ｈｉｇｈ  ｓｔｏｐ  ｂａｎｄ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）および高色彩度を有する均一な色の初めのベースフィルムは、所定の方法によって局所的に分離されるが、このような装飾用フィルムの平均色相、色彩度、明るさを制御するのに望ましい。ここで教示される局所的色の変化は、固有の高反射能および高傾斜のバンドエッジを有する反射バンドを有する均一なカラーシフトフィルムに適用する際、より顕著である。
【０１６５】
上述のように、キャスティングホイールにおける変化は、キャスティングホイールの速度を変動させ、その結果フィルムにおける層の厚さが変化する。振動の周波数は、結果として得られるフィルムの反復する順番列またはパターンを与えるために変えてもよい。更に、これらの色の変化は、本発明のフィルムに特有のカラーシフト特性を壊すことなく達成され、それによって入射角が変化すると色が揺らめくまたは動く多彩フィルム（全体の可視スペクトルに及ぶことが多い）が作られ得る。
【０１６６】
パターンを型押することによってフィルムに周期的な色の変化を与えてもよい。ある程度型押部分はもはやフィルムの残りの部分と共面ではないため、フィルムの残りの部分とは異なる色を示す。したがって、本発明のカラーシフトフィルムに例えば粗い網目模様（赤色の背景に金色）または図案を型押することによって著しい効果が生じる。
【０１６７】
ある例において、フィルムの周期的な色の変化を取り除くまたは無くすために類似の原理が使われてもよい。したがって、所定の周波数のまたは所定の周期的周波数の振動をウェブに与える源が認められると、同等の振幅の振動（反対相であるが）を（例えば、キャスティングホイールを通して）ウェブに与え、結果として破壊的影響を与えプロセスから源を効果的に取り除くことになる。
【０１６８】
Ｃ４．偏光子の指数の一致／不一致を得る方法
本発明のカラーシフトフィルムに使用するのに選択された材料、およびこれらの材料の延伸度は、完成された偏光子の層が関連の屈折率が実施的に等しい軸を少なくとも１つ有するように選択されるのが好ましい。この軸に関連する屈折率の一致は、一般に、延伸方向に横向きの軸であるが必ずしもその必要はなく、結果として偏光子のこの平面に光の反射は実質的にない。
【０１６９】
一般に、本発明のカラーシフトフィルムは少なくとも第１および第２のポリマー材料の交互層から作られ、第１の材料は第２の材料よりも高複屈折である。第２の材料は等方性であるとして選択されることが多い。しかしながら、第２の材料もまた負に複屈折であってもよく、すなわち、延伸後に延伸方向に関連する屈折率が低くなってもよい。第１の材料の複屈折が正であるならば、第２の材料の複屈折を生じる負の歪は、延伸軸に関連する隣接する相の間の屈折率に異なりを増加させる利点を有し、一方でに延伸方向に垂直な偏光子の平面の光の反射はごく僅かである。延伸方向に直角な方向の隣接する相の間の屈折率の異なりは、カラーシフト効果が望まれるスペクトルの大部分において延伸後に約０．０５未満、好ましくは０．０２未満であるべきである。
【０１７０】
また第２の材料は、複屈折を生じる正の歪を示してもよい。しかしながら、連続する相の延伸方向に垂直な軸の屈折率を一致させるために、熱処理の手段により代替されてもよい。熱処理の温度は、第１の材料における複屈折を減少させる高さであるべきである。
【０１７１】
フィルムの特定の層が選択的に延伸される（その結果、屈折率が変化する）一方で、フィルムの他の層が実質的に影響されないような条件下（例えば、特定の延伸率および温度）で、フィルムまたは光学体を延伸することによって屈折率における所望の一致／不一致を達成し得る。多層フィルムの層を選択的に延伸する方法は、「光学フィルムおよびその製造プロセス」と題するＵ．Ｓ．Ｓｅｒｉａｌ  Ｎｏ．０９／００６，４５５に記載されている。所望であれば、この方法はフィルムの特定の層における真の一軸延伸を達成するのに使用されてもよい。
【０１７２】
Ｄ．材料の選択
本発明において用いるために適する種々のポリマー材料は、共押出多層光学フィルムの製造において用いるために教示されてきた。例えば、シュレンク（Ｓｃｈｒｅｎｋ）ら）による米国特許第４，９３７，１３４号、第５，１０３，３３７号、第５，１２２５，４４８，４０４号、第５，５４０，９７８号および第５，５６８，３１６号、ホィートレー（Ｗｈｅａｔｌｙ）およびシュレンク（Ｓｃｈｒｅｎｋ）による第５，１２２，９０５号、第５，１２２，９０６号および第５，１２６，８８０号に掲げられ記載されたポリマーは、本発明による多層光学フィルムの製造のために有用である。シュレンク（Ｓｃｈｒｅｎｋ）ら）による米国特許第５，４８６，９４９号および第５，６１２，８２０号、ジョンザ（Ｊｏｎｚａ）らによる米国特許第５，８８２，７７４号および米国特許出願第０９／００６，６０１号、発明の名称「Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｃｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍｓ」において記載されたものなどの複屈折ポリマーは特に興味深い。フィルム製造のための好ましい材料に関して、本発明の多層光学フィルムの製造のために満足させるべき幾つかの条件がある。第一に、これらのフィルムは、少なくとも二種の識別可能なポリマーからなるべきである。その数は限定されない。三種以上のポリマーを特定のフィルムにおいて有利に用いることができる。第二に、第１のポリマーと呼ばれる、二種の必要なポリマーの少なくとも一種は、好ましくは、絶対値が大きな応力光学係数を有する。すなわち、それは、好ましくは、延伸された時に大きな複屈折を示すことが可能であるべきである。用途に応じて、複屈折は、フィルムの平面における二つの直交方向間、一つ以上の平面内方向とフィルム平面に垂直の方向との間、あるいはこれらの組合せにおいて発現することができる。等方屈折率が広く離れている特殊な場合、第１のポリマーにおける大きな複屈折に対する好ましさはそれほどではなくなる。但し、複屈折はそれでも普通は望ましい。こうした特殊な場合は、ミラーフィルム用、および二つの直交平面内方向にフィルムを延伸する二軸プロセスを用いて形成される偏光フィルム用のポリマーの選択において起きうる。第三に、第１のポリマーは、必要な光学特性が最終フィルムに付与されるように、延伸後に複屈折を維持することが可能であるべきである。第四に、「第２のポリマー」と呼ばれる他の必要なポリマーは、最終フィルムにおいて少なくとも一つの方向の屈折率が同じ方向の第１のポリマーの屈折率とは大幅に異なるように選択されるべきである。ポリマー材料が一般に分散性であるので、すなわち、屈折率が波長によって異なるので、これらの条件は、特定の対象スペクトルバンド幅に関して考慮されなければならない。
【０１７３】
ポリマー選択の他の態様は特定の用途に応じて決まる。偏光フィルムの場合、一つのフィルム平面方向における第１および第２のポリマーの屈折率の差が、直交フィルム平面屈折率の差を維持しつつ最終フィルムにおいて大幅に異なることが有利である。第１のポリマーが等方である時に大きな屈折率を有すると共に、正の複屈折（すなわち、その屈折率が延伸の方向において増加する）である場合、第２のポリマーは、一般に、延伸方向に直交の平面方向における、加工後の一致屈折率、および可能なかぎり低い延伸方向における屈折率を有するように選択される。逆に、第１のポリマーが等方である時に小さい屈折率を有すると共に、負の複屈折である場合、第２のポリマーは、一般に、延伸方向に直交の平面方向における、加工後の一致屈折率、および可能なかぎり高い延伸方向における屈折率を有するように選択される。
【０１７４】
あるいは、正の複屈折であると共に等方である時に中間屈折率または低い屈折率を有する第１のポリマー、あるいは負の複屈折であると共に等方である時に中間屈折率または高い屈折率を有する第１のポリマーを選択することが可能である。これらの場合、第２のポリマーは、一般に、加工後にその屈折率が延伸方向または延伸に直交の平面方向のいずれかにおいて第１のポリマーの屈折率と一致するように選択することができる。さらに、第２のポリマーは、一般に、残りの平面方向における屈折率の差が最大になるように選択され、この場合、最大になることは当該方向における非常に低い屈折率で達成されるか非常に高い屈折率で達成されるかどうかを問わない。
【０１７５】
一方向における平面屈折率一致および直交方向における不一致のこの組合せを達成する一つの手段は、延伸された時に著しい複屈折を示す第１のポリマーおよび延伸された時に殆どまたは全く複屈折を示さない第２のポリマーを選択し、得られたフィルムを一平面方向のみに延伸することである。あるいは、第２のポリマーは、第１のポリマーの複屈折とある意味では反対の複屈折（負−正または正−負）を示すものの中から選択することができる。もう一つの別法は、延伸される時に複屈折を示すことが可能である第１および第２のポリマーの両方を選択するが、温度、延伸速度および後延伸緩和などの、以下のようなプロセス条件を選択して二つの直交平面方向に延伸することである。そのプロセス条件は、一つの平面内屈折率が第１のポリマーの屈折率とほぼ一致し、直交平面内屈折率が第１のポリマーの屈折率と著しく不一致であるように第１のポリマーに対するおよび／または第２のポリマーに対する二つの延伸方向における配向の不等レベルの発現をもたらすものである。例えば、条件は、第２のポリマーが最終フィルムにおいて主として単軸配向特性をもちながら第１のポリマーが最終フィルムにおいて二軸配向特性を有するように選択することができる。
【０１７６】
前述したことは例のつもりであり、一つの平面内方向における屈折率不一致および直交平面方向における相対的な屈折率一致の偏光フィルム到達目標を達成するために、これらおよび他の技術の組合せを用いることができることは言うまでもないであろう。
【０１７７】
反射フィルム、すなわちミラーフィルムには異なる考慮事項が適用される。フィルムに多少の偏光特性ももたせようとしないならば、屈折率の基準は、フィルム平面におけるいかなる方向にも等しく適用され、従って、直交平面内方向における所定のいかなる層に対する屈折率も等しいか、ほぼ等しいことが一般的である。しかし、第１のポリマーのフィルム平面屈折率が第２のポリマーのフィルム平面屈折率とは可能なかぎり大幅に異なることが有利である。このため、第１のポリマーが等方である時に高い屈折率を有する場合、第１のポリマーが正の複屈折であることも有利である。同様に、第１のポリマーが等方である時に低い屈折率を有する場合、第１のポリマーが負の複屈折であることも有利である。第２のポリマーは、有利には、フィルム平面屈折率が最終フィルムにおいて第１のポリマーの屈折率とは可能なかぎり大幅に異なるように、延伸された時に殆どまたは全く複屈折を示さないか、あるいは反対の意味での複屈折（正−負または負−正）を示す。これらの基準は、ミラーフィルムにも偏光特性の多少の度合をもたせようとする場合、偏光フィルムについて上述した基準と適切に組み合わせることができる。
【０１７８】
着色フィルムは、ミラーフィルムおよび偏光フィルムの特殊ケースとみなすことができる。従って、上述した同じ基準が適用される。知覚された色は、一つの以上の特定のスペクトルバンド幅にわたる反射または偏光の結果である。本発明の多層フィルムが有効なバンド幅は、光学スタック（複数を含む）内で用いられた層厚さの分布によって主として決まるが、第１および第２のポリマーの屈折率の波長依存性、すなわち分散に対しても考慮しなければならない。可視色と同じ法則が赤外波長および紫外波長に当てはまることは言うまでもないであろう。
【０１７９】
吸収はもう一つの考慮事項である。大部分の用途の場合、第１のポリマーも第２のポリマーも対象フィルムに対する対象バンド幅内で全く吸収バンドをもたないことが有利である。従って、バンド幅内のすべての入射光は反射されるか透過される。しかし、一部の用途において、第１および第２のポリマーの一方または両方が特定の波長を全部または一部吸収することが有用でありうる。
【０１８０】
多くのポリマーを第１のポリマーとして選択することができるが、ポリエステルの内の幾つかは特に大きな複屈折に関する能力を有する。これらの中で、ポリエチレン２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）は、本発明のフィルムにおける第１のポリマーとして選択されることが多い。それは、極めて大きな正の応力光学係数をもち、延伸後に複屈折を有効に保持し、また可視範囲内で殆どまたは全く吸収をもたない。それはまた、等方状態で大きな屈折率を有する。波長５５０ｎｍの入射偏光に対するその屈折率は、偏光の平面が延伸方向に対して平行である時に約１．６４から約１．９にも増加する。その複屈折は、分子配向を高めることにより増加させることができる。この場合、分子配向は、次に、他の延伸条件を固定したままでより大きな延伸比に延伸することにより増加させることができる。
【０１８１】
他の半結晶性ナフタレンジカルボン酸ポリエステルも第１のポリマーとして適する。ポリブチレン２，６−ナフタレート（ＰＢＮ）は一例である。これらのポリマーはホモポリマーであってもよく、あるいはコモノマーの使用が応力光学係数も延伸後の複屈折の保持も実質的に損なわないかぎりコポリマーであってもよい。本明細書における「ＰＥＮ」という用語は、これらの制限を満足させるＰＥＮのコポリマーを包含することは理解されるであろう。実際には、これらの制限は、用いられるコモノマー（複数を含む）の選択によって厳密な値が異なるコモノマー含有率に上限を課している。しかし、これらの特性における多少の妥協は、コモノマー組込みが他の特性の改善をもたらすなら受け入れることができる。こうした他の特性には、改善された層間粘着力、（より低い押出温度にする）より低い融点、フィルム内の他のポリマーとのより良好な流動学的一致、およびガラス転移温度の変化のおかげによる延伸のためのプロセス時期（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｗｉｎｄｏｗ）の有利な変化が挙げられるが、それらに限定されない。
【０１８２】
ＰＥＮまたはＰＢＮなどにおいて用いるために適するコモノマーは、ジオールタイプ、ジカルボン酸タイプまたはエステルタイプのコモノマーが可能である。ジカルボン酸コモノマーには、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、すべての異性体ナフタレンジカルボン酸（２，６−、１，２−、１，３−、１，４−、１，５−、１，６−、１，７−、１，８−、２，３−、２，４−、２．５−、２，７−および２，８−）、４，４’−ビフェニルジカルボン酸とその異性体、トランス−４，４’−スチルベンジカルボン酸とその異性体、４，４’−ジフェニルエーテルジカルボン酸とその異性体、４，４’−ジフェニルスルホンジカルボン酸とその異性体、４，４’−ベンゾフェノンジカルボン酸とその異性体などの二安息香酸、２−クロロテレフタル酸および２，５−ジクロロテレフタル酸などのハロゲン化芳香族ジカルボ酸、第三ブチルイソフタル酸およびスルホン化イソフタル酸ナトリウムなどのその他の置換芳香族ジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸とその異性体および２，６−デカヒドロナフタレンジカルボン酸とその異性体などのシクロアルカンジカルボン酸、二環式または多環式ジカルボン酸（種々の異性体ノルボルネンとノルボルネンジカルボン酸、アダマンタンジカルボン酸およびビシクロ−オクタンジカルボン酸など）、アルカンジカルボン酸（セバシン酸、アジピン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アゼライン酸およびドデカンジカルボン酸など）、および縮合環芳香族炭化水素のあらゆる異性体ジカルボン酸（インデン、アントラセン、フェナントレン（ｐｈｅｎｅａｎｔｈｒｅｎｅ）、ベンゾナフテンおよびフルオレンなど）が挙げられるが、それらに限定されない。あるいは、ジメチルテレフタレートなどの、これらのモノマーのアルキルエステルを用いることができる。
【０１８３】
適するジオールコモノマーには、直鎖または分岐アルカンジオールまたはグリコール（エチレングリコール、トリメチレングリコールなどのプロパンジオール、テトラメチレングリコールなどのブタンジオール、ネオペンチルグリコールなどのペンタンジオール、ヘキサンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールおよびより高級なジオールなど）、エーテルグリコール（ジエチレングリコール、トリエチレングリコールおよびポリエチレングリコールなど）、３−ヒドロキシ−２，２−ジメチルプロピル−３−ヒドロキシ−２，２−ジメチルプロパノエートなどの鎖−エステルジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールとその異性体および１，４−シクロヘキサンジオールとその異性体などのシクロアルカングリコール、二環式または多環式ジオール（種々の異性体トリシクロデカンジメタノール、ノルボルナンジメタノール、ノルボルネンジメタノールおよびビシクロ−オクタンジメタノールなど）、芳香族グリコール（１，４−ベンゼンジメタノールとその異性体、１，４−ベンゼンジオールとその異性体など、ビスフェノールＡなどのビスフェノール、２，２’−ジヒドロキシビフェニルとその異性体、４，４’−ジヒドロキシメチルビフェニルとその異性体、および１，３−ビス−（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼンとその異性体）およびジメチルジオールまたはジエチルジオールなどのこれらのジオールのより低級なアルキルエーテルまたはジエーテルが挙げられが、それらに限定されない。
【０１８４】
ポリエステル分子に分岐構造を付与するように作用することができる三官能性または多官能性コモノマーも用いることができる。それらは、カルボン酸、エステル、ヒドロキシまたはエーテルタイプのいずれかであることが可能である。例には、トリメリット酸とそのエステル、トリメチロールプロパンおよびペンタエリトリトールが挙げられるが、それらに限定されない。
【０１８５】
パラヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフタレンカルボン酸およびそれらの異性体などのヒドロキシカルボン酸、および５−ヒドロキシイソフタル酸などの混合官能性の三官能性または多官能性コモノマーなどを包含する混合官能性のモノマーもコモノマーとして適する。
【０１８６】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、著しい正の応力光係数を示し、延伸後に有効に複屈折を保持すると共に、可視範囲内で殆どまたは全く吸収をもたないもう一つの材料である。従って、ポリエチレンテレフタレートおよび上述したコモノマーを用いるその高ＰＥＴ含有率コポリマーも、本発明の一部の用途において第１のポリマーとして用いることができる。
【０１８７】
ＰＥＮまたはＰＢＮなどのナフタレンジカルボン酸ポリエステルを第１のポリマーとして選択する時、第２のポリマーの選択に対して取ることができる幾つかのアプローチが存在する。一部の用途のための一つの好ましいアプローチは、延伸された時に著しく低い複屈折を示すか、あるいは複屈折を全く示さないように配合されたナフタレンジカルボン酸コポリエステル（共ＰＥＮ）を選択することである。これは、共ＰＥＮの結晶性をなくすか、あるいは大幅に減少させるようにコポリマー中のコモノマーおよびコモノマーの濃度を選択することにより達成することができる。一つの代表的な配合は、約２０モル％−約８０モル％のジメチルナフタレートおよび約２０モル％−約８０モル％のジメチルテレフタレートまたはジメチルイソフタレートをジカルボン酸成分またはエステル成分として用い、またエチレングリコールをジオール成分として用いる。もちろん、対応するジカルボン酸は、エステルの代わりに用いることができる。共ＰＥＮ第２のポリマーの配合において用いることができるコモノマーの数は限定されない。共ＰＥＮ第２のポリマー用の適するコモノマーには、酸、エステル、ヒドロキシ、エーテル、三官能性または多官能性および混合官能タイプを含め、適するＰＥＮコモノマーとして上述したコモノマーのすべてが挙げられるが、それらに限定されない。
【０１８８】
共ＰＥＮ第２のポリマーの等方屈折率を予測することが多くの場合有用である。用いようとするモノマーの屈折率の体積平均は、適する指標であることが判明した。当該技術分野においてよく知られている似た技術は、用いようとするモノマーのホモポリマーのガラス転移温度から共ＰＥＮ第２のポリマーに対するガラス転移温度を推定するために用いることができる。
【０１８９】
さらに、ＰＥＮのガラス転移温度に適合したガラス転移温度を有しＰＥＮの等方屈折率に類似の屈折率を有するポリカーボネートも第２のポリマーとして有用である。ポリエステル、コポリエステル、ポリカーボネートおよびコポリカーボネートも合わせて押出機にフィードすることができ、新しい適するコポリマー系第２のポリマーにエステル交換することができる。
【０１９０】
第２のポリマーがコポリエステルまたはコポリカーボネートであることは必須ではない。ビニルナフタレン、スチレン、エチレン、無水マレイン酸、アクリレート、アセテートおよびメタクリレートなどのモノマーから製造されるビニルポリマーおよびコポリマーを用いることができる。ポリエステルおよびポリカーボネート以外の縮合ポリマーも用いることができる。例には、ポリスルホン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリアミド酸およびポリイミドが挙げられる。ナフタレン基と塩素、臭素および沃素などのハロゲンは、第２のポリマーの屈折率を必要なレベルに高めるために有用である。アクリレート基および弗素は、必要な時に屈折率を低下させるのに特に有用である。
【０１９１】
第２のポリマーの選択が、対象多層光学フィルムの意図した用途のみでなく、第１のポリマーのために行われる選択および延伸において用いられる加工条件にも依存することは前の議論から言うまでもないであろう。適する第２のポリマー材料には、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）とその異性体（２，６−、１，４−、１，５−、２，７−および２，３−ＰＥＮなど）、ポリアルキレンテレフタレート（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートおよびポリ−１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレートなど）、その他のポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４／６、ナイロン６／６、ナイロン６／９、ナイロン６／１０、ナイロン６／１２およびナイロン６／Ｔなど）、ポリイミド（熱可塑性ポリイミドおよびポリアクリルイミドを含む）、ポリアミド−イミド、ポリエーテル−アミド、ポリエーテルイミド、ポリアリールエーテル（ポリフェニレンエーテルおよび環置換ポリフェニレンオキシドなど）、ポリエーテルエーテルケトン（「ＰＥＥＫ」）などのポリアリールエーテルケトン、脂肪族ポリケトン（エチレンおよび／またはプロピレンと二酸化炭素とのコポリマーおよびターポリマーなど）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン（ポリエーテルスルホンおよびポリアリールスルホンを含む）、アタクチックポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン（「ｓＰＳ」）とその誘導体（シンジオタクチックポリ−α−メチルスチレンおよびシンジオタクチックポリジクロロスチレンなど）、これらのポリスチレンの一切の配合物（互いの配合物またはポリフェニレンオキシドなどの他のポリマーとの配合物）、これらのポリスチレンの一切のコポリマー（スチレン−ブタジエンコポリマー、スチレン−アクリロニトリルコポリマーおよびアクリロニトリル−ブタジエン−スチレンターポリマーなど）、ポリアクリレート（ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレートおよびポリブチルアクリレートなど）、ポリメタクリレート（ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレートおよびポリイソブチルメタクリレートなど）、セルロース誘導体（エチルセルロース、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロースおよび硝酸セルロースなど）、ポリアルキレンポリマー（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリイソブチレンおよびポリ（４−メチル）ペンテン）など）、弗化ポリマーおよびコポリマー（ポリテトラフルオロエチレン、ポリトリフルオロエチレン、ポリ弗化ビニリデン、ポリ弗化ビニル、弗化エチレン−プロピレンコポリマー、パーフルオロアルコキシ樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリエチレン−ｃｏ−トリフルオロエチレン、ポリエチレン−ｃｏ−クロロトリフルオロエチレンなど）、塩素化ポリマー（ポリ塩化ビニリデンおよびポリ塩化ビニルなど）、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリエーテル（ポリオキシメチレンおよびポリエチレンオキシドなど）、イオノマー樹脂、エラストマー（ポリブタジエン、ポリイソプレンおよびネオプレンなど）、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂���よびポリウレタンが挙げられるが、それらに限定されない。
【０１９２】
前述したＰＥＮのコポリマー、およびＰＥＮのために適するポリエステルコモノマーの上述したリストから配合できるナフタレン基を含まない他の一切のコポリエステルなどのコポリマーも適する。一部の用途において、特にＰＥＴが第１のポリマーとして用いられる時、ＰＥＴに基づくコポリエステルおよび上述した前記リスト（共ＰＥＴ）からのコモノマーは特に適する。さらに、第１のポリマーまたは第２のポリマーのいずれか一方は、二つ以上の上述したポリマーまたはコポリマーの混和性または不混和性配合物（ｓＰＳとアタクチックポリスチレンの配合物またはＰＥＮとｓＰＳの配合物など）からなることが可能である。上述した共ＰＥＮおよび共ＰＥＴは、直接的に合成することができるか、あるいは少なくとも一つの成分がナフタレンジカルボン酸またはテレフタル酸に基づくポリマーであり、他の成分がポリカーボネートまたはＰＥＴ、ＰＥＮ、共ＰＥＴまたは共ＰＥＮなどの他のポリエステルであるペレットの配合物として配合することができる。
【０１９３】
幾つかの用途のための第２のポリマー用の材料のもう一つの好ましいファミリーは、シンジオタクチックポリスチレンなどのシンジオタクチック芳香族ビニルポリマーである。本発明において有用なシンジオタクチック芳香族ビニルポリマーには、ポリ（スチレン）、ポリ（アルキルスチレン）、ポリ（アリールスチレン）、ポリ（ハロゲン化スチレン）、ポリ（アルコキシスチレン）、ポリ（ビニルエステルベンゾエート）、ポリ（ビニルナフタレート）、ポリ（ビニルスチレン）およびポリ（アセナフタレン）、ならびに水素化ポリマーおよびこれらの構造単位を含む混合物またはコポリマーが挙げられる。ポリ（アルキルスチレン）の例には、ポリ（メチルスチレン）、ポリ（エチルスチレン）、ポリ（プロピルスチレン）およびポリ（ブチルスチレン）の異性体が挙げられる。ポリ（アリールスチレン）の例には、ポリ（フェニルスチレン）の異性体が挙げられる。ポリ（ハロゲン化スチレン）に関して、その例には、ポリ（クロロスチレン）、ポリ（ブロモスチレン）およびポリ（フルオロスチレン）が挙げられる。ポリ（アルコキシスチレン）の例には、ポリ（メトキシスチレン）およびポリ（エトキシスチレン）の異性体が挙げられる。これらの例の中で、特に好ましいスチレン基ポリマーは、ポリスチレン、ポリ（ｐ−メチルスチレン）、ポリ（ｍ−メチルスチレン）、ポリ（ｐ−第三ブチルスチレン）、ポリ（ｐ−クロロスチレン）、ポリ（ｍ−クロロスチレン）、ポリ（ｐ−フルオロスチレン）およびスチレンとｐ−メチルスチレンとのコポリマーである。
【０１９４】
さらに、シンジオタクチック芳香族ビニル基コポリマーを製造するためにコモノマーを用いることができる。シンジオタクチック芳香族ビニルポリマー基の定義において上述したホモポリマー用のモノマーに加えて、適するコモノマーには、オレフィンモノマー（エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテンまたはデセンなど）、ジエンモノマー（ブタジエンおよびイソプレンなど）および極性ビニルモノマー（環式ジエンモノマー、メチルメタクリレート、無水マレイン酸またはアクリロニトリルなど）が挙げられる。
【０１９５】
本発明のシンジオタクチック芳香族ビニルコポリマーは、ブロックコポリマー、ランダムコポリマーまたは交互コポリマーであることが可能である。
【０１９６】
本発明において言及したシンジオタクチック芳香族ビニルポリマーおよびコポリマーは、炭素−１３核磁気共鳴で測定して、一般に、７５％以上のシンジオタクチシティを有する。好ましくは、シンジオタクチシティ度は、８５％ラセミダイアドより高いか、あるいは３０％ラセミペンタドより高いか、あるいはより好ましくは５０％ラセミペンタドより高い。
【０１９７】
さらに、これらのシンジオタクチック芳香族ビニルポリマーおよびコポリマーの分子量に関する特定の制限はないが、重量平均分子量は、好ましくは１０，０００より大きく且つ１，０００，０００より小さく、更に好ましくは５０，０００より大きく且つ８００，０００より小さい。
【０１９８】
シンジオタクチック芳香族ビニルポリマーおよびコポリマーは、例えば、アタクチック構造の芳香族ビニル基ポリマーとのポリマーブレンド、アイソタクチック構造の芳香族ビニル基ポリマーとのポリマーブレンド、および芳香族ビニルポリマーと混和性である他のいずれかのポリマーとのポリマーブレンドの形で用いることもできる。例えば、ポリフェニレンエーテルは、前述した芳香族ビニル基ポリマーの多くと良好な混和性を示す。
【０１９９】
主として単軸延伸によるプロセスを用いて偏光フィルムを製造する時、光学層用のポリマーの特に好ましい組合せには、ＰＥＮ／共ＰＥＮ、ＰＥＴ／共ＰＥＴ、ＰＥＮ／ｓＰＳ、ＰＥＴ／ｓＰＳ、ＰＥＮ／ＥａｓｔａｒおよびＰＥＴ／Ｅａｓｔａｒが挙げられ、ここで「共ＰＥＮ」とは、ナフタレンジカルボン酸（上述したようなもの）に基づくコポリマーまたは配合物を意味し、Ｅａｓｔａｒは、イーストマン・ケミカル（Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）から市販されているポリエステルまたはコポリエステル（シクロヘキサンジメチレンジオール単位とテレフタレート単位とを含むと考えられている）である。二軸延伸プロセスのプロセス条件を操作することにより偏光フィルムを製造しようとする時、光学層用のポリマーの特に好ましい組合せには、ＰＥＮ／共ＰＥＮ、ＰＥＮ／ＰＥＴ、ＰＥＮ／ＰＢＴ、ＰＥＮ／ＰＥＴＧおよびＰＥＮ／ＰＥＴ共ＰＢＴが挙げられ、ここで「ＰＢＴ」とはポリブチレンテレフタレートを意味し、「ＰＥＴＧ」とは、第２のグリコール（通常はシクロヘキサンジメタノール）を用いるＰＥＴのコポリマーを意味し、「ＰＥＴ共ＰＢＴ」とは、テレフタル酸またはそのエステルと、エチレングリコールと１，４−ブタンジオールとの混合物とのコポリエステルを意味する。
【０２００】
ミラーまたは着色フィルムの場合に光学層用のポリマーの特に好ましい組合せには、ＰＥＮ／ＰＭＭＡ、ＰＥＴ／ＰＭＭＡ、ＰＥＮ／Ｅｃｄｅｌ、ＰＥＴ／Ｅｃｄｅｌ、ＰＥＮ／ｓＰＳ、ＰＥＴ／ｓＰＳ、ＰＥＮ／共ＰＥＴ、ＰＥＮ／ＰＥＴＧおよびＰＥＮ／ＴＨＶが挙げられ、ここで「ＰＭＭＡ」とはポリメチルメタクリレートを意味し、Ｅｃｄｅｌは、イーストマン・ケミカル（Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）から市販されている熱可塑性ポリエステルまたはコポリエステル（シクロヘキサンジカルボキシレート単位、ポリテトラメチレンエーテルグリコール単位およびシクロヘキサンジメタノール単位を含むと考えられている）であり、「共ＰＥＴ」とは、テレフタル酸（上述したようなもの）に基づくコポリマーまたは配合物を意味し、「ＰＥＴＧ」とは、第２のグリコール（通常はシクロヘキサンジメタノール）を用いるＰＥＴのコポリマーを意味し、ＴＨＶは、スリーエム（３Ｍ  Ｃｏ．）から市販されているフルオロポリマーである。
【０２０１】
ミラーフィルムの場合、フィルム平面に直角の方向における第１のポリマーと第２のポリマーの屈折率の一致は、入射光の角度に対して一定の反射率をもたらす（すなわち、ブルースター角は存在しない）ので好ましいこともある。例えば、特定の波長において、平面内屈折率が二軸配向ＰＥＮに対して１．７６でありうる一方で、フィルム平面に直角（ｐｌａｎｅ−ｎｏｒｍａｌ）の屈折率は１．４９に低下しうる。多層構造内で第２のポリマーとしてＰＭＭＡを用いる時、すべての三方向で、同じ波長におけるＰＭＭＡの屈折率は１．４９５でありうる。もう一つの例は、類似の屈折率がＰＥＴにおいて１．６６および１．５１でありうる一方で、Ｅｃｄｅｌ（登録商標）の等方屈折率が１．５２でありうるＰＥＴ／Ｅｃｄｅｌ系である。決定的に重要な特性は、一方の材料に対する平面に直角の（ｎｏｒｍａｌ−ｔｏ−ｐｌａｎｅ）屈折率が、その材料自体の平面内屈折率に近いよりも他方の材料の平面内屈折率に近くなければならないことである。
【０２０２】
他の実施形態において、平面に直角の屈折率の意図的な不一致は好ましい。幾つかの例には、平面に直角の（ｎｏｒｍａｌ−ｔｏ−ｐｌａｎｅ）屈折率の意図的な不一致が、平面内方向の一つにおける屈折率不一致に対して望ましい反対符号の不一致である光学スタック内の三つ以上のポリマー層が関わるものが含まれる。三種以上の区別できるポリマーからなることが本発明の多層光学フィルムのために好ましいこともある。第３以降のポリマーは、光学スタック内で第１のポリマーと第２のポリマーとの間の接着促進層として、スタック内で光学目的のための別の成分として、光学スタック間の保護境界層として、表皮層として、機能皮膜として、あるいはその他の何らかの目的のために有利に用いることが可能であろう。かくして、第３以降のポリマーの組成物が存在するとすれば、それは制限を受けない。幾つかの好ましい多成分構造は、米国特許出願第０９／００６，１１８号、発明の名称「Ｍｕｌｔｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｏｄｙ」において記載されている。
【０２０３】
Ｅ．フィルムの設計および構造
Ｅ．１．着色ミラー
本発明の原理は、着色ミラーを作るために用いることが可能である。一般に、これらのミラーは、両方の偏光に対して可視スペクトル領域において透過バンドを示すが、可視スペクトルの残部にわたって両方の偏光を反射する。こうしたミラーを本明細書において「パスフィルター」と呼ぶことが多い。本発明のパスフィルターにおいて、透過バンドは、入射角度の関数として色を変化させる。
【０２０４】
実施例Ｅ１−１
以下の実施例は、本発明によるブルーパスフィルターの製造を説明している。
【０２０５】
共押出プロセスを介して逐次平面フィルム製造ラインで２０９層を含む共押出フィルムを製造した。この多層ポリマーフィルムをポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）およびポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ  ＣＰ８２）から製造した。フィードブロック法（米国特許第３，８０１，４２９号によって記載されたものなど）を用いて約２０９層を作り、それを水冷キャスティングホイール上で共押出し、逐次長さオリエンター（ＬＯ）およびテンター装置によって連続的に配向させた。一つの押出機によって６０．５Ｋｇ／ｈｒの速度で固有粘度（ＩＶ）０．５６ｄｌ／ｇのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：６０重量％フェノール／４０重量％ジクロロベンゼン）をフィードブロックに送出し、もう一つの押出機によって６３．２Ｋｇ／ｈｒの速度でＰＭＭＡを送出した。これらの溶融物流れをフィードブロックに向けて送り、ＰＥＮおよびＰＭＭＡの光学層を製作した。フィードブロックは、保護境界層（ＰＢＬ）として機能するＰＥＮの二つの外層を伴ったＰＥＮとＰＭＭＡの２０９の交互層をフィードブロックを通して作り上げた。ＰＭＭＡ溶融プロセス装置を約２４９℃に維持し、ＰＥＮ溶融プロセス装置を約２９０℃に維持した。フィードブロック、表皮層モジュールおよびダイも約２９０℃に維持した。
【０２０６】
層厚さにおける適切な直線勾配を最も厚い層対最も薄い層の比約１．７２：１で材料ごとにフィードブロックのために設計した。最初の層厚さ対最後の層厚さの比１．７２：１のハードウェア設計は、この実施例の着色ミラーのために必要なバンド幅を製造するために大きすぎた。さらに、傾斜ブルーバンド端が設計通りのハードウェアから生じた。これらの問題を修正するために、温度分布をフィードブロックに加えた。フィードブロックの層製作区画を加温または冷却することによりフィードブロックによって製作された選択された層をより厚くまたはより薄くすることができる。この技術は、反射バンドのブルー側で許容できる鋭いバンド端を作ることを要した。最も厚い層を製造する部分を２７４℃に加熱しつつ、最も薄い層を製造するフィードブロックの部分を３０４℃に加熱した。中間部分をこれらの温度の両極値間で加熱した。総合的な効果は、より狭い反射スペクトルを生じさせるはるかに狭い層厚さ分布である。
【０２０７】
フィードブロックの後で、第３の押出機は、約３７．３ｋｇ／ｈｒで表皮層（光学層流れの両側で同じ厚さ）として０．５６ＩＶのＰＥＮと０．４８ＩＶのＰＥＮの５０／５０配合物を送り出した。この方法によって、表皮層は光学層より小さい粘度となり、共押出層の溶融物の安定な層流が生じた。その後、材料流れをフィルムダイに通し、約７℃の入口水温を用いる水冷キャスティングホイール上に通した。高電圧ピンニングシステムを用いてキャスティングホイールに押出物を突き通した（ｐｉｎ）。ピンニングワイアは約０．１７ｍｍの厚さであり、約５．５ｋＶの電圧を印加した。キャスティングホイールへの接触点でウェブから約３−５ｍｍにピンニングワイアを作業員が手で位置決めして（ｐｏｓｉｔｉｏｎｅｄ）、キャストされたウェブに滑らかな外観が得られた。
【０２０８】
約１３０℃において約３：８：１の延伸比で、キャストされたウェブを長さ配向した。テンターにおいて、延伸前にフィルムを約９秒において約１３８℃に予熱し、その後、約１４０℃において約６０％／秒の速度で横方向に約５：１の延伸比に延伸した。最終フィルムは約０．０２ｍｍの最終厚さをもっていた。その光学スペクトルを図３８に示している。
【０２０９】
垂直入射において、ｐ−偏光に対する拒絶バンド内の平均透過率は１．２３％である。垂直入射におけるバンド幅は約２００ｎｍである。垂直入射におけるレッドバンド端の傾斜は約５．５％／ｎｍである。６０度において、ｐ−偏光に対するレッドバンド端傾斜は約４．２％／ｎｍであり、ｐ−偏光に対するブルーバンド端傾斜は約２．２％／ｎｍである。テンター方向（クロスウェブ方向）に平行の偏光で図３８のスペクトルを得た。四分の一波長厚さのＰＥＮ層の屈折率を直接測定できないが、その屈折率はＰＥＮ表皮層の屈折率とほぼ同じであると考えられる。ニュージャージー州ペニントンのメトリコン（Ｍｅｔｒｉｃｏｎ  Ｃｏｒｐ．）が製造しているＭｅｔｒｉｃｏｎ  Ｐｒｉｓｍカプラーを用いてこの実施例のために後者の屈折率を測定した。クロスウェブ（テンターすなわち、ＴＤ）方向、配向された長さ方向すなわち、ＬＯ方向とも呼ばれるダウンウェブ（機械すなわち、ＭＤ）方向、および厚さ方向すなわち、ｚ軸方向に対して屈折率を測定した。ＴＤおよびＭＤ方向に対するＰＥＮ表皮層の屈折率は、それぞれｎｘ＝１．７７４およびｎｙ＝１．７２０であり、ｚ軸屈折率はｎｚ＝１．４９２であった。二方向の相対延伸比を調節することによりＴＤ方向とＭＤ方向との間のより良好な等しさの釣り合いを得ることができる。
【０２１０】
実施例Ｅ１−２
以下の実施例は、本発明の教示によるグリーンパスフィルターの製造を説明している。
【０２１１】
共押出プロセスを介して逐次平面フィルム製造ラインで約４１８層を含む多層フィルムを製造した。この多層ポリマーフィルムをＰＥＴおよびＥＣＤＥＬ９９６７から製造した。ＥＣＤＥＬ９９６７は、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、１，４−ジクロヘキサンジメタノールおよびポリテトラメチレンエーテルグリコールに基づくコポリエステルであると考えられ、ニューヨーク州ロチェスターのイーストマン（Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏ．）から市販されている。フィードブロック法（米国特許第３，８０１，４２９号によって記載されたものなど）を用いて、層から層へのほぼ直線の層厚さ勾配を有する約２０９層を押出物を通して作った。
【０２１２】
押出機によって約３４．５ｋｇ／ｈｒの速度で固有粘度（ＩＶ）０．６ｄｌ／ｇのＰＥＴおよび４１ｋｇ／ｈｒでＥＣＤＥＬを送出した。フィードブロックの後で、同じＰＥＴ押出機は、約６．８ｋｇ／ｈｒの全流量で押出物の両側に保護境界層（ＰＢＬ）としてＰＥＴを送り出した。その後、マルチプライヤー設計比約１．４０の非対称２倍マルチプライヤー（米国特許第５，０９４，７８８号および第５，０９４，７９３号）に材料流れを通した。マルチプライヤー比は、主コンジット内で生じる層の平均層厚さを副コンジット内の層の平均層厚さで除したものとして定義される。二つの２０９層組によってできる二つの反射バンド間のスペクトル間隙を残すようにこのマルチプライヤー比を選択した。各々の２０９層組は、フィードブロックによってできるおよその層厚さ分布をもち、全体的な厚さスケールファクターは、マルチプライヤー比およびフィルム押出比によって決定される。垂直入射（図３９）に対するスペクトルは、約４５０ｎｍと６３５ｎｍの層厚さ重み付き中心をもつ二つの消光バンドを有する。６３５対４５０の比は、１．４０の意図したマルチプライヤー設計に近い１．４１である。
【０２１３】
ＥＣＤＥＬ溶融プロセス装置を約２５０度に維持した。ＰＥＴ（光学層）溶融プロセス装置を約２６５℃に維持した。フィードブロック、マルチプライヤー、表皮層溶融物流れおよびダイを約２７４℃に維持した。
【０２１４】
等温条件下で最も厚い層対最も薄い層の比１．３：１の直線層厚さ分布を生じるようにこの実施例におけるフィルムを製造するために用いたフィードブロックを設計した。この実施例においてより小さい比を達成するために、フィードブロックに熱分布を加えた。最も厚い層を製造する部分を２６５℃に加熱しつつ、最も薄い層を製造するフィードブロックの部分を２８５℃に加熱した。こうして、最も薄い層を等温フィードブロック操作の場合よりも厚くし、最も厚い層を等温操作下よりも薄くする。中間部分をこれらの両極値間の直線温度分布を取るように設定した。総合的な効果は、より狭い反射スペクトルを生じさせるより狭い層厚さ分布である。層厚さのある程度の誤差はマルチプライヤーによって持ち込まれ、各反射バンドのスペクトルの特徴のわずかな差の原因となる。最終フィルム厚さ、従って最終色の厳密な制御のためにキャスティングホイール速度を調節した。
【０２１５】
マルチプライヤーの後、第３の押出機からフィードされた厚い対称ＰＢＬ（表皮層）を約２８ｋｇ／ｈｒ（合計）で加えた。その後、材料流れをフィルムダイに通し、水冷キャスティングホイール上に通した。キャスティングホイール上の入口水温は７℃であった。高電圧ピンニングシステムを用いてキャスティングホイールに押出物を突き通した。ピンニングワイアは約０．１７ｍｍの厚さであり、約５．５ｋＶの電圧を印加した。キャスティングホイールへの接触点でウェブから約３−５ｍｍにピンニングワイアを作業員が手で位置決めして、キャストされたウェブに滑らかな外観が得られた。従来の逐次長さオリエンター（ＬＯ）およびテンター装置によって、キャストされたウェブを連続的に配向させた。約１００℃において約３．３の延伸比にウェブを長さ配向させた。フィルムをテンター内で約２２秒において約１００℃に予熱し、約２０％／秒の速度で横方向に約３．５の延伸比に延伸した。最終フィルムは約０．０５ｍｍの最終厚さをもっていた。
【０２１６】
０度および６０度の入射角において偏光されていない光に対する透過スペクトルを図３９において示している。より厚い厚さ（ｃａｌｉｐｅｒ）（より遅いキャスティングホイール速度）の類似のフィルムのｐ−偏光に対する透過率を図１８および図２０において上に（ａｂｏｖｅ）示した。四分の一波長厚さＰＥＴ層の屈折率を直接測定できないが、その屈折率はＰＥＴ表皮層の屈折率とほぼ同じであると考えられる。この実施例のフィルムのＰＥＴ表皮層に対する屈折率は、ｎｘ＝１．６７８、ｎｙ＝１．６４２、ｎｚ＝１．４８８である。再び、実施例Ｅ１−１における通り、ＭＤ屈折率とＴＤ屈折率との間のより密接な一致を必要とするならば、釣り合ったフィルムを得るために延伸比を調節することができる。Ｅｃｄｅｌの等方屈折率はほぼ１．５２である。この実施例において記載されたプロセス条件では、Ｅｃｄｅｌは、ＰＥＴに比べて実質的に等方のままであると考えられる。
【０２１７】
この実施例において、６５０ｎｍ付近の拒絶バンドは９０ｎｍのバンド幅を有し、また５．６％の平均バンド内透過率を有する。ブルーおよびレッドバンド端の傾斜は、それぞれ３．０％と１．９％／ｎｍである。６０度の入射角における同じ拒絶バンドのバンド幅は８６ｎｍであり、また２．６％のバンド透過率における平均を有する。バンド端の傾斜は０度と６０度の入射角の間で実質的に変わらない。６０度におけるスペクトルの場合、４６０ｎｍ付近の通過バンドは、約５２ｎｍのバンド幅および７２％の最大透過率を有し、ブルーおよびレッドバンド端は、それぞれ２．４％および２．９％／ｎｍの傾斜を有する。
【０２１８】
本発明の幾つかの好ましい実施形態において明るい飽和色を達成するために、カラーフィルターが通過バンドにおいて高透過率および拒絶バンドにおいて低透過率をもつことが重要である。所定のｚ屈折率一致条件をもつ複屈折スタックで際立った視覚的効果を得るために、光学スタックは、拒絶バンド内の光の数％以下のみが透過されるように高反射率を備えなければならない。好ましくは、公称設計角における色変化フィルムの反射バンド内の平均透過率は、約１０％未満、更に好ましくは約５％未満、なお更に好ましくは約２％未満である。良好な色保持のために、バンド端が急な傾斜を示すことも好ましい。好ましくは、傾斜は、少なくとも約１／ｎｍ、更に好ましくは約２％／ｎｍより大きく、なお更に好ましくは約４％／ｎｍより大きい。
【０２１９】
上述したことに加えて、良好な色保持のために、拒絶バンドにおける平均透過率が約１０％未満であり、且つ前記拒絶バンド内にピーク透過率値が約２０％より大きい通過バンドがないことが好ましい。更に好ましくは、拒絶バンドにおける平均透過率は約５％未満であり、拒絶バンド内の通過バンドピークの最大透過率は約１０％である。拒絶バンドにおいて発生しうる狭いスペクトル漏れに適用する時でさえ、漏れに対する制限は重要である。低圧ナトリウムランプまたはある種の蛍光ランプなどのある種の狭バンド発光源と組み合わせると、光源エネルギーの大部分は、拒絶バンドにおける狭バンド漏れを通して透過することが可能である。
【０２２０】
反射において純粋色を備えるために、反射バンドは比較的狭くなければならない。そしてバンド外反射率は小さくなければならない。許容できるレッド、グリーンまたはブルー反射色は約１００ｎｍのバンド幅で達成することができる。純度の高い色は５０ｎｍの反射バンドで得ることができる。２５ｎｍ以下の反射バンドは、ＣＩＥ色空間の周囲付近に色座標をもつ極めて純度の高い色を生じさせる。反射においてこれらの純度の高い色を得るために、空気−ポリマー界面からのバンド外反射は、反射防止膜によって、あるいは反射率一致媒体に浸漬することによって抑制しなければならない。
【０２２１】
鋭いバンド端を得るために、コンピュータによって最適化された層厚さ分布を利用できるか、あるいは米国特許出願第０９／００６，０８５号、発明の名称「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ  ｗｉｔｈ  Ｓｈａｒｐｅｎｅｄ  Ｂａｎｄｅｄｇｅ」において記載されたようなバンドシャープ化（ｓｈａｒｐｅｎｅｄ）厚さ分布を層厚さ分布設計に適用することができる。同様に、高い色純度をもつ色フィルターの好ましい実施形態において、通過バンドは鋭い（ｓｈａｒｐ）バンド端をもつべきである。こうした実施形態において、通過バンドのバンド端の傾斜は、好ましくは少なくとも約１％／ｎｍ、更に好ましくは約２％より大きく、なお更に好ましくは約５％／ｎｍより大きい。多くの用途のための通過バンド内のピーク透過率は、好ましくは、約９０％の透明フィルムの透過率に近い。狭い通過バンドの場合、こうした高い透過率値は、端の傾斜が小さすぎる場合に可能ではない。本明細書における実施例によって説明された通り、ピーク透過率５０％、７０％および８５％の通過バンドは可能である。２５％や、それどころか３５％のピーク透過率を有する１０ｎｍ程度に狭いバンド幅は可能である。２０ｎｍより広いあらゆる通過バンドも可能であるが、必要な幅は意図する用途に応じて決まる。
【０２２２】
Ｅ２．着色偏光子
本発明の原理は、一つの以上のスペクトル領域にわたって偏光子として挙動する色変化フィルムを製造するために用いることができる。こうしたフィルムは、第２の偏光に向けて色変化狭通過フィルターとして挙動しつつ、例えば、可視スペクトル領域にわたって第１の偏光に向けて広バンド反射体として挙動することが可能である（例えば、第２の偏光は、可視スペクトル領域において狭いバンド幅にわたって透過され、また可視領域におけるどこか他のバンドで反射され、透過バンドは入射角の関数として波長において変化する）。このタイプのフィルムは、実施例Ｅ２−１およびＥ２−２において説明されている。
【０２２３】
実施例Ｅ２−１−Ｅ２−３
８１ｌｂ／ｈｒ（３７ｋｇ／ｈｒ）の速度および５２５°Ｆ（２７４℃）の温度でＰＥＮを２２４層のフィードブロックにフィードした。表皮層には１１７ｌｂ／ｈｒ（５３ｋｇ／ｈｒ）の速度および５４０°Ｆ（２８２℃）の温度で、光学層には１１５ｌｂ／ｈｒ（５２．３ｋｇ／ｈｒ）の速度および５２５°Ｆ（２７４℃）の温度で、７０％ナフタレートおよび３０％イソフタレートとエチレングリコールとのコポリエステルをフィードブロックにフィードした。フィードブロックの温度を５５５°Ｆ（２９０℃）に維持した。実施例Ｅ２−１、Ｅ２−２およびＥ２−３においてそれぞれ２０、２５および３０メートル／分でウェブをキャストし、１５４℃のテンターオーブン内で延伸比６：１に延伸して、着色偏光子を製造した。
【０２２４】
実施例Ｅ２−１、Ｅ２−２およびＥ２−３のフィルムは、白の散乱バックグラウンドに積層された後に透過において見た時、あるいは反射において見た時、肉眼に対してそれぞれクリアからシアン、シアンからブルーおよびマゼンタからイエローに見えた。着色偏光子の透過軸に対して９０度の透過軸をもつ第２の（中性）偏光子を通してサンプルを見た時、色はより鮮やかであった。そして透過軸が着色偏光子の透過軸に平行であるように中性偏光子を回転した時、白色光を透過した。図４０、４１および４２は、それぞれ実施例Ｅ２−１、Ｅ２−２およびＥ２−３のフィルムに対する透過スペクトルを、これらのフィルムに対して０度および６０度における延伸方向に平行および非延伸方向に平行の入射光のＥ−場の場合について示している。反射バンドシフトが延伸方向に平行のＥ−場による入射角０度から６０度まで約９０ｎｍであること、およびＥ−場がシアンからブルー偏光子に対する非延伸方向に平行である時にピークがないことに注目すること。マゼンタからイエロー偏光子に対する対応するシフトは、延伸方向に平行のｅ−場による入射角０度から６０度まで約６５ｎｍであり、そのシフトも、ｅ−場が非延伸方向に平行である時にピークがないことを示している。これらの偏光子に対するバンド端の傾斜は、ブルー端では約３−４％／ｎｍの範囲であり、レッド端では約１．５−３％／ｎｍの範囲である。
【０２２５】
Ｅ３．着色ミラーおよび偏光子の組合せ
本発明の幾つかの実施形態において、色変化フィルムは、偏光子との組合せで用いられる。特に好ましい実施形態において、偏光子は、米国特許出願第０８／６１０，０９２号（オウデルカーク（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋ）ら）において記載された連続／分散相偏光フィルムなどの乱反射偏光フィルムである。この実施形態において、色変化フィルムは、垂直の入射角において高反射から斜め角において透過（少なくとも一部の波長において）に及ぶタイプであることが可能である。
【０２２６】
一つの特定の構造において、色変化フィルムは、垂直の入射角においてミラー様外観を有するが、斜め角においてかなり透明で色がシアンになるタイプのものである。このＣＳＦは、そうなら、米国特許出願第０８／６１０，０９２号（オウデルカーク（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋ）ら）において記載されたタイプの白色乱反射偏光フィルムとの組合せで用いられる。得られた組合せは、垂直入射において広バンドミラーとして挙動するが、斜め角において大部分（例えば、非シアン）の光波長に対して乱反射および偏光である。類似の構造において、同じＣＳＦは、吸収偏光子（例えば、二色染料で製造されるタイプ）との組合せで用いられる。透過において見る時、フィルムは、垂直入射でブラックから斜め角で着色偏光子にまで及ぶ。もちろん、観察者に対して見える時に、こうした組合せの最終的な色は、光源のタイプおよび向き、ＣＳＦの特性（ＣＳＦ同調の基準になる波長を含む）、存在するとすれば偏光子によって形成される散乱の程度、および一切の基板の存在および色などの多様な要素に応じて決まる。
【０２２７】
Ｅ４．部分偏光子
本発明の原理は、一つ以上のスペクトル領域にわたって部分偏光子として挙動する色変化フィルムを製造するために用いることができる。こうしたフィルムは、例えば、主延伸軸および副延伸軸に平行の偏光平面を有する光が本質的に同じ波長で透過されると共に、一つの軸に平行の偏光に対する％透過率が直交偏光に対する透過率％より大きいように設計することができる。両方の偏光に対する透過スペクトルは、入射角の関数として変化する。このタイプのフィルムを実施例Ｅ４−１において説明する。
【０２２８】
実施例Ｅ４−１
共押出プロセスを介して平面フィルム製造ラインで約４１８層を含む多層フィルムを製造した。ＰＥＴを外層、すなわち「表皮」層としたこの多層ポリマーフィルムをＰＥＴおよびＥＣＤＥＬ９９６７から製造した。フィードブロック法（米国特許第３，８０１，４２９号によって記載されたものなど）を用いて、層から層へのほぼ直線の層厚さ勾配を有する約２０９の層を押出物を通して作った。
【０２２９】
３４．０ｋｇ／ｈｒの速度で固有粘度（ＩＶ）０．５６ｄｌ／ｇのＰＥＴおよび約３２．８ｋｇ／ｈｒでＥＣＤＥＬをフィードブロックにポンプで送出した。フィードブロックの後で、同じＰＥＴ押出機は、約８ｋｇ／ｈｒの全流量で押出物の両側に保護境界層（ＰＢＬ）としてＰＥＴを送り出した。その後、マルチプライヤー設計比約１．４０の非対称２倍マルチプライヤー（米国特許第５，０９４，７８８号および第５，０９４，７９３号）に材料流れを通した。マルチプライヤー比は、主コンジット内で生じる層の平均層厚さを副コンジット内の層の平均層厚さで除したものとして定義される。二つの２０９層組によってできる二つの反射バンド間のスペクトル間隙を残すようにこのマルチプライヤー比を選択した。各々の２０９層組は、フィードブロックによってできるおよその層厚さ分布をもち、全体的な厚さスケールファクターは、マルチプライヤー速度およびフィルム押出速度によって決定される。
【０２３０】
ＥＣＤＥＬ溶融プロセス装置を約２５０℃に維持し、ＰＥＴ（光学層）溶融プロセス装置を約２６５℃に維持した。マルチプライヤー、表皮層溶融物流れおよびダイを約２７４℃に維持した。
【０２３１】
等温条件下で最も厚い層対最も薄い層の比１．３：１の直線層厚さ分布を生じるように、この実施例におけるフィルムを製造するために用いたフィードブロックを設計した。この実施例においてより小さい比を達成するために、フィードブロックに熱分布を加えた。最も厚い層を製造する部分を２６８℃に加熱しつつ、最も薄い層を製造するフィードブロックの部分を２８５℃に加熱した。こうして、最も薄い層を等温フィードブロック操作の場合よりも厚くし、最も厚い層を等温操作下よりも薄くする。中間部分をこれらの二つの両極値間の直線温度分布を取るように設定した。総合的な効果は、より狭い反射スペクトルを生じさせるより狭い層厚さ分布である。
【０２３２】
マルチプライヤーの後、第３の押出機から厚い対称ＰＢＬ（表皮層）を約３５ｋｇ／ｈｒの速度で加えた。その後、材料流れをフィルムダイに通し、１３メートル／分の速度で水冷キャスティングホイール上に通した。キャスティングホイール上の入口水温は約７℃であった。高電圧ピンニングシステムを用いてキャスティングホイールに押出物を突き通した。ピンニングワイアは約０．１７ｍｍの厚さであり、約５．５ｋＶの電圧を印加した。キャスティングホイールへの接触点でウェブから約３−５ｍｍにピンニングワイアを作業員が手で位置決めして、キャストされたウェブに滑らかな外観が得られた。従来の逐次長さオリエンター（ＬＯ）およびテンター装置によって、キャストされたウェブを連続的に配向させた。ウェブを長さオリエンターの間を通したが、延伸させなかった。フィルムをテンター内で約２２秒において約１００℃に予熱し、約２０％／秒の速度で横方向に約５の延伸比に延伸した。１２１℃に設定されたゾーン内でフィルムを約２０秒にわたり熱固定した。最終フィルムは約０．０６ｍｍの最終厚さをもっていた。
【０２３３】
ＭｅｔｒｉｃｏｎでＰＥＴ表皮層に関して６３３ｎｍにおいて屈折率を測定した。この議論において、ｘ方向は横方向（延伸の方向）であり、ｙ方向は機械方向（非延伸方向）であり、ｚ方向はフィルムの厚さ次元における方向である。
【０２３４】
【表２】
0005980478.tif 000015
【０２３５】
ＥＣＤＥＬ非晶質コポリエステルを１．５２の屈折率をもつと測定し、それは、これらの延伸条件下で約０．０１より大きくは変化しない。
【０２３６】
この実施例のフィルムは、裸眼（両方の偏光）によって見た時に、垂直入射でオレンジから５０度を超える観察角で明るいグリーンまでカラーシフトを示す。通過方向を延伸方向に平行にして中性偏光子を通して見た時、フィルムはレッドに見える。通過方向を非延伸方向に平行にして偏光子を向ける時、フィルムはイエローである。非延伸方向におけるＰＥＴと、ＥＣＤＥＬとの間で屈折率の差がやはり存在するので、明らかな二つの反射率ピークがやはり存在する。ピークの中心位置は以下の式に関連する。
【数１２】
0005980478.tif 000016
式中、λ＝最大光反射の波長
ｔ1＝第１の層材料の光学的厚さ
ｔ2＝第２の層材料の光学的厚さ
ｎ1＝第１の材料の屈折率
ｎ2＝第２の材料の屈折率
ｄ1＝第１の材料の実厚さ
ｄ2＝第２の材料の実厚さ
ＥＣＤＥＬ（材料２）の場合、ｎ2およびｄ2の両方は一定である。しかし、反射の波長は、ｎ1x対ｎ2yを式に入れると偏光と共に変化する。例えば、ＥＣＤＥＬ層が８２ｎｍの厚さであり、ＰＥＴ層が７７ｎｍの厚さである場合、λxは、延伸方向に平行の偏光に対して反射されたピーク波長によって与えられる。あるいは、
【数１３】
0005980478.tif 000017
同様に、λｙは、非延伸方向に平行の偏光に対して反射されたピーク波長によって与えられる。あるいは、
【数１４】
0005980478.tif 000018
【０２３７】
反射ピークは、延伸方向に平行の偏光を伴ったピークにおいてはるかに強い。延伸方向に平行のΔｎが非延伸方向に平行の偏光における０．０４５に対して０．１３２であるからである。これは、上で計算された１４ｎｍでなく約４０ｎｍだけ有効なバンド端をシフトさせる、より広いピークの一因である。延伸方向および非延伸方向に平行の偏光に対する透過スペクトルを図４３および４４において下に（ｂｅｌｏｗ）含めている。
【０２３８】
Ｅ５．フィルム形状
色フィルム形状を二つの異なるタイプに分けることができる。フィルムを平らな面上、あるいは例えば、円筒または円錐などの単純な曲線上に配置する形状をタイプＩとして分類する。光学特性を変えるようにフィルムを延伸もせず別のやり方で変形もさせずにこれらの形状のどれも製造することができる。本質的に均一な色でフィルムを製造する場合、フィルムが観察者に呈する種々の幾何学的角度から本質的にあらゆる色変化が生じる。
【０２３９】
垂直入射で見た時にフィルムが異なる領域で異なる色をもつ形状をタイプＩＩとして分類する。押出プロセスにおいて、非均一延伸などの後押出プロセスによって、あるいは例えば、複合曲線に当てはめるために熱成形において、あるいは小さいフィルム領域をエンボスすることにより、この可変の色を与えることができる。フィルムの不均一延伸またはエンボスにより、一部の領域においてフィルムは選択的により薄くなる。そうなると、観察の角度の変化を伴わずにさえ、フィルムのある部分から別の部分への色変化は明らかである。
【０２４０】
Ｅ６．多層の組合せ
必要ならば、本発明により製造された多層フィルムの一つ以上のシートを連続／分散相フィルムとの組合せで、あるいは連続／分散相フィルム中の成分として用いることができる。適する連続／分散相フィルムには、米国特許出願第０８／８０１，３２９号（アレン（Ａｌｌｅｎ）ら）において記載されたタイプのものが挙げられる。こうした構造において、個々のシートを合わせて積層できるか、あるいは別のやり方で接着でき、あるいは間隔をあけることができる（例えば、個々のシートが互いに光学的に連通しているが、物理的には接触していないように）。偏光子シートとの複合組合せミラーシートは、透過光をなお偏光させつつ全反射を増加させるために有用である。
【０２４１】
あるいは、選択的反射特性および偏光特性を有するフィルムを形成するために、単一共押出シートを製造することができる。例えば、幾つかの層を必要なスペクトルの部分にわたって偏光層として設計する一方で、他の層を必要なスペクトルの周囲部分にわたってミラー層として設計する多層の組合せを構築することができる（例えば、偏光層によって意図的にふさがれているスペクトルピークをもつミラーフィルム）。透過された偏光の色は、それゆえに観察角とともに変化する。これらの同じ材料の二つのシートを同じ偏光軸に沿って整列させると、それらは個々のシートに似て見える（反射率が非常に高い場合）。交差状態において整列する時、それらは無色（シルバー）ミラーとして見える。従って、それらは、別の試験装置を必要とせずにセキュリティ用途のための検証方法を提供する。
【０２４２】
第１の組がミラーを作る一方で第２の組が同じプロセス条件下で偏光子を作るように二つの層組を選択することができる。例えば、二つの平面内方向に材料（その少なくとも一つは複屈折である）を延伸（例えば、二軸延伸）することによりミラーを作ることができる。二つ以上の延伸ステップを用いて二つの平面内方向に複屈折材料を延伸することにより偏光子も作ることができる。この方式で偏光子を作る方法は、米国特許出願第０９／００６，４５５号、発明の名称「Ａｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  Ｔｈｅｒｅｏｆ」において記載されている。偏光層は、多層スタックまたは一つ以上の連続／分散相層（複数を含む）であることが可能である。従って、二ステップ延伸プロセスは、層の幾つかをミラー層として形成する一方で他方を偏光層として形成するために用いることができる。
【０２４３】
一般に、色変化フィルムを製造するために適する前述したあらゆるシステムは、米国特許出願第０９／００６，４５５号に記載された二軸延伸偏光子を製造するために適するシステムと組み合わせることができる。従って、第１の反射ミラーシステムおよび第２の偏光システムを備える共押出単一シートを製造することができる。一つの特に有用なミラーシステムは、本明細書において前述した通り、延伸後に高複屈折の材料としてＰＥＮ、あるいはＰＥＮ副単位を含むコポリマーを含む。再び、低屈折率ポリエステルまたはＰＭＭＡなどの適するポリマーは第２の材料として有用である。特に有用な偏光システムは、ＰＥＮ（または多数のＰＥＮ副単位を含むコポリマー）とＰＥＴ（または多数のＰＥＴ副単位を含むコポリマー）の多層スタックを含む。第２のシステムのために良好な二軸延伸偏光子を製造するプロセス条件下で、前述した第１のシステムは、良好な二軸延伸ミラーを形成するであろう。さらに、ＰＥＴ層は、必要に応じてｚ屈折率の一致または不一致の程度を変えるために配向させることができよう。不一致の場合、ＰＥＴは、ＰＥＮよりも高い値を取ることが多い。
【０２４４】
ＰＥＮを用いる第１のシステムのクラスと結合するための第２のシステムのもう一つの特に有用なクラスは、これもまた本明細書において前述した連続／分散相システム（例えば、連続相の共ＰＥＮのために十分に高い分子量のＰＥＮ、あるいは逆に十分に低い分子量のＰＥＮ）であり、これらの二つのシステムを含む複合単一シートを加工して、第１の延伸ステップは連続／分散相システムを低い光学配向の状態のままにするが、両方のシステムのために今配向させている第２の延伸プロセスが単一シート内に第１のミラーシステムと第２の偏光システムをもたらすように第１のシステムを十分に配向させることができる。共押出を容易にするために、第２のシステムを表皮相としてまたは近外層として配置することができよう。この後者の場合、最外層は、共押出補助層として且つ延伸プロセス中にロールまたはクリップへの粘着を防止する保護層として用いられるより低い分子量のＰＥＮの表皮であることが可能である。
【０２４５】
この実施形態の一つの特定の例において、光学体は、層がＰＥＮ層と共ＰＥＮ層との間で交互に並ぶ多層フィルムからなる。ＰＥＮ層の一部は、ＰＥＮのマトリックス内にシンジオタクチックポリスチレン（ｓＰＳ）の分散相を含む。層形成または散乱体の併用（ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ）が光の漏れを平均化するので、層厚さに対する制御は重要性がより低いため、フィルムは加工パラメータの変動により耐えることができる。
【０２４６】
前述した一切の材料は、この実施形態におけるあらゆる層として、あるいは特定の層内の連続相または分散相として用いることができる。しかし、ＰＥＮおよび共ＰＥＮは、良好な層粘着力を促進するので隣接層の主要成分として特に好ましい。
【０２４７】
層の配列において多くの変形も可能である。従って、例えば、構造の一部または全体を通して反復順番列を取るように層を作ることができる。この一つの例は、層パターン．．．ＡＢＣＤ．．．を有する構造であり、ここでＡ、ＢおよびＣは、別個の材料あるいは同じまたは異なる材料の別個の配合物または混合物であり、ここでＡ、ＢまたはＣの一つの以上は、少なくとも一つの分散相と少なくとも一つの連続相とを含む。表皮相は、好ましくは、同じ材料または化学的に類似の材料である。
【０２４８】
組合せ等方／複屈折フィルムスタック
本発明の多層スタックは、ある独特の成角効果をもたらすために先行技術の多層スタックと組み合わせることもできる。例えば、垂直入射における所定の波長に中心をもつ一つ以上の透過ピークを有する本発明の複屈折着色フィルムは、垂直入射におけるこうした所定の波長で反射する等方層のスタックで覆うか、共押出するか、あるいは積層することができよう。組合わされた物品は、すべての可視波長が組合わされた物品によって反射されるので垂直入射で完全なミラーとして見える。しかし、斜め角において、等方フィルムは漏れｐ−偏光であるため、複屈折フィルムの透過ピークが可視であることが可能である。最大の効果は、斜め観察角またはその付近でブルースター角を有する等方フィルムスタックの場合に現れる。
【０２４９】
Ｅ７．反復単位が三つ以上の層
本出願の多くの実施形態が二つだけの異なる材料の交互層（すなわち、ＡＢ単位セルを有する）を有する光学スタックを含む一方で、本発明はまた、三つ以上の材料を用いるスタック設計を考慮している。従って、ＡＢＣまたはＡＢＣＢ単位セルを利用して、すべての入射角で色純度および色飽和を維持する色変化フィルムを製造することができる。但し、もちろん、色相は、二材料成分スタックの場合にそうであるように角度とともに変化する。これらの構造において用いられる材料は異なるモノマーから誘導でき、あるいは二種以上の材料は同じモノマーからであるが異なる比において誘導することができる。従って、例えば、ＡがＰＥＮであれば、ＢおよびＣは、存在するナフタレンジカルボン酸モノマーの比が互いに異なる共ＰＥＮの異なるグレードであることが可能であろう。
【０２５０】
ｐ−偏光に対する入射角につれて一定に保つために多成分単位セルの有効なフレネル反射係数を整えるというこれらの構造の基本的原理は、二成分単位セルのスタックに対する原理に似ている。二材料成分システムにおいて、これは、二材料成分のｚ屈折率を一致させることにより達成される。単位セルが三つ以上の材料の場合、すべての材料のｚ屈折率を一致させることはやはり好ましいが、必ずしも可能であるとは限らないし、実際的であるとも限らない。しかし、一つの材料界面におけるｚ屈折率不一致は、もう一つの材料界面における反対符号（符号は平面内屈折率差に関するものである）の不一致によって修正することができる。
【０２５１】
最高の平面内屈折率材料としてのＡおよび最低の平面内屈折率材料としてのＣによる１／２ラムダ単位セルの例としてＡＢＣＢ反復構造を用いたとして、Ａ／Ｂ界面がｚ屈折率不一致を有する場合、単位セルの有効なフレネル反射係数は、Ｂ／Ｃ界面が反対符号の不一致を有するような材料Ｃの選択によって入射角につれてほぼ一定にすることが可能である。二つのｚ屈折率不一致の必要とされる相対的な大きさは、平面内屈折率における不一致の大きさに応じて決まる。Ａ／ＢおよびＢ／Ｃ平面内屈折率の不一致が同じ大きさである場合、ｚ屈折率不一致は、同じ大きさで反対符号であるべきである。一般に、平面内差（Ａ／ＢおよびＢ／Ｃ）が等しくない時、ｚ屈折率差は、有効な界面屈折率差が対象の角度範囲および反対符号の角度範囲にわたってほぼ等しいように選択しなければならない。複屈折層の有効な屈折率は、その層の平面内屈折率およびｚ屈折率の代数関数として誘導することができる。
【０２５２】
Ｅ８．乱反射基板との組合せ
本発明の色変化フィルムは、特に基板の色および基板の光学特性（例えば、基板が主として鏡面反射であるか乱反射であるか）に応じて、特定の光学効果を得るために種々の基板に積層するか、貼り付けるか、あるいは別のやり方で光学的に結合することができる。従って、例えば、本発明の色変化フィルムは、硬い厚紙、紙、白色塗面、あるいは米国特許出願第０８／８０７，９３０号（アレン（Ａｌｌｅｎ）ら）において記載された乱反射光学フィルムなどの乱反射面に接着させるか、積層するか、あるいは別のやり方で貼り付けることができる。同様に、種々の光学効果は、本発明の色変化フィルムを噴霧塗料、蒸着された金属、金属酸化物および金属塩などの種々の材料で被覆することにより得ることができる。得られた物品で観察される光学効果は、特に、物品を照らすために用いられる光源（例えば、周辺光、偏光源、ＵＶ光源など）に応じて決まる。
【０２５３】
図４５−４７は、本発明の色変化フィルムを種々の基板に積層し、反射で見る時に観察される光学効果を示している。角度の関数として色を変化させるディスプレイは、本発明の色変化フィルムを硬い厚紙、白色塗面または他の乱反射面などの乱反射白色表面に積層することにより作ることができる。例えば、実施例Ｅ１−２において記載したグリーン／マゼンタ色変化フィルムを白色の硬い厚紙に透明光学接着剤で積層し、周辺室内灯で見た。通常は白い厚紙が、直接的に見た時、すなわち、観察者の視線に直交のフィルム平面で見た時に明るいグリーンに見えた。厚紙を垂直位置から約６０度回転させた時、厚紙は色がマゼンタに見えた。
【０２５４】
乱反射基板は、フィルムによって透過された色が、フィルムによって鏡面反射される着色光の入射平面から、基板によって散乱され（または入射平面において異なる反射角で反射され）、よって観察者が透過色と反射色との間で識別することができる点で有利である。鏡面反射光線は、一つの位置でしか見ることができないが、乱反射光線は、円錐半角が入射角θに等しい乱反射円錐まわりのあらゆる方位角で見ることができる。他の色は他の入射角および反射角で見ることができる。
【０２５５】
図４６は、本発明の色変化フィルムがブラック表面に積層されている時、反射において見た時の本発明の色変化フィルムの光学挙動を示している。図４５を参照して気付くように、フィルムの反射色は、反射基板に相対して観察することが困難である。鏡面反射光線の位置に目を置かなければならないし、フィルムを通って同時に透過されるあらゆる光によって目が迷わされうるからである。反射着色フィルムをブラック表面に積層する場合、その反射色のみが見える。従って、高度に吸収する（例えば、ブラック）基板は、物品から観察される色がフィルムの光学スタックから反射される電磁放射線の波長によって主として決まる点で有利である。
【０２５６】
図４７は、本発明の色変化フィルムがミラー表面に積層されている時、反射において見た時の本発明の色変化フィルムの光学挙動を示している。ここで、フィルムから鏡面反射される光線は、ミラー表面から鏡面反射される光線と結合して入射光線と同じ色を生じる。広バンド高反射面に積層された着色フィルムは、観察者が反射されたすべての色を見るので着色されて見えない。着色ミラー、すなわち色フィルターは、色変化フィルムによって初期に透過される物品の反射スペクトルからの電磁放射線のある波長を排除するためにこの実施形態において用いることができる。
【０２５７】
さらに、乱反射する媒体は、偏光子であってもよくあるいは偏光子でなくてもよい鏡面反射色変化多層光学フィルムと対であるべき、連続相と分散相の両方を有する層を含む乱反射偏光子であることが可能である。層形成偏光子および散乱偏光子の両方を用いる場合、幾つかの用途において、直交のそれぞれの反射偏光軸をもつことが好ましいであろう。図４８において示した通り、散乱フィルムは直交偏光を反射する一方で、層形成フィルムは一つの偏光を乱反射し、また角度依存色を与える。鏡面フィルムの色特性が変化し、散乱成分色が一定のまま変化せず、よって極めて独特の色変化フィルムを提供するように散乱フィルムに染料を配合することが可能である。幾つかの実施形態において、ブラック層は、あらゆる透過光を吸収するために層形成フィルムと反対の散乱偏光子の側で用いられる。この後者の吸収フィルムは、吸収偏光子またはカーボンブラックなどの単純なブラック基板であることが可能である。
【０２５８】
色変化フィルムの一方側に散乱媒体を配置し、散乱光源を有する他方側からフィルムを照らすことにより、別の光学効果を得ることができる。一般に、散乱媒体に当たる光がフィルムを通過後に十分な角度範囲から来るように、散乱媒体がフィルムと光学的に連通し、フィルムに十分に近く隣接していることが必要なだけである。しかし、必要ならば、フィルムと散乱媒体との間の空気界面は、適する接着剤の使用を通して排除することができる。散乱媒体の適切な選択で、フィルムの処理面および未処理面は透過で見た時に異なった色として見える。
【０２５９】
例えば、色変化フィルムが、垂直入射（０度）で測定した時にレッドのスペクトル領域において狭い透過バンドを有するタイプのものであり、また裸フィルムが散乱光源により照らされる場合、裸フィルムは、フィルムに対する観察者の視線がフィルムの平面に垂直であるような角度で見るならばレッドに見える。観察された色は、裸フィルムに対する観察者の視線が裸フィルムの平面と平行により近く移動するように観察角が変化するにつれてレッドからグリーンに変化する。しかし、一片の白色紙を光源からフィルムの反対側に置く場合、紙によって覆われたフィルムの部分は、透過で見た時にすべての角度で黄味がかったグリーンに見える。ミネソタ州セントポールのスリーエム（３Ｍ）から商品名ＢＥＦで入手できるものなどの一片の輝度強化フィルムを光源からフィルムの反対側に置く場合、ＢＥＦによって覆われたフィルムの部分は、ＢＥＦ／フィルム組合せに対する観察者の視線がフィルムの平面に垂直であるような角度で透過において見た時にグリーンに見え、ＢＥＦ／フィルム組合せに対する観察者の視線がＢＥＦ／フィルム組合せの平面と平行により近く移動するように観察角が変化するにつれてオレンジ／レッドに変化する。
【０２６０】
実施例Ｅ８−１−Ｅ８−６
以下の実施例は、本発明の色変化フィルムを種々の散乱媒体と組合せ、透過で見る時に観察される光学効果を示している。
【０２６１】
実施例Ｅ８−１において、ＰＥＮとＰＭＭＡの交互層をもつと共に実施例Ｅ１−１のフィルムと実質的に同じように製造した色変化フィルムのサンプルを利用した。実施例Ｅ８−３のフィルムは、ウェブの端（中心とは対照的なもの）から切断しために、配向の程度および／または層厚さ分布における若干の差がウェブの中心から切断されたフィルムに対する垂直入射における透過ピークと比較して垂直入射における透過ピークの幅のずれを引き起こす点でのみ実施例Ｅ８１−とは異なっていた。若干より速いキャスティングホイール速度を用いた以外は実施例Ｅ８−１のフィルムと同じように、実施例Ｅ８−５のフィルムを製造した。
【０２６２】
各サンプルをＧｒａｐｈｉｃｌｉｔｅ  Ｄ５０００  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｖｉｅｗｅｒ拡散バックライト上に置き、開口率０．２２である光ファイバーコレクターを用いる分光光度計でサンプルに対する透過率を測定した。フィルムサンプルの平面に垂直のフィルム上に直接ファイバーを置いたため、光は光源から、垂直から２５度以下の角度で裸フィルムを通してファイバーに入ることが可能であった。バックライトのみを測定する場合、すべての波長で１００％透過率の基線を用いて裸フィルムサンプルを測定した。コンパクト蛍光灯による照明を仮定して、Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊色空間におけるサンプルに対する明度も計算した。実施例Ｅ８−１、Ｅ８−３およびＥ８−５のフィルムは垂直入射でそれぞれブルー、マゼンタおよびイエローに見えた。
【０２６３】
実施例Ｅ８−２、Ｅ８−４およびＥ８−６において、それぞれ実施例Ｅ８−１、Ｅ８−３およびＥ８−５のフィルム上に標準白色８．５×１１紙（商品名Ｘ−９０００でボイスカスカード（Ｂｏｉｓｅ  Ｃａｓｃａｄｅ  Ｃｏ．）から市販されている）の一片を置き、垂直角透過率を測定し、再び明度を計算した。実施例Ｅ８−１−Ｅ８−６に対する明度を表Ｅ８−１に記載している。サンプルＥ８−１およびＥ８−２に対する透過率値を図４９に示している一方で、サンプルＥ８−３およびＥ８−４に対する透過率値を図５０に示しており、サンプルＥ８−５およびＥ８−６に対する透過率値を図５１に示している。
【０２６４】
【表３】
0005980478.tif 000019
【０２６５】
表Ｅ８−１における結果によって、および図４９、５０および５１のスペクトルにおいて示された通り、ブルー、マゼンタおよびイエローフィルムは、白色の紙片をフィルムと検出器との間に置いた時に色を変える。白色紙／フィルム組合せを見た時の色変化の量は、特に、上の実施例によって示したように色フィルムのバンド幅および色フィルムがスペクトルのどこに置かれているかに依存する。マゼンタおよびブルーフィルムは、紙／フィルム組合せで見た時に顕著な色変化を示すが、イエローフィルムは示さない。このタイプの紙／フィルム組合せは、商用グラフィックス（照明バックライト）、セキュリティ用途および装飾照明用途などの用途において有用である。
【０２６６】
本発明のフィルムを光源に光学的に結合し、散乱媒体をフィルムと光源との間に置く時、他の光学効果が可能である。これらの実施形態が散乱媒体をフィルムに光学的に結合することを一般に必要とする一方で、フィルムと散乱媒体が物理的に接触していることがすべての実施形態において必要であるとはかぎらない。これらの実施形態の多くにおいて、散乱媒体に光学的に結合されているフィルムの面はより明るく見え、また分散媒体と光学的に連通していないフィルムの面とは斜め角で見た時に若干異なる色をもつ。
【０２６７】
実施例Ｅ８−７−Ｅ８−１２
以下の実施例は、散乱媒体を光源と本発明の色変化フィルムとの間に置き、フィルムを透過で見る時に観察できる効果を示している。
【０２６８】
実施例Ｅ８−７、Ｅ８−９およびＥ８−１１において、ＰＥＮ／ＰＭＭＡ多層色変化フィルムのサンプルを３Ｍ２１５０オーバーヘッドプロジェクター照明装置、Ｍｏｄｅｌ  ２１００上に置き、オーバーヘッドプロジェクター載物台で直接見る透過において見た。実施例Ｅ８−７およびＥ８−９のフィルムは実施例Ｅ８−３およびＥ８−５のフィルムと同じであった。より遅いキャスティングホイール速度を用いる以外は実施例Ｅ８−１のフィルムと似たように実施例Ｅ８−１１のフィルムを製造した。実施例Ｅ８−７、Ｅ８−９およびＥ８−１１のフィルムは、垂直角で透過において見た時にそれぞれマゼンタ、イエローおよびシアンに見え、斜め角で見た時にそれぞれイエロー、クリアおよびダークブルーに見えた。
【０２６９】
実施例Ｅ８−８、Ｅ８−１０およびＥ８−１２において、実施例Ｅ８−７、Ｅ８−９およびＥ８−１１の手順をそれぞれ繰り返した。今回は、標準白色８．５×１１紙（商品名Ｘ−９０００でボイスカスカード（Ｂｏｉｓｅ  Ｃａｓｃａｄｅ  Ｃｏ．）から市販されている）の一片を各フィルムサンプルの下に置いた。紙をサンプルより小さいサイズのものとしたため、透過における各紙／フィルム組合せの外観をフィルム自体の外観と比べることができた。紙／フィルム組合せを裸フィルムと並べて見ると、紙／フィルム組合せの色は裸フィルムとは異なって見えた。一例において、紙／フィルム組合せの輝度は、裸フィルムとは異なって見えた。結果を表Ｅ８−２において要約している。
【０２７０】
サンプルＥ８−８およびＥ８−１０を斜め角で見た時、フィルムと光源との間に紙が存在したサンプルの部分は、フィルムと光源との間に紙が存在しなかった部分とは異なる色をもっていた。サンプルＥ８−８は、斜め角で紙が存在すると緑がかったイエローに見え、紙が存在しないとイエローに見えた。サンプルＥ−１０は、紙が存在するとパープルがかった白色に見え、紙が存在しないとクリアに見えた。サンプルＥ８−１２を斜め角で見た時、色および輝度の両方は、紙が存在しない部分と比べて紙が存在する部分において異なって見えた。フィルムと光源との間に紙が存在する部分の場合、色は紙が存在しなかった場合のより暗いブルーに比べて明るいマゼンタとして見えた。
【０２７１】
【表４】
0005980478.tif 000020
【０２７２】
色変化フィルムを黒色基板または白色基板上に置くこと、あるいは黒色または白色顔料充填接着剤を用いることに加えて、着色基板または白と黒との間のグレーレベルを有する基板と組み合わせて色変化フィルムを用いることができる。こうした着色基板は、不透明（実質的に光を透過しない）、半透明（種々の量のヘイズを伴って散乱透過する）または透明（ある色に対して透明、すなわち、散乱がないが着色されたクリア）であることが可能である。
【０２７３】
クリアな着色基板と組合せた実施例Ｅ１−２のグリーンパスフィルターを用いて、これらの実施例を製造した。グリーンパスフィルターは、垂直入射でグリーン光を透過し、マゼンタ（青と赤の波長）を反射する。高い入射角で色は反転する。グリーンパスフィルターをクリア（非散乱）レッド、イエローおよびブルー着色プラスチックフィルムに貼り合わせた。フィルム／着色基板組合せを白色紙シート上に置いて、前側（クリア光学接着剤を用いたフィルムの貼り合わせ側）から、各フィルムは、目が鏡面反射光線を殆ど捕らえるか、または紙で散乱された透過光線を殆ど捕らえるかどうかに応じて、以下の二色の一方であるように垂直入射付近で見える。
レッド基板：マゼンタまたは鈍いメタリック
イエロー基板：赤銅色またはグリーン
ブルー基板：マゼンタまたは暗いグリーン
【０２７４】
着色基板またはグレー基板と組み合わせたフィルムを用いる時、観察された効果は、「真の」色は何かに関して観察者の目を幻惑させがちである、白色基板と黒色基板の効果の中間にある。こうした物品は、人目を引くディスプレイにおいて有用な用途をもつ。
【０２７５】
裏側（着色基板を通して）から見た時、上述したサンプルは、以下の外観をもつ。
レッド基板：いかなるバックグラウンド上または基板上でもレッド
イエロー基板：暗いバックグラウンド上の時赤銅色、白いバックグラウンド上でマゼンタ
ブルー基板：暗いバックグラウンド上でパープル、白いバックグラウンド上でグリーン
【０２７６】
Ｅ９．鏡面反射基板との組合せ
前述したように、本発明のフィルムは、三次元深さを示す物品を得るために、ミラー（特に広バンドミラー）および他の反射基板と組合せることができる。これは、フィルムとミラーがほぼ平行であるが短距離だけ離れているようにフィルムとミラーを配列することにより便利に達成される。その効果はあらゆるミラー基板で観察できるが、可撓性ポリマーミラーフィルムの使用は特に好ましい。こうしたミラーフィルムが折り重ねるか、波立たせるかあるいは模様づけるために十分に可撓性であるため、得られた物品が三次元効果を高める波及効果を示すからである。一例において、ブルーのスペクトル領域に変える本発明のＣＳＦを可撓性広バンドミラーフィルムにテープで留めた。広バンドミラーフィルムの寸法は、ＣＳＦの寸法より若干大きかった。その後、両端がぴったり合うようにフィルムをテープで留め、よって広バンドミラーフィルムにたるみを導入した。得られたフィルムは、ミラー基板によって形成される異なる入射角のためにブルーの種々の色相を反射し、水域の表面に似てなくはない波形外観を示した。こうしたフィルムは、例えば、水槽用の装飾裏材料（ｂａｃｋｉｎｇ）として有用であろう。
【０２７７】
ＣＳＦとミラー基板との間に空間を設けるために種々の方法を用いることができる。従って、例えば、透明な網の一部をＣＳＦとミラー基板との間に配置することができる。あるいは、米国特許出願第０８／６１２，５２６号（クライン（Ｋｌｅｉｎ）ら）に記載された通り、ＣＳＦおよび／またはミラー基板の結晶性を、これらの表面の一方または両方が波立つように制御することができる。
【０２７８】
Ｅ１０．非フィルム光学体
本発明を度々光学フィルムに関して本明細書において記載してきた一方で、本明細書において記載された原理および考慮事項は、フィルムとして考えなくてもよい様々な他の光学デバイスを製造するために用いることができる。例えば、様々な色変化熱成形物品または成形物品は、本明細書において記載された原理を用いて多層樹脂流れから製造することができる。本発明のフィルムはまた、切り刻んで光沢剤にすることができ、この光沢剤は、易流動性組成物として用いることができ、あるいは固体（例えば、凝固プラスチック樹脂）または液体（例えば、塗料組成物）マトリックスを通して分散させることができる。フィルムはまた、あらゆる寸法のストランドに裁断でき、それを一端で束ねる（機関銃におけるように）か、あるいは織り合わせることができる。
【０２７９】
Ｅ１１．層の数
本発明のフィルムは、一般に、１０−１０００の間の層を含む。単一狭バンド反射体の場合、その範囲は、好ましくは１０−２００の間の層、更に好ましくは２０−１００の間の層である。高／低屈折率が１．７５／１．５０の５０層スタックは、約１０％部分（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ）バンド幅ＦＷＨＭ（半値全幅）の高反射（９９％ピークＲ）バンドを作り上げる。屈折率差が割合ｘだけ減少する場合、層の数は、同じピーク反射率を維持するために１／ｘだけ増加させなければならない。バンド幅も割合ｘだけ狭くされ、また同じバンド幅を維持するために層の数は約１／ｘだけ再び増加させなければならないであろう。
【０２８０】
コールドミラーは、用途に応じて一般に１００−１０００の間の層を有する。園芸用途の場合、例えば、９０％反射率は許容でき、また約２００層のみで実現できるのでコストの理由のために好ましくさえあることがある。９９％に接近する反射率のためには、少なくとも５００層は一般に好ましい。但し、この数は材料の選択に応じて大いに変わりうる。例えば、ＵＶ黄変を受けるＰＥＮの傾向が問題であるような用途ならば（且つその用途がＵＶ吸収剤も遮断剤も使用するのを許さない場合）、ＰＥＴ／共ＰＥＴ多層システムを代わりに用いることができるが、同様の反射率のために少なくとも約１０００層を必要とするであろう。
【０２８１】
狭バンド可視透過フィルターの場合、その範囲は、好ましくは１００−１０００の間、更に好ましくは２００−５００の間である。グリーン反射体スタックとＩＲ反射体スタックの両方を有する園芸フィルムの場合、その範囲は、好ましくは２００−１０００の間、最も好ましくは４００−８００の間である。１１００ｎｍを超える波長に同調されるＩＲミラーフィルムは、より高次の反射バンドを抑制するために、特にスタックの設計が光学反復単位内に三つ以上の層を含む場合、十分に１０００層を超えることが必要な場合がある。
【０２８２】
Ｆ．特殊層
Ｆ１．表皮層
非光学材料層は、フィルム、すなわち、押出光学スタックの一方または両方の主表面上に同一の広がりをもつように（ｃｏｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ（こういう語はあるのだろうか？））配置することができる。表皮層とも呼ばれるこの層の組成物は、例えば、光学層の一体性を保護するため、最終フィルムに機械的または物理的特性を追加するため、あるいは最終フィルムに光学的機能性を追加するために選択することができる。選択するために適する材料には、一種以上の光学層材料を含めることができる。押出光学層に似た溶融粘度を有するその他の材料も有用な場合がある。
【０２８３】
表皮層または複数の表皮層は、押出多層スタックが押出プロセス内、特にダイにおいて受けることがある広い範囲の剪断強度を低下させることが可能である。高剪断環境は、光学層に対して好ましくないゆがみの原因になることがある。あるいは、局所的な色ぶれが必要な効果である場合、装飾層のゆがみは、層の少なくとも一部が局所的な厚さ変形を受けて装飾的着色効果を生じるように、光学層および／または表皮層の粘度を不均衡にすることによりあるいは殆どまたは全く表皮なしで加工することにより作り出すことができる。表皮層または複数の表皮層は、得られた複合材に物理的強度を追加するか、あるいは例えば、フィルムが配向プロセス中に裂ける傾向を低下させるなどの加工中の問題を減少させることもできる。非晶質のままの表皮層材料がより高い靭性を有するフィルムを作る傾向がありうる一方で、半結晶性である表皮層材料は、より高い引張弾性率を有するフィルムを作る傾向がありうる。バンド電防止剤、ＵＶ吸収剤、染料、酸化防止剤および顔料などのその他の機能成分は、得られた製品の必要な光学特性を実質的に阻害しないかぎり表皮層に添加することができる。
【０２８４】
表皮層または表皮被膜はまた、得られたフィルムまたはデバイスに必要なバリア特性を付与するために追加することができる。従って、例えば、バリアフィルムまたはバリア被膜は、水または有機溶媒などの液体もしくは酸素または二酸化炭素などの気体に対するフィルムまたはデバイスの透過特性を変えるために表皮層として、または表皮層内の成分として追加することができる。
【０２８５】
表皮層または表皮被膜はまた、得られた物品における耐磨耗性を付与または改善するために追加することができる。従って、例えば、ポリマーマトリックス中に埋込まれたシリカ粒子を含む表皮層は、フィルムに耐磨耗性を付与するために本発明により製造される光学フィルムに追加することができる。但し、もちろん、こうした層がフィルムに関する用途について要求される光学特性を過度に損なわない場合にかぎる。
【０２８６】
表皮層または表皮被膜はまた、得られた物品における耐破壊性および／または耐引裂性を付与または改善するために追加することができる。従って、例えば、光学フィルムの外層が共ＰＥＮを含有する実施形態において、モノリシック共ＰＥＮの表皮層は、得られたフィルムに良好な耐引裂性を付与するために光学層と合わせて共押出することができる。耐引裂性層用の材料の選択において考慮されるべき要素には、破断点までの％伸び率、ヤング率、引裂強度、内層への粘着力、対象電磁バンド幅における透過率％および吸光度、光学的透明度またはヘイズ、周波数の関数としての屈折率、きめおよび粗度、溶融熱安定性、分子量分布、溶融レオロジーおよび共押出適性、表皮層および光学層における材料間の混和性および内部拡散速度、粘弾性応答、延伸条件下での緩和および結晶化挙動、使用温度での熱安定性、耐候性、被膜への接着能力および種々の気体および溶媒への浸透性が挙げられる。耐破壊性または耐引裂性の表皮層は、製造プロセス中に塗布してもよく、あるいはその後に光学フィルム上に塗布するか、または光学フィルムに積層してもよい。共押出プロセスなどによる製造プロセス中にこれらの層を光学フィルムに接着すると、光学フィルムを製造プロセス中に保護する利点をもたらす。幾つかの実施形態において、一層以上の耐破壊性層または耐引裂性層は、単独かもしくは耐破壊性表皮層または耐引裂性表皮層との組合せのいずれかで、光学フィルム内に形成することができる。
【０２８７】
表皮層は、押出プロセス中のある時点、すなわち、押出層（複数を含む）および表皮層（複数を含む）が押出ダイを出る前に押出光学スタックの一つまたは二つの側に塗布することができる。これは、三層共押出ダイの使用を含めてもよい従来の共押出技術を用いて達成することができる。前もって形成された多層フィルムへの表皮層（複数を含む）の積層も可能である。表皮層の全体の厚さは、光学スタック／表皮層の全体の厚さの約２％−約５０％の範囲であることが可能である。
【０２８８】
一部の用途において、別の層は、光学フィルムの製造中に表皮層の外面上に共押出しするか、または接着することができる。こうした別の層は、別途の被覆操作において光学フィルム上に押出すかまたは被覆することもでき、あるいはポリエステル（ＰＥＴ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、金属またはガラスなどの別のフィルム、ホイル、あるいは硬質または半硬質基板として光学フィルムに積層することができる。
【０２８９】
広範なポリマーが表皮層のために適する。主として非晶質のポリマーの中で、適する例には、テレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、イソフタル酸、フタル酸またはそれらのアルキルエステル相当品、およびエチレングリコールなどのアルキレンジオールの一種以上に基づくコポリエステルが挙げられる。表皮層に用いるために適する半結晶性ポリマーの例には、２，６−ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレートおよびナイロン材料が挙げられる。光学フィルムの靭性を高めるために用いることができる表皮層には、ＥＣＤＥＬおよびＰＣＴＧ５４４５（ニューヨーク州ロチェスターのイーストマン・ケミカル（Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）から市販されている）などの高伸び率ポリエステル、およびポリカーボネートが挙げられる。ポリプロピレンおよびポリエチレンなどのポリオレフィンも、特に相溶化剤により光学フィルムに接着するようにされている場合、この目的のために用いることができる。
【０２９０】
Ｆ２．機能層
種々の機能層または機能被膜は、特に、本発明の光学フィルムおよびデバイスの表面に沿って本発明の光学フィルムおよびデバイスの物理的特性または化学的特性を変更または改善するために、本フィルムまたはデバイスに追加することができる。こうした層または被膜には、例えば、スリップ剤、低粘着性裏面材料、導電層、帯電防止被膜またはフィルム、バリア層、難燃剤、ＵＶ安定剤、耐磨耗性材料、光学被膜、あるいはフィルムまたはデバイスの機械的一体性または強度を改善するよう設計された基板を含めることが可能である。
【０２９１】
本発明のフィルムおよび光学デバイスは、表面上に被覆されるポリマービーズなどの低摩擦被覆剤またはスリップ剤で処理することにより、良好なスリップ特性を付与することが可能である。あるいは、これらの材料の表面形態は、フィルムに滑りやすい表面を付与するために押出条件の操作を通して改質することができる。表面形態をこうして改質できる方法は、米国特許出願第０８／６１２，７１０号に記載されている。
【０２９２】
本発明の光学フィルムを接着テープ中の成分として用いようとする一部の用途において、ウレタン、シリコーンまたはフルオロカーボン化学成分に基づくものなどの低粘着性裏面（ＬＡＢ）被膜またはフィルムで本フィルムを処理することが望ましい場合がある。このように処理されたフィルムは感圧接着剤（ＰＳＡ）に対して適切な剥離性を示し、よってフィルムを接着剤で処理できると共に、ロールに巻取ることができる。こうして製造された接着テープは、装飾目的のために、あるいはそのテープ上で乱反射表面（ｄｉｆｆｕｓｅｌｙ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｓｕｒｆａｃｅ）または透過表面を必要とする一切の用途において用いることができる。
【０２９３】
本発明のフィルムおよび光学デバイスには、一層以上の導電層を設けることができる。こうした導電層には、銀、金、銅、アルミニウム、クロム、ニッケルおよびチタンなどの金属、銀合金、ステンレス鋼およびインコネルなどの金属合金、およびドープまたは非ドープ酸化錫、酸化亜鉛および酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの金属酸化物を含めることが可能である。
【０２９４】
本発明のフィルムおよび光学デバイスには、帯電防止被膜またはフィルムを設けることもできる。こうした被膜またはフィルムには、例えば、Ｖ2Ｏ5およびスルホン酸ポリマーの塩、カーボン層またはその他の導電性金属層が挙げられる。
【０２９５】
本発明の光学フィルムおよびデバイスには、ある種の液体または気体に対する光学フィルムの透過性を変更する一つ以上のバリアフィルムまたは被膜を設けることもできる。従って、例えば、本発明のデバイスおよびフィルムには、フィルムを通した水蒸気、有機溶媒、Ｏ2またはＣＯ2の透過を抑制するフィルムまたは被膜を設けることができる。バリア被膜は、フィルムまたはデバイスの成分が透湿のために変形を免れないであろう高湿度環境において特に好ましい。
【０２９６】
本発明の光学フィルムおよびデバイスは、特に、厳しい消防規則が適用される飛行機などにおける環境において用いられる時、難燃剤で処理することもできる。適する難燃剤には、アルミニウム三水和物、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、および難燃性オルガノホスフェート化合物が挙げられる。
【０２９７】
本発明の光学フィルムおよびデバイスには、多くの場合表皮層として塗布される耐磨耗性被膜または硬質被膜を設けることもできる。これらには、ペンシルバニア州フィラデルフィアのロームアンドハース（Ｒｏｈｍ  ＆  Ｈａａｓ）から入手できるＡｃｒｙｌｏｉｄ  Ａ−１１およびＰａｒａｌｏｉｄ  Ｋ−１２０Ｎなどのアクリル系硬質被膜、米国特許第４，２４９，０１１号に記載されたものおよびペンシルバニア州ウエストチェスターのサートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｒｐ．）から入手できるものなどのウレタンアクリレート、および脂肪族ポリイソシアネート（例えば、ペンシルバニア州ピッツバーグのミルズ（Ｍｉｌｅｓ）から入手できるＤｅｓｍｏｄｕｒ  Ｎ−３３００）とポリエステル（例えば、テキサス州ヒューストンのユニオンカーバイド（Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ）から入手できるＴｏｎｅ  Ｐｏｌｙｏｌ  ０３０５）との反応から得られるウレタン硬質被膜が挙げられる。
【０２９８】
本発明の光学フィルムおよびデバイスは、構造的剛性、耐候性、またはより容易な取扱い性をもたらすために、例えば、ガラス、金属、アクリル樹脂、ポリエステルおよびその他のポリマー裏当て材などの硬質または半硬質基板にさらに積層することができる。例えば、本発明の光学フィルムは、スタンプし、あるいは別のやり方で成形し且つ必要な形状に維持できるように、薄いアクリル系裏当て材または金属裏当て材に積層することができる。光学フィルムを他の壊れやすい裏当て材に塗布する時などの一部の用途のために、ＰＥＴフィルムまたは耐破壊性−耐引裂性フィルムを含む別の層を用いることができる。
【０２９９】
本発明の光学フィルムおよびデバイスには、耐破砕性フィルムおよび被膜を設けることもできる。この目的のために適するフィルムおよび被膜は、例えば、ＥＰ特許公報第５９２２８４号およびＥＰ特許公報第５９１０５５号に記載されており、ミネソタ州セントポールのスリーエム（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されている。
【０３００】
種々の光学層、光学材料および光学デバイスは、特定の用途のために本発明のフィルムおよびデバイスに貼り付けるか、あるいは本フィルムおよびデバイスと合わせて用いることができる。これらには、磁気または磁気光学被膜またはフィルム、ディスプレイパネルおよびプライバシーウインドウに用いられるものなどの液晶パネル、写真乳剤、布地、線状フレネルレンズなどのプリズム状フィルム、輝度改善フィルム、ホログラフィックフィルムまたは画像、エンボス可能フィルム、いたずら防止フィルムまたは被膜、低放射率用途のためのＩＲ透明フィルム、剥離フィルムまたは剥離塗装紙、および偏光子またはミラーなどが挙げられるが、それらに限定されない。
【０３０１】
光学フィルムの一方または両方の主表面上で多数の別の層が考慮されており、これらは、前述の被膜またはフィルムのあらゆる組合せが可能である。例えば、接着剤を光学フィルムに塗布する時、接着剤は、総合的な反射率を高めるために二酸化チタンなどの白色顔料を含有することが可能であるか、あるいは基板の反射率を光学フィルムの反射率に加算することを可能にするために光学的に透明であることが可能である。
【０３０２】
フィルムのロール成形および二次加工性を改善するために、本発明の光学フィルムには、フィルムに配合されるか、あるいは別個の被覆剤として添加されるスリップ剤を含めることもできる。大部分の用途において、スリップ剤は、フィルムの片側のみ、理想的には、ヘイズを最小化するために硬質基板に面した側のみに添加される。
【０３０３】
Ｆ３．反射防止層
本発明により製造されるフィルムおよびその他の光学デバイスには、例えば、従来型真空めっき誘電金属酸化物または金属／金属酸化物光学フィルム、シリカゾルゲル被膜、およびスリーエム（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミネソタ州セントポール）から入手できる押出し可能なフルオロポリマーであるＴＨＶなどの低屈折率フルオロポリマーから誘導されるものなどの被覆反射防止層または共押出反射防止層などの一つ以上の反射防止層または被膜を含めることも可能である。偏光感応性であってもよいし、あるいは偏光感応性でなくてもよいこうした層または被膜は、透過率を高め反射グレアを減少させるように機能し、また被覆またはスパッターエッチングなどの適切な表面処理を通して本発明のフィルムおよび光学デバイスに付与することが可能である。
【０３０４】
本発明の幾つかの実施形態において、ある種の偏光に対する透過を最大にし、および／または鏡面反射を最小にすることが望ましい。これらの実施形態において、光学体は、少なくとも一つの層が表皮層と近接している反射防止層を含む二つ以上の層を含むことが可能である。こうした反射防止系は、入射光の鏡面反射を減少させると共に、光学スタックを含む光学体の一部に入る入射光の量を増加させるように機能する。こうした機能は、当該技術分野においてよく知られた種々の手段によって達成することができる。これらの例は、四分の一波長反射防止層、二層以上の反射防止スタック、傾斜屈折率層、傾斜密度層である。こうした反射防止機能は、必要ならば、透過光を増加させるために光学体の透過光側で用いることもできる。
【０３０５】
Ｆ４．防曇層
本発明により製造されるフィルムおよびその他の光学デバイスには、防曇特性を付与するフィルムまたは被膜を設けることができる。場合によって、上述した反射防止層は、フィルムまたはデバイスに反射防止特性および防曇特性の両方を付与する二重の目的を果たす。種々の防曇剤は、本発明と合わせて用いるために適する技術分野に対して知られている。しかし、一般に、これらの材料は、疎水特性をフィルム表面に付与し、連続でさほど不透明ではない水膜の形成を促進する脂肪酸エステルなどの物質である。
【０３０６】
表面が「くもる」傾向を減少させる被膜は、幾人かの発明者により報告されてきた。例えば、リー（Ｌｅｉｇｈ）による米国特許第３，２１２，９０９号には、防曇組成物を製造するために、硫酸化またはスルホン化脂肪材料である界面活性剤と混合したアルキルアンモニウムカルボキシレートなどのアンモニウム石鹸の使用が開示されている。エリアス（Ｅｌｉａｓ）による米国特許第３，０７５，２２８号には、種々の表面を洗浄し、防曇特性を付与するのに有用な防曇物品を製造するために、硫酸化アルキルアリールオキシポリアルコキシアルコールおよびアルキルベンゼンスルホン酸塩の塩の使用が開示さている。ズモダ（Ｚｍｏｄａ）による米国特許第３，８１９，５２２号には、デシンジオールの誘導体を含む界面活性剤および防曇窓用クリーナー界面活性剤混合物中にエトキシ化アルキル硫酸塩を含む界面活性剤混合物の利用が開示されている。特開平６［１９９４］−４１，３５５には、コロイドアルミナ、コロイドシリカおよびアニオン界面活性剤を含む防曇・防滴組成物が開示されている。米国特許第４，４７８，９０９号（タニグチ（Ｔａｎｉｇｕｃｈｉ）ら）には、ポリビニルアルコールを含む硬化防曇塗膜、微細シリカ、および報告されたフィルムの防曇特性に対して炭素／珪素重量比が明らかに重要である有機珪素化合物が開示されている。弗素含有界面活性剤を包含する種々の界面活性剤は、被膜の表面平滑性を改善するために用いることができる。界面活性剤を配合しているその他の防曇被膜は、米国特許第２，８０３，５５２号、第３，０２２，１７８号および第３，８９７，３５６号に記載されている。国際特許ＰＣＴ第９６／１８，６９１号（スコルツ（Ｓｃｈｏｌｔｚ）ら）には、被膜が防曇および反射防止特性の両方の付与を可能にする手段が開示されている。
【０３０７】
Ｆ５．ＵＶ保護層
本発明のフィルムおよび光学デバイスは、ＵＶ安定フィルムまたは被膜の使用を通してＵＶ放射線から保護することができる。適するＵＶ安定フィルムおよび被膜には、ベンゾトリアゾールを配合するものまたはＴｉｎｕｖｉｎ２９２などのヒンダードアミン光安定剤（ＨＡＬＳ）が挙げられ、両方共ニューヨーク州ホーソンのチバガイギー（Ｃｉｂａ  Ｇｅｉｇｙ  Ｃｏｒｐ．）から市販されている。その他の適するＵＶ安定フィルムおよび被膜には、ニュージャージー州パーシッパニーのバスフ（ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐ．）から市販されているベンゾフェノンまたはジフェニルアクリレートを含有するものが挙げられる。こうしたフィルムまたは被膜は、本発明の光学フィルムおよびデバイスが屋外用途において用いられる時、あるいは光源がＵＶのスペクトル領域の光を大量に放射する照明器具において用いられる時に特に重要である。
【０３０８】
Ｇ．添加剤
Ｇ１．滑剤
種々の滑剤は、本発明のフィルムの加工（例えば、押出）中に用いることができる。本発明において用いるために適する滑剤には、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸銅、ステアリン酸コバルト、ネオドカン酸モリブテンおよびアセチルアセトナトルテニウム（ＩＩＩ）が挙げられる。
【０３０９】
Ｇ２．酸化防止剤
本発明において有用な酸化防止剤には、４，４’−チオビス−（６−ｔ−ブチル−ｍ−クレゾール）、２，２’−メチレンビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチル−ブチルフェノール）、オクタデシル−３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナメート、ビス−（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペンタエリトリトールジホスファイト、Ｉｒｇａｎｏｘ１０９３（１９７９）（（（３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシフェニル）メチル）−ジオクタデシルエステルホスホン酸）、Ｉｒｇａｎｏｘ１０９８（Ｎ，Ｎ’−１，６−ヘキサンジイルビス（３，５−ビス（１，１−ジメチル）−４−ヒドロキシ−ベンゼンプロパンアミド）、Ｎａｕｇａａｒｄ４４５（アリールアミン）、Ｉｒｇａｎｏｘ  Ｌ５７（アルキル化ジフェニルアミン）、Ｉｒｇａｎｏｘ  Ｌ１１５（硫黄含有ビスフェノール）、Ｉｒｇａｎｏｘ  ＬＯ６（アルキル化フェニル−δ−ナフチルアミン）、Ｅｔｈａｎｏｘ３９８（フルオロホスホナイト）、および２，２’−エチリデンビス（４，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フルオロホスナイトが挙げられる。
【０３１０】
特に好ましい酸化防止剤群は、立体的ヒンダードフェノールであり、それらには、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、ビタミンＥ（ジ−α−トコフェロール）、Ｉｒｇａｎｏｘ１４２５ＷＬ（ビス−（Ｏ−エチル（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル））ホスホン酸カルシウム）、Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０（テトラキス（メチレン（３，５，ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナメート））メタン）、Ｉｒｇａｎｏｘ１０７６（オクタデシル３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナメート）、Ｅｔｈａｎｏｘ７０２（ヒンダードビスフェノール系）、Ｅｔａｎｏｘ３３０（ポリマー量ヒンダードフェノール系）およびＥｔｈａｎｏｘ７０３（ヒンダードフェノールアミン）が挙げられる。
【０３１１】
Ｇ３．染料、顔料、インキ
本発明のフィルムおよび光学デバイスは、それらの外観を変えるため、あるいはそれらを特定の用途に合わせるために、インキ、染料または顔料で処理することができる。従って、例えば、フィルムは、製品識別、広告、警告、装飾、またはその他の情報を表示するために用いられるものなどのインキまたはその他のプリント印で処理することができる。スクリーン印刷、活版印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、点刻印刷およびレーザー印刷などの種々の技術をフィルム上に印刷するために用いることができると共に、一成分および二成分インキ、酸化乾燥性インキおよびＵＶ乾燥性インキ、溶解インキ、分散インキおよび１００％インキ系を包含する種々のタイプのインキを用いることができる。
【０３１２】
光学フィルムの外観は、染色されたフィルムを光学フィルムに積層すること、着色された塗料を光学フィルムの表面に塗布すること、または光学フィルムを製造するために用いられる一種以上の材料中に顔料を含めることなどによりフィルムを着色することによって変えることもできる。
【０３１３】
可視および近ＩＲの両方の染料および顔料が本発明において考慮されており、それらには、例えば、カラースペクトルのＵＶ領域において吸収すると共に、可視領域において蛍光を発する染料などの光学ブライトナーが挙げられる。光学フィルムの外観を変えるために追加することができる他の別の層には、例えば、不透明（ブラック）層、散乱（ｄｉｆｆｕｓｉｖｅ）層、ホログラフィック画像またはホログラフィックディフューザーおよび金属層が挙げられる。これらの各々は、光学フィルムの片面または両面に直接塗布するか、あるいは光学フィルムに積層される第２のフィルムまたはフォイル構造の成分であることが可能である。あるいは、不透明化剤または散乱剤あるいは着色顔料などの幾つかの成分は、光学フィルムをもう一つの表面に積層するために用いられる接着剤層中に含めることができる。
【０３１４】
本発明のフィルムおよびデバイスには、金属被膜を設けることもできる。従って、例えば、金属層は、熱分解、粉体塗装、蒸着、カソードスパッターおよびイオンめっきなどにより、光学フィルムに直接塗布することができる。金属ホイルまたは硬質金属板を光学フィルムに積層することもでき、あるいは別のポリマーフィルムまたはガラスもしくはプラスチックシートを前述の技術を用いて最初に金属化し、その後、本発明の光学フィルムおよびデバイスに積層することもできる。
【０３１５】
二色染料は、材料内に分子的に整列する時、特定の偏光を吸収することができるため、本発明のフィルムおよび光学デバイスに関する多くの用途のために特に有用な添加剤である。二色染料は、フィルムまたはその他の光学体において用いられる時、その材料に一つの偏光をもう一つの偏光より多く吸収させる。本発明において用いるために適する二色染料には、Ｃｏｎｇｏ  Ｒｅｄ（ジフェニル−ビス−α−ナフチルアミンスルホン酸ナトリウム）、メチレンブルー、スチルベン染料（カラーインデックス（ＣＩ）＝６２０）、および１，１’−ジエチル−２，２’−シアニンクロリド（ＣＩ＝３７４（オレンジ）またはＣＩ＝５１８（青））が挙げられる。これらの染料の特性およびこれらの染料を製造する方法は、ランド（Ｅ．Ｈ．Ｌａｎｄ）によるＣｏｌｌｏｉｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（１９４６）に記載されている。これらの染料は、ポリビニルアルコール中において顕著な二色性を有し、セルロース中においてより劣る二色性を有する。若干の二色性は、ＰＥＮ中のＣｏｎｇｏ  Ｒｅｄで観察される。なお他の二色染料およびそれらの二色染料を製造する方法は、ｔｈｅ  Ｋｉｒｋ  Ｏｔｈｍｅｒ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．８，ｐｐ．６５２−６６１（４ｔｈ  Ｅｄ．１９９３）、およびその文献に引用された参考文献において論じられている。
【０３１６】
二色染料が、分散相を含む本発明により製造される光学体において用いられる時、この染料を連続相または分散相のいずれかに配合することができる。しかし、二色染料を分散相に配合することが好ましい。
【０３１７】
ある種のポリマー系と併用した二色染料は、光を様々な程度に偏光する能力を示す。ポリビニルアルコールとある種の二色染料は、光を偏光する能力をもつフィルムを製造するために用いることができる。ポリエチレンテレフタレート、またはナイロン−６などのポリアミドなどのその他のポリマーは、二色染料と併用された時にそれほど強く光を偏光する能力を示さない。ポリビニルアルコールと二色染料とを併用すると、例えば、その他のフィルム形成ポリマー系中の同じ染料より高い二色性比をもつと言われている。より高い二色性比は、光を偏光するより高い能力を示すものである
【０３１８】
本発明により製造される光学体内での二色染料の分子整列は、好ましくは、染料が光学体に配合された後に光学体を延伸することにより達成される。しかし、その他の方法も分子整列を達成するために用いることができる。従って、一つの方法において、二色染料は、光学体が配向される前または配向された後のいずれかにおいて、昇華を通してのように（ａｓ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ）、あるいは溶液からの結晶化により結晶化されて一連の長いノッチとなり、このノッチは、フィルムまたはその他の光学体の表面において切断されるか、エッチングされるか、あるいは別のやり方で形成されるものである。その後、処理された表面は、一つ以上の表面層で被覆することが可能、ポリマーマトリックス中に配合することが可能、多層構造体中で用いることが可能、あるいはもう一つの光学体の成分として利用することが可能である。このノッチは、必要な光学特性を達成するために所定の模様または図形および所定のノッチ間の間隔値に従って製作することができる。
【０３１９】
もう一つの実施形態において、二色染料は、多層構造中に配合される前に、層の表面上への昇華によるのように（ａｓ  ｂｙ  ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ）、多層構造の層界面に沿って配置される。なおその他の実施形態において、二色染料は、本発明により製造され一つ以上の有孔層を有するフィルム中の孔を少なくともある程度埋め戻すために用いられる。
【０３２０】
Ｇ４．接着剤
接着剤は、本発明の光学フィルムおよびデバイスをもう一つのフィルム、表面または基板に積層するために用いることができる。こうした接着剤には、光学的に透明な接着剤および散乱性接着剤の両方ならびに感圧接着剤および非感圧接着剤の両方が挙げられる。感圧接着剤は、通常は室温で粘着性であり、せいぜい軽い指圧をかけることにより表面に接着することができる一方で、非感圧接着剤には、溶媒活性化接着系、熱活性化接着系または放射線活性化接着系が含まれる。本発明において有用な接着剤の例には、ポリアクリレート、ポリビニルエーテル、天然ゴム、ポリイソプレンおよびポリイソブチレンなどのジエン含有ゴム、ポリクロロプレン、ブチルゴム、ブタジエン−アクリロニトリルポリマー、熱可塑性エラストマー、スチレン−イソプレンブロックコポリマー、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンポリマーおよびスチレン−ブタジエンポリマーなどのブロックコポリマー、ポリα−オレフィン、非晶質ポリオレフィン、シリコーン、エチレン酢酸ビニル、エチルアクリレートおよびエチルメタクリレートなどのエチレン含有コポリマー、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルピロリドンおよびビニルピロリドンコポリマー、ならびに上述したものの混合物、の一般的な組成物に基づくものが挙げられる。
【０３２１】
あるいは、接着剤は、粘着性付与剤、可塑剤、充填剤、酸化防止剤、安定剤、顔料、拡散粒子、硬化剤および溶媒などの添加剤を含有することが可能である。本発明の光学フィルムをもう一つの表面に接着するために積層用接着剤を用いる時、その接着剤の組成および厚さは、好ましくは、本光学フィルムの光学特性を阻害しないように選択される。例えば、高い透過度を必要とする光学偏光子または光学ミラーに別の層を積層する時、積層用接着剤は、偏向子またはミラーが透明であるように設計される波長領域において光学的に透明であるべきである。
【０３２２】
Ｇ５．その他の接着剤
前述したフィルム、被膜および添加剤に加えて、本発明の光学材料には、当該技術分野に知られているようなその他の材料または添加剤を含めることも可能である。こうした材料には、結合剤、塗料、充填剤、相溶化剤、界面活性剤、抗菌剤、発泡剤、強化剤、熱安定化剤、耐衝撃性改良剤、可塑剤、粘度調整剤およびその他のこうした材料が挙げられる。
【０３２３】
Ｈ．処理
Ｈ１．微空隙
いくつかの実施態様において、本発明のフィルムには、連続フェーズおよび分散フェーズを有する１つまたはそれ以上の層が設けられてもよく、その中で２つのフェーズの間の界面は十分に弱く、フィルムが延伸されるときに、結果として空隙になる。空隙の平均寸法は、プロセスパラメータおよび延伸比の注意深い操作によって、または、相溶剤を選択的に使用することによって、制御することができる。空隙は、完成品では、液体、気体または固体で埋め戻ししてもよい。空隙形成は、光学スタックの光学スペクトルと組み合わせて使用して、結果として得られるフィルムに所望の光学特性を作ることができる。
【０３２４】
Ｈ２．表面処理
本発明によって作られたフィルムおよび他の光学デバイスは、塗布、染色、金属化またはラミネート等の次の処理に対してより伝導性にすることによって、これらの材料の表面またはそのいずれの部分を変性する様々な処理を受けやすい。これは、ＰＶＤＣ、ＰＭＭＡ、エポキシおよびアジリジン等の下塗剤で処理することによって、または、コロナ、火炎、プラズマ、フラッシュランプ、スパッターエッチング、ｅビーム処理等の物理的下塗り処理によって、または、表面層を非結晶化して、ホットカン等で結晶質を除去することによって、達成することができる。
【０３２５】
Ｉ．エンドユース
本発明の光学体は、カラーミラーフィルムとして特に有用である。反射カラーミラーまたは反射カラーフィルムという用語は、関心のある電磁スペクトルの選択された部分のみを反射することによって色を形成する多層光学干渉スタックを称する。しかし、反射偏光子として作動する光学体も本発明によって製造することができる。これらの用途において、光学材料の構造は、上述のミラー用途の構造に類似する。しかし、これらのレフレクターは一般に、直交平面内軸に沿った屈折率の差に比較すると、１本の平面内軸に沿った交互の材料層の間の屈折率にはきわめて大きな差を有する。このより大きな屈折率の差は、一般に少なくとも約０．１であり、より好ましくは約０．１５より大きく、もっとも好ましくは約０．２よりも大きい。
【０３２６】
反射偏光子は、一方の軸に沿った層の間に屈折率の差を有し、他方の軸に沿って実質的に一致した屈折率を有する。他方、反射ミラーフィルムは、いずれの平面内軸に沿っても実質的に屈折率が異なる交互の層を有する。参照のために選択された２本の平面内軸は、一般に２つの延伸方向であり、フィルムは、これらの選択された軸に沿った交互の層の間に最大および最小の屈折率の差を呈する。しかし、これらの実施態様の反射特性は、大きな屈折率の不一致によってのみ遂げられる必要はない。このようにして、たとえば、より多くの層を使用して反射度を上げることができる。
【０３２７】
本発明の反射偏光子は、多くの異なる用途を有し、液晶ディスプレイパネルに有用である。特に、反射偏光子は、高輝度ディスプレイ用に高色飽和および高帯外透過を有する効率的な色偏光子として使用することができる。さらに、偏光子は、良好な紫外線フィルタであり、可視スペクトルの端まで効率的に紫外線を吸収するＰＥＮまたは類似の材料から製造することができる。反射偏光子は、薄い赤外線シート偏光子として使用されることもできる。本発明の反射偏光子は、安全保障装置としても有用であり、可視（明白な）装置およびＩＲまたはＵＶ（隠れた）装置の両方が実現可能である。
【０３２８】
さらに、透過における高色飽和は、たとえば、約５０ｎｍの狭いスパイクを除いてほとんどすべての可視スペクトルを反射する光学フィルムを有することによって達成することができる。反射で見ると、フィルムは、スペクトルにはない光の特定の波長の比較的少量のため、色無しに見える。しかし、フィルムをバックライトの助けで透過で見ると、眼は、きわめて純粋な色を検出する。フィルムを反射で見ることと透過で見ることとの間の対比は、無色（たとえば、クロムまたは銀に見える）フィルムと、角度によって変化するきわめて純粋な高度に飽和した色との間のものである。
【０３２９】
Ｉ１．バックライトディスプレイ
様々な光学配列を有するバックライトディスプレイは、本発明の色シフトフィルムを使用して作ることができる。一般に、そのようなディスプレイは、光源と、光源と見る人との間に位置する色シフトフィルムの一部とを含む。一般的な用途では、光の少なくとも１つの偏光の大半は、見る人へ進む前に１度のみフィルムを通る。
【０３３０】
色シフトフィルムは平坦であってもよく、または、たとえば、円錐形、円筒形または球形等の他の形状に形状づけられてもよい。多層フィルムは、バックライトの開放面を覆ってもよく、または、光源を完全に囲繞してもよく、または、光が射出されるのに通る１つまたはそれ以上の開口部を有する形状を形成してもよい。これらの配置のいずれを使用して、物品の様々な視角から見える色に光を分離するディスプレイか、または、形状づけられた物品が見る人にその表面の異なる領域から呈する様々な角度のため、１つの視角から多くの色が見えるディスプレイを形成することができる。ディスプレイがバックライトを具備し、今度はバックライトが、光源と、光を光学フィルムを通って見る人へ方向づける反射材料とを具備するならば、光学フィルムがバックライトに戻るスペクトルの部分は、光が通ることができる角度でフィルムに遭遇するまで、再循環されることができる。実際の装置は、必ずしもディスプレイを必要とはしないが、フィルムのスペクトル角度特性とランプからの波長発光とを組み合わせて、所望の光分布パターンを形成する照明器具または光源であってもよい。この再循環は、色シフトフィルムの高反射性に連結して、従来のディスプレイで見られるよりもはるかに明るいカラーディスプレイを製造する。上記に挙げられた特徴は、下記の数実施例によって例示される。
【０３３１】
Ｉ２．バックライト看板
本発明のフィルムは、従来のバックライトが現在では広告看板またはコンピュータバックライトに使用されているように、分布した光源または数個のポイント光源とともに使用されてもよい。光の干渉によって均一に着色された、バックライトの開放面を覆う平らな反射フィルムは、見る人が看板のそばを通ると色が変わる。選択された染料または顔料の不透明なまたは半透明のレタリングは、レーザまたはスクリーン印刷技術を介して反射カバーフィルムに加えることができる。あるいは、カバーフィルムとは異なる色に着色された反射フィルムから構成される干渉反射レタリングを、カバーフィルムに作られた切り欠き上に加えることができ、レタリングは、カバーフィルムとは反対の色変化を表示し、たとえば、カバーフィルムは角度によって緑からマゼンタへの変化を表示し、一方、レタリングは同一の角度でマゼンタから緑への変化を表示する。他の多くの色の組み合わせも同様に可能である。
【０３３２】
カバーフィルムの色変化を使用して、レタリング、メッセージ、または、大きな入射角ではフィルムを通って見えないが直角の入射で見るとよく見えるかまたはその逆である物体でさえ「明らかにする」ことができる。この「明らかにする」効果は、バックライトで特定の色を発する光を使用するか、または、反射カバーフィルム下で染料着色したレタリングまたは物体によって、達成することができる。
【０３３３】
ディスプレイの輝度は、バックライトキャビティの内部を高反射多層フィルムで裏打ちすることによって高めることができる。この同一の方法で、一定の色のみを反射することが好まれる多層反射フィルムで低反射キャビティを裏打ちすることによって、ディスプレイの全体的色バランスを制御することができる。選択された色の輝度は、この場合、裏打ちを通る一定の角度での透過のため、損害を受ける。これが望ましくない場合は、所望の色バランスは、広域バンドの多層ライナーフィルムを適切な色および吸光度の染料でコーティングすることによって達することができる。
【０３３４】
反射着色フィルムは、染料または顔料で着色したフィルムと組み合わせて使用することもでき、後者は見る人の側にあり、たとえば、レタリング上の色シフトを排除しながら、色シフト背景を製造する等の所望の色制御を達成する。
【０３３５】
バックライト看板は、平坦である必要はなく、着色したフィルムは、イルミネーションキューブまたは両面広告ディスプレイ等の、看板の２面以上に加えることができる。
【０３３６】
Ｉ３．非バックライトディスプレイ
本発明の色シフトフィルムを使用して、様々な非バックライトディスプレイを形成することができる。これらのディスプレイにおいて、陽光であっても周囲照明であってもまたは専用光源であってもよい外部光源からの光の少なくとも１つの偏光は、透過スペクトルが見る人によって見られる前に２回、色シフトフィルムを通って作られる。多くの用途において、これは、色シフトフィルムを反射表面または偏光表面と組み合わせて使用することによって、達成される。そのような表面は、たとえば、金属の蒸着から形成される型の従来のミラー、研磨された金属または誘電体基板、または、多層ポリマーミラーまたは偏光フィルムであってもよい。
【０３３７】
本発明の色シフトフィルムは、正反射表面または乱反射表面のいずれかと有利に組み合わせて使用することができるが、乱反射表面が好ましい。そのような基板は、フィルムによって透過される（その後基板によって反射される）色を入射平面から外れて方向づけるか、または、フィルムによって正反射される着色した光と比べて、入射の平面で異なる反射角度に方向づけ、それによって、見る人は透過した色と反射した色との区別をすることができる。カードストックまたは乱反射白ペンキで処理された表面等の乱反射白表面は、角度によって色が変わるディスプレイを形成するため、特に有利である。
【０３３８】
他の実施態様において、乱反射表面またはその一部は、それ自体に着色されてもよい。たとえば、インク特徴を含む乱反射表面は、インクが吸収するスペクトルの同一領域上に光を反射するように同調された少なくとも１つの光学スタックを含む色シフトフィルムでラミネートされてもよい。結果として得られる物品の特徴は、一定の視角では見えないが、他の角度でははっきり見えるということである（類似技術は、色シフトフィルムの反射バンドをインクの吸収域に一致させることによって、バックライトディスプレイに使用することができる。）さらに別の実施態様において、色シフトフィルム自体に、乱反射の白色または着色のインクで印刷することができ、これは、不透明であっても半透明であってもよい。不透明は、この文脈では、実質的な乱反射効果を備えて実質的に透過することを意味する。あるいは、色シフトフィルムは、白または着色の表面にラミネートすることができ、これ自体の上にも印刷することができる。
【０３３９】
さらに別の実施態様において、本発明のフィルムは、フィルムによって透過された波長を吸収する基板と組み合わせて使用してもよく、それによって、ディスプレイの色はフィルムの反射スペクトルによってのみ制御されることができる。たとえば、スペクトルの可視領域での一定の波長を透過させ、可視領域での他の波長を反射する本発明の着色ミラーを、黒色の基板と組み合わせて使用するときに、そのような効果が観察される。
【０３４０】
Ｉ４．窓開口
本発明の光学フィルムおよびデバイスは、天窓またはプライバシーウインドウ等の窓開口に使用するのに適切である。そのような用途において、本発明の光学フィルムは、プラスチックまたはガラス等の従来の窓ガラス材料とともに、またはその構成要素として使用される。このようにして準備された窓ガラス材料は、偏光特定的に製造することができ、そのため、窓開口は、光の第１の偏光に対して本質的に透過であるが、光の第２の偏光を実質的に反射し、それによってグレアを排除するかまたは減少する。光学フィルムの物理的特性は、本明細書に開示されたように変更されることができ、そのため、窓ガラス材料は、スペクトルの一定領域（たとえば、ＵＶ領域）内の一方または両方の偏光の光を反射し、一方、別の領域（たとえば、可視領域）の一方または両方の偏光の光を透過する。これは、特定の波長の反射および透過を使用して植物の生長、開花、および他の生物学的過程を制御することができる温室用途には特に重要である。
【０３４１】
本発明の光学フィルムを使用して、特定の波長の光を透過する装飾的窓開口を提供してもよい。そのような窓開口を使用して、たとえば、波長特定的な照明パネルの使用によって、特定の色（単数または複数）を部屋に与える（たとえば、青または金）ために使用されてもよく、または、部屋の装飾にアクセントを付けてもよい。
【０３４２】
本発明の光学フィルムは、コーティングまたは押出成形等の業界では公知の様々な方法で窓ガラス材料に組み込まれてもよい。したがって、１つの実施態様において、光学フィルムは、たとえば、光学接着剤を使用してラミネートすることによって、窓ガラス材料の外部表面のすべてまたはその一部に接着される。別の実施態様において、本発明の光学フィルムは、ガラスまたはプラスチックの２つの窓ガラスの間に挟まれており、結果として得られる複合材料は窓開口に組み入れられる。当然ながら、光学フィルムは、いずれの追加層またはコーティング（たとえば、ＵＶ吸収層、防曇層または抗反射層）を与えられてもよく、本明細書に記されているように、これが方向づけられる特定の用途により適切にする。
【０３４３】
窓開口における本発明の着色フィルムの１つの特別な有利な使用は、陽光窓へ使用することがであり、日中対夜間の両面着色が観察される。日中の間は、そのような窓の色は、主に、陽光に向かうフィルムの透過特性によって規定される。しかし、夜間は、フィルムを通した透過ではほとんど光は見えず、フィルムの色は、部屋を照明するのに使用される光源に向かうフィルムの反射によって決定される。日光を模倣する光源のために、結果は、日中に見えるフィルムの補色である。
【０３４４】
Ｉ５．照明器具
先に記載したバックライトディスプレイおよび非バックライトディスプレイを初めとして、本発明の光学フィルムは、様々な照明器具用途に使用することができる。所望の用途により、色シフトフィルムは、外観が均一に着色されてもよく、または玉虫色に変化してもよく、スペクトル選択性は、所望の波長範囲を透過または反射するように変えることができる。さらに、偏光した事務所作業灯または輝度を上げるために光再循環を含む偏光したディスプレイ等の偏光照明用途に、１つのみの偏光の光を反射するかまたは透過するように、着色したフィルムを作ることができるか、または、着色ミラーまたはフィルタが望ましい用途に使用されるときに、光の両方の偏光を透過するかまたは反射するようにフィルムを作ることができる。
【０３４５】
もっとも簡単な場合には、本発明の色シフトフィルムは、バックライト照明器具のフィルタとして使用される。一般的な照明器具は光源を備えたハウジングを含み、光源の後ろに、または、光学キャビティの内表面の少なくともいくらかを覆って、乱反射または正反射の要素を含んでもよい。照明器具の出力は、一般に、直接見ると光源を覆い隠すフィルタまたは乱反射要素を含んでもよい。照明器具が方向づけられる特定の用途によって、光源は、蛍光灯、白熱灯、ソリッドステートのまたはエレクトロルミネセント（ＥＬ）光源、メタルハライドランプ、または太陽照明であってさえよく、後者は、自由空間伝播、レンズシステム、光伝送、偏光保存導光器または業界で公知の他の手段によって、光学キャビティへ透過される。光源は、乱反射であっても正反射であってもよく、ポイント光源と組み合わせて使用されるランダム化偏光解消表面を含んでもよい。照明器具の要素は、様々な構成に配列されてもよく、美的考慮および／または機能的考慮によって規定されたようにハウジング内に置かれてもよい。そのような器具は、建築照明、舞台照明、バックライトディスプレイおよび看板、および、自動車ダッシュボードに共通である。本発明の色シフトフィルムは、照明器具の出力の外観が角度によって変わるという利点を提供する。
【０３４６】
Ｉ５（ａ）方向依存光源
本発明の色シフトフィルムは、方向照明に使用されるのに特に有利である。通りまたは構内照明用途に共通に使用されるナトリウム蒸気ランプ等の高効率ランプは一般に、１つの主要波長のみでスペクトル発光を有する。狭いバンド上に発光するそのような源を本発明の色シフトフィルムと組み合わせるときに、発した光の高度方向性制御を達成することができる。たとえば、色シフトフィルムが、ランプの発光ピークに一致する狭い通過バンドで製造されるときには、ランプ発光は、設計角度に近い角度のみでフィルムを通ることができ、他の角度では、源から発した光は、ランプまたはランプハウジングに戻る。一般的な単彩色および多彩色のスパイク状光源として、低圧ナトリウムランプ、水銀ランプ、蛍光灯、圧縮蛍光灯および冷陰極蛍光灯が挙げられる。さらに、反射フィルムは、単彩色源では、特定の入射角度で単一の波長発光を阻止するかまたは通過させることが必要であるのみであるため、必ずしも狭い通過型である必要はない。これは、たとえば、ランプ発光の波長に近い波長で不規則に切断する方形波反射スペクトルも同様に使用することができることを意味する。光源および本発明の色シフトフィルムを組み合わせることができるいくつかの特定の形状として、下記が挙げられるがそれに特定されない。すなわち、
（ａ）蛍光灯等の円筒形バルブが、バルブのピーク発光放射の直角入射透過のために設計されたフィルムで包まれる。すなわち、フィルムは、ランプ発光の波長に中心を置いた通過バンドを備えて設計される。この形状で、ピーク波長の光は、主に、バルブの長軸から半径方向に発光される。
（ｂ）反射ランプハウジングの任意のバルブ形状は、バルブのピークで発せられた放射を透過するように選択されたフィルムで開口を覆うことによって、ハウジング開口の平面に直角な方向に放射するように、作ることができる。開口は、下方または他のいずれの方向に面することができ、光は、開口の平面に直角な方向にある角度で見ることができるが、直角から実質的に遠い入射角度では見えない。
（ｃ）あるいは、（ｂ）に記載された組み合わせは、直角入射で測定して、ランプ発光波長よりも大きい波長で、１つまたはそれ以上の適切な通過バンドを提供することによって直角から離れた１つまたはそれ以上の入射角度でランプ発光を透過するように設計された色シフトフィルムを使用することができる。このようにして、ランプ発光は、通過バンドの青シフトが発光ピークを通過バンドに整列配置するのに十分な角度で、透過される。
（ｄ）（ｃ）に記載された角度分布フィルムを（ａ）に記載された形状に組み合わせると、バルブの長軸に平行な平面に発した光の方向制御をすることができる円筒形バルブを与える。
（ｅ）多彩色のスパイク状光源、たとえば、異なる３つの波長で発光スパイクを有するものを、１つの通過バンドのみを有する色シフトフィルムと組み合わせることができ、フィルムが所与の入射角度で３つの色スパイクのうちの１つのみを透過し、各発光ピークが異なる角度で透過されるようになる。そのようなフィルムは、複数の層の群を使用して製造することができ、層の各々は異なる波長領域で反射するか、または、層の１つの群と層のより高いオーダの調和とを使用して製造することができる。第１のオーダの通過バンドの領域の幅と、しがって調和通過バンドの幅とが制御されて、第１のオーダの通過バンドと調和反射バンドとの間に所望の透過ギャップを与えることができる。このフィルムを多彩色のスパイク状光源と組み合わせることによって、明らかに「白い」光源から光がその別個の色に分かれるのが見られるであろう。
【０３４７】
角度によるスペクトルシフトの速度は、直角入射近傍で小さいため、光の角度制御は、色シフトフィルムの高角度の入射に比較すると、直角入射では効果が少ない。たとえば、ランプ発光線の幅および通過バンドのバンド幅によって、最小角度制御は、直角に対して＋／−１０度ほどの小ささであってもよく、または、＋／−２０度または＋／−３０度ほどの大きさであってもよい。当然ながら、単一の線発光ランプにとって、最大角度の制御制限はない。美的またはエネルギ保存理由のいずれかのため、ランプに利用可能な自由空間より下の角度まで角度分布を限定することが望ましく、これは、一般に、水平面および垂直面の一方または両方において＋／−９０度である。たとえば、顧客の必要によって、角度範囲を、＋／−４５度、＋／−６０度または＋／−７５度のみに減少するのが望ましいこともある。
【０３４８】
色シフトフィルムの直角に対する４５度または６０度等の高入射角度では、角度制御は、大幅に効果的である。言い換えると、これらの角度では、通過バンドは、直角入射でよりも、より高い速度のｎｍ／度で青へシフトする。したがって、これらの角度では、狭い発光ピークの角度制御は、＋／−５度等の数角度内に維持することができ、または、きわめて狭い通過バンドおよび狭い発光線には、＋／−２度ほどの小ささに維持することができる。
【０３４９】
本発明の色シフトフィルムは、ランプの角度出力を所望のパターンに制御するように、予め設計されたように形状づけることもできる。たとえば、光源の近傍に置かれた色シフトフィルムのすべてまたは一部は、波形の軸がランプ管の軸に対して平行または直交のいずれかであるように、波状または三角形の波形に形状づけることができる。直交平面における異なる角度の方向制御は、そのような構成で可能である。
【０３５０】
狭いバンド源と色シフトフィルムとの組み合わせは、光が発せられるかまたは検出される角度を制御するようによく作用するが、狭い発光スペクトルを備えた源は限られた数しかなく、そのため、利用可能な色の選択は限られている。あるいは、発した光の類似方向性制御を達成するために、狭バンド源のように作用するように、広バンド源は製造されてもよい。広バンド源は、一定の狭バンド波長領域に透過する色選択的フィルムに覆われることができ、その変更された源は、次いで、同一の透過スペクトルを有する第２のフィルムと組み合わせて使用されるとこができ、そのため、源／色選択的フィルム組み合わせから発した光は、所望の角度のみで色シフトフィルムを再度通ることができる。この配列は、３色の赤緑青システム等で２色以上のために作用する。フィルムを適切に選択することによって、発した色は、所望の角度で透過される。他の角度では、発した波長はいずれの通過バンドにも一致せず、光源は暗く見えるかまたは他の色に見える。色シフトフィルムは波長の広い範囲上を透過するように適合されることができるため、実質的にいずれの色も獲得することができ、発した光が観察される角度方向を制御することができる。
【０３５１】
方向依存光源は、多くの用途に使用することができる。たとえば、本発明の光源を使用して、自動車器具パネルを照明することができ、そのため、直角で器具を見ている運転者は、透過した光を見ることができるが、光は、フロントガラスから反射されないか、または、器具に対して角度がずれるため、乗っている人は見える。同様に、照明される看板または目標物を、本発明の方向依存光源を使用して製造することができ、そのため、たとえば目標物または看板に対して直角な一定の角度のみで知覚することができるが、他の角では知覚されない。あるいは、色シフトフィルムは、１つの色の光が１つの角度では透過されるが、異なる色が他の角度で検出可能であるように設計することができる。これは、たとえば、洗車場または発光チェックステーション等の自動車用の進入および停止点を方向づけるのに有用である。色シフトフィルムと光源との組み合わせは、自動車が、照明された看板に近づき、看板に対して非直角角度でフィルムを見ていたときに、緑の光のみが見えるが、知覚された透過した光は、自動車がたとえば看板に直角に停止した角度で赤にシフトする。色シフトフィルムと狭バンド源との組み合わせも安全保障装置として有用であり、色シフトフィルムが安全保障ラミネートとして使用され、同一フィルムで包まれた光源が簡単な立証装置として使用される。本発明の方向依存光源の他の例は、下記の実施例により詳細に証明される。
【０３５２】
実施例Ｉ５−１
下記実施例は、本発明のフィルムを使用して多色ネオン状管を製造するのを例示する。
【０３５３】
明るいカラフルなディスプレイ灯が、白色蛍光灯バルブを反射着色フィルムで包むことによって製造されることができる。数灯がこの方法で作られ、各々が異なる着色フィルムを備え、数個が均一に着色されたフィルムを備え、２個が可変着色フィルムを備えた。サンプルは、実施例Ｂ１−１、Ｅ１−１、Ｅ１−２およびＩ６−１に記載されたフィルムを使用して作られた。フィルムは、管の長さに切断され、１回または２回、管の円周のまわりを包むのに十分な幅であった。包む数は、１回の包みが十分に反射するのでなければ、カバーの全体的透過を制御することによって達成された色の輝度および飽和に影響を与える。可変着色フィルムは、実施例Ｉ６−１用と同一走行のフィルムから作られたが、４９インチの長さが、ダウンウェブではなく、ロールからクロスウェブに切断された。非均一に着色されたフィルムは、見る人が通り過ぎるときにゆらめくように見え、真空管内の不安定なプラズマのように見えた。すべてのランプの色の純度は、蛍光灯にはっきりとした「ネオン」外観を与えるのに十分なほど高く、管の中心から周縁への色の変化にさらに影響を与えた。見る人が管の回りを歩くことができ、すべての面から見たとしても、中心でのみ直角入射スペクトルを観察することができた。たとえば、見る人は、管の回りの周縁色を無限に「追跡」することができるが、管の中心でその色を見ることはできない。着色フィルムは、接着剤でゆるく取り付けられるか、またはラミネートされることができる。バルブとフィルムとの間のエアギャップを除去するために接着剤を使用することは、着色管の外観に何ら顕著な影響を与えなかったことが注記された。
【０３５４】
実施例Ｉ５−２
下記実施例は、本発明のフィルムを使用して可撓性のあるネオン状管を製造するのを例示する。
【０３５５】
製造された大半の蛍光灯は真っ直ぐな管であり、円形またはＵ字型は少ない。上述の「ネオン」状管は、任意に形状づけられるのであれば多くの用途に使用されるであろうし、また、可撓性のある管状光源に基づくのでれば、さらに使用されるであろう。３Ｍによる大コア光ファイバの発展が、そのような光源を提供する。この製品は、「３Ｍ光ファイバ（３Ｍ  Ｌｉｇｈｔ  Ｆｉｂｅｒ）」と呼ばれ、ミネソタ州セントポールのミネソタマイニングアンドマニュファクチャリング社が販売している。ファイバ内の一定の割合の光がＴＩＲ角度を超えて散乱し、ファイバから漏れ出る。この過程は、コアまたはシースの散乱中心の密度をあげることによって高めることができる。また、微小構造フィルムが管の側部に取り付けられて、管からの光を方向づけることができる。
【０３５６】
呼称１ｃｍ直径の透明および微小構造の両方の光「ファイバ」のサンプルは、実施例Ｅ１−２の緑／マゼンタフィルムで覆われた。このフィルムは、最初に透明な接着剤が塗布され、着色テープの１インチ幅のロールを作った。接着剤は、合成ＳＩＳブロックコポリマー、炭化水素粘着付与剤および安定剤から合成されたホットメルト接着剤であった。このテープは、光ファイバにらせん状に巻かれ、直線的にも加えられた。１インチの幅では円周全体を覆わないため、後者の場合、両側からストリップが加えられた。直線的に加えられたテープのストリップは、ファイバが約１／３メートルより小さい半径でコイル状にされると、しわが寄りがちであった。らせん状に巻かれたファイバでは、１／６メートルの曲率半径であっても、テープにしわは観察されなかった。色シフトテープで覆われた大コア光ファイバの色は、蛍光灯で観察されたものと同一であった。ファイバは、小さな電池電源の光で照明された。２つまたはそれ以上の色が別個のらせんで巻かれることができるか、または、着色フィルムが広バンド「銀」フィルムと交互になることができ、または、従来の（染料または顔料で）着色されたフィルムまたはコンピュータと交互になることができる。
【０３５７】
小さな光源で、様々な円形形状の物品にこのネオン外観を与えることができ、フラフープおよびネックバンドを含む。特に有用な光源は、広バンド蛍光染料、または、光ファイバのポリマーコアに置くことができる狭バンド染料との組み合わせを含む。
【０３５８】
実施例Ｉ５−３
下記実施例は、本発明のフィルムを使用して、フラッシュライト用取付具を形成するのを例示する。
【０３５９】
実施例Ｂ１−１、Ｅ１−１、Ｅ１−２およびＩ６−１に記載されたように、本発明の色シフトフィルムの数シートが、開円形または楕円端を有する円錐部分にロールされた。各円錐の大直径端は、フラッシュライトの端の外側直径に嵌まるように調節された。様々なフラッシュライトおよび円錐のサイズが使用された。大きな直径の円錐は、２−３フィートの長さであり、小さなものは、６−２４インチフィートの長さであった。円錐が大きいかまたは多層フィルムが薄い（１ミル以下）場合、フィルムは、４ミルの透明ＰＥＴ基部でロールされ、一方の端にテープで取り付けられ、機械的一体度を増した。
【０３６０】
フラッシュライトとフィルム円錐との組み合わせは、すべての入射角度で光をフィルムに効率的に分布する光学キャビティを形成するのがわかった。円錐の小端に向けて進む発散ビームの光は、各反射で発散角度を増し、円錐の端に到達しなくとも数反射後に方向を容易に逆にすることができる（９０度よりも大きい発散角度）。したがって、源からの所与の光線は、フィルムによって透過され、源またはフィルムによって吸光されるか、または、源とは反対の開口端から漏れ出るまで、円錐の長さ方向を連続して横切る。取付具は、多くの予期されない特性を呈した。たとえば、円錐の周縁は、円錐の中心とは異なる色であり、円錐は、円錐を持っている人がこれを円弧で観察者に向けて揺らすと突然色が変わる。
【０３６１】
特に興味深い効果は、着色フィルムがすべての入射角度で一定の色に高度に反射的であるときに観察された。緑の光に対してこの特性を備えたフィルムのスペクトルは図３８に示される。円錐は、これらの特性を有するフィルムから作られ、円錐はマグライト（Ｍａｇｌｉｇｈｔ）フラッシュライトに取り付けられた。円錐の長手方向軸に対して９０度で見ると、円錐は青であり、周縁は赤であった。いずれかの端に向けて見ると、円錐は赤であり、極端な角度では黄色であった。緑の光は、円錐の小さい方の（開放した）端で穴を通ってのみ容易に漏れ出ることができる。緑の光は、上記の発散効果のため、円錐を側部から見るときに、もっとも見えやすい。小さな端から漏れ出る光を見るのを高めるために、様々な形状のレフレクターを、円錐部分の開放端近傍に取り付けるかまたは位置決めすることができる。
【０３６２】
他の多くの組み合わせも可能である。緑／マゼンタの円錐も製作され、続く高角度で青から赤へ緑へ変わる円錐も製作された。これらのフィルムのスペクトルは、図３９および１８に示される。円錐は、小さい方の端から照明されるとすべての角度で明るくない。
【０３６３】
他の物品は、玩具店で購入され、続く小さな円錐部分から作られもっとも大きなものがフラッシュライトに取り付けられた白色半透明プラスチック製のコラプシブル円錐を使用して作られた。各部分は、実施例Ｂ１−１に記載された型の着色フィルムで包まれた。あるいは、各部分は、異なる着色フィルムで包まれて、たとえば、虹順等の特定の色スキームを形成することができる。着色フィルムは、予め形成された円錐部分内部に挿入されて、光学フィルムを良好に保護することができる。この後者の構成で角度による色変化を保持するために、光学的に透明な円錐部分が好適である。
【０３６４】
実施例Ｉ５−４
下記実施例は、本発明のフィルムを使用して、三次元オーナメントを製造するのを例示する。
【０３６５】
三次元形状の切り子面のある星形オーナメントは、実施例Ｅ１−２（緑通過フィルタ）のフィルムで覆われた。星形は、クリスマスオーナメントショップから購入され、透明なプラスチックから製造され、すべての切り子面は本質的に平坦であった。着色フィルムは、透明な接着剤で各切り子面に取り付けられた。フィルムによって反射した色は、フィルムによって透過した色の補色であり、たとえば、フィルムは、直角入射で赤および青の光（マゼンタ）を反射し、同一の角度で緑の光を透過し、マゼンタは緑の補色である。しかし、図３９に示されるように、フィルムは二重補色効果を提供する。約６０度の入射角度で、色は逆になり、緑が反射され、マゼンタが透過される。
【０３６６】
星形オーナメントの２つのバージョンが作られた。両方とも、一方の縁に切り抜かれた小さい７／１６インチ（１１ｍｍ）直径の穴を有し、星形によって形成された光学キャビティ内に光の射出が可能であった。第１の構造において、小さな未着色のクリスマスツリーライトが穴に挿入された。第２の構造において、小さなフラッシュライトが、広バンドミラーフィルムのテーパ状管で星形に接続され、これは、可視光に対して約９９％の反射率を有した（広バンドミラーフィルムは、米国特許第５，８８２，７７４号に記載された型であった）。フラッシュライトは、マグライト社（Ｍａｇｌｉｔｅ  ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が販売した可変フォーカス型であった。広いビームは、星形の全切り子面のもっとも均一な照明を提供するように観察されたものとして選択された。上記で検討されたように、管のわずかなテーパが簡単な形状で示され、フラッシュライト等の部分的に方向づけられた源からのビームをさらに広くすることができる。驚くべきことに、緑およびマゼンタのみが視角のいずれの角度で星形の実質的にいずれでも知覚される。一定のきわめて狭い角度範囲で、切り子面上で青色が観察可能である。
【０３６７】
いずれの幾何学的形状を類似の方法で使用して、他の視覚的に魅力のある物品を形成することができる。さらに物品を回転することができる。この場合、形状づけられた物品の切り子面は、物品が回転するときに色が変わる。光または電力を回転の点に射出することができる。所与の例の形状は、広い範囲のサイズのカラーディスプレイに広く適用される。たとえば、広告ディスプレイが、何メートルもの長さまたは高さまで、１つまたはそれ以上の中空支持管を通って照明されることができる。
【０３６８】
Ｉ５（ｂ）偏光照明器具
多くの用途は、偏光が適切に機能することを必要とする。そのような用途の例として、ラップトップコンピュータ、ハンドヘルド電卓、デジタル腕時計、自動車ダッシュボードディスプレイ等に広く使用されている液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の光学ディスプレイ、および、偏光を使用してコントラストを上げグレアを減少する偏光照明器具および作業照明が挙げられる。いくつかの特別な照明用途のために、たとえば、グレア減少および着色「ムード」照明の両方が必要とされる着色偏光出力が望ましい。これらの状況において、光再循環を備えた偏光作業照明器具が、効率を高めるのために好ましい。偏光照明器具は、一般に、光源および偏光要素を含むハウジングから構成され、反射要素および／または乱反射要素をさらに含んでもよい。本発明の色シフトフィルムは、偏光要素として、存在するときには特に反射偏光フィルム（ＲＰＦ）としてまたは反射要素として、および、米国特許出願第０８／４１８，００９号、発明の名称「偏光源（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｏｕｒｃｅｓ）」および米国特許出願第０８／８０７，２７０号、発明の名称「光学フィルムを含む照明器具（Ｌｉｇｈｔ  Ｆｉｘｔｕｒｅ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ）」に記載されているような、特に反射ミラーフィルム（ＲＭＦ）としての両方に使用されることができる。光再循環を組み込む偏光照明器具には、乱反射源が好ましく、これは一般に、発光領域と、光反射、散乱および／または偏光消去領域とを含む。発光領域は、光源と偏光消去領域との両方として作用してもよく、または、光源は、発光領域と別個のランダムレフレクターとを具備してもよい。照明器具が方向づけられる特定の用途によって、乱反射源は、蛍光灯、白熱灯、ソリッドステートエレクトロルミネセント（ＥＬ）光源、または、メタルハライドランプであってもよく、または、ランダム化偏光解消表面が、ポイント光源、遠距離光源、または、太陽照明とでさえ組み合わせて使用されてもよく、後者は、自由空間伝播、レンズシステム、光伝送、偏光保存導光器、または業界で公知の他の手段によって、乱反射偏光子へ透過される。
【０３６９】
前述のように、本発明のカラーシフトフィルムは、光源の前に位置決めされて、偏光の一方の平面の光が透過され、偏光の他方の平面の光が反射される反射偏光フィルム（ＲＰＦ）として、および、光源の後ろに位置決めされ、偏光の両面がフィルムから反射される反射ミラーフィルム（ＲＭＦ）として、両方に使用されることができる。操作において、乱反射源によって作られる光は、ランダムに偏光され、偏光構成要素（ａ）および（ｂ）が存在し、この光はＲＰＦに入射する。ＲＰＦ要素は、第１の偏光構成要素（この実施例では偏光構成要素（ａ））を有する光を透過し、直交偏光構成要素（この実施例では偏光構成要素（ｂ））を有する光を問題の波長上に反射するように適合される。フィルムは、光の所望の波長のみを透過し、これは、視角の関数としてシフトする。結果として、偏光構成要素（ａ）を有する所望の色の光はＲＰＦによって透過され、一方、偏光構成要素（ｂ）の光は、反射されてランダム化される照明器具に戻る。最初に拒絶された光のいくらかは、このようにして所望の偏光に転換され、次の通過上へ反射偏光要素を通って透過される。この過程は続き、繰り返される反射およびその結果として望ましくない偏光の光のランダム化が、乱反射偏光照明器具から発する所望の偏光の光の量を増加する。結果として、所望の偏光の光を作るためのきわめて効率的なシステムが得られる。このシステムは、そうしなければ一般的な二色偏光子に吸収されて利用不可能であったであろう光が、その代わりに所望の偏光に転換されるという意味で効率的である。結果として、所望の偏光において照明器具から発せられる光の合計量は増加する。
【０３７０】
本明細書に記載された照明器具において、光源は、様々な構成において偏光要素および反射要素に連結されてもよい。記載されたように、本発明の色シフト反射偏光フィルムＲＰＦを偏光要素として使用し、本発明のカラーシフト反射ミラーフィルムＲＭＦを反射要素として使用する構成が企図されるが、ＲＰＦを反射要素として他の材料と組み合わせ、ＲＭＦを偏光要素として他の材料と組み合わせることも様々に企図される。たとえば、１つの構成において、ＲＰＦは、乱反射源を完全に包囲するように包まれてもよい。光源およびＲＰＦに加えて別個のレフレクターを使用してもよい。レフレクターは、ＲＰＦから反射される偏光（ｂ）の光をランダム化する乱反射フィルムであってもよく、または、乱反射ランダム化光源の発光領域へ光を再方向づける正反射レフレクターであってもよい。ＲＭＦは、光源の一方の側のまわりに延伸されてもよく、光源にラミネートされても他の方法で取り付けられてもよい。この構成において、ＲＰＦは、光源の他方の面を包囲するように、光源にラミネートされても他の方法で取り付けられてもよい。フィルムの一方の片が他方に対して回転可能である本発明の色シフト偏光フィルムに適用することも可能であり、この組み合わせは、照明器具に使用され、そのため、偏光の強度、色、および／または、程度が、隣接環境の特定の必要に合わせて制御されるかまたは同調されることができる。
【０３７１】
Ｉ６．園芸用途
園芸等の用途に理想的にふさわしいスペクトル的に選択されたフィルムおよび他の光学体を、本発明の教示にしたがって作ることができる。温室環境および農業用途において、植物の生長に関する主たる懸念は、植物の生長にふさわしい光の適切なレベルおよび波長である。不十分なまたは不均一な照明は、結果とし不均一な生長または発育不十分の植物になりうる。高すぎる光のレベルは、土壌を過度に加熱し、植物を傷つける。周囲太陽光によって生成される熱を管理することは、特に南方気候では共通の問題である。
【０３７２】
本発明のスペクトル的に選択されたフィルムおよび他の光学体は、制御された植物の生長には最適である光の特定の波長をフィルタにかけるかまたは透過することが望ましい多くの園芸用途に使用することができる。たとえば、光合成に使用されるもっとも効率的な波長を送出して、植物の生長を速め、土壌および周囲温度を管理するために、熱生成赤外線波長および非効率的な可視波長をフィルタにかけるように、フィルムを最適化することができる。
【０３７３】
図５２に示されるように、植物は、その生長サイクルの異なる部分の間に異なる波長に反応することが知られている。生長サイクルを通して、５００−５８０ｎｍ範囲の波長はほとんど効果がなく、一方、４００−５００ｎｍおよび５８０−８００ｎｍ範囲の波長は、生長反応を禁じる。同様に、植物は、約８００ｎｍを過ぎるＩＲ波長に対して反応せず、これは、太陽発光の重要な部分を具備し、そのため、これらの波長を太陽スペクトルから除去することは、熱を大幅に減少することができ、植物の生長に有用な波長でさらなる光の集中が可能である。
【０３７４】
温室に使用される市販のランプは、植物の光合成および光反応を促進するのに効率的である。そのようなランプは、自然のフィルタをかけられていない太陽光に対する補助としてもっとも共通して使用されている。青（約４００−５００ｎｍ）、赤（約６００−７００ｎｍ）または近ＩＲ（約７００−８００ｎｍ）にエネルギを発するランプを使用して、生長を促進する。１つの共通した市販の生長ランプは、最大で４５０および６６０ｎｍを発光し、小発光の波長は７００ｎｍを超える。別の共通の源は、青および赤に高発光を有し、近ＩＲ波長で高発光を有する。５００−５８０ｎｍの範囲の波長を発するランプは、その発光が低反応領域にあり、植物生長に有益にも有害にも大して影響を与えないため、「安全」光と称される。
【０３７５】
通常の照明に使用される光源は、「生長光」に類似した結果を達成するために、対になっていることが多い。いくつかの源からの出力波長は、実際に生長を遅延させるが、これは、他の源と対にすることによって補完することができる。たとえば、単独で使用される低圧ナトリウムは、クロロフィルの合成を禁じることがあるが、低圧ナトリウムを蛍光灯または白熱灯と組み合わせると通常の光合成が発生する。温室で使用される市販の光の一般的な対の例として、（ｉ）高圧ナトリウムとメタルハライドランプ、（ｉｉ）高圧ナトリウムと水銀ランプ、（ｉｉｉ）低圧ナトリウムと蛍光灯および白熱灯、および、（ｉｖ）メタルハライドランプと白熱灯、である。
【０３７６】
温室環境において、本発明の色選択フィルムおよび光学体は、色フィルタとして単独で使用されるか、または反射性裏地と組み合わせて使用されると、最適な植物の生長のために、所望の波長の光を集めるのに有用である。フィルムおよび光学体は、通常のフィルタをかけられていない太陽光とともに使用することができるか、または、人工的な広バンド光源と組み合わせて源から発する光の波長を制御してもよい。そのような光源として、白熱灯、温陰極灯および冷陰極灯等の蛍光灯、メタルハライドランプ、水銀蒸気ランプ、高圧および低圧ナトリウムランプ、ソリッドステートまたはエレクトロルミネセント（ＥＬ）灯、または、色選択フィルムに任意に連結される自然のあるいはフィルタをかけられた太陽光が挙げられるが、これらに限定されない。温室環境で熱を管理するのに使用されることができ、一方、光合成および他の植物光反応に最適な波長で増加した光の量を送出する数個の濾過／濃縮システムがより詳細に説明される。
【０３７７】
図５３−５６は、ミラーを使用して、太陽放射の所望の構成要素を建物内に反射し、一方、植物の生長に有用ではない赤外線放射は建物から通過させる冷ミラーおよび色選択ミラーの有用な設計を示す。図面は、陽光の望ましい放射を通過させ望ましくない構成要素を反射する代替戦略も例示する。ミラーは、図５３、５４に示されるように、約８００ｎｍ未満の本質的にすべての太陽スペクトルを建物内に反射する広バンドミラーであってもよく、または、ミラーは、植物の生長に有用ではない赤外放射と可視スペクトルの構成要素との両方をスペクトル的にフィルタにかけてもよい。図５５、５６は、緑の光（約５００−６００ｎｍ）および赤外光（約８００−２０００ｎｍ）がフィルムによって透過されるかまたは反射されて、建物を出て、一方、青の光（約４００−５００ｎｍ）と赤の光（約６００−８００ｎｍ）とから構成されるマゼンタ光が、建物内に反射されるかまたは直接透過される構造を示す。図示されたフィルムは、２モード層厚分布を有し、必要な反射特性を作る。たとえば、米国特許出願第０９／００６，１１８号、発明の名称「複数構成要素の光学体（Ｍｕｌｔｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｏｄｙ）」に記載されているように、図５６に例示されたフィルムの層の一方のセットは、緑の波長を反射し、他方のセットは、２または３材料のＩＲ反射／可視透過スタック設計である。図５５において、所望の入射角度で、二重バンド反射フィルムの一方の反射バンドが青の光（４００−５００ｎｍ）を反射し、他方の反射バンドが赤の光（６００−８００ｎｍ）を反射する。必要な角度の範囲によって、図５６に示されたモードで機能するように設計されたフィルムが、図５５に例示されたモードで機能することもできる。そのようなフィルムと必要とされる近似角度の例を下記に記す。また、図５５において、色選択フィルムは、透明な基部または開放フレームによってラミネートされるかまたは支持され、そのため不必要な波長は通り過ぎることができる。２つの異なる型のシステムが図５６に例示され、フィルムは単独で使用されても広バンドレフレクターと組み合わせて使用されてもよく、フィルムは、フィルムに衝突する直接太陽光と広バンドレフレクターから反射した再方向づけ光との両方をフィルタにかけるように作用する。特定の植物部分の生長を促進する波長を提供する他のフィルタを、本発明によって製造することができる。たとえば、色選択フィルムは、茎の生長ではなく花の生長を促進する波長を主に透過するように作ることができる。光の選択的波長を使用して、植物の動きを制御することもできる。植物を栽培するのに共通の慣例は、植物が光源に向けて動くという傾向のため植物を周期的に回転することである（屈光性）。いくつかの市販の製品は、植物の回りを物理的に回転する光源を使用することによって、この問題に対処している。植物の光受容器によって使用される波長をフィルタにかけて光（主に青）を感知して光向いて動き、一方、他の有用な波長を通過させることができるフィルムを、本発明の教示にしたがって作ることができる。
【０３７８】
図５３−５６は、放射源として太陽光を使用する色選択フィルムを例示するが、本発明の色選択フィルムおよび光学体は、これらのフィルムによって提供されたスペクトルをさらに最適にするように、１つまたはそれ以上の直接または予めフィルタにかけられた人工光源とともに使用することができる。場合によっては、色選択フィルムが人工源を直接包むかまたは他の方法で連結して、そのため、事実上光源は、制御された植物生長に望ましい波長を主に発する。色選択フィルムは、典型的な温室の屋根および／または壁を作る透明パネルに直接ラミネートされてもよく、そのため、建物に入る光の多くは、所望のスペクトル組成であり、または、そのようなパネルは、押出成形されて、パネル自体内に１つまたはそれ以上の色選択多層スタックを含んでもよい。建物に入る光のすべてが正確な波長範囲であるようにするために、フィルムが、１日中、太陽光線の角度を補正するように動くヘリオスタットまたは他の機構に装着されることが望ましい。水平または垂直からの角度を週１または月１のみに変えるだけの南に向いたパネル等のより簡単な機構も、きわめてよく作用することができる。
【０３７９】
１つまたはそれ以上のレフレクターを使用して、フィルタにかけられた光を所望の位置へ方向づけることができ、また、デフレクターの様々な物理的形状および／または色選択フィルムを使用して、部屋の所望の部分に光を当てるかまたは光を広げることができることが理解される。これらの記載された使用モードに加えて、フィルムは、個別の植物用にフィルタをかけられた包みとして、または、フィルム形態でまたはスリットまたは細断された根覆いとしてのいずれかで植物と土壌との間に置かれたレフレクターとして、または、水草用水槽照明に使用されるレフレクターおよびフィルタとして、使用することができる。
【０３８０】
植物の生長に有用ではない赤外光および／または緑の光を透過するかまたは反射するように作ることができる先に記載されたスペクトル的な選択フィルムに加えて、赤の光の量を一般に約６６０−６８０ｎｍに且つ遠赤外光の量を一般に約７００−７４０ｎｍに、制御するように設計されたフィルムが、植物の生長を制御するのに特に有用である。赤から遠赤外光への比は、伸長を減少し植物が分岐するかまたは繁殖するかさせ、その結果としてより厚く密な植物生長が得られるように、１．１以上のレベルに維持するべきである。さらに、赤／遠赤外比および波長露出の順を正確に制御することによって、多くの植物は、開花状態へ強制されるかまたは野菜状態に保持されることができる。植物の多様性によって、赤または遠赤外ドーピングの１分ほどの小ささで制御することができるものもある。赤および遠赤外光に対する植物の反応は、Ｊ．Ｗ．Ｂｒａｕｎ，ｅｔ  ａｌ．著「赤ラズベリー林冠における光小気候に関連する群葉および果実の分布（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｏｌｉａｇｅ  ａｎｄ  Ｆｒｕｉｔ  ｉｎ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｒｅｄ  ｒａｓｂｅｒｒｙ）」、園芸科学ジャーナル（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ）５６５−７２（１９８９）、および、Ｔｈｅｏ  Ｊ．  Ｂｌｏｗ著「イースター白百合の高さ制御における新展開（Ｎｅｗ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｅａｓｔｅｒ  Ｌｉｌｌｙ  Ｈｅｉｇｈｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）」（オンタリオ園芸協会（Ｈｏｒｔ．  Ｒｅ．  Ｉｎｓｔｉｔ．  Ｏｆ  Ｏｎｔａｒｉｏ）、オンタリオ、バインランドステーション、ＬＯＲ  ２ＥＯ）に記載されている。
【０３８１】
赤／遠赤外比を制御しようとする先の試みは、温室双璧構造の窓ガラスの間にあるキャビティ内にポンプ注入される光阻止液体を使用してきた。これは、液体を加え除去するのが困難であるため、満足のいくものではなかった。屋根の透明板ガラスに着色フィルムを使用する他の試みがあったが、温室内の植物の多様性がしばしば変化したり、戸外の気象状況が変化したりすると、制御が困難である。本発明の色選択フィルムは、この用途には理想的にふさわしい。赤／遠赤外比は、厚さ勾配を変えることによって、またはフィルムの角度を変えることによって、制御されることができ、所望の波長が植物に到達することができる。変化する戸外状況または異なる植物多様性の変化する必要性を補正するために、フィルムは、たとえば、下へ下げるかまたは上へ上げることができる屋根線に沿った巻き上げブラインドによって、または植物の高さの上に水平に引かれたブラインドクロスによって、使用されるかまたは保管されるかできるように、温室内に位置決めされることが好ましい。あるいは、フィルムの個別包囲を、個別の植物または植物の群用に作ることができる。
【０３８２】
本発明のフィルムは、従来のミラーとともに使用して、植物に到達する陽光スペクトルのいずれの所望の部分の強度を制御することができる。一般に、全日を通して植物生長に有用な光の強度および一定したレベルの波長に、植物を露出することが望ましい。しかし、典型的な晴れの日には、光のレベルは正午にピークになり、この光のレベルは多くの植物には過剰でありうる。葉の温度が上がることが多く、これは植物の効率を減じる。正午に植物に到達する光の量を減じて、１日を通してより均一なレベルを提供することが望ましい。たとえば、薔薇は、６００μモル／秒ｍ2の最大光レベルに露出されるときにもっとも効率的に開花し、このレベルは、緯度４５度で冬季の間には午前１１時に到達することが多い。１１時と１時との間の光レベルを下げることが植物の収穫には重要である。従来のミラーを本発明の波長選択ミラーと組み合わせて使用すると、図５６に例示されるように、１日の異なる時間の間に植物へ方向づけられた光の強度を変えることができる。たとえば、図５６に見られるミラーの使用、反射の角度を再方向づけることによって、最高太陽入射の時間の間に断絶して、太陽からの光のその部分を拒絶することができる。そらせ板およびカーテンの他の組み合わせを本発明の波長選択フィルムと使用して、光の強度を制御することができる。
【０３８３】
実施例Ｉ６−１
下記実施例は、本発明によって作られた特に園芸用途にふさわしい色シフトフィルム（特にマゼンタ通過フィルム）を例示する。
【０３８４】
約４１７層を含む多層フィルムが、同時押出過程を経由して順次フラットフィルム成形ライン上で作られた。この多層ポリマーフィルムは、ＰＥＴおよびＥｃｄｅｌ９９６７から作られた。フィードブロック法（米国特許第３，８０１，４２９号に記載されたもの等）を使用して、押出品を通って層から層へおよそ直線の層厚さ勾配を備えて、約２０９層を生成した。
【０３８５】
０．６０ｄｌ／ｇの極限粘度数（ＩＶ）のＰＥＴは、約３４．５ｋｇ／時の速度で押出機によってフィードブロックへ送出され、Ｅｃｄｅｌは約４１ｋｇ／時であった。フィードブロック後、同一のＰＥＴ押出機が、約６．８ｋｇ／時の合計流れで押出品の両側への保護的境界層（ＰＢＬ）として、ＰＥＴを送出した。材料ストリームが次いで非対称２倍光倍増管（米国特許第５，０９４，７８８号および第５，０９４，７９３号）を通り、光倍増管設計比は約１．５０であった。光倍増管比は、大導管内に作られた層の平均層厚を、小導管内の層の平均層厚で割ったものとして規定される。この光倍増管比は、２０９層の２セットによって形成された２つの反射率バンドの間にスペクトルギャップを残すように選ばれた。２０９層の各セットは、フィードブロックによって形成された近似層厚プロファイルを有し、全体的厚さスケール要因は光倍増管およびフィルム押出速度によって決定される。Ｅｃｄｅｌ溶融処理設備は約２５０℃で維持され、ＰＥＴ（光学層）溶融処理設備は約２６５℃で維持され、フィードブロック、光倍増管、スキン層溶融ストリームおよびダイは、約２７４℃で維持された。
【０３８６】
この実施例用のフィルムを作るのに使用されたフィードブロックは、恒温状態下でもっとも厚い層のもっとも薄い層に対する１．３：１の比で直線層厚分布を与えるよう設計された。この実施例用により小さい比を達成するために、熱プロファイルがフィードブロックに加えられた。もっとも薄い層を作るフィードブロックの部分が２８５℃へ加熱され、一方、もっとも厚い層を作る部分は２６５℃へ加熱された。このようにして、もっとも薄い層は、恒温フィードブロック操作によるよりもより厚く作られ、もっとも厚い層は、恒温操作下よりもより薄く作られた。中間部分は、これら２つの極端部の間で直線温度プロファイルに従うように設定された。全体的効果は、より狭い層厚分布であり、これは、結果としてより狭い反射率スペクトルになる。いくつかの層厚エラーが光倍増管によって導入され、各反射率バンドのスペクトル特徴の小さな差の原因である（図５７参照）。鋳造ホイール速度は、最終フィルム厚およびしたがって最終の色を正確に制御するように調節された。
【０３８７】
光倍増管後、厚い対称的なＰＢＬ（スキン層）が約２８ｋｇ／時（合計）で加えられ、これは第３の押出機から供給され、その後、材料ストリームがフィルムダイを通って、水冷却鋳造ホイールへ通った。鋳造ホイール上の入口水温は、約７℃であった。高電圧ピニングシステムを使用して押出物を鋳造ホイールにピニングされた。ピニングワイヤは、約０．１７ｍｍ厚であり、約５．５ｋＶの電圧が加えられた。ピニングワイヤは、オペレータによって手で、ウェブから約３−５ｍｍの鋳造ホイールに接触する点に位置決めされ、キャストウェブに対して滑らかな外観が得られた。キャストウェブは、従来の順次長さ延伸器（ＬＯ）およびテンター設備によって連続して延伸された。ウェブは、約１００℃で約３．３の延伸比で、長さ方向に延伸された。フィルムは、テンター内で約２６秒、約１００℃まで予め加熱され、約１６％／秒の速度で約３．５の延伸比で横方向に延伸された。最終フィルムは、約０．０６ｍｍの最終厚を有した。
【０３８８】
最終フィルム用のスペクトル（直角入射で）は、図５７に示される。スペクトルは、およそ５５０および８００ｎｍを中心にした２つの吸光バンドを有することに注意されたい。５５０に対する８００の比は１．４５であり、これは、意図された光倍増管設計の１．５０に近い。このフィルムは、すべての入射角度で実施例Ｅ１−２の近似補色を有することにも注意されたい。より多くの層を赤反射バンドに加えてその範囲を広げてスペクトルの近赤外部分を含むこと等の、このフィルムの構造を園芸用途に改良することは望ましい。直角入射および高入射角度の両方で最適な性能には、これらの角度で使用するために設計されたフィルムを必要とすることがある。さらに、追加コーティングまたは層の形態でのＵＶ保護が望ましい。
【０３８９】
Ｉ７．安全保障用途のためのスペクトルバーコード
書類および構成要素の偽造および贋造、および、爆発物等の制御された材料の不法流用は、深刻且つ蔓延している問題である。たとえば、民間航空機整備士は、疑わしい偽造部品に定期的に出合うが、高級部品と仕様書に合致する記号のある偽造部品とを区別する信頼できる手段を欠く。同様に、新品として販売されている全レーザプリンタカートリッジの１０％までが、再パッケージされ新品として表されている実際には磨き直されたカートリッジである。爆発物に使用可能な硝酸アンモニウム肥料等のバルク品目の識別および追跡も、非常に望ましいが、現在の識別手段は途方もなく高価である。
【０３９０】
品目の真実性、パッケージの保全性を立証するための、または、部品、構成要素および原材料の原産地を追跡するための、数手段が存在する。これらの装置のうち環境で立証することができるものもあり、別個の光、器具等で立証することができるものもあり、両方の態様を組み合わせるものもある。書類およびパッケージ保全性の立証に使用される装置の例として、虹のように色が変化するインクおよび顔料、特別な繊維および透かし、磁気インクおよびコーティング、微細印刷、ホログラム、および、３Ｍが販売のＣｏｎｆｉｒｍが画像形成された再帰反射シートが挙げられる。主にサイズ、コストおよび耐久性の制限から、構成要素の真実性のために利用可能な選択肢はほとんどない。提案されたシステムは、磁気フィルムおよび集積回路チップを含む。
【０３９１】
Ｍｉｃｒｏｔａｇｇａｎｔを使用して、爆発物等の制御された材料を追跡する。これらの材料は一般に、砕かれて製品内に分散される多層ポリマーである。ｍｉｃｒｏｔａｇｇａｎｔの個別の層は、光学顕微鏡を使用して読み解き、製造のデータおよび場所に関係する情報を産することができる。環境立証可能であり且つ機械読み取り可能な、製造可能であるが容易には複製されない、可撓性があり且つ顕微鏡的なものから大型シートまでの範囲の様々な部品サイズに使用することができ、特定の機械読み取り可能な情報で暗号化されることができる、安全保障フィルム製品の必要性が長い間応じられていない。
【０３９２】
本発明の色選択フィルムと光学体は、これらの必要性のすべてに合致する裏地またはラベルまたはオーバーラミネートとして有用な安全保障フィルムまたは装置を提供するように作ることができる。傾斜角度での色シフト特徴および高反射率および色飽和は、書類またはパッケージを独自に識別するのに利用することができる特性であり、スペクトル詳細は、安全保障フィルムの特定のロットを識別して個別の適用を暗号化するのに使用されることができる独特のスペクトル指紋を提供するように、フィルム内に設計することができる。安全保障フィルムおよび光学体は、可視線、赤外線または紫外線を含むスペクトルのいずれの所望の部分を反射するように作ることができる。隠れ識別のみが望ましい場合は、スペクトル領域では透明に見えるが、赤外線領域では様々な透過および反射バンドを有して、隠しスペクトル指紋を与えるフィルムを作ることができる。
【０３９３】
着色安全保障フィルムの１つの例は、図５８に示される透過スペクトルによって示されており、これは、偏光の１つの平面内に広バンド光を反射するように設計された９００層ＰＥＮ：ＣｏＰＥＮ偏光子の透過スペクトルを示す。青のバンド縁は４００ｎｍに近いが、容易に５００ｎｍで作ることができ、そのため物品は明るい青色の偏光子になり、これは傾斜角度ではグレーにシフトする。図５８のフィルムは、一連のきわめて狭い通過バンドを示し、主要なものは５００および６２０ｎｍに近い。これらの特徴は、図５８に重ね合わされた３スペクトルで再現され、各スペクトルは、フィルムの縁から２０ｃｍで開始してウェブを横切って３ｃｍの間隔で取られる。図５９は、フィルムの縁から２０ｃｍ位置のスペクトルを示すが、この時間は、ダウンウェブ方向で４メートル離れた２つの点用である。５００ｎｍで通過バンドは、３８％のピーク透過と８ｎｍのバンド幅を有する。バンド縁傾斜は、約５％／ｎｍである。６２０ｎｍでもっとも狭いピークは類似のバンド縁傾斜を有するが、バンド幅は４ｎｍであり、ピーク透過値は２７％である。２つのスペクトルはほとんど同一である。図５８、５９に示されたスペクトルの再現性は、層構造の高レベルの再現性を示し、５０％バンド縁の場所は、＋／−２ｎｍよりも良好に制御され、または、約＋／−０．４％の範囲である。
【０３９４】
一定スペクトル指標の幅は、数ｃｍのオーダである。標準フィルム製造設備からのフィルムロールの長さは、容易に１キロメートルを超えることができる。一定スペクトル指標の数ｃｍの幅に連結して、独特のスペクトル「指紋」を備えたフィルムの大きな領域を、安全保障コードを備えたラベルとして作ることができる。そのようなスペクトルは、設備設計の複雑さ、および、正確な樹脂粘性および分子量を含む処理詳細の実施のため、複製することがきわめて困難である。
【０３９５】
問題の領域に対して所望の波長を選択的に透過し反射することによって独特のスペクトルバーコードを提供するために、より複雑なスペクトル指紋をフィルム内に設計することができる。
【０３９６】
図６０は、ＰＥＴの５０層の３セットおよび１．６０指数ｃｏ−ＰＥＮから構造されたフィルムのコンピュータ計算されたスペクトルを示し、各セットは、５５０ｎｍ設計波長の０．８倍または１．０倍または１．２倍のいずれかである。５０層の各セットの層は、同一の当初光学的厚さを有する。上カーブおよび下カーブは、各層が２％１−σ標準偏差によって変わるときに、スペクトルの極端な偏位を表す。この型のフィルム構造は、４００−１０００ｎｍのスペクトル範囲に対して９−１０ビットのデータを暗号化することができ、これは、５１２−１０２４の間の個別コードに当たる。各ピークの強度を変えることによって、さらなるコードを生成することができる。このようにして、４つの異なる強度レベルのみを使用することによって、１００万を超える異なるコードを生成することができる。
【０３９７】
図６１は、図６０と同様のスペクトルを示すが、ピーク強度を変えるためにパケットは、５０、５０、５０の層ではなく、５０、２０、５０の層を含むことが異なる。図６０、６１のスペクトルにはかなり微細な構造詳細があり、この詳細を使用して特定の品目を特定的に識別することができる。製品の無作為の変化を信頼するか、または、個別の層または層の群の厚さを意図的に変えることによって、詳細を達成することができる。
【０３９８】
図６２は、コード化フィルムで製品を個別に順に並べてスペクトルバーコードを与える可能性を示す。５つのトレースは、層２５（ＣｏＰＥＮ、呼称６８ｎｍ）がそれぞれ０ｎｍ、６．３ｎｍ、１３ｎｍ、２６ｎｍおよび３９ｎｍに調節されるように図６０に記載されたシステムが変えられる場合に、スペクトルがどのように変化するかを示す。５５０ｎｍでピークの反射性は、その波長領域のより少ない数の層に対応して減少する。製品は、このようにして、フィードブロック技術の限界へ順に並べられ、これはきわめて高い可能性を有する。
【０３９９】
情報は、いくつかの他の方法によって本発明の安全保障フィルムおよび光学体に暗号化されることができるが、その方法は、単独であるか、または、透過およおび反射バンドの強度および位置を変える上記方法と組み合わせられる。たとえば、個別の層は、スペクトルの赤外線部分に同調されてもよく、可視領域の高調波は制御されて独特のスペクトルを作ることができる。層は、図６１のスペクトルを作るのに使用されたものよりは厚くなるが、必要な層の数は少なくなり、２つ以上の高調波が赤外線の単一スタックから形成されることができる。
【０４００】
きわめて高いまたは低いｆ比を使用することによって、きわめて狭いバンドレフレクターを製造することができる。あるいは、反射バンドは、光学スタックを作る材料の間のより小さな屈折率の差を使用することによって、狭く作ることができる。低指数材料および高指数材料の光学的厚さの比は、ｆ比と第１のオーダのピークのバンド幅を決定し、高調波の大きさを制御する。この設計方法を使用して、狭くより高いオーダ調和を作ることができ、これは、フィードブロックのハードウェアを変更する必要なく、プロセス制御によって変更することができる。
【０４０１】
高ｆ比がどのように変化して、単一のフィードブロックから様々なスペクトルバーコードを与えることができるかの例として、赤外線スタックが第１のオーダのピークを１３００ｎｍ作られ、そのため、第２および第３のオーダのピークは、およそ６５０および４５０ｎｍで発生する。別の第１のオーダのスタックが５５０ｎｍで加えられるならば、３つのピークは可視領域に現れ、製造走行の間に選択されたｆ比によって強度を変える。
【０４０２】
ｆ＝０．１８、０．３３および０．５のスペクトルがそれぞれ図６３−６５、および図６６の複合グラフに示される。図６３において、０．１８のｆ比で３つのピークを見ることができ、すなわち、４４０ｎｍで第３のオーダのピーク、５５０で第１のオーダのピークおよび６４０で第２のオーダのピークである。０．３３のｆ比で、図２２のグラフから予測されるように、第３のオーダのピークが消失し、５５０で第１のオーダのピークがより強くなるのを図６４から見ることができる。図６５においても、２つのピークをみることができ、この場合、予測されたように、６４０で第２のオーダのピークが欠け、５５０で第１のオーダのピークがその最高の反射率である。このスキームの変形例として、フィードブロックは、スタックの一方が他方とは異なるｒ比を有するように切断されることができ、両方のスタックの第１のオーダのピークをＩＲに置くことができ、その場合、高指数／低指数の溶融ストリーム流れ比の変化は、２つのスタックおよびより高いオーダで異なる光効果有する。
【０４０３】
独特のスペクトル情報を提供する別の方法は、ｚ軸屈折率不一致の修正によるように、傾斜角度スペクトルを制御することである。真実性は次いで、直角角度以外でフィルムを標本化するスペクトルリーダーを使用することによって、立証される。多層構造は、光学スタックの片面または両面上の、または光学スタック内の、１つまたはそれ以上の紫外線、可視線および／または赤外線吸光染料またはポリマーと組み合わせることもできる。この構造において、フィルムの外観は一方の角度で反射するが、染料による光の吸収のため他方の角度では反射しないように制御することができる。たとえば、図６３のフィルムを６０度で調べると、低波長反射率バンドは、ＰＥＮが高度に吸収しており検出可能ではないであろうスペクトルの部分内にシフトする。２つの異なる角度で測定するように装備された機械リーダーを使用して、そのようなフィルムの真実性を立証することができる。
【０４０４】
本発明のスペクトル的に選択的な安全保障フィルムおよび光学体は、光学スタック内にまたは光学スタックに隣接して比較的厚い層を含んでもよく、これらの層を使用して、フィルムの断面を光学的に検査することによって復号化することができる情報を与えることができる。フィルムは、フィルムの下の基板に印刷された着色プリントまたはグラフィックと組み合わせて、観察角度によって隠れるかまたは見ることができる印を提供することができる。光の層を局所的に薄くすることによって、色コントラストを達成することができる。この影響された領域内に、色がシフトする新しい色は、影響を受けていない領域に対して明らかである。局所的な層の薄さに影響を与えるために、好適な方法は、フィルムのすべてのポリマーのガラス転移温度より上の温度で且つ／または適切な圧力でエンボスすることである。層を局所的に薄くすることは、高エネルギ粒子でのボンバード、超音波、熱成形、レーザパルスおよび延伸によって達成することができる。既に記載した他の色選択フィルムと同様に、安全保障フィルムは、ハードコート、反射防止表面または吸収コーティングを組み込んで、耐久性およびコントラストを改良することができる。安全保障フィルムは、ラベルまたはダイカットとして機能するために熱活性化接着剤または感圧接着剤を組み込んでもよい。
【０４０５】
大半の用途にとって、本発明の安全保障フィルムまたは他の光学体は適切にサイズづけられ、書類またはパッケージ材料に直接ラミネートされることができる。これらのフィルムのスペクトル特徴は、一般にきわめて狭く、光の最小量を反射する。フィルムのスペクトル特徴は、書類またはパッケージを閉塞しないように、一般に赤外線に限られるが、フィルムの特徴および色を使用して、物品の外観を高めることができる。
【０４０６】
用途によっては、安全保障フィルムは、フィルムを砕いて粉末にしその粉末を材料に分散することによってバルク材料に使用することができる。本発明のフィルムを使用して、ペンキ、コーティングおよびインクを砕かれた小板から作ることができる。バルク材料が爆発物である場合には、爆発の間に実質的な緩和が発生するのであれば、延伸した材料を使用するのを避けることが望ましい。任意に、多層粉末には、アクリレート等の融蝕性材料が塗布されてもよく、爆発事象の間にエネルギを吸収する。
【０４０７】
本発明の安全保障フィルムおよび光学体は、環境立証（たとえば、可能であれば非直角角度で識別性能と組み合わせて、物品上の着色反射フィルムの存在）と器具立証との組み合わせによって読み取ることができる。簡単な機械リーダーは、分光光度計を使用して作ることができる。本発明の必要性に合致するＣＣＤ検出器アレイに基づく数個の低コスト分光光度計が利用可能であり、これらは、光ファイバケーブルで分光光度計に接続されたセンサヘッドを含むことが好ましい。分光光度計を使用して、単数または複数の所望の角度で物品に入射する光を測定することによってフィルムのスペクトルコードを決定するが、この角度は、フィルムに対して直角であっても、傾斜角度であっても、両方の組み合わせであってもよい。
【０４０８】
本発明のフィルムの光学特性を安全保障用途に利用するのに加えて、これらのフィルムの機械的特性を利用することもできる。したがって、たとえば、本発明のフィルムは、中間層の層状剥離に対する低抵抗を有するように意図的に設計することができ、それによって改変防止能力を提供する。
【０４０９】
Ｉ８．装飾用途
本発明の他の箇所で注意したとおり、本発明のフィルムの色シフト特性は、数多くの装飾用途に有利に使用することができる。したがって、たとえば、本発明のフィルムは、単独で、または、他の材料、フィルム、基板、コーティングまたは処理剤と組み合わせて使用して、包装紙、ギフト紙、ギフト袋、リボン、蝶形リボン、花および他の装飾物品を作ることができる。これらの用途において、フィルムは、そのままか、または、ひだを寄せるか、切断するか、エンボスするか、光輝く小装飾品に転換するかして使用するか、あるいは、他の方法で処理して、所望の光効果を作るかまたはフィルム容量を与える。
【０４１０】
本発明の先の記載は単に例示的なものであり、限定的なことは意図しない。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ決定されるべきである。
【図１】
0005980478.tif 000021
【図２】
0005980478.tif 000022
【図３】
0005980478.tif 000023
【図４】
0005980478.tif 000024
【図５】
0005980478.tif 000025
【図６】
0005980478.tif 000026
【図７】
0005980478.tif 000027
【図８】
0005980478.tif 000028
【図９】
0005980478.tif 000029
【図１０】
0005980478.tif 000030
【図１１】
0005980478.tif 000031
【図１２】
0005980478.tif 000032
【図１３】
0005980478.tif 000033
【図１４】
0005980478.tif 000034
【図１５】
0005980478.tif 000035
【図１６】
0005980478.tif 000036
【図１７】
0005980478.tif 000037
【図１８】
0005980478.tif 000038
【図１９】
0005980478.tif 000039
【図２０】
0005980478.tif 000040
【図２１】
0005980478.tif 000041
【図２２】
0005980478.tif 000042
【図２３】
0005980478.tif 000043
【図２４】
0005980478.tif 000044
【図２５】
0005980478.tif 000045
【図２６】
0005980478.tif 000046
【図２７】
0005980478.tif 000047
【図２８】
0005980478.tif 000048
【図２９】
0005980478.tif 000049
【図３０】
0005980478.tif 000050
【図３１】
0005980478.tif 000051
【図３２】
0005980478.tif 000052
【図３３】
0005980478.tif 000053
【図３４】
0005980478.tif 000054
【図３５】
0005980478.tif 000055
【図３６】
0005980478.tif 000056
【図３７】
0005980478.tif 000057
【図３８】
0005980478.tif 000058
【図３９】
0005980478.tif 000059
【図４０】
0005980478.tif 000060
【図４１】
0005980478.tif 000061
【図４２】
0005980478.tif 000062
【図４３】
0005980478.tif 000063
【図４４】
0005980478.tif 000064
【図４５】
0005980478.tif 000065
【図４６】
0005980478.tif 000066
【図４７】
0005980478.tif 000067
【図４８】
0005980478.tif 000068
【図４９】
0005980478.tif 000069
【図５０】
0005980478.tif 000070
【図５１】
0005980478.tif 000071
【図５２】
0005980478.tif 000072
【図５３】
0005980478.tif 000073
【図５４】
0005980478.tif 000074
【図５５】
0005980478.tif 000075
【図５６】
0005980478.tif 000076
【図５７】
0005980478.tif 000077
【図５８】
0005980478.tif 000078
【図５９】
0005980478.tif 000079
【図６０】
0005980478.tif 000080
【図６１】
0005980478.tif 000081
【図６２】
0005980478.tif 000082
【図６３】
0005980478.tif 000083
【図６４】
0005980478.tif 000084
【図６５】
0005980478.tif 000085
【図６６】
0005980478.tif 000086