(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面および後面を有する反射物品（１０，３０，３０’，４６，６２）であって、ダイクロイック反射体（１２，５０，６４，１２０）と再帰反射層（１４，３８，４０，４８，６６）とを具備し、該ダイクロイック反射体が、第１スペクトル範囲内の垂直入射光に対し相対的に高反射率を示し、第２スペクトル範囲内の垂直入射光に対し相対的に低反射率を示すよう構成された交互の層（Ａ，Ｂ）を備えた反射物品であり、
該ダイクロイック反射体（１２，５０，６４，１２０）が、実質的に平坦であり、該物品（１０，３０，３０’，４６，６２）の該前面に近接して平行に配置されており、
該交互の層（Ａ，Ｂ）が、少なくとも第１ポリマおよび第２ポリマからなり、
該再帰反射層（１４，３８，４０，４８，６６）が、該物品の該前面から見て該ダイクロイック反射体の後方に配置されていることを特徴とする反射物品。
【請求項２】
少なくとも前記第１ポリマからなる層が、複屈折であることを特徴とする、請求項１記載の物品。
【請求項３】
関連する波長範囲に亙って、前記反射体の少なくとも２つの隣接する交互の層が、該２つの隣接する交互の層の間の最大平面内屈折率差の５０％以下で異なる、該反射体の平面に対して垂直な軸（ｚ）に沿った屈折率を有することを特徴とする、請求項２記載の物品。
【請求項４】
前記第２スペクトル範囲が、４００ｎｍから７００ｎｍまでの範囲の大部分を含むことを特徴とする、請求項１記載の物品。
【請求項５】
前記再帰反射層が、キューブコーナ要素、線形プリズム、ピラミッド構造からなる群から選択される構造化表面を備えていることを特徴とする、請求項１記載の物品。
【請求項６】
前記再帰反射層が、ビーズ入りシーティングを備えることを特徴とする、請求項１記載の物品。
【請求項７】
前記再帰反射層が、煌くキューブコーナ再帰反射シーティングを備えることを特徴とする、請求項１記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、一般に、特徴的な反射特性を有するシーティング等の物品に関する。本発明は、ポリマミラー、偏光子および再帰反射体に対する特定の適用を有する。
【０００２】
本明細書で使用される「再帰反射（ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）」という用語は、斜めに入射する光線をその入射方向に対して逆平行の方向またはほぼそのような方向に反射することにより、その光が光源または光源に非常に近接した位置に戻るようにする属性を言う。「ダイクロイック（ｄｉｃｈｒｏｉｃ）」という用語は、第１の波長領域の光を選択的に反射し第２波長領域の光を選択に透過させることにより、光を少なくとも２つのスペクトル成分に分割することを言う。本明細書で使用される「ミラー」という用語は、引伸ばされた物体（ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｂｏｄｙ）であって、その物体の平面内の軸に対する線形偏光の指向に関わらず実質的に同じである、軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）で線形に偏光された光を鏡面反射するものを言う。本明細書で使用される「偏光子（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）」という用語は、引伸ばされた物体（ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｂｏｄｙ）であって、その物体の平面内の軸に対する線形偏光の指向によって実質的に異なる、軸上で線形に偏光された光を透過させるものを言う。他の用語は、本明細書の最後の用語解説において定義されている。
【０００３】
ＰＣＴ公開番号ＷＯ９５／１７６９２（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋ等）は、光を比較的狭いビュー領域に制限する種々の構造化表面材料と結合して、反射性偏光子として構成された多層ポリマフィルムを開示している。隣接層の平面外（ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ）屈折率が一致するフィルムを含む、複屈折層を有する多層フィルムについて述べられている。構造化表面材料には、相称的なキューブコーナシーティングと共に、複数の三角形プリズムを有する材料がある。４００ｎｍから７００ｎｍまで軸上透過率が８０％を超え、７００ｎｍより大きい波長に対しては透過率が傾斜する（反射率が増大する）赤外線反射ミラーを含む、ミラーとして構成された多層フィルムの説明もまたなされている。
【０００４】
米国特許第４，１７５，７７５号（Ｋｒｕｅｇｌｅ）は、フィルタ領域の後方に隠され高ゲイン再帰反射性材料の前方に配置された写真画像を備えたフォトＩＤカードを開示している。そのフィルタ領域は、その上に突当たる光の実質的にすべてを吸収し、半銀ミラーで構成されてもよいが、赤外線または紫外線光を透過するが実質的にすべての可視光を遮蔽するフィルタ材料で「有利には構成される」。
【０００５】
ＰＣＴ公開番号ＷＯ９７／１１３５３（Ｗｅｓｏｌｏｗｉｃｚ等）は、捜索および救援作業に適用可能なレーザベースのターゲット検出システムを開示している。特別に用意された再帰反射要素が述べられており、そこでは、ベースの再帰反射要素が、第１の波長のレーザエネルギを反射するが、第１の波長の反射とは別の光学特性に影響する。シート再帰反射体の場合、スペクトル的に感光性コーティングを提供するために染料によってドープされる、導電性の保護ポリマ層が開示されている。説明されている代替的な波長弁別材料には、誘電体スタックがある。米国特許第５，５５９，６３４号（Ｗｅｂｅｒ）は、構造化材料の上にコーティングされた光学薄膜を有すると共に光の入射ビームを分割して偏光成分にし、１つの成分を透過し他の成分を光源に戻すよう反射する再帰反射偏光子を開示している。
【０００６】
再帰反射シートの２つの周知のタイプは、ミクロス球ベースのシーティングおよびキューブコーナシーティングである。ミクロス球ベースのシーティングは、時に「ビーズ入り（ｂｅａｄｅｄ）」シーティングと呼ばれるが、一般に、少なくとも部分的に結合層に組込まれ、かつ、入射光を再帰反射するために関連する鏡面または拡散反射材料（例えば、顔料粒子、金属薄片、蒸気膜）を有する、多数のミクロ球を使用する。例示的な例は、米国特許第３，１９０，１７８号（ＭｃＫｅｎｚｉｅ）、同第４，０２５，１５９号（ＭｃＧｒａｔｈ）および第５，０６６，０９８号（Ｋｕｌｔ）に開示されている。キューブコーナー再帰反射シートは、一般に、実質的に平面の表面と複数のキューブコーナ要素を備えた構造化後面とを有する本体部を有している。各キューブコーナ要素は、３つの略相互に垂直な光学面を備えている。例には、米国特許第１，５９１，５７２号（Ｓｔｉｍｓｏｎ）、同４，５８８，２５８号（Ｈｏｏｐｍａｎ）、同４，７７５，２１９号（Ａｐｐｌｅｄｏｒｎ等）、同５，１３８，４８８号（Ｓｚｃｚｅｃｈ）および同５，５５７，８３６号（Ｓｍｉｔｈ等）がある。個々のキューブコーナが汚染されないように隔離されシールされたセルを形成する閉じた多角形の規則的なパターンで、構造化面に対してシール層を適用することが知られている。そのセルを形成するために使用される熱および圧力により、多角形の境界に沿って配置されたキューブコーナ要素が破壊されるかまたは変形する。米国特許第５，４５０，２３５号（Ｓｍｉｔｈ等）に開示されたもの等の撓み性キューブコーナシーティングもまた知られており、それは、後述する実施の形態において組込むことができるものである。
【０００７】
比較的低い単位コストで広いシート状に作製することができる新規の反射特性を有する物品が、引き続き必要とされている。かかる物品は、認証、顕示、個人的安全装置、捜索および救援、玩具、ゲームおよび装飾品等、種々の最終用途に組込むことができる。
【０００８】
発明の要約
ここでは、反射ポリマフィルムおよび再帰反射層を備えた組合せ反射／再帰反射物品が開示されており、反射フィルムは、少なくとも第１および第２ポリマの交互の層を備え、交互の層は、第１スペクトル範囲内の垂直入射光に対しては相対的に高反射率を示し、第２スペクトル範囲内の垂直入射光に対しては相対的に低反射率を示すよう構成されている。反射フィルムは、物品の前側に配置されており、再帰反射層は後側に配置されている。実施の形態によっては、交互の層の少なくとも２つは、かかる層の間の最大平面内（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）屈折率差の５０％未満、より好ましくは約２０％未満異なる、フィルムの平面に対して垂直な軸に沿った屈折率を有している。かかる構造により、広範囲の入射（チルト）角に亙ってスペクトル変化の形状を容易に保存することができる。実施の形態によっては、ポリマ層は、鋭いスペクトル変化を与えるよう設計された特定の厚さのプロファイルを有するように連続して配置された光学繰返しユニットを定義する。
【０００９】
反射フィルムは、最終物品に望まれる性能によって、異なるスペクトル特性を有することができる。用途によっては、第１および第２スペクトル範囲が不連続であり互いにかみ合うことによってバーコードに類似したセキュリティコードを搬送する一連のスペクトル帯域を定義することが望ましい。他の用途においては、再帰反射性能が視覚的に劣化しないように、第２スペクトル範囲が実質的に可視スペクトルをカバーすることが望まれる。それらの場合、第１スペクトル範囲は、それらの波長において鏡面反射するために再帰反射を抑制するよう、赤外線または紫外線内にある。更に他の用途においては、反射フィルムをミラーではなく偏光子として構成することが望ましい場合もある。
【００１０】
好ましくは、再帰反射層は入射のすべての平面において再帰反射を呈しているが、代替的には、少なくとも１つの入射平面ではそうすることができるが少なくとも１つの他の入射平面ではそうすることができない。
【００１１】
発明の詳細な説明
本明細書で説明される組合せ反射／再帰反射物品は、通常、所定の物品または基板に適用することができ、かつ、ダイクロイック反射フィルムおよび再帰反射層の種々の組合せを組込むシーティングとして構成される。一般に、物品は光学的に片面である。すなわち、一方の面（表面を指す）は、一般に、光源からの入射光を受光すると共に検出器（観測者の目等）に反射または再帰反射光を放射するよう適応されており、他方の面（裏面を指す）は、一般に、接着層による等物体への取付用に適応されている。表面は、検出器と共に光源に向いている。物品は、一般に、金属の蒸気膜、シールフィルムおよび／または接着層等の再帰反射体上の物質または層が少なくとも一部に存在することにより表面から後面またはその逆に大量の光を透過させることはない。採用される特定のタイプのダイクロイックフィルムおよび再帰反射層により、物品は、ある最終用途に対して特に適するようになる。最終用途の一部のみが以下に説明されている。続く本文は、物品全体の構造の説明から始まり、好ましいポリマ多層フィルム、実施例の物品の徹底的な説明が続き、用語集で終る。
【００１２】
例示的な物品構造
図１は、再帰反射層１４を覆っている多層ポリマフィルム１２を含む物品１０の組立分解図である。フィルム１２は、関連する波長に対して実質的に相補的であり（すなわち、吸収が好ましくは低いかまたはごくわずかであり）、かつ、入射光の指向および偏りと同様に構成要素であるポリマ層の屈折率および厚さの関数である、パーセント反射率および透過率を有する、多層ポリマフィルムを備えている。好ましい層１２は、以下に詳述されており、真空蒸着技術を用いて基板上に配置された無機の交互の誘電体層を備えた従来からの非ポリマ干渉フィルタから区別されなければならない。かかる無機フィルタは、高価でありしばしば表面領域が制限されている。また、ポリマ表面に対して接着性が弱い傾向がある。更に、かかる無機フィルタは、一般に、以下に説明されているように、広範囲の入射角に亙って鋭いスペクトル変化を維持することができない。
【００１３】
多層フィルム１２は、入射光の入射角の関数としてパーセント反射率および透過率のスペクトル変化を示すことと、パーセント反射率および透過率は、斜めの入射光に対する偏光の関数であるということと、は留意されるべきである。「ｓ」および「ｐ」偏光状態は、それぞれ、入射平面に対して垂直な電界ベクトルと入射平面内に配置された電界ベクトルとを有する光を言う。偏光されていない光は半ｐ偏光および半ｓ偏光である。好ましい多層フィルムは、再帰反射シートによって支持される広範囲の入射角に亙ってｐ偏光に対し鋭いスペクトル変化特性を保持する。
【００１４】
再帰反射層１４は、従来からのキューブコーナまたはビーズ入り再帰反射シーティングを備えることができ、それに対する再帰反射光の検出は、観測角が小さい場合に最良であり、すなわち、光源に近接して配置された検出器の場合である。かかるシーティングは、広範囲の入射角および指向角に亙って再帰反射をサポートするため、光を放出する光源に対する物品１０の角度の指向は重要ではない。
【００１５】
図２は、図１よりも十分に物品１０の断面図を示している。反射層１２は、表面および後面の表皮層１２ａ，１２ｂをそれぞれ有しており、それらは、中心の多層フィルム１２ｃを幾分か保護する役割を果たすと共にフィルム１２ｃに対して機械的サポートを提供する。再帰反射要素を湿気、埃、油等を要因とする劣化から保護するために、再帰反射層１４の後側に従来からのシールフィルム１６が設けられており、物品１０を所望の物体に取付けることができるように、その後面には従来からの接着層１８が設けられている。物品が基板に取付けられる用意ができるまで、接着層を保護するために取外しライナ（図示せず）もまた設けることができる。シールフィルム１６を、従来からの多角形パターンで、かかる多角形の周辺に沿ってキューブコーナ要素を破壊するホットプレス技術を用いて、層１４に対してシールすることができる。層１４の構造化後面の面は、空気に接触し内部全反射（ＴＩＲ）の原理に作用することができるか、あるいは、望まれる場合は、アルミニウム等の鏡面反射する材料の蒸気膜をかかる面に取付けることができる。
【００１６】
図２に、デカルト座標Ｘ，Ｚが示されている。Ｘ軸およびＺ軸に垂直なＹ軸（図示されていない）は、ページ内を指している。Ｘ−Ｙ平面は、物品１０の平面を定義し、Ｚ軸は物品に対して垂直である。示されているように、広帯域光２０は、照明軸２２に沿ってＺ軸に対して小さいがゼロではない入射角で入射する。入射角は、ｓ偏光およびｐ偏光の作用が大幅に異ならない程度に小さい。多層フィルム１２ｃは、第１スペクトル範囲の光２０の一部を反射して鏡面反射光成分２４とする。鏡面反射光２４は、Ｚ軸に対して軸２２と同じ角度を形成する反射軸に沿って向けられる。第２スペクトル範囲の光２０の一部は、フィルム１２ｃを透過し、その後、再帰反射光成分２６によって示されているように層１４によって再帰反射される。このように、物品１０は、再帰反射と鏡面反射の特質を両方をも示す。物品１０は、衣類に適用される場合、日中は光沢のあるミラー状仕上げを示し、夜は乗物の運転手に対して再帰反射して見える。製品の耐久性を強化するために、上部層２８を付加することができる。また、層２８は、物品にカラー化した外観を与えるために内部に染料を含むことも可能である。
【００１７】
ここで図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、物品１０と同様であるが、異なる再帰反射層を使用することにより特有の特性を有する物品３０が、物品の平面のＸ軸およびＹ軸と物品に垂直なＺ軸とを有するデカルトＸＹＺ座標系のコンテキストにおいて概略的に示されている。Ｘ軸およびＹ軸は、Ｘ−Ｚ平面およびＹ−Ｚ平面が再帰反射層の後構造化面に対して相称的な平面であるように位置合せされている。再帰反射層が異なることにより、見える再帰反射光がより複雑になる。それは、かかる光が可視である観測角が、入射光の入射角と指向角との両方の関数として変化することによる。
【００１８】
入射光３１は、入射角（軸３２とＺ軸との間の角度）と指向角（Ｙ軸とＸ−Ｙ平面の軸３２の投影との間の角度）とを定義する照明軸３２に沿って向けられる。平面３４は、入射半平面（図示されていない）と混同されるべきではなく、軸３２およびＹ軸を含む。多層フィルム１２は、入射光３１の第１スペクトル範囲を反射して鏡面反射光成分３６にする。入射光３１および鏡面反射光３６の方向は、表面垂線、すなわちＺ軸に対して等しい角度を形成する。入射光３１のあるスペクトル成分は、多層フィルム１２を透過し、後方の再帰反射層（図３Ｃの３８、図３Ｄの４０）によって反射され、第２反射光ビーム４２として多層フィルム１２を再び透過して戻る。図２の実施の形態とは異なり（完全に再帰反射のキューブコーナ要素を利用する）、図３Ａ乃至図３Ｂの反射光４２は、入射光３１に逆平行な方向に必ずしも再帰反射しない。むしろ、物品３０に対する入射光方向の指向（入射角および指向角）によって、反射光４２の角度を入射光方向から変えることができる。この特性は、光源、物品および観測者の間の相対移動がある場合、点滅する視覚的効果を生じさせることができる。図３Ａを参照すると、反射光４２および入射光３１の方向は、線分４４に対して等しい角度を形成する。線分４４は、再帰反射層に関連した再帰反射平面（この例では、Ｘ−Ｚ平面に対して平行な平面）の平面３４との交差部分によって定義される。
【００１９】
再帰反射層３８は、再帰反射平面を１つだけ、すなわちＸ−Ｚ平面のみしか有していないが、層４０は、２つの再帰反射平面、すなわちＸ−Ｚ平面およびＹ−Ｚ平面を有している。このコンテキストにおいて、「Ｘ−Ｚ」平面と「Ｙ−Ｚ」平面には、物品と交差するその平面に対して平行な全ての平面のファミリが含まれる。層３８は、実質的に米国特許第４，９０６，０７０号（Ｃｏｂｂ，Ｊｒ）において述べられているように、並んで配列されＹ軸に対して平行に延在する小型の実質的に直角の二等辺プリズムの線形アレイを有する構造化表面を備える。構造化表面に対向するフィルムの平滑な正面に斜めに入射する光は、入射方向がプリズムの長さに垂直な平面（Ｘ−Ｚ平面）にある場合、フィルムによって再帰反射される。「Ｄｕａｌ  Ａｘｉｓ  Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ａｒｔｉｃｌｅ」と題された米国特許出願番号０８／８８３，８７０において実質的に述べられているように、層４０は、層４０の外側に延在するピラミッド状構造４１のアレイを有する構造化表面を備えており、各構造４１は、再帰反射のＸ−Ｚ平面を定義する相互に垂直な反射小面４１ａ，４１ｂの第１のセットと、再帰反射のＹ−Ｚ平面を定義する相互に垂直な反射小面４１ｃ，４１ｄの第２セットと、を有している。一般に、層４０は、反射光成分４２に加えて小面４１ｃ，４１ｄからの反射により、第２パターンの反射光成分４２ａ（図３Ｂ参照）を生成することができ、これは、小面４１ａ，４１ｂからの反射によって発生する。また、層４０の構造化表面は、物品が二軸再帰反射と完全（三軸）再帰反射との両方を示すように、標準キューブコーナ要素を含むことができる。
【００２０】
それぞれ再帰反射層１４，３８，４０の構造化表面上のキューブコーナ要素、プリズムおよびピラミッドは、好ましくは、周知の微細複製（ｍｉｃｒｏｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ）技術を用いて形成された小型構造である。上述された反射／再帰反射物品は、薄くかつ撓み性があるため、あらゆる物体または表面形状に対して適用することができるが、用途によっては堅固または他の厚い構造が望ましい場合もある。構造化表面の個々の構造は、好ましくは、縦および横の大きさが約１ｍｍ以下であり、より好ましくは約０．０７５〜０．２ｍｍの範囲であるが、線形プリズムは、物品の全長に沿って延在することができ、ミリメートル、センチメートルまたはメートルのオーダのいずれでもよい。再帰反射層は、適切な透明材料、好ましくはポリマおよび寸法的に安定し、耐久性があり、対候性があり、かつ所望の構成で容易に複製可能である材料から作製することができる。例として、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンベースのイオノマおよび酢酸酪酸セルロースがある。また、染料、着色剤および顔料もかかる層に組込むことができる。
【００２１】
図４の反射／再帰反射物品４６は、多層フィルム５０と共に、米国特許第４，７０８，９０２号（Ｏｒｅｎｓｔｅｅｎ等）に述べられているものと同様のビーズ入り再帰反射シーティング層４８を使用する。フィルム５０は、上述した多層フィルム１２と同じ反射および透過特性を有する。フィルム５０は、その表面に保護表皮層５０ａを有している。保護層２８もまた設けられている。再帰反射層４８は、透明保護膜層５４と透明スペーサ層５６との間に保持された複数の透明ミクロ球５４を有している。所定の方向から保護膜層上に突当たる光は、ミクロス球により、一般にアルミニウム等の鏡面反射金属製コーティングである反射マスキング層５８の小さい領域に集束され、反対方向にミクロ球を通って戻る方向に反射される。接着層６０は、マスキング層５８層と隣接している。
【００２２】
図５は、上述したフィルム１２，５０と同様の反射および透過特性を有する多層フィルム６４が再帰反射層６６にラミネートされている実施の形態６２を示す。層６６は、「Ｇｌｉｔｔｅｒｉｎｇ  Ｃｕｂｅ−Ｃｏｒｎｅｒ  Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｓｈｅｅｔｉｎｇ」と題されたＰＣＴ公開番号ＷＯ９７／４１４６５において詳細に述べられている。基本的に、再帰反射層６６は、キューブコーナ要素６８がキューブコーナアレイに亙ってランダムに傾いている領域を有している。キューブコーナ要素のランダムな傾きにより、層６６に煌き特性が与えられる。層６６は、キューブコーナ６８および光学ランド層７０を含むキューブコーナ層と、実質的に平坦な表面７２ａおよび正面から一様には間隔があけられていない後面を有する本体層７２と、を備えているように見える。
【００２３】
多層ポリマフィルム設計
図６は、多層フィルム１２，５０，６４のあり得る理想化されたパーセント透過スペクトルを示す。実線の曲線７４は、フィルム上に垂直入射する光の振舞いを表し（また、フィルムがダイクロイック偏光子である場合、光は偏光され適当にフィルム軸と位置合せされる）、破線の曲線７６は、３０〜４０度等ゼロでない入射角で入射するｐ偏光のみの振舞いを表す。ゼロでない入射角におけるｓ偏光の透過スペクトルは、混乱を避けるために示されていない。入射角は、空気媒体に対して参照される。関係のある波長範囲に亙って、フィルムの構成要素である層の吸収率は、実際的な点から反射率がほぼ１００％であるように、すなわちかかる波長範囲に亙って透過率もほぼ１００％であるように、十分小さい。
【００２４】
多層フィルムは、少なくとも１つの狭透過帯域７４ａ，７４ｂ，７５ｃを示すよう構成されている。帯域７４ａ，７４ｂ，７４ｃは、相対的に低反射率の領域であり、それら帯域の間の波長は、相対的に高反射率の領域である。帯域７４ａ，７４ｂ，７４ｃは５０％より大きい最大透過率を有するように示されているが、用途によってはそれより低い最大値を有するフィルムもまた使用可能であり、そのようなフィルムは、反射率スペクトルにおいてより少ない「色」を示し、それが高光沢ミラータイプの周囲の外観が望まれる場合には有益である。「部分帯域幅（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ  ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）」は、反射または透過帯域の幅を説明するために使用される用語であり、帯域の中心波長（完全なスペクトル幅を二分する）によって分割される帯域の最大透過率の半分で完全なスペクトル幅（ｎｍ等の距離の単位）として測定される。用途によっては、１０〜１５％以下のオーダの部分帯域幅が望ましい。ポリマフィルムで予め到達可能であるより狭いスペクトル特性を可能とするため、より鋭いカットオンおよびカットオフ変化を生成するために有効な厚さの傾きを有するポリマフィルム構造が、以下に説明されている。
【００２５】
図６のスペクトルに関連するフィルムは、垂直入射において、可視線で２つの透過帯域を有し近赤外線で１つの透過帯域を有する。ここで開示されているように組合せされた反射／再帰反射物品で使用可能な代替的なフィルムは、異なる数および配置の透過帯域を有することができる。少なくともいくつかの入射角度についての可視線の透過帯域を有するフィルムにより、人間の肉眼による再帰反射ビームの視覚的な検出が可能となる。垂直入射において４００ｎｍよりわずかに大きい単一の帯域を有するフィルムは、正面から見ると鮮明な青の再帰反射ビームを生成し、物品が傾き帯域が紫外線領域に青方シフトするに従い、再帰反射した紫外線光は目に検出されないため、物品は通常のミラーのように見える。垂直入射において可視スペクトルの赤端に向かって単一の帯域を有するフィルムは、正面から見ると鮮明な赤の再帰反射ビームを生成し、物品が傾くと、再帰反射ビームはスペクトルの黄および緑部分にシフトする。垂直入射において７００ｎｍよりわずかに大きい（約８００ｎｍまで）単一の帯域を有するフィルムは、正面から見ると通常のミラーのように見えるが、より高い入射角では鮮明な赤の色調の光を再帰反射する。最後に、ゼロの入射角で近赤外線内に適切に位置する（あるいは、僅かに紫外線内に位置する）単一の帯域を有するフィルムは、見る角度すべてにおいて通常のミラーのように見える。可視スペクトルの外側の再帰反射光を検出するために、適当に赤外線または紫外線光に対して感度の高い検出器を使用することは当然ながら可能である。
【００２６】
用途によっては、多層フィルムが、ｐ偏光された入射光の一部に対し、入射角がゼロ度を超えて増大するに従い、部分帯域幅が大幅に増大せず振幅が減少もしない透過帯域を有することが望ましい。図６において、ｐ偏光透過帯域７６ａ，７６ｂ，７６ｃは、垂直入射光に対して曲線７４のそれぞれ対応する帯域７４ａ〜ｃに比較して青方シフトされ、重要なことには、ピーク振幅および部分帯域幅は、実質的に変化しない、ということが分る。そのようにピーク振幅および部分帯域幅を保持することは、帯域を構成する帯域ピークの一方側で２つの変化の形状を保つことによる。更にそれは、多層フィルムが、平面外（すなわち、Ｚ軸）の屈折率が実質的に一致する個々の層から構成されている場合に、起こる。層のうちの少なくともいくつかが、平面内屈折率が周知の後押出し成形延伸手続きの関数であるポリマによって構成されている場合に、上記構造を理解することができる。等方性無機層の真空蒸着によって作製されたもの等、以前から入手可能な多層フィルムは、平面外方向に平面内方向と同じ屈折率の不一致を有し、その結果、入射角が増大するに従って、ピーク振幅が不利益に減少し所定のｐ偏光透過帯域に対し部分帯域幅が増大する。更に、かかる理想的でないフィルムのベースラインまたは「帯域外」ｐ偏光透過レベルは、入射角が増大するに従い実質的に低下（増大）し、一般的にｐ偏光について漏れレベルが３０％を超える。
【００２７】
特定の多層フィルムの反射および透過スペクトルは、主に、あらゆる軸に沿った個々の層の光学的な厚さによって決まり、実質的には周知のフレネル係数によって決定される。以下の式に従って層の適当な光学的厚さを選択することによって、赤外線、可視光線または紫外線を反射するよう、フィルムを設計することができる。
λM＝（２／Ｍ）・Ｄr                                    （Ｉ）
ここで、Ｍは反射光の特定の次数を表す整数であり、Ｄrは光学繰返しユニット（「ＯＲＵ」）の光学的厚さである。従って、Ｄrは、ＯＲＵを構成する個々の層の光学的厚さの合計である。ＯＲＵの光学的厚さが所定のプロファイルに適合するように多層フィルムの厚さに沿って連続してＯＲＵを配列することにより、反射の広帯域に亙って光を反射する多層フィルムを設計することができる。
【００２８】
ここで説明されている特性を有する反射多層フィルムは、米国特許第３，７７３，８８２号（Ｓｃｈｒｅｎｋ）および同３，８８４，６０６号（Ｓｃｈｒｅｎｋ）において述べられているように多層同時押出し成形装置を使用することによって作製することができる。かかる装置は、多層の同時に押出し成形された熱可塑性材料であって、その各層が、実質的に均一な層の厚さを有する材料を作製する方法を提供する。同時押出し成形装置のフィードブロックは、熱可塑押出し成形装置等のソースから種々の熱可塑性ポリマ材料流を受ける。樹脂材料流は、フィードブロック内の機械的に操作される部分に渡される。この部分は、元の流れを再構成して、最終的な物体に望まれる複数の層を有する多層化流にするような役割を果たす。任意に、最終的なフィルムにおいて層の数を更に増大させるために、この多層化流を、後に、米国特許第３，７５９，６４７号（Ｓｃｈｒｅｎｋ等）、同第５，０９４，７８８号（Ｓｃｈｒｅｎｋ等）または同第５，０９４，７９３号（Ｓｃｈｒｅｎｋ等）に述べられているような一連の層多重化手段に通過させることができる。そして、多層化流は、流線形の流れがそこで維持されるよう構成および配置されている押出し成形ダイに渡される（例えば、米国特許第３，５５７，２６５号（Ｃｈｉｓｈｏｌｍ等）参照）。結果としての製品は、各層が隣接する層の主面に対して概して平行である多層化フィルムを形成するよう押出し成形される。押出し成形ダイの構成を変化させることが可能であり、層の各々の厚さおよび寸法を低減するようにすることもできる。反射フィルム本体の層の数は、フィルムの厚さ、撓み性および経済性の理由で最少数の層を使用することにより所望の光学特性に達するよう選択することができる。ミラーおよび反射偏光子の場合、層の数は、好ましくは約１０，０００未満であり、より好ましくは約５，０００未満であり（更に好ましくは）約２，０００未満である。
【００２９】
ポリマ層の屈折率間の所望の関係は、適当な材料および適当な処理条件を選択することによって達成することができる。延伸によって指向することができる無機ポリマの場合、多層フィルムは概して、個々のポリマを同時押出し成形することによって多層フィルム（上述したような）を形成し、その後選択された温度で延伸させ任意に選択された温度で熱設定することにより反射フィルム本体を「方向付けする」ことにより作製される。あるいは、押出し成形と方向付けステップを同時に実行することもできる。方向付けにより、複屈折を示すことができるポリマを構成するそれらポリマ層において、複屈折（正または負）の所望の範囲が設定される。ミラーの場合、ミラーフィルムを製造するために、フィルムを実質的に２つの方向（２軸方向）に延伸することができ、この場合、いかなる所定の個々の層も実質的に同じ平面内屈折率を有しており、かかる層の少なくともいくつかは平面内屈折率とは異なる平面外屈折率を有する（従って複屈折である）。偏光子の場合、偏光子フィルムを製造するために、フィルムを主延伸軸に沿って主に延伸することができ、この場合、少なくともいくつかの層は異なる平面内屈折率を有し、いくつかの層は少なくとも１つの平面内屈折率とは異なる平面外屈折率を有している。フィルム本体は、クロスストレッチ（ｃｒｏｓｓ−ｓｔｒｅｔｃｈ）（延伸率の平方根に等しい）の自然な低減から、制限されているところ（すなわち、クロスストレッ方向に実質的な変化がない）までクロスストレッチ方向に寸法的に緩めることができる。フィルム本体は、レングスオリエンタ（ｌｅｎｇｔｈ  ｏｒｉｅｎｔｅｒ）を用いておよび／または幅方向にテンタ（ｔｅｎｔｅｒ）を使用して、マシン方向に延伸させることができる。所望の屈折率関係を有する多層フィルムを生成するために、前延伸温度、延伸速度、延伸率、熱設定温度、熱設定時間、熱設定緩和およびクロスストレッチ緩和が選択される。これら変数は、互いに依存している。すなわち、例えば、例えば比較的低い延伸温度に関連している場合、比較的低い延伸速度を使用することができる。当業者には、所望の多層化装置を得るためにこれら変数の適当な組合せをどのように選択するかが明らかとなろう。しかしながら、概して、延伸方向に約１：２から約１：１０までの範囲（より好ましくは約１：３から約１：７）と延伸方向に直交して約１：０．２から約１：１０（より好ましくは約１：０．２から約１：７）が、好ましい。
【００３０】
加熱された空気において材料の個々のシートを延伸することにより、押出し成形されたフィルムの方向付けを行うことができる。経済的に製造するために、標準のレングスオリエンタ、テンタオーブンまたは両方において連続して行うことができる。標準のポリマフィルム製造の規模およびラインスピードの節約を達成することができ、それによって、商業的に入手可能な吸収性の偏光子に関連するコストより実質的に低い製造コストが達成される。また、ミラーフィルムを得るために、複数の多層フィルムのラミネートを実行することができる。アモルファスコポリエステルは、ラミネート材料として有用であり、オハイオ州、ＡｋｒｏｎのＧｏｏｄｙｅａｒ  Ｔｉｒｅ  ａｎｄ  Ｒｕｂｂｅｒ  Ｃｏ．のＶＩＴＥＬ  Ｂｒａｎｄ３０００および３３００が、試されている材料として留意される。ラミネート材料の選択肢は広く、多層フィルムへの接着、光学的透明性および空気の排除が、主な基準原理である。添加することが所望の性能を実質的に干渉しない限りは、通常の量の酸化防止剤、押出し成形促進剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、結晶形成剤、表面突出形成剤等を、１つまたは複数の層に添加することが望ましい。
【００３１】
多層フィルムに埋込まれるポリマ材料のうちの１クラスは、好ましくは、複屈折ポリマ層を製造する。これら材料は、所定方向の延伸によりその屈折率の１つまたは複数を実質的に変化させるという点で特徴付けられ、特に好ましい層が、異性体（例えば、２，６−、１，４−、１，５−、２，７および２，３−ＰＥＮ）を含む結晶または半結晶質ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含有するものである。多層フィルムに埋め込まれるポリマ材料の他のクラスは、好ましくは実質的に等方性ポリマ層を製造する。これら材料は、所定方向の延伸がその屈折率にほとんどまたはまったく影響しない、という点で特徴付けられ、特に好ましい層は、ポリメタクリル酸メチルを含む層および特にポリメタクリル酸メチル自体を含有するものである。
【００３２】
多層フィルムのための材料選択
ここでの実施の形態における使用に適したあらゆるポリマ材料が、同時押出し成形された多層光学フィルムの作製に使用されるために教示されている。例えば、米国特許第４，９３７，１３４号、同第５，１０３，３３７号、同第５，１２２５，４４，４０４号、同第５，５４０，９７８号および同第５，５６８，３１６号（Ｓｈｒｅｎｋ等）において、および同第５，１２２，９０５号、同５，１２２，９０６号および５，１２６，８８０号（ＷｈｅａｔｌｅｙおよびＳｃｈｒｅｎｋ）においてである。特に重要なのは、Ｓｃｈｒｅｎｋ等の同第５，４８６，９４９号および同５，６１２，８２０号と、「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ」と題されたＷＯ９６／１９３４７に述べられているもの等の複屈折ポリマである。フィルムが作製されるもとになる好ましい材料に関し、好ましい多層光学フィルムを作製するために満たされなければならないいくつかの条件がある。第１に、これらフィルムは、少なくとも２つの区別可能なポリマから構成されていなければならない。ここで、数は限定されず、特定のフィルムに３つ以上のポリマが有利に使用されることも可能である。第２に、２つのポリマのうちの少なくとも１つは、「第１ポリマ」と呼ばれるが、大きい吸収値を有する応力光学係数を有していなければならない。言換えれば、延伸された時に大きい複屈折を生じさせることができなければならない。用途によっては、複屈折は、フィルムの平面上の２つの直交する方向の間、１つまたは複数の平面内方向とフィルム平面に対して垂直な方向との間、またはこれらの組合せで生じるようにしてもよい。第３に、第１ポリマは、所望の光学特性が仕上げ済みフィルムに与えられるように、延伸後に複屈折を維持することができなければならない。第４に、他の要求されたポリマが、「第２ポリマ」と呼ばれるが、仕上げ済みフィルムにおいて、その屈折率が少なくとも１つの方向において同じ方向の第１ポリマの屈折率から大幅に異なっているように選択されなければならない。ポリマ材料が一般に分散的であり、すなわち、屈折率が波長で異なるため、対象となる特定のスペクトル帯域幅という点でこれら条件を考慮しなければならない。
【００３３】
ポリマ選択の他の態様は、特定の用途によって決まる。偏光フィルムについて、１つのフィルム平面方向において第１および第２ポリマの屈折率の差が仕上げ済みフィルムで大幅に異なることは有利であるが、直交するフィルム平面の屈折率の差は最小化される。第１ポリマが等方性である場合に大きい屈折率を有し、正に複屈折である（すなわち、その屈折率が延伸の方向に増大する）場合、第２ポリマは、処理後に延伸方向に直交する平面方向に一致する屈折率を有し、延伸の方向には可能な限り低い屈折率を有するよう、選択されている。逆に、第１ポリマが等方性である場合に小さい屈折率を有する場合、第２ポリマは、処理後に延伸方向に直交する平面方向に一致する屈折率を有し、延伸の方向には可能な限り高い屈折率を有するよう、選択されている。
【００３４】
代替的に、等方性である時に正に複屈折であり中間かまたは低い屈折率を有する第１ポリマ、あるいは、等方性である時に負に複屈折であり中間かまたは高い屈折率を有するものを選択することが可能である。これらの場合、第２ポリマは、処理後にその屈折率が延伸方向または延伸方向に対して直交する平面方向のいずれかに第１ポリマの屈折率と一致するよう、選択される。更に、第２ポリマは、残りの平面方向における屈折率の差が最大化するように選択される。なお、これが最もよく行われるのがその方向に非常に低い屈折率によるかまたは非常に高い屈折率によるかには関係がない。
【００３５】
平面の屈折率の一方向における一致と直交する方向における不一致とのこの組合せを行う１つの手段は、延伸された時に複屈折を大きくする発生させる第１ポリマと、延伸された時に複屈折をほとんどまたはまったく発生させない第２ポリマと、を選択することである。代替的に、第２ポリマを、第１ポリマとは反対の意味で複屈折を発生させる（負−正または正−負）ものから選択してもよい。他の代替的な方法は、第１および第２ポリマとして共に延伸された時に複屈折を発生させることができるものを選択するが、温度、延伸速度、前延伸弛緩等の処理条件を選択して２つの直交する平面方向に延伸するというものである。この結果、第１ポリマに対する２つの延伸方向における方向付けのレベルと第２ポリマの方向付けのレベルが一致せず、ある平面内の屈折率が第１ポリマのものとおおよそ一致し、直交する平面内の屈折率が第１ポリマのものと大幅に不一致となる。例えば、第１ポリマが仕上げ済みのフィルムにおいて二軸方向の特性を有する一方で、第２ポリマが仕上げ済みのフィルムにおいて際立って一軸方向の特性を有するよう、条件を選択してもよい。
【００３６】
以上の記述は、一例であることが意図されており、ある平面内方向に屈折率が不一致であり直交平面方向に相対的な屈折率が一致する最終的な偏光フィルムとするために、これらおよび他の技術の組合せを採用することも可能である、ということが理解されよう。
【００３７】
反射、すなわちミラーフィルムに対しては、異なる考察が適用される。フィルムが同様にある偏光特性を有するよう意図されていないとすると、屈折率の基準は、フィルム平面のいかなる方向にも等しく適用されるため、一般に、直交する平面内方向のいかなる所定の層に対する屈折率も等しいかまたはほぼ等しい。しかしながら、第１ポリマのフィルム平面の屈折率が、第２ポリマのフィルム平面の屈折率から可能な限り大きく異なっていることが有利である。この理由で、第１ポリマが等方性である時に高屈折率を有している場合、それはまた正に複屈折であることが有利である。同様に、第１ポリマが等方性である時に低屈折率を有している場合、それはまた負に複屈折であることが有利である。第２ポリマは、有利には、延伸される時にほとんどまたはまったく複屈折を発生させないか、あるいは、反対の意味の複屈折を発生させる（正−負または負−正）ことにより、そのフィルム−平面屈折率は仕上げ済みフィルムにおいて第１ポリマと可能な限り異なることになる。ミラーフィルムが同様に偏光特性のある度合を有するよう意図されている場合、フィルムを偏光するためにこれら基準を上に列挙した基準と適当に組合せてもよい。
【００３８】
カラー化したフィルムは、ミラーおよび偏光フィルムの特殊な場合であるものとみなすことができる。従って、上に概説した同じ基準が適用される。知覚される色は、スペクトルの１つまたは複数の特定の帯域幅に亙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である帯域幅は、光学スタックにおいて採用される層の厚さの分布により最初に決定されるが、第１および第２ポリマの屈折率の波長依存性、すなわち分散についても考慮しなければならない。可視色に対するものと同じ規則が赤外線および紫外線の波長に対して適用されることは理解されよう。
【００３９】
吸収率は、もう１つの重要な要件である。大抵の用途に対し、第１ポリマも第２ポリマも、問題のフィルムの関係のある帯域幅内の吸収帯域をも有していないことが有利である。従って、帯域幅内の入射光は、反射されるか透過される。しかしながら、用途によっては、第１および第２ポリマの一方または両方が、全体としてまたは部分的に特定の波長を吸収することは有用である場合もある。
【００４０】
上述したフィルム用の第１ポリマとして、しばしばポリエチレン２，６−ナフタレン（ＰＥＮ）が選択される。それは、大きい正の応力光学係数を有し、延伸後にも有効に複屈折を維持し、可視範囲内にほとんどまたはまったく吸収率を有していない。また、等方性状態において大きい屈折率を有している。５５０ｎｍ波長の偏光された入射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場合に、約１．６４から約１．９程度まで増大する。その複屈折は、その分子配向を増大させることによってその複屈折を増大させることができ、それによって、分子配向は、他の延伸条件を固定したまままより大きい延伸率に延伸させることにより増大する。
【００４１】
第１ポリマとして、他の半晶質のナフタレンジカルボン酸ポリエステルもまた適している。ポリブチレン２，６−ナフタレート（ＰＢＮ）は一例である。コモノマを使用することにより延伸後に応力光学係数または複屈折の保持に実質的に悪影響が与えられない場合、これらポリマは、ホモポリマまたはコポリマとしてもよい。ここで、「ＰＥＮ」という用語は、これら制限を満たすＰＥＮのコポリマを含むように理解されよう。実際には、これら制限は、コモノマ含有量に上限を与え、その実際の値は、使用されるコモノマの選択によって変化する。しかしながら、コモノマを混合することにより他の特性が向上する場合、これら特性のうち妥協することが許容できるものもある。かかる特性には、限定はされないが、中間層の接着を改善すること、融点を低くすること（その結果、押出し成形の温度が低くなる）およびガラス転移温度の変化により延伸に対する処理ウインドウの有利な変化がある。
【００４２】
ＰＥＮ、ＰＢＮ等に使用するために適したコモノマは、ジオールまたはジカルボン酸またはエステルタイプのものとすることができる。ジカルボン酸コモノマには、限定はされないが、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およびその異性体等のバイベンゾイン酸、トランス−４，４’−スチルベンジカルボン酸およびその異性体、４，４’−ジフェニルエーテルジカルボン酸およびその異性体、４，４’−ジフェニルスルホンジカルボン酸およびその異性体、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等のハロゲン化芳香族ジカルボン酸、第三ブチルイソフタル酸およびスルフォン酸ナトリウム等の他の置換芳香族ジカルボン酸、１，４−クロロヘキサンジカルボン酸およびその異性体並びに２，６−デカヒドロナフタレンジカルボン酸およびその異性体等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（あらゆる異性体のノルボルナンおよびノルボルナンジカルボン酸、アダマンタンジカルボン酸およびバイクロロオクタンジカルボン酸等）、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、琥珀酸、グルタル酸、アゼラセン酸およびドデカンジカルボン酸等）および融解リング芳香族炭化水素（インデン、アントラセン、フェネアントレン、ベンゾナフテン、フルオレン等）がある。代替的に、ジメチルテレフタル等、これらモノマのアルキルエステルを使用してもよい。
【００４３】
適切なジオールコモノマには、限定はされないが、線形または分岐したアルカンジオールまたはグリコル（エチレングリコル、トリメチレングリコル等のプロパンジオール、テトラメチレングリコル等のブタンジオール、ネオペンチルグリコル等のペンタンジオール、ヘキサン、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールおよびより高いジオール等）、エーテルグリコル（ジエチレングリコル、トリエチレングリコルおよびポリエチレングリコル等）、３−ヒドロキシ−２，２−ジメチルプロピル−３−ヒドロキシ−２，２−ジメチルプロパン等のチェインエステルジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールおよびその異性体並びに１，４−シクロヘキサンジオールおよびその異性体等のシクロアルカングリコル、二環式または多環式ジオール（あらゆる異性体トリシクロデカンメタノール、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バイシクロオクタンジメタノール等）、芳香族グリコル（１，４−ベンゼンジメタノールおよびその異性体、１，４−ベンゼンジオールおよびその異性体、ビスフェノールＡ，２，２’−ジヒドロキシビフェニルおよびその異性体等のビスフェノール、４，４’−ジヒドロキシメチルビフェニルおよびその異性体、および１，３−ビス（２−ヒドロキシエトキシル）ベンゼンおよびその異性体等）およびより低いアルキルエーテルまたはジメチルまたはジエチルジオール等のこれらジオールのジエーテルがある。
【００４４】
ポリエステル分子に分岐構造を分けるために役立つ三官能性または多官能性コモノマもまた使用することができる。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としてもよい。例として、限定はされないが、トリメリット酸およびそのエステル、トリメチロールプロパンおよびペンタエリスリトルがある。
【００４５】
コモノマとして、パラヒドロキシベンゾイン酸および６ヒドロキシ−２−ナフタリンカルボン酸等のヒドロキシカルボン酸およびそれらの異性体を含む、機能性が混合されたモノマと、５−ヒドロキシイソフタル酸等の機能性が混合された三官能性または多官能性コモノマもまた適している。
【００４６】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、非常に明確な応力光学係数を示し、延伸後に複屈折を有効に保持し、可視範囲内でほとんどまたはまったく吸収率を有していない別の材料である。従って、それと、上に列挙したコモノマを採用するその高ＰＥＴ包含コポリマもまた、用途によっては第１ポリマとして使用してもよい。
【００４７】
ＰＥＮまたはＰＢＮ等のナフタレンジカルボンポリエステルが第１ポリマとして選択された場合、第２ポリマの選択に対して採り得るいくつかの方法がある。いくつかの用途に対する１つの好ましい方法は、延伸された時にかなりほとんどまたはまったく複屈折を生じさせないように処方されたナフタレンジカルボンコポリマ（ｃｏＰＥＮ）を選択することである。これは、コポリマのコモノマおよびそれらの濃度を、ｃｏＰＥＮの結晶化可能性が除去されるかまたは非常に低減されるように選択することにより、達成することができる。１つの一般的な処方では、約２０モル％から約８０モル％までのジカルボン酸またはエステル成分ジメチルナフタレートと、約２０モル％から約８０モル％まで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と、を採用し、エチレングリコルをジオール成分として採用する。当然のことながら、エステルの代りに対応するジカルボン酸を使用してもよい。ｃｏＰＥＮ第２ポリマの処方において採用することができるコモノマの数は、制限されていない。ｃｏＰＥＮ第２ポリマの適切なコモノマには、限定はされないが、適切なＰＥＮコモノマとして、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機能性が混合されたタイプを含む、上に列挙したすべてのコモノマが含まれる。
【００４８】
しばしば、ｃｏＰＥＮ第２ポリマの等方性屈折率を予測することが有用である。採用されるモノマの屈折率のボリューム平均が、適切なガイドであるということが分っている。本技術分野において周知の同様の技術を用いて、採用されるモノマのホモポリマのガラス転移からｃｏＰＥＮ第２ポリマのためのガラス転移温度を推定することができる。
【００４９】
更に、ＰＥＮと矛盾しないガラス転移温度を有し、ＰＥＮの等方性屈折率と同様の屈折率を有するポリカーボネートもまた、第２ポリマとして有用である。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エイカーボネートもまた、共に押出し成形機に供給しエステル交換して新たな適切なコポリマの第２ポリマとしてもよい。
【００５０】
第２ポリマがコポリエステルかまたはコポリカーボネートであることは要求されていない。ビニルナフタレン、スチレン、エチレン、マレイン酸アクリル酸塩、アセテートおよびメタクリル酸塩等のモノマから作製されたビニルポリマおよびコポリマが採用される。また、ポリエステルおよびポリカーボネートではなく縮合ポリマを使用してもよい。例として、ポリスルフォン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリアミン酸およびポリアミドがある。第２ポリマの屈折率を所望のレベルまで増大させるために、ナフタレン群、および塩素、臭素およびヨウ素等のハロゲン族が有用である。必要な場合に屈折率を低下させるためには、アクリル酸塩群およびフッ素が特に有用である。
【００５１】
上述した説明から、第２ポリマの選択が、問題となっている多層光学フィルムの意図された用途のみではなく、第１ポリマに対する選択および延伸で採用される処理条件によっても決まる、ということが理解されよう。適切な第２重合体材料には、限定はされないが、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）およびその異性体（２，６−、１，４−、１，５−、２，７−および２，３−ＰＥＮ等）、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等）、他のポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、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等）、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リング置換ポリフェニレンオキシド等）、ポリエーテルエーテルケトン（「ＰＥＥＫ」）等のポリアリールエーテル、脂肪族ポリケトン（エチレンのコポリマおよびターポリマおよび／または二酸化炭素を含むプロピレン等）、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン（ポリエーテルスルフォ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」）およびその派生物（シンジオタクチックポリ−アルファ−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等）、これらポリスチレンのうちのいずれかの混合（ポリフェニレンオキシド等、互いにまたは他のポリマと）、これらポリスチレンのうちのいずれかのコポリマ（スチレン−ブタジエンコポリマ、スチレン−アクリロニトリルコポリマ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等）、ポリアクリレート（ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレートおよびポリブチルアクリレート等）、ポリメタクリレート（ポリメチル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アイソブチルメタクリレート等）、セルロース派生物（エチルセルロース、セルロールアセテート、セルロースプロピオン酸塩、セルロースアセテート酪酸塩およびセルロース硝酸塩等）、ポリアルキレンポリマ（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリアイソブチレンおよびポリ（４−メチル）ペンテン等）、フッ素化ポリマおよびコポリマ（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、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ素化エチレン−プロピレンコポリマ、パーフルオロアルコキシ樹脂、ポリクロロトロフルオロエチレン、ポリエチレン−コトリフルオロエチレン、ポリエチレン−コ−クロロトリフルオロエチレン等）、塩素化ポリマ（塩化ポリビニリデンおよびポリエチレンオキシド等）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、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等）、アイオノマー樹脂、エラストマー（ポリブタジエン、プリイソプレンおよびネオプレン等）、シリコン樹脂、エポキシ樹脂およびポリウレタンがある。
【００５２】
また、ＰＥＮに適したポリエステルコモノマの上記リストから処方されるコポリエステルを包含する他のあらゆる非ナフタレン群と同様に、上述したＰＥＮのコポリマ等のコポリマも適している。用途によっては、特にＰＥＴが第１ポリマとしての役割を果たす場合、ＰＥＴに基づくコポリエステルおよび上記リストからのコモノマ（ｃｏＰＥＴ）が特に適している。更に、第１または第２ポリマのいずれかを、上述したポリマまたはコポリマのうちの複数の混和性または非混和性の混合（ｓＰＳとアタクチックプロスチレンの混合、またはＰＥＮとｓＰＳの混合等）によって構成してもよい。上述したｃｏＰＥＮおよびｃｏＰＥＴを直接合成するか、または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であり、他の成分がＰＥＴ、ＰＥＮ、ｃｏＰＥＴまたはｃｏＰＥＮ等のポリカーボネートまたは他のポリエステルであるペレットの混合として処方してもよい。
【００５３】
用途によっては第２ポリマの材料の他の好ましいファミリが、シンジオクタチックポリスチレン等のシンジオクタチックビニル芳香族ポリマである。本発明において有用なシンジオクタチックビニルポリマには、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（スチレンハロゲン化合物）、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（ビニルナフタレン）、ポリ（ビニルスチレン）およびポリ（アセナフタリン）が、硬化ポリマおよび混合物またはこれら構造ユニットを含むコポリマと同様に含まれる。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）の異性体が含まれる。ポリ（アリールスチレン）の例には、ポリ（フェニルスチレン）の異性体が含まれる。ポリ（スチレンハロゲン化合物）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）の異性体が含まれる。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（エトキシルスチレン）の異性体が含まれる。これらの例のうち、特に好ましいスチレン群ポリマは、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）およびスチレンおよびｐメチルスチレンのコポリマである。
【００５４】
更に、シンジオタクチックビニル芳香族群コポリマを作製するために、コモノマを使用してもよい。シンジオタクチックビニル芳香族ポリマ群を定義する際に上に列挙した単独ポリマのためのモノマに加えて、適切なコモノマには、オレフィンモノマ（エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテン（ｏｃｔｅｎｓ）またはデセン（ｄｅｃｅｎｅｓ）等）、ジエンモノマ（ブタジエンおよびイソプレン等）および極性ビニルモノマ（環状ジエンモノマ、メチルメタクリル酸塩、マレイン酸無水物またはアクリロニトリル等）が含まれる。
【００５５】
シンジオタクチックビニル芳香族コポリマは、ブロックコポリマ、ランダムコポリマまたは交互コポリマとしてもよい。
【００５６】
一般に、本明細書で述べられているシンジオタクチックビニル芳香族ポリマおよびコポリマは、炭素−１３核磁気共鳴によって定義されるようにシンジオタクチック性が７５％より高い。好ましくは、シンジオタクチック性の度合が、８５％ラセミ酸ダイアド（ｄｉａｄ）より高いか、あるいは、３０％、より好ましくは５０％ラセミ酸ペンダッド（ｐｅｎｔａｄ）より高い。
【００５７】
更に、これらシンジオタクチックビニル芳香族ポリマおよびコポリマの分子重量に関して特に制限が無いが、好ましくは、重量平均分子重量は、１０，０００より大きく１，０００，０００より小さく、より好ましくは、５０，０００より大きく８００，０００より小さい。
【００５８】
また、シンジオタクチックビニル芳香族ポリマおよびコポリマを、例えばアタクチック構造を有するビニル芳香族群ポリマ、アイソタクチック構造を有するビニル芳香族群ポリマおよびビニル芳香族ポリマと混和可能な他のあらゆるポリマとしてもよい。例えば、ポリフェニレンエーテルは、上述したビニル芳香族群ポリマの多くと良混和性を示す。
【００５９】
偏光フィルムが主に一軸延伸処理を含むプロセスを用いて作製される場合、光学層に対するポリマの特に好ましい組合せには、ＰＥＮ／ｃｏＰＥＮ、ＰＥＴ／ｃｏＰＥＴ、ＰＥＮ／ｓＰＳ、ＰＥＴ／Ｅａｓｔａｒ（登録商標）およびＰＥＴ／Ｅａｓｔａｒ（登録商標）がある。ここで、「ｃｏＰＥＮ」は、ナフタレンジカルボン酸に基づくコポリマまたは混合物（上述したような）を言い、Ｅａｓｔａｒ（登録商標）は、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から商業的に入手可能な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ユニットおよびテレフタレートユニットを含むと考えられる）である。偏光フィルムが、二軸延伸処理の処理状態を操作することによって作製される場合、光学層に特に好ましいポリマの組合せには、ＰＥＮ／ｃｏＰＥＮ、ＰＥＮ／ＰＥＴ、ＰＥＮ／ＰＢＴ、ＰＥＮ／ＰＥＴＧおよびＰＥＮ／ＰＥＴｃｏＰＢＴが含まれる。ここで、「ＰＢＴ」は、ポリブチレンテレフタレートを言い、「ＰＥＴＧ」は、第二グリコル（通常、シクロヘキサンジメタノル）を採用するＰＥＴのコポリマを言い、「ＰＥＴｃｏＰＢＴ」は、エチレングリコルおよび１，４−ブタンジオールの混合物を有するテレフタル酸のコポリエステルまたはそのエステルを言う。
【００６０】
ミラーまたはカラー化したフィルムの場合の光学層に特に好ましい組合せには、ＰＥＮ／ＰＭＭＡ、ＰＥＴ／ＰＭＭＡ、ＰＥＮ／Ｅｃｄｅｌ（登録商標）、ＰＥＴ／Ｅｃｄｅｌ（登録商標）、ＰＥＮ／ｓＰＳ、ＰＥＴ／ｓＰＳ、ＰＥＮ／ｃｏＰＥＴ、ＰＥＮ／ＰＥＴＧおよびＰＥＮ／ＴＨＶ（登録商標）が含まれる。ここで、「ＰＭＭＡ」は、ポリメチルマタクリレートを言い、Ｅｃｄｅｌ（登録商標）は、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から商業的に入手可能な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ユニット、ポリテトラメチレンエーテルグリコルユニットおよびシクロヘキサンジメタノルユニットを含むと考えられる）を言い、「ｃｏＰＥＴ」は、テレフタル酸に基づいたコポリマまたは混合物（上述したような）を言い、「ＰＥＴＧ」は、第二グリコル（通常、シクロヘキサンジメタノル）を採用するＰＥＴのコポリマを言い、ＴＨＶ（登録商標）は、３Ｍ  Ｃｏ．から商業的に入手可能なフルオロポリマである。
【００６１】
ミラーフィルムについて、フィルム平面に垂直な方向の第１ポリマおよび第２ポリマの屈折率は、一致することが好ましい。それによって、入射光の角度に対して一定の反射率が与えられる（すなわち、ブルースタ角が無い）ためである。例えば、特定の波長において、二軸志向のＰＥＮについて平面内屈折率は１．７６であるが、フィルム平面垂直屈折率は１．４９に落ちる。多層構造において第２ポリマとしてＰＭＭＡが使用される場合、同じ波長のその屈折率は、３方向すべてにおいて、１．４９５となる。他の例はＰＥＴ／Ｅｃｄｅｌ（登録商標）系であり、ＰＥＴに対し、類似した屈折率が１．６６および１．５１であり、Ｅｃｄｅｌ（登録商標）の等方性屈折率は１．５２となる。重要な特性は、１つの材料についての平面に対して垂直な屈折率は、それ自体の平面内屈折率より他の材料の平面内屈折率に近い、ということである。
【００６２】
時に、多層光学フィルムが複数の識別可能なポリマから構成されていることが好ましい。光学スタック内の第１ポリマと第２ポリマとの間に接着促進層として、第３または二次ポリマを、光学的な目的のためのスタックにおける追加の要素として、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、または他のあらゆる目的で有利に使用してもよい。従って、あるとすれば、第３または二次ポリマの配合は、制限されない。
【００６３】
ここで、多層フィルムの本発明の概要に戻ると、隣接する層のＺ屈折率間の実質的な差は許容でき、広範囲の入射角に亙って多層フィルムの適当な光学性能を維持することができる、ということが分っている。基本的に、Ｚ屈折率が一致するほど、所定の透過帯域の振幅および部分帯域幅が特定された制限内にあり続ける入射角の範囲は大きくなる。隣接する層のＺ屈折率の不一致は、かかる層間の最大平面内不一致のわずかに半分（半分以下）、より好ましくはわずかに約２０％（約２０％以下）であることが好ましい。一般に、平面内不一致は、屈折率において少なくとも０．０５のオーダである。
【００６４】
再び図６に戻ると、ゼロでない入射角度でのｓ偏光の透過スペクトルが描かれていないことが分る。完全に理解するために、用語の説明を後に行う。入射角が０度から増大するに従い、所定の透過帯域を構成するカットオンおよびカットオフ変化は、帯域の振幅を漸進的に低下させる方法でそれらがオーバラップするような異なる量で、青方シフトする。最初に、低下するｓ偏光帯域の中心波長は、おおよそ、ｐ偏光帯域のの中心波長を追跡する。帯域外波長では、入射角が増大するに従って、その最初の低いレベルに比較してｓ偏光の透過は、漸進的に低減する（反射率が増大する）。なお、多層フィルムが好ましいｚ屈折率が一致したポリマ構造を有するかまたは好ましくない等方性層構造を有しているかに関わらず、ｓ偏光の透過スペクトルは、入射角の変化と同様に変化する、ということは留意されるべきである。当然のことながら、これは、ｓ偏光がＺ方向にＥフィールドを有しているためである。
【００６５】
入射角が高い場合、比較的狭い透過帯域を通って透過する光は、ｓ偏光透過帯域が消失するため主にｐ偏光される。しかしながら、再帰反射層で発生する複数の反射は、一般に、その偏光が多層フィルムを通って透過する主にｐ偏光されたビームに対して「スクランブル」される再帰反射ビームを生成する。再帰反射光の波長が多層フィルムの狭い透過帯域と本質的に一致しても、最初に再帰反射した光の一部のみ（主にｐ偏光成分）が多層フィルムを通って戻る方向に透過する。有利には、結局最初にフィルムを透過しなかった再帰反射光の実質的に一部が、多層フィルムの高反射率（低吸収率）と、再帰反射体要素の高効率と、再帰反射体要素の偏光−スクランブル特性と、により、１または複数の反射／再帰反射周期の後に透過する。従って、低損失多層フィルムと再帰反射層との間の光をこのように再循環させることにより、再帰反射ビームの明るさを強化することができる。
【００６６】
開示された実施の形態のいずれにおいても、多層フィルムは、好ましくは物品の表面上を空間的に均一である。しかしながら、代替的に、フィルムに異なる光学特性を示すよう特別に仕上げられた隣接する領域を組込むことができる。例えば、熱および圧力を使用して、最初に均一な多層フィルムの１つまたは複数の領域をエンボス加工することができる。エンボス加工領域は、エンボス加工されていない隣接領域より薄いため、エンボス加工されていない領域の対応する特徴に比べて青方シフトされたスペクトル透過および反射特性を有する。エンボス加工領域は、情報伝達パターンの形態をとることができる。エンボス加工された領域とエンボス加工されていない領域との組合せを使用して、複数の再帰反射色を達成することができる。
【００６７】
変化保存カラーシフトフィルム例：緑の狭帯域
同時押出しプロセスによりラインを形成する連続した平坦フィルム上に、４１７層を含む同時押出し成形されたフィルムが作製された。この多層ポリマフィルムは、ポリエチレンナフタレート（「ＰＥＮ」）とＥａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から入手可能なＥｃｄｅｌ９９６７として知られる熱可塑性エラストマとから作製された。米国特許第３，８０１，４２９号（Ｓｃｈｒｅｎｋ等）のものと同様のフィードブロック方法を用いて、約３０％の部分帯域幅を有する光学反射帯域を生成するために十分な層厚さプロファイルを備えた約２０９の層を有する中間的な溶融流（ｍｅｌｔｓｔｒｅａｍ）が生成された。
【００６８】
０．４８ｄｌ／ｇの固有粘度（ＩＶ）を有するポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：フェノール６０重量％／ジクロロベンゼン４０重量％）が、１つの押出し成形機により１９．２ｋｇ／時の速度でフィードブロックに搬送され、別の押出し成形機により４０．７ｋｇ／時の速度でＥｃｄｅｌエラストマが搬送された。これら初期の溶融流はフィードブロックに向けられ、フィードブロックはそれらを分散させて、フィードブロックを通じて保護境界層（ＰＢＬ）としての役割を果たすＰＥＮの２つの外部層を含む、ＰＥＮおよびＥｃｄｅｌの２０９の交互の層を有する中間溶融流を生成した。２０９の層は、フィードブロック寸法とフィルム押出し成形速度とによって生成される適当な層厚さプロファイルを有する。フィードブロック後、同じＰＥＮ押出し成形機が、約１３．５ｋｇ／時トータル流の速度で追加ＰＥＮを中間溶融流の外部層に搬送することにより、すぐ後に続く多層化（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）段階のためのＰＢＬとして役立つようにする。
【００６９】
そして、非対称の２倍多層化（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）により、押出し物を幅の等しくない２つの溶融流に分ける。なお、その幅は、「多層化（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）速度」に関連付けられている。２つの溶融流は共通の平面に広げられ、それらの厚さは、２つの溶融流が一方の上部に他方が載るように結合される前に縮小された。従って、結合された溶融流は、同じ数（２０９）および組成の構成層を有する２つの溶融流から構成されたが、一方の溶融流の構成層の厚さは、多層化（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）速度により他方の溶融流のものと異なった。この構成により、２つの同様のスペクトル特性を有し厚さの違いにより一方が他方に対して青方シフトした仕上げ済みフィルムが生成された。層厚さのわずかな差は、多層化（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）により押出し物にもたらされ、かかるスペクトル特性の差の要因となる。
【００７０】
多層化（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）後、外部表皮層として対称的なＰＢＬが、第３の押出し成形機から与えられる約１２．５ｋｇ／時（トータル）で付加された。結果としての溶融流は、フィルムダイを通過し、水冷式キャスティングホイール上に供給された。キャスティングホイール速度は、最終的なフィルム厚さおよび最終的な色の正確な制御に関して調整された。キャスティングホイールへの入口水温は、摂氏約７度であった。Ｅｃｄｅｌ溶融プロセス装置は、摂氏約２４９度で維持され、ＰＥＮ溶融プロセス装置およびフィードブロックは、摂氏約２８５度で維持された。表皮層モジュール、多層化（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）およびダイは、摂氏約２９０度で維持された。
【００７１】
高電圧ピニングシステムを用いて、ダイを励磁するに従い、溶融流押出し物をキャスティングホイールに固定した。ピニングワイヤは約０．１７ｎｍ厚さであり、約５．５ｋＶの電圧が印加された。ピニングワイヤは、オペレータにより手作業で、鋳造ウェブが平滑な外観を有するように、キャスティングホイールとの接触点においてウェブから約３〜５ｍｍに配置された。鋳造ウェブは、従来からの連続したレングスオリエンタ（ｌｅｎｇｔｈ  ｏｒｉｅｎｔｅｒ）（ＬＯ）およびテンタ装置により連続して方向付けされた。ウェブは、摂氏約１３５度で引張り速度３．５に長さ方向に方向付けられた。フィルムは、摂氏１３８度のテンタ予熱領域において約２５秒間予熱され、約１６％／秒の速度で約５．０の引張り速度に向かって横方向に摂氏約１４０度で引張られた。仕上げ済みフィルムは、最終的な厚さが約０．０５ｍｍであった。
【００７２】
視覚的に、フィルムは、環境光である部屋の光において暗い背景に対して見た場合に高反射の光沢のある外観を有していた。フィルムを交差する方向に通過する光に対し、白色光源は、フィルムを通して見ると鮮明な緑に見えた。フィルムを傾けることにより入射光の入射角度を増大させることにより、緑からマジェンタ、その後橙に色が変化した。図７は、垂直入射光（曲線８０）と４５度および６０度の入射角でｐ偏光された光（曲線８２，８４）とに対するパーセント透過率を示す。パーセント反射率は、約１％以内にあるように示されている波長に亙る、１００％−パーセント透過率である。曲線８０は、スペクトル的に分割されている２つの広域反射帯域８８，９０間に配置されたカットオン変化８６ａとカットオフ変化８６ｂとを有する狭域透過帯域８６を有している。約３０％の部分帯域幅（〜２００ｎｍ÷〜６５０ｎｍ）を有する反射帯域８８が示されている。帯域９０は、同じ部分帯域幅を有しているが、上述した非対称多層化（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）動作により青方シフトされている。透過帯域８６は、約１０％の比較的小さい部分帯域幅（〜５０ｎｍ÷〜５２５ｎｍ）を有している。帯域８６に対する最大パーセント透過率は、僅かに７０％を超えて非常に高いように示されている。このように、フィルムへの２つの通過に対する最大透過率（光の再循環は無視する）は、約５０％となる。また、フィルムは、可視スペクトルの約７５％に亙って９０％より大きい反射率を有するように示されている。曲線８２におけるｐ偏光透過帯域９２と曲線８４における帯域９４の形状は、帯域幅８６と有利に匹敵する。すなわち、これら帯域は、約７０％の最大パーセント透過と約１０％以下の部分帯域幅とを有する。
【００７３】
セキュリティの用途のためのスペクトル「バーコード」フィルム
文書および構成要素の偽造および贋造と、爆発物等の規制された材料の不法な流用は、深刻かつ広がっている問題である。例えば、民間機の保全班は、定期的に疑わしい偽造部品に出会うが、良質の部品と仕様を満たしているとしてマークされている偽造部品とを識別する信頼できる手段が無い。同様に、新しいものとして販売されているすべてのレーザプリンタカートリッジの１０％もが、実際には再包装され新しいものとして示されている再生カートリッジである、ということが報告されている。爆発物で使用可能な硝酸アンモニウム肥料等のばら積品を識別し追跡することもまた、非常に望ましいが、現時点での識別手段はひどく高価である。
【００７４】
積品が本物であること、包装が完全であることを検査するか、または部品、構成部品および原料の出所を追跡するいくつかの手段がある。これら装置には、環境光で証明可能なものもあれば、別の光、装置等を用いて証明可能なものもあり、また、それら両方の面を組合せたものもある。文書および包装の完全性の検査に用いられる装置の例には、玉虫色のインクおよび顔料、特別な繊維および透かし、磁性インクおよびコーティング、高品位印刷、ホログラムおよび３Ｍから入手可能なＣｏｎｆｉｒｍ（登録商標）画像化再帰反射シーティングがある。主にサイズ、コストおよび耐久性の制限により、構成部品の証明のために使用できる選択肢はより少ない。提案されているシステムには、磁性フィルムと集積回路チップが含まれている。
【００７５】
爆発物等の規制材料を追跡するために、マイクロタガンツ（ｍｉｃｒｏｔａｇｇａｎｔｓ）が使用されている。これら材料は、一般に、すり砕いて製品の中に分散されている多層ポリマである。マイクロタガンツ（ｍｉｃｒｏｔａｇｇａｎｔｓ）における個々の層を、光学顕微鏡を使用して解読することにより、製品の日付および場所に関連する情報を生成することができる。環境で証明可能（ａｍｂｉｅｎｔ  ｖｅｆｉｆｉａｂｌｅ）であると共に機械読取り可能であり、製造可能であるが容易には複製されず、柔軟であると共に非常に微細なものから大きいシートまでのあらゆる部品寸法に対して使用することができ、特定の機械読取り可能な情報で符号化することができる、セキュリティフィルム製品に対する要求があるが、長い間満足されていなかった。
【００７６】
本発明の色選択フィルムおよび光学物体は、これら必要のすべてを満たす基材、ラベル、オーバラミネート（ｏｖｅｒｌａｍｉｎａｔｅ）として有用なセキュリティフィルムまたは装置を提供するようにあつらえられている。オフアングル（ｏｆｆ−ａｎｇｌｅ）の場合のカラーシフト特性および高反射率および彩度は、文書または包装を一意に識別するために利用することができる特性であり、個々の用途を暗号化すべく特定の多くのセキュリティフィルムを識別するために使用することができる、一意のスペクトル指紋を提供するよう、スペクトルの詳細をフィルム内に設計することができる。セキュリティフィルムおよび光学物体を、可視光線、赤外線または紫外線を含むスペクトルのあらゆる所望の部分に亙って反射するようあつらえることができる。改造の識別のみが要求されている場合、スペクトルの可視領域では透明に見えるが、赤外線領域では改造スペクトル指紋を与えるために透過および反射帯域が異なるフィルムを作製することができる。
【００７７】
ここで説明されているようなバーコードタイプのスペクトルを示すフィルムは、比較的低反射率を有する不連続な第１スペクトル範囲を有し、比較的高反射率を有する不連続な第２スペクトル範囲と互いにかみ合わされているものと考えることができる。第１スペクトル範囲は、一続きの透過帯域を有し、第２スペクトル範囲は、一続きの反射帯域を有する。透過および反射帯域は、バーコード設計を簡単にするために同じ帯域幅を有することも、必要に応じて異なる帯域幅を有することも可能である。
【００７８】
カラー化したセキュリティフィルムの１つの例は、図８Ａに表されている透過スペクトルによって示される。これは、９００層ＰＥＮ、すなわち、偏光の一平面内の帯域幅光を反射するよう設計されたＣｏＰＥＮ偏光子を示している。青の帯域端はほぼ４００ｎｍであるが、５００ｎｍであるようにすることは容易であるため、物品は明るい青色の偏光子であり、高い斜角で灰色にシフトする。図８Ａのフィルムは、一連の非常に狭い通過帯域（すなわち、透過帯域）、主に５００ｎｍおよび６２０ｎｍに近い帯域を示している。これら特徴は、図８Ａにおいて重なっている３つのスペクトルにおいて再現されており、各スペクトルは、フィルムの一端から２０ｃｍのところから始まってウェブ上を３ｃｍ間隔でとっている。図８Ｂは、フィルム端から２０ｃｍの位置のスペクトルを示しているが、この場合２つの点はウェブを下る方向に４メートル間隔で離れている。５００ｎｍでの通過帯域は、３８％のピーク透過と８ｎｍの帯域幅とを有する。帯域端勾配は、約５％／ｎｍである。６２０ｎｍでのより狭いピークは、同様の帯域端勾配を有するが、帯域幅は４ｎｍであり、ピーク透過値は２７％である。２つのスペクトルは殆ど同じである。図８Ａおよび図８Ｂに示されているスペクトルの類似性は、層構造の高レベルな再現性を示し、５０％帯域端の位置は、＋／−２ｎｍより良いかまたは約＋／−０．４％の範囲に制御されている。一定のスペクトル特性の幅は、数ｃｍのオーダである。標準のフィルム作製装置からのフィルムロールの長さは、容易に１ｋｍを超えることができる。一定のスペクトル特性の数ｃｍの幅に関連付けることにより、一意のスペクトル「指紋」を有するフィルムの広い領域を、セキュリティコードを備えたラベルとして作製することができる。装置設計が複雑であり、正確な樹脂粘度および分子重量を含むプロセスの詳細を実現することが複雑であるため、かかるスペクトルは、偽造者が複製することが困難である。当業者によりここで教示された技術および材料を使用して、所定の製品ラインのセットアップに一意の精細な構造を有するフィルムを容易に再現することができる。
【００７９】
関連する領域に亙って所望の波長を選択的に透過および反射することにより、一意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。
【００８０】
図９Ａは、５０層のＰＥＴおよび屈折率１．６０のｃｏＰＥＮの３つのセットから構成されたフィルムに対する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、１．０または１．２倍である。５０層の各セットの層は、全く同じの初期光学厚さを有する。上方および下方の曲線は、各層が２％１−σ標準偏差によって変化する場合、スペクトルの過度な偏位を表す。この種のフィルム構成は、４００〜１０００ｎｍのスペクトル範囲に亙って９〜１０ビットのデータをコード化することができ、それは５１２と１０２４の間の個々のコードと等価である。各ピークの強度を変化させることにより、追加のコードが生成される。従って、４つの異なる強度レベルを使用することにより、１００万を超える異なるコードを生成することができる。
【００８１】
図９Ｂは、図９Ａと同様のスペクトルを示すが、塊が５０、２０および５０の層を有することにより、５０、５０および５０の層よりもピーク強度を変化させている。図９Ａよび図９Ｂのスペクトルにおいて構造の細部が非常に精細であり、この細部を用いて特に特定の品を識別することができる。製品のランダムな変化によるか、または個々の層または層のグループの厚さを故意に変化させることにより、細部を実現することができる。
【００８２】
図９Ｃは、スペクトルバーコードを与えるためにコード化されたフィルムを有する、個々にシリアライズする製品に対する可能性を示している。５つのトレースは、層２５（ＣｏＰＥＮ、名目上６８ｎｍ）が個々に０ｎｍ、６．３ｎｍ、１３ｎｍ、２６ｎｍおよび３９ｎｍに調整されるよう、図９Ａのために説明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している。５５０ｎｍでのピークの反射率は、その波長領域におけるより数の少ない層に対応して低減される。製品は、非常に高い潜在的な能力を有するフィードブロック技術の限界まで、このようにシリアライズされる。
【００８３】
また、いくつかの他の方法を単独で、または透過および反射帯域の強度および位置を変化させる上述した方法と組合せることにより、本発明のセキュリティフィルムおよび光学体において情報をコード化することができる。例えば、個々の層を、スペクトルの赤外線部分に調整することができ、可視領域におけるオーバトーンを制御して一意のスペクトルを生成することができる。層は、図９Ｂのスペクトルを生成するために使用される層より厚くなるが、赤外線において単一のスタックから複数のオーバトーンを生成することができるために、必要とされる層はより少なくなる。
【００８４】
非常に高いかまたは低いｆ比（ｆ−ｒａｔｉｏ）を使用することにより、非常に狭帯域の反射体を製造することができる。代替的には、光学スタックを構成する材料間のより小さい屈折率差を用いることにより、反射帯域を狭くすることができる。低および高屈折率の材料の光学厚さの比は、第１次ピークのｆ比および帯域幅を決定するが、また、オーバトーンの大きさも制御する。この設計方法を用いて、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狭いより高次の高調波を生成することができる。
【００８５】
１つのフィードブロックから種々のスペクトルバーコードを与えるためにいかにｆ比を変更することができるかの例として、第２および第３次ピークがおおよそ６５０ｎｍおよび４５０ｎｍで発生するように、１３００ｎｍに配置された第１次ピークを有するスタックを作製することができる。他の第１次スタックが５５０ｎｍで付加される場合、３つのピークは、製造作業中に選択されたｆ比により、強度を変化させて可視領域において現れる。
【００８６】
ｆ＝０．１８、０．３３および０．５のスペクトルが、図１０Ａ乃至図１０Ｃにおいてそれぞれ示され、図１０Ｄにおいて合成したグラフにおいて示されている。図１０Ａにおいて、ｆ比が０．１８である場合、３つのピークが見える。すなわち、４４０ｎｍの第３次ピークと、５５０ｎｍの第１次ピークと、６４０の第２次ピークである。図１０Ｂからは、ｆ比が０．３３である場合に、第３次ピークが消えており、５５０の第１次ピークがより強いことが分る。図１０Ｃにおいて、２つのピークが再び見えるが、この場合、予測されるように６４０で第２次ピークが存在せず、５５０での第１次ピークがその最高の反射率である。この方法のバリエーションとして、スタックのうちの１つが他とは異なるｆ比を有し、両スタックの第１次ピークを赤外線に配置することができるように、フィードブロックを切断することができ、この場合、高屈折率／低屈折率の溶融流の流速の変化が、２つのスタックとそれらのより高次に対して異なる光学効果を有することとなる。
【００８７】
説明された「バーコード」多層フィルムを再帰反射層と組合せることにより、図２と同様の構成において、タグが付されるあらゆる物体に容易に適用することができ、より容易に走査することができる物品が製造される。これは、物品の垂線に対するリーダの正確な角度の位置合せが必要でないためである。
【００８８】
スペクトル変化を鋭くした多層フィルム
いくつかのフィルム層プロファイルを有する多層フィルムが、以前に可能であったよりもより鋭いスペクトル変化を生成することができる。図１１Ａは、正確な尺度で描かれていないがかかる望ましいプロファイルを説明する助けとなるフィルム構造の断面図を示す。示されているように、多層フィルム１２０は、２つの光学材料、すなわち「Ａ」および「Ｂ」材料が交互に連続するように配置された１２の個々の層を有している。他の実施の形態では、３つ以上の別個の光学材料を使用することができる。隣接する「Ａ」および「Ｂ」層の各対は、ＯＲＵを構成し、フィルムの上端においてＯＲＵ１で始まりＯＲＵ６で終わっており、ＯＲＵは、光学厚さＯＴ1，ＯＴ2，…ＯＴ6を有している。これら光学厚さは、上記式Ｉで識別された項「Ｄr」と同じである。設計波長で最大の第１次反射率（式ＩにおいてＭ＝１）に対し、ＯＲＵの各々は、ＡまたはＢ層のいずれかに対し５０％のｆ比を有してなければならない。Ａ層は、Ｂ層よりも高いＸ（平面内）屈折率を有していると考えることができる。前者は後者よりも薄く示されているためである。ＯＲＵ１〜３は、多層スタックＳ１内にグループ化されるように示されており、そこでは、ＯＲＵの光学厚さは−Ｚ方向に単調に低減する。ＯＲＵ４〜６は、別の多層スタックＳ２内にグループ化されるように示されており、そこでは、ＯＲＵの光学厚さは単調に増大する。このＯＲＵ光学厚さプロファイルが、図１１Ｂに示されている。このような厚さプロファイルは、スペクトル変化を鋭くするために役立つ。しかしながら、かかる好ましいプロファイルの例に進む前に、帯域端の鋭くされていないバンドパスフィルタの例を説明する。
【００８９】
図１２Ａは、３００の個々の層から構成されたバンドパス多層フィルタの設計を示す。フィルムの各個々の層の物理的な厚さは、フィルムの上端または正面で始まりフィルムの底部または背面に向かって進むように示されている。データポイント１２２は、１．５の平面内屈折率を有する材料（例えば、ＰＭＭＡ）を表し、ポイント１２４は、１．７５の平面内屈折率を有する材料（例えば、ＰＥＮ）を表す。層番号１および２は、「第１」ＯＲＵを構成し、層３および４は、第２ＯＲＵを構成し、以下続く。所定のＯＲＵの光学厚さは、高および低屈折率層の光学厚さの合計と等しい。層１〜５０は、第１の多層スタックＳ３を構成し、層１５１〜３００は、第２の多層スタックＳ４を構成する。かかるコンポーネントスタックは共に、単調に低減するＯＲＵ光学厚さを有する。２つのスタック間の光学厚さの不連続性により、図１２Ｂに示される単純なＶ字型の透過帯域１２６が生じる。図１２Ｂは、垂直入射光と一定の屈折率を波長の関数として（分散は無し）仮定して、Ａｚｚａｍ＆ＢａｓｈａｒａのＥｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ  Ａｎｄ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｌｉｇｈｔに概説されているようなベレマン（Ｂｅｒｒｅｍａｎ）の４×４マトリクス方法を用いて、図１２Ａの多層フィルムから計算された。帯域１２６は、約６０％のピーク透過率、約５０ｎｍの半値全幅１２８および約５６５ｎｍのライン１３０によって示される中心波長を有している。帯域１２６の部分帯域幅は、僅かに１０％未満である。可視スペクトルの約７５％に亙って、反射率は少なくとも８０％である。
【００９０】
スペクトルのカットオンおよびカットオフ変化を鋭くする効果を有する特定の光学厚さプロファイルを備えた追加の層（ＯＲＵ）を与えることにより、より小さい部分帯域幅を有するフィルムを作製することができる。図１３Ａは、かかるフィルムの設計を示す。データポイント１２２，１２４は、それぞれ１．５および１．７５の屈折率を有する図１２Ａにおけるものと同じ材料を示し、多層スタックＳ３およびＳ４の一連の１５０の層は、図１２Ａにおけるものと同様の勾配を有する線形厚さ分散を有している。図１３Ａのフィルムは、スタックＳ３，Ｓ４の間に、実質的に一定の（勾配のない）光学厚さＯＲＵを有するスタックＳ５，Ｓ６を単純に付加している。スタックＳ５のＯＲＵは、スタックＳ３の最少光学厚さと実質的に等しい光学厚さを有し、スタックＳ６のＯＲＵは、スタックＳ４の最大光学厚さと実質的に等しい光学厚さを有する。また、ＯＲＵの各構成要素には、同じ関係が適用される。図示されたスタックに対して計算された軸上スペクトルが、図１３Ｂに与えられており、より鋭い変化帯域１３２を示している。帯域１３２のパーセント帯域は、３％以下のオーダである。
【００９１】
ピーク透過率を向上させ、より急な帯域端（より狭い透過帯域）を生成するために、図１４Ａに示されている設計を有する他の多層フィルムが生成された。これは、個々の層を示されているようなコンポーネント多層スタックＳ７〜Ｓ１０に配置することにより、データポイント１２２，１２４に対して使用された同じ材料によって達成される。ここで、スタックＳ８およびＳ９は、反対にカーブした厚さプロファイルを有し、スタックＳ７およびＳ１０の隣接する部分は、各々スタックＳ８およびＳ９の曲率を一致させるためにわずかにカーブした厚さファイルを有する。カーブしたプロファイルは、いかなる数の関数形態に従うことも可能であり、その形態の主目的は、層が唯一の波長になる４分の１波長に存在する厚さの正確な繰返しを乱すことである。ここで使用される特定の関数は、線形プロファイルの加法的関数（Ｓ７の短波長およびＳ１０の長波長において使用されるものと同じ）と、適当に正または負の第１導関数を有するプロファイルをカーブさせる正弦関数と、である。重要な特徴は、ＯＲＵ厚さプロファイルの第２導関数が、反射スタックの赤（長波長）帯域端に対して負であり反射スタックの青（短波長）帯域端に対して正である、ということである。なお、Ｖ字型の透過帯域の帯域端について言う場合は、反対の意味が要求される。同じ原理の他の実施の形態には、第１導関数の０値を含む複数ポイントを有する層プロファイルがある。ここでのすべての場合において、導関数は、実際のＯＲＵ光学厚さプロファイルを通して適合された最適適合曲線のものを言い、光学厚さ値において１０％シグマ１未満の標準偏差といった小さい統計的誤差を含む。
【００９２】
図１４Ｂは、図１４Ａのフィルムの計算された軸上透過率を示す。帯域１３４のピーク透過率は約７５％であり、部分帯域幅は２％未満のオーダである。ｐおよびｓ偏光の両方に対する軸外透過スペクトルもまた計算され、図１４Ｃにおいて各々曲線１３６，１３８として示されている。この計算は、６０度の入射角について行われており、２種類の層の平面外屈折率が屈折率１．５で一致したものと仮定されている。高ピーク透過率の保存とｐ偏光に対する小さい部分帯域幅とを留意されたい。また、ｓ偏光に対する透過率のピークが消えていることも留意されたい。しかしながら、ここでは、図１４Ｃにおいて、スペクトルの赤端においてｓおよびｐ偏光の両方に対し、軸上の近赤外線領域に配置されたより狭い透過帯域が見えている。
【００９３】
ハイパスフィルタまたはローパスフィルタ等、より狭域透過特性を有する多層フィルタに対し、同様の透過−尖鋭化技術を使用することができる。かかる例のいくつかを以下に示す。実施の形態によっては、例えば同じ線形関数に従って、ＯＲＵを構成する各層の物理的厚さが、フィルムの厚さに亙って同じペースで変化するものがあり、一方で、ＯＲＵを構成する層の厚さが異なって変化するものもある。以下の例の各々において、高および低屈折率層は、それぞれ１．７５および１．５の屈折率を有し、それらは分散が無い。
【００９４】
【表１】
0004328466.tif 000002
【００９５】
コンポーネント多層スタックＳ１１は、ベースラインとなるフィルム設計としての役割を果たす。スタックＳ１１のみのために軸上反射スペクトル１４０が計算された後、フィルムの組合せに対し、以下の式が計算される。すなわち、Ｓ１１＋Ｓ１２（物理的厚さプロファイルについて図１５Ａおよび反射曲線１４２について図１５Ｂを参照のこと）、Ｓ１１＋Ｓ１３（物理的厚さプロファイルについて図１６Ａおよび反射曲線１４４について図１６Ｂを参照のこと）、Ｓ１１＋Ｓ１４（物理的厚さプロファイルについて図１７Ａおよび反射曲線１４６について図１７Ｂを参照のこと）およびＳ１１＋Ｓ１５（物理的厚さプロファイルについて図１８Ａおよび反射曲線１４８について図１８Ｂを参照のこと）である。これら図面から分るように、スタックＳ１１に対し、逆の厚さ勾配を有するスタック（スタックＳ１２）、ｆ比導関数で逆の厚さ勾配を有するスタック（スタックＳ１３）、実質的に０の厚さ勾配を有するスタック（スタックＳ１４）およびＯＲＵの１つのコンポーネントのみを用いる逆の厚さ勾配を有するスタック（スタックＳ１５）を付加することは、スペクトル変化の鋭さに対して大きく望ましい効果を有している。
【００９６】
物品例
物品例１：線形プリズム再帰反射体上の高帯域反射体
多層ポリマフィルムを線形プリズム再帰反射層にラミネートすることにより、図３Ｃのものと同様の物品が構成された。使用された線形プリズム層は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから商業的に入手可能なＯｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍであった。多層フィルムは、６０１の個々の層を有し、視覚的に透過光では黄色に見え反射光では青色に見えた。頭上の蛍光灯の離れて反射された色の像は、２つの異なる色で同時に見ることができる。黒色の背景の上をプリズム側から見ると、青色の像のみを見ることができた。拡散白色背景において、両方の色を見ることができたが、黄色の方が優勢であった。他の側から見ると、黄色と青色の両方の像を見ることができ、２つの像が異なる角度で方向付けられていた。これら２つの像のスペクトルは、図１９に示されている。破線は再帰反射光を表し、多層フィルムを通る２つのパスを含んでいる。実線は多層フィルムから鏡面反射した光を表す。これらスペクトルは、Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒラムダ−９分光測光器においてサンプルの溝を２つの異なる角度に向けることにより測定された。物品は１つの平面においてのみ再帰反射性であったため、積分球において再帰反射成分を取込むことができた。なお、２つの曲線は本質的に補色を表し、実質的には多層フィルムのみの反射と透過の両方のスペクトルを表す。
【００９７】
物品例２：多層フィルム上の線形プリズム再帰反射キャスト
ポリエステルテレフタレートおよびＥＣＤＥＬの交互の層を有するシート状の多層ダイクロイックミラーフィルムが、１，６−ヘキサンジオールジアクリレートの３％ベンゾフェノンの溶液でプライミングされた。その後、プライマは、３００Ｗ／インチで動作している融解「Ｈ」紫外線ランプを用いて空気の雰囲気において５０フィート／分のラインスピードで硬化された。Ｄａｒｏｃｕｒ４２６５を１％重量含むＥｂｅｃｒｙｌ６００（２５パーツ）／トリメチロールプロパントリアクリレート（５０パーツ）／テトラヒドロフルフリルアクリル酸塩（２５パーツ）の樹脂の混合が、用意された。樹脂は、３Ｍ  ＣｏｍｐａｒｙよりＢＥＦＩＩ９０／５０の名称で入手可能なフィルム等、線形プリズムフィルム用の電気鋳造ツール（鋳型）と多層フィルムのプライミング側との間でインクローラを用いて鋳造された。この樹脂は、３００Ｗ／インチで動作する融解「Ｄ」紫外線ランプを用いてフィルムを通して照射することにより、２５フィート／分で硬化された。ツールから合成フィルムを取除いた後、その合成フィルムの溝が付けられた側が、空気雰囲気中において２５フィート／分で、３００Ｗ／インチで動作する融解「Ｄ」ランプにより照射された。ダイクロイックミラーフィルム（実線）と合成物品（破線）の軸上透過スペクトルは、図２０に示されている。ダイクロイックミラーフィルムは、部分的に透明であるが、構造化表面マイクロプリズムを付加することにより、フィルムの反射率が強化された。
【００９８】
物品例３：キューブコーナ再帰反射体を有する赤外線フィルム
ダイクロイックミラーフィルムをキューブコーナ再帰反射シートにラミネートすることにより、図２において示されているものと同様の構成を有するシーティングが用意された。ミラーフィルムは、小さい入射角で可視領域の大部分を通して比較的低反射率（高透過率）を有していた。また、フィルムは、約８４０ｎｍで近赤外線に中心が置かれた比較的広域の反射帯域（約１７５ｎｍ半値全幅）を有していた。広域反射帯域は、選択された近赤外線波長、例えば７９０〜８２０ｎｍが広範囲の入射角に亙ってフィルムによって反射されることを保証する。図２１Ａは、フィルムの軸上透過スペクトルを示し、図２１Ｂは、４０度の入射角での透過スペクトル（ｓおよびｐ偏光をどちらも含むものと考えられる）を示す。再帰反射シートは、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なタイプ９８１Ｓｃｏｔｃｈｌｉｔｅ（登録商標）ブランドの再帰反射シーティングと同じキューブコーナジオメトリを有し、キューブコーナ構造化表面上にアルミニウム蒸気膜を有していた。再帰反射シートは、アルミニウム蒸気膜上に接着層を有していたが、構造化表面に対してヒートシールされたシール層を有していなかった。合成シーティングは、ミラーフィルムの上部にラミネートされた保護フィルム（図３の層２８を参照）を有していた。使用された保護フィルムは、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｙから入手可能なタイプ１１７１ＥｌｅｃｔｒｏＣｕｔ（登録商標）フィルムであったが、これはアクリル接着裏材を有するアクリルフィルムを有している。アクリルフィルムは、合成シーティングの粘性を強化するために黄色の染料を含んでいる。保護フィルムは、戸外での用途に十分耐性がある合成シーティングを作製することが意図されていた。
【００９９】
あらゆる入射角および指向角で取得された再帰反射測定値は、以下の結果を産出した。
【０１００】
【表２】
0004328466.tif 000003
【０１０１】
この例３の物品は、捜索および救援の用途のために構成されており、この場合、物品は、飛行機の外側に適用される。飛行機がクラッシュした場合に、頭上高く飛行する捜索航空機は、異なる波長で動作する２つのレーザを用いて地面を掃引する。そして、落下した飛行機上の再帰反射／反射シーティングは、１つの波長（ミラーフィルムが透過させる波長）を捜索航空機に戻す方向に再帰反射し、他方の波長（ミラーフィルムが反射する波長）を捜索航空機に向かわない方向に鏡面反射する。この２つの波長のうちの一方のみの検出（指定された最少コントラスト比で）により、落下した飛行機の存在が明確に示される。可視領域における高透過を有するミラーフィルムを用いることにより、結果としてのシーティングは、人間の目に対して非常に可視のままであるという意味で、従来からの再帰反射シーティングのすべての利点を有しており、ミラーフィルムは、普通の観測者に対して「透明」である。衣服、救命胴衣等、航空機以外の物体への適用もまた考えられる。
【０１０２】
この例３の物品は、湿気への露出に不安定な赤外線吸収染料、または高価であり入射角が小さい蒸気被膜された誘電スタックを用いて波長の分化を行う代替物に対して優れている。
【０１０３】
ここで、ミラーフィルムの構造の細部を説明する。ミラーフィルムは、同時押出し成形によりラインを形成する連続した平坦なフィルム上に作製された、約４１７の層を含む多層フィルムであった。この多層ポリマフィルムは、ＰＥＮおよびＰＥＴＧ６７６３（Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．より入手可能）から作製された。フィードブロック方法（米国特許第３，８０１，４２９号によって述べられている方法等）を用いて、押出し物を通して層から層へ勾配したおおよそ線形の層厚さを有する約２０９の層が生成された。０．４８ｄｌ／ｇの固有粘度（ＩＶ）を有するポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ−フェノール６０重量％／ジクロロベンゼン４０重量％）が、３７．９Ｋｇ／時の速度で１つの押出し成形機によってフィードブロックに搬送された。ＰＥＴＧは、４０．４Ｋｇ／時の速度で第２の押出し成形機によりフィードブロックに向けられた。
【０１０４】
この例でフィルムを作製するために使用されたフィードブロックは、等温条件の下、最薄層対最厚層の割合が１．５：１である線形層厚さ分布を与えるよう設計されていた。
【０１０５】
フィードブロック後、同じＰＥＮ押出し成形機が、保護境界層（ＰＢＬの、光学層溶融流の両面が同じ厚さ）として約２３Ｋｇ／時で溶融流に搬送した。そして、材料流は、約１．５０の多層化（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）率を有する非対称２倍多層化（ｍｕｌｔｉｐｌｅｒ）装置を通過した。多層化（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）率は、主コンジットにおける層の平均層厚さによって分割された副コンジットにおいて製造された層の平均層厚さとして、定義されている。２０９の層の各セットは、フィードブロックによって生成されたおおよその層厚さプロファイルを有し、全厚さ倍率が多層化（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）設計およびフィルム押出し成形速度によって決定されている。スタック全体の最も薄い層は、垂直入射で８１０ｎｍの放射線を反射するよう設計された。
【０１０６】
多層化（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）後、第３の押出し成形機から与えられた約３４．５Ｋｇ／時で、厚い対称的なＰＢＬ（表皮層）が付加された。そして、材料流は、フィルムダイを通過して摂氏約７度の入口水温を用いる水冷式キャスティングホイール上まで進んだ。ＰＥＴＧ溶融プロセス装置は、約２５０℃で維持され、ＰＥＮ溶融プロセス装置は、約２８５℃で維持され、フィードブロック、多層化（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）装置およびダイもまた約２８５℃で維持されていた。
【０１０７】
押出し成形品をキャスティングホイールに固定するために、高電圧ピニングシステムが使用された。ピニングワイヤは約０．１７ｍｍ厚さであり、それには約５．５ｋＶの電圧が印加された。鋳造ウェブに平滑な外観を得るために、ピニングワイヤは、キャスティングホイールと接触する点においてウェブから約３〜５ｍｍに、オペレータによって手作業で配置された。鋳造ウェブは、従来からの連続したレングスオリエンタ（ｌｅｎｇｔｈ  ｏｒｉｅｎｔｅｒ）（ＬＯ）およびテンタ装置によって、連続的に方向付けされた。
【０１０８】
ウェブは、約１３０℃で約３．３の延伸率まで長さ方向に方向付けされた。フィルムはテンタにおいて約２８秒間約１３８℃まで予熱され、約１４０℃で横方向に、約１５％／秒の速度で約５．５の延伸率まで延伸されされた。その後、フィルムは、約２２７℃で約２４秒間ヒートセットされた。キャスティングホイール速度は、最終的なフィルム厚さ、従って反射体の最終的な波長選択を正確に制御するように調整された。仕上げ済みフィルムは、最終的な厚さが約０．１０ｍｍであった。
【０１０９】
物品例４：キューブコーナ反射体上の多層偏光子
電動化した車に対し偏光ヘッドライトを導入することは、道路標識に使用される再帰反射シーティングの製造に対し新たな挑戦をもたらす。シーティング、およびドライバの偏光庇またはフロントガラスを通る再帰反射ビームの明るさの後の喪失により、ヘッドライトからの光が偏光しなくなる場合に、問題が発生する。キューブコーナシーティングとビーズ入りシーティングは共に、入射光の偏光をスクランブルさせる傾向にあり、それによって線形の偏光を楕円形の偏光に変える。
【０１１０】
可能な解決法は、図２に見られるように、再帰反射層に対して多層偏光子フィルムをラミネートすることであり、その場合、偏光子フィルムの透過軸は、接近するヘッドライトの偏光方向に一致するよう指向される。このように、ヘッドライトからの入射光はすべて再帰反射シーティングを透過するが、この光のすべてが最初の通過において存在するとは限らない。透過軸に対してまだ平行な成分のみが、光源に戻る。残りは、再帰反射層に再入射し、再び再帰反射され、一部は再び出射する。多層偏光子フィルムとキューブコーナ再帰反射シーティングの両方において低損失である場合、再循環は、再帰反射した光および正確な偏光のおおよそ９０％で継続する。サンプルは、ポリマ偏光フィルムを３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な商業的に入手可能なＤｉａｍｏｎｄ  Ｇｒａｄｅ（登録商標）シーティングにラミネートすることによって準備された。このサンプルは、Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｇｒａｄｅ（登録商標）シーティングのラミネートされていない部分に隣接して、１０フィートの距離からのフラッシュライトを用いて、並べて見られた。偏光していないフラッシュライトに対し、ラミネートされたサンプルは、予測されたように大幅に薄暗くなった。偏光光源を用いた場合、ラミネートされたサンプルは、ラミネートされていないサンプルよりほんのわずかに薄暗くなった。偏光子を通して同じ構成を見ると、ラミネートされたサンプルはより明るかった。
【０１１１】
本出願において説明されたものの代替的な実施の形態では、上述した多層ポリマフィルムの代りに混合光学フィルムから作製された反射偏光子およびミラーのクラスを使用することができる。一般的な混合フィルムでは、少なくとも２つの異なる材料の混合が使用される。特定の軸に沿った複数の材料の屈折率の不一致を用いて、その軸に沿って偏光される入射光が実質的に散乱し、その結果大量の反射が発生する。複数の材料の屈折率が一致される軸の方向に偏光される入射光は、散乱の度合をかなり少なくして透過される。材料の相対的な屈折率を制御することにより、反射偏光子、ミラー等を含むあらゆる光学装置を構成することができる。混合フィルムは、多くの異なる形態を取ることができる。例えば、混合を、連続層内の分散層によって形成してもよく、あるいは、共に連続層から構成してもよい。更に、あらゆる混合フィルムの一般的な形成および光学特性は、「Ｄｉｆｆｕｓｅｌｙ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ  Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ａ  Ｆｉｒｓｔ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ  Ｐｈａｓｅ  ａｎｄ  ａ  Ｓｅｃｏｎｄ  Ｐｈａｓｅ」と題されたＰＣＴ公開番号ＷＯ９７／３２２４および「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ  ｗｉｔｈ  Ｃｏ−Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｐｈａｓｅ」と題されたＰＣＴ公開番号ＷＯ９７／３２２２３において説明されている。
【０１１２】
いくつかの用語の解説
基準マーク：基準軸を中心とする指向を示すために基準として使用される、反射物品上のマーク（現実または仮想に関わらず）
入射角：照明軸と反射軸との間の角度
入射半面：基準軸にもたらされ照明軸を含む半面
入射平面：入射半面を含む平面
ｆ比：所定の個々の層の、所定のＯＲＵの合計光学厚さに対する相対的な寄与。
ｋ番目の個々の層に対するｆ比は、
【化１】
0004328466.tif 000004
なお、ここで、ＮはＯＲＵにおける構成層の数であり、ｎk（ｎm）はｋ番目（ｎ番目）の層の適切な屈折率であり、ｄk（ｄm）は、層ｋ（ｍ）の物理的厚さである。指定された光学軸ｊに沿った層ｋのｆ比は、ｆjkで表され、上記のように定義されるが、ｎk（ｎm）は軸ｊに沿った層ｋ（ｍ）の屈折率である。
部分帯域幅：帯域の中心波長（全スペクトル幅を二分する）によって分割された帯域の最大高さの半分（すなわち、振幅の半分）での完全スペクトル幅（ｎｍ等の距離の単位による）
照明軸：基準中心と照明源との間に伸びる線分
光：スペクトルの可視、紫外線または赤外線部分に関わらず、電磁放射線
観測角：照明軸と観測軸との間の角度
観測軸：基準中心と選択された観測点との間に伸びる線分
光学繰返しユニット（「ＯＲＵ」）：多層光学フィルムの厚さに亙って繰返す少なくとも２つの個々の層のスタック、但し、対応する繰返し層は同じ厚さを有している必要はない
光学厚さ：所定の本体の物理的厚さ×その屈折率。概して、これは波長と偏光の関数である。
指向角：入射半平面と基準軸に現れ基準マークを含む半平面との間の上反角
パーセント反射率：所定の波長の平行にされた入射光ビームに対する、物体に入射した光の光学パワーによって分割された所定の物体から鏡面反射された光の、光学パワー（例えば、ミリワット）の割合に等しい、大きさの無い量
パーセント透過率：所定の波長の平行にされた入射光ビームに対する、物体に入射した光の光学パワーによって分割された所定の物体を透過する光の、光学パワー（例えば、ミリワット）の割合に等しい、大きさの無い量
基準軸：反射物品から離れて基準中心から伸び、基準中心において反射物品に対し通常垂直である線分
基準中心：反射物品の性能を特定するためにその物品の中心となるよう指定されている反射物品の上または近くの点
反射帯域：相対的に低反射率の領域によっていずれかの側に限定された相対的な高反射率のスペクトル範囲
表皮層：多層光学フィルムに対し外側層として与えられている層であり、一般に、かかる多層フィルムの全ＯＲＵの物理的厚さの合計の１０％と２０％との間の物理的厚さを有する
透過帯域：相対的に低透過率のスペクトル範囲によって限定された相対的に高透過率のスペクトル範囲
可視光：人間の裸眼によって検出可能な光であり、概して、約４００〜７００ｎｍの波長領域にある
【０１１３】
本発明を好ましい実施の形態に関して説明したが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形態および詳細において変更を行うことができるということを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  再帰反射ダイクロイック反射体の主な構成要素の組立分解図である。
【図２】  再帰反射ダイクロイック反射体の側断面図である。
【図３Ａ】  いくつかの入射平面では再帰反射を示し他の平面では示さない再帰反射ダイクロイック反射体の斜視正面図である。
【図３Ｂ】  図３Ａの再帰反射ダイクロイック反射体の前平面図である。
【図３Ｃ】  図３Ａおよび図３Ｂに示されている作用を示すことができる構造化表面を示す後斜視図である。
【図３Ｄ】  図３Ａおよび図３Ｂに示されている作用を示すことができる図３Ｃとは異なる構造化表面を示す後斜視図である。
【図４】  再帰反射層に対しビーズ入り再帰反射シートを組込んだ再帰反射ダイクロイック反射体の側断面図である。
【図５】  シートに対し煌き特性を与えるよう配置されたキューブコーナ要素を有するキューブコーナ再帰反射シーティングを組込んだ物品の一部の側断面図である。
【図６】  いくつかの実施の形態において使用可能な多層ポリマフィルムの理想化されたパーセント透過スペクトルである。
【図７】  いくつかの実施の形態において使用可能な多層ポリマフィルム例の測定されたパーセント透過スペクトルである。
【図８Ａ】  セキュリティ用途で使用可能な多層ポリマフィルムの測定された透過スペクトルを示す。
【図８Ｂ】  セキュリティ用途で使用可能な多層ポリマフィルムの測定された透過スペクトルを示す。
【図９Ａ】  セキュリティ用途で使用可能な多層ポリマフィルムの計算された透過スペクトルを示す。
【図９Ｂ】  セキュリティ用途で使用可能な多層ポリマフィルムの計算された透過スペクトルを示す。
【図９Ｃ】  セキュリティ用途で使用可能な多層ポリマフィルムの計算された透過スペクトルを示す。
【図１０Ａ】  ０．１８のｆ比を用いて計算された多層ポリマフィルムの透過スペクトルを示す。
【図１０Ｂ】  ０３３のｆ比を用いて計算された多層ポリマフィルムの透過スペクトルを示す。
【図１０Ｃ】  ０．５のｆ比を用いて計算された多層ポリマフィルムの透過スペクトルを示す。
【図１０Ｄ】  図１０Ａ乃至図１０Ｃを合成したものを示す。
【図１１Ａ】  鋭いスペクトル変化を示すよう設計された簡略化した多層フィルムの拡大され誇張された側面図を示す。
【図１１Ｂ】  図１１Ａのフィルムを構成する光学繰返しユニット（ＯＲＵ）の光学厚さのグラフである。
【図１２Ａ】  バンドパス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１２Ｂ】  図１２Ａのフィルムの計算された軸上透過スペクトルである。
【図１３Ａ】  より鋭いスペクトル変化を有するバンドパス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１３Ｂ】  図１３Ａのフィルムのの計算された軸上透過スペクトルである。
【図１４Ａ】  更に鋭いスペクトル変化を有するバンドパス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１４Ｂ】  図１４Ａのフィルムの計算された軸上透過スペクトルを示す。
【図１４Ｃ】  図１４Ａのフィルムの計算された軸外透過スペクトルを示す。
【図１５Ａ】  追加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１５Ｂ】  図１５Ａのフィルムの計算された軸上反射スペクトルを示す。
【図１６Ａ】  追加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１６Ｂ】  図１６Ａのフィルムの計算された軸上反射スペクトルを示す。
【図１７Ａ】  追加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１７Ｂ】  図１７Ａのフィルムの計算された軸上反射スペクトルを示す。
【図１８Ａ】  追加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１８Ｂ】  図１８Ａのフィルムの計算された軸上反射スペクトルを示す。
【図１９】  実施例１の物品の測定された反射スペクトルを示す。
【図２０】  実施例２の物品およびそこで使用される多層フィルムの測定された透過スペクトルを示す。
【図２１Ａ】  実施例３の物品の０度の入射角における透過スペクトルを示す。
【図２１Ｂ】  実施例３の物品の４０度の入射角における透過スペクトルを示す。
図面において、同じ参照符号は便宜上、同じであるかあるいは同じかまたは同様の機能を実行する要素を示すために使用される。
【図１】
0004328466.tif 000005
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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