KR20010034105A - 반사 방지 중합체 구조물 및 이것의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 반사 방지 중합체 구조물, 그러한 구조물을 포함하는 물품, 및 그러한 구조물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

반사 방지 중합체 구조물 및 이것의 제조 방법{ANTI-REFLECTIVE POLYMER CONSTRUCTIONS AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

예를 들어, 박막 형태의 반사 방지층은 표면에서의 원치않는 반사를 방지하는 데 사용된다. 그러한 반사는 섬광을 발생시켜 표시된 상의 휘도 및 콘트라스트를 감소시킬 수 있기 때문에, 예를 들어 음극선 튜브, 액정 디스플레이 및 창에 있어 특히 바람직하지 않다.

전형적인 반사 방지층은 무기 재료, 예를 들어 불화마그네슘으로 제조하였으며, 이들 반사 방지층은 유리 렌즈 등의 광학 부재 상에 코팅된다. 1/4 파장 두께의 반사 방지층을 사용하면 파괴적 간섭으로 인해 소정 파장에서의 반사도가 상당히 감소할 수 있다.

본 발명은 반사 방지 특성을 제공하는 것에 관한 것이다.

도 1a는 단층의 반사 방지("AR") 구조물에 광학적으로 결합된 베이스를 포함하는 물품의 단면 개요도이다.

도 1b는 제거 가능한 스킨층이 위치하는 단층 AR 구조물에 광학적으로 결합된 베이스를 포함하는 물품의 단면 개요도이다.

도 2a는 다층 AR 구조물에 광학적으로 결합된 베이스를 포함하는 물품의 단면 개요도이다.

도 2b는 2개의 구조물이 내부 스킨층에 의해 분리되어 있는 다층 AR 구조물에 각각 광학적으로 결합된 한쌍의 베이스를 포함하는 물품의 단면 개요도이다.

도 3은 각각 직각에 대해 0 E에서(곡선 a), s 편광에 있어 직각에 대해 60 E에서(곡선 s), 및 p 편광에 있어 직각에 대해 60 E에서(곡선 p) 측정한 4층 THV/PEN AR 구조물에 광학적으로 결합한 PET 베이스의 반사도 대 파장의 구성이다.

도 4는 기재에 부착시키기 위한 광학적 결합제를 구비하고 있는 베이스를 포함하는 물품의 단면 개요도로서, 상기 베이스는 또한 다층 AR 구조물에 광학적으로 결합하고 있다.

도 5는 스킨층에 의해 분리된 다수의 반사 방지 스택을 구비하고 있는 다층 베이스를 포함하는 물품의 단면 개요도이다.

도 6은 직각에 대해 0 E에서 측정한 44층의 PEN/PMMA AR 구조물에 광학적으로 결합한 PET 베이스의 반사도 대 파장의 구성이다.

도 7은 81층의 THV/PMMA-PVDF/PC 구조물에 광학적으로 결합한 유리 베이스의 투과율 대 파장의 구성으로, 상기 PMMA-PVDF는 결합층으로 작용한다.

도 8은 본 발명의 PEN 층 및 coPEN 층의 특징적인 굴절율을 나타내는 그래프이다.

도 9는 도 8에 제시된 굴절율을 기준으로 하여 산정한 50층의 Pen/coPEN 필름 스택의 투과율에 대한 컴퓨터 모의 데이타 그래프이다.

도 10은 이축으로 동일하게 연신된 300층의 PEN/coPET 거울의 투과율에 대한 컴퓨터 모의 데이타 그래프이다.

도 11은 1,300 nm 부근에서 첫번째 피크를 가진 본 발명의 51층 I.R. 편광자에 대해 측정한 투과율 그래프이다.

도 12는 함께 적층시킨 본 발명의 8개의 51층 편광자에 대해 측정한 투과율 그래프이다.

도 13은 본 발명의 2개의 204층 편광자에 대해 측정한 투과율 그래프이다.

도 14는 함께 적층시킨 본 발명의 2개의 204층 편광자에 대해 측정한 투과율 그래프이다.

도 15 및 도 16은 지수가 1.60인 매질 중의 단축 복굴절계에 대한 반사도 대 각도의 곡선을 나타낸 것이다.

도 17은 지수가 1.0인 매질 중의 단축 복굴절계에 대한 반사도 대 각도의 곡선을 나타낸 것이다.

도 18, 도 19 및 도 20은 단축 복굴절계의 평면 지수 및 z 지수 사이의 다양한 관계를 나타낸 것이다.

도 21은 2개의 다른 이축 복굴절계에 있어 탈축(脫軸) 반사도 대 파장을 나타낸 것이다.

도 22는 z 지수 차이가 큰 이축의 복굴절성 필름에 있어 y 지수 차이를 유도하는 효과를 나타낸 것이다.

도 23은 z 지수 차이가 보다 작은 이축의 복굴절성 필름에 있어 y 지수 차이를 유도하는 효과를 나타낸 것이다.

도 24는 도 22 및 도 23으로부터 얻은 정보를 요약하는 등심(等深) 구성도이다.

도 25a 및 도 25b는 본 발명의 편광자의 도식이다.

도 26은 단일 계면을 형성하는 필름의 2층 스택을 나타낸 것이다.

바람직한 실시 형태 구조물에 대한 설명

반사 방지(AR) 구조물은 자립형 필름, 즉 추가의 강화층을 필요로 하는 일 없이 용이하게 취급할 수 있기에 충분한 기계적 보전성을 가진 필름 형태로 제공하는 것이 바람직하다. 전자기 스펙트럼의 가시 영역, 적외선(IR) 영역 및 자외선(UV) 영역 부분을 비롯한 선택된 범위의 전자기 주파수를 포괄하도록 반사 방지 특성을 조절할 수 있다.

AR 구조물은 단독으로 사용하거나(필름이 공기와 계면을 형성하도록), 또는 베이스의 하나 또는 양 주표면에 광학적으로 결합시킬 수도 있다. 후자의 경우, AR 구조물은 베이스/AR 구조물 계면에서 베이스의 표면에 충돌하는 방사선의 반사를 방해한다. AR 구조물은 베이스의 표면에 접착시킬 수도 있다. 그러나, 이하에서 보다 상세히 설명한 바와 같이, AR 구조물은 동시 압출 방식에 의해 베이스와 동시에 형성시키는 것이 바람직하다. 또한, 베이스/AR 구조물 물품 자체는, 예를 들어 접착제에 의해 또다른 표면(예, 창)에 광학적으로 결합시킬 수도 있다.

AR 구조물은 임의 개수, 통상적으로 1개 내지 수십개의 중합체 층으로 구성될 수도 있다. AR 중합체 층은, 예를 들어 두께가 약 0.010 ㎛ 내지 약 0.25 ㎛로서 광학적으로 얇을 수 있거나, 또는 예를 들어 두께가 약 0.25 ㎛ 이상으로 광학적으로 두꺼운 수도 있거나, 또는 광학적으로 얇은 층과 광학적으로 두꺼운 층이 조합될 수도 있다. 구체적 두께는 필름이 작동하는 전자기 스펙트럼 부분에 따라 선택되며, AR 구조물이 베이스에 광학적으로 결합하고 있는 경우에는 베이스의 광학적 특성에 따라 선택된다. AR 중합체 층은, 서로 동시에 압출될 수 있는 중합체 조성물로 제조하는 것이 바람직하고, AR 구조물이 베이스에 광학적으로 결합되어 있는 경우에는 그 베이스를 형성하는 재료로 제조하는 것이 바람직하다.

단층 AR 구조물의 예를 도 1a에 개략적으로 도시하였다. 도면에 도시된 바와 같이, 물품(100)은 베이스(102) 및 반사 방지 중합체층(104)을 포함한다. AR 층(104)(이것은 광학적으로 두껍거나 얇을 수 있음)은 굴절율이 베이스(102)보다 낮은 열가소성 중합체로 제조하는 것이 바람직하다. 구체적으로, AR 층(104)은 대략 베이스 및 주변 매질(예, 공기)의 굴절율 배수의 제곱근에 상응하는 굴절율을 가지며, 두께는 1/4 파장이다. AR 층(104)에 바람직한 중합체는 통상적으로 굴절율이 약 1.45 미만이고, 보다 바람직하게는 약 1.38 미만이다.

AR 층(104)에 적합한 저지수의 중합체로는 실리콘 중합체, 메타크릴레이트 중합체, 플루오로중합체, 폴리에스테르 공중합체 및 플루오로-클로로 중합체가 있다. 특히 바람직한 것은, 베이스 상의 1/4 파장 두께의 층 형태로서, 굴절율이 1.36인 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 삼중합체, 즉 다이네온 엘엘씨(미국 미네소타 세인트 폴 소재)에서 상표명 THV-500으로 시판하는 플루오로 중합체이다. 이들 중합체는 비교적 높은 굴절율의 전체 표면 반사도를 각 층별로 약 2의 계수만큼 저하시킬 수 있다. 구체예로서, 이축 배향된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 굴절율이 1.66이고, 가시 광선에 대한 반사율이 직각의 입사각에서 표면 당 6.0%이다. THV-500 플루오로 중합체로 된 광학적으로 두꺼운 층으로 그러한 이축 배향된 PET 베이스를 도포하면 합성된 필름의 반사도가 면당 약 3.26%까지 저하된다. THV 층의 두께가 1/4 파장인 경우에도 반사도는 저하된다.

반사도를 더욱 저하시키기 위해서는, 박막의 다층 AR 구조물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 구조물은, 허용 가능한 밴드 폭을 유지하는 한편 단층 AR 구조물에 비해 개선된 넓은 밴드의 반사도 감소 효과를 제공하는 이점을 갖는다. 다층 AR 구조물은 도 2a에 도시하였다. 도 2a를 참조하면, 물품(130)은 양면 상에 다층 AR 스택(132)이 구비된 베이스(134)를 포함한다. 또한, 베이스의 한면 상에만 AR 스택을 구비시킬 수도 있다. AR 스택(132)의 각 층(136)은 통상적으로 광학적으로 얇으나, 광학적으로 두꺼운 층, 또는 광학적으로 얇은 층과 광학적으로 두꺼운 층을 조합하여 사용할 수도 있다.

AR 스택(132)은 베이스의 광학적 특성 및 AR 스택(132)이 작용하는 소정의 전자기 스펙트럼 부분에 따라 임의 개수의 재료 층(136)으로 구성될 수 있다. 2개 이상의 층을 가진 스택은, 특히 베이스의 굴절율이 약 1.60 이하인 경우에는 단층보다 넓은 밴드에 걸쳐 보다 낮은 반사도를 제공할 수 있다. AR 스택에 여러 층이 존재하는 경우, 여러 계면으로부터의 반사가 파괴적으로 간섭하여 전체 반사도가 감소할 수 있다.

다층 AR 스택 내 하나의 재료의 굴절율은 베이스와 관련된 최고 굴절율과 동일하거나 또는 이보다 높은 것이 바람직하다. 2개의 재료로만 구성된 다층 스택은 거의 어떠한 굴절율을 가진 동등한 단층으로 작용하도록 할 수 있기 때문에, 4개 이상의 층을 가진 AR 스택은 2개 재료만을 사용하여 제조할 수 있으며, 3종의 재료로 구성된 3층 스택보다 넓은 밴드 폭을 갖는다. 이것은 공압출 공정(후술됨)에 의해 제조된 물품의 경우에 유리한데, 이는 공압출 공정에서는 새로운 재료를 첨가하는 것보다 기존 재료의 여분층을 첨가하는 것이 보다 용이하기 때문이다. AR 층에 적합한 재료로는 열가소성 중합체, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 2,6-폴리부틸렌 나프탈레이트, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 어택틱 폴리스티렌, 신디오택틱 폴리스티렌 및 폴리메틸 메타크릴레이트가 있다. 이들 재료를 주성분으로 하는 공중합체도 역시 적당하다.

다른 굴절율을 가진 층은 주변층 굴절율의 중간 정도의 굴절율을 가진 "결합층"에 의해 분리시킬 수도 있다. 그러한 층은 스택의 층들 간의 접착력을 향상시키는 데 특히 유용하다. 그러한 구조물의 예는 굴절율이 감소하는 순서대로 폴리카르보네이트/폴리메틸 메타크릴레이트/폴리불화비닐리덴/THV 플루오로 중합체로서, 상기 폴리메틸 메타크릴레이트 및 폴리불화비닐리덴은 폴리카르보네이트와 THV 플루오로 중합체 사이의 접착력을 향상시키는 결합층으로 작용한다.

도 7은 유리 기재 상에 고지수 층 및 저지수 층으로서 폴리카르보네이트("PC") 및 THV 플루오로 중합체를 사용하고, 결합층으로 작용하는 폴리메틸 메타크릴레이트("PMMA")-폴리불화비닐리덴("PVDF")을 포함하는 80개의 1층 AR 구조물에 대해 측정된 투과율을 나타낸 것이다. 결합층의 굴절율은 1.45 내지 1.55이며, 최적 굴절율은 1.497이다. 스택은 유리 표면의 반사를 방지하도록 적정화되었다. 도 7에 도시된 바와 같이 유의적인 반사 방지 효과가 얻어졌다.

특히 바람직한 물품은, 하나 이상의 AR 스택 층(136)이 베이스(134), 또는 베이스의 한층 이상과 동일한 재료(들)로 제조된 것이다. 예를 들어, 다층 베이스 필름의 반사를 일부 파장 스펙트럼에 걸쳐 방해하고자 하는 경우, 예를 들어 가시광선의 반사를 방해하기 위한 AR 구조물을 구비한 IR 거울로서 작용하는 베이스의 경우에는, 거울 자체와 동일한 재료로 AR 스택을 제조하는 것이 바람직하다.

유용한 물품의 또다른 예는 중합체 층과 보다 고지수의 무기 재료로 이루어진 층을 결합시킨 다층 AR 구조물이다.

하나의 실시 형태에서, 무기 재료는 베이스 및 유기 중합체의 중간 굴절율을 가진다. 예를 들어, 무기 재료는 PEN 베이스 상의 알루미나 또는 지르코니아-실리카 혼합물로 구성된 졸-겔 침착층일 수 있고, 유기 중합체는 THV-500 등의 플루오로 중합체일 수 있다.

또다른 실시 형태에서, 무기 재료의 굴절율은 베이스보다 높다. 예를 들어, 무기 재료는 PEN 베이스 상의 지르코니아 또는 티타니아로 구성된 졸-겔 침착층일 수 있고, 유기 중합체층을 THV-500 등의 1/4 파장 두께의 플루오로 중합체일 수 있다.

또다른 실시 형태에서, 무기 재료는 은, 알루미늄, 또는 원적외선 거부능을 가진 인듐-주석 산화물(ITO) 등의 투명한 전도체로 구성된 1/4 또는 1/2 파장 두께의 층일 수 있고, 중합체 층은 1/4 파장 두께의 플루오로 중합체(예, THV-500)일 수 있다.

또다른 실시 형태에서는, 무기 재료를 다층 중합체 구조물과 조합할 수 있다.

베이스에 유용한 재료로는 유기 중합체 및 무기 재료, 예를 들어 비교적 높은 굴절율을 가진 세라믹 및 유리가 있다. 특히 바람직한 베이스 재료는 단층 및 다층 중합체 필름이다. 적당한 단층 중합체 필름의 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리카르보네이트 필름이 있으며, 이러한 필름은 단축 또는 이축 배향시킬 수 있다. 적당한 다층 중합체 필름의 하나의 예는, 휘틀리 등의 미국 특허 제5,278,694호에 기재된 바와 같이 개별 중합체 층의 두께가 약 0.5 ㎛ 이하인 것이다.

적당한 다층 중합체 필름의 또다른 예는 본 출원과 동일 출원인에 의한 미국 특허 출원 제08/402,041호에 기재되어 있다. 매우 간략히 설명하면, 상기 출원은 브루스터 각(반사율이 0이 되는 각도)이 매우 크거나 또는 중합체 층의 계면에 브루스터 각이 존재하지 않는 다층 중합체 필름(거울 및 편광자) 구조물을 기재하고 있다, 이것에 의하면, p 편광에 대한 반사도가 입사각에 따라 서서히 감소하는 다층 거울 및 편광자의 구조물, p 편광에 대한 반사도가 입사각과 무관한 다층 거울 및 편광자의 구조물, 또는 p 편광에 대한 반사도가 입사각이 직각에서 멀어질수록 증가하는 다층 거울 및 편광자의 구조물을 제조할 수 있다. 그 결과, 넓은 밴드 폭 및 광범위한 각도에 걸쳐 s 편광 및 p 편광 모두에 대해 높은 반사도를 가진 다층 필름을 형성할 수 있다.

베이스의 각 필름 층의 굴절율간의 관계를 알면 방위 방향으로부터 임의의 입사각에서의 베이스의 반사 성능을 결정할 수 있다. 미국 특허 출원 제08/402,041호에 기재된 이론 및 디자인 사항을 고려하면 다양한 상황 및 용도에 바람직한 효과를 가진 다층 베이스를 제조할 수 있다. 원하는 광학적 특성을 가진 장치를 제조하기 위해 다층 베이스 내 층들의 굴절율을 조정할 수 있다. 상기 출원에 기재된 이론을 이용하여 많은 유용한 장치, 예를 들어 광범위한 성능 특성을 가진 거울 및 편광자를 고안하고 제조할 수 있다,

편광자의 경우, 특히 바람직한 층들의 조합으로는 폴리에틸렌 나프탈레이트("PEN")/coPEN, 폴리에틸렌 테레프탈레이트("PET")/coPEN, PEN/신디오택틱 폴리스티렌("SPS"), PET/SPS, PEN/Estar, 및 PET/Estar가 있으며, 이때 "coPEN"은 나프탈렌 디카르복실산을 주성분으로 하는 공중합체 또는 배합물을 칭하는 것이고, "Estar"는 이스트만 케미칼 컴파니(미국 테네시주 킹스포트 소재)에서 시판하는 테레프탈산, 에틸렌 글리콜, 및 시클로헥산-1,4-디메탄올의 공중합체의 상표명이다.

거울의 경우, 특히 바람직한 층들의 조합으로는 PET/Ecdel, PEN/Ecdel, PEN/SPS, PEN/THV, PEN/폴리메틸 메타크릴레이트("PMMA"), PEN/coPET, 및 PET/SPS가 있으며, 이때 "coPET"는 테레프탈산(상기함)를 주성분으로 하는 공중합체 또는 배합물을 칭하는 것이고, "Ecdel"은 이스트만 케미칼 컴파니(미국 테네시주 킹스포트 소재)에서 시판하는 시클로헥산 디카르복실산, 에틸렌 글리콜 및 시클로헥산-1,4-디메탄올의 공중합체의 상표명이다.

PEN은, 연신 후 양의 응력 광학 계수가 높고 복굴절성이 영구적이며, 편광면이 연신 방향과 평행한 경우 550 nm 파장의 편광된 입사광의 굴절율이 약 1.64에서 약 1.9까지 증가하기 때문에 바람직한 재료가다. 5:1의 연신비에 있어 PEN 및 70 나프탈레이트/30 테레프탈레이트 코폴리에스테르(coPEN)가 나타내 보이는 다른 평면축과 관련된 굴절율의 차이는 도 8에 도시하였다. 도 8에서, 아래 곡선 상의 데이타는 횡방향으로의 PEN 및 coPEN의 굴절율을 나타낸 것인 한편, 위 곡선은 연신 방향으로의 PEN의 굴절율을 나타낸 것이다. PEN은 가시 스펙트럼에서 굴절율의 차이가 0.25 내지 0.40이다. 복굴절율(굴절율의 차이)은 분자 배향도를 증가시키면 증가할 수 있다. PEN은 용도의 수축 요건에 따라 약 155℃ 내지 약 230℃에서 열안정성을 갖는다. 볼굴절층에 바람직한 중합체로서 PEN을 구체적으로 전술한 바 있으나, 폴리부틸렌 나프탈레이트 및 다른 결정형 나프탈렌 디카르복실산 폴리에스테르 역시 적당한 재료가다. 결정형 나프탈렌 디카르복실산 폴리에스테르는 평면축이 다름에 따른 굴절율의 차이가 0.05 이상, 바람직하게는 0.20 이상이어야 한다.

연신 방향(들)으로의 높은 굴절율이 실질적으로 저하되지 않는 범위에서, 소량의 공단량체를 나프탈렌 디카르복실산 폴리에스테르로 치환시킬 수도 있다. 굴절율의 저하(및 이에 따른 반사도의 저하)는 후술하는 임의의 이점과 상쇄될 수도 있다. 선택된 중합체 층에 대한 접착, 보다 저하된 압출 온도, 용융 점도의 보다 양호한 부합, 연신을 위한 유리 전이 온도의 보다 양호한 부합. 적당한 단량체로는 이소프탈산, 아젤란산, 아디프산, 세바신산, 디벤조산, 테레프탈산, 2,7-나프탈렌 디카르복실산, 2,6-나프탈렌 디카르복실산 또는 시클로헥산디카르복실산을 주성분으로 하는 것들이 있다.

본 발명의 PEN/선택된 중합체 수지는 균일한 다층 공압출이 이루어지도록 위해 유사한 용융 점도를 갖는 것이 바람직하다. 2개의 중합체는 통상의 전단 속도에서 5 계수 이내의 용융 점도를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 PEN 및 바람직한 선택된 중합체 층은 서로에 대해 양호한 접착 특성을 나타내 보이는 한편, 다층 시트 내의 개별층들은 그대로 유지된다.

본 발명의 중합체의 유리 전이 온도는 서로 조화를 이루므로, 연신 과정 중에 1세트의 중합체 층의 균열 등의 유해한 효과가 발생하지 않는다. 여기서 조화란, 선택된 중합체의 유리 전이 온도가 PEN 층의 유리 전이 온도보다 낮은 것을 의미한다. 선택된 중합체 층의 유리 전이 온도는 PEN 층의 유리 전이 온도보다 약간 높을 수 있으나, 그 차이는 40℃ 이하이다.

상기 층들은 1/4 파장의 두께를 가지는 것이 바람직하며, 다른 파장 범위를 반사시키기 위해서는 다른 세트의 층을 고안할 수 있다. 각 층이 정확히 1/4 파장의 두께를 가질 필요는 없다. 가장 중요한 요건은 인접한 저-고 지수 필름쌍의 전체 광학 두께가 0.5 파장이어야 한다는 것이다. 굴절율 차이가 도 8에 제시된 바와 같고, 층의 두께는 550 nm의 1/4 파장으로 선택된 PEN/coPEN 층들로 구성된 50층 스택의 밴드 폭은 약 50 nm이다. 이 50층 스택은 상기 파장 범위에서 대략 99%의 평균 반사도를 제공하며, 측정 가능한 흡수는 없었다. 1% 미만의 투과율(99%의 반사율)을 나타내 보이는 컴퓨터에 의해 모형화된 곡선을 도 9에 제시하였다. 도 9 내지 도 17은 투과율로서 특징화된 데이타를 나타낸 것이다. 본 발명의 필름에 의한 측정 가능한 흡수는 없기 때문에, 반사율은 다음 식에 의해 대략 산정된다.

100 - (투과율) = (반사율)

바람직한 선택된 중합체 층(14)은 도 25a에 도시된 바와 같이 굴절율의 등방성을 유지하고, 횡축과 관련된 PEN 층의 굴절율을 실질적으로 부합시킨다. 이 방향으로 편광면을 가진 빛은 주로 편광자에 의해 투과되는 한편, 배향 방향으로 편광면을 가진 빛은 도 25b에 도시된 바와 같이 반사된다.

압출 필름의 배향은, 가열된 공기 중에서 재료의 개별 시트를 연신시킴으로써 수행하였다. 경제적인 제조를 위해, 연신 과정은 표준 길이 배향기, 텐터 오븐, 또는 이들 모두를 사용하여 연속적으로 수행할 수 있다. 이로써 표준 중합체 필름 제조의 규모 및 라인 속도의 경제성이 달성되어, 제조 비용을 시판되는 흡수성 편광자와 관련된 비용보다 실질적으로 낮출 수 있다.

반사율을 향상시키거나 밴드폭을 확장시키고, 또는 2개의 편광자로부터 거울을 형성하기 위해서는 2개 이상의 시트를 함께 적층시키는 것이 유리하다. 적층 재료로는 비결정형 코폴리에스테르가 유용하고, 시도되었던 재료로는 굿이어 타이어 앤드 러버 컴패니(미국 오하이오주 아크론 소재)에서 상표명 VITEL 3000 및 3300으로 시판하는 것이 있다. 적층 재료의 선택 범위는 넓으며, 시트(10)에 대한 접착력, 광학적 투명성 및 공기의 배제가 주요 요건이다.

본 발명의 성능을 실질적으로 방해하지 않는 범위에서 하나 이상의 층, 하나 이상의 무기 또는 유기 보조제(예, 산화 방지제, 압출 보조제, 열 안정화제, 자외선 흡수제, 핵형성제, 표면 돌기 형성제 등)를 통상의 양으로 첨가하는 것이 바람직할 수도 있다.

이하에서는, 도 25a 및 도 25b에 제시한 것과 같은 다층 스택(10)의 광학적 성능을 보다 개괄적으로 설명하기로 한다.

후술하는 다층 스택의 광학적 특성 및 디자인에 의하면, 브루스터 각(반사율이 0이 되는 각)이 매우 크거나 또는 존재하지 않는 다층 스택 구조물을 제조할 수 있다. 이로써, p 편광에 대한 반사도가 입사각과 함께 서서히 감소하는 다층 거울 및 편광자의 구조물, p 편광에 대한 반사도가 입사각과 무관한 다층 거울 및 편광자의 구조물, 또는 p 편광에 대한 반사도가 입사각이 직각에서 멀어질수록 증가하는 다층 거울 및 편광자의 구조물을 제조할 수 있다. 그 결과, 넓은 밴드 폭 및 광범위한 각도에 걸쳐 s 편광 및 p 편광 모두에 대해 높은 반사도를 가진 다층 스택을 형성할 수 있다.

다층 스택에 있어 직각의 입사각에서의 평균 투과율(편광자의 경우 소광 축 면에서의 편광된 빛에 대한 투과율, 또는 거울의 경우 양 편광에 대한 투과율)은 의도한 밴드 폭에 걸쳐 50% 미만인 것이 바람직하다. (본 발명의 목적 상, 제시된 모든 투과율 또는 반사율은 전면 및 이면 반사율을 포함하는 것이다). 다른 다층 스택은 직각으로부터 보다 큰 범위의 각도에 걸쳐 보다 낮은 평균 투과율 및/또는 보다 큰 의도한 밴드 폭을 나타내 보인다. 의도한 밴드폭을 단지 하나의 색상, 예를 들어 적색, 녹색 또는 청색 주위에 집중시키고자 하는 경우(이들 색상은 각각 유효 밴드 폭이 약 100 nm임), 평균 투과율이 50% 미만인 다층 스택이 바람직하다. 100 nm의 밴드폭에 걸쳐 평균 투과율이 10% 미만인 다층 스택 역시 바람직하다. 다른 예시적인 바람직한 다층 스택은 200 nm의 밴드폭에 걸쳐 평균 투과율이 30% 미만이다. 또다른 바람직한 다층 스택은 가시 스펙트럼(400∼700 nm)의 밴드 폭에 걸쳐 10% 미만의 평균 투과율을 나타내 보인다. 380 nm 내지 740 nm의 밴드 폭에 걸쳐 평균 투과율이 10% 미만인 다층 스택이 가장 바람직하다. 가시광선 용도에서도 각도에 따른 스펙트럼 이동과, 다층 스택 및 전체 필름 캘리퍼의 변경을 수반하기 위해서는 이보다 확장된 밴드폭이 유용하다.

다층 스택(10)은 수십, 수백 또는 수천개의 층을 포함할 수 있으며, 각 층은 다수의 다른 재료 중 어떤 것으로도 제조할 수 있다. 구체적 스택의 재료 선택을 결정하는 특징은 스택의 원하는 광학적 성능에 따라 좌우된다.

스택은, 그 스택에 존재하는 층 수만큼의 많은 재료를 포함할 수 있다. 제조의 용이성을 위해, 바람직한 광학적 박막 스택은 단지 소수의 다른 재료를 포함한다. 예시를 위해, 본 명세서에서는 2개의 재료를 포함하는 다층 스택을 들어 설명하기로 한다.

재료, 또는 화학적 특성은 동일하고 물리적 특성은 다른 재료 간의 경계는 갑파른 형태 또는 경사 형태일 수 있다. 분석 용액을 사용하는 일부 간단한 경우를 제외하고는, 지수가 연속해서 변하는 후자 유형의 층화된 매질의 분석시 인접층 간에 약간의 특성 변화를 가진 것을 제외하고는 갑파른 경계를 가진 훨씬 많은 수의 보다 얇은 균일한 층으로 처리된다.

몇개의 파라미터는 임의의 다층 스택에서 달성될 수 있는 최대 반사율에 영향을 미칠 수도 있다. 이들 파라미터로는 기본 스택 디자인, 광학적 흡수도, 층 두께의 제어, 및 스택 내 층들의 반사율간의 관계가 있다. 높은 반사율 및/또는 뚜렷한 밴드를 위해, 기본 스택 디자인은 표준 박막 광학체 디자인을 사용하여 광학적 간섭 효과를 포함해야 한다. 이 경우, 통상적으로 광학적으로 얇은 층, 즉 광학적 두께가 해당 파장의 0.1배 내지 1.0배에 이르는 층을 사용해야 한다. 높은 반사율의 다층 필름을 위한 기본 골조 블록은 저/고 지수쌍의 필름층으로, 이들 각 저/고 지수쌍의 필름층의 조합된 광학적 두께는, 이것이 반사하도록 되어 있는 밴드의 1/2 중심 파장이다. 그러한 필름의 스택을 보통 1/4 파장 스택으로 칭한다.

광학적 흡수를 최소화하기 위해, 바람직한 다층 스택은 스택에 의해 가장 강하게 흡수되는 파장이 스택에 의해 반사되는 제1 파장이 되도록 한다. 대부분의 중합체를 비롯한 대부분의 투명한 광학적 재료의 경우, 가시 스펙트럼의 청색 단부를 향할수록 흡수가 증가한다. 따라서, "청색" 층이 다층 스택의 입사면 상에 존재하도록 다층 스택을 조절하는 것이 바람직하다.

종종 "플레이트 파일"로 칭해지는 대안적인 저 및 고 지수의 두꺼운 필름의 다층 구조물은 파장의 조절 및 밴드폭의 억제가 이루어지지 않으며, 스택 내 어느 층에서도 파장이 선택적으로 반사되지 않는다. 그러한 구조물에서는 스택 내로의 보다 높은 투과율로 인해 청색 반사도가 제공되며, 그 결과 바람직한 1/4 파장 스택 디자인보다 높은 흡수가 이루어진다. 임의적으로, "플레이트 파일" 내 층의 개수를 증가시킨다고 해서 흡수도 0과 함께 항상 높은 반사도가 제공되는 것은 아니다. 또한, 임의의 스택 내 층의 개수를 임의로 증가시키면 흡수도 증가로 인해 원하는 반사도가 제공되지 않을 수도 있다.

필름 스택 내 각 필름층 서로의 굴절율간의 관계 및 나머지 층의 굴절율간의 관계를 알면 임의의 방위 방향으로부터 임의의 입사각에서 다층 스택의 반사 성능을 결정할 수 있다. 동일한 재료로 구성된 모든 층의 굴절율이 동일하다고 가정하면, 2개 성분으로 구성된 1/4 파장 스택의 단일 계면을 분석함으로써 각도의 함수 관계로서 전체 스택의 성능을 알 수 있다.

따라서, 명료한 설명을 위해 단일 계면의 광학적 성능을 기술하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 기재된 이론에 따른 실제 다층 스택은 수십, 수백 또는 수천개의 층으로 제조될 수 있는 것으로 이해해야 한다. 단일 계면의 광학적 성능을 기술하기 위해, z 축 및 하나의 평면 광학 축을 비롯한 입사면에 대한 s 및 p 편광의 입사각과 함수 관계로서 반사도를 구성하기로 한다.

도 26은 단일 계면을 형성하는 2개의 재료 필름 층을 나타낸 것으로, 이들 필름층은 모두 특정 지수의 등방성 매질 내에 침지된 것이다. 명료한 설명을 위해, 본 명세서에서는 정렬된 2개 재료의 광학축을 갖춘 직교 다층 복굴절계를 들어 설명할 것이며, 이때 하나의 광학축(z)은 필름면에 수직이며, 나머지 광학축은 x축 및 y축을 따라 존재한다. 그러나, 광학 축이 반드시 직교할 필요는 없으며, 비직교계 역시 본 발명의 기술 사상 및 영역 내에 포함되는 것으로 이해해야 한다. 또한, 본 발명의 의도한 영역 내에 포함시키기 위해 광학 축을 필름 축과 반드시 정렬시킬 필요는 없다.

유전 계면의 반사도는 입사각의 함수로서 변화하며, 등방성 재료의 경우에는 p 편광 및 s 편광에 대한 반사도가 다르다. p편광에 대한 최소 반사도는 일명 브루스터 효과에 기인한 것이며, 반사도가 0이 되는 각을 브루스터 각이라 칭한다.

임의의 입사각에서 임의의 필름 스택의 반사 성능은 관련된 모든 필름의 유전 텐서(tensor)에 의해 결정된다. 이 토픽에 대한 개괄적 이론은 R.M.A 아짬 및 N.M. 바샤라의 문헌 [Ellipsometry and Polarized Light, published by North-Holland, 1987]에 제시되어 있다.

계의 단일 계면에 대한 반사도는, 각각 하기 수학식 1 및 2에 의해 제시된 p 및 s 편광에 대한 반사율 절대값을 곱하여 계산한다. 하기 수학식 1 및 2는 2성분의 축이 정렬되어 있는 단축의 직교계에 유효하다.

상기 식 중, θ는 등방성 매질 중에서 측정한 것이다.

단축 복굴절계에서 nlx = nly = nlo이고, n2x = n2y = n2o이다.

이축 복굴절계의 경우, 수학식 1 및 2는 도 26에 정의된 바와 같이 x-z 또는 y-z 면에 평행한 편광면을 가진 빛에 대해서만 유효하다. 따라서, 이축계에 있어, x-z 면에 입사하는 빛의 경우, 수학식 1(p 편광의 경우)에서는 nlo = nlx 및 n2o = n2x이고, 수학식 2(s 편광의 경우)에서는 nlo = nly 및 n2o = n2y이다. y-z 면에 입사하는 빛의 경우, 수학식 1 (p 편광의 경우)에서는 n1o = n1y 및 n2o = n2y이고, 수학식 2(s 편광의 경우)에서는 n1o = n1x 및 n2o = n2x이다.

수학식 1 및 2는, 반사도가 스택 내 각 재료의 x, y(평면) 및 z 방향으로의 굴절율에 좌우된다는 것을 말해준다. 등방성 재료에서 모든 3개의 지수는 동일하므로 nx = ny = nz이다. nx, ny 및 nz 간의 관계에 의해 재료의 광학적 특성이 결정된다. 3개의 지수 간의 관계가 다른 경우, 3개의 총괄적인 재료 카테고리, 즉 등방성 재료, 단축 복굴절성 재료 및 이축 복굴절성 재료가 형성된다. 수학식 1 및 2는 x축 또는 y축을 따라서만 이축 복굴절성인 경우와, x 방향 및 y 방향에 대해 각각 이축 복굴절성인 경우를 기재한 것이다.

단축 복굴절성 재료는, 한 방향으로의 굴절율이 나머지 2 방향의 굴절율과 다른 것으로 정의된다. 설명을 위해, 단축 복굴절계를 설명하는 관례는 nx = ny ≠nz의 조건이다. x 및 y 축은 평면축으로 정의되며, 각 지수 nx 및 ny는 평면 지수로 칭해진다.

단축 복굴절계를 형성시키는 하나의 방법은, 스택 중의 하나 이상의 재료가 연신 공정에 의해 영향을 받는 굴절율(예, 굴절율이 증가 또는 감소)을 갖는 다층 스택을 이축 연신(예, 2개의 치수를 따라 연신)시키는 방법이다. 다층 스택을 이축 연신시키면 양축에 평행한 면을 위한 결합층의 굴절율 간에 차이가 발생하여 양 편광면 모두에서 빛이 반사될 수 있다.

단축 복굴절성 재료는 양 또는 음의 단축 복굴절성을 가질 수 있다. 양의 단축 복굴절성은, z 지수가 평면 지수보다 큰 경우(nz ＞ nx 및 ny)에 발생한다. 음의 단축 복굴절성은, z 지수가 평면 지수보다 작은 경우(nz ＜ nx 및 ny)에 발생한다.

이축 복굴절성 재료는 3개의 모든 축에서의 굴절율이 서로 다른, 예를 들어 nx ≠ny ≠nz인 재료로 정의된다. 또한, nx 및 ny 지수는 평면 지수로 칭해진다. 이축 복굴절계는 다층 스택을 하나의 방향으로 연신시켜 제조할 수 있다. 즉, 스택을 단축 방향으로 연신시킨다. 설명을 위해, x 방향은 이축 복굴절성 스택의 연신 방향으로 칭한다,

거울을 제조하는 경우, 2개의 단축 연신된 편광 시트(10)를 이들 각각의 배향축을 90。로 회전시킨 상태로 배치하거나, 또는 시트(10)를 이축 연신시킨다. 후자의 경우에는, 시트 면의 PEN 굴절율이 증가하고, 선택된 중합체는 양 편광면의 빛을 반사하도록 가능한 낮은 굴절율을 갖는 것으로 선택해야 한다. 다층 시트를 이축 연신시키면 양축에 평행한 면을 위한 결합층의 굴절율 간에 차이가 유발되어 편광 방향의 양 면에서 빛이 반사된다. PEN을 이축 연신시키면 신장축과 관련된 굴절율이 1.64에서 단지 1.75로 증가하는데, 단축 연신시키는 경우에는 1.9까지 증가한다. 따라서, 99%의 반사도를 가진(이로써 눈에 띠는 무지개빛을 나타내는) 유전 거울을 제조하기 위해서는 중합체로서 저굴절율의 coPET를 선택하는 것이 바람직하다. 광학적 모델링 결과, 굴절율이 약 1.55인 것을 사용하면 가능한 것으로 지시되었다. 6개의 중첩되는 1/4 파장 스택에 의해 가시 스펙트럼의 절반을 덮도록 고안된 층 두께의 표준 편차가 5%인 300층의 필름은 도 10에 제시된 추정 성능을 갖는다. 연신 대칭도가 보다 큰 경우에는, 비교적 큰 대칭적 반사 특성 및 비교적 작은 편광 특성을 나타내 보이는 물품이 제공된다.

필요한 경우, 반사도, 광학적 밴드폭 또는 이들 모두를 향상시키기 위해 조합체에 본 발명의 시트를 2개 이상 사용할 수도 있다. 시트 내에 존재하는 층 쌍의 광학적 두께가 실질적으로 동일한 경우, 조합체는 다소 보다 큰 효율, 개별 시트와 실질적으로 동일한 밴드폭 및 스펙트럼 반사도 범위(즉, "밴드") 하에 반사하게 된다. 시트 내에 존재하는 층 쌍의 광학적 두께가 실질적으로 동일하지 않은 경우에는, 조합체가 개별 시트보다 넓은 밴드폭에 걸쳐 반사하게 된다. 편광자 시트를 거울 시트와 조합시킨 조합체는 전체 반사도를 증가시키는 한편 투과된 빛은 여전히 편광시키는 데 유용하다. 대안적으로, 단일 시트를 비대칭적으로 이축 연신시켜 선택적 반사도 및 편광 특성을 가진 필름을 제조할 수도 있다.

최저의 가능한 굴절율을 제공하는 한편 PEN 층에 대한 접착력은 그대로 유지시키기 위해, 이축 연신된 거울 용도에 사용하기 바람직한 선택된 중합체는 테레프탈산, 이소프탈산, 세바신산, 아젤란산 또는 시클로헥산디카르복실산을 주성분으로 하는 중합체이다. PEN에 대한 접착력을 개선시키기 위해 나프탈렌 디카르복실산을 여전히 소량으로 사용할 수도 있다. 디올 성분은 전술한 재료 중 어떤 것으로부터도 취할 수 있다. 선택된 중합체는 1.65 미만의 굴절율을 갖는 것이 바람직하고, 1.55 미만의 굴절율을 갖는 것이 더욱 바람직하다.

선택된 중합체가 고폴리에스테르 또는 코폴리카르보네이트일 필요는 없다. 비닐 나프탈렌, 스티렌, 에틸렌, 말레산 무수물, 아크릴레이트, 메타크릴레이트 등의 단량체로부터 제조된 비닐 중합체 및 공중합체를 사용할 수도 있다. 폴리에스테르 및 폴리카르보네이트 이외의 축합 중합체도 또한 유용하며, 그 예로는 폴리설폰, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리아민산, 폴리이미드가 있다. 염소, 브롬 및 요오드 등의 할로겐 및 나프탈렌 기는 선택된 중합체의 굴절율을 소정의 수준(1.59 내지 1.69)으로 증가시켜 편광자의 횡방향과 연관된 PEN의 굴절율을 실질적으로 부합시키는 데 유용하다. 아크릴레이트기 및 불소는 거울에 유용한 굴절율을 저하시키는 데 특히 유용하다.

이하에서는 단축 복굴절계의 광학적 특성 및 디자인을 설명하기로 한다. 전술한 바와 같이, 단축 복굴절성 재료의 일반 조건은 nx = ny ≠ nz이다. 따라서, 도 26에서 각 층(102,104)이 단축 복굴절성인 경우, nlx = nly 및 n2x = n2y이다. 설명을 위해, 층(102)이 층(104)보다 큰 평면 굴절율을 가지고, 따라서 x 방향 및 y 방향 모두에서 n1 ＞ n2라고 가정한다. 단축 복굴절성 다층계의 광학적 성능은, 양 또는 음의 복굴절성을 다른 수준으로 도입시키기 위해 nlz 및 n2z의 값을 변화시켜 조절할 수 있다. 다양한 굴절율 간의 관계는 직접 측정할 수 있거나, 또는 전술한 바와 같이 생성된 필름의 스펙트럼을 분석하여 전체적인 관계를 간접적으로 관찰할 수도 있다.

거울의 경우, 각 편광 및 입사면에 바람직한 평균 투과율은 통상적으로 의도한 거울의 용도에 따라 좌우된다. 가시 스펙트럼 내 100 nm 밴드폭에 걸친 좁은 밴드폭 거울에 있어 직각 입사시 각 연신 방향을 따른 평균 투과율은 30% 미만, 바람직하게는 20% 미만, 더욱 바람직하게는 10% 미만이다. 부분 거울의 직각 입사시 각 연신 방향을 따른 바람직한 평균 투과율은 어느 위치에서건, 예를 들어 10% 내지 50%이고, 구체적 용도에 따라 예를 들어 100 nm 내지 450 nm의 밴드폭을 포괄할 수 있다. 고효율 거울의 경우, 가시 스펙트럼(400∼700 nm)에 걸친 직각 입사시 각 연신 방향을 따른 평균 투과율은 10% 미만, 바람직하게는 5%, 더욱 바람직하게는 2% 미만, 이보다 더욱 바람직하게는 1% 미만이다. 또한, 특정 용도에는 비대칭 거울이 바람직할 수도 있다. 이 경우, 하나의 연신 방향을 따른 평균 투과율은 예를 들어 50% 미만인 것이 바람직할 수 있는 한편, 나머지 연신 방향을 따른 평균 투과율은 예를 들어 가시 스펙트럼(400∼700 nm)의 밴드폭, 또는 가시 스펙트럼 및 근적외선(예, 400∼850 nm)에 걸쳐, 예를 들어 20% 미만인 것이 바람직할 수도 있다.

상기 수학 식 1을 이용하면 도 26에 도시된 것과 같은 2층으로 구성된 단축 복굴절계 내 단일 계면의 반사도를 결정할 수 있다. 편광의 경우, 식 2는 등방성 필름의 경우와 동일하므로(nx = ny = nz), 식 1만을 검토하면 된다. 설명을 위해, 포괄적인 값은 아니나 필름의 특정 굴절율값을 제시하기로 한다. n1x = n1y = 1.75, n1z는 변수, n2x = n2y = 1.50, n2z는 변수로 놓는다. 이 시스템에서 각종 가능한 브루스터 각을 설명하기 위해, 주변 등방성 매질의 지수는 1.60으로 한다.

도 15는, n1z가 수치적으로 n2z와 동일하거나 또는 이보다 큰 경우(n1z· n2z), 등방성 매질로부터 복굴절성 층으로 입사하는 p 편광의 반사도 대 각도의 곡선이다. 도 15에 도시된 곡선은 각각 이하의 z 지수 값에 관한 것이다: a) n1z = 1.75, n2z = 1.50, b) n1z = 1.75, n2z = 1.57, c) n1z = 1.70, n2z = 1.60, d) n1z = 1.65, n2z = 1.60, e) n1z = 1.61, n2z = 1.60, 및 f) n1z = 1.60 = n2z. n1z가 n2z에 근접함에 따라 반사도가 0이 되는 각도인 브루스터 각은 커진다. 곡선 a 내지 e는 각도에 강한 의존성을 보인다. 그러나, n1z = n2z인 경우에는(곡선 f) 반사도가 각도에 의존선을 갖지 않는다. 즉, 곡선 f의 반사도는 모든 입사각에 있어 일정하다. 그 지점에서, 식 1은 각도 의존 형태: (n2o - n1o)/(n2o + n1o)로 환산된다. n1z = n2z인 경우, 브루스터 효과는 없고 모든 입사각에 있어 반사도가 일정하다.

도 16은 n1z가 수치적으로 n2z와 동일하거나 또는 이보다 작은 경우의 반사도에 대한 입사각의 곡선을 나타낸 것이다. 빛은 등방성 매질로부터 복굴절성 층으로 입사한다. 이러한 경우, 반사도는 입사각에 따라 단조롭게 증가한다. 이는 s 편광에 관찰되는 현상이다. 도 16의 곡선 a는 s 편광에 대한 단일 경우를 도시한 것이다. 곡선 b 내지 e는 이하 기재된 순선대로의 nz의 다양한 값에 대한 p 편광의 경우를 도시한 것이다: b) n1z = 1.50, n2z = 1.60, c) n1z = 1.55, n2z = 1.60, d) n1z = 1.59, n2z = 1.60, 및 e) n1z = 1.60 = n2z. 또한, n1z = n2z인 경우(곡선 e), 브루스터 효과가 없고 모든 입사각에 있어 반사도가 일정하다.

도 17은, 입사 매질 지수가 굴절율이 1.0인 것(공기)임을 제외하고는 도 15 및 도 16과 동일한 경우를 도시한 것이다. 도 17의 곡선은 n2x = n2y =1.50, n2z = 1.60인 양의 단축 재료, 및 n1x = n1y =1.75 및 상부에서 바닥으로 갈수록 n1z가 이하 기재된 바와 같은 음의 단축 복굴절성 재료의 단일 계면에서 p 편광에 대해 구성한 것이다. a) 1.50, b) 1.55, c) 1.59, d)1.60, f) 1.61, g) 1.65, h) 1.70, 및 i) 1.75. 또한, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, n1z 및 n2z의 값이 부합되는 경우(곡선 d), 반사도의 각도에 대한 의존성은 없다.

도 15, 도 16 및 도 17은, 하나의 필름의 z 축 지수가 나머지 필름의 z 축 지수와 동일한 경우에 하나의 작용 형태로부터 또다른 형태로 서로 교차한다는 것을 보여준다. 이는, 양 및 음의 단축 복굴절성 재료의 몇가지 조합예 및 등방성 재료에 적용된다. 브루스터 각이 보다 큰 각도 또는 보다 작은 각도로 이동하는 다른 상황이 발생한다.

평면 지수와 z 축 지수 간의 다양한 가능한 관계를 도 18, 도 19 및 도 20에 도시하였다. 수직축은 지수의 상대적 값을 나타낸 것이고, 수평축은 다양한 조건을 분리시키는 데 사용된다. 이들 각 도면은 2개의 등방성 필름과 함께 좌측에서 시작하며, 이때 z 지수는 평면 지수와 동일하다. 우측으로 갈수록 평면 지수는 일정하게 유지되고, 다양한 z축 지수가 증가하거나 또는 감소하는데, 이는 양 또는 음 복굴절성의 상대적인 양을 말해준다.

도 15, 도 16 및 도 17과 관련하여 전술한 경우는 도 18에 도시하였다. 재료 1의 평면 지수는 재료 2의 평면 지수보다 큰데, 재료 1은 음의 볼굴절성을 가지고(n1z가 평면 굴절율보다 낮음), 재료 2는 양의 볼굴절성(n2z가 평면 굴절율보다 높음)을 갖는다. 브루스터 각이 사라지고 모든 입사각에 있어 반사도가 일정한 지점은, 2개 z 축의 지수가 동일한 지점이다. 이 지점은 도 15의 곡선 f, 도 16의 곡선 e, 또는 도 17의 곡선 d에 상응한다.

도 19에서, 재료 1은 재료 2보다 높은 평면 지수를 가지나, 재료 1은 양의 복굴절성을 가지고, 재료 2는 음의 복굴절성을 갖는다. 이 경우, 최소 브루스터는 보다 낮은 각도로만 이동할 수 있다.

도 18 및 도 19는, 2개의 필름 중 하나가 등방성인 제한적인 경우에 유효하다. 2개의 경우는, 재료 1이 등방성이고 재료 2가 양의 북굴성을 가지거나, 또는 재료 2가 등방성이고 재료 1이 음의 복굴절성을 가진 경우이다. 브루스터 효과가 없는 지점은, 복굴절성 재료의 z 축 지수가 등방성 필름의 지수와 동일한 지점이다.

또다른 경우는, 양 필름이 동일한 유형, 즉 모두 음의 복굴절성이거나 또는 모두 양의 복굴절성인 경우이다. 도 20은 양 필름이 음의 복굴절성을 가지는 경우를 나타낸 것이다. 그러나, 2개의 양의 불굴절성 층의 경우는 도 20에 제시된 2개의 음의 복굴절성 층의 경우와 유사하다는 것을 알아야 한다. 전술한 바와 같이, 브루스터 최소각은 하나의 z 축 지수가 나머지 필름과 동일하거나 또는 유사한 경우에만 없어진다.

2개 재료의 평면 지수는 동일하나 z 축 지수가 다른 또다른 경우가 발생한다. 이 경우는 도 18 내지 도 20에 제시된 3개의 모든 경우의 부분 집합으로, 이 경우에는 임의의 각에서 s 편광에 대해 반사가 발생하지 않고, p 편광에 대한 반사도가 입사각의 증가와 함께 단조롭게 증가한다. 이러한 유형의 물품은 입사각이 증가함에 따라 p 편광에 대한 반사도가 증가하고, s 편광에 투명하다. 이 물품을 "p 편광자"로 칭할 수 있다.

단축 복굴절계의 성능을 설명하는 전술한 이론 및 디자인을 응용하면 다양한 환경 및 용도에 바람직한 광학적 효과를 가진 다층 스택이 제조될 수 있다. 원하는 광학적 특성을 가진 제품을 제조하기 위해 다층 스택 내 층들의 굴절율을 조절할 수 있다. 다양한 평면 지수 및 z 축 지수를 가진 많은 음 및 양의 단축 복굴절계가 제조될 수 있으며, 본 명세서에 기재된 이론을 이용하여 많은 유용한 장치를 고안하고 제조할 수 있다.

본 발명의 반사성 편광자는 안과용 렌즈, 거울 및 창 등의 광학적 소자에 유용하다. 편광자는 선글라스의 유행으로 간주되는 거울 형상의 외관을 특징으로 한다. 또한, PEN은 매우 양호한 자외선 필터로서, 자외선을 가시 스펙트럼의 경계까지 효율적으로 흡수한다. 본 발명의 반사성 편광자는 또한 적외선 시트 편광자로서 유용하다.

편광자의 경우, 시트는 단일 방향으로 연신시켜 배향하는 것이 바람직하며, PEN 층의 굴절율은 배향된 횡방향에 평행한 편광면과 입사광선 사이에 큰 차이가 있다. 평면 축(필름의 표면에 평행한 축)과 관련된 굴절율은 편광면이 그 축에 평행한 평면 편광화된 입사광에 효과적인 굴절율이다. 배향 방향이란, 필름을 연신시키는 방향이다. 횡방향이란, 필름면에 있어 필름을 배향시키는 방향에 직교하는 방향을 의미한다.

편광자의 경우, PEN/선택된 중합체 층은 관련 굴절율이 실질적으로 동일한 것이 바람직한 하나 이상의 축을 갖는다. 통상 횡축인 상기 축과 관련된 굴절율이 부합되면 편광면에 있어 빛의 반사가 실질적으로 일어나지 않는다. 또한, 선택된 중합체 층은 연신 방향과 관련된 굴절율의 감소가 나타날 수도 있다. 선택된 중합체의 음 복굴절성은 배향 축과 관련된 결합층의 굴절율 간의 차이를 증가시키는 한편, 횡방향에 평행한 편광면을 가진 빛의 반사는 여전히 미비한 수준으로 유지되는 이점을 제공한다. 연신 후 결합층의 횡축 관련 굴절율 간의 차이는 0.05 미만, 바람직하게는 0.02 미만이다. 또다른 가능성은, 연신으로 인한 일부 양 복굴절성을 나타내 보인다는 것이나, 이것을 완화시키면 열 처리시 PEN 층의 횡축의 굴절율을 부합시킬 수 있다. 이 열처리의 온도는 PEN 층의 복굴절성을 완화시킬 정도로 높아서는 안된다.

본 발명의 편광자에 바람직한 선택된 중합체는 20 몰% 내지 80 몰%의 디메틸 나프탈레이트 등의 나프탈렌 디카르복실산 또는 이것의 에스테르와, 에틸렌 글리콜과 반응하는 20 몰% 내지 80 몰%의 디메틸 테레프탈레이트 등의 이소프탈산 또는 테레프탈산 또는 이것의 에스테르의 반응 생성물의 코폴리에스테르이다. 본 발명의 영역 내에 포함되는 다른 고폴리에스테르는 상기 거론한 특성을 가지고, 횡축과 관련된 굴절율이 약 1.59 내지 1.69이다. 물론, 코폴리에스테르는 PEN과 동시에 압출될 수 있어야 한다. 다른 적당한 코폴리에스테르는 이소프탈산, 아젤란산, 아디프산, 세바신산, 디벤조산, 테레프탈산, 2,7-나프탈렌 디카르복실산, 2,6-나프탈렌 디카르복실산 또는 시클로헥산디카르복실산을 주성분으로 하는 것이 있다. 코폴리에스테르의 다른 적당한 변형예로는 에틸렌 글리콜, 프로판 디올, 부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 테트라메틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 시클로헥산디메탄올, 4-히드록시 디페놀, 프로판 디올, 비스페놀 A, 및 1,8-디히드록시 비페닐 또는 1,3-비스(2-히드록시에톡시)벤젠을 디올 반응제로 사용한 것이 있다. 단량체 굴절율의 부피 평균은 유용한 코폴리에스테르를 제조하는 데 양호한 지침이 된다. 또한, PEN의 유리 전이 온도와 상용성인 유리 전이 온도를 갖고 횡축과 관련된 굴절율이 약 1.59 내지 1.69인 코폴리카르보네이트도 또한 본 발명의 선택된 중합체로서 유용하다. 압출계 내의 2개 이상의 중합체의 에스테르 변환 과정에 의해 코폴리에스테르 또는 코폴리카르보네이트를 형성시키는 방법은 실행 가능한 중합체를 생성시키는 또다른 가능한 경로이다.

이하에서는 도 26을 참조하여 산출되는 광학적 특성에 영향을 미치는 2성분의 직교하는 이축 복굴절계 및 디자인을 설명하기로 한다. 또한, 이 복굴절계는 많은 층을 가질 수 있으나, 스택의 광학적 성능에 대한 이해는 하나의 계면에서 광학적 성능을 검사함으로써 가능하다.

이축 복굴절계는 광범위한 입사각에 있어 하나의 축에 평행한 편광면을 가진 빛에 높은 반사도를 제공하면서, 동시에 광범위한 입사각에 있어 나머지 축에 평행한 편광면을 가진 빛에 대해 낮은 반사도와 높은 투과율을 갖도록 고안할 수 있다. 결과적으로, 이축 복굴절계는 편광자로서 작용하여 하나의 편광을 투과시키고 나머지 편광을 반사한다. 각 필름의 3개의 굴절율, 즉 nx, ny 및 nz을 제어함으로써 원하는 편광자 성능을 얻을 수 있다. 또한, 굴절율을 직접 측정할 수 있거나, 또는 본 명세서에 기재된 바와 같이 생성된 필름의 스펙트럼을 분석함으로써 직접 관찰할 수 있다.

다시 도 26을 참조하여, 설명을 위해 다음의 필름 굴절율 값을 제시한다. n1x = 1.88, n1y = 1.64, n1z = 변수, n2x = 1.65, n2y = 변수, n2z = 변수. x 방향은 소광 방향으로 칭해지고, y 방향은 투과 방향으로 칭해진다.

식 1은 연신 방향으로의 입사면(xz 면) 또는 비연신 방향으로의 입사면(yz 면)을 가진 빛의 2가지 중요한 경우에 대한 2축 복굴절계의 각도 성능을 추정하는 데 사용할 수 있다. 편광자는 하나의 편광 방향으로는 거울이고 나머지 방향으로는 창이다. 연신 방향에 있어, 수백개의 층을 가진 다층 스택에서 굴절율 차이가 1.88 - 1.65 = 0.23로서 큰 경우에는 s 편광에 대해 매우 높은 반사도를 나타내 보인다. p 편광의 경우, 다양한 각도에서의 반사도는 n1z/n2z 지수 차이에 따라 좌우된다.

많은 용도에서, 이상적인 반사 편광자는 모든 입사각에서 하나의 축(일명 소광축)을 따라 높은 반사도를, 나머지 축(일명 투과축)을 따라 0의 반사도를 갖는다. 편광자의 투과축에서는, 통상적으로 해당 밴드폭 및 해당 각도 범위에 걸쳐 투과축의 방향으로 편광된 빛의 투과율을 최대화시키는 것이 바람직하다. 100 nm 밴드폭에 걸친 좁은 밴드 편광자의 직각 입사시 평균 투과율은 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상이다. 100 nm의 밴드 폭에 걸친 좁은 밴드 편광자의 p 편광에 대해 직각으로부터 60。 위치에서의 평균 투과율은 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상이다.

가시 스펙트럼(300 nm의 밴드폭에 있어 400∼700 nm)에 걸친 투과축에서 편광자에 대한 직각 입사시 평균 투과율은 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 더욱 바람직하게는 85% 이상, 이보다 더욱 바람직하게는 90% 이상이다. 400∼700 nm의 편광자에 있어 직각으로부터 60。 위치에서의 평균 투과율(투과축을 따라 측정)은 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 이보다 더욱 바람직하게는 90% 이상이다.

특정 용도의 경우, 탈직각 하의 투과축에서의 반사율은 높은 것이 바람직하다. 투과축을 따라 편광된 빛에 대한 평균 반사도는 직각으로부터 20。 이상의 각도에서 20% 이상이어야 한다.

투과축을 따라 일부 반사도가 발생하는 경우, 탈직각에서의 편광자의 효율은 감소할 수도 있다. 투과축을 따른 반사도가 각종 파장에 따라 다른 경우, 투과된 빛으로 색상이 전달될 수 있다. 그 색상을 측정하는 하나의 방법은 해당 파장 범위에 걸쳐 소정의 각(들)에서의 투과율의 근평균 제곱값(RMS)을 구하는 것이다. RMS 색상(%), 즉 C_RMS는 이하의 식에 따라 구할 수 있다.

상기 식 중, λ1 내지 λ2는 해당하는 파장 범위 또는 밴드폭이고, T는 투과축을 따른 투과율이며, T는 해당 파장 범위에서 투과축을 따른 평균 투과율이다.

저색상 편광자가 요구되는 용도에서 RMS 색상(%)은 직각으로부터 30。 이상의 각도, 바람직하게는 직각으로부터 45。 이상의 각도, 더욱 바람직하게는 직각으로부터 60。 이상의 각도에서 10% 미만, 바람직하게는 8% 미만, 더욱 바람직하게는 3.5% 미만, 이보다 더욱 바람직하게는 2.1% 미만이어야 한다.

반사 편광자는 특정 용도를 위한 투과 축을 따른 바람직한 RMS 색상(%)과 해당 밴드폭에 걸친 소광축을 따른 소정의 반사도를 모두 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 약 100 nm의 밴드 폭을 가진 좁은 밴드 편광자의 경우, 직각 입사시 소광축을 따른 평균 투과율은 50% 미만, 바람직하게는 30% 미만, 더욱 바람직하게는 10% 미만, 이보다 더욱 바람직하게는 3% 미만이다. 가시 범위(400∼700 nm, 또는 300 nm의 밴드 폭) 내 밴드폭을 가진 편광자의 경우, 직각 입사시 소광축을 따른 평균 투과율은 40% 미만인 것이 바람직하고, 25% 미만인 것이 더욱 바람직하며, 15% 미만, 5% 미만, 3% 미만인 것이 더욱 바람직하다.

투과축에 평행한 편광면을 가진 빛의 경우, 평면 y 지수가 부합되는 경우에도 z 축의 큰 부정합에 의해 탈직각에서의 반사가 야기될 수도 있다. 따라서, 산출된 계는 p에 큰 반사도를 가지고, s 편광에 고도의 투명도를 갖는다. 이 경우를 상기 거울 경우의 분석시에는 "p 편광자"로 칭하였다.

단축 연신된 편광자의 경우, 성능은 모든 3개 방향(x, y 및 z)에 대한 교대층 지수 간의 관계에 따라 좌우된다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 고효율 편광자에 있어 y 지수와 z 지수간의 차이는 최소화시키는 것이 바람직하다. y 지수 부정합의 도입은 z 지수 부정합을 보완하기 위해 기재한 것이다. 고의로 첨가한 것이거나 또는 자연적으로 발생한 것이건간에, 임의의 지수 부정합은 어느 정도의 반사를 유발시키게 된다. 따라서, 중요한 인자는 y 지수와 z 지수의 차이보다 x 지수의 차이를 보다 크게 하는 것이다. 반사도는 연신 방향과 비연신 방향으로의 지수 차이의 함수로서 급속히 증가하기 때문에, 광범위한 각도 및 해당 밴드폭에 걸쳐 하나의 축을 따라 높은 소광율을 갖는 한편 직교축을 따라서는 높은 투과율을 보유하는 편광자를 얻기 위해서는 Δny/Δnx 및 Δnz/Δnx 비를 최소화시켜야 한다. 0.05 미만, 0.1 또는 0.25 미만의 비가 허용적이다. Δnz/Δnx의 비는 0인 것이 이상적이나, 0.25 또는 0.5 미만의 비 하에서도 사용 가능한 편광자가 제조된다.

도 21은 PEN/coPEN의 800 층 스택에 있어 비연신 방향으로 입사면을 갖는 p 편광에 대한 75。에서의 반사도[-Log[1-R]로 구성]를 나타낸 것이다. 반사도는 가시 스펙트럼(400∼700 nm)에 걸친 파장의 함수로서 구성하였다. 550 nm에서의 곡선과 관련된 지수는 n1y = 1.64, n1z = 1.52, n2y = 1.64, n2z = 1.63이다. 모델 스택 디자인은 1/4 파장 쌍의 직선형 두께 등급으로, 이때 각 쌍 두께는 dn = do + do(0.003)n으로 제시된다. 모든 층은 가우스 분포 및 5% 표준 편차를 가진 불규칙 두께 오차를 가졌다.

곡선 a는 투과축(y 축)을 따른 가시 스펙트럼에 걸친 높은 탈축 반사도를 나타낸 것이며, 다른 파장 하에서는 다른 수준의 반사도가 제공된다. 이는 z 지수의 부정합이 큰 데 기인한 것이다(ㆍnz = 0.11). 상기 스펙트럼은 층 두께 오차 및 공간 불균일(예, 필름 캘리퍼)에 민감하기 때문에, 매우 불균일하고 "색채가 풍부한" 외관을 가진 이축 복굴절계를 제공한다. 특정 용도에는 고도의 색상이 바람직할 수도 있으나, 균일하고 낮은 색상의 외관이 요구되는 용도, 예를 들어 액정 디스플레이 또는 다른 유형의 디스플레이에서는 탈축 색상도를 제어하고 이것을 최소화시키는 것이 바람직하다.

탈축 반사도 및 탈축 색상은 브루스터 조건의 탈축을 형성시키는 비연신 평면 지수(n1z 및 n2y)에 부정합하는 지수를 도입시키는 한편 s 편광 반사도는 최소로 유지시킴으로써 최소화시킬 수 있다.

도 22는 이축 복굴절계의 투과축을 따른 탈축 반사도를 저하시키는 데 있어 y 지수 부정합을 도입시킨 효과를 나타낸 것이다. n1z = 1.52 및 n2z = 1.63(ㆍnz = 0.11)인 상태에서, p 편광에 대한 다음 조건들을 나타내었다. a) n1y = n2y = 1.64, b) n1y = 1.64, n2y = 1.62, c) n1y = 1.64, n2y = 1.66. 곡선 a는 평면 지수 n1y 및 n2y가 동일한 경우의 반사도를 나타낸 것이다. 곡선 a는 0。에서 최소의 반사도를 가지나, 20。 이후 갑파르게 상승한다. 곡선 b의 경우, n1y ＞ n2y이고, 반사도는 급속히 증가한다. n1y ＜ n2y인 곡선 c는 38。에서 최소의 반사도를 가지나, 그후 갑파르게 상승한다. 곡선 d에 제시된 바와 같이, n1yㆍn2y의 s 편광에 대해서도 역시 상당한 반사가 이루어진다. 도 22에 도시된 곡선 a 내지 d는, 최소 브루스터의 존재를 위해서는 y 지수 부정합(nly-n2y)의 징후가 z 지수 부정합(n1z-n2z)과 동일해야 함을 말해준다. n1y = n2y의 경우, s 편광에 대한 반사도는 모든 각도에서 0이다.

층들 간의 z 축 지수를 감소시킴으로써, 탈축 반사도를 더욱 저하시킬 수 있다. n1z가 n2z와 동일한 경우, 소광축은 직각 입사 하에 있기 때문에 여전히 높은 탈각 반사도를 가지고, 상기 양 지수가 정합되기 때문에(예, n1y = n2y, n1z = n2y) 어떠한 각도에서도 비연신 축을 따라 반사가 이루어지지 않는다는 것을 도 17을 통해 알 수 있다.

일부 다층 시스템에서는 2개의 y 지수와 2개의 z 지수의 정확한 정합이 가능하지 않을 수도 있다. z축 지수가 편광자 구조에서 정합되지 않는 경우, 평면 지수 n1y 및 n2y에는 약간의 부정합 도입이 바람직할 수도 있다. 이는, 각 y 지수를 증가 또는 저하시키기 위해 추가의 성분을 재료층 중 하나 또는 모두에 혼합함으로써 달성할 수 있다. 고도의 복굴절성 층을 형성하는 중합체 또는 선택된 중합체 층을 형성하는 중합체에 제2 수지를 배합하면 직각 및 탈직각에서 투과축에 대한 반사율을 변경시키거나, 또는 소광축에서 편광된 빛에 대한 편광자의 소광율을 변경시킬 수 있다. 제2의 배합된 수지는, 배향 후 중합체 층의 결정도 및 굴절율을 변경시킴으로써 이를 달성할 수 있다.

n1z = 1.56, n2z = 1.60(ㆍnz = 0.04)이고, 다음 y 지수가 a) n1y = 1.64, n2y = 1.65, b) n1y = 1.64, n2y = 1.63인 경우의 예를 도 23에 도시하였다. y 지수 부정합의 징후가 z 지수 부정합과 동일한 경우의 곡선 a에 의하면 탈각 반사도가 최저가 된다.

75。 입사각에서 필름의 800층 스택의 컴퓨터 정산된 탈축 반사도는 도 21에 곡선 b로 구성하였다. 도 21에서 곡선 b와 곡선 a를 비교한 바에 의하면, 곡선 b에 구성된 조건에 있어, 탈축 반사도가 훨씬 적으므로 감지된 색상이 보다 낮고 균일도가 보다 우수하다는 것을 알 수 있다. 550 nm에서 곡선 b와 관련된 지수는 n1y = 1.64, n1z = 1.56, n2y = 1.65, n2z = 1.60이다.

도 24는 p 편광과 관련된 도 26과 비교하여 거론한 탈축 반사도를 요약하여 나타낸 식 1의 등심 곡선이다. 비연신 방향으로 관련된 4개의 독립 지수는 2개의 지수, 즉 ㆍnz 및 ㆍny 부정합으로 감소하였다. 상기 구성은 0。 내지 75。의 다양한 입사각에서 15。씩 증분하는 6개의 구성에 대한 평균치이다. 0.4 x 10^-4의 일정한 증분 하에 반사도는 곡선 a의 경우 0.4 x 10^-4이고, 곡선 j의 경우 4.0 x 10^-4이다. 상기 구성은, 하나의 광학적 축을 따른 지수 부정합에 의해 야기되는 고 반사도가 나머지 축을 따른 부정합에 의해 어떻게 상쇄될 수 있는지를 말해준다.

따라서, 이축 복굴절계의 층 사이의 z 지수 부정합을 감소시키고/시키거나, 브루스터 효과를 산출하기 위해 y 지수 부정합을 도입시키면, 다층 반사 편광자의 투과축을 따라 탈축 반사도 및 이에 따른 탈축 색상이 최소화된다.

또한, 본 명세서에 기재된 이론을 사용하여 좁은 파장 범위에 걸쳐 작동하는 좁은 밴드 편광자를 고안할 수도 있음을 주지해야 한다. 이들에 의하면, 예를 들어 적색, 녹색, 청색, 시안, 마젠타 또는 황색 밴드에 편광자를 제조할 수 있다,

이상적인 반사 편광자는 하나의 편광을 모두 투과해야 하고, 나머지 편광은 모두 반사해야 한다. 투명한 광학적 접착제를 사용하여 양면을 유리 또는 또다른 필름에 적층시키지 않는 경우, 공기/반사 편광자 계면에서의 표면 반사는 원하는 편광의 투과율을 저하시키게 된다. 따라서, 일부 경우에는 반사 편광자에 반사 방지(AR) 코팅을 첨가하는 것이 유용할 수도 있다. AR 코팅은 공기 중의 PEN계 편광자의 경우 비연신(y) 방향으로 모든 층의 지수인 1.64 지수의 필름의 반사를 방해하도록 고안하는 것이 바람직하다. 연신 방향의 교대 지수 스택은 표면 반사의 존재 또는 부재와 무관하게 매우 높은 반사율을 갖기 때문에, 동일한 코팅은 연신 방향에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 코팅되는 다층 필름을 과열시키거나 또는 손상시키지 않는 것이라면 당업계에 공지된 어떠한 AR 코팅도 도포할 수 있다. 예시적인 코팅은 저지수, 이상적으로는 약 1.64의 제곱근(PEN계 재료의 경우)의 지수를 가진 1/4 파장 두께의 코팅이다.

베이스 중의 층 개수는 필름 두께, 가요성 및 경제성을 고려하여 최소 개수의 층을 사용하여 원하는 광학적 특성을 달성하도록 선택한다. 편광자 및 거울의 경우, 층의 개수는 약 10,000개 미만인 것이 바람직하고, 약 1,000개 미만인 것이 더욱 바람직하다.

배향된 결정형 또는 부분 결정형 중합체와 같은 복굴절성 중합체를 가진 비직각의 입사각을 위한 AR 구조물을 고안하는 경우에는 추가의 기준을 고려해야 한다. 이러한 경우에는, 굴절율의 비등방성을 고려해야 한다. 즉, 비직각의 경우, 반사도는 기재 및 AR 구조물 모두에 있어 필름면에 직각인 지수 및 평면 지수에 따라 좌우된다. 2개의 평면 지수가 서로 다른 경우(이축 복굴절성인 경우), 이들 차이는 모든 입사각을 고려해야 한다.

도 3은 PET 기재 상에 침착된 교대의 THV 층과 PEN 층으로 이루어진 4층의 AR 구조물에 대해 계산된 반사도를 나타낸 것이다. 공기 계면 부근의 층부터 시작해서 굴절율의 순서는 1.37/1.74/1.37/1.74/1,65(PET)이다. 직각, 비편광(곡선 a), 직각에 대해 60 E에서의 s 편광(곡선 s), 및 직각에 대해 60 E에서의 p 편광(곡선 p)에 대한 반사도를 계산하였다.

도 6은 PET 기재 상에 침착된 교대의 PEN 층과 PMMA 층으로 구성된 44층의 AR 구조물에 대해 계산된 투과율을 나타낸 것이다. 투과율은 직각으로 입사하는 비편광에 대해 계산하였다.

제조

AR 구조물은, 예를 들어 미국 특허 출원 제08/402,041호에 기재된 바와 같이 피드 블록법(feedblock method)을 이용하여 동시 압출시킴으로써 제조할 수 있다. AR 구조물이 단층 또는 다층 중합체 베이스에 광학적으로 결합하고 있는 경우, 물품은 단일 단계에서 AR 구조물을 베이스와 동시 압출시켜 물품을 제조하는 방식으로 제조하는 것이 바람직하다.

광학적으로 얇은 AR 층을 동시 압출시키는 것은, 불안정한 중합체 흐름을 야기시키는 압출계에서의 전단력으로 인해 어려울 수도 있다. 또한, 박층의 압출 코팅은 제어가 어려울 수도 있다. 따라서, 광학적으로 얇은 AR 층을 제조하기 위해서는 통상적으로 비교적 두꺼운 중합체 층을 압출시킨 후 생성되는 재료를 연신시켜 원하는 최종 두께를 형성시키는 것이 바람직하다. 또한, 연신 공정에 의하면 특정 중합체의 배향이 이루어지며, 이때 배향도는 연신량과 관련이 있다.

또한, 동시 압출 과정 중에 발생하는 전단력의 효과는, 물품을 형성할 때 하나 이상의 비교적 두꺼운 "스킨층"을 동시에 압출시킴으로써 완화시킬 수 있다. 도 1b에 제시된 바와 같이, 물품(112)은 압출 과정에 발생하는 전단력을 다량 흡수하는 스킨층(110)을 갖추고 있다. 하나의 단순화된 구조에서, 스킨층(110)은 AR 층(114)의 상부에 위치하고, AR 층(114)은 베이스(116)의 상부에 위치한다. 스킨층(110)의 조성을 적절히 선택함으로써 물품(112)의 일부 또는 전부로부터 스킨층(110)을 제거할 수 있다. 최종 물품(112)을 연신시키는 경우, 스킨층(110)은 연신 이전 또는 이후에 제거할 수 있다. 동시 압출 공정 중에 하나 이상의 스킨층이 존재하는 것은 다층 AR 스택의 제조에 도움을 줄 수도 있다.

스킨층에 적합한 재료로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 어택틱 폴리스티렌 등의 동시 압출 가능한 중합체가 있다. 이들 재료는 통상적으로 AR 층(들)에 가장 적합한 재료에 강하게 접착하지 않는다. 스킨층을 첨가하면 AR 층(들)은 구조적 손상없이 압출될 수 있으며, 필요한 경우, 그후 연신시켜 광학적으로 얇은 층(들)을 형성시킬 수 있다.

두꺼운 "스킨층" 자체는, 이것이 THV-500 플루오로 중합체 등의 비교적 낮은 굴절율을 가진 중합체(n = 1.36)로 제조된 것인 경우, 반사도를 저하시키는 데 있어 AR 층으로서 유용할 수 있다. 예를 들어, THV/AR 층을 갖춘 PET 기재의 경우, 공기/THV 계면은 빛의 약 2.33% 만을 반사한다. THV/PET 계면은 0.93%를 반사한다. 나(裸) PET(n = 1.65)는 6.0%를 반사하므로 THV 스킨층을 사용하면 이 값이 3.26%로 저하된다. PET/THV 계면에서의 0.93%의 반사도는, 하나 이상의 중간층을 혼입시키거나, 또는 PET 및 THV-500 모두와 혼화성을 가진 제3 중합체를 사용하여 상기 반사도를 저하시키면 더욱 저하될 수 있다.

스킨층을 수반하는 또다른 디자인은 도 2b에 도시하였다. 베이스가 AR 구조물을 갖춘 한면만을 가지는 경우에 유용한 이 디자인에서, 2개의 AR 스택(140)은 대략 중간 물품(146)의 중심에 위치한다. 2개의 AR 스택은 내부 스킨층(142)에 의해 분리된다. 베이스(144)는 외향으로 배향된다. 이 구조물로부터, 스킨층(142)을 각 AR 스택(140)을 형성하는 층으로부터 분리시켜 2개의 물품(148,150)을 형성할 수 있다. 이러한 방식에서는, AR 스택이 압출 공정 중에 높은 전단 처리를 받지 않는다. 필요에 따라 외면을 따라 추가의 AR 스택 및/또는 스킨층을 압출시킬 수 있다.

동시 압출 및 스킨층(존재하는 경우)의 제거 후에는, AR 구조물의 최외곽층 상에 추가의 재료를 침칙시킬 수도 있는데, 이 경우 이들 층의 존재 하에 인자에 대한 컴퓨터 모델링 및 스택의 광학적 특성에 대한 이들의 효과를 이용하여 스택을 미리 고안한다. 예를 들어, 알루미나, 지르코니아, 실리카, 티타니아 및 이들의 조합물 등의 무기 재료를 졸-겔 형태로 침착시킬 수 있다. 인듐-주석 산화물 등의 다른 무기 재료 및 은 또는 알루미늄 등의 금속을 AR 구조물의 최외곽층 상에 증기 코팅할 수 있다. 필요에 따라, 생성되는 구조물을 전술한 바와 같이 플루오로 중합체로 용액 코팅하여 하이브리드 AR 구조물을 형성할 수 있다. 또한, 플루오로 중합체는 AR 구조물의 최외곽층 상에 직접 용액 코팅할 수 있다.

용도

AR 구조물은 각종 용도에 유용하다. 구체적 디자인은 용도에 근거하여 선택한다.

도 4는 기재에 광학적으로 결합하여 반사 방지 특성을 제공할 수 있는 물품(200)을 도시한 것이다. 이것은, 보다 높은 광학적 투과율 및/또는 저하된 섬광이 요구되는 용도에 유용하다. 대표적인 기재로는, 예를 들어 고글, 안경, 디스플레이 창, 종이 표지 또는 시트, 광택있는 불투명 표면, 조명 기구 및 조명 고정물, 저온 전구, 컴퓨터 모니터 및 액정 디스플레이(후광 및 전광 모두 포함)이 있다.

또한, 물품(200)은, 코팅과 기재 사이의 고형/고형 계면에서 발생하는 미세한 반사조차도 억제할 필요가 있는 경우에 사진 에멀젼 등의 코팅을 위한 기재로서 유용하다. 그러한 물품은 또다른 물품에 임의로 광학 결합시킬 수도 있다. AR 스택은 단층 베이스 필름과 코팅 사이의 계면의 반사를 방해하는 작용을 한다. 예를 들어, 레이저 노출용 사진 에멀젼의 경우, AR 스택은 에멀젼의 상부 계면과 하부 계면 모두로부터 반사되는 결맞는 빛의 간섭으로 인해 야기되는 통상의 "우드 그레인" 패턴을 방지하게 된다.

물품(200)은 비교적 두꺼운 복굴절성 단층 베이스(202), 이 베이스에 광학적으로 결합한 다층의 반사 방지 스택(204), 및 원하는 기계적, 화학적 및/또는 전기적 특성을 제공하기 위한 추가의 층(206)을 갖추고 있다. 층(206)은 최종 물품의 일부일 수 있거나, 또는 제거하면 최종 물품이 제공되는 분리 가능한, 예를 들어 분리성 스킨층일 수 있다. 광학적 결합제(208)는 물품(200)을 기재에 고정시키는 데 사용된다. 복굴절성 중합체와 저지수 중합체의 교대층을 갖추고 있는 다수의 중합체 층(210)을 포함하는 스택(204)은 베이스(202)의 반사를 방해하도록 고안되어 있다.

물품(200)은, 베이스(202)와 스택(204)을 단일 물품의 형태로 공동 압출시킨 후, 이 물품을 소정의 두께가 될 때까지 연신시켜 제조한다. 연신 과정은, 상기 결정형 및 반결정형 중합체의 경우에 높은 평면 굴절율을 산출시킨다.

베이스(202)는 제조 및 도포 과정 중에 용이한 취급에 충분할 정도의 기계적 강도 및 두께를 제공하도록 선택한다. 바람직한 재료로는 유리 전이 온도가 스택(208)을 형성하는 중합체와 동일하거나 또는 이보다 낮은 볼굴절성 변형 강화 재료가 있다. 베이스(202)에 적합한 대표적인 중합체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트이다.

또한, 베이스(202)를 갖추지 않은 물품(200)을 제조할 수도 있다. 그러한 구조물의 경우, 스택(204)은, 예를 들어 약 3 내지 5 미크론의 두께를 가진 자립형 필름을 형성하기에 충분한 개수의 층을 포함해야 한다. 광학적 결합제(208)는 스택(204)의 표면 상에 직접 제공한다.

광학적 결합제(208)로는 기재 및 물품(200)을 모두 습윤시키는 투명한 재료가면 어떠한 것도 사용할 수 있다. 통상적으로, 결합제는 광학적 접착제, 예를 들어 감압성 접착제 또는 에폭시 수지이다. 결합제(208)의 굴절율은 베이스(202)와 기재의 중간이다.

층(206)에 적합한 재료로는 물품의 표면 에너지 및/또는 마찰율을 저하시켜 물품을 세정하거나 또는 표면 마멸을 예방하는 것을 돕는 코팅, 및 대전 방지 또는 전자기 간섭 코팅이 있다. 또한, 층(206)은 분리 가능한 또는 영구적(이 경우 최종 물품의 일부가 됨)인 보호적 스킨층의 형태일 수 있다. 예를 들어, 물품(200)이 베이스 필름과 코팅 사이의 계면 등의 고형/고형 계면에서의 반사도를 저하시키도록 고안된 경우, 층(206)은 코팅에 부합되는 굴절율을 가진 영구적 스킨층의 형태를 취할 수도 있다. 층(206)은 공압출 후이되, 연신 이전 또는 연신 이후에 도포할 수 있다. 또한, 여러 개의 층을 사용할 수도 있다. 층(206)이 최종 제품의 일부가 되도록 고안된 모든 경우에는, 층(206)의 굴절율 및 두께를 AR 스택 광학 디자인의 일부로서 포함시켜야 한다.

물품(200)은 베이스(20)와 결합제(208) 사이에 기능 코팅 또는 필름(도시되지 않음)으로서 임의로 포함시킬 수도 있다. 이 경우, 물품이 베이스의 이면 상에 위치하기 때문에, 베이스(20)의 대향면 상에 위치하는 AR 스택(204)의 디자인 또는 기능에 영향을 미치지 않는다. 도 2b에 도시된 물품(146) 역시 베이스(144)의 이면 상에 그러한 코팅을 포함할 수 있다. 적당한 코팅의 예로는 EMI 차폐 또는 IR 거부를 위한 투명한 전도 필름, 대전 방지 필름, 자외선 보호 코팅, 광 투광율을 제어하는 착색 또는 중성 회색 코팅 및 편광 코팅이 있다.

도 2a에 도시된 물품은 기재에 적층시키는 일 없이 사용할 수도 있다. 이것은 높은 투명도가 요구되는 용도에 유용하다. 그 예로는 보호용 안면 마스크, 고글, 단열 공기 갭을 포함하는 창문 커버, 절연층 내측의 다수개의 창 유리, 오버 헤드 투사 투명체 및 관련 커버, 및 포장을 위한 고투명도의 포장 재료가 있다.

베이스(134)를 생략할 수도 있으며, 이 경우에는 1개의 자립형 필름 형태로 스택(132)이 제공된다. 원하는 기계적, 화학적 및/또는 전기적 특성을 제공하기 위한 하나 이상의 층을 포함시킬 수도 있다. 예를 들어, 안면 마스크 및 고글의 경우에는 흐림을 방지하기 위해 친수성 코팅을 포함시키는 것이 바람직할 수도 있다.

도 5는 기재에 광학적으로 결합하여 반사 방지 특성을 제공할 수도 있거나, 또는 자체적으로 사용될 수 있는 물품(300)을 도시한 것이다. 이것은 고도의 색채도 및 낮은 섬광이 요구되는 용도에 특히 유용하다. 그러한 용도의 예로는, 높은 투과율 및 예리한 편광 컷-오프(온 및 냉 거울 포함)을 갖춘 에지 필터, 반사 및 투과시 모두 높은 색상 순도를 가진 반사성 컬러 필터(예를 들어, 표지 원료, 보안/검증 적층체, 투사 화면을 위한 컬러 필터, 가시 색상의 창 장식, 적외선 반사 창 필름, 착색된 접착제 이면의 테이프, 착색된 선물용 포장재, 착색된 포장 필름, 광고용 등의 컬러 필름 등), 다층 중합체 편광자, 및 낮은 섬광을 가진 다층 내인열성 필름이 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 물품(300)은 각면이 다층의 반사 방지 스택(304)으로 둘러싸인 다층 베이스(302)를 포함한다. 각 스택(304)은 스킨층(306), 및 또다른 다층 반사 방지 스택(308)을 갖추고 있다. 이것의 예로는 다층 중합체 편광자 및 거울이 있다. 압출 과정 중에 외부의 반사 방지 스택(308)을 보호하기 위해서는, 물품(300)이 분리 가능한 스킨층(도시되지 않음)을 더 가질 수도 있다. 물품(300)이 기재를 분리시키는 용도로 고안된 경우에는, 반사 방지 스택(308)의 하나를 제거한 후 기재에 물품(300)을 결합시키기 위한 광학적 결합제(도시되지 않음)로 대체시킬 수 있다.

다층 베이스(302)는 반사 방지 스택을 첨가함으로써 기능성을 얻는 다용도 물품일 수 있거나, 또는 반사 방지 스택에 첨가하여 반사 방지 스택에 추가의 기계적 강도 또는 강성을 제공하는 베이스 필름일 수도 있다.

반사 방지 스택(304)은 편광자 및 거울 등의 다층 광학적 필름 베이스의 경우에 특히 유용하다. 반사 방지 스택(304)은 측면의 밴드 파상을 억제하여, 높은 반사도의 대역 저지체의 파장 외측에서 균일하게 낮은 반사도를 제공하는 데 도움을 주거나, 또는 에지 필터의 낮은 반사도 면을 제공하도록 고안하는 것이 바람직하다. 또한, 스킨층(306)(이것은 반사 방지 스택(308) 및 반사 방지 스택(304)의 간섭 효과를 효과적으로 분리시킴)은 보다 고지수의 매질 중에 다층 스택(302)을 침지시키는 것과 동일한 작용을 하기 때문에, 대역 저지체로부터 비대칭의 측부 밴드 파상을 억제시키는 것을 돕는다. 또한, 반사 방지 스택(308)은 물품의 반사원인 공기/스킨 계면을 없애는 작용을 한다.

후술하는 청구 범위 내에서는 다른 실시 형태도 가능하다.

제1 실시 형태에서, 본 발명은 각 두께가 약 1 ㎛ 이하이고 함께 자립형 필름을 형성하는 다수의 중합체 층을 포함하는 물품에 관한 것이다. 이들 층은, 상기 물품을 굴절율이 약 1.50인 기재의 표면에 광학적으로 결합시켰을 때 이 물품이 직각의 입사각에서 해당 파장 범위에 걸쳐 기재 표면의 반사도를 약 2 이상의 계수만큼 감소시킬 수 있도록 선택한다. 상기 물품은, 예를 들어 기재 표면에 부착시킴으로써 기재 표면에 광학적으로 결합시킬 수도 있다. 특정 재료들 간의 공극이 2개의 물품과 유사한 굴절율을 가진 재료로 대체되는 경우, 또는 공극의 두께가 1/4 파장보다 훨씬 낮은 값까지 감소하는 경우, 이 재료는 "광학적으로 결합되었다"고 칭해진다.

제2 실시 형태에서, 본 발명은 각 두께가 약 1 ㎛ 이하이고 함께 자립형 필름을 형성하는 다수의 중합체 층을 포함하는 물품에 관한 것으로, 이때 상기 중합체 층은 직각의 입사각에서 해당 파장 범위에 걸쳐 공기 중에서 측정한 반사도가 약 6% 이하, 바람직하게는 약 3% 이하, 보다 바람직하게는 약 1% 이하가 되도록 선택한다.

본 발명의 바람직한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서, 중합체 층은 서로 동시에 압출 가능한 중합체 조성물로 이루어진 군 중에서 선택된다. 적당한 중합체의 예로는 비교적 저지수의 중합체, 예를 들어 실리콘 중합체, 플루오로중합체(예, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 삼중합체), 플루오로-클로로 중합체, 메타크릴레이트 중합체, 폴리에스테르 공중합체 및 이들의 조합물과, 비교적 고지수의 중합체, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰 및 이들의 조합물이 있다. 상기 물품은 굴절율이 서로 다른 2개의 인접 중합체 층을 포함한다. 하나 이상의 중합체 층은 굴절율이 약 1.55 미만인 것이 바람직하다.

상기 물품은 무기 층을 더 포함할 수도 있다. 적당한 무기 층의 예로는 지르코니아, 티타니아, 산화주석, 산화인듐-산화주석, 은, 알루미늄 및 이들의 조합물이 있다. 또한, 상기 물품은 필름의 기계적 특성, 화학적 특성 또는 전기 특성, 또는 이들의 조합된 특성을 변성시키는 층을 포함할 수도 있다.

각 중합체 층은 나머지 층들과 실질적으로 동일한 방향 및 실질적으로 동일한 각도로 배향하는 것이 바람직하다. 상기 물품은 가요성 필름 형태로 제공하는 것이 바람직하다.

제3 실시 형태에서, 본 발명은,

(a) 주표면을 가진 중합체층을 포함하는 베이스, 및

(b) 상기 베이스의 주 표면에 광학적 결합하여 해당 제1 파장 범위에 걸쳐 베이스의 주표면에서 베이스의 반사도를 감소시키는 반사 방지성 스택(stack)을 포함하는 자립형 필름 형태의 물품에 관한 것이다. 상기 스택은 (i) 굴절율이 약 1.55 이상인 고지수의 중합체, 및 (ii) 굴절율이 약 1.55 미만인 저지수의 중합체의 교대 층을 포함한다. 상기 물품은, 예를 들어 이 물품을 표면에 접착시키는 방식으로 기재의 표면에 상기 물품을 광학적 결합시켜 기재의 광학적 특성을 변성시키는 데 사용할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 제3 실시 형태에서, 베이스 및 스택의 중합체 층은 서로 동시에 압출될 수 있는 중합체 조성물로 구성된 군 중에서 선택된다. 스택에 적합한 중합체의 예로는 비교적 저지수의 중합체, 예를 들어 실리콘 중합체, 플루오로 중합체(예, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 삼중합체), 플루오로-클로로 중합체, 메타크릴레이트 중합체, 폴리에스테르 공중합체 및 이들의 조합물과, 비교적 고지수의 중합체, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰 및 이들의 조합물이 있다. 베이스 및 스택의 각 중합체층은 나머지 층들과 실질적으로 동일한 방향 및 실질적으로 동일한 각도로 배향하는 것이 바람직하다.

스택의 상기 각 층들은 두께가 약 1 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 각 층의 구체적 두께는 컴퓨터 모델링 방식을 이용하여 정하며, 통상적으로 약 1/16 파장 내지 1 파장의 범위이다.

스택은 굴절율이 베이스의 최고 굴절율과 동일하거나 이보다 큰 굴절율을 가진 중합체 층을 포함할 수도 있다. 스택에 특히 바람직한 층은 필름면에 평행한 2개 이상의 직교 광학 축을 가진 복굴절성 중합체 층이다.

스택은 무기 층을 더 포함할 수도 있다. 적당한 무기층의 예로는 지르코니아, 티타니아, 산화주석, 산화인듐-산화주석, 은, 알루미늄 및 이들의 조합물이 있다. 또한, 스택은 필름의 기계적 특성, 화학적 특성, 전기 특성 또는 이들의 조합된 특성을 변성시키는 층을 포함할 수도 있다.

베이스는 대향하는 한쌍의 주표면을 포함할 수 있으며, 이들 표면은 각각 반사 방지 스택에 광학적으로 결합한다. 베이스는 제1 중합체와 제2 중합체의 교대층을 가지며, 이때 상기 제1 중합체는 제2 중합체의 인접 층보다 하나 이상의 평면축과 관련된 굴절율이 보다 높다. 제1 중합체 및 제2 중합체에 적합한 재료의 예로는 각각 폴리에틸렌 나프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트 공중합체가 있다.

하나의 바람직한 실시 형태에서, 베이스는 하나의 편광을 선택적으로 반사하고 해당하는 제2 파장 범위에 걸쳐 직각 입사각의 제2 편광을 투과시키는 다층 반사 편광자를 포함한다. 편광자는 폴리에틸렌 나프탈레이트와 폴리에틸렌 나프탈레이트 공중합체의 교대층 형태를 가질 수 있다.

또다른 바람직한 실시 형태에서, 베이스는 해당하는 제2 파장 범위에 걸쳐 직각 입사각의 2개의 직교 편광을 반사하는 다층 거울을 포함한다. 상기 거울은 폴리에틸렌 나프탈레이트, 및 (a) 폴리에틸렌 나프탈레이트 공중합체, (b) 폴리메틸 메타크릴레이트, 또는 (c) 테레프탈산 공중합체(예, 폴리(에틸렌 글리콜-코-시클로헥산-1,4-디메탄올 테레프탈레이트))의 교대층 형태를 가질 수도 있다.

제4 실시 형태에서, 본 발명은 다수의 중합체 조성물을 서로 동시에 압출시켜 다수의 중합체층을 자립형 필름 형태로 형성시키는 단계를 포함하여 물품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 중합체 층은, 상기 물품을 기재에 광학적으로 결합시켰을 때 상기 물품이 해당하는 파장 범위에 걸쳐 기재의 반사도를 감소시키도록 선택한다.

중합체 층은, 물품을 굴절율이 약 1.50인 기재에 광학적으로 결합시켰을 때 상기 물품이 해당 파장 범위에 걸쳐 기재의 반사도를 약 2 이상의 계수만큼 저하시키도록 선택하는 것이 바람직하다. 상기 중합체 조성물은, 생성되는 각 중합체 층의 두께가 약 1 ㎛ 이하가 되도록 동시에 압출시키는 것이 바람직하다. 상기 중합체 조성물은 하나 이상의 또다른 중합체 조성물과 함께 압출시켜 상기 물품의 표면 상에 하나 이상의 제거 가능한 스킨층을 형성시킴으로써 상기 물품을 보호하는 것이 바람직하다.

제5 실시 형태에서, 본 발명은 다수의 중합체 조성물을 서로 동시에 압출시켜 다수의 중합체 층을 자립형 필름 형태로 형성시키는 단계를 포함하는 물품의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 중합체 층은 직각의 입사각에서 해당 파장 범위에 걸쳐 공기 중에서 측정한 반사도가 약 6% 이하, 바람직하게는 약 3% 이하, 더욱 바람직하게는 약 1% 이하가 되도록 선택한다.

중합체 조성물은, 생성되는 각 중합체 층의 두께가 약 1 ㎛ 이하가 되도록 동시에 압출시키는 것이 바람직하다. 상기 중합체 조성물은 하나 이상의 또다른 중합체 조성물과 함께 압출시켜 물품의 표면 상에 하나 이상의 제거 가능한 스킨 층을 형성시킴으로써 상기 물품을 보호하는 것이 바람직하다.

제6 실시 형태에서, 본 발명은 (a) 다수의 중합체 조성물을 서로 동시에 압출시켜 자립형 필름을 형성시키는 단계로서, 상기 필름은 (i) 주표면을 가진 중합체 층을 포함하는 베이스, (ii) 중합체 층을 포함하는 반사 방지 구조물 전구체, 및 (iii) 하나 이상의 제거 가능한 중합체 층을 포함하는 단계, 및 (b) 상기 필름을 연신시켜 반사 방지 구조물 전구체를 베이스의 주표면에 광학적으로 결합하고 해당 파장 범위에 걸쳐 베이스의 주표면 반사도를 저하시키도록 선택된 반사 방지 구조물로 전환시키는 단계를 포함하는 물품의 제조 방법에 관한 것이다. 일부 바람직한 실시 형태에서, 베이스, 스택 또는 이들 모두는 다수의 중합체 층을 포함한다. 상기 방법은, 필름을 연신시키기 전에 필름으로부터 제거 가능한 중합체 층을 제거하는 단계를 포함하는 것이 바람직하고, 또한 제거 가능한 중합체 층은 필름을 연신시킨 후에 제거할 수도 있다. 제거 가능한 중합체 층에 바람직한 재료의 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 어택틱 폴리스티렌 및 이들의 조합물이 있다.

본 발명은, 단독으로 사용되거나 또는 다층 중합체 편광자 및 거울을 비롯하여 다수의 재료와 함께 사용될 수 있는 비교적 저렴한 경량의 중합체 반사 방지 구조물을 제공한다. 전자기 스펙트럼의 선택된 부분에 걸쳐 효과적일 수 있도록 반사 방지 구조물의 구조 및 특성을 조절할 수 있다. 또한, 종래의 진공 증착된 반사 방지 코팅과는 달리, 본 발명에 따른 중합체 반사 방지 구조물은 음극선 튜브 등의 비평면(즉, 굴곡면)에 용이하게 도포할 수 있다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 후술하는 본 발명의 바람직한 실시 형태 및 청구 범위로부터 명백히 알 수 있다.

Claims (11)

1. 다수의 중합체 층을 포함하는 물품으로서,

   상기 중합체 층은 각각 두께가 약 1 ㎛ 이상이고 함께 자립형 필름을 형성하며, 상기 물품을 굴절율이 약 1.50인 기재의 표면에 광학적으로 결합시켰을 때 상기 물품이 직각 입사시 해당 파장 범위에 걸쳐 상기 기재 표면의 반사도를 약 2 이상의 계수만큼 저하시키도록 선택되는 것인 물품.
2. 제1항에 있어서, 상기 층은 서로 동시 압출 가능한 중합체 조성물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인 물품.
3. 제1항에 있어서, 2개의 중합체 결합층을 포함하고, 이들 결합층의 굴절율은 서로 다른 것이 특징인 물품.
4. 제1항에 있어서, 굴절율이 약 1.55 미만인 저지수의 중합체 층을 포함하는 것이 특징인 물품.
5. 제1항에 있어서, 실리콘 중합체, 플루오로 중합체, 플루오로-클로로 중합체, 메타크릴레이트 중합체, 폴리에스테르 공중합체 및 이들의 조합물로 이루어진 군 중에서 선택된 저지수의 중합체 층을 포함하는 것이 특징인 물품.
6. 제1항에 있어서, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 삼중합체를 포함하는 저지수의 중합체 층을 포함하는 것이 특징인 물품.
7. 제1항에 있어서, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰 및 이들의 조합물로 이루어진 군 중에서 선택된 고지수의 중합체 층을 포함하는 것이 특징인 물품.
8. 다수의 중합체 층을 포함하는 물품으로서,

   상기 중합체층은 각각 약 1 ㎛ 이하의 두께를 가지고 함께 자립형 필름을 형성하며, 직각 입사 시 해당 파장 범위에 걸쳐 공기 중에서 측정한 반사도가 약 6% 이하가 되도록 선택되는 것인 물품.
9. (a) 주표면을 가진 중합체 층을 포함하는 베이스, 및

   (b) 상기 베이스의 상기 주표면에 광학적으로 결합하여 해당 제1 파장 범위에 걸쳐 상기 베이스의 주표면의 반사도를 저하시키는 반사 방지 스택

   을 포함하는 자립형 필름 형태의 물품으로서,

   상기 스택은 (i) 굴절율이 약 1.55 이상인 고지수 중합체와 (ii) 굴절율이 약 1.55 미만인 저지수 중합체의 교대층을 포함하는 것이 특징인 물품.
10. 다수의 중합체 조성물을 서로 동시에 압출시켜 다수의 중합체 층을 자립형 필름 형태로 형성시키는 단계를 포함하는 물품의 제조 방법으로서,

    상기 층은, 상기 물품을 기재에 광학적으로 결합시켰을 때 상기 물품이 해당 파장 범위에 걸쳐 상기 기재의 반사도를 저하시키도록 선택되는 것이 특징인 방법.
11. (a) 다수의 중합체 조성물을 서로 동시에 압출시켜 자립형 필름을 형성시키는 단계로서, 상기 필름은

    (i) 주표면을 가진 중합체 층을 포함하는 베이스,

    (ii) 중합체 층을 포함하는 반사 방지 구조물 전구체, 및

    (iii) 하나 이상의 제거 가능한 중합체 층

    을 포함하는 것인 단계,

    (b) 상기 필름을 연신시켜, 상기 반사 방지 구조물 전구체를 상기 베이스의 상기 주표면에 광학적으로 결합하고 해당 파장에 걸쳐 상기 베이스의 상기 주표면의 반사도를 저하시키도록 선택된 반사 방지 구조물로 전환시키는 단계

    를 포함하는 것이 특징인 물품의 제조 방법.