(57)【要約】【課題】光学性能、破損抵抗、引裂き抵抗、寸法安定性、加工性が改善された光学フィルム、特に光学的偏光フィルムの提供。【解決手段】第２のポリマー材料の連続相と光学的に結合された第１のポリマー材料の分散相のブレンドを有する光学的偏光フィルムであって、前記第２のポリマー材料は、前記フィルムの第１の軸を基準として実質的な分子配向を有するとともに、前記フィルムの第２の軸に関しては前記第１の軸に関する前記配向と比較して弱い分子配向を有し、前記第１および第２のポリマー材料は、第１の偏光状態の光を実質的に透過するように十分に一致している屈折率を前記フィルムの前記第１および第２の軸の一方に沿って有し、且つ第２の偏光状態の光を実質的に反射するように十分に異なっている屈折率を前記フィルムの前記第１および第２の軸の他方に沿って有しているフィルム。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
第２のポリマー材料の連続相と光学的に結合された第１のポリマー材料の分散相のブレンドを有する光学的偏光フィルムであって、前記第２のポリマー材料は、前記フィルムの第１の軸を基準として実質的な分子配向を有するとともに、前記フィルムの第２の軸に関しては前記第１の軸に関する前記配向と比較して弱い分子配向を有し、前記第１および第２のポリマー材料は、第１の偏光状態の光を実質的に透過するように十分に一致している屈折率を前記フィルムの前記第１および第２の軸の一方に沿って有し、且つ第２の偏光状態の光を実質的に反射するように十分に異なっている屈折率を前記フィルムの前記第１および第２の軸の他方に沿って有しているフィルム。
【請求項２】
前記第２のポリマー材料は、前記フィルムの前記第１および第２の軸の一方に関して実質的な分子配向を有しており、前記フィルムの前記第１および第２の軸の他方に関しては分子配向を殆どまたは全く有しない、請求項１に記載のフィルム。
【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とその製造方法に関し、特に、フィルム中の材料の特性を利用して加工中の材料の応答を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去数年にわたって、高品質の光学フィルムの生産にポリマーフィルムを使用する研究が行われている。研究対象のポリマー光学フィルムは、一般に、多層フィルムの層間の屈折率の違いを利用するものである。例えば、多層光学フィルムは、高屈折率のポリマー層と低屈折率のポリマー層とを交互することによって作製できる。隣接する２つの層を、それぞれの屈折率の不一致度が比較的大きくなるように構成すると、２層の境界面において特定の波長の光が反射する。反射光の波長は、隣接する層の光学的厚さに依存する。光学フィルムは、ブレンドの種々の相の相対屈折率の関係を利用することにより、ポリマーブレンドから作ることもできる。
【０００３】
あるタイプの多層光学フィルムは、隣接する屈折率を不一致にさせるために、複屈折ポリマーを使用している。そのようなフィルムでは、多層フィルムは、フィルムの面内の１軸にのみ沿った方向に１軸延伸されるか、または、フィルムの面内の直交する２軸に沿った方向に二軸延伸される。延伸の結果、２つの隣接層の一方の内部の分子は、延伸の方向に配向させられる。分子配向により、影響層の屈折率が延伸方向に変化する。
【０００４】
フィルムの複数層のうちの一層が複屈折を呈する多層フィルムの延伸は、延伸方向に沿った２つの隣接層の屈折率の不一致を得るために利用できる。２層の屈折率が、面内の非延伸方向に一致している場合、この多層フィルムは、一方の偏光の光を反射させ他方の偏光の光を透過させるために利用できる。そのようなフィルムは、例えば、反射偏光子として利用できる。影響層が面内の直交２軸方向に配向させられるように多層フィルムを延伸すると、両方向に屈折率の不一致が得られる。そのようなフィルムは、両方の偏光の光を反射させるために（例えば、光のそれぞれの波長に対する鏡として）利用できる。
【０００５】
前述したように、ポリマー光学フィルムに使用される１種類以上の材料は、材料の延伸に伴って変化する光学的特性を有している。これらの特性は、材料の延伸方向に依存する、指向性の分子配向を呈する傾向がある。そのような光学フィルムは、互いに直交する３軸、すなわち、面内の２軸ｘとｙ、および厚さの軸ｚによって表すことができる。そのような光学フィルムの光学的性質は、一般に各材料のｘ、ｙ、およびｚ軸方向の屈折率ｎｘ、ｎｙ、およびｎｚに依存している。したがって、使用材料の光学的性質に対して正確な制御を行えるように光学フィルムを加工することが望ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概要
本発明は、広義には、光学フィルムとその製造法に関する。本発明の一実施態様によれば、少なくとも第１および第２の材料を含む光学フィルムは、少なくとも第１の材料に、フィルムの第１の面内軸に沿って光学的配向を誘発し、該第１の材料に、フィルムの第２の面内軸に沿って、第１の面内軸に沿って誘発された配向よりも実質的に小さい配向を誘発する条件下で、フィルムの第１および第２の面内軸に関してフィルムを加工することによって作られる。第２の材料の屈折率は、フィルムの第１および第２の面内軸の一方に沿って第１の材料の屈折率と一致している。
【０００７】
このプロセスは、改良された光学的および／または機械的性能を備えたフィルムを作るために利用してもよい。当該プロセスは、多種類のフィルムを作るために利用してもよい。２種類以上のフィルム材料により、多層光学フィルムの交互層を形成してもよい。２種類の材料を、例えば、材料の連続相と分散相としてブレンドフィルムに構成してもよい。本発明の一実施態様によれば、延伸プロセスの条件に合わせて材料の応答を制御することによって、２種類の材料の分子配向状態について種々の組合せを得ることができる。
【０００８】
本発明の前述の概要は、本発明の個々の説明実施態様またはあらゆる実施形態を説明しようとするものではない。以下に記載の図面ならびに詳細な説明により、これらの実施態様を更に詳しく例示する。
【０００９】
本発明は、添付図面と関連させた本発明の種々の実施形態に関する以下の詳細な説明を考慮することによって、より完全に理解できるであろう。
【００１０】
本発明は、一般に、多種類の光学フィルム、材料、およびプロセスに応用できる。本発明は、加工中にフィルムを延伸するときに、フィルムに使用される材料の粘弾性特性をあるとしても利用して該材料に誘発される分子配向の量を制御する、ポリマー光学フィルムの作製に特に適していると考えられる。以下に説明されるように、光学フィルムは、光学フィルムの生産に用いられる材料の種々の特性に関する考察事項を利用することによって改良できる。この改良は、光学性能の改良、破損抵抗または引裂抵抗の改良、寸法安定性の向上、加工性の向上等の中の１つ以上を含む。本発明の種々の側面は、下記の多種多様な例の考察を通して理解されるだろうが、本発明は、その通りに限定されるものではない。
【００１１】
図１を参照しながら、本発明の一特定実施形態による光学フィルムの作製プロセスを説明する。図１に、光学フィルム１０１の一部を示す。図示の光学フィルム１０１は、互いに直交する３軸ｘ、ｙ、ｚを基準として表すことができる。図示の実施形態では、２つの直交軸ｘとｙはフィルム１０１の面内にあり（面内軸）、第３の軸はフィルムの厚さ方向に延びている。
【００１２】
光学フィルム１０１は、光学的に結びつけられた少なくとも２種類の材料（例えば、反射、散乱、透過等といった光学的効果を生じるように組み合わせた２種類の材料）を含んでいる。２種類の材料の特性を利用することにより、フィルム１０１の少なくとも１軸に沿った方向に所望の屈折率不一致を与えることができる。一般に、２種類の材料の性質は粘弾性である。材料の少なくとも１つは、ある条件下で複屈折しやすくなる。本発明は、共押出し可能な材料を含むフィルムに特に適している。例えば、共押出多層フィルムおよびポリマーブレンドフィルムは、そのようなフィルムの作製に良く適している。フィルム１０１が共押出し材料を含むとき、該材料は、共押出しプロセスの要件を満足する類似のレオロジー（例えば、粘弾性）を有していなくてはならない。しかしながら、下に述べるように、フィルムの粘弾性特性は、２種類の材料が選択加工条件に対して別々の反応を示す程度に異なっていてもよい。
【００１３】
加工中、フィルム１０１は少なくとも２方向に延伸される。以下の説明の中で、延伸という用語は、フィルムを伸張または伸長させる実施例と組み合わせて使用される。また、圧縮によって歪が生じる可能性もあることを理解すべきである。一般に、延伸プロセスはいずれかのタイプでありうる。この延伸プロセスは、１種類または複数種類の材料に選択的に分子配向を誘発するために利用してもよい。誘発された分子配向は、例えば、影響材料の屈折率を延伸の方向に変化させて、フィルムの機械的性質を変更するために利用してもよい。延伸によって誘発される分子配向の量は、以下に更に十分に説明するように、フィルムの所望の性質に基づいて制御することができる。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、光学フィルムは、２種類以上の材料を用いて形成される。ある条件下では、延伸中に一方の材料だけが実質的に配向される。別の条件下では、延伸プロセスによって他方のまたは両方の材料が実質的に配向される。この配向により、２種類の材料の屈折率が、一方の面内方向については一致しているが他方の面内方向について実質的に不一致となる場合、このフィルムは光学的偏光フィルムを作製するのに特に適している。このプロセスを利用すると、一方の面内軸方向にのみ実質的な屈折率の不一致を与えるように、直交面内軸の両方の方向にフィルムを延伸することによって偏光フィルムを作ることができる。
【００１５】
本発明の種々の実施形態によれば、一方の面内軸に沿った屈折率が実質的に等しく、他方の面内軸に沿った屈折率が実質的に不一致である光学フィルムを作製できる。一致方向は、偏光子の透過（通過）方向を構成し、不一致方向は反射（遮断）方向を構成する。一般に、反射方向の屈折率の不一致度が大きく且つ透過方向の一致度が近いほど、偏光子の性能は良くなる。また、２つの材料の厚さ方向の屈折率を制御する（例えば、一致させる）ことによって、光学フィルムの光学性能を改善することができる。
【００１６】
材料の屈折率が波長の関数であること（すなわち、材料が一般に拡散を示すこと）が分かるであろう。したがって、屈折率に関する光学的要件も波長の関数である。光学的に結びつけられた２種類の材料の屈折率の比率を利用して、この２種類の材料の反射強度を計算できる。２種類の材料の屈折率の差をこれらの材料の平均屈折率で割った解の絶対値は、フィルムの光学性能を示す。これを、正規化屈折率差（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  ｉｎｄｅｘ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）と呼ぶ。一致している面内屈折率の正規化差は、あるとしても、一般に、好ましくは約０．０５未満、更に好ましくは約０．０２未満、最も好ましくは約０．０１未満である。同様に、偏光フィルムの厚さ方向の屈折率の正規化差は、好ましくは約０．０９未満、更に好ましくは約０．０４未満、最も好ましくは約０．０２未満であってもよい。ある例では、多層の積重品の隣接する２種類の材料の厚さ方向に、制御された不一致が存在することが好ましい場合がある。そのようなフィルムの光学性能に対する、多層フィルムの２種類の材料のｚ軸屈折率の影響は、９５年１０月３日に提出された「光学フィルム（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ）」と題された米国特許出願第０８／４０２，０４１号、本願明細書と同時に１９９８年１月１３日に提出された「カラーシフト用フィルム（Ｃｏｌｏｒ  Ｓｈｉｆｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍ）」と題された米国特許出願第０９／００６，５９１号、および１９９８年１月１３日に提出された「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号に更に詳しく説明されている。
【００１７】
偏光子の不一致の面内方向正規化屈折率差は、一般に、好ましくは約０．０６、更に好ましくは約０．０９より大きく、最も好ましくは約０．１１より大きい値である。より概括的には、この差は、光学フィルムの他の性状を著しく劣化させずに出来る限り大きな値であることが好ましい。本発明のいくつかの実施形態によれば、多層対を利用する場合、一次反射を最適にするには層対の各層の光学的厚さは等しくなくてはならない。本願明細書では、光学的厚さとは、物理的な層の厚さと任意の波長における屈折率との積のことを言う。別の実施形態では、もっと高い次数の反射ピークが望ましく、これらの反射を最適化する、等しくない光学的厚さを利用してもよい。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、２種類の共押出ポリマー材料の異なる粘弾性特性を利用して、改良された光学フィルムを作製できる。粘弾性とは、ポリマーの基本特性である。ポリマーの粘弾性特性は、応力に対して粘性液体または弾性固体のように応答するポリマーの傾向を示すために使用できる。高温および／または低歪み速度で延伸されると、ポリマーは殆どまたは全く分子配向せずに粘性液体のように流動する傾向がある。低温および／または高歪み速度では、ポリマーは、付随的に分子配向を生じる固体のように、弾性的に延伸する傾向がある。低温プロセスは一般に非晶質のポリマー材料のガラス転移温度付近であるが、高温プロセスは通常は実質的にガラス転移温度を上回る。
【００１９】
ポリマーの粘弾性の挙動は、一般に、ポリマー材料における分子緩和率の結果である。分子緩和率は、平均最長総緩和（すなわち、総分子内転位）時間またはそのような時間の分布によって特徴付けられる。平均最長緩和時間は一般に、温度の低下に伴って増加し、ガラス転移温度付近で、非常に大きな値に近づく。平均最長緩和時間は、一般に利用されている加工時間および温度下で当該最長モードの緩和を実際的な目的のために阻止するポリマー材料の結晶化および／または架橋によって、増大させることもできる。化学組成および化学構造（例えば、分岐）と同様に、分子量および分子分布が最長緩和時間に影響を及ぼす可能性もある。
【００２０】
特定のポリマー材料の平均最長緩和時間がプロセスの延伸時間にほぼ等しい、またはこれを超える場合、材料の延伸の方向に実質的な分子配向が生じる。したがって、高速および低速の歪み速度は、それぞれ、平均最長緩和時間よりも短いまたは長い時間にわたって材料を延伸するプロセスに相当する。プロセスの延伸温度、延伸速度、延伸比を制御することによって任意の材料の応答を変更できることが分かるであろう。
【００２１】
本発明の１つの側面によれば、延伸プロセス中の配向度を広範囲にわたって正確に制御できる。ある延伸プロセスでは、フィルムの少なくとも１方向の分子配向量を実際に減少させることが可能である。例えば、フィルムは、一方の方向にのみ引き延ばして、横断方向については寸法的に弛緩させておいてもよい。このプロセスにより、横断方向の初期分子配向を小さくすることができる。このように、当該プロセスは、消極的な配向プロセスであってもよい。延伸プロセスによって誘発された延伸方向の分子配向は、実質的に非配向から、軽微な非光学的配向（例えば、フィルムの光学性能に対して無視できるほどの影響しか及ぼさない配向）、さらには種々の光学的配向度まで、幅がある。
【００２２】
光学的配向の相対的な強さは、フィルムの材料と相対屈折率によって決まる。例えば、強い光学的配向は、任意の材料の全固有（正規化）複屈折率と対応していることがある。あるいは、延伸の強度は、任意の延伸プロセス手順の材料の間に実現可能な正規化屈折率の差の全量と関連していることがある。また、特定の分子配向量は、ある状況下で強い光学的配向を示したとしても、別の状況下では弱い光学的配向しか示さない、または、光学的配向を全く示さない場合があると考えられることを認識すべきである。例えば、第１の面内軸に沿った、ある大きさの複屈折率は、第２の面内軸に沿った複屈折率が非常に大きい場合には、無視できる程度のものであってもよい。しかし、第２の面内軸に沿った複屈折率が小さくなるにつれ、第１の面内軸に沿った僅かな配向が次第に光学的に優勢となる。幾らかまたは実質的な光学的分子配向を引き起こす程度の短時間および／または低温で生じるプロセスは、それぞれ、弱いまたは強い光学的配向を誘発する延伸プロセスである。分子配向を殆どまたは全く誘発しない程度の長時間および／または高温で生じるプロセスは、それぞれ、非光学的配向または非配向のプロセスである。
【００２３】
プロセス状態に照らして材料の応答（配向／非配向）を考慮しながら材料およびプロセス状態を選択することにより、あるとしても各延伸プロセスの軸に沿った配向量を各材料毎に別々に制御することができる。したがって、結果として、各材料が各軸に沿って種々タイプの前述分子配向を備えているフィルムを作製できる。例えば、第２の面内軸に沿って非光学的配向または非配向であるが第１の面内軸に沿って強くまたは弱く光学的配向を有する第１の材料と、２軸方向に光学的配向を有する（例えば、両方の面内軸に沿って光学的配向を有する）第２の材料とを有するフィルムを製造することができる。２軸方向の光学的配向は、例えば、対称（例えば、両方向とも強くまたは弱く光学的配向させられる）であってもよいし、非対称（例えば、一方向に強く光学的配向させられ、他方向に弱く光学的配向させられる）であってもよい。プロセスによっては、１種類の材料だけに光学的配向を与えることができる。
【００２４】
特定の延伸プロセスによって誘発される分子配向の量は、それ自体が必ずしも結果フィルムの分子配向を要求するものではない。第１の延伸プロセスにおける、ある配向量は、ある材料にとって、第２の延伸プロセスにおける別の分子配向の補償または支援を可能にするものであってもよい。例えば、第１の延伸プロセスは、第１の材料に強い光学的配向を与え、第２の材料に光学的配向を与えないものであってもよい。第１の材料については弱い光学的配向をもたらし、第２の材料については強い光学的配向をもたらす、第２の延伸プロセス（例えば、第２の材料の核形成を誘発する第１の延伸プロセスの分子配向の結果として生じる）を利用してもよい。この場合、第１の延伸プロセスによって第１の材料に誘発される配向は、第２の延伸プロセスによって第１の材料に誘発される配向よりも大きい。この例では、結果として得られるフィルム中の第１の材料が第１の延伸の方向に強い光学的配向を有し、第２の材料が第２の延伸の方向に強い光学的配向を有している。
【００２５】
さらに別の例では、光学フィルムに使用されている個々の材料の粘弾性を複数の延伸プロセスで利用して、構成材料のうちの１種類が２軸方向に光学的配向（対称または非対称）を有し、他の構成材料が１方向（１軸方向）にのみ光学的配向を有しているフィルムを製造できる。そのような光学フィルムは、第１の材料に光学的配向を与え、第２の材料に配向を与えない（すなわち、光学的配向を与えない）ように第１の延伸プロセスの条件を選択することによって製造してもよい。第２の延伸プロセスの条件は、両方の材料に光学的配向を与えるように選択されてもよい。その結果、第１の材料が第２の方向にのみ光学的配向が与えられ、第２の材料が第１および第２の両方向に光学的配向を与えられているフィルムが得られる。そのようなプロセスの種々の利点を、以下に記載の種々の実施形態、実施例、およびプロセスで説明する。
【００２６】
種々の可能材料およびプロセスの実施形態の適応性および範囲は、専用に開発された配向図を作成することによって理解できる。これらの図面を利用することにより、所望数のプロセス段階後の種々の材料の光学的配向状態を示すことができる。配向図は次のように作成する。最初に、材料の面内の屈折率を描写する軸一式を引く。屈折率が必ず正であるため、図面に必要なのは第１象限だけである。第１の面内（延伸）方向の屈折をｙ軸で表し、第２の面内（延伸）方向の屈折率をｘ軸で表すことができる。この２つの軸の間に延びる４５°の斜線は、実現可能な面内等方状態を表す。一般的なプロセスでは、光学フィルムに使用される材料は最初は等方性のことがあり、当該線上に複数の点で表すことができる。場合によっては、材料が最初から配向状態のこともある。そのような場合の多くは、例えば流延工程などの前段階のプロセス工程がこの配向の源となっている（図面作成は、この前工程から始めてもよい）。配向図は、材料の配向状態を表す。例えば、図２Ａは、６３２．８ｎｍで等方性屈折率が１．６２５と１．６４３である初期等方性を備えた２種類のポリマーを示す配向図である。（例えば、７０％のＰＥＮと３０％のＰＥＴサブユニットを含むポリエステルｃｏＰＥＮ、およびホモポリマーＰＥＮ）である。
【００２７】
それだけに限らず実現可能なプロセス工程として、一方の方向にフィルムを延伸して他の面内方向を本質的に一定に保持する工程（例えば、従来のテンターによる延伸）、一方の方向に延伸して他の面内方向を寸法的に緩和させる工程（例えば、従来の縦延伸機（ＬＯ）による）、または両方の方向に同等または不等に同時延伸する工程（例えば、同時二軸テンター）などがある。種々のプロセスの変更またはこれらのプロセスの組合せ（例えば、ＬＯ／テンター、テンター／ＬＯ、二軸テンター／ＬＯ、圧縮など）を利用できる。
【００２８】
任意の数の任意の工程の後、材料は、第１の延伸の方向への一軸配向（ｕ）、第２の延伸の方向への一軸（横方向）配向（ｔ）、面内での二軸配向（ｂ）（面外の厚さ方向の一方向圧縮は、面内の二軸延伸を構成するので、面内）など、種々の配向状態のうちのいずれかになっていることが分かるであろう。それ以外の配向プロセスも可能である。例えば、面外一軸延伸は、面内の２軸圧縮すなわち２軸延伸の逆に見える。材料は、材料の屈折率が延伸方向に増加するように正の複屈折率（Ｐ）であってもよいし、材料の屈折率が延伸方向に減少するように負の複屈折率（Ｎ）であってもよい。図２Ｂに、一軸配向で複屈折率が正である材料２０１（ｕＰ）、横方向一軸配向で複屈折率が正である材料２０３（ｔＰ）、二軸配向で複屈折率が正である材料２０５（ｂＰ）、および複屈折率が負である類似物２０２、２０４、２０６（ｕＮ、ｔＮ、ｂＮ）など、いろいろな材料の種々の状態を示す。屈折率が一致する方向を、異なる延伸軸を示す別々の数字によって指定できる。図２Ｂにおいて、二軸延伸状態は、第１および第３象限の一般形状をとり、１軸状態（ｕおよびｔ）は、第２および第４象限の形状を有する。材料状態図の辺の長さは、等価な等方性状態からの屈折率の変化を表し、各象限図の頂点は等価な等方性状態の屈折率を表している。最初の近似化として、等価な等方性状態は、初期等方性材料の屈折率の状態である。等価な等方性状態からの厚さすなわちｚの屈折率の符号変化を示すために、頂点にプラスまたはマイナスの符号（＋／−）を使用してもよい。また、図２Ｃに記載されているように、３次元の配向図を使用してＺ軸方向の屈折率をはっきりと示してもよい。最後に、一軸延伸と二軸延伸の間の移行では、１つの辺に対して原延伸方向に図を縮小して、第２の辺を頂点に対して短くしてもよい。
【００２９】
配向図を利用することにより、種々のプロセスの選択の結果として生じる光学フィルムを図式化することができる。適切な材料を利用して、２種類の配向状態の任意の組合せを組合せることによって最終物品を製造できる。以下に種々の例を記載して、種々の配向状態の組合せを説明する。しかしながら、本発明は記載実施例に限定されるものではない。図２Ｄの配向図は、図２Ａに記載の等方性状態を備えた材料を一軸延伸した場合を示すものであり、偏光子を作製するために選択された延伸条件および材料により、結果としてｕＰ−ｕＰ−２という配向図を得た。図２Ｅは、一軸延伸の場合に正および負の複屈折を有する材料対（例えば、ＰＥＮとシンジオクタクチックポリスチレン）を一軸延伸した場合を示すものであり、結果としてｕＰ−ｕＮ−２という配向図を得た。前述のケースでは、配向図で、最も高い等価等方性状態を備える材料に関する表示が最初に行われ、それより低い等価等方性状態を備える材料に関する表示が次に行われ、方向の一致（ここでは、第２の非延伸面内軸）に関する表示が最後に行われている。その他の一致状態の表示として、第１の面内延伸方向において一致している場合の”１”、面内方向で一致していない場合の”０”などがある。面外の第１および第２の材料のｚの屈折率の条件（一致または相違）を示すために、第２の一致状態識別子”＋”、”−”、または”０”を追加してもよい。（図２Ｄおよび２Ｅの）両ケースにおいて、結果は、ｘ軸方向に沿った透過（通過）軸とｙ軸方向に沿った反射（遮断）軸とを備えた偏光子である。
【００３０】
配向図で示すと、プロセスの定性効果の違いを見分けることができる。正の複屈折の材料を延伸すると、配向図の絶対長は延伸方向に増加する。延伸中に他の材料の配向プロセス（例えば、結晶化などの相転移）が行われていなければ、一軸延伸により、非延伸方向およびｚ軸方向の配向図の絶対長は、そのまま維持されるか、減少させられる傾向がある。二軸延伸は、両方の面内軸方向を増加させる傾向があるので、ｚの屈折率は、透過等方性状態が一定である（例えば、結晶化による高密度化が無い）限り、減少傾向を示す。負の複屈折材料の場合は、逆の変化を生じる。例えば、図２Ｆは、等方性屈折率が２１１である正の複屈折材料が、二段階の二軸延伸プロセスに対してどのように応答するかを示したものである。最初に、材料をｙ軸方向に延伸する。最初の延伸後、材料は、面内屈折率が２１３および２１５の一軸配向状態を呈する。ｘ軸方向に残量を延伸すると、第１の軸に沿った屈折率は２１７まで減少し、材料のｘ軸に沿った屈折率は２１９まで増加する。適切な延伸条件と組み合わせてそのようなプロセスを使用することにより、ｘ軸およびｙ軸のそれぞれに沿った屈折率の正味変化が実質的に同じになるように材料を延伸することが可能である。一般に、他の配向プロセスまたは高密度化プロセスが行われなければ、ｚ屈折率は、それぞれの延伸プロセスのあいだ減少し続ける。
【００３１】
複数の材料に対する複数の延伸プロセスの効果を、図２Ｇ〜２Ｉを参照しながら詳しく説明する。図２Ｇに、２種類の正の複屈折材料の最初の一軸延伸の後の配向図を示す。結果は、第１の材料が強く配向され、第２の材料が弱く配向されたｕＰ−ｕＰ−０の図である。図２Ｈに、第２の方向への延伸中の、ｕＰ−ｔＰ−２の配向状態図への推移を示す。後者のケースは、所望の最終物品（例えば、最後の延伸方向に沿って、その透過方向を備えている偏光子）であってもよい。最後に、図２Ｉに、最終的なｂＰ−ｔＰ−２の配向状態への推移を示す。繰り返すが、これにより最後の延伸方向（ｘ軸）に沿った透過方向を備えた偏光子がもたらされる。この時点で、第１の材料は強く二軸配向され、第２の材料は強く一軸配向されている。
【００３２】
延伸プロセスは、第１の近似状態への材料の配向変化を形成するものであるが、高密度化などの第２のプロセスまたは結晶化などの相転移が配向特性に影響を及ぼす可能性もある。極端な材料相互作用（例えば、自己集合や液晶転移）の場合は、これらの影響が優先されることがある。代表的なケースでは、例えば、ポリマー分子の主鎖が流れと整列する傾向（歪み誘起結晶化などの作用）がある延伸ポリマーでは、配向の特性に対して副次効果のみを与える傾向がある。しかしながら、歪み誘起結晶化などの結晶化は、そのような配向の強度に著しい影響（例えば、弱い配向延伸を強い配向延伸に変えることもある）を有する。
【００３３】
一般に、高密度化は、結晶化を伴うと、材料の平均すなわち等価等方性屈折率を増加させる傾向がある。これらの影響は一般には小さいが、加工の進行に伴って配向変化の性質を不明瞭にする可能性がある。例えば、ポリエステルなどの一軸配向の材料は、熱硬化によって結晶性を増すことがある。これにより、面内屈折率の増加のほうが、ｚ屈折率の減少よりも多くなることがある。結果として得られた屈折率は、非晶質の等方性屈折率と比較すると、二軸配向への転化を示唆しているように見えるが、実際の変化は、最終的な半晶質材料の等価等方性状態への変移である。これは、図２Ｊにおいて、等方線に沿った第１の位置２２１から第２の位置２２２までの材料図の移動として示されている。最終材料の等価等方性屈折率は、最終指数を利用して種々の方法で評価することができる。例えば、単純平均を使用してもよい。あるいは、等方性の局所場を仮定して分極率の維持を求める、ローレンツ−ローレンス（クラウジウス−モソッティ）の式の異方性バージョンを使用してもよい。
【００３４】
プロセスによって誘発される結晶化などの相転移が、別の配向効果をもたらすこともある。例えば、ＰＥＮおよびＰＥＴを含む多数のポリエステルの非延伸方向の屈折率は、厚さ方向よりも面内方向のディメンションを優先的に維持する一軸延伸のあいだ、単調変化しない。（結晶の成長率と、芳香環の平面化を結果的に生じる流動下の異方性結晶の回転について十分に幾何学的に考慮する必要があるだろうが）結晶の配列が起こっていると思われる。これにより、ｚ屈折率を犠牲にして非延伸面内屈折率が増加する。したがって、この結晶配列プロセスにより、一軸延伸中に不等な二軸光学的配向を生じる低レベルの横配向を提供できる。結晶の成長を促進させるその後のプロセス工程が、既存の結晶配列による配向プロセスとなることもある。
【００３５】
図１Ｂに、本発明の実施形態によって作製された多層光学フィルム１１１を示す。図１Ｂのフィルム１１１は、複屈折材料１１５の第２の層と共に共押出しされた複屈折材料１１３の第１の層を含んでいる。図１Ｂに記載されているのは２層のみであり、本願明細書では一般的な説明しかしないが、当該プロセスは、任意の他種類の材料から作られた数百層または数千層の多層光学フィルムに応用することもできる。多層光学フィルムに関する概説は、上に引用した、本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第０８／４０２，０４１号、同第０９／００６，５９１号、および同第０９／００６，０８５号に記載されている。
【００３６】
材料は、粘弾性を備えることによって、フィルム１１１内の２種類の材料１１３および１１５の延伸挙動を少なくとも部分的に減結合するように選択してもよい。延伸挙動を減結合することによって材料の屈折率の変化を別々に制御して、２種類の材料の配向状態を種々に組合せることもできる。そのようなプロセスの１つでは、２種類の材料は、共押出多層フィルムの隣接する層を構成している。流延プロセス中に幾らかの配向が共押出フィルムに故意にまたは偶然に取り入れられることがあるものの、共押出層の屈折率は一般に初期等方性を有している（すなわち、屈折率が各軸に沿って同一である）。一例示実施形態において、フィルムは、２種類のうちの材料の一方に光学的配向を与え、他方に光学的配向を与えないまたは配向を与えない条件下で、第１の方向に（例えば、ｙ軸に沿って）延伸してもよい。この方法では、一方の材料が第１の延伸の方向（例えば、ｙ軸方向）に分子配向するが、他方の材料は実質的に等方性を呈する。次に、両方の材料に光学的配向を与えるように選択された条件下で、第２の方向（例えば、ｘ軸に沿った方向）に第２の延伸プロセスを実施してもよい。この例では、一方の材料が第２の延伸の方向（例えばｘ軸）にのみ実質的な一軸配向を有し、他方の材料が両方向（例えばｘおよびｙ軸）に実質的な二軸配向を有する。
【００３７】
前述のプロセスでは、材料の屈折率を制御する融通性が高められている。材料が延伸されると、ｚ軸方向の材料の屈折率が影響を受ける場合がある。ポリマー材料を一方向に延伸すると、延伸されたポリマーの近似非圧縮性（体積保存）により、材料が、残りの２つの直交方向の一方または両方に寸法収縮することがある。延伸条件が一方向の寸法を強要している場合、第３の方向に更に寸法収縮が生じる。例えば従来のテンターを使用して、例えばポリマーフィルムを第１の方向に延伸した場合、製造プロセスは、基本的に、固定された非延伸面内寸法を維持する。これにより、ほとんどすべての寸法収縮が厚さ方向に発生して、ｚ軸の屈折率が変化する。例えば縦延伸機（例えば、種々の速度のローラから成る）を利用して第１の方向にポリマーフィルムを延伸する場合、製造プロセスは基本的に、固定された非延伸面内寸法を維持する、すなわち、この方向に収縮すなわちネックダウンを生じさせる。前述のプロセスを利用すると、材料の相対的ｚ軸屈折率を調整することもできる。以下の説明では、ｚ軸屈折率の調整によって得られる利点を述べる。
【００３８】
反射偏光子を形成する方法の１つは、第１の複屈折材料と、延伸プロセス中に不変であり続ける等方性屈折率を有する第２の非複屈折材料とを使用する。第２の材料は、第１の材料の非延伸面内屈折率と一致する等方性屈折率を有するように選択される。そのようなプロセスでは、配向材料の厚さ方向の屈折率が変化した結果として、ｚ軸に沿った２種類の材料の屈折率に不一致が生じることがある。多層フィルムにおけるｚ軸の重要性は、上に引用した米国特許出願第０８／４０２，０４１号に記載されている。
【００３９】
本発明の一実施形態によれば、材料および加工条件を選択する際に、厚さ方向（ｚ軸）の屈折率の変化を考慮に入れる。材料の種々の特性を利用することによって、２種類の材料のｚ軸に沿った屈折率の不一致を、希望通りに低減させたり解消させることができる。また、フィルム延伸時の２種類の材料の応答を減結合することにより、相対的ｚ軸屈折率および面内屈折率を所望レベルに調整することが可能となる。
【００４０】
光学的性質の向上に加え、形成されたフィルムの機械的性質の向上のために、光学的配向を与える延伸プロセスと光学的配向を与えない（または配向を与えない）延伸プロセスとを組み合わせを利用することもできる。少なくとも１つの材料が二軸分子配向を呈するとき、一方向にしか延伸されなかったフィルムと比較して、引裂開始抵抗が向上される。このように、本発明の特定の一実施例によれば、光学的偏光フィルムに少なくとも１つの二軸配向材料を与えることによって、フィルムの機械的性質が向上する。このようにして改良される機械的性質として、例えば、偏光子フィルムの巻付き性および加工性の向上などがある。二軸配向材料の存在により、引裂開始抵抗および引裂抵抗を含むフィルムの靱性も改良される傾向にある。
【００４１】
少なくともいくつかの材料の二軸配向すなわち交差した一軸配向により、収縮ならびに熱膨張および吸湿膨張を含む寸法安定性も向上できる。寸法安定性は、例えば液晶表示装置などの最終用途で重要であることが多い。面内膨張に関する制約により、例えば、表示装置の有用性を低減または喪失させる面外の反りまたは湾曲を招く可能性がある。本発明の一実施形態による二軸配向の偏光子は、この問題を著しく減少する、または解消するものである。また、種々の機械的性質の指向特性が変わることがあることにも注意すべきである。例えば、最大引裂抵抗または最大熱膨張の方向は、最終延伸方向と一致していてもよいし、直角をなしていてもよい。場合によっては、材料の種類および加工は、光学材料の配向を制御することによって、ならびに、例えば、スキン層（および、多層フィルムの内部保護境界層）の組成物および相対的厚さを制御することによって、これらの方向および大きさに合わせて選択してもよい。
【００４２】
フィルムの非光学材料（例えば、保護境界層、スキン層、促進層等）に二軸性特性を与えることによって、光学フィルムに改良された機械的性質を与えることもできる。例えば、交互層に第１の複屈折材料と第２の複屈折等方性材料とを含んでいる多層構造を作製してもよい。このフィルムは、１つ以上の配向可能な保護境界層またはスキン層を含んでいてもよい。そのようなフィルムは、光学層の第１の材料に光学的配向を誘発せずに非光学材料を第１の延伸の方向に配向させる条件下で、第１の方向について加工してもよい。その後、光学層の複屈折材料と非光学材料とを配向させる条件下で、このフィルムを、第２の方向について加工してもよい。結果として得られるフィルムは、フィルムの光学部を形成する、一軸方向に光学的配向された複屈折材料と等方性材料から成る隣接層と、少なくとも１つの二軸配向の非光学層（例えば、保護境界層またはスキン層）とを有している。
【００４３】
二軸配向を誘発させた非光学材料を、ブレンド光学フィルムに使用してもよい。例えば、ブレンドの少なくとも光学材料を本質的に一軸配向させる条件下で、１つ以上の促進層（以下に詳述）を、二軸延伸プロセスを利用して二軸配向させてもよい。そのような組立法の１つで、５層フィルムを作ることができる。このフィルムは、Ａ層が非光学促進層でＢ層が光学的ブレンド層であるときに、ＡＢＡＢＡの形態のものであってもよい。そのようなフィルムでは、それぞれの促進層は、同じ構造のものであってもよいし、異なる構造のものであってもよい。同様に、種々の光学的ブレンド層は、同じ構造のものであってもよいし、異なる構造のものであってもよい。そのようなフィルムは、１つ以上の促進層を二軸配向し且つブレンド層の少なくとも１つの材料を一軸配向する条件下で加工してもよい。種々の材料および層を利用して、強いおよび弱い二軸配向および一軸配向の種々の組合せを得ることができる。
【００４４】
前述の例で示したように、本発明の一側面によれば、少なくとも２種類の異なる複屈折材料を利用して、そのうちの１種類をフィルムの非光学部に組み込んだ光学フィルムを作ることができる。２種類の材料を共押出しによって光学フィルムに形成し、その後、所望の光学性能が得られるように加工することができる。そのような共押出しフィルムは、フィルムの非光学部の複屈折材料が二軸配向され、フィルムの光学部の複屈折材料が一軸配向されるように加工できる。そのようなフィルムでは、フィルムの光学性能に著しい影響を及ぼさずに、改良された機械的性質を得ることができる。
【００４５】
フィルムを二軸延伸することにより、材料の選択の幅も広くなる。従来の一軸延伸偏光子では、一方の材料は、他方の（歪み誘起複屈折）材料の非延伸方向と一致する等方性屈折率を有するように選択されていた。等方性材料として使用できる材料の数を制限する例の中には、延伸された複屈折材料の屈折率が非常に高いことがある。しかし、フィルムが二軸延伸されるので、２種類の歪み誘起複屈折材料を使用してもよい。例えば、延伸されたときに、他の材料の非配向（非光学的配向）の面内屈折率と一致する面内屈折率を有する場合、より低い等方性屈折率を備えたフィルムを利用することができる。言い換えると、（例えば、第２の複屈折材料の厚さ方向の屈折率を、二軸延伸プロセスの結果として減少させることによって）一方の材料の面内屈折率を、他方の材料の非配向の面内屈折率と一致するように上げることができる。更に別の実施形態において、延伸後の面内屈折率が、他方の材料の最高屈折率と一致している第２の材料を使用できる。種々の実施例では、正の複屈折材料について屈折率の説明を行っているが、本願明細書全体に記載されている概念は、負の複屈折材料材料（または、正および負の複屈折材料の組合せ）にも適用可能であることを理解すべきである。
【００４６】
以下に記載の特定実施例から分かるように、二軸延伸されるフィルムに使用される特定の材料は、フィルムの熱硬化が可能であるように選択してもよい。前述フィルムの改良された機械的性質ならびにフィルムの熱硬性により、フィルムはコーティングなどの後処理操作および種々の最終用途の機能に特に適したものとなる。フィルムの熱硬化は、多くのそのようなフィルムの光学的性質を向上することもある。
【００４７】
フィルムの二軸延伸は、材料の選択の自由を広げるのみならず、最終物品の配置を制御する融通性も向上する。典型的な一段延伸工程では、第２の等方性材料の屈折率を、第１の複屈折材料の、より低い屈折率と一致させる。第１の正の複屈折材料（すなわち、延伸により面内延伸方向に沿って屈折率が増加する材料）の場合、延伸結果と垂直な、より低い第２の面内屈折率と一致させることによって、単一延伸方向に最大屈折率差すなわち最大反射（遮断状態）を呈する偏光軸（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｘｉｓ）を備えた偏光子がもたらされる。第２の等方性材料の屈折率を、第１の複屈折材料の、より高い屈折率と一致させる一段延伸工程を利用することも可能である。これは、例えば、第１の複屈折ポリマーとしてポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルを使用し、第２の等方性ポリマーとして、６３２．８ｎｍで屈折率が約１．６８であるポリビニルナフタレンまたはポリビニルカルバゾールを用いることによって実施できる。そのようなフィルムでは、単一延伸と垂直な方向に最大屈折率差、したがって最大反射（遮断状態）を呈する偏光軸を有する偏光子を作製できる。本発明の前述側面により一段延伸工程を利用することができるが、そのような偏光子を作るために利用できる材料の数は制限される（例えば、光学フィルムに適しているのは、所要の高屈折率を備えた僅かな等方性材料だけである）。
【００４８】
第１の負の複屈折材料（例えば、面内延伸方向に沿って屈折率が減少する材料）を使用した別の一段延伸の場合、材料選択の観点からは、より高い第２の面内屈折率と等方性材料とを一致させることの方が簡単である。例えば、シンジオクタクチックポリスチレンと、ナフタレート、テレグラレート、イソフタレートのサブユニットを含むコポリエステルとを利用して、第２の等方性ポリマーとして６３２．８ｎｍで１．５７〜１．６４の等方性屈折率を達成することができる。これにより、延伸方向に垂直な透過軸を備えた偏光子が作製される。延伸方向に沿った透過軸を備えた偏光子を作るためには、負の複屈折の延伸ポリマーの低屈折率と一致するように種々のポリマーを選択しなくてはならない。等方性ポリマーが利用できる。あるいは、延伸方向の屈折率を一致させることによって、等方性屈折率が低い正の複屈折材料と組み合わせて等方性屈折率が高い負の複屈折材料を利用することもできる（例えば、種々のポリアクリレートまたはポリオレフィンと組み合わせてシンジオクタクチックポリスチレンを使用することによる）。最後に、前述の方法は適切な負の複屈折材料を必要とする。
【００４９】
本発明の別の側面によれば、加工条件を制御して反射および透過軸を変更させる多層延伸プロセスを利用できる。一実施形態によれば、種々の２軸方向二段階延伸プロセスで同一材料（例えば、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など）を使用して、一方が第２の延伸と共直線の反射軸を有し、他方が第１の延伸と共直線の反射軸を有する種々の多層光学フィルムを形成することができる。以下に記載の実施例で更に詳しく説明される通り、両材料とも歪み誘起複屈折材料にすることができ、二軸配向の第２の材料の面内屈折率は、両方とも、一軸光学的配向の材料の高い面内屈折率と一致させるように上げることができる。この方法により、材料の選択の幅が広がり、反射および透過軸に対する制御が向上する。
【００５０】
光学偏光子の反射および透過軸の配向を制御することにより、数多くの利点が提供される。本願明細書に記載されているタイプの反射偏光子３０１と吸収偏光子３０３とを図３に記載されているように組み合わせることが望ましいことが多い。そのような組合せにより、良好な総合偏光効率が得られる。本発明の反射偏光子と従来の吸収偏光子とを組み合わせることに伴う利点の１つは、フィルムロール方向を基準とする反射偏光子の反射軸と、吸収偏光子の消光軸とを意図的に一致させることができることである。本発明の一実施例において、一般的な吸収偏光子のものと一致するフィルム巻上げ方向を基準とする反射軸３０５を有する反射偏光子を作ることができる。個々の反射および消光軸３０５を、反射偏光子および吸収偏光子のフィルム巻き上げ方向（およびそれぞれの透過軸３０６）に対して一致させることにより、後加工およびラミネーションが容易になる。例えば、ウェブ横方向（ＴＤ）ではなくウェブ縦方向（ＭＤ）の反射軸（例えば、二色性偏光子を作るためにヨウ素による着色とホウ酸による定着が行われる一般的なポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の縦延伸フィルムからもたらされる）を備えた反射偏光子のロール間ラミネーションによって２枚のフィルムをラミネートして、ウェブ縦方向（ＭＤ）の消光軸を備えた一般的な二色性偏光子を得ることができる。
【００５１】
反射偏光子の透過および反射（遮断）方向を制御する能力により、反射偏光子と吸収偏光子とを同時に配向させることもできる。一実施形態において、（例えば、ＰＶＡコーティングおよび吸収性染料を使用した）配向可能な吸収偏光子を、第１および第２の配向プロセスのあいだにフィルムに加えてもよい。吸収偏光子は、第２の配向プロセスによって配向させる。そのようなプロセスを利用するとき、ある例では、吸収偏光子の遮断軸と反射偏光子の透過軸とを整列させることがある。本発明では、反射（遮断）軸および透過軸を制御することによって、吸収偏光子と反射偏光子を有効に整列させることができる。
【００５２】
はじめに例えば第１の軸に沿ってフィルムを配向させるためにＬＯ延伸プロセスを使用してもよい。その後、フィルムを適切なコーティングで被覆して、次いでテンターで配向させてもよい。テンターによる配向は、吸収偏光子と反射偏光子との両方を、第２の延伸プロセスの軸に沿って延伸するのに役立つ。そのようなプロセスで使用するのに特に適したコーティングプロセスおよび材料は、本願と当時に提出された、「二色性偏光子と多層光学フィルムを備えた光学装置（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｄｉｃｈｒｏｉｃ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ  ａｎｄ  ａ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ）」と題された代理人番号第５３５８８ＵＳＡ７Ａ号および「二色性偏光フィルムおよびそのフィルムを含む光学偏光子（Ｄｉｃｈｒｏｉｃ  Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  Ｆｉｌｍ  ａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｆｉｌｍ）」と題された代理人番号第５３５４６ＵＳＡ５Ａ号の米国特許出願明細書に記載されている。
【００５３】
更に別の実施形態において、フィルムの１層以上は、１種類以上の染料、ダイクロイック染料、顔料、または１つ以上の偏光を優先的に吸収する他のそのような添加剤を含んでいてもよい。そのようなフィルムは、吸収偏光子と反射偏光子を組み合わせた性能を獲得する。多層フィルムでは、添加剤だけで独立した層を形成してもよいし、少なくともいくつかの層の第１および第２の材料の一方に混合してもよい。添加剤を光学層に混合するときに、ある例では、いずれかの延伸プロセス（例えば、第１の延伸）のときに光学的に配向されない（非配向の）材料に添加剤を混合することが望ましい場合がある。
【００５４】
また、添加剤とブレンドフィルムとを組み合わせることが好ましい場合もある。ブレンドフィルムと吸収添加剤を組み込んだ個々の層とを組み合わせることにより、吸収および反射偏光フィルムを得ることもできる。添加剤は、更に、または、あるいは、ブレンドフィルムの２つの層の一方に混合することもできる。例えば、添加剤は、ブレンドフィルムの分散層に組み込んでもよい。ブレンドフィルムは、ブレンド構成の複数の別個の層から構成してもよい。少なくとも１つの層に吸収添加剤を混合し、少なくとも１つの他の相には添加剤を加えずにおいてもよい。出来上がったフィルムは、吸収偏光特性と反射偏光特性の両方を呈する。
【００５５】
前述のように、本発明は、ブレンド光学フィルムに適用できる。一般のブレンドフィルムでは、少なくとも２種類の材料から成るブレンドを使用する。特定の軸に沿った複数の材料の屈折率の不一致を利用して、その軸に沿って偏光される入射光を実質的に散乱させ、最終的に大量の反射を生じさせることができる。複数の材料の屈折率と一致させ、軸方向に偏光された入射光はるかに小さい散乱度で透過される。材料の相対的な屈折率を制御することによって、反射偏光子、反射鏡等を含む種々の光学装置を作製できる。ブレンドフィルムは、多数の種々形態が考えるられる。例えば、ブレンドは、連続相内の分散相から形成してもよいし、共連続相（ｃｏ−ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｐｈａｓｅ）から形成してもよい。以下に具体的な例を記載するが、本発明は、種々のタイプのブレンドフィルムに適用できる。種々のブレンドフィルムの一般的な構成および光学的性質は、本願と同様に本願出願人に譲渡された、９６年２月２９日提出の「第１の複屈折相と第２の相を含んでいる乱反射偏光子偏光素子（Ｄｉｆｆｕｓｅｌｙ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ  Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ａ  Ｆｉｒｓｔ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ  Ｐｈａｓｅ  ａｎｄ  ａ  Ｓｅｃｏｎｄ  Ｐｈａｓｅ）」と題された米国特許出願第０８／６１０，０９２号、および、９７年２月１８日提出の「共連続相を備えた光学フィルム（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ  ｗｉｔｈ  Ｃｏ−Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｐｈａｓｅｓ）」と題された米国特許出願第０８／８０１，３２９号に詳しく記載されている。
【００５６】
図４に、２種類の材料がブレンドに形成されている本発明の実施形態を示す。図４において、光学フィルム４０１は、第１の材料４０３の連続（マトリックス）相と、第２の材料４０５の分散（非連続）相とから形成されている。フィルムの光学的性質を利用して、ブレンド偏光フィルムを形成してもよい。そのようなフィルムでは、連続相および分散相の材料の屈折率は、一方の面内軸に沿って実質的に一致しているが、他方の面内軸に沿って実質的に不一致となっている。
【００５７】
次に、本発明の一実施例による、図４記載のタイプの改良された光学フィルムを形成するプロセスを説明する。一般に、材料の一方または両方は、複屈折を持っている。どの材料を選択するかは、光学フィルムの所望の光学的性質によって決まる。図４記載の例の実施形態では、光学偏光子が作製されている。光学ブレンド偏光子の場合、フィルムの一方の面内軸の方向にできる限り近く材料の屈折率を一致させるとともに、他方の面内軸の方向に、できるだけ大きい屈折率不一致を有することが望ましい。
【００５８】
所望の結果を達成するためには、少なくとも一方の材料の延伸の方向に光学的配向を誘発しない条件下で、第１の方向にフィルムを延伸する。次に、少なくとも一方の材料に光学的配向を誘発しない条件下で材料を第２の方向に延伸する。一実施例では、同じ材料に、非光学的配向と光学的配向とを起こさせる（例えば、連続相に両方の配向を起こさせる）。別の実施例では、少なくとも第１の延伸の影響を受けない材料に、第２の延伸の光学的配向を起こさせる（例えば、第１の延伸は分散相に影響を及ぼさないが、第２の延伸は分散相に配向を与える）。以下に更に詳しく説明する通り、そのようなプロセスを利用して、光学フィルムの機械的性質と光学的性質と向上させることができる。
【００５９】
一実施形態によれば、フィルム４０１を最初に一方の面内軸方向に延伸する。ブレンドフィルム４０１に使用されている材料の、前述の粘弾性特性に基づいて、第１の延伸の延伸条件は、延伸によって分散相材料４０５に光学的配向を与えない（例えば、あるとしても最初の延伸によって第１の材料に誘発される配向が、第１の材料に著しい複屈折を生じさせない程度に小さい状態となる）ように選択してもよい。例えば、ある例では、第１の延伸によって誘発される第１の材料の複屈折率が、第２の延伸によって第１の材料に誘発された複屈折率の約半分未満であることが望ましい場合がある。別の例では、第１の材料の複屈折率が、第２の延伸で誘発される複屈折率の約４分の１未満であることが必要または望ましい場合がある。ある応用例では、第１の材料には、第１の延伸の方向に複屈折率が本質的に誘発されない（例えば、光学的に配向されない、または配向されない）。
【００６０】
第１の延伸の延伸条件は、連続相材料４０３に光学的配向を与えない、または僅かな光学的配向を与えるようにも選択される。以下に更に詳しく説明するように、連続相材料の第１の方向に誘発された配向は、この第１の延伸と垂直をなす第２の延伸によって誘発される別の分子配向と組合わさって、連続相材料４０３に二軸性特性を有するフィルムを形成する。フィルム４０１の二軸性質により、フィルムの機械的性質が改良される（例えば、引裂開始抵抗および破損抵抗の向上）。
【００６１】
第１の延伸によって誘発される連続相材料４０３の分子配向は、フィルムの総合的な光学性能に著しい影響を及ぼさずに機械的性質を向上できる程度に大きいことが望ましい。種々の粘弾性（例えば、最長平均緩和時間）を有する材料を使用することにより、第１の延伸工程は、フィルムの光学性能に著しい影響を与えずに（例えば、二軸方向の引裂抵抗を生じることによって）機械的性質を向上するように実施できる。例えば、分散相の材料が複屈折を持っている場合、第１の延伸は、第１の延伸の方向に分散相材料４０５に著しい複屈折をもたらさずに、連続相材料を第１の延伸の方向に僅かに配向させることによってフィルムの機械的性質を改良するように制御することが可能である。
【００６２】
改良された機械的性質に加え、前述の第１の延伸に関する延伸条件を利用することにより、フィルムの光学的特性も向上する。図４に記載されているもののようなブレンドフィルムでは、分散相材料４０５は形状を有している（例えば、棒状構造物４０７）。しかしながら、分散相材料４０５では種々の異なる構造も適切であることを理解されたい。形状にかかわらず、分散相材料４０５は、厚さ（ｚ軸）方向に比較的に薄いことが一般に望ましい。範囲内で、分散相材料４０５の厚さを厚さ方向に減少させると、フィルムの光学性能が向上する。例えば、第１の延伸を、図４記載の棒状構造物４０７の長さ方向に実施すると、棒状構造４０７の厚さが減少する。これは、縦延伸機（ＬＯ）と利用してブレンド材料を縦方向に配向させることによって実施できる。温度、延伸比、および延伸速度は、分散相材料の分子を光学的に配向させることなく、連続相材料に所望の分子配向を与えるように選択される。しかしながら、分散相材料の形状は変化させられる。分散相材料に対して実質的な分子配向を誘発しないといった延伸条件であるので、ｚ軸に沿って分散相の厚さを減少させることによってフィルムの総合的光学性能が向上し、同時に、フィルムの機械的性質が向上する。ある場合には、第１の延伸プロセスで連続相に僅かな光学的配向を与え、この配向に起因するフィルムの光学性能の劣化を、分散相材料の造形によってもたらされる光学性能の向上によって部分的にまたは完全に補償することがある。
【００６３】
第１の延伸後、第２の直交面内見区に沿って第２の延伸が実行される。第２の延伸の延伸条件は、少なくとも連続相材料４０３に、第２の延伸の方向に光学的配向を生じるように選択される。ある例では、同じように分散相材料４０５にも光学的配向を起こさせることが望ましい（例えば、逆の複屈折材料が使用されている場合）。前述のように、第２の延伸により、連続相材料４０３に二軸性特性が生じる。分散相材料４０５の光学的配向により、第２の延伸の軸に沿って分散相材料４０５に複屈折が生じる。
【００６４】
第１の延伸によって生じた連続相材料４０３の分子配向は、連続相材料に対しては第１の方向に弱い複屈折だけを与える程度に小さく、所望の機械的性質を与える程度に大きいものであってもよい。第２の延伸条件は、第２の延伸の方向に連続相材料４０３に著しい複屈折を生じるように選択される場合もある。前述のように、このプロセスを使用して、改良された光学的性質および機械的性質を有する光学偏光子を作製してもよい。
【００６５】
２種類の材料の光学的効果を向上させながら、ブレンドフィルムを二軸延伸することにより、前述の実施例に加え、他の多数の有益な効果を得ることができる。一実施形態において、平均緩和時間が第１の延伸の時間よりも短い連続相としての第１の正の複屈折材料と、平均緩和時間が第１の延伸の時間と同等または僅かに長い分散相としての第２の正の複屈折材料とを使用してもよい。そのようなフィルムを適切な延伸条件下で第１の方向に延伸すると、実質的な光学的配向が分散相を生じ、極めて僅かな配向または無配向が、緩和により連続相を生じる。フィルムは、連続相よりも分散相の硬度が増加したために延伸によって影響を受けないように、分散相の平均緩和時間が第２の延伸の時間よりも著しく長くなる条件下（例えば、クーラーの温度）で第２の方向に延伸してもよい。そのため配向は、分散相の第１の延伸方向のみ保持される。第２の延伸プロセスの条件は、連続相に配向が誘発され、その結果として第２の延伸の方向に連続相の有効配向が生じるように選択される場合もある。第２の延伸の方向に分散相および連続相の屈折率を一致させ、第１の延伸の方向に不一致を生じさせるように材料および加工条件を選択することによって、連続相にいくらかの二軸性特性を備えた偏光子が得られる。そのようなプロセスは、前述のように十分に異なる粘弾性特性を有する一対の負の複屈折材料に対しても利用できる。
【００６６】
別の実施例では、前述の実施例と同様に、分散相を硬化させる別のプロセスを利用することがある。そのような実施形態では、分散相は、分散相の配向特性を維持するために、第１の延伸後に（例えば、温度または放射線などによって）硬化させられる。そのような実施形態では、分散相が硬化されていて、その配向が実質的に維持されるので、分散相を配向させることなく連続相に所望の配向を起こさせるために、更に自由に第２の延伸の加工条件（例えば、温度）を選択できる。
【００６７】
更に別の実施形態では、延伸によって分散相が影響を受けず、したがって等方性配向が保持される加工条件下で、第１の方向にフィルムを延伸することができる。連続相の第１の方向に配向を起こさせてもよい。フィルムは、分散相に実質的な配向を生じ、ごく僅かな配向を連続相に誘発する加工条件下で、第２の方向に延伸してもよい。このように、連続相は、その第１の延伸の方向の最初の配向を保持する。
【００６８】
更に別の実施形態では、正の複屈折材料が連続相に使用され（例えば、ＰＥＮ、ｃｏＰＥＮ等）、負の複屈折材料が分散相に使用されている（例えば、シンジオタクチックポリスチレン（ｓＰＳ））。フィルムは、配向が殆ど無いか全く無い場合に分散相を生じ、ごく僅かな配向がある場合に連続相を生じる加工条件下で、第１の方向に延伸される。次に、フィルムは、分散相を配向させる加工条件下で、第２の方向に延伸される。加工条件は、連続相に配向が誘発され、その結果として第２の延伸の方向に両方の相の有効配向を生じるように選択される場合もある。２種類の材料の複屈折の符号が逆であることにより、分散相と連続相の第１の延伸の方向の屈折率を一致させ、第２の延伸の方向に不一致にすることができる。このように、いくつかの二軸性特性（例えば、改良された連続相の物理的性質）を有し且つ良好な光学性能を有するブレンド偏光子を作ることができる。
【００６９】
本発明の種々の実施形態では、少なくとも１つの材料に、実質的な何らかの光学的配向を誘発しない条件下でフィルムを延伸する１つの延伸プロセスが利用されている。本発明は、特定の実施形態に限定されない。例えば、ある例では、少なくとも１つの特定の材料が、少なくとも１つの延伸の方向に光学的配向を殆どまたは全く有しないことが好ましい場合がある。一実施形態において、いくつかの光学的配向は、材料を延伸することによって最初に誘発させることができる。この場合、配向をもたらさない延伸プロセスは、光学的配向を緩和させる後続の加熱工程を更に含むものであってもよい。この場合、フィルムの２種類の材料は、他の材料の所望の分子配向を著しく損なわない温度までフィルムを加熱することによって光学的配向を選択的に緩和させるに足る十分に異なる特性（例えば、ガラス転移温度、結晶性のレベル等）を有していなくてはならない。加熱工程に用いられる温度ならびにフィルムに使用される材料は、材料の粘弾性特性と材料の応答を減結合する能力とを考慮して選択される。別の実施形態において、後続の加熱工程により、少なくとも１つの材料（例えば、ブレンドの一方の相）の結晶性を変化させて、その材料の複屈折率を上げ、また、光学性能を向上してもよい。
【００７０】
分かるだろうが、後続の加熱工程は、１種類の材料の、配向を与えない（すなわち、光学的配向を与えない）延伸プロセスの一部であってもよい。このように、第１の延伸プロセスにより、第１の延伸の軸に沿った光学的配向を持たない第１の材料を有するフィルムが作製される。後続の加熱工程を含む第１の延伸プロセスは、第２の材料の光学的配向延伸プロセス（例えば、このプロセスは、第１の延伸の軸に沿って、第２の材料に光学的配向を与えてもよい）であってもよい。第２の延伸プロセスでは、フィルムは第２の方向に延伸される。第２の延伸プロセスは、第１および第２の材料の一方または両方を光学的に配向させてもよい。この方法では、一方が特定の材料を配向させず、他方が特定の材料を光学的に配向させる、２種類の延伸プロセスが使用される。そのようなプロセスは、所望の光学的および／または機械的性質を有するフィルムを作るために利用してもよい。
【００７１】
前述のように、いくつかの実施形態では、非光学的配向の延伸工程のあいだ、第１の材料の分子配向度が低レベルであることが望ましい。この低レベルは、屈折率を目立って変更してはならない。すなわち、正規化差は０．０４未満、好ましくは０．０２未満でなくてはならない。ある実施形態では、このように配向度が低レベルであることにより、第２の延伸工程中に第１の材料の粘弾性応答を変化させる結晶の核形成が高められる。次に、時として初期分子配向が無ければ光学的配向を与えない条件下で、第２の工程中の予熱により結晶を成長させ、第２の延伸工程が第１の材料の光学的配向をできるようにする緩和を阻止してもよい。第１の延伸工程後のフィルムの厚さ方向にわたるそのような核形成配向の均一性が、第２の延伸の第１の材料応答の均質性に影響をおよぼす傾向がある。均一性は、第１の延伸、加熱、伸張、急冷プロセス中に、フィルムを均質に加熱および急冷したり、フィルムの粘弾性応答のバランスと取ることによって制御できる。
【００７２】
前述実施例に記載の種々の延伸プロセスについて順序が含まれているが、この順序は、原理の説明を容易にするために用いられているものであり、限定しようとするものではない。ある例では、後から実施されるプロセスが前に実施されるプロセスに悪影響をおよぼさない限り、プロセスの順序を変更して、同時に実施することができる。例えば、２種類の材料を同時に両方向に延伸してもよい。再び図１を参照すると、光学フィルム１０１は、両方の面内軸方向に同時に延伸してもよい。前述の種々実施形態でそうであったように、フィルム１０１は多層フィルムであってもよいし、ブレンドフィルムであってもよいし、それらの組合せであってもよい。当該フィルムは、異なる粘弾性特性を有する少なくとも２種類の材料を含んでいる。フィルムを両方の面内軸に沿って同時に延伸する場合、フィルムの材料に対する延伸温度は同じになる。しかしながら、延伸比および延伸速度は別々に制御してもよい。例えば、フィルムをｘ軸方向に比較的に速やかに延伸して、ｙ軸方向に比較的にゆっくり延伸してもよい。
【００７３】
同時二軸延伸の材料、延伸比および延伸速度は、第１の延伸指示に沿った延伸（例えば、高速延伸）により、第１の延伸軸に沿って一方または両方の材料に光学的配向を与えるが、他方の方向の延伸（例えば、低速延伸）により、第２の延伸方向に沿って２種類の材料の一方に配向を与えない（光学的配向を与えない）ように適切に選択してもよい。このように、各方向の延伸に対する２種類の材料の応答を別々に制御できることが理解されるであろう。そのようなプロセスを利用することによって、光学的性質（例えば、多層光学フィルムの隣接相と一致するｚ軸の屈折率）および／または機械的性質（例えば、引裂抵抗、防しわ性、剛直性、または、反り、熱および吸湿による膨張と収縮をそれだけに限らず含む寸法安定性）を向上させてもよい。
【００７４】
本発明により光学フィルムを作製するために多種類の材料を使用してもよい。それらの材料は、一般に、所望の構造に加工するのに適したものでなくてはならない。例えば、多層フィルムを作製する場合、多層に形成可能な複数の材料を選択しなくてはならない。多層構造と共押出しする場合は、選択される材料は、共押出し可能な材料でなくてはならない。また、この材料は、延伸可能な良好な流延ウェブに形成可能でなくてはらなない。多層フィルムを作製する場合、層間の接着および後加工性も考慮しなくてはならない。延伸プロセス前の材料には、好ましくない配向があってはならない。あるいは、第１の延伸工程に対するプロセス支援として、流延工程中に故意の配向を起こさせることも可能である。例えば、流延工程を第１の延伸工程の一部と考えてもよい。別の実施例において、流延工程は、後続の延伸工程のために第２の材料の緩和特性を変更する結晶化のための各形成工程とすることもできる。多層ウェブの流延に関する一般的な加工条件は、本願明細書と同時に提出された「ポリマー多層光学フィルムの作製法（Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍｓ）」と題された代理人番号第５１９３２ＵＳＡ８Ａ号の米国特許出願明細書に記載されている。
【００７５】
光学フィルムに使用される材料は、さらに所望の光学的性質（例えば、複屈折）を呈していなくてはならず、また、所望の結果を得るための加工条件を適正に選択できる程度に異なる粘弾性特性を有していなくてはならない。材料の選択に際し、ガラス転移温度、結晶化および架橋挙動、分子量の平均と分布、化学的組成と構造、およびその他の光学的性質（例えば、屈折率、拡散等）を考慮してもよい。
【００７６】
本願明細書に記載されている特定実施例の他に、例えば、上に引用された、本願明細書と同時出願の代理人整理番号第５１９３２ＵＳＡ８Ａ号の米国特許出願明細書に記載されている材料などがある。ポリマーブレンドフィルムに適した他の材料として、例えば、上に引用された米国特許出願第０８／６１０，０９２号、および、１９９８年１月１３日に出願された、同時出願の米国特許出願第０９／００６，６０１号明細書に記載されている材料などがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７７】
以下の実施例は、本発明の種々の実施形態による典型的な材料および加工条件を含んでいる。これらの実施例は、本発明を限定するものではなく、本発明を理解しやすくするとともに、前述の種々実施形態で使用するのに特に適した材料の例を提供するものである。
【実施例】
【００７８】
実施例１
実施例１は、３０℃での固有粘度（ＩＶ）（例えば、６０％フェノール、４０％オルトジクロロベンゼンの溶媒中で測定したときのＩＶ）が０．４８のポリエチレンナフタレン（ＰＥＮ）と、ＩＶが０．６のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）との交互層から作製されている多層光学フィルムである。（テンターまたは同様なプロセスを利用した）一軸延伸後のＰＥＮの一般的な屈折率は、６３２．８ｎｍのときに、延伸軸に沿って約１．８５、非延伸軸に沿って約１．６４、および厚さ方向に沿って約１．４９である。二軸延伸、熱硬化状態の場合、ＰＥＴの屈折率は、６３２．８ｎｍのときに、第１の方向に約１．６５、第２の延伸方向に約１．６５、厚さ方向に約１．４９である。これら２種類の交互層は、一致したｚ屈折率およびほぼ一致した第１延伸方向屈折率を有していなくてはならないので、前述の材料は本発明に特に適している。また、ＰＥＮおよびＰＥＴは、延伸された多層構造物において良好な相間接着性を呈する。この実施例は、透過（通過）状態と第１の延伸の方向とが一致している配向状態ｕＰ−ｂＰ−１の偏光子を示すものでもある。
【００７９】
次に、多層ＰＥＮ：ＰＥＴ偏光フィルムを作製するプロセスについて説明する。ＰＥＮ層とＰＥＴ層とから成る多層ウェブを、適切な温度で共押出しし、チルロール上でダイカストすることによって、ＰＥＮとＰＥＴとの交互層対を形成する。層厚および層数は、結果として得られる光学フィルムの所望の光学的性質による。例えば、数百層を流延して所定の厚さに地均しすることによって、所望の波長スペクトルに対応させてもよい。多層構造物を共押出しするための一般的なプロセスおよび考慮事項は、上に引用した米国特許出願明細書第０８／４０２，０４１号および本願明細書と同時出願の同第０９／００６，２８８号に記載されている。
【００８０】
流動安定性を与えるために、多層光学積層物とダイ壁面との間にＰＥＮの保護スキン層を使用してもよい。ＰＥＮスキン層は、事前に結晶化させたＰＥＴ層の分解を防止するために使用してもよい。ある例では、積層物を分割して積み重ねて倍増物にして層数を倍にすることもある。多層光学積層物と倍増物壁面との間に、ＰＥＮから成る保護境界層を設けてもよい。この要領で流延されるウェブは、ＰＥＮから成る中央肉厚層と、ＰＥＮから成る２つの外側スキン層と、スキンと保護境界層との間のＰＥＮ：ＰＥＴから成る２つの多層光学積層物と、を含んでいる。この要領で流延されるウェブは、ＰＥＮから成る中央肉厚層と、ＰＥＮから成る２つの外側スキン層と、スキンと保護境界層との間のＰＥＮ：ＰＥＴから成る２つの多層光学積層物と、を含んでいる。
【００８１】
ＰＥＮおよびＰＥＴから成るウェブは、２つの倍増工程を利用して前述のように流延され、保護層によって隔てられた４つの多層光学積層物の約８００層を有するフィルムを形成する。この事例のウェブでは、僅かな流動不安定が確認された。第１の延伸の前にウェブを加熱して、延伸前にＰＥＴを結晶化させた。流延されたウェブを１４５℃まで５０秒間加熱して、室温まで急冷した。次に、ウェブを６０秒間１００℃まで加熱し、１０秒間１２０℃まで加熱し、２０秒間１４０℃まで加熱し、更に２０秒間１５０℃まで加熱した。その後、ウェブに、約１５０℃で２０秒以上にわたって（公称歪み速度１５％／秒で）４×１の延伸を施し、室温まで急冷した。これらの条件下で、ＰＥＮ層は著しい一軸配向を受けなかったが、結晶ＰＥＴ層は第１の延伸の方向に配向された。第１の延伸後、直接に側的できたＰＥＮスキン層の屈折率は、６３２．８ｎｍの光のときに、第１の延伸、第２の延伸、および厚さ方向に、それぞれ、１．６４３、１．６４１、および１．６３９であった。
【００８２】
次に、このフィルムを、約６０秒間１００℃まで加熱し、４０秒間１２０℃まで加熱し、その後に、１２０℃で４０秒かけて第２の方向に１×４の延伸を施した（すなわち、最終総延伸比４×４）。第２の延伸中に、材料を第２の延伸方向に実質的に配向させた。その後、ＰＥＮスキン層の屈折率を測定し、６３２．８ｎｍの光で、第１の延伸方向、第２の延伸方向、および厚さ方向に、１．６１６、１．８２８、および１．５３２を得た。厚さ方向のＰＥＴの屈折率は、１．４９であると推算された。
【００８３】
多層フィルムの光学積層物の個々の層の屈折率は、直接測定することができない。しかしながら、光学積層物の屈折率を測定することはできる。光学積層物の屈折率は、個々の層の屈折率の重みつき平均である。相互拡散効果が小さければ、個々の層の屈折率を推算できる。この場合、より厚いスキン層および内部の保護境界層（ＰＢＬ）の屈折率は、同一材料の光学層の屈折率と同じであると予想される。線形平均であると仮定することによって、これらのうちの１つの光学材料の屈折率と、外側の厚い層を破壊式に剥離することによって測定された積層物の屈折率とから、その他の屈折率ををとを推算できる。光学フィルムの光学的性質を考えることにより、光学フィルムの種々の層の関係を推定することもできる。例えば、遮断方向および通過方向の透過率により、相対的面内屈折率を示すことができる。オフアングルの（ｏｆｆ−ａｎｇｌｅ）屈折率の場合の呈色および性能は、厚さ方向の屈折率の相対的な大きさの示度をなす。光源にグラン・トンプソン偏光プリズムを備え、検出器に積分球を備えているパーキンエルマー社（コネチカット州ノーウォーク）の分光光度計Ｌａｍｂｄａ  １９を用いて、前述フィルムの平行透過光度を、測定した。図５Ａは、ライン５０１および５０３によって、それぞれ反射（遮断）および透過（通過）方向の前述入射光の透過率対波長を示している。図５Ａは、ライン５０５によって、オフアングル６０°の光の透過率も示している。オフアングルの測定値が好ましかったので、２ｃｍ円形開口から積分球までを５ｃｍに設定した回転ステージにサンプルを取り付けた。一般に、偏光子の反射方向の平行光度は、可視スペクトルで約３２．１％であった。透過方向の総光度は、約７８．２％であった。反射方向は、第２の延伸方向と一致していた。透過方向は反射方向と直角をなし、第１の延伸方向と一致していた。通過状態の透過率を測定した後、６０°（ｐ偏光をサンプリングするために遮断軸を中心として通過状態から６０°回転）における平均透過光度は、約７２．９％であった。オフアングル色の偏差の測定値は、回転角度における平均透過率からの平均二乗偏差として、対象の可視スペクトル帯域（例えば、４２０ｎｍ〜７２０ｎｍ）の規定スペクトルから計算できる。「オフアングル色」は４．６４％であった。同様に、標準アングル色は、１．３７％であった。
【００８４】
前述の方法で形成されたフィルムの性質により、延伸後にフィルムを熱硬化させることができる。その後、前述の延伸フィルムを、１７５℃で８５秒間にわたって緊張状態で熱硬化させた。ＰＥＮスキン層の屈折率は６３２．８ｎｍの時に、第１の延伸、第２の延伸方向、および厚さ方向にそれぞれ、１．６４３、１．８３７、および１．５００であった。図５Ｂに、熱硬化フィルムの、反射５０７、透過５０９、および６０°非正常５１１入射光に関する透過率対波長のプロットを示す。総反射偏光透過率は、１９．６％に減少した。標準および６０°の平均透過率は、８３．８％と８６．３％であった。対象スペクトル帯域に統合される透過偏光の平均透過率からの平均二乗偏差として再び定義される、正常色および非正常色は、それぞれ、１．３１％および１．２５％を測定した。
【００８５】
図５Ｃの図表では、４２０〜７２０ｎｍの範囲の光の熱硬化前５３１および熱硬化後５３３の前述フィルムの透過、反射（反射状態で偏光される光の透過光度として記載）、および非正常特性を、比較する。図５Ａおよび５Ｂにスペクトルが記載されている物理的サンプル間の厚さの差が小さいので、多層積層物の厚さ分布形状に対して同一スペクトル帯域のデータを比較することによって最良の直接比較が行われる。使用される基準点は、７００ｎｍで４．１１％にある図５Ｂの透過率最小値である。これに対応する図５Ａの最小値は、７６２ｎｍで８．８４％である。従って、図５Ｃの熱硬化前の条件データは、図５Ａの帯域４８２ｎｍ〜７８２ｎｍから導き出される。図５Ｃから分かるように、熱硬化によって各例のフィルムの性能が向上した。また、熱硬化フィルムは、（透過状態に偏光された光の場合）正常角度の透過率を超える非正常の透過率を呈する。前述のものに同様に加工されたサンプルの場合、熱硬化前のＰＥＮおよびＰＥＴのｚ軸屈折率は、６３２．８ｎｍのときに、それぞれ１．５３２および１．４９と推算される。熱硬化後のＰＥＮおよびＰＥＴの値は１．５０および１．４９であると推算される。このように、熱硬化により、実質的にｚ屈折率の差が減少する。また、透過状態で偏光される光の透過は、熱硬化後の面内の屈折率の一致度を上げることによっても大幅に増加する。
【００８６】
前述のように、厚さ方向に屈折率がほぼ一致しており、残留色に対する角度依存性が小さいローカラーフィルムを結果としてもたらすＰＥＮ：ＰＥＴ多層を含む偏光子フィルムを作製できる。また、このフィルムは、同様材料の一軸延伸フィルムと比較したときに、強化された引裂開始抵抗を含む改良された機械的安定性を呈する。
【００８７】
光学フィルムを形成するために使用されるプロセスパラメータを変化させることにより、種々の所望特性を得ることができる。例えば、ＩＶがより高いＰＥＴ材料（例えば、約０．７〜０．９）は、粘度が増加して、共押出し中の粘度一致が向上する傾向がある。これは、多層流の欠点を減少させる働きがある。フィルム中の残留散乱は、より高い最終延伸比またはより短時間／より低温の事前結晶化条件を使用することによって減少させられる。残留散乱は、初期結晶サイズを小さくすることによって減少させてもよい。例えば、結晶の大きさを制御して滞留時間を減少させるために、ＰＥＴに成核剤を添加してクワイエセント結晶化（ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）の速度を上げてもよい。コポリマーを使用することもできる。ホモポリマーからの偏差量は結晶性を減少させることがあるが、前結晶化のための処理時間と温度とを増加させる傾向がある結晶化の速度を減少させることもある。究極的なＰＥＴの結晶性は、エチレングリコールの一部をジエチレングリコール（ＤＥＧ）で置換することによって減少させることができる。これにより吸光度が改善され、延伸率が第１の方向に増加する。
【００８８】
前述の特定の加工例では、０．４８ＩＶ  ＰＥＮを１５０℃、１５％／秒でゆっくりと延伸させる。そのようなフィルムの作製時、従来のフィルム加工ラインに設けられた縦延伸機（ＬＯ）を第１の延伸に利用することが好ましい場合もある。ＬＯは、一般に、公称歪み速度３００％／秒以上でフィルムを延伸する。そのようなプロセスでは、約１６５℃の延伸温度が適切である。更に高い、約１０００％／秒の延伸速度では、約１７０℃以上の温度を要する場合がある。温度を上げるよりも、より低いＩＶのＰＥＮ（例えば、より分子量の小さいＰＥＮ）を使用すれば、任意温度で緩和時間を減少させることができる。
【００８９】
実施例２
実施例２に、実施例１に使用したものと同じ材料であるＰＥＮおよびＰＥＴを使用して、第１の延伸方向と一致している反射状態と、第２の延伸の軸と一致している透過状態とを備えた偏光子を作るプロセス発明の実用性を説明する。同一材料を使用して実質的に異なる偏光子が得られるとことは、本発明によって提供される、材料選択の融通性を示すものでもある。当該実施例も、ｂＰ−ｕＰ−２という偏光子の配向状態を示す。
【００９０】
実施例２では、０．４８ＩＶ  ＰＥＮと０．７７ＩＶ  ＰＥＴとを乾燥後、共押出しして、内部ＰＢＬを備えた２２４層の多層フィードブロックを形成した。この多層積層物を、非対称な倍増物に分割して、幅比１．５５：１の２つのストリームを形成し、等幅に伸ばし、再び積み重ねて、内部保護層で隔てられた４４８層からなる２つのパケット多層積層物を形成した。ＰＢＬにはＰＥＴ（ＩＶ０．７７）を使用した。ＰＥＮ（ＩＶ０．４８）スキンを追加し、全ストリームを、ダイから６０℃に設定した急冷ホイール上に流延した。ＰＥＮスキンおよびＰＥＴ  ＰＢＬの屈折率は、流延後、本質的に等方性で、６３２．８ｎｍで屈折率１．６４および１．５７をそれぞれ備えている。スキンは、約３５％の構造物と、約１５％のＰＢＬと、約５０％の光学多層積層物パケットとから構成した。流延厚は約０．１ｃｍとした。
【００９１】
第１の延伸プロセスでは、従来の縦延伸機（ＬＯ）を利用した。１２０℃に設定した高温ローラでフィルムを予熱して、低速ロールと高速ロールとから成る延伸間隙に送り込み、パワー６０％に設定した赤外線ヒータにかけた。赤外線ヒータは、それぞれ約６５ｃｍの長さの複数のＩＲヒータ要素（約５０００ワット／要素）の組立体である。ＩＲヒータ要素は、フィルム上方約１０ｃｍに配置した。延伸間隙における滞在時間は約４秒とした。５倍に延伸するように高速ロールを設定し、延伸後のフィルムを急冷した。延伸後の幅は、その初期幅の約８５％に減少していた。第１の延伸工程終了後、ＰＥＴの平均面内屈折率は、６３２．８で１．５８未満のままであったが、ＰＥＮの平均屈折率は、強く配向されて、面内延伸方向ｙ軸（ＭＤ）、面内交差方向ｘ軸（ＴＤ）、および厚さ（ｚ）（ＮＤ）方向に、それぞれ、約１．８５、１．５９、および１．５３となった。次に、このフィルムを、第２の延伸工程において従来のテンターを使用して横方向に約３．３倍に延伸した。テンターは、予熱部を１４５℃、延伸部を１３８℃、熱硬化部を２２７℃、および急冷部を４９℃に設定した。約２５秒間の予熱、約５秒間の延伸、および約４０秒間の熱硬化を実施した。６３２．８ｎｍのときに、最終的なＰＥＮの屈折率は１．８２、１．６８、および１．４９であり、一方、ＰＥＮの屈折率は約１．５６、１．６７、および１．５６であった。さらに、以下記載の別の波長についても測定を行った。
【００９２】
【表１】
2006099139.tif 000002
【００９３】
これらの屈折率から、以下の正規化屈折率差を得た。
【００９４】
【表２】
2006099139.tif 000003
【００９５】
このように加工して出来上がったフィルムは、４００〜７００ｎｍで平均透過率７．４％で偏光を反射する、第１の延伸方向と一致する反射軸を呈し、また、４００〜７００ｎｍで平均透過率８５．７％で偏光を透過する、第２の延伸方向と一致する透過軸を呈した。通過状態に合わせると、透過偏光および厚さ方向で画定される平面でオフアングルで見たときの呈色は最小限の視認度であった。
【００９６】
実施例３
実施例３は実施例２の変形形態であり、第１の材料として、標準的なＰＥＴではなく、ＰＥＮとＰＥＴとを共押出機内でエステル交換反応させることよって形成したコポリマーを使用する。ＰＥＮ（ＩＶ０．４８）と１０％／９０％ＰＥＮ（ＩＶ０．４８）／ＰＥＴ（ＩＶ０．７７）ブレンドとを乾燥させ、共押出しして、内部ＰＢＬ（保護境界層）を備えた２２４層の多層フィードブロックを形成した。この多層積層物を、非対称な倍増物に分割して、幅比１．５５：１の２つのストリームを形成し、等幅に伸ばし、再び積み重ねて、内部保護層によって各２２４層の積層物が隔てられている４４８層からなる２つのパケット多層積層物を形成した。ＰＢＬには、同じ１０％／９０％  ＰＥＮ／ＰＥＴブレンドを使用した。ＰＥＮ（ＩＶ０．４８）スキンを追加し、全ストリームを、ダイから６０℃に設定した急冷ホイール上に流延した。スキンは、約３５％の構造物と、約１５％のＰＢＬと、約５０％の光学多層積層物パケットとから構成した。流延厚は約０．１ｃｍとした。
【００９７】
第１の延伸プロセスでは、従来のＬＯを利用した。１２０℃に設定した高温ローラでフィルムを予熱して、低速ロールと高速ロールとから成る延伸間隙に送り込み、パワー６０％に設定した赤外線ヒータにかけた。滞在時間は約４秒とした。高速ロールを６倍の延伸を行うように設定し、延伸後のフィルムを急冷した。延伸後の幅は、その初期幅の約８５％に減少していた。第１の延伸工程終了後、１０／９０ＰＥＮ／ＰＥＴコポリマーの平均面内屈折率は、６３２．８で１．６１未満のままであったが、ＰＥＮの平均屈折率は、強く配向されて、面内延伸方向ｙ軸（ＭＤ）、面内交差方向ｘ軸（ＴＤ）、および厚さ（ｚ）方向（ＮＤ）に、それぞれ、約１．８６、１．６０、および１．５２となった。次に、このフィルムを、第２の延伸工程において従来のテンターを使用して横方向に約３．０倍に延伸した。テンターは、予熱部で１４５℃、延伸部で１３８℃、熱硬化部で２０４℃、急冷部で４９℃に設定した。約２５秒間の予熱、約５秒間の延伸、および約４０秒間の熱硬化を実施した。６３２．８ｎｍのときに、最終的なＰＥＮの屈折率は１．８２、１．６９、および１．４８であり、一方、コポリマーの屈折率は約１．６６、１．６７、および１．５２あった。いくつかの波長について測定した屈折率を以下に記載する。
【００９８】
【表３】
2006099139.tif 000004
【００９９】
これらの屈折率から、以下の正規化屈折率差が得られる。
【０１００】
【表４】
2006099139.tif 000005
【０１０１】
これにより、出来上がったフィルムは、４００〜７００ｎｍで平均透過率９．９％で偏光を反射する、第１の延伸方向と一致する反射軸を呈した。また、透過軸は第２の延伸方向と一致しており、４００〜７００ｎｍで平均透過率８５．０％で偏光を透過した。測定サンプルの厚さは６７ミクロンであった。フィルム幅方向に高低偏差８．１ミクロンの良好な厚さ均一性が観察された。
【０１０２】
前述のフィルムも機械的な靱性を呈した。手による引裂開始は困難であった。引裂も困難であり、フィルムはＭＤ方向に優先的に裂けた。前述のプロセスを利用して、厚さ、すなわちスペクトル有効範囲を維持するように補償率を変更しながら、ＴＤ延伸比を２０％高くした。フィルムの熱膨張率は、摂氏２５℃〜８５℃で、ＭＤおよびＴＤ方向にそれぞれ、１．１×１０−５と２．２×１０−５であった。これらの膨張率は、一段延伸プロセスを利用してＰＥＮおよびｃｏＰＥＮから作製された屈折偏光子のＭＤおよびＴＤの値、８．５×１０−５および３．０×１０−５よりもずっと小さい。最大膨張方向は、これらのフィルムの透過（通過）方向のままであった。フィルムを１５分間８５℃まで加熱した後に二段階延伸したときのＭＤ方向およびＴＤ方向の収縮率は０．１１８および０．２５４であり、１５分間一段延伸プロセスのフィルムと比較して、二段延伸は収縮度も減少した。
【０１０３】
上記および以前の実施例の変形形態において、第２の材料として、標準的なＰＥＴではなく、ＰＥＮとＰＥＴとを共押出機内でエステル交換反応させることよって形成したのコポリマーを使用する。前述実施例の更に別の変更態様において、スキンおよび／またはＰＢＬ層として別の材料を使用してもよい。例えば、８５／１５の組成などのＰＥＮとＰＥＴとのコポリマーを使用してもよい。例えば、機械的性質によっては、面内等方層または全等方層が有用なことがある。例えば、スキンに屈折率の低い材料を使用することによって表面反射を減少させるなど、光学的性質を改良するように材料を選択してもよい。
【０１０４】
実施例４
実施例４は、本発明の別の実施形態により、別の多層光学フィルムを形成する例示プロセスである。この実施例では、ＰＥＮ（ＩＶ０．４８）とポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）（ＩＶ１．４）とから多層フィルムを作製する。ＰＥＮ：ＰＢＴフィルムは、共押出しして、チルローラでダイカストしてもよい。ＰＢＴが急速に結晶化するので、流延条件に応じて別々に結晶化する不要な無い。前述の実施例のように、結晶化したＰＢＴがフィルム延伸時に破損しないように保護するために、何らかの形態のスキン層が必要であろう。三層構造（ＰＥＮ：ＰＢＴ：ＰＥＮ）のフィルムを作製した。ＰＥＮとＰＢＴとを２８５℃で共押出しして、三層フィードブロックを形成した。ＰＥＮ材料を２つの外側層として供給し、ＰＢＴをコア層として供給した。三層フィルムをチルロールでダイカストして急冷した。ＰＢＴは、ダイから流延されるときに結晶化した。このフィルムを、６０秒間１００℃まで、１０秒間１２０℃まで、２０秒間１４０℃まで、そして２０秒かけて１５０℃まで加熱した。次に、このフィルムを、１５０℃で２０秒をかけて４×１（長さ方向）に延伸し、その後、室温まで急冷した。次に、フィルムを４５秒間１１５℃まで加熱し、１×３のフィルムを最終総延伸比４×３まで延伸することによって第２の延伸工程を実施した。
【０１０５】
前述のプロセスでは、ＰＥＮ材料の第２の延伸に第１の延伸よりも低い延伸比を使用した。その後、延伸フィルムを張力がかかった状態で１７５℃で８５秒間にわたって熱硬化させた。以下の表に、光の種々波長における２種類の材料の第１の延伸、第２の延伸およびフィルム厚さ方向の結果屈折率を示す。
【０１０６】
【表５】
2006099139.tif 000006
【０１０７】
上のテーブルに示すように、第１の延伸および厚さ方向と屈折率差は、同一のオフアングル色最小化促進兆候を有する。また、２層の対応屈折率の平均差は、第１の延伸方向が約０．０１５、厚さ方向が約０．０２０である。延伸比、延伸速度、およ延伸温度を調節することによって、この差を更に最小化するように屈折率を追加調整できる。
【０１０８】
実施例５
実施例５に、連続相と分散相とのブレンドを使用して変更フィルムを形成する例示材料およびプロセス条件を示す。三層光学フィルムを使用した。三層フィルムは、コア層と、コア層両側の外側層とを含んでいる。三層フィルムは、１つ以上のブレンド層と組み合わせて共押出しされたときに加工しやすくする、以後、促進材料と呼ぶ材料から成る１つ以上の層を使用している。促進材料は、例えば、機械的強さ、光学的性質、または取扱法の改良といった付加的な特性を提供するものであってもよい。促進材料をコア層または外側層を形成するために使用し、その他の部分を形成するためにブレンド材料を使用してもよい。促進材料は、その層を透過する光の偏光配向に実質的に影響を及ぼさないことが好ましい。この例として、フィルムの外側層を形成するのにブレンド材料を使用した。そして、コア層を形成するのに促進材料を使用した。
【０１０９】
コア層を形成するために促進材料を使用することにより、例えば三層構造では、促進材料を使って外側層を形成した場合と比べ、加工および性能の融通性が提供されるようである。コア層の形成の方が広範囲な材料を使用できる。これは、その機械的性質（改良された引裂または破損抵抗）により好適な材料の中には、流延シートの外側層を形成するために使用すると加工機器に付着する傾向を有するものがあるからである。
【０１１０】
流延用ダイの剪断力は、ダイの壁部で最高となり、押出物の中央で最低となる。押出し流延シートの厚さ全体を光学ブレンドが構成する場合は、分散相の粒子が、ダイ壁部で最小となり、中央部で最大となる傾向がある。多層材料、例えば三層フィルムなどの多層材料を共押出しする場合、構造物の外側層を形成するのに光学ブレンド材料を使用すると、分散相の粒子が最小となる。前記とは異なって、例えば三層フィルム構造物の、コア層の形成に促進材料を使用すると、定義によれば、コア層は、押出物の最低剪断力の領域を占め、光学的ブレンド材料の分散相の粒子が、押出物の最高剪断力の領域を優先的に経験する。
【０１１１】
本発明は、三層のフィルム構造に限定されるものではない。共押出しにより、例えば、光学ブレンド材料、例えば五層フィルム構造物、の分散相の粒子が受ける予想剪断速度を更に正確にするように選択することもできる。この場合、外側層の厚さにより、流延用ダイの中の特にダイの壁部のすぐ隣の領域で分散相粒子をどの程度まで伸長させかを制御できる。例えば、出来上がったフィルムの厚さ方向の分散相粒子直径が光の波長の約１／３０未満であるとき光を散乱しないが、それは、ある意味で本発明にとって望ましい。したがって、共押出しプロセスで分散相粒子の寸法を制御することが望ましい。
【０１１２】
外側層は、配向の前または後で除去してもよいので、犠牲となってもよい。外側層は、このようにして機械的摩擦（すなわち、引掻き）や塵埃およびデブリの堆積から光学ブレンド材料を保護してもよい。このマスキング層の実施形態は、更に別のフィルムを利用して本発明のフィルムをラミネートするよりもはるかに安価であるという利点がある。
【０１１３】
ブレンド材料を、６０％フェノール、４０％ジクロロベンゼン中で測定したときにＩＶが０．５７であるｃｏＰＥＮを６８．６重量％、ダウケミカル社（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されているＱｕｅｓｔｒａ  ＮＡ  ４０５を２９．１重量％、およびノヴァケミカル社（Ｎｏｖａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されているＤｙｌａｒｋ  ３３２−８０を２重量％のブレンドとして共押出しした。促進材料は、メチレンクロリド中でＩＶが０．６５のｃｏＰＥＴとした。
【０１１４】
ｃｏＰＥＮは、７０モル％ナフタレンジカルボキシレートおよび３０モル％ジメチルイソフタレートとエチレングリコールとをベースにしたコポリマーとした。ｃｏＰＥＴは、８０モル％ジメチルテレフタレートおよび２０モル％ジメチルイソフタレートとエチレングリコールとをベースにしたコポリマーとした。
【０１１５】
第１のフィルムを作製して、１方向にのみ延伸した。第１のフィルムの流延シートの全厚は８１０ミクロンであり、この全厚の約３分の１がコア層であり、残りが、それぞれ厚さがほぼ等しい外側層であった。従来のテンターのみを使用して、流延シートを横方向に延伸した。テンターの入口および出口のレール設定により、最終的な横延伸比は約４．３：１とした。延伸温度は１３２℃とした。熱硬化温度は１６３℃とした。
【０１１６】
その後、第１のフィルムの光学的性質を測定した。このフィルムは、フィルムの通過方向と偏光配向とが整列し、４００〜７００ナノメータにわたる光の波長における平均透過率は８３．６％であった。偏光配向とフィルムの遮断方向とが整列している光の平均透過率は１３．６％であった。このフィルムは、延伸方向に対して直角をなす方向（すなわち、この実施例では縦方向）に妥当な破損抵抗を呈したが、横方向と一致する方向にフィルムを折り曲げるとフィルムは割れた。
【０１１７】
ここで、比較のために、ブレンド材料を使用してコア層を形成し、促進材料を使用して外側層を形成する点を除いて当該実施例の第１のフィルムと同様な方法で作成した米国特許出願明細書第Ｎｏ．０８／６１０，０９２号の三層フィルムの比較例１２５について言及する。当該実施例の第１のフィルムのように、比較例１２５は、延伸と直角をなす方向に妥当な破損抵抗を呈し、また、横方向と一致する方向に折り曲げるとフィルムは割れた。
【０１１８】
１２７℃で横方向に延伸する前に従来の縦延伸機を使って縦方向に流延シートを延伸する点を除き、当該実施例の第１のフィルムと同じ材料で第２のフィルムを作った。流延シートの全厚は１２４０ミクロンとした。実施例２で記載したように、流延シートを比１．２５：１で縦方向に延伸した。間隙直前のロール温度は８２℃であった。赤外線ヒータ要素の設定出力は１００％とした。偏光配向と延伸フィルムの通過方向が整列している光の平均透過率は、８１．１％であった。また、偏光配向と延伸フィルムの遮断方向が整列している光の平均透過率は、１４．８％であった。こうして仕上がったフィルムは、一軸延伸フィルムと比較して、著しく向上した機械的靱性を呈した。縦方向に折り曲げても横方向に折り曲げてもフィルムは割れなかった。
【０１１９】
さらに別のフィルムを２枚作製して、流延シートを、横方向に延伸する前に縦方向に１．５：１および１．７５：１の比で第１の延伸を行った点を除き、前述の第２のフィルムと同じ方法で評価した。測定されたそれぞれの通過方向の透過率の値は、８０．２％と７８．８％であった。それぞれの遮断方向の透過率の値は、１５．６％と１７％であった。このフィルムは、縦方向に折り曲げても横方向に折り曲げても割れなかった。
【０１２０】
前述のフィルムと変わらない方法で更に別のフィルムを作製して評価した。このフィルムは、１２９℃で横方向に４：１に延伸する前に縦方向に１．３５：１で延伸した。測定された通過方向の透過率の値は８３．２％であった。遮断方向の透過率の値は１５．０％であった。このフィルムは、縦方向に折り曲げても横方向に折り曲げても割れなかった。
【０１２１】
破損抵抗が著しく向上したことのほかに、本発明によってフィルムを作製したフィルムを積層させた後に、市販のシヤースリッターを使用してせん断作用により切断したときに、特に比較例１２５により作製したものと比べると、フィルムは破損すること無く美しく切れることが分かった。
【０１２２】
フィルムの厚さ方向の分散相構造の断面寸法は、好ましくは対象波長以下、更に好ましくは対象波長の約０．５未満であることは公知である。それ故、範囲内で分散相の断面寸法を小さくすることにより、光学装置の光学的性質の改善がもたらされる。更に別の２種類のフィルムを作製して評価を行い、三層構造物のコア層および外側層の一方に光学ブレンド材料を置いたときの効果を実証した。三層構造の外側層を形成するために光学ブレンド材料を使用して、当該実施例の第１のフィルムに基づいて、第１の別フィルムを作製した。三層構造のコア層を形成するために光学ブレンド材料を使用して、比較例１２５に基づいて、第２の別フィルムを作製した。走査型電子顕微鏡を使用して、延伸前の流延シートの断面を評価した。顕微鏡写真は、特にフィルムの外側層を形成するためにブレンド材料が使用されたときに、ブレンド材料の分散相材料のフィブリル化が増加することをはっきりと示している。分散相材料にフィブリル化が発現すると、フィルムの厚さ方向の断面寸法が減少する。評価方法の１つは、最大粒子があるフィルムの中央付近または中央の分散相の寸法を評価することである。光学ブレンド材料でフィルムの外側層およびコア層を形成した場合、分散相の大きさは、それぞれ０．９マイクロメータおよび１．４マイクロメータであった。フィルム構造物の外面付近の粒子は、構造物の中心付近のものよりも小さいことが分かる。
【０１２３】
また、本発明のブレンドフィルムは、比較例１２５のものよりもはるかに大きい表面組織を有していることが確認された。比較例１２５から約１平方メートルのフィルム片を切断したとき、例えば一方のフィルム片を他方の上に整列させるために、一方のフィルム片を他方の上でスライドさせようとしたが難しかった。本発明の場合、フィルム片は、１００枚以上の高さに積み重ねたときでさえ極めて容易に整列した。
【０１２４】
実施例６
実施例６では、実施例５の第１のフィルムと同様な方法で厚さ５１５μｍのブレンドフィルムを作製した。実験室の伸張器を使用して、流延シートを直交する２方向に同時に伸張させた。フィルムは、一方の方向に歪み速度０．４％／秒、伸張比１．２：１で伸張させ、他方の方向に、歪み速度１０％／秒、伸張比５．６：１で伸張させた。結果として得られたフィルムは、通過方向の透過率８７．６％、遮断方向の透過率２５．３％を呈した。同様のフィルムを、第１の方向への歪み速度を５％／秒に変更して伸張させた。このフィルムは、通過方向の透過率８７．９％、遮断方向の透過率２７．８％を呈した。これらのフィルムのそれぞれは、一軸方向に伸張させたフィルム（例えば、ｆｒａｃｔｕｒｅを行った）と比較して靭性の向上を呈した。
【０１２５】
以上、種々の実施例を記載したが、本発明は、実施例の詳細に限定されるものではない。本発明は、多数の光学フィルム、材料、およびその製法に応用することができる。例えば、前述の実施例では、２種類の材料について概括的に説明を行っているが、３種類以上の材料を使用することも可能であることを理解されたい。それぞれの材料は、任意の加工条件セットの配向または非配向クラスに該当する。フィルム中の各材料毎に別々の延伸プロセスを利用して、種々の所望応答を得ることもできる。本願明細書を見直すことにより、種々の変更形態、等価なプロセス、ならびに本発明を適用できる多数の材料および製品が分かるであろう。請求項は、そのような変更形態および装置を包含するものである。
【０１２６】
本発明の態様と本発明に関連する発明の態様を以下に列挙する。
態様１  フィルムの第１および第２の面内軸の一方に沿って第２の材料の屈折率が第１の材料の屈折率と一致するように、少なくとも第１の材料の光学的配向を前記フィルムの前記第１の面内軸に沿って誘発させるとともに、前記フィルムの面内軸に沿って前記第１の材料に誘発させる配向よりも実質的に小さい前記第１の材料の配向を、前記フィルムの前記第２の面内軸に沿って誘発させる条件下で、前記第１および第２の材料を含むフィルムを前記フィルムの第１および第２の面内軸を基準にして加工する工程を有する、光学フィルム作製方法。
態様２  前記第１および第２の面内軸は、前記フィルムの直交する面内軸を規定する、態様１に記載の方法。
態様３  前記第１の材料が光学的に配向され且つ前記第２の材料が配向されないまたは光学的に配向されないように選択された延伸温度、延伸速度、および延伸比で、前記第１の面内軸に沿って前記フィルムを延伸することによって、前記第１の面内軸を基準として前記フィルムを加工する、態様１に記載の方法。
態様４  前記第１の材料と前記第２の材料との両方を光学的に配向させるように選択された延伸温度、延伸速度、および延伸比で、前記第２の面内軸に沿って前記フィルムを延伸することによって、前記第２の面内軸を基準として前記フィルムを加工する、態様１に記載の方法。
態様５  前記第１および第２の軸を基準とする前記フィルムの加工は、
前記延伸温度と、前記第１の材料を光学的に配向させ且つ前記第２の材料を配向させないまたは光学的に配向させない第１の延伸速度および比とで、前記第１の軸に沿って前記フィルムを延伸する工程と、
それと同時に、前記延伸温度と、前記第１の材料と前記第２の材料との両方を光学的に配向させる第２の延伸速度および比とで、前記第２の軸に沿って前記フィルムを延伸する工程と、を含んでいる、態様１に記載の方法。
態様６  前記フィルムは、第３の材料から成る非光学層を更に有し、前記非光学材料層は、前記加工によって前記第１および第２の軸の両方を基準として配向させられる、態様１に記載の方法。
態様７  前記フィルムは、前記第１の材料と前記第２の材料とが交互になっている複数の層を有する、態様１に記載の方法。
態様８  前記第１の軸に沿った前記第１の材料および前記第２の材料の屈折率は実質的に等しく、前記第２の軸に沿った前記第１の材料および前記第２の材料の屈折率は実質的に不一致であり、前記フィルムは、透過軸を形成する第１の軸と反射軸を形成する第２の軸とを備えた反射偏光子を形成する、態様７に記載の方法。
態様９  前記反射軸が、加工中の前記光学フィルムの縦方向と一致している、態様８に記載の方法。
態様１０  前記反射軸が、加工中の前記光学フィルムの横方向と一致している、態様８に記載の方法。
態様１１  前記フィルムの厚さ方向の、前記第１の材料と前記第２の材料から成る隣接層の屈折率が実質的に等しい、態様７に記載の方法。
態様１２  前記フィルムは、前記第１の材料と前記第２の材料とのブレンドを含む、態様１に記載の方法。
態様１３  前記第１の材料が前記ブレンドの連続相を形成し、前記第２の材料が前記ブレンドの分散相を形成する、態様１２に記載の方法。
態様１４  前記第２の軸を基準とする前記加工は前記分散相の配向を殆どまたは全く誘発しないが、前記第１の軸を基準とする前記加工は前記分散相を光学的に配向させる、態様１３に記載の方法。
態様１５  前記第１の材料が前記ブレンドの分散相を形成し、前記第２の材料が前記ブレンドの連続相を形成する、態様１２に記載の方法。
態様１６  前記第１の軸を基準にして前記フィルムを加工する工程は、さらに
前記第１の材料および前記第２の材料の両方に光学的配向を誘発させる条件下で、前記第１の軸に沿って前記フィルムを延伸する工程と、
延伸後に、前記第２の材料の光学配向を実質的に緩和させずに前記第１の材料の誘発光学配向を実質的に緩和する温度まで前記フィルムを加熱する工程とを含む、態様１に記載の方法。
態様１７  前記フィルムの第１および第２の面内軸のそれぞれに沿って配向を有する第１の材料と、
前記第１の材料と一緒に押出しされ、前記フィルムの前記第１の面内軸のみに沿って実質的な配向を有する第２の材料とを含み、前記第１および第２の材料の光学的配向は、前記フィルムの前記第１および第２の面内軸の一方に沿って前記第１の材料および前記第２の材料の屈折率が実質的に等しく、且つ前記第１および前記第２の面内軸の他方に沿って前記第１および第２の材料の屈折率間の差を前記第１および第２の材料の平均屈折率で割った絶対値が約０．０６より大きくなるようなっている光学フィルム。
態様１８  前記フィルムの厚さ方向の前記第１および第２の材料の屈折率が実質的に等しい、態様１７に記載の光学フィルム。
態様１９  前記第１および第２の材料は、前記第１の材料が材料の連続相を形成し且つ前記第２の材料が材料の分散相を形成する状態で、ブレンドとして共押出しされる、態様１７に記載の光学フィルム。
態様２０  前記フィルムは、前記第１の材料と前記第２の材料との交互層を有する、態様１７に記載の光学フィルム。
態様２１  前記フィルムの厚さ方向の前記第１および第２の材料の隣接層の屈折率が実質的に等しい、態様２０に記載の光学フィルム。
態様２２  前記フィルムは、前記第１および第２の材料のブレンドを含む、態様１７に記載の光学フィルム。
態様２３  第１の材料と、前記第１の材料と光学的に結合された第２の材料とを含み、前記第１および第２の材料が異なる粘弾性特性を有するフィルムを用意する工程と、
前記第２の材料の光学的配向を誘発させずに第１の方向に前記第１の材料の光学的配向を誘発させるように選択された延伸条件下で、前記フィルムを前記第１の方向に延伸する工程と、
前記第１および前記第２の材料の両方の光学的配向を誘発させるように選択された延伸条件下で、前記フィルムを第２の方向に延伸させる工程と、
を含む、光学フィルム作製方法。
態様２４  前記フィルムは、前記第１の材料の第１の層と前記第２の材料の第２の層とを含む、態様２３に記載の方法。
態様２５  前記フィルムは、前記第１および第２の材料の一方を含む連続相材料と、前記第１および第２の材料の他方を含む分散相材料とを含む、態様２３に記載の方法。
態様２６  前記第１の方向に前記フィルムを延伸する前記工程と、前記第２の方向に前記フィルムを延伸する前記工程とは、同時に実施される、態様２３に記載の方法。
態様２７  所望の光学的性質を有するフィルムを作製する方法であって、
（ａ）第１の材料と、前記第１の材料と光学的に結合された第２の材料とを含み、前記第１および第２の材料が異なる粘弾性特性を有するフィルムを用意する工程と、
（ｂ）前記第２の材料の光学的配向を第１の方向に誘発させずに、前記第１の材料の光学的配向を前記第１の方向に生じさせるように前記フィルムを加工する工程と、
（ｃ）前記第１および前記第２の材料の両方の光学的配向を第２の方向に生じさせるように前記フィルムを加工する工程と、
を含む方法。
態様２８  前記フィルムは、前記第１の材料を含む第１の層と前記第２の材料を含むの第２の層とを含んでいる多層フィルムを含む、態様２７に記載の方法。
態様２９  前記加工工程（ｂ）は、前記第２の層に光学的配向を誘発させずに前記第１の層に光学的配向を誘発するように選択された条件下で、前記多層フィルムを前記第１の方向に延伸する工程を含む、態様２８に記載の方法。
態様３０  前記第１の層は、前記第２の層の平均緩和時間よりも長い平均緩和時間を有し、前記加工工程（ｂ）は、
前記第１の層の光学的配向を前記第１の方向に誘発するように選択された条件下で、前記多層フィルムを前記第１の方向に延伸する工程と、
前記第１の方向に前記多層フィルムを延伸する工程で誘発された前記第１の方向への前記第２層の任意の光学的配向を緩和させる程度に十分に高く、且つ前記第１の方向に前記第１の層の光学的配向を実質的に維持する程度に十分に低い温度まで、前記多層フィルムを加熱する工程と、を含む、態様２８に記載の方法。
態様３１  前記加工工程（ｃ）は、前記第１および前記第２の層の光学的配向を前記第２の方向に誘発するように選択された条件下で、前記多層フィルムを前記第２の方向に延伸する段階を含む、態様３０に記載の方法。
態様３２  角度依存性を低減させた偏光フィルムの製作方法であって、
複屈折材料の第２の層と光学的に結合させた複屈折材料の第１の層を含み、前記第１の層の等方性屈折率と前記第２の層の等方性屈折率とが異なり、前記第１および第２の層の平面を画定する第１および第２の面内軸と、前記第１および第２の層の厚さ方向に沿って前記第１および第２の面内軸と直角をなす第３の軸とを有する多層フィルムを形成する工程と、
前記第１の面内軸と前記第２の面内軸と前記第３の軸とに沿った第１の層の屈折率と、前記第２の軸に沿った第２の層の屈折率とは実質的に無変化のままであるが、前記第１の面内軸に沿った前記第２の層の屈折率が、前記第１の面内軸に沿った前記第１の層の屈折率と実質的に等しい値に変化するように、前記多層フィルムを前記第１の面内軸の方向に延伸する工程と、
前記第３の軸に沿った前記第１および第２の層の屈折率が実質的に等しくなるように、前記第２の面内軸の方向に前記多層フィルムを延伸する工程と、
を含む方法。
態様３３  第２のポリマー材料の連続相と光学的に結合された第１のポリマー材料の分散相のブレンドを有する光学的偏光フィルムであって、前記第２のポリマー材料は、前記フィルムの第１の軸を基準として実質的な分子配向を有するとともに、前記フィルムの第２の軸に関しては前記第１の軸に関する前記配向と比較して弱い分子配向を有し、  前記第１および第２のポリマー材料は、第１の偏光状態の光を実質的に透過するように十分に一致している屈折率を前記フィルムの前記第１および第２の軸の一方に沿って有し、且つ第２の偏光状態の光を実質的に反射するように十分に異なっている屈折率を前記フィルムの前記第１および第２の軸の他方に沿って有しているフィルム。
態様３４  前記第２のポリマー材料は、前記フィルムの前記第１および第２の軸の一方に関して実質的な分子配向を有しており、前記フィルムの前記第１および第２の軸の他方に関しては分子配向を殆どまたは全く有しない、態様３３に記載のフィルム。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１Ａ】本発明の種々の実施形態による光学フィルムを示す。
【図１Ｂ】本発明の種々の実施形態による光学フィルムを示す。
【図２Ａ】本発明による種々のプロセスの図を示す。
【図２Ｂ】本発明による種々のプロセスの図を示す。
【図２Ｃ】本発明による種々のプロセスの図を示す。
【図２Ｄ】本発明による種々のプロセスの図を示す。
【図２Ｅ】本発明による種々のプロセスの図を示す。
【図２Ｆ】本発明による種々のプロセスの図を示す。
【図２Ｇ】本発明による種々のプロセスの図を示す。
【図２Ｈ】本発明による種々のプロセスの図を示す。
【図２Ｉ】本発明による種々のプロセスの図を示す。
【図２Ｊ】本発明による種々のプロセスの図を示す。
【図３】本発明の別の実施形態による別の光学フィルムを示す。
【図４】本発明のさらに別の実施形態によるブレンドポリマー光学フィルムを示す。
【図５Ａ】本発明の一実施形態により作製されたフィルムの透過特性を示す。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態により作製されたフィルムの透過特性を示す。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態により作製されたフィルムの透過特性を示す。
【図１Ａ】
2006099139.tif 000007
【図１Ｂ】
2006099139.tif 000008
【図２Ａ】
2006099139.tif 000009
【図２Ｂ】
2006099139.tif 000010
【図２Ｃ】
2006099139.tif 000011
【図２Ｄ】
2006099139.tif 000012
【図２Ｅ】
2006099139.tif 000013
【図２Ｆ】
2006099139.tif 000014
【図２Ｇ】
2006099139.tif 000015
【図２Ｈ】
2006099139.tif 000016
【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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